【步步高】高考生物一轮复习 第十单元 第34讲克隆技术学案 浙科版.doc

第34讲克隆技术考纲要求1.植物的克隆()。2.动物的克隆()。考点一聚焦植物组织培养技术1梳理植物组织培养程序配制培养基：配制含有适当营养物质和植物生长调节剂的半固体培养基。切取消毒的组织块。获得愈伤组织：由相对没有分化的活的薄壁细胞团组成的新生组织。诱导新植株2写出全能性表达的条件(1)离体、无菌；(2)一定的营养物质；(3)植物生长调节剂。易错警示植物组织培养易错点(1)幼嫩的组织脱分化较为容易，如茎尖、根尖、形成层细胞易脱分化，而植物的茎、叶和成熟的组织则较难。(2)对外植体要进行消毒处理，而对各种器械要彻底灭菌。(3)植物组织培养中用到的有机碳源一般为蔗糖，用葡萄糖也可以，但后者的成本高。(4)不同细胞的全能性不同，具体表现为：受精卵生殖细胞体细胞，离体细胞的全能性表达与分化程度呈负相关，但生殖细胞特殊。(5)脱分化形成愈伤组织的过程不需要光，再分化过程需要光，因为愈伤组织利用有机营养成分，而试管苗需要进行光合作用以自养。(6)植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素不同，因为培养的目的不同(生根或生芽)。1下列有关细胞全能性的叙述，不正确的是()a受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高b生物体内的体细胞由于细胞分化，全能性不能表达c卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性最高d植物细胞在一定条件下离体培养能表现出全能性答案c解析受精卵是个体发育的起点，在自然条件下，通过细胞的分裂、分化形成完整的个体，所以全能性最高；体细胞都是由受精卵通过有丝分裂形成的，都含有发育成完整个体所必需的全部基因，理论上讲都应该具有全能性，但由于细胞分化，基因在不同的细胞中选择性表达，因而体细胞并没有表现出全能性；卵细胞在一定条件下，可以发育成新个体，但与受精卵不同，卵细胞的分化程度很高；分化的植物细胞尽管具有全能性，但要表达必须在一定条件下离体培养。2下图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接入试管后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题：(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括_和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和_两类植物激素。(2)此过程依据的原理是_。a和b阶段主要进行的分裂方式是_，b阶段除了细胞分裂外，还进行细胞_等。(3)此过程需要无菌操作，主要是指对_进行灭菌消毒。b阶段需要光照，原因是_。(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因_的结果。答案(1)无机物生长素(2)植物细胞的全能性有丝分裂分化(3)培养基芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件(4)选择性表达解析植物组织培养是用离体的植物组织、器官或细胞接种到经消毒灭菌的培养基中，培养基含有供组织细胞生长发育所需要的无机物和小分子有机物，还有供调节细胞分裂、分化和再分化的细胞分裂素和生长素。由外植体发育成试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织经细胞有丝分裂和分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。1脱分化和再分化的比较比较内容脱分化再分化过程外植体愈伤组织愈伤组织幼苗形成体特点排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞有根、芽需要条件a.离体b.适宜的营养c.生长素/细胞分裂素的比例适中d.不需光a.离体b.适宜的营养c.生长素/细胞分裂素的比例高或低诱导生根或生芽d.光照2植物组织培养考点二植物克隆技术及应用1原生质体培养植物细胞原生质体新植株2说出植物克隆技术的应用(1)转基因植株培育。(2)细胞次生代谢产物的生产。(3)单倍体育种。(4)诱发、筛选突变体。易错警示植物细胞工程易错点(1)对植物体细胞杂交和有性杂交辨析不清植物体细胞杂交：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，其基因型为ccdd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2x2y，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。植物有性杂交的结果：子代细胞中染色体数、基因型分别为“xy”、“abcd”或“abcd”或“abcd”或“abcd”，即先减半再相加。有性生殖过程中符合孟德尔遗传规律，而植物体细胞杂交不符合孟德尔遗传规律。(2)利用植物组织培养生产细胞产物时，有时只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤组织中获取产物。(3)人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。3以下为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是aa和bb。据图分析不正确的是()a图中过程发生的化学变化是纤维素和果胶水解b经过和过程形成的c细胞只有aabb这一种类型c过程一般使用聚乙二醇作为诱导剂d过程和分别是脱分化和再分化答案b解析将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养，经过细胞融合，c的细胞类型包括没有融合的细胞、相同细胞的融合和不同细胞的融合，即aa、bb、aaaa、bbbb、aabb。4如图是利用基因型为aabb的某二倍体植物作为实验材料所做的一些实验示意图，请分析回答：(1)途径1、2、3中过程所采用的生物技术是_。(2)由途径1形成的植株b的基因型有_，植株b成熟时不可育的原因是_。使植株b可育的方法是_。(3)从植株a到植株c的培育过程，需要发挥调控作用的植物激素至少有_和_。(4)一般情况下，相同发育程度的植株c与植株d的性状_(“相同”“不相同”或“不一定相同”)。(5)在相同条件和相同发育程度的情况下，植株d的表现型与植株a相同的可能性为_。答案(1)植物组织培养(2)ab、ab、ab、ab减数分裂时染色体联会紊乱，不能形成正常的生殖细胞幼苗期用秋水仙素处理，使染色体数目加倍(3)细胞分裂素生长素(4)相同(5)100%解析(1)实验中选用花药或植物体细胞离体培养后获得新植株，该项技术称为植物组织培养。(2)植株a的基因型为aabb，经减数分裂形成的花粉粒有ab、ab、ab、ab四种，花粉粒经植物组织培养形成的植株b也有ab、ab、ab、ab四种基因型，均为单倍体植株，由于不能形成正常的生殖细胞而不可育，若使植株b可育常采取用秋水仙素处理使染色体数目加倍的方法。(3)植物组织培养中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。(4)植株c、d具有相同的基因组成，相同条件和相同发育程度的情况下，它们的性状表现相同。(5)植株d由植株a的花药壁(属于体细胞)经组织培养发育而成，属于无性生殖，不发生基因重组，故二者表现型应完全相同。1获得原生质体的方法利用酶的专一性，用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁。2植物体细胞杂交考点三动物细胞培养1梳理动物细胞培养的过程从动物胚胎或幼龄动物组织切片中切取小片样品 机械消化或胰酶消化单个细胞悬浮液转入特殊培养液，原代培养原代培养物细胞株 分装到多个瓶，传代培养细胞系选择或纯化细胞株2比较细胞系和细胞株(1)细胞系(2)细胞株：从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞，一般具有恒定的染色体组型、同功酶类型、病毒敏感性和生化特性等。(3)二者区别：细胞系泛指可传代的细胞，细胞株是具有特殊性质的细胞系。易错警示关于动物细胞培养的3个易错点(1)胰蛋白酶可以使细胞间的胶原纤维和细胞外的其他成分分解，使动物组织分解为单个细胞。此时不能选用胃蛋白酶，原因是胃蛋白酶需要在酸性条件下发挥作用，而酸性溶液会对细胞造成伤害。(2)动物细胞培养不能体现动物细胞的全能性因为动物细胞培养只能获得动物细胞或动物组织，不能获得动物个体。(3)区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养。贴壁生长到一定程度需要用胰蛋白酶处理，然后再分瓶培养，原代培养结束，开始了传代培养。5关于动物细胞培养，下列叙述错误的是()a用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织b将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞c在培养瓶中要定期用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离，制成悬浮液d动物细胞培养只能传至50代左右，所培育的细胞会衰老死亡答案d解析进行动物细胞培养时，选取胚胎或幼龄动物的器官或组织是因为它们的分裂能力较强。动物组织细胞间含有一定量的弹性纤维等蛋白质，易被胰蛋白酶催化分解，从而使细胞分散开来。当贴壁生长的细胞分裂生长到表面相互接触时就会停止分裂增殖，需定期用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离下来，制成细胞悬浮液。动物细胞培养传至50代左右，部分细胞的遗传物质可能会发生改变，并且带有癌变的特点，能在培养条件下无限制地分裂下去。1动物细胞培养的条件(1)无菌、无毒的环境。(2)营养：水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、核苷酸、血清、血浆等。(3)适宜的温度和ph。(4)气体环境：氧气和二氧化碳。氧气可以满足细胞呼吸的需要，二氧化碳可以维持培养液一定的ph。2植物组织培养和动物细胞培养的比较比较项目植物组织培养动物细胞培养原理细胞的全能性细胞增殖培养基性质固体培养基液体培养基培养基特有的成分蔗糖、植物激素葡萄糖、血清、血浆培养结果植物体细胞株、细胞系考点四聚焦动物细胞克隆技术1理解细胞克隆(1)概念：把一个单细胞从群体中分离出来单独培养，使之繁衍成一个新的细胞群体的技术。(2)基本要求：必须保证克隆来源于单个细胞。(3)克隆结果：克隆后的细胞群称为纯系，特点是遗传性状均一，表现性状相似。(4)提高成功率的措施2梳理动物细胞全能性的表现程度(1)受精卵具有全能性；(2)多能细胞具有分化出多种组织细胞的潜能；(3)单能细胞只能分化为一种细胞；(4)高度分化的细胞不再分化为其他细胞。3分析动物难以克隆的根本原因动物的个体发育过程中，细胞分化使得细胞发生了基因的差异表达，细胞基因组中基因的活动很不安全。4理解核移植及克隆羊的诞生(1)核移植：利用一个细胞的细胞核来取代另一细胞中的细胞核，形成一个重建的“合子”。(2)动物的克隆繁殖(3)克隆实验证明的结论高度分化的细胞核具有发育的全能性；细胞质具有调控细胞核发育的作用。(4)胚胎细胞核移植成功率远高于成体细胞。易错警示克隆技术的4个易错点(1)克隆过程中，仅涉及细胞的有丝分裂，所以后代细胞遗传性状均一，表现性状相似。(2)选择卵母细胞作为核移植的受体细胞，主要是因为其细胞质中含有使已分化的细胞核恢复分裂的物质，其次是其细胞较大，含有较多的营养物质，能满足早期胚胎发育的需要。(3)核移植过程中供体理论上是提供细胞核，但操作过程中可以把整个体细胞注入去核的卵母细胞中去，原因是体细胞体积相对较小，取核难度较大，另外细胞膜对核融合的障碍性较小。(4)克隆技术分三个层次分子水平的克隆：dna分子复制；细胞水平的克隆：植物细胞培养和动物细胞培养。个体水平的克隆：动物克隆繁殖(核移植)、扦插等。6如图为某哺乳动物生殖过程示意图(b为卵细胞)，下列相关叙述中，不正确的是()a动物个体的产生分别属于有性生殖和无性生殖b动物个体的产生方式表明，高度分化的动物细胞的细胞核也具有发育为完整个体的潜在能力c按照动物个体的产生方式，后代的性别比仍为11d产生图中a、b、c三种细胞的方式，仅c为有丝分裂答案c解析图示中动物个体为有性生殖产生的，后代性别比为11，而动物个体为核移植产生的克隆动物，其性别与供核供体的性别一致。1动物细胞克隆(1)技术基础：动物细胞培养。(2)细胞特点：来源于一个单细胞；细胞遗传性状均一，表现性状相似。2核移植(1)克隆原理：动物细胞核具有全能性。(2)克隆技术：核移植和胚胎移植。(3)克隆繁殖：无性繁殖。(4)应用：遗传疾病的治疗、优良品种的培育、物种的优化、濒危动物的保存等。1(2010浙江卷，6)将无根的非洲菊幼苗转入无植物激素的培养基中，在适宜的温度和光照等条件下培养一段时间后，应出现的现象是()答案b解析细胞分裂素促进细胞分裂，诱导芽的分化；生长素可以促进不定根、侧根的形成；此题中虽然培养基中没有植物激素，但是植物幼苗叶片本身可以产生生长素，而细胞分裂素的产生部位在根尖，所以细胞分裂素不能产生，所以植物能够在一段时间后长出少量的根而不会出芽。2(2011上海卷，22)下列关于植物组织培养的表述，错误的是()a外植体可以来自于植物的任何细胞b培养应在无菌条件下进行c以花粉作为外植体可得到单倍体植株d不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同答案a3(2010浙江卷，4)下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是()a培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞b克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变c二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的d恶性细胞系的细胞可进行传代培养答案d解析保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上只能形成单层细胞；克隆培养法在培养细胞时由于所有子代细胞来自于一个亲代细胞，所以基因型一般都相同；二倍体细胞的传代培养一般传至10代后就不易传下去了；恶性细胞系的细胞具有不死性，可以进行传代培养。4(2011上海卷，15)关于哺乳动物细胞体外培养的难易程度，下列表述正确的是 ()a乳腺癌细胞易于乳腺细胞；胚胎细胞易于脂肪细胞b乳腺细胞易于乳腺癌细胞；胚胎细胞易于脂肪细胞c乳腺细胞易于乳腺癌细胞；脂肪细胞易于胚胎细胞d乳腺癌细胞易于乳腺细胞；脂肪细胞易于胚胎细胞答案a解析哺乳动物的乳腺细胞和脂肪细胞都是高度分化的细胞，体外培养难度大，乳腺癌细胞能够恶性增殖，容易进行体外培养，胚胎细胞具有很强的分裂增殖能力，容易进行体外培养，故a正确。5(2011江苏卷，16)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答案d解析在普通培养基中添加适量的nacl，制成选择培养基，可用来筛选植物耐盐突变体，故选项d正确。愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞；二倍体植株的花粉经离体培养后得到单倍体植株，该单倍体高度不育，不能稳定遗传；用人工薄膜将胚状体等进行包装可制成人工种子，愈伤组织不能作为制作人工种子的材料，故选项a、b、c错误。6(2011天津理综，8)絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物，能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀，起到净化污水的作用。为进一步提高对石油污水的净化效果，将絮凝性细菌和石油降解菌融合，构建目的菌株。其流程图如下。据图回答：(1)溶菌酶的作用是_。(2)peg的作用是_。(3)经处理后，在再生培养基上，未融合的a、b难以生长。图中ab融合菌能生长和繁殖的原因是_。(4)目的菌株的筛选：筛选既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有_的培养基上生长的ab融合菌，选择效果最好的作为目的菌株。(5)为探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，将目的菌株进行发酵培养，定时取发酵液，加入石油污水中；同时设置_为对照组。经搅拌、静置各3分钟后，分别测定上层水样的石油浓度和cod值(cod值越高表示有机物污染程度越高)，计算石油去除率和cod去除率，结果如下图。(6)目的菌的种群增长曲线呈_形。在4044小时，发酵液对石油污水的净化效果最好，其原因是_。答案(1)分解细胞壁(2)诱导原生质体融合(3)两亲本失活部位不同，融合后活性部位互补(4)石油(5)不加发酵液的石油污水(6)s此期间目的菌及其产生的絮凝活性高分子化合物的含量高解析(1)絮凝性细菌与石油降解菌融合时，首先需要溶菌酶分解细胞壁获得原生质体。(2)原生质体融合时，常用peg诱导。(3)两种原生质体a、b分别经过热处理和紫外线处理失活难以生长，但两者失活部位不同，a、b融合后活性部位互补，故仍可在再生培养基上生长。(4)我们需要的目的菌株是既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有石油的培养基上生长。(5)设计实验探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果时，实验变量是发酵液的有无，对照组是不加发酵液的石油污水，实验组是添加发酵液的石油污水。(6)据图可知，目的菌株呈“s”形增长。4044小时，目的菌株及其产生的絮凝性高分子化合物的含量较高，发酵液对石油污水的净化效果最好。1下列有关高等植物原生质体制备和培养的叙述，正确的是()a纤维素酶和果胶酶混合液可用于制备悬浮培养细胞的原生质体b原生质体由质膜、液泡膜及两膜之间的细胞质组成c从不同植物组织分离得到的原生质体大小、形状相同d原生质体经植物组织培养不能得到再生植株答案a解析制备高等植物原生质体时要去除细胞壁，可使用纤维素酶和果胶酶混合液；成熟植物细胞的质膜、液胞膜及两膜之间的细胞质合称为原生质层；从不同植物组织分离得到的原生质体的大小、形状通常不同；原生质体经培养可再生出细胞壁，进一步培养可得到再生植株。2下列有关动植物细胞工程的叙述，不正确的是()a动物细胞融合的过程中，常用的诱导因子有灭活的病毒、peg等b动物细胞培养过程中，常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织块c植物组织培养过程中，需要用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁d植物体细胞杂交过程中，需用不同浓度的细胞分裂素和生长素培养杂种细胞答案c解析植物组织培养时不需去掉细胞壁，植物体细胞杂交时才需先去掉细胞壁。3某实验室做了如图所示的实验研究，下列与实验相关的叙述正确的是()a过程导入的诱导基因使成纤维母细胞发生基因突变b过程属于动物细胞培养过程中的原代培养c丙细胞既能持续分裂，又能分泌单一的抗体d过程所用的培养基中都含有聚乙二醇答案c解析过程是将高度分化的成纤维母细胞诱导形成干细胞，属于基因重组；过程的实质是基因的选择性表达，属于细胞分化；丙细胞是由b淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后形成的，它同时具备了b淋巴细胞和骨髓瘤细胞的特点：既能无限增殖，又能分泌特异性抗体；过程是动物细胞融合，可使用聚乙二醇作为诱导剂，过程是动物细胞培养产生单克隆抗体，不需要聚乙二醇。4在现代生物科技的应用中，不需要进行检测与筛选的是()a对植物的离体组织进行培养，大规模培育优良品种b将鼠的骨髓瘤细胞与b淋巴细胞融合，制备单克隆抗体c利用植物体细胞杂交技术培育“萝卜甘蓝”d将抗虫基因导入植物细胞，培育具有抗虫特性的新植株答案a解析对植物的离体组织进行培养，大规模培育优良品种的过程属于无性繁殖，后代具备亲代的一切遗传特性，不需要筛选。制备单克隆抗体的过程需要经过两次筛选，第一次筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。利用植物体细胞杂交技术培育“萝卜甘蓝”过程中需要对经细胞融合得到的细胞进行筛选，以得到杂种细胞。将抗虫基因导入植物细胞，培育具有抗虫特性的新植株的过程中需要筛选出导入重组dna分子的受体细胞和符合要求的转基因植物。5植物体细胞杂交与动物细胞工程中所用技术与原理不相符的是()a纤维素酶、果胶酶处理和胰蛋白酶处理酶的专一性b植物组织培养和动物细胞培养细胞的全能性c原生质体融合和动物细胞融合生物膜的流动性d紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养细胞分裂答案b解析植物组织培养的原理是细胞的全能性，而动物细胞培养的原理是细胞的增殖。6如图所示为“番茄马铃薯”的培育过程示意图，下列有关叙述中正确的是()a获得a、b原生质体需要胰蛋白酶和果胶酶b诱导a、b原生质体融合的化学试剂一般是秋水仙素ca、b原生质体融合为c原生质体的原理是细胞膜的流动性dd、e、f过程表示植物的组织培养过程，e、f分别为脱分化和再分化答案c解析植物体细胞在杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体；a、b原生质体融合为c原生质体的原理是细胞膜的流动性；诱导a、b原生质体融合的化学试剂一般是聚乙二醇；d、e过程分别为脱分化和再分化。7将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的人工种子。其培育过程如图所示，请回答：(1)人工种子依据的原理是_，是经过_技术培育而成的。(2)包埋胚状体的胶质可以看作种子的哪部分结构？ _。(3)如果外植体为植物的茎尖，通过的处理使细胞彼此分离，可加入_。a蛋白酶 b淀粉酶c纤维素酶和果胶酶 d胰蛋白酶(4)表示脱分化过程，其实质是_；表示再分化过程，其实质是_。(5)从上面所述胚状体的类型分析，人工种子萌发长成的植株是否都可育？_。答案(1)细胞的全能性植物组织培养(2)种皮及提供营养的胚乳或子叶(3)c(4)使细胞恢复分裂能力基因的选择性表达(5)若是由花粉(或三倍体植物的营养器官)发育而来的则不可育，若是由茎尖、根尖等营养器官发育而来的则可育解析(1)人工种子能发育成完整的植株，说明其细胞内含有个体发育的全部遗传信息，因此依据的原理是细胞的全能性，其基因的表达需经过植物组织培养才能得以实现。(2)包埋胚状体的胶质有保护胚状体的作用，同时又可以为胚状体提供营养物质，所以可以看作种皮及胚乳或子叶。(3)使植物细胞彼此分离可以使用纤维素酶和果胶酶，因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。(4)脱分化实质上是使