新高考生物總復(fù)習(xí)專題21細(xì)胞工程教學(xué)課件

第5部分生物技術(shù)與工程專題21細(xì)胞工程高考

生物新高考專用考點(diǎn)1植物細(xì)胞工程一、細(xì)胞工程的概念與理論基礎(chǔ)概念理解原理和方法細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法操作水平細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平目的獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品理論基礎(chǔ)細(xì)胞的全能性:細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后,仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.理論基礎(chǔ):植物細(xì)胞的全能性。(1)原理:細(xì)胞內(nèi)含本物種全套遺傳信息。(2)全能性表達(dá)的條件:離體、一定的激素和營(yíng)養(yǎng)等。2.過(guò)程知識(shí)歸納

1.外植體:離體培養(yǎng)的植物器官、組織或細(xì)胞。一般選擇植物幼嫩的組織

作為外植體,原因是幼嫩的組織易誘導(dǎo)形成愈傷組織。2.外植體不一定經(jīng)過(guò)脫分化形成愈傷組織,有些植物外植體通過(guò)誘導(dǎo)直接產(chǎn)生胚狀

體。3.在自然狀態(tài)下,當(dāng)植物體的一部分受到機(jī)械損傷、昆蟲(chóng)咬傷或風(fēng)雪等自然災(zāi)害的襲

擊后,能夠在傷口處形成愈傷組織,起到修復(fù)和保護(hù)作用。光照脫分化一般需遮光,因?yàn)槊摲只瘯r(shí)光照,外植體往往容易形成維管組織,而不易形成愈傷組織再分化要照光,因?yàn)檫m當(dāng)光照能誘導(dǎo)葉綠素的合成植物激素生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素的值=1<1>1促進(jìn)愈傷組織形成利于芽分化利于根分化蔗糖提供碳源、提供能量、調(diào)節(jié)滲透壓、防止雜菌滋生、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定(一般不與其他化合物發(fā)生非酶反應(yīng))3.培養(yǎng)條件4.實(shí)例:菊花的組織培養(yǎng)。三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.原理:細(xì)胞膜的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性。2.操作流程3.意義:打破生殖隔離,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種,培育植物新品種等。四、植物細(xì)胞工程的應(yīng)用植物繁殖新途徑快速繁殖也叫微型繁殖,優(yōu)點(diǎn)是繁殖速度快,并可保持優(yōu)良品種的遺傳特性作物脫毒植物頂端分生區(qū)附近(如莖尖)的病毒極少,甚至無(wú)病毒,可用莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng),獲得脫毒苗(如脫毒馬鈴薯、脫毒草莓等)。單倍體育種過(guò)程

優(yōu)點(diǎn)穩(wěn)定遺傳,縮短育種年限突變體的利用原理植物組織培養(yǎng)中的細(xì)胞處于不斷增殖狀態(tài),易受培養(yǎng)條件和誘變因素(如射線、化學(xué)物質(zhì)等)的影響而產(chǎn)生突變,可從中篩選有用的突變體,進(jìn)而培育成新品種過(guò)程

實(shí)例抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草等細(xì)胞產(chǎn)物工廠化生產(chǎn)原理植物細(xì)胞培養(yǎng)是指在離體條件下對(duì)單個(gè)植物細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)一般途徑

產(chǎn)物(1)初生代謝產(chǎn)物:是生物生長(zhǎng)和生存所必需的代謝產(chǎn)物,如糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等。(2)次生代謝產(chǎn)物:不是生物生長(zhǎng)所必需的,一般是在特定組織或器官中,在特定條件下產(chǎn)生的一類小分子有機(jī)化合物,如酚類、萜類和含氮化合物等實(shí)例紫草寧、紫杉醇和人參皂苷等的生產(chǎn)考點(diǎn)2動(dòng)物細(xì)胞工程一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)1.地位與培養(yǎng)條件等地位動(dòng)物細(xì)胞工程常用的技術(shù)包括動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物細(xì)胞核移植、動(dòng)物細(xì)胞融合等。其中動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是動(dòng)物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)培養(yǎng)條件營(yíng)養(yǎng)(1)無(wú)機(jī)物:無(wú)機(jī)鹽等(2)有機(jī)物:糖類、氨基酸、維生素、血清等注意:培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞一般用液體培養(yǎng)基(也稱為培養(yǎng)液)無(wú)菌、無(wú)毒的環(huán)境(1)培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具滅菌;(2)無(wú)菌操作;(3)定期更換培養(yǎng)液,以清除代謝物,防止細(xì)胞代謝物積累對(duì)細(xì)胞自身造成傷害溫度、pH培養(yǎng)哺乳動(dòng)物細(xì)胞的適宜溫度多為(36.5±0.5)℃,多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞生存的適宜pH為7.2~7.4氣體環(huán)境培養(yǎng)過(guò)程

知識(shí)歸納

血清中含有多種維持細(xì)胞正常代謝和生長(zhǎng)的物質(zhì),如蛋白質(zhì)、氨基酸、未

知的促生長(zhǎng)因子等,因此動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),為保證細(xì)胞能順利生長(zhǎng)和繁殖,一般需添加

血清等天然成分。2.干細(xì)胞知識(shí)拓展

可借助載體將特定基因?qū)爰?xì)胞中,直接將特定蛋白導(dǎo)入細(xì)胞中或者用小

分子化合物等來(lái)誘導(dǎo)形成iPS細(xì)胞。二、動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)與單克隆抗體1.動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)原理細(xì)胞膜的流動(dòng)性常用方法PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導(dǎo)法等結(jié)果形成雜交細(xì)胞意義突破了有性雜交的局限,使遠(yuǎn)緣雜交成為可能應(yīng)用制備單克隆抗體等知識(shí)歸納

病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠與細(xì)胞膜上的糖蛋白發(fā)生作用,使細(xì)

胞互相凝聚,細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子重新排布,細(xì)胞膜打開(kāi),細(xì)胞發(fā)生融合。制備過(guò)程

2.單克隆抗體的制備及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)能準(zhǔn)確識(shí)別抗原的細(xì)微差異,與特定抗原發(fā)生特異性結(jié)合,并且可以大量制備應(yīng)用作為診斷試劑用同位素或熒光標(biāo)記的單克隆抗體在特定組織中成像的技術(shù),可定位診斷腫瘤、心血管畸形等疾病運(yùn)載藥物如抗體—藥物偶聯(lián)物(ADC)通常由抗體、接頭和藥物組成。如通過(guò)將細(xì)胞毒素(藥物)與能特異性識(shí)別腫瘤抗原的單克隆抗體結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤細(xì)胞的選擇性殺傷治療疾病單克隆抗體藥物已被廣泛用于腫瘤、自身免疫病等疾病的治療,如利妥昔單抗被用于治療復(fù)發(fā)難治的低分化B細(xì)胞淋巴瘤小表達(dá)

ADC的抗體和藥物各具有什么作用?

答案:抗體主要發(fā)揮靶向運(yùn)輸作用,即通過(guò)特異性結(jié)合靶細(xì)胞表面的抗原,將連接的藥

物輸送到靶細(xì)胞;藥物發(fā)揮治療效應(yīng),如殺傷靶細(xì)胞。知識(shí)歸納

1.雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn):既能迅速大量增殖,又能產(chǎn)生抗體。2.兩次篩選的目的:第一次篩選的目的是獲得雜交瘤細(xì)胞,采用的是特定的選擇培養(yǎng)

基,在該培養(yǎng)基中,只有雜交瘤細(xì)胞可以存活。第二次篩選的目的是將能產(chǎn)生特定抗

體的雜交瘤細(xì)胞篩選出來(lái),采用的是抗原—抗體雜交技術(shù)。三、動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物原理動(dòng)物細(xì)胞核具有全能性分類胚胎細(xì)胞核移植(胚胎細(xì)胞分化程度低,表現(xiàn)全能性相對(duì)容易)和體細(xì)胞核移植(體細(xì)胞分化程度高,表現(xiàn)全能性十分困難)核移植過(guò)程

注:MⅡ期卵母細(xì)胞常采用顯微操作法去核,去核指去除紡錘體—染色體復(fù)合物。此外,采用梯度離心、紫外線短時(shí)間照射和化學(xué)物質(zhì)處理等方法在沒(méi)有穿過(guò)卵母細(xì)胞透明帶的情況下去核或使其中的DNA變性應(yīng)用前景畜牧業(yè)(加速家畜遺傳改良進(jìn)程、促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育)、醫(yī)藥衛(wèi)生(如生產(chǎn)醫(yī)用蛋白)等知識(shí)拓展

為避免取核操作傷害供體細(xì)胞,核移植操作時(shí),通常是將供體細(xì)胞直接注

入去核卵母細(xì)胞的透明帶內(nèi),再通過(guò)電融合法誘導(dǎo)兩細(xì)胞融合。易混易錯(cuò)

克隆動(dòng)物與核供體動(dòng)物存在性狀差異的原因(1)克隆動(dòng)物絕大部分DNA來(lái)自核供體動(dòng)物的細(xì)胞核,但其線粒體中的DNA同時(shí)來(lái)自

核供體細(xì)胞和受體卵母細(xì)胞。(2)克隆動(dòng)物所生活的環(huán)境與核供體動(dòng)物生活的環(huán)境不會(huì)完全相同。(3)克隆動(dòng)物可能發(fā)生基因突變或染色體變異。小表達(dá)

體細(xì)胞核移植技術(shù)為什么要選擇MⅡ期的卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞?

答案:MⅡ期的卵母細(xì)胞體積大,易操作,細(xì)胞質(zhì)中含有促使細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)

和營(yíng)養(yǎng)條件?？键c(diǎn)3胚胎工程一、胚胎工程的理論基礎(chǔ)受精場(chǎng)所在自然條件下,哺乳動(dòng)物的受精在輸卵管內(nèi)完成過(guò)程

胚胎早期發(fā)育

易混易錯(cuò)

常以觀察到兩個(gè)極體或者雌、雄原核作為受精的標(biāo)志。二、胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用體外受精

胚胎移植基本操作步驟

注意:受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)優(yōu)勢(shì)可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力實(shí)質(zhì)早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移胚胎分割材料發(fā)育良好,形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚實(shí)質(zhì)胚胎分割可增加動(dòng)物后代,其實(shí)質(zhì)是動(dòng)物的無(wú)性繁殖或克隆的方法之一過(guò)程

意義提高胚胎的利用率小表達(dá)

對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)為什么要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割?

答案:內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來(lái)發(fā)育成胎兒的各種組織,若分割時(shí)不能將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割,會(huì)出

現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良,甚至不能發(fā)育等問(wèn)題。單克隆抗體的制備深挖教材(1)單克隆和單克隆抗體①單克隆:

細(xì)胞只分泌一種特異性抗體。要獲得大量的某種單一抗體,必

須克隆產(chǎn)生這種抗體的

細(xì)胞(選擇性必修3P49)(2022山東,15,2分)。②單克隆抗體:在體外培養(yǎng)條件下,把不能無(wú)限增殖的

細(xì)胞和能在體外大

量增殖的

細(xì)胞融合,得到的融合細(xì)胞(雜交瘤細(xì)胞)既能大量增殖,又能產(chǎn)

生足夠數(shù)量的特定抗體,該抗體就稱為單克隆抗體(選擇性必修3P49)(2023北京,12,2分)。一個(gè)B淋巴單一的B淋巴一種B淋巴骨髓瘤(2)單克隆抗體制備過(guò)程:細(xì)胞融合前,需先用

對(duì)小鼠免疫,再取小鼠的

(含B淋巴細(xì)胞)用

酶處理,并用培養(yǎng)液將細(xì)胞制成細(xì)胞懸液,進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。用

法誘導(dǎo)

細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合,并用選擇培養(yǎng)基(如HAT培養(yǎng)基)篩選,該培養(yǎng)基對(duì)

和

生長(zhǎng)具有抑制作用。獲得雜交瘤細(xì)胞后,將其接種到96孔板,進(jìn)行

培養(yǎng),然后用

進(jìn)行抗體檢測(cè),多次篩選

(選擇性必修3P48—49)(2023湖北,22,16分)(2023北京,12,2分)(2022遼寧,24,10分)。特定的抗原脾臟細(xì)胞胰蛋白(或膠原蛋白)滅活病毒誘導(dǎo)(或PEG融合或電融合)B淋巴未融合的親本細(xì)胞融合的具有同種核的細(xì)胞克隆化特定