【生物】2021届一轮复习苏教版选修3第2讲　细胞工程学案

【生物】2021届一轮复习苏教版选修3第2讲　细胞工程学案

‎ 第2讲　细胞工程 ‎1.植物的组织培养(Ⅱ)‎ ‎2.动物细胞培养与体细胞克隆(Ⅱ)‎ ‎3.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)‎ ‎1.细胞全能性的物质基础，生物生长的细胞学基础等。（生命观念）‎ ‎2.植物细胞工程的基本操作流程及单克隆抗体的制备过程示意图等。（科学思维）‎ ‎3.植物细胞工程的应用等。（科学探究）‎ ‎4.正确看待禁止生殖性克隆。（社会责任）‎ ‎ 植物细胞工程技术及其应用 ‎1．细胞工程的概念 ‎(1)原理方法：细胞生物学和分子生物学的原理和方法。‎ ‎(2)操作水平：细胞水平或细胞器水平。‎ ‎(3)达到目的：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。‎ ‎(4)类型：根据操作对象的不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程。‎ ‎2．植物组织培养技术 ‎(1)概念理解 ‎①培养对象：离体的植物组织、器官、细胞或原生质体。‎ ‎②培养条件：无菌、人工配制的培养基、相关激素等人工控制条件。‎ ‎③培养结果：产生部分或完整植株。‎ ‎(2)理论基础：植物细胞的全能性。‎ ‎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)填写操作过程图 ―→ 图中①表示脱分化，②表示再分化，A表示愈伤组织，B表示丛芽或胚状体。‎ ‎3．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不亲和的障碍、获得杂种植株。‎ ‎4．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。‎ ‎②作物脱毒：选取作物茎尖、根尖等无毒组织进行组织培养，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、腋芽等材料，经过人工薄膜包装得到的种子，可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。‎ ‎(2)作物新品种的培育：单倍体育种和突变体的利用。‎ ‎(3)细胞产物的工厂化生产：即利用植物组织培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。‎ ‎1．细胞全能性 ‎(1)原理：细胞内含有本物种全部的遗传信息。‎ ‎(2)体内细胞全能性不表达的原因：基因在特定的时间和空间条件下选择性表达。‎ ‎(3)细胞全能性表达的条件：具完整细胞结构，离体，无菌，一定的营养、激素和其他适宜的外界条件。‎ ‎(4)细胞全能性大小与细胞分化程度成反比。‎ ‎2．激素比例与细胞分裂分化的关系 ‎(1)适当提高生长素与细胞分裂素的比例容易生根。‎ ‎(2)适当提高细胞分裂素与生长素的比例容易生芽。‎ ‎(3)比例适中诱导产生愈伤组织。如图所示：‎ ‎3．对不同物种植物体细胞杂交和有性杂交的比较 ‎(1)结果不同 ‎①体细胞杂交：不管染色体数、基因组还是染色体组都采用直接相加。‎ ‎②植物有性杂交：先减半再相加。‎ ‎(2)适用的定律不同 ‎①有性生殖过程中符合孟德尔遗传定律。‎ ‎②植物体细胞杂交：属于无性生殖，不符合孟德尔遗传定律。‎ ‎1．研究人员选取番茄叶片进行植物组织培养，制备人工种子，尝试利用箭头及简洁的文字写出其制备流程图。‎ ‎[提示]　番茄叶片→叶组织块愈伤组织有生根发芽能力的胚状体结构人工种子。‎ ‎2．结合诱变育种从细胞工程的角度出发，简述一种培育抗寒香蕉品种的方法及步骤。‎ ‎[提示]　体细胞诱变育种。利用诱变剂等方法使香蕉离体培养细胞发生基因突变，在利用植物组织培养技术发育成完整植株，然后筛选培育出抗寒品种。‎ 考查植物组织培养及其应用 ‎1．(2019·淄博高三模拟)水稻是我国重要的粮食作物，植物组织培养技术在水稻育种和繁殖中有重要作用。请回答：‎ ‎(1)以水稻的花药作外植体，经脱分化后可形成愈伤组织。与外植体相比，愈伤组织细胞的特点是____________________。比较脱分化培养基和再分化培养基，二者的基本成分相同，但用于诱导细胞分化的__________________不完全相同。‎ ‎(2)水稻的单倍体育种过程包括_____________和_______，与杂交育种相比，单倍体育种的优点是_____________。‎ ‎(3)杂种优良稻所结籽粒不宜做种子，故人们常用人工种子解决此类水稻的繁殖问题：以植物组织培养得到的________为材料，外面包上人工种皮。人工种皮的成分中除有机碳、无机盐外，还可添加_____________等物质，用以促进人工种子的生长发育、提高抵抗病菌的能力。与天然种子相比，人工种子的优点是_______________。‎ ‎[解析]　(1)愈伤组织是由外植体脱分化而来，由一团具有分裂能力的细胞组成，愈伤组织细胞的特点是：分裂旺盛、高度液泡化的薄壁细胞。决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，由于植物激素的种类和比例不同，诱导分化的结果也不同。‎ ‎(2)水稻的单倍体育种过程包括花药的离体培养和秋水仙素诱导染色体加倍。与杂交育种相比，单倍体育种的优点是明显缩短育种时间(后代基因纯合)。‎ ‎(3)人工种子就是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等材料，经过人工薄膜包装得到的种子。为促进人工种子的生长发育、提高抵抗病菌的能力，在人工种皮的成分中应添加植物生长调节剂(植物激素)、农药等物 质。与天然种子相比，人工种子的优点有保持亲本的优良性状，防止性状分离，克服季节、气候、地域的限制，大量快速生产，节约时间、土地等。‎ ‎[答案]　(1)细胞壁薄，具有分裂能力　激素的种类和比例　(2)花药的离体培养　秋水仙素诱导染色体加倍　明显缩短育种时间(后代基因纯合)　(3)胚状体(不定芽、顶芽和腋芽)　植物生长调节剂(植物激素)、农药　保持亲本的优良性状、不受季节限制、大量快速生产(其他合理答案也可以)‎ ‎2．(2019·湖北省武汉市高三模拟)紫杉醇是红豆杉细胞中产生的一种高效抗癌物质，在植物体中含量极低。为取代从天然植株中提取紫杉醇的方式，可通过植物组织培养和细胞培养技术来获取，其过程为获取红豆杉外植体—消毒—诱导愈伤组织—细胞培养—提取紫杉醇。回答下列问题：‎ ‎(1)获取的外植体首先要通过____________过程培养出愈伤组织。下表为四种不同外植体在相同培养条件下诱导愈伤组织的实验结果，由表中结果可知诱导愈伤组织较适宜的两种外植体分别是________________。‎ 外植体 愈伤组织体积 诱导率(%)‎ 不带叶茎段 很大 ‎99.5‎ 带叶茎段 很小 ‎90‎ 叶片 很小 ‎20‎ 成熟胚 较大 ‎80‎ 注：诱导率(%)＝(形成的愈伤组织数量/接种的外植体数量)×100%‎ ‎(2)将愈伤组织接种到适宜培养液中进行细胞培养，细胞培养的过程________(填“体现”或“未体现”)细胞的全能性，理由是______________。据如图分析2，4D对细胞生长和紫杉醇合成的作用分别是________________，为获得最大紫杉醇总产量，最适合的2，4D浓度应为__________( 填“0.5”“1.0”或“2.0”)mg/L。‎ 注：生长速率＝每天每升培养基中增加的细胞干重克数 ‎(3)与从天然植株中提取相比，利用上述技术生产紫杉醇的重要意义是__________________________________________(答出两点)。‎ ‎[解析]　(1)外植体脱分化可培育出愈伤组织。分析表中结果可知诱导愈伤组织较适宜的两种外植体应该是体积较大，且诱导率较高的，分别是不带叶茎段和成熟胚。‎ ‎(2)将愈伤组织接种到适宜培养液中进行细胞培养，细胞培养的过程最终培养出的是细胞，而不是完整的生物个体，因此，未体现细胞的全能性。据图分析可知，2，4D促进细胞生长，抑制紫杉醇的合成，为获得最大紫杉醇总产量，最适合的2，4D浓度应为 1.0 mg/L，若2，4D浓度应为0.5 mg/L，则细胞生长速率太慢，若2，4D浓度应为 2.0 mg/L，则紫杉醇含量太低。‎ ‎(3)若从天然植株中提取紫杉醇，会破坏红豆杉树木，若用植物组织培养技术，在短时间内就能培育大量的愈伤组织，经过细胞培养，可以获取大量的紫杉醇，利用上述技术生产紫杉醇的重要意义是：①提高了紫杉醇的产量；②保护了红豆杉资源。‎ ‎[答案]　(1)脱分化　不带叶茎段、成熟胚　(2)未体现　此过程中细胞没有再分化，没有发育成完整植株　促进细胞生长和抑制紫杉醇合成　1.0　(3)提高了紫杉醇的产量，保护了红豆杉资源 考查植物体细胞工程及应用 ‎3．(2019·河南省八市高三测试)如图为科研人员用两种方法繁殖苗木的示意图，据图回答下列问题：‎ ‎(1)③④过程中常用到的激素有____________________。‎ ‎③④⑤中不需要进行光照的是过程________________。‎ ‎(2)通过甲、乙两种途径获得的B、C植株的遗传性状与A相同，原因是____________________________________。‎ ‎(3)某同学认为甲途径中的①过程包含了乙途径中的③④过程，你认为此说法________(填“正确”或“不正确”)，原因是______________________。‎ ‎(4)人工种子中的a、b、c分别相当于天然种子中的________。‎ ‎(5)若对优质葡萄进行扩大种植，宜采用的繁殖方式________(填“甲”或“乙”)途径；若对稀有的珍贵花卉进行扩大种植，宜采用的繁殖方式是________(填“甲”或“乙”)途径。‎ ‎[解析]　甲途径为枝条的扦插繁殖，在插条的下端生出不定根，枝条上的侧芽发育为主枝，即可得到完整植株。由于整段枝条没有脱分化转变为愈伤组织，因此途径甲不包括③过程。利用扦插的方法繁殖后代简便易行，并且扦插的葡萄枝条很容易成活；稀有的珍贵花卉不适用扦插方法，因为能获取的枝条很少，因此可取很小一部分组织进行组织培养，以获得大量后代。‎ ‎[答案]　(1)生长素、细胞分裂素　③　(2)都是A经过无性生殖得到的　(3)不正确　③④分别为脱分化、再分化过程，而①过程中的扦插枝条并没有脱分化变成愈伤组织　(4)种皮、胚、胚乳　(5)甲　乙 ‎4．(2019·云南三中高三月考)某二倍体药用植物甲含有有效成分A，科研小组设计了相关实验，根据所学知识回答：‎ ‎ (1)选用茎尖分生组织进行组织培养的目的是____________。利用愈伤组织诱导形成的胚状体经人工薄膜包装后就可得到____________。‎ ‎(2)现另有染色体数目与甲相同的二倍体药用植物乙，乙含有效成分B。科研小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物，可利用____________技术获得杂种植株。该方法首先要利用________酶和________酶除去细胞壁，得到具有活力的____________，再用________(填化学诱导剂)诱导二者融合后，进一步培养形成愈伤组织，然后经过________形成完整的杂种植株。‎ ‎(3)假设甲和乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是_______________。‎ ‎[解析]　(1)茎尖分生组织的病毒很少，或没有感染病毒，选用茎尖分生组织进行组织培养可以获得脱毒苗。愈伤组织诱导形成的胚状体和营养物质经人工薄膜包装后可得到人工种子。‎ ‎(2)二倍体药用植物甲含有效成分A，二倍体药用植物乙含有效成分B，利用植物体细胞杂交技术可突破远缘杂交不亲和的障碍，‎ 获得杂种植株。细胞壁是非生命结构，进行植物体细胞杂交时，首先要利用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁，得到具有活力的原生质体，再用聚乙二醇诱导二者融合为杂种细胞，杂种细胞经进一步培养形成愈伤组织，愈伤组织经过再分化形成完整的杂种植株。‎ ‎(3)从细胞水平看，甲和乙有性杂交的后代中无同源染色体，不能进行正常的减数分裂，所以不能产生可育配子；而植物体细胞杂交获得的杂种植株细胞中具有同源染色体，可进行正常的减数分裂，产生可育配子。‎ ‎[答案]　(1)获得脱毒苗　人工种子　(2)植物体细胞杂交　纤维素　果胶　原生质体　聚乙二醇　再分化(分化)　(3)减数分裂过程中，前者染色体联会异常(或无同源染色体，不能联会)，而后者染色体联会正常 ‎ 动物细胞与组织培养、核移植技术及生物技术中的伦理问题 ‎1．动物细胞培养 ‎(1)动物细胞的培养过程 ‎(2)动物细胞培养与动物组织培养的主要区别：动物细胞培养过程需要用胰蛋白酶等处理组织块，以使细胞离散，而动物组织培养过程中不需要使用胰蛋白酶等。‎ ‎(3)培养条件 ‎①环境条件：无菌、温度适宜和营养充足、pH适宜等。‎ ‎②培养基种类 a．天然培养基：主要取自动物血清、动物组织提取液和鸡胚汁等，其特点是营养价值高、成分复杂。‎ b．合成培养基：人工配制的，其成分明确，便于控制实验条件，使用时需加入动物血清。‎ ‎(4)培养类型 ‎①原代培养：从供体获取组织与细胞后的初次培养。‎ ‎②传代培养：将原代培养的细胞分离稀释后转入新的培养瓶中继续培养，培养代数一般在10～50代左右。‎ ‎2．动物细胞核移植与体细胞克隆 ‎(1)动物体细胞核移植技术的过程 ‎(2)原理：动物体细胞核具有全能性。‎ ‎(3)结果：产生新个体。‎ ‎(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．关注克隆人的伦理问题 项目 反对 支持 伦理方面 违反了人类的伦理道德观念，中国禁止生殖性克隆 中国不反对治疗性克隆 技术方面 技术不成熟，流产率高、畸形率高、出生后死亡率高 可通过胚胎分级、基因诊断、染色体检查等方法解决技术问题 ‎　治疗性克隆与生殖性克隆 类型项目 治疗性克隆 生殖性克隆 区别 目的 从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗 用于生育，获得人的复制品 水平 细胞水平 个体水平 联系 都属于无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息不变 ‎1．动物细胞培养和核移植时注意的五个问题 ‎(1)在分散细胞时，需用胰蛋白酶分散细胞，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。‎ ‎(2)取供体动物的体细胞培养，一般选用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。‎ ‎(3)克隆动物是由重组的细胞经培养而来的，该重组细胞的细胞质基因来源于受体细胞，细胞核基因来源于提供细胞核的亲本，其遗传物质来自两个亲本。‎ ‎(4)克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数性状与提供去核卵母细胞的动物相同，与代孕动物的性状无遗传关系。‎ ‎(5)从生殖方式的角度看，动物体细胞核移植技术(克隆)属无性生殖，重组细胞相当于受精卵，需要动物细胞培养和胚胎工程技术的支持。‎ ‎2．动物细胞核移植的理解 ‎(1)卵母细胞选择时期及原因：MⅡ中期的卵母细胞，此时具备受精能力，细胞质中合成与分裂、分化有关的物质能刺激融合后重组细胞进行分裂分化，形成重组胚胎。‎ ‎(2)选卵细胞作为受体细胞的原因 ‎①卵细胞大，易于操作。‎ ‎②卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养。‎ ‎③能激发重组细胞分裂分化。‎ ‎(3)动物体细胞不能经培养直接发育成完整个体的原因：动物体细胞的全能性受到限制。‎ ‎(4)该过程用到的技术手段：动物细胞培养、动物细胞融合、早期胚胎培养和胚胎移植。‎ ‎1．表述动物细胞核移植的难度高于胚胎细胞核移植的原因。‎ ‎[提示]　动物胚胎的细胞分化程度低，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。‎ ‎2．动物细胞培养时，通入容器中的气体成分一般是95%的空气和5%的CO2，其中容器中CO2和O2的作用分别是什么？‎ ‎[提示]　动物细胞培养时加入CO2的主要作用是维持培养液的pH；O2的作用是促进细胞有氧呼吸。‎ ‎3．如图为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线，图中B、E两点表示经筛选、分装后继续培养。据图分析：‎ ‎(1)原代培养和传代培养的分界点是哪个？‎ ‎____________________________________________________‎ ‎____________________________________________________‎ ‎(2)AB段和DE段繁殖速度缓慢的原因是什么？‎ ‎(3)E点后的细胞大多数具有异倍体核型，这样的细胞有什么特点？‎ ‎[提示]　(1)B点之前的培养称为原代培养，之后的培养称为传代培养。‎ ‎(2)AB段发生了接触抑制；DE段细胞大部分衰老失去分裂能力。‎ ‎(3)E点后的细胞属于细胞系，能无限增殖。‎ 考查动物细胞培养过程及所需条件 ‎1．脂多糖来源于革兰氏阴性细菌，是造成感染性休克的主要原因之一，同时也可造成肺损伤和肺泡细胞的凋亡。为探究脂多糖诱导人正常肺上皮BEAS2B细胞凋亡的作用，请根据以下提供的实验材料及结果完善实验思路并得出结论。‎ 材料与用具：人正常肺上皮BEAS2B细胞、胎牛血清、动物细胞培养液、胰蛋白酶、100 mg/L脂多糖(LPS)等。‎ ‎(要求与说明：细胞培养条件适宜，‎ 实验仪器、试剂、用具及操作不作要求。)‎ 实验思路：‎ ‎(1)将人正常肺上皮BEAS2B细胞培养于添加了__________的________中。当细胞处于快速生长期时，用________将细胞消化并悬浮培养。‎ ‎(2)……‎ 实验结果如图所示：‎ LPS剂量和时间对BEAS2B细胞活力影响结果柱形图 由此可以得出的结论是____________________________________。‎ ‎[解析]　(1)结合实验目的及实验材料分析，动物细胞培养过程中培养基需要加入天然成分动物血清，即应将人正常肺上皮 BEAS2B细胞培养于添加了胎牛血清的动物细胞培养液中；细胞具有贴壁生长的特性，当增殖到细胞表面相互接触时，就会产出接触抑制，导致细胞不能分裂，当细胞处于快速生长期时，应用胰蛋白酶将细胞分散成单个细胞并制成细胞悬液进行培养。‎ ‎(2)根据实验结果的柱形图情况可得出实验结论：如图中，当LPS浓度为10 mg/L和100 mg/L时，细胞活力较对照组显著降低；如图中，经过不同处理时间后，细胞活力随作用时间延长显著下降。‎ ‎[答案]　(1)胎牛血清　动物细胞培养液　胰蛋白酶　(2)当LPS浓度为10 mg/L和100 mg/L时，细胞活力较对照组显著降低；经过不同处理时间后，细胞活力随作用时间延长显著下降 ‎2．(2019·六安一中质检)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______________时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的________。此时，瓶壁上形成的细胞是________层。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用到的酶是________。‎ ‎(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__________________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获得________，该种细胞的黏着性________，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量________。‎ ‎(3)现用某种大分子染料对细胞进行染色时，观察到死细胞能被染色，而活细胞不能被染色，原因是_________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用分裂________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________条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中________的活性降低，细胞________的速率降低。‎ ‎[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的现象。基于上述特性，瓶壁上形成的细胞是单层排列的，需要用胰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。该种细胞由于细胞表面糖蛋白减少，其黏着性降低。(3)活细胞的细胞膜具有选择透过性，大分子染料不能通过，所以活细胞不能被染色；死细胞的细胞膜失去了选择透过性，大分子染料可以通过，所以死细胞能被大分子染料染色。(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。‎ ‎[答案]　(1)相互接触　接触抑制　单(或一)　胰蛋白酶　(2)衰老甚至死亡　不死性　降低　减少　(3)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)中　(5)冷冻(或超低温、液氮)　酶　新陈代谢 考查细胞核移植技术及应用 ‎3．(2019·武汉市高三模拟)克隆猴是我国科学家用体细胞克隆出的世界首例灵长类动物，其步骤如下：‎ ‎(1)进行体细胞核移植前，从具有优良性状的B猴体中取体细胞进行培养，培养条件除营养、温度和pH适宜外，还应保证______________________(答出3点)。核移植前还需对A猴的卵母细胞进行去核操作，其目的是___________________。‎ ‎(2)经核移植得到重组细胞后，一般还需经过__________和胚胎移植，才能得到克隆猴。为使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，需要对供、受体母猴用激素进行________处理。‎ ‎(3)体细胞的细胞核必须被移植到去核卵母细胞后才能表现出全能性，原因主要是_____________________________。根据这一启示，请提出一种恢复体细胞分裂分化能力的新思路___________________。‎ ‎[解析]　(1)动物细胞培养的条件有营养条件、无菌无毒、适宜的环境条件(包括温度、pH及适宜的气体环境)等。图示中的A猴为雌性，应去核，目的在于保证核移植的胚胎或动物的遗传物质主要来自供体B猴。‎ ‎(2)经核移植得到重组细胞后，一般还需经过早期胚胎培养和胚胎移植。为使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，需要对供、受体母猴用激素进行同期发情处理。‎ ‎(3)去核卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质，因此供体的细胞核需移植到去核卵母细胞中。由此可知，从卵母细胞中分离出能促进细胞核全能性表达的物质，将其导入到体细胞中，可以使体细胞恢复分裂分化能力。‎ ‎[答案]　(1)无菌、无毒、适宜的气体环境　保证核移植的胚胎或动物的遗传物质主要来自供体　(2)早期胚胎培养　同期发情　(3‎ ‎)卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质　从卵母细胞中分离出能促进细胞核全能性表达的物质，将其导入到体细胞中 考查生物技术的伦理问题辨析 ‎4．克隆羊多莉的问世，在全世界引发了一场大讨论，其中关于治疗性克隆的问题也成为人们关注的焦点。如图所示为人类治疗性克隆的大概过程，请据图回答下列问题：‎ ‎(1)过程A表示________，是目前实现体细胞克隆的关键技术，该技术的主要操作是应用患者的体细胞作为核供体，由①________________提供细胞质，进行人工重组。‎ ‎(2)经过程B得到的结构中，④是未分化的细胞，因而这些细胞被认为是胚胎干细胞。在体外培养条件下，胚胎干细胞具有增殖能力并保持________________状态。‎ ‎(3)治疗性克隆的结果说明高度分化的体细胞核具有____________。相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果各种各样，如有的是神经细胞，有的是血细胞，有的是肌肉细胞，究其本质原因是____________________________‎ 的结果。‎ ‎(4)对于治疗性克隆仍然存在许多争论，有一男子患有白血病，后经医生利用其出生时保留的脐带血进行治疗后康复，你认为这种做法符合伦理道德吗？__________________________________。为什么？____________________‎ ‎____________________________________________________________。‎ ‎[解析]　(1)从图中可以看出，A是细胞核移植的过程。(2)胚胎干细胞在体外培养的时候，能保持未分化状态。(3)在现有的条件下，动物细胞的全能性不能得到表达，‎ 但是动物细胞核的全能性可以表达出来；在分化成各种细胞的过程中，基因进行了选择性表达。(4)我们不支持生殖性克隆，但支持治疗性克隆。治疗性克隆符合伦理道德，特别是用脐带血进行治疗(并非胚胎)更符合伦理道德。‎ ‎[答案]　(1)细胞核移植　卵子(次级卵母细胞)　(2)未分化　(3)全能性　基因选择性表达　(4)符合　因为脐带血不是来自胚胎，其中的造血干细胞属于成体干细胞 ‎ 动物细胞融合与单克隆抗体的制备 ‎1．动物细胞融合 ‎(1)概念：在一定的条件下将两个或多个动物细胞融合为一个细胞的过程，也称细胞杂交。‎ ‎(2)融合方法：聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒或电激等。‎ ‎(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，为制造单克隆抗体开辟了新途径。‎ ‎2．单克隆抗体制备 ‎(1)单克隆抗体制备过程 ‎(2)单克隆抗体的优点：特异性强、灵敏度高、可大量制备。‎ ‎(3)单克隆抗体的应用：作为诊断试剂；制成“生物导弹”；用于治疗疾病和运载药物。‎ ‎1．单克隆抗体制备过程的关键分析 ‎(1)对动物免疫的原因：B淋巴细胞要经过免疫过程，即接触抗原，增殖分化为有特异性免疫功能的B淋巴细胞，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。‎ ‎(2)杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质，不仅具有浆细胞产生特异性抗体的能力，还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的能力，可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点，而大量生产单克隆抗体。‎ ‎2．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(“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 如图为制备单克隆抗体和多克隆抗体的示意图，据图分析：‎ ‎(1)与多克隆抗体相比，单克隆抗体的优点有哪些？‎ ‎____________________________________________________________‎ ‎(2)图中第一次筛选和第二次筛选的目的有何不同？‎ ‎____________________________________________________________‎ ‎[提示]　(1)单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高，可大量制备。‎ ‎(2)第一次筛选的目的是筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选的目的是筛选出能产生特定单克隆抗体的杂交瘤细胞。‎ 考查动物细胞融合技术及单克隆抗体的制备 ‎1．(2019·南昌市八一中学高三模拟)科学家研发出抗HPV 的单克隆抗体可高效准确检测出HPV，从而及时监控宫颈癌的发生。回答下列问题：‎ ‎(1)单克隆抗体具有的主要优点是___________。单克隆抗体制备过程中涉及的细胞工程技术有________________(答出两点)。‎ ‎(2)将B淋巴细胞和骨髓瘤细胞进行融合时，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外(只考虑两两融合)，可能还有_______，出现多种类型细胞的原因是__________，诱导动物细胞融合时，常用的诱导因素有___________________(答出三点)等。‎ ‎(3)据报道，科学家从某些无限增殖细胞的细胞质中分离出了无限增殖调控基因(prG)，该基因能激发动物细胞分裂，这为单克隆抗体的制备提供了更多的思路。请据此设计两种制备单克隆抗体的新思路：①______________________；②_________________。‎ ‎[解析]　 (1)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的优点。单克隆抗体制备过程中涉及的细胞工程技术有动物细胞培养、动物细胞融合。‎ ‎(2)B淋巴细胞和骨髓瘤细胞进行融合时，若只考虑两两融合，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有融合的具有同种核的细胞(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)。因为细胞融合是随机的，且融合率达不到100%，因此会出现多种类型细胞。诱导动物细胞融合时，常用的诱导因素有聚乙二醇(或PEG)、灭活的病毒、电刺激等。‎ ‎(3)由设问给定的信息可利用基因工程技术向浆细胞中导入prG并让其表达；也可利用核移植技术将浆细胞的细胞核移植到去核的无限增殖细胞中进行细胞培养。‎ ‎[答案]　(1)特异性强、灵敏度高　动物细胞培养、动物细胞融合　(2)骨髓瘤细胞自身融合细胞、B淋巴细胞自身融合细胞　细胞融合是随机的，且融合率达不到100%　聚乙二醇、灭活病毒、电刺激　(3)①通过基因工程向浆细胞内导入prG，并让其表达　②将浆细胞的细胞核移植到去核的无限增殖细胞中进行培养 ‎2．(2019·宁夏平罗中学第一次月考)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TNAα单克隆抗体能有效治疗RA。维持培养液如图为该单克隆抗体制备过程示意图。‎ ‎(1)单克隆抗体的制备涉及细胞工程中的___________________、________技术。‎ ‎(2)图中的抗原A是__________，HAT培养基的作用是__________________。将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________________________。‎ ‎(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“________”，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________方法得到的动物。‎ ‎(5)单克隆抗体的特点是________、________、________。‎ ‎[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，并可能大量制备。‎ ‎[答案]　(1)动物细胞融合(或杂交瘤)　动物细胞培养 ‎(2)肿瘤坏死因子α(或TNFα)　筛选出杂交瘤细胞　既能大量增殖，又能产生特异性抗体 ‎(3)生物导弹　(4)(动物体细胞)核移植 ‎(5)特异性强　灵敏度高　并可能大量制备 ‎　关于单克隆抗体制备的三个方面 ‎(1)杂交瘤细胞的特点：既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体。‎ ‎(2)进行动物细胞的诱导融合，形成的杂种细胞有三种：AA型、BB型、AB型。只有AB型才是我们所需要的杂种细胞，所以需要用选择性培养基进行筛选。‎ ‎(3)获取单克隆抗体的场所 ‎①若在培养基中进行杂交瘤细胞培养，则从培养液中提取。‎ ‎②若在小鼠或其他动物腹腔中培养，则从腹水中提取。‎ 真题体验| 感悟高考　淬炼考能 ‎1．(2019·江苏高考)为探究矮牵牛原生质体的培养条件和植株再生能力，某研究小组的实验过程如图。下列叙述正确的是(　　)‎ A．过程①获得的原生质体需悬浮在30%蔗糖溶液中 B．过程②需提高生长素的比例以促进芽的分化 C．过程③需用秋水仙素处理诱导细胞壁再生 D．原生质体虽无细胞壁但仍保持细胞的全能性 D　[过程①获得的原生质体不能悬浮在30%的蔗糖溶液中，30%的蔗糖溶液可导致原生质体失水皱缩甚至死亡，A项错误；过程②为再分化过程，需提高细胞分裂素的比例以促进芽的分化，B项错误；过程③不需用秋水仙素处理，愈伤组织细胞就已经有了细胞壁，C项错误；原生质体虽无细胞壁，但含有细胞核等结构，即含有全部的遗传信息，原生质体仍保持细胞的全能性，D项正确。]‎ ‎2．(多选)(2019·江苏高考)如图为杂交瘤细胞制备示意图。骨髓瘤细胞由于缺乏次黄嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)，在HAT筛选培养液中不能正常合成DNA，无法生长。下列叙述正确的是(　　)‎ A．可用灭活的仙台病毒诱导细胞融合 B．两两融合的细胞都能在HAT培养液中生长 C．杂交瘤细胞需进一步筛选才能用于生产 D．细胞膜的流动性是细胞融合的基础 ACD　[动物细胞融合可以用灭活的仙台病毒进行诱导，或用PEG ‎、电激等进行诱导，A正确；免疫B细胞与骨髓瘤细胞进行融合产生的融合细胞有：免疫B细胞自身融合细胞、骨髓瘤细胞自身融合细胞、杂交瘤细胞，据题干信息骨髓瘤细胞在HAT培养基上无法生长，因此骨髓瘤细胞自身融合细胞在HAT培养基上无法生长，而免疫B细胞自身融合细胞和杂交瘤细胞可以在HAT培养基上生长，B错误；融合后产生的杂交瘤细胞并不是都能表达产生所需的单克隆抗体，需要进一步筛选，C正确；动物细胞融合依据的原理是细胞膜的流动性，D正确。]‎ ‎3．(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________________________‎ ‎________________________________________________________________‎ ‎____________________________(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______。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、________和________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________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__________________(用流程图表示)。‎ ‎[解析]　(1)与常规的种子繁殖方法相比，植物微型繁殖技术具有能保持植物原有的遗传特性、繁殖速度快等特点。(2)人工种皮具有透气性，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植物激素、矿质元素和糖等物质。(3)植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。为获得脱毒苗，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。‎ ‎[答案]　(1)能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快　(2)有利于胚状体进行呼吸作用　矿质元素　糖　(3)茎尖　(4)含目的基因的细胞愈伤组织小植株 ‎4．(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________________________________________________________________________。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 ‎5．(2016·全国卷Ⅱ)‎ 如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)”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了___________________________________________。‎ ‎[解析]　(1)哺乳动物的正常细胞核中性染色体的组成为XX(雌性)或XY(雄性)。卵母细胞在培养至减数第二次分裂的中期时，常采用显微操作法去除细胞核。②过程是将早期胚胎移植到代孕个体的子宫中，即代表的是胚胎移植。(2)一般来说，动物细胞在传代培养到10～50代时，部分细胞的细胞核型可能会发生变化，即遗传物质的稳定性会降低。因此，选材时一般选10代以内的细胞，以保证细胞正常的二倍体核型。(3)获得的克隆动物性状与供体动物基本相同，但不完全相同，从遗传物质的角度分析，性状不完全相同的原因是克隆动物细胞质中的遗传物质来自去核卵母细胞的细胞质，细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响。(4)高度分化的动物体细胞的全能性受到限制，但其细胞核的全能性在卵母细胞细胞质中的物质的作用下仍能得以表达。故克隆羊“多莉(利)”以及其他克隆动物的培育成功，证明了高度分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。‎ ‎[答案]　(1)XX或XY　显微操作　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)动物已分化体细胞的细胞核具有全能性