精讲册第23章　细胞工程

第5部分生物技术与工程第23章细胞工程高考生物学新高考适用目录

考情清单第1节植物细胞工程

考点清单

即练即清第2节动物细胞工程

考点清单

即练即清第3节胚胎工程

考点清单

即练即清

考题植物细胞工程(2024安徽,15)(2024,15)(2024湖北,11)(2024黑、吉、辽,6)(2024江苏,13)(2021江苏,5)动物细胞工程(2024黑、吉、辽,14)(2023湖北,22)(2023辽宁,7)(2023北京,12)(2022辽宁,24)(2021辽宁,13)(2021山东,15)胚胎工程(2024湖北,5)(2024,16)(2024湖北,10)考情分析(1)考查内容与题型:主要考查植物细胞工程、动物细胞培养与单克隆抗体制备等;选择

题和非选择题都有出现。(2)命题特点与难度:试题多以实验或生产生活中的应用实例为信息载体,旨在考查归纳

概括、演绎推理等科学思维及关注医学科技、关注健康的社会责任意识;试题难度通

常为中等或中等偏下。(3)新风向:植物细胞培养,如(2024黑、吉、辽,6)(2024安徽,15);以教材知识为背景,结合

实验结果,考查学生对知识的理解与运用,如(2024黑、吉、辽,14)(2024湖北,10)。第1节植物细胞工程一、植物组织培养技术理论基础植物细胞一般具有全能性操作流程

相关内容(1)实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌,且每次使用后的器械都要灭菌。(2)接种时注意外植体的方向,不要倒插(涉及外植体内生长素的极性运输)。(3)外植体经过脱分化不一定形成愈伤组织,有些植物外植体通过诱导直接产生胚状体。(4)脱分化培养基中蔗糖的作用:维持培养基的渗透压以及为愈伤组织提供碳源。(5)生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素,其浓度、比例影响植物细胞的发育方向:①生长素/细胞分裂素的值>1→利于根的分化;②生长素/细胞分裂素的值<1→利于芽的分化;③生长素/细胞分裂素的值=1→促进愈伤组织的形成小表达(1)[2019全国Ⅲ,38(3)]诱导愈伤组织形成过程到诱导愈伤组织分化形成试管苗

过程需要更换新的培养基,原因是

。(2)[2019全国Ⅲ,38(4)]诱导愈伤组织形成试管苗的过程中需要照光培养,其作用是

。

两过程所需的生长素和细胞分裂素的比例不同诱导叶绿素的形成,使试管苗能够进行光合作用二、植物体细胞杂交技术概念将不同来源的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新植物体的技术理论基础细胞膜的流动性、植物细胞的全能性操作流程

意义打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等注意杂种植株为异源多倍体,变异类型为染色体数目变异。三、植物细胞工程的应用植物繁殖的新途径快速繁殖优点(1)高效、快速地实现种苗的大量繁殖。(2)保持优良品种的遗传特性应用、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产作物脱毒原因无性繁殖作物感染的病毒后代,其会导致作物产量降低,品质变差应用植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少,甚至无病毒,可用茎尖进行组织培养,获得脱毒苗,如脱毒、脱毒草莓等作物新品种的培育单倍体育种原理染色体数目变异优点(与杂交育种相比)能够缩短育种年限,在较短时间内获得纯合品系突变体的利用原理植物组织培养中的细胞处于不断增殖的状态,培养条件和诱变因素的影响而产生突变应用从产生突变的个体中筛选出对人们有用的突变体,进而培育成新品种,如抗花叶病毒的细胞产物的工厂化生产一般途径

产物(1)初生代物生长和生存所必需的代,初生代糖类、脂质、蛋白质、核酸等。(2)次生代生物生长所必需的,一般在特定的组织或器官中,并在一定的环境和时间条件下进行。次生代一类小分子有机化合物,如酚类、萜类和含氮化合物等错植物细胞培养≠植物组织培养,植物细胞培养是指在离体条件下对单个植物

细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术;植物组织培养需将外植体诱导形成完整植株。真题选改判1.(2024山东,20)用果胶酶和胶原蛋白酶去除愈伤组织的细胞壁获得原生质体。

(

)解析

细胞壁的成分主要为果胶和纤维素,应使用果胶酶和纤维素酶去除细胞壁。2.(2023广东,12)科研人员分别诱导人参根与根产生愈伤组织并进行细胞融合,

融合的细胞即为杂交细胞。

(

)解析

细胞融合时既有同种细胞的融合,也有不同种细胞的融合,后者才是所需要的杂交细胞。即练即清✕✕3.(2021福建,11)利用植物体细胞杂交技术获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状。

(

)解析

两种生物的基因融合到一个细胞后,基因的表达可能相互干扰,杂种植株不

一定都能表现双亲的优良性状。4.(2021江苏,5)提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值,有利于诱导生根。

(

)✕√从真题到教材5.一定的刺激和营养等条件的诱导下,已经分化的细胞可以经过

,转变成未分

化的细胞,进而形成

。愈伤组织能重新分化成芽、根等器官,该过程称为

。在上述过程中起关键作用的植物激素是

。(选必3P3

5)(2024黑、吉、辽,6)(2024湖北,11)(2024,15)6.人工诱导原生质体融合的方法基本可以分为两类:物理法和化学法。前者包括

等,后者包括

等。(选必3P37)(2024湖北,11)(2023广东,12)脱分化愈伤组织再分化生长素和细胞分裂素电融合法、离心法聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH融合法

7.植物代生一些一般认为

(“是”或“不是”)植物基本的生命活动所

必需的产物——次生代。植物次生代量很低,有些产物不能或难以通过化

学合成途径得到,可以利用

来获得目标产物。(选必3P41)(2023河北,

13)(2023山东,14)不是植物细胞培养第2节动物细胞工程一、动物细胞培养概念从动物体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后在适宜的培养条件下,让这些细胞生长和增殖的技术。动物细胞培养是动物细胞工程的基础动物细胞培养的条件营养培养液中除含细胞所需的各种营养物质(糖类、氨基酸、无机盐、维生素等)外,通常还会添加血清等天然成分无菌、无毒环境(1)无菌:培养用具、培养液等灭菌,需在无菌环境下操作。(2)无毒:定期更换培养液,防止细胞代累对细胞自身造成危害、pH、渗透压(1):哺乳动物细胞培养的以(36.5±0.5)℃为宜。(2)pH:多数动物细胞生存的适宜pH为7.2~7.4。(3)渗透压:适宜的渗透压,以维持细胞正常形态气体环境(1)O2:细胞代需;CO2:主要维持培养液的pH。(2)置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养动物细胞培养的过程

(1)使用胰蛋白酶和胶原蛋白酶处理动物组织时,需要控制两种酶的处理时间。(2)原代培养和传代培养中细胞不止分裂一次。(3)细胞贴壁和接触抑制。①细胞贴壁:细胞贴附于培养瓶的瓶壁上生长增殖;②接触抑制:当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖干细胞的特点、分类及功能特点在一定条件下,可以分化成其他类型的细胞分类及功能

知识拓展动物细胞培养过程中,使组织分散成单个细胞的目的是使细胞与培养液充分

接触,保证细胞所需氧气和营养的供应;保证细胞代时排出。二、动物细胞融合技术与单克隆抗体动物细胞融合技术理论基础细胞膜具有流动性常用方法(1)物理法:电融合法。(2)化学法:聚乙二醇(PEG)融合法。(3)生物法:灭活病毒诱导法(如使用灭活的仙台病毒处理)动物细胞融合技术的应用——单克隆抗体制备过程

(1)第一次筛选①方法:使用特定的选择培养基,如HAT培养基,在该培养基中未融合的亲本细胞和具有同种核的融合细胞都会死亡,只有杂交瘤细胞才能生长。②结果:获得杂交瘤细胞。由于获得的B淋巴细胞种类很多,因此第一次筛选获得的杂交瘤细胞也不只有一种。(2)第二次筛选①方法:克隆化培养和抗体检测。使用96孔板对上述杂交瘤细胞进行克隆化培养,利用抗体能与特定抗原结合的原理检测每孔中的抗体。②结果:获得抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞(即能分泌所需抗体的杂交瘤细胞)动物细胞融合技术的应用——单克隆抗体应用诊断试剂被广泛用作诊断试剂,在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用,如利用同位素或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病抗体—药物偶联物(ADC)ADC通常由抗体、接头和药物(如细胞毒素)组成,其通过将药物与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合,实现对肿瘤细胞的选择性杀伤治疗疾病单克隆抗体药物已被广泛用于肿瘤、自身免疫病等疾病的治疗,如利妥昔单抗被用于治疗复发难治的低分化B细胞淋巴瘤优点特异性强(能够与特定抗原发生特异性结合)、灵敏度高(能够准确识别抗原的细微差异)、可以大量制备教材深挖

96孔板和克隆化培养【链接高考】[2022辽宁,24(4)]用选择性培养基对融合后的细胞进行筛选,获得杂交瘤

细胞,将其接种到96孔板,进行

培养。用

技术检测每孔中的

抗体,筛选既能产生N蛋白胞外段抗体,又能大量增殖的单克隆杂交瘤细胞株,经体外扩

大培养,收集

,提取单克隆抗体。【溯源教材】选必3P49“图2-15”克隆化是指由单个细胞增殖获得细胞团的培养过程。将杂交瘤细胞用培养液充分稀

释,使分配到96孔板每个孔中的细胞数不超过1,通过培养让它增殖为单克隆。一般培

养4~5d后,如果在倒置显微镜下见到一簇紧密生长的细胞,可认为这是单一克隆。经过

一次克隆化培养的细胞不能保证其来自单个细胞,一般经过3~4次培养才可以获得稳定的单克隆。此时,若再次检测抗体为阳性,就可进行大规模生产了。【答案】克隆化抗原—抗体杂交细胞培养液错抗体—药物偶联物(ADC)ADC中抗体主要发挥靶向运输作用,通过特异性结合靶细胞表面的抗原,将药物输送到

靶细胞;药物发挥治疗效应,如杀伤靶细胞,但药物对细胞的作用无选择性。ADC副作

用小的原因是抗体的特异性识别作用。三、动物体细胞核移植技术和克隆动物动物细胞核移植技术概念将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中,使这个重新组合的细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的技术理论基础动物细胞核具有全能性分类动物细胞核移植分为体细胞核移植、胚胎细胞核移植体细胞核移植过程

(1)选取MⅡ期(减数分裂Ⅱ中期)卵母细胞作为受体的原因:MⅡ期的卵母细胞体积大,;细胞质中含有促使细胞核全能性表达的物质和营养条件。(2)去核方法:显微操作法是普遍使用的去核方法。也可采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法,这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。(3)克隆动物的遗传物质来源:①细胞核中的遗传物质来自供体细胞;②细胞质中的遗传物质来自去核卵母细胞和供体细胞应用(1)畜牧业:加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育;(2)医药卫生领域:如生产医用蛋白知识归纳(1)动物胚胎细胞分化程度低,表现全能性相对容易,因此动物体细胞核移植的难度明显

高于胚胎细胞核移植。(2)核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同的原因:①克隆动物细胞质中的

部分遗传物质来自去核卵母细胞;②性状受环境的影响;③在个体发育过程中有可能发

生基因突变。真题选改判1.(2023辽宁,7)用于培养单克隆细胞的培养基通常需加血清。

(

)2.(2023海南,7)营养供应充足时,传代培养的胚胎干细胞不会发生接触抑制。

(

)解析

传代培养的胚胎干细胞会贴壁生长,当分裂生长到表面相互接触时会发生

接触抑制。3.(2022江苏,14)培养心肌细胞的器具和试剂都要先进行高压蒸汽灭菌。

(

)解析

动物细胞培养液中的某些成分(如血清中的生长因子)不耐高温。4.(2021辽宁,13)克隆动物的遗传性状完全来源于供体。

(

)解析

控制克隆动物遗传性状的部分质基因来源于受体卵母细胞。即练即清√✕✕✕从真题到教材5.进行细胞培养时,通常采用

或松盖培养瓶,并置于含有

和5%CO2的混合气体的

中进行培养。CO2的主要作用是

。(选必3P44)(2022辽宁,24)(2021重庆,26)培养皿95%空气CO2培养箱维持培养液的pH6.单克隆抗体制备过程:细胞融合前,需先用

对小鼠免疫,再取小鼠的脾

(含B淋巴细胞)用

酶处理,并用培养液将细胞制成细胞悬液,进行细胞培养。用

法诱导

细胞和骨髓瘤细胞融合,并用选择培养基(如HAT培养基)筛选,该培养基对

和

生长具有抑制作用。获得杂交瘤细胞后,将其接种到96孔板,每一个孔中尽量只接种

个杂交瘤细胞,进行

培养,然后用

进行抗体检测,多次筛选

。(选必3P48—49)(2023湖北,22)(2023北京,12)(2022辽宁,24)

阳性细胞(或抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞)

特定的抗原胰蛋白(或胶原蛋白)灭活病毒诱导(或PEG融合或电融合)B淋巴未融合的亲本细胞融合的具有同种核的细胞一克隆化特定的抗原7.由于动物胚胎细胞

,而动物体细胞

,因此动物体细胞核移植难度明显

(“高于”或“低于”)胚胎细胞核移植。(选必3P52)(2021湖南,22)

分化程度低,表现全能性相对容易分化程度高,表现全能性十分困难高于第3节胚胎工程一、胚胎工程的理论基础胚胎工程概念对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理,然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代,以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等理论基础受精

理论基础胚胎早期发育

二、胚胎工程的技术及其应用体外受精过程

意义(1)提高动物繁殖能力的有效措施。(2)可以为胚胎移植提供可用的胚胎胚胎移植过程

实质早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移意义(1)可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(2)缩短供体本身的繁殖胚胎分割概念采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术实质动物的无性繁殖或克隆选材选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚过程

意义(1)促进优良动物品种的繁殖,产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料。(2)可以在胚胎移植前进行性别