2021版高考生物一輪復習 選修3 第2講 細胞工程學案 蘇教版

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1、 第2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) 1.細胞全能性的物質(zhì)基礎，生物生長的細胞學基礎等。（生命觀念） 2.植物細胞工程的基本操作流程及單克隆抗體的制備過程示意圖等。（科學思維） 3.植物細胞工程的應用等。（科學探究） 4.正確看待禁止生殖性克隆。（社會責任） 植物細胞工程技術及其應用 1．細胞工程的概念 (1)原理方法：細胞生物學和分子生物學的原理和方法。 (2)操作水平：細胞水平或細胞器水平。 (3)達到目的：按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品。 (4

2、)類型：根據(jù)操作對象的不同，可分為植物細胞工程和動物細胞工程。 2．植物組織培養(yǎng)技術 (1)概念理解 ①培養(yǎng)對象：離體的植物組織、器官、細胞或原生質(zhì)體。 ②培養(yǎng)條件：無菌、人工配制的培養(yǎng)基、相關激素等人工控制條件。 ③培養(yǎng)結果：產(chǎn)生部分或完整植株。 (2)理論基礎：植物細胞的全能性。 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：細胞內(nèi)含有本物種全部的遺傳信息。 (3)填寫操作過程圖 ―→ 圖中①表示脫分化，②表示再分化，A表示愈傷組織，B表示叢芽或胚狀體。 3．植物體細胞雜交技術 (1)概念：將不同種的植物體細胞，在一定

3、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。 (2)原理：體細胞雜交利用了細胞膜的流動性，雜種細胞培育成雜種植株利用了植物細胞的全能性。 (3)過程 (4)意義：克服不同種生物遠緣雜交不親和的障礙、獲得雜種植株。 4．植物細胞工程的實際應用 (1)植物繁殖的新途徑 ①微型繁殖：用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術。 ②作物脫毒：選取作物莖尖、根尖等無毒組織進行組織培養(yǎng)，獲得脫毒苗的技術。 ③人工種子：以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子，可以解決某些植物結實率低、繁殖困難的問題。 (2)作物新品種的培育：單倍體育

4、種和突變體的利用。 (3)細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：即利用植物組織培養(yǎng)技術生產(chǎn)蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料和生物堿等。 1．細胞全能性 (1)原理：細胞內(nèi)含有本物種全部的遺傳信息。 (2)體內(nèi)細胞全能性不表達的原因：基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達。 (3)細胞全能性表達的條件：具完整細胞結構，離體，無菌，一定的營養(yǎng)、激素和其他適宜的外界條件。 (4)細胞全能性大小與細胞分化程度成反比。 2．激素比例與細胞分裂分化的關系 (1)適當提高生長素與細胞分裂素的比例容易生根。 (2)適當提高細胞分裂素與生長素的比例容易生芽。 (3)比例適中誘導產(chǎn)生愈傷組織。如圖所示：

5、 3．對不同物種植物體細胞雜交和有性雜交的比較 (1)結果不同 ①體細胞雜交：不管染色體數(shù)、基因組還是染色體組都采用直接相加。 ②植物有性雜交：先減半再相加。 (2)適用的定律不同 ①有性生殖過程中符合孟德爾遺傳定律。 ②植物體細胞雜交：屬于無性生殖，不符合孟德爾遺傳定律。 1．研究人員選取番茄葉片進行植物組織培養(yǎng)，制備人工種子，嘗試利用箭頭及簡潔的文字寫出其制備流程圖。 [提示]　番茄葉片→葉組織塊愈傷組織有生根發(fā)芽能力的胚狀體結構人工種子。 2．結合誘變育種從細胞工程的角度出發(fā)，簡述一種培育抗寒香蕉品種的方法及步驟。 [提示]　體細胞誘變育種。利用誘變劑等

6、方法使香蕉離體培養(yǎng)細胞發(fā)生基因突變，在利用植物組織培養(yǎng)技術發(fā)育成完整植株，然后篩選培育出抗寒品種。 考查植物組織培養(yǎng)及其應用 1．(2019·淄博高三模擬)水稻是我國重要的糧食作物，植物組織培養(yǎng)技術在水稻育種和繁殖中有重要作用。請回答： (1)以水稻的花藥作外植體，經(jīng)脫分化后可形成愈傷組織。與外植體相比，愈傷組織細胞的特點是____________________。比較脫分化培養(yǎng)基和再分化培養(yǎng)基，二者的基本成分相同，但用于誘導細胞分化的__________________不完全相同。 (2)水稻的單倍體育種過程包括_____________和_______，與雜交育種相比，單倍體育

7、種的優(yōu)點是_____________。 (3)雜種優(yōu)良稻所結籽粒不宜做種子，故人們常用人工種子解決此類水稻的繁殖問題：以植物組織培養(yǎng)得到的________為材料，外面包上人工種皮。人工種皮的成分中除有機碳、無機鹽外，還可添加_____________等物質(zhì)，用以促進人工種子的生長發(fā)育、提高抵抗病菌的能力。與天然種子相比，人工種子的優(yōu)點是_______________。 [解析]　(1)愈傷組織是由外植體脫分化而來，由一團具有分裂能力的細胞組成，愈傷組織細胞的特點是：分裂旺盛、高度液泡化的薄壁細胞。決定植物脫分化和再分化的關鍵因素是植物激素的種類和比例，由于植物激素的種類和比例不同，誘導分化

8、的結果也不同。 (2)水稻的單倍體育種過程包括花藥的離體培養(yǎng)和秋水仙素誘導染色體加倍。與雜交育種相比，單倍體育種的優(yōu)點是明顯縮短育種時間(后代基因純合)。 (3)人工種子就是以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子。為促進人工種子的生長發(fā)育、提高抵抗病菌的能力，在人工種皮的成分中應添加植物生長調(diào)節(jié)劑(植物激素)、農(nóng)藥等物質(zhì)。與天然種子相比，人工種子的優(yōu)點有保持親本的優(yōu)良性狀，防止性狀分離，克服季節(jié)、氣候、地域的限制，大量快速生產(chǎn)，節(jié)約時間、土地等。 [答案]　(1)細胞壁薄，具有分裂能力　激素的種類和比例　(2)花藥的離體培養(yǎng)　秋水仙素誘導染色體加

9、倍　明顯縮短育種時間(后代基因純合)　(3)胚狀體(不定芽、頂芽和腋芽)　植物生長調(diào)節(jié)劑(植物激素)、農(nóng)藥　保持親本的優(yōu)良性狀、不受季節(jié)限制、大量快速生產(chǎn)(其他合理答案也可以) 2．(2019·湖北省武漢市高三模擬)紫杉醇是紅豆杉細胞中產(chǎn)生的一種高效抗癌物質(zhì)，在植物體中含量極低。為取代從天然植株中提取紫杉醇的方式，可通過植物組織培養(yǎng)和細胞培養(yǎng)技術來獲取，其過程為獲取紅豆杉外植體—消毒—誘導愈傷組織—細胞培養(yǎng)—提取紫杉醇。回答下列問題： (1)獲取的外植體首先要通過____________過程培養(yǎng)出愈傷組織。下表為四種不同外植體在相同培養(yǎng)條件下誘導愈傷組織的實驗結果，由表中結果可知誘導愈傷組

10、織較適宜的兩種外植體分別是________________。 外植體 愈傷組織體積 誘導率(%) 不帶葉莖段 很大 99.5 帶葉莖段 很小 90 葉片 很小 20 成熟胚 較大 80 注：誘導率(%)＝(形成的愈傷組織數(shù)量/接種的外植體數(shù)量)×100% (2)將愈傷組織接種到適宜培養(yǎng)液中進行細胞培養(yǎng)，細胞培養(yǎng)的過程________(填“體現(xiàn)”或“未體現(xiàn)”)細胞的全能性，理由是______________。據(jù)如圖分析2，4-D對細胞生長和紫杉醇合成的作用分別是________________，為獲得最大紫杉醇總產(chǎn)量，最適合的2，4-D濃度應為_______

11、___( 填“0.5”“1.0”或“2.0”)mg/L。 注：生長速率＝每天每升培養(yǎng)基中增加的細胞干重克數(shù) (3)與從天然植株中提取相比，利用上述技術生產(chǎn)紫杉醇的重要意義是__________________________________________(答出兩點)。 [解析]　(1)外植體脫分化可培育出愈傷組織。分析表中結果可知誘導愈傷組織較適宜的兩種外植體應該是體積較大，且誘導率較高的，分別是不帶葉莖段和成熟胚。 (2)將愈傷組織接種到適宜培養(yǎng)液中進行細胞培養(yǎng)，細胞培養(yǎng)的過程最終培養(yǎng)出的是細胞，而不是完整的生物個體，因此，未體現(xiàn)細胞的全能性。據(jù)圖分析可知，2，4-D促進細胞生

12、長，抑制紫杉醇的合成，為獲得最大紫杉醇總產(chǎn)量，最適合的2，4-D濃度應為 1.0 mg/L，若2，4-D濃度應為0.5 mg/L，則細胞生長速率太慢，若2，4-D濃度應為 2.0 mg/L，則紫杉醇含量太低。 (3)若從天然植株中提取紫杉醇，會破壞紅豆杉樹木，若用植物組織培養(yǎng)技術，在短時間內(nèi)就能培育大量的愈傷組織，經(jīng)過細胞培養(yǎng)，可以獲取大量的紫杉醇，利用上述技術生產(chǎn)紫杉醇的重要意義是：①提高了紫杉醇的產(chǎn)量；②保護了紅豆杉資源。 [答案]　(1)脫分化　不帶葉莖段、成熟胚　(2)未體現(xiàn)　此過程中細胞沒有再分化，沒有發(fā)育成完整植株　促進細胞生長和抑制紫杉醇合成　1.0　(3)提高了紫杉醇的產(chǎn)量

13、，保護了紅豆杉資源 考查植物體細胞工程及應用 3．(2019·河南省八市高三測試)如圖為科研人員用兩種方法繁殖苗木的示意圖，據(jù)圖回答下列問題： (1)③④過程中常用到的激素有____________________。 ③④⑤中不需要進行光照的是過程________________。 (2)通過甲、乙兩種途徑獲得的B、C植株的遺傳性狀與A相同，原因是____________________________________。 (3)某同學認為甲途徑中的①過程包含了乙途徑中的③④過程，你認為此說法________(填“正確”或“不正確”)，原因是___________________

14、___。 (4)人工種子中的a、b、c分別相當于天然種子中的________。 (5)若對優(yōu)質(zhì)葡萄進行擴大種植，宜采用的繁殖方式________(填“甲”或“乙”)途徑；若對稀有的珍貴花卉進行擴大種植，宜采用的繁殖方式是________(填“甲”或“乙”)途徑。 [解析]　甲途徑為枝條的扦插繁殖，在插條的下端生出不定根，枝條上的側芽發(fā)育為主枝，即可得到完整植株。由于整段枝條沒有脫分化轉(zhuǎn)變?yōu)橛鷤M織，因此途徑甲不包括③過程。利用扦插的方法繁殖后代簡便易行，并且扦插的葡萄枝條很容易成活；稀有的珍貴花卉不適用扦插方法，因為能獲取的枝條很少，因此可取很小一部分組織進行組織培養(yǎng)，以獲得大量后代。

15、 [答案]　(1)生長素、細胞分裂素?、邸?2)都是A經(jīng)過無性生殖得到的　(3)不正確?、邰芊謩e為脫分化、再分化過程，而①過程中的扦插枝條并沒有脫分化變成愈傷組織　(4)種皮、胚、胚乳　(5)甲　乙 4．(2019·云南三中高三月考)某二倍體藥用植物甲含有有效成分A，科研小組設計了相關實驗，根據(jù)所學知識回答： (1)選用莖尖分生組織進行組織培養(yǎng)的目的是____________。利用愈傷組織誘導形成的胚狀體經(jīng)人工薄膜包裝后就可得到____________。 (2)現(xiàn)另有染色體數(shù)目與甲相同的二倍體藥用植物乙，乙含有效成分B?？蒲行〗M擬培育同時含有A和B的新型藥用植物，可利用________

16、____技術獲得雜種植株。該方法首先要利用________酶和________酶除去細胞壁，得到具有活力的____________，再用________(填化學誘導劑)誘導二者融合后，進一步培養(yǎng)形成愈傷組織，然后經(jīng)過________形成完整的雜種植株。 (3)假設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_______________。 [解析]　(1)莖尖分生組織的病毒很少，或沒有感染病毒，選用莖尖分生組織進行組織培養(yǎng)可以獲得脫毒苗。愈傷組織誘導形成的胚狀體和營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)人工薄膜包裝后可得到人工種子。 (2)二倍體藥用植物甲含有效成分A，二倍體藥用植物乙含

17、有效成分B，利用植物體細胞雜交技術可突破遠緣雜交不親和的障礙，獲得雜種植株。細胞壁是非生命結構，進行植物體細胞雜交時，首先要利用纖維素酶和果膠酶除去細胞壁，得到具有活力的原生質(zhì)體，再用聚乙二醇誘導二者融合為雜種細胞，雜種細胞經(jīng)進一步培養(yǎng)形成愈傷組織，愈傷組織經(jīng)過再分化形成完整的雜種植株。 (3)從細胞水平看，甲和乙有性雜交的后代中無同源染色體，不能進行正常的減數(shù)分裂，所以不能產(chǎn)生可育配子；而植物體細胞雜交獲得的雜種植株細胞中具有同源染色體，可進行正常的減數(shù)分裂，產(chǎn)生可育配子。 [答案]　(1)獲得脫毒苗　人工種子　(2)植物體細胞雜交　纖維素　果膠　原生質(zhì)體　聚乙二醇　再分化(分化)　(3

18、)減數(shù)分裂過程中，前者染色體聯(lián)會異常(或無同源染色體，不能聯(lián)會)，而后者染色體聯(lián)會正常 動物細胞與組織培養(yǎng)、核移植技術及生物技術中的倫理問題 1．動物細胞培養(yǎng) (1)動物細胞的培養(yǎng)過程 (2)動物細胞培養(yǎng)與動物組織培養(yǎng)的主要區(qū)別：動物細胞培養(yǎng)過程需要用胰蛋白酶等處理組織塊，以使細胞離散，而動物組織培養(yǎng)過程中不需要使用胰蛋白酶等。 (3)培養(yǎng)條件 ①環(huán)境條件：無菌、溫度適宜和營養(yǎng)充足、pH適宜等。 ②培養(yǎng)基種類 a．天然培養(yǎng)基：主要取自動物血清、動物組織提取液和雞胚汁等，其特點是營養(yǎng)價值高、成分復雜。 b．合成培養(yǎng)基：人工配制的，其成分明確，便于控制實驗條件，使用

19、時需加入動物血清。 (4)培養(yǎng)類型 ①原代培養(yǎng)：從供體獲取組織與細胞后的初次培養(yǎng)。 ②傳代培養(yǎng)：將原代培養(yǎng)的細胞分離稀釋后轉(zhuǎn)入新的培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)，培養(yǎng)代數(shù)一般在10～50代左右。 2．動物細胞核移植與體細胞克隆 (1)動物體細胞核移植技術的過程 (2)原理：動物體細胞核具有全能性。 (3)結果：產(chǎn)生新個體。 (4)應用：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。 3．關注克隆人的倫理問題 項目 反對 支持 倫理方面 違反了人類的倫理道德觀念，中國禁止生殖性克隆 中國不反對治療性克隆

20、 技術方面 技術不成熟，流產(chǎn)率高、畸形率高、出生后死亡率高 可通過胚胎分級、基因診斷、染色體檢查等方法解決技術問題 　治療性克隆與生殖性克隆 類型項目 治療性克隆 生殖性克隆 區(qū)別 目的 從胚胎中取出干細胞用于醫(yī)學研究和治療 用于生育，獲得人的復制品 水平 細胞水平 個體水平 聯(lián)系 都屬于無性生殖；產(chǎn)生新個體或新組織，遺傳信息不變 1．動物細胞培養(yǎng)和核移植時注意的五個問題 (1)在分散細胞時，需用胰蛋白酶分散細胞，不能用胃蛋白酶，因為胃蛋白酶作用的適宜pH約為1.8，胰蛋白酶作用的適宜pH為7.2～7.8，而多數(shù)動物細胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4。

21、(2)取供體動物的體細胞培養(yǎng)，一般選用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。 (3)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)來自兩個親本。 (4)克隆動物絕大部分性狀與供體動物相同，少數(shù)性狀與提供去核卵母細胞的動物相同，與代孕動物的性狀無遺傳關系。 (5)從生殖方式的角度看，動物體細胞核移植技術(克隆)屬無性生殖，重組細胞相當于受精卵，需要動物細胞培養(yǎng)和胚胎工程技術的支持。 2．動物細胞核移植的理解 (1)卵母細胞選擇時期及原因：MⅡ中期的卵母細胞，

22、此時具備受精能力，細胞質(zhì)中合成與分裂、分化有關的物質(zhì)能刺激融合后重組細胞進行分裂分化，形成重組胚胎。 (2)選卵細胞作為受體細胞的原因 ①卵細胞大，易于操作。 ②卵黃多，營養(yǎng)豐富，為發(fā)育提供充足的營養(yǎng)。 ③能激發(fā)重組細胞分裂分化。 (3)動物體細胞不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個體的原因：動物體細胞的全能性受到限制。 (4)該過程用到的技術手段：動物細胞培養(yǎng)、動物細胞融合、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植。 1．表述動物細胞核移植的難度高于胚胎細胞核移植的原因。 [提示]　動物胚胎的細胞分化程度低，恢復其全能性相對容易，而動物體細胞分化程度高，恢復其全能性十分困難。 2．動物細胞培養(yǎng)

23、時，通入容器中的氣體成分一般是95%的空氣和5%的CO2，其中容器中CO2和O2的作用分別是什么？ [提示]　動物細胞培養(yǎng)時加入CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH；O2的作用是促進細胞有氧呼吸。 3．如圖為動物細胞培養(yǎng)過程中細胞增殖情況的變化曲線，圖中B、E兩點表示經(jīng)篩選、分裝后繼續(xù)培養(yǎng)。據(jù)圖分析： (1)原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)的分界點是哪個？ ____________________________________________________ ____________________________________________________ (2)AB段和DE段繁殖

24、速度緩慢的原因是什么？ (3)E點后的細胞大多數(shù)具有異倍體核型，這樣的細胞有什么特點？ [提示]　(1)B點之前的培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)，之后的培養(yǎng)稱為傳代培養(yǎng)。 (2)AB段發(fā)生了接觸抑制；DE段細胞大部分衰老失去分裂能力。 (3)E點后的細胞屬于細胞系，能無限增殖。 考查動物細胞培養(yǎng)過程及所需條件 1．脂多糖來源于革蘭氏陰性細菌，是造成感染性休克的主要原因之一，同時也可造成肺損傷和肺泡細胞的凋亡。為探究脂多糖誘導人正常肺上皮BEAS-2B細胞凋亡的作用，請根據(jù)以下提供的實驗材料及結果完善實驗思路并得出結論。 材料與用具：人正常肺上皮BEAS-2B細胞、胎牛血清、動物細胞培養(yǎng)液、

25、胰蛋白酶、100 mg/L脂多糖(LPS)等。 (要求與說明：細胞培養(yǎng)條件適宜，實驗儀器、試劑、用具及操作不作要求。) 實驗思路： (1)將人正常肺上皮BEAS-2B細胞培養(yǎng)于添加了__________的________中。當細胞處于快速生長期時，用________將細胞消化并懸浮培養(yǎng)。 (2)…… 實驗結果如圖所示： LPS劑量和時間對BEAS-2B細胞活力影響結果柱形圖 由此可以得出的結論是____________________________________。 [解析]　(1)結合實驗目的及實驗材料分析，動物細胞培養(yǎng)過程中培養(yǎng)基需要加入天然成分動物血清，即應將人正常

26、肺上皮 BEAS-2B細胞培養(yǎng)于添加了胎牛血清的動物細胞培養(yǎng)液中；細胞具有貼壁生長的特性，當增殖到細胞表面相互接觸時，就會產(chǎn)出接觸抑制，導致細胞不能分裂，當細胞處于快速生長期時，應用胰蛋白酶將細胞分散成單個細胞并制成細胞懸液進行培養(yǎng)。 (2)根據(jù)實驗結果的柱形圖情況可得出實驗結論：如圖中，當LPS濃度為10 mg/L和100 mg/L時，細胞活力較對照組顯著降低；如圖中，經(jīng)過不同處理時間后，細胞活力隨作用時間延長顯著下降。 [答案]　(1)胎牛血清　動物細胞培養(yǎng)液　胰蛋白酶　(2)當LPS濃度為10 mg/L和100 mg/L時，細胞活力較對照組顯著降低；經(jīng)過不同處理時間后，細胞活力隨作用

27、時間延長顯著下降 2．(2019·六安一中質(zhì)檢)回答下列有關動物細胞培養(yǎng)的問題： (1)在動物細胞培養(yǎng)過程中，當貼壁細胞分裂生長到細胞表面______________時，細胞會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細胞的________。此時，瓶壁上形成的細胞是________層。要使貼壁的細胞從瓶壁上分離下來，需要用到的酶是________。 (2)隨著細胞傳代次數(shù)的增多，絕大部分細胞分裂停止，進而出現(xiàn)__________________現(xiàn)象；但極少數(shù)細胞可以連續(xù)增殖，其中有些細胞會因遺傳物質(zhì)發(fā)生改變而獲得________，該種細胞的黏著性________，細胞膜表面蛋白質(zhì)(糖蛋白)的量_____

28、___。 (3)現(xiàn)用某種大分子染料對細胞進行染色時，觀察到死細胞能被染色，而活細胞不能被染色，原因是_________________________ ____________________________________________________。 (4)檢查某種毒物是否能改變細胞染色體的數(shù)目，最好選用分裂________期的細胞在顯微鏡下進行觀察。 (5)在細胞培養(yǎng)過程中，通常在________條件下保存細胞。因為在這種條件下，細胞中________的活性降低，細胞________的速率降低。 [解析]　(1)細胞接觸抑制是指細胞表面相互接觸時，細胞就會停止分裂增殖的現(xiàn)象

29、?；谏鲜鎏匦?，瓶壁上形成的細胞是單層排列的，需要用胰蛋白酶將貼壁的細胞從瓶壁上分離下來。(2)隨著細胞傳代次數(shù)的增多，絕大部分細胞分裂停止，進而出現(xiàn)衰老甚至死亡現(xiàn)象，但極少數(shù)細胞可以連續(xù)增殖，其中有些細胞會因遺傳物質(zhì)發(fā)生改變而變成不死性細胞。該種細胞由于細胞表面糖蛋白減少，其黏著性降低。(3)活細胞的細胞膜具有選擇透過性，大分子染料不能通過，所以活細胞不能被染色；死細胞的細胞膜失去了選擇透過性，大分子染料可以通過，所以死細胞能被大分子染料染色。(4)有絲分裂中期時染色體的著絲點排列在赤道板上，染色體形態(tài)固定、數(shù)目清晰，是觀察染色體數(shù)目的最佳時期。(5)在細胞培養(yǎng)過程中，通常在冷凍(或超低溫、

30、液氮)條件下保存細胞。 因為在這種條件下，細胞中酶的活性降低，細胞新陳代謝的速率降低。 [答案]　(1)相互接觸　接觸抑制　單(或一)　胰蛋白酶　(2)衰老甚至死亡　不死性　降低　減少　(3)活細胞的細胞膜具有選擇透過性，大分子染料不能進入活細胞內(nèi)(或死細胞的細胞膜喪失了選擇透過性，大分子染料能夠進入死細胞內(nèi)而著色)　(4)中　(5)冷凍(或超低溫、液氮)　酶　新陳代謝 考查細胞核移植技術及應用 3．(2019·武漢市高三模擬)克隆猴是我國科學家用體細胞克隆出的世界首例靈長類動物，其步驟如下： (1)進行體細胞核移植前，從具有優(yōu)良性狀的B猴體中取體細胞進行培養(yǎng)，培養(yǎng)條件除營養(yǎng)、溫

31、度和pH適宜外，還應保證______________________(答出3點)。核移植前還需對A猴的卵母細胞進行去核操作，其目的是___________________。 (2)經(jīng)核移植得到重組細胞后，一般還需經(jīng)過__________和胚胎移植，才能得到克隆猴。為使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致，需要對供、受體母猴用激素進行________處理。 (3)體細胞的細胞核必須被移植到去核卵母細胞后才能表現(xiàn)出全能性，原因主要是_____________________________。根據(jù)這一啟示，請?zhí)岢鲆环N恢復體細胞分裂分化能力的新思路___________________。 [解析

32、]　(1)動物細胞培養(yǎng)的條件有營養(yǎng)條件、無菌無毒、適宜的環(huán)境條件(包括溫度、pH及適宜的氣體環(huán)境)等。圖示中的A猴為雌性，應去核，目的在于保證核移植的胚胎或動物的遺傳物質(zhì)主要來自供體B猴。 (2)經(jīng)核移植得到重組細胞后，一般還需經(jīng)過早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植。為使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致，需要對供、受體母猴用激素進行同期發(fā)情處理。 (3)去核卵母細胞的細胞質(zhì)中含有促進細胞核全能性表達的物質(zhì)，因此供體的細胞核需移植到去核卵母細胞中。由此可知，從卵母細胞中分離出能促進細胞核全能性表達的物質(zhì)，將其導入到體細胞中，可以使體細胞恢復分裂分化能力。 [答案]　(1)無菌、無毒、適宜的氣體環(huán)境

33、　保證核移植的胚胎或動物的遺傳物質(zhì)主要來自供體　(2)早期胚胎培養(yǎng)　同期發(fā)情　(3)卵母細胞的細胞質(zhì)中含有促進細胞核全能性表達的物質(zhì)　從卵母細胞中分離出能促進細胞核全能性表達的物質(zhì)，將其導入到體細胞中 考查生物技術的倫理問題辨析 4．克隆羊多莉的問世，在全世界引發(fā)了一場大討論，其中關于治療性克隆的問題也成為人們關注的焦點。如圖所示為人類治療性克隆的大概過程，請據(jù)圖回答下列問題： (1)過程A表示________，是目前實現(xiàn)體細胞克隆的關鍵技術，該技術的主要操作是應用患者的體細胞作為核供體，由①________________提供細胞質(zhì)，進行人工重組。 (2)經(jīng)過程B得到的結構中，④

34、是未分化的細胞，因而這些細胞被認為是胚胎干細胞。在體外培養(yǎng)條件下，胚胎干細胞具有增殖能力并保持________________狀態(tài)。 (3)治療性克隆的結果說明高度分化的體細胞核具有____________。相同的胚胎干細胞，“克隆”的結果各種各樣，如有的是神經(jīng)細胞，有的是血細胞，有的是肌肉細胞，究其本質(zhì)原因是____________________________ 的結果。 (4)對于治療性克隆仍然存在許多爭論，有一男子患有白血病，后經(jīng)醫(yī)生利用其出生時保留的臍帶血進行治療后康復，你認為這種做法符合倫理道德嗎？__________________________________。為什么？

35、____________________ ____________________________________________________________。 [解析]　(1)從圖中可以看出，A是細胞核移植的過程。(2)胚胎干細胞在體外培養(yǎng)的時候，能保持未分化狀態(tài)。(3)在現(xiàn)有的條件下，動物細胞的全能性不能得到表達，但是動物細胞核的全能性可以表達出來；在分化成各種細胞的過程中，基因進行了選擇性表達。(4)我們不支持生殖性克隆，但支持治療性克隆。治療性克隆符合倫理道德，特別是用臍帶血進行治療(并非胚胎)更符合倫理道德。 [答案]　(1)細胞核移植　卵子(次級卵母細胞)　(2)未分化　

36、(3)全能性　基因選擇性表達　(4)符合　因為臍帶血不是來自胚胎，其中的造血干細胞屬于成體干細胞 動物細胞融合與單克隆抗體的制備 1．動物細胞融合 (1)概念：在一定的條件下將兩個或多個動物細胞融合為一個細胞的過程，也稱細胞雜交。 (2)融合方法：聚乙二醇(PEG)、滅活的病毒或電激等。 (3)原理：細胞膜的流動性。 (4)結果：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，為制造單克隆抗體開辟了新途徑。 2．單克隆抗體制備 (1)

37、單克隆抗體制備過程 (2)單克隆抗體的優(yōu)點：特異性強、靈敏度高、可大量制備。 (3)單克隆抗體的應用：作為診斷試劑；制成“生物導彈”；用于治療疾病和運載藥物。 1．單克隆抗體制備過程的關鍵分析 (1)對動物免疫的原因：B淋巴細胞要經(jīng)過免疫過程，即接觸抗原，增殖分化為有特異性免疫功能的B淋巴細胞，才能產(chǎn)生相應的抗體，所以與骨髓瘤細胞融合的B淋巴細胞實際上是漿細胞。 (2)雜交瘤細胞具備雙親的遺傳物質(zhì)，不僅具有漿細胞產(chǎn)生特異性抗體的能力，還具有骨髓瘤細胞在體外培養(yǎng)條件下大量增殖的能力，可以克服單純B淋巴細胞不能無限增殖的缺點，而大量生產(chǎn)單克隆抗體。 2．制備單克隆抗體過程中的兩

38、次篩選 項目 第一次篩選 第二次篩選 篩選原因 誘導融合后得到多種雜交細胞，另外還有未融合的細胞 由于小鼠在生活中還受到其他抗原的刺激，所以經(jīng)選擇性培養(yǎng)獲得的雜交瘤細胞中有能產(chǎn)生其他抗體的細胞 篩選方法 用特定的選擇培養(yǎng)基篩選：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)都會死亡，只有融合的雜交瘤細胞(“B瘤”細胞)才能生長 用多孔培養(yǎng)皿培養(yǎng)，在每個孔只有一個雜交瘤細胞的情況下開始克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，經(jīng)多次篩選得到能產(chǎn)生特異性抗體的細胞群 如圖為制備單克隆抗體和多克隆抗體的示意圖，據(jù)圖分析： (1)與多克隆抗體相比，單克隆抗體的優(yōu)點有

39、哪些？ ____________________________________________________________ (2)圖中第一次篩選和第二次篩選的目的有何不同？ ____________________________________________________________ [提示]　(1)單克隆抗體的優(yōu)點是特異性強、靈敏度高，可大量制備。 (2)第一次篩選的目的是篩選出雜交瘤細胞，第二次篩選的目的是篩選出能產(chǎn)生特定單克隆抗體的雜交瘤細胞。 考查動物細胞融合技術及單克隆抗體的制備 1．(2019·南昌市八一中學高三模擬)科學家研發(fā)出抗HPV的單克隆抗

40、體可高效準確檢測出HPV，從而及時監(jiān)控宮頸癌的發(fā)生?；卮鹣铝袉栴}： (1)單克隆抗體具有的主要優(yōu)點是___________。單克隆抗體制備過程中涉及的細胞工程技術有________________(答出兩點)。 (2)將B淋巴細胞和骨髓瘤細胞進行融合時，融合體系中除含有未融合的細胞和雜交瘤細胞外(只考慮兩兩融合)，可能還有_______，出現(xiàn)多種類型細胞的原因是__________，誘導動物細胞融合時，常用的誘導因素有___________________(答出三點)等。 (3)據(jù)報道，科學家從某些無限增殖細胞的細胞質(zhì)中分離出了無限增殖調(diào)控基因(prG)，該基因能激發(fā)動物細胞分裂，這為單

41、克隆抗體的制備提供了更多的思路。請據(jù)此設計兩種制備單克隆抗體的新思路：①______________________；②_________________。 [解析]　 (1)單克隆抗體具有特異性強、靈敏度高的優(yōu)點。單克隆抗體制備過程中涉及的細胞工程技術有動物細胞培養(yǎng)、動物細胞融合。 (2)B淋巴細胞和骨髓瘤細胞進行融合時，若只考慮兩兩融合，融合體系中除含有未融合的細胞和雜交瘤細胞外，可能還有融合的具有同種核的細胞(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)。因為細胞融合是隨機的，且融合率達不到100%，因此會出現(xiàn)多種類型細胞。誘導動物細胞融合時，常用的誘導因素有聚乙二醇

42、(或PEG)、滅活的病毒、電刺激等。 (3)由設問給定的信息可利用基因工程技術向漿細胞中導入prG并讓其表達；也可利用核移植技術將漿細胞的細胞核移植到去核的無限增殖細胞中進行細胞培養(yǎng)。 [答案]　(1)特異性強、靈敏度高　動物細胞培養(yǎng)、動物細胞融合　(2)骨髓瘤細胞自身融合細胞、B淋巴細胞自身融合細胞　細胞融合是隨機的，且融合率達不到100%　聚乙二醇、滅活病毒、電刺激　(3)①通過基因工程向漿細胞內(nèi)導入prG，并讓其表達?、趯{細胞的細胞核移植到去核的無限增殖細胞中進行培養(yǎng) 2．(2019·寧夏平羅中學第一次月考)類風濕性關節(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

43、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)密切相關，而一種人鼠嵌合的抗TNA-α單克隆抗體能有效治療RA。維持培養(yǎng)液如圖為該單克隆抗體制備過程示意圖。 (1)單克隆抗體的制備涉及細胞工程中的___________________、________技術。 (2)圖中的抗原A是__________，HAT培養(yǎng)基的作用是__________________。將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藥物或細胞毒素相結合制成“________”，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

44、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。(2)圖中刺激免疫動物產(chǎn)生抗TNF-α單克隆抗體的抗原是腫瘤壞死因子-α(TNF-α)。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藥物或細胞毒素相結合制成“生物導彈”，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

45、)動物細胞融合(或雜交瘤)　動物細胞培養(yǎng) (2)腫瘤壞死因子-α(或TNF-α)　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 　關于單克隆抗體制備的三個方面 (1)雜交瘤細胞的特點：既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一抗體。 (2)進行動物細胞的誘導融合，形成的雜種細胞有三種：AA型、BB型、AB型。只有AB型才是我們所需要的雜種細胞，所以需要用選擇性培養(yǎng)基進行篩選。 (3)獲取單克隆抗體的場所 ①若在培養(yǎng)基中進行雜交瘤細胞培養(yǎng)，則從培養(yǎng)液中提取。 ②若在小鼠或其他動物腹腔中培養(yǎng)，則從腹水

46、中提取。 真題體驗| 感悟高考　淬煉考能 1．(2019·江蘇高考)為探究矮牽牛原生質(zhì)體的培養(yǎng)條件和植株再生能力，某研究小組的實驗過程如圖。下列敘述正確的是(　　) A．過程①獲得的原生質(zhì)體需懸浮在30%蔗糖溶液中 B．過程②需提高生長素的比例以促進芽的分化 C．過程③需用秋水仙素處理誘導細胞壁再生 D．原生質(zhì)體雖無細胞壁但仍保持細胞的全能性 D　[過程①獲得的原生質(zhì)體不能懸浮在30%的蔗糖溶液中，30%的蔗糖溶液可導致原生質(zhì)體失水皺縮甚至死亡，A項錯誤；過程②為再分化過程，需提高細胞分裂素的比例以促進芽的分化，B項錯誤；過程③不需用秋水仙素處理，愈傷組織細胞就已經(jīng)有了細胞壁

47、，C項錯誤；原生質(zhì)體雖無細胞壁，但含有細胞核等結構，即含有全部的遺傳信息，原生質(zhì)體仍保持細胞的全能性，D項正確。] 2．(多選)(2019·江蘇高考)如圖為雜交瘤細胞制備示意圖。骨髓瘤細胞由于缺乏次黃嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(HGPRT-)，在HAT篩選培養(yǎng)液中不能正常合成DNA，無法生長。下列敘述正確的是(　　) A．可用滅活的仙臺病毒誘導細胞融合 B．兩兩融合的細胞都能在HAT培養(yǎng)液中生長 C．雜交瘤細胞需進一步篩選才能用于生產(chǎn) D．細胞膜的流動性是細胞融合的基礎 ACD　[動物細胞融合可以用滅活的仙臺病毒進行誘導，或用PEG、電激等進行誘導，A正確；免疫B細胞與骨髓瘤細胞進行融

48、合產(chǎn)生的融合細胞有：免疫B細胞自身融合細胞、骨髓瘤細胞自身融合細胞、雜交瘤細胞，據(jù)題干信息骨髓瘤細胞在HAT培養(yǎng)基上無法生長，因此骨髓瘤細胞自身融合細胞在HAT培養(yǎng)基上無法生長，而免疫B細胞自身融合細胞和雜交瘤細胞可以在HAT培養(yǎng)基上生長，B錯誤；融合后產(chǎn)生的雜交瘤細胞并不是都能表達產(chǎn)生所需的單克隆抗體，需要進一步篩選，C正確；動物細胞融合依據(jù)的原理是細胞膜的流動性，D正確。] 3．(2019·全國卷Ⅱ)植物組織培養(yǎng)技術在科學研究和生產(chǎn)實踐中得到了廣泛的應用?；卮鹣铝袉栴}。 (1)植物微型繁殖是植物繁殖的一種途徑。與常規(guī)的種子繁殖方法相比，這種微型繁殖技術的特點有_____________

49、___________ ________________________________________________________________ ____________________________(答出2點即可)。 (2)通過組織培養(yǎng)技術，可把植物組織細胞培養(yǎng)成胚狀體，再通過人工種皮(人工薄膜)包裝得到人工種子(如圖所示)，這種人工種子在適宜條件下可萌發(fā)生長。人工種皮具備透氣性的作用是______。人工胚乳能夠為胚狀體生長提供所需的物質(zhì)，因此應含有植物激素、________和________等幾類物質(zhì)。 (3)用脫毒苗進行繁殖，可以減少作物感染病毒。為了獲得脫毒苗，可

50、以選取植物的________進行組織培養(yǎng)。 (4)植物組織培養(yǎng)技術可與基因工程技術相結合獲得轉(zhuǎn)基因植株。將含有目的基因的細胞培養(yǎng)成一個完整植株的基本程序是__________________(用流程圖表示)。 [解析]　(1)與常規(guī)的種子繁殖方法相比，植物微型繁殖技術具有能保持植物原有的遺傳特性、繁殖速度快等特點。(2)人工種皮具有透氣性，有利于胚狀體進行呼吸作用；人工胚乳能夠為胚狀體生長提供植物激素、礦質(zhì)元素和糖等物質(zhì)。(3)植物分生區(qū)附近的病毒極少，甚至無病毒。為獲得脫毒苗，可以選取植物的莖尖進行組織培養(yǎng)。(4)將含有目的基因的細胞培養(yǎng)成一個完整植株的基本程序是含目的基因的細胞愈傷組織

51、小植株。 [答案]　(1)能保持植物原有的遺傳特性，繁殖速度快　(2)有利于胚狀體進行呼吸作用　礦質(zhì)元素　糖　(3)莖尖　(4)含目的基因的細胞愈傷組織小植株 4．(2018·全國卷Ⅲ)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_

52、_______(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”)。 [解析]　(1)動物核移植是將動物的一個細胞的細胞核，移入一個已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這

53、個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體。用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物，與核供體相比，其細胞的染色體數(shù)目不變。(2)由于動物胚胎細胞分化程度低，恢復其全能性相對容易，而動物體細胞分化程度高，恢復其全能性十分困難，所以，胚胎細胞核移植獲得克隆動物的難度明顯低于體細胞核移植。(3)哺乳動物雌性和雄性個體的體細胞中常染色體數(shù)目相同，所以分別以雌性和雄性個體的體細胞為供體，克隆動物體細胞的常染色體數(shù)目相同，但其性染色體組合不同。 [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 5．(2016·全國卷Ⅱ)如

54、圖表示通過核移植等技術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

55、樣，其他克隆動物的成功獲得也證明了___________________________________________。 [解析]　(1)哺乳動物的正常細胞核中性染色體的組成為XX(雌性)或XY(雄性)。卵母細胞在培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂的中期時，常采用顯微操作法去除細胞核。②過程是將早期胚胎移植到代孕個體的子宮中，即代表的是胚胎移植。(2)一般來說，動物細胞在傳代培養(yǎng)到10～50代時，部分細胞的細胞核型可能會發(fā)生變化，即遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性會降低。因此，選材時一般選10代以內(nèi)的細胞，以保證細胞正常的二倍體核型。(3)獲得的克隆動物性狀與供體動物基本相同，但不完全相同，從遺傳物質(zhì)的角度分析，性狀不完全相同的原因是克隆動物細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)來自去核卵母細胞的細胞質(zhì)，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)高度分化的動物體細胞的全能性受到限制，但其細胞核的全能性在卵母細胞細胞質(zhì)中的物質(zhì)的作用下仍能得以表達。故克隆羊“多莉(利)”以及其他克隆動物的培育成功，證明了高度分化的動物體細胞的細胞核仍具有全能性。 [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 20