微專題細胞工程綜合考查一、植物細胞工程的綜合考查1．細胞的全能性(1)概念：細胞的全能性是指細胞經分裂和分化后，仍然具有產生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能。(2)原因：構成生物體的所有體細胞都是由受精卵通過有絲分裂發育而來的，含有相同的遺傳物質，都含有本物種的所有遺傳信息，因此每個體細胞都有發育成完整個體的潛能。生物的生殖細胞在一定條件下也具有全能性，是因為生殖細胞中含有本物種生長發育的全部遺傳信息，盡管其遺傳物質是體細胞的一半。(3)表達的條件：由于基因的選擇性表達，細胞的全能性在植株上受到限制不能表達，只有在離體條件下，在營養、激素和其他條件適宜的情況下，細胞才能表達其全能性。動物細胞難以表達其全能性，但是通過核移植后，細胞核仍可表達其全能性。(4)表達的難易程度：植物細胞全能性易表達，而動物細胞的全能性不易表達，但動物細胞核的全能性可以表達。在所有細胞中，受精卵可直接發育為個體，有的生殖細胞也可在一定條件下表達其全能性。(5)意義：細胞全能性是植物組織培養和體細胞雜交的理論基礎，也是現代動物體細胞克隆技術的理論基礎。2．植物激素在組織培養過程中的重要作用生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素，其作用及特點如下表：激素使用實驗結果使用順序先使用生長素，后使用細胞分裂素有利于細胞分裂，但細胞不分化先使用細胞分裂素，后使用生長素細胞既分裂也分化生長素與細胞分裂素同時使用分化頻率提高生長素用量/細胞分裂素用量的比值該比值高時有利于根的分化，抑制芽的形成該比值低時有利于芽的分化，抑制根的形成該比值適中時促進愈傷組織的形成例1鐵皮石斛是我國名貴中藥，生物堿是其有效成分之一。應用組織培養技術培養鐵皮石斛擬原球莖(簡稱PLBs，類似愈傷組織)生產生物堿的實驗流程如下：eq\x(新生營養芽)eq\o(→,\s\up7(誘導))eq\x(PLBs)eq\o(→,\s\up7(增殖培養))eq\x(PLBs)eq\o(→,\s\up7(不同時間),\s\do5(取樣、檢測))eq\x(實驗結果)在固體培養基上，PLBs的重量、生物堿含量隨增殖培養時間的變化如圖所示，請回答下列問題：(1)選用新生營養芽為外植體的原因是________________________________________；誘導外植體形成PLBs的過程稱為____________。(2)與黑暗條件下相比，PLBs在光照條件下生長的優勢體現在________________________，________________________，________________________。答案(1)營養芽細胞分裂能力強，幾乎不含病毒脫分化(2)開始增重的時間早增重持續的時間長PLBs增重的量更多解析(1)選用新生營養芽為外植體是因為其分裂能力旺盛且幾乎不攜帶病毒。誘導外植體形成類似愈傷組織的PLBs的過程稱為脫分化。(2)分析曲線圖可知，在光照條件下PLBs開始增重的時間早，增重持續的時間長，增重的量更多。例2請回答下列有關植物組織培養的問題：(1)用于植物組織培養的植物材料稱為_________________________________________。(2)組織培養中的細胞，從分化狀態轉變為未分化狀態的過程稱為______________。(3)在再分化階段所用的培養基中，含有植物激素X和植物激素Y。逐漸改變培養基中這兩種植物激素的濃度比，未分化細胞群的變化情況如圖所示。據圖指出兩種激素的不同濃度比與形成芽、根、愈傷組織的關系。①當植物激素X與植物激素Y的濃度比等于1時，__________________________________。②當植物激素X與植物激素Y的濃度比大于1時，__________________________________。③當植物激素X與植物激素Y的濃度比小于1時，____________________________________。(4)生產上用試管苗保存植物的優良性狀，其原因是___________________________________。答案(1)外植體(2)脫分化(3)①未分化細胞群經分裂形成愈傷組織②未分化細胞群分化形成芽③未分化細胞群分化形成根(4)組織培養形成試管苗的過程屬于無性繁殖，后代不發生性狀分離二、動物細胞工程的綜合考查1．單克隆抗體制備的關鍵思路及操作依據(1)關鍵思路①克隆單一的B淋巴細胞，形成細胞群。②將B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合，獲得雜交瘤細胞。(2)用B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合的原因①每一個B淋巴細胞只能分泌一種特異性抗體；不同種類的B淋巴細胞分泌的抗體不同。②B淋巴細胞在體外培養時不能無限增殖；骨髓瘤細胞能夠無限增殖。2．單克隆抗體制備過程中的篩選及原因(1)第一次篩選是在B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合之后，因為有三種融合情況(只考慮細胞兩兩融合)：B淋巴細胞與B淋巴細胞融合、骨髓瘤細胞與骨髓瘤細胞融合、B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合，而只有B淋巴細胞與骨髓瘤細胞的融合細胞才是需要的雜種細胞。(2)第二次篩選需先在多孔培養板(如96孔板)上培養，在每個孔只有一個雜交瘤細胞的情況下開始培養，然后再篩選出能產生特異性抗體的細胞群。由于該細胞群是由單個雜交瘤細胞克隆來的，所以產生的抗體一定是化學性質單一、特異性強的單克隆抗體。3．解答動物體細胞核移植類試題時需注意的幾個關鍵點(1)動物細胞核移植技術形成的重構胚能夠發育成一個新個體，體現了動物細胞的細胞核的全能性而非動物細胞的全能性。(2)利用核移植技術得到克隆動物的過程屬于無性生殖。(3)動物體細胞核移植產生的新個體，其親本有三個：體細胞核供體、卵母細胞細胞質供體、代孕母體。①核移植過程中細胞核只來源于一個個體(體細胞核供體)，故新個體的細胞核基因、基因型與體細胞核供體的完全一樣(不考慮基因突變)。②卵母細胞的細胞質中也有少量的DNA，因此新個體的性狀與卵母細胞細胞質供體有一些地方相同。③代孕母體沒有為新個體提供遺傳物質，新個體的性狀與代孕母體基本沒有關系。(4)克隆動物所用的受體細胞是去核的卵母細胞，處于MⅡ期。這是因為卵母細胞的細胞質中含有促進細胞核表達全能性的物質，且體積大，易于操作。(5)克隆動物的過程所利用的生物技術：體細胞核移植、動物細胞培養等。(6)核移植時，一般先通過電融合法使供體細胞和受體細胞融合，形成重構胚，再用物理或化學方法激活重構胚，使其完成細胞分裂和發育進程。例3在單克隆抗體制備過程中，篩選出雜交瘤細胞是關鍵步驟之一。已知細胞合成DNA有D和S兩條途徑，其中D途徑能被氨基嘌呤阻斷。人B淋巴細胞中有這兩種合成途徑，但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤細胞中盡管沒有S途徑，但能不斷分裂增殖。將這兩種細胞在培養皿中混合，加促融劑促進細胞融合，獲得雜交瘤細胞并產生單克隆抗體。請回答下列問題：(1)人B淋巴細胞能與鼠骨髓瘤細胞融合成一個細胞，兩種細胞膜也能“融合”在一起，這說明細胞膜具有______________。除了雜交瘤細胞，還有________種兩兩融合的細胞。(2)為了從培養液中分離出雜種細胞，在③過程中需向培養液中加入________________，原因是在這種培養液中，只有雜交瘤細胞可以利用_____________途徑合成DNA，從而實現增殖。(3)雜交瘤細胞增殖時進行的是________分裂。答案(1)流動性2(2)氨基嘌呤人淋巴細胞中的S(3)有絲解析(1)動物細胞融合的原理是細胞膜具有流動性。融合的細胞除雜交瘤細胞外，還有自身融合的細胞，骨髓瘤細胞—骨髓瘤細胞和B淋巴細胞—B淋巴細胞。(2)B淋巴細胞和骨髓瘤細胞在加入氨基嘌呤的培養液中混合培養，可能出現的情況如下：細胞類型合成DNA的途徑能被氨基嘌呤阻斷的途徑增殖情況B淋巴細胞D、SD本身不能增殖骨髓瘤細胞DD阻斷后不能增殖雜交瘤細胞D、SD通過S途徑合成DNA，能增殖B淋巴細胞—B淋巴細胞D、SD本身不能增殖骨髓瘤細胞—骨髓瘤細胞DD阻斷后不能增殖例42017年11月27日，世界上首例體細胞克隆猴“中中”誕生；12月5日，第二例克隆猴“華華”誕生。我國科學家攻克了與人類相近的靈長類動物獼猴的體細胞克隆的難題。獲得克隆猴的流程如圖所示，據圖回答問題：(1)“中中”“華華”的性狀與________(填“核供體”“卵母細胞供體”或“代孕”)動物的性狀基本無關。(2)圖示過程運用了__________________(填“胚胎細胞核移植”或“體細胞核移植”)技術，該技術難度______________________，原因是_______________________________________。(3)欲獲得單個雌獼猴體細胞，可用__________________酶處理動物組織。過程①表示去除卵母細胞的細胞核，該過程一般要將卵母細胞培養至________期再進行，目前常用的去核方法是__________________________________________。將卵母細胞作為受體細胞的原因是_________________________________________________(答出兩點即可)。(4)與克隆羊多莉培養成功一樣，“中中”和“華華”克隆獼猴的成功證明了___________。答案(1)代孕(2)體細胞核移植更高動物胚胎細胞分化程度低，表現全能性相對容易；動物體細胞分化程度高，表現全能性十分困難(3)胰蛋白酶或膠原蛋白MⅡ顯微操作去核法此類細胞體積大，易于操作；可為重構胚早期發育提供較充足的營養；卵母細胞的細胞質中存在激發動物體細胞的細胞核全能性表達的物質(4)動物已分化體細胞的細胞核具有全能性解析(1)代孕動物只是為通過核移植技術得到的胚胎的發育提供營養物質和發育場所，因此克隆猴的性狀與代孕動物的性狀無遺傳關系。(2)由于動物胚胎細胞分化程度低，表現全能性相對容易，而動物體細胞分化程度高，表現全能性十分困難，因此哺乳動物體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植。1．科學家將分離得到的成熟的胡蘿卜根韌皮部細胞進行培養，由單個細胞發育成了完整的新植株。過程圖解如圖所示，請回答下列問題：(1)科學家所用的這種生物技術稱為________________。②過程稱為__________，C經________________________形成D。(2)在培養過程中，除了提供水分、無機鹽、糖類、維生素、氨基酸和瓊脂以外，還需要在培養基中加入________________。(3)植物體細胞雜交技術的關鍵是獲取有活力的原生質體和______________________，經過再生出新的細胞壁得到雜種細胞，進行組織培養培育成新的植物體。(4)從育種的角度來看，與有性生殖相比，植物組織培養的優勢主要有________________________________________________________________________________(列舉兩條)。答案(1)植物組織培養脫分化再分化(細胞分裂和細胞分化)(2)植物激素(或植物激素類似物)(3)誘導原生質體融合(4)能保持親本的優良性狀；培養周期短，繁殖效率高解析(1)題圖是將胡蘿卜的根韌皮部細胞培養成完整新植株的過程，該技術稱為植物組織培養，包括脫分化和再分化。(2)植物組織培養的培養基需添加各種營養成分，還需要加入生長素、細胞分裂素等植物激素，用于誘導脫分化和再分化過程。(3)植物體細胞雜交技術的關鍵是獲取有活力的原生質體和誘導原生質體融合形成雜種細胞。(4)植物組織培養屬于無性繁殖，能保持親本的優良性狀，同時獲得植株所需時間短。2．(2017·海南，31，改編)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，利用植物組織培養技術繁殖該植物。請回答下列問題：(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，均能獲得試管苗，其原理是__________________________________________________________。(2)圖中A、B、C所示的是不同的培養結果，該不同結果的出現主要是由于培養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________形成的。(3)若該種植物是一種雜合子的名貴花卉，要快速獲得與原植株基因型和表現型都相同的該種花卉，可用組織培養方法繁殖，在培養時，________(填“能”或“不能”)采用經減數分裂得到的花粉粒作為外植體，原因是________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)綠色葉片和白色花瓣的細胞具有全能性，在一定條件下能發育成完整的植株(2)細胞分裂素、生長素脫分化(3)不能雜合子經減數分裂形成不同基因型的花粉粒，用花粉粒進行組織培養得到的花卉基因型不同于原植株解析(1)植物組織培養的原理是植物細胞具有全能性。(2)影響植物組織培養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脫分化形成的。(3)由于花粉粒的基因型與體細胞的基因型不同，組織培養得到的花卉基因型不同于原植株，導致不能保持親本的優良性狀。3．據下面植物體細胞雜交技術流程圖回答相關問題：(1)若運用傳統有性雜交(即用番茄、馬鈴薯雜交)能否得到雜種植株？為什么？__________________________。(2)在利用雜種細胞培育雜種植株的過程中，運用的技術手段是______________________，依據的原理是____________________，其中過程②稱為__________________技術，該過程的原理是__________________________。與過程③密切相關的具有單層膜結構的細胞器為________________________，過程④相當于________________________。答案(1)不能，不同種的植物存在生殖隔離(2)植物組織培養植物細胞的全能性原生質體融合細胞膜的流動性高爾基體脫分化解析(1)番茄和馬鈴薯屬于兩種植物，存在生殖隔離，不能通過有性雜交產生后代。(2)過程②是把a、b兩個原生質體融合在一起，所以稱為原生質體融合，融合成功依賴于細胞膜的流動性，過程③是再生細胞壁的過程，而細胞壁的形成與高爾基體有關。過程④的結果是形成了愈傷組織，所以④為脫分化。4．美國科學家已經在實驗室中成功培育出膀胱，并順利移植到7名患者體內。這種技術為那些急需器官移植的患者帶來福音。請回答下列問題：(1)科學家從患者的膀胱上取下一小塊活細胞樣本，將其中的肌肉細胞和膀胱上皮細胞分別置于不同的培養皿中培養。在培養之前，需用____________處理以分散細胞，細胞在培養皿中的培養過程屬于________代培養。與植物組織培養相比，動物細胞培養的培養基的主要不同點是含有______________________。(2)約1周后將培養皿中培養的細胞放在由膠原質制成的支架上繼續培養，再過7周左右，原先的數萬個細胞已經繁殖到15億個左右，布滿支架，膀胱上皮在內，肌肉在外，形成新膀胱。細胞數目大量增加，其增殖方式是__________，這些細胞形成肌肉和膀胱上皮的過程中要經過______________。(3)醫生將新膀胱移植到患者膀胱的上面，這樣新器官會繼續生長并與老器官重組取代老器官中喪失功能的部分。新器官與老器官的重組________(填“是”或“不是”)基因重組；新膀胱移植后，________(填“會”或“不會”)引起免疫排斥反應。(4)除上述方法外，還可將患者的體細胞核移入去核的________中，利用體細胞的____________技術，形成相應組織、器官用于疾病的治療。答案(1)胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)原血清等一些天然成分(2)有絲分裂細胞分化(3)不是不會(4)卵母細胞細胞核移植解析(1)動物細胞培養之前要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理，動物細胞培養的培養基與植物組織培養的培養基，含有的營養成分的主要不同點是前者含有血清等一些天然成分。(2)動物細胞培養涉及的是細胞的有絲分裂。這些細胞形成肌肉和膀胱上皮的過程中要經過細胞分化。(3)新器官與老器官的遺傳物質相同，因此新器官與老器官的重組不屬于基因重組。新老器官具有相同的蛋白質等物質，因此新膀胱移植后，不會成為抗原。(4)除上述方法外，還可采用體細胞核移植的方法形成相應的組織、器官，即將患者的體細胞核移入去核的卵母細胞中形成重組細胞，進一步培育形成相應的組織、器官。5．如圖為細胞融合過程示意圖，請據圖回答下列問題：(1)若A、B是植物細胞，則其融合形成的D細胞培養成植株，還要應用________________技術。(2)若A、B是動物細胞，則一般取自________________、幼齡動物的器官或組織，然后用胰蛋白酶等使其分散開來。A、B到C的過程中，常用的不同于植物細胞工程的方法是用________________誘導細胞融合。(3)從A、B到C的過程中，可形成__________種類型的C細胞(僅考慮兩個細胞間的融合)。若該過程用于制備單克隆抗體，應篩選出符合要求的D細胞，方法是用特定的________培養基培養，篩選出的D細胞稱為________________，常用的培養方法有體外培養和體內培養兩種；前者是在________培養基中培養，后者是在________________內增殖。答案(1)植物組織培養(2)胚胎滅活的病毒(3)3選擇雜交瘤細胞液體動物的腹腔解析若A、B是植物細胞，則D代表雜種植株，若A、B是動物細胞，進行細胞培養時首先要用胰蛋白酶等將組織塊分散成單個細胞，選用的材料一般為胚胎、幼齡動物的器官或組織，因為這些部位的細胞代謝旺盛，細胞分裂能力強；能夠產生單克隆抗體的是雜交瘤細胞，需要用特定的選擇培養基進行篩選，經抗體專一檢測后大量克隆，以便進行體內或體外的培養增殖。6．華南虎是原產中國的老虎品種，野生