專題2細胞工程

1、考綱內(nèi)容能力要求命題展望1. 植物的組織培養(yǎng)2動物的細胞培養(yǎng)與體細胞克隆3細胞融合與單克隆抗體1.以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為背景綜合考查植物的組織培養(yǎng)及其應用2以人類健康為背景考查動物細胞工程的應用專題 2 細胞工程一、植物細胞工程1植物組織培養(yǎng)(1)概念無菌或人工控制愈傷組織在_的條件下，將_的植物器官、組織、細胞培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導其產(chǎn)生_、叢芽，最終形成完整的植株。(2)理論基礎(chǔ)：_細胞的全能性。(3)過程愈傷組織 離體的植物器官、組織、細胞 _ 根、芽植物體離體2植物體細胞雜交雜種細胞雜種細胞(1) 概念：將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成_，并把_培育成新的植物

2、體的技術(shù)。(2)過程果膠酶纖維素酶 1)用_和_去細胞壁形成原生質(zhì)體。 2)原生質(zhì)體融合_雜種細胞_。 (3)意義：克服遠緣雜交不親和的障礙。融合后的原生質(zhì)體愈傷組織3植物細胞工程的應用(1)植物繁殖的新途徑：微型繁殖(快速繁殖)、作物脫毒、神奇的_。(2)作物新品種的培育：單倍體育種、突變體的利用、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。人工種子二、動物細胞工程1動物細胞培養(yǎng)單個細胞(1) 概念：從動物體內(nèi)取出相關(guān)的組織，將它分散成 _，放在適宜的培養(yǎng)基上，讓這些細胞生長增殖。(2)過程動物組織分散成單個細胞細胞懸液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)無菌、無毒氣體環(huán)境(3) 條 件 ： _ 、 營 養(yǎng) 、 溫 度 、 pH 和

3、 _。(4)應用：生物制品的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)基因動物的培養(yǎng)、檢測有毒物質(zhì)、醫(yī)學研究等。2動物體細胞核移植克隆(1)概念：將一個動物細胞的細胞核移入一個去核的_中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這個胚胎最終發(fā)育為動物個體。(2)過程卵母細胞3動物細胞融合兩個(1)概念：又叫細胞雜交，指_或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程。(2)過程不同來源的兩個細胞誘導融合_細胞(3)意義：克服了_雜交的不親和性。雜交遠緣4單克隆抗體(1)制備過程1)抗原處理，并獲得_淋巴細胞。2)B 淋巴細胞和骨髓瘤細胞在滅活病毒作用下融合。3)篩選出_。 4)克隆化培養(yǎng)并篩選出產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細胞。5)體外或體內(nèi)培養(yǎng)，提取

4、抗體。(2)優(yōu)點：特異性強，靈敏度高，產(chǎn)量大。 (3)應用：作為診斷試劑；制成_，用于治療疾病和運載藥物等。雜交瘤細胞B生物導彈胡蘿卜的組織培養(yǎng)技術(shù)及植物細胞工程的實際應用胡蘿卜的組織培養(yǎng)技術(shù)及植物細胞工程的實際應用1胡蘿卜的組織培養(yǎng)技術(shù)(1)實驗原理：離體的植物組織、器官、細胞表現(xiàn)出植物細胞的全能性，發(fā)育成新個體。(2)實驗流程制備外植體接種脫分化培養(yǎng)再分化培養(yǎng)移栽培養(yǎng)成正常植株(3)注意事項選材：選取根尖、莖尖、形成層等最容易誘導脫分化。無菌：培養(yǎng)基一旦污染，迅速生長的各種雜菌不僅會與培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且還會產(chǎn)生大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)。光照：脫分化過程不需要光照，再分化過程一定要有光照。激

5、素的使用a生長素類細胞分裂素類：誘導植物組織脫分化和根原基形成。b生長素類細胞分裂素類：誘導愈傷組織再分化和芽原基形成。c赤霉素類：促進分化的叢芽和小植株快速生長。2植物細胞工程的實際應用(1)植物繁殖的新途徑微型繁殖：通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)快速繁殖優(yōu)良品種。特點是保持優(yōu)良品種的遺傳特性；高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖。作物脫毒：選取作物無毒組織(如莖尖)進行組織培養(yǎng)，獲得脫毒苗的技術(shù)。人工種子：植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體等用人工薄膜包裝得到的種子。(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(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：細胞產(chǎn)物有蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等?！就黄祁} 1】水稻的花

6、藥通過無菌操作，接入試管，經(jīng)過如圖 321 所示過程培育成試管苗。據(jù)圖分析下列敘述正確的是()圖 321Aa、b、c、d 中的植物細胞都具有全能性，且全能性的表達程度相同Ba、b、c 的培養(yǎng)基中都有瓊脂、有機物、水、植物生長調(diào)節(jié)劑等物質(zhì)C水稻花藥經(jīng) ad 發(fā)育成試管苗的過程涉及有絲分裂、減數(shù)分裂等細胞分裂方式D只要調(diào)節(jié)培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)物質(zhì)的比例就能誘導 b 中的愈傷組織分化成試管苗選B植物體細胞雜交技術(shù)圖 322(1)誘導融合的方法：物理法包括離心、振動、電激等；化學法一般是用聚乙二醇(PEG)作為誘導劑。(2)體細胞雜交即兩個細胞融合成一個細胞，不管染色體、基因組還是染色體組都采用直接相加的

7、方法。若一植物細胞含有 2X 條染色體，2 個染色體組，基因型為 Aabb，另一植物細胞含有 2Y 條染色體，2 個染色體組，基因型為 ccDd，則新植株 應 為 四 倍 體 ， 其 體 細 胞 中 染 色 體 為 2X 2Y ， 基 因 型 為AabbccDd。(3)該培育新品種的過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞不遵循孟德爾的遺傳定律，只有有性生殖進行減數(shù)分裂過程中才符合遵循遺傳定律，而體細胞雜交未有此過程。【突破題 2】下列關(guān)于植物體細胞雜交或植物細胞質(zhì)遺傳的敘述中，錯誤的是()A利用植物體細胞雜交技術(shù)可克服生殖隔離的限制，培育遠緣雜種B不同種植物原生質(zhì)體融合的過程屬于植物體細胞雜交過程C兩個不同品

8、種的紫茉莉雜交，正交、反交所得 F1 的表現(xiàn)型一致D兩個不同品種的紫茉莉雜交，F(xiàn)1 的遺傳物質(zhì)來自母本的多于來自父本的C動物細胞培養(yǎng)和動物細胞克隆1動物細胞培養(yǎng)(1)動物細胞培養(yǎng)的流程幼齡動物組織或胚胎單個細胞細胞懸浮液細胞貼壁生長細胞懸浮液細胞株或細胞系選用幼齡動物組織或胚胎的原因：它們的細胞分化程度低，增殖能力很強，更易于培養(yǎng)。進行動物細胞傳代培養(yǎng)時用胰蛋白酶分散細胞，不用胃蛋白酶的原因：胃蛋白酶作用的適宜 pH 約為 2，當 pH 大于 6時，胃蛋白酶就會失去活性。而胰蛋白酶作用的適宜環(huán)境 pH 為7.28.4，多數(shù)動物細胞培養(yǎng)的適宜 pH 為 7.27.4，因此胰蛋白酶適宜用于細胞培養(yǎng)

9、時細胞間質(zhì)(主要為蛋白質(zhì))的分解。(2)細胞貼壁和接觸抑制細胞貼壁：懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上。接觸抑制：細胞數(shù)目不斷增多，當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞就會停止分裂增殖的現(xiàn)象。(3)動物細胞培養(yǎng)需要滿足以下條件充足的營養(yǎng)供給：微量元素、無機鹽、糖類、氨基酸、促生長因子、血清等。適宜的溫度：36.50.5。適宜的 pH：7.27.4。氣體環(huán)境有氧呼吸、細胞代謝95%的空氣：維持 pH5%無菌、無毒環(huán)境：培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具殺菌消毒，培養(yǎng)過程加抗生素殺菌，定期更換培養(yǎng)液，清除代謝產(chǎn)物。(5)動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的應用生產(chǎn)生物制品：疫苗、干擾素、抗體等。作為基因工程中的受體細胞。檢測有毒

10、物質(zhì)及毒性。科研方面：篩選抗癌藥物、治療和預防疾病等。2動物核移植技術(shù)和克隆動物圖 323(1)動物核移植技術(shù)可以分為：胚胎細胞核移植和體細胞核移植，前者比較容易。(2)如圖 22 所示，注入去核卵母細胞中的不是供體細胞核，而是整個細胞。伴隨著兩細胞融合，體現(xiàn)細胞膜的結(jié)構(gòu)特點：具有一定的流動性。(3)該技術(shù)形成重組細胞發(fā)育成一個新個體，體現(xiàn)了細胞核的全能性而非動物細胞的全能性。(4)用卵母細胞作受體細胞的原因a卵母細胞質(zhì)內(nèi)存在激發(fā)細胞核全能性表達的物質(zhì)。b卵母細胞體積大，便于操作。c卵黃多，營養(yǎng)物質(zhì)豐富等。(5)克隆屬于無性繁殖，產(chǎn)生的新個體的性別、絕大多數(shù)性狀與供核親本一致。(6)體細胞核移

11、植技術(shù)的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，增大存活數(shù)量；生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白；作為異種移植的供體；用于組織器官的移植等?！疽族e易混】動物細胞培養(yǎng)中兩次用到胰蛋白酶，第一次用胰蛋白酶動物細胞培養(yǎng)中兩次用到胰蛋白酶，第一次用胰蛋白酶處理剪碎的組織使之分散成單個細胞，第二次使貼壁細胞從瓶處理剪碎的組織使之分散成單個細胞，第二次使貼壁細胞從瓶壁上脫落下來。壁上脫落下來。原代培養(yǎng)原代培養(yǎng)(110 代代)與傳代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)(10 代以后代以后)的分界點為分的分界點為分瓶的繼續(xù)培養(yǎng)。瓶的繼續(xù)培養(yǎng)。核移植技術(shù)獲得的動物與供核動物性狀不完全相同的原核移植技術(shù)獲得的動物與供核動物性狀不完全

12、相同的原因：核外線粒體中的因：核外線粒體中的 DNA 是來自受體卵母細胞；性狀是基因與是來自受體卵母細胞；性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果；有可能發(fā)生基因突變。環(huán)境共同作用的結(jié)果；有可能發(fā)生基因突變?！就黄祁} 3】在動物細胞培養(yǎng)過程中，下列處理不恰當?shù)氖?) A培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具要進行無菌處理B提供種類齊全的營養(yǎng)物C提供純氧以保證細胞的呼吸作用D保證提供適宜的溫度和 pH 【答案】C 細胞融合與單克隆抗體細胞融合與單克隆抗體1原理：細胞膜的流動性。2誘導融合的因素：聚乙二醇(PEG)、滅活的病毒(動物細胞融合特有的方式)、電激等。3意義：最重要的用途是制備單克隆抗體。4單克隆抗體的制備圖 324(

13、1)細胞融合完成的標志：細胞核融合成一個核。(2)制備單克隆抗體時選用一種抗原處理的 B 淋巴細胞與骨髓瘤細胞進行細胞融合，產(chǎn)生雜交瘤細胞，它會兼有兩個親本細胞的特性在體外培養(yǎng)條件下能不斷增殖，同時能產(chǎn)生某種特異性的抗體。(3)制備單克隆抗體過程中有兩次篩選第一次篩選：將未融合的 B 淋巴細胞、骨髓瘤細胞以及BB 融合、瘤瘤融合的細胞通過選擇培養(yǎng)基淘汰，篩選出 B 瘤融合的細胞。第二次篩選：將產(chǎn)生特定抗體的 B 瘤細胞通過細胞培養(yǎng)用相應抗原檢測的辦法篩選出來。因為從體內(nèi)取出的免疫過的 B淋巴細胞有很多種，形成雜交瘤細胞又有很多種，所以需要篩選出產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞。(6)獲取單克隆抗體的場

14、所若在培養(yǎng)基中進行雜交瘤細胞培養(yǎng)，則從培養(yǎng)液中提取。若在小鼠或其他動物腹腔中培養(yǎng)，則從腹水中提取?！疽族e易混】用多個細胞進行動物細胞間的融合的原因用兩個細胞融合，其效率太低，不一定能得到融合細胞。即使兩個細胞發(fā)生融合，也不一定是研究者期望得到的細胞類型。如果在制備單克隆抗體時，用大量的脾細胞和瘤細胞進行融合，就可以從融合細胞中篩選出能分泌所需抗體的雜交瘤細胞?！就黄祁} 4】(2010 年惠州二模)下列是應用動物細胞工程技術(shù)獲取單克隆抗 X 抗體的具體操作步驟，其中對單克隆抗體制備的相關(guān)敘述中不正確的是()將 X 抗原注入小鼠體內(nèi)，獲得能產(chǎn)生抗 X 抗體的 B 淋巴細胞從患骨髓瘤的小鼠體內(nèi)獲取骨

15、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篩選出能產(chǎn)生抗 X 抗體的雜交瘤細胞從腹水中腔培養(yǎng)提取抗體A實驗順序應當是B過程中產(chǎn)生的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(jīng)過兩次篩選【答案】C動、植物細胞工程的區(qū)別1 1植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的比較植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的比較2.植物體細胞雜交與動物細胞融合的比較【演繹題】(經(jīng)典題)下列關(guān)于細胞工程的敘述，錯誤的是()A電刺激可誘導植物原生質(zhì)體融合或動物細胞融合B去除植物細胞的細胞壁和將動物組織分散成單個細胞均需酶處理C小鼠骨髓瘤細胞和經(jīng)抗原免疫小鼠的 B 淋巴細胞融合可制備單克隆抗體

16、D某種植物甲乙兩品種的體細胞雜種與甲乙兩品種雜交后代的染色體數(shù)目相同【答案】D【備選題】植物體細胞雜交與動物細胞工程中所用技術(shù)與原理不相符的是()A.纖維素酶、果膠酶處理和胰蛋白酶處理酶的專一性B.植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)細胞的全能性C.原生質(zhì)體融合和動物細胞融合生物膜的流動性D.紫草細胞培養(yǎng)和雜交瘤細胞的培養(yǎng)細胞增殖【答案】B混淆原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)(1)原代培養(yǎng)：可有兩種表述，一種是細胞懸浮液第一次在瓶中培養(yǎng)，沒有分瓶培養(yǎng)之前的細胞培養(yǎng)；另一種是第 1 代細胞的培養(yǎng)與傳 10 代以內(nèi)的細胞培養(yǎng)統(tǒng)稱為原代培養(yǎng)。兩種表述沒有本質(zhì)區(qū)別。(2)傳代培養(yǎng)：同樣有兩種表述，一種是細胞懸浮液培養(yǎng)一段時間

17、后，分瓶再進行的細胞培養(yǎng)；另一種是傳 10 代以后的細胞培養(yǎng)，統(tǒng)稱為傳代培養(yǎng)?！緜溥x題】下列是有關(guān)動物細胞培養(yǎng)的敘述，其中正確的是()A培養(yǎng)液通常含有葡萄糖、蛋白質(zhì)、無機鹽、維生素和動物血清B動物細胞要經(jīng)過傳代培養(yǎng)，才能進行原代培養(yǎng)C動物細胞培養(yǎng)技術(shù)是其他動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)D動物細胞的培養(yǎng)過程中，細胞的遺傳物質(zhì)會發(fā)生改變C1(2010 年廣東)(雙選)新技術(shù)的建立和應用對生物學發(fā)展至關(guān)重要。下列技術(shù)(或儀器)與應用匹配正確的是()APCR 技術(shù)擴增蛋白質(zhì)B雜交瘤技術(shù)制備單克隆抗體C光學顯微鏡觀察葉綠體的基粒D花粉離體培養(yǎng)培育單倍體植物BD2(2010 年深圳一模)以下為植物體細胞雜交技術(shù)流程圖，其中甲和乙分別表示兩種二倍體植物細胞，所含有的染色體組分別是 AA 和 BB。請據(jù)圖分析回答：圖 325(1) 過程發(fā)生的化學變化是將若干 a 和 b 等