好--生物選修3-專題2-細胞工程導學案(高三復習)

課題：生物選修3 專題2 細胞工程導學案 謝俊平【學習目標】1.簡述植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交技術 2.列舉植物細胞工程的實際應用3.簡述動物細胞培養(yǎng)的過程、條件及其應用4.簡述體細胞核移植技術和體細胞克隆及其應用前景，關注體細胞克隆技術的安全性和倫理性問題 5.簡述動物細胞融合的方法和過程 6.說出單克隆抗體的制備過程及其應用 7.關注細胞工程研究的發(fā)展和應用前景【知識梳理】細胞工程的概念：細胞工程是指應用生物學和生物學的原理和方法，通過水平或水平的操作，按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合科學技術。 （一）植物細胞工程 1.常采用的技術手段有和等。2.理論基礎（原理）：3.不同細胞全能性表達的難易程度：細胞干細胞細胞；細胞細胞4.植物組織培養(yǎng)技術（1）概念：植物的組織培養(yǎng)就是在和人工控制的條件下，將的植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工配置的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導其產生、，最終形成完整的植株。（2）原理：植物細胞具有，即具有某種生物的任何一個細胞，都具有發(fā)育成的潛能。（3）植物組織培養(yǎng)的條件：，提供營養(yǎng)物質（水、無機鹽、和有機酸等）、激素（如、等）和其他適宜條件（如、和等)。（4）過程：的器官、組織或細胞 分化 組織 分化 幼根和芽 完整植株（5）植物組織培養(yǎng)的地位：是培育 植物、培育植物新品種的最后一道工序。（6）細胞脫分化：已的細胞，經過誘導后，失去其特有的而轉變成未分化細胞的過程。（7）體內的細胞不表達全能性的原因：，從而構成植物的不同組織和器官。（8）生長素和細胞分裂素在植物體內含量，因此植物組織培養(yǎng)中常用人工合成的生長素類似物和細胞分裂素類似物。細胞分裂素/生長素的比例，有利于外植體，比例升高有利于愈傷組織形成叢芽，比例降低則有利于。（9）進行植物組織培養(yǎng)時應注意的問題：對外植體要進行處理，而對各種器械要。接種過程要進行嚴格的。愈傷組織培養(yǎng)：最初培養(yǎng)，后期培養(yǎng)。誘導愈傷組織再分化形成胚狀體或叢芽及生根的過程中，要先進行培養(yǎng)，再進行培養(yǎng)，并要進行處理，以改變培養(yǎng)基中的激素配比及濃度。試管苗培養(yǎng)要在條件下進行，以便誘導的形成。（10）脫分化和再分化的比較比較內容脫分化再分化過程外植體幼苗形成體特點、的薄壁細胞有根、芽需要條件a.離體b.適宜的營養(yǎng)c.生長素/細胞分裂素的比例適中d.不需光a. b. c.生長素/細胞分裂素的比例或誘導生根或生芽d. 光照5.植物體細胞雜交技術（1）概念：植物體細胞雜交就是將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成，并把培育成新的植物體的技術。（2）過程：去除細胞壁的方法為。人工誘導的方法：a. 法包括離心、振動、等；b.化學法一般是用。指，指。（3）融合成功的標志是。（4）植物體細胞雜交利用了細胞膜具有一定的和細胞的的原理。（5）意義：克服了的障礙。（6）植物體細胞雜交的障礙植物細胞都有。根據酶的專一性原理，用和去除。融合。利用原理，需用人工方法誘導。（7）雜種細胞的類型：有三種：、AB，符合要求的只有，需要用培養(yǎng)基進行。（8）雜種植株遺傳物質的變化：細胞融合屬于，雜種植株的染色體數通常是細胞染色體數目之和，形成異源多倍體。6.植物細胞工程的實際應用（1）植物繁殖的新途徑微型繁殖：既保持優(yōu)良品種的，又能地實現種苗的大量繁殖。作物脫毒：利用植物組織（如、）進行培養(yǎng)，可以使新長成的植株脫除病毒。人工種子：植物組織培養(yǎng)得到的、或，包上就可以形成人工種子。人工種子由、膠質和三部分組成，其中的膠質相當于單子葉植物種子的或雙子葉植物種子的。人工種皮的制備是結構和功能的研究深入到分子水平的體現。人工種皮中可以加入適量的養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源以及農藥、抗生素、有益菌等，以利于胚狀體生長發(fā)育成幼苗。（2）作物新品種的培育育種：育種過程中的過程就是植物組織培養(yǎng)過程。其優(yōu)點是后代不發(fā)生，都是純合子，能夠，明顯縮短了。的利用：在植物組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷的狀態(tài)，因此容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力（如射線、化學物質等）的影響而發(fā)生。從這些產生的個體中可以篩選出對人們有用的突變體，進而培育成新品種。（3）的工廠化生產：可以利用植物組織培養(yǎng)技術大量生產某些細胞產物，如蛋白質、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。（二）動物細胞工程 1動物細胞工程常用的技術手段有、等，其中是其他動物細胞工程技術的基礎。2.動物細胞培養(yǎng)（1）概念：動物細胞培養(yǎng)就是從動物機體中取出相關的，將它分散成，然后放在適宜的中，讓這些細胞。 （2）流程：取動物胚胎或幼齡動物的器官或組織剪碎用或處理分散成制成轉入培養(yǎng)瓶中進行培養(yǎng)貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞繼續(xù)培養(yǎng)。（3）原代培養(yǎng)：人們通常將動物組織消化后的稱為原代培養(yǎng)。（4）細胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上，稱為。細胞數目不斷增多，當貼壁細胞分裂生長到表面時，細胞就會停止分裂增殖，這種現象稱為細胞的。（5）動物細胞培養(yǎng)需要滿足以下條件：培養(yǎng)液應進行處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的，以防培養(yǎng)過程中的污染。此外，應定期更換培養(yǎng)液，防止。：合成培養(yǎng)基。成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等。通常需加入等天然成分。溫度和pH：哺乳動物適宜溫度：；多數細菌適宜pH：。氣體環(huán)境：95%空氣5%CO2。O2是所必需的，CO2的主要作用是。（6）動物細胞培養(yǎng)技術的應用：、。3.動物體細胞核移植技術和克隆動物（1）概念：動物細胞核移植是將動物的細胞核移入一個已經的細胞中，使其重組并發(fā)育成一個，這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體。可以分為核移植（比較容易）和核移植（比較難）。（2）原理：的全能性（3）過程：如右圖用于核移植的供體細胞一般都選用傳代以內的細胞，因為這樣的細胞能保持正常的核型，保證了供體細胞正常的遺傳基礎。通過細胞核移植方法生產的克隆動物，并不是對核供體動物100%的復制，因為生物的性狀除受控制以外，還受和的影響。動物細胞核移植通常用時期的細胞作為受體細胞。原因是：該種細胞，容易操作；，營養(yǎng)豐富；能激發(fā)重組細胞分裂分化；具備受精能力。（4）體細胞核移植技術的應用：促進；保護；生產珍貴的；作為異種移植的；用于組織器官的移植等。（5）體細胞核移植技術存在的問題：成功率；克隆動物的健康問題：表現出缺陷等；克隆動物食品的安全性問題。4.動物細胞融合（1）概念：也稱，是指兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程。（2）原理：。（3）誘導融合的方法：、等。（4）意義：突破有性雜交方法的局限，使成為可能；成為研究、和等的重要手段；制備。5.單克隆抗體（1）制備流程：（如右圖）取相應B細胞前必須先注射。誘導融合的兩種細胞名稱及作用。免疫過的細胞（漿細胞）；細胞增殖。兩次篩選的目的及方法：第一次：在特定的培養(yǎng)基（HAT）上，篩選出既能，又能產生的細胞。第二次：克隆化培養(yǎng)和檢測，選擇出能的雜交瘤細胞。（2）單克隆抗體特點：化學性質專一、，并能大量制備。（3）應用：作為：準確識別各種物質并特異性結合。用于和：制成“”。選修3練習：專題二細胞工程一、單項選擇題1、對細胞全能性的表達正確的是 A離體的植物細胞均能夠表現出全能性 B動物細胞融合標志著動物細胞全能性的實現C花粉可培育成單倍體植株是細胞全能性的表現 D單克隆抗體的制備依據的原理是細胞的全能性2、在下列選項中，需要采用植物組織培養(yǎng)技術的是 利用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，獲得多倍體植株 獲取大量的脫毒苗制備人工種子 單倍體育種 無子西瓜的快速大量繁殖A. B. C. D.3、植物組織培養(yǎng)過程的順序是離體的植物器官、組織或細胞 根、芽 愈傷組織 脫分化 再分化植物體A. B. C. D.4、下面為植物組織培養(yǎng)過程流程圖解，以下相關敘述不正確的是植物葉片葉組織塊愈傷組織有生根發(fā)芽能力的胚狀結構人工種子種苗abcdeA.上述過程中脫分化發(fā)生在b步驟，形成愈傷組織，在此過程中植物激素發(fā)揮了重要作用B.再分化發(fā)生在d步驟，是愈傷組織重新分化成根或芽等器官的過程C.從葉組織塊到種苗形成的過程說明番茄葉片細胞具有全能性D.人工種子可以解決有些作物品種繁殖能力差、結子困難或發(fā)芽率低等問題5、下列關于植物體細胞雜交的敘述，錯誤的是 A不同種植物原生質體融合的過程屬于植物體細胞雜交過程B參與雜種細胞壁形成的細胞器主要是線粒體和核糖體C植物體細胞雜交技術可克服生殖隔離的限制，培育遠緣雜種植株D雜種植株表現出的性狀是基因選擇性表達的結果6、下圖所示為植物體細胞雜交技術的過程，錯誤的是A.A和B細胞誘導融合前要先去除細胞壁，可用纖維素酶和果膠酶處理B.從A和B細胞到C細胞的過程中，常用離心、振動、電刺激用聚乙二醇（PEG）作為誘導劑C.A和B細胞融合完成的標志是再生出新的細胞壁 D.植物體細胞雜交技術的目的是獲得雜種細胞7、在動物細胞培養(yǎng)過程中，下列處理不恰當的是A培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具要進行無菌處理 B提供種類齊全的營養(yǎng)物質 C提供純氧以保證細胞的呼吸作用 D保證提供適宜的溫度和pH8、下列關于動物細胞培養(yǎng)的敘述，正確的是A培養(yǎng)中的人效應T細胞能產生單克隆抗體 B培養(yǎng)中的人B細胞能夠無限地增殖 C人的成熟紅細胞經過培養(yǎng)能形成細胞株 D用胰蛋白酶處理肝組織可獲得單個肝細胞9、關于動物細胞培養(yǎng)的下列敘述中正確的是A動物細胞培養(yǎng)不能獲得有重要價值的蛋白質生物制品 B動物細胞培養(yǎng)前要用胰蛋白酶處理使細胞分散 C細胞遺傳物質的改變發(fā)生于原代培養(yǎng)過程中 D培養(yǎng)至50代后能繼續(xù)傳代的細胞叫細胞株10、動物細胞融合和植物原生質體融合比較，特殊性表現在 A融合的原因 B融合的優(yōu)點 C融合的誘導手段 D融合的過程11、用于核移植的供體細胞一般都選用A.受精卵 B.傳代10代以內的細胞 C.傳代1050代以內的細胞 D.處于減數分裂第二次分裂中期的次級卵母細胞12、科學家將雌黑鼠乳腺細胞的細胞核移入白鼠去核的卵細胞內，待發(fā)育成早期胚胎后移植入褐鼠的子宮，該褐鼠產下小鼠的體色和性別是A黑、雌 B褐、雌 C白、雄 D黑、雄13、生物技術的發(fā)展速度很快，已滅絕生物的“復生”將不再是神話。如果世界上最后一只野驢剛死亡，以下較易成為“復生”野驢的方法是A.將野驢的體細胞取出，利用組織培養(yǎng)技術，經脫分化、再分化，培育成新個體B.將野驢的體細胞兩兩融合，再經組織培養(yǎng)培育成新個體C.取出野驢的體細胞的細胞核移植到母家驢的去核卵細胞中，再經胚胎移植孕育培養(yǎng)成新個體D.將野驢的基因導入家驢的受精卵中，培育成新個體14、下列關于利用細胞工程技術制備單克隆抗體的敘述，不正確的是A給小鼠注射抗原，是為了獲得能產生相應抗體的效應B細胞B效應B細胞與骨髓瘤細胞混合培養(yǎng)，是為了獲得融合細胞C雜交瘤細胞進行體外培養(yǎng)，是為了獲得單克隆抗體D雜交瘤細胞進行體內培養(yǎng)，是為了獲得能產生單克隆抗體的胚胎15、下列用動物細胞工程技術獲取單克隆抗體的實驗步驟中，錯誤的是A.將抗原注人小鼠體內，獲得能產生抗體的效應B細胞B.用纖維素酶處理效應B細胞和小鼠骨髓瘤細胞C.用滅活的仙臺病毒作誘導劑，促使效應B細胞與小鼠骨髓瘤細胞融合D.篩選雜交瘤細胞，并從中選出能產生所需抗體的細胞群，培養(yǎng)后提取單克隆抗體16、通過細胞工程生產單克隆抗體時，要涉及到以下三個篩選過程： 在特定培養(yǎng)基中篩選出雜交瘤細胞 選出能產生抗體的效應B細胞 選出能產生特定抗體并能大量增殖的細胞群。這三個過程的先后次序是A. B. C. D.17、下列不屬于單克隆抗體在實踐上應用的實例是 A將抗藥菌的某基因引入小鼠細胞內B利用同位素標記的單克隆抗體，定位診斷腫瘤、心血管畸形等疾病C利用免疫毒素清除異體骨髓移植中的供體骨髓T細胞D制成“生物導彈”，將藥物定向地帶到癌細胞所在部位18、植物體細胞雜交與動物細胞工程中所用技術與原理不相符的是A纖維素酶、果膠酶處理和胰蛋白酶處理酶的專一性 B植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)細胞的全能性C原生質體融合和動物細胞融合生物膜的流動性 D紫草細胞培養(yǎng)和雜交瘤細胞的培養(yǎng)細胞增殖19、下列關于細胞工程的敘述，錯誤的是A.電刺激可誘導植物原生質體融合或動物細胞融合B.去除植物細胞的細胞壁和將動物組織分散成單個細胞均需酶處理C.小鼠骨髓瘤細胞和經抗原免疫小鼠的效應B細胞融合可制備單克隆抗體D.某種植物甲乙兩品種的體細胞雜種與甲乙兩品種雜交后代的染色體數目相同20、下列有關生物工程的敘述中正確的是A植物體細胞雜交和動物細胞融合都依賴于細胞膜的流動性和細胞全能性B病毒既可用于細胞工程技術，也可用于基因工程技術C用基因工程生產乙肝疫苗，可將乙肝病毒的表面抗原導入酵母菌制成“工程菌” D人工誘變、基因工程、細胞工程都可以定向改造微生物菌種21、現有甲、乙兩種植物(均為二倍體純種)，其中甲種植物的光合作用能力高于乙種植物，但乙種植物很適宜在鹽堿地種植，且相關性狀均為核基因控制。要利用甲、乙兩種植物的優(yōu)勢，培育出高產、耐鹽的植株，有多種生物技術手段可以利用。下列所采用的技術手段中，理論上不可行的是A利用植物體細胞雜交技術，有可能獲得滿足要求的四倍體雜種目的植株B將乙種植物耐鹽基因導入甲種植物的受精卵中，有可能培育出目的植株C兩種植物雜交后，得到的F1再利用單倍體育種技術，有可能較快獲得純種目的植株D誘導兩種植物的花粉融合并培育成幼苗，幼苗用秋水仙素處理后可能培育出目的植株二、雙項選擇題22、下列各項技術中能克服遠緣雜交不親和的是 A植物組織培養(yǎng)B植物體細胞雜交 C基因工程 D單倍體育種23、下圖是利用某植物(基因型為AaBb)產生的花粉進行單倍體育種的示意圖，據圖判斷正確的有A過程通常使用的試劑是秋水仙素，作用時期為有絲分裂間期B通過過程得到的植株A基因型為aaBB的可能性為1/4C過程屬于植物的組織培養(yǎng)，在此過程中必須使用一定量的植物激素D與雜交育種相比，該育種方法的優(yōu)點是能明顯縮短育種年限24、植物體細胞雜交過程中可以使用到 A胰蛋白酶 B纖維素酶 C聚乙二醇 D滅活病毒25、將小鼠骨髓瘤細胞與效應B細胞融合，可使融合細胞經培養(yǎng)產生單克隆抗體，其依據是A效應B細胞可以產生抗體，但不能無限增殖 B效應B細胞只有與骨髓瘤細胞融合后才能產生抗體C骨髓瘤細胞可以無限增殖，但不能產生抗體 D骨髓瘤細胞可以產生抗體，但不能無限增殖26、下圖為植物細胞融合及組織培養(yǎng)過程示意圖，下列有關敘述正確的是A植物體細胞雜交的最大優(yōu)點在于克服遠緣雜交不親 和的障礙B雜種細胞經過和過程可以培育成雜種植株說明 雜種細胞具有全能性C盡管愈傷組織可以進行光合作用，但其培養(yǎng)基中仍需要糖類、氨基酸等有機營養(yǎng)D誘導原生質體A和B融合既可以用物理和化學的手段，也可以用滅活的病毒進行誘導三、填空題27、請?zhí)顚懹嘘P細胞工程的內容：（1）生物體的每一個細胞都包含有該物種的_，從理論上講，生物體的每一個活細胞都應該具有_。（2）植物組織培養(yǎng)技術的應用范圍是很廣的，除了快速繁殖、培育無病毒植物、通過大規(guī)模的植物組織培養(yǎng)來生產藥物、食品添加劑、香料、色素和殺蟲劑等外，還可應用于_等(至少答出一項)。(3)動物細胞培養(yǎng)一般分為_和_兩個階段，培養(yǎng)時除需要適宜的溫度、營養(yǎng)、無菌、無毒等環(huán)境條件以外，還要向培養(yǎng)液中通入氧氣和二氧化碳。通入氧氣的原因是_。通入二氧化碳的原因是_。(4)在動物細胞培養(yǎng)過程中，先后兩次用胰蛋白酶，配制成細胞懸浮液，其作用分別是_ _、 _ _ (5)植物體細胞雜交的重要意義在于 。28、右圖為細胞融合的簡略過程，請據圖回答：（1）若A、B是植物細胞，在細胞融合之前已用_ 處理，除去_；A、B到細胞C的過程中，常用的物理方法是_。融合完成的標志是_。（2）若A、B是植物細胞，則形成的D細胞還要應用_技術把D培養(yǎng)成植株。（3）若A、B是動物細胞，一般取自_,然后用_ _使其分散開來，A、B到C的過程中，常用的不同于植物細胞的手段是_ _，所形成的D 稱為_。（4）若該過程是制備單克隆抗體，A為小鼠B淋巴細胞，那么，在獲得此細胞之前，小鼠已被注射了_，注射后小鼠身體產生了相應的_生成了_。圖中B為_。（5）若該過程仍是制備單克隆抗體，在A、B到C的過程中，所形成的C有_種，用來培養(yǎng)的D的細胞應該是_。從中選擇出它的方法是_培養(yǎng)，獲得D后，常用的培養(yǎng)方法是_和_。29、現有甲、乙兩個煙草品種(2n=48)，其基因型分別為aaBB和AAbb，這兩對基因位于非同源染色體上，且在光照強度大于800勒克斯時，都不能生長，這是由于它們中的一對隱性純合基因(aa或bb)作用的結果。取甲乙兩品種的花粉分別培養(yǎng)成植株，將它們的葉肉細胞制成原生質體，并將兩者相混，使之融合，誘導產生細胞團。然后，放到大于800勒克斯光照下培養(yǎng)，結果有的細胞團不能分化，有的能分化發(fā)育成植株。請回答下列問題：(1)甲、乙兩煙草品種花粉的基因型分別為_和_。(2)將葉肉細胞制成原生質體時，使用_破除細胞壁。(3)在細胞融合技術中，常用的促融劑是_。(4)細胞融合后誘導產生的細胞團叫_。(5)在大于800勒克斯光照下培養(yǎng)，有_種細胞團不能分化；能分化的細胞團是由_的原生質體融合來的(這里只考慮2個原生質體的相互融合)。由核細胞團分化發(fā)育成的植株，其染色體數是_，基因型是_。該植株自交后代中，在大于800勒克斯光照下，出現不能生長的植株的概率是_30、下圖是單克隆抗體制備流程階段示意圖。 （1）單克隆抗體制備過程中用到了 、 等動物細胞工程技術。 （2）單克隆抗體與常規(guī)的血清抗體相比，最大的優(yōu)越性是_ 。 （3）動物細胞融合除了采用植物細胞原生質體融合常用的誘導劑外，還可以采用_。 （4）選出的雜交瘤細胞既具備骨髓瘤細胞的_特點，又具備淋巴細胞的_特點。（5）淋巴細胞是由動物體_中的_細胞分化、發(fā)育而來。（6）雜交瘤細胞從培養(yǎng)基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是_。 生物選修3 專題2 細胞工程導學案答案【知識梳理】細胞 分子 細胞 細胞器 （一）植物細胞工程 1. 植物組織培養(yǎng)技術 植物體細胞雜交技術 2. 細胞全能性3. 不同 受精卵 生殖 體 植物 動物 4. （1） 無菌 離體 愈傷組織 叢芽 （2） 全能性 全部遺傳信息 完整個體 （3） 離體 蔗糖 氨基酸 細胞分裂素 生長素 無菌 適宜的溫度 pH （4） 離體 脫 愈傷 再 （5） 轉基因 植物體細胞雜交 （6） 分化 形態(tài)、結構和功能 （7） 體內細胞的基因會選擇性表達出各種蛋白質 （8） 很低 適中 脫分化 再分化 生根 （9） 消毒 徹底滅菌 無菌操作 避光 見光 生芽 生根 換瓶 光照 葉綠素 （10）脫分化和再分化的比較比較內容脫分化再分化過程外植體 愈傷組織 愈傷組織幼苗形成體特點 排列疏松、 高度液泡化的薄壁細胞有根、芽需要條件a.離體b.適宜的營養(yǎng)c.生長素/細胞分裂素的比例適中d.不需光a. 離體b. 適宜的營養(yǎng)c.生長素/細胞分裂素的比例高或 低誘導生根或生芽d. 需光照5.（1）雜種細胞 雜種細胞 （2）酶解法 a. 物理 電激 b. 聚乙二醇(PEG) 脫分化 再分化 （3） 雜種細胞再生出細胞壁 （4） 流動性 全能性 （5） 遠緣雜交不親和 （6） 細胞壁 纖維素酶 果膠酶 原生質體 細胞膜的流動性 （7） AA BB AB 選擇 篩選 （8） 染色體變異 兩親本 6. （1） 遺傳特性 高效快速 分生 莖尖 根尖 胚狀體 不定芽 頂芽 腋芽 人工種皮 人工種皮 胚狀體胚乳 子葉 生物膜 （2） 單倍體 花藥離體培養(yǎng) 性狀分離 穩(wěn)定遺傳 育種年限 突變體 分生 突變 突變 （3） 細胞產物 （二）動物細胞工程 1 動物細胞培養(yǎng) 動物細胞核移植 動物細胞融合 生產單克隆抗體動物細胞培養(yǎng)技術 2. （1） 組織 單個細胞 培養(yǎng)基 生長和繁殖 （2） 胰蛋白酶 膠原蛋白酶 單個細胞 細胞懸液 原代 傳代 （3） 初次培養(yǎng) （4） 細胞貼壁 相互接觸 接觸抑制 （5） 無菌、無毒的環(huán)境 無菌 抗生素 代謝產物積累對細胞自身造成危害 營養(yǎng)： 血清、血漿