（全國通用版）2019高考生物二輪復習 專題九 現(xiàn)代生物科技專題 考點2 細胞工程學案

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1、 考點2　細胞工程 1．明確細胞工程技術的原理 (1)植物組織培養(yǎng)：細胞的全能性。 (2)植物體細胞雜交：細胞的全能性、細胞膜的流動性。 (3)動物細胞培養(yǎng)：細胞的增殖。 (4)體細胞核移植：動物細胞核的全能性。 (5)單克隆抗體的制備：細胞膜的流動性、細胞的增殖。 (6)動物細胞融合：細胞膜的流動性。 2．理清植物組織培養(yǎng)的流程 提醒　(1)條件：無菌、離體。 (2)培養(yǎng)基組成：無機營養(yǎng)、有機營養(yǎng)、激素、瓊脂。 (3)植物組織培養(yǎng)中添加蔗糖的目的是提供營養(yǎng)和調節(jié)滲透壓。 (4)植物組織培養(yǎng)的目的不同，培養(yǎng)階段也就不同： ①若生產(chǎn)人工種子，則培養(yǎng)到胚狀體階段

2、； ②若提取細胞產(chǎn)品，則一般培養(yǎng)到愈傷組織階段； ③若培育新個體，則應培養(yǎng)到試管苗階段。 3．理清植物體細胞雜交技術 (1)酶解方法：用纖維素酶和果膠酶處理。 (2)促融方法：①物理法：離心、振動、電激等；②化學法：聚乙二醇(PEG)。 (3)植物體細胞雜交即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過程，不管是染色體數(shù)、基因型還是染色體組數(shù)都采用直接相加的方法。 4．理清動物細胞培養(yǎng)流程 提醒　(1)動物細胞培養(yǎng)中兩次使用胰蛋白酶的作用不同： 第一次：處理剪碎的組織，使其分散成單個細胞； 第二次：使貼壁生長的細胞從瓶壁上脫落下來。

3、 (2)傳代細胞的特點 傳代培養(yǎng)到10代以內(nèi)的細胞核型穩(wěn)定，10～50代時部分細胞核型發(fā)生變化，50代以后遺傳物質可能發(fā)生變化。 (3)原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)的區(qū)別 區(qū)分原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)的關鍵是是否分瓶培養(yǎng)。貼壁生長到一定程度需要用胰蛋白酶處理，然后再分瓶培養(yǎng)，讓細胞繼續(xù)增殖，這樣的培養(yǎng)過程通常稱為傳代培養(yǎng)。 (4)動物細胞培養(yǎng)的條件 ①無菌、無毒的環(huán)境；②特殊營養(yǎng)：血清、血漿；③適宜的溫度和pH；④氣體環(huán)境：含95%空氣加5%CO2的混合氣體。 5．理清動物體細胞核移植 提醒　(1)選擇受體細胞為去核卵母細胞的原因 ①營養(yǎng)豐富；②體積大，易操作；③含有激發(fā)細胞核全能性表達

4、的物質。 (2)核移植獲得的克隆動物與提供細胞核的親本性狀可能不同的三個原因： ①克隆動物遺傳物質來自兩個親本； ②發(fā)育過程中可能發(fā)生基因突變或染色體變異； ③外界環(huán)境可能引起不遺傳的變異。 6．關注制備單克隆抗體?？键c (1)3種細胞特點不同 ①免疫后的B淋巴細胞：能分泌抗體，不能大量增殖。 ②骨髓瘤細胞：能大量增殖，不能分泌抗體。 ③雜交瘤細胞：既能分泌抗體，又能大量增殖。 (2)2次篩選目的不同 第一次篩選：利用特定選擇培養(yǎng)基篩選，獲得雜交瘤細胞，即AB型細胞(A為B淋巴細胞，B為骨髓瘤細胞)，該細胞既能分泌抗體又能大量增殖，篩選掉A、B、AA、BB型細胞。 第二

5、次篩選：利用多孔培養(yǎng)皿和抗原—抗體雜交法篩選，獲得產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細胞。 1．(2018·全國Ⅲ，38)2018年《細胞》期刊報道，中國科學家率先成功地應用體細胞對非人靈長類動物進行克隆，獲得兩只克隆猴——“中中”和“華華”?；卮鹣铝袉栴}： (1)“中中”和“華華”的獲得涉及核移植過程，核移植是指_________________________。通過核移植方法獲得的克隆猴，與核供體相比，克隆猴體細胞的染色體數(shù)目________(填“減半”“加倍”或“不變”)。 (2)哺乳動物的核移植可以分為胚胎細胞核移植和體細胞核移植，胚胎細胞核移植獲得克隆動物的難度________(填“大

6、于”或“小于”)體細胞核移植，其原因是________________ ______________________________。 (3)在哺乳動物核移植的過程中，若分別以雌性個體和雄性個體的體細胞作為核供體，通常，所得到的兩個克隆動物體細胞的常染色體數(shù)目________(填“相同”或“不同”)，性染色體組合________(填“相同”或“不同”)。 答案　(1)將動物的一個細胞核，移入一個已去掉細胞核的卵母細胞中　不變　(2)小于　胚胎細胞分化程度低，恢復全能性相對容易　(3)相同　不同 解析　(1)核移植是指將動物的一個細胞核，移入一個已去掉細胞核的卵母細胞中，形成重組細胞。重

7、組細胞形成的早期胚胎可移植到受體子宮內(nèi)進一步發(fā)育，最終分娩得到克隆動物。因為染色體在細胞核中，所以克隆動物體細胞的染色體數(shù)目與提供細胞核的個體的體細胞相同。 (2)由于動物的胚胎細胞分化程度低，恢復全能性相對容易，而動物的體細胞分化程度高，恢復全能性十分困難，因此，動物體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植。 (3)哺乳動物雌雄個體的體細胞中，細胞核內(nèi)常染色體的數(shù)目是相同的，性染色體組合是不同的。若分別以雌性個體和雄性個體的體細胞作為核供體，則得到的克隆動物的體細胞中常染色體的數(shù)目相同，性染色體組合不同。 方法技巧　(1)核移植屬于無性繁殖；(2)核移植可以選擇子代克隆動物性別——看提

8、供核的親本是♂還是♀；(3)核移植過程需要動物細胞培養(yǎng)和胚胎移植技術；(4)該技術體現(xiàn)的是動物細胞核的全能性。 2．(2013·全國Ⅱ，40)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________________________，再用化學誘導劑誘導二者融合。形成的融合細胞進一步培養(yǎng)形成______________組織，然后經(jīng)過____________

9、形成完整的雜種植株。這種培育技術稱為_______________________________________________。 (2)上述雜種植株屬于多倍體，多倍體是指______________________________。假設甲與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 ________________________________________________________________________ __________________________________________________________________

10、______。 (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。 答案　(1)纖維素　果膠　原生質體　愈傷　再分化(分化)　植物體細胞雜交技術　(2)體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體　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?！?3)胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽 解析　(1)該新型藥用植物是通過植物體細胞雜交技術獲得的。要獲得有活力的原生質體才能進行體細胞雜交，因此首先用纖維素酶和果膠酶去掉植物的細胞壁，然后用PEG化學誘導劑(物理方法：離心、

11、振動等)誘導二者的原生質體融合。然后采用植物組織培養(yǎng)技術獲得雜種植株，植物組織培養(yǎng)的主要過程是：先脫分化形成愈傷組織，然后再分化形成植物體，利用了植物細胞的全能性。 (2)如果植物甲、乙是兩個物種，二者不能通過有性雜交產(chǎn)生可育后代，原因是甲、乙有性雜交所產(chǎn)生的后代在減數(shù)分裂過程中同源染色體聯(lián)會異常，也就是存在生殖隔離。但植物甲、乙通過植物體細胞雜交技術產(chǎn)生的后代卻是可育的，因為在減數(shù)分裂過程中同源染色體能完成正常的聯(lián)會，產(chǎn)生正常的配子。由于甲、乙都是二倍體，因此，植物體細胞雜交得到的后代是異源多倍體(四倍體)。 (3)人工種子生產(chǎn)不受氣候、季節(jié)和地域等因素限制，而且可以避免后代發(fā)生性狀分離

12、等優(yōu)點，因此，植物細胞工程重要的應用之一是制備人工種子，用到的核心技術是植物組織培養(yǎng)技術。將植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。 方法技巧　植物體細胞雜交≠植物雜交：若甲、乙兩親本都含2個染色體組，染色體數(shù)分別為20和30，基因型分別為AAbb和CCDD，則經(jīng)植物體細胞雜交后子代雜種植株含有4個染色體組，50條染色體，基因組成為AAbbCCDD，是可育的；若經(jīng)植物雜交(即有性雜交)，則子代個體內(nèi)含2個染色體組，染色體數(shù)為10＋15＝25(條)，基因組成為AbCD，后代不可育。 3．(2018·德州高三模擬)雙特異性單克隆抗體是指可同時與癌細胞和

13、藥物結合的特異性抗體。下圖是科研人員通過雜交—雜交瘤細胞技術(免疫的B淋巴細胞和雜交瘤細胞雜交技術)生產(chǎn)能同時識別癌胚抗原和長春堿(一種抗癌藥物)的雙特異性單克隆抗體的部分過程。分析回答下列問題： (1)過程①的目的是______________________________________________________ ______________________，制備雙特異性單克隆抗體的過程中用到的技術有_________________________________________________________(至少答出兩條)。 (2)過程②誘導融合的方法是______

14、________________，過程②選用的骨髓瘤細胞____________(填“能”或“不能”)在HAT培養(yǎng)基上生長。 (3)經(jīng)過程③篩選得到的細胞還需轉移至多孔培養(yǎng)板中進行過程④，原因是________________________________________________________________________。 (4)請根據(jù)所學知識，用箭頭和文字補全圖中方框內(nèi)獲取單克隆雜交—雜交瘤細胞的生產(chǎn)過程。 (5)獲得的單克隆雜交—雜交瘤細胞在體外條件下培養(yǎng)或__________________________，均可提取出大量的雙特異性單克隆抗體。 答案　(1)使小鼠

15、產(chǎn)生能分泌識別癌胚抗原抗體的B淋巴細胞　動物細胞融合、動物細胞培養(yǎng)　(2)聚乙二醇(PEG)誘導、電激等　不能　(3)從小鼠體內(nèi)提取的B淋巴細胞不止一種類型(篩選得到的雜交瘤細胞產(chǎn)生的抗體不是單克隆抗體)　(4)將獲得的B淋巴細胞與單克隆雜交瘤細胞融合→在選擇培養(yǎng)基上篩選出雜交—雜交瘤細胞→克隆化培養(yǎng)、抗體檢測篩選出單克隆雜交—雜交瘤細胞　(5)注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖 解析　(1)過程①表示給小鼠注射抗原，目的是刺激小鼠產(chǎn)生能分泌識別癌胚抗原抗體的B淋巴細胞；根據(jù)單克隆抗體制備流程可知，該過程涉及到的技術有動物細胞融合技術、動物細胞培養(yǎng)技術。 (2)過程②誘導細胞融合的方法有聚乙二醇、滅活病

16、毒、電激等；HAT選擇培養(yǎng)基的作用是篩選出雜交瘤細胞，而骨髓瘤細胞不能生長。 (3)從小鼠體內(nèi)提取的B淋巴細胞不止一種類型(篩選得到的雜交瘤細胞產(chǎn)生的抗體不是單克隆抗體)，因此經(jīng)過程③篩選得到的細胞還需轉移至多孔培養(yǎng)板中進行過程④。 (4)單克隆抗體制備過程為：將獲得的B淋巴細胞與單克隆雜交瘤細胞融合→在選擇培養(yǎng)基上篩選出雜交—雜交瘤細胞→克隆化培養(yǎng)、抗體檢測篩選出單克隆的雜交—雜交瘤細胞。 (5)獲得的單克隆雜交—雜交瘤細胞在體外條件下培養(yǎng)或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖，均可提取出大量的雙特異性單克隆抗體。 4．科學家培育轉乳糖分解酶基因奶牛的過程如圖所示。請回答下列問題： (1)圖中

17、細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)液成分與植物組織培養(yǎng)基成分最主要的區(qū)別在于前者含有________。在進行細胞原代培養(yǎng)時會出現(xiàn)____________________和細胞接觸抑制現(xiàn)象。為了防止細胞培養(yǎng)過程中細菌的污染，可向培養(yǎng)液中加入適量的____________。 (2)圖中將乳糖分解酶基因導入胚胎成纖維細胞中，最常用的方法是____________。 (3)圖中的核移植操作需要將經(jīng)過細胞培養(yǎng)獲得的供體細胞的細胞核注入去核的卵母細胞中，去掉卵母細胞細胞核的目的是保證克隆動物的核遺傳物質全部來自____________________，而所用的供體細胞一般都選用傳代培養(yǎng)10代以內(nèi)的細胞，原因是傳代培養(yǎng)10

18、代以內(nèi)的細胞能保持正常的________________。 (4)重組細胞2在培養(yǎng)液中培養(yǎng)成的重組胚胎移入受體母牛體內(nèi)會生出與圖中的黑白花奶牛性狀并不完全相同的犢牛，原因可能有_____________________________________________ _______________________________________________________________(至少答出兩點)。 (5)單克隆抗體的制備也需要構建重組細胞，該重組細胞是將________________________融合而成的。 答案　(1)血清　細胞貼壁生長　 抗生素　(2)顯微注射法　

19、(3)供體細胞的細胞核　二倍體核型　(4)生物的性狀受細胞核和細胞質中遺傳物質共同控制，還受環(huán)境因素的影響、胚胎成纖維細胞的遺傳物質有近一半來自配種的公牛等　(5)骨髓瘤細胞和免疫過的B淋巴細胞 解析　(1)在動物細胞培養(yǎng)的合成培養(yǎng)基中，通常需加入動物血清等天然成分。在進行細胞原代培養(yǎng)時會出現(xiàn)細胞貼壁生長和細胞接觸抑制現(xiàn)象。向培養(yǎng)液中加入適量的抗生素，可以防止細胞培養(yǎng)過程中細菌的污染。(2)將目的基因導入動物細胞常用顯微注射法。(3)核移植過程中，去掉卵母細胞細胞核的目的是保證克隆動物的核遺傳物質全部來自供體細胞的細胞核。原代培養(yǎng)10代以內(nèi)的細胞能保持正常的二倍體核型，因此所用的供體細胞一般

20、都選用原代培養(yǎng)10代以內(nèi)的細胞。(4)由于生物的性狀受細胞核和細胞質中遺傳物質共同控制，生物的性狀還受環(huán)境因素的影響，胚胎成纖維細胞的遺傳物質有近一半來自配種的公牛等，因此重組細胞2在培養(yǎng)液中培養(yǎng)成的重組胚胎移入受體母牛體內(nèi)會生出與圖中的黑白花奶牛性狀并不完全相同的犢牛。(5)單克隆抗體的制備過程中，將骨髓瘤細胞和免疫過的B淋巴細胞融合構建重組細胞(雜交瘤細胞)。 5．(2018·福州高三下學期質檢) 萵苣易受軟腐病菌的感染，野生甘藍具有軟腐病的抗性基因。用一定劑量的紫外線處理窩苣原生質體可使其染色體片段化，并喪失增殖能力。再利用此原生質體作為部分遺傳物質的供體與完整的野生甘藍原生質體融合，

21、以獲得抗軟腐病雜種植株。流程如下圖所示： 據(jù)圖回答下列問題： (1)過程①所需的酶是____________________________。 (2)過程②后，在顯微鏡下觀察融合的活細胞中有供體的__________存在，這一特征可作為初步篩選雜種細胞的標志。進一步對雜種植株進行____________接種實驗，可篩選出具有高抗性的雜種植株。 (3)為研究甘藍的A基因與抗性是否有關，科研人員提取野生甘藍的DNA，將氨芐青霉素的抗性基因(N基因)插入A基因中，替換A基因的中間片段，如圖所示。 為達到上述目的，用限制酶處理后，在A1片段與N基因、N基因與A3片段間要有_____

22、_________。要使改造后的A基因能表達出N基因所編碼的蛋白質，插入的N基因前端應包含______________________。PCR擴增改造后的A基因，轉入野生甘藍細胞中，并用加入__________的培養(yǎng)基篩選，獲得的甘藍細胞，其愈傷組織培育后發(fā)現(xiàn)也非常容易感染軟腐病，表明A基因是_____________________________________________________。 答案　(1)纖維素酶和果膠酶　(2)葉綠體　軟腐病菌　(3)互補的黏性末端　啟動子　氨芐青霉素　抗性基因 解析　(1)過程①表示原生質體的制備，要用纖維素酶和果膠酶去掉植物細胞的細胞壁。 (

23、2)用于融合的兩個細胞，一個是萵苣的葉肉細胞，一個是抗性甘藍的根部細胞，其中供體細胞特有的結構是葉綠體，可通過觀察葉綠體的有無作為初步篩選雜種細胞的標志。進一步對雜種植株進行軟腐病菌接種實驗，可篩選出具有高抗性的雜種植株。 (3)將氨芐青霉素的抗性基因(N基因)插入A基因中，需要用限制酶分別處理獲得氨芐青霉素的抗性基因和A1、A3片段，且A1片段與N基因、N基因與A3片段間要有互補的黏性末端，才能達到目的。要使改造后的A基因能表達出N基因所編碼的蛋白質，插入的N基因前端應包含啟動子。PCR擴增改造后的A基因，轉入野生甘藍細胞中，并用加入氨芐青霉素的培養(yǎng)基篩選，獲得的甘藍細胞，其愈傷組織培育后發(fā)現(xiàn)也非常容易感染軟腐病，表明A基因是抗性基因。 8