2019高考生物大一輪復習-現(xiàn)代生物科技專題-第2講-細胞工程課件-新人教版選修3

第2講細胞工程[最新考綱]

1.植物的組織培養(yǎng)(Ⅱ)

2.動物細胞培養(yǎng)與體細胞克隆(Ⅱ)

3.細胞融合與單克隆抗體(Ⅱ)1．植物組織培養(yǎng)的過程主要包括脫分化和再分化兩個階段，脫分化的結果是形成愈傷組織，再分化的結果是形成根和芽。2．植物體細胞雜交需要用酶解法制備原生質體，所用的酶包括纖維素酶和果膠酶。3．無論是植物體細胞雜交還是動物細胞融合，都需要誘導。4．植物組織培養(yǎng)需要各種營養(yǎng)成分和植物激素，動物細胞培養(yǎng)也需要各種營養(yǎng)成分及血清。5．植物體細胞雜交可用于作物育種，動物細胞融合可用于單克隆抗體的制備。6．產(chǎn)生單克隆抗體的細胞是雜交瘤細胞，它既能產(chǎn)生單克隆抗體又能無限增殖。[課前導學]1．細胞工程(1)操作水平：_________________________。(2)目的：按照人的意愿來改變細胞內(nèi)的__________或獲得__________。知識點一植物細胞工程細胞水平或細胞器水平遺傳物質細胞產(chǎn)品2．植物細胞的全能性(1)概念：具有某種生物全部___________的任何一個細胞，都具有發(fā)育成____________的潛能。(2)原理：細胞內(nèi)含有本物種的________________。(3)全能性表達的條件：具有完整的細胞結構，處于______狀態(tài)，提供一定的__________和其他適宜外界條件。遺傳信息完整生物體全部遺傳信息離體營養(yǎng)、激素3．植物組織培養(yǎng)技術(1)概念理解①培養(yǎng)對象：__________________________________________________。②培養(yǎng)條件：無菌、人工配制的培養(yǎng)基、相關激素等人工控制條件。③培養(yǎng)結果：產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成____________。(2)操作流程離體的植物器官、組織、細胞完整的植株脫分化人工種子4．植物體細胞雜交技術(1)概念：將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成__________，并把雜種細胞培育成______________的技術。(2)操作流程雜種細胞新的植物體(3)流程分析①過程a為去除__________獲得具有活力的原生質體，用到的酶是______________________。②過程b是原生質體的融合，其原理是________________________。③誘導b融合的兩種方法：物理法(包括______________________________等)、化學法(一般用__________________作為誘導劑)。④過程c是原生質體融合后再生出________。⑤過程d是_______________技術，其原理是_______________________。(4)意義：_______________________________________________________。細胞壁纖維素酶和果膠酶細胞膜具有一定的流動性離心、振動、電激聚乙二醇(PEG)

細胞壁植物組織培養(yǎng)細胞的全能性克服了遠緣雜交不親和的障礙優(yōu)良品種的遺傳特性分生區(qū)工廠化生產(chǎn)愈傷組織【答案】A【解析】該過程是為了得到細胞群及細胞產(chǎn)物，依據(jù)的原理是植物組織培養(yǎng)，沒有體現(xiàn)細胞的全能性，A錯誤；過程①為脫分化，在培養(yǎng)基中應加入適量的生長素和細胞分裂素，B正確；愈傷組織是無定形的薄壁細胞，所以經(jīng)過程①后細胞的形態(tài)和結構發(fā)生了明顯變化，C正確；過程③是細胞大量增殖的過程，該過程需要使用液體培養(yǎng)基，D正確。2．(2018年山東淄博月考)如圖表示通過植物體細胞雜交技術培育新品種的過程，其中①～⑤表示過程，字母表示細胞、組織或植株，下列敘述錯誤的是(

)A．過程①需要纖維素酶和果膠酶處理植物細胞B．過程②③成功的標志是細胞d生出細胞壁C．過程④產(chǎn)生的e細胞高度液泡化的薄壁細胞D．過程⑤產(chǎn)生的細胞再分化后能制作人工種子【答案】D【解析】①表示去壁獲取原生質體的過程；②表示人工誘導原生質體融合的過程；③表示再生出新細胞壁的過程；④表示脫分化過程；⑤表示再分化過程。①是去除植物細胞壁的過程，需要用纖維素酶和果膠酶處理植物細胞，A正確；過程②③成功的標志是細胞d生出細胞壁，B正確；④為脫分化過程，該過程產(chǎn)生的e細胞為愈傷組織細胞，為高度液泡化的薄壁細胞，C正確；制備人工種子的胚狀體是離體植物細胞脫分化和再分化形成的，而不是由雜種細胞脫分化和再分化形成的，D錯誤。[課前導學]1．動物細胞培養(yǎng)【答案】原代培養(yǎng)氨基酸血清5%的CO2知識點二動物細胞工程【答案】(1)細胞培養(yǎng)去核重組細胞供體(2)動物體細胞核具有全能性(3)產(chǎn)生新個體【答案】流動性聚乙二醇病毒骨髓瘤細胞特異性強診斷藥物[小題通關]1．下列有關動物細胞培養(yǎng)的敘述，正確的是(

)A．動物細胞培養(yǎng)過程中，可用胃蛋白酶處理使細胞分散開B．通過動物細胞培養(yǎng)獲得大量細胞，可證明動物細胞具有全能性C．動物細胞培養(yǎng)技術是其他動物細胞工程技術的基礎D．動物細胞培養(yǎng)選用的培養(yǎng)材料大多是動物的受精卵【答案】C【解析】應用胰蛋白酶處理使細胞分散開；通過動物細胞培養(yǎng)不能獲得完整個體，不能證明動物細胞具有全能性；動物細胞培養(yǎng)選用的培養(yǎng)材料大多是幼齡動物的組織或細胞。2．(2018年福建龍巖期末)下列關于動物體細胞核移植技術和克隆動物的敘述，正確的是(

)A．目前在實驗中，科學家可以用類似植物組織培養(yǎng)的方法獲得完整的動物個體B．體細胞的細胞核移植到受體細胞之前，要先去掉受體卵母細胞的核C．用于核移植的供體細胞一般都選用傳代50代以內(nèi)的細胞D．用體細胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動物是對體細胞供體動物進行100%的復制【答案】B【解析】由于細胞的分化，動物細胞的全能性受到限制，所以不能用類似于植物組織培養(yǎng)的方法獲得完整的動物個體，A錯誤；在核移植前一般要先除去卵母細胞的細胞核，獲得卵細胞的細胞質，B正確；傳代10代以內(nèi)的細胞保持正常的二倍體核型，遺傳物質沒有發(fā)生改變，所以選用傳代10代以內(nèi)的細胞用于核移植的供體細胞，C錯誤；通過體細胞核移植方法生產(chǎn)的重組細胞中核是供體細胞的，但細胞質是受體細胞的，則重組細胞中遺傳物質絕大多數(shù)來自供體，所以不是對體細胞供體動物進行了100%的復制，D錯誤。【答案】C【解析】圖中給實驗小鼠注射的甲是能與抗人體胃癌抗體特異性結合的抗原；誘導動物細胞融合的物質或方法有滅活的病毒、聚乙二醇和電激等；用特定的選擇培養(yǎng)基進行篩選，未融合的親本細胞和融合的具有同種核的細胞會死亡，只有融合的雜種細胞才能生長。1．植物組織培養(yǎng)與植物體細胞雜交的區(qū)別與聯(lián)系植物細胞工程名稱植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交原理細胞的全能性細胞膜具有一定的流動性和植物細胞的全能性名稱植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交選材選取根尖、莖尖、形成層部位最容易誘導脫分化不同種的植物體細胞融合后形成雜種細胞技術操作脫分化、再分化等除脫分化、再分化外，還要用酶解法去除細胞壁，用一定的方法誘導原生質體融合關系植物組織培養(yǎng)是植物體細胞雜交的基礎，植物體細胞雜交所用的技術更復雜2．植物體細胞雜交過程中雜種細胞類型的分析(1)誘導產(chǎn)物(假設用于雜交的兩種植物細胞分別為A、B)：①未融合的細胞：A和B。②兩兩融合的細胞：AA、BB和AB。③多細胞融合體。(2)檢測方法：對誘導產(chǎn)物中的細胞進行植物組織培養(yǎng)，然后根據(jù)得到的植物性狀進行判斷。①若只表現(xiàn)出一種植物的性狀，說明是未融合細胞。②若得到的是具有兩種親本性狀的植物，說明是雜種植株。③若得到的是兩種親本性狀的植物，且一種植物的性狀得到加強，則是多細胞融合體。④若得到的是一種植物的性狀，但是效果得到加強，則是同種細胞融合的結果。考查植物組織培養(yǎng)的過程、原理及應用(1)植物激素中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、________和________的關鍵性激素。該實驗中屬于細胞分裂素類的是________。(2)請將表格中空白處A和B補充完整，A為__________________，B為_______________。當NAA和KT的用量比值適中時，促進____________的形成。(3)用于離體培養(yǎng)的植物器官或組織稱為________。若該實驗材料為菊花，則應對其進行________(填“消毒”或“滅菌”)。(4)接種后的錐形瓶最好放在無菌箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)環(huán)境應注意調(diào)節(jié)合適的________和________。

【答案】(1)脫分化再分化KT(2)細胞既分裂也分化分化頻率提高愈傷組織(3)外植體消毒(4)溫度光照時間【解析】(1)生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵性激素，NAA屬于生長素類，KT屬于細胞分裂素類。(2)先使用NAA，后使用KT，有利于細胞分裂，但細胞不分化；先使用KT，后使用NAA，細胞既分裂也分化；NAA和KT同時使用，分化頻率提高；當NAA和KT的用量比值適中時，有利于愈傷組織的形成。(3)用于離體培養(yǎng)的植物器官或組織稱為外植體，組織培養(yǎng)過程中應對外植體消毒。(4)接種后的錐形瓶最好放在無菌箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)期間應注意調(diào)節(jié)溫度和光照時間。2．(2017年廣東懷集測試)如圖所示為科學家利用番茄葉細胞和馬鈴薯葉細胞雜交培育“番茄—馬鈴薯”植株的過程，請回答下列問題：(1)①②過程使用了________________酶，以使植物原生質體相互分離，此處使用的溶液濃度較大，以保證植物細胞會發(fā)生______________，以保護原生質體不被破壞；在動物細胞培養(yǎng)技術中，使細胞分離開來的酶是______________。考查植物體細胞雜交的過程及原理(2)過程③在化學藥劑____________的作用下會發(fā)生細胞融合；動物細胞融合的方法與植物細胞不相同的是______________________________________。(3)過程____屬于脫分化，過程____屬于再分化，細胞發(fā)生分化的根本原因是______________________________________________________。(4)過程⑤⑥⑦的細胞工程技術是______________，其培養(yǎng)時選用的材料通常是分生組織，原因是____________________________________________。(5)植物體細胞雜交的研究在_________________________方面，取得了巨大突破?！敬鸢浮?1)纖維素酶和果膠質壁分離胰蛋白酶(2)聚乙二醇可以使用滅活的病毒(3)⑤

⑥基因的選擇性表達(4)植物組織培養(yǎng)分化程度低，易培養(yǎng)形成愈傷組織(或含毒素少，甚至無毒)(5)克服不同生物遠緣雜交不親和的障礙【解析】植物細胞的細胞壁主要由纖維素和果膠組成，因此可以用纖維素酶和果膠酶將其水解得到原生質體，然后用聚乙二醇或物理方法誘導原生質體融合，再生細胞壁形成雜種細胞。⑤⑥是雜種細胞經(jīng)過脫分化、再分化形成幼苗的過程，體現(xiàn)了植物細胞的全能性。在較高濃度的溶液中，有細胞壁的植物細胞可以發(fā)生質壁分離。1．植物組織培養(yǎng)、動物細胞培養(yǎng)和動物體細胞核移植(1)三者比較動物細胞工程項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)動物體細胞核移植原理植物細胞的全能性細胞增殖動物細胞核的全能性關鍵環(huán)節(jié)細胞的脫分化和再分化細胞增殖和癌變細胞核融合、細胞分化結果與外植體相同的個體相同分化程度的細胞群獲得克隆動物應用①高效快速繁殖；②脫毒作物苗的培養(yǎng)；③人工種子；④細胞產(chǎn)物工廠化生產(chǎn)；⑤轉基因植物的培育①生產(chǎn)生物制品；②醫(yī)學研究；③檢測有毒物質①加速良種繁育；②保護瀕危物種；③生產(chǎn)醫(yī)用蛋白；④作為異種移植的供體；⑤用于組織器官的移植(2)動物細胞核移植的疑難點①卵母細胞選擇時期及原因：減數(shù)第二次分裂中期的卵母細胞，此時具備受精能力，細胞質中合成與分裂、分化有關的物質能刺激融合后重組細胞進行分裂分化，形成重組胚胎。②選卵細胞作為受體細胞的原因：a．卵細胞大，易于操作；b．卵黃多，營養(yǎng)豐富，為發(fā)育提供充足的營養(yǎng)；c．能激發(fā)重組細胞分裂分化。(3)供體細胞：取供體動物的體細胞培養(yǎng)，一般選用培養(yǎng)10代以內(nèi)的細胞，因為10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細胞正常的遺傳基礎。(4)動物體細胞不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個體的原因：動物體細胞的全能性受到限制。(5)該過程用到的技術手段：動物細胞培養(yǎng)、動物細胞融合、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植。2．動物細胞融合、單克隆抗體(1)植物體細胞雜交和動物細胞融合的比較項目植物體細胞雜交動物細胞融合原理細胞膜的流動性、細胞的全能性細胞膜的流動性、細胞的增殖融合前處理除去細胞壁使細胞分散開使用的酶纖維素酶和果膠酶胰蛋白酶誘導手段物理法：離心、電激、振動；化學法：聚乙二醇等試劑誘導除物理法和化學法外，也可用滅活的病毒誘導結果雜種植株雜交細胞應用培育植物新品種主要用于制備單克隆抗體意義突破遠緣雜交不親和的障礙，打破了生殖隔離，擴展了雜交的親本組合相同點原生質體融合原理相同，原生質體融合的方法相似(2)制備單克隆抗體過程中兩次篩選的方法及目的項目第一次篩選第二次篩選篩選原因誘導融合后得到多種雜交細胞，另外還有未融合的細胞由于小鼠在生活中還受到其他抗原的刺激，所以經(jīng)選擇性培養(yǎng)獲得的雜交瘤細胞中有能產(chǎn)生其他抗體的細胞篩選方法用特定的選擇培養(yǎng)基篩選：未融合的細胞和同種細胞融合后形成的細胞(B細胞－B細胞、瘤細胞－瘤細胞)都會死亡，只有融合的雜交瘤細胞(B細胞－瘤細胞)才能生長用多孔培養(yǎng)皿培養(yǎng)，在每個孔只有一個雜交瘤細胞的情況下開始克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，經(jīng)多次篩選得到能產(chǎn)生所需特異性抗體的細胞群篩選目的得到雜交瘤細胞得到能分泌所需抗體的雜交瘤細胞1．科學家通過轉基因技術獲得了含有人生長激素基因的奶牛，如果要加速轉基因奶牛的繁育，可以對此轉基因奶牛進行克隆(如圖所示)。請結合圖示回答下列問題：(1)在進行細胞培養(yǎng)時，要對取自轉基因奶牛的組織細胞進行分散處理，形成單個細胞，這個過程中需要利用____________酶處理?？疾閯游锛毎囵B(yǎng)與細胞核移植的過程及應用(2)用于核移植的供體細胞，一般都選用傳代10代以內(nèi)的細胞，原因是______________________________________________________。(3)在進行原代培養(yǎng)時，細胞增殖的方式是________，此外，細胞增殖還表現(xiàn)出________和接觸抑制等特點。(4)將進行培養(yǎng)的供體細胞注入去核的卵母細胞中，去除卵母細胞細胞核的目的是____________________________________________________。(5)將重組細胞在培養(yǎng)液中培養(yǎng)成的重組胚胎移入受體母牛后，該母牛就會生出與供體奶牛遺傳物質相同的犢牛，但也不是100%的復制，原因最可能是________________________________________________________________。(6)上述動物細胞工程中涉及的技術有______________________________。轉基因奶牛的克隆成功，說明了動物______________________具有全能性。【答案】(1)胰蛋白(2)該種細胞代謝旺盛、分裂能力強，且遺傳物質沒有發(fā)生改變(3)有絲分裂貼壁生長(4)使克隆出的動物個體的遺傳物質幾乎全部來自供體細胞(5)①生物的性狀受細胞核基因和細胞質基因共同控制；②生物的性狀還受環(huán)境因素的影響(6)核移植、動物細胞培養(yǎng)、胚胎移植技術體細胞的細胞核【解析】(1)在進行細胞培養(yǎng)時，常用胰蛋白酶處理動物組織細胞使其分散開來。(2)傳代10代以內(nèi)的細胞代謝旺盛、分裂能力強，遺傳物質沒有發(fā)生改變，適于作核移植的供體細胞。(3)在進行原代培養(yǎng)時，細胞以有絲分裂的方式進行增殖，同時表現(xiàn)出貼壁生長和接觸抑制的現(xiàn)象。(4)去除卵母細胞細胞核的目的是使克隆出的動物個體的遺傳物質幾乎全部來自供體細胞。(5)生物的性狀是細胞核基因和細胞質基因共同作用的結果，同時，生物的性狀還受環(huán)境因素的影響，因此，克隆動物不可能是供體奶牛100%的復制品。(6)該克隆動物的培育過程中涉及核移植、動物細胞培養(yǎng)和胚胎移植等技術，說明了動物體細胞的細胞核具有全能性。2．單克隆抗體的制備過程如圖所示，據(jù)圖回答以下問題：(1)淋巴細胞能與骨髓瘤細胞融合成一個細胞，兩種細胞膜也能“融合”在一起，說明細胞膜___________________。此過程，常用________作為誘導劑，該細胞的特點是______________________?？疾閱慰寺】贵w的制備過程及應用(2)已知細胞合成DNA有D和S兩條途徑，其中D途徑能被氨基嘌呤阻斷。人淋巴細胞中有這兩種DNA的合成途徑，但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤細胞中盡管沒有S途徑，但能不斷分裂增殖，將這兩種細胞在試管中混合，加聚乙二醇促融，獲得雜種細胞。請設計一種方法(不考慮機械方法)，從培養(yǎng)液中分離出雜交瘤細胞。___________________________________________________________。(3)雜交瘤細胞繁殖進行的是________