19版高考生物一轮复习现代生物科技专题第二讲细胞工程精选教案.docx
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19版高考生物一轮复习现代生物科技专题第二讲细胞工程精选教案
第二讲细胞工程
[基础知识·系统化]
知识点一 植物细胞工程
1．植物细胞工程的基本技术
2．植物细胞工程的实际应用
知识点二 动物细胞培养与核移植技术
1．动物细胞培养
2．动物细胞核移植技术
知识点三 动物细胞融合与单克隆抗体
[基本技能·问题化]
1．补充植物组织培养操作流程图，并填空
（1）植物组织培养技术的理论基础是植物细胞的全能性。
（2）离体的植物器官、组织或细胞通常称为外植体。
（3）在植物组织培养过程中，启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素是生长素和细胞分裂素。
（4）利用植物组织培养技术生产细胞产物时，只需培养到愈伤组织阶段即可。
2．分析植物体细胞杂交技术流程图，并填空
（1）过程①为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，所用到的酶是纤维素酶和果胶酶。
（2）过程②是原生质体的融合，其原理是细胞膜的流动性，人工诱导的物理法包括离心、振动、电激等；化学法一般用聚乙二醇作诱导剂。
（3）过程③是原生质体融合后再生出细胞壁，这是原生质体融合成功的标志。
（4）过程④是植物组织培养技术，其原理是植物细胞的全能性。
3．补充动物细胞培养过程示意图，并填空
（1）与植物细胞培养相比，动物细胞培养过程所用的培养基一般是液体培养基，并加入动物血清。
（2）动物细胞培养过程中两次用到胰蛋白酶，第一次的作用是将剪碎的组织分散成单个细胞；第二次是将贴壁细胞从瓶壁上分离下来，目的是避免动物细胞的接触抑制现象。
（3）动物细胞培养时加入CO2的主要作用是维持培养液的pH；O2的作用是促进细胞有氧呼吸。
4．据图完成下列各题
图1中，a、b分别为骨髓瘤细胞和已免疫的B淋巴细胞，图2为单克隆抗体制备流程（顺序已被打乱）。
（1）由图1分析：
①诱导a、b两种细胞的融合方法有聚乙二醇（PEG）、灭活的病毒、电激等；②a、b两种细胞发生融合，融合的原理是细胞膜的流动性；③融合后形成图中的d细胞，d细胞的特点是既能无限增殖，又能产生特定的抗体；④由d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比，具有特异性强、灵敏度高、并可大量制备等特点。
（2）图2B中小鼠注射的物质是特定抗原，其目的是刺激机体发生免疫应答，从而产生效应B淋巴细胞（浆细胞）。
（3）在获取C细胞时，被筛选淘汰的细胞类型有“BB”细胞、“瘤瘤”细胞，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。
（4）请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来：
考点一植物细胞工程
命题点
（一） 植物组织培养的原理及过程
1．（2017·海南高考）甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。
回答下列问题：
（1）以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到______________。
若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是________________（填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”）。
（3）图中A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是________________。
A中的愈伤组织是叶肉细胞经________形成的。
（4）若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，____________（填“能”或“不能”）采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是_____________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性。
（2）蔗糖水解后可得到葡萄糖、果糖。
用细胞作为材料进行培养获得幼苗，细胞必须具有完整细胞核，才具有发育为个体的一整套完整遗传信息。
（3）影响植物组织培养的两种主要激素是细胞分裂素和生长素。
愈伤组织是叶肉细胞经脱分化形成的。
（4）由于花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，组织培养得到花卉基因型不同于原植株，导致不能保留亲本性状。
答案：
（1）绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株
（2）葡萄糖、果糖 具有完整的细胞核 （3）细胞分裂素、生长素 脱分化 （4）不能
对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。
用花粉粒进行组织培养得到花卉基因型不同于原植株
[重难点拨]
植物激素对植物组织培养的影响
（1）按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果。
使用顺序
实验结果
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
同时使用
分化频率提高
简记为：
先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高
（2）当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向。
生长素/细胞分裂素
植物细胞的发育方向
高
有利于根的分化、抑制芽的形成
低
有利于芽的分化、抑制根的形成
适中
促进愈伤组织的生长
简记为：
“高”根，“低”芽，“中”愈伤
命题点
（二） 植物体细胞杂交技术及其应用
2．（2013·全国卷Ⅱ）甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。
某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。
回答下列问题：
（1）为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用________酶和________酶去除细胞壁，获得具有活力的________，再用化学诱导剂诱导二者融合。
形成的融合细胞进一步培养形成________组织，然后经过________形成完整的杂种植株。
这种培育技术称为________________________________________________________________________。
（2）上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指______________________________________________________。
假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖，经植物组织培养得到的______________________________等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。
解析：
（1）要培育同时含有A和B的新型药用植物，可采用植物体细胞杂交技术。
植物体细胞杂交技术的第一步是用纤维素酶和果胶酶去除两种植物细胞的细胞壁，获得具有活力的原生质体。
诱导融合成功后获得的杂种细胞，经脱分化培养成愈伤组织，然后经过再分化形成完整的杂种植株。
（2）多倍体是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
甲与乙有性杂交的后代中无同源染色体，减数分裂过程中联会异常，不能产生正常的生殖细胞，故该植株不可育。
而体细胞杂交获得的杂种植物含有同源染色体，减数分裂过程中联会正常，能产生正常的生殖细胞，故该杂种植株可育。
（3）制备人工种子的材料可以是经组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等。
答案：
（1）纤维素 果胶 原生质体 愈伤 再分化（或分化） 植物体细胞杂交技术
（2）体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常 （3）胚状体、不定芽、顶芽、腋芽
[重难点拨]
杂种植株遗传物质变化的判断
（1）遗传特性：
杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。
（2）染色体组数：
①染色体组数＝两种植物体细胞内染色体组数之和。
②植物体细胞杂交形成的杂种植株，有几个染色体组就称为几倍体。
③若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为（2x＋2y）条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。
考点二动物细胞工程
命题点
（一） 动物细胞培养与体细胞克隆
1．（2018·济南模拟）回答下列有关动物细胞培养的问题：
（1）在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面____________时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的____________。
此时，瓶壁上形成的细胞是________层的。
要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是____________。
（2）随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现______________现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成________细胞，该种细胞的黏着性________，细胞膜表面糖蛋白的量________。
（3）现用某种大分子染料对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不被染色，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用分裂________期的细胞在显微镜下进行观察。
（5）在细胞培养过程中，通常在________条件下保存细胞。
因为在这种条件下，细胞中________的活性降低，细胞________的速率降低。
（6）给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤组织当作________进行攻击。
解析：
动物细胞培养过程中会出现接触抑制现象；能够连续增殖的细胞具有癌细胞的特点；活细胞的细胞膜具有选择透过性；通常在冷冻条件下保存动物细胞。
答案：
（1）相互接触 接触抑制 单（或一） 胰蛋白酶
（2）衰老甚至死亡 不死性 降低 减少 （3）活细胞的细胞膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内（或死细胞的细胞膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而使其着色） （4）中 （5）冷冻（或超低温、液氮） 酶 新陈代谢 （6）抗原
2．（2016·全国卷Ⅱ）下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物（二倍体）的流程。
回答下列问题：
（1）图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为________________。
过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用__________的方法。
②代表的过程是____________________。
（2）经过多次传代后，供体细胞中____________的稳定性会降低。
因此，选材时必须关注传代次数。
（3）若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）与克隆羊“多莉（利）”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了________________________________________________________________________。
解析：
（1）哺乳动物的正常细胞核中性染色体的组成为XX（雌性）或XY（雄性）。
卵母细胞在培养至减数第二次分裂的中期时，常采用显微操作法去除细胞核。
②过程是将早期胚胎移植到代孕个体的子宫中，即代表的是胚胎移植。
（2）一般来说，动物细胞在传代培养到10～50代时，部分细胞的细胞核型可能会发生变化，即遗传物质的稳定性会降低。
因此，选材时一般选10代以内的细胞，以保证细胞正常的二倍体核型。
（3）获得的克隆动物性状与供体动物基本相同，但不完全相同，从遗传物质的角度分析，性状不完全相同的原因是：
克隆动物细胞质中的遗传物质来自去核卵母细胞的细胞质，细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响。
（4）高度分化的动物体细胞的全能性受到限制，但其细胞核的全能性在卵母细胞细胞质中的物质的作用下仍能得以表达。
故克隆羊“多莉（利）”以及其他克隆动物的培育成功，证明了高度分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。
答案：
（1）XX或XY 显微操作 胚胎移植
（2）遗传物质 （3）卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响 （4）动物已分化体细胞的细胞核具有全能性
[重难点拨]
植物组织培养与动物细胞培养的异同
比较项目
植物组织培养
动物细胞培养
理论基础
植物细胞全能性
细胞增殖
培养基
类型
固体或半固体培养基
液体培养基
成分
水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂
葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动物血清等
取材
植物幼嫩部位或花药等
动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织
关键环节
细胞的脱分化和再分化
细胞增殖和癌变
结果
新的组织或植株个体，可以体现全能性
新的细胞系或细胞株，不形成个体，不体现全能性
应用
①植株快速繁殖
②脱毒植株的培育
③制备人工种子
④生产药物、杀虫剂等
⑤转基因植物的培育
①蛋白质生物制品的生产
②皮肤移植材料的培育
③检测有毒物质
④生理、病理、药理学研究
相同点
①两技术手段培养过程中细胞都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂
②均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件
命题点
（二） 动物细胞融合与单克隆抗体的制备
3．类风湿性关节炎（RA）是一种自身免疫病，致残性强。
研究表明，该病的病理与肿瘤坏死因子α（TNF α）密切相关，而一种人鼠嵌合的抗TNF单克隆抗体能有效治疗RA。
如图为该单克隆抗体制备过程示意图。
（1）单克隆抗体的制备涉及细胞工程中的______________、____________技术。
（2）图中的抗原A是____________，HAT培养基的作用是__________________。
将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞具有的特点是____________________。
（3）医疗上，把单克隆抗体与化学药物或细胞毒素相结合制成“________”，借助抗体的定向作用将药物带到病变细胞并将其杀死。
（4）克隆动物是指用______________方法得到的动物。
（5）单克隆抗体的特点是____________、____________、________________。
解析：
（1）单克隆抗体制备涉及动物细胞培养和动物细胞融合技术。
（2）图中刺激免疫动物产生抗TNF α单克隆抗体的抗原是肿瘤坏死因子α（TNF α）。
HAT培养基的作用是筛选出杂交瘤细胞。
杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体。
（3）医疗上，把单克隆抗体与化学药物或细胞毒素相结合制成“生物导弹”，借助抗体的定向作用将药物带到病变细胞并将其杀死。
（4）克隆动物是指用核移植方法得到的动物。
（5）单克隆抗体的特点是：
特异性强、灵敏度高，并可以大量制备。
答案：
（1）动物细胞融合 动物细胞培养
（2）肿瘤坏死因子α（或TNF α） 筛选出杂交瘤细胞 既能大量增殖，又能产生特异性抗体 （3）生物导弹 （4）（动物体细胞）核移植 （5）特异性强 灵敏度高 并可以大量制备
4．（2014·全国卷Ⅰ）某研究者用抗原（A）分别免疫3只同种小鼠（X、Y和Z），每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价（能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数），结果如图所示。
若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞（染色体数目40条），并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞（染色体数目60条）按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。
回答下列问题：
（1）制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16000以上，则小鼠最少需要经过________次免疫后才能有符合要求的。
达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是________小鼠，理由是________________________________________________________________________。
（2）细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有______________________________________________，体系中出现多种类型细胞的原因是________________________________________________________________________。
（3）杂交瘤细胞中有________个细胞核，染色体数目最多是________条。
（4）未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是________________________________________________________________________
________________________。
解析：
（1）由图可知，小鼠至少经过4次免疫后，免疫小鼠的血清抗体效价才可达到16000以上，其中Y小鼠的血清抗体效价最高。
（2）由于细胞融合是随机的，且并不是所有细胞都能参与融合，融合体系中含有5种细胞：
未融合的B淋巴细胞、未融合的骨髓瘤细胞、杂交瘤细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞、B淋巴细胞相互融合形成的细胞。
（3）2个细胞的细胞核融合成1个细胞核标志着融合的完成，杂交瘤细胞中有1个细胞核，染色体数目为两者之和，即100条染色体。
（4）未融合的B淋巴细胞不能无限增殖，经多次传代培养后都不能存活。
答案：
（1）4 Y Y小鼠的血清抗体效价最高
（2）B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞 细胞融合是随机的，且融合率达不到100% （3）1 100 （4）（经免疫的B淋巴细胞是高度分化的细胞）不能无限增殖
[重难点拨]
单克隆抗体制备过程中两次筛选分析
项目
第一次筛选
第二次筛选
筛选原因
诱导融合后会得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞
由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞
筛选方法
用特定的选择培养基筛选：
未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞（“BB”细胞、“瘤瘤”细胞）都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞（“B瘤”细胞）才能生长
用多孔培养皿培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群
筛选目的
得到杂交瘤细胞
得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
[真题集训——验能力]
1．（2013·海南高考）单纯疱疹病毒Ⅰ型（HSV1）可引起水泡性口唇炎。
利用杂交瘤技术制备出抗HSV1的单克隆抗体可快速检测HSV1。
回答下列问题：
（1）在制备抗HSV1的单克隆抗体的过程中，先给小鼠注射一种纯化的HSV1蛋白，一段时间后，若小鼠血清中抗______________的抗体检测呈阳性，说明小鼠体内产生了__________反应，再从小鼠的________中获取B淋巴细胞。
将该B淋巴细胞与小鼠的________细胞融合，再经过筛选、检测，最终可获得所需的杂交瘤细胞，该细胞具有的特点是__________________________________。
（2）若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体，可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的________中使其增殖，再从______中提取、纯化获得。
（3）通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种HSV1蛋白，其原因是该抗体具有________和________等特性。
解析：
（1）单克隆抗体制备的第一步是免疫处理。
先给小鼠注射一种纯化的HSV1蛋白，一段时间后，若小鼠血清中抗HSV1蛋白的抗体检测呈阳性，说明小鼠体内产生了体液免疫反应。
第二步制备杂交瘤细胞。
从小鼠的淋巴器官中（如脾、骨髓、扁桃体等）获取B淋巴细胞，与小鼠的骨髓瘤细胞融合，再经过筛选检测，最终可获得所需的杂交瘤细胞。
杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生专一抗体。
（2）若想获得大量单克隆抗体，通常有两种方法：
一是将杂交瘤细胞培养在动物细胞培养液中，然后从动物细胞培养液中分离出单克隆抗体；二则是将杂交瘤细胞注射到小鼠的腹腔中使其增殖，然后从小鼠的腹水中提取纯化获得。
（3）单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的特点。
答案：
（1）HSV1蛋白 体液免疫 脾脏（其他合理答案也可） 骨髓瘤 能无限增殖且可产生专一抗体（其他合理答案也可）
（2）腹腔 腹水 （3）灵敏度高 特异性强（其他合理答案也可）
2．（2013·天津高考）花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。
野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。
用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。
再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株。
流程如下图。
据图回答下列问题：
（1）过程①所需的酶是_____________________________________________________。
（2）过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的________存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。
（3）原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是__________________________。
原生质体经过________再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。
（4）若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和________植株的根尖，通过________、________、染色和制片等过程制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。
（5）采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组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。
下图是用该引物对双亲及再生植株1～4进行PCR扩增的结果。
据图判断，再生植株1～4中一定是杂种植株的有____________________。
（6）对杂种植株进行______________接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。
解析：
（1）过程①是获得黑芥叶肉细胞的原生质体和花椰菜根细胞的原生质体，该过程需用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。
（2）供体细
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