學(xué)案第十一單元第40講細(xì)胞工程

第40講細(xì)胞工程考綱解讀考情播報(bào)最新考綱核心內(nèi)容1.植物的組織培育(Ⅱ)2．動(dòng)物的細(xì)胞培育與體細(xì)胞克隆(Ⅰ)3．細(xì)胞融合與單克隆抗體(Ⅱ)主要考查植物組織培育的主要操作過程及應(yīng)用，植物體細(xì)胞雜交的過程及應(yīng)用；動(dòng)物細(xì)胞培育、細(xì)胞融合和單克隆抗體的制備及應(yīng)用1.考查方式：可以結(jié)合實(shí)例考查植物組織培育技術(shù)的操作和應(yīng)用，也可以結(jié)合基因工程，考查轉(zhuǎn)基因生物的培育過程；考查動(dòng)物細(xì)胞融合和動(dòng)物細(xì)胞培育技術(shù)；動(dòng)物細(xì)胞工程常結(jié)合制備單克隆抗體過程考查原理的應(yīng)用，還可與基因工程和胚胎工程綜合考查。2．考查題型：以非選擇題為主，屬中檔題。學(xué)問點(diǎn)一植物細(xì)胞工程學(xué)問點(diǎn)二動(dòng)物細(xì)胞培育和核移植技術(shù)1．動(dòng)物細(xì)胞培育2．動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)(1)動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)的過程。(2)原理：動(dòng)物體細(xì)胞核具有全能性。(3)結(jié)果：產(chǎn)生新個(gè)體。學(xué)問點(diǎn)三動(dòng)物細(xì)胞與單克隆抗體1．推斷有關(guān)植物細(xì)胞工程表達(dá)的正誤(1)(2015·江蘇卷)制備人工種子可在海藻酸鈉溶液中添加蔗糖，為胚狀體供應(yīng)碳源(√)(2)(2015·江蘇卷)胚狀體是外植體在培育基上脫分化形成的一團(tuán)愈傷組織(×)(3)(2015·江蘇卷)包埋胚狀體的凝膠珠能夠隔絕空氣，有利于人工種子的貯存(×)(4)在愈傷組織培育中參加細(xì)胞融合的誘導(dǎo)劑，可獲得染色體加倍的細(xì)胞(×)(5)經(jīng)植物組織培育得到的胚狀體用人工薄膜包裝后可得到人工種子(√)(6)在誘導(dǎo)離體菊花莖段形成幼苗的過程中，不會(huì)發(fā)生細(xì)胞的增殖和分化(×)(7)培育草莓脫毒苗所采納的主要技術(shù)是細(xì)胞雜交(×)(8)棉花根尖細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)形成幼苗能表達(dá)細(xì)胞全能性(√)2．推斷有關(guān)動(dòng)物細(xì)胞工程表達(dá)的正誤(1)(2014·浙江卷)連續(xù)細(xì)胞系的細(xì)胞大多具有二倍體核型(×)(2)(2014·北京卷)在25℃的試驗(yàn)條件下可順當(dāng)完成大鼠神經(jīng)細(xì)胞的培育(×(3)動(dòng)物細(xì)胞培育和植物組織培育過程中都要用到胰蛋白酶(×)(4)動(dòng)物細(xì)胞培育可用于檢測(cè)有毒物質(zhì)，莖尖培育可用于植物脫除病毒(√)(5)體細(xì)胞雜交技術(shù)可用于克隆動(dòng)物和制備單克隆抗體(×)(6)動(dòng)物細(xì)胞培育技術(shù)可用于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的培育(√)(7)可以用滅活的病毒促進(jìn)動(dòng)物細(xì)胞融合，而不能促進(jìn)植物細(xì)胞融合(√)(8)小鼠骨髓瘤細(xì)胞染色體數(shù)為40，B淋巴細(xì)胞的染色體數(shù)為46，融合后形成的雜交瘤細(xì)胞DNA分子數(shù)為86(×)(9)雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行體內(nèi)培育，是為了獲得能產(chǎn)生單克隆抗體的胚胎(×)(10)體細(xì)胞雜交技術(shù)可用于克隆動(dòng)物和制備單克隆抗體(×)1．甲、乙是染色體數(shù)目相同的兩種二倍體藥用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某討論小組擬培育同時(shí)含有A和B的新型藥用植物。答復(fù)以下問題：(1)為了培育該新型藥用植物，可取甲和乙的葉片，先用______酶和________酶去除細(xì)胞壁，獲得具有活力的____________，再用化學(xué)誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)二者融合。形成的融合細(xì)胞進(jìn)一步培育形成_______組織，然后經(jīng)過________形成完整的雜種植株。這種培育技術(shù)稱為____________________。(2)上述雜種植株屬于多倍體，多倍體是指________________。假設(shè)甲與乙有性雜交的后代是不育的，而上述雜種植株是可育的，造成這種差異的緣由是_____________________________________。(3)這種雜種植株可通過制作人工種子的方法來大量繁殖。經(jīng)植物組織培育得到的__________________________________________等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。解析：(1)該新型藥用植物是通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得的。要獲得有活力的原生質(zhì)體才能進(jìn)行體細(xì)胞雜交，因此首先用纖維素酶和果膠酶去掉植物的細(xì)胞壁，然后用PEG化學(xué)誘導(dǎo)劑(物理方法：離心、振動(dòng)等)誘導(dǎo)二者的原生質(zhì)體融合。然后采納植物組織培育技術(shù)獲得雜種植株，植物組織培育的主要過程是：先脫分化形成愈傷組織，然后再分化形成植物體，利用了植物細(xì)胞的全能性。(2)假如植物甲、乙是兩個(gè)物種，二者不能通過有性雜交產(chǎn)生可育后代，緣由是甲、乙有性雜交所產(chǎn)生的后代在減數(shù)分裂過程中同源染色體聯(lián)會(huì)特別，也就是存在著生殖隔離。但植物甲、乙通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)產(chǎn)生的后代卻是可育的，由于在減數(shù)分裂過程中同源染色體能完成正常的聯(lián)會(huì)，產(chǎn)生正常的配子。由于甲、乙都是二倍體，因此，植物體細(xì)胞雜交得到的后代是異源多倍體(四倍體)。(3)人工種子生產(chǎn)不受氣候、季節(jié)和地域等因素限制，而且可以防止后代發(fā)生性狀別離等優(yōu)點(diǎn)，因此，植物細(xì)胞工程重要的應(yīng)用之一是制備人工種子，用到的核心技術(shù)是植物組織培育技術(shù)。將植物組織培育得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。答案：(1)纖維素果膠原生質(zhì)體愈傷再分化(或分化)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)(2)體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體在減數(shù)分裂過程中，前者染色體聯(lián)會(huì)特別，而后者染色體聯(lián)會(huì)正常(3)胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽2．某討論組對(duì)秈稻開展了組織培育及相關(guān)討論，請(qǐng)答復(fù)以下問題：(1)2，4-D常用于秈稻愈傷組織的誘導(dǎo)，對(duì)形態(tài)的發(fā)生有肯定的抑制作用。為促進(jìn)愈傷組織再分化，在配制分化培育基時(shí)需____(填“上升〞“保持〞或“降低〞)2，4-D的濃度。(2)當(dāng)秈稻愈傷組織在只含有細(xì)胞分裂素的培育基上培育時(shí)，消失具有分生力量的綠色芽點(diǎn)，但不能連續(xù)出芽，通常在培育基中添加____________________，以促進(jìn)幼苗形成。(3)經(jīng)組織培育篩選獲得的秈稻葉綠素突變體，其葉綠素a與葉綠素b的比值顯著大于對(duì)比，葉綠素總量不變。某同學(xué)用________(填序號(hào)：①綠色；②紅色；③藍(lán)紫色；④黃色)光照耀突變體和對(duì)比葉片，檢測(cè)到兩者光合放氧速率差異不大。假設(shè)取等量色素提取液進(jìn)行層析，會(huì)發(fā)覺突變體第________條色素帶(自上而下)窄于對(duì)比組。(4)胚乳(3n)由一個(gè)精子與兩個(gè)極核受精發(fā)育而成。假設(shè)用秈稻種子的胚乳誘導(dǎo)愈傷組織，培育三倍體，需適時(shí)剔除胚，以免胚的存在影響愈傷組織細(xì)胞的____________________________________，還可防止再生苗中混有______________。解析：(1)2，4-D有利于細(xì)胞愈傷組織的形成，不利于愈傷組織的再分化，因此分化培育基中應(yīng)降低2，4-D的濃度。(2)消失具有分生力量的綠色的芽點(diǎn)，但不能連續(xù)出芽說明細(xì)胞的分裂受到了阻礙，因此應(yīng)添加適量的生長素。(3)葉綠素a和葉綠素b對(duì)綠光和黃光汲取較少，用這兩種光照耀含葉綠素a和葉綠素b不同的葉片時(shí)，檢測(cè)到的光合放氧速率差異不大；葉綠素b位于色素帶的最下方，突變體中葉綠素b的含量下降，因此最下方的色素帶變窄。(4)在組織培育過程中胚更簡單發(fā)育成愈傷組織，而且由胚發(fā)育成的個(gè)體為二倍體。答案：(1)降低(2)適量的生長素(3)①④4(4)增殖與分化二倍體幼苗3．(2016·邵陽模擬)植物組織培育的過程如以下圖所示。請(qǐng)分析并答復(fù)：eq\a\vs4\al(離體的組,織或器官)eq\o(→,\s\up7(A),\s\do5())愈傷組織eq\o(→,\s\up7(B),\s\do5())胚狀體eq\o(→,\s\up7(C),\s\do5())植株(1)B、C過程是通過細(xì)胞的____________、__________實(shí)現(xiàn)的。(2)胚狀體依據(jù)其來源不同，可以分為“體細(xì)胞胚〞和“花粉胚〞。①用花藥離體培育可獲得“花粉胚〞，同種植物的花粉胚與體細(xì)胞胚在染色體數(shù)目上的主要區(qū)分是_________________________。②假如用__________處理二倍體植株的花粉胚，能獲得可育的植株，該過程是__________育種中不行缺少的步驟。③在肯定條件下培育離體細(xì)胞可以形成體細(xì)胞胚進(jìn)而發(fā)育成完整的植株，其根本緣由是每個(gè)細(xì)胞都含有____________________，這一過程表達(dá)了______________________。(3)植物組織培育得到的胚狀體經(jīng)過人工薄膜包裝可以獲得“人工種子〞，由“人工種子〞萌發(fā)出的植株是否可育？____________________________________________________________________________________________________________________。(4)微型繁殖培育無病毒草莓時(shí)，一般選取莖尖或根尖作為外植體，其依據(jù)是___________________________________________。(5)在培育過程中，愈傷組織在培育基中未形成根，但形成了芽，其緣由可能是_________________________________________。解析：(1)離體的組織或器官經(jīng)過脫分化形成愈傷組織，再通過再分化即細(xì)胞的分裂和分化形成胚狀體結(jié)構(gòu)。(2)由花藥離體培育得到的“花粉胚〞，其細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目是體細(xì)胞胚的一半。用秋水仙素處理花粉胚，可使細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目加倍，獲得可育的二倍體植株，該過程是單倍體育種中不行缺少的步驟。離體細(xì)胞發(fā)育成完整植株的根本緣由是每個(gè)細(xì)胞中都含有該物種的全套基因，該過程表達(dá)了植物細(xì)胞的全能性。(3)花粉胚的細(xì)胞中染色體數(shù)是體細(xì)胞胚的一半，減數(shù)分裂過程中染色體聯(lián)會(huì)紊亂，不能正常產(chǎn)生配子，一般是不行育的；而體細(xì)胞胚的細(xì)胞中含本物種正常的染色體數(shù)，可進(jìn)行正常的減數(shù)分裂，產(chǎn)生正常的配子。(4)莖尖或根尖由于細(xì)胞不斷分裂，病毒來不及侵染，所以在培育無病毒植株時(shí)常選用莖尖或根尖作外植體。(5)植物組織培育過程中需用生長素和細(xì)胞分裂素來調(diào)整細(xì)胞的分裂、分化，假設(shè)培育基中生長素類物質(zhì)用量與細(xì)胞分裂素類物質(zhì)用量的比值偏高，簡單誘導(dǎo)根的生成；假設(shè)培育基中生長素類物質(zhì)用量與細(xì)胞分裂素類物質(zhì)用量的比值偏低，那么易誘導(dǎo)芽的生成。答案：(1)分裂(或增殖)分化(2)①花粉胚細(xì)胞中的染色體數(shù)目是體細(xì)胞胚的一半②秋水仙素單倍體③本物種的全套基因(或全套遺傳信息)植物細(xì)胞的全能性(3)由花粉培育發(fā)育的植株一般不行育，由體細(xì)胞經(jīng)組織培育發(fā)育的植株那么是可育的(4)莖尖(或根尖)病毒極少，甚至無病毒(5)培育基中生長素類物質(zhì)用量與細(xì)胞分裂素類物質(zhì)用量比例不合理(或培育基中生長素類物質(zhì)用量與細(xì)胞分裂素類物質(zhì)用量的比值偏低)(合理即可)4．以下是有關(guān)植物細(xì)胞工程的應(yīng)用的學(xué)問，請(qǐng)答復(fù)：(1)植物微型繁殖技術(shù)屬于植物組織培育的范疇。該技術(shù)可以保持品種的________，繁殖種苗的速度________。離體的葉肉細(xì)胞在相宜的條件下培育，最終能夠形成完整的植株，說明該葉肉細(xì)胞具有該植物的全部__________________。(2)把試管苗轉(zhuǎn)接到新的培育基上時(shí)，需要在超凈工作臺(tái)上進(jìn)行，其緣由是防止______________的污染。(3)微型繁殖過程中，相宜濃度的生長素單獨(dú)使用時(shí)可誘導(dǎo)試管苗________，而與__________________配比相宜時(shí)可促進(jìn)芽的形成。假設(shè)要抑制試管苗的生長，促使愈傷組織產(chǎn)生和生長，需要使用的生長調(diào)整劑是________(填“脫落酸〞或“2，4-D〞)。(4)將某植物試管苗培育在含不同濃度蔗糖的培育基上一段時(shí)間后，單株鮮重和光合作用強(qiáng)度的變化如圖。據(jù)圖分析，隨著培育基中蔗糖濃度的增加，光合作用強(qiáng)度的變化趨勢(shì)是__________，單株鮮重的變化趨勢(shì)是______________________。據(jù)圖推斷，培育基中不含蔗糖時(shí)，試管苗光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物的量________(填“能〞或“不能〞)滿意自身最正確生長的需要。(5)據(jù)圖推想，假設(shè)要在誘導(dǎo)試管苗生根的過程中提高其光合作用力量，應(yīng)________(填“降低〞或“增加〞)培育基中蔗糖濃度，以便提高試管苗的自養(yǎng)力量。解析：(1)植物微型繁殖就是植物組織培育技術(shù)，屬于無性繁殖技術(shù)，能保持親本的優(yōu)良遺傳特性，且繁殖種苗的速度快；植物組織培育技術(shù)的原理是植物細(xì)胞具有全能性，即細(xì)胞中具有發(fā)育成該物種的全部遺傳物質(zhì)或遺傳信息。(2)植物組織培育需要無菌操作，防止雜菌污染。(3)相宜濃度的生長素可以誘導(dǎo)試管苗生根。假如與細(xì)胞分裂素協(xié)作使用，當(dāng)兩者用量比例高時(shí)，有利于根的分化，抑制芽的形成；當(dāng)比例低時(shí)，有利于芽的分化，抑制根的形成。由于脫落酸對(duì)生長起抑制作用，所以要促進(jìn)愈傷組織產(chǎn)生和生長，應(yīng)選用2，4-D。(4)由圖可知，隨著培育基中蔗糖濃度的增加，光合作用強(qiáng)度漸漸減小，單株鮮重先增加后下降。據(jù)圖推斷，培育基中不含蔗糖時(shí)，試管苗光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物的量不能滿意自身最正確生長的需要。(5)隨著培育基中蔗糖濃度的增加，光合作用強(qiáng)度漸漸減小，所以要在誘導(dǎo)試管苗生根的過程中提高其光合作用力量，應(yīng)降低培育基中蔗糖濃度，以便提高試管苗的自養(yǎng)力量。答案：(1)遺傳特性快遺傳信息(2)微生物(3)生根細(xì)胞分裂素2，4-D(4)漸漸減小先增加后下降不能(5)降低5．如下圖為動(dòng)物細(xì)胞培育過程中，動(dòng)物細(xì)胞增殖狀況的變化曲線(圖中B、D兩點(diǎn)表示經(jīng)篩選后連續(xù)培育)。據(jù)圖答復(fù)以下問題。(1)OA段的培育稱為________培育，AB段可能發(fā)生了_______現(xiàn)象。(2)動(dòng)物細(xì)胞培育和植物組織培育過程中，就細(xì)胞增殖、分化來說，動(dòng)植物細(xì)胞都要進(jìn)行______________，不同的是植物細(xì)胞還要進(jìn)行__________________。(3)為制備單克隆抗體，需將________注射到小鼠體內(nèi)，以獵取________細(xì)胞，同時(shí)可選取圖中________點(diǎn)的細(xì)胞與該細(xì)胞融合形成雜交細(xì)胞，所選取的細(xì)胞，其細(xì)胞膜上的________比正常細(xì)胞顯著削減，為篩選能夠產(chǎn)生單克隆抗體的雜交細(xì)胞，可用________培育基到達(dá)目的。解析：(1)動(dòng)物細(xì)胞培育的初次培育稱原代培育，分瓶后的培育稱傳代培育；當(dāng)動(dòng)物細(xì)胞相互接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生接觸抑制現(xiàn)象。(2)動(dòng)植物細(xì)胞培育都必定發(fā)生細(xì)胞增殖，從而使細(xì)胞數(shù)目增多；另外，植物組織培育一般都會(huì)發(fā)生脫分化和再分化的過程。(3)制備單克隆抗體時(shí)，需要將產(chǎn)生單一抗體的B淋巴細(xì)胞與能夠無限增殖的細(xì)胞雜交。欲獲得B淋巴細(xì)胞必需先注射抗原，檢測(cè)到有相應(yīng)抗體的存在才可以提取到相應(yīng)的B淋巴細(xì)胞，而癌細(xì)胞外表的糖蛋白削減，黏著性降低，近似球形，易于集中。篩選一般用選擇性培育基來進(jìn)行。答案：(1)原代接觸抑制(2)增殖或分裂脫分化和再分化(3)抗原B淋巴D糖蛋白選擇性6．(2016·長沙模擬)以下圖為利用生物技術(shù)制備單克隆抗體的試驗(yàn)探究。請(qǐng)答復(fù)以下問題：(1)圖中過程①導(dǎo)入的誘導(dǎo)基因的作用是__________________。實(shí)現(xiàn)過程①所需的工具酶是_______________________。(2)圖中過程②屬于________________，其實(shí)質(zhì)是_________________________________________________________。(3)圖中過程③屬于____________技術(shù)，該過程的實(shí)現(xiàn)通常采納____________作為誘導(dǎo)劑。(4)丙細(xì)胞所具有的特點(diǎn)是____________________________。(5)與一般培育基相比，圖中用于細(xì)胞培育的培育液需參加____________等。解析：(1)從圖中可以看出，導(dǎo)入誘導(dǎo)基因的目的是誘導(dǎo)小鼠成纖維母細(xì)胞形成干細(xì)胞。①過程為基因工程，所需的工具酶是限制酶和DNA連接酶。(2)分析題圖，經(jīng)過②過程，干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為造血干細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、骨細(xì)胞等多種細(xì)胞，因此屬于細(xì)胞分化的過程，細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。(3)③過程為動(dòng)物細(xì)胞融合過程，該過程常用的誘導(dǎo)劑是滅活的病毒等。(4)丙細(xì)胞有甲、乙兩種細(xì)胞的特點(diǎn)，即既能無限增殖，又能分泌單一的抗體。(5)用于動(dòng)物細(xì)胞培育的培育液中需要參加動(dòng)物血清等。答案：(1)誘導(dǎo)小鼠成纖維母細(xì)胞形成干細(xì)胞限制酶和DNA連接酶(2)細(xì)胞分化基因選擇性表達(dá)(3)細(xì)胞融合滅活的病毒(聚乙二醇)(4)既能無限增殖，又能分泌單一的抗體(5)動(dòng)物血清7．(2016·武漢模擬)人的HPRT基因缺陷(HPRT－)細(xì)胞和小鼠的TK基因缺陷(TK－)細(xì)胞在HAT培育基中都不能存活。雜種細(xì)胞在分裂中隨機(jī)喪失人的染色體，但保存全部的鼠染色體。因此，利用人—鼠細(xì)胞融合技術(shù)可以將人類基因定位于特定的染色體上。(1)將人的HPRT－細(xì)胞與小鼠的TK－細(xì)胞用________促進(jìn)融合，然后培育在________培育基(HAT)中，最終篩選出人—鼠雜種細(xì)胞。(2)將存活下來的雜種細(xì)胞進(jìn)行________培育，獲得不同的細(xì)胞株，用________染色后鏡檢，觀看結(jié)果如下：由此可推想________基因在________染色體上。(3)假如要確定人的鳥苷酸(UMP)激酶基因所在染色體，應(yīng)選擇UMP激酶缺陷的________(填“人〞或“鼠〞)細(xì)胞與相應(yīng)細(xì)胞雜交，這樣的方法________(填“能〞或“不能〞)對(duì)小鼠的基因進(jìn)行定位。解析：人的HPRT－細(xì)胞與小鼠的TK－細(xì)胞的融合屬于動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)，可用聚乙二醇或滅活的病毒促進(jìn)融合；從試題信息“人的HPRT基因缺陷(HPRT－)細(xì)胞和小鼠的TK基因缺陷(TK－)細(xì)胞在HAT培育基中都不能存活〞可知，HAT培育基屬于選擇培育基。(2)將存活下來的雜種細(xì)胞進(jìn)行的培育，是讓單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂產(chǎn)生后代的過程，這一培育稱為單克隆培育，觀看染色體需用堿性染料染色后再用顯微鏡觀看；通過試題信息可知，能存活的雜種細(xì)胞既要含有HPRT基因，也要含有TK基因，其中，TK基因由人的細(xì)胞供應(yīng)，因此，各細(xì)胞株都含有的染色體很可能就是TK基因所在的染色體，即17號(hào)染色體。(3)由于要確定人的鳥苷酸(UMP)激酶基因所在染色體，所以，要選擇UMP激酶缺陷的鼠與具有鳥苷酸(UMP)激酶基因的人細(xì)胞雜交，能在選擇培育基中存活并分裂的細(xì)胞，肯定含有攜帶人鳥苷酸(UMP)激酶基因的染色體；這樣的方法只能確定人的基因所在的染色體，而不能對(duì)小鼠的基因進(jìn)行定位。答案：(1)PEG(或滅活病毒)選擇(2)單克隆堿性染料(或龍膽紫溶液或醋酸洋紅液)TK17號(hào)(3)鼠不能8．有性生殖的生物產(chǎn)生后代需進(jìn)行受精作用，植物體細(xì)胞雜交要進(jìn)行原生質(zhì)體的融合，單克隆抗體的制備需進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞融合，可見細(xì)