2016届高三生物第一轮复习 第35讲 细胞工程课件 新人教版选修3

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1、课标版 生物 第35讲 细胞工程,知识一 植物细胞工程一、细胞工程 1.操作水平: 细胞水平或细胞器水平 。,2.目的:按照人的意愿来改变细胞内的 遗传物质 或获得 细胞 产品 。 二、植物组织培养 1.植物细胞的全能性 (1)概念: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)原理:细胞内含有本物种的 全部遗传信息 。 (3)全能性表达条件:具有完整的细胞结构,处于 离体 状态,提供一 定的 营养、激素 和其他适宜外界条件。 2.植物组织培养技术 (1)原理:植物细胞具有 全能性 。,2.过程,三、植物体细胞杂交技术 1.原理,(1)诱导融合的方法:

2、物理法包括离心、振动、电激等。化学法一般是用 聚乙二醇(PEG) 作为诱导剂。 (2)细胞融合完成的标志是 新的细胞壁的生成 。 (3)植物体细胞杂交的终点是培育成 杂种植株 ,而不是形成杂种细 胞就结束。 3.意义:克服了远缘杂交不亲和的障碍。知能拓展 (1)植物体细胞杂交获得的杂种细胞的类型有三种(以上图 为例):AA型、BB型、AB型,符合要求的只有AB型,需要进行筛选。 (2)杂种植株遗传物质的变化:杂种植株的变异类型属于染色体变异,杂种 植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和,杂种植株属于异源,多倍体。 四、植物细胞工程的应用 1.植物繁殖新途径: 微型繁殖、作物脱毒和人工种子

3、 。 2.培育作物新品种:单倍体育种和 突变体 的利用。 3.细胞产物的工厂化生产:利用 植物组织培养 技术生产蛋白质、 脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。,1.红豆杉是濒危植物,其树皮产生的紫杉醇对癌症有一定的疗效。下图是 红豆杉植株组织培养和细胞培养的流程图,请据图回答下列问题:(1)图中为愈伤组织,通过B过程可最终产生新的植株,通过C过程可产生 大量细胞,则图中A、B、C过程分别表示 ,其中B过程的实质是 。 (2)对的培养一般要采用 培养基,且要不断通入无菌空气并进行,搅拌,其目的是 。 (3)对的培养可获得代谢产物紫杉醇,但培养后期紫杉醇产量下降,其 原因包括 等。 (4)若是红豆杉

4、(基因型为DdTt)的花药,可选用 (填编号)制成人 工种子,该种子萌发的幼苗用 处理,可快速获得纯种植株,该植株 的基因型为 。答案 (1)脱分化、再分化、有丝分裂 基因的选择性表达 (2)液体 保证氧气的供应、使细胞和培养液充分接触 (3)活细胞数量减少,某些代谢产物的积累 (4) 秋水仙素 DDTT或DDtt或ddTT或ddtt,解析 图中为红豆杉离体的器官、组织或细胞(外植体),为愈伤组 织,为试管苗(胚状体),为植物体,为大量的红豆杉细胞;再分化的实 质是细胞内基因的选择性表达,对的培养目的是快速增殖细胞,一般采用 液体培养基进行培养,在培养过程中通入空气是为了保证细胞生长过程中 氧

5、气的供应,不断搅拌的目的是让细胞和培养液充分接触。培养的后期,细 胞代谢产物的积累及营养物质的消耗,导致细胞数量减少。,2.科学家用植物细胞杂交方法,将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融 合,成功地培育出了“番茄马铃薯”杂种植株,如图,其中表示过程, 英文字母表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题:(1)实现过程的技术是 ,在此之前使用 酶处理植物细胞以除去细胞壁。如果将已除去细胞壁的植物细胞放入等 渗溶液中,细胞是何形状? 。过程如放在神舟六号飞船上则更,易进行,这是因为 。与过程密切相关的具有单层膜 结构的细胞器为 。 (2)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中,依据的原理是 , 其中过

6、程相当于 过程,涉及的分裂方式为 。 (3)若番茄细胞内有m条染色体,马铃薯细胞含n条染色体,则“番茄马铃 薯”细胞内含 条染色体;若杂种细胞培育成的“番茄马铃薯” 植株为四倍体,则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株属于 倍 体植株。 (4)如果形成c细胞的a、b细胞都是番茄细胞,那么更简单的得到番茄植株f 的处理方法是 。,(5)若将该方案用在SARS的研究和治疗上,则从理论上讲c细胞的制备可采 用 细胞和 的融合。如果分析出 了所产生抗体的氨基酸序列,则可采用 方法,以 为原料合 成该SARS抗体的基因。答案 (1)原生质体融合 纤维素酶和果胶 呈圆球形 飞船上无重力 干扰更易进行细胞的

7、融合 高尔基体 (2)细胞的全能性 脱分化 有丝分裂 (3)m+n 单 (4)用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 (5)小鼠的骨髓瘤 SARS患者或康复者的B淋巴细胞 化学合成 脱氧核,苷酸解析 (1)植物细胞杂交技术首先应该用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁, 然后使两种原生质体融合;如将原生质体放在等渗溶液中,细胞呈现圆球 形;过程是细胞壁再生的过程,与此有关的细胞器为高尔基体。(2)利用 杂种细胞培育成为杂种植株依据的原理是细胞的全能性,植物的组织培养 过程要经过脱分化和再分化过程,在植物组织培养过程中不涉及减数分裂, 只有有丝分裂。(3)若番茄细胞内有m条染色体,马铃薯细胞含n条染色体, 则产生

8、的“番茄马铃薯”细胞所含的染色体数为二者的染色体数目之 和,即为m+n,属于异源四倍体。该杂种植株的花粉经离体培养得到的植株 虽然含有2个染色体组,但由于是由配子发育而来的,自然是单倍体。(4)如,果杂种细胞的两个细胞为同一种生物细胞,要获得多倍体的更好方法是用 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,用植物细胞杂交技术反而麻烦多了。(5) 制备单克隆抗体需要用经过免疫的B淋巴细胞如SARS患者或康复者的B 淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合,制成杂交瘤细胞。如果分析出了所产生 抗体的氨基酸序列,则可采用化学合成方法,以脱氧核苷酸为原料合成该 SARS抗体的基因。,知识二 动物细胞培养与克隆一、动物细胞培养

9、1.地位:动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移 植、 动物细胞融合 等。其中 动物细胞培养 是其他动物细 胞工程技术的基础。 2.过程 取动物组织块,配制细胞悬液原代培养:具有 贴壁 生长和 接触抑制 的特点传代培养 3.条件 (1)无菌、无毒环境,(2)营养:除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外通常还需 加入 血清、血浆 等一些天然成分。 (3)适宜的温度:36.50.5;适宜的pH:7.27.4。 (4)气体环境 二、动物体细胞克隆(核移植技术) 1.过程:动物体细胞克隆包括 动物细胞核移植 和 胚胎移植 两个过程。 2.原理是 动物细胞核具有全能性 。 3.核

10、移植分类: 胚胎细胞核 移植和体细胞核移植。,4.核移植过程(以克隆高产奶牛为例)5.选用去核卵(母)细胞的原因: 卵(母)细胞比较大,容易操作;卵(母)细 胞细胞质多,营养丰富,含有促进核全能性表达的物质 。 6.体细胞核移植技术存在的问题: 克隆动物存在着健康问题、表现 出遗传和生理缺陷等 。,三、生物技术中的伦理问题 1.克隆人 (1)分类 a.生殖性克隆是指以 繁殖个体 为目的,即用于产生人类个体。 b.治疗性克隆是指利用 核移植 技术获得克隆人胚胎,然后从胚胎 中提取 干细胞 进行医学研究,是利用克隆技术产生特定细胞和组 织(皮肤、神经或肌肉等)用于治疗性移植。 (2)中国政府态度:

11、 禁止生殖性克隆,不反对治疗性克隆 。 2.试管婴儿与设计试管婴儿 (1)试管婴儿:运用体外受精和胚胎移植技术繁殖个体,目的是解决 不 孕夫妇的生育 问题。 (2)设计试管婴儿:体外受精获得的胚胎在移植前进行 遗传学诊断 ,以便筛选出符合特定要求的胚胎。,1.如图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据此回答:(1)容器A中放置的是动物器官或组织。它一般取自 。 (2)容器A中的动物器官或组织首先要进行的处理是 ,然后用 酶处理,这是为了使细胞分散开来,这样做的目的是 。 (3)培养首先在B瓶中进行,瓶中的培养液成分有,等。在此瓶中培养一段时间后,有许多细胞衰老死亡,这是培养到第 代了,到这时的培

12、养称为 。 (4)为了把B瓶中的细胞分散到C瓶中,用 处理,然后配制成 ,再分装。 (5)在C瓶中正常培养了一段时间后,发现细胞全部死亡。原因是 。答案 (1)胚胎或幼龄动物的器官或组织 (2)剪碎 胰蛋白 使细胞与培养液充分接触 (3)葡萄糖、氨基酸、无机盐和动物血清 10 原代培养 (4)胰蛋白酶 细胞悬液,(5)细胞没有发生癌变解析 (1)动物细胞培养过程中所用的组织细胞一般取自于动物胚胎或 幼龄动物的器官或组织,这部分细胞的分裂能力强。(2)在进行动物细胞培 养时应尽量使细胞分散,便于与培养液充分接触进行物质交换,使细胞分散 需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。(3)动物细胞培养过程中使培

13、养液成 分与体内基本相同,所以需要添加葡萄糖、氨基酸、无机盐、动物血清等, 培养的过程分为原代培养和传代培养两大阶段,当培养到第10代左右,许多 细胞出现衰老死亡现象。(4)为了把B瓶中的细胞分散到C瓶中,需要用胰 蛋白酶处理,使细胞分散,从B玻璃瓶壁上脱离下来,制成细胞悬液在C瓶中 继续培养。(5)在C瓶中的培养属于传代培养,在传代培养过程中细胞在传,至1050代左右时,增殖会逐渐缓慢,以至于完全停止,有些细胞可能发生遗 传物质的改变还能继续增殖,如果细胞全部死亡则说明细胞遗传物质没有 改变,即没有发生癌变。,2.美国威斯康星州的一个奶牛场有一头奶牛,年产奶量达30.8 t,我国奶牛产 奶量

14、年平均水平仅为34 t。某人用该高产奶牛的耳朵细胞,采用核移植技 术获得高产奶牛(如图)。(1)目前完成的方法有 、 、 、化学物质处理等。,(2)过程中选择去核卵母细胞作为受体细胞的原因是 。 (3)过程所利用的技术是 ,其原理是 。 (4)该实验的成功说明已分化的耳朵细胞的细胞核中含有与 一样 的全套基因,这种繁殖方式属于 。 (5)若研究发现该高产奶牛线粒体发达,故它的产奶量高,则小牛d成年后具 有这一优良性状吗? 。你的依据是 。答案 (1)显微操作去核法 梯度离心 紫外光短时间照射 (2)卵母细胞体积大,易操作,营养物质丰富,且细胞质中含有激发细胞核全,能性表达的物质 (3)动物细胞培养 细胞增殖 (4)受精卵 无性繁殖 (5)不具有 线粒体中的基因一般通过细胞质传递给后代,而小牛d的细胞 质主要来自于牛a解析 (1)去核的方法有显微操作去核法、梯度离心、紫外光短时间照 射及化学物质处理等。(2)在核移植中常用去核卵母细胞作为受体细胞,是 因为卵母细胞内含有丰富的营养物质,体积比较大,容易操作。(3)过程属 于动物细胞培养,其原理是细胞增殖。(4)该实验的成功证明了动物细胞核 有全能性,因为体细胞核中含有和受精卵一样的全套基因。(5)线粒体中的,