2021版浙江新高考选考生物一轮复习教师用书:第35讲 克隆技术 .doc
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1、第35讲克隆技术知识内容考试要求知识内容考试要求1植物的克隆,b2.动物的克隆a植物的克隆1原理:植物细胞的全能性,即植物体的每个生活细胞都具有遗传上的全能性,因而都具有发育成完整植株的潜能。从单个细胞分裂、分化和发育成植株胚状体,同受精卵分裂、分化和发育成胚的过程相似。2技术基础:植物组织培养。一般程序:3细胞培养和器官培养通过平衡的植物激素配比可以调控器官发生和形态建成。处于适当的液体培养条件的单个植物细胞,经过培养基中成分的诱导,可经历从单细胞依次到细胞团、球形胚、心形胚和胚状体,最后再生出完整的植株。有的植物(如风信子)可以在愈伤组织的基础上直接发育出花器官。4原生质体培养与植物细胞工
2、程项目原生质体培养植物细胞工程操作过程联系原生质体培养成功标志着植物细胞工程技术的进步。在此基础上,形成了原生质体融合(体细胞杂交)和基因工程技术结合的研究领域(1)原生质体:细胞中有代谢活性的原生质部分,包括质膜、细胞质和细胞核。例如,去掉细胞壁的植物细胞等。(2)原生质层:包括质膜、液泡膜,以及两层膜之间的细胞质(细胞核、细胞液除外),原生质层具有选择透性。一般成熟的植物细胞才具有原生质层。5植物克隆实践的事例(1)通过大量培养特定细胞系,实现了能产生重要次生代谢产物的细胞的大量克隆和产物的工业化生产。(2)通过花药(花粉)培养,进行单倍体克隆,在育种中产生了巨大效益。(3)细胞培养产生出
3、遗传变异的新植株,为选择有益性状的新作物创造了条件。(4)在培养基中加入不同浓度的NaCl或病原体的毒蛋白,诱发和筛选了抗盐或抗病突变体。(5)在培养基中加入不同浓度的赖氨酸类似物,筛选出抗赖氨酸类似物突变体。(1)植物组织培养的理论基础是植物细胞具有全能性()(2)通过液体悬浮培养,可将愈伤组织分散成单细胞()(3)愈伤组织是一团未分化的薄壁细胞,可通过调节培养基中的激素配比诱导愈伤组织分化()(4)胚性细胞具有细胞核大,细胞质丰富,液泡大的特点()(5)去掉植物细胞壁常用的酶是纤维素酶与果胶酶()(6)单细胞发育成胚的过程为单细胞细胞团心形胚球形胚胚状体()(7)植物组织培养过程中,器官发
4、生和形态重建主要是通过平衡植物激素的种类进行调控()(8)制备原生质体时,采用低渗甘露醇,防止原生质体失水过多失去生物活性()(9)不同种类植物或同种植物的不同基因型个体,其细胞全能性的表达程度大不相同()(10)植物组织培养过程中,培养物的胚胎发生和器官形成能力下降的可能原因有染色体畸变、细胞核变异或非整倍体产生等,但其结果是可逆的()(11)原生质体培养需要先对原生质体的活力进行检测,可以采用质壁分离的方法()(12)获得植物次生代谢产物(如某些中药:紫草素等),通过大量培养特定细胞系即可(获得愈伤组织即可),无须获得植株()(选修3 P22图22改编)如图表示植物组织培养过程。据图分析下
5、列叙述正确的是()A植株根尖细胞的全能性比植株根尖细胞的强B试管的培养基中含有植物生长调节剂,不含有机物C试管中的细胞具有细胞质丰富、细胞核和液泡都大的特性D调节培养基中植物生长调节剂的比例可诱导产生不同的植物器官解析:选D。由于是由上的组织经培养形成的个体,故二者的全能性应该相同,故A项错误;由到的过程中植物细胞不能进行光合作用,因而试管中含有有机物如蔗糖等,故B项错误;试管中细胞为愈伤组织细胞,液泡小,故C项错误。1细胞的全能性(1)含义:植物体的每个生活细胞都具有发育成完整植株的潜能。(2)基础:植物体的每一个细胞都包含该物种所特有的全部遗传信息。(3)全能性表达的条件离体、无菌。一定的
6、营养物质,如水、无机盐、蔗糖、维生素等。植物生长调节剂。(4)在生物体内细胞并没有表现出全能性的原因:基因在特定的时间和空间条件下选择性表达,细胞分化为不同的组织、器官。(5)全能性表达的程度(由易到难)受精卵生殖细胞体细胞。植物细胞动物细胞。2植物组织培养过程3植物细胞工程 (1)植物组织培养中脱分化和再分化的比较项目脱分化再分化过程离体器官、组织或细胞愈伤组织愈伤组织幼苗或胚状体实质细胞恢复分裂能力基因选择性表达形成体的特点相对没有分化的排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团形成芽和根的顶端分生组织,并再生出新植株条件离体、适宜的营养物质、适当的植物生长调节剂,避光离体、适宜的营养物质、适当配比
7、的植物生长调节剂,需光(2)植物组织培养、细胞培养、器官培养和原生质体培养的关系植物细胞培养、器官培养和原生质体培养统称为植物组织培养,最终都能得到完整植株,但由于培养目的不同,有时需对愈伤组织进行特殊处理。它们之间的关系如下图所示: 题组冲关1下列对如图所示的培养过程的叙述,正确的是 ()Aa、b、c、d中的植物细胞都具有完全相同的DNA和RNABab与bc的培养过程中,植物生长调节剂的种类可能相同,但比例不同C此为植物花药离体培养,其中花药经ad发育成试管苗的过程中可能存在基因突变、基因重组和染色体畸变等变异Dd中的试管苗可以直接转移至土中培养解析:选B。a、b、c、d中的植物细胞都具有完
8、全相同的DNA,但因细胞分化,细胞中的RNA不同;ab与bc分别是脱分化和再分化,两过程均需要相同的植物激素调节,但比例不同;花药经ad发育成试管苗的过程中可能存在基因突变和染色体畸变等变异;d为单倍体,需要用秋水仙素处理后再移栽到土中。2下图表示通过克隆技术获得烟草植株的过程,请回答下列问题:(1)过程往往选取烟草叶片的幼嫩部位,需经过_处理,才能置于培养基中培养。(2)过程称为_,过程称为_。(3)通过悬浮培养形成的单细胞可发育成_,继而形成植物幼体;也可利用_水解细胞壁,获得_,其经培养后也可形成完整植株。(4)在培养过程中,若要诱导芽的产生,则配制植物激素时要_。A添加适量的生长素和适
9、当减除某些其他激素B添加适当配比的生长素和细胞分裂素C添加适量的生长素和适当增加某些其他激素D适当增加细胞分裂素和生长素的量(5)烟草细胞很容易再生出新植株,但在长期培养过程中,其胚胎发生和器官形成能力下降,其原因不可能是_。A染色体畸变或细胞核变异B组织或细胞中的激素平衡被打破C产生了缺乏成胚性的细胞系D植物细胞全能性丧失解析:(1)自然环境中获取的植物组织、器官携带较多微生物,会影响培养过程中植物细胞的生长,因此需先进行消毒处理。(2)高度分化的植物细胞经培养形成相对未分化的愈伤组织细胞,此过程称为脱分化;而相对未分化的愈伤组织细胞经诱导分化成胚的过程,称为再分化。(3)据图可知,通过悬浮
10、培养形成的单细胞可发育成幼胚;细胞壁的主要成分为纤维素和果胶,因此可使用纤维素酶和果胶酶处理细胞壁;植物细胞的细胞壁去除后,其内部的结构称为原生质体。(4)营养物质和植物生长调节剂配比会影响愈伤组织的分化方向,例如适量的生长素和细胞分裂素配比可以诱导芽的分化,适量的生长素和适当减除某些其他激素则可以诱导生根,故要诱导芽的产生,应按照B选项操作。(5)在长期培养过程中,培养物的胚胎发生和器官形成能力下降的原因可能有染色体畸变、细胞核变异或非整倍体产生、细胞或组织中的激素平衡被打破、细胞对外源生长物质的敏感性发生改变等,以及随着时间推移,由于其他各种原因产生了缺乏成胚性的细胞系,A、B、C正确;植
11、物细胞仍保留了该物种全套的遗传物质,故全能性并未丧失,但由于各种原因,其全能性的表达受到了阻碍,D错误。答案:(1)消毒(2)脱分化再分化(3)幼胚(或胚状体)纤维素酶和果胶酶原生质体(4)B(5)D动物的克隆1动物细胞的培养从动物体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后在人工控制的培养条件下,使这些细胞得以生存,并保持生长、分裂(繁殖)乃至接触抑制和有规律的衰老、死亡等生命活动现象。2动物组织培养动物组织在体外及人工条件下维持生活状态或生长特性。动物组织培养过程中可以伴随组织分化。3原代培养和传代培养(1)原代培养:从机体取出后立即进行的细胞、组织培养。(2)传代培养:将原代培养的细胞分
12、成若干份,接种到若干份培养基中,使其继续生长、增殖。4细胞系和细胞株(1)细胞系:指可连续传代的细胞。原代培养物在首次传代时就成为细胞系。(2)细胞株:从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞,一般具有恒定的染色体组型、同功酶类型、病毒敏感性和生化特性等。5克隆培养法(1)概念:把一个单细胞从群体中分离出来单独培养,使之繁衍成一个新的细胞群体的技术。(2)基本要求:必须肯定所建成的克隆来源于单个细胞。(3)提高成功率的措施:选择适宜的培养基、添加血清、以滋养细胞支持生长、激素刺激、使用CO2培养箱、调节pH等。6动物的克隆繁殖(1)动物细胞全能性的表现程度(2)动物难以克隆的根本原因:在
13、动物的个体发育过程中,细胞分化使得细胞发生了基因的差异表达,细胞基因组中基因的活动很不完全。(3)细胞核移植实验和动物的克隆繁殖核移植:利用一个细胞的细胞核来取代另一个细胞中的细胞核,形成一个重建的“合子”。动物的克隆繁殖(1)动物细胞培养过程中,用胰蛋白酶处理可使动物细胞分散开来()(2)动物细胞培养时,通入CO2的目的是刺激细胞呼吸()(3)动物细胞培养过程中,涉及两次使用胰蛋白酶,第一次是原代培养时,主要目的是使组织细胞分散开,获得单个细胞;第二次是传代培养时,目的是使细胞从瓶壁上脱落,以便于传代培养()(4)有限细胞系大多是发生转化了的细胞系,具有异倍体核型()(5)恶性细胞系具有异体
14、致瘤性,不死性细胞系保留接触抑制()(6)理论上各种细胞都可被克隆,但是单细胞通常不如群体细胞;原代细胞、有限细胞系通常不如无限细胞系、转化或肿瘤细胞()(7)克隆培养必须保证分离出来的细胞是一种类型的多个细胞,而不是多种类型细胞()(8)诱导动物细胞融合常用的化学方法有聚乙二醇(PEG)或灭活的仙台病毒作为诱导剂()(9)杂交瘤细胞的特点:既能大量繁殖,又能产生专一的抗体()(10)在单克隆抗体的制备中,取小鼠的B淋巴细胞之前,一定要给小鼠注射相应的抗原(或相应的疫苗)()(选修3 P32图28改编)某实验室做了如图所示的实验研究,下列与实验相关的叙述正确的是()A过程导入的诱导基因使成纤维
15、母细胞发生基因突变B丙细胞既能持续分裂,又能分泌单一的抗体C过程属于动物细胞培养过程中的原代培养D过程所用的培养基中都含有聚乙二醇解析:选B。外源基因的导入过程属于基因重组,A项错误;丙细胞能产生单克隆抗体,说明丙细胞具有连续分裂且能分泌单一抗体的能力,B项正确;表示细胞分化过程,C项错误;是诱导细胞融合的过程,所用的培养基含有聚乙二醇或灭活的仙台病毒,而过程不用聚乙二醇,D项错误。1动物细胞克隆和动物克隆繁殖的比较项目动物细胞克隆动物克隆繁殖原理细胞增殖细胞核全能性过程技术动物细胞培养技术细胞核移植、胚胎移植等技术结果获得细胞群获得动物个体应用制备单克隆抗体、细胞株等动物的无性繁殖2.制备单
16、克隆抗体中两次筛选的比较项目第一次筛选第二次筛选筛选原因诱导融合后得到多种杂交细胞,另外还有未融合的细胞由于小鼠在生活中受到多种抗原的刺激,所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞筛选方法用特定的选择培养基筛选。其中未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长用多孔培养皿培养,在每个孔中只有一个杂交瘤细胞的情况下开始单克隆培养和抗体检测,经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群筛选结果得到杂交瘤细胞得到能分泌特异性抗体的杂交瘤细胞 题组冲关1实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如图所示。下列叙述
17、错误的是 ()A甲过程需要对实验小鼠进行消毒 B乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶消化 C丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型 D丁过程得到的细胞具有异质性 解析:选C。甲过程表示从实验小鼠身上取皮肤组织小块,该过程需要对小鼠进行消毒,故A项正确。乙过程表示将皮肤组织分散为单个细胞,可用胰蛋白酶进行酶解消化,故B项正确。丙过程表示由组织细胞培养到细胞系的过程,小鼠细胞是二倍体细胞,其细胞系大多数为有限细胞系,能继续培养下去具有异倍体核型的连续细胞系很少,故C项错误。丁过程表示通过选择或纯化从细胞系中获得具有特殊性质的细胞株的过程,细胞株具有异质性,故D项正确。2(2020浙江模拟)小鼠胚胎干细胞培养、
18、皮肤细胞诱导出多种细胞及制备单克隆抗体的操作流程如下。请回答:(1)操作流程中过程可用_处理获得一个胚胎干细胞;过程中的细胞_(填“可能”或“不可能”)出现接触抑制现象;过程中细胞内核酸的种类_(填“不变”或“改变”);过程的核心步骤是_。(2)过程常用的促融剂是_(要求写出2种)。单克隆抗体的制备过程中,运用了动物克隆技术中的_两大技术。(3)下列关于单克隆抗体制备过程的叙述,正确的是_。A传代培养效应B细胞是单克隆抗体制备的必要操作之一B丙细胞能够无限增殖,实质上就是癌变的效应B细胞C经选择培养基筛选出来的丙细胞即可用于单克隆抗体的生产D操作流程中过程的原理和植物原生质体融合的原理基本相同
19、解析:(1)胰蛋白酶可使细胞间的粘连蛋白水解,使细胞彼此分散开来,获得单细胞;只有恶性细胞系(癌细胞)的表面粘连蛋白减少或缺失,失去接触抑制,胚胎干细胞属于非恶性细胞,保留接触抑制特征;过程为细胞分化,实质是基因的差异性表达,虽然遗传物质并未改变,但基因表达过程中产生的mRNA种类和数量发生了变化;基因工程的核心是构建重组DNA分子。(2)动物细胞融合常用灭活的仙台病毒或聚乙二醇促融;制备单克隆抗体需将经免疫的B细胞与骨髓瘤细胞融合,得到杂交瘤细胞,然后对杂交瘤细胞进行培养,使其增殖并产生特异性抗体,故需运用动物细胞融合和动物细胞培养两大技术。(3)效应B细胞无增殖能力,无法传代培养,A错误;
20、丙是经免疫的B细胞与骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞,并非癌变的效应B细胞,B错误;选择培养基只是将杂交瘤细胞筛选出来,但该杂交瘤细胞是否能产生特异性抗体,还需将该杂交瘤细胞单独培养并利用抗原抗体杂交反应进行进一步筛选,C错误;流程与植物原生质体融合都利用了细胞膜的流动性,D正确。答案:(1)胰蛋白酶可能改变构建重组DNA分子(2)聚乙二醇、灭活的仙台病毒动物细胞融合和动物细胞培养(3)D1如图是某植物组织培养过程的简图。下列有关说法中正确的是()花粉粒愈伤组织胚状体植株A花药离体培养的条件与种子萌发的条件完全相同B若花粉粒核中有两个或多个染色体组,则所得植株为二倍体或多倍体C过程都是细胞分化过
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