高中生物细胞工程简介旧人教选修精编版

细胞工程简介
【必背内容】
1．细胞的全能性
①概念：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性。

②全能性大小：受精卵﹥生殖细胞﹥体细胞
③全能性原理：生物体的每一个细胞（动物：细胞核）都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所需的全部基因。

④生物体内的细胞没有表现出全能而是分化成不同的组织、器官，是由于基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。

⑤植物细胞表现全能性的条件a.离体状态 b.一定的营养物质（矿质元素、蔗糖、维生素、有机添加物）和植物激素（细胞分裂素和生长素）c.其它外界条件（适宜的温度、pH等）2．植物组织培养
过程：离体的植物器官、组织或细胞经脱分化（去分化）培养成愈伤组织，经再分化
形成具有根、芽结构的胚状体，发育成试管苗，移栽到地里发育成完整的植物体。

愈伤组织细胞的特点：排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。

应用：快速繁殖、培育无病毒植株；生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等；生产人工种子；用于植物体细胞杂交及转基因植物的培育。

3．植物体细胞杂交
植物体细胞杂交是将两种植物的体细胞融合形成杂种细胞，但最终要培育成杂种植株。

植物细胞用纤维素酶、果胶酶去掉细胞壁后的部分叫原生质体。

人工诱导原生质体融合的方法有：物理方法是离心、振动、电刺激；化学方法是用聚乙二醇（PEG）等诱导剂。

植物体细胞杂交作为育种方法的优点是：克服远源杂交不亲和的障碍。

4．动物细胞工程的技术手段有：动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、胚胎移植、核移植等。

5．动物细胞的培养
①培养细胞的来源：动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织（这类细胞中有些细胞具有较强的分裂能力）
②培养液必需成分：水、葡萄糖、氨基酸、维生素、无机盐和动物血清。

③工具酶：胰蛋白酶（第一次目的使组织分散成单个细胞，后来的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来）
④培养过程中：10代以前叫原代培养，10代以后叫传代培养；10代～50代的细胞叫细胞株，50代以后的细胞叫细胞系（遗传物质发生了改变，并且有癌变的特点）。

⑤应用：生产病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等蛋白质生物制品，培养动物组织用于器官移植、药物生物病理以及药物毒理研究等。

6．动物细胞融合诱导剂：灭活的仙台病毒（利用病毒的感染性和融合性）、PEG等。

7．单克隆抗体
①单克隆抗体：通过细胞克隆而获得的化学性质单一、特异性强的抗体。

②制备过程中：所选材料是小鼠骨髓瘤细胞和经过免疫的小鼠脾脏中获得的效应Ｂ淋巴细胞；杂交瘤细胞的特点是既能分泌特异性抗体又能在体外大量增殖；第一次筛选是在特定的选择性培养基中筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选是为了获得能产生特定抗体的细胞群；杂交瘤细胞可在体外培养或在小鼠体内培养。

③应用：疾病诊断、治疗和预防（与常规抗体相比特异性强，灵敏度高），如单克隆抗体诊断盒、“生物导弹”。

8、生物体的每一个细胞都有含有该物种的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。

9、在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织器官，这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。

10、植物细胞只有脱离了植物体，在一定的外部因素的作用下，经过细胞分裂形成愈伤组织，才能表现出全能性，由愈伤组织细胞发育分化出新的植物体。

11、植物体细胞杂交的过程，实际上是不同植物体细胞的原生质体的融合的过程。

12、植物体细胞杂交克服了远源杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。

13、细胞株细胞的遗传物质没有发生改变。

但是有部分细胞的遗传物质发生了改变，并且带有癌变的特点，有可能在培养条件下无限制地传代下去，这种传代细胞称为细胞系。

14、动物细胞融合最重要的用途是制备单克隆抗体。

15、在单抗上连接抗癌药物，制成“生物导弹”，将药物定向带到癌细胞所在部位，既消灭了癌细胞，又不会伤害健康细胞
【查漏补缺】
细胞工程是指应用和的原理和方法，通过某种工程学手段，在或上，按照人们的意愿来细胞内的或获得的一门综合科学技术。

包括植物细胞工程和动物细胞工程。

前者理论基础是，其技术手段包括和植物体细胞杂交；动物细胞工程的技术手段有：动物细胞、动物细胞、、移植、移植等，其中，是其他技术的基础。

动物细胞融合技术最重要的用途是制备。

（一）植物细胞工程：科学研究表明，当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于状态时，在一定的、和的作用下，就可能表现出，发育成。

科学家们用植物的方法，已经把许多种植物的离体的器官、组织或细胞，培养成了完整的植物体。

1、植物组织培养
离体的植物器官、组织或细胞，在培养了一段时间以后，会通过细胞，形成。

愈伤组织的细胞排列，是一种高度的呈无定形状态的细胞。

由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的或。

脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成等器官，这个过程叫做。

再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植物体。

植物组织培养的过程可以简要归纳为：离体的植物器官、组织或细胞---→（）---→（）---→（）
植物组织培养技术的应用范围是很广的，除快速繁殖、培育无病毒植物外（其过程是：无菌条件下将的植物的不含茎尖、根尖进行组织培养），还可以通过大规模的植物细胞培养来生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等。

用植物组织培养的方法，诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的结构，包裹上人造种皮，制成，可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。

此外，植物的培育，也要用到植物组织培养的方法。

2、植物体细胞杂交
植物体细胞杂交是用两个来自于植物的融合成一个杂种细胞，并且把它培育成新的的方法。

植物细胞的外面有一层，这层细胞壁阻碍了植物体细胞的杂交。

因此，植物体细胞杂交的第一步就是去掉细胞壁，分离出有活力的。

去细胞壁的方法是法，在温和的条件下用、等分解植物细胞的细胞壁。

获得原生质体后，将
不同植物的原生质体放在一起后，必须通过一定的技术手段进行人工诱导，才能实现原生质体的。

人工诱导原生质体融合的方法有物理法和化学法两大类：物理法是利用显微操作、离心、振动、电刺激等促使原生质体融合；化学法是用聚乙二醇(PEG)等试剂作为诱导剂诱导融合。

经过诱导融合得到的杂种细胞，用植物组织培养的方法进行培育，可以得到杂种植株。

科学家们用植物体细胞杂交的方法，这项研究在克服的障碍、培育作物新品种方面所取得的重大突破，大大扩展了可用于杂交的范围。

（二）动物细胞工程
1、动物细胞培养：动物细胞培养所用的培养液( 培养基)与植物组织培养所用的培养基的成分是不同的。

动物细胞培养液中通常含有、、、和等。

培养的动物细胞大都取自动物或出生不久的动物的器官或组织。

将组织取出来后，先用酶等使组织分散成细胞，然后配制成一定浓度的细胞悬浮液，再将该悬浮液放入培养瓶中，在培养箱中培养，这个过程称为培养。

细胞在培养瓶中贴壁生长。

随着细胞的生长和增殖，培养瓶中的细胞越来越多，需要地用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离下来，配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的培养瓶中培养，这称为培养。

原代培养一般传至10代左右，细胞的生长就会出现停滞，细胞衰老死亡。

但是有极少数的细胞能够度过“危机”，这些存活的细胞一般能够传到代，这种传代细胞叫做细胞。

细胞株细胞的遗传物质发生改变。

当细胞株传至50代以后又会出现“危机”，不能再传下去。

但是有部分细胞的遗传物质发生了，并且带有的特点，有可能在培养条件下地传代下去，这种传代细胞称为细胞。

动物细胞培养技术的应用是多方面的。

许多有重要价值的生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等，都可以借助于动物细胞的大规模培养来生产。

2、动物细胞融合：动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理是的，诱导融合的方法也相类似，动物细胞的融合还常常用到作为诱导剂。

很多不同种类的动物细胞之间或动物与人的细胞之间都能进行融合，形成杂种细胞，例如人—鼠、、鼠—鸡、等的细胞都能进行融合。

动物细胞融合技术最重要的用途，是制备。

3、单克隆抗体
在动物发生免疫反应的过程中，体内的B淋巴细胞可以产生多达种以上的特异性抗体，但是每一个B淋巴细胞只分泌特异性抗体。

因此，要想获得大量的单一抗体，必须用 B淋巴细胞进行无性繁殖，也就是通过克隆，形成细胞，这样的细胞群就有可能产生出化学性质、特异性强的抗体——单克隆抗体。

遗憾的是，在体外培养的条件下，一个B淋巴细胞是不可能增殖的。

单克隆抗体的制备的过程为：首先将注射入小鼠体内，然后从小鼠脾脏中获得能够产生的B淋巴细胞，与小鼠骨髓瘤细胞在灭活的仙台病毒或聚乙二醇的诱导下，再在特定的培养基中筛选出。

由于杂交瘤细胞继承了细胞的遗传物质，因此，它不仅具有B淋巴细胞特异性抗体的能力，还有骨髓瘤细胞在体外培养条件下增殖的本领。

他们培养杂交瘤细胞，从中挑选出能够产生所需抗体的细胞群，继续培养，以获得足够数量的细胞，在体外条件下做大规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖。

这样，从细胞培养液或小鼠的腹水中，就可以提取出大量的。

单克隆抗体的实验成功，不仅在生物学基础理论的研究中具有重要意义，而且在实践上也有很高的实用价值。

单克隆抗体在疾病的诊断、治疗和预防方面，与常规抗体相比，特异性强，灵敏度高，优越性非常明显。

人们正在研究用单克隆抗体治疗癌症，就是在单抗上连接
抗癌药物，制成“生物导弹”，将药物带到癌细胞所在部位，既消灭了癌细胞，又不会伤害健康细胞。

【课堂作业】
1.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.将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞
D.将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系
2、(多选)有关原生质体的下列叙述中，正确的是
A、组成原生质体的主要生命物质是蛋白质和核酸
B、原生质体包括细胞膜、液泡膜及两者之间的原生质
C、被脱掉细胞壁的植物裸露细胞是原生质体
D、原生质体只能用于植物细胞工程
3．(多选)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
3．“试管婴儿”技术属于（）
A．胚胎移植B．组织培养C．克隆技术D．基因工程
4．用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，叙述错误
．．的是A．该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的
B．该愈伤组织的细胞没有全能性
C．该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成
D．该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构
5．(多选)将小鼠骨髓瘤细胞与一种B淋巴细胞融合，可使融合的细胞经培养产生单克隆抗体，其依据是（）
A．B淋巴细胞可以产生抗体，但不能无限增殖
B．B淋巴细胞只有与骨髓瘤细胞融合后才能产生抗体
C．骨随瘤细胞可以无限增殖，但不能产生抗体
D．骨髓瘤细胞可以产生抗体，但不能无限增殖
6．(多选)要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，需要（）
A．具有完整细胞核的细胞B．离体状态
C．导入外源基因D．一定的营养物质和激素
7．用动物细胞工程技术获取单克隆抗体，下列实验步骤中错误的是
A．将抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的B淋巴细胞
B．用纤维素酶处理B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞
C．用聚乙二醇作诱导剂，促使能产生抗体的B淋巴细胞与小鼠骨髓资金积累细胞融合
D．筛选杂肿瘤细胞，并从中选出能产生所需抗体的细胞群，培养后提取单克隆抗体
8．下列人体细胞中分化程度最低的是
A．胚胎干细胞 B．造血干细胞 C．胰腺细胞 D．肌肉细胞
9．乳腺细胞和唾液腺细胞都来自外胚层。

乳腺细胞能够合成乳蛋白，不能合成唾液淀粉酶，而唾液腺细胞正相反。

对这一现象的解释是
A．唾液腺细胞没有合成乳蛋白的基因 B．乳腺细胞没有合成唾液淀粉酶的基因
C．两种细胞都有合成乳蛋白、唾液淀粉酶的基因 D．两种细胞中相关基因选择性地表达10、下列关于细胞工程的叙述中，错误的是
A植物细胞融合必须先制备原生质体
B试管婴儿技术包括人工受精和胚胎移植两方面
C经细胞核移植培育出新个体只具有一个亲本的遗传性状
D、用于培养的植物器官或属于外植体
11．(多选)下面关于植物细胞工程的叙述，正确的是
A. 叶肉细胞脱分化后可形成无定形状态的薄壁细胞
B．叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织
C. 融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜
D．叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性
12、关于单克隆抗体，下列叙述不正确的是
A．可以制成诊断盒．用于疾病的珍断 B．可以与药物结合，用于病变细胞的定向治疗C．可以利用基因工程技术生产 D．可以在生物体内生产，不能体外生产
13、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
14.世界上第一只克隆绵羊“多利”的培育程序如下图所示。

请看图后回答：
(1)写出图中 a 、 b 所指的细胞工程名称:
a ,b
(2)实施细胞工程a 时,所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是:
(3)“多利”面部的毛色是 ,请根据遗传学原理说明判断的原因是：
(4)继植物组织培养之后,克隆绵羊的培育成功,证明动物细胞也具有。

(5)请举一例,说明克隆绵羊培育成功的实际意义
15．（11分）现有甲、乙两个烟草品种（2n＝48），其基因型分别为aaBB和AAbb，这两对基因位于非同源染色体上，且在光照强度大于800勒克司时，都不能生长，这是由于它们中的一对隐性纯合基因（aa或bb）作用的结果。

取甲乙两品种的花粉分别培养成植株，将它们的叶肉细胞制成原生质体，并将两者相混，使之融合，诱导产生细胞团。

然后，放到大于800
勒克司光照下培养，结果有的细胞团不能分化，有的能分化发育成植株。

请回答下列问题：
（1）甲、乙两烟草品种花粉的基因型分别为和。

（2）将叶肉细胞制成原生质体时，使用破除细胞壁。

（3）在细胞融合技术中，常用的促融剂是。

（4）细胞融合后诱导产生的细胞团叫。

（5）在大于800勒克司光照下培养，有种细胞团不能分化；能分化的细胞团是由
的原生质体融合来的（这里只考虑2个原生质体的相互融合）。

由该细胞团分化发育成的植株，
其染色体数是，基因型是。

该植株自交后代中，在大于800勒克司
光照下，出现不能生长的植株的概率是。

16．（9分）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。

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：。

（3）将分离出的杂种细胞在不同条件下继续培养，获得Array 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
1-13: D/AC/AC/A /B /AC /ABD/B/A/CD/C/AD/D/D
14．（7分）（每空格1分）。

（1）细胞核移植，胚胎移植；（2）卵细胞体积大，易操作，通过
发育可直接表现出性状来；（3）白色，“多利”的全部细胞核基因来自白面绵羊；（4）全能性；
（5）保存濒危物种，繁育优良品种，医学上克隆器官……（以上答案中答出任何一都给分）。

15、（1）aB Ab （2）纤维素酶（答案胶酶也对）（3）聚乙二醇（答灭活的病毒也对）
（4）愈伤组织（5）2 甲乙两品种 48 AaBb 7/16
16（9分）（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（3）6 1
2 7 8。