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1、细胞工程,最新考纲1.植物的组织培养()。2.动物细胞培养与体细胞克隆()。3.细胞融合与单克隆抗体()。,考点一植物细胞工程,1.细胞工程,(1)操作水平：。(2)目的：按照人的意愿来改变细胞内的 或获得。,细胞水平或细胞器水平,遗传物质,细胞产品,2.植物细胞的全能性,(1)概念：具有某种生物全部的任何一个细胞，都具有发育成的潜能。(2)原理：细胞内含有本物种的。(3)全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于状态，提供一定的和其他适宜外界条件。,遗传信息,完整生物体,全部遗传信息,离体,营养、激素,3.植物组织培养技术,(1)原理：植物细胞具有。(2)过程：,全能性,人工种子,脱分化,再分
2、化,4.植物体细胞杂交技术,(1)概念：将 的植物体细胞，在一定条件下融合成，并把杂种细胞培育成的技术。(2)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的。,不同种,杂种细胞,新的植物体,流动性,全能性,(3)过程,(4)意义：克服不同种生物远缘杂交的性。,纤维素酶和果胶,原生质体,物理,PEG,细胞壁,不亲和,5.植物细胞工程的实际应用,(1)植物繁殖的新途径微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。,作物脱毒技术：选取作物 (如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。人工种子：以植物组织培养得到的、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。,遗
3、传特性,无毒组织,胚状体,(2)作物新品种的培育单倍体育种a.实质：花药离体培养过程就是植物组织培养过程。,c.优点：后代不发生性状分离，都是，能够稳定遗传，明显。,单倍体幼苗,纯合子,纯合子,缩短了育种年限,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。(3)细胞产物的工厂化生产细胞产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等培养阶段：阶段技术基础：植物组织培养技术,新品种,愈伤组织,(教材P40讨论题解答)人工种皮是保证包裹在其中
4、的胚状体顺利生长成小植株的关键部分，请探讨：人工种皮中应该具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？提示针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。,1.(2013全国课标卷，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。,回答下列问题：(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
5、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,2.(2016江西九江七校第一次联考，29)
6、根据下面植物体细胞杂交技术流程图，回答相关问题。,(1)运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)自然状态下不能得到杂种植株，原因是_。(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是_，其中过程称为_，植物体细胞融合完成的标志是_。,(3)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄马铃薯”属于_倍体植株。(4)已知柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物，可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产。若利用此技术，将柴油树细胞培养到_阶段即可(填字母编号)。(5)若培育抗虫棉，将抗虫基因通过适当的途径导入棉花受精卵，然后进行组织培养，该过程相当于_(填字母编号)。(6)人工种子是由发育到_
7、过程(填字母编号)的结构包裹上人工种皮制备的。,答案(1)不同种的植物存在生殖隔离(2)细胞的全能性原生质体融合产生新的细胞壁(3)六(4)e(5)(6)f,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,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。(
8、2)染色体组数染色体组数两种植物体细胞内染色体组数之和。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。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(2x2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。,考点二动物细胞工程,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、 等。其中是其他动物细胞工程技术的基础。,动物细胞融合,动物细胞培养,(2)培养过程,胰蛋白酶,原代培养,二氧化碳,培养箱,胰蛋白酶,传代,(3)培养条件
9、,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等一些天然成分。适宜的温度：36.5 0.5 ；适宜的pH：7.27.4。,抗生素,培养液,血清、血浆,细胞代谢,2.动物体细胞克隆技术(核移植技术),(1)原理：。(2)核移植分类： 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：加速家畜进程，促进优良畜群繁育。保护。生产医用蛋白。作为异种移植的供体。用于组织器官的移植。,动物细胞核具有全能性,胚胎细胞核,去核,细胞融合,移植,遗传改良,濒危物种,3.动物细胞融合和单克隆抗体的制备,(1)动物细胞融合原理：。融合方法：聚乙二醇(PEG)、电激等。意义：
10、突破了 的局限，使成为可能，也为制造开辟了新途径。,细胞膜的流动性,灭活的病毒,有性杂交方法,远缘杂交,单克隆抗体,(2)单克隆抗体制备过程,优点：特异性强、 ，可大量制备。用途：作为；用于治疗疾病和 。,杂交瘤细胞,能产生所需抗体,灵敏度高,诊断试剂,运载药物,1.进行核移植时，为何选用去核的“卵母细胞”？,提示选用去核卵(母)细胞的原因；卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富，含有促进核全能性表达的物质。,2.(教材P49讨论2解答)用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，想一想，这是为什么？,提示培养的动物细胞一般当传代至1050代左右时，部分细胞核型可
11、能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代10代以内的细胞。,3.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,解读(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
12、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、并可大量制备(2)特定抗原，刺激机体发生免疫应答，从而产生效应B淋巴细胞(浆细胞)。(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全国课标卷，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。,回答下列问题：(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
13、常采用_的方法。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。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
14、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核具有全能性,2.(2016山东潍坊期末)鼠源单克隆抗体用于疾病的治疗时。易发生不良反应
15、，科学家通过对鼠和人控制抗体产生的基因进行拼接。实现了对鼠源单克隆抗体的改造，生产出对人体不良反应小、效果更好的单克隆抗体。请回答：,(1)鼠源单克隆抗体是将经过免疫的小鼠_细胞与骨髓瘤细胞融合，然后筛选出_的杂交瘤细胞，并通过体内或体外培养生产的抗体。,(2)动物细胞融合常用_诱导，细胞融合体现了细胞膜的_。在体外培养杂交瘤细胞时，培养液中通常加入_等天然成分，将其置于95%空气加5%CO2的气体环境中，CO2的作用是_。(3)基因拼接用到的工具有_和_。(4)单克隆抗体的优点是_。答案(1)B淋巴既能无限增殖，又能产生所需抗体(2)灭活的病毒(聚乙二醇)流动性血清(血浆)维持培养液的pH(
16、3)限制性核酸内切酶(限制酶)DNA连接酶(4)特异性强，灵敏度高,(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：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。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。外界环境条件的影响引起不可遗传的变异。,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
17、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7.27.8，而多数动物细胞培养的适宜pH为7.27.4。,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误认为动物细胞培养液中加入5%CO2的目的是维持气体平衡或用于呼吸,点拨动物的细
18、胞培养时，需向培养液中加入5%CO2(95%空气)，加入CO2的目的是“维持培养液的pH”。,易错点4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5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6误认为植物组织培养均需“再分化至幼苗”，误
19、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7不清楚为何选择M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：M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。,规范答题,如图所示为动物细胞培养过程中，动物细胞增殖情况的变化曲线(图中B、D两点表示经筛选后继续培养)，据图回答问题。,(1)图中_段为原代培养，AB段可能发生了_现象，可否使用胃蛋白酶处理使组织细胞分散开来？_。,(2)动物细胞培养和植物组织培养过程中，就细胞增殖、分化来说，动植物细胞都要进行_，不同的是植物细胞还要进行_。(3)动物细胞体外培养时，通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质培养液中添加一定量的抗生素的目的是_。培养箱中充入5%的CO2气体的主要作用是_。如图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。据图可知培养液必须添加动物血清的是_(填癌细胞、正常细胞、癌细胞和正常细胞),
