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1、知识研读知识研读(对应学生用书对应学生用书P161)专题专题 细胞工程细胞工程 植物细胞工程植物细胞工程植物的组织培养。课程标准课程标准(即时巩固解析为教师用书独有即时巩固解析为教师用书独有) 考点一考点一植物组织培养和植物体细胞杂交一、与DNA分子相关的酶考点整合考点整合【特别提醒】植物细胞全能性表达的条件:a.离体、无菌;b.一定的营养物质：水、无机盐、蔗糖、维生素等；c.激素：主要是细胞分裂素和生长素；d.适宜的温度和光照(培养后期)。融合植物细胞成活的标志为产生新的细胞壁，本过程的目的是为了获取杂种植株。【案例1】(2009上海)回答下列有关植物组织培养的问题。(1)用于植物组织培养的
2、植物材料称为_。(2)组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称为_。(3)在再分化阶段所用的培养基中，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度比，未分化细胞群的变化情况如下图所示，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，_；_；_；(4)若植物激素Y是生长素，在植物组织培养中其主要作用是_；则植物激素X的名称是_。(5)生产上用试管苗保留植物的优良性状，其原因是_。【解析解析】本题主要考查植物组织培养相关知识。(1)植物组织培养的材料叫外植体。(2)植物组织培养的核心过程是脱分化与再分化，脱分化指由
3、分化状态变为未分化状态，再分化指由未分化状态变为分化状态。(3)仔细分析所给示意图，可知植物激素X与植物激素Y浓度比为1时，利于愈伤组织的形成，大于1时利于细胞群分化出芽，小于1时利于细胞群分化出根。(4)生长素在植物组织培养中主要作用是促进细胞生长、分裂和分化，植物组织培养过程中除需要生长素外还需要细胞分裂素，二者共同起作用。(5)植物组织培养是一种无性繁殖技术，利于保持亲本的优良性状。 【答案答案】(1)外植体(2)去分化(脱分化) (3)未分化细胞群经分裂形成愈伤组织 当植物激素X与植物激素Y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与植物激素Y的浓度比小于1时，未分化细胞群
4、分化形成根 (4)促进细胞的生长(伸长)、分裂和分化、根的形成细胞分裂素(5)组织培养形成试管苗的过程属于无性生殖，后代不发生性状分离【即时巩固1】(2010全国理综)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，需要在超净工作台上进行，其原因是避免_的污染。(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
5、节剂是_(填“脱落酸”或“2,4D”)。(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_(填“能”或“不能”)满足自身最佳生长的需要。(5)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_(填“降低”或“增加”)培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。【解析解析】(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
6、细胞具有全能性，即已经分化的细胞，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2,4D)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。 【答案
7、答案】(1)遗传特性快遗传信息 (2)微生物 (3)生根细胞分裂素2,4D (4)逐渐减小先增加后下降不能(5)降低考点二考点二植物细胞工程的实际应用一、植物繁殖的新途径1微型繁殖：通过植物组织培养技术快速繁殖优良品种。特点：(1)保护优良品种的遗传特性。(2)高效快速地实现种苗的大量繁殖。2作物脱毒：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。3人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。二、作物新品种的培育单倍体育种和突变体的利用。突变体Aa中A为突变基因，并控制着优良性状，利用单倍体育种方法步骤如下：优点：稳定遗传，缩短育种
8、年限。三、细胞产物的工厂化生产细胞产物有蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。【案例2】野生马铃薯品种的植株具有较强的抗病、抗虫、抗盐碱、抗寒能力，但块茎不能食用。俄、德、芬兰专家共同做实验研究，用野生马铃薯与马铃薯的体细胞进行杂交，培育出了生活能力强的杂交系马铃薯。据图分析回答问题：(1)过程植物细胞原生质体的分离需经过酶解，其中“酶解”所用的酶应该包括_。(2)过程需要用到聚乙二醇(PEG)，其目的是_。(3)请用文字和箭头表示出、过程的实验流程_。由此过程可以看出植物细胞有形成再生组织的可能性，这是_的表现。(4)一般在培养基上培养2448小时后，大部分原生质体已再生出细胞壁。可以取
9、样，通过_实验来鉴别细胞壁是否已经再生。(5)请说明运用此植物体细胞杂交法的最大好处。【解析解析】(1)根据图示过程可判断，是利用酶解法去除植物细胞壁的过程，该过程所利用的酶是纤维素酶和果胶酶。(2)是诱导原生质体融合的过程，从而获得杂种细胞。(3)图示中是杂种细胞经过脱分化、再分化形成植物幼苗的过程，该过程体现出植物细胞全能性。(4)具有细胞壁的植物细胞可进行细胞的质壁分离及复原，以此来鉴别原生质体是否已再生出细胞壁。(5)植物体细胞杂交不通过有性生殖，故可以克服有性生殖远缘杂交不亲和的障碍，培育出兼有两物种品质的优良物种。【答案答案】(1)纤维素酶和果胶酶 (2)诱导原生质体融合(4)植物
10、细胞质壁分离与复原(5)可使本来存在生殖隔离的物种进行杂交，培育出兼有两物种品质的优良新物种或克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍。【即时巩固2】“白菜甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短和耐储藏等优点。下图是“白菜甘蓝”的培育过程示意图，请回答下列问题：(1)在上述过程中，实现过程常用的物质为_。(2)过程叫做_技术，该过程的诱导方法有物理法和化学法两大类过程。若用化学法，所用化学试剂名称为_。(3)过程是细胞壁的再生过程，与此过程密切相关的细胞器是_。(4)已知白菜细胞中含2M条染色体，甘蓝细胞中含有2N条染色体，则杂种植株体细胞染色体数为_。若对白菜和甘蓝采用杂交育种
11、方法能成功的话，得到的后代应含_条染色体。(5)通常情况下，白菜和甘蓝有性杂交是不能成功的，原因是_。(6)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。(7)植物体细胞杂交方法的优点是_。【答案答案】(1)纤维素酶和果胶酶(2)原生质体融合聚乙二醇(PEG)(3)高尔基体(4)2M2NMN(5)存在生殖隔离(6)有丝分裂愈伤组织(7)克服远缘杂交不亲合的障碍，在培育作物新品种方面有重大突破知识研读知识研读(对应学生用书对应学生用书P164)动物细胞工程1动物的细胞培养与体细胞克隆。2细胞融合与单克隆抗体。课程标准课程标准(即时巩固解析为教师用书独有)考
12、点一考点一动物细胞培养与动物体细胞核移植动物细胞培养动物细胞培养动物体细胞核移植动物体细胞核移植原理原理细胞增殖细胞增殖动物细胞核的全能性动物细胞核的全能性过程过程结果结果获得细胞群获得细胞群获得与供体核遗传物质基本相同的个体获得与供体核遗传物质基本相同的个体考点整合考点整合【特别提醒】动物细胞培养中两次用到胰蛋白酶，第一次用胰蛋白酶处理剪碎的组织使之分散成单个细胞，第二次使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来。原代培养与传代培养的分界点为分瓶的继续培养。【案例1】(2009江苏)动物器官的体外培养技术对于研究器官的生理、病理过程及其机制意义重大。下图是一个新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图。请回答下列问题
13、。(1)肝脏切成小薄片，这有利于肝脏细胞_。(2)气室中充入5%CO2气体的主要作用是_。(3)培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长，但要注意选择抗生素的_，以保证抗生素对肝脏无害。(4)有机物X有毒性，可诱发染色体断裂。利用上图所示装置和提供的下列材料用具，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用。材料用具：肝脏小块，外周血淋巴细胞，淋巴细胞培养液，植物凝集素(刺激淋巴细胞分裂)；显微镜，载玻片，盖玻片，玻璃皿，滴管；吉姆萨染液(使染色体着色)，有机物X溶液等。实验过程：在淋巴细胞培养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞，取4等份，备用。利用甲、乙、丙、丁4组上图所示装置，按下表步骤操作(“”表示已
14、完成的步骤)。实验步骤实验步骤甲甲乙乙丙丙丁丁步骤一：加入肝脏培养液步骤一：加入肝脏培养液步骤二：加入有机物步骤二：加入有机物X溶液溶液步骤三：放置肝脏小块步骤三：放置肝脏小块上表中还需进行的操作是_。培养一段时间后，取4组装置中的等量培养液，分别添加到4份备用的淋巴细胞培养液中继续培养。一段时间后取淋巴细胞分别染色、制片。在显微镜下观察_，并对比分析。若丙组淋巴细胞出现异常，而甲组的淋巴细胞正常，则说明_。【解析解析】本题考查动物细胞培养的相关知识。(1)把肝脏切成小薄片，有利于肝脏细胞的呼吸代谢，即吸收氧气和营养物质、排出代谢废物。(2)气室中充入5%CO2的作用是形成碳酸来维持培养液适宜
15、的pH。(3)同时也要注意选择抗生素的种类和数量来抑制细菌生长。(4)乙组或丁组没有处理，向乙(或丁)组装置中放置肝脏小块作为对照实验，有机物X有毒性，可诱发染色体断裂，所以要观察淋巴细胞的染色体形态和数量是否变化。甲组添加肝脏小块，淋巴细胞染色体正常，丙组没有添加出现染色体异常，说明肝脏小块对有机物X具有解毒作用，所以甲组正常。 【答案答案】(1)吸收氧气和营养物质、排出代谢废物 (2)维持培养液适宜的pH (3)种类和剂量 (4)向乙(或丁)组装置中放置肝脏小块染色体形态和数量肝脏小块对有机物X具有解毒作用【即时巩固1】(2008宁夏理综)回答下列有关动物细胞培养的问题：(1)在动物细胞培
16、养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面_时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的_。此时，瓶壁上形成的细胞层数是_。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是_。(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现_的现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成_细胞，该种细胞的黏着性_，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量_。(3)现用某种大分子染料，对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不染色，原因是_。(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到_期的细胞用显微镜进行观察。(5)在细胞培养过程中，通常在_条件下保存细
17、胞。因为在这种条件下，细胞中_的活性降低，细胞_的速率降低。(6)给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤组织当作_进行攻击。【解析解析】这是一道中等难度的综合题，意在考查学生的识记和理解能力。所需的知识点包括动物细胞的培养、癌细胞的特点、细胞膜的选择透过性等有关知识。动物细胞培养过程中会出现接触抑制、贴壁生长的现象，使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，一般要用胰蛋白酶处理；随着细胞传代次数的增多, 绝大部分细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡现象，但极少数细胞可连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成不死性细胞，其特点是细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量减少
18、,细胞的黏着性降低；由于活细胞的膜具有选择透过性，在对活细胞进行染色时，大分子染料不能进入活细胞内，故活细胞不能着色；检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到中期的细胞用显微镜进行观察，因为该时期细胞中的染色体形态、数目最清晰；通常在冷冻(或超低温、液氮)条件下保存细胞，因为在这种条件下，细胞中的酶活性降低，细胞新陈代谢的速率降低；给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了排斥现象的原因是机体把移植的皮肤组织当作抗原进行攻击。 【答案答案】(1)相互接触接触抑制单层(或一层)胰蛋白酶 (2)衰老甚至死亡不死性降低减少 (3)由于活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活
19、细胞内，故活细胞不能着色(或由于死细胞的膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色) (4)中(5)冷冻(或超低温、液氮)酶新陈代谢 (6)抗原考点二考点二动物细胞融合与单克隆抗体的制备一、动物细胞融合1原理：细胞膜的流动性。2诱导融合的因素：聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。【特别提醒】灭活是指用物理或化学方法使病毒失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。3意义：最重要的用途是制备单克隆抗体。二、单克隆抗体的制备1过程2单克隆抗体的主要优点：特异性强、灵敏度高，并可大量制备。三、动物细胞融合与植物体细胞杂交的不同项目项目动物细胞融合动物细胞融合植物体细胞杂交植物体细胞
20、杂交原理原理细胞膜的流动性细胞膜的流动性细胞膜的流动性及细胞的全能性细胞膜的流动性及细胞的全能性诱导诱导手段手段除物理、化学方法外还可用灭活的病毒除物理、化学方法外还可用灭活的病毒物理、化学方法物理、化学方法酶酶胰蛋白酶或胶原蛋白酶胰蛋白酶或胶原蛋白酶纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶结果结果杂种细胞群杂种细胞群杂种植株杂种植株应用应用制备单克隆抗体等制备单克隆抗体等培育白菜培育白菜甘蓝等甘蓝等【案例2】(2009山东理综)人类在预防与诊疗传染性疾病过程中，经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白为主要抗原，其疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图所示：请回答：(
21、1)过程代表的是_。(2)过程构建A基因表达载体时，必须使用_和_两种工具酶。(3)过程采用的实验技术是_，获得的X是_。(4)对健康人进行该传染病免疫预防时,可选用图中基因工程生产的 _所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时,可从疑似患者体内分离病毒，与已知病毒进行 _比较；或用图中的_进行特异性结合检测。【解析解析】本题用图展示了疫苗的生产和单克隆抗体的制备过程，考察了中心法则、基因工程和动物细胞工程等现代生物技术。 (1)中心法则中，对于少数的以RNA为遗传物质的病毒，其遗传信息的传递过程需要补充的过程有RNA的逆转录和RNA的复制过程，图中过程代表的是逆转录的过程。(2)基因工程的步骤
22、是：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定。其中基因表达载体的构建中需要限制酶来切割以获取目的基因，同时需要相同的限制酶切割运载体以获取与目的基因相同的黏性末端，再通过DNA连接酶连接目的基因和运载体。(3)过程是将瘤细胞与B淋巴细胞融合的过程，获得的叫杂交瘤细胞，其具备了瘤细胞的无限增殖的特性和B淋巴细胞的产生抗体的特性，从而制备单克隆抗体。(4)本题考查了免疫预防的操作过程，以及欲确诊疑似患者而采取的方法。本题中提示该RNA病毒表面的A蛋白为主要的抗原，故而可选用通过基因工程生产的A蛋白制备疫苗；确诊时为判断该病毒是否为题目中的RNA病毒，可以进行
23、核酸序列的对比，临床上也可用抗体检测法检查人体是否存在抗病毒的抗体，如果存在抗病毒的抗体，则说明该个体曾经感染相应病毒，抗体检测试剂为抗A蛋白的单克隆抗体。 【答案答案】(1)逆(反)转录(2)限制性核酸内切酶(限制酶、限制性内切酶)DNA连接酶(两空可以互换) (3)细胞融合杂交瘤细胞(4)A蛋白核酸(基因)序列抗A蛋白的单克隆抗体【即时巩固2】(2007上海)下图表示用生物工程制备人抗A抗体的过程，请回答下列问题。(1)人的红细胞膜表面有被称为凝集原的特异_；从免疫学角度看，这种凝集原是_。(2)图中细胞1是小鼠体内注入人A型血红细胞后而获得的_细胞，这种细胞具有产生_的特点，但难以在体外
24、培养。甲培养皿中培养的细胞2，是从患骨髓瘤的小鼠体内获取的骨髓瘤细胞，这种细胞在体外培养时能_，但不会产生抗体。(3)为了充分发挥上述两种细胞各自的特点，经特殊处理，在促细胞融合因子的作用下，使两种细胞发生融合，形成图中的细胞3，这种细胞称为_。把它在乙培养皿中进行培养,则能产生大量的细胞群，这种方法称为_。(4)过程的主要目的是_。通过过程或的培养方法能产生大量_抗体。 【解析解析】考查了单克隆抗体制备的有关知识。抗原注入小鼠体内可获得能产生抗体的免疫B细胞，与骨髓瘤细胞结合后得到的杂交瘤细胞，可具备既能产生抗体又能在体外培养条件下大量增殖的特点。在培养过程中需要用抗原抗体检测筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞，再进行克隆化培养获得单克隆抗体。 【答案答案】(1)糖蛋白抗原 (2)免疫B淋巴单一的抗A抗体(或单一的特异性抗体)快速大量增殖 (3)杂交瘤细胞细胞克隆技术 (4)筛选出能产生单一抗A抗体的杂交瘤细胞抗A单克隆
