搜索
-1-EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.第4讲细胞工程[考纲展示]1.植物的组织培养(Ⅱ)2.动物细胞培养与体细胞克隆(Ⅱ)3.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)考点一|植物细胞工程技术及其应用1．细胞工程的概念(1)原理方法：细胞生物学和分子生物学的原理和方法。(2)操作水平：细胞水平或细胞器水平。(3)达到目的：按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。(4)类型：根据操作对象的不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程。2．细胞的全能性(1)含义：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：细胞内含有本物种全部的遗传信息。(3)植物细胞全能性表达的条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜的外界条件。3．植物组织培养技术(1)理论基础：植物细胞的全能性。(2)填写操作过程图外植体――→①A――→②B―→植物体图中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。(3)培养条件①无菌：培养基灭菌、培养材料和培养器械消毒。②固体培养基：大多由无机营养成分、有机营养成分、激素、琼脂四部分组成。③光照：脱分化阶段不需要光照。④激素调控：培养基中生长素和细胞分裂素的比例调控组织培养进程。4．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)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的流动性，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。-2-(3)过程(4)意义：克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍、获得杂种植株。5．植物细胞工程的实际应用(1)植物繁殖的新途径①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。②作物脱毒：选取作物茎尖、根尖等无毒组织进行组织培养，获得脱毒苗的技术。③人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等材料，经过人工薄膜包装得到的种子，可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。(2)作物新品种的培育：单倍体育种和突变体的利用。(3)细胞产物的工厂化生产：即利用植物组织培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。[思考回答]1．通过植物体细胞杂交形成的杂交植株是否一定可育？提示：是否可育看同源染色体能否正常联会。若植物体细胞杂交过程得到的杂种植物存在同源染色体，能正常联会，则可育。2．如图表示植物分化、脱分化和再分化过程及其关系。试回答相关问题：(1)脱分化形成的愈伤组织细胞与正常体细胞相比，前者在结构的特点是什么？提示：高度液泡化、无定形、细胞壁薄。(2)经脱分化形成愈伤组织为什么需要避光培养？提示：避光的作用是为了愈伤组织的形成，若给予光照，则会不同程度的形成维管组织(处于已分化状态)，就不能继续分化，造成组织培养失败。(3)利用紫草细胞脱分化形成的愈伤组织细胞进行培养提取紫草素，与常规的从植物体内提取具有的明显优点是什么？(至少答出三点)-3-提示：可以克服地理、气候等植物生长环境条件的限制，实现工业化、自动化生产；产量大、纯度高。(4)从分化、脱分化和再分化的结果看，它们的实质都是什么？提示：基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。1．激素比例与细胞分裂分化的关系(1)适当提高生长素与细胞分裂素的比例容易生根。(2)适当提高细胞分裂素与生长素的比例容易生芽。(3)比例适中诱导产生愈伤组织。如图所示：2．对不同物种植物体细胞杂交和有性杂交的比较(1)结果不同①体细胞杂交：不管染色体数、基因组还是染色体组都采用直接相加。②植物有性杂交：先减半再相加。(2)适用的定律不同①有性生殖过程中符合孟德尔遗传定律。②植物体细胞杂交：属于无性生殖，不符合孟德尔遗传定律。考法1植物组织培养过程分析1．(2017·海南高考)甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题：(1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是______________________。(2)甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到______________。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是____________________(填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”)。(3)图中A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是_________。A中的愈伤组织是叶肉细胞经________形成的。-4-(4)若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，________(填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)外植体在一定条件下进行组织培养获得试管苗的原理是植物细胞的全能性。(2)蔗糖水解后可得到一分子的葡萄糖和一分子果糖；若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是应该具备整套遗传物质，即具有完整的细胞核。(3)在植物组织培养过程中加入的细胞分裂素、生长素的比例不同，诱导形成的器官不同；外植体经脱分化形成愈伤组织，再分化形成完整的植株。(4)依题意不能采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株。答案：(1)植物细胞的全能性(2)葡萄糖、果糖具有完整的细胞核(3)细胞分裂素、生长素脱分化(4)不能对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，用花粉粒进行组织培养得到花卉基因型不同于原植株考法2考查植物细胞工程技术及应用2．(2013·全国卷Ⅱ)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-5-____________________________等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。解析：(1)植物体细胞杂交的过程包括植物细胞融合和植物组织培养，其过程依次为酶解法去除植物细胞的细胞壁、用物理或化学法诱导原生质体融合、杂种细胞再生出细胞壁、杂种细胞经植物组织培养(脱分化形成愈伤组织，再分化形成幼根和芽进而形成完整植株)培育成完整植株。其中，酶解法去除植物细胞的细胞壁利用了酶的专一性，选择纤维素酶和果胶酶，水解植物细胞的细胞壁的主要成分——纤维素和果胶，暴露出有活力的原生质体。(2)多倍体是指体细胞中含有三个或三个以上的染色体组的个体。甲和乙均为二倍体植物，假设二者有性杂交的后代不可育，其原因是该后代在进行减数第一次分裂过程中，由于没有同源染色体，联会出现紊乱，不能产生可育的配子。而植物体细胞杂交产生的杂种植株，细胞内含有原物种体细胞内的染色体，在减数第一次分裂过程中能够进行同源染色体配对，产生可育的配子。(3)经植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等，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(或分化)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(其他合理答案也可以)在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常(其他合理答案也可以)(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽(答对其中一个即可)3．回答下列有关植物细胞工程应用有关的问题：(1)植物细胞工程可用于培养脱毒苗，这一方法的原理是__________________，所以再生的植株可能不带病毒。(2)微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗________，而与________配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需要适宜的生长调节剂是________(填“脱落酸”或“2,4D”)。(3)为了获得植物次生代谢产物，先用植物外植体获得愈伤组织，然后在液体培养基中悬浮培养。请回答下列问题：在愈伤组织悬浮培养时，细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如图所示。细胞干重在12d后下降的原因有______________________。解析：(1)利用茎尖等分生部位进行组织培养获得脱毒苗的原理是植物体细胞具有全能性。-6-(2)适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗生根。微型繁殖培养基中使用的生长素与细胞分裂素比例不同，可以分别诱导根、芽的形成。使用高浓度的植物生长素类似物(如2,4D)可以抑制试管苗的生长。(3)由蔗糖浓度下降可知，外植体离体培养过程中需要消耗蔗糖，12天后蔗糖浓度变化不大；pH下降会影响酶的活性，愈伤组织细胞不能进行光合作用，对物质的合成小于分解，故细胞干重下降。答案：(1)植物细胞的全能性(2)生根细胞分裂素2,4D(3)蔗糖浓度下降，pH降低考点二|动物细胞培养与核移植技术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、动物细胞融合等。其中动物细胞培养是其他动物细胞工程技术的基础。(2)原理：细胞增殖。(3)培养过程(4)培养条件①无菌、无毒环境培养液和培养用具进行无菌处理培养过程加抗生素定期更换培养液，清除代谢产物②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血清、血浆等一些天然成分。③适宜的温度：36.5°C±0.5℃，适宜的pH：7.2～7.4。-7-④气体环境95%的空气：其中O2为细胞代谢必需5%的CO2：维持培养液的pH2．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――→细胞融合据图分析，下列叙述错误．．的是()A．该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代B．捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿C．三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核D．三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术答案：C3．(2018·全国卷Ⅲ)2018年《细胞》期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。回答下列问题：(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指________________________________________________________。通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的