2012届高三生物第一轮复习教学一体案(选修3)--细胞工程

2012届高三生物第一轮复习教学一体案（选修3） 省丹中专题2 细胞工程植物细胞工程（第一课时）一、知识提纲：考点一：植物细胞工程的原理细胞的全能性1、细胞全能性：是指生物体的细胞具有形成完整生物个体的潜能的特性。2、细胞全能性的原因（物质基础）：生物体的每个细胞（都由受精卵经过有丝分裂而来）都含有该种生物全部遗传信息。备：细胞在生物体内没有表现全能性而是分化为不同的组织、器官，其原因在于：基因的选择性表达3、全能性表达的难易程度：受精卵生殖细胞体细胞；植物细胞动物细胞4、细胞全能性的应用实例：植物的组织培养、花药离体培养、动物的核移植（即克隆）考点二：植物细胞工程的基本技术一 植物的组织培养技术1、植物的组织培养原理：植物细胞具有全能性2、植物的组织培养过程：离体植物器官、组织、细胞 脱分化 愈伤组织 再分化 根、芽（胚状体） 完整植株 （外植体）a、脱分化：高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程（实质：是细胞恢复分裂）（不需光）再分化：愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程（实质：细胞分化和有丝分裂）（需光：叶绿素的合成需光）愈伤组织：排列疏松、无规则，高度液泡化的无定型状态的薄壁细胞b、激素使用：细胞分裂素/生长素的比例适中，有利于脱分化，比例升高有利于愈伤组织再分化形成丛芽，比例降低则有利于生根。细胞分裂素、生长素浓度比c、实现细胞全能性的条件：离体（必要条件）；一定的营养物质（水、无机盐、维生素、小分子有机物等）、激素（细胞分裂素、生长素）；适宜的条件（无菌、适宜的温度、pH）。保证无菌操作的条件：对外植体要进行消毒处理（酒精、次氯酸钠），而对各种器械要彻底灭菌d、植物组织培养中用到的有机碳源一般为蔗糖（提供能量），此外蔗糖还能维持培养基的渗透压。3、植物的组织培养地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。4、应用： 微型繁殖（快速繁殖优良品种，实际是无性生殖）、作物脱毒（病毒少或无的茎尖培育出脱病毒植株）人工种子：胚状体 + 人工种皮作物新品种的培育：单倍体育种（花药离体培养的实质：植物的组织培养）、突变体的利用（植物组织培养的过程中植物细胞处于不断的分生状态，易突变）细胞产物的工厂化生产：细胞培养生产药物（人参皂甙干粉、紫杉醇）、食品添加剂、香料、色素、杀虫剂；提取对象：（愈伤组织）考点三：植物细胞工程的基本技术二 植物体细杂交技术1、植物体细胞杂交的原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性2、植物体细胞杂交的过程：（不是有性杂交，不符合孟德尔遗传规律） 植物细胞融合 植物组织培养a、原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性，杂种细胞发育成杂种植株利用了细胞的全能性。b、植物细胞都有细胞壁。根据酶的专一性原理，用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。(酶解法)c、原生质体融合方法包括物理法：如离心、振动、电激；化学法：如聚乙二醇(PEG)等。d、杂种细胞的类型有三种：甲乙、甲甲、乙乙，符合要求的只有甲乙，需要用选择性培养基进行筛选。杂种细胞甲乙形成的标志：新的细胞壁的生成（高尔基体）。e、细胞融合属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和（可直接相加），形成多倍体属于异源多倍体。理论上杂种植株特征：具备两种植物的遗传特征，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。事实上目前还不能让杂种植物完全按人们的需要去表达亲代的优良性状，如番茄马铃薯。f、实例：白菜甘蓝。3、植物体细胞杂交的优点：克服远缘杂交不亲和的障碍。二、默写提纲（略）三、典例剖析：根据有关植物细胞工程所学的知识回答下列问题：（1）图中完成植物体细胞融合的过程是（填编号）_，融合的过程体现膜的 ，在此过程中，应用酶产品的是_过程（填编号）。（2）图中过程用到的酶是_ ，作用的结果是形成_ 。如果将已除去壁的植物细胞放入低渗溶液中，细胞形状会如何变化？_。（3）在过程中，可用的化学诱导剂是_，若在容器中放置若干a和b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。与过程密切相关的具有单层膜结构的细胞器为_。（4）在d成为f的过程中，依据的原理是_，其中过程相当于_过程，涉及的分裂方式为_。（5）e表示 ，得到e的过程中哪项条件是不需要的_。A消毒灭菌 B适宜温度 C充足光照 D适宜养料和激素（6）若想制作人工种子，应该选用（填字母）。若想制造治疗烫伤、割伤的药物 紫草素，培养将进行到（填字母）。（7）若某二倍体植物基因型有DdTt，图中d是其花药，利用这种生物技术采用花药离体培养的方法，则 f是 （单倍体/二倍体），f的基因型为_。(8) 在d成为f的过程中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。在植物组织培养的过程中，容易得到突变体的原因是 。（9）若a为番茄，细胞中有2m条染色体，b为马铃薯，细胞中含2n条染色体，则“ab”杂种细胞内含_条染色体；据此从理论上讲，“ab”杂种细胞形成的杂种植株是 （可育的/不可育的），用传统的有性杂交方法 （能/不能）实现，原因是 。因此这项研究的突出优点是_ 。 （10）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？_ 。 四、巩固训练：1以下不能说明细胞全能性的实验是 （ ）A.胡萝卜韧皮部细胞培育出植株 B.紫色糯性玉米种子培育出植株C.转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株 D.番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株 2下列有关植物细胞全能性的叙述，正确的是 （ ）A植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全部基因B高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性C植物细胞的全能性不是植物体细胞杂交的理论基础D植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同3下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是 （ ）A培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压B培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化C离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织D同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同4下列有关植物组织培养的叙述，正确的是 （ ） A利用茎尖进行组织培养，可以获得抗病毒的植株B培养过程中的外植体及培养瓶等都需要高压蒸汽灭菌，防止杂菌污染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 （ ）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6下列四个选项中没有采用植物组织培养技术的是 （ ）A采用花药离体培养得到单倍体植株B用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到多倍体植株C人工种子的培育过程 D运用细胞工程培育“番茄马铃薯”杂种植株7.下图为植物细胞融合及组织培养过程示意图。下列说法不正确的是 （ ）A植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍B杂种细胞经过和过程可以培育成杂种植株说明杂种细胞具有全能性C尽管愈伤组织可以进行光合作用，但其培养基中仍需要糖类、氨基酸等有机营养D若A的基因型为Rr，B的基因型为Yy，则最终形成的杂种植株的基因型为RrYy8马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是 （ ）A选择优良品种进行杂交 B进行远缘植物体细胞杂交C利有芽尖进行组织培养 D人工诱导基因突变9（多选）愈伤组织进行分化并产生出植物的各种组织和器官，进而发育成完整的植株，通常需要适合的 A光照 B温度 C营养物质 D激素 （ ）10（多选）明党参是我国珍稀药用植物，对其进行保护性开发利用的方法有 （ ）A设计细胞培养反应器，实现药用成分的工厂化生产B大量培养愈伤组织，直接提取药用成分C大规模栽培组织培养苗，获取药用成分 D利用组织培养获得胚状体，制成人工种子11. 紫杉醇是从红豆杉属植物中提取的最有效的抗癌制剂之一。目前，生产紫杉醇的主要原料是天然生长的红豆杉树皮，而大量剥取树皮会造成树木的死亡和资源的破坏。科研人员为寻找更多紫杉醇来源，尝试利用植物组织培养技术，从红豆杉的愈伤组织中提取紫杉醇。实验结果如下表所示。不同外植体形成的愈伤组织中紫杉醇含量（） 在植物组织培养中，对培养基必须进行 处理，接种后在适宜的恒温且 （避光、照光）条件下，外植体经 形成愈伤组织。在培养基中添加植物生长调节剂时要注意 。上述实验结果说明 最适合做外植体。由上述结果可知该实验的研究内容是： 。 。专题2 细胞工程动物细胞工程（第二课时）一、知识提纲：考点一、 动物细胞培养（1）概念：动物细胞培养就是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，让这些细胞生长和繁殖。（2）原理：细胞增殖（并不能体现细胞的全能性）（3）流程：取动物组织块（幼龄动物的器官或胚胎：此细胞的分化程度低，增殖能力强，有丝分裂旺盛，容易培养）剪碎用胰蛋白酶处理分散成单个细胞制成细胞悬浮液转入培养瓶中进行原代培养贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。注：胰蛋白酶的作用：将组织分散成单个细胞 将贴壁细胞从瓶壁上分离下来。 目的：避免动物细胞的接触抑制现象。（4）结果：细胞株或细胞系目前使用的或冷冻保存的细胞通常为10代以内，以保证细胞核型不变。（由单个细胞克隆培养的子代细胞因来自于一个亲代细胞，所以基因型一般都相同。10代以后有些细胞核型发生改变，50代以后的细胞可能发生癌变。）（5）原代培养：通过组织块直接长出单层细胞或用酶或机械方法将组织分散成单个细胞开始培养，在首次传代前的培养可认为是原代培养。（6）传代培养：当原代培养成功以后，随着培养时间的延长和细胞不断分裂，一则细胞之间相互接触而发生接触性抑制，生长速度减慢甚至停止；另一方面也会因营养物不足和代谢物积累而不利于生长或发生中毒。此时就需要将培养物分割成小的部分，重新接种到另外的培养器皿（瓶）内，再进行培养。这个过程就称为传代培养。（7）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。细胞数目不断增多，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值，这种现象称为细胞的接触抑制。（8）动物细胞培养需要满足以下条件无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止细胞代谢产物积累 对细胞自身造成危害。营养：合成培养基成分：葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血清等天然成分。温度和PH：适宜温度：哺乳动物多是（36.50.5）；pH：7.2-7.4 气体环境：95%空气5%CO2。O2是细胞代谢（进行有氧呼吸）所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的PH。所用装置：CO2培养箱（9）动物细胞培养技术的应用：生产细胞产品（制备病毒疫苗、制备单克隆抗体）、检测有毒物质、培养医学研究各种细胞。考点二、动物体细胞核移植技术和克隆动物（1）哺乳动物核移植可以分为 胚胎细胞核移植（比较容易）和 体细胞核移植（比较难）。（2）选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞比较 大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多， 营养丰富；细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质。（3）体细胞核移植的大致过程是：1.细胞核的采集和卵母细胞的准备2.细胞促融3.植入代孕母体。（4）体细胞核移植技术的应用：加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育； 保护濒危物种，增大存活数量；生产珍贵的医用蛋白； 作为异种移植的供体；用于组织器官的移植等。（5）体细胞核移植技术存在的问题：克隆动物存在健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。考点三、动物细胞融合（1）概念：动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。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）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有PEG、灭活病毒、离心等。（3）动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育的重要手段。（4）动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较：比较项目细胞融合的原理细胞融合的方法诱导手段用法植物体细胞杂交细胞膜的流动性去除细胞壁后诱导原生质体融合离心、电刺激、振动，聚乙二醇等试剂诱导克服了远缘杂交的不亲和性，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除应用植物细胞杂交手段外，再加灭活的病毒诱导制备单克隆抗体的技术之一考点四、单克隆抗体（1）抗体：一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。 （2）杂交瘤细胞的特点：既能大量增值，又能产生特异性抗体。（3）单克隆抗体制备过程：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。（4）单克隆抗体的优点：特异性强，灵敏度高，可大量制备。（5）单克隆抗体的作用：作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症，可制成“生物导弹”（导向作用），也有少量用于治疗其它疾病。二、默写提纲（略）三、典型例题：下面两幅图分别是单克隆抗体制备过程和克隆羊培育过程示意图，请据图回答下列问题：(1)图甲和图乙所示的过程中，都必须用到的动物细胞工程技术手段是_ 。在此技术过程中常用到的胰蛋白酶的作用是将组织分散成 ，以及将贴壁细胞从瓶壁上分离下来，这样做的目的是 。(2)图甲中过程表示向实验动物注射 。过程常在_诱导下完成，其原理是运用了细胞膜的 。过程需用特定的 培养基进行筛选，经筛选出的杂交瘤细胞所具有的特点是 。过程与体外培养相比，其优点是_ 。(3)单克隆抗体最主要的优点是 。它能定向攻击癌细胞，主要是利用其_作用。(4)若不考虑环境因素影响，克隆羊的性状全部像白面绵羊吗? _。原因是_ 。(5)图乙过程的技术具有多种用途，但是不能 ( ) A有选择地繁殖某一性别的家畜 B繁殖家畜中的优良个体 C用于保存物种 D改变动物的核基因(6)在目前现有技术条件下，还不能将从动物体内分离出来的成熟的体细胞直接培养成一个新个体，而是必须将体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中才能发育成新个体，你认为原因最可能是 ( )A卵细胞大，便于操作 B卵细胞含有的营养物质多C卵细胞的细胞质可使体细胞胞核全能性得到表达 D重组细胞才具有全能性巩固练习：1.下列哪一项属于克隆 （ ）A.将鸡的某个DNA片断整合到小鼠的DNA分子中B.将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系C.将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内 D.将鼠的骨髓细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞2. 下列关于细胞工程的叙述中，正确的是 ()A.植物细胞工程中，融合叶肉细胞时，应先去掉细胞膜，制备原生质体B.植物体细胞杂交培育出的新品种一定不是单倍体C.植物细胞工程中，叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织D.单克隆抗体制备过程中，采用不经免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合从而获得交瘤细胞3下列关于动物细胞培养的有关叙述中正确的是 （ ）A.细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中B.动物细胞培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、生长素和动物血清等C.动物细胞培养的目的是获得大量的细胞分泌蛋白D.动物细胞培养前和培养过程中都要用胰蛋白酶处理4. 通过细胞工程生产单克隆抗体时，要涉及到以下三个筛选过程： 在特定培养基中筛选出杂交瘤细胞 选出能产生抗体的效应B细胞 选出能产生特定抗体并能大量增殖的细胞群。这三个过程的先后次序是 （ ）A. B. C. D.5. 基因型为Aa与基因型为Bb的动物体细胞混合，用灭活的仙台病毒处理后，不可能获得下列哪种基因型的细胞 ( )A.AAaaB.AaBb C.Aabb D.BBbb6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增殖7.用于核移植的供体细胞一般都选用 （ ）A.受精卵 B.传代10代以内的细胞 C.传代1050代以内的细胞 D.处于减数分裂第二次分裂中期的次级卵母细胞8单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞诱导融合后，要用特定培养基筛选出杂交瘤细胞，在这种培养基上不能存活增殖的细胞是 （ ）B淋巴细胞 小鼠骨髓瘤细胞 B淋巴细胞自身融合细胞 小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞 杂交瘤细胞 A B C D9.下列关于细胞工程的叙述，不正确的是 ( )A.电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合B.去除植物细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理C.小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体D.动植物细胞培养都需要经过脱分化处理10. 某研究小组为测定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。下列说法正确的是 ( )A.在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时，也可用胃蛋白酶处理B.细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是刺激细胞的呼吸C.甲、乙细胞在持续的原代培养过程中，乙会出现停止增殖的现象D.仅用该培养液也能用来培养乙肝病毒11.单克隆抗体(单抗)实质上是单个效应B细胞通过克隆形成的细胞群产生的化学性质单一、特异性强的免疫球蛋白。下列有关叙述中，错误的是 ( )A.单抗作为生物导弹能定向到达癌细胞所在部位B.单抗制备的过程要用到动物细胞培养和细胞融合技术C.在单抗制备的过程中必须经过至少两次细胞筛选D.只有用物理或化学方法的诱导，才能促使B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成杂交细胞12.（多选）关于现代生物技术应用的叙述，正确的是 （ ） A蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质 B体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体 C植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒 D动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育13（多选）下列关于细胞工程的叙述，正确的是 （ ） A电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合B去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理C小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫过的小鼠的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体D某种植物甲乙两品种的体细胞杂种与甲乙两品种杂交后代的染色体数目相同14（多选）某同学在学习“细胞工程”时，列表比较了动植物细胞工程的有关内容，你认为有错误的内容是（ ）比较内容植物细胞工程动物细胞工程A.特殊处理酶解法去除细胞壁用胰蛋白酶处理后制成细胞悬浮液B.融合方法物理方法、化学方法、生物方法物理方法、化学方法C.典型应用人工种子、种间杂种植物单克隆抗体的制备D.培养基区别葡萄糖是离体组织赖以生长的成分动物血清不可缺少15下图为单克隆抗体制备流程示意图。(1)单克隆抗体制备技术的基础是 。(2)细胞融合是随机的过程，