第2章　细胞工程 微专题2　动植物细胞工程的比较课件PPT

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高中同步学案优化设计GAO ZHONG TONG BU XUE AN YOU HAU SHE JI第2章2023一、植物组织培养与动物细胞培养的比较1.植物组织培养与动物细胞培养的相同点:都要求无菌操作。2.植物组织培养与动物细胞培养的不同点典例1下列属于动物细胞培养与植物组织培养的区别是(　　)A.动物细胞培养基与植物组织培养基的成分有所不同B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行C.动物细胞培养可发生遗传物质改变,而植物组织培养不能D.植物组织培养和动物细胞培养都体现了细胞的全能性答案 A解析 动物细胞培养所用的培养基是液体培养基,其中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和血清等;植物组织培养所用的培养基是固体培养基,其中通常含有蔗糖、氨基酸、无机盐和植物激素等,A项正确;动物细胞培养与植物组织培养都需要在无菌条件下进行,B项错误;动物细胞培养与植物组织培养都可以发生遗传物质的改变,C项错误;植物组织培养的结果是完整植物体,体现了细胞的全能性;动物细胞培养的结果是细胞株、细胞系,原理是细胞增殖,不能体现细胞的全能性,D项错误。变式训练1 (Ⅰ)科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株,为了便于杂种细胞的筛选和鉴定,科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的细胞膜上的蛋白质,其培育过程如下图所示。(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理有　　　　　　　　　　　　　　　　　。植物细胞融合完成的标志是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察,根据细胞膜表面的荧光的不同可观察到　　　种不同的原生质体。过程④的实质是基因的选择性表达,过程④中的培养基常添加的植物激素是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)若番茄细胞内有m条染色体,马铃薯细胞内有n条染色体,则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含　　　　条染色体。 (Ⅱ)下图是某实验室做的通过诱导小鼠成纤维细胞和以H1N1病毒的外壳蛋白为抗原制备单克隆抗体的实验研究。据图回答相关问题。(4)Y细胞是　　　　　　　　　　　　。③过程中需用到的生物诱导剂是　　　　　　　　　　。④处需要筛选,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)下列关于动物细胞工程的叙述,正确的是(　　)A.PEG诱导动物细胞融合形成的杂种细胞,经动物细胞培养能得到优良动物个体B.冷冻保存的正常细胞通常在10代以内,以保持细胞正常的二倍体核型C.在高倍显微镜下观察发生基因突变的细胞比例可推知某化学药品的毒性D.用胰蛋白酶处理动物组织后,可用无菌水稀释制成细胞悬浮液答案 (1)细胞膜的流动性、植物细胞的全能性　形成了新的细胞壁　(2)3　生长素和细胞分裂素　(3)2(m+n)　(4)能产生特定抗体的B淋巴细胞　灭活的病毒　筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞　(5)B解析 (1)植物体细胞杂交要将不同种的植物细胞诱导融合成一个杂种细胞,再利用植物组织培养技术将杂种细胞培育成植株,体现的生物学原理为细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。植物细胞融合时需先用纤维素酶和果胶酶去除植物的细胞壁获得原生质体,杂种细胞再生出新的细胞壁是细胞融合完成的标志。(2)植物原生质体融合后有3种不同类型的融合细胞:番茄—番茄、马铃薯—马铃薯、番茄—马铃薯。过程④是愈伤组织形成植物体的过程,属于再分化,其实质是基因的选择性表达,该过程的培养基中常添加生长素和细胞分裂素。(3)杂种细胞的染色体数为融合前两种细胞染色体数之和即(m+n),细胞有丝分裂后期,由于着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,使得杂种细胞中的染色体数目加倍为2(m+n)。(4)分析图示可知:图中Y细胞是能产生特定抗体的B淋巴细胞(或已免疫的B淋巴细胞)。③过程表示动物细胞融合,其中需用到的生物诱导剂是灭活的病毒。④处需要筛选,目的是筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。(5)由于动物细胞的全能性受到限制,动物细胞融合形成的杂种细胞不能培育成杂种个体,但动植物细胞融合均可用PEG处理,A项错误;目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常在10代以内,以保持细胞正常的二倍体核型,B项正确;基因突变在光学显微镜下无法观察到,C项错误;动物细胞的培育过程是进行细胞培养时用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间,待组织分散成单个细胞,再用培养液将分散的细胞稀释制成细胞悬液,D项错误。二、植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较1.植物体细胞杂交与动物细胞融合的相同点(1)都要诱导细胞融合,且诱导都可用聚乙二醇(PEG)融合法和电融合法。(2)技术原理之一都是细胞膜具有一定的流动性。(3)细胞融合之前都需要用酶进行处理。(4)细胞的融合包括细胞膜融合、细胞质融合和细胞核融合。其中细胞膜融合是细胞融合的先导,细胞核融合是细胞融合的实质。(5)融合后的细胞都需要经过筛选才能得到所需细胞。2.植物体细胞杂交与动物细胞融合的不同点 典例2下列关于植物体细胞杂交和动物细胞融合的叙述,错误的是(　　)A.植物体细胞杂交和动物细胞融合的原理中都用到了细胞膜的流动性B.植物体细胞杂交需要用酶解法去除细胞壁C.诱导原生质体融合的方法和诱导动物细胞融合的方法完全不同D.植物体细胞杂交最终培育成杂种植株,动物细胞融合没有培育成杂种个体答案 C解析 植物体细胞杂交与动物细胞融合都有细胞膜接触融合的过程,其原理都是细胞膜的流动性,A项正确;植物细胞的细胞壁阻碍了细胞的融合,需要用纤维素酶和果胶酶等去除细胞壁,B项正确;植物体细胞融合和动物细胞融合都可以用离心法、电融合法、聚乙二醇试剂诱导等方法进行融合,C项错误;植物体细胞杂交最终经过组织培养可获得完整植株,动物细胞融合只能获得细胞群,不能获得杂种个体,D项正确。变式训练2 根据下面体细胞杂交技术流程图和动物细胞培养的基本过程示意图,回答下列问题。(1)图1若运用传统有性杂交(番茄、马铃薯杂交)能否得到杂种植株?为什么?　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)图1中运用的技术手段依据的原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,其中过程②融合完成的标志是　　　　　　　　　　　　　　,与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为　　　　　　　　。 (3)图1中番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体,则“番茄—马铃薯”属于　　　倍体植株。 (4)随“神六”太空旅行的种苗中,最受关注的是柴油树试管苗。柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物,可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产。若利用此技术,将柴油树细胞培养进行到　　　过程(填图1中字母编号)即可。 (5)图2容器A中放置的是动物器官或组织。它一般取自动物胚胎或幼龄动物的器官、组织,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (6)图2容器A中的动物器官或组织首先要用　　　　　　　　　酶处理,这是为了使细胞分散开来。这样做的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (7)图2动物细胞培养技术的原理是　　　　　　　　　　,培养首先在B瓶中进行,为了保证无菌的环境,通常在培养液中添加一定量的　　　　　　,加入CO2的作用是　　　　　　　　。由于动物细胞生活的内环境还有一些成分尚未研究清楚,所以需要加入　　　　成分。当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为　　　　　　　　。 答案 (1)不能,有生殖隔离　(2)细胞膜的流动性和植物细胞的全能性　形成新的细胞壁　高尔基体　(3)六(4)e　(5)分化程度低,分裂能力强　(6)胰蛋白(或胶原蛋白)　使细胞能与培养液充分接触　(7)细胞的增殖　抗生素　维持pH　血清　接触抑制解析 (1)番茄、马铃薯之间存在生殖隔离,因此利用传统有性杂交不能得到番茄—马铃薯杂种植株。(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中,依据的原理是植物细胞的全能性和细胞膜的流动性,其中过程②称为原生质体融合,完成的标志是形成新的细胞壁;与过程③(细胞壁形成)有关的单层膜细胞器是高尔基体。(3)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体,则经过体细胞杂交技术获得的“番茄—马铃薯”属于六倍体。(4)已知柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物,则利用此技术,将柴油树细胞培养进行到e愈伤组织即可。(5)动物胚胎或幼龄动物的组织、器官分化程度低、代谢旺盛、分裂能力强,可作为动物细胞培养的材料。(6)图2容器A的动物器官或组织首先要进行的处理是剪碎,然后用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,目的是使细胞分散开,使每个细胞都能与培养液充分接触。(7)动物细胞培养技术的原理是细胞增殖;为了保证无菌的环境,通常在培养液中添加一定量的抗生素;培养液中加入CO2的作用是调节pH;动物细胞培养液中一般要加入血清;当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为接触抑制。三、克隆动物、试管动物的比较1.克隆动物、试管动物的相同点:都用到了动物细胞培养和胚胎移植技术。2.克隆动物、试管动物的不同点典例3(多选)下面是科学家快速繁殖良种奶牛的两种方法,请据图分析下列叙述正确的是(　　)A.在试管牛E和克隆牛G的培育过程中都用到了动物细胞培养和胚胎移植技术B.试管牛E和克隆牛G的性别分别是雄性和雌性C.将早期胚胎移植到母牛D或母牛F的子宫内不会发生免疫排斥反应D.同期发情处理和超数排卵处理所用激素不同 答案 ACD解析 试管牛E的培育采用了体外受精、动物细胞培养和胚胎移植技术,克隆牛G的培育采用了核移植、动物细胞培养和胚胎移植技术,因此试管牛E和克隆牛G的培育过程中都用到了动物细胞培养和胚胎移植技术,A项正确;试管牛E是由受精卵发育而来,而图中的精子未标明是X精子还是Y精子,因此其性别是雌性或雄性,B项错误;将早期胚胎移植到母牛D或母牛F的子宫内不会发生免疫排斥反应,这为胚胎移植提供了生理学基础,C项正确;同期发情处理所用激素为孕激素,超数排卵处理所用激素为促性腺激素,两者所用激素不同,D项正确。变式训练3 据报道,两只克隆猕猴“中中”和“华华”在中国诞生,突破了现有技术无法克隆灵长类动物的世界难题,将为阿尔茨海默病、自闭症等脑疾病带来前所未有的光明前景。下图为克隆猕猴过程流程图,请回答下列有关问题。(1)欲获得单个雌猕猴体细胞,可用　　　　　　　　酶处理动物组织块。过程①表示去除细胞核,该过程一般要在卵母细胞培养至　　　　期再进行,目前使用的去核方法是　　　　　　　　。 (2)A细胞的获得过程属于　　　　(填“有性”或“无性”)生殖,当胚胎发育到一定阶段时,将进行②　　　　　　　　(填过程名称)。 (3)哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植,经过胚胎细胞核移植获得克隆个体的难度小于体细胞核移植,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)与克隆羊多莉培养成功一样,克隆猕猴“中中”和“华华”的成功证明了　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)为了选择雌性胚胎进行移植,需要对体外培养的胚胎进行性别鉴定,采用的方法是取囊胚期胚胎的　　　　　　　　　　进行DNA分析鉴定性别。 (6)获得的“中中”和“华华”小猕猴与供体动物的性状不完全相同,从遗传物质角度分析其原因是　　　　　　　　　　　　　　。 答案 (1)胰蛋白(胶原蛋白)　MⅡ　显微操作　(2)无性　胚胎移植　(3)胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对容易　(4)动物体细胞细胞核具有全能性　(5)滋养层细胞　(6)细胞质中也有遗传物质解析 (1)动物组织细胞间的物质主要是蛋白质,因此,为了获得单个雌猕猴体细胞,可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织块。过程①表示去除细胞核,该过程一般要在卵母细胞培养至MⅡ(减数第二次分裂中)期再进行,因为该时期的细胞中含有激发动物细胞核全能性发挥的物质,目前使用的去核方法是显微操作法。(2)获得A细胞的技术手段为核移植,属于无性生殖,在培养早期胚胎时,培养液中通常要添加血清等一些天然成分,当胚胎发育到桑葚胚或囊胚阶段时,将进行②胚胎移植操作。(3)克隆动物证明了已经分化的动物体细胞细胞核具有全能性。哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植,经过胚胎细胞核移植获得克隆个体的难度小于体细胞核移植,主要是因为胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对容易。(4)克隆猕猴采用的供体细胞是猕猴胎儿成纤维细胞,由于成纤维细胞是体细胞,因此,“中中”和“华华”猕猴等克隆动物的成功证明了动物体细胞细胞核具有全能性。(5)为了选择雌性胚胎进行移植,需要对体外培养的胚胎进行性别鉴定,为了避免对胚胎造成伤害,通常采用的方法是取囊胚期胚胎的滋养层细胞做DNA分析性别鉴定。(6)克隆动物的遗传物质来自供核的亲本和提供卵母细胞(质)的亲本,因此克隆动物表现的与供体动物性状不完全相同,从遗传物质的角度来说,是因为卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响。四、体细胞克隆动物与胚胎分割移植的比较1.体细胞克隆动物与胚胎分割移植的相同点:都属于无性生殖(或克隆);都运用了胚胎移植技术。2.体细胞克隆动物与胚胎分割移植的不同点 典例4下列关于胚胎工程的相关叙述,错误的是(　　)A.哺乳动物体细胞核移植的成功率小于胚胎细胞核移植的成功率B.诱导胚胎干细胞分化成器官的培养基中不需要加入饲养层细胞C.胚胎工程中的胚胎可来自自然受精或人工授精等D.胚胎分割时需将早期胚胎均等分割,属于有性生殖方式,不属于克隆答案 D解析 因为体细胞是高度分化的细胞,哺乳动物体细胞核移植的成功率小于胚胎细胞核移植,A项正确;胚胎干细胞的培养基中加入饲养层细胞,细胞维持不分化状态,在培养液中加入分化诱导因子,如牛磺酸等化学物质时,就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化,B项正确;胚胎工程中的胚胎可来自自然受精、人工授精、核移植等,C项正确;来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质,所以胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一,D项错误。变式训练4 如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况,其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛,供体2是黄牛。据图回答下列问题。(1)应用1为获得克隆牛的过程,从供体2的卵巢中吸取的卵母细胞需要在体外培养到MⅡ期,并通过显微操作去除卵母细胞中的细胞核。用物理或化学方法,激活重组细胞,使其完成　　　　　　　　　　　　　　　　　　,形成重组胚胎。最终克隆动物的遗传物质来自　　　　　　　　　　　　　　。 (2)应用2为获得试管牛的过程,在体外受精前,需要对采集的优良公牛的精子进行　　　　　　　　。胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序”,胚胎发育到　　　　　　　　　　　　阶段才能移植,胚胎移植的优势是　　　　　。胚胎能够存活的生理学基础是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)应用4为胚胎分割,应注意　　　　　　　　　　　　　　　　　　,否则会影响胚胎的恢复和进一步发育。获得二分胚①和②的同时,需要取囊胚的滋养层细胞做　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案 (1)细胞分裂和发育进程　供体1和供体2　(2)获能处理　桑葚胚或囊胚　充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力　受体子宫对外来胚胎几乎不发生免疫排斥　(3)将内细胞团均等分割　DNA分析性别鉴定解析 (1)核移植后用物理或化学方法,激活重组细胞,使其完成细胞分裂和发育进程,形成重组胚胎;由以上分析可知应用1中获得的小牛为克隆牛,其细胞核遗传物质来源于供体1,细胞质遗传物质来源于供体2,因此其遗传物质来源于供体1和供体2。(2)在体外受精前,需要对精子进行获能处理;胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序”,胚胎发育至桑葚胚或囊胚阶段才能移植;胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力;受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应,这是胚胎能够在受体内存活的生理基础。(3)胚胎分割时应注意将囊胚阶段的内细胞团均等分割,否则会影响胚胎的恢复和进一步发育;获得二分胚①和②的同时,可取囊胚的滋养层细胞(将来发育为胎儿的胎膜和胎盘)做DNA分析进行性别鉴定。