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第42讲 细胞工程,第十二单元 现代生物科技专题,考纲考频 1植物的组织培养 (3年8考) 2.动物的细胞培养与体细胞克隆 (3年6考) 3.细胞融合与单克隆抗体 (3年5考),第十二单元 现代生物科技专题,一、细胞工程的概念 1原理和方法：应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法。 2操作水平：_水平或_水平。 3目的：按照人的意愿来改变细胞内的_或获得_。 4分类：根据操作对象的不同，分为植物细胞工程和动物细胞工程。,细胞,细胞器,遗传物质,细胞产品,二、植物细胞工程 1原理：细胞的全能性。 (1)原因：生物的任何一个细胞都包含本物种的_。 (2)全能性表达的条件：处于_状态，提供一定的营养、_和其他适宜外界条件。,全部遗传信息,离体,激素,脱分化,愈伤组织,再分化,3植物体细胞杂交技术,(1)去壁：酶解法，所用酶为_。 (2)诱导原生质体融合：物理法离心、振动、电激等；化学法常用_ (PEG)作诱导剂。 (3)植物体细胞杂交成功的标志：杂种细胞再生出_。 (4)优点：克服_。 (5)变异类型：染色体变异。,聚乙二醇,细胞壁,不同生物远缘杂交的障碍,4植物细胞工程的实际应用 (2)作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用。 (3)细胞产物的工厂化生产：培养到_阶段。,优良品种的遗传特性,分生区,胚状体,不定芽,愈伤组织,三、动物细胞工程 1动物细胞培养：其他动物细胞工程技术的基础。 (1)过程,原代,传代,(2)条件 无菌、无毒的环境无菌处理、加抗生素杀菌、定期更换培养液。 营养糖、氨基酸、促生长因子、无机盐和微量元素_等天然成分。 适宜的温度(36.50.5 )和pH(7.27.4)。 气体环境95%空气_ (维持培养液的_)。 (3)应用：生产细胞产品，如干扰素、疫苗、单克隆抗体；检测并判断某毒性物质毒性的大小；临床医学研究。,血清或血浆,5%CO2,pH,2动物体细胞核移植 (1)原理：_。 (2)过程,去核卵母细胞,重组细胞,遗传物 质,动物细胞核具有全能性,3单克隆抗体制备 (1)诱导动物细胞融合的方法：物理法离心、振动、 _等；化学法_；生物法 _。 (2)单克隆抗体制备过程,电激,聚乙二醇,灭活的病毒,腹水,杂交瘤细胞,所需抗体,选择性,(3)单克隆抗体的优点：_、灵敏度高、可大量制备。 (4)单克隆抗体的应用：作为_；用于治疗疾病和运载药物。,特异性强,诊断试剂,C,A该育种过程所依据的原理有基因突变和植物细胞具有全能性 B过程的培养基中，不同植物生长调节剂的浓度比例不同 C白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA和RNA种类相同 D过程通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒除草剂,解析：图示为应用植物组织培养技术中诱导愈伤组织细胞发生基因突变，经过筛选后培育为新品种的过程，故依据的原理有基因突变和植物细胞具有全能性；过程表示脱分化、过程表示再分化，不同的过程需要调节生长素和细胞分裂素或其类似物的不同比例；胚状体的形成经过了再分化，因基因的选择性表达，胚状体细胞与愈伤组织细胞相比，DNA相同，RNA不完全相同；过程要筛选出抗除草剂的白三叶草，因此需向白三叶草幼苗喷洒除草剂，观察其能否正常生长。,2(2014高考浙江卷)下列关于动 物细胞 培养的叙述，正确的是( ) A连续细胞系的细胞大多具有二倍体核型 B某些癌细胞在合适条件下能逆转为正常细胞 C由多个祖细胞培养形成的细胞群为一个克隆 D未经克隆化培养的细胞系细胞具有相同的性状 解析：连续细胞系是发生转化了的细胞系，大多数具有异倍体核型，A错误；癌细胞在合适条件下可以发生不定向 的基因突变而逆转为正常细胞，B正确；由一个单细胞培养 形成的细胞群为一个克隆，C错误；未经克隆化培养的细胞 系具有异质性，D错误。,B,3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(多选)( ) APCR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，则需电子显微镜才能观察；D项，培育单倍体植物主要利用的是花粉离体培养技术。,BD,4利用细胞工程方法，以乙肝病毒衣壳蛋白为抗原，制备出单克隆抗体。下列相关叙述正确的是( ) A用纯化的衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，产生的血清抗体为单克隆抗体 B体外培养免疫的B淋巴细胞可以获得大量针对乙肝病毒的单克隆抗体 C将等量免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞混合，经诱导融合后的细胞均为杂交瘤细胞 D利用该单克隆抗体与抗原特异性结合的方法，可诊断出乙肝病毒感染者,D,解析：单克隆抗体是效应B细胞和骨髓瘤细胞诱导融合后经 筛选形成的杂交瘤细胞产生的，A项方法获得的抗体纯度 低，不是单克隆抗体。B项中B细胞无法实现大量增殖。C项 中形成的细胞有三类：既有B细胞和骨髓瘤细胞融合在一起 的，又有两个B细胞融合在一起的，还有两个骨髓瘤细胞融 合在一起的。D选项利用抗原和抗体发生的特异性结合反 应，检测人体是否感染了乙肝病毒，D项正确。,考点一 植物细胞工程,考点二 探究动物细胞培养与动物体细胞核移植的不同点,考点三 动物细胞融合和单克隆抗体,1植物组织培养与植物体细胞杂交的区别与联系,考点一 植物细胞工程,细胞的全能性,细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性,愈伤组织,根、芽或胚状体,原生质体A 原生质体B,融合的原生质体AB,杂种细胞AB,不同种的植物体细胞融合后形成杂种细胞,植物组织培养,植物体细胞杂交,植物体细胞杂交,2.单倍体育种和突变体的利用的不同点,染色体变异,产生新基因，大幅度改良某些性状,明显缩短育种年限,基因突变,深度思考 1利用白色链霉菌进行细胞融合时，应怎样去除菌体的细胞壁，获取原生质体？ _ 2脱分化形成愈伤组织的过程不需要光，再分化过程需要 光，其原因是什么？ _ 3若工厂化生产植物细胞产物(如香料、生物碱等)时，应将外植体培养到哪一阶段即可？一般要采用哪种培养基？不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是什么？ _,4人工种子依据的原理是什么？培育胚状体利用了什么技 术？ _ 提示：1.使用溶菌酶。 2因为愈伤组织利用有机营养成分，而试管苗需要进行光合作用以自养。 3愈伤组织；液体培养基；保证氧气的供应，使细胞和培养液充分接触。 4植物细胞的全能性；植物组织培养。,1(2015山东师大附中三模)下图是细胞融合示意图，请据图回答： (1)过程应使用_处理细胞，以去除植物细胞壁。 (2)过程叫做_，该过程常用的诱导方法是_。,纤维素酶和果胶酶,原生质体融合,物理和化学法(电激、聚乙二醇诱导),(3)过程是细胞壁的再生过程，与此过程密切相关的细胞器是_。 (4)过程中进行的细胞分裂方式是_，该过程先诱导细胞分裂形成_，再由它分化形成杂种植物幼苗。 (5)若番茄细胞内含A个染色体，马铃薯细胞内含B个染色体，则番茄马铃薯细胞内含_个染色体；若对番茄和 马铃薯采用杂交育种方法能成功的话，得到的后代应含 _个染色体，若要得到可育的番茄马铃 薯，必须用_来处理幼苗。这两种方法相比，体细胞 杂交方法的优点是_。,高尔基体,有丝分裂,愈伤组织,AB,(AB)/2,秋水仙素,克服远缘杂交不亲和的障碍,解析：(1)过程表示用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞 壁。(2)过程是诱导去壁后得到的原生质体融合。(3)植物细 胞壁的形成与高尔基体有关。(4)过程表示先脱分化形成愈 伤组织，然后再分化形成试管苗。(5)植物体细胞杂交得到的 番茄马铃薯细胞内含有的染色体数是两种植物染色体数之 和即AB；番茄和马铃薯有性杂交得到的后代的染色体数是 A/2B/2，此后代不可育，必须用秋水仙素处理幼苗。,考点二 探究动物细胞培养与动物体细胞核移植的不同点,原代,胰蛋白酶,传代,去核卵母细胞,重组细胞,早期胚胎,细胞群,克隆动物,深度思考 1.动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用有何不同？ _ 2.动物体细胞不能直接发育成完整个体的原因是什么？ _ 3.癌细胞增殖时会出现接触抑制吗？ _,4分析下图 (1)涉及到的细胞工程有哪些？ _ (2)重组细胞中的遗传信息来自哪几个细胞？ _,提示：1.第一次用胰蛋白酶处理剪碎的组织使之分散成单个细胞，第二次使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来。 2动物体细胞的全能性受到限制。 3不会，因癌细胞能无限增殖。 4(1)动物细胞培养、动物体细胞核移植、胚胎移植等。 (2)来自人体细胞、奶牛体细胞和卵母细胞3个细胞。,2克隆猪成功率较低，与早期胚胎细胞的异常凋亡有关。Bcl2基因是细胞凋亡抑制基因，用PCR技术可以检测该基因转录水平，进而了解该基因与不同胚胎时期细胞凋亡的关系。克隆猪的培育及该基因转录水平检测流程如图。,请回答： (1)图中重组细胞的细胞核来自_细胞，早期胚 胎移入受体子宫后继续发育，经桑椹胚、囊胚和_胚 最终发育为克隆猪。 (2)在PCR过程中可检测出cDNA中Bcl2 cDNA的分子数，进而计算总mRNA中Bcl2 mRNA的分子数，从而反映出Bcl2基因的转录水平。 图中X表示_过程。 从基因组数据库中查询Bcl2 mRNA的核苷酸序列，以便根据这一序列设计合成_用于PCR扩增，PCR过程第一轮循环的模板是_。,体,原肠,反转录,引物,Bcl2 cDNA,解析：(1)重组细胞的细胞核来自优良性状的亲本，据图可 知，应由良种猪提供细胞核，所以细胞核来自良种猪的体细 胞；早期胚胎发育过程经历了桑椹胚、囊胚和原肠胚等阶 段。(2)由图可知，X过程是由总mRNA到cDNA的过程， 此过程属于中心法则中的反转录过程。PCR扩增需要的条 件是模板、原料、能量、酶和引物，而查询Bcl2 mRNA的 核苷酸序列的目的是合成相关的引物用于PCR扩增，模板就 是Bcl2 cDNA。,1植物体细胞杂交与动物细胞融合的不同点,考点三 动物细胞融合和单克隆抗体,细胞膜的流动性、细胞的全能性,细胞膜的流动性,纤维素酶和果胶酶,胰蛋白酶或胶原蛋白酶,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,杂种植株,杂交细胞,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,2探究单克隆抗体的制备过程,杂交瘤细胞,特定抗体的杂交瘤细胞,单克隆抗体,深度思考 1动物细胞的融合过程中，灭活病毒为何可作为诱导剂？ _ 2B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞融合后的细胞类型有哪几种？ _ 3上图单克隆抗体制备中有两次筛选，其目的分别是什 么？ _ 4体外培养和体内培养最后如何才能提取到单克隆抗体？ _,提示：1.保持了其抗原性，但毒性消失。 2两个B淋巴细胞的融合细胞。 两个骨髓瘤细胞的融合细胞。 杂交瘤细胞。 B淋巴细胞。 骨髓瘤细胞。,3(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。 4体外培养时从细胞培养液中提取，体内培养则从小鼠腹水中提取。,3H7N9型禽流感是全球首次发现的新亚型流感病毒，尚未纳入我国法定报告传染病监测报告系统，H7N9型禽流感在世界各地大面积蔓延，有些国家还出现了死亡病例。科研工作者预根据下面流程图生产预防和治疗H7N9流感的抗体，请据图回答有关问题：,(1)给小鼠注射的抗原是_， 将过程获得的B淋巴细胞直接和骨髓瘤细胞融合，将获 得_(填“多种”或“一种”)杂交细胞，这些细胞 需在具有_作用的特定培养基上培养。促进融合过程的常用诱导剂是_。 (2)过程代表经选择性培养的杂交瘤细胞，在进行_和_后，获得足够数量的能够产生所需抗体的细胞。,减毒或灭活的H7N9病毒,多种,筛选,灭活的病毒或聚乙二醇(PEG),克隆化培养,专一抗体检测阳性,(3)过程将杂交瘤细胞在_下大规模培养，提取大量的单克隆抗体，单克隆抗体最主要的优点是_。 (4)单克隆抗体的主要作用是_ _。,体外条件,特异性强，灵敏度高，并可大量制备,作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物(意思相同即可),解析：制备用于预防和治疗H7N9禽流感的单克隆抗体，需用减毒或灭活的H7N9病毒作抗原，由于从脾中获取的B淋 巴细胞不止一种，经诱导剂聚乙二醇或灭活的病毒等诱 导融合，得到的是多种杂交瘤细胞，这些细胞需在特定的 选择培养基中进行筛选，才能获得能产生所需抗体的杂交 瘤细胞；经选择性培养的杂交瘤细胞，还需进行克隆化培养 和专一抗体检测阳性，才能够获得足够数量的产生所需抗 体的细胞；单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、可大量制 备等优点；单克隆抗体可用于诊断疾病、药物导向治疗等方面。,易错点 细胞工程中易出现的错误 点拨 (1)表示植物细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成。 (2)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。杂种植株的特征：具备两种植物的遗传特性，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。,(3)体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、基因组还是染色体组都采用直接相加的方 法。若一植物细胞含有2N条染色体，2个染色体组，基因型为 Aabb，另一植物细胞含有2M条染色体，2个染色体组，其基因型为 ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体为2N2M，基 因型为AabbccDd。 (4)用体细胞杂交培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律。只有有性生殖进行减数分裂 过程中才符合遗传定律，而体细胞杂交没有此过程。,(5)核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同：克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外线粒体中的DNA是来自于受体卵细胞。性状是基因与环境共同作用的结果。供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会 完全相同，其性状也不可能和供核动物完全相同。在个体 发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性 状。 (6)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，它兼有两个亲本细 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。,1(2015北京西城区期末T24A)棉花根尖细胞经诱导形成幼 苗能体现细胞全能性。( ) 2(2013四川卷T1A)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程 中，不会同时发生细胞的增殖和分化。( ) 3愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的。( ) 4用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了 全能性。( ) 5再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志。( ) 6在植物组织培养过程中，可以提取愈伤组织，经过人工 薄膜包装得到人工种子。( ),7制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处 理。( ) 8肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5% 的CO2刺 激细 胞呼吸。( ) 9小鼠骨髓瘤细胞染色体数为40，B淋巴细胞的染色体 数为 46，融合后形成的杂交瘤细胞DNA分子数为86。( ) 10与“多利”羊等克隆哺乳动物相关的技术有 胚胎移植、细胞培养和核移植。( ) 11植物原生质体融合和动物细胞融合原理是相同的。( ) 12(2011江苏卷T14B)体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体。( ),
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