600分考點 700分考法（A版）2019版高考生物總復習 第十九章 細胞工程課件.ppt

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1、第十九章細胞工程,考點48植物細胞工程,高考考法突破,考法1植物細胞工程的過程,應試基礎必備,考法2植物細胞工程的應用,,1.細胞工程的概述,應試基礎必備,（1）原理方法：細胞生物學和分子生物學的原理和方法。（2）操作水平：細胞水平或細胞器水平。（3）達到目的：改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品。（4）類型：根據操作對象的不同，可分為植物細胞工程和動物細胞工程。,,（1）概念：指將不同種的植物體細胞在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術。（2）原理（理論基礎）：細胞膜的流動性和植物細胞的全能性。（3）過程,2.植物體細胞雜交,過程a為去除細胞壁獲得具有活力的原生質體，常

2、用方法是酶解法，所用到的酶是纖維素酶和果膠酶。過程b是原生質體的融合，人工誘導的物理法包括離心、振動、電激等；化學法一般用聚乙二醇(PEG)作誘導劑。過程c是原生質體融合后再生出細胞壁，這是原生質體融合成功的標志。植物體細胞雜交的意義：克服遠緣雜交不親和的障礙，培育作物新品種。,（1）植物繁殖的新途徑微型繁殖：保持優(yōu)良品種的遺傳特性，高效快速地實現(xiàn)大量繁殖作物脫毒：利用分生區(qū)附近（如莖尖）組織培養(yǎng)獲得脫毒苗人工種子：胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等包上人工種皮制成（2）作物新品種的培育：單倍體育種、突變體的利用（3）細胞產物的工廠化生產：培養(yǎng)到愈傷組織階段,3.植物細胞工程的應用,（1）原理：原生

3、質體融合的過程利用了細胞膜的流動性，雜種細胞發(fā)育成雜種植株利用了細胞的全能性。（2）形成標志：新的細胞壁的生成。（3）終點：培育成雜種植株。（4）雜種植株特征：具備兩種植物的遺傳特征。原因是雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質。,1.關于植物體細胞雜交,高考考法突破,考法1植物細胞工程的過程,(5)植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交的比較,（6）植物體細胞雜交過程中去除細胞壁的方法及原理植物細胞壁的存在阻礙了植物細胞的融合，用酶解法既能去除細胞壁，又能保持細胞的完整性。植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，因此需要用纖維素酶和果膠酶。,(1)結果不同體細胞雜交:不管染色體數(shù)、基因組還是染色體組都采用直接相

4、加；植物有性雜交:先減半再相加【注意】在減數(shù)分裂過程中前者染色體聯(lián)會正常，后者由于染色體聯(lián)會異常導致后代不育。,2.對植物體細胞雜交和有性雜交的比較,(2)適用的定律不同有性生殖過程中符合孟德爾遺傳定律植物體細胞雜交：屬于無性生殖，不符合孟德爾遺傳定律,(1)分化、脫分化和再分化的辨析分化：由種子發(fā)育成植株的過程中要經過細胞分化才能形成不同的組織和器官脫分化：誘導植物的根、莖或葉等已經分化的細胞，使其失去特有的結構和功能而轉變成未分化狀態(tài)再分化：植物的根、莖或葉等脫分化后形成具有分生能力的愈傷組織，愈傷組織再經過分化形成植株的過程,3.兩組概念辨析,（2）原生質、原生質體、原生質層、原生質滴的

5、辨析原生質：細胞內的生命物質。一個動物細胞就是一團原生質。植物細胞除去細胞壁以外的部分就是原生質原生質體：除去細胞壁以外的植物細胞原生質層：包括植物細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。不包括細胞核和細胞液原生質滴：動物精子形成過程中，細胞核變?yōu)榫拥念^，高爾基體發(fā)育為頭部的頂體，中心體演變?yōu)榫拥奈?，線粒體演變?yōu)榫€粒體鞘。細胞內的其他物質濃縮為球狀，叫作原生質滴。原生質滴隨著精子的成熟向后移動最后脫落,海南生物201731，15分甲、乙兩名同學分別以某種植物的綠色葉片和白色花瓣為材料，利用植物組織培養(yǎng)技術繁殖該植物?；卮鹣铝袉栴}：（1）以該植物的綠色葉片和白色花瓣作為外植體，在一定條件下進行

6、組織培養(yǎng)，均能獲得試管苗，其原理是____________。（2）甲、乙同學在誘導愈傷組織所用的培養(yǎng)基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到__________。若要用細胞作為材料進行培養(yǎng)獲得幼苗，該細胞應具備的條件是____________（填“具有完整的細胞核”“具有葉綠體”或“已轉入抗性基因”）。（3）圖中A、B、C所示的是不同的培養(yǎng)結果，該不同結果的出現(xiàn)主要是由于培養(yǎng)基中兩種激素用量的不同造成的，這兩種激素是__________。A中的愈傷組織是葉肉細胞經________形成的。（4）若該種植物是一種雜合體的名貴花卉，要快速獲得與原植株基因型和表現(xiàn)型都相同的該種花卉，可用組織培養(yǎng)方法

7、繁殖，在培養(yǎng)時，_______（填“能”或“不能”）采用經減數(shù)分裂得到的花粉粒作為外植體，原因是___________________________。,【解析】（1）外植體在一定條件下進行組織培養(yǎng)獲得試管苗的原理是植物細胞的全能性。（2）一分子蔗糖水解后可得到一分子葡萄糖和一分子果糖；若要用細胞作為材料進行培養(yǎng)獲得幼苗，該細胞應具備的條件是具有整套遺傳物質，即具有完整的細胞核。（3）在植物組織培養(yǎng)過程中加入的細胞分裂素、生長素的比例不同，培養(yǎng)的結果不同；外植體經脫分化形成愈傷組織，再分化形成完整的植株。（4）依題意不能采用經減數(shù)分裂得到的花粉粒作為外植體，原因是對雜合體的植株來說，其體細胞的

8、基因型相同，而花粉粒的基因型與體細胞的基因型不同，用花粉粒進行組織培養(yǎng)得到的花卉基因型不同于原植株?！敬鸢浮浚?）植物細胞的全能性（2）葡萄糖、果糖具有完整的細胞核（3）細胞分裂素、生長素脫分化（4）不能對雜合體的植株來說，其體細胞的基因型相同，而花粉粒的基因型與體細胞的基因型不同，用花粉粒進行組織培養(yǎng)得到的花卉基因型不同于原植株,,考法2植物細胞工程的應用,1.植物繁殖的新途徑,（1）微型繁殖：不僅可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性，還可以高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖。（2）脫毒植物的培養(yǎng)與檢測培育脫毒植株的原因：無性繁殖作物受到病毒的侵染，從而導致品種嚴重退化、產量降低和品質變差。培育方法：利用植

9、物分生組織進行培養(yǎng)，可以使新長成的植株脫除病毒。原理：莖尖等分生組織中病毒極少，甚至無病毒（病毒在植物體內分布不均勻）；植物細胞的全能性。,檢測病毒存在的方法：a.在分子水平上用DNA分子雜交技術檢測病毒的基因；b.在分子水平上利用抗原抗體的雜交反應檢測病毒的蛋白質，進而判斷病毒是否存在；c.在個體水平上通過采用病毒侵染，觀察個體是否發(fā)生病變的方法進行檢測。,（3）人工種子：如圖是人工種子的結構示意圖：,獲取方法：以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體，不定芽、頂芽和腋芽等為材料，用人工薄膜包裝。人工胚乳中可以加入適量的養(yǎng)分、無機鹽、有機碳以及抗生素、有益菌等，以利于胚狀體生長發(fā)育成幼苗。人工種子的優(yōu)點a

10、.解決了某些作物品種繁殖能力差、結子困難或發(fā)芽率低等問題,b.固定雜種優(yōu)勢。天然種子在遺傳上具有因減數(shù)分裂引起的重組現(xiàn)象，會造成某些遺傳性的改變，而人工種子則可以完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性。c.快捷高效的繁殖方式。天然粽子在生產上受季節(jié)的限制，一般每年只能繁殖12次，有些甚至十幾年才繁殖一次，而人工種子生產不受季節(jié)限制，而且快捷高效。d.可控制植物的生長發(fā)育與抗逆性。針對植物種類和土壤條件，在人工種子的包裹中還可以加入適量的養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源以及抗生素、有益菌等。e.用人工種子播種可以節(jié)約糧食f.人工種子可以進行工業(yè)化生產，提高農業(yè)的自動化程度。,(1)單倍體育種：花藥離體培養(yǎng)過程就是植物

11、組織培養(yǎng)過程優(yōu)點：后代不發(fā)生性狀分離，都是純合子，能夠穩(wěn)定遺傳，明顯縮短了育種年限(2)突變體的利用：在植物組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷分生狀態(tài)，因此容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力(如射線、化學物質等)的影響而發(fā)生突變。從這些產生突變的個體中可以篩選出對人們有用的突變體，進而培育成新品種,2.作物新品種的培育,(1)方法：利用植物組織培養(yǎng)技術大量生產某些細胞產物(2)產物種類：蛋白質、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等,3.細胞產物的工廠化生產,（）選育的融合藻應具有A藻與B藻的優(yōu)點。（）誘導融合前需用纖維素酶處理兩種藻，其目的是獲得。（）通過以下三步篩選融合藻，步驟可淘汰藻，步驟可淘汰

12、生長速率較慢的藻落，再通過步驟獲取生產所需的融合藻。步驟a：觀察藻落的大小。步驟b：用不含有機碳源（碳源生物生長的碳素來源）的培養(yǎng)基進行光照培養(yǎng)。步驟c：測定DHA含量。,（）以獲得的融合藻為材料進行甲、乙、丙三組實驗，結果如圖。甲組條件下，融合藻產生H的細胞器是；丙組條件下產生ATP的細胞器是______。與甲、丙兩組相比，乙組融合藻生長速率較快，原因是在該培養(yǎng)條件下。甲、乙兩組DHA產量均較高，但實際生產中往往采用甲組的培養(yǎng)條件，其原因是____________________。,【解析】（1）根據題中表格可以看出，A藻自養(yǎng)，能產生DHA,但生長速率低；B藻異養(yǎng)，不能產生DHA，但生長速率

13、快。所以利用細胞融合技術選育一種具有兩種藻優(yōu)良性狀的高產融合藻。（2）纖維素酶能催化纖維素分解，進而分解真核藻類的細胞壁，獲得原生質體，進行細胞融合。（3）首先根據步驟a，觀察藻落的大小，可以淘汰生長速率較慢的A藻，將直徑大的藻落即生長速率較快的B藻和融合藻篩選出來，然后通過步驟b用不含有機碳源的培養(yǎng)基進行光照培養(yǎng)，淘汰異養(yǎng)的B藻落，再通過步驟c將能產生DHA的A-B融合藻篩選出來。（4）甲組融合藻在有光照的條件下，既可以進行呼吸作用，也可以進行光合作用，產生H的細胞器是線粒體和葉綠體。丙組在黑暗的條件下，融合藻利用葡萄糖只進行呼吸作用，產生ATP的細胞器只有線粒體。與甲、丙兩組相比，乙組在光

14、照條件下可以進行光合作用，也可以利用培養(yǎng)基中的葡萄糖，既可自養(yǎng)也可異養(yǎng)；甲、乙兩組相比，甲組是常用的培養(yǎng)條件，原因是融合藻是自養(yǎng)生物，可以利用光能合成有機物，不需添加葡萄糖，降低了生產成本，還可以防止異養(yǎng)的雜菌生長。,【答案】（1）產生DHA,自養(yǎng)特性快速生長（2）原生質體（3）bac（4）線粒體、葉綠體線粒體融合藻既能光能自養(yǎng)又能異養(yǎng)融合藻利用光能和簡單的無機物即能生長，不需添加葡萄糖，可降低成本，也可防止雜菌生長,,考點49動物細胞工程,高考考法突破,考法3動物細胞培養(yǎng)與核移植的過程及應用,應試基礎必備,考法4動物細胞融合技術與單克隆抗體的制備,應試基礎必備,1.動物細胞培養(yǎng),（1）原理：

15、細胞增殖。（2）動物細胞培養(yǎng)的過程,（3）培養(yǎng)條件無菌、無毒的環(huán)境：對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進行無菌處理；通常在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素，以防培養(yǎng)過程中的污染；定期更換培養(yǎng)液，以便清除代謝產物，防止代謝產物積累對細胞自身造成危害。營養(yǎng)：除糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素之外，通常還需要加入血清、血漿等天然成分。適宜溫度和pH：溫度為36.50.5，pH為7.27.4.氣體環(huán)境：5%CO2維持培養(yǎng)液pH.,（4）動物細胞培養(yǎng)技術的應用生產病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等用于基因工程作為受體用于檢測有毒物質，判斷某種物質的毒性用于生理、病理、藥理等方面的研究,（1）哺乳動物核移植分類：胚胎細

16、胞核移植和體細胞核移植。（2）體細胞核移植的過程過程：動物體細胞克隆包括動物細胞核移植和胚胎移植兩個過程。原理：動物細胞核具有全能性。核移植過程(以高產奶?？寺槔?,2.動物體細胞核移植技術和克隆動物,（3）體細胞核移植技術的應用前景加速家畜遺傳進程，促進優(yōu)良畜群繁育。保護瀕危物種。轉基因克隆動物可以作為生物反應發(fā)生器。為器官移植提供供體。為胚胎發(fā)育及衰老過程的研究提供證據。用克隆動物做疾病模型。（4）存在的問題動物克隆成功率低，不到克隆胚胎的10%。大多數(shù)克隆動物表現(xiàn)出遺傳缺陷。對克隆動物食品的安全問題存在爭議。,（1）原理：細胞膜的流動性。（2）誘導融合的方法：聚乙二醇、滅活病毒、電刺激

17、等誘導融合。（3）意義打破種間關系，克服遠緣雜交不親和的障礙。是研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物新品種培育等的重要手段。為雜交瘤細胞技術發(fā)展與單克隆抗體的制備開辟了新途徑。,3.動物細胞融合,（1）基本原理一種淋巴細胞經克隆后只產生一種特異性抗體。細胞融合技術產生的雜交瘤細胞可以保持親代雙方的特性。雜交瘤細胞的篩選、體外培養(yǎng)大量增殖，以獲得所需抗體。（2）過程,4.單克隆抗體,（3）特點：特異性強，靈敏度高，并可大量制備。（4）應用作為診斷試劑：準確識別各種抗原物質的細微差異，并與一定抗原發(fā)生特異性結合，具有準確、高效、簡易、快速的優(yōu)點。用于治療疾病和運載藥物：主要用于癌癥治療，可制成“生物

18、導彈”，也有少量用于治療其他疾病。,（1）培養(yǎng)動物肝臟細胞時切成小薄片的原因：有利于肝臟細胞充分吸收氧氣和營養(yǎng)物質、排出代謝廢物。（2）動物細胞培養(yǎng)時選用幼齡動物組織或胚胎進行細胞培養(yǎng)的原因：幼齡動物組織或胚胎的細胞分化程度低，增殖能力很強，更易于培養(yǎng)。（3）在動物細胞培養(yǎng)過程中兩次用到胰蛋白酶的作用：第一次是將剪碎的組織分散成單個細胞；第二次是將貼壁細胞分散開，進行傳代培養(yǎng)。,考法3動物細胞培養(yǎng)與核移植的過程及應用,1.動物細胞培養(yǎng)過程中有關操作的分析,高考考法突破,（4）核移植時選用去核卵(母)細胞的原因：卵(母)細胞比較大，易操作卵(母)細胞細胞質多，營養(yǎng)豐富，含有促進核全能性表達的物質

19、（5）正常動物細胞培養(yǎng)的特點：貼壁生長和接觸抑制。,（1）細胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細胞貼壁。細胞數(shù)目不斷增多，當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，這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制（2）原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)原代培養(yǎng)：細胞懸液第一次在瓶中培養(yǎng)，沒有分瓶培養(yǎng)之前的細胞培養(yǎng)。原代培養(yǎng)的細胞核型正常傳代培養(yǎng)：原代培養(yǎng)的細胞生長、繁殖一定時間后，由于空間不足或細胞密度過大導致營養(yǎng)枯竭，影響細胞的生長，因此需要重新用胰蛋白酶等處理，進行分瓶擴大培養(yǎng)，即傳代培養(yǎng)。一般情況下，傳代培養(yǎng)1050次后，出現(xiàn)核型異常，細胞增殖會明顯減緩，甚至完全死亡,2.兩組概念辨析

20、,3.動物細胞培養(yǎng)與動物體細胞核移植的比較,4.克隆與組織培養(yǎng)、試管動物(嬰兒)的區(qū)分,（2）經過多次傳代后，供體細胞中的穩(wěn)定性會降低。因此，選材時必須關注傳代次數(shù)。（3）若獲得的克隆動物與供體動物性狀不完全相同，從遺傳物質的角度分析其原因是。（4）與克隆羊“多莉（利）”培育成功一樣，其他克隆動物的成功獲得也證明了。,【解析】（1）核移植技術中，供體可以是雌性也可以是雄性，因此，A的性染色體組成可為XX或XY；去核的方法是顯微操作，將早期胚胎移入代孕個體的技術是胚胎移植。（2）動物細胞傳代培養(yǎng)至1050代時，部分細胞的遺傳物質（核型）可能會發(fā)生變化，因此，核移植技術中的供體細胞應為傳代培養(yǎng)10

21、代以內的細胞。（3）克隆動物的遺傳物質來源于兩個個體，其核基因來自于供體，細胞質基因來自于受體（卵母細胞），細胞質基因也會影響克隆動物的性狀。（4）克隆動物的成功獲得證明了動物已分化的體細胞的細胞核具有全能性。,【答案】（1）XX或XY顯微操作胚胎移植（2）遺傳物質（3）卵母細胞的細胞質中的遺傳物質會對克隆動物的性狀產生影響（4）動物已分化體細胞的細胞核具有全能性,考法4動物細胞融合技術與單克隆抗體的制備,1.血清抗體與單克隆抗體,2.比較制備單克隆抗體過程中的兩次篩選,【注意】取相應B淋巴細胞前必須先注射相應抗原，否則不能獲得單克隆抗體。誘導融合的兩種細胞名稱及作用：免疫過的B淋巴細胞(漿細

22、胞)的作用是產生抗體；骨髓瘤細胞能無限增殖。,3.植物體細胞雜交和單克隆抗體制備的比較,注意：動物細胞融合是制備單克隆抗體的基礎，制備單克隆抗體時動物細胞融合的應用,若要制備雜交瘤細胞，需取免疫后小鼠的B淋巴細胞（染色體數(shù)目40條），并將該細胞與體外培養(yǎng)的小鼠骨髓瘤細胞（染色體數(shù)目60條）按一定比例加入試管中，再加入聚乙二醇誘導細胞融合。經篩選培養(yǎng)及抗體檢測，得到不斷分泌抗A抗體的雜交瘤細胞?；卮鹣铝袉栴}：,（1）制備融合所需的B淋巴細胞時，所用免疫小鼠的血清抗體效價需達到16000以上，則小鼠最少需要經過次免疫后才能有符合要求的。達到要求后的X、Y、Z這3只免疫小鼠中，最適合用于制備B淋巴細

23、胞的是小鼠，理由是。（2）細胞融合實驗完成后，融合體系中除含有未融合的細胞和雜交瘤細胞外，可能還有，體系中出現(xiàn)多種類型細胞的原因是。（3）雜交瘤細胞中有個細胞核，染色體數(shù)目最多是條。（4）未融合的B淋巴細胞經多次傳代培養(yǎng)后都不能存活，原因是。,【解析】（1）據圖分析，第四次注射后Y小鼠的血清抗體效價已達到16000以上，小鼠Y的B淋巴細胞產生的抗體效價最高，最適用于制備B淋巴細胞。（2）融合體系中除了未融合的細胞和雜交瘤細胞之外，還有骨髓瘤細胞和B淋巴細胞的自身融合產物，由于細胞融合是隨機的，且融合率達不到100%，故體系中會出現(xiàn)多種類型的細胞。（3）雜交瘤細胞形成后，由于核膜具有流動性，故小鼠的免疫B淋巴細胞核與其骨髓瘤細胞核會融合形成一個雜交的細胞核。正常情況下細胞核中的染色體數(shù)目為兩個細胞染色體數(shù)目之和，即100條。（4）未融合的B淋巴細胞經多次傳代培養(yǎng)后，都不能存活，說明B淋巴細胞不能無限增殖?！敬鸢浮浚?）4YY小鼠的血清抗體效價最高（2）B淋巴細胞相互融合形成的細胞、骨髓瘤細胞相互融合形成的細胞細胞融合是隨機的，且融合率達不到100%（3）1100（4）不能無限增殖,,敬請期待下一章！,