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*,*,专题26细胞工程,高考生物,考点一植物细胞工程,知识清单,一细胞工程的概念与理论基础,(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,。,(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。,二植物组织培养,1.理论基础:,植物细胞的,全能性,。,离体的器官、组织或细胞,A,B,完整植株,(1)a过程为,脱分化,b过程为,再分化,。,(2)A表示,愈伤组织,B表示丛芽、丛根或,胚状体,。,三植物体细胞杂交技术,1.原理:,体细胞杂交利用了细胞膜的,流动性,杂种细胞培育成杂,种植株利用了植物细胞的,全能性,。,3.意义:,克服不同种生物远缘杂交的,不亲和,性。,四植物细胞工程的实际应用,(1)微型繁殖:优点是繁殖快,并可保持亲本的,优良性状,。,(2)作物脱毒:利用,茎尖组织培养,技术获得脱毒苗。,(3)人工种子:以植物组织培养得到的,胚状体,、不定芽、顶芽、,腋芽等为材料,经过人工薄膜包装得到的种子。,2.作物新品种的培育:,单倍体,育种和突变体的利用。,(1)原理:细胞内含有本物种全部的遗传信息。,(2)体内细胞全能性不表达的原因:基因在特定的时间和空间条件下选,择性表达。,(3)细胞全能性表达的条件:完整细胞核,离体,无菌,一定的营养、激素和,其他适宜的外界条件。,(4)细胞全能性大小与细胞分化程度成反比。,(5)全能性大小:,植物细胞:受精卵生殖细胞体细胞,动物细胞:受精卵生殖细胞胚胎干细胞体细胞核(动物细胞全能性,受限制,但细胞核具有全能性),项目,脱分化,再分化,过程,外植体愈伤组织,愈伤组织丛根、丛芽或胚状体,形成体,特点,排列疏松、无规则、高度液泡化、无定形状,态的薄壁细胞,胚状体中胚芽、胚根、胚轴等结构完整,条件,a.离体,b.适宜的营养,c.生长素与细胞分裂素的比例适中,d.不需要光照,a.离体,b.适宜的营养,c.生长素和细胞分裂素,d.光照,生长素用量比细胞分裂素用量,比值高时,有利于根的分化、抑制芽的,形成;比值低时,有利于芽的分化、抑制根的形成;比值适中时,促进愈伤,组织的形成。(如图所示):,(1)遗传特性:杂种植株中含有两种植物的遗传物质,故杂种植株具备两,种植物的遗传特性。,(2)染色体组数,染色体组数=两种植物体细胞内染色体组数之和。,植物体细胞杂交形成的杂种植株,有几个染色体组就称为几倍体。,若一植物细胞含有2,x,条染色体,2个染色体组,基因型为Aabb,另一植,物细胞含有2,y,条染色体,2个染色体组,基因型为ccDd,则新植株应为异,源四倍体,其体细胞中染色体数为(2,x,+2,y,)条,4个染色体组,基因型为,AabbccDd。,例1,(2017广东华南师大附中综合测试二,12分)草莓传统的繁殖方式,易将所感染的病毒传播给后代,导致产量降低、品质变差。运用微型繁,殖技术可以培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本过程如下:,外植体,愈伤组织,芽、根,植株,(1)外植体经组织培养最终可以形成一个完整植株,这一过程体现了植,物细胞的,。其中过程为,过程为,。,(2)影响植物组织培养的因素有多种:,为提高组培成功率,培育出无病毒幼苗,常选择草莓,(填“茎,尖”“叶片”或“花粉”)的材料作外植体。,愈伤组织形成芽、根的过程则与培养基中,与,(,填,植物激素的名称,),的比例有密切关系,该比值较高时,促进,(,填,“根的分化”或“芽的分化”)。,除植物体自身原因、植物激素用量及比值等因素外,还与环境条件有,密切关系,包括:营养物质、,、,、光照等。,(3)在组织培养的过程中,无菌技术也是实验能否成功的重要因素,请说,明下列各项需要灭菌的是,(填编号)。,锥形瓶培养皿操作者的手草莓植株培养基,解析,(1)由植物细胞发育成完整植株,可体现植物细胞的全能性。,(2)常用茎尖作外植体进行组织培养获得无病毒植株,生长素和细胞,分裂素的比例与组织培养过程中根、芽的分化密切相关。(3)组织,培养过程中,锥形瓶、培养皿和培养基需要灭菌,操作者的手和外植,体需要消毒。,答案,(1)全能性脱分化再分化(2)茎尖生长素细胞分,裂素根的分化(或细胞分裂素生长素芽的分化)pH温度,(3),考点二动物细胞工程,1.,动物细胞工程常用的技术有: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。,(1)过程,(2)培养条件,a.无菌、无毒:通常在培养液中添加一定量的,抗生素,以防止在培,养过程中的污染。此外,定期,更换培养液,以便清除代谢产物,防,止代谢产物积累对细胞自身造成危害。,b.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,等天然成分。,c.适宜温度和pH:温度为,0.5 ,pH为7.27.4。,d.气体环境:含95%空气加,5%CO,2,的混合气体,其中后者的作用是,维持培养液的pH,。,(1)原理:,动物细胞核具有全能性,。,(2)核移植过程,(3)结果:获得与供体,遗传物质,基本相同的个体。,大,易于,操作;b.细胞质多,营养丰富;c.M中期的卵母细胞含有,促进细胞核,全能性表达,的物质。,(1)动物细胞融合原理:,细胞膜具有流动性,。,(2)动物细胞融合方法:物理法(离心、振动、电激)、化学法和,生物,法(灭活病毒),。,(3)动物细胞融合应用:制备单克隆抗体,过程如下:,1.植物组织培养、动物细胞培养和细胞核移植的比较,项目,植物组织培养,动物细胞培养,动物体细胞核移植,原理,植物细胞的全能性,细胞增殖,动物细胞核的全能性,关键环节,细胞的脱分化和再分化,细胞增殖和癌变,细胞核融合、细胞分化,结果,与外植体相同的个体,相同分化程度的细胞群,获得克隆动物,应用,植株快速繁殖,脱毒作物苗的培养,人工种子,细胞产物工厂化生产,转基因植物的培育,生产生物制品,医学研究,检测有毒物质,加速良种繁育,保护濒危物种,生产医用蛋白,作为异种移植的供体,用于组织器官的移植,项目,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、细胞的增殖,融合前处理,除去细胞壁,使细胞分散开,使用的酶,纤维素酶和果胶酶,胰蛋白酶,诱导,手段,物理法:离心、电激、振动化学法:聚乙二醇诱导,除物理法和化学法外,也可用灭活的病毒诱导,结果,杂种植株,杂交细胞,应用,培育植物新品种,主要用于制备单克隆抗体,意义,克服远缘杂交不亲和的障碍,打破了生殖隔离,扩展了杂交的亲本组合,(1)血清抗体与单克隆抗体,名称,产生,特点,血清抗体,由浆细胞分泌,一般从血清中分离,产量低、纯度低、特异性差,单克隆抗体,由杂交瘤细胞分泌,特异性强,灵敏度高,能大量制备,(2)单克隆抗体的制备,(3)制备单克隆抗体过程中的两次筛选,项目,第一次筛选,第二次筛选,筛选,原因,诱导融合后得到多种杂交细胞,另外还有未融合的细胞,由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激,所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞,筛选,方法,用特定的选择培养基筛选:未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长,用多孔培养皿培养,在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测,经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群,筛选目的,得到杂交瘤细胞,得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞,(4)获取单克隆抗体的场所,若在培养基中进行杂交瘤细胞培养,则从培养液中提取。,若在小鼠或其他动物腹腔中培养,则从腹水中提取。,(1)作为诊断试剂:准确识别各种抗原物质的细微差异,并与一定抗原发,生特异性结合,具有准确、高效、简易、快速的优点。,(2)用于治疗疾病和运载药物:主要用于癌症治疗,可制成“生物导弹”,也有少量用于治疗其他疾病。,知能拓展,(1),制备单克隆抗体时选用一种抗原处理的,B,淋巴细胞与骨,髓瘤细胞进行细胞融合,产生杂交瘤细胞,杂交瘤细胞兼有两个亲本细,胞的特性,在体外培养条件下能不断增殖,同时能产生出某种特异性,的抗体。,(2)进行动物细胞的诱导融合,形成的杂交细胞有三种:AA型、BB型、,AB型。只有AB型才是我们所需要的杂交细胞,所以需要用选择性培养,基进行筛选。,(3)相比植物体细胞杂交,动物细胞融合特有的诱导方式是用灭活的病,毒处理,其他物理化学诱导融合的手段与植物体细胞杂交过程中原生质,体诱导融合方法相同。,例2,(2013海南单科,31,15分)单纯疱疹病毒型(HSV-1)可引起水泡性,口唇炎。利用杂交瘤技术制备出抗HSV-1的单克隆抗体可快速检测,HSV-1。,回答下列问题:,(1)在制备抗HSV-1的单克隆抗体的过程中,先给小鼠注射一种纯化的,HSV-1蛋白,一段时间后,若小鼠血清中抗,的抗体检测呈阳,性,说明小鼠体内产生了,反应,再从小鼠的,中获取B淋,巴细胞。将该B淋巴细胞与小鼠的,细胞融合,再经过筛选、检,测,最终可获得所需的杂交瘤细胞,该细胞具有的特点是,。,(2)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体,可将该杂交瘤细胞注射到小,鼠的,中使其增殖,再从,中提取、纯化获得。,(3)通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种HSV-1蛋白,其原,因是该抗体具有,和,等特性。,解析,(1)制备单克隆抗体时,需要先给小鼠注射特定抗原(HSV-1蛋,白),当小鼠血清中抗HSV-1蛋白的抗体检测呈阳性时,就可从小鼠脾脏,中获取B淋巴细胞,将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合,经过筛选和克隆化,培养,最终获得既能无限增殖又能产生专一抗体的杂交瘤细胞。(2)单,克隆抗体的获取有两条途径,一是从体外细胞培养液中提纯获得,二是,将杂交瘤细胞注射到小鼠的腹腔中使其增殖,再从腹水中提取、纯化获,得。(3)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、纯度高等特点。,答案,(1)HSV-1蛋白体液免疫(其他合理答案也给分)脾脏(其他,合理答案也给分)骨髓瘤无限增殖且产生专一抗体(其他合理答案,也给分),(2)腹腔腹水,(3)纯度高特异性强(其他合理答案也给分),
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