2018-2019學(xué)年高中生物 專題2 細(xì)胞工程總結(jié)提升學(xué)案 新人教版選修3.doc

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專題2 細(xì)胞工程 總結(jié)提升 知識(shí)建網(wǎng) 要語(yǔ)必背 1．植物組織培養(yǎng)技術(shù)、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的理論基礎(chǔ)都有細(xì)胞的全能性，后者還有細(xì)胞膜的流動(dòng)性；動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)的原理是動(dòng)物細(xì)胞核的全能性。 2．人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法有物理法(離心、振動(dòng)、電激)和化學(xué)法(聚乙二醇處理)，而動(dòng)物細(xì)胞融合還可以用滅活的病毒誘導(dǎo)。 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(jìn)行組織培養(yǎng)，再生的植株就不會(huì)或極少感染病毒。 4．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)一般選用胚胎或幼齡動(dòng)物的組織，細(xì)胞在培養(yǎng)過程中會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞貼壁(生長(zhǎng))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(yíng)養(yǎng)、溫度和pH及氣體環(huán)境。 5．雜交瘤細(xì)胞是由經(jīng)免疫的B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)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(xì)胞，第二次篩選是為了獲得能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞。 7．單克隆抗體最主要的優(yōu)點(diǎn)是特異性強(qiáng)、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(yùn)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(xiàng)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(xì)胞 生殖細(xì)胞(精子) 生殖方式 無性生殖 有性生殖 相同點(diǎn) 植物細(xì)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(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素，其作用及特點(diǎn)如下表： 激素使用 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 使用順序 先使用生長(zhǎng)素，后使用細(xì)胞分裂素 有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化 先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長(zhǎng)素 細(xì)胞既分裂也分化 生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素同時(shí)使用 分化頻率提高 生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比例 該比值高時(shí) 有利于根的分化，抑制芽的形成 該比值低時(shí) 有利于芽的分化，抑制根的形成 該比值適中時(shí) 促進(jìn)愈傷組織的形成 例1　請(qǐng)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(xì)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(xì)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(dāng)植物激素X與植物激素Y的濃度比等于1時(shí)，__________________________________。 ②當(dāng)植物激素X與植物激素Y的濃度比大于1時(shí)，__________________________________。 ③當(dāng)植物激素X與植物激素Y的濃度比小于1時(shí)，__________________________________。 (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(xì)胞群經(jīng)分裂形成愈傷組織?、谖捶只?xì)胞群分化形成芽　③未分化細(xì)胞群分化形成根　(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(xì)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(shí)，利于愈傷組織的形成；大于1時(shí)利于細(xì)胞群分化出芽；小于1時(shí)利于細(xì)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(xì)胞，形成細(xì)胞群。 ②將B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合，獲得雜交瘤細(xì)胞。 (2)用B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合的原因 ①每一個(gè)B淋巴細(xì)胞只能分泌一種特異性抗體；不同種類的B淋巴細(xì)胞分泌的抗體不同。 ②B淋巴細(xì)胞在體外培養(yǎng)時(shí)不能無限增殖；骨髓瘤細(xì)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(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合之后，因?yàn)橛腥N融合情況(只考慮細(xì)胞兩兩融合)：B淋巴細(xì)胞與B淋巴細(xì)胞融合、骨髓瘤細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合、B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合，而只有B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞的融合細(xì)胞才是需要的雜種細(xì)胞。 (2)第二次篩選需先在多孔培養(yǎng)皿上培養(yǎng)，在每個(gè)孔只有一個(gè)雜交瘤細(xì)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(xì)胞群。由于該細(xì)胞群是由單個(gè)雜交瘤細(xì)胞克隆來的，所以產(chǎn)生的抗體一定是化學(xué)性質(zhì)單一、特異性強(qiáng)的單克隆抗體。 特別提醒　上述B淋巴細(xì)胞為經(jīng)過免疫的B淋巴細(xì)胞。 例2　1975年科學(xué)家首次利用B淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)制備出單克隆抗體。請(qǐng)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(xì)胞處理后，才能被免疫細(xì)胞識(shí)別。 (2)制備單克隆抗體所用的B淋巴細(xì)胞一般從脾中采集，然后以_________________作誘導(dǎo)劑，使B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合。通過篩選和克隆培養(yǎng)，獲得的雜交瘤細(xì)胞具有__________________________________________的特點(diǎn)。 (3)單克隆抗體的特點(diǎn)是______________________________________________。 根據(jù)圖示寫出應(yīng)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(qiáng)，純度高、并可大量制備(或?qū)Ｒ恍詮?qiáng)、靈敏度高)　體外培養(yǎng)法和動(dòng)物體內(nèi)培養(yǎng)法 解析　滅活的病毒和聚乙二醇均可誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合；雜交瘤細(xì)胞同時(shí)具有兩個(gè)親代細(xì)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(xì)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(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的作用是相互獨(dú)立的 D．pH、溫度、光照條件等對(duì)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(huì)因年齡、保存時(shí)間的長(zhǎng)短等導(dǎo)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(dú)立的。 2．為了培育菊花新品種，科學(xué)家利用二倍體野生夏菊和六倍體栽培秋菊進(jìn)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(xì)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(jìn)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(xì)胞形成細(xì)胞壁，有關(guān)的細(xì)胞器有高爾基體、線粒體等，B錯(cuò)誤；①過程為去除細(xì)胞壁的過程，植物體細(xì)胞雜交的實(shí)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(xì)胞的細(xì)胞壁，獲得植物的原生質(zhì)體，此操作一般在等滲溶液中進(jìn)行，如在低滲溶液中進(jìn)行，則去掉細(xì)胞壁的原生質(zhì)體會(huì)因吸水而漲破，C錯(cuò)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(cuò)誤。 3．下列生物技術(shù)不屬于細(xì)胞工程領(lǐng)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(xì)胞雜交技術(shù) 答案　B 解析　細(xì)胞工程是在細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上進(jìn)行的操作。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的操作對(duì)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(xì)胞的全能性 B．形成脫毒的種苗只經(jīng)過細(xì)胞分裂，沒有細(xì)胞分化的發(fā)生 C．顯微鏡下觀察處于細(xì)胞周期中的細(xì)胞，在多數(shù)細(xì)胞中看不到染色體 D．甘薯的莖尖細(xì)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(xì)胞的全能性，A正確；該過程中細(xì)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(xì)胞分化過程，B錯(cuò)誤；細(xì)胞周期包括分裂間期和分裂期，其中分裂間期所占的時(shí)間長(zhǎng)，因此顯微鏡下觀察細(xì)胞周期中的細(xì)胞，絕大多數(shù)細(xì)胞處于分裂間期，看不到染色體，C正確；甘薯的莖尖細(xì)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(shí)驗(yàn)小鼠皮膚細(xì)胞培養(yǎng)(非克隆培養(yǎng))的基本過程如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．甲過程需要對(duì)實(shí)驗(yàn)小鼠進(jìn)行消毒 B．乙過程對(duì)皮膚組織可用胰蛋白酶處理 C．丙過程得到的細(xì)胞大多具有異倍體核型 D．丁過程得到的細(xì)胞具有異質(zhì)性 答案　C 解析　動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要無菌無毒的環(huán)境，甲過程是指從實(shí)驗(yàn)小鼠身上取下皮膚組織，該過程需要對(duì)小鼠進(jìn)行消毒處理，A項(xiàng)正確；乙過程表示將得到的皮膚組織分散成單個(gè)細(xì)胞制備成細(xì)胞懸液，可用胰蛋白酶或膠原蛋白酶進(jìn)行處理，B項(xiàng)正確；丙過程表示原代培養(yǎng)，此時(shí)的細(xì)胞仍能保持正常的二倍體核型，C項(xiàng)錯(cuò)誤；丁過程表示傳代培養(yǎng)，少部分細(xì)胞會(huì)克服細(xì)胞壽命的自然極限，獲得不死性，這些細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生突變，正在朝著等同于癌細(xì)胞的方向發(fā)展，D項(xiàng)正確。 6．美國(guó)得克薩斯州科學(xué)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(xì)胞核的基因貓媽媽。對(duì)該克隆貓毛色的解釋合理的選項(xiàng)是(　　) ①基因重組所造成的結(jié)果　②提供卵細(xì)胞的雌貓細(xì)胞質(zhì)基因表達(dá)的結(jié)果?、郾憩F(xiàn)型是基因型與環(huán)境共同作用的結(jié)果　④生養(yǎng)它的花斑貓媽媽的基因表達(dá)的結(jié)果 A．① B．②③ C．②③④ D．①②③④ 答案　B 解析?、偌?xì)胞核移植沒有發(fā)生基因重組，因而不是基因重組所造成的結(jié)果，錯(cuò)誤；②由于動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)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(xì)胞的雌貓細(xì)胞質(zhì)基因能表達(dá)出性狀，正確；③基因的表達(dá)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的交換，沒有基因的交流，錯(cuò)誤。因此對(duì)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(gè)的B淋巴細(xì)胞進(jìn)行無性繁殖，形成細(xì)胞群。其原因是(　　) A．在體外培養(yǎng)條件下B淋巴細(xì)胞可以無限增殖 B．每一個(gè)B淋巴細(xì)胞都參與特異性免疫反應(yīng) C．單個(gè)的B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生抗體的能力強(qiáng) D．在動(dòng)物體內(nèi)B淋巴細(xì)胞可產(chǎn)生多達(dá)百萬種以上的抗體，而每一個(gè)B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體 答案　D 解析　在動(dòng)物發(fā)生免疫反應(yīng)的過程中，體內(nèi)的B淋巴細(xì)胞可以產(chǎn)生多達(dá)百萬種以上的特異性抗體，但是每一個(gè)B淋巴細(xì)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(gè)的B淋巴細(xì)胞進(jìn)行無性繁殖，也就是通過克隆形成細(xì)胞群，這樣的細(xì)胞群就有可能產(chǎn)生出化學(xué)性質(zhì)單一、特異性強(qiáng)的抗體——單克隆抗體。 8．核苷酸合成有兩個(gè)途徑，物質(zhì)A可以阻斷其中的全合成途徑(如下圖)。正常細(xì)胞內(nèi)含有補(bǔ)救合成途徑所必需的轉(zhuǎn)化酶和激酶，制備單克隆抗體時(shí)選用的骨髓瘤細(xì)胞中缺乏轉(zhuǎn)化酶。現(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(xì)胞。關(guān)于篩選原理的敘述，正確的是(　　) A．免疫的B淋巴細(xì)胞及其互相融合細(xì)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(xì)胞及其互相融合細(xì)胞因無法進(jìn)行上述兩個(gè)途徑而在HAT培養(yǎng)基上不能增殖 C．雜交瘤細(xì)胞因?yàn)榭梢赃M(jìn)行上述兩個(gè)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(xì)胞既能大量增殖又能產(chǎn)生高純度的目標(biāo)抗體 答案　B 解析　免疫的B淋巴細(xì)胞及其互相融合細(xì)胞均屬于成熟細(xì)胞，不能增殖，A錯(cuò)誤；骨髓瘤細(xì)胞及其互相融合細(xì)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(xì)胞因?yàn)榭梢赃M(jìn)行補(bǔ)救合成途徑，故能夠在HAT培養(yǎng)基上大量增殖，C錯(cuò)誤；HAT培養(yǎng)基上篩選出的雜交瘤細(xì)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(cuò)誤。 9．(2014廣東，29節(jié)選)鐵皮石斛是我國(guó)名貴中藥，生物堿是其有效成分之一。應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)鐵皮石斛擬原球莖(簡(jiǎn)稱PLBs，類似愈傷組織)生產(chǎn)生物堿的實(shí)驗(yàn)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(shí)間的變化如圖所示，請(qǐng)回答下列問題： (1)選用新生營(yíng)養(yǎng)芽為外植體的原因是__________________________________________，誘導(dǎo)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(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在________________________，________________________，________________________。 答案　(1)營(yíng)養(yǎng)芽細(xì)胞分裂能力強(qiáng)，幾乎不含病毒　脫分化 (2)開始增重的時(shí)間早　增重持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)　PLBs增重的量更多 解析　(1)選用新生營(yíng)養(yǎng)芽為外植體是因?yàn)槠浞至涯芰ν⑶規(guī)缀醪粩y帶病毒。誘導(dǎo)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(shí)間早，增重持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)，增重的量更多。 10．美國(guó)科學(xué)家已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)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?；卮鹣铝袉栴}： (1)科學(xué)家從患者的膀胱上取下一小塊活細(xì)胞樣本，將其中的肌肉細(xì)胞和膀胱上皮細(xì)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(xì)胞，細(xì)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(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基的主要不同點(diǎn)是含有______________________。 (2)約1周后將培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的細(xì)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(gè)細(xì)胞已經(jīng)繁殖到15億個(gè)左右，布滿支架，膀胱上皮在內(nèi)，肌肉在外，形成新膀胱。細(xì)胞數(shù)目大量增加，其增殖方式是__________，這些細(xì)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(huì)繼續(xù)生長(zhǎng)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(huì)”或“不會(huì)”)引起免疫排斥反應(yīng)。 (4)除上述方法外，還可將患者的體細(xì)胞核移入去核的________中，利用體細(xì)胞____________技術(shù)，形成相應(yīng)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(dòng)物血清、血漿　(2)有絲分裂　細(xì)胞分化　(3)不是　不會(huì)　(4)卵母細(xì)胞　細(xì)胞核移植 解析　(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)之前要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理，動(dòng)物細(xì)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(yíng)養(yǎng)成分的主要不同點(diǎn)是前者含有動(dòng)物血清。(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)涉及的是細(xì)胞的有絲分裂。這些細(xì)胞形成肌肉和膀胱上皮的過程中要經(jīng)過細(xì)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(huì)成為抗原。(4)除上述方法外，還可采用體細(xì)胞核移植的方法形成相應(yīng)的組織、器官，即將患者的體細(xì)胞核移入去核的卵母細(xì)胞中形成重組細(xì)胞，進(jìn)一步培育形成相應(yīng)的組織、器官。