高考生物一轮复习32克隆技术课件教科版选修3.ppt
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1、第第2讲克隆技术讲克隆技术植物的克隆植物的克隆()。动物的克隆。动物的克隆()。知识点一植物的克隆知识点一植物的克隆1植物组织培养植物组织培养(1)理理论基础:植物细胞的论基础:植物细胞的 。(2)程序:半固体培养基的配制程序:半固体培养基的配制小组织块的切取小组织块的切取 的获得的获得新植株的再生。新植株的再生。2植物细胞培养和器官培养的措施植物细胞培养和器官培养的措施通通过平衡的过平衡的 进行调控。进行调控。(1)适量的适量的 和和 配比,可诱导芽的分化。配比,可诱导芽的分化。(2)适量的适量的 及适当减除其他某些激素,可诱导生根。及适当减除其他某些激素,可诱导生根。全能性全能性愈伤组织愈
2、伤组织植物激素配比植物激素配比激动素激动素细胞分裂素细胞分裂素吲哚乙酸吲哚乙酸转基因细胞转基因细胞次生代谢次生代谢基因工程基因工程 思考:思考:植物器官发生和形态建成是如何通过调控来实现的?植物器官发生和形态建成是如何通过调控来实现的?提示:提示:主要通过平衡植物激素配比进行调控植物器官发生主要通过平衡植物激素配比进行调控植物器官发生和形态建成,如适量的激动素和细胞分裂素配比可诱导芽的和形态建成,如适量的激动素和细胞分裂素配比可诱导芽的分化,适量的吲哚乙酸及适当减除其他某些激素,则可以诱分化,适量的吲哚乙酸及适当减除其他某些激素,则可以诱导生根。导生根。知识点二动物的克隆知识点二动物的克隆1动
3、物细胞组织培养动物细胞组织培养(1)动动物克隆的技术基础是物克隆的技术基础是 。(2)动物细胞培养的过程:动物细胞培养包括动物细胞培养的过程:动物细胞培养包括 、及及 三个阶三个阶段。分散组织细胞常用的方法有段。分散组织细胞常用的方法有和和。动物的细胞和组织培养动物的细胞和组织培养组织块的切取组织块的切取组织细胞的分散组织细胞的分散细胞培养细胞培养机械消化法机械消化法胰酶消化法胰酶消化法(3)原代培养和传代培养的含义原代培养和传代培养的含义原代培养:从原代培养:从 取出后立即进行的细胞、组织培养的过程。取出后立即进行的细胞、组织培养的过程。传代培养:将传代培养:将 分成若干份,接种到若干份培养
4、基分成若干份,接种到若干份培养基中,使其继续生长、增殖。中,使其继续生长、增殖。(4)动物成纤维细胞的培养过程:切取组织小片动物成纤维细胞的培养过程:切取组织小片 培养培养 培养。培养。机体机体原代培养细胞原代培养细胞胰蛋白酶酶解胰蛋白酶酶解原代原代传代传代2细胞系和细胞株细胞系和细胞株(1)细细胞系的类型:胞系的类型:细胞系细胞系(细胞系:具有异体细胞系:具有异体致瘤性。致瘤性。细胞系:保留接触抑制现象,不致癌细胞系:保留接触抑制现象,不致癌)和和 细胞系。细胞系。(2)细胞株:通过一定的选择或纯化方法,从细胞株:通过一定的选择或纯化方法,从 中获得的具有中获得的具有 的细的细胞。可分为胞。
5、可分为 细胞株和细胞株和 细胞株。细胞株。连续连续恶性恶性不死性不死性有限有限原代培养物或细胞系原代培养物或细胞系特殊性质特殊性质连续连续有限有限3克隆培养法克隆培养法(1)概概念:把一个单细胞从群体中分离出来单独培养,使念:把一个单细胞从群体中分离出来单独培养,使之繁衍成一个之繁衍成一个 的技术。的技术。(2)基本要求:必须肯定所建成的克隆来源于基本要求:必须肯定所建成的克隆来源于 。(3)提高细胞克隆形成率的措施提高细胞克隆形成率的措施选择适宜的培养基选择适宜的培养基添加添加 .支持生长支持生长 刺激刺激使用使用 培养箱培养箱调节调节 .新的细胞群体新的细胞群体单个细胞单个细胞血清血清以滋
6、养细胞以滋养细胞激素激素CO2pH4动物的克隆繁殖动物的克隆繁殖(1)动动物细胞全能性的表现程度物细胞全能性的表现程度 具有全能性;具有全能性;细胞只具有分化出多种组织细胞的潜能;细胞只具有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;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。高度分化的细胞不再分化为其他细胞。受精卵受精卵多能多能(2)动物难以克隆的根本原因动物难以克隆的根本原因在动物的个体发育过程中,细胞分化使得细胞发生了在动物的个体发育过程中,细胞分化使得细胞发生了,细胞基因组中基因的活动很不完全。,细胞基因组中基因的活动很不完全。(3)细胞核移植实验和动物的克
7、隆繁殖细胞核移植实验和动物的克隆繁殖核移植:利用一个细胞的核移植:利用一个细胞的 来取代另一个细胞中的来取代另一个细胞中的细胞核,形成一个细胞核,形成一个 。动物的克隆繁殖动物的克隆繁殖基因的差异化表达基因的差异化表达细胞核细胞核重建的重建的“合子合子”学法点睛:学法点睛:植植物组织培养的三种目的及相应的三个培养阶段物组织培养的三种目的及相应的三个培养阶段(1)动物细胞培养中两次用到胰蛋白酶,第一次用胰蛋白酶处动物细胞培养中两次用到胰蛋白酶,第一次用胰蛋白酶处理剪碎的组织使之分散成单个细胞,第二次使贴壁细胞从瓶理剪碎的组织使之分散成单个细胞,第二次使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来。壁上脱落下来。(2
8、)原代培养与传代培养的分界点为分瓶培养时。原代培养与传代培养的分界点为分瓶培养时。(3)取供体动物的体细胞培养,一般选用传至取供体动物的体细胞培养,一般选用传至10代以内的细胞,代以内的细胞,因为因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型,保证了代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型,保证了供体细胞正常的遗传基础。供体细胞正常的遗传基础。判断正误判断正误(1)培培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞()(2)克隆过程中多数细胞的基因型会发生改变克隆过程中多数细胞的基因型会发生改变()(3)二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的二倍体细胞
9、的传代培养次数通常是无限的()(4)恶性细胞系的细胞可进行传代培养恶性细胞系的细胞可进行传代培养()(5)在培养瓶中要定期用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离,在培养瓶中要定期用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离,制成悬浮液制成悬浮液()(6)动物细胞培养只能传至动物细胞培养只能传至50代左右,所培育的细胞会衰老死代左右,所培育的细胞会衰老死亡亡()提醒:提醒:一般抗血清中的抗体是一群识别不同抗原部位的抗体一般抗血清中的抗体是一群识别不同抗原部位的抗体复合物,而单抗对抗原识别部位具有专一性,因此单抗具有复合物,而单抗对抗原识别部位具有专一性,因此单抗具有专一性更强,灵敏度更高等优势。专一性更强,灵敏度
10、更高等优势。植物的克隆植物的克隆 高考地位:高考地位:5年年9考考(2012广东理综,山东理综,广东理综,山东理综,34)【典例典例1】(2012山东理综,山东理综,34(1)(2)(3)辣辣椒素作为一种生物碱广泛椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如图图(1)图中和分别表示辣椒组织培养中细胞的图中和分别表示辣椒组织培养中细胞的_和和_过程。过程。(2)图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是_。培。培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值_(填
11、填“高高”或或“低低”)时,有利于芽的分化。对培养基彻底灭菌时,应时,有利于芽的分化。对培养基彻底灭菌时,应采取的灭菌方法是采取的灭菌方法是_。(3)图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是_。用酶。用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时,常用的酶是解法将愈伤组织分离成单细胞时,常用的酶是_和纤和纤维素酶。维素酶。解析解析此题借助辣椒素的制取与分离考查植物组织培养知识。此题借助辣椒素的制取与分离考查植物组织培养知识。(1)由外植体培养成脱毒苗的过程为植物组织培养过程,需经由外植体培养成脱毒苗的过程为植物组织培养过程,需经过脱分化、再分化两个阶段。过脱分化、再分化两个阶
12、段。(2)植物组织培养常用固体培养植物组织培养常用固体培养基,固体培养基常用的凝固剂是琼脂。植物组织培养时,常基,固体培养基常用的凝固剂是琼脂。植物组织培养时,常用生长素和细胞分裂素启动细胞分裂、脱分化和再分化,当用生长素和细胞分裂素启动细胞分裂、脱分化和再分化,当细胞分裂素较多时,利于芽的分化;当生长素较多时,利于细胞分裂素较多时,利于芽的分化;当生长素较多时,利于根的分化。培养基的彻底灭菌常用高压蒸汽灭菌法。根的分化。培养基的彻底灭菌常用高压蒸汽灭菌法。(3)体积体积分数为分数为70%的酒精杀菌效果最强,操作者和外植体的消毒常的酒精杀菌效果最强,操作者和外植体的消毒常用用70%的酒精。将愈
13、伤组织分离成单个细胞常用纤维素酶和的酒精。将愈伤组织分离成单个细胞常用纤维素酶和果胶酶。果胶酶。答案答案(1)脱脱分化分化(或去分化或去分化)再分化再分化(2)琼脂低高压蒸琼脂低高压蒸汽灭菌汽灭菌(3)70%果胶酶果胶酶高考对本考点的考查主要侧重于植物组织培养的原理,培养高考对本考点的考查主要侧重于植物组织培养的原理,培养过程及影响组织培养成功的因素,植物克隆技术的应用等,过程及影响组织培养成功的因素,植物克隆技术的应用等,题目既包括选择题也包括非选择题。题目既包括选择题也包括非选择题。1植物组织培养的操作流程及操作要求植物组织培养的操作流程及操作要求(1)操操作流程作流程(2)脱分化和再分化
14、的比较脱分化和再分化的比较比较内容比较内容脱分化脱分化再分化再分化过程过程外植体外植体愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织幼苗幼苗形成体特点形成体特点排列疏松、高度液泡排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞化的薄壁细胞有根、芽有根、芽需要条需要条件件a.离体离体b.适宜的营养适宜的营养c.生长素生长素/细胞分细胞分裂素的比例适中裂素的比例适中a.离体离体d.不需光不需光b.适宜的营养适宜的营养c.生长素生长素/细胞分裂素的比细胞分裂素的比例高或低诱导生根或生芽例高或低诱导生根或生芽d.光照光照(3)植物组织培养基本操作要求:植物组织培养基本操作要求:取材:含形成层取材:含形成层(分生组织分生组织)的部分易
15、于诱导形成愈伤组织。的部分易于诱导形成愈伤组织。尽管植物体其他已分化的部分也可以用于组织培养,但诱导尽管植物体其他已分化的部分也可以用于组织培养,但诱导愈伤组织的形成比较困难。愈伤组织的形成比较困难。消毒:培养基中含有丰富的营养物质,不仅有利于培养物消毒:培养基中含有丰富的营养物质,不仅有利于培养物的生长,也利于各种杂菌的生长。一旦污染,迅速生长的各的生长,也利于各种杂菌的生长。一旦污染,迅速生长的各种杂菌不仅会与培养物争夺营养,而且杂菌会产生大量对培种杂菌不仅会与培养物争夺营养,而且杂菌会产生大量对培养物有害的物质,导致培养物死亡。养物有害的物质,导致培养物死亡。激素的使用激素的使用a生长素
16、类生长素类细胞分裂素类:诱导植物组织脱分化和根原基细胞分裂素类:诱导植物组织脱分化和根原基形成。形成。b生长素类生长素类细胞分裂素类:诱导愈伤组织再分化和芽原基细胞分裂素类:诱导愈伤组织再分化和芽原基形成。形成。c赤霉素类:促进分化的丛芽和小植株快速生长,但使用赤霉素类:促进分化的丛芽和小植株快速生长,但使用中要注意内外源激素的含量。中要注意内外源激素的含量。2植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术 (1)图图示过程示过程(2)过程解读过程解读植物体细胞杂交的障碍植物体细胞杂交的障碍a植物细胞都有细胞壁。根据酶的专一性原理,用纤维素植物细胞都有细胞壁。根据酶的专一性原理,用纤维素酶和果胶酶去除细
17、胞壁。酶和果胶酶去除细胞壁。b.原生质体融合。人工诱导方法包括物理法,如离心、振动、原生质体融合。人工诱导方法包括物理法,如离心、振动、电激;化学法,如聚乙二醇电激;化学法,如聚乙二醇(PEG)诱导等。诱导等。杂种细胞的类型杂种细胞的类型有三种:有三种:AA、BB、AB,符合要求的只有,符合要求的只有AB,需要进行筛选。,需要进行筛选。杂种细胞杂种细胞AB形成的标志:新的细胞壁的生成。形成的标志:新的细胞壁的生成。杂种植株遗传物质的变化:细胞融合属于染色体畸变,杂种杂种植株遗传物质的变化:细胞融合属于染色体畸变,杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和,形成异源植株的染色体数通常是两亲
18、本细胞染色体数目之和,形成异源多倍体。多倍体。植物体细胞杂交的原理:原生质体融合的过程利用了细胞膜植物体细胞杂交的原理:原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性,杂种细胞发育成杂种植株利用了细胞的全能性。的流动性,杂种细胞发育成杂种植株利用了细胞的全能性。植物细胞培养、器官培养和原生质体培养统称为植物的组织植物细胞培养、器官培养和原生质体培养统称为植物的组织培养,整个过程都有脱分化和再分化,最终都能得到完整的培养,整个过程都有脱分化和再分化,最终都能得到完整的植株,但由于培养的目的不同,有时需要对愈伤组织进行特植株,但由于培养的目的不同,有时需要对愈伤组织进行特殊处理,以达到目的。殊处理,以达到
19、目的。植物细胞的全能性辨析植物细胞的全能性辨析(1)基基本含义:植物体的每个生活细胞都具有遗传上的全能性,本含义:植物体的每个生活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。因而都具有发育成完整植株的潜能。(2)基础:植物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全部基础:植物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全部遗传信息。遗传信息。(3)全能性表达的条件:全能性表达的条件:离体、无菌。离体、无菌。一定的营养物质,如水、无机盐、蔗糖、维生素等。一定的营养物质,如水、无机盐、蔗糖、维生素等。植物生长调节剂植物生长调节剂(生长素、细胞分裂素等生长素、细胞分裂素等)。其他条件其他条件(温度
20、、光照、温度、光照、pH等等)。(4)在生物体内细胞并没有表现出全能性的原因在生物体内细胞并没有表现出全能性的原因基因在特定的时间和空间条件下选择性表达,细胞分化为不基因在特定的时间和空间条件下选择性表达,细胞分化为不同的组织、器官。同的组织、器官。【训练训练1】(2013浙江名校联盟一模,浙江名校联盟一模,11)对对图所示的培养过程的叙图所示的培养过程的叙述正确的是述正确的是()。Aa、b、c、d中的植物细胞都具有完全相同的中的植物细胞都具有完全相同的DNA和和RNABab与与bc的培养过程中,植物生长调节剂的种类可能的培养过程中,植物生长调节剂的种类可能相同,但比例不同相同,但比例不同C此
21、为植物花药离体培养,其中花药经此为植物花药离体培养,其中花药经ad发育成试管苗发育成试管苗的过程中可能存在基因突变、基因重组和染色体畸变等变异的过程中可能存在基因突变、基因重组和染色体畸变等变异Dd中的试管苗可以直接转移至土中培养中的试管苗可以直接转移至土中培养解析解析a、b、c、d中的植物细胞都具有完全相同的中的植物细胞都具有完全相同的DNA,但,但因细胞分化,细胞中的因细胞分化,细胞中的RNA不同;不同;ab与与bc分别是脱分化分别是脱分化和再分化,两过程均需要相同的植物激素调节,但比例不同;和再分化,两过程均需要相同的植物激素调节,但比例不同;花药经花药经ad发育成试管苗的过程中可能存在
22、基因突变和染色发育成试管苗的过程中可能存在基因突变和染色体畸变等变异;体畸变等变异;d中试管苗为单倍体,需要用秋水仙素处理中试管苗为单倍体,需要用秋水仙素处理后再移栽大田。后再移栽大田。答案答案B【训练训练2】(2013全国重点中学冲刺卷全国重点中学冲刺卷)为为了培育菊花新品种,科学了培育菊花新品种,科学家利用二倍体野生夏菊和六倍体栽培秋菊进行杂交,培家利用二倍体野生夏菊和六倍体栽培秋菊进行杂交,培育过程如图所示。下列有关叙述正确的是育过程如图所示。下列有关叙述正确的是()。A野生夏菊和栽培秋菊自然杂交后是四倍体,属于同一物野生夏菊和栽培秋菊自然杂交后是四倍体,属于同一物种种B过程常选择酶解法
23、去壁,一般在低渗溶液中进行过程常选择酶解法去壁,一般在低渗溶液中进行C过程有关的细胞器只有高尔基体比较活跃过程有关的细胞器只有高尔基体比较活跃Dd植株含有夏菊和秋菊的遗传物质植株含有夏菊和秋菊的遗传物质解析解析夏菊和秋菊二者存在生殖隔离,二者属于不同物种。夏菊和秋菊二者存在生殖隔离,二者属于不同物种。酶解后原生质体没有细胞壁,在低渗溶液中会出现吸水胀破酶解后原生质体没有细胞壁,在低渗溶液中会出现吸水胀破的现象。过程属于形成新细胞壁的过程,细胞中线粒体和的现象。过程属于形成新细胞壁的过程,细胞中线粒体和高尔基体都比较活跃。高尔基体都比较活跃。d植株属于杂种植株,含有亲本夏菊植株属于杂种植株,含有
24、亲本夏菊和秋菊的遗传物质。和秋菊的遗传物质。答案答案D学习笔记:学习笔记:动物的细胞培养与体细胞克隆动物的细胞培养与体细胞克隆 高考地位:高考地位:5年年7考考(2011上海单科,上海单科,15、2010浙江理浙江理综,综,4)【典例典例2】(2010浙江卷,浙江卷,4)下下列关于动物细胞培养的叙述,正确的列关于动物细胞培养的叙述,正确的是是()。A培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞胞B克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变C二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的二倍体细胞的传代培养
25、次数通常是无限的D恶性细胞系的细胞可进行传代培养恶性细胞系的细胞可进行传代培养解析解析保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上只能形成单层细胞;保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上只能形成单层细胞;克隆培养法在培养细胞时由于所有子代细胞来自于一个亲代克隆培养法在培养细胞时由于所有子代细胞来自于一个亲代细胞,所以基因型一般都相同;二倍体细胞的传代培养在培细胞,所以基因型一般都相同;二倍体细胞的传代培养在培养养10代左右多数会死亡,少数生存下来的细胞在代左右多数会死亡,少数生存下来的细胞在50代左右会代左右会大量死亡,只有少数遗传物质改变成为癌细胞,可无限增殖大量死亡,只有少数遗传物质改变成为癌细胞,可无限增殖进
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