广东省东源中学2007高三第一轮复习专题植物细胞工程1[下学期]

广东省东源中学2007高三第一轮复习专题 植物细胞工程1
第1节 植物细胞工程
***教学目标 ***教学重点
1．简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。 1．植物组织培养的原理和过程。
2．列举植物细胞工程的实际应用。 2．植物体细胞杂交的原理。
3．尝试进行植物组织培养。 3．植物细胞工程应用的实例。
***教学难点 1． 植物组织培养的实验。
☆细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
一、植物细胞工程的基本技术
1．基本原理／理论基础：植物细胞具有全能性（原因：每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因）。属于无性繁殖，现已推广应用。
☆细胞全能性比较：受精卵>生殖细胞>未分化细胞>成熟细胞
练习：植物细胞表现出全能性的必要条件是 。
2．基本概念：
①细胞脱分化：是指让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转化成未分化细胞的过程。
②细胞再分化：是指愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程
③植物组织培养：是指在无菌和人工条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。
4．愈伤组织特点 ：排列疏松、无规则、高度液泡化、无定形的未分化的薄壁细胞。
5．组织培养优点：取材少、耗时短、繁殖率高、便于自动化管理。
6．组织培养用途：快速繁殖名贵的花卉和果树；培育无病毒植物(采用根尖、茎尖组织)等。
7．细胞培养技术的条件：无菌操作
8．培养基的组成：无机营养成分、有机营养成分、激素、琼脂四部分组成。
培养基成分主要内容与作用
①水水（H2O）：为细胞代谢提供条件，参与细胞代谢
②无机盐大量元素：N、P、S、K、Ca、Mg
③微量元素：Fe、Mn、Mo、B、Cu、Zn满足植物对各矿质元素的需求，参与各种物质合成、代谢调节，生长必需
④碳源蔗糖重要营养成分：愈伤组织不光合，利用蔗糖异养生活
⑤大气CO2重要碳源：完成组织分化，形成营养器官后，叶片能进行光合自养
⑥氮原NH4+、NO3：合成核酸、蛋白质、辅酶、核苷酸等
⑦生长因子细胞分裂素、生长素必不可少的调节物质：诱导脱分化形成愈伤组织，诱导愈伤组织再分化成植株
⑧维生素明显促进离体组织的生长
9．植物组织培养的操作基本流程
实例：【实验 胡萝卜的组织培养】方法与步骤
1．清洗材料：将胡萝卜用自来水冲洗干净，用刮皮刀除去表皮1-2mm，横切成大约10mm厚的切片。用酒精棉球擦手消毒）（下列各步骤全部在无菌条件下进行。）
2．消毒材料：胡萝卜片经70%乙醇处理30秒钟后，用无菌水冲洗2~3次，再用饱和漂白粉溶液（次氯酸钠溶液）浸泡30分钟，无菌水冲洗2~3次。
3．制备外殖体：用无菌的滤纸吸去胡萝卜段表面的水分。在消毒瓷砖上，用无菌的解剖刀将胡萝卜段切成1cm厚的横切片，再选取有形成层的部位，切取1cm3左右的小块。
4．接种：将胡萝卜组织小块接种培养基表面。用锡箔纸封盖瓶口，并用橡皮筋扎实。在培养瓶的标签上写明材料名称、接种日期和编号。
5．材料培养：将培养物一部分置于23~260C温箱中暗培养。（可用另一部分到光照培养室中进行培养，以比较光照和暗培养对愈伤组织诱导的反映。）
6．观察与记录
①4天后，检查培养材料的污染情况并作好记录。
②14天后，观察愈伤组织的生长情况并作好记录。（外植体表面开始变得粗糙，有许多光亮点出现，这是愈伤组织开始形成的症状。）
7．培养一段时间后，将生长良好的愈伤组织转接到分化培养基上。培养一段时间后，胡萝卜的愈伤组织就可以诱导出试管苗。然后将试管苗移载到大田，培养成正常植株。
二、植物体细胞杂交技术
1．概念：将不同种的植物细胞，在一定条件下融合杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
2．基本原理：
3．过程
植物细胞A原生质体A 杂合原生质体
植物细胞B原生质体B 杂种细胞再生出细胞壁

杂种植株 再生出小植株 愈伤组织
4．人工诱导的方法
①物理方法：离心、振动、电激等
②化学方法；聚乙二醇（PEG）
5．意义：克服远缘杂交不亲和的障碍，打破物种之间的生殖隔离、扩大遗传重组范围。
三、植物细胞的实际应用
1． 快速繁殖、培育无病毒植株
2．细胞培养生产药物、食品添加剂、香料、色素、杀虫剂（发酵罐中诱导分离的愈伤组织）
3．人工种子：胚状体 + 人工种皮
4． 转基因植物的培育
四、植物细胞杂交与传统细胞杂交比较：
传统杂交细胞杂交
依据杂种优势细胞全能性、原生质体融合
过程自然发生，在母体完成胚发育人工诱导融合，需组织培养
本质精、卵两种生殖细胞结合，完成遗传物质的重新组合不同生物的体细胞融合，完成和遗传物质的融合
优点杂种第一代生长整齐、植株健壮、产量高、抗虫抗病能力强克服远源杂交不亲和障碍，实现不同种间的杂交
缺点存在生殖隔离；杂种第二代会出现生长不齐、产量下降等现象很多理论、技术问题未解决，距离推广应用有一定差距
目的获得杂种优势，提高产量获得优良性状
意义自然发生、方便生产扩展了用于杂交的亲本组合
应用范围种内种内、种间均可
五、练习1
1．在生物体的所有细胞中，全能性最高的是（ ）
A．卵细胞 B．植物花粉 C．体细胞 D．受精卵
2．在离体的植物器官．组织和细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（ ）
A．消毒灭菌 B．适宜的温度 C．充足的光照 D．适宜的养分和激素
3．植物体细胞杂交尚未解决的问题有（ ）
去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体
让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状
C．将杂种细胞培育成植物
D．尚未培育出属间杂种植物
4．与传统的有性杂交法相比，植物体细胞杂交的最大优点是（ ）
A．可使两个亲本的优良性状组合在一起 B．可以克服远缘杂交不亲和的障碍
C．可以降低生产成本提高经济效益 D．可以培育出高产性状优良的新品种
5．为了使用于培养的动物组织细胞分散开以便配制成一定浓度的细胞悬浮液，选来的动物组织应用下列哪种物质处理（ ）
A．胃蛋白酶 B．胰蛋白酶 C．盐酸 D．胰脂肪酶
6． 单克隆抗体与血清抗体相比，优越之处在于（ ）
A．单克隆抗体能够制成“生物导弹”
B．单克隆抗体可以在体外制备
C．单克隆抗体的特异性强．灵敏度高，产量大大高于血清抗体
D．单克隆抗体的制备过程简单
7．哺乳动物如牛．羊等是人类生活中的一重要的肉制品，皮毛制品的原料来源，但哺乳动物妊娠时间长，每胎产子数少，繁殖速度比较慢。要加快优良种畜的繁殖速度，目前最好采用下列哪种方法（ ）
A．动物细胞培养 B．动物细胞融合 C． 胚胎移植 D．核移植
8．植物细胞表现出全能性的必要条件是（ ）
A．给予适宜的营养和外界条件
B．导入其它植物细胞的基因
C．将成熟植物的细胞核移植到去核的卵细胞中
D．脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件
9．植物细胞壁的形成与高尔基体有关，由此说明了高尔基体是（ ）
A．具有合成多糖的能力 B．具有合成蛋白质的能力
C．具有合成磷脂的能力 D．具有合成细胞膜的能力
练习1答案：1—5 DCBBB 6—9 CCDA
练习2一. 选择题：
1. 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
2. 科学家用小鼠骨髓癌细胞与某种细胞融合，得到杂交细胞，经培养可产生大量的单克隆抗体，与骨髓癌细胞融合的是（ ）
A. 经过免疫的B淋巴细胞 B. 不经过免疫的T淋巴细胞
C. 经过免疫的T淋巴细胞 D. 不经过免疫的B淋巴细胞
3. 人胰岛细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，据此推测胰岛细胞中（ ）
A. 只有胰岛素基因
B. 比人受精卵的基因要少
C. 既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其他基因
D. 有胰岛素基因和其他基因，但没有血红蛋白基因
4.（多选题）胚胎移植技术目前主要应用于（ ）
A. 解决某些不孕症者的生育问题 B. 治疗某些遗传病
C. 提高良种家畜的繁殖力 D. 提高动物的抗病力
5. 单克隆抗体是指（ ）
A. 单个骨髓瘤细胞增殖产生的抗体 B. 单个B淋巴细胞增殖产生的抗体
C. 单个杂交瘤细胞增殖产生的抗体 D. 单个抗体通过克隆化，产生大量抗体
6. 下列哪一项属于克隆（ ）
A. 将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA分子中
B. 将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内
C. 将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞
D. 将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系
7. 植物组织培养依据的原理，培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是（ ）
① 体细胞全能性 ② 离体植物器官，组织或细胞 ③ 根，芽 ④ 生长素和细胞分裂素 ⑤ 生长素和乙烯 ⑥ 愈伤组织 ⑦ 再分化 ⑧ 脱分化 ⑨ 植物体
A. ①、②⑧⑥⑦③⑨、④ B. ①、②⑦⑥⑧③⑨、⑤
C. ①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤ D. ①、②⑨⑧⑥⑦③、④
8. 能提高良种家畜繁殖能力的生物工程技术是（ ）
A. 组织培养 B. 细胞融和 C. 胚胎移植 D. 细胞核移植
9. 一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次分裂，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
10. 科学家将雌黑鼠乳腺细胞的细胞核移入白鼠去核的卵细胞内，待发育成早期胚胎后移植入褐鼠的子宫，该褐鼠产下小鼠的体色和性别分别是（ ）
A. 黑、雌 B. 褐、雌 C. 白、雄 D. 黑、雄
11.（多选题）要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，需要（ ）
A. 具有完整细胞核的细胞 B. 离体状态
C. 导入外源基因 D. 一定的营养物质和激素
12.（多选题）将小鼠骨髓瘤细胞与一种B淋巴细胞融合，可使融合的细胞经培养产生单克隆抗体，其依据是（ ）
A. B淋巴细胞可以产生抗体，但不能无限增殖
B. B淋巴细胞只有与骨髓瘤细胞融合后才能产生抗体
C. 骨髓瘤细胞可以无限增殖，但不能产生抗体
D. 骨髓瘤细胞可以产生抗体，但不能增殖
13.（03江苏）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
14. 生物膜在结构上没有直接相连的是（ ）
A. 内质网膜与外层核膜 B. 内质网膜与细胞膜
C. 高尔基体膜与内质网膜 D. 内质网膜与线粒体外膜
15. 下列关于生物膜转化的叙述中，正确的是（ ）
A. 具有膜的小泡成为具有膜结构的一部分要靠膜的融合
B. 具有膜结构之间的膜的转化是不可逆的
C .一种膜结构的膜成为另一种膜结构的一部分与膜的流动性无关
D. 生物膜的功能特性是膜之间转化的前提
16. 蛋白质空间结构形成的主要场所是（ ）
A. 核糖体 B. 内质网 C. 高尔基体 D. 细胞质基质
17. 生物膜本身的作用不包括（ ）
A. 信息传递 B. 物质运输 C. 能量交换 D. 蛋白质合成
18. 沟通细胞膜、高尔基体膜、核膜，使三者相互联系，构成有机整体的结构是（ ）
A. 中心体 B. 线粒体 C. 内质网 D. 叶绿体
19. 与有机物的氧化有密切关系的膜和完成与内环境之间的信息传递的膜分别是（ ）
① 细胞膜 ② 线粒体内膜 ③ 线粒体外膜 ④ 内质网膜
A. ②④ B. ③④ C. ②① D.③①
20. 分泌蛋白（如胰蛋白酶）在附着于内质网上的核糖体中合成后，运输方向是（ ）
A. 内质网→细胞膜→高尔基体 B. 高尔基体→内质网→细胞膜
C. 内质网→高尔基体→细胞膜 D. 细胞膜→内质网→高尔基体
21. 胰岛B细胞分泌胰岛素的过程中，不能说明（ ）
A. 生物膜结构有一定的连续性
B. 各种生物膜在结构上有一定的联系
C. 各种生物膜在功能上分工明确，又紧密联系
D. 分泌物的排出是主动运输，需要线粒体供能
22. 有关细胞全能性的叙述中，不正确的是（ ）
A. 受精卵在自然条件下能够使后代细胞形成完整的个体，全能性最高
B. 卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高
C. 生物体内细胞由于分化，全能性不能表达
D. 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性
23. 植物体细胞杂交和动物细胞融合比较，正确的是（ ）
A. 诱导融合的方法完全相同 B. 所用的技术手段基本相同
C. 所采用的原理完全相同 D. 都能形成杂种细胞
24. 利用下列细胞工程技术培育出的新个体中，只具有一个亲本的遗传特性的是（ ）
① 细胞和组织培养 ② 细胞融合 ③ 动物胚胎（分割）移植 ④ 克隆羊技术（多利）
A. ①② B. ②③ C. ①③ D. ①④
25. 下列植物的全能性在适宜条件下最容易表达的是（ ）
A. 枝条上的一个芽 B. 花药中的花粉粒
C. 胚珠中的珠被细胞 D. 根尖的分生区细胞
26. 在动物细胞培养过程中，遗传物质发生改变的细胞是（ ）
A. 细胞株 B. 细胞系 C. 原代细胞 D. 传代细胞
27.“试管婴儿”技术属于（ ）
A. 胚胎移植 B. 组织培养 C. 克隆技术 D. 基因工程
28. 表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛，最可能的原因是（ ）
A. 胚胎移植 B. 试管动物培养 C. 胚胎分割移植 D. 受精卵移植
29. 植物细胞表现出全能性的必要条件是（ ）
A. 给与适宜的营养和外界条件
B. 导入其他植物细胞的基因
C. 脱离母体后，给与适宜的营养和外界条件
D. 将成熟的筛管的细胞核移植到去核的卵细胞中
30.“生物导弹”是指（ ）
A. 单克隆抗体 B. 产生特异抗体的B淋巴细胞
C. 杂交瘤细胞 D. 在单克隆抗体上连接抗癌药物
二. 非选择题：
1. 世界上第一只克隆绵羊“多利”的培育程序如右图所示。请看图后回答：
（1）写出图中 a 、b 所指的细胞工程名称: a ??? ?，b ???? ?
（2）实施细胞工程a 时，所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是：
? 。
（3）“多利”面部的毛色是????????，请根据遗传学原理说明判断的原因是：
（4）继植物组织培养之后，克隆绵羊的培育成功，证明动物细胞也有? 。
2. 人工肾能部分代替真正的肾起作用。如下图所示，患者的血液在中空的纤维中向一侧流动，称为透析液的水溶液在中空的纤维外侧向相反的方向流动。血液中的水分子、废物等通过血液透析膜（中空纤维壁）进入到透析液中，请分析：
（1）人工制成的血液透析膜具有 性，当病人的血液通过人工肾时能把病人血液中的 透析掉，然后让 的血液返回到病人的体内。
（2）为了防止某些盐类等有用的物质随着废物离开血液，透析液中的酸碱度和渗透压应与 中的基本相同。
（3）患者的血液需要多次流经人工肾后，才能除去大部分小分子废物（如尿素等），原因是 。
3. 下图为细胞融合的简略过程图，请回答：
（1）若A、B是植物细胞，在细胞融合之前已经用 处理，除去了 ；A、B到细胞C的过程中，常用的物理方法是 ，融合完成的标志是 。
（2）若A、B是植物细胞，则形成的D细胞还要应用 技术把D细胞培养成植株。
（3）若A、B是动物细胞，一般取自 ，然后用 使其分散开来。A、B到C的过程中，常用的不同于植物细胞的手段是 ，所形成的D称为 。
（4）若该过程是制备单克隆抗体，A为小鼠B淋巴细胞，那么，在获得此细胞之前，小鼠已经被注射了 。由D细胞连续分裂生成大量细胞的过程，称为 。这种细胞既能无限繁殖，又能分泌 。
（5）若该过程仍是制备单克隆抗体，在A、B到C的过程中，所形成的C有 种（只考虑两个原生质体的相互融合），用来培养的D细胞应该是 。从中选择出它的方法是 培养。获得D后，常用的培养方法是 和 。
4. 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勒克司时，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勒克司光照下培养，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）甲烟草品种花粉的基因型为
（2）将叶肉细胞制成原生质体时，使用 破除细胞壁。
（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勒克司光照下培养，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勒克司光照下，出现不能生长的植株的概率是 。
5. 已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。人的淋巴细胞中有这两种途径，但是一般不能分裂增殖。鼠骨髓瘤细胞中尽管没有S途径，但能够不断分裂增殖。将这两种细胞在试管中混合，加聚乙二醇促融（只考虑两个原生质体的相互融合），获得杂种细胞。请回答：
（1）试管中除融合的杂种细胞外，还存在的融合细胞是 。
（2）设计一种方法（不考虑机械方法），从培养液中分离出杂种细胞，并说明原理。
方法： 。
原理：
【试题答案】
一. 选择题1. C 2. A 3. C 4. A、C 5. C 6. D 7. A 8. C 9. D
10. A 11. ABD 12. AC 13. B 14.C 15.A 16.B 17. D 18. C 19. C 20. C 21. D 22.B 23.D 24.D 25.B 26. B 27. A 28. C 29. C 30. D
二. 填空题
1.（1）核移植 胚胎移植 （2）卵细胞体积大、易操作、通过发育可直接表现出性状来 （3）白色? “多利”的全部细胞核基因来自白面绵羊 （4）全能性?
2.（1）选择透过 代谢废物 干净 （2）血浆 （3）一次不能全部交换充分
3.（1）纤维素酶和果胶酶 细胞壁 电刺激、振动、离心 产生细胞壁
（2）植物组织培养 （3）动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织 胰蛋白酶 灭活的病毒诱导 杂种细胞 （4）效应B细胞、抗体、记忆细胞 克隆（细胞培养） 特异性抗体（单克隆抗体） （5）3 杂交瘤细胞 用特定的选择性培养基 培养基中培养 小鼠腹腔内增殖
4. （1）aB （2）纤维素酶（果胶酶） （3）聚乙二醇（灭活的仙台病毒）
（4）愈伤组织 （5）2 甲、乙 48 AaBb 7/16
5.（1）人——人融合淋巴细胞 鼠——鼠融合骨髓瘤细胞
（2）方法：培养液中加入氨基嘌呤，收集增殖的细胞
原理：加入氨基嘌呤后，使得D途径阻断，仅有D途径的骨髓瘤细胞及其彼此融合的细胞不能增殖，但是，人的淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞可以利用淋巴细胞中的S途径合成DNA而增殖。
六、课外阅读
植物培养的类型
①植株培养。指以具备完整植株形态的材料（如幼苗和较大的植株）为外植体的无菌培养。
②胚胎培养。指以从胚珠中分离出来的成熟或未成熟胚为外植体的离体无菌培养。
③器官培养。指以植物的根，茎，叶，花，果等器官为外植体的离体无菌培养，如根的根尖和切段，茎的茎尖，茎节和切段，叶的叶原基，叶片，叶柄，叶鞘和子叶，花器的花瓣，雄蕊（花药，花丝），胚珠，子房，果实等的离体无菌培养。
④组织培养。指以分离出植物各部位的组织（如分生组织，形成层，木质部，韧皮部，表皮，皮层，胚乳组织，薄壁组织，髓部等），或已诱导的愈伤组织为外植体的离体无菌培养。这是狭义的组织培养。
⑤细胞培养。指以单个的游离细胞（如用果酸酶从组织中分离的体细胞，或花粉细胞，卵细胞）为接种体的离体无菌培养。
⑥原生质体培养。指以除去细胞壁的原生质体为外植体的离体无菌培养。