(共26张PPT)
第二节 植物细胞工程的应用
一
二
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二
一
二
一
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探究点一
探究点二
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0专题2
细胞工程
一、单项选择题 1．下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是
A．培养中的人效应T细胞能产生单克隆抗体 B．培养中的人B细胞能够无限地增殖
C．人的成熟红细胞经过培养能形成细胞株 D．用胰蛋白酶处理肝组织可获得单个肝细胞 2．单克隆抗体技术在疾病诊断和治疗以及生命科学研究中具有广泛的应用。下列关于单克隆抗体的叙述，错误的是
A．特异性强、灵敏度高
B．与抗癌药物结合可制成“生物导弹”
C．体外培养B淋巴细胞可大量分泌单克隆抗体
D．由效应B细胞与骨髓瘤细胞融合而成的杂交瘤细胞分泌 3．下列不属于动物细胞工程应用的是A．大规模生产干扰素．用于抵抗病毒引起的感染
B．为大面积烧伤的病人提供移植的皮肤细胞C．大规模生产食品添加剂、杀虫剂等
D．利用胚胎移植技术，加快优良种畜的繁殖 4．以下不能说明细胞全能性的实验是
A．菊花花瓣细胞培育出菊花新植株
B．紫色糯性玉米种子培育出植株
C．转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株
D．番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株 5．细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列不正确的是
A．分化发生在生物体的整个生命进程中
B．分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果
C．未离体的体细胞不会表现出全能性
D．分化过程中遗传物质发生了改变 6．英国生物学家首次用羊的体细胞成功地克隆出小羊“多利”。克隆羊的生殖方式属于A．分裂生殖
B．孢子生殖
C．无性生殖
D．有性生殖 7．将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是
A．具有完整细胞核的细胞
B．一定的营养物质和植物激素
C．离体状态
D．导入特定基因 8．关于单克隆抗体，下列叙述不正确的是
A．可以制成诊断盒．用于疾病的珍断
B．可以与药物结合，用于病变细胞的定向治疗
C．可以利用基因工程技术生产
D．可以在生物体内生产，不能体外生产 9．下列关于细胞工程的叙述中，错误的是
A．植物细胞融合必须先制备原生质体
B．试管婴儿技术包括人工受精和胚胎移植两方面
C．经细胞核移植培育出新个体只具有一个亲本的遗传性状D．用于培养的植物器官或属于外植体 10．用动物细胞工程技术获取单克隆抗体，下列实验步骤中错误的是A．将抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的B淋巴细胞
B．用纤维素酶处理B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞
C．用聚乙二醇（PEG）作诱导剂，促使能产生抗体的B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合
D．筛选杂交资金积累细胞，并从中选出能产生所需抗体的细胞群，培养后提取单克隆抗体 11．下列人体细胞中分化程度最低的是
A．胚胎干细胞
B．造血干细胞
C．胰腺细胞
D．肌肉细胞 12．用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的是A．该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的
B．该愈伤组织的细胞没有全能性
C．该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成
D．该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构
13．下列有关说法，正确的是
A．参与高等植物细胞有丝分裂的细胞器有线粒体、高尔基体和中心体
B．脂褐素的增加会阻碍细胞物质交流和信息传递，可导致人体细胞衰老
C．动物肝细胞和神经细胞功能不同的根本原因是所含有的转运RNA不同
D．在植物体细胞杂交过程中，纤维素酶能除去细胞壁，果胶酶可分解细胞膜 14．如图是“白菜一甘蓝”杂种植株的培育过程。下列说法正确的是A．图示“白菜—甘蓝”植株不能结子
B．愈伤组织有叶绿体，代谢类型是自养需氧型
C．上述过程中包含着有丝分裂、减数分裂和细胞分化等过程
D．“白菜—甘蓝”杂种植株具有的性状是细胞全能性表达的结果 15．动物细胞培养和植物组织培养的主要区别是
A．动物细胞培养所用的培养基的成分与植物的不同
B．动物细胞培养是培养单个细胞，植物组织培养是培养组织
C．动物细胞培养可以传代培养，而植物组织培养不能传代培养
D．动物细胞培养过程中可发生遗传物质的改变，而植物组织培养不能 16．在进行植物组织培养时，培养基中的某种化合物被
3H标记。一段时间后，发现
3H只集中在愈伤组织细胞的细胞核、线粒体和叶绿体。则培养基中被标记的化合物最可能是A．氨基酸
B．核苷酸
C．葡萄糖
D．水 17．在下列选项中，没有采用植物组织培养技术的是
A．利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，得到多倍体植株
B．利用花药离体培养得到单倍体植株
C．利用基因工程培育抗寒的番茄植株
D．利用细胞工程培育“番茄—马铃薯”杂种植株第二章 细胞工程
2.1 细胞工程概述
教学目标 1.了解细胞工程的发展历程。2.简述细胞工程的基本技术，如植物细胞与组织培养技术、细胞融合技术、细胞核移植技术、染色体工程等。3.了解细胞融合的方法。4.举例说出细胞工程在遗传育种、生产药品、食品等方面的应用。
一、细胞工程的发展
1．1907年，哈里森采用____________培养蛙胚神经组织细胞，开创了动物____________的先河。
2．1937年，高特里特等人培养了____________，首次成功进行____________________。
3．1972年，卡尔逊用____________作为促融合因子，成功的将两个不同种的烟草细胞____________融合，获得了第一个____________________。
4．1997年伊恩·维尔穆特利用成年芬兰白面母羊________________与黑面母羊的____________首次克隆出绵羊“多利”。
二、细胞工程的基本技术
1．细胞工程的概念：以__________为基本单位，在体外________条件下进行培养、繁殖或利用__________、________等技术，使细胞某些____________按照人们的意愿发生改变，从而改良____________、创造新品种和加速繁育生物个体，以及获得某些有用的________________的技术。
2．分类
(1)根据研究对象的不同：分为__________________、________________和微生物细胞工程。
(2)根据所用技术的不同：分为植物______________、____________、____________、____________等。
3．细胞工程的基本技术
(1)植物细胞与组织培养技术：是在______条件下分离植物____________，将其放在适当的培养基上，给予必要的生长条件，使它们在体外继续____________________，形成新的____________________的技术。
(2)细胞融合技术：采用________________的方法使____________不同细胞融合为____________的技术。融合方法有________、________和________。
(3)细胞核移植技术：是将一个细胞的________转移到另一个去除细胞核的细胞中去，从而使受体细胞获得________________，产生新的生命现象的技术。
(4)染色体工程：是人们按照一定的设计，有计划地____________________同种或异种染色体，从而达到____________________和选育新品种的一种技术。
三、细胞工程的应用及与其他生物工程的关系
1．细胞工程的应用：(1)快速培养花卉及____________。(2)获得________作物。(3)开发____________，减少环境污染。(4)繁殖______________及__________。
2．细胞工程与其他生物工程的关系
(1)细胞工程利用基因工程中的________________实现转基因植物和动物的培养；(2)细胞工程中获得的新细胞株可用于____________生产______________；(3)细胞工程还为____________提供了稳定的培养对象，以完成生物制品的规模化生产。
课时训练
基础落实
1．下列技术中，一般来说不属于细胞工程的范围的是( )
A．染色体工程
B．植物组织培养
C．细胞融合
D．基因探针的应用
2．中科院动物研究所成员通过将大熊猫体细胞的细胞核移植到去核后的兔子卵细胞中，成功地培育出大熊猫的早期胚胎。这项研究成果属于( )
A．杂交育种
B．细胞工程
C．基因工程
D．染色体工程
3．下列关于细胞工程技术的叙述中，错误的是( )
A．20世纪
70－80年代已经培育出动植物之间杂交的新品种
B．植物细胞间融合时需去除细胞壁
C．核移植时主要借助显微操作仪
D．多倍体育种属于染色体工程的重要应用
4．下列不属于细胞工程应用的是( )
A．繁殖优良家畜品种
B．生产药物
C．培育组织器官
D．生产转基因产品
5．植物组织培养的理论根据是( )
A．培养基中的营养物质全面
B．细胞的全能性
C．细胞的分裂
D．细胞的分化
6．在植物体细胞杂交技术中，常用来去除细胞壁的酶是纤维素酶和果胶酶，这是因为( )
A．这些酶容易制取
B．细胞壁的主要成分是纤维素和果胶
C．纤维素酶、果胶酶价格便宜
D．用这些酶便于操作
7．下列不属于细胞工程技术的是( )
A．利用植物体细胞杂交技术获得多倍体植物
B．利用体细胞融合技术生产单克隆抗体
C．通过大规模的细胞培养生产香精、色素和杀虫剂等
D．利用细菌的连续培养技术生产谷氨酸
能力提升
8．下列有关细胞工程的说法，错误的是( )
A．美国科学家哈里森开创了动物细胞培养的先河
B．根据研究的对象不同，细胞工程主要包括植物组织与细胞培养、细胞融合、细胞核移植、染色体工程
C．细胞工程在农业、林业生产以及在医疗领域都有广泛的应用
D．细胞工程与其他生物工程关系密切，相辅相成
9．下列关于细胞工程的基本技术的描述错误的是( )
A．细胞工程可分为植物细胞工程、动物细胞工程和微生物细胞工程
B．植物细胞与组织培养技术要在严格无菌的条件下进行
C．细胞融合需要的促融合的方法包括物理法、化学法和生物法
D．染色体工程可以用于染色体转移的研究，对基因定位的研究没有意义
10．一只羊的卵母细胞核被另一只羊的体细胞核置换后，这个卵母细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下了一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能( )
A．有选择地繁殖某一性别的家畜
B．繁殖家畜中的优秀个体
C．用于保存物种
D．改变动物的基因型
11．甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的( )
A．有丝分裂
B．分化
C．减数分裂
D．全能性
12.“白菜—甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长周期短、耐热性强和易贮藏等优点。如图是“白菜—甘蓝”的培育过程示意图。请回答下列问题：
(1)过程①应使用__________________酶。
(2)过程②常用的化学试剂是____________。
(3)过程④的细胞分裂方式为____________。
(4)通常情况下，白菜和甘蓝不能杂交成功，原因是_______________________________，
上述方法克服了该障碍。
综合拓展
13．转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ等四种限制性核酸内切酶切割位点。请回答：
(1)构建含抗病基因的重组质粒A时，应选用限制性核酸内切酶____________，对________________进行切割。
(2)培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使重组质粒A中含有______________________，作为标记基因。
(3)香蕉组织细胞具有__________，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①
、②依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的________________________________________________________________________。
答案
一、1.盖玻片悬滴 细胞培养 2.胡萝卜组织 植物细胞与组织培养 3.硝酸钠 原生质体 体细胞杂交植株 4.体细胞的细胞核 去核卵细胞
二、1.细胞 无菌 细胞融合 核移植 生物学特性 生物品种 细胞代谢产物
2．(1)植物细胞工程 动物细胞工程 (2)细胞与组织培养 细胞融合 细胞核移植 染色体工程
3．(1)无菌 细胞或组织 生长、增殖与分化 组织、器官和个体 (2)自然或人工 2个或多个 一个细胞 生物法 物理法 化学法 (3)细胞核 新的遗传信息 (4)消减、添加或替换 定向改变遗传性状
三、1.(1)濒危植物 (2)无病毒 (3)洁净能源 (4)优良家畜品种 濒危动物 2.(1)转基因技术
(2)蛋白质工程 药物或酶制剂 (3)发酵工程
课时训练
1．D [根据所使用技术的不同，细胞工程主要包括植物细胞与组织培养、细胞融合、细胞核移植、染色体工程等内容。]
2．B [该项研究成果利用了细胞核移植技术和动物细胞培养技术，都属于细胞工程。]
3．A [1972年，卡尔逊用硝酸钠作为促融合因子，成功的将两个不同种的烟草细胞原生质体融合，获得了第一个体细胞杂交植株。]
4．D
5．B [组织培养利用的植物器官或组织都是高度分化了的植物细胞。这些细胞只有保持全能性，才能培育出完整的植株，即才能进行组织培养。因此，组织培养的理论根据是细胞的全能性。]
6．B [在植物体细胞杂交过程中，细胞壁起着阻碍作用，所以必须要先去除，但又不能伤害细胞内的原生质体，故利用酶的专一性来选择酶的种类。植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，而原生质体表面的细胞膜，其主要成分是蛋白质、脂质和少量的糖，所以在温和条件下应用纤维素酶和果胶酶分解去除植物细胞的细胞壁，从而获得原生质体。]
7．D [利用细菌的连续培养技术生产谷氨酸属于发酵工程。]
8．B [根据研究对象的不同，细胞工程领域可分为植物细胞工程、动物细胞工程和微生物细胞工程；根据所使用技术的不同，细胞工程主要包括植物细胞与组织培养、细胞融合、细胞核移植、染色体工程等内容。]
9．D [染色体工程是人们按照一定的设计，有计划地消减、添加或替换同种或异种染色体，从而达到定向改变遗传性状和选育新品种的一种技术。染色体工程在培育抗病新品种上有重要意义，而且也是基因定位和染色体转移等基础研究的有效手段。]
10．D [生物的各种性状是由遗传物质——DNA控制的。由细胞核内的DNA控制的遗传叫细胞核遗传，由细胞质内DNA(主要存在于线粒体、叶绿体)控制的遗传叫细胞质遗传。目前的克隆技术是将一个体细胞核移入一个去核的卵母细胞，经过试管培养一段时间后，再移入另一个体的子宫内发育、分娩的技术，通过该技术能够保持亲本的优良性状，能够保持性别不变，亦能够用于保存物种，但不能改变动物的基因型，这是因为基因型的改变是通过动物的有性生殖(减数分裂)完成的。]
11．C [植物组织培养的原理是植物细胞的全能性。过程是：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽―→植物体。此过程是一个无性繁殖的过程，细胞增殖的方式是有丝分裂，并且涉及细胞的分化。]
12．(1)纤维素酶和果胶 (2)聚乙二醇
(3)有丝分裂
(4)存在生殖隔离，远缘杂交不亲和
解析 过程①是去除细胞壁的过程，常用的方法是酶解法；用诱导剂诱导细胞融合，进而用组织培养法可获得杂种植株。由于白菜、甘蓝为不同物种，存在生殖隔离，利用上述方法可克服远缘杂交不亲和的难题。
13．(1)PstⅠ、EcoRⅠ 含抗病基因的DNA、质粒
(2)抗卡那霉素基因 (3)全能性 脱分化、再分化
解析 (1)从图可看出，只有PstⅠ、EcoRⅠ两种酶能保持抗病基因结构的完整性，所以构建含抗病基因的重组质粒A时，应选用限制性核酸内切酶PstⅠ、EcoRⅠ两种酶，对抗病基因的DNA和质粒进行切割。(2)卡那霉素能抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使重组质粒A中含有抗卡那霉素基因，以此作为标记基因。(3)香蕉组织细胞具有全能性，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①、②依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的脱分化和再分化。第二章 细胞工程
第一节 细胞工程概述
一、选择题
1.“白菜—甘蓝”是用何种技术培育出来的新品种 ( )
A.基因工程
B.细胞工程
C.酶工程
D.嫁接技术
解析:“白菜—甘蓝”是由白菜和甘蓝两种植物的体细胞融合而成的杂种细胞发育而成的,故B项符合题意。
答案:B
2.用以下4种技术培育出的新个体中,遗传物质全部来自一个亲本的技术是( )
A.细胞核移植
B.细胞融合
C.杂交育种
D.动物细胞培养
解析:细胞核移植的后代,细胞质遗传物质与细胞核遗传物质分别来自不同的亲本;细胞融合是两个或多个细胞的融合,拥有两个或多个细胞的全部遗传物质;杂交育种的新个体拥有两个亲本的遗传物质。
答案:D
3.将甲、乙两个物种(均为二倍体)的体细胞融合,得到杂交细胞,用植物组织培养的方法培育成植株。此植株是( )
A.二倍体
B.三倍体
C.四倍体
D.单倍体
解析:因甲、乙两种植物均是二倍体,故由它们的体细胞融合而成的杂种细胞及由该细胞发育成的植株均含有四个染色体组。
答案:C
4.在生物体内,细胞没有表现出全能性,而是分化为不同的组织、器官,是因为( )
A.细胞丧失了全能性
B.基因的表达有选择性
C.不同的细胞内基因不完全相同
D.在个体发育的不同时期,细胞内的基因发生了变化
解析:生物体内的细胞具有全能性,但没有表现出来,原因是细胞完成了分化过程,细胞分化的实质是基因的选择性表达。
答案:B
5.下列有关植物组织培养的叙述,错误的是( )
A.花药、胚不能作为组织培养的材料
B.植物细胞具有全能性
C.外植体是指用于培养的植物组织或器官
D.外植体可诱导出愈伤组织
解析:在一定的外界条件下,外植体(指从植物体上切下来的离体器官、组织或细胞)会进行脱分化形成愈伤组织。将处于脱分化状态的愈伤组织移植到合适的培养基上继续培养,愈伤组织就会进行再分化,并形成具有根、茎、叶的完整植株。根据培养的对象,可将植物组织培养分为器官培养、组织培养、细胞培养和原生质体培养(用机械、酸处理或酶分解等方法除去细胞壁,分离出原生质体进行培养)等,胚是可以作为植物组织培养材料的。
答案:A
6.细胞工程与基因工程相比,下列叙述错误的是( )
A.细胞工程是在细胞或细胞器水平上进行的操作,而基因工程则是在分子水平上进行的操作
B.细胞工程与基因工程都属于人为操作
C.两者所造成的改变均是按人的意愿来进行的
D.两者目前都能较为容易地实现人们的意愿
解析:基因工程和细胞工程虽然取得了很大的成就,但是还没有达到较容易实现人们意愿的程度。
答案:D
7.在促进细胞融合的促融合因子的作用下,不同细胞可完成融合,正确的融合过程顺序是( )
①不同细胞的细胞核融合 ②杂种细胞的形成 ③细胞质膜粘连、破裂 ④细胞质融合
A.①②③④
B.②①④③
C.③④①②
D.④③②①
解析:在促融合因子的作用下,不同细胞之间的质膜发生粘连、破裂,然后细胞质融合,进而发生细胞核的融合,最终形成杂种细胞。
答案:C
8.用细胞工程技术使天竺葵与香茅草杂交产生了驱蚊香草,下列有关该培育过程的叙述,错误的是( )
A.需要用酶解法制备原生质体
B.愈伤组织的代谢类型是自养型
C.克服了远缘杂交不亲和的障碍
D.包含了有丝分裂和细胞分化的过程
解析:愈伤组织细胞中不存在叶绿体,无法进行光合作用,所以愈伤组织细胞代谢类型不是自养型。
答案:B
9.下列有关植物体细胞杂交技术的描述,不正确的是( )
A.利用植物体细胞杂交可以获得某种多倍体植株
B.获得原生质体的过程中需要纤维素酶和果胶酶
C.通常用聚乙二醇或灭活病毒诱导原生质体融合
D.植物体细胞杂交能克服远缘杂交不亲和的障碍
解析:利用植物体细胞杂交可以获得异源多倍体植株;制备原生质体需要去除植物细胞的细胞壁,故需要纤维素酶和果胶酶;灭活的病毒是诱导动物细胞融合特有的方法,不能用来诱导植物细胞原生质体融合;植物体细胞杂交能克服远缘杂交不亲和的障碍。
答案:C
10.下列有关细胞工程发展史的叙述,错误的是( )
A.1907年美国哈里森培养了蛙胚神经组织,开创了动物细胞培养先河
B.1937年,法国高特里特等人离体培养了胡萝卜组织使细胞增殖
C.1972年,美国卡尔逊等实现了2个不同种烟草细胞原生质体的融合
D.1996年,英国韦尔穆特首次完成了多倍体植株的培育
解析:1996年,英国韦尔穆特等利用成年芬兰白面母羊体细胞的细胞核与苏格兰黑面母羊的去核卵细胞,首次培育出了克隆绵羊“多莉”。
答案:D
11.下图表示一定条件下将胡萝卜的离体组织培育形成试管苗的过程。有关叙述不正确的是( )
A.需在无菌条件下将离体组织接种到培养基中
B.图中①②过程分别表示脱分化和再分化
C.利用此过程获得的试管苗均为纯合子
D.此实验说明分化的植物细胞仍具有全部的遗传信息
解析:将离体组织接种到培养基时要注意无菌操作,若被杂菌污染,易造成实验失败;植物组织培养的基本过程包括脱分化和再分化;植物的组织培养是无性繁殖过程,如果离体的组织是纯合子,则得到的试管苗是纯合子,如果离体的组织是杂合子,则得到的试管苗是杂合子;植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性,分化的植物细胞仍具有全部的遗传信息。
答案:C
12.通过植物体细胞杂交可以获得“烟草—菠菜”——一种新型的烟草品种。下图为培育杂种植株过程的示意图,下列操作不是必需的是( )
A.在融合之前除去两种细胞的细胞壁
B.原生质体先进行脱分化处理再融合
C.原生质体融合后筛选杂种细胞继续培养
D.诱导杂种细胞形成愈伤组织再分化成植株
解析:植物体细胞的杂交过程:在植物细胞融合之前除去两种细胞的细胞壁,获得具有活力的原生质体;原生质体融合后筛选杂种细胞继续培养;诱导杂种细胞形成愈伤组织再分化成植株。可见,原生质体先进行融合处理再进行脱分化。
答案:B
二、非选择题
13.下图是组织培养胡萝卜过程的示意图,请据图回答下列问题。
(1)请将上图按组织培养的过程排列顺序: 。
(2)图D中的细胞团是 ,它的特点是 。
(3)图D中培养物的变化是 。
(4)植物细胞有形成再生组织的可能性,这是 的表现。
(5)组织培养形成胡萝卜的过程属于 生殖。
解析:植物组织培养的过程可概括为:外植体愈伤组织根、芽植物体,其中外植体是指离体的细胞、组织或器官,该过程依据的原理是细胞的全能性,属于无性生殖的范畴。
答案:(1)B→D→C→A
(2)愈伤组织 没有特定结构和功能,是处于旺盛分裂状态的薄壁细胞
(3)愈伤组织发生再分化
(4)植物细胞全能性
(5)无性
14.据下面植物体细胞杂交技术流程图回答相关问题。
(1)若运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)能否得到杂种植株 为什么
。
(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中,运用的技术手段是 ,依据的原理是 ,
其中过程②称为 ,与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为 ,过程④相当于 ,过程⑤涉及的分裂方式为 。
(3)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体,则“番茄—马铃薯”属于 倍体植株。
解析:(1)番茄和马铃薯属于两种植物,存在生殖隔离,不能通过有性杂交产生后代。(2)过程②是把a、b两个原生质体融合在一起,所以称为原生质体融合。过程③是在融合的原生质体外再生一层细胞壁,而细胞壁的形成与高尔基体有关。过程④的结果是形成了愈伤组织,所以④为脱分化。(3)“番茄—马铃薯”属于异源多倍体里面的异源六倍体。
答案:(1)不能,不同种的植物存在生殖隔离
(2)植物组织培养 细胞全能性 原生质体融合 高尔基体 脱分化 有丝分裂
(3)六
15.微生物细胞融合的方法与动植物细胞融合基本相同。下图是利用细胞融合技术培育能直接利用可溶性淀粉生产酒精的酵母菌No.220菌株过程示意图。(注:H28菌株可直接分解可溶性淀粉,不能形成孢子;IFO1046菌株不能利用淀粉,可将葡萄糖酵解为酒清,能形成孢子。)试回答有关问题。
(1)图中所示的生物技术是 。
(2)“去壁”的常用方法是 ;“去壁”获得的原生质体形态呈球形,这体现了细胞膜 。
(3)“诱导”过程主要是通过某些物质诱导原生质体形成新的细胞壁,直接参与此过程的细胞器是 。
(4)试根据给予的信息设计简单方案,以筛选出糖化酵母菌No.220菌株。(提示:产孢培养基可以诱导IFO1046菌株产生孢子;孢子能耐受60
℃的热处理)
解析:题图信息表明,微生物细胞H28菌株与IFO1046菌株杂交,首先用酶解法去除细胞壁,后对原生质体甲和乙融合,融合后的原生质体经培养得到杂交细胞。该过程利用了细胞融合技术。
答案:(1)细胞工程
(2)酶解法 具有一定的流动性
(3)高尔基体
(4)①将再生细胞接种在产孢培养基(含淀粉和单糖)上,培养一段时间以诱导IFO1046菌株及其融合细胞产生孢子,在60
℃下进行热处理灭菌;②将上一步处理的培养基,在适宜条件下培养,获得菌株后,将菌种接种到仅以淀粉为碳源的培养基上,在适宜条件下培养一段时间,选择能生长的菌株即为能直接利用可溶性淀粉生产酒精的糖化酵母菌No.220菌株。(共48张PPT)
第
二
章
细胞工程
第一节 细胞工程概述
自主学习
·
新知突破
1．1907年，哈里森采用____________培养蛙胚神经组织细胞，开创了_______________的先河。
2．1937年，高特里特等人几乎同时离体培养了_______________，首次成功进行____________________。
3．1972年，卡尔逊等人用________作为促融合因子，成功的将两个不同种的烟草细胞__________进行融合，获得了世界上第一个_____________________。
一、细胞工程的发展
盖玻片悬滴
动物细胞培养
胡萝卜组织
植物细胞与组织培养
硝酸钠
原生质体
体细胞杂交植株
4．1997年，伊恩·威尔穆特利用成年芬兰白面母羊________________与苏格兰黑面母羊的____________首次______出绵羊“多利”。
体细胞的细胞核
去核卵细胞
克隆
1．概念
以________为基本单位，在体外________条件下进行培养、繁殖或利用__________、________等技术，使细胞某些________________按照人们的意愿发生改变，从而改良__________、创造________和加速________生物个体，以及获得某些有用的_______________的技术。
二、细胞工程的基本技术
细胞
无菌
细胞融合
核移植
生物学特性
生物品质
新品种
繁育
细胞代谢产物
2．类型
根据研究对象的不同，分为________细胞工程和________细胞工程和________细胞工程；根据所用的技术的不同，分为______________________、__________、________________、______________等。
3．基本技术
(1)植物细胞与组织培养是指在_______条件下分离植物细胞或组织，将其放在适当的________上，给予必要的__________，使它们在体外继续____________________，形成新的___________________的技术。
植物
动物
微生物
植物细胞与组织培养
细胞融合
细胞核移植
染色体工程
无菌
培养基
生长条件
生长、增殖、分化
组织、器官和个体
(2)细胞融合技术是采用______________的方法使2个或多个不同细胞________为________细胞的技术。常用的促融合方法有：________法、________法、________法。
(3)细胞核移植技术是将一个细胞的________转移到另一个_____________的细胞中去，从而使受体细胞获得________________，产生新的生命现象的技术。
自然或人工
融合
一个
生物
化学
物理
细胞核
去除细胞核
新的遗传信息
(4)染色体工程是人们按照一定的设计，有计划地__________________同种或异种染色体，从而达到__________改变___________和选育________的一种技术。染色体工程在培育________新品种上有重要意义，而且也是________定位和___________转移等基础研究的有效手段。
消减、添加或替换
定向
遗传性状
新品种
抗病
基因
染色体
三、细胞工程的应用
培养花卉
濒危植物
病毒
洁净
药品
家畜品种
濒危动物
器官
1．概念：以细胞为基本单位，在体外无菌条件下进行培养、繁殖或利用细胞融合、核移植等技术，使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变，从而改良生物品种、创造新品种和加速繁育生物个体，以及获得某些有用的细胞代谢产物的技术。
2．操作水平：细胞水平。
一、细胞工程
3．操作环境：体外无菌条件。
4．操作技术：植物细胞与组织培养、细胞融合、细胞核移植、染色体工程等。
5．目的：按照人们的意愿改造细胞某些生物学特性。
6．结果：改良生物品种、创造新品种和加速繁育生物个体，获得某些有用的细胞代谢产物。
1．细胞工程技术是一门综合科学技术，下列哪项技术不属于细胞工程( )
A．有性杂交
B．体细胞杂交
C．植物组织培养
D．细胞核移植
答案： A
1．植物细胞与组织培养技术
(1)依据原理：植物细胞的全能性。
(2)培养对象：离体的植物细胞或组织。
(3)培养条件：体外无菌条件和必要的生长条件。
(4)培养目的：使离体植物细胞或组织生长、增殖与分化，形成新的组织、器官和个体的技术。
二、细胞工程的基本技术
2．细胞融合技术
(1)融合原理：细胞膜的流动性。
(2)融合对象：2个或多个不同细胞。
(3)促融合方法：生物法(如病毒诱导融合法)、化学法(如聚乙二醇诱导融合法)、物理法(如电场诱导融合法)。
(4)融合结果：形成杂种细胞。
(5)融合过程：2个或多个不同细胞的质膜发生粘连、破裂→细胞质发生融合→发生核融合→形成杂种细胞。
3．细胞核移植技术
(1)概念：细胞核移植技术是将一个细胞的细胞核转移到另一个去除细胞核的细胞中去，从而使受体细胞获得新的遗传信息，产生新的生命现象的技术。
(2)处理方法：用微吸管把一个细胞中的细胞核吸出后直接转移到另一个去除细胞核的细胞中。
(3)体细胞：提供细胞核。
(4)卵细胞：提供细胞质。
(5)操作仪器：显微操作仪。
4．染色体工程
(1)处理方法：消减、添加或替换同种或异种染色体。
(2)目的：定向改变遗传性状和选育新品种。
(3)应用：用于培育抗病新品种(如多倍体育种)；也是基因定位和染色体转移等基础研究的有效手段。
[归纳拓展] 不同融合方法的比较
不同融合方法的目的是相同的，都是要获得融合的细胞；不同融合方法所依据的原理也是相同的，即都依据细胞膜所具有的流动性。
类型
区别
生物法
化学法
物理法
常用方法
病毒诱导融合法
聚乙二醇诱导融合法
电场诱导融合法
优点
易培养，对各种动物细胞都适宜，融合率高
使用方便，诱导细胞融合频率高
频率高，对细胞无毒害，操作简便，可重复性好
缺点
有些病毒(如仙台病毒)不稳定，在保存过程中活性会降低；而且病毒进入细胞后，可以对细胞的生命活动产生干扰
有些物质(如聚乙二醇)有一定的毒性，对有些细胞(如卵细胞)不适用
目前没有发现
2．以下四种细胞工程技术中，培育出的新个体不能同时具有两个亲本遗传性状的是( )
A．细胞融合
B．细胞或组织培养
C．细胞核移植
D．动物胚胎移植
答案： B
3．下列关于细胞工程技术的叙述中，错误的是( )
A．以细胞为基本单位进行操作
B．植物细胞间融合时需要去除细胞壁
C．核移植时主要借助显微操作仪
D．20世纪70～80年代已经培育出动植物之间杂交的新品种
解析： 细胞工程发展到现在还没有培育出动植物之间杂交的新品种，体细胞的杂交还只局限于在植物与植物、动物与动物、微生物与微生物之间进行的。
答案： D
[记知识纲要]
1．细胞工程分为植物细胞工程、动物细胞工程和微生物细胞工程。
2．细胞融合技术是采用自然或人工的方法使2个或多个不同细胞融合为一个细胞的技术。
3．促进细胞融合的方法有：生物法、化学法、物理法。
4．细胞核移植技术是将一个细胞的细胞核转移到另一个去除细胞核的细胞中去，从而使受体细胞获得的新的遗传信息，产生新的生命现象的技术。
[背关键语句]
5．染色体工程是人们按照一定的设计，有计划地消减、添加或替换同种或异种染色体，从而达到定向改造遗传性状和选育新品种的一种技术。
合作探究
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课堂互动
下列关于细胞工程的叙述错误的是( )
A．细胞工程仅仅在细胞整体水平上定向改变遗传物质
B．细胞工程需要严格的无菌条件
C．细胞工程的技术包括植物细胞与组织培养、细胞融合、细胞核移植、染色体工程
D．细胞工程可以用于作物新品种的改良或繁育
[自主解答] ________
细胞工程
解析： 细胞工程是指以细胞为基本单位，在体外无菌条件下进行培养、繁殖或利用细胞融合、核移植等技术，使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变，从而改良生物品种、创造新品种和加速繁育生物个体，以及获得某些有用的细胞代谢产物的技术。
答案： A
1．下列技术中，一般不属于细胞工程的是( )
A．1907年哈里森进行的蛙胚神经组织培养
B．1972年卡尔逊获得了体细胞杂交植株
C．1982年帕米特采用显微注射技术获得了巨型小鼠
D．1997年维尔穆特利用核移植技术克隆出绵羊多利
解析： 帕米特等采用显微注射技术将经过重组的带有大鼠生长激素基因的质粒转入小鼠受精卵内，并将早期胚胎植入小鼠体内妊娠，分娩出了带有大鼠生长激素基因的巨型小鼠，这一实验被认为是基因工程发展史上的一个里程碑。
答案： C
下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是( )
A．培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
B．培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化
C．离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织
D．同一株绿色开花植物不同部分的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同
[自主解答] ________
细胞工程技术
解析： 本题考查植物细胞培养的原理及应用。同一株绿色开花植物的细胞分为体细胞和生殖细胞两类，自然这两类细胞经培养获得的愈伤组织细胞的遗传物质(基因)亦不相同。
答案： D
[方法技巧] 植物组织培养利用细胞全能性的原理，通过脱分化形成愈伤组织和再分化具有根、芽的胚状小体，在生产生活实际中有重要应用，可以制备人工种子，可以生产药物，可以进行人工繁殖，还可以通过细胞融合完成体细胞杂交后，再通过组织培养，进行新作物的育种。
2．下列关于细胞工程技术的叙述中，错误的是( )
A．20世纪70～80年代已经培育出动植物之间杂交的新品种
B．植物细胞间融合时需去除细胞壁
C．核移植时主要借助显微操作仪
D．多倍体育种属于染色体工程的重要应用
解析： 1972年，卡尔逊用硝酸钠作为促融合因子，成功的将两个不同种的烟草细胞原生质体融合，获得了第一个体细胞杂交植株。
答案： A
高效测评
·
知能提升
1．下列与细胞工程无关的技术是( )
A．抗软化番茄的培育
B．无病毒作物的获得
C．克隆动物的产生
D．葡萄的嫁接
解析： 细胞工程主要包括植物细胞与组织培养、细胞融合、细胞核移植、染色体工程等。抗软化番茄的培育和无病毒作物的获得均利用到了植物细胞和组织培养，克隆动物的产生则应用到了细胞核移植技术，葡萄的嫁接属于营养生殖，与细胞工程无关。
答案： D
2．下列关于细胞工程的叙述中，错误的是( )
A．植物细胞融合必须先制备原生质体
B．细胞工程包括染色体工程
C．经细胞核移植培育出的新个体只具有一个亲本的遗传性状
D．单倍体育种过程中应用了植物组织培养技术
解析： 植物体细胞杂交的实质是原生质体的融合，但因细胞壁阻碍了原生质体的融合，故必须先用酶解法去除细胞壁，制备裸露的原生质体；依据所使用技术的不同，细胞工程主要包括植物细胞与组织培养、细胞融合、细胞核移植、染色体工程等；细胞核移植形成的新个体的遗传物质主要来自核供体，但细胞质中也有少量的遗传物质，因此，该个体具有两个亲本的遗传特性。单倍体育种过程中的花药离体培养所用的技术为植物组织培养，据以上分析知，错误的叙述为C项。
答案： C
3．纤维瘤细胞与畸态瘤融合、人工诱导染色体数目变异加倍、果实催熟常用的化学物质依次是( )
A．硫酸二乙酯、亚硝酸、脱落酸
B．聚乙二醇、秋水仙素、乙烯
C．硫酸二乙酯、秋水仙素、乙烯
D．亚硝酸、PEG、吲哚乙酸
答案： B
4．下列不属于细胞工程在实践中的应用的是( )
A．用于濒危珍贵动植物的繁殖
B．开发洁净新能源减少环境污染
C．培育不同的人体器官、组织或细胞，提供可供移植的材料
D．生产鼠—人嵌合抗体
答案： D
5．科学家用灭活的病毒把骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合，得到杂交瘤细胞，灭活病毒的作用是( )
A．病毒比较小，可钻入到细胞内
B．灭活的病毒已完全死亡，死亡的病毒可以让细胞聚集
C．灭活的病毒已失去感染性，对各种动物细胞不造成破坏，但所保留的融合性，使不同的动物细胞进行融合
D．灭活的病毒带有目的基因，通过融合可以让杂交细胞带有目的基因
答案： B
6．下列有关生物工程技术应用的叙述，不正确的是( )
A．利用植物组织培养技术培育脱毒苗，获得抗病毒的新品种
B．动物克隆的技术基础是动物的细胞和组织培养
C．利用植物体细胞杂交技术获得“白菜—甘蓝”，克服不同生物远源杂交不亲和的障碍
D．动物细胞融合技术的重要用途之一是制备单克隆抗体
解析： 利用植物的分生组织进行培养，可以使新长成的植株不带病毒，从而获得脱毒苗。用脱毒苗进行繁殖，种植的作物就不会或极少感染病毒，但是脱毒苗本身不具有抗病毒的作用。
答案： A
7．在人和鼠的细胞融合实验中，用两种荧光物质分别标记两种抗体，使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上(如图)。实验结果表明，细胞开始融合时，人、鼠细胞的表面抗原“泾渭分明”，各自只分布于各自的细胞表面；但在融合之后，两种抗原就平均地分布在融合细胞的表面了。请分析回答以下问题：
(1)细胞融合的实验表明了组成细胞膜的蛋白质等分子是可以________的，由此也证明了细胞膜具有________的特点。
(2)在细胞融合实验中，一种抗体只能与相应的抗原结合，说明了这类物质在分子结构上具有________性。
(3)细胞融合实验若在20
℃条件下进行，则两种表面抗原平均分布的时间大大延长，这说明__________。若在1
℃条件下，两种抗原便难以平均地分布，这又说明___________。
(4)该细胞工程技术在实际上最有价值的应用是_____________。
答案： (1)运动 流动性 (2)特异性 (3)膜上的蛋白质等分子的运动随环境温度的降低而减慢 当环境温度很低时，膜上的蛋白质等分子的运动几乎停止 (4)制备单克隆抗体
8．现有甲、乙两个烟草品种(2n＝48)，其基因型分别为aaBB和AAbb，这两对基因位于非同源染色体上，且在光照强度大于800勒克斯时，都不能生长，这是由于它们中的一对隐性纯合基因(aa或bb)作用的结果。取甲乙两品种的花粉分别培养成植株，将它们的叶肉细胞制成原生质体，并将两者相混，使之融合，诱导产生细胞团。然后，放到大于800勒克斯光照下培养，结果有的细胞团不能分化，有的能分化发育成植株。请回答下列问题：
(1)甲、乙两烟草品种花粉的基因型分别为________和________。
(2)将叶肉细胞制成原生质体时，使用_____去除细胞壁。
(3)在细胞融合技术中，常用的促融剂是________________。
(4)细胞融合后诱导产生的细胞团叫________________。
(5)在大于800勒克斯光照下培养，有________种细胞团不能分化，能分化的细胞团是由________________的原生质体融合来的(这里只考虑2个原生质体的相互融合)。由该细胞团分化发育成的植株，其染色体数是________，基因型是________。该植株自交后代中，在大于800勒克斯光照下，出现不能生长的植株的概率是__________。
答案： (1)aB Ab (2)纤维素酶和果胶酶 (3)聚乙二醇 (4)愈伤组织 (5)2 甲乙两品种 48 AaBb 7/16第三节 动物细胞工程的应用
一、选择题
1.动物细胞培养时,最好选用的培养材料是( )
A.衰老退化的动物组织细胞
B.成熟动物个体的体细胞
C.动物的受精卵细胞
D.胚胎或幼龄动物的体细胞
解析:胎胚或幼龄动物的体细胞增殖能力强,易于培养。
答案:D
2.动物细胞培养过程的顺序是( )
①原代培养 ②传代培养 ③用胰蛋白酶处理组织,形成分散的细胞悬液
A.①②③ B.①③②
C.②①③
D.③①②
解析:动物细胞培养的材料选自动物胚胎或幼龄动物器官或组织,先用胰蛋白酶处理制成细胞悬液,再进行原代培养和传代培养。
答案:D
3.利用动物细胞融合技术可以获得杂交瘤细胞,下列针对单个杂交瘤细胞的叙述不正确的是( )
A.经筛选过程方可获得
B.具有双亲细胞的遗传物质
C.可分泌多种特异性抗体
D.体外培养条件下可大量增殖
解析:杂交瘤细胞的制备是动物细胞融合技术的应用,其过程是从已免疫的小鼠体内取出B淋巴细胞和骨髓瘤细胞,通过物理、化学或生物方法使之融合形成杂交瘤细胞,单个杂交瘤细胞只能分泌一种抗体。
答案:C
4.生产单克隆抗体时,在培养液中加入某种试剂能筛选出杂交瘤细胞,因为该试剂( )
A.能抑制淋巴细胞和杂交瘤细胞的DNA复制
B.能阻止淋巴细胞的原癌基因被激活
C.选择性抑制骨髓瘤细胞的DNA复制
D.能阻止杂交瘤细胞核糖体上所有蛋白质的合成
解析:由于骨髓瘤细胞与杂交瘤细胞都能无限增殖,而生产单克隆抗体需要选择出杂交瘤细胞,所以需要用试剂抑制骨髓瘤细胞DNA的复制。因此,该试剂的作用为选择性抑制骨髓瘤细胞的DNA复制。
答案:C
5.伦理学家极力反对克隆人,以下哪项不是他们反对克隆人的原因 ( )
A.严重地违反了人类伦理道德
B.冲击了现有的伦理道德观念
C.克隆人是心理不正常的人
D.干扰正常的社会和家庭关系
解析:克隆人严重地违反了人类伦理道德,冲击了现有的伦理道德观念,干扰了正常社会和家庭关系,我们应持反对态度。
答案:C
6.关于单克隆抗体,下列叙述不正确的是( )
A.可以制成诊断盒,用于疾病的诊断
B.可以在生物体内生产,不能体外生产
C.具有特异性强、纯度高、灵敏度高等优点
D.可以与药物结合,用于病变细胞的定向治疗
解析:杂交瘤细胞的制备是动物细胞融合技术的应用,其过程是从已免疫的小鼠体内取出B淋巴细胞和骨髓瘤细胞,通过物理、化学或生物方法使之融合形成杂交瘤细胞,经过筛选与培养,可得到能产生单一抗体的杂交瘤细胞,再经过体内或体外培养可获得单一抗体,因而具有较强的特异性。单克隆抗体还具有纯度高、灵敏度高等优点。由于单克隆抗体具有较强的特异性,所以可制成诊断盒用于疾病诊断,也可以与药物结合,用于病变细胞的定向治疗。
答案:B
7.下图为“多莉”,有关“多莉”的说法正确的是( )
①“多莉”的诞生属无性繁殖 ②“多莉”的诞生采用了核移植技术 ③“多莉”的诞生采用了胚胎移植技术 ④“多莉”的诞生采用了细胞融合技术 ⑤动物细胞培养是动物细胞工程技术的基础
A.①②④⑤
B.①②③④
C.①②③⑤
D.①②③④⑤
解析:克隆“多莉”羊的过程没有利用细胞融合,而是将体细胞细胞核与去核卵细胞进行核质重组,利用了核移植技术。动物细胞工程技术的基础是动物细胞培养。
答案:C
8.下图是单克隆抗体制备过程示意图,其中1过程注射的物质和A细胞的名称为( )
A.抗体、T淋巴细胞
B.抗原、T淋巴细胞
C.抗体、B淋巴细胞
D.抗原、B淋巴细胞
解析:单克隆抗体制备时,必须先给小鼠注射抗原,获得产生特异性抗体的B淋巴细胞。图中1代表的是抗原,A代表的是B淋巴细胞,B代表的是骨髓瘤细胞,C代表的是杂交瘤细胞。
答案:D
9.卵细胞作为生殖细胞,在生物技术中可用于( )
①克隆动物时细胞核的受体 ②进行体外受精,培育试管动物 ③形成受精卵,作为培育转基因动物的受体细胞 ④植物组织培养形成试管苗 ⑤动物细胞融合形成单克隆抗体 ⑥形成受精卵,利用转基因培育抗虫棉植株
A.①②③④
B.③④⑤⑥
C.①③⑤⑥
D.①②③⑥
解析:在克隆动物时,去核的卵细胞作为受体细胞与体细胞核融合形成重组细胞;进行体外受精时,卵细胞作为生殖细胞参与体外受精形成受精卵;在转基因过程中,卵细胞可以作为基因表达载体的受体细胞,例如可以作为培育抗虫棉时的受体细胞;植物组织培养形成试管苗用的是体细胞,而非卵细胞;单克隆抗体制备过程中用的是经过免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞,而非卵细胞。
答案:D
10.现将“细胞工程”中动、植物细胞培养技术列表比较如下,你认为哪一项有错误 ( )
比较项目
原理
培养基区别
培养基的的物理状态
培养目的
植物组织培养
细胞的全能性
需加植物激素
固体
快速繁殖,培育无病毒植株等
动物细胞培养
细胞的全能性
需加动物血清
液体
获得细胞或细胞的产物等
A.原理
B.培养基区别
C.培养基的物理状态
D.培养目的
解析:动物细胞培养的原理是细胞增殖,而不是细胞的全能性。
答案:A
11.动物细胞体外培养时,通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。下图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。从该图提供的信息不能得出的结论是( )
血清对正常细胞和癌细胞培养的影响
A.正常细胞与癌细胞的增殖速率相同
B.有无血清对正常细胞培养的影响不同
C.培养基中补充血清有助于正常细胞的培养
D.培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大
解析:由题图中所示的正常细胞和癌细胞的生长曲线可明显看出在有血清或无血清条件下,癌细胞的增殖速率都高于正常细胞的增殖速率。
答案:A
二、非选择题
12.下图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据此完成后面的问题。
(1)容器A中放置的是动物器官或组织,它一般取自
。
(2)容器A中的动物器官或组织首先要进行的处理是 ,然后用 酶处理,这是为了使细胞分散开来,目的是 。
(3)培养首先在B瓶中进行,瓶中的培养基成分有 等。在此瓶中的培养称为 。
(4)把B瓶中的细胞分装到C瓶中,继续进行培养,称为 培养。
解析:(1)动物细胞培养一般取材于动物胚胎或出生后不久的幼龄动物的器官或组织,因为这些细胞的分裂能力强。
(2)在进行动物细胞培养时应尽量使细胞分散,便于与培养液充分接触,进行物质交换,使动物细胞分散需要用胰蛋白酶处理。
(3)动物细胞培养过程中应尽量使培养基成分与体内基本相同,所以需要添加葡萄糖、氨基酸、无机盐、动物血清等。动物细胞培养的过程分为原代培养和传代培养两个阶段。原代培养是指从供体获取组织或细胞后的初次培养。
(4)将原代培养的细胞分离稀释后转入新的培养瓶中继续培养,称为传代培养。
答案:(1)胚胎或出生后不久的幼龄动物的器官或组织
(2)剪碎组织 胰蛋白 使细胞与培养液充分接触
(3)葡萄糖、氨基酸、无机盐和动物血清 原代培养
(4)传代
13.美国威斯康星州的一个奶牛场有一头奶牛,年产奶量达15.8
t,我国奶牛产奶量年平均水平仅为3~4
t。某人用该高产奶牛的耳细胞,采用核移植技术获得高产奶牛(如下图)。
(1)③过程中选择去核卵母细胞作为受体细胞的原因是
。
(2)④过程所利用的技术是 ,
其原理是 。
(3)该实验的成功说明已分化的耳细胞的细胞核中含有与 一样的全套基因,这种繁殖方式属于 。
(4)若研究发现该高产奶牛线粒体发达,故而它的产奶量高,则小牛d成年后具有这一优良性状吗 。你的依据是
。
解析:(1)在核移植中常用去核卵母细胞作为受体细胞,是因为卵母细胞内含有丰富的营养物质;体积比较大,容易操作,且细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质。
(2)④过程属于动物细胞培养,其原理是细胞增殖。
(3)该实验的成功证明了动物细胞核有全能性,因为细胞核中含有和供体奶牛一样的全套基因。
(4)线粒体位于细胞质中,主要来源于受体细胞,因此小牛没有产奶量高的优良性状。
答案:(1)卵母细胞体积大,易操作;营养物质丰富,且细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质
(2)动物细胞培养 细胞增殖
(3)供体奶牛 无性繁殖
(4)不具有 线粒体中的基因一般通过细胞质传递给后代,而小牛d的细胞质主要来自于普通奶牛
14.1984年,德国科学家柯勒和阿根廷科学家米果斯坦由于发展了单克隆抗体技术,完善了极微量蛋白质的检测技术而获得了诺贝尔生理学或医学奖。下图是单克隆抗体制备示意图,请据图回答下列问题。
(1)据图可知, 技术是动物细胞工程技术的基础,而 技术突破了有性杂交方法的局限,使远缘杂交成为可能。
(2)图中过程1常用的促融剂是 ,过程2常在 培养基中完成。
(3)A细胞为 细胞,其特点是
。
(4)合成的单克隆抗体最终可以从 和 中提取。
解析:(1)动物细胞工程技术的基础是动物细胞培养,细胞融合是在自发或人工诱导下,两个或多个细胞或原生质体融合形成一个杂种细胞,该技术突破了有性杂交方法的局限,使远缘杂交成为可能。(2)过程1中细胞融合的诱导物种类很多,常用的方法主要有生物法(如利用灭活的仙台病毒诱导)、化学法(如利用聚乙二醇诱导)和物理法(如利用高电压刺激)。目前应用最广泛的是利用聚乙二醇诱导,因为它易得、简便,且融合效果稳定。动植物细胞融合方法不完全相同,生物法(如利用灭活仙台病毒诱导)是动物细胞融合所特有的。过程2是单克隆抗体技术的第一次筛选(在特定的选择性培养基上),目的是筛选出骨髓瘤细胞与经过免疫的B淋巴细胞融合的杂交瘤细胞。(3)A细胞为杂交瘤细胞,杂交瘤细胞具有骨髓瘤细胞与经过免疫的B淋巴细胞的遗传物质,因而具有既能迅速大量增殖,又能产生专一性抗体的特点。(4)杂交瘤细胞的培养一般有体外培养和体内培养两种方式,体外培养是在液体培养基中培养,培养后从培养液中提取单克隆抗体;体内培养是在小鼠腹腔中培养,培养后从小鼠腹水中提取单克隆抗体。
答案:(1)动物细胞培养 细胞融合
(2)仙台病毒(或聚乙二醇、高电压) 选择性
(3)杂交瘤 既能迅速大量增殖,又能产生专一性抗体
(4)培养液 小鼠腹水第二节 植物细胞工程的应用
一、选择题
1.若大量、快速生产人参皂甙干粉和黄酮类物质需借助下列哪项生物技术 ( )
A.基因工程
B.诱变育种
C.植物组织培养
D.植物体细胞杂交
解析:培养人参外植体经脱分化形成愈伤组织,将愈伤组织接种到发酵罐中连续培养,可在培养液中获得大量人参细胞,经提炼可得皂甙干粉,因此人参皂甙干粉是通过植物组织培养技术获得的。
答案:C
2.下列哪一项不属于细胞工程的意义 ( )
A.改良生物品种或创造新品种
B.加速繁育生物个体
C.获得某些细胞代谢产物
D.将目的基因导入受体细胞
解析:将目的基因导入受体细胞属于基因工程的一个步骤,通过细胞工程不能实现将目的基因导入受体细胞的目的,但转基因植物的培育可利用植物组织培养技术。
答案:D
3.下列各项培育植物新品种的过程中,不经过愈伤组织阶段的是( )
A.通过植物体细胞杂交培育白菜—甘蓝杂种植株
B.通过多倍体育种培育无子西瓜
C.通过单倍体育种培育优质小麦
D.通过基因工程培育转基因抗虫水稻
解析:植物体细胞杂交、单倍体育种、基因工程育种均经过植物组织培养过程,所以需脱分化形成愈伤组织。植物多倍体育种通常是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,所以B选项符合题意。
答案:B
4.下列关于“人工种子”的说法,正确的是( )
A.是通过科技手段人工合成的种子
B.是利用植物组织培养技术获得的种子
C.种皮能够自我生成
D.发芽率低
解析:植物组织培养获得的胚状体,包裹上人工胚乳和人工种皮,就可制成“人工种子”。
答案:B
5.下列关于植物细胞工程在生产应用上的叙述,正确的是( )
A.切取一定大小的草莓茎尖进行组织培养,可获得抗病毒新品种
B.对马铃薯愈伤组织进行人工诱变,可获得能分泌乳腺蛋白的新品种
C.在组织培养获得的楸树胚状体外包裹上人工胚乳、种皮制成人工种子
D.在发酵罐中培养人参的胚状体细胞,大量生产人参皂苷粉
解析:通过植物组织培养可以获得脱毒植物,但不能培养出抗病毒的新品种;人工诱变并不能产生非本物种的基因,对马铃薯愈伤组织进行人工诱变,不可能获得能分泌乳腺蛋白的新品种;人工种子是在植物组织培养获得的胚状体外包裹人工胚乳和人工种皮制成的;获取细胞产物,应将植物细胞培养到愈伤组织阶段。
答案:C
6.马铃薯和草莓都是进行无性繁殖的植物,它们感染的病毒很容易传给后代。病毒在植物体内逐年积累,就会导致产量降低,品质变差。目前对它们进行脱毒处理最好的办法是( )
A.采用茎尖组织培养技术获得植株
B.采用基因工程技术培育抗虫植株
C.采用诱变育种培育抗性植物
D.采用杂交育种培育抗性植物
解析:在植物分生区附近,如茎尖处,病毒极少,甚至没有病毒。因此切取一定大小的茎尖进行植物组织培养,再生的植株就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗。
答案:A
7.如图所示是人工种子的结构简图,对其叙述不正确的是( )
A.人工种子的胚乳中含有胚状体发育所需要的营养物质,还可以添加农药和植物激素
B.人工种子胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构
C.人工种子可以工业化生产,播种了人工种子可节省大量粮食
D.人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题
解析:人工种子的胚状体已经分化出胚芽、胚轴、胚根等结构。
答案:B
8.下列有关植物组织培养技术应用的叙述,不正确的是( )
A.利用植物组织培养技术可大规模地生产食品添加剂、香料等
B.利用植物组织培养技术产生突变体,筛选获得具有优良性状的新品种
C.利用植物组织培养技术能大幅度提高粮食产量
D.利用植物组织培养技术可大规模地生产抗体等
解析:基因突变是不定向的,通过筛选后才能够得到具有优良性状的个体。抗体只能由动物细胞产生,植物组织培养不能对其进行生产。
答案:D
9.下列有关植物细胞工程应用的叙述,不正确的是( )
A.利用组织培养技术培育脱毒苗,获得具有抗病毒的新品种
B.利用组织培养技术获得人工种子,能保持亲本的优良性状
C.利用细胞培养技术获得紫草素,实现了细胞产物的工厂化生产
D.利用植物体细胞杂交技术获得“萝卜—甘蓝”,克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍
解析:脱毒苗的含义是脱掉病毒或者基本上不带病毒,而不是产生抗病毒能力。产生抗病毒能力一般需要使用转基因技术。
答案:A
10.下列关于人工种子,不科学的叙述是( )
A.人工种皮不是选择透过性膜
B.利用种子进行繁殖属于有性生殖,所以利用人工种子繁殖也属于有性生殖
C.在人工胚乳中可加入菌肥、农药等,所以人工种子萌发率比自然种子萌发率高
D.人工种子的胚状体是经植物组织培养形成的
解析:植物种子是通过有性生殖得到的,所以利用种子进行繁殖属于有性生殖。而人工种子是利用植物组织培养得到的,如果利用植物的体细胞进行植物组织培养得到人工种子,则该人工种子繁殖属于无性生殖;如果利用花粉进行植物组织培养得到人工种子,则该人工种子繁殖属于有性生殖。
答案:B
11.利用植物的茎尖或叶片、茎段、花药、花粉等,在无菌条件下,培养在人工配制的培养基上,使它发育成完整的植株。这种技术可以用来培育植物新品种,也可以在较短时间内大量繁殖植物,还可以防止植物病毒的危害。下列关于这种技术的叙述,正确的是( )
①这种技术利用了植物细胞的全能性 ②这种技术叫作组织培养 ③这种技术属于细胞工程的应用领域之一 ④这种技术是一种无性繁殖的方式
A.①
B.①②
C.①②③
D.①②③④
解析:植物体细胞都含有该物种的全套遗传信息,所以每个细胞理论上都具有全能性,都有发育成完整生物体的潜能。植物组织培养就是在体外通过人工方法,让植物细胞表现出全能性,是植物细胞工程的一个基础技术手段。因为没有生殖细胞的结合,所以属于无性生殖方式。
答案:D
12.下图是四倍体兰花的叶片通过植物组织培养形成植株的示意图,相关叙述中正确的是( )
四倍体兰花叶片愈伤组织胚状体植株
A.(2)阶段会发生减数分裂过程
B.(1)阶段需生长素而(3)阶段需细胞分裂素
C.此过程体现植物细胞具有全能性
D.此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体
解析:愈伤组织只能进行有丝分裂,不能进行减数分裂;脱分化和再分化过程都需要生长素和细胞分裂素;植物组织培养体现了植物细胞具有全能性;花药离体培养所得的植株是单倍体。
答案:C
二、非选择题
13.植物组织培养的过程如下图所示。请分析并回答问题。
离体的组织或器官愈伤组织胚状体植株
(1)愈伤组织是由离体的组织或器官通过A 过程获得的,B、C过程是通过细胞的 实现的。
(2)胚状体根据其来源不同,可以分为“体细胞胚”和“花粉胚”。
①用花药离体培养可获得“花粉胚”,同种植物的花粉胚与体细胞胚在染色体数目上的主要区别是
。
②如果用 处理二倍体植物的花粉胚,能获得可育的植株,该过程是 育种中不可缺少的步骤。
③在一定条件下培养离体细胞可以形成体细胞胚进而发育成完整的植株,其根本原因是每个细胞都含有 ,这一过程体现了 。
解析:(1)由离体组织或器官获得愈伤组织的过程是脱分化的过程,由愈伤组织通过再分化和培养可获得新的植株,这一过程不仅有细胞的分裂过程,也有细胞分化的过程。(2)二倍体的花粉胚细胞内含一个染色体组,由其发育成的植株高度不育,若要获得可育植株,需要对花粉胚进行染色体加倍处理,例如用秋水仙素处理,这样的育种方式称为单倍体育种。
答案:(1)脱分化 分裂和分化
(2)①花粉胚细胞中的染色体数目是体细胞胚的一半 ②秋水仙素 单倍体 ③本物种的全套基因(或全套遗传信息) 植物细胞的全能性
14.人工种子是人们模仿天然种子的结构造出来的生命有机体,它能像天然种子一样萌发生长。人工种子的核心部分是被外层薄膜包埋的具有类似种子胚功能的胚状体,胚状体不同于一般种子的胚,它是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物,所以又称“体细胞胚”或“花粉胚”。胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到,也可以通过试管培养的茎尖、芽尖、子房、花粉等获得。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中,便成了所谓的“人工种子”。其培育过程如图所示,请根据以上材料回答问题。
(1)人工种子依据的原理是 ,
利用 技术培育而成。
(2)包埋胚状体的胶质可以看作是种子的哪部分结构
。
(3)某二倍体植物基因型为DdTt,利用这种生物技术采用花药离体培养的方法,可培育成“花粉胚”,也可制成人工种子,这种种子萌发形成的个体为 ,基因型为 。
(4)如果外植体为植物的茎尖,通过①的处理可使细胞彼此分离,可加入 。
A.15%的盐酸 B.淀粉酶
C.纤维素酶、果胶酶
D.胰蛋白酶
(5)②表示脱分化过程,其实质是 ;③表示再分化的过程,其实质是
。
(6)从上面所述胚状体的类型分析,人工种子萌发长成的植株是否可育
。
解析:(1)人工种子能发育成完整的植株,说明其细胞内含有个体发育的全部基因,因此其原理是细胞的全能性,经过植物组织培养得以表现。(2)包埋胚状体的胶质有保护胚状体的作用,同时又可以提供胚状体营养物质,所以包埋胚状体的胶质可以视作是种皮及胚乳。(3)由花药(或花粉)等配子发育成的个体称为单倍体,其基因型为配子基因型,即DT、Dt、dT、dt四种。(4)使植物细胞彼此分离可以使用纤维素酶、果胶酶,因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。(5)脱分化实质上是植物细胞恢复分裂能力,而再分化就是植物细胞分化,即基因选择性表达。(6)由题目信息可知,人工种子的胚状体可来自茎尖、芽尖、子房、花粉等,应分情况讨论。
答案:(1)细胞的全能性 植物组织培养
(2)种皮及提供营养的胚乳或子叶
(3)单倍体 DT、Dt、dT、dt
(4)C
(5)使细胞恢复分裂 基因的选择性表达,导致了细胞形态、结构和功能的改变
(6)若是由二倍体植株的花粉(或三倍体植物的营养器官等)发育而来的则不可育,若是由二倍体(或四倍体等)植株的茎尖、根尖等营养器官发育而来的则可育
15.农业上许多作物体内都有病毒寄生。病毒繁殖速度极快,即使是新生的细胞,一段时间后也会被病毒感染,且可通过生殖细胞传递给子代,影响下一代的品质,用农药杀死病毒已无明显效果,请设法用最快的方法培育出大量没有病毒的后代植株(提供简要的文字说明即可)。
(1)方法:
。
(2)原理:
。
(3)优点:
。
(4)取材部位:
。
解析:植物组织培养能快速繁殖植物(或濒危植物),同时又能获得无病毒植株。植物组织培养的原理是细胞的全能性。植物组织培养常选茎尖或芽尖,因为此部位细胞不含病毒或含少量病毒,同时该部位细胞分裂能力和分化能力强。
答案:(1)采用植物组织培养的方法来进行,因为组织培养能够在短时间内大量繁殖,且能保持亲代的优良品质
(2)植物细胞的全能性
(3)植物茎尖分生区刚分裂的细胞不含病毒。取此处细胞进行组织培养,诱导培育成植株,就能获得大量无病毒的植株
(4)植物茎尖或芽尖
