新教材高中生物选择性必修3课件：第2章 微专题　细胞工程综合考查(人教版)

微专题细胞工程综合考查一、植物细胞工程的综合考查1.细胞的全能性(1)概念：细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。(2)原因：构成生物体的所有体细胞都是由受精卵通过有丝分裂发育而来的，含有相同的遗传物质，都含有本物种的所有遗传信息，因此每个体细胞都有发育成完整个体的潜能。生物的生殖细胞在一定条件下也具有全能性，是因为生殖细胞中含有本物种生长发育的全套遗传信息，尽管其遗传物质是体细胞的一半。(3)表达的条件：由于基因的选择性表达，细胞的全能性在植株上受到限制不能表达，只有在离体条件下，在营养、激素和其他条件适宜的情况下，细胞才能表达其全能性。动物细胞难以表达其全能性，但是通过核移植后，细胞核仍可表达其全能性。(4)表达的难易程度：植物细胞全能性易表达，而动物细胞的全能性不易表达，但动物细胞核的全能性可以表达。在所有细胞中，受精卵可直接发育为个体，有的生殖细胞也可在一定条件下表达其全能性。(5)意义：细胞全能性是植物组织培养和体细胞杂交的理论基础，也是现代动物体细胞克隆技术的理论基础。2.植物激素在组织培养过程中的重要作用生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，其作用及特点如下表：激素使用实验结果使用顺序先使用生长素，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生长素与细胞分裂素同时使用分化频率提高生长素用量/细胞分裂素用量的比值该比值高时有利于根的分化，抑制芽的形成该比值低时有利于芽的分化，抑制根的形成该比值适中时促进愈伤组织的形成例1铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一。应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎(简称PLBs，类似愈伤组织)生产生物碱的实验流程如下：在固体培养基上，PLBs的重量、生物碱含量随增殖培养时间的变化如图所示，请回答下列问题：(1)选用新生营养芽为外植体的原因是_____________________________________；诱导外植体形成PLBs的过程称为_______。营养芽细胞分裂能力强，几乎不含病毒脱分化解析选用新生营养芽为外植体是因为其分裂能力旺盛且几乎不携带病毒。诱导外植体形成类似愈伤组织的PLBs的过程称为脱分化。(2)与黑暗条件下相比，PLBs在光照条件下生长的优势体现在__________________，_________________，__________________。开始增重的时间早增重持续的时间长PLBs增重的量更多例2请回答下列有关植物组织培养的问题：(1)用于植物组织培养的植物材料称为_______。(2)组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称为_______。外植体脱分化(3)在再分化阶段所用的培养基中，含有植物激素X和植物激素Y。逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如图所示。据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系。①当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时，_________________________________。②当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时，_________________________。未分化细胞群经分裂形成愈伤组织未分化细胞群分化形成芽③当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时，_______________________。未分化细胞群分化形成根(4)生产上用试管苗保存植物的优良性状，其原因是__________________________________________________________。组织培养形成试管苗的过程属于无性繁殖，后代不发生性状分离二、动物细胞工程的综合考查1.单克隆抗体制备的关键思路及操作依据(1)关键思路①克隆单一的B淋巴细胞，形成细胞群。②将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，获得杂交瘤细胞。(2)用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的原因①每一个B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体；不同种类的B淋巴细胞分泌的抗体不同。②B淋巴细胞在体外培养时不能无限增殖；骨髓瘤细胞能够无限增殖。2.单克隆抗体制备过程中的筛选及原因(1)第一次筛选是在B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后，因为有三种融合情况(只考虑细胞两两融合)：B淋巴细胞与B淋巴细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合、B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，而只有B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞才是需要的杂种细胞。(2)第二次筛选需先在多孔培养板(如96孔板)上培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始培养，然后再筛选出能产生特异性抗体的细胞群。由于该细胞群是由单个杂交瘤细胞克隆来的，所以产生的抗体一定是化学性质单一、特异性强的单克隆抗体。3.解答动物体细胞核移植类试题时需注意的几个关键点(1)动物细胞核移植技术形成的重构胚能够发育成一个新个体，体现了动物细胞的细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。(2)利用核移植技术得到克隆动物的过程属于无性生殖。(3)动物体细胞核移植产生的新个体，其亲本有三个：体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体、代孕母体。①核移植过程中细胞核只来源于一个个体(体细胞核供体)，故新个体的细胞核基因、基因型与体细胞核供体的完全一样(不考虑基因突变)。②卵母细胞的细胞质中也有少量的DNA，因此新个体的性状与卵母细胞细胞质供体有一些地方相同。③代孕母体没有为新个体提供遗传物质，新个体的性状与代孕母体基本没有关系。(4)克隆动物所用的受体细胞是去核的卵母细胞，处于MⅡ期。这是因为卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核表达全能性的物质，且体积大，易于操作。(5)克隆动物的过程所利用的生物技术：细胞核移植、动物细胞培养等。(6)核移植时，一般先通过电融合法使供体细胞和受体细胞融合，形成重构胚，再用物理或化学方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程。例3在单克隆抗体制备过程中，筛选出杂交瘤细胞是关键步骤之一。已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。人B淋巴细胞中有这两种合成途径，但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤细胞中尽管没有S途径，但能不断分裂增殖。将这两种细胞在培养皿中混合，加促融剂促进细胞融合，获得杂交瘤细胞并产生单克隆抗体。请回答下列问题：(1)人B淋巴细胞能与鼠骨髓瘤细胞融合成一个细胞，两种细胞膜也能“融合”在一起，这说明细胞膜具有_______。除了杂交瘤细胞，还有___种两两融合的细胞。流动性2解析动物细胞融合的原理是细胞膜具有流动性。融合的细胞除杂交瘤细胞外，还有自身融合的细胞，骨髓瘤细胞—骨髓瘤细胞和B淋巴细胞—B淋巴细胞。(2)为了从培养液中分离出杂种细胞，在③过程中需向培养液中加入_________，原因是在这种培养液中，只有杂交瘤细胞可以利用_________________途径合成DNA，从而实现增殖。氨基嘌呤人B淋巴细胞中的S解析B淋巴细胞和骨髓瘤细胞在加入氨基嘌呤的培养液中混合培养，可能出现的情况如下：细胞类型合成DNA的途径能被氨基嘌呤阻断的途径增殖情况B淋巴细胞D、SD本身不能增殖骨髓瘤细胞DD阻断后不能增殖杂交瘤细胞D、SD通过S途径合成DNA，能增殖B淋巴细胞—B淋巴细胞D、SD本身不能增殖骨髓瘤细胞—骨髓瘤细胞DD阻断后不能增殖(3)杂交瘤细胞增殖时进行的是_____分裂。有丝例4

2017年11月～12月，中科院神经科学研究所研究团队利用体细胞克隆技术克隆出了猕猴“中中”和“华华”，该成果标志着中国率先开启了以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代。如图是体细胞克隆猴的技术流程，请据图回答问题：(1)图中选择猕猴胚胎期而非成年期的成纤维细胞进行培养，其原因是______________________________________。刚放入培养瓶中的细胞沉降到瓶底部后首先会出现细胞贴壁现象。传代培养时，常利用_____________________酶消化处理，制成细胞悬液后转入新的培养瓶中。胚胎成纤维细胞分化程度低，更易于培养胰蛋白(或胶原蛋白)(2)图示过程涉及的主要技术有______________________________________________________________(答出两点即可)。以体细胞克隆猴作为实验动物模型的显著优势之一是同一批克隆猴的遗传背景相同，图中克隆猴的遗传物质主要来自___________________________。动物细胞核移植技术(或动物体细胞核移植技术)、动物细胞培养技术猕猴胚胎成纤维细胞的细胞核(3)图中步骤①是克隆猴的技术难点之一，需要将卵母细胞培养到_______后进行去核操作，而后用___________方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程。MⅡ期物理或化学(4)体细胞克隆猴的另外一个技术难点是猴的体细胞克隆胚胎发育差。科学家发现，胚胎发育障碍与克隆胚胎基因组上大量组蛋白的甲基化密切相关。由此推测，图中KDM4dmRNA翻译产生的酶的作用是______________________。催化组蛋白的去甲基化1.科学家将分离得到的成熟的胡萝卜根韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成了完整的新植株。过程图解如图所示，请回答下列问题：跟踪训练123456(1)科学家所用的这种生物技术称为____________。②过程称为______，C经___________________________形成D。植物组织培养脱分化再分化(细胞分裂和细胞分化)解析题图是将胡萝卜的根韧皮部细胞培养成完整新植株的过程，该技术称为植物组织培养，包括脱分化和再分化。123456123456(2)在培养过程中，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素、氨基酸和琼脂以外，还需要在培养基中加入__________________________。植物激素(或植物激素类似物)解析植物组织培养的培养基需添加各种营养成分，还需要加入生长素、细胞分裂素等植物激素，用于诱导脱分化和再分化过程。123456(3)植物体细胞杂交技术的关键是获取有活力的原生质体和___________________，经过再生出新的细胞壁得到杂种细胞，进行组织培养培育成新的植物体。诱导原生质体融合123456(4)从育种的角度来看，与有性生殖相比，植物组织培养的优势主要有_____________________________________________(列举两条)。能保持亲本的优良性状；培养周期短，繁殖效率高解析植物组织培养属于无性繁殖，能保持亲本的优良性状，同时获得植株所需时间短。2.(2017·海南，31，改编)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。请回答下列问题：(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___________________________________________________________________。123456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解析植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性。123456(2)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。细胞分裂素、生长素脱分化解析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。123456(3)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_________________________________________________________________________________________。不能杂合子经减数分裂形成不同基因型的花粉粒，用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株解析由于花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，组织培养得到的花卉基因型不同于原植株，导致不能保持亲本的优良性状。3.据下面植物体细胞杂交技术流程图回答相关问题：123456(1)若运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)能否得到杂种植株？为什么？_______________________________。不能，不同种的植物存在生殖隔离解析番茄和马铃薯属于两种植物，存在生殖隔离，不能通过有性杂交产生后代。123456(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，运用的技术手段是_____________，依据的原理是_________________，其中过程②称为_______________技术，该过程的原理是_______________。与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为_________，过程④相当于_______。123456植物组织培养植物细胞的全能性原生质体融合细胞膜的流动性高尔基体脱分化12345解析过程②是把a、b两个原生质体融合在一起，所以称为原生质体融合，融合成功依赖于细胞膜的流动性，过程③是再生细胞壁的过程，而细胞壁的形成与高尔基体有关。过程④的结果是形成了愈伤组织，所以④为脱分化。64.美国科学家已经在实验室中成功培育出膀胱，并顺利移植到7名患者体内。这种技术为那些急需器官移植的患者带来福音。请回答下列问题：(1)科学家从患者的膀胱上取下一小块活细胞样本，将其中的肌肉细胞和膀胱上皮细胞分别置于不同的培养皿中培养。在培养之前，需用______________________处理以分散细胞，细胞在培养皿中的培养过程属于___代培养。与植物组织培养相比，动物细胞培养的培养基的主要不同点是含有___________________。123456胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)原血清等一些天然成分解析动物细胞培养之前要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，动物细胞培养的培养基与植物组织培养的培养基，含有的营养成分的主要不同点是前者含有血清等一些天然成分。123456(2)约1周后将培养皿中培养的细胞放在由胶原质制成的支架上继续培养，再过7周左右，原先的数万个细胞已经繁殖到15亿个左右，布满支架，膀胱上皮在内，肌肉在外，形成新膀胱。细胞数目大量增加，其增殖方式是_________，这些细胞形成肌肉和膀胱上皮的过程中要经过________。123456有丝分裂细胞分化解析动物细胞培养涉及的是细胞的有丝分裂。这些细胞形成肌肉和膀胱上皮的过程中要经过细胞分化。(3)医生将新膀胱移植到患者膀胱的上面，这样新器官会继续生长并与老器官重组取代老器官中丧失功能的部分。新器官与老器官的重组_____(填“是”或“不是”)基因重组；新膀胱移植后，_____(填“会”或“不会”)引起免疫排斥反应。123456不是不会解析新器官与老器官的遗传物质相同，因此新器官与老器官的重组不属于基因重组。新老器官具有相同的蛋白质等物质，因此新膀胱移植后，不会成为抗原。(4)除上述方法外，还可将患者的体细胞核移入去核的_________中，利用体细胞的___________技术，形成相应组织、器官用于疾病的治疗。123456卵母细胞细胞核移植解析除上述方法外，还可采用体细胞核移植的方法形成相应的组织、器官，即将患者的体细胞核移入去核的卵母细胞中形成重构胚，进一步培育形成相应的组织、器官。5.(2021·辽宁大连质检)人乳头状瘤病毒(HPV)与宫颈癌的发生密切相关，抗HPV的单克隆抗体可以准确检测出HPV，从而及时监控宫颈癌的发生。如图是以HPV衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体的过程，请据图回答：123456(1)图中向小鼠注射的A是_____________，传统产生抗体的方法是反复给小鼠注射A，然后从血清中分离所需抗体，用这种方法生产抗体的缺点是_________________________(答出两点即可)。要想获得大量的单一抗体，不能通过直接培养B淋巴细胞来实验，原因是_________________________________________。123456HPV衣壳蛋白产量低、纯度低、特异性差在体外培养条件下，B淋巴细胞不能无限增殖(2)图中选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞，说明细胞膜具有_______。图中筛选①需要用_____培养基。筛选②需要进行克隆化培养和_________，目的是筛选出__________________________的细胞。(3)从图中可以看出，单克隆抗体的制备过程，运用了动物细胞工程中的_____________和____________________________两大技术。123456流动性选择抗体检测(足够数量的)能分泌所需抗体动物细胞培养动物细胞融合(两空顺序可颠倒)(4)科学工作者在单克隆抗体上连接抗癌药物，治疗癌症。这种方法优于化疗，原因是_______________________________________(答出两点即可)。123456不损伤正常细胞，且用药量小，毒副作用小123456.华南虎是原产中国的老虎品种，