高三生物三轮考前冲刺13 细胞工程、胚胎工程、生态工程(课件共25张PPT)

(共25张PPT)
(十三)细胞工程、胚胎工程、生态工程
高三生物三轮考前冲刺
1.细胞工程是指应用 和 的原理和方法,通过 水平或 水平上的操作,按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
2.植物组织培养是指依据 的原理,在 和　
的条件下,将 植物器官、组织、细胞培养在人工配置的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其产生愈伤组织、丛芽,最终形成完整的植株。
3.植物组织培养过程:离体的植物器官、组织、细胞 愈伤组织 胚状体或丛芽(试管苗)植株。
　细胞生物学　
分子生物学　
　细胞器　
　植物细胞具有全能性　
　细胞　
　无菌　
人工控制　
离体的　　
4.细胞全能性表达的标志:由细胞发育成完整的 。
5.植物细胞表达全能性的条件
(1)具有完整细胞结构,处于 状态。
(2)有一定的 、植物激素(主要是 、
等)和其他外界条件。
6.影响脱分化、再分化的因素
细胞分裂素与生长素相当：促进愈伤组织的形成
植物激素 细胞分裂素浓度＞生长素浓度：促进发芽
细胞分裂素浓度＜生长素浓度：促进发根
　个体　
　离体　
　营养物质　
　细胞分裂素　
　生长素　
7.植物体细胞杂交技术是将 的植物体细胞在一定条件下融合成 ,并把杂种细胞培养成 的技术。常用的促融合方法有 和 等。植物细胞融合前需要用 去除细胞壁。
8.植物体细胞杂交技术的意义:突破有性杂交的局限,使 成为可能。
9.动物细胞工程常用的技术手段有 、 、　
、单克隆抗体制备等。基础技术是 。
　不同种　
　杂种细胞　
　化学法(聚乙二醇)　
　新的植物体　
　物理法(离心、振动、电刺激)　
　远缘杂交　
动物细胞核移植　
　纤维素酶、果胶酶　
动物细胞融合　
　动物细胞培养　
动物细胞培养　
10.动物细胞培养是从动物机体中取出相关的组织,将它分散成单个的细胞(常用 处理),然后放在适宜的培养基中,让这些细胞生长和增殖。
11.动物细胞培养过程
(1)原代培养是指从供体获取组织或细胞后的 培养。
(2)传代培养是指将 的细胞分离稀释后转入新的培养瓶中继续培养。
(3)一般情况下,传代培养 次后,细胞增殖会明显减缓,甚至完全停止。
　胰蛋白酶或胶原蛋白酶　
　初次　
　原代培养　
10~50　
12.动物细胞培养需要满足的条件
(1)无菌、无毒的环境:培养液应进行 。通常还要在培养液中添加一定量的 ,以防培养过程中的污染。此外,应定期　
,防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。
(2)营养
①天然培养基:主要取自动物血清、动物组织提取液和鸡胚汁等,具有营养价值高、成分复杂的特点。
②合成培养基成分:
等。通常需加入 等天然成分。
　无菌处理　
　抗生素　
　 葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量
元素
血清、血浆　
更换培养液　
(3)培养条件
①温度:适宜温度,哺乳动物多是 。
②pH: 。
③气体环境:95%空气+5%CO2。O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是 。
13.动物核移植技术是将动物的一个细胞的细胞核移入一个已经　
的 中,使其重组并发育为一个新的 　,最终发育为 的一个技术。
36.5 ℃左右　
　7.2~7.4　
　维持培养液的pH　
去除细胞核　
卵母细胞　
胚胎　
动物个体　
14.动物细胞融合是指 动物细胞结合形成 细胞的过程。常用的促融合方法有生物法( )、化学法( )和物理法( )等。
15.单克隆抗体制备的基本原理:单个的B淋巴细胞只能产生 抗体,骨髓瘤细胞具有 的能力,若将小鼠的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞相融合,首先形成 细胞,随后该细胞通过多次增殖形成一群这样的细胞,这些细胞就可产生大量的 抗体。
两个或多个　
　　一个　
　　灭活的病毒　
　聚乙二醇　
离心、振动、电刺激　
一种　
无限增殖　
杂交
　单克隆　
16.制备单克隆抗体过程中有两次筛选
(1)第一次筛选是将未融合的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞以及B淋巴细胞与B淋巴细胞融合细胞、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合细胞通过　
淘汰,筛选出 。
(2)第二次筛选是 通过细胞培养用相应抗原检测的办法筛选出来。因为从体内取出的已免疫的B淋巴细胞有很多种,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。
选择培养基　
B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合细胞　
将产生特定抗体的杂交瘤细胞　
17.杂交瘤细胞的特点: ,产生 。
18.单克隆抗体的优点: , ,产量大,容易标准化生产。
19.胚胎工程研究的重点内容:体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。
20.体外受精:采集雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子,使其在　
中受精。
(1)精子的采集及获能:从附睾中取出成熟的精子,并放入培养液中培养,使其达到 状态。
　无限增殖　
　特异性抗体　
　纯度高　
　特异性强　
试管　　
　获能　
(2)卵细胞的采集:最常用的方法是卵巢经 处理后,从输卵管中冲取卵子,让卵子直接与获能的精子在体外受精;对于大家畜或大型动物,如牛,采用的主要方法是从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞,也可以借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具,直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。
(3)受精: 和成熟后的卵细胞在体外合适的环境下共同培养一段时间,便可受精。
　超数排卵　
获能的精子　
21.胚胎体外培养是指应用人工创造的环境,对获取的 进行体外培养。必须配制一系列含有 的培养液,用以培养不同发育时期的胚胎。
22.胚胎移植是指将经济价值较高、遗传性状优秀的母畜,经
处理,使其超数排卵后受精,然后将发育的早期胚胎分别移植到　
的代孕母畜的子宫内,通过代孕母畜妊娠产仔的技术。通常移植的最适宜时期是 。
早期胚胎　
　　不同成分　
　　 促性腺
激素　
　同期发情　　
桑椹胚、囊胚　　
23.胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。胚胎分割可以选取　
或 ,在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意将　
均等分割。
24.胚胎干细胞(ES细胞或EK细胞)是由 或 中分离出的一类细胞,是一种未分化细胞,具有 和二倍体核型。在适宜条件下能分化为多种细胞、组织。
25.生态工程的原理包括
。
桑椹胚　
　　囊胚　
内细胞团　　
早期胚胎　
原始性腺　　
　　 物质循环再生原理、原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理　
发育全能性　
要领1　熟记基础知识,吃透教材。
要领2　学会审题,准确掌握题干信息,抓住关键信息和关键
考点,注意细节。
　【例】　(2020·全国Ⅰ卷)为研制抗病毒A的单克隆抗体,某同学以小
鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。
(1)实验前必须给小鼠甲注射病毒A,
该处理的目的是
。
诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞
答案
(2)写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤:
　 。
(3)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞,需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于　　　　　　 ,使用该培养基进行细胞培养的结果是　　　　　　　　　　　　 。图中筛选2含多次筛选,筛选所依据的基本原理是 　　　　　　　　　　　　。
(4)若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖,可采用的方法有
(答出2点即可)。
取小鼠甲的脾脏剪碎,用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞,加入培养液制成单细胞悬液　
选择培养基　
只有杂交瘤细胞能够生存　　
抗原与抗体的反应具有特异性　
将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖;将杂交瘤细胞在
体外培养
解析
答案
解题思路 本题以单克隆抗体的制备为题材,考查动物细胞培养和单克隆抗体的制备过程,对于此类试题,需要考生牢固掌握书上的知识点,并对知识点有透彻的理解。(1)实验前给小鼠甲注射病毒A,是为了诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞。(2)取小鼠甲的脾脏剪碎,用胰蛋白酶处理获得单个细胞,加入培养液可以制成单细胞悬液。(3)图中筛选1需要用到选择培养基,在该培养基上只有杂交瘤细胞可以存活。筛选2是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞,该过程要用到抗原—抗体杂交技术,故筛选所依据的原理是抗原与抗体反应具有特异性。(4)获得能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞后,可以在体外培养液中进行培养,或在小鼠的腹腔中进行培养,使杂交瘤细胞大量增殖。
1.某种病毒可引发人类的肺炎,为了预防该病毒,可以采用不同的技术路线生产不同的疫苗,如mRNA疫苗、传统灭活疫苗等。请回答下列问题:
(1)进入人体内环境中的mRNA,通过　　　　的方式进入细胞,并与核糖体结合,翻译成特定的 ,刺激人体产生特异性免疫反应。
(2)灭活疫苗可以使用鸡胚生产,也可以使用动物细胞培养技术生产。动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织,将它　 　　　　　　　,然后放在适宜的培养基中,让这些细胞　　　　　　　 。
答案
胞吞
蛋白质(病毒抗原)
分散成单个细胞
生长和增殖
(3)在二氧化碳培养箱中进行动物细胞培养时,定期更换培养液的目的是防止　 　　　　　　对细胞自身造成危害;培养箱中的O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是　　　　　　　　　 。
(4)从抗原种类的角度分析,与mRNA疫苗相比,传统灭活疫苗的优势是
。
代谢产物积累
维持培养液的pH
灭活疫苗抗原种类多,刺激人体产生的抗体种类多,病毒发生变
异后仍可能有效
答案
解析
解析 (1)进入人体内环境中的mRNA,通过胞吞的方式进入细胞,并与核糖体结合,翻译成特定的蛋白质(病毒抗原),刺激人体产生特异性免疫反应。(2)灭活疫苗可以使用鸡胚生产,也可以使用动物细胞培养技术生产。动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织,用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间,将它分散成单个细胞,用培养液将分散的细胞稀释制成细胞悬液,然后放在适宜的培养基中,让这些细胞生长和增殖。(3)二氧化碳培养箱中含95%空气和5%CO2的混合气体,在二氧化碳培养箱中进行动物细胞培养时,要定期更换培养液,目的是防止代谢产物积累对细胞自身造成危害;培养箱中的O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH。(4)mRNA疫苗是针对某种抗原制备的,从抗原种类的角度分析,传统灭活疫苗的优势是灭活疫苗抗原种类多,刺激人体产生的抗体种类多,病毒发生变异后仍可能有效。
2.研究发现,新冠病毒外壳中的S蛋白是关键抗原,可利用其制备单克隆
抗体,制备流程如图。请回答有关问题:
(1)单克隆抗体具有的主要优点是　 　　　　　　　　　。
特异性强、灵敏度高,并可大量制备
答案
(2)③和⑤过程,需要用到的工具酶是　 　　　　　　　。
(3)体外培养细胞Y时,首先应保证其处于 　　　　的环境,其次还需要提供适宜的温度、pH、营养和气体环境,这里的气体环境指　 。
(4)prG能激发细胞不断分裂,通过基因工程导入prG可制备单克隆抗体。受体细胞X是　 细胞,细胞Y具有
　 的特点。
(5)单克隆抗体可用于诊断人体是否携带新冠病毒,其诊断原理是　　　　　　　　　。
答案
既无限增殖,又能产生专一的抗体
95%空气+5%CO2
限制酶和DNA连接酶
能产生特定抗体的浆
无菌、无毒
抗原—抗体杂交
解析
解析 (1)单克隆抗体的优点为特异性强、灵敏度高,并可大量制备。(2)③和⑤分别为构建基因组文库和目的基因与运载体结合,需要用到的工具酶为限制酶和DNA连接酶。(3)动物细胞培养需要无菌、无毒的环境,需要适宜的温度和pH。用于动物细胞培养的合成培养基中需要加入糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等,还需要加入血清、血浆等天然物质。动物细胞培养还需要一定的气体环境,即95%空气+5%CO2。(4)细胞X为能产生特定抗体的浆细胞,细胞Y是能无限增殖且能合成并分泌与S蛋白发生特异性结合的抗体的杂交瘤细胞。(5)单克隆抗体能与相应抗原发生特异性结合,因而可用于诊断人体是否携带某种病毒。
3.现代生物技术在生产实践中有广泛的应用,请回答下列问题:
(1)质粒是基因工程中常用的载体,但是真正被用作载体的质粒大都进行过人工改造,比如插入了　 　　　　　　,便于重组DNA的选择鉴定;插入了　 　　　　　　　的一段很短的DNA序列,便于连接特定的外源DNA片段等。
(2)为了解决人体移植器官短缺和移植后免疫排斥这一世界性难题,科学家们对猪的器官进行改造,制造移植器官。利用基因工程方法抑制
或去除　 　　　基因,再结合克隆技术,培育出不会引起免疫排
斥反应的转基因克隆猪器官。
抗生素抗性基因(或标记基因)
答案
含多个限制酶酶切位点
抗原决定
(3)我国科学家已利用胚胎移植技术培育出第二代克隆牛,胚胎移植的实质是　 , 胚胎移植前对供体母牛的处理是　 。
(4)采用核移植技术获得高产奶牛时,普通奶牛提供的是卵细胞。若研究发现供体高产奶牛细胞中线粒体发达,故它的产奶量高,则获得的克隆小牛成年后　 　　　(填“具有”或“不具有”)这一优良性状,作出此判断的依据是
。
答案
不具有
进行同期发情和超数排卵处理
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
线粒体中的基因一般通过细胞质传递给后代,而克隆小牛的细胞质主要来自普通奶牛
解析
解析 (1)质粒中插入抗生素抗性基因,便于鉴别和筛选含有目的基因的细胞;质粒中插入含多个限制酶酶切位点的DNA序列,用限制酶切割后可产生与外源基因相同的末端,便于连接特定的外源DNA片段。(2)利用基因工程方法抑制或去除抗原决定基因,使抗原无法合成而避免产生免疫排斥反应,再结合克隆技术,可获得不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。(3)胚胎移植是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程,其实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。哺乳动物发情排卵后,不管是否妊娠,在一段时间内,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。胚胎移植前,对供体母牛进行同期发情处理,使其产生与受体母牛相同的生理环境;对供体母牛进行超数排卵处理,可获得多枚胚胎,经移植可得到多个后代,使供体生产下的后代数是自然繁殖的十几倍到几十倍。(4)若供体高产奶牛的产奶量高是因为细胞中线粒体发达,则获得的克隆小牛成年后不具有这一优良性状。这是由于线粒体中的基因一般通过细胞质传递给后代,而克隆小牛的细胞质主要来自普通奶牛,普通奶牛的线粒体不发达,产奶量不高。