2020版高考浙江选考生物一轮课件：第35讲　克隆技术

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1、第35讲 克隆技术,知识1 克隆的概念与植物克隆,知识2 动物的克隆,知识梳理,考点一 植物的克隆,考点二 动物的克隆,考点突破,知识1 克隆的概念与植物克隆 一、克隆技术,教材研读,1.克隆的概念 不通过两个分子、两个细胞或两个个体的结合,只由一个 模板分子 、 母细胞 或母体直接形成新一代分子、细胞或个体。,2.不同水平上的克隆 (1)分子水平:基因克隆是指某种 目的基因 的复制、分离过程。 (2)细胞水平:细胞克隆技术在利用杂交瘤制备单克隆抗体的操作中得 到充分运用。 (3)个体水平:包括植物的 无性生殖 及 核移植 技术。,3.克隆技术的发展方向 微生物克隆、 遗传工程 克隆、个体水平

2、上的克隆。,4.克隆的条件 (1)具有包含物种完整基因组的 细胞核 的活细胞。 (2)能有效调控细胞核发育的 细胞质 物质。 (3)完成胚胎发育的必要的 环境条件 。,二、植物的克隆 1.原理 植物细胞的全能性,即植物体的每个生活细胞都具有 遗传上的全能 性 ,因而都具有发育为完整植株的潜能。,2.植物组织培养程序 配制培养基 切取 消毒 的组织块 培养 获得愈伤组织 诱导 新植株,3.原生质体培养 离体植物细胞 原生质体 新植株,4.液体悬浮培养 将含有 愈伤组织 的试管 摇床 单细胞。 这种单细胞细胞质丰富、 液泡小 而细胞核大,这是胚性细胞的特 征。在适宜的培养基中,这种单细胞可以发育成

3、 胚状体 ,然后继 续发育,可以形成植株。,5.植物细胞工程 外源遗传物质 受体细胞 具有特定性状的新植株或通过 细胞融合、显微注射等将不同来源的遗传物质重新组合以获得具有特 定性状的新植株,6.植物细胞全能性的表达程度 实践证明,植物体的几乎所有组织的细胞,通过诱导都可以再生新植株, 都具有遗传上的 全能性 。但是由于不同种类植物或同种植物的 不同基因型个体之间遗传性的差异,细胞全能性的表达程度 大不 相同 。有些品种或品系的培养细胞所诱导出的再生植株,在多次 继代培养 后,会丧失细胞全能性的表达能力。,知识2 动物的克隆 一、动物细胞培养 从动物体中取出相关的组织,将其分散成 单个的细胞

4、,然后在人 工控制的培养条件下,使这些细胞得以生存,并保持 生长、分裂(繁 殖)乃至接触抑制 和 有规律的衰老、死亡 等生命活动现象。 二、动物组织培养 动物组织在体外及人工条件下维持生活状态或生长特性。动物组织培 养过程中可以伴随 组织分化 。,三、原代培养和传代培养 1.原代培养:从机体取出后立即进行的细胞、组织培养。 2.传代培养:将 原代培养 的细胞分成若干份,接种到若干份培养基 中,使其继续生长、增殖。,四、细胞系和细胞株 1.细胞系:原代培养物在 首次传代 时就成为细胞系。 2.细胞株:从 原代培养物或细胞系 中获得的具有特殊性质的细胞, 一般具有恒定的染色体组型、 同功酶类型 、

5、病毒敏感性和 生化特性 等。,五、克隆培养法 1.概念:把一个单细胞从群体中分离出来单独培养,使之繁衍成一个 新的细胞群体 的技术。未经克隆化的细胞系具有 异质性 。 2.基本要求:必须肯定所建成的克隆来源于 单个细胞 。,六、动物细胞融合技术及应用 1.原理: 细胞膜的流动性 。 2.方法:物理法(电激)、化学法和 生物法(灭活病毒) 。 3.单克隆抗体的特点: 特异性强,灵敏度高,并可大量制备 。,1.一般来说,动物细胞体外培养需要满足以下条件 ( D ) 无毒的环境 无菌的环境 合成培养基需加血清 温度与动物体温相近 需要O2,不需要CO2 CO2能调节培养液pH A. B. C. D.

6、,解析 动物细胞培养需要满足以下条件:无菌、无毒的环境,在培养 液中可以添加一定量的抗生素,以防止培养过程中的污染;细胞体外培 养需要的营养物质与体内基本相同,需要糖、氨基酸、促生长因子、无 机盐、微量元素等;在使用合成培养基时,通常需要加入血清、血浆等 一些天然成分;细胞体外培养的适宜温度一般与动物的体温相近;多数 细胞生存的适宜pH为7.27.4;细胞培养需要的气体主要有O2和CO2,O2 是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH。,2.如图表示植物组织培养过程。据图分析下列叙述正确的是 ( D ) A.植株根尖细胞的全能性比植株根尖细胞的强 B.试管的培养基中含有植物生长调

7、节剂,不含有机物 C.试管中的细胞具有细胞质丰富、细胞核和液泡都大的特性 D.调节培养基中植物生长调节剂的比例可诱导产生不同的植物器官,解析 由于是由上的组织经培养形成的个体,故二者根尖细胞 的全能性应该相同,A错;由到的过程中植物细胞不能进行光合作 用,因而试管的培养基中含有有机物如蔗糖等,故B错;试管中的细 胞为愈伤组织细胞,液泡小,故C错。,3.下列关于“筛选”的叙述中,不正确的是 ( C ) A.在诱变育种、杂交育种、单倍体育种过程中都要进行筛选 B.在制备单克隆抗体、通过植物体细胞杂交的方法获得杂种植株的过 程中要进行筛选 C.在小鼠胚胎细胞培养过程中,通过筛选可以获得具有无限分裂能

8、力的 细胞系 D.将目的基因导入受体细胞后需要进行筛选,解析 诱变育种、单倍体育种和杂交育种会产生多种不同性状的 子代,要得到特定性状的品种必须进行筛选;两种植物的原生质体融合 时有三种不同的融合原生质体(在只考虑两两融合的情况下),最终需要 的是两种不同植物的原生质体的融合,所以必须进行筛选;将目的基因 导入受体细胞后需要进行筛选,选出导入成功的受体细胞;动物细胞培 养中能无限分裂的细胞在培养基中保留,其他细胞衰亡,不需筛选。,4.回答下列关于动物的克隆问题: (1)基因型不同的细胞间的细胞融合称为 技术,人鼠细 胞融合通常会丢失 的染色体,因此可利用这个特点,进行人类基 因的定位。 (2)

9、科学家将 生成细胞和瘤细胞进行杂交,形成杂交瘤细胞,对一 种克隆的杂交瘤细胞进行传代培养,形成分泌单抗的 ,就能长久地得到单一的单抗,单抗比一般抗血清的抗体优越得多的 原因是 。,(3)科学家从一个流产的雌性猕猴的胚胎中,取两个体细胞的核,并分别 进行核移植,发育成双胞胎克隆猴,该双胞胎克隆猴相当于是 (同卵/异卵)双生。克隆动物的成功说明了在胚胎发育和个体发育中,细 胞质具有调控 发育的作用。,答案 (1)细胞杂交 人 (2)抗体 细胞株 单抗识别抗原部位专一, 而一般抗血清的抗体是一群识别不同抗原部位的抗体混合物 (3)同卵 细胞核,解析 (1)基因型不同的细胞间的细胞融合就是细胞杂交;人

10、鼠细胞 融合通常会丢失人的染色体,可以进行人类基因的定位。(2)科学家将 抗体生成细胞和瘤细胞进行杂交,形成杂交瘤细胞;对一种克隆的杂交 瘤细胞进行传代培养,形成单抗细胞株,就能长久地得到单一的单抗,单 抗比一般抗血清的抗体优越得多的原因是单抗识别抗原部位专一,而一 般抗血清的抗体是一群识别不同抗原部位的抗体混合物。(3)用于核移 植的两个细胞核都来自同一个流产的胚胎,即来自同一个受精卵有丝分 裂产生的子细胞,所以该双胞胎克隆猴相当于同卵双生;克隆动物的成功 说明了在胚胎发育和个体发育中,细胞质具有调控细胞核发育的作用。,考点一 植物的克隆,一、植物细胞的全能性,考点突破,1.基本含义:植物体

11、的每个活细胞都具有遗传上的全能性,因而都具有发 育成完整植株的潜能。 2.基础:植物体的每一个细胞都含有该物种发育所需的全部遗传信息。,3.全能性表达的条件: (1)离体、无菌。 (2)一定的营养物质,如水、无机盐、蔗糖、维生素等。 (3)植物生长调节剂。,4.在生物体内细胞并没有表现出全能性的原因 基因在特定的时间和空间条件下选择性表达,细胞分化为不同的组织、 器官。 5.植物细胞全能性的大小: 受精卵生殖细胞体细胞 分化程度低的细胞分化程度高的细胞,二、植物组织培养和植物细胞工程 1.植物组织培养的步骤,2.植物细胞工程的操作过程,3.植物组织培养基本操作要求 (1)取材:含形成层(分生组

12、织)的部分易于诱导形成愈伤组织。尽管植物 体其他已分化的部分也可以用于组织培养,但诱导愈伤组织的形成比较 困难。 (2)消毒:培养基中含有丰富的营养物质,不仅有利于培养物的生长,也利 于各种杂菌的生长。一旦污染,迅速生长的各种杂菌不仅会与培养物争 夺营养,还会产生大量对培养物有害的物质,导致培养物死亡。 知能拓展 (1)植物激素是影响脱分化、再分化的重要因素。当细胞,分裂素与生长素共同使用时,能强力地促进愈伤组织的形成,两者不同 浓度的配比在再分化过程中,分别对诱导根或芽的产生起关键作用。当 细胞分裂素与生长素的浓度比高时,有利于芽的产生;浓度比低时,有利 于根的产生。 (2)光照:对于植物组

13、织培养来说,光照条件非常重要,包括光照强度、时 间和波长。但在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养,而在分化再生的过 程中一定要有光照。愈伤组织诱导阶段的暗培养有利于细胞的脱分化 产生愈伤组织,如果在光照条件下,容易分化产生维管等组织,则不利于,产生大量的愈伤组织。 (3)无菌:如果在培养基上有细菌等微生物存在,它们比植物细胞具有更 强的新陈代谢能力,比植物细胞生长繁殖得更快,而且它们会产生毒素, 使培养基上的植物细胞死亡。因此,在培养过程中要求一系列的消毒、 灭菌,并且要求无菌操作。,典例1 如图表示通过克隆技术获得烟草植株的过程,请回答: (1)过程往往选取烟草叶片的幼嫩部位需经过 处理,才能置

14、于 培养基中进行培养。,(2)过程称为 ,过程称为 。 (3)通过悬浮培养形成的单细胞可发育成 ,继而形成植物幼体;也 可利用 水解细胞壁,获得 ,培养后也可 形成植株。 (4)在培养过程中,若要诱导芽的产生,则配制植物激素时要 。 A.添加适量的生长素和适当减除其他某些激素 B.适当配比的生长素和细胞分裂素 C.添加适量的生长素和适当增加其他某些激素,D.适当增加细胞分裂素和生长素的量 (5)烟草细胞很容易再生出新植株,但在长期培养过程中,其胚胎发生和 器官形成能力下降,不可能的原因是 。 A.染色体畸变或细胞核变异 B.组织或细胞中的激素平衡被打破 C.产生了缺乏成胚性的细胞系 D.植物细

15、胞全能性丧失,解题关键 解答本题的关键在于熟悉植物组织培养的条件、过程和 各时期的特点,以及了解植物克隆的不同方法,如原生质体培养和液体 悬浮培养。,答案 (1)消毒 (2)脱分化 再分化 (3)幼胚(胚状体) 纤维素酶和果 胶酶 原生质体 (4)B (5)D,解析 (1)植物组织培养过程中如果在培养基上有细菌等微生物存在, 它们比植物细胞具有更强的新陈代谢能力,比植物细胞生长繁殖得更 快,而且它们会产生毒素,使培养基上的植物细胞死亡。因此,在培养过 程中要求一系列的消毒、灭菌,并且要求无菌操作。(2)植物组织培养 的原理是植物体细胞具有全能性。培养过程可概括为离体的植物器 官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织,然后再分化为根、芽或胚状体, 最后发育为完整植株。(3)液体悬浮培养形成的单细胞如果在适宜的培 养基中可以发育成胚状体,最后形成植株;植物细胞壁的主要成分是纤,维素和果胶,可以用纤维素酶和果胶酶处理获得裸露的原生质体,进行 原生质体培养,也可以获得植株。(4)适量的生长素和细胞分裂素配比 可以诱导芽的产生。(5)在长期的培养过程中,培养物的胚胎发生和器 官形成能力下降的可能原因是染色体畸变、细胞核变异或者非整倍体 的产生;细胞或者组织中的激素平衡被打破,或细胞对外源生长物质的 敏感性改变;或者由于其他原因产生了缺乏胚性的细胞系。,1