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1、走向高考走向高考 生物生物路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 高考总复习高考总复习现代生物科技专题现代生物科技专题选修三选修三第二讲细胞工程第二讲细胞工程选修三选修三基基 础础 回回 顾顾2考考 点点 突突 破破3课课 时时 作作 业业4考考 纲纲 要要 求求1考考 纲纲 要要 求求1植物的组织培养()。2动物细胞培养与体细胞克隆()。3细胞融合与单克隆抗体()。基基 础础 回回 顾顾分子生物学分子生物学细胞整体水平或细胞器水平细胞整体水平或细胞器水平细胞内的遗传物质细胞内的遗传物质动物细胞工程动物细胞工程 细胞的全能性细胞的全能性完整生物体完整生物体全部遗
2、传信息全部遗传信息离体的植物器官、组织、细胞离体的植物器官、组织、细胞完整的完整的植株植株脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织再分化再分化不同种不同种杂种细胞杂种细胞新的植物体新的植物体 细胞壁细胞壁纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶细胞膜具有细胞膜具有一定的流动性一定的流动性离心、振动、电激离心、振动、电激聚乙二醇聚乙二醇(PEG) 细胞壁细胞壁细胞的全能性细胞的全能性 植物组织培养植物组织培养克服了远缘杂交不亲和的障碍克服了远缘杂交不亲和的障碍 微型繁殖微型繁殖 作物脱毒作物脱毒人工薄膜人工薄膜胚状体胚状体突变体的利用突变体的利用 胰蛋白酶胰蛋白酶原代培养原代培养胰蛋白酶胰蛋白酶传代培养传代培养 培
3、养液培养液抗生素抗生素代谢产物代谢产物血清、血浆血清、血浆 36.50.57.27.45%CO2维持培养液的维持培养液的pH有毒物质有毒物质 细胞培养细胞培养去核去核重组细胞重组细胞胚胎移植胚胎移植供体供体 动物体细胞核具有全能性动物体细胞核具有全能性 产生新个体产生新个体遗传改良遗传改良濒危物种濒危物种供体供体移植移植 细胞膜的流动性细胞膜的流动性灭活的病毒灭活的病毒有性杂交方法有性杂交方法远缘杂交远缘杂交单克隆抗体单克隆抗体 2单克隆抗体(1)制备过程杂交瘤细胞杂交瘤细胞能产生所需抗体能产生所需抗体灵敏度高灵敏度高 诊断试剂诊断试剂运载药物运载药物 1研究人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼
4、苗的成苗率和脱毒率的影响，实验结果如下图，请思考：(1)实验结果表明，茎尖大小与脱毒率、成苗率关系如何？(2)马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为多少mm？提示(1)据图可知，茎尖越小脱毒率越高，成苗率越低。(2)当茎尖大小为027mm时脱毒率和成苗率相对都较高。2单克隆抗体制备过程中两次筛选的目的是什么？提示单克隆抗体制备过程中两次筛选的目的：第一次筛选是为了得到杂交瘤细胞(用选择培养基筛选)，第二次筛选是为了得到能产生特定抗体的杂交瘤细胞(抗原抗体杂交检测)。答案D解析本题考查植物组织培养的过程与特点。愈伤组织是由未分化的薄壁细胞组成，没有特定的结构和功能，A项错误；二倍体的花粉培养得到
5、的单倍体植株不能产生后代，B项错误；人工种子是用富含营养物质和其他必要成分的凝胶物将胚状体包裹起来，不包含愈伤组织，C项错误；在培养基中加入适量的氯化钠，可以选择出植物的耐盐突变体，D正确。答案D解析制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理；肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2维持培养液pH；为了防止培养过程中杂菌的污染，可向培养液中加入适量的抗生素。答案C解析理解动、植物细胞工程的区别和联系是解题的关键。植物叶肉细胞经脱分化过程可形成愈伤组织；融合植物叶肉细胞时，应先用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁；单克隆抗体制备的过程中，至少要进行两次筛选(筛选杂交瘤细胞和
6、筛选产生单一抗体的杂交瘤细胞)。(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。答案(1)胰蛋白(或胶原蛋白) (2)M(或减中)使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞(或避免卵细胞中的遗传物质对后代
7、造成干扰)(3)贴壁生长(或细胞贴壁) 接触抑制 (4)生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制 生物的性状受环境因素的影响(两空顺序可以颠倒) (5)核移植(或体细胞核移植) 动物细胞培养胚胎移植体细胞的细胞核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
8、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。但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%的复制。考考 点点 突突 破破植物组织培养与动物细胞培养的比较 植物组织培养与动物细胞培养植物组织培养与动物细胞培养技术技术内容内容项目项目植物组织培养植物组织培养动物细胞培养动物细胞培养原理原理细胞的全能性细胞的全能性细胞的增殖细胞的增殖培养基培养基成分成分矿质元素、蔗糖、维生素、植物矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加剂激素和有机添加剂(如甘氨酸、如甘氨酸、琼脂等琼脂等) )，属于固体培养基，属于
9、固体培养基葡萄糖、氨基酸、无机盐、维葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等，属于液体生素、动物血清等，属于液体培养基培养基取材取材较幼嫩的细胞、组织、器官较幼嫩的细胞、组织、器官动物胚胎或出生不久的幼龄动动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织物的器官或组织技术技术内容内容项目项目植物组织培养植物组织培养动物细胞培养动物细胞培养原理原理细胞的全能性细胞的全能性细胞的增殖细胞的增殖培养基培养基成分成分矿质元素、蔗糖、维生素、植物矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加剂激素和有机添加剂(如甘氨酸、如甘氨酸、琼脂等琼脂等) )，属于固体培养基，属于固体培养基葡萄糖、氨基酸、无机盐、维葡萄糖、
10、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等，属于液体生素、动物血清等，属于液体培养基培养基取材取材较幼嫩的细胞、组织、器官较幼嫩的细胞、组织、器官动物胚胎或出生不久的幼龄动动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织物的器官或组织技术技术内容内容项目项目植物组织培养植物组织培养动物细胞培养动物细胞培养培养结果培养结果可以获得植株，也可以获得大量细可以获得植株，也可以获得大量细胞胞只能获得大量细胞，不能得到只能获得大量细胞，不能得到生物个体生物个体应用应用植物快速繁殖与脱毒植物培养植物快速繁殖与脱毒植物培养生产细胞产品生产细胞产品制造人工种子制造人工种子用于转基因植物的培育用于转基因植物的培育生产蛋白质生物
11、制品生产蛋白质生物制品培养皮肤移植的材料培养皮肤移植的材料检测有毒物质检测有毒物质用于生理、病理、药理等的用于生理、病理、药理等的研究研究相同点相同点都需人工条件的无菌操作都需人工条件的无菌操作都是合成培养基都是合成培养基都需适宜的温度、都需适宜的温度、pH等条件等条件高考警示有关细胞全能性及细胞培养的四个注意点(1)具有全能性体现(实现)全能性具有全能性：理论上，活细胞都具有全能性。体现全能性：只有发育成完整个体，才能说明实现了细胞的全能性。(2)细胞全能性的大小比较植物细胞动物细胞。受精卵生殖细胞体细胞。分化程度低的细胞分化程度高的细胞；幼嫩细胞衰老细胞；分裂能力强的细胞分裂能力低的细胞。
12、(3)原代培养和传代培养原代培养：可有两种表述：a细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养；b第1代细胞的培养与传10代以内的细胞培养统称为原代培养。两种表述没有本质区别。传代培养：同样有两种表述：a细胞悬液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养；b传10代以后的细胞培养，统称为传代培养。(4)细胞株和细胞系细胞株：原代培养的细胞一般传至10代左右会出现生长停滞，衰老死亡，少数度过“危机”的细胞能传50代左右，形成细胞株。细胞株的遗传物质并没有发生改变。细胞系：细胞株传至50代以后，会出现第二次危机，少数度过第二次危机的细胞能够无限传代下去，形成细胞系。 细胞系的遗传物质发生了改变，
13、带有癌变细胞的特点。(1)为了获得脱毒植株，外植体往往取自植物的花芽、叶芽等处的分生组织，其原因是_。(2)培养皿中的培养基中除需添加营养物质外，还需要添加植物激素，其目的是诱导外植体_。(3)在生产实践中为获得大量的细胞产物，如紫杉醇，可将_放入液体培养基中，经机械作用分散成单个细胞，制备成细胞悬浮液，再经过_即可获得大量细胞。(4)植物组织培养过程需要在植物生长和繁殖的最适条件下进行，否则在光学显微镜下可能观察到细胞的_发生了异常，进而导致植物性状遗传不稳定甚至出现不育。(5)植物组织培养技术不仅应用于花卉和果树的快速大量繁殖以及脱毒植株的获取，还广泛应用于_、_、_等育种过程。解析(1)
14、刚长出的茎尖或芽尖还没有受到病毒的侵染，因此用这些部位的细胞作植物组织培养的材料，可以获得脱毒植株。(2)在植物组织培养时，常用生长素和细胞分裂素来诱导外植体形成愈伤组织，进而生根发芽，从而形成新的植物体。(3)紫杉醇是细胞代谢产物，可通过对愈伤组织进行机械处理获得大量的单细胞，再经过有丝分裂获得大量子细胞，以形成大量的细胞代谢产物。(4)在植物形成愈伤组织时，很容易发生细胞融合，从而使植物发生染色体结构或数目的变异。(5)植物组织培养技术除了用于微型繁殖、脱毒植株的培育，还可用于植物体细胞杂交育种、基因工程育种和单体育种等多个方面。答案(1)这些部位很少受到病毒等的侵害(2)脱分化和再分化(
15、3)愈伤组织细胞分裂(4)染色体结构与数目(5)植物体细胞杂交育种基因工程育种单倍体育种解析考查动物细胞培养的特点。保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上只能形成单层细胞，所以A错。克隆培养法在培养细胞时由于所有子代细胞都来自于一个亲代细胞，所以基因型一般都相同，B错；二倍体细胞的传代培养在培养10代左右多数会死亡，少数生存下来的细胞在50代左右会大量死亡，只有少数遗传物质改变的才能无限增殖 ，C错。恶性细胞系的细胞有无限增殖的特点，可以进行传代培养。答案D1植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较植物体细胞杂交、动物细胞融合与动物体细胞核移植植物体细胞杂交、动物细胞融合与动物体细胞核移植 植物体细胞杂交植
16、物体细胞杂交动物细胞融合动物细胞融合(单克隆抗体制备单克隆抗体制备) )理论基理论基础础(原理原理) )细胞膜的流动性、细胞的全细胞膜的流动性、细胞的全能性能性细胞膜的流动性、细胞增殖细胞膜的流动性、细胞增殖融合前融合前处理处理酶解法酶解法(纤维素酶、果胶酶纤维素酶、果胶酶) )去去除细胞壁除细胞壁注射特定抗原使正常小鼠产生注射特定抗原使正常小鼠产生免疫反应免疫反应促融促融方法方法物理法：离心、振动、电物理法：离心、振动、电刺激等；刺激等；化学法：聚乙二醇化学法：聚乙二醇(PEG) )物化法：与植物细胞融合相物化法：与植物细胞融合相同；同；生物法：灭活的病毒生物法：灭活的病毒2单克隆抗体制备过
17、程的几个问题分析(1)对动物免疫的原因：B淋巴细胞要经过免疫过程，即接触抗原，增殖分化为有特异性免疫功能的B淋巴细胞，才能产生相应的抗体，所以，与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是浆细胞。(2)在单克隆抗体制备过程中，一般认为有两次筛选过程，第一次是筛选出杂交瘤细胞(用选择培养基)，第二次是进一步筛选出能产生人们所需抗体的杂交瘤细胞。(3)杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质，不仅具有浆细胞产生特异性抗体的能力，还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的能力，从而可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点，而大量生产单克隆抗体。高考警示(1)植物体细胞杂交与动物细胞融合中酶的作用对象不同，纤维素酶和果胶
18、酶作用于细胞壁，而胰蛋白酶等作用于细胞间的蛋白质。(2)在细胞融合时，可出现多种杂种细胞，如B细胞B细胞，骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞，B细胞骨髓瘤细胞。(3)动物细胞融合和植物体细胞杂交，均需对杂种细胞进行筛选，但筛选的方法不同，前者可用免疫法，后者可用机械方法、生理学或遗传学方法。(4)各项技术在使用中一般要借助于其他某种技术的协助，如动物细胞融合、单克隆抗体的制备、胚胎移植、核移植等，其中动物细胞培养是动物细胞工程技术的基础。(5)灭活的病毒保持了其抗原性，但毒性消失。(6)植物杂交细胞在激素诱导下能表达出全能性，但动物杂交细胞的全能性不能表达。3动物体细胞核移植高考警示供体细胞与受体细胞的选择
19、(1)供体细胞：提供细胞核，一般选优良动物的传代10代以内的细胞。(2)受体细胞：去核的减数第二次分裂中期的卵母细胞。卵细胞去核的原因：使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。卵母细胞选择时期及原因：减中期的卵母细胞，此时具备受精能力，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。选卵细胞作为受体细胞的原因：体积大，易于操作；卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养；含有能激发细胞核全能性的物质。(1)若运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)能否得到可育的杂种植株？为什么？_。(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，运用的技术手段是_，依据的原理是_ _。其中过程称为_技术，与过程密切
20、相关的具有单层膜结构的细胞器为_，过程相当于_，过程涉及的细胞分裂方式为_。(3)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄马铃薯”属于_倍体植株。(4)柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物，可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产。若利用此技术，将柴油树细胞培养进行到_(填字母编号)阶段即可。解析(1)番茄和马铃薯属于两种植物，存在生殖隔离，不能通过有性杂交产生后代。(2)过程是把a、b两个原生质体融合在一起，所以称为原生质体融合。过程是在融合的原生质体外再生一层细胞壁，而细胞壁的形成与高尔基体有关。过程的结果是形成了愈伤组织，所以为脱分化。(3)“番茄马铃薯”属于异源多倍体中的异源六
21、倍体。(4)柴油是植物细胞的代谢产物，要实现其工业化生产需将柴油树细胞培养到愈伤组织，然后进行提取。答案(1)不能。不同种的植物存在生殖隔离(2)植物组织培养植物细胞的全能性原生质体融合高尔基体脱分化有丝分裂(3)六(4)eA图中实验小鼠注射的甲是能与抗人体胃癌抗体特异性结合的抗原B利用聚乙二醇、灭活的病毒和电激等方法均可诱导细胞融合获得乙C用特定的选择培养基对乙筛选，融合细胞均能生长，未融合细胞均不能生长D丙需进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选后可获得大量能分泌所需抗体的丁解析图中实验小鼠注射的甲是能与抗人体胃癌抗体特异性结合的抗原，A正确；常用于诱导动物细胞融合的有灭活的病毒、聚乙二醇和
22、电激等，B正确；用特定的选择性培养基进行筛选，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞会死亡，只有融合的杂种细胞才能生长，C错。答案C(1)一般情况下，奶牛所产生的能用于体外受精的卵母细胞往往数量不足，我们通常对供体母牛用_处理。(2)在基因工程中，我们称为_，在进入之前要用_等工具来构建基因表达载体，能实现进入的常用方法是_。(3)图中一般经_处理可以得到，从到过程中一般利用未受精的卵细胞去核后作为受体，而不用普通的体细胞，原因是_。(4)是发育的后代，那么的遗传性状和_相似。如果的数量太少，常用_技术扩增，要实现大批量生产血清白蛋白，提供者的性别应是_。解析(1)超数排卵用促性腺激素进行处
23、理。(2)构建基因表达载体的工具有限制酶、DNA连接酶、载体；将目的基因导入动物受体细胞常用的方法是显微注射技术。(3)动物组织用胰蛋白酶处理可得到单个细胞；分化的动物细胞细胞核的全能性受到限制，但卵母细胞细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质，所以应将细胞核移入去核的卵母细胞中。(4)利用核移植技术培育的后代与供核个体的遗传性状相似；由于要利用乳腺生产药物，所以应选用雌性动物作为核供体。答案(1)促性腺激素(2)目的基因限制性核酸内切酶和DNA连接酶、载体显微注射法(3)胰蛋白酶卵细胞中含有能激发细胞核全能性的物质 (4)荷斯坦奶牛PCR雌性技巧点拨植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法
24、(1)诱导产物(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B)：未融合的细胞：A和B。两两融合的细胞：AA、BB和AB。多细胞融合体。(2)检测方法：对诱导产物中的细胞进行植物组织培养，然后根据得到的植物性状进行判断。若只表现出一种植物的性状，说明是未融合细胞。若得到的是具有两种亲本性状的植物，说明是杂种植株。若得到的是两种亲本性状的植物，且一种植物的性状得到加强，则是多细胞融合体。若得到的是一种植物的性状，但是效果得到加强，则是同种细胞融合的结果。思维导图要点强记1植物组织培养的过程主要包括脱分化和再分化两个阶段，脱分化的结果是形成愈伤组织，再分化的结果是形成根和芽。2植物体细胞杂交需要用酶解法制
25、备原生质体，所用的酶包括纤维素酶和果胶酶。3无论是植物体细胞杂交还是动物细胞融合，都需要诱导。4植物组织培养需要各种营养成分和植物激素，动物细胞培养也需要各种营养成分及血清。5植物体细胞杂交可用于作物育种，动物细胞融合可用于单克隆抗体的制备。6产生单克隆抗体的细胞是杂交瘤细胞，它既能产生单克隆抗体又能无限增殖。答案B解析本题考查了细胞培养的相关基础知识。由于动物细胞和植物细胞培养环境要求和营养物质不同，二者培养时所选的培养基也不同，A正确；植物组织培养过程中不需要胰蛋白酶，B不正确；烟草叶片离体可培养成新个体，体现了细胞的全能性，小鼠杂交瘤细胞由于具备癌细胞持续分裂增殖的特点，可用离体培养增殖
26、，C正确；许多致畸、致癌物质加入细胞培养液后，培养细胞会发生染色体结构和数目的变异，根据变异细胞占全部培养细胞的百分数，可以判断某种物质的毒性，刚刚分裂形成的茎尖细胞一般不含病毒，可用于植物脱除病毒，D正确。答案C解析理解动物细胞培养及融合的过程是解题关键。过程是将高度分化的成纤维母细胞诱导形成干细胞，属于基因重组；过程的实质是基因的选择性表达，属于细胞分化；丙细胞是由B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后形成的，它同时具备了B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的特点：既能无限增殖，又能分泌特异性抗体；过程是动物细胞融合，可使用聚乙二醇作为诱导剂，过程是动物细胞培养产生单克隆抗体，不需要聚乙二醇。答案B解析动物细胞融
27、合技术目前的主要用途是制备单克隆抗体，它可以克服远缘杂交不亲和的障碍，但还不能获得新物种。(3)过程的诱导方法有_和_两大类。(4)过程是细胞壁的再生过程，与此过程密切相关的细胞器是_。(5)过程中进行的细胞分裂方式是_，该过程先诱导细胞分裂形成_，再由它分化形成杂种植物幼苗。(6)融合的细胞需要在培养基上进行培养。人工合成的培养基中除水、蔗糖、维生素、有机添加物、无机物质外，_是植物细胞培养成杂种植物幼苗不能缺少的调节物质。答案(1)纤维素酶、果胶酶(只答纤维素酶也可以)(2)球形(3)物理法化学法(4)高尔基体 (5)有丝分裂愈伤组织(6)植物激素(或生长调节物质)解析(1)过程应使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁获得原生质体。(2)去除细胞壁的原生质体是球形的，在等渗溶液中，细胞形态不变。(3)用物理法和化学法可诱导过程完成原生质体融合。(4)高尔基体与植物细胞壁的形成有关。(5)杂种植株形成杂种幼苗的过程中进行的是有丝分裂，该过程先经过脱分化形成愈伤组织，再由它分化形成杂种植物幼苗。(6)植物组织培养基中除水、蔗糖、维生素、有机添加物、无机物质外，还需要加入植物激素(或生长调节物质)，诱导愈伤组织完成再分化过程，形成杂种植物幼苗。课课 时时 作作 业业
