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1、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：水平或 水平。(3)达到目的：改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。2植物组织培养(1)概念：指在无菌和人工控制条件下，将 的植物器官、组织或细胞培养在人工培养基上，给予适当的培养条件，诱导其产生 和 ，最终形成的技术手段。(2)原理：植物细胞的。细胞细胞器离体愈伤组织丛芽完整植株全能性第1页/共48页(3)过程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。(4)应用植物繁殖新途径：微型繁殖；作物脱毒；人工种
2、子。作物新品种的培育：单倍体育种；突变体的利用。细胞产物的工厂化生产：细胞产物有蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。第2页/共48页3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 (4)意义：克服的障碍，培育作物新品种。杂种细胞流动性全能性远缘杂交不亲和第3页/共48页二、动物细胞工程1动物细胞工程的内容：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。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
3、这些细胞生长和增殖的技术手段。(2)原理：。(3)过程动物细胞培养单个细胞细胞增殖第4页/共48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 。抗生素更换培养液血清、血浆36.5_0.5_维持培养液的pH第5页/共48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
4、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)(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。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卵(母)细胞比较大，易操作营养丰富促进核全能性表达第6页/共48页(6)应用前景加速家畜遗传进程，促进优良畜群繁育。保护濒危物种。转基因克隆动物可以作为生物反应发生器。为器官移植提供供体。为胚胎发育及衰老过程的研究提供证据。用克隆动物做疾病模型。(7)存在的问题动物克隆成功率低，不到克隆胚胎的10%。大多数克隆动物表现出 。对克隆动物食品的安全问题存在争议。遗传缺陷第7页/共48页4动物细胞融合(1)概念：指两个
5、或多个动物细胞结合成一个细胞的过程，又称。(2)原理：细胞膜的。(3)方法：、灭活病毒、电刺激等诱导融合。(4)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。细胞杂交流动性聚乙二醇第8页/共48页5单克隆抗体(1)基本原理一种淋巴细胞经克隆后只产生一种 。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。(2)动物细胞融合应用：制备单克隆抗体，过程如下：特异性抗体亲代双方第9页/共48页(3)单克隆抗体的特点：，并可大量制备。(4)应用在
6、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，灵敏度高第10页/共48页思考辨析1判断关于植物细胞工程说法的正误。(1)再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志()(2)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()(3)愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的()(4)植物体细胞杂交就是获得杂种细胞的过程()(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()(6)植物组织培养过程涉及的生殖方式均为无性生殖()第11页/共48页2判断关于动物细胞工程说法的正误。(1)杂交
7、瘤细胞既能无限增殖，又能产生专一性抗体()(2)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞()(3)二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的()(4)动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育()(5)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()(6)原代培养和传代培养都需要用胰蛋白酶处理()第12页/共48页1细胞全能性(1)原理：细胞内含有本物种全部的 。(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，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
8、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遗传信息离体无菌第13页/共48页2植物组织培养与植物体细胞杂交的比较第14页/共48页特别提醒(1)新细胞壁的生成是原生质体融合完成的标志。(2)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。第15页/共48页3人工种子(1)获取方法：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，用人工薄膜包装。(2)优点解决了某些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。固定杂种优势。天然种子由于在遗传上具有因减数分裂引起的重组现象，因而会造成某些遗传性状的改变，而人工种子则可
9、以完全保持优良品种的遗传特性。第16页/共48页快捷高效的繁殖方式。天然种子在生产上受季节的限制，一般每年只能繁殖12次，有些甚至十几年才繁殖一次，而人工种子生产不受季节限制，而且快捷高效。可控制植物的生长发育与抗逆性。针对植物种类和土壤条件，在人工种子的包裹中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。用人工种子播种可以节约粮食。人工种子可以进行工业化生产，提高农业的自动化程度。第17页/共48页1(2014年临沂模拟)据下面植物体细胞杂交技术流程图回答相关问题：(1)若运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)能否得到杂种植株？为什么？_。(2)在利用杂种细胞培育杂种植
10、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_，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_，过程涉及的分裂方式为_。第18页/共48页(3)已知番茄、马铃薯分别为二倍体、四倍体，则“番茄马铃薯”属于_倍体植株。(4)随太空旅行的种苗中，最受关注的是柴油树试管苗。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过程_(填字母编号)即可。解析：(1)番茄和马铃薯属于两种植物，存在生殖隔离，不能通过有性杂交产生后代。(2)过程是把ab两个原生质体融合在一起，所以称为原生质体融合。过程是在融合的原生质体
11、外再生一层细胞壁，而细胞壁的形成与高尔基体有关。过程的结果是形成了愈伤组织，所以为脱分化。(3)“番茄马铃薯”属于异源多倍体中的异源六倍体。(4)柴油是植物细胞的代谢产物，将柴油树细胞培养进行到愈伤组织即可。第19页/共48页答案：(1)不能。不同种的植物存在生殖隔离(2)植物组织培养细胞全能性原生质体融合高尔基体脱分化有丝分裂(3)六(4)e第20页/共48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第21页/共48页第22页/共48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
12、既有，又能大量产生 的特征。无限增殖单一抗体第23页/共48页(2)过程：第24页/共48页(3)培养方法：体内培养和体外培养。(4)单克隆抗体的主要优点：特异性强，灵敏度高，可大量制备。特别提醒(1)取相应B淋巴细胞前必须先注射相应抗原，否则不能获得单克隆抗体。(2)细胞融合后需经两次筛选第一次：在特定的选择性培养基上，未融合的亲本细胞(B淋巴细胞和骨髓瘤细胞)和融合的具有同种核的细胞(B淋巴B淋巴融合细胞、骨髓瘤骨髓瘤融合细胞)都会死亡，只有融合的杂种细胞(杂交瘤细胞)才能生长。这种杂种细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生单一的特异性抗体。第二次：经选择性培养的杂交瘤细胞并非都是能分泌所
13、需抗体的细胞(很多种杂交瘤细胞)，需经克隆化培养和抗体检测，经筛选后才可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。第25页/共48页2(2014年辽宁五校摸底)回答下列有关动物细胞培养的问题：(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面_时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的_。此时，瓶壁上形成的细胞层数是_。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是_。(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现_的现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成_细胞，该种细胞的黏着性_，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量_。(3)现用某种大分子染
14、料，对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不染色，原因是_。(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到_期的细胞用显微镜进行观察。第26页/共48页(5)在细胞培养过程中，通常在_条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中_的活性降低，细胞_的速率降低。(6)给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤组织当作_进行攻击。解析：(1)动物细胞培养过程中，有接触抑制的现象，当细胞在瓶壁上长满一层时，停止生长，此时需要用胰蛋白酶处理，使贴壁的细胞分离下来。(2)细胞培养到4050代时，有些细胞的遗传物质发生改变，变成不死性细胞(癌细胞)
15、。(3)细胞膜具有选择透过性，大分子物质不能通过，细胞死亡后，细胞膜的选择透过性消失，大分子物质可以自由进出细胞。(4)观察染色体的数目和形态，应该选取有丝分裂中期的细胞进行观察。(5)细胞在超低温的情况下，酶的活性降低，新陈代谢的速率降低，因此，需要在低温或冷冻的条件下保存。(6)对于患者来说，移植的皮肤属于抗原，有可能引起排斥现象。第27页/共48页答案：(1)相互接触接触抑制单层(或一层)胰蛋白酶(2)衰老甚至死亡不死性降低减少(3)由于活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，故活细胞不能着色(或由于死细胞的膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色)(4)中(5
16、)冷冻(或超低温、液氮)酶新陈代谢(6)抗原第28页/共48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第29页/共48页第30页/共48页第31页/共48页2.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较第32页/共48页第33页/共48页第34页/共48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
17、船上则更易进行，这是因为_。第35页/共48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36页/共48页解析：(1)
18、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。第37页/共48页答案：(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
19、或康复者的B淋巴细胞化学合成脱氧核苷酸第38页/共48页例1植物组织培养是克隆植物的一种方法，过程如下图所示，回答相应的问题。(1)为了获得脱毒植株，外植体往往取自植物的花芽、叶芽等处的分生组织，其原因是_。(2)培养皿中的培养基除添加营养物质外，还需要添加植物激素，其目的是诱导外植体_。植物细胞工程植物细胞工程第39页/共48页(3)在生产实践中为获得大量的细胞产物，如紫杉醇，可将_放入液体培养基中，经机械作用分散成单个细胞，制备成细胞悬浮液，再经过_即可获得大量细胞。(4)组织培养过程需要提供植物生长和繁殖的最适条件，否则在光学显微镜下可能观察到发生_异常，进而使植物出现遗传不稳定甚至不育
20、。(5)植物组织培养技术不仅应用于花卉和果树的快速大量繁殖以及脱毒植株的获取，还广泛用于_、_、_等育种过程中。第40页/共48页解析(1)刚长出的芽尖还没有受到病毒的侵染，因此用这些部位的细胞做植物组织培养的材料，可以获得脱毒植株。(2)在植物组织培养时，常用生长素和细胞分裂素来诱导外植体形成愈伤组织，生根、发芽，从而形成新的植物体。(3)一般利用外植体脱分化形成的愈伤组织获得细胞产物，愈伤组织有很强的分裂能力，通过培养愈伤组织细胞可获得大量细胞产物。(4)愈伤组织细胞分裂时易受环境条件影响而发生染色体结构或数目的变异，故需要在适宜的条件下进行组织培养。(5)植物体细胞杂交、植物基因工程、单
21、倍体育种等育种过程均需要用到植物组织培养技术。答案(1)这些部位还未受到病毒等病原体的侵害(2)脱分化和再分化(3)愈伤组织细胞分裂(4)染色体结构与数目(5)植物体细胞杂交育种基因工程育种单倍体育种第41页/共48页例2单克隆抗体的制备过程如图所示，据图回答以下问题：动物细胞工程动物细胞工程第42页/共48页(1)淋巴细胞能与骨髓瘤细胞融合成一个细胞，两种细胞膜也能“融合”在一起，说明细胞膜_。此过程，常用_作为诱导剂，该细胞的特点是_。(2)已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤细胞中尽管没有S途径，
22、但能不断分裂增殖，将这两种细胞在试管中混合，加聚乙二醇促融，获得杂种细胞。请设计一种方法(不考虑机械方法)，从培养液中分离出杂交瘤细胞。_。(3)杂交瘤细胞繁殖进行的是_分裂，其遗传性状_。(4)杂交瘤细胞的体外培养与植物组织培养的培养基相比有何主要不同？_。第43页/共48页(5)单克隆抗体注入体内后可以自动追踪抗原(病原体或癌变细胞等)并与之结合，而绝不攻击任何正常细胞，故称为“生物导弹”，这是利用了_。(6)在单克隆抗体制备过程中，还应用了细胞工程中的_和_两大技术。解析本题考查单克隆抗体制备的原理、过程以及应用。(1)细胞融合的过程体现了细胞膜的流动性，在动物细胞融合时，常用聚乙二醇或
23、灭活的病毒作为诱导剂。(2)杂交瘤细胞具有两种细胞的特点：既能无限增殖，又能产生特异性抗体。杂交瘤细胞中的DNA合成存在两条途径，即D途径和S途径，这样，将氨基嘌呤加入培养基中，即可阻断仅存在D途径的骨髓瘤细胞的增殖，这样能增殖的细胞就只有杂交瘤细胞。第44页/共48页(3)杂交瘤细胞是由两种体细胞融合而来的，只能进行有丝分裂，其遗传物质没有改变。(4)动物细胞培养是液体培养基，而植物组织培养的培养基是固体培养基，在动物细胞培养时需加入动物血清。(5)“生物导弹”利用了抗原(癌细胞或病原体)与抗体特异性结合的原理，可以用来治疗疾病。(6)在单克隆抗体制备过程中用到了细胞工程的细胞融合(杂交瘤细胞的形成)与细胞培养。答案(1)具有一定的流动性聚乙二醇或灭活的病毒既具有无限增殖能力，又能产生特异性抗体(2)培养液中加入氨基嘌呤，收集增殖的细胞(3)有丝保持不变(稳定)(4)动物细胞培养用的是液体培养基，且其中含有动物血清(5)抗原与抗体之间结合的高度特异性(6)动物细胞融合动物细胞培养第45页/共48页第46页/共48页本小节结束请按ESC键返回第47页/共48页感谢您的观看！第48页/共48页