版高考生物一轮复习现代生物科技专题第2讲细胞工程学案苏教版.docx

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版高考生物一轮复习现代生物科技专题第2讲细胞工程学案苏教版

第2讲　细胞工程

考纲要求

全国卷五年考情

1.植物的组织培养（Ⅱ）

2013·卷ⅡT40

2.动物细胞培养与体细胞克隆（Ⅱ）

2017·卷ⅢT38，2016·卷ⅡT40

3.细胞融合与单克隆抗体（Ⅱ）

2014·卷ⅠT40

考点一|植物组织培养与植物体细胞杂交

（对应学生用书第247页）

[识记—基础梳理]

1．细胞工程

（1）操作水平：

细胞水平或细胞器水平。

（2）目的：

按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。

（3）分类：

植物细胞工程和动物细胞工程。

2．植物组织培养技术

（1）概念理解

①培养对象：

离体的植物组织、器官、细胞或原生质体。

②培养条件：

无菌、人工配制的培养基、相关激素等人工控制条件。

③培养结果：

产生部分或完整植株。

（2）操作流程

愈伤组织根、芽或胚状体―→试管苗

（3）理论基础——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完整生物体的潜能。

②物质基础：

细胞中具有本物种全部遗传信息。

3．植物体细胞杂交技术

（1）概念：

将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。

（2）操作流程

（3）流程分析

①过程a为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。

②过程b是原生质体的融合，其原理是细胞膜的流动性。

③诱导b融合的两种方法：

物理法包括离心、振动、电激等；

化学法一般用聚乙二醇作为诱导剂。

④过程c是原生质体融合后再生出细胞壁。

⑤过程d是植物组织培养技术，其原理是细胞的全能性。

（4）意义：

克服了远缘杂交不亲和的障碍、获得杂种植株。

4．植物细胞工程的实际应用

（1）

（2）作物新品种的培育

（3）细胞产物的工厂化生产（如人参皂甙干粉的生产）。

[理解—深化探究]

1．细胞全能性

（1）原理：

细胞内含有本物种全部的遗传信息。

（2）体内细胞全能性不表达的原因：

基因在特定的时间和空间条件下选择性表达。

（3）细胞全能性表达的条件：

具完整细胞结构，离体，无菌，一定的营养、激素和其他适宜的外界条件。

（4）细胞全能性大小与细胞分化程度成反比。

2．植物组织培养与植物体细胞杂交比较

名称

植物组织培养

植物体细胞杂交

原理

细胞的全能性

细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性

过程

离体的植物器官、组织或细胞

↓脱分化

愈伤组织

↓再分化

根、芽或胚状体

↓发育

植物体

选材

选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化

不同的植物细胞

技术操作

脱分化、再分化等

除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合

关系

植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂

3.脱分化和再分化的比较

比较内容

脱分化

再分化

过程

外植体→愈伤组织

愈伤组织→幼苗

形成体特点

排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞

有根、芽

需要条件

（1）离体

（2）适宜的营养

（3）生长素/细胞分裂素的比例适中

（4）不需光

（1）离体

（2）适宜的营养

（3）生长素/细胞分裂素的比例高或低诱导生根或生芽

（4）光照

[运用—考向对练]

1．（2018·湖北武汉调研）应用植物组织培养技术，不仅可实现种苗的快速繁殖、培育无病毒植株，也可加快作物及苗木育种。

下面是培育柑橘耐盐植株的实验流程：

茎段→→耐盐植株

回答下列问题：

（1）愈伤组织是由离体的茎段经________过程形成的，此时愈伤组织细胞________（填“具有”或“不具有”）细胞的全能性。

（2）对愈伤组织进行了两次处理，处理1中γ射线照射的目的是________________，用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织，原因是________________；处理2中添加的物质X为________。

（3）植物组织培养技术也被广泛应用于其他作物的育种中。

在培育白菜—甘蓝、三倍体无子西瓜、农杆菌转化法获得的抗虫棉中，必须用到植物组织培养技术的是________________。

[解析]　

（1）离体的茎段经过脱分化过程可形成愈伤组织，此时愈伤组织具有未分化的特点，细胞依然具有较高的全能性。

（2）图中对愈伤组织进行了两次处理，第一次处理是用γ射线照射诱发愈伤组织细胞发生基因突变。

愈伤组织细胞分裂能力强，易受到培养条件和外界压力的影响而发生基因突变。

第二次处理是抗盐接种实验，即在培养基中加入氯化钠，适应一定浓度盐的愈伤组织才可以生长，不适应的愈伤组织死亡。

（3）作物育种研究中常用农杆菌转化法将含抗虫基因的Ti质粒导入到植物体细胞中，再利用植物组织培养技术获得抗虫的农作物。

运用细胞工程培育白菜—甘蓝杂种植株，需要采用植物组织培养技术将杂种细胞培养成杂种植株。

[答案]　

（1）脱分化　具有

（2）诱发基因突变　愈伤组织细胞分裂能力强，易诱发基因突变　NaCl（或盐）

（3）白菜—甘蓝、抗虫棉

2．（2018·陕西西安长安一中第一次检测）下图是植物体细胞杂交过程示意图，请据图回答：

（1）植物体细胞杂交的第①步是去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。

目前此步骤最常用的方法是酶解法，也就是在温和的条件下用________________等分解植物的细胞壁。

（2）②过程的发生，必须进行人工诱导。

人工诱导原生质体融合常用的化学方法是用________试剂作为诱导剂诱导融合。

动物细胞融合还常用到________作为诱导剂。

（3）与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为________。

（4）④过程称为________，⑤过程称为________。

若利用此技术生产治疗癌症的药物——紫杉醇，培养将进行到________（填字母编号）即可。

（5）植物体细胞杂交在育种工作中具有广泛的应用价值，其突出的优点是可以______________________________________________________________。

[解析]　

（1）植物体细胞杂交的第①步是用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。

（2）人工诱导原生质体融合常用的化学方法是用聚乙二醇试剂作为诱导剂诱导融合。

动物细胞融合还常用到灭活的病毒作为诱导剂。

（3）过程③是杂种细胞生出细胞壁，高尔基体与植物细胞壁形成有关。

（4）④⑤过程分别为脱分化和再分化，治疗癌症的药物——紫杉醇是从紫杉细胞中提取的，只需将植物组织培养进行到愈伤组织阶段即可。

（5）植物体细胞杂交在育种工作中具有广泛的应用价值，其突出的优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展可用于杂交的亲本组合范围。

[答案]　

（1）纤维素酶、果胶酶

（2）聚乙二醇　灭活的病毒

（3）高尔基体

（4）脱分化　再分化　e

（5）克服远缘杂交不亲和的障碍

[误区警示]对植物体细胞杂交和有性杂交辨析不清

1．植物体细胞杂交：

若两个不同品种的植物细胞A、B进行融合，A含有2X条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，B含有2Y条染色体，2个染色体组，其基因型为ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2X＋2Y，基因型为AabbccDd，从中不难看出，体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管是染色体数、基因型还是染色体组都采用直接相加的方法。

2．植物有性杂交：

有性杂交的子代细胞中染色体数、基因型分别为“X＋Y”、“AbcD”或“abcD”或“Abcd”或“abcd”，即先减半再相加。

考点二|动物细胞与组织培养和核移植技术

（对应学生用书第249页）

[识记—基础梳理]

1．动物细胞与组织培养

（1）过程

（2）动物细胞培养与动物组织培养的主要区别：

动物细胞培养过程需用胰蛋白酶等处理组织块，以使细胞离散，而动物组织培养过程中不需要使用胰蛋白酶等。

（3）培养条件

①环境条件：

无菌、温度适宜和营养充足、pH适宜等。

②培养基种类

a．天然培养基：

主要取自动物血清、动物组织提取液和鸡胚汁等，其特点是营养价值高、成分复杂。

b．合成培养基：

人工配制的，其成分明确，便于控制实验条件，使用时需加入动物血清。

（4）培养类型

①原代培养：

从供体获取组织或细胞后的初次培养。

②传代培养：

将原代培养的细胞分离稀释后转入新的培养瓶中继续培养，培养代数一般在10～50代左右。

2．动物细胞核移植技术和体细胞克隆

（1）动物体细胞核移植技术的过程

重组细胞胚胎代孕母体―→生出与细胞核供体遗传性状基本相同的个体

（2）原理：

动物体细胞核具有全能性。

（3）应用

①生产医用蛋白。

②作为异种移植的供体。

③了解胚胎发育及人体衰老的过程

④追踪和研究疾病的发展过程以便更有效地治疗疾病。

3．体细胞克隆

（1）克隆不仅仅是指无性繁殖，还包括遗传上完全相同的分子、细胞或来自同一祖先的生物个体的无性繁殖群体。

（2）体细胞克隆是指用体细胞核移植技术进行的克隆。

（3）克隆技术意义：

在克服动物种间杂交繁殖障碍、创造新物种方面具有重要的科学意义和潜在的经济价值。

（4）应用

①加速家畜遗传改良进程，促进优良育群的繁育。

②保护濒危物种。

[理解—深化探究]

1．动物细胞核移植的疑难解析

（1）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，细胞质中合成与分裂、分化有关的物质能刺激融合后重组细胞进行分裂分化，形成重组胚胎。

（2）选卵细胞作为受体细胞的原因

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。

（3）供体细胞：

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。

（4）动物体细胞不能经培养直接发育成完整个体的原因：

动物体细胞的全能性受到限制。

（5）该过程用到的技术手段：

动物细胞培养、动物细胞融合、早期胚胎培养和胚胎移植。

2．动物细胞培养与动物体细胞核移植的比较

动物细胞培养

动物体细胞核移植

原理

细胞增殖

动物细胞核的全能性

过程

结果

获得细胞群

获得克隆动物

应用

①生产生物制品

②用于基因工程

③检测有毒物质

①加速家畜遗传改良进程，促进良种繁殖

②保护濒危物种

③生产医用蛋白

④提供克隆器官、组织等

3.治疗性克隆和生殖性克隆的比较

治疗性克隆

生殖性克隆

区别

目的

从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗

用于生育，获得人的复制品

水平

细胞水平

个体水平

联系

都属无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息相同

[运用—考向对练]

（2015·安徽高考）科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如下图。

（1）由过程①获得的A为____________________。

（2）在核移植之前，必须先去掉受体卵母细胞的核，目的是________________________。

受体应选用________期卵母细胞。

（3）进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生____________，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。

（4）采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为__________________________________________________

______________________________________________________________。