高中生物 第9章 细胞工程全套导学案 新人教版必修1

用心 爱心 专心 1 细胞工程细胞工程 本章知识框架 1 过程如下 用心 爱心 专心 2 2 应用举例 A 快速繁殖 培养无病毒植株 制成人工种子 培育转基因植物 生产其他生 物制品 B 改良作物新品种 C 生产生物制品 皮肤移植 检测有毒物质 D 哺乳类经济动物的经济价值 良种家畜的快速繁育 E 制备单克隆抗体 F 克隆动物 鲤鲫移核鱼 克隆羊 多利 G 疾病的诊断 治疗和预防 疑难精讲 1 有关细胞的全能性问题 1 理论上 是生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能特性 指已经分化的细 胞仍然具有发育的潜能 细胞全能性是细胞工程的理论基础 2 表现上 一方面植物细胞中 高度分化的组织仍具有发育成完整植株的能力 也就是 说仍保持着全能性 而动物细胞的全能性随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制 分化潜 能较窄 可是高度分化动物细胞的细胞核仍具有全能性 要想让体细胞的细胞核表现出全能 性 需将核取出 放入去核的卵细胞中 构成重组细胞 然后重组细胞全能性表达得以实现 另一方面 就同一生物的不同细胞 细胞全能性也不同 受精卵全能性最高 其次是生殖细 胞而体细胞全能性较低 3 物质基础 生物体的每一个细胞都含有本物种所特有的全套遗传物质 都有发育成为 完整个体所必需的全部基因 4 细胞来源 生物体的细胞来源是通过有丝分裂形成的 有丝分裂的意义所在就是使子 细胞 体细胞 与母细胞 受精卵 核内的基因相同 5 实现条件 生物体内已分化的细胞并没有表达出全能性来 是因为在生物体内基因的 特异性表达 在个体发育的不同时期 不同部位的细胞基因的表达不同 只有脱离了原来的 生物体而处于离体状态时 再供给一定的营养物质 激素及其他适宜条件 才可能表现出全 能性 6 应用举例 植物组织培养技术用于快速繁殖试管苗 培养无病毒植株 制人工种子等 花药离体培养用于单倍体育种 使育种质量与进程大大提高 2 植物组织培养与动物细胞培养 组织 或细胞 培养是将组织 或细胞 从生物体内取出 然后接种在特制的培养容器内 并给予必要的生长条件 使它们在体外继续生长和繁殖 甚至进一步分化发育成新个体 1 植物组织培养是依据细胞的全能性原理 对离体的器官 组织或细胞脱分化和再分化 从而培养成一新植物体 在这个过程中通过细胞的增殖进而发生细胞的分化逐步产生不同的 组织和器官 逐渐形成具有根 茎 叶的植物体 而动物细胞培养 依据的是细胞增殖原理 对动物胚胎或出生不久的幼龄动物器官或组织先进行分散处理 再进行细胞培养 从而培养 成细胞株或细胞系 从而获得细胞的产品或细胞 而非动物体本身 2 植物组织培养一般用固体培养基 培养基中包含植物生长和发育所需要的全部营养成 分 如矿质元素 蔗糖 维生素及植物激素等 保证和促进离体组织生长 其中植物激素中 用心 爱心 专心 3 有生长素和细胞分裂素等可很好的调节植物细胞的脱分化和再分化 一些有机添加剂如甘氨 酸可促进细胞的再分化 琼脂则形成固体培养基利于生长 而动物细胞培养用液体培养基 培养基中成分保证细胞的增殖和生长 其中含有葡萄糖 氨基酸 维生素 无机盐和动物血 清等 总之 植物组织培养和动物细胞培养成功的关键取决于两个因素 一是营养 包括糖 氨基酸 维生素等 二是生长环境 如一定的温度 培养液的酸碱度和无菌条件等 3 植物组织培养的主要目的是获得再生植株 实际应用大体有如下方面 无性生殖 广泛用于名贵花卉 蔬菜 树木和中草药的繁殖 是进行快速繁殖的有效手段 消除病害 用于从感染病毒的植物中获得无毒苗 从而达到增产的效果 合成次级代谢产物 有的植 物可以合成有价值的化合物 象发酵工程那样利用工业反应器培养植物组织来制取一些次级 代谢产物 可以创造很大的经济效益 如从紫草愈伤组织中提取的紫草素 制成人工种子 人工种子是植物胚状体 可用以代替天然种子进行繁殖 解决了有些作物品种繁殖能力差 结子困难或发芽率低的问题 适用于工业化生产 胚状体中营养物质和激素等利于幼苗生长 提高作物产量 而高等动物的体细胞与植物细胞不同 在分化过程中逐渐失去了全能性 因 此无法通过细胞培养产生新个体 目前动物细胞培养主要用于通过细胞培养获得细胞产品或 细胞 利用动物细胞培养技术可生产疫苗 干扰素 激素及其他免疫试剂等细胞产品 还可 以应用于临床医学 如通过对皮肤健康细胞进行细胞培养来获得大量的皮肤细胞用于大面积 烧伤病人的皮肤移植等 现列表把主要区别进行比较 项目主要原理培养基结果培养目的 植物组织培养细胞全能性 固体 营养物质 激素 培育成植株 快速繁殖培育无 病毒植株 动物细胞培养细胞增殖 液体 营养物质 动物血清 培育成细胞株或 细胞系 获得细胞或细胞 产品等 3 植物体细胞杂交与动物细胞融合 植物体细胞杂交与动物细胞的融合 都是在一定的条件下 将两个或多个细胞融合为一个细 胞 该过程称细胞融合又称细胞杂交 两个细胞的融合过程可表示如下 1 植物体细胞杂交是用两种不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞 并且把杂种细胞培 养成新植物体的方法 它是在原生质体培养技术的基础上 借用动物细胞融合方法发展起来 的一门新型生物技术 植物体细胞的杂交过程包括原生质体的制备 原生质体融合的诱导 杂种细胞的筛选和培养以及杂种植株的再生与鉴定等环节 2 植物体细胞杂交必须先脱去细胞壁而成为原生质体 有利于利用实验手段进行细胞杂 交以及细胞器移植和大分子物质的引入 原生质体在培养中不能进行细胞分裂 只有再生出 新的细胞壁后可持续分裂 形成愈伤组织进一步分化成具有根 茎 叶等器官的植物体 原 生质体融合包括膜融合和核融合两个过程 诱导融合只能诱导细胞膜的融合 膜融合是细胞 用心 爱心 专心 4 融合的关键 两个核的融合则是在杂种细胞第一次有丝分裂时进行的 而植物体细胞融合完 成的标志是产生出新的细胞壁 3 动物细胞融合与植物体细胞杂交的基本原理和方法类似但有所不同 诱导手段也不尽 相同 动物细胞的融合过程包括细胞膜融合 细胞质融合和细胞核融合 在这里细胞膜的融 合仍是先导 因无细胞壁 经过不同方法诱导总是先诱导膜的融合 像诱导剂聚乙二醇能够 有效的促进植物原生质体及动物细胞的融合 它的作用是强烈的吸水使蛋白质凝聚和沉淀 而灭活的病毒也常用于诱导动物细胞融合 其作用是使细胞发生集聚 在两个细胞间的病毒 会同时感染两个细胞 使两个细胞间有了一个通道 细胞膜的融合也就开始了 就两者的有关区别列表比较 项目原理方法手段用途 植物体细胞杂交细胞膜的流动性 去细胞壁后诱导 原生质体融合 离心 振动 电 刺激 聚乙二醇 诱导 获得杂种植株 动物细胞融合细胞膜的流动性 使细胞分散后诱 导细胞融合 同上 再加上 灭活的病毒诱导 制备单克隆抗体 4 克隆技术的几个问题 1 何为克隆技术 由英文 clone 音译而来 在生物学领域中克隆有分子 细胞 个体 三个水平的不同含义 我们一般研究生物个体的克隆 该过程是一个完全的无性繁殖过程 2 克隆体细胞的方法有哪些 方法一 利用细胞核移植技术 即将一个体细胞的细胞核 与一个未受精的去核卵细胞结合 从理论上讲需要多少数量就可以克隆出多少数量的动物 不过该技术也有明显的弱点 如抽空的细胞内很可能尚存在某些不相关的物质 因此得到的 克隆动物可能不是纯种 体现细胞核和细胞质共同作用的结果 同时由于克隆动物携带的 是成年动物的遗传物质 所以有可能未老先衰 如 多利 已于 2003 年 2 月被执行了安乐 死 只有 6 岁 经检查它所患的多为老年羊的病 如肺病 关节炎等 另一方法就是胚胎 分裂技术 也就是人造双胚胎技术 1999 年底美国科学家应用此技术克隆出了灵长类动物 恒河猴泰特拉 3 克隆的意义又何在 在农业上 利用克隆技术培育出优质高产品种 在畜牧业利用家 畜胚胎移植提高家畜产仔数和产奶量 在保护生物多样性方面利于保存和发展具有优良性状 的生物 特别抢救濒危动物 通过体细胞移植来再现物种 在医学上 借助克隆技术 制造 人体的组织和器官供医学临床使用 4 克隆面临的问题如何解决 利用 克隆人 作器官供体合不合乎人道 是否合法 经 济是否合算 克隆人与被克隆人实质是存在年龄差的同胞胎 如何应付这种伦理关系等等 面对难以预料的社会 经济 伦理 道德后果 需要相应的约束机制以保证克隆技术为人类 服务 学法指导 本部分内容需要 3 课时 1 教材分析及学法指导 本部分知识涉及的内容很广 主要以细胞 或组织 培养和细胞融合为技术手段 分别介绍 了植物细胞工程和动物细胞工程的基本内容 综合性强 与农林业生产 花卉栽培 医疗卫 生及与当代科学技术发展相结合 复习时 1 要把握住重点 如植物组织培养 植物体细胞杂交和单克隆抗体等内容 2 用心 爱心 专心 5 明确各知识间的联系 如植物体细胞杂交是在植物组织培养技术的基础上 借助动物细胞融 合的方法发展起来的 动物细胞培养是其他动物细胞工程技术 如单克隆抗体 胚胎移植 核移植等 的基础 其价值更多的是通过其他技术成果来体现的 而动物细胞融合技术目前 较为成熟的最重要的用途便是制备单克隆抗体 那么单克隆抗体技术应属较高层次的动物细 胞工程技术 3 注意发挥教材的多功能性 深刻发掘教材的内涵 以知识学习为载体 培 养知识迁移能力 课本上学习的一些技术手段取得的进展和尚未解决的问题 都会激发探索 生命科学奥秘的兴趣 要认识到随着人们视野的不断拓宽 认识的不断加深 科学技术呈现 出日臻完善的发展趋势 在复习过程中也要用发展的眼光看待问题 分析问题 不要拘泥于 原有知识的限制 适度拓宽复习内容 扩大学生的知识面 开发学生的思维空间 2 教学程序设计 首先要复习细胞工程的基本原理 然后复习细胞工程的应用 再进一步精心设计有关问题 有意识地创设问题情境 在探索中加深对该部分知识的理解和掌握 有关细胞工程的基本原理的复习可选择性总结如下 1 细胞 或组织 培养 联系细胞的分化和无性生殖 复习细胞的全能性 概念 原因 条件等 比较植物细胞培养 原生质体培养 花药离体培养等 与动物细胞培养 从原理 培养基 培养目的等 2 细胞融合 联系细胞膜的结构特点 细胞融合的关键等 比较植物体细胞杂交与动物细胞融合 从原理 融合方法等 3 细胞重组 通过胚胎移植 核移植等内容 体会细胞重组的实质 无核细胞与核体融合后构成质核重组 细胞 有关细胞工程的应用的复习可着重复习如下内容 1 植物组织培养 回顾具体培养过程及该技术的应用 思考一些问题 如植物细胞表现出全能性的必要条件是什么 愈伤组织有何特点 人工种 子与普通种子的结构比较有哪些优点 单倍体育种的思路等 2 植物体细胞杂交 图示并描述植物体细胞杂交过程 思考如下问题 本过程体现了哪些技术手段 融合后的杂种细胞内染色体组成有何特点 如何说明两细胞已经开始融合或融合完成 试找出该过程在哪些环节用到了植物组织培养技 术 为什么融合细胞要筛选出其中的杂种细胞 植物体细胞杂交与有性杂交相比在育种方面 有何优点等等 3 单克隆抗体技术 表述单克隆抗体的制备过程 思考如下问题 本技术利用了哪些原理 免疫原理 细胞融合原理及动物细胞培养原理 什么是单克隆 一个细胞进行多次繁殖形成的一个细胞群 单克隆抗体与常规抗体相 比有何优势 B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合前后各有什么作用 单克隆抗体的实验成功的意 义何在 4 胚胎移植技术与核移植技术 试管动物 婴儿 的培养过程 略 克隆动物的过程 略 用心 爱心 专心 6 典型例题精讲 例 1 2002 年全国高考题 一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后 这个卵细 胞经过多次分裂 再植入第三只羊的子宫内发育 结果产下一只羊羔 这种克隆技术具有多 种用途 但是不能 A 有选择地繁殖某一性别的家畜 B 繁殖家畜中的优秀个体 C 用于保存物种 D 改变动物的基因型 解析 该题属于信息题 需要通过处理和加工将信息提取出来 考查学生收集和处理科 学信息的能力 获得新知识的能力 分析和解决问题的能力 本题以克隆羊 多利 培育过 程的简化资料为命题 是对有关热点问题的原始材料 进行适当加工后用于测试命题的 解 题时首先准确判断出这只小羊羔实际上是通过无性生殖方式产生的 而无性生殖的主要特点 就是子代保持母本的优良性状 包括性别 而很少发生变异改变基因型 本题涉及到细胞拆 合技术 细胞核移植技术及胚胎移植技术等细胞工程 在复习时根据所学知识进行适当加工 后纳入自己的相应认知结构中是很有必要的 答案 D 例 2 下列哪一项属于克隆 A 将鸡的某个 DNA 分子片段整合到小鼠的 DNA 分子上 B 将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内 C 将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞 D 将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系 解析 克隆是指通过无性繁殖产生许多相似的后代 即无性繁殖系 如果排除基因突变 的话 前后代是完全一样的 如将一细胞体外繁殖成一个细胞系或动物体 克隆羊 这一 概念又扩大到从一个 DNA 分子片段的增殖 产生结构和功能完全相同的所有 DNA 分子 A 和 B 选项都是利用转基因技术完成的 而 C 是利用细胞融合技术获得的 答案 D 例 3 有关全能性的叙述 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 生物体内细胞由于分化 全能性不能表达 C 卵细胞与受精卵一样 细胞未分化 全能性很高 D 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性 解析 此题需从以下几方面入手分析 首先 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 第二 体内每一个体细胞都是通 过有丝分裂形成 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 但由于分化 基因在不同的细胞中选择表达 因而体内细胞并没有表达出全能性 再者 卵 细胞在一定条件下 全能性表现比体细胞高 细胞的分化程度也很高 第四 分化的植物细 胞具有全能性 但要表达必须在一定条件下离体培养 答案 C 例 4 动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中 正确的是 A 诱导融合的方法完全相同 B 所用的技术手段基本相同 C 所采用的原理完全相同 D 都能形成杂种细胞 解析 动物细胞融合和植物体细胞杂交这两项细胞工程技术中 都包含有细胞融合的过 用心 爱心 专心 7 程 对于诱导方法来说 除动物细胞的融合还常用灭活的病毒做诱导剂外 其他是基本相同 的 但是 植物体细胞杂交在完成细胞融合后 还要将杂种细胞培育成植株 所以 它们所 应用的技术手段是有差别的 至于所采用的原理 植物体细胞杂交是细胞的全能性 而动物 细胞融合主要体现细胞膜的流动性 答案 D 例 5 利用下列细胞工程技术培养出的新个体中 只具有一个亲本遗传性状的是 细胞和组织培养 细胞融合 动物胚胎移植 克隆羊技术 多利 A B C D 解析 细胞和组织培养是由同一种生物的细胞分裂分化形成新个体 属无性生殖 因而 新个体只有一种亲本的遗传性状 细胞融合是由两个细胞融合到一起 融合后的细胞同时具 有原来两个细胞的遗传物质 动物胚胎移植本质仍是有性生殖 只不过当受精卵卵裂到一定 阶段后找一个代孕场所 同样具有两个亲本遗传性状 克隆羊技术中多利的产生是指把一乳 腺细胞的细胞核分离出来移植到另一个去核的卵细胞中 发育形成的新个体的基因主要来自 乳腺细胞的细胞核 也有少数基因来自卵细胞线粒体中的 DNA 答案 D 例 6 在细胞工程 原生质体融合育种技术中 其技术的重要一环 就是要将植物细胞 的细胞壁除去 通常采用的方法是酶解破壁法 1 你认为普通的植物细胞应选用哪两种酶将细胞壁去掉 2 如果将去除细胞壁的植物细胞放在等渗溶液中 细胞呈什么形状 理由是什么 解析 植物细胞的细胞壁对植物细胞具有支持和保护作用 完成植物细胞的细胞融合 首先必须除去细胞壁 细胞壁的主要成分是纤维素和果胶 所以选用的酶应是纤维素酶和果 胶酶 去除细胞壁的植物细胞称为原生质体 用酶解法去除植物细胞的细胞壁一般不会破坏 原生质体 使植物细胞的原生质体仍然保持活力 去除细胞壁的植物细胞已经没有细胞壁的 保护 在其等渗溶液中 细胞的形状由于其表面张力的作用而成圆球 如果将其放入清水中 就会吸水膨胀 甚至破裂 答案 1 应选用纤维素酶和果胶酶 2 呈圆球形 失去了细胞壁保护的细胞 在等 渗溶液中由于其细胞表面张力的作用形成的 达标训练 一 选择题 1 2003 年新课程理综高考题 甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化 目前生产上采 用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗 以保证该品种的品质和产量水平 这 种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的 A 有丝分裂B 分化 C 减数分裂D 全能性 解析 离体的植物器官 组织或细胞 在培养一段时间后脱分化 通过细胞分裂 形成 愈伤组织 脱分化的愈伤组织继续培养 又可重新分化成根或芽等器官 再分化形成的试管 苗 移栽到地里 可以发育成完整的植物体 由愈伤组织发育为完整的植物体体现了细胞的 全能性 植物组织培养的过程是无性繁殖的过程 不涉及减数分裂 减数分裂是生物在进行 用心 爱心 专心 8 有性生殖的过程中的一种分裂方式 本题解决的关键是要了解植物的组织培养过程 答案 C 2 下列植物的全能性在适宜条件下最易表达的是 A 枝条上的一个芽 B 柱头上的花粉 C 胚珠中的珠被细胞 D 根尖的分生区细胞 解析 在生物体的所有细胞中 无疑受精卵的全能性最高 而体细胞的全能性比较差 选项 B 生殖细胞的全能性比受精卵差 但比 A C D 中的体细胞要高 答案 B 3 在离体的植物器官 组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中 下列哪项条件是不需要 的 A 消毒灭菌 B 适宜的温度 C 充足的光照 D 适宜的养料和激素 解析 动植物组织 或细胞 培养都要无菌操作 足够的营养 适宜的温度条件 当然 植物组织培养还需要生长素和细胞分裂素等植物激素 答案 C 4 下列对植物组织培养过程中的脱分化叙述正确的是 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 解析 本题明确植物组织培养过程中脱分化及再分化的实质 理解愈伤组织的细胞特点 区分是细胞分裂还是组织分化 答案 D 5 下列属于组织培养的是 A 花粉培养成单倍体植株 B 芽发育成枝条 C 根尖分生区发育成成熟区 D 未受精的卵发育成植株 解析 解答此题需从以下几方面入手分析 首先 组织培养是指离体的植物器官 组织 或细胞经脱分化 再分化形成完整植物的过程 花粉能培养成单倍体植株 是在一定条件下 离体培养形成的 第二 芽发育成枝条 根尖分生区发育成成熟区 是体内分化的器官和组 织形成了机体的一部分 未受精的卵发育成植株 不在离体的情况下进行 而受母体的调控 完成 答案 A 6 经诱导融合得到的融合细胞还需经过下列哪项措施才能得到杂种植株 A 分离杂种细胞 直接接种便可获得 B 筛选鉴定杂种细胞后 再经植物组织培养才能获得植株 C 让杂种细胞自交获纯系植株 D 杂种细胞经传代培养成植株 解析 所选的两类细胞 例如分别用 A B 表示在融合剂的作用下得到的融合细胞可能有 用心 爱心 专心 9 AB AA BB 型 而 AA BB 型融合细胞仅体现一个亲本的遗传性状 无实际意义 要得到 AB 型杂种植株 必须经过筛选鉴定把 AB 型杂种细胞选出来 然后通过组织培养才能获得杂种 植株 当然还可引申出 AA BB 型细胞与用秋水仙素处理使染色体加倍形成多倍体进行分析 比较 答案 B 7 植株组织培养依据的原理 培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是 体细胞全能性 离体植物器官 组织或细胞 根 芽 生长素和细胞分裂素 生长素和乙烯 愈伤组织 再分化 脱分化 植物体 A B C D 解析 通过分析本题 注意对问题的系统总结 不难解答出来 答案 A 8 2000 年山西高考题 植物细胞表现出全能性的必要条件是 A 给以适宜的营养和外界条件 B 导入其他植物细胞的基因 C 脱离母体后 给以适宜的营养和外界条件 D 将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内 解析 本题考查的是有关植物细胞全能性的问题 科学实验证明 高度分化的植物细胞 仍然具有发育成为一个完整植物体的能力 这就是植物细胞的全能性 但是细胞在体内并没 有表现出全能性 当植物细胞脱离了原来的植物体而处于离体状态时 在一定的营养物质 激素和适宜的外界条件下 就可表现出全能性 发育成为完整的植株 答案 C 9 胚胎移植技术目前主要应用于 解决某些不孕症者的生育问题 治疗某些遗传病 提高良种家畜的繁殖力 提高动 物的抵抗力 A B C D 解析 胚胎移植技术可以解决某些不孕症者的生育问题 提高良种家畜的繁殖力 主要 是通过将胚胎移植到代理 母亲 的子宫内发育 而遗传病主要是通过基因疗法来治疗 提 高动物的抗病力要通过提高动物免疫能力来实现 答案 A 10 植物体细胞融合完成的标志是 A 产生新的细胞壁B 细胞膜发生融合 C 细胞质发生融合D 细胞核发生融合 解析 植物体细胞杂交的完成是首先把来自两个植物体的细胞融合成一个杂种细胞 然 后把这个杂种细胞再培养成植物体 题目所指显然不是植物体细胞杂交的完成 而仅仅指植 物体细胞融合的完成 植物体细胞的融合开始于将植物细胞脱去细胞壁 结束于杂种细胞的 形成 而杂种细胞的形成是在细胞壁形成之后 在这之前都是细胞发生融合的过程 答案 A 11 在植物细胞工程中 当原生质体合成一个新的原生质体 需要诱导产生出细胞壁 参与 这一过程的细胞器是 A 叶绿体 高尔基体B 线粒体 高尔基体 用心 爱心 专心 10 C 叶绿体 线粒体D 线粒体 内质网 解析 这一生理过程所需能量由线粒体提供 细胞壁的形成与高尔基体有关 答案 B 12 动物细胞工程技术的基础是 A 动物细胞融合B 单克隆抗体 C 胚胎移植D 动物细胞培养 答案 D 13 动物细胞融合的目的中最重要的是 A 克服远源杂交不亲和B 制备单克隆抗体 C 培育新物种D 生产杂种细胞 解析 动物细胞融合不像植物体细胞杂交那样 主要是为了克服远源杂交不亲和 以培 育新品种为目的 动物细胞目前只见到高度分化的细胞核在去核卵细胞中表现全能性 还未 见到融合细胞核表现出全能性的例子 因此动物细胞融合不能用来培育新的物种 生产杂种 细胞 不是细胞融合的主要目的 只是细胞完成后所形成的结构的名称 目前动物细胞融合 技术最重要的用途就是制备单克隆抗体 答案 B 14 用于组织培养中的植物器官或组织 称为 A 组织切片B 原生质体 C 外植体D 愈伤组织 解析 通常植物组织培养 就是把植物体的器官或组织片段切下来 接种到培养基上进 行离体培养 该片段就叫做外植体 答案 C 15 在动物细胞培养过程中遗传物质发生改变的细胞是 A 细胞系B 细胞株 C 原代细胞D 传代细胞 解析 动物细胞培养过程中 只有当传代细胞的细胞株传至 50 代以后 部分细胞的遗传 物质发生改变且带有癌变特点 无限制传代下去 而这种传代细胞就是细胞系 从原代培养 到传代培养的细胞株的细胞遗传物质未发生改变 答案 A 16 植物体细胞杂交的目的是 A 用酶解法去掉细胞壁分离出有活力的原生质体 B 以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合 C 用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种植株 D 通过以上三者来完成 答案 C 17 哺乳动物如牛 羊等是人类生活中一种重要的肉制品 皮毛制品的原料来源 但哺乳动 物妊娠时间长 每胎产子数少 繁殖速度比较慢 要加快优良种畜的繁殖速度 目前采用最 好的方法是 A 动物细胞培养B 胚胎移植 C 动物细胞融合D 核移植 解析 目前 世界上在牛 羊等哺乳动物优良品种的加速繁殖方面所采用的最好方法是 胚胎移植 利用胚胎移植技术可使每头良种母牛一年繁殖牛犊百头 答案 B 18 要获得大量的单克隆抗体就必须用单个的 B 淋巴细胞进行无性繁殖 形成细胞群 原因 用心 爱心 专心 11 是 A 在体外培养条件下 B 淋巴细胞可以无限增殖 B 在动物体内 B 淋巴细胞可产生多达百万种以上的抗体 C 每一个 B 淋巴细胞都参与特异性免疫反应 D 每一个 B 淋巴细胞只分泌一种特异性抗体 解析 首先理解 单克隆 这种无性繁殖方式 从理论上说明了一个 B 淋巴细胞分泌一 种特异性抗体 答案 D 19 有关动物细胞培养的叙述中正确的是 A 动物细胞培养前要用胰蛋白酶使细胞分散 B 动物细胞培养的目的是获得大量的细胞分泌蛋白 C 细胞遗传物质的改变发生于原代培养过程中 D 培养至 50 代后能继续传代的传代细胞叫细胞株 解析 明确动物细胞的培养过程 用到胰蛋白酶使细胞分散开 进行了原代培养及传代 培养 结合上面 15 题 再比较植物组织 或细胞 培养与动物细胞的培养的目的 前者是 为了获得新的植物体 后者为了获得细胞群或细胞产品 答案 A 20 关于制备单克隆抗体的叙述正确的是 A 单克隆抗体产自淋巴细胞 B 单克隆抗体的制备要经过细胞融合 C 单克隆抗体的获得不需要使细胞癌变 D 必须同时在体内和体外培养挑选出所需抗体的细胞群 解析 单克隆抗体的制备 需要经免疫的 B 淋巴细胞与能够在体外培养条件下大量增殖 的骨髓瘤细胞 融合成杂交瘤细胞 骨髓瘤细胞是癌变的细胞 细胞培养在体内或体外培养 都可以 答案 B 21 细胞系的特点是 A 遗传物质没有改变 可以无限传代 B 遗传物质有癌变特点 可能无限传代 C 遗传物质没有改变 不可无限传代 D 遗传物质有癌变特点 不可无限传代 答案 B 22 生物导弹 是指 A 单克隆抗体 B 杂交瘤细胞 C 产生特定抗体的 B 淋巴细胞 D 在单克隆抗体上连接抗癌药物 解析 这是单克隆抗体在医疗方面的应用 用于癌症的治疗 就是在单克隆抗体上连接 抗癌药物 像导弹一样将药物定向带到癌细胞所在部位将癌细胞消灭掉而不影响正常细胞 答案 D 23 植物体细胞杂交制备原生质体和动物细胞培养配制一定浓度的细胞悬浮液 所需要的酶 依次是 A 淀粉酶和磷脂酶 B 纤维素酶和胰蛋白酶 用心 爱心 专心 12 C 脂肪酶和肽酶 D 过氧化氢酶和半乳糖苷酶 答案 B 24 表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛 产生这一结果最可能的原因是 A 试管动物培养B 胚胎移植 C 胚胎分割移植D 受精卵移植 解析 表现型不同的母牛 其基因型一定不同 生育出基因型完全相同的子牛 很可能 是将胚胎分割移植的原因 这样所生子牛来自同一受精卵 基因型相同 答案 C 25 运用下列各种细胞工程技术培育生物新品种 操作过程中能形成愈伤组织的技术是 细胞和组织培养 植物体细胞杂交 动物胚胎移植 细胞核移植 A B C D 解析 植物组织培养及植物体细胞杂交都要培育出新植株 在离体的器官 组织或细胞 去分化及形成杂种细胞后都要通过细胞分裂形成愈伤组织 然后再分化 答案 A 26 2003 年上海高考题 试管婴儿 技术属于 A 胚胎移植B 组织培养 C 克隆技术D 基因工程 解析 胚胎移植指有性生殖细胞在体外结合后 形成的胚胎植入母体的过程 组织培养 是指离体的细胞 组织或器官在体外培养的过程 克隆技术是通过无性繁殖的方法产生出来 的一群遗传特性相同的 DNA 分子 细胞或个体 基因工程指在生物体外 通过对生物的基因 进行改造和重新组合 然后导入受体细胞内进行无性繁殖 使重组基因在受体细胞内表达 产生出人类所需要的基因产物 答案 A 二 非选择题 27 在适宜的条件下 离体培养胡萝卜韧皮部细胞可形成一个完整的个体 而离体培养动物 的 B 淋巴细胞 结果形成的是细胞群 其原因是 分析 两者的培养基 发现植物的含有激素而动物的没有 激素的作用是 由 此说明动物个体发育的关键是 解析 离体的植物细胞全能性易表达 而离体的动物细胞不易表达 在很多实验中体现 的是动物细胞的细胞核的全能性 如克隆多利羊 植物细胞培养中 植物激素中的细胞分裂 素和生长素可利于愈伤组织的形成 影响到再分化过程中芽和根的发生等 又因为动物细胞 全能性不易表达 由此可以看出在动物个体发育中细胞的分化是很重要的 答案 高度分化的植物细胞仍具有全能性 离体培养时易表达出全能性 而动物细胞的 全能性随细胞分化程度的提高而逐渐受到限制 细胞全能性不易表达 诱导脱分化和再分化 过程的进行 对个体发育起调节作用 细胞的分化 28 为某同学根据下图杂交瘤技术的方法 设计的生产破伤风杆菌抗体的实验方案 据图回 答 用心 爱心 专心 13 1 该方案能达到预期效果吗 原因是 2 图中 为 过程 常用 作为诱导剂 该细胞继 承了 因此不仅能分泌 还有 本领 3 破伤风杆菌的抗体最终可以从 和 中提取 4 该方案的目的是 答案 1 不能 因为没有将抗原注入小鼠体内 无法获得产生此种抗体的效应 B 细胞 2 细胞融合 灭活的病毒 或聚乙二醇 双亲细胞的遗传物质 特异性抗体 在体外 培养条件下大量繁殖 3 培养液 小鼠腹水 4 制备单克隆抗体 29 下图是植物体细胞杂交示意图 请据此回答 1 图中完成植物体细胞融合的过程是 填编号 在此过程中 应用 酶工程产品的是 过程 2 图中 过程是 过程是 过程合称 3 图中 过程用到的酶是 作用的结果是形成 之所以要用它们是 要除去 除去的原因是 4 在 过程中 可用的化学诱导剂是 可用的物理方法是 若在容 器中放置若干 ab 结构 诱导完成且假设所有细胞都发生了融合 然后经 过程 形成的 d 细胞的类型有 种 这里仅考虑 2 个原生质体的相互融合 从中选出 进 行培养 5 c 细胞的状态是 6 e 称为 f 称为 该植株具有 7 这一技术的优点是 用心 爱心 专心 14 8 利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中 遗传物质的传递是否遵循孟德 尔的遗传规律 为什么 答案 1 2 脱分化 再分化 植物组织培养 3 纤维素酶和果胶 酶 原生质体 细胞壁 细胞壁阻碍了原生质体的融合 4 聚乙二醇 振动 电刺激 离心 显微操作 3 杂种细胞 5 正在进行原生质体融合 6 愈伤组织 杂种植株 双亲性状 7 克服远源杂交不亲和的障碍 大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围 8 不遵循 因为只有生物进行有性生殖的过程中 才遵循孟德尔的遗传规律 而植物体 细胞杂交育种的过程不属于有性生殖 30 阅读下列材料 材料 1 美国科学家 2001 年 11 月 25 日宣布 他们首次成功克隆了人类胚胎 但是这些科学 家同时声称 他们这样做的目的 不是为了克隆人 而是为了制造胚胎干细胞治疗多种疾病 之用 克隆就是将一个体细胞的 DNA 移入一个已经被去掉细胞核的卵细胞中 然后用电或者 化学方法刺激这个改造后的卵细胞 使它开始分裂并成为一个胚胎 这个胚胎的基因与体细 胞提供者的基因绝大部分是相同的 材料 2 2001 年 11 月 3 日 18 时 05 分 我国首例 胎儿上皮细胞 克隆牛 康康 在山东 莱阳农学院诞生 现场的公证人员公证 这是我国惟一健康存活的体细胞克隆牛 上皮细胞 是高度分化的体细胞 分化程度越高克隆越难 把它作为供核细胞尚属首例 材料 3 植物的器官 组织或细胞 取下并放入培养基中培养 A B 再分化胚状体 植物体 根据材料分析 1 改造后的卵细胞 的分裂是 分裂 2 胚胎的基因与体细胞提供者的基因大部分是相同的 那么 不相同的基因 控制的 性状遗传方式属 遗传 3 写出以下过程或结构的名称 A B c d 4 请列举出与材料 2 有关的生物技术 至少两种 5 名贵花卉进行离体培养时不应采用该株的 A 茎尖B 子房壁 C 花粉粒D 叶片 6 克隆人胚胎引发了许多关于科技与伦理的争论 有人欢呼 科学技术的发展将改变一 切 有人惊呼 它将引发道德危机 对此 我们应持的正确态度是 摒弃现有道德规范 推动科技发展 发挥道德规范作用 限制科技的负面效应 科技的发展必须以现有道德为准绳 调整现有道德规范 适应科技发展 A B C D 解析 这是一道以细胞工程为题材的简单综合试题 结合细胞工程考查细胞分裂 生殖 的种类 单倍体育种 细胞质遗传等知识 要求了解细胞工程的基本原理与方法 答案 1 有丝 2 细胞质 或母系遗传 3 脱分化 愈伤组织 原生质体 原生质体 4 细胞融合 核移植 胚胎移植 显微操作 答对两种即可 5 C 用心 爱心 专心 15 6 B 资料补充 1 现代生物技术概述 当今世界 生命科学作为自然科学中最为活跃的领域 其地位和重要性是不言而喻的 20 世 纪 30 50 年代的核能的开发和应用 到 50 70 年代的航空航天技术 一直到 80 年代以来 生命科学 信息科学已逐渐占据了领导地位 据 90 年代初的一个统计 美国博士学位获得 者 51 从事生命科学 2000 年世界 500 强企业的前 50 名中 从事生物技术开发的有 13 家 且其利润额高于信息和其他产业 生物技术也称生物工程 是生物科学与工程技术有机结合而兴起的一门综合性科学技术 它 是以生物科学为基础 运用先进的科学原理和工程技术手段加工或改造生物材料 从细微处 的基因 染色体 蛋白质 细胞到整个生物体 从而生产出人类所需要的生物或生物制品 甚至于改造我们人类自身 为便于研究 据不同的特点可分为如下普遍认可的几类 细胞工 程 基因工程 发酵工程 酶工程 当然有些项目还可以有更细的分类 如细胞工程中除了 根据细胞类型不同分为植物细胞工程和动物细胞工程外 还有其他的技术如膜生物工程 我 国就有生物膜与膜生物工程国家重点实验室 有中国科学院动物研究所膜生物化学分实验室 清华大学膜生物物理实验室以及北京大学兴奋膜电生理分实验室等 各种生物工程也不是孤 立的 而是相互交叉 不可分割 互为联系的 如基因工程与细胞工程的联系 细胞工程与 基因工程中有酶工程 同样这些生物工程与数学 物理 化学 信息科学的整合使许多生命 系统复杂问题的解决成为可能 首先 本领域内的头号工程即人类基因组计划的研究 这项工作自 1990 年正式启动 2000 年实现了人类基因组的工作框架图 2003 年已获得人类基因组的完成序列图 近年来细胞和 分子生物学的进步 得益于酶工程 如聚合酶链反应 基因工程 如转基因和基因剔除术 细胞工程 动物克隆 干细胞技术 生命活动最基础的问题 由于细胞和分子生物学的推 动 又成为当今生命科学研究的热点和焦点 发育的过程一极是细胞数量增加 功能分化 细胞和器官形成 另一极则是细胞不断地出现凋亡 形态结构不断调整 而两者均为精细调 控的过程 涉及到信息传导 细胞周期 基因的表达的时空调节等生命科学的基础课题 而 关键调控部位所发生的异常 是多种遗传病和肿瘤的发病基础 现就细胞工程为主体的问题作一探讨 1 生物膜及膜生物工程 研究成果 a 研究了线粒体氧自由基的生成 转移和靶向的作用机制 提出活性氧理论 b 研究了 Mf 细胞膜上离子通道活动的变化与 GM CSF 激活过程的关系以及 Mf 与 NK 细胞对 同种和异种抗原的识别的作用 c 研制出对癌细胞恶性增殖有较强抑制活性的药物和有明 显降糖效果的口服脂质体新剂型 d 蛋白质构想变化及基因导入的研究 用表面园二色谱 法以及 FTIR ATR 全内反射傅利叶红外谱 和固体荧光谱法测定了蛋白质与生物医用材料 表面作用后蛋白质构想的变化 在国内率先建立了磁园二色谱 MCD 技术 在蛋白质二维 晶体组装的基础研究和突触形成过程中突触前后膜相互作用的研究中 都取得了许多重要的 成果 研制并开展了一系列导入外源基因的新方法 用超声波法在植物完整细胞及组织块中 实现外源基因的转移 e 细胞膜离子通道特性的研究 人工合成的 22 肽在肌细胞膜上组装 成具有离子选择性的通道 分离纯化了具有生物活性的抗吗啡肽和芋螺毒素 在离子通道水 平上研究其作用机理 阐明心肌细胞早后去极化的发生机制 电生理学特性及各种抑制因素 应用举例 生物膜 活性污泥联合工艺在高浓度工业废水处理中的应用 联合工艺主要 有两类 其一是生物膜与活性污泥同时在同一构筑物内共同生长 可称之为复合方式联合工 用心 爱心 专心 16 艺 另一种是生物膜系统与活性污泥系统按串联方式联合 复合方式联合工艺的典型方式是 往活性污泥曝气池中投加悬浮型填料作为微生物附着生长的载体 达到悬浮生长的活性污泥 与附着生长的生物膜共同承担去除污水中有机污染物的任务 该方式的主要特征是投加载体 要满足悬浮要求 即投加的载体附满生物膜后的比重接近 1 目前采用的载体有粉末活性炭 无烟煤 多孔泡沫塑料和球型塑料等 系统中废水与生物处于完全混合状态 串联方式联合 工艺主要是针对处理废水的水质特征 处理深度要求 合理地将生物膜法与活性污泥法的单 元处理工艺结合起来 该方式中的每个单元都是一个独立的处理工艺 串联方式灵活多变 串联级数可以是二级 也可以是多级 串联次序可以先生物膜法后活性污泥法 也可以是相 反的 该方式的废水流态总体上是属于推流式 在局部单元处于完全混合 2 植物细胞工程 植物原生质体的培养 植物细胞壁在植物的生活和生存中起着十分重要的作用 但是也给研究工作带来不少障碍和 困难 因此很早以来 人们就想除去细胞壁 获得无壁的原生质体 这一愿望终于在 20 世 纪 60 年代末和 70 年代初得到了实现 如今 可以采用纤维素酶和果胶酶的混合液 在较高 渗透压的条件下 如 0 5 0 6 mol L 甘露醇溶液 处理根尖 叶片组织 培养的愈伤组织 或悬浮培养细胞 使细胞壁被酶所消化 从而获得大量的原生质体 并可通过原生质体培养 再生新的植株 迄今 已经从不少植物种类的原生质体培养中 成功获得了再生的植株 如 胡萝卜 烟草 矮牵牛 拟南芥 油菜 玉米 水稻 豌豆 豇豆 甘蔗 柑橘及猕猴桃等 植物细胞培养的应用 通过将外源遗传物质 DNA 导入培养细胞或原生质体 可以获得抗逆 高产及优质的转基 因植株 这是植物细胞培养应用研究的一个方面 此外 植物细胞培养还可用于其他一些应 用研究 例如 a 对那些能产生重要次级代谢产物 如某些中医药 的细胞系进行大量 罐 培养 实现这种产物的工业化生产 b 在常规杂交育种的基础上 通过花药 花粉 培养 进行单倍体育种 c 从培养的植物细胞再生出来的新植株表现出高度的遗传变异 这种现象称为 体细胞的无性系变异 可以从这些变异选择有益农艺性状的作物新类型 d 细胞突变体的诱变与筛选 例如在培养基中加入不同浓度的 NaCl 通过胁迫诱变和筛选 抗盐突变体 还可以向培养基中加入病原体的毒蛋白 以诱变和筛选抗病突变体 为了改善 作物品质 可以进行抗赖氨酸类似物的诱变与筛选 即在培养基中加入不同浓度的赖氨酸类 似物 可以获得抗赖氨酸类似物突变体 这种突变体中的赖氨酸 亮氨酸和异亮氨酸的水平 升高 总之 借助植物的细胞培养 可以从多途径上用于作物的改良研究 3 动物细胞工程 哺乳动物细胞克隆技术 哺乳动物细胞克隆技术 又称哺乳动物核移植或无性繁殖技术 它是通过特殊的人工手段 如显微注射和电融合 对哺乳动物特定发育阶段的核供体 如胚胎分裂球或体细胞核 及相应的核受体 如去核的原核胚或成熟的卵母细胞 不经过有性繁殖 进行体外重构 并通过重构胚的胚胎移植 从而达到扩大同基因型哺乳动物种群的目的 a 供体细胞的准备 用于克隆或细胞核移植的供体细胞 核 有早期胚胎细胞和体细胞 可来自活体内或体外培养的细胞 b 受体细胞的准备 核移植的受体大多来源于卵母细胞 小型实验动物 如小鼠和兔 一 般使用活体超排法 对于大家畜 如猪和牛 由取其屠宰后的卵巢卵泡 经成熟培养后获得 c 核移植操作 去核操作的卵母细胞就可作为移植的受体 接受核供体植入 d 融合 融合有化学融合 病毒融合及电融合三种 其中电融合具有易控制 重复性强和 用心 爱心 专心 17 无毒性等优点 利于融合胚的发育 e 胚胎培养 完成核移植及电融合后的胚胎可在体外培养一段时间 从融合胚到囊胚阶段 都适宜移入雌性受体 也可移入同种或异种的输卵管进行体内培养 f 胚胎移植 克隆技术成功与否的重要的衡量标准是重建胚胎能否产出 克隆胚胎的移植 方法 步骤跟体外受精技术产生的胚胎移植完全相同 胚胎移植的部位有输卵管和子宫角 根据受体动物的不同可采用手术移植法和非手术移植法 无论选择自然发情或人工诱导发情 的受体均应注意与胚胎的同步化处理 克隆技术的发