2025届高三生物一轮复习课件第二讲 细胞工程

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(1)含义：(2)植物细胞全能性表达条件：
具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
具有完整的细胞结构；处于离体状态；提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。
植物体未离体的组织、细胞并未表现出全能性，可能的原因是什么？
提示　在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达出各种蛋白质，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同组织。
细胞中具有本物种所特有的全套遗传物质。
实质：恢复细胞全能性的过程。（由已分化状态变为未分化状态）
离体的植物器官、组织或细胞，通过细胞分裂，形成一种高度液泡化、无定形状态的薄壁细胞。
③再分化：脱分化产生的愈伤组织在一定的培养条件下，重新分化出幼根和芽，形成完整的小植株的过程。
⑦植物激素在植物组织培养中的作用
提醒　①条件：离体，一定营养物质，激素(生长素、细胞分裂素)等。②培养基状态：固体培养基(需再分化生根培养基及生芽培养基)。③体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。④一般先诱导生芽，再诱导生根。
⑧提醒：植物组织培养的操作要点1）植物组织培养的条件:离体、一定营养物质、激素等。2）愈伤组织形成后,需转移到分化培养基上培养形成幼苗。3）切取胡萝卜块时强调切取有形成层部分,原因是这部分容易诱导形成愈伤组织;选择离体植物器官、组织或细胞时,应选分化程度低、全能性高的部分。4）植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素不同,因为培养的目的不同（生根或生芽）。5）不同细胞的全能性不同,全能性由大到小为:受精卵＞生殖细胞＞体细胞,离体细胞的全能性表达与分化程度呈负相关,但生殖细胞特殊。6）脱分化过程为避光培养;再分化需要光照，以利于叶绿素的形成。7）培养基的有机碳源一般是蔗糖,其作用是提供能源、调节渗透压。
原理：细胞膜的流动性，植物细胞的全能性。
提醒　有关植物细胞杂交的易错点①两个不同品种的植物细胞，A、B进行杂交，错认为两两融合的原生质体只有AB类型。其实还可能有AA融合的和BB融合的，需要经过筛选，选出AB融合的原生质体。②错认为植物体细胞杂交属于有性生殖。植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合，因此不属于有性生殖，应为无性生殖。③错认为杂种植株的变异类型属于基因重组。杂种植株的变异类型属于染色体变异，其染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体。④植物体细胞杂交的终点是培育出杂种植株，而不是形成杂种细胞；⑤原生质体是除去细胞壁的植物细胞，原生质层为植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
⑥具有全能性≠体现(实现)全能性具有全能性：理论上，具有细胞核的活细胞都具有全能性；体现(实现)全能性：只有发育成完整个体，才能说明体现(实现)了细胞的全能性。
③过程：外植体 愈伤组织 胚状体等 ④组成
采用液体培养基，培养到愈伤组织阶段，得到的是愈伤组织细胞的代谢产物。
1. 如图是番茄马铃薯体细胞杂交过程示意图,据图分析回答相关问题:
1）①过程用到的方法是______,去除细胞壁的原因是____________________,②过程依据的原理是_________________。植物体细胞融合成功的标志是_______________,其与细胞内_________（细胞器）有关。
2）③和④过程分别是_______________的过程。该杂种植物有_____个染色体组。该杂种植株理论上_______（填“可育”或“不可育”）。③过程培养基用到的有机碳源一般为_______。
3）②③步骤之间还要进行杂种细胞的筛选,原因是___________________________________________。
4）杂种植株一定能表现出双亲的遗传特性吗?为什么?____________________________________________________________。
5）③过程_______（填“需要”或“不需要”）光,原因是植物细胞利用的是培养基中有机营养;④过程_____（填“需要”或“不需要”）光,原因是________________________________,③④过程培养基含有的激素_______（填“相同”或“不同”）。
融合过程可能有同种细胞融合或不融合的情况
有利于叶绿素的形成及进行光合作用
因为基因的表达不是孤立的,是相互调控、相互影响的
2.为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上长番茄，地下结马铃薯？
提示：生物基因的表达不是孤立的，是相互调控、相互影响的，番茄—马铃薯杂交植株虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，不能有序地表达。
3. 微型繁殖技术：①概念：用于快速繁殖优良品种的___________________。②特点：繁殖速度快，高保真（因为是无性繁殖），不受自然生长季节的限制。
4. 作物脱毒的由来：_______________________________________________________________________________________________________。
5. 人工种子的由来：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
不少树木生长周期长，一些作物优良杂种的后代会因发生性状分离而丧失其优良特性，常规种子的生产还会受到季节、气候、地域的限制并需要占用大量的土地来实现制种
无性繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传给后代，病毒在作物体内逐年积累就会导致作物产量降低，品质变差
6.植物组织培养过程控制无菌的原因是__________________。7.植物组织培养离体的细胞能表达全能性的原因是_____________________________________，若不离体这些细胞在母体上发生基因选择性表达而分化。
离体细胞含有本物种全部的
8.人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分。请探讨：人工种皮中应该具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？
提示　针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。
(3)条件①无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理。通常在细胞培养液中还要添加一定量的抗生素，其目的是防止培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，目的是防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成伤害。②营养：合成培养基中有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，需加血清、血浆等一些天然成分。③温度和pH：哺乳动物体外培养适宜温度为36.5±0.5℃，pH为7.2～7.4。④气体环境：95%的空气加5%的CO2的混合气体。O2是细胞代谢所必需的CO2的主要作用是维持培养液的pH。通常采用培养皿或松盖培养瓶。
答：分瓶培养之前属于原代培养，之后属于传代培养。动物组织消化后的初次培养称为原代培养。贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。这样的培养过程通常被称为传代培养
提醒　(1)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：①克隆动物线粒体中的DNA来自去核卵母细胞；②性状受环境的影响；③在个体发育过程中有可能发生基因突变。(2)动物体细胞核移植技术选用去核卵母细胞的原因：①卵母细胞体积大，易操作；②卵黄多，含有丰富的营养物质，能提供早期胚胎发育所需的营养；③含有能够激发细胞核全能性表达的物质。
（3）动物体细胞核移植技术（克隆）从生殖方式的角度看属无性生殖,重组细胞相当于受精卵,需要动物细胞培养和胚胎工程技术的支持。
②保护___________。
④作为异种移植的供体。
5）存在问题:___________、克隆动物存在健康问题、动物食品的安全性问题等。
①加速家畜___________进程,促进优良畜群繁育。
⑤用于组织器官的移植。
根据动物细胞培养过程示意图和体细胞核移植过程流程图，回答相关问题：
1） 动物细胞培养时选用幼龄动物组织或胚胎进行培养的原因是什么？
提示：幼龄动物组织或胚胎分化程度低,增殖能力强,更易于培养。
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,原因是什么？
提示：传代10代以内的细胞的遗传物质没有发生改变。
3） 培养过程中两次用到胰蛋白酶,作用分别是什么？
提示：第一次使剪碎的组织分散成单个细胞;第二次使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来。
4） 将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中,去除卵母细胞细胞核的目的是什么？
提示：使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。
5） 题述动物细胞工程中涉及的技术有哪些？
提示：核移植、细胞培养、胚胎移植技术。
2)方法化学法：需要用聚乙二醇(PEG)；生物法：灭活的病毒；物理法：电激等诱导因素。
3)原理：细胞膜的流动性。4)意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。为制备单克隆抗体开辟了新途径。
病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，发生细胞融合
细胞膜的流动性、细胞增殖
（1）原理 一种B淋巴细胞（浆细胞）：分泌一种特异性抗体 骨髓瘤细胞：体外无限增殖（2）给小鼠注射特定抗原的目的：刺激小鼠体内产生能分泌 特异性抗体的B淋巴细胞（3）诱导融合常用方法：灭活病毒
（7） 杂交瘤细胞特点：既能在体外大量增殖， 又能产生特异性抗体。 单克隆抗体特点：特异性强，灵敏度高，可大量制备。
据教材图回答关于单克隆抗体的相关问题：
1） 进行融合操作后，培养基中共有哪些种类的细胞？
提示：未融合的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞、两种同种细胞形成的融合细胞、杂种细胞以及多细胞融合细胞。
2） 如何进行杂交瘤细胞的抗体检测及克隆化培养?
提示：抗体检测通常用“有限稀释法”来进行。将杂交瘤细胞稀释，用多孔细胞培养板培养，使每孔细胞不超过一个，通过培养让其增殖，然后检测各孔上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔。阳性孔中的细胞还不能保证是来自单个细胞，挑选阳性孔的细胞继续稀释，一般3~4次，直至确信每个孔中增殖的细胞为单克隆细胞，该过程即为杂交瘤细胞的克隆化培养。
1.单克隆抗体制备过程中两次筛选的方法及目的
1. [2020课标全国Ⅰ，38，15分]为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。回答下列问题：
1） 上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是______________________________________________。
诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞
2） 写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：______________________________________________________________________________。
取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液
3） 为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于_____________，使用该培养基进行细胞培养的结果是__________________________。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是_____________________________________。
只有杂交瘤细胞能够生存
抗原与抗体的反应具有特异性
4） 若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有___________________________________________________________（答出2点即可）。
将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养
2. [2021湖南，22，15分]M基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达。现设计实验，将外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技术获得M基因失活的转基因克隆动物A，流程如图所示。回答下列问题：
1）在构建含有片段F的重组质粒过程中，切割质粒DNA的工具酶是__________________________________________________________，这类酶能将特定部位的两个核苷酸之间的_____________断开。
限制酶（限制性核酸内切酶）[限制酶（限制性内切核酸酶）]
2）在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是______________________________________________________________。
清除代谢（产）物，防止细胞代谢（产）物积累对细胞自身造成危害
3）与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率更低，原因是________________________________________________。从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞，在形态上表现为_____________________________（答出两点即可），功能上具有___________。
体细胞分化程度高，恢复其（表现）全能性十分困难
细胞体积小，细胞核大，核仁明显
4）鉴定转基因动物：以免疫小鼠的____淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，筛选融合杂种细胞，制备M蛋白的单克隆抗体。简要写出利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活的实验思路_______________________________________________________________________________________________________________。
提取此克隆动物的肝脏蛋白，作为抗原，与M蛋白的单克隆抗体进行抗原—抗体杂交，若未出现杂交带，证明M基因已失活
3. [2019课标全国Ⅱ，38，15分]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有_______________________________________（答出2点即可）。
能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快
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。
有利于胚状体进行呼吸作用
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）。
含目的基因的细胞 愈伤组织 小植株