2021高考生物一輪復習教案：第十單元現(xiàn)代生物科技專題第36講細胞工程含解析

1、學必求其心得，業(yè)必貴于專精2021高考生物一輪復習新人教版教案：第十單元現(xiàn)代生物科技專題第36講細胞工程含解析第36講細胞工程考點一植物細胞工程技術及其應用1。細胞工程(1）操作水平：細胞水平或細胞器水平。（2)目的：按照人的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品。2.植物細胞的全能性（1）概念：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞,都具有發(fā)育成完整生物體的潛能.(2)物質基礎：細胞中具有本物種全部遺傳信息.(3)表達條件：具有完整的細胞結構，處于離體狀態(tài),提供一定的營養(yǎng)、激素和其他適宜外界條件。3。植物組織培養(yǎng)技術(1)原理:植物細胞的全能性。（2）條件：無菌和人工控制、人工配制的培養(yǎng)基

2、、適宜的培養(yǎng)條件。（3)過程4.植物體細胞雜交技術（1）概念:將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術.（2）過程（如圖)去壁：對應圖中a過程,即去除細胞壁，獲得具有活力的原生質體,用到的酶是纖維素酶和果膠酶。誘導原生質體融合植物體細胞雜交成功的標志：形成雜種植株.優(yōu)點：克服不同生物遠緣雜交不親和的障礙。變異類型:染色體變異。5.植物細胞工程的實際應用(1)植物繁殖的新途徑微型繁殖：用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術。作物脫毒:選取作物莖尖、根尖等無毒組織進行組織培養(yǎng)，獲得脫毒苗的技術。人工種子：以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等為

3、材料，經過人工薄膜包裝得到的種子，可以解決某些植物結實率低、繁殖困難的問題。(2)作物新品種的培育：單倍體育種和突變體的利用。（3）細胞產物的工廠化生產：即利用植物組織培養(yǎng)技術生產蛋白質、脂肪、糖類、藥物、香料和生物堿等.1。植物組織培養(yǎng)與植物體細胞雜交在依據的原理、技術操作等方面有何不同？(1) ；(2) 。提示：（1)前者依據的原理為細胞的全能性；后者依據的原理，除細胞的全能性外，還有細胞膜的結構特性，即細胞膜具有一定的流動性（2）前者操作技術主要為脫分化、再分化等；后者的操作技術除脫分化、再分化外，還要用酶解法去除細胞壁，用一定的方法誘導原生質體融合2。通過植物體細胞雜交形成的雜交植株是

4、否一定可育？提示:是否可育看同源染色體能否正常聯(lián)會。若植物體細胞雜交過程得到的雜種植物存在同源染色體，能正常聯(lián)會,則可育。3.生長素和細胞分裂素的協(xié)同作用在組織培養(yǎng)中非常重要，人們常把它們稱為“激素杠桿。簡述它們在組織培養(yǎng)中各發(fā)揮何種作用？提示：當生長素含量高于細胞分裂素時,主要誘導植物組織脫分化和根原基的形成；而當細胞分裂素含量高于生長素時，則主要誘導植物組織再分化和芽原基的形成。4.回答細胞分化、脫分化和再分化過程的相關問題:（1)脫分化形成的愈傷組織細胞與正常體細胞相比，前者在結構上的特點是.提示：高度液泡化、無定形、細胞壁薄(2）脫分化和再分化是否都需要光照？提示:脫分化不需要光照,再

5、分化需要光照。(3）利用紫草細胞脫分化形成的愈傷組織細胞進行培養(yǎng)提取紫草素，與常規(guī)的從植物體內提取具有的明顯優(yōu)點是什么？（至少答出三點）提示:可以克服地理、氣候等植物生長環(huán)境條件的限制;實現(xiàn)工業(yè)化、自動化生產;產量大、純度高。（4)從分化、脫分化和再分化的結果看,它們的實質都是什么？提示：基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達的結果.(5)誘導愈傷組織形成的胚狀體,通過包裹上人工種皮，可以制成人工種子。通過這一途徑獲得的“人工種子與雜交育種獲得種子相比,其優(yōu)點是什么？（答一點即可)提示：可以解決作物繁殖能力差、結子困難或發(fā)芽率低等問題。題型一植物組織培養(yǎng)過程分析1。下圖表示基因型為aabb的水

6、稻的花藥通過無菌操作,接入試管后,在一定條件下形成試管苗的培育過程。下列相關敘述錯誤的是(d）a.愈傷組織是花藥細胞通過有絲分裂后形成的不規(guī)則的細胞團b.在愈傷組織的形成過程中,必須從培養(yǎng)基中獲得水、無機鹽和小分子的有機物等營養(yǎng)物質c.為促進花藥細胞分裂生長,在培養(yǎng)基中應加入適宜濃度的生長素等植物激素d。試管苗可能出現(xiàn)的基因型有aabb或aabb或aabb或aabb解析:花藥是通過減數分裂形成的,其基因型為ab或ab或ab或ab，由花藥發(fā)育而來的個體未經秋水仙素處理,是單倍體。2。為探究矮牽牛原生質體的培養(yǎng)條件和植株再生能力，某研究小組的實驗過程如下圖。下列敘述正確的是（d)a。過程獲得的原生

7、質體需懸浮在30蔗糖溶液中b.過程需提高生長素的比例以促進芽的分化c。過程需用秋水仙素處理誘導細胞壁再生d。原生質體雖無細胞壁但仍保持細胞的全能性解析：過程是制備原生質體,獲得的原生質體若懸浮在30%的蔗糖溶液中會失水皺縮;過程是植物組織培養(yǎng)的再分化過程，需提高細胞分裂素的比例以促進芽的分化;秋水仙素的作用是抑制紡錘體的形成,且脫分化形成的愈傷組織細胞已經具備細胞壁，故過程不需要用秋水仙素處理；原生質體雖無細胞壁,但含有細胞核，細胞核中含有個體發(fā)育所需的全部遺傳信息，故原生質體仍保持細胞的全能性。3.（2019全國卷）植物組織培養(yǎng)技術在科學研究和生產實踐中得到廣泛的應用?；卮鹣铝袉栴}：（1)植

8、物微型繁殖是植物繁殖的一種途徑。與常規(guī)的種子繁殖方法相比,這種微型繁殖技術的特點有 （答出2點即可).(2）通過組織培養(yǎng)技術,可把植物組織細胞培養(yǎng)成胚狀體，再通過人工種皮(人工薄膜）包裝得到人工種子(如圖所示)，這種人工種子在適宜條件下可萌發(fā)生長。人工種皮具備透氣性的作用是。人工胚乳能夠為胚狀體生長提供所需的物質，因此應含有植物激素、和等幾類物質.（3)用脫毒苗進行繁殖，可以減少作物感染病毒。為了獲得脫毒苗，可以選取植物的進行組織培養(yǎng)。(4）植物組織培養(yǎng)技術可與基因工程技術相結合獲得轉基因植株。將含有目的基因的細胞培養(yǎng)成一個完整植株的基本程序是(用流程圖表示）.解析：(1)微型繁殖技術屬于無性

9、繁殖，具有能保持植物原有的遺傳特性、繁殖速度快的特點.(2)人工種子由胚狀體、人工胚乳及人工種皮等組成。人工種皮常具備透氣性,以保證胚狀體的細胞呼吸,人工胚乳需含有胚狀體生長所需要的物質,包括植物激素、礦質元素和糖等物質。（3)為獲得脫毒苗，一般選取植物的莖尖進行組織培養(yǎng),因為莖尖組織細胞中幾乎不含病毒。（4）將含有目的基因的細胞培養(yǎng)成一個完整植株的基本程序，即組織培養(yǎng)過程,具體如下:含目的基因的細胞愈傷組織小植株。答案:(1)能保持植物原有的遺傳特性，繁殖速度快(2)有利于胚狀體進行呼吸作用礦質元素糖(3)莖尖(4）含目的基因的細胞愈傷組織小植株題型二植物體細胞工程及應用4.“白菜-甘藍”是

10、用細胞工程的方法培育出來的蔬菜新品種，它具有生長期短和耐儲藏等優(yōu)點。下圖是“白菜甘藍”的培育過程示意圖,下列描述錯誤的是(c）a.培育過程中,實現(xiàn)過程常用的物質為纖維素酶和果膠酶b。過程的誘導方法有物理法和化學法兩種c.過程中進行的細胞分裂方式是減數分裂，形成的雜種植物幼苗遺傳物質發(fā)生改變d.植物體細胞雜交方法的優(yōu)點是克服遠緣雜交不親和的障礙解析:根據植物體細胞雜交技術可以確定是利用纖維素酶和果膠酶除去細胞壁得到原生質體，是兩種細胞的原生質體融合,形成融合的原生質體,常用物理法和化學法兩種誘導方法,其遺傳物質發(fā)生了改變,是白菜細胞和甘藍細胞遺傳物質的集合,其細胞分裂方式為有絲分裂;植物體細胞雜

11、交克服了遠緣雜交不親和的障礙。5。（2019黑龍江哈爾濱二模)紫草素是紫草細胞的代謝產物，可作為生產治療燙傷藥物的原料。研究人員通過培養(yǎng)紫草細胞生產紫草素.為了獲取紫草素，某制藥公司利用植物組織培養(yǎng)技術,從培養(yǎng)的愈傷組織中提取這種有效成分。請回答下列問題:(1)培養(yǎng)時,通常選擇新生的芽作為外植體,這是因為.將離體的芽培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件,誘導其依次產生、,最終形成完整的植株。(2）假設紫草與另一種植物a均為二倍體藥用植物(紫草細胞中有2n條染色體,a植物細胞中有2m條染色體）。某藥物研究所擬利用植物體細胞雜交技術培育同時含有兩種有效成分的新型藥用植物。為了得到原生質體需

12、用酶和酶去除兩植物的細胞壁,然后誘導其融合形成雜種細胞.（3)融合形成的雜種細胞在有絲分裂后期含有條染色體。雜種細胞培育成的新型藥用植物為倍體,在這個過程中所利用的生物學原理是。解析:（1）由于新生芽的細胞分化程度低,容易誘導脫分化，因此組織培養(yǎng)時常以此作為外植體。將離體的芽培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件,誘導其依次產生愈傷組織和叢芽，最終形成完整的植株。(2）去掉植物的細胞壁,常用纖維素酶和果膠酶處理.（3)因為紫草和植物a均為二倍體,因此融合的雜種細胞中含染色體2(n+m)，有絲分裂后期的染色體數目為4（n+m）。新型藥用植物為四倍體。依據的原理是植物細胞具有全能性。答案：（

13、1)細胞分化程度低，容易誘導脫分化愈傷組織叢芽（2）纖維素果膠（3）4（n+m)四植物細胞具有全能性植物體細胞雜交后的遺傳物質分析（1）遺傳特性:雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質，故雜種植株具備兩種植物的遺傳特性。(2）染色體組染色體組數=兩種植物體細胞內染色體組數之和。植物體細胞雜交形成的雜種植株，有幾個染色體組就稱為幾倍體?？键c二動物細胞培養(yǎng)和核移植技術1。動物細胞培養(yǎng)（1)地位：動物細胞工程常用的技術手段有動物細胞培養(yǎng)、動物細胞核移植、動物細胞融合等。其中動物細胞培養(yǎng)技術是其他動物細胞工程技術的基礎。（2）培養(yǎng)過程(3）培養(yǎng)條件無菌、無毒環(huán)境營養(yǎng)：除糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元

14、素之外，通常還需加入血清、血漿等一些天然成分。適宜的溫度：36.50.5 ；適宜的ph:7.27.4。氣體環(huán)境2。動物體細胞克隆技術(核移植技術）（1）原理:動物細胞核具有全能性。（2)核移植分類：胚胎細胞核移植和體細胞核移植。(3）核移植過程（以克隆高產奶牛為例)（4）應用加速家畜遺傳改良進程,促進優(yōu)良畜群繁育.保護瀕危物種。生產醫(yī)用蛋白。作為異種移植的供體.用于組織器官的移植.1。動物細胞體外培養(yǎng)時,通常要在培養(yǎng)基中補充一定濃度的某些物質。如圖是血清對正常細胞和癌細胞培養(yǎng)影響的實驗結果。(1）從該圖提供的信息可以獲得的正確結論有。提示：有無血清對正常細胞培養(yǎng)的影響不同；培養(yǎng)基中補充血清有助

15、于正常細胞的培養(yǎng);培養(yǎng)基中是否補充血清對癌細胞的培養(yǎng)影響不大(2）動物細胞培養(yǎng)時為什么要加入血清?提示:因血清和血漿中含有多種維持細胞正常代謝和生長的物質，如蛋白質、氨基酸、未知的促生長因子等。因此細胞培養(yǎng)時，為保證細胞能順利生長和繁殖,一般需添加血清、血漿等天然成分。2。如圖為動物體細胞核移植過程流程圖，據圖回答下列問題：（1)去掉受體卵母細胞的核的目的是.提示：使核移植動物的遺傳物質幾乎全部來自有利用價值的動物提供的細胞核(2)核移植的供體細胞一般都選10代以內的細胞,其原因是。提示:核移植時,做供核一方的一般是傳代10代以內的細胞,原因是10代以內的細胞能保持正常的二倍體核型，遺傳物質不

16、發(fā)生改變(3)動物體細胞核移植的難度高于胚胎細胞核移植的原因是。提示:動物胚胎的細胞分化程度低,恢復其全能性相對容易,而動物體細胞分化程度高,恢復其全能性十分困難題型一動物細胞培養(yǎng)過程及所需條件等1.下列關于動物細胞培養(yǎng)的敘述,正確的是（d）a.培養(yǎng)保留接觸抑制的細胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細胞b.克隆培養(yǎng)法培養(yǎng)過程中多數細胞的基因型會發(fā)生改變c。二倍體細胞的傳代培養(yǎng)次數通常是無限的d。惡性細胞系的細胞可進行傳代培養(yǎng)解析:由于細胞之間相互接觸而發(fā)生接觸抑制,細胞在培養(yǎng)瓶壁上只能形成單層的細胞;克隆培養(yǎng)法中細胞都是由一個細胞經過有絲分裂而來的,所以細胞的基因型相同，多數不會發(fā)生改變；二倍體細胞傳代

17、培養(yǎng)至10代多數會死亡,只有少數的細胞能夠培養(yǎng)至50代以后成為細胞系,而惡性細胞系的細胞具有癌變的特點，能夠無限增殖，可以進行傳代培養(yǎng)。2。對某種動物的肝腫瘤細胞進行細胞培養(yǎng)。下列說法錯誤的是（b)a。在利用肝組織塊制備細胞懸液時，可用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理b。動物細胞培養(yǎng)應在含5%co2的恒溫培養(yǎng)箱中進行,co2的作用是刺激細胞呼吸c.為了防止動物細胞培養(yǎng)過程中細菌的污染,可向培養(yǎng)液中加入適量的抗生素d。在合成培養(yǎng)基中,通常需加入血清、血漿等天然成分解析：動物細胞培養(yǎng)一般用液體培養(yǎng)基,添加5co2的主要目的是調節(jié)培養(yǎng)液的ph,使之適合動物細胞的生存，而非刺激細胞的呼吸.3。某研究小組進行藥

18、物試驗時，以動物細胞為材料,測定藥物對體外培養(yǎng)細胞的毒性,供養(yǎng)的細胞有甲、乙兩種,甲為骨髓瘤細胞,乙為經免疫過的正常漿細胞，請答題：(1)將數量相等的甲和乙分別置于培養(yǎng)瓶中培養(yǎng),培養(yǎng)液及其他培養(yǎng)條件均相同且適宜。一段時間后,觀察到的現(xiàn)象是。（2）動物細胞培養(yǎng)需要滿足一定的條件,下列有關表述正確的有（選擇填寫下列條件前的序號)。對培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具進行無菌處理，在細胞培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素,定期更換培養(yǎng)液，這些做法都有利于提供一個無菌無毒的培養(yǎng)環(huán)境;在使用合成培養(yǎng)基時，通常需加入血漿等天然成分;所有動物細胞培養(yǎng)的適宜溫度均為36.50。5 ，多數哺乳動物細胞生存的適宜ph為7。0左右；動物細胞

19、培養(yǎng)所需的氣體只是o2,因為o2是細胞代謝所必需；培養(yǎng)液中需添加一定濃度和比例的生長素與細胞分裂素,以誘導細胞脫分化和再分化。(3)藥物試驗需要大量細胞，甲、乙看來都不適合用于試藥，理由是:。（4)令甲、乙細胞融合，所獲雜交細胞在體外培養(yǎng)條件下,具有的特點。(5)已知癌基因x過量表達與肝腫瘤的發(fā)生密切相關,要試驗一種抗腫瘤藥物y對乙細胞生長的影響，可將乙細胞分為a、b兩組,a組細胞培養(yǎng)液中加入y藥物，b組細胞培養(yǎng)液中加入無菌生理鹽水,經培養(yǎng)后，從a、b兩組收集等量細胞，通過分別檢測x基因在a、b兩組細胞中的合成水平的差異,確定y的藥效。解析：（1)骨髓瘤細胞在體外培養(yǎng)條件下能無限增殖，漿細胞在

20、體外（體內)培養(yǎng)條件下不能增殖,已知甲細胞為骨髓瘤細胞，乙細胞為漿細胞。將數量相等的甲和乙分別置于培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)，培養(yǎng)液及其他培養(yǎng)條件均相同且適宜。一段時間后,觀察到的現(xiàn)象是甲增多,乙不增多。（2）細胞體外培養(yǎng)的適宜溫度和動物體溫相近,哺乳動物多以36。50.5 為宜,多數動物細胞生存的適宜ph為7.27.4,錯誤；動物細胞培養(yǎng)所需的氣體主要有氧氣和二氧化碳,o2是細胞代謝所必需，二氧化碳主要維持培養(yǎng)液的ph,錯誤;動物細胞培養(yǎng)不需要添加植物激素,錯誤。(3)藥物試驗需要大量細胞,甲、乙看來都不適合用于試藥，因為甲有部分基因已經發(fā)生了變異,藥物對甲的效果不一定與正常體細胞的效果相同，乙在體外培養(yǎng)

21、不能增殖,不能得到大量細胞用于試藥.(4)甲、乙細胞融合,所獲雜交細胞在體外培養(yǎng)條件下,具有既能增殖，又能產生專一抗體的特點.(5)已知基因x的表達與肝腫瘤的發(fā)生密切相關，而基因x的表達包括轉錄和翻譯兩個步驟,抗癌藥物y的作用可能是抑制基因x的轉錄過程,也可能是抑制其翻譯過程，因此通過分別檢測基因x在a、b兩組細胞中的 mrna和相關蛋白質合成水平的差異,可以確定y的藥效.答案：(1）甲增多、乙不增多(2)（3)甲有部分基因已經發(fā)生變異，藥物對甲的效果不一定與對正常體細胞的效果相同;乙在體外培養(yǎng)不能增殖，不能得到大量細胞用于試藥（4）既能增殖又能產生專一抗體(5)mrna和蛋白質題型二細胞核移

22、植技術及應用4.如圖為克隆羊“多利”的培育過程示意圖。下列各項有關表述不正確的是（a)a。由于細胞核基因完全來自甲羊，所以克隆羊“多利”的性狀與甲羊完全一致b.克隆羊“多利”的培育過程中采用的生物技術有核移植c.乙羊的去核卵細胞為重組細胞基因表達提供了細胞內的環(huán)境條件d。此過程說明高度分化的動物細胞的細胞核具有全能性解析:生物的性狀是由細胞核基因和細胞質基因共同控制的,還要受環(huán)境的影響。題中“多利”羊的細胞核基因來自甲羊,而細胞質基因來自乙羊，所以“多利”羊的性狀應與甲羊基本相同,同時受乙羊提供的質基因和環(huán)境的影響。核移植應注意的三個問題(1)克隆動物是由重組的細胞經培養(yǎng)而來的,該重組細胞的細

23、胞質基因來源于受體細胞,細胞核基因來源于提供細胞核的親本,其遺傳物質來自兩個親本。（2)克隆動物絕大部分性狀與供體動物相同，少數性狀與提供卵母細胞的動物相同，與代孕動物的性狀無遺傳關系。(3)從生殖方式的角度看,動物體細胞核移植技術（克隆)屬于無性生殖，重組細胞相當于受精卵,需要動物細胞培養(yǎng)和胚胎工程技術的支持.考點三動物細胞融合與單克隆抗體的制備1。動物細胞融合(1）概念:兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程,也稱細胞雜交.（2）條件：需要用聚乙二醇(peg)、滅活的病毒或電激等誘導因素。（3)原理：細胞膜的流動性.（4）結果：形成具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞,稱為雜交細胞。

24、（5)意義:突破了有性雜交方法的局限,使遠緣雜交成為可能。已成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物新品種培育等的重要手段，為制造單克隆抗體開辟了新途徑。2。單克隆抗體制備(1)制備過程(2)優(yōu)點：特異性強、靈敏度高,并可大量制備。（3）用途：作為診斷試劑;制成“生物導彈,用于治療疾病和運載藥物。下圖為單克隆抗體制備過程示意圖。請分析并回答問題：（1)制備過程中用到的技術有哪幾種？(至少答出兩條）。提示：動物細胞融合、動物細胞培養(yǎng)。（2）制備單克隆抗體至少需要經過幾次篩選?將細胞混合并誘導融合后轉到hat培養(yǎng)基中培養(yǎng),其目的是什么？提示:兩次。篩選獲得雜交瘤細胞。（3）通過過程篩選得到的細胞還需

25、進行過程的專一性抗體檢驗,原因是什么?提示：從小鼠體內提取的b淋巴細胞不止一種類型。題型動物細胞融合技術及單克隆抗體的制備1。關于應用動物細胞工程技術獲取單克隆抗x抗體的具體操作步驟如下，其中對單克隆抗體制備的相關敘述中不正確的是（c）將x抗原注入小鼠體內，獲得能產生抗x抗體的b淋巴細胞從患骨髓瘤的小鼠體內獲取骨髓瘤細胞利用促細胞融合因子使兩種細胞發(fā)生融合將雜交瘤細胞注入小鼠腹腔培養(yǎng)篩選出能產生抗x抗體的雜交瘤細胞從腹水中提取抗體a。實驗順序應當是b。過程中產生多個雜交瘤細胞也為克隆c。過程獲得的細胞均可無限增殖d。到的過程中通常要經過兩次篩選解析:過程獲得的細胞不都能無限增殖，如b淋巴細胞自

26、身融合的細胞不能無限增殖，因此還需要用選擇培養(yǎng)基進行篩選.2。下圖為某同學根據雜交瘤技術的方法，設計生產破傷風桿菌抗體的實驗方案.請據圖回答下列問題:（1）制備單克隆抗體的過程中用到的動物細胞工程的技術手段有和。(2)制備單克隆抗體的免疫學基本原理是。（3）該方案能達到預期效果嗎？,原因是。(4）圖中過程中常用作為誘導劑。如果能成功獲得理想的雜交瘤細胞，該細胞的特點是 （答兩點）.(5)破傷風桿菌的抗體最終可從和小鼠腹水中提取。解析:（1）由圖中可看出,單克隆抗體制備過程，運用動物細胞融合和動物細胞培養(yǎng)的技術手段。（2)制備單克隆抗體的免疫學基本原理是每一個b淋巴細胞只分泌一種特異性抗體。(3)根據題意