北京专用高考生物一轮复习第34讲克隆技术.ppt

,总纲目录,教材研读,考点突破,栏目索引,第34讲克隆技术,突破,1,植物细胞工程,突破,2,动物细胞工程,总纲目录,一、细胞工程,1.应用的原理和方法:细胞生物学和分子生物学的原理和方法。,2.操作水平:,细胞,水平或细胞器水平。,3.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。,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。,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,全部遗传信息,。,(2)全能性表达的条件:处于,离体,状态,提供一定的营养、,激素,和其他适宜的外界条件。,二、植物细胞工程,2.植物组织培养技术,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,根、芽,植物体,3.植物体细胞杂交技术,(1)去壁:酶解法,所用酶为,纤维素酶和果胶酶,。,(2)诱导原生质体融合:物理法离心、振动、电激等;化学法常,用,聚乙二醇,(PEG)做诱导剂。,(3)植物体细胞杂交成功的标志:杂种细胞再生出细胞壁。,(4)优点:克服,远缘杂交不亲和的障碍,。,(5)变异类型:染色体变异。,4.植物细胞工程的实际应用,(1)植物繁,殖新途径,(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:利用,植物组织培养,技术生产蛋白,质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等物质。,1.动物细胞培养,(1)过程,(2)条件,a.无菌、无毒的环境无菌处理、加抗生素杀菌、定期更换培养,液。,三、动物细胞工程,b.营养糖、氨基酸、促生长因子、无机盐和微量元素+,血清,或血浆,等天然成分。,c.适宜的温度(36.5,0.5)和pH(7.27.4)。,d.气体环境95%空气+5%CO,2,(维持培养液的pH)。,(3)应用:生产细胞产品,如干扰素、疫苗、单克隆抗体;检测并判断某物,质毒性的大小;临床医学,研究。,2.动物体细胞核移植,(1)原理:,动物细胞核具有全能性,。,(2)过程,3.动物细胞融合与单克隆抗体制备,(1)诱导动物细胞融合的方法:物理法离心、振动、电激等;化学法,聚乙二醇;生物法,灭活的病毒,。,(2)单克隆抗体制备过程,(3)单克隆抗体的优点:,特异性强,、灵敏度高、可大量制备。,(4)单克隆抗体的应用:作为诊断试剂;用于治疗疾病和运载药物。,四、生物技术中的伦理问题,1.克隆人,(1)分类,a.生殖性克隆是指以,繁殖个体,为目的的克隆,即用于产生人类个体。,b.治疗性克隆是指利用,核移植,技术获得克隆人胚胎,然后从胚胎,中提取,干细胞,进行医学研究,是利用克隆技术产生特定细胞和,组织(皮肤、神经或肌肉等)用于治疗性移植的克隆。,(2)中国态度:,禁止生殖性克隆人,不反对治疗性克隆,。,2.试管婴儿与设计试管婴儿,(1)试管婴儿:运用体外受精和胚胎移植技术繁殖个体,目的是解决,不孕夫妇的生育,问题。,(2)设计试管婴儿:体外受精获得的胚胎在移植前进行,遗传学诊断,以便筛选出符合特定要求的胚胎。,1.乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养。,(,),2.在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂,可获得染色体加倍的细,胞。,(,),3.棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞的全能性。,(),4.二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后能得到稳定遗传的植株。,(,),5.植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性。,(,),6.用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子。(,),8.未经克隆化培养的细胞系细胞具有相同的性状。,(,),7.由多个祖细胞培养形成的细胞群为一个克隆。,(,),9.由动物组织细胞培养到连续细胞系的过程,得到的细胞大多具有二倍,体核型。,(,),10.培养哺乳动物胚胎的培养液,其成分较简单,一般只需一些无机盐和,有机盐类即可。,(,),11.动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育。,(),1.细胞全能性,(1)原理:细胞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:具完整细胞核;离体;无菌;一定的营养、激素,和适宜的外界条件。,突破1植物细胞工程,(4)一般地,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:受精卵生殖细胞体细胞核。,(动物细胞全能性受限制,但细胞核具有全能性),2.植物组织培养与体细胞杂交,知能拓展,影响植物组织培养的几种主要因素,(1)植物激素:影响脱分化、再分化的重要因素为植物激素。当细胞分,裂素与生长素共同使用时,能强烈地促进愈伤组织的形成,两者不同浓,度的配比在再分化过程中,分别对诱导根或芽的产生起关键作用。当细,胞分裂素与生长素的浓度比高时,有利于芽的产生;浓度比低时,有利于,根的产生。,(2)光照:对于植物组织培养,光照条件非常重要,包括光照强度、时间和,波长。但在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养,而在愈伤组织分化出芽,和叶的过程中一定要有光照。愈伤组织诱导阶段的暗培养有利于细胞,的脱分化产生愈伤组织,如果在光照条件下则容易分化产生维管等组,织,不利于产生大量的愈伤组织。,(3)无菌:培养基上的细菌等微生物比植物细胞具有更强的新陈代谢能,力,比植物细胞生长繁殖得更快,而且它们往往会产生毒素,使培养基上,的植物细胞死亡。因此,在培养过程中要求一系列的消毒、灭菌处理,并且要求无菌操作。,3.单倍体育种和突变体利用的比较,项目,原理,优点,成果,单倍体,育种,染色体变异,明显缩短育种年限,单育1号烟草品种,中花8号、11号水稻和京花1号小麦品种等,突变体利用,基因突变,产生新基因,大幅度改良某些性状,抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草等,1.(2018北京西城期末)通过植物组织培养可获得完整幼苗。下列对此,过程的叙述,正确的是,(),A.花粉不含完整的基因组,不能培养成单倍体植株,B.选择植物幼嫩的部分作外植体,更易诱导脱分化,C.植物组织培养过程中可发生基因突变和基因重组,D.植物组织培养过程不需添加有机碳源但需要光照,考向1以基础判断或实例分析的形式,考查植物的组织培养,B,答案B,花粉含有该植物的全套遗传信息,可以经花药离体培养而培,养成单倍体植株,A错误;幼嫩部位的新陈代谢旺盛,分化程度低,更易诱,导脱分化过程发生,B正确;植物组织培养是无性生殖过程,不产生配子,故在有丝分裂间期可发生基因突变,但无法发生基因重组,C错误;植物,组织培养过程中需要有机碳源,脱分化过程要严格避光,D错误。,2.(2017北京师大附中期中)下列有关植物组织培养的叙述,正确的是,(),A.愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞,B.二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株,C.用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子,D.植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得,D,答案D,愈伤组织是一团排列疏松而无规则、高度液泡化的、呈无,定形状态的、具有分生能力的薄壁细胞,不具有特定的结构和功能,A错,误;二倍体植株的花粉中只含一个染色体组,培养得到的个体为单倍体,高度不育,B错误;人工种子中包裹的是再分化形成的胚状体或不定芽、,顶芽和腋芽等,但不能是愈伤组织,C错误;用特定的选择培养基可筛选,出所需的突变体类型,如可利用加适量NaCl的培养基对植物耐盐突变,体进行筛选,D正确。,考向2以实例分析的形式,考查植物体细胞杂交,3.“白菜甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种,它具有,生长期短、耐热性强和易于储藏等优点。如图是“白菜甘蓝”的杂,交过程示意图。以下说法正确的是,(),A.除去细胞壁形成原生质体,可运用的酶是纤维素酶、淀粉酶和果胶酶,B.通常可诱导上述原生质体相互融合的方法是PEG和灭活的病毒诱导,C.杂种细胞形成的标志是产生了新的细胞壁,D.愈伤组织形成“白菜甘蓝”植物体必须经过脱分化和再分化两个,过程,答案C,用于除去植物细胞壁的酶有纤维素酶和果胶酶;植物体细胞,杂交过程中诱导原生质体融合不能用灭活的病毒;杂种细胞形成的标志,是产生了新的细胞壁;愈伤组织形成“白菜甘蓝”植物体属于再分化,过程。,4.下面为“番茄马铃薯”的培育过程示意图,请据图回答下列问题:,(1)若运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)能否得到可育的杂种,植株?为什么?,。,(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中,运用的技术手段是,依据的原理是,其中过程称为,技术,与过程密切相关的具有单层膜结构的细胞器为,过,程相当于,过程涉及的细胞分裂方式为,。,(3)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体,则“番茄马铃薯”属,于,倍体植株。,(4)柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物,可用植物组织培养,来实现柴油的工业化生产。若利用此技术,将柴油树细胞培养进行到,(填字母编号)阶段即可。,答案,(1)不能。不同种的植物存在生殖隔离,(2)植物组织培养植物细胞的全能性原生质体融合高尔基体脱,分化有丝分裂,(3)六 (4)e,解析,(1)番茄和马铃薯属于两种植物,存在生殖隔离,不能通过有性杂,交产生后代。(2)过程是把a、b两个原生质体融合在一起,所以称为,原生质体融合。过程是在融合的原生质体外再生一层细胞壁,而植物,细胞壁的形成与高尔基体有关。过程的结果是形成了愈伤组织,所以,为脱分化。(3)“番茄马铃薯”属于异源多倍体中的异源六倍体。,(4)柴油是植物细胞的代谢产物,要实现其工业化生产需将柴油树细胞,培养到愈伤组织阶段,然后进行提取。,突破2动物细胞工程,1.动物细胞培养与动物体细胞核移植,2.细胞融合的过程分析,细胞融合的过程包括细胞膜融合、细胞质融合和细胞核融合,其中细胞,膜融合是细胞融合的先导,在细胞膜融合中体现出细胞膜具有一定的流,动性。,3.单克隆抗体的制备,(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,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都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞才能生长,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,(2)制备单克隆抗体过程中的两次筛选,(3)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.下列关于动物细胞培养、植物组织培养和微生物培养的叙述,正确的,是,(),A.培养基都需要加入琼脂,B.所用的培养温度都相同,C.都要经历脱分化和再分化过程,D.都需要无菌培养条件,考向1以基础判断或实例分析的形式,考查动物细胞培养的特点及应用,D,答案D,动物细胞培养所用培养基为液体培养基,不用添加琼脂,A错,误;动物细胞培养、植物组织培养和微生物培养所需培养温度不一定相,同,B错误;只有植物组织培养才要经历脱分化和再分化过程,C错误;动,物细胞培养、植物组织培养和微生物培养都需要无菌培养条件,D正,确。,2.(2016课标全国)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动,物(二倍体)的流程。,回答下列问题:,(1)图中A表示正常细胞核,染色体数为2,n,则其性染色体的组成可为,。过程表示去除细胞核,该过程一般要在卵母细胞培养至适当,时期再进行,去核时常采用,的方法。代表的过程是,。,(2)经过多次传代后,供体细胞中,的稳定性会降低。因此,选材,时必须关注传代次数。,(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同,从遗传物质的角度,分析其原因是,。,(4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样,其他克隆动物的成功获得也证,明了,。,答案,(1)XX或XY显微操作胚胎移植,(2)遗传物质,(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响,(4)动物已分化体细胞的细胞核具有全能性,解析,(1)因供体的性别不确定,故其细胞核内的性染色体组成为XX或,XY;一般将卵母细胞培养到M中期,用显微操作法将其细胞核去除;,代表的过程是胚胎移植。(2)传代培养10代以内的细胞可以保持正常的,二倍体核型,超过10代以后,供体细胞中遗传物质的稳定性会降低。(3),克隆动物细胞质中的遗传物质来自卵母细胞的细胞质,细胞质中的遗传,物质对克隆动物的性状会产生影响。(4)克隆动物的成功获得可以证明,动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性。,3.将特定药物与单克隆抗体相结合制成的“生物导弹”,能够用于杀死,人类某些癌细胞。其过程如图所示。下列相关叙述不正确的是,(),抗癌药物,考向2以实例分析的形式,考查动物细胞融合与单克隆抗体的制备,A.过程的原理和植物原生质体融合的原理基本相同,B.经形成的杂交瘤细胞能无限增殖并产生单一抗体,C.过程需要筛选并克隆单个杂交瘤细胞,D.抗体的靶向作用使过程具有高度特异性,答案B,细胞融合后,需经过筛选才能获得既能无限增殖,又能产生单,一抗体的杂交瘤细胞。,4.(2018北京东城期末)中国仓鼠卵巢细胞(CHO细胞)能够高效表达外源,基因。科学研究中常使用重组CHO细胞(导入了重组载体的CHO细胞),大量生产外源蛋白,一般步骤为:.长期传代培养,获得大量重组细胞;,.批式培养,获得大量外源蛋白。,(1)体外培养动物细胞的基本培养液(BM)中除抗生素和一般营养物质,外,还应含有,。为了获得能生产抗体A的重组CHO细胞,需,要将含有抗体A基因的重组载体通过,法导入CHO细胞,经,筛选获得重组CHO细胞。,(2)研究发现,酵母抽提物(YE)在动物细胞培养和促进蛋白质表达中具,有重要作用。为确定YE在不同培养阶段的使用策略,研究人员进行了,下列实验。,图1所示实验探究了在长期传代培养阶段,对重组,CHO细胞增殖以及抗体A表达量的影响。通过细胞计数和计算得出实,验结果如图2所示,结果说明,。此处理对后续批式培养中的细胞增殖及单个细胞的抗体产量基,本无影响。,图1,图2,进一步探究YE对批式培养阶段的影响,应在阶段、分别使用,和,进行培养。结果表明,抗体A的总产,量随着,YE,浓度的提高而增加。,综上所述,为提高抗体,A,的总产量,整个培养过程中对,YE,的使用策略,是,。,答案,(1)动物血清显微注射,(2)不同浓度的YE较低浓度YE促进细胞增殖,较高浓度YE抑制细,胞增殖,BM添加不同浓度YE的BM,传代培养过程中添加低浓度YE,批式培养过程中添加高浓度YE,解析,(1)体外培养动物细胞,培养基中除了添加抗生素和一般营养物,质外,还应含有动物血清。因为要将重组载体导入动物细胞(仓鼠卵巢,细胞),所以应采用显微注射法。(2)图1实验中后四组分别加入了1、,2、5、10 g/L 的YE,因此是探究了长期传代培养阶段不同浓度YE对重,组CHO细胞增殖以及抗体A表达量的影响。从图2中可看出YE浓度为0,g/L时细胞数相对值(对照组)接近0.8,而YE浓度为1 g/L时细胞数相对值,高于对照组,YE浓度为2、5、10 g/L时,细胞数相对值低于对照组,因此,可得出结论:较低浓度YE促进细胞增殖,较高浓度YE抑制细胞增殖。,为了研究YE对批式培养阶段的影响,应在阶段加入BM,阶段加入,含不同浓度YE的BM。在整个培养过程中,长期传代培养应加入低浓,度的YE,而批式培养应加入高浓度的YE,保证各时期均能产生较多抗,体。,