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2023届高考生物二轮复习细胞工程学案含答案
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这是一份2023届高考生物二轮复习细胞工程学案含答案,共33页。
专题十二 细胞工程
课标要求
考查方向
1.阐明植物组织培养是在一定条件下,将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织,并重新分化,最终形成完整植株的过程
2.概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞,继而培育成新植物体的技术
3.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、作物脱毒、次生代谢产物生产、作物新品种培育等方式有效提高了生产效率
4.阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织,分散成单个细胞后,在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。动物细胞培养是动物细胞工程的基础
5.阐明动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中,并使重组细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的过程
6.阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段,使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程
7.概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术
8.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值
9.简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程
10.简述胚胎工程应用包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术
1.植物组织培养和体细胞杂交技术的原理和操作过程
2.图文结合考查动物细胞培养与核移植
3.通过单克隆抗体制备考查热点信息
4.考查胚胎移植的原理和操作过程
网络构建
长句突破
1.作物脱毒时应选取哪些部位的组织进行组织培养?原因是什么?
提示:一般选取根尖或茎尖的分生区。植物分生区的病毒极少,甚至无病毒,用分生区细胞进行组织培养,能得到大量的脱毒苗。
2.科学家在制备原生质体时,有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析,蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分?理由是什么?
提示:纤维素酶和果胶酶。因为植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶组成,根据酶的专一性,在降解植物细胞细胞壁时要利用纤维素酶和果胶酶。
3.为什么说iPS细胞的应用前景要优于ES细胞?
提示:因为ES细胞必须从胚胎中获取,涉及伦理问题,限制了在医学上的应用。iPS细胞的诱导过程无须破坏胚胎,而且可以来自病人自身的体细胞,将它移植回病人体内后,理论上可以避免免疫排斥反应,所以科学家普遍认为iPS细胞的应用前景要优于ES细胞。
4.制备单克隆抗体时,不直接用经过免疫的B淋巴细胞来获得单克隆抗体的原因是什么?
提示:用于获得杂交瘤细胞的B淋巴细胞为浆细胞,是高度分化的动物细胞,培养时很难恢复分裂能力,不能进行无限增殖,难以获得单克隆抗体。
5.选择杂交瘤细胞的过程中两步筛选的目的各是什么?
提示:第一步筛选的目的是获得杂交瘤细胞。第二步筛选的目的是获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞。
6.抗体—药物偶联物(antibody-drugconjugate,ADC)通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合,实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC通常由抗体、接头和药物(如细胞毒素)三部分组成,它的作用机制如下图所示。据此回答下列问题:
(1)ADC的抗体和药物各具有什么作用?
提示:ADC的抗体和药物的作用分别是导向和治疗。
(2)除了细胞毒素,还有哪些物质理论上可以作为ADC偶联的药物?
提示:放射性同位素和化学药物等。
(3)ADC在临床应用上的作用机理是什么?
提示:其作用机理是通过单克隆抗体的靶向作用特异性地识别肿瘤细胞表面抗原,然后利用细胞本身具备的内吞作用使化学药物进入肿瘤细胞内发生药力,从而达到杀死肿瘤细胞的目的。
7.防止多精入卵的屏障有哪些?有什么意义?
提示:两道屏障防止多精入卵:精子接触卵细胞膜的瞬间,卵细胞膜外的透明带发生生理反应,阻止后来的精子进入透明带;精子入卵后,卵细胞膜立即发生生理反应,拒绝其他精子再进入卵内。这两道屏障可以保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致,从而保证遗传的稳定性。
8.对囊胚阶段的胚胎进行分割时,为什么要将内细胞团均等分割?
提示:若分割时不能将内细胞团均等分割,会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强,少的部分发育受阻或发育不良,甚至不能发育等问题。
核心考点一 植物细胞工程的原理和应用
1.植物组织培养的过程
(1)植物组织培养中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。
(2)生长素与细胞分裂素的比值高时,促进根的分化、抑制芽的形成;比值低时,促进芽的分化、抑制根的形成。
(3)体内细胞未表现全能性的原因是基因的选择性表达。
2.图解植物体细胞杂交的基本过程
考题解密
1.(2022·浙江6月,23)下列关于菊花组织培养的叙述,正确的是( D )
A.用自然生长的茎进行组培须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒
B.培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换
C.组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富
D.不带叶片的菊花幼茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株
【解析】 自然生长茎段的消毒属于外植体消毒,先用70%酒精,再用无菌水清洗,再用5%次氯酸钠消毒处理,最后再用无菌水清洗,A错误;培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染,并不影响气体交换,B错误;组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石比较松软,持水性也较好,有利于幼苗的生根和叶片的生长,C错误;不带叶片的菊花茎的切段可通过植物组织培养分化出芽和根这种器官发生的途径形成完整的菊花植株,D正确。
2.(2022·浙江6月,29节选)回答与植物转基因和植物克隆有关的问题:
(1)在用农杆菌侵染的方法进行植物转基因操作过程中,通常要使用抗生素,其目的一是抑制 农杆菌 生长,二是筛选转化细胞。当选择培养基中抗生素浓度 过低 时,通常会出现较多假阳性植株,因此在转基因前需要对受体进行抗生素的 敏感性 检测。
(2)为提高培育转基因植株的成功率,植物转基因受体需具有较强的 再生 能力和遗传稳定性。对培养的受体细胞遗传稳定性的早期检测,可通过观察细胞内 细胞核 形态是否改变进行判断,也可通过观察分裂期染色体的 形态特征和数量 ,分析染色体组型是否改变进行判断。
(3)植物转基因受体全能性表达程度的高低主要与受体的基因型、培养环境、传代次数和 培养时间 长短等有关。同时也与受体的取材有关,其中受体为 受精卵 时全能性表达能力最高。
【解析】 (1)野生的农杆菌没有抗性基因,用于转化植物细胞的农杆菌一般在其T-DNA中插入一种抗生素抗性基因。抗生素的作用是抑制细菌生长,农杆菌属于细菌,在其侵染植物过程中,可以用另一种抗生素抑制农杆菌的生长,从而达到在后续实验中消除转化植物细胞中农杆菌的作用。具有T-DNA中抗性基因的细胞能在含有相应抗生素的培养基上存活。当培养基中抗生素浓度过低时,很多没有抗性的细胞也存活下来,因此出现假阳性,故在转基因前要对受体进
行抗生素的敏感性检测。(2)转基因植株要经过植物组织培育,要提高培育转基因植株的成功率,应该选再生能力和遗传稳定性较强的受体,这种受体全能性较高,能保持生物的性状。对培养的受体细胞遗传稳定性的早期检测,可通过观察细胞核形态是否改变进行判断,也可以直接在光学显微镜下观察分裂期染色体的形态特征和数量,分析染色体组型是否改变。(3)植物转基因受体全能性表达程度高低除了与受体基因型、培养环境、传代次数有关外,还与培养时间长短和受体的取材有关,受精卵是没分化的细胞,分裂和分化能力都很强,故受体为受精卵时全能性表达能力最高。
变式突破
变式一 考查植物组织培养的过程和应用
1.(2022·辽宁模拟)从红豆杉的树皮和树叶中提炼出来的紫杉醇属于植物的次生代谢产物,它对多种晚期癌症疗效突出。下列有关紫杉醇获取途径的叙述错误的是( A )
A.从愈伤组织中分散得到的单细胞细胞质丰富、液泡大且核也大
B.将愈伤组织培养成植株还是特定细胞系要通过平衡生长调节剂的配比进行调控
C.在选择红豆杉时除了要考虑其优良性状外,还需考虑细胞全能性的表达能力
D.通过大量培养特定细胞系,可以实现对重要次生代谢产物的工业化生产
【解析】 愈伤组织还能继续分裂和分化,是不成熟的植物细胞,成熟的植物细胞才具有大液泡,A错误;将愈伤组织培养成植株还是特定细胞系,要通过改变生长调节剂(细胞分裂素和生长素)的浓度及比例等进行调控,B正确;植物细胞的全能性有高低之分,如分裂能力强的细胞全能性高于分裂能力弱的细胞,因此在植物组织培养过程中,需要考虑全能性的表达能力,C正确;紫杉醇属于植物的次生代谢产物,可以通过大量培养特定的细胞系,实现对重要次生代谢产物的工业化生产,D正确。
2.(2022·临沂二模)滁菊为菊科多年生草本植物,长期营养繁殖易造成病毒积累,导致滁菊花色劣变。某科研小组比较了3种脱毒方法对滁菊体内菊花B病毒(CVB)和菊花矮化类病毒(CSVd)脱除的效果,结果见表;如图是对不同试管苗利用CVB基因序列引物进行逆转录PCR(RT-PCR)后的电泳示意图。下列叙述正确的是( C )
不同脱毒方法对滁菊茎尖脱毒率的影响
脱毒方法
样本存活数
脱除CSVd率(%)
脱除CVB率(%)
脱除(CSVd+
CVB)率(%)
茎尖分生
组织培养
77
20.78
44.16
16.88
热处理结合
茎尖培养
71
36.62
63.38
35.21
病毒唑结
合茎尖培养
71
46.48
49.30
36.62
A.热处理、病毒唑处理对试管苗的存活率均有显著提高
B.只脱除CVB病毒的最佳选择是热处理和病毒唑结合茎尖组织培养
C.RT-PCR中用到的酶有逆转录酶、热稳定DNA聚合酶
D.试管苗2、5尚未脱毒成功,3、4已成功脱去CSVd和CVB病毒
【解析】 由实验结果可知,与对照组相比,热处理、病毒唑处理组的样本存活数都更少,说明热处理、病毒唑处理对试管苗的存活率均有一定的抑制作用,A错误;与对照组相比,热处理结合茎尖培养时,脱除CVB率比较高,而病毒唑结合茎尖组织培养时,脱除CVB率相差不大,因此只脱除CVB病毒的最佳选择是热处理结合茎尖组织培养,B错误;RT-PCR中包括逆转录过程和PCR过程,逆转录过程需要用到逆转录酶,而PCR过程需要用到热稳定性高的DNA聚合酶,C正确;2、5电泳结果显示标准片段之外的阳性结果,3、4则没有,说明3、4成功脱毒(CVB病毒),2、5未能脱去CVB病毒,D错误。
变式二 在复杂情境下考查植物体细胞杂交原理和应用
3.(2020·山东卷,13)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂,形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出,未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理,将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种,过程如下图所示。下列说法错误的是( C )
A.过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞
B.过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂
C.过程③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合
D.耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段
【解析】 过程①是获得植物细胞的原生质体,需要用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解,A正确;根据题干信息“将其中一个细胞的染色体在融合前断裂,形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出,未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中,将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种,”故过程②紫外线照射是使中间偃麦草的染色体断裂,B正确;灭活的病毒诱导是动物细胞融合特有的方法,诱导植物原生质体融合常用物理法、化学法,C错误;实验最终将不抗盐的普通小麦和抗盐的偃麦草整合形成耐盐小麦,说明耐盐小麦染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段,D正确。故选C。
4.(2022·沈阳二模)甲品种青花菜具有由核基因控制的多种优良性状,但属于细胞质雄性不育品种。通过体细胞杂交,成功地将乙品种细胞质中的可育基因引入甲品种中。相关叙述错误的是( C )
A.形成杂种植株时,杂种细胞除了可以被直接诱导出芽、根外,还可以通过形成人工种子获得杂种植株
B.细胞融合成功的标志是杂种细胞再生成细胞壁
C.杂种细胞经过外源生长素和赤霉素的诱导,直接再分化成为杂种植株
D.杂种植株含有控制甲品种青花菜优良性状的基因,并能通过父本进行传递
【解析】 杂种细胞经过外源生长素和细胞分裂素的诱导,先经过脱分化形成愈伤组织,再分化成胚状体,进一步成为杂种植株,人工种子的形成也需要经过脱分化和再分化过程获得胚状体、不定芽等,因此,杂种细胞除了可以被直接诱导出芽、根外,还可以通过形成人工种子获得杂种植株,A正确,C错误;杂种细胞再生出细胞壁是细胞融合成功的标志,B正确;甲品种青花菜具有由核基因控制的多种优良性状,杂种植株细胞核内含有控制甲品种青花菜优良性状的基因,精子中具备一半核基因,并可通过父本(精子)进行传递,D正确。
核心考点二 动物细胞工程的原理和应用
1.比较记忆植物组织培养与动物细胞培养
项目
植物组织培养
动物细胞培养
取材
植物幼嫩部位
动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织
过程
结果
获得植株个体,可以体现全能性
获得新的细胞(组织),不形成个体,不体现全能性
条件
①无菌
②营养物质
③适宜条件
④植物激素
①无菌、无毒
②营养物质,血清等
③适宜的温度和pH、渗透压
④气体环境:O2、CO2
应用
①植株快速繁殖
②脱毒植株的培养
③人工种子
④生产药物、杀虫剂等
⑤转基因植物的培育
①蛋白质生物制品的生产
②皮肤移植材料的培育
③检测有毒物质
④生理、病理、药理学的研究
2.理清克隆动物培育流程
3.比较记忆植物体细胞杂交与动物细胞融合
项目
植物体细胞杂交
动物细胞融合
原理
细胞膜的流动性、细胞的全能性
细胞膜的流动性
过程
相关酶
纤维素酶和果胶酶
胰蛋白酶或胶原蛋白酶
融合方法
物理法:离心、电融合法;
化学法:聚乙二醇等试剂诱导
除物理法和化学法外,还可以用灭活的病毒诱导
结果
杂种植株
杂交细胞
意义
克服了远缘杂交的不亲和性,获得杂种植株
突破了有性杂交方法的局限,使远缘杂交成为可能
4.构建模型掌握单克隆抗体的制备过程
考题解密
3.(2022·山东高考15)如图所示,将由2种不同的抗原分别制备的单克隆抗体分子,在体外解偶联后重新偶联可制备双特异性抗体,简称双抗。下列说法错误的是( D )
A.双抗可同时与2种抗原结合
B.利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞
C.筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原
D.同时注射2种抗原可刺激B细胞分化为产双抗的浆细胞
【解析】 根据抗原和抗体发生特异性结合的原理推测,双抗可同时与2种抗原结合,A正确;根据抗原与抗体能够发生特异性结合的特性,利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞,从而使药物发挥相应的作用,B正确;由于双抗是在两种不同的抗原刺激下,B细胞增殖、分化产生不同的浆细胞分泌形成的,因此,筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原来进行抗原-抗体检测,从而实现对双抗的筛选,C正确;同时注射2种抗原可刺激B细胞分化形成不同的浆细胞,而不是分化成产双抗的浆细胞,D错误。
4.(2021·湖南高考)M基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达。现设计实验,将外源DNA片段F插入M基因的特定位置,再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技术获得M基因失活的转基因克隆动物A,流程如图所示。回答下列问题:
(1)在构建含有片段F的重组质粒过程中,切割质粒DNA的工具酶是 限制性内切核酸酶(限制酶) ,这类酶能将特定部位的两个核苷酸之间的 磷酸二酯键 断开。
(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时,需要定期更换培养液,目的是 清除代谢产物,防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害 。
(3)与胚胎细胞核移植技术相比,体细胞核移植技术的成功率更低,原因是 动物胚胎细胞分化程度低,恢复其全能性相对容易,动物体细胞分化程度高,恢复其全能性十分困难 。从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞,在形态上表现为 细胞体积小,细胞核大,核仁明显(任选两点作答) (答出两点即可),功能上具有 发育的全能性 。
(4)鉴定转基因动物:以免疫小鼠的 B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合,筛选融合杂种细胞,制备M蛋白的单克隆抗体。简要写出利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活的实验思路 用特定抗原刺激小鼠,然后取出已免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合,看筛选出杂交瘤细胞能否产生M蛋白的单克隆抗体,如果不能产生,说明M基因在克隆动物A中已失活 。
【解析】 (1)在构建含有片段F的重组质粒过程中,切割质粒DNA的工具酶是限制性内切核酸酶(限制酶)。限制性内切核酸酶是作用于其所识别序列中两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。不同的限制酶可以获得不同的末端,主要分为黏性末端和平末端。(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时,需要定期更换培养液,目的是清除代谢产物,防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。(3)由于动物胚胎细胞分化程度低,恢复其全能性相对容易,动物体细胞分化程度高,恢复其全能性十分困难,故与胚胎细胞核移植技术相比,体细胞核移植技术的成功率低。胚胎干细胞在形态上表现为细胞体积小,细胞核大,核仁明显;在功能上具有发育的全能性,可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外,在体外培养的条件下,可以增殖而不发生分化,可进行冷冻保存,也可进行遗传改造。(4)先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应,之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞;诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合,利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞,制备M蛋白的单克隆抗体;若要利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活,如果M基因已经失活,则克隆动物A中无法产生M蛋白的单克隆抗体,则可利用抗原—抗体杂交技术进行检测。故设计思路为:用特定抗原刺激小鼠,然后取出已免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合,看筛选出杂交瘤细胞能否产生M蛋白的单克隆抗体,如果不能产生,说明M基因在克隆动物A中已失活。
变式突破
变式一 综合考查动物细胞培养和克隆技术
5.(2022·临沂二模)为了检测药物X、Y和Z的抗癌效果,在细胞培养板的每个孔中加入相同数量的肺癌细胞,使其贴壁生长。实验组分别加入等体积相同浓度的溶于二甲基亚砜(溶剂)的药物X、Y或Z,培养过程及结果如图所示。下列叙述正确的是( C )
A.细胞培养液中通常需要加入一定量的抗生素防止病毒污染
B.计数时用胃蛋白酶处理贴壁细胞,使肺癌细胞脱落下来
C.对照组中应加入等体积的二甲基亚砜溶剂排除体积和溶剂等无关因素的影响
D.根据实验结果,药物X的抗癌效果比Y好,药物Z有抗癌作用
【解析】 培养动物细胞时,细胞培养液中通常需要加入抗生素防止细菌污染,A错误;对于已经贴壁生长的动物细胞,可用胰蛋白酶处理,使肺癌细胞分散并脱落下来,有利于计数,B错误;实验组加入等体积相同浓度的溶于二甲基亚砜(溶剂)的药物X、Y或Z,对照组中应加入等体积的二甲基亚砜(溶剂),以排除体积和溶剂等无关因素的影响,C正确;由表格数据可知,添加药物X的组别肺癌细胞数目最少,可以初步确定药物X的抗癌效果比Y好,而药物Z对应的肺癌细胞数目与对照组相差不大,说明没有抗癌作用,D错误。
6.(2022·大连模拟)我国首例克隆猫“大蒜”于2019年7月21日经代孕猫自然分娩顺利出生,它是从本体猫“大蒜”的大腿部采集了一块皮下组织,提取体细胞的细胞核与去核的卵母细胞融合,形成重构胚,激活后的胚胎再植入代孕猫的子宫内,直至分娩。下列相关叙述正确的是( C )
A.用显微注射法去除卵母细胞的细胞核时,可用吸管一并吸出细胞核与第一极体
B.将皮下组织细胞注射到去核卵母细胞中,用钙离子载体诱导两细胞融合
C.重组细胞需在无毒、无菌的环境中培养,在使用的合成培养基中常添加血清等一些天然成分
D.克隆猫“大蒜”的培育说明动物细胞有全能性,克隆猫与供体猫的性状完全相同
【解析】 去除卵母细胞的细胞核用的是显微操作法,而不是显微注射法,A错误;皮下组织细胞的细胞核与去核的卵母细胞融合,采用的是电融合法,B错误;重组细胞需在无毒、无菌的培养液(含有维生素、激素、氨基酸、核苷酸、无机盐、血清等)中培养,C正确;克隆猫的产生说明动物细胞核有全能性,由于卵母细胞的细胞质中也存在遗传物质,因此克隆猫的性状与供体猫的性状不完全相同,D错误。
变式二 结合情景考查单克隆抗体的制备和应用
7.(2021·山东高考)一个抗原往往有多个不同的抗原决定簇,一个抗原决定簇只能刺激机体产生一种抗体,由同一抗原刺激产生的不同抗体统称为多抗。将非洲猪瘟病毒衣壳蛋白 p72 注入小鼠体内,可利用该小鼠的免疫细胞制备抗 p72 的单抗,也可以从该小鼠的血清中直接分离出多抗。下列说法正确的是( D )
A.注入小鼠体内的抗原纯度对单抗纯度的影响比对多抗纯度的影响大
B.单抗制备过程中通常将分离出的浆细胞与骨髓瘤细胞融合
C.利用该小鼠只能制备出一种抗 p72 的单抗
D.p72 部分结构改变后会出现原单抗失效而多抗仍有效的情况
【解析】 单抗的制作需要筛选,而多抗不需要筛选,抗原纯度越高,产生的多抗纯度越高,因此抗原纯度对单抗纯度的影响比对多抗纯度的影响小,A错误;单抗制备过程中通常将分离出的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合,B错误;非洲猪瘟病毒衣壳蛋白 p72 上有多种抗原决定簇,一个抗原决定簇只能刺激机体产生一种抗体,所以向小鼠体内注入p72 后,可以刺激小鼠产生多种抗p72的单抗,C错误;p72 部分结构只改变了部分抗原决定簇,由这部分抗原决定簇刺激产生的抗体失效,但因为还存在由其他抗原决定簇刺激机体产生的抗体,所以多抗仍有效,D正确。
8.(2022·潍坊模拟)CD47是一种跨膜糖蛋白。它可与巨噬细胞表面的信号调节蛋白结合,从而抑制巨噬细胞的吞噬作用。肺癌、结肠癌等多种肿瘤细胞表面的CD47含量比正常细胞高1.6~5倍,导致巨噬细胞对肿瘤细胞的清除效果减弱。为证明抗CD47的单克隆抗体可以解除CD47对巨噬细胞的抑制作用,科学家按照如下流程进行了实验。下列叙述不正确的是( D )
A.多次进行步骤①的目的是获得更多分泌抗CD47抗体的浆细胞
B.步骤②中可以利用聚乙二醇或灭活的病毒诱导完成细胞融合
C.经筛选可得到既能产生抗CD47抗体又能无限增殖的杂交瘤细胞
D.对照组应在巨噬细胞+正常细胞共培养体系中加入单克隆抗体
【解析】 多次向免疫动物注射抗原CD47的目的是使免疫动物小鼠产生大量的B淋巴细胞即浆细胞,A正确;诱导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,B正确;筛选的目的就是从未融合的B淋巴细胞、两个B淋巴细胞融合形成的细胞、未融合的骨髓瘤细胞、两个骨髓瘤细胞整合形成的细胞和骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合形成的细胞组成的细胞群中筛选出杂交瘤细胞,既能产生单一抗体又能无限增殖,C正确;根据单一变量原则可知,应设置不加单克隆抗体的巨噬细胞+肿瘤细胞共培养体系为对照,D错误。
核心考点三 胚胎工程的原理和过程
1.准确记忆早期胚胎发育过程
2.熟知胚胎工程的操作流程
(1)胚胎移植过程中两次使用激素,第一次常用孕激素对供、受体进行同期发情处理;第二次用促性腺激素对供体做超数排卵处理。
(2)胚胎移植过程中的两次检查:第一次对收集的胚胎进行检查;第二次对受体母畜是否妊娠进行检查。
(3)胚胎移植是有性生殖还是无性生殖,取决于胚胎是由受精卵形成的(有性生殖),还是由核移植技术形成重组细胞发育而成或胚胎分割形成的(无性生殖)。
考题解密
5.(2022·全国甲卷,38)某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊,为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代,该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题:
(1)为了实现体外受精需要采集良种公羊的精液,精液保存的方法是 冷冻保存 。在体外受精前要对精子进行获能处理,其原因是 刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精 ;精子体外获能可采用化学诱导法,诱导精子获能的药物是 肝素或钙离子载体 (答出1点即可)。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞,因为卵母细胞达到 MⅡ中期 时才具备与精子受精的能力。
(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行,该培养液的成分除无机盐、激素、血清外,还含的营养成分有 维生素、氨基酸、核苷酸 (答出3点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。
(3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作,以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是 对受体母羊进行同期发情处理,将保存的囊胚进行胚胎移植,对受体母羊进行是否妊娠的检查,一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代 。
【解析】 (1)精液可以冷冻保存,使用前再将精液解冻离心分离。刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精,故在体外受精前要对精子进行获能处理。通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法,化学诱导法是将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体溶液中,用化学药物诱导精子获能。卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期(MⅡ中期)才能具备与精子受精的能力。(2)进行早期胚胎培养的培养液中,除了无机盐、激素、血清外,还含有维生素、氨基酸、核苷酸、有机盐等。(3)要利用保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料,获得具有该公羊优良性状的后代,主要是利用胚胎移植技术,即对受体母羊进行同期发情处理,将保存的囊胚进行胚胎移植,对受体母羊进行是否妊娠的检查,一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代。
变式突破
变式一 考查胚胎工程的理论基础
9.(2022·聊城模拟)2016年,我国科学家通过“实践十号”卫星将多枚小鼠早期胚胎带上了太空,小鼠早期胚胎在太空中顺利完成从“2细胞”到囊胚的全程发育,这是世界上首次实现哺乳动物胚胎在太空发育。下列关于胚胎的形成和发育,叙述错误的是( C )
A.透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的屏障
B.卵裂期包括“2细胞”阶段,该时期的特点是细胞数量增加
C.桑葚胚细胞开始出现分化,但每一个细胞都具有全能性
D.囊胚具有囊胚腔,其从透明带伸展出来的过程称为孵化
【解析】 透明带反应和卵细胞膜反应分别是防止多精入卵受精的第一和第二道屏障,A正确;受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂,开始发育,细胞的数量不断增加,但胚胎的总体积并不增加,或略有缩小,这一过程称为卵裂,B正确;桑葚胚细胞尚未分化,这一阶段前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能,C错误;随着胚胎的进一步发育,胚胎的内部出现了囊胚腔,囊胚进一步扩大,会导致透明带的破裂,胚胎从其中伸展出来,这一过程叫作孵化,D正确。
10.(2022·苏州模拟)人类的两个精子同时与一个卵子结合形成的受精卵一般不能发育。在特殊情况下,这样的受精卵能够恢复分裂能力,形成三极纺锤体并最终分裂成3个二倍体细胞A、B和C(如图)。若A细胞的染色体由1个父方染色体组和1个母方染色体组组成,并且A、B细胞继续发育形成了一对双胞胎姐弟,C细胞因不含有母方染色体而发育失败。下列说法正确的是( C )
A.雌原核的每条染色体中含有2条姐妹染色单体
B.雄原核1和雄原核2中的染色体组成是相同的
C.细胞B中的2个染色体组不可能都来自父亲
D.顶体反应和卵细胞膜反应可有效避免图甲现象
【解析】 雌原核是完成两次成熟分裂后的卵核,每条染色体中含有0条姐妹染色单体,A错误;父本减数分裂产生的精子的性染色体类型有X、Y两种,雄原核1和雄原核2中的染色体组成不一定相同,B错误;A、B细胞继续发育形成了一对双胞胎姐弟,C细胞因不含有母方染色体而发育失败,说明A、B细胞含父方和母方的染色体,C细胞中无母方的染色体,C正确;透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障,D错误。
变式二 新情景下考查胚胎工程技术及其应用
11.(2022·葫芦岛二模)如图所示为哺乳动物细胞工程育种过程,下列叙述正确的是( C )
A.①过程常用农杆菌转化法导入目的基因
B.a是处于减数分裂Ⅱ前期的卵母细胞
C.③过程前需要对代孕母畜进行同期发情处理
D.②过程获得的所有细胞都可用于胚胎干细胞研究
【解析】 ①过程常用显微注射技术导入目的基因,A错误;a是处于减数分裂Ⅱ中期的卵母细胞,B错误;③过程前需要对代孕母畜进行同期发情处理,C正确;②过程获得的内细胞团细胞可用于胚胎干细胞研究,D错误。
12.(2022·临沂一模)早期胚胎细胞异常凋亡是目前克隆猪成功率低的主要原因。用实时荧光逆转录PCR技术(RT-qPCR)检测细胞凋亡抑制基因Bcl-2的表达水平,有助于了解胚胎发育不同时期基因Bcl-2表达水平与细胞凋亡的关系。下列说法错误的是( C )
A.对重组细胞进行培养时需加入血清等天然成分
B.卵母细胞采集后,要在体外培养成熟再去核作为受体细胞
C.根据RT-qPCR荧光强度可计算出基因Bcl-2在相应细胞中的翻译水平
D.胚胎在受体子宫发育过程中,其遗传特性不受影响
【解析】 对重组细胞进行培养时需加入血清等天然成分,A正确;卵母细胞采集后,要在体外培养成熟再去核,作为核移植受体细胞,B正确;根据RT-qPCR最终的荧光强度不能计算出基因Bcl-2在相应细胞中的翻译水平,C错误;胚胎在受体子宫发育过程中,其遗传特性不受影响,受体子宫只不过提供了一个发育的场所,D正确。
素养提升
(2022·葫芦岛模拟)人绒毛膜促性腺激素(HCG)是妊娠后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白,制备抗HCG单克隆抗体可用于检测早孕。图甲是抗HCG单克隆抗体的制备流程示意图,其中X、Y表示细胞,a~f表示过程;图乙是医学上定量检测抗原的双抗体夹心法原理示意图,单克隆抗体可以增强该方法的效果。回答下列问题:
(1)a过程培养的Y细胞是 小鼠骨髓瘤细胞 ,b过程常用的诱导细胞融合的方法有 灭活病毒诱导法、聚乙二醇(PEG)融合法、电融合法等 (答出三种即可),d过程的目的是 筛选获得只分泌所需专一抗体的杂交瘤细胞群 。
(2)f过程表示将杂交瘤细胞注射到小鼠 腹腔 ;单克隆抗体最主要的优点在于它的 特异性强、灵敏度高,并可大量制备 。
(3)据图分析,用双抗体夹心法检测抗原数量时,酶标抗体的作用是 与待测抗原结合,并催化检测底物生成产物 。上述方法中抗原至少需要含有 2 个抗体结合位点。现有多种抗HCG的单克隆抗体,欲筛选出两种适用于双抗体夹心法的单克隆抗体,可通过检测并比较 产物量 来确定。
【解析】 (1)单克隆抗体技术是将B淋巴细胞和骨髓瘤细胞相融合,故Y细胞是小鼠骨髓瘤细胞,诱导动物细胞融合的方法有灭活病毒诱导法、聚乙二醇(PEG)融合法、电融合法等,d过程是将杂交瘤细胞放在特定的培养基中培养,目的是筛选获得只分泌所需专一抗体的杂交瘤细胞群。(2)f过程表示将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔中,最终可在腹水中收集到大量单克隆抗体;单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高,并可大量制备。(3)双抗体夹心法中,酶标抗体的作用是与待测抗原结合,并催化检测底物生成产物;图中抗原需要与两种抗体结合,因而抗原至少需要含有2个抗体结合位点;欲筛选出两种适用于双抗体夹心法的单克隆抗体,可通过检测并比较产物量来确定。
1.(2022·涪陵实验中学模拟)紫罗兰(2n=14)花色丰富、抗虫性强、种子富含亚麻酸。为了让油菜(2n=38)具有紫罗兰的诸多优良性状,科研人员进行了下图所示实验。下列有关叙述错误的是( C )
A.制备原生质体时,可用酶解法处理植物细胞
B.原生质体融合依赖膜的流动性,融合的原生质体形成细胞壁后再进行有丝分裂
C.诱导融合时可以用灭活的病毒诱导融合
D.融合原生质体后,可以利用选择培养基从混合细胞群体中筛选出所需杂种细胞
【解析】 可以通过用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞壁,获得原生质体,这属于酶解法,A正确;原生质体融合依赖膜的流动性,融合的原生质体形成细胞壁后再进行有丝分裂形成子细胞,B正确;用灭活的病毒处理细胞是诱导动物细胞融合常用的方法,而植物原生质体融合一般不用灭活的病毒诱导融合,C错误;融合原生质体后,由于存在同种细胞相融合的现象,还有一些未融合的细胞,所以可以利用选择培养基从混合细胞群体中筛选出所需杂种细胞,D正确。
2.(2022·淮安模拟)研究植物脱毒对地下土壤生态系统的影响,提高植物对环境的适应和改造能力,对于实现未来高产高效农业的发展具有重要意义。下列叙述正确的是( D )
A.分生组织等外植体必须经过灭菌后才能接种到培养基上
B.该过程所用的培养基只能给外植体提供无机营养
C.地下土壤微生物在土壤生态系统中只有消费者和分解者
D.经单次a→f培养形成的植株不一定是符合生产要求的无病毒植株
【解析】 分生组织等外植体必须经过消毒后才能接种到培养基上,A错误;该过程所用的培养基除无机营养外,还能提供外源激素等,B错误;土壤中的硝化细菌属于生产者,C错误;茎尖很少感染病毒,也可能含有病毒,经单次a→f培养形成的植株不一定是符合生产要求的无病毒植株,D正确。
3.(2022·本溪模拟)高等哺乳动物受精后,受精卵开始进行细胞分裂。经桑葚胚、囊胚、原肠胚和组织器官的分化,最后发育成一个完整的幼体,完成胚胎发育的全过程,下列有关叙述正确的是( C )
A.图中①②③依次称之为透明带、内细胞团、滋养层
B.胚胎从①中伸展出来的过程叫孵化,发生在原肠胚期
C.胚胎移植前可以取出②的细胞进行性别鉴定
D.胚胎分割移植应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚
【解析】 题图是胚胎发育过程中囊胚期示意图,①②③依次称之为透明带、滋养层、内细胞团,A错误;囊胚进一步扩大,会导致①(透明带)破裂,胚胎从其中伸展出来,这一过程叫孵化,即孵化发生在囊胚期,B错误;进行胚胎移植前,取囊胚中②滋养层细胞进行性别鉴定,这样不会破坏胚胎,C正确;胚胎分割移植应选取发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚,D错误。
4.(2022·潍坊模拟)我国科学家利用基因编辑技术,获得一只生物节律核心基因BMAL1敲除的猕猴。用高精度工具去除该猴卵母细胞的细胞核,再与成纤维细胞融合,将发育形成的早期胚胎植入代孕雌猴,获得5只克隆猴,用于研究生物节律机制。以下叙述错误的是( A )
A.卵母细胞去核的方法是显微注射法,还可以用紫外光短时间照射等方法
B.胚胎体外培养过程不需要利用相关技术去除早期胚胎外的透明带
C.重组胚胎需要用物理或化学方法激活,使之完成细胞分裂和发育进程
D.早期胚胎植入代孕雌猴前,可用分割针平均分割处理提高胚胎利用率
【解析】 MⅡ期卵母细胞核的位置靠近第一极体,通过显微操作(而非显微注射)去核法去除卵母细胞核时将另一极体一并吸出,也可采用紫外光短时间照射、化学物质处理等手段,A错误;动物胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的,胚胎体外培养过程不需要利用相关技术去除早期胚胎外的透明带,B正确;为使重组胚胎完成细胞分裂和发育进程,需要用物理或化学方法激活重组胚胎,C正确;早期胚胎植入代孕雌猴前,可用分割针平均分割处理提高胚胎利用率,该过程中若选用囊胚期的胚胎,需要将内细胞团均等分割,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育,D正确。
5.(2022·华中师大一附中模拟)当前生物技术发展非常迅猛,很多生物技术的应用已经与我们的日常生活密切相关。下列有关生物技术的说法或做法正确的是( C )
A.设计试管婴儿是指通过遗传咨询有选择地生育优良性状的小孩
B.在我国,通过生殖性克隆有可能解决一些夫妇不孕不育的问题
C.胚胎工程繁育良种时,供体和受体母畜都要进行同期发情处理
D.对囊胚进行胚胎分割时,必须对整个胚胎进行均等分割
【解析】 设计试管婴儿是指通过胚胎移植前对胚胎进行遗传学诊断有选择地生育符合特殊要求的小孩,通过遗传咨询有选择地生育优良性状的小孩能降低遗传病的发生概率,A错误;在我国,通过试管婴儿技术有可能解决一些夫妇不孕不育的问题,B错误;胚胎工程繁育良种时,供体和受体母畜都要进行同期发情处理,保证胚胎移植入相同的生理环境,C正确;对囊胚进行胚胎分割时,必须对内细胞团进行均等分割,D错误。
6.(2021·淄博二模)我国科研人员利用大鼠、小鼠两个远亲物种创造出世界首例异种杂合二倍体胚胎干细胞(AdESCs),过程如图所示。该细胞可分化成各种杂种体细胞,为研究不同物种性状差异的分子机制提供了模型。相关叙述不正确的是( D )
A.单倍体囊胚1最可能由小鼠的卵细胞经体外诱导培养获得
B.体外培养AdESCs需向培养液中添加动物血清等天然成分
C.该项技术突破生殖隔离获得了哺乳动物远亲物种的杂种细胞
D.AdESCs的染色体组数与大鼠—小鼠体细胞融合的杂种细胞相同
【解析】 单倍体囊胚1能发育成孤雌单倍体胚胎干细胞,因此单倍体囊胚1最可能是由小鼠的卵子(卵细胞)发育而来,所采用的技术应为早期胚胎培养技术,A正确;动物细胞培养过程中,使用的培养液需添加动物血清等天然成分,B正确;由于物种间存在生殖隔离,自然情况下哺乳动物远亲物种间的配子往往无法完成受精作用,或者即便能完成受精也不能发育,该项技术突破生殖隔离获得了哺乳动物远亲物种的杂种细胞,C正确;结合题干信息和图示分析可知,该AdESCs是“杂合二倍体胚胎干细胞”,故体内有2个染色体组,但小鼠—大鼠杂交细胞是由体细胞融合产生的,因此杂交细胞中通常含有4个染色体组,两者染色体组数不同,D错误。
6.(不定项)(2022·宿迁模拟)科学家在蛙的核移植实验中发现,肠上皮核移植实验中有1%~2%能形成蝌蚪,囊胚核移植实验中有50%能形成蝌蚪或成蛙。下列叙述错误的是( ABD )
A.核移植得到的重组细胞须立即移植到蛙体内
B.由于科技的进步,用猴进行体细胞核移植实验的成功率与用蛙的相当
C.该实验说明胚胎细胞分化程度较低,全能性的表达更容易
D.核移植得到的克隆蛙的遗传性状与供核蛙的完全相同
【解析】 蛙是体外受精,生殖发育过程都是在体外完成的,所以实验中用到核移植技术得到的重组细胞,不用移植到蛙体内,A错误;蛙是体外受精,生殖发育过程都是在体外完成的,猴子是体内受精、体内发育的,用猴进行体细胞核移植实验的成功率与用蛙无可比性,B错误;题意显示,肠上皮核移植实验中有1%~2%能形成蝌蚪,囊胚核移植实验中有50%能形成蝌蚪或成蛙,该实验说明胚胎细胞分化程度较低,全能性的表达更容易,C正确;蛙的性状有些是核基因控制,有些是质基因控制,核移植得到的克隆蛙的遗传性状与供核蛙的不完全相同,D错误。
7.(2022·大连二十四中模拟)紫草宁是从紫草细胞中提取的一种色素,具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。科研人员利用紫草外植体获得愈伤组织,然后在液体培养基中进行悬浮培养,以获得更多的紫草宁。下列说法错误的是( A )
A.需要在培养液中加入大量的蔗糖以提供植物细胞所需的能量
B.利用果胶酶将愈伤组织分散成单个细胞,然后进行悬浮培养
C.诱导形成愈伤组织需要利用生长素、细胞分裂素等进行调节
D.紫草宁是植物细胞次生代谢产物,其合成具有时间和组织特异性
【解析】 培养基中应加入适量蔗糖,不能加入大量的蔗糖,否则会发生质壁分离甚至导致细胞死亡,A错误;植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶,所以悬浮培养时,可以利用果胶酶(酶的专一性)处理将植物细胞分散开,B正确;诱导外植体脱分化获得愈伤组织的过程通常需要一定比例的生长素和细胞分裂素来调节,C正确;植物次生代谢产物是由植物次生代谢产生的一类非必需的小分子有机化合物,其产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性,D正确。
7.(不定项)(2022·烟台模拟)SOD是一种广泛分布于各种细胞中的抗氧化酶,它能催化超氧阴离子自由基形成H2O2,增强植物的抗逆性。如图为培育能够产生SOD的农作物新品种的一种方式,下列有关叙述错误的是( ABD )
A.①过程中最常用的方法是采用显微注射技术将SOD基因导入植物细胞
B.②、③分别表示脱分化、再分化过程,无需严格的无菌操作
C.该育种方式利用了细胞工程和基因工程,能体现细胞的全能性
D.利用植物组织培养生产SOD时,需要将外植体培养到胚状体
【解析】 ①过程中最常用的方法是采用农杆菌转化法将SOD基因导入植物细胞,A错误;②、③分别表示脱分化、再分化过程,均需要在严格的无菌条件下完成,B错误;该育种方式利用了细胞工程和基因工程,将植物细胞培育成植物个体,能体现细胞的全能性,C正确;利用植物组织培养生产SOD时,只需要将外植体培养到愈伤组织,D错误。
8.(2021·1月浙江高考)三叶青为蔓生的藤本植物,以根入药。由于野生三叶青对生长环境要求非常苛刻,以及生态环境的破坏和过度的采挖,目前我国野生三叶青已十分珍稀。
(1)为保护三叶青的 遗传 多样性和保证药材的品质,科技工作者依据生态工程原理,利用 间种 技术,实现了三叶青的林下种植。
(2)依据基因工程原理,利用发根农杆菌侵染三叶青带伤口的叶片,叶片产生酚类化合物,诱导发根农杆菌质粒上vir系列基因表达形成 DNA聚合酶 和限制性内切核酸酶等,进而从质粒上复制并切割出一段可转移的DNA片段(T-DNA)。T-DNA进入叶片细胞并整合到染色体上,T-DNA上rol系列基因表达,产生相应的植物激素,促使叶片细胞持续不断地分裂形成 愈伤组织 ,再分化形成毛状根。
(3)剪取毛状根,转入含头孢类抗生素的固体培养基上进行多次 传代 培养,培养基中添加抗生素的主要目的是 杀灭发根农杆菌 。最后取毛状根转入液体培养基、置于摇床上进行悬浮培养,通过控制摇床的 转速 和温度,调节培养基成分中的 营养元素以及生长调节剂的种类和浓度 ,获得大量毛状根,用于提取药用成分。
【解析】 (1)根据题意可知,对三叶青的保护属于遗传多样性;三叶青的林下种植,是利用间种技术。(2)分析题意可知,从质粒上复制并切割出一段可转移的DNA片段(T-DNA),DNA复制需要DNA聚合酶,故可知,酚类化合物诱导发根农杆菌质粒上vir系列基因表达,形成DNA聚合酶和限制性内切核酸酶等。根据植物组织培养技术过程可知,相应植物激素可以促使叶片细胞脱分化形成愈伤组织,再分化形成毛状根。(3)剪取毛状根,转入含头孢类抗生素的固体培养基上进行多次传代培养,培养基中添加抗生素的主要目的是杀灭发根农杆菌。最后取毛状根转入液体培养基、置于摇床上进行悬浮培养,通过控制摇床的转速和温度,调节培养基成分中的营养元素以及生长调节剂的种类和浓度,获得大量毛状根,用于提取药用成分。
9.(2022·枣庄期末)基因剔除动物模型一直以来是开展基因功能研究的重要工具,其原理是通过导入外源分子使动物的某特定基因失活,进而培养出有基因缺陷的动物来研究相应基因的功能。下图是制作某类基因剔除小鼠流程示意图。请据图回答相关问题:
(1)图中①过程常用的技术是 显微注射 ,②过程是 早期胚胎培养 。
(2)体外受精时需要对精子进行 获能 处理,然后与处于 减数第二次分裂中 期的卵母细胞在专用的受精溶液中完成受精过程。
(3)为更多地获得基因剔除小鼠,可对囊胚阶段的胚胎进行分割移植,此时要对 内细胞团 进行均等分割。请说明理由: 内细胞团将来发育成胎儿的组织器官,若不均等分割,会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育 。
(4)研究发现人的SP1基因与乳腺癌细胞的异常表达和增殖密切相关。你认为基因剔除技术可以为乳腺癌的治疗提供怎样的新思路: 通过基因剔除技术使SP1基因失活,从而阻止乳腺细胞癌变 。
【解析】 (1)图中①过程常用显微注射技术,②是早期胚胎培养过程。(2)精子需要经过获能才能与成熟的卵母细胞(减数第二次分裂中期的卵母细胞)结合形成受精卵。(3)对囊胚阶段的胚胎进行分割移植时要对内细胞团进行均等分割,因为内细胞团将来发育成胎儿的组织器官,若不均等分割,会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。(4)由于人的SP1基因与乳腺癌细胞的异常表达和增殖密切相关,则可通过基因剔除技术使SP1基因失活,从而阻止乳腺细胞癌变。
10.(2022·邯郸一中模拟)某科研人员将人的体细胞的细胞核植入兔去核的卵母细胞中,使之融合形成杂种细胞,培养杂种细胞使之发育至囊胚期,从中分离出人的胚胎干细胞,通过体外培养可知,获得的胚胎干细胞能长期增殖并保持不分化的状态。回答下列问题:
(1)动物细胞培养技术是其他动物细胞工程的基础,该技术的原理是 细胞增殖 。培养人的细胞时,要将人的细胞置于 含95%空气和5%CO2的混合 气体环境中培养。为了防止杂菌污染,在培养过程中可采取的措施有 加入抗生素 。
(2)在接受移植的细胞核之前,兔的卵母细胞需要在体外培养至 减数第二次分裂中期(或MⅡ中期) (填时期)。人的细胞核能在兔去核的卵母细胞中重新启动,原因是兔去核的卵母细胞中有 能激发人细胞核表现出全能性的物质 。
(3)从功能上分析,获得的胚胎干细胞的特点是 具有发育的全能性 。在体外培养胚胎干细胞时,常在培养皿底部铺设一层饲养层细胞,其作用是 抑制细胞分化,促进细胞生长 。
【解析】 (1)动物细胞培养技术依据的生物学原理是细胞增殖。培养液中通入一定浓度的CO2可维持培养液pH的稳定,故要将人的细胞置于含95%空气和5%CO2的混合气体环境中培养。一般抗生素可以抑制细菌的繁殖,防止杂菌污染。(2)由于动物排出的卵子成熟度不同,当达到减数第二次分裂中期时,才具有与精子受精的能力,所以卵母细胞需要培养至减数第二次分裂中期再进行核移植。兔去核卵母细胞的细胞质中营养丰富,能为发育提供充足的营养,且能在激发条件下完成细胞分裂和发育进程,最主要的是存在能激发移植的人细胞核表现出全能性的物质。(3)胚胎干细胞具有发育的全能性,能发育成各种组织细胞。胚胎干细胞在饲养层细胞上增殖时,能维持只增殖不分化的状态,故饲养层细胞的作用是抑制细胞分化,促进细胞生长。
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