（全國(guó)通用版）2019高考生物二輪復(fù)習(xí) 專題九 現(xiàn)代生物科技專題 考點(diǎn)2 細(xì)胞工程學(xué)案

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1、考點(diǎn)2細(xì)胞工程1明確細(xì)胞工程技術(shù)的原理(1)植物組織培養(yǎng)：細(xì)胞的全能性。(2)植物體細(xì)胞雜交：細(xì)胞的全能性、細(xì)胞膜的流動(dòng)性。(3)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)：細(xì)胞的增殖。(4)體細(xì)胞核移植：動(dòng)物細(xì)胞核的全能性。(5)單克隆抗體的制備：細(xì)胞膜的流動(dòng)性、細(xì)胞的增殖。(6)動(dòng)物細(xì)胞融合：細(xì)胞膜的流動(dòng)性。2理清植物組織培養(yǎng)的流程提醒(1)條件：無(wú)菌、離體。(2)培養(yǎng)基組成：無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)、有機(jī)營(yíng)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(yíng)養(yǎng)和調(diào)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：若生產(chǎn)人工種子，則培養(yǎng)到胚狀體階段；若提取細(xì)胞產(chǎn)品，則一般培養(yǎng)到愈傷組織階段；若培育新個(gè)體，則應(yīng)培養(yǎng)到試管苗

2、階段。3理清植物體細(xì)胞雜交技術(shù)(1)酶解方法：用纖維素酶和果膠酶處理。(2)促融方法：物理法：離心、振動(dòng)、電激等；化學(xué)法：聚乙二醇(PEG)。(3)植物體細(xì)胞雜交即將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的過(guò)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(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)流程提醒(1)動(dòng)物細(xì)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(gè)細(xì)胞；第二次：使貼壁生長(zhǎng)的細(xì)胞從瓶壁上脫落下來(lái)。(2)傳代細(xì)胞的特點(diǎn)傳代培養(yǎng)到10代以內(nèi)的細(xì)胞核型穩(wěn)定，1050代時(shí)部分細(xì)胞核型發(fā)生變化，50代以后遺傳物質(zhì)可能發(fā)生變化。(3)原代

3、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(guān)鍵是是否分瓶培養(yǎng)。貼壁生長(zhǎng)到一定程度需要用胰蛋白酶處理，然后再分瓶培養(yǎng)，讓細(xì)胞繼續(xù)增殖，這樣的培養(yǎng)過(guò)程通常稱為傳代培養(yǎng)。(4)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件無(wú)菌、無(wú)毒的環(huán)境；特殊營(yíng)養(yǎng)：血清、血漿；適宜的溫度和pH；氣體環(huán)境：含95%空氣加5%CO2的混合氣體。5理清動(dòng)物體細(xì)胞核移植提醒(1)選擇受體細(xì)胞為去核卵母細(xì)胞的原因營(yíng)養(yǎng)豐富；體積大，易操作；含有激發(fā)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)。(2)核移植獲得的克隆動(dòng)物與提供細(xì)胞核的親本性狀可能不同的三個(gè)原因：克隆動(dòng)物遺傳物質(zhì)來(lái)自兩個(gè)親本；發(fā)育過(guò)程中可能發(fā)生基因突變或染色體變異；外界環(huán)境可能引起不遺傳的變異。6關(guān)注制備單克隆

4、抗體?？键c(diǎn)(1)3種細(xì)胞特點(diǎn)不同免疫后的B淋巴細(xì)胞：能分泌抗體，不能大量增殖。骨髓瘤細(xì)胞：能大量增殖，不能分泌抗體。雜交瘤細(xì)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(xì)胞，即AB型細(xì)胞(A為B淋巴細(xì)胞，B為骨髓瘤細(xì)胞)，該細(xì)胞既能分泌抗體又能大量增殖，篩選掉A、B、AA、BB型細(xì)胞。第二次篩選：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(xì)胞。1(2018全國(guó)，38)2018年細(xì)胞期刊報(bào)道，中國(guó)科學(xué)家率先成功地應(yīng)用體細(xì)胞對(duì)非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物進(jìn)行克隆，獲得兩只克隆猴“中中”和“華華”?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)“中中”和“華華”的

5、獲得涉及核移植過(guò)程，核移植是指_。通過(guò)核移植方法獲得的克隆猴，與核供體相比，克隆猴體細(xì)胞的染色體數(shù)目_(填“減半”“加倍”或“不變”)。(2)哺乳動(dòng)物的核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植，胚胎細(xì)胞核移植獲得克隆動(dòng)物的難度_(填“大于”或“小于”)體細(xì)胞核移植，其原因是_。(3)在哺乳動(dòng)物核移植的過(guò)程中，若分別以雌性個(gè)體和雄性個(gè)體的體細(xì)胞作為核供體，通常，所得到的兩個(gè)克隆動(dòng)物體細(xì)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(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞核，移入一個(gè)已去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中不變(2)小于胚胎細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)全能性相對(duì)容易(3)相同不同

6、解析(1)核移植是指將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞核，移入一個(gè)已去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，形成重組細(xì)胞。重組細(xì)胞形成的早期胚胎可移植到受體子宮內(nèi)進(jìn)一步發(fā)育，最終分娩得到克隆動(dòng)物。因?yàn)槿旧w在細(xì)胞核中，所以克隆動(dòng)物體細(xì)胞的染色體數(shù)目與提供細(xì)胞核的個(gè)體的體細(xì)胞相同。(2)由于動(dòng)物的胚胎細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)全能性相對(duì)容易，而動(dòng)物的體細(xì)胞分化程度高，恢復(fù)全能性十分困難，因此，動(dòng)物體細(xì)胞核移植的難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植。(3)哺乳動(dòng)物雌雄個(gè)體的體細(xì)胞中，細(xì)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(gè)體和雄性個(gè)體的體細(xì)胞作為核供體，則得到的克隆動(dòng)物的體細(xì)胞中常染色體的數(shù)目相同，性染色體組合不同。方

7、法技巧(1)核移植屬于無(wú)性繁殖；(2)核移植可以選擇子代克隆動(dòng)物性別看提供核的親本是還是；(3)核移植過(guò)程需要?jiǎng)游锛?xì)胞培養(yǎng)和胚胎移植技術(shù)；(4)該技術(shù)體現(xiàn)的是動(dòng)物細(xì)胞核的全能性。2(2013全國(guó)，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(shí)含有A和B的新型藥用植物?；卮鹣铝袉?wèn)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(xì)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(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)形成_組織，然后經(jīng)過(guò)_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)甲與乙有

8、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(guò)制作人工種子的方法來(lái)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(zhì)體愈傷再分化(分化)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)(2)體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體在減數(shù)分裂過(guò)程中，前者染色體聯(lián)會(huì)異常，而后者染色體聯(lián)會(huì)正常(3)胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽解析(1)該新型藥用植物是通過(guò)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得的。要獲得有活力的原生質(zhì)體才能進(jìn)行體細(xì)胞雜交，因此首先用纖維素酶和果膠酶去掉植物的細(xì)胞壁，然后用PEG化學(xué)誘導(dǎo)劑(物理方法：離心、振動(dòng)等)誘導(dǎo)二者的原生質(zhì)體融合。然

9、后采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得雜種植株，植物組織培養(yǎng)的主要過(guò)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(xì)胞的全能性。(2)如果植物甲、乙是兩個(gè)物種，二者不能通過(guò)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(guò)程中同源染色體聯(lián)會(huì)異常，也就是存在生殖隔離。但植物甲、乙通過(guò)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)產(chǎn)生的后代卻是可育的，因?yàn)樵跍p數(shù)分裂過(guò)程中同源染色體能完成正常的聯(lián)會(huì)，產(chǎn)生正常的配子。由于甲、乙都是二倍體，因此，植物體細(xì)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)生性狀分離等優(yōu)點(diǎn)，因此，植物細(xì)胞工程重要的應(yīng)用之一是

10、制備人工種子，用到的核心技術(shù)是植物組織培養(yǎng)技術(shù)。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(xì)胞雜交植物雜交：若甲、乙兩親本都含2個(gè)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(xì)胞雜交后子代雜種植株含有4個(gè)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(gè)體內(nèi)含2個(gè)染色體組，染色體數(shù)為101525(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(shí)與癌細(xì)胞和藥物結(jié)合的特異性抗體。下圖是科研人員通過(guò)雜交雜交瘤細(xì)胞技術(shù)(免

11、疫的B淋巴細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞雜交技術(shù))生產(chǎn)能同時(shí)識(shí)別癌胚抗原和長(zhǎng)春堿(一種抗癌藥物)的雙特異性單克隆抗體的部分過(guò)程。分析回答下列問(wèn)題：(1)過(guò)程的目的是_，制備雙特異性單克隆抗體的過(guò)程中用到的技術(shù)有_(至少答出兩條)。(2)過(guò)程誘導(dǎo)融合的方法是_，過(guò)程選用的骨髓瘤細(xì)胞_(填“能”或“不能”)在HAT培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。(3)經(jīng)過(guò)程篩選得到的細(xì)胞還需轉(zhuǎn)移至多孔培養(yǎng)板中進(jìn)行過(guò)程，原因是_。(4)請(qǐng)根據(jù)所學(xué)知識(shí)，用箭頭和文字補(bǔ)全圖中方框內(nèi)獲取單克隆雜交雜交瘤細(xì)胞的生產(chǎn)過(guò)程。(5)獲得的單克隆雜交雜交瘤細(xì)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)使小鼠產(chǎn)生能分泌識(shí)別癌胚抗原抗體的B

12、淋巴細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞融合、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)(2)聚乙二醇(PEG)誘導(dǎo)、電激等不能(3)從小鼠體內(nèi)提取的B淋巴細(xì)胞不止一種類型(篩選得到的雜交瘤細(xì)胞產(chǎn)生的抗體不是單克隆抗體)(4)將獲得的B淋巴細(xì)胞與單克隆雜交瘤細(xì)胞融合在選擇培養(yǎng)基上篩選出雜交雜交瘤細(xì)胞克隆化培養(yǎng)、抗體檢測(cè)篩選出單克隆雜交雜交瘤細(xì)胞(5)注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖解析(1)過(guò)程表示給小鼠注射抗原，目的是刺激小鼠產(chǎn)生能分泌識(shí)別癌胚抗原抗體的B淋巴細(xì)胞；根據(jù)單克隆抗體制備流程可知，該過(guò)程涉及到的技術(shù)有動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。(2)過(guò)程誘導(dǎo)細(xì)胞融合的方法有聚乙二醇、滅活病毒、電激等；HAT選擇培養(yǎng)基的作用是篩選出雜交瘤細(xì)胞，而骨髓瘤細(xì)

13、胞不能生長(zhǎng)。(3)從小鼠體內(nèi)提取的B淋巴細(xì)胞不止一種類型(篩選得到的雜交瘤細(xì)胞產(chǎn)生的抗體不是單克隆抗體)，因此經(jīng)過(guò)程篩選得到的細(xì)胞還需轉(zhuǎn)移至多孔培養(yǎng)板中進(jìn)行過(guò)程。(4)單克隆抗體制備過(guò)程為：將獲得的B淋巴細(xì)胞與單克隆雜交瘤細(xì)胞融合在選擇培養(yǎng)基上篩選出雜交雜交瘤細(xì)胞克隆化培養(yǎng)、抗體檢測(cè)篩選出單克隆的雜交雜交瘤細(xì)胞。(5)獲得的單克隆雜交雜交瘤細(xì)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(xué)家培育轉(zhuǎn)乳糖分解酶基因奶牛的過(guò)程如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)圖中細(xì)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(jìn)行細(xì)胞原代培養(yǎng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)_和細(xì)胞接

14、觸抑制現(xiàn)象。為了防止細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中細(xì)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?qū)肱咛コ衫w維細(xì)胞中，最常用的方法是_。(3)圖中的核移植操作需要將經(jīng)過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)獲得的供體細(xì)胞的細(xì)胞核注入去核的卵母細(xì)胞中，去掉卵母細(xì)胞細(xì)胞核的目的是保證克隆動(dòng)物的核遺傳物質(zhì)全部來(lái)自_，而所用的供體細(xì)胞一般都選用傳代培養(yǎng)10代以內(nèi)的細(xì)胞，原因是傳代培養(yǎng)10代以內(nèi)的細(xì)胞能保持正常的_。(4)重組細(xì)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(huì)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(diǎn))。(5)單克隆抗體的制備也需要構(gòu)建重組細(xì)胞，該重組細(xì)胞是將_融合而成的。答案(1)血

15、清細(xì)胞貼壁生長(zhǎng) 抗生素(2)顯微注射法(3)供體細(xì)胞的細(xì)胞核二倍體核型(4)生物的性狀受細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)共同控制，還受環(huán)境因素的影響、胚胎成纖維細(xì)胞的遺傳物質(zhì)有近一半來(lái)自配種的公牛等(5)骨髓瘤細(xì)胞和免疫過(guò)的B淋巴細(xì)胞解析(1)在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的合成培養(yǎng)基中，通常需加入動(dòng)物血清等天然成分。在進(jìn)行細(xì)胞原代培養(yǎng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)和細(xì)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(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中細(xì)菌的污染。(2)將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞常用顯微注射法。(3)核移植過(guò)程中，去掉卵母細(xì)胞細(xì)胞核的目的是保證克隆動(dòng)物的核遺傳物質(zhì)全部來(lái)自供體細(xì)胞的細(xì)胞核。原代培養(yǎng)10代以內(nèi)的細(xì)胞能保持正常的二倍體核

16、型，因此所用的供體細(xì)胞一般都選用原代培養(yǎng)10代以內(nèi)的細(xì)胞。(4)由于生物的性狀受細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)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(xì)胞的遺傳物質(zhì)有近一半來(lái)自配種的公牛等，因此重組細(xì)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(huì)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(guò)程中，將骨髓瘤細(xì)胞和免疫過(guò)的B淋巴細(xì)胞融合構(gòu)建重組細(xì)胞(雜交瘤細(xì)胞)。5(2018福州高三下學(xué)期質(zhì)檢) 萵苣易受軟腐病菌的感染，野生甘藍(lán)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(zhì)體可使其染色體片段化，并喪失增殖能力。再利用此原生質(zhì)體作為部分遺傳物質(zhì)的供體與完整的野生

17、甘藍(lán)原生質(zhì)體融合，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(wèn)題： (1)過(guò)程所需的酶是_。(2)過(guò)程后，在顯微鏡下觀察融合的活細(xì)胞中有供體的_存在，這一特征可作為初步篩選雜種細(xì)胞的標(biāo)志。進(jìn)一步對(duì)雜種植株進(jìn)行_接種實(shí)驗(yàn)，可篩選出具有高抗性的雜種植株。(3)為研究甘藍(lán)的A基因與抗性是否有關(guān)，科研人員提取野生甘藍(lán)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(dá)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_。要使改造后的A基因能表達(dá)出N基因所編碼的蛋白質(zhì)，插入的N基因前端應(yīng)包含_。PCR擴(kuò)增改造后的A基因，轉(zhuǎn)入野生甘藍(lán)細(xì)

18、胞中，并用加入_的培養(yǎng)基篩選，獲得的甘藍(lán)細(xì)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(bǔ)的黏性末端啟動(dòng)子氨芐青霉素抗性基因解析(1)過(guò)程表示原生質(zhì)體的制備，要用纖維素酶和果膠酶去掉植物細(xì)胞的細(xì)胞壁。(2)用于融合的兩個(gè)細(xì)胞，一個(gè)是萵苣的葉肉細(xì)胞，一個(gè)是抗性甘藍(lán)的根部細(xì)胞，其中供體細(xì)胞特有的結(jié)構(gòu)是葉綠體，可通過(guò)觀察葉綠體的有無(wú)作為初步篩選雜種細(xì)胞的標(biāo)志。進(jìn)一步對(duì)雜種植株進(jìn)行軟腐病菌接種實(shí)驗(yàn)，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(bǔ)的黏性末端，才能達(dá)到目的。要使改造后的A基因能表達(dá)出N基因所編碼的蛋白質(zhì)，插入的N基因前端應(yīng)包含啟動(dòng)子。PCR擴(kuò)增改造后的A基因，轉(zhuǎn)入野生甘藍(lán)細(xì)胞中，并用加入氨芐青霉素的培養(yǎng)基篩選，獲得的甘藍(lán)細(xì)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