資源簡介

第33講　細胞工程
課程內容 核心素養(yǎng)——提考能
1.簡述植物的組織培養(yǎng)2.利用植物組織培養(yǎng)技術培育菊花或其他植物幼苗，并進行栽培3.簡述動物的細胞培養(yǎng)與體細胞克隆4.收集單克隆抗體在臨床上實際應用的資料，并進行交流分享5.舉例說出細胞融合與單克隆抗體制備 科學思維 建立植物細胞工程和單克隆抗體制備基本流程模型
科學探究 細胞工程的應用
社會責任 植物組織培養(yǎng)在生產(chǎn)生活中的應用，克隆動物及對人類社會可能的影響
考點一　植物細胞工程
1.細胞工程
(1)原理：細胞生物學和分子生物學。
(2)操作水平：細胞水平或細胞器水平。
(3)目的：按照人的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產(chǎn)品。
2.植物細胞的全能性
3.植物組織培養(yǎng)技術
(1)原理：植物細胞具有全能性。
(2)過程：
(3)培養(yǎng)條件：
①無菌：培養(yǎng)基滅菌、培養(yǎng)材料和培養(yǎng)器械消毒。
②固體培養(yǎng)基：大多由無機營養(yǎng)成分、有機營養(yǎng)成分、激素、瓊脂四部分組成。
③光照：脫分化階段不需要光照。
④激素調控：培養(yǎng)基中生長素和細胞分裂素的比例調控組織培養(yǎng)進程。
(4)實例：菊花的組織培養(yǎng)過程
①選材：一般選擇未開花植株的莖上部新生的側枝。
②培養(yǎng)基：常用MS培養(yǎng)基，其主要成分有大量元素、微量元素、有機物，常需要添加植物激素。
③實驗操作過程
　↓
接種：始終在酒精燈火焰旁進行，對接種工具要用火焰灼燒滅菌，將菊花莖段插入培養(yǎng)基中時注意不要倒插
　↓
培養(yǎng)與移栽：在18～22 ℃的無菌箱中培養(yǎng)，得到試管苗后進行移栽
4.植物體細胞雜交技術
(1)概念：將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術。
(2)原理：體細胞雜交利用了細胞膜的流動性，雜種細胞培育成雜種植株利用了植物細胞的全能性。
(3)過程
(4)意義：克服不同種生物遠緣雜交的不親和性。
5.植物細胞工程的實際應用
(1)植物繁殖的新途徑
①微型繁殖：用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術。
特點
②作物脫毒技術：選取作物無毒組織(如莖尖)進行組織培養(yǎng)，獲得脫毒苗的技術。
③人工種子：以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子。
(2)作物新品種的培育
①單倍體育種
a.實質：花藥離體培養(yǎng)過程就是植物組織培養(yǎng)過程。
b.流程：花藥單倍體幼苗純合子。
c.優(yōu)點：后代不發(fā)生性狀分離，都是純合子，能夠穩(wěn)定遺傳，明顯縮短了育種年限。
②突變體的利用：在植物組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷的分生狀態(tài)，因此容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力(如射線、化學物質等)的影響而發(fā)生突變。從這些產(chǎn)生突變的個體中可以篩選出對人們有用的突變體，進而培育成新品種。
(3)細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)
①細胞產(chǎn)物：蛋白質、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等
②培養(yǎng)階段：愈傷組織階段
③技術基礎：植物組織培養(yǎng)技術
1.植物組織培養(yǎng)的關鍵
(1)條件：離體，一定營養(yǎng)物質，激素(生長素、細胞分裂素)等。
(2)培養(yǎng)基狀態(tài)：固體培養(yǎng)基(需再分化生根培養(yǎng)基及生芽培養(yǎng)基)
(3)體內細胞未表現(xiàn)全能性的原因：基因的表達具有選擇性。
(4)光照的應用
脫分化階段不需要給予光照，再分化階段需要給予光照，以利于葉綠素的形成。
2.植物激素在植物組織培養(yǎng)中的作用
生長素/細胞分裂素的比值 作用效果
比值高時 促進根分化、抑制芽形成
比值低時 促進芽分化、抑制根形成
比值適中 促進愈傷組織形成
3.雜種植物遺傳物質的變化
(1)遺傳特性：雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質，故雜種植株具備兩種植物的遺傳特性。
(2)染色體組數(shù)
①染色體組數(shù)＝兩種植物體細胞內染色體組數(shù)之和。
②植物體細胞雜交形成的雜種植株，有幾個染色體組就稱為幾倍體，屬于異源多倍體，變異類型屬于染色體變異。
③若一植物細胞含有2x條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb，另一植物細胞含有2y條染色體，2個染色體組，基因型為ccDd，則新植株應為異源四倍體，其體細胞中染色體為(2x＋2y)條，4個染色體組，基因型為AabbccDd。
(1)(人教版選修三P36“小知識”)固體培養(yǎng)基大多數(shù)都是由無機營養(yǎng)成分、有機營養(yǎng)成分、激素、瓊脂四部分組成。
(2)(人教版選修三P40“小知識”)化學誘變一般是利用一些化學誘變劑進行處理。常見的有甲基磺酸乙酯(EMS)和疊氮化鈉(SA)等。物理誘變一般采用電離輻射處理。電離輻射主要包括γ射線、β射線、中子等。
1.(2018·4月浙江選考節(jié)選)取田間不同品種水稻的幼胚，先進行　　　　，然后接種到培養(yǎng)基中培養(yǎng)，幼胚發(fā)生　　　　形成愈傷組織，并進行繼代培養(yǎng)。用含重組質粒的農桿菌侵染愈傷組織，再培養(yǎng)愈傷組織，以便獲得抗蟲的轉基因水稻。影響愈傷組織能否成功再生出植株的因素有：培養(yǎng)條件如光、溫度、培養(yǎng)基配方如植物激素配比、以及_________________________________________________
_____________________________________________________________________
(答出2點即可)。
解析　不同種類植物或同種植物的不同基因型個體之間存在遺傳的差異，細胞全能性的表達程度大小不同，小麥水稻等作物在多次繼代培養(yǎng)后，會喪失細胞全能性的表達能力。
答案　消毒　脫分化　水稻的基因型、愈傷組織繼代的次數(shù)
2.(2017·海南卷，31)甲、乙兩名同學分別以某種植物的綠色葉片和白色花瓣為材料，利用植物組織培養(yǎng)技術繁殖該植物。回答下列問題：
(1)以該植物的綠色葉片和白色花瓣作為外植體，在一定條件下進行組織培養(yǎng)，均能獲得試管苗，其原理是________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)甲、乙同學在誘導愈傷組織所用的培養(yǎng)基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到　　　　。若要用細胞作為材料進行培養(yǎng)獲得幼苗，該細胞應具備的條件是　　　　　　　　(填“具有完整的細胞核”“具有葉綠體”或“已轉入抗性基因”)。
(3)圖中A、B、C所示的是不同的培養(yǎng)結果，該不同結果的出現(xiàn)主要是由于培養(yǎng)基中兩種激素用量的不同造成的，這兩種激素是　　　　　　　　　　　　　　。A中的愈傷組織是葉肉細胞經(jīng)　　　　形成的。
(4)若該種植物是一種雜合子的名貴花卉，要快速獲得與原植株基因型和表現(xiàn)型都相同的該種花卉，可用組織培養(yǎng)方法繁殖，在培養(yǎng)時，　　　　(填“能”或“不能”)采用經(jīng)減數(shù)分裂得到的花粉粒作為外植體，原因是______________________
____________________________________________________________________。
解析　(1)利用綠色葉片和白色花瓣作為外植體，進行組織培養(yǎng)的原理是高度分化了的植物細胞仍具有全能性。
(2)蔗糖屬于二糖，其單位是一分子果糖和一分子葡萄糖，具有完整細胞核的植物細胞才具有全能性。
(3)在組織培養(yǎng)過程中，常需要添加的兩種植物激素為細胞分裂素和生長素，由葉肉細胞形成愈傷組織的過程為脫分化。
(4)雜合子經(jīng)減數(shù)分裂形成不同基因型的花粉，若用花粉離體培養(yǎng)，所得到的個體基因型與原植株不同。
答案　(1)綠色葉片和白色花瓣的細胞具有全能性，在一定條件下能發(fā)育成完整的植株
(2)葡萄糖、果糖　具有完整的細胞核
(3)細胞分裂素、生長素　脫分化
(4)不能　對雜合子的植株來說，其體細胞的基因型相同，而花粉粒的基因型與體細胞的基因型不同。用花粉粒進行組織培養(yǎng)得到的花卉基因型不同于原植株
考點二　動物細胞工程
1.動物細胞培養(yǎng)
(1)地位：動物細胞工程常用的技術手段有動物細胞培養(yǎng)、動物細胞核移植、動物細胞融合等。其中動物細胞培養(yǎng)是其他動物細胞工程技術的基礎。
(2)培養(yǎng)過程
(3)培養(yǎng)條件
①無菌、無毒環(huán)境
②營養(yǎng)：除糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素之外通常還需加入血清、血漿等一些天然成分。
③適宜的溫度：36.5 ℃±0.5 ℃；適宜的pH：7.2～7.4。
④氣體環(huán)境
2.動物體細胞克隆技術(核移植技術)
(1)原理：動物細胞核具有全能性。
(2)核移植分類：胚胎細胞核移植和體細胞核移植。
(3)核移植過程(以克隆高產(chǎn)奶牛為例)
(4)應用：①加速家畜遺傳改良進程，促進優(yōu)良畜群繁育。②保護瀕危物種。③生產(chǎn)醫(yī)用蛋白。④作為異種移植的供體。⑤用于組織器官的移植。
3.動物細胞融合和單克隆抗體的制備
(1)動物細胞融合
①原理：細胞膜的流動性。
②融合方法：聚乙二醇(PEG)、滅活的病毒、電激等。
③意義：突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能，也為制造單克隆抗體開辟了新途徑。
(2)單克隆抗體
①制備過程
②優(yōu)點：特異性強、靈敏度高，并可大量制備。
③用途：作為診斷試劑；用于治療疾病和運載藥物。
4.胚胎干細胞(ES或EK細胞)
(1)來源：早期胚胎或原始性腺。
(2)特點：形態(tài)上，體積小、細胞核大、核仁明顯；功能上，具有發(fā)育的全能性；體外培養(yǎng)條件下可以增殖而不分化。
(3)培養(yǎng)過程
(4)應用
①治療人類的某些頑癥
②培育人造組織器官
③研究體外細胞分化的理想材料
1.動物細胞培養(yǎng)與動物體細胞核移植的比較
項目 動物細胞培養(yǎng) 動物體細胞核移植
原理 細胞增殖 動物細胞核的全能性
過程
結果 獲得細胞群 獲得與供體遺傳物質基本相同的個體
2.核移植產(chǎn)生的克隆動物與提供細胞核的親本可能不同的3個原因
①克隆動物細胞質基因來源于另一個親本，與植物組織培養(yǎng)不同(來自一個親本)，即克隆動物遺傳物質來自兩個親本。②在發(fā)育過程中可能發(fā)生基因突變、染色體變異導致性狀改變。③外界環(huán)境條件的影響引起不可遺傳的變異。
1.(人教版選修三P37、P52拓展)動物細胞融合和植物體細胞雜交有何不同？
提示　主要有三點不同：①融合前的處理不同：植物體細胞雜交用纖維素酶和果膠酶去掉細胞壁，制備原生質體才能融合，而動物細胞可以直接融合。
②誘導方式不同：動物細胞融合特有的誘導方式是用滅活的病毒處理。
③目的不同：植物體細胞雜交的目的是為了培育雜種植株，動物細胞融合只是為了獲得雜種細胞。
2.(人教版選修三P48圖2－21)動物體細胞核移植技術為何選用去核卵(母)細胞？
提示　①此類細胞體積大，易于操作；②卵黃多，可為發(fā)育提供充足的營養(yǎng)；
③卵母細胞的細胞質中存在激發(fā)細胞核全能性表達的物質。
1.(2018·全國卷Ⅲ，38)[生物——選修3：現(xiàn)代生物科技專題]
2018年《細胞》期刊報道，中國科學家率先成功地應用體細胞對非人靈長類動物進行克隆，獲得兩只克隆猴——“中中”和“華華”。回答下列問題：
(1)“中中”和“華華”的獲得涉及核移植過程，核移植是指　　　　　　　　。通過核移植方法獲得的克隆猴，與核供體相比，克隆猴體細胞的染色體數(shù)目
　　　　(填“減半”“加倍”或“不變”)。
(2)哺乳動物的核移植可以分為胚胎細胞核移植和體細胞核移植，胚胎細胞核移植獲得克隆動物的難度　　　　(填“大于”或“小于”)體細胞核移植，其原因是　　　　　　　　。
(3)在哺乳動物核移植的過程中，若分別以雌性個體和雄性個體的體細胞作為核供體，通常，所得到的兩個克隆動物體細胞的常染色體數(shù)目　　　　(填“相同”或“不同”)，性染色體組合　　　　(填“相同”或“不同”)。
解析　(1)動物核移植是將動物的一個細胞的細胞核，移入一個已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體。用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物，與核供體相比，其細胞的染色體數(shù)目不變。(2)由于動物胚胎細胞分化程度低，恢復其全能性相對容易，而動物體細胞分化程度高，恢復其全能性十分困難，所以，胚胎細胞核移植獲得克隆動物的難度明顯低于體細胞核移植。(3)哺乳動物雌性和雄性個體的體細胞中常染色體數(shù)目相同，所以分別以雌性和雄性個體的體細胞為供體，克隆動物體細胞的常染色體數(shù)目相同，但其性染色體組合不同。
答案　(1)將動物的一個細胞核，移入一個已去掉細胞核的卵母細胞中　不變
(2)小于　胚胎細胞分化程度低，恢復全能性相對容易
(3)相同　不同
2.(2018·山東重點高中模擬)抗人T淋巴細胞CD3抗原單克隆抗體主要用于治療和預防腎臟等器官移植病人的急性排斥反應。如圖是該抗體的研發(fā)和生產(chǎn)流程。請回答：
(1)圖中甲是　　　　細胞，乙是　　　　細胞。
(2)①過程需要加入　　　　誘導細胞融合，之后需用特定的選擇性培養(yǎng)基進行第一次篩選，目的是除去其他細胞，保留　　　　細胞。經(jīng)上述篩選獲得的細胞產(chǎn)生的抗體還不是單克隆抗體，這是因為　　　　　　　　　　　　　　　　。經(jīng)克隆化培養(yǎng)后，利用抗體能與　　　　分子特異性結合的原理，再次篩選得到能分泌所需抗體的細胞。
(3)②表示將丁細胞注射到小鼠　　　　內，之后從相應液體中提取該單克隆抗體。該單克隆抗體能夠治療和預防器官移植時的排斥反應，這　　　　(填“能”或“不能”)證明免疫排斥主要是細胞免疫引起的。
解析　(1)要獲得抗人T淋巴細胞CD3抗原單克隆抗體，需要向小鼠體內注射的抗原是人T淋巴細胞；從小鼠體內提取的是在接受特定抗原(人T淋巴細胞)刺激后形成的B淋巴細胞。(2)動物細胞融合的誘導物是聚乙二醇(PEG)或滅活的病毒，誘導細胞融合之后需用特定的選擇性培養(yǎng)基進行第一次篩選，目的是在除去其他細胞的同時保留雜交瘤細胞。經(jīng)第一次篩選獲得的細胞產(chǎn)生的抗體還不是單克隆抗體，這是因為從小鼠脾臟內提取的B淋巴細胞不止一種。經(jīng)克隆化培養(yǎng)后，利用該抗體能與CD3分子特異性結合的原理，再次篩選得到能分泌所需抗體的細胞。(3)②表示將丁細胞注射到小鼠腹腔內。該單克隆抗體能夠治療和預防器官移植時的排斥反應，這不能證明免疫排斥主要是細胞免疫引起的，因為體液免疫和細胞免疫過程中都有T淋巴細胞的參與。
答案　人T淋巴(必須答出“人”和“T淋巴”)　B淋巴　(2)聚乙二醇(PEG或滅活的病毒)　雜交瘤　從小鼠脾臟內提取的B淋巴細胞不止一種(雜交瘤細胞不止一種)　CD3　(3)腹腔　不能
澄清易錯易混·強化科學思維
[易錯易混]
易錯點1　不清楚植物脫毒苗培養(yǎng)時選材要求及原理
點撥　由于植物分生區(qū)附近(如莖尖)的病毒極少，所以常采用莖尖利用組織培養(yǎng)技術獲得脫毒苗。
易錯點2　對植物組織培養(yǎng)的目的和人工種子的實質理解不透
點撥　(1)組織培養(yǎng)的目的不同，培養(yǎng)的階段不同。如：生產(chǎn)細胞代謝產(chǎn)物，只需培養(yǎng)至愈傷組織時期；生產(chǎn)人工種子，則需要培養(yǎng)至胚狀體時期；獲得植株就需培養(yǎng)至幼苗時期。(2)人工種子是通過無性生殖(植物體細胞的組織培養(yǎng)技術)形成的，只有一個親本的性狀；自然種子是有性生殖的產(chǎn)物，具有兩個親本的性狀。
易錯點3　不清楚動物細胞培養(yǎng)時，為何使用胰蛋白酶而不使用胃蛋白酶
點撥　進行動物細胞傳代培養(yǎng)時用胰蛋白酶分散細胞，說明細胞間的物質主要是蛋白質。分散細胞時不能用胃蛋白酶，因為胃蛋白酶作用的適宜pH約為1.8。胰蛋白酶作用的適宜pH為7.2～7.8，而多數(shù)動物細胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4。
易錯點4　混淆原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)
點撥　(1)原代培養(yǎng)：細胞懸液第一次在瓶中培養(yǎng)，沒有分瓶培養(yǎng)之前的細胞培養(yǎng)。
(2)傳代培養(yǎng)：原代培養(yǎng)的細胞生長、繁殖一定時間后，由于空間不足或細胞密度過大導致接觸抑制影響細胞的生長，因此需要重新用胰蛋白酶等處理，進行分瓶擴大培養(yǎng)，即傳代培養(yǎng)。
易錯點5　不清楚動物細胞克隆化培養(yǎng)時為何常選10代以內的細胞，而“瘤細胞”卻為“50代以后”
點撥　取供體動物的體細胞培養(yǎng)，一般選用傳至10代以內的細胞，因為10代以內的細胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細胞正常的遺傳基礎。然而欲獲得“無限增殖”的“瘤細胞”則往往在“50代以后”，其遺傳物質已發(fā)生變化，具“癌變”特性。
[規(guī)范答題]
如圖1是利用植物組織培養(yǎng)技術培育脫毒草莓苗的過程，如圖2是動物細胞培養(yǎng)的基本過程示意圖。請據(jù)圖回答：
―→―→
圖1
圖2
(1)外植體能夠形成幼苗所依據(jù)的原理是__________________________________。
培育脫毒苗時，一般選取　　　　作為外植體，其依據(jù)是_____________________。
(2)①是脫分化過程，細胞脫分化是指已經(jīng)分化的細胞，經(jīng)過誘導后，失去其　　　　　　　　而轉變?yōu)槲捶只毎倪^程。②是　　　　　　　　過程。
(3)容器A中的動物器官或組織首先要進行的處理是剪碎，然后用　　　　酶處理，這是為了使細胞分散開來，這樣做的目的是_____________________________
_____________________________________________________________________。
(4)培養(yǎng)首先在B瓶中進行，瓶中的培養(yǎng)液成分有　　　　　　　　　　　　等。在此瓶中培養(yǎng)一段時間后，有許多細胞衰老死亡，這是培養(yǎng)到第　　　　代了，到這時的培養(yǎng)稱為　　　　。
(5)在C瓶中正常培養(yǎng)了一段時間后，發(fā)現(xiàn)細胞全部死亡。原因是_______________
_____________________________________________________________________。
答卷采樣 錯因分析
對脫毒菌的原理不清楚正確答案：該部位病毒極少，甚至無病毒
對胃蛋白酶和胰蛋白酶的適宜pH不清楚正確答案：胰蛋白
對傳代培養(yǎng)與原代培養(yǎng)分辨不清正確答案：原代培養(yǎng)
隨堂·真題&預測
1.(2018·高考江蘇卷，8)花藥離體培養(yǎng)是重要的育種手段。如圖是某二倍體植物花藥育種過程的示意圖，下列敘述正確的是(　　)
A.為了防止微生物污染，過程①所用的花藥需在70%乙醇中浸泡30 min
B.過程②的培養(yǎng)基中需添加較高濃度的細胞分裂素以利于根的分化
C.過程③逐步分化的植株中可篩選獲得純合的二倍體
D.過程④應將煉苗后的植株移栽到含有蔗糖和多種植物激素的基質上
解析　通常將花藥用體積分數(shù)為70%的酒精浸泡30 s，立即取出，在無菌水中清洗，A錯誤；過程②為脫分化形成愈傷組織的過程，所用培養(yǎng)基中細胞分裂素和生長素的比例應適中，B錯誤；過程③為再分化，因用秋水仙素處理了由花藥形成的愈傷組織細胞，故能篩選獲得純合的二倍體，C正確；過程④應將煉苗后的植株移栽到土壤中，D錯誤。
答案　C
2.(2018·高考江蘇卷，22)如圖為細胞融合的示意圖，下列敘述錯誤的是(　　)
INCLUDEPICTURE "F:\\課件 勿動\\2020版 選考總復習 學生用書 生物（四省市）（魯津京瓊）\\18GS22.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "F:\\課件 勿動\\2020版 選考總復習 學生用書 生物（四省市）（魯津京瓊）\\18GS22.TIF" \* MERGEFORMATINET
A.若a細胞和b細胞是植物細胞，需先去分化再誘導融合
B.a細胞和b細胞之間的融合需要促融處理后才能實現(xiàn)
C.c細胞的形成與a、b細胞膜的流動性都有關
D.c細胞不能同時表達a細胞和b細胞中的所有基因
解析　若a細胞和b細胞是植物細胞，需要用酶解法去掉細胞壁后再誘導融合，融合完成后的細胞再經(jīng)脫分化和再分化培養(yǎng)，A錯誤；a細胞和b細胞之間的融合需要借助物理、化學等方法處理后才能實現(xiàn)，B正確；c細胞的形成要經(jīng)過細胞膜的融合，與a、b細胞膜的流動性都有關，C正確；c細胞內有a、b兩細胞的遺傳物質，但不能同時表達a、b細胞中的所有基因，D正確。
答案　A
3.(2015·江蘇卷，20)下圖為制備人工種子部分流程示意圖，下列敘述正確的是(　　)
A.胚狀體是外植體在培養(yǎng)基上脫分化形成的一團愈傷組織
B.該過程以海藻酸鈉作為營養(yǎng)成分，以CaCl2溶液作為凝固劑
C.可在海藻酸鈉溶液中添加蔗糖，為胚狀體提供碳源
D.包埋胚狀體的凝膠珠能夠隔絕空氣，有利于人工種子的儲藏
解析　本題主要考查植物組織培養(yǎng)的應用及固定化細胞的制備過程。胚狀體是愈傷組織在分化培養(yǎng)基上形成的，A錯誤；海藻酸鈉用于制作人工種皮，不提供營養(yǎng)物質，B錯誤；為保持胚狀體的活性，包埋胚狀體的凝膠珠應適當透氣，D錯誤。
答案　C
4.(2016·全國卷Ⅱ，40)下圖表示通過核移植等技術獲得某種克隆哺乳動物(二倍體)的流程。
回答下列問題：
(1)圖中A表示正常細胞核，染色體數(shù)為2n，則其性染色體的組成可為　　　　。過程①表示去除細胞核，該過程一般要在卵母細胞培養(yǎng)至適當時期再進行，去核時常采用　　　　的方法。②代表的過程是　　　　。
(2)經(jīng)過多次傳代后，供體細胞中　　　　的穩(wěn)定性會降低。因此，選材時必須關注傳代次數(shù)。
(3)若獲得的克隆動物與供體動物性狀不完全相同，從遺傳物質的角度分析其原因是___________________________________________________________________。
(4)與克隆羊“多莉(利)”培養(yǎng)成功一樣，其他克隆動物的成功獲得也證明了____________________________________________________________________。
解析　(1)提供體細胞的供體可能為雌性，也可能為雄性，因此圖中A(正常細胞核)的性染色體組成為XX或XY。常采用顯微操作去核法來去除卵母細胞的細胞核。②過程表示將早期胚胎移入受體，其過程為胚胎移植。(2)取供體動物的體細胞培養(yǎng)，一般選用傳代10代以內的細胞，因為10代以內的細胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細胞正常的遺傳基礎。超過10代繼續(xù)培養(yǎng)，則其遺傳物質(或核型)的穩(wěn)定性會降低。(3)克隆動物的細胞核基因來自供體，因此大部分性狀與供體相同，但細胞質基因來源于受體(或提供卵母細胞的個體)，即卵母細胞的細胞質中的遺傳物質會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響，這就決定了克隆動物的性狀與供體不完全相同。(4)克隆動物的培育采用的是核移植技術，核移植技術的原理是：已經(jīng)分化的動物體細胞的細胞核具有全能性。
答案　(1)XX或XY　顯微操作(去核法)　胚胎移植　(2)遺傳物質　(3)卵母細胞的細胞質中的遺傳物質會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響　(4)已經(jīng)分化的動物體細胞的細胞核具有全能性
5.(2020·高考預測)如圖是制備乙肝病毒表面抗體的流程圖。請回答下列問題：
(1)圖中細胞Ⅰ的名稱為　　　　，其與骨髓瘤細胞融合所依據(jù)的基本原理是_____________________________________________________________________。
(2)在圖示流程中至少需要進行兩次篩選，其中第一次篩選的目的是　　　　　　　　：第二次篩選的目的是_______________________________
____________________________________________________________________。
(3)制備得到的單克隆抗體可用于乙肝的免疫治療，其所利用的免疫學原理是_____________________________________________________________________。
(4)干擾素屬于淋巴因子，由效應T細胞產(chǎn)生，并以　　　　的方式釋放到細胞外。某同學聯(lián)想到單克隆抗體的制備過程，提出用效應T細胞代替細胞Ⅰ，從而獲得單克隆干擾素的設想，你認為該方法是否可行？并說明理由　　　　　　　　　。
解析　(1)用抗原刺激小鼠使之產(chǎn)生特異性免疫反應，從小鼠體內提取B淋巴細胞，B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合成雜交瘤細胞。細胞融合的原理是細胞膜具有一定的流動性。(2)兩次篩選中第一次篩選是獲得雜交瘤細胞，第二次篩選是從雜交瘤細胞中獲得能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細胞。(3)單克隆抗體具有與抗原結合的特異性強、靈敏度高的特點，可用于乙肝的免疫治療。(4)干擾素的化學本質是蛋白質，效應T細胞以胞吐的方式將之分泌到細胞外；效應T細胞是T細胞接受抗原刺激后，經(jīng)過增殖、分化形成的細胞，具有釋放淋巴因子的功能，因此可依據(jù)單克隆抗體的制備過程，用效應T細胞代替細胞Ⅰ，從而獲得單克隆干擾素。
答案　(1)B淋巴細胞(或漿細胞)　細胞膜(具有一定)的流動性　(2)獲得雜交瘤細胞　獲得能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細胞　(3)抗原和抗體的特異性結合(或單克隆抗體與抗原結合的特異性強)　(4)胞吐　不可行，因為效應T細胞能與骨髓瘤結合，使骨髓細胞裂解
(時間：35分鐘)
1.某興趣小組擬用組織培養(yǎng)繁殖一種名貴花卉，其技術路線為“取材→消毒→愈傷組織培養(yǎng)→出芽→生根→移栽”。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A.消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又減少消毒劑對細胞的傷害
B.在愈傷組織培養(yǎng)中加入細胞融合的誘導劑，可獲得染色體加倍的細胞
C.出芽是細胞再分化的結果，受基因選擇性表達的調控
D.生根時，培養(yǎng)基通常應含α－萘乙酸等生長素類調節(jié)劑
解析　植物組織培養(yǎng)中消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又減少消毒劑對培養(yǎng)材料的傷害，A正確；植物體細胞的雜交需先除去細胞壁得到原生質體，再在細胞融合誘導劑作用下獲得染色體加倍的細胞，B錯誤；細胞分化的實質是基因的選擇性表達，C正確；植物組織培養(yǎng)過程中，生根階段的培養(yǎng)基中通常應含有生長素類調節(jié)劑，D正確。
答案　B
2.(2018·濟南調研)如圖是通過植物細胞工程技術獲得紫杉醇的途徑，下列敘述正確的是(　　)
A.該途徑依據(jù)的原理是植物細胞具有全能性
B.過程①需控制好培養(yǎng)基中植物激素的比例
C.經(jīng)過程①細胞的形態(tài)和結構未發(fā)生變化
D.過程③需使用固體培養(yǎng)基，有利于細胞增殖
解析　細胞全能性以細胞發(fā)育成個體為標志，而圖中并沒有形成完整植物體，A錯誤；過程①是脫分化，而決定植物脫分化和再分化的關鍵因素是培養(yǎng)基中植物激素的種類和比例，因此該過程需控制好培養(yǎng)基中植物激素的比例，B正確；過程①是脫分化，經(jīng)該過程細胞的形態(tài)和結構發(fā)生了變化，成為高度液泡化的薄壁細胞，C錯誤；過程③需使用液體培養(yǎng)基，有利于細胞增殖，D錯誤。
答案　B
3.(2019·煙臺市調研)如圖是某克隆羊培育過程模式圖，試分析獲得該克隆羊的生殖方式、該克隆羊的基因型以及該克隆羊發(fā)育成熟時所分泌的性激素依次是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.無性生殖、Aa、雌性激素 B.無性生殖、aa、雄性激素
C.有性生殖、aa、雄性激素 D.有性生殖、AA、雌性激素
解析　克隆羊是利用了細胞核移植技術，其生殖方式為無性生殖；該克隆羊繼承了B羊的全部的細胞核基因和A羊的細胞質基因，因此其基因型為aa；由于B羊為雄性，因此該克隆羊亦為雄性，故該克隆羊發(fā)育成熟時分泌的性激素是雄性激素，故B正確。
答案　B
4.下列有關細胞工程的敘述，正確的是(　　)
A.PEG是促細胞融合劑，可直接誘導植物細胞融合
B.用原生質體制備人工種子，要防止細胞破裂
C.骨髓瘤細胞經(jīng)免疫處理，可直接獲得單克隆抗體
D.核移植克隆的動物，其線粒體DNA來自供卵母體
解析　PEG是促細胞融合劑，但植物細胞不能直接融合，需先去細胞壁形成原生質體才能融合，A錯誤；制備人工種子應用完整的植物細胞，不需制備原生質體，B錯誤；骨髓瘤細胞不能產(chǎn)生抗體，C錯誤；核移植克隆的動物，其線粒體來自卵細胞即線粒體DNA來自供卵母體，D正確。
答案　D
5.用動物細胞工程技術制備單克隆抗體，下列實驗步驟中錯誤的是(　　)
A.將抗原注入小鼠體內，獲得能產(chǎn)生抗體的B淋巴細胞
B.用氯化鈣作誘導劑，促使能產(chǎn)生抗體的B淋巴細胞與小鼠骨髓瘤細胞融合
C.篩選雜交瘤細胞，并從中選出能產(chǎn)生所需抗體的細胞群，培養(yǎng)后提取單克隆抗體
D.該雜交瘤細胞株的增殖方式和產(chǎn)物分別是有絲分裂和單克隆抗體
解析　B淋巴細胞與小鼠骨髓瘤細胞融合需要滅活的病毒、聚乙二醇或物理因素來誘導；氯化鈣不能作為誘導劑，氯化鈣的作用是在基因工程中用于提高微生物細胞壁的通透性，便于重組質粒進入微生物細胞內。
答案　B
6.(2018·山東濟寧一模)下面兩幅圖是制備單克隆抗體的示意圖，請據(jù)圖回答下列問題：
(1)圖1和圖2所示過程中，都必須用到的動物細胞工程技術是　　　　　　。用PCR技術擴增無限增殖基因除需要原料、能量、模板外還需要　　　 　和
　　　　　　　　。
(2)圖1中②過程與植物原生質體融合的不同之處是用　　　　誘導，圖2中B所示的細胞特點是　　　　　　　　　　　　。
(3)培養(yǎng)雜交瘤細胞時應保證被培養(yǎng)的細胞處于　　　　的環(huán)境。抗體在抵抗外來病原體入侵方面具有十分重要的作用，這體現(xiàn)了免疫系統(tǒng)的　　　　功能。
解析　(1)圖1通過動物細胞融合技術生產(chǎn)單克隆抗體，圖2通過轉基因技術生產(chǎn)單克隆抗體，二者都必須用到動物細胞培養(yǎng)技術。用PCR技術擴增無限增殖基因除需要原料、能量、模板外還需要引物和熱穩(wěn)定DNA聚合酶(或Taq酶)。(2)圖1中②過程為動物細胞融合，與植物原生質體融合的不同之處是用滅活的病毒誘導，圖2中B所示的細胞應是含有無限增殖基因的漿細胞，特點是既能無限增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體。
答案　(1)動物細胞培養(yǎng)　引物　熱穩(wěn)定DNA聚合酶(或Taq酶)　(2)滅活的病毒　既能無限增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體　(3)無菌無毒　防衛(wèi)
7.2018年1月25日，《細胞》雜志報道了我國研究人員在世界上率先利用去甲基化酶(Kdm4d)的mRNA，經(jīng)體細胞核移植技術培育出第一批靈長類動物——食蟹猴，作為研究癌癥等人類疾病的動物模型。如圖為體細胞核移植技術培育食蟹猴的操作過程，請回答：
(1)2001年，美國科學家已經(jīng)培育出胚胎細胞核移植猴。獲得食蟹猴的體細胞核移植技術難度明顯高于胚胎細胞核移植，原因是______________________________。
(2)進行過程①時，為提供成纖維細胞培養(yǎng)所需的無菌無毒環(huán)境，應進行的實驗措施是　　　　　　　　，其目的是________________________________________。
(3)據(jù)圖分析，過程③是利用　　　　法將成纖維細胞注入猴去核的MⅡ中期卵母細胞的　　　　　　　　。
(4)圖中過程⑤的實質是早期胚胎在　　　　條件下空間位置的轉移。
(5)上述實驗的突破之處是使用了去甲基化酶(Kdm4d)的mRNA，在確定其作用時，研究人員用正常培養(yǎng)液培養(yǎng)融合細胞得到A組實驗數(shù)據(jù)，用正常培養(yǎng)液培養(yǎng)注入去甲基化酶(Kdm4d)mRNA的融合細胞得到B組實驗數(shù)據(jù)。圖中X為融合細胞發(fā)育成的胚胎數(shù)Y為囊胚數(shù)，Z為內細胞團數(shù)，分析實驗數(shù)據(jù)可知，Kdm4d的mRNA的作用是既能提高　　　　又能提高　　　　。
解析　(1)與胚胎細胞相比，動物體細胞的分化程度高，恢復其全能性更難，因此利用體細胞核移植難度更大。(2)動物細胞培養(yǎng)過程中，應定期更換培養(yǎng)液，其目的是防止代謝產(chǎn)物的積累對細胞自身造成危害。(3)過程③是核移植過程，通過顯微注射的方法將供體細胞注入MⅡ中期卵母細胞的卵細胞膜與透明帶之間。
(4)胚胎移植時要求供體與受體具有相同生理狀態(tài)。(5)從圖中數(shù)據(jù)可知，與A組相比，B組的融合細胞(注入了Kdm4d的mRNA)發(fā)育成囊胚的成功率和囊胚中內細胞團的形成率都較高。
答案　(1)體細胞分化程度高，恢復其全能性較難　(2)定期更換培養(yǎng)液　防止成纖維細胞代謝產(chǎn)物的積累對細胞自身造成危害　(3)顯微注射　卵細胞膜與透明帶之間　(4)相同生理　(5)融合細胞發(fā)育成囊胚的成功率　囊胚中內細胞團的形成率
8.下列關于植物組織培養(yǎng)及其應用的敘述，正確的是(　　)
A.離體的植物組織、器官必需經(jīng)過滅菌才能接種到組織培養(yǎng)基中
B.以植物芽尖為材料通過組織培養(yǎng)可以獲得抗毒新品種
C.生長素、細胞分裂素的協(xié)同調節(jié)作用在組織培養(yǎng)中非常重要
D.以人工膜包裹植物愈傷組織和營養(yǎng)物質可制得人工種子
解析　離體的植物組織、器官必須經(jīng)過消毒才能接種到組織培養(yǎng)基中，滅菌會殺死細胞；以莖尖為材料通過組織培養(yǎng)可以獲得脫毒苗，但不是新品種，獲得抗病毒的新品種必須經(jīng)過轉基因技術；以人工薄膜包裹胚狀體等可制得人工種子。
答案　C
9.以某植物的綠色葉片和白色花瓣為材料進行植物組織培養(yǎng)，下列相關敘述正確的是(　　)
A.外植體脫分化形成愈傷組織的過程需要生長調節(jié)劑和光照
B.綠色葉片和白色花瓣作為外植體，進行組織培養(yǎng)均能獲得試管苗
C.若選用花粉進行組織培養(yǎng)，能獲得與原植株基因型相同的個體
D.組織培養(yǎng)所選用的外植體細胞必須有完整的細胞核和葉綠體
解析　外植體脫分化形成愈傷組織不需要光照；綠色葉片和白色花瓣是細胞分化的結果，遺傳物質并沒有改變，所以兩者進行組織培養(yǎng)均能獲得試管苗；花粉是經(jīng)減數(shù)分裂形成的，花粉粒的基因型與體細胞的基因型不同，用花粉粒進行組織培養(yǎng)得到的植株屬于單倍體，其基因型不同于原植株；植物組織培養(yǎng)的原理是細胞的全能性，所以所選用的外植體細胞必須有完整的細胞核，但不一定要有葉綠體。
答案　B
10.(2018·蘇錫常鎮(zhèn)三模)下列關于動物細胞工程的敘述，正確的是(　　)
A.接觸抑制的細胞經(jīng)分散后繼續(xù)培養(yǎng)，細胞將不再增殖
B.動物細胞培養(yǎng)選用的培養(yǎng)材料大多是胚胎或幼齡動物的組織
C.經(jīng)選擇性培養(yǎng)基篩選出來的雜交瘤細胞即可直接生產(chǎn)特定的單克隆抗體
D.常在培養(yǎng)基中添加一定種類和數(shù)量的抗生素以防止培養(yǎng)的細胞被病毒感染
解析　接觸抑制的細胞經(jīng)分散后繼續(xù)培養(yǎng)，細胞可以增殖；動物細胞培養(yǎng)一般選用胚胎或幼齡動物的組織，因為這些細胞分裂增殖能力強；經(jīng)選擇性培養(yǎng)基篩選出來的雜交瘤細胞還需要進行第二次篩選，即單一抗體陽性檢測，選出能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞，才可生產(chǎn)特定的單克隆抗體；培養(yǎng)基中添加一定種類和數(shù)量的抗生素是防止培養(yǎng)的細胞被細菌感染。
答案　B
11.下列關于動物細胞工程的敘述，正確的是(　　)
A.用胰蛋白酶處理動物組織后，可用培養(yǎng)液將分散的細胞稀釋制成細胞懸液
B.少數(shù)細胞在連續(xù)培養(yǎng)50代后可獲得不死性，是某些基因選擇性表達的結果
C.根據(jù)在高倍鏡下觀察到基因突變的比例可推知某化學藥品的毒性
D.PEG誘導動物細胞融合形成的雜種細胞，經(jīng)動物細胞培養(yǎng)能得到優(yōu)良動物個體
解析　少數(shù)細胞連續(xù)培養(yǎng)獲得不死性，是某些基因突變的結果；基因突變在光學顯微鏡下看不到；動物細胞培養(yǎng)不能得到動物個體。
答案　A
12.下圖是單克隆抗體制備過程示意圖，相關敘述錯誤的是(　　)
INCLUDEPICTURE "F:\\課件 勿動\\2020版 選考總復習 學生用書 生物（四省市）（魯津京瓊）\\F384.tif" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "F:\\課件 勿動\\2020版 選考總復習 學生用書 生物（四省市）（魯津京瓊）\\F384.tif" \* MERGEFORMATINET
A.過程①注射一種滅活病毒可使小鼠體內產(chǎn)生多種漿細胞
B.過程②形成的兩兩融合細胞只有圖中的3種類型
C.過程③采用抗原—抗體反應進行特定雜交瘤細胞的篩選
D.過程④獲得的全部雜交瘤細胞都只能產(chǎn)生同一種抗體
解析　由圖可知，滅活的病毒含多種抗原決定簇，可使小鼠體內產(chǎn)生多種漿細胞；過程②形成的兩兩融合細胞除圖中的AD、BD、CD這3種外，還有漿細胞的兩兩融合(AA、BB、CC、AB、AC、BC)和骨髓瘤細胞的兩兩融合(DD)；過程③采用抗原—抗體反應篩選產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞；過程④獲得的全部雜交瘤細胞都是經(jīng)過單一抗體陽性檢測過的，都只能產(chǎn)生同一種抗體。
答案　B
13.科學家采用植物體細胞雜交的方法，經(jīng)過長期的實驗，終于得到了“番茄—馬鈴薯”雜種植株，培育過程如圖所示，其中①～⑤表示過程，a～f表示細胞、組織或植株。請據(jù)圖回答下列問題：
(1)過程①可使用　　　　　　　　酶處理細胞以除去細胞壁，過程②常用　　　　作為誘導劑。
(2)d表示的細胞在適宜條件下培養(yǎng)成“番茄—馬鈴薯”雜種植株，說明該細胞具有　　　　，其中過程④涉及的分裂方式為　　　　。在植物組織培養(yǎng)過程中，欲培育無病毒的植株，選材時一般選取植物的　　　　　　。
(3)過程④和過程⑤需要在超凈工作臺上進行，其目的是避免　　　　的污染。
(4)圖中培育的雜種植株并沒有如科學家所想像的那樣，地上長番茄、地下結馬鈴薯。但這項研究對于培養(yǎng)作物新品種方面的重大意義在于　　　　　　　　　　。若用傳統(tǒng)的有性雜交方法不能得到“番茄—馬鈴薯”雜種植株，因為兩者之間存在著天然的　　　　。
解析　(1)過程①可使用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，獲得具有活力的原生質體；過程②是原生質體的融合，常用聚乙二醇(PEG)作為誘導劑誘導原生質體的融合。(2)將雜種細胞培育為雜種植株依據(jù)的原理是細胞的全能性，過程④是脫分化，此過程中的細胞分裂方式為有絲分裂。植物分生區(qū)附近的病毒極少，甚至無病毒，所以一般選取植物的莖尖或根尖培育無病毒植株。(3)植物組織培養(yǎng)過程中要保持無菌條件，以避免微生物的污染。(4)采用體細胞雜交技術得到“番茄—馬鈴薯”雜種植株雖然不能表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀，但是克服了不同生物遠緣雜交不親和的障礙，擴大了用于雜交的親本組合范圍。番茄與馬鈴薯之間存在著天然的生殖隔離，因此用傳統(tǒng)的有性雜交方法不可能得到二者的雜種后代。
答案　(1)纖維素酶和果膠　聚乙二醇(PEG)　(2)全能性　有絲分裂　莖尖或根尖　(3)微生物　(4)克服了不同生物遠緣雜交不親和的障礙，擴大了用于雜交的親本組合范圍　生殖隔離
14.某研究者用抗原(A)分別免疫3只同種小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后測定各小鼠血清抗體的效價(能檢測出抗原抗體反應的血清最大稀釋倍數(shù))，結果如圖甲所示；圖乙是單克隆抗體制備流程的簡明示意圖；
回答下列問題：
(1)制備融合所需的B淋巴細胞時，所用免疫小鼠的血清抗體效價需達到16 000以上，則小鼠最少需要經(jīng)過　　　　次免疫后才能有符合要求的。達到要求后的X、Y、Z這3只免疫小鼠中，最適合用于制備B淋巴細胞的是　　　　小鼠，理由是　　　　　　　　　　　　。
(2)圖乙中單克隆抗體的制備過程運用了　　　　和　　　　 等動物細胞工程技術。
(3)圖乙中的過程②誘導融合運用的原理是　　　　，該過程中區(qū)別于原生質體融合的方法是用　　　　處理。融合后需要用特定的選擇性培養(yǎng)基篩選，只有　　　　才能生長。篩選所得細胞的特點是________________________________________。
(4)經(jīng)過篩選和克隆化培養(yǎng)得到雜交瘤細胞后，一般采用體內培養(yǎng)和體外培養(yǎng)兩種方式，動物細胞的體外培養(yǎng)對環(huán)境條件的要求比較高，動物細胞體外培養(yǎng)需要滿足的條件：　　　　　　　，營養(yǎng)，適宜溫度和pH，氣體環(huán)境等。
解析　(1)由圖可知，第四次免疫后X、Y、Z小鼠的血清抗體效價達到16 000及其以上，小鼠Y的最高，最適合用于制備B淋巴細胞。(2)制備單克隆抗體過程中用到了動物細胞培養(yǎng)和動物細胞融合等動物細胞工程技術。(3)誘導細胞融合運用的原理是細胞膜的流動性，與誘導植物原生質體融合不同的是，誘導動物細胞融合可用滅活的病毒處理，融合后需要用特定的選擇性培養(yǎng)基篩選，只有融合的雜種細胞才能生長。篩選后所得細胞的特點是既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體。(4)動物細胞體外培養(yǎng)需要滿足無菌、無毒的環(huán)境，營養(yǎng)、適宜溫度和pH氣體環(huán)境等。
答案　(1)四　Y　Y的血清抗體效價最高　(2)動物細胞培養(yǎng)　動物細胞融合
　(3)細胞膜的流動性　滅活的病毒　融合的雜種細胞　既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體　(4)無菌、無毒的環(huán)境

展開更多......

收起↑