高考生物一輪復習 選修三 現(xiàn)代生物科技專題 第35講 細胞工程課件.ppt

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第35講細胞工程 2017備考 江蘇最新考綱 1 植物的組織培養(yǎng) B 2 動物的細胞培養(yǎng)與體細胞克隆 A 3 細胞融合與單克隆抗體 A 考點一植物細胞工程 自主梳理 1 細胞工程 1 操作水平 2 目的 按照人的意愿來改變細胞內(nèi)的或獲得 細胞水平或細胞器水平 遺傳物質(zhì) 細胞產(chǎn)品 2 植物細胞的全能性 1 概念 具有某種生物全部的任何一個細胞 都具有發(fā)育成的潛能 2 原理 細胞內(nèi)含有本物種的 3 全能性表達條件 具有完整的細胞結(jié)構(gòu) 處于狀態(tài) 提供一定的和其他適宜外界條件 遺傳信息 完整生物體 全部遺傳信息 離體 營養(yǎng) 激素 3 植物組織培養(yǎng)技術(shù) 1 原理 植物細胞具有 2 過程 全能性 脫分化 再分化 人工種子 4 植物體細胞雜交技術(shù) 1 概念 將的植物體細胞 在一定條件下融合成 并把雜種細胞培育成的技術(shù) 2 操作流程 不同種 雜種細胞 新的植物體 3 流程分析 過程a為去除獲得具有活力的原生質(zhì)體 用到的酶是 過程b是原生質(zhì)體的融合 其原理是 誘導b融合的兩種方法 物理法包括等 化學法一般用作為誘導劑 過程c是原生質(zhì)體融合后再生出 過程d是技術(shù) 其原理是 4 意義 細胞壁 纖維素酶和果膠酶 細胞膜具有一定的流動性 離心 振動 電激 聚乙二醇 PEG 細胞壁 植物組織培養(yǎng) 細胞的全能性 克服了遠緣雜交不親和的障礙 5 植物細胞工程的應用 1 植物繁殖的新途徑 連線 2 作物新品種的培育 單倍體 育種年限 基因突變 突變 植物組織培養(yǎng) 愈傷組織 跟進題組 1 傳統(tǒng)的人工繁殖蘭花的方法是分株繁殖和用種子播種 隨著科學技術(shù)的進步 人們開始采用 組織培養(yǎng)繁殖蘭花 如圖所示 1 植物組織培養(yǎng)是在 和人工培養(yǎng)條件下 將 的植物組織 器官 細胞 培養(yǎng)在人工配制的 上 誘導其產(chǎn)生 叢芽 最終發(fā)育成完整植株的過程 2 蘭花的葉肉細胞之所以能培養(yǎng)為新個體 是因為細胞中含有 具有發(fā)育成完整個體的潛能 這種潛能叫 3 請用簡單的文字和箭頭 繪出 之間的關(guān)系 4 有人想到利用植物體細胞雜交技術(shù)解決蘭花生根速度慢 幼苗生存能力弱的好辦法 但操作后得到的 韭菜 蘭花 并沒有預想中的 繁殖容易 香氣濃郁 可能的原因是 1 植物組織培養(yǎng)的關(guān)鍵 條件 離體 一定營養(yǎng)物質(zhì) 激素 生長素 細胞分裂素 等 培養(yǎng)基狀態(tài) 固體培養(yǎng)基 需脫分化生根培養(yǎng)基及生芽培養(yǎng)基 體內(nèi)細胞未表現(xiàn)全能性的原因 基因的表達具有選擇性 2 植物激素在植物組織培養(yǎng)中的作用 3 光照的使用脫分化階段不需要給予光照 再分化階段需要給予光照 以利于葉綠素的形成 2 2015 天津卷 7 DHA對腦神經(jīng)發(fā)育至關(guān)重要 以A B兩種單細胞真核藻為親本 利用細胞融合技術(shù)選育高產(chǎn)DHA融合藻 兩種藻特性如下表 據(jù)表回答 1 選育的融合藻應具有A藻 與B藻 的優(yōu)點 2 誘導融合前需用纖維素酶處理兩種藻 其目的是獲得 3 通過以下三步篩選融合藻 步驟 可淘汰B藻 步驟 可淘汰生長速率較慢的藻落 再通過步驟 生產(chǎn)所需的融合藻 步驟a 觀察藻落的大小步驟b 用不含有機碳源 碳源 生物生長的碳素來源 的培養(yǎng)基進行光照培養(yǎng)步驟c 測定DHA含量 4 以獲得的融合藻為材料進行甲 乙 丙三組試驗 結(jié)果如下圖 甲組條件下 融合藻產(chǎn)生 H 的細胞器是 丙組條件下產(chǎn)生ATP的細胞器是 與甲 丙兩組相比 乙組融合藻生長速率較快 原因是在該培養(yǎng)條件下 甲 乙兩組DHA產(chǎn)量均較高 但實際生產(chǎn)中往往采用甲組的培養(yǎng)條件 其原因是 答案 1 產(chǎn)生DHA 自養(yǎng)特性快速增長 2 原生質(zhì)體 3 bac 4 線粒體 葉綠體線粒體 融合藻既能光能自養(yǎng)又能異養(yǎng)融合藻利用光能和簡單的無機物能較快生長 不需要添加葡萄糖 既可降低成本 也可防止雜菌生長 1 植物體細胞雜交后的遺傳物質(zhì)分析 1 遺傳特性 雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì) 故雜種植株具備兩種植物的遺傳特性 2 染色體組數(shù) 染色體組數(shù) 兩種植物體細胞內(nèi)染色體組數(shù)之和 植物體細胞雜交形成的雜種植株 有幾個染色體組就稱為幾倍體 2 植物組織培養(yǎng)與植物體細胞雜交的比較 考點二動物細胞工程 自主梳理 1 動物細胞培養(yǎng) 動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ) 1 動物細胞的培養(yǎng)過程 胰蛋白酶 原代培養(yǎng) 二氧化碳 培養(yǎng)箱 胰蛋白酶 傳代 2 培養(yǎng)條件 無菌 無毒的環(huán)境 對和所有培養(yǎng)用具進行無菌處理 添加 定期更換培養(yǎng)液以清除 營養(yǎng) 除正常的有機和無機營養(yǎng)外 加入等一些天然成分 適宜的溫度和pH 溫度為 哺乳動物 pH為 氣體環(huán)境 含95 空氣加的混合氣體 其中后者的作用是 3 應用 生物制品的生產(chǎn) 檢測 醫(yī)學研究 培養(yǎng)液 抗生素 代謝產(chǎn)物 血清 血漿 36 5 0 5 7 2 7 4 5 CO2 維持培養(yǎng)液的pH 有毒物質(zhì) 2 動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物 1 動物體細胞核移植技術(shù)的過程 細胞培養(yǎng) 重組細胞 去核 供體 2 原理 3 結(jié)果 4 應用 加速家畜進程 促進優(yōu)良畜群繁育 保護 生產(chǎn)醫(yī)用蛋白 作為異種移植的供體 用于組織器官的移植 動物體細胞核具有全能性 產(chǎn)生新個體 遺傳改良 瀕危物種 3 動物細胞融合和單克隆抗體的制備 1 動物細胞融合 原理 融合方法 聚乙二醇 PEG 電激等 意義 突破了的局限 使成為可能 也為制造開辟了新途徑 細胞膜的流動性 滅活的病毒 有性雜交方法 遠緣雜交 單克隆抗體 2 單克隆抗體 制備過程 優(yōu)點 特異性強 可大量制備 用途 作為 用于治療疾病和 雜交瘤細胞 能產(chǎn)生所需抗體 靈敏度高 運載藥物 診斷試劑 圖1中a b分別為骨髄瘤細胞和已免疫的B淋巴細胞 圖2為單克隆抗體制備流程 順序已被打亂 圖1 圖2 解讀 1 針對圖1為了能充分發(fā)揮圖中兩種細胞各自的特點 經(jīng)特殊處理 在促細胞融合因子的作用下 兩種細胞發(fā)生融合 形成圖中的d細胞 d細胞的特點是 由d細胞產(chǎn)生的抗體與普通血清抗體相比較 具有 等特點 2 圖2中B注射的物質(zhì)是什么 其目的是什么 3 在獲取C細胞時 曾篩選淘汰了哪些細胞 4 請用箭頭把代表各圖解的字母按單克隆抗體制備過程的順序連接起來 提示 1 既能無限增殖 又能產(chǎn)生特定的抗體特異性強 靈敏度高 并可大量制備 2 特定抗原刺激機體發(fā)生免疫應答 從而產(chǎn)生效應B淋巴細胞 漿細胞 3 未融合的細胞和同種細胞融合后形成的細胞 BB 細胞 瘤瘤 細胞 都會被淘汰 只有融合的雜交瘤細胞 B瘤 細胞 才能生長 4 如圖所示 跟進題組 1 回答下列有關(guān)動物細胞培養(yǎng)的問題 1 在動物細胞培養(yǎng)過程中 當貼壁細胞分裂生長到細胞表面 時 細胞會停止分裂增殖 這種現(xiàn)象稱為細胞的 此時 瓶壁上形成的細胞是 層 要使貼壁的細胞從瓶壁上分離下來 需要用酶處理 可用的酶是 2 隨著細胞傳代次數(shù)的增多 絕大部分細胞分裂停止 進而出現(xiàn) 現(xiàn)象 但極少數(shù)細胞可以連續(xù)增殖 其中有些細胞會因遺傳物質(zhì)發(fā)生改變而變成 細胞 該種細胞的黏著性 細胞膜表面蛋白質(zhì) 糖蛋白 的量 3 現(xiàn)用某種大分子染料對細胞進行染色時 觀察到死細胞被染色 而活細胞不被染色 原因是 4 檢查某種毒物是否能改變細胞染色體的數(shù)目 最好選用分裂 期的細胞在顯微鏡下進行觀察 5 在細胞培養(yǎng)過程中 通常在 條件下保存細胞 因為在這種條件下 細胞中 的活性降低 細胞 速率降低 答案 1 相互接觸接觸抑制單 或一 胰蛋白酶 2 衰老甚至死亡不死性降低減少 3 活細胞的細胞膜具有選擇透過性 大分子染料不能進入活細胞內(nèi) 或死細胞的細胞膜喪失了選擇透過性 大分子染料能夠進入死細胞內(nèi)而著色 4 中 5 冷凍 或超低溫 液氮 酶新陳代謝 1 動物細胞培養(yǎng)時選用幼齡動物組織或胚胎進行細胞培養(yǎng)的原因 幼齡動物組織或胚胎的細胞分化程度低 增殖能力很強 更易于培養(yǎng) 2 正常動物細胞培養(yǎng)的特點 貼壁生長和接觸抑制 懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上 稱為貼壁生長 細胞數(shù)目不斷增多 當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時 細胞就會停止分裂增殖 這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制 而癌細胞喪失了以上特性 3 培養(yǎng)過程 2 2015 高考安徽卷 31 科研人員采用轉(zhuǎn)基因體細胞克隆技術(shù)獲得轉(zhuǎn)基因綿羊 以便通過乳腺生物反應器生產(chǎn)人凝血因子IX醫(yī)用蛋白 其技術(shù)路線如圖 1 由過程 獲得的A為 2 在核移植之前 必須先去掉受體卵母細胞的核 目的是 受體應選用 期卵母細胞 3 進行胚胎移植時 代孕母羊?qū)σ迫胱訉m的重組胚胎基本上不發(fā)生 這為重組胚胎在代孕母羊體內(nèi)的存活提供了可能 4 采用胎兒成纖維細胞進行轉(zhuǎn)基因體細胞克隆 理論上可獲得無限個轉(zhuǎn)基因綿羊 這是因為 解析 1 在基因工程中 構(gòu)建重組載體后才能將目的基因?qū)胧荏w細胞 2 核移植技術(shù)選用的成熟卵母細胞處于減數(shù)第二次分裂中期 M 中期 需去掉細胞核以保證得到的克隆動物的核遺傳物質(zhì)來自于含目的基因的成纖維細胞 3 胚胎移植時受體動物對移入的胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應 這為胚胎的存活提供了可能 4 由于整合有目的基因的胎兒成纖維細胞具有增殖能力 可進行傳代培養(yǎng) 所以理論上可利用動物細胞培養(yǎng)技術(shù)和核移植技術(shù) 獲得無限個轉(zhuǎn)基因綿羊 答案 1 含目的基因的重組載體 2 保證核遺傳物質(zhì)來自含目的基因的成纖維細胞M 3 免疫排斥反應 4 整合有目的基因的成纖維細胞可進行傳代培養(yǎng) 1 核移植時為何選M 中期卵母細胞 此類細胞體積大 易于操作 卵黃多 營養(yǎng)物質(zhì)豐富 可為發(fā)育提供充足的營養(yǎng) 卵母細胞的細胞質(zhì)中存在激發(fā)細胞核全能性表達的物質(zhì) 2 克隆動物是由重組的細胞經(jīng)培養(yǎng)而來的 該重組細胞的細胞質(zhì)基因來源于受體細胞 細胞核基因來源于提供細胞核的親本 其遺傳物質(zhì)來自2個親本 3 核移植中供體動物 提供卵母細胞的動物 代孕動物和克隆動物之間的關(guān)系 克隆動物絕大部分性狀與供體動物相同 少數(shù)性狀與提供卵母細胞的動物相同 與代孕動物的性狀無遺傳關(guān)系 4 動物體細胞核移植技術(shù) 克隆 從生殖方式的角度看屬無性生殖 重組細胞相當于受精卵 需要動物細胞培養(yǎng)和胚胎工程技術(shù)的支持 3 如圖為制備單克隆抗體的流程圖 據(jù)圖回答下列問題 1 制備單克隆抗體的原理是 克隆 細胞形成的細胞群 并產(chǎn)生 的抗體 2 已知細胞合成DNA有D和S兩條途徑 其中D途徑能被氨基嘌呤阻斷 一般情況下 細胞中有D或S途徑即能分裂繁殖 人淋巴細胞中有這兩種DNA的合成途徑 但一般不分裂增殖 鼠骨髓瘤細胞中只有D途徑 但能不斷分裂增殖 將這兩種細胞在試管中混合 加聚乙二醇促融 獲得雜種細胞 請設(shè)計一方法 不考慮機械方法 從培養(yǎng)液中分離出雜種細胞 并說明原理 方法 原理 3 雜交瘤細胞具備 的特點 4 在單克隆抗體制備過程中 還應用了細胞工程中的 和 兩大技術(shù) 解析 1 經(jīng)免疫的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合后的雜交瘤細胞既能無限增殖 又能產(chǎn)生專一抗體 2 雜交瘤細胞有兩種合成DNA的途徑 因此在選擇培養(yǎng)基上只有雜交瘤細胞能生存并無限增殖 3 由題圖不難看出 生產(chǎn)單克隆抗體 應用到了兩種細胞工程技術(shù) 動物細胞融合技術(shù)和動物細胞培養(yǎng)技術(shù) 答案 1 雜交瘤大量 專一 2 在上述試管中加入氨基嘌呤后 收集能分裂增殖的細胞淋巴細胞不能分裂增殖 鼠骨髓瘤細胞的D途徑被阻斷 也不能分裂 而雜種細胞中有S途徑 可分裂增殖 3 大量繁殖 或無限繁殖 產(chǎn)生專一抗體 4 動物細胞融合動物細胞培養(yǎng) 動物細胞融合與單克隆抗體制備的歸納 1 制備單克隆抗體時選用一種抗原處理的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞進行細胞融合 產(chǎn)生雜交瘤細胞 雜交瘤細胞兼有兩個親本細胞的特性 在體外培養(yǎng)條件下能不斷增殖 同時能產(chǎn)生出某種特異性的抗體 2 進行動物細胞的誘導融合 形成的雜種細胞有三種 AA型 BB型 AB型 只有AB型才是我們所需要的雜種細胞 所以需要用選擇性培養(yǎng)基進行篩選 3 單克隆抗體制備過程中的兩次篩選第一次篩選 利用特定選擇培養(yǎng)基篩選 獲得雜交瘤細胞 即AB型細胞 A為漿細胞 B為骨髓瘤細胞 篩選掉A B AA BB型細胞 第二次篩選 利用多孔板法和抗原 抗體雜交法篩選 獲得產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞 易錯易混防范清零 易錯清零 易錯點1不清楚動物細胞培養(yǎng)時 為何使用胰蛋白酶而不使用胃蛋白酶 點撥進行動物細胞傳代培養(yǎng)時用胰蛋白酶分散細胞 說明細胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì) 分散細胞時不能用胃蛋白酶 因為胃蛋白酶作用的適宜pH約為1 8 胰蛋白酶作用的適宜pH為7 2 7 8 而多數(shù)動物細胞培養(yǎng)的適宜pH為7 2 7 4 易錯點2混淆原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng) 點撥 1 原代培養(yǎng) 細胞懸液第一次在瓶中培養(yǎng) 沒有分瓶培養(yǎng)之前的細胞培養(yǎng) 2 傳代培養(yǎng) 原代培養(yǎng)的細胞生長 繁殖一定時間后 由于空間不足或細胞密度過大導致接觸抑制影響細胞的生長 因此需要重新用胰蛋白酶等處理 進行分瓶擴大培養(yǎng) 即傳代培養(yǎng) 易錯點3誤認為動物細胞培養(yǎng)液中加入5 CO2的目的是維持氣體平衡或用于呼吸 點撥動物的細胞培養(yǎng)時 需向培養(yǎng)液中加入5 CO2 95 空氣 加入CO2的目的是 維持培養(yǎng)液的pH 易錯點4不清楚動物細胞克隆化培養(yǎng)時為何常選10代以內(nèi)的細胞 而 瘤細胞 卻為 50代以后 點撥取供體動物的體細胞培養(yǎng) 一般選用傳至10代以內(nèi)的細胞 因為10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型 保證了供體細胞正常的遺傳基礎(chǔ) 然而欲獲得 無限增殖 的 瘤細胞 則往往在 50代以后 其遺傳物質(zhì)已發(fā)生變化 具 癌變 特性 易錯點5不清楚植物脫毒苗培養(yǎng)時選擇要求及原理 點撥由于植物分生區(qū)附近 如莖尖 的病毒極少 所以常采用莖尖組織培養(yǎng)技術(shù)獲得脫毒苗 易錯點6誤認為植物組織培養(yǎng)均需 再分化至幼苗 誤認為 人工種子 即平常所說的 種子 點撥 1 組織培養(yǎng)的目的不同 培養(yǎng)的階段不同 如 生產(chǎn)細胞代謝產(chǎn)物 只需培養(yǎng)至愈傷組織時期 生產(chǎn)人工種子 則需要培養(yǎng)至胚狀體時期 獲得植株就需培養(yǎng)至幼苗時期 2 人工種子是通過無性生殖 植物體細胞的組織培養(yǎng)技術(shù) 形成的 只有一個親本的性狀 自然種子是有性生殖的產(chǎn)物 具有兩個親本的性狀 易錯點7誤認為克隆動物的產(chǎn)生體現(xiàn)了 動物細胞全能性 不能解釋克隆動物性狀 變異 的成因 點撥核移植形成重組細胞發(fā)育成一個新個體 體現(xiàn)了細胞核的全能性而非動物細胞的全能性 核移植技術(shù)獲得的動物與供核動物性狀不完全相同 主要源于如下三方面 克隆動物絕大部分DNA來自于供體細胞核 但其核外線粒體中的DNA主要來自于受體卵細胞 性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果 在個體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變 產(chǎn)生供核動物沒有的性狀 規(guī)范答題 如圖所示為動物細胞培養(yǎng)過程中 動物細胞增殖情況的變化曲線 圖中B D兩點表示經(jīng)篩選后繼續(xù)培養(yǎng) 據(jù)圖回答問題 1 找錯 糾錯 錯答序號 正答 錯答序號 正答 錯答序號 正答 錯答序號 正答 錯答序號 正答 錯答序號 正答 錯答序號 正答 錯答序號 正答 OA 接觸抑制 不可以 脫分化 再分化 D 需要 防止雜菌污染 維持培養(yǎng)液的pH 2 錯因分析 序號 不清楚原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)的界限 即原代培養(yǎng)應為分瓶前 接觸抑制前 序號 不能嚴格使用專業(yè)術(shù)語序號 不清晰為何使用胰蛋白酶而不用胃蛋白酶序號 未抓住細胞培養(yǎng)層面的最關(guān)鍵區(qū)別序號 混淆 10代以內(nèi) 與 瘤細胞 前者未發(fā)生核型變化 后者才賦予 無限增殖 特性序號 誤認為營養(yǎng)全面可不添加血清序號 混淆加 抗生素 與 定期更換培養(yǎng)液 的目的序號 不明確CO2的作用在于調(diào)節(jié)pH