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細胞工程課前自主預習案高效課堂課堂總結(jié)歷屆真題課前自主預習案[基礎(chǔ)梳理——系統(tǒng)化]知識點一植物細胞工程1.植物細胞工程的基本技術(shù)愈傷組織全能性流動性原生質(zhì)體雜種細胞雜種植株2.植物細胞工程的實際應(yīng)用細胞產(chǎn)物知識點二動物細胞培養(yǎng)與核移植技術(shù)1.動物細胞培養(yǎng)單個細胞原代培養(yǎng)無毒CO2氨基酸血清36.5℃±0.5℃~2.動物細胞核移植技術(shù)全能性體細胞核核移植重組胚胎知識點三動物細胞融合與單克隆抗體滅活的病毒有性雜交特異性強靈敏度高診斷試劑運載藥物雜交瘤細胞[基能過關(guān)——問題化]一、判一判1.有關(guān)細胞全能性與組織培養(yǎng)的判斷(1)棉花根尖細胞經(jīng)誘導可形成幼苗能體現(xiàn)細胞的全能性。(
)(2)植物的每個細胞在植物體內(nèi)和體外都能表現(xiàn)出細胞的全能性。(
)(3)在誘導離體菊花莖段形成幼苗的過程中,不會發(fā)生細胞的增殖和分化。(
)(4)愈傷組織是外植體通過脫分化和再分化后形成的。(
)(5)經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體用人工薄膜包裝后可得到人工種子。(
)√×××√2.有關(guān)植物體細胞雜交技術(shù)的判斷(1)利用物理法或化學法可以直接將兩個植物細胞進行誘導融合。(
)(2)用纖維素酶和果膠酶水解法獲得的植物原生質(zhì)體失去了全能性。(
)(3)再生出細胞壁是原生質(zhì)體融合成功的標志。(
)(4)培養(yǎng)草莓脫毒苗所采用的主要技術(shù)是細胞雜交。(
)××√×3.有關(guān)動物細胞培養(yǎng)的判斷(1)制備肝細胞懸液時先用剪刀剪碎肝組織,再用胃蛋白酶處理。(
)(2)在對肝細胞的培養(yǎng)過程中,通常在培養(yǎng)液中通入5%的CO2以刺激細胞呼吸。(
)(3)在25℃的實驗條件下可順利完成大鼠神經(jīng)細胞的培養(yǎng)。(
)(4)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。(
)(5)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。(
)(6)二倍體細胞的傳代培養(yǎng)次數(shù)通常是無限的。(
)××××××4.有關(guān)動物細胞核移植的判斷(1)動物細胞核移植的受體細胞必須是卵細胞。(
)(2)克隆動物的性狀與供體動物完全相同。(
)(3)與“多利”羊等克隆哺乳動物相關(guān)的技術(shù)有胚胎移植、動物細胞培養(yǎng)和核移植。(
)(4)用于核移植的供體細胞一般都選用10代以內(nèi)的培養(yǎng)細胞。(
)××√√5.動物細胞融合與單克隆抗體的制備(1)植物原生質(zhì)體融合與動物細胞融合原理是相同的。(
)(2)體細胞雜交技術(shù)可用于克隆動物和制備單克隆抗體。(
)(3)小鼠骨髓瘤細胞的染色體數(shù)為40,B淋巴細胞的染色體數(shù)為46,融合后形成的雜交瘤細胞DNA分子數(shù)為86。(
)(4)對雜交瘤細胞進行體內(nèi)培養(yǎng),是為了獲得能產(chǎn)生單克隆抗體的胚胎。(
)(5)B淋巴細胞和骨髓瘤細胞經(jīng)細胞融合后有三種細胞類型(若僅考慮兩兩融合的情況)。(
)√×××√二、議一議【教材易漏拾遺】1.據(jù)圖分析植物體細胞雜交的過程(1)植物體細胞雜交依據(jù)的生物學原理是什么?
(2)如何根據(jù)細胞膜表面的熒光判斷該原生質(zhì)體是由番茄和馬鈴薯融合而成的?
提示:細胞膜的流動性、植物細胞的全能性。提示:融合的細胞表面既有紅色熒光又有綠色熒光。(3)若番茄細胞內(nèi)有m條染色體,馬鈴薯細胞內(nèi)有n條染色體,則“番茄—馬鈴薯”細胞在有絲分裂后期含有多少條染色體?
(4)若雜種細胞培育成的“番茄—馬鈴薯”植株為四倍體,則此雜種植株的花粉經(jīng)離體培育得到的植株屬于幾倍體植株?提示:2(m+n)條。提示:單倍體植株。2.如圖為動物細胞培養(yǎng)過程中細胞增殖情況的變化曲線,圖中B、E兩點表示經(jīng)篩選、分裝后繼續(xù)培養(yǎng)。據(jù)圖分析:(1)原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)的分界點是哪個?
(2)AB段和DE段繁殖速度緩慢的原因是什么?
(3)E點后的細胞大多數(shù)具有異倍體核型,這樣的細胞有什么特點?提示:B點之前的培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng),之后的培養(yǎng)稱為傳代培養(yǎng)。提示:AB段發(fā)生了接觸抑制;DE段細胞大部分衰老而失去分裂能力。提示:E點后的細胞屬于細胞系,能無限增殖。3.下圖為制備單克隆抗體和多克隆抗體的示意圖,據(jù)圖分析:(1)與多克隆抗體相比,單克隆抗體的優(yōu)點有哪些?
(2)圖中第一次篩選和第二次篩選的目的有何不同?
提示:單克隆抗體的優(yōu)點是特異性強、靈敏度高,可大量制備。提示:第一次篩選的目的是篩選出雜交瘤細胞,第二次篩選的目的是篩選出能產(chǎn)生所需單克隆抗體的雜交瘤細胞。高效課堂課堂互動探究案考點一植物細胞工程【任務(wù)驅(qū)動探究突破】任務(wù)1對細胞工程概念的理解(1)原理和方法:細胞生物學和________________。(2)操作水平:____________________________。(3)目的:按照人的意愿來改變____________________或獲得細胞產(chǎn)品。(4)根據(jù)操作對象的不同分為兩類:植物細胞工程和_________________。任務(wù)2完善植物組織培養(yǎng)技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容
(1)概念①培養(yǎng)對象:_____________________________________________。②培養(yǎng)條件:無菌、人工配制的培養(yǎng)基、相關(guān)激素等人工控制條件。③培養(yǎng)結(jié)果:產(chǎn)生愈傷組織、叢芽,最終形成_____________。(2)操作流程分子生物學細胞水平或細胞器水平細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)動物細胞工程離體的植物組織、器官或細胞完整的植株脫分化愈傷組織再分化任務(wù)3完善植物體細胞雜交技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容
(1)概念:將不同種的植物體細胞,在一定條件下融合成________,并把雜種細胞培育成______________的技術(shù)。(2)操作流程雜種細胞新的植物體(3)流程分析①過程a為去除________以獲得具有活力的原生質(zhì)體,用到的酶是_______________________。②過程b是原生質(zhì)體的融合,其原理是_________________________。③誘導b融合的兩種方法:物理法包括__________________________等;化學法一般用______________作為誘導劑。④過程c是原生質(zhì)體融合后再生出新的________。⑤過程d是______________技術(shù),其原理是________________。(4)意義:____________________________________________________________。細胞壁纖維素酶和果膠酶細胞膜具有一定的流動性離心、振動、電激聚乙二醇(PEG)細胞壁植物組織培養(yǎng)細胞的全能性克服了遠緣雜交不親和的障礙任務(wù)4植物細胞工程的實際應(yīng)用(3)細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn):如人參皂甙干粉的生產(chǎn)。微型繁殖作物脫毒胚狀體人工薄膜突變體的利用任務(wù)5比較植物組織培養(yǎng)與植物體細胞雜交的區(qū)別與聯(lián)系名稱植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交原理__________細胞膜具有一定的流動性和細胞的全能性過程離體的植物器官、組織或細胞↓脫分化________↓再分化____________↓發(fā)育植物體選材選取根尖、莖尖、形成層部位最容易誘導脫分化________________________________技術(shù)操作____________除脫分化、再分化外,還要用酶解法去除細胞壁,用一定的方法誘導原生質(zhì)體融合聯(lián)系____________是_________________的基礎(chǔ),_________________所用的技術(shù)更復雜細胞的全能性愈傷組織根、芽或胚狀體原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B融合的原生質(zhì)體AB雜種細胞AB不同種的植物體細胞融合后形成雜種細胞脫分化、再分化等植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交植物體細胞雜交任務(wù)6比較單倍體育種和突變體利用的不同點項目原理優(yōu)點成果單倍體育種染色體變異明顯縮短育種年限單育1號煙草品種、中花8號、11號水稻和京花1號小麥品種等突變體的利用基因突變產(chǎn)生新基因,大幅度改良某些性狀抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的野生煙草等【考向分類對點落實】
考向一植物組織培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用1.[2016·江蘇卷,9]下列有關(guān)細胞工程的敘述,正確的是(
)A.PEG是促細胞融合劑,可直接誘導植物細胞融合B.用原生質(zhì)體制備人工種子,要防止細胞破裂C.骨髓瘤細胞經(jīng)免疫處理,可直接獲得單克隆抗體D.核移植克隆的動物,其線粒體DNA來自供卵母體答案:D解析:PEG是促細胞融合劑,但植物細胞不能直接融合,需先去壁形成原生質(zhì)體后才能融合,A錯誤;制備人工種子應(yīng)用完整的植物細胞,不需制備原生質(zhì)體,B錯誤;骨髓瘤細胞不能產(chǎn)生抗體,C錯誤;通過核移植克隆的動物,其線粒體只來自卵細胞,即線粒體DNA來自供卵母體,D正確。2.(多選)在應(yīng)用農(nóng)桿菌侵染植物葉片獲得轉(zhuǎn)基因植株的常規(guī)實驗步驟中,需要(
)A.用攜帶目的基因的農(nóng)桿菌侵染植物細胞B.用選擇培養(yǎng)基篩選導入目的基因的細胞C.用聚乙二醇誘導轉(zhuǎn)基因細胞的原生質(zhì)體融合D.用適當比例的生長素和細胞分裂素誘導愈傷組織生芽答案:ABD解析:農(nóng)桿菌可通過侵染宿主細胞,從而通過Ti質(zhì)粒上的T-DNA將目的基因轉(zhuǎn)入到宿主細胞中,A正確;通過對已經(jīng)導入目的基因并含有標記基因的細胞進行篩選,從而淘汰沒有成功導入目的基因的細胞并保留導入了目的基因的細胞,B正確;聚乙二醇多用于植物體細胞融合,用于培養(yǎng)異源多倍體,與此處的基因工程的操作無關(guān),C錯誤;進一步對篩選出來的細胞進行組織培養(yǎng),得到轉(zhuǎn)基因植株,這一過程需用到適當比例的生長素和細胞分裂素以誘導愈傷組織生芽,D正確。3.[經(jīng)典高考]為了探究6-BA和IAA對某菊花品種莖尖外植體再生叢芽的影響,某研究小組在MS培養(yǎng)基中加入6-BA和IAA,配制成四種培養(yǎng)基(見下表),滅菌后分別接種數(shù)量相同、生長狀態(tài)一致、消毒后的莖尖外植體,在適宜條件下培養(yǎng)一段時間后,統(tǒng)計再生叢芽外植體的比率(m),以及再生叢芽外植體上的叢芽平均數(shù)(n),結(jié)果如下表:培養(yǎng)基編號濃度/(mg·L-1)m/%n/個6-BAIAA10.5076.73.120.177.46.130.266.75.340.560.05.0回答下列問題:(1)按照植物的需求量,培養(yǎng)基中無機鹽的元素可分為__________和__________兩類。上述培養(yǎng)基中,6-BA屬于__________類生長調(diào)節(jié)劑。(2)在該實驗中,自變量是__________,因變量是__________________________________________________________,自變量的取值范圍是_______________。(3)從實驗結(jié)果可知,誘導叢芽總數(shù)最少的培養(yǎng)基是__________號培養(yǎng)基。(4)為了誘導該菊花試管苗生根,培養(yǎng)基中一般不加入__________(填“6-BA”或“IAA”)。大量元素微量元素細胞分裂素IAA濃度再生叢芽外植體的比率(m)和再生叢芽外植體上的叢芽平均數(shù)(n)0~0.5mg·L-116-BA解析:(1)植物組織培養(yǎng)常用MS培養(yǎng)基,其中,無機鹽的元素可分為大量元素和微量元素兩類,前者如N、P、K、Ca、Mg、S等,后者如B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo等。MS培養(yǎng)基中還常需要添加能誘導細胞分裂、脫分化、再分化的生長素和細胞分裂素。(2)該實驗中,各組6-BA的濃度均為0.5mg/L,IAA的濃度不相同,故自變量為IAA濃度,IAA濃度范圍為0~0.5mg/L。據(jù)表可知,該實驗的因變量是再生叢芽外植體的比率(m)以及再生叢芽外植體上的叢芽平均數(shù)(n)。(3)由表格中的數(shù)據(jù)可知,1號培養(yǎng)基誘導叢芽總數(shù)最少。(4)生長素常用于誘導細胞分裂和根的分化,6-BA一般用于誘導植物的愈傷組織分化出叢芽,故誘導菊花試管苗生根,培養(yǎng)基中一般不加入6-BA。4.[經(jīng)典模擬]傳統(tǒng)的人工繁殖蘭花的方法是分株繁殖和用種子播種,隨著科學技術(shù)的進步,人們開始采用組織培養(yǎng)技術(shù)繁殖蘭花,其過程如圖所示:(1)植物組織培養(yǎng)是在__________和人工培養(yǎng)條件下,將__________的植物組織、器官、細胞,培養(yǎng)在人工配制的__________上,誘導其產(chǎn)生__________、叢芽,最終發(fā)育成完整植株的過程。(2)蘭花的葉肉細胞之所以能培養(yǎng)為新個體,是因為細胞中含有_________________________,具有發(fā)育成完整個體的潛能,這種潛能叫________________。(3)請用簡單的文字和箭頭,繪出①②③④之間的關(guān)系_______________________________________。(4)有人想到利用植物體細胞雜交技術(shù)解決蘭花生根速度慢、幼苗生存能力弱的好辦法,但操作后得到的“韭菜—蘭花”,并沒有預想中的“繁殖容易,香氣濃郁”,可能的原因是___________________________________________________________________。無菌離體固體培養(yǎng)基愈傷組織本物種的全部遺傳信息細胞全能性兩個物種之間的基因相互影響,導致某些基因無法正常表達5.[經(jīng)典模擬]植物葉肉細胞原生質(zhì)體的分離和培養(yǎng)的主要過程可用如圖所示圖解簡單表示:(1)培育胚狀體利用了________________這一項生物技術(shù),胚狀體再繼續(xù)培養(yǎng),則可培育出完整的植株,這體現(xiàn)了________________。培養(yǎng)基中除了含有一定的營養(yǎng)外,還必須含有____________________等植物激素,還需要對培養(yǎng)基進行嚴格的________。(2)如果愈傷組織是三七葉肉細胞培養(yǎng)產(chǎn)生的,若為了獲得三七的細胞產(chǎn)物,則只需要培養(yǎng)到____________;若為了獲得三七的人工種子,則需要培養(yǎng)到________。如果愈傷組織是棉花葉肉細胞培養(yǎng)產(chǎn)生的,通過基因工程要獲取抗蟲棉,目的基因?qū)朊藁ㄓ鷤M織細胞常用的方法是____________法。植物組織培養(yǎng)植物細胞的全能性細胞分裂素、生長素滅菌愈傷組織胚狀體農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化(3)從葉片的葉肉細胞到獲得胚狀體的過程中,必須要經(jīng)過________。①無絲分裂②有絲分裂③減數(shù)分裂④原代培養(yǎng)⑤傳代培養(yǎng)⑥植物體細胞雜交⑦細胞融合⑧脫分化⑨再分化②⑧⑨解析:(1)離體植物細胞通過脫分化形成愈傷組織,通過再分化形成具有根和芽的胚狀體,再通過細胞分裂、分化發(fā)育成一個完整的植株。該技術(shù)稱為植物組織培養(yǎng),其原理為植物細胞的全能性。培養(yǎng)基的成分包括水、無機鹽、維生素、氨基酸、蔗糖、植物激素(生長素和細胞分裂素等)等;培養(yǎng)基要求進行嚴格的滅菌。(2)三七的細胞產(chǎn)物為細胞的代謝產(chǎn)物,將三七葉肉細胞培養(yǎng)到愈傷組織即可;獲得人工種子需培養(yǎng)至胚狀體;棉花為雙子葉植物,導入抗蟲基因常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。(3)離體葉肉細胞培養(yǎng)到胚狀體的過程中必須經(jīng)過脫分化和有絲分裂形成愈傷組織,再分化和有絲分裂形成具有根和芽的胚狀體。
考向二植物體細胞雜交技術(shù)6.[經(jīng)典高考]甲、乙是染色體數(shù)目相同的兩種二倍體藥用植物,甲含有效成分A,乙含有效成分B。某研究小組擬培育同時含有A和B的新型藥用植物?;卮鹣铝袉栴}:(1)為了培育該新型藥用植物,可取甲和乙的葉片,先用__________酶和__________酶去除細胞壁,獲得具有活力的__________,再用化學誘導劑誘導二者融合,形成的融合細胞進一步培養(yǎng)形成__________組織,然后經(jīng)過_____________形成完整的雜種植株。這種培育技術(shù)稱為____________________。(2)上述雜種植株屬于多倍體,多倍體是指_______________________________________________________________________________________________,假設(shè)甲與乙有性雜交的后代是不育的,而上述雜種植株是可育的,造成這種差異的原因是________________________________________________________________________________________________________。(3)這種雜種植株可通過制作人工種子的方法來大量繁殖,經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的________________________________________________等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。纖維素果膠原生質(zhì)體愈傷再分化(或分化)植物體細胞雜交技術(shù)
由受精卵發(fā)育而來體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體(其他合理答案也可)
在減數(shù)分裂過程中,前者染色體聯(lián)會異常,而后者染色體聯(lián)會正常(其他合理答案也可)胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽(答對其中一個即可)解析:(1)利用植物體細胞雜交技術(shù)培育新品種的過程中,應(yīng)先用纖維素酶和果膠酶去掉植物細胞的細胞壁,獲得有活力的原生質(zhì)體,經(jīng)誘導融合后培養(yǎng)成愈傷組織,再經(jīng)再分化形成完整植物體。(2)多倍體是指由受精卵發(fā)育來的、細胞內(nèi)含有三個或三個以上染色體組的個體。
(3)欲通過人工種子大量繁殖這種雜種植株,則可將經(jīng)再分化形成的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等材料經(jīng)人工薄膜包裝來獲得人工種子。7.[天津卷]DHA對腦神經(jīng)發(fā)育至關(guān)重要。以A、B兩種單細胞真核藻為親本,利用細胞融合技術(shù)選育高產(chǎn)DHA融合藻。兩種藻特性如下表。親本藻優(yōu)勢代謝類型生長速率[g/(L·天)]固體培養(yǎng)基上藻落直徑DHA含量(‰)A藻自養(yǎng)0.06小0.7B藻異養(yǎng)0.14大無據(jù)表回答:(1)選育的融合藻應(yīng)具有A藻________________________________和B藻______________________的優(yōu)點。(2)誘導融合前需用纖維素酶處理兩種藻,其目的是獲得__________________________。(3)通過以下三步篩選融合藻,步驟__________可淘汰B藻,步驟__________可淘汰生長速率較慢的藻落,再通過步驟__________獲取生產(chǎn)所需的融合藻。步驟a:觀察藻落的大小步驟b:用不含有機碳源(碳源——生物生長的碳素來源)的培養(yǎng)基進行光照培養(yǎng)步驟c:測定DHA含量產(chǎn)生DHA,自養(yǎng)特性快速生長原生質(zhì)體bac解析:(1)根據(jù)表中兩種藻的特性可知,A藻具有產(chǎn)生DHA、自養(yǎng)等優(yōu)點,B藻具有快速增長的優(yōu)點,選育的融合藻應(yīng)該具有兩種藻的優(yōu)點。(2)由于植物細胞具有細胞壁,影響了原生質(zhì)體的融合,所以在融合前,需用纖維素酶和果膠酶處理以獲得原生質(zhì)體。(3)在篩選融合藻的過程中,要根據(jù)兩種藻及融合藻的特性進行篩選。從題中信息可以看出,篩選過程是通過培養(yǎng)過程觀察或測定DHA含量進行的,在培養(yǎng)過程中,最先觀察到不能生長的是B藻,淘汰B藻,生長比較慢的是A藻,最后再通過測定DHA含量獲得所需的融合藻。(4)以獲得的融合藻為材料進行甲、乙、丙三組試驗,結(jié)果如下圖:①甲組條件下,融合藻產(chǎn)生[H]的細胞器是______________________;丙組條件下產(chǎn)生ATP的細胞器是__________。②與甲、丙兩組相比,乙組融合藻生長速率較快,原因是在該培養(yǎng)條件下____________________________。甲、乙兩組DHA產(chǎn)量均較高,但實際生產(chǎn)中往往采用甲組的培養(yǎng)條件,其原因是線粒體、葉綠體線粒體融合藻既能光能自養(yǎng)又能異養(yǎng)融合藻利用光能和簡單的無機物即能生長,不需要添加葡萄糖,可降低成本,也可防止雜菌生長解析:①甲組條件是光照下,培養(yǎng)基中含有無機物,該條件下的融合藻既可以進行呼吸作用,也可以進行光合作用,可產(chǎn)生[H]的細胞器有線粒體和葉綠體;而在丙組條件下,黑暗中培養(yǎng)基中含有葡萄糖,該條件下融合藻只進行呼吸作用,產(chǎn)生ATP的細胞器只有線粒體。②乙組條件既有光照,培養(yǎng)基中又含有有機物-葡萄糖,融合藻既能光能自養(yǎng)又能異養(yǎng),所以融合藻生長速度較快;甲組中不需要添加葡萄糖,可降低成本,同時甲組的培養(yǎng)基中不含有機物,雜菌無法生長,所以在實際生產(chǎn)中往往采用甲組的培養(yǎng)條件。
考向三植物體細胞雜交技術(shù)8.[原創(chuàng)]選取A、B植株的細胞進行如下圖的操作,請回答問題:(1)實現(xiàn)圖中①過程最常用的方法是________________________。(2)②過程的發(fā)生,必須進行________,其方法有________法和________法。(3)若細胞A內(nèi)含a個染色體,細胞B內(nèi)含b個染色體,則“雜種細胞”內(nèi)含________個染色體;若A、B植株采用常規(guī)雜交育種方法成功的話,得到的后代含________個染色體,必須用__________________來處理幼苗,才能得到可育的雜種植株,其中含有_____________個染色體。這兩種方法相比,體細胞雜交方法的優(yōu)點是:________________________________。酶解法(纖維素酶、果膠酶)誘導融合物理化學a+b(a+b)/2秋水仙素a+b克服遠緣雜交不親和的障礙解析:(1)圖示表示植物體細胞雜交過程,①是去壁過程,最常用的方法是酶解法,即用纖維素酶和果膠酶處理去除細胞壁。(2)②表示誘導細胞融合的過程,方法有物理方法(離心、電刺激)和化學方法(聚乙二醇)。(3)“雜種細胞”具有兩個細胞的染色體,有a+b條染色體。細胞A產(chǎn)生的生殖細胞中含有a/2條染色體,細胞B產(chǎn)生的生殖細胞中含有b/2條染色體,利用雜交育種獲得的后代體細胞中所含有的染色體數(shù)為兩親本的一半,即(a+b)/2條,此植株是高度不育的,必須利用秋水仙素處理,使其染色體數(shù)目加倍,即細胞中染色體數(shù)目恢復為a+b條,此時該植株可育。說明體細胞雜交方法的優(yōu)點是克服遠緣雜交不親和的障礙。9.[2021·廣東省新高考適應(yīng)性測試]植物細胞工程技術(shù)在作物育種上具有廣泛的應(yīng)用?;卮鹣铝袉栴}:
(1)植物組織培養(yǎng)技術(shù):在________和人工控制的條件下,將離體的組織和細胞在特定培養(yǎng)基上先________得到愈傷組織,再分化得到胚狀體等,進而得到新植株。該過程的原理是________________。(2)植物原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù):首先用________________酶去除植物細胞的細胞壁得到原生質(zhì)體,然后向原生質(zhì)體中導入抗病基因或含有抗病基因的染色體片段,轉(zhuǎn)移至合適的環(huán)境中,在____________(填細胞器)的作用下再生細胞壁、形成愈傷組織、得到胚狀體,最終發(fā)育成完整的植株。(3)植物體細胞雜交技術(shù):該技術(shù)是先用酶解法將兩種不同植物的細胞壁去除,再添加____________(填化學法)誘導兩種原生質(zhì)體相融合,再生出細胞壁后形成雜種細胞,經(jīng)組織培養(yǎng)技術(shù)得到雜種植株。該項技術(shù)的優(yōu)點是______________________________________,該技術(shù)可能不會按照人們的意愿表達出雙親的優(yōu)良性狀,其原因可能是_______________________________。無菌脫分化植物細胞的全能性纖維素酶和果膠高爾基體聚乙二醇克服不同生物遠緣雜交不親和的障礙不同物種的基因在表達時相互干擾,從而不能有序表達解析:(1)植物組織培養(yǎng)技術(shù):在無菌和人工控制的條件下,讓離體的組織和細胞在特定培養(yǎng)基上先脫分化得到愈傷組織,再分化得到胚狀體、叢芽等,進而得到新植株。該過程的原理是植物細胞的全能性。(2)植物原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù):首先用纖維素酶和果膠酶去除植物細胞的細胞壁得到原生質(zhì)體,然后向原生質(zhì)體中導入抗病基因或含有抗病基因的染色體片段,轉(zhuǎn)移至合適的環(huán)境中,在高爾基體的作用下再生細胞壁、形成愈傷組織、得到胚狀體,最終發(fā)育成完整的植株。(3)植物體細胞雜交技術(shù):該技術(shù)是先用酶解法將兩種不同植物的細胞壁去除,再添加聚乙二醇(化學法)或離心、電刺激(物理法)誘導兩種原生質(zhì)體相融合,再生出細胞壁后形成雜種細胞,經(jīng)組織培養(yǎng)技術(shù)得到雜種植株。該項技術(shù)的優(yōu)點是克服不同生物遠緣雜交不親和的障礙(或克服生殖隔離),該技術(shù)可能不會按照人們的意愿表達出雙親的優(yōu)良性狀,其原因可能是不同物種的基因在表達時相互干擾,從而不能有序表達??键c二動物細胞工程【任務(wù)驅(qū)動探究突破】任務(wù)1完善動物細胞培養(yǎng)過程示意圖,并填空胰蛋白酶胰蛋白酶
(1)與植物細胞培養(yǎng)相比,動物細胞培養(yǎng)過程所用的培養(yǎng)基一般是______培養(yǎng)基,并加入_____________。(2)動物細胞培養(yǎng)過程中兩次用到胰蛋白酶,第一次的作用是將剪碎的組織分散成_____________;第二次是將貼壁生長的細胞從瓶壁上______下來,其目的是避免動物細胞的___________現(xiàn)象。(3)動物細胞培養(yǎng)時加入CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的______;O2
的作用是促進細胞___________。液體動物血清單個細胞分離接觸抑制pH有氧呼吸任務(wù)2比較動物細胞培養(yǎng)與動物體細胞核移植的不同點
動物細胞培養(yǎng)動物體細胞核移植原理________________________過程細胞增殖動物細胞核的全能性原代胰蛋白酶傳代去核卵母細胞重組細胞早期胚胎結(jié)果獲得________獲得________應(yīng)用①生產(chǎn)生物制品②用于基因工程③檢測有毒物質(zhì)①加速家畜遺傳改良進程,促進良種繁育②保護瀕危物種③生產(chǎn)醫(yī)用蛋白④提供克隆器官、組織等細胞群克隆動物【易錯警示】細胞工程的兩個總結(jié)(1)植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)過程都存在細胞的培養(yǎng)過程,但植物細胞可以先分裂再分化,而動物細胞不分化只分裂。(2)克隆動物的起點是經(jīng)過核移植后形成的重組細胞,其遺傳物質(zhì)主要來自供體,因此形成的個體性狀主要同供體,但也有部分性狀同受體。任務(wù)3比較植物體細胞雜交與動物細胞融合的不同點
植物體細胞雜交動物細胞融合原理細胞膜的流動性、細胞的全能性____________過程細胞A、B
↓去壁原生質(zhì)體A、B
↓融合融合的原生質(zhì)體
↓再生壁雜種細胞
↓植物組織培養(yǎng)雜種植株細胞A、B
↓融合雜交細胞
↓有絲分裂多個相同雜交細胞細胞膜的流動性相關(guān)酶____________胰蛋白酶或膠原蛋白酶融合方法物理法:離心、電激、振動;化學法:聚乙二醇等試劑誘導除物理法和化學法外,還可以用滅活的病毒誘導結(jié)果________________意義突破了有性雜交方法的局限,使遠緣雜交成為可能纖維素酶和果膠酶雜種植株雜交細胞克服了遠緣雜交的不親和性,獲得雜種植株任務(wù)4據(jù)圖完成下列各題圖1中,a、b分別為骨髓瘤細胞和已免疫的B淋巴細胞,圖2為單克隆抗體制備的流程(順序已被打亂)。(1)由圖1分析:①誘導a、b兩種細胞融合的方法有聚乙二醇(PEG)、______________、電激等;②a、b兩種細胞可發(fā)生融合,融合的原理是_____________________;③融合后形成圖中的d細胞,d細胞的特點是____________________________________;④由d細胞產(chǎn)生的抗體與普通血清抗體相比,具有________________________________等特點。(2)圖2B中小鼠注射的物質(zhì)是________,其目的是刺激機體發(fā)生免疫應(yīng)答,從而產(chǎn)生效應(yīng)B細胞(漿細胞)。(3)在獲取C細胞時,被篩選淘汰的細胞類型有_____________________________________,只有融合的__________才能生長。(4)請用箭頭把代表各圖解的字母按單克隆抗體制備過程的順序連接起來:滅活的病毒細胞膜的流動性既能無限增殖,又能產(chǎn)生特定的抗體特異性強、靈敏度高、并可大量制備特定抗原未融合細胞、同種細胞相互融合后的細胞雜交瘤細胞【考向分類對點落實】
考向一動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的考查1.[經(jīng)典高考]下列關(guān)于動物細胞培養(yǎng)的敘述,正確的是(
)A.細胞系連續(xù)分裂的細胞大多具有二倍體核型B.某些癌細胞在合適條件下能逆轉(zhuǎn)為正常細胞C.由多個祖細胞培養(yǎng)形成的細胞群為一個克隆D.未經(jīng)克隆化培養(yǎng)的細胞系細胞具有相同的性狀答案:B解析:細胞系連續(xù)分裂的細胞其核型已發(fā)生改變;一個祖細胞培養(yǎng)形成的細胞群才為一個克??;未經(jīng)克隆化培養(yǎng)的細胞系細胞可能是不同細胞分裂形成的,其性狀可能不同。2.(多選)實驗小鼠皮膚細胞培養(yǎng)(非克隆培養(yǎng))的基本過程如圖所示。下列敘述正確的是(
)A.甲過程需要對實驗小鼠進行消毒B.乙過程對皮膚組織可用胰蛋白酶處理C.丙過程得到的細胞大多具有異倍體核型D.丁過程得到的細胞具有異質(zhì)性答案:C解析:動物細胞培養(yǎng)需要無毒、無菌的環(huán)境,甲過程指從實驗小鼠身上取下皮膚組織,該過程需要對小鼠進行消毒處理,A正確;乙過程表示將得到的皮膚組織分散成單個細胞制備成細胞懸液,可用胰蛋白酶或膠原蛋白酶進行處理,B正確;丙過程表示原代培養(yǎng),此時的細胞仍能保持正常的二倍體核型,C錯誤;丁過程表示傳代培養(yǎng),此時得到的細胞會克服細胞壽命的自然極限,獲得不死性,這些細胞已經(jīng)發(fā)生突變,正在朝著等同于癌細胞的方向發(fā)展,D正確。[題后歸納]
(1)動物細胞培養(yǎng)時選用幼齡動物組織或胚胎進行細胞培養(yǎng)的原因:幼齡動物組織或胚胎的細胞分化程度低,增殖能力很強,更易于培養(yǎng)。(2)在動物細胞培養(yǎng)過程中兩次用到胰蛋白酶:第一次是將剪碎的組織分散成單個細胞;第二次是將貼壁生長的細胞從瓶壁上分離下來,其目的是避免動物細胞培養(yǎng)時出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象。(3)細胞貼壁和接觸抑制懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上,稱為細胞貼壁。細胞數(shù)目不斷增多,當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時,細胞就會停止分裂增殖,這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。(4)原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)①原代培養(yǎng):細胞懸液第一次在瓶中培養(yǎng),沒有分瓶培養(yǎng)之前的細胞培養(yǎng)。②傳代培養(yǎng):原代培養(yǎng)的細胞生長、繁殖到一定時間后,由于空間不足或細胞密度過大導致營養(yǎng)枯竭,進而影響細胞的生長,因此需要重新用胰蛋白酶等處理,進行分瓶擴大培養(yǎng),即傳代培養(yǎng)。植物生長調(diào)節(jié)劑原癌基因和抑癌基因(3)科研人員以小兔為實驗材料,用“動物細胞培養(yǎng)技術(shù)”對青鮮素的毒害性進行了檢測。①請完善檢測青鮮素毒性的實驗:主要實驗步驟:第一步:取大小相同的六只培養(yǎng)瓶編號為1~6,分別加入等量的相同培養(yǎng)液和小兔細胞。第二步:向1號培養(yǎng)瓶中加入生理鹽水,向2~6號培養(yǎng)瓶中分別加入________________________________________。第三步:培養(yǎng)一段時間后,取樣制成臨時裝片,用顯微鏡觀察,______________________,________________________。等量的不同濃度(10、30、90、270、810mg/L)的青鮮素溶液記錄變異細胞的數(shù)目統(tǒng)計變異細胞百分比結(jié)果如下表:分析表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論:____________________________________________________。②該實驗檢測有毒物質(zhì)毒性的指標是____________________________,所用培養(yǎng)液中需要加入的特殊營養(yǎng)成分是____________。培養(yǎng)瓶編號123456添加劑中青鮮素濃度(mg/L)水103090270810變異細胞比例001/1061/1062/1068/106低濃度的青鮮素毒性很小,濃度90mg/L以上毒性增加明顯變異細胞占全部培養(yǎng)細胞的百分數(shù)動物血清(或血漿)解析:(1)人工合成的植物激素類似物叫植物生長調(diào)節(jié)劑。(2)細胞癌變的機理是原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變,導致正常細胞分裂失控而癌變。(3)①從表中可以看出實驗的自變量為青鮮素濃度,在第二步中分別向各組加入等量10、30、90、270、810mg/L的青鮮素溶液。第三步:培養(yǎng)一段時間后,取樣制成臨時裝片,用顯微鏡觀察并記錄細胞分裂中期的變異細胞數(shù)目和正常細胞數(shù)目,統(tǒng)計其變異細胞的百分比。最后得出結(jié)論:濃度在10mg/L以下沒有影響,大于90mg/L毒性增加明顯。②檢查青鮮素的毒性,通常用變異細胞占全部正常細胞的百分數(shù)作為指標,培養(yǎng)液中特殊的成分是動物血清。4.[2016·全國卷Ⅱ,40]下圖表示通過核移植等技術(shù)獲得某種克隆哺乳動物(二倍體)的流程。回答下列問題:(1)圖中A表示正常細胞核,染色體數(shù)為2n,則其性染色體的組成可為______________。過程①表示去除細胞核,該過程一般要在卵母細胞培養(yǎng)至適當時期再進行,去核時常采用______________的方法。②代表的過程是______________。(2)經(jīng)過多次傳代后,供體細胞中__________的穩(wěn)定性會降低。因此,選材時必須關(guān)注傳代次數(shù)。XX或XY顯微操作(去核法)胚胎移植遺傳物質(zhì)考向二
體細胞克隆技術(shù)及應(yīng)用解析:(1)提供體細胞的供體可能為雌性,也可能為雄性,因此圖中A(正常細胞核)的性染色體組成為XX或XY。常采用顯微操作去核法來去除卵母細胞的細胞核。②過程表示將早期胚胎移入受體,其過程為胚胎移植。(2)取供體動物的體細胞培養(yǎng),一般選用傳代10代以內(nèi)的細胞,因為10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型,保證了供體細胞正常的遺傳基礎(chǔ)。超過10代繼續(xù)培養(yǎng),則其遺傳物質(zhì)(或核型)的穩(wěn)定性會降低。(3)若獲得的克隆動物與供體動物性狀不完全相同,從遺傳物質(zhì)的角度分析其原因是_______________________________________________________________。(4)與克隆羊“多利”培養(yǎng)成功一樣,其他克隆動物的成功獲得也證明了__________________________________________。卵母細胞的細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響已分化的動物體細胞的細胞核具有全能性解析:(3)克隆動物的細胞核基因來自供體,因此大部分性狀與供體相同,但細胞質(zhì)基因來源于受體(或提供卵母細胞的個體),即卵母細胞的細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響,這就決定了克隆動物的性狀與供體不完全相同。(4)克隆動物的培育采用的是核移植技術(shù),核移植技術(shù)的原理是已分化的動物體細胞的細胞核具有全能性?!绢}后反思】(1)克隆技術(shù)形成的重組細胞可發(fā)育成一個新個體,體現(xiàn)了細胞核的全能性,而非動物細胞的全能性。(2)克隆屬于無性繁殖,產(chǎn)生新個體的性別以及絕大多數(shù)性狀與供核親本一致。(3)核移植技術(shù)獲得的動物與供核動物性狀不完全相同:①克隆動物絕大部分DNA來自于供體細胞核,但其核外線粒體中的DNA主要來自于受體卵細胞。②性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果。供核動物生活的環(huán)境與克隆動物所生活的環(huán)境不會完全相同,其性狀也不可能和供核動物完全相同。③在個體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變,產(chǎn)生供核動物沒有的性狀。
考向三單克隆抗體的制備及應(yīng)用5.(多選)下圖是單克隆抗體制備流程的簡明示意圖。下列有關(guān)敘述,正確的是(
)A.①是從已免疫的小鼠脾臟中獲得的效應(yīng)T淋巴細胞B.②中使用聚乙二醇有利于雜交瘤細胞的形成C.③同時具有脾臟細胞和鼠骨髓瘤細胞的特性D.④是經(jīng)篩選培養(yǎng)獲得的能分泌特異性抗體的細胞群答案:BD解析:①是從已免疫的小鼠脾臟中獲得的漿細胞;②中使用聚乙二醇或滅活的病毒等有利于雜交瘤細胞的形成;③同時具有漿細胞和骨髓瘤細胞的特性;④是經(jīng)篩選培養(yǎng)獲得的能分泌特異性抗體的細胞群。6.(多選)關(guān)于下面制備單克隆抗體過程示意圖的敘述,正確的是(
)A.①表示已免疫的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞均是從小鼠的脾臟中提取的B.②促進細胞融合的方法可以利用聚乙二醇作介導C.④中的篩選是通過抗原—抗體反應(yīng)進行的D.⑤可以無限增殖答案:BCD解析:已免疫的B淋巴細胞可以從小鼠的脾臟中提取,也可以從血漿中提取,骨髓瘤細胞是從小鼠的骨髓中提取的。單克隆抗體是利用已免疫的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合形成的雜交瘤細胞得到的,融合方法可以用化學方法——聚乙二醇,生物方法——滅活的病毒等。如果要篩選能產(chǎn)生特定抗體的細胞群,可以通過檢測抗原—抗體反應(yīng),如果有反應(yīng)說明產(chǎn)生了抗體。融合細胞具有雙親的特點,既能無限增殖又能產(chǎn)生單一抗體。7.[全國卷Ⅰ,40]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。若要制備雜交瘤細胞,需取免疫后小鼠的B淋巴細胞(染色體數(shù)目40條),并將該細胞與體外培養(yǎng)的小鼠骨髓瘤細胞(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細胞融合,經(jīng)篩選培養(yǎng)及抗體檢測,得到不斷分泌抗A抗體的雜交瘤細胞?;卮鹣铝袉栴}:(1)制備融合所需的B淋巴細胞時,所用免疫小鼠的血清抗體效價需達到16000以上,則小鼠最少需要經(jīng)過________次免疫后才能有符合要求的。達到要求后的X、Y、Z這3只免疫小鼠中,最適合用于制備B淋巴細胞的是__________小鼠,理由是_________________________________________。(2)細胞融合實驗完成后,融合體系中除含有未融合的細胞和雜交瘤細胞外,可能還有_______________________________________________________________,體系中出現(xiàn)多種類型細胞的原因是__________________________________________________。(3)雜交瘤細胞中有__________個細胞核,染色體數(shù)目最多是__________條。(4)未融合的B淋巴細胞經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后都不能存活,原因是_____________________________________。4YY小鼠的血清抗體效價最高B淋巴細胞相互融合形成的細胞,骨髓瘤細胞相互融合形成的細胞細胞融合是隨機的,且融合率達不到100%1100正常細胞不能無限增殖解析:(1)據(jù)圖分析,第4次免疫后,X、Y、Z小鼠的血清抗體效價均達到16000以上,小鼠Y的B淋巴細胞產(chǎn)生抗體效價最高,最適用于制備單克隆抗體。(2)融合體系中除了未融合的細胞和雜交瘤細胞之外,還有骨髓瘤細胞和B淋巴細胞的自身融合,由于細胞膜具有流動性,且誘導之后的細胞融合不具有特異性,故體系中會出現(xiàn)多種類型的細胞。(3)兩個細胞的細胞核融合成一個細胞核標志著融合的完成,雜交瘤細胞中有一個細胞核,染色體數(shù)量為兩者之和,即100條染色體。(4)未融合的B淋巴細胞經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后,仍然不是能惡性增殖的細胞,同時正常細胞的分裂次數(shù)是有限的,最終不能存活。[題后反思]比較制備單克隆抗體過程中的幾種細胞細胞特點漿細胞能產(chǎn)生單一抗體,但不能無限增殖骨髓瘤細胞能無限增殖,但不能產(chǎn)生抗體雜交瘤細胞既能產(chǎn)生單一抗體,又能在體外培養(yǎng)條件下無限增殖(1)a過程為從小鼠的________中提取抗體;經(jīng)b、c、d過程獲得抗體相對于a過程獲得抗體的優(yōu)勢是________________________________________________。(2)b過程一般從小鼠的________(填器官)中分離免疫細胞,甲和乙試管中的細胞分別是________________和________________。(3)過程c需要在具有________作用的培養(yǎng)基上培養(yǎng),分離獲得的丙試管中細胞的特點是__________________________________________。(4)d過程是對丙試管中的細胞進行____________和__________________,以獲得足夠數(shù)量的能夠分泌抗CD3特異性抗體的細胞。血清特異性強,靈敏度高(純度高),可大量制備(產(chǎn)量高)脾臟B淋巴細胞骨髓瘤細胞篩選既能迅速大量增殖,又能產(chǎn)生專一性抗體克隆化培養(yǎng)專一抗體(陽性)檢測解析:
(1)a過程是從小鼠的血清中提取Ab-3,過程bcd獲得的Ab-3是單克隆抗體,單克隆抗體具有特異性強、靈敏度高、可大量制備等特點;(2)根據(jù)以上分析已知,甲試管中的細胞是B淋巴細胞,一般從小鼠的脾臟中提取,乙試管中的細胞是骨髓瘤細胞;(3)過程c表示誘導細胞融合的過程,需要使用特定的選擇培養(yǎng)基進行篩選,分離獲得的丙試管中細胞是雜交瘤細胞,丙試管中的細胞是雜交瘤細胞,雜交瘤細胞既能迅速大量繁殖,又能產(chǎn)生專一抗體;(4)d過程是對雜交瘤細胞克隆化培養(yǎng),并進行專一抗體檢測。B提供合成DNA的原料和能量噬菌體可以侵染大腸桿菌,可將重組DNA分子注入大腸桿菌(3)從噬菌體抗體庫中篩選特異性抗體的方法是________________,原理是______________________。(4)在抗體基因與噬菌體基因之間設(shè)計了一個終止密碼子(UAG)的對應(yīng)序列在終止密碼子突變型的菌株表達時,抗體基因的表達產(chǎn)物是____________(填“融合蛋白”或“分泌型抗體”)。(5)與利用雜交瘤技術(shù)生產(chǎn)的單克隆抗體相比,用該技術(shù)省去了________________(步驟),使制備更簡單易行??乖贵w雜交抗原和抗體特異性結(jié)合融合蛋白動物細胞融合解析:(1)抗體基因在B細胞中表達,在T細胞、體細胞中均不表達,因此只能從B細胞中才能獲取到人的抗體基因的mRNA。dNTP斷裂兩個高能磷酸鍵后可以得到4種脫氧核苷酸和能量,因此在PCR技術(shù)中,dNTP的作用是提供合成DNA的原料和能量。(2)Ca2+處理大腸桿菌的目的是使大腸桿菌易于吸收周圍環(huán)境中的DNA分子,但由于噬菌體可以侵染大腸桿菌,可將重組DNA分子注入大腸桿菌,因此在噬菌體抗體庫的構(gòu)建過程中,理論上可以不利用Ca2+處理大腸桿菌。(3)由于抗原和抗體特異性結(jié)合,因此可以采用抗原—抗體雜交技術(shù)從噬菌體抗體庫中篩選特異性抗體。(4)在抗體基因與噬菌體基因之間設(shè)計了一個終止密碼子(UAG)的對應(yīng)序列,終止密碼子為翻譯的終點,由于終止密碼子突變型菌株轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物無原來設(shè)計的終止密碼子,因此抗體基因的表達產(chǎn)物是融合蛋白(抗體和噬菌體的蛋白質(zhì))。(5)由于利用雜交瘤技術(shù)生產(chǎn)的單克隆抗體,需要對骨髓瘤細胞和B淋巴細胞進行融合,然后篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細胞,最后獲得單克隆抗體。但用噬菌體抗體庫技術(shù)獲得人的單克隆抗體無需動物細胞融合,使制備更簡單易行。課堂總結(jié)[網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)提升]細胞的全能性植物組織培養(yǎng)動物細胞融合動物細胞培養(yǎng)細胞核移植[長句應(yīng)答必備]1.植物組織培養(yǎng)的過程主要包括脫分化和再分化兩個階段,脫分化的結(jié)果是形成愈傷組織,再分化的結(jié)果是形成根和芽。2.植物體細胞雜交需要用酶解法制備原生質(zhì)體,所用的酶包括纖維素酶和果膠酶。3.無論是植物體細胞雜交,還是動物細胞融合,都需要誘導。4.植物組織培養(yǎng)需要各種營養(yǎng)成分和植物激素,動物細胞培養(yǎng)也需要各種營養(yǎng)成分及血清。5.植物體細胞雜交可用于作物育種,動物細胞融合可用于單克隆抗體的制備。6.產(chǎn)生單克隆抗體的細胞是雜交瘤細胞,它既能產(chǎn)生單克隆抗體,又能無限增殖。歷屆真題[等級選考研考向]1.[2018·江蘇卷,22]如圖為細胞融合的示意圖,下列敘述正確的是(
)A.若a細胞和b細胞是植物細胞,需先去分化再誘導融合B.a(chǎn)細胞和b細胞之間的融合需要促融處理后才能實現(xiàn)C.c細胞的形成與a、b細胞膜的流動性都有關(guān)D.c細胞將同時表達a細胞和b細胞中的所有基因答案:BC解析:若a細胞和b細胞是植物細胞,應(yīng)該先用酶解法去掉它們的細胞壁再誘導融合,A錯誤;無論是動物細胞還是植物細胞,兩個細胞的融合都要促融處理后才能實現(xiàn),B正確;兩個細胞融合成一個細胞,利用了細胞膜的流動性,C正確;c細胞同時具備了a細胞和b細胞中的所有基因,但是基因是選擇性表達的,因此c細胞中基因不一定都能夠表達,D錯誤。2.[2020·天津卷]某植物有A、B兩品種??蒲腥藛T在設(shè)計品種A的組織培養(yǎng)實驗時,參照品種B的最佳激素配比(如表)進行預實驗。品種B組織培養(yǎng)階段細胞分裂素濃度(μmol/L)生長素濃度(μmol/L)Ⅰ誘導形成愈傷組織m1n1
Ⅱ誘導形成幼芽m2n2
Ⅲ誘導生根m3n3
據(jù)表回答:(1)Ⅰ階段時通常選擇莖尖、幼葉等作為外植體,其原因是___________________________________________________________。(2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段中發(fā)生基因選擇性表達的是____________階段。(3)為確定品種A的Ⅰ階段的最適細胞分裂素濃度,參照品種B的激素配比(m1>2.0),以0.5μmol/L為梯度,設(shè)計5個濃度水平的實驗,細胞分裂素的最高濃度應(yīng)設(shè)為________μmol/L。(4)Ⅲ階段時,科研人員分別選用濃度低于或高于n3μmol/L的生長素處理品種A幼芽都能達到最佳生根效果,其原因是處理幼芽時,選用低濃度生長素時的處理方法為_________________,選用高濃度生長素時的處理方法為____________________。(5)在________階段用秋水仙素對材料進行處理,最易獲得由單個細胞形成的多倍體。細胞分化程度低,容易誘導產(chǎn)生愈傷組織Ⅰ、Ⅱ、Ⅲm1+浸泡法(長時間處理)沾蘸法(短時間處理)Ⅰ解析:(1)選擇莖尖、幼葉等作為外植體是因為其富含分生組織,細胞分化程度低,誘導其脫分化形成愈傷組織更容易。(2)階段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別涉及脫分化、再分化和再分化過程,細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能在這些階段都發(fā)生了變化,都存在基因的選擇性表達。(3)因為m1μmol/L為品種B在Ⅰ階段的最佳激素配比中的細胞分裂素濃度,所以確定品種A在Ⅰ階段的最適細胞分裂素濃度時,若以0.5μmol/L為梯度設(shè)計5個濃度水平,設(shè)置的濃度由低到高應(yīng)依次為m1
-、m1
-、m1、m1+、m1+1.0(單位均為μmol/L)。(4)用浸泡法處理幼芽時使用的生長素濃度較低,處理時間較長,用沾蘸法處理幼芽的時間較短,使用的生長素濃度較高,二者均可以得到最佳生根效果。(5)秋水仙素通過抑制分裂期紡錘體的形成使染色體加倍;Ⅱ、Ⅲ階段中部分細胞可能已發(fā)生分化,失去了分裂能力,故用秋水仙素處理這兩個階段的材料,并非所有細胞的染色體數(shù)目都會加倍;而Ⅰ階段形成的愈傷組織細胞都由已分化細胞經(jīng)過脫分化形成,分化程度較低,分裂能力較強,該階段中使用秋水仙素使染色體數(shù)目加倍,更容易獲得由單個細胞形成的多倍體。3.[2020·江蘇卷]新型冠狀病毒可通過表面的刺突蛋白(S蛋白)與人呼吸道黏膜上皮細胞的ACE2受體結(jié)合,侵入人體,引起肺炎。圖1為病毒侵入后,人體內(nèi)發(fā)生的部分免疫反應(yīng)示意圖。單克隆抗體可阻斷病毒的粘附或入侵,故抗體藥物的研發(fā)已成為治療新冠肺炎的研究熱點之一。圖2為篩選、制備抗S蛋白單克隆抗體的示意圖。請據(jù)圖回答下列問題:(1)圖1中人體內(nèi)抗原遞呈細胞吞噬病毒,并將病毒的抗原暴露在細胞表面,被________細胞表面的受體識別后激活該細胞。(2)B細胞識別入侵的病毒后,在淋巴因子作用下,經(jīng)過細胞的__________,形成________________________細胞。(3)為判斷疑似患者是否為新型冠狀病毒感染者,采集鼻咽拭子主要用于病原學檢查,檢測病毒的________;采集血液樣本主要用于血清學檢查,檢測___________________________________。(4)據(jù)圖2所示,研制抗S蛋白單克隆抗體,需先注射____________________免疫小鼠以激活小鼠的免疫細胞,再提取激活的B細胞與骨髓瘤細胞融合,用HAT培養(yǎng)基篩選獲得________細胞。因為同一種抗原可能激活________細胞,還需繼續(xù)篩選才能獲得分泌單克隆抗體的細胞株。T增殖、分化漿細胞和記憶核酸抗新型冠狀病毒抗體刺突蛋白(或S蛋白)雜交瘤多種B解析:(1)圖1中,抗原遞呈細胞吞噬病毒,并將病毒抗原呈遞給T細胞,后者識別抗原后被激活,可分泌淋巴因子。(2)B細胞識別入侵的病毒后,在淋巴因子作用下,經(jīng)過細胞的增殖、分化,可形成漿細胞和記憶細胞。(3)為判斷疑似患者是否為新型冠狀病毒感染者,采集鼻咽拭子用于病原學檢查時,檢測的是病毒的核酸;采集血液樣本用于血清學檢查時,檢測的是抗新冠病毒的抗體。(4)為了誘導小鼠產(chǎn)生能夠分泌抗S蛋白抗體的B淋巴細胞,實驗時需先給小鼠注射S蛋白,再提取激活的B細胞與骨髓瘤細胞融合,用HAT培養(yǎng)基篩選可獲得雜交瘤細胞。因為同一種抗原可能激活多種B淋巴細胞,還需繼續(xù)篩選才能獲得分泌單克隆抗體的細胞株。4.[2017·海南卷,31]甲、乙兩名同學分別以某種植物的綠色葉片和白色花瓣為材料,利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)繁殖該植物。回答下列問題:(1)以該植物的綠色葉片和白色花瓣作為外植體,在一定條件下進行組織培養(yǎng),均能獲得試管苗,其原理是__________________________________________________________________。(2)甲、乙同學在誘導愈傷組織所用的培養(yǎng)基中,均加入一定量的蔗糖,蔗糖水解后可得到______________。若要用細胞作為材料進行培養(yǎng)獲得幼苗,該細胞應(yīng)具備的條件是_____________________(填“具有完整的細胞核”“具有葉綠體”或“已轉(zhuǎn)入抗性基因”)。綠色葉片和白色花瓣的細胞具有全能性,在一定條件下能發(fā)育成完整的植株葡萄糖、果糖具有完整的細胞核解析:(1)植物組織培養(yǎng)的原理是植物細胞具有全能性。(2)蔗糖水解后可得到葡萄糖、果糖。用細胞作為材料進行培養(yǎng)獲得幼苗,細胞必須具有完整細胞核,才具有發(fā)育為個體的一整套遺傳信息。(3)圖中A、B、C所示的是不同的培養(yǎng)結(jié)果,該不同結(jié)果的出現(xiàn)主要是由于培養(yǎng)基中兩種激素用量的不同造成的,這兩種激素是______________________________。A中的愈傷組織是葉肉細胞經(jīng)________形成的。細胞分裂素、生長素脫分化解析:影響植物組織培養(yǎng)的兩種主要激素是細胞分裂素和生長素。愈傷組織是葉肉細胞經(jīng)脫分化形成的。(4)若該種植物是一種雜合體的名貴花卉,要快速獲得與原植株基因型和表現(xiàn)型都相同的該種花卉,可用組織培養(yǎng)方法繁殖,在培養(yǎng)時,________(填“能”或“不能”)采用經(jīng)減數(shù)分裂得到的花粉粒作為外植體,原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。不能對雜合體的植株來說,其體細胞的基因型相同,而花粉粒的基因型與體細胞的基因型不同。用花粉粒進行組織培養(yǎng)得到的花卉基因型不同于原植株解析:由于花粉粒的基因型與體細胞的基因型不同,組織培養(yǎng)得到花卉基因型不同于原植株,導致不能保留親本性狀。[國考真題研規(guī)律]1.[2020·全國卷Ⅰ,38]為研制抗病毒A的單克隆抗體,某同學以小鼠甲為實驗材料設(shè)計了以下實驗流程?;卮鹣铝袉栴}:(1)上述實驗前必須給小鼠甲注射病毒A,該處理的目的是___________________________________________________。(2)寫出以小鼠甲的脾臟為材料制備單細胞懸液的主要實驗步驟:_______________________________________________________________________________________。(3)為了得到能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞,需要進行篩選。圖中篩選1所采用的培養(yǎng)基屬于______________,使用該培養(yǎng)基進行細胞培養(yǎng)的結(jié)果是________________________。圖中篩選2含多次篩選,篩選所依據(jù)的基本原理是____________________________。(4)若要使能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞大量增殖,可采用的方法有_________________________________________________________________(答出2點即可)。誘導小鼠甲產(chǎn)生能夠分泌抗病毒A抗體的B淋巴細胞取小鼠甲脾臟剪碎,用胰蛋白酶處理使其分散成單個細胞,加入培養(yǎng)液制成單細胞懸液選擇培養(yǎng)基只有雜交瘤細胞能夠生存抗原與抗體的反應(yīng)具有特異性將雜交瘤細胞注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖;將雜交瘤細胞在體外培養(yǎng)解析:(1)實驗前給小鼠甲注射病毒A,其目的是刺激機體發(fā)生免疫反應(yīng),從而產(chǎn)生能夠分泌抗病毒A抗體的B淋巴細胞。(2)制備單細胞懸液的主要實驗步驟:從健康動物體內(nèi)取出組織塊,剪碎,用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理一段時間,這樣組織就會分散成單個細胞,然后用培養(yǎng)液將分散的細胞稀釋制成單細胞懸液。(3)圖中篩選1采用特定的選擇培養(yǎng)基,在該培養(yǎng)基上,未融合的細胞和融合的具有同種核的細胞都會死亡,只有融合的雜種細胞(雜交瘤細胞)才能生存。圖中篩選2含多次篩選,利用抗原與抗體特異性結(jié)合的原理,就可獲得能分泌所需抗體的雜交瘤細胞。(4)要使能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞大量增殖,可將雜交瘤細胞在體外條件下做大規(guī)模培養(yǎng),或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖。2.[2019·全國卷Ⅱ]植物組織培養(yǎng)技術(shù)在科學研究和生產(chǎn)實踐中得到了廣泛的應(yīng)用。回答下列問題。(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一種途徑。與常規(guī)的種子繁殖方法相比,這種微型繁殖技術(shù)的特點有______________________________________(答出2點即可)(2)通過組織培養(yǎng)技術(shù),可把植物組織細胞培養(yǎng)成胚狀體,再通過人工種皮(人工薄膜)包裝得到人工種子(如圖所示),這種人工種子在適宜條件下可萌發(fā)生長。人工種皮具備透氣性的作用是____________________________________。人工胚乳能夠為胚狀體生長提供所需的物質(zhì),因此應(yīng)含有植物激素、__________________和________________等幾類物質(zhì)。能保持植物原有的遺傳特性,繁殖速度快有利于胚狀體進行呼吸作用礦質(zhì)元素糖解析:(1)植物微型繁殖可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性,還可以高效、快速、大量繁殖。(2)人工種皮具備透氣性,可以保證胚狀體進行有氧呼吸時對氧的需求;人工胚乳應(yīng)該含有植物激素、礦質(zhì)元素和糖等物質(zhì),以保證胚狀體的正常生長。(3)用脫毒苗進行繁殖,可以減少作物感染病毒。為了獲得脫毒苗,可以選取植物的________________進行組織培養(yǎng)。(4)植物組織培養(yǎng)技術(shù)可與基因工程技術(shù)相結(jié)合獲得轉(zhuǎn)基因植株。將含有目的基因的細胞培養(yǎng)成一個完整植株的基本程序是_______________________________________________________(用流程圖表示)。莖尖解析:(3)植物分生區(qū)附近(如莖尖)的病毒極少,
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