选修3现代生物科技专题课件

目录,质量铸就品牌 品质赢得未来,人教版生物,目录,基,础,知,识,要,打,牢,高,频,考,点,要,通,关,解,题,训,练,要,高,效,质量铸就品牌 品质赢得未来,第一讲 基因工程,人教版生物,目录,基,础,知,识,要,打,牢,高,频,考,点,要,通,关,解,题,训,练,要,高,效,质量铸就品牌 品质赢得未来,第二讲 细胞工程,人教版生物,目录,基,础,知,识,要,打,牢,高,频,考,点,要,通,关,解,题,训,练,要,高,效,质量铸就品牌 品质赢得未来,第三讲 胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题,人教版生物,目录,基,础,知,识,要,打,牢,高,频,考,点,要,通,关,解,题,训,练,要,高,效,质量铸就品牌 品质赢得未来,第四讲 生态工程,人教版生物,选修现代生物科技专题,第一讲基因工程,第二讲细胞工程,第三讲胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题,第四讲生态工程,目录,教材知识问题化梳理,一、基因工程的基本工具,1,限制性核酸内切酶,(1),来源：主要从,生物中分离纯化而来。,(2),作用：识别特定的,并切开相应两个核苷酸之间的,。,(3),结果：产生,或平末端。,原核,核苷酸序列,磷酸二酯键,黏性末端,2,DNA,连接酶,常用类型,E,coli,DNA,连接酶,T,4,DNA,连接酶,来源,_,T,4,噬菌体,功能,连接黏性末端,连接,_,结果,恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键,大肠杆菌,黏性末端和平末端,3,载体,(1),常用载体,质粒,双链环状,DNA,分子,限制酶,标记基因,(2),其他载体：,噬菌体衍生物、,等。,动植物病毒,二、基因工程的操作程序,基因文库,PCR,技术,农杆菌转化法,花粉管通道法,显微注射,动漫演示更形象见课件光盘,超链接,启动子,标记基因,DNA,分子杂交,分子杂交,抗原抗体杂交,个体生物学水平,三、蛋白质工程,(1),目的：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对,进行分子设计。,(2),操作手段：基因修饰或基因合成。,(3),设计流程：,蛋白质结构,一、在小题集训中洞悉命题视角,1,限制酶只能用于切割目的基因。,( ),2,DNA,连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来。,( ),3,E,coli,DNA,连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末,端。,( ),4,质粒是小型环状,DNA,分子，是基因工程常用的载体。,( ),效果自评组合式设计,5,载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳,定存在并表达。,( ),6,利用,PCR,技术能合成目的基因。,( ),7,目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法。,( ),8,检测目的基因是否导入受体细胞可用抗原抗体杂交,技术。,( ),9,蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质。,( ),10,蛋白质工程的操作对象是蛋白质分子。,( ),二、在回顾教材图表中强化学科能力,据农杆菌转化法示意图回答下列问题：,(1),农杆菌,T,质粒中,T,DNA,具有怎样的特点？,答案：能转移到受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的,DNA,上。,(2),农杆菌转化法的基本原理是什么？,答案：利用农杆菌,T,DNA,的可转移性，将目的基因插入,T,DNA,上通过农杆菌的转化，将目的基因导入受体细胞，并整合到植物细胞的染色体上。,(3),农杆菌转化法主要适用于哪类植物？,答案：双子叶植物和裸子植物。,基因工程的操作工具,1,限制性核酸内切酶,(2),切割后产生末端的种类,黏性末端和平末端。,当限制性核酸内切酶在它识别序列的中轴线两侧将,DNA,的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制性核酸内切酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的则是平末端，如下图所示：,2,限制性核酸内切酶与,DNA,连接酶的关系,3,载体具备的条件,条件,适应性,稳定并能复制,目的基因稳定存在且数量可扩大,有一个至多个限制性核酸内切酶切割位点,可携带多个或多种外源基因,具有特殊的标记基因,便于重组,DNA,的鉴定和选择,联前系后,限制酶与连接酶的作用位点,(1),限制酶与连接酶都作用于磷酸二酯键。,(2),切割质粒需使用限制酶,1,次，切割目的基因则需要使用相同的限制酶,2,次。因为质粒是环状,DNA,，而目的基因在,DNA,分子链上。,例,1,下图是基因工程中利用,pBR322,质粒,(,Amp,r,表示氨苄青霉素抗性基因，,Tet,r,表示四环素抗性基因,),与抗病基因构建重组质粒的示意图，该质粒上的,Pst,、,Sma,、,Eco,R,、,Apa,等四种限制性核酸内切酶的识别序列及切割位点见下表。结合图表分析，下列叙述错误的是,(,),A,pBR322,质粒、抗病基因和重组质粒的基本组成单位都是脱氧核苷酸,B,形成重组质粒时，应选用限制性核酸内切酶,Pst,和,Eco,R,对含抗病基因的,DNA,、质粒进行切割,C,一个质粒被限制性核酸内切酶,Eco,R,、,Pst,、,Sma,同时切割后可得到,3,个,DNA,片段和,6,个黏性末端,D,将受体细胞置于含有四环素的培养基上培养，可筛选出已导入抗病基因的受体细胞,解析,图中,pBR322,质粒、抗病基因和重组质粒都是,DNA,分子，其基本组成单位都是脱氧核苷酸；通过分析含抗病基因的,DNA,，可知该,DNA,含三个限制性核酸内切酶切割位点，其中,Sma,的切割位点位于抗病基因内部，因此用,Pst,、,Eco,R,才能完整地切下该抗病基因；一个质粒被限制性核酸内切酶,Eco,R,、,Pst,、,Sma,同时切割后可得到,3,个,DNA,片段，产生,6,个末端，从表格信息可知，,Eco,R,、,Pst,切割产生的,4,个末端是黏性末端，而,Sma,切割产生的,2,个末端是平末端；当,EcoR,切割质粒时，氨苄青霉素抗性基因,(,Amp,r,),已受到破坏，因此，在筛选时，应将受体细胞置于含有四环素的培养基上培养。,答案,C,基因工程的操作过程,1.,获取目的基因,(2),人工化学合成：适用于分子较小的基因。,2,基因表达载体的构建,基因工程的核心,(1),目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。,(3),构建过程：,3,将目的基因导入受体细胞,生物种类,植物细胞,动物细胞,微生物细胞,常用方法,农杆菌转化法,显微注射技术,感受态细胞法,受体细胞,体细胞,受精卵,原核细胞,转化,过程,将目的基因插入到,Ti,质粒的,T,DNA,上,农杆菌,导入植物细胞,整合到受体细胞的染色体,DNA,上,表达,将含有目的基因的表达载体提纯,取卵,(,受精卵,),显微注射,受精卵发育,获得具有新性状的动物,Ca,2,处理细胞,感受态细胞,重组表达载体与感受态细胞混合,感受态细胞吸收,DNA,分子,4.,目的基因的检测与鉴定,例,2,重组酵母乙肝疫苗是一种乙肝表面抗原,(HbsAg),亚单位疫苗，它是采用现代生物技术将乙肝病毒表达表面抗原的基因进行质粒构建，导入啤酒酵母菌中，通过培养这种重组酵母菌来表达乙肝表面抗原亚单位。科学家利用基因工程生产乙肝疫苗的过程如图所示，请回答下列问题：,(1),自,1979,年对乙型肝炎病毒基因组的,DNA,测序完成后，得知病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列。因此在,过程中可通过,_,获取,HbsAg,基因。,(2),在,过程中需要用到的工具酶有,_,。重组,DNA,分子中除了具有,HbsAg,基因和标记基因外，还应包括,_,和,_,。,(3),列举酵母菌作为基因工程的受体细胞的一个优点：,_,。重组,DNA,导入酵母菌前，,用,_,处理酵母菌，使之成为感受态细胞，有利于完成转化过程。,(4),检测重组酵母菌中的,HbsAg,基因是否表达乙肝表面抗原亚单位的方法是,_,技术。,解析,(1),如果目的基因比较小，核苷酸序列又已知可以通过,DNA,合成仪用化学方法直接人工合成。,(2),过程中应先用同一种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体，然后用,DNA,连接酶将切下来的,DNA,片段拼接成重组,DNA,。构建的基因表达载体除了目的基因和标记基因外，还必须有启动子、终止子。,(3),基因工程用酵母菌作为受体细胞，是因为它具有繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等特点；将目的基因导入酵母菌时，首先用,Ca,2,处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中,DNA,分子的生理状态，然后将重组表达载体,DNA,分子与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收重组,DNA,分子，完成转化过程。,(4),检测目的基因是否翻译成蛋白质的方法是从重组酵母菌中提取蛋白质，且相应的抗体进行抗原,抗体杂交，若有杂交带出现，表明目的基因已表达。,答案,(1),化学方法直接人工合成,(2),限制性核酸内切酶和,DNA,连接酶启动子终止子,(3),繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等,Ca,2,(4),抗原,抗体杂交,易误点,不能区分酶的作用部位及蛋白质工程与基因工程,失误类型,知识理解类失误,认知纠偏,1,五种,DNA,相关酶的比较,作用底物,作用部位,形成产物,限制性核酸内切酶,DNA,分子,磷酸二酯键,黏性末端或平末端,DNA,连接酶,DNA,片段,磷酸二酯键,重组,DNA,分子,DNA,聚合酶,脱氧核苷酸,磷酸二酯键,子代,DNA,DNA,解旋酶,DNA,分子,碱基对间的氢键,形成脱氧核苷酸单链,DNA(,水解,),酶,DNA,分子,磷酸二酯键,游离的脱氧核苷酸,2,蛋白质工程与基因工程的比较,项目,区别,与联系,蛋白质工程,基因工程,区别,过程,预期蛋白质功能,设计预期的蛋白质结构,推测应有的氨基酸序列,找到相对应的脱氧核苷酸序列,获取目的基因,构建基因表达载体,将目的基因导入受体细胞,目的基因的检测与鉴定,实质,定向改造或生产人类所需的蛋白质,定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品,结果,可生产自然界没有的蛋白质,只能生产自然界已有的蛋白质,联系,蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程,基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造,设误角度,高考命题常从以下角度设置陷阱,(1),列举各种酶的功能及作用位点，从中予以判断和,选择。,(2),以过程图或流程图为素材，考查基因工程与蛋白,质工程的区别和联系。,A,限制性核酸内切酶水解相邻核苷酸间的化学键打断,DNA,B,DNA,连接酶可将末端碱基互补的两个,DNA,片段连接,C,DNA,聚合酶能够从引物末端延伸,DNA,或,RNA,D,逆转录酶以一条,RNA,为模板合成互补的,DNA,解析：,DNA,聚合酶只能从引物末端延伸,DNA,而不能延伸,RNA,；限制性核酸内切酶水解相邻核苷酸间的化学键打断,DNA,；,DNA,连接酶可将末端碱基互补的两个,DNA,片段连接；逆转录酶以一条,RNA,为模板合成互补的,DNA,。,答案：,C,2,干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用于治疗病毒的,感染和癌症，但在体外保存相当困难。如图是利用蛋白质工程设计保存干扰素的生产流程图，据图分析错误的是,(,),A,图中构建新的干扰素模型的主要依据是蛋白质的预期功能,B,图中新的干扰素基因必须加上启动子和终止子才能表达,C,图中改造干扰素结构的实质是改造干扰素基因的结构,D,图中各项技术并没有涉及基因工程技术,解析：蛋白质工程的基本途径是从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列，进而生产相应的蛋白质。图中新的干扰素基因导入受体细胞中表达新的干扰素，说明该过程涉及基因工程技术。,答案：,D,课堂考点集训,考点一基因工程的操作工具,1,基因工程在操作过程中需要限制性核酸内切酶、,DNA,连接酶、,载体三种工具。以下有关基本工具的叙述，正确的是,(,),A,所有限制性核酸内切酶的识别序列均由,6,个核苷酸组成,B,所有,DNA,连接酶均能连接黏性末端和平末端,C,真正被用作载体的质粒都是天然质粒,D,原核生物内的限制性核酸内切酶可切割入侵的,DNA,分子而,保护自身,解析：大多数限制性核酸内切酶的识别序列由,6,个核苷酸组成，也有少数限制性核酸内切酶的识别序列由,4,、,5,或,8,个核苷酸组成；,DNA,连接酶包括,E,coli,DNA,连接酶和,T,4,DNA,连接酶，前者只能将双链,DNA,片段互补的黏性末端连接起来；在基因工程操作中真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。,答案：,D,2,(2013,东城模拟,),基因工程中，需使用特定的限制酶切割,目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶,的识别序列和切点是,G,GATCC,，限制酶,的识别序列和切点是,GATC,。根据图判断下列操作正确的是,(,),A,目的基因和质粒均用限制酶,切割,B,目的基因和质粒均用限制酶,切割,C,质粒用限制酶,切割，目的基因用限制酶,切割,D,质粒用限制酶,切割，目的基因用限制酶,切割,解析：目的基因若用限制酶,切割时，只能在目的基因的一侧切开，而不能将其切下；质粒若用限制酶,切割，两种标记基因均将被破坏，所以只能用限制酶,切割质粒。,答案：,D,考点二基因工程与蛋白质工程,3,(2013,广东四校联考,),将人的干扰素基因通过基因定点突变，,使干扰素第,17,位的半胱氨酸改变成丝氨酸，改造后的干扰素比天然干扰素的抗病毒活性和稳定性显著提高，此项技术属于,(,),A,蛋白质工程,B,细胞工程,C,胚胎工程,D,生态工程,解析：蛋白质工程是利用基因工程手段，包括基因的定点突变和基因表达对蛋白质进行改造，以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。由题意知该技术属于蛋白质工程。,答案：,A,4,(2013,长沙模拟,),下列关于蛋白质工程和基因工程的比较，,不合理的是,(,),A,基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，,而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白质,B,蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋,白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成,C,当得到可以在,70,条件下保存半年的干扰素后，在,相关酶、氨基酸和适宜的温度、,pH,条件下，干扰素可以大量自我合成,D,基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的,解析：利用蛋白质工程生产蛋白质产品应通过改造相应基因后，再经基因表达大量产生。,答案：,C,考点三基因工程的操作与应用,5,(2012,福建高考,),肺细胞中的,let,7,基因表达减弱，癌,基因,RAS,表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将,let,7,基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图,1,。,请回答：,(1),进行过程,时，需用,_,酶切开载体以插入,let,7,基因。载体应有,RNA,聚合酶识别和结合的部位，以驱动,let,7,基因转录，该部位称为,_,。,(2),进行过程,时，需用,_,酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养。,(3),研究发现，,let,7,基因能影响癌基因,RAS,的表达，其影响机理如图,2,。据图分析，可从细胞中提取,_,进行分子杂交，以直接检测,let,7,基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中,_(RAS mRNA/RAS,蛋白,),含量减少引起的。,解析：,(1),过程,为基因表达载体的构建，该过程涉及的工具酶为限制性核酸内切酶和,DNA,连接酶，需用限制性核酸内切酶切开载体以插入,let,7,基因。完整的基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等，而启动子是,RNA,聚合酶识别和结合的位点。,(2),进行过程,时，用胰蛋白酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于细胞的传代培养。,(3),从图中可以看出，,RASmRNA,和,let,7,基因转录的,miRNA,配对形成杂交分子，从而抑制了癌基因,RAS,的表达，故可以提取,RNA,进行分子杂交，以直接检测,let,7,基因是否转录。,答案：,(1),限制性核酸内切启动子,(2),胰蛋白,(3)RNA,RAS,蛋白,“,课下综合检测,”,见,“,课时跟踪,检,测(,三十三,),”,教师备选题库,（给有能力的学生加餐）,1,(2011,浙江高考,),将,ada,(,腺苷酸脱氨酶基因,),通过质粒,pET28b,导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是,(,),A,每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒,B,每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点,C,每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个,ada,D,每个插入的,ada,至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子,解析：每个限制性核酸内切酶识别位点处只能插入一个,ada,，插入的,ada,成功表达，说明每个插入的,ada,至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子。,答案：,C,2,(2011,四川高考,),北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的,抗冻蛋白具有,11,个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是,(,),A,过程,获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因,组测序,B,将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不,能得到抗冻性增强的抗冻蛋白,C,过程,构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌,才能进行筛选,D,应用,DNA,探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目,的基因的存在及其完全表达,解析：过程,为逆转录过程获得目的基因，缺少相应内含子，所以用这种方法获得的基因不能用于比目鱼基因组测序。将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，得到的蛋白质其抗冻性并不增强。重组质粒上有标记基因，并不是转入农杆菌才能筛选，而是用农杆菌转化法，有利于重组质粒导入受体细胞。应用,DNA,探针技术，可以检测目的基因是否在受体细胞中存在，并不能检测其是否表达。,答案：,B,3,(2010,全国卷,),下列叙述符合基因工程概念的是,(,),A,B,淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有,B,淋巴,细胞中的抗体基因,B,将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得,能产生人干扰素的菌株,C,用紫外线照射青霉菌，使其,DNA,发生改变，通过筛选,获得青霉素高产菌株,D,自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其,DNA,整,合到细菌,DNA,上,解析：基因工程又叫基因拼接技术或,DNA,重组技术，是一种人为的操作过程。,A,项属于细胞工程；,B,项符合基因工程的概念；,C,项属于诱变育种；,D,项是自然发生的，不是人为操作的，不属于基因工程。,答案：,B,4,(2010,浙江高考,),在用基因工程技术构建抗除草剂的转,基因烟草过程中，下列操作错误的是,(,),A,用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸,B,用,DNA,连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体,C,将重组,DNA,分子导入烟草原生质体,D,用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞,解析：限制性核酸内切酶切割的是,DNA,，而烟草花叶病毒的遗传物质为,RNA,；目的基因与载体的连接由,DNA,连接酶催化连接；受体细胞为植物细胞，所以可以是烟草原生质体；目的基因为抗除草剂基因，所以筛选的时候应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞。,答案：,A,5,(2011,江苏高考,),请回答基因工程方面的有关问题：,(1),利用,PCR,技术扩增目的基因，其原理与细胞内,DNA,复制类似,(,如图所示,),。图中引物为单链,DNA,片段，它是子链合成延伸的基础。,从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物,A,的,DNA,片段所占的比例为,_,。,在第,_,轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的,DNA,片段。,(2),设计引物是,PCR,技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物,(,只标注了部分碱基序列,),都不合理,(,如下图,),，请分别说明理由。,第,1,组：,_,第,2,组：,_,(3)PCR,反应体系中含有热稳定,DNA,聚合酶，下面的表达式不能正确反映,DNA,聚合酶的功能，这是因为,_,_,。,(4),用限制酶,Eco,RV,、,Mbo,单独或联合切割同一种质粒，得到的,DNA,片段长度如图,(1 kb,即,1000,个碱基对,),，请在指定位置画出质粒上,Eco,RV,、,Mbo,的切割位点。,解析：,(1),根据,PCR,过程的特点绘制,PCR,过程示意图如图所示，由图可知，由原来的每条母链为模板合成的两个新,DNA,分子中，只含有引物,A,或引物,B,，而以新合成的子链为模板合成新,DNA,分子时，两种引物都含有，故第四轮循环共产生,16,个,DNA,分子，其中含有引物,A,的分子是,15,个，占,15/16,。,由图示可知，第一、二轮循环合成的子链长度均不同，根据半保留复制特点可知，前两轮循环产生的四个,DNA,分子的两条链均不等长，第三轮循环产生的,DNA,分子存在等长的两条核苷酸链，如图。,(2),在第,1,组引物中，引物,的部分碱基序列是,CAGGCT,，引物,的部分碱基序列是,AGCCTG,，若利用这两个引物进行,DNA,扩增，会因其中的部分碱基发生碱基互补配对而使引物失效。在第,2,组引物中，引物,的部分碱基序列是,AACTG,和,CAGTT,，该引物一旦发生自身折叠，也将会出现部分碱基发生碱基互补配对而使引物失效。,(3),图中直接将两个脱氧核苷酸合成,DNA,单链，这不是,DNA,聚合酶的功能。,DNA,聚合酶只能在,DNA,模板存在的条件下，将单个脱氧核苷酸连续结合到双链,DNA,片段的引物链上。,(4),根据图示，该质粒为环形质粒。用限制酶,Eco,R,单独切割该质粒时，只形成一个片段，说明该质粒上只有,1,个限制酶,Eco,R,的识别位点。用限制酶,Mbo,单独切割该质粒时，形成两个片段，说明该质粒上有两个限制酶,Mbo,的识别位点。用限制酶,Eco,R,和,Mbo,联合切割该质粒时，形成三个片段，其中有一个片段的长度与用,Mbo,单独切割该质粒时产生的片段长度相同,(2.5 kb),，另外的两个片段是,5.5 kb,和,6 kb,，这说明限制酶,Eco,R,的切割位点存在于用,Mbo,单独切割该质粒时产生的另一片段,(11.5 kb),上。,答案：,(1)15/16,三,(2),引物,和引物,局部发生碱基互补配对而失效,引物,自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效,(3)DNA,聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链,DNA,片段的引物链上,(4),见右图,教材知识问题化梳理,一、植物细胞工程,1,植物组织培养,(1),理论基础：,。,(2),操作过程：,植物细胞的全能性,图中,，,，,A,表示,，,B,表示,_,脱分化,再分化,愈伤组织,胚状体或丛芽,2,植物体细胞杂交技术,过程为去除,获得具有活力的原生质体，常用方法是酶解法，所用到的酶是,。,细胞壁,纤维素酶和果胶酶,过程是原生质体的融合，人工诱导的物理法包括,_,等；化学法一般用,作诱导剂。,过程是原生质体融合后再生出,，这是原生质体融合成功的标志。,离心、振动、电刺激,聚乙二醇,细胞壁,二、动物细胞培养,1,概念与操作流程,2,培养条件,(1),的环境。,(2),营养：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,等天然成分。,(3),适宜的温度和,pH,：温度为,36.50.5,，,pH,为,7.2,7.4,。,(4),气体环境：,CO,2,和,O,2,。,O,2,是细胞代谢所必需的，,CO,2,的主要作用是,。,无菌、无毒,血清,维持培养液的,pH,三、体细胞核移植技术,四、单克隆抗体,(1),制备过程：,效果自评组合式设计,一、在小题集训中洞悉命题视角,1,理论上，每个正常活细胞都具有全能性。,( ),2,植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全,能性。,( ),3,愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的。,( ),4,原生质体融合的原理是细胞膜的流动性。,( ),5,再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志。,( ),6,传代培养的细胞失去接触抑制现象。,( ),7,原代培养和传代培养都需要用胰蛋白酶处理。,( ),8,动物细胞核移植的受体细胞是卵细胞。,( ),9,克隆动物的性状与供体动物完全相同。,( ),10,单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的特点。,( ),11,杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生专一性抗体。,( ),二、在回顾教材图表中强化学科能力,据动物细胞培养过程回答下列问题：,(1),能否用胃蛋白酶处理动物组织块，使之分散成单个细胞？为什么？,答案：不可以，因为培养液,pH,为,7.2,7.4,，胃蛋白酶的最适,pH,为,1.8,左右。,(2),细胞获得不死性是在原代培养过程中，还是在传代培养过程中？,答案：传代培养过程中。,(3),冷冻保存的细胞为什么要选,10,代以内的培养细胞？,答案：保持细胞正常的二倍体核型。,植物组织培养与动物细胞培养的比较,1,植物组织培养与动物细胞培养的异同,项目,植物组织培养,动物细胞培养,理论基础,植物细胞全能性,细胞增殖,培养基,类型,固体或半固体培养基,液体培养基,成分,水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂,葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动物血清等,取材,植物幼嫩部位或花药等,动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织,项目,植物组织培养,动物细胞培养,过程,项目,植物组织培养,动物细胞培养,结果,新的组织或植株个体，可以体现全能性,新的细胞系或细胞株，不形成个体，不体现全能性,目的,植株快速繁殖,脱毒植株的培育,人工种子,生产药物、杀虫剂等,转基因植物的培育,蛋白质生物制品的生产,皮肤移植材料的培育,检测有毒物质,生理、病理、药理学研究,相同点,两技术手段培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂,均为无菌操作，需要适宜的温度、,pH,等条件,2,相关概念的辨析,(1),原代培养和传代培养：,原代培养：,可有两种表述：,a.,细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养；,b.,第,1,代细胞的培养与传,10,代以内的细胞培养统称为原代培养。两种表述没有本质区别。,传代培养：,同样有两种表述：,a.,细胞悬液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养；,b.,传,10,代以后的细胞培养，统称为传代培养。,(2),细胞株和细胞系：,细胞株：原代培养的细胞一般传至,10,代左右会出现生长停滞，衰老死亡，少数度过,“,危机,”,的细胞能传,50,代左右，形成细胞株。细胞株的遗传物质并没有发生改变。,细胞系：细胞株传至,50,代以后，会出现第二次危机，少数度过第二次危机的细胞能够无限传代下去，形成细胞,系。细胞系的遗传物质发生了改变，带有癌变细胞的特点。,A,植物体细胞杂交技术可以克服常规的远缘杂交不亲和障碍,B,动物细胞培养与植物组织培养所用的培养基成分,相同,C,动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同,D,植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性,解析,植物体细胞杂交可以把来自不同植物的细胞融合在一起，克服了自然状态下植物间远缘杂交不亲和障碍，融合后的细胞能培育成一个植物个体，体现了植物细胞全能性，细胞融合原理是膜的流动性，但植物细胞培养基除基本成分外还需要植物激素，动物细胞培养液还需要动物血清。,答案,B,植物体细胞杂交与动物细胞融合,植物体细胞杂交,动物细胞融合,原理,细胞膜的流动性、细胞的全能性,细胞膜的流动性,过程,植物体细胞杂交,动物细胞融合,相关酶,纤维素酶和果胶酶,胰蛋白酶或胶原蛋白酶,融合方法,物理法：离心、电激、振动；,化学法：聚乙二醇等试剂诱导,除物理法和化学法外还可以用灭活的病毒诱导,结果,杂种植株,杂交细胞,意义,克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株,突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能,例,2,(2013,广东名校质检,),下面是,“,白菜甘蓝,”,杂种植株培育过程示意图。下列叙述正确的是,(,),A,如将纯种的白菜和甘蓝的卵细胞分别制成原生质体，按相同的方法操作也可得到与图示相同基因型的杂种植株,B,可以通过观察在,0.3 g/mL,蔗糖溶液中是否发生质壁分离来判断白菜原生质体的死活,C,该培养过程中可能发生细胞分化、染色体变异、基因突变或基因重组,D,植物组织培养和动物细胞培养的培养基、培养目的不完全相同，但诱导细胞或原生质体融合的方法完全相同,解析,A,项用卵细胞杂交得到的植株细胞的遗传物质是体细胞杂交的一半。,B,项白菜的原生质体已经去掉了细胞壁，不会发生质壁分离。,C,项培养过程中可能发生细胞分化、染色体变异、基因突变或基因重组。,D,项植物组织培养是得到植株或细胞产物，而动物细胞培养是得到大量的细胞；细胞融合的方法也不完全相同，动物细胞融合可用灭活的病毒。,答案,C,易误点,不能准确掌握单克隆抗体的制备过程,失误类型,知识理解类失误,认知纠偏,1,单克隆抗体的制备过程,2,两次筛选的目的不同,(1),第一次筛选是将未融合的,B,淋巴细胞、骨髓瘤细胞以及,BB,融合、瘤瘤融合的细胞通过选择培养基淘汰，筛选出,B,瘤融合的细胞。,(2),第二次筛选是将产生特定抗体的,B,瘤细胞通过细胞培养用相应抗原检测的办法筛选出来。因为从体内取免疫过的,B,淋巴细胞时取出很多种，形成的杂交瘤细胞有很多种，所以需筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞。,设误角度,高考命题常从以下角度设置陷阱,(1),给出单克隆抗体的制备过程，考查对相关过程的,理解与掌握。,(2),结合基因工程、细胞工程等知识，综合考查单克,隆抗体的制备方法。,A,表示,B,淋巴细胞和骨髓瘤细胞均是从小鼠的脾脏,中提取的,B,中的筛选是通过抗原、抗体反应进行的,C,促进细胞融合的方法可以利用聚乙二醇作介导,D,可以无限增殖,解析：单克隆抗体是利用,B,淋巴,(,浆,),细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合得到，融合方法可以有化学方法如聚乙二醇，生物方法如灭活病毒；如果要筛选可以通过检测抗原、抗体反应，如果有反应说明表达了抗体；融合细胞具有双亲特点，即能无限增殖又能产生单一抗体。骨髓瘤细胞是体外培养的。,答案：,2,(2013,南京一模,),下列方案中不能制备出抗,H1N1,流感病毒,单克隆抗体的是,(,),A,将,H1N1,流感病毒抗原的基因导入骨髓瘤细胞，并使,该基因表达,B,将抗,H1N1,流感病毒抗体的基因导入骨髓瘤细胞，并,使该基因表达,C,将产生抗,H1N1,流感病毒抗体的效应,B,细胞和骨髓瘤细,胞融合，筛选出杂交瘤细胞并进行体外大规模培养,D,将骨髓瘤细胞中的癌基因导入能产生抗,H1N1,流感病,毒抗体的效应,B,细胞中，并使癌基因表达,解析：,H1N1,流感病毒的遗传物质是,RNA,，该病毒抗原的基因片段因不能与,DNA,连接而无法正常表达。,答案：,A,课堂考点集训,考点一植物细胞工程,1,下列有关植物组织培养的说法错误的是,(,),A,可用于保护生物的多样性，特别是保护珍稀、濒危物种,B,其理论基础为细胞的全能性,C,离体条件、激素刺激、无菌操作、有机营养供应，四者,缺一不可,D,再分化过程中有细胞形态、结构的变化，而脱分化过程,中没有,解析：离体的、已分化的组织细胞经脱分化形成愈伤组织，细胞的形态结构发生了变化。,答案：,D,2,(2010,江苏高考,),(,多选,),明党参是我国珍稀药用植物，对,其进行保护性开发利用的方法有,(,),A,设计细胞培养反应器，实现药用成分的工厂化生产,B,大量培养愈伤组织，直接提取药用成分,C,大规模栽培组织培养苗，获取药用成分,D,利用组织培养获得胚状体，制成人工种子,解析：设计细胞培养反应器，可以实现细胞产物的工厂化生产。有些药用成分可以从愈伤组织中直接提取。微型繁殖和人工种子都可以促进植物大量繁殖。,答案：,ABCD,考点二动物细胞融合和单克隆抗体,3,(2013,南京二模,),下列是应用动物细胞工程获取单克隆抗,X,抗体的具体操作步骤，其中对单克隆抗体制备的相关叙述错误的是,(,),从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞,将,X,抗原注入小鼠体内，获得能产生抗,X,抗体的,B,淋巴细胞,将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔内培养,筛选出能产生抗,X,抗体的杂交瘤细胞,利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞,从小鼠腹水中提取抗体,利用促细胞融合因子促使细胞融合,A,实验顺序应该是,B,过程产生多个杂交瘤细胞的过程称为克隆,C,过程获得的细胞均可无限增殖,D,利用细胞融合生产单克隆抗体过程中通常要经过两次筛选,解析：在细胞融合过程中，如果只考虑两两细胞的融合，有骨髓瘤细胞和骨髓瘤细胞的融合，骨髓瘤细胞和,B,淋巴细胞的融合，,B,淋巴细胞和,B,淋巴细胞的融合，其中,B,淋巴细胞和,B,淋巴细胞的融合不能无限增殖。,答案：,C,4,(2013,浙江四校调研,),植物体细胞杂交与动物细胞工程中所,用技术与原理不相符的是,(,),A,纤维素酶、果胶酶处理和胰蛋白酶处理,酶的专一,性,B,植物组织培养和动物细胞培养,细胞的全能性,C,原生质体融合和动物细胞融合,生物膜的流动性,D,紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养,细胞分裂,解析：植物组织培养的原理是细胞的全能性，而动物细胞培养的原理是细胞的增殖。,答案：,B,考点三动物细胞培养与核移植,5,下列关于动物体细胞核移植技术和克隆动物的叙述，正确的,是,(,),A,目前在实验中，科学家可以用类似植物组织培养的方法,获得完整的动物个体,B,体细胞的细胞核移植到受体细胞之前，要先去掉受体卵,母细胞的核,C,用于核移植的供体细胞一般都选用传代,50,代以内的细胞,D,用体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体细胞供体动,物进行,100%,的复制,解析：目前在实验中，科学家还不能直接把动物细胞培养成完整的动物个体。用于核移植的供体细胞一般都选用传代,10,代内的细胞，因为,10,代内的细胞能保持正常的核型。体细胞核移植方法生产的克隆动物，并没有对体细胞供体动物进行,100%,的复制，因为还有部分遗传物质来自受体卵母细胞的线粒体。,答案：,B,6.,(2013,东北三省四市联考,),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，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆,(,如下图所示,),，请结合图示回答下列问题：,(1),在进行细胞培养时，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分离，形成单个细胞，这个过程中需要利用,_,酶处理。,(2),形成重组细胞时应选用,_,期的卵母细胞，并去掉其细胞核的原因是,_,。,(3),如果重组细胞为贴附性细胞，则在进行原代培养时，会表现出,_,和,_,等特点。,(4),图中犊牛并非是对体细胞核供体母牛,100%,的复制，其原因主要有,_,、,_,。,(5),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,_,、,_,等。转基因奶牛的克隆成功，说明了动物,_,具有全能性。,解析：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，一般用胰蛋白酶将细胞分散开，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程中一般选用处于减数第二次分裂中期的卵母细胞，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，所以图中犊牛并非是对体细胞核供体母牛,100%,的复制。,答案：,(1),胰蛋白,(,或胶原蛋白,),(2)M,中,(,或减,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,(,或避免卵细胞中的遗传物质对后代造成干扰,),(3),贴壁生长,(,或细胞贴壁,),接触抑制,(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的影响,(,两空顺序可以颠倒,),(5),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胞核,“,课下综合检测,”,见,“,课时跟踪,检,测(,三十四,),”,教师备选题库,（给有能力的学生加餐）,1,(2011,江苏高考,),关于现代生物技术应用的叙述，错误,的是,(,),A,蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质,B,体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体,C,植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒,D,动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育,解析：克隆动物是核移植工程的应用；茎尖分生能力强，没有病毒侵染，以茎尖为外植体，通过植物组织培养可获得无病毒植株；导入目的基因的受体细胞，需通过动物细胞培养技术获得早期胚胎，才能进一步培育成转基因动物。,答案：,B,2,(2010,浙江高考,),下列关于动物细胞培养的叙述，正确,的是,(,),A,培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细,胞,B,克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变,C,二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的,D,恶性细胞系的细胞可进行传代培养,解析：由于接触抑制，动物细胞培养时只能形成单层细胞；克隆培养法在培养时，由于所有子代细胞来自于一个亲代细胞，所以基因型一般都相同；二倍体细胞的传代培养次数通常是有限的，只有少数细胞遗传物质发生改变，才能无限增殖；恶性细胞系的细胞具有癌变的特点，可进行传代培养。,答案：,D,3,(2010,广东高考,),(,双选,),新技术的建立和应用对生物学,发展至关重要。下列技术,(,或仪器,),与应用匹配正确的是,(,),A,PCR,技术,扩增蛋白质,B,杂交瘤技术,制备单克隆抗体,C,光学显微镜,观察叶绿体的基粒,D,花粉离体培养,培育单倍体植物,解析：,A,项，,PCR,技术的应用是扩增基因，而不是蛋白质；,B,项，杂交瘤技术的应用是制备单克隆抗体，杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体；,C,项，叶绿体属于显微结构，可用光学显微镜观察，叶绿体中的基粒属于亚显微结构，则需用电子显微镜才能观察；,D,项，培育单倍体植物主要包括花粉离体培养和用秋水仙素处理两大步骤。,答案：,BD,4,(2011,天津高考,),絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高,分子化合物，能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀，起到净化污水的作用。为进一步提高对石油污水的净化效果，将絮凝性细菌和石油降解菌融合，构建目的菌株。其流程图如下。,据图回答：,(1),溶菌酶的作用是,_,。,(2)PEG,的作用是,_,_,。,(3),经处理后，在再生培养基上，未融合的,A,、,B,难以生长。图中,AB,融合菌能生长和繁殖的原因是,_,_,_,。,(4),目的菌株的筛选：筛选既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有,_,的培养基上生长的,AB,融合菌，选择效果最好的作为目的菌株。,(5),为探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，将目的菌株进行发酵培养，定时取发酵液，加入石油污水中；同时设置,_,为对照组。经搅拌、静置各,3,分钟后，分别测定上层水样的石油浓度和,COD,值,(COD,值越高表示有机物污染程度越高,),，计算石油去除率和,COD,去除率，结果如下图。,(6),目的菌的种群增长曲线呈,_,型。在,40,44,小时，发酵液对石油污水的净化效果最好，其原因是,_,_,_,。,解析：,(1),絮凝性细菌与石油降解菌融合时，首先需要溶菌酶分解细胞壁获得原生质体。,(2),原生质体融合时，常用,PEG,诱导融合。,(3),两种原生质体,A,、,B,分别经过热处理和紫外线处理失活难以生长，但两者失活部位不同，,A,、,B,融合后活性部位互补，故仍可在再生培养基上生长。,(4),我们需要的目的菌株是既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有石油的培养基上生长。,(5),设计实验探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果时，实验变量是发酵液的有无，对照组是不加发酵液的石油污水，实验组是添加发酵液的石油污水。,(6),据图知，目的菌株呈,“,S”,型增长。,40,44,小时，目的菌株及其产生的絮凝性高分子化合物的含量较高，发酵液对石油污水的净化效果最好。,答案：,(1),分解细胞壁,(2),诱导原生质体融合,(3),两亲本失活部位不同，融合后活性部位互补,(4),石油,(5),不加发酵液的石油污水,(6)S,此期间，目的菌及其产生的絮凝活性高分子化合物的含量高,教材知识问题化梳理,一、体内受精和早期胚胎发育,1.,精子的发生,2.,卵子的发生,3,受精作用的过程,准备阶段,生殖道,M,中期,放射冠,透明带,卵黄膜封闭,有丝分裂,增多,不增加或略有缩小,32,全能性,胎儿的各种组织,胎膜和胎盘,表层,下方,4,早期胚胎发育,5,胚胎干细胞,(1),来源：,或,中分离。,小,大,全能性,早期胚胎,原始性腺,(2),特点,二、胚胎移植,(1),生理,基础,供、受体生殖器官的生理变化,游离,免疫排斥,遗传特性,(2),基本程序：对,的选择和处理,配种或,_,对胚胎的收集,(,冲卵,),、检查、培养或保存,检查。,供、受体,人工授精,胚胎移植,(3),胚胎分割,囊胚或桑椹胚,内细胞团,三、生物技术的安全性和伦理问题,1,转基因生物存在安全性的原因,(1),目前对,、调控机制及,_,了解有限。,(2),目的基因往往是,的基因。,(3),外源基因往往是,插入宿主细胞基因组的。,基因的结构,基因间的相互作用,异种生物,随机,2,生物技术的伦理问题,(1),克隆人：,中国政府的态度：禁止,，但不反对治疗性克隆。,四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何,的实验。,(2),试管婴儿：设计试管婴儿需对胚胎进行,。,生殖性克隆,生殖性克隆人,基因检测,3,生物武器,(,连线,),效果自评组合式设计,一、在小题集训中洞悉命题视角,1,精子和卵子的发生都是从初情期开始的。,( ),2,卵子形成过程中，,M,和,M,是不连续的。,( ),3,判断卵子是否受精的标志是在卵黄膜和透明带的间隙观,察到两个极体。,( ),4,透明带反应和卵黄膜封闭作用是防止多精子入卵的两道,屏障。,( ),5,卵裂是在透明带内进行的。,( ),6,内细胞团将来发育成胎膜和胎盘。,( ),7,采集的卵母细胞要在体外培养成熟后，才能与获能的精,子受精。,( ),8,精子获能处理的方法有培养法和化学诱导法两种。,( ),9,在胚胎移植中，对供体母羊要做超数排卵处理，对供、,受体要做同期发情处理。,( ),10,胚胎分割移植应选取发育良好的、形态正常的囊胚,或原肠胚。,( ),11,胚胎干细胞在体外培养条件下具有增殖而不发生分,化的特点。,( ),12,中国政府禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆。,(