生物高考复习选修专题细胞工程

1、考纲内容能力要求2013 年高考风向标 1.植物的组织培养 2动物的细胞培养与体细 胞克隆 3细胞融合与单克隆抗体 1.以农业生产为背景综合 考查植物的组织培养及其 应用 2以人类健康为背景考查 动物细胞工程的应用 一、植物细胞工程 无菌和人工控制离体 愈伤组织 1植物组织培养 (1)概念：在_的条件下，将_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_、丛芽，最终形成完整的植株。 (2)理论基础：_。细胞的全能性 (3) 过 程 ： 离体的植物器官 、 组织 、 细胞 _根、芽植物体。愈伤组织 2植物体细胞杂交 杂种细胞 杂种细胞 离心 (1)概念：将不

2、同种的植物体细胞，在一定条件下融合成 _，并把_培育成新的植物体的技术。 (2)诱导融合的方法：物理法包括_、振动、电激等； 化学法一般是用_作为诱导剂。 (3)过程 纤维素酶果胶酶 1)用_和_去细胞壁形成原生质体。 2) 原生质体融合_杂种细胞 _植物体。 融合后的原生质体 愈伤组织 (4)意义：克服远缘杂交不亲和的障碍。 聚乙二醇(PEG) 3植物细胞工程的实际应用 (1)植物繁殖的新途径：微型繁殖(快速繁殖)、作物脱毒、 _。 人工种子 (2)作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用、细胞 产物的工厂化生产。 细胞全能性表达的条件中的两个主要因素分别是 _、_。 离体一定的营养物质(

3、水、无机盐、蔗糖、维生素等) 二、动物细胞工程 单个细胞 1动物细胞培养 (1)概念：从动物机体中取出相关的组织，将它分散成 _，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。 (2)过程 动物组织分散成单个细胞细胞悬液原代培养传代 培养。 无菌、无毒 气体环境 (3)条件：_的环境、营养、适宜的温度和 pH、 _。 (4)应用：生物制品的生产、转基因动物的培养、检测有毒 物质、医学研究等。 2动物体细胞核移植克隆 卵母细胞 (1)概念：将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去核 的_中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个 胚胎最终发育为动物个体。 (2)过程 3动物细胞融合 两个 灭活的病毒 (

4、1)概念：又叫细胞杂交，指_或多个动物细胞结合 形成一个细胞的过程。 (2)融合方法：物理方法和化学方法与植物体细胞杂交相 似，特有的方法是常用_诱导。 (3)过程 不同来源的两个细胞_细胞杂交 (4)意义：克服了_杂交的不亲和性。 远缘 4单克隆抗体 (1)制备过程 B 杂交瘤细胞 生物导弹 1)抗原处理，并获得_淋巴细胞。 2)B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞在灭活病毒作用下融合。 3)筛选出_。 4)克隆化培养并筛选出产生特异性抗体的杂交瘤细胞。 5)体外或体内培养，提取抗体。 (2)优点：特异性强、灵敏度高、产量大。 _，用于治疗疾病(3)应用：作为诊断试剂；制成 和运载药物等。 1.植物体细

5、胞杂交的理论基础是细胞膜的流动性、植物 细胞全能性；动物细胞融合的理论基础是细胞膜的流动性、细 胞增殖。() 2动植物体细胞杂交诱导手段中最大的区别是动物细胞融 合可用灭活病毒(灭活仙台病毒)诱导，而植物不能。() 考点胡萝卜的组织培养技术及植物细胞工程的实际应用 1细胞的全能性 (1)细胞全能性的基础：生物体的每一个细胞都含有本物种 的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。 (2)细胞全能性实现的条件：离体、提供营养物质、激素及 其他适宜条件。 (3)细胞全能性高低的比较：受精卵卵细胞体细胞；植 物体细胞动物体细胞；胚胎干细胞其他干细胞体细胞。 2胡萝卜的组织培养技术 (1)实验原理：

6、离体的植物组织、器官、细胞表现出植物细 胞的全能性，发育成新个体。 (2)实验流程：制备外植体接种脱分化培养再分化培 养移栽培养成正常植株。 (3)注意事项 选材：根尖、茎尖、形成层等最容易诱导脱分化。 无菌：培养基一旦污染，迅速生长的各种杂菌不仅会与 培养物争夺营养，而且还会产生大量对培养物有害的物质。 光照：脱分化过程不需要光照，再分化过程一定要有光 照。 激素的使用 a生长素类细胞分裂素类：诱导植物组织脱分化和根原 基形成。 b生长素类细胞分裂素类：诱导愈伤组织再分化和芽原 基形成。 c赤霉素类：促进分化的丛芽和小植株快速生长。 3植物细胞工程的实际应用 (1)植物繁殖的新途径 微型繁殖

7、：通过植物组织培养技术快速繁殖优良品种。 特点是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。 作物脱毒：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养， 获得脱毒苗。 人工种子：植物组织培养得到的胚状体等用人工薄膜包 装得到的种子。 (2)作物新品种的培育：单倍体育种和突变体的利用。 【典例1】下图为将胡萝卜的离体组织在一定条件下培育 形成试管苗的过程示意图。有关叙述正确的是() A过程中都会发生细胞的增殖和分化 B在利用多倍体育种法培育无子西瓜的过程中，不经过 愈伤组织阶段 C此过程依据的生物学原理是细胞膜具有流动性 D利用此过程获得的试管苗一定为纯合子 解题思路、过程分别为脱分化和再分

8、化，中不会 发生细胞的分化；此过程依据的生物学原理是细胞全能性；此 过程为无性生殖，获得的试管苗基因与母本相同，不一定为纯 合子。 答案B 考点对应练 1(2011 年江苏)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 解析：愈伤组织是一团无定形的薄壁细胞；二倍体植株的 花粉离体培养后形成的单倍体(只含一个染色体组)，不是稳定 遗传的植株；愈伤组织需培养为胚状体、不定芽或

9、顶芽等材料 后才能用来制成人工种子。 答案：D 考点植物体细胞杂交技术 (1)诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电激等；化 学法一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。 (2)细胞融合完成的标志：新的细胞壁的生成。 (3)植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成 杂种细胞就结束。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。 (4)体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、 基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。若一植物细胞含 有 2X 条染色体，2 个染色体组，基因型为 Aabb，另一植物细 胞含有 2Y 条染色体，2 个染色体组，基因型为

10、 ccDd，则新植 株应为四倍体，其体细胞中染色体数为 2X 2Y ，基因型为 AabbccDd。 (5)该培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔 的遗传定律，只有有性生殖进行减数分裂过程中才符合遗传定 律，而体细胞杂交未有此过程。 (6)植物体细胞杂交克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展 了可用于杂交的亲本组合范围。 【典例2】(2011 年承德联考)下列关于细胞工程的叙述，错 误的是() A某种植物甲、乙两品种的体细胞杂交获得的杂种植株 与甲、乙两品种杂交后代的染色体数目相同 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聚乙二醇可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合

11、 D植物体细胞杂交的原理是细胞膜流动性和细胞全能性 解题思路体细胞杂交获得的杂种植株染色体数目是两种 植株染色体数目之和，染色体组也加倍；去除植物细胞的细胞 壁用纤维素酶和果胶酶，将动物组织分散成单个细胞用胰蛋白 酶处理；聚乙二醇是一种常用的化学诱导剂，可诱导植物原生 质体融合或动物细胞融合；植物体细胞杂交过程中的融合原理 是细胞膜流动性，融合后的重组细胞培养过程的原理是细胞全 能性。 答案A 考点对应练 2我国科学工作者曾成功地将分别属于两个科的植物 烟草和菠菜杂交成功，从而获得一种新型的烟草品种。在此过 程中，下列操作不是必需的是()B A杂交前要除去两种细胞的细胞壁 B原生质体融合前要先

12、脱分化 C原生质体融合后，要选出烟草菠菜融合细胞加以培养 D要诱导愈伤组织进行再分化 解析：植物细胞杂交过程是先去壁、融合、培养(包括脱分 化和再分化)，原生质体融合前不需脱分化。 考点动物细胞培养和动物细胞克隆 1动物细胞培养 (1)流程 幼龄动物组织或胚胎 细胞贴壁生长 单个细胞 细胞悬液 细胞悬液 细胞株或细胞 系 选用幼龄动物组织或胚胎的原因：它们的细胞分化程度 低，增殖能力很强，更易于培养。 进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，不用胃 蛋白酶的原因：胃蛋白酶作用的适宜pH 约为 2，当 pH 大于 6 时，胃蛋白酶就会失去活性。而胰蛋白酶作用的适宜pH 为7.2 8.4，多数动

13、物细胞培养的适宜 pH 为7.27.4，因此胰蛋白酶 适用于细胞培养时细胞间质(主要为蛋白质)的分解。 (2)细胞贴壁和接触抑制 细胞贴壁：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上。 接触抑制：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殖的现象。 (3)动物细胞培养需要满足以下条件 充足的营养供给：微量元素、无机盐、糖类、氨基酸、 促生长因子、血清等。 适宜的温度：36.5 0.5 。 适宜的 pH：7.27.4。 气体环境 O2：有氧呼吸、细胞代谢(95%的空气) CO2：维持 pH(5%) 无菌、无毒环境：培养液和培养用具杀菌消毒，培养过 程加抗生素杀菌，定期更换

14、培养液，清除代谢产物。 (4)动物细胞培养技术的应用 生产生物制品：疫苗、干扰素、抗体等。 作为基因工程中的受体细胞。 检测有毒物质及毒性。 科研方面：筛选抗癌药物、治疗和预防疾病等。 2动物核移植技术和克隆动物 (1)动物核移植技术可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核 移植，前者比较容易。 (2)如上图所示，注入去核卵母细胞中的不是供体细胞核， 而是整个细胞。伴随着两细胞融合，体现细胞膜的结构特点 具有一定的流动性。 (3)该技术形成的重组细胞发育成一个新个体，体现了细胞 核的全能性而非动物细胞的全能性。 (4)用卵母细胞作受体细胞的原因 a卵母细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。 b卵母细

15、胞体积大，便于操作。 c卵黄多，营养物质丰富等。 (5)克隆属于无性繁殖，产生的新个体的性别、绝大多数性 状与供核亲本一致。 (6)体细胞核移植技术的应用 加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；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。 1区分原代培养与传代培养的方法 (1)原代培养：细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养 之前的细胞培养；或第1 代细胞的培养与传10 代以内的细胞培 养统称为原代培养。 (2)传代培养：细胞悬液培养一段时间后，分瓶再进行的细 胞培养；或传10 代以后的细胞培养，统称为传代培养。 植物组织培养动物细胞培养 原

16、理细胞的全能性细胞的增殖 培养基的 物理性质 固体液体(合成培养基) 培养基 的成分 水、无机盐、维生素、 蔗糖、氨基酸、琼脂等 葡萄糖、氨基酸、无机盐、 维生素、动物血清等 结果产生新的植株或组织产生新的细胞系或细胞株 应用 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 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 取材植物幼嫩的部位或花药等 动物胚胎或出生不久的幼龄 动物器官或组织 其他条件 均为无菌操作，需要适宜的温度、pH、O2 等条件 2植物组织培养与动物细胞培养的比较 【典例3】下列有关动物细胞培养的叙述中，不正确的

17、是 () A培养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和 动物血清 B原代培养的细胞一般传至 10 代左右便会出现生长停止 C动物细胞培养一般都能够传到 4050 代，但其遗传物 质发生了改变 D动物细胞培养可用于检测有毒物质和获得大量自身的 健康细胞 解题思路一般来说，细胞在传至1050 代左右时，增殖 会逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的细胞核型可能 会发生变化。当继续传代培养时，少部分细胞会朝着等同于癌 细胞的方向发展。 答案C 考点对应练 3(2011 年南通二模)在动物细胞培养过程中，下列处理不 恰当的是() C A培养液和培养用具要进行无菌处理 B提供种类齐全的营养物质 C

18、提供纯氧以保证细胞的呼吸作用 D保证提供适宜的温度和 pH 解析：动物细胞培养过程必须在无菌环境下培养；营养物 质包括水、无机盐、单糖、生长因子、核苷酸、动物血清等； 需提供O2(95%的空气)和CO2。 考点细胞融合与单克隆抗体 1原理：细胞膜的流动性。 2诱导融合的因素：聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒(动物细 胞融合特有的方式)、电激等。 3意义：制备单克隆抗体(最重要的用途)。 4单克隆抗体的制备 (1)细胞融合完成的标志：细胞核融合成一个核。 (2)制备单克隆抗体时选用一种抗原处理的 B 淋巴细胞与骨 髓瘤细胞进行细胞融合，筛选出杂交瘤细胞，它会兼有两个亲 本细胞的特性在体外培养条件下

19、能不断增殖，同时能产生 具某种特异性的抗体。 (3)制备单克隆抗体过程中有两次筛选 第一次筛选：将未融合的 B 淋巴细胞、骨髓瘤细胞以及 BB 融合、瘤瘤融合等的细胞通过选择培养基淘汰，筛选出 B 瘤融合的细胞。 细胞工程植物体细胞杂交动物细胞融合 实质内容 改变遗传物质、产生新的性状，获得细胞产品(使后代具 有双亲的特性) 理论基础 细胞膜的流动性、植物细胞 全能性 细胞膜的流动性、细胞增殖 第二次筛选：将产生特定抗体的 B 瘤细胞通过细胞培养 用相应抗原检测的办法筛选出来。 (4)获取单克隆抗体的场所 若在培养基中进行杂交瘤细胞培养，则从培养液中提取。 若在小鼠或其他动物腹腔中培养，则从腹

20、水中提取。 植物体细胞杂交与动物细胞融合比较 细胞工程植物体细胞杂交动物细胞融合 诱导手段 物理法：离心、振动、电激 化学法：聚乙二醇(PEG) 物理法：离心、振动、电激 化学法：聚乙二醇 生物法：灭活病毒(灭活仙台 病毒) 过程 去细胞壁(纤维素酶、果胶 酶)原生质体融合(获得 杂种原生质体)植物细胞 的筛选和培养(获得植株) 获得分离的单个动物细胞(胰 蛋白酶处理)诱导融合形成 杂交细胞动物细胞培养(细 胞产品) 应用白菜甘蓝等杂种植物 单克隆抗体的制备(杂交瘤细 胞) 意义和 用途 克服远缘杂交不亲和的 障碍，大大扩展杂交亲本的 组合范围；克服有性杂交 的母系遗传的局限性，获得 细胞质基

21、因的杂合子，研究 细胞质遗传 制备单克隆抗体；诊断、 治疗、预防疾病，如单抗诊断 盒、“生物导弹”治疗癌症 续表 【典例4】下列是应用动物细胞工程技术获取单克隆抗 X 抗体的具体操作步骤，选项中对单克隆抗体制备的相关叙述不 正确的是() 将 X 抗原注入小鼠体内，获得能产生抗 X 抗体的 B 淋巴 细胞从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞 利用促细胞融合因子使两种细胞发生融合将杂交瘤 细胞注入小鼠腹腔培养筛选出能产生抗 X 抗体的杂交瘤细 胞从腹水中提取抗体 A实验顺序应当是 B过程中产生的多个杂交瘤细胞也称为克隆 C过程获得的细胞均可无限增殖 D到的过程中通常要经过两次筛选 解题思路克隆是一种

22、无性生殖，过程中，杂交瘤细胞 在小鼠腹腔培养产生的多个杂交瘤细胞是细胞的增殖，属于克 隆；过程是融合过程，会得到多种整合细胞，要经过筛选才 能获得无限增殖以及能产生抗体的杂交瘤细胞；过程后要筛 选出 B 瘤融合的细胞，过程要筛选出产生特定抗体的杂交瘤 细胞。 答案C 考点对应练 4下列关于利用细胞工程技术制备单克隆抗体的叙述中， 不正确的是()D A给小鼠注射抗原，是为了获得能产生相应抗体的 B 淋 巴细胞 BB 淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合培养，是为了获得融合细胞 C杂交瘤细胞进行体外培养，是为了获得单克隆抗体 D杂交瘤细胞进行体内培养，是为了获得能产生单克隆 抗体的胚胎 解析：杂交瘤细胞可进行

23、体内、体外培养，目的是培养产 生单克隆抗体。 1(2012 年茂名一模)下列有关生物技术实践的叙述，不正 确的是()D A.制果酒时瓶口先通气后密封，而制果醋时需要通入氧气 B.使用加酶洗衣粉时用温水洗涤效果比用冷水洗涤效果好 C.凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的方法 D.制备单克隆抗体所涉及的生物技术包括动物细胞融合、 动物细胞培养和胚胎移植 解析：制备单克隆抗体不涉及胚胎移植。 2(2011 年广东联考)在进行植物体细胞杂交之前，必须先 用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，以制成原生质体来进行融合。 如果将原生质体长时间置于蒸馏水中，它将会()B A皱缩 B涨破 C呈球形 D保持原

24、状 解析：原生质体无细胞壁，在蒸馏水中吸水涨破。 3(2011 年江门一模)植物体细胞杂交与动物细胞工程中所 用技术或方法与原理不相符的是()A A植物组织培养和单克隆抗体细胞的全能性 B纤维素酶、果胶酶处理植物细胞壁酶的专一性 C原生质体融合和动物细胞融合细胞膜的流动性 D紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养细胞增殖 解析：单克隆抗体的原理是细胞膜的流动性。 4(2011 年佛山二模)用小鼠制备单克隆抗体可用于人类疾 病的诊断和治疗，关于单克隆抗体的叙述错误的是()D A由杂交瘤细胞分泌 B具有特异性强、灵敏度高的特点 C与抗癌药物结合可制成“生物导弹” D用于疾病治疗时人体不会产生任何免疫排斥

25、解析：由于融合了小鼠的瘤细胞，其表面抗原会与人的不 同，可能会产生免疫排斥。 )5(2011 年韶关二模双选)对下图的分析，正确的是( A若上图表示基因工程的操作流程图，则 C 表示重组质粒，D 是受体细胞 AD B若上图表示单克隆抗体的制备，则 A 是经 过免疫的 T 淋巴细胞，B 是骨髓瘤细胞 C若上图表示动物体细胞核移植过程，用胚 胎分割技术可获得多个性别不同的克隆动物 D D若上图表示植物体细胞杂交过程，则从 C 到 D 需用的技 术是植物组织培养 解析：B 项：A是经过免疫的B 淋巴细胞，B 是骨髓瘤细胞； C项：胚胎分割技术属于无性生殖，形成的个体性别相同。 6(2010 年深圳一

26、模)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。据图分析回答下列问题。 (1)过程发生的化学变化是_ _；将若干 a 和 b 等量混合后转移到培养基上培养，再经过和，c 的细胞类 型有_；在采用化学法进行 过程时，一般是用_作为诱导剂。植物体细 胞杂交与自然状况下的生殖细胞杂交相比，前者的主要意义是 _ _。 AABB、AAAA、BBBB、AA、BB 聚乙二醇(PEG) 纤维素和果胶发生水解(或者 纤维素分解为葡萄糖，果胶分解为半乳糖醛酸) 克服了不同生物远缘杂交的障碍(或扩大了可用于杂交的亲本 基因组合的范围) (2)某同

27、学在植物细胞工程的实验中，因污染导致失败，为 探究被污染的微生物中是否有分解纤维素的细菌，并试图将它 分离出来，在配制培养基时必须加入_、_；分 离纯化细菌的常用接种方法有_，_。 刚果红纤维素 平板划线法稀释涂布平板法 2胡萝卜的组织培养技术 (1)实验原理：离体的植物组织、器官、细胞表现出植物细 胞的全能性，发育成新个体。 (2)实验流程：制备外植体接种脱分化培养再分化培 养移栽培养成正常植株。 (3)注意事项 选材：根尖、茎尖、形成层等最容易诱导脱分化。 无菌：培养基一旦污染，迅速生长的各种杂菌不仅会与 培养物争夺营养，而且还会产生大量对培养物有害的物质。 光照：脱分化过程不需要光照，再

28、分化过程一定要有光 照。 进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，不用胃 蛋白酶的原因：胃蛋白酶作用的适宜pH 约为 2，当 pH 大于 6 时，胃蛋白酶就会失去活性。而胰蛋白酶作用的适宜pH 为7.2 8.4，多数动物细胞培养的适宜 pH 为7.27.4，因此胰蛋白酶 适用于细胞培养时细胞间质(主要为蛋白质)的分解。 (2)细胞贴壁和接触抑制 细胞贴壁：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上。 接触抑制：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殖的现象。 细胞工程植物体细胞杂交动物细胞融合 诱导手段 物理法：离心、振动、电激 化学法：聚乙二醇(PEG) 物理法：离心、振动、电激 化学法：聚乙二醇 生物法：灭活病毒(灭活仙台 病毒) 过程 去细胞壁(纤维素酶、果胶 酶)原生质体融合(获得 杂种原生质体)植物细胞 的筛选和培养(获得植株) 获得分离的单个动物细胞(胰 蛋白酶处理)诱导融合形成 杂交细胞动物细胞培养(细 胞产品) 应用白菜甘蓝等