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1、第40讲 细胞工程,考情分析 备考导航,考点一 植物细胞工程,知识梳理 自主学习 夯实基础,1.细胞工程的概念理解 (1)原理:细胞生物学和 。 (2)操作水平: 或细胞器水平。 (3)目的:按照人的意愿来改变 或 。 (4)根据操作对象的不同分类:植物细胞工程和 。 2.植物细胞的全能性 (1)概念: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 的潜能。 (2)物质基础:细胞中具有本物种 。,分子生物学,细胞水平,细胞内的遗传物质,获得细胞产品,动物细胞工程,完整生物体,全部遗传信息,3.植物组织培养技术 (1)概念理解 培养对象: 。 培养条件:无菌、人工配制的培养基、相关激素等人
2、工控制条件。 培养结果:产生愈伤组织、丛芽,最终形成 。,离体的植物组织、器官或细胞,完整的植株,愈伤组织,4.植物体细胞杂交技术,(1)过程为去除 获得具有活力的原生质体,常用方法是酶解法,所用到的酶是 。 (2)过程是原生质体的融合,人工诱导的物理法包括 . 等;化学法一般用 作诱导剂。 (3)过程是原生质体融合后再生出 ,这是原生质体融合成功的标志。,细胞壁,纤维素酶和果胶酶,离心、振动、电激,聚乙二醇,细胞壁,5.植物细胞工程的应用 (1)植物繁殖的新途径: 微型繁殖:用于 优良品种的植物组织培养技术。 作物脱毒:选取作物 等无毒组织进行组织培养,获得脱毒苗的技术。 人工种子:以植物组
3、织培养得到的 、不定芽、顶芽、腋芽等材料,经过人工薄膜包装得到的种子,可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。 (2)作物新品种的培育:单倍体育种和 的利用。 (3)细胞产物的工厂化生产:即利用 技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。,快速繁殖,茎尖、根尖,胚状体,突变体,植物组织培养,【深挖教材】 植物体细胞杂交过程中,杂种植株属于哪种变异类型?属于几倍体植物? 提示:杂交植株的变异类型属于染色体变异,杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和,杂种植株属于异源多倍体。,重点透析 剖析考点 拓展深化,1.植物组织培养和植物体细胞杂交的比较,2.脱分化和再分化的比较,【清错
4、破疑】植物细胞工程中5个易错点 (1)幼嫩的组织脱分化较为容易,如茎尖、根尖、形成层细胞易脱分化,而植物的茎、叶和成熟的组织则较难。 (2)对外植体要进行消毒处理,而对各种器械要彻底灭菌。 (3)不同细胞的全能性不同,具体表现为:受精卵生殖细胞体细胞,离体细胞的全能性表达与分化程度呈负相关,但生殖细胞特殊。 (4)利用植物组织培养生产细胞产物时,有时只需将外植体培养到愈伤组织,从愈伤组织中获取产物。 (5)人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。,题组例练 分类例练 提炼方法,1.如图是植物体细胞杂交过程示意图,如果A、B植物均为二倍体,据图分析回答: (1)图中所示过程的原理有: 。
5、(2)图中的过程是 。 (3)植物体细胞融合成功的标志是 ,其产生与细胞内 (细胞器)有关。 (4)和过程分别是 和 的过程。则该杂种植株有 个染色体组。,解析: (1)植物体细胞杂交过程中有原生质体A和原生质体B的融合过程,其原理是细胞膜具有流动性;将杂种细胞培育成新的个体,其原理是植物细胞具有全能性。(2)图中的过程是去除植物细胞壁,制备原生质体。(3)植物体细胞融合成功的标志是形成新的细胞壁,植物细胞壁的形成与高尔基体有关。(4)杂种细胞通过脱分化形成愈伤组织,再经再分化形成杂种植株。图中杂种植株是由两个二倍体的细胞融合成的杂种细胞培育成的新个体,含有四个染色体组。,答案: (1)细胞膜
6、具有流动性、植物细胞具有全能性(缺一不可) (2)(去壁)制备原生质体 (3)形成新的细胞壁 高尔基体 (4)脱分化 再分化 四,2.(2015江苏扬州期中)如图是“白菜甘蓝”杂种植株的培育过程(已知两种植物均为二倍体)。请据图回答有关问题: (1)过程所用的酶为 。 (2)由杂种细胞形成杂种植株的原理是 。 这种育种方法的优点是 。 (3)某同学提出,用图1所示方法不能获得纯种,若用白菜和甘蓝的花粉细胞代替图中的体细胞,再采用图1所示的过程即可获得纯种。该同学的方案中有缺陷,请对该方案加以完善: 。,(4)在图1中阶段所用培养基中含有植物激素X和植物激素Y,逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓
7、度比,未分化细胞群的变化情况如图2所示。请据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系: 当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时,未分化细胞群经分裂形成 ; 当植物激素X与植物激素Y的浓度比 时,未分化细胞群分化形成芽; 当植物激素X与植物激素Y的浓度比 时,未分化细胞群分化形成根。 (5)图中将杂种细胞培育成杂种植株用到了植物的组织培养技术,请列举该技术在作物新品种培育方面的另一用途: 。,解析:(1)图中是去除细胞壁获得原生质体的过程,该过程常用酶解法,即用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。(2)由杂种细胞形成杂种植株的原理是植物细胞的全能性,这种育种方法的优点是克服了远缘杂交不亲
8、和的障碍。(3)用白菜和甘蓝的花粉细胞代替图中的体细胞,得到白菜甘蓝的幼苗用秋水仙素处理后再筛选,即可获得纯合体。(4)生长素能诱导生根,据此分析图2:激素X是细胞分裂素,激素Y是生长素。当植物激素X细胞分裂素与植物激素Y生长素的浓度比等于1时,未分化细胞群经分裂形成愈伤组织;当植物激素X细胞分裂素与植物激素Y生长素的浓度比大于1时,未分化细胞群分化形成芽。当植物激素X细胞分裂素与植物激素Y生长素的浓度比小于1时,未分化细胞群分化形成根。(5)植物组织培养技术在作物新品种培育方面的用途有单倍体育种、突变体的利用。,答案:(1)纤维素酶和果胶酶 (2)植物细胞的全能性 克服了远缘杂交不亲和的障碍
9、 (3)应该对得到的白菜甘蓝幼苗用秋水仙素处理后再筛选 (4)愈伤组织 大于1 小于1 (5)单倍体育种、突变体的利用,考点二 动物细胞培养和核移植技术,知识梳理 自主学习 夯实基础,1.动物细胞培养 (1)培养过程,(2)培养条件 无菌无毒环境:通常在培养液中添加一定量的 ,以防培养过程中的污染。此外,定期 培养液,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、微量元素之外还通常需加入 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:CO2和O2。O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是 . 。 (3)应用 生物制品的
10、生产、检测 、医学研究。,抗生素,更换,血清、血浆,维持,培养液的pH,有毒物质,2.动物体细胞核移植技术 (1)过程,(2)原理: 。 (3)应用:加速家畜 进程,促进优良畜群繁育。 保护 。 生产医用蛋白。 作为导体移植的 。 用于组织器官的 。,动物体细胞核具有全能性,遗传改良,濒危物种,供体,移植,【深挖教材】 1.动物细胞培养过程中,两次用到胰蛋白酶,其作用有何不同? 提示:动物细胞培养中两次用到胰蛋白酶,第一次的目的是处理剪碎的组织使之分散成单个细胞,第二次的目的是使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来。 2.原代培养与传代培养的分界点是什么? 提示:原代培养与传代培养的分界点为在原代培养的基
11、础上分瓶继续培养。一般认为110代为原代培养,10代之后为传代培养。 3.核移植技术获得的动物为什么与供核动物性状不完全相同? 提示:核外线粒体中的DNA是来自受体卵母细胞;性状是基因与环境共同作用的结果;有可能发生可遗传的变异。 4.核移植技术中,为什么选去核的卵母细胞作为受体细胞? 提示:(1)卵细胞大,易于操作。 (2)卵黄多,营养丰富,为发育提供充足的营养。 (3)能激发重组细胞分裂分化。,重点透析 剖析考点 拓展深化,动物细胞培养和动物体细胞核移植的比较,【深化拓展】 植物组织培养和动物细胞培养的比较,题组例练 分类例练 提炼方法,1.(2015湖北武汉模拟)如图所示为动物细胞培养的
12、基本过程示意图。 请回答: (1)容器A中放入的一般是幼龄动物的器官或组织,原因是其细胞 ,易于培养。培养时先要剪碎,然后用 分散细胞,制成B瓶中的细胞悬液。将细胞悬液转入C瓶中进行的初次培养称为 。 (2)细胞正常培养了一段时间后,发现细胞绝大部分死亡,只有极少数细胞存活,这是因为存活的细胞发生了 ,可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为 代以内,以保持细胞正常的 核型。,(3)C、D瓶中的培养液为保证无菌、无毒的环境,需要添加一定量的 。培养过程中还需要提供O2和CO2等气体环境,CO2的作用主要是 。 (4)动物细胞体外培养时,通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。如图2是血
13、清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。据图可知,培养 细胞一定需要添加血清。,解析:(1)幼龄动物的器官或组织的细胞分裂能力强,易于培养。胰蛋白酶水解细胞间质蛋白能使组织分散成单个细胞,制成细胞悬液。细胞悬液在培养瓶中的初次培养称为原代培养。(2)细胞在体外分裂次数有限,极少数细胞发生突变后,可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内,以保持细胞正常的二倍体核型。(3)C、D瓶中的培养液为保证无菌、无毒的环境,需要添加一定量的抗生素。培养过程中还需要提供O2和CO2等气体环境,CO2的作用主要是维持培养液的pH。(4)分析曲线图:是否添加血清对于癌细胞的增殖影响不大,而对于正
14、常细胞增殖影响很大,故培养正常细胞一定需要添加血清。,答案:(1)分裂能力强 胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) 原代培养 (2)突变 10 二倍体 (3)抗生素 维持培养液pH (4)正常,2.科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛,如果要加速转基因奶牛的繁育,可以对此转基因奶牛进行克隆(如图所示),请结合图示回答下列问题: (1)在进行细胞培养时,要对取自转基因奶 牛的组织细胞进行分离,形成单个细胞,这 个过程中需要利用 酶处理。 (2)形成重组细胞时应选用 期的卵母细胞,并去掉其细胞核的原因是 。 (3)如果重组细胞为贴附性细胞,则在进行原代培养时,会表现出 和 等特点。 (4)图中犊
15、牛并非是对体细胞核供体母牛100%的复制,其原因主要有 、 。 (5)上图中所示的生物技术整体被称为 , 其包括的具体生物技术有 、 等。转基因奶牛的克隆成功,说明了动物 具有全能性。,解析: 图中所示技术为动物体细胞核移植技术,其中应用到的生物技术包括动物细胞培养、细胞核移植、胚胎移植等。转基因奶牛的克隆成功,说明了动物体细胞的细胞核具有全能性。在动物细胞培养过程中,一般用胰蛋白酶将细胞分散开,获得细胞悬液。如果重组细胞为贴附性细胞,在进行原代培养时,会表现出贴壁生长和接触抑制等特点。在细胞核移植形成重组细胞的过程中一般选用处于减数第二次分裂中期的卵母细胞,去除其细胞核是为了保证克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。克隆出的个体细胞质中的遗传物质来自卵母细胞,并且生物性状的表达还受到环境因素的影响,所以图中犊牛并非是对体细胞核供体母牛100%
