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高考生物二轮复习专题专练
(30)　植物细胞工程和动物细胞工程的比较
从“高度”上研究高考
[典例]　(2021·福建高考)科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种，技术流程示意图如下。
下列叙述正确的是(　 )
A．愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的
B．获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状
C．可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生
D．用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体
[解析]　愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞脱分化形成的，A错误；由于基因的选择性表达和基因间的互作效应，获得的杂种植株不一定能够表现亲本的优良性状，B错误；可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合，但不能诱导细胞壁的再生，C错误；由于植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，故可以用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体，D正确。
[答案]　D
从“深度”上提升知能
1．比较植物组织培养与动物细胞培养
项目 植物组织培养 动物细胞培养
取材 植物幼嫩部位 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织
过程
续表
项目 植物组织培养 动物细胞培养
结果 获得植株个体，可以体现全能性 获得新的细胞，不形成个体，不体现全能性
条件 ①无菌 ②营养物质 ③适宜条件 ④植物激素 ①无菌、无毒 ②营养物质、血清等 ③适宜温度、pH和渗透压 ④气体环境：95%空气和5%CO2
2.比较植物体细胞杂交与动物细胞融合
项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理 细胞膜的流动性、细胞的全能性 细胞膜的流动性
过程
相关酶 纤维素酶和果胶酶 胰蛋白酶或胶原蛋白酶
融合方法 物理法：电融合法、离心法等； 化学法：PEG融合法、高Ca2＋—高pH融合法等 PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等
结果 杂种植株 杂交细胞
从“宽度”上拓展训练
1．(2022·中山一模)紫草宁是从紫草细胞中提取的一种色素，具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。科研人员利用紫草外植体获得愈伤组织，然后在液体培养基中进行悬浮培养，以获得更多的紫草宁。下列说法错误的是(　 )
A．需要在培养液中加入大量的蔗糖以提供植物细胞所需的能量
B．利用果胶酶将愈伤组织分散成单个细胞，然后进行悬浮培养
C．诱导形成愈伤组织需要利用生长素、细胞分裂素等进行调节
D．紫草宁是植物细胞的次生代谢物，其合成具有时间和组织特异性
解析：选A　培养液中应加入适量蔗糖，不能加入大量的蔗糖，否则植物细胞会大量失水甚至导致死亡，A错误；植物细胞间物质的主要成分为果胶，所以悬浮培养时，可以利用果胶酶(酶的专一性)处理将植物细胞分散开，B正确；诱导外植体脱分化获得愈伤组织的过程通常需要一定比例的生长素和细胞分裂素来调节，C正确；植物次生代谢物是由植物次生代谢产生的一类非必需的小分子有机化合物，次生代谢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进行，D正确。
2．(2022·扬州模拟)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如下图所示。下列说法错误的是(　 )
A．过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞
B．过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂
C．过程③需用秋水仙素诱导杂种细胞再生出新的细胞壁
D．耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段
解析：选C　过程①是通过酶解法去除细胞壁获得原生质体，而植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶组成，根据酶的专一性，所以需要用纤维素酶和果胶酶处理细胞，A正确；根据题干信息可知，过程②通过紫外线照射是使中间偃麦草的染色体断裂，B正确；秋水仙素不能诱导杂种细胞再生出新的细胞壁，C错误；实验最终将不抗盐的普通小麦和抗盐的中间偃麦草进行体细胞杂交形成耐盐小麦，说明耐盐小麦染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段，D正确。
3．(2022·青州三模)治疗性克隆对解决人类供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程图如图，下列相关叙述错误的是(　 )
A．个体A一般需通过注射促性腺激素实现超数排卵
B．个体B体细胞培养时需要提供95%空气和5%CO2
C．囊胚期胚胎需植入代孕母亲子宫获取胚胎干细胞
D．获得的组织器官移植给个体B 一般不发生免疫排斥反应
解析：选C　据图可知，要从个体A获得卵母细胞，为了获得更多的卵母细胞，一般需通过注射促性腺激素实现超数排卵，A正确；动物细胞培养时需要置于含95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养，B正确；胚胎干细胞可以来自囊胚中的内细胞团，不需要植入代孕母亲子宫就可以获得胚胎干细胞，C错误；据图可知，个体B是供核的一方，克隆的组织和器官的绝大多数遗传物质和个体B相同，因此获得的组织器官移植给个体B一般不发生免疫排斥反应，D正确。
[微课微练·一点一评]
一、选择题
1．(2022·烟台三模)Rag基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。通过诱导其体细胞获得诱导多能干细胞(iPS细胞)，然后将Rag基因导入iPS细胞并诱导使其分化为造血干细胞，再移植到Rag基因缺失小鼠体内进行治疗。下列叙述错误的是(　 )
A．诱导获得iPS细胞时需要在体细胞中表达一些关键基因
B．培养iPS细胞时需提供95%空气和5%CO2的混合气体环境
C．利用显微注射技术可以将Rag基因直接注入到iPS细胞
D．利用iPS细胞进行治疗存在导致小鼠发生肿瘤的风险
解析：选C　诱导获得iPS细胞的根本原因是基因的选择性表达，需要在体细胞中表达一些关键基因，A正确；培养iPS细胞时需提供95%空气(提供氧气，有助于细胞呼吸)和5%CO2(有助于维持培养液的pH)的混合气体环境，B正确；直接注射基因容易导致基因丢失，一般需要将Rag基因和载体连接形成重组DNA分子再显微注射到iPS细胞，C错误；iPS细胞为诱导多能干细胞，可以诱导其进行不同方向的分化，利用iPS细胞并诱导使其分化为造血干细胞，进行治疗时，造血干细胞分裂旺盛，存在导致小鼠发生肿瘤的风险，D正确。
2．人乳头瘤病毒(HPV)感染是诱发宫颈癌的重要因素。HPV具有多种类型，其中的HPV16和HPV18属于高危型，可引起宫颈癌及宫颈上皮内高度病变。现对某就诊者的取样细胞进行培养，来进行确诊。下列说法不正确的是(　 )
A．分散取样的细胞只能采用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理
B．培养取样细胞时，需要为这些细胞提供充足的营养条件、稳定的环境等
C．让取样细胞进行贴壁生长，若产生了接触抑制现象，则不属于HPV高危型
D．无论是原代培养还是传代培养，都需将培养瓶放在CO2培养箱中培养
解析：选A　分散取样的细胞也可用机械的方法处理，A错误；培养取样细胞时，需要为这些细胞提供充足的营养条件、稳定的环境(温度、pH、渗透压)等，B正确；动物细胞培养存在细胞贴壁生长和接触抑制，HPV高危型不存在接触抑制，C正确；无论是原代培养还是传代培养，都需将培养瓶放在CO2培养箱中培养，目的是维持培养液的pH稳定，D正确。
3．红豆杉属植物中提取分离出的紫杉醇是一种有效的抗癌药物，传统生产方法是从红豆杉树皮和树叶中提取。如图表示工厂化生产紫杉醇的过程。下列说法正确的是(　 )
A．接种前常用酒精、次氯酸钠对外植体进行灭菌
B．过程①需控制好培养基中植物激素的比例，过程③需使用固体培养基，有利于细胞增殖
C．该途径依据的原理是植物细胞具有全能性
D．可利用传代培养的动物癌细胞来检测紫杉醇抗癌活性
解析：选D　接种前常用酒精、次氯酸钠对外植体进行消毒，而不是灭菌，灭菌会使外植体死亡，A错误；图中①是脱分化过程，决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，因此该过程需控制好培养基中植物激素的比例，过程③是获得细胞群的过程，而后获取细胞分泌物，为了让细胞大量增殖，需使用液体培养基，而不是固体培养基，B错误；细胞全能性的表现是以离体的细胞、组织为起点，最后得到完整植株(个体)，图中过程并没有形成完整植物体，C错误；紫杉醇具有抗癌作用，能阻止癌细胞的增殖，因此可利用传代培养的动物癌细胞来检测紫杉醇的抗癌活性，D正确。
4．(2022·东城区模拟)单克隆抗体在多种疾病的诊断和治疗中发挥重要的作用，如图为利用小鼠制备单克隆抗体的过程，下列相关叙述正确的是(　 )
A．从未经处理的普通小鼠脾脏中获取B淋巴细胞
B．细胞融合不需要无菌环境，但需放在有CO2的环境中
C．细胞筛选需要使用显微镜辨识获得杂交瘤细胞
D．单抗检测时取培养液滴加相应抗原出现反应为目的细胞
解析：选D　从经特定抗原处理的普通小鼠脾脏中获取B淋巴细胞，A错误；细胞融合需要在无菌环境中进行，并且需放在有空气和CO2的环境中，B错误；细胞筛选需要用选择性培养基获得杂交瘤细胞，C错误；根据抗原—抗体杂交原理，单抗检测时取培养液滴加相应抗原出现反应为目的细胞，D正确。
二、非选择题
5．某科研小组采用“胚胎干细胞介导法”将荧光素基因导入纯种灰色小鼠胚胎干细胞(ES 细胞)中并整合到染色体上，然后将转基因的胚胎干细胞注射到纯种黄色小鼠囊胚中构建嵌合体小鼠，具体过程如图所示。据图回答下列问题：
(1)图中过程②收集的 ES细胞来源于__________细胞。
(2)囊胚中的滋养层细胞将来发育成__________，取样滋养层细胞做 SRYPCR性别技术鉴定，当用 SRY 特异性探针对扩增产物进行检测时，出现______(填“阳性”或“阴性”)反应者，胚胎为雄性。
(3)过程①中的荧光素基因表达的荧光蛋白可用于过程④，推测荧光素基因在该实验最终获得的嵌合体小鼠中起到的作用是__________________________________________________。
(4)过程⑤导入囊胚的胚胎干细胞数量________(填“会”或“不会”)影响子代小鼠的性状。嵌合体小鼠与体外受精培养得到的小鼠相比，最主要的区别是________________________________________________________________________________(从组成个体的细胞基因型是否相同的角度分析)。
解析：(1)图中过程②收集的胚胎干细胞来源于内细胞团细胞。(2)囊胚中的滋养层细胞将来发育成小鼠的胎盘和胎膜，取样滋养层细胞做SRYPCR性别技术鉴定，当用SRY特异性探针对扩增产物进行检测时，出现阳性反应者，其胚胎为雄性。(3)过程①中的荧光素基因表达的荧光蛋白可用于过程④，推测荧光素基因在该实验最终获得的嵌合体小鼠中起到的作用是检测嵌合体小鼠中来自灰色小鼠的ES细胞的发育情况。(4)囊胚中的内细胞团能发育成各种组织，因此过程⑤导入囊胚的胚胎干细胞数量不同，子代小鼠的性状可能不同。嵌合体小鼠与通过体外受精技术培养得到的小鼠相比，嵌合体小鼠中具有遗传物质组成不同的两种细胞，而试管鼠细胞的遗传物质一般都相同。即嵌合鼠小鼠中有的细胞含有灰色小鼠基因型，有的细胞含有黄色小鼠的基因型，不同细胞的基因型可能不相同，体外受精培养获得的小鼠体内各细胞的基因型一般都相同。
答案：(1)内细胞团　(2)小鼠的胎盘和胎膜　阳性
(3)检测嵌合体小鼠中来自灰色小鼠的ES细胞的发育情况　(4)会　嵌合体小鼠不同细胞基因型可能不同，体外受精培养得到的小鼠不同细胞基因型一般是相同的

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