1、第2讲 细胞工程,-2-,1.植物的组织培养()。 2.动物细胞培养与体细胞克隆()。 3.细胞融合与单克隆抗体()。,-3-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,植物组织培养与植物体细胞杂交 1.细胞工程的概念,-4-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.细胞的全能性 (1)含义:具有某种生物 全部遗传信息 的任何一个细胞,都具有 发育成完整生物体 的潜能。 (2)物质基础:细胞内含有本物种全部的 遗传信息 。 (3)植物细胞全能性表达的条件:具有完整的细胞结构,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。 教材深挖植物体未离体的组织、细胞并未表现出全能性,可
2、能的原因是什么? 提示:在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会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。,-5-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,3.植物组织培养技术 (1)原理:植物细胞具有 全能性 。 (2)过程,-6-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,4.植物体细胞杂交技术 (1)概念:将 不同种 的植物体细胞,在一定条件下融合成 杂种细胞 ,并把杂种细胞培育成 新的植物体 的技术。 (2)操作流程,过程a为去除 细胞壁 获得具有活力的原生质体,用到的酶是 纤维素酶和果胶酶 。,-7-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,过程b是原生质
3、体的融合,其原理是 细胞膜具有一定流动性 。人工诱导的物理方法包括 离心、振动、电激 等;化学法一般用 聚乙二醇(PEG) 作为诱导剂。 过程c是原生质体融合后再生出 细胞壁 ,这是原生质体融合成功的标志。 过程d是 植物组织培养 ,其原理是 植物细胞的全能性 。 (3)意义:克服了 远缘杂交不亲和 的障碍。,-8-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,5.植物细胞工程的应用 (1)植物繁殖的新途径 微型繁殖:优点是能够 保持优良品种的遗传特性 ,快速实现大量繁殖。 作物脱毒:利用 茎尖、根尖 等无病毒组织进行微型繁殖,获得无病毒植株。 培育 人工种子 :可以解决某些植物结实率低、繁殖困难
4、的问题。 (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:即利用 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。,-9-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性。( ) (2)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。( ) (3)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的。( ) (4)利用物理法或化学法,可以直接将两个植物细胞进行诱导融合。( ) (5)用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性。( ) (6)再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志。 ( ),-10
5、-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物,甲含有效成分A,乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。 为了培育该新型药用植物,可取甲和乙的叶片,先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,获得具有活力的原生质体,再用化学诱导剂诱导二者融合,形成的融合细胞进一步培养形成愈伤组织,然后经过再分化(或分化)形成完整的杂种植株。这种培育技术称为植物体细胞杂交技术。,-11-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,回答下列问题。 (1)上述杂种植株属于多倍体,多倍体是指 。 (2)假设甲与乙有性杂交的后代是不育的,而上述杂种植株是可育的,造成这种差
6、异的原因是 。 (3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖,怎样制作人工种子?,答案: (1)由受精卵发育而来的,体细胞中含有三个或三个以上的染色体组的个体 (2)在减数分裂过程中,前者染色体联会异常,而后者染色体联会正常 (3)经组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等材料用人工薄膜包装后可得人工种子。,-12-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向1 植物组织培养 1.(2017海南卷)甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料,利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题。 (1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体,在一定条件下进行组织培养,均能获得试
7、管苗,其原理是 。 (2)甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中,均加入一定量的蔗糖,蔗糖水解后可得到 。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗,该细胞应具备的条件是 (填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”)。,-13-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(3)图中A、B、C所示的是不同的培养结果,该不同结果的出现主要是由培养基中两种激素用量的不同造成的,这两种激素是 。A中的愈伤组织是叶肉细胞经 形成的。 (4)若该种植物是一种杂合子的名贵花卉,要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉,可用组织培养方法繁殖,在培养时, (填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的
8、花粉粒作为外植体,原因是 。,-14-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,答案:(1)绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性,在一定条件下能发育成完整的植株 (2)葡萄糖、果糖 具有完整的细胞核 (3)细胞分裂素、生长素 脱分化 (4)不能 对杂合子的植株来说,其体细胞的基因型相同,而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。用花粉粒进行组织培养得到的花卉的基因型不同于原植株,-15-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,解析:(1)高度分化的活的植物细胞含有完成发育所需的全套基因,这是细胞全能性的理论基础,而植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性。(2)蔗糖水解可得到葡萄糖、果糖。从细胞全能
9、性的理论基础可知,用细胞作为材料进行培养获得幼苗,该细胞应具备的条件是具有完整的细胞核,即要含有完成发育所需的全部遗传信息。(3)植物组织培养的再分化过程受生长素和细胞分裂素的影响,两者含量的比例会影响分化的结果。愈伤组织是高度分化的细胞经脱分化形成的。(4)一般情况下,植物组织培养属于无性繁殖,可使后代保持亲本的遗传性状。但花药离体培养(属于有性生殖范畴)与用植物正常体细胞培养不同,因为花粉粒通过减数分裂产生,分裂过程中等位基因的分离、基因重组等使其基因型与体细胞的基因型不同,培养得到的花卉的基因型不同于原植株,导致不能保持亲本性状。故要保持亲本性状,组织培养不能用花粉粒作外植体。,-16-
10、,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向2 植物体细胞杂交的过程分析 2.科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄马铃薯杂种植株,为了便于杂种细胞的筛选和鉴定,科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质,其培育过程如下图所示。请据图回答下列问题。,-17-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)植物体细胞杂交技术依据的生物学原理有 。 (2)过程常用的酶是 。细胞融合完成的标志是 。 (3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂 诱导融合。在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察,根据细胞膜表面的荧光标记不同可观察到 种不同的原生质体(只考虑细胞两两融合的情况
11、),当观察到 时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。 (4)过程和过程依次为 ,过程中的培养基常添加的植物激素是 。,-18-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(5)若番茄细胞内有m条染色体,马铃薯细胞内有n条染色体,则“番茄马铃薯”细胞在有丝分裂后期含 条染色体。若杂种细胞培育成的“番茄马铃薯”植株为四倍体,则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于 植株。,答案:(1)细胞膜的流动性、植物细胞的全能性 (2)纤维素酶和果胶酶 再生出新的细胞壁 (3)聚乙二醇(或PEG) 三 融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光 (4)脱分化和再分化 生长素和细胞分裂素 (5)2(m+n)
12、 单倍体,-19-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,解析:(1)植物体细胞杂交技术包括原生质体融合和培育杂种植株两大步骤,两者的原理分别是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。(2)去除细胞壁常用的酶是纤维素酶和果胶酶。细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁。(3)化学促融剂是聚乙二醇。两两融合的原生质体有三种:番茄番茄、马铃薯番茄、马铃薯马铃薯,其中杂种细胞的细胞表面有两种颜色的荧光。(4)过程和过程分别表示脱分化和再分化,诱导细胞分化所用的植物激素主要是生长素和细胞分裂素。(5)“番茄马铃薯”体细胞有m+n条染色体,有丝分裂后期染色体数目加倍。由配子发育成的个体均为单倍体。,-20-,核
13、心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向3 植物细胞工程的应用 3.利用相关工程技术可以获得抗黑腐病杂种黑芥花椰菜植株。已知野生黑芥具有黑腐病的抗性基因,而花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病,技术人员用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化,并丧失再生能力,再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合,流程如下图。据图回答下列问题。,-21-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)该过程用到的工程技术是 。 (2)过程中PEG的作用是 ,经过过程的操作后,需筛选出融合的杂种细胞,显微镜下观察融合的活细胞中有供体的叶绿体存在可作为初步筛选杂种细胞的标志。
14、 (3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压,其作用是 。原生质体经过细胞壁再生,进而脱分化形成 。 (4)若分析再生植株的染色体变异类型,应剪取再生植株和双亲植株的根尖,制成装片,然后在显微镜下观察比较染色体的 ;将杂种植株栽培在含有 的环境中,可筛选出具有高抗性的杂种植株。,-22-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,答案:(1)植物体细胞杂交技术 (2)促进原生质体的融合 (3)保持原生质体完整性 愈伤组织 (4)形态和数目 黑腐病菌 解析:(1)据图可知,该流程图表示先去掉两种植物细胞的细胞壁,然后诱导融合获得杂种细胞,通过组织培养获得杂种植株,该过程是植物
15、体细胞杂交技术。(2)聚乙二醇(PEG)的作用是促进原生质体融合。(3)去掉细胞壁后获得的原生质体需要放在适宜浓度的甘露醇溶液中,以保持原生质体完整性,避免失水或吸水;在植物组织培养中,经过脱分化后形成愈伤组织。(4)由于在显微镜下能看见染色体,因此可以制作临时装片,观察染色体的形态和数目,以确定是否发生染色体变异;对杂种植物进行鉴定最简单的方法是从个体水平上进行检测,即接种黑腐病菌,观察植物的性状。,-23-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,1.植物激素对植物组织培养的影响 (1)按照不同的顺序使用生长素和细胞分裂素,会得到不同的实验结果。,-24-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归
16、纳总结,(2)当同时使用生长素和细胞分裂素时,两者用量的比例会影响植物细胞的发育方向。,-25-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.植物体细胞杂交过程中杂种细胞的类型及检测方法 (1)诱导产生的细胞类型(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B) 未融合的细胞:A和B。 两两融合的细胞:AA、BB和AB。 多细胞融合体。,-26-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(2)检测方法:对诱导产生的细胞进行植物组织培养,然后根据得到的植物性状进行判断。 若只表现出一种植物的性状,说明是未融合细胞。 若得到的是具有两种亲本性状的植物,说明是杂种植株。 若得到的是两种亲本性状的植物,且一种
17、植物的性状得到加强,则可能是多细胞融合体。 若得到的是一种植物的性状,但是效果得到加强,则是同种细胞融合的结果。,-27-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,3.植物体细胞杂交后的遗传物质分析 (1)遗传特性:杂种植株中含有两种植物的遗传物质,故杂种植株具备两种植物的遗传特性。 (2)染色体组 染色体组数=两种植物体细胞内染色体组数之和。 植物体细胞杂交形成的杂种植株,有几个染色体组就称为几倍体。,-28-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,动物细胞培养与动物体细胞核移植技术 1.动物细胞培养 (1)动物细胞培养的过程,-29-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,细胞贴壁:悬
18、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,细胞就会出现 停止分裂增殖 的现象。 教材深挖动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用有什么不同? 提示:第一次是用胰蛋白酶处理剪碎的组织使之分散成单个细胞,第二次是用胰蛋白酶使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来,分散成单个细胞。,-30-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(2)动物细胞培养的条件 充足的营养供给:微量元素、无机盐、糖、氨基酸、促生长因子、 血清 、 血浆 等。 适宜的温度: 36.50.5 。 适宜的 pH: 7.27.4 。,无菌、无毒的环境:对 培养液和培养用具 进行无菌
19、处理;培养过程加一定量的 抗生素 ,并定期更换培养液,以便清除代谢产物。,-31-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.动物体细胞核移植技术 (1)过程,-32-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(2)原理: 动物体细胞核具有全能性 。 (3)结果: 产生新个体 。 (4)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 。 生产医用蛋白。 治疗人类疾病时,转基因克隆动物细胞、组织和器官可以作为异种移植的 供体 。 人的核移植胚胎干细胞经诱导分化,形成相应的组织、器官后,用于组织器官的 移植 。,-33-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)制备肝细
20、胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织,再用胃蛋白酶处理。( ) (2)肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸。( ) (3)继续培养已相互接触的细胞,在培养瓶壁上可形成多层细胞。( ) (4)二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的。( ) (5)动物细胞培养可用于检测有毒物质,植物茎尖培养可用于植物脱除病毒。( ) (6)动物细胞核移植技术中的受体细胞必须是卵细胞。 ( ) (7)克隆动物的性状与供体动物完全相同。( ),-34-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,1.动物细胞培养过程中,也需要将动物细胞分散开来,这与观察植物细胞的有丝分裂中的解离作用类似。两种处理方法的结果最大
21、的区别是什么? 提示:动物细胞培养过程中,用胰蛋白酶处理剪碎的动物组织块,将剪碎的组织块分散成单个细胞,动物细胞还保持活性;但在植物细胞的解离过程中,细胞被解离液杀死,已经失去活性。 2.通过动物体细胞核移植技术获得的克隆动物,其遗传物质是 提示:不完全一样。两者的细胞核遗传物质一样,但克隆动物的细胞质遗传物质和提供去核卵母细胞的个体几乎完全一样(分析遗传物质来源时,一定要注意细胞核遗传物质和细胞质遗传物质的区别)。,-35-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向1 动物细胞培养 1.回答下列有关动物细胞培养的问题。 (1)在动物细胞培养过程中,当贴壁细胞分裂生长到细胞表面 时,细胞会
22、停止分裂增殖,这种现象称为细胞的 。此时,瓶壁上形成的细胞是 层的。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来,需要用酶处理,可用的酶是 。 (2)随着细胞传代次数的增多,绝大部分细胞分裂停止,进而出现 的现象;但极少数细胞可以连续增殖,其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成 细胞,该种细胞的黏着性 ,细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量 。 (3)现用某种大分子染料对细胞进行染色时,观察到死细胞被染色,而活细胞不被染色,原因是 。,-36-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目,最好选用分裂 期的细胞在显微镜下进行观察。 (5)在细胞培养过程中,通常在 条件下保
23、存细胞。因为在这种条件下,细胞中 的活性降低,细胞 速率降低。,答案:(1)相互接触 接触抑制 单(或一) 胰蛋白酶 (2)衰老甚至死亡 不死性 降低 减少 (3)活细胞的细胞膜具有选择透过性,大分子染料不能进入活细胞内(或死细胞的细胞膜丧失了选择透过性,大分子染料能够进入死细胞内而使其着色) (4)中 (5)冷冻(或超低温、液氮) 酶 新陈代谢,-37-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,解析:(1)细胞接触抑制是指细胞表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖。基于上述特性,瓶壁上形成的细胞是单层的。需要时可用胰蛋白酶将贴壁的细胞从瓶壁上分离下来。(2)随着细胞传代次数的增多,绝大部分细胞
24、分裂停止,进而出现衰老甚至死亡的现象;但极少数细胞可以连续增殖,其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成不死性细胞,该种细胞的细胞表面糖蛋白减少,黏着性降低。(3)活细胞的细胞膜具有选择透过性,大分子染料不能通过,所以活细胞不被染色;死细胞的细胞膜失去了选择透过性,大分子染料可以通过,所以死细胞能被大分子染料染色。(4)有丝分裂中期时染色体的着丝点排列在赤道板上,染色体形态固定、数目清晰,是观察染色体数目的最佳时期。(5)在细胞培养过程中,通常在冷冻(或超低温、液氮)条件下保存细胞。因为在这种条件下,细胞中酶的活性降低,细胞新陈代谢的速率降低。,-38-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,
25、考向2 动物体细胞核移植 2.(2018全国卷)2018年细胞期刊报道,中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆,获得两只克隆猴“中中”和“华华”。回答下列问题。 (1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程,核移植是指 。 通过核移植方法获得的克隆猴,与核供体相比,克隆猴体细胞的染色体数目 (填“减半”“加倍”或“不变”)。 (2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植,胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度 (填“大于”或“小于”)体细胞核移植,其原因是 。 (3)在哺乳动物核移植的过程中,若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体,通常,所得到的两个克隆动物体细胞
26、的常染色体数目 (填“相同”或“不同”),性染色体组合 (填“相同”或“不同”)。,-39-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,答案:(1)将动物的一个细胞核,移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中 不变 (2)小于 胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对容易 (3)相同 不同 解析:(1)克隆动物过程中涉及的动物细胞工程技术有核移植技术、胚胎移植技术等,其中核移植技术是指将供体细胞的细胞核移入一个去核的卵母细胞中,构建重组细胞,使其发育成一个胚胎,将来发育成一个动物个体。在整个过程中,细胞只进行有丝分裂,细胞中的染色体数目不变。(2)胚胎细胞比体细胞分化程度低,故胚胎细胞核移植的难度比体细胞核
27、移植小。(3)通过核移植获得克隆动物的过程中,细胞中染色体数目不变。雌雄动物的常染色体数目相同,而性染色体组合不同。,-40-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,动物细胞培养与动物体细胞核移植的比较,-41-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,动物细胞融合和单克隆抗体 1.动物细胞融合 (1)概念: 两 个或 多 个动物细胞结合形成 一 个细胞的过程,也称细胞杂交。 (2)条件:需要用聚乙二醇(PEG)、 灭活的病毒 或电激等诱导因素。 (3)原理: 细胞膜的流动性 。 (4)结果:形成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 。 (5)意义:突破了 有性杂交 方法
28、的局限,使 远缘杂交 成为可能。已成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段,为制备 单克隆抗体 开辟了新途径。,-42-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.单克隆抗体 (1)制备原理:一种浆细胞产生 一 种抗体,浆细胞在体外 不能 (填“能”或“不能”)无限增殖;骨髓瘤细胞能 无限增殖 ;浆细胞与骨髓瘤细胞融合得到 杂交瘤 细胞,既能 无限增殖 ,又能 产生特异性抗体 。 (2)制备过程,-43-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(3)优点:特异性强、 灵敏度高 ,可大量制备。 (4)用途:作为 诊断试剂 ;用于治疗疾病和 运载药物 。 教材深挖如何检测杂
29、交瘤细胞是否产生单克隆抗体? 提示:可利用抗体与抗原的特异性结合原理检测。杂交瘤细胞产生的单克隆抗体是一种分泌蛋白,能够和特定的抗原结合产生特定的反应。,-44-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)植物原生质体融合与动物细胞融合原理是相同的。( ) (2)体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体。( ) (3)灭活的病毒能促进动物细胞融合,但不能促进植物细胞融合。( ) (4)杂交瘤细胞进行体内培养,是为了获得能产生单克隆抗体的胚胎。( ) (5)B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞融合后,融合的细胞有三种类型(仅考虑两两融合的情况)。( ),-45-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归
30、纳总结,1.为什么选用B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合? 提示:B淋巴细胞受刺激后可产生特异性抗体,小鼠骨髓瘤细胞能无限增殖,两者融合得到的杂交瘤细胞,获得了两种细胞的遗传物质,不仅具有分泌特异性抗体的能力,而且有无限增殖的能力,因而可用于制备单克隆抗体。,-46-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.下图为制备单克隆抗体和多克隆抗体的示意图。请据图分析回答下列问题。,-47-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)与多克隆抗体相比,单克隆抗体的优点有哪些? 提示:单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高,可大量制备。 (2)图中第一次筛选和第二次筛选的目的有何不同? 提示:第一次筛
31、选的目的是筛选出杂交瘤细胞,第二次筛选的目的是筛选出能产生所需单克隆抗体的杂交瘤细胞。,-48-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向1 动物细胞融合 1.右上图是利用人成纤维细胞(具有分裂能力,能在HAT培养基上存活)和小鼠骨髓瘤细胞(具有分裂能力,不能在HAT培养基上存活)进行人类基因定位的操作示意图。请回答下列问题。,-49-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)该技术的基础是 技术。 (2)操作所用的成纤维细胞应在 代以内;诱导融合所运用的生物学原理是 ,该过程中,区别于植物原生质体融合的方法是运用 处理。 (3)HAT培养基属于 培养基;该培养基内需要加入 等天然物
32、质。 (4)培养动物细胞时,培养基的pH一般为 ;操作过程中,加入乌本苷的目的是 。,答案:(1)动物细胞培养 (2)10 细胞膜具有一定的流动性 灭活病毒 (3)选择 血浆(血清) (4)7.27.4 除去成纤维细胞,-50-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,解析:(1)由图分析,该过程为动物细胞融合,其基础是动物细胞培养。(2)目前使用的正常细胞通常为10代以内的,可以保持细胞正常的二倍体核型。诱导两个动物细胞融合,原理是细胞膜的流动性;可以采用物理(离心、振动)、化学(PEG)、生物诱导(灭活的病毒)融合方法,其中区别于植物原生质体融合的是动物细胞诱导融合时可用灭活病毒处理。(3
33、)成纤维细胞能在HAT培养基上存活,小鼠骨髓瘤细胞不能在HAT培养基上存活,说明HAT培养基属于选择培养基,其中需要加入血浆等天然物质。(4)培养动物细胞时,培养基的pH一般为7.27.4;诱导细胞融合后,培养基中会出现3种融合细胞:成纤维细胞自身融合、骨髓瘤细胞自身融合和杂交瘤细胞。通过在HAT培养基上培养,筛选出了未融合的成纤维细胞和融合后的杂交瘤细胞,为了除去未融合的成纤维细胞,需要在培养基中加入乌本苷。,-51-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向2 单克隆抗体的制备 2.某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z),每只小鼠免疫5次,每次免疫一周后测定各小鼠血清抗
34、体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数),结果如下图所示。,若要制备杂交瘤细胞,需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目为40条),并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目为60条)按一定比例加入试管中,再加入聚乙二醇诱导细胞融合,经筛选培养及抗体检测,得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。,-52-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,回答下列问题。 (1)制备融合所需的B淋巴细胞时,所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上,则小鼠最少需要经过 次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中,最适合用于制备B淋巴细胞的是 小鼠,理由是 。 (2)细胞
35、融合实验完成后,融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外,还含有 ,体系中出现多种类型细胞的原因是 。 (3)杂交瘤细胞中有 个细胞核,染色体数目最多是 条。 (4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活,原因是 。,-53-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,答案:(1)4 Y Y小鼠的血清抗体效价最高 (2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞 细胞融合是随机的,且融合率达不到100% (3)1 200 (4)不能无限增殖,-54-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,解析:(1)据图分析可知,第4次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价几乎都达到16
36、000,小鼠Y的血清抗体的效价最高,最适合用于制备单克隆抗体。(2)融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外,还有骨髓瘤细胞的自身融合细胞和B淋巴细胞的自身融合细胞。细胞的融合是随机的,并且不可能所有细胞都融合,故体系中会出现多种类型的细胞。(3)动物细胞融合后形成的是具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞。杂交瘤细胞的细胞核中的染色体数目为40+60=100(条),在杂交瘤细胞有丝分裂的后期,染色体数是200条。(4)正常细胞的分裂次数是有限的,且经过免疫的B淋巴细胞高度分化,不能无限增殖,故经多次传代培养后逐渐衰老死亡。,-55-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,1.植物体细胞
37、杂交与动物细胞融合的比较,-56-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,-57-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.单克隆抗体制备过程中几个需要注意的问题 (1)对动物免疫的原因:B淋巴细胞要经过免疫过程,即接触抗原,才能增殖分化为有特异性免疫功能的浆细胞,才能产生相应的抗体,所以,与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是浆细胞。 (2)在单克隆抗体制备过程中,一般有两次筛选过程。第一次是筛选出杂交瘤细胞(用选择培养基),第二次是进一步筛选出能产生人们所需要抗体的杂交瘤细胞(用抗原抗体结合法)。 (3)杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质,不仅具有浆细胞产生特异性抗体的特性,而且具有骨髓瘤细
38、胞在体外培养条件下大量增殖的特性,从而可以克服B淋巴细胞不能无限增殖的缺点,大量生产单克隆抗体。,-58-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(4)获取单克隆抗体的场所:若在培养基中进行杂交瘤细胞的培养,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。,-59-,通关记,通关辨,通关练,1.植物组织培养的过程主要包括脱分化和再分化两个阶段,脱分化的结果是形成愈伤组织,再分化的结果是形成根、芽或胚状体。 2.植物体细胞杂交需要用酶解法制备原生质体,所用的酶为纤维素酶和果胶酶。 3.无论是植物体细胞杂交还是动物细胞融合,都需要诱导。 4.植物组织培养需要各种营养成分和植物激素
39、,动物细胞培养也需要各种营养成分及血清、血浆等天然成分。 5.植物体细胞杂交可用于作物育种,动物细胞融合可用于单克隆抗体的制备。 6.产生单克隆抗体的细胞是杂交瘤细胞,它既能产生单克隆抗体又能无限增殖。,-60-,通关记,通关辨,通关练,1.植物细胞工程 (1)植物体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞,不管是染色体数、基因型还是染色体组都采用直接相加的方法。 (2)人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。 (3)植物组织培养并非都需再分化至幼苗。组织培养的目的不同,培养的阶段不同。若生产细胞代谢产物,只需培养至愈伤组织时期;若生产人工种子,则需要培养至胚状体时期;若需获得植株,就需培养至幼
40、苗时期。 (4)“人工种子”并不是平常所说的“种子”。人工种子是通过无性生殖(植物体细胞的组织培养技术)形成的,只具有一个亲本的性状;自然种子是有性生殖的产物,具有两个亲本的性状。,-61-,通关记,通关辨,通关练,2.辨析植物组织培养、动物细胞培养与体细胞核移植 (1)植物组织培养和动物细胞培养都存在细胞培养过程,但植物细胞先分裂再分化,而动物细胞只分裂不分化。 (2)区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养。细胞贴壁生长到一定程度需要用胰蛋白酶处理,然后再分瓶培养,至此,原代培养结束,传代培养开始。 (3)核移植过程中,理论上供体只是提供细胞核,但操作过程中可以把整个体细胞注入去核的卵母
41、细胞中去,原因是体细胞体积相对较小,取核难度较大,同时细胞膜对核融合的障碍较小。,-62-,通关记,通关辨,通关练,3.动物细胞融合与单克隆抗体 (1)灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力,但是并不破坏这些病原体的抗原结构。 (2)除了受到注射的抗原的刺激,小鼠在生活过程中还可能受到其他抗原的刺激,因此从小鼠体内取出的多个B淋巴细胞可能产生多种不同的抗体,所以进行第二次筛选是非常必要的。 (3)单克隆抗体制备过程中,进行了多次动物细胞培养的操作,说明动物细胞培养是动物细胞工程的基础。,-63-,通关记,通关辨,通关练,1.(2018宁夏石嘴山三中月考)根据植物体细胞杂交技术流程图,
42、回答下列问题。,(1)从功能上来说,细胞膜是一层 膜。从结构上来说,细胞膜具有一定的 。 (2)由基因型为AaBb的植株培育出基因型为AAaaBBbb的植株时常用的化学药剂的作用对象是 ,其作用的时期是 。基因型为AAaaBBbb的植株是 倍体。,-64-,通关记,通关辨,通关练,(3)若运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)能否得到杂种植株?为什么? 。 (4)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 。图中过程称为 ,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 ,过程涉及的分裂方式为 。 (5)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体,则“番茄马铃薯”
43、属于 倍体植株。,答案:(1)选择透过性 流动性 (2)萌发的种子或幼苗 有丝分裂前期 四 (3)不能,不同种的植物存在生殖隔离 (4)植物组织培养 细胞的全能性 原生质体融合 高尔基体 脱分化 有丝分裂 (5)六,-65-,通关记,通关辨,通关练,解析:(2)由基因型为AaBb的植株培育出基因型为AAaaBBbb的植株为多倍体育种,需用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,以抑制有丝分裂前期纺锤体的形成。基因型为AAaaBBbb的植株属于四倍体。(3)由于番茄和马铃薯属于不同的物种,两者之间存在生殖隔离,所以运用传统的有性杂交不能得到杂种植株。(4)将杂种细胞培育成杂种植株利用的是植物组织培养技术,
44、其原理是细胞的全能性。图中的过程是将马铃薯细胞的原生质体和番茄细胞的原生质体进行融合,形成融合的原生质体。过程是诱导融合的原生质体形成细胞壁,与之密切相关的具有单层膜结构的细胞器是高尔基体。过程是将高度分化的细胞诱导成未分化的愈伤组织,为脱分化过程。过程为再分化,此过程的细胞分裂方式为有丝分裂。(5)马铃薯为四倍体,含有四个染色体组,番茄为二倍体,含有两个染色体组,“番茄马铃薯”含有两者的染色体,共有六个染色体组,为六倍体。,-66-,通关记,通关辨,通关练,2.下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病的过程图解。请据图回答下列问题。,(1)图中所示的结构名称是 。 (2)图中所示的生物技术
45、名称分别是 、 。 (3)过程通常用去核的卵细胞作为受体细胞,除了因为它体积大、易操作、营养物质丰富外,还因为它 。,-67-,通关记,通关辨,通关练,(4)过程通常用作受体细胞的原因是 。 (5)图示方法与一般的异体移植相比,最大的优点是 ,该种基因治疗所属类型为 。,答案:(1)胚胎干细胞 (2)核移植技术 转基因技术(或基因工程、DNA重组技术、基因拼接技术) (3)含有促进细胞核全能性表达的物质 (4)这些细胞分化程度极低,具有全能性,可以定向地诱导分化为各类细胞 (5)没有排斥反应 体外基因治疗,-68-,通关记,通关辨,通关练,解析:(1)是从供体(患者)体细胞分离出的细胞核,是从核移植得到的重组细胞A培养形成的早期胚胎中提取的胚胎干细胞。(2)表示核移植技术,表示转基因技术。(3)核移植的受体细胞一般是卵母细胞,原因是它体积大、易操作,含有供胚胎发育所需的营养物质,还含有促进细胞核全能性表达的物质。(4)早期胚胎中的干细胞分化程度低,全能性高,可诱导分化成各种组织器官。(5)图示培育出的细胞(胰岛B细胞)来自患者本人,所以移植后不发生免疫排斥反应;图中所示基因治疗是体外转基因,故所属类型为体外基因治疗。,
