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专题38　细胞工程
讲考纲
考纲概要
考纲解读
高考真题
1．植物细胞工程（Ⅱ）；2．动物细胞工程（Ⅱ）。
1．理解植物细胞工程的操作及应用；2．理解动物细胞工程的应用。
1．2017海南卷（31）、2015北京卷（5）2．2017江苏卷（11）、2016新课标Ⅱ卷（40）、2016江苏卷（9）、2015江苏卷（3）
讲考点
考点一　植物细胞工程
1．植物细胞的全能性
（1）概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
（2）原理：细胞内含有本物种的全部遗传信息。
（3）全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。
2．植物组织培养技术
（1）原理：植物细胞具有全能性。
（2）过程
3．植物体细胞杂交技术
（1）概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
（2）过程
4．植物细胞工程的应用
（1）微型繁殖：优点是能够保持亲本的优良性状。
（2）作物脱毒：利用茎尖、根尖等无毒组织进行微型繁殖。
（3）培育人工种子：可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。
（4）作物新品种的培育：单倍体育种和突变体的利用。
（5）细胞产物的工厂化生产：即利用植物组织培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。
【例1】（2017年海南卷，31）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。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____________________。
（2）甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到__________。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是____________（填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”）。
（3）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。
（4）若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现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____________。
【答案】（1）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。
（2）葡萄糖、果糖　　具有完整的细胞核
（3）细胞分裂素、生长素脱分化
（4）不能　　对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。用花粉粒进行组织培养得到花卉基因型不同于原植株
【跟踪训练1】下图表示利用高秆抗锈病玉米（基因型为AaBb，两对基因独立遗传）的花粉细胞生产人工种子的过程。下列叙述不正确的是（　　）
　　　　　
A．通过①过程两两融合得到的细胞基因型有9种
B．②③过程培养基中的植物激素种类和比例不同
C．过程④需用秋水仙素处理才能获得可育的人工种子
D．人工种子的种皮中加入植物生长调节剂可促进丛芽的发育
【答案】C
【解析】AaBb个体产生花粉有4种，两两融合得到的细胞基因型有3×3=9种，A正确。生长素量/细胞分裂素量高，有利根分化，抑制芽形成；低时相反；适中时，促进愈伤组织生长，故②脱分化和③在分化过程植物激素种类和比例不同，B正确。胚状体直接包上人工种皮就可获得人工种子，该种子含有2个染色体组，发育而成的植株可育，C错。植物生长调节剂可促进丛芽的发育，D正确。
考点二　动物细胞工程
1．动物细胞培养
（1）动物细胞的培养过程
（2）培养条件
①无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理，添加抗生素，定期更换培养液以清除代谢产物。
②营养：除正常的有机和无机营养外，需加入血清、血浆等一些天然成分。
③适宜的温度和pH：温度为36.5±0.5℃（哺乳动物），pH为7.2～7.4。
④气体环境：含95%空气加5%CO2的混合气体，其中后者的作用是维持培养液的pH。
（3）应用：生物制品的生产、检测有毒物质、医学研究。
2.动物体细胞核移植技术和克隆动物
（1）动物体细胞核移植技术的过程
（2）原理：动物体细胞核具有全能性。
（3）结果：产生新个体。
（4）应用：①加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；②保护濒危物种；③生产医用蛋白；④作为异种移植的供体；⑤用于组织器官的移植。
3．动物细胞融合
（1）原理：细胞膜的流动性。
（2）融合方法：聚乙二醇（PEG）、灭活的病毒、电激等。
（3）意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能，也为制造单克隆抗体开辟了新途径。
4．单克隆抗体
（1）制备过程
（2）优点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。
（3）用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。
【例2】（2017年江苏卷，11）牛雄性胚胎中存在特异性H-Y
抗原，可在牛早期胚胎培养液中添加H-Y
单克隆抗体，筛选胚胎进行移植，以利用乳腺生物反应器进行生物制药。下列相关叙述正确的是（　　）
A．H-Y
单克隆抗体由骨髓瘤细胞分泌
B．应选用原肠胚做雌雄鉴别
C．鉴别后的雄性胚胎可直接做胚胎移植
D．用H-Y
抗原免疫母牛可获得相应抗体
【答案】D
【跟踪训练2】如图所示为动物细胞培养的碁本过程示意图，相关叙述错误的是（　　）
　　　　
A．容器A中放置的一般是幼龄动物的器官或组织，原因是其细胞分裂能力强，易于培养
B．在D瓶中极少数细胞存活，是因为存活的细胞获得不死性，其遗传物质不发生改变
C．为保证培养条件无菌，除进行灭菌外，培养基中需要添加一定量的抗生素
D．细胞培养时，需通入5%CO2，其主要作用是维持培养液的pH
【答案】B
讲方法
1．植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法
（1）诱导产物（假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B）：
①未融合的细胞：A和B。
②两两融合的细胞：AA、BB和AB。
③多细胞融合体。
（2）检测方法：对诱导产物中的细胞进行植物组织培养，然后根据得到的植物性状进行判断。
①若只表现出一种植物的性状，说明是未融合细胞。
②若得到的是具有两种亲本性状的植物，说明是杂种植株。
③若得到的是具有两种亲本性状的植物，且一种植物的性状得到加强，则是多细胞融合体。
④若只表现出一种植物的性状且效果得到加强，则是同种细胞融合的结果。
2．制备单克隆抗体过程中两次筛选的方法及目的
项目
第一次筛选
第二次筛选
筛选原因
诱导融合后得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞
由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以需经过选择性培养
筛选方法
用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞（“BB”细胞、“瘤瘤”细胞）都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞（“B瘤”细胞）才能生长
用多孔培养皿培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群
筛选目的
得到杂交瘤细胞
得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
讲易错
1．植物体细胞杂交与动物细胞融合的不同与相同
（1）植物体细胞杂交与动物细胞融合中酶的作用对象不同，纤维素酶和果胶酶作用于细胞壁，而胰蛋白酶等作用于细胞间的蛋白质。
（2）相比植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方式是用灭活的病毒处理，其他物理、化学诱导融合的手段与植物体细胞杂交过程中原生质体诱导融合方法相同。
2．植物有性生殖与体细胞杂交中遗传物质变化的区别
若两个不同品种的植物细胞A、B进行融合，A含有2X条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb；B含有2Y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则：
（1）植物体细胞杂交获得的新植株应为四倍体，体细胞中染色体数为2X＋2Y，基因型为AabbccDd，从中不难看出，体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管是染色体数、基因型还是染色体组都采用直接相加的方法。
（2）植物有性杂交获得的子代细胞中染色体数为X＋Y、基因为AbcD或abcD或Abcd或abcd，即先减半再相加。
3．关于动物细胞培养的两组概念辨析
（1）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。
（2）原代培养与传代培养
①原代培养：细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养。原代培养的细胞核型正常。
②传代培养：原代培养的细胞由于空间不足或细胞密度过大导致营养枯竭，影响细胞的生长，因此需要重新用胰蛋白酶等处理，进行分瓶扩大培养，即传代培养。一般情况下，细胞传至10～50代后，出现核型异常，细胞增殖会明显减缓，甚至完全死亡。专题38　细胞工程
一、选择题（10小题，每小题5分，共50分）
1．下列关于植物细胞工程应用的叙述，错误的是（　　）
A．对番茄茎尖进行组织培养获得抗病毒植株
B．通过组织培养获得胚状体来制作人工种子
C．通过组织培养可高效、快速地培育紫杉幼苗
D．通过组织培养技术来生产人参皂苷粉
【答案】A
2．由单克隆抗体研制而成的“生物导弹”由两部分组成，一是“瞄准装置”，二是杀伤性“弹头”，下列对此描述不正确的是（　　）
A．“瞄准装置”是由识别肿瘤的单克隆抗体构成
B．“弹头”是由放射性同位素、化学药物和毒素等物质构成
C．“弹头”中的药物有选择杀伤肿瘤细胞的功能
D．“生物导弹”是利用细胞工程制出来的
【答案】C
【解析】生物导弹是单克隆抗体与抗癌药物结合形成，其中单克隆抗体是“瞄准装置”，A正确；抗癌药物是杀伤性“弹头”，“弹头”具有杀伤肿瘤细胞的功能；“生物导弹”既可以消灭肿瘤细胞，又不会伤害健康细胞，B正确，C错误；“生物导弹”的制备利用了细胞工程技术，D正确。
3．下图为小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）培养的过程图，下列叙述不正确的是（　　）
A．可用胶原蛋白酶分散组织块中的细胞
B．MEF细胞可能产生某种物质抑制胚胎干细胞的分化
C．加入培养液中的MEF细胞最好是来自传代培养的细胞
D．细胞培养过程中可能出现细胞贴壁和接触抑制的现象
【答案】C
4．名为“我的皮肤”的生物活性绷带自从在英国诞生后，给皮肤烧伤病人带来了福音。该活性绷带的原理是先采集一些细胞样本，再让其在特殊的膜片上增殖。5～7天后，将膜片敷在患者的伤口上，膜片会将细胞逐渐“释放”到伤口，并促进新生皮肤层生长，达到加速伤口愈合的目的。下列有关叙述中，不正确的是（　　）
A．“我的皮肤”的获得技术属于动物细胞工程
B．人的皮肤烧伤后会因人体第二道防线的破坏而导致免疫力下降
C．种植在膜片上的细胞样本最好选自患者本人
D．膜片能否把细胞顺利“释放”到伤口，加速患者自身皮肤愈合与细胞膜上的HLA有关
【答案】B
【解析】根据题意，“我的皮肤”的获得技术属于动物细胞工程中的动物细胞培养，A正确；人的皮肤烧伤后会因人体第一道防线的破坏而导致免疫力下降，B错误；种植在膜片上的细胞样本最好选自患者本人，以避免免疫排斥反应，C正确；膜片能否把细胞顺利“释放”到伤口，加速患者自身皮肤愈合与细胞膜上的HLA有关，D正确。
5．实验小鼠皮肤细胞培养的基本过程如图所示。下列叙述不正确的是（　　）
A．甲过程需要在无菌条件下进行
B．乙过程可用胰蛋白酶处理皮肤组织
C．丙过程是原代培养出现接触抑制现象
D．丁过程是传代培养细胞，不能保持二倍体核型
【答案】D
【解析】取小鼠的皮肤组织应在无菌条件下进行，A项正确；乙过程可用胰蛋白酶处理皮肤组织，获得单细胞悬液，B项正确；原代培养会出现接触抑制现象，C项正确；传代培养细胞通常10代以内能保持二倍体核型，10代以后核型可能发生变化，D项错误。
6．植物体细胞杂交与动物细胞工程中所用技术或方法与原理不相符的是（　　）
A．植物组织培养和单克隆抗体——细胞的全能性
B．纤维素酶、果胶酶处理植物细胞壁——酶的专一性
C．原生质体融合和动物细胞融合——细胞膜的流动性
D．紫草细胞培养和杂交痛细胞的培养——细胞增殖
【答案】A
7．下图是生物兴趣小组利用某植物离体的白色花瓣培养得到不同的结果，有关该结果的说法正确的是（　　）
　　　　　
A．该过程充分体现了分化的植物细胞具有全能性
B．图中需要光照处理的过程有①和②
C．①、②、③结果不同的原因之一为培养基中激素比例的差异
D．①、②、③继续培养得到的幼苗均为白化苗
【答案】C
【解析】据图分析，图中三幅图显示的是脱分化形成愈伤组织，愈伤组织再分化形成芽和根的过程，并没有形成完整的植株，所以没有体现植物细胞的全能性，A错误；图中①过程不需要光照，B错误；图中三幅图中生长素和细胞分裂素的比例不同，C正确；①、②、③继续培养得到的幼苗应该是正常的绿色幼苗，D错误。
8．下列与动物细胞培养有关的表述中，不正确的是（　　）
A．需用胰蛋白酶处理组织，但要控制加入的酶量和处理的时间，防止损伤细胞
B．动物细胞培养是动物细胞工程的基础技术
C．培养液中的二氧化碳含量对维持培养液的PH值有重要作用
D．“细胞在传至10—50代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止”的主要原因是接触抑制
【答案】D
9．“生物导弹”可用于杀死人类某些癌细胞。制备“生物导弹”是单克隆抗体的重要应用之一，其过程如下图所示。下列有关叙述错误的是（　　）
A．①过程所用的“脾脏中的细胞”为经过免疫的B细胞
B．经①形成的杂交瘤细胞都能产生特定抗体
C．与直接使用抗癌药物相比，使用“生物导弹”可以减轻药物副作用
D．抗体的靶向作用使③过程具有高度特异性
【答案】B
【解析】抗体是由浆细胞产生的，所以图中免疫的细胞是浆细胞，即淋巴B细胞，A正确；基因是选择性表达的，经①形成的杂交瘤细胞不一定都能产生抗体，B错误；与直接使用抗癌药物相比，使用“生物导弹”可以减轻药物副作用，C正确；过程③中由于抗体具有高度特异性使其跟踪作用非常准确，D正确。
10．下列有关植物组织培养的叙述中，错误的是（　　）
A．在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，不可获得染色体加倍的细胞
B．在组织培养中，生长素用于诱导细胞的分裂和根的分化
C．对外植体进行严格的消毒、灭菌后再进行组织培养可获得脱毒植株
D．愈伤组织的诱导往往需要暗培养，再分化一定要有光照
【答案】C
二、非选择题（5小题，共50分）
11．克隆羊的成功轰动世界，它不仅奠定了疾病克隆性治疗的基础又解决了器官移植中供体不足的问题，同时也给人类带来了一些过去尚未遇到的问题。如图为人类对克隆羊技术的拓展图和应用。请据图回答问题。
　　　　　　
（1）图中所涉及的现代生物技术有___________和___________等。
（2）使用培养基进行胚胎干细胞培养时，通常要加入__________等天然成分，除了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中，还需要保证细胞生活所需的____________和适宜的温度与pH等；早期胚胎发育在__________阶段以前的细胞是全能干细胞。
（3）图中从“内细胞团到胚胎干细胞”的培养过程中，必须用____________处理内细胞团，使之分散成单个细胞。干细胞形成组织、器官时必须要进行细胞的分裂和分化。
（4）在体外培养胚胎干细胞能否获得动物器官？为什么？_____________________________________。
【答案】（1）核移植　　细胞培养
（2）动物血清或血浆　　营养物质　　桑椹胚
（3）胰蛋白酶
（4）不能，胚胎干细胞在体外培养条件下可以增殖而不发生分化
（3）内细胞团要获得胚胎干细胞，内细胞团的细胞要分散开需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。
（4）在体外培养干细胞是在饲养层细胞进行培养的，通常不能获得动物器官，因为胚胎干细胞在体外培养条件下可以增殖而不发生分化。
12．下图是“白菜一甘蓝”（均为二倍体）杂种植株培育过程。请据图回答下列有关问题：
　　　　
（1）①过程常用___________、_________去除细胞壁，获得原生质体。②过程常用的试剂是_______。
（2）③过程成功得到杂种细胞的标志是过程是___________；④过程是_____________。
（3）同白菜和甘蓝的有性杂交后代相比，上述方法得到的新植株理论上________（填“可育”或“不可育”），原因是________________________。
【答案】（1）纤维素酶　　果胶酶　　聚乙二醇（PEG）
（2）杂种细胞再生出细胞壁　　脱分化　　
（3）可育　　杂种细胞中有同源染色体，能产生正常的配子
【解析】（1）步骤①作用是去除细胞壁制备原生质体，最常用的方法是酶解法，即用纤维素酶和果胶酶处理。②过程表示原生质体融合，常用的试剂是聚乙二醇（PEG）。
（2）③过程融合原生质体再生细胞壁，成功得到杂种细胞过程，标志是杂种细胞再生出细胞壁；④过程是杂种植物细胞脱分化形成愈伤组织。
（3）植物体细胞杂交得到的杂种细胞中有同源染色体，能产生正常的配子，属于可育植株。
13．科学家从某无限增殖细胞的细胞质中分离出无限增殖调控基因（prG），该基因能激发细胞分裂，这为单克隆抗体的制备提供了新思路。某国家重点实验室准备探索利用基因工程生产单克隆抗体，请回答下列问题：
（1）实验室已获得无限增殖调控基因（prG）。在体外，可采用__________技术大量扩增该目的基因。该技术的基本反应过程：目的基因DNA受热___________后解链为单链，____________与单链相应互补序列结合，然后在DNA聚合酶的作用下进行____________，如此重复循环多次。该技术的前提是要有___________，以便根据这一序列合成引物。
（2）该基因工程操作的核心是_________。本研究中，受体细胞为__________，欲将目的基因转入受体细胞，常采用___________方法。若实验成功，则受体细胞既能____________，又能____________。
（3）制备单克隆抗体通常选用细胞融合技术，使_______细胞与___________细胞融合，融合成功的细胞经过筛选就是所需要的_____________细胞。
【答案】（1）PCR　　变性　　引物　　延伸　　一段已知目的基因的核苷酸序列
（2）基因表达载体的构建　　（经抗原刺激）B细胞　　显微注射　　无限增殖　　产生抗体
（3）（经抗原刺激）B　　骨髓瘤　　杂交瘤
（2）基因工程操作的四个基本步骤是：获取目的基因、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定。其中核心步骤是基因表达载体的构建。抗体是由已获得免疫的（经抗原刺激）B细胞分泌的，将目的基因导入动物细胞常采用的方法是显微注射法，若实验成功，则受体细胞既能无限增殖，又能产生抗体。
（3）制备单克隆抗体通常选用细胞融合技术，使（经抗原刺激）B细胞与骨髓瘤细胞融合，融合成功的细胞经过筛选就是所需要的杂交瘤细胞。
14．轮状病毒是单链RNA病毒，人感染后会造成小肠上皮细胞损伤，引起腹泻。下图是制备抗轮状病毒单克隆抗体的流程模式图。请回答有关问题：
　　　
（1）若B细胞是小鼠骨髓瘤细胞，则A细胞是取自人体内感染轮状病毒的_____________细胞，促进d过程的常用诱导剂是_____________。
（2）假设仅考虑某两个细胞的融合，则可形成__________________种类型的C细胞，因此需用培养基筛选出_________________________________________________________________（填特点）的D细胞用于培养。D细胞的名称是__________________________。
（3）理论上，注射了该抗体的婴幼儿不能长期对轮状病毒免疫，试分析原因：_______________________。
（4）不同种动物的体细胞融合，相比诱变育种和杂交育种方法，具有____________________________等突出的优点。
（5）请说明单克降抗体的主要作用:____________________________________________________。
【答案】（1）B淋巴　　聚乙二醇（PEG）（灭活的病毒）
（2）3　　既能无限增殖又能产生特异性抗体　　杂交瘤细胞
（3）该抗体在机体内不能长期存留　　
（4）目的性强，克服远缘杂交不亲和性　　
（5）作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物
（3）由于轮状病毒的遗传物质是RNA，结构不稳定容易发生变异，且记忆细胞在体内存活的时间有限，因此人类不能长期对轮状病毒免疫。
（4）不同种动物的体细胞融合，具有目的性强，克服远缘杂交不亲和性等优点。
（5）单克隆抗体的主要作用作为诊断试剂、用于治疗疾病、运载药物（如生物导弹）。
15．细胞融合技术有着广泛的应用，其中植物体细胞杂交要进行原生质体的融合，单克隆抗体的制备需进行动物细胞融合。下图表示细胞融合的简略过程，请据图回答问题：
　　　　
（1）若a、b分别表示白菜和甘蓝两种植物细胞的原生质体，则采用化学法形成c时，一般是用__________作为诱导剂。由d形成杂交植株的过程所依据的原理是____________________________。从本质上讲，“白菜—甘蓝”杂种植株具有的性状是______________的结果。
（2）对于a、b所在的动物组织，通常用______________处理获得分散的单个细胞a、b。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常在10代以内，以保持细胞正常的________________________。动物细胞融合的原理是____________________________。
（3）若a、b分别为骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，假设仅考虑某两个细胞的融合，则可形成_______种类型的细胞d，因此需用特定的______________培养基筛选出______________细胞用于培养。
（4）临床使用的小鼠免疫后制备的鼠源性单抗体存在一些弊端，其中之一是会引起人体抗鼠源抗体反应。某病人连续隔周注射某种鼠源性单抗治疗一种病毒感染性疾病，开始病毒量明显减少，一段时间后，这种病毒量又开始上升，排除病毒变异的因素，上升原因还可能是人体产生了_________________________，使鼠源抗体不能发挥抗病毒的作用。研究人员应用____________________，改造了鼠源性抗体分子的结构，降低了鼠源性抗体的人体反应。
【答案】（1）聚乙二醇（或“PEG”）　　植物细胞的全能性　　基因的选择性表达
（2）胰蛋白酶或胶原蛋白酶　　二倍体核型　　细胞膜的流动性
（3）三　　选择　　杂交瘤
（4）抗鼠源性抗体的抗体，中和了鼠源性单抗　　蛋白质工程
（3）若a、b分别为骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，假设仅考虑某两个细胞的融合，则可形成三种类型的细胞d，即骨髓瘤细胞自身融合的细胞、B淋巴细胞自身融合的细胞、骨髓瘤细胞和B淋巴细胞融合形成的杂交瘤细胞。因此需用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞用于培养。
（4）某病人连续隔周注射某种鼠源性单抗治疗一种病毒感染性疾病，开始病毒量明显减少，一段时间后，这种病毒量又开始上升，排除病毒变异的因素，上升的原因还可能是人体产生了抗鼠源性抗体的抗体，中和了鼠源性单抗，使鼠源性抗体不能发挥抗病毒的作用。改造鼠源性抗体分子的结构需要用蛋白质工程技术，改造后的鼠源性抗体分子可以降低鼠源性抗体的人体反应。专题38　细胞工程
真题回放
1．（2016年江苏卷，9）下列有关细胞工程的叙述，正确的是（　　）
A．PEG是促细胞融合剂，可直接诱导植物细胞融合
B．用原生质体制备人工种子，要防止细胞破裂
C．骨髓瘤细胞经免疫处理，可直接获得单克隆抗体
D．核移植克隆的动物，其线粒体DNA来自供卵母体
【答案】D
【解析】PEG是促细胞融合剂，但植物细胞不能直接融合，需先去壁形成原生质体才能融合，A错误；制备人工种子应用完整的植物细胞，不需用原生质体，B错误；骨髓瘤细胞不能产生抗体，C错误；核移植克隆的动物，线粒体DNA来自供卵母体，D正确。
2．（2015年江苏卷，3）下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述，正确的是（）
A．乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养
B．细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行
C．采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的
D．培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质
【答案】C
3．（2015年北京卷，5）在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中，不需要的是（　　）
A．用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞
B．用选择培养基筛法导入目的基因的细胞
C．用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生物质融合
D．用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽
【答案】C
【解析】农杆菌侵染细菌是基因工程中常常用到的把目的基因导入植物细胞的方法，A正确；目的基因是否导入了细胞，需要在选择培养基上进行筛选，B正确；在植物细胞组织培养的过程中，需要调整培养基中生长素和细胞分裂素的比例，来达到是对其脱分化和再分化的控制，D也正确；在农杆菌侵染植物细胞的过程中并没有涉及到原生质体的融合，所以C错误。
4．（2016年新课标Ⅱ卷，40）下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物（二倍体）的流程。
回答下列问题：
（1）图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为____________。过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用_______的方法。②代表的过程是__________。
（2）经过多次传代后，供体细胞中______的稳定性会降低，因此，选材时必须关注传代次数。
（3）若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是__________。
（4）与克隆羊“多莉（利）”培养成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了______________。
【答案】（1）XX或XY
显微操作（去核法）胚胎移植
（2）遗传物质
（3）卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的形状产生影响
（4）已经分化的动物体细胞核具有全能性。
（3）克隆动物的细胞核基因来自供体，因此大部分性状与供体相同，但细胞质基因来源于受体（或提供卵母细胞的个体），即卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的形状产生影响，这就决定了克隆动物的性状与供体不完全相同。
（4
）克隆动物的培育采用的是核移植技术，核移植技术的原理是：已经分化的动物体细胞核具有全能性。
5．（2015年安徽卷，31研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如图。
（1）由过程①获得的A为＿＿＿＿＿。
（2）在核移植前，必须先去掉卵母细胞的核。目的是＿＿＿＿，受体应选用＿＿＿＿期卵母细胞。
（3）进行胚胎移植时，代孕母羊对置入子宫的重组胚胎基本上不发生＿＿＿＿＿＿，这是为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。
（4）采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为＿＿＿＿。
【答案】（1）含目的基因的表达载体
（2）保证核遗传物质来自目的基因的成纤维细胞
MII中
（3）免疫排斥反应
（4）整合含有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养
6．（2015年重庆卷，7）2014年埃博拉病在非洲蔓延，我国派出医疗队首次在境外组建医院，帮助治疗埃博拉疫情。
（1）研究表明，埃博拉病毒侵入机体后，通过靶向感染、破坏吞噬细胞等，使其不能暴露病毒的＿＿＿＿，以致感染信息不能呈递给＿＿＿＿＿，阻止正常激活细胞免疫和体液免疫应答过程，导致机体对该病毒的＿＿＿＿免疫功能下降。因此，病毒在体内快速增殖、致病。
（2）对志愿者接种埃博拉试验疫苗后，机体免疫系统能产生相应抗体，还能产生的免疫细胞有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）用埃博拉病毒的某种蛋白免疫小鼠，通过＿＿＿＿＿＿＿技术获得杂交瘤细胞，用于生产单克隆抗体治疗该病。
【答案】（1）特有抗原或抗原肽－MHC　　T细胞　　特异性
（2）记忆细胞、效应T细胞
（3）细胞融合或细胞杂交
【解析】（1）正常情况下，抗原侵入机体后被吞噬细胞吞噬处理暴露抗原的抗原肽－MHC复合物，继而完成信号传递。而埃博拉病毒能阻止该过程，阻止吞噬细胞将抗原的信号呈递给T细胞，进而影响机体的特异性免疫。
（2）注射疫苗后，机体能产生一系列的免疫细胞，如记忆细胞、效应T细胞等。
（3）制备单克隆抗体时需利用细胞融合或细胞杂交技术先获得杂交瘤细胞，再生产相关药物。
模拟演练
1．（江苏省连云港市、徐州市、宿迁市2017届高三年级第三次模拟考试生物试题）下列关于“克隆羊”“试管羊”“转基因羊”的说法，合理的是（　　）
A．它们的遗传物质都只来自于一个亲本
B．它们在形成过程中一般都有卵细胞的参与
C．它们是通过相同的生殖方式获得亲本的优良性状
D．培育过程都用到核移植技术和胚胎移植技术
【答案】B
2．（江苏省盐城中学2016-2017学年高二第二学期期末考试生物冲刺练习）下列有关植物组织培养的叙述中，错误的是（　　）
A．在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，不可获得染色体加倍的细胞
B．在组织培养中，生长素用于诱导细胞的分裂和根的分化
C．对外植体进行严格的消毒、灭菌后再进行组织培养可获得脱毒植株
D．愈伤组织的诱导往往需要暗培养，再分化一定要有光照
【答案】C
【解析】植物细胞的最外层是细胞壁，需要去掉细胞壁后才能经过诱导原生质体融合，故A正确；在植物组织培养过程中，需要在培养基中添加生长素和细胞分裂素，故B正确；在植物组织培养过程中，外植体需要保持活性，因此不能对外植体进行灭菌处理，故C错误；植物组织培养过程中，脱分化不需要光照，再分化时需要光照，故D正确。
3．（江苏省南京市2017届高三第三次模拟考试生物试题研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如下图所示（成纤维细胞可增殖）。下列叙述错误的是（　　）
A．过程②常用的方法是显微注射法
B．代孕母羊要注射免疫抑制剂防止发生免疫排斥反应使移植胚胎死亡
C．卵母细胞去核的目的是保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞
D．整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养从而获得大量的细胞群
【答案】B
4．（江苏省南通、扬州、泰州2017届高三第三次模拟考试生物试题）甘草酸是中药甘草中的主要活性成分。为了快速检测甘草酸，科研人员利用细胞工程技术制备了抗甘草酸的单克隆抗体，其基本操作过程如下图。相关叙述正确的是（　　）
　　　
A．过程①注射相应抗原后应立即从小鼠脾脏中提取细胞甲
B．过程②诱导细胞融合，利用了细胞膜的选择透过性
C．过程③、④的筛选方法相同，细胞丙、丁遗传物质相同
D．过程⑤无论在体内还是体外进行，细胞丁都可大量增殖
【答案】D
5．（北京市丰台区2017届高三5月综合练习（二模）理综生物试题）埃博拉出血热是一种由埃博拉病毒引起的急性传染病，建立良好特异性的检测方法非常重要。埃博拉病毒核蛋白NP具有很强的抗原性，是诊断研究的重要靶点。
（1）鼠源抗NP蛋白的单克隆抗体，由鼠杂交瘤细胞分泌，抗体结构如下图所示，抗体通过可变区与抗原特异性结合。从鼠杂交瘤细胞中提取＿＿＿＿＿＿，逆转录合成cDNA，利用＿＿＿＿＿＿技术扩增鼠源抗体可变区对应的DNA片段。
使用＿＿＿＿＿将＿＿＿＿源抗体可变区对应的DNA片段与能表达＿＿＿＿＿源抗体恒定区部分的载体重组，导入人胚肾上皮细胞，从细胞培养液中获取人－鼠嵌合抗体。临床使用人－鼠嵌合抗体的优点是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）提取埃博拉病毒的蛋白质进行电泳，并运用抗原－抗体杂交，检测人－鼠嵌合抗体的特异性。实验主要步骤如下图所示，其中一抗能与相应抗原特异性结合，二抗能与相应一抗特异性结合。
组别
一抗来源
二抗来源
结果
①
人－鼠嵌合抗体
AP标记的抗人抗体
Ⅰ
②
鼠杂交瘤细胞上清液
AP标记的抗鼠抗体
Ⅱ
③
普通人胚肾上皮细胞培养液
AP标记的抗人抗体
Ⅲ
实验记录如上表，AP标记的抗人抗体能与嵌合抗体中的人源恒定区结合，AP标记的抗鼠抗体能与鼠源抗体结合。若表中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次对应结果分析中的＿＿＿＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿＿＿＿（一种方案即可），则表明该人－鼠嵌合抗体能用于埃博拉出血热的应急血清学检测。
【答案】（1）RNA　　PCR　　限制酶和DNA连接酶（答不全不得分）　　鼠　　人　　降低免疫排斥反应
（2）方案一：A
B
C
（或方案二：B
A
C）
创新预测
1．下列有关植物细胞全能性的叙述，不正确的是（　　）
A．植物体不是只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全部基因
B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性
C．植物细胞的全能性是植物体细胞杂交的理论基础
D．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因少
【答案】D
【解析】植物体生殖细胞同样具有发育成完整个体所必需的全部基因。故A正确。高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能发育成完整个体，才能表现出全能性。故B正确。细胞膜具有一定流动性和植物细胞的全能性是植物体细胞杂交的理论基础。故C正确。植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是没有离体。故D错误。
2．某研究小组对某种动物的肝肿瘤细胞（甲）和正常肝细胞（乙）进行培养，下列叙述正确的是（　　）
A．制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理
B．肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸
C．为了防止培养过程中杂菌的污染，可向培养液中加入适量的干扰素
D．用血球计数板计数的方法，可推断乙细胞比甲细胞增殖周期长
【答案】D
3．下面是“白菜—甘蓝”杂种植株培育过程示意图。在下列叙述中正确的是（　　）
A．如将纯种的白菜和甘蓝的卵细胞分别制成原生质体，按相同的方法操作也可得到与图示相同基因型的杂种植株
B．可以通过在0．3
g/mL蔗糖溶液中是否发生质壁分离来判断白菜原生质体的死活
C．该培养过程中可能发生细胞分化、染色体变异或基因突变，一般不会发生基因重组
D．植物组织培养和动物细胞培养的培养基、培养目的不完全相同，但诱导细胞或原生质体融合的方法却是完全相同的
【答案】C
【解析】由于纯合子只能产生一种基因减半的卵细胞，所以两种卵细胞融合得到的基因组成只有原纯合子的基因组成之和的一半，不可能得到与图示相同放大基因型的杂种植株，A错误；由于白菜原生质体没有细胞壁，所以不能观察到它是否发生质壁分离，B错误；图示该培养过程中可能发生细胞分化、染色体变异或基因突变，由于没有有性生殖过程，所以一般不会发生基因重组，C正确；诱导动物细胞融合的方法多一种生物方法——灭活的病毒，D错误。
4．在下列细胞工程中，不符合生产实际的是（　　）
A．经组织培养获得的紫草愈伤组织可大量生产紫草素
B．用胡萝卜的有形成层的部位进行组织培养可获得试管苗
C．用去核的胚胎细胞作为核移植的受体细胞培育克隆动物
D．用幼龄动物的组织细胞进行培养可以获得大量细胞
【答案】C
5．研究表明，HER2/neu是一种原癌基因，它表达的H蛋白在多种恶性肿瘤特别是乳腺癌细胞中过量表达。抗H蛋白单克隆抗体能抑制过量表达H蛋白的乳腺癌细胞的生长，目前已成为有效的生物治疗手段。
　　　　　　　　　　　　　
（1）选择H蛋白作为单克隆抗体的作用靶点，是因为H蛋白在成年个体的正常组织中________（填“低表达”或“高表达”）。H蛋白是一个跨膜蛋白，结构如图所示。制备免疫小鼠用的H蛋白（抗原）时，应构建________区基因，转入原核细胞表达并提纯。
（2）将H蛋白注射到小鼠体内，取该小鼠的脾脏细胞与________________细胞进行融合，使用的化学诱导剂是________，细胞融合的原理是____________。
（3）将融合细胞在________培养基中培养，一段时间后培养基中只有杂交瘤细胞生长。将杂交瘤细胞转到多孔培养板上培养，应用抗原抗体杂交技术进行_________检测。经多次筛选，就能得到产生单克隆抗体的杂交瘤细胞。
（4）治疗乳腺癌时，可单独使用抗H蛋白单克隆抗体，也可将该单克隆抗体与抗癌药物结合构建“生物导弹”，杀死癌细胞。这充分体现了单克隆抗体________________的特点。
【答案】（1）低表达　　胞外
（2）骨髓瘤　　PEG（或“聚乙二醇”）　　细胞膜的流动性
（3）选择　　抗体阳性
（3）特异性强（或“识别抗原部位专一”）
【解析】（1）
H蛋白在多种恶性肿瘤中过量表达，在成年个体的正常组织中低表达，因此看选择H蛋白作为单克隆抗体的作用靶点。H蛋白的胞外部分可被免疫系统识别，制备免疫小鼠用的H蛋白（抗原）时，应构建胞外区基因，转入原核细胞表达并提纯。
（2）将H蛋白注射到小鼠体内，取该小鼠的脾脏细胞与骨髓瘤细胞进行融合，使用PEG（或“聚乙二醇”）进行化学诱导融合，细胞融合依赖于细胞膜的流动性。
（3）将融合细胞在选择培养基中培养，可筛选出杂交瘤细胞。将杂交瘤细胞转到多孔培养板上培养，应用抗原抗体杂交技术进行抗体阳性检测。经多次筛选，就能得到产生单克隆抗体的杂交瘤细胞。
（4）治疗乳腺癌时，使用抗H蛋白单克隆抗体与抗癌药物结合构建“生物导弹”，定向杀死癌细胞，这充分体现了单克隆抗体特异性强（或“识别抗原部位专一”）的特点。

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