专题四 细胞工程.ppt

　　专题四 细胞工程

　　(2011年江苏卷)下列有关植物组织培养的叙述，正确的是( ) A.愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞 B.二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株 C.用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子 D.植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得

　　【解析】愈伤组织是在植物组织培养过程中，已经分化的细胞经过诱导失去其特有的结构和功能而转变成的未分化的细胞;二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到的是单倍体植株，只有一个染色体组的植物是高度不育的;人工种子是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽经过人工薄膜包装后得到的种子。

　　【答案】 D

　　2.(2011年江苏卷)关于现代生物技术应用的叙述，错误的是( ) A.蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质 B.体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体 C.植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒 D.动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育

　　【解析】目前的动物体细胞杂交技术还没有应用于培育动物，克隆动物利用的是核移植技术。

　　B

　　3.(2011年江苏卷)为了探究某物质(X)的作用，研究者提出了以下实验思路： (1)实验分组： 甲组：培养液+Y细胞+3H-TdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)+生理盐水 乙组：培养液+Y细胞+3H-TdR+X(用生理盐水配制) 每组设置若干个重复样品。

　　(2)分别测定两组的CRD(细胞内的放射性强度)，求每组的平均值。 (3)将各样品在适宜条件下培养合适时间后，测定其CRD，求每组平均值并进行统计分析。 (要求与说明：答题时用X、CRD、3H-TdR表示相关名词;Y细胞是能增殖的高等动物体细胞)

　　请回答： (1)实验目的：

　　【解析】比较甲、乙两组的实验条件，判断自变量为是否使用了物质X，另外带标记的胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸是合成DNA的原料之一，可判断实验目的是研究某物质X对DNA合成的影响。

　　【答案】探究X对Y细胞增殖(DNA合成)的影响。

　　请回答： (2)预测实验结果及结论：

　　【解析】探究实验的结果和结论往往存在不同的可能，分析时要考虑到不同的情况。一般可以分为促进(加快)、无影响(正常或无变化)、抑制(减慢)三种情况。

　　【答案】如果乙组CRD明显高于甲组，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有促进作用。如果乙组CRD与甲组基本相同，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)无影响。如果乙组CRD明显低于甲组，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有抑制作用。

　　4.(2010全国卷)请回答： (1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的___________，繁殖种苗的速度_____。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部____________。 (2)把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免________的污染。 (3)微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗______，而与___________配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需要使用的生长调节剂是________(脱落酸、2,4-D)。

　　遗传特性

　　快

　　遗传信息

　　微生物

　　生根

　　细胞分裂素

　　2,4-D

　　(4)将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是_________，单株鲜重的变化趋势是_______________。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量_______(能、不能)满足自身最佳生长的需要。

　　逐渐减弱

　　先增加后下降

　　不能

　　(5)据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应______(降低、增加)培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。

　　降低

　　【解析】植物组织培养技术是利用植物细胞全能性的原理进行的，是植物细胞工程的基础。在操作过程中应注意无菌操作，避免杂菌污染，因为培养过程中使用的培养基营养物质丰富。适宜浓度的生长素可以诱导试管苗生根，而如果要促进愈伤组织形成芽，则需要与细胞分裂素配比适宜。促进愈伤组织产生和生长应该使用生长素类似物(如2,4-D)。

　　考点1 植物组织培养操作的特点

　　1.外植体的选择：外植体的脱分化难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而有很大差异。花和幼嫩的组织脱分化较为容易，而植物的茎、叶和成熟的组织则较难。另外应选取有形成层的部分，因为形成层细胞易脱分化。 2.消毒：植物组织培养要想取得成功，必须有效防止细菌等的污染。因为如果培养基上有细菌等微生物存在，它们往往比植物细胞生长、繁殖得更快，而且它们会产生毒素，使培养的植物细胞很快中毒死亡。

　　3.光照：离体的植物细胞、组织和器官脱分化形成愈伤组织时，需避光处理。愈伤组织再分化形成植物幼苗时，需光照处理。 4.激素调控：生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成;当细胞分裂素的含量高于生长素时，主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成。

　　【例1】回答下列有关植物组织培养的问题。 (1)用于植物组织培养的植物材料称为________。 (2)组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称为___________________ 。

　　外植体

　　去分化(脱分化)

　　(3)在再分化阶段所用的培养基中，含有植物激素X和植物激素Y，逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如下图所示，据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系。

　　①当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时， ________________________________________________________________________; ②________________________________________________________________________; ③________________________________________________________________________。

　　未分化细胞群经分裂形成愈伤组织

　　当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时， 未分化细胞群分化形成芽

　　当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时， 未分化细胞群分化形成根

　　(4)若植物激素Y是生长素，在植物组织培养中其主要作用是_________________________________;则植物激素X的名称是____________。 (5)生产上用试管苗保留植物的优良性状，其原因是_______________________________

　　促进细胞的生长(伸长)、分裂和分化

　　细胞分裂素

　　组织培养形成试管苗的过程属于无性生殖，后代不 发生性状分离

　　【解析】本题主要考查植物组织培养相关知识。植物组织培养的核心过程是脱分化与再分化，脱分化指由分化状态变为未分化状态，再分化指由未分化状态变为分化状态;仔细分析所给示意图，可知植物激素X与植物激素Y浓度比为1时，利于愈伤组织的形成，大于1时利于细胞群分化出芽，小于1时利于细胞群分化出根;组织培养过程中除需要生长素外还必需细胞分裂素，二者共同起作用。

　　【变式题1】在离体的植物器官、组织或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.适宜的养料和激素

　　C

　　【解析】解答该题需从如下三个方面入手分析—— ①由离体的植物器官、组织或细胞形成愈伤组织的过程是植物组织培养过程中的一个阶段。该阶段要进行细胞的增殖和细胞的脱分化，这就必须要有适宜的养料和激素，以及适宜的温度，这样才能保证细胞进行正常的新陈代谢。 ②由离体的植物器官、组织形成愈伤组织必须是在无菌条件下，只有在这样的条件下，才能保证培养产生的细胞是正常细胞，否则培养基内将长出许多霉菌，与离体细胞争夺营养与生存空间，不能形成愈伤组织。 ③由于此阶段形成的是愈伤组织，并没有形成具有根、茎、叶的植物体，因此不需要光照。

　　【答案】 C

　　考点2 植物组织培养与动物细胞培养的比较

　　【例2】用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是(　　) A.都需用CO2培养箱 B.都需用液体培养基 C.都要在无菌条件下进行 D.都可体现细胞的全能性

　　【解析】该题主要考查动物细胞和植物细胞培养的条件和特点。植物组织培养中不需要CO2培养箱，一般用固体培养基;动物细胞培养获得的是细胞株或细胞系，没有获得新的个体，未体现细胞全能性。

　　C

　　【变式题2】下列属于动物细胞培养与植物组织培养主要区别的是( ) A.培养基成分不同 B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行 C.动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能 D.动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株

　　【解析】动物细胞培养与植物组织培养有许多相似之处，也有许多不同点。其主要不同点是它们的培养基的成分不同。动物细胞培养的培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐和维生素，另外还有动物血清。植物组织培养所需要的培养基包含植物生长和发育的全部营养成分，如矿质元素、蔗糖、维生素，有的还有植物激素，没有动物血清。

　　A

　　考点3 植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较

　　【例3】动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，正确的是( 　) ①诱导融合的方法完全相同 ②所用的技术手段不相同　③所采用的原理完全相同　④都能形成杂种细胞 A.①② B.①③ C.②④ D.③④

　　C

　　【解析】动物细胞融合和植物体细胞杂交这两项细胞工程技术中，都包含有细胞融合的过程。融合所用的技术基本上是相同的，对于诱导方法来说，除动物细胞的融合还常用灭活的病毒作为诱导剂外，其他方法是基本相同的。但是，植物体细胞杂交在完成细胞融合后，还要将杂种细胞培育成植株，所以，它们所应用的技术手段是有差别的。至于所采用的原理，植物体细胞杂交是细胞膜的流动性和细胞的全能性，而动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性。

　　【答案】C

　　【变式题3】下列关于细胞工程的叙述，错误的是( ) A.电激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合 B.去除植物细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理 C.小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫小鼠的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体 D.某种植物甲、乙两品种有性杂交后代和体细胞杂交后代杂交后代的染色体数目相同

　　【解析】通过植物细胞工程中的植物体细胞杂交技术得到的甲、乙两植物的体细胞杂种染色体数目是融合前两个体细胞染色体之和;而通过有性杂交得到的甲、乙两品种杂交后代的染色体数目是甲、乙两品种体细胞染色体之和的一半(或两品种的配子所含染色体之和)。

　　D

　　考点4 动物体细胞核移植的特点

　　动物体细胞核移植依据的原理是细胞的全能性，与植物组织培养一样属于无性生殖。卵细胞体积大，易于操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。将体细胞核移植入去核卵细胞内，既保证了重组细胞的完整性，又能刺激体细胞核表达其全能性，发育成为一个新的个体。

　　动物体细胞移植产生的新个体的亲本有三个：体细胞核供体、卵细胞细胞质供体、代孕母体。新个体细胞核基因型与体细胞核供体完全一样，因此新个体性状与体细胞核供体基本相同。 卵细胞的细胞质中也有少量的DNA，新个体性状与卵细胞细胞质供体有一些地方相同。代孕母体没有为新个体提供遗传物质，新个体性状与代孕母体基本没有联系。

　　【例4】在克隆多利羊的过程中，下列哪项技术没有运用到(　　) A.细胞培养技术 B.细胞核移植 C.胚胎移植技术 D.基因工程技术

　　D

　　【解析】考查克隆羊产生的过程。多利羊的培育过程是：将一只母羊(A羊)卵细胞的细胞核吸出，得到不含核的卵细胞。然后，将实验室中培养的另一只母羊(B羊)的乳腺上皮细胞的细胞核注入无细胞核的卵细胞中并进行电激，这样就通过核移植技术形成了一个同时含有A羊核遗传物质和B羊细胞质的重组卵细胞。融合后的卵细胞经过体外细胞培养形成早期胚胎。然后把这个胚胎移植到第三只羊(C羊)的子宫中，让C羊为胚胎发育提供发育场所和营养物质，这个过程利用了胚胎移植技术。胚胎就在C羊子宫内发育成熟。C羊产下的羊就是克隆羊多利。

　　【答案】 D

　　【变式题4】乳腺生物反应器、人工种子和克隆动物均属于生物工程的成果，下列叙述正确的是( ) A.三者都涉及基因工程技术 B.三者都是在细胞或细胞器水平操作的 C.克隆动物属于无性生殖范畴 D.人工种子的胚状体是由受精卵发育而成的

　　【解析】三者中涉及基因工程技术的是乳腺生物反应器，其操作水平为DNA分子水平，人工种子的胚状体是由愈伤组织分化而来的。

　　C