【生物】2021届一轮复习人教版细胞工程教案（湖北专用）

【生物】2021届一轮复习人教版细胞工程教案（湖北专用）

第33讲　细胞工程 课程内容 核心素养——提考能 ‎1.简述植物的组织培养 ‎2.利用植物组织培养技术培育菊花或其他植物幼苗，并进行栽培 ‎3.简述动物的细胞培养与体细胞克隆 ‎4.收集单克隆抗体在临床上实际应用的资料，并进行交流分享 ‎5.举例说出细胞融合与单克隆抗体制备 科学思维 建立植物细胞工程和单克隆抗体制备基本流程模型 科学探究 细胞工程的应用 社会责任 植物组织培养在生产生活中的应用，克隆动物及对人类社会可能的影响 考点一　植物细胞工程 ‎1.细胞工程 ‎(1)原理：细胞生物学和分子生物学。‎ ‎(2)操作水平：细胞水平或细胞器水平。‎ ‎(3)目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。‎ ‎2.植物细胞的全能性 ‎3.植物组织培养技术 ‎(1)原理：植物细胞具有全能性。‎ ‎(2)过程：‎ ‎(3)培养条件：‎ ‎①无菌：培养基灭菌、培养材料和培养器械消毒。‎ ‎②固体培养基：大多由无机营养成分、有机营养成分、激素、琼脂四部分组成。‎ ‎③光照：脱分化阶段不需要光照。‎ ‎④激素调控：培养基中生长素和细胞分裂素的比例调控组织培养进程。‎ ‎(4)实例：菊花的组织培养过程 ‎①选材：一般选择未开花植株的茎上部新生的侧枝。‎ ‎②培养基：常用MS培养基，其主要成分有大量元素、微量元素、有机物，常需要添加植物激素。‎ ‎③实验操作过程 ‎　↓‎ 接种：始终在酒精灯火焰旁进行，对接种工具要用火焰灼烧灭菌，将菊花茎段插入培养基中时注意不要倒插 ‎　↓‎ 培养与移栽：在18～22 ℃的无菌箱中培养，得到试管苗后进行移栽 ‎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)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的流动性，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。‎ ‎(3)过程 ‎(4)意义：克服不同种生物远缘杂交的不亲和性。‎ ‎5.植物细胞工程的实际应用 ‎(1)植物繁殖的新途径 ‎①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。‎ 特点 ‎②作物脱毒技术：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。‎ ‎③人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。‎ ‎(2)作物新品种的培育 ‎①单倍体育种 a.实质：花药离体培养过程就是植物组织培养过程。‎ b.流程：花药单倍体幼苗纯合子。‎ c.优点：后代不发生性状分离，都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短了育种年限。‎ ‎②突变体的利用：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发生突变。从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。‎ ‎(3)细胞产物的工厂化生产 ‎①细胞产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等 ‎②培养阶段：愈伤组织阶段 ‎③技术基础：植物组织培养技术 ‎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 ‎3.杂种植物遗传物质的变化 ‎(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，属于异源多倍体，变异类型属于染色体变异。‎ ‎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。‎ ‎(1)(人教版选修三P36“小知识”)固体培养基大多数都是由无机营养成分、有机营养成分、激素、琼脂四部分组成。‎ ‎(2)(人教版选修三P40“小知识”)化学诱变一般是利用一些化学诱变剂进行处理。常见的有甲基磺酸乙酯(EMS)和叠氮化钠(SA)‎ 等。物理诱变一般采用电离辐射处理。电离辐射主要包括γ射线、β射线、中子等。‎ ‎1.(2018·4月浙江选考节选)取田间不同品种水稻的幼胚，先进行　　　　，然后接种到培养基中培养，幼胚发生　　　　形成愈伤组织，并进行继代培养。用含重组质粒的农杆菌侵染愈伤组织，再培养愈伤组织，以便获得抗虫的转基因水稻。影响愈伤组织能否成功再生出植株的因素有：培养条件如光、温度、培养基配方如植物激素配比、以及_________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________‎ ‎(答出2点即可)。‎ 解析　不同种类植物或同种植物的不同基因型个体之间存在遗传的差异，细胞全能性的表达程度大小不同，小麦水稻等作物在多次继代培养后，会丧失细胞全能性的表达能力。‎ 答案　消毒　脱分化　水稻的基因型、愈伤组织继代的次数 ‎2.(2017·海南卷，31)甲、乙两名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________________________________________________‎ ‎____________________________________________________________________。‎ ‎(2)甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到　　　　。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　　　　　　　　(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　　　　　　　　　　　　　　。A中的愈伤组织是叶肉细胞经　　　　形成的。‎ ‎(4)‎ 若该种植物是一种杂合子的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，　　　　(填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是______________________‎ ‎____________________________________________________________________。‎ 解析　(1)利用绿色叶片和白色花瓣作为外植体，进行组织培养的原理是高度分化了的植物细胞仍具有全能性。‎ ‎(2)蔗糖属于二糖，其单位是一分子果糖和一分子葡萄糖，具有完整细胞核的植物细胞才具有全能性。‎ ‎(3)在组织培养过程中，常需要添加的两种植物激素为细胞分裂素和生长素，由叶肉细胞形成愈伤组织的过程为脱分化。‎ ‎(4)杂合子经减数分裂形成不同基因型的花粉，若用花粉离体培养，所得到的个体基因型与原植株不同。‎ 答案　(1)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的植株 ‎ ‎(2)葡萄糖、果糖　具有完整的细胞核 ‎ ‎(3)细胞分裂素、生长素　脱分化 ‎ ‎(4)不能　对杂合子的植株来说，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 考点二　动物细胞工程 ‎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.动物体细胞克隆技术(核移植技术)‎ ‎(1)原理：动物细胞核具有全能性。‎ ‎(2)核移植分类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植。‎ ‎(3)核移植过程(以克隆高产奶牛为例)‎ ‎(4)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。‎ ‎3.动物细胞融合和单克隆抗体的制备 ‎(1)动物细胞融合 ‎①原理：细胞膜的流动性。‎ ‎②融合方法：聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。‎ ‎③意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能，也为制造单克隆抗体开辟了新途径。‎ ‎(2)单克隆抗体 ‎①制备过程 ‎②优点：特异性强、灵敏度高，并可大量制备。‎ ‎③用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。‎ ‎4.胚胎干细胞(ES或EK细胞)‎ ‎(1)来源：早期胚胎或原始性腺。‎ ‎(2)特点：形态上，体积小、细胞核大、核仁明显；功能上，具有发育的全能性；体外培养条件下可以增殖而不分化。‎ ‎(3)培养过程 ‎(4)应用 ‎①治疗人类的某些顽症 ‎②培育人造组织器官 ‎③研究体外细胞分化的理想材料 ‎1.动物细胞培养与动物体细胞核移植的比较 项目 动物细胞培养 动物体细胞核移植 原理 细胞增殖 动物细胞核的全能性 过程 结果 获得细胞群 获得与供体遗传物质基本相同的个体 ‎2.核移植产生的克隆动物与提供细胞核的亲本可能不同的3个原因 ‎①克隆动物细胞质基因来源于另一个亲本，与植物组织培养不同(来自一个亲本)，即克隆动物遗传物质来自两个亲本。②在发育过程中可能发生基因突变、染色体变异导致性状改变。③外界环境条件的影响引起不可遗传的变异。‎ ‎1.(人教版选修三P37、P52拓展)动物细胞融合和植物体细胞杂交有何不同？‎ 提示　主要有三点不同：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：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。‎ ‎2.(人教版选修三P48图2－21)动物体细胞核移植技术为何选用去核卵(母)细胞？‎ 提示　①此类细胞体积大，易于操作；②卵黄多，可为发育提供充足的营养；‎ ‎③卵母细胞的细胞质中存在激发细胞核全能性表达的物质。‎ ‎1.(2018·全国卷Ⅲ，38)[生物——选修3：现代生物科技专题]‎ ‎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　　　　　　　　。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 ‎　　　　(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　　　　(填“大于”或“小于”)体细胞核移植，其原因是　　　　　　　　。‎ ‎(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　　　　(填“相同”或“不同”)，性染色体组合　　　　(填“相同”或“不同”)。‎ 解析　(1)动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核，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，这个新的胚胎最终发育为动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物，与核供体相比，其细胞的染色体数目不变。(2)由于动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，而动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难，所以，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度明显低于体细胞核移植。(3)哺乳动物雌性和雄性个体的体细胞中常染色体数目相同，所以分别以雌性和雄性个体的体细胞为供体，克隆动物体细胞的常染色体数目相同，但其性染色体组合不同。‎ 答案　(1)将动物的一个细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中　不变 ‎(2)小于　胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易 ‎(3)相同　不同 ‎2.(2018·山东重点高中模拟)抗人T淋巴细胞CD3抗原单克隆抗体主要用于治疗和预防肾脏等器官移植病人的急性排斥反应。如图是该抗体的研发和生产流程。请回答：‎ ‎(1)图中甲是　　　　细胞，乙是　　　　细胞。‎ ‎(2)①过程需要加入　　　　诱导细胞融合，之后需用特定的选择性培养基进行第一次筛选，目的是除去其他细胞，保留　　　　细胞。经上述筛选获得的细胞产生的抗体还不是单克隆抗体，这是因为　　　　　　　　　　　　　　　　。经克隆化培养后，利用抗体能与　　　　分子特异性结合的原理，再次筛选得到能分泌所需抗体的细胞。‎ ‎(3)②表示将丁细胞注射到小鼠　　　　内，之后从相应液体中提取该单克隆抗体。该单克隆抗体能够治疗和预防器官移植时的排斥反应，这　　　　(填“能”或“不能”)证明免疫排斥主要是细胞免疫引起的。‎ 解析　(1)要获得抗人T淋巴细胞CD3抗原单克隆抗体，需要向小鼠体内注射的抗原是人T淋巴细胞；从小鼠体内提取的是在接受特定抗原(人T淋巴细胞)刺激后形成的B淋巴细胞。(2)动物细胞融合的诱导物是聚乙二醇(PEG)或灭活的病毒，诱导细胞融合之后需用特定的选择性培养基进行第一次筛选，目的是在除去其他细胞的同时保留杂交瘤细胞。经第一次筛选获得的细胞产生的抗体还不是单克隆抗体，这是因为从小鼠脾脏内提取的B淋巴细胞不止一种。经克隆化培养后，利用该抗体能与CD3分子特异性结合的原理，再次筛选得到能分泌所需抗体的细胞。(3)②表示将丁细胞注射到小鼠腹腔内。该单克隆抗体能够治疗和预防器官移植时的排斥反应，这不能证明免疫排斥主要是细胞免疫引起的，因为体液免疫和细胞免疫过程中都有T淋巴细胞的参与。‎ 答案　人T淋巴(必须答出“人”和“T淋巴”)　B淋巴　(2)聚乙二醇(PEG或灭活的病毒)　杂交瘤　从小鼠脾脏内提取的B淋巴细胞不止一种(杂交瘤细胞不止一种)　CD3　(3)腹腔　不能 澄清易错易混·强化科学思维 ‎[易错易混]‎ 易错点1　不清楚植物脱毒苗培养时选材要求及原理 点拨　由于植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少，所以常采用茎尖利用组织培养技术获得脱毒苗。‎ 易错点2　对植物组织培养的目的和人工种子的实质理解不透 点拨　(1)组织培养的目的不同，培养的阶段不同。如：生产细胞代谢产物，只需培养至愈伤组织时期；生产人工种子，则需要培养至胚状体时期；获得植株就需培养至幼苗时期。(2)人工种子是通过无性生殖(植物体细胞的组织培养技术)形成的，只有一个亲本的性状；自然种子是有性生殖的产物，具有两个亲本的性状。‎ 易错点3　不清楚动物细胞培养时，为何使用胰蛋白酶而不使用胃蛋白酶 点拨　进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。分散细胞时不能用胃蛋白酶，因为胃蛋白酶作用的适宜pH约为1.8。胰蛋白酶作用的适宜pH为7.2～7.8，而多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4。‎ 易错点4　混淆原代培养与传代培养 点拨　(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。‎ ‎(2)传代培养：原代培养的细胞生长、繁殖一定时间后，由于空间不足或细胞密度过大导致接触抑制影响细胞的生长，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。‎ 易错点5　不清楚动物细胞克隆化培养时为何常选10代以内的细胞，而“瘤细胞”却为“50代以后”‎ 点拨　取供体动物的体细胞培养，一般选用传至10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。然而欲获得“无限增殖”的“瘤细胞”则往往在“50代以后”，其遗传物质已发生变化，具“癌变”特性。‎ ‎[规范答题]‎ 如图1是利用植物组织培养技术培育脱毒草莓苗的过程，如图2是动物细胞培养的基本过程示意图。请据图回答：‎ ―→―→ 图1‎ 图2‎ ‎(1)外植体能够形成幼苗所依据的原理是__________________________________。‎ 培育脱毒苗时，一般选取　　　　作为外植体，其依据是_____________________。‎ ‎(2)①是脱分化过程，细胞脱分化是指已经分化的细胞，经过诱导后，失去其　　　　　　　　而转变为未分化细胞的过程。②是　　　　　　　　过程。‎ ‎(3)容器A中的动物器官或组织首先要进行的处理是剪碎，然后用　　　　酶处理，这是为了使细胞分散开来，这样做的目的是_____________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎(4)培养首先在B瓶中进行，瓶中的培养液成分有　　　　　　　　　　　　等。在此瓶中培养一段时间后，有许多细胞衰老死亡，这是培养到第　　　　代了，到这时的培养称为　　　　。‎ ‎(5)在C瓶中正常培养了一段时间后，发现细胞全部死亡。原因是_______________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ 答卷采样 错因分析 对脱毒菌的原理不清楚 正确答案：该部位病毒极少，甚至无病毒 对胃蛋白酶和胰蛋白酶的适宜pH不清楚 正确答案：胰蛋白 对传代培养与原代培养分辨不清 正确答案：原代培养 随堂·真题&预测 ‎1.(2018·高考江苏卷，8)花药离体培养是重要的育种手段。如图是某二倍体植物花药育种过程的示意图，下列叙述正确的是(　　)‎ A.为了防止微生物污染，过程①所用的花药需在70%乙醇中浸泡30 min B.过程②的培养基中需添加较高浓度的细胞分裂素以利于根的分化 C.过程③逐步分化的植株中可筛选获得纯合的二倍体 D.过程④应将炼苗后的植株移栽到含有蔗糖和多种植物激素的基质上 解析　通常将花药用体积分数为70%的酒精浸泡30 s，立即取出，在无菌水中清洗，A错误；过程②为脱分化形成愈伤组织的过程，所用培养基中细胞分裂素和生长素的比例应适中，B错误；过程③为再分化，因用秋水仙素处理了由花药形成的愈伤组织细胞，故能筛选获得纯合的二倍体，C正确；过程④应将炼苗后的植株移栽到土壤中，D错误。‎ 答案　C ‎2.(2018·高考江苏卷，22)如图为细胞融合的示意图，下列叙述错误的是(　　)‎ A.若a细胞和b细胞是植物细胞，需先去分化再诱导融合 B.a细胞和b细胞之间的融合需要促融处理后才能实现 C.c细胞的形成与a、b细胞膜的流动性都有关 D.c细胞不能同时表达a细胞和b细胞中的所有基因 解析　若a细胞和b细胞是植物细胞，需要用酶解法去掉细胞壁后再诱导融合，融合完成后的细胞再经脱分化和再分化培养，A错误；a细胞和b细胞之间的融合需要借助物理、化学等方法处理后才能实现，B正确；c细胞的形成要经过细胞膜的融合，与a、b细胞膜的流动性都有关，C正确；c细胞内有a、b两细胞的遗传物质，但不能同时表达a、b细胞中的所有基因，D正确。‎ 答案　A ‎3.(2015·江苏卷，20)下图为制备人工种子部分流程示意图，下列叙述正确的是(　　)‎ A.胚状体是外植体在培养基上脱分化形成的一团愈伤组织 B.该过程以海藻酸钠作为营养成分，以CaCl2溶液作为凝固剂 C.可在海藻酸钠溶液中添加蔗糖，为胚状体提供碳源 D.包埋胚状体的凝胶珠能够隔绝空气，有利于人工种子的储藏 解析　本题主要考查植物组织培养的应用及固定化细胞的制备过程。胚状体是愈伤组织在分化培养基上形成的，A错误；海藻酸钠用于制作人工种皮，不提供营养物质，B错误；为保持胚状体的活性，包埋胚状体的凝胶珠应适当透气，D错误。‎ 答案　C ‎4.(2016·全国卷Ⅱ，40)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　　　　。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　　　　的方法。②代表的过程是　　　　。‎ ‎(2)经过多次传代后，供体细胞中　　　　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___________________________________________________________________。‎ ‎(4)与克隆羊“多莉(利)”‎ 培养成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了____________________________________________________________________。‎ 解析　(1)提供体细胞的供体可能为雌性，也可能为雄性，因此图中A(正常细胞核)的性染色体组成为XX或XY。常采用显微操作去核法来去除卵母细胞的细胞核。②过程表示将早期胚胎移入受体，其过程为胚胎移植。(2)取供体动物的体细胞培养，一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。超过10代继续培养，则其遗传物质(或核型)的稳定性会降低。(3)克隆动物的细胞核基因来自供体，因此大部分性状与供体相同，但细胞质基因来源于受体(或提供卵母细胞的个体)，即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，这就决定了克隆动物的性状与供体不完全相同。(4)克隆动物的培育采用的是核移植技术，核移植技术的原理是：已经分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。‎ 答案　(1)XX或XY　显微操作(去核法)　胚胎移植　(2)遗传物质　(3)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)已经分化的动物体细胞的细胞核具有全能性 ‎5.(2020·高考预测)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　　　　，其与骨髓瘤细胞融合所依据的基本原理是_____________________________________________________________________。‎ ‎(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　　　　　　　　：第二次筛选的目的是_______________________________‎ ‎____________________________________________________________________。‎ ‎(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_____________________________________________________________________。‎ ‎(4)干扰素属于淋巴因子，由效应T细胞产生，并以　　　　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　　　　　　　　　。‎ 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。‎ 答案　(1)B淋巴细胞(或浆细胞)　细胞膜(具有一定)的流动性　(2)获得杂交瘤细胞　获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞　(3)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)胞吐　不可行，因为效应T细胞能与骨髓瘤结合，使骨髓细胞裂解 ‎(时间：35分钟)‎ ‎1.某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉，其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”。下列有关叙述错误的是(　　)‎ A.消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害 B.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 C.出芽是细胞再分化的结果，受基因选择性表达的调控 D.生根时，培养基通常应含α－萘乙酸等生长素类调节剂 解析　植物组织培养中消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对培养材料的伤害，A正确；植物体细胞的杂交需先除去细胞壁得到原生质体，再在细胞融合诱导剂作用下获得染色体加倍的细胞，B错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，C正确；植物组织培养过程中，生根阶段的培养基中通常应含有生长素类调节剂，D正确。‎ 答案　B ‎2.(2018·济南调研)如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列叙述正确的是(　　)‎ A.该途径依据的原理是植物细胞具有全能性 B.过程①需控制好培养基中植物激素的比例 C.经过程①细胞的形态和结构未发生变化 D.过程③需使用固体培养基，有利于细胞增殖 解析　细胞全能性以细胞发育成个体为标志，而图中并没有形成完整植物体，A错误；过程①是脱分化，而决定植物脱分化和再分化的关键因素是培养基中植物激素的种类和比例，因此该过程需控制好培养基中植物激素的比例，B正确；过程①是脱分化，经该过程细胞的形态和结构发生了变化，成为高度液泡化的薄壁细胞，C错误；过程③需使用液体培养基，有利于细胞增殖，D错误。‎ 答案　B ‎3.(2019·烟台市调研)如图是某克隆羊培育过程模式图，试分析获得该克隆羊的生殖方式、该克隆羊的基因型以及该克隆羊发育成熟时所分泌的性激素依次是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.无性生殖、Aa、雌性激素 B.无性生殖、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　克隆羊是利用了细胞核移植技术，其生殖方式为无性生殖；该克隆羊继承了B羊的全部的细胞核基因和A羊的细胞质基因，因此其基因型为aa；由于B羊为雄性，因此该克隆羊亦为雄性，故该克隆羊发育成熟时分泌的性激素是雄性激素，故B正确。‎ 答案　B ‎4.下列有关细胞工程的叙述，正确的是(　　)‎ A.PEG是促细胞融合剂，可直接诱导植物细胞融合 B.用原生质体制备人工种子，要防止细胞破裂 C.骨髓瘤细胞经免疫处理，可直接获得单克隆抗体 D.核移植克隆的动物，其线粒体DNA来自供卵母体 解析　PEG是促细胞融合剂，但植物细胞不能直接融合，需先去细胞壁形成原生质体才能融合，A错误；制备人工种子应用完整的植物细胞，不需制备原生质体，B错误；骨髓瘤细胞不能产生抗体，C错误；核移植克隆的动物，其线粒体来自卵细胞即线粒体DNA来自供卵母体，D正确。‎ 答案　D ‎5.用动物细胞工程技术制备单克隆抗体，下列实验步骤中错误的是(　　)‎ A.将抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的B淋巴细胞 B.用氯化钙作诱导剂，促使能产生抗体的B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合 C.筛选杂交瘤细胞，并从中选出能产生所需抗体的细胞群，培养后提取单克隆抗体 D.该杂交瘤细胞株的增殖方式和产物分别是有丝分裂和单克隆抗体 解析　B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合需要灭活的病毒、聚乙二醇或物理因素来诱导；氯化钙不能作为诱导剂，氯化钙的作用是在基因工程中用于提高微生物细胞壁的通透性，便于重组质粒进入微生物细胞内。‎ 答案　B ‎6.(2018·山东济宁一模)下面两幅图是制备单克隆抗体的示意图，请据图回答下列问题：‎ ‎(1)图1和图2所示过程中，都必须用到的动物细胞工程技术是　　　　　　。用PCR技术扩增无限增殖基因除需要原料、能量、模板外还需要　　　 　和 ‎　　　　　　　　。‎ ‎(2)图1中②过程与植物原生质体融合的不同之处是用　　　　诱导，图2中B所示的细胞特点是　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(3)培养杂交瘤细胞时应保证被培养的细胞处于　　　　的环境。抗体在抵抗外来病原体入侵方面具有十分重要的作用，这体现了免疫系统的　　　　功能。‎ 解析　(1)图1通过动物细胞融合技术生产单克隆抗体，图2通过转基因技术生产单克隆抗体，二者都必须用到动物细胞培养技术。用PCR技术扩增无限增殖基因除需要原料、能量、模板外还需要引物和热稳定DNA聚合酶(或Taq酶)。(2)图1中②过程为动物细胞融合，与植物原生质体融合的不同之处是用灭活的病毒诱导，图2中B所示的细胞应是含有无限增殖基因的浆细胞，特点是既能无限增殖，又能产生特异性抗体。‎ 答案　(1)动物细胞培养　引物　热稳定DNA聚合酶(或Taq酶)　(2)灭活的病毒　既能无限增殖，又能产生特异性抗体　(3)无菌无毒　防卫 ‎7.2018年1月25日，《细胞》杂志报道了我国研究人员在世界上率先利用去甲基化酶(Kdm4d)的mRNA，经体细胞核移植技术培育出第一批灵长类动物——食蟹猴，作为研究癌症等人类疾病的动物模型。如图为体细胞核移植技术培育食蟹猴的操作过程，请回答：‎ ‎(1)2001年，美国科学家已经培育出胚胎细胞核移植猴。获得食蟹猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植，原因是______________________________。‎ ‎(2)进行过程①时，为提供成纤维细胞培养所需的无菌无毒环境，应进行的实验措施是　　　　　　　　，其目的是________________________________________。‎ ‎(3)据图分析，过程③是利用　　　　法将成纤维细胞注入猴去核的MⅡ中期卵母细胞的　　　　　　　　。‎ ‎(4)图中过程⑤的实质是早期胚胎在　　　　条件下空间位置的转移。‎ ‎(5)上述实验的突破之处是使用了去甲基化酶(Kdm4d)的mRNA，在确定其作用时，研究人员用正常培养液培养融合细胞得到A组实验数据，用正常培养液培养注入去甲基化酶(Kdm4d)mRNA的融合细胞得到B组实验数据。图中X为融合细胞发育成的胚胎数Y为囊胚数，Z为内细胞团数，分析实验数据可知，Kdm4d的mRNA的作用是既能提高　　　　又能提高　　　　。‎ 解析　(1)与胚胎细胞相比，动物体细胞的分化程度高，恢复其全能性更难，因此利用体细胞核移植难度更大。(2)动物细胞培养过程中，应定期更换培养液，其目的是防止代谢产物的积累对细胞自身造成危害。(3)过程③是核移植过程，通过显微注射的方法将供体细胞注入MⅡ中期卵母细胞的卵细胞膜与透明带之间。‎ ‎(4)胚胎移植时要求供体与受体具有相同生理状态。(5)从图中数据可知，与A组相比，B组的融合细胞(注入了Kdm4d的mRNA)发育成囊胚的成功率和囊胚中内细胞团的形成率都较高。‎ 答案　(1)体细胞分化程度高，恢复其全能性较难　(2)定期更换培养液　防止成纤维细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害　(3)显微注射　卵细胞膜与透明带之间　(4)相同生理　(5)融合细胞发育成囊胚的成功率　囊胚中内细胞团的形成率 ‎8.下列关于植物组织培养及其应用的叙述，正确的是(　　)‎ A.离体的植物组织、器官必需经过灭菌才能接种到组织培养基中 B.以植物芽尖为材料通过组织培养可以获得抗毒新品种 C.生长素、细胞分裂素的协同调节作用在组织培养中非常重要 D.以人工膜包裹植物愈伤组织和营养物质可制得人工种子 解析　‎ 离体的植物组织、器官必须经过消毒才能接种到组织培养基中，灭菌会杀死细胞；以茎尖为材料通过组织培养可以获得脱毒苗，但不是新品种，获得抗病毒的新品种必须经过转基因技术；以人工薄膜包裹胚状体等可制得人工种子。‎ 答案　C ‎9.以某植物的绿色叶片和白色花瓣为材料进行植物组织培养，下列相关叙述正确的是(　　)‎ A.外植体脱分化形成愈伤组织的过程需要生长调节剂和光照 B.绿色叶片和白色花瓣作为外植体，进行组织培养均能获得试管苗 C.若选用花粉进行组织培养，能获得与原植株基因型相同的个体 D.组织培养所选用的外植体细胞必须有完整的细胞核和叶绿体 解析　外植体脱分化形成愈伤组织不需要光照；绿色叶片和白色花瓣是细胞分化的结果，遗传物质并没有改变，所以两者进行组织培养均能获得试管苗；花粉是经减数分裂形成的，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植株属于单倍体，其基因型不同于原植株；植物组织培养的原理是细胞的全能性，所以所选用的外植体细胞必须有完整的细胞核，但不一定要有叶绿体。‎ 答案　B ‎10.(2018·苏锡常镇三模)下列关于动物细胞工程的叙述，正确的是(　　)‎ A.接触抑制的细胞经分散后继续培养，细胞将不再增殖 B.动物细胞培养选用的培养材料大多是胚胎或幼龄动物的组织 C.经选择性培养基筛选出来的杂交瘤细胞即可直接生产特定的单克隆抗体 D.常在培养基中添加一定种类和数量的抗生素以防止培养的细胞被病毒感染 解析　接触抑制的细胞经分散后继续培养，细胞可以增殖；动物细胞培养一般选用胚胎或幼龄动物的组织，因为这些细胞分裂增殖能力强；经选择性培养基筛选出来的杂交瘤细胞还需要进行第二次筛选，即单一抗体阳性检测，选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞，才可生产特定的单克隆抗体；培养基中添加一定种类和数量的抗生素是防止培养的细胞被细菌感染。‎ 答案　B ‎11.下列关于动物细胞工程的叙述，正确的是(　　)‎ A.用胰蛋白酶处理动物组织后，可用培养液将分散的细胞稀释制成细胞悬液 B.少数细胞在连续培养50代后可获得不死性，是某些基因选择性表达的结果 C.根据在高倍镜下观察到基因突变的比例可推知某化学药品的毒性 D.PEG诱导动物细胞融合形成的杂种细胞，经动物细胞培养能得到优良动物个体 解析　少数细胞连续培养获得不死性，是某些基因突变的结果；基因突变在光学显微镜下看不到；动物细胞培养不能得到动物个体。‎ 答案　A ‎12.下图是单克隆抗体制备过程示意图，相关叙述错误的是(　　)‎ A.过程①注射一种灭活病毒可使小鼠体内产生多种浆细胞 B.过程②形成的两两融合细胞只有图中的3种类型 C.过程③采用抗原—抗体反应进行特定杂交瘤细胞的筛选 D.过程④获得的全部杂交瘤细胞都只能产生同一种抗体 解析　由图可知，灭活的病毒含多种抗原决定簇，可使小鼠体内产生多种浆细胞；过程②形成的两两融合细胞除图中的AD、BD、CD这3种外，还有浆细胞的两两融合(AA、BB、CC、AB、AC、BC)和骨髓瘤细胞的两两融合(DD)；过程③采用抗原—抗体反应筛选产生特定抗体的杂交瘤细胞；过程④获得的全部杂交瘤细胞都是经过单一抗体阳性检测过的，都只能产生同一种抗体。‎ 答案　B ‎13.科学家采用植物体细胞杂交的方法，经过长期的实验，终于得到了“番茄—马铃薯”杂种植株，培育过程如图所示，其中①～⑤表示过程，a～f表示细胞、组织或植株。请据图回答下列问题：‎ ‎(1)过程①可使用　　　　　　　　酶处理细胞以除去细胞壁，过程②常用　　　　作为诱导剂。‎ ‎(2)d表示的细胞在适宜条件下培养成“番茄—马铃薯”‎ 杂种植株，说明该细胞具有　　　　，其中过程④涉及的分裂方式为　　　　。在植物组织培养过程中，欲培育无病毒的植株，选材时一般选取植物的　　　　　　。‎ ‎(3)过程④和过程⑤需要在超净工作台上进行，其目的是避免　　　　的污染。‎ ‎(4)图中培育的杂种植株并没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯。但这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于　　　　　　　　　　。若用传统的有性杂交方法不能得到“番茄—马铃薯”杂种植株，因为两者之间存在着天然的　　　　。‎ 解析　(1)过程①可使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体；过程②是原生质体的融合，常用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂诱导原生质体的融合。(2)将杂种细胞培育为杂种植株依据的原理是细胞的全能性，过程④是脱分化，此过程中的细胞分裂方式为有丝分裂。植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，所以一般选取植物的茎尖或根尖培育无病毒植株。(3)植物组织培养过程中要保持无菌条件，以避免微生物的污染。(4)采用体细胞杂交技术得到“番茄—马铃薯”杂种植株虽然不能表现出亲代的优良性状，但是克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍，扩大了用于杂交的亲本组合范围。番茄与马铃薯之间存在着天然的生殖隔离，因此用传统的有性杂交方法不可能得到二者的杂种后代。‎ 答案　(1)纤维素酶和果胶　聚乙二醇(PEG)　(2)全能性　有丝分裂　茎尖或根尖　(3)微生物　(4)克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍，扩大了用于杂交的亲本组合范围　生殖隔离 ‎14.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)，结果如图甲所示；图乙是单克隆抗体制备流程的简明示意图；‎ 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　　　　‎ 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　　　　小鼠，理由是　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(2)图乙中单克隆抗体的制备过程运用了　　　　和　　　　 等动物细胞工程技术。‎ ‎(3)图乙中的过程②诱导融合运用的原理是　　　　，该过程中区别于原生质体融合的方法是用　　　　处理。融合后需要用特定的选择性培养基筛选，只有　　　　才能生长。筛选所得细胞的特点是________________________________________。‎ ‎(4)经过筛选和克隆化培养得到杂交瘤细胞后，一般采用体内培养和体外培养两种方式，动物细胞的体外培养对环境条件的要求比较高，动物细胞体外培养需要满足的条件：　　　　　　　，营养，适宜温度和pH，气体环境等。‎ 解析　(1)由图可知，第四次免疫后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价达到16 000及其以上，小鼠Y的最高，最适合用于制备B淋巴细胞。(2)制备单克隆抗体过程中用到了动物细胞培养和动物细胞融合等动物细胞工程技术。(3)诱导细胞融合运用的原理是细胞膜的流动性，与诱导植物原生质体融合不同的是，诱导动物细胞融合可用灭活的病毒处理，融合后需要用特定的选择性培养基筛选，只有融合的杂种细胞才能生长。筛选后所得细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体。(4)动物细胞体外培养需要满足无菌、无毒的环境，营养、适宜温度和pH气体环境等。‎ 答案　(1)四　Y　Y的血清抗体效价最高　(2)动物细胞培养　动物细胞融合 ‎　(3)细胞膜的流动性　灭活的病毒　融合的杂种细胞　既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体　(4)无菌、无毒的环境