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1、专题27 克隆技术,考纲要求,-3-,特色梳理,选考提升,植物的克隆 1.植物细胞的全能性 (1)概念:植物体的每个细胞都具有遗传上的全能性,因而都具有发育成完整植株的潜能。 (2)植物细胞全能性的原因:生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质,都有发育成为完整个体所必需的全部基因。,-4-,特色梳理,选考提升,(3)植物细胞全能性的体现 植物体的几乎所有组织细胞通过诱导都可再生新植株。植物细胞的全能性比动物细胞更容易体现。 植物组织培养中细胞全能性下降的原因。 a.有可能是遗传物质变化:染色体畸变;细胞核变异;非整倍体产生。 b.生长发育条件变化:细胞中激素平衡被打破;细胞对外源
2、生长物质敏感性发生改变。 c.随着时间的推移,由于其他各种原因产生了缺乏成胚性的细胞系。,-5-,特色梳理,选考提升,2.植物组织培养 (1)理论基础:植物细胞的全能性。 (2)植物组织培养程序 配制培养基:配制含有适当营养物质和植物生长调节剂的半固体培养基 切取消毒的组织块 获得愈伤组织:由相对没有分化的活的薄壁细胞团组成的新生组织 诱导新植株,-6-,特色梳理,选考提升,3.原生质体培养与植物细胞工程 (1)原生质体的获得方法:在0.50.6 mol/L的甘露醇溶液环境(较高渗透压)下用纤维素酶和果胶酶混合液处理根尖、叶片、愈伤组织或悬浮培养细胞,除去细胞壁,获得球形原生质体,培养再生出新
3、的植株。 (2)植物细胞工程操作过程,-7-,特色梳理,选考提升,(3)植物细胞工程技术的应用 转基因植株培育。 培养特定细胞系,实现细胞次生代谢产物的工业化生产。 单倍体育种。 诱发、筛选突变体,如在培养基中加入不同浓度的NaCl或病原体毒蛋白,诱导和筛选抗盐或抗病突变体。,-8-,特色梳理,选考提升,典例精析1某小组欲进行烟草原生质体分离与培养的研究。请回答下列问题。 (1)原生质体的分离:在无菌条件下,取烟草无菌苗的叶片,放入含有0.5 mol/L甘露醇(维持较高渗透压)的 混合液处理,经过离心纯化后获得原生质体。,-9-,特色梳理,选考提升,(2)原生质体的培养:将原生质体进行培养,重
4、新长出细胞壁,形成胚性细胞。此时,应该 培养基中甘露醇浓度,以利于胚性细胞继续培养形成细胞团,然后经两条途径形成再生植株。途径一:细胞团经球形胚、 和胚状体,最后发育成植株。途径二:细胞团增殖为愈伤组织,然后在发芽培养基上诱导出芽,切割芽经过生根后形成完整植株。上述发芽培养基中含量相对较高的激素是 ,胚性细胞的主要特点是 (A.液泡小、细胞核小 B.液泡大,细胞核大 C.液泡大,细胞核小 D.液泡小、细胞核大)。 (3)为了对烟草的某些性状进行改良,分离的到两种烟草的原生质体后,通过 方法将它们的遗传物质组合在一起,经培养获得具有新性状的再生植株。提取再生植株的DNA,采用 扩增相关基因,来鉴
5、定遗传物质是否成功重组。,-10-,特色梳理,选考提升,答案 (1)果胶酶、纤维素酶 (2)降低 心形胚 细胞分裂素 D (3)原生质体融合 PCR方法,-11-,特色梳理,选考提升,解析 (1)获得原生质体,需将叶片放入高浓度的甘露醇溶液中(防止原生质体吸水胀破),与纤维素酶和果胶酶混合处理,经过离心纯化后获得原生质体。(2)获得的原生质体再生细胞壁说明原生质体存活正常,降低培养液渗透压,利于细胞正常分裂生长,形成胚性细胞进而形成细胞团。再生植株过程中,处于适当的液体培养条件下的单个植物细胞,经过培养基中成分的诱导,可发生类似受精卵经过卵裂、分化、器官发生和形态建成而发育成胚的过程,即从单细
6、胞依次到细胞团、球形胚、心形胚和胚状体,最后发育成植株。除上述途径外,还可通过愈伤组织诱导芽的分化,然后在生根培养基上获得完成植株过程,在诱导芽的分化过程中(发芽培养基),培养基中细胞分裂素的浓度高于生长素的浓度。胚性细胞是的特点是细胞质丰富、液泡小而细胞核大。(3)分离得到的原生质体通过原生质体融合技术将遗传物质组合在一起,获得再生植株,培育新品种。一般而言,通过PCR技术扩增相关基因,可以鉴定遗传物质是否成功重组。,-12-,特色梳理,选考提升,知识强化原生质体的获得及利用,-13-,特色梳理,选考提升,典例精析2下图中的代表通过植物组织培养技术培育新植株的三条途径,请回答下列问题:,-1
7、4-,特色梳理,选考提升,(1)外植体c来自同种植株,植株C中的细胞全能性表达程度 (填“相同”或“可能不同”)。 (2)途径和需要用到 和 (填培养基的物理性质)两种培养基,将含B1的试管放在摇床上,通过 培养可以分散成单细胞。 (3)外植体c脱去细胞壁过程中需要加入适宜浓度的 (A.甘露醇 B.盐酸 C.蒸馏水 D.氯化钠)以保持一定的渗透压。原生质体培养成功标志着 技术又向前迈进了一步。 (4)通过大量培养特定细胞系,可以实现能产生重要 (如某些中药)的细胞的大量克隆和产物的工业化生产。,答案 (1)可能不同 (2)液体培养基 固体(或半固体)培养基 液体悬浮 (3)A 植物细胞工程 (
8、4)次生代谢产物,-15-,特色梳理,选考提升,解析 (1)外植体c来自同种植株,由于不同细胞的分化程度不同,因此植株C中的细胞全能性表达程度可能不同。(2)途径中用到摇床,因此需要用液体培养基,而途径需要用到固体(或半固体)培养基。将含B1的试管放在摇床上,通过液体悬浮培养可以分散成单细胞。(3)外植体c脱去细胞壁过程中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压。原生质体培养成功标志着植物细胞工程技术又向前迈进了一步。(4)通过大量培养特定细胞系,可以实现能产生重要次生代谢产物(如某些中药)的细胞的大量克隆和产物的工业化生产。,-16-,特色梳理,选考提升,知识强化植物克隆有关的几种技术比较
9、,-17-,特色梳理,选考提升,-18-,特色梳理,选考提升,动物的克隆 1.动物细胞、组织培养,-19-,特色梳理,选考提升,2.细胞系和细胞株 (1)细胞系的类型:连续细胞系(恶性细胞系,具有异体致瘤性;不死性细胞系,保留接触抑制现象,不致癌)和有限细胞系。 (2)细胞株:通过一定的选择或纯化方法,从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞。可分为连续细胞株和有限细胞株。,-20-,特色梳理,选考提升,3.克隆培养法 (1)概念:把一个单细胞从群体中分离出来单独培养,使之繁衍成一个新的细胞群体的技术。 (2)基本要求:必须肯定所建成的克隆来源于单个细胞。,-21-,特色梳理,选考提升,
10、4.动物的细胞融合技术及其应用 (1)诱导融合的方法 物理方法和化学方法:电激法、聚乙二醇等。 生物方法:灭活的病毒(如仙台病毒)。,-22-,特色梳理,选考提升,(2)单克隆抗体的制备 原理:利用细胞融合的技术使被免疫过的B淋巴细胞和肿瘤细胞融合为杂交瘤细胞,使之成为既能够分泌抗体又能无线增殖的杂交瘤细胞。 过程,-23-,特色梳理,选考提升,两次筛选的比较,优点:特异性强、灵敏度高,可大量制备。 用途:用于治疗疾病;作为特异探针,研究相应抗原蛋白的结构、细胞学分布及其功能。,-24-,特色梳理,选考提升,5.动物的克隆繁殖 (1)动物细胞全能性的表现程度 受精卵具有全能性。 多能细胞只具有
11、分化出多种组织细胞的潜能。 单能细胞只能分化为一种细胞。 高度分化的细胞不再分化为其他细胞。 (2)动物难以克隆的根本原因 动物的个体发育过程中,分化使得细胞在形态和功能上高度特化,这是由于细胞内伴随着它们在发育过程中时间、空间的变化,基因表达的调控使得细胞中合成了专一的蛋白质。,-25-,特色梳理,选考提升,典例精析1下图为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线(图中B、E两点表示经筛选后继续培养),请据图回答下列问题。,-26-,特色梳理,选考提升,(1)OB段的培养称为 培养,AB段可能发生了 现象,需要用 酶处理使组织细胞分散开来,分装到多个卡氏瓶中进行 培养。 (2) 上述动物细胞
12、培养过程有很多重要的现象,下列叙述正确的是 。 A.E点以后的细胞大多数具有二倍体核型 B.若培养过程中某些细胞癌变后能在合适条件下逆转为正常细胞 C.由B点后筛选出多个祖细胞培养形成的细胞群为一个克隆 D.未经克隆化培养的细胞系细胞具有相同的性状 (3) 动物细胞培养一般放在 培养箱中,提高培养成功率还可在培养基中添加一些物质或细胞,加入滋养细胞目的是 。,-27-,特色梳理,选考提升,答案 (1)原代 接触抑制 胰蛋白 传代 (2)B (3)CO2恒温 支持生长(促进分裂,抑制分化) 解析 (1)动物细胞10代以内的培养都可以称为原代培养,培养过程中由于存在接触抑制特点,会出现增殖停止现象
13、,此时需要用胰蛋白酶处理使细胞分散开来,进行传代培养。(2)E点以后的细胞无限增殖,大多数具有异倍体核型,A项错误;癌细胞在适宜的条件下可以逆转为正常细胞,B项正确;由B点后筛选出1个祖细胞培养形成的细胞群为一个克隆,C项错误;未经克隆化的细胞系具有异质性,D项错误。(3)动物细胞培养一般放在CO2恒温培养箱中,为提高培养成功率,培养基中还需加入滋养细胞以支持生长。,-28-,特色梳理,选考提升,知识强化植物组织培养和动物细胞培养的比较,-29-,特色梳理,选考提升,-30-,特色梳理,选考提升,-31-,特色梳理,选考提升,典例精析2(2017浙江台州模拟)请回答杂交瘤技术和单克隆抗体制备的
14、有关问题。 (1)杂交瘤技术制备单克隆抗体时,利用一定的物质,如生物诱导剂 作介导,使经免疫的小鼠脾细胞与骨髓瘤细胞融合,筛选出融合的细胞再进行细胞的 培养,获得纯系细胞,同时还要进行 检验,以保证获得的是所需的特定杂交瘤细胞。 (2)获得杂交瘤细胞后,在体外培养时需要特别加入的天然成分是 。,-32-,特色梳理,选考提升,(3)下列有关杂交瘤细胞体外培养的叙述,正确的是 。 A.用固体培养基培养 B.用滋养层细胞支持生长 C.能进行传代培养 D.需要对细胞进行研磨破碎获得产物 (4)现在欲利用基因工程技术生产单克隆抗体,科研小组将与抗体形成有关的关键基因通过噬菌体导入受体细胞,该技术的核心步
15、骤是 ,噬菌体是这些关键基因的 。,答案 (1)灭活的(仙台)病毒 克隆 抗体 (2)动物血清 (3)C (4)形成重组DNA分子 载体,-33-,特色梳理,选考提升,解析 (1)杂交瘤技术制备单克隆抗体时,利用一定的物质,如生物诱导剂灭活的(仙台)病毒作介导,使经免疫的小鼠脾细胞与骨髓瘤细胞融合,筛选出融合的细胞再进行细胞的克隆培养,获得纯系细胞,同时还要进行抗体检验,以保证获得的是所需的特定杂交瘤细胞。(2)获得杂交瘤细胞后,在体外培养时需要特别加入的天然成分是动物血清。(3)杂交瘤细胞体外用液体培养基培养,A项错误;用滋养细胞支持生长,不是滋养层细胞支持生长,B项错误;杂交瘤细胞能进行传代培养,C项正确;不需要对细胞进行研磨破碎获得产物,D项错误。(4)现在欲利用基因工程技术生产单克隆抗体,科研小组将与抗体形成有关的关键基因通过噬菌体导入到受体细胞中,该技术的核心步骤是形成重组DNA分子,噬菌体是这些关键基因的载体。,-34-,特色梳理,选考提升,知识强化单克隆抗体与常规抗体的比较,