高中生物第十一单元现代生物科技专题第38讲细胞工程省公开课一等奖新名师获奖课件

第38讲细胞工程第1页考情分析·备考导航最新考纲全国卷六年考题统计全国卷六年考题分值统计1.植物组织培养(Ⅱ)2.动物细胞培养与体细胞克隆(Ⅱ)全国Ⅱ卷T403.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)全国Ⅰ卷T40第2页知识梳理

自主学习扎实基础1.细胞工程概念考点一植物细胞工程原理和方法细胞生物学和

.操作水平细胞水平或

水平目标按照人意愿来改变或取得.分类

细胞工程和

细胞工程分子生物学细胞器细胞内遗传物质细胞产品植物动物第3页2.植物细胞全能性(1)概念:含有某种生物全部遗传信息任何一个细胞,都含有发育成

.

潜能。(2)物质基础:细胞中含有本物种

。(3)体内细胞全能性不表示原因:

.

。3.植物组织培养技术(1)原理:植物细胞

。(2)条件:

和人工控制、人工配制

、适宜

。(3)过程完整生物体全部遗传信息在特定时间和空间条件下细胞内基因会选择性表示出各种蛋白质,从而组成生物体不一样组织和器官全能性无菌培养基培养条件离体脱分化激素再分化无菌第4页4.植物体细胞杂交技术(1)过程①为去除

取得含有活力原生质体,惯用方法是酶解法,所用到酶是

。(2)过程②是原生质体融合,人工诱导物理法包含

等;化学法普通用

作诱导剂。(3)过程③是原生质体融合后再生出

,这是原生质体融合成功标志。细胞壁纤维素酶和果胶酶离心、振动、电激聚乙二醇细胞壁第5页5.植物细胞工程应用(1)植物繁殖新路径:①微型繁殖:用于

优良品种植物组织培养技术。②作物脱毒:选取作物

等无毒组织进行组织培养,取得脱毒苗技术。③人工种子:以植物组织培养得到

、不定芽、顶芽、腋芽等材料,经过人工薄膜包装得到种子,能够处理一些植物坚固率低、繁殖困难问题。(2)作物新品种培育:单倍体育种和

利用。(3)细胞产物工厂化生产:即利用

技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药品、香料和生物碱等。【深挖教材】植物体细胞杂交过程中,杂种植株属于哪种变异类型?属于几倍体植物?提醒:杂交植株变异类型属于染色体变异,杂种植株染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和,杂种植株属于异源多倍体。快速繁殖茎尖、根尖胚状体突变体植物组织培养第6页重点透析

剖析考点拓展深化1.植物组织培养和植物体细胞杂交比较名称植物组织培养植物体细胞杂交原理细胞全能性细胞膜含有一定流动性和细胞全能性过程第7页注意事项(1)取材:选取有形成层部位最轻易诱导形成愈伤组织(2)光照:在愈伤组织诱导阶段往往要暗培养,有利于细胞脱分化产生愈伤组织。当愈伤组织分化出芽和叶时,一定要有光照,有利于叶片内叶绿素合成(1)去壁方法:酶解法,所用酶是纤维素酶和果胶酶(2)人工诱导融合方法:物理法:离心、振动、电激化学法:聚乙二醇联络植物体细胞杂交技术包含植物细胞融合和植物组织培养两个过程,植物组织培养是植物体细胞杂交一个步骤,融合植物体细胞只有经过植物组织培养才能发育成完整个体第8页2.脱分化与再分化比较比较内容脱分化再分化过程外植体→愈伤组织愈伤组织→幼苗形成体特点排列疏松、高度液泡化薄壁细胞有根、芽需要条件a.离体b.适宜营养c.生长素/细胞分裂素百分比适中d.不需光a.离体b.适宜营养c.生长素/细胞分裂素百分比高或低诱导生根或生芽d.光照第9页【易错点拨】

植物细胞工程中7个易错点(1)幼嫩组织脱分化较为轻易,如茎尖、根尖、形成层细胞易脱分化,而植物茎、叶和成熟组织则较难。(2)对外植体要进行消毒处理,而对各种器械要彻底灭菌。(3)不一样细胞全能性不一样,详细表现为:受精卵>生殖细胞>体细胞,离体细胞全能性表示与分化程度呈负相关,但生殖细胞特殊。(4)利用植物组织培养生产细胞产物时,有时只需将外植体培养到愈伤组织,从愈伤组织中获取产物。(5)人工种子发育早期需要营养物质由人工胚乳提供。(6)植物体细胞杂交结果最终要经过组织培养形成杂种植株而非杂种细胞。(7)植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞结合,所以不属于有性生殖,应为无性生殖。第10页题组例练

分类例练提炼方法1.(·河南洛阳一模)马铃薯是一个主要经济作物,传统繁殖方式感染病毒严重,造成产量大大降低。科研人员利用种苗脱毒技术可有效处理这个问题,基本操作流程以下:配制培养基→外植体取材和消毒→剥离和接种→培养和移栽→结果检测回答以下问题:(1)该技术称为

,其理论基础是

。

(2)配制培养基,应加入一定量琼脂、蔗糖、无机盐、维生素、有机添加物等营养物质。蔗糖除作为碳源外,还含有

功效。

解析:(1)图中技术应用是植物组织培养技术,其理论基础是植物细胞含有全能性。(2)蔗糖在培养基中,作为碳源,并为植物生长提供营养和维持一定渗透压。答案:(1)植物组织培养植物细胞全能性(2)提供能量和维持渗透压第11页(3)利用种苗脱毒技术培育马铃薯。惯用培养基有脱分化培养基、生芽培养基、生根培养基,这三种培养基主要差异是

。

(4)在培育过程中,选取外植体是

,原因是

.

。

解析:(3)植物组织培养中需要添加生长素和细胞分裂素;不一样植物激素百分比影响植物细胞发育方向,生长素与细胞分裂素比值高时,有利于根分化、抑制芽形成,比值低时,有利于芽分化、抑制根形成,故三种不一样培养基中生长素和细胞分裂素用量百分比不一样。(4)在培育过程中,因为茎(芽)尖分生区无病毒或低毒,所以常被选为外植体。答案:(3)生长素和细胞分裂素用量百分比不一样(4)茎(芽)尖茎(芽)尖分生区病毒极少,甚至无病毒第12页2.(·全国Ⅱ卷,40)甲、乙是染色体数目相同两种二倍体药用植物,甲含有效成份A,乙含有效成份B。某研究小组拟培育同时含有A和B新型药用植物。回答以下问题:(1)为了培育该新型药用植物,可取甲和乙叶片,先用

酶和

酶去除细胞壁,取得含有活力

,再用化学诱导剂诱导二者融合。形成融合细胞深入培养形成

组织,然后经过

形成完整杂种植株。这种培育技术称为

。

解析:(1)植物体细胞杂交过程包含植物细胞融合和植物组织培养,其过程为先用酶解法即纤维素酶和果胶酶除去植物细胞壁,再用人工诱导方法诱导原生质体融合,杂种细胞再生细胞壁,杂种细胞经植物组织培养(脱分化形成愈伤组织,再分化形成幼根和芽,进而形成完整植株)培育成完整植株。答案:(1)纤维素果胶原生质体愈伤再分化(或分化)植物体细胞杂交技术第13页(2)上述杂种植株属于多倍体,多倍体是指

。假设甲和乙有性杂交后代是不育,而上述杂种植株是可育,造成这种差异原因是

。

(3)这种杂种植株可经过制作人工种子方法来大量繁殖,经植物组织培养得到

等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。

解析:(2)多倍体是指由受精卵发育而来,体细胞中含有三个或三个以上染色体组个体。甲、乙都是二倍体植物,二者有性杂交后代为异源二倍体,体细胞中无同源染色体,减数分裂时联会紊乱,无法产生正常配子;而植物体细胞杂交产生后代,细胞内含有原物种体细胞内染色体,在减数第一次分裂过程能进行同源染色体联会,产生可育配子。(3)经植物组织培养得到胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等,用人工薄膜包装后可得到人工种子。答案:(2)体细胞中含有三个或三个以上染色体组个体(其它合理答案也可)在减数分裂过程中,前者染色体联会异常,而后者染色体联会正常(其它合理答案也可)(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽(答对其中一个即可)第14页知识梳理

自主学习扎实基础1.动物细胞培养(1)培养过程考点二动物细胞培养与核移植技术胰蛋白酶细胞悬液原代胰蛋白酶第15页(2)培养条件①无菌无毒环境:通常在培养液中添加一定量

,以防培养过程中污染。另外,定时

培养液,预防代谢产物积累对细胞本身造成危害。②营养:除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外还通常需加入

等天然成份。③适宜温度和pH:温度为36.5±0.5℃,pH为7.2～7.4。④气体环境:CO2和O2。O2是细胞代谢所必需,CO2主要作用是

.

。(3)应用生物制品生产、检测

、医学研究。抗生素更换血清、血浆维持培养液pH有毒物质第16页2.动物体细胞核移植技术(1)过程细胞培养去核供体重组细胞第17页(2)原理:

。(3)结果:取得与供体

基本相同个体。(4)应用:①加速家畜

进程,促进优良畜群繁育。②保护

。③生产医用蛋白。④作为异种移植

。⑤用于组织器官

。动物体细胞核含有全能性遗传物质遗传改良濒危物种供体移植第18页【深挖教材】(1)动物细胞培养过程中,两次用到胰蛋白酶,其作用有何不一样?提醒:动物细胞培养中两次用到胰蛋白酶,第一次目标是处理剪碎组织使之分散成单个细胞,第二次目标是使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来。(2)原代培养与传代培养分界点是什么?提醒:原代培养与传代培养分界点为在原代培养基础上分瓶继续培养。普通认为1～10代为原代培养,10代之后为传代培养。(3)核移植技术取得动物为何与供核动物性状不完全相同?提醒:核外线粒体中DNA是来自受体卵母细胞;性状是基因与环境共同作用结果;有可能发生可遗传变异。(4)核移植技术中,为何选去核卵母细胞作为受体细胞?提醒:①卵细胞大,易于操作。②卵黄多,营养丰富,为发育提供充分营养。③能激发重组细胞分裂分化。第19页重点透析

剖析考点拓展深化1.动物细胞培养中两组概念辨析(1)细胞贴壁和接触抑制:悬液中分散细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。细胞数目不停增多,当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会停顿分裂增殖,这种现象称为细胞接触抑制。(2)原代培养与传代培养:①原代培养:细胞悬液第一次在瓶中培养,没有分瓶培养之前细胞培养。原代培养细胞核型正常。②传代培养:原代培养细胞生长、增殖一定时间后,因为空间不足或细胞密度过大造成接触抑制,影响细胞生长,所以需要重新用胰蛋白酶等处理,进行分瓶扩大培养,即传代培养。普通情况下,细胞传至10～50代左右时,细胞增殖会逐步迟缓,甚至完全停顿,此时可能会出现细胞核型异常。第20页2.植物组织培养和动物细胞培养比较项目植物组织培养动物细胞培养原理植物细胞全能性、细胞增殖细胞增殖取材较幼嫩细胞、组织或器官胚胎或出生很快幼龄动物器官或组织培养基成份无机盐、蔗糖、维生素、植物激素、琼脂等葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、抗生素、动物血清等结果能够取得植株,也能够取得大量细胞只能取得大量细胞,不能得到生物个体相同点都需人工条件下无菌操作;都需适宜温度、pH等条件第21页【易错点拨】

克隆动物是由重组细胞经培养而来,该重组细胞细胞质基因起源于受体细胞,细胞核基因起源于提供细胞核亲本,其遗传物质来自2个亲本。(1)动物细胞培养时,不能用胃蛋白酶代替胰蛋白酶,胃蛋白酶作用适宜pH约为1.5,胰蛋白酶作用适宜pH为7.2～7.8,而多数动物细胞培养适宜pH为7.2～7.4。(2)克隆动物生殖方式并非有性生殖,其产生并未表达动物细胞全能性。克隆动物是经过动物体细胞核移植技术形成重组细胞培养而来,其生殖方式为无性生殖,其产生表达了细胞核全能性而非动物细胞全能性。(3)克隆动物遗传物质起源仍为两个亲体。第22页题组例练

分类例练提炼方法1.(·全国Ⅱ卷,40)如图表示经过核移植等技术取得某种克隆哺乳动物(二倍体)流程。回答以下问题:(1)图中A表示正常细胞核,染色体数为2n,则其性染色体组成可为

.

。过程①表示去除细胞核,该过程普通要在卵母细胞培养至适当初期再进行,去核时常采取

方法。②代表过程是

。

解析:(1)哺乳动物性别决定方式为XY型,A性染色体组成为XX或XY。惯用显微操作方法去除卵母细胞细胞核。②是经过胚胎移植将早期胚胎移入代孕个体子宫内。答案:(1)XX或XY显微操作胚胎移植第23页(2)经过屡次传代后,供体细胞中

稳定性会降低。所以,选材时必须关注传代次数。

(3)若取得克隆动物与供体动物性状不完全相同,从遗传物质角度分析其原因是

。

(4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样,其它克隆动物成功取得也证实了

。

解析:(2)动物细胞培养时,屡次传代后,细胞中遗传物质稳定性会降低。(3)受体卵母细胞细胞质中也有遗传物质,会影响克隆动物性状。(4)克隆羊“多莉(利)”培育成功证实已分化动物体细胞细胞核含有全能性。答案:(2)遗传物质(3)卵母细胞细胞质中遗传物质会对克隆动物性状产生影响(4)动物已分化体细胞细胞核含有全能性第24页解析:(1)在动物细胞培养之前,需用胰蛋白酶(胶原蛋白酶)处理以分散细胞,使细胞变成单层,细胞在培养皿中培养过程属于原代培养;与植物组织培养培养基相比,其培养基主要不一样点是含有动物血清等。答案:(1)胰蛋白酶(胶原蛋白酶)原动物血清等2.(·山东泰安一模)美国科学家已经在试验室中成功培育出膀胱,并顺利移植到7名患者体内。这种技术为那些急需器官移植患者带来福音。回答以下问题:(1)科学家从患者膀胱上取下一小块活细胞样本,将其中肌肉细胞和膀胱上皮细胞分别置于不一样培养皿中培养。在培养之前,需用

处理以分散细胞,细胞在培养皿中培养过程属于

代培养。与植物组织培养培养基相比,其培养基主要不一样点是含有

。

第25页(2)约一周后将培养皿中培养细胞放在由胶原质制成“支架”上继续培养,再过7周左右,原先数万个细胞已经繁殖到15亿个左右,充满“支架”。该过程细胞数目大量增加,其增殖方式是

;由这些细胞再形成肌肉和膀胱上皮过程中要经过

。(3)医生将“新膀胱”移植到患者膀胱上面,这么新器官会继续生长并与老器官“重组”取代老器官中丧失功效部分。新器官与老器官“重组”

(填“是”或“不是”)基因重组;“新膀胱”移植后,

(填“会”或“不会”)引发免疫排斥反应。

解析:(2)细胞增殖方式是有丝分裂;由这些细胞再形成肌肉和膀胱上皮过程中要经过细胞分化。(3)基因重组是指在生物体进行有性生殖过程中,控制不一样性状非等位基因重新组合,故新器官与老器官“重组”不是基因重组;“新膀胱”是由患者本身细胞分化形成,移植后,不会引发免疫排斥反应。答案:(2)有丝分裂细胞分化(3)不是不会第26页解析:(4)将患者体细胞核移入去核卵母细胞中,利用体细胞核移植技术,形成对应组织、器官可用于疾病治疗。答案:(4)卵母细胞核移植(4)除上述方法外,还可将患者体细胞核移入去核

中,利用体细胞

技术,形成对应组织、器官用于疾病治疗。

第27页知识梳理

自主学习扎实基础1.动物细胞融合(1)原理:

。(2)融合方法:聚乙二醇(PEG)、

、电激等。(3)意义:突破了

局限,使

成为可能,也为制造

开辟了新路径。考点三动物细胞融合与单克隆抗体制备细胞膜流动性灭活病毒有性杂交方法远缘杂交单克隆抗体第28页2.单克隆抗体(1)制备过程:(2)优点:特异性强、

,可大量制备。(3)用途:作为

;用于治疗疾病和

。骨髓瘤细胞选择杂交瘤细胞体内培养灵敏度高诊疗试剂运载药品第29页【深挖教材】(1)单克隆抗体制备过程中,应用了哪些生物学技术?提醒:动物细胞培养,动物细胞融合技术。(2)取B淋巴细胞前为何要对动物进行注射抗原处理?提醒:B淋巴细胞要经过免疫过程,即接触抗原才能增殖分化为有特异性免疫功效B淋巴细胞(浆细胞),产生对应抗体。与骨髓瘤细胞融合B淋巴细胞实际上是浆细胞。第30页重点透析

剖析考点拓展深化1.植物体细胞杂交与动物细胞融合比较比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合原理细胞膜流动性、植物细胞全能性细胞膜流动性融合前处理用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散开诱导融合伎俩物理法:离心、振动、电激等;化学法:聚乙二醇(PEG)等试剂诱导除物理法和化学法外,还可用灭活病毒诱导结果取得杂种植株取得杂种细胞,以产生细胞产品比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合应用扩展杂交亲本组合范围,培育新品种主要是制备单克隆抗体意义突破,打破了生殖隔离,扩展了杂交亲本组合相同点原生质体融合原理相同,原生质体融合方法相同远缘杂交不亲和障碍第31页2.制备单克隆抗体过程中两次筛选方法及目标项目第一次筛选第二次筛选筛选原因诱导融合后得到各种杂交细胞,另外还有未融合细胞因为小鼠在生活中还受到其它抗原刺激,所以经选择性培养取得杂交瘤细胞中有能产生其它抗体细胞筛选方法用特定选择培养基筛选:未融合细胞和同种细胞融合后形成细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡,只有融合杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长对经选择性培养杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测,经屡次筛选得到能产生特异性抗体细胞群筛选目标得到杂交瘤细胞得到能分泌所需抗体杂交瘤细胞第32页题组例练

分类例练提炼方法1.(·吉林延边一模)下列图表示抗H7N9病毒单克隆抗体制备过程,据图及所学知识回答以下问题:(1)图中试验小鼠注射甲是

,从小鼠

(填写免疫器官)中取得了对应B淋巴细胞。

(2)诱导动物细胞融合使用物理方法有

(最少答出两种),不一样于诱导植物原生质体融合技术伎俩是利用

诱导细胞融合。

解析:(1)试验小鼠注射甲是能使小鼠体内产生特异性抗体抗原,即H7N9病毒抗原,从小鼠脾脏中取得了对应B淋巴细胞。(2)诱导细胞融合使用物理方法有离心、振动、电激等,诱导动物细胞融合不一样于诱导植物原生质体融合技术伎俩是利用灭活病毒诱导细胞融合。答案:(1)特定抗原(H7N9病毒抗原)脾脏(2)离心、振动、电激(两种即可)灭活病毒第33页解析:(3)在特定选择培养基上,未融合亲本细胞和融合含有同种核细胞均不能生长,只有融合杂种细胞才能生长,这种细胞特点是既能快速大量繁殖,又能产生专一抗体。(4)将取得符合要求细胞注射到小鼠腹腔内增殖,从小鼠腹水中能够提取单克隆抗体。答案:(3)特定选择培养基杂种细胞(或杂交瘤细胞)产生专一抗体(4)腹水(3)用

对乙筛选,未融合亲本细胞和融合含有同种核细胞均不能生长,只有融合

才能生长,这种细胞特点是既能大量繁殖,又能

。

(4)将取得符合要求细胞注射到小鼠腹腔内增殖,从小鼠

中能够提取单克隆抗体。

第34页解析:(1)制备CEA单克隆抗体时,首先将癌胚抗原(CEA)注入小鼠体内,使小鼠产生免疫反应;然后从产生免疫反应小鼠脾脏中获取B淋巴细胞(或浆细胞),将其与骨髓瘤细胞融合,该融合过程依赖于细胞膜流动性,因为融合率不是100%,且融合过程含有随机性,所以要对融合后细胞进行筛选,筛选出杂交瘤细胞还要经过屡次筛选,杂交瘤细胞既能产生CEA抗体,又能无限增殖。答案:(1)癌胚抗原(CEA)B淋巴(或浆)细胞膜流动性既能产生CEA抗体,又能无限增殖2.(·广东佛山二模)癌胚抗原(CEA)是一些癌细胞表面产生一个糖蛋白,临床上经过制备CEA单克隆抗体来诊疗癌症。回答以下问题:(1)制备