《2012届高三一轮复习生物课件：专题二_细胞工程（新人教版选修3）.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012届高三一轮复习生物课件：专题二_细胞工程（新人教版选修3）.ppt（80页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题二细胞工程 知识排查 考点诠解一 植物组织培养1 植物组织培养技术 1 细胞的全能性是指具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞 都具有发育成完整生物体的潜能 2 在生物的生长发育过程中 细胞未表现出全能性的原因是细胞中的基因在特定的时间和空间条件下选择性表达出各种蛋白质 4 植物组织培养的概念 在无菌和人工控制的条件下 将离体的植物器官 组织 细胞 培养在人工配制的培养基上 给予适宜的培养条件 诱导其产生愈伤组织 丛芽 最终形成完整植株 特别提醒 细胞具有全能性与脱分化和再分化 1 细胞全能性的原因 生物体的每个细胞都具有发育成完整个体所必需的全部基因 2 细胞全能性的比较 受精卵 生殖细
2、胞 体细胞植物细胞 动物细胞分化程度低的细胞 分化程度高的细胞 3 细胞全能性的实现 植物细胞在离体 一定的营养物质 激素和其他外界条件下 经脱分化和再分化可实现其全能性 发育为完整个体 离体的动物体细胞 全能性受到限制 但其核仍具有全能性 但需借助卵细胞的细胞质才能表现出来 4 在愈伤组织的诱导阶段应避光 进行暗培养有利于细胞的脱分化 而在愈伤组织的分化再生阶段要进行光照 5 诱导培养基和分化培养基的营养成分相同 但在激素的种类 含量及比例上有所区别 6 植物组织培养的目的不同 培养阶段也不同 若是进行植物微型繁殖 应培养成植株幼苗 若是生产人工种子 应培养成具有生根发芽能力的胚状体 若是生
3、产细胞产品 则可培养到愈伤组织 从大量培养的愈伤组织中提取产品 如紫草素 紫杉醇等 3 人工种子 1 制备过程 离体组织 诱导植物愈伤组织 体细胞胚的诱导 体细胞胚的成熟 体细胞胚的包裹 储藏或种植 2 结构 目前研制的人工种子 是由胚状体 人工种皮和提供胚状体发育所需营养的人工胚乳三部分组成 如上图所示 3 人工种子的优点 保持优良品种的遗传特性 生产上不受季节限制 且可工厂化生产 克服了试管苗大量储藏和运输的困难 人工胚乳中除含有胚状体发育所需的营养物质外 还可以添加各种附加成分 如固氮细菌 防病虫农药 除草剂和植物激素类似物等 有利于幼苗茁壮成长 提高作物产量 4 人工种子与自然种子的区
4、别 人工种子是通过组织培养 无性生殖 形成的 能保持亲本的优良性状 而自然种子是通过有性生殖形成的 具更大的变异性 3 植物体细胞杂交的结果是获得杂种植株 整个过程包括细胞融合和植物组织培养两个阶段 4 杂种植物之所以具有两个亲本性状的根本原因在于其内含有两个亲本的遗传物质 3 应用 可突破生殖隔离 克服远缘杂交不亲和的障碍 实现不同物种间的遗传物质重组 从而获得异源多倍体 三 动物细胞培养1 概念 从动物机体中取出相关的组织 将它分散成单个细胞 然后放在适宜的培养基中 让这些细胞生长和繁殖 动物细胞培养技术是其他细胞工程技术的基础 2 过程 1 取材 一般选取动物胚胎或幼龄动物的组织或器官
5、2 制备细胞悬液 将材料剪碎 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理 使之分散成单个细胞 然后用培养液稀释制成细胞悬液 3 原代培养 动物组织消化后的初次培养称为原代培养 在培养过程中 细胞会出现贴壁生长和接触抑制现象 4 传代培养 对贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶等处理 然后分瓶继续培养的过程称为传代培养 细胞在传至10 50代左右时其增殖会逐渐缓慢 以至于停止增殖 但部分细胞因细胞核型发生变化 会朝向等同于癌细胞的方向发展 3 培养条件 1 无菌 无毒的环境 对培养液和所有培养用具进行灭菌处理 在培养液中添加一定量的抗生素 定期更换培养液 以清除代谢产物 2 营养 合成培养基的成分包括糖 氨基酸 促生长
6、因子 无机盐 微量元素等 在使用时 通常需加入血清 血浆等 3 温度和pH 适宜温度为36 5 0 5 pH为7 2 7 4 4 气体环境 所需气体主要有O2和CO2 其中CO2的主要作用是维持培养液的pH 4 应用 1 制备有价值的生物制品 如病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体等 2 转基因动物的培育 3 检测有毒物质 判断某种物质的毒性 特别提醒 动物细胞培养与植物组织培养的比较见下表 四 动物体细胞核移植技术和克隆动物1 概念 将一个动物细胞的细胞核 移入一个去核的卵母细胞中 使其重组并发育成一个新的胚胎 这个新的胚胎最终发育为动物个体 用核移植的方法得到的动物称为克隆动物 2 分类 哺乳动物
7、核移植可分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植 由于动物体细胞分化程度高于胚胎细胞 因此动物体细胞核移植的难度更高 3 过程 1 供体细胞的采集和培养 2 受体细胞 卵母细胞 采集后 在体外培养到减数第二次分裂中期 并用微型吸管吸出细胞核与第一极体 3 将供体细胞注入去核卵母细胞后 通过电刺激使两细胞融合 构建重组胚胎 4 将重组胚胎移入代孕母体体内 发育成与供体遗传物质相同的个体 4 应用 1 加速家畜遗传改良进程 促进优良畜群繁育 2 保护濒危物种 3 生产医用蛋白 4 作为异种移植的供体 5 用于组织器官的移植 6 了解胚胎发育和衰老过程 1 供体细胞应选取优良动物的体细胞 一般选用传代培养1
8、0代以内的细胞 2 受体细胞应选用处于减数第二次分裂中期的去核卵母细胞 因处于此期的细胞具备与精子受精的能力 3 将供体细胞注入去核卵母细胞后 需用电刺激或化学方法处理 激活受体细胞 使其完成减数分裂并发育为早期胚胎 4 生产出的克隆动物的性状与供体动物基本相同 但由于受体动物的细胞质基因也要控制性状 因此克隆动物并不完全和供体动物相同 5 此过程涉及动物细胞培养 显微注射技术 胚胎移植等技术操作 五 动物细胞融合与单克隆抗体1 动物细胞融合 1 概念 两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程 融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞 称为杂交细胞 2 常用的诱导因素 聚乙二醇 灭
9、活的病毒 电激等 3 意义 突破了有性杂交方法的局限 使远缘杂交成为可能 2 单克隆抗体 1 制备过程 对小鼠注射特定的抗原蛋白 以使其产生相应的B淋巴细胞 B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合 可形成多种杂交细胞 用特定的选择性培养基进行筛选 未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞会死亡 只有融合的杂种细胞才能生长 对杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测 可获得能分泌所需抗体的细胞 将能产生特定抗体的杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖或体外培养 可获得大量的单克隆抗体 2 杂交瘤细胞特点 既能大量繁殖 又能产生专一抗体 3 单克隆抗体的优点 特异性强 灵敏度高 产量大 4 单克隆抗体的应用 作为诊断试剂
10、准确识别各种抗原物质并特异性地与之结合 用于治疗疾病和运载药物 制成 生物导弹 热点突破题型一植物组织培养及应用典例1香蕉原产热带地区 是我国南方重要的经济作物之一 广东省冬季常受强寒潮和霜冻影响 对香蕉生长发育影响很大 由香蕉束顶病毒 BBTV 单链环状DNA病毒 引起的香蕉束顶病 对香蕉生产的危害十分严重 当前香蕉栽培品种多为三倍体 由于无性繁殖是香蕉繁育的主要方式 缺少遗传变异性 因此利用基因工程等现代科技手段提高其种植水平 具有重要意义 请根据上述材料 回答下列问题 1 简述香蕉大规模快速繁殖技术的过程 2 脱毒香蕉苗的获得 可采用 的方法 此方法的依据是 和 3 建立可靠的BBTV检
11、测方法可以监控脱毒香蕉苗的质量 请问可用哪些方法检测病毒的存在 列举两种方法 4 在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因afp对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值 该基因可以从这些鱼的DNA中扩增得到 试述在提取和纯化DNA时影响提纯效果的因素及其依据 列举两点 5 如何利用afp基因 通过转基因技术获得抗寒能力提高的香蕉植株 在运用转基因香蕉的过程中 在生态安全方面可能会出现什么问题 列举两点 6 从细胞工程的角度出发 简述一种培育抗寒香蕉品种的方法及其依据 另外 抑制果胶裂解酶的活性可以延长香蕉果实储藏期 请描述采用蛋白质工程技术降低该酶活性的一般过程 解析 香蕉是三倍体 高度不育 要大规模快
12、速繁殖 只能通过植物组织培养 培育人工种子进行繁殖 植物的茎尖 根尖不带病毒 可通过组织培养的方式获得脱毒苗 用细胞工程的方法培育抗寒香蕉品种 应该采用体细胞杂交技术 让不同品种的体细胞进行融合 通过对杂种细胞进行组织培养获得新个体 从中筛选出所需类型 答案 1 选取香蕉外植体 通过诱导脱分化产生愈伤组织 然后通过调整植物激素比例 再分化形成芽和根 获得大量试管苗 或通过诱导形成大量胚状体 制成人工种子 适宜条件下萌发长成幼苗 2 茎尖 分生组织 组织培养茎尖不带病毒 或病毒在植物体内分布不均匀 植物细胞全能性 3 BBTV病毒基因的检测 DNA分子杂交技术 BBTV病毒蛋白的检测 获得抗血清
13、 利用抗原 抗体的杂交反应 判断病毒是否存在 4 选择NaCl溶液的合适浓度 利用DNA和其他杂质在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同的特性 达到分离目的 加入一定量酒精 使部分蛋白质杂质溶解于酒精 与DNA分离 加入蛋白酶 除去蛋白质杂质的干扰 控制DNA提取的温度 使大多数蛋白质杂质变性 答出其中两点即可 5 将afp基因插入土壤农杆菌的质粒中 构建表达载体 通过农杆菌的转化导入香蕉受体细胞 成功转化的香蕉细胞通过组织培养形成植株 生态安全问题包括 外源基因扩散到其他物种 外源基因漂移 转基因植株扩散影响生态系统的结构和功能 转基因植株扩散对生物多样性的影响 转基因植物残体或分泌物对环境的影
14、响 答出其中两点即可 6 体细胞杂交育种 其依据是将不同品种的香蕉体细胞利用体细胞杂交技术融合成杂种细胞后培育出抗寒香蕉品种 或体细胞诱变育种 其依据是利用诱变剂等方法使香蕉离体培养的细胞发生基因突变 然后筛选培育出抗寒品种 蛋白质工程方法的步骤为 果胶裂解酶蛋白的功能分析 果胶裂解酶蛋白的结构预测和设计 果胶裂解酶基因的改造 题型二植物体细胞杂交典例2叶肉细胞原生质体的分离和培养的主要过程可以用下面的图解简单表示 根据图解回答问题 1 图解中 酶解 所用的酶应该包括 和 2 原生质体的结构由 三部分组成 3 在培养基的成分中 除了各种营养成分外 还必须含有 才能诱导获得愈伤组织 4 获得原生
15、质体后 需要对其活力进行检查 下列最适合的实验是 A 观察原生质体的结构是否完整B 观察细胞质流动C 观察细胞的有丝分裂D 观察叶绿体数目的多少 5 一般在培养基上培养24 48h后 大部分原生质体已再生出细胞壁 可以通过取样 利用25 蔗糖溶液以及其他用具 通过 实验来鉴别细胞壁是否已经再生 解析 对植物细胞酶解的目的是除去细胞壁 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶 因此酶解所需的酶是纤维素酶和果胶酶 原生质体包括细胞膜 细胞质和细胞核三部分 在植物组织培养的培养基中必须含有合适比例的生长素和细胞分裂素才能促使原生质体形成愈伤组织 活细胞的细胞质具有流动性 因此要对原生质体的活力进行检查时
16、观察细胞质流动最适合 植物细胞有无细胞壁再生 可以通过质壁分离和复原的实验来验证 答案 1 纤维素酶果胶酶 2 细胞膜 细胞质 细胞核 3 生长素细胞分裂素 4 B 5 植物细胞的质壁分离和复原 题型三动物细胞培养的过程 条件及应用典例3某研究小组进行药物试验时 以动物肝细胞为材料 测定药物对体外培养细胞的毒性 供培养的细胞有甲 乙两种 甲细胞为肝肿瘤细胞 乙细胞为正常肝细胞 请回答下列有关动物细胞培养的问题 1 将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养 培养液及其他培养条件均相同 一段时间后 观察到甲细胞数量比乙细胞数量 2 在动物细胞培养时 通常在合成培养基中加入适量血清 其原因是 细胞培养应在含5 CO2的恒温培养箱中进行 CO2的作用是 3 在两种细胞生长过程中 当乙细胞铺满瓶壁时 其生长 药物试验需要大量细胞 两种细胞频繁传代 甲细胞比乙细胞可以传代的次数更 若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液 需用 消化处理 4 为了防止细胞培养过程中细菌的污染 可向培养液中加入适量的 5 已知癌基因X过量表达与肝肿瘤的发生密切相关 要试验一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响 可将甲细胞
