2018-2019學年高中生物 專題2 細胞工程總結(jié)提升學案 新人教版選修3.doc

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專題2 細胞工程 總結(jié)提升 知識建網(wǎng) 要語必背 1．植物組織培養(yǎng)技術(shù)、植物體細胞雜交技術(shù)的理論基礎都有細胞的全能性，后者還有細胞膜的流動性；動物細胞核移植技術(shù)的原理是動物細胞核的全能性。 2．人工誘導原生質(zhì)體融合的方法有物理法(離心、振動、電激)和化學法(聚乙二醇處理)，而動物細胞融合還可以用滅活的病毒誘導。 3．植物分生區(qū)附近(如莖尖)的病毒極少，甚至無病毒，因此用分生區(qū)組織進行組織培養(yǎng)，再生的植株就不會或極少感染病毒。 4．動物細胞培養(yǎng)一般選用胚胎或幼齡動物的組織，細胞在培養(yǎng)過程中會出現(xiàn)細胞貼壁(生長)和接觸抑制的現(xiàn)象。培養(yǎng)的條件包括：無菌、無毒的環(huán)境，適宜的營養(yǎng)、溫度和pH及氣體環(huán)境。 5．雜交瘤細胞是由經(jīng)免疫的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合而成的，具有既能無限增殖又能產(chǎn)生專一抗體的能力。 6．制備單克隆抗體過程中第一次篩選是為了獲得雜交瘤細胞，第二次篩選是為了獲得能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞。 7．單克隆抗體最主要的優(yōu)點是特異性強、靈敏度高，并可大量制備。主要用途有：作為診斷試劑、用于治療疾病和運載藥物。 一、植物組織培養(yǎng)和花藥離體培養(yǎng)技術(shù)的比較及植物激素在組織培養(yǎng)中的作用 1．植物組織培養(yǎng)技術(shù)和花藥離體培養(yǎng)技術(shù)的比較 比較項目 植物組織培養(yǎng)技術(shù) 花藥離體培養(yǎng)技術(shù) 選材 體細胞 生殖細胞(精子) 生殖方式 無性生殖 有性生殖 相同點 植物細胞全能性；外植體→愈傷組織→叢芽→生根→移栽；無菌技術(shù)；接種等 2.植物激素在組織培養(yǎng)過程中的重要作用 生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素，其作用及特點如下表： 激素使用 實驗結(jié)果 使用順序 先使用生長素，后使用細胞分裂素 有利于細胞分裂，但細胞不分化 先使用細胞分裂素，后使用生長素 細胞既分裂也分化 生長素與細胞分裂素同時使用 分化頻率提高 生長素用量與細胞分裂素用量的比例 該比值高時 有利于根的分化，抑制芽的形成 該比值低時 有利于芽的分化，抑制根的形成 該比值適中時 促進愈傷組織的形成 例1　請回答下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)的問題： (1)用于植物組織培養(yǎng)的植物材料稱為________。 (2)組織培養(yǎng)中的細胞，從分化狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只癄顟B(tài)的過程稱為______________。 (3)在再分化階段所用的培養(yǎng)基中，含有植物激素X和植物激素Y。逐漸改變培養(yǎng)基中這兩種植物激素的濃度比，未分化細胞群的變化情況如圖所示。據(jù)圖指出兩種激素的不同濃度比與形成芽、根、愈傷組織的關(guān)系。 ①當植物激素X與植物激素Y的濃度比等于1時，__________________________________。 ②當植物激素X與植物激素Y的濃度比大于1時，__________________________________。 ③當植物激素X與植物激素Y的濃度比小于1時，__________________________________。 (4)生產(chǎn)上用試管苗保存植物的優(yōu)良性狀，其原因是__________________。 答案　(1)外植體　(2)脫分化(或去分化)　(3)①未分化細胞群經(jīng)分裂形成愈傷組織?、谖捶只毎悍只纬裳俊、畚捶只毎悍只纬筛?4)組織培養(yǎng)形成試管苗的過程屬于無性繁殖，后代不發(fā)生性狀分離 解析　(1)植物組織培養(yǎng)的材料叫外植體。(2)植物組織培養(yǎng)的核心過程是脫分化與再分化，脫分化指由分化狀態(tài)變?yōu)槲捶只癄顟B(tài)，再分化指由未分化狀態(tài)變?yōu)榉只癄顟B(tài)。(3)仔細分析所給示意圖，可知植物激素X與植物激素Y濃度比為1時，利于愈傷組織的形成；大于1時利于細胞群分化出芽；小于1時利于細胞群分化出根。(4)植物組織培養(yǎng)是一種無性繁殖技術(shù)，有利于保持親本的優(yōu)良性狀。 二、單克隆抗體制備的關(guān)鍵思路及篩選原因 1．關(guān)鍵思路及操作依據(jù) (1)關(guān)鍵思路 ①克隆單一的B淋巴細胞，形成細胞群。 ②將B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合，獲得雜交瘤細胞。 (2)用B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合的原因 ①每一個B淋巴細胞只能分泌一種特異性抗體；不同種類的B淋巴細胞分泌的抗體不同。 ②B淋巴細胞在體外培養(yǎng)時不能無限增殖；骨髓瘤細胞能夠無限增殖。 2．單克隆抗體制備過程中的篩選及原因 (1)第一次篩選是在B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合之后，因為有三種融合情況(只考慮細胞兩兩融合)：B淋巴細胞與B淋巴細胞融合、骨髓瘤細胞與骨髓瘤細胞融合、B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合，而只有B淋巴細胞與骨髓瘤細胞的融合細胞才是需要的雜種細胞。 (2)第二次篩選需先在多孔培養(yǎng)皿上培養(yǎng)，在每個孔只有一個雜交瘤細胞的情況下開始培養(yǎng)，然后再篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的細胞群。由于該細胞群是由單個雜交瘤細胞克隆來的，所以產(chǎn)生的抗體一定是化學性質(zhì)單一、特異性強的單克隆抗體。 特別提醒　上述B淋巴細胞為經(jīng)過免疫的B淋巴細胞。 例2　1975年科學家首次利用B淋巴細胞雜交瘤技術(shù)制備出單克隆抗體。請據(jù)圖回答下列問題： (1)病原體注入小鼠體內(nèi)后，要經(jīng)過________細胞處理后，才能被免疫細胞識別。 (2)制備單克隆抗體所用的B淋巴細胞一般從脾中采集，然后以_________________作誘導劑，使B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合。通過篩選和克隆培養(yǎng)，獲得的雜交瘤細胞具有__________________________________________的特點。 (3)單克隆抗體的特點是______________________________________________。 根據(jù)圖示寫出應用雜交瘤技術(shù)獲得單克隆抗體的兩種主要方法__________________。 答案　(1)吞噬　(2)滅活的病毒或聚乙二醇　既能產(chǎn)生特異性抗體，又能無限增殖　(3)特異性強，純度高、并可大量制備(或?qū)Ｒ恍詮?、靈敏度高)　體外培養(yǎng)法和動物體內(nèi)培養(yǎng)法 解析　滅活的病毒和聚乙二醇均可誘導動物細胞融合；雜交瘤細胞同時具有兩個親代細胞的遺傳特性；可以在體外培養(yǎng)也可以在體內(nèi)培養(yǎng)雜交瘤細胞獲得單克隆抗體。 1．關(guān)于影響植物組織培養(yǎng)的因素，下列說法正確的是(　　) A．不同植物組織培養(yǎng)的難易程度不同，同一種植物材料培養(yǎng)的難易程度相同 B．在植物組織培養(yǎng)中，培養(yǎng)基中必須添加植物激素 C．植物激素中生長素和細胞分裂素的作用是相互獨立的 D．pH、溫度、光照條件等對植物組織培養(yǎng)特別重要 答案　D 解析　不同植物組織培養(yǎng)的難易程度不同，同一種植物材料也會因年齡、保存時間的長短等導致培養(yǎng)的難易程度不同；在植物組織培養(yǎng)中，培養(yǎng)基中常常要添加植物激素，但不是都必須添加植物激素，如菊花莖段組織培養(yǎng)比較容易，不必添加植物激素；各種植物激素的作用是相互聯(lián)系的，而不是相互獨立的。 2．為了培育菊花新品種，科學家利用二倍體野生夏菊和六倍體栽培秋菊進行雜交，培育過程如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．d植株含有夏菊和秋菊的遺傳物質(zhì) B．與②過程有關(guān)的細胞器只有高爾基體比較活躍 C．①過程常選擇酶解法去壁，一般在低滲溶液中進行 D．野生夏菊和栽培秋菊自然雜交后是四倍體，屬于同一物種 答案　A 解析　d植株含有野生夏菊和栽培秋菊的遺傳物質(zhì)，A正確；②過程是雜種細胞形成細胞壁，有關(guān)的細胞器有高爾基體、線粒體等，B錯誤；①過程為去除細胞壁的過程，植物體細胞雜交的實質(zhì)是植物原生質(zhì)體的融合，所以在融合前需要使用酶解法(纖維素酶和果膠酶)去除植物細胞的細胞壁，獲得植物的原生質(zhì)體，此操作一般在等滲溶液中進行，如在低滲溶液中進行，則去掉細胞壁的原生質(zhì)體會因吸水而漲破，C錯誤；野生夏菊和栽培秋菊自然條件下不能雜交，存在生殖隔離，屬于不同物種，D錯誤。 3．下列生物技術(shù)不屬于細胞工程領域的是(　　) A．植物組織培養(yǎng)技術(shù) B．轉(zhuǎn)基因技術(shù) C．克隆技術(shù) D．植物體細胞雜交技術(shù) 答案　B 解析　細胞工程是在細胞水平或細胞器水平上進行的操作。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的操作對象為基因，即DNA分子水平上的操作技術(shù)，屬于基因工程。 4．用甘薯的莖尖分生組織離體培養(yǎng)，可快速繁殖脫毒的種苗。下列說法不正確的是(　　) A．該過程依據(jù)的主要原理是植物細胞的全能性 B．形成脫毒的種苗只經(jīng)過細胞分裂，沒有細胞分化的發(fā)生 C．顯微鏡下觀察處于細胞周期中的細胞，在多數(shù)細胞中看不到染色體 D．甘薯的莖尖細胞中含有甘薯的全套遺傳物質(zhì) 答案　B 解析　植物組織培養(yǎng)的原理是植物細胞的全能性，A正確；該過程中細胞都通過有絲分裂方式增殖，由莖尖分生組織到脫毒苗經(jīng)過植物組織培養(yǎng)，要發(fā)生細胞分化過程，B錯誤；細胞周期包括分裂間期和分裂期，其中分裂間期所占的時間長，因此顯微鏡下觀察細胞周期中的細胞，絕大多數(shù)細胞處于分裂間期，看不到染色體，C正確；甘薯的莖尖細胞是由受精卵有絲分裂形成的，含有甘薯的全套遺傳物質(zhì)，D正確。 5．實驗小鼠皮膚細胞培養(yǎng)(非克隆培養(yǎng))的基本過程如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　) A．甲過程需要對實驗小鼠進行消毒 B．乙過程對皮膚組織可用胰蛋白酶處理 C．丙過程得到的細胞大多具有異倍體核型 D．丁過程得到的細胞具有異質(zhì)性 答案　C 解析　動物細胞培養(yǎng)需要無菌無毒的環(huán)境，甲過程是指從實驗小鼠身上取下皮膚組織，該過程需要對小鼠進行消毒處理，A項正確；乙過程表示將得到的皮膚組織分散成單個細胞制備成細胞懸液，可用胰蛋白酶或膠原蛋白酶進行處理，B項正確；丙過程表示原代培養(yǎng)，此時的細胞仍能保持正常的二倍體核型，C項錯誤；丁過程表示傳代培養(yǎng)，少部分細胞會克服細胞壽命的自然極限，獲得不死性，這些細胞已經(jīng)發(fā)生突變，正在朝著等同于癌細胞的方向發(fā)展，D項正確。 6．美國得克薩斯州科學家培育出世界上第一只克隆貓，這只小貓毛色花白，看上去完全不像生養(yǎng)它的花斑貓媽媽，也不完全像為它提供細胞核的基因貓媽媽。對該克隆貓毛色的解釋合理的選項是(　　) ①基因重組所造成的結(jié)果?、谔峁┞鸭毎拇曝埣毎|(zhì)基因表達的結(jié)果　③表現(xiàn)型是基因型與環(huán)境共同作用的結(jié)果?、苌B(yǎng)它的花斑貓媽媽的基因表達的結(jié)果 A．① B．②③ C．②③④ D．①②③④ 答案　B 解析?、偌毎艘浦矝]有發(fā)生基因重組，因而不是基因重組所造成的結(jié)果，錯誤；②由于動物細胞的細胞質(zhì)中的線粒體內(nèi)含有少量的遺傳物質(zhì)DNA，所以提供卵細胞的雌貓細胞質(zhì)基因能表達出性狀，正確；③基因的表達受環(huán)境因素的影響，所以表現(xiàn)型是基因型與環(huán)境共同作用的結(jié)果，正確；④生養(yǎng)它的花斑貓媽媽與小貓之間只有營養(yǎng)物質(zhì)的交換，沒有基因的交流，錯誤。因此對該克隆貓毛色的解釋合理的是②③，選B。 7．獲得大量單克隆抗體必須用單個的B淋巴細胞進行無性繁殖，形成細胞群。其原因是(　　) A．在體外培養(yǎng)條件下B淋巴細胞可以無限增殖 B．每一個B淋巴細胞都參與特異性免疫反應 C．單個的B淋巴細胞產(chǎn)生抗體的能力強 D．在動物體內(nèi)B淋巴細胞可產(chǎn)生多達百萬種以上的抗體，而每一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體 答案　D 解析　在動物發(fā)生免疫反應的過程中，體內(nèi)的B淋巴細胞可以產(chǎn)生多達百萬種以上的特異性抗體，但是每一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體。因此，要想獲得大量的單一抗體，必須用單個的B淋巴細胞進行無性繁殖，也就是通過克隆形成細胞群，這樣的細胞群就有可能產(chǎn)生出化學性質(zhì)單一、特異性強的抗體——單克隆抗體。 8．核苷酸合成有兩個途徑，物質(zhì)A可以阻斷其中的全合成途徑(如下圖)。正常細胞內(nèi)含有補救合成途徑所必需的轉(zhuǎn)化酶和激酶，制備單克隆抗體時選用的骨髓瘤細胞中缺乏轉(zhuǎn)化酶?，F(xiàn)用加入H、A、T三種物質(zhì)的“HAT培養(yǎng)基”來篩選特定的雜交瘤細胞。關(guān)于篩選原理的敘述，正確的是(　　) A．免疫的B淋巴細胞及其互相融合細胞因全合成途徑被A阻斷而在HAT培養(yǎng)基上不能增殖 B．骨髓瘤細胞及其互相融合細胞因無法進行上述兩個途徑而在HAT培養(yǎng)基上不能增殖 C．雜交瘤細胞因為可以進行上述兩個途徑所以能在HAT培養(yǎng)基上大量增殖 D．HAT培養(yǎng)基上篩選出的所有雜交瘤細胞既能大量增殖又能產(chǎn)生高純度的目標抗體 答案　B 解析　免疫的B淋巴細胞及其互相融合細胞均屬于成熟細胞，不能增殖，A錯誤；骨髓瘤細胞及其互相融合細胞缺乏轉(zhuǎn)化酶，又因HAT培養(yǎng)基中的物質(zhì)A阻斷了全合成途徑，所以在HAT培養(yǎng)基上不能增殖，B正確；雜交瘤細胞因為可以進行補救合成途徑，故能夠在HAT培養(yǎng)基上大量增殖，C錯誤；HAT培養(yǎng)基上篩選出的雜交瘤細胞能大量增殖，也能產(chǎn)生抗體，但不一定產(chǎn)生特異性抗體，D錯誤。 9．(2014廣東，29節(jié)選)鐵皮石斛是我國名貴中藥，生物堿是其有效成分之一。應用組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)鐵皮石斛擬原球莖(簡稱PLBs，類似愈傷組織)生產(chǎn)生物堿的實驗流程如下： 在固體培養(yǎng)基上，PLBs的重量、生物堿含量隨增殖培養(yǎng)時間的變化如圖所示，請回答下列問題： (1)選用新生營養(yǎng)芽為外植體的原因是__________________________________________，誘導外植體形成PLBs的過程稱____________。 (2)與黑暗條件下相比，PLBs在光照條件下生長的優(yōu)勢體現(xiàn)在________________________，________________________，________________________。 答案　(1)營養(yǎng)芽細胞分裂能力強，幾乎不含病毒　脫分化 (2)開始增重的時間早　增重持續(xù)的時間長　PLBs增重的量更多 解析　(1)選用新生營養(yǎng)芽為外植體是因為其分裂能力旺盛且?guī)缀醪粩y帶病毒。誘導外植體形成類似愈傷組織的PLBs的過程稱為脫分化。(2)分析曲線圖可知，在光照條件下PLBs開始增重的時間早，增重持續(xù)的時間長，增重的量更多。 10．美國科學家已經(jīng)在實驗室中成功培育出膀胱，并順利移植到7名患者體內(nèi)。這種技術(shù)為那些急需器官移植的患者帶來福音。回答下列問題： (1)科學家從患者的膀胱上取下一小塊活細胞樣本，將其中的肌肉細胞和膀胱上皮細胞分別置于不同的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)。在培養(yǎng)之前，需用____________處理以分散細胞，細胞在培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)過程屬于________代培養(yǎng)。與植物組織培養(yǎng)相比，動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基的主要不同點是含有______________________。 (2)約1周后將培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的細胞放在由膠原質(zhì)制成的支架上繼續(xù)培養(yǎng)，再過7周左右，原先的數(shù)萬個細胞已經(jīng)繁殖到15億個左右，布滿支架，膀胱上皮在內(nèi)，肌肉在外，形成新膀胱。細胞數(shù)目大量增加，其增殖方式是__________，這些細胞形成肌肉和膀胱上皮的過程中要經(jīng)過______________。 (3)醫(yī)生將新膀胱移植到患者膀胱的上面，這樣新器官會繼續(xù)生長并與老器官重組取代老器官中喪失功能的部分。新器官與老器官的重組________(填“是”或“不是”)基因重組；新膀胱移植后，________(填“會”或“不會”)引起免疫排斥反應。 (4)除上述方法外，還可將患者的體細胞核移入去核的________中，利用體細胞____________技術(shù)，形成相應組織、器官用于疾病的治療。 答案　(1)胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)　原　動物血清、血漿　(2)有絲分裂　細胞分化　(3)不是　不會　(4)卵母細胞　細胞核移植 解析　(1)動物細胞培養(yǎng)之前要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理，動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基與植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基，含有的營養(yǎng)成分的主要不同點是前者含有動物血清。(2)動物細胞培養(yǎng)涉及的是細胞的有絲分裂。這些細胞形成肌肉和膀胱上皮的過程中要經(jīng)過細胞分化。(3)新器官與老器官的遺傳物質(zhì)相同，因此新器官與老器官的重組不屬于基因重組。新老器官具有相同的蛋白質(zhì)等物質(zhì)，因此新膀胱移植后，不會成為抗原。(4)除上述方法外，還可采用體細胞核移植的方法形成相應的組織、器官，即將患者的體細胞核移入去核的卵母細胞中形成重組細胞，進一步培育形成相應的組織、器官。