第二章 细胞工程 章末总结 学案（含答案）

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1、章末总结章末总结 知识建网 要语必背 1植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术的理论基础都有细胞的全能性，后者还有细胞膜 的流动性；动物细胞核移植技术的原理是动物细胞核的全能性。 2 人工诱导原生质体融合的方法有物理法(离心、 振动、 电场诱导)和化学法(聚乙二醇处理)， 而动物细胞融合还可以用灭活的病毒诱导。 3植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒，因此用分生区组织进行组织培养，再 生的植株就不会或极少感染病毒。 4动物细胞培养一般选用胚胎或幼龄动物的组织，细胞在培养过程中会出现细胞贴壁(生长) 和接触抑制的现象。培养的条件包括：无菌、无毒的环境，适宜的营养、温度和 pH 及气体 环

2、境。 5杂交瘤细胞是由经免疫的 B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合而成的，具有既能无限增殖又能 产生专一抗体的能力。 6 制备单克隆抗体过程中第一次筛选是为了获得杂交瘤细胞， 第二次筛选是为了获得能产生 特定抗体的杂交瘤细胞。 7单克隆抗体最主要的优点是特异性强、灵敏度高，并可大量制备。主要用途有：作为诊断 试剂、用于治疗疾病和运载药物。 一、植物激素在组织培养中的作用 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，其作用及特点如 下表： 激素使用 实验结果 使用顺序 先使用生长素，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 生长

3、素与细胞分裂素同时使用 分化频率提高 生长素用 量与细胞 分裂素用 量的比例 该比值高时 有利于根的分化，抑制芽的形成 该比值低时 有利于芽的分化，抑制根的形成 该比值适中时 促进愈伤组织的形成 例 1 请回答下列有关植物组织培养的问题： (1)用于植物组织培养的植物材料称为_。 (2)组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称为_。 (3)在再分化阶段所用的培养基中，含有植物激素 X 和植物激素 Y。逐渐改变培养基中这两种 植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如图所示。据图指出两种激素的不同浓度比与 形成芽、根、愈伤组织的关系。 当植物激素 X 与植物激素 Y 的浓度比等于 1

4、 时，_ _。 当植物激素 X 与植物激素 Y 的浓度比大于 1 时，_ _； 当植物激素 X 与植物激素 Y 的浓度比小于 1 时，_ _。 (4)生产上用试管苗保存植物的优良性状，其原因是_ _。 答案 (1)外植体 (2)脱分化(或去分化) (3)未分化细胞群经分裂形成愈伤组织 未分 化细胞群分化形成芽 未分化细胞群分化形成根 (4)组织培养形成试管苗的过程属于无 性繁殖，后代不发生性状分离 解析 (1)植物组织培养的材料叫外植体。(2)植物组织培养的核心过程是脱分化与再分化，脱 分化指由分化状态变为未分化状态，再分化指由未分化状态变为分化状态。(3)仔细分析所给 示意图，可知植物激素

5、X 与植物激素 Y 浓度比为 1 时，利于愈伤组织的形成；大于 1 时利于 细胞群分化出芽；小于 1 时利于细胞群分化出根。(4)植物组织培养是一种无性繁殖技术，有 利于保持亲本的优良性状。 二、单克隆抗体制备的关键思路及筛选原因 1关键思路及操作依据 (1)关键思路 克隆单一的 B 淋巴细胞，形成细胞群。 将 B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，获得杂交瘤细胞。 (2)用 B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的原因 每一个 B 淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体；不同种类的 B 淋巴细胞分泌的抗体不同。 B 淋巴细胞在体外培养时不能无限增殖；骨髓瘤细胞能够无限增殖。 2单克隆抗体制备过程中的筛选及原因 (1)

6、第一次筛选是在 B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后，因为有三种融合情况(只考虑细胞两 两融合)：B 淋巴细胞与 B 淋巴细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合、B 淋巴细胞与骨髓 瘤细胞融合，而只有 B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞才是需要的杂种细胞。 (2)第二次筛选需先在多孔培养皿上培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始培养， 然后再筛选出能产生特异性抗体的细胞群。由于该细胞群是由单个杂交瘤细胞克隆来的，所 以产生的抗体一定是化学性质单一、特异性强的单克隆抗体。 特别提醒 上述 B 淋巴细胞为经过免疫的 B 淋巴细胞。 例 2 1975 年科学家首次利用 B 淋巴细胞杂交瘤技术制备出单

7、克隆抗体。请据图回答下列 问题： (1)病原体注入小鼠体内后，要经过_细胞处理后，才能被免疫细胞识别。 (2)制备单克隆抗体所用的 B 淋巴细胞一般从脾中采集，然后以_作诱导剂， 使 B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。通过筛选和克隆培养，获得的杂交瘤细胞具有 _的特点。 (3)单克隆抗体的特点是_。 根据图示写出应用杂交瘤技术获得单克隆抗体的两种主要方法_。 答案 (1)吞噬 (2)灭活的病毒或聚乙二醇 既能产生特异性抗体， 又能无限增殖 (3)特异性 强，纯度高、并可大量制备(或专一性强、灵敏度高) 体外培养法和动物体内培养法 解析 灭活的病毒和聚乙二醇均可诱导动物细胞融合；杂交瘤细胞同时具有两

8、个亲代细胞的 遗传特性；可以在体外也可以在体内培养杂交瘤细胞获得单克隆抗体。 1关于影响植物组织培养的因素，下列说法正确的是( ) A不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料培养的难易程度相同 B在植物组织培养中，培养基中必须添加植物激素 C植物激素中生长素和细胞分裂素的作用是相互独立的 DpH、温度、光照条件等对植物组织培养特别重要 答案 D 解析 不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料也会因年龄、保存时间的长短等 导致培养的难易程度不同；在植物组织培养中，培养基中常常要添加植物激素，但不是都必 须添加植物激素，如菊花茎段组织培养比较容易，不必添加植物激素；各种植物激素的作用

9、是相互联系的，而不是相互独立的。 2为了培育菊花新品种，科学家利用二倍体野生夏菊和六倍体栽培秋菊进行杂交，培育过程 如图所示。下列有关叙述正确的是( ) Ad 植株含有夏菊和秋菊的遗传物质 B与过程有关的细胞器只有高尔基体比较活跃 C过程常选择酶解法去壁，一般在低渗溶液中进行 D野生夏菊和栽培秋菊自然杂交后是四倍体，属于同一物种 答案 A 解析 d 植株含有野生夏菊和栽培秋菊的遗传物质， A 正确； 过程是杂种细胞形成细胞壁， 有关的细胞器有高尔基体、线粒体，B 错误；过程为去除细胞壁的过程，植物体细胞杂交 的实质是植物原生质体的融合，所以在融合前需要使用酶解法(纤维素酶和果胶酶)去除植物 的

10、细胞壁，获得植物的原生质体，此操作一般在等渗溶液中进行，如在低渗溶液中进行，则 去掉细胞壁的原生质体会因吸水而涨破， C 错误； 野生夏菊和栽培秋菊自然条件下不能杂交， 存在生殖隔离，属于不同物种，D 错误。 3有关细胞全能性的叙述，正确的是( ) A植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因 B高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性 C植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因发生了改变 D紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性 答案 B 解析 细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有 这样的全套基因，同样

11、具有全能性；植物体内细胞没有表现出全能性是细胞内基因在特定时 间和空间条件下选择性表达的结果；种子是器官，种子发育成植株是个体正常发育的过程， 不能反映全能性；细胞表达全能性的前提是处于离体状态。 4用甘薯的茎尖分生组织离体培养，可快速繁殖脱毒的种苗。下列说法不正确的是( ) A该过程依据的主要原理是植物细胞的全能性 B形成脱毒的种苗只经过细胞分裂，没有细胞分化的发生 C显微镜下观察处于细胞周期中的细胞，在多数细胞中看不到染色体 D甘薯的茎尖细胞中含有甘薯的全套遗传物质 答案 B 解析 植物组织培养的原理是植物细胞的全能性，A 正确；该过程中细胞都通过有丝分裂的 方式增殖，由茎尖分生组织培养到

12、脱毒苗的过程，要发生细胞分化，B 错误；细胞周期包括 分裂间期和分裂期，其中分裂间期所占的时间长，因此显微镜下观察细胞周期中的细胞，绝 大多数细胞处于分裂间期，看不到染色体，C 正确；甘薯的茎尖细胞是由受精卵有丝分裂形 成的，含有甘薯的全套遗传物质，D 正确。 5实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如图所示。下列叙述错误的是( ) 实验小鼠 甲 皮肤组织 乙 皮肤细胞 丙 培养细胞1 丁 培养细胞2 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处理 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 答案 C 解析 动物细胞培养需要无毒无菌的环境，甲过

13、程是指从实验小鼠身上取下皮肤组织，该过 程需要对小鼠进行消毒处理，A 项正确；乙过程表示将得到的皮肤组织分散成单个细胞制备 成细胞悬液，可用胰蛋白酶进行处理，B 项正确；丙过程表示原代培养，此时的细胞仍能保 持正常的二倍体核型，C 项错误；丁过程表示传代培养，少部分细胞会克服细胞寿命的自然 极限， 获得不死性， 这些细胞已经发生突变， 正在朝着等同于癌细胞的方向发展， D 项正确。 6美国德克萨斯州科学家培育出世界上第一只克隆猫，这只小猫毛色花白，看上去完全不像 生养它的花斑猫妈妈，也不完全像为它提供细胞核的基因猫妈妈。对该克隆猫毛色的解释合 理的选项是( ) 基因重组所造成的结果 提供卵细胞

14、的雌猫细胞质基因表达的结果 表现型是基因型与环境共同作用的结果 生养它的花斑猫妈妈的基因表达的结果 A B C D 答案 B 解析 细胞核移植没有发生基因重组，因而不是基因重组所造成的结果，错误；由于动 物细胞的细胞质中的线粒体内含有少量的遗传物质 DNA， 所以提供卵细胞的雌猫细胞质基因 能表达出性状，正确；基因的表达受环境因素的影响，所以表现型是基因型与环境共同作 用的结果， 正确； 生养它的花斑猫妈妈与小猫之间只有营养物质的交换， 没有基因的交流， 错误。因此对该克隆猫毛色的解释合理的是，选 B。 7 获得大量单克隆抗体必须用单个的 B 淋巴细胞进行无性繁殖， 形成细胞群。 其原因是(

15、) A在体外培养条件下 B 淋巴细胞可以无限增殖 B每一个 B 淋巴细胞都参与特异性免疫反应 C单个的 B 淋巴细胞产生抗体的能力强 D在动物体内 B 淋巴细胞可产生多达百万种以上的抗体，而每一个 B 淋巴细胞只分泌一种 特异性抗体 答案 D 解析 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百万种以上的特异性 抗体，但是每一个 B 淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。因此，要想获得大量的单一抗体，必 须用单个的 B 淋巴细胞进行无性繁殖，也就是通过克隆形成细胞群，这样的细胞群就有可能 产生出化学性质单一、特异性强的抗体单克隆抗体。 8核苷酸合成有两个途径，物质 A 可以阻断其中的全

16、合成途径(如下图)。正常细胞内含有补 救合成途径所必需的转化酶和激酶，制备单克隆抗体时选用的骨髓瘤细胞中缺乏转化酶。现 用加入 H、A、T 三种物质的“HAT 培养基”来筛选特定的杂交瘤细胞。关于筛选原理的叙 述，正确的是( ) A免疫的 B 淋巴细胞及其互相融合细胞因全合成途径被 A 阻断而在 HAT 培养基上不能增 殖 B骨髓瘤细胞及其互相融合细胞因无法进行上述两个途径而在 HAT 培养基上不能增殖 C杂交瘤细胞因为可以进行上述两个途径所以能在 HAT 培养基上大量增殖 DHAT 培养基上筛选出的所有杂交瘤细胞既能大量增殖又能产生高纯度的目标抗体 答案 B 解析 免疫的 B 淋巴细胞及其互

17、相融合细胞均属于成熟细胞，不能增殖，A 错误；骨髓瘤细 胞及其互相融合细胞缺乏转化酶，又因 HAT 培养基中的物质 A 阻断了全合成途径，所以在 HAT 培养基上不能增殖，B 正确；杂交瘤细胞因为可以进行补救合成途径，故能够在 HAT 培养基上大量增殖， C 错误； HAT 培养基上筛选出的杂交瘤细胞能大量增殖， 也能产生抗体， 但不一定产生特异性抗体，D 错误。 9铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一。应用组织培养技术培养铁皮石斛拟 原球茎(简称 PLBs，类似愈伤组织)生产生物碱的实验流程如下： 新生营养芽 诱导 PLBs 增殖培养 PLBs 不同时间 取样、检测 实验结果 在固

18、体培养基上，PLBs 的重量、生物碱含量随增殖培养时间的变化如图所示，请回答下列问 题： (1)选用新生营养芽为外植体的原因是_，诱导 外植体形成 PLBs 的过程称_。 (2)与黑暗条件下相比，PLBs 在光照条件下生长的优势体现在_， _，_。 答案 (1)营养芽细胞分化能力低、分裂能力强 脱分化 (2)开始增重的时间早 增重持续的时间长 PLBs 增重的量更多 解析 (1)选用新生营养芽为外植体是因为其细胞分化程度低、分裂能力强。诱导外植体形成 类似愈伤组织的 PLBs 的过程称为脱分化。(2)分析曲线图可知，在光照条件下 PLBs 开始增 重的时间早，增重持续的时间长，增重的量更多。

19、10美国科学家已经在实验室中成功培育出膀胱，并顺利移植到 7 名患者体内。这种技术为 那些急需器官移植的患者带来福音。回答下列问题： (1)科学家从患者的膀胱上取下一小块活细胞样本，将其中的肌肉细胞和膀胱上皮细胞分别置 于不同的培养皿中培养。在培养之前，需用_处理以分散细胞，细胞在培养皿中 的培养过程属于_代培养。与植物组织培养相比，动物细胞培养的培养基的主要 不同点是含有_。 (2)约 1 周后将培养皿中培养的细胞放在由胶原质制成的支架上继续培养，再过 7 周左右，原 先的数万个细胞已经繁殖到 15 亿个左右， 布满支架， 膀胱上皮在内， 肌肉在外， 形成新膀胱。 细胞数目大量增加，其增殖方

20、式是_，这些细胞形成肌肉和膀胱上皮的过程中要 经过_。 (3)医生将新膀胱移植到患者膀胱的上面，这样新器官会继续生长并与老器官重组取代老器官 中丧失功能的部分。新器官与老器官的重组_(填“是”或“不是”)基因重组；新膀胱 移植后，_(填“会”或“不会”)引起免疫排斥反应。 (4)除上述方法外，还可将患者的体细胞核移入去核的_中，利用体细胞 _技术，形成相应组织、器官用于疾病的治疗。 答案 (1)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) 原 动物血清、血浆 (2)有丝分裂 细胞分化 (3)不是 不会 (4)卵母细胞 核移植 解析 (1)动物细胞培养之前要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，动物细胞培养的培养基与植物 组织培养的培养基，含有的营养成分的主要不同点是前者含有动物血清、血浆。(2)细胞数量 大量增加，其增殖方式是细胞的有丝分裂。这些细胞形成肌肉和膀胱上皮的过程中要经过细 胞分化。(3)新器官与老器官的遗传物质相同，因此新器官与老器官的重组不属于基因重组。 新老器官具有相同的蛋白质等物质，因此新膀胱移植后，不会成为抗原。(4)除上述方法外， 还可采用体细胞核移植的方法形成相应的组织、器官，即将患者的体细胞核移入去核的卵母 细胞中形成重组细胞，进一步培育形成相应的组织、器官。