細胞工程的操作水平和目的

一、植物細胞工程1．細胞工程的操作水平和目的(1)操作水平：

。(2)目的：按照人的意愿來改變細胞內的

或獲得

。細胞水平或細胞器水平遺傳物質細胞產品2．植物組織培養(yǎng)技術的原理、條件及過程(1)原理：

。(2)全能性表達條件：具有

，處于

狀態(tài)，提供一定的

和其他適宜外界條件。植物細胞具有全能性完整的細胞結構離體營養(yǎng)、激素(3)過程：4．植物細胞工程的應用(1)植物繁殖新途徑：

。(2)培養(yǎng)作物新品種：

和

的利用。(3)細胞產物的工廠化生產：利用

技術生產蛋白質、脂肪、糖類、藥物、香料和生物堿等。微型繁殖、作物脫毒、人工種子等單倍體育種突變體植物組織培養(yǎng)二、動物細胞工程1．動物細胞工程常用的技術手段常用手段：

、

、動物細胞融合、生產

等，其中技術是其他動物細胞工程技術的基礎。動物細胞培養(yǎng)動物細胞核移植單克隆抗體動物細胞培養(yǎng)2．動物細胞培養(yǎng)的過程3．動物體細胞的克隆(1)過程：動物體細胞克隆包括

和

兩個過程。(2)核移植的原理是

。(3)核移植分類：

移植和

移植。胚胎移植動物細胞核具有全能性動物細胞核移植胚胎細胞核體細胞核(4)核移植過程：(5)選用去核卵(母)細胞的原因：

(6)體細胞核移植技術存在的問題是什么？

。卵(母)細胞比較大，容易操作，卵(母)細胞細胞質多，營養(yǎng)豐富，含有促進核全能性表達的物質?？寺游锎嬖谥】祮栴}，表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等(4)單克隆抗體的特點：

。特異性強、靈敏度高、并可大量制備考點一植物的組織培養(yǎng)與植物體細胞雜交考情解讀

植物的組織培養(yǎng)與植物體細胞雜交在農業(yè)生產中的應用極為廣泛，成為新課標高考的熱點，近幾年在高考試題中的比重逐漸提升?？疾樾问揭院喆痤}為主，常與植物育種等知識結合以圖解的形式呈現(xiàn)，以考查基本概念和獲取信息的能力為主。(1)若運用傳統(tǒng)有性雜交(即用番茄、馬鈴薯雜交)能否得到可育的雜種植株？為什么？_________________________________________。(2)在利用雜種細胞培育雜種植株的過程中，運用的技術手段是________，依據(jù)的原理是____________，其中過程②稱為________技術，與過程③密切相關的具有單層膜結構的細胞器為________，過程④相當于________，⑤過程涉及的分裂方式為________。(3)已知番茄、馬鈴薯分別為四倍體、二倍體、則“番茄—馬鈴薯”屬于________倍體植株。(4)隨“神六”太空旅行的種苗中，最受關注的是柴油樹試管苗。柴油樹種子含有的柴油是植物細胞的代謝產物，可用植物組織培養(yǎng)來實現(xiàn)柴油的工業(yè)化生產。若利用此技術，將柴油樹細胞培養(yǎng)進行到過程________(填字母編號)即可。[解析]

(1)番茄和馬鈴薯屬于兩種植物，存在生殖隔離，不能通過有性雜交產生后代。(2)過程②是把a、b兩個原生質體融合在一起，所以稱為原生質體融合。過程③是在融合的原生質體外再生一層細胞壁，而細胞壁的形成與高爾基體有關。過程④的結果是形成了愈傷組織，所以④為脫分化。(3)“番茄—馬鈴薯”屬于異源多倍體里面的異源六倍體。(4)柴油是植物細胞的代謝產物，將柴油樹細胞培養(yǎng)進行到愈傷組織即可。[鏈一串]1．植物細胞工程的基本技術(1)植物組織培養(yǎng)技術：①原理：植物細胞的全能性，即具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞，都具有發(fā)育成完整個體的潛能。②過程：(2)植物體細胞雜交技術：①概念：將不同植物的體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，培育成新的植物體的技術。②過程如右圖所示。③人工誘導的方法：a．物理法：離心、振動、電刺激等。b．化學法：一般用聚乙二醇(PEG)作為誘導劑誘導原生質體融合。c．融合成功的標志：雜種細胞再生出細胞壁。④意義：克服不同生物遠緣雜交不親和的障礙。2．植物細胞工程的應用(1)植物繁殖的新途徑：①微型繁殖：a．概念：用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)法(2)培育作物新品種：用植物的花藥進行離體培養(yǎng)形成單倍體，再經(jīng)人工誘導染色體加倍后篩選出需要的新品種；利用組織培養(yǎng)過程中出現(xiàn)的突變體，培育新的品種。(3)細胞產物的工廠化生產：用人工培養(yǎng)的愈傷組織提取細胞中的某種成分。[關鍵一點]細胞分裂素與生長素對細胞分化的影響使用順序結果生長素/細胞分裂素比值結果先生長素，后細胞分裂素有利于分裂但不分化比值高促根分化，抑芽形成先細胞分裂素，后生長素細胞既分裂也分化比值低促芽分化，抑根形成同時使用分化頻率提高比值適中促進愈傷組織生長解析：所謂人工種子，就是以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)人工薄膜包裝得到的種子。人工種子在適宜的條件下同樣能夠萌發(fā)長成幼苗，可見，人工種子的胚狀體已經(jīng)分化出胚芽、胚軸、胚根等結構。答案：

D2．“白菜—甘藍”是用細胞工程的方法培育出來的蔬菜新品種，它具有生長周期短、耐熱性強和易于儲存等優(yōu)點。下圖是“白菜—甘藍”的雜交過程示意圖，請據(jù)圖回答：(1)在上述方法中，除去細胞壁的方法是________。(2)圖中原生質體A和原生質體B能融合形成一個雜種細胞，所依據(jù)的生物學原理是________________。(3)通常情況下，白菜和甘藍雜交是不能成功的，原因是__________________。(4)通過細胞工程獲得的“白菜一甘藍”是否可育？為什么？_________________________________________________。解析：(1)植物體細胞雜交時先要除去細胞壁得到原生質體。細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，因而用纖維素酶和果膠酶除去細胞壁較為合適。(2)原生質體融合時首先是細胞膜的融合，這說明了細胞膜具有流動性。(3)自然狀態(tài)下，白菜和甘藍為不同物種，存在著生殖隔離，所以不能雜交。(4)通過體細胞雜交獲得的“白菜—甘藍”是可育的，因為它的細胞中存在同源染色體，可以通過減數(shù)分裂產生有性生殖細胞，再經(jīng)受精作用形成種子。答案：(1)酶解法(用纖維素酶、果膠酶除去細胞壁)(2)細胞膜的流動性(3)存在生殖隔離(4)可育。經(jīng)減數(shù)分裂可產生有性生殖細胞，再經(jīng)受精作用可形成受精卵并發(fā)育成種子考點二動物細胞培養(yǎng)與核移植技術考情解讀

對本考點的考查主要以簡答題的形式呈現(xiàn)。常與一些社會熱點和科技前沿知識相聯(lián)系，以相關的重要成果為背景進行命題，考查應用基本原理分析解決實際問題的能力。預計2013年高考中，與基因工程、胚胎工程相結合的試題仍會出現(xiàn)。[做一題][例2]

(2012·濟南調研)克隆羊的成功轟動世界，它不僅奠定了克隆性治療疾病的基礎，又解決了器官移植中供體不足的問題，同時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的拓展和應用，請據(jù)圖回答下列問題：(1)圖中所涉及的現(xiàn)代生物技術有________和________等。(2)下列有關胚胎移植的敘述正確的有________(多選)。A．沖卵指的是從子宮中沖出胚胎，而非沖出卵子B．只有供、受體生理環(huán)境高度一致，移入受體的胚胎才能被接受C．供體和受體要進行免疫檢查，防止發(fā)生免疫排斥反應D．不同動物胚胎移植的時間不同，人的胚胎移植最好在原腸胚時期進行(3)圖中兩個克隆動物長大后，各方面特征與原型動物相同，這說明________具有全能性。(4)使用培養(yǎng)基進行胚胎干細胞培養(yǎng)時，通常要加入________等天然成分，除了保證被培養(yǎng)細胞處于無菌、無毒及充足氧氣的環(huán)境中，還需要保證細胞生活所需的適宜________。(5)圖中從內細胞團到胚胎干細胞的培養(yǎng)過程中，一般用________處理內細胞團，使之分散成單個細胞。[解析]

經(jīng)核移植形成的重組細胞培育成的新個體其性狀與供核方原型動物相同，表明細胞核具全能性；進行動物細胞培養(yǎng)時，培養(yǎng)基中常需添加動物血清，且需保證細胞生活所需要的適宜溫度和pH。欲使動物細胞分散成單個細胞，常用胰蛋白酶處理。[答案]

(1)核移植胚胎移植細胞培養(yǎng)(任意兩個)

(2)AB

(3)動物體細胞核(4)血清溫度和pH

(5)胰蛋白酶[鏈一串]1．動物細胞培養(yǎng)和動物體細胞核移植項目動物細胞培養(yǎng)動物體細胞核移植原理細胞增殖動物細胞核的全能性項目動物細胞培養(yǎng)動物體細胞核移植過程

項目動物細胞培養(yǎng)動物體細胞核移植結果獲得細胞群獲得與供體遺傳物質基本相同的個體聯(lián)系動物細胞培養(yǎng)是體細胞克隆的基礎2．動物細胞培養(yǎng)需要滿足以下條件(1)無菌、無毒的環(huán)境：培養(yǎng)液應進行無菌處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素，以防培養(yǎng)過程中的污染。此外，應定期更換培養(yǎng)液，防止代謝產物積累對細胞自身造成危害。(2)營養(yǎng)：合成培養(yǎng)基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等。通常需加入血清、血漿等天然成分。(3)溫度：適宜溫度：哺乳動物多是36.5℃±0.5℃；pH：7.2～7.4。(4)氣體環(huán)境：95%空氣＋5%CO2，其中O2是細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。[關鍵一點](1)動物細胞培養(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細胞，第二次使貼壁細胞從瓶壁上脫落下來。(2)核移植產生的克隆動物與提供細胞核的親本不同的原因：

①克隆動物細胞質基因來源于另一個親本，所以與植物組織培養(yǎng)不同(只來自于一個親本)，即克隆動物遺傳物質來自兩個親本。②在發(fā)育過程中可能發(fā)生基因突變、染色體變異導致性狀改變。③外界環(huán)境條件的影響引起不可遺傳的變異。[通一類]3．動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的重要區(qū)別在于(

)A．培養(yǎng)基不同B．動物細胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進行C．動物細胞可以傳代培養(yǎng)，而植物細胞不能D．動物細胞能夠大量培養(yǎng)，而植物細胞只能培養(yǎng)成植株解析：動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基與植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基不同，動物細胞一般用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)，而植物組織培養(yǎng)一般用固體培養(yǎng)基，與植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基相比，動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基中還要加動物血清等。它們都是在無菌條件下進行的。答案：

A4．右圖是動物細胞培養(yǎng)的基本過程示意圖。請據(jù)圖回答：(1)容器A中放置的是動物器官或組織，它一

般取自___________________________。(2)容器A中的動物器官或組織首先要進行的

處理是_____，然后用________酶處理，

這是為了使細胞分散開來，這樣做的目的是__________。(3)培養(yǎng)首先在B瓶中進行，瓶中的培養(yǎng)基成分有________________________________________等。在此瓶中培養(yǎng)一段時間后，有許多細胞衰老死亡，這時培養(yǎng)到第________代，到這時的培養(yǎng)稱為________。(4)為了把B瓶中的細胞分裝到C瓶中，用________處理，然后配制成________，再分裝。(5)在C瓶中正常培養(yǎng)了一段時間后，發(fā)現(xiàn)細胞全部死亡，原因是______________________________________。解析：進行動物細胞培養(yǎng)時所取材料一般為胚胎或幼齡動物的胚胎或組織，培養(yǎng)過程中需用胰蛋白酶處理，促使細胞分散開來；用于動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基成分可包括葡萄糖、氨基酸等有機營養(yǎng)、無機鹽、動物血清等。正常細胞在分裂10次左右時往往停止分裂并最終死亡，發(fā)生癌變的細胞才能保持永久分裂能力。答案：(1)胚胎或幼齡動物的器官或組織(2)剪碎胰蛋白使細胞與培養(yǎng)液充分接觸(3)葡萄糖、氨基酸、無機鹽和動物血清10原代培養(yǎng)(4)胰蛋白酶細胞懸浮液(5)細胞沒有發(fā)生癌變考點三動物細胞融合與單克隆抗體的制備考情解讀單克隆抗體的制備在近幾年新課標高考中考查較多，一般起點較高，而落點較低。預計2013年命題角度主要注重于細胞融合及單克隆抗體在醫(yī)學實踐中的應用。[做一題][例3]

人絨毛膜促性腺激素(HCG)是女性懷孕后胎盤滋養(yǎng)層細胞分泌的一種糖蛋白，制備抗HCG單克隆抗體可用于早孕的診斷。下圖是抗HCG單克隆抗體制備流程示意圖，請分析回答下列問題：(1)制備單克隆抗體過程中要用到________和________技術。(2)制備單克隆抗體過程中，給小鼠注射的HCG相當于________，使小鼠產生能分泌相應________的淋巴細胞，此過程屬于特異性免疫中的________免疫。(3)在細胞內DNA合成一般有兩條途徑，主要途徑是在細胞內由糖和氨基酸合成核苷酸，進而合成DNA，而氨基喋呤可以阻斷此途徑。另一輔助途徑是在次黃嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情況下，經(jīng)酶催化作用合成DNA，而骨髓瘤細胞的DNA合成沒有此輔助途徑。①利用DNA合成途徑不同的特點配制的HAT培養(yǎng)基含有多種成分，其中添加的________成分具有篩選雜交瘤細胞的作用。②最終篩選獲得的雜交瘤細胞的特點是_____________________________________________。(4)此過程生產的單克隆抗體可以與_______________________________________________特異性結合，從而診斷早孕。解析：制備單克隆抗體要用到動物細胞培養(yǎng)和動物細胞融合技術。給小鼠注射的HCG相當于抗原，小鼠經(jīng)過體液免疫從而產生分泌相應抗體的B淋巴細胞。在培養(yǎng)基中加入氨基喋呤可阻斷細胞內由糖和氨基酸合成核苷酸進而合成DNA的過程，從而抑制DNA通過此途徑進行復制，因此用此種培養(yǎng)基進行篩選時，培養(yǎng)基中的骨髓瘤細胞的DNA復制過程被阻斷，不能生長，而受抗原刺激后的淋巴細胞也不能增殖，則篩選出來的就都是雜交瘤細胞。[答案]

(1)動物細胞培養(yǎng)動物細胞融合(2)抗原抗體體液(3)①氨基喋呤②能無限增殖并分泌特異性抗體(必須答全)

(4)人絨毛膜促性腺激素(或HCG)[鏈一串]1．植物體細胞雜交和動物細胞融合的比較植物體細胞雜交動物細胞融合細胞融合原理細胞膜的流動性、植物細胞的全能性細胞膜的流動性細胞融合方法用纖維素酶、果膠酶去除細胞壁后誘導原生質體融合用胰蛋白酶或膠原蛋白酶使細胞分散后，誘導細胞融合植物體細胞雜交動物細胞融合誘導手段離心、電刺激、振動、顯微操作、聚乙二醇等誘導與植物體細胞雜交相比，還可用滅活的病毒誘導結果獲得雜種植株獲得雜種細胞，以生產細胞