选修三 专题2 细胞工程.ppt

1、一、植物细胞工程 1植物组织培养 (1)组织培养操作流程,脱分化,再分化,(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)。,(3)原理：细胞的全能性 含义：生物体的细胞具有发育细胞形成完整个体的 。 物质基础：生物的每一个细胞都包含有该物种所特有 的全套 ，都有发育成完整个体所必需的 。 2植物体细胞杂交 (1)操作流程,潜能,遗传物质,全部基因,(2)原理：细胞膜的 和细胞的全能性。 (3)意义：克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出自然界中原来 不存在的优良品种。,流动性,3植物细胞工程的应用 (1)植物繁

2、殖的新途径： 、作物脱毒、 。 (2)作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用。 (3) 的工厂化生产。,微型繁殖,人工种子,细胞产物,二、动物细胞工程 1动物细胞培养 (1)操作流程,(2)原理： 。 (3)条件： 的环境，适宜的 、 和气体 环境。 (4)结果：获得细胞群。 (5)应用：生物制品的生产、转基因动物培养、检测 的毒性、医学研究等。,细胞增殖,无菌、无毒,营养,温度、pH,有毒物质,2动物细胞核移植与动物克隆 (1)操作流程,(2)原理：动物,细胞核的全能性,(4)存在的问题：成功率 ；克隆动物的健康问题；克隆动物 食品的 问题。 3单克隆抗体 (1)操作流程,低,安全性,(

3、2)优点：化学性质专一， ， ，并可大量 制备,特异性强,灵敏度高,示例1(2011潍坊模拟)野生马铃薯品种的植株具有较强的抗病、抗虫、抗盐碱、抗寒能力，但块茎不能食用。俄、德、芬兰专家共同做实验研究，用野生马铃薯与马铃薯的体细胞进行杂交，培育出了生活能力强的杂交系马铃薯。据图分析回答问题：,(1)过程植物细胞原生质体的分离需经过酶解，其中”酶 解”所用的酶应该包括_。 (2)过程需要用到聚乙二醇(PEG)。其目的是 _。 (3)请用文字和箭头表示出、过程的实验流程 _。 由此过程可以看出植物细胞有形成再生组织的可能性， 这是_的表现。,(4)一般在培养基上培养2448小时后，大部分原生质体已

4、再 生出细胞壁。可以取样，通过_实验 来鉴别细胞壁是否已经再生。 (5)请说明运用此植物体细胞杂交法的最大好处： _。,解析(1)根据图示过程可判断，是利用酶解法去除植物细胞壁的过程，该过程所利用的酶是纤维素酶和果胶酶。 (2)是诱导原生质体融合的过程，从而获得杂种细胞。 (3)图示中是杂种细胞经过脱分化、再分化形成植物幼苗的过程，该过程体现出植物细胞的全能性。 (4)具有细胞壁的植物细胞可进行细胞的质壁分离及复原，以此来鉴别原生质体是否已再生出细胞壁。 (5)植物体细胞杂交不通过有性生殖，故可以克服有性生殖远缘杂交不亲和的障碍，培育出兼有两物种品质的优良物种。,答案(1)纤维素酶和果胶酶 (

5、2)诱导原生质体融合 植物细胞具有全能性 (4)植物细胞质壁分离与复原 (5)可使本来存在生殖隔离的物种进行杂交，培育出兼有两物种品质的优良新物种或克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍,(1)细胞全能性表达的条件 离体、无菌；一定的营养物质：水、无机盐、蔗糖、 维生素等；激素的要求：主要是细胞分裂素和生长素； 培养条件：适宜的温度和光照(培养后期)以及气体环境 等。 (2) 植物组织培养选取根尖、茎尖、形成层部位等分生组织， 这些组织最容易诱导脱分化。 (3)植物体细胞杂交需用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁；植 物细胞融合成功的标志为产生新的细胞壁。,(4)诱导植物原生质体融合的方法有物理法(离心、振

6、动、电 激)和化学法(聚乙二醇)两类。 (5)通过植物体细胞杂交所得到的杂种细胞，不管是染色体基 因组还是染色体组都采用直接相加的方法。 (6)植物体细胞杂交区别于传统植物有性杂交的优点是能克 服生殖隔离的限制。,1(2010新课标全国卷)请回答： (1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可 以保持品种的_，繁殖种苗的速度_。 离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完 整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部_。 (2)把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台 上进行，其原因是避免 _ 的污染。,(3)微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗_，而与 _

7、配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需要使用的生长调节剂是 _ (脱落酸、2,4D)。 (4)将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是_，单株鲜重的变化趋势是_。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量_ (能、不能)满足自身最佳生长的需要。,(5)据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合 作用能力，应_ (降低，增加)培养基中蔗糖浓度， 以便提高试管苗的自养能力。,解析：(1)叶肉细胞具有该植物的全部遗传信息，因此可经

8、组织培养成为完整个体。(2)在组织培养过程及将试管苗转接到新培养基上时，要无菌操作，防止微生物污染。(3)在微型繁殖中，不同阶段要使用不同的激素。生长素可诱导生根，与细胞分裂素混合使用，在一定浓度配比下可促进生芽。2,4D可促进愈伤组织生长。(4)从题图看出，随蔗糖浓度增大，光合作用强度在下降，而单株鲜重是先增后降，培养基中不含蔗糖时，试管苗制造的有机物不能满足自身需要。(5)要提高试管苗光合作用能力，应适量降低蔗糖浓度。,答案：(1)遗传性快遗传信息 (2)微生物(3)生根细胞分裂素2,4D(4)逐渐减小 先增加后下降不能(5)降低,示例2动物器官的体外培养技术对于研究器官的生理、病理过程及

9、其机制意义重大。下图是一个新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图。请回答下列问题：,(1)肝脏切成小薄片，这有利于肝脏细胞 _。,(2)气室中充入5% CO2气体的主要作用是_ _。 (3)培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长，但要注意选择抗 生素的 _，以保证抗生素对肝脏 无害。 (4)有机物X有毒性，可诱发染色体断裂。利用上图所示装置和 所提供的下列材料用具，探究肝脏小块对有机物X是否具有 解毒作用。 材料用具：肝脏小块、外周血淋巴细胞、淋巴细胞培养 液 、植物凝集素(刺激淋巴细胞分裂)、显微镜、载玻片、 盖玻片、玻璃皿 、滴管、吉姆萨染液(使染色体着色)、有 机物X溶液等。,实验过程： 在淋巴

10、细胞培养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞，取4等份，备用。 利用甲、乙、丙、丁4组上图所示装置，按下表步骤操作(“”表示已完成的步骤)。,上表中还需进行的操作是_。 培养一段时间后，取4组装置中的等量培养液，分别添加到4份备用的淋巴细胞培养液中继续培养。 一段时间后取淋巴细胞分别染色、制片。在显微镜下观察 _，并对比分析。若丙组淋巴细胞出现异常，而甲组的淋巴细胞正常，则说明_。,解析本题考查动物细胞培养的相关知识。(1)把肝脏切成小薄片，有利于肝脏细胞的呼吸代谢，即吸收氧气和营养物质、排出代谢废物。(2)气室中充入5%CO2的作用是形成碳酸来维持培养液适宜的pH。(3)要注意选择抗生素的种类和数

11、量来抑制细菌生长。(4)乙组或丁组没有处理，应向乙(或丁)组装置中放置肝脏小块作为实验对照。有机物X有毒性，可诱发染色体断裂，所以观察指标是淋巴细胞的染色体形态和数量是否变化。甲组添加肝脏小块，淋巴细胞染色体正常，丙组没有添加而出现染色体异常，说明肝脏小块对有机物X具有解毒作用。,答案(1) 吸收氧气和营养物质、排出代谢废物 (2)维持培养液适宜的pH (3)种类和剂量 (4)向乙(或丁)组装置中放置肝脏小块染色体形态和数量肝脏小块对有机物X具有解毒作用,(1)动物细胞培养中两次用到胰蛋白酶，第一次用胰蛋白酶 处理剪碎的组织使之分散成单个细胞，第二次使贴壁细 胞从瓶壁上脱落下来。 (2)动物细

12、胞培养液的特点：液体培养基，其中含动物血清。 (3)悬浮液中的细胞会出现贴壁生长和接触抑制现象。 (4)原代培养与传代培养的分界点为分瓶继续培养。 (5)核移植选卵细胞做受体细胞原因：体积大，易于操作； 卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养；含有 激发重组细胞分裂分化的物质。,(6)核移植产生的克隆动物与提供细胞核的亲本不同的原因 克隆动物细胞质基因来源于另一个亲本，所以与植物组织 培养不同(只来自于一个亲本)，即克隆动物遗传物质来自2 个亲本。 在发育过程中可能发生基因突变、染色体变异导致性状改 变。 外界环境条件的影响引起不可遗传的变异。,2(2010浙江高考)下列关于动物细胞培养的叙述

13、，正确的 是 () A培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细 胞 B克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变 C二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的 D恶性细胞系的细胞可进行传代培养,解析：由于接触抑制，动物细胞培养时只能形成单层细胞；克隆培养法在培养时，由于所有子代细胞来自于一个亲代细胞，所以基因型一般都相同；二倍体细胞的传代培养次数通常是有限的，只有少数细胞遗传物质发生改变，才能无限增殖；恶性细胞系的细胞具有癌变的特点，可进行传代培养。,答案：D,3某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性，准备对 某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物 细胞培养。下列说法正确的

14、是 () A在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时，也可用胃 蛋白酶处理 B细胞培养过程中加入的O2和CO2作用相同 C甲、乙细胞在持续的原代培养过程中，乙会出现停 止增殖的现象 D仅用该培养液也能用来培养乙肝病毒,解析：胃蛋白酶最适pH值接近于2，在酸性条件下作用强，而细胞培养液的pH值接近于中性，所以不能用胃蛋白酶处理。CO2的作用是调节细胞培养液的pH值，而O2是细胞代谢所必需的。由于存在细胞接触抑制现象，所以在原代培养过程中，乙会出现停止增殖的现象，需要传代培养获得细胞株和细胞系；病毒在活细胞内才能增殖，不能用培养细胞的培养液进行培养。,答案：C,示例3下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。

15、,(1)_技术是单克隆抗体技术的基础。 (2)根据培养基的用途分类，图中HAT培养基属于_培养基。,(3)单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是 _。 (4)动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导 剂外，还可以采用_。 (5)选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞_的特 点，又具备淋巴细胞_的特点。 (6)淋巴细胞是由动物体_中的_细胞分化、发 育而来的。 (7)杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是 _。,解析(1)单克隆抗体是通过细胞融合、动物细胞培养制备的，其中动物细胞培养是动物细胞工程的基础。 (2)由图示信息可知：图中所用的培养基是选择培养基，目的是筛选出杂

16、交瘤细胞，并将杂交瘤细胞分开，筛选之后进行扩大培养，从而获得大量抗体。 (3)单克隆抗体与常规抗体相比，特异性强，灵敏度高，可被广泛应用到疾病诊断、治疗和预防等方面。 (4)动物细胞融合除了使用离心、振动、电刺激等物理方法和聚乙二醇等化学方法诱导外，通常还采用灭活的病毒诱导融合。,(5)抗体是由浆细胞分泌的，每一种浆细胞只能分泌一种特异 性抗体，要想得到大量的单一抗体，必须将同一种浆细胞 大量克隆，但在体外培养的条件下，一个浆细胞不能无限 增殖，而骨髓瘤细胞可以在体外无限增殖，因此，通过细 胞融合得到既能分泌特异性抗体、又能无限增殖的杂交瘤 细胞。 (6)淋巴细胞是由动物体骨髓中的造血干细胞分

17、化、发育而来 的。 (7)杂交瘤细胞培养过程中需要吸收氨基酸、葡萄糖，它们是 通过主动运输进入细胞内的。,答案(1)动物细胞培养(2)选择(3)特异性强，灵敏度高(4)灭活的病毒(5)在体外大量增殖分泌特异性抗体(6)骨髓造血干(7)主动运输,有关单克隆抗体制备的几个问题分析 1诱导融合的2种细胞名称及作用 免疫过的B淋巴细胞(浆细胞)产生抗体； 骨髓瘤细胞无限增殖。 2诱导动物细胞融合与植物原生质体融合的不同方法 动物细胞诱导融合的特有方法灭活的病毒诱导。,32次筛选的目的及方法 (1)在特定的选择性培养基上，未融合的亲本细胞(浆细胞和 骨髓瘤细胞)和融合的具有同种核的细胞(BB融合细胞、瘤

18、 瘤融合细胞)都会死亡，只有融合的杂种细胞(杂交瘤细胞) 才能生长。这种杂种细胞的特点是既能迅速大量繁殖， 又能产生单一的特异性抗体。 (2)经选择性培养的杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的 细胞(很多种杂交瘤细胞)，需经克隆化培养和抗体检测， 经多次筛选后可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。,42种培养方法及提取单克隆抗体的场所 (1)体外培养培养液提取。 (2)体内小鼠腹腔中培养小鼠腹水中提取。,4(2010福建高考)红细胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生 成的一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天 然EPO来源极为有限，目前临床上使用的红细胞生成素主 要来自基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(rhEPO)， 其简要生成流程如下图。,(1)图中所指的是_技术。 (2)图中所指的物质是_ ，所指的物质是_。 (3)培养重组CHO 细胞时，为便于清除代谢产物，防止细胞产 物积累对细胞自身造成危害，应定期更换_。 (4)检测rhEPO的体外活性需用抗rhEPO的单克隆抗体。分泌单克隆抗体的_细胞，可由rhEPO免疫过的小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合而成。,解析：(1)获取目的基因的方法有四种(从基因文库中获取、PCR扩增技术、反转录法、化学合成法)