學(xué)海導(dǎo)航高考生物一輪總復(fù)習(xí)第36講細胞工程名師優(yōu)質(zhì)課件新人教版選修3

1、第第36講講 細胞工程細胞工程 考點一 植物細胞工程 一、植物組織培養(yǎng) 1 概念：植物組織培養(yǎng)技術(shù)就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。 2 原理：細胞的全能性 (1) 概念：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞都具有發(fā)育成完整生物個體的潛能，這種潛能叫細胞的全能性。 (2) 理論依據(jù)：一般生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因。 (3) 全能性高低的比較(一般情況下)：受精卵(最高)卵細胞(精子)體細胞；植物體細胞動物體細胞；胚胎

2、干細胞其他干細胞體細胞 說明：卵細胞和精子是已分化的細胞，而受精卵和胚胎干細胞未分化；動物體細胞全能性目前只表現(xiàn)出細胞核全能性。 3 過程 (1) 脫分化：由外植體成為愈傷組織的過程。 (2) 再分化：由愈傷組織成為幼苗或胚狀結(jié)構(gòu)的過程。 (3) 愈傷組織：是指排列疏松、高度液泡化、無特定形態(tài)的薄壁細胞團。 (4) 脫分化與再分化兩過程均與生長素、細胞分裂素的比例有關(guān)： 【例1】下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)的敘述，正確的是 ( D ) A愈傷組織是一團有特定結(jié)構(gòu)和功能的薄壁細胞 B二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化后得到穩(wěn)定遺傳的植株 C用人工薄膜將胚狀體、愈傷組織等分別包裝可制成人工種子 D植物耐鹽突

3、變體可通過添加適量 NaCl的培養(yǎng)基培養(yǎng)篩選而獲得 解析：愈傷組織是在植物組織培養(yǎng)過程中，已經(jīng)分化的細胞經(jīng)過誘導(dǎo)失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成的未分化的細胞；二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化后得到的是單倍體植株，只有一個染色體組的植物是高度不育的；人工種子是以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽或腋芽經(jīng)過人工薄膜包裝后得到的。 二、植物體細胞雜交 1 植物體細胞雜交的原理：膜的流動性和細胞的全能性。 2 植物體細胞雜交技術(shù)流程圖分析： (1) 過程：為去壁，為原生質(zhì)體融合，為植物組織培養(yǎng)(為脫分化，為再分化)。 (2) 去掉細胞壁所用酶：纖維素酶和果膠酶，因為細胞壁的成分主要為纖維素和果膠。

4、 (3) 誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法 物理法：離心、振動、電激。 化學(xué)法：聚乙二醇(PEG) 。 在誘導(dǎo)劑的作用下進行誘導(dǎo)融合，先進行膜的融合，再進行核的融合，最后形成雜種細胞，雜種細胞有三種(AA型、BB型、AB型，只有AB型才是我們所需要的雜種細胞，所以需要進行篩選)。 (4) 細胞融合成功的標(biāo)志：產(chǎn)生新的細胞壁。 (5) 與傳統(tǒng)植物有性雜交相比的優(yōu)點：能克服生殖隔離的限制。 (6) 目的：培育具備兩種植物的遺傳特征的雜種植株，因為雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì)。 (7) 通過植物體細胞雜交所得到的雜種細胞，不管是染色體基因組還是染色體組都采用直接相加的方法。 【例2 】(2013重慶卷)某

5、興趣小組擬用組織培養(yǎng)繁殖一種名貴花卉，其技術(shù)路線為“取材消毒愈傷組織培養(yǎng)出芽生根移栽”。下列有關(guān)敘述，錯誤的是( B ) A消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又減少消毒劑對細胞的傷害 B在愈傷組織培養(yǎng)中加入細胞融合的誘導(dǎo)劑，可獲得染色體加倍的細胞 C出芽是細胞再分化的結(jié)果，受基因選擇性表達的調(diào)控 D生根時，培養(yǎng)基通常應(yīng)含萘乙酸等生長素類調(diào)節(jié)劑 解析：本題考查植物組織培養(yǎng)相關(guān)知識和考生的理解能力，涉及外植體的消毒、植物體細胞雜交、細胞分化及植物生長調(diào)節(jié)劑對組織培養(yǎng)的影響等內(nèi)容。消毒劑的使用既要殺死表面微生物，又防止傷害組織細胞，影響組織培養(yǎng)，A項正確；植物細胞融合是指經(jīng)纖維素酶和果膠酶處理后得

6、到的原生質(zhì)體的誘導(dǎo)融合，帶有細胞壁的愈傷組織細胞不能誘導(dǎo)融合形成染色體加倍的細胞，B項錯誤；出芽和生根都是細胞再分化的結(jié)果，其實質(zhì)是基因的選擇性表達，C項正確；萘乙酸為生長素類似物，可誘導(dǎo)愈傷組織生根，D項正確。 三、植物細胞工程的應(yīng)用 1 快速繁殖(微型繁殖)：通過組織培養(yǎng)，快速大量繁殖種苗。 2 作物脫毒，生產(chǎn)人工種子：采用莖尖(無病毒)等組織培養(yǎng)的方式來脫除植物病毒。 3 培育作物新品種：單倍體育種 花藥離體培養(yǎng)形成單倍體，人工加倍后篩選出需要的新品種；突變體培育 組織培養(yǎng)中誘導(dǎo)突變體，培育新品種。 4 細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：從人工培養(yǎng)的愈傷組織提取細胞中的某種成分，如紫草素、香料等。

7、【例3 】(2013新課標(biāo)卷)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含有A和B的新型藥用植物。回答下列問題： (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。形成的融合細胞進一步培養(yǎng)形成_組織，然后經(jīng)過_形成完整的雜種植株。這種培育技術(shù)稱為_。 解析：本題考查植物細胞工程的相關(guān)內(nèi)容并結(jié)合考查了多倍體育種。 (1) 纖維素和果膠是細胞壁的主要成分。去除細胞壁常用的方法是用纖維素酶和果膠酶去除。去除細胞壁后，得到原生質(zhì)體。誘導(dǎo)融合后，原生質(zhì)體需要經(jīng)過脫分化過程形成愈

8、傷組織，然后再經(jīng)過再分化過程形成完整的雜種植株。 答案：(1) 纖維素 果膠 原生質(zhì)體 愈傷 再分化 植物體細胞雜交技術(shù) (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_。 解析：(2) 后代不育一般是由于在減數(shù)分裂過程中染色體聯(lián)會紊亂引起的。 答案：(2) 體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體 在減數(shù)分裂過程中，前者染色體聯(lián)會異常，而后者染色體聯(lián)會正常 (3) 這種雜種植株可通過制作人工種子的方法來大量繁殖。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。 解析：(3) 制造人工種子一般采用經(jīng)植物組

9、織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽或腋芽。 答案：(3) 胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽 考點二 動物細胞工程 一、動物細胞培養(yǎng) 1 概念：動物細胞培養(yǎng)就是從動物機體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞生長和繁殖。 2 過程：取動物組織塊(動物胚胎或幼齡動物的器官或組織)剪碎用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞制成細胞懸液轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進行原代培養(yǎng)貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。細胞培養(yǎng)流程示意圖如下： 流程分析： (1) 取材的依據(jù)：動物胚胎或幼齡動物的器官或組織，這樣的組織細胞分裂能力強。 (2) 制備單個細胞懸液的方

10、法與原因：剪碎并用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞，分散成單個細胞后，細胞所需的營養(yǎng)容易供應(yīng)，其代謝廢物容易排出，同時可使得在細胞水平操作的其他技術(shù)得以實現(xiàn)。 (3) 貼壁生長、接觸抑制 貼壁生長：是指分散的細胞很快貼附在瓶壁上的現(xiàn)象。 接觸抑制：是指貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞就會停止分裂增殖的現(xiàn)象。 (4) 原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng) 原代培養(yǎng)：指動物組織處理后的初次培養(yǎng)，是沒有分瓶培養(yǎng)之前的細胞培養(yǎng)。 傳代培養(yǎng)：指細胞懸液培養(yǎng)一段時間后，貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶等處理，再分瓶繼續(xù)讓細胞增殖而進行的細胞培養(yǎng)。兩者的分界點是分瓶培養(yǎng)。 (5) 兩次使用胰蛋白酶的作用 第一次用胰蛋

11、白酶處理剪碎的組織是使之分散成單個細胞。 第二次用胰蛋白酶是使貼壁細胞從瓶壁上脫落下來，使之分散成單個細胞。 特別提醒：如何通過細胞培養(yǎng)檢測有毒物質(zhì)毒性的大??？ 用含有一定濃度有毒物質(zhì)的細胞培養(yǎng)液和正常細胞培養(yǎng)液同時培養(yǎng)正常細胞，通過對照觀察變異細胞的百分數(shù)來確定其毒性強弱。 【例4】(2013浙江卷)實驗小鼠皮膚細胞培養(yǎng)(非克隆培養(yǎng))的基本過程如圖所示。下列敘述錯誤的是( C ) A甲過程需要對實驗小鼠進行消毒 B乙過程對皮膚組織可用胰蛋白酶消化 C丙過程得到的細胞大多具有異倍體核型 D丁過程得到的細胞具有異質(zhì)性 解析：本題以小鼠皮膚細胞培養(yǎng)為載體，綜合考查了動物細胞培養(yǎng)相關(guān)操作過程和考生的

12、識記理解能力，涉及組織塊的處理、原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)等相關(guān)內(nèi)容，整體難度不大。動物細胞培養(yǎng)需要無毒無菌的環(huán)境，甲過程指從實驗小鼠身上取下皮膚組織，該過程需要對小鼠進行消毒處理，A項正確；乙過程表示將得到的皮膚組織分散成單個細胞制備成細胞懸液，可用胰蛋白酶或膠原蛋白酶進行處理，B項正確；丙過程表示原代培養(yǎng)，此時的細胞仍能保持正常的二倍體核型，C項錯誤；丁過程表示傳代培養(yǎng)，此時得到的細胞會克服細胞壽命的自然極限，獲得不死性，這些細胞已經(jīng)發(fā)生突變，正在朝著等同于癌細胞的方向發(fā)展，D項正確。 3.應(yīng)用：(1)生產(chǎn)蛋白質(zhì)制品如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等；(2)檢測有毒物質(zhì)；(3)研究藥理病理；(4)移

13、植治療。 4植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的比較 【例5 】(2013大綱卷)關(guān)于動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的敘述，錯誤的是( B ) A動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)所用培養(yǎng)基不同 B動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)過程中都要用到胰蛋白酶 C煙草葉片離體培養(yǎng)能產(chǎn)生新個體，小鼠雜交瘤細胞可離體培養(yǎng)增殖 D動物細胞培養(yǎng)可用于檢測有毒物質(zhì)，莖尖培養(yǎng)可用于植物脫除病毒 解析：本題考查學(xué)生對細胞工程技術(shù)的了解，難度較低。植物組織培養(yǎng)不需要用胰蛋白酶，B錯誤。 二、動物體細胞核移植技術(shù)與克隆動物 1 概念：動物體細胞核移植是將動物一個細胞的細胞核移入一個已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這個新

14、的胚胎最終發(fā)育為動物個體。用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物。 2 原理：動物體細胞核具有全能性。 3 過程： (1) 供核細胞：優(yōu)良動物的體細胞培養(yǎng) 10 代以內(nèi)的細胞。 (2) 受體細胞：去核的M期卵母細胞；因為M期卵母細胞體積大，易于操作；卵黃多，營養(yǎng)豐富，為發(fā)育提供充足的營養(yǎng)；且含有激發(fā)重組細胞表達全能性的物質(zhì)。 (3) 克隆動物遺傳物質(zhì)來源：細胞核基因來自供體，細胞質(zhì)基因主要來自于去核的受體細胞。 (4) 核移植產(chǎn)生的克隆動物與提供細胞核的供體親本性狀有差異的原因： 克隆動物遺傳物質(zhì)來自兩個親本。 發(fā)育過程中可能發(fā)生基因突變、染色體變異導(dǎo)致性狀改變。 外界環(huán)境條件的影響可能引起不可

15、遺傳的變異。 4 體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用 (1) 加速家畜遺傳改良進程，促進良畜群繁育； (2) 保護瀕危物種，增大存活數(shù)量；(3) 生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白；(4) 作為異種移植的供體；(5) 用于組織器官的移植等治療性克隆的過程如下： 5 比較克隆與組織培養(yǎng)、試管嬰兒 【例6 】(2013金華模擬)日本研究人員依靠體細胞克隆技術(shù)進行反復(fù)“拷貝”，成功培育出第四代克隆豬。這個研究小組培育的第一代克隆豬于2004年4 月誕生，此后，他們又從長大的克隆豬唾液腺中提取細胞，將細胞核植入未受精的卵子中，依次培育出第二代和第三代克隆豬。研究人員發(fā)現(xiàn)，豬與人類身體構(gòu)造相似，克隆豬可作為研究人類疾病的實驗動物。

16、根據(jù)材料回答下列問題。 (1) 第四代克隆豬利用了動物細胞核的_ 性。 (2) 在細胞核植入受體卵母細胞之前，要用顯微針去除卵母細胞的_，再將唾液腺細胞核注入。獲得的重組胚胎需要體外培養(yǎng)，培養(yǎng)時不僅要有無機鹽類和有機鹽類，而且還要有_等營養(yǎng)成分及_等物質(zhì)。當(dāng)發(fā)育到囊胚期時，將其移植到受體雌性動物體內(nèi)。 (3) 研究顯示，利用克隆技術(shù)根本無法培育出完全相同的個體，究其原因，除了發(fā)育過程中的環(huán)境因素的影響外，還可能有_等原因。 (4) 如果希望克隆豬都能生產(chǎn)人體胰島素，那么需要利用_技術(shù)，把_拼接到豬的核基因中。轉(zhuǎn)基因是否成功都可以用_檢測。 解析：體細胞核移植技術(shù)利用了動物細胞核的全能性；在供體

17、細胞的細胞核移入受體細胞之前，必須將受體細胞的遺傳物質(zhì)去掉或?qū)⑵淦茐?。哺乳動物胚胎的培養(yǎng)液成分一般都比較復(fù)雜，除一些無機鹽類外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分以及血清等物質(zhì)。克隆技術(shù)根本無法培育出完全相同的個體，原因可能是在細胞分裂過程中發(fā)生基因突變或個體發(fā)育中受細胞質(zhì)基因及環(huán)境的影響。基因探針技術(shù)的原理是 DNA分子雜交，可用于疾病診斷、生物檢測等。 答案：(1) 全能 (2) 細胞核 維生素、激素、氨基酸、核苷酸 動物血清 (3) 細胞分裂過程中可能發(fā)生基因突變、染色體變異或卵母細胞的細胞質(zhì)內(nèi)的遺傳物質(zhì)DNA也控制后代的性狀表達 (4) 基因工程 人的胰島素基因 基因探針

18、三、動物細胞融合與單克隆抗體 1 動物細胞融合 (1) 概念：也稱細胞雜交，是指兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程。融合后形成的具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞，稱為雜交細胞。 (2) 原理：與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同，細胞膜的流動性。 (3) 方法：與植物原生質(zhì)體融合的方法類似，常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇(PEG) 、電刺激、此外還可用滅活的病毒誘導(dǎo)。 (4) 意義：克服遠緣雜交的不親和性，成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物新品種培育的重要手段。 2 單克隆抗體 單克隆抗體：指由雜交瘤細胞產(chǎn)生性質(zhì)單一的抗體。雜交瘤細胞既能無限繁殖又能產(chǎn)生專一抗體；單克隆抗體特異性強，靈敏度高，并能大量制備。 3 單克隆抗體制備過程： 單克隆抗體制備過程過程示意圖 【例7 】(2013重慶卷)如圖是單克隆抗體制備流程的簡明示意圖。下列有關(guān)敘述，正確的是( ) 【例7 】(2013重慶卷)如圖是單克隆抗體制備流程的簡明示意圖。下列有關(guān)敘述，正確的是( D ) A是從已免疫的小鼠脾臟中獲得的效應(yīng)T淋巴細胞 B中使用胰蛋白酶有利于雜交瘤細胞的形成 C同時具有脾臟細胞和鼠骨髓瘤細胞的特性 D是經(jīng)篩選培養(yǎng)獲得的能分泌特異性抗體的細胞群 解析：本題考查單克隆抗體