高中生物一轮复习 第9课时 细胞工程简介同步辅导课件 大纲人教版选修.ppt

一 细胞工程的概念细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法 通过某种工程手段 在 水平或 水平上 按照人们的意愿来改变细胞内的 或获得 的一门综合科学技术 二 植物细胞工程 三 动物细胞工程 细胞整体 细胞器 遗传物质 细胞产品 完整个体 遗传物质 基因 离体状态 激素 愈伤组织 无病毒 人工种子 纤维素 果胶 电刺激 聚乙二醇 细胞壁 远缘杂交不亲和 动物血清 胰蛋白酶 考点1植物细胞工程 一 植物组织培养1 原理 植物细胞的全能性 上述各过程比较如下 二 植物体细胞杂交技术1 原理 膜的流动性和细胞的全能性 2 过程下图表示两种不同品种的植物细胞a b进行细胞融合的过程 即植物体细胞杂交的过程 过程解读 c 用酶解法去掉细胞壁 获得原生质体的过程 所用酶为纤维素酶和果胶酶 d 在诱导剂的作用下进行诱导融合 先进行膜的融合 再进行核的融合 最后形成杂种细胞e e细胞有三种 aa型 bb型 ab型 只有ab型才是我们所需要的杂种细胞 所以需要进行筛选 常用的诱导方法 物理法 离心 振动 电刺激 化学法 聚乙二醇 peg g 表示细胞融合完成的标志是新的细胞壁的形成 f 表示进行组织培养 与传统有性杂交相比 植物体细胞杂交的优势体现在 1 克服植物有性杂交中的远缘杂交不亲和性 2 打破物种之间的生殖隔离 3 扩大遗传重组的范围 三 植物细胞工程的实际应用1 植物繁殖的新途径 1 微型繁殖 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 2 作物脱毒 选取作物无毒组织 如茎尖 进行组织培养 获得脱毒苗的技术 3 人工种子 以植物组织培养得到的胚状体 不定芽 顶芽 腋芽等为材料 经过人工薄膜包装得到的种子 2 作物新品种的培育 单倍体育种和突变体的利用若突变体aa中a为突变新基因 并控制着优良性状 利用单倍体育种方法步骤如下 3 细胞产物的工厂化生产 细胞产物有蛋白质 脂肪 糖类 药物 香料 生物碱等 走进高考1 2010 浙江理综 将无根的非洲菊幼苗转入无植物激素的培养基中 在适宜的温度和光照等条件下培养一段时间后 应出现的现象是 解析 本题考查植物激素在植物组织培养中的作用 意在考查考生的理解能力和综合应用能力 从植物组织培养过程分析 如果培养基中细胞分裂素和生长素的比例合适 愈伤组织就会分化出根和茎叶 细胞分裂素太多 只长茎叶不长根 生长素太多 只长根不长茎叶 而当生长素少 细胞分裂素也不多时 愈伤组织继续生长 不发生分化 题中将无根的非洲菊幼苗放在适宜的温度和光照下培养 虽然培养基中不添加植物激素 但由于该幼苗生长旺盛能分泌大量的生长素 生长素从形态学上端向形态学下端运输 作用于幼苗基部 从而使基部细胞分化出根 故b正确 答案 b 考点2动物细胞工程 一 动物细胞培养1 原理 细胞增殖 2 过程 3 培养条件 1 充足的营养供给 微量元素 无机盐 糖 氨基酸 生长因子 血清等 2 适宜的温度 36 5 0 5 适宜ph 7 2 7 4 4 实践应用 1 生产生物制品 病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体等 2 与基因工程相结合 3 检测有毒物质 判断某种物质的毒性 4 科研方面 筛选抗癌药物 治疗和预防疾病 二 动物体细胞核移植与克隆动物1 原理 动物体细胞核具有全能性 2 过程 3 结果 产生新个体 克隆动物为无性繁殖过程 其子代性状与提供核的亲本几乎完全相同 三 动物细胞融合与单克隆抗体制备1 原理 细胞膜的流动性 2 诱导融合的因素 聚乙二醇 peg 灭活的病毒 电激等 3 意义 最重要的用途是制备单克隆抗体 4 单克隆抗体的制备 1 过程 2 单克隆抗体的主要优点 特异性强 灵敏度高 并可大量制备 四 动物细胞融合与植物体细胞杂交的不同 走进高考2 2010 浙江理综 下列关于动物细胞培养的叙述 正确的是 a 培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞b 克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变c 二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的d 恶性细胞系的细胞可进行传代培养 解析 本题考查动物细胞培养和克隆的相关知识 意在考查考生对动物细胞培养的理解 由于接触抑制 培养的动物细胞在培养瓶壁上只能形成单层细胞 故a错误 克隆形成的细胞群 由于来源于一个共同的细胞 故基因型相同 故b错误 二倍体细胞通常为有限细胞系 传代培养次数通常是有限的 故c错误 恶性细胞系属于连续细胞系 可进行传代培养 故d正确 答案 d 类型一植物组织培养例1 2010 新课标全国理综 请回答 1 植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴 该技术可以保持品种的 繁殖种苗的速度 离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养 最终能够形成完整的植株 说明该叶肉细胞具有该植物的全部 2 把试管苗转接到新的培养基上时 需要在超净工作台上进行 其原因是避免 的污染 3 微型繁殖过程中 适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗 而与 配比适宜时可促进芽的增殖 若要抑制试管苗的生长 促使愈伤组织产生和生长 需要使用的生长调节剂是 脱落酸 2 4 d 4 将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后 单株鲜重和光合作用强度的变化如图 据图分析 随着培养基中蔗糖浓度的增加 光合作用强度的变化趋势是 单株鲜重的变化趋势是 据图判断 培养基中不含蔗糖时 试管苗光合作用产生的有机物的量 能 不能 满足自身最佳生长的需要 5 据图推测 若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力 应 降低 增加 培养基中蔗糖浓度 以便提高试管苗的自养能力 解析 本题结合光合作用和植物激素的调节等内容综合考查植物细胞工程技术 意在考查考生对所学知识融会贯通 灵活应用的能力 1 植物组织培养中的微型繁殖技术属于无性生殖 具有可以保持亲代的遗传特性 繁殖速度快等特点 离体的叶肉细胞具有全能性 是因为其含有控制该植物生长发育所需的全部遗传信息 2 植物组织培养过程中要保持无菌条件 以避免微生物的污染 3 生长素能促进生根 植物组织培养中当细胞分裂素浓度大于生长素浓度时可诱导芽的分化 若要抑制试管苗的生长 可使用高浓度的生长素或生长素类似物如2 4 d 4 分析图示可知 随着培养基中蔗糖浓度的增加 光合作用逐渐减弱 而单株鲜重则是先增加后减小 因蔗糖浓度为0时 虽然光合作用强度较大 但单株鲜重比较低 此时试管苗光合作用产生的有机物量不能满足自身最佳生长的需要 蔗糖浓度为1 左右时才能满足该植物试管苗最佳生长的需要 5 随着蔗糖浓度的增加 光合作用强度逐渐减小 故要提高光合作用能力 则应适当降低培养基中的蔗糖浓度 答案 1 遗传特性快遗传信息 2 微生物 3 生根细胞分裂素2 4 d 4 逐渐减小先增加后下降不能 5 降低 类型二植物体细胞杂交例2 2010 绵阳模拟 白菜 甘蓝 是科学家用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种 它具有生长周期短 耐热性强和易储存等优点 下图是 白菜 甘蓝 培育过程示意图 请完成下列有关问题 1 由杂种细胞d培育成 白菜 甘蓝 植株 采用的技术手段是 该过程说明植物细胞具有 2 要制备 白菜 甘蓝 的人工种子 要在e步骤选取具有生根发芽能力的结构 包裹上人造种皮制得 3 在a过程中诱导原生质体融合最常用的诱导剂是 融合依据的原理是 4 要获得白菜和甘蓝的原生质体 首先需要分别除去白菜和甘蓝细胞的细胞壁 现提供以下材料和用具 紫色洋葱鳞片叶 适宜浓度的蔗糖溶液 纤维素酶和果胶酶 蒸馏水 镊子 显微镜 载玻片等 要检验是否已除去细胞壁 请你从中选择合适的材料 完善实验步骤 并预测和解释实验结果 主要实验步骤 选取适宜浓度的蔗糖溶液 加入适量纤维素酶和果胶酶配制成细胞壁分解液 其中选取适宜浓度的蔗糖溶液而不用蒸馏水的理由是 适宜浓度的蔗糖溶液 检验细胞壁分解液除去细胞壁的方法步骤 第一步 用镊子撕取一小块紫色洋葱鳞片叶放在载玻片中央 滴加适量细胞壁分解液 制成临时装片 得到实验组装片 第二步 第三步 结果预测和解释 解析 植物体细胞杂交包括植物细胞融合和植物组织培养两个过程 前者体现了细胞膜的流动性 后者体现了植物细胞的全能性 要培育人工种子 将再分化产生的胚状体 外包人工种皮即可得到 诱导两个植物细胞融合的方法一般有物理法 离心 振动 电刺激 化学法 用聚乙二醇促进融合 在进行实验设计时 要注意单一变量原则 自变量是细胞壁分解液和适宜浓度的蔗糖溶液 因变量是洋葱细胞形状的改变 即呈紫色球形 表明细胞壁已经被分解 与紫色多边形 表明细胞壁没有被分解 答案 1 植物组织培养全能性 2 胚状体 3 聚乙二醇 peg 细胞膜的流动性 4 可防止原生质体过度吸水涨破 保持原生质体正常的形态 第二步 用适宜浓度的蔗糖溶液代替细胞壁分解液 其他操作同第一步 得到对照组装片 第三步 在显微镜下观察比较实验组和对照组装片洋葱细胞的形态结果预测和解释 实验组装片的洋葱细胞呈分散的紫色球形 表明细胞壁已被分解 对照组装片的洋葱细胞呈相互连接的紫色多边形 表明细胞壁未被分解 类型三动物细胞培养例3 2011 北京西域区统考 动物器官的体外培养技术对于研究器官的生理 病理过程及其机制意义重大 如图是一个新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图 请回答下列问题 1 肝脏切成小薄片 这有利于肝脏细胞 2 气室中充入5 co2气体的主要作用是 3 培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长 但要注意选择抗生素的 以保证抗生素对肝脏无害 4 有机物x有毒性 可诱发染色体断裂 利用上图所示装置和提供的下列材料用具 探究肝脏小块对有机物x是否具有解毒作用 材料用具 肝脏小块 外周血淋巴细胞 淋巴细胞培养液 植物凝集素 刺激淋巴细胞分裂 显微镜 载玻片 盖玻片 玻璃皿 滴管 吉姆萨染液 使染色体着色 有机物x溶液等 实验过程 在淋巴细胞培养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞 取4等份 备用 利用甲 乙 丙 丁4组上图所示装置 按下表步骤操作 表示已完成的步骤 上表中还需进行的操作是 培养一段时间后 取4组装置中的等量培养液 分别添加到4份备用的淋巴细胞培养液中继续培养 一段时间后取淋巴细胞分别染色 制片 在显微镜下观察 并对比分析 若丙组淋巴细胞出现异常 而甲组的淋巴细胞正常 则说明 解析 1 肝脏切成小薄片 有利于肝脏细胞通过滤纸从培养液中吸收营养物质 同时有利于与外界进行气体交换和自身的代谢废物的排出 2 组织培养时5 co2有维持培养液ph的功能 3 抗生素的种类和剂量对使用的效果很重要 4 由题可知甲组为该组实验的实验组 丙为无肝脏的对照组 那么乙或丁应为无有机物x的对照组 显微镜下可观察到染色体的形态和数目 如果淋巴细胞出现异常 说明用来培养淋巴细胞的培养液中存在有机物x 丙组未加肝脏 而甲组加了肝脏 若甲组细胞正常 丙组细胞出现异常 则可说明肝脏对有机物x有解毒功能 答案 1 吸收氧气和营养物质 排出代谢废物 2 维持培养液适宜的ph 3 种类和剂量 4 向乙 或丁 组装置中放置肝脏小块染色体形态和数量肝脏小块对有机物x具有解毒作用 1 2010 北京海淀适应性模拟 培育农作物新品种的过程中 常利用植物组织培养技术 下列叙述正确的是 a 培育转基因的外植体得到的新个体属于基因突变个体b 在植物组织培养过程中用理化因素诱导可获得大量有益突变体c 单倍体育种中经减数分裂和组织培养两个过程能获得纯合二倍体d 植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性 答案d解析培育转基因的外植体得到的新个体属于转基因植物 基因突变是不定向的 在植物组织培养过程中用理化因素诱导不一定获得大量有益突变体 单倍体育种中经组织培养和秋水仙素处理两个过程能获得纯合二倍体 2 2011 湖南衡阳调研 以下为植物体细胞杂交技术流程图 其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞 所含有的染色体组分别是aa和bb 下列相关说法中错误的是 a 过程发生的化学变化是纤维素和果胶发生水解b 将等量a和b混合后 再经过 和 c的细胞类型只有aabb aaaa bbbb三种c 在采用化学法进行过程 时 一般是用peg作为诱导剂d 植物体细胞杂交与自然状况下的生殖细胞杂交相比 克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍答案b 解析从题图中可知 过程前后 细胞的形态发生了改变 主要是由于细胞壁中的纤维素和果胶发生水解 失去细胞壁的保护作用 在 和 细胞融合的过程中 可能发生同种细胞间的融合 异种细胞间的融合和未融合三种情形 所以细胞类型除aabb aaaa bbbb三种外 还有aa bb两种 同有性杂交相比 植物体细胞杂交的突出特点是能够克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍 实现种间杂交 3 2011 江苏淮安联考 下列有关细胞工程的叙述正确的是 a 植物体细胞杂交过程就是指不同种植物原生质体融合的过程b 培育人工种子所采用的技术手段是植物细胞的全能性c 灭活病毒通过溶解磷脂双分子层诱导动物细胞融合d 制备单克隆抗体 筛选的不同杂交瘤细胞可产生不同种类的抗体答案d 解析植物体细胞杂交过程包括不同植物原生质体融合成杂种细胞及将杂种细胞进一步培育成个体的过程 培育人工种子所采用的理论基础是植物细胞的全能性 其技术手段是植物组织培养技术 灭活病毒通过改变细胞膜上分子的重新排布诱导融合 单克隆抗体制备的过程中 获取的能够产生抗体的b细胞种类不止一种 筛选出的杂交瘤细胞不同 可产生不同的抗体 4 2010 北京平谷区一模 一般来说 动物细