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第36讲细胞工程[考纲明细] 1.植物组织培养(Ⅱ) 2.动物细胞培养与体细胞克隆(Ⅱ) 3.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)知识自主梳理一、细胞工程的概念1．原理和方法：应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法。
2．操作水平：□01细胞水平或□02细胞器水平。
3．目的：按照人的意愿来改变细胞内的□03遗传物质或获得□04细胞产品。
4．分类：根据操作对象的不同，分为□05植物细胞工程和□06动物细胞工程。
二、植物细胞工程1．细胞的全能性(1)含义：具有某种生物□01全部遗传信息的任何一个细胞，都具有□02发育成完整生物体的潜能。
(2)植物细胞全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于□03离体状态，提04营养、激素和其他适宜外界条件。
供一定的□[深入思考]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。
(3)全能性大小植物细胞：受精卵＞生殖细胞＞体细胞。
动物细胞：受精卵＞生殖细胞＞体细胞核(动物细胞全能性受限制，但细胞核具有全能性)。
2．植物组织培养技术(1)原理：植物细胞具有□05全能性。
(2)过程3．植物体细胞杂交技术(1)概念：将□08不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成□09杂种细胞，并10新的植物体的技术。
把杂种细胞培育成□(2)操作流程①过程a为去除□11细胞壁获得具有活力的原生质体，用到的酶是□12纤维素酶和果胶酶。
②过程b是原生质体的融合，其原理是□13细胞膜具有一定流动性。
人工诱导14离心、振动、电激等；化学法一般用□15聚乙二醇(PEG)的方法有物理法，包括□作为诱导剂。
16细胞壁，这是原生质体融合成功的标③过程c是原生质体融合后再生出□志。
17植物组织培养，形成杂种植株，其原理是□18植物细胞具有全能④过程d是□性。
(3)意义：克服了□19远缘杂交不亲和的障碍。
细胞工程考点一 植物细胞工程1.细胞工程(1)操作水平：细胞水平或细胞器水平。
(2)目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。
2.植物细胞的全能性(1)概念：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。
(2)原理：细胞内含有本物种的全部遗传信息。
(3)全能性表达条件：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。
3.植物组织培养技术(1)原理：植物细胞具有全能性。
(2)过程：4.植物体细胞杂交技术(1)概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
(2)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的流动性，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。
(3)过程(4)意义：克服不同种生物远缘杂交的不亲和性。
5.植物细胞工程的实际应用(1)植物繁殖的新途径①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
②作物脱毒技术：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。
③人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
(2)作物新品种的培育①单倍体育种a.实质：花药离体培养过程就是植物组织培养过程。
b.流程：花药单倍体幼苗纯合子。
――――――――→秋水仙素诱导染色体数目加倍c.优点：后代不发生性状分离，都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短了育种年限。
②突变体的利用：筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
(3)细胞产物的工厂化生产1.植物组织培养的关键(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)光照的应用脱分化阶段不需要给予光照，再分化阶段需要给予光照，以利于叶绿素的形成。
2.杂种植物遗传物质的变化(1)遗传特性：杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。
第3课时植物细胞工程课标要求 1.阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程。
2.概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞，继而培育成新植物体的技术。
3.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率。
考点一植物组织培养技术1．概念利用细胞全能性，在无菌条件下，将离体的植物器官、组织、细胞或原生质体等，在培养基上培养，使其发育成部分或完整植株的技术。
2．主要步骤3．天竺葵的组织培养深度思考①植物组织培养的理论基础(或原理)是什么？提示植物细胞的全能性。
②在上述植物组织培养过程中进行了哪些无菌操作？提示实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌，接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌；用酒精擦拭双手和超净工作台台面、对外植体进行消毒。
③在植物组织培养的过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？提示植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对培养条件的要求较高。
用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。
而培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。
④上述过程中诱导愈伤组织和诱导生芽、生根两个阶段所需条件有什么不同？提示光照条件不同：诱导愈伤组织是脱分化，不需要光照；诱导生芽、生根是再分化，需要光照。
培养基类型不同：诱导愈伤组织利用脱分化培养基，诱导生芽和生根利用生芽培养基和生根培养基。
⑤从繁殖方式上看，植物组织培养属于无性繁殖，因为植物组织培养是在细胞有丝分裂和细胞分化的基础上实现的，此过程并没有生殖细胞的产生。
总结提升生长素、细胞分裂素对植物组织培养的影响(1)按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果使用顺序实验结果先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂也分化同时使用分化频率提高简记为：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高(2)当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向生长素/细胞分裂素植物细胞的发育方向高有利于根的分化、抑制芽的形成低有利于芽的分化、抑制根的形成适中促进愈伤组织的生长简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤考向植物组织培养1.(多选)(2023·江苏南通高三期末)SOD 是一种广泛分布于各种细胞中的抗氧化酶，它能催化超氧阴离子自由基形成H 2O 2，增强植物的抗逆性。
（新高考生物一轮复习教案）第十单元生物技术与工程第4课时动物细胞工程课标要求 1.阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。
动物细胞培养是动物细胞工程的基础。
2.阐明动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程。
3.阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段，使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
4.概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术。
5.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。
考点一动物细胞培养1．动物细胞培养的条件2．动物细胞培养的过程概念辨析细胞贴壁和接触抑制①细胞贴壁是指体外培养的细胞贴附在瓶壁生长的现象；接触抑制是指当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖的现象。
②细胞贴壁生长对培养瓶的要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。
③打破接触抑制现象的方法是将贴满瓶壁的细胞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。
归纳总结动物细胞培养和植物组织培养的比较项目动物细胞培养植物组织培养理论基础细胞增殖植物细胞的全能性培养前处理无菌；用机械的方法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理，使组织分散成单个细胞无菌、离体取材动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织植物幼嫩的部位或花药等培养基性质液体固体培养基成分糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等水、矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和琼脂等结果细胞培养产生大量细胞，不形成新可产生新个体个体应用人造皮肤的构建、动物分泌蛋白的规模化生产快速繁殖、作物脱毒、细胞产物的工厂化生产和单倍体育种等相同点①都需人工条件下的无菌操作；②都需要适宜的温度、pH等条件；③都进行有丝分裂，都不涉及减数分裂3.干细胞培养及其应用种类胚胎干细胞成体干细胞诱导多能干细胞来源早期胚胎骨髓、脐带血等体细胞(如成纤维细胞等)特点能分化成任何一种细胞、组织或器官，甚至成为个体分化成特定的细胞或组织能诱导分化成类似胚胎干细胞的细胞应用分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等造血干细胞用于治疗白血病，神经干细胞用于治疗帕金森病、阿尔茨海默病等治疗镰状细胞贫血、阿尔茨海默病、心血管疾病等(1)胚胎干细胞为什么可以解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题？其应用有什么限制因素？提示通过胚胎干细胞体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，从而解决供体器官不足问题，另一方面，由于是自身细胞经诱导分化形成的，所以无免疫排斥反应。
配套课时作业1.(2018·广东深圳高中模拟)利用相关工程技术可以获得抗黑腐病杂种黑芥—花椰菜植株，已知野生黑芥具有黑腐病的抗性基因，而花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，技术人员用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力，再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，流程如下图。
据图回答下列问题：(1)该过程用到的细胞工程技术有________________和________________。
(2)过程①所需的酶是________________，过程②PEG的作用是________________，经过②操作后，需筛选出融合的杂种细胞，显微镜下观察融合的活细胞中有供体的叶绿体存在可作为初步筛选杂种细胞的标志。
(3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是________________。
原生质体经过细胞壁再生，进而分裂和脱分化形成________。
(4)若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和双亲植株的根尖，制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的________；将杂种植株栽培在含有________的环境中，可筛选出具有高抗性的杂种植株。
答案(1)植物体细胞杂交植物组织培养(2)纤维素酶和果胶酶促进原生质体的融合(3)保持原生质体完整性愈伤组织(4)形态和数目黑腐病菌解析(1)图中先去掉两种植物细胞的细胞壁，然后诱导融合获得杂种细胞，再通过植物组织培养获得杂种植株，该过程是植物体细胞杂交。
(2)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，根据酶的专一性原理，可采用纤维素酶和果胶酶去掉植物细胞的细胞壁；聚乙二醇(PEG)的作用是促进原生质体融合。
(3)去掉细胞壁后获得的原生质体需要放在适宜浓度的甘露醇溶液中，保持原生质体完整性，避免失水或吸水造成细胞损伤；在植物组织培养中，经过脱分化后形成愈伤组织。
(4)由于染色体在显微镜下能看见，因此可以制作临时装片，观察染色体的形态和数目，以确定是否发生染色体变异；对杂种植物进行鉴定最简单的方法是从个体水平上进行检测，即接种黑腐病菌，观察植物是否抗病。
2．(2018·河南濮阳二模)如图是制备乙肝病毒表面抗体的流程图。
请回答下列问题：(1)图中细胞Ⅰ的名称为________，其与骨髓瘤细胞融合所依据的基本原理是________________。
(2)在图示流程中至少需要进行两次筛选，其中第一次筛选的目的是________；第二次筛选的目的是__________________。
(3)制备得到的单克隆抗体可用于乙肝的免疫治疗，其所利用的免疫学原理是_______________________________________。
(4)干扰素属于淋巴因子，由效应T细胞产生，并以________的方式释放到细胞外。
某同学联想到单克隆抗体的制备过程，提出用效应T细胞代替细胞Ⅰ，从而获得单克隆干扰素的设想，你认为该方法是否可行？并说明理由。
_____________________________________。
答案(1)B淋巴细胞(或浆细胞)细胞膜具有一定的流动性(2)获得杂交瘤细胞获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞(3)抗原和抗体的特异性结合(或单克隆抗体与抗原结合的特异性强)(4)胞吐可行。
效应T细胞是T细胞接受抗原刺激后，经过增殖、分化形成的细胞，具有释放淋巴因子的功能解析(1)用抗原刺激小鼠使之产生特异性免疫反应，从小鼠体内提取B淋巴细胞，B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞。
细胞融合的原理是细胞膜具有一定的流动性。
(2)两次筛选中第一次筛选是获得杂交瘤细胞，第二次筛选是从杂交瘤细胞中获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞。
(3)单克隆抗体能与抗原发生特异性结合，可用于乙肝的免疫治疗。
(4)干扰素的化学本质是蛋白质，效应T细胞以胞吐的方式将之分泌到细胞外。
效应T细胞是T细胞接受抗原刺激后，经过增殖、分化形成的细胞，具有释放淋巴因子的功能，因此可依据单克隆抗体的制备过程，用效应T细胞代替细胞Ⅰ，从而获得单克隆干扰素。
3．(2019·江西赣州崇义中学月考)早早孕试纸是人们设计出来的一种方便女性检测自己是否怀孕的产品。
人绒毛膜促性腺激素(HCG)是由受孕妇女体内胎盘产生的一种糖蛋白类激素，在孕妇的尿液中大量存在，而非妊娠孕妇尿液中几乎不含有该激素。
胶体金法早早孕检测试纸采用双抗体夹心法原理，以胶体金为指示标记制作而成。
其测定和判断方法如图：注：MAX线处含有鼠源性HCG单抗和胶体金，T线处含羊抗HCG的抗体，C线处含有羊抗鼠多克隆抗体。
(1)HCG在胎盘细胞的________合成，然后在________上进一步合成加工，最后经________进一步的修饰加工然后分泌到细胞外。
(2)MAX线处包埋的鼠源性HCG单克隆抗体是由________细胞产生的，由于单克隆抗体具有________、________的特点，所以能准确地识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合。
(3)制备鼠源性HCG单克隆抗体的过程中，可能运用到了________和动物细胞培养等技术，其中后者需要置于95%空气加5%的CO2的混合气体的培养箱中进行培养，CO 2的作用是________。
答案 (1)核糖体 内质网 高尔基体(2)杂交瘤 灵敏度高 特异性强(3)动物细胞融合技术 维持培养液的pH 值解析 (1)人绒毛膜促性腺激素(HCG)是由受孕妇女体内胎盘产生的一种糖蛋白类激素，是在胎盘细胞的核糖体合成，然后在内质网上进一步合成加工，最后经高尔基体进一步的修饰加工然后分泌到细胞外。
(2)MAX 线处包埋的鼠源性HCG 单克隆抗体是由杂交瘤细胞产生的，由于单克隆抗体具有灵敏度高、特异性强的特点，所以能准确地识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合。
(3)制备鼠源性HCG 单克隆抗体的过程中，可能运用到了动物细胞融合和动物细胞培养等技术，其中后者需要置于95%空气加5%的CO 2的混合气体的培养箱中进行培养，CO 2的作用是维持培养液的pH 值。
4．(2019·太原模拟)植物组织培养的过程如下图所示。
请分析并回答： 离体的组织或器官――→A 愈伤组织――→B 胚状体――→C植株(1)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________________________。
(3)植物组织培养得到的胚状体经过人工薄膜包装可以获得“人工种子”，由“人工种子”萌发出的植株是否可育？_____________________________________________________________________________________________________________________。
(4)微型繁殖培育无病毒草莓时，一般选取茎尖或根尖作为外植体，其依据是____________________________________________。
(5)在培养过程中，愈伤组织在培养基中未形成根，但形成了芽，其原因可能是_____________________________________________________________________________________________________。
答案(1)分裂(或增殖)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本物种的全套基因(或全套遗传信息)植物细胞具有全能性(3)由花粉培养发育的植株一般不可育，由体细胞经组织培养发育的植株则是可育的(4)茎尖或根尖病毒极少，甚至无病毒(5)培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量比例不合理(或培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比值偏低)(合理即可) 解析(1)离体的组织或器官经过脱分化形成愈伤组织，再通过分裂和分化形成植株。
(2)由花药离体培养得到的“花粉胚”，其细胞内的染色体数目是体细胞胚的一半。
离体细胞发育成完整植株的根本原因是每个细胞中都含有该物种的全套基因，该过程体现了植物细胞具有全能性。
(3)花粉胚的细胞中染色体数是体细胞胚的一半，减数分裂过程中染色体联会紊乱，不能产生正常配子，一般是不可育的；而体细胞胚的细胞中含本物种正常的染色体数，可进行正常的减数分裂，产生正常的配子。
(4)茎尖或根尖由于细胞不断分裂，病毒来不及侵染，所含病毒极少，或无病毒，所以在培养无病毒植株时常选用茎尖或根尖作外植体。
(5)植物组织培养过程中需用生长素和细胞分裂素来调节细胞的分裂、分化，若培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比值偏高，容易诱导根的生成；若培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比值偏低，则易诱导芽的生成。
5．(2019·福建漳州月考)下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病(基因缺陷导致胰岛B细胞不能正常合成胰岛素)的过程设计图解。
请据图回答：(1)图中①、②所示的结构分别是________、__________。
(2)图中③、④所示的生物工程技术分别是__________________、____________________。
(3)过程③通常用去核卵母细胞作受体细胞的原因除了它体积大、易操作，含有营养物质丰富外，还因为它______________________。
(4)过程④通常采用的方法是____________。
(5)过程④的完成需要用到的非酶基因操作工具为________。
(6)图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是________________________。
答案(1)细胞核内细胞团(2)(体细胞)核移植技术基因工程(转基因技术或重组DNA技术)(3)含有促进(或激活)细胞核全能性表达的物质(4)显微注射技术(5)载体(6)不发生免疫排斥反应解析(1)体细胞核移植技术是将体细胞的细胞核移入去核卵母细胞中。
内细胞团细胞具有发育的全能性，其中导入健康胰岛B细胞基因，可以形成能正常分泌胰岛素的胰岛B细胞群。
(2)图中③是将体细胞的细胞核和去核卵母细胞重组为一个细胞，为体细胞核移植技术。
