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专题 2 细胞工程,一、植物细胞工程 1植物组织培养,(1)概念,无菌或人工控制,愈伤组织,在_的条件下,将_的植物器官、组 织、细胞培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件, 诱导其产生_、丛芽,最终形成完整的植株。,(2)理论基础:_,细胞的全能性。,(3)过程,愈伤组织,离体的植物器官、组织、细胞 _ 根、芽植物体,离体,2植物体细胞杂交,杂种细胞,杂种细胞,(1) 概念:将不同种的植物体细胞,在一定条件下融合成 _,并把_培育成新的植物体的技 术。,(2)过程,果胶酶,纤维素酶,1)用_和_去细胞壁形成原生质体。 2)原生质体融合_杂种细胞_ 。 (3)意义:克服远缘杂交不亲和的障碍。,融合后的原生质体,愈伤组织,3植物细胞工程的应用,(1)植物繁殖的新途径:微型繁殖(快速繁殖)、作物脱毒、,神奇的_。,(2)作物新品种的培育:单倍体育种、突变体的利用、细胞,产物的工厂化生产。,人工种子,二、动物细胞工程,1动物细胞培养,单个细胞,(1) 概念:从动物体内取出相关的组织,将它分散成 _,放在适宜的培养基上,让这些细胞生长增殖。 (2)过程 动物组织分散成单个细胞细胞悬液原代培养传代,培养,无菌、无毒,气体环境,(3) 条 件 : _ 、 营 养 、 温 度 、 pH 和 _。 (4)应用:生物制品的生产、转基因动物的培养、检测有毒 物质、医学研究等。,2动物体细胞核移植克隆,(1)概念:将一个动物细胞的细胞核移入一个去核的_ 中,使其重组并发育成一个新的胚胎,这个胚胎最终发育为动物个 体。,(2)过程,卵母细胞,3动物细胞融合,两个,(1)概念:又叫细胞杂交,指_或多个动物细胞结合形 成一个细胞的过程。 (2)过程,不同来源的两个细胞诱导融合_细胞 (3)意义:克服了_杂交的不亲和性。,杂交,远缘,4单克隆抗体,(1)制备过程,1)抗原处理,并获得_淋巴细胞。,2)B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞在灭活病毒作用下融合。,3)筛选出_。,4)克隆化培养并筛选出产生特异性抗体的杂交瘤细胞。 5)体外或体内培养,提取抗体。,(2)优点:特异性强,灵敏度高,产量大。,(3)应用:作为诊断试剂;制成_,用于治疗疾,病和运载药物等。,杂交瘤细胞,B,生物导弹,胡萝卜的组织培养技术及植物细胞工程的实际应用,1胡萝卜的组织培养技术,(1)实验原理:离体的植物组织、器官、细胞表现出植物细,胞的全能性,发育成新个体。,(2)实验流程,制备外植体接种脱分化培养再分化培养移栽培养,成正常植株,(3)注意事项,选材:选取根尖、茎尖、形成层等最容易诱导脱分化。 无菌:培养基一旦污染,迅速生长的各种杂菌不仅会与 培养物争夺营养,而且还会产生大量对培养物有害的物质。 光照:脱分化过程不需要光照,再分化过程一定要有光,照。,激素的使用,a生长素类细胞分裂素类:诱导植物组织脱分化和根原,基形成。,b生长素类细胞分裂素类:诱导愈伤组织再分化和芽原,基形成。,c赤霉素类:促进分化的丛芽和小植株快速生长。,2植物细胞工程的实际应用 (1)植物繁殖的新途径,微型繁殖:通过植物组织培养技术快速繁殖优良品种。 特点是保持优良品种的遗传特性;高效快速地实现种苗的大量 繁殖。,作物脱毒:选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养,获,得脱毒苗的技术。,人工种子:植物组织培养得到的胚状体等用人工薄膜包,装得到的种子。,(2)作物新品种的培育:单倍体育种和突变体的利用。 (3)细胞产物的工厂化生产:细胞产物有蛋白质、脂肪、糖,类、药物、香料、生物碱等。,【突破题 1】水稻的花药通过无菌操作,接入试管,经过如图 3 21 所示过程培育成试管苗。据图分析下列叙述正确的是,(,),图 321,Aa、b、c、d 中的植物细胞都具有全能性,且全能性的,表达程度相同,Ba、b、c 的培养基中都有琼脂、有机物、水、植物生长,调节剂等物质,C水稻花药经 ad 发育成试管苗的过程涉及有丝分裂、,减数分裂等细胞分裂方式,D只要调节培养基中各种营养物质的比例就能诱导 b 中的,愈伤组织分化成试管苗,【解题指导】a、b、c、d 中的植物细胞随分化程度的升高,其全能性的表达变窄;植物组织培养是无性生殖,没有发生减,数分裂;调节培养基中生长素与细胞分裂素的比例能诱导 b 中,的愈伤组织分化成试管苗。,【答案】B,植物体细胞杂交技术,图 322,(1)诱导融合的方法:物理法包括离心、振动、电激等;化,学法一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。,(2)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 2X 条染色体,2 个染色体组,基因型为 Aabb,另一植物细 胞含有 2Y 条染色体,2 个染色体组,基因型为 ccDd,则新植 株 应 为 四 倍 体 , 其 体 细 胞 中 染 色 体 为 2X 2Y , 基 因 型 为 AabbccDd。,(3)该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遵循遗 传定律,而体细胞杂交未有此过程。,【突破题 2】下列关于植物体细胞杂交或植物细胞质遗传的叙述,中,错误的是(,),A利用植物体细胞杂交技术可克服生殖隔离的限制,培育 远缘杂种 B不同种植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交过 程 C两个不同品种的紫茉莉杂交,正交、反交所得 F1 的表 现型一致 D两个不同品种的紫茉莉杂交,F1 的遗传物质来自母本 的多于来自父本的,【解题指导】植物体细胞杂交可以用两种不同的植物细胞,,从而可克服生殖隔离的限制;植物体细胞杂交的过程,实际上,是不同植物体细胞的原生质体融合的过程;紫茉莉枝叶的性状,的遗传是细胞质遗传,两个不同品种的紫茉莉杂交,正交、反,交所得 F1 的表现型应与母本一致。,【答案】C,动物细胞培养和动物细胞克隆 1动物细胞培养 (1)动物细胞培养的流程,幼龄动物组织或胚胎,单个细胞细胞悬浮,液,细胞贴壁生长,细胞悬浮液,细,胞株或细胞系,选用幼龄动物组织或胚胎的原因:它们的细胞分化程度,低,增殖能力很强,更易于培养。,进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞,不用胃 蛋白酶的原因:胃蛋白酶作用的适宜 pH 约为 2,当 pH 大于 6 时,胃蛋白酶就会失去活性。而胰蛋白酶作用的适宜环境 pH 为 7.28.4,多数动物细胞培养的适宜 pH 为 7.27.4,因此胰蛋 白酶适宜用于细胞培养时细胞间质(主要为蛋白质)的分解。,(2)细胞贴壁和接触抑制,细胞贴壁:悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上。 接触抑制:细胞数目不断增多,当贴壁细胞分裂生长到,表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖的现象。,(3)动物细胞培养需要满足以下条件,充足的营养供给:微量元素、无机盐、糖类、氨基酸、,促生长因子、血清等。,适宜的温度:36.50.5。 适宜的 pH:7.27.4。,气体环境,有氧呼吸、细胞代谢95%的空气 :维持 pH5%,无菌、无毒环境:培养液和培养用具杀菌消毒,培养过 程加抗生素杀菌,定期更换培养液,清除代谢产物。 (5)动物细胞培养技术的应用 生产生物制品:疫苗、干扰素、抗体等。 作为基因工程中的受体细胞。 检测有毒物质及毒性。 科研方面:筛选抗癌药物、治疗和预防疾病等。,2动物核移植技术和克隆动物,图 323,(1)动物核移植技术可以分为:胚胎细胞核移植和体细胞核,移植,前者比较容易。,(2)如图 22 所示,注入去核卵母细胞中的不是供体细胞 核,而是整个细胞。伴随着两细胞融合,体现细胞膜的结构特 点:具有一定的流动性。,(3)该技术形成重组细胞发育成一个新个体,体现了细胞核,的全能性而非动物细胞的全能性。 (4)用卵母细胞作受体细胞的原因,a卵母细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。 b卵母细胞体积大,便于操作。 c卵黄多,营养物质丰富等。,(5)克隆属于无性繁殖,产生的新个体的性别、绝大多数性,状与供核亲本一致。,(6)体细胞核移植技术的应用,加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育;保护濒,危物种,增大存活数量;生产珍贵的医用蛋白;作为异种,移植的供体;用于组织器官的移植等。,【易错易混】,动物细胞培养中两次用到胰蛋白酶,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。,原代培养(110 代)与传代培养(10 代以后)的分界点为分,瓶的继续培养。,核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同的原 因:核外线粒体中的 DNA 是来自受体卵母细胞;性状是基因与,环境共同作用的结果;有可能发生基因突变。,【突破题 3】在动物细胞培养过程中,下列处理不恰当的是,(,),A培养液和培养用具要进行无菌处理 B提供种类齐全的营养物 C提供纯氧以保证细胞的呼吸作用 D保证提供适宜的温度和 pH,【答案】C,细胞融合与单克隆抗体,1原理:细胞膜的流动性。,2诱导融合的因素:聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒(动物细,胞融合特有的方式)、电激等。,3意义:最重要的用途是制备单克隆抗体。 4单克隆抗体的制备,图 324,(1)细胞融合完成的标志:细胞核融合成一个核。,(2)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,它会兼有两个亲本 细胞的特性在体外培养条件下能不断增殖,同时能产生某 种特异性的抗体。,(3)制备单克隆抗体过程中有两次筛选,第一次筛选: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。,第二次筛选: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。因为从体内取出的免疫过的 B 淋巴细胞有很多种,形成杂交瘤细胞又有很多种,所以需要筛 选出产生特定抗体的杂交瘤细胞。,(6)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。,【易错易混】用多个细胞进行动物细胞间的融合的原因 用两个细胞融合,其效率太低,不一定能得到融合细胞。 即使两个细胞发生融合,也不一定是研究者期望得到的 细胞类型。如果在制备单克隆抗体时,用大量的脾细胞和瘤细 胞进行融合,就可以从融合细胞中筛选出能分泌所需抗体的杂 交瘤细胞。,【突破题 4】(2010 年惠州二模)下列是应用动物细胞工程技 术获取单克隆抗 X 抗体的具体操作步骤,其中对单克隆抗体制,备的相关叙述中不正确的是(,),将 X 抗原注入小鼠体内,获得能产生抗 X 抗体的 B 淋巴,细胞,从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞,利用促细,胞融合因子使两种细胞发生融合,将杂交瘤细胞注入小鼠腹,筛选出能产生抗 X 抗体的杂交瘤细胞,从腹水中,腔培养 提取抗体,A实验顺序应当是,B过程中产生的多个杂交瘤细胞也为克隆 C过程获得的细胞均可无限增殖,D到的过程中通常要经过两次筛选,【解题指导】克隆是一种无性生殖,过程中,杂交瘤细 胞在小鼠腹腔培养产生的多个杂交瘤细胞是细胞的增殖,属于 克隆;过程是融合过程,会得到多种融合细胞,要经过筛选 才能获得无限增殖能产生抗体的杂交瘤细胞;是筛选出 B 瘤 融合的细胞,是筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞。,【答案】C,动、植物细胞工程的区别,1植物组织培养与动物细胞培养的比较,2.植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较,【演绎题】(经典题)下列关于细胞工程的叙述,错误的是(,),A电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合 B去除植物细胞的细胞壁和将动物
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