导与练高考生物一轮复习专题2细胞工程名师优质课件新人教版选修3

1、专题 细胞工程 课前导学课前导学 要点探究要点探究 课堂自测课堂自测 1.植物组织培养技术的过程。 2.植物体细胞杂交技术的过程。 3.细胞工程的应用。 4.动物细胞培养的条件。 5.单克隆抗体制备的过程。 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:细胞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。 二、植物细胞工程 1.原理:细胞的全能性细胞的全能性。 (1)原因:生物体的任何一个细胞都包含本物种的全部遗传信息全部遗传信息。 (2)全

2、能性表达的条件:处于离体离体状态,提供一定的营养、激素激素和其他适宜外界条件。 2.植物组织培养技术 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聚乙二醇(PEG)作诱导剂。 (3)植物体细胞杂交成功的标志:杂种细胞再生出杂种细胞再生出细胞壁细胞壁。 (4)优点:克服不同生物远缘杂交的障碍不同生物远缘杂交的障碍。 (5)变异类型:染色体变异染色体变异。 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:培养到愈伤组织阶段。 三、

3、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)过程 (2)条件 无菌、无毒的环境无菌处理、加抗生素抗生素杀菌、定期更换培养液。 营养葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐和微量元素+血清或血浆血清或血浆等天然成分。 适宜的温度(36.50.5 )和 pH(7.27.4)。 气体环境95%空气+5%CO2(维持培养液的培养液的 pHpH)。 (3)应用:生产生物制品,如干扰素、病毒疫苗、单克隆抗体;检测并判断某种物质毒性的大小;临床医学研究。 2.动物体细胞核移植 (1)原理:动物细胞核具有全能性动物细胞核具有全能性。 (2)过程 3.单克隆抗体制备 (1)诱导动物细胞融合的方

4、法:物理法离心、振动、电激等;化学法聚乙二醇;生物法灭活病毒。 (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。 1.判断正误 (1)愈伤组织是外植体经脱分化和再分化后形成的。( ) (2)克隆动物的性状与供体动物完全相同。( ) (3)体细胞核移植技术可通过克隆组织器官用于人类某些疾病的治疗。( ) (4)植物体细胞杂交与动物细胞融合的原理完全相同。( ) 2.(2012 年广东理综)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是( A A ) A.组织培养 B.细胞杂交 C.显微注射 D.核移植 3.动物细

5、胞培养过程的顺序是( D D ) 原代培养 传代培养 用胰蛋白酶处理组织,形成分散的悬浮液 A. B. C. D. 4.用动、植物体的体细胞进行离体培养,下列叙述正确的是( C C ) A.都需用 CO2培养箱 B.都需用液体培养基 C.都要在无菌条件下进行 D.都可体现细胞的全能性 几种细胞工程技术的比较 问题引领: 植物组织培养和动物细胞培养的结果是否相同 ,为什么? 植物体细胞杂交和动物细胞融合在操作流程上有何区别? 单克隆抗体制备过程中至少需要几次筛选 ?目的分别是什么? 1.植物组织培养和动物细胞培养的比较 项目 植物组织培养 动物细胞培养 原理 植物细胞的全能性全能性、 细胞的增殖

6、细胞的增殖 细胞的增殖细胞的增殖 取材 较幼嫩的细胞、组织或器官 培养 基成分 结果 相同胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织 葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等 只能获得大量细胞大量细胞,不能得到 生物个体生物个体 矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素、琼脂等 可以获得植株植株,也可以获得大量大量细胞细胞 点 都需人工条件下的无菌操作 ;都需适宜的温度、pH 等条件 2.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较 原理 融合前 处理 促融 方法 结果 植物体细胞杂交 细胞膜的流动性流动性、细胞的全能性全能性 酶解法(纤维素酶、果胶酶)去除细胞壁 物理法:离心、振动、电激等 ; 化学法:聚乙二醇(

7、PEG) 获得杂种植株杂种植株 克服远缘杂交不亲和的障碍 ,扩展杂交亲本组合范围,培育新品种 动物细胞融合 细胞膜的流动性流动性、细胞增殖细胞增殖 除物理法和化学法外,也可用灭活的病毒诱导 获得杂交细胞杂交细胞,以生产细胞产品 (1)制备单克隆抗体 (2)诊断、治疗和预防疾病 应用 (1)(1)动物细胞培养中两次用到胰动物细胞培养中两次用到胰蛋白酶蛋白酶, ,第一次用胰蛋白酶处理剪碎的组织使第一次用胰蛋白酶处理剪碎的组织使之分散成单个细胞之分散成单个细胞, ,第二次使贴壁细胞从瓶壁第二次使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来。上脱落下来。 (2)(2)原代培养与传代培养的分界点为在原代培原代培养与传代培养

8、的分界点为在原代培养的基础上分瓶继续培养。养的基础上分瓶继续培养。 (3)(3)核移植技术获得的动物与供核动物性状不核移植技术获得的动物与供核动物性状不 完全相同的原因完全相同的原因: :核外线粒体中的核外线粒体中的 DNADNA 是来自受体是来自受体卵母细胞卵母细胞; ;性状是基因与环境共同作用的结果性状是基因与环境共同作用的结果; ;有有可能发生基因突变。可能发生基因突变。 (4)(4)单克隆抗体制备过程中两次筛选的目的单克隆抗体制备过程中两次筛选的目的: :第一第一次筛选次筛选, ,将未融合的将未融合的 B B 淋巴细胞、骨髓瘤细胞以及淋巴细胞、骨髓瘤细胞以及BBBB 融合、融合、瘤瘤融

9、合的细胞通过选择培养基淘汰瘤瘤融合的细胞通过选择培养基淘汰, ,筛筛选出杂交瘤细胞。第二次筛选选出杂交瘤细胞。第二次筛选, ,将产生特定抗体的将产生特定抗体的杂交瘤细胞通过细胞培养杂交瘤细胞通过细胞培养, , 用相应抗体检测的办法筛选出来用相应抗体检测的办法筛选出来, ,因为从因为从体内取出的免疫过的体内取出的免疫过的B B 淋巴细胞有很多种淋巴细胞有很多种, ,形成杂交瘤细胞就有很多种形成杂交瘤细胞就有很多种, ,所以需要筛所以需要筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞。选出产生特定抗体的杂交瘤细胞。 【命题视角】 本考点内容与农业生产、 科技前沿及一些社会热点知识相关联,是近年高考中的热点。 常以

10、图解的形式呈现,考查考生应用基本原理分析解决实际问题的能力。 【典例】 有性生殖的生物产生后代需要进行受精作用,植物体细胞杂交要进行原生质体的融合,单克隆抗体的制备需要进行动物细胞融合,可见细胞的融合技术有着广泛的应用。下列为细胞融合的简略过程,据图回答相关问题: (1)若 a、b 分别是基因型为Hhrr、hhRr 两个烟草品种的花粉,且这两对基因分别位于两对同源染色体上。由于一对隐性纯合基因 (rr或 hh)的作用,在光照强度大于800 lx 时两种烟草都不能生长。要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为HhRr 的杂种细胞,较为简便的筛选方法是 。 (2)若 a、 b 是植物细胞,在诱导细胞

11、融合之前须经过处理以获得原生质体,一般是采用 处理,由 a、 b 到细胞 c 的过程中,常用的化学促融剂是 ,融合成功的标志是 。由 d 细胞形成杂种植株还要应用 技术把 d 培养成植株,利用的原理是 。 这种育种方法的优点是 。 (3)若 a、b 分别为骨髓瘤细胞和经某种抗原免疫后的 B 淋巴细胞,则 d 细胞的特点是 。 由 d 细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较,具有 的特点。 (4)下列各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解,请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。顺序是 。 思维导引思维导引: :1.1.筛选筛选HhrrHhrr 和和 hhRrhhRr 两种烟草

12、两种烟草的花粉融合形成几种基因型的细胞的花粉融合形成几种基因型的细胞?800 lx?800 lx光光照对不同基因型的细胞的生长有何影响照对不同基因型的细胞的生长有何影响 ? ? 2.2.抗体抗体单克隆抗体是什么细胞产生的单克隆抗体是什么细胞产生的? ?单单克隆抗体有何优点克隆抗体有何优点? ? 3.3.顺序顺序单克隆抗体制备的流程是怎样的单克隆抗体制备的流程是怎样的 ? ? 解析解析: :(1)(1)具有具有 rrrr 或或 hhhh 的个体不能在大于的个体不能在大于800 800 lxlx 光照条件下生长光照条件下生长, ,说明杂种细胞若含说明杂种细胞若含有有 rrrr 或或 hhhh 基因

13、基因, ,同样不能在大于同样不能在大于 800 lx800 lx光照条件的培养液中正常生长光照条件的培养液中正常生长, ,而而 HhRrHhRr 的的个体可以正常生长个体可以正常生长, ,所以要在大于所以要在大于 800 lx800 lx光照条件下培养光照条件下培养, ,进行筛选。进行筛选。 (2)(2)植物细胞诱植物细胞诱导融合前导融合前, ,需进行去除细胞壁的处理需进行去除细胞壁的处理, , 要用纤维素酶和果胶酶要用纤维素酶和果胶酶; ;去除细胞壁后去除细胞壁后, ,将两将两个原生质体融合在一起个原生质体融合在一起, ,常用常用 PEGPEG 作为诱导剂作为诱导剂; ;融合成功的标志是新细

14、胞壁的产生。融合成功的标志是新细胞壁的产生。将杂种细将杂种细胞培养成植株胞培养成植株, ,需采用植物组织培养技术需采用植物组织培养技术, ,其其原理是植物细胞的全能性。原理是植物细胞的全能性。 通过植物体细胞杂通过植物体细胞杂交技术交技术, ,可以将不同种类植物的优良性状集中可以将不同种类植物的优良性状集中到同一个植株上来到同一个植株上来, ,克服了远缘克服了远缘( (源源) )杂交不亲杂交不亲和的障碍。和的障碍。 (3)(3)杂交瘤细胞既具有骨髓瘤细胞的无限增殖杂交瘤细胞既具有骨髓瘤细胞的无限增殖能力能力, ,也具有也具有B B 淋巴细胞产生特异性抗体的能淋巴细胞产生特异性抗体的能力。力。

15、杂交瘤细胞是经过筛选得到的杂交瘤细胞是经过筛选得到的, ,其产生的抗其产生的抗体纯度高体纯度高, ,具有特异性强、灵敏度高、可大量制具有特异性强、灵敏度高、可大量制备的特点。备的特点。 (4)(4)单克隆抗体的制备过程单克隆抗体的制备过程: :免疫小鼠得到免疫小鼠得到B B 淋淋巴细胞巴细胞, ,培养小鼠骨髓瘤细胞培养小鼠骨髓瘤细胞, ,将两种细胞融合将两种细胞融合在一起在一起, ,选择性培养、选择性培养、 筛选出能产生特定抗体的筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞杂交瘤细胞, ,将杂交瘤细胞进行培养将杂交瘤细胞进行培养, , 提取得到专一性抗体。提取得到专一性抗体。 答案答案: :(1)(1)大

16、于大于 800 lx800 lx 光照条件培养光照条件培养 (2)(2)纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶 PEG PEG 再生出新的细胞再生出新的细胞壁壁 植物组织培养植物组织培养 植物细胞的全能性植物细胞的全能性 克服克服不同生物远缘不同生物远缘( (源源) )杂交不亲和的障碍杂交不亲和的障碍 (3)(3)既能迅速大量繁殖既能迅速大量繁殖, ,又能产生特异性抗体又能产生特异性抗体 特异性强特异性强, ,灵敏度高灵敏度高, ,可大量制备可大量制备 (4) 1.(2012 江苏盐城一模)下列有关植物细胞工程应用的叙述,错误的是( B B ) A.利用组织培养技术获得紫草素,可实现细胞产物的工厂化

17、生产 B.利用组织培养技术产生的愈伤组织可直接制作“人工种子” C.利用植物组织培养技术可获得脱毒植株 D.利用植物体细胞杂交技术培育的“白菜甘蓝”,可获得双亲的遗传特性 解析解析: :经组织培养产生的胚状体可直接经组织培养产生的胚状体可直接制作制作“人工种子人工种子”, ,愈伤组织不能直接愈伤组织不能直接制作。制作。 2.(2013 南京二模)某研究小组对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行培养,下列叙述正确的是( D D ) A.制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组织,再用胃蛋白酶处理 B.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 C.为了防止培养过程中杂菌

18、的污染,可向培养 液中加入适量的干扰素 D.用血细胞计数板计数的方法,可推断乙细胞比甲细胞增殖周期长 解析解析: :制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组织织, ,再用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。再用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。 肝细胞培肝细胞培养过程中通常在培养液中通入养过程中通常在培养液中通入 5%5%的的 COCO2 2维持培维持培养液养液 pHpH。为了防止培养过程中杂菌的污染。为了防止培养过程中杂菌的污染, ,可可向培养液中加入适量的抗生素。向培养液中加入适量的抗生素。 3.(2013深圳模拟)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。据图分析不正确的是( B B ) A.图中过程发生的化学变化是纤维素和果胶 水解 B.经过和过程形成的 c 细胞只有 AABB 这一种 类型 C.过程一般使用聚乙二醇作为诱导剂 D.过程和分别是脱分化和再分化 解析解析: :将若干将若干 a a 和和 b b 等量混合后转移到培养基上培养