1、第第3737讲细胞工程讲细胞工程-2-3-必备知识核心素养关键能力植物细胞工程1.细胞工程的概念遗传物质-4-必备知识核心素养关键能力2.细胞的全能性(1)含义:具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有的潜能。(2)物质基础:细胞内含有本物种全部的。(3)植物细胞全能性表达的条件:具有完整的细胞结构,处于状态,提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。(4)体内细胞不表达全能性的原因:基因在特定的时间和空间条件下,形成不同的组织、器官。发育成完整生物体遗传信息离体选择性表达-5-必备知识核心素养关键能力3.植物组织培养技术(1)原理:植物细胞具有。(2)过程全能性脱分化再分化人工种子-6-
2、必备知识核心素养关键能力4.植物体细胞杂交技术(1)概念:将的植物体细胞,在一定条件下融合成,并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。(2)操作流程植物细胞A、B融合的原生质体 不同种纤维素酶和果胶酶杂种细胞原生质体物理聚乙二醇(PEG)细胞壁-7-必备知识核心素养关键能力5.植物细胞工程的实际应用(2)作物新品种的培育:单倍体育种、的利用。(3)细胞产物的工厂化生产:培养到阶段。遗传特性分生区胚状体、不定芽、顶芽和腋芽突变体愈伤组织-8-必备知识核心素养关键能力正误判断(1)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞的全能性。()(2)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性。()(3)在
3、诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中,不会发生细胞的增殖和分化。()(4)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的。()(5)经植物组织培养得到的胚状体用人工薄膜包装后可得到人工种子。()(6)用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性。()(7)再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志。()(8)培养草莓脱毒苗所采用的主要技术是细胞杂交。()-9-必备知识核心素养关键能力探究1植物组织培养(科学思维)回答细胞分化、脱分化和再分化过程的相关问题。(1)脱分化形成的愈伤组织细胞与正常体细胞相比,前者在结构上的特点是。(2)脱分化和再分化是否都需要光照?(3)利用紫草细胞脱分化形成的愈伤组织
4、细胞进行培养提取紫草素,与常规的从植物体内提取具有的明显优点是 。(至少答出三点)(4)从分化、脱分化和再分化的结果看,它们的实质都是 。-10-必备知识核心素养关键能力提示:(1)高度液泡化、无定形、细胞壁薄(2)脱分化不需要光照,再分化需要光照。(3)可以克服地理、气候等植物生长环境条件的限制;实现工业化、自动化生产;产量大、纯度高(4)基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果-11-必备知识核心素养关键能力探究2植物体细胞杂交技术(科学思维)以下为植物体细胞杂交技术流程图,其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞,所含有的染色体组分别是AA和BB。据图分析回答问题。(1)植物体细胞杂交依
5、据的生物学原理是什么?(2)过程发生的化学变化是什么?在采用化学法进行过程时,一般是用什么作为诱导剂?提示:细胞膜的流动性、植物细胞的全能性。提示:纤维素和果胶发生水解。聚乙二醇(PEG)。-12-必备知识核心素养关键能力(3)将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养,再经过和,c的细胞类型有哪几种?(若融合,只考虑两两融合)(4)植物体细胞杂交与自然状况下的生殖细胞杂交相比,前者的主要意义是什么?(5)若杂种细胞c培育成的植株为四倍体,则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于几倍体植株?提示:AABB、AAAA、BBBB、AA、BB。提示:克服了不同生物远缘杂交的障碍(扩大了可用于杂交的亲
6、本基因组合的范围)。提示:单倍体植株。-13-必备知识核心素养关键能力(6)通过植物体细胞杂交形成的杂交植株是否一定可育?(7)植物组织培养与植物体细胞杂交在依据的原理、技术操作等方面有何不同?提示:是否可育看同源染色体能否正常联会。若植物体细胞杂交过程得到的杂种植物存在同源染色体,能正常联会,则可育。提示:前者依据的原理为细胞的全能性;后者依据的原理,除细胞的全能性外,还有细胞膜的结构特性,即细胞膜具有一定的流动性。前者操作技术主要为脱分化、再分化等;后者的操作技术除脱分化、再分化外,还要用酶解法去除细胞壁,用一定的方法诱导原生质体融合。-14-必备知识核心素养关键能力考向1植物组织培养过程
7、的分析1.(2019全国)培养胡萝卜根组织可获得试管苗,获得试管苗的过程如图所示。-15-必备知识核心素养关键能力回答下列问题。(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株,这是因为植物细胞具有。(2)步骤切取的组织块中要带有形成层,原因是。(3)从步骤到步骤需要更换新的培养基,其原因是。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的过程,最终可形成试管苗。(4)步骤要进行照光培养,其作用是。(5)经组织培养得到的植株,一般可保持原品种的,这种繁殖方式属于繁殖。-16-必备知识核心素养关键能力答案:(1)全能性(或答:形成完整植株所需的全部基因)(2)形成层容易诱导形
8、成愈伤组织(3)诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同分化(或答:再分化)(4)诱导叶绿素的形成,使试管苗能够进行光合作用(5)遗传特性无性-17-必备知识核心素养关键能力解析:本题以植物组织培养为依托,主要考查处理实验材料与分析实验的能力。(1)高度分化的植物细胞具有形成该物种完整植株的全部基因,具有发育成完整植株的潜能,即具有全能性,因此用分化的植物细胞可以培养成完整的植株。(2)形成层细胞分化程度低,容易诱导形成愈伤组织,因此步骤切取的组织块中要带有形成层。(3)步骤为诱导形成愈伤组织,步骤为诱导愈伤组织形成试管苗,形成不同组织、器官所需的植物激素
9、的比例不同,且随培养时间的增加,培养基中营养物质不断减少,有害代谢产物逐渐积累,会抑制植物的生长,因此需要更换培养基。-18-必备知识核心素养关键能力(4)形成试管苗后,叶片的形成使植物具备了进行光合作用的条件,而叶片中叶绿素的形成需要光,因此要将试管苗在光下培养。(5)植物组织培养过程中细胞进行有丝分裂和再分化,能够保持原品种的遗传特性。植物组织培养没有经过两性生殖细胞的融合,这种繁殖方式属于无性繁殖。-19-必备知识核心素养关键能力【归纳总结】(1)植物组织培养中生长素和细胞分裂素的不同比值的作用效果(2)植物组织培养中光照的使用脱分化阶段不需要给予光照,再分化阶段需要给予光照,以利于叶绿
10、素的形成。-20-必备知识核心素养关键能力考向2植物体细胞杂交过程2.(2019江苏扬州中学高二期末)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。利用相关工程技术可以获得抗黑腐病杂种黑芥花椰菜植株。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化,并丧失再生能力,再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合,流程如下图。据图回答下列相关问题。-21-必备知识核心素养关键能力(1)该过程用到的细胞工程技术有、。(2)过程所需的酶是,过程中PEG的作用是,经过操作后,需筛选出融合的杂种细胞,显微镜下观察融合的活细胞中有黑芥叶肉细胞的(填写细胞器名称)
11、存在可作为初步筛选杂种细胞的标志。(3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的来维持原生质体的形态和活性。原生质体经过细胞壁再生,进而脱分化形成。(4)若分析再生植株的染色体变异类型,应剪取再生植株和双亲植株的根尖,制成装片,在显微镜下观察并比较染色体的。将杂种植株栽培在含有的环境中,可筛选出具有高抗性的杂种植株。-22-必备知识核心素养关键能力答案:(1)植物组织培养植物体细胞杂交(2)纤维素酶(纤维素酶和果胶酶)促进(或诱导)原生质体的融合叶绿体(3)渗透压愈伤组织(4)形态和数目黑腐病菌解析:(1)图中培育抗黑腐病杂种黑芥花椰菜植株的过程中,经过了植物原生质体的融合,经过了
12、脱分化、再分化等过程,故用到了植物体细胞杂交和植物组织培养。(2)过程去壁用纤维素酶和果胶酶,过程中PEG可以诱导原生质体融合,经过原生质体融合后,需要筛选出融合的杂种细胞,可以通过观察杂种细胞是否含有黑芥叶肉细胞的绿色的叶绿体来进行判断。-23-必备知识核心素养关键能力(3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压来维持原生质体的形态和活性,以避免原生质体的失水或吸水。原生质体再生细胞壁后,经过脱分化形成愈伤组织,再经过再分化形成杂种植株。(4)若分析再生植株的染色体变异类型(包括结构变异和数目变异),应剪取再生植株和双亲植株的根尖,制成装片,在显微镜下观察并比较染色体的形
13、态和数目。将杂种植株栽培在含有黑腐病菌的环境中,只有具有抗性的植株才能够存活。-24-必备知识核心素养关键能力【归纳总结】1.植物体细胞杂交过程中杂种细胞的类型及检测方法(1)诱导产生的细胞类型(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B)未融合的细胞:A和B。两两融合的细胞:AA、BB和AB。多细胞融合体。(2)检测方法:对诱导产生的细胞进行植物组织培养,然后根据得到的植物性状进行判断。若只表现出一种植物的性状,说明是未融合细胞。若得到的是具有两种亲本性状的植物,说明是杂种植株。-25-必备知识核心素养关键能力若得到的是两种亲本性状的植物,且一种植物的性状得到加强,则可能是多细胞融合体。若得到的
14、是一种植物的性状,且效果得到加强,则是同种细胞融合的结果。2.植物体细胞杂交后的遗传物质分析(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)染色体组染色体组数=两种植物体细胞内染色体组数之和。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。-26-必备知识核心素养关键能力考向3植物细胞工程的综合应用3.(2019河北唐山一模)传统的人工繁殖兰花的方法是分株繁殖和用种子播种,随着科学技术的进步,人们开始采用“组织培养繁殖兰花”。(1)植物组织培养是在和人工控制条件下,将的植物组织、器官、细胞,培养在人工配制的上,诱导其产生、丛芽,最终形成完整植
15、株的过程。(2)兰花的叶肉细胞之所以能培养为新个体,是因为细胞中含有,具有发育成完整个体的潜能,这种潜能叫。-27-必备知识核心素养关键能力(3)有人想到利用植物体细胞杂交技术解决兰花生根速度慢、幼苗生存能力弱的好办法,但操作后得到的“韭菜兰花”,并没有预想中的“繁殖容易,香气浓郁”,可能的原因是 ;培育该杂种植物的过程中,遗传物质的传递(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔遗传规律。-28-必备知识核心素养关键能力答案:(1)无菌离体培养基愈伤组织(2)本物种的全部遗传信息细胞的全能性(3)两个物种之间的基因相互影响,导致某些基因无法正常表达不遵循解析:(1)植物组织培养是在无菌和人工控制条件下,
16、将离体的植物组织、器官、细胞,培养在人工配制的培养基上,诱导其产生愈伤组织、丛芽,最终形成完整植株的过程。(2)兰花的叶肉细胞中含有本物种的全部遗传信息,具有全能性,所以能培养为新个体。(3)因为培育“韭菜兰花”的两个物种之间的基因相互影响,导致某些基因无法正常表达,所以没有预想中的“繁殖容易,香气浓郁”,培育该杂种植物的过程属于无性繁殖,遗传物质的传递不遵循孟德尔遗传规律。-29-必备知识核心素养关键能力动物细胞培养与体细胞克隆1.动物细胞培养(1)动物细胞培养的过程胰蛋白酶 细胞悬液原代培养胰蛋白酶-30-必备知识核心素养关键能力细胞贴壁:悬液中分散的细胞很快就在瓶壁上。接触抑制:细胞数目
17、不断增多,当贴壁细胞分裂生长到时,细胞就会出现的现象。(2)动物细胞培养的条件充足的营养供给:微量元素、无机盐、糖、氨基酸、促生长因子、等。适宜的温度:。适宜的 pH:。无菌、无毒的环境:杀菌消毒,培养过程加一定量的,并定期更换培养液,以便清除代谢产物。贴附表面相互接触 停止分裂增殖血清血浆36.50.5 7.27.495%5%培养液和培养用具抗生素-31-必备知识核心素养关键能力2.动物体细胞核移植(1)过程(2)原理:。(3)结果:。(4)应用:加速家畜进程,促进优良畜群繁育;保护;生产医用蛋白;克隆动物细胞、组织和器官可以作为异种移植的;用于组织器官的。细胞培养去核重组细胞供体物体细胞核
18、具有全能性产生新个体遗传改良濒危物种供体移植-32-必备知识核心素养关键能力教材拾遗(选修3第49页“讨论,2”)用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞,想一想,这是为什么?提示:培养的动物细胞一般当传代至1050代左右时,部分细胞核型可能会发生变化,其细胞遗传物质可能会发生突变,而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此,在体细胞核移植中,为了保证供体细胞正常的遗传基础,通常采用传代10代以内的细胞。-33-必备知识核心素养关键能力正误判断(1)制备肝细胞悬液时先剪碎肝组织,再用胃蛋白酶处理。()(2)肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸。()(3)
19、在25的实验条件下可顺利完成大鼠神经细胞的培养。()(4)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。()(5)克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变。()(6)二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的。()(7)动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞。()-34-必备知识核心素养关键能力(8)克隆动物的性状与供体动物完全相同。()(9)与“多利”羊等克隆哺乳动物相关的技术有胚胎移植、细胞培养和核移植。()(10)用于核移植的供体细胞一般都选用10代以内的培养细胞。()-35-必备知识核心素养关键能力探究1动物细胞培养分析(科学思维)(1)动物细胞体外培养时,通常要在培养基中补充一定浓
20、度的某些物质。下图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。-36-必备知识核心素养关键能力动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用有何不同?动物细胞培养时为什么要加入血清?从该图提供的信息可以获得的正确结论有 。提示:第一次使用胰蛋白酶处理剪碎的组织使之分散成单个细胞,第二次用胰蛋白酶的目的是使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来,分散成单个细胞。提示:因血清和血浆中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质,如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。因此细胞培养时,为保证细胞能顺利生长和繁殖,一般需添加血清、血浆等天然成分。提示:有无血清对正常细胞培养的影响不同;培养基中补充血清有助于正常细胞的培养;培养基中是否
21、补充血清对癌细胞的培养影响不大-37-必备知识核心素养关键能力(2)下图为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线,图中B、E两点表示经筛选、分装后继续培养。据图分析回答下列问题。原代培养和传代培养的分界点是图中哪个点?AB段和DE段繁殖速度缓慢的原因是什么?提示:B点之前的培养称为原代培养,之后的培养称为传代培养。提示:AB段发生了接触抑制;DE段细胞大部分衰老,失去分裂能力。-38-必备知识核心素养关键能力E点后的细胞大多数具有异倍体核型,这样的细胞有什么特点?培养与去核卵母细胞融合的供体细胞一般不会超过10代,原因是什么?提示:能无限增殖。提示:保持细胞正常的二倍体核型。-39-必备知识
22、核心素养关键能力探究2动物体细胞核移植技术分析(科学思维)(1)激活受体细胞常用哪些方法?(2)动物体细胞核移植技术为何选用去核卵(母)细胞?提示:电刺激、用钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等。提示:卵母细胞比较大,易操作;卵(母)细胞细胞质多,营养丰富,含有促进细胞核全能性表达的物质。-40-必备知识核心素养关键能力(3)动物细胞核移植的难度高于胚胎细胞核移植的原因是什么?(4)通过动物体细胞核移植技术获得的克隆动物,其遗传物质是否和供核细胞的遗传物质完全一样?提示:动物胚胎的细胞分化程度低,恢复其全能性相对容易,而动物体细胞分化程度高,恢复其全能性十分困难。提示:不完全一样。细胞核遗传物
23、质一样,但细胞质遗传物质和提供去核卵母细胞的个体几乎完全一样。-41-必备知识核心素养关键能力【解疑释惑】植物组织培养与动物细胞培养的比较-42-必备知识核心素养关键能力-43-必备知识核心素养关键能力考向1动物细胞培养1.(2019宁夏长庆高级中学月考)回答下列有关动物细胞培养的问题。(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时,细胞会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的。此时,瓶壁上形成的细胞是层。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来,需要用酶处理,用到的酶是。(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
24、获得,该种细胞的黏着性,细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量。(3)现用某种大分子染料对细胞进行染色,观察到死细胞被染色,而活细胞不被染色,原因是。-44-必备知识核心素养关键能力(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目,最好选用分裂期的细胞在显微镜下进行观察。(5)在细胞培养过程中,通常在条件下保存细胞。因为在这种条件下,细胞中的活性降低,细胞速率降低。答案:(1)相互接触接触抑制单(或一)胰蛋白酶(2)衰老甚至死亡不死性降低减少(3)活细胞的细胞膜具有选择透过性,大分子染料不能进入活细胞内(或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)(4)中(5)冷冻(或超低温、液氮)酶新
25、陈代谢-45-必备知识核心素养关键能力解析:(1)细胞接触抑制是指细胞表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖的现象。基于上述特性,瓶壁上形成的细胞是单层排列的。需要用胰蛋白酶处理使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来。(2)随着细胞传代次数的增多,绝大多数细胞分裂停止,进而出现衰老甚至死亡现象,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不死性细胞。该种细胞由于细胞表面糖蛋白减少,其黏着性降低。(3)活细胞的细胞膜具有选择透过性,大分子染料不能通过,所以活细胞不被染色;死细胞的细胞膜失去了选择透过性,大分子染料可以通过,所以死细胞能被大分子染料染色。(4)有丝分裂中期时染色体的着丝点排
26、列在赤道板上,染色体形态固定、数目清晰,是观察染色体数目的最佳时期。(5)在细胞培养过程中,通常在冷冻(或超低温、液氮)条件下保存细胞。因为在这种条件下,细胞中酶的活性降低,细胞新陈代谢的速率降低。-46-必备知识核心素养关键能力【归纳总结】关于动物细胞培养的两组概念辨析(1)细胞贴壁与接触抑制:悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为接触抑制。(2)原代培养与传代培养原代培养:细胞悬液第一次在瓶中培养,没有分瓶培养之前的细胞培养。原代培养的细胞核型正常。传代培养:进行分瓶后的扩大培养,即传代培养。一般情况下,细胞
27、传至1050代后,增殖会明显减缓,甚至完全停止,部分细胞出现核型异常。-47-必备知识核心素养关键能力考向2动物体细胞核移植2.2019广东佛山质检(二)回答下列问题。(1)用头发将蝾螈的受精卵横缢为有核和无核的两半,有核的一半能分裂,无核的一半不能分裂。当有核的一半分裂到1632个细胞时,科学家将其中一个细胞的细胞核挤到无核的一半,结果发现这一半也开始分裂,并且像有核的那一半一样,最终发育成正常的胚胎。科学家通过这个实验证明了,从而为核移植技术的发展奠定了理论基础。(2)进行体细胞核移植前,从具有优良性状的动物体中取体细胞进行培养,培养条件除营养、温度和pH适宜外,还应保证(答出3点)。核移
28、植前还需对受体卵母细胞进行去核操作,其目的是。-48-必备知识核心素养关键能力(3)经核移植得到重组细胞后,一般还需经过等技术环节,才能获得克隆动物。(4)体细胞的细胞核必须被移植到去核卵母细胞后才能表现出全能性,原因主要是 。根据这一启示,请提出一种恢复体细胞分裂分化能力的新思路:。答案:(1)早期胚胎细胞的细胞核具有全能性(2)无菌、无毒、适宜气体环境保证核移植的胚胎或动物的遗传物质主要来自供体(3)早期胚胎培养、胚胎移植(4)卵母细胞的细胞质含有促进细胞核全能性表达的物质从卵母细胞中分离出促进细胞核全能性表达的物质,将其导入到细胞中-49-必备知识核心素养关键能力解析:(1)用头发将蝾螈
29、的受精卵横缢为有核和无核的两半,有核的一半能分裂,无核的一半不能分裂。当有核的一半分裂到1632个细胞时,科学家将其中一个细胞的细胞核挤到无核的一半,结果发现这一半也开始分裂,并且像有核的那一半一样,最终发育成正常的胚胎。科学家通过这个实验证明了早期胚胎细胞的细胞核具有全能性,从而为核移植技术的发展奠定了理论基础。(2)进行体细胞核移植前,从具有优良性状的动物体中取体细胞进行培养,培养条件除营养、温度和pH适宜外,还应保证无菌、无毒、适宜气体环境。核移植前还需对受体卵母细胞进行去核操作,其目的是保证核移植的胚胎或动物的遗传物质主要来自供体。-50-必备知识核心素养关键能力(3)经核移植得到重组
30、细胞后,一般还需经过早期胚胎培养、胚胎移植等技术环节,才能获得克隆动物。(4)由于卵母细胞的细胞质含有促进细胞核全能性表达的物质,体细胞的细胞核必须被移植到去核卵母细胞后才能表现出全能性。根据这一启示,可从卵母细胞中分离出促进细胞核全能性表达的物质,将其导入到细胞中,从而恢复体细胞分裂分化能力。-51-必备知识核心素养关键能力【归纳总结】动物细胞核移植技术中的3个注意点(1)动物细胞核移植技术,体现了动物细胞核的全能性而非细胞的全能性。(2)克隆属于无性繁殖,产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。(3)核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同的原因:克隆动物线粒体中的DNA来自去核
31、卵母细胞;性状受环境的影响;在个体发育过程中有可能发生基因突变。-52-必备知识核心素养关键能力真题演练动物细胞融合技术与单克隆抗体1.动物细胞融合(1)概念:个或个动物细胞结合形成个细胞的过程,也称细胞杂交。(2)条件:需要用聚乙二醇(PEG)、或电激等诱导因素。(3)原理:。(4)结果:形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞,称为。(5)意义:突破了方法的局限,使成为可能。已成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段,为制备开辟了新途径。两 多一灭活的病毒细胞膜的流动性杂交细胞有性杂交远缘杂交单克隆抗体-53-必备知识核心素养关键能力真题演练2.单克隆抗体(1)制备
32、原理:一种浆细胞产生种抗体,浆细胞在体外(填“能”或“不能”)无限增殖;骨髓瘤细胞能;浆细胞与骨髓瘤细胞融合得到细胞,既能,又能。(2)制备过程一不能无限增殖杂交瘤无限增殖产生特异性抗体骨髓瘤细胞杂交瘤细胞体内培养-54-必备知识核心素养关键能力真题演练(3)制备单克隆抗体过程中的两次筛选(4)优点:特异性强、灵敏度高,可大量制备。(5)用途:作为诊断试剂;用于治疗疾病和。杂交瘤特异性抗体抗原抗体运载药物-55-必备知识核心素养关键能力真题演练正误判断(1)植物原生质体融合与动物细胞融合原理是相同的。()(2)体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体。()(3)小鼠骨髓瘤细胞的染色体数为4
33、0,B淋巴细胞的染色体数为46,融合后形成的杂交瘤细胞DNA分子数为86。()(4)杂交瘤细胞进行体内培养,是为了获得能产生单克隆抗体的胚胎。()(5)B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞融合后有三种细胞类型(若仅考虑两两融合的情况)。()-56-必备知识核心素养关键能力真题演练探究单克隆抗体的制备分析(科学思维)下图为单克隆抗体制备流程(顺序已被打乱),请据图分析回答下列问题。-57-必备知识核心素养关键能力真题演练(1)请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。(2)图中B注射特定抗原的目的是什么?(3)若仅考虑细胞的两两融合,在获取C细胞的过程中,筛选淘汰的细胞有几种类型?为
34、什么?提示:提示:刺激机体发生免疫应答,从而产生特定的B细胞。提示:有两种类型:未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(B-B融合细胞、瘤-瘤融合细胞)。出现不同类型是因为细胞融合是随机的。-58-必备知识核心素养关键能力真题演练(4)如何检测杂交瘤细胞是否产生单克隆抗体?(5)由图中可看出,单克隆抗体的制备过程中,运用了动物细胞工程中的何种技术手段?(6)与多克隆抗体相比,单克隆抗体的优点有哪些?提示:可利用抗体与抗原的特异性结合原理检测。杂交瘤细胞产生的单克隆抗体是一种分泌蛋白,能够和特定的抗原结合产生特定的反应。提示:动物细胞融合和动物细胞培养。提示:单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高
35、,可大量制备。-59-必备知识核心素养关键能力真题演练【解疑释惑】单克隆抗体制备过程中几个需要注意的问题(1)对动物免疫的原因:B淋巴细胞要经过免疫过程,即接触抗原,才能增殖分化为有特异性免疫功能的浆细胞,才能产生相应的抗体,所以,与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是浆细胞。(2)在单克隆抗体制备过程中,一般认为有两次筛选过程。第一次是筛选出杂交瘤细胞(用选择培养基),第二次是进一步筛选出能产生人们所需要抗体的杂交瘤细胞(用抗原抗体结合法)。(3)杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质,不仅具有浆细胞产生特异性抗体的特性,而且具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的特性,从而可以克服B淋巴细胞不能无限增
36、殖的缺点,大量生产单克隆抗体。(4)获取单克隆抗体的场所:若在培养基中进行杂交瘤细胞培养,则从培养液中提取;若在小鼠或其他动物腹腔中培养,则从腹水中提取。-60-必备知识核心素养关键能力真题演练考向1动物细胞融合下图表示细胞工程的流程图(a、b表示过程),请据图回答下列问题。(1)若图示为动物细胞融合的过程,则a特有的诱导剂是。以动物细胞融合为基础发展起来的杂交瘤技术为制造单克隆抗体开辟了新途径,通过把能产生抗体的细胞与能在体外大量增殖的细胞进行融合,得到既能迅速大量繁殖,又能产生专一抗体的杂交瘤细胞。(2)若图示为植物体细胞杂交过程,则在甲、乙融合之前,需要用(填酶)制备。这项工程的意义是。
37、(3)由甲、乙融合得到丙细胞的基本原理是。-61-必备知识核心素养关键能力真题演练答案:(1)灭活的病毒B淋巴(浆)骨髓瘤(2)纤维素酶和果胶酶原生质体克服远缘杂交不亲和的障碍,扩大亲本组合的范围(3)细胞膜的流动性解析:(1)若a是诱导动物细胞融合,则特有的诱导剂是灭活的病毒。在单克隆抗体的制备过程中,利用已免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合,形成杂交瘤细胞,该细胞既可以迅速大量增殖,又可以产生专一的抗体。(2)在植物体细胞杂交过程中,需要先用纤维素酶和果胶酶去除甲、乙细胞的细胞壁,然后再诱导甲、乙原生质体融合。该技术可以克服远缘杂交不亲和的障碍,扩大亲本组合的范围。(3)甲、乙细胞融合形成丙
38、细胞,利用了细胞膜的流动性。-62-必备知识核心素养关键能力真题演练【归纳总结】植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较-63-必备知识核心素养关键能力真题演练-64-必备知识核心素养关键能力真题演练考向2单克隆抗体的制备2.(2020山东等级考模拟)下列关于单克隆抗体制备的说法,正确的是()A.将特定抗原注射到小鼠体内,可以从小鼠血清中获得单克隆抗体B.经特定抗原免疫过的B淋巴细胞在体外培养时可分泌单克隆抗体C.诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后,发生融合的细胞均为杂交瘤细胞D.筛选岀杂交瘤细胞后,需利用特定抗原再次筛选分泌单克隆抗体的细胞 答案解析解析关闭小鼠受到多种抗原的刺激,机体会产生多种抗体
39、。制备单克隆抗体过程中,对杂交瘤细胞进行培养后,可在体外杂交瘤细胞的培养液中,或在体内小鼠腹腔中,获得纯化的单克隆抗体,A项错误;免疫过的B淋巴细胞高度分化,不能增殖,无法分泌单克隆抗体,B项错误;诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后,发生融合的细胞可能有三种,即B淋巴细胞B淋巴细胞、B淋巴细胞骨髓瘤、骨髓瘤骨髓瘤,C项错误;制备单克隆抗体时,需筛选两次,第一次得到杂交瘤细胞,第二次得到既能无限增殖又能产生单一抗体的杂交瘤细胞,D项正确。答案解析关闭D-65-必备知识核心素养关键能力真题演练1.(2019全国)植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。(1)植物微型繁殖
40、是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比,这种微型繁殖技术的特点是(答出2点即可)。(2)通过组织培养技术,可把植物组织细胞培养成胚状体,再通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子(如图所示),这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质,因此应含有植物激素、和等几类物质。-66-必备知识核心素养关键能力真题演练(3)用脱毒苗进行繁殖,可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗,可以选取植物的进行组织培养。(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是(用流程图表示)。答案
41、:(1)能保持植物原有的遗传特性,繁殖速度快(2)有利于胚状体进行呼吸作用矿质元素糖(3)茎尖-67-必备知识核心素养关键能力真题演练解析:本题考查植物组织培养的应用。(1)基于植物组织培养技术的微型繁殖实现了植物克隆,属于无性繁殖技术。与常规的种子繁殖方法(有性生殖)相比,微型繁殖技术可以保持植物原有的遗传特性,快速实现种苗的大量繁殖。(2)人工种子的人工种皮要保证胚状体正常的生命活动,要有透气性,使胚状体能够进行呼吸作用;人工胚乳要有子叶或胚乳的功能,为胚状体生长发育提供必需的植物激素、矿质元素和糖等几类物质。(3)植物分生区附近(如茎尖)的病毒很少,甚至无病毒。用茎尖进行组织培养,再生的
42、植株就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗。(4)将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株,应首先对含有目的基因的细胞进行脱分化处理获得愈伤组织,然后诱导其再分化,即可获得试管苗(小植株)。-68-必备知识核心素养关键能力真题演练2.(2017海南)甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料,利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题。(1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体,在一定条件下进行组织培养,均能获得试管苗,其原理是 。(2)甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中,均加入一定量的蔗糖,蔗糖水解后可得到。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗,该细胞应具备的条件是(填“具有完整的
43、细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”)。-69-必备知识核心素养关键能力真题演练(3)图中A、B、C所示的是不同的培养结果,该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的,这两种激素是。A中的愈伤组织是叶肉细胞经形成的。(4)若该种植物是一种杂合子的名贵花卉,要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉,可用组织培养方法繁殖,在培养时,(填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体,原因是 。-70-必备知识核心素养关键能力真题演练答案:(1)绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性,在一定条件下能发育成完整的植株(2)葡萄糖、果糖具有完整的细胞核(3)细胞分裂素、
44、生长素脱分化(4)不能对杂合子的植株来说,其体细胞的基因型相同,而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。用花粉粒进行组织培养得到花卉基因型不同于原植株-71-必备知识核心素养关键能力真题演练解析:(1)高度分化的活的植物细胞含有完成发育所需的全套基因,这是细胞全能性的理论基础,而植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性。(2)蔗糖水解可得到葡萄糖、果糖。从细胞全能性的理论基础可知,用细胞作为材料进行培养获得幼苗,该细胞应具备的条件是具有完整的细胞核,即要含有完成发育所需的全部遗传信息。(3)植物组织培养的再分化过程受生长素和细胞分裂素的影响,两者含量的比例会影响分化的结果。愈伤组织是高度分化细胞经脱分化形成的。(4)一般情况下,植物组织培养属于无性繁殖,可使后代保持亲本的遗传性状。但花药离体培养(属于有性生殖范畴)与用植物正常体细胞培养不同,因为花粉粒通过减数分裂产生,分裂过程中等位基因的分离、基因重组等使其基因型与体细胞的基因型不同,培养得到花卉基因型不同于原植株,导致不能保持亲本性状。故要保持亲本性状,组织培养不能用花粉粒作外植体。
