《高考生物一轮复习第十单元第36讲细胞工程讲义（含解析）（选修3）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考生物一轮复习第十单元第36讲细胞工程讲义（含解析）（选修3）（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第36讲细胞工程考纲明细1.植物组织培养()2.动物细胞培养与体细胞克隆()3.细胞融合与单克隆抗体()知识自主梳理一、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。二、植物细胞工程1细胞的全能性(1)含义：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)植物细胞全能性表达条件：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。深入思考植物体未离体的组织、细胞并未表现出全
2、能性，可能的原因是什么？提示在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达出各种蛋白质，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同组织。(3)全能性大小植物细胞：受精卵生殖细胞体细胞。动物细胞：受精卵生殖细胞体细胞核(动物细胞全能性受限制，但细胞核具有全能性)。2植物组织培养技术(1)原理：植物细胞具有全能性。(2)过程3植物体细胞杂交技术(1)概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。(2)操作流程过程a为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。过程b是原生质体的融合，其原理是细胞膜具有一定流动性。人工诱导的方法有物
3、理法，包括离心、振动、电激等；化学法一般用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。过程c是原生质体融合后再生出细胞壁，这是原生质体融合成功的标志。过程d是植物组织培养，形成杂种植株，其原理是植物细胞具有全能性。(3)意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。4植物细胞工程的应用(1)微型繁殖概念：指用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，又叫快速繁殖技术。特点：保持优良品种的遗传特性；高效快速地实现种苗的大量繁殖。实例：利用组织培养技术来培育兰花。(2)作物脱毒材料：植物的分生区(如茎尖)。分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。优点：使农作物增产。(3)人工种子概念：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等
4、为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。特点：后代无性状分离；不受气候、季节和地域限制。深入思考人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分，请探讨：人工种皮中应该具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？提示针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。(4)单倍体育种过程花药离体培养单倍体植株正常植株优点：得到纯合子，能稳定遗传；明显缩短育种年限。(5)突变体的利用突变体：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一
5、直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发生突变，由此发育而成的个体称为突变体。利用：从突变体中筛选出对人们有利突变体，进而培育成新品种，即突变体育种。(6)细胞产物的工业化生产细胞产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料等。技术：植物组织培养技术。培养阶段：愈伤组织阶段。深入思考进行植物组织培养时，根据目的不同将其培养到不同时期，举例说明。提示(1)快速繁殖获得完整植株；(2)细胞产物愈伤组织；(3)进行体细胞诱变育种愈伤组织；(4)人工种子胚状体(丛根、丛芽)。三、动物细胞工程1动物细胞工程常用的技术手段动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产
6、单克隆抗体等，其中动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。2动物细胞培养(1)原理：细胞增殖。(2)过程深入思考用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，想一想，这是为什么？提示培养的动物细胞一般当传代至1050代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代10代以内的细胞。(3)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。通常在细胞培养液中还要添加一定量的抗生素，其目的是防止培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，目的是防止细
7、胞代谢产物积累对细胞自身造成伤害。营养：合成培养基中有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，需加血清、血浆等一些天然成分。温度和pH：哺乳动物体外培养适宜温度为36.50.5_，pH为7.27.4。气体环境：95%的空气加5%的CO2的混合气体。CO2的主要作用是维持培养液的pH。(4)应用生产生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。应用于基因工程。检测有毒物质，判断某种物质的毒性；用于生理、病理、药理等方面的研究。3动物体细胞核移植技术和克隆动物(1)核移植分类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植。(2)动物体细胞核移植技术的过程深入思考进行核移植时，为什么要选用去核的M期的卵母细胞？提
8、示此类细胞体积大，易于操作；卵黄多，可为胚胎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。(3)原理：动物体细胞核具有全能性。(4)结果：克隆动物性状与供体基本相同原因：克隆动物的大部分性状受细胞核控制，而细胞核来自供体；克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞的细胞质；生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境影响。(5)应用加速家畜遗传改良进程，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。(6)存在问题：成功率低、克隆动物存在健康问题、动物食品的安全性问题等。4动物细胞融合(1)方法：化学法：需要用聚乙二醇(PEG)；生物法：灭
9、活的病毒；物理法：电激等诱导因素。(2)原理：细胞膜的流动性。(3)意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。为制备单克隆抗体开辟了新途径。深入思考动物细胞融合与植物体细胞杂交有哪些不同之处？提示融合前的处理不同：植物体细胞杂交用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁，制备原生质体才能融合，而动物细胞可以直接融合。诱导方式不同：相比植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方式是用灭活的病毒处理。目的不同：植物体细胞杂交的目的是为了培育杂种植株；动物细胞融合只是为了获得杂种细胞。5单克隆抗体(1)制备原理：一种浆细胞产生一种抗体，浆细胞在体外不能无限增殖；骨髓瘤细胞能无限增殖；浆细胞与骨髓瘤细胞融合
10、得到杂交瘤细胞，既能无限增殖，又能产生特异性抗体。(2)制备过程杂交瘤细胞的特点：既能大量增殖，又能产生某种特异性抗体。制备单克隆抗体过程中两次筛选的方法及目的项目第一次筛选第二次筛选筛选原因诱导融合后得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以需经过选择性培养筛选方法用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长用多孔培养皿培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群筛选目的得到杂交瘤细胞得到既能分
11、泌所需抗体又能大量增殖的杂交瘤细胞单克隆抗体的提取场所体外培养培养液中提取。体内培养小鼠腹水中提取。血清抗体与单克隆抗体名称产生特点血清抗体由浆细胞分泌一般从血清中分离，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，能大量制备用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。考点题型突破考点1植物组织培养与植物体细胞杂交题型一 植物组织培养1下图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列叙述不正确的是()A该途径依据的原理是植物细胞具有全能性B过程需控制好培养基中植物激素的比例C经过程后细胞的形态和结构发生了变化D过程需使用液体培养基，有利于细胞增殖答案A解析该过程是为了得
12、到细胞群及细胞产物，没有体现细胞的全能性，A错误；过程为脱分化，在培养基中应加入适量的生长素和细胞分裂素，B正确；愈伤组织是无定形的薄壁细胞，所以经过程细胞的形态和结构发生了明显变化，C正确；过程是细胞大量增殖的过程，需要液体培养基，D正确。2(2019广州模拟)如图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接入试管后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程。请据图回答下列问题：(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括_和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和_两类植物激素。(2)此过程依据的原理是_。A和B阶段主要进行的分裂方式是_，B阶段除了进行细胞分裂外，还进行细胞_等。(3
13、)此过程要无菌操作，主要是指对_进行灭菌。B阶段需要光照，原因是_。(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶肉细胞具有叶绿素，这是基因_的结果。答案(1)无机物生长素(2)植物细胞的全能性有丝分裂分化(3)培养基和所用器械芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件(4)选择性表达解析(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括无机物和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和生长素两类植物激素。(2)植物组织培养过程依据的原理是植物细胞的全能性。A是脱分化过程，B是再分化过程，两者均进行有丝分裂，B阶段除了进行细胞分裂外，还进行细胞分化等。(3)植物组织培养过程需要无菌操作，主要
14、是指对培养基和所用器械进行灭菌。再分化阶段需要光照，原因是在此过程中芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶肉细胞具有叶绿素，这是基因选择性表达的结果。题后归纳1.植物组织培养的关键(1)条件：离体，一定营养物质，激素(生长素、细胞分裂素)等。(2)培养基状态：固体培养基(需再分化生根培养基及生芽培养基)。(3)体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。(4)光照的应用脱分化阶段不需要给予光照，再分化阶段需要给予光照，以利于叶绿素的形成。2植物激素在植物组织培养中的作用生长素/细胞分裂素的比值作用效果比值高时促进根分化、抑制芽形成比值低时促进芽分化、抑制根形成比值适中促进愈伤组织形成题型二 植物体细胞杂交3(2018九江七校联考)根据植物体细胞杂交技术流程图，回答相关问题：(1)过程为去除_获得具有活力的原生质体，用到的酶为_。(2)运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)，自然状态下不能得到杂种植株，原因是_
