逍遥学能 2014-04-11 14:32
一、疑难解析
1．植物细胞为什么能表现出全能性？
植物细胞全能性的基本含义是：植物体的每个生活细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。
2．在生物体内为什么细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织或器官呢?
是因为基因在特定空间和时间条件下选择性表达的结果。在个体发育的不同时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是不同的，合成的蛋白质也不一样，从而形成了不同的组织和器官。植物细胞的全能性表达的条件：离体条件、有一定的营养物质、激素和其他外界条件。
3．在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？
排除杂菌污染，避免微生物与外植体竞争，更重要的是微生物会产生毒素，危害培养物的生长甚至导致外植体死亡。
4．植物组培的培养基为什么用蔗糖？
在“植物的克隆”一节中涉及植物组织培养技术，在该技术中所用培养基的需要有适量的营养物质，其中含有蔗糖，而不是葡萄糖，原因为何?
选用蔗糖主要从以下几个方面考虑的：
①提供碳源，高压灭菌的蔗糖优于过滤灭菌的葡萄糖。因为高压灭菌能使蔗糖水解为更能被有效利用的糖份。如果糖等。
②诱导作用，在培养基成分中，增加生长素的浓度，导致木质部形成，增加蔗糖浓度则导致韧皮部形成。当生长素水平恒定时，2％蔗糖使分化出的全部是木质部，4％蔗糖使分化出的几乎全部是韧皮部，3％蔗糖则可以分化出两者。所以，生长素和蔗糖浓度决定愈伤组织中维管束的类型与数量。因此，在植物组培中要选用蔗糖而不选用葡萄糖。
③同样作为碳源物质为植物细胞提供能量来源，蔗糖较葡萄糖能更好地调节培养基内的渗透压。配制相同质量分数的培养基，蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖，因此，若采用葡萄糖作为碳源，易使植物细胞脱水而生长不良。同时，植物细胞吸收蔗糖的速率要明显慢于吸收葡萄糖的速率，所以蔗糖形成的渗透压可相对长期的保持稳定。
④植物组织培养过程中，要时刻注意防止培养基受到微生物的污染。微生物生长所需的碳源最常用的是葡萄糖，一般很少利用蔗糖。因此，采用蔗糖作为培养基的碳源，可一定程度上减少微生物的污染。
5．为什么诱导愈伤组织发生的过程中应避光培养？而在胚状体分化成植株过程中需要光？
对于植物组织培养来说，光照条件非常重要，包括光照强度、时间和波长。但在由高度分化的组织形成愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养，而在分化形成试管苗的再生的过程中一定要有光照。诱导形成愈伤组织阶段的暗培养有利于细胞的脱分化产生愈伤组织，如果在光照条件下容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织。由愈伤组织经细胞有丝分裂和分化形成试管苗的过程中需要光照，原因是叶中叶绿素的合成需要光照条件，实现由异养→自养的转变。
6．为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样 高中化学，地上长番茄、地下结马铃薯？
生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。
7．动物细胞培养的“代”指的是什么？
在“动物的克隆”一节中动物细胞培养时提到“代”。很容易把“代”与“细胞分裂次数”等同。而实际上，培养细胞的“一代”指从把细胞接种到培养瓶至分离再培养的一段期间，与细胞世代或增殖不同。在“一代”中，细胞并不只是分裂一次，一般分裂3—6次。
8．细胞系和细胞株有什么区别？
细胞系指可连续传代的细胞。原代培养物在首次传代时就成为细胞系，能连续培养下去的细胞系称为连续细胞系，不能连续培养下去的细胞系称为有限细胞系。通过一定的选择和纯化方法，从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞称为细胞株。可以连续多次传代的细胞株称为连续细胞株，可传代次数有限的细胞株称为有限细胞株。所以细胞系是泛指可传代的细胞，细胞株是具有特殊性质的细胞系。
9． 为什么细胞融合过程中使用的病毒需要灭活？
不灭活的话会感染细胞，而不能诱导细胞融合。
10． 动物难以克隆的根本原因？
在动物的个体发育过程中，分化的结果使得细胞在形态和功能上高度特化，基因表达的调控使得细胞中合成了专一的蛋白质。特化细胞的细胞核中物种基因组完整，具有全能性，但是基因组中的基因并不同时进行活动，一类基因是维持生存的；另一类基因随着组织器官和发育阶段不同而选择性表达。动物的体细胞的基因组中基因的活动并不完全，不能像受精卵那样发挥细胞的全能性。
二、易错题例析
1.以下不能说明细胞全能性的实验是
A．菊花花瓣细胞培育出菊花新植株 B．紫色糯性玉米种子培育出植株
C．转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株 D．番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株
解析：植物体的每个生活细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。A、C、D都有细胞→个体的植物组织培养过程，B中的紫色玉米种子已经是一个个体，所以不能它不能说明细胞全能性。
答案：B
2.玉米是一种重要的农作物，为了提高玉米的产量，科学家在玉米育种中和栽培中作了大量的研究。如图是关于玉米培养的过程，据图判断下列说法中错误的是（ ）
A．从繁殖原理上分析，A→D属于无性生殖
B．植株D和G中的染色体组数不同
C．E→G不能体现细胞的全能性
D．E→F过程中获得的植株一般没有直接的使用价值即应用于大田生产。
解析：A→D过程为植物组织培养过程，属于无性生殖；植株D为正常玉米植株，而G是为花药离体培养得到的单倍体植株，其染色体组数为正常玉米植株的一半，花药离体培养成单倍体植株也体现了细胞的全能性，由于单倍体植物长的弱小，高度不孕，所以其在大田生产中一般没有直接使用价值。
答案：C
3.在下列各种细胞工程技术培育生物新产品，操作过程中不可能形成愈伤组织的技术是
A．细胞和组织培养 B．植物细胞融合 C．动物克隆 D．细胞核移植
解析：愈伤组织是指植物细胞在组织培养过程中形成的一种排列疏松而无规则的无定形状态、高度液泡化的薄壁细胞，在适宜的条件下，愈伤组织可再分化，形成芽、根，再生成植株。D选项中细胞核移植也可以是植物细胞移植，也可以形成愈伤组织。
答案：C
4.下列关于动物细胞培养的有关叙述中正确的是 （ ）
A．细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中
B．动物细胞培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、生长素和动物血清等
C．动物细胞培养的目的是获得大量的细胞分泌蛋白
D．动物细胞培养前和培养过程中都要用胰蛋白酶处理
解析：细胞的癌变一般是在多次传代培养后才会发生，动物细胞培养液中不需要加入生长素，生长素是植物组织培养中会使用的植物激素，在动物细胞培养中，可以获得细胞或者细胞代谢产物；在动物细胞培养前先要用胰蛋白酶处理使得组织分散成细胞悬浮液进行培养，在传代过程也要用胰蛋白酶处理使细胞从培养瓶上脱离下来进行分装。
答案：D
5.下图所示为农作物新品种的育种方式：
（1）图示育种方式涉及到的生物工程技术有___________、____________。
（2）②③过程分别称为__________、____________。
（3）⑤过程中常用的运载体是_______。⑤过程表示的基因操作步骤是__________、___________。
（4）上述育种与传统杂交育种相比，具有的突出优点是__________。
解析：解答该题需要从图解中分析出包含的育种方式，在该图解中，涉及到转基因技术和植物体细胞杂交，另外还涉及到植物组织培养的过程，植物组织培养包括脱分化和再分化的过程。
答案：（1）基因工程、植物体细胞杂交；（2）脱分化、再分化；（3）质粒 目的基因和运载体结合 将目的基因导入受体细胞；（4）实现遗传物质的定向改变、克服了远源杂交不亲积的障碍（和周期短）
6.叶肉细胞原生质体的分离和培养的主要过程可以用以下图解简单表示。
(1) 图解中“酶解”所用的酶应该包括 和 。
(2) DPD培养基的成分中，除了各种营养成分外，还必须含有 、 才能获得愈伤组织。
(3) 获得原生质体后，需要对其活力进行检查，下列哪些实验最合适
A．观察原生质体的结构是否完整 B．观察细胞质流动 C． 观察细胞有丝分裂
(4) 一般在培养基上培养24～48小时后，大部分原生质体已再生出细胞壁。可以取样，利用25％蔗糖溶液以及其他用具，通过 实验来鉴别细胞壁是否已经再生。
解析：该题图解为植物原生质体培养的过程，在获得植物原生质体时，需要用纤维素酶和果胶酶专一性处理破坏细胞壁；在培养基中需要加入合适的营养物质，另外，还要加入一定比例的生长素和细胞分裂素才能诱导产生愈伤组织；细胞质流动的情况可以反映细胞的活力；只有含有细胞壁的活细胞才会在25%蔗糖溶液中发生质壁分离和复原。
答案：(1)纤维素酶和果胶酶 (2)生长素 细胞分裂素 (3)B (4)植物细胞的质壁分离与复原
7.某研究小组进行药物试验时，以动物肝细胞为材料，测定药物对体外培养细胞的毒性。供培养的细胞有甲、乙两种，甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。
请回答下列有关动物细胞培养的问题：
（1）将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养，培养液及其它培养条件均相同。一段时间后，观察到甲细胞数量比乙细胞数量__________。
（2）在动物细胞培养时，通常在合成培养基中加入适量血清，其原因是___________。细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是____________________________。
（3）在两种细胞生长过程中，当乙细胞铺满瓶壁时，其生长____________。药物试验需要大量细胞，两种细胞频繁传代，甲细胞比乙细胞可以传代的次数更_______。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液，需用___________消化处理。
（4）为了防止细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的_____________。
（5）已知癌细胞X过量表达与肝肿瘤的发生密切相关，要试验一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响，可将甲细胞分为A．B两组，A组细胞培养液中加入___________，B组细胞培养液中加入无菌生理盐水，经培养后，从A．B两组收集等量细胞，通过分别检测X基因在A．B两组细胞中的________或_______合成水平的差异，确定Y的药效。
解析：肝肿瘤细胞壁正常肝细胞的分裂能力强，细胞周期短，在其他条件相同时，相同时间内产生的子代细胞多，在动物细胞培养的过程中，需要加入适宜血清可以补充培养基中缺乏的物质，而5%CO2的作用可以起到缓冲物质作用，维持培养液pH；正常动物细胞在培养瓶中培养是存在接触抑制现象，当铺满瓶壁时就停止生长，肿瘤细胞则没有接触抑制现象，而且可以更多次的进行传代；培养瓶中加入抗生素可以抑制细菌的活动；（5）中要设计的实验是要实验抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响，所以A、B两组肯定是一组加入Y，一组不加；而肿瘤细胞与一般细胞之间的在合成水平上的差异在于肿瘤细胞会合成较多的蛋白质，同时也会形成较多的mRNA。
答案：（1）多（2）血清可以补充合成培养基中缺乏的物质 维持培养液pH（3）停止 多 胰蛋白酶（4）抗生素 （5）Y mRNA 蛋白质