2021高三生物人教版一轮学案：第37讲　细胞工程 Word版含解析

2021高三生物人教版一轮学案：第37讲　细胞工程 Word版含解析

www.ks5u.com 第37讲　细胞工程 最新考纲 高频考点 核心素养 ‎1.植物的组织培养(Ⅱ)‎ ‎2．动物细胞培养与体细胞克隆(Ⅱ)‎ ‎3．动物细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)‎ ‎1.植物组织培养 ‎2．植物体细胞杂交的过程及应用 ‎1.科学思维——建立模型：植物、动物细胞工程的基本操作流程 ‎2．科学探究——解决问题：植物、动物细胞工程的应用 ‎3．生命观念——细胞全能性的物质基础，生物生长的细胞学基础，克隆动物的原理 考点1　植物的组织培养与植物体细胞杂交 ‎1．细胞工程的概念 ‎2．细胞的全能性 ‎(1)含义：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。‎ ‎(2)物质基础：细胞内含有本物种全部的遗传信息。‎ ‎(3)植物细胞全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。‎ ‎(4)体内细胞不表达全能性的原因：基因在特定的时间和空间条件下选择性表达，形成不同的组织、器官。‎ ‎3．植物组织培养技术 ‎(1)原理：植物细胞具有全能性。‎ ‎(2)过程 ‎4．植物体细胞杂交技术 ‎(1)概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。‎ ‎(2)操作流程 ‎①过程a为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。‎ ‎②过程b是原生质体的融合，其原理是细胞膜具有一定的流动性。人工诱导的方法有物理法，包括离心、振动、电激等；化学法一般用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂来诱导细胞融合。‎ ‎③过程c是原生质体融合后再生出细胞壁，这是原生质体融合成功的标志。‎ ‎④过程d是植物组织培养，其原理是植物细胞的全能性。‎ ‎(3)意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。‎ ‎5．植物细胞工程的实际应用 ‎(1) ‎(2)作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用。‎ ‎(3)细胞产物的工厂化生产：培养到愈伤组织阶段。‎ 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1．在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会发生细胞的增殖和分化。(　×　)‎ ‎2．在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞。(　×　)‎ ‎3．棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性。(　√　)‎ ‎4．植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性。(　×　)‎ ‎5．可以用盐酸处理植物细胞获得植物原生质体。(　×　)‎ ‎6．经植物组织培养得到的胚状体可直接作为人工种子。(　×　)‎ ‎7．微型繁殖一定能保持亲本的优良性状。(　×　)‎ ‎8．愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的。(　×　)‎ ‎9．利用物理法或化学法可以直接将两个植物细胞进行诱导融合。(　×　)‎ ‎10．再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志。(　√　)‎ ‎ (选修3P36“小知识”改编)固体培养基中的无机营养成分包括水分、无机盐；有机营养成分包括小分子糖类、氨基酸等物质。‎ ‎ 下图是植物体细胞杂交过程示意图，如果A、B植物均为二倍体，据图分析回答下列问题：‎ ‎(1)图中②过程依据的原理是细胞膜具有流动性。‎ ‎(2)植物体细胞融合成功的标志是形成新的细胞壁，其产生与细胞内高尔基体(细胞器)有关。‎ ‎(3)③和④过程分别是脱分化和再分化的过程。该杂种植物有四个染色体组。‎ ‎(4)该杂种植株理论上可育(填“可育”或“不可育”)。‎ ‎●考向突破1　植物组织培养的过程 ‎1．(2020·武汉一调)为探究某种植物愈伤组织的培养条件，某研究小组配制了含有两种浓度2,4D的培养基，然后接种初始重量相同的幼苗子叶切块并分别培养在光照及黑暗条件下，一段时间后，测量愈伤组织的生长量，结果如图。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)在该实验中，自变量是光照的有无、2,4D的浓度。进行植物组织培养的实验，要严格控制杂菌污染的原因是杂菌可以在培养基上生长争夺营养，杂菌产生的物质影响植物组织的生长。‎ ‎(2)由图中实验数据分析，在培养基中添加2,4D的作用是促进愈伤组织的生长。‎ ‎(3)幼苗子叶切块转变成愈伤组织的过程称脱分化。为大量获得该植物的愈伤组织，适宜采取黑暗(填“黑暗”或“光照”)培养。‎ ‎(4)光照在培养过程中不作为愈伤组织的能量来源，原因是在脱分化形成愈伤组织及愈伤组织的增殖阶段，细胞中均不含叶绿体，无法利用光能进行光合作用。‎ 解析：(1)实验中的自变量有光照的有无(黑暗或光照)、2,4D的浓度。培养基中的杂菌会与植物组织竞争营养物质，另外杂菌产生的有些物质对植物组织的生长有毒害作用或抑制作用，因此，植物组织培养时需要进行无菌操作，严格控制杂菌污染。‎ ‎(2)根据图中实验数据，可知2,4D能够促进愈伤组织的生长。‎ ‎(3)由外植体形成愈伤组织的过程称为脱分化。图中显示，在黑暗条件下，愈伤组织生长量大于光照条件下，说明该植物的愈伤组织更适合黑暗培养。‎ ‎(4)在脱分化形成愈伤组织及愈伤组织增殖的过程中，细胞中不含有叶绿体，因而细胞不能利用光能。‎ ‎2．(2020·江西上高二中调研)蓝莓中富含的花青素能有效地改善视力，下面为科学家利用植物组织培养的方法，大量培养蓝莓具体流程的文字图解。请回答下列问题：‎ 蓝莓组织愈伤组织长出丛芽生根移栽成活 ‎(1)用于离体培养的蓝莓组织叫做外植体，该技术的原理是植物细胞具全能性。‎ ‎(2)配制MS培养基时，应加入一定量的琼脂、蔗糖、无机盐、维生素、有机物等营养物质，蔗糖除作为碳源外，还具有提供能量和维持渗透压的功能。常用的培养基有脱分化培养基、生根培养基和生芽培养基，这三种培养基的主要差异是生长素和细胞分裂素的用量及比例不同。‎ ‎(3)图中蓝莓组织要经过消毒处理后才能进行培养。其①过程中，细胞的分化程度会降低(填“升高”“降低”或“不变”)。‎ ‎(4)愈伤组织经过②③过程重新分化成根或丛芽的过程叫再分化。‎ ‎(5)蓝莓花青素在‎60 ℃‎以下的热稳定性较好，将含花青素的粗品经真空干燥(可使水的沸点降低‎40 ℃‎)制成成品。采用该方法的主要原因是避免(干燥时温度过高导致)花青素分解。‎ 解析：(1)植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，用于离体培养的组织叫做外植体。‎ ‎(2)配制MS培养基时，应加入一定量的琼脂、蔗糖、无机盐、维生素、有机物等营养物质，蔗糖除作为碳源外，还具有提供能量和维持渗透压的功能。常用的培养基有脱分化培养基、生根培养基和生芽培养基，这三种培养基的主要差异是生长素和细胞分裂素的用量及比例不同。‎ ‎(3)图中①过程是脱分化形成愈伤组织的过程，高度分化的细胞恢复分裂能力，则分化程度降低。‎ ‎(4)图中②③过程是愈伤组织经过再分化形成丛芽或根的过程。‎ ‎(5)含花青素的粗品经真空干燥(可使水的沸点降低‎40 ℃‎)制成成品，采用该方法的主要原因是避免(干燥时温度过高导致)花青素分解。‎ 整合提升 ‎1.植物组织培养的关键 ‎(1)条件：离体，一定营养物质，激素(生长素、细胞分裂素)等。‎ ‎(2)培养基状态：固体培养基(需再分化生根培养基及生芽培养基)‎ ‎(3)体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。‎ ‎(4)光照的应用 脱分化阶段不需要给予光照，再分化阶段需要给予光照，以利于叶绿素的形成。‎ ‎2．植物激素在植物组织培养中的作用 生长素/细胞分裂素的比值 作用效果 比值高时 促进根分化、抑制芽形成 比值低时 促进芽分化、抑制根形成 比值适中 促进愈伤组织形成 ‎●考向突破2　植物体细胞杂交过程 ‎3．(2020·江苏泰州中学月考)为培育出含β胡萝卜素的“黄金大米”，科研人员提出以下两套培育方案。请分析回答下列问题：‎ 甲方案：‎ 乙方案：‎ ‎ ‎ ‎(1)甲方案中，β胡萝卜素基因能在玉米和水稻体内出现相同表达结果的原因是所有生物共用一套遗传密码(密码子)。‎ 若研究人员已知β胡萝卜素基因序列，可采用人工合成方法获得β胡萝卜素基因。②过程中可用DNA分子杂交技术检测水稻体细胞DNA上是否插入了β胡萝卜素基因。‎ ‎(2)乙方案中，在体细胞杂交前需要用酶除去细胞壁获得原生质体，诱导体细胞融合的化学试剂常用聚乙二醇。通过⑤获得“黄金大米”幼苗需要经过脱分化和再分化两个过程，依据的原理是(植物)细胞的全能性。在培养过程中，在培养基中除了添加营养物质外，还需要添加(植物)激素(生长素和细胞分裂素)。‎ ‎(3)与传统育种方法相比，甲、乙两套方案共同的优点是克服远缘杂交不亲和的障碍(打破生殖隔离)。‎ 解析：(1)自然界中所有生物共用一套遗传密码子，因此一种生物的基因能在另一种生物体内表达；在目的基因序列已知的情况下，可采用人工合成的方法获得目的基因。检测目的基因是否插入受体细胞可用DNA分子杂交技术。‎ ‎(2)诱导植物原生质体融合常用的化学试剂是聚乙二醇。植物组织培养过程中将杂交细胞培育成杂交植株需要采用植物激素，该技术包括脱分化和再分化两个过程，原理是植物细胞的全能性；在此过程中，除了培养基中添加营养物质外，还需要添加植物激素(生长素和细胞分裂素)。‎ ‎(3)与传统育种方法相比，基因工程育种和植物细胞工程育种都能克服远缘杂交不亲和的障碍。‎ 整合提升 植物体细胞杂交后的遗传物质分析 ‎(1)遗传特性：杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。‎ ‎(2)染色体组数 ‎①染色体组数＝两种植物体细胞内染色体组数之和。‎ ‎②植物体细胞杂交形成的杂种植株，有几个染色体组就称为几倍体。‎ ‎③若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为(2x＋2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。‎ ‎●考向突破3　植物细胞工程的应用 ‎4．(2020·江苏海门中学高三质检)为了获得植物次生代谢产物，先用植物外植体获得愈伤组织，然后在液体培养基中悬浮培养。请回答下列问题：‎ ‎(1)外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为脱分化。‎ ‎(2)在愈伤组织悬浮培养时，细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如下图所示。细胞干重在12 d后下降的原因有蔗糖浓度下降，pH降低；培养液中蔗糖的作用是提供能源、调节渗透压。‎ ‎(3)多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经秋水仙素(低温)处理，会产生染色体加倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目，压片前常用纤维素酶和果胶酶解离愈伤组织。若愈伤组织细胞(2N)经诱导处理后，观察到染色体数为8N的细胞，合理的解释是经加倍到4N的细胞处于有丝分裂后期、经加倍到8N的细胞处于有丝分裂中期。‎ 解析：(1)外植体经诱导形成愈伤组织的过程称为脱分化。‎ ‎(2)观察图示可知，12 d后蔗糖浓度和pH都下降到较低水平，影响能量的供应和酶的活性，导致细胞干重下降。另外，培养液中的蔗糖还具有调节渗透压的作用。‎ ‎(3)在细胞分裂过程中，用低温或秋水仙素处理，都可抑制纺锤体的形成，使染色体不能移向两极，从而使细胞中染色体数目加倍。愈伤组织的细胞之间含有纤维素和果胶，欲将其分散成单个细胞，压片前需用纤维素酶和果胶酶处理。愈伤组织细胞经诱导处理后，有的细胞染色体数目加倍(4N)，有的细胞染色体数目未加倍(2N)，也可能有的细胞在连续分裂中每次都因低温或秋水仙素抑制了纺锤体的形成，导致细胞中染色体数目连续加倍，出现染色体数目为8N的细胞。所以染色体数目加倍到4N的细胞处于有丝分裂后期时染色体数目为8N，染色体数目加倍到8N的细胞处于有丝分裂中期时染色体数目也为8N。‎ 考点2　动物细胞培养和核移植技术 ‎1．动物细胞培养 ‎(1)地位：动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合等。其中动物细胞培养是其他动物细胞工程技术的基础。‎ ‎(2)培养过程 ‎(3)培养条件 ‎①无菌、无毒环境 ‎②营养：除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外通常还需加入血清、血浆等一些天然成分。‎ ‎③适宜的温度：36.5 ℃±‎0.5 ℃‎；适宜的pH：7.2～7.4。‎ ‎④气体环境 ‎2．动物体细胞核移植技术和克隆动物 ‎(1)原理：动物体细胞核具有全能性。‎ ‎(2)动物体细胞核移植技术的过程 ‎ ‎ ‎(3)应用 ‎①加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。‎ ‎②保护濒危物种。‎ ‎③生产医用蛋白。‎ ‎④作为异种移植的供体。‎ ‎⑤用于组织器官的移植。‎ ‎(4)存在问题：成功率低、克隆动物存在健康问题、动物食品的安全性问题等。‎ 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1．组织培养过程中培养的细胞由于处于不断的分生状态而容易发生突变。(　√　)‎ ‎2．细胞产物的工厂化生产应从组织培养得到的新个体中提取细胞产物。(　×　)‎ ‎3．肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸。(　×　)‎ ‎4．与“多利”羊等克隆哺乳动物相关的技术有胚胎移植、细胞培养和核移植技术。(　√　)‎ ‎5．制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理。(　×　)‎ ‎6．动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用相同。(　×　)‎ ‎ (选修3P44“寻根问底”改编)胰蛋白酶处理动物组织，对细胞的消化有两种情况：‎ ‎(1)短时间内细胞不会(填“会”或“不会”)被消化，原因是细胞表面具有糖蛋白，对细胞具有一定的保护作用。‎ ‎(2)长时间后细胞会(填“会”或“不会”)被消化，原因是细胞表面糖蛋白的保护作用是有限的；细胞膜的主要成分包括磷脂和蛋白质，蛋白质可被胰蛋白酶水解。‎ ‎●考向突破1　动物细胞培养过程的分析 ‎1．(2020·宁夏长庆高级中学高三月考)回答下列有关动物细胞培养的问题：‎ ‎(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。此时，瓶壁上形成的细胞是单(或一)层。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)。‎ ‎(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成不死性细胞，该种细胞的黏着性降低，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量减少。‎ ‎(3)现用某种大分子染料对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不被染色，原因是 活细胞的细胞膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内(或死细胞的细胞膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色)。‎ ‎(4)检查某种有毒物质是否能改变细胞染色体的数目，最好选用分裂中期的细胞在显微镜下进行观察。‎ ‎(5)在细胞培养过程中，通常在冷冻(或超低温、液氮)条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中酶的活性降低，细胞新陈代谢速率降低。‎ ‎(6)给患者移植经细胞培养形成的皮肤后，发生了排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤当作抗原进行攻击。‎ 解析：(1)细胞接触抑制是指细胞表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖。基于上述特性，瓶壁上形成的细胞是单层排列的。需要时可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将贴壁的细胞从瓶壁上分离下来。‎ ‎(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞停止分裂，出现衰老甚至死亡现象，极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成不死性细胞。该种细胞由于细胞膜表面糖蛋白减少，其黏着性降低。‎ ‎(3)活细胞膜具有选择透过性，大分子不能通过，故死细胞被染色，而活细胞不被染色。‎ ‎(4)有丝分裂中期时染色体的着丝点排列在赤道板上，染色体形态固定、数目清晰，是观察染色体数目的最佳时期。‎ ‎(5)在细胞培养过程中，通常在冷冻(或超低温、液氮)条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中酶的活性降低，细胞新陈代谢的速率降低。‎ ‎(6)机体把移植的皮肤当作抗原攻击，会发生排斥现象。‎ 整合提升 动物细胞培养中两组概念的辨析 ‎1．细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞进行有丝分裂，数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。‎ ‎2．原代培养与传代培养 ‎(1)原代培养：细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养。原代培养的细胞核型正常。‎ ‎(2)传代培养：原代培养的细胞生长、增殖一定时间后，由于空间不足或细胞密度过大导致营养枯竭，影响细胞的生长，因此需要重新用胰蛋白酶等处理，进行分瓶扩大培养，即传代培养。一般情况下，细胞传至10～50代后，出现核型异常，细胞增殖会明显减缓，甚至完全死亡。‎ ‎●考向突破2　动物体细胞核移植过程的分析 ‎2．(2020·广东佛山检测)我国科学家解决了体细胞克隆猴的世界难题，成功培育出世界上首个体细胞克隆猴——“中中”和“华华”。这标志着我国将率先开启以猕猴作为实验动物模型的时代。下图为克隆猴的流程示意图。请回答下列问题：‎ ‎(1)我国克隆猴利用的是猴胎儿成纤维细胞，该细胞是一已分化的体细胞，从理论上分析，它具有细胞的全能性，这是因为成纤维细胞的细胞核中含有猴的全部核基因。‎ ‎(2)克隆猴时需要进行“去核”操作，即去掉卵母细胞的细胞核。先在体外培养卵母细胞让其分裂，一般选择 减数第二次分裂中期(或MⅡ期)的细胞进行去核操作；然后进行“核移植”，即将体细胞的细胞核移到去核卵母细胞中形成重组细胞，此时采用的技术是显微注射技术；得到的重组细胞再进行人工激活使其分裂形成胚胎。‎ ‎(3)科学家将79枚克隆胚胎移植入21只代孕母猴体中，最终只有两只母猴正常怀孕产下“中中”和“华华”，他俩的性别是否一致？是；原因是“中中”“华华”的细胞核中遗传物质一样，是经过有丝分裂形成的。‎ ‎(4)克隆动物有很多优点：①可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；②可以增加濒危物种的存活数量(或可以建立实验动物模型研究人类疾病)。‎ ‎(5)灵长类生物克隆成功是克隆技术的重大突破，在该技术应用方面，应注意哪些潜在的风险？‎ 避免进一步扩大到对灵长类或者人的体细胞克隆，引发伦理问题。‎ 解析：(1)由于成纤维细胞的细胞核中含有猴的全部核基因，因此成纤维细胞具有全能性。‎ ‎(2)去核操作一般选择减数第二次分裂中期的卵母细胞。将体细胞的细胞核移到去核卵母细胞中形成重组细胞的方法是显微注射技术。‎ ‎(3)79枚克隆胚胎为有丝分裂而来，其细胞核遗传物质一致，即“中中”“华华”的细胞核中遗传物质一样，因此“中中”和“华华”的性别一致。‎ ‎(4)克隆动物的优点：①可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。②可以增加濒危物种的存活数量(或可以建立实验动物模型研究人类疾病)。‎ ‎(5)克隆技术潜在的风险：避免进一步扩大到对灵长类或者人的体细胞克隆，引发伦理问题。‎ 整合提升 ‎1.核移植中供体动物、提供卵母细胞的动物、代孕动物和克隆动物之间的关系：克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数由线粒体DNA控制的性状与提供卵母细胞的动物相同，与代孕动物的性状无遗传关系。‎ ‎2．动物细胞核全能性的表达 细胞核全能性的表达，必须提供促进细胞核表达全能性的物质和营养条件，还要保证细胞的完整性，这样去核的卵细胞是最合适的受体细胞。该技术形成重组细胞发育成一个新个体，体现了动物细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。‎ 考点3　动物细胞融合和单克隆抗体 ‎1．动物细胞融合 ‎(1)概念：两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，也称细胞杂交。‎ ‎(2)条件：需要用聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒或电激等诱导因素。‎ ‎(3)原理：细胞膜的流动性。‎ ‎(4)结果：形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。‎ ‎(5)意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段，为制备单克隆抗体开辟了新途径。‎ ‎2．单克隆抗体 ‎(1)制备原理：一种浆细胞产生一种抗体，浆细胞在体外不能(填“能”或“不能”)无限增殖；骨髓瘤细胞能无限增殖；浆细胞与骨髓瘤细胞融合得到杂交瘤细胞，既能无限增殖，又能产生特异性抗体。‎ ‎(2)制备过程 ‎ ‎ ‎(3)制备单克隆抗体过程中的两次筛选 项目 第一次筛选 第二次筛选 筛选 原因 诱导融合后得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞 由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞 筛选 方法 用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“B－B”细胞、“瘤－瘤”细胞)都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞(“B－瘤”细胞)才能生长 用多孔培养皿培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群 筛选 目的 得到杂交瘤细胞 得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 ‎(4)优点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。‎ ‎(5)用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。‎ 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1．植物原生质体融合和动物细胞融合原理是相同的。(　√　)‎ ‎2．小鼠骨髓瘤细胞的染色体数为40，B淋巴细胞的染色体数为46，融合后形成的杂交瘤细胞DNA分子数为86。(　×　)‎ ‎3．杂交瘤细胞进行体内培养，是为了获得能产生单克隆抗体的胚胎。(　×　)‎ ‎4．B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞融合后有三种细胞类型(若仅考虑两两融合的情况)。(　√　)‎ ‎ (选修3P49讨论2)用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，想一想，这是为什么？‎ 提示：动物细胞传代培养至10～50代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代10代以内的细胞。‎ ‎ 下图为单克隆抗体制备流程(顺序已被打乱)，请据图分析回答问题：‎ ‎(1)图中B注射特定抗原的目的是什么？‎ ‎(2)在获取C细胞的过程中，筛选淘汰了哪些细胞？‎ ‎(3)请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。‎ 提示：(1)目的是刺激机体发生免疫应答，从而产生效应B细胞(浆细胞)。‎ ‎(2)未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“B－B”细胞、“瘤－瘤”细胞)都会被淘汰，只有杂交瘤细胞(“B－瘤”细胞)才能生长。‎ ‎(3) ‎ ‎●考向突破1　考查动物细胞融合 ‎1．(2020·濮阳一模)如图是制备乙肝病毒表面抗体的流程图。请回答下列问题：‎ ‎(1)图中细胞Ⅰ的名称为B淋巴细胞(或浆细胞)，其与骨髓瘤细胞融合所依据的基本原理是细胞膜(具有一定)的流动性。‎ ‎(2)在图示流程中至少需要进行两次筛选，其中第一次筛选的目的是获得杂交瘤细胞；第二次筛选的目的是获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞。‎ ‎(3)制备得到的单克隆抗体可用于乙肝的免疫治疗，其所利用的免疫学原理是抗原和抗体的特异性结合(或单克隆抗体与抗原结合的特异性强)。‎ ‎(4)干扰素属于淋巴因子，由效应T细胞产生，并以胞吐的方式释放到细胞外。某同学联想到单克隆抗体的制备过程，提出用效应T细胞代替细胞Ⅰ，从而获得单克隆干扰素的设想，你认为该方法是否可行？并说明理由。‎ 可行，效应T细胞是T细胞接受抗原刺激后，经过增殖、分化形成的细胞，具有释放淋巴因子的功能。‎ 解析：(1)用抗原刺激小鼠使之产生特异性免疫反应，从小鼠体内提取B淋巴细胞，B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞。细胞融合的原理是细胞膜具有一定的流动性。‎ ‎(2)两次筛选中第一次筛选是获得杂交瘤细胞，第二次筛选是从杂交瘤细胞中获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞。‎ ‎(3)单克隆抗体具有与抗原结合的特异性强、灵敏度高的特点，可用于乙肝的免疫治疗。‎ ‎(4)干扰素的化学本质是蛋白质，效应T细胞以胞吐的方式将之分泌到细胞外；效应T细胞是T细胞接受抗原刺激后，经过增殖、分化形成的细胞，具有释放淋巴因子的功能，因此可依据单克隆抗体的制备过程，用效应T细胞代替细胞Ⅰ，从而获得单克隆干扰素。‎ 归纳总结 动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较 ‎①融合前的处理不同：植物体细胞杂交用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁，制备原生质体才能融合，而动物细胞可以直接融合。‎ ‎②诱导方式不同：相比植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方式是用灭活的病毒处理。‎ ‎③目的不同：植物体细胞杂交的目的是为了培育杂种植株；动物细胞融合只是为了获得杂种细胞。‎ ‎●考向突破2　考查单克隆抗体 ‎2．(2020·山西山大附中模拟)类风湿性关节炎(RA)是一种自身免疫病，致残性强。研究表明，该病的病理与肿瘤坏死因子α(TNFα)密切相关，而一种人鼠嵌合的抗TNFα单克隆抗体能有效治疗RA。如图为该单克隆抗体制备过程示意图，请据图回答下列问题：‎ ‎(1)单克隆抗体的制备涉及细胞工程中的动物细胞融合、动物细胞培养技术。‎ ‎(2)图中的抗原A是肿瘤坏死因子α(或TNFα)，HAT培养基的作用是筛选出杂交瘤细胞。B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞具有的特点是既能大量增殖，又能产生特异性抗体。‎ ‎(3)医疗上，把单克隆抗体与化学药物或细胞毒素相结合制成“生物导弹”，借助抗体的定向作用将药物带到病变细胞并将其杀死。‎ ‎(4)克隆动物是指用(动物体细胞)核移植方法得到的动物。‎ ‎(5)单克隆抗体的特点是特异性强、灵敏度高、可大量制备。‎ 解析：(1)单克隆抗体制备涉及动物细胞培养和动物细胞融合技术。‎ ‎(2)图中刺激免疫动物产生抗TNFα单克隆抗体的抗原是肿瘤坏死因子α(TNFα)。HAT培养基的作用是筛选出杂交瘤细胞。杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体。‎ ‎(3)医疗上，把单克隆抗体与化学药物或细胞毒素相结合制成“生物导弹”，借助抗体的定向作用将药物带到病变细胞并将其杀死。‎ ‎(4)克隆动物是指用核移植方法得到的动物。‎ ‎(5)单克隆抗体的特点是：特异性强、灵敏度高，可大量制备。‎ 整合提升 制备单克隆抗体过程中两次筛选的方法及目的 项目 第一次筛选 第二次筛选 筛选 原因 诱导融合后得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞，所以需经过选择性培养 由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以需进行克隆化培养和抗体检测 筛选 方法 用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长 用多孔培养皿培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群 筛选 目的 得到杂交瘤细胞 得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 ‎1．植物组织培养的过程主要包括脱分化和再分化两个阶段，脱分化的结果是形成愈伤组织，再分化的结果是形成根和芽。‎ ‎2．植物体细胞杂交需要用酶解法制备原生质体，所用的酶包括纤维素酶和果胶酶。‎ ‎3．无论是植物体细胞杂交还是动物细胞融合，都需要诱导。‎ ‎4．植物组织培养需要各种营养成分和植物激素，动物细胞培养也需要各种营养成分及血清。‎ ‎5．植物体细胞杂交可用于作物育种，动物细胞融合可用于单克隆抗体的制备。‎ ‎6．产生单克隆抗体的细胞是杂交瘤细胞，它既能产生单克隆抗体又能无限增殖。‎ ‎ 具有全能性≠体现(实现)全能性 具有全能性：理论上，具有细胞核的活细胞都具有全能性；体现(实现)全能性：只有发育成完整个体，才能说明体现(实现)了细胞的全能性。‎ ‎ 有关植物体细胞杂交的3个易错点 ‎(1)误认为植物体细胞杂交的结果只是形成杂种细胞。植物体细胞杂交的结果最终要经过组织培养形成杂种植株。‎ ‎(2)误认为植物体细胞杂交属于有性生殖。植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合，因此不属于有性生殖，应为无性生殖。‎ ‎(3)误认为杂种植株的变异类型属于基因重组。杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，属于异源多倍体，所以变异类型为染色体变异。‎ ‎ ‎ B淋巴细胞要经过免疫过程，才能产生相应的抗体，所以，与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是浆细胞。‎ ‎ ‎ 在单克隆抗体制备过程中，有两次筛选：第一次是筛选出杂交瘤细胞(用选择培养基)；第二次是进一步筛选出能产生人们所需要抗体的杂交瘤细胞(用抗原—抗体结合法)。‎ ‎1．(2019·全国卷Ⅱ)植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。‎ ‎(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快(答出2点即可)。‎ ‎(2)通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子(如图所示)，这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是有利于胚状体进行呼吸作用。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、矿质元素和糖等几类物质。‎ ‎(3)用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的茎尖进行组织培养。‎ ‎(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是含目的基因的细胞愈伤组织小植株(用流程图表示)。‎ 解析：(1)植物微型繁殖是指用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有：保持优良品种的遗传特性；高效快速地实现种苗的大量繁殖。‎ ‎(2)人工种子的胚状体在进行细胞呼吸时，需要从外界环境吸收O2，并将产生的CO2释放到外界环境中，因此人工种皮具备透气性的作用是：有利于胚状体进行呼吸作用，以保持胚状体的活力。人工胚乳的作用是为胚状体的发育提供营养，因此应含有植物激素、矿质元素、糖等物质。‎ ‎(3)植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒，因此为了获得脱毒苗，可以选取植物的茎尖进行组织培养。‎ ‎(4)将含有目的基因的植物细胞培养为一个完整的转基因植物，需借助植物组织培养技术才能实现，其基本程序是：‎ 含目的基因的细胞愈伤组织小植株。‎ ‎2．(2018·全国卷Ⅲ)2018年《细胞》期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。回答下列问题：‎ ‎(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指将动物的一个细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞。‎ 通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目不变(填“减半”“加倍”或“不变”)。‎ ‎(2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度小于(填“大于”或“小于”)体细胞核移植，其原因是胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易。‎ ‎(3)在哺乳动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，通常，所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目相同(填“相同”或“不同”)，性染色体组合不同(填“相同”或“不同”)。‎ 解析：(1)核移植是指将动物的一个细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，并最终发育为动物个体。克隆猴体细胞的染色体数等于重组细胞中的染色体数，等于供核细胞中的染色体数。(2)哺乳动物胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易，而哺乳动物体细胞分化程度高，恢复全能性十分困难，因此，动物体细胞核移植获得克隆猴的难度也就明显高于胚胎细胞核移植。(3)哺乳动物雌性个体和雄性个体的体细胞中常染色体数目相同，雌性性染色体组合为XX，雄性性染色体组合为XY，因此题中所得的两个克隆动物体细胞常染色体数目相同，性染色体组合不同。‎ ‎3．(2017·海南卷)甲、乙两同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题：‎ ‎(1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完整植株。‎ ‎(2)甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入了一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到葡萄糖、果糖。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是具有完整的细胞核(填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”)。‎ ‎(3)图中A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是细胞分裂素、生长素。A中的愈伤组织是叶肉细胞经脱分化形成的。‎ ‎(4)若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，可用组织培养方法来繁殖，在培养时，不能(填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的花粉作为外植体，原因是对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株。‎ 解析：(1)植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性。‎ ‎(2)蔗糖是一种二糖，可水解成葡萄糖、果糖。细胞具有完整的细胞核即可作为材料进行组织培养获得幼苗。‎ ‎(3)植物组织培养过程中，生长素用量与细胞分裂素用量比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成；比例适中时，促进愈伤组织的生长。‎ ‎(4)要用组织培养方法获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，培养时不能采用经减数分裂得到的花粉作为外植体，因为对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株。‎ ‎4．(2016·全国卷Ⅱ)‎ 下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为XX或XY。过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用显微操作的方法。②代表的过程是胚胎移植。‎ ‎(2)经过多次传代后，供体细胞中遗传物质的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。‎ ‎(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响。‎ ‎(4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了动物已分化体细胞的细胞核具有全能性。‎ 解析：(1)二倍体哺乳动物的性别决定方式为XY型，A的性别未知，其性染色体组成可能为XX，也可能为XY。核移植时，要通过显微操作去除卵母细胞中的核。早期胚胎可通过胚胎移植移入受体子宫中。(2)一般来说，细胞传代培养至10～50代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型。(3)克隆动物的遗传物质主要来自于供体核，但卵母细胞的线粒体中也含有一部分遗传物质。(4)克隆动物的成功获得证明动物已分化体细胞的细胞核具有全能性。‎ ‎5．(2014·全国卷Ⅰ)‎ 某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如图所示。‎ 若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目60条)按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上，则小鼠最少需要经过四次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是Y小鼠，理由是Y小鼠的血清抗体效价最高。‎ ‎(2)细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞，体系中出现多种类型细胞的原因是细胞融合是随机的，且融合率达不到100%。‎ ‎(3)杂交瘤细胞中有1个细胞核，染色体数目最多是200条。‎ ‎(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是不能无限增殖。‎ 解析：(1)据图分析，第四次免疫后小鼠Y的血清抗体效价达到16 000以上。达到要求后的X、Y、Z这3只小鼠中，小鼠Y的B淋巴细胞产生抗体效价最高，最适合用于制备单克隆抗体。‎ ‎(2)融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外，还有骨髓瘤细胞和B淋巴细胞的自身融合产物，由于细胞融合是随机的，且融合率达不到100%，故体系中会出现多种类型的细胞。‎ ‎(3)杂交瘤细胞形成后，由于核膜具有流动性，故小鼠的免疫B淋巴细胞细胞核与其骨髓瘤细胞细胞核会融合形成一个杂交的细胞核，因此染色体数目是100条，有丝分裂后期的染色体数目加倍为200条。‎ ‎(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后，仍然是不能无限增殖的细胞，同时B淋巴细胞不可能渡过原代培养和传代培养过程中的两次“危机”而达到细胞系水平。‎