届人教版一轮复习选修1第十单元第37讲细胞工程 教案Word文档下载推荐.docx

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利用茎尖、根尖等无毒组织进行微型繁殖。

（3）培育人工种子：

可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。

（4）作物新品种的培育

（5）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。

1．判断常考语句，澄清易混易错

（1）棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞的全能性（　√　）

（2）植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性（　×

　）

（3）愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的（　×

（4）利用物理法或化学法可以直接将两个植物细胞进行诱导融合（　×

（5）再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志（　√　）

2．分析命题热图，明确答题要点

如图表示的是植物体细胞杂交流程示意图。

请据图思考下列问题：

（1）a表示什么过程？

该过程为什么使用纤维素酶和果胶酶？

提示　a表示去除细胞壁获得具有活力的原生质体，由于细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以需要使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。

（2）b表示什么过程？

该过程的原理是什么？

提示　b表示原生质体的融合，其原理是细胞膜具有一定的流动性。

（3）诱导b融合的方法有哪些？

提示　物理法和化学法。

物理法包括离心、振动、电激等；

化学法一般用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。

命题点一　植物组织培养过程分析

1．某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉，其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”。

下列有关叙述错误的是（　　）

A．消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害

B．在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞

C．出芽是细胞再分化的结果，受基因选择性表达的调控

D．生根时，培养基通常应含α－萘乙酸等生长素类调节剂

答案　B

解析　植物组织培养中消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对培养材料的伤害；

植物体细胞的杂交需先除去细胞壁得到原生质体，再在细胞融合诱导剂作用下获得染色体加倍的细胞；

细胞分化的实质是基因的选择性表达；

植物组织培养过程中，生根阶段的培养基中通常应含有生长素类调节剂。

2．下图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列叙述不正确的是（　　）

A．该途径依据的原理是植物细胞具有全能性

B．过程①需控制好培养基中植物激素的比例

C．经过程①后细胞的形态和结构发生了变化

D．过程③需使用液体培养基，有利于细胞增殖

答案　A

解析　该过程是为了得到细胞群及细胞产物，依据的原理是植物组织培养，没有体现细胞的全能性，A错误；

过程①为脱分化，在培养基中应加入适量的生长素和细胞分裂素，B正确；

愈伤组织是无定形的薄壁细胞，所以经过程①细胞的形态和结构发生了明显变化，C正确；

过程③是细胞大量增殖的过程，需要液体培养基，D正确。

1．植物组织培养中生长素和细胞分裂素的比值与效果

生长素/细胞分裂素的比值

作用效果

比值高时

促进根分化、抑制芽形成

比值低时

促进芽分化、抑制根形成

比值适中

促进愈伤组织形成

2.植物组织培养中光照的使用

脱分化阶段不需要给予光照，再分化阶段需要给予光照，以利于叶绿素的形成。

命题点二　植物体细胞杂交过程分析

3．“白菜—甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、耐热性强和易于储藏等优点。

如图是“白菜—甘蓝”的杂交过程示意图。

以下说法正确的是（　　）

A．除去细胞壁形成原生质体，可运用的酶是纤维素酶、淀粉酶和果胶酶

B．通常可诱导上述原生质体相互融合的方法是PEG和灭活的病毒诱导

C．杂种细胞形成的标志是诱导产生了新的细胞壁

D．愈伤组织形成“白菜—甘蓝”植物体必须经过脱分化和再分化两个过程

答案　C

解析　除去细胞壁的酶有纤维素酶和果胶酶；

诱导植物原生质体融合不能用灭活的病毒；

杂种细胞形成的标志是诱导产生了新的细胞壁；

愈伤组织形成“白菜—甘蓝”植物体属于再分化过程。

4．科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株，为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质，其培育过程如图所示，请据图回答下列问题：

（1）植物体细胞杂交依据的生物学原理有________________________________。

（2）过程①常用的酶是____________________，细胞融合完成的标志是__________________。

（3）植物原生质体融合过程常利用化学试剂____________诱导融合，在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面荧光的不同可观察到__________种不同的原生质体（只考虑细胞两两融合的情况），当观察到______________________________________时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。

（4）过程③和过程④依次为______________________________________________________，

过程④中的培养基常添加的植物激素是__________________________。

（5）若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含______条染色体。

若杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于____________植株。

答案　

（1）细胞膜的流动性、植物细胞的全能性　

（2）纤维素酶和果胶酶　再生出新的细胞壁　（3）聚乙二醇（或PEG）　3　融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光

（4）脱分化和再分化　生长素和细胞分裂素　（5）2（m＋n）　单倍体

解析　

（1）植物体细胞杂交包括原生质体融合和培育杂种植株两大步骤，两者的原理分别是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。

（2）去除细胞壁常用的酶是纤维素酶和果胶酶，细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁。

（3）化学促融剂是聚乙二醇，两两融合的原生质体有三种：

番茄—番茄、马铃薯—番茄、马铃薯—马铃薯，其中杂种细胞的细胞表面有两种颜色的荧光。

（4）过程③和过程④分别表示脱分化和再分化，诱导细胞分化所用的植物激素主要是生长素和细胞分裂素。

（5）“番茄—马铃薯”体细胞有m＋n条染色体，有丝分裂后期染色体数目加倍；

由配子发育成的个体均为单倍体。

植物有性生殖与体细胞杂交中遗传物质变化的区别

若两个不同品种的植物细胞A、B进行融合，A含有2X条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb；

B含有2Y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则：

（1）植物体细胞杂交获得的新植株应为四倍体，体细胞中染色体数为2X＋2Y，基因型为AabbccDd，从中不难看出，体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管是染色体数、基因型还是染色体组都采用直接相加的方法。

（2）植物有性杂交获得的子代细胞中染色体数为X＋Y、基因为AbcD或abcD或Abcd或abcd，即先减半再相加。

考点二　动物细胞培养与体细胞克隆

1．动物细胞培养

细胞增殖。

（2）培养条件

①无菌、无毒的环境：

对培养液和所有培养用具进行无菌处理，添加抗生素，定期更换培养液以清除代谢产物。

②营养：

除正常的有机和无机营养外，通常需加入血清、血浆等一些天然成分。

③适宜的温度和pH：

温度为36.5±

0.5_℃（哺乳动物），pH为7.2～7.4。

④气体环境：

含95%空气加5%CO2的混合气体。

（3）动物细胞的培养过程

（4）应用：

生物制品的生产、检测有毒物质、医学研究。

特别提醒　①动物细胞培养过程所用的培养基一般是液体培养基。

②动物细胞培养时选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培养，因为其分化程度低，增殖能力强，更易于培养。

③动物细胞培养过程中两次用到胰蛋白酶，第一次的作用是将剪碎的组织分散成单个细胞；

第二次是将贴壁细胞从瓶壁上分离下来，目的是避免动物细胞的接触抑制现象。

④动物细胞培养时加入CO2的主要作用是维持培养液的pH；

O2的作用是促进细胞有氧呼吸。

2．动物体细胞核移植技术和克隆动物

动物体细胞核具有全能性。

（3）结果：

产生新个体。

①加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；

②保护濒危物种；

③生产医用蛋白；

④作为异种移植的供体；

⑤用于组织器官的移植。

特别提醒　

（1）核移植时选MⅡ期卵母细胞的原因有：

①此类细胞体积大，易于操作；

②卵黄多，可为发育提供充足的营养；

③卵母细胞的细胞质中存在激发细胞核全能性表达的物质。

（2）克隆动物是由重组细胞经培养而来的，该重组细胞的细胞质基因来源于受体细胞，细胞核基因来源于供体细胞的细胞核，所以克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数性状与提供卵母细胞的动物相同，与代孕动物的性状无遗传关系。

（3）动物体细胞核移植技术（克隆）从生殖方式的角度看属于无性生殖，需要动物细胞培养和胚胎工程技术的支持。

（1）制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理（　×

（2）肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸（　×

（3）与“多利”羊等克隆哺乳动物相关的技术有胚胎移植、细胞培养和核移植技术（　√　）

（4）植物原生质体融合和动物细胞融合原理是相同的（　√　）

（5）动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用相同（　×

如图为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线，图中B、E两点表示经筛选、分装后继续培养。

据图分析：

（1）原代培养和传代培养的分界点是哪个？

提示　B点之前的培养称为原代培养，之后的培养称为传代培养。

（2）AB段和DE段繁殖速度缓慢的原因是什么？

提示　发生了接触抑制。

（3）E点后的细胞大多数具有异倍体核型，这样的细胞有什么特点？

提示　E点后的细胞属于细胞系，能无限增殖。

命题点一　动物细胞培养过程的考查

1．某研究小组为测定某种药物对体外培养细胞的毒性，准备对某种动物的肝肿瘤细胞（甲）和正常肝细胞（乙）进行动物细胞培养。

下列叙述正确的是（　　）

A．制备肝细胞悬液时，可用胃蛋白酶处理肝组织块

B．恒温培养箱中的CO2浓度维持在5%左右，以促进细胞呼吸

C．为了保证细胞培养所需的无毒环境，需大量添加各种抗生素

D．本实验应设置对照实验，以检测药物对甲、乙细胞的毒性大小

答案　D

解析　在利用肝组织块制备肝细胞悬液时，常用胰蛋白酶，不能使用胃蛋白酶，因为胃蛋白酶需要在强酸环境下才能起作用，但这样的环境不适于细胞生存，A错误；

细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是维持培养液的pH，B错误；

抗生素是用来杀菌的，不是杀病毒的，C错误；

本实验应设置对照实验，用添加药物的培养液分别培养甲、乙细胞，根据变异细胞占培养细胞的比例，以检测药物对甲、乙的毒性大小，D正确。

2．用动、植物体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是（　　）

A．都需用CO2培养箱

B．都必须用液体培养基

C．都要在无菌条件下进行

D．都可体现细胞的全能性

解析　动物细胞培养需要用CO2培养箱，但植物细胞培养不需要用CO2培养箱，A错误；

动物细胞培养必须用液体培养基，而植物组织培养需要用固体培养基，B错误；

动、植物细胞培养都要在严格的无菌条件下进行，C正确；

植物细胞培养能体现细胞的全能性，而动物细胞培养的原理是细胞增殖，不能体现全能性，D错误。

关于动物细胞培养的两组概念辨析

（1）细胞贴壁和接触抑制：

悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。

当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。

（2）原代培养与传代培养

①原代培养：

细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养。

原代培养的细胞核型正常。

②传代培养：

原代培养的细胞由于空间不足或细胞密度过大导致营养枯竭，影响细胞的生长，因此需要重新用胰蛋白酶等处理，进行分瓶扩大培养，即传代培养。

一般情况下，细胞传至10～50代后，出现核型异常，细胞增殖会明显减缓，甚至完全死亡。

命题点二　动物体细胞核移植的过程分析

3．如图所示为哺乳动物生殖的过程，其中b为卵细胞，c为体细胞。

下列叙述中不正确的是（　　）

A．形成动物①②的过程分别属于有性生殖和无性生殖

B．产生动物②的过程中可发生基因突变、基因重组等

C．动物②的产生表明动物细胞的细胞核具有全能性

D．a、b、c细胞的形成过程，仅c细胞为有丝分裂

解析　动物①通过受精作用形成，属于有性生殖，动物②通过细胞核移植技术形成，利用的原理是动物细胞的细胞核具有全能性，形成动物②的过程属于无性生殖，A、C正确；

a、b细胞分别由精原细胞和卵原细胞通过减数分裂形成，c细胞是体细胞，通过有丝分裂形成，D正确；

产生动物②的过程中并没有发生基因重组，故B错误。

4．（2015·

安徽，31Ⅱ）科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如图所示：

（1）由过程①获得的A为_________________________________________________。

（2）在核移植之前，必须先去掉受体卵母细胞的核，目的是__________________________

______________________________________________。

受体应选用________期卵母细胞。

（3）进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生_________________，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。

（4）采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）含目的基因的表达载体　

（2）保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞　MⅡ

（3）免疫排斥反应　（4）整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养

解析　

（1）根据题意可知，要将人凝血因子IX基因导入绵羊胎儿成纤维细胞，必须构建基因表达载体，所以由过程①获得的A为基因表达载体。

（2）在核移植之前，保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞，必须先去掉受体卵母细胞的核。

受体应选用减数第二次分裂中（MⅡ中）期卵母细胞。

（3）进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。

（4）采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养。

动物细胞培养与动物体细胞核移植的比较

项目

动物细胞培养

动物体细胞核移植

原理

细胞增殖

动物细胞核的全能性

过程

结果

获得细胞群

获得与供体遗传物质基本相同的个体

考点三　动物细胞融合与单克隆抗体的制备

1．动物细胞融合

细胞膜的流动性。

（2）融合方法：

聚乙二醇（PEG）、灭活的病毒、电激等。

突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能，也为制造单克隆抗体开辟了新途径。

特别提醒　动物细胞融合与植物体细胞杂交的三点不同

①融合前的处理不同：

植物体细胞杂交用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁，制备原生质体才能融合，而动物细胞可以直接融合。

②诱导方式不同：

相比植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方式是用灭活的病毒处理。

③目的不同：

植物体细胞杂交的目的是为了培育杂种植株；

动物细胞融合只是为了获得杂种细胞。

2．单克隆抗体

（1）制备过程

（2）优点：

特异性强、灵敏度高，可大量制备。

（3）用途：

作为诊断试剂；

用于治疗疾病和运载药物。

（1）可以用灭活的病毒促进动物细胞融合，而不能促进植物细胞融合（　√　）

（2）小鼠骨髓瘤细胞的染色体数为40，B淋巴细胞的染色体数为46，融合后形成的杂交瘤细胞DNA分子数为86（　×

（3）杂交瘤细胞进行体内培养，是为了获得能产生单克隆抗体的胚胎（　×

（4）体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体（　×

（5）B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞融合后有三种细胞类型（若仅考虑两两融合的情况）（　√　）

下图为单克隆抗体制备流程（顺序已被打乱），请据图分析：

（1）图中B注射的物质是什么？

其目的是什么？

提示　注射特定抗原；

目的是刺激机体发生免疫应答，从而产生效应B细胞（浆细胞）。

（2）在获取C细胞的过程中，筛选淘汰了哪些细胞？

提示　未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞（“BB”细胞、“瘤瘤”细胞）都会被淘汰，只有融合的杂交瘤细胞（“B瘤”细胞）才能生长。

（3）C细胞有什么特点？

提示　既能无限增殖，又能产生特定的抗体。

（4）请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。

提示　

命题点　单克隆抗体的制备过程分析

1．关于下面制备单克隆抗体过程示意图的叙述，不正确的是（　　）

A．①表示已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞均是从小鼠的脾脏中提取的

B．②促进细胞融合的方法可以利用聚乙二醇作介导

C．④中的筛选是通过抗原—抗体反应进行的

D．⑤可以无限增殖

解析　已免疫的B淋巴细胞可以从小鼠的脾脏中提取，也可以从血浆中提取，骨髓瘤细胞是从小鼠的骨髓中提取的。

单克隆抗体是利用已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞得到的，融合方法可以用化学方法——聚乙二醇，生物方法——灭活的病毒等。

如果要筛选能产生特定抗体的细胞群，可以通过检测抗原—抗体反应，如果有反应说明产生了抗体。

融合细胞具有双亲的特点，既能无限增殖又能产生单一抗体。

2．（2016·

潍坊期末）鼠源单克隆抗体用于疾病的治疗时，易发生不良反应，科学家通过对鼠和人控制抗体产生的基因进行拼接。

实现了对鼠源单克隆抗体的改造，生产出对人体不良反应小、效果更好的单克隆抗体。

请回答：

（1）鼠源单克隆抗体是将经过免疫的小鼠________细胞与骨髓瘤细胞融合，然后筛选出____________________________________的杂交瘤细胞，并通过体内或体外培养生产的抗体。

（2）动物细胞融合常用__________________诱导，细胞融合体现了细胞膜的________。

在体外培养杂交瘤细胞时，培养液中通常加入________等天然成分，将其置于95%空气加5%CO2的气体环境中，CO2的作用是__________________________________。

（3）基因拼接用到的工具有______________________和________。

（4）单克隆抗体的优点是______________________________________________________。

答案　

（1）B淋巴　既能无限增殖，又能产生所需抗体

（2）灭活的病毒（聚乙二醇）　流动性　血清（血浆）　维持培养液的pH

（3）限制性核酸内切酶（限制酶）　DNA连接酶

（4）特异性强，灵敏度高

解析　

（1）单克隆抗体是将经过免疫的小鼠B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，然后筛选出既能无限增殖又能产生所需抗体的杂交瘤细胞予以培养，使其大量产生抗体。

（2）动物细胞融合常用灭活的病毒作诱导剂，细胞融合体现了细胞膜的流动性特点；

动物细胞培养时，常需加入血清、血浆等天然成分，培养时需通入5%CO2及95%空气，

其中加CO2的目的是调节培养液的pH。

（3）基因拼接需限制性核酸内切酶及DNA连接酶。

（4）单克隆抗体的特点是特异性更强，灵敏度更高。

制备单克隆抗体过程中两次筛选的方法及目的

第一次筛选

第二次筛选

筛选

原因

诱导融合后得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞

由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以需经过选择性培养

方法

用特定的选择培养基筛选：

未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞（“BB”细胞、“瘤瘤”细胞）都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞（“B瘤”细胞）才能生长

用多孔培养皿培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群

目的

得到杂交瘤细胞

得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞

[构建知识网络]

[必背答题语句]

1．植物组织培养的过程主要包括脱分化和再分化两个阶段，脱分化的结果是形成愈伤组织，再分化的结果是形成根和芽。

2．植物体细胞杂交需要用酶解法制备原生质体，所用的酶包括纤维素酶和果胶酶。

3．无论是植物体细胞杂交还是动物细胞融合，都需要诱导。

4．植物组织培养需要各种营养成分和植物激素，动物细胞培养也需要各种营养成分及血清。

5．植物体细胞杂交可用于作物育种，动物细胞融合可用于单克隆抗体的制备。

6．产生单克隆抗体的细胞是杂交瘤细胞，它既能产生单克隆抗体又能无限增殖。

重温高考　演练模拟

1．下列有关细胞工程的叙述，正确的是（　　）

A．PEG是促细胞融合剂，可直接诱导植物细胞融合

B．用原生质体制备人工种子，要防止细胞破裂

C．骨髓瘤细胞经免疫处理，可直接获得单克隆抗体

D．核移植克隆的动物，其线粒体DNA来自供卵母体

解析　PEG是促细胞融合剂，但植物细胞不能直接融合，需先去壁形成原生质体才能融合，A错误；

制备人工种子应用完整的植物细胞，不需制备原