2019屆高考生物一輪復(fù)習(xí) 第十一單元 現(xiàn)代生物科技專題 第36講 細胞工程學(xué)案.doc

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第36講　細胞工程 1．植物的組織培養(yǎng)(Ⅱ)　2.動物細胞培養(yǎng)與體細胞克隆(Ⅱ)　3.細胞融合與單克隆抗體(Ⅱ) 　植物的組織培養(yǎng)與植物體細胞雜交 1．細胞工程的概念 2．細胞的全能性 (1)含義：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能。 (2)物質(zhì)基礎(chǔ)：細胞內(nèi)含有本物種全部的遺傳信息。 (3)植物細胞全能性表達條件：具有完整的細胞結(jié)構(gòu)，處于離體狀態(tài)，提供一定的營養(yǎng)、激素和其他適宜外界條件。 (4)體內(nèi)細胞不表達全能性的原因：基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達，形成不同的組織、器官。 3．植物組織培養(yǎng)技術(shù) (1)原理：植物細胞具有全能性。 (2)過程 (3)培養(yǎng)條件 ①無菌：培養(yǎng)基滅菌、培養(yǎng)材料和培養(yǎng)器械消毒。 ②固體培養(yǎng)基：大多由無機營養(yǎng)成分、有機營養(yǎng)成分、激素、瓊脂四部分組成。 ③光照：脫分化階段不需要光照。 ④激素調(diào)控：培養(yǎng)基中生長素和細胞分裂素的比例調(diào)控組織培養(yǎng)進程。 (選修3 P36“小知識”改編)固體培養(yǎng)基中的無機營養(yǎng)成分包括______________；有機營養(yǎng)成分包括______________等物質(zhì)。 答案：水分、無機鹽　小分子糖類、氨基酸　 4．植物體細胞雜交技術(shù) (1)概念：將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術(shù)。 (2)操作流程 ①去壁：酶解法，所用酶為纖維素酶和果膠酶。 ②誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合：物理法——離心、振動、電激等；化學(xué)法——常用聚乙二醇(PEG)作誘導(dǎo)劑。 ③植物體細胞雜交成功的標志：雜種細胞再生出細胞壁。 ④優(yōu)點：克服不同生物遠緣雜交的障礙。 ⑤變異類型：染色體變異。 5．植物細胞工程的實際應(yīng)用 (2)作物新品種的培育：單倍體育種、突變體的利用。 (3)細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：培養(yǎng)到愈傷組織階段。 下圖是植物體細胞雜交過程示意圖，如果A、B植物均為二倍體，據(jù)圖分析回答下列問題： (1)圖中②過程依據(jù)的原理是_______________________________________________。 (2)植物體細胞融合成功的標志是______________，其產(chǎn)生與細胞內(nèi)________(細胞器)有關(guān)。 (3)③和④過程分別是________________的過程。該雜種植物有________個染色體組。 (4)該雜種植株理論上________(填“可育”或“不可育”)。 答案：(1)細胞膜具有流動性　(2)形成新的細胞壁　高爾基體　(3)脫分化和再分化　四　(4)可育　 考向1　植物組織的培養(yǎng)過程 1．(2018江西上高二中調(diào)研)藍莓中富含的花青素能有效地改善視力，下面為科學(xué)家利用植物組織培養(yǎng)的方法，大量培養(yǎng)藍莓具體流程的文字圖解。請回答下列問題： 藍莓組織愈傷組織長出叢芽生根移栽成活 (1)用于離體培養(yǎng)的藍莓組織叫做________，該技術(shù)的原理是________________________________________________________________________。 (2)配制MS培養(yǎng)基時，應(yīng)加入一定量的瓊脂、蔗糖、無機鹽、維生素、有機物等營養(yǎng)物質(zhì)，蔗糖除作為碳源外，還具有____________________________的功能。常用的培養(yǎng)基有脫分化培養(yǎng)基、生根培養(yǎng)基和生芽培養(yǎng)基，這三種培養(yǎng)基的主要差異是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)圖中藍莓組織要經(jīng)過消毒處理后才能進行培養(yǎng)。其①過程中，細胞的分化程度會________(填“升高”“降低”或“不變”)。 (4)愈傷組織經(jīng)過②③過程重新分化成根或叢芽的過程叫________。 (5)藍莓花青素在60 ℃以下的熱穩(wěn)定性較好，將含花青素的粗品經(jīng)真空干燥(可使水的沸點降低40 ℃)制成成品。采用該方法的主要原因是________________________________________________________________________。 解析：(1)植物組織培養(yǎng)的原理是植物細胞具有全能性，用于離體培養(yǎng)的組織叫做外植體。(2)配制MS培養(yǎng)基時，應(yīng)加入一定量的瓊脂、蔗糖、無機鹽、維生素、有機物等營養(yǎng)物質(zhì)，蔗糖除作為碳源外，還具有提供能量和維持滲透壓的功能。常用的培養(yǎng)基有脫分化培養(yǎng)基、生根培養(yǎng)基和生芽培養(yǎng)基，這三種培養(yǎng)基的主要差異是生長素和細胞分裂素的用量及比例不同。(3)圖中①過程是脫分化形成愈傷組織的過程，高度分化的細胞恢復(fù)分裂能力，則分化程度降低。(4)圖中②③過程是愈傷組織經(jīng)過再分化形成叢芽或根的過程。(5)含花青素的粗品經(jīng)真空干燥(可使水的沸點降低40 ℃)制成成品，采用該方法的主要原因是避免(干燥時溫度過高導(dǎo)致)花青素分解。 答案：(1)外植體　植物細胞具全能性 (2)提供能量和維持滲透壓　生長素和細胞分裂素的用量及比例不同 (3)降低 (4)再分化 (5)避免(干燥時溫度過高導(dǎo)致)花青素分解 2．(2018安徽蕪湖質(zhì)檢)下圖為A、B兩種二倍體植物體細胞雜交過程示意圖，請據(jù)圖回答： (1)步驟①的方法是________________________________________________________。 步驟②常用的化學(xué)試劑是_________________________________________________________， 之后________(是/否)需要篩選。 (2)在利用雜種細胞培育成為雜種植物的過程中，運用的技術(shù)手段是________________________________________________________________________， 其中步驟④是________。植物體細胞雜交的目的是獲得新的雜種植物，與A、B兩種植物相比，該雜種植物是新物種的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)培育該雜種植物的過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循孟德爾遺傳規(guī)律？為什么？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析： (1)圖為植物體細胞雜交過程示意圖，其中①表示去壁獲取原生質(zhì)體的過程，常用酶解法，即用纖維素酶和果膠酶處理；②表示人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合，常用的化學(xué)試劑是聚乙二醇(PEG)，誘導(dǎo)后形成的兩兩融合的原生質(zhì)體有三種，所以需要進行篩選。(2)圖中③表示再生出新細胞壁的過程，雜種細胞通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育成為雜種植物，過程④表示脫分化；⑤表示再分化過程。圖中獲得的雜種植物與A、B兩種植物間均存在生殖隔離，所以是新物種。(3)圖示為植物體細胞雜交過程，沒有經(jīng)過不同配子的結(jié)合，所以不屬于有性生殖，因此該過程中遺傳物質(zhì)的傳遞不遵循孟德爾遺傳規(guī)律。 答案：(1)酶解法　聚乙二醇　是 (2)植物組織培養(yǎng)技術(shù)　脫分化　該雜種植株與A、B兩種植物間均存在生殖隔離 (3)不遵循，該過程不屬于有性生殖 (1)植物組織培養(yǎng)中生長素和細胞分裂素的比值與效果 生長素/細胞分裂素的比值 作用效果 比值高時 促進根分化、抑制芽形成 比值低時 促進芽分化、抑制根形成 比值適中 促進愈傷組織形成 (2)植物組織培養(yǎng)中光照的使用 脫分化階段不需要給予光照，再分化階段需要給予光照，以利于葉綠素的形成。 　 考向2　植物體細胞雜交過程 3．(2018長春模擬)為培育出含β胡蘿卜素的“黃金大米”，科研人員提出以下兩套培育方案。請分析回答下列問題： 甲方案： 乙方案： (1)甲方案中，β胡蘿卜素基因能在玉米和水稻體內(nèi)出現(xiàn)相同表達結(jié)果的原因是________________________________________________________________________。 若研究人員已知β胡蘿卜素基因序列，可采用________方法獲得β胡蘿卜素基因。②過程中可用____________技術(shù)檢測水稻體細胞DNA上是否插入了β胡蘿卜素基因。 (2)乙方案中，在體細胞雜交前需要用酶除去細胞壁獲得原生質(zhì)體，誘導(dǎo)體細胞融合的化學(xué)試劑常用________。通過⑤獲得“黃金大米”幼苗需要經(jīng)過________________兩個過程，依據(jù)的原理是___________________________________________________________。 在培養(yǎng)過程中，除了在培養(yǎng)基中添加營養(yǎng)物質(zhì)外，還需要添加____________。 (3)與傳統(tǒng)育種方法相比，甲、乙兩套方案共同的優(yōu)點是 ________________________________________________________________________。 答案：(1)所有生物共用一套遺傳密碼(密碼子)　人工合成　DNA分子雜交　(2)聚乙二醇　脫分化和再分化　(植物)細胞的全能性　(植物)激素(生長素和細胞分裂素)　(3)克服遠緣雜交不親和的障礙(打破生殖隔離) 考向3　植物細胞工程的應(yīng)用 4．(2018湖北武漢調(diào)研)應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，不僅可實現(xiàn)種苗的快速繁殖、培育無病毒植株，也可加快作物及苗木育種。下面是培育柑橘耐鹽植株的實驗流程： 莖段―→挑選生長的愈傷組織―→耐鹽植株 回答下列問題： (1)愈傷組織是由離體的莖段經(jīng)________過程形成的，此時愈傷組織細胞________(填“具有”或“不具有”)細胞的全能性。 (2)對愈傷組織進行了兩次處理，處理1中γ射線照射的目的是________________，用γ射線不直接處理莖段而是處理愈傷組織，原因是________________________________________________________________________； 處理2中添加的物質(zhì)X為________。 (3)植物組織培養(yǎng)技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于其他作物的育種中。在培育白菜—甘藍、三倍體無子西瓜、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法獲得的抗蟲棉中，必須用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)的是________________________________________________________________________ ________________________。 解析：(1)離體的莖段經(jīng)過脫分化過程可形成愈傷組織，此時愈傷組織具有未分化的特點，細胞具有較高的全能性。(2)圖中對愈傷組織進行了兩次處理，處理1是用γ射線照射誘發(fā)愈傷組織細胞發(fā)生基因突變。愈傷組織細胞分裂能力強，易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而發(fā)生基因突變。處理2是抗鹽接種實驗，即在培養(yǎng)基中加入NaCl，適應(yīng)一定濃度鹽的愈傷組織才可以生長，不適應(yīng)的愈傷組織死亡。(3)作物育種研究中常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將含抗蟲基因的Ti質(zhì)粒導(dǎo)入到植物體細胞中，再利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得抗蟲的農(nóng)作物。運用細胞工程培育白菜—甘藍雜種植株，需要采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)將雜種細胞培養(yǎng)成雜種植株。 答案：(1)脫分化　具有 (2)誘發(fā)基因突變　愈傷組織細胞分裂能力強，易誘發(fā)基因突變　NaCl(或鹽) (3)白菜—甘藍、抗蟲棉 　動物細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù) 1．動物細胞培養(yǎng)——動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ) (1)原理：細胞增殖。 (2)過程 (3)培養(yǎng)條件 ①無菌、無毒的環(huán)境：對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進行無菌處理；添加抗生素；定期更換培養(yǎng)液以清除代謝產(chǎn)物。 ②營養(yǎng)：除正常的有機和無機營養(yǎng)外，還需加入血清、血漿等一些天然成分。 ③溫度和pH：適宜溫度為36.50.5__℃(哺乳動物)，pH為7.2～7.4。 ④氣體環(huán)境：95%空氣加5%CO2(維持培養(yǎng)液的pH)。 (4)應(yīng)用：生物制品的生產(chǎn)、檢測有毒物質(zhì)、醫(yī)學(xué)研究。 2．動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物 (1)原理：動物體細胞核具有全能性。 (2)動物體細胞核移植技術(shù)的過程 (3)應(yīng)用 ①加速家畜遺傳改良進程，促進優(yōu)良畜群繁育。 ②保護瀕危物種。 ③生產(chǎn)醫(yī)用蛋白。 ④作為異種移植的供體。 ⑤用于組織器官的移植。 (4)存在問題：成功率低、克隆動物存在健康問題、動物食品的安全性問題等。 (選修3 P44“尋根問底”改編)胰蛋白酶處理動物組織，對細胞的消化有兩種情況： (1)短時間內(nèi)_______________________________________________________(填“會”或“不會”)被消化，原因是 ________________________________________________________________________?！? (2)長時間后細胞________(填“會”或“不會”)被消化，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)不會　細胞表面具有糖蛋白，對細胞具有一定的保護作用 (2)會　細胞表面糖蛋白的保護作用是有限的；細胞膜的主要成分包括磷脂和蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)可被胰蛋白酶水解 1．(2018武漢調(diào)研)如圖為動物細胞培養(yǎng)的基本過程示意圖。 請回答下列問題： (1)容器A中放置的一般是幼齡動物的器官或組織，原因是其細胞____________________，易于培養(yǎng)。培養(yǎng)時先要剪碎，然后用________________________分散細胞，制成B瓶中的細胞懸液。將細胞懸液轉(zhuǎn)入C瓶中進行的初次培養(yǎng)稱為________。 (2)細胞正常培養(yǎng)了一段時間后，發(fā)現(xiàn)細胞絕大部分死亡，只有極少數(shù)細胞存活，這是因為存活的細胞發(fā)生了________，可無限增殖。目前使用的或冷凍保存的正常細胞通常為________代以內(nèi)的細胞，以保持細胞正常的________核型。 (3)C、D瓶中的培養(yǎng)液為保證無菌、無毒的環(huán)境，需要添加一定量的________。培養(yǎng)過程中還需要提供O2和CO2等氣體環(huán)境，CO2的作用主要是________________________________________________________________________。 (4)動物細胞體外培養(yǎng)時，通常要在培養(yǎng)基中補充一定濃度的某些物質(zhì)。如圖是血清對正常細胞和癌細胞培養(yǎng)影響的實驗結(jié)果。據(jù)圖可知，培養(yǎng)________細胞一定要添加血清。 解析：(1)動物細胞培養(yǎng)的過程：取動物組織塊(或動物胚胎或幼齡動物的器官)→剪碎→用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞→制成細胞懸液→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進行原代培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。(4)據(jù)圖可知，培養(yǎng)癌細胞時有無血清影響不大，而培養(yǎng)正常細胞時，有血清時的細胞數(shù)遠大于無血清時的細胞數(shù)，故培養(yǎng)正常細胞必須要添加血清。 答案：(1)分裂能力強　胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)　原代培養(yǎng)　(2)基因突變　10　二倍體　(3)抗生素　維持培養(yǎng)液的pH　(4)正常 2．(2018福建漳州月考)如圖是利用現(xiàn)代生物工程技術(shù)治療遺傳性糖尿病的過程圖解。請據(jù)圖回答下列問題： (1)圖中②所示的結(jié)構(gòu)名稱是_____________________________________________________。 (2)圖中③④所示的生物技術(shù)名稱分別是________________、________________。 (3)過程③通常用去核的卵母細胞作為受體細胞的原因除了它體積大、易操作、營養(yǎng)物質(zhì)豐富外，還因為它______________________。 (4)過程④通常用②做受體細胞的原因是_________________________________________。 (5)圖示方法與一般的異體移植相比最大的優(yōu)點是____________________，該種基因治療所屬類型為____________________。 解析：(1)①是從供體(患者)體細胞分離出的細胞核，②是從核移植得到的重組細胞A培養(yǎng)形成的早期胚胎中提取的胚胎干細胞。(2)③表示核移植技術(shù)，④表示轉(zhuǎn)基因技術(shù)。(3)核移植的受體細胞一般是卵母細胞，原因是它體積大、易操作，含有供胚胎發(fā)育的營養(yǎng)物質(zhì)，它還含有促進細胞核全能性表達的物質(zhì)。(4)早期胚胎中的干細胞分化程度低，全能性高，可誘導(dǎo)分化成各種組織器官。(5)圖示培育出的細胞(胰島B細胞)核來自患者本人，所以移植后不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)；圖中所示基因治療是體外轉(zhuǎn)基因，故所屬類型為體外基因治療。 答案：(1)胚胎干細胞 (2)核移植技術(shù)　轉(zhuǎn)基因技術(shù)(基因工程、DNA重組技術(shù)、基因拼接技術(shù)) (3)含有促進細胞核全能性表達的物質(zhì) (4)這些細胞分化程度極低，具有全能性，可以定向地誘導(dǎo)分化為各類細胞 (5)沒有免疫排斥反應(yīng)　體外基因治療 (1)核移植時應(yīng)選MⅡ中期卵母細胞的原因 ①此類細胞體積大，易于操作；②卵黃多，營養(yǎng)物質(zhì)豐富，可為發(fā)育提供充足的營養(yǎng)；③卵母細胞的細胞質(zhì)中存在激發(fā)細胞核全能性表達的物質(zhì)。 (2)克隆動物是由重組的細胞經(jīng)培養(yǎng)而來的，該重組細胞的細胞質(zhì)基因來源于受體細胞，細胞核基因來源于提供細胞核的親本，其遺傳物質(zhì)來自2個親本。 (3)核移植中供體動物、提供卵母細胞的動物、代孕動物和克隆動物之間的關(guān)系：克隆動物絕大部分性狀與供體動物相同，少數(shù)性狀與提供卵母細胞的動物相同，與代孕動物的性狀無遺傳關(guān)系。 (4)動物體細胞核移植技術(shù)(克隆)從生殖方式的角度看屬無性生殖，重組細胞相當(dāng)于受精卵，需要動物細胞培養(yǎng)和胚胎工程技術(shù)的支持?！? 　動物細胞融合和單克隆抗體 1．動物細胞融合 (1)概念：兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程，也稱細胞雜交。 (2)條件：需要用聚乙二醇(PEG)、滅活的病毒或電激等誘導(dǎo)因素。 (3)原理：細胞膜的流動性。 (4)結(jié)果：形成具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞，稱為雜交細胞。 (5)意義：突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能。成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物新品種培育等的重要手段，為制備單克隆抗體開辟了新途徑。 2．單克隆抗體 (1)制備原理：一種漿細胞產(chǎn)生一種抗體，漿細胞在體外不能(填“能”或“不能”)無限增殖；骨髓瘤細胞能無限增殖；漿細胞與骨髓瘤細胞融合得到雜交瘤細胞，既能無限增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體。 (2)制備過程 (3)制備單克隆抗體過程中的兩次篩選 項目 篩選的對象 方法 第一次 篩選 雜交瘤細胞 利用特定的選擇培養(yǎng)基：在該培養(yǎng)基中只有雜交瘤細胞能存活，其他細胞(未融合的B細胞和瘤細胞、融合后的B—B細胞和瘤—瘤細胞)均不能成活 第二次 篩選 能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細胞 利用特定抗原通過抗原—抗體雜交技術(shù)確認抗體性質(zhì) (4)優(yōu)點：特異性強、靈敏度高，可大量制備。 (5)用途：作為診斷試劑；用于治療疾病和運載藥物。 下圖為單克隆抗體制備流程(順序已被打亂)，請據(jù)圖分析： 　 (1)圖中B注射特定抗原的目的是什么？ (2)在獲取C細胞的過程中，篩選淘汰了哪些細胞？ (3)請用箭頭把代表各圖解的字母按單克隆抗體制備過程的順序連接起來。 答案：(1)目的是刺激機體發(fā)生免疫應(yīng)答，從而產(chǎn)生效應(yīng)B細胞(漿細胞)。 (2)未融合的細胞和同種細胞融合后形成的細胞(“BB”細胞、“瘤瘤”細胞)都會被淘汰，只有融合的雜交瘤細胞(“B瘤”細胞)才能生長。 (3) 1．如圖為動物細胞融合示意圖，請據(jù)圖回答下列問題： (1)圖中仙臺病毒的作用是___________________________________________。 (2)若僅考慮兩兩融合，則A細胞和B細胞融合后共有______________________________三種類型。 (3)由雜種細胞形成無性系1、2、3的方法，可以稱為______________。 (4)此項技術(shù)最重要的應(yīng)用是________________________________。 解析：(1)誘導(dǎo)細胞融合需要有促融劑，例如聚乙二醇、仙臺病毒等。(2)若僅考慮兩兩融合，則A細胞和B細胞融合后共有A—A、A—B、B—B三種類型。(3)無性繁殖可以稱之為克隆。(4)細胞融合技術(shù)最重要的應(yīng)用是制備單克隆抗體。 答案：(1)促進細胞融合(作為促融劑) (2)A—A、A—B、B—B (3)克隆 (4)制備單克隆抗體 2．(2018寧夏平羅中學(xué)月考)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA)是一種自身免疫病，致殘性強。研究表明，該病的病理與腫瘤壞死因子α(TNFα)密切相關(guān)，而一種人鼠嵌合的抗TNFα單克隆抗體能有效治療RA。如圖為該單克隆抗體制備過程示意圖，請據(jù)圖回答下列問題： (1)單克隆抗體的制備涉及細胞工程中的____________、____________技術(shù)。 (2)圖中的抗原A是____________，HAT培養(yǎng)基的作用是____________。B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合后的雜種細胞具有的特點是_______________________________________。 (3)醫(yī)療上，把單克隆抗體與化學(xué)藥物或細胞毒素相結(jié)合制成“________”，借助抗體的定向作用將藥物帶到病變細胞并將其殺死。 (4)克隆動物是指用____________方法得到的動物。 (5)單克隆抗體的特點是________、________、________。 解析：(1)單克隆抗體制備涉及動物細胞培養(yǎng)和動物細胞融合技術(shù)。(2)圖中刺激免疫動物產(chǎn)生抗TNFα單克隆抗體的抗原是腫瘤壞死因子α(TNFα)。HAT培養(yǎng)基的作用是篩選出雜交瘤細胞。雜交瘤細胞既能無限增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體。(3)醫(yī)療上，把單克隆抗體與化學(xué)藥物或細胞毒素相結(jié)合制成“生物導(dǎo)彈”，借助抗體的定向作用將藥物帶到病變細胞并將其殺死。(4)克隆動物是指用核移植方法得到的動物。(5)單克隆抗體的特點是：特異性強、靈敏度高，并可能大量制備 答案：(1)動物細胞融合　動物細胞培養(yǎng) (2)腫瘤壞死因子α(或TNFα)　篩選出雜交瘤細胞　既能大量增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體 (3)生物導(dǎo)彈　(4)(動物體細胞)核移植 (5)特異性強　靈敏度高　并可能大量制備 [清一清] 易錯點1　不清楚植物脫毒苗培養(yǎng)時選擇要求及原理 [點撥]　 由于植物分生區(qū)附近(如莖尖)的病毒極少，所以常采用莖尖組織培養(yǎng)技術(shù)獲得脫毒苗。 易錯點2　誤認為植物組織培養(yǎng)均需“再分化至幼苗”，“人工種子”即平常所說的“種子” [點撥]　 (1)組織培養(yǎng)的目的不同，培養(yǎng)的階段不同。如：生產(chǎn)細胞代謝產(chǎn)物，只需培養(yǎng)至愈傷組織時期；生產(chǎn)人工種子，則需要培養(yǎng)至胚狀體時期；獲得植株就需培養(yǎng)至幼苗時期。 (2)人工種子是通過無性生殖(植物體細胞的組織培養(yǎng)技術(shù))形成的，只有一個親本的性狀；自然種子是有性生殖的產(chǎn)物，具有兩個親本的性狀。 易錯點3　混淆植物有性生殖與體細胞雜交中遺傳物質(zhì)的變化 [點撥]　若兩個不同品種的植物細胞A、B進行融合，A含有2X條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb；B含有2Y條染色體，2個染色體組，基因型為ccDd，則： (1)植物體細胞雜交獲得的新植株應(yīng)為四倍體，體細胞中染色體數(shù)為2X＋2Y，基因型為AabbccDd，從中不難看出，體細胞雜交即兩個細胞融合成一個細胞，不管是染色體數(shù)、基因型還是染色體組都采用直接相加的方法。 (2)植物有性雜交獲得的子代細胞中染色體數(shù)為X＋Y、基因為AbcD或abcD或Abcd或abcd，即先減半再相加。 易錯點4　誤認為動物細胞培養(yǎng)液中加入5%CO2的目的是維持氣體平衡或用于呼吸 [點撥]　 動物的細胞培養(yǎng)時，需向培養(yǎng)液中加入5%CO2(＋95%空氣)，加入CO2的目的是維持培養(yǎng)液的pH。 易錯點5　不清楚動物細胞克隆化培養(yǎng)時為何常選10代以內(nèi)的細胞，而瘤細胞卻為50代以后 [點撥]　取供體動物的體細胞培養(yǎng)，一般選用傳至10代以內(nèi)的細胞，因為10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細胞正常的遺傳基礎(chǔ)。然而欲獲得無限增殖的瘤細胞則往往在50代以后，其遺傳物質(zhì)已發(fā)生變化，具癌變特性。 [判一判] (1)在誘導(dǎo)離體菊花莖段形成幼苗的過程中，不會發(fā)生細胞的增殖和分化(四川高考)(　　) (2)在愈傷組織培養(yǎng)中加入細胞融合的誘導(dǎo)劑，可獲得染色體加倍的細胞 (　　) (3)棉花根尖細胞經(jīng)誘導(dǎo)形成幼苗能體現(xiàn)細胞全能性(　　) (4)植物的每個細胞在植物體內(nèi)和體外都能表現(xiàn)出細胞的全能性(　　) (5)可以用鹽酸處理植物細胞獲得植物原生質(zhì)體(　　) (6)經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體可直接作為人工種子(　　) (7)微型繁殖一定能保持親本的優(yōu)良性狀(　　) (8)組織培養(yǎng)過程中培養(yǎng)的細胞由于處于不斷的分生狀態(tài)而容易發(fā)生突變(　　) (9)細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)應(yīng)從組織培養(yǎng)得到的新個體中提取細胞產(chǎn)物(　　) (10)肝細胞培養(yǎng)過程中通常在培養(yǎng)液中通入5%的CO2刺激細胞呼吸(　　) (11)與“多利”羊等克隆哺乳動物相關(guān)的技術(shù)有胚胎移植、細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)(　　) (12)植物原生質(zhì)體融合和動物細胞融合原理是相同的(　　) (13)小鼠骨髓瘤細胞的染色體數(shù)為40，B淋巴細胞的染色體數(shù)為46，融合后形成的雜交瘤細胞DNA分子數(shù)為86(　　) (14)雜交瘤細胞進行體內(nèi)培養(yǎng)，是為了獲得能產(chǎn)生單克隆抗體的胚胎(　　) (15)體細胞雜交技術(shù)可用于克隆動物和制備單克隆抗體(　　) 答案：(1)　(2)　(3)√　(4)　(5)　(6)　(7)　(8)√　(9)　(10)　(11)√　(12)√　(13)　(14)　(15) (高考新課標標全國卷Ⅱ)甲、乙是染色體數(shù)目相同的兩種二倍體藥用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小組擬培育同時含有A和B的新型藥用植物。 回答下列問題： (1)為了培育該新型藥用植物，可取甲和乙的葉片，先用________酶和________酶去除細胞壁，獲得具有活力的________，再用化學(xué)誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)二者融合。形成的融合細胞進一步培養(yǎng)形成________組織，然后經(jīng)過________形成完整的雜種植株。這種培育技術(shù)稱為________________________________________________________________________。 (2)上述雜種植株屬于多倍體，多倍體是指____________________________________。假設(shè)甲和乙有性雜交的后代是不育的，而上述雜種植株是可育的，造成這種差異的原因是________________________________________________________________________ ____________________。 (3)這種雜種植株可通過制作人工種子的方法來大量繁殖。經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的____________________等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。 解析：(1)植物體細胞雜交的過程包括植物細胞融合和植物組織培養(yǎng)，其過程依次為酶解法去除植物細胞的細胞壁、用物理或化學(xué)法誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合、雜種細胞再生出細胞壁、雜種細胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)(脫分化形成愈傷組織，再分化形成幼根和芽進而形成完整植株)培育成完整植株。其中，酶解法去除植物細胞的細胞壁利用了酶的專一性，選擇纖維素酶和果膠酶，水解植物細胞的細胞壁的主要成分——纖維素和果膠，暴露出有活力的原生質(zhì)體。 (2)多倍體是指體細胞中含有三個或三個以上的染色體組的個體。甲和乙均為二倍體植物，假設(shè)二者有性雜交的后代不可育，其原因是該后代在進行減數(shù)第一次分裂過程中，由于沒有同源染色體，聯(lián)會出現(xiàn)紊亂，不能產(chǎn)生可育的配子。而植物體細胞雜交產(chǎn)生的雜種植物，細胞內(nèi)含有原物種體細胞內(nèi)的染色體，在減數(shù)第一次分裂過程中能夠進行同源染色體配對，產(chǎn)生可育的配子。(3)經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等，用人工薄膜包裝后可得到人工種子。 答案：(1)纖維素　果膠　原生質(zhì)體　愈傷　再分化(或分化)　植物體細胞雜交技術(shù)　(2)體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體(其他合理答案也可)　在減數(shù)分裂過程中，前者染色體聯(lián)會異常，而后者染色體聯(lián)會正常(其他合理答案也可)　(3)胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽(答對其中一個即可) (2016高考全國卷Ⅱ)如圖表示通過核移植等技術(shù)獲得某種克隆哺乳動物(二倍體)的流程。 回答下列問題： (1)圖中A表示正常細胞核，染色體數(shù)為2n，則其性染色體的組成可為____________。過程①表示去除細胞核，該過程一般要在卵母細胞培養(yǎng)至適當(dāng)時期再進行，去核時常采用________的方法。②代表的過程是__________。 (2)經(jīng)過多次傳代后，供體細胞中__________________的穩(wěn)定性會降低。因此，選材時必須關(guān)注傳代次數(shù)。 (3)若獲得的克隆動物與供體動物性狀不完全相同，從遺傳物質(zhì)的角度分析其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)與克隆羊“多莉(利)”培育成功一樣，其他克隆動物的成功獲得也證明了________________________________________________________________________。 解析：(1)核移植過程中，供體的體細胞中性染色體組成可為XX或XY；去核時常采用顯微操作的方法；圖示②過程表示胚胎移植。(2)細胞培養(yǎng)過程中，經(jīng)過多次傳代培養(yǎng)，細胞中遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性會降低。(3)由于卵母細胞的細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響，所以克隆動物與供體性狀不完全相同。(4)克隆動物的成功獲得證明了已分化的動物體細胞的細胞核具有全能性。 答案：(1)XX或XY　顯微操作　胚胎移植 (2)遺傳物質(zhì)　(3)卵母細胞的細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響　(4)動物已分化體細胞的細胞核具有全能性 (高考新課標全國卷Ⅰ)某研究者用抗原(A)分別免疫3只同種小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后測定各小鼠血清抗體的效價(能檢測出抗原抗體反應(yīng)的血清最大稀釋倍數(shù))，結(jié)果如下圖所示。 若要制備雜交瘤細胞，需取免疫后小鼠的B淋巴細胞(染色體數(shù)目40條)，并將該細胞與體外培養(yǎng)的小鼠骨髓瘤細胞(染色體數(shù)目60條)按一定比例加入試管中，再加入聚乙二醇誘導(dǎo)細胞融合，經(jīng)篩選培養(yǎng)及抗體檢測，得到不斷分泌抗A抗體的雜交瘤細胞。 回答下列問題： (1)制備融合所需的B淋巴細胞時，所用免疫小鼠的血清抗體效價需達到16 000以上，則小鼠最少需要經(jīng)過________次免疫后才能有符合要求的。達到要求后的X、Y、Z這3只免疫小鼠中，最適合用于制備B淋巴細胞的是________小鼠，理由是________________________________________________________________________。 (2)細胞融合實驗完成后，融合體系中除含有未融合的細胞和雜交瘤細胞外，可能還有________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 體系中出現(xiàn)多種類型細胞的原因是_______________________________________________。 (3)雜交瘤細胞中有________個細胞核，染色體數(shù)目最多是________條。 (4)未融合的B淋巴細胞經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后都不能存活，原因是____________。 解析：(1)據(jù)圖分析可知，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗體效價幾乎都達到16 000以上，小鼠Y的血清抗體的效價最高，最適合用于制備單克隆抗體。(2)融合體系中除了未融合的細胞和雜交瘤細胞之外，還有骨髓瘤細胞的自身融合細胞和B淋巴細胞的自身融合細胞。細胞的融合是隨機的，并且不可能所有細胞都融合，故體系中會出現(xiàn)多種類型的細胞。(3)動物細胞融合后形成的是具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞。雜交瘤細胞的細胞核中的染色體數(shù)目為40＋60＝100條。(4)正常細胞的分裂次數(shù)是有限的，且經(jīng)過免疫的B淋巴細胞高度分化，不能無限增殖，而是經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后逐漸衰老死亡。 答案：(1)4　Y　Y小鼠的血清抗體效價最高　(2)B淋巴細胞相互融合形成的細胞、骨髓瘤細胞相互融合形成的細胞　細胞融合是隨機的，且融合率達不到100% (3)1　100　(4)不能無限增殖 [課時作業(yè)] 1．傳統(tǒng)的人工繁殖蘭花的方法是分株繁殖和種子繁殖，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，人們開始采用“組織培養(yǎng)繁殖蘭花”，如圖所示，請據(jù)圖回答下列問題： (1)圖中①過程為________，②的名稱為________，其細胞與葉肉細胞相比，不含有的細胞器是________。 (2)蘭花的葉肉細胞之所以能培養(yǎng)為新個體，是因為細胞中含有__________________，具有發(fā)育成完整個體的潛能。 (3)圖中③過程為________。與①過程相比較，培養(yǎng)基中各種激素的種類________(填“相同”或“不同”，下同)，各種激素的含量________。 (4)有人想利用植物體細胞雜交技術(shù)解決蘭花生根速度慢、幼苗生存能力弱的問題，但操作后得到的“韭菜—蘭花”，并沒有預(yù)想中的“繁殖容易，香氣濃郁”，可能的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)脫分化　愈傷組織　葉綠體　(2)本物種的全部遺傳信息　(3)再分化　相同　不同　(4)兩個物種之間的基因相互影響，導(dǎo)致某些基因無法正常表達 2．已知番茄的紅果(Y)對黃果(y)為顯性，二室(M)對多室(m)為顯性，控制兩對相對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。育種工作者利用紅果多室(Yymm)番茄植株，采用不同的方法進行了四組實驗。請據(jù)圖回答問題： (1)以上四種育種實驗都主要應(yīng)用了______________________________________的原理，培育中發(fā)生了脫分化的過程有________。 (2)用番茄植株的花粉隨機進行有關(guān)實驗，得到幼苗B直接移栽，發(fā)育成的番茄植株的基因型和表現(xiàn)型分別是________、________，如果植物體C僅是花粉兩兩隨機融合得到的，則植物體C的基因型及其比例是______________。 (3)圖中______________大部分細胞中染色體數(shù)量最少，要保證植物體B可以用于生產(chǎn)，培育中④過程可使用____________________處理幼苗。 (4)圖中植物體________少數(shù)細胞中染色體數(shù)量最多，培育該植物體的過程稱為________________________________________________________________________， 植物體D能表現(xiàn)出兩個親本的一些性狀，根本原因是__________________________________。 (5)植物體A只表現(xiàn)紅果多室，原因是___________________________________。 答案：(1)植物細胞全能性　①③⑤⑥ (2)Ym或ym　無果　YYmm∶Yymm∶yymm＝1∶2∶1 (3)花粉和幼苗B　一定濃度的秋水仙素或適當(dāng)?shù)蜏? (4)D　植物體細胞雜交　具有兩個親本的遺傳物質(zhì) (5)該培育過程中只進行了有絲分裂，且沒發(fā)生基因突變，完全保持了親本的遺傳性狀 3．(2015高考安徽卷)科研人員采用轉(zhuǎn)基因體細胞克隆技術(shù)獲得轉(zhuǎn)基因綿羊，以便通過乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)人凝血因子IX醫(yī)用蛋白，其技術(shù)路線如下圖。 (1)由過程①獲得的A為_______________________________。 (2)在核移植之前，必須先去掉受體卵母細胞的核，目的是___________________________。 受體應(yīng)選用________期卵母細胞。 (3)進行胚胎移植時，代孕母羊?qū)σ迫胱訉m的重組胚胎基本上不發(fā)生_______________， 這為重組胚胎在代孕母羊體內(nèi)的存活提供了可能。 (4)采用胎兒成纖維細胞進行轉(zhuǎn)基因體細胞克隆，理論上可獲得無限個轉(zhuǎn)基因綿羊，這是因為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)分析圖示可知，過程①構(gòu)建的A為含目的基因的表達載體。 (2)核移植以前，必須去掉受體卵母細胞的核，目的是保證核遺傳物質(zhì)來自含目的基因的成纖維細胞。受體應(yīng)該選用處于減數(shù)第二次分裂中期的卵母細胞。 (3)在進行胚胎移植時，代孕母羊?qū)σ迫胱訉m的外來胚胎基本上不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。 (4)轉(zhuǎn)基因體細胞克隆產(chǎn)生的重組細胞具有全能性，培養(yǎng)產(chǎn)生的含目的基因的成纖維細胞可進行傳代培養(yǎng)，因此理論上可獲得無限個轉(zhuǎn)基因綿羊。 答案：(1)含目的基因的表達載體 (2)保證核遺傳物質(zhì)來自含目的基因的成纖維細胞 MⅡ中 (3)免疫排斥反應(yīng) (4)整合有目的基因的成纖維細胞可進行傳代培養(yǎng) 4．(2018重慶萬州二中月考)單克隆抗體的特點是特異性強、靈敏度高、可以大量制備，已被廣泛應(yīng)用于疾病的診斷和治療。用H7N9病毒制備單克隆抗體的流程如圖所示： (1)過程③常用的方法是__________________________________________。 (2)向小鼠體內(nèi)注射抗原蛋白，使小鼠產(chǎn)生________免疫。從小鼠體內(nèi)分離的細胞Ⅰ是________________，細胞Ⅱ應(yīng)具有的特點是________________________________。 (3)體外培養(yǎng)細胞Ⅱ，首先應(yīng)保證其處于_________________的環(huán)境中，其次需要提供充足的營養(yǎng)和適宜的溫度。培養(yǎng)箱充入二氧化碳的作用是________________。 (4)對于轉(zhuǎn)基因成功的細胞Ⅱ還要進行克隆化培養(yǎng)和________________檢測。 (5)若要預(yù)防H7N9禽流感，可用圖中的________作為疫苗。 解析：(1)③將重組DNA導(dǎo)入動物細胞，常用顯微注射法。(2)向小鼠體內(nèi)注射抗原蛋白，使小鼠產(chǎn)生相應(yīng)的漿細胞，這是體液免疫，從小鼠體內(nèi)分離的細胞 Ⅰ 是B淋巴細胞(漿細胞或已免疫的B淋巴細胞)，將無限增殖的基因?qū)霛{細胞，得到的細胞 Ⅱ 應(yīng)具有的特點是既能無限增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體。(3)體外培養(yǎng)細胞 Ⅱ ，首先應(yīng)保證其處于無菌、無毒的環(huán)境中，其次需要提供充足的營養(yǎng)和適宜的溫度。培養(yǎng)箱充入二氧化碳的作用是維持培養(yǎng)液的pH。(4)對于轉(zhuǎn)基因成功的細胞 Ⅱ 還要進行克隆化培養(yǎng)和檢測(專一)抗體。(5)疫苗為毒性弱的抗原，因此要預(yù)防H7N9禽流感，可以用圖中的抗原蛋白作為疫苗。 答案：(1)顯微注射法　(2)體液(只答特異性不可)　B淋巴細胞(漿細胞或已免疫的B淋巴細胞)　既能無限增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體　(3)無菌、無毒(缺一不可) 維持培養(yǎng)液的pH　(4)(專一)抗體　(5)抗原蛋白 5．(2018湖南長郡中學(xué)模擬)動植物細胞工程在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域有著廣泛的用途?；卮鹣铝袉栴}： (1)在將兩種植物細胞進行雜交之前，需要用____________________酶進行處理，若將處理后的細胞放入較高濃度的蔗糖溶液中，會發(fā)生________。誘導(dǎo)兩種植物細胞融合可以采用物理或化學(xué)的方法進行，常用的物理方法有______________________________ (寫2種即可)。 (2)融合的細胞形成愈傷組織，在愈傷組織的培養(yǎng)過程中，當(dāng)生長素和細胞分裂素的比值________(填“高”或“低”)時，有利于叢芽的分化；通過上述過程獲得雜種植株依據(jù)的原理是________________________________________________________________________。 (3)在制備單克隆抗體的過程中，融合的結(jié)果是出現(xiàn)多種不同的雜交細胞，需要在特定的培養(yǎng)基上進行篩選，從而得到________細胞。單克隆抗體與傳統(tǒng)方法獲得的抗體相比，具有________________________________________________________________________ 的特點，因此廣泛用于疾病的診斷等方面。 解析：(1)植物體細胞雜交過程有兩個關(guān)鍵，一個是在將植物細胞進行雜交之前，必須去除細胞壁，該過程需要用到纖維素酶和果膠酶；另外一個是誘導(dǎo)原生質(zhì)體的融合，方法包括物理法(離心、振動、電刺激)和化學(xué)法(聚乙二醇)。將處理后的細胞放入較高濃度的蔗糖溶液中，會發(fā)生滲透作用。(2)在愈傷組織的培養(yǎng)過程中，當(dāng)生長素和細胞分裂素的比值低時，有利于叢芽的分化；通過題述過程獲得雜種植株依據(jù)的原理是細胞膜具有一定流動性和植物細胞具有全能性。(3)用特定的選擇培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細胞，該雜種細胞既能夠大量增殖又能產(chǎn)生特異性抗體。與傳統(tǒng)方法獲得的抗體相比，單克隆抗體具有特異性強、靈敏度高、可大量制備的特點。 答案：(1)纖維素酶和果膠　滲透作用　離心、振動、電激 (2)低　細胞膜的流動性、植物細胞具有全能性 (3)雜交瘤　 特異性強、靈敏度高、可大量制備