高考生物考点专题精讲：第38讲 细胞工程

第38讲　细胞工程

[考纲要求]　1.植物的组织培养(Ⅱ)。2.动物的细胞培养与体细胞克隆(Ⅰ)。3.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)。

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)操作流程

(3)流程分析

①过程a为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。

②过程b是原生质体的融合，其原理是细胞膜具有一定的流动性。

③诱导b融合的两种方法：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过程c是原生质体融合后再生出细胞壁。

⑤过程d是植物组织培养技术，其原理是细胞的全能性。

(4)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

(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。

[思维诊断]

(1)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性(　√　)

(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(　√　)

题组一　植物组织培养过程分析

1．下图表示利用棉花叶肉细胞原生质体培养进行遗传改良的过程，据图分析错误的是( )

A．①过程需在适宜条件下用纤维素酶和果胶酶的混合物处理

B．②过程能定向诱导原生质体产生优良性状的突变

C．③过程中叶肉细胞失去了其特有的结构和功能

D．④过程需用适宜配比的生长素和细胞分裂素处理

答案　B

解析　植物细胞壁主要是由纤维素和果胶组成的，常选用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体。紫外线照射诱变育种所依据的原理是基因突变，这种突变是不定向的。③过程是脱分化，指已经分化的植物器官、组织或细胞，当受到创伤或进行离体(也受到创伤)培养时，已停止分裂的细胞，又重新恢复分裂，细胞改变原有的分化状态，失去原有结构和功能，成为具有未分化特性的细胞。④是再分化，需用适宜配比的生长素和细胞分裂素诱导。

2．人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体，它能像种子一样萌发生长，长成植物。人工种子的核心部件是一个被外层物包埋的具有类似于胚功能的胚状体。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的“人工种子”。

(1)人工种子依据的原理是________________________，培育胚状体利用了________________________技术。

(2)包埋胚状体的胶质可看作自然种子的哪部分结构？

________________________________________________________________________。(3)如果外植体是植物的茎尖，通过①的处理可使细胞彼此分离，①过程中可加入( ) A．蛋白酶B．淀粉酶

C．果胶酶D．胰蛋白酶

(4)②过程表示脱分化过程，其实质是______________；③表示再分化过程，其实质是________________。

(5)由人工种子萌发成的植株是否可育？________。

答案　(1)植物细胞的全能性　植物组织培养　(2)种皮及提供营养的胚乳或子叶　(3)C　(4)使细胞恢复分裂能力　基因的选择性表达　(5)不一定

解析　(1)人工种子能发育成完整植株，说明其细胞内含有个体发育所需要的全部遗传物质，因此依据的原理是细胞的全能性，人工种子是经过植物组织培养技术得到的。(2)包裹胚状体的胶质有保护胚状体的作用，同时又可以为胚状体提供营养物质，所以可看成种皮及胚乳或子叶。(3)使植物细胞彼此分离可以使用果胶酶，因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。(4)脱分化的实质是使细胞恢复分裂能力，而再分化的实质是基因的选择性表达。(5)人工种子是否可育取决于培育胚状体所选用的材料。

归纳提升

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题组二　植物体细胞杂交过程分析

3．“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。下图是“白菜—甘蓝”的杂交过程示意图。以下说法正确的是( )

A ．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。

4．下面为“番茄－马铃薯”的培育过程示意图，请据图回答下列问题：