2019创新设计高考生物一轮复习教师用书：选修三第33讲

第33讲　细胞工程[最新考纲]　1.植物的组织培养（Ⅱ）。2.动物细胞培养与体细胞克隆（Ⅱ）。3.细胞融合与单克隆抗体（Ⅱ）。考点一　植物细胞工程（5年7考）1.细胞工程（1）操作水平：细胞水平或细胞器水平。（2）目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。2.植物细胞的全能性3.植物组织培养技术（1）原理：植物细胞具有全能性。（2）过程：4.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）原理：体细胞杂交利用了细胞膜的流动性，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。（3）过程（4）意义：克服不同种生物远缘杂交的不亲和性。5.植物细胞工程的实际应用（1）植物繁殖的新途径①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。②作物脱毒技术：选取作物无毒组织（如茎尖）进行组织培养，获得脱毒苗的技术。③人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。（2）作物新品种的培育①单倍体育种a.实质：花药离体培养过程就是植物组织培养过程。b.流程：花药单倍体幼苗纯合子。c.优点：后代不发生性状分离，都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短了育种年限。②突变体的利用：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力（如射线、化学物质等）的影响而发生突变。从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。（3）细胞产物的工厂化生产①细胞产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等②培养阶段：愈伤组织阶段③技术基础：植物组织培养技术如图表示的是植物体细胞杂交流程示意图。请据图思考下列问题：（1）a表示什么过程？该过程为什么使用纤维素酶和果胶酶？提示　a表示去除细胞壁获得具有活力的原生质体，由于细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以需要使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。（2）b表示什么过程？该过程的原理是什么？提示　b表示原生质体的融合，其原理是细胞膜具有一定的流动性。（3）诱导b融合的方法有哪些？提示　物理法和化学法。物理法包括离心、振动、电激等；化学法一般用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。（2017·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子的名贵花卉，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_________________________。解析　（1）利用绿色叶片和白色花瓣作为外植体，进行组织培养的原理是高度分化了的植物细胞仍具有全能性。（2）蔗糖属于二糖，其单位是一分子果糖和一分子葡萄糖，具有完整细胞核的植物细胞才具有全能性。（3）在组织培养过程中，常需要添加的两种植物激素为细胞分裂素和生长素，由叶肉细胞形成愈伤组织的过程为脱分化。（4）杂合子经减数分裂形成不同基因型的花粉，若用花粉离体培养，所得到的个体基因型与原植株不同。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　对杂合子的植株来说，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的花卉基因型不同于原植株1.植物组织培养的关键（1）条件：离体，一定营养物质，激素（生长素、细胞分裂素）等。（2）培养基状态：固体培养基（需再分化生根培养基及生芽培养基）（3）体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。（4）光照的应用脱分化阶段不需要给予光照，再分化阶段需要给予光照，以利于叶绿素的形成。 2.植物激素在植物组织培养中的作用生长素/细胞分裂素的比值作用效果比值高时促进根分化、抑制芽形成比值低时促进芽分化、抑制根形成比值适中促进愈伤组织形成3.杂种植物遗传物质的变化（1）遗传特性：杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。（2）染色体组数①染色体组数＝两种植物体细胞内染色体组数之和。②植物体细胞杂交形成的杂种植株，有几个染色体组就称为几倍体，属于异源多倍体，变异类型属于染色体变异。③若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为（2x＋2y）条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。　　　考点二　动物细胞工程（5年8考）1.动物细胞培养（1）地位：动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合等。其中动物细胞培养是其他动物细胞工程技术的基础。（2）培养过程（3）培养条件②营养：除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外通常还需加入血清、血浆等一些天然成分。③适宜的温度：36.5 ℃±0.5 ℃；适宜的pH：7.2～7.4。2.动物体细胞克隆技术（核移植技术）（1）原理：动物细胞核具有全能性。（2）核移植分类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植。（3）核移植过程（以克隆高产奶牛为例）（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.动物细胞融合和单克隆抗体的制备（1）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。（2）单克隆抗体①制备过程②优点：特异性强、灵敏度高，并可能大量制备。③用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。图中a、b分别为骨髄瘤细胞和已免疫的B淋巴细胞，图2为单克隆抗体制备流程（顺序已被打乱）。请思考图1图2（1）针对图1为了能充分发挥图中两种细胞各自的特点，经特殊处理，在促细胞融合因子的作用下，两种细胞发生融合，形成图中的d细胞，d细胞的特点是　　　　　　　　。由d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较，具有　　　　　　　　等特点。（2）图2中B注射的物质是什么？其目的是什么？（3）在获取C细胞时，曾筛选淘汰了哪些细胞？（4）请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。提示　（1）既能无限增殖，又能产生特定的抗体　特异性强、灵敏度高，并可能大量制备（2）特定抗原；刺激机体产生免疫反应。（3）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）都会被淘汰，只有融合的杂交瘤细胞（“B瘤”细胞）才能生长。（4）如图所示：1.（2016·全国卷Ⅱ，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______________________________________________。解析　（1）提供体细胞的供体可能为雌性，也可能为雄性，因此图中A（正常细胞核）的性染色体组成为XX或XY。常采用显微操作去核法来去除卵母细胞的细胞核。②过程表示将早期胚胎移入受体，其过程为胚胎移植。（2）取供体动物的体细胞培养，一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。超过10代继续培养，则其遗传物质（或核型）的稳定性会降低。（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性状产生影响，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的细胞核具有全能性。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性状产生影响　（4）已经分化的动物体细胞的细胞核具有全能性2.（2017·宁夏模拟）类风湿性关节炎（RA）是一种自身免疫病，致残性强。研究表明，该病的病理与肿瘤坏死因子－α（TNF－α）密切相关，而一种人鼠嵌合的抗TNF－α单克隆抗体能有效治疗RA。如图为该单克隆抗体制备过程示意图。（1）单克隆抗体的制备涉及细胞工程中的　　　　、　　　　技术。（2）图中的抗原A是　　　　，HAT培养基的作用是　　　　。将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞具有的特点是________________________。（3）医疗上，把单克隆抗体与化学药物或细胞毒素相结合制成“　　　　”，借助抗体的定向作用将药物带到病变细胞并将其杀死。（4）克隆动物是指用　　　　方法得到的动物。（5）单克隆抗体的特点是　　　　、　　　　，　　　　。解析　（1）单克隆抗体制备涉及动物细胞培养和动物细胞融合技术。（2）图中刺激免疫动物产生抗TNF－α单克隆抗体的抗原是肿瘤坏死因子－α（TNF－α）。HAT培养基的作用是筛选出杂交瘤细胞。杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体。（3）医疗上，把单克隆抗体与化学药物或细胞毒素相结合制成“生物导弹”，借助抗体的定向作用将药物带到病变细胞并将其杀死。（4）克隆动物是指用核移植方法得到的动物。（5）单克隆抗体的特点是：特异性强、灵敏度高，并可能大量制备。答案　（1）动物细胞融合　动物细胞培养（2）肿瘤坏死因子－α（或TNF－α）　筛选出杂交瘤细胞　既能大量增殖，又能产生特异性抗体 （3）生物导弹　（4）（动物体细胞）核移植　（5）特异性强　灵敏度高　并可能大量制备（1）核移植中供体动物、提供卵母细胞的动物、代孕动物和克隆动物之间的关系：克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数性状（由线粒体DNA控制的性状）与提供卵母细胞的动物相同，与代孕动物的性状无遗传关系。（2）核移植产生的克隆动物与提供细胞核的亲本可能不同的3个原因：①克隆动物细胞质基因来源于另一个亲本，与植物组织培养不同（来自一个亲本），即克隆动物遗传物质来自两个亲本。②在发育过程中可能发生基因突变、染色体变异导致性状改变。③外界环境条件的影响引起不可遗传的变异。（3）细胞核移植技术形成重组细胞并发育成一个新个体，体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。（4）克隆属于无性繁殖，产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。（5）灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。（6）除了受到注射的抗原的刺激，小鼠在生活过程中还可能受到其他抗原的刺激，因此从小鼠体内取出的多个B淋巴细胞可能产生多种不同抗体。（7）单克隆抗体制备过程中，进行了多次动物细胞培养的操作，说明动物细胞培养是动物细胞工程的基础。（8）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的方法相同。　　　  易错·防范清零[易错清零]易错点1　不清楚动物细胞培养时，为何使用胰蛋白酶而不使用胃蛋白酶点拨　进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。分散细胞时不能用胃蛋白酶，因为胃蛋白酶作用的适宜pH约为1.8。胰蛋白酶作用的适宜pH为7.2～7.8，而多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4。易错点2　混淆原代培养与传代培养点拨　（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。（2）传代培养：原代培养的细胞生长、繁殖一定时间后，由于空间不足或细胞密度过大导致接触抑制影响细胞的生长，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。易错点3　不清楚动物细胞克隆化培养时为何常选10代以内的细胞，而“瘤细胞”却为“50代以后”点拨　取供体动物的体细胞培养，一般选用传至10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。然而欲获得“无限增殖”的“瘤细胞”则往往在“50代以后”，其遗传物质已发生变化，具“癌变”特性。易错点4　不清楚植物脱毒苗培养时选择要求及原理点拨　由于植物分生区附近（如茎尖）的病毒极少，所以常采用茎尖组织培养技术获得脱毒苗。易错点5　误认为植物组织培养均需“再分化至幼苗”，误认为“人工种子”即平常所说的“种子”点拨　（1）组织培养的目的不同，培养的阶段不同。如：生产细胞代谢产物，只需培养至愈伤组织时期；生产人工种子，则需要培养至胚状体时期；获得植株就需培养至幼苗时期。（2）人工种子是通过无性生殖（植物体细胞的组织培养技术）形成的，只有一个亲本的性状；自然种子是有性生殖的产物，具有两个亲本的性状。 易错点6　不清楚为何选择MⅡ中期的卵母细胞作核移植的受体细胞点拨　卵母细胞选择时期及原因：MⅡ中期的卵母细胞，此时具备受精能力，细胞质中含有促进（或激活）细胞核全能性表达的物质。[纠错小练]1.（2017·河北石家庄一模）草莓是人们经常食用的一种水果，有较高的营养价值。草莓是无性繁殖的作物，长期种植会使病毒在体内积累，从而使产量降低，品质下降。如图是利用植物组织培养技术培育脱毒草莓苗的过程，请据图回答：―→―→（1）外植体能够形成幼苗所依据的原理是_______________________________。培育脱毒苗时，一般选取　　　　作为外植体，其依据是__________________。（2）①是脱分化过程，细胞脱分化是指已经分化的细胞，经过诱导后，失去其　　　　　　　　而转变为未分化细胞的过程。②是　　　　　　　　过程。（3）研究表明，多倍体草莓产量高于二倍体，利用植物组织培养技术获得多倍体草莓的方法有两种：一是使用　　　　　　　　（药剂）处理草莓的愈伤组织，再经培养获得多倍体植株；二是利用　　　　　　　　（药剂）诱导草莓体细胞融合形成杂种细胞后，再经组织培养获得多倍体植株，这种育种技术被称为　　　　技术。答案　（1）细胞的全能性　茎尖（或芽尖或根尖）　该部位病毒极少，甚至无病毒　（2）特有的结构和功能　再分化　（3）秋水仙素　聚乙二醇（PEG）　植物体细胞杂交2.（2017·广东汕头质检）细胞的融合技术有着广泛的应用。下列为细胞融合的简略过程，请据图回答相关问题：（1）若a、b分别为精子和卵母细胞，则从良种母牛体内采集的卵母细胞，一般要培养到　　　　阶段才能进行体外受精。判断卵子受精的重要标志是_________________________。（2）若a、b表示两种植物体细胞，在融合前，往往用　　　　去除细胞壁。若采用化学法形成c时，一般是用　　　　作为诱导剂。由d细胞形成杂种植株的原理是　　　　，这种育种方法的优点是____________________。（3）若a、b分别为骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，则d细胞的特点是　　　　　　　　　　　　。用特定的筛选培养基筛选获得d细胞，然后再经_________________筛选获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。其中d细胞克隆化培养的方法有两种： ____________________，这样经克隆化培养后制备的抗体有_________________________的特点。解析　（1）体外受精过程中，获能的精子与处于减数第二次分裂中期的卵子结合形成受精卵。（2）植物体细胞杂交要注意先用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁制备原生质体，然后用一定的物理或化学手段促进原生质体融合，常用的促融剂是聚乙二醇。（3）动物细胞杂交常用来制备单克隆抗体，用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合可生成既能产生抗体又能无限增殖的杂交瘤细胞，杂交瘤细胞产生的单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高，并可能大量制备的特点。答案　（1）减数第二次分裂中期（MⅡ中期）　在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体　（2）纤维素酶和果胶酶　聚乙二醇　植物细胞具有全能性　克服远缘杂交不亲和的障碍　（3）既能产生抗体又能无限增殖　克隆化培养和抗体检测　体内培养和体外培养　特异性强、灵敏度高，并可能大量制备课堂小结思维导图晨读必背1.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个体的潜能、即细胞的全能性。2.植物体细胞杂交需要用酶解法制备原生质体，所用的酶包括纤维素酶和果胶酶。3.动物细胞工程常用技术手段包括动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合等，其中动物细胞培养技术为其他各技术的基础。4.动物细胞核移植是将动物的一个细胞的细胞核移入一个去核卵母细胞中，构建重组细胞并使后者发育为新个体。5.单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高，并可大量制备等优点。随堂·真题&预测1.（2014·全国卷Ⅰ，40）某研究者用抗原（A）分别免疫3只同种小鼠（X、Y和Z），每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价（能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数），结果如下图所示。若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的免疫B淋巴细胞（染色体数目40条），并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞（染色体数目60条）按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。回答下列问题。（1）制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上，则小鼠最少需要经过　　　次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是　　　　小鼠，理由是__________________________________________________。（2）细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，体系中出现多种类型细胞的原因是_________________________________________________。（3）未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是　　　　　　　　。解析　（1）据图分析，第4次免疫后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价均达到16 000以上，小鼠Y的B淋巴细胞产生抗体效价最高，最适用于制备单克隆抗体。（2）融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外，还有骨髓瘤细胞和B淋巴细胞的自身融合产物，由于细胞膜具有流动性，且诱导之后的细胞融合不具有特异性，故体系中会出现多种类型的细胞。（3）未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后，仍然不是能恶性增殖的细胞，同时正常细胞的分裂次数是有限的。答案　（1）4　Y　Y小鼠的抗体效价最高　（2）B淋巴细胞相互融合形成的细胞，骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞　细胞融合是随机的，且融合率达不到100%　（3）正常细胞不能无限增殖2.（2013·全国卷Ⅱ，40）甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。回答下列问题：（1）为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用　　　　酶和　　　　酶去除细胞壁，获得具有活力的　　　　，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成　　　　组织，然后经过　　　　形成完整的杂种植株。这种培育技术称为　　　　　　　　。（2）上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指　　　　　　　　　　　　　　　　。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是_____________________________________________。（3）这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的　　　　　　　　　　　　　　　　等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。答案　（1）纤维素　果胶　原生质体　愈伤　再分化（分化）　植物体细胞杂交技术　（2）体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体　在减数分裂过程中，前者同源染色体联会异常，而后者同源染色体联会正常　（3）胚状体、不定芽、顶芽、腋芽3.（2019·高考预测）科学家利用耐盐碱植物中的耐盐基因，培育出了耐盐水稻新品系。如图是培育过程简图，请回答下列问题：（1）阶段Ⅰ的核心步骤是　　　　，重组质粒b构建好后不能直接导入水稻细胞，需用　　　　处理农杆菌，并加入酚类物质，农杆菌感染水稻细胞后将耐盐基因插入到水稻细胞的染色体　　　　上，从而使耐盐基因在水稻细胞中能稳定维持和表达。（2）阶段Ⅱ过程中水稻细胞通过　　　　和再分化过程得到水稻幼苗，此过程利用了　　　　技术。（3）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的　　　　作为探针进行分子杂交检测，还要用　　　　的方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。转基因耐盐水稻育种过程涉及的生物学原理有_______________________。答案　（1）基因表达载体的构建　氯化钙　DNA（2）脱分化（或去分化）　植物组织培养（3）耐盐基因　盐碱地种植（或一定浓度的盐水浇灌）　基因重组、植物细胞的全能性教师独具1.DHA对脑神经发育至关重要。以A、B两种单细胞真核藻为亲本，利用细胞融合技术选育高产DHA融合藻。两种藻特性如下表。亲本藻优势代谢类型固体培养基上藻落直径A藻自养0.06小0.7B藻异养0.14大无据表回答：（1）选育的融合藻应具有A藻　　　 与B藻 　　　的优点。（2）诱导融合前需用纤维素酶处理两种藻，其目的是获得　　　　　　　　　　。（3）通过以下三步筛选融合藻，步骤　　　　可淘汰B藻，步骤　　　　可淘汰生长速率较慢的藻落，再通过步骤　　　　生产所需的融合藻。步骤a：观察藻落的大小步骤b：用不含有机碳源（碳源——生物生长的碳素来源）的培养基进行光照培养步骤c：测定DHA含量（4）以获得的融合藻为材料进行甲、乙、丙三组试验，结果如下图。①甲组条件下，融合藻产生[H]的细胞器是　　　　；丙组条件下产生ATP的细胞器是　　　　。②与甲、丙两组相比，乙组融合藻生长速率较快，原因是在该培养条件下______________________________________________________。甲、乙两组DHA产量均较高，但实际生产中往往采用甲组的培养条件，其原因是_____________________________________________________。答案　（1）产生DHA、自养特性　快速增长（2）原生质体　（3）b　a　c（4）①线粒体、叶绿体　线粒体　②融合藻既能光能自养又能异养　融合藻利用光能和简单的无机物能较快生长，不需要添加葡萄糖，既可降低成本，也可防止杂菌生长2.Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞（ES细胞）对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图：（1）步骤①中，在核移植前应去除卵母细胞的　　　　。（2）步骤②中，重组胚胎培养到　　　　期时，可从其内细胞团分离出ES细胞。（3）步骤③中，需要构建含有Rag2基因的表达载体。可以根据Rag2基因　　　　设计引物，利用PCR技术扩增Rag2基因片段。用HindⅢ和PstⅠ限制酶分别在片段两侧进行酶切获得Rag2基因片段。为将该片段直接连接到表达载体，所选择的表达载体上应具有　　　　　　　　酶的酶切位点。（4）为检测Rag2基因的表达情况，可提取治疗后小鼠骨髓细胞的　　　　，用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。解析　（1）核移植过程中，体细胞核移植前要除去受体卵母细胞的细胞核，若不去掉卵母细胞的细胞核，细胞里面就有两个细胞核，造成遗传物质不能稳定表达。（2）ES细胞是由早期胚胎（囊胚）的内细胞团分离出来的一类细胞。（3）步骤③过程是将目的基因导入受体细胞（ES细胞）中，导入之前应构建基因表达载体。在生物体外可通过PCR技术扩增目的基因，其条件是模板DNA、根据Rag2基因的核苷酸序列设计的引物、四种脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶等，另据题干可知，获得Rag2目的基因需要用HindⅢ和PstⅠ两种限制酶，所选择的载体上应具有HindⅢ和PstⅠ酶的酶切位点，以便目的基因和载体能够连接在一起。（4）检测目的基因是否翻译出相应蛋白质时，应采用抗原—抗体杂交技术，即提取蛋白质，用相应的抗体进行抗体－抗原杂交，看是否有杂交带。答案　（1）细胞核（2）囊胚（3）核苷酸序列　HindⅢ和PstⅠ（4）蛋白质（时间：30分钟　满分：100分）1.（2017·河南百校联盟质量检测，38）“白菜—甘蓝”同普通白菜相比，具有生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。某科研人员利用基因拼接技术培育出能在盐碱地栽种的转基因“白菜—甘蓝”。回答下列相关问题： （1）利用白菜和甘蓝培育“白菜—甘蓝”的生物技术是　　　　，该技术流程如图所示，图中　　　　（填字母）过程的原理是细胞的全能性。（2）基因拼接技术中　　　　酶能识别特定的核苷酸序列并在特定位点上切割DNA分子。图中a过程所用的酶是___________________________________。 （3）基因拼接技术的核心步骤是______________________________________。（4）验证获得的转基因“白菜—甘蓝”是否具有抗盐特性，最简单的验证思路是________________________________________________。答案　（1）植物体细胞杂交技术　d（2）限制（或限制性核酸内切）　纤维素酶和果胶酶（3）基因表达载体的构建（4）将转基因“白菜—甘蓝”与普通“白菜—甘蓝”分别栽种在同一盐碱地中，观察和比较两者的生长状况2.（2017·郑州三测，38）现代人类在预防与诊疗传染性疾病过程中，经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白为主要抗原，其疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图：（1）过程①代表的是　　　　，过程①所需原料为　　　　。 （2）过程⑦采用的实验技术是　　　　，获得的X是　　　　。浆细胞和骨髓瘤细胞融合，至少需经　　　　次筛选才能选出产生所需单一抗体的杂交瘤细胞，然后要用　　　　技术在体外培养，培养时配置的培养基是　　　　（填“固体”或“液体”）培养基，其成分与培养植物相比不同的是含有葡萄糖和　　　　等。 （3）若将含有A基因的受体细胞在体外培养时，必须满足无菌无毒、营养、　　　　、气体环境等条件，才能使细胞大量增殖，其中培养环境中的空气必须加5%的CO2，目的是为了_______________________________________。若受体细胞是受精卵，则需将其在体外培养到　　　　时期，将其移入到母体子宫，培育成转基因动物。转基因动物可以作为　　　　，生产A蛋白。（4）对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的　　　　制成的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可从疑似患者体内分离病毒，与已知病毒的　　　　进行比较；或用图中的　　　　进行特异性结合检测。答案　（1）逆转录　四种游离的脱氧核苷酸（2）动物细胞融合　杂交瘤细胞　2　动物细胞培养　液体　动物血清 （3）（适宜的）温度和pH　维持培养液的pH　桑椹胚或囊胚　生物反应器 （4）A蛋白　核酸（基因）序列　抗A蛋白的单克隆抗体3.（2017·河南十所名校第七次联考，38）下图表示细胞融合技术的一些过程。阅读下列材料，并简要回答下列问题： 抗生素浓度/（μg·mL－1）抗性I菌JD菌庆大霉素3－－利福平3－＋卡那霉素3＋－红霉素3－＋（注：“＋”代表有抗性，“－”代表无抗性）材料一：近年来，细胞工程已进入高速发展阶段，已经成为生物学领域中一颗耀眼的明星。该工程可在细胞水平或细胞器水平上，按照人们的意愿获得新型生物或特种细胞产品。材料二：微生物采油的关键技术是获得性能优异的菌种，应用原生质体融合技术将两种微生物进行融合，构建耐中高温采油微生物引起了科学家的广泛关注。宋绍富等人选用细菌I和细菌JD先后进行了各自抗生素抗性以及融合实验的相关研究。研究发现，I菌与JD菌对不同抗生素的抗性是不同的，测量结果见上表。 （1）上图中，若A细胞和B细胞均为植物细胞，细胞融合完成的标志是　　　　；形成的D细胞还要应用　　　　技术将其培养成植株。 （2）上图中，若A细胞和B细胞均为动物细胞，与植物细胞融合相比，从A细胞和B细胞到C细胞的过程中，　　　　是诱导动物细胞融合特有的诱导因素，该过程说明了细胞膜具有　　　　。 （3）利用I菌和JD菌进行细胞融合时，首先应使用　　　　法去除菌体的细胞壁，将获取的　　　　保存在等渗溶液中待用。 （4）在对I菌与JD菌融合后的融合子进行筛选时，比较理想的是在培养基中添加3（μg·mL－1）红霉素（或3（μg·mL－1）利福平）与　　　　两种抗生素，此种培养基称为　　　　培养基。解析　（1）植物细胞融合完成的标志是杂种细胞再生出细胞壁，融合的杂种细胞需应用植物组织培养技术将其培养成植株。（2）细胞融合的方法包括物理方法、化学方法和生物方法，与植物细胞融合相比，灭活的病毒是诱导动物细胞融合特有的诱导因素，细胞融合过程说明了细胞膜具有一定的流动性。（3）细菌细胞融合时，应使用酶解法去除细菌的细胞壁，去除细胞壁的剩余部分称为原生质体，为保持其活性可保存在等渗溶液中待用。（4）据表可知，I菌不抗红霉素和利福平但抗卡那霉素，JD菌不抗卡那霉素但抗红霉素和利福平，因此在对I菌与JD菌融合后的融合子进行筛选时，为了去除I菌与I菌融合后的融合子以及JD菌和JD菌融合后的融合子，因此在培养基中添加3 （μg·mL－1）红霉素（或3（μg·mL－1）利福平）的同时，还必须加入3（μg·mL－1）的卡那霉素，此种培养基称为选择培养基。答案　（1）杂种细胞（或C细胞）再生出细胞壁　植物组织培养（2）灭活的病毒　（一定的）流动性（3）酶解　原生质体（4）3（μg·mL－1）卡那霉素　选择4.（2017·福建漳州联考）下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病（基因缺陷导致胰岛B细胞不能正常合成胰岛素）的过程设计图解。请据图回答：（1）图中①②所示的结构分别是　　　　、　　　　。 （2）图中③④所示的生物工程技术分别是　　　　、　　　　　　　　。 （3）过程③通常用去核卵母细胞作受体细胞的原因除了它体积大、易操作，含有营养物质丰富外，还因为它　　　　　　　　　　　　　　　。 （4）过程④通常采用的方法是　　　　。 （5）过程④的完成需要用到的非酶基因操作工具为　　　　　　　　　　　　。 （6）图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是　　　　　　　　　　。 解析　（1）体细胞核移植利用体细胞核和去核卵母细胞。内细胞团细胞具有发育的全能性，此时导入健康胰岛B细胞基因，可以形成能正常分泌胰岛素的胰岛B细胞群。（2）图中③是将体细胞核和去核卵母细胞重组为一个细胞，为体细胞核移植技术。图中④是将健康胰岛B细胞基因导入受体细胞，为基因工程技术。（3）过程③通常用去核卵母细胞作为受体细胞，除了因为它体积大，易操作，含有营养物质丰富外，还因为其含有能够激活细胞核全能性表达的物质。（4）将目的基因导入动物细胞通常用显微注射法。（5）基因工程的基本工具为限制酶、DNA连接酶、载体，载体为非酶基因操作工具，通常为质粒。（6）图示方法与一般的异体移植相比可避免免疫排斥。答案　（1）细胞核　内细胞团（2）（体细胞）核移植技术　基因工程（转基因技术或重组DNA技术）（3）含有促进（或激活）细胞核全能性表达的物质（4）显微注射技术（5）载体（6）不发生免疫排斥反应5.下列是生物学技术制备抗体的两个途径模式简图。（1）过程①得到的Y细胞称为　　　　。得到的单克隆抗体最主要的优点是______________________________________。（2）④过程需要　　　　酶，⑥过程需要用　　　　处理受体细胞。（3）若抗体1与抗体2的氨基酸排列顺序相同，两者的空间结构是否相同？　　　　为什么？ _____________________________________________。（4）如果想用棉花生产该种抗体，则⑥过程的受体细胞通常选用　　　　，经过筛选后再侵染棉花体细胞，转化成功后通过　　　　技术获得能产抗体的转基因棉花植株。解析　分析图形可知，图中①是动物细胞融合，②是动物细胞培养，③是分离提取mRNA，④是逆转录形成目的基因，⑤是构建重组质粒，⑥是将目的基因导入大肠杆菌。（1）过程①将经免疫的B细胞与骨髓瘤细胞融合得到Y细胞，即杂交瘤细胞，杂交瘤细胞产生的单克隆抗体最主要的优点是特异性强、灵敏度高，并可能大量制备。（2）④过程是逆转录形成目的基因，⑥过程是将目的基因导入大肠杆菌，需要用Ca2＋（或CaCl2）处理受体细胞，使其处于感受态，易于吸收外源DNA。（3）抗体2形成过程没有经过内质网和高尔基体的加工，抗体1形成过程经过内质网和高尔基体的加工，所以若抗体1与抗体2的氨基酸排列顺序相同，但两者的空间结构不同。（4）如果想用棉花生产该种抗体，则可利用农杆菌转化法，即⑥过程的受体细胞通常选用农杆菌，经过筛选后再侵染棉花体细胞，转化成功后通过植物组织培养技术获得能产抗体的转基因棉花植株。答案　（1）杂交瘤细胞　特异性强、灵敏度高，并可能大量制备（2）逆转录　Ca2＋（或CaCl2）（3）不同　抗体2形成过程没有经过内质网和高尔基体的加工，抗体1形成过程经过内质网和高尔基体的加工（4）农杆菌　植物组织培养