细胞工程的操作水平和目的

一、植物细胞工程1．细胞工程的操作水平和目的(1)操作水平：

。(2)目的：按照人的意愿来改变细胞内的

或获得

。细胞水平或细胞器水平遗传物质细胞产品2．植物组织培养技术的原理、条件及过程(1)原理：

。(2)全能性表达条件：具有

，处于

状态，提供一定的

和其他适宜外界条件。植物细胞具有全能性完整的细胞结构离体营养、激素(3)过程：4．植物细胞工程的应用(1)植物繁殖新途径：

。(2)培养作物新品种：

和

的利用。(3)细胞产物的工厂化生产：利用

技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。微型繁殖、作物脱毒、人工种子等单倍体育种突变体植物组织培养二、动物细胞工程1．动物细胞工程常用的技术手段常用手段：

、

、动物细胞融合、生产

等，其中技术是其他动物细胞工程技术的基础。动物细胞培养动物细胞核移植单克隆抗体动物细胞培养2．动物细胞培养的过程3．动物体细胞的克隆(1)过程：动物体细胞克隆包括

和

两个过程。(2)核移植的原理是

。(3)核移植分类：

移植和

移植。胚胎移植动物细胞核具有全能性动物细胞核移植胚胎细胞核体细胞核(4)核移植过程：(5)选用去核卵(母)细胞的原因：

(6)体细胞核移植技术存在的问题是什么？

。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。克隆动物存在着健康问题，表现出遗传和生理缺陷等(4)单克隆抗体的特点：

。特异性强、灵敏度高、并可大量制备考点一植物的组织培养与植物体细胞杂交考情解读

植物的组织培养与植物体细胞杂交在农业生产中的应用极为广泛，成为新课标高考的热点，近几年在高考试题中的比重逐渐提升。考查形式以简答题为主，常与植物育种等知识结合以图解的形式呈现，以考查基本概念和获取信息的能力为主。(1)若运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)能否得到可育的杂种植株？为什么？_________________________________________。(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，运用的技术手段是________，依据的原理是____________，其中过程②称为________技术，与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为________，过程④相当于________，⑤过程涉及的分裂方式为________。(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)随“神六”太空旅行的种苗中，最受关注的是柴油树试管苗。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，将柴油树细胞培养进行到过程________(填字母编号)即可。[解析]

(1)番茄和马铃薯属于两种植物，存在生殖隔离，不能通过有性杂交产生后代。(2)过程②是把a、b两个原生质体融合在一起，所以称为原生质体融合。过程③是在融合的原生质体外再生一层细胞壁，而细胞壁的形成与高尔基体有关。过程④的结果是形成了愈伤组织，所以④为脱分化。(3)“番茄—马铃薯”属于异源多倍体里面的异源六倍体。(4)柴油是植物细胞的代谢产物，将柴油树细胞培养进行到愈伤组织即可。[链一串]1．植物细胞工程的基本技术(1)植物组织培养技术：①原理：植物细胞的全能性，即具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整个体的潜能。②过程：(2)植物体细胞杂交技术：①概念：将不同植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，培育成新的植物体的技术。②过程如右图所示。③人工诱导的方法：a．物理法：离心、振动、电刺激等。b．化学法：一般用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂诱导原生质体融合。c．融合成功的标志：杂种细胞再生出细胞壁。④意义：克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍。2．植物细胞工程的应用(1)植物繁殖的新途径：①微型繁殖：a．概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养法(2)培育作物新品种：用植物的花药进行离体培养形成单倍体，再经人工诱导染色体加倍后筛选出需要的新品种；利用组织培养过程中出现的突变体，培育新的品种。(3)细胞产物的工厂化生产：用人工培养的愈伤组织提取细胞中的某种成分。[关键一点]细胞分裂素与生长素对细胞分化的影响使用顺序结果生长素/细胞分裂素比值结果先生长素，后细胞分裂素有利于分裂但不分化比值高促根分化，抑芽形成先细胞分裂素，后生长素细胞既分裂也分化比值低促芽分化，抑根形成同时使用分化频率提高比值适中促进愈伤组织生长解析：所谓人工种子，就是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，经人工薄膜包装得到的种子。人工种子在适宜的条件下同样能够萌发长成幼苗，可见，人工种子的胚状体已经分化出胚芽、胚轴、胚根等结构。答案：

D2．“白菜—甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长周期短、耐热性强和易于储存等优点。下图是“白菜—甘蓝”的杂交过程示意图，请据图回答：(1)在上述方法中，除去细胞壁的方法是________。(2)图中原生质体A和原生质体B能融合形成一个杂种细胞，所依据的生物学原理是________________。(3)通常情况下，白菜和甘蓝杂交是不能成功的，原因是__________________。(4)通过细胞工程获得的“白菜一甘蓝”是否可育？为什么？_________________________________________________。解析：(1)植物体细胞杂交时先要除去细胞壁得到原生质体。细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因而用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁较为合适。(2)原生质体融合时首先是细胞膜的融合，这说明了细胞膜具有流动性。(3)自然状态下，白菜和甘蓝为不同物种，存在着生殖隔离，所以不能杂交。(4)通过体细胞杂交获得的“白菜—甘蓝”是可育的，因为它的细胞中存在同源染色体，可以通过减数分裂产生有性生殖细胞，再经受精作用形成种子。答案：(1)酶解法(用纤维素酶、果胶酶除去细胞壁)(2)细胞膜的流动性(3)存在生殖隔离(4)可育。经减数分裂可产生有性生殖细胞，再经受精作用可形成受精卵并发育成种子考点二动物细胞培养与核移植技术考情解读

对本考点的考查主要以简答题的形式呈现。常与一些社会热点和科技前沿知识相联系，以相关的重要成果为背景进行命题，考查应用基本原理分析解决实际问题的能力。预计2013年高考中，与基因工程、胚胎工程相结合的试题仍会出现。[做一题][例2]

(2012·济南调研)克隆羊的成功轰动世界，它不仅奠定了克隆性治疗疾病的基础，又解决了器官移植中供体不足的问题，同时也给人类带来了一些过去尚未遇到的问题。下图为人类对克隆羊技术的拓展和应用，请据图回答下列问题：(1)图中所涉及的现代生物技术有________和________等。(2)下列有关胚胎移植的叙述正确的有________(多选)。A．冲卵指的是从子宫中冲出胚胎，而非冲出卵子B．只有供、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受C．供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应D．不同动物胚胎移植的时间不同，人的胚胎移植最好在原肠胚时期进行(3)图中两个克隆动物长大后，各方面特征与原型动物相同，这说明________具有全能性。(4)使用培养基进行胚胎干细胞培养时，通常要加入________等天然成分，除了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中，还需要保证细胞生活所需的适宜________。(5)图中从内细胞团到胚胎干细胞的培养过程中，一般用________处理内细胞团，使之分散成单个细胞。[解析]

经核移植形成的重组细胞培育成的新个体其性状与供核方原型动物相同，表明细胞核具全能性；进行动物细胞培养时，培养基中常需添加动物血清，且需保证细胞生活所需要的适宜温度和pH。欲使动物细胞分散成单个细胞，常用胰蛋白酶处理。[答案]

(1)核移植胚胎移植细胞培养(任意两个)

(2)AB

(3)动物体细胞核(4)血清温度和pH

(5)胰蛋白酶[链一串]1．动物细胞培养和动物体细胞核移植项目动物细胞培养动物体细胞核移植原理细胞增殖动物细胞核的全能性项目动物细胞培养动物体细胞核移植过程

项目动物细胞培养动物体细胞核移植结果获得细胞群获得与供体遗传物质基本相同的个体联系动物细胞培养是体细胞克隆的基础2．动物细胞培养需要满足以下条件(1)无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。(2)营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血清、血浆等天然成分。(3)温度：适宜温度：哺乳动物多是36.5℃±0.5℃；pH：7.2～7.4。(4)气体环境：95%空气＋5%CO2，其中O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。[关键一点](1)动物细胞培养中两次用到胰蛋白酶，第一次用胰蛋白酶处理剪碎的组织使之分散成单个细胞，第二次使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来。(2)核移植产生的克隆动物与提供细胞核的亲本不同的原因：

①克隆动物细胞质基因来源于另一个亲本，所以与植物组织培养不同(只来自于一个亲本)，即克隆动物遗传物质来自两个亲本。②在发育过程中可能发生基因突变、染色体变异导致性状改变。③外界环境条件的影响引起不可遗传的变异。[通一类]3．动物细胞培养与植物组织培养的重要区别在于(

)A．培养基不同B．动物细胞培养不需要在无菌条件下进行C．动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能D．动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株解析：动物细胞培养的培养基与植物组织培养的培养基不同，动物细胞一般用液体培养基培养，而植物组织培养一般用固体培养基，与植物组织培养的培养基相比，动物细胞培养的培养基中还要加动物血清等。它们都是在无菌条件下进行的。答案：

A4．右图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据图回答：(1)容器A中放置的是动物器官或组织，它一

般取自___________________________。(2)容器A中的动物器官或组织首先要进行的

处理是_____，然后用________酶处理，

这是为了使细胞分散开来，这样做的目的是__________。(3)培养首先在B瓶中进行，瓶中的培养基成分有________________________________________等。在此瓶中培养一段时间后，有许多细胞衰老死亡，这时培养到第________代，到这时的培养称为________。(4)为了把B瓶中的细胞分装到C瓶中，用________处理，然后配制成________，再分装。(5)在C瓶中正常培养了一段时间后，发现细胞全部死亡，原因是______________________________________。解析：进行动物细胞培养时所取材料一般为胚胎或幼龄动物的胚胎或组织，培养过程中需用胰蛋白酶处理，促使细胞分散开来；用于动物细胞培养的培养基成分可包括葡萄糖、氨基酸等有机营养、无机盐、动物血清等。正常细胞在分裂10次左右时往往停止分裂并最终死亡，发生癌变的细胞才能保持永久分裂能力。答案：(1)胚胎或幼龄动物的器官或组织(2)剪碎胰蛋白使细胞与培养液充分接触(3)葡萄糖、氨基酸、无机盐和动物血清10原代培养(4)胰蛋白酶细胞悬浮液(5)细胞没有发生癌变考点三动物细胞融合与单克隆抗体的制备考情解读单克隆抗体的制备在近几年新课标高考中考查较多，一般起点较高，而落点较低。预计2013年命题角度主要注重于细胞融合及单克隆抗体在医学实践中的应用。[做一题][例3]

人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，制备抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。下图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图，请分析回答下列问题：(1)制备单克隆抗体过程中要用到________和________技术。(2)制备单克隆抗体过程中，给小鼠注射的HCG相当于________，使小鼠产生能分泌相应________的淋巴细胞，此过程属于特异性免疫中的________免疫。(3)在细胞内DNA合成一般有两条途径，主要途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基喋呤可以阻断此途径。另一辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶催化作用合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。①利用DNA合成途径不同的特点配制的HAT培养基含有多种成分，其中添加的________成分具有筛选杂交瘤细胞的作用。②最终筛选获得的杂交瘤细胞的特点是_____________________________________________。(4)此过程生产的单克隆抗体可以与_______________________________________________特异性结合，从而诊断早孕。解析：制备单克隆抗体要用到动物细胞培养和动物细胞融合技术。给小鼠注射的HCG相当于抗原，小鼠经过体液免疫从而产生分泌相应抗体的B淋巴细胞。在培养基中加入氨基喋呤可阻断细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸进而合成DNA的过程，从而抑制DNA通过此途径进行复制，因此用此种培养基进行筛选时，培养基中的骨髓瘤细胞的DNA复制过程被阻断，不能生长，而受抗原刺激后的淋巴细胞也不能增殖，则筛选出来的就都是杂交瘤细胞。[答案]

(1)动物细胞培养动物细胞融合(2)抗原抗体体液(3)①氨基喋呤②能无限增殖并分泌特异性抗体(必须答全)

(4)人绒毛膜促性腺激素(或HCG)[链一串]1．植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较植物体细胞杂交动物细胞融合细胞融合原理细胞膜的流动性、植物细胞的全能性细胞膜的流动性细胞融合方法用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁后诱导原生质体融合用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散后，诱导细胞融合植物体细胞杂交动物细胞融合诱导手段离心、电刺激、振动、显微操作、聚乙二醇等诱导与植物体细胞杂交相比，还可用灭活的病毒诱导结果获得杂种植株获得杂种细胞，以生产细胞