(全国通用)2017版高考生物一轮复习第十单元现代生物科技专题第38讲细胞工程新人教版

1第38讲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物。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)过程25.植物细胞工程的应用(1)微型繁殖：优点是能够保持亲本的优良性状。(2)作物脱毒：利用茎尖、根尖等无毒组织进行微型繁殖。(3)培育人工种子：可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。(4)作物新品种的培育：单倍体育种和突变体的利用。(5)细胞产物的工厂化生产：即利用植物组织培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。[诊断与思考]1.判断下列说法的正误(1)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞的全能性(√)(2)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性(×)(3)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会发生细胞的增殖和分化(×)(4)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的(×)(5)利用物理法或化学法，可以直接将两个植物细胞进行诱导融合(×)(6)用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性(×)(7)再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志(√)2.如图表示的是植物体细胞杂交流程示意图。请据图思考下列问题：(1)a表示什么过程？该过程为什么使用纤维素酶和果胶酶？提示a表示去除细胞壁获得具有活力的原生质体，由于细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。(2)b表示什么过程？该过程的原理是什么？提示b表示原生质体的融合，其原理是细胞膜具有一定的流动性。(3)诱导b融合的方法有哪些？3提示物理法和化学法。物理法包括离心、振动、电激等；化学法一般用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。(4)植物体细胞杂交技术用于作物育种有何优点？提示可以克服远缘杂交不亲和的障碍。题组一植物组织培养过程分析1.下图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列叙述不正确的是()A.该途径依据的原理是植物细胞具有全能性B.过程①需控制好培养基中植物激素的比例C.经过程①细胞的形态和结构发生了变化D.过程③需使用液体培养基，有利于细胞增殖答案A解析该过程是为了得到细胞群及细胞产物，依据的原理是植物组织培养，没有体现细胞的全能性，A错误；过程①为脱分化，在培养基中应加入适量的生长素和细胞分裂素，B正确；愈伤组织是无定形的薄壁细胞，所以经过程①细胞的形态和结构发生了明显变化，C正确；过程③是细胞大量增殖的过程，需要液体培养基，D正确。2.植物叶肉细胞原生质体的分离和培养的主要过程可用下面所示图解简单表示：叶片――――――――――→a洗净、灭菌、切条、酶解原生质体悬液――――→b过滤、离心纯净的原生质体―――――→c培养基中培养愈伤组织―→d胚状体―→e植株(1)培育胚状体利用了__________________这一项生物技术，胚状体再继续培养，则可培育出完整的植株，这体现了________________。培养基中除了含有一定的营养外，还必须含有____________________等植物激素，还需要对培养基进行严格的________________。(2)如果愈伤组织是三七叶肉细胞培养产生的，若为了获得三七的细胞产物，则只需要培养到________________；若为了获得三七的人工种子，则需要培养到________________。如果愈伤组织是棉花叶肉细胞培养产生的，通过基因工程要获取抗虫棉，目的基因导入棉花愈伤组织细胞常用的方法是________________法。(3)从叶片的叶肉细胞到获得胚状体的过程中，必须要经过________________。①无丝分裂②有丝分裂③减数分裂④原代培养⑤传代培养⑥植物体细胞杂交⑦细胞融合⑧脱分化⑨再分化答案(1)植物组织培养植物细胞的全能性细胞分裂素、生长素灭菌(2)愈伤组织4胚状体农杆菌转化(3)②⑧⑨解析(1)离体植物细胞通过脱分化形成愈伤组织，通过再分化形成具有根和芽的胚状体，再通过细胞分裂、分化发育成一个完整的植株。该技术称为植物组织培养，其原理为植物细胞的全能性。培养基的成分包括水、无机盐、维生素、氨基酸、蔗糖、植物激素(生长素和细胞分裂素等)等；培养基要求进行严格的灭菌。(2)三七的细胞产物为细胞的代谢产物，将三七叶肉细胞培养到愈伤组织即可；获得人工种子需培养至胚状体；棉花为双子叶植物，导入抗虫基因常用农杆菌转化法。(3)离体叶肉细胞培养到胚状体的过程中必须经过脱分化和有丝分裂形成愈伤组织，再分化和有丝分裂形成具有根和芽的胚状体。3.野生黑芥(染色体数为2A)具有黑腐病的抗性基因，而花椰菜(染色体数为2B)易感染黑腐病菌而患病，用生物工程技术获得抗黑腐病杂种黑芥—花椰菜植株，操作流程如图。请据图回答下列问题：(1)图中涉及到的生物工程技术有________________。过程①PEG的作用是______________，此时培养液需要保持一定渗透压的目的是________________。(2)经过①操作后，筛选出融合的杂种细胞，进而脱分化形成________________，经过②________________形成杂种植株。(3)若要分析杂种植株的染色体变异类型，应剪取该植株根尖和双亲植株的根尖，制成临时装片，然后在显微镜下观察比较有丝分裂中期染色体的________________。(4)用上述方法培养的该杂种植株含有的染色体数目是________________；用黑腐病菌感染杂种植株，筛选出具有________________________________的杂种植株。答案(1)植物体细胞杂交诱导原生质体融合维持原生质体的形态(2)愈伤组织再分化(3)形态和数目(4)2A＋2B抗黑腐病解析(1)图中涉及到的生物工程技术有植物体细胞杂交(原生质体融合与植物组织培养)，过程①PEG的作用是诱导原生质体融合。此时培养液需要保持一定渗透压的目的是维持原生质体的形态。(2)经过①操作后，筛选出融合的杂种细胞，进而脱分化形成愈伤组织，经过再分化形成杂种植株。(3)观察染色体的形态最好是观察分生组织细胞有丝分裂中期的临时装片，此时期染色体的形态和数目最清晰。(4)用上述方法培养的该杂种植株含有的染色体数目是2A＋2B，用黑腐病菌感染杂种植株，筛选出具有抗黑腐病的杂种植株。题组二植物体细胞杂交过程分析4.“白菜—甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、耐热性强和易于储藏等优点。如图是“白菜—甘蓝”的杂交过程示意图。以下说法正确的是()5A.除去细胞壁形成原生质体，可运用的酶是纤维素酶、淀粉酶和果胶酶B.通常可诱导上述原生质体相互融合的方法是PEG和灭活的病毒诱导C.杂种细胞形成的标志是诱导产生了新的细胞壁D.愈伤组织形成“白菜—甘蓝”植物体必须经过脱分化和再分化两个过程答案C解析除去细胞壁的酶有纤维素酶和果胶酶；诱导植物原生质体融合不能用灭活的病毒；杂种细胞形成的标志是诱导产生了新的细胞壁；愈伤组织形成“白菜—甘蓝”植物体属于再分化过程。5.科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株，为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质，其培育过程如图所示，请据图回答下列问题：(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理有________________________________。(2)过程①常用的酶是____________________，细胞融合完成的标志是__________________。(3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂____________诱导融合，在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面荧光的不同可观察到__________种不同的原生质体(只考虑细胞两两融合的情况)，当观察到______________________________________时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。(4)过程③和过程④依次为_______________________________________________________，过程④中的培养基常添加的植物激素是__________________________。(5)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含______条染色体。若杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于____________植株。答案(1)细胞膜的流动性、植物细胞的全能性(2)纤维素酶和果胶酶再生出新的细胞壁(3)聚乙二醇(或PEG)3融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光(4)脱分化和再分化生长素和细胞分裂素(5)2(m＋n)单倍体6解析(1)植物体细胞杂交包括原生质体融合和培育杂种植株两大步骤，两者的原理分别是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。(2)去除细胞壁常用的酶是纤维素酶和果胶酶，细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁。(3)化学促融剂是聚乙二醇，两两融合的原生质体有三种：番茄—番茄、马铃薯—番茄、马铃薯—马铃薯，其中杂种细胞的细胞表面有两种颜色的荧光。(4)过程③和过程④分别表示脱分化和再分化，诱导细胞分化所用的植物激素主要是生长素和细胞分裂素。(5)“番茄—马铃薯”体细胞有m＋n条染色体，有丝分裂后期染色体数目加倍；由配子发育成的个体均为单倍体。1.植物组织培养和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选材选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化不同的植物细胞技术操作脱分化、再分化等除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合关系植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂2.植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法(1)诱导产物(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B)：①未融合的细胞：A和B。②两两融合的细胞：AA、BB和AB。③多细胞融合体。(2)检测方法：对诱导产物中的细胞进行植物组织培养，然后根据得到的植物性状进行判断。①若只表现出一种植物的性状，说明是未融合细胞。②若得到的是具有两种亲本性状的植物，说明是杂种植株。③若得到的是具有两种亲本性状的植物，且一种植物的性状得到加强，则是多细胞融合体。④若只表现出一种植物的性状且效果得到加强，则是同种细胞融合的结果。7考点二动物细胞培养与体细胞克隆1.动物细胞培养(1)动物细胞的培养过程(2)培养条件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，添加抗生素，定期更换培养液以清除代谢产物。②营养：除正常的有机和无机营养外，需加入血清、血浆等一些天然成分。③适宜的温度和pH：温度为36.5±0.5_℃(哺乳动物)，pH为7.2～7.4。④气体环境：含95%空气加5%CO2的混合气体，其中后者的作用是维持培养液的pH。(3)应用：生物制品的生产、检测有毒物质、医学研究。2.动物体细胞核移植技术和克隆动物(1)动物体细胞核移植技术的过程(2)原理：动物体细胞核具有全能性。(3)结果：产生新个体。(4)应用：①加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；②保护濒危物种；③生产医用蛋8白；④作为异种移植的供体；⑤用于组织器官的移植。[诊断与思考]1.判断下列说法的正误(1)连续细胞系的细胞大多具有二倍体核型(×)(2)制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理(×)(3)肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸(×)(