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1、 第二章 细胞工程 第一节细胞工程概述 自主学习 新知突破 1 1907年 哈里森采用 培养蛙胚神经组织细胞 开创了 的先河 2 1937年 高特里特等人几乎同时离体培养了 首次成功进行 3 1972年 卡尔逊等人用 作为促融合因子 成功的将两个不同种的烟草细胞 进行融合 获得了世界上第一个 一 细胞工程的发展 盖玻片悬滴 动物细胞培养 胡萝卜组织 植物细胞与组织培养 硝酸钠 原生质体 体细胞杂交植株 4 1997年 伊恩 威尔穆特利用成年芬兰白面母羊 与苏格兰黑面母羊的 首次 出绵羊 多利 体细胞的细胞核 去核卵细胞 克隆 1 概念以 为基本单位 在体外 条件下进行培养 繁殖或利用 等技术
2、使细胞某些 按照人们的意愿发生改变 从而改良 创造 和加速 生物个体 以及获得某些有用的 的技术 二 细胞工程的基本技术 细胞 无菌 细胞融合 核移植 生物学特性 生物品质 新品种 繁育 细胞代谢产物 2 类型根据研究对象的不同 分为 细胞工程和 细胞工程和 细胞工程 根据所用的技术的不同 分为 等 3 基本技术 1 植物细胞与组织培养是指在 条件下分离植物细胞或组织 将其放在适当的 上 给予必要的 使它们在体外继续 形成新的 的技术 植物 动物 微生物 植物细胞与组织培养 细胞融合 细胞核移植 染色体工程 无菌 培养基 生长条件 生长 增殖 分化 组织 器官和个体 2 细胞融合技术是采用 的
3、方法使2个或多个不同细胞 为 细胞的技术 常用的促融合方法有 法 法 法 3 细胞核移植技术是将一个细胞的 转移到另一个 的细胞中去 从而使受体细胞获得 产生新的生命现象的技术 自然或人工 融合 一个 生物 化学 物理 细胞核 去除细胞核 新的遗传信息 4 染色体工程是人们按照一定的设计 有计划地 同种或异种染色体 从而达到 改变 和选育 的一种技术 染色体工程在培育 新品种上有重要意义 而且也是 定位和 转移等基础研究的有效手段 消减 添加或替换 定向 遗传性状 新品种 抗病 基因 染色体 三 细胞工程的应用 培养花卉 濒危植物 病毒 洁净 药品 家畜品种 濒危动物 器官 1 概念 以细胞为
4、基本单位 在体外无菌条件下进行培养 繁殖或利用细胞融合 核移植等技术 使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变 从而改良生物品种 创造新品种和加速繁育生物个体 以及获得某些有用的细胞代谢产物的技术 2 操作水平 细胞水平 一 细胞工程 3 操作环境 体外无菌条件 4 操作技术 植物细胞与组织培养 细胞融合 细胞核移植 染色体工程等 5 目的 按照人们的意愿改造细胞某些生物学特性 6 结果 改良生物品种 创造新品种和加速繁育生物个体 获得某些有用的细胞代谢产物 1 细胞工程技术是一门综合科学技术 下列哪项技术不属于细胞工程 A 有性杂交B 体细胞杂交C 植物组织培养D 细胞核移植答案 A 1
5、植物细胞与组织培养技术 1 依据原理 植物细胞的全能性 2 培养对象 离体的植物细胞或组织 3 培养条件 体外无菌条件和必要的生长条件 4 培养目的 使离体植物细胞或组织生长 增殖与分化 形成新的组织 器官和个体的技术 二 细胞工程的基本技术 2 细胞融合技术 1 融合原理 细胞膜的流动性 2 融合对象 2个或多个不同细胞 3 促融合方法 生物法 如病毒诱导融合法 化学法 如聚乙二醇诱导融合法 物理法 如电场诱导融合法 4 融合结果 形成杂种细胞 5 融合过程 2个或多个不同细胞的质膜发生粘连 破裂 细胞质发生融合 发生核融合 形成杂种细胞 3 细胞核移植技术 1 概念 细胞核移植技术是将一个
6、细胞的细胞核转移到另一个去除细胞核的细胞中去 从而使受体细胞获得新的遗传信息 产生新的生命现象的技术 2 处理方法 用微吸管把一个细胞中的细胞核吸出后直接转移到另一个去除细胞核的细胞中 3 体细胞 提供细胞核 4 卵细胞 提供细胞质 5 操作仪器 显微操作仪 4 染色体工程 1 处理方法 消减 添加或替换同种或异种染色体 2 目的 定向改变遗传性状和选育新品种 3 应用 用于培育抗病新品种 如多倍体育种 也是基因定位和染色体转移等基础研究的有效手段 归纳拓展 不同融合方法的比较不同融合方法的目的是相同的 都是要获得融合的细胞 不同融合方法所依据的原理也是相同的 即都依据细胞膜所具有的流动性 2
7、 以下四种细胞工程技术中 培育出的新个体不能同时具有两个亲本遗传性状的是 A 细胞融合B 细胞或组织培养C 细胞核移植D 动物胚胎移植答案 B 3 下列关于细胞工程技术的叙述中 错误的是 A 以细胞为基本单位进行操作B 植物细胞间融合时需要去除细胞壁C 核移植时主要借助显微操作仪D 20世纪70 80年代已经培育出动植物之间杂交的新品种解析 细胞工程发展到现在还没有培育出动植物之间杂交的新品种 体细胞的杂交还只局限于在植物与植物 动物与动物 微生物与微生物之间进行的 答案 D 记知识纲要 1 细胞工程分为植物细胞工程 动物细胞工程和微生物细胞工程 2 细胞融合技术是采用自然或人工的方法使2个或
8、多个不同细胞融合为一个细胞的技术 3 促进细胞融合的方法有 生物法 化学法 物理法 4 细胞核移植技术是将一个细胞的细胞核转移到另一个去除细胞核的细胞中去 从而使受体细胞获得的新的遗传信息 产生新的生命现象的技术 背关键语句 5 染色体工程是人们按照一定的设计 有计划地消减 添加或替换同种或异种染色体 从而达到定向改造遗传性状和选育新品种的一种技术 合作探究 课堂互动 下列关于细胞工程的叙述错误的是 A 细胞工程仅仅在细胞整体水平上定向改变遗传物质B 细胞工程需要严格的无菌条件C 细胞工程的技术包括植物细胞与组织培养 细胞融合 细胞核移植 染色体工程D 细胞工程可以用于作物新品种的改良或繁育
9、自主解答 细胞工程 解析 细胞工程是指以细胞为基本单位 在体外无菌条件下进行培养 繁殖或利用细胞融合 核移植等技术 使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变 从而改良生物品种 创造新品种和加速繁育生物个体 以及获得某些有用的细胞代谢产物的技术 答案 A 1 下列技术中 一般不属于细胞工程的是 A 1907年哈里森进行的蛙胚神经组织培养B 1972年卡尔逊获得了体细胞杂交植株C 1982年帕米特采用显微注射技术获得了巨型小鼠D 1997年维尔穆特利用核移植技术克隆出绵羊多利 解析 帕米特等采用显微注射技术将经过重组的带有大鼠生长激素基因的质粒转入小鼠受精卵内 并将早期胚胎植入小鼠体内妊娠 分娩
10、出了带有大鼠生长激素基因的巨型小鼠 这一实验被认为是基因工程发展史上的一个里程碑 答案 C 下列关于植物组织培养的叙述中 错误的是 A 培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压B 培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化C 离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织D 同一株绿色开花植物不同部分的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同 自主解答 细胞工程技术 解析 本题考查植物细胞培养的原理及应用 同一株绿色开花植物的细胞分为体细胞和生殖细胞两类 自然这两类细胞经培养获得的愈伤组织细胞的遗传物质 基因 亦不相同 答案 D 方法技巧 植物组织培养利用细胞全能性的原理 通过脱分
11、化形成愈伤组织和再分化具有根 芽的胚状小体 在生产生活实际中有重要应用 可以制备人工种子 可以生产药物 可以进行人工繁殖 还可以通过细胞融合完成体细胞杂交后 再通过组织培养 进行新作物的育种 2 下列关于细胞工程技术的叙述中 错误的是 A 20世纪70 80年代已经培育出动植物之间杂交的新品种B 植物细胞间融合时需去除细胞壁C 核移植时主要借助显微操作仪D 多倍体育种属于染色体工程的重要应用 解析 1972年 卡尔逊用硝酸钠作为促融合因子 成功的将两个不同种的烟草细胞原生质体融合 获得了第一个体细胞杂交植株 答案 A 高效测评 知能提升 1 下列与细胞工程无关的技术是 A 抗软化番茄的培育B
12、无病毒作物的获得C 克隆动物的产生D 葡萄的嫁接解析 细胞工程主要包括植物细胞与组织培养 细胞融合 细胞核移植 染色体工程等 抗软化番茄的培育和无病毒作物的获得均利用到了植物细胞和组织培养 克隆动物的产生则应用到了细胞核移植技术 葡萄的嫁接属于营养生殖 与细胞工程无关 答案 D 2 下列关于细胞工程的叙述中 错误的是 A 植物细胞融合必须先制备原生质体B 细胞工程包括染色体工程C 经细胞核移植培育出的新个体只具有一个亲本的遗传性状D 单倍体育种过程中应用了植物组织培养技术 解析 植物体细胞杂交的实质是原生质体的融合 但因细胞壁阻碍了原生质体的融合 故必须先用酶解法去除细胞壁 制备裸露的原生质体
13、 依据所使用技术的不同 细胞工程主要包括植物细胞与组织培养 细胞融合 细胞核移植 染色体工程等 细胞核移植形成的新个体的遗传物质主要来自核供体 但细胞质中也有少量的遗传物质 因此 该个体具有两个亲本的遗传特性 单倍体育种过程中的花药离体培养所用的技术为植物组织培养 据以上分析知 错误的叙述为C项 答案 C 3 纤维瘤细胞与畸态瘤融合 人工诱导染色体数目变异加倍 果实催熟常用的化学物质依次是 A 硫酸二乙酯 亚硝酸 脱落酸B 聚乙二醇 秋水仙素 乙烯C 硫酸二乙酯 秋水仙素 乙烯D 亚硝酸 PEG 吲哚乙酸答案 B 4 下列不属于细胞工程在实践中的应用的是 A 用于濒危珍贵动植物的繁殖B 开发洁
14、净新能源减少环境污染C 培育不同的人体器官 组织或细胞 提供可供移植的材料D 生产鼠 人嵌合抗体答案 D 5 科学家用灭活的病毒把骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合 得到杂交瘤细胞 灭活病毒的作用是 A 病毒比较小 可钻入到细胞内B 灭活的病毒已完全死亡 死亡的病毒可以让细胞聚集C 灭活的病毒已失去感染性 对各种动物细胞不造成破坏 但所保留的融合性 使不同的动物细胞进行融合D 灭活的病毒带有目的基因 通过融合可以让杂交细胞带有目的基因答案 B 6 下列有关生物工程技术应用的叙述 不正确的是 A 利用植物组织培养技术培育脱毒苗 获得抗病毒的新品种B 动物克隆的技术基础是动物的细胞和组织培养C 利用植物体
15、细胞杂交技术获得 白菜 甘蓝 克服不同生物远源杂交不亲和的障碍D 动物细胞融合技术的重要用途之一是制备单克隆抗体 解析 利用植物的分生组织进行培养 可以使新长成的植株不带病毒 从而获得脱毒苗 用脱毒苗进行繁殖 种植的作物就不会或极少感染病毒 但是脱毒苗本身不具有抗病毒的作用 答案 A 7 在人和鼠的细胞融合实验中 用两种荧光物质分别标记两种抗体 使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上 如图 实验结果表明 细胞开始融合时 人 鼠细胞的表面抗原 泾渭分明 各自只分布于各自的细胞表面 但在融合之后 两种抗原就平均地分布在融合细胞的表面了 请分析回答以下问题 1 细胞融合的实验表明了组成细胞膜的蛋
16、白质等分子是可以 的 由此也证明了细胞膜具有 的特点 2 在细胞融合实验中 一种抗体只能与相应的抗原结合 说明了这类物质在分子结构上具有 性 3 细胞融合实验若在20 条件下进行 则两种表面抗原平均分布的时间大大延长 这说明 若在1 条件下 两种抗原便难以平均地分布 这又说明 4 该细胞工程技术在实际上最有价值的应用是 答案 1 运动流动性 2 特异性 3 膜上的蛋白质等分子的运动随环境温度的降低而减慢当环境温度很低时 膜上的蛋白质等分子的运动几乎停止 4 制备单克隆抗体 8 现有甲 乙两个烟草品种 2n 48 其基因型分别为aaBB和AAbb 这两对基因位于非同源染色体上 且在光照强度大于800勒克斯时 都不能生长 这是由于它们中的一对隐性纯合基因 aa或bb 作用的结果 取甲乙两品种的花粉分别培养成植株 将它们的叶肉细胞制成原生质体 并将两者相混 使之融合 诱导产生细胞团 然后 放到大于800勒克斯光照下培养 结果有的细胞团不能分化 有的能分化发育成植株 请回答下列问题 1 甲 乙两烟草品种花粉的基因型分别为 和 2 将叶肉细胞制成原生质体时 使用 去除细胞壁 3 在细胞融合技术中
