2019届新课标高考生物大一轮复习第十一单元现代生物科技专题11.2细胞工程讲义

考点研析课堂归纳

随堂演练

课时规范训练第2讲细胞工程考纲要求全国课标卷五年考频统计2018高考预期1.植物的组织培养Ⅱ2.动物的细胞培养与体细胞克隆Ⅰ3.细胞融合与单克隆抗体Ⅱ2013全国Ⅱ，T40(1)(3)2014全国Ⅰ，T402016全国甲，T40(1)植物组织培养和动物细胞培养的不同、植物体细胞杂交与动物细胞融合的不同(2)图解法理解单克隆抗体的制备过程考点1植物细胞工程1．细胞工程的概念与理论基础(1)细胞工程①操作水平：________________。②目的：按照人的意愿来改变细胞内的____________或获得____________。答案：1.(1)①细胞水平或细胞器水平②遗传物质细胞产品(2)植物细胞的全能性①概念：具有某种生物全部____________的任何一个细胞，都具有发育成____________的潜能。②原理：细胞内含有本物种的______________。③全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于________状态，提供一定的____________和其他适宜外界条件。答案：(2)①遗传信息完整生物体②全套遗传信息③离体营养、激素④细胞全能性大小与细胞分化程度成反比。⑤全能性大小：植物细胞：受精卵>生殖细胞>体细胞动物细胞：受精卵>生殖细胞>体细胞核(动物细胞全能性受限制，但细胞核具有全能性)2．植物组织培养(1)理论基础：植物细胞的________。(2)操作流程：①离体的器官、组织或细胞常称为________。②a过程为________，b过程为________，A表示________，B表示________________。答案：2．(1)全能性(2)①外植体②脱分化再分化愈伤组织丛芽或胚状体3．植物体细胞杂交(1)概念：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____________的技术。(2)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的________，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的________。答案：3．(1)新的植物体(2)流动性全能性(3)过程答案：(3)纤维素酶和果胶原生质体物理PEG细胞壁(4)意义：克服不同种生物远缘杂交的________性。(5)杂种植株遗传物质的变化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a．染色体组数＝两种植物体细胞内染色体组数之和。b．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。答案：(4)不亲和c．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。4．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养技术。②作物脱毒技术：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。③人工种子：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，经过人工薄膜包装得到的种子。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的分生状态，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。(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培养阶段：愈伤组织阶段。③技术基础：植物组织培养技术。[题组精练]1．人参是一种名贵中药材，其有效成分主要是人参皂甙。利用细胞培养技术生产人参皂甙的大致流程如图，请回答相关问题。(1)人参根切块诱导形成愈伤组织的过程叫做________。分析操作流程可知，生产人参皂甙的全过程________(填“是”或“否”)体现了植物细胞的全能性。(2)用于离体培养的根切块，叫作________。培养几天后发现少数培养基被污染，若是出现有颜色的绒毛状菌落，属于________污染。(3)一次性投放足量的营养液后，在保持通气的条件下培养人参细胞，每隔4小时取样测定活细胞密度，并将结果描绘成曲线，下列图像比较接近实验结果的是________(填写图中对应编号)。解析：(1)人参根切块诱导形成愈伤组织的过程叫做脱分化。生产人参皂甙的全过程并没有形成完整植株，因此不能体现植物细胞的全能性。(2)离体培养的组织、器官和细胞称为外植体。真菌污染后会形成有颜色的绒毛状菌落。(3)一次性投放足量的营养液后，在保持通气的条件下培养人参细胞，使得细胞数量呈现S型增长，但由于资源和空间数量有限，另外代谢废物的增加，细胞数量减少，则图像比较接近实验结果的是丙。答案：(1)脱分化否(2)外植体真菌(3)丙2．(2017·江西九江七校第一次联考)根据下面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，原因是________________。(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志是________。(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，将柴油树细胞培养到________阶段即可(填字母编号)。(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，然后进行组织培养，该过程相当于________(填字母编号)。(6)人工种子是由发育到________过程(填字母编号)的结构包裹上人工种皮制备的。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志是产生新的细胞壁。(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，然后进行组织培养，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、不定芽、腋芽等材料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考点2动物细胞培养与体细胞克隆1．动物细胞培养(1)地位：动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、____________等。其中____________是其他动物细胞工程技术的基础。答案：1.(1)动物细胞融合动物细胞培养(2)过程答案：(2)剪碎胰蛋白酶贴壁接触抑制胰蛋白酶10～50核型(3)培养条件答案：(3)①抗生素培养液②血清、血浆答案：④细胞代谢pH2．动物体细胞克隆技术(核移植技术)(1)原理：________________。(2)核移植分类：____________移植和体细胞核移植。答案：2．(1)动物细胞核具有全能性(2)胚胎细胞核(3)核移植过程(以克隆高产奶牛为例)答案：去核(不同方法促进)细胞整合胚胎移植(4)选用去核卵(母)细胞的原因：________________________。(5)体细胞核移植技术存在的问题：_____________________。答案：(4)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(5)克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等3．动物细胞融合及单克隆抗体制备(1)动物细胞融合①原理：细胞膜具有一定的流动性。②方法：物理法(离心、振动、电激)、化学法和生物法(灭活病毒处理)。③结果：形成杂交细胞。④意义：突破了远缘杂交不亲和的障碍。⑤应用：制备单克隆抗体。(2)单克隆抗体制备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过程③制备单克隆抗体过程中的两次筛选

筛选的对象方法第一次筛选杂交瘤细胞利用特定的选择培养基：在该培养基中只有杂交瘤细胞存活，其他细胞(未融合的B细胞和瘤细胞、融合后的B—B细胞和瘤—瘤细胞)均不能存活第二次筛选能产生特异性抗体的杂交瘤细胞利用特定抗原通过抗原—抗体杂交技术确认抗体性质④单克隆抗体的应用a．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。b．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。注意：(1)杂交瘤细胞的特点：既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体。(2)进行动物细胞的诱导融合，形成的杂交细胞有三种：AA型、BB型、AB型。只有AB型才是我们所需要的杂交细胞，所以需要用选择性培养基进行筛选。(3)获取单克隆抗体的场所①若在培养基中进行杂交瘤细胞培养，则从培养液中提取。②若在小鼠或其他动物腹腔中培养，则从腹水中提取。[题组精练]1．下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病(基因缺陷导致胰岛B细胞不能正常合成胰岛素)的过程设计图解。请据图回答：(1)图中①、②所示的结构分别是________、________。(2)图中③、④所示的生物工程技术分别是____________、____________。(3)过程③通常用去核卵细胞作受体细胞的原因除了它体积大、易操作，营养物质丰富外，还因为它________________________________。(4)过程④通常采用的方法是________。(5)过程④的完成需要用到的非酶基因操作工具为_______。(6)图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是_________。解析：(1)体细胞核移植利用体细胞核和去核卵细胞。内细胞团细胞具有发育的全能性，此时导入健康胰岛B细胞基因。可以形成能正常分泌胰岛素的胰岛B细胞群。(2)③将体细胞核和去核卵细胞重组为一个细胞，为体细胞核移植技术。④将健康胰岛B细胞基因移植入受体细胞，为基因工程技术。(3)过程③通常用去核卵细胞作为受体细胞，除了因为它体积大，易操作，营养物质丰富外还因为其含有能够激活细胞核全能性表达的物质。(4)目的基因导入动物细胞通常用显微注射法。(5)基因工程基本工具为限制酶、DNA连接酶、载体，载体为非酶基因操作工具，通常为质粒。(6)图示方法与一般的异体移植相比可避免免疫排斥。答案：(1)细胞核内细胞团(2)(体细胞)核移植技术基因工程(转基因技术或重组DNA技术)(3)含有促进(或激活)细胞核全能性表达的物质(4)显微注射法(5)载体(6)不发生免疫排斥反应2．如图为单克隆抗体制备流程示意图。(1)图中①过程是____________。对动物细胞来说，②过程独有的方法是________。③过程的目的是___________。④过程的目的是获得__________。(2)在培养过程中为防止杂菌感染，应向培养液中添加________；其体外培养需用CO2培养箱，其中CO2的主要作用是______________。(3)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体，可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的_______