PAGE14-第36講細胞工程考點一植物細胞工程技術及其應用1.細胞工程(1)操作水平:細胞水平或細胞器水平。(2)目的:依據人的意愿來變更細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品。2.植物細胞的全能性(1)概念:具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞,都具有發育成完整生物體的潛能。(2)物質基礎:細胞中具有本物種全部遺傳信息。(3)表達條件:具有完整的細胞結構,處于離體狀態,供應肯定的養分、激素和其他相宜外界條件。3.植物組織培育技術(1)原理:植物細胞的全能性。(2)條件:無菌和人工限制、人工配制的培育基、相宜的培育條件。(3)過程4.植物體細胞雜交技術(1)概念:將不同種的植物體細胞,在肯定條件下融合成雜種細胞,并把雜種細胞培育成新的植物體的技術。(2)過程(如圖)①去壁:對應圖中a過程,即去除細胞壁,獲得具有活力的原生質體,用到的酶是纖維素酶和果膠酶。②誘導原生質體融合③植物體細胞雜交勝利的標記:形成雜種植株。④優點:克服不同生物遠緣雜交不親和的障礙。⑤變異類型:染色體變異。5.植物細胞工程的實際應用(1)植物繁殖的新途徑①微型繁殖:用于快速繁殖優良品種的植物組織培育技術。②作物脫毒:選取作物莖尖、根尖等無毒組織進行組織培育,獲得脫毒苗的技術。③人工種子:以植物組織培育得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等為材料,經過人工薄膜包裝得到的種子,可以解決某些植物牢固率低、繁殖困難的問題。(2)作物新品種的培育:單倍體育種和突變體的利用。(3)細胞產物的工廠化生產:即利用植物組織培育技術生產蛋白質、脂肪、糖類、藥物、香料和生物堿等。1.植物組織培育與植物體細胞雜交在依據的原理、技術操作等方面有何不同?(1);

(2)。

提示:(1)前者依據的原理為細胞的全能性;后者依據的原理,除細胞的全能性外,還有細胞膜的結構特性,即細胞膜具有肯定的流淌性(2)前者操作技術主要為脫分化、再分化等;后者的操作技術除脫分化、再分化外,還要用酶解法去除細胞壁,用肯定的方法誘導原生質體融合2.通過植物體細胞雜交形成的雜交植株是否肯定可育?提示:是否可育看同源染色體能否正常聯會。若植物體細胞雜交過程得到的雜種植物存在同源染色體,能正常聯會,則可育。3.生長素和細胞分裂素的協同作用在組織培育中特別重要,人們常把它們稱為“激素杠桿”。簡述它們在組織培育中各發揮何種作用?提示:當生長素含量高于細胞分裂素時,主要誘導植物組織脫分化和根原基的形成;而當細胞分裂素含量高于生長素時,則主要誘導植物組織再分化和芽原基的形成。4.回答細胞分化、脫分化和再分化過程的相關問題:(1)脫分化形成的愈傷組織細胞與正常體細胞相比,前者在結構上的特點是。

提示:高度液泡化、無定形、細胞壁薄(2)脫分化和再分化是否都須要光照?提示:脫分化不須要光照,再分化須要光照。(3)利用紫草細胞脫分化形成的愈傷組織細胞進行培育提取紫草素,與常規的從植物體內提取具有的明顯優點是什么?(至少答出三點)提示:可以克服地理、氣候等植物生長環境條件的限制;實現工業化、自動化生產;產量大、純度高。(4)從分化、脫分化和再分化的結果看,它們的實質都是什么?提示:基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達的結果。(5)誘導愈傷組織形成的胚狀體,通過包袱上人工種皮,可以制成人工種子。通過這一途徑獲得的“人工種子”與雜交育種獲得種子相比,其優點是什么?(答一點即可)提示:可以解決作物繁殖實力差、結子困難或發芽率低等問題。題型一植物組織培育過程分析1.下圖表示基因型為AaBb的水稻的花藥通過無菌操作,接入試管后,在肯定條件下形成試管苗的培育過程。下列相關敘述錯誤的是(D)A.愈傷組織是花藥細胞通過有絲分裂后形成的不規則的細胞團B.在愈傷組織的形成過程中,必需從培育基中獲得水、無機鹽和小分子的有機物等養分物質C.為促進花藥細胞分裂生長,在培育基中應加入相宜濃度的生長素等植物激素D.試管苗可能出現的基因型有AABB或AAbb或aaBB或aabb解析:花藥是通過減數分裂形成的,其基因型為AB或Ab或aB或ab,由花藥發育而來的個體未經秋水仙素處理,是單倍體。2.為探究矮牽牛原生質體的培育條件和植株再生實力,某探討小組的試驗過程如下圖。下列敘述正確的是(D)A.過程①獲得的原生質體需懸浮在30%蔗糖溶液中B.過程②需提高生長素的比例以促進芽的分化C.過程③需用秋水仙素處理誘導細胞壁再生D.原生質體雖無細胞壁但仍保持細胞的全能性解析:過程①是制備原生質體,獲得的原生質體若懸浮在30%的蔗糖溶液中會失水皺縮;過程②是植物組織培育的再分化過程,需提高細胞分裂素的比例以促進芽的分化;秋水仙素的作用是抑制紡錘體的形成,且脫分化形成的愈傷組織細胞已經具備細胞壁,故過程③不須要用秋水仙素處理;原生質體雖無細胞壁,但含有細胞核,細胞核中含有個體發育所需的全部遺傳信息,故原生質體仍保持細胞的全能性。3.(2024·全國Ⅱ卷)植物組織培育技術在科學探討和生產實踐中得到廣泛的應用。回答下列問題:(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一種途徑。與常規的種子繁殖方法相比,這種微型繁殖技術的特點有

(答出2點即可)。

(2)通過組織培育技術,可把植物組織細胞培育成胚狀體,再通過人工種皮(人工薄膜)包裝得到人工種子(如圖所示),這種人工種子在相宜條件下可萌發生長。人工種皮具備透氣性的作用是。人工胚乳能夠為胚狀體生長供應所需的物質,因此應含有植物激素、和等幾類物質。

(3)用脫毒苗進行繁殖,可以削減作物感染病毒。為了獲得脫毒苗,可以選取植物的進行組織培育。

(4)植物組織培育技術可與基因工程技術相結合獲得轉基因植株。將含有目的基因的細胞培育成一個完整植株的基本程序是(用流程圖表示)。

解析:(1)微型繁殖技術屬于無性繁殖,具有能保持植物原有的遺傳特性、繁殖速度快的特點。(2)人工種子由胚狀體、人工胚乳及人工種皮等組成。人工種皮常具備透氣性,以保證胚狀體的細胞呼吸,人工胚乳需含有胚狀體生長所須要的物質,包括植物激素、礦質元素和糖等物質。(3)為獲得脫毒苗,一般選取植物的莖尖進行組織培育,因為莖尖組織細胞中幾乎不含病毒。(4)將含有目的基因的細胞培育成一個完整植株的基本程序,即組織培育過程,詳細如下:含目的基因的細胞愈傷組織小植株。答案:(1)能保持植物原有的遺傳特性,繁殖速度快(2)有利于胚狀體進行呼吸作用礦質元素糖(3)莖尖(4)含目的基因的細胞愈傷組織小植株題型二植物體細胞工程及應用4.“白菜—甘藍”是用細胞工程的方法培育出來的蔬菜新品種,它具有生長期短和耐貯存等優點。下圖是“白菜—甘藍”的培育過程示意圖,下列描述錯誤的是(C)A.培育過程中,實現①②過程常用的物質為纖維素酶和果膠酶B.過程③的誘導方法有物理法和化學法兩種C.⑤過程中進行的細胞分裂方式是減數分裂,形成的雜種植物幼苗遺傳物質發生變更D.植物體細胞雜交方法的優點是克服遠緣雜交不親和的障礙解析:依據植物體細胞雜交技術可以確定①②是利用纖維素酶和果膠酶除去細胞壁得到原生質體,③是兩種細胞的原生質體融合,形成融合的原生質體,常用物理法和化學法兩種誘導方法,其遺傳物質發生了變更,是白菜細胞和甘藍細胞遺傳物質的集合,其細胞分裂方式為有絲分裂;植物體細胞雜交克服了遠緣雜交不親和的障礙。5.(2024·黑龍江哈爾濱二模)紫草素是紫草細胞的代謝產物,可作為生產治療燙傷藥物的原料。探討人員通過培育紫草細胞生產紫草素。為了獲得紫草素,某制藥公司利用植物組織培育技術,從培育的愈傷組織中提取這種有效成分。請回答下列問題:(1)培育時,通常選擇新生的芽作為外植體,這是因為

。

將離體的芽培育在人工配制的培育基上,賜予相宜的培育條件,誘導其依次產生、,最終形成完整的植株。

(2)假設紫草與另一種植物A均為二倍體藥用植物(紫草細胞中有2n條染色體,A植物細胞中有2m條染色體)。某藥物探討所擬利用植物體細胞雜交技術培育同時含有兩種有效成分的新型藥用植物。為了得到原生質體需用酶和酶去除兩植物的細胞壁,然后誘導其融合形成雜種細胞。

(3)融合形成的雜種細胞在有絲分裂后期含有條染色體。雜種細胞培育成的新型藥用植物為倍體,在這個過程中所利用的生物學原理是。

解析:(1)由于新生芽的細胞分化程度低,簡單誘導脫分化,因此組織培育時常以此作為外植體。將離體的芽培育在人工配制的培育基上,賜予相宜的培育條件,誘導其依次產生愈傷組織和叢芽,最終形成完整的植株。(2)去掉植物的細胞壁,常用纖維素酶和果膠酶處理。(3)因為紫草和植物A均為二倍體,因此融合的雜種細胞中含染色體2(n+m),有絲分裂后期的染色體數目為4(n+m)。新型藥用植物為四倍體。依據的原理是植物細胞具有全能性。答案:(1)細胞分化程度低,簡單誘導脫分化愈傷組織叢芽(2)纖維素果膠(3)4(n+m)四植物細胞具有全能性植物體細胞雜交后的遺傳物質分析(1)遺傳特性:雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質,故雜種植株具備兩種植物的遺傳特性。(2)染色體組①染色體組數=兩種植物體細胞內染色體組數之和。②植物體細胞雜交形成的雜種植株,有幾個染色體組就稱為幾倍體。考點二動物細胞培育和核移植技術1.動物細胞培育(1)地位:動物細胞工程常用的技術手段有動物細胞培育、動物細胞核移植、動物細胞融合等。其中動物細胞培育技術是其他動物細胞工程技術的基礎。(2)培育過程(3)培育條件①無菌、無毒環境②養分:除糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素之外,通常還需加入血清、血漿等一些自然成分。③相宜的溫度:36.5±0.5℃;相宜的pH:7.2～7.4。④氣體環境2.動物體細胞克隆技術(核移植技術)(1)原理:動物細胞核具有全能性。(2)核移植分類:胚胎細胞核移植和體細胞核移植。(3)核移植過程(以克隆高產奶牛為例)(4)應用①加速家畜遺傳改良進程,促進優良畜群繁育。②愛護瀕危物種。③生產醫用蛋白。④作為異種移植的供體。⑤用于組織器官的移植。1.動物細胞體外培育時,通常要在培育基中補充肯定濃度的某些物質。如圖是血清對正常細胞和癌細胞培育影響的試驗結果。(1)從該圖供應的信息可以獲得的正確結論有

。

提示:①有無血清對正常細胞培育的影響不同;②培育基中補充血清有助于正常細胞的培育;③培育基中是否補充血清對癌細胞的培育影響不大(2)動物細胞培育時為什么要加入血清?提示:因血清和血漿中含有多種維持細胞正常代謝和生長的物質,如蛋白質、氨基酸、未知的促生長因子等。因此細胞培育時,為保證細胞能順當生長和繁殖,一般需添加血清、血漿等自然成分。2.如圖為動物體細胞核移植過程流程圖,據圖回答下列問題:(1)去掉受體卵母細胞的核的目的是

。

提示:使核移植動物的遺傳物質幾乎全部來自有利用價值的動物供應的細胞核(2)核移植的供體細胞一般都選10代以內的細胞,其緣由是

。

提示:核移植時,做供核一方的一般是傳代10代以內的細胞,緣由是10代以內的細胞能保持正常的二倍體核型,遺傳物質不發生變更(3)動物體細胞核移植的難度高于胚胎細胞核移植的緣由是

。

提示:動物胚胎的細胞分化程度低,復原其全能性相對簡單,而動物體細胞分化程度高,復原其全能性特別困難題型一動物細胞培育過程及所需條件等1.下列關于動物細胞培育的敘述,正確的是(D)A.培育保留接觸抑制的細胞在培育瓶壁上可形成多層細胞B.克隆培育法培育過程中多數細胞的基因型會發生變更C.二倍體細胞的傳代培育次數通常是無限的D.惡性細胞系的細胞可進行傳代培育解析:由于細胞之間相互接觸而發生接觸抑制,細胞在培育瓶壁上只能形成單層的細胞;克隆培育法中細胞都是由一個細胞經過有絲分裂而來的,所以細胞的基因型相同,多數不會發生變更;二倍體細胞傳代培育至10代多數會死亡,只有少數的細胞能夠培育至50代以后成為細胞系,而惡性細胞系的細胞具有癌變的特點,能夠無限增殖,可以進行傳代培育。2.對某種動物的肝腫瘤細胞進行細胞培育。下列說法錯誤的是(B)A.在利用肝組織塊制備細胞懸液時,可用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理B.動物細胞培育應在含5%CO2的恒溫培育箱中進行,CO2的作用是刺激細胞呼吸C.為了防止動物細胞培育過程中細菌的污染,可向培育液中加入適量的抗生素D.在合成培育基中,通常需加入血清、血漿等自然成分解析:動物細胞培育一般用液體培育基,添加5%CO2的主要目的是調整培育液的pH,使之適合動物細胞的生存,而非刺激細胞的呼吸。3.某探討小組進行藥物試驗時,以動物細胞為材料,測定藥物對體外培育細胞的毒性,供給的細胞有甲、乙兩種,甲為骨髓瘤細胞,乙為經免疫過的正常漿細胞,請答題:(1)將數量相等的甲和乙分別置于培育瓶中培育,培育液及其他培育條件均相同且相宜。一段時間后,視察到的現象是。

(2)動物細胞培育須要滿意肯定的條件,下列有關表述正確的有(選擇填寫下列條件前的序號)。

①對培育液和培育用具進行無菌處理,在細胞培育液中添加肯定量的抗生素,定期更換培育液,這些做法都有利于供應一個無菌無毒的培育環境;②在運用合成培育基時,通常需加入血漿等自然成分;③全部動物細胞培育的相宜溫度均為36.5±0.5℃,多數哺乳動物細胞生存的相宜pH為7.0左右;④動物細胞培育所需的氣體只是O2,因為O2是細胞代謝所必需;⑤培育液中需添加肯定濃度和比例的生長素與細胞分裂素,以誘導細胞脫分化和再分化。(3)藥物試驗須要大量細胞,甲、乙看來都不適合用于試藥,理由是:

。

(4)令甲、乙細胞融合,所獲雜交細胞在體外培育條件下,具有的特點。

(5)已知癌基因X過量表達與肝腫瘤的發生親密相關,要試驗一種抗腫瘤藥物Y對乙細胞生長的影響,可將乙細胞分為A、B兩組,A組細胞培育液中加入Y藥物,B組細胞培育液中加入無菌生理鹽水,經培育后,從A、B兩組收集等量細胞,通過分別檢測X基因在A、B兩組細胞中的合成水平的差異,確定Y的藥效。

解析:(1)骨髓瘤細胞在體外培育條件下能無限增殖,漿細胞在體外(體內)培育條件下不能增殖,已知甲細胞為骨髓瘤細胞,乙細胞為漿細胞。將數量相等的甲和乙分別置于培育瓶中培育,培育液及其他培育條件均相同且相宜。一段時間后,視察到的現象是甲增多,乙不增多。(2)③細胞體外培育的相宜溫度和動物體溫相近,哺乳動物多以36.5±0.5℃為宜,多數動物細胞生存的相宜pH為7.2～7.4,③錯誤;④動物細胞培育所需的氣體主要有氧氣和二氧化碳,O2是細胞代謝所必需,二氧化碳主要維持培育液的pH,④錯誤;⑤動物細胞培育不須要添加植物激素,⑤錯誤。(3)藥物試驗須要大量細胞,甲、乙看來都不適合用于試藥,因為甲有部分基因已經發生了變異,藥物對甲的效果不肯定與正常體細胞的效果相同,乙在體外培育不能增殖,不能得到大量細胞用于試藥。(4)甲、乙細胞融合,所獲雜交細胞在體外培育條件下,具有既能增殖,又能產生專一抗體的特點。(5)已知基因X的表達與肝腫瘤的發生親密相關,而基因X的表達包括轉錄和翻譯兩個步驟,抗癌藥物Y的作用可能是抑制基因X的轉錄過程,也可能是抑制其翻譯過程,因此通過分別檢測基因X在A、B兩組細胞中的mRNA和相關蛋白質合成水平的差異,可以確定Y的藥效。答案:(1)甲增多、乙不增多(2)①②(3)甲有部分基因已經發生變異,藥物對甲的效果不肯定與對正常體細胞的效果相同;乙在體外培育不能增殖,不能得到大量細胞用于試藥(4)既能增殖又能產生專一抗體(5)mRNA和蛋白質題型二細胞核移植技術及應用4.如圖為克隆羊“多利”的培育過程示意圖。下列各項有關表述不正確的是(A)A.由于細胞核基因完全來自甲羊,所以克隆羊“多利”的性狀與甲羊完全一樣B.克隆羊“多利”的培育過程中采納的生物技術有核移植C.乙羊的去核卵細胞為重組細胞基因表達供應了細胞內的環境條件D.此過程說明高度分化的動物細胞的細胞核具有全能性解析:生物的性狀是由細胞核基因和細胞質基因共同限制的,還要受環境的影響。題中“多利”羊的細胞核基因來自甲羊,而細胞質基因來自乙羊,所以“多利”羊的性狀應與甲羊基本相同,同時受乙羊供應的質基因和環境的影響。核移植應留意的三個問題(1)克隆動物是由重組的細胞經培育而來的,該重組細胞的細胞質基因來源于受體細胞,細胞核基因來源于供應細胞核的親本,其遺傳物質來自兩個親本。(2)克隆動物絕大部分性狀與供體動物相同,少數性狀與供應卵母細胞的動物相同,與代孕動物的性狀無遺傳關系。(3)從生殖方式的角度看,動物體細胞核移植技術(克隆)屬于無性生殖,重組細胞相當于受精卵,須要動物細胞培育和胚胎工程技術的支持。考點三動物細胞融合與單克隆抗體的制備1.動物細胞融合(1)概念:兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程,也稱細胞雜交。(2)條件:須要用聚乙二醇(PEG)、滅活的病毒或電激等誘導因素。(3)原理:細胞膜的流淌性。(4)結果:形成具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞,稱為雜交細胞。(5)意義:突破了有性雜交方法的局限,使遠緣雜交成為可能。已成為探討細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物新品種培育等的重要手段,為制造單克隆抗體開拓了新途徑。2.單克隆抗體制備(1)制備過程(2)優點:特異性強、靈敏度高,并可大量制備。(3)用途:作為診斷試劑;制成“生物導彈”,用于治療疾病和運載藥物。下圖為單克隆抗體制備過程示意圖。請分析并回答問題:(1)制備過程中用到的技術有哪幾種?(至少答出兩條)。提示:動物細胞融合、動物細胞培育。(2)制備單克隆抗體至少須要經過幾次篩選?將細胞混合并誘導融合后轉到HAT培育基中培育,其目的是什么?提示:兩次。篩選獲得雜交瘤細胞。(3)通過過程③篩選得到的細胞還需進行過程④的專一性抗體檢驗,緣由是什么?提示:從小鼠體內提取的B淋巴細胞不止一種類型。題型動物細胞融合技術及單克隆抗體的制備1.關于應用動物細胞工程技術獲得單克隆抗X抗體的詳細操作步驟如下,其中對單克隆抗體制備的相關敘述中不正確的是(C)①將X抗原注入小鼠體內,獲得能產生抗X抗體的B淋巴細胞②從患骨髓瘤的小鼠體內獲得骨髓瘤細胞③利用促細胞融合因子使兩種細胞發生融合④將雜交瘤細胞注入小鼠腹腔培育⑤篩選出能產生抗X抗體的雜交瘤細胞⑥從腹水中提取抗體A.試驗依次應當是①②③⑤④⑥B.④過程中產生多個雜交瘤細胞也為克隆C.③過程獲得的細胞均可無限增殖D.③到⑤的過程中通常要經過兩次篩選解析:③過程獲得的細胞不都能無限增殖,如B淋巴細胞自身融合的細胞不能無限增殖,因此還須要用選擇培育基進行篩選。2.下圖為某同學依據雜交瘤技術的方法,設計生產破傷風桿菌抗體的試驗方案。請據圖回答下列問題:(1)制備單克隆抗體的過程中用到的動物細胞工程的技術手段有和。

(2)制備單克隆抗體的免疫學基本原理是

。

(3)該方案能達到預期效果嗎?,緣由是

。

(4)圖中過程②中常用作為誘導劑。假如能勝利獲得志向的雜交瘤細胞,該細胞的特點是

(答兩點)。

(5)破傷風桿菌的抗體最終可從