PAGEPAGE7第2講細胞工程1．植物細胞工程在苗木生產、作物育種等方面得到普遍應用。請回答下列問題：(1)為了獲得脫毒植株，外植體往往取自植物的花芽、葉芽等處的分生組織，其緣由是_______________________________________。(2)在“番茄—馬鈴薯”雜種植株的培育過程中，運用的工程技術有_______；為獲得雜種細胞，先除去細胞壁以獲得__________，再用PEG誘導其融合；融合勝利的標記是雜種細胞出現__________。這項探討最大的突破是__________________________。(3)將植物組織培育得到的__________(答出兩項即可)等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子，在制備人工種子時可依據須要添加防霉藥物，它應加在人工種子結構的________中。(4)科學家以成熟的水稻胚作為外植體，在基礎培育基上探討人工合成的生長調整劑對誘導愈傷組織的影響，結果如表所示。培育基代號2,4-D(mg·L－1)6-BA(mg·L－1)愈傷組織誘導率(%)A1.0065.41B2.0068.76C3.0091.01D3.00.254.48E3.00.557.35F3.01.051.71注：愈傷組織誘導率(%)＝(產生愈傷組織的數目/接種外植體數目)×100%。從表中可以看出，在基礎培育基中添加________不利于愈傷組織的形成。解析：(1)因為花芽、葉芽等處的分生組織中病毒很少或幾乎沒有病毒，所以可利用其進行植物組織培育獲得脫毒植株。(2)在“番茄—馬鈴薯”雜種植株的培育過程中，運用的工程技術有植物體細胞雜交技術、植物組織培育技術；為獲得雜種細胞，先除去細胞壁以獲得原生質體，再用PEG誘導其融合；融合勝利的標記是雜種細胞出現(新的)細胞壁(或“再生壁”)。這項探討最大的突破是克服了不同種生物遠緣雜交不親和的障礙。(3)將植物組織培育得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。在制備人工種子時可依據須要添加防霉藥物，它應加在人工種子結構的人工種皮中。(4)2,4-D濃度為1.0～3.0mg·L－1時，隨著2,4-D濃度的上升，愈傷組織誘導率漸漸增大，但是添加6-BA后愈傷組織誘導率明顯下降，可見6-BA不利于愈傷組織的形成，2,4-D有利于愈傷組織的形成。答案：(1)這些部位病毒極少(或不含病毒)(2)植物體細胞雜交技術、植物組織培育技術原生質體新的細胞壁克服了不同種生物遠緣雜交不親和的障礙(3)胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽人工種皮(4)6-BA2．1971年，美國化學家從紅豆杉樹皮中分別出高抗癌活性的紫杉醇，從今，國家重點愛護珍稀植物——紅豆杉遭遇了掠奪式的砍伐。為挽救紅豆杉，同時獲得紫杉醇，科研小組設計了如圖所示的試驗流程：(1)選用莖尖分生組織進行組織培育的目的是________，誘導莖尖分生組織形成愈傷組織的過程叫________。以植物組織培育得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經人工薄膜包裝后就可得到________。(2)莖尖分生組織細胞具有全能性的緣由是____________________。在生物生長發育過程中，細胞并不會表現出全能性，緣由是______________________。(3)現有植物甲中提取的物質X，能提高紫杉醇的抗癌效果。科研小組欲獲得既能產生紫杉醇又能產生物質X的植株，可利用______________技術獲得雜種植株。該方法首先要利用________________除去細胞壁獲得具有活力的原生質體，再經______________(試劑)誘導融合形成雜種細胞。解析：(1)莖尖分生組織含有的病毒較少，進行組織培育可以獲得脫毒苗；分生組織經過脫分化過程可以形成愈傷組織；以植物組織培育得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經人工薄膜包裝后可得到人工種子。(2)莖尖分生組織細胞含有該種生物的全部遺傳信息，因此具有發育的全能性。在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性地表達出各種蛋白質，從而構成生物體的不同組織和器官，所以在生物生長發育過程中，細胞并不會表現出全能性。(3)植物甲可以產生物質X，紅豆杉可以產生紫杉醇，則利用植物體細胞雜交技術將兩種植物細胞融合，獲得的雜種植株的細胞既能產生紫杉醇又能產生物質X。植物體細胞雜交過程中，首先要利用纖維素酶和果膠酶除去細胞壁獲得具有活力的原生質體，再經聚乙二醇誘導融合形成雜種細胞。答案：(1)獲得脫毒苗脫分化人工種子(2)莖尖分生組織細胞含有該種生物的全部遺傳信息在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性地表達出各種蛋白質，從而構成生物體的不同組織和器官(3)植物體細胞雜交纖維素酶和果膠酶聚乙二醇3．依據下面植物體細胞雜交技術流程圖，回答相關問題。(1)運用傳統有性雜交(即用番茄、馬鈴薯雜交)自然狀態下不能得到雜種植株，緣由是________________________________________________。(2)在利用雜種細胞培育雜種植株的過程中，依據的原理是__________，其中過程②稱為__________，植物體細胞融合完成的標記是__________。(3)已知番茄為二倍體，馬鈴薯為四倍體，則“番茄—馬鈴薯”屬于__________倍體植株。(4)已知柴油樹種子含有的柴油是植物細胞的代謝產物，可用植物組織培育來實現柴油的工業化生產。若利用此技術，將柴油樹細胞培育進行到__________過程即可(填字母編號)。(5)若培育抗蟲棉，將抗蟲基因通過適當的途徑導入棉花受精卵，然后進行組織培育，該過程相當于________________________________________(填字母編號)。(6)人工種子是由發育到__________過程(填字母編號)的結構包袱上人工種皮制備的。解析：(1)番茄和馬鈴薯屬于兩個物種，存在生殖隔離，不能通過有性雜交產生后代。(2)在利用雜種細胞培育雜種植株的過程中，依據的原理是細胞的全能性，其中過程②稱為原生質體融合，植物體細胞融合完成的標記是產生新的細胞壁。(3)由于番茄為二倍體、馬鈴薯為四倍體，因此“番茄—馬鈴薯”屬異源六倍體。(4)柴油是植物細胞的代謝產物，將柴油樹細胞培育進行到愈傷組織即可提取，愈傷組織為圖中的e時期。(5)若培育抗蟲棉，將抗蟲基因通過適當的途徑導入棉花受精卵，然后進行組織培育，包括脫分化和再分化兩個階段，即圖中的④⑤。(6)人工種子是用胚狀體包上人工種皮制成的，其中圖中f階段為胚狀體階段。答案：(1)不同種的植物存在生殖隔離(2)細胞的全能性原生質體融合產生新的細胞壁(3)六(4)e(5)④⑤(6)f4．(2024·廣西欽州模擬)回答下列關于現代生物科技的問題：(1)動物細胞培育時為了將組織分散成單個細胞，常用________處理剪碎的組織塊，并用培育液將細胞稀釋制成________。(2)動物細胞培育時須要通入5%的CO2，其目的是__________________，為了防止雜菌污染，通常要在培育基中添加________。(3)動物細胞核移植時普遍運用的去核方法是________；常選用處于________(時期)的卵母細胞作為受體細胞，主要是因為卵細胞大，易操作，含有促進________表達的相關物質。解析：(1)動物組織培育需用胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)將組織分散成單個細胞，并用培育液將細胞稀釋制成細胞懸液。(2)動物細胞培育時須要通入5%的CO2，其目的是維持培育基的pH；通常在培育基中添加抗生素以防止雜菌污染。(3)體細胞核移植的過程中，去除卵母細胞中的細胞核可采納顯微操作去核法。因為卵細胞大，易操作，含有促進細胞全能性表達的相關物質，因此常選用處于MⅡ中期的卵母細胞作為受體細胞。答案：(1)胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)細胞懸液(2)維持培育基的pH抗生素(3)顯微操作去核法MⅡ中期(減數其次次分裂中期)細胞全能性5．(2024·河北三市聯考)胚胎干細胞簡稱ES或EK細胞，是一種全能性干細胞，具有自我更新和多向分化的潛能，在臨床移植醫學、細胞治療、細胞工程、生物學基礎探討等領域具有重要的科學意義和巨大的應用前景。請回答下列問題。(1)ES細胞從________和________獲得，對它可進行冷凍保存，也可進行遺傳改造。(2)人類在根治糖尿病時，可通過ES細胞定向分化出________(填寫細胞名稱)再進行移植。此過程中，若定向誘導培育出相應的器官進行移植除能解決目前臨床上存在的供體器官不足的問題外，還有一大優點是____________________。(3)若將ES細胞體外培育，在培育基中通常需加入________等一些自然成分，還須要供應5%的CO2，其作用是________。(4)與體細胞核移植相比，用ES細胞誘導的方法更簡單發育成克隆動物，緣由在于ES細胞的分化程度________，全能性高。解析：(1)胚胎干細胞來源于早期胚胎或原始性腺。(2)糖尿病可由胰島B細胞受損所致。用自身的胚胎干細胞誘導培育獲得的器官移入自身體內，由于遺傳物質相同，不會產生免疫排斥反應。(3)動物細胞培育的培育基中須要加入血清、血漿等自然物質。動物細胞培育過程中供應5%的CO2的作用是維持培育液的pH。(4)ES細胞的分化程度低，細胞全能性高。答案：(1)早期胚胎原始性腺(2)胰島B細胞避開產生免疫排斥(3)血清、血漿維持培育液的pH(4)低6．胃癌是我國發生率很高的一種惡性疾病，制備抑制胃癌細胞增殖的單克隆抗體對治療胃癌具有重要意義。抗胃癌單克隆抗體制備過程如下圖。(1)抗胃癌單克隆抗體制備過程中要用到___________________________和__________技術。(2)甲代表__________細胞。(3)誘導骨髓瘤細胞與甲融合，可用的誘導因素有________________等(寫出兩種)。(4)通過檢測細胞是否產生所需的專一抗體，篩選出丙，該過程中所選用的抗原是_______________________________________________________。(5)在甲、丙及骨髓瘤細胞中，只有丙經培育后，可獲得大量的抗胃癌單克隆抗體，緣由是___________________________________________________。解析：(1)單克隆抗體制備過程中用到了動物細胞培育和動物細胞融合技術。(2)雜交瘤細胞乙是由甲B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合形成的。(3)誘導動物細胞融合時，常采納物理方法(離心、振動、電激)、化學方法(聚乙二醇)或生物方法(滅活的病毒)。(4)制備的抗胃癌單克隆抗體針對的抗原是胃癌細胞，所以應當用胃癌細胞作為抗原檢測丙細胞是否產生所需抗體。(5)因雜交瘤細胞既可以無限增殖又可以產生抗體，所以可以通過對雜交瘤細胞培育，使其產生單克隆抗體。答案：(1)動物細胞培育動物細胞融合(2)(效應)B淋巴(3)聚乙二醇、滅活的病毒、離心、振動、電激等(寫出其中兩種即可)(4)人的胃癌細胞(5)只有細胞丙既能無限增殖又能產生抗體7．下圖是利用現代生物工程技術治療遺傳性糖尿病(基因缺陷導致胰島B細胞不能正常合成胰島素)的過程設計圖解。請據圖回答：(1)圖中①、②所示的結構分別是________、________。(2)圖中③、④所示的生物工程技術分別是________________、________________。(3)過程③通常用去核卵細胞作受體細胞的緣由除了它體積大、易操作，養分物質豐富外，還因為它____________________________________________。(4)過程④通常采納的方法是_________________________________________。(5)過程④的完成須要用到的非酶基因操作工具為________________________________________________________。(6)圖示方法與一般的異體移植相比最大的優點是______________________________________________________。解析：(1)體細胞核移植利用體細胞核和去核卵細胞。內細胞團細胞具有發育的全能性，此時導入健康胰島B細胞基因，可以形成能正常分泌胰島素的胰島B細胞群。(2)③將體細胞核和去核卵細胞重組為一個細胞，為體細胞核移植技術。④將健康胰島B細胞基因移植入受體細胞，為基因工程技術。(3)過程③通常用去核卵細胞作為受體細胞，除了因為它體積大，易操作，養分物質豐富外，還因為其含有能夠激活細胞核全能性表達的物質。(4)目的基因導入動物細胞通常用顯微注射法。(5)基因工程基本工具為限制酶、DNA連接酶、載體，載體為非酶基因操作工具，通常為質粒。(6)圖示方法與一般的異體移植相比可避開免疫排斥。答案：(1)細胞核內細胞團(2)(體細胞)核移植技術基因工程(轉基因技術或重組DNA技術)(3)含有促進(或激活)細胞核全能性表達的物質(4)顯微注射法(5)載體(6)不發生免疫排斥反應8．人的血清白蛋白(HAS)在臨床上需求量很大，通常從血液中提取。但由于HIV等的威逼與日俱增，使人們對血液制品的運用顧慮重重。假如應用現代生物學技術，將人的血清白蛋白基因導入奶牛細胞中，那么利用奶牛乳汁生產的血清白蛋白就會平安、高效地滿意人類需求。如圖所示為利用奶牛乳汁生產人血清白蛋白的過程，請據圖回答下列問題：(1)以上過程涉及的現代生物學技術中，屬于細胞工程的有________________。(2)在基因工程中，我們稱①為目的基因，獲得①的途徑主要有____________(答出兩項即可)。在①進入③之前要構建基因表達載體，這是基因工程的核心，除目的基因外，基因表達載體還必需含有__________，將①導入③的常用方法是______________。(3)圖中②一般經過________處理可以得到③。從③到④的過程中一般利用未受精的卵母細胞去核后作為受體細胞，對卵母細胞的去核處理一般選擇在__________期進行。(4)在動物細胞培育過程中，為了達到無菌、無毒的環境條件，除了要對培育液和培育器具進行消毒，還要在細胞培育液中添加肯定量的__________，以防培育過程中的污染。此外，應__________，以便清除代謝產物，防止細胞代謝產物積累對細胞自身造成危害。(5)重組細胞④發育到囊胚期時，須要取囊胚的________細胞做DNA分析，進行性別鑒定，選擇雌性胚胎進行移植。解析：(1)動物細胞工程常用的技術手段有動物細胞培育、動物細胞核移植、動物細胞融合等。圖中形成④的過程為核移植，由重組細胞發育成⑤需經動物細胞培育。(2)獲得目的基因的方法主要有PCR技術、人工合成和從基因文庫中提取，將獲得的目的基因導入動物細胞常用顯微注射法。一個基因表達載體的組成，除目的基因外，還必需有啟動子、終止子以及標記基因等。(3)動物組織分散成單個細胞常用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理。對卵母細胞的去核處理一般選擇在減數其次次分裂中期進行。(4)在動物細胞培育過程中，為了達到無菌、無毒的環境條件，除了要對培育液和培育器具進行消毒，還要在細胞培育液中添加肯定量的抗生素，以防培育過程中的污染。此外，應定期更換培育液，以便清除代謝產物，防止細胞代謝產物積累對細胞自身造成危害。(5)進行性別鑒定時，要選囊胚的滋養層細胞做DNA分析，選擇雌性胚胎進行移植。答案：(1)核移植技術、動物細胞培育(2)基因文庫中提取、PCR技術擴增、人工合成(答案合理即可)啟動子、終止子、標記基因顯微注射法(3)胰蛋白酶或膠原蛋白酶減數其次次分裂中(4)抗生素定期更換培育液(5)滋養層9．動物細胞融合技術突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能。現在已經廣泛應用于多種探討工作中，特殊是新發展起來的雜交瘤技術，為制備單克隆抗體開拓了新途徑。探討表明DNA合成有兩條途徑：“S途徑”和“D途徑”，淋巴細胞(B淋巴細胞)有“S途徑”和“D途徑”；骨髓瘤細胞只有“D途徑”；HAT培育液中氨基蝶呤可以阻斷