2019届600分考点700分考法A版高考生物总复习第十九章细胞工程讲义

考点48植物细胞工程考点49动物细胞工程第十九章

细胞工程考点48植物细胞工程高考考法突破考法1植物细胞工程的过程应试基础必备考法2植物细胞工程的应用1.细胞工程的概述应试基础必备（1）原理方法：细胞生物学和分子生物学的原理和方法。（2）操作水平：细胞水平或细胞器水平。（3）达到目的：改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。（4）类型：根据操作对象的不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程。（1）概念：指将不同种的植物体细胞在一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（理论基础）：细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。（3）过程2.植物体细胞杂交①过程a为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，常用方法是酶解法，所用到的酶是纤维素酶和果胶酶。②过程b是原生质体的融合，人工诱导的物理法包括离心、振动、电激等；化学法一般用聚乙二醇(PEG)作诱导剂。③过程c是原生质体融合后再生出细胞壁，这是原生质体融合成功的标志。④植物体细胞杂交的意义：克服远缘杂交不亲和的障碍，培育作物新品种。（1）植物繁殖的新途径微型繁殖：保持优良品种的遗传特性，高效快速地实现大量繁殖作物脱毒：利用分生区附近（如茎尖）组织培养获得脱毒苗人工种子：胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等包上人工种皮制成（2）作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用（3）细胞产物的工厂化生产：培养到愈伤组织阶段3.植物细胞工程的应用（1）原理：原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性，杂种细胞发育成杂种植株利用了细胞的全能性。（2）形成标志：新的细胞壁的生成。（3）终点：培育成杂种植株。（4）杂种植株特征：具备两种植物的遗传特征。原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。1.关于植物体细胞杂交高考考法突破考法1植物细胞工程的过程(5)植物组织培养和植物体细胞杂交的比较（6）植物体细胞杂交过程中去除细胞壁的方法及原理植物细胞壁的存在阻碍了植物细胞的融合，用酶解法既能去除细胞壁，又能保持细胞的完整性。植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此需要用纤维素酶和果胶酶。(1)结果不同

体细胞杂交:不管染色体数、基因组还是染色体组都采用直接相加；植物有性杂交:先减半再相加

【注意】在减数分裂过程中前者染色体联会正常，后者由于染色体联会异常导致后代不育。2.对植物体细胞杂交和有性杂交的比较(2)适用的定律不同

有性生殖过程中符合孟德尔遗传定律植物体细胞杂交：属于无性生殖，不符合孟德尔遗传定律(1)分化、脱分化和再分化的辨析①分化：由种子发育成植株的过程中要经过细胞分化才能形成不同的组织和器官②脱分化：诱导植物的根、茎或叶等已经分化的细胞，使其失去特有的结构和功能而转变成未分化状态③再分化：植物的根、茎或叶等脱分化后形成具有分生能力的愈伤组织，愈伤组织再经过分化形成植株的过程3.两组概念辨析（2）原生质、原生质体、原生质层、原生质滴的辨析①原生质：细胞内的生命物质。一个动物细胞就是一团原生质。植物细胞除去细胞壁以外的部分就是原生质②原生质体：除去细胞壁以外的植物细胞③原生质层：包括植物细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。不包括细胞核和细胞液④原生质滴：动物精子形成过程中，细胞核变为精子的头，高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体演变为线粒体鞘。细胞内的其他物质浓缩为球状，叫作原生质滴。原生质滴随着精子的成熟向后移动最后脱落

例［海南生物2017·31，15分］甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题：（1）以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是____________。（2）甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到__________。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是____________（填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”）。（3）图中A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是__________。A中的愈伤组织是叶肉细胞经________形成的。（4）若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，_______（填“能”或“不能”）采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是___________________________。【解析】（1）外植体在一定条件下进行组织培养获得试管苗的原理是植物细胞的全能性。（2）一分子蔗糖水解后可得到一分子葡萄糖和一分子果糖；若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是具有整套遗传物质，即具有完整的细胞核。（3）在植物组织培养过程中加入的细胞分裂素、生长素的比例不同，培养的结果不同；外植体经脱分化形成愈伤组织，再分化形成完整的植株。（4）依题意不能采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株。【答案】（1）植物细胞的全能性（2）葡萄糖、果糖

具有完整的细胞核（3）细胞分裂素、生长素

脱分化（4）不能

对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株考法2植物细胞工程的应用1.植物繁殖的新途径（1）微型繁殖：不仅可以保持优良品种的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。（2）脱毒植物的培养与检测①培育脱毒植株的原因：无性繁殖作物受到病毒的侵染，从而导致品种严重退化、产量降低和品质变差。②培育方法：利用植物分生组织进行培养，可以使新长成的植株脱除病毒。③原理：茎尖等分生组织中病毒极少，甚至无病毒（病毒在植物体内分布不均匀）；植物细胞的全能性。④检测病毒存在的方法：a.在分子水平上用DNA分子杂交技术检测病毒的基因；b.在分子水平上利用抗原—抗体的杂交反应检测病毒的蛋白质，进而判断病毒是否存在；c.在个体水平上通过采用病毒侵染，观察个体是否发生病变的方法进行检测。（3）人工种子：如图是人工种子的结构示意图：①获取方法：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，用人工薄膜包装。②人工胚乳中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳以及抗生素、有益菌等，以利于胚状体生长发育成幼苗。③人工种子的优点a.解决了某些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题b.固定杂种优势。天然种子在遗传上具有因减数分裂引起的重组现象，会造成某些遗传性的改变，而人工种子则可以完全保持优良品种的遗传特性。c.快捷高效的繁殖方式。天然粽子在生产上受季节的限制，一般每年只能繁殖1～2次，有些甚至十几年才繁殖一次，而人工种子生产不受季节限制，而且快捷高效。d.可控制植物的生长发育与抗逆性。针对植物种类和土壤条件，在人工种子的包裹中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及抗生素、有益菌等。e.用人工种子播种可以节约粮食f.人工种子可以进行工业化生产，提高农业的自动化程度。(1)单倍体育种：花药离体培养过程就是植物组织培养过程优点：后代不发生性状分离，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：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力(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2.作物新品种的培育(1)方法：利用植物组织培养技术大量生产某些细胞产物(2)产物种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等3.细胞产物的工厂化生产（１）选育的融合藻应具有A藻

与B藻

的优点。（２）诱导融合前需用纤维素酶处理两种藻，其目的是获得

。（３）通过以下三步筛选融合藻，步骤

可淘汰Ｂ藻，步骤

可淘汰生长速率较慢的藻落，再通过步骤

获取生产所需的融合藻。步骤a：观察藻落的大小。步骤b：用不含有机碳源（碳源——生物生长的碳素来源）的培养基进行光照培养。步骤c：测定DHA含量。

［天津理综2015·7，15分］DHA对脑神经发育至关重要。以A、B两种单细胞真核藻为亲本，利用细胞融合技术选育高产DHA融合藻。两种藻特性如下表。据表回答：例亲本藻优势代谢类型生长速率（g/L·天）固体培养基上藻落直径DHA含量（‰）A藻自养0.06小0.7B藻异养0.14大无（４）以获得的融合藻为材料进行甲、乙、丙三组实验，结果如图。①甲组条件下，融合藻产生［H］的细胞器是

；丙组条件下产生ATP的细胞器是______。②与甲、丙两组相比，乙组融合藻生长速率较快，原因是在该培养条件下

。甲、乙两组DHA产量均较高，但实际生产中往往采用甲组的培养条件，其原因是____________________。【解析】（1）根据题中表格可以看出，A藻自养，能产生DHA,但生长速率低；B藻异养，不能产生DHA，但生长速率快。所以利用细胞融合技术选育一种具有两种藻优良性状的高产融合藻。（2）纤维素酶能催化纤维素分解，进而分解真核藻类的细胞壁，获得原生质体，进行细胞融合。（3）首先根据步骤a，观察藻落的大小，可以淘汰生长速率较慢的A藻，将直径大的藻落即生长速率较快的B藻和融合藻筛选出来，然后通过步骤b用不含有机碳源的培养基进行光照培养，淘汰异养的B藻落，再通过步骤c将能产生DHA的A-B融合藻筛选出来。（4）①甲组融合藻在有光照的条件下，既可以进行呼吸作用，也可以进行光合作用，产生［H］的细胞器是线粒体和叶绿体。丙组在黑暗的条件下，融合藻利用葡萄糖只进行呼吸作用，产生ATP的细胞器只有线粒体。②与甲、丙两组相比，乙组在光照条件下可以进行光合作用，也可以利用培养基中的葡萄糖，既可自养也可异养；甲、乙两组相比，甲组是常用的培养条件，原因是融合藻是自养生物，可以利用光能合成有机物，不需添加葡萄糖，降低了生产成本，还可以防止异养的杂菌生长。【答案】（1）产生DHA,自养特性快速生长（2）原生质体（3）bac（4）①线粒体、叶绿体线粒体②融合藻既能光能自养又能异养融合藻利用光能和简单的无机物即能生长，不需添加葡萄糖，可降低成本，也可防止杂菌生长考点49动物细胞工程高考考法突破考法3动物细胞培养与核移植的过程及应用应试基础必备考法4动物细胞融合技术与单克隆抗体的制备应试基础必备1.动物细胞培养（1）原理：细胞增殖。（2）动物细胞培养的过程（3）培养条件①无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理；通常在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染；定期更换培养液，以便清除代谢产物，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。②营养：除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外，通常还需要加入血清、血浆等天然成分。③适宜温度和pH：温度为36.5±0.5℃，pH为7.2～7.4.④气体环境：5%CO2维持培养液pH.（4）动物细胞培养技术的应用①生产病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等②用于基因工程作为受体③用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性④用于生理、病理、药理等方面的研究（1）哺乳动物核移植分类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植。（2）体细胞核移植的过程①过程：动物体细胞克隆包括动物细胞核移植和胚胎移植两个过程。②原理：动物细胞核具有全能性。③核移植过程(以高产奶牛克隆为例)

2.动物体细胞核移植技术和克隆动物（3）体细胞核移植技术的应用前景①加速家畜遗传进程，促进优良畜群繁育。②保护濒危物种。③转基因克隆动物可以作为生物反应发生器。④为器官移植提供供体。⑤为胚胎发育及衰老过程的研究提供证据。⑥用克隆动物做疾病模型。（4）存在的问题①动物克隆成功率低，不到克隆胚胎的10%。②大多数克隆动物表现出遗传缺陷。③对克隆动物食品的安全问题存在争议。（1）原理：细胞膜的流动性。（2）诱导融合的方法：聚乙二醇、灭活病毒、电刺激等诱导融合。（3）意义①打破种间关系，克服远缘杂交不亲和的障碍。②是研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段。③为杂交瘤细胞技术发展与单克隆抗体的制备开辟了新途径。3.动物细胞融合（1）基本原理①一种淋巴细胞经克隆后只产生一种特异性抗体。②细胞融合技术产生的杂交瘤细胞可以保持亲代双方的特性。③杂交瘤细胞的筛选、体外培养大量增殖，以获得所需抗体。（2）过程4.单克隆抗体（3）特点：特异性强，灵敏度高，并可大量制备。（4）应用①作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并与一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。②用于治疗疾病和运载药物：主要用于癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其他疾病。（1）培养动物肝脏细胞时切成小薄片的原因：有利于肝脏细胞充分吸收氧气和营养物质、排出代谢废物。（2）动物细胞培养时选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培养的原因：幼龄动物组织或胚胎的细胞分化程度低，增殖能力很强，更易于培养。（3）在动物细胞培养过程中两次用到胰蛋白酶的作用：第一次是将剪碎的组织分散成单个细胞；第二次是将贴壁细胞分散开，进行传代培养。

考法3动物细胞培养与核移植的过程及应用1.动物细胞培养过程中有关操作的分析高考考法突破（4）核移植时选用去核卵(母)细胞的原因：

卵(母)细胞比较大，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（5）正常动物细胞培养的特点：贴壁生长和接触抑制。（1）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制（2）原代培养与传代培养①原代培养：细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养。原代培养的细胞核型正常②传代培养：原代培养的细胞生长、繁殖一定时间后，由于空间不足或细胞密度过大导致营养枯竭，影响细胞的生长，因此需要重新用胰蛋白酶等处理，进行分瓶扩大培养，即传代培养。一般情况下，传代培养10～50次后，出现核型异常，细胞增殖会明显减缓，甚至完全死亡2.两组概念辨析3.动物细胞培养与动物体细胞核移植的比较动物细胞培养核移植原理细胞增殖动物细胞核的全能性过程动物细胞培养核移植结果相同分化程度的细胞群与供体遗传物质基本相同的个体关键环节细胞增殖(分裂)、细胞癌变细胞分化应用①生产生物制品；②基因工程；③检测有毒物质①加速良种繁育；②保护濒危物种；③生产医用蛋白；④提供克隆器官、组织等4.克隆与组织培养、试管动物(婴儿)的区分克隆组织培养试管动物(婴儿)生殖方式无性无性有性遗传物质来源2个亲本1个亲本2个亲本性别决定供核亲本—精子类型用途优良种畜快速繁育，可选择性别快速繁殖无病毒植株解决不孕不育

［课标全国Ⅱ理综2016·40，15分］如图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物（二倍体）的流程。回答下列问题：（1）图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为

。过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用

的方法。②代表的过程是

。例（2）经过多次传代后，供体细胞中

的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。（3）若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是

。（4）与克隆羊“多莉（利）”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了

。【解析】（1）核移植技术中，供体可以是雌性也可以是雄性，因此，A的性染色体组成可为XX或XY；去核的方法是显微操作，将早期胚胎移入代孕个体的技术是胚胎移植。（2）动物细胞传代培养至10～50代时，部分细胞的遗传物质（核型）可能会发生变化，因此，核移植技术中的供体细胞应为传代培养10代以内的细胞。（3）克隆动物的遗传物质来源于两个个体，其核基因来自于供体，细胞质基因来自于受体（卵母细胞），细胞质基因也会影响克隆动物的性状。（4）克隆动物的成功获得证明了动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性。【答案】（1）XX或XY显微操作胚胎移植（2）遗传物质（3）卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响（4）动物已分化体细胞的细胞核具有全能性考法4动物细胞融合技术与单克隆抗体的制备1.血清抗体与单克隆抗体名称产生特点血清抗体由浆细胞分泌一般从血清中分离，产量低、纯度低、特异性差单克隆抗体由杂交瘤细胞分泌特异性强、灵敏度高，能大量制备2.比较制备单克隆抗体过程中的两次筛选项目第一次筛选第二次筛选筛选原因诱导融合后得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞筛选方法用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长用多孔培养皿培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群筛选目的得到杂交瘤细胞得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞【注意】①取相应B淋巴细胞前必须先注射相应抗原，否则不能获得单克隆抗体。②诱导融合的两种细胞名称及作用：免疫过的B淋巴细胞(浆细胞)的作用是产生抗体；骨髓瘤细胞能无限增殖。3.植物体细胞杂交和单克隆抗体制备的比较植物体细胞杂交动物细胞融合(单克隆抗体的制备)理论基础(原理)细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞增殖融合前处理酶解法去除细胞壁(纤维素酶、果胶酶)注射特定抗原，免疫处理正常小鼠促融方法(1)物理法：离心、振动、电激等(2)化学法：聚乙二醇(PEG)(1)物、化法：与植物细胞融合相同(2)生物法：灭活的病毒植物体细胞杂交动物细胞融合(单克隆抗体的制备)过程第一步原生质体的制备(酶解法)正常小鼠免疫处理第二步原生质体的融合(物、化法)动物细胞的融合(物、化、生法)第三步杂种细胞的筛选及其培养杂交瘤细胞的筛选与培养第四步杂种植株的诱导与鉴定单克隆抗体的提取植物体细胞杂交动物细胞融(单克隆抗体的制备)意义和用途(1)克服了远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了杂交的亲本组合范围(2)克服有性杂交的母系遗传现象、获得细胞质基因的杂合子、研究细胞质遗传(1)制备单克隆抗体(2)诊断、治疗、预防疾病。例如：“单抗诊断盒”“生物导弹”治疗癌症相同点利用的都是细胞膜的流动性原理；都能克服远缘杂交不亲和的障碍，获得含有两个亲本的遗传物质注意：动物细胞融合是制备单克隆抗体的基础，制备单克隆抗体时动物细胞融合的应用

［课标全国Ⅰ理综2014·40，15分］某研究者用抗原（A）分别免疫3只同种小鼠（X、Y和Z），每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价（能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数），结果如图所示。例若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞（染色体数目40条），并将该细