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高考生物二輪復習專題專練
(30)　植物細胞工程和動物細胞工程的比較
從“高度”上研究高考
[典例]　(2021·福建高考)科研人員利用植物體細胞雜交技術培育矮牽牛新品種，技術流程示意圖如下。
下列敘述正確的是(　 )
A．愈傷組織是幼嫩葉片通過細胞分化形成的
B．獲得的雜種植株都能表現雙親的優良性狀
C．可用聚乙二醇誘導原生質體甲和乙的融合和細胞壁再生
D．用纖維素酶和果膠酶處理愈傷組織以獲得原生質體
[解析]　愈傷組織是幼嫩葉片通過細胞脫分化形成的，A錯誤；由于基因的選擇性表達和基因間的互作效應，獲得的雜種植株不一定能夠表現親本的優良性狀，B錯誤；可用聚乙二醇誘導原生質體甲和乙的融合，但不能誘導細胞壁的再生，C錯誤；由于植物細胞壁的成分主要是纖維素和果膠，故可以用纖維素酶和果膠酶處理愈傷組織以獲得原生質體，D正確。
[答案]　D
從“深度”上提升知能
1．比較植物組織培養與動物細胞培養
項目 植物組織培養 動物細胞培養
取材 植物幼嫩部位 動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織
過程
續表
項目 植物組織培養 動物細胞培養
結果 獲得植株個體，可以體現全能性 獲得新的細胞，不形成個體，不體現全能性
條件 ①無菌 ②營養物質 ③適宜條件 ④植物激素 ①無菌、無毒 ②營養物質、血清等 ③適宜溫度、pH和滲透壓 ④氣體環境：95%空氣和5%CO2
2.比較植物體細胞雜交與動物細胞融合
項目 植物體細胞雜交 動物細胞融合
原理 細胞膜的流動性、細胞的全能性 細胞膜的流動性
過程
相關酶 纖維素酶和果膠酶 胰蛋白酶或膠原蛋白酶
融合方法 物理法：電融合法、離心法等； 化學法：PEG融合法、高Ca2＋—高pH融合法等 PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導法等
結果 雜種植株 雜交細胞
從“寬度”上拓展訓練
1．(2022·中山一模)紫草寧是從紫草細胞中提取的一種色素，具有抗菌、消炎和抗腫瘤等活性?？蒲腥藛T利用紫草外植體獲得愈傷組織，然后在液體培養基中進行懸浮培養，以獲得更多的紫草寧。下列說法錯誤的是(　 )
A．需要在培養液中加入大量的蔗糖以提供植物細胞所需的能量
B．利用果膠酶將愈傷組織分散成單個細胞，然后進行懸浮培養
C．誘導形成愈傷組織需要利用生長素、細胞分裂素等進行調節
D．紫草寧是植物細胞的次生代謝物，其合成具有時間和組織特異性
解析：選A　培養液中應加入適量蔗糖，不能加入大量的蔗糖，否則植物細胞會大量失水甚至導致死亡，A錯誤；植物細胞間物質的主要成分為果膠，所以懸浮培養時，可以利用果膠酶(酶的專一性)處理將植物細胞分散開，B正確；誘導外植體脫分化獲得愈傷組織的過程通常需要一定比例的生長素和細胞分裂素來調節，C正確；植物次生代謝物是由植物次生代謝產生的一類非必需的小分子有機化合物，次生代謝一般在特定的組織或器官中，并在一定的環境和時間條件下進行，D正確。
2．(2022·揚州模擬)兩種遠緣植物的細胞融合后會導致一方的染色體被排出。若其中一個細胞的染色體在融合前由于某種原因斷裂，形成的染色體片段在細胞融合后可能不會被全部排出，未排出的染色體片段可以整合到另一個細胞的染色體上而留存在雜種細胞中。依據該原理，將普通小麥與耐鹽性強的中間偃麥草進行體細胞雜交獲得了耐鹽小麥新品種，過程如下圖所示。下列說法錯誤的是(　 )
A．過程①需使用纖維素酶和果膠酶處理細胞
B．過程②的目的是使中間偃麥草的染色體斷裂
C．過程③需用秋水仙素誘導雜種細胞再生出新的細胞壁
D．耐鹽小麥的染色體上整合了中間偃麥草的染色體片段
解析：選C　過程①是通過酶解法去除細胞壁獲得原生質體，而植物細胞的細胞壁主要由纖維素和果膠組成，根據酶的專一性，所以需要用纖維素酶和果膠酶處理細胞，A正確；根據題干信息可知，過程②通過紫外線照射是使中間偃麥草的染色體斷裂，B正確；秋水仙素不能誘導雜種細胞再生出新的細胞壁，C錯誤；實驗最終將不抗鹽的普通小麥和抗鹽的中間偃麥草進行體細胞雜交形成耐鹽小麥，說明耐鹽小麥染色體上整合了中間偃麥草的染色體片段，D正確。
3．(2022·青州三模)治療性克隆對解決人類供體器官缺乏和器官移植后免疫排斥反應具有重要意義。流程圖如圖，下列相關敘述錯誤的是(　 )
A．個體A一般需通過注射促性腺激素實現超數排卵
B．個體B體細胞培養時需要提供95%空氣和5%CO2
C．囊胚期胚胎需植入代孕母親子宮獲取胚胎干細胞
D．獲得的組織器官移植給個體B 一般不發生免疫排斥反應
解析：選C　據圖可知，要從個體A獲得卵母細胞，為了獲得更多的卵母細胞，一般需通過注射促性腺激素實現超數排卵，A正確；動物細胞培養時需要置于含95%空氣和5%CO2的混合氣體的CO2培養箱中進行培養，B正確；胚胎干細胞可以來自囊胚中的內細胞團，不需要植入代孕母親子宮就可以獲得胚胎干細胞，C錯誤；據圖可知，個體B是供核的一方，克隆的組織和器官的絕大多數遺傳物質和個體B相同，因此獲得的組織器官移植給個體B一般不發生免疫排斥反應，D正確。
[微課微練·一點一評]
一、選擇題
1．(2022·煙臺三模)Rag基因缺失小鼠不能產生成熟的淋巴細胞。通過誘導其體細胞獲得誘導多能干細胞(iPS細胞)，然后將Rag基因導入iPS細胞并誘導使其分化為造血干細胞，再移植到Rag基因缺失小鼠體內進行治療。下列敘述錯誤的是(　 )
A．誘導獲得iPS細胞時需要在體細胞中表達一些關鍵基因
B．培養iPS細胞時需提供95%空氣和5%CO2的混合氣體環境
C．利用顯微注射技術可以將Rag基因直接注入到iPS細胞
D．利用iPS細胞進行治療存在導致小鼠發生腫瘤的風險
解析：選C　誘導獲得iPS細胞的根本原因是基因的選擇性表達，需要在體細胞中表達一些關鍵基因，A正確；培養iPS細胞時需提供95%空氣(提供氧氣，有助于細胞呼吸)和5%CO2(有助于維持培養液的pH)的混合氣體環境，B正確；直接注射基因容易導致基因丟失，一般需要將Rag基因和載體連接形成重組DNA分子再顯微注射到iPS細胞，C錯誤；iPS細胞為誘導多能干細胞，可以誘導其進行不同方向的分化，利用iPS細胞并誘導使其分化為造血干細胞，進行治療時，造血干細胞分裂旺盛，存在導致小鼠發生腫瘤的風險，D正確。
2．人乳頭瘤病毒(HPV)感染是誘發宮頸癌的重要因素。HPV具有多種類型，其中的HPV16和HPV18屬于高危型，可引起宮頸癌及宮頸上皮內高度病變。現對某就診者的取樣細胞進行培養，來進行確診。下列說法不正確的是(　 )
A．分散取樣的細胞只能采用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理
B．培養取樣細胞時，需要為這些細胞提供充足的營養條件、穩定的環境等
C．讓取樣細胞進行貼壁生長，若產生了接觸抑制現象，則不屬于HPV高危型
D．無論是原代培養還是傳代培養，都需將培養瓶放在CO2培養箱中培養
解析：選A　分散取樣的細胞也可用機械的方法處理，A錯誤；培養取樣細胞時，需要為這些細胞提供充足的營養條件、穩定的環境(溫度、pH、滲透壓)等，B正確；動物細胞培養存在細胞貼壁生長和接觸抑制，HPV高危型不存在接觸抑制，C正確；無論是原代培養還是傳代培養，都需將培養瓶放在CO2培養箱中培養，目的是維持培養液的pH穩定，D正確。
3．紅豆杉屬植物中提取分離出的紫杉醇是一種有效的抗癌藥物，傳統生產方法是從紅豆杉樹皮和樹葉中提取。如圖表示工廠化生產紫杉醇的過程。下列說法正確的是(　 )
A．接種前常用酒精、次氯酸鈉對外植體進行滅菌
B．過程①需控制好培養基中植物激素的比例，過程③需使用固體培養基，有利于細胞增殖
C．該途徑依據的原理是植物細胞具有全能性
D．可利用傳代培養的動物癌細胞來檢測紫杉醇抗癌活性
解析：選D　接種前常用酒精、次氯酸鈉對外植體進行消毒，而不是滅菌，滅菌會使外植體死亡，A錯誤；圖中①是脫分化過程，決定植物脫分化和再分化的關鍵因素是植物激素的種類和比例，因此該過程需控制好培養基中植物激素的比例，過程③是獲得細胞群的過程，而后獲取細胞分泌物，為了讓細胞大量增殖，需使用液體培養基，而不是固體培養基，B錯誤；細胞全能性的表現是以離體的細胞、組織為起點，最后得到完整植株(個體)，圖中過程并沒有形成完整植物體，C錯誤；紫杉醇具有抗癌作用，能阻止癌細胞的增殖，因此可利用傳代培養的動物癌細胞來檢測紫杉醇的抗癌活性，D正確。
4．(2022·東城區模擬)單克隆抗體在多種疾病的診斷和治療中發揮重要的作用，如圖為利用小鼠制備單克隆抗體的過程，下列相關敘述正確的是(　 )
A．從未經處理的普通小鼠脾臟中獲取B淋巴細胞
B．細胞融合不需要無菌環境，但需放在有CO2的環境中
C．細胞篩選需要使用顯微鏡辨識獲得雜交瘤細胞
D．單抗檢測時取培養液滴加相應抗原出現反應為目的細胞
解析：選D　從經特定抗原處理的普通小鼠脾臟中獲取B淋巴細胞，A錯誤；細胞融合需要在無菌環境中進行，并且需放在有空氣和CO2的環境中，B錯誤；細胞篩選需要用選擇性培養基獲得雜交瘤細胞，C錯誤；根據抗原—抗體雜交原理，單抗檢測時取培養液滴加相應抗原出現反應為目的細胞，D正確。
二、非選擇題
5．某科研小組采用“胚胎干細胞介導法”將熒光素基因導入純種灰色小鼠胚胎干細胞(ES 細胞)中并整合到染色體上，然后將轉基因的胚胎干細胞注射到純種黃色小鼠囊胚中構建嵌合體小鼠，具體過程如圖所示。據圖回答下列問題：
(1)圖中過程②收集的 ES細胞來源于__________細胞。
(2)囊胚中的滋養層細胞將來發育成__________，取樣滋養層細胞做 SRYPCR性別技術鑒定，當用 SRY 特異性探針對擴增產物進行檢測時，出現______(填“陽性”或“陰性”)反應者，胚胎為雄性。
(3)過程①中的熒光素基因表達的熒光蛋白可用于過程④，推測熒光素基因在該實驗最終獲得的嵌合體小鼠中起到的作用是__________________________________________________。
(4)過程⑤導入囊胚的胚胎干細胞數量________(填“會”或“不會”)影響子代小鼠的性狀。嵌合體小鼠與體外受精培養得到的小鼠相比，最主要的區別是________________________________________________________________________________(從組成個體的細胞基因型是否相同的角度分析)。
解析：(1)圖中過程②收集的胚胎干細胞來源于內細胞團細胞。(2)囊胚中的滋養層細胞將來發育成小鼠的胎盤和胎膜，取樣滋養層細胞做SRYPCR性別技術鑒定，當用SRY特異性探針對擴增產物進行檢測時，出現陽性反應者，其胚胎為雄性。(3)過程①中的熒光素基因表達的熒光蛋白可用于過程④，推測熒光素基因在該實驗最終獲得的嵌合體小鼠中起到的作用是檢測嵌合體小鼠中來自灰色小鼠的ES細胞的發育情況。(4)囊胚中的內細胞團能發育成各種組織，因此過程⑤導入囊胚的胚胎干細胞數量不同，子代小鼠的性狀可能不同。嵌合體小鼠與通過體外受精技術培養得到的小鼠相比，嵌合體小鼠中具有遺傳物質組成不同的兩種細胞，而試管鼠細胞的遺傳物質一般都相同。即嵌合鼠小鼠中有的細胞含有灰色小鼠基因型，有的細胞含有黃色小鼠的基因型，不同細胞的基因型可能不相同，體外受精培養獲得的小鼠體內各細胞的基因型一般都相同。
答案：(1)內細胞團　(2)小鼠的胎盤和胎膜　陽性
(3)檢測嵌合體小鼠中來自灰色小鼠的ES細胞的發育情況　(4)會　嵌合體小鼠不同細胞基因型可能不同，體外受精培養得到的小鼠不同細胞基因型一般是相同的

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