2020版高考生物總復(fù)習(xí)第32講細(xì)胞工程課件北師大版選修3.pptx

第32講 細(xì)胞工程,1.細(xì)胞工程 (1)操作水平： 。 (2)目的：按照人的意愿來(lái)改變細(xì)胞內(nèi)的 或獲得 。,考點(diǎn)一 植物細(xì)胞工程,細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平,遺傳物質(zhì),細(xì)胞產(chǎn)品,2.植物細(xì)胞的全能性 (1)概念：具有某種生物全部 _的任何一個(gè)細(xì)胞，都具有發(fā)育成_ 的潛能。 (2)原理：細(xì)胞內(nèi)含有本物種的 。 (3)全能性表達(dá)條件：具有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，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(yíng)養(yǎng)、激素,3.植物組織培養(yǎng)技術(shù) (1)原理：植物細(xì)胞具有_。 (2)過(guò)程：,全能性,人工種子,脫分化,激素,愈傷組織,再分化,4.植物體細(xì)胞雜交技術(shù) (1)概念：將_的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成_，并把雜種細(xì)胞培育成_的技術(shù)。 (2)原理：體細(xì)胞雜交利用了細(xì)胞膜的_，雜種細(xì)胞培育成雜種植株利用了植物細(xì)胞的_。,不同種,雜種細(xì)胞,新的植物體,流動(dòng)性,全能性,(3)過(guò)程,纖維素酶和果膠,原生質(zhì)體,物理,PEG,細(xì)胞壁,(4)意義：克服不同種生物遠(yuǎn)緣雜交的_性。 5.植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用 (1)植物繁殖的新途徑 微型繁殖：用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。,不親和,遺傳特性,作物脫毒技術(shù)：選取作物_(如莖尖)進(jìn)行組織培養(yǎng)，獲得脫毒苗的技術(shù)。 人工種子：以植物組織培養(yǎng)得到的_、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過(guò)人工薄膜包裝得到的種子。,無(wú)毒組織,胚狀體,(2)作物新品種的培育,單倍體,(3)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：即利用 技術(shù)生產(chǎn)蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料和生物堿等(培養(yǎng)至 階段),基因突變,突變,植物組織培養(yǎng),愈傷組織,1.(2018經(jīng)典高考，改編)如圖為細(xì)胞融合的示意圖，下列的敘述哪些是錯(cuò)誤的？為什么？,若a細(xì)胞和b細(xì)胞是植物細(xì)胞，需先脫分化再誘導(dǎo)融合 a細(xì)胞和b細(xì)胞之間的融合需要促融處理后才能實(shí)現(xiàn) c細(xì)胞的形成與a、b細(xì)胞膜的流動(dòng)性都有關(guān) c細(xì)胞將同時(shí)表達(dá)a細(xì)胞和b細(xì)胞中的所有基因,提示 若a細(xì)胞和b細(xì)胞是植物細(xì)胞，需要用酶解法去掉細(xì)胞壁后再誘導(dǎo)融合，融合完成后的細(xì)胞再經(jīng)脫分化和再分化培養(yǎng)，故所述錯(cuò)誤；c細(xì)胞內(nèi)有a、b兩細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，但不能同時(shí)表達(dá)a、b細(xì)胞中的所有基因，故所述錯(cuò)誤。,2.為培育出含胡蘿卜素的“黃金大米”，科研人員提出以下兩套培育方案。(相關(guān)數(shù)字為染色體數(shù)),(1)甲方案中，胡蘿卜素基因能在玉米和水稻體內(nèi)出現(xiàn)相同表達(dá)結(jié)果的原因是什么？圖示過(guò)程中可用何種技術(shù)檢測(cè)水稻體細(xì)胞DNA上是否插入了胡蘿卜素基因？ (2)乙方案中，在體細(xì)胞雜交前需要用何種酶除去細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體？誘導(dǎo)其融合的方法有哪些？ (3)通過(guò)獲得“黃金大米”幼苗需要經(jīng)過(guò)哪兩個(gè)環(huán)節(jié)？這體現(xiàn)了什么原理？在培養(yǎng)過(guò)程中，除了在培養(yǎng)基中添加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，還需要添加什么物質(zhì)？ (4)甲、乙方案中獲得的“黃金水稻細(xì)胞”染色體數(shù)分別是多少？,提示 (1)所有生物共用一套遺傳密碼。DNA分子雜交技術(shù)。 (2)纖維素酶和果膠酶。物理法和化學(xué)法，物理法包括離心、振動(dòng)、電激等；化學(xué)法一般用聚乙二醇(PEG)作為誘導(dǎo)劑。 (3)脫分化、再分化。植物細(xì)胞的全能性，植物激素(生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素等)。 (4)甲：24(條)，乙：202444(條),1.(2013全國(guó)卷，40)甲、乙是染色體數(shù)目相同的兩種二倍體藥用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小組擬培育同時(shí)含有A和B的新型藥用植物。 回答下列問(wèn)題： (1)為了培育該新型藥用植物，可取甲和乙的葉片，先用 酶和 酶去除細(xì)胞壁，獲得具有活力的 ，再用化學(xué)誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)二者融合。形成的融合細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)形成 組織，然后經(jīng)過(guò) 形成完整的雜種植株。這種培育技術(shù)稱為 。 (2)上述雜種植株屬于多倍體，多倍體是指 。假設(shè)甲與乙有性雜交的后代是不育的，而上述雜種植株是可育的，造成這種差異的原因是_。,(3)這種雜種植株可通過(guò)制作人工種子的方法來(lái)大量繁殖。經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的 等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。 答案 (1)纖維素 果膠 原生質(zhì)體 愈傷 再分化(分化) 植物體細(xì)胞雜交技術(shù) (2)由受精卵發(fā)育而來(lái)，體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體 在減數(shù)分裂過(guò)程中，前者同源染色體聯(lián)會(huì)異常，而后者同源染色體聯(lián)會(huì)正常 (3)胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽,2.科學(xué)家利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)成功獲得了胡蘿卜羊角芹雜種植株，為了便于雜種細(xì)胞的篩選和鑒定，科學(xué)家利用紅色熒光和綠色熒光分別標(biāo)記胡蘿卜和羊角芹的細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)，其培育過(guò)程如圖所示：,請(qǐng)回答下列相關(guān)問(wèn)題。 (1)植物體細(xì)胞雜交的生物學(xué)原理是_。 (2)過(guò)程常用 酶去除細(xì)胞壁，獲得具有活力的原生質(zhì)體。植物原生質(zhì)體融合過(guò)程常采用的物理方法有 (答出兩點(diǎn)即可)；原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志是 。在鑒定雜種原生質(zhì)體時(shí)可用顯微鏡觀察，當(dāng)觀察到 時(shí)可判斷該原生質(zhì)體是由胡蘿卜原生質(zhì)體和羊角芹原生質(zhì)體融合而成的。 (3)過(guò)程和過(guò)程分別為 ，過(guò)程的培養(yǎng)基中常添加的植物激素有 。,(4)與雜交育種相比，植物體細(xì)胞雜交的顯著特點(diǎn)是_。 解析 (1)植物體細(xì)胞雜交就是將不同種的植物體細(xì)胞在一定條件下誘導(dǎo)融合成雜種細(xì)胞，再利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)將雜種細(xì)胞培育成新的植物體，體現(xiàn)的生物學(xué)原理為細(xì)胞膜的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性。(2)植物細(xì)胞具有細(xì)胞壁，在進(jìn)行體細(xì)胞融合之前需先用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁，獲得具有活力的原生質(zhì)體，誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的物理法包括振蕩、離心、電激等，化學(xué)法一般是用聚乙二醇作為誘導(dǎo)劑來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞融合。細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁；由于紅色熒光和綠色熒光分別標(biāo)記于胡蘿卜和羊角芹的細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)，故融合的雜種原生質(zhì)體表面既有紅色熒光又有綠色熒光。(3)由雜種細(xì)胞形成愈傷組織的過(guò)程為植物組織培養(yǎng)中的脫分化，由,愈傷組織形成胡蘿卜羊角芹雜種植株的過(guò)程屬于再分化。培養(yǎng)基中需添加的植物激素是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素。(4)植物體細(xì)胞雜交是將不同種植物的體細(xì)胞融合，克服了植物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙或打破了物種間的生殖隔離。 答案 (1)細(xì)胞膜的流動(dòng)性、植物細(xì)胞的全能性 (2)纖維素酶和果膠 離心、振蕩、電激(任意兩點(diǎn)均可) 雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁 融合的雜種原生質(zhì)體表面既有紅色熒光又有綠色熒光 (3)脫分化和再分化 生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素 (4)克服了植物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙(或打破了物種間的生殖隔離),1.植物組織培養(yǎng)的關(guān)鍵 (1)條件：離體，一定營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，激素(生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素)等。 (2)培養(yǎng)基狀態(tài)：固體培養(yǎng)基(再分化生根培養(yǎng)基及生芽培養(yǎng)基) (3)體內(nèi)細(xì)胞未表現(xiàn)全能性的原因：基因的表達(dá)具有選擇性。 (4)光照的應(yīng)用 脫分化階段不需要給予光照，再分化階段需要給予光照，以利于葉綠素的形成。,2.植物激素在植物組織培養(yǎng)中的作用 適當(dāng)提高生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比例容易生根，適當(dāng)提高細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素的比例容易生芽，比例適中誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織。(圖示如下)：,3.雜種植物遺傳物質(zhì)的變化 (1)遺傳特性：雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì)，故雜種植株具備兩種植物的遺傳特性。 (2)染色體組數(shù) 染色體組數(shù)兩種植物體細(xì)胞內(nèi)染色體組數(shù)之和。 植物體細(xì)胞雜交形成的雜種植株，有幾個(gè)染色體組就稱為幾倍體。,1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) (1)原理：_。 (2)培養(yǎng)條件,考點(diǎn)二 動(dòng)物細(xì)胞工程,細(xì)胞增殖,抗生素,培養(yǎng)過(guò)程中的污染,培養(yǎng)液,清除代謝產(chǎn)物,營(yíng)養(yǎng)：除糖、_、促生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽、微量元素之外通常還需加入_等一些天然成分。 適宜的溫度：36.5 0.5 ；適宜的pH： _。,氨基酸,血清、血漿,7.27.4,細(xì)胞代謝,(3)培養(yǎng)過(guò)程,剪碎,胰蛋白酶,貼壁,接觸抑制,胰蛋白酶,1050,核型,(4)應(yīng)用：生物制品的生產(chǎn)、檢測(cè)_、醫(yī)學(xué)研究。 點(diǎn)悟 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的2個(gè)易錯(cuò)點(diǎn) (1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)選用幼齡動(dòng)物組織或胚胎進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，因?yàn)槠浞只潭鹊?，增殖能力?qiáng)，更易于培養(yǎng)。 (2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)加入CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH；O2的作用是促進(jìn)細(xì)胞有氧呼吸。,有毒物質(zhì),2.動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物 (1)原理：動(dòng)物_具有全能性。 (2)過(guò)程,體細(xì)胞核,細(xì)胞培養(yǎng),重組細(xì)胞,去核,胚胎移植,供體,(3)結(jié)果：_。 (4)應(yīng)用：加速家畜_進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育；保護(hù)_；生產(chǎn)醫(yī)用蛋白；作為異種移植的_；用于組織器官的移植。 3.動(dòng)物細(xì)胞融合和單克隆抗體的制備 (1)動(dòng)物細(xì)胞融合 原理：_。 融合方法：聚乙二醇(PEG)、_、電激等。 意義：突破了_的局限，使_成為可能，也為制造_開(kāi)辟了新途徑。,產(chǎn)生新個(gè)體,遺傳改良,瀕危物種,供體,細(xì)胞膜的流動(dòng)性,滅活的病毒,有性雜交方法,遠(yuǎn)緣雜交,單克隆抗體,(2)單克隆抗體 制備過(guò)程,雜交瘤細(xì)胞,能產(chǎn)生所需抗體,培養(yǎng)液,腹水,靈敏度高,診斷試劑,運(yùn)載藥物,1.如圖為動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中細(xì)胞增殖情況的變化曲線，圖中B、E兩點(diǎn)表示經(jīng)篩選、分裝后繼續(xù)培養(yǎng)。據(jù)圖分析：,(1)原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)的分界點(diǎn)是哪個(gè)？ 提示 B點(diǎn)之前的培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)，之后的分瓶培養(yǎng)稱為傳代培養(yǎng)。 (2)AB段和DE段繁殖速度緩慢的原因是什么？ 提示 AB段發(fā)生了接觸抑制；DE段細(xì)胞大部分衰老失去分裂能力。 (3)E點(diǎn)后細(xì)胞有何特點(diǎn)？ 提示 E點(diǎn)后的細(xì)胞大多數(shù)具有異倍體核型，能無(wú)限增殖(有“細(xì)胞系”之稱),2.就“核移植”問(wèn)題思考： (1)進(jìn)行核移植時(shí)，為何選用去核的“卵母細(xì)胞”？ 提示 選用去核卵(母)細(xì)胞的原因：卵(母)細(xì)胞比較大，容易操作；卵(母)細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)多，營(yíng)養(yǎng)豐富，含有促進(jìn)核全能性表達(dá)的物質(zhì)。 (2)(教材P49討論2解答)用于核移植的供體細(xì)胞一般都選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞，想一想，這是為什么？ 提示 培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞一般當(dāng)傳代至1050代左右時(shí)，部分細(xì)胞核型可能會(huì)發(fā)生變化，其細(xì)胞遺傳物質(zhì)可能會(huì)發(fā)生突變，而10代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型。因此，在體細(xì)胞核移植中，為了保證供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)，通常采用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞。,1.(2018全國(guó)卷，38)2018年細(xì)胞期刊報(bào)道，中國(guó)科學(xué)家率先成功地應(yīng)用體細(xì)胞對(duì)非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物進(jìn)行克隆，獲得兩只克隆猴“中中”和“華華”?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)“中中”和“華華”的獲得涉及核移植過(guò)程，核移植是指 。通過(guò)核移植方法獲得的克隆猴，與核供體相比，克隆猴體細(xì)胞的染色體數(shù)目_(填“減半”“加倍”或“不變”)。 (2)哺乳動(dòng)物的核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植，胚胎細(xì)胞核移植獲得克隆動(dòng)物的難度 (填“大于”或“小于”)體細(xì)胞核移植，其原因是_。,(3)在哺乳動(dòng)物核移植的過(guò)程中，若分別以雌性個(gè)體和雄性個(gè)體的體細(xì)胞作為核供體，通常，所得到的兩個(gè)克隆動(dòng)物體細(xì)胞的常染色體數(shù)目 (填“相同”或“不同”)，性染色體組合 (填“相同”或“不同”)。 解析 (1)動(dòng)物核移植是將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核，移入一個(gè)已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的胚胎，這個(gè)新的胚胎最終發(fā)育為動(dòng)物個(gè)體。用核移植的方法得到的動(dòng)物稱為克隆動(dòng)物，與核供體相比，其細(xì)胞的染色體數(shù)目不變。(2)由于動(dòng)物胚胎細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)其全能性相對(duì)容易，而動(dòng)物體細(xì)胞分化程度高，恢復(fù)其全能性十分困難，所以，胚胎細(xì)胞核移植獲得克隆動(dòng)物的難度明顯低于體細(xì)胞核移植。(3)哺乳動(dòng)物雌性和雄性個(gè)體的體細(xì)胞中常染色體數(shù)目相同，所以分別以雌性和雄性個(gè)體的體細(xì)胞為供體，克隆動(dòng)物體細(xì)胞的常染色體數(shù)目相同，但其性染色體組合不同。,答案 (1)將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞核，移入一個(gè)已去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中 不變 (2)小于 胚胎細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)全能性相對(duì)容易 (3)相同 不同,2.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是其他動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)?；卮鹣铝杏嘘P(guān)問(wèn)題： (1)進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，需先用 酶處理組織塊，使其分散成單個(gè)細(xì)胞。在培養(yǎng)過(guò)程中，懸液中分散的細(xì)胞貼附瓶壁生長(zhǎng)，稱為 。 (2)傳代培養(yǎng)的細(xì)胞一般傳至 代后不易傳下去。在傳代培養(yǎng)過(guò)程中，某些細(xì)胞會(huì)克服細(xì)胞壽命的自然極限，獲得不死性，正在朝著等同于 細(xì)胞的方向發(fā)展。 (3)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基是合成培養(yǎng)基，通常需加入 等一些天然成分。細(xì)胞培養(yǎng)所需的氣體主要有 。,(4)進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，為了防止污染，常在培養(yǎng)液中加入一定量的 。培養(yǎng)過(guò)程中，為了清除代謝產(chǎn)物，防止其積累對(duì)細(xì)胞造成危害，應(yīng)定期 。 答案 (1)胰蛋白(或膠原蛋白) 細(xì)胞貼壁 (2)10 癌 (3)血清、血漿 O2和CO2 (4)抗生素 更換培養(yǎng)液,1.植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物細(xì)胞融合的“同”與“不同” (1)植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物細(xì)胞融合中酶的作用對(duì)象不同，纖維素酶和果膠酶作用于細(xì)胞壁，而胰蛋白酶等作用于動(dòng)物細(xì)胞間的蛋白質(zhì)。 (2)相比植物體細(xì)胞雜交，動(dòng)物細(xì)胞融合特有的誘導(dǎo)方式是用滅活的病毒處理，其他物理、化學(xué)誘導(dǎo)融合的手段與植物體細(xì)胞雜交過(guò)程中誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合方法相同。,2.單克隆抗體制備過(guò)程中兩次篩選的比較,澄清易錯(cuò)易混強(qiáng)化科學(xué)思維,易錯(cuò)易混,易錯(cuò)點(diǎn)1 不清楚動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)為何添加抗生素？為什么定期更換培養(yǎng)液，為何使用胰蛋白酶而不使用胃蛋白酶？ 點(diǎn)撥 進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞傳代培養(yǎng)時(shí)為防止培養(yǎng)過(guò)程中的污染，有必要加抗生素；為防止細(xì)胞代謝產(chǎn)物積累，需定期更換培養(yǎng)液，培養(yǎng)過(guò)程中分散細(xì)胞時(shí)不能用胃蛋白酶，因?yàn)槲傅鞍酌缸饔玫倪m宜pH約為1.8。胰蛋白酶作用的適宜pH為7.27.8，而多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜pH為7.27.4。,易錯(cuò)點(diǎn)2 混淆原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng) 點(diǎn)撥 (1)原代培養(yǎng)：細(xì)胞懸液第一次在