1、专题2 细胞工程及伦理问题一、植物细胞工程1.植物组织培养(1)概念:植物组织培养就是在_和人工控制条件下,将_的植物器官、组织或细胞培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其产生_、_,最终形成完整的植株。(2)植物组织培养的条件:_,提供营养物质(有机物、无机物)、_和其他适宜条件。无菌离体愈伤组织丛芽离体激素(3)过程:(2)意义:克服远缘杂交不亲和障碍,培育新品种。2.植物体细胞杂交(1)过程。请据图回答下列问题。(1)植物体细胞杂交的第步是去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体。目前此步骤最常用的方法是酶解法,也就是在温和的条件下用 等分解植物的细胞壁。即时训练1如图是植物细胞
2、杂交过程示意图,(2)过程的发生必须进行人工诱导。人工诱导原生质体融合的物理方法是:利用 等(至少写出两种)促使原生质体融合;化学方法是:用 等试剂作为诱导剂诱导融合。(3)表示融合后的原生质体再产生新的细胞壁,新细胞壁的产生与细胞内 (细胞器)有密切关系。(4)在过程中,细胞分裂的主要方式是有丝分裂,此种分裂方式的重要意义(或称特征)是 。(5)植物体细胞杂交在育种工作中具有广泛的应用价值,其突出的优点是可以 。(6)利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中,遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律?。为什么?。答案:(1)纤维素酶、果胶酶(2)离心、振动、电激(要求至少答出两种)聚乙二
3、醇(3)高尔基体(4)将亲代细胞的染色体经过复制后,平均分配到两个子细胞中去,保持亲子代细胞遗传物质的稳定(5)克服远缘杂交不亲合的障碍,增加了可用杂交的亲本组和范围(6)不遵循 因为生物在进行有性生殖过程中才遵循孟德尔的遗传规律,而植物体细胞杂交不属于有性生殖解析:植物体细胞杂交时要进行原生质体间的融合,必须要借助于一定的技术手段进行人工诱导,方法基本可以分为物理方法(包括离心、振动、电激等)和化学方法(一般是用聚乙二醇)两大类。体细胞杂交是克服植物有性杂交障碍、打破物种之间的生殖隔离、扩大遗传重组范围的一种手段。操作过程包括:原生质体制备、原生质体融合、杂种细胞筛选、杂种细胞培养、杂种细胞
4、再生以及杂种植株鉴定等步骤。二、动物细胞工程1.动物细胞培养(1)概念:从动物机体中取出相关的组织,将它分散成_细胞,然后放在适宜的培养基中,让这些细胞生长和增殖。(2)过程:取材 单个细胞 细胞悬浮液处理(消化)细胞贴壁,出现接触抑制(10代50代)无限传代单个(3)条件:_的环境;营养合成培养基;温度和pH(36.5 0.5,7.27.4);气体环境:95%的_和5%的_。(4)应用:生产生物制品、培养_动物、检测_的毒性和进行医学研究等。无菌、无毒空气CO2转基因有毒物质2.体细胞核移植 重组细胞 胚胎 动物体(2)过程:(以克隆牛为例)重组细胞(胚胎)代孕母体子宫 幼体(与供体中遗传物
5、 质基本相同)(3)存在的问题:成功率低;克隆动物的健康问题;克隆动物食品的安全性问题。(1):概念 体细胞核 去核卵母细胞去核卵母细胞供体细胞3.动物细胞融合(1)概念:两个或多个动物细胞结合_的过程。(2)原理:生物膜的_性。(3)方法:聚乙二醇、_的病毒、电刺激等。(4)意义,突破有性杂交方法的局限 使远缘杂交成 为可能细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育 的研究单克隆抗体的制备形成一个细胞流动灭活灭活4.单克隆抗体(1)制备:筛选杂交瘤细胞 产生特定抗体的细胞群 单克隆抗体(2)特点:化学性质专一、特异性强、灵敏度高,并可以大量制备。(3)应用 B淋巴细胞骨髓瘤细胞体外培养体内培养
6、作为诊断试剂用于治疗疾病和运载药物 即时训练2如图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据图回答下列问题。(1)容器A中放置的是动物器官或组织,它一般取自 。(2)容器A中的动物器官或组织首先要进行的处理是 ,然后用 酶处理,这是为了使细胞分散开来。这样做的目的是 。(3)培养首先在B瓶中进行。瓶中的培养液成分有 等,在此瓶中培养一段时间后,有许多细胞衰老死亡,这时培养到第 代。(4)在C瓶中正常培养了一段时间后,发现大部分细胞全部死亡。只有少数细胞存活,原因是这部分细胞 。答案:(1)幼龄动物的器官或组织或动物胚胎(2)剪碎胰蛋白 使细胞能与培养液充分接触(3)葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动
7、物血清 10(4)发生了癌变解析:动物细胞培养的基本过程:选择培养细胞来源(主要为幼龄动物的器官或组织或动物胚胎);单个细胞培养(通常通过对动物器官或组织剪碎和用胰蛋白酶处理,使细胞分散开,使每一个细胞都能接触培养液);原代培养;传代培养,获得分裂能力有限、遗传物质不变的细胞株;进一步进行传代培养,获得带有癌变特点的遗传物质发生变化的细胞系。在整个培养过程中,培养液必需成分有葡萄糖、氨基酸、维生素、无机盐和动物血清。植物组织培养植物体细胞杂交 植物细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性选材选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化不同植物细胞融合后形成杂种细胞1.植物组织培养和植
8、物体细胞杂交考点一 植物细胞工程 关系植物组织培养是植物体杂交的基础,植物体杂交所用的技术更复杂2.植物细胞工程的实际应用(1)植物繁殖的新途径。微型繁殖:用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。特点 作物脱毒:选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养,获得脱毒苗的技术。人工种子:以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等为材料,经过人工薄膜包装得到的种子。保持优良品种的遗传特性高效快速地实现种苗的大量繁殖(2)作物新品种的培育:单倍体育种和突变体的利用。若突变体Aa中A为突变新基因,并控制着优良性状,利用单倍体育种方法步骤如下:突变体Aa 配子A、a 单倍体A、a 二倍体AA、aa优点:
9、稳定遗传,缩短育种年限。(3)细胞产物的工厂化生产:细胞产物有蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。的细胞壁的生成。(2)植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株,而不是形成杂种细胞就结束了。杂种植株特征:具备两种植物的遗传特征,原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。易错提示(1)植物细胞融合完成的标志是新【例1】(2011江苏高考,16)下列有关植物组织培养的叙述,正确的是()。A.愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞B.二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株C.用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子D.植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而
10、获得制成人工种子,而愈伤组织不可以。答案:D解析:愈伤组织是一团无固定形状的薄壁细胞。二倍体植株的花粉经脱分化与再分化处理后会得到单倍体植株,然后再经秋水仙素处理,才能得到能稳定遗传的二倍体植株。胚状体外包上人工薄膜,可 方法归纳植物组织培养的目的不同,培养阶段就不同:若培育人工种子,则培养到胚状体阶段;若提取细胞产品,则一般培养到愈伤组织阶段;若培育新个体,则应培育到试管苗阶段。1.动物细胞培养(1)原理:细胞增殖。(2)过程。考点二 动物细胞工程(3)培养条件。充足的营养供给:微量元素、无机盐、糖、氨基酸、促生长因子、血清等。适宜的温度:哺乳动物多以36.50.5 为宜;适宜pH:7.27
11、.4。气体环境 无菌、无毒环境 22O?CO(5%)?pH细胞代谢必需维持,培养液和培养用具进行无菌处理培养过程加抗生素杀菌定期更换培养液 清除代谢产物(4)实践应用。生产生物制品:病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。与基因工程相结合。检测有毒物质,判断某种物质的毒性。科研方面:筛选抗癌药物、治疗和预防疾病。2.动物体细胞核移植与克隆动物(1)原理:动物体细胞核具有全能性。(2)过程。(3)结果:获得与供体遗传物质基本相同的个体。3.单克隆抗体的制备(1)原理:细胞膜的流动性。(2)选材:骨髓瘤细胞、免疫的小鼠。(3)过程。给小鼠注射特定的抗原蛋白提取B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合筛选出杂交细胞培养筛
12、选出能产生专一抗体的细胞 获得单克隆抗体体外培养注入小鼠体内特异性强、灵敏度高,并可能大量制备。(5)用途。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。可制成“生物导弹”,主要用于治疗癌症,也有少量用于治疗其他疾病。(4)优点。比较项目动物细胞融合植物体细胞杂交原理细胞膜的流动性细胞膜的流动性及细胞的全能性诱导手段除物理、化学方法外还可用灭活的病毒物理、化学方法酶胰蛋白酶或胶原蛋白酶纤维素酶和果胶酶结果杂种细胞群杂种植株应用制备单克隆抗体等培育白菜甘蓝等4.动物细胞融合与植物体细胞杂交的不同5.生物技术的伦
13、理问题(1)克隆人。克隆人的培育过程。项目类型治疗性克隆生殖性克隆区别目的从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗用于生育,获得人的复制品水平细胞水平个体水平联系都属无性繁殖;产生新个体或新组织,遗传信息相同治疗性克隆和生殖性克隆的比较。中国政府的态度是禁止生殖性克隆人,但不反对治疗性克隆。(2)试管婴儿和设计试管婴儿的比较。如图,后者比前者多了D过程:不同点。所用技术手段:设计试管婴儿胚胎移植前需进行遗传学诊断或基因诊断,试管婴儿不需进行遗传学诊断或基因诊断。应用:试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题,设计试管婴儿用于白血病、贫血症的治疗。相同点。都是体外受精,并进行体外早期胚胎培养,都要经过胚
14、胎移植,都是有性生殖。【例2】(2011浙江高考理综,31)为了探究某物质(X)的作用,研究者提出了以下实验思路:(1)实验分组:甲组:培养液+Y细胞+3H TdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)+生理盐水乙组:培养液+Y细胞+3H TdR+X(用生理盐水配制)每组设置若干个重复样品。(2)分别测定两组的CRD(细胞内的放射性强度),求每组的平均值。(3)将各样品在适宜条件下培养合适时间后,测定其CRD,求每组平均值并进行统计分析。(要求与说明:答题时用X、CRD、3H TdR表示相关名词;Y细胞是能增殖的高等动物体细胞)请回答下列问题。(1)实验目的:(2)预测实验结果及结论:(3)实验中采用
15、3H TdR的原因:主要探究X对Y细胞增殖的影响。(2)本题探究实验的结论有三种情况:促进、抑制、无影响,分别写出对应的结果即可。解析:(1)3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷主要用于合成DNA,细胞内的放射性强度越高,说明DNA合成的越多,细胞分裂越快,甲、乙两组对照作用。(3)3H TdR是DNA合成的原料之一,可根据CRD变化来判断细胞增殖(DNA合成)情况。答案:(1)探究X对Y细胞增殖(DNA合成)的影响。(2)如果乙组CRD明显高于甲组,说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有促进作用。如果乙组CRD与甲组基本相同,说明X对Y细胞增殖(DNA合成)无影响。如果乙组CRD明显低于甲组,说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有抑制