第2章 细胞工程 章末整合提升-【优学精讲】2024-2025学年高中生物选择性必修第三册教用Word(人教版)

该教案聚焦细胞工程（植物体细胞杂交、单克隆抗体制备）与辅助生殖技术，通过归纳比较表格梳理植物体细胞杂交与多倍体育种、有性杂交的差异，结合无子柑橘培育等实例搭建学习支架，衔接技术原理与应用。 资料亮点在于融合科学思维（对比分析染色体数目变化）、科学探究（HAT培养基筛选杂交瘤细胞逻辑推理）、社会责任（辅助生殖技术联系濒危动物保护），配套例题与高考题巩固，提升学生科学思维和探究能力，为教师提供结构化教学资源。

1.科学思维——归纳比较植物体细胞杂交和多倍体育种及有性杂交 （1）植物体细胞杂交和多倍体育种的比较 项目 植物体细胞杂交 多倍体育种 不同点 原理 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 染色体数目变异 方法 通过原生质体融合和植物组织培养得到杂种植株 常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使染色体数目加倍 染色 体来 源和 数目 变化 通过植物体细胞杂交得到的（杂种）植株中染色体数目是两融合细胞中的染色体数目之和，且染色体一般来自两种不同的植物体 通过染色体加倍得到的多倍体植株中的染色体数与原植株中的染色体数是倍数关系，且染色体来自同一个体，加倍的是同源染色体 相同点 通过改变细胞或植株染色体的数目来改变遗传物质，从而改变生物体的性状，从中选育出符合人们要求的新品种 （2）植物体细胞杂交和有性杂交的过程对比分析（A、B代表染色体条数） 1.为培育具有市场竞争力的无子柑橘，研究者设计如下流程。相关叙述不正确的是（　　） A.过程①需使用胰蛋白酶处理 B.实现过程②依赖膜的流动性 C.过程③需应用植物组培技术 D.三倍体植株可产生无子柑橘 解析：A　制备原生质体时，需使用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁，A错误；原生质体的融合依赖细胞膜的流动性，B正确；过程③将细胞培养成植株，利用的是植物组织培养技术，C正确；三倍体植株在减数分裂过程中联会紊乱，不能形成正常的配子，因此不能形成种子，可产生无子柑橘，D正确。 2.自然条件下兰花杂交后代不易萌发。科研人员用四倍体品种绿宝石和二倍体品种春剑进行杂交，获得大量优质杂交兰，并对其进行染色体观察与计数，培育过程如图。下列分析不正确的是（　　） A.调整培养基中植物激素的配比可影响原球茎的分裂与分化 B.春剑和绿宝石两个品种之间不存在生殖隔离 C.所得杂交兰植株的体细胞染色体数目为60条 D.目的植株杂交兰相对于春剑和绿宝石而言，发生了染色体数目变异 解析：B　植物激素的配比可影响植物的分裂与分化，A正确；春剑为二倍体生物，绿宝石为四倍体生物，形成的杂交兰为三倍体，不可育，说明春剑和绿宝石两个品种之间存在生殖隔离，B错误；春剑为二倍体生物，绿宝石为四倍体生物，杂交生成的杂种胚应该有20条染色体来自春剑，40条染色体来自绿宝石，故一共有60条，C正确；春剑为二倍体植株，绿宝石为四倍体植株，杂交后植株为三倍体，故目的植株对于春剑和绿宝石而言发生了染色体数目变异，D正确。 2.科学探究——HAT选择培养基与杂交瘤细胞的筛选 在单克隆抗体制备过程中，要用特定的HAT选择培养基筛选出杂交瘤细胞，筛选的过程利用了哺乳动物DNA合成的原理。哺乳动物DNA合成可分为两条途径：一是全合成途径，可被氨基喋呤（A）阻断；二是补救合成途径，在次黄嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）存在下，利用次黄嘌呤（H）和胸腺嘧啶脱氧核苷（T）补救性合成DNA。正常细胞中存在HGPRT，而骨髓瘤细胞中不存在HGPRT。在培养基中含有H、A、T的情况下，会导致骨髓瘤细胞和B细胞死亡，只有杂交瘤细胞才能存活并增殖，原因是培养基含有A且骨髓瘤细胞中不存在HGPRT，因此，骨髓瘤细胞不能用全合成途径和补救合成途径合成DNA，不能增殖而导致死亡；B细胞没有分裂增殖能力，也会死亡；杂交瘤细胞可以利用B细胞中的HGPRT，通过补救途径合成DNA，可正常分裂增殖。将筛选出的杂交瘤细胞进行克隆化培养和专一抗体检测，便可获得足够数量的能够分泌所需抗体的杂交瘤细胞。 3.细胞合成DNA通常有2条途径：第1条途径是利用糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA；第2条途径是通过HGPRT利用核苷酸的前体合成核苷酸，进而合成DNA。HAT培养基是基本培养基添加了次黄嘌呤（H）、氨基喋呤（A）和胸腺嘧啶脱氧核苷（T），A可以阻断DNA合成的第1条途径，H和T则是第2条途径中合成核苷酸的原料。HAT培养基可以用于单克隆抗体制备杂交瘤细胞的选择，小鼠骨髓瘤细胞是一类HGPRT代谢缺陷型细胞。下列说法正确的是（　　） A.小鼠免疫B细胞和骨髓瘤细胞融合后，培养基上会有3种类型的细胞 B.HAT培养基中未融合的骨髓瘤细胞在A的阻遏下因不能合成DNA而死亡 C.HAT培养基中未融合的免疫B细胞仍具有增殖能力而持续进行细胞分裂 D.HAT培养基中选择出的杂交瘤细胞都能无限增殖和产生单克隆抗体 解析：B　根据题意分析可知：小鼠免疫B细胞和骨髓瘤细胞融合后，培养基上会有5种类型的细胞，但最终生存下来的只有杂交瘤细胞，A错误；由于小鼠骨髓瘤细胞是一类HGPRT代谢缺陷型细胞，因此骨髓瘤细胞合成DNA是第1条途径，但是A可以阻断DNA合成的第1条途径，所以HAT培养基中未融合的骨髓瘤细胞在A的阻遏下因不能合成DNA而死亡，B正确；免疫B细胞属于高度分化的细胞，不再增殖，C错误；HAT培养基中选择出的杂交瘤细胞都能无限增殖，但不是都能产生单克隆抗体，D错误。 4.某种“生物导弹”的结构及其作用原理如图甲所示，没有与肿瘤细胞结合的“生物导弹”一段时间后被机体清除。阿霉素是一种抗肿瘤药，可抑制DNA和RNA的合成，对正常细胞也有一定毒性。回答下列问题： （1）图甲中“生物导弹”由两部分构成，其中一部分被称为“瞄准装置”，它作用的原理是抗原—抗体特异性结合。活化阿霉素可直接抑制细胞中基因的复制和转录过程。 （2）核酸合成有两条途径，如图乙所示，其中物质A可以阻断全合成途径。正常细胞内含有补救合成途径所必需的转化酶和激酶，制备单克隆抗体时选用的骨髓瘤细胞中缺乏转化酶。可将加入H、A、T三种物质的HAT培养基作为制备单克隆抗体时的选择培养基。 ①融合前将小鼠的脾脏中的B细胞和骨髓瘤细胞分别置于含HAT的选择培养基中培养，一段时间后培养基中无（填“有”或“无”）细胞增殖，原因是B细胞不能增殖，骨髓瘤细胞既不能进行全合成途径也不能进行补救合成途径，从而不能增殖。 ②通过HAT培养基筛选出的细胞是杂交瘤细胞，理由是杂交瘤细胞具有B细胞和骨髓瘤细胞双方的遗传物质，可以进行补救合成途径。 解析：（1）抗体具有特异性，“瞄准装置”的作用原理是抗体—抗原特异性结合。基因是有遗传效应的DNA片段，依据中心法则可知，活化阿霉素可直接抑制细胞中基因的复制和转录过程。（2）免疫的B细胞属于高度分化的细胞，不能进行增殖；根据题意可知，骨髓瘤细胞中缺乏转化酶，因此不具备补救合成途径，在含HAT的选择培养基中其全合成途径又被阻断，故无法在HAT培养基上增殖。杂交瘤细胞是由B细胞和骨髓瘤细胞融合而成的，具有B细胞和骨髓瘤细胞双方的遗传物质，故可以进行无限增殖；其含有来自B淋巴细胞的补救合成途径所必需的转化酶和激酶，可以进行补救合成途径，因此可以在HAT培养基上大量增殖。 3.社会责任——体外受精、人工授精与人类辅助生殖 （1）比较自然受精、人工授精和体外受精 项目 自然受精 人工授精 体外受精 不 同 点 过程不同 雌雄动物 交配完成 用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内，完成受精 人工获取精子、卵子，在体外培养液中完成受精过程 场所 不同 雌性动物 输卵管中 雌性动物 输卵管中 体外培 养液中 相同点 （1）精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程； （2）都是有性生殖 （2）辅助生殖是与自然生殖相对应的一种新技术，是利用现代生物学的最新成果和人工手段代替自然生殖过程的一部分或全部。辅助生殖技术主要包括：人工授精、体外受精、胚胎移植、卵（精子）和胚胎的冷冻保存、配子输卵管移植、单精子卵胞浆内显微注射、植入前遗传学诊断助孕等。现代的人工生殖技术已经形成包括人工授精、体外受精和无性生殖的三大领域。 5.下列有关人工授精、体外受精和自然受精的叙述，错误的是（　　） A.人工授精能更有效地发挥公畜的优良特性 B.体外受精能更有效地发挥母畜的繁殖潜能 C.人工授精、体外受精的本质与自然受精不同 D.人工授精过程中的精、卵结合在母畜体内，而体外受精中这一过程发生在体外培养液中 解析：C　在人工授精时，一般选择优良品种公牛的精液进行受精作用，因此人工授精能更有效地发挥公畜的优良特性，A正确；体外受精是分别将卵子与精子取出后，在体外（培养皿中）使其受精，能更有效地发挥母畜的繁殖潜能，B正确；人工授精、体外受精的本质与自然受精相同，都是两性生殖细胞的结合，C错误；人工授精过程中的精、卵结合发生在母畜体内，而体外受精中这一过程发生在体外培养液中，D正确。 6.辅助生殖技术是人类辅助生殖技术（ART）的简称，其直接效应是使不育夫妇实现妊娠生子的愿望，包括人工授精技术、试管婴儿技术等。请回答下列问题： （1）科学家发现促性腺激素可以促进排卵，这为体外人工授精技术提供了条件。 （2）试管婴儿技术中，卵母细胞与精子在获能溶液（或专用的受精溶液）中完成受精，受精过程中，体内阻止多精入卵的机制是透明带反应和卵细胞膜反应。另外，科学家通过显微注射法将单个精子注入处于减数分裂Ⅱ中（或MⅡ）期的卵母细胞内，以提高受精率。 （3）当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。试管婴儿技术涉及到胚胎移植，受体为胚胎存活创造的有利条件为对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应。 解析：（1）促性腺激素可以促进排卵。（2）试管婴儿技术中，卵母细胞与获能的精子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精，受精过程中，透明带反应和卵细胞膜反应可以阻止多精入卵。获能的精子与处于减数分裂Ⅱ中期的卵母细胞完成受精作用。（3）当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。胚胎移植时，受体对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这为胚胎存活创造了有利条件。 1.（2024·浙江1月选考8题）山药在生长过程中易受病毒侵害导致品质和产量下降。采用组织培养技术得到脱毒苗，可恢复其原有的优质高产特性，流程如图。下列操作不可行的是（　　） 外植体→愈伤组织→丛生芽→试管苗 A.选择芽尖作为外植体可减少病毒感染 B.培养基中加入抗生素可降低杂菌的污染 C.将丛生芽切割后进行继代培养可实现快速繁殖 D.提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成丛生芽 解析：D　芽尖等分生组织分裂旺盛，且含病毒少，取材时常选用其作为外植体，A正确；培养基中有大量的营养物质容易被细菌污染，加入抗生素可降低杂菌的污染，B正确；将丛生芽切割后转移到新的培养基上继续进行扩大培养称为继代培养，其又可分为第二代培养、第三代培养等。大多数植物每隔4～6周进行一次继代培养，每进行一次继代培养，培养物一般能增殖3～4倍。正因为培养物可以不断继代培养，所以离体繁殖速度比常规方法通常要快数万倍，可实现快速繁殖，C正确；提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成根而不是芽，D错误。 2.（2023·辽宁高考7题）大量悬浮培养产流感病毒的单克隆细胞，可用于流感疫苗的生产。下列叙述错误的是（　　） A.悬浮培养单克隆细胞可有效避免接触抑制 B.用于培养单克隆细胞的培养基通常需加血清 C.当病毒达到一定数量时会影响细胞的增殖 D.培养基pH不会影响单克隆细胞的病毒产量 解析：D　悬浮培养单克隆细胞，可以保证足够的气体交换，通过振荡或转动装置使细胞始终悬浮于培养液内，可有效避免接触抑制，A正确；用于培养单克隆细胞的培养基通常需加血清，B正确；病毒借助于细胞进行繁殖，利用了活细胞的物质、能量、酶等，当病毒达到一定数量时细胞的生命活动受到影响，会影响细胞的增殖，C正确；细胞的正常生命活动需要适宜的pH，培养基pH会影响细胞代谢，进而影响单克隆细胞的病毒产量，D错误。 3.（2023·江苏高考13题）研究者通过体细胞杂交技术，探索利用条斑紫菜和拟线紫菜培育杂种紫菜。下列相关叙述正确的是（　　） A.从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶，用于去除细胞壁 B.原生质体需在低渗溶液中长期保存，以防止过度失水而死亡 C.检测原生质体活力时可用苯酚品红或甲紫溶液处理，活的原生质体被染色 D.聚乙二醇促进原生质体融合后，以叶绿体颜色等差异为标志可识别杂种细胞 解析：D　去除植物细胞壁需要使用纤维素酶和果胶酶，A错误；原生质体需置于等渗溶液中，置于低渗溶液中，原生质体会吸水涨破，B错误；检测原生质体活力时可用苯酚品红或甲紫溶液处理，死的原生质体被染色，C错误；聚乙二醇促进原生质体融合后，两个细胞的叶绿体颜色有差异，可以以叶绿体颜色等差异为标志识别两种细胞融合后的杂种细胞，D正确。 4.（2023·海南高考7题）某团队通过多代细胞培养，将小鼠胚胎干细胞的Y染色体去除，获得XO胚胎干细胞，再经过一系列处理，使之转变为有功能的卵母细胞。下列有关叙述错误的是（　　） A.营养供应充足时，传代培养的胚胎干细胞不会发生接触抑制 B.获得XO胚胎干细胞的过程发生了染色体数目变异 C.XO胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程发生了细胞分化 D.若某濒危哺乳动物仅存雄性个体，可用该法获得有功能的卵母细胞用于繁育 解析：A　营养供应充足时，传代培养的胚胎干细胞也会发生接触抑制，A错误；XO胚胎干细胞中丢失了Y染色体，因而该细胞的获得过程发生了染色体数目变异，B正确；XO胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程发生了细胞分化，C正确；若某濒危哺乳动物仅存雄性个体，可用该法获得有功能的卵母细胞，进而用于繁育，实现对濒危物种的保护，D正确。 5.（2023·天津高考7题）根据下图，正确的是（　　） A.子代动物遗传性状和受体动物完全一致 B.过程1需要MⅡ期去核卵母细胞 C.过程2可以大幅改良动物性状 D.过程2为过程3提供了量产方式，过程3为过程1、2提供了改良性状的方式 解析：D　子代动物的遗传性状与供体基本一致，A错误。核移植过程中需要处于MⅡ期的去核卵母细胞，而过程1是培育试管动物，需要培育到适宜时期（桑葚胚或囊胚等时期）进行胚胎移植，B错误。过程2得到的是克隆动物，是无性生殖的一种，不能大幅改良动物性状，C错误。过程2克隆技术可得到大量同种个体，为过程3提供了量产方式；过程3是转基因技术，转基因可导入外源优良基因，为过程1、2提供了改良性状的方式，D正确。 6.（2023·广东高考3题）科学家采用体外受精技术获得紫羚羊胚胎，并将其移植到长角羚羊体内，使后者成功妊娠并产仔，该工作有助于恢复濒危紫羚羊的种群数量。此过程不涉及的操作是（　　） A.超数排卵　　　　　　　　 B.精子获能处理 C.细胞核移植 D.胚胎培养 解析：C　试管动物的培育过程主要包括：①精子的采集与体外获能处理，卵母细胞采集（注：为获得更多卵子可进行超数排卵处理）与成熟培养；②卵子与精子的体外受精；③胚胎早期的培养；④待胚胎生长到一定阶段后，进行胚胎移植。综上，C符合题意。 7 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $