学案17细胞工程及克隆技术(教师用)

人的一生，总是难免有浮沉。不会永远如旭日东升，也不会永远痛苦潦倒。反复地一浮一沉，对于一个人来说，正是磨练。因此，浮在上面的，不必骄傲；沉在底下的，更用不着悲观。必须以率直、谦虚的态度，乐观进取、向前迈进。二轮复习资料妥为保管专题七：现代生物技术共6页第1页)(植物幼苗芽等根愈伤组织组织或细胞离体的器官再分化脱分化、、专题七现代生物技术学案17细胞工程及克隆技术基础知识一、植物细胞工程1.植物组织培养⑴克隆的含义：指通过无性生殖而产生的遗传上均一的生物群，即具有完全相同的遗传组成的一群细胞或生物个体。现在则指个体、细胞、基因等不同水平上的无性增殖物①个体水平：植物——无性繁殖，如扦插，如植物组织培养等动物——无性繁殖，如核移植克隆动物，如胚胎分割克隆动物②细胞水平：植物——如通过植物组织培养得到大量细胞动物——如通过动物细胞的原代培养得到细胞株③分子水平：如目的基因在受体细胞中的大量扩增，如PCR扩增目的基因等⑵植物组织培养的原理：植物细胞的全能性植物细胞全能性的原因：细胞中含有本物种的全部遗传信息⑶植物组织培养过程取外植体（离体的器官、组织、细胞），注意消毒（可用次氯酸钠、无菌水处理，在超净工作台上操作）；将外植体接种到培养基，并封口（培养基成分：有机物、生长素、细胞分裂素、水矿质元素、琼脂）；通过脱分化（黑暗中），形成愈伤组织后，转移到分化培养基上，进行再分化（生长素浓度较高有利于生根，细胞分裂素浓度较高有利于生芽）；一段时间后诱导出试管苗；移栽到大田。整个过程要进行无菌操作。脱分化在黑暗环境中，再分化时需照光愈伤组织细胞特点：排列疏松、高度液泡化、呈无定形状态的薄壁细胞脱分化产生的愈伤组织既可以再分化形成胚状体，进而形成植物幼苗，也可以用于工业生产某些产品2.植物体细胞杂交：⑴去除细胞壁（用纤维素酶和果胶酶）得到原生质体，诱导原生质体融合（方法：离心、振动、电激、聚乙二醇），形成杂种细胞并再生细胞壁（再生细胞壁是融合成功的标志），通过植物组织培养技术得到杂种植株⑵意义：克服远源杂交不亲和的障碍（通过基因工程技术也可以克服生殖隔离）相关原理：细胞膜的流动性，细胞的全能性3.植物细胞工程的实际应用⑴植物繁殖——优点：可以保持亲本的优良性状①微型繁殖：可以高效快速地实现种苗的大量繁殖②作物脱毒：采用茎尖组织培养来除去病毒（因植物分生区附近的病毒少或无病毒）③人工种子：植物组织培养得到的胚状体等，包裹人工种皮。优点：完全保持优良品种的遗传特性，不受季节影响；方便储藏和运输⑵作物新品种培育①单倍体育种Ⅰ过程：植株（AaBb）减数分裂得到的花粉（AB、Ab、Ab、ab四种类型）；对花粉进行花药离化培养（技术是植物组织培养）；得到单倍体植株；对其幼苗进期用秋水仙素处理，得到纯合二倍体植株（AABB、AAbb、aaBB、aabb四种类型）；选择需要的类型Ⅱ优点：明显缩短育种年限②突变体利用：可对植物的愈伤组织进行化学或物理诱变处理以获得突变体⑶细胞产物的生产：细胞培养，产生大量的细胞产物。（愈伤组织，液泡中）二、动物细胞工程1.动物细胞培养⑴培养过程：取出组织剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，使之分散成单个细胞；用培养液（含糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、血清、血浆；注意与植物组织培养人的一生，总是难免有浮沉。不会永远如旭日东升，也不会永远痛苦潦倒。反复地一浮一沉，对于一个人来说，正是磨练。因此，浮在上面的，不必骄傲；沉在底下的，更用不着悲观。必须以率直、谦虚的态度，乐观进取、向前迈进。二轮复习资料妥为保管专题七：现代生物技术共6页第2页培养基的区别）稀释制成细胞悬液，在培养瓶适宜条件下培养动物细胞培养特点：贴壁生长，接触抑制（癌细胞无接触抑制）动物组织消化后的初次培养称为原代培养；贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶处理，然后分瓶继续培养，称为传代培养培养到10代到50代内，遗传物质末改变，此时的细胞称为细胞株；继续培养，部分细胞遗传物质发生变化，具有某些癌细胞的特点，不再具有正常的二倍体核型，称为细胞系。10代以内的细胞常用于保存或核移植等。⑵培养条件：①无菌（加抗生素）、无毒（定期更换培养液）②营养条件③温度（36.5±0.50C）和pH（7.2~7.4）④气体环境（在CO2培养箱中；0.5%的CO2，以维持正常的pH）⑶应用：生产有重要价值的生物制品，如单克隆抗体；检测有毒物质；用于病理、药理等方面的研究。基因工程中当受体细胞为动物细胞时，目的基因导入受体细胞后，即进行动物细胞培养有毒物质的检测，用动物细胞培养；病毒等的检测，用DNA探针；人类遗传病检测可用基因芯片（DNA分子杂交技术）2.核移植⑴将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。卵母细胞用MII中期的次级卵母细胞。原因：它可以提供充足的营养；细胞大易操作；细胞质能促进细胞核表达全能性动物克隆过程需用到的技术手段：核移植、早期胚胎培养、胚胎移植⑵种类：根据细胞核的来源，可分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植两大类。⑶⑷动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易；而动物体细胞分化程度高，恢复全能性十分困难细胞分化程度：体细胞生殖细胞受精卵；细胞全能性：受精卵生殖细胞体细胞⑶应用：促进优良畜群繁育；保护濒危物种；可作为生物反应器，生产珍贵医用蛋白；体外培育组织、器官用于组织器官的移植（可避免免疫排斥）3.动物细胞融合⑴原理：细胞膜的流动性植物体细胞杂交的原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性动物细胞整合除植物原生质体的促融方法外，还可以用灭活的病毒植物体细胞杂交的最终目的是得到杂种植株；动物细胞融合的目的是得到杂交细胞及细胞产品⑵意义：突破了有性杂交方法的障碍，使有源杂交成为可能。应用：主要用于制备单克隆抗体（解决了获得的抗体产量低、纯度低、特异性差的问题）4.单克隆抗体的制备⑴过程⑵单克隆抗体的优点：特异性强，灵敏度，并可大量制备。⑶杂交瘤细胞的特点：既能大量增殖，又能产生专一抗体。⑷应用：作为诊断试剂，用于治疗疾病和运载药物（可制备生物的导弹）。比较动物细胞融合与植物体细胞杂交的异同植物体细胞杂交动物细胞融合（单抗制备）理论基础细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞增殖促融物理方法（离心、振动、电激）化学方法（聚乙二醇PEG）物理化学方法相同生物方法（灭活的病毒）过程第一步原生质体的制备（酶解法）正常小鼠免疫处理第二步原生质体融合动的细胞融合第三步杂种细胞的筛选与培养杂交瘤细胞筛选与培养第四步杂种植株诱导与鉴定单克隆抗体的提纯意义和用途克服远源杂交不亲和障碍制备单抗；诊断治疗疾病人的一生，总是难免有浮沉。不会永远如旭日东升，也不会永远痛苦潦倒。反复地一浮一沉，对于一个人来说，正是磨练。因此，浮在上面的，不必骄傲；沉在底下的，更用不着悲观。必须以率直、谦虚的态度，乐观进取、向前迈进。二轮复习资料妥为保管专题七：现代生物技术共6页第3页5.克隆人中的有关问题否定的理由：克隆人严重违反了人类伦理道德；克隆人是在人为制造在心理上和社会地位上都不健全的人，克隆人可能有严重的生理缺陷等肯定的理由：技术性问题可以通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等方法解决。不成熟的技术也只有通过实践才能使之成熟中国政府的态度：禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验巩固训练1.植物组织培养的过程可以归纳为：①脱分化②再分化③→④。对此叙述有错误的是A．②→③的再分化过程中，当细胞分裂素含量低于生长素时，有利于根的生成B．植物组织培养所依据的原理是植物细胞的全能性C．③→④过程指植物的营养生长和生殖生长阶段D．②包裹上人造种皮可获得人工种子2.下列有关植物组织培养的叙述中，错误的是A．花药、胚不能作为组织培养的材料B．植物细胞具有全能性C．外植体是指用于培养的植物组织或器官D．外植体可诱导出愈伤组织3.下列关于植物体细胞杂交或植物细胞质遗传的叙述，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（花色遗传为细胞质遗传），正交、反交所得F1的花色表现型一致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4.如下图为“白菜一甘蓝”杂种植株的培育过程。下列说法正确的是A．图示“白菜一甘蓝”植株不能结籽B．愈伤组织的代谢类型是自养需氧型C．上述过程中包含着有丝分裂、细胞分化和减数分裂等过程D．“白菜一甘蓝”杂种植株具有的性状是基因选择性表达的结果5.下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是A．培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压B．培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化C．离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织D．同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同6.(多选)将一粒花粉粒培养成幼苗，将它的茎尖用秋水仙素处理，长大后该植株正常开花结果。与该植株其它细胞染色体数目相同的是A．根细胞B．叶细胞C．茎细胞D．子房壁细胞7.在克隆多利羊的过程中，下列哪项技术没有运用到A．细胞培养技术B．细胞核移植C．胚胎移植技术D．基因工程技术8.制备单克隆抗体所采用的细胞工程技术包括①细胞培养②细胞融合③胚胎移植④细胞核移植A．①②B．①③C．②③D．③④9.关于单克隆抗体的生产和应用，错误的是人的一生，总是难免有浮沉。不会永远如旭日东升，也不会永远痛苦潦倒。反复地一浮一沉，对于一个人来说，正是磨练。因此，浮在上面的，不必骄傲；沉在底下的，更用不着悲观。必须以率直、谦虚的态度，乐观进取、向前迈进。二轮复习资料妥为保管专题七：现代生物技术共6页第4页A．对小动物注射特定抗原以获取所需的效应B细胞B．融合并筛选特定的杂交瘤细胞，原代培养产生遗传物质改变后才能进行传代培养C．特定的单克隆抗体可制成试剂，用于检测人体是否受某种抗原的感染D．治疗癌症的“生物导弹”原理之一是利用单克隆抗体的特异性识别癌细胞10.单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞诱导融合后，要用特定培养基筛选出杂交瘤细胞。在这种培养基上不能存活、增殖的细胞是①B淋巴细胞②小鼠骨髓瘤细胞③B淋巴细胞自身融合细胞④小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞⑤杂交瘤细胞A．①②③④B．①③⑤C．②④D．①③11.(多选)在将动物组织块分散成单个细胞时，可以使用胰蛋白酶。由此可以推测A．胰蛋白酶一定不会对动物细胞造成损伤B．处理时一定要注意处理时间、加酶量C．动物细胞培养液pH应与胰蛋白酶作用的适宜pH基本一致D．动物细胞之间可能依靠蛋白质相互联系12.下列关于植物体细胞杂交技术的叙述，错误的是A．获得原生质体的过程需要用到纤维素酶和果胶酶B．利用植物体细胞杂交可以获得某种多倍体植株C．植物体细胞杂交过程就是原生质体融合的过程D．可根据细胞中染色体数目和形态的差异来鉴定杂种细胞13.下列与细胞工程技术相关的表述中，不正确的是A．植物体细胞杂交技术可以克服常规的远缘杂交不亲和障碍B．动物细胞培养与植物组织培养所用的培养基成分基本相同C．动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同D．植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性14.下列过程中不涉及植物组织培养技术的是A．由马铃薯的茎尖培育出无病毒植株B．白菜和甘蓝经体细胞杂交过程培育出杂种植株C．转入抗卡那霉素基因的烟草细胞培育出转基因植株D．二倍体水稻的种子经秋水仙素处理后培育出四倍体植株15.下列是应用动物细胞工程获取单克隆抗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错误的是①从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞②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③将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔内培养④筛选出能产生抗X抗体的杂交瘤细胞⑤利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞⑥从小鼠腹水中提取抗体⑦利用促细胞融合因子促使细胞融合A．实