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1、第二章细胞工程2.1细胞工程概述教学目标1.了解细胞工程发展历程。2.简述细胞工程基本技术，如植物细胞与组织培养技术、细胞融合技术、细胞核移植技术、染色体工程等。3.了解细胞融合方法。4.举例说出细胞工程在遗传育种、生产药品、食品等方面应用。一、细胞工程发展11907年，哈里森采用_培养蛙胚神经组织细胞，开创了动物_先河。21937年，高特里特等人培养了_，首次成功进行_。31972年，卡尔逊用_作为促融合因子，成功将两个不同种烟草细胞_融合，获得了第一个_。41997年伊恩维尔穆特利用成年芬兰白面母羊_与黑面母羊_首次克隆出绵羊“多利”。二、细胞工程基本技术1细胞工程概念：以_为基本单位，在
2、体外_条件下进行培养、繁殖或利用_、_等技术，使细胞某些_按照人们意愿发生改变，从而改良_、创造新品种和加速繁育生物个体，以及获得某些有用_技术。2分类(1)根据研究对象不同：分为_、_和微生物细胞工程。(2)根据所用技术不同：分为植物_、_、_、_等。3细胞工程基本技术(1)植物细胞与组织培养技术：是在_条件下分离植物_，将其放在适当培养基上，给予必要生长条件，使它们在体外继续_，形成新_技术。(2)细胞融合技术：采用_方法使_不同细胞融合为_技术。融合方法有_、_和_。(3)细胞核移植技术：是将一个细胞_转移到另一个去除细胞核细胞中去，从而使受体细胞获得_，产生新生命现象技术。(4)染色体
3、工程：是人们按照一定设计，有计划地_同种或异种染色体，从而达到_和选育新品种一种技术。三、细胞工程应用及与其他生物工程关系1细胞工程应用：(1)快速培养花卉及_。(2)获得_作物。(3)开发_，减少环境污染。(4)繁殖_及_。2细胞工程与其他生物工程关系(1)细胞工程利用基因工程中_实现转基因植物和动物培养；(2)细胞工程中获得新细胞株可用于_生产_；(3)细胞工程还为_提供了稳定培养对象，以完成生物制品规模化生产。课时训练基础落实1下列技术中，一般来说不属于细胞工程范围是()A染色体工程 B植物组织培养C细胞融合 D基因探针应用2中科院动物研究所成员通过将大熊猫体细胞细胞核移植到去核后兔子卵
4、细胞中，成功地培育出大熊猫早期胚胎。这项研究成果属于()A杂交育种 B细胞工程C基因工程 D染色体工程3下列关于细胞工程技术叙述中，错误是()A20世纪 7080年代已经培育出动植物之间杂交新品种B植物细胞间融合时需去除细胞壁C核移植时主要借助显微操作仪D多倍体育种属于染色体工程重要应用4下列不属于细胞工程应用是()A繁殖优良家畜品种 B生产药物C培育组织器官 D生产转基因产品5植物组织培养理论根据是()A培养基中营养物质全面 B细胞全能性C细胞分裂 D细胞分化6在植物体细胞杂交技术中，常用来去除细胞壁酶是纤维素酶和果胶酶，这是因为()A这些酶容易制取B细胞壁主要成分是纤维素和果胶C纤维素酶、
5、果胶酶价格便宜D用这些酶便于操作7下列不属于细胞工程技术是()A利用植物体细胞杂交技术获得多倍体植物B利用体细胞融合技术生产单克隆抗体C通过大规模细胞培养生产香精、色素和杀虫剂等D利用细菌连续培养技术生产谷氨酸能力提升8下列有关细胞工程说法，错误是()A美国科学家哈里森开创了动物细胞培养先河B根据研究对象不同，细胞工程主要包括植物组织与细胞培养、细胞融合、细胞核移植、染色体工程C细胞工程在农业、林业生产以及在医疗领域都有广泛应用D细胞工程与其他生物工程关系密切，相辅相成9下列关于细胞工程基本技术描述错误是()A细胞工程可分为植物细胞工程、动物细胞工程和微生物细胞工程B植物细胞与组织培养技术要在
6、严格无菌条件下进行C细胞融合需要促融合方法包括物理法、化学法和生物法D染色体工程可以用于染色体转移研究，对基因定位研究没有意义10一只羊卵母细胞核被另一只羊体细胞核置换后，这个卵母细胞经过多次分裂，再植入第三只羊子宫内发育，结果产下了一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能()A有选择地繁殖某一性别家畜B繁殖家畜中优秀个体C用于保存物种D改变动物基因型11甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养方法快速繁殖脱毒种苗，以保证该品种品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗过程不涉及细胞()A有丝分裂 B分化C减数分裂 D全能性12.“白菜甘蓝”是用细胞
7、工程方法培育出来蔬菜新品种，它具有生长周期短、耐热性强和易贮藏等优点。如图是“白菜甘蓝”培育过程示意图。请回答下列问题：(1)过程应使用_酶。(2)过程常用化学试剂是_。(3)过程细胞分裂方式为_。(4)通常情况下，白菜和甘蓝不能杂交成功，原因是_，上述方法克服了该障碍。综合拓展13转基因抗病香蕉培育过程如图所示。质粒上有Pst、Sma、EcoR、Apa等四种限制性核酸内切酶切割位点。请回答： (1)构建含抗病基因重组质粒A时，应选用限制性核酸内切酶_，对_进行切割。(2)培养基中卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因香蕉细胞，应使重组质粒A中含有_，作为标记基因
8、。(3)香蕉组织细胞具有_，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因香蕉组织细胞培育成植株。图中 、依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞_。答案一、1.盖玻片悬滴细胞培养2.胡萝卜组织植物细胞与组织培养3.硝酸钠原生质体体细胞杂交植株4.体细胞细胞核去核卵细胞二、1.细胞无菌细胞融合核移植生物学特性生物品种细胞代谢产物2(1)植物细胞工程动物细胞工程(2)细胞与组织培养细胞融合细胞核移植染色体工程3(1)无菌细胞或组织生长、增殖与分化组织、器官和个体(2)自然或人工2个或多个一个细胞生物法物理法化学法(3)细胞核新遗传信息(4)消减、添加或替换定向改变遗传性状三、1.(1)濒危植物(2)无病毒(
9、3)洁净能源(4)优良家畜品种濒危动物2.(1)转基因技术 (2)蛋白质工程药物或酶制剂(3)发酵工程课时训练1D根据所使用技术不同，细胞工程主要包括植物细胞与组织培养、细胞融合、细胞核移植、染色体工程等内容。2B该项研究成果利用了细胞核移植技术和动物细胞培养技术，都属于细胞工程。3A1972年，卡尔逊用硝酸钠作为促融合因子，成功将两个不同种烟草细胞原生质体融合，获得了第一个体细胞杂交植株。4D5B组织培养利用植物器官或组织都是高度分化了植物细胞。这些细胞只有保持全能性，才能培育出完整植株，即才能进行组织培养。因此，组织培养理论根据是细胞全能性。6B在植物体细胞杂交过程中，细胞壁起着阻碍作用，
10、所以必须要先去除，但又不能伤害细胞内原生质体，故利用酶专一性来选择酶种类。植物细胞壁主要成分是纤维素和果胶，而原生质体表面细胞膜，其主要成分是蛋白质、脂质和少量糖，所以在温和条件下应用纤维素酶和果胶酶分解去除植物细胞细胞壁，从而获得原生质体。7D利用细菌连续培养技术生产谷氨酸属于发酵工程。8B根据研究对象不同，细胞工程领域可分为植物细胞工程、动物细胞工程和微生物细胞工程；根据所使用技术不同，细胞工程主要包括植物细胞与组织培养、细胞融合、细胞核移植、染色体工程等内容。9D染色体工程是人们按照一定设计，有计划地消减、添加或替换同种或异种染色体，从而达到定向改变遗传性状和选育新品种一种技术。染色体工
11、程在培育抗病新品种上有重要意义，而且也是基因定位和染色体转移等基础研究有效手段。10D生物各种性状是由遗传物质DNA控制。由细胞核内DNA控制遗传叫细胞核遗传，由细胞质内DNA(主要存在于线粒体、叶绿体)控制遗传叫细胞质遗传。目前克隆技术是将一个体细胞核移入一个去核卵母细胞，经过试管培养一段时间后，再移入另一个体子宫内发育、分娩技术，通过该技术能够保持亲本优良性状，能够保持性别不变，亦能够用于保存物种，但不能改变动物基因型，这是因为基因型改变是通过动物有性生殖(减数分裂)完成。11C植物组织培养原理是植物细胞全能性。过程是：离体植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体。此过程是一个无性繁殖过程
12、，细胞增殖方式是有丝分裂，并且涉及细胞分化。12(1)纤维素酶和果胶(2)聚乙二醇(3)有丝分裂(4)存在生殖隔离，远缘杂交不亲和解析过程是去除细胞壁过程，常用方法是酶解法；用诱导剂诱导细胞融合，进而用组织培养法可获得杂种植株。由于白菜、甘蓝为不同物种，存在生殖隔离，利用上述方法可克服远缘杂交不亲和难题。13(1)Pst、EcoR含抗病基因DNA、质粒(2)抗卡那霉素基因(3)全能性脱分化、再分化解析(1)从图可看出，只有Pst、EcoR两种酶能保持抗病基因结构完整性，所以构建含抗病基因重组质粒A时，应选用限制性核酸内切酶Pst、EcoR两种酶，对抗病基因DNA和质粒进行切割。(2)卡那霉素能抑制香蕉愈伤组织细胞生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因香蕉细胞，应使重组质粒A中含有抗卡那霉素基因，以此作为标记基因。(3)香蕉组织细胞具有全能性，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因香蕉组织细胞培育成植株。图中、依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞脱分化和再分化。