（北京专用）202x版高考生物总复习第34讲克隆技术

1、第34讲克隆技术,精品ppt,一、细胞工程,二、植物细胞工程,必备知识,三、动物细胞工程,突破1 植物细胞工程,突破2 动物细胞工程,深化突破,一、细胞工程 1.应用的原理和方法:细胞生物学和分子生物学的原理和方法。 2.操作水平:细胞水平或细胞器水平。 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。,必备知识,精品ppt,二、植物细胞工程 1.原理:细胞的全能性。 (1)原因:生物的任何一个细胞都包含本物种的全部遗传信息。 (2)全能性表达的条件:处于离体状态,提供一定的营养、激素和其他适宜的外界条件。 2.植物组

2、织培养技术 离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织 根、芽植物体,精品ppt,3.植物体细胞杂交技术 (1)去壁:酶解法,所用酶为纤维素酶和果胶酶。 (2)诱导原生质体融合:物理法离心、振动、电激等;化学法常用聚乙二醇(PEG)做诱导剂。 (3)植物体细胞杂交成功的标志:杂种细胞再生出细胞壁。,精品ppt,(4)优点:克服远缘杂交不亲和的障碍。 (5)变异类型:染色体变异。 4.植物细胞工程的实际应用 (1)植物繁 殖新途径,精品ppt,(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:利用植物组织培养技术生产蛋白 质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等物质。,精品pp

3、t,三、动物细胞工程 1.动物细胞培养 (1)过程 (2)条件 a.无菌、无毒的环境无菌处理、加抗生素杀菌、定期更换培养液。,精品ppt,b.营养糖、氨基酸、促生长因子、无机盐和微量元素+血清 或血浆等天然成分。 c.适宜的温度(36.50.5 )和pH(7.27.4)。 d.气体环境95%空气+5%CO2(维持培养液的pH)。 (3)应用:生产细胞产品,如干扰素、疫苗、单克隆抗体;检测并判断某物质毒性的大小;临床医学研究。 3.动物细胞融合与单克隆抗体制备 (1)诱导动物细胞融合的方法:物理法离心、振动、电激等;化学法聚乙二醇;生物法灭活的病毒。,精品ppt,2.动物体细胞核移植 (1)原理

4、:动物细胞核具有全能性。 (2)过程,精品ppt,(2)单克隆抗体制备过程 (3)单克隆抗体的优点:特异性强、灵敏度高、可大量制备。 (4)单克隆抗体的应用:作为诊断试剂;用于治疗疾病和运载药物。,精品ppt,1.棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞的全能性。( ) 2.愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的。 ( ) 3.利用物理法或化学法,可以直接将两个植物细胞进行诱导融合。 ( ) 4.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。( ) 5.再生出细胞壁是原生质融合成功的标志。( ),精品ppt,6.用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子。( ) 7.

5、未经克隆化培养的细胞系细胞具有相同的性状。( ) 8.制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织,再用胃蛋白酶处理。 ( ) 9.肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼 吸。 ( ) 10.培养哺乳动物胚胎的培养液,其成分较简单,一般只需一些无机盐和有机盐类即可。( ),精品ppt,11.由动物组织细胞培养到连续细胞系的过程,得到的细胞大多具有二倍体核型。( ) 12.与“多利”羊等克隆哺乳动物相关的技术有胚胎移植、细胞培养和核移植。( ) 13.我国禁止生殖性克隆和治疗性克隆。( ) 14.试管婴儿主要解决不孕夫妇的生育问题,而设计试管婴儿主要用于白血病、贫血病的治疗。( ),精品

6、ppt,突破1植物细胞工程,深化突破,1.细胞全能性 (1)原理:细胞含有本物种全部的遗传信息。 (2)体内细胞全能性不表达的原因:基因在特定的时间和空间条件下选择性表达。,精品ppt,(3)细胞全能性表达的条件:具完整细胞核;离体;无菌;一定的营养、激素和适宜的外界条件。 (4)一般地,细胞全能性大小与细胞分化程度成反比。 (5)全能性大小: 植物细胞:受精卵生殖细胞体细胞。 动物细胞:受精卵生殖细胞体细胞核。 (动物细胞全能性受限制,但细胞核具有全能性),精品ppt,2.植物组织培养与体细胞杂交,精品ppt,知能拓展影响植物组织培养的几种主要因素 (1)植物激素:影响脱分化、再分化的重要因

7、素为植物激素。当细胞分 裂素与生长素共同使用时,能强烈地促进愈伤组织的形成,两者不同浓 度的配比在再分化过程中,分别对诱导根或芽的产生起关键作用。当细 胞分裂素与生长素的浓度比高时,有利于芽的产生;浓度比低时,有利于 根的产生。 (2)光照:对于植物组织培养,光照条件非常重要,包括光照强度、时间和波长。但在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养,而在愈伤组织分化出芽,精品ppt,和叶的过程中一定要有光照。愈伤组织诱导阶段的暗培养有利于细胞的脱分化产生愈伤组织,如果在光照条件下则容易分化产生维管等组织,不利于产生大量的愈伤组织。 (3)无菌:培养基上的细菌等微生物比植物细胞具有更强的新陈代谢能力,比植物

8、细胞生长繁殖得更快,而且它们往往会产生毒素,使培养基上的植物细胞死亡。因此,在培养过程中要求一系列的消毒、灭菌处理,并且要求无菌操作。,精品ppt,3.单倍体育种和突变体利用的比较,精品ppt,考向1以基础判断或实例分析的形式,考查植物的组织培养 1.(2018北京西城期末)通过植物组织培养可获得完整幼苗。下列对此过程的叙述,正确的是( B ) A.花粉不含完整的基因组,不能培养成单倍体植株 B.选择植物幼嫩的部分作外植体,更易诱导脱分化 C.植物组织培养过程中可发生基因突变和基因重组 D.植物组织培养过程不需添加有机碳源但需要光照,精品ppt,解析花粉含有该植物的全套遗传信息,可以经花药离体

9、培养而培养成单倍体植株,A错误;幼嫩部位的新陈代谢旺盛,分化程度低,更易诱导脱分化过程发生,B正确;植物组织培养是无性生殖过程,不产生配子,故在有丝分裂间期可发生基因突变,但无法发生基因重组,C错误;植物组织培养过程中需要有机碳源,脱分化过程要严格避光,D错误。,精品ppt,2.(2018江苏单科)花药离体培养是重要的育种手段。下图是某二倍体植物花药育种过程的示意图,下列叙述正确的是(C ) A.为了防止微生物污染,过程所用的花药需在70%乙醇中浸泡30 min B.过程的培养基中需添加较高浓度的细胞分裂素以利于根的分化 C.过程逐步分化的植株中可筛选获得纯合的二倍体 D.过程应将炼苗后的植株

10、移栽到含有蔗糖和多种植物激素的基质上,精品ppt,解析本题主要考查花药离体培养的相关知识。为了防止微生物污染,过程所用的花蕾需在70%乙醇中浸泡30 s,A错误;过程的培养基中,当生长素与细胞分裂素的比值适中,且生长素含量高于细胞分裂素时,有利于根的分化,B错误;进行过程的愈伤组织经过了秋水仙素的处理,故其分化后的植株中可筛选获得纯合的二倍体,C正确;经炼苗后的幼苗是能进行光合作用且能独立进行代谢的植株,故幼苗的生长基质中不用添加蔗糖和多种植物激素,D错误。,精品ppt,考向2以实例分析的形式,考查植物体细胞杂交 3.“白菜甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种,它具有生长期短、耐热性强

11、和易于储藏等优点。如图是“白菜甘蓝”的杂交过程示意图。以下说法正确的是( ),精品ppt,A.除去细胞壁形成原生质体,可运用的酶是纤维素酶、淀粉酶和果胶酶 B.通常可诱导上述原生质体相互融合的方法是PEG和灭活的病毒诱导 C.杂种细胞形成的标志是产生了新的细胞壁 D.愈伤组织形成“白菜甘蓝”植物体必须经过脱分化和再分化两个过程 答案C 解析用于除去植物细胞壁的酶有纤维素酶和果胶酶;植物体细胞杂交过程中诱导原生质体融合不能用灭活的病毒;杂种细胞形成的标志是产生了新的细胞壁;愈伤组织形成“白菜甘蓝”植物体属于再分化过程。,精品ppt,4.下面为“番茄马铃薯”的培育过程示意图,请据图回答下列问题:

12、(1)若运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)能否得到可育的杂种植株?为什么?。,精品ppt,(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中,运用的技术手段是,依据的原理是,其中过程称为技术,与过程密切相关的具有单层膜结构的细胞器为 , 过程相当于,过程涉及的细胞分裂方式为 。 (3)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体,则“番茄马铃薯”属于倍体植株。 (4)柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物,可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产。若利用此技术,将柴油树细胞培养进行到 (填字母编号)阶段即可。,精品ppt,答案(1)不能。不同种的植物存在生殖隔离 (2)植物组织培养植物细胞的全能性原生质体

13、融合高尔基体脱分化有丝分裂 (3)六 (4)e 解析(1)番茄和马铃薯属于两种植物,存在生殖隔离,不能通过有性杂交产生后代。(2)过程是把a、b两个原生质体融合在一起,所以称为原生质体,精品ppt,融合。过程是在融合的原生质体外再生一层细胞壁,而植物细胞壁的形成与高尔基体有关。过程的结果是形成了愈伤组织,所以为脱分化。 (3)“番茄马铃薯”属于异源多倍体中的异源六倍体。(4)柴油是植物细胞的代谢产物,要实现其工业化生产需将柴油树细胞培养到愈伤组织阶段,然后进行提取。,精品ppt,突破2动物细胞工程,1.动物细胞培养与动物体细胞核移植,精品ppt,精品ppt,2.细胞融合的过程分析 细胞融合的过

14、程包括细胞膜融合、细胞质融合和细胞核融合,其中细胞膜融合是细胞融合的先导,在细胞膜融合中体现出细胞膜具有一定的流动性。,精品ppt,3.单克隆抗体的制备 (1)血清抗体与单克隆抗体,精品ppt,(2)制备单克隆抗体过程中的两次筛选,精品ppt,(3)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。,精品ppt,考向1以基础判断或实例分析的形式,考查动物细胞培养的特点及应用 1.下列关于动物细胞培养、植物组织培养和微生物培养的叙述,正确的是( D ) A.培养基都需要加入琼脂 B.所用的培养温度都相同 C.都要经历脱分化和再

15、分化过程 D.都需要无菌培养条件,精品ppt,解析动物细胞培养所用培养基为液体培养基,不用添加琼脂,A错误;动物细胞培养、植物组织培养和微生物培养所需培养温度不一定相同,B错误;只有植物组织培养才要经历脱分化和再分化过程,C错误;动物细胞培养、植物组织培养和微生物培养都需要无菌培养条件,D正确。,精品ppt,2.(2018课标全国)2018年细胞期刊报道,中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆,获得两只克隆猴“中中”和“华华”。回答下列问题: (1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程,核移植是指。通过核移植方法获得的克隆猴,与核供体相比,克隆猴体细胞的染色体数目 (填“减半

16、”“加倍”或“不变”)。,精品ppt,(2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植,胚胎 细胞核移植获得克隆动物的难度(填“大于”或“小于”)体细胞核移植,其原因是。 (3)在哺乳动物核移植的过程中,若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体,通常,所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目(填“相同”或“不同”),性染色体组合(填“相同”或“不同”)。,精品ppt,答案(1)将动物的一个细胞核,移入一个已去掉细胞核的卵母细胞 不变 (2)小于胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对容易 (3)相同不同 解析(1)核移植是指将动物的一个细胞核,移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中,使其重

17、组并发育成一个新的胚胎,并最终发育为动物个体。克隆猴体细胞的染色体数等于重组细胞中的染色体数,等于供核细胞中的染色体数。(2)哺乳动物胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对容易,而哺乳动物,精品ppt,体细胞分化程度高,恢复全能性十分困难,因此,动物体细胞核移植获得克隆猴的难度也就明显高于胚胎细胞核移植。(3)哺乳动物雌性个体和雄性个体的体细胞中常染色体数目相同,雌性性染色体组合为XX,雄性性染色体组合为XY,因此题中所得的两个克隆动物体细胞常染色体数目相同,性染色体组合不同。,精品ppt,考向2以实例分析的形式,考查动物细胞融合与单克隆抗体的制备 3.(2018江苏单科)如图为细胞融合的示意图,

18、下列叙述正确的是(多选)(BC) A.若a细胞和b细胞是植物细胞,需先去分化再诱导融合 B.a细胞和b细胞之间的融合需要促融处理后才能实现,精品ppt,C.c细胞的形成与a、b细胞膜的流动性都有关 D.c细胞将同时表达a细胞和b细胞中的所有基因 解析植物细胞壁会阻碍细胞融合,故植物细胞融合前需先用酶解法除去细胞壁,A错误;细胞间的融合需在相应的诱导处理下才能完成(如离心、聚乙二醇等,动物细胞还可用灭活病毒诱导融合),B正确;细胞融合过程出现了膜的变形,故细胞融合过程与细胞膜流动性有关,C正确;c细胞中具有a、b细胞的全部基因,但这些基因不一定能全部表达,D错误。,精品ppt,4.(2018北京海淀期中)人肌红蛋白(Myo)是早期诊断急性心肌梗死的生化标志物之一。为制备抗Myo的单克隆抗体,科研人员进行研究。 (1)科研人员以Myo作为抗原免疫小鼠,取小鼠的脾脏细胞与细胞诱导融合。用培养基筛选融合细胞,得到杂交瘤细胞。 (2)将得到的杂交瘤细胞接种到多孔培养板上,进行抗体阳性检测,之后稀 释、培养、再进行抗体阳性检测并多次重复上述