高考生物二轮复习 细胞工程教案(1).doc

2014届高考生物二轮复习 细胞工程教案教学课题：细胞工程（克隆技术）高考考点：考点1：植物的组织培养（ii） 考点2：动物的细胞培养与体细胞克隆（i） 考点3：细胞融合与单克隆抗体（ii）教学内容：1、细胞工程的概念及理解 2、植物细胞工程 3、动物细胞工程教学重点：1、植物的组织培养 2、细胞融合与单克隆抗体教学难点：1、植物的组织培养及应用 2、动物细胞培养与单克隆抗体教学性质：二轮复习教案教学课时：4课时教学过程：一、知识目录：1、细胞工程的概念及理解2、植物细胞工程（1）常用技术手段和理论基础（2）植物的组织培养（3）植物体细胞杂交3、动物细胞工程（1）常用技术手段和理论基础（2）动物细胞培养（3）动物细胞核移植（4）动物细胞融合（5）单克隆抗体二、知识点讲解：知识点1：细胞工程的概念及理解1、概念：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。2、理解：（1）原理和方法：细胞生物学和分子生物学的原理和方法（2）水平：细胞的整体水平或细胞器水平（3）特点：定向性，能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知识点2：植物细胞工程1、常用技术手段和理论基础（1）常用技术手段：植物组织培养技术，植物体细胞杂交技术等（2）理论基础：植物细胞的全能性2、植物的组织培养（1）概念：（选修3p36）在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。（2）原理：植物细胞全能性（3）过程：举例：胡萝卜的组织培养（选修3p34） 脱分化 再分化 移栽外植体愈伤组织 胚状体或丛芽植物体理解：外植体：指离体的器官、组织或细胞，主要指植物幼嫩部位或花药。培养基：灭菌的人工合成培养基（固体培养基）：无机盐、蔗糖、维生素、植物激素、有机添加剂、水。：植物生长调节剂在组织培养中的神奇作用：（选修3p42）脱分化：（又叫去分化）是细胞有丝分裂过程。需激素：生长素和细胞分裂素（比例约1）。不需光：因在无光下，愈伤组织长的更快。例1、下列对植物组织培养过程中的脱分化，叙述正确的是(c)a植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞的过程b体内分化的细胞形态、结构和功能发生改变的过程c高度分化的离体植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程d愈伤组织分裂产生大量相同细胞的过程愈伤组织：是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁组织细胞，细胞排列疏松而无规则。再分化：需分化培养基，是分裂和分化过程。需激素：细胞分裂素生长素利于长芽；细胞分裂素生长素利于长根。需阳光：利于形成叶绿素。（4）应用：快速、大量繁殖优良品种：（选修3p38）植物组织培养技术又叫做植物的微型繁殖技术，也叫快速繁殖技术。例如：工厂化育苗生产，荷兰的兰花生产等。培育无病毒植株：（选修3p38）经作物脱毒（组织培养）获得脱毒苗，取材时往往以茎尖进行组织培养。获得细胞产物：（选修3p40）培育过程可能只到愈伤组织。细胞产物包括：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。例如：人参皂苷干粉（人造人参）；三七，银杏的细胞产物也都实现了工厂化生产。制取人工种子：（选修3p39）a、组成：胚状体（或不定芽、顶芽、腋芽等） 人造胚乳 人工种皮由植物组织培养形成 提供营养 起保护作用b、优点：能解决有些作物品种繁殖力差，结籽困难或发芽率低的问题；可以工业化生产，提高农业的自动化程度；人工胚乳可添加各种成分，提高作物产量；可以节约粮食。：不能说人工种子是人造的种子，因为人工种子的主要部分胚状体不是人工制成的。人工种子是通过组织培养形成的，能保留一个亲本的性状；自然种子是有性生殖形成的，具有变异性。例2、如下图是人工种子的结构简图，对其叙述不正确的是（d）a.人工种子的胚乳中含有胚状体发育所需要的营养物质，还可以添加农药和植物激素b.人工种子可以工业化生产，播种人工种子可节省大量粮食c.人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题d.人工种子胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构单倍体育种和突变体的利用：（选修3p40）：植物组织培养的生殖类型：若培养材料为体细胞，则常属于无性生殖；若培养材料为生殖细胞，则属于有性生殖，如花药离体培养。：通常所说的植物组织培养是一种无性繁殖技术，繁殖过程的分裂方式是有丝分裂，亲子代细胞内dna不变，所以能够保证亲子代遗传特性不变。这种技术具有取材少、生殖率高、培养周期短等优点。例3、某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止性状分离并快速繁殖，可以利用该植物的一部分器官或组织进行离体培养，发育出完整植株。进行离体培养时不应采用该植株的（d ）a茎尖 b子房壁 c叶片 d花粉粒3、植物体细胞杂交：（选修3p36）（1）概念：（选修3p37）将不同种的植物体细胞，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技术。：理解：包括原生质体融合和植物组织培养两个基本过程。（2）原理：细胞膜的流动性和细胞的全能性（3）过程：（选修3p36图2-5）第一步：制备原生质体：去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体；常用方法：酶解法：即用纤维素酶和果胶酶等分解细胞壁例4、（双选题）下列有关原生质体的叙述中，正确的是（a c）a.组成原生质体的主要生命物质是蛋白质和核酸b.原生质体包括细胞膜、液泡膜及两者之间的原生质c.被脱掉细胞壁的植物裸露细胞是原生质体d.原生质体只能用于植物细胞工程第二步：原生质体融合：人工诱导原生质体融合的方法有物理法和化学法两类：物理法包括离心、震动、电激等；化学法一般用聚已发二酯（peg）等试剂作为诱导剂诱导融合。：原生质体融合包括膜融合和核融合两个过程。诱导融合只能诱导膜融合，核融合是在杂种细胞第一次分裂时完成。第三步：杂种细胞的筛选与培养：（a、b、ab、aa、bb）第四步：杂种植株的再生与鉴定：（植物组织培养）注意：杂种细胞形成的标志：细胞壁的形成：植物体细胞杂交的优点和缺点：a优点：能在一定程度上克服远缘杂交不亲和的障碍，培育作物新品种。b缺点：目前尚有许多理论和技术问题未解决。（目前培育了种间和属间杂种植株）例5、科学家把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合，培育出的驱蚊草含有香茅醛，能散发出一种特殊的达到驱蚊且对人体无害的效果。下列关于驱蚊草培育的叙述中，错误的是（c ）a驱蚊草的培育属于细胞工程育种，其优点是能克服远源杂交不亲和的障碍b驱蚊草培育过程要用到纤维素酶、果胶酶、peg等试剂或离心、振动、电刺激等方法c驱蚊草培育过程是植物体细胞杂交，不同于植物组织培养，无愈伤组织和试管苗形成d驱蚊草不能通过天竺葵和香茅草杂交而获得是因为不同物种间存在生殖隔离例6、现有甲、乙两个烟草品种(2n=48)，其基因型分别为aabb和aabb，这两对基因位于非同源染色体上，且在光照强度大于800勒克司时，都不能生长，这是由于它们中的一对隐性纯合基因(aa或bb)作用的结果。取甲乙两品种的花粉分别培养成植株，将它们的叶肉细胞制成原生质体，并将两者相混，使之融合，诱导产生细胞团。然后，放到大于800勒克司光照下培养，结果有的细胞团不能分化，有的能分化发育成植株。请回答下列问题：(1)甲、乙两烟草品种花粉的基因型分别为_和_。(2)将叶肉细胞制成的原生质体时，使用_破除细胞壁。(3)在细胞融合技术中，常用的促融剂是_。(4)细胞融合后诱导产生的细胞团叫_。(5)在大于800勒克司光照下培养，有_种细胞团不能分化；能分化的细胞团是由_的原生质体融合来(这里只考虑2个原生质体的相互融合)。由该细胞团分化发育成的植株，其染色体数是_，基因型是_。该植株自交后代中，在大于800勒克司光照下，出现不能生长的植株的概率是_。答案：(1)ab ab (2)纤维素酶(果胶酶) (3)聚乙二醇(灭活的病毒)(4)愈伤组织 (5)2 甲乙两品种 48 aabb 7/16知识点3：动物细胞工程1、常用技术手段和理论基础：（1）常用技术手段：动物细胞培养（基础），动物细胞核移植，动物细胞融合，单克隆抗体等。（2）理论基础：细胞增殖2、动物细胞培养：（选修3p44）（1）概念：（选修3p44）从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。（2）原理：细胞增殖（3）过程：（选修3p44）动物胚胎或 剪碎 加培养液 原代培养 传代培养幼龄动物的单个细胞细胞悬浮液 细胞株 细胞系器官、组织 胰蛋白酶 制成 传代培养 遗传物质改变：理解：胰蛋白酶：a、两次用胰蛋白酶处理，作用不同：第一次处理动物胚胎或幼龄动物的器官、组织是为了分解组织细胞间的胶原蛋白，从而使组织分散成单个细胞；第二次定期用胰蛋白酶处理瓶壁上的细胞是为了打破细胞间的接触抑制，使细胞传代培养。b、接触抑制：贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时发生停止分裂增殖的现象。c、用胰蛋白酶处理时间不能过长，原因是长时间会消化细胞膜蛋白，对细胞有损伤作用。d、不用胃蛋白酶处理的原因是ph不适，多数动物细胞培养的ph为7.27.4。原代培养和传代培养：原代培养：动物组织细胞被分散后的初次培养传代培养：贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶等处理后分瓶继续培养的过程。 ：传代培养的细胞一般传至10代后就不易传下去了。1050代作用时，增殖会逐渐缓慢，以至于停止。（以后就会变基因）目前使用的冷冻保存的正常细胞通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型。细胞株和细胞系：细胞株：原代培养和传代培养的正常细胞团体。细胞系：传代培养的不正常细胞团。例7、关于动物细胞培养叙述错误的是（d ）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使细胞从瓶壁上脱离，制成悬浮液d动物细胞培养只能传50代左右，所培养的细胞会衰老死亡（4）培养条件：（选修3p46）无菌、无毒环境：a、对培养液和所有培养用具进行无菌处理；b、细胞培养液中添加一定量的抗生素；c、应定期的更换培养液，清除代谢产物。营养：人工合成液体培养基：如糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。在使用合成培养基时通常需加入血清、血浆等一些天然成分。温度和ph：哺乳动物：温度：36.5加减0.5；ph：7.27.4气体环境：通常采用培养皿或松盖培养瓶，将其置于含95空气加5二氧化碳的混合气体的培养箱中进行培养。（二氧化碳的主要作用是维持培养液的ph。）例8、一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件（d）无毒的环境无菌的环境合成培养基需加血浆温度与动物体温相近需要o2，不需要co2co2能调培养液pha. b. c. d.例9、动物细胞体外培养时，通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。下图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。从该图提供的信息不能获得的结论是（a ）a正常细胞与癌细胞的增殖速率相同b有、无血清对正常细胞培养的影响不同c培养基中补充血清有助于正常细胞的培养d培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大（5）应用：（选修3p46）大规模生产有重要价值的生物制品：如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。（获得细胞产物）培养基因工程中常用的受体细胞。（获得细胞）培养的细胞可用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性。（获得细胞）培养正常或各种病变的细胞，用于生理、病理、药理等方面的研究，如用于筛选抗癌药物。（获得细胞）：动物细胞培养与植物组织培养的比较：比较项目原理培养基结果培养目的植物组织培养细胞的全能性固体；营养物质、植物激素等 培育成植株快速繁殖，培育无病毒植株等动物细胞培养细胞的增殖液体；营养物质、动物血清等培育成细胞系或细胞株获得细胞的产物或细胞等例10、用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是（c ）a都需用co2培养箱 b都需用液体培养基c都要在无菌条件下进行 d都可体现细胞的全能性3、动物细胞核移植：（1）概念：（选修3p47）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为动物个体。（核移植得到的动物称为克隆动物）（2）原理：动物细胞核的全能性（3）分类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植（4）体细胞核移植过程：（选修3p48图2-21）第一步：获取供体细胞和供体细胞培养；采取卵母细胞，在体外培养至减数第二次分裂中期，用显微镜操作去掉卵母细胞核。（优良动物的体细胞培养，选用传代10代以内的细胞，可以保证正常的二倍体核型）第二步：将供体细胞注入去核卵母细胞（构建重组细胞）。第三步：用物理或化学方法激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。（构建重组胚胎）第四步：将胚胎移入受体母牛体内。例11、下图所示为用两栖动物卵所做的实验图解，据图回答下列问题：(1)蝌蚪肠上皮细胞核中含有青蛙发育所需的_，重新组合的细胞相当于蛙的_细胞，经过_和_形成组织和器官。本实验结果说明_具有全能性。(2)图中a过程采用的技术手段称作_技术。如果用生物技术使番茄和马铃薯的体细胞融合，首先要获得_，其方法是_，然后诱导_。要将其融合形成的细胞培养成植株，要用_技术。从理论上讲用融合后的细胞培育出的“番茄马铃薯”植株是_(可育、不可育)。答案：(1)全部基因(全部遗传物质) 受精卵 细胞分裂 分化 动物细胞核(2)核移植 原生质体 酶解法 原生质体融合 植物组织培养 可育（5）体细胞核移植的应用的应用前景和存在的问题：（选修3p4950）4、动物细胞融合：（选修3p52）（1）概念：是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。（也称为细胞杂交，融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞）（2）原理：膜的流动性（3）过程：（选修3p52图2-23）注意：1：灭活病毒诱导细胞融合的原理：（选修3p52生物技术资料卡）2：灭活：（选修3p52生物技术资料卡）3：细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。至今种间、属间、科间，甚至动物和植物的细胞融合都已经获得成功。（4）应用：制备单克隆抗体（杂交瘤细胞）诊断、治疗和预防疾病例12、科学家用灭活的病毒把骨髓瘤细胞与b淋巴细胞融合，得到杂交瘤细胞，灭活病毒的作用是(d)a.病毒比较小，可以钻入细胞内b.灭活的病毒已经死亡，死亡的病毒可以使细胞聚集c.灭活的病毒带有目的基因，通过融合，杂合细胞就带有目的基因d.灭活病毒已失去感染活性，不会感染其他细胞，但可促成它们之间的融合5、单克隆抗体：（选修3p52）（1）概念：由单个细胞（杂交瘤细胞）克隆形成细胞群，再由细胞群产生出化学性质单一、特异性强的抗体，称为单克隆抗体。（2）制备过程：（选修3p53图2-24）第一步：获得杂交瘤细胞：a、将抗原注入小鼠体内获得b淋巴细胞；b、将b淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合；c、用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞（可以采用选择性抑制骨髓瘤细胞dna复制）。第二步：培养杂交瘤细胞：a、筛选能够产生特定抗体的杂交瘤细胞（抗体-抗原检测）；b、体外培养液或小鼠腹腔内培养。第三步：提取单克隆抗体：从培养液或小鼠腹水中提取。（3）优点及应用：（选修3p54）优点：特异性强，灵敏度高，并可大量制备。应用：a、作为诊断试剂：（准确、高效、简易和快速）；b、用于治疗疾病和运载药物：如：“生物导弹”：在单抗上连接抗癌药物，将药物定向带到癌细胞所在的部位。可消灭癌细胞的同时又不损伤正常细胞，且可减少用药剂量。例13、下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。(1) 技术是单克隆抗体技术的基础。(2)根据培养基的用途分类，图中培养基属于 培养基。(3)单克隆抗体与常规的血清抗体相比。最大的优越性是 。(4)动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用诱导剂外，还可以采用 。(5)选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的 特点，又具备淋巴细胞的 特点。(6)淋巴细胞是由动物体 中的 细胞分化、发育而来。(7)杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是 。答案：(1)动物细胞培养(微生物培养)(2)选择(3)特异性强，灵敏度高(4)灭活的病毒(5)在体外大量增殖 分泌特异性抗体(6)骨髓造血干(7)主动运输(主动吸收)例14、右图为细胞融合的简略过程，请据图回答：（1）若a、b是植物细胞，在细胞融合之前已使用了处理，除去了，a、b到细胞c的过程中，常用的物理方法是。（2）若a，b是植物细胞，则形成的d细胞还要应用把d培养成植株。（3）若a、b是动物细胞，a、b到细胞c的过程中，常用的不同于植物细胞的手段是，所形成的d细胞称为。（4）若该过程是制备单克隆抗体，a为小鼠的b淋巴细胞，那么在获得此细胞之前，小鼠已被注射了。图中b为。（5）若该过程仍是制备单克隆抗体，在ab到c的过程中，所形成的c有种，用来培养的d细胞名称是，从中选择出它的方法是用特定的。（6）若a为人细胞，b为鼠细胞，并分别用红、绿色荧光染料标记细胞膜上的蛋白质，在c细胞时，细胞一半发红色荧光，一半发绿色荧光。到d阶段，两种颜色的荧光均匀分布，请解释原因。答案：（1）纤维素酶和果胶酶； 细胞壁；离心、震动和电刺激等（2）组织培养（3）用灭活的病毒作融合剂 杂交细胞（4）抗原 骨髓瘤细胞（5）3（aa，bb，ab） 杂交瘤细胞 选择性培养基 （6）细胞膜上蛋白质是可以运动的例15、（2013全国卷大纲版第2题）关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述，错误的是（b ） a.动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同b.动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶 c.烟草叶片离体培养能产生新个体，小鼠杂交瘤细胞可离体培养增殖 d.动物细胞培养可用于检测有毒物质，茎尖培养可用于植物脱除病毒 例16、（2013重庆卷第5题）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（b ）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，培养基通常应含萘乙酸等生长素类调节剂例17、（2013浙江卷第6题）实验小鼠皮肤细胞培养（非克隆培养）的基本过程如图所示。下列叙述错误的是（c ）a甲过程需要对实验小鼠进行消毒 b乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶消化c丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型 d丁过程得到的细胞具有异质性例18、（2013重庆卷第2题）题2图是单克隆抗体制备流程的简明示意图。下列有关叙述，正确的是（d ）a是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应t淋巴细胞b中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成c同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性d是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群例19、（2013江苏卷）11. 某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植，可应用多种技术获得大量优质苗，下列技术中不能选用的是（b ）a. 利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗 b. 采用花粉粒组织培养获得单倍体苗c. 采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上d. 采用幼叶、茎尖等部位组织进行组织培养例20、（2013上海卷第9题）在工业化大量培养植物试管苗的过程中，一般进行如下操作，则正确的操作顺序是（b）诱导形成芽 取合适外植体 诱导形成愈伤组织诱导形成未分化状态的细胞 诱导形成根a b c d例21、（2013新课标卷ii第40题）甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分a，乙含有效成分b。某研究小组拟培育同时含有a和b的新型药用植物。回答下列问题：（1）为了培养该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用_酶和_酶去除细胞壁，获得具有活力的_，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成_组织，然后经过_形成完整的杂种植株。这种培养技术称为_。（2）上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指_。假设甲和乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是_。（3）这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的_等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。【答案】：（1）纤维素酶 果胶酶 原生质体 愈伤 再分化（或分化） 植物体细胞杂交（2）体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常（3）胚状体、不定芽、顶芽、腋芽例22、（2013天津卷第9题）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。（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