高考生物一轮复习 第十一单元 现代生物科技专题 专题38 克隆技术及生物技术的伦理问题课件（选修3）.ppt

2017高三一轮总复习 生物 选修3现代生物科技专题 第十一单元现代生物科技专题 专题38克隆技术及生物技术的伦理问题 栏目导航 基础自主复习 考点分类透析 热点题型讲练 易错易混警示 课时强化作业 基础自主复习 一 细胞工程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 按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品 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 二 植物细胞工程1 植物细胞的全能性 1 概念 具有某种生物全部 的任何一个细胞 都具有发育成 的潜能 2 原理 细胞内含有本物种的 3 全能性表达条件 具有完整的细胞结构 处于 状态 提供一定的 和其他适宜外界条件 遗传信息 完整生物个体 全部遗传信息 离体 营养 激素 2 植物组织培养技术 1 原理 植物细胞具有 全能性 3 植物体细胞杂交技术 1 去壁 酶解法 所用酶为 2 诱导原生质体融合 物理法 离心 振动 电激等 化学法 常用 peg 作诱导剂 3 植物体细胞杂交成功的标志 4 优点 克服 5 变异类型 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 4 植物细胞工程的应用 2 作物新品种的培育 单倍体育种 突变体的利用 3 细胞产物的工厂化生产 培养到 阶段 愈伤组织 三 动物细胞工程1 动物细胞培养 其他动物细胞工程技术的基础 1 培养过程 2 培养条件1 无菌 无毒的环境 无菌处理 加 杀菌 定期更换培养液 2 营养 葡萄糖 氨基酸 促生长因子 无机盐和微量元素及 等天然成分 抗生素 血清或血浆 培养液的ph 动物细胞核具有全能性 2 过程 灭活病毒 2 单克隆抗体制备过程 特异性强 诊断试剂 运载药物 基因结构 基因间相互作用 异种生物 随机 生殖性克隆 生殖性克隆人 基因检测 考点分类透析 一 植物组织的培养及细胞全能性1 操作流程及培养条件 2 培养条件 营养物质 水 无机盐 蔗糖 氨基酸和有机酸等 激素 如细胞分裂素 生长素等 及其他条件 无菌 适宜的温度和ph等 名师提醒 1 幼嫩的组织脱分化较为容易 如茎尖 根尖 形成层细胞易脱分化 而植物的茎 叶和成熟的组织则较难 2 对外植体要进行消毒处理 而对各种器械要彻底灭菌 3 植物组织培养中用到的有机碳源一般为蔗糖 用葡萄糖也可以 但后者的成本高 4 诱导愈伤组织再分化形成胚状体或丛芽及生根的过程中 要进行换瓶处理 以改变培养基中的激素配比及浓度 2 脱分化和再分化的比较 名师提醒 1 愈伤组织再分化形成植物幼苗时 需要光照处理 以便诱导叶绿素的形成 2 生长素和细胞分裂素在植物体内含量很低 因此植物组织培养中常用人工合成的生长素类似物和细胞分裂素类似物 细胞分裂素 生长素的比例适中 有利于外植体脱分化 比例升高有利于愈伤组织再分化形成丛芽 比例降低则有利于生根 3 用该过程培育新品种的过程中 遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律 只有有性生殖进行减数分裂过程中才符合遗传定律 而体细胞杂交没有此过程 4 具有全能性 体现 实现 全能性 具有全能性 理论上 活细胞都具有全能性 体现全能性 只有发育成完整个体 才能说明实现了细胞的全能性 3 原理 高度分化的植物细胞仍然具有全能性 二 植物体细胞杂交1 技术操作流程图 2 原理及过程解读 1 植物体细胞杂交的障碍 植物细胞都有细胞壁 根据酶的专一性原理 用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 原生质体融合 人工诱导方法包括物理法 如离心 振动 电激 化学法 如聚乙二醇 peg 诱导等 2 杂种细胞的类型有三种 aa bb ab 符合要求的只有ab 需要进行筛选 3 杂种细胞ab形成的标志 新的细胞壁的生成 4 杂种植株遗传物质的变化 细胞融合属于染色体变异 杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和 形成异源多倍体 5 植物体细胞杂交的原理 原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性 杂种细胞发育成杂种植株利用了细胞的全能性 名师提醒植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型的分析 1 诱导产物 假设用于杂交的两种植物细胞分别为a b 未融合的细胞 a和b 两两融合的细胞 aa bb和ab 多细胞融合体 2 检测方法 对诱导产物中的细胞进行植物组织培养 然后根据得到的植物性状进行判断 若只表现出一种植物的性状 说明是未融合细胞 若得到的是具有两种亲本性状的植物 说明是杂种植株 若得到的是两种亲本性状的植物 且一种植物的性状得到加强 则是多细胞融合体 若得到的是一种植物的性状 但是效果得到加强 则是同种细胞融合的结果 一 植物组织培养和动物细胞培养的比较 二 细胞融合与单克隆抗体1 动物细胞融合 1 动物细胞融合 两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程 融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞 称为杂交细胞 2 诱导方法 化学法 聚乙二醇 灭活的病毒 物理法 离心 振动 电激等 3 动物细胞融合的意义 克服了远缘杂交的不亲和性 成为研究细胞遗传 细胞免疫 肿瘤和生物新品种培育的重要手段 2 单克隆抗体的制备 名师提醒制备单克隆抗体过程中两次筛选第一次筛选是将未融合的b淋巴细胞 骨髓瘤细胞以及bb融合 瘤瘤融合的细胞通过选择培养基淘汰 筛选出b瘤融合的细胞 第二次筛选是将产生特定抗体的b瘤细胞通过细胞培养用相应抗原检测的办法筛选出来 因为从体内取免疫过的b淋巴细胞时可以取出很多种 因此形成的杂交瘤细胞也有很多种 所以需筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞 三 关注生物学热点内容 动物细胞核移植与克隆技术引起的伦理问题1 动物细胞核移植操作流程 1 原理 动物细胞核的全能性 不能说动物细胞全能性 2 卵母细胞选择时期及原因减 中期的卵母细胞 此时具备受精能力 细胞质中合成与分裂 分化有关的物质能刺激融合后重组细胞进行分裂 分化 形成重组胚胎 3 选卵细胞作为受体细胞的原因 大 易于操作 卵黄多 营养丰富 为发育提供充足的营养 能激发重组细胞分裂 分化 4 该过程用到的技术手段 动物细胞培养 动物细胞融合 早期胚胎培养和胚胎移植 5 应用 加速家畜遗传改良进程促进优良畜群繁育 保护濒危物种 克隆器官用于移植等 2 克隆人的类型及其伦理问题 1 类型 2 克隆技术引发的伦理问题 本考点在高考命题中可以单独考查植物组织培养 体细胞杂交及其应用 又可与代谢 基因工程等综合命题 有时也考查动物细胞培养 单克隆抗体制备 核移植及克隆技术的伦理评论等 课标卷以非选择题为主 热点题型讲练 2014年浙江卷 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 例1 解析 本题考查动物细胞培养的相关内容 意在考查考生的识记理解能力 及综合判断能力 连续细胞系的细胞 其核型已发生改变 a选项错误 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 故b选项正确 由一个共同的祖细胞培养形成的细胞群为一个克隆 c选项错误 未经克隆化培养的细胞系细胞可能是不同细胞分裂形成的 其性状可能不同 d选项错误 答案 b 2014年重庆卷 生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点 下列叙述 错误的是 a 应严格选择转基因植物的目的基因 避免产生对人类有害的物质b 当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验 但不反对治疗性克隆c 反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿d 生物武器是用微生物 毒素 干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力 例2 解析 在转基因过程中 避免基因污染和对人类的影响 必须严格选择目的基因 a选项正确 我国不反对治疗性克隆 坚决反对生殖性克隆 b选项正确 反对设计试管婴儿原因之一是防止选择性设计婴儿 违背伦理道德 c选项正确 生物武器是指有意识的利用微生物 毒素 昆虫侵袭敌人的军队 人口 农作物或者牲畜等目标 以达到战争目的的一类武器 干扰素为淋巴因子 非生物武器 d选项错误 答案 d 2014年新课标 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 例3 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 解析 1 据图分析 第四次注射后x y z小鼠的血清抗体效价均达到16000以上 小鼠y的b淋巴细胞产生抗体效价最高 最适用于制备单克隆抗体 2 融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外 还有骨髓瘤细胞和b淋巴细胞的自身融合产物 由于细胞膜具有流动性 且诱导之后的细胞融合不具有特异性 故体系中会出现多种类型的细胞 3 杂交瘤细胞形成后 小鼠的b淋巴细胞核与其骨髓瘤细胞核会融合形成一个细胞核 小鼠的b淋巴细胞 染色体数目40条 和骨髓瘤细胞 染色体数目60条 融合后 染色体可达100条 但当杂交瘤细胞处于有丝分裂后期时 其染色体最多可达200条 4 未融合的b淋巴细胞经多次传代培养后 仍然不是能恶性增殖的细胞 同时正常细胞的分裂次数是有限的 答案 1 四yy小鼠的抗体效价最高 2 b淋巴细胞相互融合形成的细胞 骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞细胞融合是随机的 且融合率达不到100 3 1200 4 不能无限增殖 2015年安徽卷 科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊 以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子 医用蛋白 其技术路线如图 1 由过程 获得的a为 例4 2 在核移植之前 必须先去掉受体卵母细胞的核 目的是 受体应选用 期卵母细胞 3 进行胚胎移植时 代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生 这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能 4 采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆 理论上可获得无限个转基因绵羊 这是因为 解析 本题考查基因工程 细胞工程和胚胎工程等知识 难度中等 1 从图中信息可知 由于 过程得到的a用于导入受体细胞 因此a应为含有目的基因的表达载体 2 含目的基因的成纤维细胞与卵母细胞进行融合前 应除去卵母细胞的细胞核 目的是使得到的重组细胞的核遗传物质只来自含目的基因的成纤维细胞 适合用于与成纤维细胞融合的卵细胞应处于m 期 3 代孕母羊对来自异体同种的胚胎一般不发生免疫排斥反应 这是移植胚胎存活的基础 4 整合有目的基因的成纤维细胞能进行传代培养 获得更多的成纤维细胞 进而获得更多的个体 答案 1 含目的基因的表达载体 2 保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞m 3 免疫排斥反应 4 整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养 2015年山东卷 治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义 流程如下 1 过程 采用的是细胞工程中的 技术 过程 采用的是胚胎工程中的 技术 例5 2 体细胞进行体外培养时 所需气体主要有o2和co2 其中co2的作用是维持培养液 基 的 3 如果克隆过程中需进行基因改造 在构建基因表达载体 重组载体 时必须使用 和 两种工具酶 基因表达载体上除目的基因外 还需有 基因 以便选出成功导入基因表达载体的细胞 4 胚胎干细胞可以来自于囊胚中的 在一定条件下 胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官 若将图中获得的组织器官移植给个体 填 a 或 b 则不会发生免疫排斥反应 解析 本题综合考查细胞工程 胚胎工程和基因工程的相关知识 难度中等 1 将个体b体细胞核移植到个体a去核卵母细胞中 此技术为核移植 在体外将重组细胞培养成囊胚 早期胚胎 的技术称为早期胚胎培养 2 为了维持稳定的ph 培养箱中的二氧化碳需要维持在2 10 之间 以保持培养液中溶解的二氧化碳的浓度 3 构建基因表达载体需要利用限制性核酸内切酶将目的基因和载体切出相同的黏性末端 再用dna连接酶进行拼接 可根据基因表达载体上的标记基因的表达产物或性状对受体细胞进行筛选 以便选出成功导入基因表达载体的细胞 4 胚胎干细胞可来自囊胚的内细胞团 由于组织器官细胞的遗传物质主要来自个体b的细胞核 而与免疫排斥相关的基因主要存在于细胞核中 因此该器官细胞与个体b细胞表面的糖蛋白一致 移植给个体b不会发生免疫排斥反应 答案 1 体细胞 核移植 早期 胚胎培养 2 ph 或酸碱度 3 限制性 核酸 内切酶 或限制酶 dna连接酶 注 两空可颠倒 标记 4 内细胞团b 动物细胞培养与动物体细胞核移植 1 2016届浙江台州中学模拟 在下列过程中 需要采用植物组织培养技术的是 利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 获得多倍体植株 利用花药离体培养得到单倍体植株 利用基因工程培育抗棉铃虫的植株 利用细胞工程培育 番茄 马铃薯 杂种植株 无子西瓜的大量繁殖a b c d 解析 将目的基因转入植物细胞后 经过组织培养技术可以获得转基因植物 通过植物体细胞杂交获得的杂种细胞需要通过组织培养才能得到杂种植株 无子西瓜不能产生种子 可以通过组织培养技术实现大量繁殖 答案 d 2 2016届江苏四校联考 生物技术的发展速度很快 已灭绝生物的 复生 将不再是神话 如果世界上最后一只野驴刚死亡 以下较易成功 复生 野驴的方法是 a 将野驴的体细胞取出 利用组织培养培育成新个体b 将野驴的体细胞两两融合 再经组织培养技术经脱分化 再分化培育成新个体c 取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵细胞中 经孕育培育成新个体d 将野驴的基因导入家驴的受精卵中 培育成新个体 解析 用体细胞进行动物克隆 目前只能通过核移植技术实现 该技术要将体细胞核转移到去核卵细胞中 形成重组细胞 再经动物细胞培养和胚胎移植 最终培育成新个体 答案 c 解析 若 是具有杂种优势的农作物细胞 则用 进行繁育进行的是有丝分裂过程 遗传物质不发生变化 不会发生性状分离 答案 d 4 2016届河北高阳中学月考 利用细胞工程方法 以sars病毒核衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体 下列有关单克隆抗体的叙述正确的是 a 用纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内 产生的血清抗体为单克隆抗体b 体外培养单个效应b细胞可以获得大量针对sars病毒的单克隆抗体c 将等量浆细胞和骨髓瘤细胞混合 经peg诱导融合后的细胞均为杂交瘤细胞d 利用该单克隆抗体与sars病毒核衣壳蛋白特异性结合的方法可诊断出sars病毒感染者 解析 本题考查了单克隆抗体制备的有关知识 该内容是动物细胞工程中的重点内容 本题难度不大 属于考纲识记理解层次的考查 考生要能够识记制备过程以及制备过程中的相关注意点 单克隆抗体是浆细胞与骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞分泌的 a选项错误 单独的效应b淋巴细胞有产生抗体的能力 但没有无限增殖的本领 因此在体外培养的情况下是不可能得到大量的单克隆抗体的 b选项错误 将等量浆细胞和骨髓瘤细胞混合 经peg诱导融合后的细胞有浆细胞自身融合细胞 骨髓瘤细胞自身融合细胞和杂交瘤细胞三种 c选项错误 单克隆抗体具有特异性强 灵敏度高的特点 因此利用该单克隆抗体与sars病毒核衣壳蛋白特异性结合的方法可诊断出病毒感染者 d选项正确 答案 d 5 试管婴儿 试管苗和克隆羊三者均属于生物工程技术的杰出成果 下面叙述正确的是 a 都属于无性生殖能保持母本性状b 都不会发生基因重组和变异c 都充分体现了体细胞的全能性d 都运用了细胞工程技术 解析 本题考查生物工程技术的相关知识 涉及核移植 植物组织培养 体外受精 全能性 染色体变异等 属于识记理解层次的考查 试管婴儿是通过有性繁殖产生的 具有两个亲本的遗传特性 而试管苗是经组织培养产生的 克隆羊是经过核移植得到的 二者均属于无性繁殖的产物 遗传特性主要来源于供体细胞 a选项错误 动物细胞细胞核中的dna和蛋白质组合形成染色体 因此会发生染色体变异 试管婴儿属于有性生殖 能发生基因重组 b选项错误 试管婴儿体现受精卵的全能性 试管苗体现植物体细胞的全能性 克隆羊体现动物体细胞的细胞核具有全能性 c选项错误 试管婴儿涉及的技术是体外受精和胚胎移植 属于胚胎工程的技术 通过植物组织培养获得的试管苗 以及核移植和胚胎移植获得的克隆羊都属于克隆技术 二者都运用了细胞工程技术 d选项正确 答案 d 6 2016届保定检测 下列关于动物体细胞核移植技术和克隆动物的叙述 正确的是 a 目前在实验中 科学家可以用类似植物组织培养的方法获得完整的动物个体b 体细胞的细胞核移植到受体细胞之前 要先去掉受体卵母细胞的核c 用于核移植的供体细胞一般都选用传代50代以内的细胞d 用体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行100 的复制 解析 目前在实验中 科学家还不能直接把动物细胞培养成完整的动物个体 用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代内的细胞 因为10代内的细胞核型不变 10代以后有些细胞核型发生改变 动物有些性状也会受细胞质遗传物质决定 因此克隆动物不是对体细胞供体动物进行100 的复制 答案 b 易错易混警示 易错点1对植物体细胞杂交和有性杂交混淆不清 点拨 1 植物体细胞杂交若两个不同品种的植物细胞a b进行融合 a含有2x条染色体 2个染色体组 基因型为aabb b含有2y条染色体 2个染色体组 其基因型为ccdd 则新植株应为四倍体 其体细胞中染色体数为2x 2y 基因型为aabbccdd 从中不难看出 体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞 不管染色体数 基因组数还是染色体组数都采用直接相加的方法 2 植物有性杂交有性杂交的结果 子代细胞中染色体数 基因型分别为 x y abcd 或 abcd 或 abcd 或 abcd 即先减半再相加 3 有性生殖过程符合孟德尔遗传定律 而植物体细胞杂交则不符合孟德尔遗传定律 易错点2对试管婴儿 设计试管婴儿与克隆技术辨析不清 点拨 1 克隆人 2 试管婴儿技术与设计试管婴儿比较 关于番茄和马铃薯杂交过程 回答下列问题 1 若番茄细胞内含a条染色体 马铃薯细胞内含b条染色体 将番茄和马铃薯采用杂交育种方法培育 假设能成功 得到的后代应含 条染色体 还必须用 来处理幼苗 才能得到可育的 番茄 马铃薯 植株 此时体细胞中含有 条染色体 2 若番茄是二倍体 马铃薯是四倍体 则杂种植株为 倍体 解析 有性杂交指先减数分裂染色体数目减半再精卵结合 因无同源染色体一般是不育的 要可育必须用秋水仙素处理让其加倍 而体细胞杂交则是简单的直接相加 纠错演练1 错因分析 将有性杂交和体细胞杂交混为一谈 高考命题常从以下角度设置陷阱 给出植物的基因型或染色体数 考查体细胞杂交后杂交植株的相关变化 设计试管婴儿 与 试管婴儿 均用到了下列哪些生物技术手段 a 核移植技术b 体外受精技术c 移植前遗传学诊断技术d 胚胎分割技术解析 试管婴儿 运用了体外受精技术 胚胎移植技术 设计试管婴儿 除涉及上述两种技术外 还要进行遗传学诊断 所以两者均用到了b项中的技术 答案 b 纠错演练2 错因分析 对两项技术手段混为一谈 纠错笔记 1 试管婴儿技术与克隆技术的区别