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2019-2020年高考生物 考前30天沖刺押題系列 專題19 克隆技術(shù) 一、考綱解讀 考綱下載 考綱解讀 命題規(guī)律 命題趨勢 1.植物的組織培養(yǎng)(Ⅱ) 1.理解植物組織培養(yǎng)的原理及過程，了解其實際應(yīng)用。 2.了解動物細胞培養(yǎng)、體細胞克隆的原理及過程，知道原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)的區(qū)別。 3.掌握動物細胞融合及單克隆抗體的制備過程。 本專題主要包括植物的組織培養(yǎng)、動物的細胞培養(yǎng)與體細胞克隆、細胞融合與單克隆抗體三個知識點。 命題形式上隨地區(qū)的不同而不同。新課標地區(qū)的山東、寧夏、廣東和海南都是以選做簡答題的形式出現(xiàn)，而上海在考查中形式最為多樣，兼具了單選、多選以及建大的多種形式；而大綱區(qū)多于細胞的結(jié)構(gòu)、細胞的增殖結(jié)合考查。 植物組織培養(yǎng)、動物細胞的培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)一直是高考的熱點，以識圖簡答題為主，試題難度系數(shù)在0.75左右，較易得分，xx還會延續(xù)相應(yīng)考查形式。對于近幾年相對較冷的單克隆抗體的制備與應(yīng)用，在xx卡考查的概率較高，形式多為識圖簡答，難度系數(shù)在0.65~0.70之間。 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) 熱點題型1 抓住問題實質(zhì)，解答植物組織培養(yǎng)原理、操作程序及其應(yīng)用題 【例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相同 【例2】請回答： （1）植物微型繁殖技術(shù)屬于植物組織培養(yǎng)的范疇。該技術(shù)可以保持品種的 ，繁殖種苗的速度 。離體的葉肉細胞在適宜的條件下培養(yǎng)，最終能夠形成完整的植株，說明該葉肉細胞具有該植物的全部 。 （2）把試管苗轉(zhuǎn)接到新的培養(yǎng)基上時，需要在超凈工作臺上進行，其原因是避免 的污染。 （3）微型繁殖過程中，適宜濃度的生長素單獨使用可誘導試管苗 ，而與 配比適宜時可促進芽的增殖。若要抑制試管苗的生長，促使愈傷組織產(chǎn)生和生長，需要使用的生長調(diào)節(jié)劑是 （脫落酸、2，4－D）。 （4）將某植物試管苗培養(yǎng)在含不同濃度蔗糖的培養(yǎng)基上一段時間后，單株鮮重和光合作用強度變化如圖。據(jù)圖分析，隨著培養(yǎng)基中蔗糖濃度的增加，光合作用強度的變化趨勢是 ，單株鮮重的變化趨勢是 。據(jù)圖判斷，培養(yǎng)基中不含蔗糖時，試管苗光合作用產(chǎn)生的有機物的量 （能、不能）滿足自身最佳生長需要。 （5）據(jù)圖推測，若要在誘導試管苗生根的過程中提高其光合作用能力，應(yīng) （降低、增加）培養(yǎng)基中蔗糖濃度，以便提高試管苗的自養(yǎng)能力。 逐漸減小，單株鮮重先增加后下降；說明蔗糖對試管苗的生長有影響，培養(yǎng)基中不含蔗糖時，試管苗光合作用產(chǎn)生的有機物的量不能滿足自身最佳生長需要。（５）蔗糖濃度越低，光合作用越強；降低培養(yǎng)基中蔗糖濃度，可以提高試管苗的光合能力。 【例3】人工種子是人們模仿天然種子的結(jié)構(gòu)造出來的生命有機體,它能像天然種子一樣萌發(fā)生長。人工種子的核心部分是被外層薄膜包埋的具有類似種子胚功能的胚狀體,胚狀體不同于一般種子的胚,它是由非合子細胞分化形成的類似于胚的結(jié)構(gòu)物,所以又稱“體細胞胚”或“花粉胚”。胚狀體可從懸浮培養(yǎng)的單細胞中得到,也可以通過試管培養(yǎng)的莖尖、芽尖、子房、花粉等獲得。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,請根據(jù)以上材料回答： (1)人工種子依據(jù)的原理是 , 經(jīng)過 技術(shù)培育而成的。 (2)包埋胚狀體的膠質(zhì)可以看作是種子的哪部分結(jié)構(gòu)？ 　　 。 (3)某二倍體植物基因型有DdTt,利用這種生物技術(shù)采用花藥離體培養(yǎng)的方法,可培育成“花粉胚”,也可制成人工種子,這種種子萌發(fā)形成的個體為 ,基因型為 。 (4)如果外植體為植物的莖尖,通過①的處理可使細胞彼此分離,可加入 。 A.15%的鹽酸 B.淀粉酶　　　　 C.果膠酶 D.胰蛋白酶 (5)②表示脫分化過程,其實質(zhì)是 ; ③表示再分化的過程,其實質(zhì)是 。 (6)從上面所述胚狀體的類型分析,人工種子萌發(fā)長成的植株是否可育？　　　　　　 。 題型攻略 【知識儲備】影響組織培養(yǎng)過程的幾種主要因素 （1）材料因素的影響： 不同的植物組織，培養(yǎng)的難易程度差別很大，容易進行無性繁殖的植物也容易進行組織培養(yǎng)。同一種植物材料，材料的年齡、保存時間的長短也有影響。幼齡、保存時間短的植物材料容易培養(yǎng)成功。菊花的組織培養(yǎng)，一般選擇未開花植株的莖上部新萌生的側(cè)枝。 （2）嚴格的無菌條件：培養(yǎng)基上有細菌等微生物存在時，它們比植物細胞生長、繁殖得更快，而且它們會產(chǎn)生毒素，使培養(yǎng)的植物細胞很快中毒死亡。因此在培養(yǎng)過程中要求進行一系列的消毒、滅菌，并且要求無菌操作。 （３）植物激素 在配制好的MS培養(yǎng)基中，常常需要添加植物激素。植物激素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。 生長素用量比細胞分裂素用量 植物細胞的發(fā)育方向 比值高時 有利于根的分化、抑制芽的形成 比值低時 有利于芽的分化、抑制根的形成 比值適中時 促進愈傷組織的生長 【方法技巧】植物組織培養(yǎng)過程中要注意對照實驗和重復(fù)組的設(shè)置 ①通過設(shè)置重復(fù)組和對照組可以選出最佳的實驗材料、最好的培養(yǎng)基配方、找出實驗失敗的原因。如設(shè)置對照實驗可以取用一個經(jīng)過滅菌的裝有培養(yǎng)基的錐形瓶，與接種操作后的錐形瓶一同培養(yǎng)，用以說明培養(yǎng)基制作是否合格，有沒有被雜菌污染。②不同組的同學設(shè)置不同的激素濃度，相互比較植物生長的速度。 熱點題型2 熟知培養(yǎng)條件，解答動物細胞培養(yǎng)的方法和核移植及其應(yīng)用題 【例1】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) 【解析】：本題考查對動物細胞培養(yǎng)相關(guān)概念的理解。弄清貼壁生長和接觸抑制、細胞株和細胞系、原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)等相關(guān)概念是正確解答該題的前提。由于接觸抑制，動物細胞時培養(yǎng)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)在培養(yǎng)10代左右多數(shù)會死亡，少數(shù)生存下來的細胞在50代左右會大量死亡，只有少數(shù)遺傳物質(zhì)改變的才能無限增殖；惡性細胞系的細胞具有癌變的特點，可進行傳代培養(yǎng)。 【答案】：D 【例2】日本研究人員依靠體細胞克隆技術(shù)進行反復(fù)“拷貝”，成功培育出第四代克隆豬。這個研究小組培育的第一代克隆豬于xx年4月誕生，此后，他們又從長大的克隆豬唾液腺中提取細胞，將細胞核植入未受精的卵子中，依次培育出第二代和第三代克隆豬。研究人員發(fā)現(xiàn)，豬與人類身體構(gòu)造相似，克隆豬可作為研究人類疾病的實驗動物。根據(jù)材料回答下列問題： （1）第四代克隆豬利用了動物細胞核的 性。 （2）在細胞核植入受體卵母細胞之前，要用顯微針去除卵母細胞的 ，再將唾液腺細胞核注入。獲得的重組胚胎需要體外培養(yǎng)，培養(yǎng)時不僅要有無機鹽類和有機鹽類，而且還要有 等營養(yǎng)成分及 等物質(zhì)。當發(fā)育到囊胚期時，將其移植到受體雌動物體內(nèi)。 （3）研究顯示，利用克隆技術(shù)根本無法培育出完全相同的個體，究其原因，除了發(fā)育過程中的環(huán)境因素的影響外，還可能有 等原因。 【例3】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，瓶壁上形成的細胞層數(shù)是　　　。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，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，最好選用細胞分裂到　　　　　期的細胞用顯微鏡進行觀察。 （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。 （6）給患者移植經(jīng)細胞培養(yǎng)形成的皮膚組織后，發(fā)生了排斥現(xiàn)象，這是因為機體把移植的皮膚組織當作　　　　　進行攻擊。 題型攻略 【知識儲備】１.動物細胞培養(yǎng)有關(guān)的幾個問題 （1）動物細胞培養(yǎng)條件及作用：①無菌、無毒的環(huán)境——無菌處理、加抗生素殺菌、定期更換培養(yǎng)液；②營養(yǎng)——葡萄糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽和微量元素+血清或血漿等天然成分；③溫度和pH——(36.50.5)℃和(7.2～7.4)； ④氣體環(huán)境——95%空氣+5%CO2。其中：①CO2作用——調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH； ②空氣中O2作用——細胞有氧呼吸；③所用裝置——CO2培養(yǎng)箱。 （2）原理：細胞增殖 （3）動物細胞培養(yǎng)時，一般選取幼齡動物的組織、器官，其細胞的分化程序較低，增殖能力強，有絲分裂旺盛，容易培養(yǎng)。 (4)在動物細胞培養(yǎng)過程中，一般情況下10代以前的細胞核型不變，10代以后有些細胞核型發(fā)生改變，50代以后的細胞可能發(fā)生癌變。 (5)胰蛋白酶在動物細胞培養(yǎng)過程中的作用包括將組織分散成單個細胞，以及將貼壁細胞從瓶壁上分離下來，這樣做的目的是避免動物細胞的接觸抑制現(xiàn)象。 【方法技巧】多角度、全面理解核移植產(chǎn)生的克隆動物與提供細胞核的親本不同原因： ?、倏寺游锸怯芍亟M的細胞經(jīng)培養(yǎng)而來的；該重組的細胞質(zhì)基因來源于提供卵原細胞的親本，細胞核基因來源提供細胞核的親本，其遺傳物質(zhì)來自2個親本。而植物組織培養(yǎng)形成的植物的遺傳物質(zhì)只能來自提供培養(yǎng)材料的個體。 ②在發(fā)育過程中可能發(fā)生基因突變，染色體變異導致性狀改變。 ③外界環(huán)境條件的影響引起不可遺傳的變異。 熱點題型3 準確把握實驗流程，解答動物細胞融合與單克隆抗體的有關(guān)問題 【例１】利用細胞工程方法，以SARS病毒核衣殼蛋白為抗原制備出單克隆抗體。下列相關(guān)敘述正確的是 A．用純化的核衣殼蛋白反復(fù)注射到小鼠體內(nèi)，產(chǎn)生的血清抗體為單克隆抗體 B．體外培養(yǎng)單個效應(yīng)B細胞可以獲得大量針對SARS病毒的單克隆抗體 C．將等量效應(yīng)B細胞和骨髓瘤細胞混合，經(jīng)PEG誘導融合后的細胞均為雜交瘤細胞 D．利用該單克隆抗體與SARS病毒核衣殼蛋白特異性結(jié)合的方法可診斷出病毒感染者 【例２】單克隆抗體制備過程中所用的骨髓瘤細胞是一種基因缺陷型細胞，其合成核酸的途徑能被氨基喋呤阻斷?，F(xiàn)將從預(yù)先注射了某種抗原的小鼠脾臟中獲得的B淋巴細胞與上述骨髓瘤細胞混合，加入PEG促融后，再加入含氨基喋呤的培養(yǎng)液。若將這些混合物分裝于細胞培養(yǎng)板的小孔中培養(yǎng)（如右圖所示），則小孔中的培養(yǎng)物不可能出現(xiàn)的結(jié)果是 A．細胞分裂繁殖，產(chǎn)生抗體，專一性抗體檢驗呈陰性 B．細胞分裂繁殖，產(chǎn)生抗體，專一性抗體檢驗呈陽性 C．沒有活細胞，產(chǎn)生抗體 D．沒有活細胞，不產(chǎn)生抗體 【例3】運用動物體細胞融合技術(shù)可實現(xiàn)基因定位。研究發(fā)現(xiàn)：用人體細胞與小鼠體細胞進行雜交得到的雜種細胞含有雙方的染色體。雜種細胞在持續(xù)分裂過程中保留鼠的染色體而人類染色體則會逐漸丟失，最后只剩一條或幾條。下圖表示人的缺乏HGPRT酶突變細胞株(HGPRT-)和小鼠的缺乏TK酶細胞株(TK-)融合 后并在HAT培養(yǎng)液中培養(yǎng)的過程，結(jié)果表明最終人的染色體在融合細胞中僅存有3號染色體或17號染色體或兩者都有。已知只有同時具有HGPRT酶和TK酶的融合細胞才可在HAT培養(yǎng)液中長期存活與繁殖。 (1)體細胞雜交克服了 ，過程①常用的生物方法是 。 (2)過程②中，為了防止細菌的污染，所用培養(yǎng)液應(yīng)該添加一定量的　　　　　　 ，此外還要定期用　　　　　　 處理細胞，使貼壁生長的細胞脫落形成細胞懸液。 (3)從培養(yǎng)過程看，HAT培養(yǎng)液不僅能提供養(yǎng)料，還起 作用。 (4)從圖示結(jié)果看，可以確定人的 基因位于 號染色體；該方法可以對鼠基因定位嗎？ 。 題型攻略 【知識儲備】單克隆抗體的制備過程及其中的兩次篩選 1. 制備過程：采用雜交瘤技術(shù)制備單克隆抗體包括動物免疫、細胞融合、選擇雜交瘤、檢測抗體、雜交瘤細胞的克隆化、凍存以及單克隆抗體的大量生產(chǎn)等。 ２. 單克隆抗體制備過程中的兩次篩選 第一次篩選:由于細胞融合是隨機的,因此細胞混合物中融合細胞將以多種形式出現(xiàn),因此必須從中篩選出即能分泌抗體同時又能大量增殖的雜交瘤細胞. 第二次篩選:實際免疫過程中,由于采用連續(xù)注射抗原的方法,且一種抗原決定蔟刺激機體形成相對應(yīng)的一種效應(yīng)B細胞,因此從小鼠脾臟中取出的效應(yīng)B細胞是不同的,所以必須從雜交瘤細胞群中撒出能產(chǎn)生針對某一預(yù)定抗原的特異性雜交瘤細胞. 【易錯指導】對實驗?zāi)康?、原理不熟和對制備過程與操作技術(shù)、原理不清導致一些操作出問題，如對小鼠沒有進行免疫處理，這樣就可能從小鼠體內(nèi)不能提取到相應(yīng)的B細胞。理清整個過程的各個階段所依據(jù)的生物學原理（如融合原理、篩選原理）、用到的技術(shù)手段（如融合方法和產(chǎn)品的獲取方法）和可能產(chǎn)生的結(jié)果（如融合后細胞的種類）是減少錯誤的有效途徑。 熱點題型4 準確區(qū)分實驗流程，解答植物體細胞雜交和動物細胞融合綜合題 【例1】下列關(guān)于細胞工程的敘述，錯誤的是 ( ) A.電刺激可誘導植物原生質(zhì)體融合或動物細胞融合 B.去除植物細胞的細胞壁和將動物組織分散成單個細胞均需酶處理 C.小鼠骨髓瘤細胞和經(jīng)抗原免疫小鼠的B淋巴細胞融合可制備單克隆抗體 D.某種植物甲乙兩品種的體細胞雜種與甲乙兩品種雜交后代的染色體數(shù)目相同 【例2】如圖為細胞融合的簡略過程,請據(jù)圖回答： (1)若A、B是植物細胞，在細胞融合之前已用 處理，除去了 ；A、B到C的過程中,常用的物理方法是 ，融合完成的標志是 。 (2)若A、B是植物細胞，則形成的D細胞還要應(yīng)用 技術(shù)把D培養(yǎng)成植株。 (3)若A、B是動物細胞,一般取自 ，然后用 使其分散開來；從A、B到C的過程中，常用的但不用于植物細胞培養(yǎng)的手段是 ，所形成的D稱為 。 (4)若該過程是制備單克隆抗體，A為小鼠B淋巴細胞，在獲得此細胞之前，小鼠已被注射了 。由D細胞連續(xù)分裂產(chǎn)生大量細胞的過程稱為 。這種細胞既能無限繁殖,又能分泌 。圖中B為 。 (5)若該過程仍是制備單克隆抗體，在A、B到C的過程中，所形成的C有 種(只考慮兩個細胞的相互融合)，用來培養(yǎng)的D細胞應(yīng)該是 。從中選擇出它的方法是 培養(yǎng)。獲得D后，常用的培養(yǎng)方法有 和 。 題型攻略 【知識儲備】植物體細胞雜交與動物細胞融合（單克隆抗體制備）的比較 項目 植物體細胞雜交 動物細胞融合(單克隆抗體的制備) 原理 細胞膜的流動性、細胞的全能性 細胞膜的流動性、細胞增殖 融合前處理 酶解法去除細胞壁(纖維素酶、果膠酶) 注射特定抗原,免疫處理正常小鼠 促融方法 (1)物理法：離心、振動、電刺激等 (2)化學法：聚乙二醇(PEG) (1)物、化法：與植物細胞融合相同 (2)生物法：滅活的病毒 過 程 第一步 原生質(zhì)體的制備(酶解法) 正常小鼠免疫處理 第二步 原生質(zhì)體的融合(物、化法 ) 動物細胞的融合(物、化、生法） 第三步 雜種細胞的篩選和培養(yǎng) 雜交瘤細胞的篩選與培養(yǎng) 第四步 雜種植株的誘導與鑒定 單克隆抗體的提純 意義和用途 (1)克服遠緣雜交不親和的障礙,大大擴展雜交的親本組合范圍 (2)克服有性雜交的母系遺傳現(xiàn)象、獲得細胞質(zhì)基因的雜合子、研究細胞質(zhì)遺傳 (1)制備單克隆抗體 (2)診斷、治療、預(yù)防疾病。例如:單抗診斷盒、“生物導彈”治療癌癥 【易錯指導】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，不管染色體數(shù)、基因組還是染色體組都采用直接相加的方法。