高考生物细胞工程教师用和学生用.docx

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高考生物细胞工程教师用和学生用

细胞工程（教师用）

第一节植物细胞工程

一、细胞的全能性与细胞分化

1、概念：

细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。

。

2、细胞全能性的原因（物质基础）

生物体的每个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。

从理论上说，一个染色体组中含有发育为该物种的个体所必需的全部基因。

3、细胞全能性大小比较

植物细胞>动物细胞（动物细胞只有细胞核具有全能性）

受精卵>生殖细胞（配子、精子、卵细胞）>体细胞幼嫩的细胞>衰老的细胞

体细胞：

分化程度低的>分化程度高的细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的

4、细胞在生物体内没有表现全能性的原因

在生物体内细胞不表现全能性，而是分化为不同的组织、器官，其原因在于基因在特定的时间和空间条件下选择性表达。

5、实现细胞全能性的条件

离体（必要条件）、一定的营养物质（水、无机盐、维生素、氨基酸等）、激素（细胞分裂素、生长素）、适宜的条件（适宜的温度、pH）。

6、细胞全能性的应用

植物的组织培养，动物的核移植（即克隆）。

二、植物组织培养

植物组织培养的过程可以归纳为：

外植体

愈伤组织

根、芽

植物体

☆设计出一种植物花药组织培养和染色体加倍的实验流程。

花药

花粉细胞培养

愈伤组织

分化出小植物

单倍体植株

正常植株

三．植物体细胞杂交：

1．概念：

用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的方法。

2．杂交的时间：

植物细胞杂交是从细胞融合开始，到培育成的新植物体结束。

3．过程：

4.优点：

克服远缘杂交不亲和的障碍，扩大杂交亲本范围，培养新品种。

四、植物细胞工程的实际应用

1、开辟植物繁殖的新途径：

（1）植物微型繁殖；

植物的微型繁殖技术指，_____________举例_________________________________________________________。

（2）培养无毒植株；

获得脱病毒的植株的方法

。

（3）制作人工种子。

神奇的人工种子指。

2、改良作物：

（1）单倍体育种：

（2）突变体的利用。

3、细胞产物的工厂化生产：

生产人参皂甙干粉、生产红杉醇等。

☆工厂化生产人参皂甙的基本过程是什么？

第一步，选择人参根作为外植体进行培养，产生愈伤组织，经过培养选择找

到增殖速度快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为种质，其中一部分作为保存用，以备下一次生产用，一部分进行发酵生产。

第二步，将第一步选择到的细胞株在发酵罐中的适合培养液中进行液体培养，增加细胞数量。

第三步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从中提取人参皂甙。

第二节动物细胞工程

一、动物细胞的培养

1．动物细胞培养液的成分：

葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。

2．动物细胞培养液的特点：

液体培养基、含动物血清

3．动物细胞培养的条件：

（1）无菌、无毒的环境；

（2）营养物质；

（3）温度和PH；

（4）气体环境等。

4．动物细胞培养技术的应用：

（P47）

（1）生产蛋白质生物制品。

（2）检测有毒物质。

3）为烧伤病人植皮。

（4）用于科学研究。

☆动物细胞培养的过程

☆细胞株和细胞系的界定

二．动物体细胞核移植技术和克隆动物

1．动物核移植的概念：

动物核移植是将动物的一个细胞的移入一个卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的。

这个新的最终发育为动物个体。

核移植移到的动物称。

2．特点：

主要是指不同种的细胞的拆合，新个体具备双亲的遗传特性。

3．过程：

4．克隆：

主要指同种细胞的拆合过程。

5．动物体细胞核移植技术的应用：

（1）畜牧生产方面：

培育良种动物。

（2）保护濒危特种。

（3）医药卫生方面：

生产医用蛋白、器官和组织移植等。

三、单克隆抗体：

1．概念：

由单个B淋巴细胞进行无性繁殖形成的细胞系所产生出的化学性质单一、特异性强的抗体。

2．特点：

化学性质单一，特异性强，灵敏度高。

3．单克隆抗体的制备：

（展示课件）

☆杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质，不仅具有B淋巴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，能力大量产生单克隆抗体。

4.单克隆抗体的应用：

（1）诊断疾病：

诊断病毒引起的疾病和用癌细胞抗原制备的单克隆抗体定位诊断。

（2）药物导向治疗：

运用药物与单克隆抗体连接在一起制成“生物导弹”

（3）分离和纯化抗原分子。

☆应抓住三个一，即“一种诱导细胞融合的新方法——灭活的病毒；一种新细胞——杂交瘤细胞；一种优势——单克隆抗体的特异性强、灵敏度高的抗体）。

☆细胞工程中的一些技术手段的比较

1、植物组织培养和动物细胞培养的比较

项目

主要原理

培养基

结果

培养目的

植物组织培养

细胞全能性

固体：

营养物质、激素

培育成植株

快速繁殖培育无病毒植株

动物细胞培养

细胞增殖

液体：

营养物质、动物血清

培育成细胞株或细胞系

获得细胞或细胞产品等

2、植物体细胞杂交和动物细胞融合

项目

原理

融合方法

诱导手段

用途

植物体细胞杂交

细胞膜的流动性

去细胞壁后诱导原生质体融合

离心、振动、电刺激、聚乙二醇诱导

获得杂种植株

动物细胞融合

细胞膜的流动性

使细胞分散后诱导细胞融合

（同上）再加上灭活的病毒诱导

制备单克隆抗体

3、植物体细胞杂交（番茄马铃薯植株）和动物细胞融合

植物细胞杂交（番茄马铃薯植株）

动物细胞融合（单克隆抗体制备）

过程

第1步

原生质体的制备（酶解法）

正常小鼠的处理（注射灭活抗原）

第2步

原生质体的融合（物化法）

动物细胞融合（物化生法）

第3步

杂种细胞的筛选和培养

杂交瘤细胞的筛选和培养

第4步

杂种植株鉴定

提纯单克隆抗体（特异性强、灵敏度高）

原理/理论基础

细胞膜的流动性、植物细胞的全能性

细胞膜的流动性、细胞增殖

融合前处理

酶解法除去细胞壁：

纤维素酶、果胶酶

注射特定抗原法免疫处理正常小鼠

促融因子

物理法：

电刺激、离心、振动

化学法：

聚乙二醇

物化法：

与植物相同

生物法：

灭活的仙台病毒

意义和用途

（1）克服有性远缘杂交不亲和性障碍

（2）培育作物新品种

有助于疾病的诊断、治疗、预防

4、受精作用、原生质体融合、动物细跑融合

受精作用

原生质体融合

动物细跑融合

 不

 同

 点

细胞类型不同

精子与卵细胞

体细胞

体细胞

细胞来源不同

来自同一生物个体

一般来自不同种的生物个体

一般来自不同种的生物个体

染色体数目变化不同

2N

2N+2N不一定是2N×2

2N+2N不一定是2N×2

融合条件不同

不需人工诱导

需人工诱导

需人工诱导

同

都有两个细胞融合成一个细胞，并且融合成这个细胞的遗传物质都是由原来的两个细胞决定的

5、植物体细胞杂交和多倍体育种

植物体细胞杂交

多倍体育种

不

同

点

基本原理不同

原生质体融合和组织培养

染色体数目的变异

方法不同

原生质体融合

秋水仙素处理萌发的种子和幼苗

染色体来源和数目不同

一般来自不同种的生物，染色体不一定是倍数关系（2N+2N）

来自同种生物，加倍的是同源染色体

同

都是通过改变细胞的染色体数目来改变遗传物质，从而改变生物的性状。

习题：

1、右图为细胞融合的简略过程，请据图回答：

（1）若A、B是植物细胞，在细胞融合之前已用_____________处理，除去了_______；由A、B到细胞C的过程中，常用的物理方法是____________________。

融合完成的标志是________。

（2）若A、B是植物细胞，则形成的D细胞还要应用___________

____________技术把D培养成植株。

（3）若A、B是动物细胞，一般取自_____，然后用使其分散开来；由A、B到C的过程中，常用的不同于植物细胞融合的手段是_________，所形成的D称为__________，A、B融合为C的过程说明了细胞膜具有。

（4）若该过程是制备单克隆抗体，A为小鼠效应B细胞，那么，在获得此细胞之前，小鼠已经被注射了。

注射后小鼠身体发生了相应的免疫反应，生成了_______

________________________________________，图中B为____________。

（5）若该过程仍是制备单克隆抗体，在A、B到C的过程中，所形成的C有种，用来培养的D细胞应该是_____________。

从中选择出它的方法是___________培养，获得D后，常用的培养方法是培养液中培养和_________________________。

答案：

纤维素酶和果胶酶细胞壁产生新的细胞壁植物组织培养幼龄动物的组织或器官或胚胎胰蛋白酶灭活的病毒诱导杂种细胞流动性抗原效应B细胞、记忆细胞、抗体骨髓瘤细胞3杂交瘤细胞用特定选择培养基小鼠腹腔内增殖

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，他们的基因型分别为AaBB、ccDd，请回答下列问题：

在上述过程中，实现①②过程常用的物质为　　　　　　　　　　。

如果将已去除细胞壁的植物细胞放入等渗溶液中，细胞呈现什么形？

。

过程③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　　　，该过程中获得的融合细胞的基因型　。

⑷过程④是细胞壁的再生过程，与此过程密切相关的细胞器是_________。

⑸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方法能成功的话，得到的后代应含条染色体。

⑹通常情况下，白菜和甘蓝有性杂交是不能成功的，原因是　　　　。

若使有性杂交的后代可育，请写出培育的大致过程？

。

其基因型分别是　　　　　　　　　　　，属于　　　　倍体。

⑺⑤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。

⑻植物体细胞杂交方法的优点是。

答案：

纤维素酶和果胶酶

呈圆球形[失去细胞壁的保护，在等渗液中由于其细胞表面张力的作用形成]　⑶原生质体融合　聚乙二醇（PEG）AAaaBBBB、AaBBccDd、ccccDDdd　

⑷高尔基体　　⑸2M+2NM+N　　⑹存在生殖隔离取白菜和甘蓝杂交所得的F1种子播种，待幼苗长出后，用一定浓度的秋水仙素处理使之染色体加倍AABBccDD、AABBccdd、aaBBccDD、aaBBccdd多（异源四倍体）⑺有丝分裂愈伤组织　　⑻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

3、下图表示单克隆抗体制备过程示意图。

据图回答：

①通过①过程得到B淋巴细胞从小白鼠体内分离之前,应对小白鼠进行的处理是_________,该处理的实质是在小白鼠体内发生_________过程.

②骨髓瘤细胞与进行原代培养的细胞相比较,该物质发生的主要变化是______________,从而违背了“程序性细胞死亡”规则,打破了细胞产生与细胞死亡的动态平衡.

③交瘤细胞在增殖时进行有丝分裂,其分裂中期核内DNA分子数：

染色体数=_______.

④试设想运用生物工程其它领域的技术制备单克隆抗体的一条途径_______.

答案：

（1）注射相应抗原体液免疫

（2）遗传物质发生了改变（3）2:

1（4）先运用基因工程方法制造含有某种抗体的基因工程菌,然后再进行发酵生产

答案：

4、（6分）肺癌在全国的发病率居肿瘤之首，小细胞肺癌是恶性程度最高的一种，上海肺瘤研究所细胞与分子免疫研究室在国内率先研制出一种名叫“2F7”的靶向生物导弹。

这种生物导弹是一种专门对小细胞肺癌产生特定靶向性的特异性单克隆抗体。

注入静脉后，会“直扑”小细胞肺癌病灶，使其携带的肿瘤化疗药物能“集中火力”抑制、杀灭肿瘤细胞。

这预示着化疗药物有望弥补“良莠不分”、损害全身免疫力的缺陷。

（1）制备单克隆抗体的原理是。

（2）制备单克隆抗体用到的动物细胞工程技术手段有。

（3）单克隆抗体是由细胞产生的。

（4）静脉注入而不是口服单克隆抗体的原因是。

（5）单克隆抗体与肿瘤细胞结合并发挥作用的过程属于免疫的阶段。

答案：

（6分）

（1）每种效应B细胞只能产生一种特异性抗体　瘤细胞能无限增殖

（2）动物细胞融合、动物细胞培养　　（3）杂交瘤

（4）抗体是蛋白质，若口服则被消化，使抗体失去其功能　　　（5）体液效应

5、下图是制备分泌抗X抗体的过程，根据图解回答问题：

（1）给小鼠注射抗原的目的是__________________。

（2）在单克隆抗体制备过程中之所以选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞，是因为它们融合后的杂交瘤细胞具有____________________________________的特性。

（3）由图中可看出，单克隆抗体制备过程运用了______________和______________的动物细胞工程技术手段，前者常用的诱导剂与植物原生质体融合不同的是可用________________。

（4）动物细胞培养液的配方通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素等，与植物细胞培养基有所不同的是，还含有_________________。

（5）在动物细胞融合过程中，需要将所选取的组织细胞离散开，以利于细胞融合，可用________________处理离体组织细胞使之分散开。

（6）图中有两次筛选过程，其中步骤④的目的是筛选出_______________________，步骤⑤⑥的目的是筛选出__________________。

（7）请根据以下信息，设计一方法（不考虑机械方法），从培养液中筛选出杂交瘤细胞。

已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。

人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不分裂增殖。

鼠骨髓瘤细胞中尽管没有S途径，但能不断分裂增殖，将这两种细胞在试管中混合，加聚乙二醇促融，获得杂种细胞。

方法：

__________________________。

原理：

_______________________。

细胞工程（学生用）

第一节植物细胞工程

一、细胞的全能性与细胞分化

1、概念：

细胞的全能性是指。

2、细胞全能性的原因（物质基础）

生物体的每个细胞都含有，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。

从理论上说，一个染色体组中含有发育为该物种的个体所必需的全部基因。

3、细胞全能性大小比较

植物细胞动物细胞（动物细胞只有细胞核具有全能性）

受精卵生殖细胞（配子、精子、卵细胞）体细胞幼嫩的细胞衰老的细胞

体细胞：

分化程度低的分化程度高的细胞分裂能力强的细胞分裂能力弱的

4、细胞在生物体内没有表现全能性的原因

在生物体内细胞不表现全能性，而是分化为不同的组织、器官，其原因在于

5、实现细胞全能性的条件

离体（必要条件）、一定的营养物质（水、无机盐、维生素、氨基酸等）、激素（细胞分裂素、生长素）、（适宜的温度、pH）。

6、细胞全能性的应用

植物的组织培养，动物的核移植（即克隆）。

二、植物组织培养

植物组织培养的过程可以归纳为：

外植体

愈伤组织

根、芽

植物体

☆设计出一种植物花药组织培养和染色体加倍的实验流程。

花药

花粉细胞培养

愈伤组织

分化出小植物

单倍体植株

正常植株

三．植物体细胞杂交：

1．概念：

用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的方法。

2．杂交的时间：

植物细胞杂交是从细胞融合开始，到培育成的新植物体结束。

3．过程：

4.优点：

，扩大杂交亲本范围，培养新品种。

四、植物细胞工程的实际应用

1、开辟植物繁殖的新途径：

（4）植物微型繁殖；

植物的微型繁殖技术指，

举例

（5）培养无毒植株；

获得脱病毒的植株的方法

。

（6）制作人工种子。

神奇的人工种子指。

2、改良作物：

（3）单倍体育种：

（4）突变体的利用。

3、细胞产物的工厂化生产：

生产人参皂甙干粉、生产红杉醇等。

☆工厂化生产人参皂甙的基本过程是什么？

第一步，选择人参根作为外植体进行培养，产生愈伤组织，经过培养选择找

到增殖速度快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为种质，其中一部分作为保存用，以备下一次生产用，一部分进行发酵生产。

第二步，将第一步选择到的细胞株在发酵罐中的适合培养液中进行液体培养，增加细胞数量。

第三步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从中提取人参皂甙。

第二节动物细胞工程

一、动物细胞的培养

1．动物细胞培养液的成分：

。

2．动物细胞培养液的特点：

液体培养基、含动物血清

3．动物细胞培养的条件：

（5）无菌、无毒的环境；

（6）营养物质；

（7）温度和PH；

（8）气体环境等。

4．动物细胞培养技术的应用：

（P47）

（1）生产蛋白质生物制品。

（2）检测有毒物质。

3）为烧伤病人植皮。

（4）用于科学研究。

☆动物细胞培养的过程

☆细胞株和细胞系的界定

二．动物体细胞核移植技术和克隆动物

1．动物核移植的概念：

动物核移植是将动物的一个细胞的移入一个卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的。

这个新的最终发育为动物个体。

核移植移到的动物称。

2．特点：

主要是指不同种的细胞的拆合，新个体具备双亲的遗传特性。

3．过程：

4．克隆：

主要指同种细胞的拆合过程。

5．动物体细胞核移植技术的应用：

（4）畜牧生产方面：

培育良种动物。

（5）保护濒危特种。

（6）医药卫生方面：

生产医用蛋白、器官和组织移植等。

三、单克隆抗体：

1．概念：

由单个B淋巴细胞进行无性繁殖形成的细胞系所产生出的化学性质单一、特异性强的抗体。

2．特点：

化学性质单一，特异性强，灵敏度高。

3．单克隆抗体的制备：

（展示课件）

☆杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质，不仅具有B淋巴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，能力大量产生单克隆抗体。

4.单克隆抗体的应用：

（1）诊断疾病：

诊断病毒引起的疾病和用癌细胞抗原制备的单克隆抗体定位诊断。

（2）药物导向治疗：

运用药物与单克隆抗体连接在一起制成“生物导弹”

（3）分离和纯化抗原分子。

☆应抓住三个一，即“一种诱导细胞融合的新方法——灭活的病毒；一种新细胞——杂交瘤细胞；一种优势——单克隆抗体的特异性强、灵敏度高的抗体）。

☆细胞工程中的一些技术手段的比较

1、植物组织培养和动物细胞培养的比较

项目

主要原理

培养基

结果

培养目的

植物组织培养

动物细胞培养

2、植物体细胞杂交和动物细胞融合

项目

原理

融合方法

诱导手段

用途

植物体细胞杂交

动物细胞融合

3、植物体细胞杂交（番茄马铃薯植株）和动物细胞融合

植物细胞杂交（番茄马铃薯植株）

动物细胞融合（单克隆抗体制备）

过程

第1步

原生质体的制备（酶解法）

正常小鼠的处理（注射灭活抗原）

第2步

原生质体的融合（物化法）

动物细胞融合（物化生法）

第3步

杂种细胞的筛选和培养

杂交瘤细胞的筛选和培养

第4步

杂种植株鉴定

提纯单克隆抗体（特异性强、灵敏度高）

原理/理论基础

细胞膜的流动性、植物细胞的全能性

细胞膜的流动性、细胞增殖

融合前处理

酶解法除去细胞壁：

纤维素酶、果胶酶

注射特定抗原法免疫处理正常小鼠

促融因子

物理法：

电刺激、离心、振动

化学法：

聚乙二醇

物化法：

与植物相同

生物法：

灭活的仙台病毒

意义和用途

（1）克服有性远缘杂交不亲和性障碍

（2）培育作物新品种

有助于疾病的诊断、治疗、预防

4、受精作用、原生质体融合、动物细跑融合

受精作用

原生质体融合

动物细跑融合

 不

 同

 点

细胞类型不同

细胞来源不同

染色体数目变化不同

2N

2N+2N不一定是2N×2

2N+2N不一定是2N×2

融合条件不同

同

都有两个细胞融合成一个细胞，并且融合成这个细胞的遗传物质都是由原来的两个细胞决定的

5、植物体细胞杂交和多倍体育种

植物体细胞杂交

多倍体育种

不

同

点

基本原理不同

方法不同

染色体来源和数目不同

同

都是通过改变细胞的染色体数目来改变遗传物质，从而改变生物的性状。

习题：

1、右图为细胞融合的简略过程，请据图回答：

（1）若A、B是植物细胞，在细胞融合之前已用_____________处理，除去了_______；由A、B到细胞C的过程中，常用的物理方法是____________________。

融合完成的标志是________。

（2）若A、B是植物细胞，则形成的D细胞还要应用___________

____________技术把D培养成植株。

（3）若A、B是动物细胞，一般取自_____，然后用使其分散开来；由A、B到C的过程中，常用的不同于植物细胞融合的手段是_________，所形成的D称为__________，A、B融合为C的过程说明了细胞膜具有。

（4）若该过程是制备单克隆抗体，A为小鼠效应B细胞，那么，在获得此细胞之前，小鼠已经被注射了。

注射后小鼠身体发生了相应的免疫反应，生成了_______

________________________________________，图中B为____________。

（5）若该过程仍是制备单克隆抗体，在A、B到C的过程中，所形成的C有种，用来培养的D细胞应该是_____________。

从中选择出它的方法是___________培养，获得D后，常用的培养方法是培养液中培养和_________________________。

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，他们的基因型分别为AaBB、ccDd，请回答下列问题：

在上述过程中，实现①②过程常用的物质为　　　　　　　　　　。

如果将已去除细胞壁的植物细胞放入等渗溶液中，细胞呈现什么形？

。

过程③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　　　，该过程中获得的融合细胞