选修三 细胞工程Word文件下载.docx

选修三 细胞工程Word文件下载.docx

《选修三 细胞工程Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《选修三 细胞工程Word文件下载.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

a.实质：

花药离体培养过程就是植物组织培养过程。

b.流程：

花药单倍体幼苗

纯合子。

c.优点：

后代不发生性状分离，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的分生状态，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。

（3）细胞产物的工厂化生产

①细胞产物：

蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等

②培养阶段：

愈伤组织阶段

③技术基础：

植物组织培养技术

如图表示的是植物体细胞杂交流程示意图。

请据图思考下列问题：

（1）a表示什么过程？

该过程为什么使用纤维素酶和果胶酶？

提示　a表示去除细胞壁获得具有活力的原生质体，由于细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以需要使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。

（2）b表示什么过程？

该过程的原理是什么？

提示　b表示原生质体的融合，其原理是细胞膜具有一定的流动性。

（3）诱导b融合的方法有哪些？

提示　物理法和化学法。

物理法包括离心、振动、电激等；

化学法一般用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。

（2017·

海南卷，31）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：

（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子的名贵花卉，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“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）利用绿色叶片和白色花瓣作为外植体，进行组织培养的原理是高度分化了的植物细胞仍具有全能性。

（2）蔗糖属于二糖，其单位是一分子果糖和一分子葡萄糖，具有完整细胞核的植物细胞才具有全能性。

（3）在组织培养过程中，常需要添加的两种植物激素为细胞分裂素和生长素，由叶肉细胞形成愈伤组织的过程为脱分化。

（4）杂合子经减数分裂形成不同基因型的花粉，若用花粉离体培养，所得到的个体基因型与原植株不同。

答案　

（1）绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株

（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　对杂合子的植株来说，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

1.植物组织培养的关键

（1）条件：

离体，一定营养物质，激素（生长素、细胞分裂素）等。

（2）培养基状态：

固体培养基（需再分化生根培养基及生芽培养基）

（3）体内细胞未表现全能性的原因：

基因的表达具有选择性。

（4）光照的应用

脱分化阶段不需要给予光照，再分化阶段需要给予光照，以利于叶绿素的形成。

2.植物激素在植物组织培养中的作用

生长素/细胞分裂素的比值

作用效果

比值高时

促进根分化、抑制芽形成

比值低时

促进芽分化、抑制根形成

比值适中

促进愈伤组织形成

3.杂种植物遗传物质的变化

（1）遗传特性：

杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。

（2）染色体组数

①染色体组数＝两种植物体细胞内染色体组数之和。

②植物体细胞杂交形成的杂种植株，有几个染色体组就称为几倍体，属于异源多倍体，变异类型属于染色体变异。

③若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为（2x＋2y）条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。

考点二　动物细胞工程（5年8考）

1.动物细胞培养

（1）地位：

动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合等。

其中动物细胞培养是其他动物细胞工程技术的基础。

（2）培养过程

（3）培养条件

②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加入血清、血浆等一些天然成分。

③适宜的温度：

36.5℃±

0.5℃；

适宜的pH：

7.2～7.4。

2.动物体细胞克隆技术（核移植技术）

动物细胞核具有全能性。

（2）核移植分类：

胚胎细胞核移植和体细胞核移植。

（3）核移植过程（以克隆高产奶牛为例）

（4）应用：

①加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。

②保护濒危物种。

③生产医用蛋白。

④作为异种移植的供体。

⑤用于组织器官的移植。

3.动物细胞融合和单克隆抗体的制备

（1）动物细胞融合

①原理：

细胞膜的流动性。

②融合方法：

聚乙二醇（PEG）、灭活的病毒、电激等。

③意义：

突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能，也为制造单克隆抗体开辟了新途径。

（2）单克隆抗体

①制备过程

②优点：

特异性强、灵敏度高，并可能大量制备。

③用途：

作为诊断试剂；

用于治疗疾病和运载药物。

图中a、b分别为骨髄瘤细胞和已免疫的B淋巴细胞，图2为单克隆抗体制备流程（顺序已被打乱）。

请思考

图1

图2

（1）针对图1为了能充分发挥图中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，两种细胞发生融合，形成图中的d细胞，d细胞的特点是　　　　　　　　。

由d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较，具有

　　　　　　　　等特点。

（2）图2中B注射的物质是什么？

其目的是什么？

（3）在获取C细胞时，曾筛选淘汰了哪些细胞？

（4）请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。

提示　

（1）既能无限增殖，又能产生特定的抗体　特异性强、灵敏度高，并可能大量制备

（2）特定抗原；

刺激机体产生免疫反应。

（3）未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞（“BB”细胞、“瘤瘤”细胞）都会被淘汰，只有融合的杂交瘤细胞（“B瘤”细胞）才能生长。

（4）如图所示：

1.（2016·

全国卷Ⅱ，40）下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物（二倍体）的流程。

（1）图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为　　　　。

过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用　　　　的方法。

②代表的过程是　　　　。

（2）经过多次传代后，供体细胞中　　　　的稳定性会降低。

因此，选材时必须关注传代次数。

（3）若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是_____________________________________。

（4）与克隆羊“多莉（利）”培养成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了______________________________________________。

解析　

（1）提供体细胞的供体可能为雌性，也可能为雄性，因此图中A（正常细胞核）的性染色体组成为XX或XY。

常采用显微操作去核法来去除卵母细胞的细胞核。

②过程表示将早期胚胎移入受体，其过程为胚胎移植。

（2）取供体动物的体细胞培养，一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。

超过10代继续培养，则其遗传物质（或核型）的稳定性会降低。

（3）克隆动物的细胞核基因来自供体，因此大部分性状与供体相同，但细胞质基因来源于受体（或提供卵母细胞的个体），即卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响，这就决定了克隆动物的性状与供体不完全相同。

（4）克隆动物的培育采用的是核移植技术，核移植技术的原理是：

已经分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。

答案　

（1）XX或XY　显微操作（去核法）　胚胎移植　

（2）遗传物质　

（3）卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响　（4）已经分化的动物体细胞的细胞核具有全能性

2.（2017·

宁夏模拟）类风湿性关节炎（RA）是一种自身免疫病，致残性强。

研究表明，该病的病理与肿瘤坏死因子－α（TNF－α）密切相关，而一种人鼠嵌合的抗TNF－α单克隆抗体能有效治疗RA。

如图为该单克隆抗体制备过程示意图。

（1）单克隆抗体的制备涉及细胞工程中的　　　　、　　　　技术。

（2）图中的抗原A是　　　　，HAT培养基的作用是　　　　。

将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞具有的特点是________________________。

（3）医疗上，把单克隆抗体与化学药物或细胞毒素相结合制成“　　　　”，借助抗体的定向作用将药物带到病变细胞并将其杀死。

（4）克隆动物是指用　　　　方法得到的动物。

（5）单克隆抗体的特点是　　　　、　　　　，　　　　。

解析　

（1）单克隆抗体制备涉及动物细胞培养和动物细胞融合技术。

（2）图中刺激免疫动物产生抗TNF－α单克隆抗体的抗原是肿瘤坏死因子－α（TNF－α）。

HAT培养基的作用是筛选出杂交瘤细胞。

杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体。

（3）医疗上，把单克隆抗体与化学药物或细胞毒素相结合制成“生物导弹”，借助抗体的定向作用将药物带到病变细胞并将其杀死。

（4）克隆动物是指用核移植方法得到的动物。

（5）单克隆抗体的特点是：

答案　

（1）动物细胞融合　动物细胞培养

（2）肿瘤坏死因子－α（或TNF－α）　筛选出杂交瘤细胞　既能大量增殖，又能产生特异性抗体（3）生物导弹　（4）（动物体细胞）核移植　（5）特异性强　灵敏度高　并可能大量制备

（1）核移植中供体动物、提供卵母细胞的动物、代孕动物和克隆动物之间的关系：

克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数性状（由线粒体DNA控制的性状）与提供卵母细胞的动物相同，与代孕动物的性状无遗传关系。

（2）核移植产生的克隆动物与提供细胞核的亲本可能不同的3个原因：

①克隆动物细胞质基因来源于另一个亲本，与植物组织培养不同（来自一个亲本），即克隆动物遗传物质来自两个亲本。

②在发育过程中可能发生基因突变、染色体变异导致性状改变。

③外界环境条件的影响引起不可遗传的变异。

（3）细胞核移植技术形成重组细胞并发育成一个新个体，体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。

（4）克隆属于无性繁殖，产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。

（5）灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。

（6）除了受到注射的抗原的刺激，小鼠在生活过程中还可能受到其他抗原的刺激，因此从小鼠体内取出的多个B淋巴细胞可能产生多种不同抗体。

（7）单克隆抗体制备过程中，进行了多次动物细胞培养的操作，说明动物细胞培养是动物细胞工程的基础。

（8）相比植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方式是用灭活的病毒处理，其他物理、化学诱导融合的手段与植物体细胞杂交过程中原生质体诱导融合的方法相同。

易错·

防范清零

[易错清零]

易错点1　不清楚动物细胞培养时，为何使用胰蛋白酶而不使用胃蛋白酶

点拨　进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。

分散细胞时不能用胃蛋白酶，因为胃蛋白酶作用的适宜pH约为1.8。

胰蛋白酶作用的适宜pH为7.2～7.8，而多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4。

易错点2　混淆原代培养与传代培养

点拨　

（1）原代培养：

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。

（2）传代培养：

原代培养的细胞生长、繁殖一定时间后，由于空间不足或细胞密度过大导致接触抑制影响细胞的生长，因此需要重新用胰蛋白酶等处理，进行分瓶扩大培养，即传代培养。

易错点3　不清楚动物细胞克隆化培养时为何常选10代以内的细胞，而“瘤细胞”却为“50代以后”

点拨　取供体动物的体细胞培养，一般选用传至10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。

然而欲获得“无限增殖”的“瘤细胞”则往往在“50代以后”，其遗传物质已发生变化，具“癌变”特性。

易错点4　不清楚植物脱毒苗培养时选择要求及原理

点拨　由于植物分生区附近（如茎尖）的病毒极少，所以常采用茎尖组织培养技术获得脱毒苗。

易错点5　误认为植物组织培养均需“再分化至幼苗”，误认为“人工种子”即平常所说的“种子”

点拨　

（1）组织培养的目的不同，培养的阶段不同。

如：

生产细胞代谢产物，只需培养至愈伤组织时期；

生产人工种子，则需要培养至胚状体时期；

获得植株就需培养至幼苗时期。

（2）人工种子是通过无性生殖（植物体细胞的组织培养技术）形成的，只有一个亲本的性状；

自然种子是有性生殖的产物，具有两个亲本的性状。

易错点6　不清楚为何选择MⅡ中期的卵母细胞作核移植的受体细胞

点拨　卵母细胞选择时期及原因：

MⅡ中期的卵母细胞，此时具备受精能力，细胞质中含有促进（或激活）细胞核全能性表达的物质。

[纠错小练]

1.（2017·

河北石家庄一模）草莓是人们经常食用的一种水果，有较高的营养价值。

草莓是无性繁殖的作物，长期种植会使病毒在体内积累，从而使产量降低，品质下降。

如图是利用植物组织培养技术培育脱毒草莓苗的过程，请据图回答：

―→―→

（1）外植体能够形成幼苗所依据的原理是_______________________________。

培育脱毒苗时，一般选取　　　　作为外植体，其依据是__________________。

（2）①是脱分化过程，细胞脱分化是指已经分化的细胞，经过诱导后，失去其

　　　　　　　　而转变为未分化细胞的过程。

②是　　　　　　　　过程。

（3）研究表明，多倍体草莓产量高于二倍体，利用植物组织培养技术获得多倍体草莓的方法有两种：

一是使用　　　　　　　　（药剂）处理草莓的愈伤组织，再经培养获得多倍体植株；

二是利用　　　　　　　　（药剂）诱导草莓体细胞融合形成杂种细胞后，再经组织培养获得多倍体植株，这种育种技术被称为

　　　　技术。

答案　

（1）细胞的全能性　茎尖（或芽尖或根尖）　该部位病毒极少，甚至无病毒　

（2）特有的结构和功能　再分化　（3）秋水仙素　聚乙二醇（PEG）　植物体细胞杂交

广东汕头质检）细胞的融合技术有着广泛的应用。

下列为细胞融合的简略过程，请据图回答相关问题：

（1）若a、b分别为精子和卵母细胞，则从良种母牛体内采集的卵母细胞，一般要培养到　　　　阶段才能进行体外受精。

判断卵子受精的重要标志是_________________________。

（2）若a、b表示两种植物体细胞，在融合前，往往用　　　　去除细胞壁。

若采用化学法形成c时，一般是用　　　　作为诱导剂。

由d细胞形成杂种植株的原理是　　　　，这种育种方法的优点是____________________。

（3）若a、b分别为骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，则d细胞的特点是　　　　　　　　　　　　。

用特定的筛选培养基筛选获得d细胞，然后再经_________________筛选获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。

其中d细胞克隆化培养的方法有两种：

____________________，这样经克隆化培养后制备的抗体有_________________________的特点。

解析　

（1）体外受精过程中，获能的精子与处于减数第二次分裂中期的卵子结合形成受精卵。

（2）植物体细胞杂交要注意先用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁制备原生质体，然后用一定的物理或化学手段促进原生质体融合，常用的促融剂是聚乙二醇。

（3）动物细胞杂交常用来制备单克隆抗体，用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合可生成既能产生抗体又能无限增殖的杂交瘤细胞，杂交瘤细胞产生的单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高，并可能大量制备的特点。

答案　

（1）减数第二次分裂中期（MⅡ中期）　在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体　

（2）纤维素酶和果胶酶　聚乙二醇　植物细胞具有全能性　克服远缘杂交不亲和的障碍　（3）既能产生抗体又能无限增殖　克隆化培养和抗体检测　体内培养和体外培养　特异性强、灵敏度高，并可能大量制备

课堂小结

思维导图

晨读必背

1.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完整个体的潜能、即细胞的全能性。

2.植物体细胞杂交需要用酶解法制备原生质体，所用的酶包括纤维素酶和果胶酶。

3.动物细胞工程常用技术手段包括动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合等，其中动物细胞培养技术为其他各技术的基础。

4.动物细胞核移植是将动物的一个细胞的细胞核移入一个去核卵母细胞中，构建重组细胞并使后者发育为新个体。

5.单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高，并可大量制备等优点。

随堂·

真题&

预测

1.（2014·

全国卷Ⅰ，40）某研究者用抗原（A）分别免疫3只同种小鼠（X、Y和Z），每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价（能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数），结果如下图所示。

若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的免疫B淋巴细胞（染色体数目40条），并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞（染色体数目60条）按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。

回答下列问题。

（1）制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16000以上，则小鼠最少需要经过　　　次免疫后才能有符合要求的。

达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是　　　　小鼠，理由是__________________________________________________。

（2）细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，体系中出现多种类型细胞的原因是_________________________________________________。

（3）未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是　　　　　　　　。

解析　

（1）据图分析，第4次免疫后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价均达到16000以上，小鼠Y的B淋巴细胞产生抗体效价最高，最适用于制备单克隆抗体。

（2）融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外，还有骨髓瘤细胞和B淋巴细胞的自身融合产物，由于细胞膜具有流动性，且诱导之后的细胞融合不具有特异性，故体系中会出现多种类型的细胞。

（3）未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后，仍然不是能恶性增殖的细胞，同时正常细胞的分裂次数是有限的。

答案　

（1）4　Y　Y小鼠的抗体效价最高　

（2）B淋巴细胞相互融合形成的细胞，骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞　细胞融合是随机的，且融合率达不到100%　（3）正常细胞不能无限增殖

2.（2013·

全国卷Ⅱ，40）甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。

某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。

（1）为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用　　　　酶和

　　　　酶去除细胞壁，获得具有活力的　　　　，再用化学诱导剂诱导二者融合。

形成的融合细胞进一步培养形成　　　　组织，然后经过　　　　形成完整的杂种植株。

这种培育技术称为　　　　　　　　。

（2）上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指　　　　　　　　　　　　　　　　。

假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是_____________________________________________。

（3）这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。

经植物组织培养得到的　　　　　　　　　　　　　　　　等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。

答案　

（1）纤维素　果胶　原生质体　愈伤　再分化（分化）　植物体细胞杂交技术　

（2）体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体　在减数分裂过程中，前者同源染色体联会异常，而后者同源染色体联会正常　（3）胚状体、不定芽、顶芽、腋芽

3.（2019·

高考预测）科学家利用耐盐碱植物中的耐盐基因，培育出了耐盐水稻新品系。

如图是培育过程简图，请回答下列问题：

（1）阶段Ⅰ的核心步骤是　　　　，重组质粒b构建好后不能直接导入水稻细胞，需用　　　　处理农杆菌，并加入酚类物质，农杆菌感染水稻细胞后将耐盐基因插入到水稻细胞的染色体　　　　上，从而使耐盐基因在水稻细胞中能稳定维持和表达。

（2）阶段Ⅱ过程中水稻细胞通过　　　　和再分化过程得到水稻幼苗，此过程利用了　　　　技术。

（3）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的

　　　　作为探针进行分子杂交检测，还要用　　　　的方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。

转基因耐盐水稻育种过程涉及的生物学原理有_______________________。

答案　

（1）基因表达载体的构建　氯化钙　DNA

（2）脱分化（或去分化）　植物组织培养

（3）耐盐基因　盐碱地种植（或一定浓度的盐水浇灌）　基因重组、植物细胞的全能性

教师独具

1.DHA对脑神经发育至关重要。

以A、B两种单细胞真核藻为亲本，利用细胞融合技术选育高产DHA融合藻。

两种藻特性如下表。

亲本藻

优势代谢类型

固体培养基上藻落直径

A藻

自养

0.06

小

0.7

B藻

异养

0.14

大

无

据表回答：

（1）选育的融合藻应具有A藻　　　与B藻　　　的优点。

（2）诱导融合前需用纤维素酶处理两种藻，其目的是获得　　　　　　　　　　。

（3）通过以下三步筛选融合藻，步骤　　　　可淘汰B藻，步骤　　　　可淘汰生长速率较慢的藻落，再通过步骤　　　　生产所需的融合藻。

步骤a：

观察藻落的大小

步骤b：