第2章 微专题 植物细胞工程和动物细胞工程的综合考查-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二生物学选择性必修第三册教师用书（苏教版2019）

　　　植物细胞工程和动物细胞工程的综合考查 一、植物细胞工程的综合考查 1．细胞的全能性 (1)概念：细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。 (2)原因：构成生物体的所有体细胞都是由受精卵通过有丝分裂发育而来的，含有相同的遗传物质，都含有本物种的所有遗传信息，因此每个体细胞都有发育成完整个体的潜能。生物的生殖细胞在一定条件下也具有全能性，是因为生殖细胞中含有本物种生长发育的全套遗传信息，尽管其遗传物质是体细胞的一半。 (3)表达的条件：由于基因的选择性表达，细胞的全能性在植株上受到限制不能表达，只有在离体条件下，在营养、激素和其他条件适宜的情况下，细胞才能表达其全能性。动物细胞难以表达其全能性，但是通过核移植后，细胞核仍可表达其全能性。 (4)表达的难易程度：植物细胞全能性易表达，而动物细胞的全能性不易表达，但动物细胞核的全能性可以表达。在所有细胞中，受精卵可直接发育为个体，有的生殖细胞也可在一定条件下表达其全能性。 (5)意义：细胞全能性是植物组织培养和体细胞杂交的理论基础，也是现代动物体细胞克隆技术的理论基础。 2．植物激素在组织培养过程中的重要作用 生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，其作用及特点如表： 激素使用 实验结果 使用顺序 先使用生长素，后使用细胞分裂素 有利于细胞分裂，但细胞不分化 先使用细胞分裂素，后使用生长素 细胞既分裂也分化 生长素与细胞分裂素同时使用 分化频率提高 生长素浓度/细胞分裂素浓度的比值 该比值高时 有利于根的形成，抑制芽的形成 该比值低时 有利于芽的形成，抑制根的形成 该比值适中时 促进愈伤组织的生长 例1　如图表示利用植物体细胞杂交技术获得“胡萝卜—羊角芹”杂种植株的技术流程。回答下列问题： (1)过程①用到的酶是__________________。过程①需要在等于或略高于细胞渗透压的溶液中进行，其目的是__________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)用化学法诱导原生质体融合时，常用________________________作为诱导剂。若用红色荧光和绿色荧光分别标记胡萝卜和羊角芹细胞质膜上的蛋白质，则判断某原生质体是由胡萝卜细胞和羊角芹细胞融合而成的依据是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)过程③是在________(填“避光”或“适宜光照”)条件下进行的。过程③所用培养基中的生长素和细胞分裂素的比例要求合适，探究此过程中生长素和细胞分裂素的合适比例的大致实验思路是_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)过程④的实质是____________________。与传统的有性杂交方法相比，植物体细胞杂交技术具有的主要优点是_____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)纤维素酶和果胶酶　维持原生质体内外的渗透压平衡，保证原生质体正常的形态和活力 (2)聚乙二醇(或PEG)　该原生质体表面既有红色荧光又有绿色荧光　(3)避光　用不同比例的生长素和细胞分裂素分别处理杂种细胞，比较各比例下的愈伤组织形成率　(4)基因的选择性表达　能克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍 例2　如图表示菊花的嫩枝和月季的花药离体培养过程，据图回答下列问题： (1)菊花的组织培养与月季的花药培养都需要制备专用的________________固体培养基。 (2)用于培养的菊花嫩枝和月季花药都需要消毒，要严格控制杂菌污染的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)为大量获得菊花和月季的愈伤组织，适宜采取________(填“黑暗”或“光照”)培养。之后将愈伤组织转移到含有一定浓度______________的培养基中进行再分化。 (4)滁菊长期营养繁殖易造成病毒积累，导致滁菊花色劣变。某研究小组比较了3种脱毒方法对滁菊体内菊花B病毒(CVB)和菊花矮化类病毒(CSVd)脱除的效果，结果见表。如图是对不同试管苗进行RT－PCR(逆转录PCR)后的电泳示意图(引物根据CVB的基因序列设计)。 不同脱毒方法对“滁菊”茎尖脱毒率的影响 脱毒方法 样本数 脱除CSVd率/% 脱除CVB率/% 脱除(CSVd＋CVB)率/% 茎尖分生组织培养 71 20.78 44.16 16.88 热处理结合茎尖培养 71 36.62 63.38 35.21 利巴韦林结合茎尖培养 71 46.48 49.30 36.62 试管苗________号已成功脱除CVB病毒。只脱除CSVd病毒时，可选择____________结合茎尖分生组织培养，效果相对更好。热处理和利巴韦林处理对试管苗同时脱除两种病毒的脱毒率________(填“有”或“无”)显著作用。 答案　(1)MS　(2)杂菌可在培养基上生长，与植物组织争夺营养，同时杂菌产生的物质会影响植物组织生长　(3)黑暗　植物激素　(4)3、4　利巴韦林　有 解析　(1)植物的组织培养过程中都需要制备专用的MS固体培养基，其营养成分适合植物细胞利用。(3)为大量获得菊花和月季的愈伤组织，适宜采取黑暗培养，脱分化过程要避光，否则会形成维管组织，不形成愈伤组织。之后将愈伤组织转移到含有一定浓度植物激素(生长素和细胞分裂素)的培养基中进行再分化。(4)由电泳图可知，2、5电泳结果显示标准片段之外的阳性结果，1、3、4则没有，1为阴性对照组，说明3、4成功脱除CVB病毒。观察表格发现，利巴韦林结合茎尖培养时，CSVd病毒脱除率最高，适用于只脱除CSVd病毒。由表格数据可知，热处理和利巴韦林处理后，相比于对照组，脱毒率有明显升高。 二、动物细胞工程的综合考查 1．解答动物体细胞核移植类试题时需注意的几个关键点 (1)动物细胞核移植技术形成的重组胚胎能够发育成一个新个体，体现了动物细胞的细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。 (2)利用核移植技术得到克隆动物的过程属于无性生殖。 (3)动物体细胞核移植产生的新个体，其亲本有三个：体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体、代孕母体。 ①核移植过程中细胞核只来源于一个个体(体细胞核供体)，故新个体的细胞核基因、基因型与体细胞核供体的完全一样(不考虑变异)。 ②卵母细胞的细胞质中也有少量的DNA，因此新个体的性状与卵母细胞细胞质供体有一些地方相同。 ③代孕母体没有为新个体提供遗传物质，新个体的性状与代孕母体基本没有关系。 (4)克隆动物所用的受体细胞是去核的成熟卵母细胞，这是因为卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核表达全能性的物质，且体积大，易于操作。 (5)克隆动物的培育过程所利用的生物技术：体细胞核移植、动物细胞培养等。 (6)核移植时，一般先通过电脉冲方法使供体细胞和受体细胞融合，形成重组细胞，再用物理或化学方法激活重组细胞，使其完成细胞分裂和发育进程，形成早期胚胎。 2．单克隆抗体制备的关键思路及操作依据 (1)关键思路 ①克隆单一的浆细胞，形成细胞群。 ②将浆细胞与骨髓瘤细胞融合，获得杂交细胞。 (2)用浆细胞与骨髓瘤细胞融合的原因 ①每一种浆细胞只能分泌一种特异性抗体；不同种类的浆细胞分泌的抗体不同。 ②浆细胞在体外培养时不能无限增殖；骨髓瘤细胞能够无限增殖。 3．单克隆抗体制备过程中的筛选及原因 (1)第一次筛选是在浆细胞与骨髓瘤细胞融合之后，因为有三种融合情况(只考虑细胞两两融合)：浆细胞与浆细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合、浆细胞与骨髓瘤细胞融合，而只有浆细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞才是需要的杂交细胞。 (2)第二次筛选需先在多孔培养板(如96孔板)上培养，在每个孔只有一个杂交细胞的情况下开始培养，然后再筛选出能产生特异性抗体的细胞群。由于该细胞群是由单个杂交细胞克隆来的，所以产生的抗体一定是化学性质单一、特异性强的单克隆抗体。 例3　为降低宫颈癌治疗药物的副作用，科研人员尝试在单克隆抗体技术的基础上，构建抗体—药物偶联物(ADC)，以便精准治疗。过程如图1所示。回答下列问题： (1)本实验中，小鼠注射的特定抗原应取自________________；体外培养B淋巴细胞和骨髓瘤细胞时，培养液需额外添加________等天然成分。通入一定浓度CO2的目的是________________________________________________________________________ ________________________。 (2)过程①诱导细胞融合常用_______________________________________________ 法(动物细胞融合所特有)，过程③筛选的杂交细胞的特点：____________________ ________________________________________________________________________。 (3)研究发现，ADC在患者体内的作用如图2所示。 ①ADC能降低宫颈癌治疗药物的副作用，是因为单克隆抗体能精确地定位宫颈癌细胞，该过程的原理是_____________________________________________________________。 ②根据图2，尝试解释ADC的作用机理：ADC进入宫颈癌细胞后，细胞中的______________释放水解酶可将其水解，释放出的药物最终作用于________________，可导致癌细胞凋亡。 答案　(1)人的宫颈癌细胞　血清　维持培养液的pH　(2)灭活病毒诱导　既能大量增殖，又能产生特异性抗体　(3)①抗体与抗原的特异性结合　②溶酶体　细胞核 例4　2017年，中科院神经科学研究所研究团队利用体细胞克隆技术克隆出了猕猴“中中”和“华华”，该成果标志着中国率先开启了以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代。如图是体细胞克隆猴的技术流程，请据图回答问题： (1)图中选择猕猴胚胎期而非成年期的成纤维细胞进行培养，其原因是____________ ________________。刚放入培养瓶中的细胞沉降到瓶底部后首先会出现细胞贴壁现象。传代培养时，常利用__________酶消化处理，制成细胞悬液后转入新的培养瓶中。 (2)图示过程涉及的主要技术有_____________________________________________ ________________________(答出两点即可)。以体细胞克隆猴作为实验动物模型的显著优势之一是同一批克隆猴的遗传背景相同，图中克隆猴的遗传物质主要来自_________ ________________________________________________________________。 (3)体细胞克隆猴的另外一个技术难点是猴的体细胞克隆胚胎发育差。科学家发现，胚胎发育障碍与克隆胚胎基因组上大量组蛋白的甲基化密切相关。由此推测，图中Kdm4d mRNA翻译产生的酶的作用是_____________________________________________________。 答案　(1)胚胎成纤维细胞分化程度低，更易于培养　胰蛋白　(2)动物细胞核移植技术(或动物体细胞核移植技术)、动物细胞培养技术　猕猴胚胎成纤维细胞的细胞核　(3)催化组蛋白的去甲基化 1．科学家将分离得到的成熟的胡萝卜根韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成了完整的新植株。过程图解如图所示，请回答下列问题： (1)科学家所用的这种生物技术称为__________________。②过程称为__________，C经____________________________形成D。 (2)在培养过程中，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素、氨基酸和琼脂以外，还需要在培养基中加入____________________________。 (3)植物体细胞杂交技术的关键是获取有活力的原生质体和______________________，经过再生出新的细胞壁得到杂种细胞，进行组织培养培育成新的植物体。 (4)从育种的角度来看，与有性生殖相比，植物组织培养的优势主要有___________ ___________________________________________________________________(列举两条)。 答案　(1)植物组织培养技术　脱分化　再分化(或细胞分裂和细胞分化)　(2)植物激素(或植物激素类生长调节剂)　(3)诱导原生质体融合　(4)能保持亲本的优良性状；培养周期短，繁殖效率高 2．(2024·扬州高二质检)土地盐渍化是一种全球化现象，严重制约着农业生产的发展。我国育种专家用普通小麦(6n＝42)与耐盐偃麦草(2n＝70)体细胞杂交获得耐盐新品种山融3号，培育过程如图1所示，图中序号代表过程或结构。回答下列问题： (1)细胞①表示________________。进行原生质体融合之前需要先去除细胞壁，原因是________________________________。PEG的作用是________________________________。 (2)某愈伤组织在诱导生芽的培养基上未形成芽，但分化出了根，原因可能是________________________________。 (3)用特异性引物对普通小麦和耐盐偃麦草基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。如图2表示用该引物对双亲及再生植株1～6进行PCR扩增的结果。据图判断，再生植株1～6中确定为杂种植株的有__________，判断依据是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)杂种细胞　细胞壁会阻碍细胞间的杂交　诱导原生质体融合　(2)生长素与细胞分裂素用量的比值高　(3)5和6　5和6含有这两种植物的所有电泳条带 解析　(1)图1中细胞①是普通小麦和耐盐偃麦草原生质体融合后再生出细胞壁形成的杂种细胞；细胞壁有保护和支撑的作用，会阻碍细胞间的杂交，所以需要先除去细胞壁。PEG可以诱导原生质体融合成杂种细胞。(3)Ⅰ为普通小麦，Ⅱ为耐盐偃麦草，图2中只有5和6含有这两种植物的所有条带，所以5和6为杂种植株。 3．甘蓝型油菜(异源四倍体)易感染黑胫病菌引起黑胫病，但黑芥能抗黑胫病，两者存在生殖隔离。科研人员采用如图所示的过程获得了抗黑胫病的甘蓝型油菜植株。回答下列问题： (1)图中采用的植物细胞工程技术有__________________________________________ ________________________________________________________________________， 为了避免黑芥遗传物质对甘蓝型油菜产生影响，实验中利用X射线破坏黑芥染色体，可能会使染色体数目、结构发生变化。由于突变具有不定向性，参与融合的黑芥原生质体存在的问题有________________________________(答出1点)，因此需要进行筛选。 (2)步骤①可用___________________________________________________________ 处理植物细胞来获得原生质体，诱导两种原生质体融合的化学方法有____________________________(答出1种)。 (3)获得的部分具有抗黑胫病的甘蓝型油菜不能产生正常配子，原因是___________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术　不能确定是否还存在抗黑胫病基因(抗黑胫病基因可能已被X射线破坏)　(2)纤维素酶和果胶酶　聚乙二醇(PEG)法　(3)这部分抗病植株中来自黑芥的染色体部分被破坏，可能有些来自黑芥的染色体已不存在同源染色体 解析　(1)X射线处理的诱变具有不定向性，不能确定经X射线处理后的原生质体中是否存在抗黑胫病基因，所以需要进行筛选。(2)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，步骤①可用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞来获得原生质体。(3)由于X射线处理黑芥破坏细胞中的染色体，导致获得的部分具有抗黑胫病的甘蓝型油菜减数分裂时联会紊乱，使其不能产生正常配子，因此获得的部分具有抗黑胫病的甘蓝型油菜不能产生正常配子。 4．华南虎是原产中国的老虎品种，野生华南虎被一些专家认为已经濒临灭绝。科学工作者尝试用普通老虎完成体细胞克隆华南虎的研究，如图是其培育过程。请据图回答下列问题： (1)克隆华南虎的遗传性状与________(填字母)虎基本一致。 (2)A、B、C 3只虎哪一只没有提供遗传物质？____________。 (3)克隆华南虎的过程是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？___________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)有人设想将虎的体细胞与牛的体细胞进行融合，以获得新物种“虎—牛”，你认为依据目前的生物技术和理论能否实现这一愿望？__________，原因是_________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)A　(2)老虎C　(3)不遵循；克隆属于无性生殖，而孟德尔的遗传规律仅在有性生殖的减数分裂过程中适用　(4)不能　高度分化的动物细胞的全能性受到限制，虎和牛体细胞杂交后得到的杂交细胞不能正常发育成完整个体 解析　(1)由克隆华南虎的过程可知，华南虎A提供细胞核，普通虎B提供细胞质，所以克隆华南虎D的遗传性状与供核的A虎更接近，即相当于克隆了A虎。(2)老虎C只提供胚胎发育的场所，没有提供遗传物质。(3)核移植过程没有经过两性生殖细胞的结合，属于无性生殖，没有减数分裂方式的出现，不遵循孟德尔的遗传规律。(4)高度分化的动物细胞的全能性受到限制，因此无论是高度分化的动物体细胞，还是不同种动物体细胞融合后形成的杂交细胞，经细胞培养只会发生细胞增殖，不会发生细胞分化，形成不了个体，动物体细胞的全能性无法体现。 5．单克隆抗体在多种疾病治疗上显示出极好的疗效和广阔的应用前景。如图为单克隆抗体的制备过程。回答下列问题： (1)与诱导植物细胞融合相比，诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合特有的方法是________________________。 (2)HAT培养基的作用是______________________________，将经HAT培养基筛选后得到的细胞进行______________________________，这个过程常用到96孔板的培养和筛选，原理是对筛选出来的细胞的培养液充分稀释，使______________________________，通过培养让它增殖，再进行相应的抗体检测。 (3)若要大量制备单克隆抗体，可将多次筛选得到的符合要求的杂交细胞注入小鼠B的______________内，也可进行体外培养，在培养液中通入一定浓度的________，主要作用是维持培养液的pH。 (4)与从动物血清中分离的抗体相比，单克隆抗体的主要优点是________________________，并且可以大量制备。 答案　(1)灭活病毒诱导法　(2)筛选出杂交细胞　克隆化培养和抗体检测　每一个孔中只接种一个杂交细胞　(3)腹腔　CO2　(4)特异性强、灵敏度高 6．羊乳因其营养成分最接近人乳，且不含牛乳中的某些可致过敏的异性蛋白质而受到消费者的青睐，但市场上存在着用牛乳冒充羊乳欺骗消费者的现象。对此，我国研究人员开发制备了羊乳asl—酪蛋白单克隆抗体检测试剂盒。请回答下列问题： (1)制备单克隆抗体利用的生物学技术有____________________和__________________________。 (2)给小鼠多次注射羊乳asl—酪蛋白，取小鼠__________中细胞制成单个细胞后与骨髓瘤细胞混合，加入____________诱导融合，筛选得到两株杂交细胞株4C和7H，所分泌抗体能与羊乳asl—酪蛋白发生特异性结合。 (3)3天后分别从两株杂交细胞培养液中吸取上清液，与__________混合，进一步筛选出对羊乳酪蛋白呈阳性，而对牛乳酪蛋白不识别的杂交细胞株7H。 (4)单克隆抗体除了用作诊断试剂，还可以___________________________________ ________________________________________________________________________(写出两种功能)。 答案　(1)动物细胞融合技术　动物细胞培养技术 (2)脾　灭活的病毒(或PEG)　(3)牛乳　(4)制成单克隆抗体靶向制剂、治疗疾病 学科网（北京）股份有限公司 $$ 微专题 第二章 细胞工程 <<< 植物细胞工程和动物细胞工程的综合考查 植物细胞工程的综合考查 一 2 1.细胞的全能性 (1)概念：细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。 (2)原因：构成生物体的所有体细胞都是由受精卵通过有丝分裂发育而来的，含有相同的遗传物质，都含有本物种的所有遗传信息，因此每个体细胞都有发育成完整个体的潜能。生物的生殖细胞在一定条件下也具有全能性，是因为生殖细胞中含有本物种生长发育的全套遗传信息，尽管其遗传物质是体细胞的一半。 一、植物细胞工程的综合考查 (3)表达的条件：由于基因的选择性表达，细胞的全能性在植株上受到限制不能表达，只有在离体条件下，在营养、激素和其他条件适宜的情况下，细胞才能表达其全能性。动物细胞难以表达其全能性，但是通过核移植后，细胞核仍可表达其全能性。 (4)表达的难易程度：植物细胞全能性易表达，而动物细胞的全能性不易表达，但动物细胞核的全能性可以表达。在所有细胞中，受精卵可直接发育为个体，有的生殖细胞也可在一定条件下表达其全能性。 (5)意义：细胞全能性是植物组织培养和体细胞杂交的理论基础，也是现代动物体细胞克隆技术的理论基础。 2.植物激素在组织培养过程中的重要作用 生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，其作用及特点如表： 激素使用 实验结果 使用顺序 先使用生长素，后使用细胞分裂素 有利于细胞分裂，但细胞不分化 先使用细胞分裂素，后使用生长素 细胞既分裂也分化 生长素与细胞分裂素同时使用 分化频率提高 生长素浓度/细胞分裂素浓度的比值 该比值高时 有利于根的形成，抑制芽的形成 该比值低时 有利于芽的形成，抑制根的形成 该比值适中时 促进愈伤组织的生长 例1　如图表示利用植物体细胞杂交技术获得“胡萝卜—羊角芹”杂种植株的技术流程。回答下列问题： (1)过程①用到的酶是__________________。过程①需要在等于或略高于细胞渗透压的溶液中进行，其目的是_______________________________ _____________________________。 纤维素酶和果胶酶 维持原生质体内外的渗透压平衡， 保证原生质体正常的形态和活力 (2)用化学法诱导原生质体融合时，常用__________________作为诱导剂。若用红色荧光和绿色荧光分别标记胡萝卜和羊角芹细胞质膜上的蛋白质，则判断某原生质体是由胡萝卜细胞和羊角芹细胞融合而成的依据是_________________________________________。 聚乙二醇(或PEG) 该原生质体表面既有红色荧光又有绿色荧光 (3)过程③是在_______(填“避光”或“适宜光照”)条件下进行的。过程③所用培养基中的生长素和细胞分裂素的比例要求合适，探究此过程中生长素和细胞分裂素的合适比例的大致实验思路是___________________ ____________________________________________________________。 避光 用不同比例的生长素和细胞分裂素分别处理杂种细胞，比较各比例下的愈伤组织形成率 (4)过程④的实质是__________________。与传统的有性杂交方法相比，植物体细胞杂交技术具有的主要优点是_____________________________ ________。 基因的选择性表达 能克服不同生物远缘杂交不亲和 的障碍 例2　如图表示菊花的嫩枝和月季的花药离体培养过程，据图回答下列问题： (1)菊花的组织培养与月季的花药培养都需要制备专用的_____固体培养基。 MS 植物的组织培养过程中都需要制备专用的MS固体培养基，其营养成分适合植物细胞利用。 (2)用于培养的菊花嫩枝和月季花药都需要消毒，要严格控制杂菌污染的原因是___________ ________________________________________________________________________。 杂菌可在培养基上生长，与植物组织争夺营养，同时杂菌产生的物质会影响植物组织生长 (3)为大量获得菊花和月季的愈伤组织，适宜采取______(填“黑暗”或“光照”)培养。之后将愈伤组织转移到含有一定浓度__________的培养基中进行再分化。 黑暗 植物激素 为大量获得菊花和月季的愈伤组织，适宜采取黑暗培养，脱分化过程要避光，否则会形成维管组织，不形成愈伤组织。之后将愈伤组织转移到含有一定浓度植物激素(生长素和细胞分裂素)的培养基中进行再分化。 (4)滁菊长期营养繁殖易造成病毒积累，导致滁菊花色劣变。某研究小组比较了3种脱毒方法对滁菊体内菊花B病毒(CVB)和菊花矮化类病毒(CSVd)脱除的效果，结果见表。 不同脱毒方法对“滁菊”茎尖脱毒率的影响 脱毒方法 样本数 脱除CSVd率/% 脱除CVB率/% 脱除(CSVd＋CVB)率/% 茎尖分生组织培养 71 20.78 44.16 16.88 热处理结合茎尖培养 71 36.62 63.38 35.21 利巴韦林结合茎尖培养 71 46.48 49.30 36.62 如图是对不同试管苗进行RT－PCR(逆转录PCR)后的电泳示意图(引物根据CVB的基因序列设计)。 试管苗_______号已成功脱除CVB病毒。只脱 除CSVd病毒时，可选择__________结合茎尖 分生组织培养，效果相对更好。热处理和利巴韦林处理对试管苗同时脱除两种病毒的脱毒率_____(填“有”或“无”)显著作用。 3、4 利巴韦林 有 由电泳图可知，2、5电泳结果显示标准片段之外的阳性结果，1、3、4则没有，1为阴性对照组，说明3、4成功脱除CVB病毒。观察表格发现，利巴韦林结合茎尖培养时，CSVd病毒脱除率最高，适用于只脱除CSVd病毒。 由表格数据可知，热处理和利巴韦林处理后，相比于对照组，脱毒率有明显升高。 二、动物细胞工程的综合考查 1.解答动物体细胞核移植类试题时需注意的几个关键点 (1)动物细胞核移植技术形成的重组胚胎能够发育成一个新个体，体现了动物细胞的细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。 (2)利用核移植技术得到克隆动物的过程属于无性生殖。 (3)动物体细胞核移植产生的新个体，其亲本有三个：体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体、代孕母体。 ①核移植过程中细胞核只来源于一个个体(体细胞核供体)，故新个体的细胞核基因、基因型与体细胞核供体的完全一样(不考虑变异)。 ②卵母细胞的细胞质中也有少量的DNA，因此新个体的性状与卵母细胞细胞质供体有一些地方相同。 ③代孕母体没有为新个体提供遗传物质，新个体的性状与代孕母体基本没有关系。 (4)克隆动物所用的受体细胞是去核的成熟卵母细胞，这是因为卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核表达全能性的物质，且体积大，易于操作。 (5)克隆动物的培育过程所利用的生物技术：体细胞核移植、动物细胞培养等。 (6)核移植时，一般先通过电脉冲方法使供体细胞和受体细胞融合，形成重组细胞，再用物理或化学方法激活重组细胞，使其完成细胞分裂和发育进程，形成早期胚胎。 2.单克隆抗体制备的关键思路及操作依据 (1)关键思路 ①克隆单一的浆细胞，形成细胞群。 ②将浆细胞与骨髓瘤细胞融合，获得杂交细胞。 (2)用浆细胞与骨髓瘤细胞融合的原因 ①每一种浆细胞只能分泌一种特异性抗体；不同种类的浆细胞分泌的抗体不同。 ②浆细胞在体外培养时不能无限增殖；骨髓瘤细胞能够无限增殖。 3.单克隆抗体制备过程中的筛选及原因 (1)第一次筛选是在浆细胞与骨髓瘤细胞融合之后，因为有三种融合情况(只考虑细胞两两融合)：浆细胞与浆细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合、浆细胞与骨髓瘤细胞融合，而只有浆细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞才是需要的杂交细胞。 (2)第二次筛选需先在多孔培养板(如96孔板)上培养，在每个孔只有一个杂交细胞的情况下开始培养，然后再筛选出能产生特异性抗体的细胞群。由于该细胞群是由单个杂交细胞克隆来的，所以产生的抗体一定是化学性质单一、特异性强的单克隆抗体。 例3　为降低宫颈癌治疗药物的副作用，科研人员尝试在单克隆抗体技术的基础上，构建抗体—药物偶联物(ADC)，以便精准治疗。过程如图1所示。回答下列问题： (1)本实验中，小鼠注射的特定抗原应取自________________；体外培养B淋巴细胞和骨髓瘤细胞时，培养液需额外添加______等天然成分。通入一定浓度CO2的目的是_________________。 人的宫颈癌细胞 血清 维持培养液的pH (2)过程①诱导细胞融合常用______________法(动物细胞融合所特有)，过程③筛选的杂交细胞的特点：__________________________________。 灭活病毒诱导 既能大量增殖，又能产生特异性抗体 (3)研究发现，ADC在患者体内的作用如图2所示。 ①ADC能降低宫颈癌治疗药物的副作用，是因为单克隆抗体能精确地定位宫颈癌细胞，该过程的原理是________________________。 ②根据图2，尝试解释ADC的作用机理：ADC进入宫颈癌细胞后，细胞中的________释放水解酶可将其水解，释放出的药物最终作用于_______，可导致癌细胞凋亡。 抗体与抗原的特异性结合 溶酶体 细胞核 例4　2017年，中科院神经科学研究所研究团队利用体细胞克隆技术克隆出了猕猴“中中”和“华华”，该成果标志着中国率先开启了以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代。如图是体细胞克隆猴的技术流程，请据图回答问题： (1)图中选择猕猴胚胎期而非成年期的成纤维细胞进行培养，其原因是_____________ _________________________。刚放入培养瓶中的细胞沉降到瓶底部后首先会出现细胞贴壁现象。传代培养时，常利用_______ 酶消化处理，制成细胞悬液后转入新的培养瓶中。 胞分化程度低，更易于培养 胚胎成纤维细 胰蛋白 (2)图示过程涉及的主要技术有________ ________________________________________________________(答出两点即可)。以体细胞克隆猴作为实验动物模型的显著优势之一是同一批克隆猴的遗传背景相同，图中克隆猴的遗传物质主要来自____________________________。 动物细 胞核移植技术(或动物体细胞核移植技术)、动物细胞培养技术 猕猴胚胎成纤维细胞的细胞核 (3)体细胞克隆猴的另外一个技术难点是猴的体细胞克隆胚胎发育差。科学家发现，胚胎发育障碍与克隆胚胎基因组上大量组蛋白的甲基化密切相关。由此推测，图中Kdm4d mRNA翻译产生的酶的作用是______________________。 催化组蛋白的去甲基化 1.科学家将分离得到的成熟的胡萝卜根韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成了完整的新植株。过程图解如图所示，请回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 (1)科学家所用的这种生物技术称为__________________。②过程称为________，C经_____________________________形成D。 植物组织培养技术 脱分化 再分化(或细胞分裂和细胞分化) 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 (2)在培养过程中，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素、氨基酸和琼脂以外，还需要在培养基中加入_________________________________。 (3)植物体细胞杂交技术的关键是获取有活力的原生质体和____________ ________，经过再生出新的细胞壁得到杂种细胞，进行组织培养培育成新的植物体。 植物激素(或植物激素类生长调节剂) 诱导原生质 体融合 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 (4)从育种的角度来看，与有性生殖相比，植物组织培养的优势主要有______________________________________________(列举两条)。 能保持亲本的优良性状；培养周期短，繁殖效率高 2.(2024·扬州高二质检)土地盐渍化是一种全球化现象，严重制约着农业生产的发展。我国育种专家用普通小麦(6n＝42)与耐盐偃麦草(2n＝70)体细胞杂交获得耐盐新品种山融3号，培育过程如图1所示，图中序号代表过程或结构。回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 (1)细胞①表示__________。进行原生质体融合之前需要先去除细胞壁，原因是__________________________。PEG的作用是_________________。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 杂种细胞 细胞壁会阻碍细胞间的杂交 诱导原生质体融合 1 2 3 4 5 6 图1中细胞①是普通小麦和耐 盐偃麦草原生质体融合后再 生出细胞壁形成的杂种细胞； 细胞壁有保护和支撑的作用， 会阻碍细胞间的杂交，所以 需要先除去细胞壁。PEG可以诱导原生质体融合成杂种细胞。 跟踪训练 (2)某愈伤组织在诱导生芽的培养基上未形成芽，但分化出了根，原因可能是________________________________。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 生长素与细胞分裂素用量的比值高 (3)用特异性引物对普通小麦和耐盐偃麦草基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。如图2表示用该引物对双亲及再生植株1～6进行PCR扩增的结果。据图判断，再生植株1～6中确定为杂种植株的有_______，判断依据是_________________________ __________。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 5和6 5和6含有这两种植物的所有 电泳条带 1 2 3 4 5 6 Ⅰ为普通小麦，Ⅱ为耐盐偃麦草，图2中只有5和6含有这两种植物的所有条带，所以5和6为杂种植株。 跟踪训练 3.甘蓝型油菜(异源四倍体)易感染黑胫病菌引起黑胫病，但黑芥能抗黑胫病，两者存在生殖隔离。科研人员采用如图所示的过程获得了抗黑胫病的甘蓝型油菜植株。回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 (1)图中采用的植物细胞工程技术有_________________________________ ______，为了避免黑芥遗传物质对甘蓝型油菜产生影响，实验中利用X射线破坏黑芥染色体，可能会使染色体数目、结构发生变化。由于突变具有不定向性，参与融合的黑芥原生质体存在的问题有_________________ ______________________ ______________________ ____(答出1点)，因此需要 进行筛选。 跟踪训练 植物体细胞杂交技术、植物组织培养 技术 在抗黑胫病基因(抗黑胫病基因可能已被X射线破坏) 不能确定是否还存 1 2 3 4 5 6 X射线处理的诱变具有不定向性，不能确定经X射线处理后的原生质体中是否存在抗黑胫病基因，所以需要进行筛选。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 (2)步骤①可用__________________处理植物细胞来获得原生质体，诱导两种原生质体融合的化学方法有__________________(答出1种)。 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 纤维素酶和果胶酶 聚乙二醇(PEG)法 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，步骤①可用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞来获得原生质体。 (3)获得的部分具有抗黑胫 病的甘蓝型油菜不能产生 正常配子，原因是_______ _______________________ ____________________________________________________________。 跟踪训练 由于X射线处理黑芥破坏细胞中的染色体，导致获得的部分具有抗黑胫病的甘蓝型油菜减数分裂时联会紊乱，使其不能产生正常配子，因此获得的部分具有抗黑胫病的甘蓝型油菜不能产生正常配子。 抗病植株中来自黑芥的染 色体部分被破坏，可能有些来自黑芥的染色体已不存在同源染色体 这部分 1 2 3 4 5 6 4.华南虎是原产中国的老虎品种，野生华南虎被一些专家认为已经濒临灭绝。科学工作者尝试用普通老虎完成体细胞克隆华南虎的研究，如图是其培育过程。请据图回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 (1)克隆华南虎的遗传性状与____(填字母)虎基本一致。 A 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 由克隆华南虎的过程可知，华南虎A提供细胞核，普通虎B提供细胞质，所以克隆华南虎D的遗传性状与供核的A虎更接近，即相当于克隆了A虎。 (2)A、B、C 3只虎哪一只没有提供遗传物质？________。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 老虎C 老虎C只提供胚胎发育的场所，没有提供遗传物质。 (3)克隆华南虎的过程是否遵循 孟德尔的遗传规律？为什么？ __________________________ __________________________ _________________________。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 核移植过程没有经过两性生殖细胞的结合，属于无性生殖，没有减数分裂方式的出现，不遵循孟德尔的遗传规律。 不遵循；克隆属于无性生殖，而孟德尔的遗传规律仅在有性生殖的减数分裂过程中适用 (4)有人设想将虎的体细胞与牛 的体细胞进行融合，以获得新 物种“虎—牛”，你认为依据 目前的生物技术和理论能否实 现这一愿望？______，原因是 _______________________________________________________________________________________________。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 不能 高度分化的动物细胞的全能性受到限制，虎和牛体细胞杂交后得到的杂交细胞不能正常发育成完整个体 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 高度分化的动物细胞的全能 性受到限制，因此无论是高 度分化的动物体细胞，还是 不同种动物体细胞融合后形 成的杂交细胞，经细胞培养 只会发生细胞增殖，不会发生细胞分化，形成不了个体，动物体细胞的全能性无法体现。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 5.单克隆抗体在多种疾病治疗上显示出极好的疗效和广阔的应用前景。如图为单克隆抗体的制备过程。回 答下列问题： (1)与诱导植物细胞融合相比，诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合特有的方法是_________________。 灭活病毒诱导法 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 (2)HAT培养基的作用是________________，将经HAT培养基筛选后得到的细胞进行_______________________，这个过程常用到96孔板的培养和筛选，原理是对筛选出来的细胞的培养液充分稀释，使_______________ ________________，通过培养让它增殖，再进行相应的抗体检测。 筛选出杂交细胞 克隆化培养和抗体检测 每一个孔中只接 种一个杂交细胞 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 (3)若要大量制备单克隆抗体，可将多次筛选得到的符合要求的杂交细胞注入小鼠B的______内，也可进行体外培养，在培养液中通入一定浓度的______，主要作用是维持培养液的pH。 (4)与从动物血清中分离的抗体相比，单克隆抗体的主要优点是________ _________，并且可以大量制备。 腹腔 CO2 灵敏度高 特异性强、 6.羊乳因其营养成分最接近人乳，且不含牛乳中的某些可致过敏的异性蛋白质而受到消费者的青睐，但市场上存在着用牛乳冒充羊乳欺骗消费者的现象。对此，我国研究人员开发制备了羊乳asl—酪蛋白单克隆抗体检测试剂盒。请回答下列问题： (1)制备单克隆抗体利用的生物学技术有__________________和_________ __________。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 动物细胞融合技术 培养技术 动物细胞 (2)给小鼠多次注射羊乳asl—酪蛋白，取小鼠_____中细胞制成单个细胞后与骨髓瘤细胞混合，加入__________________诱导融合，筛选得到两株杂交细胞株4C和7H，所分泌抗体能与羊乳asl—酪蛋白发生特异性结合。 (3)3天后分别从两株杂交细胞培养液中吸取上清液，与_____混合，进一步筛选出对羊乳酪蛋白呈阳性，而对牛乳酪蛋白不识别的杂交细胞株7H。 (4)单克隆抗体除了用作诊断试剂，还可以___________________________ __________(写出两种功能)。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 脾 灭活的病毒(或PEG) 牛乳 制成单克隆抗体靶向制剂、 治疗疾病 第二章 细胞工程 <<< $$