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1、 现代生物科技专题 第40讲 细胞工程 选修3 1 细胞的全能性 2 植物组织培养 3 动物细胞培养和体细胞克隆 4 细胞融合与单克隆抗体 1 2010 浙江 下列关于动物细胞培养的叙述 正确的是 A 培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞B 克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变C 二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的D 恶性细胞系的细胞可进行传代培养 D 动物细胞培养可以分为原代培养和传代培养 因为细胞有接触抑制现象 当细胞接触时就会停止分裂 在细胞培养过程中进行的为有丝分裂 所以培养出来的多数细胞基因型相同 细胞在培养过程中 传代次数是有限的 一般到50次就会死亡 留下
2、来的细胞就是发生了癌变的细胞 遗传物质发生改变 具有不死性 2 2010 江苏 明党参是我国珍稀药用植物 对其进行保护性开发利用的方法有 多选 A 设计细胞培养反应器 实现药用成分的工厂化生产B 大量培养愈伤组织 直接提取药用成分C 大规模栽培组织培养苗 获取药用成分D 利用组织培养获得胚状体 制成人工种子 ABCD 本题考查了植物组织培养技术的应用 对明党参进行保护性开发可采用设计细胞培养反应器的方法 也可通过大量培养愈伤组织 直接提取 还可通过大量培育组织培养苗而获取药用成分 或获取人工种子进行大面积种植 3 2009 江苏 动物器官的体外培养技术对于研究器官的生理 病理过程及其机制意义重
3、大 下图是一个新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图 请回答下列问题 1 肝脏切成小薄片 这有利于肝脏细胞 2 气室中充入5 CO2气体的主要作用是 3 培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长 但要注意选择抗生素的 以保证抗生素对肝脏无害 4 有机物X有毒性 可诱发染色体断裂 利用上图所示装置和提供的下列材料用具 探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用 吸收氧气和营养物质 排出代谢废物 维持培养液适宜的pH 种类和剂量 材料用具 肝脏小块 外周血淋巴细胞 淋巴细胞培养液 植物凝集素 刺激淋巴细胞分裂 显微镜 载玻片 盖玻片 玻璃皿 滴管 吉姆萨染液 使染色体着色 有机物X溶液等 实验过程 在淋巴细胞培
4、养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞 取4等份 备用 利用甲 乙 丙 丁4组上图所示装置 按下表步骤操作 表示已完成的步骤 上表中还需进行的操作是 培养一段时间后 取4组装置中的等量培养液 分别添加到4份备用的淋巴细胞培养液中继续培养 一段时间后取淋巴细胞分别染色 制片 在显微镜下观察 并对比分析 若丙组淋巴细胞出现异常 而甲组的淋巴细胞正常 则说明 向乙 或丁 组装置中放置肝脏小块 染色体形态和数量 肝脏小块对有机物X具有解毒作用 本题考查动物细胞培养的相关知识 把肝脏切成小薄片 有利于肝脏细胞的呼吸代谢 细胞培养要确保无菌 无毒和一定的气体环境 充入5 CO2的作用是形成碳酸来维持培养液适宜的
5、pH 选择抗生素的种类和数量来抑制细菌生长 向乙 或丁 组装置中放置肝脏小块作为对照实验 有机物X有毒性 可诱发染色体断裂 所以要观察淋巴细胞的染色体形态和数量是否变化 甲组添加肝脏小块淋巴细胞染色体正常 丙组没有添加出现染色体异常 说明肝脏小块对有机物X具有解毒作用 一 细胞的全能性 全部遗传信息 受精卵 细胞核 营养 细胞分裂素 人工种子 二 植物组织培养 纤维素酶和 果胶酶 三 植物体细胞杂交 聚乙二醇 PEG 细胞壁 AA BB 克服远缘杂交不亲和的障碍 四 动物细胞培养 血清 血浆 维持培养液的pH 有毒物质 五 体细胞克隆 核移植 生物反应器 转基因克隆动物 六 单克隆抗体 1 如
6、何区分植物组织培养与动物细胞培养 2 与天然种子比较 人工种子具有哪些优势 1 可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖 2 固定杂种优势 天然种子由于在遗传上具有因减数分裂引起的重组现象 因而会造成某些遗传性状的改变 而人工种子则可以完全保持优良品种的遗传特性 3 快捷高效的繁殖方式 天然种子在生产上受季节的限制 一般每年只能繁殖1 2次 有些甚至十几年才繁殖一次 而人工种子在生产上不受季节限制 而且快捷高效 研究表明 用一个体积为12L的发酵罐在二十几天内生产的胡萝卜体细胞胚可制造1000万粒人工种子 可供种植几百平方米 这样可以节约大量留种地 4 可控制植物的生长发育与抗逆性 针对
7、植物种类和土壤条件 在人工种子的包裹剂 即人工种皮 中还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 5 方便储藏和运输 试管苗的大量储藏和运输也是相当困难的 人工种子则克服了这些缺点 人工种子外层是起保护作用的薄膜 类似天然种子的种皮 因此可以很方便地储藏和运输 3 为什么动物细胞进行培养时需要添加血清 血清中含有蛋白质 氨基酸 葡萄糖 激素等 其中蛋白质主要为白蛋白和球蛋白 氨基酸有多种 是细胞合成蛋白质的基本成分 其中有些氨基酸动物细胞本身不能合成 称为必需氨基酸 必须由培养液提供 血清激素有胰岛素 生
8、长激素及多种生长因子 如表皮生长因子 成纤维细胞生长因子 类胰岛素生长因子等 血清还含有多种未知的促细胞生长因子 促贴附因子及其他活性物质 能促进细胞的生长 增殖和贴附 因此 细胞培养时 要保证细胞能够顺利生长和增殖 一般需添加10 20 的血清 概括来说动物细胞进行培养时通常要添加血清原因有两点 一是补充合成培养基中不足的营养物质 二是为动物细胞提供与内环境相似的生活环境 4 理解核移植时受体细胞选用去核卵母细胞的原因 1 卵母细胞的细胞质可使体细胞核的全能性得以表达 2 卵母细胞体积比较大 容易操作 3 卵母细胞细胞质多 营养丰富 能为早期胚胎的形成提供营养 5 理解动物细胞融合与植物体细
9、胞杂交的不同 6 如何理解在单克隆抗体的制备过程中的两次筛选 第一次筛选是为了获得杂交瘤细胞 在细胞发生融合后培养基中含有5种细胞 B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 B淋巴细胞自身融合细胞 骨髓瘤细胞自身融合细胞和杂交瘤细胞 其中只有杂交瘤细胞可以大量增殖并能获得单克隆抗体 第二次筛选的目的是获得能产生特定抗体的细胞群 需先在多孔培养板上培养 在每孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始培养 然后再筛选出能产生特异性抗体的细胞群 由于该细胞群是单个杂交瘤细胞克隆来的 所以产生的抗体必然是化学性质单一 特异性强的单克隆抗体 细胞的全能性以下不能说明细胞全能性的实验是 A 胡萝卜韧皮部细胞培育出植株B 紫色糯性玉米
10、种子培育出植株C 转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株D 番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株 B 细胞的全能性应该是植株的器官 组织或细胞在离体的状态下具有长成完整植株的能力 紫色糯性玉米种子培育出植株 这是由种子经过萌发 生长从而成为一个完整的植物体 不需离体状态 不需含营养物质和激素的培养基等条件 不经脱分化和再分化的过程 故不能说明细胞的全能性 花药相当于植物的 精子 是由花粉母细胞经减数分裂得来的 细胞内的染色体数量是正常体细胞的一半 在实验条件下 也可以发育成植株 1 此现象说明 2 细胞具有全能性的根本原因是 3 花粉的全能性比一般体细胞的全能性 其全能性的表达必须在条件下 并给予一定
11、的营养物质和 植物细胞具有全能性 成完整个体所需要的全部遗传物质 离体 激素 生长素和细胞分裂素 高 具有发育 一个植物细胞能发育成一个完整的植物个体 说明植物细胞具有全能性 细胞具有全能性的原因是每个细胞中都具有发育成完整个体所需要的全部遗传物质 受精卵的全能性最强 生殖细胞的次之 体细胞的全能性最弱 植物细胞表达全能性的条件 离体 营养物质 激素 生长素和细胞分裂素 和其他外界条件 生物体内的细胞不表现全能性的原因 在特定的时间和空间条件下 细胞中的基因会有选择性的表达出各种蛋白质 从而构成生物体的不同组织和器官 植物细胞工程技术在离体的植物器官 组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中 下列
12、哪一项条件是不需要的 A 消毒灭菌B 适宜的温度C 充足的光照D 适宜的养料和激素 C 本题考查植物组织培养过程所需的条件 除培养基可提供营养和激素外 还需要适宜的外界条件如温度 pH 无菌等 形成愈伤组织 需要在消毒灭菌条件下进行 因为只有在消毒灭菌条件下 才能保证培养出的组织 细胞避免感染 否则培养基内将长出许多霉菌 与离体细胞争夺营养与生存空间 不能形成愈伤组织 由于此阶段形成的是愈伤组织 并没有形成具有根 茎 叶的植物体 因此不需要充足的光照 现有两种不同属的农作物 甲植物高产不耐盐 乙植物低产但耐盐 欲培育出既高产又耐盐的植株 以适应盐碱地栽培 请回答 1 采用 填 杂交 嫁接 转基
13、因 方法可以达到上述目的 这种育种方法的优点是 转基因 按照人们的意愿打破种属的界限 在分 子水平上定向地改造生物的性状 遗传特性 2 如采用细胞工程育种 做法如下 甲 乙原生质体经诱导融合完成的标志是 再生出细胞壁 以胚状体为材料经过人工膜包装得到的人工种子 在适宜条件下 同样得到萌发幼苗 与天然种子相比 人工种子具有哪些显著的优点 列举2条 不发生性状分离 保持亲本的优良性状 生产上不受季节的限制 人工种皮起保护作用 比试管苗容易运输等 两不同种的生物之间存在生殖隔离 所以不能进行有性杂交 而嫁接的方法属于无性生殖保持亲本的性状 基因工程引起的生物的变异是定向的 是按照人们的意愿定向地发生
14、改变 植物体细胞杂交过程中原生质体融合完成的标志是再生出新的细胞壁 人工种子具有的优点可结合天然种子的一些不足之处来回答 由人工种子萌发出的植株不一定都是可育的 若是由花粉粒发育来胚状体制成的 则一般不可育 若是由茎尖 芽尖等体细胞发育而来的 则可育 动物的细胞培养与体细胞克隆下列关于动物细胞培养的叙述中 不正确的是 A 动物细胞培养前要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散开来B 通常将动物组织细胞消化后的初次培养称为原代培养C 细胞的癌变通常发生在原代培养向传代培养的过渡过程中D 传代培养的细胞在传至10 50代左右时 部分细胞的核型可能发生变化 C 本题考查动物细胞培养的知识 动物细胞培养前用
15、胰蛋白酶或胶原蛋白酶将细胞分散开来 这样才能使细胞与培养液充分接触 动物组织细胞消化后的初次培养称为原代培养 细胞核型的变化可能发生在传代培养到10 50代以后 10代以内细胞核型不会改变 故细胞的癌变通常发生在传代培养的过程中 下图表示人类 治疗性克隆 的大概过程 请据图回答 1 图示过程应用的主要技术有 2 该过程中 目前普遍使用的去核方法是 3 相同的胚胎干细胞克隆的结果各种各样 如图 究其本质原因是 4 治疗性克隆 在实际应用中的意义是 列举一例 植 动物细胞培养 胚胎干细胞诱导分化等 答出两点即可 显微操作去核法 基因的选择性表达 用于组织器官的移植 可避免免疫 细胞核移 排斥反应
16、1 问结合图示分析主要技术 图中形成新细胞的过程要应用细胞核移植 由新细胞得到胚胎干细胞要应用动物细胞培养 胚胎干细胞形成不同的细胞进而形成不同的器官则涉及胚胎干细胞的诱导分化等 2 问可结合教材上的旁栏资料卡回答 3 问则是细胞分化的根本原因 在特定的时间和空间条件下 基因的选择性表达 4 问要从 治疗性克隆 这一限制范围来回答 动物细胞的培养有各种用途 一般而言 动物细胞培养不需经过脱分化过程 因高度分化的动物细胞发育潜能变窄 失去了发育成完整个体的能力 所以 动物细胞也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程了 要想使培养的动物细胞定向分化 通常采用定向诱导动物干细胞 使其分化成所需要的组织或器官 动物细胞融合与单克隆抗体用a表示骨髓瘤细胞 b表示效应B细胞 则细胞融合过程中两次筛选的目的分别为 A a aa ab bb b a aa ab ab培养B a aa ab bb b ab bb b ab培养C a aa ab bb b ab 产生特定抗体的ab培养D a aa ab bb b aa 能无限增殖的aa培养 C 本题考查单克隆抗体制备的相关知识 第一次筛选的目的是获得杂
