專題2細(xì)胞工程

1、考綱內(nèi)容能力要求命題展望1. 植物的組織培養(yǎng)2動(dòng)物的細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆3細(xì)胞融合與單克隆抗體1.以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為背景綜合考查植物的組織培養(yǎng)及其應(yīng)用2以人類健康為背景考查動(dòng)物細(xì)胞工程的應(yīng)用專題 2 細(xì)胞工程一、植物細(xì)胞工程1植物組織培養(yǎng)(1)概念無菌或人工控制愈傷組織在_的條件下，將_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，誘導(dǎo)其產(chǎn)生_、叢芽，最終形成完整的植株。(2)理論基礎(chǔ)：_細(xì)胞的全能性。(3)過程愈傷組織 離體的植物器官、組織、細(xì)胞 _ 根、芽植物體離體2植物體細(xì)胞雜交雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞(1) 概念：將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成_，并把_培育成新的植物

2、體的技術(shù)。(2)過程果膠酶纖維素酶 1)用_和_去細(xì)胞壁形成原生質(zhì)體。 2)原生質(zhì)體融合_雜種細(xì)胞_。 (3)意義：克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。融合后的原生質(zhì)體愈傷組織3植物細(xì)胞工程的應(yīng)用(1)植物繁殖的新途徑：微型繁殖(快速繁殖)、作物脫毒、神奇的_。(2)作物新品種的培育：?jiǎn)伪扼w育種、突變體的利用、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。人工種子二、動(dòng)物細(xì)胞工程1動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)單個(gè)細(xì)胞(1) 概念：從動(dòng)物體內(nèi)取出相關(guān)的組織，將它分散成 _，放在適宜的培養(yǎng)基上，讓這些細(xì)胞生長(zhǎng)增殖。(2)過程動(dòng)物組織分散成單個(gè)細(xì)胞細(xì)胞懸液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)無菌、無毒氣體環(huán)境(3) 條 件 ： _ 、 營(yíng) 養(yǎng) 、 溫 度 、 pH 和

3、 _。(4)應(yīng)用：生物制品的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的培養(yǎng)、檢測(cè)有毒物質(zhì)、醫(yī)學(xué)研究等。2動(dòng)物體細(xì)胞核移植克隆(1)概念：將一個(gè)動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核移入一個(gè)去核的_中，使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的胚胎，這個(gè)胚胎最終發(fā)育為動(dòng)物個(gè)體。(2)過程卵母細(xì)胞3動(dòng)物細(xì)胞融合兩個(gè)(1)概念：又叫細(xì)胞雜交，指_或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的過程。(2)過程不同來源的兩個(gè)細(xì)胞誘導(dǎo)融合_細(xì)胞(3)意義：克服了_雜交的不親和性。雜交遠(yuǎn)緣4單克隆抗體(1)制備過程1)抗原處理，并獲得_淋巴細(xì)胞。2)B 淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞在滅活病毒作用下融合。3)篩選出_。 4)克隆化培養(yǎng)并篩選出產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞。5)體外或體內(nèi)培養(yǎng)，提取

4、抗體。(2)優(yōu)點(diǎn)：特異性強(qiáng)，靈敏度高，產(chǎn)量大。 (3)應(yīng)用：作為診斷試劑；制成_，用于治療疾病和運(yùn)載藥物等。雜交瘤細(xì)胞B生物導(dǎo)彈胡蘿卜的組織培養(yǎng)技術(shù)及植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用胡蘿卜的組織培養(yǎng)技術(shù)及植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用1胡蘿卜的組織培養(yǎng)技術(shù)(1)實(shí)驗(yàn)原理：離體的植物組織、器官、細(xì)胞表現(xiàn)出植物細(xì)胞的全能性，發(fā)育成新個(gè)體。(2)實(shí)驗(yàn)流程制備外植體接種脫分化培養(yǎng)再分化培養(yǎng)移栽培養(yǎng)成正常植株(3)注意事項(xiàng)選材：選取根尖、莖尖、形成層等最容易誘導(dǎo)脫分化。無菌：培養(yǎng)基一旦污染，迅速生長(zhǎng)的各種雜菌不僅會(huì)與培養(yǎng)物爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)，而且還會(huì)產(chǎn)生大量對(duì)培養(yǎng)物有害的物質(zhì)。光照：脫分化過程不需要光照，再分化過程一定要有光照。激

5、素的使用a生長(zhǎng)素類細(xì)胞分裂素類：誘導(dǎo)植物組織脫分化和根原基形成。b生長(zhǎng)素類細(xì)胞分裂素類：誘導(dǎo)愈傷組織再分化和芽原基形成。c赤霉素類：促進(jìn)分化的叢芽和小植株快速生長(zhǎng)。2植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用(1)植物繁殖的新途徑微型繁殖：通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)快速繁殖優(yōu)良品種。特點(diǎn)是保持優(yōu)良品種的遺傳特性；高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖。作物脫毒：選取作物無毒組織(如莖尖)進(jìn)行組織培養(yǎng)，獲得脫毒苗的技術(shù)。人工種子：植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體等用人工薄膜包裝得到的種子。(2)作物新品種的培育：?jiǎn)伪扼w育種和突變體的利用。(3)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：細(xì)胞產(chǎn)物有蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等?！就黄祁} 1】水稻的花

6、藥通過無菌操作，接入試管，經(jīng)過如圖 321 所示過程培育成試管苗。據(jù)圖分析下列敘述正確的是()圖 321Aa、b、c、d 中的植物細(xì)胞都具有全能性，且全能性的表達(dá)程度相同Ba、b、c 的培養(yǎng)基中都有瓊脂、有機(jī)物、水、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等物質(zhì)C水稻花藥經(jīng) ad 發(fā)育成試管苗的過程涉及有絲分裂、減數(shù)分裂等細(xì)胞分裂方式D只要調(diào)節(jié)培養(yǎng)基中各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的比例就能誘導(dǎo) b 中的愈傷組織分化成試管苗選B植物體細(xì)胞雜交技術(shù)圖 322(1)誘導(dǎo)融合的方法：物理法包括離心、振動(dòng)、電激等；化學(xué)法一般是用聚乙二醇(PEG)作為誘導(dǎo)劑。(2)體細(xì)胞雜交即兩個(gè)細(xì)胞融合成一個(gè)細(xì)胞，不管染色體、基因組還是染色體組都采用直接相加的

7、方法。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 四 倍 體 ， 其 體 細(xì) 胞 中 染 色 體 為 2X 2Y ， 基 因 型 為AabbccDd。(3)該培育新品種的過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞不遵循孟德爾的遺傳定律，只有有性生殖進(jìn)行減數(shù)分裂過程中才符合遵循遺傳定律，而體細(xì)胞雜交未有此過程。【突破題 2】下列關(guān)于植物體細(xì)胞雜交或植物細(xì)胞質(zhì)遺傳的敘述中，錯(cuò)誤的是()A利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)可克服生殖隔離的限制，培育遠(yuǎn)緣雜種B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C兩個(gè)不同品

8、種的紫茉莉雜交，正交、反交所得 F1 的表現(xiàn)型一致D兩個(gè)不同品種的紫茉莉雜交，F(xiàn)1 的遺傳物質(zhì)來自母本的多于來自父本的C動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞克隆1動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的流程幼齡動(dòng)物組織或胚胎單個(gè)細(xì)胞細(xì)胞懸浮液細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)細(xì)胞懸浮液細(xì)胞株或細(xì)胞系選用幼齡動(dòng)物組織或胚胎的原因：它們的細(xì)胞分化程度低，增殖能力很強(qiáng)，更易于培養(yǎng)。進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞傳代培養(yǎng)時(shí)用胰蛋白酶分散細(xì)胞，不用胃蛋白酶的原因：胃蛋白酶作用的適宜 pH 約為 2，當(dāng) pH 大于 6時(shí)，胃蛋白酶就會(huì)失去活性。而胰蛋白酶作用的適宜環(huán)境 pH 為7.28.4，多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜 pH 為 7.27.4，因此胰蛋白酶適宜用于細(xì)胞培養(yǎng)

9、時(shí)細(xì)胞間質(zhì)(主要為蛋白質(zhì))的分解。(2)細(xì)胞貼壁和接觸抑制細(xì)胞貼壁：懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上。接觸抑制：細(xì)胞數(shù)目不斷增多，當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖的現(xiàn)象。(3)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要滿足以下條件充足的營(yíng)養(yǎng)供給：微量元素、無機(jī)鹽、糖類、氨基酸、促生長(zhǎng)因子、血清等。適宜的溫度：36.50.5。適宜的 pH：7.27.4。氣體環(huán)境有氧呼吸、細(xì)胞代謝95%的空氣：維持 pH5%無菌、無毒環(huán)境：培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具殺菌消毒，培養(yǎng)過程加抗生素殺菌，定期更換培養(yǎng)液，清除代謝產(chǎn)物。(5)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用生產(chǎn)生物制品：疫苗、干擾素、抗體等。作為基因工程中的受體細(xì)胞。檢測(cè)有毒

10、物質(zhì)及毒性?？蒲蟹矫妫汉Y選抗癌藥物、治療和預(yù)防疾病等。2動(dòng)物核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物圖 323(1)動(dòng)物核移植技術(shù)可以分為：胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植，前者比較容易。(2)如圖 22 所示，注入去核卵母細(xì)胞中的不是供體細(xì)胞核，而是整個(gè)細(xì)胞。伴隨著兩細(xì)胞融合，體現(xiàn)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：具有一定的流動(dòng)性。(3)該技術(shù)形成重組細(xì)胞發(fā)育成一個(gè)新個(gè)體，體現(xiàn)了細(xì)胞核的全能性而非動(dòng)物細(xì)胞的全能性。(4)用卵母細(xì)胞作受體細(xì)胞的原因a卵母細(xì)胞質(zhì)內(nèi)存在激發(fā)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)。b卵母細(xì)胞體積大，便于操作。c卵黃多，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富等。(5)克隆屬于無性繁殖，產(chǎn)生的新個(gè)體的性別、絕大多數(shù)性狀與供核親本一致。(6)體細(xì)胞核移

11、植技術(shù)的應(yīng)用加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育；保護(hù)瀕危物種，增大存活數(shù)量；生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白；作為異種移植的供體；用于組織器官的移植等。【易錯(cuò)易混】動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中兩次用到胰蛋白酶，第一次用胰蛋白酶動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中兩次用到胰蛋白酶，第一次用胰蛋白酶處理剪碎的組織使之分散成單個(gè)細(xì)胞，第二次使貼壁細(xì)胞從瓶處理剪碎的組織使之分散成單個(gè)細(xì)胞，第二次使貼壁細(xì)胞從瓶壁上脫落下來。壁上脫落下來。原代培養(yǎng)原代培養(yǎng)(110 代代)與傳代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)(10 代以后代以后)的分界點(diǎn)為分的分界點(diǎn)為分瓶的繼續(xù)培養(yǎng)。瓶的繼續(xù)培養(yǎng)。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核移植技術(shù)獲得的動(dòng)物與供核動(dòng)物性狀不完全

12、相同的原因：核外線粒體中的因：核外線粒體中的 DNA 是來自受體卵母細(xì)胞；性狀是基因與是來自受體卵母細(xì)胞；性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果；有可能發(fā)生基因突變。環(huán)境共同作用的結(jié)果；有可能發(fā)生基因突變?！就黄祁} 3】在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，下列處理不恰當(dāng)?shù)氖?) A培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具要進(jìn)行無菌處理B提供種類齊全的營(yíng)養(yǎng)物C提供純氧以保證細(xì)胞的呼吸作用D保證提供適宜的溫度和 pH 【答案】C 細(xì)胞融合與單克隆抗體細(xì)胞融合與單克隆抗體1原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性。2誘導(dǎo)融合的因素：聚乙二醇(PEG)、滅活的病毒(動(dòng)物細(xì)胞融合特有的方式)、電激等。3意義：最重要的用途是制備單克隆抗體。4單克隆抗體的制備圖 324(

13、1)細(xì)胞融合完成的標(biāo)志：細(xì)胞核融合成一個(gè)核。(2)制備單克隆抗體時(shí)選用一種抗原處理的 B 淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞融合，產(chǎn)生雜交瘤細(xì)胞，它會(huì)兼有兩個(gè)親本細(xì)胞的特性在體外培養(yǎng)條件下能不斷增殖，同時(shí)能產(chǎn)生某種特異性的抗體。(3)制備單克隆抗體過程中有兩次篩選第一次篩選：將未融合的 B 淋巴細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞以及BB 融合、瘤瘤融合的細(xì)胞通過選擇培養(yǎng)基淘汰，篩選出 B 瘤融合的細(xì)胞。第二次篩選：將產(chǎn)生特定抗體的 B 瘤細(xì)胞通過細(xì)胞培養(yǎng)用相應(yīng)抗原檢測(cè)的辦法篩選出來。因?yàn)閺捏w內(nèi)取出的免疫過的 B淋巴細(xì)胞有很多種，形成雜交瘤細(xì)胞又有很多種，所以需要篩選出產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞。(6)獲取單克隆抗體的場(chǎng)

14、所若在培養(yǎng)基中進(jìn)行雜交瘤細(xì)胞培養(yǎng)，則從培養(yǎng)液中提取。若在小鼠或其他動(dòng)物腹腔中培養(yǎng)，則從腹水中提取?！疽族e(cuò)易混】用多個(gè)細(xì)胞進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞間的融合的原因用兩個(gè)細(xì)胞融合，其效率太低，不一定能得到融合細(xì)胞。即使兩個(gè)細(xì)胞發(fā)生融合，也不一定是研究者期望得到的細(xì)胞類型。如果在制備單克隆抗體時(shí)，用大量的脾細(xì)胞和瘤細(xì)胞進(jìn)行融合，就可以從融合細(xì)胞中篩選出能分泌所需抗體的雜交瘤細(xì)胞?！就黄祁} 4】(2010 年惠州二模)下列是應(yīng)用動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)獲取單克隆抗 X 抗體的具體操作步驟，其中對(duì)單克隆抗體制備的相關(guān)敘述中不正確的是()將 X 抗原注入小鼠體內(nèi)，獲得能產(chǎn)生抗 X 抗體的 B 淋巴細(xì)胞從患骨髓瘤的小鼠體內(nèi)獲取骨

15、髓瘤細(xì)胞利用促細(xì)胞融合因子使兩種細(xì)胞發(fā)生融合將雜交瘤細(xì)胞注入小鼠腹篩選出能產(chǎn)生抗 X 抗體的雜交瘤細(xì)胞從腹水中腔培養(yǎng)提取抗體A實(shí)驗(yàn)順序應(yīng)當(dāng)是B過程中產(chǎn)生的多個(gè)雜交瘤細(xì)胞也為克隆C過程獲得的細(xì)胞均可無限增殖D到的過程中通常要經(jīng)過兩次篩選【答案】C動(dòng)、植物細(xì)胞工程的區(qū)別1 1植物組織培養(yǎng)與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的比較植物組織培養(yǎng)與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的比較2.植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物細(xì)胞融合的比較【演繹題】(經(jīng)典題)下列關(guān)于細(xì)胞工程的敘述，錯(cuò)誤的是()A電刺激可誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合或動(dòng)物細(xì)胞融合B去除植物細(xì)胞的細(xì)胞壁和將動(dòng)物組織分散成單個(gè)細(xì)胞均需酶處理C小鼠骨髓瘤細(xì)胞和經(jīng)抗原免疫小鼠的 B 淋巴細(xì)胞融合可制備單克隆抗體

16、D某種植物甲乙兩品種的體細(xì)胞雜種與甲乙兩品種雜交后代的染色體數(shù)目相同【答案】D【備選題】植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物細(xì)胞工程中所用技術(shù)與原理不相符的是()A.纖維素酶、果膠酶處理和胰蛋白酶處理酶的專一性B.植物組織培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞的全能性C.原生質(zhì)體融合和動(dòng)物細(xì)胞融合生物膜的流動(dòng)性D.紫草細(xì)胞培養(yǎng)和雜交瘤細(xì)胞的培養(yǎng)細(xì)胞增殖【答案】B混淆原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)(1)原代培養(yǎng)：可有兩種表述，一種是細(xì)胞懸浮液第一次在瓶中培養(yǎng)，沒有分瓶培養(yǎng)之前的細(xì)胞培養(yǎng)；另一種是第 1 代細(xì)胞的培養(yǎng)與傳 10 代以內(nèi)的細(xì)胞培養(yǎng)統(tǒng)稱為原代培養(yǎng)。兩種表述沒有本質(zhì)區(qū)別。(2)傳代培養(yǎng)：同樣有兩種表述，一種是細(xì)胞懸浮液培養(yǎng)一段時(shí)間

17、后，分瓶再進(jìn)行的細(xì)胞培養(yǎng)；另一種是傳 10 代以后的細(xì)胞培養(yǎng)，統(tǒng)稱為傳代培養(yǎng)。【備選題】下列是有關(guān)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述，其中正確的是()A培養(yǎng)液通常含有葡萄糖、蛋白質(zhì)、無機(jī)鹽、維生素和動(dòng)物血清B動(dòng)物細(xì)胞要經(jīng)過傳代培養(yǎng)，才能進(jìn)行原代培養(yǎng)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)胞的培養(yǎng)過程中，細(xì)胞的遺傳物質(zhì)會(huì)發(fā)生改變C1(2010 年廣東)(雙選)新技術(shù)的建立和應(yīng)用對(duì)生物學(xué)發(fā)展至關(guān)重要。下列技術(shù)(或儀器)與應(yīng)用匹配正確的是()APCR 技術(shù)擴(kuò)增蛋白質(zhì)B雜交瘤技術(shù)制備單克隆抗體C光學(xué)顯微鏡觀察葉綠體的基粒D花粉離體培養(yǎng)培育單倍體植物BD2(2010 年深圳一模)以下為植物體細(xì)胞雜交技術(shù)流程圖，其中甲和乙分別表示兩種二倍體植物細(xì)胞，所含有的染色體組分別是 AA 和 BB。請(qǐng)據(jù)圖分析回答：圖 325(1) 過程發(fā)生的化學(xué)變化是將若干 a 和 b 等