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高中三年级生物

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    关于现代生物技术应用的叙述,错误的是
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    A.蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质
    B.体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体
    C.植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒
    D.动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育
    本题信息:2011年江苏高考真题生物单选题难度一般 来源:姚瑶
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本试题 “关于现代生物技术应用的叙述,错误的是[ ]A.蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质B.体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体C.植物组织培养技术...” 主要考查您对

蛋白质工程的崛起

植物体细胞杂交技术

植物的组织培养技术

动物细胞的培养

单克隆抗体

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蛋白质工程的崛起:

1、蛋白质工程的概念
蛋白质工程:指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。(基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质)。
2、蛋白质工程崛起的缘由:基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质。
3、蛋白质工程的基本原理:它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构,又称为第二代的基因工程。

4、基本途径:从预期的蛋白质功能出发,设计预期的蛋白质结构,推测应有的氨基酸序列,找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)以上是蛋白质工程特有的途径;以下按照基因工程的一般步骤进行。(注意:目的基因只能用人工合成的方法)。
5、蛋白质工程的步骤:

蛋白质工程和基因工程的不同:

项目 蛋白质工程 基因工程
区别 原理 中心发展的逆推 基因重组
过程 预期蛋白质供能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质 获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
实质 定向改造或生产人类所需蛋白质 定向改造生物的遗传特性,一伙的人类所需的生物类型或生物产品(基因的异体表达)
结果 生产自然界没有的蛋白质 生产自然界已有的蛋白质
联系 蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出的第二代基因工程,因为是对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质,所以必须通过基因修饰或基因合成实现

知识拓展:

1、设计中的困难:如何推测非编码区以及内含子的脱氧核苷酸序列。
2、蛋白质工程和基因工程的区别:将目的基因导入受体细胞;基因工程合成的是天然存在的蛋白质,蛋白质工程合成的可以是天然不存在的蛋白质;蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。 蛋白质工程从分子水平对蛋白质进行改造设计,通过对相应的基因进行修饰加工甚至人工进行基因合成,从而对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质以满足人类生产和生活需求。而基因工程只是将外源基因导入另一生物体内,并使之表达,体现人类所需的性状,或者获取所需的产品。因此,基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。
植物体细胞杂交技术:

1、植物体细胞杂交技术:就是将不同种的植物体细胞原生质体在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成完整植物体的技术。
2、过程:

(1)诱导融合的方法:物理法包括离心、振动、电刺激等。化学法一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。
(2)细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成。
(3)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。
(4)杂种植株的特征: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。
3、意义:克服了远缘杂交不亲和的障碍。

知识点拨:

1、体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞,不管染色体数、基因组数还是染色体组数都采用直接相加的方法。若一植物细胞含有2Ⅳ条染色体,2个染色体组,基因型为Aabb,另一植物细胞含有2M条染色体,2 个染色体组,其基因型为ccDd,则新植株应为四倍体,其体细胞中染色体数为2N+2M,基因型为AabbccDd。 2、用该过程培育新品种的过程中,遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律。只有有性生殖进行减数分裂过程中才符合遗传定律,而体细胞杂交没有此过程。
3、植物体细胞杂交克服远缘杂交不亲和的障碍,大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。.


知识拓展:

1、植物体细胞杂交包括植物体细胞(原生质体)融合和杂种细胞培育成一个新植株的过程。融合的细胞有多种类型,必须经过筛选,然后才能培育出我们所需要的杂种植株。
2、植物体细胞杂交过程中无有性生殖细胞的结合,属于无性生殖。
3、从杂种植株的染色体组成上看,染色体数目增加,属于染色体数目的变异。
植物组织培养技术:

1、植物组织培养过程:
(1)原理:植物细胞具有全能性。
(2)过程:

2、用途:
(1)微型繁殖
微型繁殖就是用于快速繁殖优良品神的植物组织培养技术,也叫快速繁殖技术。繁殖过程中的分裂方式是有丝分裂,亲、子代细胞内DNA不变,所以能够保证亲、子代遗传特性不变。
(2)作物脱毒
作物脱毒是利用茎尖、根尖等无毒组织,进行微型繁殖,所获幼苗是无毒的。
(3)人工种子:通过组织培养技术,可把植物组织的细胞培养成在形态及生理上与天然种子胚相似的胚状体,也叫作体细胞胚。这种体细胞胚有于叶、根、茎分生组织的结构。科学家把体细胞胚包埋在胶囊内形成球状结构,使其具备种子机能。所以,人工种子是一种人工制造的代替天然种子的颗粒体,可以直接播种于田间。
①制作方法:人工种子是利用植物组织培养获得胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等,然后包上人丁种皮就形成了人工种子,如图:

②优点:可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖;保持亲本的优良性状,因该过程为无性繁殖;节约粮食,减少种子的使用;可以控制添加一些物质,如除草剂、农药、促进生长的激素、有益菌等。 周期短,易储存和运输,不受气候和地域的限制。
(4)细胞产物的工厂化生产:从人工培养的愈伤组织细胞中提取某种成分,如紫草素、香料等。

 知识点拨:

1、植物组织培养的注意事项:
(1)接种时应注意的事项:①接种室要消毒;②无菌操作;③接种时要防止交叉污染;④接种完立刻盖好瓶口。
(2)外植体接种前,需要将接种室、接种箱灭菌和对外植体消毒的操作:
①接种前一天,将接种室的四个角落用甲醛溶液和高锰酸钾熏蒸。
②接种前1小时,在接种室内用喷雾器喷洒来苏水;桌椅也用来苏水擦拭;接种箱内用甲醛溶液和高锰酸钾熏蒸。
③将灭菌室和接种箱内用紫外灯灭菌。
④接种前,操作者用肥皂清洗双手,擦干,再用酒精棉球擦拭双手。
⑤用次氯酸钠溶液将外植体消毒。
2、在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中,需要的条件:①消毒灭菌;②一定浓度的植物激素;③适宜的温度;④充足的养料。
3、影响植物组织培养的因素:①培养基配制;②外植体选取;③激素的运用;④消毒;⑤温度、pH、光照。
4、植物组织培养中植物激素使用:物组织培养中关键性激素是生长素和细胞分裂素;同时使用生长素和细胞分裂素时,两者用量的比例影响植物细胞的发育方向;先使用细胞分裂素,后使用生长素,细胞既分裂5、植物组织培养过程中分化成的幼苗需要移栽,移栽时,应先将培养瓶的封口膜打开一段时间,让试管苗在培养间生长几日;移栽时需用流水清洗根部的培养基;最后幼苗需移植到消过毒的新环境下生活一段时间,等幼苗长壮后再移栽到土壤中。


知识拓展:

1、植物细胞的全能性
(1)概念:具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物体的潜能。
(2)原理:细胞内含有本物种的全部遗传信息。
(3)全能性表达条件:具有完整的细胞结构,处于离体状态,提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。
2、作物新品种培育
(1)单倍体育种:
①过程:植株(AaBb)通过减数分裂得到花粉(AB、Ab、aB、ab四种类型);对花粉进行花药离体培养(技术是植物组织培养);得到单倍体植株;对其幼苗时期进行秋水仙素处理;得到了正常的纯合二倍体植株(AABB、Aabb、aaBB、aabb四种类型)。
②优点:明显缩短育种年限
(2)突变体利用:在组织培养中会出现突变体,通过从有用的突变体中选育出新品种(如筛选抗病、抗盐、含高蛋白的突变体)
3、细胞产物的生产:通过能够产生对人们有利的产物的细胞进行组织培养,从而让它们能够产生大量的细胞产物。地位:是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。
4、植物组织培养的优点:
①不受生长季节限制地繁殖植物。
②不携带病毒。
③培养周期短。
④可用组培中的愈伤组织制取特殊的生化制品。
⑤可短时间大量繁殖,用于拯救濒危植物。
⑥可诱导之分化成需要的器官,如根和芽。
⑦解决有些植物产种子少或无的难题。如将香蕉进行组培得到人工种以方便移种。
5、培养基的制作:制备MS固体培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培。肉汤培养基以有机营养为主,MS培养基则需提供大量无机营养。制备MS固体培养基操作过程:配制母液时,无机物中大量元素浓缩10倍,微量元素浓缩100倍;激素类、维生索类以及用量较小的有机物一般可按1mg/mL的质量浓度单独配制成母液;将分装好的培养基连同其他器械一起进行高压蒸汽灭菌。
6、消毒和灭菌:外植体可以用酒精消毒;操作前手需用酒精消毒;培养基需用高压蒸汽灭菌。

 
动物细胞培养:

1、动物细胞的培养:动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后放在适宜的培养基中,让这些细胞生长和繁殖。
2、动物细胞培养液的成分:葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。
3、动物细胞培养液的特点:液体培养基含动物血清。
4、动物细胞培养需要满足以下条件
(1)充足的营养供给——微量元素、无机盐、糖类、氨基酸、促生长因子、血清等。
(2)适宜的温度:36.5℃±0.5℃;适宜的pH:7.2~7.4。
(3)无菌、无毒的环境:培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素,以防培养过程中的污染。此外,应定期更换培养液,防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。
(4)气体环境:95%空气+5%CO2。O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH。
5、动物细胞培养的过程:
取动物组织块(动物胚胎或幼龄动物的器官或组织)→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。




植物组织培养和动物细胞培养:

项目 植物组织培养 动物细胞培养
理论基础 植物细胞的全能性 细胞增殖
培养基 类型 (半)固体培养基 液体培养基
成分 水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂 葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动物血清等
取材 植物幼嫩部位或花药等 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织
过程
结果 新的组织或植株个体,可以体现全能性 新的细胞系或细胞株,不形成个体,不体现全能性
应用 ①植株快速繁殖
②脱毒植株的培育
③人工种子
④生产药物、杀虫剂等
⑤转基因植物的培育
①蛋白质坐物制品的生产
②皮肤移植材料的培育
③检测有毒物质
④生理、病理、药理学研究
相同点 ①两技术手段培养过程中都进行有丝分裂,都是无性繁殖,都可称克隆,都不涉及减数分裂
②均需无菌操作,需要适宜的温度、pH等条件

知识点拨:

1、细胞贴壁和接触抑制:悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。细胞数目不断增多,当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时,细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制。
2、动物细胞培养技术的应用:制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞。
3、细胞株传至50代后,不能再传下去,但有部分存活的细胞一般能够传到40~50代,这种传代细胞叫做细胞株。
4、细胞株细胞的遗传物质没有发生改变。当细胞株传至50代以后又会出现“危机”,不能再传下去。但是有部分细胞的遗传物质发生了改变,而且带有癌变的特点,有可能在培养条件下无限制地传代下去,这种传代细胞成为细胞系。

 知识拓展:

1、动物细胞培养技术的应用
(1)生产病毒疫苗、单克隆抗体、干扰素等。
(2)利用动物细胞培养技术中的细胞贴壁生长和接触抑制的特点,可用烧伤病人自己的健康皮肤细胞培养出大量的自身薄层皮肤细胞,以供植皮所需。
(3)培养的动物细胞用于检测有毒物质,判断某种物质的毒性。
2、用胰蛋白酶处理组织块,可使细胞分散开,这样做的目的是使细胞与组织液充分接触,这也说明了细胞间的主要物质是蛋白质。
3、当动物细胞培养超过50代后,少数细胞发生突变而持续分裂成为癌变细胞。癌细胞失去了接触抑制,可以在培养瓶中形成多层细胞。
4、动物细胞培养基成分特有的动物血清含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等多种成分.
5、植物组织培养最终产生新个体,体现全能性;动物细胞培养产生大量细胞,不形成新个体,故不能体现全能性。


单克隆抗体:

1、抗体:一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。
2、单克隆抗体的制备
(1)制备产生特异性抗体的B淋巴细胞:向免疫小鼠体内注射特定的抗原,然后从小鼠脾内获得相应的B淋巴细胞
(2)获得杂交瘤细胞
①将鼠的骨髓瘤细胞与脾细胞中形成的B淋巴细胞融合;
②用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞,该杂种细胞既能够增殖又能产生抗体。
(3)克隆化培养和抗体检测
(4)将杂交瘤细胞在体外培养或注射到小鼠腹腔内增殖
(5)提取单克隆抗体:从细胞培养液或小鼠的腹水中提取
3、单克隆抗体的应用
(1)作为诊断试剂,具有准确、高效、简易、快速的优点。
(2)用于治疗疾病和运载药物。


血清抗体与单克隆抗体的比较:

名称 产生 特点
血清抗体 由B淋巴 一般从血清中分离,产量低、纯度低、特异性差
单克隆抗体 由杂交瘤细胞分泌 特异性强,灵敏度高,能大量制备

知识点拨:

1、融合的结果是有很多不符合要求的;如有2个B淋巴细胞融合的细胞等,所以要进行筛选。
2、筛选出能够分泌所需抗体的杂种细胞。
3、杂交瘤细胞的特点:既能大量繁殖,又能产生专一的抗体。
4、单克隆抗体的优点:特异性强,灵敏度高,并能大量制备。
5、单克隆抗体的作用: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:主要用于治疗癌症治疗,可制成“生物导弹”,也有少量用于治疗其它疾病。
知识拓展:

制备单克隆抗体过程中的筛选:筛选是将未融合的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞以及BB融合、瘤瘤融合的细胞通过选择培养基淘汰,筛选出B瘤融合的细胞。筛选是将产生特定抗体的B瘤细胞通过细胞培养用相应抗原检测的办法筛选出来。因为从体内取免疫过的B淋巴细胞时取出很多种,形成的杂交瘤细胞有很多种,所以需筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞。

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