专题九第2讲细胞工程

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1、第2讲 细胞工程,一、植物组织培养与动物细胞培养的比较,细胞的全能性,细胞增殖,动物血清,脱分化,原代培养,生长素,细胞分裂素,胰蛋白酶,抗生素,CO2,作物脱毒,单倍体育种,二、植物体细胞杂交和动物细胞融合,1.若该图为植物体细胞杂交示意图： (1)原生质体的制备：A、B细胞应用酶解法去除_。这种 酶是_,由此生成的A细胞和B细胞称为原生质 体。,细胞壁,纤维素酶和果胶酶,(2)促融方法：过程中,常用的化学试剂是_。 (3)新细胞壁的形成：过程形成的D细胞具有一定的形状,该 过程与细胞中的_密切相关。 (4)杂种植株的培育：利用_技术培养杂种植株 依据的原理是_,所得杂种植株_(“可育”或

2、“不可育”)。,聚乙二醇,高尔基体,植物组织培养,细胞的全能性,可育,2.若该图为动物细胞融合示意图： (1)促融方法：与植物体细胞杂交相比,过程中特有的方法 是_处理。 (2)原理：过程的完成依赖于_。 (3)应用：若A细胞为骨髓瘤细胞,B细胞为效应B细胞,那么D细 胞称为_细胞,由D细胞连续分裂产生大量细胞的过程,称 为_。这种细胞既能无限繁殖,又能产生_。,灭活病毒,细胞膜的流动性,杂交瘤,克隆,单一抗体,3.若该图为体细胞核移植过程示意图,假设C细胞的细胞核来自 于A细胞： (1)受体细胞(B细胞)的选择理由： 第一：营养物质丰富,能满足早期胚胎发育的需要; 第二：体积较大,易于操作;

3、 第三：含有使已分化的细胞核恢复分裂能力的物质。 (2)克隆动物的性状：通过该过程克隆的动物主要性状由_ 决定。,A细胞,1.(2013浙江高考T6B)实验小鼠皮肤细胞培养的基本过程中, 对皮肤组织可用胰蛋白酶消化。( ) 分析：动物细胞培养过程中,用胰蛋白酶消化组织,使其分散为 单个细胞,便于培养。 2.(2012广东高考T2A)培养草莓脱毒苗所采用的主要技术是 组织培养。( ) 分析：植物的茎尖一般没有病毒感染,因此可以通过组织培养 技术培养茎尖细胞以获得脱毒苗。,3.(2011江苏高考T14B)体细胞杂交技术可用于克隆动物和 制备单克隆抗体。( ) 分析：克隆动物通过核移植技术获得,不能

4、通过体细胞杂交技 术获得。 4.(2010江苏高考T24C)大规模栽培组织培养苗,获取药用成 分。( ) 分析：植物组织培养技术可以不受季节限制,通过大量培养试 管苗实现快速繁殖,可获取药用成分。,5.(2010浙江高考T4A)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁 上可形成多层细胞。( ) 分析：保留接触抑制的细胞在相互接触时发生接触抑制,不再 继续分裂,不会形成多层细胞。 6.(2010江苏高考T17C)单克隆抗体技术可以用于治疗老年 痴呆症。( ) 分析：单克隆抗体特异性强,可以定向清除抗原,达到治疗疾病 的目的。,7.(2009江苏高考T9)在植物组织培养中生长素和细胞分裂 素的不同配比会影

5、响组织分化。( ) 分析：植物组织培养中,细胞分裂素浓度较高时利于芽的形成, 生长素浓度较高时利于根的生成。,热点考向 1 植物细胞工程 【典例1】(2013天津高考)花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病,野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化,并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合,以获得抗黑腐病杂种植株。流程如下图：,据图回答下列问题： (1)过程所需的酶是 。 (2)过程后,在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的 存在,这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。 (3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以

6、保持一定的渗透压,其作用是 。原生质体经过 再生,进而分裂和脱分化形成愈伤组织。,(4)若分析再生植株的染色体变异类型,应剪取再生植株和 植株的根尖,通过 、 、染色和制片等过程制成装片,然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。 (5)采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA进行PCR扩增,得到两亲本的差异性条带,可用于杂种植株的鉴定。下图是用该引物对双亲及再生植株14进行PCR扩增的结果。据图判断,再生植株14中一定是杂种植株的有 。,(6)对杂种植株进行 接种实验,可筛选出具有高抗性的杂种植株。,【解题探究】 (1)细胞壁的成分和作用。 植物细胞壁的主要成分： 、 ;制备原生质体利用酶的

7、 性。 植物细胞壁的作用： 、 。 提示：纤维素 果胶 专一 支持 保护,(2)染色体观察。 能否在显微镜下清晰观察到叶肉细胞的染色体?为什么? 观察染色体的实验中常用的染色剂有 ,属于 染色剂。 提示：不能。叶肉细胞不再进行分裂,染色体为细丝状,不容易观察。 龙胆紫溶液、醋酸洋红液 碱性,【解析】本题综合考查了植物细胞工程、细胞分裂装片的制作观察、PCR图谱的识别等相关内容,同时也考查了学生识图获取信息的能力。 (1)过程表示原生质体的制备,要用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁。 (2)用于融合的两个细胞,一个是黑芥苗的叶肉细胞,一个是花椰菜的根细胞,其中供体细胞特有的结构是叶绿体,可通

8、过观察叶绿体的有无作为初步筛选杂种细胞的标志。,(3)原生质体没有细胞壁的保护,需要加入适宜浓度的甘露醇以保证渗透压的稳定,避免原生质体吸水或失水破坏原生质体的完整性;原生质体通过细胞壁再生形成杂种细胞,进而形成愈伤组织。 (4)分析再生植株染色体变异类型,需要制片观察再生植株细胞染色体和黑芥苗与花椰菜细胞中的染色体,制作装片的基本程序是解离、漂洗、染色、制片。,(5)根据图谱,花椰菜含有碱基对为300和600的DNA片段,黑芥含有碱基对为1 000、1 300和1 500的DNA片段,再生植株3只含有长度为300和600的片段,与花椰菜一致,1、2、4既含有花椰菜DNA片段,又含有黑芥DNA

9、片段,为杂种植株。 (6)对杂种植株接种黑腐病菌,能正常生长的即为具有高抗性的杂种植株。,答案：(1)纤维素酶和果胶酶 (2)叶绿体 (3)保持原生质体完整性 细胞壁 (4)双亲(或花椰菜和黑芥) 解离 漂洗 (5)1、2、4 (6)黑腐病菌,【总结提升】细胞观察易混点总结 (1)破坏细胞壁的方法： 观察有丝分裂：使用15%的盐酸处理35分钟,使细胞分散开。 植物体细胞杂交：用纤维素酶和果胶酶处理,获得原生质体。,(2)观察染色体的方法： 选材：应选择分生组织细胞,高度分化的细胞染色体呈细丝状,观察不到染色体。 处理步骤：均需经解离漂洗染色制片等,且各步骤顺序不能调换。(与观察细胞中DNA、R

10、NA的分布相似) 观察结果：细胞均为死细胞。解离液和染色剂对细胞均有杀伤作用。,【变式训练】有关植物组织培养过程中的细胞脱分化的说法,不正确的是( ) A.已经分化的细胞失去特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程 B.已经分化的细胞转变成为具有分生能力的薄壁细胞,进而形成植物的愈伤组织的过程 C.离体的植物组织在一定的培养条件下分化出根和芽的过程 D.离体的植物组织在脱分化形成愈伤组织的过程中必须经过有关激素的诱导,【解析】选C。离体的植物组织在一定的培养条件下,先脱分化形成植物的愈伤组织,然后再分化出根和芽,形成完整的小植株。而分化出根和芽的过程属于再分化。,热点考向 2 动物细胞工程

11、【典例2】动物细胞体外培养时,通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。如图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。从该图提供的信息获得的结论,不正确的是( ),A.正常细胞与癌细胞的增殖速率相同 B.有无血清对正常细胞培养的影响不同 C.培养基中补充血清有助于正常细胞的培养 D.培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大,【解题探究】 (1)曲线分析。 若研究有无血清对癌细胞培养的影响,应分析哪两条曲线? 提示：A、B两条曲线。 若研究有无血清对正常细胞培养的影响,应分析哪两条曲线? 提示：C、D两条曲线。 若研究无血清对正常细胞与癌细胞的影响,应分析哪两条曲线? 提示：B、D两条曲线。,

12、(2)正常细胞与癌细胞的区别。 癌细胞中数目较多的细胞器： 。 癌细胞能无限增殖的原因： 。 提示：线粒体、核糖体 癌细胞表面糖蛋白减少,无接触抑制现象,【解析】选A。动物细胞培养时通常要在培养基中加入血清、血浆等物质。从图示中可看出癌细胞与正常细胞的增殖速率不同。有血清时正常细胞增殖快,而有无血清对癌细胞的培养影响不大。,【总结提升】动物细胞培养的特殊条件 (1)胰蛋白酶的用法：首先用胰蛋白酶处理幼龄动物的器官或组织,以制备单细胞悬液;培养过程中细胞发生接触抑制时,同样需要用胰蛋白酶使细胞分散开。 (2)避免杂菌污染的措施：培养液灭菌处理;加入抗生素;定期更换培养液。,(3)特殊的营养条件。

13、 液体培养基。 加入动物血清。 通入氧气以满足代谢的需要。 通入二氧化碳以维持培养液的pH。,【变式训练】用动植物成体的体细胞进行离体培养,下列叙述正确的是( ) A.都需要将组织细胞分散为单个细胞 B.都须用液体培养基 C.都要在无菌条件下进行 D.都可体现细胞的全能性,【解析】选C。植物组织培养用固体培养基,可以直接培养离体的植物器官、组织或细胞,动物细胞培养必须分散为单个细胞;植物组织培养可得到完整的植物体,体现了细胞的全能性,动物细胞培养获得的是动物细胞或代谢产物,未体现细胞的全能性;植物组织培养和动物细胞培养均需要在无菌条件下进行。,细胞的全能性,脱分化,再分化,核移植,植物体细,胞

14、杂交,植物组织,培养,1.(2013泰州模拟)下列有关愈伤组织细胞的叙述中,不正确的是( ) A.细胞壁薄、分裂旺盛 B.细胞具有较高的全能性 C.由高度分化的植物细胞经脱分化和分裂形成 D.细胞有叶绿体,能进行光合作用,【解析】选D。愈伤组织细胞是离体植物细胞经脱分化形成的一团未分化的大型薄壁细胞,分裂旺盛,具有较高的全能性,可以经再分化形成具有根、芽的幼苗。但愈伤组织不含有叶绿体,不能进行光合作用。,2.(2013江苏高考)某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植,可应用多种技术获得大量优质苗,下列技术中不能选用的是( ) A.利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗 B.采

15、用花粉粒组织培养获得单倍体苗 C.采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上 D.采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养,【解析】选B。本题考查个体克隆无性繁殖。A项中,利用茎段扦插诱导生根技术不存在基因重组,可以保留该种珍稀花卉的优良性状,故正确。B项中,花粉粒是减数分裂产生的,经过组织培养形成的单倍体往往比较弱小且高度不育,不能保留该种珍稀花卉的优良性状,故错误。C项中,幼芽嫁接属于无性繁殖,可以保留该种珍稀花卉的优良性状,故正确。D项中,采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养,属于无性繁殖,可以保留该种珍稀花卉的优良性状,故正确。,3.某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性,准备对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培养。下列有关说法正确的是( ) A.在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时,可用胃蛋白酶处理 B.细胞培养应在CO2培养箱中进行,CO2的作用是作为细胞代谢原料 C.取正常肝细胞进行培养,细胞可无限增殖 D.乙细胞在原代培养过程中,最终会出现停止增殖的现象,【解析】选D。胃蛋白酶的最适pH大约为1.5,这一环境下细胞往往会受到破坏;培养液中CO2的作用是调节培养液的pH;肝肿瘤细胞可以无限增殖;正常肝细胞在原代培养过程中会出现接触抑制现象,停止增殖