选修3讲义20122292012330

1、专题二十四 细胞工程 （核心内容）一、 植物细胞工程1. 细胞工程的概念（1）原理方法：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）达到目的：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。2. 植物体细胞杂交（1）概念：植物体细胞杂交就是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。（2）原理：细胞膜的流动性和植物细胞全能性（3）杂交过程：图1：植物体细胞杂交过程图（4）意义：克服远缘杂交不亲和障碍，培育作物新品种。3. 植物组织培养（1）概念：在无菌和人工控制条件下，将离体的器官、细胞培养在人工培养基上，给予适

2、当的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整植株的技术手段。（2）原理：植物细胞的全能性。（3）过程：离体的植物器官、组织或细胞 脱分化愈伤组织植物体 根、芽 再分化图2：植物组织培养过程图4.应用（1）植物繁殖的新途径微型繁殖；作物脱毒；人工种子（2）作物新品种的培育；单倍体育种和突变体的利用。（3）细胞产物的工厂化生产：细胞产物有蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。二、 动物细胞工程1. 动物细胞工程的内容：动物细胞培养、动物体细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等。动物细胞培养是动物细胞工程的基础。2. 动物细胞培养（1） 概念：从某个动物中取出相关组织，将它分散成单个

3、细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖的技术手段。（2） 条件 环境 ：无菌、无毒。 营养：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素，通过还需加入血清、血浆等天然成分。3. 动物体细胞核移植和克隆动物（1） 原理：动物细胞核的全能性（2） 概念：动物细胞核移植是指将一个细胞的细胞核移入到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，最终发育为动物个体，该动物叫克隆动物。4. 动物细胞融合与单克隆抗体（1）动物细胞融合概念：是指两个或多个动物细胞结合成一个细胞的过程，又称细胞杂交。原理：细胞膜的流动性 方法：聚乙二醇（PEG）、灭活病毒、电刺激等诱导融合。（3） 单克

4、隆抗体 基本原理a. 一种淋巴细胞克隆只产生一种特异性抗体。b. 细胞融合技术产生的杂交瘤细胞可以保持亲代双方的特性。c. 杂交瘤细胞的筛选，体外培养大量增殖，以获得所需抗体。 特点：特异性强、灵敏度高。图3:单克隆抗体制备过程示意图一、植物组织培养的有关问题1.培养过程中有关概念（1）外植体：用以植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞。（2）脱分化：高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程。（3）再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程。（4）愈伤组织:排列疏松、无规则、高度液泡化的无定型状态的薄壁细胞。2.组织培养过程中几个问题的说明（1）影响脱分化、再分化的一个重

5、要因素是植物激素，特别是当细胞分裂素和生长素共同使用时，根据诱导的要求，对二者要按一定浓度比例合理使用。当细胞分裂素与生长素浓度比例较高时，有利于芽的产生；两者浓度比例较低时，有利于根的产生。在愈伤组织再分化过程中，应当先诱导芽的产生，再诱导根的产生。二、植物体细胞杂交的有关问题1.诱导融合的方法：物理法包括离心、震动、电刺激等，化学法一般是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。2.细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成。3.植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成杂种细胞就结束。杂种植株具备两种植物的遗传特性，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。4.体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不

6、管染色体、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。若一植物细胞含有2X条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一个植物细胞含有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(异源四倍体)，其体细胞中染色体为2X+2Y，基因型为AabbccDd。5.用植物体细胞杂交方法培育新品种的过程，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，而体细胞杂交无此过程，属无性繁殖。高考预测1：Ju下图是植物组织培养的简略表示。请据图回答问题：脱分化再分化(1)表示，它能被培养成为的根本原因是。(2)表示，它的细胞特点是，它的颜色特点是。(3)若想制作

7、人工种子，应选用(填编号)。(4)若是花粉，则是，这项技术可用在上。(5)若是胡萝卜根细胞，则培养成的的叶片的颜色是说明根尖细胞。(6)若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物紫草素，培养将进行到(填编号)。(1)植物的外植体(器官、组织或细胞)；植物细胞的全能性(2)愈伤组织；高度液泡化；无色 (3) (4)单倍体；单倍体育种(5)绿色；具有全能性(6)解析：植物组织培养过程为：愈伤组织根、芽植株再分化外植体脱分化它所依据的原理是细胞的全能性：已分化的细胞具有发育成完整植株的潜能。愈伤组织是脱分化形成的一团高度液泡化的无色细胞。如果利用组培技术制作人工种子，将外植体培养到胚状体即可，外面包上人

8、工种皮，填充人工胚乳，即可获得人工种子。如果外植体是花粉，里面含有雄性生殖细胞，通过花粉离体培养，所以可以得到单倍体，用于单倍体育种。如果想获得细胞的代谢产品，只需大量培养愈伤组织即可。高考预测2：Jv下图为细胞融合的简略过程，请据图回答：(1)若 A、B 是植物细胞，在细胞融合之前已用处理，除去了；A、B到细胞C的过程中，常用的物理方法是。融合完成的标志是。(2)若A、B是植物细胞，则形成的D细胞还要应用技术把 D培养成植株。(3)若A、B是动物细胞，一般取自，然后用使其分散开来，A、B到C的过程中，常用的不用于植物细胞的手段是，所形成的D称为。(4)若该过程是制备单克隆抗体，A为小鼠B淋巴

9、细胞，那么，在获得此细胞之前，小鼠已被注射了。注射后小鼠身体产生了相应的，生成了。图中B为。(5)若该过程是制备单克隆抗体，在A、B到C的过程中，所形成的C有种，用来培养D细胞的应该是。从中选择出它的方法是培养，获得D后，常用的培养方法是和。答案：(1)纤维素酶和果胶酶；细胞壁；电刺激、振动、离心；杂种细胞长出细胞壁(2)植物组织培养(3)动物胚胎或出生不久的幼龄动物；胰蛋白酶；灭活的病毒诱导；杂种细胞(4)抗原；免疫反应；效应 B细胞(抗体、记忆细胞)；骨髓瘤细胞(5)3；杂交瘤细胞；用特定的选择培养基；小鼠体内培养；培养液中体外培养解析：该图是细胞的融合过程，根据融合的细胞不同，产生的产物

10、也有差异。如果是植物体细胞融合，先用酶解法去掉细胞壁，否则它会阻止遗传物质的融合。融合后的杂种细胞通过组培可以培育成杂种植株。如果是动物细胞融合，只能得到杂种细胞，促进融合的手段除了物理、化学方法外，还可以用灭活的病毒诱导。如果融合的两个细胞是免疫过的B淋巴细胞和小鼠的骨髓瘤细胞，诱导融合后会产生三种类型的细胞( BB，B瘤，瘤瘤)需要用选择培养基将杂交瘤细胞筛选出来，再通过体外或体内培养提取单克隆抗体。专题二十五 胚胎工程一、胚胎工程的理论基础1.概念：胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理获得的胚胎，再移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求的技术手段。2.技术

11、手段：胚胎工程包括胚胎移植、体外受精、胚胎分割和胚胎干细胞培养等技术。二、试管动物与胚胎工程技术手段1.试管动物（1）概念：通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎，再经移植生长为后代的技术。2.胚胎分割（1）概念：用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术，可看作是动物无性繁殖或克隆。（2）材料：发育良好的桑椹胚或囊胚。（3）工具：分割针或分割刀片3.胚胎干细胞的移植1.胚胎肝细胞的含义：由早期胚胎（囊胚）或原始性腺（胎儿）中分离出来的一类细胞，又叫ES或EK细胞。2.特性:形态上体积小、细胞核大、核仁明显；功能上具有发

12、育的全能性。图4:单克隆抗体制备过程示意图专题5 生态工程重点内容梳理：一、传统发酵技术应用过程分析（1）果酒、果醋制作过程分析一、几种常用发酵菌种的比较 菌种项目酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌生物学分类真核生物原核生物真核生物原核生物代谢类型异氧兼性厌氧异养需氧异养需氧异养厌氧繁殖方式适宜条件下出芽生殖二分裂孢子生殖二分裂生产应用酿酒酿醋制作腐乳制作泡菜发酵条件前期需氧，后期不需氧一直需氧一直需氧不需氧选修1 生物技术实践专题1 传统发酵技术的应用课题1：果酒和果醋的制作1. 果酒制作的原理（1）酵母菌酵母菌为单细胞真菌。繁殖方式：出芽生殖、分裂生殖和孢子生殖，但多数以出芽方式进行无性生殖。代谢类型

13、：异养兼性厌氧微生物。（2）实验原理果酒发酵需要酵母菌。酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，反应式为：C6H6O6 + 6O2酶 6CO2 + 6H2O +能量在无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵，反应式为：C6H6O6酶2C2H5OH + 2CO2 +能量(3)果酒、果醋的制作原理、过程比较项目果酒制作果醋制作菌种及代谢方式酵母菌、异养兼性厌氧菌醋酸菌、异养需氧型发酵条件温度18 25（最适温度 2030 35pH5.0 6.0 （酸性）酸性O2前期需氧、后期不需氧一直需氧（醋酸菌缺氧会死亡）重要反应有氧条件：C6H6O6 + 6O2酶 6CO2 + 6H2O +能

14、量无氧条件：C6H6O6酶2C2H5OH + 2CO2 +能量糖充足：C6H6O6 +2O2酶2CH3COOH + 2CO2+ 2H2O+能量缺糖：2C2H5OH+O2酶CH3COOH+ H2O+能量发酵时间10 12 d7 8 d果汁发酵后是否有酒精产生，可以用重铬酸钾来检验。在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。（4）发酵装置图1-1:果酒和果醋的发酵装置示意图各部位的作用充气口： 在醋酸发酵时连接充气泵进行充气。排气口：排出酒精发酵时产生的CO2。出料口:用来取样与瓶身相连的长而弯曲的胶管：防止空气中微生物的污染。 u v w x y 图1-2:制作果酒和果醋的实验流程示意图挑选葡

15、萄冲洗榨汁酒精发酵醋酸发酵果酒果醋（4）腐乳与泡菜的制作腐乳制作泡菜制作菌种及其代谢类型毛霉、需氧型乳酸菌、厌氧型原理及有关反应蛋白质 蛋白酶多肽多肽 肽酶氨基酸脂肪 肽酶甘油+脂肪酸C6H6O6酶2C3H6O3+能量NO2- + 对氨基苯磺酸H+反应物加盐腌制密封腌制加卤汤装瓶让豆腐上长出毛霉图1-4:泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图选择原料修整、洗涤、晾晒、切分成条状或片状称取食盐配制盐水泡菜盐水加入调味料，装坛发酵成品测定亚硝酸盐含量图1-3:腐乳制作的实验流程示意图一、传统发酵技术的应用过程分析1. 果酒、果醋制作过程分析（1）葡萄的冲洗与去梗：应先冲洗，然后再除去枝梗，以

16、避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。对于果酒的自然发酵，不要反复进行冲洗，避免使酵母菌数量减少，发酵周期加长，产品酒精含量下降。（2）为防止发酵液被污染，发酵瓶要用70%酒精消毒。酒精的浓度并不是越高效果越好，因为浓度过高会使细菌周围形成一层菌膜，使酒精不易进入细菌体外；70%的酒精可以迅速进入细菌体内，使蛋白质变性，将细菌消灭。（3）在果酒制作过程的前期通入空气或在发酵瓶（罐）中留有一定的空间（大约1/3），可以给酵母菌提供氧气，使其进行有氧呼吸，为酵母菌的生长、增加提供能量；酵母菌迅速增殖，缩短发酵时间。在产生酒精的阶段要求严格的厌氧环境，此阶段如果有氧，则会抑制酒精发酵。（

17、4）制作葡萄酒时将温度严格控制在18 25，时间控制在10 20d，要对发酵情况及时进行检测和调控。制作葡萄醋时，将温度严格控制在30 35，时间控制在7 8d，并注意适时通过充气口充气。二、植物有效成分的提取方法原理操作流程玫瑰精油提取水中蒸汽发利用水蒸气将挥发性强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又会重新分出油层和水层鲜玫瑰花+清水水蒸气蒸馏油水混合物 加入NaCl分离油层 加入无水硫酸钠除水过滤玫瑰油橘皮精油提取压榨法将油份挤压出来，经分离水分后可得到冷压精油石灰水浸泡漂洗压榨过滤静置再次过滤橘皮油胡萝卜素的提取萃取法利用化合物在两种互不相溶的溶剂中溶解度或分配系数不同

18、，使化合物从一种溶剂中转移到另一种溶剂中胡萝卜素粉碎干燥萃取过滤浓缩胡萝卜素1.血红蛋白的提取与分离（1）提取方法凝胶色谱法2. PCR技术及应用PCR反应的过程:PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可分为变性、复性和延伸三步。变性：90以上时，双链DNA解旋为单链。复性：温度下降到50左右，两种引物通过碱基互补配对方式与两条单链DNA结合。延伸:温度上升到72左右，溶液中四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。3.生物技术中的伦理问题（1）克隆人:两种不同观点，多数人持否定态度。否定的理由：克隆人严重违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用；克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。 肯定的理由：技术性问题可以通过胚胎分割、基因诊断和染色体