考點二細胞工程1．植物組織培養的過程——原理：植物細胞的全能性(1)植物組織培養中添加蔗糖的目的是提供營養和調節滲透壓。(2)脫分化階段不需要光，再分化階段需要光。(3)生長素與細胞分裂素的比值高時，促進根的分化、抑制芽的形成；比值低時，促進芽的分化、抑制根的形成。(4)體內細胞未表現全能性的原因：基因的表達具有選擇性。2．植物體細胞雜交技術——原理：植物細胞的全能性、細胞膜的流動性3．針對三類目標(試管苗、人工種子、細胞產物)的培養流程4．動物細胞培養——原理：細胞增殖(1)動物細胞培養中兩次使用胰蛋白酶的作用不同：第一次：處理剪碎的組織，使其分散成單個細胞；第二次：使貼壁生長的細胞從瓶壁上脫落下來。(2)使用或冷凍保存的是10代以內的細胞，原因是保持細胞正常的二倍體核型。(3)避免雜菌污染的措施：培養液及培養用具滅菌處理，加入一定量的抗生素，定期更換培養液。(4)區分原代培養和傳代培養的關鍵是是否分瓶培養。5．動物體細胞克隆技術(核移植技術)——原理：動物細胞核的全能性(1)核移植獲得的克隆動物與提供細胞核的親本性狀可能不同的三個原因：①克隆動物遺傳物質來自兩個親本。②發育過程中可能發生基因突變或染色體變異。③外界環境可能引起不可遺傳的變異。(2)克隆動物的產生是無性繁殖，而試管動物則是在體外受精形成受精卵，由受精卵發育成的個體，因此屬于有性繁殖。6．單克隆抗體的制備——原理：細胞膜的流動性、細胞的增殖2次篩選目的不同：①第1次：獲得雜交瘤細胞。②第2次：獲得能分泌所需特異性抗體的雜交瘤細胞。1．(2019·全國Ⅱ，38)植物組織培養技術在科學研究和生產實踐中得到了廣泛的應用。回答下列問題：(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一種途徑。與常規的種子繁殖方法相比，這種微型繁殖技術的特點有___________________________________________________________(答出2點即可)。(2)通過組織培養技術，可把植物組織細胞培養成胚狀體，再通過人工種皮(人工薄膜)包裝得到人工種子(如圖所示)，這種人工種子在適宜條件下可萌發生長。人工種皮具備透氣性的作用是______________________________。人工胚乳能夠為胚狀體生長提供所需的物質，因此應含有植物激素、__________和________等幾類物質。(3)用脫毒苗進行繁殖，可以減少作物感染病毒。為了獲得脫毒苗，可以選取植物的______進行組織培養。(4)植物組織培養技術可與基因工程技術相結合獲得轉基因植株。將含有目的基因的細胞培養成一個完整植株的基本程序是_____________________________________(用流程圖表示)。答案(1)能保持植物原有的遺傳特性，繁殖速度快(2)有利于胚狀體進行呼吸作用礦質元素糖(3)莖尖(4)含目的基因的細胞eq\o(→,\s\up7(培養))愈傷組織eq\o(→,\s\up7(誘導分化))小植株思維延伸——填充(1)(2019·全國Ⅲ，38節選)培養胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過程如圖所示，步驟③切取的組織塊中要帶有形成層，原因是形成層容易誘導形成愈傷組織；從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養基，其原因是誘導愈傷組織形成和誘導愈傷組織分化形成試管苗所需的生長素和細胞分裂素的比例不同。而步驟⑥要進行照光培養，其作用是誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用。(2)(2020·天津，15節選)在誘導形成愈傷組織階段時通常選擇莖尖、幼葉等作為外植體，原因是細胞分化程度低，容易誘導產生愈傷組織。2．(2020·全國Ⅰ，38)為研制抗病毒A的單克隆抗體，某同學以小鼠甲為實驗材料設計了以下實驗流程。回答下列問題：(1)上述實驗前必須給小鼠甲注射病毒A，該處理的目的是____________________________。(2)寫出以小鼠甲的脾臟為材料制備單細胞懸液的主要實驗步驟：_____________________。(3)為了得到能產生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞，需要進行篩選。圖中篩選1所采用的培養基屬于______________，使用該培養基進行細胞培養的結果是____________________。圖中篩選2含多次篩選，篩選所依據的基本原理是___________________________________。(4)若要使能產生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞大量增殖，可采用的方法有______________________________________________________________(答出2點即可)。答案(1)誘導小鼠甲產生能夠分泌抗病毒A抗體的B淋巴細胞(2)①取小鼠甲脾臟剪碎；②用胰蛋白酶處理使其分散成單個細胞；③加入培養液制成單細胞懸液(3)選擇培養基只有雜交瘤細胞能夠生存抗原與抗體的反應具有特異性(4)將雜交瘤細胞注射到小鼠腹腔內增殖；將雜交瘤細胞在體外培養解析(1)利用小鼠甲制備單克隆抗體時，先要給小鼠甲注射相應的抗原，目的是獲得經免疫的、能產生相應抗體的B淋巴細胞。(2)利用小鼠甲的脾臟制備單細胞懸液的主要步驟是①取小鼠甲的脾臟并剪碎；②用胰蛋白酶處理使其分散成單個細胞；③利用培養液將分散的細胞制成細胞懸液。(3)為了得到所需要的雜交瘤細胞，在細胞培養過程中要進行篩選。篩選1是利用選擇培養基進行篩選，在選擇培養基上只有融合的雜種細胞才能生長，未融合的、同種細胞融合的細胞都不能存活。篩選2利用抗原與抗體的反應具有特異性的原理進行多次篩選，目的是得到能產生所需要的抗體并能無限增殖的雜交瘤細胞。(4)若要將得到的雜交瘤細胞進行大量培養，可以在體外條件下進行大規模培養或將其注射到小鼠腹腔內增殖。3．(2021·湖南，22節選)M基因編碼的M蛋白在動物A的肝細胞中特異性表達。現設計實驗，將外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通過核移植、胚胎培養和胚胎移植等技術獲得M基因失活的轉基因克隆動物A，流程如圖所示。回答下列問題：(1)在構建含有片段F的重組質粒過程中，切割質粒DNA的工具酶是_____________________，這類酶能將特定部位的兩個核苷酸之間的__________________斷開。(2)在無菌、無毒等適宜環境中進行動物A成纖維細胞的原代和傳代培養時，需要定期更換培養液，目的是___________________________________________________________________。(3)與胚胎細胞核移植技術相比，體細胞核移植技術的成功率更低，原因是______________________________________________________________________________。(4)鑒定轉基因動物：以免疫小鼠的______淋巴細胞與骨髓瘤細胞進行融合，篩選融合雜種細胞，制備M蛋白的單克隆抗體。簡要寫出利用此抗體確定克隆動物A中M基因是否失活的實驗思路：______________________________________________________________________。答案(1)限制性核酸內切酶(限制酶)磷酸二酯鍵(2)清除代謝產物，防止細胞代謝產物積累對細胞自身造成危害，同時給細胞提供足夠的營養(3)動物胚胎細胞分化程度低，表現全能性相對容易，動物體細胞分化程度高，表現全能性十分困難(4)B取動物A和克隆動物A的肝組織細胞，分別提取蛋白質進行抗原—抗體雜交解析(1)基因工程中切割DNA的工具酶是限制性核酸內切酶(限制酶)，限制性核酸內切酶作用于其所識別序列中兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。(4)先給小鼠注射特定抗原使之發生免疫反應，之后從小鼠脾臟中獲取已經免疫的B淋巴細胞，然后與骨髓瘤細胞融合，利用選擇培養基篩選出雜交瘤細胞，制備M蛋白的單克隆抗體。如果M基因已經失活，則克隆動物A中無法產生M蛋白的單克隆抗體，因此可利用M蛋白的單克隆抗體分別與動物A和克隆動物A進行抗原—抗體雜交檢測M基因是否失活。思維延伸——判斷與填充(1)動物細胞培養時剪碎動物組織的操作不需要在無菌環境中進行(2021·浙江1月選考，18)(×)(2)單克隆抗體制備過程中通常將分離出的漿細胞與骨髓瘤細胞融合(2021·山東，15)(×)(3)(2019·江蘇，29節選)采集豬的組織塊，用胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)處理獲得分散的成纖維細胞，放置于37℃的CO2培養箱中培養，其中CO2的作用是維持培養液的pH。題組一植物細胞工程1．(2022·黑龍江齊齊哈爾高三測試)人工種子是由體細胞胚、人工種皮以及提供胚發育的營養(人工胚乳)三部分組成。人工種子在農業、林業生產中具有重要的作用。某研究人員利用體細胞胚作為材料制作人工種子，體細胞胚選用的是胚狀體。回答下列問題：(1)胚狀體是由植物莖、葉等外植體經過________________技術獲得的一種類似于自然胚的結構。該技術的原理是________________，包括的兩個重要過程是________________。除胚狀體之外，人工種子還可選用__________________(答兩種)等作為材料。(2)制備體細胞胚常出現細胞不能同步發育的現象，同一外植體上常出現不同發育時期的體細胞胚，給制作人工種子帶來麻煩。為使體細胞胚達到同步化，研究人員在細胞培養時常采用一定低溫處理外植體一段時間，再將溫度提升到正常培養溫度。這種做法的原理是_______________________________________________________________________________。(3)植物激素是調節體細胞胚發育的重要因素，培養體細胞胚的培養基中需要加入的兩種關鍵植物激素是______________________________________________________________。(4)目前常選用一些膠質化合物薄膜制作人工種皮，理想的人工種皮應該具備一定封閉性和良好的透氣性，原因是_____________________________________________________________。答案(1)植物組織培養植物細胞的全能性脫分化和再分化不定芽、頂芽和腋芽(任答兩種)(2)在一定的低溫條件下，細胞分裂速度減慢，細胞周期延長，相應地延長了分裂期的時間，從而使這些細胞能在適宜溫度條件下進行同步分裂(3)生長素和細胞分裂素(4)封閉性保證人工胚乳的營養成分不易流失；透氣性有利于體細胞胚進行呼吸作用，維持體細胞胚的生理活性解析(1)胚狀體是通過植物組織培養技術獲得的。植物組織培養技術的原理是植物細胞的全能性，該技術包括脫分化和再分化兩大過程。人工種子可選用胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽作為材料。(2)在一定的低溫條件下，細胞分裂速度減慢，導致細胞周期延長，相應地延長了分裂期的時間，從而使這些細胞能在適宜溫度條件下進行同步分裂，達到同步化，因此為使體細胞胚達到同步化，在細胞培養時常采用一定低溫處理外植體一段時間。(3)培養體細胞胚的培養基中需要加入生長素和細胞分裂素這兩種關鍵激素。(4)人工種子的胚狀體在進行細胞呼吸時，需要從外界環境吸收O2，并將產生的CO2釋放到外界環境中，因此人工種皮具備透氣性的作用是有利于體細胞胚進行呼吸作用，以維持體細胞胚的生理活性；為保證人工胚乳的營養成分不易流失，以維持體細胞胚的正常生長發育，人工種皮應該具備一定的封閉性。2．(2022·江西宜春高三三模)非對稱細胞融合技術常指利用某種外界因素(如射線)照射某一細胞原生質體，選擇性地破壞其細胞核，使其染色體片段化并喪失再生能力；再利用此原生質體作為部分遺傳物質的供體與另一原生質體融合，從而實現有限基因的轉移，在保留親本之一全部優良性狀的同時，改良其某個不良性狀。用這種方法可以將胡蘿卜的抗黑腐病性狀轉移到煙草中，獲得抗黑腐病(由真菌引起)煙草雜種植株，流程如圖所示。回答下列問題：(1)原生質體培養液中需要加入適宜濃度的甘露醇以保持一定的滲透壓，其作用是________________。與誘導動物細胞融合相比，②過程不宜采用的誘導方法是__________________；③④過程中需添加的兩種關鍵性植物激素是____________________，④過程的實質是____________________。(2)紫外線作用于根細胞原生質體，使染色體片段化，說明非對稱細胞融合技術的原理之一是________________。(3)非對稱細胞融合過程中，染色體丟失的程度在同一組合不同的雜種中是不一致的，導致融合后再生后代中的________________數量變化很大。影響細胞融合染色體丟失程度的因素，除了紫外線還可能與______________________________________________(答兩點)等有關。(4)對雜種植株進行____________接種實驗，可篩選出對黑腐病具有高抗性的雜種植株。答案(1)保持原生質體的完整性(正常形態)滅活病毒誘導生長素和細胞分裂素基因的選擇性表達(2)染色體變異(染色體數目變異和染色體結構變異)(3)染色體不同物種融合細胞的親緣關系、細胞所處的分裂時期(4)黑腐病菌解析(1)原生質體無細胞壁，原生質體培養液中需要加入適宜濃度的甘露醇以保持一定的滲透壓，其作用是維持細胞的形態和功能，從而保持原生質體的完整性。誘導動物細胞融合與誘導植物細胞融合相同的方法是化學方法和物理方法，此外動物細胞融合還可用滅活的病毒作為誘導劑，因此與誘導動物細胞融合相比，②過程不宜采用的誘導方法是滅活病毒誘導；③④過程分別表示脫分化和再分化，③④過程中需添加的兩種關鍵性植物激素是生長素和細胞分裂素。④過程為再分化，分化的實質是基因的選擇性表達。(2)非對稱細胞融合技術常指利用某種外界因素(如射線)照射某一細胞原生質體，選擇性地破壞其細胞核，使其染色體片段化并喪失再生能力，再進行與另一原生質體融合，紫外線作用于根細胞原生質體，使染色體片段化，發生了染色體變異，說明非對稱細胞融合技術的原理之一是染色體變異(染色體數目變異和染色體結構變異)。(3)非對稱細胞融合過程中，染色體丟失的程度在同一組合不同的雜種中是不一致的，導致融合后再生后代中的染色體數量變化很大。非對稱細胞融合技術利用此原生質體作為部分遺傳物質的供體與另一原生質體融合，從而實現有限基因的轉移，在保留親本之一全部優良性狀的同時，改良其某個不良性狀，因此影響細胞融合染色體丟失程度的因素，還可能與不同物種融合細胞的親緣關系有關；由于紫外線使染色體發生變異，分裂的細胞更容易發生染色體變異，因此影響細胞融合染色體丟失程度的因素，還可能與細胞所處的分裂時期等有關。(4)對雜種植物進行鑒定最簡單的方法是從個體水平上進行檢測，即接種黑腐病菌實驗，可篩選出對黑腐病具有高抗性的雜種植株。題組二動物細胞工程3．我國研究人員在世界上率先利用去甲基化酶(Kd4d)的mRNA，經體細胞核移植技術培育出第一批靈長類動物——食蟹猴，流程如圖所示，①～⑥表示過程，該動物可作為研究癌癥等人類疾病的動物模型。請分析回答：(1)進行過程①時，為了防止________________________對細胞自身造成危害，應定期更換培養液；培養液通常加入抗生素其目的是_____________________________________________。(2)據圖分析，過程③是利用________技術，將成纖維細胞注入猴去核的MⅡ中期卵母細胞。用于過程③的細胞通常是10代以內的細胞，其原因是_______________________________。一般利用未受精的去核卵母細胞作為受體細胞，而不用精子，其原因是________________________________________________________________________________________________。(3)2001年，美國科學家已經培育出胚胎細胞核移植猴，核移植是指_____________________。獲得食蟹猴的體細胞核移植技術難度明顯高于胚胎細胞核移植，原因是________________________________________________________________________________________________，恢復其全能性較難。通過核移植方法獲得的食蟹猴，與核供體相比，食蟹猴體細胞的染色體數目_____________________________________________(填“減半”“加倍”或“不變”)。答案(1)細胞代謝產物的積累防止培養過程中的污染(2)顯微注射10代以內的細胞能保持正常的二倍體核型卵母細胞中含有的細胞質成分更能促進細胞核全能性的表達；卵母細胞體積大，易操作(3)將動物的一個細胞的細胞核，移入一個已經去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發育為動物個體體細胞分化程度高不變解析(1)圖中①是培養成纖維細胞的過程，該過程采用的是動物細胞培養技術，在培養動物細胞時，要定期更換培養液，目的是防止細胞自身的代謝產物積累對細胞自身造成危害；除了對培養液進行無菌操作，一般情況下，通常在培養液中加入一定量的抗生素，其目的是防止培養液被污染。(3)通過核移植方法獲得的食蟹猴的細胞核由供體提供，所以與核供體相比，食蟹猴體細胞的染色體數目不變。4．(2022·黑龍江哈爾濱九中高三二模)2021年12月8日，中國國家藥監局應急批準騰盛華創醫藥技術(北京)有限公司新冠病毒中和抗體聯合治療藥物安巴韋單抗注射液(BRⅡ－196)及羅米司韋單抗注射液(BRⅡ－198)注冊申請，是中國全自主研發的單抗，聯合用于治療新冠病毒感染患者，效果顯著。結合所學生物知識，回答下列問題：(1)制備新冠單克隆抗體時，可以將新冠抗原注入不同人體內，下表表示免疫次數和抗體效價(每分子抗體能結合抗原的數量)之間的關系，若血清抗體效價需達到1∶4000以上，則人體要至少經過________________次免疫才能符合要求，第一次免疫和第二次免疫時，人體內能產生新冠抗體的細胞分別是由________________增殖分化形成的。人體編號抗體效價免疫次數ABCDE第一次1∶10001∶10001∶10001∶10001∶1000第二次1∶20001∶25001∶36001∶22001∶3000第三次1∶40001∶46001∶80001∶50001∶4500(2)制備新冠單克隆抗體過程中，涉及的技術原理是__________________________，專一抗體檢測陽性和克隆化培養的目的是________________________________________，培養動物細胞的四個基本條件有適宜的溫度和pH、營養、______________________________________。(3)新冠單克隆抗體能準確地結合新冠病毒，這主要是因為單克隆抗體具有______________(答兩點)的優點。(4)骨髓瘤細胞和B淋巴細胞融合一般可用滅活(滅活是指______________________________)的病毒或PEG作為誘導劑，融合效果受pH的影響，某實驗小組為了