2024届高考生物二轮复习专题九生物技术与工程第16讲细胞工程及生物技术的安全性与伦理问题课件

这是一份2024届高考生物二轮复习专题九生物技术与工程第16讲细胞工程及生物技术的安全性与伦理问题课件，共50页。PPT课件主要包含了思维导图体系构建，教材剖析扩展提升，答案C，答案D等内容，欢迎下载使用。
第16讲　细胞工程及生物技术的安全性与伦理问题
答案：植物细胞的全能性　愈伤组织　细胞增殖　动物细胞核的全能性　细胞膜的流动性　生物法　特定抗体
1．(选择性必修3 P37“探究·实践”)菊花组织培养的再分化过程中，若愈伤组织在诱导生根的培养基中没有形成根，但分化成了芽，其可能的原因是什么？___________________________________________________________________2．(选择性必修3 P41“文字信息”)传统生产紫杉醇的方法不利于对野生红豆杉的保护，我国科学家经过多年研究，筛选出了高产紫杉醇的细胞。请简要表述工业化生产紫杉醇的方法。___________________________________________________________________
提示：培养基中生长素用量和细胞分裂素用量的比值偏低。
提示：利用植物组织培养技术把离体的红豆杉细胞培养成愈伤组织，从中提取紫杉醇，进行加工生产。
3．(选择性必修3 P46“文字信息”)基因工程的受体细胞选用胚胎干细胞，而不选用造血干细胞，原因是什么？______________________________________________________________________________________________________________________________________4．(选择性必修3 P50“思考·讨论”)制备ADC时应选择相对分子质量较小的抗体，理由是什么？______________________________________________________________________________________________________________________________________
提示：胚胎干细胞具有发育的全能性。
提示：相对分子质量小的抗体携带药物到达细胞外间隙的深部更容易，杀伤肿瘤细胞效果更好。
5．(选择性必修3 P53图2－18)通常用去核的卵母细胞作为受体细胞的原因是什么？______________________________________________________________________________________________________________________________________6．(选择性必修3 P63图2－25)对发育到囊胚期的牛胚胎进行二分胚分割时，要将内细胞团均等分割，原因是什么？___________________________________________________________________
提示：它体积大、易操作、营养物质丰富，细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质。
提示：以免影响胚胎的恢复和进一步发育。
1．我国科学家在木本植物的体细胞杂交方面取得了不少成果，培育出了多种同属不同种的杂种植株。植物体细胞杂交技术与传统育种方法相比，在哪些方面展示出独特的优势。______________________________________________________________________________________________________________________________________
答案：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等。
2．利用动物细胞融合获得的杂交瘤细胞的特点是什么？最终制备的单克隆抗体的优点是什么？_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
答案：动物细胞融合所获得的杂交瘤细胞的特点是既能无限增殖，又能产生专一性抗体；单克隆抗体的优点是能够准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原特异性结合，并且可以大量制备。
3．何为超数排卵？其意义是什么？______________________________________________________________________________________________________________________________________
答案：超数排卵是应用外源促性腺激素诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。超数排卵可以增加优良种畜的繁殖数量。
考点一　植物细胞工程(2023·广东卷)人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合，以提高人参皂苷的产率。下列叙述错误的是(　　)A．细胞融合前应去除细胞壁B．高Ca2＋—高pH溶液可促进细胞融合C．融合的细胞即为杂交细胞D．杂交细胞可能具有生长快速的优势
解析：在细胞融合前，必须先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，再诱导原生质体融合，A项正确；人工诱导原生质体融合有物理法和化学法，用高Ca2＋—高pH溶液可促进细胞融合，B项正确；融合的细胞中有人参根－人参根细胞、人参根－胡萝卜根细胞、胡萝卜根－胡萝卜根细胞，只有人参根－胡萝卜根细胞才是杂交细胞，C项错误；杂交细胞含两种细胞的遗传物质，可能具有生长快速的优势，D项正确。
1．总结植物细胞工程的知识点(1)原理：植物细胞全能性、细胞膜的流动性。(2)技术：植物组织培养、植物体细胞杂交技术。(3)应用①植物繁殖的新途径：快速繁殖、作物脱毒；②培育作物新品种：单倍体育种、突变体育种；③细胞产物的工厂化生产。
2．图示植物细胞工程的基本技术
特别提醒有关植物细胞工程的几个关键问题(1)植物细胞A和植物细胞B杂交获得的杂种细胞的类型有三种：AA型、BB型、AB型，符合要求的只有AB型，需要进行筛选。(2)杂种细胞形成的标志：杂种细胞再生出新的细胞壁。(3)杂种植株遗传物质的变化：杂种植株的变异类型属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体。(4)利用植物组织培养生产细胞产物时，有时只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤组织中获取产物。(5)具有全能性≠体现全能性①具有全能性：理论上，具有细胞核的活细胞都具有全能性。②体现全能性：只有发育成完整生物体或能分化成其他各种细胞，才能说明体现了细胞的全能性。
3．植物激素对植物组织培养的影响(1)使用顺序不同实验结果不同
(2)生长素/细胞分裂素的值影响植物细胞的发育方向
4.植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法(1)诱导产生的杂种细胞类型(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B)。①未融合的细胞：A和B。②两两融合的细胞：AA、BB和AB。③多细胞融合体。(2)检测方法：对诱导产生的细胞进行植物组织培养，然后根据得到的植物性状进行判断。
5.杂种植株遗传物质变化的判断(1)遗传特性：杂种植株中含有两种植物的遗传物质，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。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。
题点一：围绕植物组织培养的过程和应用，考查理解能力1．(2023·广东深圳模考)愈伤组织形成过程中，生长素和细胞分裂素信号通路相关基因存在DNA和组蛋白去甲基化现象。研究者利用桃叶片诱导愈伤组织，在培养基中添加DNA甲基转移酶抑制剂Aza或组蛋白去甲基化酶抑制剂GSK，检测形成愈伤组织的面积，结果如图。据此分析正确的是(　　)
A．实验器材、培养基和桃叶片等需经高压蒸汽灭菌处理后使用B．具有特定形态、排列疏松、有大液泡的结构即为桃愈伤组织C．DNA去甲基化和组蛋白甲基化分别抑制、促进愈伤组织形成D．推测表观遗传影响激素的信号转导过程进而影响脱分化过程
解析：桃叶片属于外植体，不能用高压蒸汽灭菌处理，A项错误；愈伤组织细胞是由一小团无定形状态的薄壁细胞组成的，即没有特定形态，B项错误；与对照组相比，在培养基中添加DNA甲基转移酶抑制剂Aza会使愈伤组织面积增加，说明DNA甲基转移酶抑制剂Aza会促进愈伤组织的形成，而DNA甲基转移酶抑制剂Aza可抑制甲基化的形成，因此DNA去甲基化可促进愈伤组织的形成，同理，与对照组相比，在培养基中添加组蛋白去甲基化酶抑制剂GSK会
使愈伤组织面积减小，说明组蛋白甲基化可抑制愈伤组织形成，C项错误；图示加入DNA甲基转移酶抑制剂Aza或组蛋白去甲基化酶抑制剂GSK会影响愈伤组织的形成，而愈伤组织的形成是脱分化的结果，因此可推测表观遗传影响激素的信号转导过程进而影响脱分化过程，D项正确。
题点二：围绕植物体细胞杂交的过程和应用，提升综合实践能力2．(2023·广东华南师大附中校考三模)如图表示单克隆抗体的制备或植物体细胞杂交的部分过程，据图判断下列说法正确的是(　　)A．动物细胞融合前需要用酶处理，植物细胞融合前则不需要B．甲、乙细胞都不能是高度分化的细胞C．动物细胞融合和植物细胞融合的方法相同D．丁细胞一定具有细胞周期，但不一定具有全能性
解析：植物细胞融合前需要用纤维素酶和果胶酶处理去除细胞壁，动物细胞融合前不需要，A项错误；在单克隆抗体的制备过程中，甲、乙细胞可以为骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，B淋巴细胞是高度分化的细胞，B项错误；动物细胞融合的常用方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等，植物原生质体融合可采用电融合法、离心法、PEG融合法、高Ca2＋—高pH融合法等，两者融合的方法存在差异，C项错误；丁细胞可能是杂交瘤细胞或植物杂种细胞，都能进行有丝分裂，都具有细胞周期，但杂交瘤细胞(保持无限繁殖能力)没有全能性，D项正确。
考点二　动物细胞工程(2023·湖北卷)某病毒对动物养殖业危害十分严重。我国学者拟以该病毒外壳蛋白A为抗原来制备单克隆抗体，以期快速检测该病毒，其主要技术路线如图所示。
回答下列问题：(1)与小鼠骨髓瘤细胞融合前，已免疫的脾细胞(含浆细胞)__________(填“需要”或“不需要”)通过原代培养扩大细胞数量；添加脂溶性物质PEG可促进细胞融合，该过程中PEG对细胞膜的作用是_______________________________________________________________________________________________。(2)在杂交瘤细胞筛选过程中，常使用特定的选择培养基(如HAT培养基)，该培养基对______________和______________________生长具有抑制作用。(3)单克隆抗体筛选中，将抗体与该病毒外壳蛋白进行杂交，其目的是__________________________________________________________________________。(4)构建重组质粒需要使用DNA连接酶。下列属于DNA连接酶底物的是________。
解析：(1)浆细胞是高度分化的细胞，不能增殖，所以不需要通过原代培养扩大细胞数量。脂溶性物质PEG可使细胞接触处的磷脂分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。(2)在杂交瘤细胞筛选过程中，用特定的选择培养基进行筛选，在该培养基上，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会
死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。(3)单克隆抗体筛选中，将抗体与该病毒外壳蛋白进行杂交，是运用了抗原—抗体杂交技术，抗体检测呈阳性的细胞，即为所需的杂交瘤细胞。(4)DNA连接酶能连接DNA片段，脱氧核苷酸的磷酸基团位于5′端，—OH位于3′端，①②③脱氧核苷酸链的两端基团有误；DNA连接酶能催化合成磷酸二酯键，即将一条脱氧核苷酸5′端的磷酸基团与另一条脱氧核苷酸链的3′端的—OH相连，④符合题意。故选④。
答案：(1)不需要　使细胞接触处的磷脂分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合(2)未融合的亲本细胞　融合的具有同种核的细胞(3)通过抗体检测呈阳性来获得分泌所需抗体的杂交瘤细胞(4)④
1．归纳动物细胞培养的营养成分、过程及相关酶(1)胰蛋白酶的两次使用：首先用胰蛋白酶处理动物的器官或组织，以制备单细胞悬液；培养过程中发生接触抑制时，同样要用胰蛋白酶处理使细胞分散开。(2)避免杂菌污染的措施：培养液及培养用具灭菌处理；加入一定量的抗生素；定期更换培养液。(3)特殊的营养条件①液体培养基。②加入血清、血浆等。③通入O2以满足代谢的需要。④通入CO2以维持培养液的pH。(4)培养过程：原代培养、传代培养。
2．理清克隆动物培育流程3．准确记忆单克隆抗体的“一过程两特点”(1)制备过程
(2)单克隆抗体的特点：能够准确识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并可以大量制备。4．明确单克隆抗体制备过程中两次筛选的原因、方法及目的
题点一：通过动物细胞培养和核移植技术，考查理解能力1．(2023·广东汕头统考二模)将一只黑色小鼠(2n＝40)囊胚期的细胞嵌入到一只白色小鼠的囊胚腔中。在发育过程中，这两只小鼠的细胞混合到了一起，最后形成了一只黑白相间的嵌合体小鼠(二倍体)。下列分析正确的是(　　)A．培育嵌合体与获得克隆动物都利用了动物细胞核移植技术B．黑色小鼠嵌入白色小鼠囊胚腔的细胞应该是滋养层细胞C．嵌合体小鼠出现黑白相间的毛色是基因选择性表达的结果D．该嵌合体小鼠的胚胎细胞有丝分裂后期的染色体数目为80
解析：培育嵌合体利用了动物细胞融合技术，克隆动物利用了动物细胞核移植技术，A项错误；黑色小鼠嵌入白色小鼠囊胚腔的细胞应该是内细胞团细胞，B项错误；嵌合体小鼠出现黑白相间的毛色是细胞融合的结果，C项错误；该嵌合体小鼠的染色体数为40条，则胚胎细胞有丝分裂后期的染色体数目为80，D项正确。
题点二：围绕单克隆抗体的制备及应用，考查综合应用能力2．(2023·广东模拟预测)新型冠状病毒可通过表面的棘突蛋白(S蛋白)与人呼吸道黏膜上皮细胞的ACE2受体结合，侵入人体，引起肺炎。图l为病毒侵入后，人体内发生的部分免疫反应示意图。单克隆抗体可阻断病毒的粘附或入侵，故抗体药物的研发已成为治疗新冠肺炎的研究热点之一。图2为筛选、制备抗S蛋白单克隆抗体的示意图。
请据图回答下列问题：(1)图1中人体内抗原呈递细胞吞噬病毒，并将病毒的抗原暴露在细胞表面，被________细胞表面的受体识别。(2)B细胞识别入侵的病毒后，在细胞因子作用下，经过细胞的________，形成________细胞。(3)为判断疑似患者是否为新型冠状病毒感染者，采集鼻咽拭子主要用于病原学检查，检测病毒的________：采集血液样本主要用于血清学检查，检测________：另外通过胸透检测胸部是否有病毒侵染的阴影，也可辅助诊断。(4)据图2所示，研制抗S蛋白单克隆抗体时，需先给小鼠注射S蛋白以激活小鼠的免疫细胞。细胞①、②融合常用的化学法是用________________作为诱导剂。用HAT培养基筛选获得③，再经多次筛选出的④为________________，该细胞的特点是________________________________。
解析：(1)据图1可知，人体内抗原呈递细胞吞噬新冠病毒，并将新冠病毒的抗原暴露，呈递给辅助性T细胞，即被辅助性T细胞表面的受体识别后激活该细胞。(2)B细胞识别入侵的病毒后，在细胞因子的作用下，进行增殖、分化，大部分形成浆细胞，少部分形成记忆细胞。(3)抗体主要存在于血清中。临床上为判断疑似患者是否为新型冠状病毒感染者，采集鼻咽拭子主要用于病原学检查，检测疑似患者的呼吸道是否有新冠病毒的核酸；采集血液样本主要用于血清学检查，检测血清中是否产生抗新型冠状病毒的抗体。(4)诱导动物细胞融合的化学方法是用聚乙二醇做诱导剂。在HAT培养基上，未融合的B细胞、未融合的骨髓瘤细胞、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合的细胞、B细胞与B细胞融合的细胞都不能生长，只有骨髓瘤细胞与B细胞融合形成的杂交瘤细胞才能生长，所以用HAT培养基筛选获得杂交瘤细胞。因此用HAT培养基筛选获得③，再经多次筛选出的④为能产生特定抗体的杂交瘤细胞，该细胞既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体。
答案：(1)辅助性T(2)增殖、分化　浆细胞和记忆B(3)核酸/RNA　抗新型冠状病毒抗体(4)聚乙二醇/PEG　能产生特定抗体的杂交瘤细胞　既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体
考点三　胚胎工程及生物技术的安全性与伦理问题(2023·广东卷)科学家采用体外受精技术获得紫羚羊胚胎，并将其移植到长角羚羊体内，使后者成功妊娠并产仔，该工作有助于恢复濒危紫羚羊的种群数量。此过程不涉及的操作是(　　)A．超数排卵 B．精子获能处理C．细胞核移植 D．胚胎培养
解析：由题干信息可知，该过程通过体外受精获得胚胎，再通过胚胎移植，使长角羚羊成功妊娠并产仔，因此需要进行超数排卵、精子获能处理，并对获得的受精卵进行胚胎培养；由于该过程为有性生殖，因此不需要涉及细胞核移植，所以C项正确、A、B、D三项错误。
1．早期胚胎发育过程的流程分析
2．熟知胚胎工程的操作流程
3．归纳胚胎工程中的5个“两”(1)受精过程中的两个标志受精的标志是卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体，受精完成的标志是雌雄原核融合完成。(2)胚胎移植过程中两次使用激素第一次是对供、受体进行同期发情处理。第二次用于供体的超数排卵。(3)胚胎移植过程中两次检查第一次对收集的胚胎进行检查。第二次对受体是否妊娠进行检查。(4)胚胎移植或分割的两个时期：桑葚胚和囊胚。(5)胚胎干细胞的两个来源：早期胚胎和原始性腺。
4．试管婴儿与克隆人(1)试管婴儿的培育过程(2)设计试管婴儿的过程
(3)克隆人的培育过程
题点一：通过胚胎工程及应用，考查理解能力1．(2023·广东惠州统考)2017年，我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。在培育过程中，我国科学家经过多年的反复试验，可以在10S之内对卵母细胞进行去核操作，在15S之内将体细胞注入去核的卵母细胞里。培育克隆猴的流程如下图所示，请结合图回答问题。注：①Kdm4d：组蛋白去甲基化酶　②TSA：组蛋白脱乙酰酶抑制剂
(1)为获得数量较多的卵母细胞，采集前应先用__________激素处理母猴，从卵巢采集到的卵母细胞经成熟培养后进行“去核”处理，这里的“核”是指___________________________________________________________________。在对卵母细胞去核时，还应同时去除透明带内的____________(细胞)。(2)研究人员在将胎猴的体细胞注入去核卵母细胞前，用灭活的仙台病毒进行了短暂处理。在此过程中，灭活的仙台病毒所起的作用是________________。将体细胞注入去核卵母细胞比早期核移植中将核注入去核卵母细胞更有进步意义，原因是_______________________________________________________。(3)研究人员将Kdm4d的mRNA注入了重构胚，同时用TSA处理了它。这两种物质都是通过改变组蛋白的表观遗传修饰来调控基因表达，即组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA的作用是____________________________________________________________________________________________________________；
组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA的作用是_____________________________________________________________________________________________________，最终调节相关基因的表达，提高胚胎的发育率和妊娠率。
(4)该项技术的成功使短期培育大批具有相同遗传背景的克隆猴成为可能，有什么意义？_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(答出1点即可)
解析：(1)用(外源)促性腺(激素)处理母猴，可获得数量较多的卵母细胞。从卵巢采集到的卵母细胞经成熟培养后进行“去核”处理，这里的“核”是指纺锤体—染色体复合物，同时去除透明带内的第一极体。(2)灭活的仙台病毒可
以促进动物细胞融合。卵细胞细胞质可使体细胞核全能性得到表达，与卵细胞的细胞质营养物质丰富有关，也可能因为卵母细胞大，便于操作，更易成功。(3)Kdm4d是组蛋白去甲基化酶，则Kdm4d可以表达组蛋白去甲基化酶，降低组蛋白的甲基化水平。TSA是组蛋白脱乙酰酶抑制剂，可以抑制组蛋白脱乙酰酶的作用，提高组蛋白的乙酰化水平最终调节相关基因的表达，提高胚胎的发育率和妊娠率。(4)该项技术的成功使短期培育出排异反应小的器官移植供体、对个体生长发育机制的研究、疾病致病机制的研究、疾病模式动物的获得、新药的研发等具有重要意义。
答案：(1)(外源)促性腺(激素)　纺锤体—染色体复合物　第一极体/极体(2)诱导细胞融合　操作简便，对卵母细胞损伤小(3)可以表达组蛋白去甲基化酶，该酶能降低组蛋白的甲基化水平　抑制组蛋白脱乙酰酶的作用，提高组蛋白的乙酰化水平(4)排异反应小的器官移植供体、对个体生长发育机制的研究、疾病致病机制的研究、疾病模式动物的获得、新药的研发等具有重要意义
C．SMNⅠ基因突变，将引起表达产物中氨基酸数量减少，蛋白质空间结构异常而致病D．第三代试管婴儿技术，可在胚胎移植前进行遗传学诊断，可帮助双方均为携带者的夫妻生下健康宝宝