2021高考生物(人教版-山东专用)总复习教学案:选修3-专题2细胞工程.docx
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1、第2讲克隆技术及生物技术的伦理问题2021备考最新考纲1植物的组织培育()。2.动物的细胞培育与体细胞克隆()。3.细胞融合与单克隆抗体()。4.生物技术中的伦理问题()。考点1植物细胞工程(5年8考)(2021课标卷、天津卷、江苏卷、重庆卷、课标卷)1细胞工程(1)操作水平:细胞水平或细胞器水平。(2)目的:依据人的意愿来转变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。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)缘由: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,供应肯定的养分、激素和其他适宜外界条件
2、。3植物组织培育技术(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观看植物体细胞杂交技术图示,完善相关问题(1)过程为去除细胞壁获得具有活力的原生质体,常用方法是酶解法,所用到的酶是纤维素酶和果胶酶。(2)过程是原生质体的融合,人工诱导的物理法包括离心、振动、电激等;化学法一般用聚乙二醇(PEG)作诱导剂。(3)过程是原生质体融合后再生出细胞壁,这是原生质体融合成功的标志。(4)植物体细胞杂交的意义:克服了远缘杂交不亲和的障碍。5植物细胞工程的应用(2)作物新品种的培育:单倍体育种、突变体的利用。(3)细胞产物的工厂化生产:培育到愈伤组织阶段。思维激活推断正误(1)植物的每个
3、细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性()。(2)愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的()。(3)幼嫩的组织脱分化较为简洁,如茎尖、根尖、形成层细胞易脱分化,而植物的茎、叶和成熟的组织则较难()。(4)对外植体和接种用的每种器械都要彻底灭菌()。(5)脱分化形成愈伤组织的过程不需要光,再分化过程需要光,由于愈伤组织利用有机养分成分,而试管苗需要进行光合作用以自养()。(6)植物组织培育中不同培育阶段培育基含有的激素不同,由于培育的目的不同(生根或生芽)()。答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)思考感悟植物组织培育的整个操作过程中,如何实现无菌环境?提示通过培育基的灭菌(高压蒸汽灭菌)
4、、外植体的消毒(酒精、氯化汞)、接种的无菌操作(酒精、酒精灯灼烧)、无菌箱中的培育、移栽到消过毒的环境中生存一段时间等操作实现无菌环境。植物组织培育技术1(2021重庆理综,5)某爱好小组拟用组织培育繁殖一种贵重花卉,其技术路线为“取材消毒愈伤组织培育出芽生根移栽”。下列有关叙述,错误的是()。A消毒的原则是既杀死材料表面的微生物,又削减消毒剂对细胞的损害B在愈伤组织培育中加入细胞融合的诱导剂,可获得染色体加倍的细胞C出芽是细胞再分化的结果,受基因选择性表达的调控D生根时,培育基通常应含萘乙酸等生长素类调整剂解析本题主要考查植物组织培育的相关学问。在愈伤组织中,因植物细胞含有细胞壁,阻碍了细胞
5、融合,所以此时加入细胞融合的诱导剂,不能获得染色体加倍的细胞;消毒的原则是既杀死材料表面的微生物,又削减消毒剂对细胞的损害;愈伤组织出芽是细胞分化的结果,而细胞分化的实质是基因的选择性表达;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,生根时,培育基通常含有萘乙酸等生长素调整剂。答案B题后归纳植物激素在组织培育中的作用在配制好的MS培育基中,经常需要添加植物激素其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。植物激素的浓度、使用的先后挨次以及用量的比例等,都会影响试验结果。(1)依据不同的挨次使用这两类激素,会得到不同的试验结果。使用挨次试验结果先使用生长素,
6、后使用细胞分裂素有利于细胞分裂,但细胞不分化先使用细胞分裂素,后使用生长素细胞既分裂也分化同时使用分化频率提高(2)当同时使用这两类激素时,两者用量的比例影响植物细胞的发育方向。生长素与细胞分裂素的用量比值植物细胞的发育方向比值高有利于根的分化、抑制芽的形成比值低有利于芽的分化、抑制根的形成比值适中促进愈伤组织的形成植物体细胞杂交技术2(2021天津卷,9)花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用肯定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化,并丢失再生力量。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合,以获得抗黑腐病杂种植株。流程如下图。据
7、图回答下列问题:(1)过程所需的酶是_。(2)过程后,在显微镜下观看融合的活细胞中有供体的_存在,这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。(3)原生质体培育液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持肯定的渗透压,其作用是_。原生质体经过_再生,进而分裂和脱分化形成愈伤组织。(4)若分析再生植株的染色体变异类型,应剪取再生植株和_植株的根尖,通过_、_、染色和制片等过程制成装片,然后在显微镜下观看比较染色体的形态和数目。(5)接受特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA进行PCR扩增,得到两亲本的差异性条带,可用于杂种植株的鉴定。下图是用该引物对双亲及再生植株14进行PCR扩增的结果。据图推断,再生植株14中
8、肯定是杂种植株的有_。(6)对杂种植株进行_接种试验,可筛选出具有高抗性的杂种植株。解析(1)过程是利用纤维素酶和果胶酶去除幼叶细胞和根细胞的细胞壁,制备相应原生质体;(2)过程在PEG的作用下两个原生质体融合在一起,形成杂种细胞,来自幼叶的原生质体中有叶绿体存在,可以作为显微镜下初步筛选杂种细胞的标志;(3)原生质体及刚形成的杂种细胞由于没有了细胞壁的束缚作用,必需浸泡在适宜浓度且无毒害作用的等渗溶液中,以保持原生质体的完整性,原生质体经过细胞壁的再生后,才能进而分裂和脱分化形成愈伤组织。(4)若分析再生植株的染色体变异类型,应剪取再生植株和双亲植株的分生组织(如根尖),通过解离、漂洗、染色
9、和制片等过程制成装片,再在显微镜下观看比较染色体的形态和数目。(5)识图可推断再生植株14中肯定是杂种植株的有1、2、4;(6)对杂种植株进行黑腐病菌接种试验,可筛选出具有高抗性的杂种植株。答案(1)纤维素酶和果胶酶(2)叶绿体(3)保持原生质体完整性细胞壁(4)双亲(或花椰菜和黑芥)解离漂洗(5)1、2、4(6)黑腐病菌题后归纳植物组织培育和植物体细胞杂交的比较名称植物组织培育植物体细胞杂交原理细胞的全能性细胞膜具有肯定的流淌性和细胞的全能性过程选材选取根尖、茎尖、形成层部位最简洁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,用肯定的方法诱导细胞
10、融合关系植物组织培育是植物体细胞杂交的基础,植物体细胞杂交所用的技术更简单考点2动物细胞工程(5年9考)(2021安徽卷、浙江卷、重庆卷、海南卷)1动物细胞培育过程:2动物细胞培育的条件(1)无菌、无毒:对培育液和所用培育用具无菌处理,添加抗生素;定期更换培育液以清除代谢产物。(2)养分:除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外通常还需加入血清血浆等自然成分。(3)适宜的温度和pH:温度为36.50.5_(哺乳动物),pH为7.27.4。(4)气体环境95%空气5%CO2(维持培育液的pH)3动物体细胞核移植及克隆技术引发的伦理问题(1)原理:动物细胞核具有全能性(2)核移植过程(以高产
11、奶牛克隆为例)(3)克隆人的类型及其伦理问题类型治疗性克隆生殖性克隆区分目的治疗人类疾病用于生育,产生新个体水平细胞水平个体水平联系都属无性繁殖;产生新个体、新组织,遗传信息相同中国政府的态度中国政府的观点:不赞成,不允许,不支持,不接受任何生殖性克隆人的试验,不反对治疗性克隆4.单克隆抗体制备(1)诱导动物细胞融合的原理:细胞膜具有肯定的流淌性。(2)诱导动物细胞融合的方法:物理法离心、振动、电激等;化学法聚乙二醇;生物法灭活病毒。(3)单克隆抗体制备过程(4)单克隆抗体的优点:特异性强、灵敏度高,可大量制备。(5)单克隆抗体的应用:作为诊断试剂;用于治疗疾病和运载药物。5比较动物细胞培育、
12、核移植与动物细胞融合比较动物细胞培育核移植动物细胞融合原理细胞增殖动物细胞核的全能性细胞膜的流淌性过程结果相同分化程度的细胞群与供体基本相同的个体杂交细胞关键环节细胞增殖(分裂)、细胞癌变核融合、细胞分化人工诱导细胞膜融合应用生产生物制品基因工程检测有毒物质加速良种繁育爱护濒危物种生产医用蛋白供应克隆器官、组织等获得杂种细胞,制备细胞产物如单克隆抗体思维激活推断正误(1)植物组织培育常用液体培育基,动物细胞培育常用固体培育基()。(2)具有包含物种完整基因组的细胞核的活细胞是生物克隆的重要条件之一()。(3)一般血清中的抗体是一群识别不同抗原部位的抗体混合物,单抗则识别抗原分子的特殊部位,具专
13、一性()。(4)细胞克隆的基本要求是:必需保证分别出来的细胞是一个而不是多个()。(5)在培育瓶中要定期用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离,制成悬浮液()。(6)二倍体细胞的传代培育次数通常是无限的()。(7)核移植过程中供体理论上是供应细胞核,但操作过程中可以把整个体细胞注入去核的卵母细胞中去()。答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)思考与填空认真阅读图示及相关内容辨析并填充其含义从A、B到C的过程可以表示不同的含义(如图所示):若A、B为动物细胞,则该过程表示细胞融合;若B为精子,A为卵细胞,则该过程表示受精;若A为除去细胞核的卵母细胞,B为细胞核,则该过程表示核移植。动物细胞培育
14、技术1(2021浙江理综,6)试验小鼠皮肤细胞培育(非克隆培育)的基本过程如图所示。下列叙述错误的是()。A甲过程需要对试验小鼠进行消毒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取小鼠皮肤组织进行培育时需对试验小鼠进行消毒;通过胰蛋白酶消化皮肤组织可获得皮肤细胞;丙过程为最初的传代培育,得到的细胞大多具有正常二倍体核型;来源于多个细胞的非克隆培育所得到的细胞系具有异质性,该试验小鼠皮肤细胞属于非克隆培育,丁过程得到的细胞具有异质性。答案C题后归纳(1)动物细胞培育时选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培育的缘由:幼龄动物组织或胚胎的细胞分化
15、程度低,增殖力量很强,更易于培育。(2)在动物细胞培育过程中两次用到胰蛋白酶:第一次是将剪碎的组织分散成单个细胞;其次次是将贴壁细胞从瓶壁上分别下来,目的是避开动物细胞的接触抑制现象。(3)细胞贴壁和接触抑制悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。细胞数目不断增多,当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制。(4)原代培育与传代培育原代培育:细胞悬液第一次在瓶中培育,没有分瓶培育之前的细胞培育。传代培育:原代培育的细胞生长、繁殖肯定时间后,由于空间不足或细胞密度过大导致养分枯竭,影响细胞的生长,因此需要重新用胰蛋白酶等处理,进行分瓶扩大培育,
16、即传代培育。单克隆抗体的制备过程及选择培育基的制备2下图为反射弧中神经肌肉接头的结构及其生理变化示意图。(1)发生反射时,神经中枢产生的兴奋沿_神经传到突触前膜,导致突触小泡与前膜_,释放神经递质(Ach);Ach与Ach受体结合后,肌膜发生_,引起肌肉收缩。(2)重症肌无力是自身免疫病,其病因是患者免疫系统把Ach受体当作抗原,使_被激活而增殖、分化,产生Ach受体抗体。Ach受体抗体与Ach受体特异性结合,造成Ach不能与Ach受体正常结合,导致_信号转换过程受阻。(3)临床上治疗重症肌无力的重度患者,可接受胸腺切除法,目的是抑制_发育成T细胞,不能产生淋巴因子,从而抑制_免疫的应答。解析
17、(1)分析题中的示意图,神经中枢产生的兴奋应沿传出神经传到突触前膜,使突触小泡与前膜融合并释放神经递质,电信号化学信号;Ach与Ach受体结合后,化学信号电信号,肌膜产生电位变化,进而引起肌肉收缩。(2)重症肌无力患者的B细胞,在Ach受体(抗原)的刺激下增殖、分化,产生Ach受体的抗体,其与肌膜上的Ach受体结合,导致化学信号电信号的过程受阻。(3)切除胸腺可抑制造血干细胞发育成T细胞,造成淋巴因子缺乏,进而影响B细胞的增殖、分化过程,从而抑制了体液免疫的应答。答案(1)传出融合电位变化(2)B细胞化学信号向电(3)造血干细胞体液题后归纳(1)血清抗体与单克隆抗体名称产生特点血清抗体由浆细胞
18、分泌一般从血清中分别,产量低、纯度低、特异性差单克隆抗体由杂交瘤细胞分泌特异性强,灵敏度高,能大量制备(2)比较制备单克隆抗体过程中的几种细胞细胞特点浆细胞能产生单一抗体,但不能无限增殖骨髓瘤细胞能无限增殖,但不能产生抗体杂交瘤细胞即能产生单一抗体,又能在体外培育条件下无限增殖(3)单克隆抗体制备过程中两次筛选的比较项目第一次筛选其次次筛选筛选缘由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还受到其他抗原的刺激,所以经选择性培育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育基筛选: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
19、,只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长用多孔培育皿培育,在每个孔只有一个杂交瘤细胞的状况下开头克隆化培育和抗体检测,经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群筛选目的得到杂交瘤细胞得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞(4)选择培育基的制备依据筛选目标,制备选择培育基时应“只让杂交瘤细胞”存活,其余细胞(包括未融合的B细胞,未融合的骨髓瘤细胞及融合的BB细胞,瘤瘤细胞)均不能存活。生物技术伦理问题3(2021南通中学调研)有关“治疗性克隆”的说法错误的是()。A可解决临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥问题B其核心技术是胚胎干细胞培育技术C胚胎干细胞可以克隆出不同组织细胞的根本缘由是基因的选择性
20、表达D中国政府既反对生殖性克隆人,也反对治疗性克隆解析用患者自身的胚胎干细胞克隆器官,可以克服供体器官不足,器官移植后又不会发生免疫排斥反应;治疗性克隆的核心是胚胎干细胞的培育;胚胎干细胞克隆出不同组织细胞属于细胞分化,细胞分化是基因的选择性表达;中国政府禁止生殖性克隆人,但不反对治疗性克隆。答案D题后反思(1)克隆技术形成重组细胞发育成一个新个体,体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。(2)克隆属于无性繁殖,产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本全都。(3)核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同:克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核,但其核外线粒体中的DNA主要来自于受体卵细胞
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