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1、高考生物一轮复习高考生物一轮复习 专题专题 细胞工程克隆细胞工程克隆技术课件技术课件 新人教版新人教版选修选修本讲稿第一页，共五十三页观考情考纲考频1.植物的组织培养()3年4考2.动物的细胞培养与体细胞克隆()3年6考3.细胞融合与单克隆抗体()3年3考专题专题2细胞工程细胞工程(克隆技术克隆技术)本讲稿第二页，共五十三页一、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细胞水平或细胞器水平遗传物质遗传物质细胞产品细胞产品本讲稿第三页，共五十三页2植物细胞的全能性(1)概
2、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：遗传信息遗传信息完整生物体完整生物体全部遗传信息全部遗传信息离体离体营养、激素营养、激素全能性全能性本讲稿第四页，共五十三页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。本讲稿第五页，共五十三页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
3、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)过程杂种细胞杂种细胞流动性流动性全能性全能性(4)意义：克服 的障碍，培育作物新品种。远缘杂交不亲和远缘杂交不亲和本讲稿第六页，共五十三页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微型繁殖、作用脱毒和人工种子突变体突变体植物组织培养植物组织培
4、养动物细胞培养动物细胞培养本讲稿第七页，共五十三页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)过程单个细胞单个细胞细胞增殖细胞增殖本讲稿第八页，共五十三页(4)培养条件无菌、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。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。适宜温度和pH：温度为 ，pH为7.27.4。气体环境：CO2和O2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是。抗生素抗
5、生素更换培养液更换培养液血清、血浆血清、血浆36.50.5 维持培养液的维持培养液的pH本讲稿第九页，共五十三页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)动物细胞核移植动物细胞核移植胚胎移植胚胎移植动物细胞核具有全能性动物细胞核具有全能性胚胎细胞核胚胎细胞核本讲稿第十页，共五十三页(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
6、法和_。(3)意义打破种间关系，克服远缘杂交不亲和的障碍。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。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，易操作卵母细胞比较大，易操作营养丰富营养丰富促进核全能性表达促进核全能性表达克隆动物存在着健康问题、克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等表现出遗传和生理缺陷等细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性灭活病毒灭活病毒(生物法生物法)本讲稿第十一页，共五十三页5单克隆抗体(1)基本原理一种淋巴细胞只产生一种 。细胞融合技术产生的杂交瘤细胞可以保持 的特性。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
7、抗体特异性抗体亲代双方亲代双方本讲稿第十二页，共五十三页(2)动物细胞融合应用：制备单克隆抗体，过程如下：本讲稿第十三页，共五十三页(3)单克隆抗体的特点：，并可大量制备。(4)应用在理论研究中具有重要意义。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，灵敏度高特异性强，灵敏度高本讲稿第十四页，共五十三页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
8、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()本讲稿第十五页，共五十三页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()本讲稿第十六页，共五十三页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
9、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)。植物细胞工程植物细胞工程 本讲稿第十七页，共五十三页2植物组织培养与植物体细胞杂交的比较本讲稿第十八页，共五十三页本讲稿第十九页，共五十三页易错易混(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
10、细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体。本讲稿第二十页，共五十三页本讲稿第二十一页，共五十三页本讲稿第二十二页，共五十三页(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。本讲稿第二十三页，共五十三页1(2013年高考新课标全国卷)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
11、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_。本讲稿第二十四页，共五十三页(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。本讲稿第二十五页，共五十三页解析：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
12、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。本讲稿第二十六页，共五十三页答案：(1)纤维素果胶原生质体愈伤再分化(或
13、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、腋芽本讲稿第二十七页，共五十三页1动物细胞培养与动物体细胞核移植动物细胞工程动物细胞工程 本讲稿第二十八页，共五十三页本讲稿第二十九页，共五十三页本讲稿第三十页，共五十三页易错易混(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：克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，但
14、其线粒体中的DNA来自于去核卵细胞。性状受基因与环境共同影响。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。本讲稿第三十一页，共五十三页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无限增殖单一抗体单一抗体本讲稿第三十二页，共五十三页(3)单克隆抗体的制备本讲稿第三十三页，共五十三页(4)制备单克隆抗体过程中的两次筛选本讲稿第三十四页，共五十三页(5)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，则从中提取。若在小鼠或
15、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。培养液培养液腹水腹水本讲稿第三十五页，共五十三页本讲稿第三十六页，共五十三页2(2013年高考海南卷)单纯疱疹病毒型(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
16、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。本讲稿第三十七页，共五十三页解析：(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
17、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)纯度高特异性强本讲稿第三十八页，共五十三页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动植物细胞工程的比较 本讲稿第三十九页，共五十三页本讲稿第四十页，共五十三页本讲稿第四十一页，共五十三页2.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较本讲稿第四十二页，共五十三页本讲
18、稿第四十三页，共五十三页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？_。过程如放在神舟飞船上则更易进行，这是因为_。本讲稿第四十四页，共五十三页(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
19、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。本讲稿第四十五页，共五十三页解析：(1)图示为原生质体融合，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
20、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)mn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本讲稿第四十六页，共五十三页例1下图是细胞融合示意图，请据图回答：(1)过程应使用_处理细胞，以去除植物细胞壁。(2)过程叫做_，该过程常用的诱导方法是_。(3)过程是细胞壁的再生过程，与此过程密切相关的细胞器是_。植
21、物细胞工程植物细胞工程 本讲稿第四十七页，共五十三页(4)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_。本讲稿第四十八页，共五十三页解析(1)过程表示用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁。(2)过程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)过程表示先脱分化形成愈伤组织，然后再分化形
22、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AB；番茄和马铃薯有性杂交得到的后代的染色体数是A/2B/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)AB(AB)/2秋水仙素克服远缘杂交不亲和的障碍本讲稿第四十九页，共五十三页例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：动物细胞工程动物细胞工程 本讲稿第五十页，共五十三页(1)在进行细
23、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，一般都选用传代10代以内的细胞，原因是_。(3)在进行原代培养时，细胞增殖的方式是_，此外，细胞增殖还表现出_和接触抑制等特点。(4)将进行培养的供体细胞注入去核的卵细胞中，去除卵母细胞细胞核的目的是_。(5)将重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛后，该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质相同的牛犊，但也不是100%地复制，原因最可能是_。(6)上述动物细胞工程中涉及的技术有_。转基因奶牛的克隆成功，说明了动物_具有全能性。本讲稿第五十一页，共五十三页解析(1)实践中常用胰
24、蛋白酶处理动物组织细胞使其分离开来。(2)传代10代以内的细胞代谢旺盛、分裂能力强，遗传物质没有发生改变，适于作为核移植的供体细胞。(3)在进行原代培养时，细胞以有丝分裂的方式进行增殖，同时表现出贴壁生长和接触抑制的现象。(4)去除卵母细胞细胞核的目的是使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。(5)生物的性状是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果，同时，生物的性状还受环境因素的影响，因此，克隆动物不可能是供体奶牛100%的复制品。(6)该克隆动物的培育过程涉及核移植、动物细胞培养和胚胎移植等技术，说明了高度分化的哺乳动物体细胞的细胞核仍具有全能性。本讲稿第五十二页，共五十三页答案(1)胰蛋白(2)该种细胞代谢旺盛、分裂能力强，且遗传物质没有发生改变(3)有丝分裂贴壁生长(4)使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞(5)生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制；生物的性状还受环境因素的影响(6)核移植、动物细胞培养、胚胎移植技术体细胞的细胞核 本讲稿第五十三页，共五十三页