2024版高考生物一轮复习教材基础练第十一章生物技术与工程第2节细胞工程教学课件

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知识点89　植物细胞工程的基本技术
1 下列关于菊花组织培养的叙述,正确的是A.用自然生长的幼嫩的茎段进行组培需用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.组培苗炼苗时采用消过毒的蛭石作为栽培基质的原因是蛭石营养丰富D.脱分化和再分化过程都存在基因的选择性表达
1.D　自然生长的幼嫩茎段的消毒属于外植体消毒,应先用体积分数为70%的酒精消毒30 s,然后立即用无菌水清洗2~3次,再用质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液处理30 min后,立即用无菌水清洗2~3次,A错误。培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染,但不影响气体交换,B错误。组培苗炼苗时采用消过毒的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。脱分化和再分化过程都存在基因的选择性表达,该过程中遗传物质不发生改变,D正确。
2 [2021江苏卷]植物组织培养技术常用于商业化生产,其过程一般为无菌培养物建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定,下列相关叙述错误的是A.为获得无菌培养物,外植体要消毒处理后才可以接种培养B.组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成,直接形成胚状体等结构C.提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值,有利于诱导生根D.用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异
2.D　植物组织培养过程中应注意无菌操作,为获得无菌培养物,外植体要经过表面消毒处理后,才能进行培养,所用的培养基必须彻底灭菌,A正确。组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成,直接形成胚状体等结构,胚状体若包裹上人工种皮,可制作成人工种子,B正确。生长素和细胞分裂素的比值高时,有利于根的分化、抑制芽的形成,因此提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值,有利于诱导生根,C正确。用同一植株体细胞离体培养获得再生苗的过程中可能会发生基因突变、染色体变异,D错误。
3 兰花种子通常发育不全,在自然条件下萌发率极低;传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题。科研人员用四倍体品种绿宝石和二倍体品种春剑进行杂交,获得大量优质杂交兰,并对其进行染色体观察与计数,培育过程如图。有关叙述正确的是A.植物激素的配比可影响原球茎的分裂与分化B.由杂种胚培育到杂交兰植株,体现了植物细胞的全能性C.所得杂交兰植株的体细胞染色体数目应为120D.获得的多个杂交兰植株的性状完全一致
3.A 据图析图：题图是杂交育种和植物组织培养的过程:春剑和绿宝石杂交获得的杂种胚发育成原球茎为杂交育种的过程;原球茎在添加植物激素的培养基上增殖分化成试管苗为植物组织培养的过程。 原球茎增殖分化成试管苗的过程受培养基中生长素和细胞分裂素配比的影响,A正确。由杂种胚培育到杂交兰植株属于个体发育的过程,不能体现植物细胞的全能性,B错误。春剑配子中染色体数目为20,绿宝石配子的染色体数目为40,春剑和绿宝石杂交,获得的杂种胚染色体数目为60,杂种胚增殖分化过程中,遗传物质不变,所得杂交兰植株的体细胞染色体数目为60,C错误。杂种胚中的基因型未必相同,故培育杂种胚得到的大量杂交兰植株的性状不一定一致,D错误。
4 科学家通过植物体细胞杂交的方法,培育出“番茄—马铃薯”杂种植株(番茄2N=24,马铃薯4N=48)。虽然这种植株并没有像科学家预料的那样,地上结番茄、地下长马铃薯,但却为植物体细胞杂交在生产实践中的应用拉开了帷幕。如图为番茄和马铃薯体细胞杂交的示意图,下列相关说法错误的是A.植物体细胞杂交技术的原理是细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性B.过程①可利用酶解法,得到的结构是原生质体C.为促进c的形成,过程②中常用的试剂有聚乙二醇D.当c中的染色体汇集到一个细胞核中,标志着植物体细胞融合成功
4.D 据图析图：分析题图,过程①表示去除细胞壁获得原生质体,过程②表示诱导原生质体融合,过程③表示再生出细胞壁形成杂种细胞d,过程④表示脱分化过程形成愈伤组织e,过程⑤表示再分化生成杂种植株。 诱导原生质体融合体现了细胞膜具有一定的流动性, 杂种细胞形成杂种植株体现了植物细胞的全能性,因此植物体细胞杂交技术的原理是细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性,A正确。过程①可利用纤维素酶和果胶酶处理细胞以除去细胞壁,得到原生质体,B正确。过程②表示诱导原生质体融合,常用的试剂有聚乙二醇(PEG),C正确。植物体细胞融合成功的标志是再生出细胞壁,D错误。
5 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
5.C　由图可知,①为去除植物细胞的细胞壁,获得原生质体的过程,该过程需用纤维素酶和果胶酶处理细胞,A正确;由题干可知,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发生断裂,则形成的染色体片段在细胞融合后有的可能会存留在杂种细胞中,故为了使普通小麦获得中间偃麦草的耐盐性状,需要将中间偃麦草细胞中的染色体断裂,过程②用不同剂量的紫外线照射的目的是断裂中间偃麦草的染色体,B正确;图中过程③为两种原生质体的融合,常用的融合手段为物理法和化学法,灭活的病毒通常用来融合动物细胞,C错误;普通小麦不具有耐盐性状,因此筛选出的耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段,D正确。
6 (多选)科学家发现,蜗牛消化道提取液可用来处理植物细胞的细胞壁,从而得到原生质体,然后进行植物体细胞杂交等操作。下列有关说法正确的是A.推测蜗牛消化道提取液可能含有纤维素酶和果胶酶,可以去除植物细胞的细胞壁B.处理后获得的原生质体可用秋水仙素进行诱导融合C.融合后的杂种细胞可直接分裂形成愈伤组织D.原生质体的融合体现了细胞膜的流动性
6.AD　植物细胞细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,根据酶的专一性原理,要分解植物细胞的细胞壁应该用纤维素酶和果胶酶,由“蜗牛消化道提取液可用来处理植物细胞的细胞壁,从而得到原生质体”可推测蜗牛消化道提取液中可能含有纤维素酶和果胶酶,A正确。诱导原生质体融合的方法基本可以分为两大类——物理法和化学法,物理法包括电融合法、离心法等;化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH融合法等,秋水仙素不能诱导原生质体融合,B错误。融合后的杂种细胞需要在培养基上经过脱分化转变成未分化的细胞,进而形成愈伤组织,而不是直接分裂形成愈伤组织,C错误。原生质体的融合依赖于细胞膜融合,体现了细胞膜的流动性,D正确。
7 某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时,参照品种B的最佳激素配比(如表)进行预实验。据表回答:(1)Ⅰ阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体,原因是 。(2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中发生基因选择性表达的是　　　　阶段。(3)为确定品种A的Ⅰ阶段的最适细胞分裂素浓度,参照品种B的激素配比(m1>2.0),以0.5 μml/L为梯度, 设计5个浓度水平的实验, 细胞分裂素最高浓度应设为　　　　　　　μml/L。(4)Ⅲ阶段时, 科研人员分别选用浓度低于或高于n3 μml/L的生长素处理品种A幼芽都能达到最佳生根效果,原因是处理幼芽时,选用低浓度生长素时的处理方法为　　　　,选用高浓度生长素时的处理方法为　　　　　。(5)在　　　　阶段用秋水仙素对材料进行处理,最易获得由单个细胞形成的多倍体。
7. 【参考答案】 (1)细胞分化程度低,容易诱导产生愈伤组织 (2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ (3)m1+1.0 (4)浸泡法(长时间处理) 沾蘸法(短时间处理) (5)Ⅰ【解题思路】 (1)选择茎尖、幼叶等作为外植体是因为其富含分生组织,细胞分化程度低,诱导其脱分化形成愈伤组织更容易。(2)阶段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别涉及脱分化、再分化和再分化过程,细胞形态、结构和功能在这些阶段都发生了变化,都存在基因的选择性表达。(3)因为m1 μml/L为品种B在Ⅰ阶段的最佳激素配比中的细胞分裂素浓度,所以确定品种A在Ⅰ阶段的最适细胞分裂素浓度时,若以0.5 μml/L为梯度设计5个浓度水平,设置的浓度由低到高应依次为m1-1.0、m1-0.5、m1、m1+0.5、m1+1.0(单位均为μml/L)。(4)用浸泡法处理幼芽时使用的生长素浓度较低,处理时间较长,用沾蘸法处理幼芽的时间较短,使用的生长素浓度较高,二者均可以得到最佳生根效果。(5)秋水仙素通过抑制分裂期纺锤体的形成使染色体加倍;Ⅱ、Ⅲ阶段中部分细胞可能已发生分化,失去了分裂能力,故用秋水仙素处理这两个阶段的材料,并非所有细胞的染色体数目都会加倍;而Ⅰ阶段形成的愈伤组织细胞都由已分化细胞经过脱分化形成,分化程度较低,分裂能力较强,该阶段中使用秋水仙素使染色体数目加倍,更容易获得由单个细胞形成的多倍体。
知识点90　植物细胞工程的应用
1 铁皮石斛富含某些糖类和生物碱,可以用来提取药物。但铁皮石斛自然繁殖力极弱,生长缓慢,再加上人们掠夺式采挖,资源已接近枯竭,植物组织培养技术为铁皮石斛的繁殖提供了新思路。下列相关叙述正确的是A.为获得无菌培养物,需要对铁皮石斛的外植体进行严格灭菌B.利用铁皮石斛的体细胞进行组织培养的过程中不会发生染色体数目的变异C.诱导愈伤组织形成和后续培养过程中,每日需要给予适当时间和强度的光照D.植物组织培养过程中用适当诱变因素处理,可从产生突变的个体中筛选到高产的突变体,进而将其培养成新品种
1.D　植物组织培养过程中,需要对外植体进行消毒,但不能进行灭菌处理,以保持外植体的活性,A错误。利用铁皮石斛的体细胞进行组织培养的过程中可能会发生染色体数目的变异,B错误。诱导愈伤组织形成期间一般不需要光,后续培养过程中,为了诱导叶绿素的形成,每日需要给予适当时间和强度的光照,C错误。植物组织培养过程中,由于培养细胞一直处于不断增殖的状态,容易受到培养条件和外界压力的影响而发生突变,因此植物组织培养过程中用适当诱变因素处理,可从产生突变的个体中筛选到高产的突变体,进而将其培养成新品种,D正确。
2 紫杉醇具有高抗癌活性,生产紫杉醇的传统方法是从红豆杉的树皮和树叶中提取,但野生红豆杉是濒危植物,这种方法不利于对它们的保护。通过植物细胞悬浮培养技术(将游离的植物细胞或小的细胞团置于液体培养基中进行培养和生长的一种技术)可获得大量紫杉醇,如图表示工厂化生产紫杉醇的过程。下列说法不正确的是注:用于悬浮培育的愈伤组织需质地疏松,细胞分散程度大。A.可选用红豆杉茎尖或根尖组织经灭菌后作为外植体B.紫杉醇是红豆杉体内生长过程中产生的一种次生代谢物C.摇床培养是为了增加溶氧量,有利于细胞充分接触营养物质,促进细胞增殖D.高度液泡化、无定形状态的愈伤组织经培养能合成紫杉醇
2.A　可选用红豆杉茎尖或根尖组织经消毒后作为外植体,A错误。紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物,B正确。摇床培养是为了增加溶氧量,有利于细胞充分接触营养物质,促进细胞增殖,C正确。高度液泡化、无定形状态的愈伤组织经培养能合成大量的紫杉醇等细胞代谢产物,D正确。
3 植物细胞工程被广泛应用于作物新品种的培育,常见的有单倍体育种和突变体的利用。(1)单倍体育种是通过　　　　获得的单倍体植株,再用　　　　(填试剂名称)或　　　　(填方法)处理使其染色体加倍。已知某二倍体植物体细胞染色体数为24条,则单倍体育种得到的理想植株的体细胞染色体数为　条。(2)在植物组织培养过程中,由于细胞一直处于　　　　的状态,因此它们容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变,可以为培育新品种提供原材料。为了防止突变体后代发生性状分离,通常选择　　　　的方式繁殖后代。(3)在再分化阶段所用培养基中,含有植物激素X和植物激素Y。改变培养基中这两种植物激素的浓度比例,细胞群的变化情况如图所示。由图可知,植物激素X与植物激素Y的浓度比值大于1时,更有利于　　　　的形成,如果图中两种植物激素分别代表生长素和细胞分裂素,则植物激素X更可能是　　　　。
3.【参考答案】　(1)花药(或花粉)培养　秋水仙素　低温诱导(与前一空不可颠倒)　24　(2)不断增殖　无性生殖　(3)芽　细胞分裂素【解题思路】　(1)单倍体育种的步骤包括通过花药(或花粉)离体培养获得单倍体植株,再用秋水仙素或低温诱导单倍体幼苗使其染色体加倍,从而获得纯合体;已知某二倍体植物体细胞染色体数为24条,花药(或花粉)培养得到的单倍体植株的体细胞中含有的染色体数目为12条,诱导染色体数目加倍后获得的纯合二倍体植株含有的染色体数目为24条,故单倍体育种得到的理想植株的体细胞染色体数为24条。(2)在植物组织培养过程中,由于细胞一直处于不断增殖的状态,细胞中DNA稳定性差,因此容易受到培养条件和诱导因素的影响而产生突变,进而能为培育新品种提供原材料;为了避免突变体后代发生性状分离,通常选择无性生殖的方式繁殖后代,因为无性生殖能够保持亲本的优良性状。(3)在植物组织培养时,可通过调节生长素和细胞分裂素的比值影响愈伤组织分化出根或芽,生长素与细胞分裂素比值高时,有利于根的分化、抑制芽的形成;比值低时,有利于芽的分化、抑制根的形成;比值适中时,促进愈伤组织的生长。所以图中植物激素Y是生长素,植物激素X是细胞分裂素,植物激素X与植物激素Y的浓度比值大于1时,更有利于芽的形成。
知识点91　动物细胞培养
1 下列有关动物细胞培养和植物组织培养的叙述,正确的是 A.二者的产物都是完整个体B.二者都需要将组织分散成单个细胞C.二者的培养基物理状态不同D.二者都需一直光照
1.C　植物组织培养的产物是植物体,动物细胞培养的产物不是完整个体,A错误。植物组织培养从外植体开始,即离体的器官、组织或细胞,不需要用酶将组织分散成单个细胞,动物细胞培养从细胞开始,B错误。动物细胞培养使用液体培养基,通常还需要添加血清等一些天然成分;植物组织培养使用固体培养基,还需要添加植物激素,C正确。一般情况下,植物组织培养的脱分化过程不需要光照,再分化阶段需在有光条件下进行,动物细胞培养对光照无要求,D错误。
2 在治疗大面积烧伤时,通常采用烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。下列有关叙述错误的是 A.培养时可添加适量的抗生素,以避免污染B.在体外培养细胞时,需要对培养液和用具进行灭菌处理C.进行培养时所需的O2和CO2的作用是维持培养环境的pHD.实验中贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖
2.C　抗生素能杀死细菌,培养时可添加适量的抗生素,以避免细菌污染,A正确。在体外培养细胞时,需要对培养液和所有培养用具进行灭菌处理,并且在无菌环境下进行操作,防止杂菌污染,B正确。动物细胞培养所需的气体主要有O2和CO2,O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH,C错误。动物细胞培养过程中大部分细胞会贴附在培养瓶的瓶壁上,这种现象称为细胞贴壁;当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制,D正确。
3 如图为肾脏上皮细胞培养部分过程示意图。下列叙述不正确的是 A.甲→乙过程可以用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理B.乙→丙过程指细胞在添加了血清等天然成分的合成培养基中进行原代培养C.乙→丙和丙→丁过程均会出现细胞贴壁和接触抑制现象D.丙→丁是传代培养的过程,该过程体现了动物细胞的全能性
3.D　甲→乙过程是组织细胞的分离,可以用机械的方法,或用胰蛋白酶和胶原蛋白酶处理的方法,将组织分散成单个细胞,制成细胞悬液,A正确。乙→丙过程表示转入培养液中进行原代培养,培养基中需要添加血清等天然成分,B正确。在动物细胞培养过程中会出现细胞贴壁和接触抑制现象,C正确。丙→丁过程中进行分瓶培养,属于传代培养,该过程并没有体现动物细胞的全能性,D错误。
4 2006年,科学家利用逆转录病毒将Oct4等4个关键基因导入已分化的体细胞中并表达,可使这个细胞成为类似胚胎干细胞的诱导多能干细胞(iPS细胞)。如图为该技术在人体细胞方面的实验示意图。下列相关叙述错误的是A.iPS细胞所带遗传信息与肌肉细胞相同B.iPS细胞的诱导过程无需破坏胚胎,还可以避免免疫排斥C.导入的4个关键基因能促使已分化的体细胞恢复分裂能力D.①②③利用iPS细胞获得各种器官组织时应加入分化诱导因子
4.A　分析题图可知,iPS细胞中含有外源基因,其遗传信息与肌细胞不同,A错误。iPS细胞的诱导过程不使用胚胎细胞或卵细胞,只需对体细胞进行操作及适当培养即可,无需破坏胚胎,且该过程属于自体移植,还可以避免免疫排斥,B正确。根据题文,导入的4个关键基因能促使已分化的体细胞成为诱导多能干细胞(iPS细胞),且具有分裂和分化能力,故导入的4个关键基因能促使已分化的体细胞恢复分裂能力,C正确。iPS细胞可分化为多种细胞,加入分化诱导因子才能获得相应的组织或器官,D正确。
知识点92　动物细胞融合技术与单克隆抗体
1 某同学在学习细胞工程时,列表比较了动植物细胞工程的有关内容,你认为错误的是
1.C　植物细胞有细胞壁,根据酶的专一性, 植物体细胞杂交时需要用酶解法(纤维素酶和果胶酶)去除细胞壁;动物细胞培养时或用机械法,或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理一段时间,将组织分散成单个细胞,A正确。诱导原生质体融合的方法有物理方法和化学方法,诱导动物细胞融合的方法有物理方法(电融合法)、化学方法(PEG融合法)、生物方法(灭活病毒诱导法),B正确。植物体细胞杂交技术可用于培育种间杂种植物,动物细胞融合技术不能用于培养克隆动物,培养克隆动物采用的是核移植技术,C错误。 植物体细胞杂交过程中所用的培养基属于固体培养基,其中含有蔗糖和植物激素等;动物细胞融合过程中所用的培养基属于液体培养基,其中含有葡萄糖和动物血清等,D正确。
植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
2 科学家以SARS病毒的核衣壳蛋白为抗原,制备出了单克隆抗体。下列相关叙述正确的是A.利用该单克隆抗体可以筛选出SARS病毒感染者B.体外培养单个B淋巴细胞可大量获得针对SARS病毒的单克隆抗体C.诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后,形成的杂交瘤细胞中含有大量的单克隆抗体D.将纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内,可从小鼠血清中分离出单克隆抗体
2.A　单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异,与特定抗原发生特异性结合,被广泛用作诊断试剂,因此利用该单克隆抗体与SARS病毒核衣壳蛋白特异性结合的方法可筛选出SARS病毒感染者,A正确。单个B淋巴细胞有产生抗体的能力,但增殖能力有限,因此在体外培养单个B淋巴细胞不可能获得大量针对SARS病毒的单克隆抗体,B错误。将B淋巴细胞和骨髓瘤细胞诱导融合后的杂交瘤细胞经克隆化培养和专一抗体检测,筛选出杂交瘤细胞(抗体检测呈阳性)在体外培养或注射到小鼠腹腔内增殖,从细胞培养液或小鼠腹水中可获取大量的单克隆抗体,C错误。用纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内,可使其产生免疫反应,以获得相应的B淋巴细胞,但从小鼠血清中分离的抗体数量少,且不是单克隆抗体,D错误。
3 科学家米尔斯坦和科勒设计了一个用已免疫的B淋巴细胞制备单克隆抗体的实验,如图为其实验流程图,c为杂交瘤细胞,下列相关叙述不正确的是A.a是骨髓瘤细胞,①过程不同于植物体细胞杂交的方法是灭活病毒诱导法B.制备单克隆抗体时,选择B淋巴细胞的原因是它能分泌多种特异性抗体C.②表示在选择培养基上进行筛选,③表示对杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测D.用放射性同位素标记的单克隆抗体可定位诊断肿瘤等疾病
3.B 据图析图：分析题图,a表示小鼠骨髓瘤细胞,b表示诱导细胞融合形成的杂交细胞,c表示筛选出的杂交瘤细胞,d表示抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞。①过程表示诱导融合,②过程表示用特定的选择培养基进行筛选,③过程表示对经选择培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测,④过程表示对抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞进行增殖培养并获取单克隆抗体。 ①过程(诱导融合)不同于植物体细胞杂交的方法是灭活病毒诱导法,A正确。对于B淋巴细胞来说,每一个B淋巴细胞经特定抗原刺激后只能产生一种特异性抗体,B错误。由“据图析图”可知,C正确。单克隆抗体具有特异性,用放射性同位素标记的单克隆抗体可定位诊断肿瘤等疾病,D正确。
4 如图表示单克隆抗体的制备过程,相关叙述错误的是 A.过程③孔板的每一个孔中应尽量多接种几个细胞B.过程②可用聚乙二醇或灭活的病毒来诱导细胞融合C.过程③需提供一定浓度的CO2,以维持培养液的pHD.过程①的目的是使小鼠产生能分泌特定抗体的B淋巴细胞
4.A　据图可知,过程③表示利用孔板培养和筛选杂交瘤细胞,每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞,A错误。过程②是动物细胞融合的过程,可以用聚乙二醇或灭活的病毒来诱导细胞融合,B正确。过程③需要一定浓度的CO2维持培养液的pH,C正确。过程①是向小鼠体内注射特定的抗原,刺激其发生特异性免疫,产生能分泌特定抗体的B淋巴细胞,D正确。
5 抗体—药物偶联物(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,其作用机理如图所示。下列相关叙述不正确的是A.ADC可与肿瘤细胞表面的受体特异性结合B.单克隆抗体可特异性杀伤肿瘤细胞C.杂交瘤细胞需进行克隆化培养和抗体检测D.除ADC外,单克隆抗体在临床上还可作为诊断试剂
5.B　抗体—药物偶联物(ADC)中的抗体可与肿瘤细胞表面的受体特异性结合,将药物带到肿瘤细胞内,A正确。分析题图可知,单克隆抗体只是起导向作用,不能直接杀伤肿瘤细胞,B错误。制备单克隆抗体时,获得的杂交瘤细胞需进行克隆化培养和抗体检测,C正确。单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异,与特定抗原发生特异性结合,被广泛用作诊断试剂,D正确。
6 成纤维细胞生长因子20(FGF20)会在肺癌、胃癌及结肠癌细胞中过量表达,可作为潜在的肿瘤标志物。因此抗FGF20单克隆抗体可以用于癌症早期诊断筛查及预后评估。研究者设计如图流程制备抗FGF20单克隆抗体。请据图回答下列问题:(1)图中①过程可用　　　　或用酶处理一段时间,将组织分散成单个细胞。(2)②过程应先诱导细胞融合,融合后的细胞中由2个细胞互相融合的类型有　　　　种,再进行筛选以得到杂交瘤细胞,杂交瘤细胞的特点是 。(3)杂交瘤细胞体外培养过程中,为避免细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害,常采取的措施是　　　　。④过程要使能产生抗FGF20单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖,可采用的方法有注射到小鼠腹腔内增殖或 。(4)抗FGF20单克隆抗体可以用于癌症早期诊断筛查及预后评估,请说明理由: 。
6.【参考答案】　(1)机械法　胰蛋白酶、胶原蛋白　(2)3　既能迅速大量增殖,又能产生足够数量的特定抗体　(3)定期更换培养液　在体外条件下大规模培养　(4)抗FGF20单克隆抗体只能与癌细胞的FGF20特异性结合【解题思路】　(1)过程①可用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理一段时间,将组织分散成单个细胞。(2)融合后的细胞中由2个细胞互相融合的类型有3种,为B淋巴细胞+B淋巴细胞、B淋巴细胞+骨髓瘤细胞、骨髓瘤细胞+骨髓瘤细胞;杂交瘤细胞是由B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合而成的,具有两者的特点,既能迅速大量增殖,又能产生足够数量的特定抗体。(3)定期更换培养液可以避免细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害;在体外条件下大规模培养也可以使能产生抗FGF20单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖。(4)由题干可知,FGF20会在肺癌、胃癌及结肠癌细胞中过量表达,抗FGF20单克隆抗体只能与癌细胞的FGF20特异性结合,因此,抗FGF20单克隆抗体可以用于癌症早期诊断筛查及预后评估。
7 用抗人绒毛膜促性腺激素(HCG)单克隆抗体做成的“早早孕诊断试剂盒”具有诊断早、准确率高等优点。如图是抗HCG单克隆抗体制备流程的示意图。回答下列问题:(1)制备单克隆抗体的过程中需要用到　　　　技术。(2)在制备单克隆抗体的过程中,首先要将纯化的HCG多次注入小鼠体内,其目的是从小鼠的脾中获得　　　　。图中的促融剂可以是灭活的病毒,灭活是指使病毒失去　　　　,但不破坏　　　　结构。(3)在图中的HAT培养基上,　　　　细胞不能生长。培养杂交瘤细胞时需要适宜的营养、温度、pH、渗透压、气体环境以及　　　　。(4)单克隆抗体被广泛用作诊断试剂的原因是　　　　,与特定抗原发生特异性结合,并且可以大量制备。
7.【参考答案】　(1)动物细胞培养和动物细胞融合　(2)数量较多的能产生特定抗体的B淋巴细胞　感染能力　抗原　(3)未融合的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞以及融合的具有同种细胞核的细胞　无菌和无毒的环境　(4)其能准确识别抗原的细微差异【解题思路】　(1)制备单克隆抗体的过程中需要用到动物细胞培养和动物细胞融合技术。(2)在制备单克隆抗体的过程中,首先要将纯化的HCG多次注入小鼠体内,从而可以从小鼠的脾中获得数量较多的能产生特定抗体的B淋巴细胞。图中的促融剂可以是灭活的病毒,这是动物细胞融合特有的促融剂,灭活是指使病毒失去感染(或侵染)能力,以避免病毒对细胞造成伤害,但不破坏病毒的抗原结构。(3)在图中的HAT培养基上,只有杂交瘤细胞能生长,未融合的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞以及融合的具有同种细胞核的细胞在该培养基上均不能生长。培养杂交瘤细胞时需要适宜的营养、温度、pH、渗透压、气体环境以及无菌和无毒的环境。(4)单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异,与特定抗原发生特异性结合,并且可以大量制备,因此被广泛用作诊断试剂,在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。
知识点93　动物体细胞核移植和克隆动物
1 在克隆哺乳动物过程中,通常作为核移植受体细胞的是去核的A.卵原细胞　　　　　　B.初级卵母细胞C.次级卵母细胞 D.卵细胞
1.C　克隆哺乳动物时,一般将供体细胞注入去掉细胞核的卵母细胞中,使其重组并发育成一个新的胚胎,这个新的胚胎最终发育为动物个体。通常作为核移植受体细胞的是去核的次级卵母细胞,C正确。
2 为研究治疗性克隆技术能否用于帕金森综合征的治疗,科研人员利用人帕金森综合征模型鼠进行如图实验,下列相关叙述错误的是 A.过程①得到的细胞,其DNA主要来自鼠皮肤细胞B.过程④需对受体小鼠注射免疫抑制剂以防发生免疫排斥反应C.过程③的关键是利用特定条件诱导胚胎干细胞相关基因表达D.克隆特定疾病的动物模型可以为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助
2.B　过程①是核移植,由于DNA主要分布在细胞核内,故得到的细胞的DNA主要来自鼠皮肤细胞,A正确。过程④属于自体移植,不会发生免疫排斥反应,因此过程④无需对受体小鼠注射免疫抑制剂,B错误。过程③的关键是利用特定条件诱导胚胎干细胞相关基因表达,使之分化成神经元,C正确。克隆特定疾病动物模型,可以为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助,D正确。
3 体细胞核移植是动物细胞工程中的常用技术手段,用核移植方法得到的动物为克隆动物。如图表示利用该技术培育克隆蛙的基本过程。下列叙述错误的是A.克隆蛙与核供体蛙的遗传物质有差异B.可以通过电融合法使两细胞融合,形成重组细胞C.克隆蛙培育过程的原理是蛙肠上皮细胞具有全能性D.若将肠上皮细胞换成胚胎细胞,则克隆蛙的成功率会大大提高
3.C　克隆蛙的核遗传物质与核供体蛙的核遗传物质相同,但克隆蛙的细胞质基因由去核卵母细胞提供,故克隆蛙与核供体蛙的遗传物质有差异,A正确。在形成重组细胞时,可以通过电融合法使两细胞融合,B正确。克隆蛙培育过程的原理是蛙肠上皮细胞的细胞核具有全能性,C错误。胚胎细胞的全能性更高,若将肠上皮细胞换成胚胎细胞,则克隆蛙的成功率会大大提高,D正确。
4 某女性的线粒体携带某种致病基因,她的前两个孩子因患该病而夭亡。后来她接受了一个健康女性捐赠的卵母细胞,生育了一个“三亲婴儿”,培育过程如图所示。下列叙述错误的是 A.卵母细胞A取自健康女性B.取卵之前,两女性都要注射促性腺激素C.“三亲婴儿”的性别与提供细胞核的患病女性相同D.“三亲婴儿”同时拥有自己父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因
4.C　图示过程中,重组的卵细胞的细胞质来源于卵母细胞A,结合题意可知,卵母细胞A应取自健康女性,A正确。取卵之前,两女性都要注射促性腺激素,进行超数排卵,B正确。据图可知,“三亲婴儿”的形成有精卵结合过程,故“三亲婴儿”的性别不一定与提供细胞核的患病女性相同,C错误。“三亲婴儿”是经过核移植和体外受精产生的,其细胞核基因一半来自母亲,一半来自父亲, 细胞质基因来自卵母细胞捐献者,D正确。
5 (多选)大熊猫是我国的国宝,尽管我国政府采取了许多保护措施,但由于其繁殖能力及幼仔成活率均较低,其数量仍然非常少。有科学家尝试采用体细胞核移植技术来克隆大熊猫,主要步骤如下。步骤①:分离培养大熊猫的耳组织细胞,低温保存。步骤②:从雌性大熊猫卵巢中获取卵母细胞并培养。步骤③:细胞核移植获得重构胚。步骤④:将不同性别的胚胎移植到代孕个体内。步骤⑤:孕育出子代大熊猫。下列叙述正确的是 A.在体细胞核移植过程中,去核实质上是去除纺锤体—染色体复合物B.用体细胞核移植技术克隆大熊猫,说明已分化的动物体细胞具有全能性C.步骤③中的重构胚发育成囊胚所需营养物质主要来源于代孕个体D.步骤④移植胚胎的性别可依据步骤①提供体细胞的个体的性别确定
5.AD　将卵母细胞培养到MⅡ期进行去核操作,去核实质上是去除次级卵母细胞中的纺锤体—染色体复合物,A正确。用体细胞核移植技术克隆大熊猫,说明已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性,B错误。重构胚细胞发育成囊胚所需营养物质主要来源于去核的卵母细胞,C错误。步骤④移植胚胎的性别由步骤①中供体大熊猫的性别确定,D正确。
6 1996年7月,英国科学家韦尔穆特等人培育出克隆羊多莉,由此翻开了动物克隆史上崭新的一页,如图是克隆羊多莉培育过程示意图,请据图分析下列问题。(1)写出图中a、b过程所用到的生物技术的名称:a　　　　、b　　　　。(2)过程a中所需的受体细胞去核的原因是　　　　。(3)继植物组织培养之后,克隆羊的培育成功,证明动物细胞核也具有　　　　,根本原因在于 。(4)在培育多莉的过程中,有三只母羊参与了多莉繁育的过程,这种生殖方式为　　　　。多莉体内的遗传物质来源于　　　　(填字母)。(5)试举一例,说明克隆羊培育成功的实际意义: 。
6.【参考答案】　(1)动物体细胞核移植技术　胚胎移植　(2)保证克隆动物的核物质只来源于供体　(3)全能性　细胞核内具有生物生长发育所需全部遗传物质　(4)无性生殖　A和B　(5)加速了家畜遗传改良进程;促进优良畜群繁育;保护濒危物种;生产珍贵蛋白;作为器官移植的供体等(答出一点即可)【解题思路】　(1)据图可知,图中a是将苏格兰黑面母羊A去核卵母细胞与芬兰白面母羊B乳腺细胞融合的过程,该过程应用了动物体细胞核移植技术;b过程是将早期胚胎移植到另一头母羊C的子宫内,属于胚胎移植。(2)在核移植过程中,为保证克隆动物的核物质只来源于供体,所需的受体细胞需去核。(3)克隆羊的培育成功,证明动物体细胞核也具有全能性;根本原因在于细胞核内具有生物生长发育所需全部遗传物质。(4)在培育多莉的过程中,有三只母羊参与了多莉繁育的过程,这种生殖方式为无性生殖;多莉体内的遗传物质来源于苏格兰黑面绵羊A和芬兰白面绵羊B。(5)克隆羊培育成功的实际意义:加速了家畜遗传改良进程;促进优良畜群繁育;保护濒危物种;生产珍贵蛋白;作为器官移植的供体等。
7 “中中”和“华华”是世界首例非人灵长类动物的体细胞克隆猴,这是我国的研究成果。之后某研究团队通过体细胞克隆技术获得了5只生物节律紊乱的体细胞克隆猴。如图表示培育克隆猴的流程,请回答下列问题:(1)在“中中”“华华”之前,科学家已培育出了胚胎细胞克隆猴,胚胎细胞核移植难度明显低于体细胞核移植的原因是　。
(2)科学家首先将采集的卵母细胞培养至　　　　期,然后去核。核移植过程中用灭活的仙台病毒进行了短暂处理,其目的是　　　　。形成的重构胚具有　　　　的能力。体外培养重构胚时,需提供适宜的营养及环境条件,环境条件包括　　　　(至少答出两点)。最后将胚胎移植到经过　　　　处理的代孕母猴体内,最终产出克隆小猴。(3)我国科研团队采集了一只睡眠紊乱最明显的BMAL1基因敲除的猕猴的体细胞,通过核移植技术获得了5只克隆猴,理论上这5只克隆猴之间的细胞核基因型　　　　(填“相同”“不相同”或“不一定相同”)。为验证上述5只基因敲除猕猴存在睡眠紊乱问题,科学家用检测设备监测实验猴,通过行为学分析检测其是否明显表现出睡眠紊乱的症状,对照组的设置应为　　　　。在研究人类疾病致病机制、研发人类新药时,选用“模型猴”更优于“模型鼠”的原因是　。
7.【参考答案】　(1)胚胎细胞分化程度低,表现全能性相对容易,而体细胞分化程度高,表现全能性十分困难　(2)MⅡ　诱导细胞融合　发育成完整个体　无菌和无毒的环境、温度、pH、渗透压、气体环境　同期发情　(3)相同　与克隆猴生理状态相同的正常个体(或不存在BMAL1基因缺失个体)　猴与人的亲缘关系更近【解题思路】　(1)体细胞分化程度高,表现全能性十分困难,而胚胎细胞分化程度低,表现全能性相对容易,因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。(2)去核前应保证采集的卵母细胞在体外培养至MⅡ期;核移植过程中用灭活的仙台病毒进行了短暂处理,在此过程中,灭活的仙台病毒的作用是诱导体细胞与去核卵母细胞融合。重构胚是指人工构建的胚胎,具有发育成完整个体的能力;体外培养重构胚时,需提供适宜的营养以及环境条件,环境条件包括无菌和无毒的环境、适宜的温度、pH和渗透压,适宜的气体环境。胚胎移植前还需对代孕母猴进行同期发情处理,这样可以使移植的胚胎获得相同的生理环境,以保证胚胎能够继续发育。(3)因为这5只克隆猴的细胞核均来自同一只猕猴的体细胞,故理论上这5只克隆猴之间的细胞核基因型相同。为了验证这5只基因敲除猕猴存在睡眠紊乱问题,科学家用检测设备监测它们的昼夜活动情况,通过行为学分析检测其是否明显表现出类似睡眠紊乱的症状。对照组的设置应为与克隆猴生理状态相同的正常的个体(不存在BMAL1基因缺失)。在研究人类疾病致病机制、研发人类新药时,因为猴与人的亲缘关系更近,故选用“模型猴”更优于“模型鼠”。
1 如图为哺乳动物早期胚胎发育的过程,下列有关叙述不正确的是 A.过程a和b使胚胎中有机物的含量减少B.Ⅰ、Ⅱ时期的胚胎中都含有全能细胞C.胚胎移植必须使用处于Ⅱ时期的胚胎D.图示过程中,部分细胞中的遗传物质可能发生改变
1.C　分析题图可知,图中过程a表示卵裂形成桑葚胚,过程b表示桑葚胚形成囊胚,这两个过程细胞均需要消耗能量,故两个过程使胚胎中的有机物的含量减少,A正确。Ⅰ表示桑葚胚,含有的所有细胞都是全能细胞,Ⅱ表示囊胚,含有的内细胞团细胞为全能细胞,B正确。胚胎移植必须使用处于Ⅰ(桑葚胚)或Ⅱ(囊胚)时期的胚胎,C错误。图示过程中,细胞进行有丝分裂,在有丝分裂前的间期DNA复制过程中,部分遗传物质可能发生改变,D正确。
2 如图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的部分步骤,X表示受精卵。下列叙述正确的是 A.①②两个胚胎具有不同核遗传物质B.③需移植到发情的母牛子宫内发育C.a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段D.b过程需要一种成分复杂且稳定的培养液
2.B　①②两个胚胎为同一个胚胎分割得到的,具有相同核遗传物质,A错误。③需移植到发情的母牛子宫内发育,B正确。a过程包括卵裂、桑葚胚、囊胚等阶段,原肠胚不适宜胚胎分割,C错误。b过程需要多种成分复杂且稳定的培养液,以满足不同阶段的胚胎发育需求,D错误。