2018一轮复习细胞工程专题

细胞工程 指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法 通过某种工程学手段 在细胞整体水平或细胞器水平上 按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术 根据操作对象的不同 可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域 应用的原理和方法 研究的水平 研究的目的 分类 知识点一植物细胞工程 一 植物组织培养 1 定义 生物体的细胞具有发育成完整个体的潜能的特性 2 原因 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套 都有发育成为完整个体所必需的 3 差异 1 受精卵的全能性最高 2 受精卵分化后的细胞中 体细胞的全能性比生殖细胞的低 植物细胞的全能性 4 大小 遗传物质 全部基因 1 植物细胞全能性的必要条件 离体 完全营养和激素 无菌条件和光照 2 脱分化的目的 3 决定脱分化和再分化的关键因素是 表现出全能性 4 整个过程严格无菌操作的原因是 避免污染 因为一些微生物的代谢生长比未分化的细胞快 离体的植物器官 组织或细胞 愈伤组织 胚状体或丛芽 植物体 外植体 脱分化 避光 植物激素 细胞分裂素 生长素 再分化 光照 植物组织培养 关键词 外植体 脱分化 再分化 愈伤组织 排列疏松 高度液泡化的薄壁细胞团 生长素和细胞分裂素用量的比例对器官的发生起决定作用 植物组织培养的培养基 无机营养成分 N P K等大量元素及部分微量元素 水有机营养成分 蔗糖 维生素和氨基酸激素 生长素 细胞分裂素和赤霉素琼脂 凝固剂PH值 5 0 6 0 P36 植物组织培养条件 离体 含有全部营养成分的培养基 一定的温度 适合的PH 空气 无菌环境 适时光照等 植物组织培养的优点 P38 无性繁殖 保持优良品种的遗传特性 高效快速地实现种苗的大量繁殖 应用 试管苗的快速繁殖 作物脱毒 生产人工种子 1 微型繁殖 1 微型繁殖技术 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 2 作物脱毒 1 材料 植物分生区 茎尖 的病毒极少 甚至无病毒 2 脱毒苗 切取茎尖进行 再生的植株就有可能不带病毒 从而获得脱毒苗 3 优点 使农作物不会或极少感染病毒 提高作物的产量和品质 植物细胞工程的实际应用 组织培养 3 神奇的人工种子 1 优点 后代无性状分离不受气候 季节和地域限制 2 技术 植物组织培养 3 结构 人工薄膜包装胚状体或不定芽或顶芽或腋芽 植物细胞工程的实际应用 P39 人工种皮要求 1 能透水 透气 含有各种营养成分 2 含有农药 杀虫剂3 含有生长调节剂4 可添加有益菌 如根瘤菌 4 单倍体育种方法 花药离体培养5 突变体的利用 组培过程中细胞易突变 6 生产蛋白质 脂肪 糖类 药物 香料 生物碱等 2011 江苏 下列有关植物组织培养的叙述 正确的是A 愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞B 二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株C 用人工薄膜将胚状体 愈伤组织等分别包装可制成人工种子D 植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得 D 2010年新课标全国高考 请回答 1 植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴 该技术可以保持品种的 繁殖种苗的速 离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养 最终能够形成完整的植株 说明该叶肉细胞具有该植物的全部 2 把试管苗转接到新的培养基上时 需要在超净工作台上进行 其原因是避免的污染 3 微型繁殖过程中 适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗 而与配比适宜时可促进芽的增殖 若要抑制试管苗的生长 促使愈伤组织产生和生长 需要使用的生长调节剂是 脱落酸 2 4 D 遗传特性 快 遗传信息 微生物 生根 细胞分裂素 2 4 D 4 将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后 单株鲜重和光合作用强度的变化如图 据图分析 随着培养基中蔗糖浓度的增加 光合作用强度的变化趋势是 单株鲜重的变化趋势是 据图判断 培养基中不含蔗糖时 试管苗光合作用产生的有机物的量 能 不能 满足自身最佳生长的需要 5 据图推测 若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用强度 应 降低 增加 培养基中蔗糖浓度 以便提高试管苗的自养能力 逐渐减小 先增加后下降 不能 降低 二 植物体细胞杂交技术 1 定义 将不同种植物的体细胞 在一定条件下融合成杂种细胞 并把杂种细胞培育成新的植物体的方法 2 优势 与有性杂交方法比较 克服远缘杂交不亲和的障碍 P36 原理 原理 3 植物体细胞杂交过程示意图 1 过程 为去除获得具有活力的原生质体 常用方法是酶解法 所用到的酶是 2 过程 是原生质体的融合 人工诱导的物理方法包等 化学方法一般用作诱导剂 3 过程 是原生质体融合后再生出 这是原生质体融合成功的标志 与过程 密切相关的具有单层膜结构的细胞器为 涉及的分裂方式为 细胞壁 纤维素酶和果胶酶 离心 振动 电刺激 聚乙二醇 细胞壁 细胞膜的流动性 植物细胞的全能性 高尔基体 脱分化 再分化 有丝分裂 2013 天津高考 花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病 野生黑芥具有黑腐病的抗性基因 用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化 并丧失再生能力 再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合 以获得抗黑腐病杂种植株 流程如下图 据图回答下列问题 1 过程 所需的酶是 2 过程 后 在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的存在 这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志 三维P229 纤维素酶和果胶酶 叶绿体 3 原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压 其作用是 原生质体经过再生 进而分裂和脱分化形成愈伤组织 4 若分析再生植株的染色体变异类型 应剪取再生植株和植株的根尖 通过 染色和制片等过程制成装片 然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目 保持原生质体完整性 细胞壁 双亲 或花椰菜和黑芥 解离 漂洗 5 采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA进行PCR扩增 得到两亲本的差异性条带 可用于杂种植株的鉴定 下图是用该引物对双亲及再生植株1 4进行PCR扩增的结果 据图判断 再生植株1 4中一定是杂种植株的有 6 对杂种植株进行接种实验 可筛选出具有高抗性的杂种植株 1 2 4 黑腐病菌 白菜 甘蓝 是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种 它具有生长周期短 耐热性强和易储存等优点 图是 白菜 甘蓝 的杂交过程示意图 请据图回答 1 在上述方法中 除去细胞壁的方法是 2 图中原生质体A和原生质体B能融合形成一个杂种细胞 所依据的生物学原理是 3 通常情况下 白菜和甘蓝杂交是不成功的 原因是 纤维酶和果胶酶处理 细胞膜的流动性 存在生殖隔离 2X 4 若白菜细胞中含2X条染色体 甘蓝细胞中含2Y条染色体 则杂种细胞中染色体数为 发育成的植株倍体 5 若白菜和甘蓝的基因型分别为AaBB ccDd 通过细胞工程可获得哪几种基因型的融合细胞 2X 2X 2Y AAaaBBBBccccDDddAaccBBDd 四 白菜 甘蓝 是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种 它具有生长周期短 耐热性强和易储存等优点 图是 白菜 甘蓝 的杂交过程示意图 请据图回答 一动物细胞培养 就是从动物机体中取出相关组织 将它分散成单个细胞 然后放在适宜的培养基中 让这些细胞生长和繁殖 1 概念和应用 细胞增殖 知识点二动物细胞工程 P44 2 操作流程 胰蛋白酶 细胞悬液 原代培养 胰蛋白酶 1 细胞贴壁 悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上 单层 要求 培养瓶或培养皿的内表面光滑 无毒 易于贴附 2 接触抑制 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 动物细胞培养特点 贴壁生长 接触抑制 3 原代培养 动物组织消化后的初次培养 4 传代培养 贴满瓶壁的细胞 出现接触抑制后 需要重新用胰蛋白酶等处理 然后分瓶培养 让细胞继续增殖 动物胚胎或幼龄动物组织块 或胶原蛋白酶 贴壁生长接触抑制 洗涤 稀释 分离 1 无菌 无毒的环境 无菌处理 添加一定量的抗生素 定期更换培养液 2 营养 葡萄糖 氨基酸 促生长因子 无机盐 维生素 微量元素等 血清 血浆 3 温度和PH温度36 5 0 5度 pH7 2 7 4 4 气体环境O2和CO2 95 空气和5 CO2 3 动物细胞培养条件 保证细胞顺利的生长增殖 O2 细胞代谢所必需 CO2 维持培养液的PH 课本P46 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织 植物幼嫩部位或花药等 取材 葡萄糖 氨基酸 无机盐 维生素 促生长因子 动物血清等 水 矿质元素 维生素 蔗糖 氨基酸 琼脂 植物激素 成分 液体培养基 固体或半固体培养基 类型 培养基 细胞增殖 植物细胞全能性 理论基础 动物细胞培养 植物组织培养 项目 新的细胞系或细胞株 不形成个体 不体现全能性 新的组织或植株个体 可以体现全能性 结果 过程 动物细胞培养 植物组织培养 项目 两技术手段培养过程中细胞都进行有丝分裂 都是无性繁殖 都可称克隆 都不涉及减数分裂 均为无菌操作 需要适宜的温度 pH等条件 相同点 蛋白质生物制品的生产 皮肤移植材料的培育 检测有毒物质 生理 病理 药理学研究 植株快速繁殖 脱毒植株的培育 人工种子 生产药物 杀虫剂等 转基因植物的培育 目的 动物细胞培养 植物组织培养 项目 三维P227易误提醒 1 概念 将动物的一个细胞的细胞核 移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中 使其重组并发育成一个新的胚胎 这个新的胚胎最终发育成动物个体 核移植 难度高 二 动物体细胞核移植技术 细胞分化程度低 恢复全能性容易 用核移植的方法得到的动物称为克隆动物 供体 受体 结果 动物细胞核的全能性 课本P47 二 动物体细胞核移植技术和克隆动物1 原理 动物细胞核的 2 供体和受体 1 供体细胞 一般选优良动物的传代 以内的细胞 2 受体细胞 去核的 全能性 10代 减数第二次分裂中期的卵母细胞 3 过程 细胞培养 重组细胞 去核 供体 三 动物细胞融合 细胞杂交 1 概念 指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程 2 结果 形成单核的杂交细胞 3 原理 细胞膜的流动性 4 诱导因素 物理法 离心 振动 电激 化学法 聚乙二醇 PEG 生物法 灭活的病毒 5 过程 膜融合 质融合 核融合 通过有丝分裂进行核融合 动物细胞融合成功的标志 核融合 P52 6 意义 克服远缘杂交不亲和的障碍 7 应用 成为研究细胞遗传 细胞免疫 肿瘤和生物新品种培育等的重要手段特别是利用杂交瘤技术制造单克隆抗体 A 野生夏菊和栽培秋菊自然杂交后是四倍体 属于同一物种B 过程常选择酶解法去壁 一般在低渗溶液中进行C 过程有关的细胞器只有高尔基体比较活跃D d植株含有夏菊和秋菊的遗传物质 D 为了培育菊花新品种 科学家利用二倍体野生夏菊和六倍体栽培秋菊进行杂交 培育过程如图所示 下列有关叙述正确的是 解析 夏菊和秋菊二者存在生殖隔离 二者属于不同物种 酶解后形成的原生质体没有细胞壁 在低渗溶液中会出现吸水涨破的现象 过程属于形成新细胞壁的过程 细胞中线粒体和高尔基体都比较活跃 d植株属于杂种植株 含有亲本夏菊和秋菊的遗传物质 四制备单克隆抗体 1 常规抗体获得的方法及其特点 利用产生特异性抗体的功能 利用无限增殖的特性 利用技术将两种细胞融合获得杂交瘤细胞 利用技术大量培养杂交瘤细胞 B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 动物细胞融合 动物细胞培养 2 单克隆抗体制备的原理 前提是 免疫的动物 抗原侵入机体 引发体液免疫 B淋巴细胞受抗原刺激后 可以产生抗体 每一个淋巴细胞只能产生一种抗体 B淋巴细胞不能无限增殖 B淋巴细胞 浆细胞 能产生抗体 但不能无限增殖 骨髓瘤细胞不能产生抗体 但能无限增殖 融合形成的杂交瘤细胞既能产生专一性抗体 又能无限增殖 单克隆抗体 杂交细胞 杂交瘤细胞 特异性杂交瘤细胞 杂交瘤细胞系 提取 动物细胞融合技术 动物细胞培养技术 单克隆抗体的制备过程 特点 既能产生专一抗体又能大量繁殖 特点 特异性强灵敏度高可大量制备 免疫小鼠 骨髓瘤细胞 细胞融合是随机的且融合率达不到100 选择培养基 抗体检测 6 单克隆抗体的应用 特异性强 灵敏度高 并可大量制备 最广泛的用途是作为体外诊断试剂 准确识别各种抗原物质 并与特异性结合优点 准确 高效 简易 快速 用于 运载药物 制成 生物导弹 治疗疾病 主要用于癌症治疗 5 单克隆抗体的特点 2 混淆单克隆抗体制备中两次筛选的目的 三维P229易误提醒 2013 海南高考 单纯疱疹病毒I型 HSV I 可引起水泡性口唇炎 利用杂交瘤技术制备出抗HSV 1的单克隆抗体可快速检测HSV I 回答下列问题 1 在制备抗HSV 1的单克隆抗体的过程中 先给小鼠注射一种纯化的HSV 1蛋白 一段时间后 若小鼠血清中抗 的抗体检测呈阳性 说明小鼠体内产生了 反应 再从小鼠的 中获取B淋巴细胞 将该B淋巴细胞与小鼠的 细胞融合 再经过筛选 检测 最终可获得所需的杂交瘤细胞 该细胞具有的特点是 HSV 1蛋白 体液免疫 脾脏 骨髓瘤 能无限增殖且可产生专一抗体 2 若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体 可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的 中使其增殖 再从 中提取 纯化获得 3 通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种HSV I蛋白 其原因是该抗体具有 和 等特性 腹腔 腹水 特异性强 灵敏度高 2014新课标I卷 40 15分 某研究者用抗原 A 分别免疫3只同种小鼠 X Y和Z 每只小鼠免疫5次 每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价 能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数 结果如下图所示 若要制备杂交瘤细胞 需取免疫后小鼠的B淋巴细胞 染色体数目40条 并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞 染色体数目60条 按一定比例加入试管中 再加入聚乙二醇诱导细胞融合 经筛选培养及抗体检测 得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞 回答下列问题 1 制备融合所需的B淋巴细胞时 所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16000以上 则小鼠最少需要经过次免疫后才能有符合要求的 达到要求后的X Y Z这3只免疫小鼠中 最适合用于制备B淋巴细胞的是小鼠 理由是 2 细胞融合实验完成后 融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外 可能还有 体系中出现多种类型细胞的原因是 3 杂交瘤细胞中有个细胞核 染色体数目最多是条 4 未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活 原因是 1 四YY小鼠的B淋巴细胞产生抗体数量较多 2 杂交瘤细胞自身融合产物 B淋巴细胞自身融合产物细胞融合不具有特异性 在诱导剂的作用下 相同种类和不同种类的细胞均可以融合 3 1100 4 B淋巴细胞高度分化 不能恶性增殖 不可能渡过原代培养和传代培养过程中的两次危机 江苏卷 关于现代生物技术应用的叙述 错误的是A 蛋白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质B 体细胞杂交技术可以用于克隆动物和制备单克隆抗体C 植物组