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1、第十九章 细胞工程,考点48 植物细胞工程,高考考法突破,考法1 植物细胞工程的过程,应试基础必备,考法2 植物细胞工程的应用,1. 细胞工程的概述,应试基础必备,（1）原理方法：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）达到目的：改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。 （4）类型：根据操作对象的不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程。,（1）概念：指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）原理（理论基础）：细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。 （3）过程,2. 植物体细胞杂交,过程a为去除细胞壁获得具有
2、活力的原生质体，常用方法是酶解法，所用到的酶是纤维素酶和果胶酶。 过程b是原生质体的融合，人工诱导的物理法包括离心、振动、电激等；化学法一般用聚乙二醇(PEG)作诱导剂。 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。 植物体细胞杂交的意义：克服远缘杂交不亲和的障碍，培育作物新品种。,（1）植物繁殖的新途径 微型繁殖：保持优良品种的遗传特性，高效快速地实现大量繁殖 作物脱毒：利用分生区附近（如茎尖）组织培养获得脱毒苗 人工种子：胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等包上人工种皮制成 （2）作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用 （3）细胞产物的工厂化生产：培养到愈伤组织阶段,3.
3、植物细胞工程的应用,（1）原理：原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性，杂种细胞发育成杂种植株利用了细胞的全能性。 （2）形成标志：新的细胞壁的生成。 （3）终点：培育成杂种植株。 （4）杂种植株特征：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。,1. 关于植物体细胞杂交,高考考法突破,考法1 植物细胞工程的过程,(5)植物组织培养和植物体细胞杂交的比较,（6）植物体细胞杂交过程中去除细胞壁的方法及原理 植物细胞壁的存在阻碍了植物细胞的融合，用酶解法既能去除细胞壁，又能保持细胞的完整性。植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此需要用纤维素酶和果胶酶。,(1)结果不同体细胞杂
4、交:不管染色体数、基因组还是染色体组都采用直接相加；植物有性杂交:先减半再相加【注意】在减数分裂过程中前者染色体联会正常，后者由于染色体联会异常导致后代不育。,2.对植物体细胞杂交和有性杂交的比较,(2)适用的定律不同有性生殖过程中符合孟德尔遗传定律 植物体细胞杂交：属于无性生殖，不符合孟德尔遗传定律,(1)分化、脱分化和再分化的辨析 分化：由种子发育成植株的过程中要经过细胞分化才能形成不同的组织和器官 脱分化：诱导植物的根、茎或叶等已经分化的细胞，使其失去特有的结构和功能而转变成未分化状态 再分化：植物的根、茎或叶等脱分化后形成具有分生能力的愈伤组织，愈伤组织再经过分化形成植株的过程,3.两
5、组概念辨析,（2）原生质、原生质体、原生质层、原生质滴的辨析 原生质：细胞内的生命物质。一个动物细胞就是一团原生质。植物细胞除去细胞壁以外的部分就是原生质 原生质体：除去细胞壁以外的植物细胞 原生质层：包括植物细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。不包括细胞核和细胞液 原生质滴：动物精子形成过程中，细胞核变为精子的头，高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体演变为线粒体鞘。细胞内的其他物质浓缩为球状，叫作原生质滴。原生质滴随着精子的成熟向后移动最后脱落,海南生物201731，15分甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题
6、： （1）以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是_。 （2）甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到_。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是_（填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”）。 （3）图中A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是_。A中的愈伤组织是叶肉细胞经_形成的。（4）若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，_（填“
7、能”或“不能”）采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是_。,【解析】（1）外植体在一定条件下进行组织培养获得试管苗的原理是植物细胞的全能性。 （2）一分子蔗糖水解后可得到一分子葡萄糖和一分子果糖；若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是具有整套遗传物质，即具有完整的细胞核。 （3）在植物组织培养过程中加入的细胞分裂素、生长素的比例不同，培养的结果不同；外植体经脱分化形成愈伤组织，再分化形成完整的植株。 （4）依题意不能采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，用花粉粒进行组织培养得到的花卉基
8、因型不同于原植株。 【答案】（1）植物细胞的全能性 （2）葡萄糖、果糖 具有完整的细胞核 （3）细胞分裂素、生长素 脱分化 （4）不能 对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株,考法2 植物细胞工程的应用,1.植物繁殖的新途径,（1）微型繁殖：不仅可以保持优良品种的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。 （2）脱毒植物的培养与检测 培育脱毒植株的原因：无性繁殖作物受到病毒的侵染，从而导致品种严重退化、产量降低和品质变差。培育方法：利用植物分生组织进行培养，可以使新长成的植株脱除病毒。原理：茎尖等分生
9、组织中病毒极少，甚至无病毒（病毒在植物体内分布不均匀）；植物细胞的全能性。,检测病毒存在的方法： a.在分子水平上用DNA分子杂交技术检测病毒的基因； b.在分子水平上利用抗原抗体的杂交反应检测病毒的蛋白质，进而判断病毒是否存在； c.在个体水平上通过采用病毒侵染，观察个体是否发生病变的方法进行检测。,（3）人工种子 ：如图是人工种子的结构示意图：,获取方法：以植物组织培养得到的胚状体，不定芽、顶芽和腋芽等为材料，用人工薄膜包装。 人工胚乳中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳以及抗生素、有益菌等，以利于胚状体生长发育成幼苗。 人工种子的优点 a. 解决了某些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率
10、低等问题,b. 固定杂种优势。天然种子在遗传上具有因减数分裂引起的重组现象，会造成某些遗传性的改变，而人工种子则可以完全保持优良品种的遗传特性。 c.快捷高效的繁殖方式。天然粽子在生产上受季节的限制，一般每年只能繁殖12次，有些甚至十几年才繁殖一次，而人工种子生产不受季节限制，而且快捷高效。 d. 可控制植物的生长发育与抗逆性。针对植物种类和土壤条件，在人工种子的包裹中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及抗生素、有益菌等。 e. 用人工种子播种可以节约粮食 f. 人工种子可以进行工业化生产，提高农业的自动化程度。,(1)单倍体育种：花药离体培养过程就是植物组织培养过程优点：后代不发生性状
11、分离，都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短了育种年限 (2)突变体的利用：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断分生状态，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。从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种,2.作物新品种的培育,(1)方法：利用植物组织培养技术大量生产某些细胞产物 (2)产物种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等,3.细胞产物的工厂化生产,（）选育的融合藻应具有A藻 与B藻 的优点。 （）诱导融合前需用纤维素酶处理两种藻，其目的是获得 。 （）通过以下三步筛选融合藻，步骤 可淘汰藻，步骤 可淘汰生长速率较慢的
12、藻落，再通过步骤 获取生产所需的融合藻。 步骤a：观察藻落的大小。步骤b：用不含有机碳源（碳源生物生长的碳素来源）的培养基进行光照培养。步骤c：测定DHA含量。,（）以获得的融合藻为材料进行甲、乙、丙三组实验，结果如图。甲组条件下，融合藻产生H的细胞器是 ；丙组条件下产生ATP的细胞器是_。 与甲、丙两组相比，乙组融合藻生长速率较快，原因是在该培养条件下 。甲、乙两组DHA产量均较高，但实际生产中往往采用甲组的培养条件，其原因是_。,【解析】（1）根据题中表格可以看出，A藻自养，能产生DHA,但生长速率低；B藻异养，不能产生DHA，但生长速率快。所以利用细胞融合技术选育一种具有两种藻优良性状的
13、高产融合藻。（2）纤维素酶能催化纤维素分解，进而分解真核藻类的细胞壁，获得原生质体，进行细胞融合。（3）首先根据步骤a，观察藻落的大小，可以淘汰生长速率较慢的A藻，将直径大的藻落即生长速率较快的B藻和融合藻筛选出来，然后通过步骤b用不含有机碳源的培养基进行光照培养，淘汰异养的B藻落，再通过步骤c将能产生DHA的A-B融合藻筛选出来。（4）甲组融合藻在有光照的条件下，既可以进行呼吸作用，也可以进行光合作用，产生H的细胞器是线粒体和叶绿体。丙组在黑暗的条件下，融合藻利用葡萄糖只进行呼吸作用，产生ATP的细胞器只有线粒体。与甲、丙两组相比，乙组在光照条件下可以进行光合作用，也可以利用培养基中的葡萄糖
14、，既可自养也可异养；甲、乙两组相比，甲组是常用的培养条件，原因是融合藻是自养生物，可以利用光能合成有机物，不需添加葡萄糖，降低了生产成本，还可以防止异养的杂菌生长。,【答案】（1）产生DHA,自养特性快速生长 （2）原生质体 （3）b a c （4）线粒体、叶绿体 线粒体 融合藻既能光能自养又能异养 融合藻利用光能和简单的无机物即能生长，不需添加葡萄糖，可降低成本，也可防止杂菌生长,考点49 动物细胞工程,高考考法突破,考法3 动物细胞培养与核移植的过程及应用,应试基础必备,考法4 动物细胞融合技术与单克隆抗体的制备,应试基础必备,1.动物细胞培养,（1）原理：细胞增殖。 （2）动物细胞培养的
15、过程,（3）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；通常在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染；定期更换培养液，以便清除代谢产物，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。 营养：除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外，通常还需要加入血清、血浆等天然成分。 适宜温度和pH：温度为36.50.5，pH为7.27.4. 气体环境：5%CO2维持培养液pH.,（4）动物细胞培养技术的应用 生产病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等 用于基因工程作为受体 用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性 用于生理、病理、药理等方面的研究,（1）哺乳动物核移植分类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植。 （2）体细胞核移植的过程 过程：动物体细胞克隆包括动物细胞核移植和胚胎移植两个过程。 原理：动物细胞核具有全能性。 核移植过程(以高产奶牛克隆为例),2.动物体细胞核移植技术和克隆动物,（3）体细胞核移植技术的应用前景 加速家畜遗传进程，促进优良畜群繁育。 保护濒危物种。 转基因克隆动物可以作为生物反应发生器。 为器官移植提供供体。 为胚胎发育及衰老过程的研究提供证据。 用克隆动物做疾病模型。 （4）存在的问题 动物克隆成功率低，不到克隆胚胎的10%。 大多数克隆动物表现出遗传缺陷。 对克隆动物食品的安全问题存在争议。,
