高中生物第一轮复习课件（细胞工程胚胎工程生态工程）新人教版选修3【精品打包】细胞工程10.ppt

专题二 细胞工程 考纲解读 1 植物的组织培养 2 动物的细胞培养与体细胞克隆 3 细胞融合与单克隆抗体 细胞工程 概念 指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法 通过某种工程学手段 在细胞整体水平或细胞器水平上 按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术 细胞工程 细胞工程 植物细胞工程 概念 动物细胞工程 理论基础 技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交 技术手段 动物细胞培养和核移植技术动物细胞融合与单克隆抗体 理论基础 过程 应用 知识网络 植物细胞的全能性 细胞增殖 理论基础 植物细胞工程 技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交 植物细胞的全能性 1 细胞的全能性 理论基础 概念 1 受精卵 生殖细胞 体细胞 含有某种生物全套遗传信息的细胞 具有发育成完整个体的潜能的特性称为细胞的全能性 原因 全能性大小的比较 从理论上讲 每个细胞都包含该生物的全套遗传物质 所以每个活细胞都应具有全能性 2 植物细胞全能性一般比动物细胞强 离体培养 有一定营养物质 激素和其他外界条件 细胞表现出全能性的条件 有关全能性的表述中 不正确的是 受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体 因此全能性最高 生物体内细胞全能性不能表达 卵细胞和受精卵一样 细胞未分化 全能性很高 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性 c 练一练 2 植物组织培养技术 1 大致过程 植物体 根 芽等 外植体 脱分化 再分化 愈伤组织 已经分化的细胞 经诱导后 失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程 常用细胞分裂素和生长素诱导脱分化 用于离体培养的植物器官或组织 一般选取分生能力较强的 常用固体培养基培养 分化细胞脱分化后 形成的具有分生能力的一些薄壁细胞 脱分化产生的愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 关键词 消毒 切取 接种 愈伤组织的形成 试管苗的形成 培养室 移栽 2 植物组织培养的具体操作过程 定义 含有一定营养成分 供组织培养植物生长的基质无机营养成分 c h o 大量矿质元素及部分微量元素有机营养成分 含n物质 包括维生素和氨基酸 碳源 2 5 的蔗糖 琼脂 起支持作用 植物激素 生长素 细胞分裂素和赤霉素ph值 5 0 6 0 植物组织培养的培养基 练一练 基因型为aabb的水稻的花药通过无菌操作 接入试管后 在一定条件下形成试管苗 下列相关叙述正确的是 a 愈伤组织是花粉细胞通过减数分裂后形成的不规则的细胞团 b 在愈伤组织的形成过程中 必须从培养基中获得水 无机盐和动物血清等物质 c 为促进花粉细胞分裂生长 需在培养基中加入一定浓度的生长素等植物激素 d 试管苗可能出现的基因型有aabb aabb aabb aabb c d 细胞工程培育 番茄 马铃薯 杂种植株 下列四个选项中 没有采用植物组织培养技术的一项是 b a 花药的离体培养得到单倍体植株 b 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到多倍体植株 c 基因工程培育的抗棉铃虫的棉花植株 练一练 2 实验原理 细胞内的3h tdr参与合成dna dna的合成总是发生在细胞周期的间期 因此 细胞中总放射性强度的大小反映了细胞分裂的快慢 练一练 在植物组织培养过程中 需要一些诱导因素才能使高度分化的植物体细胞表现出全能性 请根据下面提供的实验材料 方法和原理 探究细胞分裂素对细胞分裂过程是否有促进作用 1 实验材料 胡萝卜愈伤组织 一定浓度的细胞分裂素溶液 不含植物激素和放射性元素的培养液 3h标记的胸腺嘧啶脱氧核苷 3h tdr 蒸馏水 必要的其它实验用具等 3 实验步骤 取胡萝卜愈伤组织均分为a b两组 分别培养在不含植物激素和放射性元素的培养液中 4 预期实验现象及相应结论 向a b两组中分别加入等量的3h tdr 向a组中加入适量细胞分裂素溶液 向b组中加入等量的蒸馏水 在相同 温度等 条件下培养一段时间 1分 分别测定两组细胞的总放射性强度 a组的总放射性强度比b组高 说明细胞分裂素有促进植物细胞分裂的作用 a组的总放射性强度比b组低 说明细胞分裂素有抑制植物细胞分裂的作用 a组的总放谢性强度等于b组 说明细胞分裂素对植物细胞分裂没有影响 3 植物体细胞杂交技术 杂种植株 融合的原生质体ab 再生出细胞壁 脱分化 愈伤组织 再分化 1 植物体细胞杂交的过程 植物细胞的融合 植物组织培养 植物细胞a 原生质体b 原生质体a 杂种细胞ab 去壁 去壁 人工诱导 方法 促进融合的方法 融合完成的标志 植物细胞b 植物体细胞杂交技术 概念 将不同种的植物体细胞 在一定条件下融合成杂种细胞 并把杂种细胞培育成新的植物体的技术 过程 克服不同生物远缘杂交的障碍 出现自然界没有的新品种 未解决的问题 并不都能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状 意义 练一练 下图表示番茄细胞和马铃薯细胞杂交形成杂种植物幼苗的培育过程 下列相关叙述错误的是 a 植物体细胞杂交技术尚未解决的问题有让杂种植物按照人们的需要表现亲代的优良性状b 植物组织培养所依据的生物学原理为细胞的全能性c 植物体细胞杂交的过程不涉及减数分裂d 若通过该过程培育出的杂种植株为四倍体 则用此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株属于二倍体植株 d 练一练 进行植物体细胞杂交 首先需要除去细胞壁 现提供以下材料和用具 白色洋葱鳞片叶 紫色洋葱鳞片叶 适宜浓度的盐酸 适宜浓度的蔗糖液 纤维素酶 果胶酶 蒸馏水和镊子 显微镜 载玻片 盖玻片等 请你从中选取合适的材料配制成合理的细胞壁分解液 并设计出检验它除去细胞壁的方法和步骤 预测和解释实验的结果 1 实验步骤 配制细胞壁分解液 选取配制成细胞壁分解液 这样选取的理由是 适宜浓度的蔗糖液 加入适量的纤维素酶和果胶酶 纤维素酶和果胶酶能高效 专一地水解细胞壁 适宜浓度的蔗糖液不会使原生质体过度吸水而胀破 检验细胞壁分解液除去细胞壁的方法 第一步 第二步 第三步 2 实验结果的预测和解释 滴适量的细胞壁分解液在载玻片水中央 用镊子撕取一小块紫色洋葱鳞片叶表皮浸泡在其中 一段时间后 制得实验组装片 用适宜浓度的蔗糖液代替细胞壁分解液 其他操作与制作实验组装片相同 制得对照组装片 在显微镜下观察比较实验组与对照组装片 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掉 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 1 植物繁殖的新途径 1 微型繁殖2 作物脱毒3 神奇的人工种子 2 作物新品种的培育 1 单倍体育种2 突变体的利用 3 细胞产物的工厂化生产 4 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 快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 概念 特点 保持优良品种的遗传特性 高效快速地实现种苗的大量繁殖 病毒较少的茎尖 2 作物脱毒 材料 脱毒苗 切取茎尖进行组织培养获得的植株 脱毒草莓 右 与没有脱毒草莓 左 人工薄膜胚状体 不定芽 顶芽或腋芽等 3 神奇的人工种子 特点 技术 结构 培植周期短 后代无性状分离 不受气候 季节和地域限制 植物组织培养 2 作物新品种的培育 后代都是纯合体 都能稳定遗传 明显缩短育种年限 1 单倍体育种 方法 优点 花药 花粉细胞培养 愈伤组织 根 芽等 单倍体植株 正常植株 接种 脱分化 再分化 移栽 染色体加倍 筛选对人们有利突变体 进而培育新品种 2 突变体的利用 产生 植物组织培养过程中 由于培养细胞一直处于不断的分生状态 易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变 利用 3 细胞产物的工厂化生产 细胞产物种类 植物的组织培养 蛋白质 脂肪 糖类 药物 香料 生物碱等 技术 动物细胞工程 动物细胞培养技术 动物细胞融合技术 单克隆抗体技术 核移植技术 动物细胞工程常用技术 是其他动物细胞工程技术的基础 一 动物细胞培养和核移植技术 一 动物细胞培养 1 概念 2 原理 细胞增殖 从动物机体中取出相关组织 将它们分散成单个细胞 然后放在适宜的培养基中 让这些细胞生长和增殖 细胞悬浮液 10代细胞 原代培养 传代培养 50代细胞 细胞系 单个细胞 加培养液 3 过程 接触抑制 细胞贴壁 胰蛋白酶 将组织分散成单个细胞进行的初次培养 将原代细胞用胰蛋白酶处理后进行的分瓶继续培养 继续培养 细胞株 4 条件 1 无菌 无毒环境 2 全面的营养物质 3 适宜的温度和ph 4 气体环境 加抗生素 定期更换培养液 葡萄糖 氨基酸 激素 无机盐 微量元素等严格配置成的合成培养基 再加上血清 血浆等 36 5 0 5 o2和co2 95 空气和5 co2 co2的作用主要是维持ph 7 2 7 4 1 用于制造有重要价值的蛋白质生物制品 病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体等 2 获得大量自身的皮肤细胞 用于植皮 3 用于检测有毒物质 4 用于生理 病理 药理等方面的研究 为治疗和预防疾病提供理论依据 5 动物细胞培养技术的应用 植物组织培养和动物细胞培养的比较 细胞的全能性 细胞增殖 固体培养基 液体培养基 营养 激素等 营养 动物血清等 植物体 快速繁殖 培育植株 获得细胞或细胞分泌蛋白 细胞系 把活的小白鼠胚胎放入培养皿中剪碎 然后转入锥形瓶中 加入胰蛋白酶液处理 使胚胎组织离散成单个细胞 再加入动物细胞培养液 制成细胞悬浮液 现有甲 乙两种可能有一定致畸 致癌作用的化学物质 实验室研究人员欲通过动物细胞培养的方法来鉴定它们是否有毒性 并比较二者毒性的强弱 请你以一个研究人员的身份参与此项研究 完成下列实验报告 并回答有关问题 实验材料 活的小白鼠胚胎 药品用具 胰蛋白酶液 动物细胞培养液 动物细胞固定液 适宜浓度的龙胆紫溶液 滴管 培养皿 剪刀 锥形瓶 恒温箱 载玻片 盖玻片 光学显微镜 实验原理 实验步骤 1 制备细胞悬浮液 有毒物质加入细胞培养液后 培养的动物细胞会发生染色体变异 然后根据变异细胞占全部培养细胞的百分数 称为q值 可判断该化学物质的毒性 2 进行动物细胞培养 把上述培养瓶放在37 的恒温箱中培养一段时间 取a b c三个洁净的培养瓶 分别加入等量的细胞悬浮液 向a b两培养瓶中分别加入等量的化学物质甲 乙 并将培养瓶摇匀 c瓶不作处理 作为对照 3 制作临时装片 当细胞繁殖到大约第8代左右时 同时从恒温箱中取出培养瓶 用胰蛋白酶液处理 使培养的细胞从瓶壁上脱落 再加入动物细胞固定液以迅速杀死细胞并固定细胞分裂相 细胞停留在某一分裂时期 静置一段时间后 分别从各培养瓶底部吸取适量的悬浮液 滴在与培养瓶有相同编号的载玻片中央 盖上盖玻片 制成临时装片 加1 2滴适宜浓度的龙胆紫溶液 染色3 5min 4 镜检和统计 把临时装片放在显微镜下 先用低倍镜后用高倍镜 寻找处于有丝分裂期的细胞 同时统计该期变异的细胞占该细胞总数的百分数 q值 中 实验结果及实验结论 qa qb qc 说明甲有毒性 乙无毒性 qb qa qc 说明乙有毒性 甲无毒性 qa qb qc 说明甲乙两种化学物质均没有有毒性 qa qb qc 说明甲乙两种化学物质均有毒性 甲的毒性比乙的毒性大 qc qa qb 说明甲乙两种化学物质均有毒性 乙的毒性比甲的毒性大 二 动物体细胞核移植技术和克隆动物 1 概念 2 原理 将动物的一个细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中 使其重组并发育成一个新的胚胎 这个新的胚胎最终发育为动物个体 克隆动物 细胞核的全能性 胚胎移植 3 过程 目前已经成功的实例有 克隆两栖类 克隆鱼 克隆牛 羊 兔 猴 小鼠等克隆哺乳动物 克隆动物的研究意义 用于生物学和医学研究的实验动物改良动物品种治疗人类疾病保护濒危动物 存在的问题 成功率非常低绝大多数克隆动物存在健康问题对克隆动物食品的安全性问题也存在争议 二 动物细胞融合和单克隆抗体 细胞融合是正常的生命活动 正在融合的两个细胞 受精作用 一 动物细胞融合 过程 概念 两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程 用灭活的病毒诱导动物细胞融合过程 融合 含不同dna的两个细胞 灭活的病毒 如灭活的仙台病毒等 有丝分裂 杂交细胞 原理 细胞膜的流动性 植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较 细胞膜的流动性 细胞的全能性 细胞膜的流动性 去除细胞壁后诱导原生质体融合 使细胞分散后诱导细胞融合 物理 化学方法 物理 化学 生物方法 获得杂种植株 制备单克隆抗体 细胞融合 植物组织培养 细胞融合 练一练 下列关于细胞融合及培养等过程的叙述正确的是 a 若a b分别代表被子植物的一个精子和一个极核 则d细胞为受精极核b 若a b是两种植物的原生质体 则培育n植株的原理是细胞增殖c 若n植株比m植株光合作用效率高 原因之一可能是前者具有双亲的叶绿体d 理论上 不能用类似单克隆抗体的制备方法在体外大量生产干扰素 c 二 单克隆抗体 是b淋巴细胞受抗原刺激后产生的 并能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白 抗体 概念 由单个b淋巴细胞经过克隆形成的基因型相同的细胞群 这一细胞群所产生的化学性质单一 特异性强的抗体称为单克隆抗体 特异性强 灵敏度高 特点 单克隆抗体制备过程 细胞融合 筛选 单克隆抗体 大量杂交瘤细胞 能产生抗体 单克隆抗体制备过程应用了哪些技术 免疫 动物细胞融合和动物细胞培养技术 免疫动物 第二次筛选出能够产生细胞 单克隆抗体制备中 两次筛选 第一次筛选出细胞 杂交瘤 单一抗体的杂交瘤 单抗应用如何 单克隆抗体的应用 1 作为诊断试剂 单克隆抗体最广泛的用途 2 用于治疗疾病