高考生物总复习 第十三单元 现代生物科技专题 第2讲 细胞工程课件.ppt

第十三单元现代生物科技专题 第2讲细胞工程 1 细胞工程的概念 2 细胞的全能性 1 含义 具有某种生物 的任何一个细胞 都具有 的潜能 2 物质基础 细胞内含有本物种全部的 3 植物细胞全能性表达的条件 具有完整的细胞结构 处于 状态 提供一定的 和其他适宜外界条件 细胞 分子 细胞 细胞器 遗传物质 细胞产品 全部遗传信息 发育成完整生物体 遗传信息 离体 营养 激素 3 植物组织培养技术 1 原理 植物细胞具有 2 过程 4 植物体细胞杂交技术 1 概念 将 的植物体细胞 在一定条件下融合成 并把这种细胞培育成 的技术 全能性 脱分化 再分化 人工种子 不同种 杂种细胞 新的植物体 2 操作流程 过程a为去除 获得具有活力的原生质体 用到的酶是 过程b是原生质体的融合 其原理是 人工诱导的方法有物理法 包括 等 化学法一般用 作为诱导剂 过程c是原生质体融合后再生出 这是原生质体融合成功的标志 过程d是 技术 其原理是 3 意义 克服了 的障碍 细胞壁 纤维素酶和果胶酶 细胞膜具有一定的流动性 离心 振动 电激 聚乙二醇 peg 细胞壁 植物组织培养 细胞全能性 远缘杂交不亲和 5 植物细胞工程的应用 1 植物繁殖的新途径 微型繁殖 优点是能够 实现快速大量繁殖 作物脱毒 利用 等无病毒组织进行微型繁殖 获得无病毒植株 培育 可以解决某些植物结实率低 繁殖困难的问题 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 教材深挖 1 植物体未离体的组织 细胞并未表现出全能性 可能的原因是什么 细胞在生物体中会受到基因的控制及内环境 激素等物质的影响 不会表现出全能性 2 植物体细胞杂交技术用于作物育种有何优点 可以克服远缘杂交不亲和的障碍 保持亲本的优良性状 茎尖 根尖 人工种子 突变体 植物组织培养 1 下列有关植物组织培养技术的叙述 不正确的是 a 利用植物的愈伤组织进行诱变处理可获得有用的突变体b 经脱分化和再分化过程形成的幼芽细胞不具有细胞全能性c 利用茎尖 花粉进行组织培养可分别获得脱毒苗和单倍体植株d 培养基中生长素和细胞分裂素的比例将影响愈伤组织分化的方向 解析 愈伤组织细胞处于不断的分生状态 容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变 因此利用植物的愈伤组织进行诱变处理可获得有用的突变体 a正确 经脱分化和再分化过程形成的幼芽细胞具有发育成完整个体所需的全套遗传信息 具有细胞全能性 b错误 茎尖的病毒极少甚至无病毒 因此利用茎尖进行组织培养可获得脱毒苗 利用花粉进行组织培养可获得单倍体植株 c正确 培养基中生长素和细胞分裂素的比例较高 有利于根的分化 反之则有利于芽的分化 即培养基中生长素和细胞分裂素的比例将影响愈伤组织分化的方向 d正确 b 2 人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体 它能像种子一样萌发生长 长成植物 人工种子的核心部件是一个被外层物包埋的具有类似于胚功能的胚状体 将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中 便成了所谓的 人工种子 1 人工种子依据的原理是 培育胚状体利用了 技术 2 包埋胚状体的胶质可看作自然种子的哪部分结构 3 如果外植体是植物的茎尖 通过 的处理可使细胞彼此分离 过程中可加入 a 蛋白酶b 淀粉酶c 果胶酶d 胰蛋白酶 4 过程表示脱分化过程 其实质是 表示再分化过程 其实质是 5 由人工种子萌发成的植株是否可育 不一定 植物细胞的全能性 植物组织培养 种皮及提供营养的胚乳或子叶 c 使细胞恢复分裂能力 基因的选择性表达 3 下面为 番茄 马铃薯 的培育过程示意图 请据图回答下列问题 1 若运用传统有性杂交 即用番茄 马铃薯杂交 能否得到可育的杂种植株 为什么 2 在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中 运用的技术手段是 依据的原理是 其中过程 称为 技术 与过程 密切相关的具有单层膜结构的细胞器为 过程 相当于 过程 涉及的细胞分裂方式为 3 已知番茄 马铃薯分别为四倍体 二倍体 则 番茄 马铃薯 属于 倍体植株 4 柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物 可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产 若利用此技术 将柴油树细胞培养进行到 填字母编号 阶段即可 不能 不同种的植物存在生殖隔离 植物组织培养 植物细胞的全能性 原生质体融合 高尔基体 脱分化 有丝分裂 六 e 4 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 如图是 白菜 甘蓝 的培育过程示意图 以下说法正确的是 a 除去细胞壁形成原生质体 可运用的酶是纤维素酶 淀粉酶和果胶酶b 通常可诱导上述原生质体相互融合的方法是peg和灭活的病毒诱导c 杂种细胞形成的标志是诱导产生了新的细胞壁d 愈伤组织形成 白菜 甘蓝 植物体必须经过脱分化和再分化两个过程 解析 除去细胞壁的酶有纤维素酶和果胶酶 诱导植物原生质体融合不能用灭活的病毒 杂种细胞形成的标志是诱导产生了新的细胞壁 愈伤组织形成 白菜 甘蓝 植物体属于再分化过程 c 1 植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法 1 诱导产物 假设用于杂交的两种植物细胞分别为a b 未融合的细胞 a和b 两两融合的细胞 aa bb和ab 多细胞融合体 2 检测方法 对诱导产物中的细胞进行植物组织培养 然后根据得到的植物性状进行判断 若只表现出一种植物的性状 说明是未融合细胞 若得到的是具有两种亲本性状的植物 说明是杂种植株 若得到的是两种亲本性状的植物 且一种植物的性状得到加强 则是多细胞融合体 若得到的是一种植物的性状 但是效果得到加强 则是同种细胞融合的结果 2 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 染色体组数 两种植物体细胞内染色体组数之和 植物体细胞杂交形成的杂种植株 有几个染色体组就称为几倍体 1 动物细胞培养 1 动物细胞培养的过程 细胞贴壁 悬液中分散的细胞很快就 在瓶壁上 接触抑制 细胞数目不断增多 当贴壁细胞分裂生长到 时 细胞就会 的现象 胰蛋白酶细胞悬液原代培养胰蛋白酶 贴附 表面相互接触 停止分裂增殖 2 动物细胞培养条件 充足的营养供给 微量元素 无机盐 糖 氨基酸 促生长因子 等 适宜的温度 适宜的ph 无菌 无毒的环境 杀菌消毒 培养过程加一定量的 杀菌 定期更换培养液 清除代谢产物 抗生素 血清 血浆 36 5 0 5 7 2 7 4 95 5 培养液和培养用具 2 动物体细胞核移植技术和克隆动物 1 动物体细胞核移植技术的过程 2 原理 3 结果 4 应用 加速家畜 进程 促进优良畜群繁育 保护 生产医用蛋白 作为异种移植的 用于组织器官的 细胞培养去核重组细胞供体 动物体细胞核具有全能性 产生新个体 遗传改良 濒危物种 供体 移植 教材深挖 1 动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用有什么不同 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 通过动物体细胞核移植技术获得的克隆动物 其遗传物质是否和供核细胞的遗传物质完全一样 不完全一样 细胞核遗传物质一样 但细胞质遗传物质和提供去核卵母细胞的个体几乎完全一样 分析遗传物质来源时 一定要注意细胞核遗传物质和细胞质遗传物质的区别 1 某研究小组进行药物试验时 以动物肝细胞为材枓 测定药物对体外培养细胞的毒性 供培养的细胞有甲 乙两种 甲细胞为肝肿瘤细胞 乙细胞为正常肝细胞 请回答下列有关动物细胞培养的问题 1 在动物细胞培养时 通常在合成培养基中加入适量血清 其原因是 细胞培养应在含5 的co2的恒温培养箱中进行 co2的作用是 2 在两种细胞生长过程中 当乙细胞铺满瓶壁时 其生长 药物试验需要大量细胞 两种细胞频繁传代 甲细胞比乙细胞可以传代的次数更多 若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液 需用 消化处理 3 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 4 已知癌细胞x基因过量表达与肝肿瘤的发生密切相关 要试验一种抗肿瘤药物y对甲细胞生长的影响 可将甲细胞分为a b两组 a组细胞培养液中加入y b组细胞培养液中加入无菌生理盐水 经培养后 从a b两组收集等量细胞 通过分别检测x基因在a b两组细胞中的 或 合成水平的差异 确定y的药效 血清可以提供动物细胞所需的一些未知的营养成分 维持培养液的ph 停止 胰蛋白酶 抗生素 mrna 蛋白质 解析 1 由于血清可以提供动物细胞所需的一些未知的营养成分 所以在动物细胞培养时 通常在合成培养基中加入适量血清 动物细胞培养时 co2的作用是维持培养液的ph 2 乙细胞 正常肝细胞 有接触抑制的特性 所以当乙细胞铺满瓶壁时 其生长停止 用动物的肝脏组织制备肝细胞悬液时 需用胰蛋白酶消化处理 以使组织细胞分散成单个细胞 3 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 4 该试验的目的是试验抗肿瘤药物y对甲细胞生长的影响 已知基因x过量表达与肝肿瘤的发生密切相关 而基因x的表达包括转录和翻译两个步骤 抗癌药物y的作用可能是抑制基因x的转录过程 也可能是抑制其翻译过程 因此通过分别检测基因x在a b两组细胞中的mrna或相关蛋白质合成水平的差异 可以确定y的药效 2 下图表示利用细胞工程技术治疗肝病患者的流程图 下列有关叙述正确的是 a 因基因选择性表达 干细胞的mrna与肝细胞的完全不同b 图中分离可用胰蛋白酶 胶原蛋白酶或胃蛋白酶c 图中的甲细胞最好取自患者的兄弟姐妹的正常体细胞d 该过程的生物工程技术基础是动物细胞培养技术 解析 例如不同细胞有相同的蛋白质如呼吸酶 所以干细胞和肝细胞的mrna有部分相同 a错误 胃蛋白酶的最适ph是2左右 不能用胃蛋白酶 b错误 取自本人的细胞才不会发生免疫排斥现象 c错误 动物细胞培养是其他动物细胞工程技术的基础 d正确 d 动物细胞培养与动物体细胞核移植的比较 1 动物细胞融合 1 概念 个或 个动物细胞结合形成 个细胞的过程 也称细胞杂交 2 条件 需要用聚乙二醇 peg 或电激等诱导因素 3 原理 4 结果 形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞 称为 5 意义 突破了 方法的局限 使 成为可能 成为研究细胞遗传 细胞免疫 肿瘤和生物新品种培育等的重要手段 为制备 开辟了新途径 两 多 一 灭活的病毒 细胞膜的流动性 杂交细胞 有性杂交 远缘杂交 单克隆抗体 2 单克隆抗体 1 制备原理 一种浆细胞产生 种抗体 浆细胞在体外 填 能 或 不能 无限增殖 骨髓瘤细胞能 浆细胞与骨髓瘤细胞融合得到 细胞 既能 又能 2 单克隆抗体制备过程 3 优点 特异性强 可大量制备 4 用途 作为 用于治疗疾病和 一 不能 无限增殖 杂交瘤 无限增殖 产生特异性抗体 杂交瘤细胞 所需抗体 灵敏度高 诊断试剂 运载药物 教材深挖 1 为什么选用小鼠骨髓瘤细胞与b细胞融合 这样融合的杂交瘤细胞 继承了双亲细胞的遗传物质 不仅具有b细胞分泌抗体的能力 而且还有无限增殖的能力 因而可以获得大量单克隆抗体 2 如何检测杂交瘤细胞是否产生单克隆抗体 可利用抗体与抗原的特异性结合原理检测 杂交瘤细胞产生的单克隆抗体是一种分泌蛋白 能够和特定的抗原结合产生特定的反应 因此可用来检测抗体的产生 1 下列关于动物细胞融合与单克隆抗体制备的叙述中 正确的是 a 动物细胞经peg诱导融合后再通过培养能得到优良动物个体b 单克隆抗体最广泛的用途是体外诊断试剂c 杂交瘤细胞实质上就是癌变的浆细胞d 单克隆抗体和传统方法生产的抗体化学本质不同 解析 动物细胞经peg诱导融合后再通过培养能得到杂交细胞 但不能得到优良动物个体 a错误 单克隆抗体最广泛的用途是体外诊断试剂 b正确 杂交瘤细胞是利用骨髓瘤细胞和已免疫的b淋巴细胞诱导融合后形成的具有原来两个细胞遗传信息的单核细胞 c错误 单克隆抗体和传统方法生产的抗体化学本质相同 都是蛋白质 d错误 b 2 单克隆抗体的制备过程如下图所示 1 植物体细胞杂交和单克隆抗体制备 都应用了细胞融合技术 电激和聚乙二醇都可以诱导相应的细胞融合 在诱导动物细胞融合时 还可以用 细胞融合的原理是 2 融合后的细胞 仅仅由2个细胞互相融合的类型有 种 其中符合要求的细胞是 其特点为 3 向动物体内反复注射某种抗原 并从动物血清中分离出抗体 这种抗体与单克隆抗体相比 存在的缺点是 至少答2个 由单克隆抗体技术研制成的 生物导弹 由两部分构成 其中一部分被称为 瞄准装置 它作用的原理是 其特点为 灭活的病毒诱导 细胞膜的流动性 3 杂交瘤细胞 既能无限增殖 又能产生特异性抗体 产量低 纯度低 特异性差 抗原与抗体杂交 特异性强 解析 1 在诱导动物细胞融合时 还可用灭活的病毒诱导融合 细胞融合的原理是细胞膜的流动性 2 融合后的细胞 仅仅由2个细胞互相融合的类型有3中 b淋巴细胞与b淋巴细胞融合的同种核细胞 骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合的同种核细胞 b淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的杂交瘤细胞 其中符合要求的细胞是杂交瘤细胞 杂交瘤细胞的特点是既能无限增殖 又能产生特异性抗体 3 与单克隆抗体相比 用传统方法产生的血清抗体存在的缺点是 产量低 纯度低 特异性差 生物导弹是将单克隆抗体与放射性同位素 化学药物或细胞毒素相结合 注入体内 借助单克隆抗体的导向作用 将药物定向带到癌细胞所在位置 在原位杀死癌细胞 其 瞄准装置 为单克隆抗体 它作用的原理是抗原与抗体杂交 特点是特异性强 单克隆抗体制备过程中的几个需要注意的问题 1 对动物免疫的原因 b淋巴细胞要经过免疫过程 即接触抗原 增殖分化为有特异性免疫功能的b淋巴细胞 才能产生相应的抗体 所以 与骨髓瘤细胞融合的b淋巴细胞实际上是浆细胞 2 在单克隆抗体制备过程中 一般认为有两次筛选过程 第一次是筛选出杂交瘤细胞 用选择培养基 第二次是进一步筛选出能产生人们所需抗体的杂交瘤细胞 用抗原 抗体结合法检测 3 杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质 不仅具有浆细胞产生特异性抗体的能力 还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的能力 从而可以克服单纯b淋巴细胞不能无限增殖的缺点 而大量生产单克隆抗体 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 1 2016江苏高考 9 下列有关细胞工程的叙述 正确的是 a peg是促细胞融合剂 可直接诱导植物细胞融合b 用原生质体制备人工种子 要防止细胞破裂c 骨髓瘤细胞经免疫处理 可直接获得单克隆抗体d 核移植克隆的动物 其线粒体dna来自供卵母体 解析 peg是促细胞融合剂 但是不能直接诱导植物细胞融合 植物细胞需要先去除细胞壁形成原生质体才能融合 a错误 制备人工种子 需要用完整植物细胞 借助于植物组织培养技术来实现 不需用原生质体 b错误 能产生抗体的是浆细胞 骨髓瘤细胞不能产生抗体 c错误 核移植克隆的动物 需要供核一方和供质一方 一般用处于减数第二次分裂中期的卵细胞的细胞质 其线粒体dna来自供卵母体 d正确 d 2 2015天津高考 3 小鼠胚胎干细胞可诱导成能分泌胰岛素的胰岛样细胞 将胰岛样细胞移植给患糖尿病小鼠 可使患病小鼠血糖恢复正常水平 下列叙述错误的是 a 小鼠胚胎干细胞可来自对囊胚内细胞团的分离培养b 移植前 患病小鼠体内靶细胞缺失胰岛素受体c 移植后 小鼠体内靶细胞加强了对葡萄糖的摄取 利用和储存d 小鼠体内血糖浓度对胰高血糖素的分泌存在反馈调节 解析 哺乳动物的胚胎干细胞来源于早期胚胎 如囊胚 或原始性腺 发育成小鼠的各种组织 a正确 移植的细胞是能分泌胰岛素的胰岛样细胞 移植后 患病小鼠的血糖恢复正常水平 所以移植前的患病小鼠是缺乏胰岛素 而不是靶细胞缺乏胰岛素受体 b错误 移植后 小鼠体内胰岛素增加 加速组织细胞对葡萄糖的摄取 利用和储存 从而降低血糖 c正确 反馈调节是指在一个系统中 系统本身的作用效果反过来作用于系统本身 如当小鼠体内的血糖浓度降低时 会引起胰高血糖素分泌升高 从而导致血糖浓度升高 血糖浓度的升高引起胰高血糖素分泌降低 d正确 b 3 2015安徽高考 31 科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊 以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子 医用蛋白 其技术路线如图 1 由过程 获得的a为 2 在核移植之前 必须先去掉受体卵母细胞的核 目的是 受体应选用 期卵母细胞 3 进行胚胎移植时 代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生 这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能 4 采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆 理论上可获得无限个转基因绵羊 这是因为 含目的基因的表达载体 保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞 m 免疫排斥反应 整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养 解析 1 在基因工程中 构建基因表达载体后才能将目的基因导入受体细胞 2 核移植技术选用的成熟卵母细胞处于减数第二次分裂中期 m 中期 需去掉细胞核以保证得到的克隆动物的核遗传物质来自于含目的基因的成纤维细胞 3 胚胎移植时受体动物对移入的胚胎基本不发生免疫排斥反应 这为胚胎的存活提供了可能 4 由于整合有目的基因的胎儿成纤维细胞具有增殖能力 可进行传代培养 所以理论上可利用动物细胞培养技术和核移植技术 获得无限个转基因绵羊 4 2014新课标 40 某研究者用抗原 a 分别免疫3只同种小鼠 x y和z 每只小鼠免疫5次 每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价 能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数 结果如下图所示 若要制备杂交瘤细胞 需取免疫后小鼠的免疫b淋巴细胞 染色体数目40条 并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞 染色体数目60条 按一定比例加入试管中 再加入聚乙二醇诱导细胞融合 经筛选培养及抗体检测 得到不断分泌抗a抗体的杂交瘤细胞 回答下列问题 1 制备融合所需的b淋巴细胞时 所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16000以上 则小鼠最少需要经过 次免疫后才能有符合要求的 达到要求后的x y z这3只免疫小鼠中 最适合用于制备b淋巴细胞的是 小鼠 理由是 y小鼠的抗体效价最高 4 y 2 细胞融合实验完成后 融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外 可能还有 体系中出现多种类型细胞的原因是 3 杂交瘤细胞中有个细胞核 染色体数目最多是条 4 未融合的b淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活 原因是 解析 1 据图分析 第4次免疫后y小鼠的血清抗体效价大于16000 所以最少要经过四次免疫 由图可知 血清抗体效价均达到16000以上 小鼠y的b淋巴细胞产生的抗体的效价最高 最适用于制备单克隆抗体 2 融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外 还有骨髓瘤细胞和b淋巴细胞的自身融合产物 由于细胞膜具有流动性 且诱导之后的细胞融合不具有特异性 故体系中会出现多种类型的细胞 3 杂交瘤细胞形成后 小鼠的b淋巴细胞核与其骨髓瘤细胞核会融合形成一个细胞核 小鼠的b淋巴细胞 染色体数目40条 和骨髓瘤细胞 染色体数目60条 融合后 若不发生染色体数目丢失 染色体数目为100条 在有丝分裂后期染色体数目最多为200条 4 未融合的b淋巴细胞经多次传代培养后 仍然不是能恶性增殖的细胞 同时正常细胞的分裂次数是有限的 细胞融合是随机的 且融合率达不到100 b淋巴细胞相互融合形成的细胞 骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞 1 200 不能无限增殖 1 植物组织培养 1 条件 离体组织 器官或细胞 外植体 适宜的营养 植物激素 2 原理 细胞全能性 3 过程 脱分化 再分化 4 结果 得到个体或细胞产物 2 植物体细胞杂交 1 原理 细胞膜的流动性 细胞全能性 2 过程 去细胞壁 融合 植物组织培养 3 融合方法 物理法 离心 振动 电激等 化学法 聚乙二醇等 4 结果 杂种植株 5 意义 克服了远缘杂交不亲和的障碍 3 动物细胞培养过程 1 分散细胞的方法 组织块剪碎 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理 2 生长