2023年高考生物植物细胞工程复习新人教版.docx

复习动物植物细胞工程 一. 教学内容： 复习细胞工程   二. 学习内容： 本周复习细胞工程，掌握动物细胞工程、植物细胞工程的操作过程。植物组织培养是植物细胞工程的根底，植物细胞的全能性是植物组织培养的理论根底。掌握动物细胞培养，单克隆抗体的制备，知道动物细胞在培养过程中的根本操作及其特点，单克隆抗体的概念，以及利用杂交瘤细胞制备单克隆抗体的根本原理。   三. 学习重点： 1. 植物细胞工程的主要技术——植物组织培养、植物体细胞杂交 2. 动物细胞培养与植物细胞培养的比拟 3. 单克隆抗体制备及其原理和应用   四. 学习难点： 1. 细胞全能性在细胞培养中的表现 2. 细胞杂交的原理 3. 动物细胞培养与单克隆抗体   五. 学习过程： 〔一〕细胞工程： 细胞工程 植物细胞工程 动物细胞工程 根本原理 细胞生物学和分子生物学的原理和方法，工程学手段改造细胞 操作水平 细胞整体水平、细胞器水平操作 实质内容 改变遗传物质、产生新的性状，获得细胞产品 技术手段 植物细胞杂交技术 植物细胞融合技术 植物组织培养技术 动物细胞培养 动物细胞融合、单克隆抗体制备技术 胚胎移植、核移植等 理论根底 植物细胞全能性 细胞增值 诱导手段 物理法 离心、振动、电刺激 化学法 聚乙二醇 物理 电刺激 化学 聚乙二醇 生物 灭活病毒〔灭活仙台病毒〕 诱导过程 1.去细胞壁 纤维素酶、果胶酶 2.原生质体融合 获得杂种原生质体 3.植物细胞培养 植株或用于发酵 1.获得别离的单个动物细胞 胰蛋白酶处理 2.诱导融合 杂种原生质体 3.动物细胞培养 细胞产品 应用 白菜—甘兰等杂交植物 单克隆抗体的制备〔杂交瘤细胞〕   〔二〕植物细胞工程 1. 细胞全能性 概念：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能 原因：每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因 外延：每一个活细胞都因该具有全能性 受精卵的全能性最高 生殖细胞分化程度很高，但仍然具有全能性——孤雌生殖 体细胞的全能性比生殖细胞的全能性低的多 生物体内细胞并没有表现出全能性，而是表现出基因的选择性表达 表现：孤雌生殖：有一个卵细胞分化形成各种类型细胞，如：雄蜂、雄蚁 离体组织：外界条件〔营养、激素、其他条件〕适宜形成小植株，表现出全能性 2. 植物组织培养 〔1〕培养基： 成分 主要内容 作用 水 水〔H2O〕 为细胞代谢提供条件，参与细胞代谢 无机盐 大量元素：N、P、S、K、Ca、Mg 微量元素：Fe、Mn、Mo、B、Cu、Zn 满足植物对各矿质元素的需求，参与各种物质合成、代谢调节，生长必需 碳源 蔗糖 重要营养成分：愈伤组织不光合，利用蔗糖异养生活 大气CO2 重要碳源：完成组织分化，形成营养器官后，叶片能进行光合自养 氮原 NH4+、NO3— 合成核酸、蛋白质、辅酶、核苷酸等 生长因子 细胞分裂素、生长素 必不可少的调节物质：诱导脱分化形成愈伤组织，诱导愈伤组织再分化成植株 维生素 明显促进离体组织的生长 状态 固体培养基或半固体培养基 形成植物地上、地下局部，利于生长 培养要求 无菌操作条件 常温培养 光照条件 更换培养基 细菌繁殖速度快，会产生污染 植物细胞在常温下生长正常 满足愈伤组织，及植株的光照需求 防止代谢废物积累，满足营养需求 〔2〕过程：   脱分化：高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程 再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程 愈伤组织：排列疏松、无规那么，高度液泡化的无定型状态的薄壁细胞 激素使用： ① 能强烈刺激愈伤组织的形成〔细胞分裂素、生长素共同使用〕 ② 影响再分化过程中根和芽的发生 细胞分裂素、生长素浓度比 应用： <1> 快速繁殖、培育无病毒植株 <2> 细胞培养生产药物、食品添加剂、香料、色素、杀虫剂〔发酵罐中诱导别离的愈伤组织〕 <3> 人工种子：胚状体 + 人工种皮 <4> 转基因植物的培育 3. 3.       植物体细胞杂交 概念： 〔1〕来自两个不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞〔植物细胞融合〕 〔2〕把杂种细胞培育成植株 〔植物组织培养〕 过程： 4. 植物细胞杂交与传统细胞杂交比拟：   传统杂交 细胞杂交 依据 杂种优势 细胞全能性、原生质体融合 过程 自然发生，在母体完成胚发育 人工诱导融合，需组织培养 本质 精、卵两种生殖细胞结合，完成遗传物质的重新组合 不同生物的体细胞融合，完成和遗传物质的融合 优点 杂种第一代生长整齐、植株健壮、产量高、抗虫抗病能力强 克服远源杂交不亲和障碍，实现不同种间的杂交 缺点 存在生殖隔离；杂种第二代会出现生长不齐、产量下降等现象 很多理论、技术问题未解决，距离推广应用有一定差距 目的 获得杂种优势，提高产量 获得优良性状 意义 自然发生、方便生产 扩展了用于杂交的亲本组合 应用范围 种内 种内、种间均可   〔三〕动物细胞工程： A. 动物细胞培养 1. 培养基： 状态 液体培养液 动物细胞生活的液体环境 成分 葡萄糖 满足能量需求、作为细胞碳源   氨基酸 合成蛋白质   无机盐 重要的细胞组成物质   维生素、动物血清等 生长调节作用 条件 恒温 动物细胞生长温度   无菌条件 防止微生物污染 2. 2.       过程： 幼龄动物组织剪碎组织胰蛋白酶处理细胞培养〔培养瓶〕 3. 概念： 原代培养：将动物组织用胰蛋白酶处理成单个细胞，配制成一定浓度的悬浮液，放入培养瓶中在培养箱中培养的过程 传代培养：培养瓶中的细胞越来越多，用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离下来，配制成悬浮液，分瓶培养的过程 细胞株：原代培养细胞传至10代左右就不容易传下去，细胞生长停滞，大局部细胞衰老死亡，少数细胞能存活传到40~50代，这局部细胞称为细胞株 细胞系：细胞株传到50左右不能再继续传代，局部细胞遗传物质改变，具有癌变细胞的特点，可以在培养条件下无限制的传代下去，这局部细胞称为细胞系 4. 生长特点： 〔1〕贴壁生长：培养瓶中的悬浮液细胞，紧贴培养瓶内壁才能生长 〔2〕接触抑制：当培养瓶中内壁生长细胞彼此紧密接触时，细胞不再分裂 5. 应用： 〔1〕生产有重要价值的蛋白质产品 分泌性的蛋白质产品 〔2〕培养皮肤细胞用于移植 形成组织 〔3〕检测有毒物质 致癌致畸引起染色体数目和结构改变 〔4〕理论研究 培养正常或异常细胞用于生理、病理、药理研究 B. 单克隆抗体 概念：单个B淋巴细胞进行无性繁殖获得的细胞群，产生化学性质单一，物质特异性强的抗体 根本原理： 〔1〕一种淋巴细胞克隆只产生一种特异性抗体 〔2〕细胞融合技术产生的杂交瘤细胞可以保持亲代双方的特性 〔3〕杂交瘤细胞的筛选，体外培养大量增殖，获得所需抗体 优点： 工程 分泌 特点 生产 单克隆抗体 杂交瘤细胞 特异性强、灵敏度高 产量高，易纯化别离 常规抗体 各淋巴B细胞 特异性差、灵敏度低 产量低，别离困难 细胞来源： B淋巴细胞 能产生特异性强抗体，在体外不能无限繁殖 骨髓瘤细胞 不产生专一性强抗体，体外能无限繁殖 制备过程： 应用： 〔1〕理论研究中具有重要意义 〔2〕用于疾病的诊断、治疗、预防 单抗诊断试剂盒 简单、快速、准确 生物导弹 定向消灭癌细胞，不损伤健康细胞 C. 哺乳动物胚胎移植，核移植 胚胎移植： 动物排卵体外受精胚胎母牛子宫试管牛 〔激素处理〕 〔激素处理〕 核移植：克隆动物 鲤鲫〔兼有鲤鱼、鲫鱼特点，具有正常生殖能力〕 D. 动物细胞培养、植物细胞培养比拟：   动物细胞培养 植物细胞培养 原理 细胞的增殖 细胞的全能性 细胞来源 胚胎或幼龄动物组织或器官 离体植物器官、组织或细胞 培养 基 状态 液体 固体 成分 天然培养基 合成培养基 组成 葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清 矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素、有机添加物 器皿 培养瓶 锥形瓶 过程 原代生长，传代生长 更换培养基，细胞增值分化 生长特点 贴壁生长，细胞增值不分化 诱导形成愈伤组织，细胞增值分化 细胞进行异养需氧代谢 接种前处理 灭菌、用胰蛋白酶使组织分散成单个细胞 灭菌 培养条件 恒温、无菌、无需光照 常温、无菌、光照条件 培养目的 1.生产蛋白质生物制品 2.获取大量细胞 3.检测有毒物质 1. 1.       快速繁育无病毒植株 2. 2.       生产药物、食品添加剂、香料、色素、杀虫剂等 培养结果 细胞株→细胞系 愈伤组织→植株   六. 六.   学习指导： 1. 植物组织培养培养基含有植物生长发育所需要的各种营养物质〔各种无机盐、有机成分，维生素、植物激素等〕，这些营养成分同时也是细菌等微生物的营养，但细菌生长、繁殖更快，在培养过程中要求消毒、灭菌，保持无菌状态 2. 植物细胞融合是用酶解法去掉细胞壁，植物细胞被诱导膜融合后，在第一次分裂时才进行核融合，形成新的细胞壁是成为完整的融合杂种细胞 3. 植物细胞的全能性是植物组织培养的根底，受精卵的全能性最高，生殖细胞的全能性比体细胞的全能性高；形成层细胞具有分裂能力，通常切取有形成层的局部作为外植体培养，容易成功 4. 伤组织的形成和形态发生是植物组培的主要目标，愈伤组织的形成需要有外界刺激因素和激素诱导 5. 植物的种类不同、器官的来源及生理状况不同外植体脱分化的难易程度不同；愈伤组织特点：细胞分裂快，结构疏松、颜色浅、透明、高度液泡化的薄壁细胞；愈伤组织细胞在一定的外界条件下才会再分化，产生芽和根，进而发育成植株 6. 动物细胞工程的技术根底是动物细胞培养，通常用动物细胞培养获取分泌型蛋白 7. 体内的每一种B淋巴细胞只能产生一种抗体，一个B淋巴细胞不能在体外培养条件下无限繁殖，在进行淋巴B细胞筛选时首先要对动物进行免疫，使其产生相应的B淋巴细胞 8. 骨髓瘤细胞在体外条件下可以无限繁殖，能产生抗体在但是特异性差，结合能力差；杂交瘤细胞既能产生特异性抗体，在体外条件下可以无限繁殖，具备B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的特点，用于单克隆抗体的生产 9. 哺乳动物的胚胎移植，在体外完成受精作用和早期的胚胎发育，然后将早期的胚胎转移到母体的子宫发育，试管动物是指的体外受精和早期胚胎发育生物 10. 核移植动物是动物克隆技术的根底，克隆羊供移植的核来自高度分化的体细胞   【模拟试题】 1. 以下细胞中培养过程中存在细胞分化的是〔 〕 A. 单克隆抗体的制备 B. 紫草细胞发酵获得紫草素 C. 培养皮肤细胞 D. 乳酸发酵 2. 以下操作中涉及到遗传物质的改变的是〔 〕 A. 单克隆抗体 B. 克隆牛产生 C. 鲤鲫的培育 D. 胚胎移植 3.