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1、第37講細胞工程,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,植物細胞工程 1.細胞工程的概念,,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,2.細胞的全能性 (1)含義:具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞,都具有發(fā)育成完整生物體的潛能。 (2)物質(zhì)基礎(chǔ):細胞內(nèi)含有本物種全部的遺傳信息。 (3)植物細胞全能性表達的條件:具有完整的細胞結(jié)構(gòu),處于離體狀態(tài),提供一定的營養(yǎng)、激素和其他適宜外界條件。 (4)體內(nèi)細胞不表達全能性的原因:基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達,形成不同的組織、器官。,,,,,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,3.植物組織培養(yǎng)技術(shù) (1)原理:植物細胞具有全能性。 (2)過程,,,,,必備知識梳理,關(guān)鍵能
2、力突破,(3)植物激素使用順序?qū)χ参锝M織培養(yǎng)的影響,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,4.植物體細胞雜交技術(shù) (1)概念:將不同種的植物體細胞,在一定條件下融合成 雜種細胞,并把雜種細胞培育成新的植物體的技術(shù)。 (2)操作流程,,,,,,,,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,5.植物細胞工程的實際應用 (2)作物新品種的培育:單倍體育種、突變體的利用。 (3)細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn):培養(yǎng)到愈傷組織階段。 教材拾遺(選修3第36頁“小知識”改編)固體培養(yǎng)基中的無機營養(yǎng)成分包括水分、無機鹽,有機營養(yǎng)成分包括小分子糖類、氨基酸等物質(zhì)。,,,,,,,,,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,凝練核心素養(yǎng) 1.科學思維運用歸
3、納與概括、創(chuàng)新性思維的方法,依據(jù)細胞全能性的物質(zhì)基礎(chǔ)和生物體生長的細胞學基礎(chǔ)等理論,理解植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交技術(shù)。 2.科學探究通過分析植物組織培養(yǎng)的基本過程,掌握培養(yǎng)基制備、外植體消毒、接種、培養(yǎng)、移栽以及栽培等基本操作技術(shù)。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,(科學思維、科學探究)利用相關(guān)工程技術(shù)可以獲得抗黑腐病雜種黑芥花椰菜植株。已知野生黑芥具有黑腐病的抗性基因,而花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病,技術(shù)人員用一定劑量的紫外線處理黑芥原生質(zhì)體可使其染色體片段化,并喪失再生能力,再利用此原生質(zhì)體作為部分遺傳物質(zhì)的供體與完整的花椰菜原生質(zhì)體融合,流程如下圖。據(jù)圖回答下列問題。,必備知識梳理
4、,關(guān)鍵能力突破,(1)該過程用到的工程技術(shù)有和。 (2)過程所需的酶是,過程PEG的作用是,經(jīng)過操作后,需篩選出融合的雜種細胞,顯微鏡下觀察融合的活細胞中有供體的葉綠體存在可作為初步篩選雜種細胞的標志。 (3)原生質(zhì)體培養(yǎng)液中需要加入適宜濃度的甘露醇以保持一定的滲透壓,其作用是。原生質(zhì)體經(jīng)過細胞壁再生,進而分裂和脫分化形成。 (4)若分析再生植株的染色體變異類型,應剪取再生植株和雙親植株的根尖,制成裝片,然后在顯微鏡下觀察比較染色體的;將雜種植株栽培在含有的環(huán)境中,可篩選出具有高抗性的雜種植株。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,答案 (1)植物體細胞雜交植物組織培養(yǎng) (2)纖維素酶和果膠酶促進原生
5、質(zhì)體的融合 (3)保持原生質(zhì)體完整性愈傷組織 (4)形態(tài)和數(shù)目黑腐病菌,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,解析 (1)據(jù)圖可知,該流程圖表示先去掉兩種植物細胞的細胞壁,然后誘導融合獲得雜種細胞,通過植物組織培養(yǎng)獲得雜種植株,該過程是植物體細胞雜交。(2)植物細胞細胞壁的成分是纖維素和果膠,因此采用纖維素酶和果膠酶去掉植物細胞的細胞壁;聚乙二醇(PEG)的作用是促進原生質(zhì)體的融合。(3)去掉細胞壁后獲得的原生質(zhì)體需要放在適宜濃度的甘露醇溶液中,保持原生質(zhì)體完整性,避免失水或吸水;在植物組織培養(yǎng)中,經(jīng)過脫分化后形成愈傷組織。(4)由于染色體在顯微鏡下能看見,因此可以制作臨時裝片,觀察染色體的形態(tài)和數(shù)目,
6、以確定是否發(fā)生染色體變異;對雜種植物進行鑒定最簡單的方法是從個體水平上進行檢測,即接種黑腐病菌,觀察植物的性狀。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,考向1植物組織培養(yǎng) 1.某興趣小組擬用組織培養(yǎng)繁殖一種名貴花卉,其技術(shù)路線為“取材消毒愈傷組織培養(yǎng)出芽生根移栽”。下列有關(guān)敘述錯誤的是() A.消毒的原則是既殺死材料表面的微生物,又減少消毒劑對細胞的傷害 B.在愈傷組織培養(yǎng)中加入細胞融合的誘導劑,可獲得染色體加倍的細胞 C.出芽是細胞再分化的結(jié)果,受基因選擇性表達的調(diào)控 D.生根時,培養(yǎng)基通常應含-萘乙酸等生長素類調(diào)節(jié)劑,答案,解析,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,2.(2018江西上高二中調(diào)研)藍莓中富含
7、的花青素能有效地改善視力,下面為科學家利用植物組織培養(yǎng)的方法大量培養(yǎng)藍莓具體流程的文字圖解。請回答下列問題。 (1)用于離體培養(yǎng)的藍莓組織叫做,該技術(shù)的原理是。 (2)配制MS培養(yǎng)基時,應加入一定量的瓊脂、蔗糖、無機鹽、維生素、有機物等營養(yǎng)物質(zhì)。蔗糖除作為碳源外,還具有的功能。常用的培養(yǎng)基有脫分化培養(yǎng)基、生根培養(yǎng)基和生芽培養(yǎng)基。這三種培養(yǎng)基的主要差異是。 (4)愈傷組織經(jīng)過過程重新分化成根或叢芽的過程叫。 (5)藍莓花青素在60 以下的熱穩(wěn)定性較好,將含花青素的粗品經(jīng)真空干燥(可使水的沸點降低40 )制成成品。采用該方法的主要原因是。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,答案 (1)外植體植物細胞具有
8、全能性 (2)提供能量和維持滲透壓生長素和細胞分裂素的用量及比例不同 (3)降低 (4)再分化 (5)避免(干燥時溫度過高導致)花青素分解,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,解析 (1)植物組織培養(yǎng)的原理是植物細胞具有全能性。用于離體培養(yǎng)的組織叫做外植體。(2)配制MS培養(yǎng)基時,應加入一定量的瓊脂、蔗糖、無機鹽、維生素、有機物等營養(yǎng)物質(zhì)。蔗糖除作為碳源外,還具有提供能量和維持滲透壓的功能。常用的培養(yǎng)基有脫分化培養(yǎng)基、生根培養(yǎng)基和生芽培養(yǎng)基。這三種培養(yǎng)基的主要差異是生長素和細胞分裂素的用量及比例不同。(3)圖中過程是脫分化形成愈傷組織的過程,細胞的分化程度降低。(4)圖中過程是愈傷組織經(jīng)過再分化形成叢
9、芽或根的過程。(5)含花青素的粗品經(jīng)真空干燥(可使水的沸點降低40 )制成成品,采用該方法的主要原因是避免(干燥時溫度過高導致)花青素分解。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,3.(2017海南高考)甲、乙兩名同學分別以某種植物的綠色葉片和白色花瓣為材料,利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)繁殖該植物。回答下列問題。 (1)以該植物的綠色葉片和白色花瓣作為外植體,在一定條件下進行組織培養(yǎng),均能獲得試管苗,其原理是。 (2)甲、乙同學在誘導愈傷組織所用的培養(yǎng)基中,均加入一定量的蔗糖,蔗糖水解后可得到。若要用細胞作為材料進行培養(yǎng)獲得幼苗,該細胞應具備的條件是 (填“具有完整的細胞核”“具有葉綠體”或“已轉(zhuǎn)入抗性基因”)
10、。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,(3)圖中A、B、C所示的是不同的培養(yǎng)結(jié)果,該不同結(jié)果的出現(xiàn)主要是由于培養(yǎng)基中兩種激素用量的不同造成的,這兩種激素是。A中的愈傷組織是葉肉細胞經(jīng)形成的。 (4)若該種植物是一種雜合子的名貴花卉,要快速獲得與原植株基因型和表現(xiàn)型都相同的該種花卉,可用組織培養(yǎng)方法繁殖,在培養(yǎng)時,(填“能”或“不能”)采用經(jīng)減數(shù)分裂得到的花粉粒作為外植體,原因是。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,答案 (1)綠色葉片和白色花瓣的細胞具有全能性,在一定條件下能發(fā)育成完整的植株 (2)葡萄糖、果糖具有完整的細胞核 (3)細胞分裂素、生長素脫分化 (4)不能對雜合子的植株來說,其體細胞的基因
11、型相同,而花粉粒的基因型與體細胞的基因型不同。用花粉粒進行組織培養(yǎng)得到花卉基因型不同于原植株,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,解析 (1)高度分化的活的植物細胞含有完成發(fā)育所需的全套基因,這是細胞全能性的理論基礎(chǔ),而植物組織培養(yǎng)的原理是植物細胞具有全能性。(2)蔗糖水解可得到葡萄糖、果糖。從細胞全能性的理論基礎(chǔ)可知,用細胞作為材料進行培養(yǎng)獲得幼苗,該細胞應具備的條件是具有完整的細胞核,即要含有完成發(fā)育所需的全部遺傳信息。(3)植物組織培養(yǎng)的再分化過程受生長素和細胞分裂素的影響,兩者含量的比例會影響分化的結(jié)果。愈傷組織是高度分化細胞經(jīng)脫分化形成的。(4)一般情況下,植物組織培養(yǎng)屬于無性繁殖,可使后代
12、保持親本的遺傳性狀。但花藥離體培養(yǎng)(屬于有性生殖范疇)與用植物正常體細胞培養(yǎng)不同,因為花粉粒通過減數(shù)分裂產(chǎn)生,分裂過程中等位基因的分離、基因重組等使其基因型與體細胞的基因型不同,培養(yǎng)得到花卉基因型不同于原植株,導致不能保持親本性狀。故要保持親本性狀,組織培養(yǎng)不能用花粉粒作外植體。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,(1)植物組織培養(yǎng)中生長素和細胞分裂素的比值與效果 (2)植物組織培養(yǎng)中光照的使用 脫分化階段不需要給予光照,再分化階段需要給予光照,以利于葉綠素的形成。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,考向2植物體細胞雜交過程 4.下圖表示利用高稈抗銹病玉米(基因型為AaBb,兩對基因獨立遺傳)的花粉細胞
13、生產(chǎn)人工種子的過程。下列敘述不正確的是() A.通過過程兩兩融合得到的細胞基因型有9種 B.過程培養(yǎng)基中的植物激素種類和比例不同 C.過程需用秋水仙素處理才能獲得可育的人工種子 D.人工種子的種皮中加入植物生長調(diào)節(jié)劑可促進叢芽的發(fā)育,答案,解析,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,5.(2018江蘇泰州中學月考)為培育出含-胡蘿卜素的“黃金大米”,科研人員提出以下兩套培育方案。請分析回答下列問題。 (1)甲方案中,-胡蘿卜素基因能在玉米和水稻體內(nèi)出現(xiàn)相同表達結(jié)果的原因是。 若研究人員已知-胡蘿卜素基因序列,可采用 的方法獲得-胡蘿卜素基因。過程中可用技術(shù)檢測水稻體細胞DNA上是否插入了-胡蘿卜
14、素基因。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,(2)乙方案中,在體細胞雜交前需要用酶除去細胞壁獲得原生質(zhì)體,誘導體細胞融合的化學試劑常用。通過獲得“黃金大米”幼苗需要經(jīng)過兩個過程,依據(jù)的原理是。在培養(yǎng)過程中,除了在培養(yǎng)基中添加營養(yǎng)物質(zhì)外,還需要添加。 (3)與傳統(tǒng)育種方法相比,甲、乙兩套方案共同的優(yōu)點是。,答案 (1)所有生物共用一套遺傳密碼(密碼子)人工合成DNA分子雜交(2)聚乙二醇脫分化和再分化(植物)細胞的全能性植物激素(生長素和細胞分裂素)(3)克服遠緣雜交不親和的障礙(打破生殖隔離),必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,解析 (1)自然界中所有生物共用一套遺傳密碼子,因此一種生物的基因能在另一種生
15、物體內(nèi)表達;在目的基因序列已知的情況下,可采用人工合成的方法獲得目的基因。檢測目的基因是否插入受體細胞可用DNA分子雜交技術(shù)。 (2)植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠,因此可根據(jù)酶的專一性原理,在植物體細胞雜交前用纖維素酶和果膠酶除去細胞壁獲得原生質(zhì)體;誘導植物原生質(zhì)體融合常用的化學試劑是聚乙二醇。將雜交細胞培育成雜交植株需要采用植物組織培養(yǎng)技術(shù),該技術(shù)包括脫分化和再分化兩個過程,原理是植物細胞的全能性。在植物組織培養(yǎng)過程中,除了在培養(yǎng)基中添加營養(yǎng)物質(zhì)外,還需要添加植物激素(生長素和細胞分裂素)。 (3)與傳統(tǒng)育種方法相比,基因工程育種和植物細胞工程育種都能克服遠緣雜交不親和的障礙。,必備知
16、識梳理,關(guān)鍵能力突破,1.植物體細胞雜交過程中雜種細胞的類型及檢測方法 (1)誘導產(chǎn)生的細胞類型(假設(shè)用于雜交的兩種植物細胞分別為A、B) 未融合的細胞:A和B。 兩兩融合的細胞:AA、BB和AB。 多細胞融合體。 (2)檢測方法:對誘導產(chǎn)生的細胞進行植物組織培養(yǎng),然后根據(jù)得到的植物性狀進行判斷。 若只表現(xiàn)出一種植物的性狀,說明是未融合細胞。 若得到的是具有兩種親本性狀的植物,說明是雜種植株。 若得到的是兩種親本性狀的植物,且一種植物的性狀得到加強,則可能是多細胞融合體。 若得到的是一種植物的性狀,且效果得到加強,則是同種細胞融合的結(jié)果。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,2.植物體細胞雜交后的遺傳
17、物質(zhì)分析 (1)遺傳特性:雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì),故雜種植株具備兩種植物的遺傳特性。 (2)染色體組 染色體組數(shù)=兩種植物體細胞內(nèi)染色體組數(shù)之和。 植物體細胞雜交形成的雜種植株,有幾個染色體組就稱為幾倍體。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,考向3植物細胞工程的應用 6.(2018江蘇海門中學質(zhì)檢)為了獲得植物次生代謝產(chǎn)物,先用植物外植體獲得愈傷組織,然后在液體培養(yǎng)基中懸浮培養(yǎng)。請回答下列問題。 (1)外植體經(jīng)誘導后形成愈傷組織的過程稱為。 (2)在愈傷組織懸浮培養(yǎng)時,細胞干重、蔗糖濃度和pH的變化如下圖所示。細胞干重在12 d后下降的原因有;培養(yǎng)液中蔗糖的作用是、。,必備知識梳理,關(guān)鍵能
18、力突破,(3)多倍體愈傷組織細胞產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物量常高于二倍體。二倍體愈傷組織細胞經(jīng)處理,會產(chǎn)生染色體加倍的細胞。為檢測愈傷組織細胞染色體數(shù)目,壓片前常用纖維素酶和酶解離愈傷組織。若愈傷組織細胞(2n)經(jīng)誘導處理后,觀察到染色體數(shù)為8n的細胞,合理的解釋是、。 答案 (1)脫分化 (2)蔗糖濃度下降,pH降低提供能源調(diào)節(jié)滲透壓 (3)秋水仙素(低溫)果膠經(jīng)加倍到4n的細胞處于有絲分裂后期經(jīng)加倍到8n的細胞處于有絲分裂中期,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,解析 (1)外植體經(jīng)誘導形成愈傷組織的過程稱為脫分化。 (2)觀察圖示可知,12d后蔗糖濃度和pH都下降到較低水平,影響能量的供應和酶的活性,導
19、致細胞干重下降。另外,培養(yǎng)液中的蔗糖還具有調(diào)節(jié)滲透壓的作用。 (3)在細胞分裂過程中,用低溫或秋水仙素處理,都可抑制紡錘體的形成,使染色體不能移向兩極,從而使細胞中染色體的數(shù)目加倍。愈傷組織的細胞之間含有纖維素和果膠,欲將其分散成單個細胞,壓片前需用纖維素酶和果膠酶處理。愈傷組織細胞經(jīng)誘導處理后,有的細胞染色體數(shù)目加倍(4n),有的細胞染色體數(shù)目未加倍(2n),也可能有的細胞在連續(xù)分裂中每次都因低溫或秋水仙素抑制了紡錘體的形成,導致細胞中染色體數(shù)目連續(xù)加倍,出現(xiàn)染色體數(shù)目為8n的細胞。所以染色體數(shù)目加倍到4n的細胞處于有絲分裂后期時染色體數(shù)目為8n,染色體數(shù)目加倍到8n的細胞處于有絲分裂中期時
20、染色體數(shù)目也為8n。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,動物細胞培養(yǎng)與核移植技術(shù) 1.動物細胞培養(yǎng) (1)原理:。 (2)培養(yǎng)條件 無菌、無毒的環(huán)境:對和所有培養(yǎng)用具進行無菌處理,添加,定期更換培養(yǎng)液以清除。 營養(yǎng):除正常的有機和無機營養(yǎng)外,通常需加入 等一些天然成分。 適宜的溫度和pH:溫度為(哺乳動物),pH為。 氣體環(huán)境:含95%空氣加的混合氣體。,細胞增殖,培養(yǎng)液,抗生素,代謝廢物,血清、血漿,36.50.5,7.27.4,5%CO2,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,(3)動物細胞的培養(yǎng)過程,胰蛋白酶,原代培養(yǎng),胰蛋白酶,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,(4)應用:生物制品的生產(chǎn)、檢測、醫(yī)學研究。,
21、有毒物質(zhì),必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,2.動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物 (1)原理:動物具有全能性。 (2)過程,(3)結(jié)果:。 (4)應用:加速家畜進程,促進優(yōu)良畜群繁育;保護;生產(chǎn)醫(yī)用蛋白;作為異種移植的;用于組織器官的移植。,體細胞核,細胞培養(yǎng),去核,重組細胞,供體,產(chǎn)生新個體,遺傳改良,瀕危物種,供體,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,凝練核心素養(yǎng) 1.生命觀念通過對動物細胞培養(yǎng)的過程及條件的分析,建立起結(jié)構(gòu)與功能相適應的觀念。 2.科學思維運用歸納與概括、批判性思維、創(chuàng)造性思維的方法,理解動物細胞培養(yǎng)的過程及條件、用動物細胞的核移植技術(shù)克隆動物的過程。 3.科學探究運用已有的細胞結(jié)構(gòu)、功
22、能、生理等知識探究動物細胞培養(yǎng)和核移植的過程,掌握克隆動物的核心技術(shù),設(shè)計克隆動物的方案。 4.社會責任關(guān)注克隆動物的應用前景和最新進展,樹立愛國主義和科學價值觀。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,(科學思維、科學探究)(2016全國高考)下圖表示通過核移植等技術(shù)獲得某種克隆哺乳動物(二倍體)的流程。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,回答下列問題: (1)圖中A表示正常細胞核,染色體數(shù)為2n,則其性染色體的組成可為。過程表示去除細胞核,該過程一般要在卵母細胞培養(yǎng)至適當時期再進行,去核時常采用的方法。代表的過程是。 (2)經(jīng)過多次傳代后,供體細胞中的穩(wěn)定性會降低。因此,選材時必須關(guān)注傳代次數(shù)。 (3)若
23、獲得的克隆動物與供體動物性狀不完全相同,從遺傳物質(zhì)的角度分析其原因是。 (4)與克隆羊“多莉(利)”培育成功一樣,其他克隆動物的成功獲得也證明了。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,答案 (1)XX或XY顯微操作胚胎移植 (2)遺傳物質(zhì) (3)卵母細胞的細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響(4)動物已分化體細胞的細胞核具有全能性,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,解析 本題主要考查核移植技術(shù)、動物細胞培養(yǎng)技術(shù)、胚胎移植技術(shù)的相關(guān)知識。 (1)因為供體性別不確定,所以A的性染色體的組成可為XX或XY。常采用顯微操作的方法去除卵母細胞的細胞核。過程表示將早期胚胎移入受體,其過程為胚胎移植。 (2)取供
24、體動物的體細胞培養(yǎng),一般選用傳代10代以內(nèi)的細胞,因為10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型。超過10代繼續(xù)培養(yǎng),則其遺傳物質(zhì)(或核型)的穩(wěn)定性會降低。 (3)克隆動物的細胞核基因來自供體,因此大部分性狀與供體相同,但細胞質(zhì)基因來源于受體(或提供卵母細胞的個體),即卵母細胞的細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響,這就決定了克隆動物的性狀與供體不完全相同。 (4)其他克隆動物的成功獲得也證明了動物已分化體細胞的細胞核具有全能性。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,考向1動物細胞培養(yǎng)過程的分析 1.下列有關(guān)動物細胞培養(yǎng)的敘述,正確的是() A.動物細胞培養(yǎng)過程中,可用胃蛋白酶處理使細胞分散開
25、 B.通過動物細胞培養(yǎng)獲得大量細胞,可證明動物細胞具有全能性 C.動物細胞培養(yǎng)技術(shù)是其他動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ) D.動物細胞培養(yǎng)選用的培養(yǎng)材料大多是動物的受精卵,答案,解析,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,2.(2019寧夏長慶高級中學月考)回答下列有關(guān)動物細胞培養(yǎng)的問題。 (1)在動物細胞培養(yǎng)過程中,當貼壁細胞分裂生長到細胞表面時,細胞會停止分裂增殖,這種現(xiàn)象稱為細胞的。此時,瓶壁上形成的細胞是層。要使貼壁的細胞從瓶壁上分離下來,需要用酶處理,用到的酶是。 (2)隨著細胞傳代次數(shù)的增多,絕大部分細胞分裂停止,進而出現(xiàn)現(xiàn)象;但極少數(shù)細胞可以連續(xù)增殖,其中有些細胞會因遺傳物質(zhì)發(fā)生改變而獲得,該種細胞
26、的黏著性,細胞膜表面蛋白質(zhì)(糖蛋白)的量。 (3)現(xiàn)用某種大分子染料對細胞進行染色,觀察到死細胞被染色,而活細胞不被染色,原因是。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,(4)檢查某種毒物是否能改變細胞染色體的數(shù)目,最好選用分裂期的細胞在顯微鏡下進行觀察。 (5)在細胞培養(yǎng)過程中,通常在條件下保存細胞。因為在這種條件下,細胞中的活性降低,細胞速率降低。,答案 (1)相互接觸接觸抑制單(或一) 胰蛋白酶 (2)衰老甚至死亡不死性降低減少 (3)活細胞的細胞膜具有選擇透過性,大分子染料不能進入活細胞內(nèi)(或死細胞的細胞膜喪失了選擇透過性,大分子染料能夠進入死細胞內(nèi)而著色) (4)中 (5)冷凍(或超低溫、液氮
27、)酶新陳代謝,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,解析 (1)細胞接觸抑制是指細胞表面相互接觸時,細胞就會停止分裂增殖的現(xiàn)象?；谏鲜鎏匦?瓶壁上形成的細胞是單層排列的。需要用胰蛋白酶處理使貼壁的細胞從瓶壁上分離下來。(2)隨著細胞傳代次數(shù)的增多,絕大部分細胞分裂停止,進而出現(xiàn)衰老甚至死亡現(xiàn)象,但極少數(shù)細胞可以連續(xù)增殖,其中有些細胞會因遺傳物質(zhì)發(fā)生改變而變成不死性細胞。該種細胞由于細胞表面糖蛋白減少,其黏著性降低。(3)活細胞的細胞膜具有選擇透過性,大分子染料不能通過,所以活細胞不被染色;死細胞的細胞膜失去了選擇透過性,大分子染料可以通過,所以死細胞能被大分子染料染色。(4)有絲分裂中期時染色體的著絲
28、點排列在赤道板上,染色體形態(tài)固定、數(shù)目清晰,是觀察染色體數(shù)目的最佳時期。(5)在細胞培養(yǎng)過程中,通常在冷凍(或超低溫、液氮)條件下保存細胞。因為在這種條件下,細胞中酶的活性降低,細胞新陳代謝的速率降低。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,3.(2017全國高考節(jié)選)編碼蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五個片段組成,編碼蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段組成,如圖1所示。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,回答下列問題。 現(xiàn)通過基因工程方法獲得了甲、乙、丙三種蛋白,要鑒定這三種蛋白是否具有刺激T淋巴細胞增殖的作用,某同學做了如下實驗:將一定量的含T淋巴細胞的培養(yǎng)液平均分成四組,其中三組分別加
29、入等量的蛋白甲、乙、丙,另一組作為對照,培養(yǎng)并定期檢測T淋巴細胞濃度,結(jié)果如圖2。 由圖2 可知:當細胞濃度達到a時,添加蛋白乙的培養(yǎng)液中T淋巴細胞濃度不再增加,此時若要使T淋巴細胞繼續(xù)增殖,可采用的方法是。細胞培養(yǎng)過程中,培養(yǎng)箱中通常要維持一定的CO2濃度,CO2的作用是。 僅根據(jù)圖1、圖2可知,上述甲、乙、丙三種蛋白中,若缺少(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所編碼的肽段,則會降低其刺激T淋巴細胞增殖的效果。,答案,解析,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,考向2動物體細胞核移植過程的分析 4.如圖是某克隆羊培育過程模式圖,試分析獲得該克隆羊的生殖方式、該克隆羊的基因型以及該克隆羊發(fā)育成熟
30、時所分泌的性激素依次是() A.無性生殖、Aa、雌性激素 B.無性生殖、aa、雄性激素 C.有性生殖、aa、雄性激素 D.有性生殖、AA、雌性激素,答案,解析,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,5.(2018廣東佛山綜合測試)我國科學家突破了體細胞克隆猴的世界難題,成功培育出世界上首個體細胞克隆猴“中中”和“華華”。這標志著我國將率先開啟以獼猴作為實驗動物模型的時代。下圖為克隆猴的流程示意圖。請回答下列問題。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,(1)我國克隆猴利用的是猴胎兒成纖維細胞,該細胞是一已分化的體細胞,從理論上分析,它具有細胞的全能性,這是因為。 (2)克隆猴時需要進行“去核”操作,即去掉卵母細
31、胞的細胞核。先在體外培養(yǎng)卵母細胞讓其分裂,一般選擇的細胞進行去核操作;然后進行“核移植”,即將體細胞的細胞核移到去核卵母細胞中形成重組細胞,此時采用的技術(shù)是;得到的重組細胞再進行人工激活使其分裂形成胚胎。 (3)科學家將79枚克隆胚胎移植入21只代孕母猴中,最終只有兩只母猴正常懷孕產(chǎn)下“中中”和“華華”,它倆的性別是否一致?;原因是。 (4)克隆動物有很多優(yōu)點:可以加速家畜遺傳改良進程,促進優(yōu)良畜群繁育;。 (5)靈長類生物克隆成功是克隆技術(shù)的重大突破,在該技術(shù)應用方面,應注意哪些潛在的風險?。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,答案 (1)成纖維細胞的細胞核中含有猴的全部核基因 (2)減數(shù)第二次分
32、裂中期(或M期) 顯微注射技術(shù) (3)一致“中中”“華華”的細胞核中遺傳物質(zhì)一祥,是融合細胞經(jīng)過有絲分裂形成的 (4)可以增加瀕危物種的存活數(shù)量(或可以建立實驗動物模型研究人類疾病) (5)避免進一步擴大到對靈長類或者人的體細胞克隆,引發(fā)倫理問題,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,(1)核移植時應選M中期卵母細胞的原因 此類細胞體積大,易于操作;卵黃多,營養(yǎng)物質(zhì)豐富,可為發(fā)育提供充足的營養(yǎng);卵母細胞的細胞質(zhì)中存在激發(fā)細胞核全能性表達的物質(zhì)。 (2)克隆動物是由重組的細胞培養(yǎng)而來的,該重組細胞的細胞質(zhì)基因來源于受體細胞,細胞核基因來源于提供細胞核的親本,其遺傳物質(zhì)來自2個親本。 (3)核移植中供體動物
33、、提供卵母細胞的動物、代孕動物和克隆動物之間的關(guān)系:克隆動物絕大部分性狀與供體動物相同,少數(shù)性狀與提供卵母細胞的動物相同,與代孕動物的性狀無遺傳關(guān)系。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,(4)動物體細胞核移植技術(shù)(克隆)從生殖方式的角度看屬于無性生殖,重組細胞相當于受精卵,需要動物細胞培養(yǎng)和胚胎工程技術(shù)的支持。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,動物細胞融合與單克隆抗體 1.動物細胞融合 (1)概念:兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程,也稱細胞雜交。 (2)條件:需要用聚乙二醇(PEG)、滅活的病毒或電激等誘導因素。 (3)原理:細胞膜的流動性。 (4)結(jié)果:形成具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核
34、細胞,稱為雜交細胞。 (5)意義:突破了有性雜交方法的局限,使遠緣雜交成為可能。已成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物新品種培育等的重要手段,為制備單克隆抗體開辟了新途徑。,,,,,,,,,,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,2.單克隆抗體 (1)制備原理:一種漿細胞產(chǎn)生一種抗體,漿細胞在體外不能(填“能”或“不能”)無限增殖;骨髓瘤細胞能無限增殖;漿細胞與骨髓瘤細胞融合得到雜交瘤細胞,既能無限增殖,又能產(chǎn)生特異性抗體。 (2)制備過程,,,,,,,,,,,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,(3)制備單克隆抗體過程中的兩次篩選,(4)優(yōu)點:特異性強、靈敏度高,可大量制備。 (5)用途:作為診斷試劑;用于
35、治療疾病和運載藥物。,,,,,,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,教材拾遺(選修3第49頁“討論,2”)用于核移植的供體細胞一般都選用傳代10代以內(nèi)的細胞,想一想,這是為什么? 答案培養(yǎng)的動物細胞一般當傳代至1050代左右時,部分細胞核型可能會發(fā)生變化,其細胞遺傳物質(zhì)可能會發(fā)生突變,而10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型。因此,在體細胞核移植中,為了保證供體細胞正常的遺傳基礎(chǔ),通常采用傳代10代以內(nèi)的細胞。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,凝練核心素養(yǎng) 1.生命觀念通過對單克隆抗體制備過程的分析,建立起結(jié)構(gòu)與功能相適應的觀念。 2.科學思維運用對比的方法,比較動植物細胞的異同,推測動物細胞融合與植
36、物原生質(zhì)體融合的原理及方法的基本相同,培養(yǎng)知識遷移能力。 3.科學探究運用已有的細胞結(jié)構(gòu)、功能、生理等知識探究動物細胞融合的過程和關(guān)鍵操作。 4.社會責任關(guān)注單克隆抗體的應用,同時認識到豐富的聯(lián)系和想象在科學創(chuàng)新中具有重要作用。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,(科學探究、社會責任)埃博拉病毒是一種能引起人類和靈長類動物產(chǎn)生埃博拉出血熱的烈性傳染病病毒,有很高的死亡率。下圖是針對埃博拉病毒的單克隆抗體制備流程的簡明示意圖?；卮鹣铝袉栴}。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,(1)分析上圖,制備埃博拉病毒單克隆抗體涉及的生物技術(shù)主要有。 (2)利用小鼠制備埃博拉病毒單克隆抗體的過程中,先給小鼠注射一種純化的
37、埃博拉病毒核衣殼蛋白,再從小鼠脾臟中獲得。通過過程獲得的是,再經(jīng)過篩選最終可獲得,該細胞群的特點是 。 (3)若要大量制備單克隆抗體,可將細胞置于培養(yǎng)液中進行體外培養(yǎng),在培養(yǎng)液中通入一定濃度的,以維持培養(yǎng)液的pH。 (4)通過上述方法得到的抗體與常規(guī)的血清抗體相比最大的優(yōu)點是?！吧飳棥笔墙柚鷨慰寺】贵w的作用,能將藥物定向帶到癌細胞所在位置。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,答案 (1)動物細胞培養(yǎng)和動物細胞融合 (2)B淋巴細胞(或漿細胞)雜交瘤細胞或多種雜交(雜種)細胞既能無限增殖又能產(chǎn)生專一抗體 (3)CO2(4)特異性強,靈敏度高,可大量制備導向 解析 (1)由圖可知,制備埃博拉病毒單克
38、隆抗體涉及動物細胞培養(yǎng)和動物細胞融合等生物技術(shù)。(2)制備單克隆抗體時,先給小鼠注射抗原,然后從小鼠脾臟內(nèi)獲得已免疫的B淋巴細胞,讓其與骨髓瘤細胞融合,獲得雜交瘤細胞,然后經(jīng)克隆化培養(yǎng)和抗體檢測,這時所獲得的細胞群既能無限增殖又能產(chǎn)生專一抗體。(3)在動物細胞培養(yǎng)時,向培養(yǎng)液中通入一定濃度的CO2,可以維持培養(yǎng)液的pH。(4)單克隆抗體與常規(guī)的血清抗體相比特異性強,靈敏度高,可大量制備;“生物導彈”是借助單克隆抗體的導向作用,將藥物定向帶到癌細胞所在位置。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,考向1動物細胞融合的原理及過程分析 1.一系列實驗證明細胞膜具有流動性,熒光抗體免疫標記實驗就是其中的一個典型
39、例子。下圖表示了人、鼠細胞融合的過程,研究中分別將帶有綠色熒光、能與人體細胞膜上HLA抗原特異性結(jié)合的抗體和帶有紅色熒光、能與小鼠細胞膜上H2抗原特異性結(jié)合的抗體放入細胞培養(yǎng)液中,對人、鼠細胞進行標記。下列有關(guān)該實驗的敘述不正確的是 () A.要使實驗現(xiàn)象明顯,可以適當提高細胞培養(yǎng)液的溫度 B.選取不同生物細胞進行融合是因為不同生物細胞表面抗原差異較大 C.實驗表明不同種生物細胞可以雜交,而同種生物細胞不能進行融合 D.實驗結(jié)果可以直接證明細胞膜上的蛋白質(zhì)分子可以運動,答案,解析,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,2.(2018甘肅西北師大附中診斷)下圖表示細胞工程的流程圖(a、b表示過程),請據(jù)圖
40、回答下列問題。 (1)若圖示為動物細胞融合的過程,則a特有的誘導劑是。以動物細胞融合為基礎(chǔ)發(fā)展起來的雜交瘤技術(shù)為制造單克隆抗體開辟了新途徑,通過把能產(chǎn)生抗體的細胞與能在體外大量增殖的細胞進行融合,得到既能迅速大量繁殖,又能產(chǎn)生專一抗體的雜交瘤細胞。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,(2)若圖示為植物體細胞雜交過程,則在甲、乙融合之前,需要用(填酶)制備。這項工程的意義是。 (3)由甲、乙融合得到丙細胞的基本原理是。,答案 (1)滅活的病毒B淋巴(漿)骨髓瘤 (2)纖維素酶和果膠酶原生質(zhì)體克服遠緣雜交不親和的障礙,擴大親本組合的范圍 (3)細胞膜的流動性,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,解析 (1)若a
41、是誘導動物細胞融合,則特有的誘導劑是滅活的病毒。在單克隆抗體的制備過程中,利用已免疫的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合,形成雜交瘤細胞,該細胞既可以迅速大量增殖,又可以產(chǎn)生專一的抗體。(2)在植物體細胞雜交過程中,需要先用纖維素酶和果膠酶去除甲、乙細胞的細胞壁,然后再誘導甲、乙原生質(zhì)體融合。該技術(shù)可以克服遠緣雜交不親和的障礙,擴大親本組合的范圍。(3)甲、乙細胞融合形成丙細胞,利用了細胞膜的流動性。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,植物體細胞雜交與動物細胞融合的比較,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,考向2單克隆抗體的制備過程的分析 3.關(guān)于下面制備單克隆抗體過程示意圖的敘述,不正
42、確的是() A.表示已免疫的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞均是從小鼠的脾臟中提取的 B.促進細胞融合的方法可以利用聚乙二醇作介導 C.中的篩選是通過抗原抗體反應進行的 D.可以無限增殖,答案,解析,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,4.(2018山西山大附中期中)類風濕性關(guān)節(jié)炎(RA)是一種自身免疫病,致殘性強。研究表明,該病的病理與腫瘤壞死因子-(TNF-)密切相關(guān),而一種人鼠嵌合的抗TNF-單克隆抗體能有效治療RA。下圖為該單克隆抗體制備過程示意圖,請據(jù)圖回答下列問題。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,(1)單克隆抗體的制備涉及細胞工程中的 、 技術(shù)。 (2)圖中的抗原A是,HAT培養(yǎng)基的作用是。B淋巴細
43、胞與骨髓瘤細胞融合后的雜種細胞具有的特點是。 (3)醫(yī)療上,把單克隆抗體與化學藥物或細胞毒素相結(jié)合制成“”,借助抗體的定向作用將藥物帶到病變細胞并將其殺死。 (4)克隆動物是指用的方法得到的動物。 (5)單克隆抗體的特點是、、。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,答案 (1)動物細胞融合動物細胞培養(yǎng) (2)腫瘤壞死因子-(或TNF-)篩選出雜交瘤細胞既能大量增殖,又能產(chǎn)生特異性抗體 (3)生物導彈 (4)(動物體細胞)核移植 (5)特異性強靈敏度高可以大量制備 解析 (1)單克隆抗體制備涉及動物細胞培養(yǎng)和動物細胞融合技術(shù)。(2)圖中刺激免疫動物產(chǎn)生抗TNF-單克隆抗體的抗原是腫瘤壞死因子-(TNF
44、-)。HAT培養(yǎng)基的作用是篩選出雜交瘤細胞。雜交瘤細胞既能無限增殖,又能產(chǎn)生特異性抗體。(3)醫(yī)療上,把單克隆抗體與化學藥物或細胞毒素相結(jié)合制成“生物導彈”,借助抗體的定向作用將藥物帶到病變細胞并將其殺死。(4)克隆動物是指用核移植方法得到的動物。(5)單克隆抗體的特點是特異性強、靈敏度高、可以大量制備。,必備知識梳理,關(guān)鍵能力突破,單克隆抗體制備過程中幾個需要注意的問題 (1)對動物免疫的原因:B淋巴細胞要經(jīng)過免疫過程,即接觸抗原,才能增殖分化為有特異性免疫功能的漿細胞,才能產(chǎn)生相應的抗體,所以,與骨髓瘤細胞融合的B淋巴細胞實際上是漿細胞。 (2)在單克隆抗體制備過程中,一般認為有兩次篩選過
45、程。第一次是篩選出雜交瘤細胞(用選擇培養(yǎng)基),第二次是進一步篩選出能產(chǎn)生人們所需要抗體的雜交瘤細胞(用抗原抗體結(jié)合法)。 (3)雜交瘤細胞具備雙親的遺傳物質(zhì),不僅具有漿細胞產(chǎn)生特異性抗體的特性,而且具有骨髓瘤細胞在體外培養(yǎng)條件下大量增殖的特性,從而可以克服B淋巴細胞不能無限增殖的缺點,大量生產(chǎn)單克隆抗體。 (4)獲取單克隆抗體的場所:若在培養(yǎng)基中進行雜交瘤細胞培養(yǎng),則從培養(yǎng)液中提取;若在小鼠或其他動物腹腔中培養(yǎng),則從腹水中提取。,1,2,3,1.在誘導離體菊花莖段形成幼苗的過程中,下列生命活動不會同時發(fā)生的是() A.細胞的增殖與分化 B.光能的吸收與轉(zhuǎn)化 C.ATP的合成與分解 D.基因的突
46、變與重組,4,答案,解析,1,2,3,2.用動物細胞工程技術(shù)制備單克隆抗體,下列實驗步驟中錯誤的是() A.將抗原注入小鼠體內(nèi),獲得能產(chǎn)生抗體的B淋巴細胞 B.用氯化鈣作誘導劑,促使能產(chǎn)生抗體的B淋巴細胞與小鼠骨髓瘤細胞融合 C.篩選雜交瘤細胞,并從中選出能產(chǎn)生所需抗體的細胞群,培養(yǎng)后提取單克隆抗體 D.該雜交瘤細胞株的增殖方式和產(chǎn)物分別是有絲分裂和單克隆抗體,4,答案,解析,1,2,3,3.如圖為細胞融合示意圖(只考慮細胞兩兩融合),若A、B分別是基因型為Hhrr、hhRr兩個煙草品種的花粉,兩對基因獨立遺傳,由于一對隱性純合基因(rr或hh)的作用,在光照強度大于800 lx時,都不能生長
47、。下列敘述不正確的是() A.誘導細胞融合的方法是用滅活病毒處理,原理是細胞膜的流動性 B.實驗開始時必須用纖維素酶和果膠酶除去不利于原生質(zhì)體融合的結(jié)構(gòu) C.在大于800 lx光照下培養(yǎng),可淘汰5種融合細胞,篩選出基因型為HhRr的雜種細胞 D.利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可將融合細胞培養(yǎng)成雜種煙草植株,原理是細胞具有全能性,4,答案,解析,1,2,3,4,4.研究人員采用轉(zhuǎn)基因體細胞克隆技術(shù)獲得轉(zhuǎn)基因綿羊,以便通過乳腺生物反應器生產(chǎn)人凝血因子IX醫(yī)用蛋白,其技術(shù)路線如下圖所示(成纖維細胞可增殖)。下列敘述錯誤的是() A.過程常用的方法是顯微注射法 B.代孕母羊要注射免疫抑制劑防止發(fā)生免疫排斥反應使移植胚胎死亡 C.卵母細胞去核的目的是保證核遺傳物質(zhì)來自含目的基因的成纖維細胞 D.整合有目的基因的成纖維細胞可進行傳代培養(yǎng)從而獲得大量的細胞群,答案,解析,
2020版高考生物大一輪復習 第10單元 生物技術(shù)與工程 37 細胞工程課件 新人教版.ppt
