专题18 细胞工程 ：【二轮复习】备战2023年高考生物必备知识大串讲

专题18 细胞工程

【考点梳理.逐个击破】

细胞工程： 细胞工程是指应用细胞生物学 、分子生物学 和发育生物学 等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得 特定的细胞、组织、器官、个体 或其产品的一门综合性生物工程。

一、植物细胞工程的基本技术

1. 细胞的全能性：细胞经_分裂_和_分化_后，仍然具有_产生完整生物体_或__分化成其他各种细胞__的_潜能_，即细胞具有_全能性_。

（一）植物组织培养技术

1. 概念：植物组织培养是指将_离体_的植物_器官__、_组织_或_细胞_（称为_外植体_）等，培养在人工配制的_培养基_上，给予_适宜的培养条件_，诱导其形成__完整植株_的技术。

2. 原理：__植物细胞的全能性__

3. 过程：

脱分化：在一定的_激素_和_营养_等条件的_诱导_下，_已经分化_的细胞_失去其特有的结构和功能__，转变成_未分化的细胞__的过程。

再分化：_愈伤组织_能重新_分化_成_芽、根等器官_的过程。

（二）、植物体细胞杂交技术

1.概念：植物体细胞杂交是指将__不同来源_的_植物体细胞_，在一定条件下_融合_成__杂种细胞__，并把__杂种细胞__培育成_新植物体_的技术；

2.原理：__植物细胞的全能性、细胞膜具有一定的流动性__

3.意义：__打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种__

4.过程：

―→―→―→―→

二、动物细胞工程

（一）动物细胞培养

1.概念：从动物体中_取出_相关的_组织_，将它__分散成单个细胞_，然后在__适宜的培养条件_下，让这些细胞_生长_和_增殖_的技术。

2.原理：__细胞增殖__

3.地位：__动物细胞工程的基础__

4.关键操作：_原代培养_和__传代培养_。

（二）动物细胞培养的过程

1.取动物组织

（1）取材：__动物胚胎__或__幼龄动物__的组织、器官。

（2）取材原因：_细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养___。

2.制成细胞悬液

（1）制成细胞悬液的步骤：①__将组织分散成单个细胞__；②__用培养液将细胞制成细胞悬液__

（2）将组织分散成单个细胞的原因：①从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞__靠在一起__，彼此__限制了生长和增殖_；②__能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换_。

（3）将组织分散成单个细胞的方法：①__机械法__；②___用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间___。

3.原代培养

 将_细胞悬液__放入__培养皿或培养瓶_内

4.分瓶、传代培养

悬浮生长类： __直接用离心法收集_；贴壁生长类：重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集；将收集的细胞制成 细胞悬液 ，分瓶培养。

三、动物细胞融合与单克隆抗体技术

（一）动物细胞融合技术

1.概念：使_两个_或_多个_动物细胞结合形成_一个_细胞的技术。

2.结果：形成的_杂交细胞__具有__原来两个或多个细胞的遗传信息_。

3.原理：_细胞膜具有一定的流动性__。

4.意义：__突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能__。

5.诱导融合的常用方法：__电融合法__、_聚乙二醇PEG融合法__和__灭活病毒诱导法__。

6.融合实质及完成的标志：_细胞核的融合___。

（二）单克隆抗体的制备

1.制备过程

2.突出优点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。

3.实际应用：

（1）作为诊断试剂；①多种疾病的诊断②病原体的鉴定③其他类型诊断。

（2）用于治疗疾病和运载药物：与药物结合，制成__抗体-药物偶联物（ADC）__，杀伤癌细胞；ADC通常由_抗体_、__接头_和_药物_三部分组成。

（3）治疗疾病：单克隆抗体单独使用，也可直接用于治疗疾病。

四、动物细胞核移植技术和克隆动物

（一）动物细胞核移植技术

1.概念：将动物一个细胞的__细胞核__移入__去核的卵母细胞__中，使这个__重新组合的细胞__发育成_新胚胎_，继而发育成__动物个体_的技术。

2.原理：_动物细胞核的全能性__。

3.体细胞核移植的过程

【真题重现.精选精炼】

1．（2022·北京·高考真题）将黑色小鼠囊胚的内细胞团部分细胞注射到白色小鼠囊胚腔中，接受注射的囊胚发育为黑白相间的小鼠（Mc）。据此分析，下列叙述错误的是（　　）

A．获得Mc的生物技术属于核移植

B．Mc表皮中有两种基因型的细胞

C．注射入的细胞会分化成Mc的多种组织

D．将接受注射的囊胚均分为二，可发育成两只幼鼠

2．（2022·湖北·高考真题）某兴趣小组开展小鼠原代神经元培养的研究，结果发现其培养的原代神经元生长缓慢，其原因不可能的是（　　）

A．实验材料取自小鼠胚胎的脑组织 B．为了防止污染将培养瓶瓶口密封

C．血清经过高温处理后加入培养基 D．所使用的培养基呈弱酸性

3．（2022·山东·高考真题）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（    ）

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

4．（2022·浙江·高考真题）下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是（    ）

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

5．（2022·浙江·高考真题）农作物秸秆的回收利用方式很多，其中之一是将秸秆碎化后作为食用菌的栽培基质。碎化秸秆中纤维所起的作用，相当于植物组织培养中固体培养基的（    ）

A．琼脂+蔗糖 B．蔗糖+激素 C．激素+无机盐 D．无机盐+琼脂

6．（2021·福建·高考真题）科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种，技术流程示意图如下。

下列叙述正确的是（　　）

A．愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的

B．获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状

C．可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生

D．用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体

7．（2021·辽宁·高考真题）下图是利用体细胞核移植技术克隆优质奶牛的简易流程图，有关叙述正确的是（　　）

A．后代丁的遗传性状由甲和丙的遗传物质共同决定

B．过程①需要提供95%空气和5%CO2的混合气体

C．过程②常使用显微操作去核法对受精卵进行处理

D．过程③将激活后的重组细胞培养至原肠胚后移植

8．（2022·全国·高考真题）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____________。在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因是____________；精子体外获能可采用化学诱导法，诱导精子获能的药物是___________（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___________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___________（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___________。

9．（2021·江苏·高考真题）根据新冠病毒致病机制及人体免疫反应特征研制新冠疫苗，广泛接种疫苗可以快速建立免疫屏障，阻击病毒扩大。图1为新冠病毒入侵细胞后的增殖示意图，图2为人体免疫应答产生抗体的一般规律示意图。请据图回答下列问题。

(1)图1中，新冠病毒通过S蛋白与细胞表面的ACE2受体结合，侵入细胞释放出病毒的（+）RNA，在宿主细胞中经____________合成病毒的RNA聚合酶。

(2)在RNA聚合酶的作用下，病毒利用宿主细胞中的原料，按照__________原则合成（-）RNA。随后大量合成新的（+）RNA。再以这些RNA为模板，分别在____________大量合成病毒的N蛋白和S、M、E蛋白。

(3)制备病毒灭活疫苗时，先大量培养表达___________的细胞，再接入新冠病毒扩大培养，灭活处理后制备疫苗。细胞培养时需通入CO2，其作用是______________。

(4)制备S蛋白的mRNA疫苗时，体外制备的mRNA常用脂质分子包裹后才用于接种。原因一是人体血液和组织中广泛存在__________，极易将裸露的mRNA水解，二是外源mRNA分子不易进入人体细胞产生抗原。

(5)第一次接种疫苗后，人体内识别到S蛋白的B细胞，经过增殖和分化，形成的________细胞可合成并分泌特异性识别__________的IgM和IgG抗体（见图2），形成的______细胞等再次接触到S蛋白时，发挥免疫保护作用。

(6)有些疫苗需要进行第二次接种，据图2分析进行二次接种的意义是________。

10．（2019·江苏·高考真题）利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中，然后通过核移植技术培育基因编辑猪，可用于生产基因工程疫苗。下图为基因编辑猪培育流程，请回答下列问题：

（1）对1号猪使用_________处理，使其超数排卵，收集并选取处在__________时期的卵母细胞用于核移植。

（2）采集2号猪的组织块，用__________处理获得分散的成纤维细胞，放置于37℃的CO2培养箱中培养，其中CO2的作用是________。

（3）为获得更多基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行__________。产出的基因编辑猪的性染色体来自于_________号猪。

（4）为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达，可采用的方法有__________（填序号）。

①DNA测序   ②染色体倍性分析   ③体细胞结构分析   ④抗原—抗体杂交

11．（2019·全国·高考真题）培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。

回答下列问题。

（1）利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有__________。

（2）步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是____________。

（3）从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是____________。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的____________过程，最终可形成试管苗。

（4）步骤⑥要进行照光培养，其作用是____________。

（5）经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的__________，这种繁殖方式属于____________繁殖。

12．（2019·全国·高考真题）植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。

（1）植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有______________________（答出2点即可）。

（2）通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮（人工薄膜）包装得到人工种子（如图所示），这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是_______________________________。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、___________和___________等几类物质

（3）用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的___________进行组织培养。

（4）植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是______________________________________________（用流程图表示）。