高三生物一轮复习课件 【高效备课精研+知识精讲提升】 细胞工程

细胞工程第2讲第十一单元现代生物科技专题理解一细胞工程的概念考点一植物细胞工程理解二植物组织培养理解三植物体细胞杂交技术理解四植物细胞工程的实际应用原理和方法

生物学和

生物学操作水平

水平或

水平目的按照人的意愿来改变细胞内的

或获得________分类

细胞工程和

细胞工程细胞分子细胞细胞器遗传物质细胞产品细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。根据操作对象的不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。理解细胞工程的概念植物动物植物细胞工程植物组织培养植物体细胞杂交技术理解植物组织培养发育成完整生物体生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的全套基因所有的细胞都选择性地表达表现出全能性植物细胞的全能性理解植物组织培养脱分化：已经分化的细胞，经过诱导，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化出根或芽等器官的过程。定义在无菌和人工控制的条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。流程理解植物组织培养提醒流程理解植物组织培养提醒流程不定芽：从现存的芽以外的任何器官和组织上通过器官发生重新形成的芽，称为不定芽。理解植物组织培养提醒形成层愈伤组织避光分化培养基酒精次氯酸钠理解植物组织培养提醒注意事项a.选用形成层进行培养的原因是形成层细胞分裂旺盛，全能性较高，易于脱分化。选用其他部位也可以(理论上具有全能性的细胞均可)。b.光照的控制：在愈伤组织的诱导阶段往往要避光培养，有利于细胞脱分化产生愈伤组织。当愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，以利于叶片内叶绿素的合成。理解植物组织培养提醒理解植物组织培养提醒(3)植物激素对植物组织培养的影响①按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果使用顺序实验结果先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂也分化同时使用分化频率提高简记：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高理解植物组织培养提醒②当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向生长素/细胞分裂素植物细胞的发育方向比值高有利于根的分化、抑制芽的形成比值低有利于芽的分化、抑制根的形成比值适中促进愈伤组织的形成简记：“高”根，“低”芽，“中”愈伤理解植物体细胞杂交技术1.概念：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

的技术。2.原理：体细胞杂交利用了细胞膜的

，杂种细胞培育成杂种植株利用了

。杂种细胞新的植物体流动性植物细胞的全能性理解植物体细胞杂交技术3.基本过程纤维素酶和果胶原生质体聚乙二醇原生质体再生出细胞壁愈伤组织理解植物体细胞杂交技术(1)科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？理由是什么？提示纤维素酶和果胶酶。因为植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶组成，利用酶的专一性，在降解植物细胞细胞壁时要利用纤维素酶和果胶酶。(2)两两融合后的细胞一定是杂种细胞吗？诱导融合后的培养瓶中的细胞有哪几类？提示不一定，融合的细胞类型有三种AA、BB和AB，在培养瓶中还有A、B等未融合的细胞。(3)上述细胞融合过程的完成与什么细胞器密切相关？提示线粒体和高尔基体。理解植物体细胞杂交技术(4)若一植物细胞A含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞B含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则：①上述所获得杂种植株遗传特性有何特点？提示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上述所获得杂种植株应为

，其体细胞中染色体数为_______条，

个染色体组，基因型为

。③上述所获得杂种植株的花粉经离体培养得到的植株属于

植株。④上述植物体细胞杂交的过程中，遗传物质的传递遵循孟德尔遗传定律吗？异源四倍体(2x＋2y)AabbccDd4单倍体提示不遵循。理解植物体细胞杂交技术4.意义：克服了

的障碍。5.实例：白菜—甘蓝、烟草—海岛烟草、胡萝卜—羊角芹等种间或属间杂种植株。6.局限性：目前有许多理论和技术未解决，还不能让杂种植物按照人们的需要表现出双亲的性状。远缘杂交不亲和理解植物体细胞杂交技术源于选修3P38“思考与探究”：为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？提示主要原因是生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，不能像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达。理解植物细胞工程的应用1.植物繁殖的新途径(1)微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。特点①保持优良品种的_________②高效快速地实现种苗的大量繁殖(2)作物脱毒：选取作物

(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。遗传特性无毒组织理解植物细胞工程的应用(3)

：以植物组织培养得到的

、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。人工种子胚状体理解植物细胞工程的应用2.作物新品种的培育：单倍体育种、

的利用。3.细胞产物的工厂化生产利用

技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。突变体植物组织培养理解植物细胞工程的应用源于选修3P40“小知识”及“讨论”：(1)胚状体是由______

再分化而来，是

的结构，相当于正常

发育形成的胚，与其有类似的

过程。(2)针对植物种类和土壤条件，在人工种子的包裹剂中可以加入适量的养分、

、有机碳源以及农药、

、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些

。愈伤组织已分化受精卵结构和发育无机盐抗生素植物生长调节剂动物细胞工程动物细胞培养动物细胞核移植动物细胞融合单克隆抗体制备理解动物细胞融合与单克隆抗体的制备理解动物细胞融合与单克隆抗体的制备病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。灭活是指：用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病毒的抗原结构。细胞融合的过程两种细胞→物理、化学或生物诱导→融合(膜融合→质融合→核融合)理解动物细胞融合与单克隆抗体的制备1、概念：动物细胞融合(cellfusion)也称细胞杂交(cellhybridization)，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞(hybridcell）。2、原理：细胞膜具有一定的流动性3、方法：①物理方法：振动、离心、电激②化学方法：聚乙二醇(PEG)诱导③生物方法：灭活的病毒诱导(动物细胞融合特有)理解动物细胞融合与单克隆抗体的制备5、结果：形成单核细胞，具有原来两个或多个细胞的遗传信息，可表现出两个或多个亲本的特点。6、意义：①突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。②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。③利用细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。

理解动物细胞融合与单克隆抗体的制备理解动物细胞融合与单克隆抗体的制备①机体通过什么免疫过程分泌抗体？②抗体主要分布在哪里？③传统抗体的生产方法？④传统抗体的生产方法有什么缺陷？体液免疫主要分布在血清中从血清中分离所需抗体特定抗原反复免疫动物→动物在生活中会接触多种天然抗原，并且每个天然抗原物质可能有多种抗原决定簇。虽然反复给免疫动物注射某种抗原加强免疫，但是动物在免疫反应过程中，体内产生的特异性抗体种类可多达百万种以上。因此在免疫动物血清中会有多种抗体混杂在一起。缺陷：产量低、纯度低、特异性差理解动物细胞融合与单克隆抗体的制备生产单克隆抗体产量高、纯度高、特异性强每个B细胞只分泌一种特异性的抗体B淋巴细胞不具有无限增殖的能力，因此上述方案不可行。要获得既能无限增殖又能产生抗体的细胞。1975年，英国科学家米尔斯坦和德国科学家科勒设计实验获得了单克隆抗体，因此获得1984年诺贝尔生理学或医学奖。理解动物细胞融合与单克隆抗体的制备理解动物细胞融合与单克隆抗体的制备第一次筛选：HAT选择培养基中筛选H：次黄嘌呤A:氨基蝶呤T:胸腺嘧啶脱氧核苷DNA合成有两条途径①糖+氨基酸→核苷酸→DNA(可被氨基蝶呤阻断)从头合成途径②核苷+磷酸→核苷酸→DNA(需要HGPRT和TK酶，但骨髓瘤缺乏)补救途径未融合的B细胞融合的B细胞不具有增殖能力而死亡融合的骨髓瘤细胞未融合的骨髓瘤细胞缺乏补救途径，从头合成途径又被阻断，无法增殖而死亡。杂交瘤细胞骨髓瘤细胞从B细胞那里获得补救途径，可以无限增殖。理解动物细胞融合与单克隆抗体的制备第二次筛选：多孔细胞培养板，有限稀释。理解动物细胞融合与单克隆抗体的制备项目第一次筛选第二次筛选筛选原因诱导融合后会得到多种杂交细胞，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：未融合的细胞和融合的具有同种核的细胞(“B—B”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交瘤细胞理解动物细胞融合与单克隆抗体的制备单克隆抗体的应用①作为诊断试剂，具有准确、

、简易、

的优点；②用于治疗疾病和

，可制成“生物导弹”。高效快速运载药物理解动物细胞融合与单克隆抗体的制备单克隆抗体的应用①作为诊断试剂，具有准确、

、简易、

的优点；②用于治疗疾病和

，可制成“生物导弹”。高效快速运载药物应用考向突破——精炼灭活的病毒B淋巴(或浆)骨髓瘤应用考向突破——精炼纤维素酶和果胶酶

原生质体

克服远缘杂交不亲和的障碍，扩大亲本组合的范围

应用考向突破——精炼应用考向突破——精炼显微注射技术

体液

已免疫的B淋巴细胞(或浆细胞)

既能无限增殖，又能产生特异性抗体

无菌、无毒

(专一