届一轮复习人教版细胞工程教案.docx

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届一轮复习人教版细胞工程教案

第2讲　细胞工程

考点一|植物细胞工程

1．植物细胞的全能性

（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）原理：

细胞内含有本物种的全套遗传信息。

（3）全能性表达条件：

具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。

2．植物组织培养技术

（1）理论基础：

植物细胞的全能性。

（2）填写操作过程图：

―→

图中①表示脱分化，②表示再分化，A表示愈伤组织，B表示丛芽或胚状体。

对外植体要进行消毒处理；外植体选用幼嫩的组织脱分化较为容易；植物组织培养中用到的有机碳源一般为蔗糖，用葡萄糖也可以。

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。

1．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

2.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

3.人工种子

（1）制作方法：

利用植物组织培养获得胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等，然后包上人工种皮就形成了人工种子，如图：

（2）优点：

可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖；保持亲本的优良性状，因该过程为无性繁殖；节约粮食，减少种子的使用；可以控制添加一些物质，如除草剂、农药、促进生长的激素、有益菌等。

视角1植物组织培养过程分析

1．（2017·江西省赣州一模）植物组织培养技术被广泛应用于无病毒植株培育、育种及获得细胞产物的工厂化生产等。

结合下图中番茄植株的培育过程，回答相关问题：

（1）①过程中通常使用____________酶来获取植物细胞原生质体，此处使用的外界溶液浓度不宜过小，以防止细胞原生质体________。

（2）铺平板类似于微生物接种，平板培养基中添加蔗糖的目的除了调节渗透压外，还有________的作用。

（3）图中属于再分化的过程是________（填序号）。

（4）多倍体番茄植株所结果实中维生素含量更高，若想培育多倍体番茄，可选择在图中的过程③中添加________（填物质）进行处理，也可以选择在过程⑥中添加一定浓度的________（填物质）进行处理。

（5）植物组织培养技术不仅可以保持优良品种的________特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。

（6）“人工种子”由胚状体，包埋胚状体的胶质以及人造种皮等3部分组成，包埋胚状体的胶质中富含有机营养，这是因为胚状体在萌发初期不能进行________，为了满足胚状体代谢的需求，“人造种皮”则必须具有良好的透水、________的性能。

【解析】　

（1）植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，通常使用纤维素酶和果胶酶来获取植物细胞原生质体，此处使用的外界溶液不宜过小，以防止细胞原生质体渗透吸水涨破。

（2）培养基中添加蔗糖的目的除了调节渗透压外，还有提供营养的作用。

（3）由愈伤组织形成试管苗的过程需经过再分化，即图示的⑨⑩。

（4）若想培育多倍体番茄，可在培养基中添加聚乙二醇，促使植物体细胞融合；也可以在植物体细胞脱分化后进行有丝分裂时，用秋水仙素处理，使得染色体加倍。

（5）植物组织培养技术属于无性繁殖，不仅可以保持优良品种的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。

（6）胚状体在萌发初期不能进行光合作用，因此包埋胚状体的胶质中富含有机营养，以供胚状体在萌发初期细胞生命活动的需要。

胚状体细胞要进行细胞呼吸等代谢活动，因此“人造种皮”则必须具有良好的透水、透气的性能。

【答案】　

（1）纤维素酶和果胶（答纤维素酶也可）　吸水涨破（或破裂）　

（2）提供营养　（3）⑨⑩（答⑨或⑩均可）　（4）聚乙二醇　秋水仙素　（5）遗传　（6）光合作用　透气

具有全能性≠体现（实现）全能性

（1）具有全能性：

理论上，活细胞都具有全能性。

（2）体现全能性：

只有发育成完整个体，才能说明体现了细胞的全能性。

视角2植物体细胞杂交过程分析

2．（2017·潍坊市调研）科学家以番茄（2N）和马铃薯（4N）为材料利用下图技术得到“番茄—马铃薯”植株。

请回答下列问题：

（1）d的名称是____________，由d培育成植株的过程运用的技术手段是____________，其依据的原理是____________。

（2）影响④⑤过程的主要植物激素是______________________，最终获得的“番茄—马铃薯”属于____________倍体植株。

（3）若将抗除草剂基因导入番茄细胞的常用方法是____________，在该方法中需要将目的基因插入到Ti质粒的____________上。

有人担心该番茄植株中抗除草剂基因会通过花粉传播进入杂草中，成为超级杂草，这是担心转基因生物可能威胁____________安全。

（4）番茄—马铃薯在生态系统中属于____________，人类在设计生态系统时，需要考虑番茄—马铃薯是否会引起当地生态环境的失衡或破坏，需遵循____________原理。

【解析】　

（1）读图知：

去壁的马铃薯细胞和番茄细胞融合后形成的细胞d的名称是杂种细胞，由d培育成植株的过程运用的技术手段是植物组织培养，其依据的原理是植物细胞的全能性。

（2）分化为试管苗的芽和根的主要植物激素为生长素和细胞分裂素，番茄为二倍体，马铃薯为四倍体，通过体细胞杂交获得的“番茄—马铃薯”属于六倍体植株。

（3）将抗除草剂基因导入番茄细胞的常用方法是农杆菌转化法，在该方法中需要将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上。

有人担心该番茄植株中抗除草剂基因会通过花粉传播进入杂草中，成为超级杂草，这是担心转基因生物可能威胁生物安全。

（4）番茄—马铃薯在生态系统中属于生产者，人类在设计生态系统时，需要考虑番茄—马铃薯是否会引起当地生态环境的失衡或破坏，需遵循协调与平衡原理。

【答案】　

（1）杂种细胞　植物组织培养　植物细胞全能性　

（2）生长素和细胞分裂素　六　（3）农杆菌转化法　TDNA　生物　（4）生产者　协调与平衡

植物有性生殖与体细胞杂交中遗传物质的变化

（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为X＋Y、基因为AbcD或abcD或Abcd或abcd，即先减半再相加。

考点二|动物细胞工程

1．动物细胞培养

（1）过程

（2）培养条件：

①无菌、无毒的环境：

对培养液和所有培养用具进行无菌处理，添加抗生素，定期更换培养液以清除代谢产物。

②营养：

除正常的有机和无机营养外，加入血清、血浆等一些天然成分。

③适宜的温度和pH：

温度为36.5±0.5_℃（哺乳动物），pH为7.2～7.4。

④气体环境：

含95%空气加5%CO2的混合气体，其中后者的作用是维持培养液的pH。

2．动物体细胞核移植技术和克隆动物

（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。

3．动物细胞融合与单克隆抗体的制备

（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，可大量制备。

③用途：

作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。

1．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

动物组织块

↓

细胞悬液

↓放入培养瓶

原代培养（细胞贴壁生长）

↓接触抑制

胰蛋白酶处理，分瓶继续培养

↓10～50代传代培养

少数细胞获得不死性（癌细胞）

结果

获得细胞群

获得克隆动物

2.单克隆抗体的制备

（1）血清抗体与单克隆抗体

名称

产生

特点

血清抗体

由浆细胞分泌

一般从血清中分离，产量低、纯度低、特异性差

单克隆抗体

由杂交瘤细胞分泌

特异性强，灵敏度高，能大量制备

（2）原理

一个（或一种）浆细胞（效应B细胞、B淋巴细胞）只产生一种抗体，小鼠骨髓瘤细胞能够无限增殖。

因此杂交瘤细胞就具备了既能无限增殖，又能大量产生单一抗体的特征。

（3）过程

视角1动物细胞培养与动物体细胞核移植的过程分析

1．（2017·湖北龙泉中学、襄阳五中、宜昌一中联考）下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病（基因缺陷导致胰岛B细胞不能正常合成胰岛素）的过程设计图解。

请据图回答：

（1）图中①、②所示的结构分别是____________、____________。

（2）图中③、④所示的生物工程技术分别是____________、____________。

（3）过程③通常用去核卵细胞作受体细胞的原因除了它体积大、易操作，营养物质丰富外，还因为它______________________________________。

（4）过程④通常采用的方法是____________。

（5）过程④的完成需要用到的非酶基因操作工具为____________。

（6）图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是_______________。

【解析】　

（1）体细胞核移植利用体细胞核和去核卵细胞。

内细胞团细胞具有发育的全能性，此时导入健康胰岛B细胞基因，可以形成能正常分泌胰岛素的胰岛B细胞群。

（2）③将体细胞核和去核卵细胞重组为一个细胞，为体细胞核移植技术。

④将