高考生物一轮复习 专题 细胞工程克隆技术 新人教版选修

高考生物一轮复习专题细胞工程克隆技术课件新人教版选修第一页，共五十三页，编辑于2023年，星期六[观考情考纲考频]

1.植物的组织培养(Ⅱ)[3年4考]

2.动物的细胞培养与体细胞克隆(Ⅰ)[3年6考]

3.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)[3年3考]专题2细胞工程(克隆技术)第二页，共五十三页，编辑于2023年，星期六一、植物细胞工程1．细胞工程的概述(1)原理方法：细胞生物学和分子生物学的原理和方法。(2)操作水平：

。(3)目的：按照人的意愿来改变细胞内的

或获得__________。细胞水平或细胞器水平遗传物质细胞产品第三页，共五十三页，编辑于2023年，星期六2．植物细胞的全能性(1)概念：具有某种生物全部

的作何一个细胞，都具有发育成

的潜能。(2)原理：细胞内含有本物种的

。(3)全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于

状态，需要一定的

和其他适宜外界条件。3．植物组织培养技术(1)原理：植物细胞具有

。(2)过程：遗传信息完整生物体全部遗传信息离体营养、激素全能性第四页，共五十三页，编辑于2023年，星期六[解惑]

在愈伤组织的诱导阶段要进行暗培养，有利于细胞的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，有利于叶片内叶绿素的合成。第五页，共五十三页，编辑于2023年，星期六4．植物体细胞杂交(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

。(3)过程杂种细胞流动性全能性(4)意义：克服

的障碍，培育作物新品种。远缘杂交不亲和第六页，共五十三页，编辑于2023年，星期六5．植物细胞工程的应用(1)植物繁殖的新途径：

。(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：利用

技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。二、动物细胞工程1．动物细胞工程的技术手段：动物细胞培养、动物体细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等。

是动物细胞工程的基础。微型繁殖、作用脱毒和人工种子突变体植物组织培养动物细胞培养第七页，共五十三页，编辑于2023年，星期六2．动物细胞培养(1)概念：指从某个动物体中取出相关组织，将它分散成_________，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖的技术手段。(2)原理：

。(3)过程单个细胞细胞增殖第八页，共五十三页，编辑于2023年，星期六(4)培养条件①无菌、无毒：通常在培养液中添加一定量的

，以防培养过程中的污染。此外，定期

，以便清除代谢产物，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。②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

等天然成分。③适宜温度和pH：温度为

，pH为7.2～7.4。④气体环境：CO2和O2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是

。抗生素更换培养液血清、血浆36.5±0.5℃维持培养液的pH第九页，共五十三页，编辑于2023年，星期六3．动物体细胞克隆(1)过程：动物体细胞克隆包括

和

两个过程。(2)原理是

。(3)核移植分类：

移植和体细胞核移植。(4)核移植过程(以高产奶牛克隆为例)动物细胞核移植胚胎移植动物细胞核具有全能性胚胎细胞核第十页，共五十三页，编辑于2023年，星期六(5)选用去核卵母细胞的原因：

；卵母细胞细胞质多，

，含有

的物质。(6)体细胞核移植技术存在的问题：

。4．动物细胞融合及单克隆抗体制备(1)动物细胞融合原理：

。(2)动物细胞融合方法：物理法(离心、振动、电激)、化学法和_________________。(3)意义①打破种间关系，克服远缘杂交不亲和的障碍。②是研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段。③为杂交瘤细胞技术发展与单克隆抗体的制备开辟了新途径。卵母细胞比较大，易操作营养丰富促进核全能性表达克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等细胞膜具有流动性灭活病毒(生物法)第十一页，共五十三页，编辑于2023年，星期六5．单克隆抗体(1)基本原理①一种淋巴细胞只产生一种

。②细胞融合技术产生的杂交瘤细胞可以保持

的特性。③杂交瘤细胞的筛选、体外培养大量增殖，以获得所需抗体。特异性抗体亲代双方第十二页，共五十三页，编辑于2023年，星期六(2)动物细胞融合应用：制备单克隆抗体，过程如下：第十三页，共五十三页，编辑于2023年，星期六(3)单克隆抗体的特点：

，并可大量制备。(4)应用①在理论研究中具有重要意义。②用于疾病的诊断、治疗、预防，如单抗诊断试剂盒，具有简单、快速、准确的优点；“生物导弹”定向消灭癌细胞，不损伤健康细胞。特异性强，灵敏度高第十四页，共五十三页，编辑于2023年，星期六1．判断关于植物细胞工程说法的正误。(1)理论上，每个正常活细胞都具有全能性(√)(2)再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志(√)(3)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性(×)(4)愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的(×)(5)植物体细胞杂交获得的杂种植株含有两个亲本的全部遗传信息(√)第十五页，共五十三页，编辑于2023年，星期六2．判断关于动物细胞工程说法的正误。(1)传代培养的细胞失去接触抑制现象(×)(2)原代培养和传代培养都需要用胰蛋白酶处理(√)(3)杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生专一性抗体(√)(4)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞(×)(5)动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育(√)(6)哺乳动物细胞体外培养时乳腺癌细胞易于乳腺细胞；胚胎细胞易于脂肪细胞(√)第十六页，共五十三页，编辑于2023年，星期六1．细胞全能性(1)原理：细胞内含有本物种全部的遗传信息。(2)体内细胞全能性不表达的原因：基因在特定的时间和空间条件下选择性表达。(3)细胞全能性表达的条件：完整细胞核，离体，无菌，一定的营养、激素和其他适宜的外界条件。(4)全能性大小：植物细胞：受精卵>生殖细胞>体细胞。动物细胞：受精卵>生殖细胞>胚胎干细胞>体细胞核(动物细胞全能性受限制，但细胞核具有全能性)。植物细胞工程

第十七页，共五十三页，编辑于2023年，星期六2．植物组织培养与植物体细胞杂交的比较第十八页，共五十三页，编辑于2023年，星期六第十九页，共五十三页，编辑于2023年，星期六[易错易混]

(1)杂种细胞形成的标志：新的细胞壁的生成；植物体细胞杂交的终点是培育杂种植株，而不是形成杂种细胞就结束。(2)杂种植株遗传物质的变化：杂种植株的变异类型属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体。第二十页，共五十三页，编辑于2023年，星期六第二十一页，共五十三页，编辑于2023年，星期六第二十二页，共五十三页，编辑于2023年，星期六(3)细胞产物的工厂化生产可以利用植物组织培养技术大量生产某些细胞产物，如蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。第二十三页，共五十三页，编辑于2023年，星期六1．(2013年高考新课标全国卷Ⅱ)甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。回答下列问题：(1)为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用________酶和________酶去除细胞壁，获得具有活力的________，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成__________组织，然后经过________形成完整的杂种植株。这种培育技术称为________。(2)上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指________________。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是___________________________。第二十四页，共五十三页，编辑于2023年，星期六(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的________等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。第二十五页，共五十三页，编辑于2023年，星期六解析：本题主要考查植物细胞工程的相关知识。(1)植物体细胞杂交技术的流程是先用纤维素酶和果胶酶将植物细胞最外层的细胞壁去除，获得具有活力的原生质体，然后将甲、乙植物的原生质体用化学诱导剂诱导融合，形成融合细胞，再将融合细胞诱导脱分化，进一步培养形成愈伤组织，最后经过再分化形成完整的杂种植株。(2)在植物体细胞杂交过程中，甲、乙两种植物的体细胞融合为四倍体细胞，四倍体细胞经组织培养形成四倍体植株，此植物体细胞由于含有三个或三个以上的染色体组，因此属于多倍体。此四倍体由于含有2个甲植物的染色体组和2个乙植物的染色体组，减数分裂时联会正常，可育。而甲、乙有性杂交的后代细胞中含1个甲植物的染色体组和1个乙植物的染色体组，减数分裂时联会紊乱，不可育。(3)可将经植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等材料用人工薄膜包装后制成人工种子，这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。第二十六页，共五十三页，编辑于2023年，星期六答案：(1)纤维素果胶原生质体愈伤再分化(或分化)植物体细胞杂交技术(2)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽第二十七页，共五十三页，编辑于2023年，星期六1．动物细胞培养与动物体细胞核移植动物细胞工程

第二十八页，共五十三页，编辑于2023年，星期六第二十九页，共五十三页，编辑于2023年，星期六第三十页，共五十三页，编辑于2023年，星期六[易错易混]

(1)细胞核移植技术形成重组细胞并发育成一个新个体，体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。(2)克隆属于无性繁殖，产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。(3)核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同的原因：①克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其线粒体中的DNA来自于去核卵细胞。②性状受基因与环境共同影响。③在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。第三十一页，共五十三页，编辑于2023年，星期六2．单克隆抗体的制备(1)原理：一个(或一种)浆细胞(效应B细胞、B淋巴细胞)只产生一种抗体，小鼠骨髓瘤细胞能够无限增殖。因此杂交瘤细胞就具备了既有

，又能大量产生

的特征。(2)血清抗体与单克隆抗体无限增殖单一抗体第三十二页，共五十三页，编辑于2023年，星期六(3)单克隆抗体的制备第三十三页，共五十三页，编辑于2023年，星期六(4)制备单克隆抗体过程中的两次筛选第三十四页，共五十三页，编辑于2023年，星期六(5)获取单克隆抗体的场所①若在培养基中进行杂交瘤细胞培养，则从

中提取。②若在小鼠或其他动物腹腔中培养，则从

中提取。3．单克隆抗体的应用(1)作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并与一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。(2)用于治疗疾病和运载药物：主要用于癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其他疾病。培养液腹水第三十五页，共五十三页，编辑于2023年，星期六第三十六页，共五十三页，编辑于2023年，星期六2．(2013年高考海南卷)单纯疱疹病毒Ⅰ型(HSV-1)可引起水泡性口唇炎。利用杂交瘤技术制备出抗HSV-1的单克隆抗体可快速检测HSV-1。回答下列问题：(1)在制备抗HSV1的单克隆抗体的过程中，先给小鼠注射一种纯化的HSV1蛋白，一段时间后，若小鼠血清中抗________的抗体检测呈阳性，说明小鼠体内产生了__________反应，再从小鼠的________中获取B淋巴细胞。将该B淋巴细胞与小鼠的________细胞融合，再经过筛选、检测，最终可获得所需的杂交瘤细胞，该细胞具有的特点是_________________________________。(2)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体，可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的________中使其增殖，再从________中提取、纯化获得。(3)通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种HSV1蛋白，其原因是该抗体具有________和________等特性。第三十七页，共五十三页，编辑于2023年，星期六解析：(1)制备单克隆抗体时，需要先给小鼠注射特定抗原(HSV1蛋白)，当小鼠血清中抗HSV1蛋白的抗体检测呈阳性时，就可从小鼠脾脏中获取B淋巴细胞，将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，经过筛选和克隆化培养，最终获得既能无限增殖又能产生专一抗体的杂交瘤细胞。(2)单克隆抗体的获取有两条途径，一是从体外细胞培养液中提纯获得，二是将杂交瘤细胞注射到小鼠的腹腔中使其增殖，再从腹水中提取、纯化获得。(3)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、纯度高等特点。答案：(1)HSV1蛋白体液免疫脾脏骨髓瘤无限增殖且产生专一抗体(2)腹腔腹水(3)纯度高特异性强第三十八页，共五十三页，编辑于2023年，星期六1．动物细胞培养与植物组织培养的比较动植物细胞工程的比较

第三十九页，共五十三页，编辑于2023年，星期六第四十页，共五十三页，编辑于2023年，星期六第四十一页，共五十三页，编辑于2023年，星期六2.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较第四十二页，共五十三页，编辑于2023年，星期六第四十三页，共五十三页，编辑于2023年，星期六3．科学家用植物体细胞杂交方法，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株，如图，其中①～⑤表示过程，英文字母表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题：(1)实现过程②的技术是________，在此之前使用__________酶处理细胞以除去细胞壁。如果将已除去细胞壁的植物细胞放入等渗溶液中，细胞是何形状？__________。过程②如放在神舟飞船上则更易进行，这是因为____________。第四十四页，共五十三页，编辑于2023年，星期六(2)若番茄细胞含m条染色体，马铃薯细胞含n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞内含________条染色体；若杂种细胞培育成为“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于________倍体植株。(3)如果形成c细胞的a、b细胞都是番茄细胞，那么更简单的得到番茄植株f的处理方法是__________________________________________。(4)若a、b依次为小鼠骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，那么该方案的目的是________________________。若将该方案用在SARS的研究和治疗上，则从理论上讲c细胞的制备可采用________细胞和________________________的融合。如果分析出了所产生抗体的氨基酸序列，则可采用________方法，以________________为原料合成出该SARS抗体的基因。第四十五页，共五十三页，编辑于2023年，星期六解析：(1)图示②为原生质体融合，欲实现该融合过程应先用纤维素酶、果胶酶处理植物细胞，去除细胞壁；制备的原生质体在等渗溶液中应呈球形。(2)细胞融合后，杂种细胞核内染色体数应为两融合细胞染色体数之和。(3)若a、b细胞为同种植物细胞，则可直接通过人工诱导多倍体方法处理a或b细胞的萌发种子或幼苗，即可获得与融合细胞相同染色体组的多倍体。(4)若a、b依次为小鼠骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，则进行该融合过程的目的是制备单克隆抗体。答案：(1)原生质体融合纤维素酶和果胶呈圆球形太空中无重力干扰，更易进行细胞融合(2)m＋n单(3)用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(4)制备单克隆抗体小鼠的骨髓瘤SARS患者或康复者的B淋巴细胞化学合成脱氧核苷酸第四十六页，共五十三页，编辑于2023年，星期六[例1]下图是细胞融合示意图，请据图回答：(1)过程①②应使用________处理细胞，以去除植物细胞壁。(2)过程③叫做________，该过程常用的诱导方法是________。(3)过程④是细胞壁的再生过程，与此过程密切相关的细胞器是________。植物细胞工程

第四十七页，共五十三页，编辑于2023年，星期六(4)⑤过程中进行的细胞分裂方式是________，该过程先诱导细胞分裂形成________，再由它分化形成杂种植物幼苗。(5)若番茄细胞内含A个染色体，马铃薯细胞内含B个染色体，则番茄－马铃薯细胞内含________个染色体；若对番茄和马铃薯采用杂交育种方法能成功的话，得到的后代应含________个染色体，若要得到可育的番茄—马铃薯，必须用________来处理幼苗。这两种方法相比，体细胞杂交方法的优点是________________________________________________________________________。第四十八页，共五十三页，编辑于2023年，星期六[解析]

(1)过程①②表示用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁。(2)过程③是诱导去壁后得到的原生质体融合。(3)植物细胞壁的形成与高尔基体有关。(4)⑤过程表示先脱分化形成愈伤组织，然后再分化形成试管苗。(5)植物体细胞杂交得到的番茄—马铃薯细胞内含有的染色体数是两种植物染色体数之和即A＋B；番茄和马铃薯有性杂交得到的后代的染色体数是A/2＋B/2，此后代不可育，必须用秋水仙素处理幼苗。[答案]

(1)纤维素酶和果胶酶(2)原生质体融合物理和化学法(电激/聚乙二醇诱导)

(3)高尔基体(4)有丝分裂愈伤组织(5)A＋B

(A＋B)/2秋水仙素克服远缘杂交不亲和的障碍第四十九页，共五十三页，编辑于2023年，星期六[例2]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(如图所示)。请结合图示回答下列问题：动物细胞工程

第五十页，共五十三页，编辑于2023年，星期六(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)用于核移植的供体细胞，一般