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专 题 二 克 隆 技 术选 修 3 知识内容考纲要求1.植物组织培养2.动物细胞培养和体细胞克隆3.动物细胞融合和单克隆抗体 知识点一：植物细胞工程1细 胞 工 程(1)操作水平： 。(2)目的：按照人的意愿来改变细胞内的 或获得 。细胞水平或细胞器水平遗传物质细胞产品 2植 物 细 胞 的 全 能 性(1)概念：具有某种生物全部 的任何一个细胞，都具有发育成 的潜能。(2)原理：细胞内含有本物种的 。(3)全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于 状态，提供一定的 和其他适宜外界条件。遗传信息完整生物个体全部遗传信息离体营养、激素 3植 物 组 织 培 养 技 术(1)原理：植物细胞具有 。(2)过程：全能性 细胞壁 原生质体 纤维素酶和果胶 5植 物 细 胞 工 程 的 应 用(1)植物繁殖新途径： 。(2)培育作物新品种：单倍体育种和 的利用。(3)细胞产物的工厂化生产：利用 技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。微型繁殖、作物脱毒和人工种子突变体植物组织培养 1细 胞 全 能 性(1)原理：细胞含有本物种全部的遗传信息。(2)体内细胞全能性不表达的原因：基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。(3)细胞全能性表达的条件：完整细胞核；离体；无菌；一定的营养、激素；适宜的外界条件。(4)细胞全能性大小与细胞分化程度成反比。 (5)全能性大小：植物细胞：受精卵生殖细胞体细胞动物细胞：受精卵生殖细胞胚胎干细胞体细胞核(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 与 植 物 体 细 胞 杂 交 的 比 较名称植物组织培养植物体细胞杂交原理细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性过程 1植物组织培养是克隆植物的一种方法，过程如图所示，回答相应的问题： (1)为了获得脱毒植株，外植体往往取自植物的花芽、叶芽等处的分生组织，其原因_。(2)培养皿中的培养基除添加营养物质外，还需要添加植物激素，其目的是诱导外植体_。 (3)在生产实践中为获得大量的细胞产物如：紫杉醇，可将_放入液体培养基中，经机械作用分散成单个细胞，制备成细胞悬浮液，再经过_即可获得大量细胞。(4)组织培养过程需要植物生长和繁殖的最适条件，否则在光学显微镜下可能观察到发生_异常，进而使植物出现遗传不稳定甚至不育。(5)植物组织培养技术不仅应用于花卉、果树的快速、大量繁殖以及脱毒植株的获取，还广泛用于_、_、_等育种过程中。 解 析 ： (1)植物的花芽、叶芽等处的分生组织病毒极少，常被用于获得脱毒植株。(2)植物组织培养过程中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。(3)植物组织培养过程中，要获得细胞产物，只需要把外植体培养到愈伤组织阶段即可。(4)光学显微镜下可能观察到的变异类型是染色体变异。 (5)植物组织培养技术广泛应用于花卉、果树的快速繁殖以及脱毒植株的获取和植物体细胞杂交育种、基因工程育种、单倍体育种等育种过程。答 案 ： (1)这些部位病毒极少(2)脱分化和再分化(3)愈伤组织细胞分裂(4)染色体结构与数目(5)植物体细胞杂交育种基因工程育种单倍体育种 知识点二：动物细胞工程1动 物 细 胞 培 养(1)培养过程 (2)培养条件 的环境。营养：除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外还通常需加入 等天然成分。适宜的温度和pH：温度为36.50.5，pH为7.27.4。气体环境：CO2和O2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是 。无菌、无毒血清维持培养液的pH 2体 细 胞 核 移 植 和 克 隆 动 物 判断正误(1)动物细胞核移植的受体细胞是卵细胞。( )(2)克隆动物的性状与供体动物完全相同。( )(3)体细胞核移植的成功说明了动物细胞也具有全能性。( )(4)体细胞核移植技术可通过克隆组织器官用于人类某些疾病的治疗。( ) 3单 克 隆 抗 体(2)单克隆抗体的特点： 、 。特异性强灵敏度高 1植 物 组 织 培 养 和 动 物 细 胞 培 养 的 比 较项目植物组织培养动物细胞培养理论基础植物细胞全能性细胞增殖培养基类型固体或半固体培养基液体培养基成分水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动物血清等取材植物幼嫩部位或花药等动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织 项目植物组织培养动物细胞培养过程结果 项目植物组织培养动物细胞培养目的植株快速繁殖；脱毒植株的培育；人工种子；生产药物、杀虫剂等；转基因植物的培育蛋白质生物制品的生产；皮肤移植材料的培育；检测有毒物质；生理、病理、药理学研究相同点(1)两技术手段培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂；(2)均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件 2.植 物 体 细 胞 杂 交 和 动 物 细 胞 融 合 的 比 较比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合(单克隆抗体制备)理论基础细胞的全能性、细胞膜的流动性细胞膜的流动性、细胞增殖融合处理纤维素酶、果胶酶除去细胞壁注射特定抗原免疫处理正常小鼠促融(1)物理法：离心、振动、电激；(2)化学法：聚乙二醇(1)物理法：离心、振动、电激；(2)化学法：聚乙二醇；(3)生物法：灭活的病毒 比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合(单克隆抗体制备)过程原生质体的制备原生质体的融合杂种细胞的筛选与培养杂种植株诱导与鉴定 比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合(单克隆抗体制备)意义和用途克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展杂交的亲本组合范围。应用：如白菜甘蓝杂种植株(1)制备单克隆抗体。(2)诊断、治疗、预防疾病。例如：肿瘤定位诊断，放射性抗体肿瘤生物导弹治疗，抗体抗癌药物肿瘤 21975年科学家首次利用B淋巴细胞杂交瘤技术制备出单克隆抗体，请根据图回答问题： (1)病原体注入小鼠体内后，要经过_细胞处理后形成抗原MH C复合体，才能被免疫细胞识别。(2)制备单克隆抗体所用的B淋巴细胞一般从脾中采集，然后以_作诱导剂，使B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。通过筛选和克隆培养，获得的杂交瘤细胞具有_的特点。 ( 3 )单克隆抗体的特点是_。根据上图写出应用杂交瘤技术获得单克隆抗体的两种主要方法_。 解 析 ：灭活的仙台病毒和聚乙二醇均可诱导动物细胞融合。杂交瘤细胞同时具有两个亲代细胞的遗传特性。可以在体外也可以在体内培养杂交瘤细胞获得单克隆抗体。答 案 ： (1)吞噬(或巨噬)(2)灭活的仙台病毒或聚乙二醇既能产生特异性抗体，又能无限增殖(3)特异性强，纯度高(或：专一性强、灵敏度高)体外培养法和动物体内培养法 (2010课 标 全 国 高 考 )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、2,4D)。 (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。 (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。 解 析 ： (1)植物组织培养属于无性繁殖，后代能够保持亲本的遗传特性。植物微型繁殖技术能够实现快速繁殖。植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，即已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。(2)植物组织培养接种和试管苗转接过程中都需要无菌操作，以避免微生物(杂菌)污染。(3)微型繁殖培养基中使用的生长素与细胞分裂素比例不同，可以分别诱导根、芽的形成。使用高浓度的植物生长素类似物(如2,4D)可以抑制试管苗的生长。 (4)(5)分析图中曲线可知：光合作用强度随着培养基中蔗糖浓度的增大而下降，但单株鲜重的变化趋势是先增加后下降。培养基中不含蔗糖时，光合作用强度最大，但由于该时期光合作用产生的有机物积累量较少，不能满足自身最佳生长的需要。在蔗糖浓度为1%左右时，单株鲜重达到最大，此时有机物的量能满足自身最佳生长需要。答 案 ： (1)遗传特性快遗传信息(2)微生物(3)生根细胞分裂素2,4D(4)逐渐减小先增加后下降不能(5)降低 植 物 组 织 培 养 的 影 响 因 素(1)植物激素：影响脱分化、再分化的重要因素为植物激素。当细胞分裂素与生长素按1 1使用时，能强烈地促进愈伤组织的形成。当细胞分裂素与生长素的浓度比高时，有利于芽的产生；浓度比低时，有利于根的产生。 (2)光照：对于植物组织培养来说，光照条件非常重要，包括光照强度、时间和波长。但在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养，而在分化再生的过程中一定要有光照。愈伤组织诱导阶段的暗培养有利于细胞的脱分化产生愈伤组织，如果在光照条件下容易分化产生维管等组织，则不利于产生大量的愈伤组织。 (3)无菌：如果在培养基上有细菌等微生物存在，它们比植物细胞具有更强的新陈代谢能力，比植物细胞生长繁殖得更快，而且它们会产生毒素，使培养基上的植物细胞死亡。因此，在培养过程中要求一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作。 (2011上 海 高 考 )关于哺乳动物细胞体外培养的难易程度，下列表述正确的是A乳腺癌细胞易于乳腺细胞；胚胎细胞易于脂肪细胞B乳腺细胞易于乳腺癌细胞；胚胎细胞易于脂肪细胞C乳腺细胞易于乳腺癌细胞；脂肪细胞易于胚胎细胞D乳腺癌细胞易于乳腺细胞；脂肪细胞易于胚胎细胞 解 析 ：哺乳动物的乳腺细胞和脂肪细胞都是高度分化的细胞，体外培养难度大，乳腺癌细胞能够恶性增殖，容易进行体外培养，胚胎细胞具有很强的分裂增殖能力，容易进行体外培养，故A正确。答 案 ： A (1)动物细胞培养时选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培养的原因：幼龄动物组织或胚胎的细胞分化程度低，增殖能力很强，更易于培养。(2)进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。分散细胞时不能用胃蛋白酶。因为胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性。胰蛋白酶作用的适宜环境pH为7.28.4。多数动物细胞培养的适宜pH为7.27.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适宜于分散细胞。 1(2012广 东 高 考 )培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是() A组织培养B细胞杂交C显微注射 D核移植解 析 ：本题主要考查现代生物技术应用的相关知识。由于植物分生组织中病毒很少或没有病毒，常用茎尖通过组织培养技术培育脱毒苗细胞杂交通常用于培育杂种个体；显微注射技术常用于基因工程，培育转基因生物；核移植技术常用于培养克隆动物。故只有A选项符合题意。答 案 ： A 2(2011江 苏 高 考 )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 ：克隆动物用到的生物技术有细胞核移植和胚胎移植等，无体细胞杂交技术。答 案 ： B 3(2010浙 江 高 考 )下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是()A培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞B克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变C二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的D恶性细胞系的细胞可进行传代培养 解 析 ：由于接触抑制，动物细胞培养时只能形成单层细胞；克隆培养法在培养时，由于所有子代细胞来自于一个亲代细胞，所以基因型一般都相同；二倍体细胞的传代培养次数通常是有限的，只有少数细胞遗传物质发生改变，才能无限增殖；恶性细胞系的细胞具有癌变的特点，可进行传代培养。答 案 ： D 4(2011天 津 高 考 )絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物，能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀，起到净化污水的作用。为进一步提高对石油污水的净化效果，将絮凝性细菌和石油降解菌融合，构建目的菌株。其流程图如下。 据图回答：( 1 )溶菌酶的作用是_。( 2 ) P E G的作用是_。(3)经处理后，在再生培养基上，未融合的A、B难以生长。图中AB融合菌能生长和繁殖的原因是_。 (4)目的菌株的筛选：筛选既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有_的培养基上生长的AB融合菌，选择效果最好的作为目的菌株。(5)为探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，将目的菌株进行发酵培养，定时取发酵液，加入石油污水中；同时设置_为对照组。经搅拌、静置各3 min后，分别测定上层水样的石油浓度和COD值(COD值越高表示有机物污染程度越高)，计算石油去除率和COD去除率，结果如下图。 (6)目的菌的种群增长曲线呈 _ 型，在4044 h，发酵液对石油污水的净化效果最好，其原因是_。 解 析 ： (1)细菌有细胞壁，这将妨碍细菌的融合，所以用溶菌酶将其细胞壁进行分解，以实现两者的融合。(2)PEG是促进细胞融合的促融剂，作用是促进细胞融合。(3)由图示显示A菌细胞质失去活性，B菌DNA失去活性，所以融合后，在选择培养基上单纯的A、B菌都不能存活，而让融合的AB菌进行生长并繁殖。(4)目的菌的选择是要选择能分泌具有絮凝活性的活性高分子化合物，又具有降解石油的能力的融合菌。(5)为探究目的菌株在不同时间的絮凝效果，就设置的对照组实验应是不加发酵液(没有目的菌株)的石油污水。 (6)图示结果显示：目的菌的种群生长曲线呈现S型。在4044 h，发酵液中目的菌数量达到最大，产生的有活性的高分子化合物的含量较高，所以净化污水的效果最好。答 案 ： (1)分解细胞壁(2)诱导原生质体融合(3)两亲本失活部位不同，融合后活性部位互补(4)石油(5)不加发酵液的石油污水(6)S此期间，目的菌及其产生的絮凝活性高分子化合物的含量高 5(2011安 徽 高 考 )家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可提取干扰素用于制药。(1)进行转基因操作前，需用_酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。(2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的_和_之间。 (3)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该PCR反应体系的主要成分应包含：扩增缓冲液(含Mg2)、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、_和_。(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以_，增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。 解 析 ： (1)动物细胞间存在蛋白质，所以要用胰蛋白酶处理幼蚕组织，以获得单细胞。(2)目的基因应插入表达载体的启动子和终止子之间。(3)PCR扩增技术所需条件除扩增缓冲液、水、脱氧核苷酸、模板DNA除外，还需要DNA引物和热稳定DNA聚合酶。(4)细胞有贴壁生长现象，增殖到一定程度会相互接触抑制生长，所以在生物反应器中放入多孔的中空薄壁玻璃珠，可以增大细胞贴壁面积，有利于细胞增殖，也有利于空气交换。 答 案 ： (1)胰蛋白(或胶原蛋白)(2)启动子终止子(3)对干扰素基因特异的DNA引物对TaqDNA聚合酶(4)扩大细胞贴壁生长的附着面积
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