专题12细胞工程

专题12细胞工程和胚胎工程年份分值题号考查知识点概念理解素养体现202144、14单克隆抗体、胚胎工程概念4细胞工程通过细胞水平上的操作，获得有用生命观念：熟悉植物细胞工程、动物细胞工程和胚胎工程相关技术的基本原理，认识生殖细胞的形成过程、动物早期胚胎发育的基本过程科学思维：分析比较植物组织培养与植物体细胞杂交的过程与方法，脱分化、再分化的区别，植物原生质体融合和动物细胞融合的异同，体内受精和体外受精的异同等，学会归纳与比较；能够正确从植物体细胞杂交流程图中找出操作的原理和目的；利用细胞融合的知识分析单克隆抗体制备过程以及单克隆抗体的特点和应用；科学探究：能够熟练分析植物细胞工程有关的实验设计；社会责任：关注胚胎干细胞的研究对人类社会发展所带来的影响202275、11、19细胞工程、胚胎工程2023513、17体细胞杂交技术、胚胎干细胞应用单选题部分1.（2021江苏高考•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【详解】A、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；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，胚状体若包裹上人工种皮，可制作成人工种子，B正确；C、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；D、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。2.（2021江苏高考•11）下列关于哺乳动物胚胎工程和细胞工程叙述，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【详解】A、细胞培养和早期胚胎培养的培养液中通常需添加血清等物质，A正确；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，B正确；C、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；D、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。3.（2022江苏高考•4）下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述正确的是（）A.通常采用培养法或化学诱导法使精子获得能量后进行体外受精B.哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养不需要额外提供营养物质C.克隆牛技术涉及体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植等过程D.将小鼠桑葚胚分割成2等份获得同卵双胎的过程属于有性生殖【答案】C【详解】A、精子获能是获得受精的能力，不是获得能量，A错误；B、哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养所需营养物质与体内基本相同，例如需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需加入血清、血浆等天然成分，B错误；C、克隆牛技术涉及体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植等过程，C正确；D、胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法，D错误。4.（2022江苏高考•14）航天员叶光富和王亚平在天宫课堂上展示了培养的心肌细胞跳动的视频。下列相关叙述正确的是（）A.培养心肌细胞的器具和试剂都要先进行高压蒸汽灭菌B.培养心肌细胞的时候既需要氧气也需要二氧化碳C.心肌细胞在培养容器中通过有丝分裂不断增殖D.心肌细胞在神经细胞发出神经冲动的支配下跳动【答案】B【详解】A、培养心肌细胞的器具要先进行高压蒸汽灭菌，但是试剂并不都需要灭菌，如动物血清不能进行高压蒸汽灭菌，否则会使其中的成分失活，A错误；B、培养心肌细胞的时候既需要氧气（有助于进行有氧呼吸）也需要二氧化碳（有助于维持培养液的pH），B正确；C、在体外培养条件下，细胞会因接触抑制、细胞密度过大、代谢废物积累、营养物质消耗而停止分裂，C错误；D、心肌细胞节律性收缩，受植物性神经的支配，是不随意的，在神经细胞释放的神经递质的支配下跳动，D错误。5.（2023江苏高考•13）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【答案】D【解析】【分析】植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种新培育成新植物体的技术。【详解】A、从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶，不能用于去除细胞壁，因为紫菜细胞的细胞壁的主要成分含纤维素和果胶，A错误；B、获得的原生质体若处在低渗溶液中，会吸水涨破，B错误；C、检测原生质体活力时可用台盼蓝染色，细胞质膜具有选择透过性，活的原生质体不能被染色，C错误；D、聚乙二醇作为诱导剂可促进原生质体融合，对于杂种细胞可以叶绿体颜色等差异为标志来进行识别，D正确。故选D。多选题部分6.（2022高考•19）下图表示利用细胞融合技术进行基因定位的过程，在人鼠杂种细胞中人的染色体会以随机方式丢失，通过分析基因产物进行基因定位。现检测细胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中人的4种酶活性，只有Ⅱ具有芳烃羟化酶活性，只有Ⅲ具有胸苷激酶活性，Ⅰ、Ⅲ都有磷酸甘油酸激酶活性，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有乳酸脱氢酶活性。下列相关叙述正确的有（）A.加入灭活仙台病毒的作用是促进细胞融合B.细胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为人人、人鼠、鼠鼠融合细胞C.芳烃羟化酶基因位于2号染色体上，乳酸脱氢酶基因位于11号染色上D.胸苷激酶基因位于17号染色体上，磷酸甘油酸激酶基因位于X染色体上【答案】ACD【详解】A、动物细胞融合过程中，可以利用灭活的仙台病毒或聚乙二醇作诱导剂促进细胞融合，A正确；B、细胞Ⅲ中保留了人的X、11、17号染色体，故不会是鼠鼠融合细胞，B错误；CD、根据分析可知，芳烃羟化酶基因位于2号染色体上，乳酸脱氢酶基因位于11号染色上，胸苷激酶基因位于17号染色体上，磷酸甘油酸激酶基因位于X染色体上，CD正确。7.（2022江苏高考•17）我国科学家利用猴胚胎干细胞首次创造了人工“猴胚胎”，研究流程如图所示。下列相关叙述正确的有（）A.猴的成纤维细胞和胚胎干细胞功能不同，但具有相同的基因组B.囊胚细胞②③都由细胞①分裂分化形成，但表达的基因都不同C.移植前细胞和囊胚的培养都要放在充满CO₂的培养箱中进行D.移植后胚胎的发育受母体激素影响，也影响母体激素分泌【答案】AD【解析】【分析】胚胎干细胞具有全能性，利用猴胚胎干细胞首次创造了人工“猴胚胎”，是利用了胚胎干细胞的全能性。【详解】A、由于猴的成纤维细胞和胚胎干细胞是由猴胚胎干细胞分裂分化而来，虽然功能不同，但基因组相同，A正确；B、囊胚细胞②③都由细胞①分裂分化形成，但表达的基因有部分不同，但有部分基因所有细胞都表达（如呼吸酶基因），B错误；C、动物细胞培养和早期胚胎培养需要在95%空气和5%二氧化碳的环境中培养，C错误；D、胚胎移植后胚胎的发育受母体激素影响，也影响母体激素分泌，D正确。故选AD。非选择题单选题部分1.（盐城市2023届高三三模）利用胡萝卜根段培养获得试管苗的过程如下图。下列有关叙述错误的是（）A.步骤②消毒方法一般是先用70%酒精浸泡3min，再用无菌水冲洗2～3次B.步骤③切取的组织块中需带有形成层，原因是其分裂旺盛易脱分化C.步骤⑤和步骤⑥所用培养基中生长素和细胞分裂素相对含量不同D.对试管苗炼苗（驯化）的操作步骤之一是用流水除去根部培养基【答案】A【解析】【分析】离体的植物组织或细胞，在培养一段时间后，会通过细胞分裂形成愈伤组织。愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化。脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植株体。植物组织培养中生长素和细胞分裂素使用比例对植物细胞发育的影响：生长素用量比细胞分裂素用量，比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成。比值适中时，促进愈伤组织的形成。【详解】A、步骤②消毒方法一般是先用70%酒精浸泡10s（时间过程会伤害植物细胞），再用无菌水冲洗2～3次，A错误；B、步骤③切取的组织块中要带有形成层。其原因是形成层有大量的纺锤状原始细胞和射线原始细胞，它们分裂迅速，组培时容易形成愈伤组织，继而获得组培苗，B正确；C、步骤⑤（脱分化）和步骤⑥（再分化）所用培养基中生长素和细胞分裂素相对含量不同，C正确；D、对试管苗炼苗（驯化）的操作步骤之一是用流水除去根部培养基，将幼苗需移植到消过毒的新环境下生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中，D正确。故选A。2.（盐城市2023届高三三模）我国科研人员利用大鼠、小鼠两个远亲物种创造出世界首例异源二倍体胚胎干细胞（AdESCs），具体流程如下图。下列有关叙述正确的是（）A.该项技术说明大鼠和小鼠之间不存在生殖隔离B.AdESCs的获得涉及动物细胞融合技术和早期胚胎培养技术等C.AdESCs的染色体数目与大鼠一小鼠体细胞融合的杂种细胞相同D.利用AdESCs进行动物细胞核移植技术可培育出可育的二倍体雄鼠【答案】B【解析】【分析】分析题图：小鼠的卵母细胞体外培养到囊胚时期，取内细胞团细胞培养成孤雌单倍体胚胎干细胞，取大鼠的精子体外培养到囊胚时期，取内细胞团细胞培养成孤雄单倍体胚胎干细胞，两种胚胎融合成异种杂合二倍体胚胎干细胞（AdESCs）。【详解】A、图示是将大鼠、小鼠的单倍体胚胎干细胞诱导融合形成AdESCs，由于该项技术能突破生殖隔离，因此不能说明大鼠和小鼠之间不存在生殖隔离，A错误；B、图示将生殖细胞培养为单倍体囊胚利用了早期胚胎培养技术，将大鼠、小鼠的单倍体胚胎干细胞诱导融合形成AdESCs，利用了动物细胞融合技术，B正确；C、AdESCs的染色体是由大鼠、小鼠体细胞中各一半的染色体数组成的，而大鼠—小鼠体细胞融合的杂种细胞内的染色体是由大鼠、小鼠的体细胞内染色体数之和构成的，因此AdESCs的染色体数目与大鼠—小鼠体细胞融合的杂种细胞的不相同，C错误；D、根据题意“利用大鼠、小鼠两个远亲物种创造出世界首例异源二倍体胚胎干细胞(AdESCs)”，说明大鼠、小鼠的单倍体胚胎干细胞都只含一个染色体组，因此图中囊胚中的所有细胞都不存在同源染色体，由于大鼠、小鼠是两个远亲物种，因此AdESCs细胞也不含有同源染色体，AdESCs不能发育成二倍体雄鼠，D错误。故选B。3.（南京市2023届高三期初）下列关于现代生物工程技术的叙述，正确的是（）A.若检测出标记基因所表达的性状，说明重组质粒已经导入受体细胞B.农杆菌可侵染双子叶植物，将目的基因导入Ti质粒上即完成了转化C.制备产生单克隆抗体的杂交瘤细胞必须进行克隆化培养和抗体检测D.要繁育高产奶牛，需要从原肠胚的滋养层细胞取材进行胚胎性别鉴定【答案】C【解析】【分析】1、胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。2、单克隆抗体制备流程：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；诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合，利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞；进行抗体检测，筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞；进行克隆化培养，即用培养基培养和注入小鼠腹腔中培养；最后从培养液或小鼠腹水中获取单克隆抗体。【详解】A、标记基因在选用的载体质粒和重组质粒都含有，若检测出标记基因所表达的性状，不能说明重组质粒已经导入受体细胞，也可能导入的是普通质粒，A错误；B、将目的基因插入农杆菌的Ti质粒的TDNA上，使目的基因进入番茄的愈伤组织细胞，并且可以维持稳定和表达的过程称为转化，只是将目的基因导入T质粒上不能表示转化完成，B错误；C、制备产生单克隆抗体的杂交瘤细胞先经过选择性培养基筛选出杂交瘤细胞，后在单孔培养板上进行克隆化培养和抗体检测，筛选产生单一抗体的杂交瘤细胞。故克隆化培养和抗体检测必须进行克隆化培养和抗体检测，C正确；D、要繁育高产奶牛，需要从囊胚的滋养层细胞取材进行胚胎性别鉴定，D错误。故选C。4.（南京市2023届高三二模）我国科学家成功地用iPS细胞克隆出了活体小鼠，部分流程如下图所示，其中Kdm4d为组蛋白去甲基化酶，TSA为组蛋白脱乙酰酶抑制剂。下列说法正确的是（）A.组蛋白乙酰化和去甲基化有利于重构胚后续的胚胎发育过程B.①过程的小分子化合物诱导小鼠成纤维细胞突变为iPS细胞C.③过程中使用有活性的病毒处理的目的是诱导细胞融合D.图示流程运用了重组DNA、体细胞核移植、胚胎移植等技术【答案】A【解析】【分析】生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传；除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。【详解】A、结合题图，重构胚中在加入Kdm4d的mRNA和TSA后，发育成克隆鼠，而Kdm4d的mRNA表达产物为组蛋白去甲基化酶，可以使组蛋白去甲基化，TSA为组蛋白脱乙酰酶抑制剂，抑制组蛋白脱乙酰酶的作用，保持组蛋白乙酰化，即组蛋白乙酰化和去甲基化有利于重构胚后续的胚胎发育过程，A正确；B、①过程的小分子化合物诱导小鼠成纤维细胞脱分化为iPS细胞，并未发生突变，B错误；C、③为动物细胞融合的过程，诱导动物细胞发生融合所用的是灭活的病毒，C错误；D、图示流程运用了体细胞核移植、胚胎移植等技术，并未运用重组DNA技术（基因工程中核心技术），D错误。故选A。5.（南京市2023届高三二模）生物技术应用广泛，下列有关叙述正确的是（）A.杂交瘤细胞培养过程中，会出现细胞贴壁和接触抑制现象B.动物细胞体外培养均需贴附在某些基质表面才能生长增殖C.可通过脱分化和再分化过程获得胚状体，提取紫杉醇等次生代谢物D.种植转基因植物有可能因基因扩散而影响自然界原有植物的遗传多样性【答案】D【解析】【分析】1、体外培养的动物细胞可以分为两大类：一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖；另一类则需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，大多数细胞属于这种类型，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。贴壁细胞在生长增殖时，除受上述因素的影响外，还会发生接触抑制现象即当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖。2、初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，因此在整个生命过程中它一直进行着。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。【详解】A、杂交瘤细胞具有癌细胞特点，能无限增殖，不会发生接触抑制现象，A错误；B、体外培养的动物细胞一类能悬浮在培养液中生长增殖，另一类需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，B错误；C、红豆杉茎尖分生组织通过脱分化过程形成愈伤组织，一方面愈伤组织通过再分化形成胚状体，进而培养成红豆杉植株；另一方面，愈伤组织培养增殖产生更多的愈伤组织细胞，从愈伤组织细胞中提取紫杉醇，C错误；D、转基因植物可能与野生植物发生杂交而出现基因交流，影响野生植物的遗传多样性，D正确。故选D。多选题部分6.（2023届苏锡常镇高三一模）为探究原生质体制备的最佳溶壁酶反应时间，研究人员在高渗溶液中进行了相关实验，结果如下图所示。下列叙述正确的有（）A.与杂交育种相比，原生质体融合育种能扩大亲本的选择范围B.可用光学显微镜观察细胞形态变化，检测原生质体的形成情况C.每隔一段时间，可取反应液直接滴加到血细胞计数板进行计数D.据图中数据推测，在高渗溶液中有原生质体的裂解【答案】ABD【解析】【分析】植物体细胞杂交是将不同植物的细胞通过细胞融合技术形成杂种细胞，能克服远缘杂交不亲和的障碍。【详解】A、与传统的杂交育种相比，植物体细胞的杂交能克服远缘杂交不亲和的障碍，因此，与杂交育种相比，原生质体融合育种能扩大亲本的选择范围，A正确；B、原生质体为显微结构，可用光学显微镜来检测原生质体的形成情况，B正确；C、每隔一段时间，从试管中吸出反应液进行计数前，需将试管轻轻振荡数次，目的是使培养液中的原生质体均匀分布，减少误差，C错误；D、据图中数据推测，随着溶壁酶反应时间的延长，原生质体浓度先升高后降低，可推测在高渗溶液中有原生质体的裂解，导致原生质体的浓度降低，D正确。故选ABD。7.（2023泰州期末测试）我国每年约有150万人因终末期器官衰竭需要器官移植，但只有约1万人能够进行移植。干细胞技术、异种(如猪)器官移植为解决这一问题提供了希望。下列相关叙述正确的是（）A.器官移植面临着移植供体的来源严重不足的困难B.用患者自身干细胞治疗可避免异体移植产生免疫排斥C.以猪器官作异种器官来源时无需考虑其体内存在的病毒D.以病毒DNA为载体将体细胞诱导成干细胞有潜在的风险【答案】ABD【解析】【分析】异体器官移植时存在细胞间排斥现象，主要与免疫细胞与移植的器官的细胞膜表面的糖蛋白与受体的识别相关。【详解】A、我国每年150万人需要器官移植，但只有约1万人能进行移植，说明移植供体来源严重不足，A正确；B、干细胞具有低免疫原性（引起免疫应答的能力），且自身干细胞和体细胞细胞核遗传物质相同，细胞表面抗原不会被免疫系统解析外来抗原而引起免疫反应，故用患者自身干细胞治疗可避免异体移植产生免疫排斥，B正确；C、移植器官内若存在病毒，由于病毒必须寄生在活细胞内，具有一定的致病性，故可能会对患者机体造成危害，C错误；D、病毒DNA可能会对自身细胞DNA造成损伤，从而诱导细胞癌变，以病毒DNA为载体将体细胞诱导成干细胞有潜在的风险，D正确。故选ABD。8.（2023届南通市高三二模）解偶联蛋白1（UCP1）具有消除线粒体内膜两侧的H+浓度差，减少ATP合成、增加产热的功能。我国科学家应用CRISPR/Cas9技术将猪的UCP1基因置换成小鼠的UCP1基因，并使鼠UCP1基因在猪的白色脂肪组织中特异性表达，获得脂肪沉积少的“瘦肉猪”。下图是“瘦肉猪”的主要培育过程，相关叙述正确的是（）A.应用CRISPR/Cas9技术育种的主要原理是基因重组B.过程b进行有限稀释培养的目的是获得阳性单克隆细胞系C.过程d的受体细胞最好是去核的猪卵母细胞D.过程e要对代孕猪进行同期发情处理，并选择发育正常的原肠胚植入代孕猪输卵管【答案】ABC【解析】【分析】分析题意和题图：科学家应用CRISPR/Cas9技术将猪的UCP1基因置换成小鼠的UCP1基因，并使鼠UCP1基因在猪的白色脂肪组织中特异性表达，猪的体细胞获得了鼠的UCP1基因，且该基因在猪细胞中正常表达。【详解】A、应用CRISPR/Cas9技术育种的主要原理是基因重组，使得小鼠的UCP1基因在猪的体细胞中正常表达，A正确；B、过程b进行有限稀释培养，保证加到每个培养孔内的细胞数不超过1个，该操作的目的是获得阳性单克隆细胞系，B正确；C、卵母细胞含有激发细胞核全能性的物质，还可为细胞的早期分裂提供营养物质，故过程d的受体细胞最好是去核的猪卵母细胞，C正确；D、过程e要对代孕猪进行同期发情处理，使之处于相同生理状态，并选择发育正常的桑椹胚或囊胚植入代孕猪输卵管，D错误。故选ABC。9.（南京市2023届高三二模）下列有关小鼠体外受精及胚胎发育的叙述，错误的是（）A.精子在获能液中于37℃、5%CO2条件下培养的目的是使精子获得能量B.分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，发育成的个体没有形态学差异C.胚胎干细胞具有自我更新能力和分化潜能，可以分化形成各种组织D.囊胚期细胞开始分化，其增殖过程中可能会发生基因突变和染色体变异【答案】AB【