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2019-2020年高考生物大一輪復(fù)習(xí) 第十單元 第38講 細胞工程教案 [考綱要求]　1.植物的組織培養(yǎng)(Ⅱ)。2.動物的細胞培養(yǎng)與體細胞克隆(Ⅰ)。3.細胞融合與單克隆抗體(Ⅱ)。 考點一　理解植物組織培養(yǎng)技術(shù) 1． 判斷正誤 (1)理論上，每個正常活細胞都具有全能性 (　√　) (2)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 (　　) (3)愈傷組織是外植體脫分化和再分化后形成的 (　　) 2． 用流程圖形式寫出植物組織培養(yǎng)的操作流程 答案　 3． 寫出組織培養(yǎng)的條件 (1)離體、無菌。 (2)環(huán)境條件適宜：如營養(yǎng)物質(zhì)(如水、無機鹽、蔗糖、維生素等)、激素(如生長素和細胞分裂素)、適宜的溫度和光照等。 易錯警示　植物組織培養(yǎng)的6個易錯點 (1)幼嫩的組織脫分化較為容易，如莖尖、根尖、形成層細胞易脫分化，而植物的莖、葉和成熟的組織則較難。 (2)對外植體要進行消毒處理，而對各種器械要徹底滅菌。 (3)植物組織培養(yǎng)中用到的有機碳源一般為蔗糖，用葡萄糖也可以，但后者的成本高。 (4)不同細胞的全能性不同，具體表現(xiàn)為：受精卵>生殖細胞>體細胞，離體細胞的全能性表達與分化程度呈負相關(guān)，但生殖細胞特殊。 (5)脫分化形成愈傷組織的過程不需要光，再分化過程需要光，因為愈傷組織利用有機營養(yǎng)成分，而試管苗需要進行光合作用以自養(yǎng)。 (6)植物組織培養(yǎng)中不同培養(yǎng)階段培養(yǎng)基含有的激素不同，因為培養(yǎng)的目的不同(生根或生芽)。 1． 下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)的敘述中，錯誤的是 (　　) A．培養(yǎng)基中添加蔗糖的目的是提供營養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓 B．培養(yǎng)基中的生長素和細胞分裂素影響愈傷組織的生長和分化 C．離體器官或組織的細胞都必須通過脫分化才能形成愈傷組織 D．同一株綠色開花植物不同部位的細胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因組成相同 答案　D 解析　錯答本題的原因是忽視了采用綠色開花植物的生殖器官如花藥進行培養(yǎng)獲得的愈傷組織的基因組成和正常體細胞的不同，利用花藥細胞培養(yǎng)得到的是單倍體植株，利用一般體細胞培養(yǎng)獲得的是二倍體植株，兩者的基因組成不同。 2． 下圖表示胡蘿卜的韌皮部細胞通過無菌操作接入試管后，在一定的條件下，形成試管苗的培育過程，請據(jù)圖回答下列問題： (1)要促進細胞分裂生長，培養(yǎng)基中應(yīng)有營養(yǎng)物質(zhì)和激素。營養(yǎng)物質(zhì)包括________和小分子有機物，激素包括細胞分裂素和________兩類植物激素。 (2)此過程依據(jù)的原理是__________________。A和B階段主要進行的分裂方式是__________________，B階段除了細胞分裂外，還進行細胞________等。 (3)此過程需要無菌操作，主要是指對________進行滅菌消毒。B階段需要光照，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)試管苗的根細胞沒有葉綠素，而葉的葉肉細胞具有葉綠素，這是基因__________________的結(jié)果。 答案　(1)無機物　生長素 (2)植物細胞的全能性　有絲分裂　分化 (3)培養(yǎng)基　芽發(fā)育成葉，葉肉細胞中葉綠素的合成需要光照條件 (4)選擇性表達 解析　植物組織培養(yǎng)是用離體的植物組織、器官或細胞接種到經(jīng)消毒滅菌的培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基含有供組織細胞生長發(fā)育所需要的無機物和小分子有機物，還有供調(diào)節(jié)細胞分化和再分化的細胞分裂素和生長素。由外植體發(fā)育成試管苗，脫分化階段細胞進行有絲分裂，再分化階段愈傷組織經(jīng)細胞有絲分裂和分化形成試管苗，此階段需要光照，原因是葉肉細胞中葉綠素的合成需要光照條件。 1． 脫分化和再分化的比較 比較內(nèi)容 脫分化 再分化 過程 外植體→愈傷組織 愈傷組織→幼苗 形成體特點 排列疏松、高度液泡化的薄壁細胞 有根、芽 需要條件 a.離體 b.適宜的營養(yǎng) c.生長素/細胞分裂素的比例適中 d.不需光 a.離體 b.適宜的營養(yǎng) c.生長素/細胞分裂素的比例高或低誘導(dǎo)生根或生芽 d.光照 2． 植物激素在組織培養(yǎng)中的作用 在配制好的MS培養(yǎng)基中，常常需要添加植物激素。其中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素。植物激素的濃度、使用的先后順序以及用量的比例等，都會影響實驗結(jié)果。 (1)按照不同的順序使用這兩類激素，會得到不同的實驗結(jié)果。 使用順序 實驗結(jié)果 先使用生長素，后使用細胞分裂素 有利于細胞分裂，但細胞不分化 先使用細胞分裂素，后使用生長素 細胞既分裂也分化 同時使用 分化頻率提高 (2)當(dāng)同時使用這兩類激素時，兩者用量的比例影響植物細胞的發(fā)育方向。 生長素與細胞分裂素的用量比值 植物細胞的發(fā)育方向 比值高 有利于根的分化、抑制芽的形成 比值低 有利于芽的分化、抑制根的形成 比值適中 促進愈傷組織的形成 考點二　植物細胞工程及其應(yīng)用 1． 觀察植物體細胞雜交技術(shù)圖示，完善相關(guān)問題 (1)過程①為去除細胞壁獲得具有活力的原生質(zhì)體，常用方法是酶解法，所用到的酶是纖維素酶和果膠酶。 (2)過程②是原生質(zhì)體的融合，人工誘導(dǎo)的物理法包括離心、振動、電激等；化學(xué)法一般用聚乙二醇(PEG)作誘導(dǎo)劑。 (3)過程③是原生質(zhì)體融合后再生出細胞壁，這是原生質(zhì)體融合成功的標志。 (4)植物體細胞雜交的意義：克服了遠緣雜交不親和的障礙。 2． 說出植物細胞工程的實際應(yīng)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(shù)。 特點 ②作物脫毒：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(shù)。 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：單倍體育種和突變體的利用 突變體Aa中A為突變新基因，并控制著優(yōu)良性狀，利用單倍體育種，方法步驟如下： 優(yōu)點：穩(wěn)定遺傳，縮短育種年限。 (3)細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：細胞產(chǎn)物有蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。 易錯警示　植物細胞工程的3個易錯點 (1)對植物體細胞雜交和有性雜交辨析不清 ①植物體細胞雜交：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，其基因型為ccDd，則新植株應(yīng)為四倍體，其體細胞中染色體數(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植物有性雜交的結(jié)果：子代細胞中染色體數(shù)、基因型分別為“X＋Y”、“AbcD”或“abcD”或“Abcd”或“abcd”，即先減半再相加。③有性生殖過程中符合孟德爾遺傳規(guī)律，而植物體細胞雜交不符合孟德爾遺傳規(guī)律。(2)利用植物組織培養(yǎng)生產(chǎn)細胞產(chǎn)物時，有時只需將外植體培養(yǎng)到愈傷組織，從愈傷組織中獲取產(chǎn)物。(3)人工種子發(fā)育初期需要的營養(yǎng)物質(zhì)由人工胚乳提供。 3． 以下為植物體細胞雜交技術(shù)流程圖，其中甲和乙分別表示兩種二倍體植物細胞，所含有的染色體組分別是AA和BB。據(jù)圖分析不正確的是 (　　) A．圖中①過程發(fā)生的化學(xué)變化是纖維素和果膠水解 B．經(jīng)過②和③過程形成的c細胞只有AABB這一種類型 C．過程②一般使用聚乙二醇作為誘導(dǎo)劑 D．過程④和⑤分別是脫分化和再分化 答案　B 解析　將若干a和b等量混合后轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)基上培養(yǎng)，經(jīng)過細胞融合，c的細胞類型包括沒有融合的細胞、相同細胞的融合和不同細胞的融合，即AA、BB、AAAA、BBBB、AABB。 4． 如圖是利用基因型為AaBb的某二倍體植物作為實驗材料所做的一些實驗示意圖，請分析回答： (1)途徑1、2、3中①②過程所采用的生物技術(shù)是__________。 (2)由途徑1形成的植株B的基因型有____________，植株B成熟時不可育的原因是________________________________________________________________________。 使植株B可育的方法是___________________________________________________。 (3)從植株A到植株C的培育過程，需要發(fā)揮調(diào)控作用的植物激素至少有____________和____________。 (4)一般情況下，相同發(fā)育程度的植株C與植株D的性狀____________(“相同”“不相同”或“不一定相同”)。 (5)在相同條件和相同發(fā)育程度的情況下，植株D的表現(xiàn)型與植株A相同的可能性為____________。 答案　(1)植物組織培養(yǎng)　(2)AB、Ab、aB、ab　減數(shù)分裂時染色體聯(lián)會紊亂，不能形成正常的生殖細胞　幼苗期用秋水仙素處理，使染色體數(shù)目加倍　(3)細胞分裂素　生長素　(4)相同　(5)100% 解析　(1)實驗中選用花藥或植物體細胞離體培養(yǎng)后獲得新植株，該項技術(shù)稱為植物組織培養(yǎng)。(2)植株A的基因型為AaBb，經(jīng)減數(shù)分裂形成的花粉粒有AB、Ab、aB、ab四種，花粉粒經(jīng)植物組織培養(yǎng)形成的植株B也有AB、Ab、aB、ab四種基因型，均為單倍體植株，由于不能形成正常的生殖細胞而不可育，若使植株B可育常采取用秋水仙素處理使染色體數(shù)目加倍的方法。(3)植物組織培養(yǎng)中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素。(4)植株C、D具有相同的基因組成，相同條件和相同發(fā)育程度的情況下，它們的性狀表現(xiàn)相同。(5)植株D由植株A的花藥壁(屬于體細胞)經(jīng)組織培養(yǎng)發(fā)育而成，屬于無性生殖，不發(fā)生基因重組，故二者表現(xiàn)型應(yīng)完全相同。 1． 植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交的比較 名稱 植物組織培養(yǎng) 植物體細胞雜交 原理 細胞的全能性 細胞膜具有一定的流動性和細胞的全能性 過程 選材 選取根尖、莖尖、形成層部位最容易誘導(dǎo)脫分化 不同植物細胞融合后形成的雜種細胞 技術(shù) 操作 脫分化、再分化等 除脫分化、再分化外，還要用酶解法去除細胞壁，用一定的方法誘導(dǎo)細胞融合 關(guān)系 植物組織培養(yǎng)是植物體細胞雜交的基礎(chǔ)，植物體細胞雜交所用的技術(shù)更復(fù)雜 2． 單倍體育種和突變體利用的比較 項　目 原　理 優(yōu)　點 成　果 單倍體育種 染色體變異 明顯縮短育種年限 單育1號煙草品種，中花8號、11號水稻和京花1號小麥品種等 突變體利用 基因突變 產(chǎn)生新基因，大幅度改良某些性狀 抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的野生煙草等 考點三　聚焦動物細胞培養(yǎng) 1． 用流程圖形式寫出動物細胞培養(yǎng)的操作流程 答案 或 2． 說出動物細胞培養(yǎng)的條件 (1)無菌、無毒：對培養(yǎng)液和所用培養(yǎng)用具無菌處理，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，加入血清、血漿。 (3)適宜的溫度和pH：溫度為36.50.5_℃(哺乳動物)，pH為7.2～7.4。 (4)氣體環(huán)境：含95%的空氣加5%CO2的混合氣體。 3． 動物細胞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，這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體。 易錯警示　動植物細胞培養(yǎng)及動物體細胞核移植的易錯點 (1)植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)都存在細胞的培養(yǎng)過程，但植物細胞可以先分裂再分化，而動物細胞不分化只分裂。 (2)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)。貼壁生長到一定程度需要用胰蛋白酶處理，然后再分瓶培養(yǎng)，原代培養(yǎng)結(jié)束，開始了傳代培養(yǎng)。 (3)經(jīng)植物組織培養(yǎng)成的植株與提供外植體的植株完全相同，而動物細胞核移植形成的個體與供體大部分性狀相同，也有部分性狀與受體相同。 (4)核移植過程中供體理論上是提供細胞核，但操作過程中可以把整個體細胞注入去核的卵母細胞中去，原因是體細胞體積相對較小，取核難度較大，另外細胞膜對核融合的障礙性較小。 5． 關(guān)于動物細胞培養(yǎng)，下列敘述錯誤的是 (　　) A．用于培養(yǎng)的細胞大都取自胚胎或幼齡動物的器官或組織 B．將所取的組織先用胰蛋白酶等進行處理使其分散成單個細胞 C．在培養(yǎng)瓶中要定期用胰蛋白酶處理使細胞從瓶壁上脫離，制成懸浮液 D．動物細胞培養(yǎng)只能傳至50代左右，所培育的細胞會衰老死亡 答案　D 解析　進行動物細胞培養(yǎng)時，選取胚胎或幼齡動物的器官或組織是因為它們的分裂能力較強。動物組織細胞間含有一定量的彈性纖維等蛋白質(zhì)，易被胰蛋白酶催化分解，從而使細胞分散開來。當(dāng)貼壁生長的細胞分裂生長到表面相互接觸時就會停止分裂增殖，需定期用胰蛋白酶處理使細胞從瓶壁上脫離下來，制成細胞懸浮液。動物細胞培養(yǎng)傳至50代左右，部分細胞的遺傳物質(zhì)可能會發(fā)生改變，并且?guī)в邪┳兊奶攸c，能在培養(yǎng)條件下無限制地分裂下去。 6． 科學(xué)家通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得了含有人生長激素基因的奶牛，如果要加速轉(zhuǎn)基因奶牛的繁育，可以對此轉(zhuǎn)基因奶牛進行克隆(如下圖所示)，請結(jié)合圖示回答下列問題： (1)在進行細胞培養(yǎng)時，要對取自轉(zhuǎn)基因奶牛的組織細胞進行分散處理，形成單個細胞，這個過程中需要利用____________酶處理。 (2)用于核移植的供體細胞，一般都選用傳代10代以內(nèi)的細胞，原因是________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)在進行原代培養(yǎng)時，細胞增殖的方式是______________，此外，細胞增殖還表現(xiàn)出__________________________和接觸抑制等特點。 (4)將進行培養(yǎng)的供體細胞注入去核的卵母細胞中，去除卵母細胞細胞核的目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)將重組細胞在培養(yǎng)液中培養(yǎng)成的重組胚胎移入受體母牛后，該母牛就會生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)相同的犢牛，但也不是100%的復(fù)制，原因最可能是____________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________。 (6)上述動物細胞工程中涉及的技術(shù)有__________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________。 轉(zhuǎn)基因奶牛的克隆成功，說明了動物____________________________________________ ____________________________具有全能性。 答案　(1)胰蛋白 (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)使克隆出的動物個體的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自供體細胞 (5)①生物的性狀受細胞核基因和細胞質(zhì)基因共同控制；②生物的性狀還受環(huán)境因素的影響 (6)核移植、細胞培養(yǎng)、胚胎移植技術(shù)　體細胞的細胞核 解析　(1)實踐中常用胰蛋白酶處理動物組織細胞使其分離開來。(2)傳代10代以內(nèi)的細胞代謝旺盛、分裂能力強，遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變，適于作核移植的供體細胞。(3)在進行原代培養(yǎng)時，細胞以有絲分裂的方式進行增殖，同時表現(xiàn)出貼壁生長和接觸抑制的現(xiàn)象。(4)去除卵母細胞細胞核的目的是使克隆出的動物個體的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自供體細胞。(5)生物的性狀是細胞核基因和細胞質(zhì)基因共同作用的結(jié)果，同時，生物的性狀還受環(huán)境的影響，因此，克隆動物不可能是供體奶牛100%的復(fù)制品。(6)該克隆動物的培育過程中涉及核移植、細胞培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)，說明了高度分化的動物體細胞的細胞核具有全能性。 植物組織培養(yǎng)、動物細胞培養(yǎng)和核移植的比較 植物組織培養(yǎng) 動物細胞培養(yǎng) 核移植 原理 植物細胞全能性 細胞增殖 動物細胞核的全能性 過程 結(jié)果 與外植體完全相同的個體 相同分化程度的細胞群 與供體基本相同的個體 關(guān)鍵環(huán)節(jié) 細胞的脫分化、再分化、分化 細胞分化、細胞癌變 核融合、細胞分化 應(yīng)用 ②培育新品種 ③生產(chǎn)細胞產(chǎn)品 ①生產(chǎn)生物制品 ②基因工程 ③檢測有毒物質(zhì) ①加速良種繁育 ②保護瀕危物種 ③生產(chǎn)醫(yī)用蛋白 ④提供克隆器官、組織等 考點四　聚焦動物細胞融合和單克隆抗體 1． 完善動物細胞融合的相關(guān)問題 (1)概念：指兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程。 (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． 用流程圖形式寫出單克隆抗體的制備過程 答案　 易錯警示　(1)植物體細胞雜交與動物細胞融合需注意的問題：①植物體細胞雜交與動物細胞融合中酶的作用對象不同，纖維素酶和果膠酶作用于細胞壁，而胰蛋白酶等作用于細胞間質(zhì)。②植物雜交細胞在激素誘導(dǎo)下能表達出全能性，但動物雜交細胞的全能性不能表達。(2)單克隆抗體制備過程中需注意的幾個問題：①滅活是指用物理或化學(xué)手段使病毒或細菌失去感染能力，但是并不破壞這些病原體的抗原結(jié)構(gòu)。②除了受到注射的抗原的刺激，小鼠在生活過程中還可能受到其他抗原的刺激，因此從小鼠體內(nèi)取出的多個B淋巴細胞可能產(chǎn)生多種不同抗體，所以進行第二次篩選是非常必要的。③單克隆抗體制備過程中，進行了多次動物細胞培養(yǎng)的操作，說明動物細胞培養(yǎng)是動物細胞工程的基礎(chǔ)。 7． 與植物體細胞雜交相比，動物細胞融合的原理及其特有的誘導(dǎo)因子分別是 (　　) A．細胞膜的流動性、離心 B．細胞膜的流動性、滅活的病毒 C．細胞的全能性、電激 D．細胞的全能性、滅活的病毒 答案　B 解析　植物體細胞雜交的原理是細胞膜的流動性、細胞的全能性，動物細胞融合的原理是細胞膜的流動性；動物細胞融合的常用誘導(dǎo)因子有聚乙二醇、滅活的病毒、電激等，其中滅活的病毒是其特有的誘導(dǎo)因子。 8． 如圖表示單克隆抗體的制備過程，據(jù)圖回答下列問題： (1)制備單克隆抗體的步驟： a．將________注入小鼠體內(nèi)，從小鼠脾臟中獲得B淋巴細胞，若要生產(chǎn)預(yù)防SARS的疫苗，則應(yīng)用____________感染小鼠。 b．通過圖中②過程獲得的細胞為____________，它除了具有無限增殖的特點外，還有哪些特征？______________________________________________________________。 c．將誘導(dǎo)融合后的細胞，放在________培養(yǎng)基的多孔培養(yǎng)板上培養(yǎng)、篩選，篩選得到的細胞中的染色體數(shù)正好是小鼠體細胞中的二倍嗎？________，原因是________________________________________________________________________。 (2)單克隆抗體與一般的血清抗體相比，優(yōu)點是__________________________；將該抗體制成生物導(dǎo)彈，則生物導(dǎo)彈的組成是____________________；為了便于了解生物導(dǎo)彈的作用部位，常要對生物導(dǎo)彈中的成分進行__________________________________。 (3)單克隆抗體的制備過程中需要兩次篩選，請寫出圖中的編號和篩選目的。第一次篩選：[　]________________________________________________________________； 第二次篩選：[　]_______________________________________________________。 答案　(1) a．抗原　SARS病毒　b．骨髓瘤細胞　形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化、細胞膜上糖蛋白等物質(zhì)減少　c．選擇　是　B淋巴細胞和骨髓瘤細胞都來自同一種小鼠　(2)靈敏度高、特異性強(純度高)　單克隆抗體＋藥物　同位素標記　(3)④　篩選出雜交瘤細胞　⑥　篩選出能產(chǎn)生特定抗體并能大量增殖的細胞群 解析　(1)在制備單克隆抗體時，要先用抗原對小鼠進行免疫，再從小鼠體內(nèi)獲得相應(yīng)的B淋巴細胞。如果要生產(chǎn)預(yù)防SARS的疫苗，則應(yīng)用SARS病毒感染小鼠。圖中②過程培養(yǎng)的是小鼠骨髓瘤細胞，其具有無限增殖等癌細胞的特征。小鼠的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合后，經(jīng)篩選出的雜交瘤細胞中的染色體數(shù)是小鼠體細胞中的二倍。(2)單克隆抗體的優(yōu)點有靈敏度高、特異性強等。生物導(dǎo)彈注入體內(nèi)后，借助于單克隆抗體的導(dǎo)向作用，可將藥物定向帶到癌細胞的所在位置，在原位置殺死癌細胞，因此，生物導(dǎo)彈由單克隆抗體和藥物組成；若要了解生物導(dǎo)彈的作用部位，可用同位素對其進行標記。(3)單克隆抗體制備過程中需進行兩次篩選。第一次是誘導(dǎo)細胞融合后，從中篩選出雜交瘤細胞；第二次是用選擇培養(yǎng)基，篩選出能產(chǎn)生特定抗體，并能大量增殖的細胞群。 1． 植物體細胞雜交與動物細胞融合的比較 植物體細胞雜交 動物細胞融合 原理 細胞膜的流動性、細胞的全能性 細胞膜的流動性 過程 相關(guān)酶 纖維素酶和果膠酶 胰蛋白酶或膠原蛋白酶 融合方法 物理法：離心、電激、振動；化學(xué)法：聚乙二醇等試劑誘導(dǎo) 除物理法和化學(xué)法外，還可以用滅活的病毒誘導(dǎo) 結(jié)果 雜種植株 雜交細胞 意義 克服了遠緣雜交的不親和性，獲得雜種植株 突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能 2． 單克隆抗體制備過程中的兩次篩選 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為漿細胞，B為骨髓瘤細胞)，不需要A、B、AA、BB型細胞。 第二次篩選：利用多孔板法和抗原—抗體雜交法篩選，獲得產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞。 1． (xx上海卷，22)下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)的表述，錯誤的是 (　　) A．外植體可以來自于植物的任何細胞 B．培養(yǎng)應(yīng)在無菌條件下進行 C．以花粉作為外植體可得到單倍體植株 D．不同階段的培養(yǎng)基中細胞分裂素和生長素的比例不同 答案　A 2． (xx浙江卷，4)下列關(guān)于動物細胞培養(yǎng)的敘述，正確的是 (　　) A．培養(yǎng)保留接觸抑制的細胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細胞 B．克隆培養(yǎng)法培養(yǎng)過程中多數(shù)細胞的基因型會發(fā)生改變 C．二倍體細胞的傳代培養(yǎng)次數(shù)通常是無限的 D．惡性細胞系的細胞可進行傳代培養(yǎng) 答案　D 解析　保留接觸抑制的細胞在培養(yǎng)瓶壁上只能形成單層細胞；克隆培養(yǎng)法在培養(yǎng)細胞時由于所有子代細胞來自于一個親代細胞，所以基因型一般都相同；二倍體細胞的傳代培養(yǎng)一般傳至10代后就不易傳下去了；惡性細胞系的細胞具有不死性，可以進行傳代培養(yǎng)。 3． (xx天津卷，8)絮凝性細菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物，能與石油污水中的懸浮顆粒和有機物等形成絮狀沉淀，起到凈化污水的作用。為進一步提高對石油污水的凈化效果，將絮凝性細菌和石油降解菌融合，構(gòu)建目的菌株。其流程圖如下。 據(jù)圖回答： (1)溶菌酶的作用是_______________________________________________________。 (2)PEG的作用是________________________________________________________。 (3)經(jīng)處理后，在再生培養(yǎng)基上，未融合的A、B難以生長。圖中AB融合菌能生長和繁殖的原因是_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)目的菌株的篩選：篩選既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有________的培養(yǎng)基上生長的AB融合菌，選擇效果最好的作為目的菌株。 (5)為探究目的菌株不同發(fā)酵時間發(fā)酵液的絮凝效果，將目的菌株進行發(fā)酵培養(yǎng)，定時取發(fā)酵液，加入石油污水中；同時設(shè)置________________________為對照組。經(jīng)攪拌、靜置各3分鐘后，分別測定上層水樣的石油濃度和COD值(COD值越高表示有機物污染程度越高)，計算石油去除率和COD去除率，結(jié)果如圖。 (6)目的菌的種群增長曲線呈________型。在40～44小時，發(fā)酵液對石油污水的凈化效果最好，其原因是__________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)分解細胞壁　(2)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合 (3)兩親本失活部位不同，融合后活性部位互補 (4)石油　(5)不加發(fā)酵液的石油污水 (6)S　此期間，目的菌及其產(chǎn)生的絮凝活性高分子化合物的含量高 解析　(1)細胞融合是兩個細胞原生質(zhì)體的融合，細菌細胞膜外具有細胞壁，需要用溶菌酶除去細胞壁后才能進行融合。 (2)PEG為聚乙二醇，其作用是誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合。 (3)未融合的A、B失活部位不同，即活性部位不同，不能在培養(yǎng)基上生存，而融合后細菌的活性部位可互補，因而能夠存活。 (4)由題意可知，目的菌株是將絮凝性細菌和石油降解菌融合后建立的，因此該菌株既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有石油的培養(yǎng)基上生存。 (5)該實驗的目的是探究目的菌株不同發(fā)酵時間發(fā)酵液的絮凝效果，故需要設(shè)置不加發(fā)酵液的石油污水作為對照，從而確定目的菌株的絮凝效果。(6)非理想條件下種群數(shù)量增長曲線大多數(shù)呈“S”型。由圖可知，COD去除率及石油去除率隨目的菌相對數(shù)量的增加而增加，而去污效果取決于絮凝活性物質(zhì)，故可判定40～44小時，發(fā)酵液凈化效果最好的原因是目的菌及其產(chǎn)生的絮凝活性高分子化合物的含量高。 4． (xx福建卷，32)紅細胞生成素(EPO)是體內(nèi)促進紅細胞生成的一種糖蛋白，可用于治療腎衰性貧血等疾病。由于天然EPO來源極為有限，目前臨床上使用的紅細胞生成素主要來自于基因工程技術(shù)生產(chǎn)的重組人紅細胞生成素(rhEPO)，其簡要生產(chǎn)流程如圖。 請回答： (1)圖中①所指的是________技術(shù)。 (2)圖中②所指的物質(zhì)是________，③所指的物質(zhì)是________。 (3)培養(yǎng)重組CHO細胞時，為便于清除代謝產(chǎn)物，防止細胞產(chǎn)物積累對細胞自身造成危害，應(yīng)定期更換________。 (4)檢測rhEPO的體外活性需用抗rhEPO的單克隆抗體。分泌該單克隆抗體的________細胞，可由rhEPO免疫過的小鼠B淋巴細胞與小鼠骨髓瘤細胞融合而成。 答案　(1)PCR　(2)mRNA　rhEPO　(3)培養(yǎng)液　(4)雜交瘤 解析　基因工程中獲得大量目的基因的技術(shù)為PCR技術(shù)。cDNA是以mRNA為模板通過反轉(zhuǎn)錄獲得的。本基因工程目的基因的表達產(chǎn)物為紅細胞生成素，即EPO。由于天然EPO來源極為有限，一般情況下，基因工程產(chǎn)生的是重組人紅細胞生成素(rhEPO)。培養(yǎng)重組CHO細胞時，為了提供適宜的培養(yǎng)條件，需要不斷更換培養(yǎng)液，以防止有害代謝產(chǎn)物的積累對細胞自身造成的危害。單克隆抗體是通過培養(yǎng)雜交瘤細胞獲得的。 1． 下列有關(guān)高等植物原生質(zhì)體制備和培養(yǎng)的敘述，正確的是 (　　) A．纖維素酶和果膠酶混合液可用于制備懸浮培養(yǎng)細胞的原生質(zhì)體 B．原生質(zhì)體由細胞膜、液泡膜及兩膜之間的細胞質(zhì)組成 C．從不同植物組織分離得到的原生質(zhì)體大小、形狀相同 D．原生質(zhì)體經(jīng)植物組織培養(yǎng)不能得到再生植株 答案　A 解析　制備高等植物原生質(zhì)體時要去除細胞壁，可使用纖維素酶和果膠酶混合液；成熟植物細胞的細胞膜、液胞膜及兩膜之間的細胞質(zhì)合稱為原生質(zhì)層；從不同植物組織分離得到的原生質(zhì)體的大小、形狀通常不同；原生質(zhì)體經(jīng)培養(yǎng)可再生出細胞壁，進一步培養(yǎng)可得到再生植株。 2． 下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)的敘述，正確的是 (　　) A．愈傷組織是一團有特定結(jié)構(gòu)和功能的薄壁細胞 B．二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化后得到穩(wěn)定遺傳的植株 C．用人工薄膜將胚狀體、愈傷組織等分別包裝可制成人工種子 D．植物耐鹽突變體可通過添加適量NaCl的培養(yǎng)基培養(yǎng)篩選而獲得 答案　D 解析　愈傷組織細胞是一團排列疏松而無規(guī)則、高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的、具分生能力的薄壁細胞，不具有特定的結(jié)構(gòu)和功能。二倍體植株的花粉中只含一個染色體組，培養(yǎng)得到的個體為單倍體，高度不育，幼苗用秋水仙素處理后得到的植株才能穩(wěn)定遺傳。人工種子中包裹的不能是愈傷組織。用特定的選擇培養(yǎng)基可篩選出所需要的突變體類型。 3． 某實驗室做了如圖所示的實驗研究，下列與實驗相關(guān)的敘述正確的是 (　　) A．過程①導(dǎo)入的誘導(dǎo)基因使成纖維母細胞發(fā)生基因突變 B．過程②屬于動物細胞培養(yǎng)過程中的原代培養(yǎng) C．丙細胞既能持續(xù)分裂，又能分泌單一的抗體 D．過程③④所用的培養(yǎng)基中都含有聚乙二醇 答案　C 解析　過程①是將高度分化的成纖維母細胞誘導(dǎo)形成干細胞，屬于基因重組；過程②的實質(zhì)是基因的選擇性表達，屬于細胞分化；丙細胞是由B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合后形成的，它同時具備了B淋巴細胞和骨髓瘤細胞的特點：既能無限增殖，又能分泌特異性抗體；過程③是動物細胞融合，可使用聚乙二醇作為誘導(dǎo)劑，過程④是動物細胞培養(yǎng)產(chǎn)生單克隆抗體，不需要聚乙二醇。 4． 將胚狀體包埋在一個能提供營養(yǎng)的膠質(zhì)中，便成了所謂的人工種子。其培育過程如圖所示，請回答： (1)人工種子依據(jù)的原理是____________，是經(jīng)過____________________技術(shù)培育而成的。 (2)包埋胚狀體的膠質(zhì)可以看作種子的哪部分結(jié)構(gòu)？_____________________________ ________________________________________________________________________。 (3)如果外植體為植物的莖尖，通過①的處理使細胞彼此分離，可加入________。 A．蛋白酶 B．淀粉酶 C．纖維素酶和果膠酶 D．胰蛋白酶 (4)②表示脫分化過程，其實質(zhì)是__________________；③表示再分化過程，其實質(zhì)是__________________。 (5)從上面所述胚狀體的類型分析，人工種子萌發(fā)長成的植株是否都可育？________________________________________________________________________。 答案　(1)細胞的全能性　植物組織培養(yǎng)　(2)種皮及提供營養(yǎng)的胚乳或子葉　(3)C　(4)使細胞恢復(fù)分裂能力　基因的選擇性表達　(5)若是由花粉(或三倍體植物的營養(yǎng)器官)發(fā)育而來的則不可育，若是由莖尖、根尖等營養(yǎng)器官發(fā)育而來的則可育 解析　(1)人工種子能發(fā)育成完整的植株，說明其細胞內(nèi)含有個體發(fā)育的全部遺傳信息，因此依據(jù)的原理是細胞的全能性，其基因的表達需經(jīng)過植物組織培養(yǎng)才能得以實現(xiàn)。(2)包埋胚狀體的膠質(zhì)有保護胚狀體的作用，同時又可以為胚狀體提供營養(yǎng)物質(zhì)，所以可以看作種皮及胚乳或子葉。(3)使植物細胞彼此分離可以使用纖維素酶和果膠酶，因為植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠。(4)脫分化實質(zhì)上是使細胞恢復(fù)分裂能力，而再分化就是分化，其實質(zhì)是基因的選擇性表達。(5)人工種子的胚狀體可來自莖尖、芽尖、子房、花粉等，如果來自花粉，得到的個體是單倍體，單倍體一般高度不育。 5． 科學(xué)家用植物體細胞雜交方法，將番茄的原生質(zhì)體和馬鈴薯的原生質(zhì)體融合，成功地培育出了“番茄—馬鈴薯”雜種植株(如圖所示)，其中①～⑤表示過程，英文字母表示細胞、組織或植株。據(jù)圖回答下列問題： (1)在實現(xiàn)過程②的技術(shù)之前使用______________________酶處理細胞以除去細胞壁。 (2)在將雜種細胞培育成為雜種植株的過程中，依據(jù)的原理是____________，其中過程④相當(dāng)于____________過程，過程⑤涉及的分裂方式為____________。 (3)若番茄細胞含m條染色體，馬鈴薯細胞含n條染色體，則“番茄—馬鈴薯”細胞含________條染色體；若雜種細胞培育成的“番茄—馬鈴薯”植株為四倍體，則此雜種植株的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到的植株屬于____________倍體植株。 答案　(1)纖維素酶和果膠　(2)細胞的全能性　脫分化　有絲分裂　(3)m＋n　單 解析　(1)植物體細胞雜交過程中應(yīng)該用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁。(2)雜種細胞培育成為雜種植株依據(jù)的原理是細胞的全能性，雜種細胞的組織培養(yǎng)過程要經(jīng)過脫分化和再分化過程，在植物組織培養(yǎng)過程中只涉及有絲分裂。(3)若番茄細胞內(nèi)有m條染色體，馬鈴薯細胞內(nèi)有n條染色體，則產(chǎn)生的“番茄—馬鈴薯”細胞所含的染色體為m＋n條，屬于異源四倍體。該雜種植株的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到的植株無論含幾個染色體組，均為單倍體。 6． 回答下列有關(guān)動物細胞培養(yǎng)的問題： (1)在動物細胞培養(yǎng)過程中，當(dāng)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，需要用酶處理，可用的酶是____________。 (2)隨著細胞傳代次數(shù)的增多，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)生改變而變成____________細胞，該種細胞的黏著性____________，細胞膜表面蛋白質(zhì)(糖蛋白)的量____________。 (3)現(xiàn)用某種大分子染料對細胞進行染色時，觀察到死細胞被染色，而活細胞不被染色，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____________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 解析　(1)理解接觸抑制現(xiàn)象。胰蛋白酶能切斷細胞間蛋白質(zhì)的聯(lián)系使細胞分散開來。(2)這種不死性細胞即癌細胞，一般發(fā)生在50代以后。(3)細胞膜具有控制物質(zhì)進出的作用，細胞死亡后，細胞膜將失去這種作用。(4)分裂中期細胞的染色體形態(tài)固定、數(shù)目清晰，最適合統(tǒng)計觀察。(5)低溫只是暫時降低酶的活性，當(dāng)溫度恢復(fù)至適宜時，酶的活性還能恢復(fù)。 7． 人絨毛膜促性腺激素(HCG)是女性懷孕后胎盤滋養(yǎng)層細胞分泌的一種糖蛋白，制備的抗HCG單克隆抗體可用于早孕的診斷。如圖是抗HCG單克隆抗體制備流程示意圖，請分析回答下列問題。 (1)制備單克隆抗體過程中要用到____________和____________技術(shù)。 (2)制備單克隆抗體過程中，給小鼠注射的HCG相當(dāng)于____________，使小鼠產(chǎn)生能分泌相應(yīng)____________的淋巴細胞，此過程屬于特異性免疫中的____________免疫。 (3)在細胞內(nèi)DNA合成一般有兩條途徑。主要途徑是在細胞內(nèi)由糖和氨基酸合成核苷酸，進而合成DNA，而氨基喋呤可以阻斷此途徑。另一輔助途徑是在次黃嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情況下，經(jīng)酶催化合成DNA，而骨髓瘤細胞的DNA合成沒有此輔助途徑。 ①利用兩條DNA合成途徑的不同特點配制的HAT培養(yǎng)基含有多種成分，其中添加的____________成分具有篩選雜交瘤細胞的作用。 ②最終篩選獲得的雜交瘤細胞的特點是_____________________________________。 (4)此過程生產(chǎn)的單克隆抗體可以與__________________________________特異性結(jié)合，從而診斷早孕。 答案　(1)動物細胞培養(yǎng)　動物細胞融合　(2)抗原　抗體　體液　(3)①氨基喋呤?、谀軣o限增殖并分泌特異性抗體 (4)人絨毛膜促性腺激素(或HCG) 解析　制備單克隆抗體要用到動物細胞培養(yǎng)和動物細胞融合技術(shù)。給小鼠注射的HCG相當(dāng)于抗原，小鼠進行體液免疫，可產(chǎn)生能分泌相應(yīng)抗體的B淋巴細胞。在培養(yǎng)基中加入氨基喋呤，可阻斷細胞內(nèi)由糖和氨基酸合成核苷酸，進而合成DNA的過程，從而抑制DNA通過此途徑進行復(fù)制，因此用此種培養(yǎng)基進行篩選時，培養(yǎng)基中的骨髓瘤細胞的DNA復(fù)制過程被阻斷，骨髓瘤細胞不能生長，而受抗原刺激后的B淋巴細胞也不能增殖，則篩選出來的就都是雜交瘤細胞。