【內容】
第四章：細胞與細胞工程
【重點與難點】
重點：生物膜在結構和功能上的聯系、生物膜系統(tǒng)的概念；
植物組織培養(yǎng)及體細胞雜交、單克隆抗體。
難點：各種生物膜在功能上的聯系、植物體細胞雜交及單克隆抗體。
【延伸與拓展】
第四章：細胞與細胞工程
第一節(jié)：細胞的生物膜系統(tǒng)
生物膜的概念：細胞膜、核膜以及組成內質網、高爾基體、線粒體等細胞器的膜統(tǒng)稱為生物膜。
細胞中具有雙層膜的細胞器有：線粒體、葉綠體。
細胞中具有單層膜的細胞器有：高爾基體、液泡、內質網。
細胞中具有單層膜的結構有：線粒體、葉綠體、細胞核。
一、各種生物膜在結構上的聯系
1．內質網與核膜的聯系
A．內質網膜與外層核膜相連
B．內質網腔與內、兩層核膜間的空腔相通
意義：使細胞質與核內物質的聯系更加緊密。
2．內質網與線粒體的聯系
有些內質網與線粒體外膜相連
意義：由線粒體供給內質網所需要的能量
3．內質網與高爾基體及細胞膜的聯系
A．內質網膜產生的小泡可以移動到高爾基體成為高爾基體的一部分
B．高爾基體產生的小泡移動到細胞膜成為細胞膜的一部分
C．細胞膜產生的小泡可以回到細胞質中
上述關系圖示如下：
二、生物膜的化學組成
生物膜主要由蛋白質、脂類和少量糖類組成（表現為統(tǒng)一性）；
但在不同的膜中，上述三種物質的含量是有差別的（表現為差異性）。
三、各種生物膜在功能上的聯系
科學家用同位素示蹤的方法研究了豚鼠胰臟腺細胞分泌物的形成過程，研究出分泌蛋白的合成和運輸過程是：
核糖體合成的蛋白質在上述細胞器的運輸過程中，主要發(fā)生了以下變化：
在以上過程中，都需要由線粒體提供能量，因為在線粒體內膜上含有大量的與有氧呼吸有關的酶。
可見，在細胞內生物膜在結構上相互聯系，在功能上既有明確分工，又緊密配合，使細胞能夠順利地完成各項生理功能。
四、生物膜系統(tǒng)
1．概念：
生物膜是指細胞膜、核膜以及內質網、高爾基體、線粒體等由膜構成的細胞器共同構成的結構體系。
2．作用：
（1）使細胞具有一個相對穩(wěn)定的內環(huán)境，并使細胞與周圍環(huán)境進行物質運輸、能量交換、信息傳遞。
（2）為酶提供大量的附著位點，為生化反應有序進行創(chuàng)造條件。
（3）將細胞分成小區(qū)室，使生化反應互不干擾。
五、研究生物膜的意義
1．理論上：闡明細胞生命活動規(guī)律。如：蛋白質、糖類和脂類的人工合成和運輸。
2．工業(yè)上：人工模擬生物膜功能。如：海水淡化、污水處理。
3．農業(yè)上：改善作物品質。如：抗寒、抗旱、耐鹽機理的研究。
4．醫(yī)學上：人工膜代替病變器官。如：人工腎中的“血液透析膜”。
第二節(jié)：細胞工程簡介
概念：細胞工程是指應用細胞生物學和分子生物學的原理和方法，通過某種工程學手段，在細胞整體水平或細胞器水平上，按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合科學技術。
一、植物細胞工程
常用的技術是：植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交。
理論基礎是：植物細胞的全能性。
1．細胞的全能性
概念：細胞的全能性是指生物體的細胞具有使后代細胞形成完整個體的潛能。原因是生物體的每一個細胞都含有該物種所特有的全套遺傳物質及發(fā)育為完整個體所必需的全部基因。
在生物的個體發(fā)育中，由于基因在特定時間和空間下選擇性地表達而形成不同器官，因此，要實現細胞的全能性，首先必須使生物體的細胞處于離體狀態(tài)。
2．植物組織培養(yǎng)
3．植物體細胞雜交
植物體細胞雜交過程示意圖
二、動物細胞工程
常用技術：動物細胞培養(yǎng)、動物細胞融合、單克隆抗體、胚胎移植、核移植。
1．動物細胞培養(yǎng)：
應用：用于生產病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體、細胞移植材料。
2．動物細胞融合
與植物原生質體融合的基本原理相同，誘導融合的方法類似。
常用的融合劑有：聚乙二醇、滅活的病毒等。
應用：制備單克隆抗體。
3．哺乳動物的胚胎移植
可以快速繁殖優(yōu)良動物品種、解決人類不育癥問題。
4．核移植
應用于動物的克隆、人類疾病的治療、保護瀕危動物。
5．單克隆抗體的制備
用途：用于疾病治療
【例題選講】
例一：表現型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛。產生這一結果最可能的原因是（ �。�
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：本題主要考查動物細胞工程的有關知識。
表現型不同的母牛，其基因型一定不同，生育出基因型完全相同的小牛，根據題目給出的選項，很可能是將胚胎分割移植，因為胚胎時期的細胞具有較高的全能性。該技術可使牛快速繁殖。
因此，本題的答案是：C。
【同步練習】
一、選擇題：
1．植物細胞表現出全能性的必要條件是（ �。�
A．給予適宜營養(yǎng)和條件 B．導入其他植物細胞的基因
C．脫離母體后，給予適宜的營養(yǎng) D．將成熟篩管的細胞核移植到去核的卵細胞內
2．生物體內的細胞沒有表現出全能性，原因是（ �。�
A．細胞喪失了全能性 B．基因表達有選擇性
C．基因發(fā)生了變化 D．不同細胞的基因不同
3.下列物質中屬于分泌蛋白的是（ �。�
①腸肽酶 ②抗體 �、圯d體 ④氧化酶 �、菪约に亍 、抟葝u素
A．①②③④ B．②③⑤⑥ C．①②⑥ D．只有①④
4．下列有關生物膜的敘述，不正確的是（ ）
A．各種生物膜的化學組成和結構完全相同
B．不同細胞器或細胞結構的生物膜之間是可以相互轉變的
C．生物膜的研究已經深入到分子水平
D．細胞內的生物膜既各司其職，又相互協作，共同完成細胞的生理功能
5．在不損傷高等植物細胞內部結構的情況下，下列哪種物質適合于除去細胞壁（ �。�
A．蛋白酶 B．鹽酸 C．淀粉酶 D．纖維素酶
6．動物細胞融合和植物原生質體融合決定于（ �。�
A．細胞膜的流動性 B．細胞膜的選擇透過性
C．細胞質的流動性 D．細胞質中酶的活性
7．植物細胞工程通常采用的技術手段有植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交等，這項技術的理論基礎是（ ）
A．植物細胞能進行有絲分裂 B．植物細胞的結構是完整的
C．植物體的生命活動受激素調節(jié) D．植物細胞具有全能性
8．在離體的植物器官、組織或細胞脫分化形成愈傷組織過程中，下列哪一項是不需要的（ �。�
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
9．為了使培養(yǎng)的動物組織細胞分散開，以便制成一定濃度的細胞懸浮液，選來的動物組織應先用下列哪種物質處理（ �。�
A．胃蛋白酶 B．胰蛋白酶 C．鹽酸 D．胰脂肪酶
10．哺乳動物如牛是人類生活中的一種重要的肉制品、皮毛制品的原料來源，但哺乳動物妊娠時間長，每胎產仔少，繁殖速度比較慢。要加快優(yōu)良種畜的繁殖速度，目前最好采用的方法是（ �。�
A．動物細胞培養(yǎng) B．胚胎移植 C．動物細胞融合 D．核移植
二、分析說明題
下圖是植物體細胞雜交過程示意圖，據圖分析回答：
1．圖中①過程是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，目前最常用的方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
2．②過程的發(fā)生，必須進行＿＿＿＿＿＿＿，其方法有＿＿＿＿＿法和＿＿＿＿＿＿法。
3．融合后的原生質體會再生出細胞壁，新的細胞壁的產生與細胞內的＿＿＿＿＿＿（細胞器）有關。
4．③和④過程是一個＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿的過程，在該過程中，細胞分裂主要方式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
【練習答案】
一、1.C 2.B 3.C 4.A 5.D 6.A 7.D 8.C 9.D 10.B
二、1．去掉細胞壁；酶解法
2.人工誘導；物理；化學
3.高爾基體
4.脫分化；再分化；有絲分裂
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