高考生物一轮维品教学案34细胞工程精.docx
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高考生物一轮维品教学案34细胞工程精
第二讲
细_胞_工_程
[教材知识问题化梳理]
一、植物细胞工程
1．植物组织培养
（1）理论基础：
植物细胞的全能性。
（2）操作过程：
―→
图中①脱分化，②再分化，A表示愈伤组织，B表示胚状体或丛芽
2．植物体细胞杂交技术
（1）过程①为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，常用方法是酶解法，所用到的酶是纤维素酶和果胶酶。
（2）过程②是原生质体的融合，人工诱导的物理方法包括离心、振动、电刺激等；化学方法一般用聚乙二醇作诱导剂。
（3）过程③是原生质体融合后再生出细胞壁，这是原生质体融合成功的标志。
二、动物细胞培养
1．概念与操作流程
2．培养条件
（1）无菌、无毒的环境。
（2）营养：
除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外，还通常需加入血清等天然成分。
（3）适宜的温度和pH：
温度为36.5℃±0.5℃，pH为7.2～7.4。
（4）气体环境：
CO2和O2。
O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。
三、体细胞核移植技术
四、单克隆抗体
（1）制备过程：
（2）单克隆抗体的特点：
特异性强、灵敏度高。
[效果自评组合式设计]
一、在小题集训中洞悉命题视角
1．理论上，每个正常活细胞都具有全能性。
（√）
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．愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的。
（×）
4．原生质体融合的原理是细胞膜的流动性。
（√）
5．再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志。
（√）
6．传代培养的细胞失去接触抑制现象。
（×）
7．原代培养和传代培养都需要用胰蛋白酶处理。
（√）
8．动物细胞核移植的受体细胞是卵细胞。
（×）
9．克隆动物的性状与供体动物完全相同。
（×）
10．单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的特点。
（√）
11．杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生专一性抗体。
（√）
二、在回顾教材图表中强化学科能力
据动物细胞培养过程回答下列问题：
（1）能否用胃蛋白酶处理动物组织块，使之分散成单个细胞？
为什么？
答案：
不可以，因为培养液pH为7.2～7.4，胃蛋白酶的最适pH为1.8左右。
（2）细胞获得不死性是在原代培养过程中，还是在传代培养过程中？
答案：
传代培养过程中。
（3）冷冻保存的细胞为什么要选10代以内的培养细胞？
答案：
保持细胞正常的二倍体核型。
植物组织培养与动物细胞培养的比较
1．植物组织培养与动物细胞培养的异同
项目
植物组织培养
动物细胞培养
理论基础
植物细胞全能性
细胞增殖
培养基
类型
固体或半固体培养基
液体培养基
成分
水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂
葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动物血清等
取材
植物幼嫩部位或花药等
动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织
过程
外植体（离体根、茎、叶等）
动物胚胎或幼龄
动物的组织器官
结果
新的组织或植株个体，可以体现全能性
新的细胞系或细胞株，不形成个体，不体现全能性
目的
①植株快速繁殖
②脱毒植株的培育
③人工种子
④生产药物、杀虫剂等
⑤转基因植物的培育
①蛋白质生物制品的生产
②皮肤移植材料的培育
③检测有毒物质
④生理、病理、药理学研究
相同点
①两技术手段培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂
②均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件
2．相关概念的辨析
（1）原代培养和传代培养：
①原代培养：
可有两种表述：
a.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；b.第1代细胞的培养与传10代以内的细胞培养统称为原代培养。
两种表述没有本质区别。
②传代培养：
同样有两种表述：
a.细胞悬液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养；b.传10代以后的细胞培养，统称为传代培养。
（2）细胞株和细胞系：
①细胞株：
原代培养的细胞一般传至10代左右会出现生长停滞，衰老死亡，少数度过“危机”的细胞能传50代左右，形成细胞株。
细胞株的遗传物质并没有发生改变。
②细胞系：
细胞株传至50代以后，会出现第二次危机，少数度过第二次危机的细胞能够无限传代下去，形成细胞系。
细胞系的遗传物质发生了改变，带有癌变细胞的特点。
[例1] 下列与细胞工程技术相关的表述中，不正确的是（ ）
A．植物体细胞杂交技术可以克服常规的远缘杂交不亲和障碍
B．动物细胞培养与植物组织培养所用的培养基成分相同
C．动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同
D．植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性
[解析] 植物体细胞杂交可以把来自不同植物的细胞融合在一起，克服了自然状态下植物间远缘杂交不亲和障碍，融合后的细胞能培育成一个植物个体，体现了植物细胞全能性，细胞融合原理是膜的流动性，但植物细胞培养基除基本成分外还需要植物激素，动物细胞培养液还需要动物血清。
[答案] B
植物体细胞杂交与动物细胞融合
植物体细胞杂交
动物细胞融合
原理
细胞膜的流动性、细胞的全能性
细胞膜的流动性
过程
细胞A、B
去壁
原生质体A、B
融合
融合的原生质体
杂种细胞
植物组织培养
杂种植株
细胞A、B
融合
杂交细胞
有丝分裂
多个相同杂交细胞
相关酶
纤维素酶和果胶酶
胰蛋白酶或胶原蛋白酶
融合方法
物理法：
离心、电激、振动；
化学法：
聚乙二醇等试剂诱导
除物理法和化学法外还可以用灭活的病毒诱导
结果
杂种植株
杂交细胞
意义
克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株
突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
[例2] （2013·广东名校质检）下面是“白菜－甘蓝”杂种植株培育过程示意图。
下列叙述正确的是（ ）
A．如将纯种的白菜和甘蓝的卵细胞分别制成原生质体，按相同的方法操作也可得到与图示相同基因型的杂种植株
B．可以通过观察在0.3g/mL蔗糖溶液中是否发生质壁分离来判断白菜原生质体的死活
C．该培养过程中可能发生细胞分化、染色体变异、基因突变或基因重组
D．植物组织培养和动物细胞培养的培养基、培养目的不完全相同，但诱导细胞或原生质体融合的方法完全相同
[解析] A项用卵细胞杂交得到的植株细胞的遗传物质是体细胞杂交的一半。
B项白菜的原生质体已经去掉了细胞壁，不会发生质壁分离。
C项培养过程中可能发生细胞分化、染色体变异、基因突变或基因重组。
D项植物组织培养是得到植株或细胞产物，而动物细胞培养是得到大量的细胞；细胞融合的方法也不完全相同，动物细胞融合可用灭活的病毒。
[答案] C
易误点
不能准确掌握单克隆抗体的制备过程
失误类型
知识理解类失误
1．单克隆抗体的制备过程
2．两次筛选的目的不同
（1）第一次筛选是将未融合的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞以及BB融合、瘤瘤融合的细胞通过选择培养基淘汰，筛选出B瘤融合的细胞。
（2）第二次筛选是将产生特定抗体的B瘤细胞通过细胞培养用相应抗原检测的办法筛选出来。
因为从体内取免疫过的B淋巴细胞时取出很多种，形成的杂交瘤细胞有很多种，所以需筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞。
高考命题常从以下角度设置陷阱
（1）给出单克隆抗体的制备过程，考查对相关过程的理解与掌握。
（2）结合基因工程、细胞工程等知识，综合考查单克隆抗体的制备方法。
1．对于下面制备单克隆抗体过程示意图，不正确的叙述是（ ）
A．①表示B淋巴细胞和骨髓瘤细胞均是从小鼠的脾脏中提取的
B．④中的筛选是通过抗原、抗体反应进行的
C．②促进细胞融合的方法可以利用聚乙二醇作介导
D．⑤可以无限增殖
解析：
选A 单克隆抗体是利用B淋巴（浆）细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合得到，融合方法可以有化学方法如聚乙二醇，生物方法如灭活病毒；如果要筛选可以通过检测抗原、抗体反应，如果有反应说明表达了抗体；融合细胞具有双亲特点，即能无限增殖又能产生单一抗体。
骨髓瘤细胞是体外培养的。
2．（2013·南京一模）下列方案中不能制备出抗H1N1流感病毒单克隆抗体的是（ ）
A．将H1N1流感病毒抗原的基因导入骨髓瘤细胞，并使该基因表达
B．将抗H1N1流感病毒抗体的基因导入骨髓瘤细胞，并使该基因表达
C．将产生抗H1N1流感病毒抗体的效应B细胞和骨髓瘤细胞融合，筛选出杂交瘤细胞并进行体外大规模培养
D．将骨髓瘤细胞中的癌基因导入能产生抗H1N1流感病毒抗体的效应B细胞中，并使癌基因表达
解析：
选A H1N1流感病毒的遗传物质是RNA，该病毒抗原的基因片段因不能与DNA连接而无法正常表达。
[课堂考点集训]
考点一 植物细胞工程
1．下列有关植物组织培养的说法错误的是（ ）
A．可用于保护生物的多样性，特别是保护珍稀、濒危物种
B．其理论基础为细胞的全能性
C．离体条件、激素刺激、无菌操作、有机营养供应，四者缺一不可
D．再分化过程中有细胞形态、结构的变化，而脱分化过程中没有
解析：
选D 离体的、已分化的组织细胞经脱分化形成愈伤组织，细胞的形态结构发生了变化。
2．（2010·江苏高考）（多选）明党参是我国珍稀药用植物，对其进行保护性开发利用的方法有（ ）
A．设计细胞培养反应器，实现药用成分的工厂化生产
B．大量培养愈伤组织，直接提取药用成分
C．大规模栽培组织培养苗，获取药用成分
D．利用组织培养获得胚状体，制成人工种子
解析：
选ABCD 设计细胞培养反应器，可以实现细胞产物的工厂化生产。
有些药用成分可以从愈伤组织中直接提取。
微型繁殖和人工种子都可以促进植物大量繁殖。
考点二 动物细胞融合和单克隆抗体
3．（2013·南京二模）下列是应用动物细胞工程获取单克隆抗X抗体的具体操作步骤，其中对单克隆抗体制备的相关叙述错误的是（ ）
①从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞 ②将X抗原注入小鼠体内，获得能产生抗X抗体的B淋巴细胞 ③将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔内培养 ④筛选出能产生抗X抗体的杂交瘤细胞 ⑤利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞⑥从小鼠腹水中提取抗体 ⑦利用促细胞融合因子促使细胞融合
A．实验顺序应该是①②⑦⑤④③⑥
B．③过程产生多个杂交瘤细胞的过程称为克隆
C．⑦过程获得的细胞均可无限增殖
D．利用细胞融合生产单克隆抗体过程中通常要经过两次筛选
解析：
选C 在细胞融合过程中，如果只考虑两两细胞的融合，有骨髓瘤细胞和骨髓瘤细胞的融合，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞的融合，B淋巴细胞和B淋巴细胞的融合，其中B淋巴细胞和B淋巴细胞的融合不能无限增殖。
4．（2013·浙江四校调研）植物体细胞杂交与动物细胞工程中所用技术与原理不相符的是（ ）
A．纤维素酶、果胶酶处理和胰蛋白酶处理——酶的专一性
B．植物组织培养和动物细胞培养——细胞的全能性
C．原生质体融合和动物细胞融合——生物膜的流动性
D．紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养——细胞分裂
解析：
选B 植物组织培养的原理是细胞的全能性，而动物细胞培养的原理是细胞的增殖。
考点三 动物细胞培养与核移植
5．下列关于动物体细胞核移植技术和克隆动物的叙述，正确的是（ ）
A．目前在实验中，科学家可以用类似植物组织培养的方法获得完整的动物个体
B．体细胞的细胞核移植到受体细胞之前，要先去掉受体卵母细胞的核
C．用于核移植的供体细胞一般都选用传代50代以内的细胞
D．用体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行100%的复制
解析：
选B 目前在实验中，科学家还不能直接把动物细胞培养成完整的动物个体。
用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代内的细胞，因为10代内的细胞能保持正常的核型。
体细胞核移植方法生产的克隆动物，并没有对体细胞供体动物进行100%的复制，因为还有部分遗传物质来自受体卵母细胞的线粒体。
6（2013·东北三省四市联考）科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆（如下图所示），请结合图示回答下列问题：
（1）在进行细胞培养时，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分离，形成单个细胞，这个过程中需要利用________酶处理。
（2）形成重组细胞时应选用________期的卵母细胞，并去掉其细胞核的原因是________。
（3）如果重组细胞为贴附性细胞，则在进行原代培养时，会表现出________和________等特点。
（4）图中犊牛并非是对体细胞核供体母牛100%的复制，其原因主要有________________、________________。
（5）上图中所示的生物技术整体被称为________，其包括的具体生物技术有________、________等。
转基因奶牛的克隆成功，说明了动物________具有全能性。
解析：
图中所示技术为动物体细胞核移植技术，其中应用到的生物技术包括动物细胞培养、细胞核移植、胚胎移植等。
转基因奶牛的克隆成功，说明了动物体细胞的细胞核具有全能性。
在动物细胞培养过程中，一般用胰蛋白酶将细胞分散开，获得细胞悬液。
如果重组细胞为贴附性细胞，在进行原代培养时，会表现出贴壁生长和接触抑制等特点。
在细胞核移植形成重组细胞的过程中一般选用处于减数第二次分裂中期的卵母细胞，去除其细胞核是为了保证克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。
克隆出的个体细胞质中的遗传物质来自卵母细胞，并且生物性状的表达还受到环境因素的影响，所以图中犊牛并非是对体细胞核供体母牛100%的复制。
答案：
（1）胰蛋白（或胶原蛋白）
（2）MⅡ中（或减Ⅱ中）使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞（或避免卵细胞中的遗传物质对后代造成干扰） （3）贴壁生长（或细胞贴壁） 接触抑制 （4）生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制 生物的性状受环境因素的影响（两空顺序可以颠倒） （5）核移植（或体细胞核移植） 动物细胞培养 胚胎移植 体细胞的细胞核
[教师备选题库]
1．（2011·江苏高考）关于现代生物技术应用的叙述，错误的是（ ）
A．蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质
B．体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体
C．植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒
D．动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育
解析：
选B 克隆动物是核移植工程的应用；茎尖分生能力强，没有病毒侵染，以茎尖为外植体，通过植物组织培养可获得无病毒植株；导入目的基因的受体细胞，需通过动物细胞培养技术获得早期胚胎，才能进一步培育成转基因动物。
2．（2010·浙江高考）下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是（ ）
A．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞
B．克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变
C．二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的
D．恶性细胞系的细胞可进行传代培养
解析：
选D 由于接触抑制，动物细胞培养时只能形成单层细胞；克隆培养法在培养时，由于所有子代细胞来自于一个亲代细胞，所以基因型一般都相同；二倍体细胞的传代培养次数通常是有限的，只有少数细胞遗传物质发生改变，才能无限增殖；恶性细胞系的细胞具有癌变的特点，可进行传代培养。
3．（2010·广东高考）（双选）新技术的建立和应用对生物学发展至关重要。
下列技术（或仪器）与应用匹配正确的是（ ）
A．PCR技术——扩增蛋白质
B．杂交瘤技术——制备单克隆抗体
C．光学显微镜——观察叶绿体的基粒
D．花粉离体培养——培育单倍体植物
解析：
选BD A项，PCR技术的应用是扩增基因，而不是蛋白质；B项，杂交瘤技术的应用是制备单克隆抗体，杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体；C项，叶绿体属于显微结构，可用光学显微镜观察，叶绿体中的基粒属于亚显微结构，则需用电子显微镜才能观察；D项，培育单倍体植物主要包括花粉离体培养和用秋水仙素处理两大步骤。
4．（2011·天津高考）絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物，能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀，起到净化污水的作用。
为进一步提高对石油污水的净化效果，将絮凝性细菌和石油降解菌融合，构建目的菌株。
其流程图如下。
据图回答：
（1）溶菌酶的作用是______________________。
（2）PEG的作用是_________________________________________________________。
（3）经处理后，在再生培养基上，未融合的A、B难以生长。
图中AB融合菌能生长和繁殖的原因是________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）目的菌株的筛选：
筛选既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有__________的培养基上生长的AB融合菌，选择效果最好的作为目的菌株。
（5）为探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，将目的菌株进行发酵培养，定时取发酵液，加入石油污水中；同时设置________________为对照组。
经搅拌、静置各3分钟后，分别测定上层水样的石油浓度和COD值（COD值越高表示有机物污染程度越高），计算石油去除率和COD去除率，结果如下图。
（6）目的菌的种群增长曲线呈________型。
在40～44小时，发酵液对石油污水的净化效果最好，其原因是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）絮凝性细菌与石油降解菌融合时，首先需要溶菌酶分解细胞壁获得原生质体。
（2）原生质体融合时，常用PEG诱导融合。
（3）两种原生质体A、B分别经过热处理和紫外线处理失活难以生长，但两者失活部位不同，A、B融合后活性部位互补，故仍可在再生培养基上生长。
（4）我们需要的目的菌株是既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有石油的培养基上生长。
（5）设计实验探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果时，实验变量是发酵液的有无，对照组是不加发酵液的石油污水，实验组是添加发酵液的石油污水。
（6）据图知，目的菌株呈“S”型增长。
40～44小时，目的菌株及其产生的絮凝性高分子化合物的含量较高，发酵液对石油污水的净化效果最好。
答案：
（1）分解细胞壁
（2）诱导原生质体融合 （3）两亲本失活部位不同，融合后活性部位互补 （4）石油 （5）不加发酵液的石油污水 （6）S 此期间，目的菌及其产生的絮凝活性高分子化合物的含量高
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