细胞工程学案

学科网-学海泛舟系列资料版权所有@学科网细胞工程学案考纲：（1）植物的组织培养Ⅱ（2）动物的细胞培养与体细胞克隆Ⅰ（3）细胞融合与单克隆抗体Ⅱ知识梳理：一、植物细胞工程1.理论基础（原理）细胞全能性：生物体的每一个细胞都具有发育成完整生物体的潜能①生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织和器官，这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。②细胞表现全能性的条件：在一定的营养条件和植物激素（细胞分裂素和生长素）的诱导下，细胞就能表现出全能性③细胞表现全能性的原因：细胞含有发育成一个完整个体所需的全套基因。④细胞全能性大小：受精卵全能性最高；受精卵＞生殖细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞。2.植物组织培养技术（无菌条件下）脱分化再分化（分化与激素比值的关系）（1）过程：离体的植物器官、组织或细胞―→愈伤组织―→根芽―→植物体（2）用途：快速繁殖；作物脱毒（植物分生组织附近的细胞，如茎尖）；制造人工种子（再分化出胚状体、芽，再包上人工种皮）、单倍体育种﹝花药离体培养、秋水仙素处理﹞、生产植物产品（愈伤组织植物细胞代谢产品）3.植物体细胞杂交技术（1）过程：右图所示（2）杂种细胞形成标志：杂种细胞再生出细胞壁。（3）原理：细胞膜的流动性，细胞的全能性（4）诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电刺激等。化学法一般用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。（5）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。二、动物细胞工程1.动物细胞培养（1）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。（2）动物细胞培养的流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。（3）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。细胞株（10代→50代）细胞系（特点：遗传物质发生改变，可无限传代。）（4）动物细胞培养需要满足以下条件①无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。②营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血清、血浆等天然哺乳动物。③温度和PH：适宜温度36.5℃＋0.5℃；pH：7.2～7.4。④气体环境:95%空气＋5%CO2。O2是细胞代谢所必须，CO2的主要作用是维持培养液的pH。（5）动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、单克隆抗体的大规模生产、检测有毒物质（根据变异细胞占全部培养细胞的比例来判断该物质的毒性）、培养医学研究的各种细胞（人工皮肤）。2.动物体细胞核移植：（1）哺乳动物核移植可以分是细胞代谢所必需为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。学科网-学海泛舟系列资料版权所有@学科网（2）选用去核卵母细胞的原因；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富，其细胞中含有使体细胞核表达全能性的物质和条件。（3）体细胞核移植的大致过程是：图示（4）体细胞核移植技术的应用：①加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育；②保护濒危物种，增大存活数量；③生产珍贵的医用蛋白；④作为异种移植的供体；⑤用于组织器官的移植等。（5）体细胞核移植技术存在的问题：克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。3.动物细胞融合（1）动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的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。（2）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、、电刺激等。另外诱导动物细胞融合的方法还有灭活的病毒。（3）动物细胞融合最重要的用途是制备单克隆抗体。（4）动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较：比较项目原理细胞融合的方法诱导手段用法植物体细胞杂交细胞膜的流动性，细胞的全能性。去除细胞壁后诱导原生质体融合离心、电刺激、振动，聚乙二醇等试剂诱导克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株动物细胞融合细胞膜的流动性使细胞分散后诱导细胞融合除应用植物细胞杂交手段外，再加灭活的病毒诱导制备单克隆抗体的技术之一4.单克隆抗体（1）抗体：一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。（2）单克隆抗体的制备过程：（3）杂交瘤细胞的特点：既能大量繁殖，又能产生专一的抗体。（4）单克隆抗体的优点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。（5）单克隆抗体的作用：作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其它疾病。练习：下面两幅图分别是单克隆抗体制备过程和克隆羊培育过程示意图，请据图回答下列问题：(1)图甲和图乙所示的过程中，都必须用到的动物细胞工程技术手段是__________。(2)图甲中②过程常在___________诱导下完成，④过程与体外培养相比，其优点是__________________________(3)单克隆抗体能定向攻击癌细胞，主要是利用其_________________________。(4)若不考虑环境因素影响，克隆羊的性状全部像白面绵羊吗?________。原因是____________________________(5)图乙过程的技术具有多种用途，但是不能()A．有选择地繁殖某一性别的家畜B．繁殖家畜中的优良个体C．用于保存物种D．改变动物的核基因(6)在目前现有技术条件下，还不能将从动物体内分离出来的成熟的体细胞直接培养成一个新个体，而是必须将体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中才能发育成新个体，你认为原因最可能是A．卵细胞大，便于操作B．卵细胞含有的营养物质多C．卵细胞的细胞质可使体细胞胞核全能性得到表达D．重组细胞才具有全能性学科网-学海泛舟系列资料版权所有@学科网2、“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、耐热性强和易于储存等优点。下图是“白菜－甘蓝”的杂交过程示意图，请回答：（1）在所述过程中，目前最常用的去细胞壁的方法是。（2）图中原生质体A和原生质体B能融合形成一个杂种细胞，利用了细胞膜的哪中特性？。（3）有杂种细胞产生愈伤组织的过程，称为；愈伤组织具有什么特点？；愈伤组织有可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫。由此形成的试管苗移栽到地里就可以发育为完整的植物体。（4）上述植物细胞工程中采用的技术手段有、等。（5）通常情况下，用传统的有性杂交方法白菜和甘蓝是不能杂交的，原因是(1)动物细胞培养(2)聚乙二醇(或灭活的病毒，物理方法如离心、振动、电刺激也可)不需特定的培养基，不需严格的外界环境条件(3)特异性(4)不是卵细胞细胞质的遗传物质也能控制某些性状(5)D(6)C（1）酶解法；（2）细胞膜的流动性；（3）脱分化排列疏松、高度液泡化的无规则的薄壁细胞再分化；（4）细胞融合植物组织培养；（5）远源杂交不亲和。