高三生物039.doc

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期数： 0512 SWG3 039
学科：生物 年级：高三 编稿老师：郭彩凤
审稿老师：高毅

复　习 篇
[同步教学信息]

细胞工程

【高考命题范围及复习策略】
本章部分内容可以分成两块：植物细胞工程和动物细胞工程，重点是两种细胞工程的常用技术手段，在高考中主要是结合相关技术手段，考查各技术的各个环节，及各技术的相互联系、与相关章节（如：细胞、遗传、生物发育）的知识结合。
【典型问题讲解】
　1．植物体细胞融合完成的标志是
　 A．产生新的细胞壁 　　    B．细胞膜发生融合
　　C．细胞质发生融合 　　    D．细胞核发生融合
　解析： 植物体细胞杂交的完成是首先把来自两个植物体的细胞融合成一个杂种细胞，然后把这个杂种细胞再培养成一个新的植物体。题目所指显然不是植物体细胞杂交的完成，而仅仅指植物体细胞融合的完成。植物体细胞的融合，开始于将植物细胞脱去细胞壁，结束于杂种细胞的形成。杂种细胞的形成是在细胞壁形成之后。在这之前都是细胞发生融合的过程。
　答案： A
2.将烟草和大豆的原生质体融合后，将其转移到适宜的培养基培养，使原生质产生细胞壁，在细胞混合物中，产生有下列细胞，其中，应选择作为培养并形成愈伤组织的是
A 大豆－大豆细胞 B 烟草－烟草细胞
C 烟草细胞或大豆细胞 D 烟草－大豆细胞
解析：植物体细胞杂交的目的是为获得新的植物体，所以只有杂交细胞培育成杂种植株才具有两个物种的遗传特性。
答案：D
3.植物体细胞杂交是培育植物新品种的新技术。杂交的第一步是分离细胞，去掉细胞壁分离出有活性的原生质体。在不伤害细胞原生质体的条件下，分离出有活性的原生质体效果最好的一组酶是
　　A、纤维素酶和蛋白酶　 B、纤维素酶和果胶酶
　　C、蛋白酶和淀粉酶　 D、淀粉酶和脂肪酶
　　解析:植物体细胞杂交是一项细胞工程技术，在不伤害细胞原生质体的条件下，分离出有活性的原生质体效果最好的方法是：利用酶的催化作用促使植物细胞原生质体外的物质水解。由于植物细胞间的物质主要是果胶质，植物的细胞壁主要是纤维素，因此应选B。
答案:　B。
4．下图表示基因型为AaBb（符合自由组合规律）的水稻的花药通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下形成试管苗的培育过程。
　　（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成中，必须从培养基中获得         、         和小分子有机物等营养物质。
　　（2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有            和           两类激素。
　　（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是              利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。
　　（4）试管苗的细胞核中含有              条脱氧核苷酸链。
　　（5）培育成的试管苗可能出现的基因型有              。
　解析：此题需要许多背景知识如愈伤组织、组织培养、植物激素、花药离体培养、单倍体、DNA结构等。组织培养所需培养基必须包含植物生长所必须的全部营养素（包括水、无机盐和小分子有机物等），同时为了影响细胞脱分化并产生愈伤组织，必须加入适当浓度比例的细胞分裂素和植物生长素。
　　已知水稻基因型为AaBb，说明控制某一性状的基因A、a位于一对同源染色体上，因此该水稻为二倍体植株。又知二倍体水稻的体细胞染色体数为24条，用花粉（药）离体培养出的单倍体应含有12条染色体，共12个DNA分子，每个DNA分子包含两条脱氧核苷酸长链，因此共有24条脱氧核苷酸链。已知基因型为AaBb，按照基因的自由组合规律，雄配子类型有AB、Ab、aBab四种，由四种类型的花粉（药）经组织培养后形成的单倍体幼苗的基因型也是这四种。
答案： （1）水、无机盐    （2）细胞分裂素和植物生长素
　　（3）叶绿体     （4）24     （5）AB、aB、Ab、ab
【高考典型习题解析】
1．（1999年广东省高考题）下列哪一项属于克隆
　　A.将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA分子中
　　B.将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内
　　C.将鼠骨髓细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞
　　D.将某种瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系
　解析：“克隆”（clone）又称无性系，是从一个祖先通过无性繁殖方式产生许多后代，这些后代都具有相同的遗传基因，因此D将某种瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系，一个不断进行有丝分裂的细胞群体，具有相同的遗传物质，属于克隆。A和B属于DNA重组技术，C属于动物细胞融合技术。
答案：D
2．（01上海卷）胚胎移植技术目前主要应用于
A.解决某些不孕症者的生育问题 B.治疗某些遗传病
C.提高良种家畜的繁殖力 D.提高动物的抗病力
解析：胚胎移植技术可以刺激动物超数排卵，提高良种动物的繁殖能力，这项技术可以让精子和卵细胞在体外完成受精，在植入子宫，所以可以用于解决人类的不孕症。而遗传病是基因造成的、抗病能力是基因决定的，胚胎移植改变不了基因型。
答案：AC
3．（02全国卷）一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入第三只的子宫内发育，结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能
A. 有选择地繁殖某一性别的家畜　　　　B. 繁殖家畜中的优秀个体
C. 用于保存物种　　　　　　　　　　　D. 改变动物的基因型
解析：生物的各种性状是由DNA控制的，分核遗传和质遗传。核移植技术能够保持亲本的优良性装，能够保持性别不变，亦能用于保存物种，但不能改变动物的基因型，因为基因型的改变是通过动物的有性生殖完成的，体细胞核移入卵细胞内，无此过程。
答案：D
4.（01广东、河南卷）某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离，为了防止性状分离并快速繁殖，可以利用该植物体的一部分器官或组织进行离体培养，发育出完整的植株。进行离体培养时不应采用该植物的
A.茎尖 B.子房壁 C.叶片 D.花粉粒
解析：无性繁殖是利用植物的体细胞繁殖后代的繁殖方式，其特点是能够保持亲本的优良性状。在题目给出的选项中，A，B，C都是体细胞，取任何一部分都能达到目的。而花粉粒则是经减数分裂后形成的，遗传物质已产生了变异，故不能选用花粉粒进行离体培养。
答案：D
5．（05年高考）将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是
A．具有完整细胞核的细胞 B．一定的营养物质和植物激素
C．离体状态 D．导入指定基因
解析：细胞具有全能性的根本原因是该细胞具有该物种的全套遗传物质（主要指核基因），细胞全能性实现的前提是处于离体状态，并且需要一定的营养物质（小分子有机物、矿质元素、水等）和植物激素（生长素、细胞分裂素等），整个组织培养过程与导入基因无关。
答案：D
【知识拓展与延伸】
1．植物组织培养中愈伤组织的形成和形态发生
在植物组织培养中，主要目标是诱导愈伤组织形成和形态发生，使一个离体的细胞、一块组织或一个器官的细胞，通过脱分化形成愈伤组织，并由愈伤组织再分化形成植物体。
（1） 愈伤组织的形成 
从一块外植体形成典型的愈伤组织，大致要经历三个时期：起动期、分裂期和形成期。
起动期是指细胞准备进行分裂的时期。用于接种的外植体的细胞，通常都是成熟细胞，处在静止状态。起动期是通过一些刺激因素(如机械损伤、改变光照强度、增加氧等)和激素的诱导作用，使外植体细胞的合成代谢活动加强，迅速进行蛋白质和核酸的合成。机械损伤能诱导植物体细胞开始分裂，如伤口上会出现愈伤组织。在植物组织培养中沿用了愈伤组织这一名词，但是植物组织培养中诱导外植体细胞分裂形成的愈伤组织，大都不是损伤的结果。外源的生长素类物质对诱导细胞开始分裂效果很好，因此生长素类物质在植物组织培养中得到广泛应用，常用的有2，4-二氯苯氧乙酸、萘乙酸、吲哚乙酸和细胞分裂素等。
分裂期是指外植体细胞经过诱导以后脱分化，不断分裂、增生子细胞的过程。处于分裂期的愈伤组织的特点是：细胞分裂快，结构疏松，颜色浅而透明。
外植体的脱分化因植物种类、器官来源及其生理状况的不同而有很大差别。例如，烟草、胡萝卜等植物的脱分化比较容易，禾本科植物的脱分化比较难；花的脱分化比较容易，茎、叶的脱分化比较难；幼嫩组织的脱分化比较容易，成熟的老组织脱分化比较难。
分化期是指在分裂期的末期，细胞内开始出现一系列形态和生理上的变化，从而使愈伤组织内产生不同形态和功能的细胞。这些细胞类型有薄壁细胞、分生细胞、色素细胞、纤维细胞，等等。
外植体的细胞经过起动、分裂和分化等一系列变化，形成了无序结构的愈伤组织。如果在原来的培养基上继续培养愈伤组织，会由于培养基中营养不足或有毒代谢物的积累，导致愈伤组织停止生长，甚至老化变黑、死亡。如果要让愈伤组织继续生长增殖，必须定期地(如2～4周)将它们分成小块，接种到新鲜的培养基上，这样愈伤组织就可以长期保持旺盛的生长。
（2） 愈伤组织的形态发生方式 
经过起动、分裂和分化期产生的愈伤组织，其中虽然发生了细胞分化，但是并没有器官发生。只有满足某些条件，愈伤组织的细胞才会发生再分化，产生芽和根，进而发育成完整植株。愈伤组织的形态发生方式主要有不定芽方式和胚状体方式两种。不定芽方式是在某些条件下，愈伤组织中的分生细胞发生分化，形成不同的器官原基，再逐渐形成芽和根。胚状体方式是由愈伤组织细胞诱导分化出具有胚芽、胚根、胚轴的胚状结构，进而长成完整植株。这种由愈伤组织中的薄壁细胞不经过有性生殖过程，直接产生类似于胚的结构，叫做胚状体。
在植物组织培养中，不定芽方式和胚状体方式是愈伤组织形态发生的两种最常见和最重要的方式。胚状体方式比不定芽方式有更多的优点，如胚状体产生的数量比不定芽多，胚状体可以制成人工种子，等等。
2．人工种子
人工种子是指通过植物组织培养技术获得具有胚芽、胚根、胚轴等结构的植物胚状体，并且用适当方法将胚状体包裹起来，用以代替天然种子进行繁殖的一种结构。人工种子的概念是1978年在加拿大举行的第四届国际植物组织、细胞培养会议上首次提出来的。目前研制的人工种子，是由胚状体、作为保护性外壳的人工种皮和提供发育所需营养的人工胚乳三部分组成的。
人工种子有许多优点。首先，它解决了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。第二，人工种子可以工业化生产，提高农业的自动化程度。第三，人工胚乳中除含有胚状体发育所需的营养物质外，还可以添加各种附加成分，如固氮细菌、防病虫农药、除草剂和植物激素类似物等，有利于幼苗茁壮成长，提高作物产量。第四，用人工种子播种可以节约粮食。例如，一个12 L的发酵罐在20 d内生产的胡萝卜胚状体，可以制成1 000万粒人工种子，满足几千公顷农田的种植需要，与天然种子相比，大大节约了粮食。
20世纪80年代初，美、日、法等国家相继开展了人工种子的研究，并且在胡萝卜、苜蓿、芹菜、花椰菜、莴苣等植物上获得成功。我国也在抓紧对人工种子的研究，取得了一些可喜的进展，但是与国际先进水平相比，还有一段差距。
注意：
（1）人工种皮应具有一定的通透性；
（2）胚状体相对于种子结构中的胚芽、胚轴、胚根。
胚状体和胚的区别：胚状体是组织培养的产物，胚是受精卵分裂、分化形成的。
3．我国在动物细胞工程方面取得的成果
近年来，我国科技工作者辛勤工作，不断攻克难关，在动物细胞工程领域取得了可喜的成果。
20世纪80年代，中国科学院上海细胞生物学研究所建立了动物细胞的大量培养技术，并且成功地应用于抗人肝癌的单克隆抗体的试生产。同时还研制出无血清培养液和无蛋白培养液，用于多种癌细胞和杂交瘤细胞的培养，解决了血清来源有限、价格昂贵，有时不同来源的血清在细胞培养中效果差别很大等问题。
中国科学院动物研究所细胞室和发育生物学研究所最先开展鱼类不同科、属之间的核移植工作，为经济鱼类的良种繁育开辟了新的途径。中科院上海细胞生物学研究所、发育生物学研究所、遗传研究所等科研单位先后建立了细胞融合、细胞拆合、染色体分离和导入，以及哺乳动物胚胎移植、胚胎分割等技术，从20世纪80年代开始，相继开展杂交瘤技术的研究。
1985年，中科院上海细胞生物学研究所研制成功抗北京鸭红细胞和淋巴细胞表面抗原的单克隆抗体。同时还与有关医学部门合作，成功地制备了抗人肝癌和肺癌的单克隆抗体。目前国内的一些单位正在探索用“生物导弹”对癌症进行早期诊断和治疗。
1991年，中国科学院建立了非营利性的细胞库，目的是收集、保存和提供人、实验动物和野生动物的细胞，为生物学基础研究和生物技术服务。1993年已经编目的可以供应的细胞株有204种。

【强化训练】
同步落实
1．用传统的有性生殖的方法不能使不同种生物之间进行杂交，其原因是
A.地理隔离 B生殖隔离
C.温度不高 D.湿度过低
2．动物细胞工程常用的技术手段中，最基础的是
A.动物细胞培养 B.动物细胞融合
C.单克隆抗体 D.胚胎、核移植
3．关于单克隆抗体不正确的叙述是
A.化学性质单一 B.用有性繁殖得到
C.特异性强 D.可用于治病防病
4．动物细胞培养与植物组织培养的重要区别是
A.培养基不同
B.动物细胞培养不需要在无菌条件下
C.动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能
D.动物细胞能大量培养，而植物细胞只能培养成植株
5．下列关于单克隆抗体的制备和应用的叙述中，正确的是
A．B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合，一般需要灭活的仙台病毒或聚乙二醇诱导
B．融合后形成的杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生单克隆抗体
C．体外培养时，一个B淋巴细胞可以产生抗体，但不能无限增殖
D．单克隆抗体与常规抗体相比，特异性强，灵敏度高，优越性明显
6．下列叙述中，与植物体细胞杂交密切相关的是
A.利用离心、振动、电刺激等诱导 B.利用聚乙二醇（PEG）等试剂诱导
C.克服远缘杂交不亲和的障碍 D.快速繁殖、培育无病毒植物
7． 关于单克隆抗体的不正确叙述是
　　A.化学性质单一　　B．用有性繁殖获得
　　C．特异性强 　　　D．可用于治病、防病
8．植物组织培养是指
　A．离体的植物器官或细胞培育成愈伤组织
　B．愈伤组织培育成植株
　C．离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体
　D．愈伤组织形成高度液泡化组织
9．植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是 　
　A.植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁
　B.细胞壁使原生质体失去活力
　C.细胞壁阻碍了原生质体的融合
　D.细胞壁不是原生质的组成部分
10．关于动物杂交瘤细胞的叙述中不正确的是
A.有双亲细胞的遗传物质 B.可以进行胚胎移植
C.可分泌特异性抗体 D.有大量增殖本领
同步检测
11．（05年高考)用含有35S标记氨基酸的培养基培养动物细胞，该细胞能合成并分泌一种含35S蛋白质。
(1)请写出35S在细胞各结构间移动的先后顺序(用“→”表示先后顺序)。

(2)写出上述蛋白质合成和分泌过程中相关细胞器的功能。
12．（03年高考）已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤细胞中尽管没有S途径，但能不断分裂增殖，将这两种细胞在试管中混合，加聚乙二醇促融，获得杂种细胞。请回答：
（1）试管中除融合的杂种细胞外，还有 种融合细胞。
（2）设计一方法（不考虑机械方法），从培养液中分离出杂种细胞，并说原理。
方法： 。
原理：
。
细胞株
人染色体编号
1
2
3
4
5
6
7
8
A株
＋
＋

＋
＋
－
－
－
－
B株
＋
＋
－
－
＋
＋
－
－
C株
＋
－
＋
－
＋
－
＋
－

（3）将分离出的杂种细胞在不同条件下继续培
养，获得A、B、C三细胞株。各细胞株内
含有的人染色体如有表（“+”有，“—”无）
测定各细胞株中人体所具有的五种酶的活
性。结果是：①B株有a酶活性；②A、B、
C株均有b酶活性：③A、B株有c酶活性；
④C株有d酶活性；⑤A、B、C株均无e酶活性。若人基因的作用不受鼠基因影响，则支配a、b、c、d和e酶合成的基因依次位于人的 、 、
、 和 号染色体上。

答案：1.B 2.A 3. B 4. A 5.ABCD 6.ABC 7.B 8.C 9.C 10.B
11．（1）核糖体→内质网→高尔基体→小泡→细胞膜（→胞外）；
（2）核糖体是蛋白质合成的场所；内质网与蛋白质合成有关，是蛋白质运输通道；高尔基体是蛋白质加工和转运的场所。
12．（1）2 （2）培养液中加入氨基嘌呤，收集增殖的细胞 加入氨基嘌呤后，使D合成途径阻断，仅有D合成途径的骨髓瘤细胞及其彼此融合的细胞就不能增殖，但人淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞中可以利用淋巴细胞中的S途径合成DNA而增殖
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