生物：专题2《细胞工程》学案（新人教版选修3）
文档属性
| 名称 | 生物：专题2《细胞工程》学案（新人教版选修3） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 53.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2009-07-10 08:53:00 | ||
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文档简介
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专题2 细胞工程
植物细胞工程:
1.理论基础（原理）：细胞全能性
(1)内因：每个细胞都含有该物种全部遗传信息
（2）外因：离体（植物器官、组织、细胞），人工配制的培养基（植物激素和有机营养和无机营养）、无菌和人工控制的适宜培养条件（如：适宜的温度、PH值、光照）。
（3）细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。原因是在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息执行情况不同（或基因选择性表达）
（4）在理论上，生物的任何一个细胞都具有发育成完整个体的潜能，但在生物的生长发育过程中，细胞并不表现全能性，而是分化成各种组织和器官。原因是特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同组织和器官。
2.植物组织培养技术
（1）过程：离体植物的 _ 组织幼根和芽或胚状体 完整植株。
（2）用途：微型繁殖：
1)概念：植物的快速繁殖技术就是利用组织培养的方法将植物体某一部分的组织小块进行培养并诱导分化成大量的小植株，从而达到快速无性繁殖的目的，也称为试管苗繁殖或微型繁殖。
2）微型繁殖技术：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
3）特点：①保持优良品种的遗传特性。②高效快速地实现种苗大量繁殖。
作物脱毒：
(1)材料：无病毒的植物分生组织。
(2)脱毒苗：切取一定大小的茎尖进行组织培养获得的。
制造人工种子：
(1)特点：①后代不会发生性状分离。②不受季节、气候和地域限制。
(2)结构：人工薄膜和或胚状体或不定芽或顶芽腋芽。
(3)人工种子的制备，如图人工种子主要由三部分组成，一是胚状体
(分生组织)，它相当于天然种子的胚，是有生命的物质结构；二是供胚状体维持生命力和保证其在适宜的环境条件下生长发育的人工胚乳；三是具有保护作用的“人工种皮”。
(4)人工种子的优越性
①可以保持杂种优势。
②快捷高效的繁殖方式；节约了大量土留种地。
③可人为控制植物的生长发育与抗逆性：人工胚乳除了含有供胚状体发育成植株所必需的营养物质外，还可以在其中加入除草剂、弱病毒、杀菌剂、农药、抑制休眠的物质及对植物生长有益的细菌等，使其具备抗逆性和耐贮性等优良特性，也可添加激素类物质以调节植物的生长发育。与试管苗技术比较，人工种子技术具有成本低、贮藏运输方便、减少了移栽驯化过程和生产周期短等优点。
单倍体育种
(1)方法：花药离体培养。
(2)优点：①后代稳定遗传，都是纯合子。②明显缩短了育种年限。
突变体的利用
(1)产生：植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力（如：射线、化学物质等）的影响而产生突变。
(2)利用：筛选对人们有用的突变体，进而培育新品种。
细胞产物的工厂化生产
(1)种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。
(2)技术：植物植物组织培养技术。
（3）地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。
3.植物体细胞杂交技术
（1）过程：如图
在此过程中需要注意的问题有：①植物体细胞杂交过程中，植物细胞融合所依据的生物学原理是细胞膜的流动性；植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。②体细胞融合成功以后，既有AB型杂种细胞，还能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交所形成的杂种细胞，因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。③目前常用的去除细胞壁的方法是酶解法，保证了原生质体活性。植物体细胞杂交完成的标志是新细胞壁的形成。④植物体细胞杂交过程仍以植物组织培养为前提，通过植物组织培养完成杂种植株的培育过程。⑤植物体细胞杂交的最大突破是克服远缘杂交不亲和的障碍，但是目前仍有许多理论和技术问题没有解决，离推广应用仍有一定距离。
（2）诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电刺激等。化学法一般是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。
（3）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
动物细胞工程
1. 动物细胞培养
（1）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。
（2）动物细胞培养的流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。
（3）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。
（4）动物细胞培养需要满足以下条件
①无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。
②营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血清、血浆等天然成分。
③温度：适宜温度：哺乳动物多是36.5℃＋0.5℃；pH：7.2～7.4。
④气体环境：95%空气＋5%CO2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。
（5）动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞。
2.动物体细胞核移植技术和克隆动物
（1）哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。
（2）选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富。
（3）体细胞核移植的大致过程是：
(1)取供体体细胞→供体细胞培养。 （取材培养）
(2)从卵巢中采集卵母细胞→在体外培养到减数第二次分裂中期→去核。（取材培养 去核）
(3)将供体细胞注入去核卵母细胞→使两细胞融合→供体核进人受体卵母细胞→构建重组胚胎（融合）
(4)将胚胎移入受体到代孕母体内→生出与供体遗传物质基本相同的个体。（胚胎移植）
（4）体细胞核移植技术的应用：
①加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育；②保护濒危物种，增大存活数量；
③生产珍贵的医用蛋白；④作为异种移植的供体；⑤用于组织器官的移植等。
（5）体细胞核移植技术存在的问题：
克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。
3.动物细胞融合
（1）动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。
（2）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。
（3）动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物生物新品种培育的重要手段。
（4）动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较：
比较项目 细胞融合的原理 细胞融合的方法 诱导手段 用法
植物体细胞杂交 细胞膜的流动性 去除细胞壁后诱导原生质体融合 离心、电刺激、振动，聚乙二醇等试剂诱导 克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株
动物细胞融合 细胞膜的流动性 使细胞分散后诱导细胞融合 除应用植物细胞杂交手段外，再加灭活的病毒诱导 制备单克隆抗体的技术之一
4.单克隆抗体
（1）抗体：一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。
2、单克隆抗体的制备
(1)过程
答案：
2、(1)脾脏细胞；自身融合的细胞；杂种细胞；杂种细胞；单克隆
（3）杂交瘤细胞的特点：既能大量繁殖，又能产生专一的抗体。
（4）单克隆抗体的优点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。
（5）单克隆抗体的作用：作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其它疾病。
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.
给小鼠注射特
定的抗原蛋白
培养骨髓瘤细胞
→
从________中分
离B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
未融合细胞
__________
__________
小鼠体内培
养体外培养
→
____抗体
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专题2 细胞工程
植物细胞工程:
1.理论基础（原理）：细胞全能性
(1)内因：每个细胞都含有该物种全部遗传信息
（2）外因：离体（植物器官、组织、细胞），人工配制的培养基（植物激素和有机营养和无机营养）、无菌和人工控制的适宜培养条件（如：适宜的温度、PH值、光照）。
（3）细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。原因是在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息执行情况不同（或基因选择性表达）
（4）在理论上，生物的任何一个细胞都具有发育成完整个体的潜能，但在生物的生长发育过程中，细胞并不表现全能性，而是分化成各种组织和器官。原因是特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同组织和器官。
2.植物组织培养技术
（1）过程：离体植物的 _ 组织幼根和芽或胚状体 完整植株。
（2）用途：微型繁殖：
1)概念：植物的快速繁殖技术就是利用组织培养的方法将植物体某一部分的组织小块进行培养并诱导分化成大量的小植株，从而达到快速无性繁殖的目的，也称为试管苗繁殖或微型繁殖。
2）微型繁殖技术：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
3）特点：①保持优良品种的遗传特性。②高效快速地实现种苗大量繁殖。
作物脱毒：
(1)材料：无病毒的植物分生组织。
(2)脱毒苗：切取一定大小的茎尖进行组织培养获得的。
制造人工种子：
(1)特点：①后代不会发生性状分离。②不受季节、气候和地域限制。
(2)结构：人工薄膜和或胚状体或不定芽或顶芽腋芽。
(3)人工种子的制备，如图人工种子主要由三部分组成，一是胚状体
(分生组织)，它相当于天然种子的胚，是有生命的物质结构；二是供胚状体维持生命力和保证其在适宜的环境条件下生长发育的人工胚乳；三是具有保护作用的“人工种皮”。
(4)人工种子的优越性
①可以保持杂种优势。
②快捷高效的繁殖方式；节约了大量土留种地。
③可人为控制植物的生长发育与抗逆性：人工胚乳除了含有供胚状体发育成植株所必需的营养物质外，还可以在其中加入除草剂、弱病毒、杀菌剂、农药、抑制休眠的物质及对植物生长有益的细菌等，使其具备抗逆性和耐贮性等优良特性，也可添加激素类物质以调节植物的生长发育。与试管苗技术比较，人工种子技术具有成本低、贮藏运输方便、减少了移栽驯化过程和生产周期短等优点。
单倍体育种
(1)方法：花药离体培养。
(2)优点：①后代稳定遗传，都是纯合子。②明显缩短了育种年限。
突变体的利用
(1)产生：植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力（如：射线、化学物质等）的影响而产生突变。
(2)利用：筛选对人们有用的突变体，进而培育新品种。
细胞产物的工厂化生产
(1)种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。
(2)技术：植物植物组织培养技术。
（3）地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。
3.植物体细胞杂交技术
（1）过程：如图
在此过程中需要注意的问题有：①植物体细胞杂交过程中，植物细胞融合所依据的生物学原理是细胞膜的流动性；植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。②体细胞融合成功以后，既有AB型杂种细胞，还能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交所形成的杂种细胞，因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。③目前常用的去除细胞壁的方法是酶解法，保证了原生质体活性。植物体细胞杂交完成的标志是新细胞壁的形成。④植物体细胞杂交过程仍以植物组织培养为前提，通过植物组织培养完成杂种植株的培育过程。⑤植物体细胞杂交的最大突破是克服远缘杂交不亲和的障碍，但是目前仍有许多理论和技术问题没有解决，离推广应用仍有一定距离。
（2）诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电刺激等。化学法一般是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。
（3）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
动物细胞工程
1. 动物细胞培养
（1）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。
（2）动物细胞培养的流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。
（3）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。
（4）动物细胞培养需要满足以下条件
①无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。
②营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血清、血浆等天然成分。
③温度：适宜温度：哺乳动物多是36.5℃＋0.5℃；pH：7.2～7.4。
④气体环境：95%空气＋5%CO2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。
（5）动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞。
2.动物体细胞核移植技术和克隆动物
（1）哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。
（2）选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富。
（3）体细胞核移植的大致过程是：
(1)取供体体细胞→供体细胞培养。 （取材培养）
(2)从卵巢中采集卵母细胞→在体外培养到减数第二次分裂中期→去核。（取材培养 去核）
(3)将供体细胞注入去核卵母细胞→使两细胞融合→供体核进人受体卵母细胞→构建重组胚胎（融合）
(4)将胚胎移入受体到代孕母体内→生出与供体遗传物质基本相同的个体。（胚胎移植）
（4）体细胞核移植技术的应用：
①加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育；②保护濒危物种，增大存活数量；
③生产珍贵的医用蛋白；④作为异种移植的供体；⑤用于组织器官的移植等。
（5）体细胞核移植技术存在的问题：
克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。
3.动物细胞融合
（1）动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。
（2）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。
（3）动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物生物新品种培育的重要手段。
（4）动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较：
比较项目 细胞融合的原理 细胞融合的方法 诱导手段 用法
植物体细胞杂交 细胞膜的流动性 去除细胞壁后诱导原生质体融合 离心、电刺激、振动，聚乙二醇等试剂诱导 克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株
动物细胞融合 细胞膜的流动性 使细胞分散后诱导细胞融合 除应用植物细胞杂交手段外，再加灭活的病毒诱导 制备单克隆抗体的技术之一
4.单克隆抗体
（1）抗体：一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。
2、单克隆抗体的制备
(1)过程
答案：
2、(1)脾脏细胞；自身融合的细胞；杂种细胞；杂种细胞；单克隆
（3）杂交瘤细胞的特点：既能大量繁殖，又能产生专一的抗体。
（4）单克隆抗体的优点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。
（5）单克隆抗体的作用：作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其它疾病。
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www.
给小鼠注射特
定的抗原蛋白
培养骨髓瘤细胞
→
从________中分
离B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
未融合细胞
__________
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小鼠体内培
养体外培养
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