【生物】2020届 一轮复习 人教版 　细胞工程 学案

【生物】2020届 一轮复习 人教版 　细胞工程 学案

2020 届 一轮复习 人教版 　细胞工程 学案 见《自学听讲》P264 学科素养 课程标准 学习指导 1.生命观念:认同细胞的结构与功能相适应 的观念。 2.科学思维:通过选择特定生物的特定细胞, 根据细胞的结构和功能,像科学家一样思考, 设计单克隆抗体的制备方案;培养解决细胞 工程应用等实际问题的思维习惯和能力。 3.科学探究:能围绕细胞工程的最新发展与 生活实际的联系收集材料、处理信息。 4.社会责任:通过克隆技术的发展和细胞工 程的实际应用,体会细胞工程技术对生活和 生产实践产生的重要影响和潜在的巨大作 用,进一步关注生产和生活。 1.简述植物的组织培养。 2.简述动物的细胞培养 与体细胞克隆。 3.举例说出细胞融合与 单克隆抗体。 学习本专题时,要密切联系细胞的结 构和功能、体液免疫的有关知识。通 过绘制组织培养、动物细胞培养、植 物体细胞杂交、动物细胞核移植技术 流程图,归纳细胞工程技术。通过比 较植物组织培养与动物细胞培养、植 物体细胞杂交与动物细胞融合、制备 单克隆抗体过程中两次筛选,掌握各 种细胞工程技术的区别和联系。运用 所学知识分析当前面临的社会问题, 探讨解决问题的途径。 植物细胞工程 　　1.细胞工程 (1)操作水平:　细胞水平或细胞器水平　。 (2)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 (1)概念: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)原理:细胞内含有本物种的　全部遗传信息　。 (3)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。 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　,并将其培育成　 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)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 ②突变体的利用:在植物组织培养过程中,由于培养的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因素(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。 动物细胞培养与体细胞克隆 　　1.动物细胞工程的技术手段:动物细胞培养、体细胞核移植、动物细胞融合、单克隆抗 体的制备等。　动物细胞培养　是动物细胞工程的基础。 2.动物细胞培养 (1)过程 (2)培养条件 ① 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:95%空气加 5%CO2 的混合气体。 3.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)哺乳动物核移植分类:　胚胎细胞　核移植和体细胞核移植。 (3)体细胞核移植过程(以高产奶牛克隆为例) (4)选用去核卵母细胞的原因:卵母细胞比较大,易操作;卵母细胞细胞质多,　营养丰富　, 含有　促进核全能性表达　的物质。 (5)体细胞核移植技术存在的问题:　克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷 等　。 细胞融合与单克隆抗体 　　1.动物细胞融合 (1)动物细胞融合原理:　细胞膜具有一定的流动性　。 (2)动物细胞融合方法:物理法(离心、振动、电激)、化学法(聚乙二醇)和　生物法(灭活 的病毒)　。 (3)结果:形成　杂交细胞　。 (4)意义:突破了远缘杂交不亲和的障碍。 (5)应用:制备单克隆抗体。 2.单克隆抗体的制备 (1)单克隆抗体的制备过程 (2)单克隆抗体的特点:　特异性强、灵敏度高　,并可大量制备。 (3)应用 a.在理论研究中具有重要意义。 b.用于疾病的诊断、治疗、预防,如单抗诊断试剂盒,具有简单、快速、准确的优点;“　生 物导弹　”定向消灭癌细胞,不损伤健康细胞。 　　1.植物细胞工程中的 8 个易错点 (1)幼嫩的组织脱分化较为容易,如茎尖、根尖、形成层细胞易脱分化,而植物的茎、叶和成熟的组织则 较难脱分化。 (2)对外植体要进行消毒处理,而对各种器械要彻底灭菌。 (3)不同细胞的全能性不同,具体表现为:受精卵>生殖细胞>体细胞。离体细胞的全能性表达与分化程度 呈负相关,但生殖细胞特殊。 (4)利用植物组织培养生产细胞产物时,有时只需将外植体培养到愈伤组织阶段,从愈伤组织中获取产物。 (5)人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。 (6)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而非只形成杂种细胞。 (7)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。 (8)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,而不是基因重组。 　　2.动物细胞工程中的 7 个易错点 (1)动物细胞核移植技术,体现了动物细胞核的全能性而非细胞的全能性。 (2)克隆属于无性繁殖,产生的新个体的性别和绝大多数性状与供核亲本一致。 (3)动物细胞培养时,不能用胃蛋白酶代替胰蛋白酶,胃蛋白酶作用的适宜 pH 约为 1.5,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。 (4)克隆动物是通过动物体细胞核移植技术形成的重组细胞培养而来的,其生殖方式为无性生殖,其产生 体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。 (5)细胞中的 DNA 包括细胞核 DNA 和细胞质 DNA,克隆动物的遗传物质并非只来自一个亲本,而是来 自两个亲本。 (6)动物细胞培养时选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培养,因为其分化程度低,增殖能力强,更易于培养。 (7)动物细胞培养时加入的 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。 见《自学听讲》P266 植物细胞工程 　　1.植物组织培养的关键 (1)条件:离体、一定的营养物质、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)体内细胞未表现出全能性的原因: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 生长素与细胞分裂素的比值 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.植物组织培养所用的培养基中加的是蔗糖而不是葡萄糖的原因 (1)蔗糖较葡萄糖能更好地调节培养基内的渗透压 配制相同质量分数的培养基,蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖,因此,若用葡萄糖作为碳源,易使植物 细胞脱水而生长不良;同时,植物细胞吸收蔗糖的速率要明显慢于吸收葡萄糖的速率(只要浓度不是过高,时 间又足够长,蔗糖可以以被动运输的方式进入植物细胞),所以蔗糖形成的渗透压可相对长期地保持稳定。 (2)植物组织培养过程中,要防止培养基受到微生物的污染 微生物生长所需碳源最常用的是葡萄糖,一般很少利用蔗糖。因此,采用蔗糖作为培养基的碳源,可一定 程度上抑制微生物的生长,减少微生物的污染。 　　1.具有全能性≠体现(实现)全能性 (1)具有全能性:理论上,具有细胞核的活细胞都具有全能性。 (2)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。 2.植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法 (1)融合产生的细胞种类(假设用于杂交的两种植物细胞分别为 A、B) 进行融合的两种植物细胞,一般选择不同部位、不同颜色的细胞,如一种选择叶肉细胞(绿色),则另一种选 择根细胞(白色)。两两融合后的细胞有三种:AA 型、BB 型、AB 型,符合要求的只有 AB 型,可以在显微镜下 通过颜色进行筛选。 (2)检测方法:对诱导融合产生的细胞进行植物组织培养,然后根据得到的植株的性状进行判断。 ①若得到的是只有一种亲本性状的植株,说明该植株是由未融合细胞形成的。 ②若得到的是具有两种亲本性状的植株,说明该植株是由杂种细胞形成的。 ③若得到的是具有两种亲本性状的植株,且一种亲本的性状得到加强,则该植株是由多细胞融合体形成 的。 ④若得到的是具有一种亲本的性状且效果得到加强的植株,则该植株是由同种细胞融合细胞形成的。 　　3.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,则由两种植物体细胞融合、培育成的新植株应为异源四倍体,其体细胞中染色体数 为(2x+2y)条,4 个染色体组,基因型为 AabbccDd。 ④植物体细胞杂交后代的变异类型属于染色体(数目)变异。 例 1　利用相关工程技术可以获得抗黑腐病杂种黑芥—花椰菜植株。已知野生黑芥具有黑腐病的抗性 基因,而花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病,技术人员用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染 色体片段化,并丧失再生能力,再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合,流 程如下图。据图回答下列问题: (1)该过程用到的工程技术有　　　　　　　　和　　　　　　　　。 (2)过程①所需的酶是　　　　　　　　　　　　　　,过程②PEG 的作用是　　　　　　　　,经过② 操作后,需筛选出融合的杂种细胞,显微镜下观察融合的活细胞中有供体的叶绿体存在,这些叶绿体可作为初 步筛选杂种细胞的标志。 (3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压,其作用 是　　　　　　　　　　　　。原生质体经过细胞壁再生,进而分裂和脱分化形成　　　　。 (4)若分析再生植株的染色体变异类型,应剪取再生植株和双亲植株的根尖,制成装片,然后在显微镜下观 察比较染色体的　　　　　　　。将杂种植株栽培在含有　　　　　　　的环境中,可筛选出具有高抗性的 杂种植株。 解析　(1)题中流程图表示先去掉两种植物细胞的细胞壁,然后诱导原生质体融合获得杂种细胞,通过植 物组织培养获得杂种植株,该过程是植物体细胞杂交。(2)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,因此采用 纤维素酶和果胶酶去掉植物细胞的细胞壁。聚乙二醇(PEG)的作用是促进原生质体的融合。(3)去掉细胞壁 后获得的原生质体需要放在适宜浓度的甘露醇溶液中,保持原生质体完整性,避免其失水死亡或吸水涨破。在 植物组织培养过程中,原生质体经过脱分化后形成愈伤组织。(4)由于在普通光学显微镜下能看见染色体,因 此可以通过制作临时装片,观察染色体的形态和数目,以确定是否发生染色体变异。对杂种植物进行筛选,最 简单的方法是从个体水平上进行检测,即接种黑腐病菌,筛选出具有高抗性的杂种植株。 答案　(1)植物体细胞杂交　植物组织培养　(2)纤维素酶和果胶酶　促进原生质体的融合　(3)保持原 生质体完整性　愈伤组织　(4)形态和数目　黑腐病菌 动物细胞培养与体细胞克隆 1.动物细胞培养过程中胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)的使用 (1)胰蛋白酶的消化处理时间一般控制在 1 min 左右,由于细胞膜上有膜蛋白,因此用胰蛋白酶处理时间 过长对培养的细胞有损害。 (2)不用胃蛋白酶来处理培养细胞:胃蛋白酶的最适 pH 是 1.5,动物细胞培养的 pH 通常是 7.2~7.4,因此 选用最适 pH 接近中性的胰蛋白酶。 　　2.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。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,这种现象称为接触抑制。 　　3.核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同的原因 　　(1)克隆动物线粒体中的 DNA 来自去核卵(母)细胞。 (2)性状受环境的影响。 (3)在个体发育过程中有可能发生基因突变。 　　4.植物组织培养与动物细胞培养的比较 比较项目 植物组织培养 动物细胞培养 理论基础 植物细胞的全能性 细胞增殖 前处理 无菌、离体 无菌;用胰蛋白酶处理,使组织细胞相互分散开 取材 植物较幼嫩的部位 或花药等 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织 培养基性质 固体 液体 培养基成分 水、矿质元素、蔗糖、 维生素、植物激素、 琼脂等 糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素、动物血清等 结果 最终产生新个体,体 现了细胞的全能性 产生大量细胞,不形成新个体,不能体现细胞的全能性 相同点 ①都需人工条件下的无菌操作;②都需要适宜的温度、pH 等条件;③都进行有丝分裂,都不涉及减数分裂 1.动物细胞培养过程中,两次用到胰蛋白酶但作用不同 第一次是处理剪碎的组织使之分散成单个细胞,第二次是使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来。 　　2.原代培养与传代培养的分界点 原代培养与传代培养的分界点为在原代培养的基础上分瓶继续培养。一般认为 1~10 代为原代培养,10 代之后为传代培养。 　　3.核移植技术中,用去核的卵母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,为重组细胞的发育提供充足的营养。 (3)能激发重组细胞分裂分化。 例 2　下列关于动物细胞培养的叙述,不正确的是(　　)。 A.动物细胞培养技术的原理是细胞的全能性 B.传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞 C.癌细胞在培养瓶中不会出现接触抑制现象 D.动物细胞培养一般需要使用 CO2 培养箱 解析　动物细胞培养技术的原理是细胞增殖,A 项错误;传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细 胞,使其分散开,B 项正确;癌细胞能无限增殖,因此在培养瓶中不会出现接触抑制现象,C 项正确;动物细胞培 养一般需要使用 CO2 培养箱,以维持培养液 pH,D 项正确。 答案　A 细胞融合与单克隆抗体 　　1.植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较 项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合 培养 条件 营养物质(水、无机盐、 蔗糖、氨基酸和有机酸 等)、激素(细胞分裂素、 生长素等)及其他条件 (无菌、适宜的温度和 pH 等) 葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、动物血清或血浆等天然成分 原理 细胞膜的流动性、细胞 的全能性 细胞膜的流动性 细胞融 合方法 用纤维素酶、果胶酶去 除细胞壁后诱导原生质 体融合 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散成单个细胞后,诱导细胞融合 诱导 手段 ①物理法:离心、振动、 电激等 ②化学法:聚乙二醇 (PEG) ①物理、化学法:与植物体细胞杂交的相同 ②生物法:灭活的病毒 结果 获得杂种植株 获得杂种细胞,以生产细胞产品 用途 克服不同生物远缘杂交 不亲和的障碍 制备单克隆抗体、病毒疫苗、干扰素等 　　2.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 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 对经选择性培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养和专一抗体检测,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 　　3.制备生物导弹的原理 若把抗癌细胞的抗体作为载体,将药物结合在这种载体上,制成“生物导弹”注入患者体内,借助单克隆抗体 的导向作用(抗原—抗体的特异性结合),抗体就将所携带的药物集中在癌细胞所在位置,这样既不损伤正常 细胞,又减少了用药剂量,从而达到特异性杀伤肿瘤的作用,所以起杀伤作用的是单克隆抗体所携带的药物。 　　1.辨析杂交瘤细胞的特点、单克隆抗体的优点、单克隆抗体作为诊断试剂的优点 　　(1)杂交瘤细胞的特点:既能无限增殖又能产生专一抗体。 (2)单克隆抗体的优点:特异性强、灵敏度高,可大量制备。 (3)单克隆抗体作为诊断试剂的优点:准确、高效、简易、快速。 　　2.单克隆抗体制备过程中应用的生物学技术 主要是动物细胞培养、动物细胞融合技术。 　　3.取 B 淋巴细胞前一定要对动物进行注射抗原处理的原因 　　B 淋巴细胞要经过免疫过程,即接触抗原才能增殖分化为有特异性免疫功能的 B 淋巴细胞(浆细胞),产 生相应的抗体。与骨髓瘤细胞融合的 B 淋巴细胞实际上是浆细胞。 　　4.获取单克隆抗体的场所 (1)若在体外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。 例 3　如下图所示,请据图回答下面的问题。 (1)淋巴细胞能与骨髓瘤细胞融合成一个细胞,两种细胞膜也能“融合”在一起,说明细胞 膜　　　　　　　　。此过程,常用　　　　　　作为诱导剂,该细胞的特点 是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)已知细胞合成 DNA 有 D 和 S 两条途径,其中 D 途径能被氨基喋呤阻断。人淋巴细胞中有这两种 DNA 的合成途径,但一般不分裂增殖,鼠骨髓瘤细胞中尽管没有 S 途径,但能不断分裂增殖,将这两种细胞放 在试管中混合,加聚乙二醇促融,获得杂种细胞。请设计一种方法(不考虑机械方法),从培养液中分离出杂交瘤 细胞。 　。 (3)杂交瘤细胞繁殖进行的是　　　　分裂,其遗传性状　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)杂交瘤细胞的体外培养所用培养基与植物组织培养的培养基相比主要有何不 同?　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)单克隆抗体注入体内后可以自动追踪抗原(病原体或癌变细胞等)并与之结合,而绝不攻击任何正常 细胞,故称为“生物导弹”,这是利用了　　　　　　　　　　　　。 (6)在单克隆抗体制备过程中,还应用了细胞工程中的　　　　　　　　和　　　　　　　　两大技术。 解析　细胞融合的过程体现了细胞膜的流动性。在动物细胞融合时,常用聚乙二醇或灭活的病毒作为诱 导剂。杂交瘤细胞具有两种细胞的特点:既能无限增殖,又能产生特异性抗体。杂交瘤细胞中的 DNA 合成存 在两条途径,即 D 途径和 S 途径,这样,将氨基喋呤加入培养基中,即可阻断仅存在 D 途径的骨髓瘤细胞的增 殖,这样,能增殖的细胞就只有杂交瘤细胞了。杂交瘤细胞由两种体细胞融合而来,只能进行有丝分裂,其遗传 物质没有改变。动物细胞培养的培养基是液体培养基,而植物组织培养的培养基是固体培养基,在动物细胞培 养时通常需加入动物血清。生物导弹利用了抗原(癌细胞或病原体)与抗体特异性结合的原理来治疗疾病。 答案　(1)具有一定的流动性　聚乙二醇(或灭活病毒)　具有无限增殖能力,能产生特异性抗体　(2)在 培养液中加入氨基喋呤,收集增殖的细胞　(3)有丝　保持不变(稳定)　(4)动物细胞培养用的是液体培养基, 且其中含有动物血清　(5)抗原与抗体之间结合的高度特异性　(6)动物细胞融合　动物细胞培养 1.(2018 年全国Ⅲ高考)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)动物核移植是指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,这个胚胎最后发育为动物个体。通过核移植方法获得的克隆猴的细胞核来自 供体,因此克隆猴体细胞的染色体数目和供体一致。(2)胚胎细胞核移植的难度小于体细胞核移植,其原因是 动物胚胎细胞分化程度低,恢复其全能性相对容易。(3)哺乳动物雌性个体和雄性个体的体细胞染色体中,常 染色体相同,性染色体前者是 XX,后者是 XY,因此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,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　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.(2017 年全国Ⅲ高考)编码蛋白甲的 DNA 序列(序列甲)由 A、B、C、D、E 五个片段组成,编码蛋白乙和丙 的序列由序列甲的部分片段组成,如图 1 所示。 回答下列问题: (1)现要通过基因工程的方法获得蛋白乙,若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的 DNA 序列 (TTCGCTTCT……CAGGAAGGA),则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙,原因 是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)某同学在用 PCR 技术获取 DNA 片段 B 或 D 的过程中,在 PCR 反应体系中加入了 DNA 聚合酶、引物等, 还加入了序列甲作为　　　　　　,加入了　　　　　　　　作为合成 DNA 的原料。 (3)现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白,要鉴定这三种蛋白是否具有刺激 T 淋巴细胞增殖的作用, 某同学做了如下实验:将一定量的含 T 淋巴细胞的培养液平均分成四组,其中三组分别加入等量的蛋白甲、 乙、丙,另一组作为对照,培养并定期检测 T 淋巴细胞浓度,结果如图 2。 ①由图 2 可知,当细胞浓度达到 a 时,添加蛋白乙的培养液中 T 淋巴细胞浓度不再增加,此时若要使 T 淋巴 细胞继续增殖,可采用的方法是　　　　　　　　　。细胞培养过程中,培养箱中通常要维持一定的 CO2 浓 度,CO2 的作用是　　　　　　　　　。 ②仅根据图 1、图 2 可知,上述甲、乙、丙三种蛋白中,若缺少　　　　　　　(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所 编码的肽段,则会降低其刺激 T 淋巴细胞增殖的效果。 解析　(1)若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的 DNA 序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA),则 基因表达载体中编码乙的 DNA 序列起始端无 ATG,无论以 DNA 的哪条链为模板,转录出的 mRNA 都无起 始密码子 AUG,使所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙。(2)在 PCR 技术中,除了引物和耐 高温的 DNA 聚合酶外,还需要序列甲(DNA 片段)作为模板,dNTP(脱氧核苷三磷酸)作为原料。(3)①当细胞浓 度达到 a 时,添加蛋白乙的培养液中 T 淋巴细胞浓度不再增加,可能是发生了接触抑制,可用胰蛋白酶处理贴 壁生长的细胞,制成细胞悬液分瓶继续进行传代培养。动物细胞培养过程中,CO2 的主要作用是维持培养液的 pH。②对照分析图 1 和图 2 可知,能刺激 T 淋巴细胞增殖的甲和乙中都含有 C 片段,而对 T 淋巴细胞增殖促 进作用很弱的丙中没有 C 片段,据此可知,若缺少 C 片段所编码的肽段,则会降低其刺激 T 淋巴细胞增殖的 效果。 答案　(1)编码乙的 DNA 序列起始端无 ATG,转录出的 mRNA 无起始密码子　(2)模板　dNTP　(3)① 进行细胞传代培养　维持培养箱中的 pH　②C 见《高效训练》P99 1.不同属的农作物甲、乙,甲作物高产不耐盐,乙作物低产但耐盐。欲培育出既高产又耐盐的植株,以适应于 盐碱地栽培。请回答下面的问题: (1)采用　　　　(填“杂交”“嫁接”或“转基因”)方法可以达到上述目的,这种育种方法的优点 是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)采用细胞工程育种的方法如下: ①甲、乙原生质体经诱导融合完成的标志是　　　　　　　　。以胚状体为材料,经过人工薄膜包装得到的 人工种子,在适宜条件下同样能够萌发成幼苗,与天然种子相比,人工种子具有哪些显著的优点?　 　(请举出 1 项)。 ②动物细胞工程应用较广泛的是单克隆抗体的制备,单克隆抗体最主要的优点 是　　　　　　　　　　　　　。单克隆抗体的应用主要有两个方面,一个是作为　　　　　试剂,能准确地 识别各种抗原物质的细微差别,并与一定抗原发生　　　　　。另一方面可以用于　　　　　和运载药物。 答案　(1)转基因　能定向地改变生物的性状　(2)①再生出新的细胞壁　生产不受季节限制、能保持优 良品种的遗传特性、方便贮存和运输(写出其中 1 项即可)　②特异性强、灵敏度高,并可大量制备　诊断　 特异性反应　治疗疾病 2.细胞工程可分为植物细胞工程和动物细胞工程等,请回答下列关于细胞工程的问题: (1)图 1 所示为植物体细胞杂交的流程。图 1 中“去壁”要使用的酶是　　　　　;①过程常采用的方法有物理 法和化学法,物理法包括　　　　　等;③过程和④过程分别表示　　　　　。 (2)图 2 所示为制备单克隆抗体的流程。图中“筛选”包括选择培养和抗体阳性检测,其中能在特定的选择培养 基中存活的是　　　　　　　　,而抗体阳性检测的目的是　　　　　　　　　。 (3)图 2 中,促进细胞融合的方法中,不同于图 1 中促进细胞融合所涉及的方法的是　　　　　　　　;筛选 出的杂交瘤细胞还可以注射到小鼠腹腔内增殖,从中提取单克隆抗体。与普通抗体相比,单克隆抗体具有　　　　　　　　　　　 等优点。 答案　(1)纤维素酶和果胶酶　离心、振动、电激　脱分化和再分化　(2)杂交瘤细胞　筛选出能产生特 异性抗体的杂交瘤细胞　(3)灭活病毒法　小鼠的腹水　特异性强、灵敏度高,并可大量制备 3.下图 1 是培养小鼠胚胎成纤维细胞(MEF 细胞)的示意图,图 2 是在用 MEF 细胞制成的饲养层上培养胚胎 干细胞(ES 细胞)的示意图。请回答下列问题: (1)图 1 所示,制备细胞悬液时,常用　　　　酶来消化剪碎的组织块。配制培养液时,通常需要在合成培养基 的基础上添加　　　　等一些天然成分。当 MEF 细胞分裂生长到细胞表面相互接触时就停止分裂,这种现 象称为细胞的　　　　。 (2)ES 细胞是由　　　　　　中分离出来的一类细胞,ES 细胞在功能上具有发育的　　　　　。 (3)MEF 细胞能够分泌某些蛋白质,其合成到分泌至细胞外的过程是:核糖体→　　　　→囊泡→　　　　→囊 泡,再通过　　　　　方式分泌到细胞外。在培养液中单独培养 ES 细胞时,ES 细胞容易发生分化,结合图 2 可推知 MEF 细胞的作用是　　　　　　　　。 (4)在治疗性克隆过程中,细胞核取自患者细胞,这是为了避免向患者移入组织细胞后体内发生　　　　　　　 反应。 答案　(1)胰蛋白　血清、血浆　接触抑制　(2)早期胚胎或原始性腺　全能性　(3)内质网　高尔基体　 胞吐　抑制 ES 细胞分化　(4)免疫排斥 4.(2018 年长沙联考)《战狼 2》创造了中国电影史的多个最高,电影中的“拉曼拉病毒”的原型是埃博拉病毒。 下图甲、乙是制备特定的单克隆抗体的两种方法的流程图。请回答下列问题: (1)甲图中从产生免疫反应的小鼠体内得到了抗　　　　的抗体,说明小鼠体内已形成了相应的 B 淋巴细胞。 设法将 B 淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合,常用的诱导因素有聚乙二醇、　　　　　、电激等。 (2)甲图中经选择性培养的①　　　　　细胞,还需进行克隆化培养和　　　　　检测,经多次筛选,方可获得 足够数量的②细胞。 (3)细菌作为受体细胞进行转化时,常用 CaCl2 处理,使其处于　　　　　以利于吸收外部 DNA 分子。将重组 DNA 导入烟草细胞最常用的方法是　　　　　　　　　　。 (4)乙图中将烟草细胞培养成转基因烟草植株涉及的最基本的技术是　　　　　,为了诱导烟草细胞生根,需 设置培养基中生长素与细胞分裂素的比　　　　　1(填“大于”“等于”或“小于”)。 解析　单克隆抗体的制备是动物细胞融合技术的应用之一。此过程中需要先对小鼠注射抗原,使小鼠产 生具有免疫能力的 B 淋巴细胞,再将 B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合,并筛选出能产生特异性抗体和大量增殖 的杂交瘤细胞,最后经过体内或体外培养获取单克隆抗体。单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高,并可能大量 制备的优点。单克隆抗体的两次筛选:①筛选得到杂交瘤细胞(去掉未杂交的细胞以及自身融合的细胞);②筛 选出能够产生特异性抗体的细胞群。(1)据甲图中显示,对小鼠注射埃博拉病毒诱导小鼠产生抗埃博拉病毒的 抗体。动物细胞融合的诱导因素有化学因素,如聚乙二醇;生物因素,如灭活病毒;物理因素,如电激。(2)甲图中 经选择性培养的①杂交瘤细胞,还需进行克隆化培养和抗体检测,经多次筛选,才可获得足够数量的②细胞。(3) 将目的基因导入细菌时,常用 CaCl2 处理,使其处于感受态以利于吸收外部 DNA 分子。烟草细胞是植物细胞, 可以用农杆菌转化法将重组 DNA 导入烟草细胞。(4)将细胞培养成植株的最基本技术是植物组织培养,该过 程中为诱导细胞生根,培养基中的生长素与细胞分裂素的比例应该大于 1。 答案　(1)埃博拉病毒　灭活的病毒　(2)杂交瘤　抗体　(3)感受态　农杆菌转化法　(4)植物组织培养　 大于 5.(2018 年武汉联考)某研究小组进行药物试验时,以动物肝细胞为材料,测定药物对体外培养细胞的毒性。 供培养的细胞有甲、乙两种,甲细胞为肝肿瘤细胞,乙细胞为正常肝细胞。请回答下列有关动物细胞培养的问 题。 (1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养,培养液及其他培养条件均相同。一段时间后,观察 到甲细胞数量比乙细胞数量　　　　。 (2)在动物细胞培养时,通常在合成培养基中加入适量血清,其原因 是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。细胞培养应在含 5%的 CO2 的恒温培养箱中进行,CO2 的主要作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)在两种细胞生长过程中,当乙细胞铺满瓶壁时,其　　　　生长。药物试验需要大量细胞,两种细胞频繁传 代,甲细胞比乙细胞可以传代的次数更　　　　。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液,需用　　　　　　　　　　　　　　　　　 处理。 (4)为了防止细胞培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)已知癌基因 X 过量表达与肝肿瘤的发生密切相关,要试验一种抗肿瘤药物 Y 对甲细胞生长的影响,可将甲 细胞分为 A、B 两组,A 组细胞培养液中加入　　　　,B 组细胞培养液中加入无菌生理盐水,经培养后,从 A、 B 两组收集等量细胞,通过分别检测 X 基因在 A、B 两组细胞中的　　　　或合成　　　　水平的差异,确定 药物 Y 的药效。 解析　(1)甲细胞为肝肿瘤细胞,乙细胞为正常肝细胞。肿瘤细胞为无限增殖的细胞,细胞周期短。在相 同条件下,培养相同的时间,甲细胞的数量多于乙细胞。(2)动物细胞培养液中通常加入适量动物血清、血浆 等天然成分,血清中含有血清蛋白、生长因子、激素等合成培养基中缺乏的物质。细胞培养应在含 5%CO2 的恒温培养箱中进行,CO2 的主要作用是维持培养液 pH。(3)甲为肿瘤细胞,能无限增殖,传代的次数要比乙细 胞多,乙细胞(正常肝细胞)在培养瓶中贴壁生长,当铺满瓶壁时,生长停止。为得到肝细胞悬液,可用胰蛋白酶处 理肝脏组织块。(4)可向培养液中加入抗生素来抑制和杀灭细菌,抗生素对动物细胞没有影响。(5)设计一组加 入抗癌药物的实验组,一组不加药物的对照组,通过检测药物影响 X 基因的表达过程,即转录形成 mRNA、翻 译形成蛋白质的量来检验药效。 答案　　(1)多　(2)血清可以补充合成培养基中缺乏的物质　维持培养液 pH　(3)停止　多　胰蛋白酶　 (4)抗生素　(5)药物 Y　mRNA　蛋白质 6.下图所示为动物细胞培养的基本过程示意图,回答下列问题: (1)容器 A 中放置的一般是幼龄动物的器官或组织,原因是其细胞　　　　　　,易于培养。培养时先要剪碎, 然后用　　　　　分散细胞,制成 B 瓶中的细胞悬液。细胞悬液转入 C 瓶中进行的初次培养称为　　　　。 (2)在 D 瓶中正常培养了一段时间后,发现绝大部分细胞死亡,只有极少数细胞存活,这是因为存活的细胞发 生　　　　,可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为传代　　　　代以内的细胞,以保证细胞 正常的　　　　核型。 (3)B、C、D 瓶中的培养基为保证无菌、无毒的环境,需要添加一定量的　　　　。还需要提供 O2 和 CO2 等气体环境,CO2 的作用主要是　　　　。 (4)动物细胞体外培养时,通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。下图是血清对正常细胞和癌细胞培养 影响的实验结果。据图可知,培养　　　　细胞一定需要添加血清。 解析　(1)培养动物细胞一般选择幼龄动物的器官或组织,原因是其细胞分裂能力强,易于培养。(2)细胞 正常培养了一段时间后,发现绝大部分细胞死亡,只有极少数细胞存活,这是因为存活的细胞发生了突变,可无 限增殖。(3)培养液中加入一定量的抗生素可抑制杂菌繁殖。(4)分析曲线图可知,是否添加血清对于癌细胞的 增殖影响不大,而对于正常细胞的增殖影响很大,故培养正常细胞一定需要添加血清。 答案　(1)分裂能力强　胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)　原代培养　(2)突变　10　二倍体　(3)抗生素　维 持培养液的 pH　(4)正常 7.通过植物组织培养技术可以快速繁殖、生产药物及培育无病毒的植物等。据图甲、表乙回答问题。 离体的植物器官、 组织或细胞 愈伤组织 胚状体 植物体 甲　植物组织培养过程 乙:植物的花芽分别在含有不同比例的生长素和细胞分裂素的培养基中的生长状况 A 组 B 组 C 组 D 组 E 组 生长 素 0 3× 10-6 3× 10-6 0.03 ×10-6 0 细胞 分裂 素 0 0.2× 10-6 0.002× 10-6 1.0× 10-6 0.2× 10-6 花芽 生 长状 况 仍是组 织切块 形成愈 伤组织 愈伤组织 分化出根 愈伤组 织分化 出嫩芽 稍生长 (1)离体的植物器官、组织或细胞能够被培养成新的植物体的原理是　　　　　　　　　　　　。 (2)用植物组织培养的方法诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状体结构,将其包裹上人造种皮, 制成人工种子,可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。胚状体来源于离体的植物 体细胞,其形成过程中要经过的生理变化大体上是图甲中　　　　和　　　　过程,在此过程中被培养的细 胞始终受　　　　　　的调节。 (3)应用植物组织培养技术培养茎尖或根尖组织可获得无病毒植株,其原因是　。 (4)从表乙的实验结果可看出:生长素和细胞分裂素是实验中的两种重要物质。其中,新芽形成必需的条件 是　　　　　　　　　　　　　　　　;而在培养形成完整新个体的过程中,对它们的调控关键 是　　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(1)植物细胞的全能性　(2)脱分化　再分化　植物激素　(3)植物的茎尖或根尖很少被病毒感染, 甚至无病毒　(4)细胞分裂素的浓度大于生长素的浓度　调控好不同培养期的培养基中细胞分裂素与生长 素的浓度和它们的比例