屆新教材高考生物一輪復(fù)習(xí)第十一單元細(xì)胞工程基因工程及生物技術(shù)的安全性與倫理問題第1講細(xì)胞工程課件新人教10221391

第1講細(xì)胞工程第十一單元2022課標(biāo)要求1.闡明植物組織培養(yǎng)是在一定條件下,將離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜的培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)形成愈傷組織,并重新分化,最終形成完整植株的過程。2.概述植物體細(xì)胞雜交是將不同植物體細(xì)胞在一定條件下融合成雜合細(xì)胞,繼而培育成新植物體的技術(shù)。3.舉例說明植物細(xì)胞工程利用快速繁殖、脫毒、次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)、育種等方式有效提高了生產(chǎn)效率。4.闡明動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是從動(dòng)物體獲得相關(guān)組織,分散成單個(gè)細(xì)胞后,在適宜的培養(yǎng)條件下讓細(xì)胞生長和增殖的過程。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是動(dòng)物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)。5.闡明動(dòng)物細(xì)胞核移植一般是將體細(xì)胞核移入一個(gè)去核的卵母細(xì)胞中,并使重組細(xì)胞發(fā)育成新胚胎,繼而發(fā)育成動(dòng)物個(gè)體的過程。6.闡明動(dòng)物細(xì)胞融合是指通過物理、化學(xué)或生物學(xué)等手段,使兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的過程。7.概述細(xì)胞融合技術(shù)是單克隆抗體制備的重要技術(shù)。8.簡述干細(xì)胞在生物醫(yī)學(xué)工程中有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。9.簡述胚胎形成經(jīng)過了受精及早期發(fā)育等過程。10.簡述胚胎工程包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等技術(shù)。備考指導(dǎo)1.運(yùn)用列表比較法理解兩個(gè)不同:植物組織培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的不同、植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物細(xì)胞融合的不同。2.運(yùn)用圖解法理解單克隆抗體的制備過程。3.運(yùn)用圖解法理解胚胎發(fā)育的過程和胚胎移植的程序。4.運(yùn)用列表比較法理解胚胎工程幾個(gè)相似的過程。內(nèi)容索引010203第一環(huán)節(jié)必備知識(shí)落實(shí)第二環(huán)節(jié)關(guān)鍵能力形成第三環(huán)節(jié)核心素養(yǎng)提升第一環(huán)節(jié)必備知識(shí)落實(shí)知識(shí)點(diǎn)一植物細(xì)胞工程知識(shí)篩查1.細(xì)胞工程的概念2.細(xì)胞的全能性(1)概念:細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后,仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能。(2)物質(zhì)基礎(chǔ):細(xì)胞內(nèi)含有本物種全部的遺傳信息。(3)植物細(xì)胞全能性表達(dá)的條件:具有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu),處于離體狀態(tài),提供一定的營養(yǎng)、激素和其他適宜的外界條件。3.植物組織培養(yǎng)技術(shù)(1)概念:將離體的植物器官、組織或細(xì)胞等,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)其形成完整植株的技術(shù)。(2)原理:植物細(xì)胞一般具有全能性。(3)流程:接種外植體→誘導(dǎo)愈傷組織→誘導(dǎo)生芽→誘導(dǎo)生根→移栽成活4.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)(1)概念:將不同來源的植物體細(xì)胞,在一定條件下融合成雜種細(xì)胞,并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù)。(2)操作流程①過程a為去除細(xì)胞壁獲得具有活力的原生質(zhì)體,用到的酶是纖維素酶和果膠酶。②過程b是原生質(zhì)體間的融合,其原理是細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的物理法包括電融合法、離心法等;化學(xué)法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH融合法等。③過程c是原生質(zhì)體融合后再生出細(xì)胞壁,這是原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志。(3)意義:在打破生殖隔離,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種,培育植物新品種等方面展示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。5.植物細(xì)胞工程的應(yīng)用(1)植物繁殖的新途徑①快速繁殖(也叫微型繁殖):優(yōu)點(diǎn)是不僅可以高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖,還可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性。②作物脫毒:植物頂端分生區(qū)附近(如莖尖)的病毒極少,甚至無病毒。因此,切取一定大小的莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng),再生的植株就有可能不帶病毒,從而獲得脫毒苗。(2)作物新品種的培育①單倍體育種:極大地縮短了育種的年限,節(jié)約了大量的人力和物力。②突變體的利用。(3)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)①方法:植物細(xì)胞培養(yǎng),是指在離體條件下對(duì)單個(gè)植物細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)。②成果:紫草寧、紫杉醇、人參皂苷等,它們都屬于植物細(xì)胞次生代謝物。知識(shí)落實(shí)1.(2019江蘇卷)為探究矮牽牛原生質(zhì)體的培養(yǎng)條件和植株再生能力,某研究小組的實(shí)驗(yàn)過程如下圖所示。下列敘述正確的是(

)A.過程①獲得的原生質(zhì)體需懸浮在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的蔗糖溶液中B.過程②需提高生長素的比例以促進(jìn)芽的分化C.過程③需用秋水仙素處理誘導(dǎo)細(xì)胞壁再生D.原生質(zhì)體雖無細(xì)胞壁但仍具有細(xì)胞的全能性D①表示用纖維素酶和果膠酶處理得到原生質(zhì)體的過程;②③均表示再分化過程。原生質(zhì)體在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的蔗糖溶液中會(huì)失水皺縮,A項(xiàng)錯(cuò)誤。②誘導(dǎo)生芽時(shí),需要提高細(xì)胞分裂素的比例,B項(xiàng)錯(cuò)誤。③可以表示誘導(dǎo)根的分化形成幼苗,此時(shí)細(xì)胞壁已經(jīng)形成,C項(xiàng)錯(cuò)誤。原生質(zhì)體無細(xì)胞壁,但由于含有一整套的遺傳物質(zhì),故具有全能性,D項(xiàng)正確。2.(不定項(xiàng)選擇題)“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)。下圖是“白菜—甘藍(lán)”的雜交過程示意圖。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.除去細(xì)胞壁形成原生質(zhì)體,可利用的酶是纖維素酶、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融合法和滅活病毒誘導(dǎo)法C.雜種細(xì)胞形成的標(biāo)志是再生出細(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ABD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)體融合不能用滅活病毒誘導(dǎo)法;雜種細(xì)胞形成的標(biāo)志是再生出細(xì)胞壁;愈傷組織形成“白菜—甘藍(lán)”植物體必須經(jīng)過再分化過程。知識(shí)點(diǎn)二動(dòng)物細(xì)胞工程知識(shí)篩查1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)(1)概念:從動(dòng)物體中取出相關(guān)的組織,將它分散成單個(gè)細(xì)胞,然后在適宜的培養(yǎng)條件下,讓這些細(xì)胞生長和增殖的技術(shù)。(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件①營養(yǎng):細(xì)胞在體外培養(yǎng)時(shí),培養(yǎng)基中應(yīng)含有細(xì)胞所需要的各種營養(yǎng)物質(zhì)。在使用合成培養(yǎng)基時(shí),通常需要加入血清等一些天然成分。②無菌、無毒的環(huán)境:需要對(duì)培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行滅菌處理以及在無菌環(huán)境下進(jìn)行操作。培養(yǎng)液還需要定期更換,以便清除代謝物,防止細(xì)胞代謝物積累對(duì)細(xì)胞自身造成危害。③溫度、pH和滲透壓:哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的溫度多以36.5±0.5

℃為宜。多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞生存的適宜pH為7.2~7.4。此外,滲透壓也是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中需要考慮的一個(gè)重要環(huán)境參數(shù)。(3)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程細(xì)胞貼壁:細(xì)胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上的現(xiàn)象。接觸抑制:當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時(shí),細(xì)胞通常會(huì)停止分裂增殖。2.干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用(1)干細(xì)胞存在于早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中。(2)類型:胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞等。(3)應(yīng)用①造血干細(xì)胞的應(yīng)用:移植到病人體內(nèi),恢復(fù)病人的造血和免疫功能。②神經(jīng)干細(xì)胞的應(yīng)用:在治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病方面有重要的應(yīng)用價(jià)值。③誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)的應(yīng)用:誘導(dǎo)過程無須破壞胚胎,將它移植回病人體內(nèi)后,理論上可以避免免疫排斥反應(yīng)。3.動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)(1)概念:使兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的技術(shù)。(2)常用方法:PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導(dǎo)法等。(3)原理:細(xì)胞膜的流動(dòng)性。(4)結(jié)果:融合后形成的雜交細(xì)胞具有原來兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞的遺傳信息。(5)意義:突破了有性雜交的局限,使遠(yuǎn)緣雜交成為可能。已成為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫瘤和培育生物新品種等的重要手段,特別是利用動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)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。4.單克隆抗體及其應(yīng)用(1)制備原理:每一個(gè)B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體,B淋巴細(xì)胞在體外不能大量增殖;骨髓瘤細(xì)胞能在體外大量增殖;B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合得到的雜交瘤細(xì)胞,既能大量增殖,又能產(chǎn)生特異性抗體。(2)制備過程(3)應(yīng)用①作為診斷試劑。例如,利用同位素或熒光標(biāo)記的單克隆抗體在特定組織中成像的技術(shù),可定位診斷腫瘤、心血管畸形等疾病。②用單克隆抗體運(yùn)載藥物。如抗體—藥物偶聯(lián)物,通常由抗體、接頭和藥物三部分組成,通過將細(xì)胞毒素與能特異性識(shí)別抗原的單克隆抗體結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤細(xì)胞的選擇性殺傷。5.動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)(1)過程(2)原理:動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。(3)結(jié)果:產(chǎn)生新個(gè)體。(4)應(yīng)用①加速家畜遺傳改良進(jìn)程,促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育。②保護(hù)瀕危物種。③生產(chǎn)醫(yī)用蛋白。④在治療人類疾病時(shí),轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物的細(xì)胞、組織或器官可以作為異種移植的供體。⑤以患者作為供體培育的人核移植胚胎干細(xì)胞,經(jīng)過誘導(dǎo)分化能形成相應(yīng)的細(xì)胞、組織或器官,將它們移植給患者時(shí)可以避免免疫排斥反應(yīng)。知識(shí)落實(shí)1.(2019江蘇卷改編)下圖為雜交瘤細(xì)胞制備示意圖。骨髓瘤細(xì)胞由于缺乏次黃嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(HGPRT),在HAT篩選培養(yǎng)液中不能正常合成DNA,無法生長。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.可用滅活的病毒誘導(dǎo)細(xì)胞融合B.兩兩融合的細(xì)胞都能在HAT培養(yǎng)液中生長C.雜交瘤細(xì)胞需進(jìn)一步篩選才能用于生產(chǎn)D.細(xì)胞膜的流動(dòng)性是細(xì)胞融合的基礎(chǔ)B兩兩融合的細(xì)胞包括B淋巴細(xì)胞與B淋巴細(xì)胞融合形成的具有同種核的細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合形成的具有同種核的細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合形成的雜交瘤細(xì)胞。骨髓瘤細(xì)胞雖然能無限增殖,但缺乏次黃嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶,B淋巴細(xì)胞雖然有次黃嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶,但不能無限增殖,所以在HAT篩選培養(yǎng)液中,兩兩融合的具有同種核的細(xì)胞都無法生長,只有雜交瘤細(xì)胞才能生長。2.為研究小鼠皮膚愈合機(jī)理,現(xiàn)將小鼠皮膚進(jìn)行分離培養(yǎng),過程如下圖所示,請(qǐng)回答下列問題。(1)在對(duì)小鼠皮膚組織進(jìn)行培養(yǎng)過程中,過程甲中要對(duì)實(shí)驗(yàn)小鼠進(jìn)行

處理,過程乙可用

酶處理。

(2)體外培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞時(shí),通常要加入

等一些天然成分,且還要置于含5%CO2和95%

的混合氣體環(huán)境中,CO2的作用是

。

(3)丁過程屬于

。在機(jī)體內(nèi),皮膚干細(xì)胞分化成皮膚是機(jī)體細(xì)胞中

的結(jié)果。

答案:(1)消毒胰蛋白(或膠原蛋白)(2)血清空氣維持培養(yǎng)液的pH(3)傳代培養(yǎng)基因選擇性表達(dá)知識(shí)點(diǎn)三胚胎工程知識(shí)篩查1.胚胎工程的理論基礎(chǔ)(1)受精①場所:雌性動(dòng)物的輸卵管內(nèi)。②受精前的準(zhǔn)備階段a.精子獲能:剛剛排出的精子不能立即與卵子受精,必須在雌性動(dòng)物的生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后,才能獲得受精能力。b.卵子的準(zhǔn)備:卵子要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟,到MⅡ期時(shí),才具備與精子受精的能力。③受精階段獲能后的精子與卵子相遇→釋放出多種酶,以溶解卵細(xì)胞膜外的一些結(jié)構(gòu)→精子與卵細(xì)胞膜接觸,卵細(xì)胞膜外的透明帶發(fā)生生理反應(yīng),阻止后來的精子進(jìn)入透明帶→精子入卵→卵細(xì)胞膜立即發(fā)生生理反應(yīng),拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)→雌、雄原核的形成與融合。(2)胚胎早期發(fā)育①最初發(fā)育的場所及方式:受精卵在輸卵管內(nèi)進(jìn)行有絲分裂。②胚胎早期發(fā)育的過程a.卵裂:胚胎發(fā)育早期,有一段時(shí)間是在透明帶內(nèi)進(jìn)行分裂,細(xì)胞數(shù)量不斷增加,但胚胎的總體積并不增加,這種受精卵的早期分裂稱為卵裂。b.胚胎早期發(fā)育的幾個(gè)階段桑葚胚:當(dāng)卵裂產(chǎn)生的子細(xì)胞逐漸形成致密的細(xì)胞團(tuán),形似桑葚時(shí),這時(shí)的胚胎稱為桑葚胚↓↓2.胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用(1)體外受精①哺乳動(dòng)物的體外受精技術(shù)主要包括卵母細(xì)胞的采集、精子的獲取和受精等步驟。②一般情況下,可以將獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子置于適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)液中共同培養(yǎng)一段時(shí)間,來促使它們完成受精。(2)胚胎移植①概念:指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動(dòng)物體內(nèi),使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。②過程(以牛胚胎移植為例)③優(yōu)勢(shì):可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力,大大縮短了供體本身的繁殖周期。(3)胚胎分割①概念:指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等,經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。②定位:動(dòng)物無性繁殖或克隆的方法之一。③材料:發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚。④要求:在分割囊胚階段的胚胎時(shí),要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。知識(shí)落實(shí)1.(2021北京海淀月考)下圖為受精作用及胚胎早期發(fā)育示意圖。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.①過程需依賴細(xì)胞表面的糖蛋白識(shí)別B.②過程通過有絲分裂方式增殖C.③過程細(xì)胞的“核/質(zhì)”逐漸變小D.④過程細(xì)胞的基因表達(dá)發(fā)生了差異C細(xì)胞卵裂過程中,單個(gè)細(xì)胞體積減小,因此“核/質(zhì)”增大。

2.培育“試管山羊”的基本過程如下圖所示。據(jù)圖回答下列問題。答案:(1)卵母細(xì)胞的采集促性腺激素(2)對(duì)精子進(jìn)行獲能(3)胚胎移植(1)甲過程為

,該過程中可通過給母山羊注射

使其超數(shù)排卵。

(2)乙過程的操作之一是

處理。

(3)丙過程是

,是指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動(dòng)物體內(nèi)。

3.(2021云南玉溪調(diào)研)下頁左上圖表示利用體外受精和胚胎分割技術(shù)培育優(yōu)質(zhì)奶牛的過程,請(qǐng)回答下列問題。(1)A細(xì)胞是

,為了獲得更多的A細(xì)胞,對(duì)供體母牛進(jìn)行

處理。

(2)在進(jìn)行體外受精前要對(duì)精子進(jìn)行

處理;受精后,體外培養(yǎng)受精卵時(shí),提供CO2的目的是

。

(3)在進(jìn)行胚胎分割時(shí),應(yīng)選擇發(fā)育良好,形態(tài)正常的

進(jìn)行操作。(4)②指的是

。在對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí),應(yīng)注意

。

(5)胚胎移植后,要對(duì)受體母牛進(jìn)行

檢查。

答案:(1)(次級(jí))卵母細(xì)胞超數(shù)排卵(2)獲能維持培養(yǎng)液的pH

(3)桑葚胚或囊胚(4)囊胚腔將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割(5)妊娠第二環(huán)節(jié)關(guān)鍵能力形成能力形成點(diǎn)一集合的基本概念典型例題下圖為植物體細(xì)胞雜交技術(shù)流程圖,請(qǐng)回答下列問題。(1)從功能上來說,細(xì)胞膜是一層

膜。從結(jié)構(gòu)上來說,細(xì)胞膜具有

。

(2)由基因型為AaBb的植株培育出基因型為AAaaBBbb的植株時(shí)常用化學(xué)藥劑作用的對(duì)象是

,其作用的時(shí)期是

?；蛐蜑锳AaaBBbb的植株是

倍體。(3)若運(yùn)用傳統(tǒng)有性雜交(即用番茄、馬鈴薯雜交)能否得到雜種植株?請(qǐng)說明理由。

。

(4)在利用雜種細(xì)胞培育雜種植株的過程中,運(yùn)用的技術(shù)手段是

,依據(jù)的原理是

。

(5)圖中過程②稱為

,與過程③密切相關(guān)的具有單層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器為

,過程④相當(dāng)于

,過程⑤涉及的分裂方式為

。

(6)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。

答案:(1)選擇透過性流動(dòng)性(2)萌發(fā)的種子或幼苗有絲分裂前期四(3)不能,不同種的植物存在生殖隔離(4)植物組織培養(yǎng)細(xì)胞的全能性(5)原生質(zhì)體融合高爾基體脫分化有絲分裂(6)六解析:(2)由基因型為AaBb的植株培育出基因型為AAaaBBbb的植株為多倍體育種,需用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗,以抑制有絲分裂前期紡錘體的形成。基因型為AAaaBBbb的植株屬于四倍體。(3)由于番茄和馬鈴薯屬于不同的物種,兩者之間存在生殖隔離,所以運(yùn)用傳統(tǒng)的有性雜交不能得到雜種植株。(4)將雜種細(xì)胞培育成雜種植株利用的是植物組織培養(yǎng)技術(shù),其原理是細(xì)胞的全能性。(5)圖中的過程②是將馬鈴薯細(xì)胞的原生質(zhì)體和番茄細(xì)胞的原生質(zhì)體進(jìn)行融合,形成融合的原生質(zhì)體。過程③是誘導(dǎo)融合的原生質(zhì)體形成細(xì)胞壁,與之密切相關(guān)的具有單層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器是高爾基體。過程④是將高度分化的細(xì)胞誘導(dǎo)成未分化的愈傷組織,為脫分化過程。過程⑤為再分化,此過程的細(xì)胞分裂方式為有絲分裂。(6)馬鈴薯為四倍體,含有四個(gè)染色體組,番茄為二倍體,含有兩個(gè)染色體組,“番茄—馬鈴薯”含有兩者的染色體,共有六個(gè)染色體組,為六倍體。整合構(gòu)建1.植物組織培養(yǎng)與植物體細(xì)胞雜交的區(qū)別與聯(lián)系2.植物體細(xì)胞雜交過程中雜種細(xì)胞的類型及檢測方法(1)誘導(dǎo)產(chǎn)生的細(xì)胞類型(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(duì)誘導(dǎo)產(chǎn)生的細(xì)胞進(jìn)行植物組織培養(yǎng),然后根據(jù)得到的植物性狀進(jìn)行判斷。①若只表現(xiàn)出一種植物的性狀,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,說明是雜種細(xì)胞。③若得到的是兩種親本性狀的植物,且一種植物的性狀得到加強(qiáng),則可能是多細(xì)胞融合體。④若得到的是一種植物的性狀,但是效果得到加強(qiáng),則是同種細(xì)胞融合的結(jié)果。訓(xùn)練突破1.(2021四川樂山一模)下圖是胡蘿卜的離體組織通過無菌操作接入試管內(nèi)的培養(yǎng)基后,在一定的條件下形成試管苗的培育過程。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題。(1)要促進(jìn)植物細(xì)胞分裂生長,培養(yǎng)基中應(yīng)含有營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素,植物激素中細(xì)胞分裂素和

是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素,它們的

等都會(huì)影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。

(2)此過程依據(jù)的原理是

。A階段和B階段細(xì)胞進(jìn)行的分裂方式主要是

,B階段除了細(xì)胞分裂外,還進(jìn)行細(xì)胞

。

(3)此過程要無菌操作,主要是指對(duì)實(shí)驗(yàn)中使用的

和所有的器械進(jìn)行滅菌。B階段需要光照,原因是

。

(4)試管苗的根細(xì)胞中沒有葉綠素,而葉的葉肉細(xì)胞中具有葉綠素,這是

的結(jié)果。

(5)將胡蘿卜韌皮部組織塊接種到培養(yǎng)基上時(shí),為防止雜菌污染,應(yīng)如何操作?

。

答案:(1)生長素濃度、比例(2)植物細(xì)胞的全能性有絲分裂分化(3)培養(yǎng)基芽發(fā)育成葉,葉肉細(xì)胞中葉綠素的合成需要光照條件(4)基因選擇性表達(dá)(5)接種操作必須在酒精燈火焰旁進(jìn)行,并且每次使用后的器械都要滅菌2.(2021河南鄭州調(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?；卮鹣铝袉栴}。莖段→愈傷組織

挑選生長的愈傷組織→耐鹽植株(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(duì)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

,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)突變愈傷組織細(xì)胞一直處于不斷增殖的狀態(tài),容易受到培養(yǎng)條件和誘變因素的影響而產(chǎn)生突變NaCl(或鹽)(3)白菜—甘藍(lán)、抗蟲棉能力形成點(diǎn)二動(dòng)物細(xì)胞工程典型例題下圖是利用現(xiàn)代生物工程技術(shù)治療遺傳性糖尿病的過程圖解。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題。(1)圖中②所示的結(jié)構(gòu)名稱是

。

(2)圖中③④所示的生物技術(shù)名稱分別是

、

。

(3)完成過程③常用的方法是

。

(4)過程④通常用②作受體細(xì)胞的原因是

。

(5)圖示方法與一般的異體移植相比,最大的優(yōu)點(diǎn)是

。

答案:(1)胚胎干細(xì)胞(2)核移植技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)(3)顯微操作法(4)這些細(xì)胞分化程度極低,具有全能性,可以定向地誘導(dǎo)分化為各類細(xì)胞(5)沒有排斥反應(yīng)解析:(1)①是從供體(患者)體細(xì)胞分離出的細(xì)胞核,②是從核移植得到的重組細(xì)胞A培養(yǎng)形成的早期胚胎中提取的胚胎干細(xì)胞。(2)③表示核移植技術(shù),④表示轉(zhuǎn)基因技術(shù)。(3)完成過程③常用的方法是顯微操作法。(4)早期胚胎中的干細(xì)胞分化程度低,全能性高,可誘導(dǎo)分化成各種組織器官。(5)圖示培育出的細(xì)胞(胰島B細(xì)胞)來自患者本人,所以移植后不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。整合構(gòu)建1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與動(dòng)物體細(xì)胞核移植的比較2.植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物細(xì)胞融合的比較

3.單克隆抗體制備過程中幾個(gè)需要注意的問題(1)對(duì)動(dòng)物進(jìn)行免疫的原因:B淋巴細(xì)胞要經(jīng)過免疫過程,即接觸抗原,增殖、分化為有特異性免疫功能的漿細(xì)胞,才能產(chǎn)生相應(yīng)的抗體,所以,與骨髓瘤細(xì)胞融合的B淋巴細(xì)胞實(shí)際上是漿細(xì)胞。(2)在單克隆抗體制備過程中,一般認(rèn)為有兩次篩選過程。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)生人們所需抗體的雜交瘤細(xì)胞(用抗原—抗體結(jié)合法)。(3)雜交瘤細(xì)胞不僅具有B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生特異性抗體的特性,而且具有骨髓瘤細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下大量增殖的特性,從而可以克服B淋巴細(xì)胞不能無限增殖的缺點(diǎn),大量生產(chǎn)單克隆抗體。(4)獲取單克隆抗體的場所:若在體外條件下進(jìn)行雜交瘤細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng),則從細(xì)胞培養(yǎng)液中獲取;若注射到小鼠或其他動(dòng)物腹腔內(nèi)增殖,則從腹水中獲取。訓(xùn)練突破1.自然界中的生殖細(xì)胞融合能產(chǎn)生有性后代,細(xì)胞工程中體細(xì)胞雜交技術(shù)被廣泛應(yīng)用于培育雜種植株和生產(chǎn)單克隆抗體等方面。請(qǐng)回答下列問題。(1)若a、b分別為動(dòng)物的精子和卵細(xì)胞,則產(chǎn)生a、b的分裂方式是

。(2)若a、b表示植物的體細(xì)胞,兩者融合完成的標(biāo)志是

。由d細(xì)胞形成雜種植株的原理是

,其中使用了植物組織培養(yǎng)技術(shù),該技術(shù)的中心環(huán)節(jié)是形成愈傷組織,然后誘導(dǎo)它再分化形成植株,再分化的原理是

。

(3)生產(chǎn)單克隆抗體時(shí)一般不直接培養(yǎng)B淋巴細(xì)胞,主要原因是

。若用15N標(biāo)記的氨基酸培養(yǎng)能產(chǎn)生單克隆抗體的細(xì)胞,放射性物質(zhì)在細(xì)胞的細(xì)胞器中出現(xiàn)的先后順序是

。

答案:(1)減數(shù)分裂(2)再生出細(xì)胞壁植物細(xì)胞的全能性基因選擇性表達(dá)(3)在體外培養(yǎng)條件下,B淋巴細(xì)胞不能無限增殖核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體解析:(1)形成精子和卵細(xì)胞的分裂方式是減數(shù)分裂。(2)雜種植物細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是再生出細(xì)胞壁。雜種細(xì)胞具有全能性,在適宜的條件下可以發(fā)育成雜種植株;細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。(3)骨髓瘤細(xì)胞能大量增殖,但不能產(chǎn)生抗體;B淋巴細(xì)胞能產(chǎn)生抗體,但不能大量增殖。15N標(biāo)記的氨基酸可用于抗體的合成,抗體屬于分泌蛋白,在細(xì)胞的細(xì)胞器中出現(xiàn)的順序依次是核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體。2.(2021山東威海模擬)人心肌細(xì)胞中的肌鈣蛋白I(cTnI)在血液中含量上升是心肌損傷的特異指標(biāo)。為制備抗cTnI的單克隆抗體,科研人員完成了以下過程。請(qǐng)回答下列問題。(1)細(xì)胞體外培養(yǎng)一般需要在合成培養(yǎng)基中添加

等一些天然成分。細(xì)胞培養(yǎng)中,為防止細(xì)胞代謝物積累對(duì)細(xì)胞自身造成危害,可采用

的方法。細(xì)胞培養(yǎng)所需氣體主要有

。

(2)實(shí)驗(yàn)之初,每隔1周用cTnI作為抗原注射小鼠1次,共注射3次,其目的是

。注射抗原一段時(shí)間后,取部分脾組織制成細(xì)胞懸液與骨髓瘤細(xì)胞誘導(dǎo)融合,常用的誘導(dǎo)方法有

。(3)圖中②過程表示將乙細(xì)胞接種到多孔培養(yǎng)板上,進(jìn)行抗體陽性檢測,之后稀釋、培養(yǎng)、再檢測,并多次重復(fù)上述操作,其目的是篩選獲得能產(chǎn)生

的雜交瘤細(xì)胞。雜交瘤細(xì)胞具有的特點(diǎn)是

。

答案:(1)血清定期更換培養(yǎng)液O2和CO2(2)刺激小鼠產(chǎn)生更多的B淋巴細(xì)胞滅活病毒誘導(dǎo)法、PEG融合法、電融合法(3)抗cTnI抗體既能迅速大量增殖,又能產(chǎn)生特異性抗體能力形成點(diǎn)三胚胎工程典型例題1.下列關(guān)于高等哺乳動(dòng)物胚胎早期發(fā)育的敘述,正確的是(

)A.囊胚的每一個(gè)細(xì)胞都屬于全能細(xì)胞B.原腸胚開始出現(xiàn)細(xì)胞分化并形成兩個(gè)胚層C.胚胎如果不能正常孵化,就無法繼續(xù)發(fā)育D.從受精卵到桑葚胚時(shí)期,細(xì)胞的相對(duì)表面積逐漸減小C囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)屬于全能細(xì)胞,滋養(yǎng)層細(xì)胞不是全能細(xì)胞,A項(xiàng)錯(cuò)誤。囊胚期開始出現(xiàn)細(xì)胞分化,B項(xiàng)錯(cuò)誤。孵化非常重要,如果不能正常孵化,胚胎就無法繼續(xù)發(fā)育,C項(xiàng)正確。從受精卵到桑葚胚時(shí)期,胚胎的總體積基本不變,因此單個(gè)細(xì)胞的體積縮小,細(xì)胞的相對(duì)表面積逐漸變大,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.為了加快優(yōu)良種牛的繁殖速度,科學(xué)家采用了以下兩種方法,請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題。(1)試管牛的培育屬于

(填“有性生殖”或“無性生殖”);試管牛和克隆牛的培育過程中均用到的工程技術(shù)是

等;克隆牛的培育依據(jù)的原理是

。

(2)促使B牛多排卵的激素一般是

。對(duì)B牛和D牛要進(jìn)行

處理。

(3)在受精的過程中,受精的標(biāo)志是

。

(4)要建立能產(chǎn)生生長激素的乳腺生物反應(yīng)器,科學(xué)家需將

和乳腺蛋白基因的

、

等調(diào)控組件重組在一起(該過程需要用到的酶有

),再通過

法導(dǎo)入牛的

中。

答案:(1)有性生殖胚胎移植動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性(2)促性腺激素同期發(fā)情(3)觀察到兩個(gè)極體或者雌、雄原核(4)生長激素基因啟動(dòng)子終止子限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶顯微注射受精卵解析:(1)試管牛的培育屬于有性生殖,試管牛和克隆牛的培育過程中均用到的工程技術(shù)是胚胎移植等。克隆牛的培育依據(jù)的原理是動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。(2)一般用促性腺激素處理供體母牛,促使其超數(shù)排卵;胚胎移植時(shí),要對(duì)受體母畜和供體母畜進(jìn)行同期發(fā)情處理。(3)在受精的過程中,受精的標(biāo)志是觀察到兩個(gè)極體或者雌、雄原核。(4)要建立能產(chǎn)生生長激素的乳腺生物反應(yīng)器,科學(xué)家需將生長激素基因和乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子、終止子等調(diào)控組件重組在一起(該過程需要用到的酶是限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶),再通過顯微注射法導(dǎo)入牛的受精卵中。整合構(gòu)建1.卵裂期胚胎中的物質(zhì)和體積變化的規(guī)律(1)有機(jī)物:卵裂期胚胎沒有和母體建立聯(lián)系,不從母體獲取有機(jī)物,而一直通過呼吸等代謝過程消耗有機(jī)物,有機(jī)物總量減少。(2)細(xì)胞體積:細(xì)胞數(shù)量不斷增加,但胚胎的總體積并不增加,所以每個(gè)細(xì)胞體積減小。(3)細(xì)胞中DNA含量:伴隨細(xì)胞分裂,細(xì)胞數(shù)目增多,總DNA含量增多,但每個(gè)細(xì)胞中核DNA含量保持相對(duì)穩(wěn)定。2.胚胎移植中的四個(gè)注意點(diǎn)(1)胚胎移植過程中兩次使用激素:第一次是用孕激素對(duì)受體和供體進(jìn)行同期發(fā)情處理;第二次是用促性腺激素處理供體使其超數(shù)排卵。(2)胚胎移植過程中有兩次檢查:第一次是對(duì)收集的胚胎進(jìn)行檢查;第二次是對(duì)受體母畜進(jìn)行妊娠檢查。(3)不同動(dòng)物胚胎移植的時(shí)間不同:牛、羊要培養(yǎng)到桑葚胚或囊胚階段;小鼠、家兔在桑葚胚前。幾乎所有的動(dòng)物都不能到原腸胚階段移植,因?yàn)榇藭r(shí)分化程度高,移植成功率很低。(4)胚胎移植是有性生殖還是無性生殖,取決于胚胎是由受精卵發(fā)育成的,還是由核移植技術(shù)形成的重組細(xì)胞發(fā)育而成的,或由胚胎分割獲得的。訓(xùn)練突破1.下圖表示哺乳動(dòng)物發(fā)育過程的幾個(gè)階段,請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題。(1)寫出各個(gè)階段的名稱。A.

,B.

。

(2)寫出圖中各序號(hào)的名稱。[①]

,[②]

,[③]

,[④]

。

(3)A時(shí)期的細(xì)胞具有發(fā)育上的

性,B時(shí)期開始出現(xiàn)

。(4)[①]將來發(fā)育成

;[②]將來發(fā)育成

。(5)動(dòng)物胚胎是由受精卵經(jīng)有絲分裂形成的,受精卵只由一個(gè)精子和卵子結(jié)合,防止多精入卵的兩個(gè)反應(yīng)分別是

、

。答案:(1)桑葚胚囊胚(2)滋養(yǎng)層內(nèi)細(xì)胞團(tuán)透明帶囊胚腔(3)全能細(xì)胞分化(4)胎膜和胎盤胎兒的各種組織(5)透明帶發(fā)生生理反應(yīng)卵細(xì)胞膜發(fā)生生理反應(yīng)2.科研工作者通過胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下圖所示,請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題。(1)此過程用到的生物技術(shù)有

(答出2點(diǎn)即可)。

(2)為了獲得更多的卵母細(xì)胞,需用

對(duì)雌性杜泊羊進(jìn)行處理。進(jìn)行體外受精前,需將卵母細(xì)胞培養(yǎng)到

期;精子需進(jìn)行

處理。

(3)生產(chǎn)上常用

期的胚胎進(jìn)行胚胎移植,胚胎移植實(shí)質(zhì)上是

。

答案:(1)體外受精技術(shù)、胚胎移植(2)促性腺激素MⅡ獲能(3)桑葚胚或囊胚早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移第三環(huán)節(jié)核心素養(yǎng)提升高考真題剖析【例題】

(2020天津卷)某植物有A、B兩品種?？蒲腥藛T在設(shè)計(jì)品種A組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí),參照品種B的最佳激素配比(見下表)進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)。據(jù)表回答下列問題。(1)Ⅰ階段時(shí)通常選擇莖尖、幼葉等作為外植體,原因是

。

(2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段中發(fā)生基因選擇性表達(dá)的是

階段。

(3)為確定品種A的Ⅰ階段的最適細(xì)胞分裂素濃度,參照品種B的激素配比(m1>2.0),以0.5μmol/L為梯度,設(shè)計(jì)5個(gè)濃度水平的實(shí)驗(yàn),細(xì)胞分裂素最高濃度應(yīng)設(shè)為

μmol/L。

(4)Ⅲ階段時(shí),科研人員分別選用濃度低于或高于n3μmol/L的生長素處理品種A幼芽都能達(dá)到最佳生根效果,原因是處理幼芽時(shí),選用低濃度生長素時(shí)的處理方法為

,選用高濃度生長素時(shí)的處理方法為

。

(5)在

階段用秋水仙素對(duì)材料進(jìn)行處理,最易獲得由單個(gè)細(xì)胞形成的多倍體。

核心素養(yǎng)考查點(diǎn)剖析:本題以植物組織培養(yǎng)技術(shù)為載體,重點(diǎn)考查了植物組織培養(yǎng)的注意事項(xiàng),較好地考查了“科學(xué)思維”這一學(xué)科素養(yǎng)。答案:(1)細(xì)胞分化程度低,容易誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

(3)m1+1.0

(4)浸泡法(長時(shí)間處理)

沾蘸法(短時(shí)間處理)

(5)Ⅰ解析:(1)植物組織培養(yǎng)時(shí)通常選用根尖、芽尖和莖尖等作為外植體,原因是這部分細(xì)胞屬于分生組織,細(xì)胞分化程度低,具有旺盛的分裂能力,容易誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織。(2)在植物組織培養(yǎng)的整個(gè)過程中,始終存在基因的選擇性表達(dá)過程。(3)由于品種A的Ⅰ階段的細(xì)胞分裂素需要設(shè)置5個(gè)濃度水平,且以m1μmol/L為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照,以0.5

μmol/L為梯度,因此這5個(gè)濃度水平是m1-1.0

μmol/L、m1-0.5

μmol/L、m1

μmol/L、m1+0.5

μmol/L、m1+1.0

μmol/L,因此細(xì)胞分裂素最高濃度是m1+1.0

μmol/L。(4)探究生長素促進(jìn)插條生根,可以用浸泡法和沾蘸法。低濃度的生長素適合用浸泡法,高濃度生長素則適合用沾蘸法。(5)用秋水仙素處理有絲分裂旺盛的細(xì)胞,容易獲得由單個(gè)細(xì)胞發(fā)育成的多倍體,因此應(yīng)在Ⅰ階段愈傷組織形成期進(jìn)行秋水仙素處理。典題訓(xùn)練1.(2020全國Ⅰ卷)為研制抗病毒A的單克隆抗體,某同學(xué)以小鼠甲為實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)流程?；卮鹣铝袉栴}。(1)上述實(shí)驗(yàn)前必須給小鼠甲注射病毒