新高考生物总复习专题21细胞工程教学课件

第5部分生物技术与工程专题21细胞工程高考

生物新高考专用考点1植物细胞工程一、细胞工程的概念与理论基础概念理解原理和方法细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法操作水平细胞器、细胞或组织水平目的获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品理论基础细胞的全能性:细胞经分裂和分化后,仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能二、植物组织培养技术1.理论基础:植物细胞的全能性。(1)原理:细胞内含本物种全套遗传信息。(2)全能性表达的条件:离体、一定的激素和营养等。2.过程知识归纳

1.外植体:离体培养的植物器官、组织或细胞。一般选择植物幼嫩的组织

作为外植体,原因是幼嫩的组织易诱导形成愈伤组织。2.外植体不一定经过脱分化形成愈伤组织,有些植物外植体通过诱导直接产生胚状

体。3.在自然状态下,当植物体的一部分受到机械损伤、昆虫咬伤或风雪等自然灾害的袭

击后,能够在伤口处形成愈伤组织,起到修复和保护作用。光照脱分化一般需遮光,因为脱分化时光照,外植体往往容易形成维管组织,而不易形成愈伤组织再分化要照光,因为适当光照能诱导叶绿素的合成植物激素生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素生长素和细胞分裂素的比例影响植物细胞的发育方向生长素/细胞分裂素的值=1<1>1促进愈伤组织形成利于芽分化利于根分化蔗糖提供碳源、提供能量、调节渗透压、防止杂菌滋生、化学性质稳定(一般不与其他化合物发生非酶反应)3.培养条件4.实例:菊花的组织培养。三、植物体细胞杂交技术1.原理:细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。2.操作流程3.意义:打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等。四、植物细胞工程的应用植物繁殖新途径快速繁殖也叫微型繁殖,优点是繁殖速度快,并可保持优良品种的遗传特性作物脱毒植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少,甚至无病毒,可用茎尖进行组织培养,获得脱毒苗(如脱毒马铃薯、脱毒草莓等)。单倍体育种过程

优点稳定遗传,缩短育种年限突变体的利用原理植物组织培养中的细胞处于不断增殖状态,易受培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变,可从中筛选有用的突变体,进而培育成新品种过程

实例抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等细胞产物工厂化生产原理植物细胞培养是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术一般途径

产物(1)初生代谢产物:是生物生长和生存所必需的代谢产物,如糖类、脂质、蛋白质、核酸等。(2)次生代谢产物:不是生物生长所必需的,一般是在特定组织或器官中,在特定条件下产生的一类小分子有机化合物,如酚类、萜类和含氮化合物等实例紫草宁、紫杉醇和人参皂苷等的生产考点2动物细胞工程一、动物细胞培养1.地位与培养条件等地位动物细胞工程常用的技术包括动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合等。其中动物细胞培养是动物细胞工程的基础培养条件营养(1)无机物:无机盐等(2)有机物:糖类、氨基酸、维生素、血清等注意:培养动物细胞一般用液体培养基(也称为培养液)无菌、无毒的环境(1)培养液和培养用具灭菌;(2)无菌操作;(3)定期更换培养液,以清除代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成伤害温度、pH培养哺乳动物细胞的适宜温度多为(36.5±0.5)℃,多数动物细胞生存的适宜pH为7.2~7.4气体环境培养过程

知识归纳

血清中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质,如蛋白质、氨基酸、未

知的促生长因子等,因此动物细胞培养时,为保证细胞能顺利生长和繁殖,一般需添加

血清等天然成分。2.干细胞知识拓展

可借助载体将特定基因导入细胞中,直接将特定蛋白导入细胞中或者用小

分子化合物等来诱导形成iPS细胞。二、动物细胞融合技术与单克隆抗体1.动物细胞融合技术原理细胞膜的流动性常用方法PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等结果形成杂交细胞意义突破了有性杂交的局限,使远缘杂交成为可能应用制备单克隆抗体等知识归纳

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。制备过程

2.单克隆抗体的制备及应用优点能准确识别抗原的细微差异,与特定抗原发生特异性结合,并且可以大量制备应用作为诊断试剂用同位素或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术,可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病运载药物如抗体—药物偶联物(ADC)通常由抗体、接头和药物组成。如通过将细胞毒素(药物)与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合,实现对肿瘤细胞的选择性杀伤治疗疾病单克隆抗体药物已被广泛用于肿瘤、自身免疫病等疾病的治疗,如利妥昔单抗被用于治疗复发难治的低分化B细胞淋巴瘤小表达

ADC的抗体和药物各具有什么作用?

答案:抗体主要发挥靶向运输作用,即通过特异性结合靶细胞表面的抗原,将连接的药

物输送到靶细胞;药物发挥治疗效应,如杀伤靶细胞。知识归纳

1.杂交瘤细胞的特点:既能迅速大量增殖,又能产生抗体。2.两次筛选的目的:第一次筛选的目的是获得杂交瘤细胞,采用的是特定的选择培养

基,在该培养基中,只有杂交瘤细胞可以存活。第二次筛选的目的是将能产生特定抗

体的杂交瘤细胞筛选出来,采用的是抗原—抗体杂交技术。三、动物体细胞核移植技术和克隆动物原理动物细胞核具有全能性分类胚胎细胞核移植(胚胎细胞分化程度低,表现全能性相对容易)和体细胞核移植(体细胞分化程度高,表现全能性十分困难)核移植过程

注:MⅡ期卵母细胞常采用显微操作法去核,去核指去除纺锤体—染色体复合物。此外,采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法在没有穿过卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性应用前景畜牧业(加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育)、医药卫生(如生产医用蛋白)等知识拓展

为避免取核操作伤害供体细胞,核移植操作时,通常是将供体细胞直接注

入去核卵母细胞的透明带内,再通过电融合法诱导两细胞融合。易混易错

克隆动物与核供体动物存在性状差异的原因(1)克隆动物绝大部分DNA来自核供体动物的细胞核,但其线粒体中的DNA同时来自

核供体细胞和受体卵母细胞。(2)克隆动物所生活的环境与核供体动物生活的环境不会完全相同。(3)克隆动物可能发生基因突变或染色体变异。小表达

体细胞核移植技术为什么要选择MⅡ期的卵母细胞作为受体细胞?

答案:MⅡ期的卵母细胞体积大,易操作,细胞质中含有促使细胞核全能性表达的物质

和营养条件。考点3胚胎工程一、胚胎工程的理论基础受精场所在自然条件下,哺乳动物的受精在输卵管内完成过程

胚胎早期发育

易混易错

常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志。二、胚胎工程技术及其应用体外受精

胚胎移植基本操作步骤

注意:受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应优势可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力实质早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移胚胎分割材料发育良好,形态正常的桑葚胚或囊胚实质胚胎分割可增加动物后代,其实质是动物的无性繁殖或克隆的方法之一过程

意义提高胚胎的利用率小表达

对囊胚阶段的胚胎进行分割时为什么要将内细胞团均等分割?

答案:内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,若分割时不能将内细胞团均等分割,会出

现含内细胞团少的部分发育受阻或发育不良,甚至不能发育等问题。单克隆抗体的制备深挖教材(1)单克隆和单克隆抗体①单克隆:

细胞只分泌一种特异性抗体。要获得大量的某种单一抗体,必

须克隆产生这种抗体的

细胞(选择性必修3P49)(2022山东,15,2分)。②单克隆抗体:在体外培养条件下,把不能无限增殖的

细胞和能在体外大

量增殖的

细胞融合,得到的融合细胞(杂交瘤细胞)既能大量增殖,又能产

生足够数量的特定抗体,该抗体就称为单克隆抗体(选择性必修3P49)(2023北京,12,2分)。一个B淋巴单一的B淋巴一种B淋巴骨髓瘤(2)单克隆抗体制备过程:细胞融合前,需先用

对小鼠免疫,再取小鼠的

(含B淋巴细胞)用

酶处理,并用培养液将细胞制成细胞悬液,进行细胞培养。用

法诱导

细胞和骨髓瘤细胞融合,并用选择培养基(如HAT培养基)筛选,该培养基对

和

生长具有抑制作用。获得杂交瘤细胞后,将其接种到96孔板,进行

培养,然后用

进行抗体检测,多次筛选

(选择性必修3P48—49)(2023湖北,22,16分)(2023北京,12,2分)(2022辽宁,24,10分)。特定的抗原脾脏细胞胰蛋白(或胶原蛋白)灭活病毒诱导(或PEG融合或电融合)B淋巴未融合的亲本细胞融合的具有同种核的细胞克隆化特定