高考生物微專題（通用版）：第32講 細胞工程

第32講細胞工程內(nèi)容考情——知考向核心素養(yǎng)——提考能內(nèi)容要求1.闡明植物的組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交2.概述動物細胞培養(yǎng)與動物細胞核移植技術3.闡明細胞融合與單克隆抗體的制備4.活動：收集單克隆抗體在臨床上實際應用的資料，并進行交流分享科學思維建立動物細胞培養(yǎng)與單克隆抗體制備的基本流程模型科學探究探究動物細胞工程的應用近三年考情2020·全國卷Ⅰ(38)、2019·全國卷Ⅱ(38)、2019·全國卷Ⅲ(38)、2018·全國卷Ⅲ(38)社會責任克隆動物及其對人類社會的可能影響考點一植物細胞工程1.細胞工程的概念2.植物細胞的全能性3.植物組織培養(yǎng)技術無菌條件(1)理論基礎：植物細胞具有全能性。(2)操作流程(以胡蘿卜的組織培養(yǎng)為例)(3)植物激素在植物組織培養(yǎng)中的作用促進愈傷組織分化生長素/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提醒①條件：離體，一定營養(yǎng)物質(zhì)，激素(生長素、細胞分裂素)等。②培養(yǎng)基狀態(tài)：固體培養(yǎng)基(需再分化生根培養(yǎng)基及生芽培養(yǎng)基)③體內(nèi)細胞未表現(xiàn)全能性的原因：基因的表達具有選擇性。4.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(以“番茄—馬鈴薯”的培育為例)(4)意義：克服不同種生物遠緣雜交的不親和性。提醒有關植物細胞雜交的三個易錯點①兩個不同品種的植物細胞，A、B進行雜交，錯認為融合的原生質(zhì)體只有AB類型。其實還可能有AA融合的和BB融合的，需要經(jīng)過篩選，選出AB融合的原生質(zhì)體。②錯認為植物體細胞雜交屬于有性生殖。植物體細胞雜交過程中沒有有性生殖細胞的結(jié)合，因此不屬于有性生殖，應為無性生殖。③錯認為雜種植株的變異類型屬于基因重組。雜種植株的變異類型屬于染色體變異，其染色體數(shù)通常是兩親本細胞染色體數(shù)目之和，雜種植株屬于異源多倍體。5.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。無性繁殖，進行有絲分裂，其遺傳物質(zhì)不變特點eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a.保持優(yōu)良品種的遺傳特性,b.高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖))②作物脫毒技術：選取作物無毒組織(如莖尖)進行組織培養(yǎng)，獲得脫毒苗的技術。是無性生殖，而自然種子是有性生殖③人工種子：以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子。(2)作物新品種的培育：單倍體育種、突變體的利用。采用液體培養(yǎng)基，培養(yǎng)到愈傷組織階段，得到的是愈傷組織細胞的代謝產(chǎn)物。(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.植物組織培養(yǎng)所用培養(yǎng)基的組成：無機營養(yǎng)成分(包括水分、無機鹽)、有機營養(yǎng)成分(包括小分子糖類、氨基酸、核苷酸)、激素、瓊脂四部分。eq\x(選修③P36“小知識”)2.人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長成小植株的關鍵部分，請?zhí)接懀喝斯しN皮中應該具有的有效成分是什么？為了促進胚狀體的生長發(fā)育，我們還可以向人工種皮中加入哪些物質(zhì)？eq\x(選修③P40“討論”)提示針對植物種類和土壤等條件，在人工種子的包裹劑中還可以加入適量的養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。為了促進胚狀體的生長發(fā)育，還可以向人工種皮中加入一些植物生長調(diào)節(jié)劑。1.(2019·全國卷Ⅱ，38)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______________________________________(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(jié)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)。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eq\o(→,\s\up7(培養(yǎng)))愈傷組織eq\o(→,\s\up7(誘導分化))小植株解析(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eq\o(→,\s\up7(培養(yǎng)))愈傷組織eq\o(→,\s\up7(誘導分化))小植株。2.(2021·黑龍江伊春期末)科學家利用植物體細胞雜交技術成功獲得了番茄—馬鈴薯雜種植株，為了便于雜種細胞的篩選和鑒定，科學家利用紅色熒光和綠色熒光分別標記番茄和馬鈴薯的原生質(zhì)體膜上的蛋白質(zhì)，其培育過程如圖所示，請據(jù)圖回答下列問題：(1)過程①常用的酶是________________，細胞融合完成的標志是________________。(2)植物體細胞雜交依據(jù)的生物學原理有_____________________。(3)植物原生質(zhì)體融合過程常利用化學試劑________，在鑒定雜種原生質(zhì)體時可用顯微鏡觀察，根據(jù)細胞膜表面熒光的不同可觀察到________種不同的原生質(zhì)體(只考慮細胞兩兩融合的情況)，當觀察到___________________________時可判斷該原生質(zhì)體是由番茄和馬鈴薯融合而成的。(4)過程④中的培養(yǎng)基常添加的植物激素是________________________。(5)若番茄細胞核內(nèi)有m條染色體，馬鈴薯細胞核內(nèi)有n條染色體，則番茄—馬鈴薯細胞在有絲分裂后期含____________條染色體。答案(1)纖維素酶和果膠酶雜種細胞再生出新的細胞壁(2)細胞膜的流動性、植物細胞的全能性(3)聚乙二醇(或PEG)3融合的細胞表面既有紅色熒光又有綠色熒光(4)生長素和細胞分裂素(5)2(m＋n)解析(1)分析題圖可知，過程①是酶解法獲取原生質(zhì)體，常用的酶是纖維素酶和果膠酶，細胞融合完成的標志是雜種細胞再生出新的細胞壁。(2)植物體細胞雜交依據(jù)的生物學原理有細胞膜的流動性、植物細胞的全能性。(3)植物原生質(zhì)體融合過程常利用化學試劑聚乙二醇(或PEG)；在鑒定雜種原生質(zhì)體時可用顯微鏡觀察，根據(jù)細胞膜表面熒光的不同可觀察到3種不同的原生質(zhì)體(只考慮細胞兩兩融合的情況)，即番茄原生質(zhì)體自身融合、馬鈴薯原生質(zhì)體自身融合、番茄和馬鈴薯原生質(zhì)體相互融合。根據(jù)題意，紅色熒光和綠色熒光分別標記番茄和馬鈴薯的原生質(zhì)體膜上的蛋白質(zhì)，因此當觀察到融合的細胞表面既有紅色熒光又有綠色熒光時，可判斷該原生質(zhì)體是由番茄和馬鈴薯融合而成的。(4)題圖中過程④是再分化，其培養(yǎng)基常添加的植物激素是生長素和細胞分裂素，可影響細胞分裂和分化的方向。(5)植物原生質(zhì)體融合過程中，融合后形成的細胞核內(nèi)染色體數(shù)目等于融合前的兩細胞核內(nèi)染色體數(shù)之和，若番茄細胞核內(nèi)有m條染色體，馬鈴薯細胞核內(nèi)有n條染色體，則番茄—馬鈴薯細胞核中的染色體數(shù)為m＋n，在有絲分裂后期著絲點分裂導致染色體數(shù)目加倍，因此有絲分裂后期細胞內(nèi)含2(m＋n)條染色體。植物體細胞雜交和有性雜交的辨析考點二動物細胞工程1.動物細胞培養(yǎng)(1)地位：動物細胞工程常用的技術手段有動物細胞培養(yǎng)、動物細胞核移植、動物細胞融合等。其中動物細胞培養(yǎng)是其他動物細胞工程技術的基礎。(2)培養(yǎng)過程(3)培養(yǎng)條件①無菌、無毒環(huán)境eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具進行無菌處理,培養(yǎng)過程加抗生素,定期更換培養(yǎng)液，清除代謝產(chǎn)物))②營養(yǎng)：除糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素之外，通常還需加入血清、血漿等一些天然成分。③適宜的溫度：36.5℃±0.5℃；適宜的pH：7.2～7.4。非氧氣④氣體環(huán)境eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(95%的空氣：其中O2為細胞代謝必需,5%的CO2：維持培養(yǎng)液的pH))2.動物體細胞克隆技術(核移植技術)(1)原理：動物細胞核具有全能性。而非細胞的全能性(2)核移植分類：胚胎細胞核移植和體細胞核移植。(3)核移植過程(以克隆高產(chǎn)奶牛為例)(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。提醒核移植技術獲得的動物與供核動物性狀不完全相同的原因：①克隆動物線粒體中的DNA來自去核卵母細胞；②性狀受環(huán)境的影響；③在個體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變。3.動物細胞融合和單克隆抗體的制備(1)動物細胞融合①原理：細胞膜的流動性。動物細胞特有的融合方法②融合方法：聚乙二醇(PEG)、滅活的病毒、電激等。③意義：突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能，也為制造單克隆抗體開辟了新途徑。(2)單克隆抗體①制備過程②優(yōu)點：特異性強、靈敏度高，并可大量制備。③用途：作為診斷試劑；用于治療疾病和運載藥物。提醒(1)動物體細胞核移植技術選用去核卵(母)細胞的原因：①卵母細胞體積大，易操作；②卵黃多，含有豐富營養(yǎng)物質(zhì)，能提供早期胚胎發(fā)育所需的營養(yǎng)；③含有能夠激發(fā)細胞核全能性表達的物質(zhì)。(2)在單克隆抗體制備過程中，有兩次篩選：第一次是篩選出雜交瘤細胞(用選擇培養(yǎng)基)；第二次是進一步篩選出能產(chǎn)生人們所需要抗體的雜交瘤細胞(用抗原—抗體結(jié)合法)。1.細胞貼壁生長和接觸抑制是怎么回事？提示動物細胞培養(yǎng)時，懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細胞貼壁。當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞就會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為接觸抑制。2.原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)有何不同？提示原代培養(yǎng)是指細胞懸液第一次在瓶中培養(yǎng)，沒有分瓶培養(yǎng)之前的細胞培養(yǎng)。原代培養(yǎng)的細胞核型正常；傳代培養(yǎng)是指進行分瓶后的擴大培養(yǎng)。一般情況下，細胞傳至10～50代左右時，增殖會明顯減緩，甚至完全停止，部分細胞出現(xiàn)核型異常。1.(2020·全國卷Ⅰ，38)為研制抗病毒A的單克隆抗體，某同學以小鼠甲為實驗材料設計了以下實驗流程?；卮鹣铝袉栴}：(1)上述實驗前必須給小鼠甲注射病毒A，該處理的目的是_____________________________________________________。(2)寫出以小鼠甲的脾臟為材料制備單細胞懸液的主要實驗步驟：____________________________________________________________。(3)為了得到能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞，需要進行篩選。圖中篩選1所采用的培養(yǎng)基屬于________，使用該培養(yǎng)基進行細胞培養(yǎng)的結(jié)果是__________________________________________________。圖中篩選2含多次篩選，篩選所依據(jù)的基本原理是___________________________________________。(4)若要使能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞大量增殖，可采用的方法有_____________________________________________________(答出2點即可)。答案(1)誘導小鼠甲產(chǎn)生能夠分泌抗病毒A抗體的B淋巴細胞(2)取小鼠甲脾臟剪碎，用胰蛋白酶處理使其分散成單個細胞，加入培養(yǎng)液制成單細胞懸液(3)選擇培養(yǎng)基只有雜交瘤細胞能夠生存抗原與抗體的反應具有特異性(4)將雜交瘤細胞注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖；將雜交瘤細胞在體外培養(yǎng)解析(1)實驗前給小鼠甲注射病毒A，其目的是刺激機體發(fā)生免疫反應，從而產(chǎn)生能夠分泌抗病毒A抗體的B淋巴細胞。(2)制備單細胞懸液的主要實驗步驟：從健康動物體內(nèi)取出組織塊，剪碎，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理一段時間，這樣組織就會分散成單個細胞，然后用培養(yǎng)液將分散的細胞稀釋制成單細胞懸液。(3)圖中篩選1采用特定的選擇培養(yǎng)基，在該培養(yǎng)基上，未融合的細胞和融合的具有同種核的細胞都會死亡，只有融合的雜種細胞(雜交瘤細胞)才能生存。圖中篩選2含多次篩選，利用抗原與抗體特異性結(jié)合的原理，就可獲得能分泌所需抗體的雜交瘤細胞。(4)要使能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞大量增殖，可將雜交瘤細胞在體外條件下做大規(guī)模培養(yǎng)，或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖。2.(2020·河南鄭州質(zhì)量預測三)新冠病毒是RNA病毒，對其進行檢測的方法有兩種：核酸檢測和抗原—抗體雜交檢測。如圖表示新冠病毒核酸檢測的部分流程。(1)以病毒的RNA為模板通過①________過程合成cDNA，再對cDNA進行PCR擴增，這項技術稱為RT－PCR。(2)進行RT－PCR需要加入的酶是________和________。(3)一次病毒核酸檢測需16小時，為快速檢測可采用抗原—抗體雜交技術，這一技術的關鍵是生產(chǎn)能與新冠病毒結(jié)合的特異性抗體。請將下列生產(chǎn)這種抗體的基本思路補充完整：①向小鼠體內(nèi)注射________________，目的是獲得能產(chǎn)生特異性抗體的B淋巴細胞；②提取免疫小鼠的B淋巴細胞與________融合，經(jīng)多次________獲得能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細胞；③將雜交瘤細胞在體外條件下做大規(guī)模培養(yǎng)或注射到____________增殖，從而提取大量的特異性抗體。這種生產(chǎn)抗體的技術稱為____________技術。通過這種技術獲得的抗體最主要的優(yōu)點有________________________。請舉出兩例這種抗體在現(xiàn)實中的具體應用： 。答案(1)逆轉(zhuǎn)錄(或反轉(zhuǎn)錄)(2)逆轉(zhuǎn)錄酶熱穩(wěn)定性DNA聚合酶(3)①新冠病毒的抗原蛋白(或滅活的新冠病毒)②骨髓瘤細胞篩選③小鼠腹腔內(nèi)制備單克隆抗體特異性強、靈敏度高，并可大量制備作為診斷試劑、用于治療疾病和運載藥物解析(1)以病毒的RNA為模板合成cDNA的過程為逆轉(zhuǎn)錄或反轉(zhuǎn)錄。(2)RT－PCR過程包括逆轉(zhuǎn)錄和PCR技術擴增DNA，需要加入的酶有逆轉(zhuǎn)錄酶和熱穩(wěn)定性DNA聚合酶。(3)抗原—抗體雜交技術的關鍵是要生產(chǎn)出能與新冠病毒特異性結(jié)合的抗體。生產(chǎn)單克隆抗體的過程如下：①向小鼠體內(nèi)注射新冠病毒的抗原蛋白(或滅活的新冠病毒)，目的是獲得能產(chǎn)生特異性抗體的B淋巴細胞；②提取免疫小鼠的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合，經(jīng)多次篩選獲得能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細胞；③將雜交瘤細胞在體外條件下做大規(guī)模培養(yǎng)或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖，從而提取大量的特異性抗體。這種生產(chǎn)抗體的技術稱為制備單克隆抗體技術。通過這種技術獲得的抗體最主要的優(yōu)點有特異性強、靈敏度高，并可大量制備。這種抗體在現(xiàn)實中的具體應用有作為診斷試劑、用于治療疾病和運載藥物。3.(2021·江西九江十校聯(lián)考)科學家們發(fā)現(xiàn)，在核移植過程中，卵母細胞通過表達一些特異因子“修補”了體細胞核中缺失的端粒酶基因，最終成功地從端粒酶雜合缺失的小鼠體細胞中得到多能干細胞，該多能干細胞的端粒長度被有效延長，功能得以恢復。通過核移植后形成的多能干細胞，能分化發(fā)育成身體內(nèi)多種細胞，可用于自身組織修復，并具有安全性。這一成果從實驗和理論層面都表明人類“返老還童”不再是夢想。請回答下列問題：(1)動物體細胞核移植所用的受體細胞通常是________________，選擇該細胞的主要原因是________________________________。(2)目前動物核移植技術中普遍使用的去核方法是________________。哺乳動物的核移植可以分為______________和體細胞核移植，其中移植成功率較高的是________________。(3)端粒學說認為，細胞衰老的原因是染色體上的端粒結(jié)構(gòu)縮短，而端粒酶能夠修復縮短的端粒，從而延緩細胞衰老。由此分析，題干中核移植小鼠的端粒酶活性應較正常小鼠的________。(4)早期胚胎最終要通過________技術才能發(fā)育成一個完整的個體。答案(1)(MⅡ期)去核的卵母細胞卵細胞內(nèi)含有激發(fā)體細胞核全能性表達的成分(2)顯微操作法胚胎細胞核移植胚胎細胞核移植(3)高(4)胚胎移植解析(1)動物體細胞核移植所用的受體細胞通常是(MⅡ期)去核的卵母細胞，選擇該細胞的主要原因是MⅡ期的卵母細胞將發(fā)育成為成熟的卵細胞，且含有促進供體核表達全能性的物質(zhì)。(2)去除受體細胞核方法普遍為顯微操作法。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，由于胚胎細胞核的全能性高于體細胞核，因此胚胎細胞核移植的成功率較高。(3)科學家通過核移植得到了端粒長度被有效延長的多能干細胞，因此通過核移植得到的小鼠端粒酶活性比正常小鼠的要高。(4)早期胚胎在體外進行培育，但最終發(fā)育成為完整個體仍然需要代孕母體的孕育，在這個過程中需要使用胚胎移植技術。重溫真題經(jīng)典再現(xiàn)1.(2018·全國卷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)動物細胞核移植是將動物體一個細胞的細胞核，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。2.(2019·全國卷Ⅲ，38)培養(yǎng)胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過程如圖所示。eq\x(\a\al(切取潔凈的,胡蘿卜根段))→eq\x(\a\al(對根段進,行消毒))→eq\x(\a\al(切取1cm3左右?guī)?有形成層的組織塊))→eq\x(\a\al(接種組,織塊))①②③④→eq\x(\a\al(誘導組織塊形,成愈傷組織))→eq\x(\a\al(誘導愈傷組織,形成試管苗))⑤⑥回答下列問題。(1)利用胡蘿卜根段進行組織培養(yǎng)可以形成試管苗。用分化的植物細胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因為植物細胞具有________。(2)步驟③切取的組織塊中要帶有形成層，原因是__________________________。(3)從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養(yǎng)基，其原因是_______________________。在新的培養(yǎng)基上愈傷組織通過細胞的________過程，最終可形成試管苗。(4)步驟⑥要進行照光培養(yǎng)，其作用是___________________________________。(5)經(jīng)組織培養(yǎng)得到的植株，一般可保持原品種的________，這種繁殖方式屬于________繁殖。答案(1)全能性(或形成完整植株所需的全部基因)(2)形成層容易誘導形成愈傷組織(3)誘導愈傷組織形成和誘導愈傷組織分化形成試管苗所需的生長素和細胞分裂素的比例不同分化(或再分化)(4)誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用(5)遺傳特性無性解析(1)分化的植物細胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因為植物細胞具有全能性。(2)在本實驗中，切取胡蘿卜塊時要切取含有形成層的部分，原因是形成層容易誘導形成愈傷組織。(3)決定植物細胞脫分化和再分化的關鍵因素是植物激素的種類和比例，步驟⑤(誘導愈傷組織形成)和步驟⑥(誘導愈傷組織分化形成試管苗)所需的生長素和細胞分裂素的比例不同，故步驟⑤到步驟⑥需更換培養(yǎng)基。愈傷組織通過細胞的再分化過程形成試管苗。(4)步驟⑥需要光照培養(yǎng)，其作用是誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用。(5)組織培養(yǎng)沒有經(jīng)過兩性生殖細胞的結(jié)合，因此屬于無性繁殖，組織培養(yǎng)得到的植株保持了原品種的遺傳特性。3.(2020·江蘇卷，28)新型冠狀病毒可通過表面的刺突蛋白(S蛋白)與人呼吸道黏膜上皮細胞的ACE2受體結(jié)合，侵入人體，引起肺炎。圖1為病毒侵入后，人體內(nèi)發(fā)生的部分免疫反應示意圖。單克隆抗體可阻斷病毒的粘附或入侵，故抗體藥物的研發(fā)已成為治療新冠肺炎的研究熱點之一。圖2為篩選、制備抗S蛋白單克隆抗體的示意圖。請據(jù)圖回答下列問題：(1)圖1中人體內(nèi)抗原遞呈細胞吞噬病毒，并將病毒的抗原暴露在細胞表面，被________細胞表面的受體識別后激活該細胞。(2)B細胞識別入侵的病毒后，在淋巴因子作用下，經(jīng)過細胞的____________，形成____________細胞。(3)為判斷疑似患者是否為新型冠狀病毒感染者，采集鼻咽拭子主要用于病原學檢查，檢測病毒的________；采集血液樣本主要用于血清學檢查，檢測________________________________________。(4)據(jù)圖2所示，研制抗S蛋白單克隆抗體，需先注射________免疫小鼠以激活小鼠的免疫細胞，再提取激活的B細胞與骨髓瘤細胞融合，用HAT培養(yǎng)基篩選獲得________細胞。因為同一種抗原可能激活________細胞，還需繼續(xù)篩選才能獲得分泌單克隆抗體的細胞株。答案(1)T(2)增殖、分化漿細胞和記憶(3)核酸抗新型冠狀病毒抗體(4)刺突蛋白(或S蛋白)雜交瘤多種B解析(1)圖1中，抗原呈遞細胞吞噬病毒，并將病毒抗原呈遞給T細胞，后者識別抗原后被激活，分泌淋巴因子。(2)B細胞識別入侵的病毒后，在淋巴因子作用下，經(jīng)過細胞的增殖、分化，形成漿細胞和記憶細胞。(3)為判斷疑似患者是否為新型冠狀病毒感染者，采集鼻咽拭子用于病原學檢查時，檢測的是病毒的核酸；采集血液樣本用于血清學檢查時，檢測的是抗新型冠狀病毒抗體。(4)為了誘導小鼠產(chǎn)生能夠分泌抗S蛋白抗體的B淋巴細胞，實驗時需先給小鼠注射S蛋白，再提取激活的B細胞與骨髓瘤細胞融合，用HAT培養(yǎng)基篩選可獲得雜交瘤細胞。因為同一種抗原可能激活多種B淋巴細胞，還需繼續(xù)篩選才能獲得分泌單克隆抗體的細胞株。課后·強化訓練(時間：40分鐘)1.(2021·新疆適應檢測)天山雪蓮具有消炎鎮(zhèn)痛、清除自由基等作用，其中具有藥理活性的主要物質(zhì)是黃酮類物質(zhì)。多年來盲目采挖天山雪蓮導致天山雪蓮瀕臨滅絕，研究人員運用植物組織培養(yǎng)技術進行雪蓮有效成分的提取，如圖為相關過程。請回答下列有關問題：幼苗的葉或莖eq\o(→,\s\up7(①))愈傷組織eq\o(→,\s\up7(②))提取黃酮類物質(zhì)(1)進行組織培養(yǎng)時，將雪蓮幼苗的葉或莖切成0.5cm長的小段作為________，用酒精溶液和次氯酸鈉溶液進行________，然后立即用無菌水清洗并用________吸取材料表面的水分。(2)圖中①過程表示植物組織培養(yǎng)的________過程。在植物組織培養(yǎng)的過程中，通常需要用植物生長調(diào)節(jié)劑對植物組織的____________進行誘導，使用時應嚴格控制用量，才能準確地發(fā)揮“激素杠桿”的作用。(3)利用轉(zhuǎn)基因技術也可以實現(xiàn)雪蓮有效成分的工廠化生產(chǎn)。若選擇大腸桿菌作為工程菌，需用________處理大腸桿菌細胞，使其處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的狀態(tài)，這種細胞稱為________細胞。通常選擇大腸桿菌作為基因工程受體細胞的原因是 。答案(1)外植體消毒無菌濾紙(2)脫分化分裂和分化(3)Ca2＋感受態(tài)大腸桿菌是原核生物，具有繁殖快、遺傳物質(zhì)相對較少等特點。解析(1)進行組織培養(yǎng)時，離體的組織(雪蓮幼苗的葉或莖切成0.5cm長的小段)稱為外植體。為了防止感染雜菌，需用酒精溶液和次氯酸鈉溶液進行消毒，然后立即用無菌水清洗并用無菌濾紙吸取材料表面的水分。(2)外植體→愈傷組織需要經(jīng)過脫分化過程，如圖中①所示。在植物組織培養(yǎng)的過程中，植物組織的分裂和分化需要用植物生長調(diào)節(jié)劑進行誘導。(3)若選擇大腸桿菌作為工程菌，需用Ca2＋處理大腸桿菌細胞，使其處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的狀態(tài)，這種細胞稱為感受態(tài)細胞。大腸桿菌(原核生物)具有繁殖快、遺傳物質(zhì)相對較少等特點，因此通常選擇大腸桿菌作為基因工程受體細胞。2.(2021·河南百校聯(lián)盟聯(lián)考)如圖是單克隆抗體制備過程示意圖。請回答下列有關問題：(1)動物細胞融合是依據(jù)________________原理將兩個或多個動物細胞融合形成一個細胞的過程。(2)單克隆抗體制備需要利用動物細胞融合與動物細胞培養(yǎng)技術。在體外培養(yǎng)動物細胞時，培養(yǎng)液中除了要加入促生長因子、無機鹽、微量元素、糖、氨基酸等必需的營養(yǎng)成分，往往還需要加入________等一些天然成分，同時在含____________混合氣體的無菌、恒溫培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。(3)圖中①操作的目的是_____________________________________________。②過程常在化學誘導劑________的誘導下完成，假設僅考慮細胞的兩兩融合，則可形成________種類型的融合細胞。③過程中至少涉及兩次篩選：第一次是利用______________進行初步篩選，第二次是利用______________的方法，最終篩選出既能無限增殖，又能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細胞。答案(1)細胞膜的流動性(2)(動物)血清、血漿95%空氣和5%CO2(3)刺激機體產(chǎn)生特異性B淋巴細胞聚乙二醇(或PEG)3選擇性培養(yǎng)基專一抗體檢測解析(1)動物細胞融合的原理是細胞膜的流動性。(2)用于動物細胞體外培養(yǎng)的培養(yǎng)液除無機鹽、促生長因子、糖、氨基酸等必需的營養(yǎng)成分外，還需要加入動物血清、血漿等天然成分；同時在含95%空氣和5%CO2混合氣體的無菌、恒溫培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。(3)圖中①操作是注射特定的抗原，目的是刺激小鼠產(chǎn)生特異性B淋巴細胞。促進動物細胞融合過程常用的化學誘導劑是聚乙二醇，僅考慮兩個細胞的融合，則可形成2種自融細胞和1種互融細胞，共3種。③過程至少涉及兩次篩選，第一次篩選利用的是選擇性培養(yǎng)基，篩選出的是雜交瘤細胞，第二次篩選是利用專一抗體檢測的方法，做專一性抗體陽性檢測實驗，最終篩選出既能無限增殖又能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細胞。3.(2021·四川成都診斷)利用細胞工程技術可以生產(chǎn)單克隆抗體和“人鼠嵌合抗體”，在人類征服疾病方面展現(xiàn)出誘人的前景?；卮鹣铝袉栴}：(1)將小鼠骨髓瘤細胞與經(jīng)抗原免疫的B細胞融合，形成雜交瘤細胞，動物細胞融合的誘導因素有________、________、電激等。對融合的細胞需要進行篩選、克隆化培養(yǎng)和________，進而獲得可以產(chǎn)生單克隆抗體的細胞群體。(2)臨床發(fā)現(xiàn)，利用上述方法產(chǎn)生的抗體具有外源性，會被人體免疫系統(tǒng)清除?？茖W家通過分析抗體的結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，抗體由“C區(qū)”和“V區(qū)”構(gòu)成，引起人體免疫反應的主要是“C區(qū)”。科學家通過“人鼠嵌合抗體”成功解決了這個問題，制備“人鼠嵌合抗體”時，先從小鼠雜交瘤細胞中提取RNA，在________酶的作用下形成DNA，擴增篩選得到編碼抗體“________區(qū)”的基因，再與人的________基因通過DNA連接酶連接后，插入適當?shù)谋磉_載體，導入宿主細胞表達。與鼠源單克隆抗體相比，“人鼠嵌合抗體”的優(yōu)點是 。答案(1)聚乙二醇(PEG)滅活的病毒專一抗體檢測(2)逆轉(zhuǎn)錄V抗體“C區(qū)”降低人體對鼠源單克隆抗體的免疫排斥反應，提高治療效果解析(1)聚乙二醇(PEG)、滅活的病毒、電激等可以誘導動物細胞融合。對融合的細胞需要進行篩選、克隆化培養(yǎng)和專一抗體檢測，進而獲得可以產(chǎn)生單克隆抗體的細胞群體。(2)RNA通過逆轉(zhuǎn)錄過程可以得到DNA，該過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶的催化。引起人體免疫反應的主要是“C區(qū)”，因此先從小鼠雜交瘤細胞中篩選得到編碼抗體“V區(qū)”的基因，再與人的抗體“C區(qū)”基因通過DNA連接酶連接后，插入適當表達載體，導入宿主細胞表達。與鼠源單克隆抗體相比，“人鼠嵌合抗體”的優(yōu)點是降低人體對鼠源單克隆抗體的免疫排斥反應，提高治療效果。4.(2021·重慶巴蜀中學聯(lián)考)如圖為利用小鼠制備抗登革熱病毒的單克隆抗體過程示意圖，圖中A～F分別表示生物技術名稱或細胞名稱。(1)過程A是指將________(填“抗原”或“抗體”)類物質(zhì)注入小鼠體內(nèi)，一段時間后，取小鼠的脾臟組織，剪碎后用________處理使其分散成單個細胞，以獲得相應的________細胞；圖中細胞B一般選用________細胞。(2)如果僅考慮兩兩融合的細胞，則最多可形成________種類型的細胞C，需用特定的選擇培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細胞；再對雜交瘤細胞進行培養(yǎng)和檢測，經(jīng)多次篩選，就可獲得足夠數(shù)量的細胞D。(3)雜交瘤細胞體外培養(yǎng)時，在5%________培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，為防止培養(yǎng)過程中的污染，培養(yǎng)基中需要加入適量的________。答案(1)抗原胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)B淋巴骨髓瘤(2)3(3)CO2抗生素解析(1)過程A是指將抗原類物質(zhì)注入小鼠體內(nèi)，一段時間后，取小鼠的脾臟組織，剪碎后用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理使其分散成單個細胞，以獲得相應的B淋巴細胞；圖中細胞B一般選用能無限增殖的骨髓瘤細胞。(2)如果僅考慮兩兩融合的細胞，則最多可形成3種類型的細胞C。(3)雜交瘤細胞體外培養(yǎng)時，在5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，為防止培養(yǎng)過程中的污染，培養(yǎng)基中需要加入適量的抗生素。5.(2021·河北衡水調(diào)研)科學家通過轉(zhuǎn)基因技術獲得了含有人生長激素基因的奶牛，如果要加快轉(zhuǎn)基因奶牛的繁殖速度，可以對此轉(zhuǎn)基因奶牛進行克隆(如圖所示)。(1)在進行細胞培養(yǎng)之前，要對取自轉(zhuǎn)基因奶牛的組織進行分離，形成單個細胞，這一過程中需要利用________酶處理。(2)用于核移植的供體細胞，一般選用傳代10代以內(nèi)的細胞，原因是。(3)在進行原代培養(yǎng)時，細胞的增殖方式是________。此外，細胞增殖還表現(xiàn)出________和接觸抑制等特點。(4)將進行細胞培養(yǎng)的供體細胞核注入去核的卵母細胞中，去掉卵母細胞核的目的是 。(5)轉(zhuǎn)基因奶牛的克隆成功，說明了 。(6)重組細胞在培養(yǎng)液中培養(yǎng)成的重組胚胎移入受體母牛體內(nèi)就會生出與供體奶牛遺傳性狀相同的犢牛，但也有可能出現(xiàn)性狀上的某些差異，原因可能是 。答案(1)胰蛋白(或膠原蛋白)(2)該種細胞代謝旺盛、分裂能力強，且遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變(3)有絲分裂貼壁生長(4)使犢牛的性狀主要由供體細胞核決定(5)動物的細胞核具有全能性(6)①生物的性狀受細胞核和細胞質(zhì)共同控制；②生物的性狀還受環(huán)境因素的影響解析(1)在進行動物細胞培養(yǎng)時，需要采用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理組織，使組織細胞分離，形成單個細胞。(2)傳代10代以內(nèi)的細胞由于代謝旺盛、分裂能力強，且遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變，常用作核移植的供體細胞。(3)進行原代培養(yǎng)時，細胞的增殖方式為有絲分裂，動物細胞培養(yǎng)還表現(xiàn)出貼壁生長和接觸抑制等特點。(4)去掉卵母細胞核的目的是使犢牛的性狀主要由供體細胞核決定。(5)克隆動物的成功培育說明了動物的細胞核具有全能性。(6)重組細胞在培養(yǎng)液中培養(yǎng)成的重組胚胎移入受體母牛體內(nèi)就會生出與供體奶牛遺傳性狀相同的犢牛，但也有可能出現(xiàn)性狀上的某些差異，原因可能是①生物的性狀受細胞核和細胞質(zhì)共同控制；②生物的性狀還受環(huán)境因素的影響。6.(2021·安徽黃山模擬)紫杉醇是從紅豆杉樹皮中提取的高效抗癌物質(zhì)，細胞培養(yǎng)生產(chǎn)紫杉醇是擴大紫杉醇來源的重要途徑。圖甲、乙分別為三種紅豆杉細胞培養(yǎng)過程中細胞數(shù)量與紫杉醇產(chǎn)量的數(shù)據(jù)圖。甲乙(1)以南方紅豆杉葉為原料獲得生產(chǎn)紫杉醇的愈傷組織需要通過細胞的________，愈傷組織細胞具有較強的________能力。這一技術的成功實現(xiàn)了組織培養(yǎng)技術在一個重要領域的應用，即________________________________________。(2)對比分析圖甲、乙可知：培養(yǎng)后期紫杉醇產(chǎn)量出現(xiàn)下降的原因可能是________________________________；在培養(yǎng)過程中，要不斷通入無菌空氣并進行攪拌，其目的是________________________________________(答三點)；與傳統(tǒng)方法獲得紫杉醇相比，利用植物組織培養(yǎng)技術生產(chǎn)紫杉醇，具有________________________________等優(yōu)點(答兩點即可)。(3)植物生長調(diào)節(jié)劑在組織培養(yǎng)中具有極其重要的作用，其中赤霉素類植物生長調(diào)節(jié)劑的主要作用是______________。答案(1)脫分化分裂分化(或分生)細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)(2)培養(yǎng)的細胞數(shù)量減少、某些代謝產(chǎn)物積累等(答出一點即可)防止微生物污染，保證氧氣供應充足，使細胞與培養(yǎng)液充分接觸產(chǎn)量高、節(jié)約資源、保護環(huán)境(3)促進培養(yǎng)細胞的伸長解析(1)以南方紅豆杉葉為原料獲得生產(chǎn)紫杉醇的愈傷組織需要通過細胞的脫分化，愈傷組織細胞具有較強的分裂分化能力。這一技術的成功實現(xiàn)了細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。(2)對比分析題圖甲、乙可知：培養(yǎng)后期，培養(yǎng)的細胞數(shù)量減少、某些代謝產(chǎn)物積累等導致紫杉醇產(chǎn)量下降。植物細胞培養(yǎng)過程需要充足的氧氣及防止微生物污染，因此，在培養(yǎng)過程中，要不斷通入無菌空氣，攪拌的目的是使細胞與培養(yǎng)液充分接觸。與傳統(tǒng)方法獲得紫杉醇相比，利用植物組織培養(yǎng)技術生產(chǎn)紫杉醇