2023屆 二輪復(fù)習(xí) 細胞工程和胚胎工程 學(xué)案

考點二細胞工程和胚胎工程1．植物組織培養(yǎng)的過程——原理：植物細胞的全能性(1)植物組織培養(yǎng)中添加蔗糖的目的是提供營養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓。(2)脫分化階段不需要光，再分化階段需要光。(3)生長素與細胞分裂素的比值高時，促進根的分化、抑制芽的形成；比值低時，促進芽的分化、抑制根的形成。(4)體內(nèi)細胞未表現(xiàn)全能性的原因：基因的表達具有選擇性。2．植物體細胞雜交技術(shù)——原理：植物細胞的全能性、細胞膜的流動性3．針對二類目標(試管苗、細胞產(chǎn)物)的培養(yǎng)流程4．動物細胞培養(yǎng)(以貼壁細胞為例)——原理：細胞增殖(1)動物細胞培養(yǎng)過程①動物細胞培養(yǎng)中兩次使用胰蛋白酶的作用不同：第一次：處理剪碎的組織，使其分散成單個細胞；第二次：使貼壁生長的細胞從瓶壁上脫落下來分散成單個細胞。②保障無菌、無毒的措施：對培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具進行滅菌處理及在無菌條件下進行操作，定期更換培養(yǎng)液。③區(qū)分原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)的關(guān)鍵：是否分瓶培養(yǎng)。(2)干細胞比較項目胚胎干細胞(ES細胞)成體干細胞誘導(dǎo)多能干細胞(iPS細胞)來源早期胚胎成體組織或器官內(nèi)誘導(dǎo)高度分化的組織細胞形成特點具有分化成為成年動物體內(nèi)的任何一種類型的細胞，并進一步形成機體的所有組織和器官甚至個體的潛能具有組織特異性，只能分化成特定的細胞或組織，不具有發(fā)育成完整個體的能力類似胚胎干細胞；誘導(dǎo)過程無須破壞胚胎，應(yīng)用前景更廣泛5.單克隆抗體的制備——原理：細胞膜的流動性、細胞的增殖(1)3種細胞特點不同：①B淋巴細胞：能產(chǎn)生抗體，不能大量增殖。②骨髓瘤細胞：能迅速大量增殖，不能產(chǎn)生抗體。③雜交瘤細胞：既能產(chǎn)生抗體，又能迅速大量增殖。(2)兩次篩選目的不同：①第1次：獲得雜交瘤細胞。②第2次：獲得能分泌所需特異性抗體的雜交瘤細胞。6．動物體細胞核移植技術(shù)——原理：動物細胞核的全能性(1)核移植獲得的克隆動物與提供細胞核的親本性狀可能不同的三個原因：①克隆動物遺傳物質(zhì)來自兩個親本。②發(fā)育過程中可能發(fā)生基因突變或染色體變異。③外界環(huán)境可能引起不可遺傳的變異。(2)克隆動物的產(chǎn)生是無性繁殖，而試管動物則是在體外受精形成受精卵，由受精卵發(fā)育成的個體，因此屬于有性繁殖。7．準確記憶哺乳動物的早期胚胎發(fā)育過程(1)受精過程中的兩個標志：受精的標志是觀察到兩個極體或雌雄原核；受精完成的標志是雌雄原核融合完成。(2)桑葚胚是由受精卵分裂形成的，沒有分化；而囊胚期雖然已進行細胞分化，但囊胚的內(nèi)細胞團仍具有全能性。8．胚胎移植的操作流程(1)胚胎移植過程中的兩次檢查：第一次對收集的胚胎進行檢查；第二次對受體母畜是否妊娠進行檢查。(2)胚胎移植產(chǎn)生的后代是有性生殖還是無性生殖，取決于胚胎發(fā)育的起點。若后代是由受精卵形成的，則為有性生殖；若后代是由核移植技術(shù)形成的重組細胞或胚胎分割形成的胚胎發(fā)育而成，則為無性生殖。(3)用于移植的胚胎來源：體內(nèi)正常受精的胚胎、核移植的胚胎和體外受精獲得的胚胎、轉(zhuǎn)基因獲得的胚胎、胚胎分割獲得的胚胎等。(4)胚胎存活的基礎(chǔ)：受體不會對來自供體的胚胎發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。9．胚胎分割1．(2021·江蘇，5)植物組織培養(yǎng)技術(shù)常用于商業(yè)化生產(chǎn)，其過程一般為：無菌培養(yǎng)物的建立→培養(yǎng)物增殖→生根培養(yǎng)→試管苗移栽及鑒定。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．為獲得無菌培養(yǎng)物，外植體要消毒處理后才可接種培養(yǎng)B．組織培養(yǎng)過程中也可無明顯愈傷組織形成，直接形成胚狀體等結(jié)構(gòu)C．提高培養(yǎng)基中生長素和細胞分裂素的比值，有利于誘導(dǎo)生根D．用同一植株體細胞離體培養(yǎng)獲得的再生苗不會出現(xiàn)變異答案D解析植物組織培養(yǎng)過程中應(yīng)注意無菌操作，為獲得無菌培養(yǎng)物，外植體要經(jīng)過表面消毒處理后，才能進行培養(yǎng)，所用的培養(yǎng)基必須徹底滅菌，A正確；生長素和細胞分裂素的比值高時，有利于根的分化、抑制芽的形成，因此提高培養(yǎng)基中生長素和細胞分裂素的比值，有利于誘導(dǎo)生根，C正確；用同一植株體細胞離體培養(yǎng)獲得的再生苗會出現(xiàn)變異，如在愈傷組織的培養(yǎng)過程中可能發(fā)生基因突變等變異，D錯誤。思維延伸——填充(1)(2019·全國Ⅲ，38節(jié)選)培養(yǎng)胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過程如圖所示，步驟③切取的組織塊中要帶有形成層，原因是形成層容易誘導(dǎo)形成愈傷組織；從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養(yǎng)基，其原因是誘導(dǎo)愈傷組織形成和誘導(dǎo)愈傷組織分化形成試管苗所需的生長素和細胞分裂素的比例不同。而步驟⑥要進行照光培養(yǎng)，其作用是誘導(dǎo)葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用。(2)(2020·天津，15節(jié)選)在誘導(dǎo)形成愈傷組織階段時通常選擇莖尖、幼葉等作為外植體，原因是細胞分化程度低，容易誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織。2．(2022·山東，15)如圖所示，將由2種不同的抗原分別制備的單克隆抗體分子，在體外解偶聯(lián)后重新偶聯(lián)可制備雙特異性抗體，簡稱雙抗。下列說法錯誤的是()A．雙抗可同時與2種抗原結(jié)合B．利用雙抗可以將蛋白類藥物運送至靶細胞C．篩選雙抗時需使用制備單克隆抗體時所使用的2種抗原D．同時注射2種抗原可刺激B淋巴細胞分化為產(chǎn)雙抗的漿細胞答案D解析根據(jù)抗原和抗體發(fā)生特異性結(jié)合的原理推測，雙抗可同時與2種抗原結(jié)合，A正確；根據(jù)抗原與抗體能夠發(fā)生特異性結(jié)合的特性，利用雙抗可以將蛋白類藥物運送至靶細胞，從而使藥物發(fā)揮相應(yīng)的作用，B正確；由于雙抗是在兩種不同的抗原刺激下，B淋巴細胞增殖、分化產(chǎn)生不同的漿細胞分泌形成的，因此，篩選雙抗時需使用制備單克隆抗體時所使用的2種抗原來進行抗原－抗體檢測，從而實現(xiàn)對雙抗的篩選，C正確；同時注射2種抗原可刺激B淋巴細胞分化形成不同的漿細胞，而不是分化成產(chǎn)雙抗的漿細胞，D錯誤。3．(2021·湖南，22節(jié)選)M基因編碼的M蛋白在動物A的肝細胞中特異性表達?，F(xiàn)設(shè)計實驗，將外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通過核移植、胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)獲得M基因失活的轉(zhuǎn)基因克隆動物A，流程如圖所示。回答下列問題：(1)在構(gòu)建含有片段F的重組質(zhì)粒過程中，切割質(zhì)粒DNA的工具酶是___________________，這類酶能將特定部位的兩個核苷酸之間的__________________斷開。(2)在無菌、無毒等適宜環(huán)境中進行動物A成纖維細胞的原代和傳代培養(yǎng)時，需要定期更換培養(yǎng)液，目的是____________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)與胚胎細胞核移植技術(shù)相比，體細胞核移植技術(shù)的成功率更低，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)鑒定轉(zhuǎn)基因動物：以免疫小鼠的______淋巴細胞與骨髓瘤細胞進行融合，篩選融合雜種細胞，制備M蛋白的單克隆抗體。簡要寫出利用此抗體確定克隆動物A中M基因是否失活的實驗思路：______________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)限制性內(nèi)切核酸酶(限制酶)磷酸二酯鍵(2)清除代謝產(chǎn)物，防止細胞代謝產(chǎn)物積累對細胞自身造成危害，同時給細胞提供足夠的營養(yǎng)(3)動物胚胎細胞分化程度低，表現(xiàn)全能性相對容易，動物體細胞分化程度高，表現(xiàn)全能性十分困難(4)B取動物A和克隆動物A的肝組織細胞，分別提取蛋白質(zhì)進行抗原—抗體雜交解析(1)基因工程中切割DNA的工具酶是限制性內(nèi)切核酸酶(限制酶)，限制性內(nèi)切核酸酶作用于其所識別序列中兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。(4)先給小鼠注射特定抗原使之發(fā)生免疫反應(yīng)，之后從小鼠脾臟中獲取已經(jīng)免疫的B淋巴細胞，然后與骨髓瘤細胞融合，利用選擇培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細胞，制備M蛋白的單克隆抗體。如果M基因已經(jīng)失活，則克隆動物A中無法產(chǎn)生M蛋白的單克隆抗體，因此可利用M蛋白的單克隆抗體分別與動物A和克隆動物A進行抗原—抗體雜交檢測M基因是否失活。思維延伸——判斷與填充(1)動物細胞培養(yǎng)時剪碎動物組織的操作不需要在無菌環(huán)境中進行(2021·浙江1月選考，18)(×)(2)單克隆抗體制備過程中通常將分離出的漿細胞與骨髓瘤細胞融合(2021·山東，15)(×)(3)(2019·江蘇，29節(jié)選)采集豬的組織塊，用胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)處理獲得分散的成纖維細胞，放置于37℃的CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，其中CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH。4．(2021·江蘇，11)下列關(guān)于哺乳動物胚胎工程和細胞工程的敘述，錯誤的是()A．細胞培養(yǎng)和早期胚胎培養(yǎng)的培養(yǎng)液中通常需要添加血清等物質(zhì)B．早期胚胎需移植到經(jīng)同期發(fā)情處理的同種雌性動物體內(nèi)發(fā)育成個體C．猴的核移植細胞通過胚胎工程已成功地培育出了克隆猴D．將骨髓瘤細胞和B淋巴細胞混合，經(jīng)誘導(dǎo)后融合的細胞即為雜交瘤細胞答案D解析我國利用核移植技術(shù)成功培養(yǎng)出克隆猴“中中”和“華華”，C正確；將骨髓瘤細胞和B淋巴細胞混合，經(jīng)誘導(dǎo)融合后的細胞不都是雜交瘤細胞，還有B細胞自身融合的細胞、骨髓瘤細胞自身融合的細胞等，D錯誤。5．(2020·山東，14)經(jīng)遺傳改造的小鼠胚胎干細胞注入囊胚，通過胚胎工程的相關(guān)技術(shù)可以獲得具有不同遺傳特性的實驗小鼠。下列說法錯誤的是()A．用促性腺激素處理雌鼠可以獲得更多的卵子B．體外受精前要對小鼠的精子進行獲能處理C．胚胎移植前要檢查胚胎質(zhì)量并在囊胚或原腸胚階段移植D．遺傳改造的小鼠胚胎干細胞可以通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)獲得答案C解析用促性腺激素處理雌鼠可以促使其超數(shù)排卵，A正確；只有獲能的精子才能進行受精作用，因此在進行體外受精前，要對精子進行獲能處理，B正確；胚胎移植前要對胚胎進行質(zhì)量檢查，這時胚胎應(yīng)發(fā)育到桑葚胚或囊胚階段，C錯誤。思維延伸——判斷與填充(1)從雄性奶牛中采集到的成熟精子遇到卵子即可進入卵子內(nèi)(2020·浙江1月選考，17)(×)(2)采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胚的數(shù)量是有限的(經(jīng)典高考題)(√)(3)胚胎移植時需使用免疫抑制劑以避免代孕牛對植入胚胎的排斥反應(yīng)(2018·江蘇，10)(×)(4)(經(jīng)典高考題)進行胚胎移植時，代孕母羊?qū)σ迫胱訉m的重構(gòu)胚基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，這為重構(gòu)胚在代孕母羊體內(nèi)的存活提供了可能。(5)(經(jīng)典高考題)為獲取更多的卵(母)細胞，要對供體母羊注射促性腺激素，使其超數(shù)排卵。采集的精子需要經(jīng)過獲能(處理)，才具備受精能力。題組一植物細胞工程1．(2022·江蘇淮安高三模擬)下列有關(guān)細胞工程的敘述，正確的是()A．植物細胞工程中，融合葉肉細胞時，應(yīng)先去除細胞膜，再制備原生質(zhì)體B．植物體細胞雜交培育出的新品種一定不是單倍體C．植物細胞工程中，葉肉細胞經(jīng)再分化過程可形成愈傷組織D．單克隆抗體制備過程，采用不經(jīng)過免疫的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合從而獲得雜交瘤細胞答案B解析植物細胞工程中，融合葉肉細胞時，應(yīng)先用酶解法(纖維素酶和果膠酶)去除細胞壁，再制備原生質(zhì)體，A錯誤；單倍體是指含有本物種配子染色體數(shù)的個體，而植物體細胞雜交后染色體數(shù)目是兩個細胞染色體數(shù)目之和，肯定不是單倍體，B正確；葉肉細胞經(jīng)脫分化過程可形成愈傷組織，再分化形成胚狀體，C錯誤；單克隆抗體制備過程中，采用經(jīng)過免疫的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合從而獲得雜交瘤細胞，D錯誤。2．(2022·遼寧沈陽高三模擬)獼猴桃因貌似獼猴而得名，是一種品質(zhì)鮮嫩、營養(yǎng)豐富的美味水果。我國研究人員利用“中華獼猴桃”和“美味獼猴桃”兩個不同種培育出了更加優(yōu)良的品種，其過程如圖所示。請分析并回答下列問題：(1)因“中華獼猴桃”和“美味獼猴桃”之間存在__________，所以用有性雜交方法很難得到可育后代，上述①～⑥培育優(yōu)良品種H的過程所應(yīng)用的技術(shù)是______________________技術(shù)。(2)圖中B、D是____________；G是____________；②過程需使用______________________酶進行處理，該過程受處理時間、__________、__________等條件的影響。(3)過程③使用的化學(xué)法包括：聚乙二醇(PEG)融合法和______________________等。(4)過程③得到的兩兩融合的細胞有______種，因此需要進行篩選。已知用X射線處理會使染色體受影響而導(dǎo)致細胞失去分裂能力；用碘乙酰胺處理會使細胞內(nèi)的酶失活而抑制生長。為了能篩選到雜種細胞F，若在①過程對“中華獼猴桃”用X射線處理，需對“美味獼猴桃”用____________處理，以便最終能獲得優(yōu)良雜種植株H。答案(1)生殖隔離植物體細胞雜交(2)原生質(zhì)體愈傷組織纖維素酶和果膠溫度pH(3)高Ca2＋—高pH融合法(4)3碘乙酰胺解析(1)“中華獼猴桃”和“美味獼猴桃”是兩個不同種，它們之間存在生殖隔離，通過①～⑥培育優(yōu)良品種H的過程所應(yīng)用的技術(shù)是植物體細胞雜交技術(shù)。(2)圖中B、D是去除細胞壁的原生質(zhì)體，G為愈傷組織；②過程去除植物細胞壁需使用纖維素酶和果膠酶，酶受到處理時間、溫度、pH等因素的影響。(4)過程③將兩個不同種的原生質(zhì)體進行融合，其中包括“中華獼猴桃”自身融合和“美味獼猴桃”自身融合以及“中華獼猴桃”和“美味獼猴桃”融合的細胞共3種。X射線處理會使細胞失去分裂能力，碘乙酰胺處理會使細胞內(nèi)的酶失活而抑制生長，已經(jīng)對“中華獼猴桃”用X射線處理，需對“美味獼猴桃”用碘乙酰胺處理，它們自身融合的細胞無法生長，只有當兩個不同種的原生質(zhì)體融合時才能生長，從而篩選到雜種細胞F，以便最終能獲得優(yōu)良雜種植株H。題組二動物細胞工程3．亨廷頓舞蹈病是一種由于亨廷頓蛋白(HTT)基因突變所導(dǎo)致的疾病。我國科學(xué)家利用基因編輯技術(shù)(CRISPR/Cas9)，成功培育出世界首例亨廷頓舞蹈病的基因“敲入”豬模型，操作過程如圖所示。下列說法不正確的是()A．上述操作過程的原理有基因重組、動物細胞核全能性等B．過程②為動物細胞融合技術(shù)，通常采用滅活病毒誘導(dǎo)C．過程④為胚胎分割，該技術(shù)的關(guān)鍵是將內(nèi)細胞團均等分割D．基因“敲入”豬模型所攜帶的人突變HTT基因可遺傳給后代答案B解析上述操作中基因編輯技術(shù)的原理是基因重組，過程①、②是細胞核移植技術(shù)，體現(xiàn)的生物學(xué)原理是動物細胞核的全能性，A正確；過程②是將成纖維細胞的細胞核移入去核的卵細胞中，所利用的生物技術(shù)是細胞核移植技術(shù)，B錯誤；過程④為胚胎分割，該技術(shù)的關(guān)鍵是將內(nèi)細胞團均等分割，否則影響分割后胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育，C正確；基因“敲入”豬模型所攜帶的人突變HTT基因?qū)儆诨蛑亟M，可遺傳給后代，D正確。4．現(xiàn)在有一個嬰兒在出生后醫(yī)院為他保留了臍帶血，在他的以后生長發(fā)育過程中如果出現(xiàn)了某種難治療的疾病，就可以通過血液中的干細胞來為其治病。下列關(guān)于這個實例的說法，正確的是()A．用干細胞培育出人體需要的器官用來移植治病，需要激發(fā)細胞的所有全能性B．用臍帶血中的干細胞能夠治療這個孩子所有的疾病C．如果要移植用他的干細胞培育出的器官，需要用到細胞培養(yǎng)技術(shù)D．如果要移植用他的干細胞培育出的器官，則需要給他使用免疫抑制藥物答案C解析用干細胞培育出人體需要的器官用來移植治病，不需要激發(fā)細胞的所有全能性，只需誘導(dǎo)干細胞分化形成相應(yīng)的組織器官即可，A錯誤；用臍帶血中的干細胞不能治療這個孩子所有的疾病，如傳染性疾病等，B錯誤；如果要移植用他的干細胞培育出的器官，需要用細胞培養(yǎng)技術(shù)讓這些細胞生長和增殖，C正確；自體器官移植不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，所以自體移植后不需要使用免疫抑制藥物，D錯誤。5．(2022·遼寧丹東高三一模)靶向治療是目前治療腫瘤的有效方法之一，其原理是利用抗體等特異性物質(zhì)作為載體，將藥物送到腫瘤部位，對腫瘤進行特異性殺傷，其作用原理如圖1所示。為了生產(chǎn)能同時與藥物和腫瘤細胞抗原結(jié)合的抗體，科學(xué)家創(chuàng)造了制備雙特異性抗體的方法，過程如圖2所示。請據(jù)圖分析回答下列問題：(1)由圖1可以看出，抗體是由________條肽鏈構(gòu)成的蛋白質(zhì)，細胞內(nèi)合成抗體時，其空間結(jié)構(gòu)形成的場所主要是____________。(2)圖2中①過程是給小鼠注射__________，從而獲得已免疫的B淋巴細胞。(3)為選出能產(chǎn)生專一抗體的細胞，要從HAT培養(yǎng)基上篩選出雜交瘤細胞，然后稀釋滴入多孔培養(yǎng)板中，使多孔培養(yǎng)板每孔中有一個細胞，然后篩選出抗體檢測呈________(填“陽性”或“陰性”)的細胞進行克隆化培養(yǎng)；該克隆化培養(yǎng)細胞具有的特點為__________________。(4)圖中⑤過程給小鼠注射抗腫瘤藥物的目的是________________________，圖2方框內(nèi)的主要操作是________________________________________________________________。(5)與直接使用抗腫瘤藥物相比，將抗腫瘤藥物與雙特異性單克隆抗體結(jié)合后給藥，對人體的副作用更小，原因是雙特異性單克隆抗體能__________________________________________________________________________________________________________。答案(1)4內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(2)癌細胞抗原(腫瘤細胞抗原)(3)陽性既能無限增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體(4)刺激小鼠產(chǎn)生相應(yīng)的B淋巴細胞將B淋巴細胞與單克隆雜交瘤細胞融合(5)將藥物送到腫瘤部位，對腫瘤進行特異性殺傷解析(1)由圖1可知，抗體含有4條肽鏈，肽鏈之間以二硫鍵相連?？贵w的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，合成場所是核糖體，需要經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的加工才能形成特定的空間結(jié)構(gòu)。(2)①過程表示用癌細胞抗原對小鼠進行免疫處理，獲得已免疫的B淋巴細胞。(3)制備單克隆抗體的過程中，需要經(jīng)過兩次篩選，第一次是用特定的選擇培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細胞，第二次是用專一抗體檢測，檢測出呈陽性的細胞即能產(chǎn)生針對癌細胞抗原的雜交瘤細胞，進行克隆化培養(yǎng)。該細胞既可以無限增殖，又可以產(chǎn)生特定抗體。(4)⑤過程給小鼠注射抗腫瘤藥物是為了刺激小鼠產(chǎn)生相應(yīng)的B淋巴細胞，方框內(nèi)表示將B淋巴細胞與單克隆雜交瘤細胞融合，進而篩選出能產(chǎn)生雙特異性單克隆抗體的雜交瘤細胞。(5)雙特異性單克隆抗體能同時與藥物和腫瘤細胞抗原結(jié)合，將藥物送到腫瘤部位，對腫瘤進行特異性殺傷，與直接使用抗腫瘤藥物相比，對人體的副作用更小。題組三胚胎工程6．(2022·廈門雙十中學(xué)高三模擬)在體細胞克隆猴培育過程中，為調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達，提高胚胎的發(fā)育率和妊娠率，研究人員將組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重構(gòu)胚，同時用組蛋白脫乙酰酶抑制劑(TSA)