新高考生物總復習專題21細胞工程教學課件

第5部分生物技術與工程專題21細胞工程高考

生物新高考專用考點1植物細胞工程一、細胞工程的概念與理論基礎概念理解原理和方法細胞生物學、分子生物學和發(fā)育生物學等多學科的原理和方法操作水平細胞器、細胞或組織水平目的獲得特定的細胞、組織、器官、個體或其產品理論基礎細胞的全能性:細胞經分裂和分化后,仍然具有產生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能二、植物組織培養(yǎng)技術1.理論基礎:植物細胞的全能性。(1)原理:細胞內含本物種全套遺傳信息。(2)全能性表達的條件:離體、一定的激素和營養(yǎng)等。2.過程知識歸納

1.外植體:離體培養(yǎng)的植物器官、組織或細胞。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形成愈傷組織。2.外植體不一定經過脫分化形成愈傷組織,有些植物外植體通過誘導直接產生胚狀

體。3.在自然狀態(tài)下,當植物體的一部分受到機械損傷、昆蟲咬傷或風雪等自然災害的襲

擊后,能夠在傷口處形成愈傷組織,起到修復和保護作用。光照脫分化一般需遮光,因為脫分化時光照,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,因為適當光照能誘導葉綠素的合成植物激素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激素生長素和細胞分裂素的比例影響植物細胞的發(fā)育方向生長素/細胞分裂素的值=1<1>1促進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、調節(jié)滲透壓、防止雜菌滋生、化學性質穩(wěn)定(一般不與其他化合物發(fā)生非酶反應)3.培養(yǎng)條件4.實例:菊花的組織培養(yǎng)。三、植物體細胞雜交技術1.原理:細胞膜的流動性和植物細胞的全能性。2.操作流程3.意義:打破生殖隔離,實現遠緣雜交育種,培育植物新品種等。四、植物細胞工程的應用植物繁殖新途徑快速繁殖也叫微型繁殖,優(yōu)點是繁殖速度快,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,甚至無病毒,可用莖尖進行組織培養(yǎng),獲得脫毒苗(如脫毒馬鈴薯、脫毒草莓等)。單倍體育種過程

優(yōu)點穩(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、化學物質等)的影響而產生突變,可從中篩選有用的突變體,進而培育成新品種過程

實例抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草等細胞產物工廠化生產原理植物細胞培養(yǎng)是指在離體條件下對單個植物細胞或細胞團進行培養(yǎng)使其增殖的技術一般途徑

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

知識歸納

血清中含有多種維持細胞正常代謝和生長的物質,如蛋白質、氨基酸、未

知的促生長因子等,因此動物細胞培養(yǎng)時,為保證細胞能順利生長和繁殖,一般需添加

血清等天然成分。2.干細胞知識拓展

可借助載體將特定基因導入細胞中,直接將特定蛋白導入細胞中或者用小

分子化合物等來誘導形成iPS細胞。二、動物細胞融合技術與單克隆抗體1.動物細胞融合技術原理細胞膜的流動性常用方法PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導法等結果形成雜交細胞意義突破了有性雜交的局限,使遠緣雜交成為可能應用制備單克隆抗體等知識歸納

病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠與細胞膜上的糖蛋白發(fā)生作用,使細

胞互相凝聚,細胞膜上的蛋白質分子和脂質分子重新排布,細胞膜打開,細胞發(fā)生融合。制備過程

2.單克隆抗體的制備及應用優(yōu)點能準確識別抗原的細微差異,與特定抗原發(fā)生特異性結合,并且可以大量制備應用作為診斷試劑用同位素或熒光標記的單克隆抗體在特定組織中成像的技術,可定位診斷腫瘤、心血管畸形等疾病運載藥物如抗體—藥物偶聯(lián)物(ADC)通常由抗體、接頭和藥物組成。如通過將細胞毒素(藥物)與能特異性識別腫瘤抗原的單克隆抗體結合,實現對腫瘤細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發(fā)難治的低分化B細胞淋巴瘤小表達

ADC的抗體和藥物各具有什么作用?

答案:抗體主要發(fā)揮靶向運輸作用,即通過特異性結合靶細胞表面的抗原,將連接的藥

物輸送到靶細胞;藥物發(fā)揮治療效應,如殺傷靶細胞。知識歸納

1.雜交瘤細胞的特點:既能迅速大量增殖,又能產生抗體。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,只有雜交瘤細胞可以存活。第二次篩選的目的是將能產生特定抗

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

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

為避免取核操作傷害供體細胞,核移植操作時,通常是將供體細胞直接注

入去核卵母細胞的透明帶內,再通過電融合法誘導兩細胞融合。易混易錯

克隆動物與核供體動物存在性狀差異的原因(1)克隆動物絕大部分DNA來自核供體動物的細胞核,但其線粒體中的DNA同時來自

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

體細胞核移植技術為什么要選擇MⅡ期的卵母細胞作為受體細胞?

答案:MⅡ期的卵母細胞體積大,易操作,細胞質中含有促使細胞核全能性表達的物質

和營養(yǎng)條件?？键c3胚胎工程一、胚胎工程的理論基礎受精場所在自然條件下,哺乳動物的受精在輸卵管內完成過程

胚胎早期發(fā)育

易混易錯

常以觀察到兩個極體或者雌、雄原核作為受精的標志。二、胚胎工程技術及其應用體外受精

胚胎移植基本操作步驟

注意:受體對移入子宮的外來胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應優(yōu)勢可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力實質早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉移胚胎分割材料發(fā)育良好,形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚實質胚胎分割可增加動物后代,其實質是動物的無性繁殖或克隆的方法之一過程

意義提高胚胎的利用率小表達

對囊胚階段的胚胎進行分割時為什么要將內細胞團均等分割?

答案:內細胞團將來發(fā)育成胎兒的各種組織,若分割時不能將內細胞團均等分割,會出

現含內細胞團少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良,甚至不能發(fā)育等問題。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

須克隆產生這種抗體的

細胞(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,把不能無限增殖的

細胞和能在體外大

量增殖的

細胞融合,得到的融合細胞(雜交瘤細胞)既能大量增殖,又能產

生足夠數量的特定抗體,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)單克隆抗體制備過程:細胞融合前,需先用

對小鼠免疫,再取小鼠的

(含B淋巴細胞)用

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

法誘導

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

和

生長具有抑制作用。獲得雜交瘤細胞后,將其接種到96孔板,進行

培養(yǎng),然后用

進行抗體檢測,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)。特定的抗原脾臟細胞胰蛋白(或膠原蛋白)滅活病毒誘導(或PEG融合或電融合)B淋巴未融合的親本細胞融合的具有同種核的細胞克隆化特定