高考生物二輪復習 專題19 細胞工程課件.ppt

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考點57 植物細胞工程,考點58 動物細胞工程,專題19 細胞工程,,高考考法突破,考法1 植物細胞工程的過程,考法3 種群數(shù)量變化的曲線分析及應用,應試基礎必備,考點57 植物細胞工程,考點57 植物細胞工程,考法2 有關種群特征的比較與分析,應試基礎必備,1．細胞工程的概述 (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(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品。 (4)類型：根據(jù)操作對象的不同，可分為植物細胞工程和動物細胞工程。,2．植物體細胞雜交 (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,①過程a為去除細胞壁獲得具有活力的原生質(zhì)體，常用方法是酶解法，所用到的酶是纖維素酶和果膠酶。 ②過程b是原生質(zhì)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。 ③過程c是原生質(zhì)體融合后再生出細胞壁，這是原生質(zhì)體融合成功的標志。 ④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。,考點57 植物細胞工程,應試基礎必備,3．植物細胞工程的應用 (1)植物繁殖的新途徑,,(2)作物新品種的培育：單倍體育種、突變體的利用。 (3)細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：培養(yǎng)到愈傷組織階段。,考點57 植物細胞工程,高考考法突破,角度1 植物激素在組織培養(yǎng)中的作用 在配制好的MS培養(yǎng)基中，常常需要添加植物激素，其中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。植物激素的濃度、使用的先后順序以及用量的比例等，都會影響實驗結(jié)果。 (1)按照不同的順序使用這兩類激素，會得到不同的實驗結(jié)果。,考法1 植物細胞工程的過程,考點57 植物細胞工程,高考考法突破,(2)當同時使用這兩類激素時，兩者用量的比例影響植物細胞的發(fā)育方向。,角度2 關于植物體細胞雜交 1．植物體細胞雜交的原理：原生質(zhì)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．雜種細胞形成的標志：新的細胞壁的生成。 3．植物體細胞雜交的終點：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(zhì)。,考點57 植物細胞工程,高考考法突破,角度3 植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交的比較,考點57 植物細胞工程,角度4 對植物體細胞雜交和有性雜交的比較 1．結(jié)果不同：若兩個不同品種的植物細胞A、B進行融合，A含有2X條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb，B含有2Y條染色體，2個染色體組，其基因型為ccDd，則植物體細胞雜交的結(jié)果應為四倍體，其體細胞中染色體數(shù)為2X＋2Y，基因型為AabbccDd。即體細胞雜交時不管染色體數(shù)、基因組還是染色體組都采用直接相加的方法。而植物有性雜交的結(jié)果是子代細胞中染色體數(shù)為X＋Y、基因型為AbcD或abcD或Abcd或abcd，即先減半再相加。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．適用的定律不同：有性生殖過程中符合孟德爾遺傳定律，而植物體細胞雜交屬于無性生殖，則不符合孟德爾遺傳定律。,角度5 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，由于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。 角度6 兩組概念辨析 1．分化、脫分化和再分化的辨析：由種子發(fā)育成植株的過程中要經(jīng)過細胞分化才能形成不同的組織和器官；誘導植物的根、莖或葉等已經(jīng)分化的細胞，使其失去特有的結(jié)構和功能而轉(zhuǎn)變成未分化狀態(tài)的過程叫脫分化；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(jīng)過分化形成植株的過程叫再分化?！霸佟笔窍鄬τ谟煞N子發(fā)育成植株的過程而言的，因此沒有“分化”就不存在“脫分化”，若沒有“脫分化”也不存在“再分化”。 2．原生質(zhì)、原生質(zhì)體和原生質(zhì)層的辨析：原生質(zhì)與原生質(zhì)體幾乎沒有區(qū)別，在顯微鏡還不發(fā)達的時代，人們通過顯微鏡觀察細胞，只能大概區(qū)分出細胞壁和細胞里的結(jié)構，沒有辦法區(qū)分出細胞膜和各種細胞器，故把植物細胞內(nèi)的結(jié)構稱為原生質(zhì)或原生質(zhì)體，即：細胞膜＋細胞質(zhì)＋細胞核＝原生質(zhì)或原生質(zhì)體。因此動物細胞直接就是原生質(zhì)體，在植物細胞工程中，人為去掉細胞壁所獲得其余的細胞結(jié)構也是原生質(zhì)體。原生質(zhì)層是指成熟植物細胞的細胞膜、液泡膜和這兩層膜之間的細胞質(zhì)。由于成熟植物細胞的液泡體積極大，所以可以把這3部分看成一層極薄的膜，稱為原生質(zhì)層，相當于滲透作用中的半透膜，起到選擇透過的作用。,高考考法突破,考點57 植物細胞工程,返回考法,考點57 植物細胞工程,高考考法突破,考法2 植物細胞工程的應用,角度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 (1)培育脫毒植株的原因：生產(chǎn)上許多無性繁殖作物均受到病毒的侵染，從而導致品種嚴重退化、產(chǎn)量降低和品質(zhì)變差。 (2)培育方法：利用植物分生組織進行培養(yǎng)，可以使新長成的植株脫除病毒。 (3)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(nèi)分布不均勻)；植物細胞的全能性。 (4)檢測病毒存在的方法：①在分子水平上用DNA分子雜交技術檢測病毒的基因；②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(zhì)，進而判斷病毒是否存在；③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 下圖是人工種子的結(jié)構示意圖。,(1)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。 (2)人工胚乳中可以加入適量的養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源以及抗生素、有益菌等，以利于胚狀體生長發(fā)育成幼苗。,考點57 植物細胞工程,高考考法突破,(3)人工種子的優(yōu)點 ①解決了某些作物品種繁殖能力差、結(jié)子困難或發(fā)芽率低等問題。 ②固定雜種優(yōu)勢。天然種子由于在遺傳上具有因減數(shù)分裂引起的重組現(xiàn)象，因而會造成某些遺傳性狀的改變，而人工種子則可以完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性。 ③快捷高效的繁殖方式。天然種子在生產(chǎn)上受季節(jié)的限制，一般每年只能繁殖1～2次，有些甚至十幾年才繁殖一次，而人工種子生產(chǎn)不受季節(jié)限制，而且快捷高效。 ④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。 ⑤用人工種子播種可以節(jié)約糧食。 ⑥人工種子可以進行工業(yè)化生產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)的自動化程度。,角度2 作物新品種的培育 1．單倍體育種：花藥離體培養(yǎng)過程就是植物組織培養(yǎng)過程。,單倍體育種的優(yōu)點是后代不發(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(zhì)等)的影響而發(fā)生突變。從這些產(chǎn)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。,角度3 細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn) 1．方法：利用植物組織培養(yǎng)技術大量生產(chǎn)某些細胞產(chǎn)物。 2．產(chǎn)物種類：蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。 3．獲取細胞產(chǎn)物時選用分生組織為外植體的原因：分生組織細胞分化程度低，容易誘導形成愈傷組織。,考點57 植物細胞工程,返回考法,考點57 植物細胞工程,本考點結(jié)束,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,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,考點58 動物細胞工程,考點58 動物細胞工程,應試基礎必備,1．動物細胞培養(yǎng)和核移植技術 (1)動物細胞培養(yǎng) ①概念：指從動物機體中取出相關的組織，將它分散成單個細胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞生長和增殖。 ②原理：細胞增殖。 ③動物細胞培養(yǎng)的過程,考點58 動物細胞工程,④培養(yǎng)條件 a．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(chǎn)物，防止代謝產(chǎn)物積累對細胞自身造成危害。 b．營養(yǎng)：除糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素之外，通常還需加入血清、血漿等天然成分。 c．適宜溫度和pH：溫度為36.50.5 ℃，pH為7.2～7.4。 d．氣體環(huán)境：主要有CO2和O2。O2是細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。,應試基礎必備,⑤動物細胞培養(yǎng)技術的應用 a．生產(chǎn)病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等。 b．用于基因工程作為受體細胞。 c．用于檢測有毒物質(zhì)，判斷某種物質(zhì)的毒性。 d．用于生理、病理、藥理等方面的研究。 (2)動物體細胞核移植技術和克隆動物 ①概念：動物核移植是將動物的一個細胞的細胞核，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哺乳動物核移植分類：胚胎細胞核移植和體細胞核移植。 ③體細胞核移植的過程 a．克隆動物的過程：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。 b．原理是動物細胞核具有全能性。 c．核移植過程(以高產(chǎn)奶?？寺槔?,考點58 動物細胞工程,應試基礎必備,④體細胞核移植技術的應用前景 a．加速家畜遺傳進程，促進優(yōu)良畜群繁育。 b．保護瀕危物種。 c．轉(zhuǎn)基因克隆動物可以作為生物反應發(fā)生器。 d．為器官移植提供供體。 e．為胚胎發(fā)育及衰老過程的研究提供證據(jù)。 f．用克隆動物做疾病模型。 ⑤存在的問題 a．動物克隆成功率低，不到克隆胚胎的10%。 b．大多數(shù)克隆動物表現(xiàn)出遺傳缺陷。 c．對克隆動物食品的安全問題存在爭議。 2．動物細胞融合和單克隆抗體 (1)動物細胞融合 ①概念：指兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程，又稱細胞雜交。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：細胞膜的流動性。 ③誘導融合的方法：常用聚乙二醇、滅活病毒、電刺激等誘導融合。 ④意義 a．打破種間關系，克服遠緣雜交不親和的障礙。 b．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。 c．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。,考點58 動物細胞工程,應試基礎必備,,(2)單克隆抗體 ①基本原理 a．一種淋巴細胞經(jīng)克隆后只產(chǎn)生一種特異性抗體。 b．細胞融合技術產(chǎn)生的雜交瘤細胞可以保持親代雙方的特性。 c．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制備單克隆抗體的過程,③單克隆抗體的特點：特異性強，靈敏度高，并可大量制備。 ④應用 a．作為診斷試劑：準確識別各種抗原物質(zhì)的細微差異，并與一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合，具有準確、高效、簡易、快速的優(yōu)點。 b．用于治療疾病和運載藥物：主要用于癌癥治療，可制成“生物導彈”，也有少量用于治療其他疾病。,高考考法突破,角度1 動物細胞培養(yǎng)過程中有關操作的分析 1．動物細胞培養(yǎng)時加入CO2和O2的作用：CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH；O2的作用是促進細胞有氧呼吸。 2．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(zhì)、排出代謝廢物。 3．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)。 4．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從瓶壁上分離下來，目的是避免動物細胞的接觸抑制現(xiàn)象。 5．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(zhì)多，營養(yǎng)豐富，含有促進核全能性表達的物質(zhì)。,考點58 動物細胞工程,考法3 動物細胞培養(yǎng)與核移植的過程及應用,高考考法突破,角度2 兩組概念辨析 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) (1)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。 (2)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)10～50次后，出現(xiàn)核型異常，細胞增殖會明顯減緩，甚至完全死亡。,考點58 動物細胞工程,高考考法突破,考點58 動物細胞工程,角度3 動物細胞培養(yǎng)與動物體細胞核移植的比較,高考考法突破,考點58 動物細胞工程,角度4 動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的比較,高考考法突破,考點58 動物細胞工程,角度5 克隆與組織培養(yǎng)、試管動物(嬰兒)的區(qū)分,返回考法,考點58 動物細胞工程,高考考法突破,角度1 血清抗體與單克隆抗體,考法4 動物細胞融合技術與單克隆抗體的制備,角度2 比較制備單克隆抗體過程中的兩次篩選,考點58 動物細胞工程,高考考法突破,角度3 植物體細胞雜交和單克隆抗體制備的比較,考點58 動物細胞工程,,本考點結(jié)束,考點58 動物細胞工程,