2019版生物高考大一輪復(fù)習(xí) 第十單元 現(xiàn)代生物科技專題 第35講 細(xì)胞工程學(xué)案 北師大版
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1、 第35講 細(xì)胞工程 [考綱要求] 1.植物的組織培養(yǎng)(Ⅱ)。2.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆(Ⅱ)。3.細(xì)胞融合與單克隆抗體(Ⅱ)。 考點(diǎn)一 植物細(xì)胞工程 1.植物細(xì)胞工程的基本技術(shù) (1)植物組織培養(yǎng)技術(shù) ①理論基礎(chǔ):細(xì)胞都具有全能性。 ②培養(yǎng)技術(shù)種類 a.植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù):采用的方法主要是細(xì)胞懸浮培養(yǎng)。 b.原生質(zhì)體的培養(yǎng)技術(shù):利用纖維素酶和果膠酶去除植物細(xì)胞的細(xì)胞壁,就可以獲得具有活力的原生質(zhì)體。對這些原生質(zhì)體的培養(yǎng)是植物體細(xì)胞雜交和顯微注射技術(shù)的基礎(chǔ)。 c.花粉和花藥培養(yǎng)技術(shù):在一年時(shí)間里就可以選育出穩(wěn)定遺傳的植株。 d.離體胚培養(yǎng)技術(shù):可以分為幼胚培養(yǎng)與成熟胚
2、培養(yǎng)兩類。這種技術(shù)通過使用相應(yīng)的培養(yǎng)基使離體胚正常地萌發(fā)生長,或誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織,再分化形成完整植株。 ③植物組織培養(yǎng)的含義:指在無菌和人工控制的條件下,將離體的植物器官、組織、細(xì)胞,培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上,給予適宜的培養(yǎng)條件,最終誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織、叢芽或完整的植株。 (2)植物體細(xì)胞雜交技術(shù) ①含義:是將不同種的植物體細(xì)胞原生質(zhì)體在一定條件下融合成雜種細(xì)胞,并把雜種細(xì)胞培育成完整植物體的技術(shù)。 ②原生質(zhì)體間的融合一般要利用人工誘導(dǎo)的方法,可以分為物理法和化學(xué)法兩大類。 (3)植物細(xì)胞工程含義:是利用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法,以植物細(xì)胞為基本單位進(jìn)行培養(yǎng)增殖或按照人們的
3、意愿來改造細(xì)胞的某些生物學(xué)特性,從而獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合技術(shù)。 深化拓展 植物體細(xì)胞雜交后的遺傳物質(zhì)分析 (1)遺傳特性:雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì),故雜種植株具備兩種植物的遺傳特性。 (2)染色體組數(shù) ①染色體組數(shù)=兩種植物體細(xì)胞內(nèi)染色體組數(shù)之和。 ②植物體細(xì)胞雜交形成的雜種植株,有幾個(gè)染色體組就稱為幾倍體。 ③若一植物細(xì)胞含有2x條染色體,2個(gè)染色體組,基因型為Aabb,另一植物細(xì)胞含有2y條染色體,2個(gè)染色體組,基因型為ccDd,則新植株應(yīng)為異源四倍體,其體細(xì)胞中染色體數(shù)為(2x+2y)條,4個(gè)染色體組,基因型為AabbccDd。 2.植物細(xì)胞工程的應(yīng)用 (1)植
4、物的微型快速繁殖 ①含義:利用植物的組織或器官,經(jīng)過組織培養(yǎng)過程,可以在短時(shí)間內(nèi)獲得大量的植物幼苗。 ②應(yīng)用:現(xiàn)在一些優(yōu)良的觀賞植物、經(jīng)濟(jì)林木等都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)利用工廠化微型繁殖來進(jìn)行大規(guī)模的無性繁殖。 (2)人工種子 ①含義:是一種以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體為主要材料,再在其外面包裹一層有機(jī)薄膜制作而成的顆粒體。 ②成分:人工種子的薄膜包含胚狀體萌發(fā)和發(fā)育成幼苗所需的各種養(yǎng)分,還可以緩沖生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸和種植過程中的碰撞。另外在包裹劑中一般要附加大量的植物生長調(diào)節(jié)劑、農(nóng)藥、抗生素和一些有益的菌種等。 (3)作物脫毒 ①依據(jù):病毒在植株中的分布是不均一的,成熟的組織和器官中病毒含量高,
5、幼嫩的組織和器官中病毒含量較低,生長點(diǎn)幾乎不含病毒或病毒很少。 ②應(yīng)用:目前已經(jīng)有多種作物成功利用莖尖組織培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行脫毒處理,使植物在產(chǎn)量和品質(zhì)上都有了顯著的提高。 (4)愈傷組織的誘變育種 ①依據(jù):植物的愈傷組織在培養(yǎng)過程中一直處于分裂增生的狀態(tài),其遺傳物質(zhì)極易受到外界因素的影響而發(fā)生變異。 ②過程:育種學(xué)家利用植物組織先誘導(dǎo)出愈傷組織,然后對愈傷組織進(jìn)行誘變處理,從再分化得到的植株中篩選、培育出新的品系或品種。 (5)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn) ①依據(jù):植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)可以快速、高效地得到大量的細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物。 ②過程:利用組織培養(yǎng)方法,培養(yǎng)植物的某些器官或愈傷組織,篩選出高產(chǎn)、
6、高合成能力和生長較快的細(xì)胞株系,繼而進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。 (6)拯救瀕危植物 現(xiàn)在科學(xué)家正在研究利用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)來大量培育紅豆杉細(xì)胞,希望利用這種方法來大量生產(chǎn)紫杉醇,從而拯救紅豆杉,拯救我們的自然資源。 1.有關(guān)細(xì)胞全能性與組織培養(yǎng)的判斷 (1)棉花根尖細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)形成幼苗能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性( √ ) (2)植物的每個(gè)細(xì)胞在植物體內(nèi)和體外都能表現(xiàn)出細(xì)胞的全能性( × ) (3)在誘導(dǎo)離體菊花莖段形成幼苗的過程中,不會(huì)發(fā)生細(xì)胞的增殖和分化( × ) (4)愈傷組織是外植體通過脫分化和再分化后形成的( × ) (5)經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體用人工薄膜包裝后可得到人工種子
7、( √ ) 2.有關(guān)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的判斷 (1)利用物理法或化學(xué)法可以直接將兩個(gè)植物細(xì)胞進(jìn)行誘導(dǎo)融合( × ) (2)用纖維素酶和果膠酶水解法獲得的植物原生質(zhì)體失去了全能性( × ) (3)再生出細(xì)胞壁是原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志( √ ) (4)培養(yǎng)草莓脫毒苗所采用的主要技術(shù)是細(xì)胞雜交( × ) 據(jù)圖分析植物體細(xì)胞雜交過程 (1)植物體細(xì)胞雜交依據(jù)的生物學(xué)原理是什么? 提示 細(xì)胞膜的流動(dòng)性、植物細(xì)胞的全能性。 (2)如何根據(jù)細(xì)胞膜表面熒光判斷該原生質(zhì)體是由番茄和馬鈴薯融合而成的? 提示 融合的細(xì)胞表面既有紅色熒光又有綠色熒光。 (3)若番茄細(xì)胞內(nèi)有m條染色體,馬
8、鈴薯細(xì)胞內(nèi)有n條染色體,則“番茄—馬鈴薯”細(xì)胞在有絲分裂后期含有多少條染色體? 提示 2(m+n)條。 (4)若雜種細(xì)胞培育成的“番茄—馬鈴薯”植株為四倍體,則此雜種植株的花粉經(jīng)離體培育得到的植株屬于幾倍體植株? 提示 單倍體植株。 命題點(diǎn)一 植物組織培養(yǎng)過程的分析 1.某興趣小組擬用組織培養(yǎng)繁殖一種名貴花卉,其技術(shù)路線為“取材→消毒→愈傷組織培養(yǎng)→出芽→生根→移栽”。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( ) A.消毒的原則是既殺死材料表面的微生物,又減少消毒劑對細(xì)胞的傷害 B.在愈傷組織培養(yǎng)中加入細(xì)胞融合的誘導(dǎo)劑,可獲得染色體加倍的細(xì)胞 C.出芽是細(xì)胞再分化的結(jié)果,受基因選擇性表達(dá)的
9、調(diào)控 D.生根時(shí),培養(yǎng)基通常應(yīng)含α-萘乙酸等生長素類調(diào)節(jié)劑 答案 B 解析 植物組織培養(yǎng)中消毒的原則是既殺死材料表面的微生物,又減少消毒劑對培養(yǎng)材料的傷害,A項(xiàng)正確;植物體細(xì)胞的雜交需先除去細(xì)胞壁得到原生質(zhì)體,再在細(xì)胞融合誘導(dǎo)劑作用下獲得染色體加倍的細(xì)胞,B項(xiàng)錯(cuò)誤;細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá),C項(xiàng)正確;植物組織培養(yǎng)過程中,生根階段的培養(yǎng)基中通常應(yīng)含有生長素類調(diào)節(jié)劑,D項(xiàng)正確。 2.(2018·臨川第一中學(xué)模擬)如圖是通過植物細(xì)胞工程技術(shù)獲得紫杉醇的途徑,下列敘述正確的是( ) A.該途徑依據(jù)的原理是植物細(xì)胞具有全能性 B.過程①需控制好培養(yǎng)基中植物激素的比例 C.經(jīng)過
10、程①細(xì)胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化 D.過程③需使用固體培養(yǎng)基,有利于細(xì)胞增殖 答案 B 解析 細(xì)胞全能性以細(xì)胞發(fā)育成個(gè)體為標(biāo)志,而圖中并沒有形成完整植物體,A項(xiàng)錯(cuò)誤;過程①是脫分化,而決定植物脫分化和再分化的關(guān)鍵因素是培養(yǎng)基中植物激素的種類和比例,因此該過程需控制好培養(yǎng)基中植物激素的比例,B項(xiàng)正確;過程①是脫分化,經(jīng)該過程細(xì)胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,成為高度液泡化的薄壁細(xì)胞,C項(xiàng)錯(cuò)誤;過程③需使用液體培養(yǎng)基,有利于細(xì)胞增殖,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 植物組織培養(yǎng)中生長素和細(xì)胞分裂素的比值與效果 生長素/細(xì)胞分裂素的比值 作用效果 比值高時(shí) 促進(jìn)根分化、抑制芽形成 比值低時(shí) 促進(jìn)芽分化、
11、抑制根形成 比值適中 促進(jìn)愈傷組織形成 命題點(diǎn)二 植物體細(xì)胞雜交過程分析 3.“白菜—甘藍(lán)”是用細(xì)胞工程的方法培育出來的蔬菜新品種,它具有生長期短、耐熱性強(qiáng)和易于儲(chǔ)藏等優(yōu)點(diǎn)。如圖是“白菜—甘藍(lán)”的雜交過程示意圖。以下說法正確的是( ) A.除去細(xì)胞壁形成原生質(zhì)體,可運(yùn)用的酶是纖維素酶、淀粉酶和果膠酶 B.通??烧T導(dǎo)上述原生質(zhì)體相互融合的方法是PEG和滅活的病毒誘導(dǎo) C.雜種細(xì)胞形成的標(biāo)志是誘導(dǎo)產(chǎn)生了新的細(xì)胞壁 D.愈傷組織形成“白菜—甘藍(lán)”植物體必須經(jīng)過脫分化和再分化兩個(gè)過程 答案 C 解析 除去細(xì)胞壁的酶有纖維素酶和果膠酶;誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合不能用滅活的病毒;
12、雜種細(xì)胞形成的標(biāo)志是誘導(dǎo)產(chǎn)生了新的細(xì)胞壁;愈傷組織形成“白菜—甘藍(lán)”植物體屬于再分化過程。 4.下列關(guān)于植物體細(xì)胞雜交的敘述中,錯(cuò)誤的是( ) A.不同種植物原生質(zhì)體融合的過程屬于植物體細(xì)胞雜交過程 B.參與雜種細(xì)胞細(xì)胞壁形成的細(xì)胞器主要是線粒體和核糖體 C.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)可克服生殖隔離的限制,培育遠(yuǎn)緣雜交植株 D.雜種植株表現(xiàn)出的性狀是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果 答案 B 解析 植物體細(xì)胞雜交就是將不同種的植物體細(xì)胞原生質(zhì)體在一定條件下融合成雜種細(xì)胞,并把雜種細(xì)胞培育成完整植物體的技術(shù)。雜種植株能具有兩種植物的性狀,但是由于基因的選擇性表達(dá),其不能表現(xiàn)兩種植物所有的性狀,細(xì)胞壁
13、的主要成分是纖維素和果膠,形成過程與高爾基體有關(guān)。 命題點(diǎn)三 植物細(xì)胞工程的綜合應(yīng)用 5.為了獲得植物次生代謝產(chǎn)物,先用植物外植體獲得愈傷組織,然后在液體培養(yǎng)基中懸浮培養(yǎng)。請回答下列問題: (1)外植體經(jīng)誘導(dǎo)后形成愈傷組織的過程稱為_________________________________。 (2)在愈傷組織懸浮培養(yǎng)時(shí),細(xì)胞干重、蔗糖濃度和pH的變化如下圖所示。細(xì)胞干重在12 d后下降的原因有__________________;培養(yǎng)液中蔗糖的作用是________________、________________。 (3)多倍體愈傷組織細(xì)胞產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物量常高于二倍
14、體。二倍體愈傷組織細(xì)胞經(jīng)________________處理,會(huì)產(chǎn)生染色體加倍的細(xì)胞。為檢測愈傷組織細(xì)胞染色體數(shù)目,壓片前常用纖維素酶和________酶解離愈傷組織。若愈傷組織細(xì)胞(2n)經(jīng)誘導(dǎo)處理后,觀察到染色體數(shù)為8n的細(xì)胞,合理的解釋是_____________________、________________________ _____________________________________。 答案 (1)脫分化 (2)蔗糖濃度下降,pH降低 提供能源 調(diào)節(jié)滲透壓 (3)秋水仙素(低溫) 果膠 經(jīng)加倍到4n的細(xì)胞處于有絲分裂后期 經(jīng)加倍到8n的細(xì)胞處于有絲分裂中期 解析
15、(1)外植體經(jīng)誘導(dǎo)形成愈傷組織的過程稱為脫分化。 (2)觀察圖示可知,12 d后蔗糖濃度和pH都下降到較低水平,影響能量的供應(yīng)和酶的活性,導(dǎo)致細(xì)胞干重下降。另外,培養(yǎng)液中的蔗糖還具有調(diào)節(jié)滲透壓的作用。 (3)在細(xì)胞分裂過程中,用低溫或秋水仙素處理,都可抑制紡錘體的形成,使染色體不能移向兩極,從而使細(xì)胞中染色體數(shù)目加倍。愈傷組織的細(xì)胞之間含有纖維素和果膠,欲將其分散成單個(gè)細(xì)胞,壓片前需用纖維素酶和果膠酶處理。愈傷組織細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)處理后,有的細(xì)胞染色體數(shù)目加倍(4n),有的細(xì)胞染色體數(shù)目未加倍(2n),也可能有的細(xì)胞在連續(xù)分裂中每次都因低溫或秋水仙素抑制了紡錘體的形成,導(dǎo)致細(xì)胞中染色體數(shù)目連續(xù)加
16、倍,出現(xiàn)染色體數(shù)目為8n的細(xì)胞。所以染色體數(shù)目加倍到4n的細(xì)胞處于有絲分裂后期時(shí)染色體數(shù)目為8n,染色體數(shù)目加倍到8n的細(xì)胞處于有絲分裂中期時(shí)染色體數(shù)目也為8n。 6.利用相關(guān)工程技術(shù)可以獲得抗黑腐病雜種黑芥—花椰菜植株,已知野生黑芥具有黑腐病的抗性基因,而花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病,技術(shù)人員用一定劑量的紫外線處理黑芥原生質(zhì)體可使其染色體片段化,并喪失再生能力,再利用此原生質(zhì)體作為部分遺傳物質(zhì)的供體與完整的花椰菜原生質(zhì)體融合,流程如下圖。據(jù)圖回答下列問題: (1)該過程用到的工程技術(shù)有________________和________________。 (2)過程①所需的酶是
17、____________________________,過程②PEG的作用是________________,經(jīng)過②操作后,需篩選出融合的雜種細(xì)胞,顯微鏡下觀察融合的活細(xì)胞中有供體的葉綠體存在可作為初步篩選雜種細(xì)胞的標(biāo)志。 (3)原生質(zhì)體培養(yǎng)液中需要加入適宜濃度的甘露醇以保持一定的滲透壓,其作用是__________________________。原生質(zhì)體經(jīng)過細(xì)胞壁再生,進(jìn)而分裂和脫分化形成________________________________________________________________________。 (4)若分析再生植株的染色體變異類型,應(yīng)剪取再生植
18、株和雙親植株的根尖,制成裝片,然后在顯微鏡下觀察比較染色體的______________;將雜種植株栽培在含有________________的環(huán)境中,可篩選出具有高抗性的雜種植株。 答案 (1)植物體細(xì)胞雜交 植物組織培養(yǎng) (2)纖維素酶和果膠酶 促進(jìn)原生質(zhì)體的融合 (3)保持原生質(zhì)體完整性 愈傷組織 (4)形態(tài)和數(shù)目 黑腐病菌 解析 (1)據(jù)圖可知,該流程圖表示先去掉兩種植物細(xì)胞的細(xì)胞壁,然后誘導(dǎo)融合獲得雜種細(xì)胞,通過植物組織培養(yǎng)獲得雜種植株,該過程是植物體細(xì)胞雜交。(2)植物細(xì)胞細(xì)胞壁的成分是纖維素和果膠,因此采用纖維素酶和果膠酶去掉植物細(xì)胞的細(xì)胞壁;聚乙二醇(PEG)的作用是促進(jìn)原
19、生質(zhì)體的融合。(3)去掉細(xì)胞壁后獲得的原生質(zhì)體需要放在適宜濃度的甘露醇溶液中,保持原生質(zhì)體完整性,避免失水或吸水;在植物組織培養(yǎng)中,經(jīng)過脫分化后形成愈傷組織。(4)由于染色體在顯微鏡下能看見,因此可以制作臨時(shí)裝片,觀察染色體的形態(tài)和數(shù)目,以確定是否發(fā)生染色體變異;對雜種植物進(jìn)行鑒定最簡單的方法是從個(gè)體水平上進(jìn)行檢測,即接種黑腐病菌,觀察植物的性狀。 植物體細(xì)胞雜交過程中雜種細(xì)胞類型及檢測方法 (1)誘導(dǎo)產(chǎn)生的細(xì)胞(假設(shè)用于雜交的兩種植物細(xì)胞分別為A、B) ①未融合的細(xì)胞:A和B。 ②兩兩融合的細(xì)胞:AA、BB和AB。 ③多細(xì)胞融合體。 (2)檢測方法:對誘導(dǎo)產(chǎn)生的細(xì)胞進(jìn)行植物組
20、織培養(yǎng),然后根據(jù)得到的植物性狀進(jìn)行判斷。 ①若得到的是一種植物的性狀,說明是未融合細(xì)胞。 ②若得到的是具有兩種親本性狀的植物,說明是雜種植株。 ③若得到的是具有兩種親本性狀的植物,且一種植物的性狀得到加強(qiáng),則是多細(xì)胞融合體。 ④若得到的是一種植物的性狀且效果得到加強(qiáng),則是同種細(xì)胞融合的結(jié)果。 考點(diǎn)二 動(dòng)物細(xì)胞工程 1.動(dòng)物細(xì)胞工程的主要技術(shù) 動(dòng)物細(xì)胞工程就是應(yīng)用細(xì)胞學(xué)的方法,按照我們?nèi)祟惖男枰皖A(yù)定的設(shè)計(jì),有目的、有計(jì)劃地保存、改變動(dòng)物細(xì)胞和創(chuàng)造新的動(dòng)物細(xì)胞,進(jìn)而培育成新的物種或者品種的一門科學(xué)技術(shù)。 動(dòng)物細(xì)胞工程包括很多種常用的技術(shù),如動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物細(xì)胞融合、單克隆抗
21、體和動(dòng)物體細(xì)胞克隆等。 (1)哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù) ①動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)條件 a.動(dòng)物細(xì)胞都要在液體培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)。培養(yǎng)液的營養(yǎng)成分主要包括葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素和動(dòng)物血清等。 b.培養(yǎng)容器中必須有足夠的氧氣和一定的二氧化碳,以保證細(xì)胞代謝活動(dòng)的進(jìn)行。 c.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境的溫度與動(dòng)物體內(nèi)的溫度要保持一致。 ②動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)流程 a.取材:一般都取自動(dòng)物的胚胎或幼齡動(dòng)物的組織或器官。 b.過程 i.在無菌條件下,從動(dòng)物體內(nèi)取出組織塊并剪碎,然后加入適量的胰蛋白酶或膠原纖維酶消化以使細(xì)胞分散。 ii.經(jīng)過濾、離心后將動(dòng)物細(xì)胞再接種到無菌的培養(yǎng)液中,在適宜的條件下進(jìn)行靜止或慢
22、速轉(zhuǎn)動(dòng)培養(yǎng),這個(gè)過程稱為原代培養(yǎng)。 iii.出現(xiàn)接觸抑制的細(xì)胞按一定的比例分散到另外的培養(yǎng)瓶內(nèi),并加入新的培養(yǎng)液,細(xì)胞就會(huì)解除接觸抑制、恢復(fù)生長,這種分瓶培養(yǎng)稱為傳代培養(yǎng)。 ③細(xì)胞生長特點(diǎn):貼壁生長、接觸抑制。 ④細(xì)胞株與細(xì)胞系 細(xì)胞株是指一般可以傳到40~50代的細(xì)胞。 細(xì)胞系是指遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變,可以無限制地傳代下去,成為“長生不老”的細(xì)胞。 深化拓展 植物組織培養(yǎng)與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的比較 比較項(xiàng)目 植物組織培養(yǎng) 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 理論基礎(chǔ) 植物細(xì)胞的全能性 細(xì)胞增殖 前處理 無菌、離體 無菌;用胰蛋白酶處理,使組織細(xì)胞相互分散開 取材 植物較幼嫩的部位或花藥等
23、 動(dòng)物胚胎或出生不久的幼齡動(dòng)物的器官或組織 培養(yǎng)基性質(zhì) 固體 液體 培養(yǎng)基成分 水、礦質(zhì)元素、蔗糖、維生素、植物激素、瓊脂等 葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素、動(dòng)物血清等 結(jié)果 最終產(chǎn)生新個(gè)體,體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性 細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生大量細(xì)胞,不形成新個(gè)體,不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性 相同點(diǎn) ①都需人工條件下的無菌操作;②都需要適宜的溫度、pH等條件;③都進(jìn)行有絲分裂,都不涉及減數(shù)分裂 (2)細(xì)胞融合與單克隆抗體技術(shù) ①細(xì)胞融合 a.含義:是在一些融合因子的作用下,將兩個(gè)或兩個(gè)以上的細(xì)胞合并成為一個(gè)細(xì)胞的技術(shù)。 b.誘導(dǎo)因素:如利用聚乙二醇、電流刺激或病毒等。 c.原理:
24、在誘導(dǎo)因素的作用下,細(xì)胞膜會(huì)發(fā)生一定程度的損傷,從而細(xì)胞就可以實(shí)現(xiàn)相互粘連而融合在一起。 深化拓展 植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物細(xì)胞融合比較 植物體細(xì)胞雜交 動(dòng)物細(xì)胞融合 培養(yǎng)條件 營養(yǎng)物質(zhì)(水、無機(jī)鹽、蔗糖、氨基酸和有機(jī)酸等)、激素(細(xì)胞分裂素、生長素等)及其他條件(無菌、適宜的溫度和pH等) 葡萄糖、氨基酸、促生長因子、無機(jī)鹽、微量元素、血清或血漿等天然成分 細(xì)胞融 合原理 細(xì)胞膜的流動(dòng)性、細(xì)胞的全能性 細(xì)胞膜的流動(dòng)性、細(xì)胞增殖 細(xì)胞融 合方法 用纖維素酶、果膠酶去除細(xì)胞壁后誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合 用胰蛋白酶或膠原纖維酶使細(xì)胞分散成單個(gè)細(xì)胞后,誘導(dǎo)細(xì)胞融合 誘導(dǎo)手段
25、①物理法:離心、振動(dòng)、電刺激等 ②化學(xué)法:聚乙二醇(PEG) ①物理、化學(xué)法:與植物體細(xì)胞雜交的相同 ②生物法:滅活的病毒 結(jié)果 獲得雜種植株 獲得雜種細(xì)胞,以生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)品 用途 克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 制備單克隆抗體、病毒疫苗、干擾素等 ②單克隆抗體 a.含義:由一個(gè)B淋巴細(xì)胞增殖形成的細(xì)胞群所產(chǎn)生的單一型抗體分子。 b.應(yīng)用:用單克隆抗體可以快捷、準(zhǔn)確地診斷和治療一些疾病。 c.制備:用小鼠體內(nèi)的B淋巴細(xì)胞和一種營養(yǎng)缺陷型的骨髓瘤細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)材料,利用聚乙二醇為融合劑,使兩種細(xì)胞發(fā)生融合。然后利用只有雜交瘤細(xì)胞才能生長的選擇培養(yǎng)液來篩選出雜交瘤細(xì)胞使
26、之產(chǎn)生特異性抗體。 (3)動(dòng)物體細(xì)胞克隆技術(shù) ①多莉的培育過程 利用細(xì)胞核移植技術(shù),將饑餓處理過的羊乳腺上皮細(xì)胞與去核卵細(xì)胞電脈沖融合后,實(shí)現(xiàn)體細(xì)胞的核轉(zhuǎn)移到無核的卵細(xì)胞中。然后,融合細(xì)胞借助于卵的發(fā)育能力,由體細(xì)胞核主導(dǎo)而發(fā)育形成新的個(gè)體。 ②存在的問題:克隆羊多莉和其他一些克隆動(dòng)物在培養(yǎng)和生長歷程中出現(xiàn)的一系列異常表明,動(dòng)物體細(xì)胞克隆技術(shù)仍然存在著一些不足和缺陷,我們對克隆技術(shù)的探索仍然是任重道遠(yuǎn)。 2.動(dòng)物細(xì)胞工程的應(yīng)用 (1)快速繁殖優(yōu)良品種。 (2)克隆轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。 (3)拯救瀕臨滅絕的動(dòng)物。 (4)培育人造器官。 1.有關(guān)哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的判斷 (1)
27、制備肝細(xì)胞懸液時(shí)先用剪刀剪碎肝組織,再用胃蛋白酶處理( × ) (2)肝細(xì)胞培養(yǎng)過程中通常在培養(yǎng)液中通入5%的CO2刺激細(xì)胞呼吸( × ) (3)在25 ℃的實(shí)驗(yàn)條件下可順利完成大鼠神經(jīng)細(xì)胞的培養(yǎng)( × ) (4)培養(yǎng)保留接觸抑制的細(xì)胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細(xì)胞( × ) (5)克隆培養(yǎng)法培養(yǎng)過程中多數(shù)細(xì)胞的基因型會(huì)發(fā)生改變( × ) (6)二倍體細(xì)胞的傳代培養(yǎng)次數(shù)通常是無限的( × ) 2.有關(guān)植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物細(xì)胞融合的判斷 (1)植物原生質(zhì)體融合與動(dòng)物細(xì)胞融合原理是相同的( √ ) (2)體細(xì)胞雜交技術(shù)可用于克隆動(dòng)物和制備單克隆抗體( × ) (3)小鼠骨髓瘤細(xì)胞的染
28、色體數(shù)為40,B淋巴細(xì)胞的染色體數(shù)為46,融合后形成的雜交瘤細(xì)胞DNA分子數(shù)為86( × ) (4)雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行體內(nèi)培養(yǎng),是為了獲得能產(chǎn)生單克隆抗體的胚胎( × ) (5)B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞經(jīng)細(xì)胞融合后有三種細(xì)胞類型(若僅考慮兩兩融合的情況)( √ ) 3.有關(guān)動(dòng)物體細(xì)胞克隆技術(shù)的判斷 (1)動(dòng)物細(xì)胞核移植的受體細(xì)胞必須是卵細(xì)胞( × ) (2)克隆動(dòng)物的性狀與供體動(dòng)物完全相同( × ) (3)與“多莉”羊等克隆哺乳動(dòng)物相關(guān)的技術(shù)有胚胎移植、細(xì)胞培養(yǎng)和核移植( √ ) (4)用于核移植的供體細(xì)胞一般都選用10代以內(nèi)的培養(yǎng)細(xì)胞( √ ) 1.如圖為動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中細(xì)胞
29、增殖情況的變化曲線,圖中B、E兩點(diǎn)表示經(jīng)篩選、分裝后繼續(xù)培養(yǎng)。據(jù)圖分析: (1)原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)的分界點(diǎn)是哪個(gè)? 提示 B點(diǎn)之前的培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng),之后的培養(yǎng)稱為傳代培養(yǎng)。 (2)AB段和DE段繁殖速度緩慢的原因是什么? 提示 AB段發(fā)生了接觸抑制;DE段細(xì)胞大部分衰老失去分裂能力。 (3)E點(diǎn)后的細(xì)胞大多數(shù)具有異倍體核型,這樣的細(xì)胞有什么特點(diǎn)? 提示 E點(diǎn)后的細(xì)胞屬于細(xì)胞系,能無限增殖。 2.下圖為制備單克隆抗體和多克隆抗體的示意圖,據(jù)圖分析: (1)與多克隆抗體相比,單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn)有哪些? 提示 單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn)是特異性強(qiáng)、靈敏度高,可大量制備。 (2)圖中
30、第一次篩選和第二次篩選的目的有何不同? 提示 第一次篩選的目的是篩選出雜交瘤細(xì)胞,第二次篩選的目的是篩選出能產(chǎn)生所需單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞。 命題點(diǎn)一 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程的分析 1.下列有關(guān)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述,正確的是( ) A.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中,可用胃蛋白酶處理使細(xì)胞分散開 B.通過動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)獲得大量細(xì)胞,可證明動(dòng)物細(xì)胞具有全能性 C.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是其他動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)的基礎(chǔ) D.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)選用的培養(yǎng)材料大多是動(dòng)物的受精卵 答案 C 解析 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中,應(yīng)用胰蛋白酶或膠原纖維酶處理使細(xì)胞分散開,A項(xiàng)錯(cuò)誤;通過動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)獲得大量細(xì)胞,沒有獲得完整個(gè)體,不
31、能證明動(dòng)物細(xì)胞具有全能性,B項(xiàng)錯(cuò)誤;動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)選用的培養(yǎng)材料大多是幼齡動(dòng)物的組織或細(xì)胞,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2.回答下列有關(guān)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的問題: (1)在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中,當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到細(xì)胞表面______________時(shí),細(xì)胞會(huì)停止分裂增殖,這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的____________。此時(shí),瓶壁上形成的細(xì)胞是________層。要使貼壁的細(xì)胞從瓶壁上分離下來,需要用酶處理,用到的酶是____________。 (2)隨著細(xì)胞傳代次數(shù)的增多,絕大部分細(xì)胞分裂停止,進(jìn)而出現(xiàn)__________________現(xiàn)象;但極少數(shù)細(xì)胞可以連續(xù)增殖,其中有些細(xì)胞會(huì)因遺傳物質(zhì)發(fā)生改變而獲得____
32、____,該種細(xì)胞的黏著性________,細(xì)胞膜表面蛋白質(zhì)(糖蛋白)的量________。 (3)現(xiàn)用某種大分子染料對細(xì)胞進(jìn)行染色時(shí),觀察到死細(xì)胞被染色,而活細(xì)胞不被染色,原因是_______________________________________________________________________。 (4)檢查某種毒物是否能改變細(xì)胞染色體的數(shù)目,最好選用分裂________期的細(xì)胞在顯微鏡下進(jìn)行觀察。 (5)在細(xì)胞培養(yǎng)過程中,通常在________條件下保存細(xì)胞。因?yàn)樵谶@種條件下,細(xì)胞中________的活性降低,細(xì)胞______________速率降低。 答案
33、 (1)相互接觸 接觸抑制 單(或一) 胰蛋白酶(或膠原纖維酶) (2)衰老甚至死亡 不死性 降低 減少 (3)活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過性,大分子染料不能進(jìn)入活細(xì)胞內(nèi)(或死細(xì)胞的細(xì)胞膜喪失了選擇透過性,大分子染料能夠進(jìn)入死細(xì)胞內(nèi)而著色) (4)中 (5)冷凍(或超低溫、液氮) 酶 新陳代謝 解析 (1)細(xì)胞接觸抑制是指細(xì)胞表面相互接觸時(shí),細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖的現(xiàn)象?;谏鲜鎏匦裕勘谏闲纬傻募?xì)胞是單層排列的。需要用胰蛋白酶將貼壁的細(xì)胞從瓶壁上分離下來。(2)隨著細(xì)胞傳代次數(shù)的增多,絕大部分細(xì)胞分裂停止,進(jìn)而出現(xiàn)衰老甚至死亡現(xiàn)象,但極少數(shù)細(xì)胞可以連續(xù)增殖,其中有些細(xì)胞會(huì)因遺傳物質(zhì)發(fā)生改變而
34、變成不死性細(xì)胞。該種細(xì)胞由于細(xì)胞表面糖蛋白減少,其黏著性降低。(3)活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過性,大分子染料不能通過,所以活細(xì)胞不被染色;死細(xì)胞的細(xì)胞膜失去了選擇透過性,大分子染料可以通過,所以死細(xì)胞能被大分子染料染色。(4)有絲分裂中期時(shí)染色體的著絲點(diǎn)排列在赤道板上,染色體形態(tài)固定、數(shù)目清晰,是觀察染色體數(shù)目的最佳時(shí)期。(5)在細(xì)胞培養(yǎng)過程中,通常在冷凍(或超低溫、液氮)條件下保存細(xì)胞。因?yàn)樵谶@種條件下,細(xì)胞中酶的活性降低,細(xì)胞新陳代謝的速率降低。 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的2個(gè)易錯(cuò)點(diǎn) (1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)選用幼齡動(dòng)物組織或胚胎進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng),因?yàn)槠浞只潭鹊?,增殖能力?qiáng),更易于培養(yǎng)。 (2)動(dòng)
35、物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)加入CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH;O2 的作用是促進(jìn)細(xì)胞有氧呼吸。 命題點(diǎn)二 細(xì)胞融合與單克隆、抗體制備過程分析 3.關(guān)于下面制備單克隆抗體過程示意圖的敘述,不正確的是( ) A.①表示已免疫的B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞均是從小鼠的脾臟中提取的 B.②促進(jìn)細(xì)胞融合的方法可以利用聚乙二醇作介導(dǎo) C.④中的篩選是通過抗原—抗體反應(yīng)進(jìn)行的 D.⑤可以無限增殖 答案 A 解析 已免疫的B淋巴細(xì)胞可以從小鼠的脾臟中提取,也可以從血漿中提取,骨髓瘤細(xì)胞是從小鼠的骨髓中提取的。單克隆抗體是利用已免疫的B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合形成的雜交瘤細(xì)胞得到的,融合方法可以用化學(xué)方法
36、——聚乙二醇,生物方法——滅活的病毒等。如果要篩選能產(chǎn)生特定抗體的細(xì)胞群,可以通過檢測抗原—抗體反應(yīng),如果有反應(yīng)說明產(chǎn)生了抗體。融合細(xì)胞具有雙親的特點(diǎn),既能無限增殖又能產(chǎn)生單一抗體。 4.(2017·平羅中學(xué)第一次月考)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA)是一種自身免疫病,致殘性強(qiáng)。研究表明,該病的致病機(jī)理與腫瘤壞死因子-α(TNF-α)密切相關(guān),而一種人鼠嵌合的抗TNF-α單克隆抗體能有效治療RA。如圖為該單克隆抗體制備過程示意圖,請據(jù)圖回答下列問題: (1)單克隆抗體的制備涉及細(xì)胞工程中的____________、____________技術(shù)。 (2)圖中抗原A是______________,
37、HAT培養(yǎng)基的作用是________________。將B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合后的雜種細(xì)胞具有的特點(diǎn)是____________________________________。 (3)醫(yī)療上,把單克隆抗體與化學(xué)藥物或細(xì)胞毒素相結(jié)合制成“______________”,借助抗體的定向作用將藥物帶到病變細(xì)胞并將其殺死。 (4)克隆動(dòng)物是指用______________方法得到的動(dòng)物。 (5)單克隆抗體的特點(diǎn)是____________、____________、____________。 答案 (1)動(dòng)物細(xì)胞融合(或雜交瘤) 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) (2)腫瘤壞死因子-α(或TNF-α) 篩選出雜
38、交瘤細(xì)胞 既能大量增殖,又能產(chǎn)生特異性抗體 (3)生物導(dǎo)彈 (4)(動(dòng)物體細(xì)胞)核移植 (5)特異性強(qiáng) 靈敏度高 并可大量制備 解析 (1)單克隆抗體的制備涉及動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)。(2)圖中刺激免疫動(dòng)物產(chǎn)生抗TNF-α單克隆抗體的抗原是腫瘤壞死因子-α(或TNF-α)。HAT培養(yǎng)基的作用是篩選出雜交瘤細(xì)胞。雜交瘤細(xì)胞既能無限增殖,又能產(chǎn)生特異性抗體。(3)醫(yī)療上,把單克隆抗體與化學(xué)藥物或細(xì)胞毒素相結(jié)合制成“生物導(dǎo)彈”,借助抗體的定向作用將藥物帶到病變細(xì)胞并將其殺死。(4)克隆動(dòng)物是指用核移植方法得到的動(dòng)物。(5)單克隆抗體的特點(diǎn)是:特異性強(qiáng)、靈敏度高,并可大量制備。 5.(20
39、17·合肥三模)下圖表示細(xì)胞工程的流程圖(a、b表示過程),請據(jù)圖回答下列問題: (1)若圖示為動(dòng)物細(xì)胞融合的過程,則a特有的誘導(dǎo)劑是______________________。以動(dòng)物細(xì)胞融合為基礎(chǔ)發(fā)展起來的雜交瘤技術(shù)為制造單克隆抗體開辟了新途徑,通過把能產(chǎn)生抗體的____________細(xì)胞與能在體外大量增殖的________________細(xì)胞進(jìn)行融合,得到既能迅速大量繁殖,又能產(chǎn)生專一抗體的雜交瘤細(xì)胞。 (2)若圖示為植物體細(xì)胞雜交過程,則在甲、乙融合之前,需要用__________________(填酶)制備________。這項(xiàng)工程的意義是_________________
40、_____________。 (3)由甲、乙融合得到丙細(xì)胞的基本原理是______________________。 答案 (1)滅活的病毒 B淋巴(漿) 骨髓瘤 (2)纖維素酶和果膠酶 原生質(zhì)體 克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,擴(kuò)大親本組合的范圍 (3)細(xì)胞膜的流動(dòng)性 解析 (1)若a是誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合,則特有的誘導(dǎo)劑是滅活的病毒。在單克隆抗體的制備過程中,利用已免疫的B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合,形成雜交瘤細(xì)胞,該細(xì)胞既可以迅速大量增殖,又可以產(chǎn)生專一的抗體。(2)在植物體細(xì)胞雜交過程中,需要對甲、乙細(xì)胞先用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁,然后再誘導(dǎo)甲、乙的原生質(zhì)體融合。該技術(shù)可以克服遠(yuǎn)緣雜交不
41、親和的障礙,擴(kuò)大親本組合的范圍。(3)甲、乙細(xì)胞融合形成丙細(xì)胞,利用了細(xì)胞膜的流動(dòng)性。 命題點(diǎn)三 動(dòng)物體細(xì)胞克隆過程的分析 6.如圖是某克隆羊培育過程模式圖,試分析獲得該克隆羊的生殖方式、該克隆羊的基因型以及該克隆羊發(fā)育成熟時(shí)所分泌的性激素依次是( ) A.無性生殖、Aa、雌激素 B.無性生殖、aa、雄激素 C.有性生殖、aa、雄激素 D.有性生殖、AA、雌激素 答案 B 解析 克隆羊是利用了細(xì)胞核移植技術(shù),其生殖方式為無性生殖;該克隆羊繼承了B羊的全部的細(xì)胞核基因和A羊的細(xì)胞質(zhì)基因,因此其基因型為aa;由于B羊?yàn)樾坌裕虼嗽摽寺⊙蛞酁樾坌?,故該克隆羊發(fā)育成熟時(shí)分泌的性激
42、素是雄激素,故B項(xiàng)正確。 7.(2017·青島模擬)克隆羊的成功轟動(dòng)世界,它不僅奠定了疾病克隆性治療的基礎(chǔ),又解決了器官移植中供體不足的問題,同時(shí)也給人類帶來了一些過去尚未遇到的問題。下圖為人類對克隆羊技術(shù)的拓展和應(yīng)用,請據(jù)圖回答: (1)圖中所涉及的現(xiàn)代生物技術(shù)有______________________和________________等。若讓動(dòng)物1能夠產(chǎn)生出人體胰島素,還需要的技術(shù)是__________________________________________。 (2)圖中兩個(gè)克隆動(dòng)物長大后,各方面特征與雄性動(dòng)物相同,這說明____________具有全能性。 (3)
43、使用培養(yǎng)基進(jìn)行胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),培養(yǎng)基中除了加入一些必要的營養(yǎng)成分外,通常要加入____________等天然成分,除了保證被培養(yǎng)細(xì)胞處于無菌、無毒及充足氧氣的環(huán)境中,還需要保證細(xì)胞生活所需的____________。 (4)圖中“從內(nèi)細(xì)胞團(tuán)到胚胎干細(xì)胞”的培養(yǎng)過程中,一般用____________處理內(nèi)細(xì)胞團(tuán),使之分散成單個(gè)細(xì)胞。 答案 (1)動(dòng)物細(xì)胞核移植 胚胎移植(或胚胎分割) 基因工程(或DNA重組技術(shù)) (2)體細(xì)胞核 (3)動(dòng)物血清 溫度和pH (4)胰蛋白酶(或膠原纖維酶) 解析 (1)將細(xì)胞核與去核的卵細(xì)胞構(gòu)建成重組細(xì)胞,采用了動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù);將重組細(xì)胞培養(yǎng)成早期胚胎
44、,采用了早期胚胎培養(yǎng)技術(shù);將早期胚胎移植到代孕母體,采用了胚胎移植技術(shù);從早期胚胎中分離出內(nèi)細(xì)胞團(tuán),進(jìn)而培育成胚胎干細(xì)胞,離不開動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的支持;早期胚胎分為胚胎1和2,運(yùn)用了胚胎分割技術(shù)。若讓動(dòng)物1能夠產(chǎn)生出人體胰島素,需要借助基因工程技術(shù)將人的胰島素基因?qū)胂鄳?yīng)的受體細(xì)胞,進(jìn)而培育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物1。(2)克隆動(dòng)物的培育成功,說明動(dòng)物體細(xì)胞核具有全能性。(3)使用培養(yǎng)基進(jìn)行胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),由于人們對細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)還沒有完全搞清楚,所以培養(yǎng)基中除了加入一些必要的營養(yǎng)成分外,通常要加入動(dòng)物血清等一些天然成分。除了保證被培養(yǎng)細(xì)胞處于無菌、無毒及充足氧氣的環(huán)境中,還需要
45、保證細(xì)胞生活所需的溫度和pH。(4)從“內(nèi)細(xì)胞團(tuán)到胚胎干細(xì)胞”的培養(yǎng)過程中,會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞的“接觸抑制”現(xiàn)象,因此常用胰蛋白酶(或膠原纖維酶)處理內(nèi)細(xì)胞團(tuán),使之分散成單個(gè)細(xì)胞。 動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)中的3個(gè)易錯(cuò)點(diǎn) (1)動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù),體現(xiàn)了動(dòng)物細(xì)胞核的全能性而非細(xì)胞的全能性。 (2)克隆屬于無性繁殖,產(chǎn)生新個(gè)體的性別、絕大多數(shù)性狀與供核親本一致。 (3)核移植技術(shù)獲得的動(dòng)物與供核動(dòng)物性狀不完全相同的原因:①克隆動(dòng)物線粒體中的DNA來自去核卵(母)細(xì)胞;②性狀受環(huán)境的影響;③在個(gè)體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變。 矯正易錯(cuò) 強(qiáng)記長句 1.具有全能性≠體現(xiàn)(實(shí)現(xiàn))全能性 具有全
46、能性:理論上,具有細(xì)胞核的活細(xì)胞都具有全能性;體現(xiàn)(實(shí)現(xiàn))全能性:只有發(fā)育成完整個(gè)體,才能說明體現(xiàn)(實(shí)現(xiàn))了細(xì)胞的全能性。 2.有關(guān)植物體細(xì)胞雜交的3個(gè)易錯(cuò)點(diǎn) (1)誤認(rèn)為植物體細(xì)胞雜交的結(jié)果只是形成雜種細(xì)胞。植物體細(xì)胞雜交的結(jié)果最終要經(jīng)過組織培養(yǎng)形成雜種植株。 (2)誤認(rèn)為植物體細(xì)胞雜交屬于有性生殖。植物體細(xì)胞雜交過程中沒有有性生殖細(xì)胞的結(jié)合,因此不屬于有性生殖,應(yīng)為無性生殖。 (3)誤認(rèn)為雜種植株的變異類型屬于基因重組。雜種植株的染色體數(shù)通常是兩親本細(xì)胞染色體數(shù)目之和,屬于異源多倍體,所以變異類型為染色體變異。 3.B淋巴細(xì)胞要經(jīng)過免疫過程,才能產(chǎn)生相應(yīng)的抗體,所以,與營養(yǎng)缺陷型
47、骨髓瘤細(xì)胞融合的B淋巴細(xì)胞實(shí)際上是漿細(xì)胞。 4.在單克隆抗體制備過程中,有兩次篩選:第一次是篩選出雜交瘤細(xì)胞(用選擇培養(yǎng)基);第二次是進(jìn)一步篩選出能產(chǎn)生人們所需要抗體的雜交瘤細(xì)胞(用抗原—抗體結(jié)合法)。 1.植物組織培養(yǎng)的過程主要包括脫分化和再分化兩個(gè)階段,脫分化的結(jié)果是形成愈傷組織,再分化的結(jié)果是形成根和芽。 2.植物體細(xì)胞雜交需要用酶解法制備原生質(zhì)體,所用的酶包括纖維素酶和果膠酶。 3.無論是植物體細(xì)胞雜交還是動(dòng)物細(xì)胞融合,都需要誘導(dǎo)。 4.植物組織培養(yǎng)需要各種營養(yǎng)成分和植物激素,動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)也需要各種營養(yǎng)成分及動(dòng)物血清。 5.植物體細(xì)胞雜交可用于作物育種,動(dòng)物細(xì)胞融合可用
48、于單克隆抗體的制備。 6.產(chǎn)生單克隆抗體的細(xì)胞是雜交瘤細(xì)胞,它既能產(chǎn)生單克隆抗體又能無限增殖。 重溫高考 演練模擬 1.如圖為細(xì)胞融合示意圖(只考慮細(xì)胞兩兩融合),若A、B分別是基因型為Hhrr、hhRr兩個(gè)煙草品種的花粉,兩對基因獨(dú)立遺傳,由于一對隱性純合基因(rr或hh)的作用,在光照強(qiáng)度大于800 lx時(shí),都不能生長。下列敘述正確的是( ) ①誘導(dǎo)細(xì)胞融合的方法是用滅活病毒處理,原理是細(xì)胞膜的流動(dòng)性?、趯?shí)驗(yàn)開始時(shí)必須用纖維素酶和果膠酶除去不利于原生質(zhì)體融合的結(jié)構(gòu) ③在大于800 lx光照下培養(yǎng),可淘汰5種融合細(xì)胞,篩選出基因型為HhRr的雜種細(xì)胞?、芾弥参锝M織培養(yǎng)技術(shù)可將
49、融合細(xì)胞培養(yǎng)成雜種煙草植株,原理是細(xì)胞具有全能性 A.①②③④ B.①②③ C.②④ D.②③④ 答案 D 解析 誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合的方法沒有滅活的病毒,滅活的病毒只能誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞的融合,①錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)開始時(shí)必須用纖維素酶和果膠酶除去不利于原生質(zhì)體融合的結(jié)構(gòu)——細(xì)胞壁,②正確;根據(jù)基因的自由組合規(guī)律可以看出,A的花粉即配子的基因型為Hr、hr,B的花粉基因型為hR、hr,誘導(dǎo)融合產(chǎn)生的雜種細(xì)胞(只考慮兩個(gè)原生質(zhì)體的融合)共有6種基因型,即HHrr、hhrr、hhRR、HhRr、Hhrr、hhRr,在大于800 lx光照下培養(yǎng),其中HHrr、hhrr、hhRR、Hhrr、hhRr
50、的個(gè)體不能生長,只有同時(shí)具備了H和R基因才能夠生長,可淘汰5種融合細(xì)胞,篩選出基因型為HhRr的雜種細(xì)胞,③正確;利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可將融合細(xì)胞培養(yǎng)成雜種煙草植株,原理是細(xì)胞具有全能性,④正確。 2.(2017·武漢調(diào)研)應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù),不僅可實(shí)現(xiàn)種苗的快速繁殖、培育無病毒植株,也可加快作物及苗木育種。下面是培育柑橘耐鹽植株的實(shí)驗(yàn)流程: ―→―→ 回答下列問題: (1)愈傷組織是由離體的莖段經(jīng)____________過程形成的,此時(shí)愈傷組織細(xì)胞________(填“具有”或“不具有”)細(xì)胞的全能性。 (2)對愈傷組織進(jìn)行了兩次處理,處理1中γ射線照射的目的是________
51、________,用γ射線不直接處理莖段而是處理愈傷組織,原因是__________________________________________;處理2中添加的物質(zhì)X為________________________________________________________。 (3)植物組織培養(yǎng)技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于其他作物的育種中。在培育白菜—甘藍(lán)、三倍體無子西瓜、農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法獲得的抗蟲棉中,必須用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)的是____________________。 答案 (1)脫分化 具有 (2)誘發(fā)基因突變 愈傷組織細(xì)胞分裂能力強(qiáng),易誘發(fā)基因突變 NaCl(或鹽) (3)
52、白菜—甘藍(lán)、抗蟲棉 解析 (1)離體的莖段經(jīng)過脫分化過程可形成愈傷組織,此時(shí)愈傷組織具有未分化的特點(diǎn),細(xì)胞依然具有較高的全能性。(2)圖中對愈傷組織進(jìn)行了兩次處理,第一次處理是用γ射線照射誘發(fā)愈傷組織細(xì)胞發(fā)生基因突變。愈傷組織細(xì)胞分裂能力強(qiáng),易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而發(fā)生基因突變;第二次處理是抗鹽接種實(shí)驗(yàn),即在培養(yǎng)基中加入NaCl,適應(yīng)一定濃度鹽的愈傷組織才可以生長,不適應(yīng)的愈傷組織死亡。(3)作物育種研究中常用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法將含抗蟲基因的Ti質(zhì)粒導(dǎo)入到植物體細(xì)胞中,再利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得抗蟲的農(nóng)作物。運(yùn)用細(xì)胞工程培育白菜—甘藍(lán)雜種植株,需要采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)將雜種細(xì)胞培
53、養(yǎng)成雜種植株。 3.(2013·新課標(biāo)Ⅱ,40)甲、乙是染色體數(shù)目相同的兩種二倍體藥用植物,甲含有效成分A,乙含有效成分B。某研究小組擬培育同時(shí)含有A和B的新型藥用植物。 回答下列問題: (1)為了培育該新型藥用植物,可取甲和乙的葉片,先用________酶和________酶去除細(xì)胞壁,獲得具有活力的________,再用化學(xué)誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)二者融合。形成的融合細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)形成________組織,然后經(jīng)過________形成完整的雜種植株。這種培育技術(shù)稱為__________________。 (2)上述雜種植株屬于多倍體,多倍體是指__________________________
54、______。假設(shè)甲與乙有性雜交的后代是不育的,而上述雜種植株是可育的,造成這種差異的原因是______________ __________________________________________________________________________。 (3)這種雜種植株可通過制作人工種子的方法來大量繁殖。經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的__________________________________等為主要材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。 答案 (1)纖維素 果膠 原生質(zhì)體 愈傷 再分化(分化) 植物體細(xì)胞雜交技術(shù) (2)由受精卵發(fā)育來的體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體
55、組的個(gè)體 在減數(shù)分裂過程中,前者染色體聯(lián)會(huì)異常,而后者染色體聯(lián)會(huì)正?!?3)胚狀體 解析 (1)該新型藥用植物是通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得的。要獲得有活力的原生質(zhì)體才能進(jìn)行體細(xì)胞雜交,因此首先用纖維素酶和果膠酶去掉植物的細(xì)胞壁,然后用PEG化學(xué)誘導(dǎo)劑(物理方法:離心、振動(dòng)等)誘導(dǎo)二者的原生質(zhì)體融合。然后采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得雜種植株,植物組織培養(yǎng)的主要過程是:先脫分化形成愈傷組織,然后再分化形成植物體,利用了植物細(xì)胞的全能性。(2)如果植物甲、乙是兩個(gè)物種,二者不能通過有性雜交產(chǎn)生可育后代,原因是甲、乙有性雜交所產(chǎn)生的后代在減數(shù)分裂過程中同源染色體聯(lián)會(huì)異常,也就是存在著生殖隔離。但植物甲、
56、乙通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)產(chǎn)生的后代卻是可育的,因?yàn)樵跍p數(shù)分裂過程中同源染色體能完成正常的聯(lián)會(huì),產(chǎn)生正常的配子。(3)將植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體等為主要材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。 4.(2016·全國Ⅱ,40)下圖表示通過核移植等技術(shù)獲得某種克隆哺乳動(dòng)物(二倍體)的流程。 回答下列問題: (1)圖中A表示正常細(xì)胞核,染色體數(shù)為2n,則其性染色體的組成可為__________________。過程①表示去除細(xì)胞核,該過程一般要在卵細(xì)胞培養(yǎng)至適當(dāng)時(shí)期再進(jìn)行,去核時(shí)常采用________________的方法。②代表的過程是________________。 (2)經(jīng)過多次傳代后
57、,供體細(xì)胞中________________的穩(wěn)定性會(huì)降低。因此,選材時(shí)必須關(guān)注傳代次數(shù)。 (3)若獲得的克隆動(dòng)物與供體動(dòng)物性狀不完全相同,從遺傳物質(zhì)的角度分析其原因是 ________________________________________________________________________。 (4)與克隆羊“多莉”培養(yǎng)成功一樣,其他克隆動(dòng)物的成功獲得也證明了 ________________________________________________________________________。 答案 (1)XX或XY 顯微操作(去核法) 胚胎移植 (
58、2)遺傳物質(zhì) (3)卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會(huì)對克隆動(dòng)物的性狀產(chǎn)生影響 (4)動(dòng)物已分化的體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性 解析 (1)因供體的性別不確定,故其細(xì)胞核內(nèi)的性染色體組成為XX或XY;一般將卵細(xì)胞培養(yǎng)到減數(shù)分裂Ⅱ中期,用顯微操作法將其細(xì)胞核去除;②代表的過程是胚胎移植。(2)傳代培養(yǎng)10代以內(nèi)的細(xì)胞可以保持正常的二倍體核型,超過10代以后,供體細(xì)胞中遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性會(huì)降低。(3)克隆動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)來自卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì),細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)對克隆動(dòng)物的性狀會(huì)產(chǎn)生影響。(4)克隆動(dòng)物的成功可以證明動(dòng)物已分化的體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。 5.(2014·新課標(biāo)Ⅰ,40)某研究者用抗原(
59、A)分別免疫3只同種小鼠(X、Y和Z),每只小鼠免疫5次,每次免疫一周后測定各小鼠血清抗體的效價(jià)(能檢測出抗原抗體反應(yīng)的血清最大稀釋倍數(shù)),結(jié)果如下圖所示。 若要制備雜交瘤細(xì)胞,需取免疫后小鼠的B淋巴細(xì)胞(染色體數(shù)目為40條),并將該細(xì)胞與體外培養(yǎng)的小鼠骨髓瘤細(xì)胞(染色體數(shù)目為60條)按一定比例加入試管中,再加入聚乙二醇誘導(dǎo)細(xì)胞融合,經(jīng)篩選培養(yǎng)及抗體檢測,得到不斷分泌抗A抗體的雜交瘤細(xì)胞。 回答下列問題: (1)制備融合所需的B淋巴細(xì)胞時(shí),所用免疫小鼠的血清抗體效價(jià)需達(dá)到16 000以上,則小鼠最少需要經(jīng)過______次免疫后才能有符合要求的。達(dá)到要求后的X、Y、Z這3只免疫小鼠中,
60、最適合用于制備B淋巴細(xì)胞的是______小鼠,理由是________________________________________________________________________。 (2)細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)完成后,融合體系中除含有未融合的細(xì)胞和雜交廇細(xì)胞外,可能還有____________________________________,體系中出現(xiàn)多種類型細(xì)胞的原因是______________________________。 (3)雜交瘤細(xì)胞中有________個(gè)細(xì)胞核,染色體數(shù)目最多是________條。 (4)未融合的B淋巴細(xì)胞經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后都不能存活,原因是___
61、_____________________________________________________________________。 答案 (1)4 Y Y小鼠的血清抗體效價(jià)最高 (2)B淋巴細(xì)胞相互融合形成的細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞相互融合形成的細(xì)胞 細(xì)胞融合是隨機(jī)的,且融合率達(dá)不到100% (3)1 100 (4)不能無限增殖 解析 (1)據(jù)圖分析可知,第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗體效價(jià)幾乎都達(dá)到16 000以上,小鼠Y的血清抗體的效價(jià)最高,最適合用于制備單克隆抗體。(2)融合體系中除了未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞之外,還有骨髓瘤細(xì)胞的自身融合細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的自身融合細(xì)胞。細(xì)胞的
62、融合是隨機(jī)的,并且不可能所有的細(xì)胞都融合,故體系中會(huì)出現(xiàn)多種類型的細(xì)胞。(3)動(dòng)物細(xì)胞融合后形成的是具有原來兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞。雜交瘤細(xì)胞的細(xì)胞核中的染色體數(shù)目最多為40+60=100(條)。(4)正常細(xì)胞的分裂次數(shù)是有限的,且經(jīng)過免疫的B淋巴細(xì)胞高度分化,不能無限增殖,經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后逐漸衰老死亡。 1.下圖表示利用棉花葉肉細(xì)胞原生質(zhì)體培養(yǎng)進(jìn)行遺傳改良的過程,據(jù)圖分析錯(cuò)誤的是( ) A.①過程需在適宜條件下用纖維素酶和果膠酶的混合物處理 B.②過程能定向誘導(dǎo)原生質(zhì)體產(chǎn)生優(yōu)良性狀的突變 C.③過程中葉肉細(xì)胞失去了其特有的結(jié)構(gòu)
63、和功能 D.④過程需用適宜配比的生長素和細(xì)胞分裂素處理 答案 B 解析 紫外線照射可誘導(dǎo)原生質(zhì)體發(fā)生突變,但突變是不定向的。 2.下列有關(guān)細(xì)胞工程的敘述,正確的是( ) A.PEG是促細(xì)胞融合劑,可直接誘導(dǎo)植物細(xì)胞融合 B.用原生質(zhì)體制備人工種子,要防止細(xì)胞破裂 C.骨髓瘤細(xì)胞經(jīng)免疫處理,可直接獲得單克隆抗體 D.核移植克隆的動(dòng)物,其線粒體DNA來自供卵母體 答案 D 解析 PEG是促細(xì)胞融合劑,但植物細(xì)胞不能直接融合,需先去壁形成原生質(zhì)體才能融合,A錯(cuò)誤;制備人工種子應(yīng)用完整的植物細(xì)胞,不需制備原生質(zhì)體,B錯(cuò)誤;骨髓瘤細(xì)胞不能產(chǎn)生抗體,C錯(cuò)誤;核移植克隆的動(dòng)物,其線粒體
64、來自卵細(xì)胞即線粒體DNA來自供卵母體,D正確。 3.(2018·鄭州第一中學(xué)月考)下面的簡式表示植物組織培養(yǎng)的大致過程,據(jù)此判斷錯(cuò)誤的是( ) ①②③→④ A.若①是來自不同植物體細(xì)胞融合的雜種細(xì)胞,則④可能出現(xiàn)不同植物的遺傳特性 B.若①是花粉,則④是單倍體植株,經(jīng)染色體加倍后可得到穩(wěn)定遺傳的品種 C.若①是人參細(xì)胞,對②進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)可提高細(xì)胞產(chǎn)物——人參皂甙的產(chǎn)量 D.若①是具有雜種優(yōu)勢的農(nóng)作物細(xì)胞,則用③進(jìn)行微型繁殖會(huì)發(fā)生性狀分離 答案 D 解析 若①是具有雜種優(yōu)勢的農(nóng)作物細(xì)胞,則用③進(jìn)行微型繁殖進(jìn)行的是有絲分裂,不會(huì)發(fā)生性狀分離。 4.生物技術(shù)的發(fā)展速度很快,已滅絕
65、生物的“復(fù)生”將不再是神話。如果世界上最后一頭野驢剛死亡,以下提供的“復(fù)生”野驢個(gè)體的方法中能夠成功的是( ) A.將野驢的體細(xì)胞取出,利用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù),可培育成新個(gè)體 B.將野驢的體細(xì)胞兩兩融合,再經(jīng)組織培養(yǎng)培育成新個(gè)體 C.取出野驢的體細(xì)胞核移植到母家驢的去核卵母細(xì)胞中,經(jīng)孕育培養(yǎng)成新個(gè)體 D.將野驢的一個(gè)基因?qū)爰殷H的受精卵中,培育成新個(gè)體 答案 C 解析 野驢的體細(xì)胞的全能性已經(jīng)受到限制,不能經(jīng)過培養(yǎng)形成新個(gè)體;將野驢的一個(gè)基因?qū)爰殷H的受精卵中,培育成的是帶有野驢基因的家驢;野驢的體細(xì)胞核中具有發(fā)育成野驢的全部基因,因此通過核移植技術(shù),可使野驢“復(fù)生”。 5.用動(dòng)物細(xì)
66、胞工程技術(shù)制備單克隆抗體,下列實(shí)驗(yàn)步驟中錯(cuò)誤的是( ) A.將抗原注入小鼠體內(nèi),獲得能產(chǎn)生抗體的B淋巴細(xì)胞 B.用氯化鈣作誘導(dǎo)劑,促使能產(chǎn)生抗體的B淋巴細(xì)胞與小鼠營養(yǎng)缺陷型骨髓瘤細(xì)胞融合 C.篩選雜交瘤細(xì)胞,并從中選出能產(chǎn)生所需抗體的細(xì)胞群,培養(yǎng)后提取單克隆抗體 D.該雜交瘤細(xì)胞株的增殖方式和產(chǎn)物分別是有絲分裂和單克隆抗體 答案 B 解析 B淋巴細(xì)胞與小鼠營養(yǎng)缺陷型骨髓瘤細(xì)胞融合需要滅活的病毒、聚乙二醇或物理因素來誘導(dǎo);氯化鈣不能作為誘導(dǎo)劑,氯化鈣的作用是在基因工程中用于提高細(xì)胞壁的通透性,便于重組質(zhì)粒進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)。 6.藍(lán)莓中富含的花青素能有效地改善視力,下面為科學(xué)家利用植物組織培養(yǎng)的方法,大量培養(yǎng)藍(lán)莓具體流程的文字圖解。請回答下列問題: (1)用于離體培養(yǎng)的藍(lán)莓組織叫做____________,該技術(shù)的原理是________________。 (2)配制MS培養(yǎng)基時(shí),應(yīng)加入一定量的瓊脂、蔗糖、無機(jī)鹽、維生素、有機(jī)物等營養(yǎng)物質(zhì),蔗糖除作為碳源外,還具有______________________的功能。常用的培養(yǎng)基有脫分化培養(yǎng)基、生根培養(yǎng)基和生芽培養(yǎng)基,這
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