1、考点研析 课堂归纳 随堂演练 课时规范训练 第2讲 细胞工程 考纲要求 全国课标卷五年考频统计 2018高考预期 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 2013全国，T40(1)(3)2014全国，T40 2016全国甲，T40(1)植物组织培养和动物细胞培养的不同、植物体细胞杂交与动物细胞融合的不同(2)图解法理解单克隆抗体的制备过程 考点1 植物细胞工程 1细胞工程的概念与理论基础(1)细胞工程 操作水平：_。目的：按照人的意愿来改变细胞内的_或获得_。答案：1.(1)细胞水平或细胞器水平 遗传物质 细胞产品 (2)植物细胞的全能性 概念：具有某种生
2、物全部_的任何一个细胞，都具有发育成_的潜能。原理：细胞内含有本物种的_。全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于_状态，提供一定的_和其他适宜外界条件。答案：(2)遗传信息 完整生物体 全套遗传信息 离体 营养、激素 细胞全能性大小与细胞分化程度成反比。全能性大小：植物细胞：受精卵生殖细胞体细胞 动物细胞：受精卵生殖细胞体细胞核(动物细胞全能性受限制，但细胞核具有全能性)2植物组织培养(1)理论基础：植物细胞的_。(2)操作流程：离体的器官、组织或细胞aAbB发育 完整植株离体的器官、组织或细胞常称为_。a过程为_，b过程为_，A表示_，B表示_。答案：2(1)全能性(2)外植体 脱分化 再
3、分化 愈伤组织 丛芽或胚状体 3植物体细胞杂交(1)概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成_的技术。(2)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的_，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的_。答案：3(1)新的植物体(2)流动性 全能性 (3)过程 A、B答案：(3)纤维素酶和果胶 原生质体 物理 PEG 细胞壁 (4)意义：克服不同种生物远缘杂交的_性。(5)杂种植株遗传物质的变化 遗传特性：杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。染色体组数 a染色体组数两种植物体细胞内染色体组数之和。b植物体细胞杂交形成的杂种植株，有几个染色体组就称为
4、几倍体。答案：(4)不亲和 c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ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为(2x2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。4植物细胞工程的实际应用(1)植物繁殖的新途径 微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。特点a.保持优良品种的遗传特性b.高效快速地实现种苗的大量繁殖作物脱毒技术：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。(2)作物新品种的培育
5、单倍体育种实质：花药离体培养过程就是植物组织培养过程。流程：花药 离体培养单倍体幼苗秋水仙素诱导染色体数目加倍纯合子。优点：后代不发生性状分离，都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短了育种年限。突变体的利用：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发生突变。从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。(3)细胞产物的工厂化生产 细胞产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。培养阶段：愈伤组织阶段。技术基础：植物组织培养技术。题组精练 1人参是一种名贵中药材，其有效成分主要是人参皂甙。利用细
6、胞培养技术生产人参皂甙的大致流程如图，请回答相关问题。取人参根切块 诱导愈伤组织 细胞分离单细胞或小细胞团 悬浮培养细胞培养物 收集培养物干粉提取 人参皂甙(1)人参根切块诱导形成愈伤组织的过程叫做_。分析操作流程可知，生产人参皂甙的全过程_(填“是”或“否”)体现了植物细胞的全能性。(2)用于离体培养的根切块，叫作_。培养几天后发现少数培养基被污染，若是出现有颜色的绒毛状菌落，属于_污染。(3)一次性投放足量的营养液后，在保持通气的条件下培养人参细胞，每隔4小时取样测定活细胞密度，并将结果描绘成曲线，下列图像比较接近实验结果的是_(填写图中对应编号)。解析：(1)人参根切块诱导形成愈伤组织的
7、过程叫做脱分化。生产人参皂甙的全过程并没有形成完整植株，因此不能体现植物细胞的全能性。(2)离体培养的组织、器官和细胞称为外植体。真菌污染后会形成有颜色的绒毛状菌落。(3)一次性投放足量的营养液后，在保持通气的条件下培养人参细胞，使得细胞数量呈现S型增长，但由于资源和空间数量有限，另外代谢废物的增加，细胞数量减少，则图像比较接近实验结果的是丙。答案：(1)脱分化 否(2)外植体 真菌(3)丙 2(2017江西九江七校第一次联考)根据下面植物体细胞杂交技术流程图，回答相关问题。(1)运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)自然状态下不能得到杂种植株，原因是_。(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过
8、程中，依据的原理是_，其中过程称为_，植物体细胞融合完成的标志是_。(3)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄马铃薯”属于_倍体植株。(4)已知柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物，可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产。若利用此技术，将柴油树细胞培养到_阶段即可(填字母编号)。(5)若培育抗虫棉，将抗虫基因通过适当的途径导入棉花受精卵，然后进行组织培养，该过程相当于_(填字母编号)。(6)人工种子是由发育到_过程(填字母编号)的结构包裹上人工种皮制备的。解析：(1)番茄和马铃薯属于两个物种，存在生殖隔离，不能通过有性杂交产生后代。(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的
9、原理是细胞的全能性，其中过程称为原生质体融合，植物体细胞融合完成的标志是产生新的细胞壁。(3)由于番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，因此“番茄马铃薯”属异源六倍体。(4)柴油是植物细胞的代谢产物，将柴油树细胞培养到愈伤组织阶段即可提取，愈伤组织阶段为图中的e阶段。(5)若培育抗虫棉，将抗虫基因通过适当的途径导入棉花受精卵，然后进行组织培养，包括脱分化和再分化两个阶段，即图中的。(6)人工种子是用胚状体、不定芽、腋芽等材料包上人工种皮制成的。答案：(1)不同种的植物存在生殖隔离(2)细胞的全能性 原生质体融合 产生新的细胞壁(3)六(4)e(5)(6)f 考点2 动物细胞培养与体细胞克隆 1动物
10、细胞培养(1)地位：动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、_等。其中_是其他动物细胞工程技术的基础。答案：1.(1)动物细胞融合 动物细胞培养 (2)过程 答案：(2)剪碎 胰蛋白酶 贴壁 接触抑制 胰蛋白酶 1050 核型 (3)培养条件 无菌、无毒环境培养液和培养用具进行无菌处理培养过程加 定期更换 ，清除代谢产物营养：除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外通常还需加入_等一些天然成分。答案：(3)抗生素 培养液 血清、血浆 适宜的温度：36.5 0.5；适宜的 pH：7.27.4。气体环境95%的空气：其中O2为 必需5%的CO2：维持培养液的 答案：细胞代谢
11、 pH2动物体细胞克隆技术(核移植技术)(1)原理：_。(2)核移植分类：_移植和体细胞核移植。答案：2(1)动物细胞核具有全能性(2)胚胎细胞核 (3)核移植过程(以克隆高产奶牛为例)答案：去核(不同方法促进)细胞整合 胚胎移植 (4)选用去核卵(母)细胞的原因：_。(5)体细胞核移植技术存在的问题：_。答案：(4)卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富，含有促进核全能性表达的物质(5)克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等3动物细胞融合及单克隆抗体制备(1)动物细胞融合 原理：细胞膜具有一定的流动性。方法：物理法(离心、振动、电激)、化学法和生物法(灭活病毒处
12、理)。结果：形成杂交细胞。意义：突破了远缘杂交不亲和的障碍。应用：制备单克隆抗体。(2)单克隆抗体制备 血清抗体与单克隆抗体 名称 产生 特点 血清抗体 由浆细胞分泌 一般从血清中分离，产量低、纯度低、特异性差 单克隆抗体 由杂交瘤细胞分泌 特异性强，灵敏度高，能大量制备 过程 制备单克隆抗体过程中的两次筛选 筛选的对象 方法 第一次筛选 杂交瘤细胞 利用特定的选择培养基：在该培养基中只有杂交瘤细胞存活，其他细胞(未融合的B细胞和瘤细胞、融合后的BB细胞和瘤瘤细胞)均不能存活 第二次筛选 能产生特异性抗体的杂交瘤细胞 利用特定抗原通过抗原抗体杂交技术确认抗体性质 单克隆抗体的应用 a作为诊断试
13、剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并与一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。b用于治疗疾病和运载药物：主要用于癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其他疾病。注意：(1)杂交瘤细胞的特点：既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体。(2)进行动物细胞的诱导融合，形成的杂交细胞有三种：AA型、BB型、AB型。只有AB型才是我们所需要的杂交细胞，所以需要用选择性培养基进行筛选。(3)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，则从腹水中提取。题组精练 1下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病(基因缺陷导致胰岛B细胞
14、不能正常合成胰岛素)的过程设计图解。请据图回答：(1)图中、所示的结构分别是_、_。(2)图中、所示的生物工程技术分别是_、_。(3)过程通常用去核卵细胞作受体细胞的原因除了它体积大、易操作，营养物质丰富外，还因为它_ _。(4)过程通常采用的方法是_。(5)过程的完成需要用到的非酶基因操作工具为_。(6)图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是_。解析：(1)体细胞核移植利用体细胞核和去核卵细胞。内细胞团细胞具有发育的全能性，此时导入健康胰岛B细胞基因。可以形成能正常分泌胰岛素的胰岛B细胞群。(2)将体细胞核和去核卵细胞重组为一个细胞，为体细胞核移植技术。将健康胰岛B细胞基因移植入受体细胞，
15、为基因工程技术。(3)过程通常用去核卵细胞作为受体细胞，除了因为它体积大，易操作，营养物质丰富外还因为其含有能够激活细胞核全能性表达的物质。(4)目的基因导入动物细胞通常用显微注射法。(5)基因工程基本工具为限制酶、DNA连接酶、载体，载体为非酶基因操作工具，通常为质粒。(6)图示方法与一般的异体移植相比可避免免疫排斥。答案：(1)细胞核 内细胞团(2)(体细胞)核移植技术 基因工程(转基因技术或重组DNA技术)(3)含有促进(或激活)细胞核全能性表达的物质(4)显微注射法(5)载体(6)不发生免疫排斥反应2如图为单克隆抗体制备流程示意图。(1)图中过程是_。对动物细胞来说，过程独有的方法是_
16、。过程的目的是_。过程的目的是获得_。(2)在 培 养 过 程 中 为 防 止 杂 菌 感 染，应 向 培 养 液 中 添 加_；其体外培养需用CO2培养箱，其中CO2的主要作用是_。(3)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体，可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的_中使其增殖。(4)单克隆抗体与传统抗体相比，其优点是_。解析：(1)过程表示诱导浆细胞与骨髓瘤细胞融合，动物细胞特有的诱导融合方法是用灭活的病毒处理。单克隆抗体制备过程中需两步筛选：是利用选择培养基筛选杂交瘤细胞，过程是利用克隆化培养和抗体检测筛选能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。(2)动物细胞培养需要提供无菌、无毒条件，还需要一定的气体环境。(3
17、)杂交瘤细胞可在小鼠腹水中进行体内培养。答案：(1)向老鼠中注射特定抗原 灭活的病毒处理 筛选杂交瘤细胞 能产生特异性抗体的杂交瘤细胞(2)抗生素 维持培养液的pH(3)腹水(4)特异性强，灵敏度高，可大量制备课堂归纳 易错清零 易错点1 混淆原代培养与传代培养 提示(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。(2)传代培养：原代培养的细胞生长、繁殖一定时间后，由于空间不足或细胞密度过大导致接触抑制影响细胞的生长，因此需要重新用胰蛋白酶等处理，进行分瓶扩大培养，即传代培养。易错点2 误认为动物细胞培养液中加入5%CO2的目的是维持气体平衡或用于呼吸 提示 动物细胞培养时，需向培养液中加入5%CO2(95%空气)，加入CO2的目的是“维持培养液的pH”。随堂演练课时规范训练