2021版高考人教版通用生物核心讲练大一轮复习：动物细胞工程 Word版含答案 16页

讲 核心考点·全突破 考点一　动物细胞培养和核移植技术 ‎ ‎ ‎1.动物细胞培养过程：‎ ‎2.动物细胞培养和体细胞核移植技术的比较：‎ 项目 动物细胞培养 体细胞核移植技术 原理 细胞分裂 动物细胞核的全能性 关键 操作 胰蛋白酶分散细胞、原代培养和传代培养 重组细胞构建、早期胚胎培养、胚胎移植 结果 获得细胞群 获得克隆动物 应用 ‎①生产生物制品 ‎ ‎②用于基因工程 ‎ ‎③检测有毒物质 ‎ ‎④用于医学研究 ‎①加速良种繁育 ‎②保护濒危物种 ‎③生产医用蛋白 ‎④作为异种移植的供体 ‎⑤用于组织器官的移植 ‎【高考警示】 ‎ - 16 -‎ 动物细胞培养和核移植的四个易错点 ‎(1)取供体动物的体细胞培养，一般选用10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。‎ ‎(2)克隆动物是由重组的细胞经培养而来的，该重组细胞的细胞质基因来源于受体细胞，细胞核基因来源于提供细胞核的亲本，其遗传物质来自两个亲本。‎ ‎(3)克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数性状与提供卵母细胞的动物相同，与代孕动物的性状无遗传关系。‎ ‎(4)从生殖方式的角度看，动物体细胞核移植技术(克隆)属于无性生殖，重组细胞相当于受精卵，需要动物细胞培养和胚胎工程技术的支持。 ‎ ‎ ‎ ‎【典例】(2018·全国卷Ⅲ)2018年《细胞》期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。回答下列问题：‎ ‎(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指_____________。通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目________(填“减半”“加倍”或“不变”)。 ‎ ‎(2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度_____________(填“大于”或“小于”)体细胞核移植，其原因是____________________________。 ‎ - 16 -‎ ‎(3)在哺乳动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，通常，所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目________(填“相同”或“不相同”)，性染色体组合________(填“相同”或“不相同”)。 ‎ ‎【解析】(1)核移植是指将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经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，这个胚胎最后发育为动物个体；通过核移植方法获得的克隆猴的细胞核来自供体，因此克隆猴体细胞的染色体数目和核供体一致。‎ ‎(2)胚胎细胞核移植的难度小于体细胞核移植，原因是动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易。‎ ‎(3)哺乳动物雌性个体和雄性个体的体细胞染色体中的常染色体相同，性染色体前者是XX，后者是XY，因此分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，通常所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目相同，性染色体组合不相同。‎ 答案：(1)将动物的一个细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中　不变　(2)小于　胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易　(3)相同　不相同 ‎ ‎ ‎(1)在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的细胞核？‎ 提示：为使核移植的胚胎(或动物)的细胞核内的遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞。‎ - 16 -‎ ‎(2)重组细胞的核遗传物质来源于供体体细胞，而重组细胞的遗传物质来源于供体体细胞和去核的卵母细胞的细胞质。‎ ‎ ‎ ‎1.(2019·武汉模拟)如图所示为动物细胞培养的基本过程示意图，据图回答下列问题：‎ ‎(1)容器A中放置的一般是幼龄动物的器官或组织，原因是其细胞_______________，易于培养。培养时先要剪碎，然后用_______________分散细胞，制成B瓶中的细胞悬液。细胞悬液转入C瓶中进行的初次培养称为_______________。 ‎ ‎(2)在D瓶中正常培养了一段时间后，发现绝大部分细胞死亡，只有极少数细胞存活，这是因为存活的细胞发生_______________，可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为________代以内的细胞，以保持细胞正常的_______________核型。 ‎ ‎(3)B、C、D瓶中的培养基为保证无菌、无毒的环境，需要添加一定量的_______________。还需要提供O2和CO2等气体环境，CO2的作用主要是_____________。 ‎ ‎(4)动物细胞体外培养时，通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。如图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。据图可知，培养_______________细胞一定需要添加血清。 ‎ - 16 -‎ ‎【解析】(1)培养动物细胞一般选择幼龄动物的器官或组织，原因是其细胞分裂能力强，易于培养。(2)细胞正常培养了一段时间后，发现绝大部分细胞正常死亡，极少数细胞存活，这是因为存活的细胞发生了突变，可无限增殖。(3)培养液中加入一定量的抗生素可抑制杂菌繁殖。(4)分析曲线图可知，是否添加血清对于癌细胞的增殖影响不大，但对于正常细胞增殖影响很大，故培养正常细胞一定需要添加血清。‎ 答案：(1)分裂能力强　胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)‎ 原代培养 ‎(2)突变　10　二倍体 ‎(3)抗生素　维持培养液的pH　(4)正常 ‎ ‎ ‎1.防止丢失基因的方法。‎ ‎(1)把目的基因整合到一对同源染色体上：若目的基因仅位于一条染色体上，在有性生殖中由于存在减数分裂，目的基因随同源染色体的分开而分离，配子中可能不存在目的基因；若目的基因在一对同源染色体上，可保证配子中有目的基因。‎ ‎(2)无性生殖：由于无性生殖不存在减数分裂，所以不会出现目的基因丢失的情况，如克隆、植物组织培养。‎ ‎2.核移植的供体的判断方法。‎ - 16 -‎ 核移植的供体，理论上是细胞核，但操作过程中可以把整个细胞注入去核的卵母细胞中，原因是体细胞体积相对较小，取核难度较大，另外细胞膜对核融合的障碍性较小。‎ ‎【加固训练】‎ ‎ (2016·全国卷Ⅱ)如图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为_________。过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用_________的方法。②代表的过程是___________。‎ ‎(2)经过多次传代后，供体细胞中________的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。‎ ‎(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是 _____________________________。‎ ‎(4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了__________________________________。‎ ‎【解题指南】‎ ‎(1)关键词：核移植、性染色体的组成、遗传物质的角度。‎ ‎(2)解题思路：以流程图为依据，逐一分析各环节的要求、目的。‎ - 16 -‎ ‎【解析】(1)流程图中没有说明该哺乳动物的供体是雄性还是雌性，故性染色体组成有两种可能XX或XY。①过程表示去核过程，通常做法是将培养至MⅡ期的卵母细胞利用显微操作法去除细胞核。重组细胞在体外培养至囊胚或桑椹胚时，需通过胚胎移植转入代孕母体内继续发育。‎ ‎(2)传代培养的细胞一般传至10代就不易培养下去了，在传到10～50代时，细胞增殖就会停止，这时部分细胞的核型(遗传物质)会发生变化。故选择细胞时一般选用10代以内的细胞，以保证正常的二倍体核型(遗传物质)。‎ ‎(3)动物性状的表现是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果，克隆动物的细胞核基因全部来自供体，而细胞质基因则来自卵母细胞，所以克隆动物与供体动物的性状会有所差异。‎ ‎(4)克隆动物的成功培育说明了动物高度分化的细胞的细胞核仍具有全能性。 ‎ 答案：(1)XX或XY　显微操作　胚胎移植 ‎(2)遗传物质 ‎(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响 ‎(4)动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性 ‎2.药用蛋白人组织纤维溶酶原激活物(htPA)可在转htPA基因奶牛的乳汁中获得。如图表示利用奶牛乳汁生产人组织纤维溶酶原激活物的培育过程：‎ - 16 -‎ ‎(1)htPA基因cDNA可通过克隆筛选获得，该cDNA比人染色体上的htPA基因短，原因是该cDNA没有_____________。构建表达载体时，必须将htPA基因cDNA与牛乳腺蛋白基因的_________等调控组件重组在一起。 ‎ ‎(2)图中“未受精的卵”是指_______的卵母细胞，而不能用普通的体细胞作为受体细胞，原因是“未受精的卵” _________________________。 ‎ ‎【解析】(1)真核生物的基因中含有内含子，cDNA是以mRNA为模板逆转录形成的，没有非编码区和内含子序列。牛的乳腺蛋白基因只在泌乳期的乳腺细胞中表达，因此将目的基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，才使得htPA基因的表达产物在乳汁中获得。‎ ‎(2)图中“未受精的卵”是指核移植技术中的受体细胞，该受体细胞为MⅡ中期的卵母细胞，不用普通体细胞的原因是：卵细胞体积大，容易操作，含有促进细胞全能性表达的相关物质等。‎ 答案：(1)内含子　启动子 ‎(2)MⅡ中期(减数第二次分裂中期)　体积大，易操作，含有促进细胞全能性表达的相关物质等 ‎【知识总结】核移植有两种操作方式 - 16 -‎ 一是把供体细胞导入去核的卵母细胞；二是将供体动物的一个细胞核直接导入去核的卵母细胞。‎ 考点二　动物细胞融合与单克隆抗体的制备 ‎ ‎ ‎1.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较：‎ 比较 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、细胞的增殖 融合前 处理 除去细胞壁 使细胞分散开 使用 的酶 纤维素酶和果胶酶 胰蛋白酶 诱导 手段 物理法：离心、电激、振动 化学法：聚乙二醇等试剂诱导 除物理法和化学法外，也可用灭活的病毒诱导 结果 杂种植株 杂交细胞 应用 培育植物新品种 主要用于制备单克隆抗体 意义 突破远缘杂交不亲和的障碍，打破了生殖隔离，扩展了杂交的亲本组合 相同点 原生质体融合原理相同，原生质体融合的方法相似 - 16 -‎ ‎2.单克隆抗体的制备：‎ ‎【高考警示】 ‎ 动物细胞融合和单克隆抗体的四点提醒 ‎(1)细胞融合完成的标志是细胞核融合成一个核。‎ ‎(2)在诱导剂的作用下进行细胞的诱导融合，在只考虑两个细胞相互融合的情况下，形成的杂种细胞有三种：AA型、BB型、AB型，只有AB型才是所需要的杂种细胞，所以需要用选择培养基进行筛选。‎ ‎(3)动物细胞融合特有的诱导方法是用灭活的病毒处理，其他物理、化学诱导融合的手段与植物体细胞杂交过程中原生质体融合方法相同。‎ ‎(4)制备单克隆抗体时选用一种抗原处理的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行细胞融合，产生的杂交瘤细胞能在体外培养条件下无限增殖，同时又能产生某种特异性抗体。 ‎ - 16 -‎ ‎ ‎ ‎【典例】(2014·全国卷Ⅰ)某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原—抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如图所示。‎ 若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目60条)按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上，则小鼠最少需要经过________次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是________小鼠，理由是_____________________________。 ‎ ‎(2)细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有 _________，体系中出现多种类型细胞的原因是____ ____。 ‎ - 16 -‎ ‎(3)杂交瘤细胞中有________个细胞核，染色体数目最多是________条。 ‎ ‎(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是_______________。 ‎ ‎【解题指南】(1)题干关键词：“效价”“杂交瘤细胞”“传代培养”。‎ ‎(2)隐含信息：柱形图中效价越高，能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数越大，说明免疫后小鼠的B淋巴细胞产生抗体的能力越强。‎ ‎(3)关键知识：制备单克隆抗体的技术流程和动物细胞体外培养的过程。‎ ‎【解析】本题考查制备单克隆抗体的相关知识。‎ ‎(1)据图中数据分析，第四次注射后Y、Z小鼠的血清抗体效价均达到16 000以上，免疫后小鼠Y的B淋巴细胞产生抗体效价最高，最适用于制备单克隆抗体。‎ ‎(2)B淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合在一起融合时，可能发生B淋巴细胞之间的融合，骨髓瘤细胞之间的融合和B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，故体系中会出现多种类型的细胞。‎ ‎(3)杂交瘤细胞形成后，小鼠的B淋巴细胞核与其骨髓瘤细胞核会融合形成1个细胞核，1个细胞核中染色体数目最多可达100条(40条+60条)。‎ ‎(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后，仍然不是能恶性增殖的细胞，分裂次数是有限的。‎ 答案：(1)四　Y　Y小鼠的抗体效价最高 - 16 -‎ ‎(2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞，骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞　细胞融合是随机的，没有特异性且融合率达不到100%　(3)1　100　(4)不能无限增殖 ‎ ‎ ‎(1)在将小鼠的B淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞进行融合时，若只考虑细胞的两两融合，则细胞融合后有哪些类型？‎ 提示：小鼠的B淋巴细胞和小鼠的B淋巴细胞的融合细胞、小鼠骨髓瘤细胞和小鼠骨髓瘤细胞的融合细胞、小鼠的B淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞的融合细胞。‎ ‎(2)制备单克隆抗体过程中的第一次筛选和第二次筛选的目的有何区别？‎ 提示：第一次筛选获得的是杂交瘤细胞，第二次筛选获得能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。‎ ‎ ‎ ‎(2020·青岛模拟)如图表示通过现代生物技术制备单克隆抗体的两种途径，其中①～⑥表示相关过程。请分析并回答下列问题：‎ ‎(1)细胞A的名称是___________。与通过传统方法获得的抗体相比，通过上述两种途径得到的单克隆抗体具有的显著优点是______________________。 ‎ - 16 -‎ ‎(2)通过过程④_______________可获得V1基因。用_____________技术可以获得更多的V1基因。 ‎ ‎(3)抗体1与抗体2的氨基酸排列顺序相同，两者的生物活性_________(填“相同”或“不相同”)，原因是_______________________________。 ‎ ‎(4)除通过上述途径获得单克隆抗体外，请再写出一种目前应用动物细胞工程技术生产的生物制品：______________________。 ‎ ‎【解析】(1)依题意并分析图示可知：从免疫的小鼠体内分离出的细胞A是浆细胞。单克隆抗体具有的显著优点是：特异性强、灵敏度高、可大量制备。‎ ‎(2)过程④是以mRNA为模板获得V1基因的逆转录过程。欲获得更多的V1基因，可采用PCR技术进行扩增。 ‎ ‎(3)大肠杆菌为原核生物，其细胞中没有内质网和高尔基体，因此大肠杆菌产生的抗体2，其形成过程中没有经过内质网和高尔基体的加工；杂交瘤细胞中有内质网和高尔基体，所以杂交瘤细胞产生的抗体1，其形成过程中经过了内质网和高尔基体的加工。可见抗体1与抗体2的氨基酸排列顺序相同，但两者的生物活性不同。 ‎ ‎(4)疫苗、干扰素、生长因子、酶、激素等许多有重要价值的生物制品，都可以应用动物细胞工程技术来生产。‎ 答案：(1)浆细胞　特异性强、灵敏度高、可大量制备 ‎(2)逆转录　PCR - 16 -‎ ‎(3)不相同 　抗体2是大肠杆菌产生的，其形成过程没有经过内质网和高尔基体的加工，抗体1是杂交瘤细胞产生的，其形成过程经过了内质网和高尔基体的加工 ‎(4)疫苗、干扰素、生长因子、酶、激素等(任选一种即可) ‎ ‎【加固训练】‎ 细胞工程可分为植物细胞工程和动物细胞工程等，请回答下列关于细胞工程的问题：‎ ‎(1)图1所示为植物体细胞杂交的流程。图1中“去壁”要使用的酶是_______；①过程常采用的方法有物理法和化学法，物理法包括________等；③过程和④过程分别表示_______。‎ ‎(2)图2所示为制备单克隆抗体的流程。图中“筛选”包括选择培养和抗体阳性检测，其中能在特定的选择培养基中存活的是_____________，而抗体阳性检测的目的是____________________。‎ ‎(3)图2中，筛选出的目标细胞还可以注射到小鼠腹腔内增殖，从_______中提取单克隆抗体。 ‎ - 16 -‎ ‎【解析】(1)在进行植物体细胞杂交之前，应先使用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁。图1中，①过程表示诱导植物细胞的原生质体融合，常用的方法有物理法和化学法，其中物理法包括离心、振动、电激等；③过程和④过程分别表示脱分化和再分化。(2)图2中经融合处理后还需要进行至少2次筛选，第一次(利用选择培养基)筛选出杂交瘤细胞，而未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡。杂交瘤细胞中只有极少数能产生特异性抗体，通过抗体阳性检测来选出目标细胞。(3)筛选出杂交瘤细胞后，将杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖，这样，从细胞培养液或小鼠腹水中，就可以提取大量的单克隆抗体。‎ 答案：(1)纤维素酶和果胶酶　离心、振动、电激　脱分化和再分化 ‎(2)杂交瘤细胞　筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞　(3)小鼠的腹水 关闭Word文档返回原板块 - 16 -‎