PAGEPAGE1第一節細胞工程概述[隨堂檢測]學問點一細胞工程的發展1．下列技術中，一般不屬于細胞工程的是()A．1907年哈里森進行的蛙胚神經組織培育B．1972年卡爾遜獲得了體細胞雜交植株C．1982年帕米特采納顯微注射技術獲得了巨型小鼠D．1996年韋爾穆特利用核移植技術克隆出綿羊“多莉”解析：選C。帕米特采納顯微注射技術將經過重組的帶有大鼠生長激素基因的質粒轉入小鼠受精卵內，并將早期胚胎植入小鼠體內妊娠，分娩出了帶有大鼠生長激素基因的巨型小鼠，這一試驗被認為是基因工程發展史上的一個里程碑。學問點二細胞工程的基本技術2．胚狀體是在植物組織培育的哪一階段上獲得的()A．愈傷組織 B．再分化C．形成完整植株 D．取離體組織解析：選B。植物體的根、莖、葉細胞一般都具有全能性，在肯定的養分和激素條件下，可以脫分化形成愈傷組織。將愈傷組織轉接到含有不同激素成分的培育基上，就可以誘導其再分化生成胚狀體或根、芽，所以胚狀體是在植物組織培育的再分化階段形成的。3．下列對細胞全能性的表述，正確的是()A．離體的植物細胞均能表現出全能性B．肝臟細胞是高度分化的動物細胞，沒有全能性C．花粉可培育成單倍體植株是細胞全能性的表現D．植物體內細胞由于分化，全能性不能表達解析：選C。離體的植物細胞要表現出全能性還需養分物質、植物激素和其他相宜外界條件。肝臟細胞是高度分化的動物細胞，全能性受到限制，但其細胞核仍具有全能性。分化的植物細胞具有全能性，但細胞要表達全能性必須要在肯定條件下離體培育。4．為了增加菊花花色類型，探討者從其他植物中克隆出花色基因C(圖1)，擬將其與質粒(圖2)重組，再借助農桿菌導入菊花中。下列操作與試驗目的不符的是()A．用限制性核酸內切酶EcoRⅠ和連接酶構建重組質粒B．用含C基因的農桿菌侵染菊花愈傷組織，將C基因導入細胞C．在培育基中添加卡那霉素，篩選被轉化的菊花細胞D．用分子雜交方法檢測C基因是否整合到菊花染色體上解析：選C。目的基因C和質粒都有可被EcoRⅠ切割的酶切位點，另外須要DNA連接酶將切好的目的基因和質粒連接起來，A項正確；愈傷組織全能性較高，是志向的植物受體細胞，將目的基因導入植物受體細胞的方法通常為農桿菌轉化法，B項正確；質粒中含有潮霉素抗性基因，因此選擇培育基中應當加入潮霉素，C項錯誤；運用分子雜交方法可檢測目的基因是否整合到受體染色體上，D項正確。5．如圖表示利用植物體細胞雜交技術獲得雜種植物白菜—甘藍的過程，以下說法錯誤的是()A．①過程表示利用酶解法去除細胞壁獲得原生質體的過程B．②過程常用聚乙二醇誘導原生質體融合C．③過程中高爾基體活動旺盛D．最終獲得的雜種植物體細胞內含19條染色體解析：選D。圖中①是去除細胞壁的過程，常利用酶解法(纖維素酶和果膠酶)去除細胞壁獲得原生質體，故A項正確；②是誘導原生質體融合的過程，常用的誘導方法有物理法(電刺激、離心、振動)和化學法(聚乙二醇)，故B項正確；③是形成新細胞壁的過程，植物細胞中高爾基體與細胞壁的形成有關，因此該過程中高爾基體活動旺盛，故C項正確；最終獲得的雜種植物體細胞內含有兩個親本的全部遺傳物質，即含有20＋18＝38條染色體，故D項錯誤。6．中科院上海生理與生態探討所為“神舟”四號上一批特別“新人”——煙草細胞舉辦了特別的“婚禮”。將兩個“新人”放入融合室中，當充溢液體的融合室中加入直流電場，兩個原本相互游離的細胞一下子就貼到了一起，起先“竊竊私語”。緊接著，在瞬間高壓脈沖的作用下，細胞膜被擊出了小孔，透過這微小的通道，兩股細胞質綻開了“心靈的溝通”。慢慢地，細胞核也扭捏著“親熱”起來，20min后，兩細胞已是你中有我，我中有你，一個新的生命就這樣誕生了。地面試驗結果顯示：用于融合的兩個“新人”，一號開的是粉花，二號開的是黃花。融合后的細胞再生植株開的是黃花，但性狀卻和一號相同(稱一號性狀，另一個稱二號性狀)。請回答相關問題：(1)由于細胞的密度不同，因此在地面上細胞配對融合特別困難。從理論上講，在太空中細胞融合更簡潔，緣由是________________________________________________。(2)在“細胞婚禮”實行前，必需對“新人”進行特別處理，方法是________________。在顯微鏡下視察，“新人”的細胞膜融合在一起，細胞呈圓球狀，這是因為________________________________________________________________________。(3)粉花和黃花、一號性狀和二號性狀屬于________，一號性狀屬于________。(4)從染色體組成看，再生植株屬于________體。解析：(1)植物細胞融合的原理是細胞膜的流淌性，即膜上分子運動，因此，在地面試驗室中融合，因受到重力的影響，分子運動的方向、速度等都受到限制。(2)植物細胞融合的實質是原生質體的融合，而細胞壁阻礙了這一過程，因此試驗中必需利用纖維素酶、果膠酶等處理細胞，以除去細胞壁。(3)同種生物同一性狀的不同表現稱為相對性狀，融合后的雜種植物細胞中具有兩種性狀的相關基因，而表現出來的卻為一號性狀，因此可以推斷限制一號性狀的基因在細胞中為顯性基因。答案：(1)在微重力的條件下，重力的沉降現象消逝了(2)用纖維素酶、果膠酶等除去細胞壁沒有細胞壁，細胞膜具有流淌性(3)相對性狀顯性性狀(4)多倍[課時作業]一、選擇題1．下列關于細胞工程技術的敘述中，錯誤的是()A．以細胞為基本單位進行操作B．植物細胞間融合時須要去除細胞壁C．核移植時主要借助顯微操作儀D．20世紀70～80年頭已經培育出動植物之間雜交的新品種解析：選D。細胞工程發展到現在還沒有培育出動植物之間的雜交新品種，體細胞的雜交還只局限于在植物與植物、動物與動物、微生物與微生物之間進行。2．下列關于運用植物組織培育技術產生新個體的敘述，錯誤的是()A．屬于無性生殖B．主要理論依據是植物細胞具有全能性C．培育過程中由于人工培育基含大量養分，不需光照就能發育成完整植株D．人工培育基中含植物生長發育所需的全部養分物質，包括礦質元素、糖、維生素等解析：選C。植物組織培育是依據植物細胞具有全能性的理論，利用植物離體的器官、組織或細胞，在無菌和相宜的人工培育條件下，誘導出愈傷組織、不定芽、不定根，最終形成完整的植株，屬于無性生殖。人工培育基中雖含有植物生長發育所需的全部養分物質，但仍需光照、溫度等條件。3．當植物細胞脫離了原來所在植物體的器官或組織而處于離體狀態時，下列有可能使其表現出全能性，并發育成完整植株的是()A．細胞分裂素 B．生長素C．肯定的養分物質 D．以上三者均是解析：選D。植物組織培育的培育基的組成有無機成分(水和無機鹽)、有機養分成分、激素(生長素和細胞分裂素)、瓊脂。4．韌皮部細胞是高度分化的植物細胞，用韌皮部細胞進行組織培育可以形成愈傷組織，下列敘述錯誤的是()A．該愈傷組織是細胞經過脫分化和細胞分裂形成的B．該愈傷組織的細胞沒有全能性C．該愈傷組織由排列疏松的薄壁細胞組成D．該愈傷組織可以形成具有生根發芽實力的胚狀結構解析：選B。愈傷組織是由離體的植物器官、組織或細胞通過細胞分裂產生的，此過程稱為植物細胞的脫分化。愈傷組織中的細胞排列疏松而無規則，主要是一種高度液泡化的呈無定形態態的薄壁細胞。愈傷組織具有全能性，在肯定條件下接著培育，細胞會發生再分化，生成芽和根，進而發育成完整植株。愈傷組織的形態發生方式主要有不定芽方式和胚狀體方式兩種。其中，胚狀體方式是指由愈傷組織細胞誘導分化出具有胚芽、胚根和胚軸的胚狀結構，進而長成完整植株。5．植物細胞表現出全能性的必要條件是()A．賜予相宜的養分和外界條件B．導入其他植物細胞的基因C．脫離母體后，賜予相宜的養分和外界條件D．將成熟篩管的細胞核移植到去核的卵母細胞內解析：選C。植物細胞全能性得以表現的必要條件是細胞脫離母體、養分物質和植物激素以及相宜的外界條件。6．植物體細胞雜交育種具有比一般雜交育種更為突出的優點，如用此方法培育一般小麥，會使育種過程簡潔且時間大大縮短。這個優點()A．使雜種細胞的全能性大大提高B．使育種周期明顯縮短，減小了盲目性C．克服了遠緣雜交不親和的障礙D．能保持雜種優勢解析：選C。一般雜交育種一般只能在同種生物的不同基因型個體之間進行，由于不同種生物之間存在生殖隔離，所以通過種間雜交育種很難實現。而植物體細胞雜交育種突破了種間生殖隔離的限制，克服了遠緣雜交不親和的障礙，能產生出自然界中沒有的新品種。7．下列關于細胞融合的敘述，不正確的是()A．采納自發或人工的方法使兩個或多個不同細胞融合為一個細胞B．在促融合因子的作用下，僅僅使細胞核發生融合C．常用的促融合因子有電場、聚乙二醇等D．在植物細胞融合前需用纖維素酶等去除細胞壁解析：選B。在促融合因子的作用下，細胞之間的細胞膜發生粘連、裂開，細胞質發生融合，進而發生核融合，形成雜種細胞。8．我國科學工作者曾勝利地將分別屬于兩個科的植物，煙草和菠菜雜交勝利，從而獲得一種新型的煙草品種。在此過程中，下列不是必需的是()A．雜交前要除去兩種細胞的細胞壁B．原生質體融合后，要選出煙草—菠菜融合細胞加以培育C．要誘導愈傷組織進行再分化D．原生質體融合前要先脫分化解析：選D。脫分化發生在原生質體融合后，當形成新的細胞壁后再進行植物組織培育的過程就發生了脫分化。9．某愛好小組擬用組織培育繁殖一種珍貴花卉，其技術路途為“取材→消毒→愈傷組織培育→出芽→生根→移栽”。下列有關植物組織培育的敘述錯誤的是()A．植物組織培育過程中要留意細胞分裂素和生長素的相宜比例B．用纖維素酶和果膠酶水解法獲得的植物細胞原生質體失去了全能性C．同種植物的不同基因型個體的細胞全能性表達程度會大不相同D．植物愈傷組織經液體懸液培育可以得到具有胚性細胞特征的單細胞解析：選B。用纖維素酶和果膠酶水解法只是破壞了細胞壁，獲得的植物細胞原生質體仍有全能性。10．將甲、乙兩個物種的二倍體植物體細胞融合的雜交細胞，用植物組織培育的方法培育成植株，此植株是()A．二倍體 B．三倍體C．四倍體 D．單倍體解析：選C。因甲、乙兩種植物均是二倍體，故由它們的體細胞融合成的雜交細胞及由該細胞發育成的植株均含有四個染色體組。11．下圖為植物組織培育過程，有關說法正確的是()A．試驗中②試管細胞全能性最高B．④試管中培育出的個體都是純合子C．①→②的過程須要光照D．①→④過程培育基保持不變解析：選A。①試管中的組織塊經脫分化形成②試管中的愈傷組織，愈傷組織是未分化的細胞，全能性最高；植物組織培育屬于無性生殖，不變更基因型，所以產生的個體基因型與母本是相同的，可能是純合子也可能是雜合子；脫分化形成愈傷組織的過程中須要避光培育，不須要光照；在植物組織培育的不同階段須要的條件不同，培育基中所含有的物質比例也不同，如生長素和細胞分裂素比例適中時有利于形成愈傷組織，比例高時，有利于根的分化。12．超氧化物歧化酶(SOD)是一種源于生命體的活性物質。如圖為人工培育含SOD植物新品種的過程，相關敘述正確的是()eq\a\vs4\al(植物細胞,（二倍體）)eq\o(→,\s\up14(SOD基因),\s\do10(①))新細胞eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(②))愈傷組織eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(③))胚狀體→新品種A．①過程只能用農桿菌轉化法導入SOD基因B．②③過程所用的激素種類和比例都相同C．SOD催化反應的機制是為反應供應活化能D．圖示育種過程體現了植物細胞的全能性解析：選D。目的基因導入植物細胞的方法有：農桿菌轉化法、基因槍法、花粉管通道法，A錯誤；②脫分化、③再分化過程所用的激素種類相同是細胞分裂素和生長素，但比例不同，B錯誤；SOD催化反應的機制是為反應降低活化能，C錯誤；植物組織培育的原理是植物細胞的全能性，D正確。二、非選擇題13．葉肉細胞原生質體的分別和培育的主要過程可以用下面的圖解簡潔表示，依據圖解完成問題：eq\a\vs4\al(\x(葉片)\o(→,\s\up7(洗凈、滅菌),\s\do5(切條、酶解))原生質體懸浮液)eq\o(→,\s\up7(過濾),\s\do5(離心))eq\x(純凈的原生質體)eq\o(→,\s\up7(培育))eq\x(愈傷組織)Ｋ(1)圖解中“酶解”所用的酶應當包括________和________。(2)原生質體的結構由__________________________________________三部分組成。(3)在培育基的成分中，除了各種養分成格外，還必需含有________、____________才能誘導獲得愈傷組織。(4)一般在培育基上培育24～48小時后，大部分原生質體已再生出細胞壁。可以通過取樣，利用25%蔗糖溶液以及其他用具，通過________________________試驗來鑒別細胞壁是否已經再生。解析：對植物細胞酶解的目的是除去細胞壁，植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，因此酶解所需的酶是纖維素酶和果膠酶。原生質體包括細胞膜、細胞質和細胞核三部分。在植物組織培育的培育基中必需含有合適比例的生長素和細胞分裂素才能促使原生質體形成愈傷組織。植物細胞有無細胞壁再生，可以通過質壁分別和復原的試驗來驗證。答案：(1)纖維素酶果膠酶(2)細胞膜、細胞質、細胞核(3)生長素細胞分裂素(4)植物細胞的質壁分別和復原14．如圖所示為胡蘿卜的韌皮部細胞通過無菌操作，接入試管后，在肯定條件下，形成試管苗的培育過程。請據圖回答下列問題：(1)要促進細胞分裂生長，培育基中應有養分物質和激素。養分物質包括____________和小分子有機物，激素包括細胞分裂素和______________兩類植物激素。(2)此過程依據的原理是________________。A和B階段主要進行的分裂方式是______________，B階段除了細胞分裂外，還進行細胞____________等。(3)此過程要無菌操作，主要是指對____________進行滅菌消毒。B階段須要光照，緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)試管苗的根細胞沒有葉綠素，而葉的葉肉細胞具有葉綠素，這是____________的結果。(5)A、B兩過程能否在同一培育基上進行？_____________________________。解析：植物組織培育是用離體的植物組織、器官或細胞接種到經消毒滅菌的培育基中，培育基中含有供組織細胞生長發育所須要的無機物和小分子有機物，還有供調整細胞脫分化和再分化的細胞分裂素和生長素。由外植體發育到試管苗，脫分化階段細胞進行有絲分裂；再分化階段愈傷組織經細胞有絲分裂和分化形成試管苗，此階段須要光照，緣由是葉肉細胞中葉綠素的合成須要光照條件。由于細胞分裂素和生長素對脫分化、再分化的作用不同，因此需配制不同濃度比值的生長素、細胞分裂素培育基，通過轉接以便順當完成脫分化和再分化。答案：(1)無機物生長素(2)植物細胞的全能性有絲分裂分化(3)培育基芽發育成葉，葉肉細胞中葉綠素的合成須要光照條件(4)基因選擇性表達(5)不能15．通過細胞工程技術，利用甲、乙兩種植物的各自優勢(甲耐鹽、乙高產)，培育高產耐鹽的雜種植株。請完善下列試驗流程并回答問題：(1)A是________________酶，B是______________，D是具有________優良性狀的幼芽。D長成的幼苗須要選擇的緣由是___________________________________________________________________________________________________________________。(2)由C形成植株的過程利用了_______________________________________技術，形成愈傷組織須要經過________過程，愈傷組織形成D須要經過________過程。整個培育過程要在________的條件下進行。(3)植物體細胞融合勝利的標記是_______________________________________。目前，植物體細胞雜交還存在很多問題沒有解決，如____________________________，盡管如此，這項新技術在_______________________________________________等方面取得的重大突破還是震撼人心的。(4)已知甲、乙植物分別為四倍體、二倍體，則“甲—乙植株”屬于________倍體植株。解析：(1)由植物細胞變成原生質體，須要去掉細胞壁，細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，酶具有專一性，所以應用纖維素酶和果膠酶處理細胞壁。兩個原生質體經PEG誘導后融合，再生出細胞壁后變成雜種細胞，利用植物組織培育技術可得到愈傷組織、叢芽結構和試管苗，并非每個細胞都