高中生物总复习讲解课件：专题21 细胞工程(共23张PPT)

(共23张PPT)
第5部分　生物技术与工程
专题21　细胞工程
考点1　植物细胞工程
一、植物组织培养技术
理论基础 植物细胞一般具有全能性
操作流程

相关内容 (1)实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌,且每次使用后的器械都要灭菌。
(2)接种时注意外植体的方向,不要倒插(涉及外植体内生长素的极性运输)。
(3)外植体经过脱分化不一定形成愈伤组织,有些植物外植体通过诱导直接产生胚状体。
(4)脱分化培养基中蔗糖的作用:维持培养基的渗透压以及为愈伤组织提供碳源。
(5)生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素,其浓度、比例影响植物细胞的发育方向:①生长素/细胞分裂素的值>1→利于根的分化;②生长素/细胞分裂素的值<1→利于芽的分化;③生长素/细胞分裂素的值=1→促进愈伤组织的形成
小表达 (1)[2019全国Ⅲ,38(3)改编]诱导愈伤组织形成过程到诱导愈伤组织分化形成试
管苗过程需要更换新的培养基,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 。
(2)[2019全国Ⅲ,38(4)改编]诱导愈伤组织形成试管苗的过程中需要照光培养,其作用
是　　　　　　　　　　 。
诱导叶绿素的形成,使试管苗能够进行光合作用
两过程所需的生长素和细胞分裂素的比例不同
二、植物体细胞杂交技术
概念 将不同来源的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新植物体的技术
理论基础 细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
操作流程
意义 打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等
知识拓展
PEG诱导原生质体融合的原理 目前普遍认为PEG能够改变细胞的膜结构, 使两个细胞接触处质膜的脂类分子发生疏散和重
组,从而导致质膜相互亲和,促进融合
部分杂种细胞的筛选方法 根据原生质体的大小、颜色等的不同来筛选,如叶绿体颜色不同(色素含量不同)的两种植物细胞的原生质体融合后,可在显微镜下观察叶绿体的颜色来识别杂种细胞
小表达 [2023浙江1月选考,24(2)改编]在植物体细胞杂交实验中,将两种植物的原生质
体1∶1混合后,通过添加适宜浓度的PEG进行诱导融合, 一段时间后,加入过量的培养基
进行稀释,稀释的目的是　　　　　　　　 。
降低PEG浓度,使其失去促融合作用,终止原生质体融合
三、植物细胞工程的应用
植物 繁殖 的新 途径 快速 繁殖 优点 (1)高效、快速地实现种苗的大量繁殖。(2)保持优良品种的遗传特性
应用 甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产
作物 脱毒 原因 无性繁殖作物感染的病毒易传给后代,其会导致作物产量降低,品质变差
应用 植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少,甚至无病毒,可用茎尖进行组织培养,获得脱毒苗,如脱毒马铃薯、脱毒草莓等
作物 新品 种的 培育 单倍体育种 原理 染色体数目变异
优点 (与杂交育种相比)能够缩短育种年限,在较短时间内获得纯合品系
突变 体的 利用 原理 植物组织培养中的细胞处于不断增殖的状态,易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变
应用 从产生突变的个体中筛选出对人们有用的突变体,进而培育成新品种,如抗花叶病毒的甘蔗等
细胞 产物 的工 厂化 生产 一般途径

产物 (1)初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动,初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。
(2)次生代谢不是生物生长所必需的,一般在特定的组织或器官中,并在一定的环境和时间条件下进行。次生代谢物是一类小分子有机化合物,如酚类、萜类和含氮化合物等
考点2　动物细胞工程
一、动物细胞培养
概念 从动物体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后在适宜的培养条件下,让这些细胞生长和增殖的技术。动物细胞培养是动物细胞工程的基础 动物细 胞培养 的条件 营养 培养液中除含细胞所需的各种营养物质(糖类、氨基酸、无机盐、维生素等)外,通常还会添加血清等天然成分
无菌、 无毒环境 (1)无菌:培养用具、培养液等灭菌,需在无菌环境下操作。
(2)无毒:定期更换培养液,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害
温度、pH、渗透压 (1)温度:哺乳动物细胞培养的温度多以(36.5±0.5)℃为宜。(2)pH:多数动物细胞生存的适宜pH为7.2~7.4。(3)渗透压:适宜的渗透压,以维持细胞正常形态
气体环境 (1)O2:细胞代谢所必需;CO2:主要维持培养液的pH。
(2)置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养
动物细 胞培养 的过程

(1)使用胰蛋白酶和胶原蛋白酶处理动物组织时,需要控制两种酶的处理时间。
(2)原代培养和传代培养中细胞不止分裂一次。
(3)细胞贴壁和接触抑制。①细胞贴壁:细胞贴附于培养瓶的瓶壁上生长增殖;②接触抑制:当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖(癌细胞培养时不会出现接触抑制现象)
干细胞 的特点、 分类及 功能 特点 在一定条件下,可以分化成其他类型的细胞
分类及 功能
小表达 (选必3 P44 改编)进行动物细胞培养时,　　　 (填“可以”或“不可以”)
使用胃蛋白酶分散细胞,原因是　　　　　　　　　　　　　　 。
胃蛋白酶作用的最适pH为1.5,多数动物细胞培养的适宜pH为7.2~7.4,胃蛋白酶在此环境下会失活
不可以
二、动物细胞融合技术与单克隆抗体
动物 细胞 融合 技术 理论基础 细胞膜具有流动性
常用方法 (1)物理法:电融合法。
(2)化学法:聚乙二醇(PEG)融合法。
(3)生物法:灭活病毒诱导法(如使用灭活的仙台病毒处理)
动物 细胞 融合 技术 的应 用—— 单克隆 抗体 制备过程

(1)第一次筛选　①方法:使用特定的选择培养基,如HAT培养基,在该培养基中未融合的亲本细胞和具有同种核的融合细胞都会死亡,只有杂交瘤细胞才能生长。②结果:获得杂交瘤细胞。由于获得的B淋巴细胞种类很多,因此第一次筛选获得的杂交瘤细胞也不只一种。
(2)第二次筛选　①方法:克隆化培养和抗体检测。使用96孔板对上述杂交瘤细胞进行克隆化培养,利用抗体能与特定抗原结合的原理检测每孔中的抗体。②结果:获得抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞(即能分泌所需抗体的杂交瘤细胞)
动物 细胞 融合 技术 的应 用—— 单克隆 抗体 应 用 诊断 试剂 被广泛用作诊断试剂,在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用,如利用同位素或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病
抗体— 药物偶 联物 (ADC) ADC通常由抗体、接头和药物(如细胞毒素)组成,其通过将药物与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合,实现对肿瘤细胞的选择性杀伤
治疗 疾病 单克隆抗体药物已被广泛用于肿瘤、自身免疫病等疾病的治疗,如利妥昔单抗被用于治疗复发难治的低分化B细胞淋巴瘤
优点 特异性强(能够与特定抗原发生特异性结合)、灵敏度高(能够准确识别抗原的细微差异)、可以大量制备
知识拓展 (1)灭活病毒诱导细胞融合的原理:病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与
细胞膜上的糖蛋白发生作用,使细胞互相凝聚,细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重
新排布,细胞膜打开,细胞发生融合。
(2)用于检测特异性抗体的方法图示:
待测样品中若存在抗原的特异性抗体(抗体1),则抗体2(酶标抗体)能够结合,加入酶促
反应底物后会出现颜色反应,用特定仪器测量出光密度变化。
三、动物体细胞核移植技术和克隆动物
动物 细胞 核移 植技术 概念 将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中,使这个重新组合的细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的技术
理论基础 动物细胞核具有全能性
分类 动物细胞核移植分为体细胞核移植、胚胎细胞核移植
体细胞 核移植 过程

(1)选取MⅡ期(减数分裂Ⅱ中期)卵母细胞作为受体的原因:MⅡ期的卵母细胞体积大,易操作;细胞质中含有促使细胞核全能性表达的物质和营养条件。
(2)去核方法:显微操作法是普遍使用的去核方法。也可采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法,这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。
(3)重构胚:人工重新构建的胚胎,具有发育成完整个体的能力。
(4)克隆动物的遗传物质来源:①细胞核中的遗传物质来自供体细胞;②细胞质中的遗传物质来自去核卵母细胞和供体细胞
应用 (1)畜牧业:加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育;(2)医药卫生领域:如生产医用蛋白
小表达 [2021湖南,22(3)改编]与胚胎细胞核移植技术相比,体细胞核移植技术的成功
率更低,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
体细胞分化程度高,表现全能性十分困难
考点3　胚胎工程
一、胚胎工程的理论基础
胚胎工程 概念 对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理,然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代,以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等
理 论 基 础 受精
理 论 基 础 胚胎 早期 发育
二、胚胎工程技术及其应用
体外 受精 过程
意义 (1)提高动物繁殖能力的有效措施。(2)可以为胚胎移植提供可用的胚胎
胚胎 移植 过程

实质 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
意义 (1)可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(2)缩短供体本身的繁殖周期。
胚胎 分割 概念 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
实质 动物的无性繁殖或克隆
选材 选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚
过程
意义 (1)促进优良动物品种的繁殖,产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料。(2)可以在胚胎移植前,进行性别鉴定、遗传病筛查等,对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重
要意义
知识归纳 试管动物、克隆动物和转基因动物的对比
生殖方式 试管动物 克隆动物 转基因动物
有性生殖 无性繁殖 有性生殖
涉及 技术 不同点 体外受精 核移植 重组DNA技术(向受精卵内导入目的基因)
共同点 动物细胞培养、胚胎移植等 遗传特性 具备双亲的遗传特性 主要与核供体相同 具备原有受精卵和导入的目的基因的遗传特性