（新课标）高考生物一轮复习 专题26 细胞工程课件-人教版高三全册生物课件.ppt

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1、专题26细胞工程高考生物高考生物考点一考点一植物细胞工程植物细胞工程知识清单知识清单 一一细胞工程的概念与理论基础细胞工程的概念与理论基础1.细胞工程细胞工程(1)操作水平:细胞水平或细胞器水平。(2)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。2.植物细胞的全能性(1)概念:具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物体的潜能。(2)原理:细胞内含有本物种的全部遗传信息。(3)全能性表达条件:具有完整的细胞结构,处于离体状态,提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。二二植物组织培养植物组织培养1.理论基础理论基础:植物细胞的全能性。3.操作流程操作流程离体的器官、

2、组织或细胞AB完整植株(1)a过程为脱分化,b过程为再分化。(2)A表示愈伤组织,B表示丛芽、丛根或胚状体。三三植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术1.原理原理:体细胞杂交利用了细胞膜的流动性,杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。2.操作流程操作流程3.意义意义:克服不同种生物远缘杂交的不亲和性。四四植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用1.植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径(1)微型繁殖:优点是繁殖快,并可保持亲本的优良性状。(2)作物脱毒:利用茎尖组织培养技术获得脱毒苗。(3)人工种子:以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等为材料,经过人工薄膜包装得到的种子。2.作

3、物新品种的培育作物新品种的培育:单倍体育种和突变体的利用。1.细胞全能性细胞全能性(1)原理:细胞内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。(3)细胞全能性表达的条件:完整细胞核,离体,无菌,一定的营养、激素和其他适宜的外界条件。(4)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:受精卵生殖细胞胚胎干细胞体细胞核(动物细胞全能性受限制,但细胞核具有全能性)2.脱分化和再分化的比较脱分化和再分化的比较项目脱分化再分化过程外植体愈伤组织愈伤组织丛根、丛芽或胚状体形成体特点排列疏松、无规则、高

4、度液泡化、无定形状态的薄壁细胞胚状体中胚芽、胚根、胚轴等结构完整条件a.离体b.适宜的营养c.生长素与细胞分裂素的比例适中d.不需要光照a.离体b.适宜的营养c.生长素和细胞分裂素d.光照3.激素比例与分化的关系激素比例与分化的关系生长素用量比细胞分裂素用量,比值高时,有利于根的分化、抑制芽的形成;比值低时,有利于芽的分化、抑制根的形成;比值适中时,促进愈伤组织的形成。(如图所示):4.植物体细胞杂交后的遗传物质分析植物体细胞杂交后的遗传物质分析(1)遗传特性:杂种植株中含有两种植物的遗传物质,故杂种植株具备两种植物的遗传特性。(2)染色体组数染色体组数=两种植物体细胞内染色体组数之和。植物体

5、细胞杂交形成的杂种植株,有几个染色体组就称为几倍体。若一植物细胞含有2x条染色体,2个染色体组,基因型为Aabb,另一植物细胞含有2y条染色体,2个染色体组,基因型为ccDd,则新植株应为异源四倍体,其体细胞中染色体数为(2x+2y)条,4个染色体组,基因型为AabbccDd。例例1(2017广东华南师大附中综合测试二,12分)草莓传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代,导致产量降低、品质变差。运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本过程如下:外植体愈伤组织芽、根植株(1)外植体经组织培养最终可以形成一个完整植株,这一过程体现了植物细胞的。其中过程为,过程为。(2)影响植物组

6、织培养的因素有多种:为提高组培成功率,培育出无病毒幼苗,常选择草莓(填“茎尖”“叶片”或“花粉”)的材料作外植体。愈伤组织形成芽、根的过程则与培养基中与(填植物激素的名称)的比例有密切关系,该比值较高时,促进(填“根的分化”或“芽的分化”)。除植物体自身原因、植物激素用量及比值等因素外,还与环境条件有密切关系,包括:营养物质、光照等。(3)在组织培养的过程中,无菌技术也是实验能否成功的重要因素,请说明下列各项需要灭菌的是(填编号)。锥形瓶培养皿操作者的手草莓植株培养基解析解析(1)由植物细胞发育成完整植株,可体现植物细胞的全能性。(2)常用茎尖作外植体进行组织培养获得无病毒植株,生长素和细胞分

7、裂素的比例与组织培养过程中根、芽的分化密切相关。(3)组织培养过程中,锥形瓶、培养皿和培养基需要灭菌,操作者的手和外植体需要消毒。答案答案(1)全能性脱分化再分化(2)茎尖生长素细胞分裂素根的分化(或细胞分裂素生长素芽的分化)pH温度(3)考点二考点二动物细胞工程动物细胞工程 1.动物细胞工程常用的技术有:动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合等。其中动物细胞培养是其他动物细胞工程技术的基础。2.动物细胞培养动物细胞培养(1)过程(2)培养条件a.无菌、无毒:通常在培养液中添加一定量的抗生素,以防止在培养过程中的污染。此外,定期更换培养液,以便清除代谢产物,防止代谢产物积累对细胞自身造成危

8、害。b.营养:除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外通常还需加入血清、血浆等天然成分。c.适宜温度和pH:温度为36.50.5,pH为7.27.4。d.气体环境:含95%空气加5%CO2的混合气体,其中后者的作用是维持培养液的pH。3.动物体细胞克隆动物体细胞克隆(1)原理:动物细胞核具有全能性。(2)核移植过程(3)结果:获得与供体遗传物质基本相同的个体。(4)受体细胞选用M中期卵母细胞的原因:a.细胞比较大,易于操作;b.细胞质多,营养丰富;c.M中期的卵母细胞含有促进细胞核全能性表达的物质。4.动物细胞融合及单克隆抗体制备动物细胞融合及单克隆抗体制备(1)动物细胞融合原理:细胞膜

9、具有流动性。(2)动物细胞融合方法:物理法(离心、振动、电激)、化学法和生物法(灭活病毒)。(3)动物细胞融合应用:制备单克隆抗体,过程如下:1.植物组织培养、动物细胞培养和细胞核移植的比较植物组织培养、动物细胞培养和细胞核移植的比较项目植物组织培养动物细胞培养动物体细胞核移植原理植物细胞的全能性细胞增殖动物细胞核的全能性关键环节细胞的脱分化和再分化细胞增殖和癌变细胞核融合、细胞分化结果与外植体相同的个体相同分化程度的细胞群获得克隆动物应用植株快速繁殖脱毒作物苗的培养人工种子细胞产物工厂化生产转基因植物的培育生产生物制品医学研究检测有毒物质加速良种繁育保护濒危物种生产医用蛋白作为异种移植的供体

10、用于组织器官的移植 2.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合原理细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞的增殖融合前处理除去细胞壁使细胞分散开使用的酶纤维素酶和果胶酶胰蛋白酶诱导手段物理法:离心、电激、振动化学法:聚乙二醇诱导除物理法和化学法外,也可用灭活的病毒诱导结果杂种植株杂交细胞应用培育植物新品种主要用于制备单克隆抗体意义克服远缘杂交不亲和的障碍,打破了生殖隔离,扩展了杂交的亲本组合3.单克隆抗体的制备单克隆抗体的制备(1)血清抗体与单克隆抗体名称产生特点血清抗体由浆细胞分泌一般从血清中分离,产量低、纯度低、特异性差单

11、克隆抗体由杂交瘤细胞分泌特异性强,灵敏度高,能大量制备(2)单克隆抗体的制备(3)制备单克隆抗体过程中的两次筛选项目第一次筛选第二次筛选筛选原因诱导融合后得到多种杂交细胞,另外还有未融合的细胞由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激,所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞筛选方法用特定的选择培养基筛选:未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长用多孔培养皿培养,在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测,经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群筛选目的得到杂交瘤细胞得到能分泌所需抗体的杂

12、交瘤细胞(4)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。4.单克隆抗体的应用单克隆抗体的应用(1)作为诊断试剂:准确识别各种抗原物质的细微差异,并与一定抗原发生特异性结合,具有准确、高效、简易、快速的优点。(2)用于治疗疾病和运载药物:主要用于癌症治疗,可制成“生物导弹”,也有少量用于治疗其他疾病。知能拓展知能拓展(1)制备单克隆抗体时选用一种抗原处理的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行细胞融合,产生杂交瘤细胞,杂交瘤细胞兼有两个亲本细胞的特性在体外培养条件下能不断增殖,同时能产生出某种特异性的抗体。(2)进行动物细胞的诱导融合

13、,形成的杂交细胞有三种:AA型、BB型、AB型。只有AB型才是我们所需要的杂交细胞,所以需要用选择性培养基进行筛选。(3)相比植物体细胞杂交,动物细胞融合特有的诱导方式是用灭活的病毒处理,其他物理化学诱导融合的手段与植物体细胞杂交过程中原生质体诱导融合方法相同。例例2(2013海南单科,31,15分)单纯疱疹病毒型(HSV-1)可引起水泡性口唇炎。利用杂交瘤技术制备出抗HSV-1的单克隆抗体可快速检测HSV-1。回答下列问题:(1)在制备抗HSV-1的单克隆抗体的过程中,先给小鼠注射一种纯化的HSV-1蛋白,一段时间后,若小鼠血清中抗的抗体检测呈阳性,说明小鼠体内产生了反应,再从小鼠的中获取B

14、淋巴细胞。将该B淋巴细胞与小鼠的细胞融合,再经过筛选、检测,最终可获得所需的杂交瘤细胞,该细胞具有的特点是。(2)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体,可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的中使其增殖,再从中提取、纯化获得。(3)通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种HSV-1蛋白,其原因是该抗体具有和等特性。解析解析(1)制备单克隆抗体时,需要先给小鼠注射特定抗原(HSV-1蛋白),当小鼠血清中抗HSV-1蛋白的抗体检测呈阳性时,就可从小鼠脾脏中获取B淋巴细胞,将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合,经过筛选和克隆化培养,最终获得既能无限增殖又能产生专一抗体的杂交瘤细胞。(2)单克隆抗体的获取有两条途径,一是从体外细胞培养液中提纯获得,二是将杂交瘤细胞注射到小鼠的腹腔中使其增殖,再从腹水中提取、纯化获得。(3)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、纯度高等特点。答案答案(1)HSV-1蛋白体液免疫(其他合理答案也给分)脾脏(其他合理答案也给分)骨髓瘤无限增殖且产生专一抗体(其他合理答案也给分)(2)腹腔腹水(3)纯度高特异性强(其他合理答案也给分)