2023届 二轮复习 细胞工程和胚胎工程 学案

考点二细胞工程和胚胎工程1．植物组织培养的过程——原理：植物细胞的全能性(1)植物组织培养中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。(2)脱分化阶段不需要光，再分化阶段需要光。(3)生长素与细胞分裂素的比值高时，促进根的分化、抑制芽的形成；比值低时，促进芽的分化、抑制根的形成。(4)体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。2．植物体细胞杂交技术——原理：植物细胞的全能性、细胞膜的流动性3．针对二类目标(试管苗、细胞产物)的培养流程4．动物细胞培养(以贴壁细胞为例)——原理：细胞增殖(1)动物细胞培养过程①动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用不同：第一次：处理剪碎的组织，使其分散成单个细胞；第二次：使贴壁生长的细胞从瓶壁上脱落下来分散成单个细胞。②保障无菌、无毒的措施：对培养液和培养用具进行灭菌处理及在无菌条件下进行操作，定期更换培养液。③区分原代培养和传代培养的关键：是否分瓶培养。(2)干细胞比较项目胚胎干细胞(ES细胞)成体干细胞诱导多能干细胞(iPS细胞)来源早期胚胎成体组织或器官内诱导高度分化的组织细胞形成特点具有分化成为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力类似胚胎干细胞；诱导过程无须破坏胚胎，应用前景更广泛5.单克隆抗体的制备——原理：细胞膜的流动性、细胞的增殖(1)3种细胞特点不同：①B淋巴细胞：能产生抗体，不能大量增殖。②骨髓瘤细胞：能迅速大量增殖，不能产生抗体。③杂交瘤细胞：既能产生抗体，又能迅速大量增殖。(2)两次筛选目的不同：①第1次：获得杂交瘤细胞。②第2次：获得能分泌所需特异性抗体的杂交瘤细胞。6．动物体细胞核移植技术——原理：动物细胞核的全能性(1)核移植获得的克隆动物与提供细胞核的亲本性状可能不同的三个原因：①克隆动物遗传物质来自两个亲本。②发育过程中可能发生基因突变或染色体变异。③外界环境可能引起不可遗传的变异。(2)克隆动物的产生是无性繁殖，而试管动物则是在体外受精形成受精卵，由受精卵发育成的个体，因此属于有性繁殖。7．准确记忆哺乳动物的早期胚胎发育过程(1)受精过程中的两个标志：受精的标志是观察到两个极体或雌雄原核；受精完成的标志是雌雄原核融合完成。(2)桑葚胚是由受精卵分裂形成的，没有分化；而囊胚期虽然已进行细胞分化，但囊胚的内细胞团仍具有全能性。8．胚胎移植的操作流程(1)胚胎移植过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母畜是否妊娠进行检查。(2)胚胎移植产生的后代是有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎发育的起点。若后代是由受精卵形成的，则为有性生殖；若后代是由核移植技术形成的重组细胞或胚胎分割形成的胚胎发育而成，则为无性生殖。(3)用于移植的胚胎来源：体内正常受精的胚胎、核移植的胚胎和体外受精获得的胚胎、转基因获得的胚胎、胚胎分割获得的胚胎等。(4)胚胎存活的基础：受体不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应。9．胚胎分割1．(2021·江苏，5)植物组织培养技术常用于商业化生产，其过程一般为：无菌培养物的建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述错误的是()A．为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可接种培养B．组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构C．提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根D．用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异答案D解析植物组织培养过程中应注意无菌操作，为获得无菌培养物，外植体要经过表面消毒处理后，才能进行培养，所用的培养基必须彻底灭菌，A正确；生长素和细胞分裂素的比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成，因此提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根，C正确；用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗会出现变异，如在愈伤组织的培养过程中可能发生基因突变等变异，D错误。思维延伸——填充(1)(2019·全国Ⅲ，38节选)培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示，步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是形成层容易诱导形成愈伤组织；从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同。而步骤⑥要进行照光培养，其作用是诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用。(2)(2020·天津，15节选)在诱导形成愈伤组织阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体，原因是细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织。2．(2022·山东，15)如图所示，将由2种不同的抗原分别制备的单克隆抗体分子，在体外解偶联后重新偶联可制备双特异性抗体，简称双抗。下列说法错误的是()A．双抗可同时与2种抗原结合B．利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞C．筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原D．同时注射2种抗原可刺激B淋巴细胞分化为产双抗的浆细胞答案D解析根据抗原和抗体发生特异性结合的原理推测，双抗可同时与2种抗原结合，A正确；根据抗原与抗体能够发生特异性结合的特性，利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞，从而使药物发挥相应的作用，B正确；由于双抗是在两种不同的抗原刺激下，B淋巴细胞增殖、分化产生不同的浆细胞分泌形成的，因此，筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原来进行抗原－抗体检测，从而实现对双抗的筛选，C正确；同时注射2种抗原可刺激B淋巴细胞分化形成不同的浆细胞，而不是分化成产双抗的浆细胞，D错误。3．(2021·湖南，22节选)M基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达。现设计实验，将外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技术获得M基因失活的转基因克隆动物A，流程如图所示。回答下列问题：(1)在构建含有片段F的重组质粒过程中，切割质粒DNA的工具酶是___________________，这类酶能将特定部位的两个核苷酸之间的__________________断开。(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是____________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率更低，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)鉴定转基因动物：以免疫小鼠的______淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，筛选融合杂种细胞，制备M蛋白的单克隆抗体。简要写出利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活的实验思路：______________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)限制性内切核酸酶(限制酶)磷酸二酯键(2)清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害，同时给细胞提供足够的营养(3)动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难(4)B取动物A和克隆动物A的肝组织细胞，分别提取蛋白质进行抗原—抗体杂交解析(1)基因工程中切割DNA的工具酶是限制性内切核酸酶(限制酶)，限制性内切核酸酶作用于其所识别序列中两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。(4)先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应，之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞，然后与骨髓瘤细胞融合，利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞，制备M蛋白的单克隆抗体。如果M基因已经失活，则克隆动物A中无法产生M蛋白的单克隆抗体，因此可利用M蛋白的单克隆抗体分别与动物A和克隆动物A进行抗原—抗体杂交检测M基因是否失活。思维延伸——判断与填充(1)动物细胞培养时剪碎动物组织的操作不需要在无菌环境中进行(2021·浙江1月选考，18)(×)(2)单克隆抗体制备过程中通常将分离出的浆细胞与骨髓瘤细胞融合(2021·山东，15)(×)(3)(2019·江苏，29节选)采集猪的组织块，用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理获得分散的成纤维细胞，放置于37℃的CO2培养箱中培养，其中CO2的作用是维持培养液的pH。4．(2021·江苏，11)下列关于哺乳动物胚胎工程和细胞工程的叙述，错误的是()A．细胞培养和早期胚胎培养的培养液中通常需要添加血清等物质B．早期胚胎需移植到经同期发情处理的同种雌性动物体内发育成个体C．猴的核移植细胞通过胚胎工程已成功地培育出了克隆猴D．将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合，经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞答案D解析我国利用核移植技术成功培养出克隆猴“中中”和“华华”，C正确；将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合，经诱导融合后的细胞不都是杂交瘤细胞，还有B细胞自身融合的细胞、骨髓瘤细胞自身融合的细胞等，D错误。5．(2020·山东，14)经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚，通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是()A．用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子B．体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理C．胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植D．遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得答案C解析用促性腺激素处理雌鼠可以促使其超数排卵，A正确；只有获能的精子才能进行受精作用，因此在进行体外受精前，要对精子进行获能处理，B正确；胚胎移植前要对胚胎进行质量检查，这时胚胎应发育到桑葚胚或囊胚阶段，C错误。思维延伸——判断与填充(1)从雄性奶牛中采集到的成熟精子遇到卵子即可进入卵子内(2020·浙江1月选考，17)(×)(2)采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的(经典高考题)(√)(3)胚胎移植时需使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应(2018·江苏，10)(×)(4)(经典高考题)进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重构胚基本上不发生免疫排斥反应，这为重构胚在代孕母羊体内的存活提供了可能。(5)(经典高考题)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其超数排卵。采集的精子需要经过获能(处理)，才具备受精能力。题组一植物细胞工程1．(2022·江苏淮安高三模拟)下列有关细胞工程的叙述，正确的是()A．植物细胞工程中，融合叶肉细胞时，应先去除细胞膜，再制备原生质体B．植物体细胞杂交培育出的新品种一定不是单倍体C．植物细胞工程中，叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织D．单克隆抗体制备过程，采用不经过免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合从而获得杂交瘤细胞答案B解析植物细胞工程中，融合叶肉细胞时，应先用酶解法(纤维素酶和果胶酶)去除细胞壁，再制备原生质体，A错误；单倍体是指含有本物种配子染色体数的个体，而植物体细胞杂交后染色体数目是两个细胞染色体数目之和，肯定不是单倍体，B正确；叶肉细胞经脱分化过程可形成愈伤组织，再分化形成胚状体，C错误；单克隆抗体制备过程中，采用经过免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合从而获得杂交瘤细胞，D错误。2．(2022·辽宁沈阳高三模拟)猕猴桃因貌似猕猴而得名，是一种品质鲜嫩、营养丰富的美味水果。我国研究人员利用“中华猕猴桃”和“美味猕猴桃”两个不同种培育出了更加优良的品种，其过程如图所示。请分析并回答下列问题：(1)因“中华猕猴桃”和“美味猕猴桃”之间存在__________，所以用有性杂交方法很难得到可育后代，上述①～⑥培育优良品种H的过程所应用的技术是______________________技术。(2)图中B、D是____________；G是____________；②过程需使用______________________酶进行处理，该过程受处理时间、__________、__________等条件的影响。(3)过程③使用的化学法包括：聚乙二醇(PEG)融合法和______________________等。(4)过程③得到的两两融合的细胞有______种，因此需要进行筛选。已知用X射线处理会使染色体受影响而导致细胞失去分裂能力；用碘乙酰胺处理会使细胞内的酶失活而抑制生长。为了能筛选到杂种细胞F，若在①过程对“中华猕猴桃”用X射线处理，需对“美味猕猴桃”用____________处理，以便最终能获得优良杂种植株H。答案(1)生殖隔离植物体细胞杂交(2)原生质体愈伤组织纤维素酶和果胶温度pH(3)高Ca2＋—高pH融合法(4)3碘乙酰胺解析(1)“中华猕猴桃”和“美味猕猴桃”是两个不同种，它们之间存在生殖隔离，通过①～⑥培育优良品种H的过程所应用的技术是植物体细胞杂交技术。(2)图中B、D是去除细胞壁的原生质体，G为愈伤组织；②过程去除植物细胞壁需使用纤维素酶和果胶酶，酶受到处理时间、温度、pH等因素的影响。(4)过程③将两个不同种的原生质体进行融合，其中包括“中华猕猴桃”自身融合和“美味猕猴桃”自身融合以及“中华猕猴桃”和“美味猕猴桃”融合的细胞共3种。X射线处理会使细胞失去分裂能力，碘乙酰胺处理会使细胞内的酶失活而抑制生长，已经对“中华猕猴桃”用X射线处理，需对“美味猕猴桃”用碘乙酰胺处理，它们自身融合的细胞无法生长，只有当两个不同种的原生质体融合时才能生长，从而筛选到杂种细胞F，以便最终能获得优良杂种植株H。题组二动物细胞工程3．亨廷顿舞蹈病是一种由于亨廷顿蛋白(HTT)基因突变所导致的疾病。我国科学家利用基因编辑技术(CRISPR/Cas9)，成功培育出世界首例亨廷顿舞蹈病的基因“敲入”猪模型，操作过程如图所示。下列说法不正确的是()A．上述操作过程的原理有基因重组、动物细胞核全能性等B．过程②为动物细胞融合技术，通常采用灭活病毒诱导C．过程④为胚胎分割，该技术的关键是将内细胞团均等分割D．基因“敲入”猪模型所携带的人突变HTT基因可遗传给后代答案B解析上述操作中基因编辑技术的原理是基因重组，过程①、②是细胞核移植技术，体现的生物学原理是动物细胞核的全能性，A正确；过程②是将成纤维细胞的细胞核移入去核的卵细胞中，所利用的生物技术是细胞核移植技术，B错误；过程④为胚胎分割，该技术的关键是将内细胞团均等分割，否则影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，C正确；基因“敲入”猪模型所携带的人突变HTT基因属于基因重组，可遗传给后代，D正确。4．现在有一个婴儿在出生后医院为他保留了脐带血，在他的以后生长发育过程中如果出现了某种难治疗的疾病，就可以通过血液中的干细胞来为其治病。下列关于这个实例的说法，正确的是()A．用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，需要激发细胞的所有全能性B．用脐带血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的疾病C．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术D．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，则需要给他使用免疫抑制药物答案C解析用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，不需要激发细胞的所有全能性，只需诱导干细胞分化形成相应的组织器官即可，A错误；用脐带血中的干细胞不能治疗这个孩子所有的疾病，如传染性疾病等，B错误；如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用细胞培养技术让这些细胞生长和增殖，C正确；自体器官移植不会发生免疫排斥反应，所以自体移植后不需要使用免疫抑制药物，D错误。5．(2022·辽宁丹东高三一模)靶向治疗是目前治疗肿瘤的有效方法之一，其原理是利用抗体等特异性物质作为载体，将药物送到肿瘤部位，对肿瘤进行特异性杀伤，其作用原理如图1所示。为了生产能同时与药物和肿瘤细胞抗原结合的抗体，科学家创造了制备双特异性抗体的方法，过程如图2所示。请据图分析回答下列问题：(1)由图1可以看出，抗体是由________条肽链构成的蛋白质，细胞内合成抗体时，其空间结构形成的场所主要是____________。(2)图2中①过程是给小鼠注射__________，从而获得已免疫的B淋巴细胞。(3)为选出能产生专一抗体的细胞，要从HAT培养基上筛选出杂交瘤细胞，然后稀释滴入多孔培养板中，使多孔培养板每孔中有一个细胞，然后筛选出抗体检测呈________(填“阳性”或“阴性”)的细胞进行克隆化培养；该克隆化培养细胞具有的特点为__________________。(4)图中⑤过程给小鼠注射抗肿瘤药物的目的是________________________，图2方框内的主要操作是________________________________________________________________。(5)与直接使用抗肿瘤药物相比，将抗肿瘤药物与双特异性单克隆抗体结合后给药，对人体的副作用更小，原因是双特异性单克隆抗体能__________________________________________________________________________________________________________。答案(1)4内质网(2)癌细胞抗原(肿瘤细胞抗原)(3)阳性既能无限增殖，又能产生特异性抗体(4)刺激小鼠产生相应的B淋巴细胞将B淋巴细胞与单克隆杂交瘤细胞融合(5)将药物送到肿瘤部位，对肿瘤进行特异性杀伤解析(1)由图1可知，抗体含有4条肽链，肽链之间以二硫键相连。抗体的化学本质是蛋白质，合成场所是核糖体，需要经过内质网的加工才能形成特定的空间结构。(2)①过程表示用癌细胞抗原对小鼠进行免疫处理，获得已免疫的B淋巴细胞。(3)制备单克隆抗体的过程中，需要经过两次筛选，第一次是用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞，第二次是用专一抗体检测，检测出呈阳性的细胞即能产生针对癌细胞抗原的杂交瘤细胞，进行克隆化培养。该细胞既可以无限增殖，又可以产生特定抗体。(4)⑤过程给小鼠注射抗肿瘤药物是为了刺激小鼠产生相应的B淋巴细胞，方框内表示将B淋巴细胞与单克隆杂交瘤细胞融合，进而筛选出能产生双特异性单克隆抗体的杂交瘤细胞。(5)双特异性单克隆抗体能同时与药物和肿瘤细胞抗原结合，将药物送到肿瘤部位，对肿瘤进行特异性杀伤，与直接使用抗肿瘤药物相比，对人体的副作用更小。题组三胚胎工程6．(2022·厦门双十中学高三模拟)在体细胞克隆猴培育过程中，为调节相关基因的表达，提高胚胎的发育率和妊娠率，研究人员将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重构胚，同时用组蛋白脱乙酰酶抑制剂(TSA)