2025届高考生物一轮复习第2讲细胞工程教案新人教版选修3

PAGE12-第2讲细胞工程[考纲要求]1.植物的组织培育(Ⅱ)。2.动物的细胞培育与体细胞克隆(Ⅱ)。3.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)。考点一植物细胞工程1．细胞工程(1)操作水平：细胞水平或细胞器水平。(2)目的：依据人的意愿来变更细胞内的遗传物质或获得细胞产品。2．植物细胞的全能性(1)概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。(2)原理：细胞内含有本物种的全部遗传信息。(3)全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，供应肯定的养分、激素和其他相宜外界条件。3．植物组织培育技术(1)原理：植物细胞具有全能性。(2)过程：4．植物体细胞杂交技术(1)概念：将不同种的植物体细胞，在肯定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。(2)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的流淌性，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。(3)过程：植物细胞A、B纤维素酶和果胶酶处理去掉细胞壁原生质体A、B诱导融合—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—物理法：离心、振动、电激等,—化学法：PEG作为诱导剂))融合的原生质体再生出细胞壁(融合完成的标记)杂种细胞eq\o(→,\s\up7(脱分化))愈伤组织eq\o(→,\s\up7(再分化))eq\a\vs4\al(胚状体,或丛芽)eq\o(→,\s\up7(发育))杂种植株(4)意义：克服不同种生物远缘杂交的不亲和的障碍。5．植物细胞工程的实际应用(1)植物繁殖的新途径①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培育技术。特点eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(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))②作物脱毒技术：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培育，获得脱毒苗的技术。③人工种子：以植物组织培育得到的胚状体、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①单倍体育种：a．实质：花药离体培育过程就是植物组织培育过程。b．流程：花药eq\o(→,\s\up7(离体培育))单倍体幼苗eq\o(→,\s\up7(秋水仙素诱导),\s\do5(染色体数目加倍))纯合子。c．优点：后代不发生性状分别，都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短了育种年限。②突变体的利用：在植物组织培育过程中，由于培育细胞始终处于不断的分生状态，因此简单受到培育条件和外界压力(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①细胞产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。②培育阶段：愈伤组织阶段。③技术基础：植物组织培育技术。推断正误：(1)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性(√)(2)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性(×)(3)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会发生细胞的增殖和分化(×)(4)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的(×)(5)利用物理法或化学法，可以干脆将两个植物细胞进行诱导融合(×)(6)用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性(×)(7)再生出细胞壁是原生质体融合胜利的标记(√)(8)在愈伤组织培育中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞(×)(9)经植物组织培育得到的胚状体用人工薄膜包装后可得到人工种子(√)(10)培育草莓脱毒苗所采纳的主要技术是细胞杂交(×)1．植物组织培育的关键(1)条件：离体，肯定养分物质，激素(生长素、细胞分裂素)等。(2)培育基状态：固体培育基(需再分化生根培育基及生芽培育基)。(3)体内细胞未表现全能性的缘由：基因的表达具有选择性。(4)光照的应用：脱分化阶段不须要赐予光照，再分化阶段须要赐予光照，以利于叶绿素的形成。2．植物激素在植物组织培育中的作用生长素/细胞分裂素的比值作用效果比值高时促进根分化、抑制芽形成比值低时促进芽分化、抑制根形成比值适中促进愈伤组织形成3.杂种植物遗传物质的变更(1)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。(2)染色体组数：①染色体组数＝两种植物体细胞内染色体组数之和。②植物体细胞杂交形成的杂种植株，有几个染色体组就称为几倍体。③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(2x＋2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。1．1971年，美国化学家从红豆杉树皮中分别出高抗癌活性的紫杉醇，从今，国家重点爱护珍稀植物——红豆杉遭遇了掠夺式的砍伐。为挽救红豆杉，同时获得紫杉醇，科研小组设计了如图所示的试验流程：请回答下列问题：(1)选用茎尖分生组织进行组织培育的目的是________，诱导茎尖分生组织形成愈伤组织的过程叫_______________________________________________________________________。利用愈伤组织诱导形成的胚状体经人工薄膜包装后就可得到________。(2)茎尖分生组织细胞具有全能性的缘由是________________________。在生物生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，缘由是____________________________________________________________________________________________________________。(3)已知植物甲中提取的物质X，能提高紫杉醇的抗癌效果。科研小组欲获得既能产生紫杉醇又能产生物质X的植株，可利用________________技术获得杂种植株。该方法首先要利用________________除去细胞壁获得具有活力的原生质体，再经________________(试剂)诱导融合形成杂种细胞。解析：：(1)茎尖分生组织含有较少的病菌，进行组织培育可以获得脱毒苗；分生组织经过脱分化过程可以形成愈伤组织；利用愈伤组织诱导形成的胚状体经人工薄膜包装后可得到人工种子。(2)茎尖分生组织细胞含有该种生物的全部遗传信息，因此具有发育的全能性。在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官，所以在生物生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性。(3)植物甲可以产生物质X，红豆杉可以产生紫杉醇，因此利用植物体细胞杂交技术将两种植物细胞融合，获得的杂种植株的细胞既能产生紫杉醇又能产生物质X。植物体细胞杂交过程中，首先要利用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得具有活力的原生质体，再经聚乙二醇诱导融合形成杂种细胞。答案：(1)获得脱毒苗脱分化人工种子(2)茎尖分生组织细胞含有该种生物的全部遗传信息在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官(3)植物体细胞杂交纤维素酶和果胶酶聚乙二醇(PEG)2．依据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，缘由是______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是________________________，其中过程②称为________________，植物体细胞融合完成的标记是________________。(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，可用植物组织培育来实现柴油的工业化生产。若利用此技术，将柴油树细胞培育到________阶段即可(填图中字母编号)。(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，然后进行组织培育，该过程相当于____________过程(填图中标号)。(6)人工种子是由发育到________(填图中字母编号)过程的结构包袱上人工种皮制备的。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，依据的原理是细胞的全能性，其中过程②称为原生质体融合，植物体细胞融合完成的标记是产生新的细胞壁。(3)由于番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，因此“番茄—马铃薯”属于异源六倍体。(4)柴油是植物细胞的代谢产物，将柴油树细胞培育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，然后进行组织培育，包括脱分化和再分化两个阶段，即图中的④⑤。(6)人工种子是用胚状体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)④⑤(6)f有关植物体细胞杂交的三个易错点误认为植物体细胞杂交的结果只是形成杂种细胞指正植物体细胞杂交的结果最终要经过组织培育形成杂种植株误认为植物体细胞杂交属于有性生殖指正植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合，因此不属于有性生殖，应为无性生殖误认为杂种植株的变异类型属于基因重组指正杂种植株的变异类型属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体考点二动物细胞工程1．动物细胞培育(1)地位：动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培育、动物细胞核移植、动物细胞融合等。其中动物细胞培育是其他动物细胞工程技术的基础。(2)培育过程：(3)培育条件：①无菌、无毒环境eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(培育液和培育用具进行无菌处理,培育过程加抗生素,定期更换培育液，清除代谢产物))②养分：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血清、血浆等一些自然成分。③相宜的温度：36.5℃±0.5℃；相宜的pH：7.2～7.4。④气体环境eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(95%的空气：其中O2为细胞代谢必需,5%的CO2：维持培育液的pH))2．动物体细胞克隆技术(核移植技术)(1)原理：动物细胞核具有全能性。(2)核移植分类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植。(3)核移植过程(以克隆高产奶牛为例)：(4)应用：①加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。②爱护濒危物种。③生产医用蛋白。④作为异种移植的供体。⑤用于组织器官的移植。3．动物细胞融合和单克隆抗体的制备(1)动物细胞融合①原理：细胞膜的流淌性。②融合方法：聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。③意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能，也为制造单克隆抗体开拓了新途径。(2)单克隆抗体①制备过程：②优点：特异性强、灵敏度高、可大量制备。③用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。推断正误：(1)制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理(×)(2)肝细胞培育过程中通常在培育液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸(×)(3)在25℃的试验条件下可顺当完成大鼠神经细胞的培育(×)(4)培育保留接触抑制的细胞在培育瓶壁上可形成多层细胞(×)(5)克隆培育法培育过程中多数细胞的基因型会发生变更(×)(6)二倍体细胞的传代培育次数通常是无限的(×)(7)动物细胞培育可用于检测有毒物质，植物茎尖培育可用于植物脱除病毒(√)(8)植物原生质体融合与动物细胞融合原理是相同的(√)(9)体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体(×)(10)灭活的病毒能促进动物细胞融合，但不能促进植物细胞融合(√)(11)小鼠骨髓瘤细胞染色体数为40，B淋巴细胞的染色体数为46，融合后形成的杂交瘤细胞DNA分子数为86(×)(12)杂交瘤细胞进行体内培育，是为了获得能产生单克隆抗体的胚胎(×)(13)B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞融合后有三种细胞类型(仅考虑两两融合的状况)(√)1．动物细胞培育与动物体细胞核移植的比较

动物细胞培育动物体细胞核移植原理细胞增殖动物细胞核的全能性过程结果获得细胞群获得与供体遗传物质基本相同的个体2.植物体细胞杂交与动物细胞融合比较植物体细胞杂交动物细胞融合培育条件养分物质(水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸等)、激素(细胞分裂素、生长素等)及其他条件(无菌、相宜的温度和pH等)葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、血清或血浆等自然成分细胞融合原理细胞膜的流淌性、细胞的全能性细胞膜的流淌性、细胞增殖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成单个细胞后，诱导细胞融合诱导手段①物理法：离心、振动、电激等②化学法：聚乙二醇(PEG)①物理、化学法：与植物体细胞杂交的相同②生物法：灭活的病毒结果获得杂种植株获得杂种细胞，以生产细胞产品用途克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍制备单克隆抗体、病毒疫苗、干扰素等3.单克隆抗体制备过程中几个须要留意的问题(1)对动物免疫的缘由：B淋巴细胞要经过免疫过程，即接触抗原，增殖分化为有特异性免疫功能的B淋巴细胞，才能产生相应的抗体，所以，与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞事实上是浆细胞。(2)在单克隆抗体制备过程中，一般认为有两次筛选过程。第一次是筛选出杂交瘤细胞(用选择培育基)，其次次是进一步筛选出能产生人们所须要抗体的杂交瘤细胞(用抗原—抗体结合法)。(3)杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质，不仅具有浆细胞产生特异性抗体的实力，还具有骨髓瘤细胞在体外培育条件下大量增殖的实力，从而可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点，大量生产单克隆抗体。(4)获得单克隆抗体的场所：若在培育基中进行杂交瘤细胞培育，则从培育液中提取；若在小鼠或其他动物腹腔中培育，则从腹水中提取。1．(2024·山东沂水质检)某探讨小组对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培育。下列有关说法正确的是()A．在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时，也可用胃蛋白酶处理B．细胞培育应在含5%CO2和95%O2的混合气体的恒温培育箱中进行C．为了防止细胞培育过程中细菌的污染，可向培育液中加入适量的抗生素D．在相同相宜条件下培育等量的甲、乙细胞，一段时间后，乙细胞数量比甲多C[动物细胞培育的相宜pH为7.2～7.4，而在这样的环境中胃蛋白酶会变性失活，因此在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时，不行用胃蛋白酶处理，应用胰蛋白酶处理，A错误；细胞培育应在含5%CO2和95%空气的混合气体的恒温培育箱中进行，B错误；为了防止培育过程中杂菌的污染，可向培育液中加入适量的抗生素，C正确；甲(肿瘤细胞)失去接触抑制，而乙(正常肝细胞)具有接触抑制，因此一段时间后，甲细胞数量比乙多，D错误。]2．(2024·山东莱芜模拟)下列对动物核移植技术的描述，不正确的是()A．动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞的B．体细胞核移植的过程中可通过显微操作去核法去除卵母细胞中的核C．细胞核移植的供体细胞一般选用传代10代以内的细胞D．通过体细胞核移植方法生产的克隆动物是对供体100%的复制D[早期胚胎细胞作细胞核的供体细胞时妊娠胜利率最高，体细胞核移植的难度高于胚胎细胞核移植的；在核移植前一般要先用显微操作法去除卵母细胞的细胞核，获得卵母细胞的细胞质；核移植时作供核一方的一般是传代10代以内的细胞，缘由是此种细胞能保持正常的二倍体核型，遗传物质不发生变更；通过细胞核移植方法获得的重组细胞，细胞核遗传物质来自供体核，细胞质遗传物质来自受体的细胞质，所以用核移植的方法得到的动物不是对供体动物100%的复制。]3．回答下列有关动物细胞培育的问题：(1)在动物细胞培育过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面________时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的________。此时，瓶壁上形成的细胞是________层。要使贴壁的细胞从瓶壁上分别下来，须要用酶处理，用到的酶是________。(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现__________现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生变更而获得________，该种细胞的黏着性________，质膜表面蛋白质(糖蛋白)的量_______________________________________________________________________。(3)现用某种大分子染料对细胞进行染色时，视察到死细胞被染色，而活细胞不被染色，缘由是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)检查某种毒物是否能变更细胞染色体的数目，最好选用分裂________期的细胞在显微镜下进行视察。(5)在细胞培育过程中，通常在________条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中________的活性降低，细胞________速率降低。答案：(1)相互接触接触抑制单(或一)胰蛋白酶(2)苍老甚至死亡不死性降低削减(3)活细胞的质膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内(或死细胞的质膜丢失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色)(4)中(5)冷冻(或超低温、液氮)酶新陈代谢4．(2024·广东佛山测试)我国科学家突破了体细胞克隆猴的世界难题，胜利培育出世界上首个体细胞克隆猴——“中中”和“华华”。这标记着我国将领先开启以猕猴作为试验动物模型的时代。下图为克隆猴的流程示意图。请回答下列问题：(1)我国克隆猴利用的是猴胎儿成纤维细胞，该细胞是一已分化的体细胞，从理论上分析，它具有细胞的全能性，这是因为_______________________________________________。(2)克隆猴时须要进行“去核”操作，即去掉卵母细胞的细胞核。先在体外培育卵母细胞让其分裂，一般选择______________________________________________________________________________________________________________________________________________的细胞进行去核操作；然后进行“核移植”，即将体细胞的细胞核移到去核卵母细胞中形成重组细胞，此时采纳的技术是_______________________________________________________________________；得到的重组细胞再进行人工激活使其分裂形成胚胎。(3)科学家将79枚克隆胚胎移植入21只代孕母猴中，最终只有两只母猴正常怀孕产下“中中”和“华华”，它俩的性别是否一样？________；缘由是______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)克隆动物有许多优点：①可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；②______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)灵长类生物克隆胜利是克隆技术的重大突破，在该技术应用方面，应留意哪些潜在的风险？______________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)成纤维细胞的细胞核中含有猴的全部核基因(2)减数其次次分裂中期(或MⅡ期)显微注射技术(3)是“中中”“华华”的细胞核中遗传物质一样，是经过有丝分裂形成的(4)可以增加濒危物种的存活数量(或可以建立试验动物模型探讨人类疾病)(5)避开进一步扩大到对灵长类或者人的体细胞克隆，引发伦理问题(1)核移植对应选MⅡ中期卵母细胞的缘由①此类细胞体积大，易于操作；②卵黄多，养分物质丰富，③卵母细胞的细胞质中存在激发细胞核全能性表达的物质。(2)克隆动物的重组细胞的细胞质基因来源于受体细胞，细胞核基因来源于供应细胞核的亲本，其遗传物质来自2个亲本。(3)克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数性状与供应卵母细胞的动物相同，与代孕动物的性状无遗传关系。(4)动物体细胞核移植技术(克隆)从生殖方式的角度看属无性生殖，重组细胞相当于受精卵，须要动物细胞培育和胚胎工程技术的支持。eq\o(,,\s\do4(,))5．双特异性单克隆抗体是指可同时与癌细胞和药物结合的特异性抗体。如图是科研人员通过单克隆杂交—杂交瘤细胞技术(免疫的B细胞和杂交瘤细胞杂交技术)生产能同时识别癌胚抗原和长春碱(一种抗癌药物)的双特异性单克隆抗体的部分过程。回答下列问题：(1)过程①的目的是_______________________________________________________________________________，制备双特异性单克隆抗体的过程中用到的动物细胞工程技术有________________和________________。(2)过程②诱导融合常用的化学方法是_________