學(xué)海導(dǎo)航高考生物一輪總復(fù)習(xí)第36講細(xì)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(xì)胞工程細(xì)胞工程 考點(diǎn)一 植物細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)胞都具有發(fā)育成完整生物個體的潛能，這種潛能叫細(xì)胞的全能性。 (2) 理論依據(jù)：一般生物體的每一個細(xì)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(xì)胞(精子)體細(xì)胞；植物體細(xì)胞動物體細(xì)胞；胚胎

2、干細(xì)胞其他干細(xì)胞體細(xì)胞 說明：卵細(xì)胞和精子是已分化的細(xì)胞，而受精卵和胚胎干細(xì)胞未分化；動物體細(xì)胞全能性目前只表現(xiàn)出細(xì)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(xì)胞團(tuán)。 (4) 脫分化與再分化兩過程均與生長素、細(xì)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(tuán)有特定結(jié)構(gòu)和功能的薄壁細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)胞雜交 1 植物體細(xì)胞雜交的原理：膜的流動性和細(xì)胞的全能性。 2 植物體細(xì)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(xì)胞壁所用酶：纖維素酶和果膠酶，因?yàn)榧?xì)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(jìn)行誘導(dǎo)融合，先進(jìn)行膜的融合，再進(jìn)行核的融合，最后形成雜種細(xì)胞，雜種細(xì)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(xì)胞，所以需要進(jìn)行篩選)。 (4) 細(xì)胞融合成功的標(biāo)志：產(chǎn)生新的細(xì)胞壁。 (5) 與傳統(tǒng)植物有性雜交相比的優(yōu)點(diǎn)：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?yàn)殡s種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì)。 (7) 通過植物體細(xì)胞雜交所得到的雜種細(xì)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(xì)胞的傷害 B在愈傷組織培養(yǎng)中加入細(xì)胞融合的誘導(dǎo)劑，可獲得染色體加倍的細(xì)胞 C出芽是細(xì)胞再分化的結(jié)果，受基因選擇性表達(dá)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(xì)胞雜交、細(xì)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?dú)⑺辣砻嫖⑸?，又防止傷害組織細(xì)胞，影響組織培養(yǎng)，A項(xiàng)正確；植物細(xì)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(xì)胞壁的愈傷組織細(xì)胞不能誘導(dǎo)融合形成染色體加倍的細(xì)胞，B項(xiàng)錯誤；出芽和生根都是細(xì)胞再分化的結(jié)果，其實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)，C項(xiàng)正確；萘乙酸為生長素類似物，可誘導(dǎo)愈傷組織生根，D項(xiàng)正確。 三、植物細(xì)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(xì)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(xì)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?；卮鹣铝袉栴}： (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_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(xì)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(xì)胞壁的主要成分。去除細(xì)胞壁常用的方法是用纖維素酶和果膠酶去除。去除細(xì)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(xì)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(xì)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(diǎn)二 動物細(xì)胞工程 一、動物細(xì)胞培養(yǎng) 1 概念：動物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動物機(jī)體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細(xì)胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)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(xì)胞制成細(xì)胞懸液轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進(jìn)行原代培養(yǎng)貼滿瓶壁的細(xì)胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細(xì)胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。細(xì)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(xì)胞分裂能力強(qiáng)。 (2) 制備單個細(xì)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(xì)胞，分散成單個細(xì)胞后，細(xì)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(xì)胞水平操作的其他技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。 (3) 貼壁生長、接觸抑制 貼壁生長：是指分散的細(xì)胞很快貼附在瓶壁上的現(xiàn)象。 接觸抑制：是指貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時，細(xì)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(xì)胞培養(yǎng)。 傳代培養(yǎng)：指細(xì)胞懸液培養(yǎng)一段時間后，貼滿瓶壁的細(xì)胞重新用胰蛋白酶等處理，再分瓶繼續(xù)讓細(xì)胞增殖而進(jìn)行的細(xì)胞培養(yǎng)。兩者的分界點(diǎn)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(xì)胞。 第二次用胰蛋白酶是使貼壁細(xì)胞從瓶壁上脫落下來，使之分散成單個細(xì)胞。 特別提醒：如何通過細(xì)胞培養(yǎng)檢測有毒物質(zhì)毒性的大小？ 用含有一定濃度有毒物質(zhì)的細(xì)胞培養(yǎng)液和正常細(xì)胞培養(yǎng)液同時培養(yǎng)正常細(xì)胞，通過對照觀察變異細(xì)胞的百分?jǐn)?shù)來確定其毒性強(qiáng)弱。 【例4】(2013浙江卷)實(shí)驗(yàn)小鼠皮膚細(xì)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(shí)驗(yàn)小鼠進(jìn)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(xì)胞大多具有異倍體核型 D丁過程得到的細(xì)胞具有異質(zhì)性 解析：本題以小鼠皮膚細(xì)胞培養(yǎng)為載體，綜合考查了動物細(xì)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(xì)胞培養(yǎng)需要無毒無菌的環(huán)境，甲過程指從實(shí)驗(yàn)小鼠身上取下皮膚組織，該過程需要對小鼠進(jìn)行消毒處理，A項(xiàng)正確；乙過程表示將得到的皮膚組織分散成單個細(xì)胞制備成細(xì)胞懸液，可用胰蛋白酶或膠原蛋白酶進(jìn)行處理，B項(xiàng)正確；丙過程表示原代培養(yǎng)，此時的細(xì)胞仍能保持正常的二倍體核型，C項(xiàng)錯誤；丁過程表示傳代培養(yǎng)，此時得到的細(xì)胞會克服細(xì)胞壽命的自然極限，獲得不死性，這些細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生突變，正在朝著等同于癌細(xì)胞的方向發(fā)展，D項(xiàng)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(xì)胞培養(yǎng)的比較 【例5 】(2013大綱卷)關(guān)于動物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的敘述，錯誤的是( B ) A動物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)所用培養(yǎng)基不同 B動物細(xì)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(xì)胞可離體培養(yǎng)增殖 D動物細(xì)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(xì)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(xì)胞核移植技術(shù)與克隆動物 1 概念：動物體細(xì)胞核移植是將動物一個細(xì)胞的細(xì)胞核移入一個已經(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(xì)胞核具有全能性。 3 過程： (1) 供核細(xì)胞：優(yōu)良動物的體細(xì)胞培養(yǎng) 10 代以內(nèi)的細(xì)胞。 (2) 受體細(xì)胞：去核的M期卵母細(xì)胞；因?yàn)镸期卵母細(xì)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(xì)胞表達(dá)全能性的物質(zhì)。 (3) 克隆動物遺傳物質(zhì)來源：細(xì)胞核基因來自供體，細(xì)胞質(zhì)基因主要來自于去核的受體細(xì)胞。 (4) 核移植產(chǎn)生的克隆動物與提供細(xì)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(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用 (1) 加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)良畜群繁育； (2) 保護(hù)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(xì)胞克隆技術(shù)進(jìn)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(xì)胞，將細(xì)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(shí)驗(yàn)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(xì)胞核的_ 性。 (2) 在細(xì)胞核植入受體卵母細(xì)胞之前，要用顯微針去除卵母細(xì)胞的_，再將唾液腺細(xì)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(jī)鹽類和有機(jī)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(xì)胞核移植技術(shù)利用了動物細(xì)胞核的全能性；在供體

17、細(xì)胞的細(xì)胞核移入受體細(xì)胞之前，必須將受體細(xì)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(jī)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)?？寺〖夹g(shù)根本無法培育出完全相同的個體，原因可能是在細(xì)胞分裂過程中發(fā)生基因突變或個體發(fā)育中受細(xì)胞質(zhì)基因及環(huán)境的影響?；蛱结樇夹g(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(xì)胞核 維生素、激素、氨基酸、核苷酸 動物血清 (3) 細(xì)胞分裂過程中可能發(fā)生基因突變、染色體變異或卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的遺傳物質(zhì)DNA也控制后代的性狀表達(dá) (4) 基因工程 人的胰島素基因 基因探針

18、三、動物細(xì)胞融合與單克隆抗體 1 動物細(xì)胞融合 (1) 概念：也稱細(xì)胞雜交，是指兩個或多個動物細(xì)胞結(jié)合形成一個細(xì)胞的過程。融合后形成的具有原來兩個或多個細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞，稱為雜交細(xì)胞。 (2) 原理：與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同，細(xì)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(yuǎn)緣雜交的不親和性，成為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)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(xì)胞產(chǎn)生性質(zhì)單一的抗體。雜交瘤細(xì)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(qiáng)，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(xì)胞 B中使用胰蛋白酶有利于雜交瘤細(xì)胞的形成 C同時具有脾臟細(xì)胞和鼠骨髓瘤細(xì)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(xì)胞群 解析：本題考查單克隆抗體