第一单元 第9讲细胞工程

1、第9讲 细胞工程走进高考 第一关：教材关合作梳理知识体系细胞工程简介植物细胞工程植物细胞的全能性概念：生物体的细胞具有使后代细胞形成_的潜能原理：生物体的每一个体细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为_所必需的全部基因表现全能性的条件：_、一定的营养物质、_及其他适宜条件。在生物体内未表现全能性的原因是基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果植物组织培养过程：_的器官、组织或细胞脱分化加营养_ 愈伤组组 （疏松液泡化薄壁）_加激素等根、芽植物体应用快速繁殖培养_植株通过大规模植物细胞培养生产药物、食品添加剂及香料、色素、杀虫剂等形成具有_能力的胚状体，包裹上人造种皮形成_植物体细

2、胞杂交过程：植物细胞甲酶解法去壁 原生质体甲植物细胞乙酶解法去壁原生质体乙 11 _ 新的原生质体再生细胞壁与 12 _（细胞器）有关杂种细胞 13 _ 愈伤组织再分化 杂种植株意义：克服 14 _障碍，培养新品种动物细胞工程动物细胞培养过程：动物胚胎或幼龄动物器官 A 细胞悬浮液 B 10代C细胞50代D细胞注：A用胰蛋白酶处理使细胞分散；B在培养液中培养，这时的培养称为 15 _培养；C、D时 的培养称为传代培养；C时的细胞称为 16 _，D时的细胞发生了癌变称为 17 _。应用：生产蛋白质制品如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；培养皮肤细胞及检测有毒物质等动物细胞融合概念：不同种类的动物细

3、胞间或动物细胞与人体细胞间进行融合产生 18 _细胞的过程诱导方法：不同于植物细胞融合之处是常用灭活的病毒作为诱导剂最重要用途： 19 _单克隆抗体制备过程效应B细胞（能产 20 _）骨髓瘤细胞（能无限增殖）细胞融合并筛选用 21 _诱导杂交瘤细胞细胞培养筛选能产生22 _的细胞群继续培养体外培养：从培养液中提取抗体体内培养：从 23 _中提取抗体应用：在疾病诊断、治疗及预防方面与常规抗体相比具特异性强、 24 _特点。为治疗癌症，可在单抗上连接 25 _制成“生物导弹”将药物带到癌细胞所在部位，即消灭了癌细胞，又不会损伤健康细胞自我校对：完整个体 完整个体 离体状态 激素 离体 激素 再分化

4、 无病毒 生根发芽 人工种子 11 诱导融合 12 高尔基体 13 脱分化 14 远源杂交不亲和 15 原代 16 细胞株 17 细胞系 18 杂种 19 制备单克隆抗体 20 特异性抗体 21 灭活仙台病毒 22 特定抗体 23 腹水 24 灵敏度高 25 抗癌药物解读高考 第二关：考点关考点1 植物组织培养和动物细胞培养的比较特别提醒：两种技术手段培养过程中都进行了有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂。植物组织培养最终产生新个体，体现了细胞的全能性；动物细胞培养产生大量细胞，不形成新个体，故不能体现细胞的全能性。动物细胞培养的特殊要求：通常还要在细胞培养液中添加一定量的抗生

5、素以防污染；定期更换培养液，以便消除代谢产物；温度和pH：哺乳动物温度多为36.50.5，pH为7.27.4；气体环境：O2有氧呼吸、细胞代谢（95%）；CO2维持培养液的pH(5%)。例析1（2009浙江理综，1）用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是（ ）A. 都需用CO2培养箱B. 都须用液体培养基C. 都要在无菌条件下进行D. 都可体现细胞的全能性解析：用动、植物成体的体细胞进行离体培养都必须在无菌条件下进行。用植物成体的体细胞进行离体培养获得新个体体现的是细胞的全能性，而动物体细胞离体培养主要是获得细胞的代谢产物。答案：C互动探究1-1 下列关于植物组织培养的叙述中，错

6、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解析：此题考查学生对植物组织培养技术的掌握。培养基中加入蔗糖的目的一方面可以提供营养，另一方面可以调节渗透压；在整个组织培养过程中影响再分化的关键是生长素和细胞分裂素的使用比例和使用顺序；组织培养过程中的第一个关键环节是脱分化，从而形成愈伤组织；组织培养的对象既可以是体细胞也可以是生殖细胞，因此获得的愈伤组织的基因组成不一定相同。答案：D互动探究1-2

7、下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是（ ）A. 培养中的效应T细胞能产生单克隆抗体B. 培养中的B细胞能够无限地增殖C. 人的成熟红细胞经过培养能形成细胞株D. 用胰蛋白酶处理肝组织可获得单个肝细胞解析：做动物细胞培养，细胞大都取自动物胚胎或幼龄动物的器官或组织。将组织取出后，先用胰蛋白酶等处理，使组织分散成单个细胞，然后配成一定浓度的细胞悬浮液。而培养中的效应T细胞由于其分化特点，不能像效应B细胞那样产生抗体，B细胞在培养过程中如果不发生遗传物质的变化，也不会像癌变细胞那样无限增殖。人体成熟的红细胞没有细胞核，不再进行细胞分裂，不能培养成细胞株。答案： D考点2 植物体细胞杂交与动物细胞融合

8、的比较例析2（2008全国理综，5)下列关于细胞工程的叙述，错误的是（ ）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解析：考查了细胞工程的有关知识。通过植物细胞工程中的植物体细胞杂交技术，得到甲乙两植物的体细胞杂种染色体数目，是甲乙体细胞染色体之和；而通过有性杂交得到的甲乙两品种杂交后代的染色体数目，是甲乙两品种体细胞染色体之和的一半(或两植物品种的配子所含染色体之和)。答案：D考点3 动

9、物体细胞克隆与单克隆抗体的制备1. 动物体细胞核移植与克隆动物（1）理论基础：动物体细胞核具有全能性。（2）过程：去核卵母细胞供体细胞电刺激 重组细胞（胚胎）胚胎移植代孕母体子宫生出幼体（与供体中遗传物质基本相同）（3）核移植特点：主要是指不同种的细胞的拆合，新个体具备双亲的遗传特性，但其核遗传物质来自供体细胞。（4）动物体细胞核移植技术的应用。蓄牧生产方面培育良种动物。保护濒危物种。医药卫生方面：生产医用蛋白、器官和组织移植等。2. 动物细胞融合与单克隆抗体的制备（1）动物细胞融合。理论基础：细胞增殖。原理 ：细胞膜的流动性。诱导方法：物理法、化学法、生物法（灭活的仙台病毒）。（2）单克隆抗

10、体的制备。制备过程：单克隆抗体的主要特点：特异性强、灵敏度高，并可大量制备。单克隆抗体的应用。a. 作为诊断试剂：诊断多种疾病、定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。b. 治疗疾病和运载药物：可以直接治疗疾病，也可以与药物结合制造成“生物导弹”，治疗肿瘤。笑对高考 第三关：技巧关实验设计中的“平行重复原则”任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。任何实验必须有足够实验次数，才能避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学。平行重复原则要求控制某种因素的变化强度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度。在实验中可以通过在一组实验中同时处理多个材料来体现重复性原则。典例细胞不能无限长大而要进

11、行分裂的原因之一是受细胞核与细胞质体积比的限制，当细胞质的体积增长太大时，细胞核对细胞质的调控作用就会相对减弱，以致造成核质的不平衡，从而引起细胞分裂，以恢复其细胞核与细胞质之间的相对稳定状态。请你设计一个实验来验证上述理论的正确性（提供的仪器、材料有：变形虫若干、锋利的刀片、显微镜等）步骤：. 取大小相等、活性相同的同种变形虫9只，分为A、B、C三组，每组三只。.回答下列问题：（1）A组的作用：_。（2）每组为何均用三只？_。（3）C组的处理方法：_。C组的现象：_。（4）你的结论是：_。思维导析：本题属于验证性实验设计。因题干叙述的是“细胞分裂原因”的理论不是“假说”，因此，如果实验设计科

12、学合理，最后的结论应该证明理论是正确的。在设置C组实验时，应对比A、B两组，A、B两组内变形虫最终都完成分裂，C组应设计为始终不让变形虫分裂，以增强说服力。答案：（1）对照作用（2）每组用三只变形虫而不用一只，主要考虑实验在每组内的可重复性（3）在变形虫长大到一定程度（快要分裂）时，用刀片切去一部分细胞质；再长到一定程度（快要分裂）时，再切去一部分细胞质，依次类推，每次按上述方法处理C组的三只变形虫始终不分裂增殖（4）变形虫只有长大到一定体积后才分裂。应 用 拓 展研究人员用黑色美西螈的受精卵做了如下实验，请据图分析：（1）实验（一）的结果说明_。（2）导致实验（二）结果的原因是_。（3）导致

13、实验（三）结果的原因是 _。（4）以上实验说明_。解析：细胞核是细胞的遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。细胞核与细胞质是相互依存、相互制约的关系，离开细胞质，细胞核不能单独存在，没有细胞核，细胞质很快也死亡。答案：（1）细胞核和细胞质彼此分离之后都不能单独生存（2）细胞的生命活动是由细胞核和细胞质共同作用的结果（3）异种核质是不相融的（4）细胞既是生物体结构的基本单位，也是生物体代谢和遗传的基本单位（或细胞是一个整体，细胞核与细胞质是相互依存密不可分的）高考真题备选1. （2009山东理综，1）真核细胞单位面积的核孔数目与细胞类型与代谢水平有关。以下细胞中核孔数目最少的是（ ）A. 胰岛

14、细胞B. 造血干细胞C. 效应B细胞（浆细胞）D. 口腔上皮细胞解析：核孔是mRNA进入细胞质的通道，在代谢旺盛的细胞中，由于要合成较多的蛋白质，也就需要较多的mRNA，核孔数目自然多。胰岛细胞、效应B细胞（浆细胞）和造血干细胞都能合成较多的蛋白质，所以核孔数目多，而口腔上皮细胞高度分化，不分裂且合成蛋白质较少，核孔数目最少。答案：D2.（2009广东理基，37）细胞膜上一般不含（ ）A. 胆固醇B. 磷脂C. 糖蛋白D. 血红蛋白解析：磷脂是构成细胞膜的主要成分，磷脂双分子层构成细胞的骨架；胆固醇位于磷脂双分子层中；糖蛋白位于细胞膜的外侧构成糖被，与细胞的识别、免疫等有关。血红蛋白位于红细胞

15、内，与O2的运输有关，细胞膜上一般不含有。答案：D3. （2008山东理综，1）从细胞膜上提取了某种成分，用非酶法处理后，加入双缩脲试剂出现紫色；若加入斐林或班氏试剂并加热，出现砖红色。该成分是（ ）A. 糖脂B. 磷脂C. 糖蛋白D. 脂蛋白解析：由题中的两个实验推知，该成分既含有蛋白质，又含有还原糖，可以判定为糖蛋白。答案：C4. （2007上海高考）下图是神经细胞的细胞膜结构模式图，正确的是（ ）解析：细胞膜是以磷脂双分子层为基本骨架，排列时亲水性的头部排列在外，疏水性的尾部排列在内；磷脂分子是流动的，可以发生侧移、翻转等。蛋白质分子镶嵌或贯穿于双分子层的骨架中，蛋白质分子也可以在膜上移

16、动。答案：A课后活页作业1. 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，你认为不正确的有（ ）A. B. C. D. 解析：此题是植物细胞工程和动物细胞工程的基础知识的综合。植物细胞工程中原生质体的融合中不用生物方法，所用培养基含蔗糖，动物细胞工程中使细胞分开制成细胞悬浮液的方法是用胰蛋白酶处理，故均错，答案选B。答案：B2. 下面有关植物细胞工程的叙述，不正确的是( )A.叶肉细胞脱分化可形成无定形状态的薄壁细胞B. 愈伤组织的形成必须从培养基中获得水、无机盐和小分子有机物等营养物质C. 植物体细胞融合必须先制备原生质体D. 常利用植物体细胞杂交技术获得人工种子解析：人

17、工种子是把离体的植物组织经过脱分化和再分化处理，形成具有生根发芽能力的胚状结构，然后再包裹上人造种皮形成的。运用的技术是植物组织培养而不是植物体细胞杂交。答案：D3. 下列有关细胞和细胞工程的说法错误的是( )A.细胞衰老时细胞体积变小，细胞核体积增大，基因表达受阻，新陈代谢减慢B. 细胞分化时，在形态、结构和生理功能产生稳定性差异前，细胞内部就已发生了基因选择性表达C. 动物细胞融合可以克服远源杂交不亲和障碍，扩大了用于杂交的亲本组合范围D. 植物组织培养技术，可用于生产香料、色素、杀虫剂等，也可用于培育转基因植物解析：细胞分化是基因选择性表达的过程，由于所形成的蛋白质种类不同，导致了细胞的

18、形态，结构和生理功能发生变化。C项所述内容是针对植物育种工作而言，而对于动物来讲，还无法实现融合细胞的全能性，所以C项错误。答案：C4. 植株甲是二倍体水稻，利用植株甲获得了植株乙，而后利用植株甲和乙又获得植株丙和丁。培养过程如下图所示。下列有关叙述正确的是( )A. 用秋水仙素处理植株甲的雌蕊柱头可获得植株乙B. 植株丙与植株丁的体细胞中染色体组的数目相同C. 植株甲与植株乙正交和反交所得种子的胚乳的基因型不同D. 获得植株丙和植株丁的过程都属于有性生殖解析：考查植物多倍体的培育、有性生殖、无性生殖的区别及植物有性杂交与细胞融合后染色体数的变化。用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，从而获得多倍体

19、植株，不能处理柱头；植株丙是通过有性杂交获得，其染色体数为3N，植株丁通过细胞融合后培养获得，其染色体数为6N；植株甲和植株乙的染色体数不同，在正交和反交时，作为母本和父本的植物产生极核和精子的染色体数不同，那么受精极核发育成的胚乳的染色体数和基因型也不同； 植株丙通过有性杂交形成，属于有性生殖，植株丁通过细胞融合后培养形成，属于无性生殖。故选C。答案：C5. 植物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（ ）细胞的全能性 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：植物组织培养过程为

20、：离体植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体。在植物组织培养中，生长素用于诱导细胞的分裂和根的分化，细胞分裂素的主要作用是促进组织细胞分裂或从愈伤组织和器官上分化出不定芽。组织培养过程中，两者协同调控，当生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成；当生长素含量低于细胞分裂素时，则主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成。答案：A6. 在下列选项中，需要采用植物组织培养技术的是（ ）利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株 获取大量的脱毒苗 利用基因工程培育抗棉铃虫的植株 单倍体育种 无子西瓜的快速大量繁殖A. B. C. D. 解析：培育多倍体利用的原理是秋水仙素抑

21、制纺缍体的形成，导致染色体数目加倍，不需要采用植物组织培养；获取大量脱毒苗，快速大量繁殖无子西瓜必须采用植物组织培养；基因工程育种以及单倍体育种过程中，受体细胞及花药培养采用植物组织培养。答案：D7. 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. 将老鼠的骨髓瘤细胞与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解析：植物组织培养技术不需要进行检测和筛选，利用植物体细胞杂交技术培育“萝卜甘蓝”时，需筛选出杂种细胞；制备单克隆抗体至少两次筛选，用基因工

22、程技术培育抗虫植株需进行检测。答案：A8. 下列关于细胞工程的有关叙述，不正确的是（ ）A. 利用花药离体培养得到单倍体植株，从紫草的愈伤组织中提取紫草素，利用细胞工程培育“番茄马铃薯”杂种植株，都利用了植物组织培养技术B. 在进行组织培养时，由根尖细胞形成愈伤组织的过程中，可能会发生染色体变异或基因突变，而不可能发生基因重组C. 动物细胞融合与植物体细胞杂交相比，诱导融合的方法、所用的技术手段、所依据的原理均相同，都能形成杂种个体D. “试管婴儿”实质上就是“体外受精”和“胚胎移植”的“产物”，使不孕夫妇能得到自己的孩子；单克隆抗体的制备采用了动物细胞融合技术和动物细胞培养技术解析：动物细胞

23、融合与植物体细胞杂交相比，前者诱导融合的方法除物理法和化学法外，还可以用灭活的病毒；所用技术手段后者需用酶解法除去细胞壁，还需用植物组织培养技术把杂种细胞培育成杂种个体；所依据的原理：前者是细胞膜的流动性，后者是膜的流动性和植物细胞的全能性；结果是：前者只需形成杂种细胞，后者培育成杂种个体。答案：C9. 据图回答下列问题：(1)过程是用_处理细胞的细胞壁，后经过程诱导原生质体融合，实际融合的过程中原生质体可能会形成_种细胞团(只考虑两个细胞融合的情况)。是_的过程，与此过程密切相关的细胞器是_。(2)在过程培养中，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素以及氨基酸外，还需要在培养基中加入_。同时，在

24、培养过程中，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程中必须保证_。(3)若番茄细胞内含A条染色体，马铃薯细胞内含B条染色体，将番茄和马铃薯采用杂交育种方法培育(假设能成功)，得到的后代应含_条染色体，还必须用_来处理幼苗，才能得到可育的番茄马铃薯植株，此时体细胞中含有_条染色体。(4)若番茄是二倍体，马铃薯是四倍体，则杂种植株为_倍体。解析：(1)图示表示植物体细胞杂交过程，图中表示利用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁获得原生质体的过程；原生质体融合后可能形成三种细胞，即两个番茄原生质体融合、两个马铃薯原生质体融合、一个番茄原生质体与一个马铃薯原生质体融合；图中是杂种细胞细胞

25、壁再生的过程，与该过程密切相关的细胞器是高尔基体，因高尔基体与植物细胞壁形成有关。(2)组织培养过程中所利用的培养基是固体或半固体的，必须含有一定的营养物质、植物激素和一定的外界条件，外植体才能脱分化进行再分化形成试管苗。(3)番茄产生的生殖细胞中含有A/2条染色体，马铃薯产生的生殖细胞中含有B/2条染色体，利用杂交育种获得的后代体细胞中所含有的遗传物质各包含两亲本的一半，即，此植株是高度不育的，必须利用秋水仙素处理使其染色体数目加倍，即细胞中染色体数目为A+B条，植株可育。(4)番茄细胞含2个染色体组，马铃薯细胞含4个染色体组，则杂种植物含6个染色体组，为异源六倍体。答案：(1)纤维素酶和果

26、胶酶 3 细胞壁再生 高尔基体(2)植物激素 无菌(3) 秋水仙素 A+B (4)六10. 如下图所示。（1）淋巴细胞能与骨髓瘤细胞融合成一个细胞，两种细胞膜也能“融合”在一起，说明细胞膜_。此过程，常用_作为诱导剂，该细胞的特点是_。（2）已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤细胞中尽管没有S途径，但能不断分裂增殖，将这两种细胞在试管中混合，加聚乙二醇促融，获得杂种细胞。请设计一种方法(不考虑机械方法)，从培养液中分离出杂交瘤细胞。方法:_。（3）杂交瘤细胞繁殖进行的是_分裂，其遗传性状_。（4）杂交瘤细胞的体外培养与植物组织培养的培养基相比有何主要不同？_ 。（5）单克隆抗体注入体内后可以自动追踪抗原（病原体或癌变细胞等）并与之结合，而绝不攻击任何正常细胞，故称为“生物导弹”，这是利用了_。（6）在单克隆抗体制备过程中，还应用了细胞工程中的_和_两大技术。解析：细胞融合的过程体现了细胞膜的流动性，在动物细胞融合时，常用聚乙二醇或灭活的病毒作为诱导剂。杂交瘤细胞具有两个细胞的特点：既能无限增殖，又能产生特异性抗体；杂交瘤细胞中的DNA合成存在两条途径，即D途径和S途径，这样，将氨基嘌呤加入培养基中，即可阻断仅存在D途径的骨髓瘤细胞的增殖，这样，能增殖的