高考生物一輪復(fù)習(xí) 專題2 細胞工程（克隆技術(shù)）課件 新人教版選修3.ppt

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[觀考情 考綱考頻] 1.植物的組織培養(yǎng)(Ⅱ)[3年4考] 2.動物的細胞培養(yǎng)與體細胞克隆(Ⅰ)[3年6考] 3.細胞融合與單克隆抗體(Ⅱ)[3年3考],專題2 細胞工程(克隆技術(shù)),一、植物細胞工程 1．細胞工程的概述 (1)原理方法：細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法。 (2)操作水平： 。 (3)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 的作何一個細胞，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)，需要一定的 和其他適宜外界條件。 3．植物組織培養(yǎng)技術(shù) (1)原理：植物細胞具有 。 (2)過程：,遺傳信息,完整生物體,全部遺傳信息,離體,營養(yǎng)、激素,全能性,[解惑] 在愈傷組織的誘導(dǎo)階段要進行暗培養(yǎng)，有利于細胞的脫分化產(chǎn)生愈傷組織；當(dāng)愈傷組織分化出芽和葉時，一定要有光照，有利于葉片內(nèi)葉綠素的合成。,4．植物體細胞雜交 (1)概念：指將不同種的植物體細胞在一定條件下融合成_________，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術(shù)。 (2)原理：細胞膜的 和植物細胞的 。 (3)過程,雜種細胞,流動性,全能性,(4)意義：克服 的障礙，培育作物新品種。,遠緣雜交不親和,5．植物細胞工程的應(yīng)用 (1)植物繁殖的新途徑： 。 (2)作物新品種的培育：單倍體育種和 的利用。 (3)細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：利用 技術(shù)生產(chǎn)蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料和生物堿等。 二、動物細胞工程 1．動物細胞工程的技術(shù)手段：動物細胞培養(yǎng)、動物體細胞核移植、動物細胞融合、生產(chǎn)單克隆抗體等。 是動物細胞工程的基礎(chǔ)。,微型繁殖、作用脫毒和人工種子,突變體,植物組織培養(yǎng),動物細胞培養(yǎng),2．動物細胞培養(yǎng) (1)概念：指從某個動物體中取出相關(guān)組織，將它分散成_________，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞生長和增殖的技術(shù)手段。 (2)原理： 。 (3)過程,單個細胞,細胞增殖,(4)培養(yǎng)條件 ①無菌、無毒：通常在培養(yǎng)液中添加一定量的 ，以防培養(yǎng)過程中的污染。此外，定期 ，以便清除代謝產(chǎn)物，防止代謝產(chǎn)物積累對細胞自身造成危害。 ②營養(yǎng)：除糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素之外通常還需加入 等天然成分。 ③適宜溫度和pH：溫度為 ，pH為7.2～7.4。 ④氣體環(huán)境：CO2和O2。O2是細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是 。,抗生素,更換培養(yǎng)液,血清、血漿,36.50.5 ℃,維持培養(yǎng)液的pH,3．動物體細胞克隆 (1)過程：動物體細胞克隆包括 和 兩個過程。 (2)原理是 。 (3)核移植分類： 移植和體細胞核移植。 (4)核移植過程(以高產(chǎn)奶牛克隆為例),動物細胞核移植,胚胎移植,動物細胞核具有全能性,胚胎細胞核,(5)選用去核卵母細胞的原因： ；卵母細胞細胞質(zhì)多， ，含有 的物質(zhì)。 (6)體細胞核移植技術(shù)存在的問題： 。 4．動物細胞融合及單克隆抗體制備 (1)動物細胞融合原理： 。 (2)動物細胞融合方法：物理法(離心、振動、電激)、化學(xué)法和_________________。 (3)意義 ①打破種間關(guān)系，克服遠緣雜交不親和的障礙。 ②是研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物新品種培育等的重要手段。 ③為雜交瘤細胞技術(shù)發(fā)展與單克隆抗體的制備開辟了新途徑。,卵母細胞比較大，易操作,營養(yǎng)豐富,促進核全能性表達,克隆動物存在著健康問題、,表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等,細胞膜具有流動性,滅活病毒(生物法),5．單克隆抗體 (1)基本原理 ①一種淋巴細胞只產(chǎn)生一種 。 ②細胞融合技術(shù)產(chǎn)生的雜交瘤細胞可以保持 的特性。 ③雜交瘤細胞的篩選、體外培養(yǎng)大量增殖，以獲得所需抗體。,特異性抗體,親代雙方,(2)動物細胞融合應(yīng)用：制備單克隆抗體，過程如下：,(3)單克隆抗體的特點： ，并可大量制備。 (4)應(yīng)用 ①在理論研究中具有重要意義。 ②用于疾病的診斷、治療、預(yù)防，如單抗診斷試劑盒，具有簡單、快速、準(zhǔn)確的優(yōu)點；“生物導(dǎo)彈”定向消滅癌細胞，不損傷健康細胞。,特異性強，靈敏度高,1．判斷關(guān)于植物細胞工程說法的正誤。 (1)理論上，每個正?；罴毎季哂腥苄?√) (2)再生出細胞壁是原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志(√) (3)植物的每個細胞在植物體內(nèi)和體外都能表現(xiàn)出細胞的全能性() (4)愈傷組織是外植體脫分化和再分化后形成的() (5)植物體細胞雜交獲得的雜種植株含有兩個親本的全部遺傳信息(√),2．判斷關(guān)于動物細胞工程說法的正誤。 (1)傳代培養(yǎng)的細胞失去接觸抑制現(xiàn)象() (2)原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)都需要用胰蛋白酶處理(√) (3)雜交瘤細胞既能無限增殖，又能產(chǎn)生專一性抗體(√) (4)培養(yǎng)保留接觸抑制的細胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細胞() (5)動物細胞培養(yǎng)技術(shù)可用于轉(zhuǎn)基因動物的培育(√) (6)哺乳動物細胞體外培養(yǎng)時乳腺癌細胞易于乳腺細胞；胚胎細胞易于脂肪細胞(√),1．細胞全能性 (1)原理：細胞內(nèi)含有本物種全部的遺傳信息。 (2)體內(nèi)細胞全能性不表達的原因：基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達。 (3)細胞全能性表達的條件：完整細胞核，離體，無菌，一定的營養(yǎng)、激素和其他適宜的外界條件。 (4)全能性大小： 植物細胞：受精卵生殖細胞體細胞。 動物細胞：受精卵生殖細胞胚胎干細胞體細胞核(動物細胞全能性受限制，但細胞核具有全能性)。,植物細胞工程,2．植物組織培養(yǎng)與植物體細胞雜交的比較,[易錯易混] (1)雜種細胞形成的標(biāo)志：新的細胞壁的生成；植物體細胞雜交的終點是培育雜種植株，而不是形成雜種細胞就結(jié)束。 (2)雜種植株遺傳物質(zhì)的變化：雜種植株的變異類型屬于染色體變異，雜種植株的染色體數(shù)通常是兩親本細胞染色體數(shù)目之和，雜種植株屬于異源多倍體。,(3)細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn) 可以利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)大量生產(chǎn)某些細胞產(chǎn)物，如蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。,1．(2013年高考新課標(biāo)全國卷Ⅱ)甲、乙是染色體數(shù)目相同的兩種二倍體藥用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小組擬培育同時含有A和B的新型藥用植物。 回答下列問題： (1)為了培育該新型藥用植物，可取甲和乙的葉片，先用________酶和________酶去除細胞壁，獲得具有活力的________，再用化學(xué)誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)二者融合。形成的融合細胞進一步培養(yǎng)形成__________組織，然后經(jīng)過________形成完整的雜種植株。這種培育技術(shù)稱為________。 (2)上述雜種植株屬于多倍體，多倍體是指________________。 假設(shè)甲與乙有性雜交的后代是不育的，而上述雜種植株是可育的，造成這種差異的原因是___________________________。,(3)這種雜種植株可通過制作人工種子的方法來大量繁殖。經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的________等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。,解析：本題主要考查植物細胞工程的相關(guān)知識。(1)植物體細胞雜交技術(shù)的流程是先用纖維素酶和果膠酶將植物細胞最外層的細胞壁去除，獲得具有活力的原生質(zhì)體，然后將甲、乙植物的原生質(zhì)體用化學(xué)誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)融合，形成融合細胞，再將融合細胞誘導(dǎo)脫分化，進一步培養(yǎng)形成愈傷組織，最后經(jīng)過再分化形成完整的雜種植株。(2)在植物體細胞雜交過程中，甲、乙兩種植物的體細胞融合為四倍體細胞，四倍體細胞經(jīng)組織培養(yǎng)形成四倍體植株，此植物體細胞由于含有三個或三個以上的染色體組，因此屬于多倍體。此四倍體由于含有2個甲植物的染色體組和2個乙植物的染色體組，減數(shù)分裂時聯(lián)會正常，可育。而甲、乙有性雜交的后代細胞中含1個甲植物的染色體組和1個乙植物的染色體組，減數(shù)分裂時聯(lián)會紊亂，不可育。(3)可將經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等材料用人工薄膜包裝后制成人工種子，這種雜種植株可通過制作人工種子的方法來大量繁殖。,答案：(1)纖維素 果膠 原生質(zhì)體 愈傷 再分化(或分化) 植物體細胞雜交技術(shù) (2)體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體 在減數(shù)分裂過程中，前者染色體聯(lián)會異常，而后者染色體聯(lián)會正常 (3)胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽,1．動物細胞培養(yǎng)與動物體細胞核移植,動物細胞工程,[易錯易混] (1)細胞核移植技術(shù)形成重組細胞并發(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。 (2)克隆屬于無性繁殖，產(chǎn)生新個體的性別、絕大多數(shù)性狀與供核親本一致。 (3)核移植技術(shù)獲得的動物與供核動物性狀不完全相同的原因：①克隆動物絕大部分DNA來自于供體細胞核，但其線粒體中的DNA來自于去核卵細胞。②性狀受基因與環(huán)境共同影響。③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。,2．單克隆抗體的制備 (1)原理：一個(或一種)漿細胞(效應(yīng)B細胞、B淋巴細胞)只產(chǎn)生一種抗體，小鼠骨髓瘤細胞能夠無限增殖。因此雜交瘤細胞就具備了既有 ，又能大量產(chǎn)生 的特征。 (2)血清抗體與單克隆抗體,無限增殖,單一抗體,(3)單克隆抗體的制備,,(4)制備單克隆抗體過程中的兩次篩選,(5)獲取單克隆抗體的場所 ①若在培養(yǎng)基中進行雜交瘤細胞培養(yǎng)，則從 中提取。 ②若在小鼠或其他動物腹腔中培養(yǎng)，則從 中提取。 3．單克隆抗體的應(yīng)用 (1)作為診斷試劑：準(zhǔn)確識別各種抗原物質(zhì)的細微差異，并與一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合，具有準(zhǔn)確、高效、簡易、快速的優(yōu)點。 (2)用于治療疾病和運載藥物：主要用于癌癥治療，可制成“生物導(dǎo)彈”，也有少量用于治療其他疾病。,培養(yǎng)液,腹水,2．(2013年高考海南卷)單純皰疹病毒Ⅰ型(HSV-1)可引起水泡性口唇炎。利用雜交瘤技術(shù)制備出抗HSV-1的單克隆抗體可快速檢測HSV-1。 回答下列問題： (1)在制備抗HSV1的單克隆抗體的過程中，先給小鼠注射一種純化的HSV1蛋白，一段時間后，若小鼠血清中抗________的抗體檢測呈陽性，說明小鼠體內(nèi)產(chǎn)生了__________反應(yīng)，再從小鼠的________中獲取B淋巴細胞。將該B淋巴細胞與小鼠的________細胞融合，再經(jīng)過篩選、檢測，最終可獲得所需的雜交瘤細胞，該細胞具有的特點是_________________________________。 (2)若要大量制備抗該蛋白的單克隆抗體，可將該雜交瘤細胞注射到小鼠的________中使其增殖，再從________中提取、純化獲得。 (3)通過上述方法得到的單克隆抗體可準(zhǔn)確地識別這種HSV1蛋白，其原因是該抗體具有________和________等特性。,解析：(1)制備單克隆抗體時，需要先給小鼠注射特定抗原(HSV1蛋白)，當(dāng)小鼠血清中抗HSV1蛋白的抗體檢測呈陽性時，就可從小鼠脾臟中獲取B淋巴細胞，將B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合，經(jīng)過篩選和克隆化培養(yǎng)，最終獲得既能無限增殖又能產(chǎn)生專一抗體的雜交瘤細胞。(2)單克隆抗體的獲取有兩條途徑，一是從體外細胞培養(yǎng)液中提純獲得，二是將雜交瘤細胞注射到小鼠的腹腔中使其增殖，再從腹水中提取、純化獲得。(3)單克隆抗體具有特異性強、靈敏度高、純度高等特點。 答案：(1)HSV1蛋白 體液免疫 脾臟 骨髓瘤 無限增殖且產(chǎn)生專一抗體 (2)腹腔 腹水 (3)純度高 特異性強,1．動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的比較,動植物細胞工程的比較,2.植物體細胞雜交和動物細胞融合的比較,3．科學(xué)家用植物體細胞雜交方法，將番茄的原生質(zhì)體和馬鈴薯的原生質(zhì)體融合，成功地培育出了“番茄—馬鈴薯”雜種植株，如圖，其中①～⑤表示過程，英文字母表示細胞、組織或植株。據(jù)圖回答下列問題：,,(1)實現(xiàn)過程②的技術(shù)是________，在此之前使用__________酶處理細胞以除去細胞壁。如果將已除去細胞壁的植物細胞放入等滲溶液中，細胞是何形狀？__________。 過程②如放在神舟飛船上則更易進行，這是因為____________。,(2)若番茄細胞含m條染色體，馬鈴薯細胞含n條染色體，則“番茄—馬鈴薯”細胞內(nèi)含________條染色體；若雜種細胞培育成為“番茄—馬鈴薯”植株為四倍體，則此雜種植株的花粉經(jīng)離體培育得到的植株屬于________倍體植株。 (3)如果形成c細胞的a、b細胞都是番茄細胞，那么更簡單的得到番茄植株f的處理方法是__________________________________________。 (4)若a、b依次為小鼠骨髓瘤細胞和B淋巴細胞，那么該方案的目的是________________________。若將該方案用在SARS的研究和治療上，則從理論上講c細胞的制備可采用________細胞和________________________的融合。如果分析出了所產(chǎn)生抗體的氨基酸序列，則可采用________方法，以________________為原料合成出該SARS抗體的基因。,解析：(1)圖示②為原生質(zhì)體融合，欲實現(xiàn)該融合過程應(yīng)先用纖維素酶、果膠酶處理植物細胞，去除細胞壁；制備的原生質(zhì)體在等滲溶液中應(yīng)呈球形。 (2)細胞融合后，雜種細胞核內(nèi)染色體數(shù)應(yīng)為兩融合細胞染色體數(shù)之和。 (3)若a、b細胞為同種植物細胞，則可直接通過人工誘導(dǎo)多倍體方法處理a或b細胞的萌發(fā)種子或幼苗，即可獲得與融合細胞相同染色體組的多倍體。 (4)若a、b依次為小鼠骨髓瘤細胞和B淋巴細胞，則進行該融合過程的目的是制備單克隆抗體。 答案：(1)原生質(zhì)體融合 纖維素酶和果膠 呈圓球形 太空中無重力干擾，更易進行細胞融合 (2)m＋n 單 (3)用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 (4)制備單克隆抗體 小鼠的骨髓瘤 SARS患者或康復(fù)者的B淋巴細胞 化學(xué)合成 脫氧核苷酸,[例1] 下圖是細胞融合示意圖，請據(jù)圖回答： (1)過程①②應(yīng)使用________處理細胞，以去除植物細胞壁。 (2)過程③叫做________，該過程常用的誘導(dǎo)方法是________。 (3)過程④是細胞壁的再生過程，與此過程密切相關(guān)的細胞器是________。,植物細胞工程,,(4)⑤過程中進行的細胞分裂方式是________，該過程先誘導(dǎo)細胞分裂形成________，再由它分化形成雜種植物幼苗。 (5)若番茄細胞內(nèi)含A個染色體，馬鈴薯細胞內(nèi)含B個染色體，則番茄－馬鈴薯細胞內(nèi)含________個染色體；若對番茄和馬鈴薯采用雜交育種方法能成功的話，得到的后代應(yīng)含________個染色體，若要得到可育的番茄—馬鈴薯，必須用________來處理幼苗。這兩種方法相比，體細胞雜交方法的優(yōu)點是 ________________________________________________________________________。,[解析] (1)過程①②表示用纖維素酶和果膠酶去除植物細胞壁。(2)過程③是誘導(dǎo)去壁后得到的原生質(zhì)體融合。(3)植物細胞壁的形成與高爾基體有關(guān)。(4)⑤過程表示先脫分化形成愈傷組織，然后再分化形成試管苗。(5)植物體細胞雜交得到的番茄—馬鈴薯細胞內(nèi)含有的染色體數(shù)是兩種植物染色體數(shù)之和即A＋B；番茄和馬鈴薯有性雜交得到的后代的染色體數(shù)是A/2＋B/2，此后代不可育，必須用秋水仙素處理幼苗。 [答案] (1)纖維素酶和果膠酶 (2)原生質(zhì)體融合 物理和化學(xué)法(電激/聚乙二醇誘導(dǎo)) (3)高爾基體 (4)有絲分裂 愈傷組織 (5)A＋B (A＋B)/2 秋水仙素 克服遠緣雜交不親和的障礙,[例2] 科學(xué)家通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得了含有人生長激素基因的奶牛，如果要加速轉(zhuǎn)基因奶牛的繁育，可以對此轉(zhuǎn)基因奶牛進行克隆(如圖所示)。請結(jié)合圖示回答下列問題：,動物細胞工程,,(1)在進行細胞培養(yǎng)時，要對取自轉(zhuǎn)基因奶牛的組織細胞進行分離，形成單個細胞，這個過程中需要利用________酶處理。 (2)用于核移植的供體細胞，一般都選用傳代10代以內(nèi)的細胞，原因是______________________________________。 (3)在進行原代培養(yǎng)時，細胞增殖的方式是________，此外，細胞增殖還表現(xiàn)出________和接觸抑制等特點。 (4)將進行培養(yǎng)的供體細胞注入去核的卵細胞中，去除卵母細胞細胞核的目的是______________________________________________。 (5)將重組細胞在培養(yǎng)液中培養(yǎng)成的重組胚胎移入受體母牛后，該母牛就會生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)相同的牛犢，但也不是100%地復(fù)制，原因最可能是___________________________________。 (6)上述動物細胞工程中涉及的技術(shù)有_______________。轉(zhuǎn)基因奶牛的克隆成功，說明了動物________具有全能性。,[解析] (1)實踐中常用胰蛋白酶處理動物組織細胞使其分離開來。(2)傳代10代以內(nèi)的細胞代謝旺盛、分裂能力強，遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變，適于作為核移植的供體細胞。(3)在進行原代培養(yǎng)時，細胞以有絲分裂的方式進行增殖，同時表現(xiàn)出貼壁生長和接觸抑制的現(xiàn)象。(4)去除卵母細胞細胞核的目的是使克隆出的動物個體的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自供體細胞。(5)生物的性狀是細胞核基因和細胞質(zhì)基因共同作用的結(jié)果，同時，生物的性狀還受環(huán)境因素的影響，因此，克隆動物不可能是供體奶牛100%的復(fù)制品。(6)該克隆動物的培育過程涉及核移植、動物細胞培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)，說明了高度分化的哺乳動物體細胞的細胞核仍具有全能性。,[答案] (1)胰蛋白 (2)該種細胞代謝旺盛、分裂能力強，且遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變 (3)有絲分裂 貼壁生長 (4)使克隆出的動物個體的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自供體細胞 (5)①生物的性狀受細胞核基因和細胞質(zhì)基因共同控制；②生物的性狀還受環(huán)境因素的影響 (6)核移植、動物細胞培養(yǎng)、胚胎移植技術(shù) 體細胞的細胞核,