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1、小专题三 细胞的分化衰老癌变与细胞工程,核心考点整合,考点整合一:细胞的分化衰老癌变和凋亡的理论与应用,1.细胞的分化与细胞的全能性比较,特别提示:细胞分化及细胞全能性的归纳 (1)细胞分化:细胞分化离不开细胞分裂,细胞分化是机体功能协调的基础,离体后的细胞可以发生逆转,如部分植物生长点细胞 (2)细胞全能性:细胞分化程度越高,细胞全能性越难表达,但有例外,如配子的分化程度虽然较高,但全能性却较易表达,2.细胞衰老的特征 (1)细胞内水分减少,结果使细胞萎缩,体积变小,细胞新陈代谢的速率减慢 (2)细胞内多种酶的活性降低 (3)细胞内的色素(主要是脂褐素)逐渐积累,妨碍细胞内物质的交流和传递,
2、影响细胞正常的生理功能 (4)细胞呼吸速率减慢,细胞核体积增大,核膜内折,染色体收缩,染色加深 (5)细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低,3.细胞的凋亡坏死和癌变的比较,【典例1】 (2009安徽理综)细胞的分化衰老和凋亡是普遍存在的生命现象下列有关叙述正确的是(B ) A.人体各种组织细胞的衰老是同步进行的 B.人的早期胚胎有尾,尾部细胞随着发育逐渐凋亡 C.细胞癌变是细胞高度分化的结果 D.皮肤上的“老年斑”是细胞凋亡的产物,解析 人体内各组织细胞的寿命有长有短,每时每刻都有细胞的衰老,同时也有新细胞的产生,可见人体各种组织细胞的衰老并不是同步进行的;细胞癌变是原癌基因和抑癌基因在各种因
3、素的影响下发生突变,导致细胞的分裂和分化失控,是细胞不正常分化的结果;皮肤上的“老年斑”是衰老细胞中色素积累形成的,不是细胞凋亡的产物,知识总结 (1)细胞凋亡与细胞分裂细胞分化及衰老一样,是细胞在成长过程中的正常活动,不能错误地理解为对机体不利;(2)在细胞的分化衰老凋亡及癌变过程中,只有细胞癌变时才发生遗传物质的变化,其余过程均未发生遗传物质的改变,【互动探究1】 (2011南昌调研)下列有关细胞生理状态的叙述,正确的是(D ) A.衰老的生物体中,所有的细胞都处于衰老状态 B.癌变的细胞形态结构发生改变,细胞膜表面的糖蛋白增加 C.细胞分化既能使细胞数量增加,也能使细胞种类增加 D.细胞
4、坏死后,代谢停止;细胞癌变,则其代谢增强,解析 衰老的生物体内,也有细胞产生;癌变的细胞细胞膜表面的糖蛋白减少;细胞分化不能使细胞数量增加,但能增加细胞的种类;细胞坏死后,代谢停止,癌细胞有无限增殖的能力,即分裂旺盛,代谢增强,考点整合二:植物细胞工程,1.植物组织培养,(1)原理:植物细胞的全能性,(2)过程,(3)应用:快速繁殖;培育无病毒植物;生产药物食品添加剂香料色素和杀虫剂等;制造人工种子;转基因植物的培育等 2.植物体细胞杂交 (1)概念:用来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞,并且把杂种细胞培育成植物体的方法 (2)原理:膜的流动性和细胞的全能性,(3)植物体细胞杂交首先要去除
5、细胞壁,原因是细胞壁阻碍了植物原生质体的融合;目前最常用的去除细胞壁的方法是酶解法,也就是在温和的条件下用纤维素酶果胶酶等分解植物细胞的细胞壁 (4)人工诱导原生质体融合的方法有物理法和化学法两大类:物理法是利用离心振动电刺激等促使原生质体融合;化学法是用聚乙二醇等试剂作为诱导剂诱导融合,(5)过程:两种不同品种的植物细胞AB进行细胞融合的过程如下:,(6)意义:体细胞杂交克服了远源杂交不亲和的障碍,大大拓展了用于杂交亲本组合的范围,培育的新品种能表现两个亲本的优良性状可以定向地改造生物的遗传物质,使其表达双亲的性状,总结提升 1.植物组织培养 (1)植物组织培养技术培育出的新个体中,遗传物质
6、只来自一个亲本 (2)植物组织培养技术获得新个体的生殖方式要视具体情况而定,如: 花药离体培养获得的单倍体植株有性生殖 胡萝卜韧皮部细胞离体培养获得的植株无性生殖,(3)植物激素能影响植物细胞的脱分化过程:当细胞分裂素与生长素共同使用时,能强烈地刺激愈伤组织的形成植物激素还会影响到再分化过程中芽和根的发生:当细胞分裂素与生长素的浓度比高时,有利于芽的发生;当细胞分裂素与生长素的浓度比低时,则有利于根的发生,2.植物体细胞杂交 (1)植物体细胞杂交培育出的新个体具有两个亲本的遗传物质,但其生殖方式属于无性生殖植物体细胞杂交的过程实际上是不同植物体细胞的原生质体融合的过程 (2)原生质体间的融合是
7、随机的,原生质体A和原生质体B融合时会形成3种融合细胞,即AB型AA型和BB型,其中AB型是植物体细胞杂交所需要的杂种细胞,其余两种应在植物体细胞杂交过程中被筛选出去植物AB如果都是二倍体,则杂种细胞中含4个染色体组,称为异源四倍体,(3)植物体细胞杂交的结果是产生杂种植株;尚未解决的问题是让杂种植株按照人们的需要表现出亲代的优良性状,【典例2】 (2010全国新课标)请回答: (1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴该技术可以保持品种的_,繁殖种苗的速度_离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养,最终能够形成完整的植株,说明该叶肉细胞具有该植物的全部_ (2)把试管苗转接到新的培养基上时,需要在
8、超净工作台上进行,其原因是避免_的污染,遗传特性,快,遗传信息,微生物,(3)微型繁殖过程中,适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗_,而与_配比适宜时可促进芽的增殖若要抑制试管苗的生长,促使愈伤组织产生和生长,需要使用的生长调节剂是_(脱落配2,4-D),生根,细胞分裂素,2,4-D,(4)将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后,单株鲜重和光合作用强度的变化如图据图分析,随着培养基中蔗糖浓度的增加,光合作用强度的变化趋势是_,单株鲜重的变化趋势是_据图判断,培养基中不含蔗糖时,试管苗光合作用产生的有机物的量_(能不能)满足自身最佳生长的需要,逐渐减小,先增加后下降,不能,(5)
9、据图推测,若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力,应_(降低,增加)培养基中蔗糖浓度,以便提高试管苗的自养能力,降低,【互动探究2】 关于植物体细胞杂交技术,错误的说法是(B) A.可以突破自然生殖隔离的限制而得到种间杂种植株 B.使用聚乙二醇可以诱导两种愈伤组织细胞直接融合 C.此项技术往往需要使用纤维素酶和果胶酶处理待融合细胞 D.植物组织培养是实现体细胞杂交的最基础的技术手段 解析 由于愈伤组织细胞的最外层是细胞壁,阻拦了细胞膜之间的融合,因此使用聚乙二醇是不能诱导两种愈伤组织细胞直接融合的,考点整合三:动物细胞工程 1.动物细胞工程常用的技术手段 动物细胞工程常用的技术手段有动
10、物细胞培养动物细胞融合单克隆抗体胚胎移植和核移植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)动物细胞培养过程,(2)应用:生产一些具有重要价值的生物制品,如病毒疫苗干扰素单克隆抗体等;用于检测有毒物质;用于某些移植,如取烧伤病人的皮肤通过培养来进行皮肤移植 (3)细胞株:原代培养的细胞一般传至10代左右就不容易传下去了,但有极少数细胞能够度过“危机”而继续传下去,这些存活的细胞一般能够传到4050代,这种传代细胞叫做细胞株其遗传物质没有发生改变,(4)细胞系:当细胞株传到50代以后又会出现“危机”不能再传下去但是有部分细胞的遗传物质发生了改变,并且带有癌变的特点
11、,有可能在培养条件下无限制地传代下去,这种传代细胞称为细胞系,3.动物细胞融合 (1)原理:细胞膜的流动性 (2)方法:与植物原生质体诱导融合的方法类似还常用灭活的病毒作诱导剂 (3)过程:细胞准备细胞融合杂种细胞选择杂种细胞克隆 (4)最重要用途:制备单克隆抗体,4.单克隆抗体 (1)单克隆抗体的概念:用单个杂交瘤细胞增殖产生的化学性质单一特异性强的抗体 (2)原理:利用癌细胞无限增殖的特性和一种B淋巴细胞只能产生一种抗体的特性 (3)过程,解析 (1)植物组织培养属于无性繁殖,后代能够保持亲本的遗传特性植物微型繁殖技术能够实现快速繁殖植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性,即已经分化的细胞
12、,仍然具有发育成完整个体的潜能(2)植物组织培养接种和试管苗转接过程中都需要无菌操作,以避免微生物(杂菌)污染(3)微型繁殖培养基中使用的生长素与细胞分裂素比例不同,可以分别诱导根芽的形成使用高浓度的植物生长素类似物(如2,4-D)可以抑制试管苗的生长,(4)(5)分析图中曲线可知:光合作用强度随着培养基中蔗糖浓度的增大而下降,但单株鲜重的变化趋势是先增加后下降培养基中不含蔗糖时,光合作用强度最大,但由于该时期光合作用产生的有机物积累量较少,不能满足自身最佳生长的需要在蔗糖浓度为1%左右时,单株鲜重达到最大,此时有机物的量满足自身最佳生长需要,总结提升,1.植物组织培养和动物细胞培养的比较,2
13、.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较,3.单克隆抗体的制备 (1)在制备单克隆抗体时,需经过两次筛选,但其目的不同第一次筛选是在B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后,因为有三种融合情况(只考虑两个细胞融合):B淋巴细胞与B淋巴细胞融合骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合,而只有B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞才是需要的杂种细胞第二次筛选是在杂交瘤细胞中筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞两次筛选都需要选择性培养基,(2)单克隆抗体制备的三个环节:一是抗原刺激,这是产生抗体的必要条件,受到刺激后的B淋巴细胞增殖分化成效应B细胞二是细胞的融合,需要诱导剂和植物细胞的诱导方法大体相同,又增加了
14、一种用灭活的病毒作为诱导剂的方法,即用灭活的仙台病毒作为诱导剂三是对杂交瘤细胞的培养,可以在小鼠的腹腔内进行体内培养,也可以在培养液中进行体外培养,【典例3】 (2010四川理综)某实验室做了下图所示的实验研究下列相关叙述,正确的是( ),A.与纤维母细胞相比,过程形成的诱导干细胞的全能性较低 B.过程是诱导干细胞的结构和遗传物质发生稳定性差异的过程 C.每个Y细胞只产生一种抗体,故过程不需用选择性培养基进行筛选 D.过程产生的单抗,不需细胞膜上载体蛋白的协助就能释放到细胞外 答案 D,解析 过程产生的单抗是通过胞吐的方式释放到细胞外,该过程依赖膜的流动性;与纤维母细胞相比,过程形成的诱导干细
15、胞分裂能力强,分化程度低,故其全能性较高;过程是细胞分化,其实质是基因的选择性表达使细胞的结构和功能发生稳定性差异;因从小鼠体内获取的Y细胞(浆细胞)种类不单一,与X细胞融合形成的杂交瘤细胞种类也不单一,故过程需用选择培养基筛选出产生抗H1N1病毒的抗体的杂交瘤细胞,点拨 本题以流程图的形式综合考查细胞的分化,细胞的全能性及单抗的制备,试题难度适中,考查了学生综合运用知识的能力,对Y细胞种类的正确分析是解答本题的关键,【互动探究3】 下列关于动物细胞培养的叙述,正确的是(D ) 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
16、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,解析 由于接触抑制,动物细胞培养时只能形成单层细胞,A项错误;克隆培养法在培养时,由于所有子代细胞来自于一个亲代细胞,所以基因型一般都相同,B项错误;二倍体细胞的传代培养次数通常是有限的,只有少数细胞遗传物质发生改变,才能无限增殖,C项错误;恶性细胞系的细胞具有癌变的特点,可进行传代培养,D项正确 点拨本题考查动物细胞培养的基础知识,属于容易题得分的关键是详细具体掌握教材中的重要结论,高考链接,1.(2010浙江理综)将无根的非洲菊幼苗转入无植物激素的培养基中,在适宜的温度和光照等条件下培养一段时间后,应出现的现象是( ),解析:植物组织培养过程中,由外植体脱分化形成愈伤组织需要一定量的生长素和细胞分裂素,愈伤组织再分化形成根芽的过程也需要一定浓度的生长素和细胞分裂素,且生长素和细胞分裂素的不同配比对形成根芽的影响不同本题中的无根幼苗本身
