2020版新设计生物人教版大一轮复习课件：第10单元生物技术与工程 37 .pdf

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1、第第3737讲 细胞工程讲 细胞工程 考点1 -2- 必备知识梳理关键能力突破 植物细胞工程 1.细胞工程的概念 考点1 -3- 必备知识梳理关键能力突破 2.细胞的全能性 (1)含义:具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有 发育成完整生物体 的潜能。 (2)物质基础:细胞内含有本物种全部的 遗传信息 。 (3)植物细胞全能性表达的条件:具有完整的细胞结构,处于离体 状态,提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。 (4)体内细胞不表达全能性的原因:基因在特定的时间和空间条件 下 选择性表达 ,形成不同的组织、器官。 考点1 -4- 必备知识梳理关键能力突破 3.植物组织培养技术 (1)

2、原理:植物细胞具有 全能性 。 (2)过程 考点1 -5- 必备知识梳理关键能力突破 (3)植物激素使用顺序对植物组织培养的影响 考点1 -6- 必备知识梳理关键能力突破 4.植物体细胞杂交技术 (1)概念:将 不同种 的植物体细胞,在一定条件下融合成 杂种细胞 ,并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。 (2)操作流程 考点1 -7- 必备知识梳理关键能力突破 5.植物细胞工程的实际应用 (2)作物新品种的培育:单倍体育种、 突变体 的利用。 (3)细胞产物的工厂化生产:培养到 愈伤组织 阶段。 教材拾遗(选修3第36页“小知识”改编)固体培养基中的无机营养 成分包括 水分、无机盐 ,有机营养成

3、分包括 小分子糖 类、氨基酸 等物质。 考点1 -8- 必备知识梳理关键能力突破 凝练核心素养凝练核心素养 1.科学思维运用归纳与概括、创新性思维的方法,依据细胞 全能性的物质基础和生物体生长的细胞学基础等理论,理解植物组 织培养和植物体细胞杂交技术。 2.科学探究通过分析植物组织培养的基本过程,掌握培养基 制备、外植体消毒、接种、培养、移栽以及栽培等基本操作技术。 考点1 -9- 必备知识梳理关键能力突破 (科学思维、科学探究)利用相关工程技术可以获得抗黑腐病杂 种黑芥花椰菜植株。已知野生黑芥具有黑腐病的抗性基因,而花 椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病,技术人员用一定剂量的紫外 线处理黑芥原

4、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,流程如下图。据图回答下列问题。 考点1 -10- 必备知识梳理关键能力突破 (1)该过程用到的工程技术有 和 。 (2)过程所需的酶是 ,过程PEG的作用 是 ,经过操作后,需筛选出 融合的杂种细胞,显微镜下观察融合的活细胞中有供体的叶绿体存 在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 。原生质体经过细胞壁再生,进而 分裂和脱分化形成 。 (4)若分析再生植株的染色体变异类型,应剪取再生植株和双亲植 株的根尖,制成装

5、片,然后在显微镜下观察比较染色体的 ; 将杂种植株栽培在含有 的环 境中,可筛选出具有高抗性的杂种植株。 考点1 -11- 必备知识梳理关键能力突破 答案 (1)植物体细胞杂交 植物组织培养 (2)纤维素酶和果胶酶 促进原生质体的融合 (3)保持原生质体完整性 愈伤组织 (4)形态和数目 黑腐病菌 考点1 -12- 必备知识梳理关键能力突破 解析 (1)据图可知,该流程图表示先去掉两种植物细胞的细胞壁,然 后诱导融合获得杂种细胞,通过植物组织培养获得杂种植株,该过 程是植物体细胞杂交。(2)植物细胞细胞壁的成分是纤维素和果胶, 因此采用纤维素酶和果胶酶去掉植物细胞的细胞壁;聚乙二醇 (PEG)

6、的作用是促进原生质体的融合。(3)去掉细胞壁后获得的原 生质体需要放在适宜浓度的甘露醇溶液中,保持原生质体完整性, 避免失水或吸水;在植物组织培养中,经过脱分化后形成愈伤组织。 (4)由于染色体在显微镜下能看见,因此可以制作临时装片,观察染 色体的形态和数目,以确定是否发生染色体变异;对杂种植物进行 鉴定最简单的方法是从个体水平上进行检测,即接种黑腐病菌,观 察植物的性状。 考点1 -13- 必备知识梳理关键能力突破 考向1 植物组织培养 1.某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉,其技术路线为“取 材消毒愈伤组织培养出芽生根移栽”。下列有关叙述 错误的是( ) A.消毒的原则是既杀死材料表面

7、的微生物,又减少消毒剂对细胞 的伤害 B.在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂,可获得染色体加倍 的细胞 C.出芽是细胞再分化的结果,受基因选择性表达的调控 D.生根时,培养基通常应含-萘乙酸等生长素类调节剂 答案解析解析 关闭 植物组织培养中消毒的原则是既杀死材料表面的微生物,又减少消毒剂 对培养材料的伤害,A项正确;植物体细胞的杂交需先除去细胞壁得到原 生质体,再在细胞融合诱导剂作用下获得染色体加倍的细胞,B项错误;细 胞分化的实质是基因的选择性表达,C项正确;植物组织培养过程中,生根 阶段的培养基中通常应含有生长素类调节剂,D项正确。 答案解析 关闭 B 考点1 -14- 必备知识梳理关

8、键能力突破 2.(2018江西上高二中调研)蓝莓中富含的花青素能有效地改善视 力,下面为科学家利用植物组织培养的方法大量培养蓝莓具体流程 的文字图解。请回答下列问题。 (1)用于离体培养的蓝莓组织叫做 ,该技术的原理是 。 (2)配制MS培养基时,应加入一定量的琼脂、蔗糖、无机盐、维 生素、有机物等营养物质。蔗糖除作为碳源外,还具有 的功 能。常用的培养基有脱分化培养基、生根培养基和生芽培养基。 这三种培养基的主要差异是 。 (4)愈伤组织经过过程重新分化成根或丛芽的过程叫 。 (5)蓝莓花青素在60 以下的热稳定性较好,将含花青素的粗品 经真空干燥(可使水的沸点降低40 )制成成品。采用该方

9、法的主 要原因是 。 考点1 -15- 必备知识梳理关键能力突破 答案 (1)外植体 植物细胞具有全能性 (2)提供能量和维持渗透压 生长素和细胞分裂素的用量及比例不 同 (3)降低 (4)再分化 (5)避免(干燥时温度过高导致)花青素分解 考点1 -16- 必备知识梳理关键能力突破 解析 (1)植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性。用于离体 培养的组织叫做外植体。(2)配制MS培养基时,应加入一定量的琼 脂、蔗糖、无机盐、维生素、有机物等营养物质。蔗糖除作为碳 源外,还具有提供能量和维持渗透压的功能。常用的培养基有脱分 化培养基、生根培养基和生芽培养基。这三种培养基的主要差异 是生长素和细

10、胞分裂素的用量及比例不同。(3)图中过程是脱分 化形成愈伤组织的过程,细胞的分化程度降低。(4)图中过程是 愈伤组织经过再分化形成丛芽或根的过程。(5)含花青素的粗品经 真空干燥(可使水的沸点降低40 )制成成品,采用该方法的主要原 因是避免(干燥时温度过高导致)花青素分解。 考点1 -17- 必备知识梳理关键能力突破 3.(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

11、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”)。 考点1 -18- 必备知识梳理关键能力突破 (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子的名贵花卉,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 。 考点1 -19- 必

12、备知识梳理关键能力突破 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 对杂合子的植株来说,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 考点1 -20- 必备知识梳理关键能力突破 解析 (1)高度分化的活的植物细胞含有完成发育所需的全套基因, 这是细胞全能性的理论基础,而植物组织培养的原理是植物细胞具 有全能性。(2)蔗糖水解可得到葡萄糖、果糖。从细胞全能性的理 论基础可知,用细胞作为材料进行培养获得幼苗,该细

13、胞应具备的 条件是具有完整的细胞核,即要含有完成发育所需的全部遗传信息。 (3)植物组织培养的再分化过程受生长素和细胞分裂素的影响,两者 含量的比例会影响分化的结果。愈伤组织是高度分化细胞经脱分 化形成的。(4)一般情况下,植物组织培养属于无性繁殖,可使后代 保持亲本的遗传性状。但花药离体培养(属于有性生殖范畴)与用 植物正常体细胞培养不同,因为花粉粒通过减数分裂产生,分裂过 程中等位基因的分离、基因重组等使其基因型与体细胞的基因型 不同,培养得到花卉基因型不同于原植株,导致不能保持亲本性状。 故要保持亲本性状,组织培养不能用花粉粒作外植体。 考点1 -21- 必备知识梳理关键能力突破 (1)

14、植物组织培养中生长素和细胞分裂素的比值与效果 (2)植物组织培养中光照的使用 脱分化阶段不需要给予光照,再分化阶段需要给予光照,以利于叶 绿素的形成。 考点1 -22- 必备知识梳理关键能力突破 考向2 植物体细胞杂交过程 4.下图表示利用高秆抗锈病玉米(基因型为AaBb,两对基因独立 遗传)的花粉细胞生产人工种子的过程。下列叙述不正确的是( ) A.通过过程两两融合得到的细胞基因型有9种 B.过程培养基中的植物激素种类和比例不同 C.过程需用秋水仙素处理才能获得可育的人工种子 D.人工种子的种皮中加入植物生长调节剂可促进丛芽的发育 答案解析解析 关闭 AaBb个体产生的花粉有4种,两两融合得

15、到的细胞基因型有33=9(种),A 项正确。生长素与细胞分裂素的比值高,有利根分化,抑制芽形成;低时 相反;适中时,促进愈伤组织生长,故脱分化和在分化过程植物激素 种类和比例不同,B项正确。胚状体直接包上人工种皮就可获得人工种子, 该种子含有2个染色体组,发育而成的植株可育,C项错误。植物生长调节 剂可促进丛芽的发育,D项正确。 答案解析 关闭 C 考点1 -23- 必备知识梳理关键能力突破 5.(2018江苏泰州中学月考)为培育出含-胡萝卜素的“黄金大米”, 科研人员提出以下两套培育方案。请分析回答下列问题。 (1)甲方案中,-胡萝卜素基因能在玉米和水稻体内出现相同表达 结果的原因是 。 若

16、研究人员已知-胡萝卜素基因序列,可采用 的方法获 得-胡萝卜素基因。过程中可用 技 术检测水稻体细胞DNA上是否插入了-胡萝卜素基因。 考点1 -24- 必备知识梳理关键能力突破 (2)乙方案中,在体细胞杂交前需要用酶除去细胞壁获得原生质体, 诱导体细胞融合的化学试剂常用 。通过获得 “黄金大米”幼苗需要经过 两 个过程,依据的原理是 。在培养 过程中,除了在培养基中添加营养物质外,还需要添加 。 (3)与传统育种方法相比,甲、乙两套方案共同的优点是 。 答案 (1)所有生物共用一套遗传密码(密码子) 人工合成 DNA 分子杂交 (2)聚乙二醇 脱分化和再分化 (植物)细胞的全能性 植物激素(

17、生长素和细胞分裂素) (3)克服远缘杂交不亲和的障碍 (打破生殖隔离) 考点1 -25- 必备知识梳理关键能力突破 解析 (1)自然界中所有生物共用一套遗传密码子,因此一种生物的 基因能在另一种生物体内表达;在目的基因序列已知的情况下,可 采用人工合成的方法获得目的基因。检测目的基因是否插入受体 细胞可用DNA分子杂交技术。 (2)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,因此可根据酶的专一性 原理,在植物体细胞杂交前用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得原 生质体;诱导植物原生质体融合常用的化学试剂是聚乙二醇。将杂 交细胞培育成杂交植株需要采用植物组织培养技术,该技术包括脱 分化和再分化两个过程,原理是

18、植物细胞的全能性。在植物组织培 养过程中,除了在培养基中添加营养物质外,还需要添加植物激素 (生长素和细胞分裂素)。 (3)与传统育种方法相比,基因工程育种和植物细胞工程育种都能克 服远缘杂交不亲和的障碍。 考点1 -26- 必备知识梳理关键能力突破 1.植物体细胞杂交过程中杂种细胞的类型及检测方法 (1)诱导产生的细胞类型(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B) 未融合的细胞:A和B。 两两融合的细胞:AA、BB和AB。 多细胞融合体。 (2)检测方法:对诱导产生的细胞进行植物组织培养,然后根据得到的 植物性状进行判断。 若只表现出一种植物的性状,说明是未融合细胞。 若得到的是具有两种亲本

19、性状的植物,说明是杂种植株。 若得到的是两种亲本性状的植物,且一种植物的性状得到加强,则可 能是多细胞融合体。 若得到的是一种植物的性状,且效果得到加强,则是同种细胞融合的 结果。 考点1 -27- 必备知识梳理关键能力突破 2.植物体细胞杂交后的遗传物质分析 (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 染色体组数=两种植物体细胞内染色体组数之和。 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。 考点1 -28- 必备知识梳理关键能力突破 考向3 植物细胞工程的应用 6.(2018江苏海门中学质检)为了获得植物次生代谢产物

20、,先用植 物外植体获得愈伤组织,然后在液体培养基中悬浮培养。请回答下 列问题。 (1)外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为 。 (2)在愈伤组织悬浮培养时,细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如 下图所示。细胞干重在12 d后下降的原因有 ; 培养液中蔗糖的作用是 、 。 考点1 -29- 必备知识梳理关键能力突破 (3)多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。 二倍体愈伤组织细胞经 处理,会产生染色体加 倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目,压片前常用纤维素酶 和 酶解离愈伤组织。若愈伤组织细胞(2n)经诱导处理后, 观察到染色体数为8n的细胞,合理的解释是 、 。 答案 (1)脱分

21、化 (2)蔗糖浓度下降,pH降低 提供能源 调节渗透压 (3)秋水仙素(低温) 果胶 经加倍到4n的细胞处于有丝分裂后 期 经加倍到8n的细胞处于有丝分裂中期 考点1 -30- 必备知识梳理关键能力突破 解析 (1)外植体经诱导形成愈伤组织的过程称为脱分化。 (2)观察图示可知,12d后蔗糖浓度和pH都下降到较低水平,影响能量 的供应和酶的活性,导致细胞干重下降。另外,培养液中的蔗糖还具 有调节渗透压的作用。 (3)在细胞分裂过程中,用低温或秋水仙素处理,都可抑制纺锤体的形 成,使染色体不能移向两极,从而使细胞中染色体的数目加倍。愈伤 组织的细胞之间含有纤维素和果胶,欲将其分散成单个细胞,压片

22、前 需用纤维素酶和果胶酶处理。愈伤组织细胞经诱导处理后,有的细胞 染色体数目加倍(4n),有的细胞染色体数目未加倍(2n),也可能有的细 胞在连续分裂中每次都因低温或秋水仙素抑制了纺锤体的形成,导致 细胞中染色体数目连续加倍,出现染色体数目为8n的细胞。所以染色 体数目加倍到4n的细胞处于有丝分裂后期时染色体数目为8n,染色体 数目加倍到8n的细胞处于有丝分裂中期时染色体数目也为8n。 考点1 -31- 必备知识梳理关键能力突破 动物细胞培养与核移植技术 1.动物细胞培养 (1)原理: 。 (2)培养条件 无菌、无毒的环境:对 和所有培养用具进行无菌处 理,添加 ,定期更换培养液以清除 。 营

23、养:除正常的有机和无机营养外,通常需加入 等 一些天然成分。 适宜的温度和pH:温度为 (哺乳动物),pH为 。 气体环境:含95%空气加 的混合气体。 细胞增殖 培养液 抗生素 代谢废物 血清、血浆 36.50.5 7.27.4 5%CO2 考点1 -32- 必备知识梳理关键能力突破 (3)动物细胞的培养过程 胰蛋白酶 原代培养 胰蛋白酶 考点1 -33- 必备知识梳理关键能力突破 (4)应用:生物制品的生产、检测 、医学研究。 有毒物质 考点1 -34- 必备知识梳理关键能力突破 2.动物体细胞核移植技术和克隆动物 (1)原理:动物 具有全能性。 (2)过程 (3)结果: 。 (4)应用:

24、加速家畜 进程,促进优良畜群繁育;保 护 ;生产医用蛋白;作为异种移植的 ; 用于组织器官的移植。 体细胞核 细胞培养 去核 重组细胞 供体 产生新个体 遗传改良 濒危物种 供体 考点1 -35- 必备知识梳理关键能力突破 凝练核心素养凝练核心素养 1.生命观念通过对动物细胞培养的过程及条件的分析,建立 起结构与功能相适应的观念。 2.科学思维运用归纳与概括、批判性思维、创造性思维的 方法,理解动物细胞培养的过程及条件、用动物细胞的核移植技术 克隆动物的过程。 3.科学探究运用已有的细胞结构、功能、生理等知识探究 动物细胞培养和核移植的过程,掌握克隆动物的核心技术,设计克 隆动物的方案。 4.

25、社会责任关注克隆动物的应用前景和最新进展,树立爱国 主义和科学价值观。 考点1 -36- 必备知识梳理关键能力突破 (科学思维、科学探究)(2016全国高考)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。 考点1 -37- 必备知识梳理关键能力突破 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。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

26、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 。 考点1 -38- 必备知识梳理关键能力突破 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 考点1 -39- 必备知识梳理关键能力突破 解析 本题主要考查核移植技术、动物细胞培养技术、胚胎移植技 术的相关知识。 (1)因为供体性别不确定,所以A的性染色体的组成可为XX或XY。 常采用显微操作的方法去除卵母细胞的细胞核。过程表示将早 期胚胎移入受体,其过程为胚胎移植。 (

27、2)取供体动物的体细胞培养,一般选用传代10代以内的细胞,因 为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。超过10代继续 培养,则其遗传物质(或核型)的稳定性会降低。 (3)克隆动物的细胞核基因来自供体,因此大部分性状与供体相同, 但细胞质基因来源于受体(或提供卵母细胞的个体),即卵母细胞的 细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响,这就决定了克 隆动物的性状与供体不完全相同。 (4)其他克隆动物的成功获得也证明了动物已分化体细胞的细胞 核具有全能性。 考点1 -40- 必备知识梳理关键能力突破 考向1 动物细胞培养过程的分析 1.下列有关动物细胞培养的叙述,正确的是( ) A.动物细胞

28、培养过程中,可用胃蛋白酶处理使细胞分散开 B.通过动物细胞培养获得大量细胞,可证明动物细胞具有全能性 C.动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础 D.动物细胞培养选用的培养材料大多是动物的受精卵 答案解析解析 关闭 动物细胞培养过程中,应用胰蛋白酶处理使细胞分散开,A项错误;通过动 物细胞培养获得大量细胞,没有获得完整个体,不能证明动物细胞具有全 能性,B项错误;动物细胞培养选用的培养材料大多是幼龄动物的组织或 细胞,D项错误。 答案解析 关闭 C 考点1 -41- 必备知识梳理关键能力突破 2.(2019宁夏长庆高级中学月考)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

29、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。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离 下来,需要用酶处理,用到的酶是 。 (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获得 ,该种细胞的黏着 性 ,细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量 。 (3)现用某种大分子染料对细胞进行染色,观察到死细胞被染色, 而活细胞不被染色,原因是 。 考点1 -42- 必备知识梳理关键能力突破 (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。 (

30、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 速率 降低。 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 细胞内而着色) (4)中 (5)冷冻(或超低温、液氮) 酶 新陈代谢 考点1 -43- 必备知识梳理关键能力突破 解析 (1)细胞接触抑制是指细胞表面相互接触时,细胞就会停止分 裂增殖的现象。基于上述特性,瓶壁上形成的细胞是单层排列的。 需要用胰蛋白酶处理使贴壁的细胞从瓶壁上分

31、离下来。(2)随着细 胞传代次数的增多,绝大部分细胞分裂停止,进而出现衰老甚至死 亡现象,但极少数细胞可以连续增殖,其中有些细胞会因遗传物质 发生改变而变成不死性细胞。该种细胞由于细胞表面糖蛋白减少, 其黏着性降低。(3)活细胞的细胞膜具有选择透过性,大分子染料不 能通过,所以活细胞不被染色;死细胞的细胞膜失去了选择透过性, 大分子染料可以通过,所以死细胞能被大分子染料染色。(4)有丝分 裂中期时染色体的着丝点排列在赤道板上,染色体形态固定、数目 清晰,是观察染色体数目的最佳时期。(5)在细胞培养过程中,通常 在冷冻(或超低温、液氮)条件下保存细胞。因为在这种条件下,细 胞中酶的活性降低,细胞

32、新陈代谢的速率降低。 考点1 -44- 必备知识梳理关键能力突破 3.(2017全国高考节选)编码蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、 B、C、D、E五个片段组成,编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部 分片段组成,如图1所示。 考点1 -45- 必备知识梳理关键能力突破 回答下列问题。 现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白,要鉴定这三种 蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用,某同学做了如下实验:将 一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组,其中三组分别加入 等量的蛋白甲、乙、丙,另一组作为对照,培养并定期检测T淋巴细 胞浓度,结果如图2。 由图2 可知:当细胞浓度达到a时,添加蛋白乙的培养液中

33、T淋巴 细胞浓度不再增加,此时若要使T淋巴细胞继续增殖,可采用的方法 是 。细胞培养过程中,培养箱中通常要维持 一定的CO2浓度,CO2的作用是 。 仅根据图1、图2可知,上述甲、乙、丙三种蛋白中,若缺少 (填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所编码的肽段,则会降低其 刺激T淋巴细胞增殖的效果。 答案解析解析 关闭 当细胞浓度达到a时,T淋巴细胞的浓度不再增加,是因为出现了接触抑制 现象,所以可以进行细胞传代培养,使T淋巴细胞继续增殖;培养箱中通常 要维持一定的CO2浓度,CO2的作用是维持培养液中的pH。根据图2可知,甲、 乙两组的T淋巴细胞数量多,丙组的T淋巴细胞数量少,根据图1比较可

34、知, 丙组T淋巴细胞少的原因是蛋白丙缺少C片段所编码的肽段。 答案解析 关闭 进行细胞传代培养 维持培养液的pH C 考点1 -46- 必备知识梳理关键能力突破 考向2 动物体细胞核移植过程的分析 4.如图是某克隆羊培育过程模式图,试分析获得该克隆羊的生殖 方式、该克隆羊的基因型以及该克隆羊发育成熟时所分泌的性激 素依次是( ) A.无性生殖、Aa、雌性激素 B.无性生殖、aa、雄性激素 C.有性生殖、aa、雄性激素 D.有性生殖、AA、雌性激素 答案解析解析 关闭 克隆羊是利用了细胞核移植技术,其生殖方式为无性生殖;该克隆羊继承 了B羊的全部的细胞核基因和A羊的细胞质基因,因此其基因型为aa

35、;由于 B羊为雄性,因此该克隆羊亦为雄性,故该克隆羊发育成熟时分泌的性激 素是雄性激素。 答案解析 关闭 B 考点1 -47- 必备知识梳理关键能力突破 5.(2018广东佛山综合测试)我国科学家突破了体细胞克隆猴的世 界难题,成功培育出世界上首个体细胞克隆猴“中中”和“华华”。 这标志着我国将率先开启以猕猴作为实验动物模型的时代。下图 为克隆猴的流程示意图。请回答下列问题。 考点1 -48- 必备知识梳理关键能力突破 (1)我国克隆猴利用的是猴胎儿成纤维细胞,该细胞是一已分化的 体细胞,从理论上分析,它具有细胞的全能性,这是因为 。 (2)克隆猴时需要进行“去核”操作,即去掉卵母细胞的细胞核

36、。先 在体外培养卵母细胞让其分裂,一般选择 的细胞 进行去核操作;然后进行“核移植”,即将体细胞的细胞核移到去核卵 母细胞中形成重组细胞,此时采用的技术是 ;得到 的重组细胞再进行人工激活使其分裂形成胚胎。 (3)科学家将79枚克隆胚胎移植入21只代孕母猴中,最终只有两只 母猴正常怀孕产下“中中”和“华华”,它俩的性别是否一致? ; 原因是 。 (4)克隆动物有很多优点:可以加速家畜遗传改良进程,促进优 良畜群繁育; 。 (5)灵长类生物克隆成功是克隆技术的重大突破,在该技术应用方 面,应注意哪些潜在的风险? 。 考点1 -49- 必备知识梳理关键能力突破 答案 (1)成纤维细胞的细胞核中含有

37、猴的全部核基因 (2)减数第二次分裂中期(或M期) 显微注射技术 (3)一致 “中中”“华华”的细胞核中遗传物质一祥,是融合细胞经 过有丝分裂形成的 (4)可以增加濒危物种的存活数量(或可以建立实验动物模型研 究人类疾病) (5)避免进一步扩大到对灵长类或者人的体细胞克隆,引发伦理问 题 考点1 -50- 必备知识梳理关键能力突破 (1)核移植时应选M中期卵母细胞的原因 此类细胞体积大,易于操作;卵黄多,营养物质丰富,可为发育提 供充足的营养;卵母细胞的细胞质中存在激发细胞核全能性表达 的物质。 (2)克隆动物是由重组的细胞培养而来的,该重组细胞的细胞质基因 来源于受体细胞,细胞核基因来源于提

38、供细胞核的亲本,其遗传物 质来自2个亲本。 (3)核移植中供体动物、提供卵母细胞的动物、代孕动物和克隆动 物之间的关系:克隆动物绝大部分性状与供体动物相同,少数性状 与提供卵母细胞的动物相同,与代孕动物的性状无遗传关系。 考点1 -51- 必备知识梳理关键能力突破 (4)动物体细胞核移植技术(克隆)从生殖方式的角度看属于无性生 殖,重组细胞相当于受精卵,需要动物细胞培养和胚胎工程技术的 支持。 考点1 -52- 必备知识梳理关键能力突破 动物细胞融合与单克隆抗体 1.动物细胞融合 (1)概念: 两 个或 多 个动物细胞结合形成 一 个细胞的 过程,也称细胞杂交。 (2)条件:需要用聚乙二醇(P

39、EG)、 灭活的病毒 或电激等诱导 因素。 (3)原理: 细胞膜的流动性 。 (4)结果:形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞,称 为 杂交细胞 。 (5)意义:突破了 有性杂交 方法的局限,使 远缘杂交 成为可能。已成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种 培育等的重要手段,为制备 单克隆抗体 开辟了新途径。 考点1 -53- 必备知识梳理关键能力突破 2.单克隆抗体 (1)制备原理:一种浆细胞产生 一 种抗体,浆细胞在体外不能 (填“能”或“不能”)无限增殖;骨髓瘤细胞能 无限增殖 ;浆细胞与 骨髓瘤细胞融合得到 杂交瘤 细胞,既能 无限增殖 ,又 能 产生特异性抗体 。 (2

40、)制备过程 考点1 -54- 必备知识梳理关键能力突破 (3)制备单克隆抗体过程中的两次筛选 (4)优点:特异性强、灵敏度高,可大量制备。 (5)用途:作为诊断试剂;用于治疗疾病和运载药物。 考点1 -55- 必备知识梳理关键能力突破 教材拾遗(选修3第49页“讨论,2”)用于核移植的供体细胞一般都 选用传代10代以内的细胞,想一想,这是为什么? 答案培养的动物细胞一般当传代至1050代左右时,部分细胞核 型可能会发生变化,其细胞遗传物质可能会发生突变,而10代以内 的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此,在体细胞核移植中, 为了保证供体细胞正常的遗传基础,通常采用传代10代以内的细胞。 考点

41、1 -56- 必备知识梳理关键能力突破 凝练核心素养凝练核心素养 1.生命观念通过对单克隆抗体制备过程的分析,建立起结构 与功能相适应的观念。 2.科学思维运用对比的方法,比较动植物细胞的异同,推测动 物细胞融合与植物原生质体融合的原理及方法的基本相同,培养知 识迁移能力。 3.科学探究运用已有的细胞结构、功能、生理等知识探究 动物细胞融合的过程和关键操作。 4.社会责任关注单克隆抗体的应用,同时认识到丰富的联系 和想象在科学创新中具有重要作用。 考点1 -57- 必备知识梳理关键能力突破 (科学探究、社会责任)埃博拉病毒是一种能引起人类和灵长类 动物产生埃博拉出血热的烈性传染病病毒,有很高的

42、死亡率。下图 是针对埃博拉病毒的单克隆抗体制备流程的简明示意图。回答下 列问题。 考点1 -58- 必备知识梳理关键能力突破 (1)分析上图,制备埃博拉病毒单克隆抗体涉及的生物技术主要有 。 (2)利用小鼠制备埃博拉病毒单克隆抗体的过程中,先给小鼠注射 一种纯化的埃博拉病毒核衣壳蛋白,再从小鼠脾脏中获得 。 通过过程获得的是 ,再经过筛选最终可获得 ,该细胞群的特点是 。 (3)若要大量制备单克隆抗体,可将细胞置于培养液中进行体外 培养,在培养液中通入一定浓度的 ,以维持培养液的pH。 (4)通过上述方法得到的抗体与常规的血清抗体相比最大的优点 是 。“生物导弹”是 借助单克隆抗体的 作用,能

43、将药物定向带到癌细胞所在位 置。 考点1 -59- 必备知识梳理关键能力突破 答案 (1)动物细胞培养和动物细胞融合 (2)B淋巴细胞(或浆细胞) 杂交瘤细胞或多种杂交(杂种)细胞 既 能无限增殖又能产生专一抗体 (3)CO2 (4)特异性强,灵敏度高,可大量制备 导向 解析 (1)由图可知,制备埃博拉病毒单克隆抗体涉及动物细胞培养 和动物细胞融合等生物技术。(2)制备单克隆抗体时,先给小鼠注射 抗原,然后从小鼠脾脏内获得已免疫的B淋巴细胞,让其与骨髓瘤细 胞融合,获得杂交瘤细胞,然后经克隆化培养和抗体检测,这时所获 得的细胞群既能无限增殖又能产生专一抗体。(3)在动物细胞培养 时,向培养液中

44、通入一定浓度的CO2,可以维持培养液的pH。(4)单 克隆抗体与常规的血清抗体相比特异性强,灵敏度高,可大量制 备;“生物导弹”是借助单克隆抗体的导向作用,将药物定向带到癌细 胞所在位置。 考点1 -60- 必备知识梳理关键能力突破 考向1 动物细胞融合的原理及过程分析 1.一系列实验证明细胞膜具有流动性,荧光抗体免疫标记实验就 是其中的一个典型例子。下图表示了人、鼠细胞融合的过程,研究 中分别将带有绿色荧光、能与人体细胞膜上HLA抗原特异性结合 的抗体和带有红色荧光、能与小鼠细胞膜上H2抗原特异性结合的 抗体放入细胞培养液中,对人、鼠细胞进行标记。下列有关该实验 的叙述不正确的是 ( ) A

45、.要使实验现象明显,可以适当提高细胞培养液的温度 B.选取不同生物细胞进行融合是因为不同生物细胞表面抗原差 异较大 C.实验表明不同种生物细胞可以杂交,而同种生物细胞不能进行 融合 D.实验结果可以直接证明细胞膜上的蛋白质分子可以运动 答案解析解析 关闭 细胞膜的流动性与细胞代谢旺盛程度、环境温度等呈正相关;由于不同 细胞的细胞膜结构基本相似,因而同种或不同种生物细胞可以相互融合; 人鼠细胞融合实验中,由于采用了免疫荧光标记法,而同类生物细胞膜上 的蛋白质相似程度很大,因而难以找到特异性蛋白,采用异种生物细胞可 以达到这一目的。 答案解析 关闭 C 考点1 -61- 必备知识梳理关键能力突破

46、2.(2018甘肃西北师大附中诊断)下图表示细胞工程的流程图(a、 b表示过程),请据图回答下列问题。 (1)若图示为动物细胞融合的过程,则a特有的诱导剂是 。 以动物细胞融合为基础发展起来的杂交瘤技术为制造单克隆抗体 开辟了新途径,通过把能产生抗体的 细胞与能在体外大量增殖 的 细胞进行融合,得到既能迅速大量繁殖, 又能产生专一抗体的杂交瘤细胞。 考点1 -62- 必备知识梳理关键能力突破 (2)若图示为植物体细胞杂交过程,则在甲、乙融合之前,需要用 (填酶)制备 。这项工程的意义是 。 (3)由甲、乙融合得到丙细胞的基本原理是 。 答案 (1)灭活的病毒 B淋巴(浆) 骨髓瘤 (2)纤维素

47、酶和果胶酶 原生质体 克服远缘杂交不亲和的障碍, 扩大亲本组合的范围 (3)细胞膜的流动性 考点1 -63- 必备知识梳理关键能力突破 解析 (1)若a是诱导动物细胞融合,则特有的诱导剂是灭活的病毒。 在单克隆抗体的制备过程中,利用已免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细 胞融合,形成杂交瘤细胞,该细胞既可以迅速大量增殖,又可以产生 专一的抗体。(2)在植物体细胞杂交过程中,需要先用纤维素酶和果 胶酶去除甲、乙细胞的细胞壁,然后再诱导甲、乙原生质体融合。 该技术可以克服远缘杂交不亲和的障碍,扩大亲本组合的范围。(3) 甲、乙细胞融合形成丙细胞,利用了细胞膜的流动性。 考点1 -64- 必备知识梳理关键能力

48、突破 植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较 考点1 -65- 必备知识梳理关键能力突破 考点1 -66- 必备知识梳理关键能力突破 考向2 单克隆抗体的制备过程的分析 3.关于下面制备单克隆抗体过程示意图的叙述,不正确的是( ) A.表示已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞均是从小鼠的脾脏 中提取的 B.促进细胞融合的方法可以利用聚乙二醇作介导 C.中的筛选是通过抗原抗体反应进行的 D.可以无限增殖 答案解析解析 关闭 已免疫的B淋巴细胞可以从小鼠的脾脏中提取,也可以从血浆中提取,骨 髓瘤细胞是从小鼠的骨髓中提取的。单克隆抗体是利用已免疫的B淋巴 细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞得到的,融合方法可以用化学 方法聚乙二醇作介导,生物方法灭活的病毒作介导等。如果要 筛选能产生特定抗体的细胞群,可以通过检测抗原抗体反应,如果有反 应说明产生了抗体。融合细胞具有双亲的特点,既能无限增殖又能产生 单一抗体。 答案解析 关闭 A 考点1 -67- 必备知识梳理关键能力突破 4.(2018山西山大附中期中)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-(TNF-)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。