高考生物一轮复习 专题2 细胞工程课件 新人教版选修3.ppt

选修3 考纲导学 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 专题2细胞工程 微知识小题练 微考点大讲堂 微考场大收获 微知识一细胞工程的概念1 原理和方法 应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法 2 操作水平 水平或细胞器水平 3 目的 按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得 4 分类 根据操作对象的不同 分为植物细胞工程和动物细胞工程 细胞 细胞产品 细胞的全能性 全部遗传信息 离体 激素 脱分化 愈伤组织 再分化 纤维素酶和果胶酶 聚乙二醇 杂种细胞再生出细胞壁 不同生物远缘杂交不亲和的障碍 染色体变异 优良品种的遗传特性 分生区 愈伤组织 胰蛋白酶 原代 传代 抗生素 血清或血浆 培养液的ph 动物细胞核具有全能性 灭活病毒 2 单克隆抗体制备过程 选择 杂交瘤细胞 腹水 特异性强 诊断试剂 运载药物 1 植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性 2 愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的 3 再生出细胞壁是植物体细胞原生质体融合成功的标志 4 在25 的实验条件下可顺利完成大鼠神经细胞的培养 5 动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶 6 动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞 7 克隆动物的性状与供体动物完全相同 8 在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂 可获得染色体加倍的细胞 9 经植物组织培养得到的胚状体用人工薄膜包装后可得到人工种子 一 植物组织培养1 细胞的全能性 1 全能性的基础 生物体的每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质 都有发育成完整个体的全套基因 2 全能性实现的条件 离体 提供营养物质 植物激素及其他适宜条件 3 体现全能性能力大小的比较 受精卵 卵细胞 体细胞 植物体细胞 动物体细胞 胚胎干细胞 其他干细胞 体细胞 2 胡萝卜的组织培养技术 1 实验原理 离体的植物组织 器官 细胞表现出植物细胞的全能性 发育成新个体 2 实验流程 制备外植体 接种 脱分化培养 再分化培养 移栽培养成正常植株 3 注意事项 选材 根尖 茎尖 形成层等最容易诱导脱分化的部分 无菌 培养基一旦污染 迅速生长的各种杂菌不仅会与培养物争夺营养 而且还会产生大量对培养物有害的物质 光照 脱分化形成愈伤组织的过程不需要光 再分化过程需要光 因为愈伤组织利用有机物营养成分 而试管苗需要进行光合作用 激素的使用 a 生长素类的量 细胞分裂素类的量 诱导植物组织脱分化和根原基形成 b 生长素类的量 细胞分裂素类的量 诱导植物组织再分化和芽原基形成 c 赤霉素类 促进分化的丛芽和小植株快速生长 二 植物组织培养与植物体细胞杂交的比较 例1 下图为将胡萝卜的离体组织在一定条件下培育形成试管苗的过程示意图 有关叙述正确的是 a 过程中都会发生细胞的增殖和分化b 在利用多倍体育种法培育无子西瓜的过程中 不经过愈伤组织阶段c 此过程依据的生物学原理是细胞膜具有流动性d 利用此过程获得的试管苗一定为纯合子 解析 过程分别为脱分化和再分化 中不会发生细胞的分化 此过程依据的生物学原理是细胞全能性 此过程为无性生殖 获得的试管苗基因与母本相同 不一定为纯合子 在利用多倍体育种法培育无子西瓜的过程中没有用到植物组织培养 所以也没有经过愈伤组织阶段 答案 b 对点微练1下列关于运用植物组织培养技术产生新个体的叙述错误的是 a 属于无性生殖 主要理论依据是植物细胞具有全能性b 愈伤组织可作为基因工程的受体 其细胞特点是排列疏松 无规则 高度液泡化c 整个培养过程都不需要光照的条件d 人工培养基中含植物生长发育所需的全部营养物质 包括矿质元素 糖 维生素等 解析 植物组织培养属于无性生殖 依据的理论基础为细胞的全能性 在培养基中含有植物细胞发育所需要的全部营养物质 组织培养的脱分化阶段不需要光 但是再分化阶段需要光 答案 c 对点微练2花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病 野生黑芥具有黑腐病的抗性基因 用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化 并丧失再生能力 再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合 以获得抗黑腐病杂种植株 流程如下图 据图回答下列问题 1 过程 所需的酶是 2 过程 后 在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的 存在 这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志 3 原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压 其作用是 原生质体经过 再生 进而分裂和脱分化形成愈伤组织 4 若分析再生植株的染色体变异类型 应剪取再生植株和 植株的根尖 通过 染色和制片等过程制成装片 然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目 纤维素酶和果胶酶 叶绿体 保持原生质体完整性 细胞壁 双亲 或花椰菜和黑芥 解离 漂洗 5 采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组dna进行pcr扩增 得到两亲本的差异性条带 可用于杂种植株的鉴定 下图是用该引物对双亲及再生植株1 4进行pcr扩增的结果 据图判断 再生植株1 4中一定是杂种植株的有 6 对杂种植株进行 接种实验 可筛选出具有高抗性的杂种植株 黑腐病菌 1 2 4 解析 1 过程 是获得黑芥叶肉细胞的原生质体和花椰菜根细胞的原生质体 该过程需用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 2 供体细胞为黑芥叶肉细胞含有叶绿体 而受体花椰菜的根细胞无叶绿体 因此可以根据叶绿体的有无初步筛选出杂种细胞 3 加入甘露醇以保持渗透压 是为了维持原生质体的完整性 防止原生质体吸水涨破 原生质体再生出细胞壁 经过脱分化形成愈伤组织 4 若分析再生植株的染色体变异类型 需将再生植株细胞的染色体与亲本即黑芥和花椰菜的染色体进行比较 观察染色体的形态和数目需在有丝分裂中期观察 因此需要经过解离 漂洗 染色 制片等过程制成装片 5 杂种植株需含有双亲的遗传物质 分析图形可知 再生植株1 2 3 4均含有花椰菜的dna 其中1含有黑芥的全部dna 2 4含有黑芥的部分dna 而3不含有黑芥的dna 因此1 2 4一定是杂种植株 6 为培育具有抗黑腐病的杂种植株 需对得到的杂种植株进行黑腐病菌接种实验 观察其是否患病 不患病的即为高抗性的杂种植株 1 区别 例2 动物细胞培养和植物组织培养的主要区别是 a 动物细胞培养所用的培养基的成分与植物的不同b 动物细胞培养是培养单个细胞 植物组织培养是培养组织c 动物细胞培养可以传代培养 而植物组织培养不能传代培养d 动物细胞培养过程中可发生遗传物质的改变 而植物组织培养不能 解析 动物细胞培养通常用液体培养基 成分中糖类用葡萄糖 还必须含有动物血清 植物组织培养通常用固体培养基 成分中含有蔗糖 植物激素等物质 答案 a 解析 图示甲过程是进行动物细胞培养的第一步 获取动物组织 为了避免杂菌的污染 应进行消毒处理 乙过程为获取单个动物细胞 可用胰蛋白酶消化 丙过程得到的细胞系通常为有限细胞系 遗传物质和染色体数未发生变化 大多数不具有异倍体核型 未经克隆化培养的细胞系具有异质性 答案 c 对点微练4下图是某实验室做的通过动物纤维母细胞等获得单抗的实验研究 据图回答相关问题 1 x y z细胞的名称分别是 2 过程类似于植物组织培养技术中的 过程 与纤维母细胞相比 诱导干细胞的全能性较 过程的实质是 3 过程中需用到的生物诱导剂是 骨髓瘤细胞 抗原刺激过的 效应 b细胞 杂交瘤细胞 脱分化 高 基因的选择性表达 灭活的病毒 4 处需要筛选 其目的是 5 若用含放射性32p标记的核苷酸的培养基培养z细胞 能测到放射性32p的细胞器是 解析 1 x y z细胞的名称分别是骨髓瘤细胞 抗原刺激过的b细胞 杂交瘤细胞 2 过程是将甲小鼠的纤维母细胞诱导成诱导干细胞 相当于植物组织培养技术中的脱分化过程 与纤维母细胞相比诱导干细胞的全能性较高 过程是诱导干细胞分化成各种体细胞 细胞分化的实质是基因选择性表达 3 诱导动物细胞融合 需用到的生物诱导剂是灭活的病毒 5 核苷酸是核酸的基本组成单位 动物细胞中线粒体含有少量dna 核糖体是由蛋白质和rrna构成的 因此用32p标记的核苷酸的培养基培养z细胞 则在线粒体和核糖体中能检测到32p 筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞 核糖体 线粒体 1 植物体细胞杂交与动物细胞融合比较 2 单克隆抗体的制备 1 制备过程 2 关键点分析 细胞融合完成的标志 细胞核融合成一个核 制备单克隆抗体时选用一种经抗原处理的b淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行细胞融合 筛选出杂交瘤细胞 它兼有两个亲本细胞的特性 在体外培养条件下能不断增殖 同时能产生具有某种特异性的抗体 获取单克隆抗体的场所 若在培养基中进行杂交瘤细胞培养 则从培养液中提取 若在小鼠或其他动物腹腔中培养 则从腹水中提取 例3 下列有关利用动物细胞工程生产单克隆抗体的叙述 错误的是 a 单克隆抗体制备使用的主要生物材料是骨髓瘤细胞和浆细胞b 单克隆抗体制备的原理之一是一个浆细胞可以产生多种特异性抗体c 筛选能分泌所需抗体的杂交瘤细胞运用了抗原 抗体特异性反应原理d 单克隆抗体具有纯度高 产量大 灵敏度高等优点 解析 单克隆抗体制备使用的主要生物材料是骨髓瘤细胞和已免疫的b细胞 一个浆细胞只能产生一种抗体 抗体的本质是免疫球蛋白 抗体可以和抗原进行特异性结合 所以筛选抗体时可以使用抗原 抗体特异性反应原理 单克隆抗体的特点是 特异性强 灵敏度高 可以大量制备 答案 b 对点微练5人绒毛膜促性腺激素 hcg 是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白 制备抗hcg单克隆抗体可用于早孕的诊断 下图是抗hcg单克隆抗体制备流程示意图 请分析回答问题 1 制备单克隆抗体过程中要用到 和 技术 动物细胞培养 动物细胞融合 2 制备单克隆抗体过程中 给小鼠注射的hcg相当于 使小鼠产生分泌相应 的淋巴细胞 此过程属于特异性免疫中的 免疫 3 在细胞内dna的合成一般有两条途径 主途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸 进而合成dna 而氨基嘌呤可以阻断此途径 另一辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下 经酶催化作用合成dna 而骨髓瘤细胞的dna合成没有此辅助途径 利用dna合成途径不同的特点配制的hat培养基含有多种成分 其中添加的 成分具有筛选杂交瘤细胞的作用 最终筛选获得的杂交瘤细胞的特点是 4 此过程生产的单克隆抗体可以与 特异性结合 从而诊断早孕 抗原 抗体 体液 氨基嘌呤 能无限增殖并分泌特异性抗体 人绒毛膜促性腺激素 chg 解析 图解表示了制备抗hcg单克隆抗体的过程 1 制备单克隆抗体的过程要用到动物细胞培养和动物细胞融合技术 2 给小鼠注射的hcg相当于抗原 使小鼠产生分泌相应抗体的淋巴细胞 此过程为体液免疫 3 根据题目信息hat培养基中添加氨基嘌呤可以阻断骨髓瘤细胞的dna合成 而筛选出杂交瘤细胞 杂交瘤细胞既能无限增殖 又能产生特异性抗体 对点微练6单纯疱疹病毒 型 hsv 1 可引起水泡性口唇炎 利用杂交瘤技术制备出抗hsv 1的单克隆抗体可快速检测hsv 1 回答下列问题 1 在制备抗hsv 1的单克隆抗体的过程中 先给小鼠注射一种纯化的hsv 1蛋白 一段时间后 若小鼠血清中抗 的抗体检测呈阳性 说明小鼠体内产生了 反应 再从小鼠的 中获取b淋巴细胞 将该b淋巴细胞与小鼠的 细胞融合 再经过筛选 检测 最终可获得所需的杂交瘤细胞 该细胞具有的特点是 hsv 1蛋白 体液免疫 脾脏 其他合理答案也可 骨髓瘤 无限增殖且产生专一抗体 其他合理答案也可 2 若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体 可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的 中使其增殖 再从 中提取 纯化获得 3 通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种hsv 1蛋白 其原因是该抗体具有 和 等特性 解析 1 制备单克隆抗体时 需要先给小鼠注射特定抗原 hsv 1蛋白 当小鼠血清中抗hsv 1蛋白的抗体检测呈阳性时 就可从小鼠脾脏中获取b淋巴细胞 将b淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合 经过筛选和克隆化培养 最终获得既能无限增殖又能产生专一抗体的杂交瘤细胞 2 单克隆抗体的获取有两条途径 一是从体外细胞培养液中提纯获得 二是将杂交瘤细胞注射到小鼠的腹腔中使其增殖 再从腹水中提取 纯化获得 3 单克隆抗体具有特异性强 灵敏度高 纯度高等特性 腹腔 腹水 纯度高 特异性强 其他合理答案也可 细胞具有全能性与脱分化和再分化 1 细胞全能性的原因 生物体的每个细胞都具有发育成完整个体所必需的全部基因 2 细胞全能性的比较 受精卵 生殖细胞 体细胞 植物细胞 动物细胞 分化程度低的细胞 分化程度高的细胞 3 细胞全能性的实现 植物细胞在离体 一定的营养物质 激素和其他外界条件下 经脱分化和再分化可实现其全能性 发育为完整个体 离体的动物体细胞 全能性受到限制 但其核仍具有全能性 但需借助卵细胞的细胞质才能表现出来 1 2014 浙江高考 下列关于动物细胞培养的叙述 正确的是 a 连续细胞系的细胞大多具有二倍体核型b 某些癌细胞在合适条件下能逆转为正常细胞c 由多个祖细胞培养形成的细胞群为一个克隆d 未经克隆化培养的细胞系细胞具有相同的性状 解析 连续细胞系的细胞大多数具有异倍体核型 癌细胞仍能逆转为正常细胞 如小鼠畸胎癌能分化为各种正常体细胞 由一个共同的祖细胞培养形成的细胞群为一个克隆 未经克隆化培养的细胞系具有异质性 答案 b 1 选用新生营养芽为外植体的原因是 诱导外植体形成plbs的过程称 2 与黑暗条件下相比 plbs在光照条件下生长的优势体现在 3 脱落酸 aba 能提高生物碱含量 但会抑制plbs的生长 若采用液体培养 推测添加适量的aba可提高生物碱产量 同学们拟开展探究实验验证该推测 在设计实验方案时探讨了以下问题 aba的浓度梯度设置和添加方式 设4个aba处理组 1个空白对照组 3次重复 因aba受热易分解 故一定浓度的无菌aba母液应在各组液体培养基 后按比例加入 新生营养芽的细胞分化程度较低 分裂旺盛 脱分化 生长速度快 有利于叶绿素的形成 进行光合作用制造有机物 灭菌冷却 实验进程和取样 实验50天完成 每10天取样 将样品 plbs 称重 g 瓶 后再测定生物碱含量 如初始 第0天 数据已知 实验过程中还需测定的样品数为 依所测定数据确定适宜的aba浓度和培养时间 当某3个样品 重复样 的 时 其对应的aba浓度为适宜浓度 对应的培养时间是适宜培养时间 75 生物碱含量平均值最高 解析 1 新生营养芽的细胞分化程度低 细胞分裂旺盛 易培养 plbs类似于愈伤组织 由新生营养芽培养到愈伤组织的过程称为脱分化 2 从坐标曲线可知 与黑暗条件下相比 光照条件下的plbs生长速度快 原因可能是光照有利于叶绿素的形成 有利于细胞进行光合作用制造有机物 3 由于aba受热易分解 故应将液体培养基先灭菌冷却后 再按一定的比例加入aba母液 据题意可知 该实验共设置4个实验组和1个对照组 共5组 实验50天完成 每10天取样 初始数据已知 只需测5次 故5组样品重复3次 共需测定的样品数为25 3 75 依据实验目的探究 添加适量的aba可提高生物碱产量 可知 当某3个样品的 生物碱含量平均值最高 时 其对应的aba浓度为最适浓度 3 2014 全国卷 某研究者用抗原 a 分别免疫3只同种小鼠 x y和z 每只小鼠免疫5次 每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价 能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数 结果如下图所示 若要制备杂交瘤细胞 需取免疫后小鼠的b淋巴细胞 染色体数目40条 并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞 染色体数目60条 按一定比例加入试管中 再加入聚乙二醇诱导细胞融合 经筛选培养及抗体检测 得到不断分泌抗a抗体的杂交瘤细胞 回答下列问题 1 制备融合所需的b淋巴细胞时 所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16000以上 则小鼠最少需要经过 次免疫后才能有符合要求的 达到要求后的x y z这3只免疫小鼠中 最适合用于制备b淋巴细胞的是 小鼠 理由是 2 细胞融合实验完成后 融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外 可能还有 体系中出现多种类型细胞的原因是 3 杂交瘤细胞中有 个细胞核 染色体数目最多是 条 4 未融合的b淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活 原因是 4 y y小鼠的血清抗体效价最高 b淋巴细胞相互融合形成的细胞 骨髓瘤细胞相互融合 细胞融合是随机的 且融合率达不到100 形成的细胞 1 100 经免疫的b淋巴细胞是高度分化的细胞 不能无限增殖 解析 1 由图可知 小鼠至少经过4次免疫后 免疫小鼠的血清抗体效价可达到16000以上 其中y小鼠的血清抗体效价最高 2 由于细胞融合是随机的 且并不是所有细胞都能参与融合 融合体系中含有五种细胞 未融合的b淋巴细胞 未融合的骨髓瘤细胞 杂交瘤细胞 骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞 b淋巴细胞相互融合形成的细胞 3 两个细胞的细胞核融合成一个细胞核标志着融合的完成 杂交瘤细胞中有一个细胞核 细胞融合过程中染色体