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1、第第4040讲细胞工程讲细胞工程考情分析备考导航考情分析备考导航考纲解读考纲解读全国卷五年考题统计全国卷五年考题统计最新考纲最新考纲核心内容核心内容植物的组织培养植物的组织培养()()动物的细胞培养与体动物的细胞培养与体细胞克隆细胞克隆()()细胞融合与单克隆抗细胞融合与单克隆抗体体()()1.1.植物组织培养和植植物组织培养和植物体细胞杂交物体细胞杂交2.2.动物细胞培养和核动物细胞培养和核移植技术移植技术3.3.细胞融合和单克隆细胞融合和单克隆抗体制备技术抗体制备技术20142014全国全国卷卷T40;T40;20132013全国全国卷卷T40T40考点一植物细胞工程考点一植物细胞工程知识
2、梳理知识梳理 自主学习自主学习 夯实基础夯实基础1.1.细胞工程的概念理解细胞工程的概念理解(1)(1)原理原理: :细胞生物学和细胞生物学和 。(2)(2)操作水平操作水平: : 或细胞器水平。或细胞器水平。(3)(3)目的目的: :按照人的意愿来改变按照人的意愿来改变 或或 。(4)(4)根据操作对象的不同分类根据操作对象的不同分类: :植物细胞工程和植物细胞工程和 。2.2.植物细胞的全能性植物细胞的全能性(1)(1)概念概念: :具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞, ,都具有发育成都具有发育成 的潜能。的潜能。(2)(2)物质基础物质基础: :
3、细胞中具有本物种细胞中具有本物种 。分子生物学分子生物学细胞水平细胞水平细胞内的遗传物质细胞内的遗传物质获得细胞产品获得细胞产品动物细胞工程动物细胞工程完整生物体完整生物体全部遗传信息全部遗传信息3.3.植物组织培养技术植物组织培养技术(1)(1)概念理解概念理解培养对象培养对象: : 。培养条件培养条件: :无菌、人工配制的培养基、相关激素等人工控制条件无菌、人工配制的培养基、相关激素等人工控制条件。培养结果培养结果: :产生愈伤组织、丛芽产生愈伤组织、丛芽, ,最终形成最终形成 。离体的植物组织、器官或细胞离体的植物组织、器官或细胞完整的植株完整的植株愈伤组织愈伤组织 4.4.植物体细胞杂
4、交技术植物体细胞杂交技术(1)(1)过程过程为去除为去除 获得具有活力的原生质体获得具有活力的原生质体, ,常用方法是酶解常用方法是酶解法法, ,所用到的酶是所用到的酶是 。(2)(2)过程过程是原生质体的融合是原生质体的融合, ,人工诱导的物理法包括人工诱导的物理法包括 . . 等等; ;化学法一般用化学法一般用 作诱导剂。作诱导剂。(3)(3)过程过程是原生质体融合后再生出是原生质体融合后再生出 , ,这是原生质体融合成功这是原生质体融合成功的标志。的标志。细胞壁细胞壁纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶离心、振动、电激离心、振动、电激聚乙二醇聚乙二醇细胞壁细胞壁5.5.植物细胞工程的应用植物
5、细胞工程的应用(1)(1)植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径: :微型繁殖微型繁殖: :用于用于 优良品种的植物组织培养技术。优良品种的植物组织培养技术。作物脱毒作物脱毒: :选取作物选取作物 等无毒组织进行组织培养等无毒组织进行组织培养, ,获得获得脱毒苗的技术。脱毒苗的技术。人工种子人工种子: :以植物组织培养得到的以植物组织培养得到的 、不定芽、顶芽、腋芽等、不定芽、顶芽、腋芽等材料材料, ,经过人工薄膜包装得到的种子经过人工薄膜包装得到的种子, ,可以解决某些植物结实率低、繁殖可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。困难的问题。(2)(2)作物新品种的培育作物新品种的培育: :单倍体育
6、种和单倍体育种和 的利用。的利用。(3)(3)细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产: :即利用即利用 技术生产蛋白质、技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。快速繁殖快速繁殖茎尖、根尖茎尖、根尖胚状体胚状体突变体突变体植物组织培养植物组织培养【深挖教材深挖教材】植物体细胞杂交过程中植物体细胞杂交过程中, ,杂种植株属于哪种变异类型杂种植株属于哪种变异类型? ?属于几倍体植物属于几倍体植物? ?提示提示: :杂交植株的变异类型属于染色体变异杂交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杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和
7、两亲本细胞染色体数目之和, ,杂种植株属于异源多倍体。杂种植株属于异源多倍体。重点透析重点透析 剖析考点剖析考点 拓展深化拓展深化1.1.植物组织培养和植物体细胞杂交的比较植物组织培养和植物体细胞杂交的比较注意注意事项事项(1)(1)取材取材: :选取有形成层的部位选取有形成层的部位最容易诱导形成愈伤组织最容易诱导形成愈伤组织(2)(2)光照光照: :在愈伤组织的诱导阶在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养段往往要暗培养, ,有利于细胞有利于细胞的脱分化产生愈伤组织。当愈的脱分化产生愈伤组织。当愈伤组织分化出芽和叶时伤组织分化出芽和叶时, ,一定一定要有光照要有光照, ,有利于叶片内叶绿有利于叶片内
8、叶绿素的合成素的合成(1)(1)去壁方法去壁方法: :酶解法酶解法, ,所用的所用的酶是纤维素酶和果胶酶酶是纤维素酶和果胶酶(2)(2)人工诱导融合的方法人工诱导融合的方法: :物理法物理法: :离心、振动、电激离心、振动、电激化学法化学法: :聚乙二醇聚乙二醇2.2.脱分化和再分化的比较脱分化和再分化的比较比较内容比较内容脱分化脱分化再分化再分化过程过程外植体外植体愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织幼苗幼苗形成体形成体特点特点排列疏松、高度液泡化的薄排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞壁细胞有根、芽有根、芽需要需要条件条件a.a.离体离体b.b.适宜的营养适宜的营养c.c.生长素生长素/ /细胞分裂
9、素的比细胞分裂素的比例适中例适中d.d.不需光不需光a.a.离体离体b.b.适宜的营养适宜的营养c.c.生长素生长素/ /细胞分裂素的比细胞分裂素的比例高或低诱导生根或生芽例高或低诱导生根或生芽d.d.光照光照【清错破疑清错破疑】植物细胞工程中植物细胞工程中5 5个易错点个易错点(1)(1)幼嫩的组织脱分化较为容易幼嫩的组织脱分化较为容易, ,如茎尖、根尖、形成层细胞易脱分化如茎尖、根尖、形成层细胞易脱分化, ,而而植物的茎、叶和成熟的组织则较难。植物的茎、叶和成熟的组织则较难。(2)(2)对外植体要进行消毒处理对外植体要进行消毒处理, ,而对各种器械要彻底灭菌。而对各种器械要彻底灭菌。(3)
10、(3)不同细胞的全能性不同不同细胞的全能性不同, ,具体表现为具体表现为: :受精卵受精卵 生殖细胞生殖细胞 体细胞体细胞, ,离体离体细胞的全能性表达与分化程度呈负相关细胞的全能性表达与分化程度呈负相关, ,但生殖细胞特殊。但生殖细胞特殊。(4)(4)利用植物组织培养生产细胞产物时利用植物组织培养生产细胞产物时, ,有时只需将外植体培养到愈伤组有时只需将外植体培养到愈伤组织织, ,从愈伤组织中获取产物。从愈伤组织中获取产物。(5)(5)人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。题组例练题组例练 分类例练分类例练 提炼方法提炼方法1.1.如图是
11、植物体细胞杂交过程示意图如图是植物体细胞杂交过程示意图, ,如果如果A A、B B植物均为二倍体植物均为二倍体, ,据图分析据图分析回答回答: :(1)(1)图中所示过程的原理有图中所示过程的原理有: : 。(2)(2)图中的图中的过程是过程是 。(3)(3)植物体细胞融合成功的标志是植物体细胞融合成功的标志是 , ,其产生与细胞内其产生与细胞内( (细胞器细胞器) )有关。有关。(4)(4)和和过程分别是过程分别是 和和 的过程。则该杂种植株有的过程。则该杂种植株有个染色体组。个染色体组。解析解析: : (1)(1)植物体细胞杂交过程中有原生质体植物体细胞杂交过程中有原生质体A A和原生质体
12、和原生质体B B的融合过程的融合过程, ,其其原理是细胞膜具有流动性原理是细胞膜具有流动性; ;将杂种细胞培育成新的个体将杂种细胞培育成新的个体, ,其原理是植物细胞其原理是植物细胞具有全能性。具有全能性。(2)(2)图中的图中的过程是去除植物细胞壁过程是去除植物细胞壁, ,制备原生质体。制备原生质体。(3)(3)植植物体细胞融合成功的标志是形成新的细胞壁物体细胞融合成功的标志是形成新的细胞壁, ,植物细胞壁的形成与高尔基植物细胞壁的形成与高尔基体有关。体有关。(4)(4)杂种细胞通过脱分化形成愈伤组织杂种细胞通过脱分化形成愈伤组织, ,再经再分化形成杂种植株。再经再分化形成杂种植株。图中杂种
13、植株是由两个二倍体的细胞融合成的杂种细胞培育成的新个体图中杂种植株是由两个二倍体的细胞融合成的杂种细胞培育成的新个体, ,含有四个染色体组。含有四个染色体组。答案答案: : (1) (1)细胞膜具有流动性、植物细胞具有全能性细胞膜具有流动性、植物细胞具有全能性( (缺一不可缺一不可) )(2)(2)(去壁去壁) )制备原生质体制备原生质体(3)(3)形成新的细胞壁高尔基体形成新的细胞壁高尔基体(4)(4)脱分化再分化四脱分化再分化四2.(20152.(2015江苏扬州期中江苏扬州期中) )如图是如图是“白菜白菜甘蓝甘蓝”杂种植株的培育过程杂种植株的培育过程( (已知已知两种植物均为二倍体两种植
14、物均为二倍体) )。请据图回答有关问题。请据图回答有关问题: :(1)(1)过程所用的酶为过程所用的酶为 。(2)(2)由杂种细胞形成杂种植株的原理是由杂种细胞形成杂种植株的原理是 。这种育种方法的优点是这种育种方法的优点是 。(3)(3)某同学提出某同学提出, ,用图用图1 1所示方法不能获得纯种所示方法不能获得纯种, ,若用白菜和甘蓝的花粉细胞若用白菜和甘蓝的花粉细胞代替图中的体细胞代替图中的体细胞, ,再采用图再采用图1 1所示的过程即可获得纯种。该同学的方案中所示的过程即可获得纯种。该同学的方案中有缺陷有缺陷, ,请对该方案加以完善请对该方案加以完善: : 。(4)(4)在图在图1 1
15、中中阶段所用培养基中含有植物激素阶段所用培养基中含有植物激素X X和植物激素和植物激素Y,Y,逐渐改逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比变培养基中这两种植物激素的浓度比, ,未分化细胞群的变化情况如图未分化细胞群的变化情况如图2 2所示。请据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的所示。请据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系关系: :当植物激素当植物激素X X与植物激素与植物激素Y Y的浓度比等于的浓度比等于1 1时时, ,未分化细胞群经分裂形未分化细胞群经分裂形成成 ; ;当植物激素当植物激素X X与植物激素与植物激素Y Y的浓度比的浓度比 时时, ,未分化细
16、胞群分未分化细胞群分化形成芽化形成芽; ;当植物激素当植物激素X X与植物激素与植物激素Y Y的浓度比的浓度比 时时, ,未分化细胞群分未分化细胞群分化形成根。化形成根。(5)(5)图中将杂种细胞培育成杂种植株用到了植物的组织培养技术图中将杂种细胞培育成杂种植株用到了植物的组织培养技术, ,请列请列举该技术在作物新品种培育方面的另一用途举该技术在作物新品种培育方面的另一用途: : 。解析解析: :(1)(1)图中图中是去除细胞壁获得原生质体的过程是去除细胞壁获得原生质体的过程, ,该过程常用酶解法该过程常用酶解法, ,即用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。即用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。(2)(2)
17、由杂种细胞形成杂种植株的原由杂种细胞形成杂种植株的原理是植物细胞的全能性理是植物细胞的全能性, ,这种育种方法的优点是克服了远缘杂交不亲和这种育种方法的优点是克服了远缘杂交不亲和的障碍。的障碍。(3)(3)用白菜和甘蓝的花粉细胞代替图中的体细胞用白菜和甘蓝的花粉细胞代替图中的体细胞, ,得到白菜得到白菜甘蓝的幼苗用秋水仙素处理后再筛选甘蓝的幼苗用秋水仙素处理后再筛选, ,即可获得纯合体。即可获得纯合体。(4)(4)生长素能生长素能诱导生根诱导生根, ,据此分析图据此分析图2:2:激素激素X X是细胞分裂素是细胞分裂素, ,激素激素Y Y是生长素。是生长素。当植当植物激素物激素X X细胞分裂素与
18、植物激素细胞分裂素与植物激素Y Y生长素的浓度比等于生长素的浓度比等于1 1时时, ,未分化细胞未分化细胞群经分裂形成愈伤组织群经分裂形成愈伤组织;当植物激素当植物激素X X细胞分裂素与植物激素细胞分裂素与植物激素Y Y生长素生长素的浓度比大于的浓度比大于1 1时时, ,未分化细胞群分化形成芽。未分化细胞群分化形成芽。当植物激素当植物激素X X细胞分裂细胞分裂素与植物激素素与植物激素Y Y生长素的浓度比小于生长素的浓度比小于1 1时时, ,未分化细胞群分化形成根。未分化细胞群分化形成根。(5)(5)植物组织培养技术在作物新品种培育方面的用途有单倍体育种、突植物组织培养技术在作物新品种培育方面的
19、用途有单倍体育种、突变体的利用。变体的利用。答案答案: :(1)(1)纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶(2)(2)植物细胞的全能性克服了远缘杂交植物细胞的全能性克服了远缘杂交不亲和的障碍不亲和的障碍(3)(3)应该对得到的白菜应该对得到的白菜甘蓝幼苗用秋水仙素处理后再甘蓝幼苗用秋水仙素处理后再筛选筛选(4)(4)愈伤组织愈伤组织大于大于1 1小于小于1 1(5)(5)单倍体育种、突变体的单倍体育种、突变体的利用利用考点二动物细胞培养和核移植技术考点二动物细胞培养和核移植技术知识梳理知识梳理 自主学习自主学习 夯实基础夯实基础1.1.动物细胞培养动物细胞培养(1)(1)培养过程培养过程(2)(2
20、)培养条件培养条件无菌无毒环境无菌无毒环境: :通常在培养液中添加一定量的通常在培养液中添加一定量的 , ,以防培养过以防培养过程中的污染。此外程中的污染。此外, ,定期定期 培养液培养液, ,防止代谢产物积累对细胞自防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。身造成危害。营养营养: :除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外还通常除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外还通常需加入需加入 等天然成分。等天然成分。适宜温度和适宜温度和pH:pH:温度为温度为36.536.50.5 ,pH0.5 ,pH为为 7.27.27.47.4。气体环境气体环境:CO:CO2 2和和O O2 2。O O
21、2 2是细胞代谢所必需的是细胞代谢所必需的,CO,CO2 2的主要作用是的主要作用是 . . 。(3)(3)应用应用生物制品的生产、检测生物制品的生产、检测 、医学研究。、医学研究。抗生素抗生素更换更换血清、血浆血清、血浆维持维持培养液的培养液的pHpH有毒物质有毒物质2.2.动物体细胞核移植技术动物体细胞核移植技术(1)(1)过程过程(2)(2)原理原理: : 。(3)(3)应用应用:加速家畜加速家畜 进程进程, ,促进优良畜群繁育。促进优良畜群繁育。保护保护 。生产医用蛋白。生产医用蛋白。作为导体移植的作为导体移植的 。用于组织器官的用于组织器官的 。动物体细胞核具有全能性动物体细胞核具有
22、全能性遗传改良遗传改良濒危物种濒危物种供体供体移植移植【深挖教材深挖教材】1.1.动物细胞培养过程中动物细胞培养过程中, ,两次用到胰蛋白酶两次用到胰蛋白酶, ,其作用有何不同其作用有何不同? ?提示提示: :动物细胞培养中两次用到胰蛋白酶动物细胞培养中两次用到胰蛋白酶, ,第一次的目的是处理剪碎的组织第一次的目的是处理剪碎的组织使之分散成单个细胞使之分散成单个细胞, ,第二次的目的是使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来。第二次的目的是使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来。2.2.原代培养与传代培养的分界点是什么原代培养与传代培养的分界点是什么? ?提示提示: :原代培养与传代培养的分界点为在原代培养的基础上分瓶
23、继续培养。原代培养与传代培养的分界点为在原代培养的基础上分瓶继续培养。一般认为一般认为1 11010代为原代培养代为原代培养,10,10代之后为传代培养。代之后为传代培养。3.3.核移植技术获得的动物为什么与供核动物性状不完全相同核移植技术获得的动物为什么与供核动物性状不完全相同? ?提示提示: :核外线粒体中的核外线粒体中的DNADNA是来自受体卵母细胞是来自受体卵母细胞; ;性状是基因与环境共同作性状是基因与环境共同作用的结果用的结果; ;有可能发生可遗传的变异。有可能发生可遗传的变异。4.4.核移植技术中核移植技术中, ,为什么选去核的卵母细胞作为受体细胞为什么选去核的卵母细胞作为受体细
24、胞? ?提示提示: :(1)(1)卵细胞大卵细胞大, ,易于操作。易于操作。(2)(2)卵黄多卵黄多, ,营养丰富营养丰富, ,为发育提供充足的营养。为发育提供充足的营养。(3)(3)能激发重组细胞分裂分化。能激发重组细胞分裂分化。重点透析重点透析 剖析考点剖析考点 拓展深化拓展深化动物细胞培养和动物体细胞核移植的比较动物细胞培养和动物体细胞核移植的比较【深化拓展深化拓展】 植物组织培养和动物细胞培养的比较植物组织培养和动物细胞培养的比较项目项目植物组织培养植物组织培养动物细胞培养动物细胞培养原理原理植物细胞的全能性、细胞的植物细胞的全能性、细胞的增殖增殖细胞的增殖细胞的增殖取材取材较幼嫩的细
25、胞、组织或器官较幼嫩的细胞、组织或器官胚胎或出生不久的幼龄动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织的器官或组织培养培养基成分基成分无机盐、蔗糖、维生素、植无机盐、蔗糖、维生素、植物激素、琼脂等物激素、琼脂等葡萄糖、氨基酸、促生长因葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、抗生素、动物子、无机盐、抗生素、动物血清等血清等结果结果可以获得植株可以获得植株, ,也可以获得大也可以获得大量细胞量细胞只能获得大量细胞只能获得大量细胞, ,不能得到不能得到生物个体生物个体相同点相同点都需人工条件下的无菌操作都需人工条件下的无菌操作; ;都需适宜的温度、都需适宜的温度、pHpH等条件等条件题组例练题组例练 分类例
26、练分类例练 提炼方法提炼方法1.(20151.(2015湖北武汉模拟湖北武汉模拟) )如图所示为动物细胞培养的基本过程示意图。如图所示为动物细胞培养的基本过程示意图。请回答请回答: :(1)(1)容器容器A A中放入的一般是幼龄动物的器官或组织中放入的一般是幼龄动物的器官或组织, ,原因是其细胞原因是其细胞, ,易于培养。培养时先要剪碎易于培养。培养时先要剪碎, ,然后用然后用分散细胞分散细胞, ,制成制成B B瓶中的细胞瓶中的细胞悬液。将细胞悬液转入悬液。将细胞悬液转入C C瓶中进行的初次培养称为瓶中进行的初次培养称为。(2)(2)细胞正常培养了一段时间后细胞正常培养了一段时间后, ,发现细
27、胞绝大部分死亡发现细胞绝大部分死亡, ,只有极少数细胞只有极少数细胞存活存活, ,这是因为存活的细胞发生了这是因为存活的细胞发生了, ,可无限增殖。目前使用的或冷可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为冻保存的正常细胞通常为 代以内代以内, ,以保持细胞正常的以保持细胞正常的核型。核型。(3)C(3)C、D D瓶中的培养液为保证无菌、无毒的环境瓶中的培养液为保证无菌、无毒的环境, ,需要添加一定量的需要添加一定量的。培养过程中还需要提供培养过程中还需要提供O O2 2和和COCO2 2等气体环境等气体环境,CO,CO2 2的作用主要是的作用主要是。(4)(4)动物细胞体外培养时动物细胞
28、体外培养时, ,通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。如通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。如图图2 2是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。据图可知是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。据图可知, ,培养培养细胞一定需要添加血清。细胞一定需要添加血清。解析解析: :(1)(1)幼龄动物的器官或组织的细胞分裂能力强幼龄动物的器官或组织的细胞分裂能力强, ,易于培养。胰蛋白酶易于培养。胰蛋白酶水解细胞间质蛋白能使组织分散成单个细胞水解细胞间质蛋白能使组织分散成单个细胞, ,制成细胞悬液。细胞悬液在制成细胞悬液。细胞悬液在培养瓶中的初次培养称为原代培养。培养瓶中的初次培养称为原代
29、培养。(2)(2)细胞在体外分裂次数有限细胞在体外分裂次数有限, ,极少极少数细胞发生突变后数细胞发生突变后, ,可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为为1010代以内代以内, ,以保持细胞正常的二倍体核型。以保持细胞正常的二倍体核型。(3)C(3)C、D D瓶中的培养液为保瓶中的培养液为保证无菌、无毒的环境证无菌、无毒的环境, ,需要添加一定量的抗生素。培养过程中还需要提供需要添加一定量的抗生素。培养过程中还需要提供O O2 2和和COCO2 2等气体环境等气体环境,CO,CO2 2的作用主要是维持培养液的的作用主要是维持培养液的pHp
30、H。(4)(4)分析曲线图分析曲线图: :是否添加血清对于癌细胞的增殖影响不大是否添加血清对于癌细胞的增殖影响不大, ,而对于正常细胞增殖影响很大而对于正常细胞增殖影响很大, ,故培养正常细胞一定需要添加血清。故培养正常细胞一定需要添加血清。答案答案: :(1)(1)分裂能力强胰蛋白酶分裂能力强胰蛋白酶( (或胶原蛋白酶或胶原蛋白酶) )原代培养原代培养(2)(2)突变突变1010二倍体二倍体 (3)(3)抗生素维持培养液抗生素维持培养液pHpH(4)(4)正常正常2.2.科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛, ,如果要加速转基因
31、如果要加速转基因奶牛的繁育奶牛的繁育, ,可以对此转基因奶牛进行克隆可以对此转基因奶牛进行克隆( (如图所示如图所示),),请结合图示回答下列问题请结合图示回答下列问题: :(1)(1)在进行细胞培养时在进行细胞培养时, ,要对取自转基因奶要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分离牛的组织细胞进行分离, ,形成单个细胞形成单个细胞, ,这这个过程中需要利用个过程中需要利用酶处理。酶处理。(2)(2)形成重组细胞时应选用形成重组细胞时应选用 期的卵母细胞期的卵母细胞, ,并去掉其细胞核的原并去掉其细胞核的原因是因是 。(3)(3)如果重组细胞为贴附性细胞如果重组细胞为贴附性细胞, ,则在进行原代培养时
32、则在进行原代培养时, ,会表现出会表现出 和和等特点。等特点。(4)(4)图中犊牛并非是对体细胞核供体母牛图中犊牛并非是对体细胞核供体母牛100%100%的复制的复制, ,其原因主要有其原因主要有 、 。(5)(5)上图中所示的生物技术整体被称为上图中所示的生物技术整体被称为 , ,其包括的具体生物技术有其包括的具体生物技术有、等。转基因奶等。转基因奶牛的克隆成功牛的克隆成功, ,说明了动物说明了动物具有全能性。具有全能性。解析解析: : 图中所示技术为动物体细胞核移植技术图中所示技术为动物体细胞核移植技术, ,其中应用到的生物技术包括其中应用到的生物技术包括动物细胞培养、细胞核移植、胚胎移植
33、等。转基因奶牛的克隆成功动物细胞培养、细胞核移植、胚胎移植等。转基因奶牛的克隆成功, ,说明了说明了动物体细胞的细胞核具有全能性。在动物细胞培养过程中动物体细胞的细胞核具有全能性。在动物细胞培养过程中, ,一般用胰蛋白酶一般用胰蛋白酶将细胞分散开将细胞分散开, ,获得细胞悬液。如果重组细胞为贴附性细胞获得细胞悬液。如果重组细胞为贴附性细胞, ,在进行原代培养在进行原代培养时时, ,会表现出贴壁生长和接触抑制等特点。在细胞核移植形成重组细胞的过会表现出贴壁生长和接触抑制等特点。在细胞核移植形成重组细胞的过程中一般选用处于减数第二次分裂中期的卵母细胞程中一般选用处于减数第二次分裂中期的卵母细胞,
34、,去除其细胞核是为了保去除其细胞核是为了保证克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。克隆出的个体细胞证克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。克隆出的个体细胞质中的遗传物质来自卵母细胞质中的遗传物质来自卵母细胞, ,并且生物性状的表达还受到环境因素的影响并且生物性状的表达还受到环境因素的影响, ,所以图中犊牛并非是对体细胞核供体母牛所以图中犊牛并非是对体细胞核供体母牛100%100%的复制。的复制。答案答案: : (1) (1)胰蛋白胰蛋白( (或胶原蛋白或胶原蛋白) )(2)M(2)M中中( (或减或减中中) )使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞使克隆出的动物个
35、体的遗传物质几乎全部来自供体细胞( (或避免卵细胞中的遗传物质对后代造成干扰或避免卵细胞中的遗传物质对后代造成干扰) )(3)(3)贴壁生长贴壁生长( (或细胞贴壁或细胞贴壁) )接触抑制接触抑制(4)(4)生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制生物的性状受环境因素生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制生物的性状受环境因素的影响的影响( (两空顺序可以颠倒两空顺序可以颠倒) )(5)(5)核移植核移植( (或体细胞核移植或体细胞核移植) )动物细胞培养胚胎移植体细胞的细动物细胞培养胚胎移植体细胞的细胞核胞核考点三动物细胞融合与单克隆抗体考点三动物细胞融合与单克隆抗体知识梳理知识梳理 自
36、主学习自主学习 夯实基础夯实基础1.1.动物细胞融合动物细胞融合(1)(1)原理原理: : 。(2)(2)融合方法融合方法: :聚乙二醇聚乙二醇(PEG)(PEG)、 、电激等。、电激等。(3)(3)意义意义: :突破了突破了 的局限的局限, ,使使 成为可能成为可能, ,也为也为制造制造 开辟了新途径。开辟了新途径。细胞膜的流动性细胞膜的流动性灭活的病毒灭活的病毒有性杂交方法有性杂交方法远缘杂交远缘杂交单克隆抗体单克隆抗体2.2.单克隆抗体单克隆抗体(1)(1)制备过程制备过程: :(2)(2)优点优点: :特异性强、特异性强、 , ,可大量制备。可大量制备。(3)(3)用途用途: :作为作
37、为 ; ;用于治疗疾病和用于治疗疾病和 。灵敏度高灵敏度高诊断试剂诊断试剂运载药物运载药物【深挖教材深挖教材】1.1.单克隆抗体制备过程中单克隆抗体制备过程中, ,应用了哪些生物学技术应用了哪些生物学技术? ?提示提示: :动物细胞培养动物细胞培养, ,动物细胞融合技术动物细胞融合技术。2.2.取取B B淋巴细胞前为什么要对动物进行注射抗原处理淋巴细胞前为什么要对动物进行注射抗原处理? ?提示提示: :B B淋巴细胞要经过免疫过程淋巴细胞要经过免疫过程, ,即接触抗原才能增殖分化为有特异性即接触抗原才能增殖分化为有特异性免疫功能的免疫功能的B B淋巴细胞淋巴细胞, ,产生相应的抗体。与骨髓瘤细
38、胞融合的产生相应的抗体。与骨髓瘤细胞融合的B B淋巴细淋巴细胞实际上是浆细胞。胞实际上是浆细胞。重点透析重点透析 剖析考点剖析考点 拓展深化拓展深化1.1.植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较比较项目比较项目植物体细胞杂交植物体细胞杂交动物细胞融合动物细胞融合原理原理细胞膜的流动性、植物细胞细胞膜的流动性、植物细胞的全能性的全能性细胞膜的流动性细胞膜的流动性融合前融合前处理处理用纤维素酶和果胶酶去除细用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁胞壁用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散开细胞分散开诱导融合诱导融合的手段的手段物理法物理法: :离心、振动、电激离
39、心、振动、电激等等; ;化学法化学法: :聚乙二醇聚乙二醇(PEG)(PEG)等试剂诱导等试剂诱导除物理法和化学法外除物理法和化学法外, ,还可还可用灭活的病毒诱导用灭活的病毒诱导结果结果获得杂种植株获得杂种植株获得杂种细胞获得杂种细胞, ,以产生细胞以产生细胞产品产品应用应用扩展杂交亲本组合范围扩展杂交亲本组合范围, ,培培育新品种育新品种主要是制备单克隆抗体主要是制备单克隆抗体2.2.制备单克隆抗体过程中两次筛选的方法及目的制备单克隆抗体过程中两次筛选的方法及目的项目项目第一次筛选第一次筛选第二次筛选第二次筛选筛选筛选原因原因诱导融合后得到多种杂交细诱导融合后得到多种杂交细胞胞, ,另外还
40、有未融合的细胞另外还有未融合的细胞由于小鼠在生活中还受到其由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激他抗原的刺激, ,所以经选择所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞有能产生其他抗体的细胞筛选筛选方法方法用特定的选择培养基筛选用特定的选择培养基筛选: :未未融合的细胞和同种细胞融合后融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞形成的细胞( (“BBBB”细胞、细胞、“瘤瘤瘤瘤”细胞细胞) )都会死亡都会死亡, ,只有融只有融合的杂交瘤细胞合的杂交瘤细胞( (“B B瘤瘤”细细胞胞) )才能生长才能生长对经选择性培养的杂交瘤细对经选择性培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养和
41、抗体检胞进行克隆化培养和抗体检测测, ,经多次筛选得到能产生经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群特异性抗体的细胞群筛选筛选目的目的得到杂交瘤细胞得到杂交瘤细胞得到能分泌所需抗体的杂交得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞瘤细胞题组例练题组例练 分类例练分类例练 提炼方法提炼方法1.(20151.(2015河北石家庄二模河北石家庄二模) )单克隆抗体的特点是特异性强、灵敏度高、可以大量单克隆抗体的特点是特异性强、灵敏度高、可以大量制备制备, ,已被广泛应用于疾病的诊断和治疗。用已被广泛应用于疾病的诊断和治疗。用H7N9H7N9病毒制备单克隆抗体的流程如病毒制备单克隆抗体的流程如图所示图所示: :(1)
42、(1)过程过程常用的方法是常用的方法是 。(2)(2)向小鼠体内注射抗原蛋白向小鼠体内注射抗原蛋白, ,使小鼠产生使小鼠产生免疫。从小鼠体内分离的细免疫。从小鼠体内分离的细胞胞是是, ,细胞细胞应具有的特点是应具有的特点是 。(3)(3)体外培养细胞体外培养细胞,首先应保证其处于首先应保证其处于的环境的环境, ,其次需要提供充足的营其次需要提供充足的营养和适宜的温度。培养箱充入二氧化碳的作用是养和适宜的温度。培养箱充入二氧化碳的作用是 。(4)(4)对于转基因成功的细胞对于转基因成功的细胞还要进行克隆化培养和还要进行克隆化培养和检测。检测。(5)(5)若要预防若要预防H7N9H7N9禽流感禽流
43、感, ,可用图中的可用图中的作为疫苗。作为疫苗。解析解析: : (1)(1)将重组将重组DNADNA导入动物细胞导入动物细胞, ,常用显微注射法。常用显微注射法。(2)(2)向小鼠体内注向小鼠体内注射抗原蛋白射抗原蛋白, ,使小鼠产生相应的浆细胞使小鼠产生相应的浆细胞, ,这是体液免疫这是体液免疫, ,从小鼠体内分离的从小鼠体内分离的细胞细胞是是B B细胞细胞( (浆细胞或已免疫浆细胞或已免疫B B细胞细胞),),将无限增殖的基因导入浆细胞将无限增殖的基因导入浆细胞, ,得得到的细胞到的细胞应具有的特点是既能无限增殖应具有的特点是既能无限增殖, ,又能产生特异性抗体。又能产生特异性抗体。(3)
44、(3)体外体外培养细胞培养细胞,首先应保证其处于无菌无毒环境首先应保证其处于无菌无毒环境, ,其次需要提供充足的营养和其次需要提供充足的营养和适宜的温度。培养箱充入二氧化碳的作用是维持培养液的适宜的温度。培养箱充入二氧化碳的作用是维持培养液的pHpH。(4)(4)对于转对于转基因成功的细胞基因成功的细胞还要进行克隆化培养和还要进行克隆化培养和( (专一专一) )抗体检测。抗体检测。(5)(5)疫苗为毒疫苗为毒性弱的抗原性弱的抗原, ,因此要预防因此要预防H7N9H7N9禽流感禽流感, ,可以用图中的抗原蛋白作为疫苗。可以用图中的抗原蛋白作为疫苗。答案答案: : (1)(1)显微注射法显微注射法
45、(2)(2)体液体液B B细胞细胞( (浆细胞或已免疫浆细胞或已免疫B B细胞细胞) )既能既能无限增殖无限增殖, ,又能产生特异性抗体又能产生特异性抗体(3)(3)无菌、无毒维持培养液的无菌、无毒维持培养液的pHpH(4)(4)(专一专一) )抗体抗体(5)(5)抗原蛋白抗原蛋白2.(20142.(2014全国全国卷卷) )某研究者用抗原某研究者用抗原(A)(A)分别免疫分别免疫3 3只同种小鼠只同种小鼠(X(X、Y Y和和Z),Z),每每只小鼠免疫只小鼠免疫5 5次次, ,每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价( (能检测出抗能检测出抗原抗体反应的血清
46、最大稀释倍数原抗体反应的血清最大稀释倍数),),结果如下图所示。结果如下图所示。若要制备杂交瘤细胞若要制备杂交瘤细胞, ,需取免疫后小鼠的需取免疫后小鼠的B B淋巴细胞淋巴细胞( (染色体数目染色体数目4040条条),),并并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞( (染色体数目染色体数目6060条条) )按一定比例加入按一定比例加入试管中试管中, ,再加入聚乙二醇诱导细胞融合再加入聚乙二醇诱导细胞融合, ,经筛选培养及抗体检测经筛选培养及抗体检测, ,得到不断得到不断分泌抗分泌抗A A抗体的杂交瘤细胞。抗体的杂交瘤细胞。回答下列问题回答下列问题: :(1)(1)
47、制备融合所需的制备融合所需的B B淋巴细胞时淋巴细胞时, ,所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 00016 000以上以上, ,则小鼠最少需要经过则小鼠最少需要经过 次免疫后才能有符合要求的。次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的达到要求后的X X、Y Y、Z Z这这3 3只免疫小鼠中只免疫小鼠中, ,最适合用于制备最适合用于制备B B淋巴细胞的是淋巴细胞的是小鼠小鼠, ,理由是理由是 。(2)(2)细胞融合实验完成后细胞融合实验完成后, ,融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外, ,可能还有可能还有 , ,体系中
48、出现多种类型细胞的原因是体系中出现多种类型细胞的原因是 。(3)(3)杂交瘤细胞中有杂交瘤细胞中有 个细胞核个细胞核, ,染色体数目染色体数目是是 条。条。(4)(4)未融合的未融合的B B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活, ,原因是原因是。解析解析: : (1)(1)据图分析据图分析, ,第四次注射后第四次注射后X X、Y Y、Z Z小鼠的血清抗体效价均达到小鼠的血清抗体效价均达到16 00016 000以上以上, ,小鼠小鼠Y Y的的B B淋巴细胞产生抗体效价最高淋巴细胞产生抗体效价最高, ,最适用于制备单克隆最适用于制备单克隆抗体。抗体。(2)(2)融
49、合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外, ,还有骨髓瘤细胞和还有骨髓瘤细胞和B B淋巴细胞的自身融合产物淋巴细胞的自身融合产物, ,由于细胞膜具有流动性由于细胞膜具有流动性, ,且诱导之后的细胞且诱导之后的细胞融合不具有特异性融合不具有特异性, ,故体系中会出现多种类型的细胞。故体系中会出现多种类型的细胞。(3)(3)杂交瘤细胞形成后杂交瘤细胞形成后, ,小鼠的免疫小鼠的免疫B B淋巴细胞核与其骨髓瘤细胞核会融淋巴细胞核与其骨髓瘤细胞核会融合形成一个细胞核。小鼠的合形成一个细胞核。小鼠的B B淋巴细胞淋巴细胞( (染色体数目染色体数目4040条条)
50、)和骨髓瘤细胞和骨髓瘤细胞( (染色体数目染色体数目6060条条) )融合后融合后, ,染色体可达染色体可达100100条。条。(4)(4)未融合的未融合的B B淋巴细胞经多次传代培养后淋巴细胞经多次传代培养后, ,仍然不是能恶性增殖的细胞仍然不是能恶性增殖的细胞, ,同时正常细胞的分裂次数是有限的。同时正常细胞的分裂次数是有限的。答案答案: : (1)(1)四四Y YY Y小鼠的抗体效价最高小鼠的抗体效价最高(2)B(2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞淋巴细胞相互融合形成的细胞, ,骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞细胞融合是随机的细胞融合是随机的, ,且融合率达不到且融
51、合率达不到100%100%(3)1(3)1100100(4)(4)不能无限增殖不能无限增殖构建知识网络强化答题语句构建知识网络强化答题语句【建网络图建网络图】 填充填充: ， 细胞的全能性细胞的全能性植物体细胞杂交植物体细胞杂交流动性流动性动物细胞培养动物细胞培养【要语强记要语强记】1.1.植物细胞工程基本技术植物细胞工程基本技术: :植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术。植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术。动物细胞工程基本技术动物细胞工程基本技术: :动物细胞培养技术、动物细胞核移植技术、动动物细胞培养技术、动物细胞核移植技术、动物细胞融合技术、单克隆抗体技术。物细胞融合技术、单克隆抗体技
52、术。2.2.植物组织培养的过程主要包括脱分化和再分化两个阶段植物组织培养的过程主要包括脱分化和再分化两个阶段, ,脱分化的结脱分化的结果是形成愈伤组织果是形成愈伤组织, ,再分化的结果是形成根和芽。再分化的结果是形成根和芽。3.3.诱导植物体细胞的原生质体融合的方法诱导植物体细胞的原生质体融合的方法: :离心、振动、电激或用聚乙离心、振动、电激或用聚乙二醇二醇(PEG)(PEG)作为诱导剂。动物细胞融合常用的诱导方法作为诱导剂。动物细胞融合常用的诱导方法: :聚乙二醇聚乙二醇(PEG)(PEG)、灭活的病毒、电激等。灭活的病毒、电激等。4.4.植物体细胞杂交和动物细胞培养都需要酶植物体细胞杂交和动物细胞培养都需要酶: :植物体细胞杂交需要纤维植物体细胞杂交需要纤维素酶和果胶酶去除细胞壁素酶和果胶酶去除细胞壁; ;动物细胞培养需要胰蛋白酶或胶原蛋白酶处动物细胞培养需要胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理细胞间的物质。理细胞间的物质。5.5.植物组织培养需要各种营养成分和植物激素植物组织培养需要各种营养成分和植物激素, ,动物细胞培养也需要各动物细胞培养也需要各种营养成分及血清。种营养成分及血清。6.6.产生单克隆抗体的细胞是杂交瘤细胞产生单克隆抗体的细胞是杂交瘤细胞, ,它既能产生单克隆抗体又能无它既能产生单克隆抗体又能无限增殖。限增殖。
