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1、第43讲细胞工程1.植物的组织培养()2.动物细胞培养与体细胞克隆()3.细胞融合与单克隆抗体()植物的组织培养与植物体细胞杂交1细胞工程的概念(1)原理和方法：应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法。(2)操作水平：细胞水平或细胞器水平。(3)目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。(4)分类：根据操作对象的不同，分为植物细胞工程和动物细胞工程。2植物细胞工程(1)原理：植物细胞的全能性。原因：生物的任何一个细胞都包含本物种的全部遗传信息。全能性表达的条件：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)植物组织培养技术(3)植物体细胞杂交技术去壁：酶解法，所用酶
2、为纤维素酶和果胶酶。诱导原生质体融合：物理法离心、振动、电激等；化学法常用聚乙二醇(PEG)作诱导剂。植物体细胞杂交成功的标志：杂种细胞再生出细胞壁。优点：克服不同生物远缘杂交的障碍。变异类型：染色体变异。(4)植物细胞工程的实际应用作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用。细胞产物的工厂化生产：培养到愈伤组织阶段。1脱分化和再分化的比较内容脱分化再分化过程外植体愈伤组织愈伤组织胚状体形成体特点排列疏松、无规则、高度液泡化的薄壁细胞有根、芽条件a.离体b.适宜的营养c.生长素/细胞分裂素的比例适中d.不需要光照a.离体b.适宜的营养c.生长素和细胞分裂素d.光照2.激素比例与分化的关系适当提
3、高生长素与细胞分裂素的比例容易生根，适当提高细胞分裂素与生长素的比例容易生芽，比例适中诱导产生愈伤组织。(如图所示)：3单倍体育种和突变体的利用的不同点项目原理优点成果单倍体育种染色体变异明显缩短育种年限单育1号烟草品种，中花8号、11号水稻和京花1号小麦品种等突变体的利用基因突变产生新基因，大幅度改良某些性状抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草等杂种植株染色体组成及基因型分析方法(1)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。(2)杂种植株的染色体组成和基因型分析方法：体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。
4、实例：若一植物细胞含有2X条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2Y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2X2Y，基因型为AabbccDd。 命题1植物细胞工程的基本技术1植物组织培养是克隆植物的一种方法，过程如图所示，回答下列相应的问题：(1)为了获得脱毒植株，外植体往往取自植物的花芽、叶芽等处的分生组织，其原因是_。(2)培养皿中的培养基除添加营养物质外，还需要添加植物激素，其目的是诱导外植体_。(3)在生产实践中为获得大量的细胞产物，如紫杉醇，可将_放入液体培养基中，经机械作用分散成单个细胞，制备成细胞悬浮液，再经过_即可
5、获得大量细胞。(4)组织培养过程需要提供植物生长和繁殖的最适条件，否则在光学显微镜下可能观察到发生_异常，进而使植物出现遗传不稳定甚至不育。(5)植物组织培养技术不仅应用于花卉和果树的快速大量繁殖以及脱毒植株的获取，还广泛用于_、_、_等育种过程中。解析：(1)植物的花芽、叶芽等处的分生组织病毒极少，因此用这些部位的细胞为植物组织培养的材料，可以获得脱毒植株。(2)在植物组织培养时，常用生长素和细胞分裂素来诱导外植体形成愈伤组织、生根、发芽，从而形成新的植物体。(3)一般利用外植体脱分化形成的愈伤组织获得细胞产物，愈伤组织有很强的分裂能力，通过培养愈伤组织细胞可获得大量细胞产物。(4)愈伤组织
6、细胞分裂时易受环境条件影响而发生染色体结构或数目的变异，故需要在适宜的条件下进行组织培养。(5)植物体细胞杂交育种、植物基因工程育种、单倍体育种等育种过程均需要用到植物组织培养技术。答案：(1)这些部位病毒极少(2)脱分化和再分化(3)愈伤组织细胞分裂(4)染色体结构与数目(5)植物体细胞杂交育种基因工程育种单倍体育种2(2017江西九江七校第一次联考)根据如图所示植物体细胞杂交技术流程图，回答相关问题：(1)运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)在自然状态下不能得到杂种植株，原因是_。(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是_，其中过程称为_。(3)已知番茄、马铃薯分别为四倍
7、体、二倍体，则“番茄马铃薯”属于_倍体植株。(4)已知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，将柴油树细胞培养到_阶段即可(填字母编号)。(5)若培育抗虫棉，将抗虫基因通过适当的途径导入棉花受精卵，然后进行组织培养，该过程相当于_(填数字编号)。(6)人工种子是由发育到_过程(填字母编号)的结构包裹上人工种皮制备的。解析：(1)番茄和马铃薯属于两个物种，存在生殖隔离，不能通过有性杂交产生后代。(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是细胞的全能性，其中过程称为原生质体融合。(3)由于番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，因此“番茄
8、马铃薯”属于异源六倍体。(4)柴油是植物细胞的代谢产物，将柴油树细胞培养到愈伤组织阶段即可提取，愈伤组织阶段为图中的e阶段。(5)若培育抗虫棉，将抗虫基因通过适当的途径导入棉花受精卵，然后进行组织培养，包括脱分化和再分化两个阶段，即图中的。(6)人工种子是用胚状体包上人工种皮制成的。答案：(1)不同种的植物存在生殖隔离(2)细胞的全能性原生质体融合(3)六(4)e(5)(6)f 命题2植物细胞工程的实际应用3(2017湖北七市联考)育种工作者利用不同的方法进行了如下四组实验。请据图回答问题：(1)图中过程由番茄韧皮部细胞形成幼苗A的过程需要经过_两个关键步骤，该过程依据的原理是_。(2)植物组
9、织培养除了需要提供一定的营养、_、温度和光照外，还必须在_的条件下进行。(3)已知番茄的红果(Y)对黄果(y)为显性，少室(M)对多室(m)为显性，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。用红果多室(Yymm)番茄植株的花粉进行、有关实验，则过程中，从花粉形成幼苗B所进行的细胞分裂方式是_。过程中植物体C的基因型为_(细胞A为两两融合细胞)。(4)图、过程中需要去除细胞壁，获得具有活力的_。(5)在图中过程中，经过鉴别和筛选后，通常植物体D能表现出两个亲本的遗传性状，根本原因是_。解析：(1)图中为植物组织培养过程，需要经过脱分化和再分化两个关键步骤，其原理是植物细胞的全能性。(2)植
10、物组织培养除了需要提供一定的营养、植物激素(生长素、细胞分裂素)、温度和光照外，还必须在无菌的条件下进行。(3)过程中，从花粉形成幼苗B所进行的细胞分裂方式是有丝分裂。红果多室(Yymm)番茄植株产生的花粉基因型为Ym、ym，故过程中植物体C的基因型为YYmm、Yymm或yymm。(4)植物体细胞杂交时，要用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁，获得原生质体。(5)图中过程中经植物体细胞杂交获得的植株具有两个亲本的遗传物质，能表现出两个亲本的遗传性状。答案：(1)脱分化和再分化植物细胞的全能性(2)植物激素(生长素、细胞分裂素)无菌(3)有丝分裂YYmm或Yymm或yymm(4)原生质体(5)具有两个亲
11、本的遗传物质动物细胞培养与动物体细胞核移植1动物细胞培养(1)动物细胞的培养过程(2)培养条件无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理，添加抗生素，定期更换培养液以清除代谢产物。营养：除正常的有机和无机营养外，需加入血清、血浆等一些天然成分。适宜的温度和pH：温度为36.50.5_(哺乳动物)，pH为7.27.4。气体环境：含95%空气加5%CO2的混合气体，其中后者的作用是维持培养液的pH。(3)应用：生物制品的生产、检测有毒物质、医学研究。2动物体细胞核移植技术和克隆动物(1)动物体细胞核移植技术的过程(2)原理：动物体细胞核具有全能性。(3)结果：产生新个体。(4)应用：加速
12、家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；保护濒危物种；生产医用蛋白；作为异种移植的供体；用于组织器官的移植。1动物细胞培养时注意的几个问题(1)进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。分散细胞时不能用胃蛋白酶，因为胃蛋白酶作用的适宜pH约为1.8。胰蛋白酶作用的适宜pH为7.27.8，而多数动物细胞培养的适宜pH为7.27.4。(2)原代培养与传代培养的区别原代培养：细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养。传代培养：原代培养的细胞生长、繁殖一定时间后，由于空间不足或细胞密度过大导致接触抑制，影响细胞的生长，因此需要重新用胰蛋白酶等处理，进行分瓶扩大培养
13、，即传代培养。(3)取供体动物的体细胞培养，一般选用传至10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。然而欲获得无限增殖的瘤细胞则往往在50代以后，其遗传物质已发生变化，具癌变特性。2核移植时应注意的几个问题(1)核移植时应选M中期卵母细胞的原因此类细胞体积大，易于操作；卵黄多，营养物质丰富，可为发育提供充足的营养；卵母细胞的细胞质中存在激发细胞核全能性表达的物质。(2)克隆动物是由重组的细胞经培养而来的，该重组细胞的细胞质基因来源于受体细胞，细胞核基因来源于提供细胞核的亲本，其遗传物质来自2个亲本。(3)核移植中供体动物、提供卵母细胞的动物、代孕动物和克隆动物之间的关系：克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数性状与提供卵母细胞的动物相同，与
