【内容】
第四章：细胞与细胞工程
【重点与难点】
重点：生物膜在结构和功能上的联系、生物膜系统的概念；
植物组织培养及体细胞杂交、单克隆抗体。
难点：各种生物膜在功能上的联系、植物体细胞杂交及单克隆抗体。
【延伸与拓展】
第四章：细胞与细胞工程
第一节：细胞的生物膜系统
生物膜的概念：细胞膜、核膜以及组成内质网、高尔基体、线粒体等细胞器的膜统称为生物膜。
细胞中具有双层膜的细胞器有：线粒体、叶绿体。
细胞中具有单层膜的细胞器有：高尔基体、液泡、内质网。
细胞中具有单层膜的结构有：线粒体、叶绿体、细胞核。
一、各种生物膜在结构上的联系
1．内质网与核膜的联系
A．内质网膜与外层核膜相连
B．内质网腔与内、两层核膜间的空腔相通
意义：使细胞质与核内物质的联系更加紧密。
2．内质网与线粒体的联系
有些内质网与线粒体外膜相连
意义：由线粒体供给内质网所需要的能量
3．内质网与高尔基体及细胞膜的联系
A．内质网膜产生的小泡可以移动到高尔基体成为高尔基体的一部分
B．高尔基体产生的小泡移动到细胞膜成为细胞膜的一部分
C．细胞膜产生的小泡可以回到细胞质中
上述关系图示如下：
二、生物膜的化学组成
生物膜主要由蛋白质、脂类和少量糖类组成（表现为统一性）；
但在不同的膜中，上述三种物质的含量是有差别的（表现为差异性）。
三、各种生物膜在功能上的联系
科学家用同位素示踪的方法研究了豚鼠胰脏腺细胞分泌物的形成过程，研究出分泌蛋白的合成和运输过程是：
核糖体合成的蛋白质在上述细胞器的运输过程中，主要发生了以下变化：
在以上过程中，都需要由线粒体提供能量，因为在线粒体内膜上含有大量的与有氧呼吸有关的酶。
可见，在细胞内生物膜在结构上相互联系，在功能上既有明确分工，又紧密配合，使细胞能够顺利地完成各项生理功能。
四、生物膜系统
1．概念：
生物膜是指细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜构成的细胞器共同构成的结构体系。
2．作用：
（1）使细胞具有一个相对稳定的内环境，并使细胞与周围环境进行物质运输、能量交换、信息传递。
（2）为酶提供大量的附着位点，为生化反应有序进行创造条件。
（3）将细胞分成小区室，使生化反应互不干扰。
五、研究生物膜的意义
1．理论上：阐明细胞生命活动规律。如：蛋白质、糖类和脂类的人工合成和运输。
2．工业上：人工模拟生物膜功能。如：海水淡化、污水处理。
3．农业上：改善作物品质。如：抗寒、抗旱、耐盐机理的研究。
4．医学上：人工膜代替病变器官。如：人工肾中的“血液透析膜”。
第二节：细胞工程简介
概念：细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
一、植物细胞工程
常用的技术是：植物组织培养和植物体细胞杂交。
理论基础是：植物细胞的全能性。
1．细胞的全能性
概念：细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。原因是生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质及发育为完整个体所必需的全部基因。
在生物的个体发育中，由于基因在特定时间和空间下选择性地表达而形成不同器官，因此，要实现细胞的全能性，首先必须使生物体的细胞处于离体状态。
2．植物组织培养
3．植物体细胞杂交
植物体细胞杂交过程示意图
二、动物细胞工程
常用技术：动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、胚胎移植、核移植。
1．动物细胞培养：
应用：用于生产病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体、细胞移植材料。
2．动物细胞融合
与植物原生质体融合的基本原理相同，诱导融合的方法类似。
常用的融合剂有：聚乙二醇、灭活的病毒等。
应用：制备单克隆抗体。
3．哺乳动物的胚胎移植
可以快速繁殖优良动物品种、解决人类不育症问题。
4．核移植
应用于动物的克隆、人类疾病的治疗、保护濒危动物。
5．单克隆抗体的制备
用途：用于疾病治疗
【例题选讲】
例一：表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛。产生这一结果最可能的原因是（ ）
A．试管动物培养 B．胚胎移植
C．胚胎分割移植 D．受精卵移植
解析：本题主要考查动物细胞工程的有关知识。
表现型不同的母牛，其基因型一定不同，生育出基因型完全相同的小牛，根据题目给出的选项，很可能是将胚胎分割移植，因为胚胎时期的细胞具有较高的全能性。该技术可使牛快速繁殖。
因此，本题的答案是：C。
【同步练习】
一、选择题：
1．植物细胞表现出全能性的必要条件是（ ）
A．给予适宜营养和条件 B．导入其他植物细胞的基因
C．脱离母体后，给予适宜的营养 D．将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内
2．生物体内的细胞没有表现出全能性，原因是（ ）
A．细胞丧失了全能性 B．基因表达有选择性
C．基因发生了变化 D．不同细胞的基因不同
3.下列物质中属于分泌蛋白的是（ ）
①肠肽酶 ②抗体 ③载体 ④氧化酶 ⑤性激素 ⑥胰岛素
A．①②③④ B．②③⑤⑥ C．①②⑥ D．只有①④
4．下列有关生物膜的叙述，不正确的是（ ）
A．各种生物膜的化学组成和结构完全相同
B．不同细胞器或细胞结构的生物膜之间是可以相互转变的
C．生物膜的研究已经深入到分子水平
D．细胞内的生物膜既各司其职，又相互协作，共同完成细胞的生理功能
5．在不损伤高等植物细胞内部结构的情况下，下列哪种物质适合于除去细胞壁（ ）
A．蛋白酶 B．盐酸 C．淀粉酶 D．纤维素酶
6．动物细胞融合和植物原生质体融合决定于（ ）
A．细胞膜的流动性 B．细胞膜的选择透过性
C．细胞质的流动性 D．细胞质中酶的活性
7．植物细胞工程通常采用的技术手段有植物组织培养和植物体细胞杂交等，这项技术的理论基础是（ ）
A．植物细胞能进行有丝分裂 B．植物细胞的结构是完整的
C．植物体的生命活动受激素调节 D．植物细胞具有全能性
8．在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织过程中，下列哪一项是不需要的（ ）
A．消毒灭菌 B．适宜的温度 C．充足的光照 D．适宜的养料和激素
9．为了使培养的动物组织细胞分散开，以便制成一定浓度的细胞悬浮液，选来的动物组织应先用下列哪种物质处理（ ）
A．胃蛋白酶 B．胰蛋白酶 C．盐酸 D．胰脂肪酶
10．哺乳动物如牛是人类生活中的一种重要的肉制品、皮毛制品的原料来源，但哺乳动物妊娠时间长，每胎产仔少，繁殖速度比较慢。要加快优良种畜的繁殖速度，目前最好采用的方法是（ ）
A．动物细胞培养 B．胚胎移植 C．动物细胞融合 D．核移植
二、分析说明题
下图是植物体细胞杂交过程示意图，据图分析回答：
1．图中①过程是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，目前最常用的方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
2．②过程的发生，必须进行＿＿＿＿＿＿＿，其方法有＿＿＿＿＿法和＿＿＿＿＿＿法。
3．融合后的原生质体会再生出细胞壁，新的细胞壁的产生与细胞内的＿＿＿＿＿＿（细胞器）有关。
4．③和④过程是一个＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿的过程，在该过程中，细胞分裂主要方式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
【练习答案】
一、1.C 2.B 3.C 4.A 5.D 6.A 7.D 8.C 9.D 10.B
二、1．去掉细胞壁；酶解法
2.人工诱导；物理；化学
3.高尔基体
4.脱分化；再分化；有丝分裂
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