第42講 細(xì)胞工程,考綱要求 (1)植物的組織培養(yǎng)() (2)動物的細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆() (3)細(xì)胞融合與單克隆抗體(),教材導(dǎo)學(xué) 一、植物細(xì)胞工程,二、動物細(xì)胞工程,自我校對 一、無菌和人工控制 離體 愈傷組織 植物細(xì)胞的全能性 離體 愈傷組織 再分化 雜種細(xì)胞 雜種細(xì)胞 纖維素酶和果膠酶 纖維素酶和果膠酶 原生質(zhì)體 脫分化 愈傷組織 人工種子 花藥 純合二倍體 極大地縮短了育種年限，節(jié)約了人力物力 二、無菌、無毒 營養(yǎng) 溫度、pH 氣體環(huán)境 兩個 DNA 雜交 遠(yuǎn)緣 B細(xì)胞B細(xì)胞 雜交瘤細(xì)胞 骨髓瘤骨髓瘤細(xì)胞 雜交瘤細(xì)胞 產(chǎn)生專一抗體的雜交細(xì)胞 單克隆抗體 生物導(dǎo)彈,【注意】 (1)幼嫩的組織脫分化較為容易，如莖尖、根尖、形成層細(xì)胞易脫分化，而植物的莖、葉和成熟的組織則較難。 (2)植物組織培養(yǎng)中用到的有機(jī)碳源一般為蔗糖，用葡萄糖也可以，但后者的成本高。 (3)脫分化形成愈傷組織的過程不需要光，再分化過程需要光，因?yàn)橛鷤M織利用有機(jī)營養(yǎng)成分，而試管苗需要進(jìn)行光合作用以自養(yǎng)。,(4)利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物時，有時只需將外植體培養(yǎng)到愈傷組織，從愈傷組織中獲取產(chǎn)物。 (5)人工種子發(fā)育初期需要的營養(yǎng)物質(zhì)由人工胚乳提供。 (6)人工種皮中可以加入適量的養(yǎng)分、無機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等，以利于胚狀體生長發(fā)育成幼苗。,2.影響組織培養(yǎng)過程的幾種主要因素 (1)材料因素的影響： 不同的植物組織，培養(yǎng)的難易程度差別很大，容易進(jìn)行無性繁殖的植物也容易進(jìn)行組織培養(yǎng)。同一種植物，材料的年齡、保存時間的長短也有影響。幼齡、保存時間短的植物材料容易培養(yǎng)成功。菊花的組織培養(yǎng)，一般選擇未開花植株的莖上部新萌生的側(cè)枝。,(2)嚴(yán)格的無菌條件：培養(yǎng)基上有細(xì)菌等微生物存在時，它們比植物細(xì)胞生長、繁殖得更快，而且它們會產(chǎn)生毒素，使培養(yǎng)的植物細(xì)胞很快中毒死亡。因此在培養(yǎng)過程中要求進(jìn)行一系列的消毒、滅菌，并且要求無菌操作。 (3)植物激素： 在配制好的MS培養(yǎng)基中，常常需要添加植物激素。植物激素中生長素和細(xì)胞分裂素是啟動細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素。植物激素的濃度、使用的先后順序以及用量的比例等，都會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。,【注意】 (1)植物組織培養(yǎng)過程中要注意對照實(shí)驗(yàn)和重復(fù)組的設(shè)置。 通過設(shè)置重復(fù)組和對照組可以選出最佳的實(shí)驗(yàn)材料、最好的培養(yǎng)基配方、找出實(shí)驗(yàn)失敗的原因。如設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)可以取用一個經(jīng)過滅菌的裝有培養(yǎng)基的錐形瓶，與接種操作后的錐形瓶一同培養(yǎng)，用以說明培養(yǎng)基制作是否合格，有沒有被雜菌污染。不同組的同學(xué)設(shè)置不同的激素濃度，相互比較植物生長的速度。,(2)誤認(rèn)為整個過程都需要給予光照。 不清楚在植物組織培養(yǎng)過程各主要階段培養(yǎng)對象對環(huán)境條件的需求和發(fā)生的主要變化存在著差異，一部分同學(xué)認(rèn)為植物組織培養(yǎng)過程各階段都需要給予充足的光照。愈傷組織形成過程中，細(xì)胞還沒有開始分化，沒有葉綠素和葉綠體的形成，也不可能進(jìn)行光合作用；所以愈傷組織形成初期不需要充足的光照。,【例1】 (2013·江蘇)某種極具觀賞價值的蘭科珍稀花卉很難獲得成熟種子。為盡快推廣種植，可應(yīng)用多種技術(shù)獲得大量優(yōu)質(zhì)苗。下列技術(shù)中不能選用的是 ( ) A.利用莖段扦插誘導(dǎo)生根技術(shù)快速育苗 B.采用花粉粒組織培養(yǎng)獲得單倍體苗 C.采集幼芽嫁接到合適的其他種類植物體上 D.采用幼葉、莖尖等部位的組織進(jìn)行組織培養(yǎng),【解析】 本題采用直選法。通過花粉粒組織培養(yǎng)獲得的是單倍體，不能保持原植株的優(yōu)良特性，故B項(xiàng)錯誤。 【答案】 B,【例2】 下圖是兩種二倍體植物細(xì)胞(甲、乙)融合并培育新植株的過程，有關(guān)分析正確的是 ( ),A.過程需要將植物組織置于含有纖維素酶和果膠酶的溶液中，且溶液中的滲透壓應(yīng)大于細(xì)胞液滲透壓 B.過程要用聚乙二醇等方法誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合，主要依據(jù)細(xì)胞膜具有選擇透過性原理 C.過程需要根據(jù)生長發(fā)育進(jìn)程更換不同的培養(yǎng)基 D.最終得到的植株相對于甲、乙而言發(fā)生了染色體數(shù)目變異，不具有可育性,【解析】 過程需要將植物組織置于含有纖維素酶和果膠酶的溶液中，且溶液中的滲透壓應(yīng)等于細(xì)胞液滲透壓，使細(xì)胞維持正常形態(tài)。誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合主要依據(jù)細(xì)胞膜具有流動性。過程需要根據(jù)生長發(fā)育進(jìn)程更換不同的培養(yǎng)基，誘導(dǎo)生芽、生根。最終得到的植株相對于甲、乙而言發(fā)生了染色體數(shù)目變異，由于存在同源染色體，故具有可育性。 【答案】 C,考點(diǎn)二 植物組織培養(yǎng)與動物細(xì)胞培養(yǎng)的比較 1.動物細(xì)胞培養(yǎng)有關(guān)的幾個問題 (1)動物細(xì)胞培養(yǎng)條件及作用： 無菌、無毒的環(huán)境無菌處理、加抗生素殺菌、定期更換培養(yǎng)液；營養(yǎng)葡萄糖、氨基酸、促生長因子、無機(jī)鹽和微量元素+血清或血漿等天然成分；溫度和pH(36.5±0.5) 和(7.2-7.4)；氣體環(huán)境95%空氣+5% CO2。其中：CO2作用調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH；空氣中O2作用細(xì)胞有氧呼吸；所用裝置CO2培養(yǎng)箱。,(2)原理：細(xì)胞增殖。 (3)動物細(xì)胞培養(yǎng)時，一般選取幼齡動物的組織、器官，其細(xì)胞的分化程度較低，增殖能力強(qiáng)，有絲分裂旺盛，容易培養(yǎng)。 (4)在動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，一般情況下10代以前的細(xì)胞核型不變，10代以后有些細(xì)胞核型發(fā)生改變，50代以后的細(xì)胞可能發(fā)生癌變。 (5)胰蛋白酶在動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中的作用包括將組織分散成單個細(xì)胞，以及將貼壁細(xì)胞從瓶壁上分離下來，這樣做的目的是避免動物細(xì)胞的接觸抑制現(xiàn)象。,【注意】 (1)植物組織培養(yǎng)需要生長素和細(xì)胞分裂素，其中生長素可誘導(dǎo)愈傷組織生根，細(xì)胞分裂素可促進(jìn)愈傷組織生芽。 (2)在動物細(xì)胞的傳代培養(yǎng)中，細(xì)胞遺傳物質(zhì)可能改變。 (3)兩種技術(shù)手段培養(yǎng)過程中都進(jìn)行了有絲分裂，都是無性繁殖，都可稱克隆，都不涉及減數(shù)分裂。 (4)植物組織培養(yǎng)最終產(chǎn)生新個體，體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性；動物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生大量細(xì)胞，不形成新個體，故不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性。,【例3】 (2013·浙江)實(shí)驗(yàn)小鼠皮膚細(xì)胞培養(yǎng)(非克隆培養(yǎng))的基本過程如圖所示。下列敘述錯誤的是 ( ),A.甲過程需要對實(shí)驗(yàn)小鼠進(jìn)行消毒 B.乙過程對皮膚組織可用胰蛋白酶消化 C.丙過程得到的細(xì)胞大多具有異倍體核型 D.丁過程得到的細(xì)胞具有異質(zhì)性,【解析】 動物細(xì)胞培養(yǎng)需要無毒無菌的環(huán)境，甲過程指從實(shí)驗(yàn)小鼠身上取下皮膚組織，該過程需要對小鼠進(jìn)行消毒處理，A項(xiàng)正確；乙過程表示將得到的皮膚組織分散成單個細(xì)胞制備成細(xì)胞懸液，可用胰蛋白酶或膠原蛋白酶進(jìn)行處理，B項(xiàng)正確；丙過程表示原代培養(yǎng)，此時的細(xì)胞仍能保持正常的二倍體核型，C項(xiàng)錯誤；丁過程表示傳代培養(yǎng)，此時得到的細(xì)胞會克服細(xì)胞壽命的自然極限，獲得不死性，這些細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生突變，正在朝著等同于癌細(xì)胞的方向發(fā)展，D項(xiàng)正確。 【答案】 C,【例4】 動物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的重要區(qū)別在于 ( ) A.培養(yǎng)基不同 B.動物細(xì)胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進(jìn)行 C.動物細(xì)胞可以傳代培養(yǎng)，而植物細(xì)胞不能 D.動物細(xì)胞能夠大量培養(yǎng)，而植物細(xì)胞不能,【解析】 動物細(xì)胞培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基是液體培養(yǎng)基，其中通常含有葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素和動物血清等。而植物組織培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基是固體培養(yǎng)基，通常含有水、礦質(zhì)元素、激素、蔗糖、氨基酸、瓊脂等。可見，動物細(xì)胞培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基與植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基是不相同的。 【答案】 A,【注意】 (1)植物體細(xì)胞雜交與動物細(xì)胞融合中酶的作用對象不同，纖維素酶和果膠酶作用于細(xì)胞壁，而胰蛋白酶等作用于細(xì)胞間的蛋白質(zhì)。 (2)滅活的病毒保持了其抗原性，但毒性消失。 (3)植物雜交細(xì)胞在激素誘導(dǎo)下能表達(dá)出全能性，但動物雜交細(xì)胞的全能性不能表達(dá)。,【例5】 (2013·天津)花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定劑量的紫外線處理黑芥原生質(zhì)體可使其染色體片段化，并喪失再生能力。再利用此原生質(zhì)體作為部分遺傳物質(zhì)的供體與完整的花椰菜原生質(zhì)體融合，以獲得抗黑腐病雜種植株。流程如下圖：,據(jù)圖回答下列問題： (1)過程所需的酶是_。 (2)過程后，在顯微鏡下觀察融合的活細(xì)胞中有供體的_存在，這一特征可作為初步篩選雜種細(xì)胞的標(biāo)志。 (3)原生質(zhì)體培養(yǎng)液中需要加入適宜濃度的甘露醇以保持一定的滲透壓，其作用是_。 原生質(zhì)體經(jīng)過_再生，進(jìn)而分裂和脫分化形成愈傷組織。,(4)若分析再生植株的染色體變異類型，應(yīng)剪取再生植株和_植株的根尖，通過_、_、染色和制片等過程制成裝片，然后在顯微鏡下觀察比較染色體的形態(tài)和數(shù)目。 (5)采用特異性引物對花椰菜和黑芥基因組DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增，得到兩親本的差異性條帶，可用于雜種植株的鑒定。下圖是用該引物對雙親及再生植株1-4進(jìn)行PCR擴(kuò)增的結(jié)果。據(jù)圖判斷，再生植株1-4中一定是雜種植株的有_。,(6)對雜種植株進(jìn)行_接種實(shí)驗(yàn)，可篩選出具有高抗性的雜種植株。,【解析】 (1)過程是利用纖維素酶和果膠酶去除幼葉細(xì)胞和根細(xì)胞的細(xì)胞壁，制備相應(yīng)原生質(zhì)體； (2)過程是在PEG的作用下兩個原生質(zhì)體融合在一起，形成雜種細(xì)胞，來自幼葉的原生質(zhì)體中有葉綠體存在，可以作為顯微鏡下初步篩選雜種細(xì)胞的標(biāo)志； (3)原生質(zhì)體及剛形成的雜種細(xì)胞因?yàn)闆]有了細(xì)胞壁的束縛作用，必須浸泡在適宜濃度且無毒害作用的等滲溶液中，以保持原生質(zhì)體的正常形態(tài)與功能，原生質(zhì)體經(jīng)過細(xì)胞壁的再生后，才能進(jìn)而分裂和脫分化形成愈傷組織。,(4)若分析再生植株的染色體變異類型，應(yīng)剪取再生植株和雙親植株的分生組織(如根尖)，通過解離、漂洗、染色和制片等過程制成裝片，再在顯微鏡下觀察比較染色體的形態(tài)和數(shù)目。 (5)根據(jù)兩親本的差異性條帶，可知再生植株1、2和4既有花椰菜的條帶，又有黑芥的條帶，因此再生植株1、2和4一定為雜種植株。 (6)要篩選出高抗性的雜種植株，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的病原體接種實(shí)驗(yàn)，即接種黑腐病菌。,【答案】 (1)纖維素酶和果膠酶 (2)葉綠體 (3)保持原生質(zhì)體的正常形態(tài)與功能 細(xì)胞壁 (4)雙親(或花椰菜和黑芥) 解離 漂洗 (5)1、2、4 (6)黑腐病菌,考點(diǎn)四 單克隆抗體 1.制備過程 采用雜交瘤技術(shù)制備單克隆抗體包括動物免疫、細(xì)胞融合、篩選雜交瘤細(xì)胞、檢測抗體、雜交瘤細(xì)胞的克隆化、凍存以及單克隆抗體的大量生產(chǎn)等。,2.單克隆抗體制備過程中的兩次篩選 第一次篩選：由于細(xì)胞融合是隨機(jī)的，因此細(xì)胞混合物中融合細(xì)胞將以多種形式出現(xiàn)，因此必須從中篩選出即能分泌抗體同時又能大量增殖的雜交瘤細(xì)胞。 第二次篩選：實(shí)際免疫過程中，由于采用連續(xù)注射抗原的方法，且一種抗原決定簇刺激機(jī)體形成相對應(yīng)的一種效應(yīng)B細(xì)胞，因此從小鼠脾臟中取出的效應(yīng)B細(xì)胞是不同的，所以必須從雜交瘤細(xì)胞群中選出能產(chǎn)生針對某一預(yù)定抗原的特異性雜交瘤細(xì)胞。,【注意】 對實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃聿皇旌蛯χ苽溥^程與操作技術(shù)、原理不清導(dǎo)致一些操作出問題，如對小鼠沒有進(jìn)行免疫處理，這樣就可能從小鼠體內(nèi)不能提取到相應(yīng)的B細(xì)胞。理清整個過程的各個階段所依據(jù)的生物學(xué)原理(如融合原理、篩選原理)、用到的技術(shù)手段(如融合方法和產(chǎn)品的獲取方法)和可能產(chǎn)生的結(jié)果(如融合后細(xì)胞的種類)是減少錯誤的有效途徑。,【例6】 利用細(xì)胞工程方法，以SARS病毒核衣殼蛋白為抗原制備出單克隆抗體。下列相關(guān)敘述正確的是 ( ) A.用純化的核衣殼蛋白反復(fù)注射到小鼠體內(nèi)，產(chǎn)生的血清抗體為單克隆抗體 B.體外培養(yǎng)單個效應(yīng)B細(xì)胞可以獲得大量針對SARS病毒的單克隆抗體 C.將等量效應(yīng)B細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞混合，經(jīng)PEG誘導(dǎo)融合后的細(xì)胞均為雜交瘤細(xì)胞 D.利用該單克隆抗體與SARS病毒核衣殼蛋白特異性結(jié)合的方法可診斷出病毒感染者,【解析】 本題考查單克隆抗體制備的方法。熟知單克隆抗體制備的原理和基本方法是正確解答該題的關(guān)鍵。單克隆抗體是由免疫的B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞相融合后由雜交瘤細(xì)胞產(chǎn)生的，其制備過程是先用SARS病毒核衣殼蛋白刺激機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)的效應(yīng)B淋巴細(xì)胞，待效應(yīng)B淋巴細(xì)胞(不能無限增殖但能產(chǎn)生專一性的抗體)與骨髓瘤細(xì)胞(能無限增殖但不能產(chǎn)生專一抗生)相融合，經(jīng)過篩選，去掉相同細(xì)胞的融合體，再經(jīng)抗原抗體檢測，得到既能無限增殖又能產(chǎn)生專一抗體的雜交瘤細(xì)胞，經(jīng)體內(nèi)培養(yǎng)或體外培養(yǎng)就可獲得相應(yīng)的單克隆抗體。通過單克隆抗體與病毒特異性結(jié)合可診斷是否被病毒感染。 【答案】 D,【例7】 (2014·新課標(biāo)全國)某研究者用抗原(A)分別免疫3只同種小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后測定各小鼠血清抗體的效價(能檢測出抗原抗體反應(yīng)的血清最大稀釋倍數(shù))，結(jié)果如下圖所示。,若要制備雜交瘤細(xì)胞，需取免疫后小鼠的B淋巴細(xì)胞(染色體數(shù)目40條)，并將該細(xì)胞與體外培養(yǎng)的小鼠骨髓瘤細(xì)胞(染色體數(shù)目60條)按一定比例加入試管中，再加入聚乙二醇誘導(dǎo)細(xì)胞融合，經(jīng)篩選培養(yǎng)及抗體檢測，得到不斷分泌抗A抗體的雜交瘤細(xì)胞。 回答下列問題：,(1)制備融合所需的B淋巴細(xì)胞時，所用免疫小鼠的血清抗體效價需達(dá)到16 000以上，則小鼠最少需要經(jīng)過_次免疫后才能有符合要求的。達(dá)到要求后的X、Y、Z這3只免疫小鼠中，最適合用于制備雜交瘤細(xì)胞的是_小鼠，理由是_。 (2)細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)完成后，融合體系中除含有未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞外，可能還有_ _，體系中出現(xiàn)多種類型細(xì)胞的原因是_。,(3)雜交瘤細(xì)胞中有_個細(xì)胞核，染色體數(shù)目最多是_條。 (4)未融合的B淋巴細(xì)胞經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后都不能存活，原因是_。,【解析】 (1)據(jù)圖分析，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗體效價均達(dá)到16 000以上，小鼠Y的B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的抗體效價最高，最適用于制備單克隆抗體。 (2)融合體系中除了未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞之外，還有骨髓瘤細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的自身融合產(chǎn)物，由于細(xì)胞膜具有流動性，且誘導(dǎo)之后的細(xì)胞融合不具有特異性，故體系中會出現(xiàn)多種類型的細(xì)胞。,(3)雜交瘤細(xì)胞形成后，小鼠的B淋巴細(xì)胞核與其骨髓瘤細(xì)胞核會融合形成一個細(xì)胞核。小鼠的B淋巴細(xì)胞(染色體數(shù)目40條)和骨髓瘤細(xì)胞(染色體數(shù)目60條)融合后，染色體可達(dá)100條。 (4)未融合的B淋巴細(xì)胞經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后，仍然不是能惡性增殖的細(xì)胞，同時正常細(xì)胞的分裂次數(shù)是有限的。,【答案】 (1)四 Y Y小鼠的抗體效價最高 (2)B淋巴細(xì)胞相互融合形成的細(xì)胞，骨髓瘤細(xì)胞相互融合形成的細(xì)胞 細(xì)胞融合是隨機(jī)的，且融合率達(dá)不到100% (3)1 100 (4)不能無限增殖,考點(diǎn)五 動物體細(xì)胞核移植與克隆動物 1.核移植有關(guān)的幾個問題 (1)卵母細(xì)胞選擇時期及原因：減中期的卵母細(xì)胞，此時具備受精能力，細(xì)胞質(zhì)中合成與分裂分化有關(guān)的物質(zhì)能刺激融合后重組細(xì)胞進(jìn)行分裂分化，形成重組胚胎。,(2)選卵細(xì)胞做受體細(xì)胞的原因：大，易于操作；卵黃多，營養(yǎng)豐富，為發(fā)育提供充足的營養(yǎng)；激發(fā)重組細(xì)胞分裂分化。 (3)供體細(xì)胞：取供體動物的體細(xì)胞培養(yǎng)，一般選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞，因?yàn)?0代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)。,(4)動物體細(xì)胞不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個體，原因是動物體細(xì)胞的全能性受到限制。用體細(xì)胞核移植技術(shù)能夠得到克隆動物，說明動物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。 (5)該過程用到的技術(shù)手段：動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞融合、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植。,2.多角度、全面理解核移植產(chǎn)生的克隆動物與提供細(xì)胞核的親本不同的原因 (1)克隆動物是由重組的細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)而來的；該重組的細(xì)胞質(zhì)基因來源于提供卵細(xì)胞的親本，細(xì)胞核基因來源于提供細(xì)胞核的親本，其遺傳物質(zhì)來自2個親本。而植物組織培養(yǎng)形成的植物的遺傳物質(zhì)只能來自提供培養(yǎng)材料的個體。 (2)在發(fā)育過程中可能發(fā)生基因突變、染色體變異導(dǎo)致性狀改變。 (3)外界環(huán)境條件的影響引起不可遺傳的變異。,【例8】 日本研究人員依靠體細(xì)胞克隆技術(shù)進(jìn)行反復(fù)“拷貝”，成功培育出第四代克隆豬。這個研究小組培育的第一代克隆豬于2004年4月誕生，此后，他們又從長大的克隆豬唾液腺中提取細(xì)胞，將細(xì)胞核植入未受精的卵子中，依次培育出第二代和第三代克隆豬。研究人員發(fā)現(xiàn)，豬與人類身體構(gòu)造相似，克隆豬可作為研究人類疾病的實(shí)驗(yàn)動物。根據(jù)材料回答下列問題：,(1)第四代克隆豬利用了動物細(xì)胞核的_性。 (2)在細(xì)胞核植入受體卵母細(xì)胞之前，要用顯微針去除卵母細(xì)胞的_，再將唾液腺細(xì)胞核注入。獲得的重組胚胎需要體外培養(yǎng)，培養(yǎng)時不僅要有無機(jī)鹽類和有機(jī)鹽類，而且還要有_等營養(yǎng)成分及_等物質(zhì)。當(dāng)發(fā)育到囊胚期時，將其移植到受體雌性動物體內(nèi)。 (3)研究顯示，利用克隆技術(shù)根本無法培育出完全相同的個體，究其原因，除了發(fā)育過程中的環(huán)境因素的影響外，還可能有_等原因。,【解析】 本題考查細(xì)胞核移植技術(shù)的原理和過程，屬于對識記層次的考查。熟記相關(guān)知識是正確解答該題的前提。體細(xì)胞核移植技術(shù)利用了動物細(xì)胞核的全能性；在供體細(xì)胞的細(xì)胞核移入受體細(xì)胞之前，必須將受體細(xì)胞核去掉或?qū)⑵淦茐?。哺乳動物胚胎的培養(yǎng)液成分一般都比較復(fù)雜，除一些無機(jī)鹽類外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分以及血清等物質(zhì)?？寺〖夹g(shù)根本無法培育出完全相同的個體，原因可能是在細(xì)胞分裂中發(fā)生基因突變或個體發(fā)育中受細(xì)胞質(zhì)基因及環(huán)境的影響。,【答案】 (1)全能 (2)細(xì)胞核 維生素、激素、氨基酸、核苷酸 動物血清 (3)細(xì)胞分裂中可能發(fā)生基因突變或卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)也有遺傳物質(zhì)DNA，也控制后代的性狀表達(dá),考點(diǎn)六 細(xì)胞工程與基因工程的綜合 1.培育轉(zhuǎn)基因動物時，受體細(xì)胞一般是受精卵，導(dǎo)入目的基因后一般進(jìn)行動物細(xì)胞培養(yǎng)。 2.培育轉(zhuǎn)基因植物時，受體細(xì)胞一般是體細(xì)胞，導(dǎo)入目的基因后進(jìn)行植物組織培養(yǎng)。 3.利用基因工程生產(chǎn)單克隆抗體。,【例9】 人類在預(yù)防與診療傳染性疾病過程中，經(jīng)常使用疫苗和抗體。已知某傳染性疾病的病原體為RNA病毒。該病毒表面的A蛋白為主要抗原，且疫苗生產(chǎn)和抗體制備的流程之一如下圖：,請回答下列問題。 (1)過程代表的是_。 (2)過程構(gòu)建A基因表達(dá)載體時，必須使用_和_兩種工具酶。 (3)過程采用的生物技術(shù)是_，獲得的X是_。 (4)對健康人進(jìn)行該傳染病免疫預(yù)防時，可選用圖中基因工程生產(chǎn)的_所制備的疫苗。對該傳染病疑似患者確診時，可從疑似患者體內(nèi)分離病毒，與已知病毒進(jìn)行_比較；或用圖中的_進(jìn)行特異性結(jié)合檢測。,【解析】 本題以圖展示了疫苗的生產(chǎn)和單克隆抗體的制備的過程，考查了中心法則、基因工程、動物細(xì)胞工程等現(xiàn)代生物科技。 (1)中心法則中，對于少數(shù)的以RNA為遺傳物質(zhì)的病毒，其遺傳信息的傳遞過程需要補(bǔ)充的過程有RNA的逆轉(zhuǎn)錄和RNA的復(fù)制的過程，圖中過程正代表的是逆轉(zhuǎn)錄的過程。,(2)基因工程的步驟是：目的基因的提取構(gòu)建基因表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞目的基因的檢測和表達(dá)，其中構(gòu)建基因表達(dá)載體時需要限制酶來切割以獲取目的基因，同時需要相同的限制酶切割載體以獲取與目的基因相同的黏性末端，再通過DNA連接酶連接目的基因和載體。 (3)過程是將瘤細(xì)胞與B淋巴細(xì)胞融合的過程，獲得的是雜交瘤細(xì)胞，其具備了瘤細(xì)胞的無限增殖的特性和B淋巴細(xì)胞的產(chǎn)生抗體的特性，從而制備單克隆抗體。,(4)本題考查了免疫預(yù)防的操作過程，以及欲確診疑似患者而采取的方法。本題中提示該RNA病毒表面的A蛋白為主要的抗原，故而可選用通過基因工程生產(chǎn)的A蛋白制備疫苗；確診時為判斷該病毒是否為題目中的RNA病毒，可以進(jìn)行核酸序列的比對，也可以利用單克隆抗體具備特異性，利用抗A蛋白的特異性單克隆抗體通過能否與之特異性結(jié)合判斷病毒表面是否有A蛋白的存在，進(jìn)一步進(jìn)行檢測是否為目的RNA病毒。,【答案】 (1)逆轉(zhuǎn)錄 (2)限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶、限制性內(nèi)切酶) DNA連接酶(兩空可以互換) (3)細(xì)胞融合 雜交瘤細(xì)胞 (4)A蛋白 核酸(基因)序列 抗A蛋白的單克隆抗體,課堂練習(xí) 1.下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)的敘述中，錯誤的是 ( ) A.培養(yǎng)基中添加蔗糖的目的是提供營養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓 B.培養(yǎng)基中的生長素和細(xì)胞分裂素影響愈傷組織的生長和分化 C.離體器官或組織的細(xì)胞都必須通過脫分化才能形成愈傷組織 D.同一株綠色開花植物不同部位的細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因相同,解析 本題考查植物組織培養(yǎng)的相關(guān)知識，屬于對識記層次的考查。本題做錯的原因是沒有弄明白組織培養(yǎng)的原理和過程，忽視了采用綠色開花植物的生殖器官部位如花藥進(jìn)行培養(yǎng)獲得的愈傷組織的基因和正常體細(xì)胞的不同。培養(yǎng)的材料可以是花藥，也可以是一般的體細(xì)胞；若利用花藥細(xì)胞培養(yǎng)得到的是單倍植株，利用一般體細(xì)胞培養(yǎng)獲得的是二倍體植株，兩者的基因組成不同。 答案 D,2.下列關(guān)于細(xì)胞工程的敘述，錯誤的是 ( ) A.電刺激可誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合或動物細(xì)胞融合 B.去除植物細(xì)胞的細(xì)胞壁和將動物組織分散成單個細(xì)胞均需酶處理 C.小鼠骨髓瘤細(xì)胞和經(jīng)抗原免疫小鼠的B淋巴細(xì)胞融合可制備單克隆抗體 D.某種植物甲乙兩品種的體細(xì)胞雜種與甲乙兩品種雜交后代的染色體數(shù)目相同,解析 本題綜合考查植物體細(xì)胞雜交、有性生殖和動物細(xì)胞融合技術(shù)的相關(guān)知識。熟記植物體細(xì)胞雜交和動物細(xì)胞融合的相關(guān)過程、雜交原理是正確解答該題的關(guān)鍵?？梢灾苯优袛郃、B、C項(xiàng)正確。通過植物細(xì)胞工程中的植物體細(xì)胞雜交技術(shù)得到的甲乙兩品種的體細(xì)胞雜種，染色體數(shù)目是甲乙體細(xì)胞染色體數(shù)目之和，而通過有性雜交得到的甲乙兩品種雜交后代的染色體數(shù)目是甲乙兩品種體細(xì)胞染色體數(shù)目之和的一半。 答案 D,3.如圖為細(xì)胞融合的簡略過程，請據(jù)圖回答：,(1)若A、B是植物細(xì)胞，在細(xì)胞融合之前已用_處理，除去了_；A、B到C的過程中，常用的物理方法是_，融合完成的標(biāo)志是_。 (2)若A、B是植物細(xì)胞，則形成的D細(xì)胞還要應(yīng)用_技術(shù)把D培養(yǎng)成植株。 (3)若A、B是動物細(xì)胞，一般取自_，然后用_使其分散開來；從A、B到C的過程中，常用的但不用于植物細(xì)胞培養(yǎng)的手段是_，所形成的D稱為_。,(4)若該過程是制備單克隆抗體，A為小鼠B淋巴細(xì)胞，在獲得此細(xì)胞之前，小鼠已被注射了_。由D細(xì)胞連續(xù)分裂產(chǎn)生大量細(xì)胞的過程稱為_。這種細(xì)胞既能無限繁殖，又能分泌_。圖中B為_。 (5)若該過程仍是制備單克隆抗體，在A、B到C的過程中，所形成的C有_種(只考慮兩個細(xì)胞的相互融合)，用來培養(yǎng)的D細(xì)胞應(yīng)該是_。從中選擇出它的方法是_培養(yǎng)。獲得D后，常用的培養(yǎng)方法有_和_。,解析 本題綜合考查植物體細(xì)胞雜交和動物細(xì)胞融合技術(shù)的具體過程。理清這兩個詳細(xì)過程是正確解答該題的前提。植物細(xì)胞融合前要用纖維素酶和果膠酶去掉細(xì)胞壁，成為原生質(zhì)體；細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是形成新的細(xì)胞壁，雜種細(xì)胞通過植物組織培養(yǎng)可培育成雜種植株；若培養(yǎng)動物細(xì)胞，一般取胚胎或幼齡動物的器官或組織，用滅活的病毒誘導(dǎo)動物細(xì),胞融合效果很好。用經(jīng)過免疫產(chǎn)生的B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合為雜交瘤細(xì)胞，它既能無限增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體。由題干中的限定條件“只考慮兩個細(xì)胞的相互融合”可知，產(chǎn)生了AA、BB、AB融合的3種細(xì)胞。若沒有括號中的這個限定條件，則至少有5種細(xì)胞形態(tài)，除上述3種外，還有未融合的A、B細(xì)胞。,答案 (1)纖維素酶和果膠酶 細(xì)胞壁 電刺激、振動、離心 產(chǎn)生新的細(xì)胞壁 (2)植物組織培養(yǎng) (3)動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織 胰蛋白酶 用滅活的病毒誘導(dǎo)細(xì)胞融合 雜種細(xì)胞 (4)抗原 克隆(細(xì)胞培養(yǎng)) 特異性抗體(單克隆抗體) 骨髓瘤細(xì)胞 (5)3 雜交瘤細(xì)胞 用特定的選擇培養(yǎng)基 培養(yǎng)基中培養(yǎng) 小鼠腹腔內(nèi)增殖,4.矮牽牛是觀賞花卉，生產(chǎn)上常用組織培養(yǎng)繁殖，下表是在不同條件下矮牽牛不同部位組織培養(yǎng)的結(jié)果。請結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和有關(guān)知識作答。,(1)培養(yǎng)基接種前需要對外植體_處理，培養(yǎng)基進(jìn)行_處理，以防止污染。 (2)從表中結(jié)果可知，選擇_作外植體，6-BA濃度為_，NAA濃度為_時可以最快獲得大量的無根試管苗。 (3)培養(yǎng)基中，6-BA屬于_類生長調(diào)節(jié)劑，NAA屬于_類生長調(diào)節(jié)劑。無根試管苗在移栽前需要誘導(dǎo)生根，誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基中一般不加入_(填“6-BA”或“NAA”)，并且需要降低培養(yǎng)基中_濃度，以便提高試管苗的自養(yǎng)能力。,解析 為了防止在培養(yǎng)過程中雜菌的污染，需對外植體進(jìn)行消毒處理，對培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌處理。由表中信息知，選擇葉或莖尖作外植體，6-BA濃度為2 mg·L-1，NAA濃度為0.2 mg·L-1時，可以獲得大量無根試管苗，結(jié)合植物組織培養(yǎng)技術(shù)可知，6-BA屬于細(xì)胞分裂素類生長調(diào)節(jié)劑，NAA屬于生長素類生長調(diào)節(jié)劑。誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基中一般不加入6-BA，為提高試管苗的自養(yǎng)能力，需降低蔗糖濃度，降低試管苗對蔗糖的依賴性。,答案 (1)消毒 滅菌 (2)葉或莖尖 2 mg·L-1 0.2 mg·L-1 (3)細(xì)胞分裂素 生長素 6-BA 蔗糖,5.2007年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎分別授予美國人馬里奧·卡佩基、奧利弗·史密斯和英國人馬丁·埃文斯。3位科學(xué)家的獲獎原因是其研究為“基因靶向”技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。所謂“基因靶向”技術(shù)(人們大都稱之為基因“敲除”技術(shù))是指利用細(xì)胞脫氧核糖核酸(DNA)可與外源性DNA同源序列發(fā)生同源重組的性質(zhì)，定向改造生物某一基因的技術(shù)。借助這一從上世紀(jì)80年代發(fā)展起來的技術(shù)，人們得以按照預(yù)先設(shè)計(jì)的方式對生物遺傳信息進(jìn)行精細(xì)改造。有了“基因靶向”這一高精度瞄準(zhǔn)鏡，科學(xué)家就可以精確瞄準(zhǔn)任何一個基因，使其失去活性，進(jìn)而研究該基因的功能。請回答下列問題：,(1)“敲除”一種基因需要分兩步來完成：第一步是利用化學(xué)“剪刀”，例如用某種酶切除哺乳動物染色體中有某種功能的基因。第二步是用修改過的基因取代原有基因。這里的“某種酶”應(yīng)該是_酶。用修改過的基因取代原有基因時還需要_酶。 (2)假如要“敲除”小鼠的胰島素基因，請?jiān)O(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)步驟： _。 給出一種檢驗(yàn)胰島素基因是否被“敲除”的方法：_ _。,(3)利用細(xì)胞工程也可獲得可供器官移植之用的“敲除排斥基因”的老鼠，其過程大致如下圖所示：,促進(jìn)卵細(xì)胞融合最常用的試劑是_ _。 重組細(xì)胞培養(yǎng)成胚胎的過程所用的培養(yǎng)基，從物理性質(zhì)上看屬于_，培養(yǎng)基中至少要加入水、無機(jī)鹽、葡萄糖、氨基酸、維生素、促生長因子、微量元素和_等物質(zhì)，同時要創(chuàng)造適宜溫度、pH和無菌條件，其中需要無菌環(huán)境的原因是_ _。,解析 (1)限制性核酸內(nèi)切酶是基因“剪刀”，DNA連接酶是基因“針線”。 (2)“敲除”一種基因需要分兩步來完成：第一步是利用限制性核酸內(nèi)切酶切除哺乳動物染色體中有某種功能的基因。第二步是用修改過的基因取代原有基因。基因探針可檢驗(yàn)?zāi)康幕颉?(3)滅活的病毒或聚乙二醇是動物細(xì)胞融合最常用的試劑。動物細(xì)胞培養(yǎng)基的成分有水、無機(jī)鹽、葡萄糖、氨基酸、維生素、動物血清等，需在無菌條件下進(jìn)行。,答案 (1)限制性核酸內(nèi)切 DNA連接 (2)用限制性核酸內(nèi)切酶切除小鼠胚胎干細(xì)胞中的胰島素基因，用修改過的基因取代胰島素基因 用胰島素基因探針檢驗(yàn)胰島素基因是否被“敲除” (3)滅活的病毒或聚乙二醇 液體培養(yǎng)基 動物血清 細(xì)菌等微生物生長繁殖快，消耗營養(yǎng)物質(zhì)多，同時產(chǎn)生有害代謝產(chǎn)物，毒害動物細(xì)胞,