生物第12单元 现代生物科技 第37讲 细胞工程.ppt
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1、第37讲PART37细胞工程考点互动探究教师备用习题考试说明1.植物的组织培养()。2动物细胞培养与体细胞克隆()。3细胞融合与单克隆抗体()。考点互动探究知识梳理1.细胞工程概述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_目的按照人们的意愿来改变_或获得_分类_细胞工程和_细胞工程分子生物学细胞器水平细胞内的遗传物质细胞产品植物动物考点互动探究2.植物细胞的全能性(1)概念:具有某种生物_的任何一个细胞,都具有发育成完整生物体的_,也就是说,每个生物细胞都具有_的特点。(2)原因:细胞内含有本物种的_。(3)表现条件:具有完整的细胞结构,处于_状态,提供一定的_和其他适宜的
2、外界条件。3.植物组织培养(1)原理:植物细胞的_。(2)条件:_和人工控制、人工配制的_、适宜的_。全部遗传信息潜能全能性全部遗传信息离体营养、激素全能性无菌培养基培养条件(3)过程4.植物体细胞杂交技术(1)概念:指将不同种的植物体细胞在一定条件下融合成_,并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。(2)原理:细胞膜的_和植物细胞的_。考点互动探究离体脱分化激素图12371再分化无菌杂种细胞流动性全能性(3)过程(4)意义:克服_的障碍,培育作物新品种。5.植物细胞工程的应用(1)植物繁殖的新途径微型繁殖:用于_优良品种的植物组织培养技术。考点互动探究图12372 纤维素酶、果胶原生质体物理聚乙
3、二醇(PEG)细胞壁远缘杂交快速繁殖作物脱毒:选取作物_等无毒组织进行组织培养,获得脱毒苗的技术。人工种子:以植物组织培养得到的_、不定芽、顶芽、腋芽等材料,经过人工薄膜包装得到的种子,可以解决某些植物结实率低、繁殖困难等问题。(2)作物新品种的培育:单倍体育种和_的利用。(3)细胞产物的工厂化生产:即利用_技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。考点互动探究茎尖、根尖胚状体突变体植物组织培养考点互动探究核心讲解名称植物组织培养植物体细胞杂交原理植物细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性过程考点互动探究注意事项选材:选取根尖、茎尖、形成层等部位,最容易诱导脱分化光照:脱
4、分化过程不需要光照,再分化过程需要光照植物激素:培养基中需添加生长素和细胞分裂素,且脱分化、再分化时这两种植物激素的比例不同去除细胞壁的方法:酶解法,所用的酶是纤维素酶和果胶酶人工诱导融合的方法:化学方法是用聚乙二醇作诱导剂;物理方法包括离心、振动、电激等联系植物体细胞杂交技术包括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的一个环节,融合的植物体细胞只有通过植物组织培养才能发育成完整的个体12017江苏盐城二模拟采用“取材消毒愈伤组织培养出芽生根移栽”的方法繁殖一种名贵花卉。下列有关叙述错误的是()A消毒的原则是既要杀死材料表面的微生物,又要减少消毒剂对细胞的伤害B在愈伤
5、组织培养基中加入细胞融合的诱导剂,可获得染色体加倍的细胞C出芽是外植体经细胞脱分化后再分化的结果,受基因选择性表达的调控D诱导丛芽分化生根时,培养基中通常含有NAA等植物生长调节剂考点互动探究题组训练答案B考点互动探究解析消毒指用比较温和的物理或化学方法清除或杀灭除芽孢外的所有病原微生物,使其数量减少达到无害化,A正确;愈伤组织细胞含有细胞壁,加入细胞融合诱导剂不会诱导细胞融合,因此不会得到染色体加倍的细胞,B错误;愈伤组织再分化形成胚状体后,一般先形成芽,再形成根,而分化的实质是基因的选择性表达,C正确;诱导丛芽分化生根时,培养基中通常含有NAA等植物生长调节剂,D正确。22017西安一模白
6、菜、甘蓝均为二倍体,体细胞染色体数目分别为20、18。“白菜甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种,它具有生长期短、耐热性强和易于储藏等优点。如图12373是“白菜甘蓝”的杂交过程示意图,回答以下问题:(1)为了得到原生质体需先用_和_来处理白菜细胞和甘蓝细胞。(2)诱导原生质体融合的方法有多种,常用的物理方法是_,融合完成的标志是_。由杂种细胞得到“白菜甘蓝”还需要经过植物组织培养技术,其中需要避光培养的步骤是_。考点互动探究图12373(3)如图通过植物体细胞杂交技术获得的“白菜甘蓝”植株体细胞的染色体数为_;通常情况下,白菜和甘蓝有性杂交是不能成功的,原因是_;若对白菜和甘蓝采用杂
7、交育种方法能成功的话,得到的后代应含_条染色体。(4)植物体细胞杂交技术和传统杂交技术相比的优点是_。考点互动探究答案(1)纤维素酶果胶酶(2)离心、振动、电激再生出新的细胞壁脱分化(3)38存在生殖隔离19(4)克服远缘杂交不亲和的障碍,培育作物新品种解析(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,根据酶的专一性原理,可采用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。(2)诱导原生质体融合的方法包括:物理方法(离心、振动、电激)和化学方法(聚乙二醇);融合完成的标志是再生出新的细胞壁;将杂种细胞培育成杂种植株还需要采用植物组织培养技术,包括脱分化和再分化两个阶段,其中脱分化过程要避光,再分化过程需要光。(3)
8、如图通过植物体细胞杂交技术获得的“白菜甘蓝”体细胞染色体数为201838;通常情况下,由于白菜和甘蓝之间存在生殖隔离,因此,白菜和甘蓝有性杂交是不能成功的;若对白菜和甘蓝采用杂交育种方法能成功的话,得到的后代应含19条染色体。(4)植物体细胞杂交技术和传统杂交技术相比的优点是克服远缘杂交不亲和的障碍,培育作物新品种。考点互动探究考点互动探究知识梳理1动物细胞工程常用的技术手段:_、_、_、_等,其中_技术是其他工程技术的基础。2.动物细胞培养(1)原理:_。(2)过程考点二动物细胞培养动物细胞培养动物细胞核移植动物细胞融合生产单克隆抗体动物细胞培养细胞增殖图12374 剪碎胰蛋白酶贴壁接触抑制
9、胰蛋白酶1050核型考点互动探究(3)培养条件营养: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_等一些天然成分。适宜的温度:36.50.5;适宜的pH:7.27.4。抗生素培养液血清、血浆(4)应用生产_,如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。应用于_。检测_,判断某种物质的毒性;用于_等方面的研究。考点互动探究细胞代谢pH生物制品基因工程有毒物质生理、病理、药理1.动物细胞培养中两组概念的辨析(1)细胞贴壁和接触抑制:悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。细胞进行有丝分裂,数目不断增多,当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触
10、抑制。(2)原代培养与传代培养原代培养:细胞悬液第一次在瓶中培养,没有分瓶培养之前的细胞培养。原代培养的细胞核型正常。传代培养:原代培养的细胞生长、增殖一定时间后,由于空间不足或细胞密度过大导致营养枯竭,影响细胞的生长,因此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。一般情况下,细胞传至1050代后,出现核型异常,细胞增殖会明显减缓,甚至完全死亡。考点互动探究核心讲解2植物组织培养和动物细胞培养的比较考点互动探究项目植物组织培养动物细胞培养原理植物细胞的全能性、细胞的增殖细胞的增殖取材较幼嫩的细胞、组织或器官胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织培养基成分无机盐、蔗糖、维生素、植物激
11、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 可以获得植株,也可以获得大量细胞 只能获得大量细胞,不能得到生物个体相同点都需人工条件下的无菌操作;都需适宜的温度、pH等条件2017四川南充一诊 科学家利用基因工程和细胞核移植技术培育了绿色荧光蛋白转基因克隆猪。基本流程:从荧光水母中获取目的基因,与有关载体重组,将其导入猪胎儿的成纤维细胞,经培养后再将成纤维细胞核植入去核的卵母细胞中,最后培养出转基因克隆猪。(1)成纤维细胞贴壁生长分裂到表面相互接触时,就会停止分裂,这种现象叫作细胞的_。若将成纤维细胞进行传代培养,操作时首先用_处理成细胞悬液。考点互动探究题组训练(2)
12、作为核移植受体细胞的去核卵母细胞一般处在_期。供体细胞注入去核的卵母细胞中,常通过_(物理方法)激活重组细胞,使其完成细胞分裂和发育进程。(3)培养重组细胞时,将细胞所需的营养物质按其种类、数量严格配制而成的培养基称为_培养基,但通常在培养基中还需要加入适量的_等天然成分。细胞培养应在含5%的CO2的恒温培养箱中进行,CO2的主要作用是_。为了防止细胞培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的_。考点互动探究答案(1)接触抑制胰蛋白酶(2)M中(减数第二次分裂中)电脉冲(电激)(3)合成血清(血浆)调节培养基的pH抗生素考点互动探究解析(1)细胞贴壁生长分裂到表面相互接触时,就会停止分裂,这
13、种现象叫作细胞的接触抑制。若将成纤维细胞进行传代培养,操作时首先用胰蛋白酶处理成细胞悬液。(2)选取处在M中(减数第二次分裂中)期的去核卵母细胞作为受体细胞,通过电脉冲(电激)激活重组细胞,使其完成减数分裂和发育进程。(3)将细胞所需的营养物质按其种类、数量严格配制而成的培养基称为合成培养基。动物细胞所需的营养物质:糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等,还需加入血清、血浆等天然成分。细胞培养应在含5%的CO2的恒温培养箱中进行,CO2的主要作用是调节培养基的pH。为了防止细胞培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的抗生素。考点互动探究知识梳理1.理论基础:动物_。2.概念:将动物一个
14、细胞的_,移入一个已经去掉_的_中,使其重组并发育成一个新的_,这个新的胚胎最终发育成动物个体。用核移植的方法得到的动物称为_。3.核移植类型:_移植和体细胞核移植。考点三动物体细胞核移植技术和克隆动物细胞核的全能性细胞核细胞核卵母细胞胚胎克隆动物胚胎细胞核考点互动探究4.过程5.应用(1)加速家畜_,促进_。(2)保护_物种。(3)生产_。(4)作为异种移植的_。(5)用于组织器官的_。体细胞体细胞细胞核图12375 去核卵母细胞细胞融合胚胎移植遗传改良进程优良畜群繁育濒危医用蛋白供体移植考点互动探究6.存在问题(1)克隆动物存在_、_、生理缺陷。(2)克隆动物食品的_也有争议。健康问题遗传
15、缺陷安全性问题1.关于核移植技术的几个问题(1)选M中期卵母细胞作为受体细胞的原因:此类细胞体积大,易于操作;卵黄多,营养物质丰富,可为发育提供充足的营养;卵母细胞的细胞质中存在激发细胞核全能性表达的物质。(2)克隆动物是由重组的细胞经培养而来的,该重组细胞的细胞质基因来源于受体细胞,细胞核基因来源于提供细胞核的亲本,其遗传物质来自两个亲本。(3)核移植中供体动物、提供卵母细胞的动物、代孕动物和克隆动物之间的关系:克隆动物绝大部分性状与供体动物相同,少数性状与提供卵母细胞的动物相同,与代孕动物的性状无遗传关系。(4)动物体细胞核移植技术(克隆)从生殖方式的角度看属于无性生殖,重组细胞相当于受精
16、卵,需要动物细胞培养和胚胎工程技术的支持。考点互动探究核心讲解科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛,如果要加速转基因奶牛的繁育,可以对此转基因奶牛进行克隆(如图12376所示),请结合图示回答下列问题:(1)在进行细胞培养时,要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分离,形成单个细胞,这个过程中需要利用_酶处理。(2)形成重组细胞时应选用_期的卵母细胞,并去掉其细胞核的原因是_。考点互动探究题组训练图12376(3)如果重组细胞为贴附性细胞,则在进行原代培养时,会表现出_和_等特点。(4)图中犊牛并非是对体细胞核供体母牛100%的复制,其原因主要有_。(5)图中所示的生物技术整体被称为_
17、,其 包 括 的 具 体 生 物 技 术 有 _、_等。转基因奶牛的克隆成功,说明了动物_具有全能性。考点互动探究答案(1)胰蛋白(胶原蛋白)(2)M中(减数第二次分裂中)使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞(避免卵细胞中的遗传物质对后代造成干扰)(3)贴壁生长(细胞贴壁)接触抑制(4)生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制;生物的性状受环境因素的影响(5)核移植(体细胞核移植)动物细胞培养胚胎移植体细胞的细胞核考点互动探究解析(1)在动物细胞培养过程中,一般用胰蛋白酶将细胞分散开,获得细胞悬液。(2)在细胞核移植形成重组细胞的过程中一般选用处于减数第二次分裂中期的卵母细胞,去
18、除其细胞核是为了保证克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。(3)如果重组细胞为贴附性细胞,在进行原代培养时,会表现出贴壁生长和接触抑制等特点。(4)克隆出的个体细胞质中的遗传物质来自卵母细胞,并且生物性状的表达还受到环境因素的影响,所以题图中犊牛并非是对体细胞核供体母牛100%的复制。(5)题图中所示技术为动物体细胞核移植技术,其中应用到的生物技术包括动物细胞培养、细胞核移植、胚胎移植等。转基因奶牛的克隆成功,说明了动物体细胞的细胞核具有全能性。考点互动探究知识梳理1.动物细胞融合考点四动物细胞融合和单克隆抗体 灭活的病毒流动性有性杂交图12377考点互动探究2.单克隆抗体的制备(1
19、)过程图12378骨髓瘤体外体内考点互动探究(2)单克隆抗体的优点:_、_,并可大量制备。(3)单克隆抗体的应用:作为诊断试剂,具有准确、_、简易、_的优点;用于治疗疾病和_。特异性强灵敏度高高效快速运载药物 1.动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较考点互动探究核心讲解项目动物细胞融合植物体细胞杂交培养条件葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、血清或血浆等天然成分营养物质(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)细胞融合原理细胞膜的流动性、细胞增殖细胞膜的流动性、细胞的全能性考点互动探究项目动物细胞融合植物体细胞杂交细胞融
20、合前提用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散后,诱导细胞融合用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁后诱导原生质体融合诱导手段物理、化学法:与植物体细胞杂交的相同生物法:灭活的病毒物理法:离心、振动、电激等;化学法:用聚乙二醇(PEG)处理结果获得杂种细胞,以生产细胞产品获取杂种植株用途制备单克隆抗体、病毒疫苗、干扰素等克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍2单克隆抗体制备过程中两次筛选的方法及目的考点互动探究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融合细胞,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
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