2019-2020年高三生物二輪復(fù)習(xí) 細胞工程教案 人教版.doc

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2019-2020年高三生物二輪復(fù)習(xí) 細胞工程教案 人教版 【本章知識框架】 （1）過程如下： （2）應(yīng)用舉例： A．①快速繁殖；②培養(yǎng)無病毒植株；③制成人工種子；④培育轉(zhuǎn)基因植物；⑤生產(chǎn)其他生物制品 B．改良作物新品種 C．①生產(chǎn)生物制品；②皮膚移植；③檢測有毒物質(zhì) D．哺乳類經(jīng)濟動物的經(jīng)濟價值，良種家畜的快速繁育。 E．制備單克隆抗體 F．克隆動物（鯉鯽移核魚，克隆羊“多利”） G．疾病的診斷、治療和預(yù)防。 【疑難精講】 1．有關(guān)細胞的全能性問題 （1）理論上：是生物體的細胞具有使后代細胞形成完整個體的潛能特性。指已經(jīng)分化的細胞仍然具有發(fā)育的潛能。細胞全能性是細胞工程的理論基礎(chǔ)。 （2）表現(xiàn)上：一方面植物細胞中，高度分化的組織仍具有發(fā)育成完整植株的能力，也就是說仍保持著全能性。而動物細胞的全能性隨著細胞分化程度的提高而逐漸受到限制，分化潛能較窄，可是高度分化動物細胞的細胞核仍具有全能性。要想讓體細胞的細胞核表現(xiàn)出全能性，需將核取出，放入去核的卵細胞中，構(gòu)成重組細胞，然后重組細胞全能性表達得以實現(xiàn)。另一方面，就同一生物的不同細胞，細胞全能性也不同，受精卵全能性最高，其次是生殖細胞而體細胞全能性較低。 （3）物質(zhì)基礎(chǔ)：生物體的每一個細胞都含有本物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因。 （4）細胞生物體的細胞來源是通過有絲分裂形成的。有絲分裂的意義所在就是使子細胞（體細胞）與母細胞（受精卵）核內(nèi)的基因相同。 （5）實現(xiàn)條件：生物體內(nèi)已分化的細胞并沒有表達出全能性來，是因為在生物體內(nèi)基因的特異性表達。在個體發(fā)育的不同時期，不同部位的細胞基因的表達不同，只有脫離了原來的生物體而處于離體狀態(tài)時，再供給一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素及其他適宜條件，才可能表現(xiàn)出全能性。 （6）應(yīng)用舉例：植物組織培養(yǎng)技術(shù)用于快速繁殖試管苗、培養(yǎng)無病毒植株、制人工種子等。花藥離體培養(yǎng)用于單倍體育種，使育種質(zhì)量與進程大大提高。 2．植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng) 組織（或細胞）培養(yǎng)是將組織（或細胞）從生物體內(nèi)取出，然后接種在特制的培養(yǎng)容器內(nèi)，并給予必要的生長條件，使它們在體外繼續(xù)生長和繁殖，甚至進一步分化發(fā)育成新個體。 （1）植物組織培養(yǎng)是依據(jù)細胞的全能性原理，對離體的器官、組織或細胞脫分化和再分化從而培養(yǎng)成一新植物體。在這個過程中通過細胞的增殖進而發(fā)生細胞的分化逐步產(chǎn)生不同的組織和器官，逐漸形成具有根、莖、葉的植物體。而動物細胞培養(yǎng)，依據(jù)的是細胞增殖原理，對動物胚胎或出生不久的幼齡動物器官或組織先進行分散處理，再進行細胞培養(yǎng)，從而培養(yǎng)成細胞株或細胞系，從而獲得細胞的產(chǎn)品或細胞，而非動物體本身。 （2）植物組織培養(yǎng)一般用固體培養(yǎng)基，培養(yǎng)基中包含植物生長和發(fā)育所需要的全部營養(yǎng)成分，如礦質(zhì)元素、蔗糖、維生素及植物激素等，保證和促進離體組織生長，其中植物激素中有生長素和細胞分裂素等可很好的調(diào)節(jié)植物細胞的脫分化和再分化。一些有機添加劑如甘氨酸可促進細胞的再分化，瓊脂則形成固體培養(yǎng)基利于生長。而動物細胞培養(yǎng)用液體培養(yǎng)基，培養(yǎng)基中成分保證細胞的增殖和生長，其中含有葡萄糖、氨基酸、維生素、無機鹽和動物血清等。總之，植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)成功的關(guān)鍵取決于兩個因素：一是營養(yǎng)，包括糖、氨基酸、維生素等。二是生長環(huán)境，如一定的溫度，培養(yǎng)液的酸堿度和無菌條件等。 （3）植物組織培養(yǎng)的主要目的是獲得再生植株，實際應(yīng)用大體有如下方面：①無性生殖。廣泛用于名貴花卉、蔬菜、樹木和中草藥的繁殖，是進行快速繁殖的有效手段。②消除病害。用于從感染病毒的植物中獲得無毒苗，從而達到增產(chǎn)的效果。③合成次級代謝產(chǎn)物。有的植物可以合成有價值的化合物，象發(fā)酵工程那樣利用工業(yè)反應(yīng)器培養(yǎng)植物組織來制取一些次級代謝產(chǎn)物，可以創(chuàng)造很大的經(jīng)濟效益，如從紫草愈傷組織中提取的紫草素。④制成人工種子。人工種子是植物胚狀體，可用以代替天然種子進行繁殖，解決了有些作物品種繁殖能力差、結(jié)子困難或發(fā)芽率低的問題，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，胚狀體中營養(yǎng)物質(zhì)和激素等利于幼苗生長，提高作物產(chǎn)量。而高等動物的體細胞與植物細胞不同，在分化過程中逐漸失去了全能性，因此無法通過細胞培養(yǎng)產(chǎn)生新個體。目前動物細胞培養(yǎng)主要用于通過細胞培養(yǎng)獲得細胞產(chǎn)品或細胞。利用動物細胞培養(yǎng)技術(shù)可生產(chǎn)疫苗、干擾素、激素及其他免疫試劑等細胞產(chǎn)品。還可以應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)，如通過對皮膚健康細胞進行細胞培養(yǎng)來獲得大量的皮膚細胞用于大面積燒傷病人的皮膚移植等。 現(xiàn)列表把主要區(qū)別進行比較： 項目 主要原理 培養(yǎng)基 結(jié)果 培養(yǎng)目的 植物組織培養(yǎng) 細胞全能性 固體：營養(yǎng)物質(zhì)、激素 培育成植株 快速繁殖培育無病毒植株 動物細胞培養(yǎng) 細胞增殖 液體：營養(yǎng)物質(zhì)、動物血清 培育成細胞株或細胞系 獲得細胞或細胞產(chǎn)品等 3．植物體細胞雜交與動物細胞融合 植物體細胞雜交與動物細胞的融合，都是在一定的條件下，將兩個或多個細胞融合為一個細胞。該過程稱細胞融合又稱細胞雜交。兩個細胞的融合過程可表示如下： （1）植物體細胞雜交是用兩種不同植物的體細胞融合成一個雜種細胞，并且把雜種細胞培養(yǎng)成新植物體的方法。它是在原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，借用動物細胞融合方法發(fā)展起來的一門新型生物技術(shù)。植物體細胞的雜交過程包括原生質(zhì)體的制備，原生質(zhì)體融合的誘導(dǎo)，雜種細胞的篩選和培養(yǎng)以及雜種植株的再生與鑒定等環(huán)節(jié)。 （2）植物體細胞雜交必須先脫去細胞壁而成為原生質(zhì)體，有利于利用實驗手段進行細胞雜交以及細胞器移植和大分子物質(zhì)的引入。原生質(zhì)體在培養(yǎng)中不能進行細胞分裂，只有再生出新的細胞壁后可持續(xù)分裂，形成愈傷組織進一步分化成具有根、莖、葉等器官的植物體。原生質(zhì)體融合包括膜融合和核融合兩個過程，誘導(dǎo)融合只能誘導(dǎo)細胞膜的融合，膜融合是細胞融合的關(guān)鍵，兩個核的融合則是在雜種細胞第一次有絲分裂時進行的，而植物體細胞融合完成的標志是產(chǎn)生出新的細胞壁。 （3）動物細胞融合與植物體細胞雜交的基本原理和方法類似但有所不同，誘導(dǎo)手段也不盡相同。動物細胞的融合過程包括細胞膜融合、細胞質(zhì)融合和細胞核融合，在這里細胞膜的融合仍是先導(dǎo)。因無細胞壁，經(jīng)過不同方法誘導(dǎo)總是先誘導(dǎo)膜的融合。像誘導(dǎo)劑聚乙二醇能夠有效的促進植物原生質(zhì)體及動物細胞的融合，它的作用是強烈的吸水使蛋白質(zhì)凝聚和沉淀。而滅活的病毒也常用于誘導(dǎo)動物細胞融合，其作用是使細胞發(fā)生集聚，在兩個細胞間的病毒會同時感染兩個細胞，使兩個細胞間有了一個通道，細胞膜的融合也就開始了。 就兩者的有關(guān)區(qū)別列表比較： 項目 原理 方法 手段 用途 植物體細胞雜交 細胞膜的流動性 去細胞壁后誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合 離心、振動、電刺激、聚乙二醇誘導(dǎo) 獲得雜種植株 動物細胞融合 細胞膜的流動性 使細胞分散后誘導(dǎo)細胞融合 （同上）再加上滅活的病毒誘導(dǎo) 制備單克隆抗體 4．克隆技術(shù)的幾個問題 （1）何為克隆技術(shù)？由英文“clone”音譯而來，在生物學(xué)領(lǐng)域中克隆有分子、細胞、個體三個水平的不同含義。我們一般研究生物個體的克隆，該過程是一個完全的無性繁殖過程。 （2）克隆體細胞的方法有哪些？方法一：利用細胞核移植技術(shù)，即將一個體細胞的細胞核與一個未受精的去核卵細胞結(jié)合，從理論上講需要多少數(shù)量就可以克隆出多少數(shù)量的動物。不過該技術(shù)也有明顯的弱點，如抽空的細胞內(nèi)很可能尚存在某些不相關(guān)的物質(zhì)，因此得到的克隆動物可能不是純種（體現(xiàn)細胞核和細胞質(zhì)共同作用的結(jié)果）。同時由于克隆動物攜帶的是成年動物的遺傳物質(zhì)，所以有可能未老先衰，如“多利”已于xx年2月被執(zhí)行了安樂死，只有6歲，經(jīng)檢查它所患的多為老年羊的?。ㄈ绶尾?、關(guān)節(jié)炎等）。另一方法就是胚胎分裂技術(shù)，也就是人造雙胚胎技術(shù)。xx年底美國科學(xué)家應(yīng)用此技術(shù)克隆出了靈長類動物——恒河猴泰特拉。 （3）克隆的意義又何在？在農(nóng)業(yè)上，利用克隆技術(shù)培育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種；在畜牧業(yè)利用家畜胚胎移植提高家畜產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)奶量；在保護生物多樣性方面利于保存和發(fā)展具有優(yōu)良性狀的生物，特別搶救瀕危動物，通過體細胞移植來再現(xiàn)物種；在醫(yī)學(xué)上，借助克隆技術(shù)“制造”人體的組織和器官供醫(yī)學(xué)臨床使用。 （4）克隆面臨的問題如何解決？利用“克隆人”作器官供體合不合乎人道？是否合法？經(jīng)濟是否合算？克隆人與被克隆人實質(zhì)是存在年齡差的同胞胎，如何應(yīng)付這種倫理關(guān)系等等。面對難以預(yù)料的社會、經(jīng)濟、倫理、道德后果，需要相應(yīng)的約束機制以保證克隆技術(shù)為人類服務(wù)。 【學(xué)法指導(dǎo)】 本部分內(nèi)容需要3課時。 1．教材分析及學(xué)法指導(dǎo) 本部分知識涉及的內(nèi)容很廣，主要以細胞（或組織）培養(yǎng)和細胞融合為技術(shù)手段，分別介紹了植物細胞工程和動物細胞工程的基本內(nèi)容。綜合性強，與農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)、花卉栽培、醫(yī)療衛(wèi)生及與當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展相結(jié)合。 復(fù)習(xí)時，（1）要把握住重點。如植物組織培養(yǎng)、植物體細胞雜交和單克隆抗體等內(nèi)容。（2）明確各知識間的聯(lián)系。如植物體細胞雜交是在植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，借助動物細胞融合的方法發(fā)展起來的。動物細胞培養(yǎng)是其他動物細胞工程技術(shù)（如單克隆抗體、胚胎移植、核移植等）的基礎(chǔ)，其價值更多的是通過其他技術(shù)成果來體現(xiàn)的，而動物細胞融合技術(shù)目前較為成熟的最重要的用途便是制備單克隆抗體，那么單克隆抗體技術(shù)應(yīng)屬較高層次的動物細胞工程技術(shù)。（3）注意發(fā)揮教材的多功能性。深刻發(fā)掘教材的內(nèi)涵，以知識學(xué)習(xí)為載體，培養(yǎng)知識遷移能力。課本上學(xué)習(xí)的一些技術(shù)手段取得的進展和尚未解決的問題，都會激發(fā)探索生命科學(xué)奧秘的興趣，要認識到隨著人們視野的不斷拓寬，認識的不斷加深，科學(xué)技術(shù)呈現(xiàn)出日臻完善的發(fā)展趨勢。在復(fù)習(xí)過程中也要用發(fā)展的眼光看待問題、分析問題，不要拘泥于原有知識的限制，適度拓寬復(fù)習(xí)內(nèi)容，擴大學(xué)生的知識面，開發(fā)學(xué)生的思維空間。 2．教學(xué)程序設(shè)計 首先要復(fù)習(xí)細胞工程的基本原理，然后復(fù)習(xí)細胞工程的應(yīng)用，再進一步精心設(shè)計有關(guān)問題，有意識地創(chuàng)設(shè)問題情境，在探索中加深對該部分知識的理解和掌握。 有關(guān)細胞工程的基本原理的復(fù)習(xí)可選擇性總結(jié)如下： （1）細胞（或組織）培養(yǎng)： ①聯(lián)系細胞的分化和無性生殖，復(fù)習(xí)細胞的全能性（概念、原因、條件等） ②比較植物細胞培養(yǎng)（原生質(zhì)體培養(yǎng)、花藥離體培養(yǎng)等）與動物細胞培養(yǎng)（從原理、培養(yǎng)基、培養(yǎng)目的等） （2）細胞融合： ①聯(lián)系細胞膜的結(jié)構(gòu)特點，細胞融合的關(guān)鍵等。 ②比較植物體細胞雜交與動物細胞融合（從原理、融合方法等） （3）細胞重組： 通過胚胎移植、核移植等內(nèi)容，體會細胞重組的實質(zhì)（無核細胞與核體融合后構(gòu)成質(zhì)核重組細胞） 有關(guān)細胞工程的應(yīng)用的復(fù)習(xí)可著重復(fù)習(xí)如下內(nèi)容： （1）植物組織培養(yǎng)： ①回顧具體培養(yǎng)過程及該技術(shù)的應(yīng)用。 ②思考一些問題：如植物細胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是什么？愈傷組織有何特點？人工種子與普通種子的結(jié)構(gòu)比較有哪些優(yōu)點？單倍體育種的思路等。 （2）植物體細胞雜交： ①圖示并描述植物體細胞雜交過程。 ②思考如下問題：本過程體現(xiàn)了哪些技術(shù)手段？融合后的雜種細胞內(nèi)染色體組成有何特點？如何說明兩細胞已經(jīng)開始融合或融合完成？試找出該過程在哪些環(huán)節(jié)用到了植物組織培養(yǎng)技術(shù)？為什么融合細胞要篩選出其中的雜種細胞？植物體細胞雜交與有性雜交相比在育種方面有何優(yōu)點等等。 （3）單克隆抗體技術(shù)： ①表述單克隆抗體的制備過程。 ②思考如下問題：本技術(shù)利用了哪些原理？（免疫原理、細胞融合原理及動物細胞培養(yǎng)原理）；什么是單克??？（一個細胞進行多次繁殖形成的一個細胞群）；單克隆抗體與常規(guī)抗體相比有何優(yōu)勢？B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合前后各有什么作用？單克隆抗體的實驗成功的意義何在？ （4）胚胎移植技術(shù)與核移植技術(shù)： ①試管動物（嬰兒）的培養(yǎng)過程。（略） ②克隆動物的過程。（略） 【典型例題精講】 ［例1］（xx年全國高考題）一只羊的卵細胞核被另一只羊的體細胞核置換后，這個卵細胞經(jīng)過多次分裂，再植入第三只羊的子宮內(nèi)發(fā)育，結(jié)果產(chǎn)下一只羊羔。這種克隆技術(shù)具有多種用途，但是不能 A．有選擇地繁殖某一性別的家畜 B．繁殖家畜中的優(yōu)秀個體 C．用于保存物種 D．改變動物的基因型 【解析】 該題屬于信息題。需要通過處理和加工將信息提取出來?？疾閷W(xué)生收集和處理科學(xué)信息的能力，獲得新知識的能力，分析和解決問題的能力。本題以克隆羊“多利”培育過程的簡化資料為命題，是對有關(guān)熱點問題的原始材料，進行適當(dāng)加工后用于測試命題的。解題時首先準確判斷出這只小羊羔實際上是通過無性生殖方式產(chǎn)生的。而無性生殖的主要特點就是子代保持母本的優(yōu)良性狀，包括性別，而很少發(fā)生變異改變基因型。本題涉及到細胞拆合技術(shù)、細胞核移植技術(shù)及胚胎移植技術(shù)等細胞工程，在復(fù)習(xí)時根據(jù)所學(xué)知識進行適當(dāng)加工后納入自己的相應(yīng)認知結(jié)構(gòu)中是很有必要的。 【答案】 D ［例2］下列哪一項屬于克隆 A．將雞的某個DNA分子片段整合到小鼠的DNA分子上 B．將抗藥菌的某基因引入草履蟲的細胞內(nèi) C．將鼠骨髓瘤細胞與經(jīng)過免疫的脾細胞融合成雜交瘤細胞 D．將某腫瘤細胞在體外培養(yǎng)繁殖成一個細胞系 【解析】 克隆是指通過無性繁殖產(chǎn)生許多相似的后代，即無性繁殖系，如果排除基因突變的話，前后代是完全一樣的。如將一細胞體外繁殖成一個細胞系或動物體（克隆羊）。這一概念又擴大到從一個DNA分子片段的增殖，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)和功能完全相同的所有DNA分子。A和B選項都是利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)完成的；而C是利用細胞融合技術(shù)獲得的。 【答案】 D ［例3］有關(guān)全能性的敘述，不正確的是 A．受精卵在自然條件下能使后代細胞形成完整個體，因此全能性最高 B．生物體內(nèi)細胞由于分化，全能性不能表達 C．卵細胞與受精卵一樣，細胞未分化，全能性很高 D．植物細胞離體培養(yǎng)在一定條件下能表現(xiàn)出全能性 【解析】 此題需從以下幾方面入手分析：首先，受精卵是個體發(fā)育的起點，在自然條件下，通過細胞的分裂、分化形成完整的個體，所以全能性最高；第二，體內(nèi)每一個體細胞都是通過有絲分裂形成，都含有發(fā)育成完整個體所必需的全部基因，理論上講都應(yīng)該具有全能性，但由于分化，基因在不同的細胞中選擇表達，因而體內(nèi)細胞并沒有表達出全能性；再者，卵細胞在一定條件下，全能性表現(xiàn)比體細胞高，細胞的分化程度也很高；第四，分化的植物細胞具有全能性，但要表達必須在一定條件下離體培養(yǎng)。 【答案】 C ［例4］動物細胞融合和植物體細胞雜交的比較中，正確的是 A．誘導(dǎo)融合的方法完全相同 B．所用的技術(shù)手段基本相同 C．所采用的原理完全相同 D．都能形成雜種細胞 【解析】 動物細胞融合和植物體細胞雜交這兩項細胞工程技術(shù)中，都包含有細胞融合的過程。對于誘導(dǎo)方法來說，除動物細胞的融合還常用滅活的病毒做誘導(dǎo)劑外，其他是基本相同的。但是，植物體細胞雜交在完成細胞融合后，還要將雜種細胞培育成植株，所以，它們所應(yīng)用的技術(shù)手段是有差別的。至于所采用的原理，植物體細胞雜交是細胞的全能性，而動物細胞融合主要體現(xiàn)細胞膜的流動性。 【答案】 D ［例5］利用下列細胞工程技術(shù)培養(yǎng)出的新個體中，只具有一個親本遺傳性狀的是 ①細胞和組織培養(yǎng) ②細胞融合 ③動物胚胎移植 ④克隆羊技術(shù)（多利） A．①② B．②③ C．① D．①④ 【解析】 細胞和組織培養(yǎng)是由同一種生物的細胞分裂分化形成新個體，屬無性生殖，因而新個體只有一種親本的遺傳性狀。細胞融合是由兩個細胞融合到一起，融合后的細胞同時具有原來兩個細胞的遺傳物質(zhì)。動物胚胎移植本質(zhì)仍是有性生殖，只不過當(dāng)受精卵卵裂到一定階段后找一個代孕場所，同樣具有兩個親本遺傳性狀?？寺⊙蚣夹g(shù)中多利的產(chǎn)生是指把一乳腺細胞的細胞核分離出來移植到另一個去核的卵細胞中，發(fā)育形成的新個體的基因主要來自乳腺細胞的細胞核，也有少數(shù)基因來自卵細胞線粒體中的DNA。 【答案】 D ［例6］在細胞工程——原生質(zhì)體融合育種技術(shù)中，其技術(shù)的重要一環(huán)，就是要將植物細胞的細胞壁除去，通常采用的方法是酶解破壁法。 （1）你認為普通的植物細胞應(yīng)選用哪兩種酶將細胞壁去掉？ （2）如果將去除細胞壁的植物細胞放在等滲溶液中，細胞呈什么形狀？理由是什么？ 【解析】 植物細胞的細胞壁對植物細胞具有支持和保護作用，完成植物細胞的細胞融合，首先必須除去細胞壁。細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，所以選用的酶應(yīng)是纖維素酶和果膠酶。去除細胞壁的植物細胞稱為原生質(zhì)體，用酶解法去除植物細胞的細胞壁一般不會破壞原生質(zhì)體，使植物細胞的原生質(zhì)體仍然保持活力。去除細胞壁的植物細胞已經(jīng)沒有細胞壁的保護，在其等滲溶液中，細胞的形狀由于其表面張力的作用而成圓球。如果將其放入清水中就會吸水膨脹，甚至破裂。 【答案】 （1）應(yīng)選用纖維素酶和果膠酶。（2）呈圓球形。失去了細胞壁保護的細胞，在等滲溶液中由于其細胞表面張力的作用形成的。 【達標訓(xùn)練】 一、選擇題 1．（xx年新課程理綜高考題）甘薯種植多年后易積累病毒而導(dǎo)致品種退化。目前生產(chǎn)上采用莖尖分生組織離體培養(yǎng)的方法快速繁殖脫毒的種苗，以保證該品種的品質(zhì)和產(chǎn)量水平。這種通過分生組織離體培養(yǎng)獲得種苗的過程不涉及細胞的 A．有絲分裂 B．分化 C．減數(shù)分裂 D．全能性 【解析】 離體的植物器官、組織或細胞，在培養(yǎng)一段時間后脫分化，通過細胞分裂，形成愈傷組織；脫分化的愈傷組織繼續(xù)培養(yǎng)，又可重新分化成根或芽等器官；再分化形成的試管苗，移栽到地里，可以發(fā)育成完整的植物體。由愈傷組織發(fā)育為完整的植物體體現(xiàn)了細胞的全能性。植物組織培養(yǎng)的過程是無性繁殖的過程，不涉及減數(shù)分裂，減數(shù)分裂是生物在進行有性生殖的過程中的一種分裂方式。本題解決的關(guān)鍵是要了解植物的組織培養(yǎng)過程。 【答案】 C 2．下列植物的全能性在適宜條件下最易表達的是 A．枝條上的一個芽 B．柱頭上的花粉 C．胚珠中的珠被細胞 D．根尖的分生區(qū)細胞 【解析】 在生物體的所有細胞中，無疑受精卵的全能性最高。而體細胞的全能性比較差。選項B生殖細胞的全能性比受精卵差，但比A、C、D中的體細胞要高。 【答案】 B 3．在離體的植物器官、組織或細胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下列哪項條件是不需要的 A．消毒滅菌 B．適宜的溫度 C．充足的光照 D．適宜的養(yǎng)料和激素 【解析】 動植物組織（或細胞）培養(yǎng)都要無菌操作，足夠的營養(yǎng)，適宜的溫度條件，當(dāng)然植物組織培養(yǎng)還需要生長素和細胞分裂素等植物激素。 【答案】 C 4．下列對植物組織培養(yǎng)過程中的脫分化敘述正確的是 A．植物體的分生組織通過細胞分裂產(chǎn)生新細胞的過程 B．體內(nèi)分化的細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變的過程 C．高度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程 D．愈傷組織分裂產(chǎn)生大量相同細胞的過程 【解析】 本題明確植物組織培養(yǎng)過程中脫分化及再分化的實質(zhì)，理解愈傷組織的細胞特點，區(qū)分是細胞分裂還是組織分化。 【答案】 D 5．下列屬于組織培養(yǎng)的是 A．花粉培養(yǎng)成單倍體植株 B．芽發(fā)育成枝條 C．根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū) D．未受精的卵發(fā)育成植株 【解析】 解答此題需從以下幾方面入手分析：首先，組織培養(yǎng)是指離體的植物器官、組織或細胞經(jīng)脫分化、再分化形成完整植物的過程?；ǚ勰芘囵B(yǎng)成單倍體植株，是在一定條件下離體培養(yǎng)形成的。第二，芽發(fā)育成枝條，根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)，是體內(nèi)分化的器官和組織形成了機體的一部分，未受精的卵發(fā)育成植株，不在離體的情況下進行，而受母體的調(diào)控完成。 【答案】 A 6．經(jīng)誘導(dǎo)融合得到的融合細胞還需經(jīng)過下列哪項措施才能得到雜種植株 A．分離雜種細胞，直接接種便可獲得 B．篩選鑒定雜種細胞后，再經(jīng)植物組織培養(yǎng)才能獲得植株 C．讓雜種細胞自交獲純系植株 D．雜種細胞經(jīng)傳代培養(yǎng)成植株 【解析】 所選的兩類細胞，例如分別用A、B表示在融合劑的作用下得到的融合細胞可能有AB、AA、BB型，而AA、BB型融合細胞僅體現(xiàn)一個親本的遺傳性狀，無實際意義，要得到AB型雜種植株，必須經(jīng)過篩選鑒定把AB型雜種細胞選出來。然后通過組織培養(yǎng)才能獲得雜種植株。當(dāng)然還可引申出AA、BB型細胞與用秋水仙素處理使染色體加倍形成多倍體進行分析比較。 【答案】 B 7．植株組織培養(yǎng)依據(jù)的原理、培養(yǎng)過程的順序及誘導(dǎo)的植物激素分別是 ①體細胞全能性 ②離體植物器官、組織或細胞 ③根、芽 ④生長素和細胞分裂素 ⑤生長素和乙烯 ⑥愈傷組織 ⑦再分化 ⑧脫分化 ⑨植物體 A．①、②⑧⑥⑦③⑨、④ B．①、②⑦⑥⑧③⑨、⑤ C．①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤ D．①、②⑨⑧⑥⑦③、④ 【解析】 通過分析本題，注意對問題的系統(tǒng)總結(jié)，不難解答出來。 【答案】 A 8．（xx年山西高考題）植物細胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是 A．給以適宜的營養(yǎng)和外界條件 B．導(dǎo)入其他植物細胞的基因 C．脫離母體后，給以適宜的營養(yǎng)和外界條件 D．將成熟篩管的細胞核移植到去核的卵細胞內(nèi) 【解析】 本題考查的是有關(guān)植物細胞全能性的問題?？茖W(xué)實驗證明，高度分化的植物細胞仍然具有發(fā)育成為一個完整植物體的能力，這就是植物細胞的全能性。但是細胞在體內(nèi)并沒有表現(xiàn)出全能性，當(dāng)植物細胞脫離了原來的植物體而處于離體狀態(tài)時，在一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和適宜的外界條件下，就可表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成為完整的植株。 【答案】 C 9．胚胎移植技術(shù)目前主要應(yīng)用于 ①解決某些不孕癥者的生育問題 ②治療某些遺傳病 ③提高良種家畜的繁殖力 ④提高動物的抵抗力 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ 【解析】 胚胎移植技術(shù)可以解決某些不孕癥者的生育問題，提高良種家畜的繁殖力。主要是通過將胚胎移植到代理“母親”的子宮內(nèi)發(fā)育。而遺傳病主要是通過基因療法來治療，提高動物的抗病力要通過提高動物免疫能力來實現(xiàn)。 【答案】 A 10．植物體細胞融合完成的標志是 A．產(chǎn)生新的細胞壁 B．細胞膜發(fā)生融合 C．細胞質(zhì)發(fā)生融合 D．細胞核發(fā)生融合 【解析】 植物體細胞雜交的完成是首先把來自兩個植物體的細胞融合成一個雜種細胞，然后把這個雜種細胞再培養(yǎng)成植物體。題目所指顯然不是植物體細胞雜交的完成，而僅僅指植物體細胞融合的完成。植物體細胞的融合開始于將植物細胞脫去細胞壁，結(jié)束于雜種細胞的形成。而雜種細胞的形成是在細胞壁形成之后，在這之前都是細胞發(fā)生融合的過程。 【答案】 A 11．在植物細胞工程中，當(dāng)原生質(zhì)體合成一個新的原生質(zhì)體，需要誘導(dǎo)產(chǎn)生出細胞壁，參與這一過程的細胞器是 A．葉綠體、高爾基體 B．線粒體、高爾基體 C．葉綠體、線粒體 D．線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 【解析】 這一生理過程所需能量由線粒體提供，細胞壁的形成與高爾基體有關(guān)。 【答案】 B 12．動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)是 A．動物細胞融合 B．單克隆抗體 C．胚胎移植 D．動物細胞培養(yǎng) 【答案】 D 13．動物細胞融合的目的中最重要的是 A．克服遠源雜交不親和 B．制備單克隆抗體 C．培育新物種 D．生產(chǎn)雜種細胞 【解析】 動物細胞融合不像植物體細胞雜交那樣，主要是為了克服遠源雜交不親和，以培育新品種為目的。動物細胞目前只見到高度分化的細胞核在去核卵細胞中表現(xiàn)全能性，還未見到融合細胞核表現(xiàn)出全能性的例子，因此動物細胞融合不能用來培育新的物種。生產(chǎn)雜種細胞，不是細胞融合的主要目的，只是細胞完成后所形成的結(jié)構(gòu)的名稱。目前動物細胞融合技術(shù)最重要的用途就是制備單克隆抗體。 【答案】 B 14．用于組織培養(yǎng)中的植物器官或組織，稱為 A．組織切片 B．原生質(zhì)體 C．外植體 D．愈傷組織 【解析】 通常植物組織培養(yǎng)，就是把植物體的器官或組織片段切下來，接種到培養(yǎng)基上進行離體培養(yǎng)。該片段就叫做外植體。 【答案】 C 15．在動物細胞培養(yǎng)過程中遺傳物質(zhì)發(fā)生改變的細胞是 A．細胞系 B．細胞株 C．原代細胞 D．傳代細胞 【解析】 動物細胞培養(yǎng)過程中，只有當(dāng)傳代細胞的細胞株傳至50代以后，部分細胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變且?guī)в邪┳兲攸c，無限制傳代下去，而這種傳代細胞就是細胞系。從原代培養(yǎng)到傳代培養(yǎng)的細胞株的細胞遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變。 【答案】 A 16．植物體細胞雜交的目的是 A．用酶解法去掉細胞壁分離出有活力的原生質(zhì)體 B．以人工誘導(dǎo)法使兩個不同植物的原生質(zhì)體融合 C．用植物組織培養(yǎng)法培養(yǎng)融合的原生質(zhì)體得到雜種植株 D．通過以上三者來完成 【答案】 C 17．哺乳動物如牛、羊等是人類生活中一種重要的肉制品、皮毛制品的原料來源，但哺乳動物妊娠時間長，每胎產(chǎn)子數(shù)少，繁殖速度比較慢。要加快優(yōu)良種畜的繁殖速度，目前采用最好的方法是 A．動物細胞培養(yǎng) B．胚胎移植 C．動物細胞融合 D．核移植 【解析】 目前，世界上在牛、羊等哺乳動物優(yōu)良品種的加速繁殖方面所采用的最好方法是胚胎移植。利用胚胎移植技術(shù)可使每頭良種母牛一年繁殖牛犢百頭。 【答案】 B 18．要獲得大量的單克隆抗體就必須用單個的B淋巴細胞進行無性繁殖，形成細胞群。原因是 A．在體外培養(yǎng)條件下B淋巴細胞可以無限增殖 B．在動物體內(nèi)B淋巴細胞可產(chǎn)生多達百萬種以上的抗體 C．每一個B淋巴細胞都參與特異性免疫反應(yīng) D．每一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體 【解析】 首先理解“單克隆”這種無性繁殖方式。從理論上說明了一個B淋巴細胞分泌一種特異性抗體。 【答案】 D 19．有關(guān)動物細胞培養(yǎng)的敘述中正確的是 A．動物細胞培養(yǎng)前要用胰蛋白酶使細胞分散 B．動物細胞培養(yǎng)的目的是獲得大量的細胞分泌蛋白 C．細胞遺傳物質(zhì)的改變發(fā)生于原代培養(yǎng)過程中 D．培養(yǎng)至50代后能繼續(xù)傳代的傳代細胞叫細胞株 【解析】 明確動物細胞的培養(yǎng)過程，用到胰蛋白酶使細胞分散開，進行了原代培養(yǎng)及傳代培養(yǎng)。結(jié)合上面15題，再比較植物組織（或細胞）培養(yǎng)與動物細胞的培養(yǎng)的目的：前者是為了獲得新的植物體，后者為了獲得細胞群或細胞產(chǎn)品。 【答案】 A 20．關(guān)于制備單克隆抗體的敘述正確的是 A．單克隆抗體產(chǎn)自淋巴細胞 B．單克隆抗體的制備要經(jīng)過細胞融合 C．單克隆抗體的獲得不需要使細胞癌變 D．必須同時在體內(nèi)和體外培養(yǎng)挑選出所需抗體的細胞群 【解析】 單克隆抗體的制備，需要經(jīng)免疫的B淋巴細胞與能夠在體外培養(yǎng)條件下大量增殖的骨髓瘤細胞，融合成雜交瘤細胞。骨髓瘤細胞是癌變的細胞，細胞培養(yǎng)在體內(nèi)或體外培養(yǎng)都可以。 【答案】 B 21．細胞系的特點是 A．遺傳物質(zhì)沒有改變，可以無限傳代 B．遺傳物質(zhì)有癌變特點，可能無限傳代 C．遺傳物質(zhì)沒有改變，不可無限傳代 D．遺傳物質(zhì)有癌變特點，不可無限傳代 【答案】 B 22．“生物導(dǎo)彈”是指 A．單克隆抗體 B．雜交瘤細胞 C．產(chǎn)生特定抗體的B淋巴細胞 D．在單克隆抗體上連接抗癌藥物 【解析】 這是單克隆抗體在醫(yī)療方面的應(yīng)用。用于癌癥的治療，就是在單克隆抗體上連接抗癌藥物，像導(dǎo)彈一樣將藥物定向帶到癌細胞所在部位將癌細胞消滅掉而不影響正常細胞。 【答案】 D 23．植物體細胞雜交制備原生質(zhì)體和動物細胞培養(yǎng)配制一定濃度的細胞懸浮液，所需要的酶依次是 A．淀粉酶和磷脂酶 B．纖維素酶和胰蛋白酶 C．脂肪酶和肽酶 D．過氧化氫酶和半乳糖苷酶 【答案】 B 24．表現(xiàn)型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛。產(chǎn)生這一結(jié)果最可能的原因是 A．試管動物培養(yǎng) B．胚胎移植 C．胚胎分割移植 D．受精卵移植 【解析】 表現(xiàn)型不同的母牛，其基因型一定不同，生育出基因型完全相同的子牛，很可能是將胚胎分割移植的原因。這樣所生子牛來自同一受精卵，基因型相同。 【答案】 C 25．運用下列各種細胞工程技術(shù)培育生物新品種，操作過程中能形成愈傷組織的技術(shù)是 ①細胞和組織培養(yǎng) ②植物體細胞雜交 ③動物胚胎移植 ④細胞核移植 A．①② B．①③ C．①④ D．②③ 【解析】 植物組織培養(yǎng)及植物體細胞雜交都要培育出新植株，在離體的器官、組織或細胞去分化及形成雜種細胞后都要通過細胞分裂形成愈傷組織，然后再分化。 【答案】 A 26．（xx年上海高考題）“試管嬰兒”技術(shù)屬于 A．胚胎移植 B．組織培養(yǎng) C．克隆技術(shù) D．基因工程 【解析】 胚胎移植指有性生殖細胞在體外結(jié)合后，形成的胚胎植入母體的過程；組織培養(yǎng)是指離體的細胞、組織或器官在體外培養(yǎng)的過程；克隆技術(shù)是通過無性繁殖的方法產(chǎn)生出來的一群遺傳特性相同的DNA分子、細胞或個體；基因工程指在生物體外，通過對生物的基因進行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。 【答案】 A 二、非選擇題 27．在適宜的條件下，離體培養(yǎng)胡蘿卜韌皮部細胞可形成一個完整的個體，而離體培養(yǎng)動物的B淋巴細胞，結(jié)果形成的是細胞群，其原因是_______________________________。分析兩者的培養(yǎng)基，發(fā)現(xiàn)植物的含有激素而動物的沒有，激素的作用是__________________。由此說明動物個體發(fā)育的關(guān)鍵是_______________________________。 【解析】 離體的植物細胞全能性易表達，而離體的動物細胞不易表達。在很多實驗中體現(xiàn)的是動物細胞的細胞核的全能性，如克隆多利羊。植物細胞培養(yǎng)中，植物激素中的細胞分裂素和生長素可利于愈傷組織的形成，影響到再分化過程中芽和根的發(fā)生等。又因為動物細胞全能性不易表達，由此可以看出在動物個體發(fā)育中細胞的分化是很重要的。 【答案】 高度分化的植物細胞仍具有全能性，離體培養(yǎng)時易表達出全能性。而動物細胞的全能性隨細胞分化程度的提高而逐漸受到限制，細胞全能性不易表達 誘導(dǎo)脫分化和再分化過程的進行，對個體發(fā)育起調(diào)節(jié)作用 細胞的分化 28．為某同學(xué)根據(jù)下圖雜交瘤技術(shù)的方法，設(shè)計的生產(chǎn)破傷風(fēng)桿菌抗體的實驗方案，據(jù)圖回答： （1）該方案能達到預(yù)期效果嗎？_________原因是______________________________。 （2）圖中②為_________過程，常用____________________________作為誘導(dǎo)劑，該細胞繼承了_________________，因此不僅能分泌_________，還有_________________本領(lǐng)。 （3）破傷風(fēng)桿菌的抗體最終可以從_________和_________中提取。 （4）該方案的目的是_________________。 【答案】 （1）不能 因為沒有將抗原注入小鼠體內(nèi)，無法獲得產(chǎn)生此種抗體的效應(yīng)B細胞 （2）細胞融合 滅活的病毒（或聚乙二醇） 雙親細胞的遺傳物質(zhì) 特異性抗體 在體外培養(yǎng)條件下大量繁殖 （3）培養(yǎng)液 小鼠腹水 （4）制備單克隆抗體 29．下圖是植物體細胞雜交示意圖，請據(jù)此回答： （1）圖中完成植物體細胞融合的過程是（填編號）_________________，在此過程中，應(yīng)用酶工程產(chǎn)品的是_________過程。 （2）圖中④過程是_________，⑤過程是_________，④⑤過程合稱_________。 （3）圖中①過程用到的酶是_________，作用的結(jié)果是形成_________。之所以要用它們是要除去_________________，除去的原因是_______________________________。 （4）在②過程中，可用的化學(xué)誘導(dǎo)劑是_________，可用的物理方法是_________。若在容器中放置若干ab結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)完成且假設(shè)所有細胞都發(fā)生了融合，然后經(jīng)③過程，形成的d細胞的類型有_________種（這里僅考慮2個原生質(zhì)體的相互融合），從中選出_________進行培養(yǎng)。 （5）c細胞的狀態(tài)是____________________________。 （6）e稱為_________，f稱為_________，該植株具有_________。 （7）這一技術(shù)的優(yōu)點是_____________________________________________。 （8）利用植物體細胞雜交的方法培育作物新品種的過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循孟德爾的遺傳規(guī)律？為什么？____________________________________________。 【答案】 （1）①②③ ① （2）脫分化 再分化 植物組織培養(yǎng) （3）纖維素酶和果膠酶　原生質(zhì)體 細胞壁 細胞壁阻礙了原生質(zhì)體的融合 （4）聚乙二醇 振動、電刺激、離心、顯微操作 3 雜種細胞 （5）正在進行原生質(zhì)體融合 （6）愈傷組織 雜種植株雙親性狀 （7）克服遠源雜交不親和的障礙，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍 （8）不遵循。因為只有生物進行有性生殖的過程中，才遵循孟德爾的遺傳規(guī)律，而植物體細胞雜交育種的過程不屬于有性生殖 30．閱讀下列材料： 材料1 美國科學(xué)家xx年11月25日宣布，他們首次成功克隆了人類胚胎。但是這些科學(xué)家同時聲稱，他們這樣做的目的，不是為了克隆人，而是為了制造胚胎干細胞治療多種疾病之用?？寺【褪菍⒁粋€體細胞的DNA移入一個已經(jīng)被去掉細胞核的卵細胞中，然后用電或者化學(xué)方法刺激這個改造后的卵細胞，使它開始分裂并成為一個胚胎，這個胚胎的基因與體細胞提供者的基因絕大部分是相同的。 材料2 xx年11月3日18時05分，我國首例“胎兒上皮細胞”克隆牛“康康”在山東萊陽農(nóng)學(xué)院誕生?，F(xiàn)場的公證人員公證，這是我國惟一健康存活的體細胞克隆牛。上皮細胞是高度分化的體細胞，分化程度越高克隆越難，把它作為供核細胞尚屬首例。 材料3 植物的器官、組織或細胞培養(yǎng)基中培養(yǎng)B胚狀體—→植物體 根據(jù)材料分析： （1）“改造后的卵細胞”的分裂是_________分裂。 （2）“胚胎的基因與體細胞提供者的基因大部分是相同的?！蹦敲础安幌嗤幕颉笨刂频男誀钸z傳方式屬_________遺傳。 （3）寫出以下過程或結(jié)構(gòu)的名稱： A_________B_________c_________d_________ （4）請列舉出與材料2有關(guān)的生物技術(shù)（至少兩種） _________________________________________。 （5）名貴花卉進行離體培養(yǎng)時不應(yīng)采用該株的_________。 A．莖尖 B．子房壁 C．花粉粒 D．葉片 （6）克隆人胚胎引發(fā)了許多關(guān)于科技與倫理的爭論。有人歡呼，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展將改變一切，有人驚呼，它將引發(fā)道德危機，對此，我們應(yīng)持的正確態(tài)度是_________。 ①摒棄現(xiàn)有道德規(guī)范，推動科技發(fā)展 ②發(fā)揮道德規(guī)范作用，限制科技的負面效應(yīng) ③科技的發(fā)展必須以現(xiàn)有道德為準繩 ④調(diào)整現(xiàn)有道德規(guī)范，適應(yīng)科技發(fā)展 A．①② B．②③ C．③④ D．②④ 【解析】 這是一道以細胞工程為題材的簡單綜合試題。結(jié)合細胞工程考查細胞分裂、生殖的種類、單倍體育種、細胞質(zhì)遺傳等知識，要求了解細胞工程的基本原理與方法。 【答案】 （1）有絲 （2）細胞質(zhì)（或母系遺傳） （3）脫分化 愈傷組織 原生質(zhì)體 原生質(zhì)體 （4）細胞融合、核移植、胚胎移植、顯微操作（答對兩種即可） （5）C （6）B 【資料補充】 1．現(xiàn)代生物技術(shù)概述 當(dāng)今世界，生命科學(xué)作為自然科學(xué)中最為活躍的領(lǐng)域，其地位和重要性是不言而喻的。20世紀30～50年代的核能的開發(fā)和應(yīng)用，到50～70年代的航空航天技術(shù)，一直到80年代以來，生命科學(xué)、信息科學(xué)已逐漸占據(jù)了領(lǐng)導(dǎo)地位。據(jù)90年代初的一個統(tǒng)計，美國博士學(xué)位獲得者51%從事生命科學(xué)。xx年世界500強企業(yè)的前50名中，從事生物技術(shù)開發(fā)的有13家，且其利潤額高于信息和其他產(chǎn)業(yè)。 生物技術(shù)也稱生物工程，是生物科學(xué)與工程技術(shù)有機結(jié)合而興起的一門綜合性科學(xué)技術(shù)。它是以生物科學(xué)為基礎(chǔ)，運用先進的科學(xué)原理和工程技術(shù)手段加工或改造生物材料。從細微處的基因、染色體、蛋白質(zhì)、細胞到整個生物體，從而生產(chǎn)出人類所需要的生物或生物制品，甚至于改造我們?nèi)祟愖陨怼楸阌谘芯?，?jù)不同的特點可分為如下普遍認可的幾類：細胞工程、基因工程、發(fā)酵工程、酶工程。當(dāng)然有些項目還可以有更細的分類，如細胞工程中除了根據(jù)細胞類型不同分為植物細胞工程和動物細胞工程外，還有其他的技術(shù)如膜生物工程，我國就有生物膜與膜生物工程國家重點實驗室，有中國科學(xué)院動物研究所膜生物化學(xué)分實驗室、清華大學(xué)膜生物物理實驗室以及北京大學(xué)興奮膜電生理分實驗室等。各種生物工程也不是孤立的，而是相互交叉，不可分割，互為聯(lián)系的，如基因工程與細胞工程的聯(lián)系，細胞工程與基因工程中有酶工程。同樣這些生物工程與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、信息科學(xué)的整合使許多生命系統(tǒng)復(fù)雜問題的解決成為可能。 首先，本領(lǐng)域內(nèi)的頭號工程即人類基因組計劃的研究，這項工作自1990年正式啟動，xx年實現(xiàn)了人類基因組的工作框架圖，xx年已獲得人類基因組的完成序列圖。近年來細胞和分子生物學(xué)的進步，得益于酶工程（如聚合酶鏈反應(yīng)）、基因工程（如轉(zhuǎn)基因和基因剔除術(shù)）、細胞工程（動物克隆、干細胞技術(shù)）。生命活動最基礎(chǔ)的問題，由于細胞和分子生物學(xué)的推動，又成為當(dāng)今生命科學(xué)研究的熱點和焦點。發(fā)育的過程一極是細胞數(shù)量增加，功能分化、細胞和器官形成；另一極則是細胞不斷地出現(xiàn)凋亡，形態(tài)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，而兩者均為精細調(diào)控的過程，涉及到信息傳導(dǎo)、細胞周期、基因的表達的時空調(diào)節(jié)等生命科學(xué)的基礎(chǔ)課題，而關(guān)鍵調(diào)控部位所發(fā)生的異常，是多種遺傳病和腫瘤的發(fā)病基礎(chǔ)。 現(xiàn)就細胞工程為主體的問題作一探討： （1）生物膜及膜生物工程 ①研究成果：a．研究了線粒體氧自由基的生成、轉(zhuǎn)移和靶向的作用機制，提出活性氧理論。b．研究了Mf細胞膜上離子通道活動的變化與GM—CSF激活過程的關(guān)系以及Mf與NK細胞對同種和異種抗原的識別的作用。c．研制出對癌細胞惡性增殖有較強抑制活性的藥物和有明顯降糖效果的口服脂質(zhì)體新劑型。d．蛋白質(zhì)構(gòu)想變化及基因?qū)氲难芯?，用表面園二色譜法以及FTIR—ATR（全內(nèi)反射傅利葉紅外譜）和固體熒光譜法測定了蛋白質(zhì)與生物醫(yī)用材料表面作用后蛋白質(zhì)構(gòu)想的變化；在國內(nèi)率先建立了磁園二色譜（MCD）技術(shù)，在蛋白質(zhì)二維晶體組裝的基礎(chǔ)研究和突觸形成過程中突觸前后膜相互作用的研究中，都取得了許多重要的成果。研制并開展了一系列導(dǎo)入外源基因的新方法，用超聲波法在植物完整細胞及組織塊中實現(xiàn)外源基因的轉(zhuǎn)移。e．細胞膜離子通道特性的研究，人工合成的22肽在肌細胞膜上組裝成具有離子選擇性的通道，分離純化了具有生物活性的抗嗎啡肽和芋螺毒素，在離子通道水平上研究其作用機理；闡明心肌細胞早后去極化的發(fā)生機制、電生理學(xué)特性及各種抑制因素。 ②應(yīng)用舉例：生物膜——活性污泥聯(lián)合工藝在高濃度工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用，聯(lián)合工藝主要有兩類，其一是生物膜與活性污泥同時在同一構(gòu)筑物內(nèi)共同生長，可稱之為復(fù)合方式聯(lián)合工藝；另一種是生物膜系統(tǒng)與活性污泥系統(tǒng)按串聯(lián)方式聯(lián)合。復(fù)合方式聯(lián)合工藝的典型方式是往活性污泥曝氣池中投加懸浮型填料作為微生物附著生長的載體，達到懸浮生長的活性污泥與附著生長的生物膜共同承擔(dān)去除污水中有機污染物的任務(wù)。該方式的主要特征是投加載體要滿足懸浮要求，即投加的載體附滿生物膜后的比重接近1。目前采用的載體有粉末活性炭、無煙煤、多孔泡沫塑料和球型塑料等，系統(tǒng)中廢水與生物處于完全混合狀態(tài)。串聯(lián)方式聯(lián)合工藝主要是針對處理廢水的水質(zhì)特征、處理深度要求，合理地將生物膜法與活性污泥法的單元處理工藝結(jié)合起來。該方式中的每個單元都是一個獨立的處理工藝，串聯(lián)方式靈活多變。串聯(lián)級數(shù)可以是二級，也可以是多級；串聯(lián)次序可以先生物膜法后活性污泥法，也可以是相反的。該方式的廢水流態(tài)總體上是屬于推流式，在局部單元處于完全混合。 （2）植物細胞工程 ①植物原生質(zhì)體的培養(yǎng) 植物細胞壁在植物的生活和生存中起著十分重要的作用，但是也給研究工作帶來不少障礙和困難。因此很早以來，人們就想除去細胞壁，獲得無壁的原生質(zhì)體。這一愿望終于在20世紀60年代末和70年代初得到了實現(xiàn)。如今，可以采用纖維素酶和果膠酶的混合液，在較高滲透壓的條件下（如0.5～0.6 mol/L 甘露醇溶液）處理根尖、葉片組織、培養(yǎng)的愈傷組織或懸浮培養(yǎng)細胞，使細胞壁被酶所消化，從而獲得大量的原生質(zhì)體，并可通過原生質(zhì)體培養(yǎng)再生新的植株。迄今，已經(jīng)從不少植物種類的原生質(zhì)體培養(yǎng)中，成功獲得了再生的植株，如胡蘿卜、煙草、矮牽牛、擬南芥、油菜、玉米、水稻、豌豆、豇豆、甘蔗、柑橘及獼猴桃等。 ②植物細胞培養(yǎng)的應(yīng)用 通過將外源遺傳物質(zhì)（DNA）導(dǎo)入培養(yǎng)細胞或原生質(zhì)體，可以獲得抗逆、高產(chǎn)及優(yōu)質(zhì)的轉(zhuǎn)基因植株，這是植物細胞培養(yǎng)應(yīng)用研究的一個方面。此外，植物細胞培養(yǎng)還可用于其他一些應(yīng)用研究。例如：a．對那些能產(chǎn)生重要次級代謝產(chǎn)物（如某些中醫(yī)藥）的細胞系進行大量（罐）培養(yǎng)，實現(xiàn)這種產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)。b．在常規(guī)雜交育種的基礎(chǔ)上，通過花藥（花粉）培養(yǎng)，進行單倍體育種。c．從培養(yǎng)的植物細胞再生出來的新植株表現(xiàn)出高度的遺傳變異，這種現(xiàn)象稱為“體細胞的無性系變異”?？梢詮倪@些變異選擇有益農(nóng)藝性狀的作物新類型。d．細胞突變體的誘變與篩選：例如在培養(yǎng)基中加入不同濃度的NaCl，通過脅迫誘變和篩選抗鹽突變體。還可以向培養(yǎng)基中加入病原體的毒蛋白，以誘變和篩選抗病突變體。為了改善作物品質(zhì)，可以進行抗賴氨酸類似物的誘變與篩選，即在培養(yǎng)基中加入不同濃度的賴氨酸類似物，可以獲得抗賴氨酸類似物突變體。這種突變體中的賴氨酸、亮氨酸和異亮氨酸的水平升高?？傊?，借助植物的細胞培養(yǎng)，可以從多途徑上用于作物的改良研究。 （3）動物細胞工程 ①哺乳動物細胞克隆技術(shù)： 哺乳動物細胞克隆技術(shù)，又稱哺乳動物核移植或無性繁殖技術(shù)。它是通過特殊的人工手段（如顯微注射和電融合），對哺乳動物特定發(fā)育階段的核供體（如胚胎分裂球或體細胞核）及相應(yīng)的核受體（如去核的原核胚或成熟的卵母細胞），不經(jīng)過有性繁殖，進行體外重構(gòu)，并通過重構(gòu)胚的胚胎移植，從而達到擴大同基因型哺乳動物種群的目的。 a．供體細胞的準備：用于克隆或細胞核移植的供體細胞（核）有早期胚胎細胞和體細胞，可來自活體內(nèi)或體外培養(yǎng)的細胞。 b．受體細胞的準備：核移植的受體大多來源于卵母細胞。小型實驗動物（如小鼠和兔）一般使用活體超排法，對于大家畜（如豬和牛）由取其屠宰后的卵巢卵泡，經(jīng)成熟培養(yǎng)后獲得。 c．核移植操作：去核操作的卵母細胞就可作為移植的受體，接受核供體植入。 d．融合：融合有化學(xué)融合、病毒融合及電融合三種。其中電融合具有易控制、重復(fù)性強和無毒性等優(yōu)點，利于融合胚的發(fā)育。 e．胚胎培養(yǎng)：完成核移植及電融合后的胚胎可在體外培養(yǎng)一段時間，從融合胚到囊胚階段都適宜移入雌性受體，也可移入同種或異種的輸卵管進行體內(nèi)培養(yǎng)。 f．胚胎移植：克隆技術(shù)成功與否的重要的衡量標準是重建胚胎能否產(chǎn)出?？寺∨咛サ囊浦卜椒ā⒉襟E跟體外受精技術(shù)產(chǎn)生的胚胎移植完全相同。胚胎移植的部位有輸卵管和子宮角。根據(jù)受體動物的不同可采用手術(shù)移植法和非手術(shù)移植法。無論選擇自然發(fā)情或人工誘導(dǎo)發(fā)情的受體均應(yīng)注意與胚胎的同步化處理。 ②克隆技術(shù)的發(fā)展 從1983年，德國科學(xué)家提出了將胚胎細胞核移植到去核卵母細胞中的構(gòu)想。1952年美國科學(xué)家利用蛙原腸胚以前的細胞核與去核蛙卵構(gòu)建的重構(gòu)胚克隆獲得了成蛙。1962年美國劍橋大學(xué)科學(xué)家用囊胚細胞移植工程去獲得了可繁殖的爪蟾。1981年報道采用核移植技術(shù)得到正常小鼠。1983年美國科學(xué)家利用纖維操作技術(shù)結(jié)合電融合方法得到了克隆小鼠?？梢哉f這一工程真正拉開了哺乳動物克隆的序幕。1986年英國報道用早期胚胎細胞克隆出第一只羊。此后其他科學(xué)家相繼成功克隆出牛（1987年）兔（1988年）豬（1989年）。 1997年2月英國羅斯林研究所利用5歲綿羊的乳腺上皮細胞進行核移植實驗，并成功地獲得了世界上第一只體細胞克隆綿羊——“多利”這是克隆技術(shù)的第一個新的里程碑。xx年5月美國科學(xué)家利用胎兒的成纖維細胞克隆出3頭牛，而且攜帶了轉(zhuǎn)移的基因。xx年7月成功地用克隆小鼠再克隆出小鼠，這是人類第一次用克隆動物再克隆出克隆動物。 xx年10月，意大利克隆出瀕危動物（歐洲盤羊），美國克隆出靈長動物恒河猴胚胎細胞，我國山東萊陽農(nóng)學(xué)院克隆出了我國首例皮膚細胞健康克隆?！翱悼怠薄? 據(jù)xx年8月19日《新民日報》消息，丹麥和澳大利亞科學(xué)家合作研究出一種更簡便的克隆技術(shù)，對實現(xiàn)家畜優(yōu)良品種的大量復(fù)制、拯救瀕危動物具有重要意義。 xx年美國成功克隆出人類早期胚胎，主要利用克隆胚胎中的人類干細胞進行疾病治療研究。 請結(jié)合上述內(nèi)容解決如下問題： （1）常見的生物工程有哪些？舉例說明生物工程中哪些是利用生產(chǎn)出的生物制品？哪些是生產(chǎn)出的生物制品？ （2）根據(jù)生物膜及膜生物工程理論說明研究生物膜系統(tǒng)的意義。 （3）請比較植物細胞工程與動物細胞工程的研究領(lǐng)域，談一談它們各自的發(fā)展方向。可就1～2個方面進行分析、討論。 （4）回顧世界上第一只克隆綿羊“多利”的培養(yǎng)過程，說明克隆動物的現(xiàn)實意義。 2．相關(guān)網(wǎng)（頁）站 （1）生命科學(xué)：細胞工程研究新進展： bjkp.gov.cn/gkjqy/smkx/k10527－03.htm （2）蛋白質(zhì)工程及植物基因工程軍事家重點實驗室 Lsc.pku.edu.cn （3）諾維信中國 novozymes.cn/aomi/tu/dna/9.htm 細胞分裂、DNA復(fù)制、酶等內(nèi)容 （4）酶的發(fā)現(xiàn)： Novozymes.cn/aomi/discover/index.htm 【知識拓展】 1．探索各種生物膜在結(jié)構(gòu)和功能上的聯(lián)系 利用所研究生物體中的放射性物質(zhì)（示蹤物質(zhì)）放出的射線對照相底片或乳膠的作用，從而得知在研究生物體中預(yù)測成分的分布，這種方法稱放射性自顯影法。這種方法的基本過程是，先使細胞吸收含有示蹤原子（如3H、14C、32P等）的化合物，然后把這些組織細胞制成切片，液體乳膠涂于其上，經(jīng)過一段時間的曝光，再進行顯影和定影手續(xù)。根據(jù)乳膠上出現(xiàn)的銀粒在細胞中的位置，便可判斷放射性物質(zhì)在細胞內(nèi)的分布。 課本上“豚鼠胰臟腺泡細胞分泌物形成過程”的研究即采用了此方法。首先給動物注射氚（3H）標記的亮氨酸，進行了3min后的脈沖標記，然后制作電鏡的顯微放射自顯影標本。再脈沖標記17min后和117min后的情況。 請思考下列問題： （1）3min、17min和117min后被標記的氨基酸相繼出現(xiàn)在哪些部位？ （2）與此分泌物的合成和分泌有關(guān)的結(jié)構(gòu)有哪些？如何起作用？ （3）這些分泌物的運輸方向是怎樣的？是通過哪種方式被運輸?shù)郊毎猓? （4）同位素示蹤法技術(shù)還應(yīng)用于哪些方面的研究？請結(jié)合我們學(xué)過的內(nèi)容列舉幾個例子并進行分析。 2．探究單克隆抗體的制備及應(yīng)用前景 20世紀80年代，中科院上海細胞生物學(xué)研究所建立了動物細胞的大量培養(yǎng)技術(shù)，研制成功抗北京鴨紅細胞和淋巴細胞表面抗原的單克隆抗體。同時還與有關(guān)醫(yī)學(xué)部門合作，成功地制備了抗人肝癌和肺癌的單克隆抗體。目前國內(nèi)的一些單位正在探索用“生物導(dǎo)彈”對癌癥進行早期診斷和治療。 請思考下列問題： （1）怎樣才能獲得單克隆抗體？ （2）鼠單克隆抗體能用于人體疾病的治療嗎？ （3）為什么常選用骨髓瘤細胞與淋巴細胞融合？ （4）雜交瘤細胞在體內(nèi)培養(yǎng)與體外培養(yǎng)有何區(qū)別？ （5）整個制備過程中要經(jīng)過兩次篩選，如何操作？ （提示：第一次篩選可用選擇培養(yǎng)基從多種融合細胞中得到雜交瘤細胞；第二次篩選需先在多孔培養(yǎng)板上，在每孔上只有一個雜交瘤細胞的情況下開始培養(yǎng)，然后篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的細胞群。） （6）單克隆抗體在疾病的診斷、治療和預(yù)防方面表現(xiàn)出哪些優(yōu)點？ （7）1975年米爾斯坦和柯勒在這方面取得了成功，并