1、第二章细胞工程第一节动物细胞培养第二节植物组织培养【考纲考情【考纲考情】最新考纲及要求三年考情(以山东高考卷为例)20142014年20132013年20122012年植物的组织培养无无无动物的细胞培养无T35T35非选择题T35T35非选择题【知识梳理【知识梳理】考点一考点一 动物细胞培养和植物组织培养动物细胞培养和植物组织培养动物细胞培养植物组织培养结果相同分化程度的细胞群与外植体相同的个体关键环节细胞增殖和癌变细胞的脱分化和再分化过程动物细胞培养植物组织培养应用生产生物制品基因工程检测有毒物质植物快速繁殖培育无病毒植株制造人工种子工厂化生产植物产品转基因植物的培养【高考警示【高考警示】(
2、1)(1)植物组织培养和动物细胞培养过程都存在细胞的培养过程，但植物组织培养和动物细胞培养过程都存在细胞的培养过程，但植物细胞可以先分裂再分化，而动物细胞不分化只分裂。植物细胞可以先分裂再分化，而动物细胞不分化只分裂。(2)(2)不同细胞体现全能性能力的大小不同，具体表现为：受精卵不同细胞体现全能性能力的大小不同，具体表现为：受精卵 生殖细胞生殖细胞 体细胞，离体细胞的全能性表达与分化程度呈负相关，体细胞，离体细胞的全能性表达与分化程度呈负相关，但生殖细胞特殊。但生殖细胞特殊。(3)(3)脱分化形成愈伤组织的过程不需要光，再分化过程需要光，因脱分化形成愈伤组织的过程不需要光，再分化过程需要光，
3、因为愈伤组织利用有机营养成分，而试管苗需要进行光合作用以自养。为愈伤组织利用有机营养成分，而试管苗需要进行光合作用以自养。(4)(4)植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素不同，因为培植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素不同，因为培养的目的不同养的目的不同(生根或生芽生根或生芽)。考点二考点二 植物组织培养及应用植物组织培养及应用 1.1.植物组织培养的原理、操作流程及培养条件：植物组织培养的原理、操作流程及培养条件：(1)(1)原理：植物细胞的全能性。原理：植物细胞的全能性。含义：已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。含义：已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。物质基础：生物的
4、每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质基础：生物的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全部基因。物质，都有发育成完整个体所必需的全部基因。在生物体内的细胞不表现出全能性的原因：基因在特定的时间和在生物体内的细胞不表现出全能性的原因：基因在特定的时间和空间条件下选择性表达，分化为不同的组织、器官。空间条件下选择性表达，分化为不同的组织、器官。(2)(2)操作流程：操作流程：(3)(3)培养条件：营养物质培养条件：营养物质(水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸等水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸等)、激素激素(如细胞分裂素、生长素等如细胞分裂素、生长素等)及其他
5、条件及其他条件(无菌、适宜的温度和无菌、适宜的温度和pHpH等等)。2.2.植物组织培养的应用：植物组织培养的应用：(1)(1)植物快速繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。植物快速繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。(2)(2)培育无病毒植株。培育无病毒植株。解决的问题：无性繁殖的作物，感染的病毒在体内逐年积累，产量解决的问题：无性繁殖的作物，感染的病毒在体内逐年积累，产量降低，品质变差。降低，品质变差。解决方法：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可解决方法：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。能不带病毒，从而获得脱毒苗。
6、理论基础：植物分生区附近病毒极少，甚至无病毒。理论基础：植物分生区附近病毒极少，甚至无病毒。成果：采用茎尖组织培养技术，已获得脱毒的马铃薯、草莓、甘成果：采用茎尖组织培养技术，已获得脱毒的马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉等。蔗、菠萝和香蕉等。(3)(3)制造人工种子。制造人工种子。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。等为材料，用人工薄膜包装。解决的问题。解决的问题。a.a.一些植物繁殖周期长，数年后才能结出种子；一些植物繁殖周期长，数年后才能结出种子；b.b.有些作物优良杂种的后代因发生性状分离
7、而丧失其优良特性；有些作物优良杂种的后代因发生性状分离而丧失其优良特性；c.c.常规种子的生产受季节、气候和地域的限制，并且占用大量的土常规种子的生产受季节、气候和地域的限制，并且占用大量的土地。地。(4)(4)生产植物产品。生产植物产品。可以利用植物组织培养技术大量生产某些细胞产物，如蛋白质、脂可以利用植物组织培养技术大量生产某些细胞产物，如蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。肪、糖类、药物、香料、生物碱等。【高考警示【高考警示】(1)(1)利用植物组织培养技术生产细胞产物时，有时只需将外植体培利用植物组织培养技术生产细胞产物时，有时只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤组织中获取产物。养
8、到愈伤组织，从愈伤组织中获取产物。(2)(2)人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。(3)(3)人工种皮中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、人工种皮中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等，以利于胚状体生长发育成幼苗。抗生素、有益菌等，以利于胚状体生长发育成幼苗。类型一类型一 动物细胞工程动物细胞工程【典例【典例1 1】(2015(2015泰安模拟泰安模拟)回答下列有关动物细胞培养的问题：回答下列有关动物细胞培养的问题：(1)(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面在动物细胞培养过程中，当
9、贴壁细胞分裂生长到细胞表面时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的的。此时，瓶壁上形成的细胞层数是。此时，瓶壁上形成的细胞层数是。要。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，常用的酶是需要用酶处理，常用的酶是。(2)(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现的现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中的现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成有些细胞会因遗传物质发生改变而变成细胞，这种细胞细胞，这种细胞的黏着性的黏着性，细
10、胞膜表面蛋白质，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白糖蛋白)的量的量。(3)(3)用某种大分子染料对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，用某种大分子染料对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不染色，原因是而活细胞不染色，原因是 。(4)(4)检查某种有毒物质是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细检查某种有毒物质是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到胞分裂到期的细胞用显微镜进行观察。期的细胞用显微镜进行观察。(5)(5)在细胞培养过程中，通常在在细胞培养过程中，通常在条件下保存细胞。因为在条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中这种条件下，细胞中的活性降低，细胞新陈代谢的速率的活性降低，细胞
11、新陈代谢的速率降低。降低。(6)(6)给患者移植经细胞培养形成的皮肤后，发生了排斥现象，这是给患者移植经细胞培养形成的皮肤后，发生了排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤当作因为机体把移植的皮肤当作进行攻击。进行攻击。【解题指南【解题指南】解答本题需明确：解答本题需明确：(1)(1)动物细胞培养的过程。动物细胞培养的过程。(2)(2)动物细胞培养的培养基成分和培养条件。动物细胞培养的培养基成分和培养条件。【解析【解析】(1)(1)在动物细胞培养过程中，细胞会表现出接触抑制现象，在动物细胞培养过程中，细胞会表现出接触抑制现象，此时是单层细胞。用胰蛋白酶处理可以使贴壁的细胞从瓶壁上分离此时是单层细胞。
12、用胰蛋白酶处理可以使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来。下来。(2)(2)随着细胞传代培养代数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而随着细胞传代培养代数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡的现象，但极少数细胞可以连续增殖，有些细胞出现衰老甚至死亡的现象，但极少数细胞可以连续增殖，有些细胞会因遗传物质改变而变成不死性细胞，这种细胞细胞膜表面糖蛋白会因遗传物质改变而变成不死性细胞，这种细胞细胞膜表面糖蛋白减少，细胞黏着性降低。减少，细胞黏着性降低。(3)(3)由于活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，由于活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，而死细胞的细胞膜丧失了
13、选择透过性，大分子染料能够进入死细胞而死细胞的细胞膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色。内而着色。(4)(4)由于细胞分裂中期染色体形态固定、数目清晰，因此最好选用细由于细胞分裂中期染色体形态固定、数目清晰，因此最好选用细胞分裂到中期的细胞用显微镜观察染色体数目。胞分裂到中期的细胞用显微镜观察染色体数目。(5)(5)由于在冷冻、超低温或液氮条件下，细胞中酶的活性降低，细胞由于在冷冻、超低温或液氮条件下，细胞中酶的活性降低，细胞新陈代谢的速率降低，通常在此条件下保存细胞。新陈代谢的速率降低，通常在此条件下保存细胞。(6)(6)机体把移植的皮肤当作抗原攻击，会发生排斥现象。机体把移
14、植的皮肤当作抗原攻击，会发生排斥现象。答案：答案：(1)(1)相互接触接触抑制单层相互接触接触抑制单层(或一层或一层)胰蛋白酶胰蛋白酶(2)(2)衰老甚至死亡不死性降低减少衰老甚至死亡不死性降低减少(3)(3)活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，故活细胞不能着色故活细胞不能着色(或死细胞的膜丧失了选择透过性，大分子染料或死细胞的膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色能够进入死细胞内而着色)(4)(4)中中(5)(5)冷冻冷冻(或超低温、液氮或超低温、液氮)酶酶(6)(6)抗原抗原【加固训练【加固训练】狂犬病病
15、毒的核酸是狂犬病病毒的核酸是RNARNA，G G蛋白和蛋白和N N蛋白是狂犬病病毒蛋白是狂犬病病毒的主要抗原，它们刺激人体后可诱导人体产生相应的抗体和细胞免的主要抗原，它们刺激人体后可诱导人体产生相应的抗体和细胞免疫反应。下图表示用生物工程制备抗狂犬病病毒单克隆抗体的过程。疫反应。下图表示用生物工程制备抗狂犬病病毒单克隆抗体的过程。请回答下列问题。请回答下列问题。(1)(1)制备该单克隆抗体的技术属于生物技术的制备该单克隆抗体的技术属于生物技术的_工程。图工程。图中细胞中细胞1 1是小鼠体内注入是小鼠体内注入_后而获得的后而获得的_细细胞，细胞胞，细胞2 2为为_细胞。细胞细胞。细胞1 1具有
16、产生具有产生_的功能，细胞的功能，细胞2 2的突出特点是的突出特点是_。诱导细胞。诱导细胞1 1和和2 2融融合的诱导剂通常是合的诱导剂通常是_或聚乙二醇。或聚乙二醇。(2)(2)乙培养基用来将细胞乙培养基用来将细胞3 3从细胞从细胞1 1和细胞和细胞2 2中筛选出来，则乙培养基中筛选出来，则乙培养基属于属于_培养基。培养基。(3)(3)若细胞若细胞1 1基因型为基因型为HHHH，细胞，细胞2 2基因型为基因型为SSSS，则细胞，则细胞3 3的基因型应该的基因型应该是是_。在两两融合后的众多细胞中，基因的组合类型还。在两两融合后的众多细胞中，基因的组合类型还可能有可能有_。(4)(4)单克隆抗
17、体与抗癌药物结合可制成单克隆抗体与抗癌药物结合可制成“药物导弹药物导弹”，可明显减少，可明显减少用药量，原因是用药量，原因是_。【解析【解析】B B淋巴细胞能够产生特异性抗体，但不能在体外大量增殖，淋巴细胞能够产生特异性抗体，但不能在体外大量增殖，骨髓瘤细胞能够无限增殖但不能产生抗体，二者融合成的杂交瘤细骨髓瘤细胞能够无限增殖但不能产生抗体，二者融合成的杂交瘤细胞不仅能够在体外大量增殖，而且能够产生与相应的抗原进行特异胞不仅能够在体外大量增殖，而且能够产生与相应的抗原进行特异性结合的抗体。通过特定的选择培养基可将杂交瘤细胞筛选出来，性结合的抗体。通过特定的选择培养基可将杂交瘤细胞筛选出来，进行
18、克隆化培养，便可大量制备单克隆抗体。单克隆抗体可携带抗进行克隆化培养，便可大量制备单克隆抗体。单克隆抗体可携带抗癌药物准确地作用于癌细胞，因此可减少用药的剂量。癌药物准确地作用于癌细胞，因此可减少用药的剂量。答案：答案：(1)(1)细胞狂犬病病毒细胞狂犬病病毒(G(G蛋白抗原或蛋白抗原或N N蛋白抗原蛋白抗原)B B淋巴骨髓瘤特异性抗体能够无限增殖灭活的病毒淋巴骨髓瘤特异性抗体能够无限增殖灭活的病毒(2)(2)选择选择(3)HHSS(3)HHSSHHHHHHHH、SSSSSSSS(4)(4)单克隆抗体能够与癌细胞特异性结合单克隆抗体能够与癌细胞特异性结合类型二类型二 植物组织培养植物组织培养【
19、典例【典例2 2】(2015(2015济南模拟济南模拟)人工种子是人们模仿天然种子的结构人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体，它能像种子一样萌发生长，长成植物。人制造出来的生命有机体，它能像种子一样萌发生长，长成植物。人工种子的核心部件是一个被外层物包埋的具有类似于胚功能的胚状工种子的核心部件是一个被外层物包埋的具有类似于胚功能的胚状体。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的体。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的“人人工种子工种子”。(1)(1)人工种子依据的原理是人工种子依据的原理是_，培育，培育胚状体利用了胚状体利用了_技术。技术。(2)(2)如
20、果外植体是植物的茎尖，通过如果外植体是植物的茎尖，通过的处理可使细胞彼此分离，的处理可使细胞彼此分离，过程中可加入过程中可加入()A.A.蛋白酶蛋白酶 B.B.淀粉酶淀粉酶C.C.果胶酶果胶酶D.D.胰蛋白酶胰蛋白酶(3)(3)过程表示脱分化过程，其实质是过程表示脱分化过程，其实质是_；表表示再分化过程，其实质是示再分化过程，其实质是_。(4)(4)由人工种子萌发成的植株是否可育？由人工种子萌发成的植株是否可育？_。【解析【解析】(1)(1)人工种子能发育成完整植株，说明其细胞内含有个体发人工种子能发育成完整植株，说明其细胞内含有个体发育所需要的全部遗传物质，因此依据的原理是细胞的全能性，人工
21、种育所需要的全部遗传物质，因此依据的原理是细胞的全能性，人工种子是经过植物组织培养技术得到的。子是经过植物组织培养技术得到的。(2)(2)使植物细胞彼此分离可以使用果胶酶，因为植物细胞壁的主要成使植物细胞彼此分离可以使用果胶酶，因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。分是纤维素和果胶。(3)(3)脱分化的实质是使细胞恢复分裂能力，而再分化的实质是基因的脱分化的实质是使细胞恢复分裂能力，而再分化的实质是基因的选择性表达。选择性表达。(4)(4)人工种子是否可育取决于培育胚状体所用的材料。人工种子是否可育取决于培育胚状体所用的材料。答案：答案：(1)(1)植物细胞的全能性植物组织培养植物细胞的全能
22、性植物组织培养(2)C(2)C(3)(3)使细胞恢复分裂能力基因的选择性表达使细胞恢复分裂能力基因的选择性表达(4)(4)不一定不一定【延伸探究【延伸探究】(1)(1)如果经过如果经过过程得到的细胞的基因型为过程得到的细胞的基因型为DdTtDdTt，经图示过程得到的，经图示过程得到的人工种子是否可育？为什么？人工种子是否可育？为什么？提示：提示：可育。若经过可育。若经过过程得到的细胞的基因型为过程得到的细胞的基因型为DdTtDdTt，则胚状体的，则胚状体的基因型为基因型为DdTtDdTt，属于二倍体，因此可育。，属于二倍体，因此可育。(2)(2)若图中植物体的基因型为若图中植物体的基因型为Dd
23、TtDdTt，利用花药离体培养得到的，利用花药离体培养得到的“花粉花粉胚胚”长成的植株可育吗？为什么？长成的植株可育吗？为什么？提示：提示：不可育。若植物体的基因型为不可育。若植物体的基因型为DdTtDdTt，利用花药离体培养得到的，利用花药离体培养得到的“花粉胚花粉胚”长成的植株的基因型为长成的植株的基因型为DTDT、DtDt、dTdT、dtdt，均属于单倍体，均属于单倍体，因此不可育。因此不可育。【加固训练【加固训练】通过植物组织培养技术，可以快速繁殖、培育无病毒的通过植物组织培养技术，可以快速繁殖、培育无病毒的植物。培养过程如下：植物。培养过程如下：(1)(1)紫草细胞中提取的紫草素是制
24、造治疗烫伤和割伤的药物以及染料紫草细胞中提取的紫草素是制造治疗烫伤和割伤的药物以及染料和化妆品的原料。若要从大量培养的紫草愈伤组织中提取紫草素，不和化妆品的原料。若要从大量培养的紫草愈伤组织中提取紫草素，不再需要经过再需要经过_过程，且哪项条件是不需要的？过程，且哪项条件是不需要的？_。A.A.消毒灭菌消毒灭菌 B.B.适宜温度适宜温度C.C.充足光照充足光照 D.D.适宜养料和激素适宜养料和激素(2)(2)用植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力用植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状体结构，若包裹上人造种皮，制成人工种子，可以解决有些作的胚状体结构，若
25、包裹上人造种皮，制成人工种子，可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。图中的物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。图中的相当于种相当于种子结构中的子结构中的_，主要作用是，主要作用是_。(3)(3)为了有利于幼苗茁壮成长，提高农作物产量，请设计两种对人工为了有利于幼苗茁壮成长，提高农作物产量，请设计两种对人工种子处理的方法。种子处理的方法。【解析【解析】(1)(1)植物组织培养利用细胞的全能性，在离体的情况下通过植物组织培养利用细胞的全能性，在离体的情况下通过脱分化形成愈伤组织，通过愈伤组织生产药物。因此不再需要经过再脱分化形成愈伤组织，通过愈伤组织生产药物。因此不再需
26、要经过再分化过程，由于愈伤组织无叶绿体的形成，因此不需要光照。分化过程，由于愈伤组织无叶绿体的形成，因此不需要光照。(2)(2)图中的图中的相当于种子结构中的胚乳，主要作用是提供胚状体发育相当于种子结构中的胚乳，主要作用是提供胚状体发育所需的营养。所需的营养。(3)(3)在人工胚乳中添加固氮细菌、防病虫农药、除草剂和植物在人工胚乳中添加固氮细菌、防病虫农药、除草剂和植物激素类似物等有利于幼苗茁壮成长，提高农作物产量。激素类似物等有利于幼苗茁壮成长，提高农作物产量。答案：答案：(1)(1)再分化再分化C C(2)(2)胚乳提供胚状体发育所需的营养胚乳提供胚状体发育所需的营养(3)(3)在人工胚乳
27、中添加固氮细菌、防病虫农药、除草剂和植物激素类在人工胚乳中添加固氮细菌、防病虫农药、除草剂和植物激素类似物等。似物等。(答对两项即可答对两项即可)【延伸探究【延伸探究】(1)(1)若图解中离体的细胞来自花粉，那么获得的植物体有什么特点？若图解中离体的细胞来自花粉，那么获得的植物体有什么特点？提示：提示：高度不育。花粉离体培养获得的是单倍体，单倍体高度不育。高度不育。花粉离体培养获得的是单倍体，单倍体高度不育。(2)(2)两过程涉及的细胞分裂方式是哪种？两过程涉及的细胞分裂方式是哪种？提示：提示：有丝分裂。有丝分裂。过程是脱分化过程，过程是脱分化过程，过程是再分化过程，它们过程是再分化过程，它们都涉及有丝分裂。都涉及有丝分裂。
