2019-2020年高考生物一輪復習 專題二 克隆技術教案（含解析）新人教版選修31植物組織培養(yǎng) 2動物細胞培養(yǎng)和體細胞克隆 3動物細胞融合和單克隆抗體 考綱解讀1植物組織培養(yǎng)、植物體細胞雜交的過程及應用2動物細胞培養(yǎng)、單克隆抗體的制備及應用3動物細胞的培養(yǎng)與有毒物質的檢測知識點一植物組織培養(yǎng)技術看一看：在誘導愈傷組織分化時哪些物質起作用？想一想：什么是人工種子？它有什么優(yōu)點？議一議：如何通過細胞培養(yǎng)檢測有毒物質毒性的大??？知識點二動物克隆技術議一議：鼠的單克隆抗體能否用于人體疾病的治療？1 如何區(qū)分植物的組織培養(yǎng)與動物培養(yǎng)項目原理培養(yǎng)基結果培養(yǎng)目的過程植物組織培養(yǎng)細胞的全能性固體；營養(yǎng)物質、激素培養(yǎng)成植株快速繁殖無病毒植株等脫分化再分化動物細胞培養(yǎng)細胞的生長和增殖液體；營養(yǎng)物質、動物血清等培養(yǎng)成細胞株或細胞系獲得細胞產物或細胞系原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)2.克隆與組織培養(yǎng)、試管嬰兒克隆組織培養(yǎng)試管嬰兒生殖方式無性無性有性遺傳物質來源2個親本1個親本2個親本性別決定提供核親本一般沒有精子類型用 途優(yōu)良種畜快速繁育，可選擇性別快速繁殖無病毒植株解決不孕不育在單克隆抗體的制備過程中，兩次篩選的目的不同(1)由于B淋巴細胞和骨髓瘤細胞的融合方式有多種，因此第一次篩選的目的是選出雜交瘤細胞，淘汰掉未融合的或同種細胞融合的細胞。(2)由于從小鼠體內提取的B淋巴細胞可能有多種，因此第一次篩選到的雜交瘤細胞可能有多種，通過克隆化培養(yǎng)和抗體檢測進行第二次篩選，以選出能產生特定抗體的雜交瘤細胞。自我校對：無菌和人工控制離體愈傷組織植物細胞的全能性離體愈傷組織再分化雜種細胞雜種細胞纖維素酶和果膠酶纖維素酶和果膠酶原生質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)約了人力物力無菌、無毒營養(yǎng)溫度、pH氣體環(huán)境兩個DNA雜交遠緣B細胞B細胞雜交瘤細胞骨髓瘤骨髓瘤細胞雜交瘤細胞產生專一抗體單克隆抗體生物導彈看一看：植物激素在愈傷組織的分化中起重要作用，生長素用于誘導細胞的分裂和根的分化。細胞分裂素是促進細胞的分裂和不定芽的分化。想一想：人工種子是以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，包裝上人工薄膜制成。它的優(yōu)點是可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性，生產上也不受季節(jié)的限制。議一議：用含有一定濃度有毒物質的細胞培養(yǎng)液和正常細胞培養(yǎng)液同時培養(yǎng)正常細胞，通過對照觀察變異細胞的百分數(shù)來確定其毒性強弱。議一議：不能。因為小鼠的B淋巴細胞所產生的抗體與人體B淋巴細胞產生的抗體是不同的。,植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的比較技術內容項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)原理細胞的全能性細胞的增殖培養(yǎng)基成分礦質元素、蔗糖、維生素、植物激素和有機添加劑(如甘氨酸、瓊脂等)，屬于固體培養(yǎng)基葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、動物血清等，屬于液體培養(yǎng)基取材較幼嫩的細胞、組織、器官動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織培養(yǎng)過程培養(yǎng)結果可以獲得植株，也可以獲得大量細胞只能獲得大量細胞，不能得到生物個體應用植物快速繁殖與脫毒植物培養(yǎng)生產細胞產品制造人工種子用于轉基因植物的培育生產蛋白質生物制品培養(yǎng)皮膚移植的材料檢測有毒物質用于生理、病理、藥理學的研究相同點都需人工條件下的無菌操作都是合成培養(yǎng)基都需適宜的溫度、pH等條件提醒植物組織培養(yǎng)需要生長素和細胞分裂素，其中生長素可誘導愈傷組織生根，細胞分裂素可促進愈傷組織生芽。在動物細胞的傳代培養(yǎng)中，細胞可能癌變。兩種技術手段培養(yǎng)過程中都進行了有絲分裂，都是無性繁殖，都可稱克隆，都不涉及減數(shù)分裂。植物組織培養(yǎng)最終產生新個體，體現(xiàn)了細胞的全能性；動物細胞培養(yǎng)產生大量細胞，不形成新個體，故不能體現(xiàn)細胞的全能性。本考點多與基因工程綜合在一起考查，以非選擇題的形式進行命題，近年高考單科試卷也多有涉及，也多與必修內容綜合在一起考查?！镜淅?】(xx江蘇)下列有關植物組織培養(yǎng)的敘述，正確的是()。A愈傷組織是一團有特定結構和功能的薄壁細胞B二倍體植株的花粉經脫分化與再分化后得到穩(wěn)定遺傳的植株C用人工薄膜將胚狀體、愈傷組織等分別包裝可制成人工種子D植物耐鹽突變體可通過添加適量NaCl的培養(yǎng)基培養(yǎng)篩選而獲得解析本題考查植物細胞工程，同時考查綜合分析與遷移能力。愈傷組織細胞是一團排列疏松而無規(guī)則，高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的、具分生能力的薄壁細胞，不具有特定的結構和功能。二倍體植株的花粉中只含一個染色體組，培養(yǎng)得到的個體為單倍體，高度不育，幼苗用秋水仙素處理后得到的植株才能穩(wěn)定遺傳。人工種子中包裹的不能是愈傷組織。用特定的選擇培養(yǎng)基可篩選出所需要的突變體類型。答案D【訓練1】動物細胞培養(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動物細胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進行C動物細胞可以傳代培養(yǎng)，而植物細胞不能D動物細胞能夠大量培養(yǎng)，而植物細胞不能解析動物細胞培養(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、礦質元素、激素、蔗糖、氨基酸、瓊脂等。可見，動物細胞培養(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,植物體細胞雜交與動物細胞融合的比較植物體細胞雜交動物細胞融合(單克隆抗體制備)理論基礎(原理)細胞膜的流動性、細胞的全能性細胞膜的流動性、細胞增殖融合前處理酶解法(纖維素酶、果膠酶)去除細胞壁注射特定抗原使正常小鼠產生免疫反應促融方法物理法：離心、振動、電刺激等；生物法：滅活的病毒物化法：與植物細胞融合相同；化學法：聚乙二醇(PEG)過程第一步原生質體的制備(酶解法)正常小鼠免疫處理第二步原生質體融合(物化法)動物細胞融合第三步雜種細胞的篩選與培養(yǎng)雜交瘤細胞的篩選與培養(yǎng)第四步雜種植株誘導與鑒定單克隆抗體的提純意義和用途克服遠緣雜交不親和的障礙，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍；突破有性雜交的母系遺傳，獲得細胞質基因的雜合子，研究細胞質遺傳制備單克隆抗體；診斷、治療和預防疾病，例如：a.腫瘤定位診斷，放射性抗體腫瘤；b.生物導彈治療，抗體抗癌藥物腫瘤提醒(1)在細胞融合時，可出現(xiàn)多種雜種細胞，如B細胞B細胞，骨髓瘤細胞骨髓瘤細胞，B細胞骨髓瘤細胞。(2)動物細胞融合和植物體細胞雜交，均需對雜種細胞進行篩選，但篩選的方法不同，前者可用免疫法，后者可用機械方法、生理學或遺傳學方法。(3)各項技術在使用中一般要借助于其他某種技術的協(xié)助，如動物細胞融合、單克隆抗體的制備、胚胎移植、核移植等，其中動物細胞培養(yǎng)是動物細胞工程技術的基礎。本考點內容是高考命題的熱點內容，特別是單克隆抗體的制備是高考命題的熱點，復習中應引起重視。【典例2】(xx福建卷)生物現(xiàn)代生物科技專題紅細胞生成素(EPO)是體內促進紅細胞生成的一種糖蛋白，可用于治療腎衰性貧血等疾病。由于天然EPO來源極為有限，目前臨床上使用的紅細胞生成素主要來自于基因工程技術生產的重組人紅細胞生成素(rhEPO)，其簡要生產流程如右圖。請回答下列問題。(1)圖中所指的是_技術。(2)圖中所指的物質是_，所指的物質是_。(3)培養(yǎng)重組CHO細胞時，為便于清除代謝產物，防止細胞產物積累對細胞自身造成危害，應定期更換_。(4)檢測rhEPO的體外活性需用抗rhEPO的單克隆抗體。分泌該單克隆抗體的_細胞，可由rhEPO免疫過的小鼠B淋巴細胞與小鼠骨髓瘤細胞融合而成。解析(1)核DNA的體外擴增是利用PCR技術。(2)由圖示分析：從人胚胎干細胞提取出，經反轉錄可形成cDNA，可知為翻譯EPO的模板mRNA，為rhEPO。(3)細胞培養(yǎng)過程中，應定期更換培養(yǎng)液，以添加營養(yǎng)物質，清除代謝廢物。(4)由rhEPO免疫過的小鼠B淋巴細胞與小鼠骨髓瘤細胞融合，可以篩選出能夠分泌抗rhEPO的單克隆抗體的雜交瘤細胞。答案(1)PCR(2)mRNArhEPO(3)培養(yǎng)液(4)雜交瘤【訓練2】(xx金華模擬)下列有關植物體細胞雜交的敘述，不正確的是()。A用酶解法去掉細胞壁，分離出有活力的原生質體B誘導兩種植物的原生質體融合，進而形成雜種細胞C植物體細胞雜交的最終目的是獲得細胞代謝產物D植物體細胞雜交技術可以克服不同種間遠緣雜交不親和的障礙解析去除植物細胞壁可以用纖維素酶和果膠酶；原生質體融合后再產生出細胞壁標志著雜種細胞的形成；植物體細胞雜交的目的是為了獲得雜種植株；植物體細胞雜交不經過有性生殖過程，所以可以克服遠緣雜交不親和的障礙。答案C【訓練3】(xx濰坊模擬)下列關于單克隆抗體制備過程的敘述，正確的是()。A制備過程中不需要動物細胞培養(yǎng)技術B雜交瘤細胞具有漿細胞與癌細胞的所有特點C經選擇性培養(yǎng)基篩選出來的雜交瘤細胞即可用于單克隆抗體的生產D單克隆抗體最廣泛的用途是用作體外診斷試劑解析單克隆抗體的制備是將骨髓瘤細胞與漿細胞結合，經過選擇培養(yǎng)基的篩選得到雜交瘤細胞并經專一抗體檢測后，培養(yǎng)能產生特定抗體的雜交瘤細胞即可得單克隆抗體，雜交瘤細胞能無限繁殖但不具有癌細胞的轉移能力。答案D,動物體細胞核移植與克隆動物1原理動物細胞核的全能性。動物細胞核移植是將動物的一個細胞的細胞核，移入一個已經去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體。用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物。2供核細胞一般選優(yōu)良動物的傳代培養(yǎng)10代以內的細胞。3受體細胞去核的M期卵母細胞。4過程胚胎代孕個體生出與供體遺傳物質相同的個體本考點內容在高考中單獨考查較少，但在高考命題中多以此內容為背景進行命題考查其它方面知識?！镜淅?】日本研究人員依靠體細胞克隆技術進行反復“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xx年4月誕生，此后，他們又從長大的克隆豬唾液腺中提取細胞，將細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)，豬與人類身體構造相似，克隆豬可作為研究人類疾病的實驗動物。根據(jù)材料回答下列問題。(1)第四代克隆豬利用了動物細胞核的_性。(2)在細胞核植入受體卵母細胞之前，要用顯微針去除卵母細胞的_，再將唾液腺細胞核注入。獲得的重組胚胎需要體外培養(yǎng)，培養(yǎng)時不僅要有無機鹽類和有機鹽類，而且還要有_等營養(yǎng)成分及_等物質。當發(fā)育到囊胚期時，將其移植到受體雌性動物體內。(3)研究顯示，利用克隆技術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。(4)如果希望克隆豬都能生產人體胰島素，那么需要利用_技術，把_拼接到豬的核基因中。轉基因是否成功都可以用_檢測。解析體細胞核移植技術利用了動物細胞核的全能箼；在供體細胞的細胞核移入受體細胞之前，必須將受體細胞的遺傳物質去掉或將其破壞。哺乳動物胚胎的培養(yǎng)液成分一般都比較復雜，除一些無機鹽類外，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?？寺〖夹g根本無法培育出完全相同的個體，原因可能是在細胞分裂過程中發(fā)生基因突變或個體發(fā)育中受細胞質基因及環(huán)境的影響。基因探針技術的原理是DNA分子雜交，可用于疾病診斷、生物檢測等。答案(1)全能(2)細胞核維生素、激素、氨基酸、核苷酸動物血清(3)細胞分裂過程中可能發(fā)生基因突變或卵母細胞的細胞質內也有遺傳物質DNA，也控制后代的性狀表達(4)基因工程人的胰島素基因基因探針【訓練4】在克隆羊多利的過程中，下列哪項技術沒有運用到()。A細胞培養(yǎng)技術 B細胞核移植技術C胚胎移植技術 D基因工程技術解析克隆技術需利用核移植以產生重組細胞，重組細胞經細胞培養(yǎng)形成早期胚胎后，需移植到母體子宮內發(fā)育成個體。答案D1(xx江蘇卷)關于現(xiàn)代生物技術應用的敘述，錯誤的是()。A蛋白質工程可以合成自然界不存在的蛋白質B體細胞雜交技術可以用于克隆動物和制備單克隆抗體C植物組織培養(yǎng)技術可用于植物莖尖脫毒D動物細胞培養(yǎng)技術可用于轉基因動物的培養(yǎng)解析克隆動物應用的是細胞核移植技術，所以B選項敘述錯誤。答案B2(xx廣東卷)新技術的建立和應用對生物學發(fā)展至關重要。下列技術(或儀器)與應用匹配正確的是(雙選)()。APCR技術擴增蛋白質B雜交瘤技術制備單克隆抗體C光學顯微鏡觀察葉綠體的基粒D花粉離體培養(yǎng)培育單倍體植物解析本題主要考查學生的理解能力。PCR技術只能用來擴增核酸，不能用來擴增蛋白質；利用光學顯微鏡無法觀察到葉綠體中的基粒。答案BD3(xx浙江卷)下列關于動物細胞培養(yǎng)的敘述，正確的是()。A培養(yǎng)保留接觸抑制的細胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細胞B克隆培養(yǎng)法培養(yǎng)過程中多數(shù)細胞的基因型會發(fā)生改變C二倍體細胞的傳代培養(yǎng)次數(shù)通常是無限的D惡性細胞系的細胞可進行傳代培養(yǎng)解析本題主要考查細胞工程的有關知識，動物細胞培養(yǎng)可以分為原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)，原代培養(yǎng)到一定程度后要進行傳代，因為細胞有接觸抑制現(xiàn)象，當細胞接觸時就會停止分裂(在細胞培養(yǎng)過程中進行的為有絲分裂，所以培養(yǎng)出來的多數(shù)細胞基因型相同)，但是細胞在培養(yǎng)過程中，傳代次數(shù)也是有限的，一般為50次就會死亡，留下來的細胞就是發(fā)生了癌變的細胞，遺傳物質發(fā)生改變，具有不死性，不再保留接觸抑制現(xiàn)象，仍能進行傳代培養(yǎng)，所以答案為D。答案D4(xx全國卷)下列關于植物體細胞雜交或植物細胞質遺傳的敘述，錯誤的是()。A利用植物體細胞雜交技術可克服生殖隔離的限制，培育遠緣雜種B不同種植物原生質體融合的過程屬于植物體細胞雜交過程C兩個不同品種的紫茉莉雜交，正交、反交所得F1的表現(xiàn)型一致D兩個不同品種的紫茉莉雜交，F(xiàn)1的遺傳物質來自母本的多于來自父本的解析植物體細胞雜交可以用兩種不同的植物細胞，從而可克服生殖隔離的限制，植物體細胞雜交的過程，實際上是不同植物體細胞的原生質體融合的過程。紫茉莉枝葉的性狀的遺傳是細胞質遺傳，兩個不同品種的紫茉莉雜交，正交、反交所得F1枝葉的表現(xiàn)型應與母本一致，F(xiàn)1的遺傳物質來自母本的多于來自父本的，因為受精卵中的細胞質幾乎全部來自母本。故C錯誤。答案C5(xx浙江卷)用動、植物成體的體細胞進行離體培養(yǎng)，下列敘述正確的是()。A都需用CO2培養(yǎng)箱 B都須用液體培養(yǎng)基C都要在無菌條件下進行 D都可體現(xiàn)細胞的全能性解析動、植物成體的體細胞進行離體培養(yǎng)都要在無菌條件下進行，動物成體的體細胞離體培養(yǎng)用液體培養(yǎng)基，不能體現(xiàn)細胞的全能性，植物成體的體細胞離體培養(yǎng)不一定用液體培養(yǎng)基，能體現(xiàn)細胞的全能性。故C正確。答案C6(xx山東卷)人類在預防與診療傳染性疾病過程中，經常使用疫苗和抗體。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)過程構建A基因表達載體時，必須使用_和_兩種工具酶。(3)過程采用的實驗技術是_，獲得的X是_。(4)對健康人進行該傳染病免疫預防時，可選用圖中基因工程生產的_所制備的疫苗。對該傳染病疑似患者確診時，可從疑似患者體內分離病毒，與已知病毒進行_比較；或用圖中的_進行特異性結合檢測。解析本題以圖展示了疫苗的生產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為遺傳物質的病毒，其遺傳信息的傳遞過程需要補充的過程有RNA的逆轉錄和RNA的復制的過程，圖中過程正代表的是逆轉錄的過程。(2)基因工程的步驟是：目的基因的提取構建基因表達載體導入受體細胞目的基因的檢測和表達，其中構建基因表達載體中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)過程是將瘤細胞與B淋巴細胞融合的過程，獲得的叫雜交瘤細胞，其具備了瘤細胞的無限增殖的特性和B淋巴細胞的產生抗體的特性，從而制備單克隆抗體。(4)本題考查了免疫預防的操作過程，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特異性結合判斷病毒表面是否有A蛋白的存在，進一步進行檢測是否為目的RNA病毒。答案(1)逆轉錄(2)限制性核酸內切酶(限制酶、限制性內切酶)DNA連接酶(兩空可以互換)(3)細胞融合雜交瘤細胞(4)A蛋白核酸(基因)序列抗A蛋白的單克隆抗體7(xx江蘇卷)動物器官的體外培養(yǎng)技術對于研究器官的生理、病理過程及其機制意義重大。下圖是一個新生小鼠的肝臟小塊培養(yǎng)裝置示意圖。請回答下列問題。(1)肝臟切成小薄片，這有利于肝臟細胞_。(2)氣室中充入5% CO2氣體的主要作用是_。(3)培養(yǎng)液中添加抗生素是為了抑制細菌生長，但要注意選擇抗生素的_，以保證抗生素對肝臟無害。(4)有機物X有毒性，可誘發(fā)染色體斷裂。利用上圖所示裝置和提供的下列材料用具，探究肝臟小塊對有機物X是否具有解毒作用。材料用具：肝臟小塊，外周血淋巴細胞，淋巴細胞培養(yǎng)液，植物凝集素(刺激淋巴細胞分裂)；顯微鏡，載玻片，蓋玻片，玻璃皿，滴管；吉姆薩染液(使染色體著色)，有機物X溶液等。實驗過程：在淋巴細胞培養(yǎng)液中加入植物凝集素培養(yǎng)淋巴細胞，取4等份，備用。利用甲、乙、丙、丁4組上圖所示裝置，按下表步驟操作(“”表示已完成的步驟)。甲乙丙丁步驟一：加入肝臟培養(yǎng)液步驟二：加入有機物X溶液步驟三：放置肝臟小塊上表中還需進行的操作是_。培養(yǎng)一段時間后，取4組裝置中的等量培養(yǎng)液，分別添加到4份備用的淋巴細胞培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)。一段時間后取淋巴細胞分別染色、制片。在顯微鏡下觀察_，并對比分析。若丙組淋巴細胞出現(xiàn)異常，而甲組的淋巴細胞正常，則說明_。解析本題考查動物細胞培養(yǎng)的相關知識。(1)把肝臟切成小薄片，有利于肝臟細胞的呼吸代謝，即吸收氧氣和營養(yǎng)物質、排出代謝廢物。(2)氣室中充入5% CO2的作用是形成碳酸來維持培養(yǎng)液適宜的pH。(3)同時也要注意選擇抗生素的種類和數(shù)量來抑制細菌生長。(4)乙組或丁組沒有處理，向乙(或丁)組裝置中放置肝臟小塊作為對照實驗，有機物X有毒性，可誘發(fā)染色體斷裂所以要觀察淋巴細胞的染色體形態(tài)和數(shù)量是否變化。甲組添加肝臟小塊淋巴細胞染色體正常，丙組沒有添加出現(xiàn)染色體異常，說明肝臟小塊對有機物X具有解毒作用。答案(1)吸收氧氣和營養(yǎng)物質、排出代謝廢物(2)維持培養(yǎng)液適宜的pH(3)種類和劑量(4)向乙(或丁)組裝置中放置肝臟小塊染色體形態(tài)和數(shù)量肝臟小塊對有機物X具有解毒作用