課標(biāo)版 生物 第35講 細(xì)胞工程,知識一 植物細(xì)胞工程 一、細(xì)胞工程 1.操作水平: 細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平 。,2.目的:按照人的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的 遺傳物質(zhì) 或獲得 細(xì)胞 產(chǎn)品 。 二、植物組織培養(yǎng) 1.植物細(xì)胞的全能性 (1)概念:具有某種生物全部 遺傳信息 的任何一個細(xì)胞,都具有發(fā)育 成 完整生物體 的潛能。,2.過程,三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù) 1.原理,(1)誘導(dǎo)融合的方法:物理法包括離心、振動、電激等?；瘜W(xué)法一般是用 聚乙二醇(PEG) 作為誘導(dǎo)劑。 (2)細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是 新的細(xì)胞壁的生成 。 (3)植物體細(xì)胞雜交的終點(diǎn)是培育成 雜種植株 ,而不是形成雜種細(xì) 胞就結(jié)束。 3.意義:克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。 知能拓展 (1)植物體細(xì)胞雜交獲得的雜種細(xì)胞的類型有三種(以上圖 為例):AA型、BB型、AB型,符合要求的只有AB型,需要進(jìn)行篩選。 (2)雜種植株遺傳物質(zhì)的變化:雜種植株的變異類型屬于染色體變異,雜種 植株的染色體數(shù)通常是兩親本細(xì)胞染色體數(shù)目之和,雜種植株屬于異源,多倍體。 四、植物細(xì)胞工程的應(yīng)用 1.植物繁殖新途徑: 微型繁殖、作物脫毒和人工種子 。 2.培育作物新品種:單倍體育種和 突變體 的利用。 3.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn):利用 植物組織培養(yǎng) 技術(shù)生產(chǎn)蛋白質(zhì)、 脂肪、糖類、藥物、香料和生物堿等。,1.紅豆杉是瀕危植物,其樹皮產(chǎn)生的紫杉醇對癌癥有一定的療效。下圖是 紅豆杉植株組織培養(yǎng)和細(xì)胞培養(yǎng)的流程圖,請據(jù)圖回答下列問題: (1)圖中為愈傷組織,通過B過程可最終產(chǎn)生新的植株,通過C過程可產(chǎn)生 大量細(xì)胞,則圖中A、B、C過程分別表示 ,其中B過程的實(shí)質(zhì)是 。 (2)對的培養(yǎng)一般要采用 培養(yǎng)基,且要不斷通入無菌空氣并進(jìn)行,攪拌,其目的是 。 (3)對的培養(yǎng)可獲得代謝產(chǎn)物紫杉醇,但培養(yǎng)后期紫杉醇產(chǎn)量下降,其 原因包括 等。 (4)若是紅豆杉(基因型為DdTt)的花藥,可選用 (填編號)制成人 工種子,該種子萌發(fā)的幼苗用 處理,可快速獲得純種植株,該植株 的基因型為 。 答案 (1)脫分化、再分化、有絲分裂 基因的選擇性表達(dá) (2)液體 保證氧氣的供應(yīng)、使細(xì)胞和培養(yǎng)液充分接觸 (3)活細(xì)胞數(shù)量減少,某些代謝產(chǎn)物的積累 (4) 秋水仙素 DDTT或DDtt或ddTT或ddtt,解析 圖中為紅豆杉離體的器官、組織或細(xì)胞(外植體),為愈傷組 織,為試管苗(胚狀體),為植物體,為大量的紅豆杉細(xì)胞;再分化的實(shí) 質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)基因的選擇性表達(dá),對的培養(yǎng)目的是快速增殖細(xì)胞,一般采用 液體培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng),在培養(yǎng)過程中通入空氣是為了保證細(xì)胞生長過程中 氧氣的供應(yīng),不斷攪拌的目的是讓細(xì)胞和培養(yǎng)液充分接觸。培養(yǎng)的后期,細(xì) 胞代謝產(chǎn)物的積累及營養(yǎng)物質(zhì)的消耗,導(dǎo)致細(xì)胞數(shù)量減少。,2.科學(xué)家用植物細(xì)胞雜交方法,將番茄的原生質(zhì)體和馬鈴薯的原生質(zhì)體融 合,成功地培育出了“番茄馬鈴薯”雜種植株,如圖,其中表示過程, 英文字母表示細(xì)胞、組織或植株。據(jù)圖回答下列問題: (1)實(shí)現(xiàn)過程的技術(shù)是 ,在此之前使用 酶處理植物細(xì)胞以除去細(xì)胞壁。如果將已除去細(xì)胞壁的植物細(xì)胞放入等 滲溶液中,細(xì)胞是何形狀? 。過程如放在神舟六號飛船上則更,易進(jìn)行,這是因?yàn)?。與過程密切相關(guān)的具有單層膜 結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器為 。 (2)在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植株的過程中,依據(jù)的原理是 , 其中過程相當(dāng)于 過程,涉及的分裂方式為 。 (3)若番茄細(xì)胞內(nèi)有m條染色體,馬鈴薯細(xì)胞含n條染色體,則“番茄馬鈴 薯”細(xì)胞內(nèi)含 條染色體;若雜種細(xì)胞培育成的“番茄馬鈴薯” 植株為四倍體,則此雜種植株的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到的植株屬于 倍 體植株。 (4)如果形成c細(xì)胞的a、b細(xì)胞都是番茄細(xì)胞,那么更簡單的得到番茄植株f 的處理方法是 。,(5)若將該方案用在SARS的研究和治療上,則從理論上講c細(xì)胞的制備可采 用 細(xì)胞和 的融合。如果分析出 了所產(chǎn)生抗體的氨基酸序列,則可采用 方法,以 為原料合 成該SARS抗體的基因。 答案 (1)原生質(zhì)體融合 纖維素酶和果膠 呈圓球形 飛船上無重力 干擾更易進(jìn)行細(xì)胞的融合 高爾基體 (2)細(xì)胞的全能性 脫分化 有絲分裂 (3)m+n 單 (4)用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 (5)小鼠的骨髓瘤 SARS患者或康復(fù)者的B淋巴細(xì)胞 化學(xué)合成 脫氧核,苷酸 解析 (1)植物細(xì)胞雜交技術(shù)首先應(yīng)該用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁, 然后使兩種原生質(zhì)體融合;如將原生質(zhì)體放在等滲溶液中,細(xì)胞呈現(xiàn)圓球 形;過程是細(xì)胞壁再生的過程,與此有關(guān)的細(xì)胞器為高爾基體。(2)利用 雜種細(xì)胞培育成為雜種植株依據(jù)的原理是細(xì)胞的全能性,植物的組織培養(yǎng) 過程要經(jīng)過脫分化和再分化過程,在植物組織培養(yǎng)過程中不涉及減數(shù)分裂, 只有有絲分裂。(3)若番茄細(xì)胞內(nèi)有m條染色體,馬鈴薯細(xì)胞含n條染色體, 則產(chǎn)生的“番茄馬鈴薯”細(xì)胞所含的染色體數(shù)為二者的染色體數(shù)目之 和,即為m+n,屬于異源四倍體。該雜種植株的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到的植株 雖然含有2個染色體組,但由于是由配子發(fā)育而來的,自然是單倍體。(4)如,果雜種細(xì)胞的兩個細(xì)胞為同一種生物細(xì)胞,要獲得多倍體的更好方法是用 秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗,用植物細(xì)胞雜交技術(shù)反而麻煩多了。(5) 制備單克隆抗體需要用經(jīng)過免疫的B淋巴細(xì)胞如SARS患者或康復(fù)者的B 淋巴細(xì)胞和小鼠骨髓瘤細(xì)胞融合,制成雜交瘤細(xì)胞。如果分析出了所產(chǎn)生 抗體的氨基酸序列,則可采用化學(xué)合成方法,以脫氧核苷酸為原料合成該 SARS抗體的基因。,知識二 動物細(xì)胞培養(yǎng)與克隆 一、動物細(xì)胞培養(yǎng) 1.地位:動物細(xì)胞工程常用的技術(shù)手段有動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞核移 植、 動物細(xì)胞融合 等。其中 動物細(xì)胞培養(yǎng) 是其他動物細(xì) 胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)。 2.過程 取動物組織塊,配制細(xì)胞懸液 原代培養(yǎng):具有 貼壁 生長和 接觸抑制 的特點(diǎn) 傳代培養(yǎng) 3.條件 (1)無菌、無毒環(huán)境,(2)營養(yǎng):除糖、氨基酸、促生長因子、無機(jī)鹽、微量元素之外通常還需 加入 血清、血漿 等一些天然成分。 (3)適宜的溫度:36.50.5;適宜的pH:7.27.4。 (4)氣體環(huán)境 二、動物體細(xì)胞克隆(核移植技術(shù)) 1.過程:動物體細(xì)胞克隆包括 動物細(xì)胞核移植 和 胚胎移植 兩個過程。 2.原理是 動物細(xì)胞核具有全能性 。 3.核移植分類: 胚胎細(xì)胞核 移植和體細(xì)胞核移植。,4.核移植過程(以克隆高產(chǎn)奶牛為例) 5.選用去核卵(母)細(xì)胞的原因: 卵(母)細(xì)胞比較大,容易操作;卵(母)細(xì) 胞細(xì)胞質(zhì)多,營養(yǎng)豐富,含有促進(jìn)核全能性表達(dá)的物質(zhì) 。 6.體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題: 克隆動物存在著健康問題、表現(xiàn) 出遺傳和生理缺陷等 。,三、生物技術(shù)中的倫理問題 1.克隆人 (1)分類 a.生殖性克隆是指以 繁殖個體 為目的,即用于產(chǎn)生人類個體。 b.治療性克隆是指利用 核移植 技術(shù)獲得克隆人胚胎,然后從胚胎 中提取 干細(xì)胞 進(jìn)行醫(yī)學(xué)研究,是利用克隆技術(shù)產(chǎn)生特定細(xì)胞和組 織(皮膚、神經(jīng)或肌肉等)用于治療性移植。 (2)中國政府態(tài)度: 禁止生殖性克隆,不反對治療性克隆 。 2.試管嬰兒與設(shè)計(jì)試管嬰兒 (1)試管嬰兒:運(yùn)用體外受精和胚胎移植技術(shù)繁殖個體,目的是解決 不 孕夫婦的生育 問題。 (2)設(shè)計(jì)試管嬰兒:體外受精獲得的胚胎在移植前進(jìn)行 遺傳學(xué)診斷 ,以便篩選出符合特定要求的胚胎。,1.如圖是動物細(xì)胞培養(yǎng)的基本過程示意圖。請據(jù)此回答: (1)容器A中放置的是動物器官或組織。它一般取自 。 (2)容器A中的動物器官或組織首先要進(jìn)行的處理是 ,然后用 酶處理,這是為了使細(xì)胞分散開來,這樣做的目的是 。 (3)培養(yǎng)首先在B瓶中進(jìn)行,瓶中的培養(yǎng)液成分有,等。在此瓶中培養(yǎng)一段時(shí)間后,有許多細(xì)胞衰老死亡,這是培養(yǎng)到第 代了,到這時(shí)的培養(yǎng)稱為 。 (4)為了把B瓶中的細(xì)胞分散到C瓶中,用 處理,然后配制成 ,再分裝。 (5)在C瓶中正常培養(yǎng)了一段時(shí)間后,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞全部死亡。原因是 。 答案 (1)胚胎或幼齡動物的器官或組織 (2)剪碎 胰蛋白 使細(xì)胞與培養(yǎng)液充分接觸 (3)葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽和動物血清 10 原代培養(yǎng) (4)胰蛋白酶 細(xì)胞懸液,(5)細(xì)胞沒有發(fā)生癌變 解析 (1)動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中所用的組織細(xì)胞一般取自于動物胚胎或 幼齡動物的器官或組織,這部分細(xì)胞的分裂能力強(qiáng)。(2)在進(jìn)行動物細(xì)胞培 養(yǎng)時(shí)應(yīng)盡量使細(xì)胞分散,便于與培養(yǎng)液充分接觸進(jìn)行物質(zhì)交換,使細(xì)胞分散 需要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理。(3)動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中使培養(yǎng)液成 分與體內(nèi)基本相同,所以需要添加葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽、動物血清等, 培養(yǎng)的過程分為原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)兩大階段,當(dāng)培養(yǎng)到第10代左右,許多 細(xì)胞出現(xiàn)衰老死亡現(xiàn)象。(4)為了把B瓶中的細(xì)胞分散到C瓶中,需要用胰 蛋白酶處理,使細(xì)胞分散,從B玻璃瓶壁上脫離下來,制成細(xì)胞懸液在C瓶中 繼續(xù)培養(yǎng)。(5)在C瓶中的培養(yǎng)屬于傳代培養(yǎng),在傳代培養(yǎng)過程中細(xì)胞在傳,至1050代左右時(shí),增殖會逐漸緩慢,以至于完全停止,有些細(xì)胞可能發(fā)生遺 傳物質(zhì)的改變還能繼續(xù)增殖,如果細(xì)胞全部死亡則說明細(xì)胞遺傳物質(zhì)沒有 改變,即沒有發(fā)生癌變。,2.美國威斯康星州的一個奶牛場有一頭奶牛,年產(chǎn)奶量達(dá)30.8 t,我國奶牛產(chǎn) 奶量年平均水平僅為34 t。某人用該高產(chǎn)奶牛的耳朵細(xì)胞,采用核移植技 術(shù)獲得高產(chǎn)奶牛(如圖)。 (1)目前完成的方法有 、 、 、化學(xué)物質(zhì)處理等。,(2)過程中選擇去核卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞的原因是 。 (3)過程所利用的技術(shù)是 ,其原理是 。 (4)該實(shí)驗(yàn)的成功說明已分化的耳朵細(xì)胞的細(xì)胞核中含有與 一樣 的全套基因,這種繁殖方式屬于 。 (5)若研究發(fā)現(xiàn)該高產(chǎn)奶牛線粒體發(fā)達(dá),故它的產(chǎn)奶量高,則小牛d成年后具 有這一優(yōu)良性狀嗎? 。你的依據(jù)是 。 答案 (1)顯微操作去核法 梯度離心 紫外光短時(shí)間照射 (2)卵母細(xì)胞體積大,易操作,營養(yǎng)物質(zhì)豐富,且細(xì)胞質(zhì)中含有激發(fā)細(xì)胞核全,能性表達(dá)的物質(zhì) (3)動物細(xì)胞培養(yǎng) 細(xì)胞增殖 (4)受精卵 無性繁殖 (5)不具有 線粒體中的基因一般通過細(xì)胞質(zhì)傳遞給后代,而小牛d的細(xì)胞 質(zhì)主要來自于牛a 解析 (1)去核的方法有顯微操作去核法、梯度離心、紫外光短時(shí)間照 射及化學(xué)物質(zhì)處理等。(2)在核移植中常用去核卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞,是 因?yàn)槁涯讣?xì)胞內(nèi)含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì),體積比較大,容易操作。(3)過程屬 于動物細(xì)胞培養(yǎng),其原理是細(xì)胞增殖。(4)該實(shí)驗(yàn)的成功證明了動物細(xì)胞核 有全能性,因?yàn)轶w細(xì)胞核中含有和受精卵一樣的全套基因。(5)線粒體中的,基因一般通過細(xì)胞質(zhì)傳遞給后代,而小牛d的細(xì)胞質(zhì)主要來自于牛a。,知識三 細(xì)胞融合與單克隆抗體 一、動物細(xì)胞融合 1.概念:指 兩個或多個 動物細(xì)胞結(jié)合形成一個細(xì)胞的過程,也稱 細(xì)胞雜交 。 2.原理:細(xì)胞膜具有 一定的流動性 。 3.結(jié)果:形成 雜交細(xì)胞 。 4.誘導(dǎo)因素: (1)物理因素:離心、振動、電激。,(2)化學(xué)因素: 聚乙二醇(PEG) 。 (3)生物因素: 滅活病毒 。 5.過程 6.意義:突破了 有性雜交 的局限,使 遠(yuǎn)緣雜交 成為可能。 7.應(yīng)用 (1)研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫瘤和培育生物新品種。 (2)制備 單克隆抗體 。,1.傳統(tǒng)抗體的獲得 (1)方法 (2)缺點(diǎn):產(chǎn)量低、 純度 低、 特異性 差。 2.單克隆抗體的制備 (1) 能產(chǎn)生抗體,但不能 無限增殖 (2)解決思路:將B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合為 雜交瘤細(xì)胞 。 (3)過程,二、單克隆抗體,雜交瘤 細(xì)胞 單克隆抗體 特定雜交瘤細(xì)胞群 (4)雜交瘤細(xì)胞的特 點(diǎn):既能迅速 大量繁殖 ,又能產(chǎn)生 專一抗體 。 3.單克隆抗體的特點(diǎn): 特異性強(qiáng),靈敏度高,并可大量制備 。,4.單克隆抗體的應(yīng)用 (1)作為 診斷試劑 ,具有準(zhǔn)確、高效、簡易、快速的優(yōu)點(diǎn)。 (2)用于治療疾病和 運(yùn)載藥物 (生物導(dǎo)彈)。 知能拓展 制備單克隆抗體時(shí)選用一種抗原處理的B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤 細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞融合,產(chǎn)生雜交瘤細(xì)胞,它會兼有兩個親本細(xì)胞的特性在 體外培養(yǎng)條件下能不斷增殖,同時(shí)能產(chǎn)生出某種特異性的抗體。,1.如圖為利用人成纖維細(xì)胞(不具分裂能力、能在HAT培養(yǎng)基上存活)和小 鼠骨髓瘤細(xì)胞(具分裂能力、不能在HAT培養(yǎng)基上存活)進(jìn)行人類基因定 位的操作示意圖,請回答相關(guān)問題。 (1)圖示方法是 技術(shù)的應(yīng)用,該技術(shù)的基礎(chǔ)是 技術(shù)。,(2)操作所用的成纖維細(xì)胞應(yīng)傳代 代以內(nèi),誘導(dǎo)融合時(shí)需要加入的 促融劑是 。 (3)人、鼠細(xì)胞先經(jīng)過細(xì)胞膜融合形成 細(xì)胞,再經(jīng)過一次 , 形成單核細(xì)胞。 (4)HAT培養(yǎng)基起 培養(yǎng)作用,培養(yǎng)時(shí)溫度應(yīng)為 ,操作中 加入烏本苷的目的是 。 (5)下表所示為雜交細(xì)胞A、B、C中存在的人類染色體及人類特有的4種 酶(+表示存在,-表示不存在),這4種酶均為單基因編碼產(chǎn)生,據(jù)表判斷,編碼 酶的基因位于染色體2上,排列方式呈 。,答案 (1)動物細(xì)胞融合 動物細(xì)胞培養(yǎng) (2)10 PEG(或滅活病毒) (3)多核 有絲分裂 (4)選擇 36.50.5 除去成纖維細(xì)胞 (5)m和p 線性 解析 (1)圖示是通過細(xì)胞融合技術(shù)獲取了雜種細(xì)胞。動物細(xì)胞培養(yǎng)是 動物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)技術(shù)手段。(2)操作所用的成纖維細(xì)胞應(yīng)傳至10代以 內(nèi),以保證細(xì)胞的遺傳物質(zhì)未發(fā)生變異,動物細(xì)胞可用PEG或滅活的病毒誘 導(dǎo)融合。(3)人、鼠細(xì)胞經(jīng)過細(xì)胞膜融合會成為多核細(xì)胞,再經(jīng)過一次有絲 分裂,形成單核細(xì)胞。(4)因成纖維細(xì)胞可以在HAT培養(yǎng)基上存活,而小鼠,骨髓瘤細(xì)胞不能存活,故HAT培養(yǎng)基起選擇作用。細(xì)胞融合時(shí)可能發(fā)生成 纖維細(xì)胞間的融合,這樣的融合細(xì)胞在HAT培養(yǎng)基上也能存活,加入烏本苷 后僅得到雜種細(xì)胞,說明烏本苷可以除去成纖維細(xì)胞。(5)表格顯示,只有2 號染色體存在時(shí),才存在m、p酶,說明m、p酶基因在2號染色體上,基因在 染色體上呈線性排列。,2.如圖為某同學(xué)根據(jù)雜交瘤技術(shù)的方法,設(shè)計(jì)生產(chǎn)破傷風(fēng)桿菌抗體的實(shí)驗(yàn) 方案。請據(jù)圖回答: (1)該方案能達(dá)到預(yù)期效果嗎? 。原因是 。 (2)圖中為 過程,常用 作為誘導(dǎo)劑。雜,交瘤細(xì)胞繼承了 ,因此,不僅能 ,還有 的本領(lǐng)。 (3)圖中進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng),目的是 。 (4)在制備破傷風(fēng)桿菌抗體的過程中,進(jìn)行了兩次篩選,其目的不同,是通 過篩選獲得 ,是通過篩選獲得 。 (5)圖中的培養(yǎng)能獲得 細(xì)胞,便于大規(guī)模培養(yǎng)。 (6)破傷風(fēng)桿菌的抗體最終可從 和 中提取。 (7)該方案的目的是 。,答案 (1)不能 沒有將抗原注入小鼠體內(nèi),無法獲得產(chǎn)生單一抗體的效 應(yīng)B細(xì)胞 (2)細(xì)胞融合和篩選 滅活的病毒(或PEG) 雙親細(xì)胞的遺傳物質(zhì) 大量 增殖 產(chǎn)生特異性抗體 (3)在體外條件下大量增殖 (4)雜交瘤細(xì)胞 產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞 (5)足夠量的雜交瘤 (6)細(xì)胞培養(yǎng)液 小鼠腹水 (7)制備單克隆抗體 解析 B淋巴細(xì)胞有以下特點(diǎn):在體外不能無限增殖;只有受到抗原 刺激后才能形成效應(yīng)B細(xì)胞(漿細(xì)胞),產(chǎn)生相應(yīng)抗體;與骨髓瘤細(xì)胞融合,成雜交瘤細(xì)胞后既可無限增殖,又能產(chǎn)生大量所需抗體。單克隆抗體制備 過程首先需要注射與產(chǎn)生的單克隆抗體發(fā)生特異性免疫反應(yīng)的抗原,否則 小鼠體內(nèi)不會發(fā)生特異性免疫反應(yīng),不會產(chǎn)生合成所需抗體的效應(yīng)B細(xì)胞 (漿細(xì)胞)。因?yàn)樾?yīng)B細(xì)胞(漿細(xì)胞)不能在體外大量增殖,雖能產(chǎn)生抗體,但 數(shù)量有限,因此需要將效應(yīng)B細(xì)胞(漿細(xì)胞)與骨髓瘤細(xì)胞融合,融合必須在 誘導(dǎo)劑的誘導(dǎo)下才能發(fā)生,常用的誘導(dǎo)劑是滅活的病毒。兩種細(xì)胞融合是 自由的,有三種情況:B淋巴細(xì)胞B淋巴細(xì)胞,骨髓瘤細(xì)胞骨髓瘤細(xì)胞,B 淋巴細(xì)胞骨髓瘤細(xì)胞,我們需要的是雜種細(xì)胞,它繼承了雙親的遺傳物 質(zhì),具備大量增殖和產(chǎn)生抗體的能力,所以需經(jīng)培養(yǎng)篩選。第一次篩選是選 擇雜交瘤細(xì)胞,第二次篩選是在雜交瘤細(xì)胞中選出能產(chǎn)生所需抗體的雜交,瘤細(xì)胞。然后通過擴(kuò)大培養(yǎng)后就可轉(zhuǎn)移到體外培養(yǎng)液中或小鼠腹腔中生 產(chǎn)大量的單克隆抗體。,突破一 植物細(xì)胞工程操作與應(yīng)用 1.細(xì)胞全能性 (1)原理:細(xì)胞內(nèi)含有本物種全部的遺傳信息。 (2)體內(nèi)細(xì)胞全能性不表達(dá)的原因:基因在特定的時(shí)間和空間條件下選擇 性表達(dá)。 (3)細(xì)胞全能性表達(dá)的條件:具完整細(xì)胞結(jié)構(gòu),離體,無菌,一定的營養(yǎng)、激 素和其他適宜的外界條件。 (4)細(xì)胞全能性大小與細(xì)胞分化程度成反比。,(5)全能性大小: 植物細(xì)胞:受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞 動物細(xì)胞:受精卵生殖細(xì)胞胚胎干細(xì)胞體細(xì)胞核(動物細(xì)胞全能性受 限制,但細(xì)胞核具有全能性) 2.植物激素在植物組織培養(yǎng)中的作用,3.植物體細(xì)胞雜交后的遺傳物質(zhì)分析 (1)遺傳特性:雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì),故雜種植株具備兩種 植物的遺傳特性。 (2)染色體組數(shù) 染色體組數(shù)=甲、乙兩個細(xì)胞內(nèi)染色體組數(shù)之和。 植物體細(xì)胞雜交后的植物,有幾個染色體組就稱為幾倍體。 4.植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用 (1)植物繁殖的新途徑 微型繁殖:用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。,特點(diǎn) 作物脫毒技術(shù):選取作物無毒組織(如莖尖)進(jìn)行組織培養(yǎng),獲得脫毒苗 的技術(shù)。 人工種子:以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為 材料,經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子。,(2)培育作物新品種 單倍體育種 花藥 單倍體植株 二倍體純合植株 突變體的利用 誘變處理 外植體 愈傷組織 突變體 新品種 誘導(dǎo)分化 (3)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn):愈傷組織階段,獲取所需細(xì)胞產(chǎn)物。,典例1 植物組織培養(yǎng)是克隆植物的一種方法,過程如圖所示,回答相應(yīng)的 問題。,(1)為了獲得脫毒植株,外植體往往取自植物的花芽、葉芽等處的分生組織, 其原因是 。 (2)培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)基除添加營養(yǎng)物質(zhì)外,還需要添加植物激素,其目的是誘 導(dǎo)外植體 。 (3)在生產(chǎn)實(shí)踐中為獲得大量的細(xì)胞產(chǎn)物,如紫杉醇,可將 放入液體 培養(yǎng)基中,經(jīng)機(jī)械作用分散成單個細(xì)胞,制備成細(xì)胞懸浮液,再經(jīng)過 即可獲得大量細(xì)胞。 (4)組織培養(yǎng)過程需要提供植物生長和繁殖的最適條件,否則在光學(xué)顯微鏡 下可能觀察到發(fā)生 異常,進(jìn)而使植物出現(xiàn)遺傳不穩(wěn)定甚,至不育。 (5)植物組織培養(yǎng)技術(shù)不僅應(yīng)用于花卉和果樹的快速大量繁殖以及脫毒植 株的獲取,還廣泛用于 、 、 等育種過程中。 解析 (1)剛長出的莖尖或芽尖還沒有受到病毒的侵染,因此用這些部位 的細(xì)胞做植物組織培養(yǎng)的材料,可以獲得脫毒植株。(2)在植物組織培養(yǎng)時(shí), 常用生長素和細(xì)胞分裂素來誘導(dǎo)外植體形成愈傷組織,生根、發(fā)芽,從而形 成新的植物體。(3)一般利用外植體脫分化形成的愈傷組織獲得細(xì)胞產(chǎn)物, 愈傷組織有很強(qiáng)的分裂能力,所以培養(yǎng)愈傷組織細(xì)胞可獲得大量細(xì)胞。(4) 愈傷組織細(xì)胞分裂時(shí)易受環(huán)境條件影響而發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目的變異,故需要在適宜的條件下培養(yǎng)。(5)植物體細(xì)胞雜交育種、植物基因工程育 種、單倍體育種等過程均需要借助植物組織培養(yǎng)技術(shù)。 答案 (1)這些部位還未受到病毒等病原體的侵害 (2)脫分化和再分化 (3)愈傷組織 細(xì)胞分裂 (4)染色體結(jié)構(gòu)與數(shù)目 (5)植物體細(xì)胞雜交育 種 基因工程育種 單倍體育種,1-1 我國植物學(xué)家將名貴蘭花的莖尖細(xì)胞放在培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng),最終發(fā) 育成完整的新植株。下圖是細(xì)胞培養(yǎng)形成蘭花植株示意圖,請據(jù)圖分析回 答: 蘭花植株 莖尖的切片 試管植物 從切片中分離的莖尖細(xì)胞 胚狀體 愈傷組織 (1)過程和分別表示 和 。 (2)在培養(yǎng)過程中,除了提供水分、無機(jī)鹽、糖類、維生素及氨基酸外,還需,要在培養(yǎng)基中加入 。同時(shí),在培養(yǎng)過程中,除必需的溫度、光照和 氧氣等外界條件外,成功的另一個關(guān)鍵是操作過程必須保證 。 (3)從育種的角度看,植物組織培養(yǎng)與有性生殖相比,優(yōu)勢主要有(列舉2條): 。 (4)在植物組織培養(yǎng)的過程中,可以對 進(jìn)行化學(xué)或物理的誘變處理, 促使其發(fā)生突變,再通過誘導(dǎo)分化形成植株,從中選育出優(yōu)良品種。這種作 物新品種的培育方法屬于 。 (5)若將蘭花的莖尖細(xì)胞換成蘭花的花粉粒,經(jīng)組織培養(yǎng)形成植株,這種育種 方法稱為 ,其優(yōu)點(diǎn)是 。,答案 (1)脫分化 再分化 (2)植物激素(或植物激素類似物) 無菌 (3)能保持親本的優(yōu)良性狀;培養(yǎng)周期短,繁殖效率高,能培育無病毒植株(任 舉2條即可) (4)愈傷組織 突變體的利用 (5)單倍體育種 縮短育種年限,培育的品種一定是純種 解析 該題主要考查了植物組織培養(yǎng)的過程、單倍體育種和突變體的 利用。(1)過程為脫分化。過程為再分化,其中在過程中既有細(xì)胞分 裂,又有細(xì)胞分化。(2)在植物組織培養(yǎng)過程中,不論是脫分化還是再分化, 都需要植物激素刺激,并且要求無菌操作。(3)植物組織培養(yǎng)的實(shí)質(zhì)是一種,無性繁殖,與有性生殖相比具有保持親本的優(yōu)良品質(zhì),培養(yǎng)周期短,繁殖效 率高,能培育無病毒植株等優(yōu)點(diǎn)。(4)突變體利用的操作對象是愈傷組織,但 是該種方法具有很大的盲目性。(5)單倍體育種的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在縮短育種年 限、后代不發(fā)生性狀分離等。,突破二 動物細(xì)胞工程 1.動物細(xì)胞培養(yǎng)與動物體細(xì)胞核移植,2.細(xì)胞融合的過程分析 細(xì)胞融合的過程包括細(xì)胞膜融合、細(xì)胞質(zhì)融合和細(xì)胞核融合,其中細(xì)胞膜融合是細(xì)胞融合的先導(dǎo),在細(xì)胞膜融合中體現(xiàn)出細(xì)胞膜具有一定的流動性。,3.單克隆抗體的制備 (1)血清抗體與單克隆抗體,(2)制備單克隆抗體過程中的兩次篩選,(3)獲取單克隆抗體的場所 若在培養(yǎng)基中進(jìn)行雜交瘤細(xì)胞培養(yǎng),則從培養(yǎng)液中提取。 若在小鼠或其他動物腹腔中培養(yǎng),則從腹水中提取。,典例2 下圖是利用現(xiàn)代生物工程技術(shù)治療遺傳性糖尿病的過程圖解。請 據(jù)圖回答下列問題: (1)圖中所示的結(jié)構(gòu)名稱是 。 (2)圖中所示的生物技術(shù)名稱分別是 、 。 (3)過程通常用去核的卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞的原因除了它體積大、易 操作、營養(yǎng)物質(zhì)豐富外,還因?yàn)樗?。,(4)過程通常用作為受體細(xì)胞的原因是 。 (5)圖示方法與一般的異體核移植相比最大的優(yōu)點(diǎn)是 ,該種基因治 療所屬類型為 。 解析 (1)是從供體(患者)體細(xì)胞分離出的細(xì)胞核。(2)表示核移植 技術(shù),表示轉(zhuǎn)基因技術(shù)。(3)核移植的受體細(xì)胞一般是卵母細(xì)胞,原因是它 體積大、易操作,含有供胚胎發(fā)育的營養(yǎng)物質(zhì),它還含有促進(jìn)細(xì)胞核全能性 表達(dá)的物質(zhì)。(4)早期胚胎中的細(xì)胞分化程度低,全能性高,可誘導(dǎo)分化成各 種組織器官。(5)圖示培育出的細(xì)胞(胰島B細(xì)胞)核遺傳物質(zhì)來自患者本 人,所以移植后不發(fā)生免疫排斥反應(yīng);圖中所示基因治療是體外轉(zhuǎn)基因,故,所屬類型為體外基因治療。 答案 (1)細(xì)胞核 (2)核移植技術(shù) 轉(zhuǎn)基因技術(shù)(或基因工程、DNA重組技術(shù)、基因拼接技 術(shù)) (3)含有促進(jìn)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì) (4)這些細(xì)胞分化程度極低,具有全能性,可以定向地誘導(dǎo)分化為各類細(xì)胞 (5)沒有免疫排斥反應(yīng) 體外基因治療,2-1 科學(xué)家已分離出H7N9病毒(一種RNA病毒)。某制藥廠根據(jù)下面流程 圖生產(chǎn)預(yù)防和治療甲流的抗體,請據(jù)圖回答有關(guān)問題。 (1)若A細(xì)胞是小鼠骨髓瘤細(xì)胞,則B細(xì)胞是取自感染病毒的人體內(nèi)的 細(xì)胞,促進(jìn)d過程的常用誘導(dǎo)劑是 。 (2)假設(shè)僅考慮某兩個細(xì)胞的融合,則可形成 種類型的C細(xì)胞,因此,需用培養(yǎng)基篩選出 (填特點(diǎn))的D細(xì)胞 用于培養(yǎng)。D細(xì)胞的名稱是 。 (3)理論上,注射了該抗體的人群不能長期對禽流感免疫,試分析原因: 。 (4)不同種動物的體細(xì)胞融合,相比誘變育種和雜交育種方法,具有 等突出的特點(diǎn)。 (5)請說明單克隆抗體的主要作用: 。 答案 (1)B淋巴 聚乙二醇(PEG)(或滅活的病毒) (2)3 既能無限增殖又能產(chǎn)生特異性抗體 雜交瘤細(xì)胞(雜交細(xì)胞) (3)引起甲流的病毒不斷發(fā)生變異(意思相同即可) (4)目的性強(qiáng),克服遠(yuǎn)緣雜交不親和性(能有效地打破物種的生殖隔離界限),(意思相同即可) (5)作為診斷試劑;用于治療疾病和運(yùn)載藥物(意思相同即可) 解析 (1)由于本題的目的是制備用于預(yù)防和治療甲流的單克隆抗體,所 以B細(xì)胞只能是取自感染H7N9病毒的人體內(nèi)的B淋巴細(xì)胞,經(jīng)誘導(dǎo)劑聚乙 二醇(PEG)或滅活的病毒等誘導(dǎo)融合,得到的雜交瘤細(xì)胞才能用于生產(chǎn)預(yù) 防和治療甲流的單克隆抗體。(2)僅考慮兩種細(xì)胞的融合,則可形成A細(xì)胞 A細(xì)胞、B細(xì)胞B細(xì)胞、A細(xì)胞B細(xì)胞3種類型的C細(xì)胞,為了從中篩 選出A細(xì)胞B細(xì)胞,必須用特定的選擇培養(yǎng)基進(jìn)行篩選,篩選出的D細(xì)胞 (雜交瘤細(xì)胞)既能無限增殖又能產(chǎn)生特異性抗體。(3)因?yàn)閱捂淩NA容易 發(fā)生變異,一旦變異后體內(nèi)的記憶細(xì)胞和抗體就不能對其發(fā)揮作用。(4)不,同種動物的體細(xì)胞融合,相比誘變育種和雜交育種方法,具有目的性強(qiáng),克 服遠(yuǎn)緣雜交不親和性(能有效地打破物種的生殖隔離界限)等突出特點(diǎn)。 (5)單克隆抗體可用于診斷疾病、藥物導(dǎo)向治療等方面。,