2024届高考生物考前冲刺第1篇专题素能提升专题6生物技术与工程微专题2细胞工程教师用书

微专题2细胞工程课标要求考情分析1.植物细胞工程包括组织培养和体细胞杂交等技术。2.动物细胞工程包括细胞培养、核移植、细胞融合和干细胞的应用等技术。3.对动物早期胚胎或配子进行显微操作和处理以获得目标个体植物细胞工程,多考查植物组织培养和植物体细胞杂交的过程及方法,常与变异及育种结合考查;动物细胞工程,多考查克隆动物和单克隆抗体的制备,结合疾病治疗及检测;胚胎工程多考查胚胎移植的过程及生理学基础[自我校对]①输卵管和子宫②桑葚胚、囊胚③早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移④植物细胞的全能性、细胞膜的流动性⑤细胞增殖⑥动物体细胞细胞核的全能性⑦能产生专一抗体的杂交瘤细胞1.(选择性必修3P35正文)外植体是指离体培养的植物器官、组织或细胞。2.(选择性必修3P38正文)植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等方面展示出独特的优势。3.(选择性必修3P40正文)植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少,甚至无病毒。4.(选择性必修3P41相关信息)次生代谢不是生物生长所必需的,一般在特定的组织或器官中,并在一定的环境和时间条件下才进行。5.(选择性必修3P44正文)在使用合成培养基时,通常需要加入血清等一些天然成分。6.(选择性必修3P44正文)O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH。7.(选择性必修3P53图2-18)体细胞核移植流程中重构胚的形成与激活操作方法不同。8.(选择性必修3P54正文)以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞,经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官,将它们移植给患者时可以避免发生免疫排斥反应。9.(选择性必修3P56相关信息)常见的精子获能液的有效成分有肝素、Ca2+载体等。10.(选择性必修3P58正文)囊胚进一步扩大,会导致透明带破裂,胚胎从其中伸展出来,这一过程叫作孵化。11.(选择性必修3P58相关信息)多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ,因而不会形成两个第二极体。在实际胚胎工程操作中,常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志。12.(选择性必修3P61图2-23)供体母牛和受体母牛的选择标准为供体母牛是遗传性状优良、生产能力强的个体,受体母牛是有健康的体质和正常繁殖能力的个体。13.(选择性必修3P62思考·讨论)供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系,其遗传物质在孕育过程中不会发生任何变化。14.(选择性必修3P62相关信息)超数排卵是指应用外源促性腺激素,诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。重点1植物细胞工程1.植物组织培养与植物细胞培养的比较项目植物组织培养植物细胞培养目的获得植物体获得细胞产物原理植物细胞的全能性细胞增殖培养基固体培养基液体培养基过程外植体愈伤组织生根、生芽植株单个细胞或细胞团细胞群(团)实例快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种等细胞产物的工厂化生产,如紫草宁、人参皂苷、紫杉醇等[特别提醒](1)脱分化阶段不需要光,再分化阶段需要光。(2)生长素/细胞分裂素的比值高时,促进根的分化、抑制芽的形成;生长素/细胞分裂素的比值低时,促进芽的分化、抑制根的形成;生长素/细胞分裂素的比值适中时,促进愈伤组织的生长。2.单倍体育种和突变体的利用项目单倍体育种突变体的利用原理染色体变异基因突变优点明显缩短育种年限产生新基因,获得新性状过程二倍体植株花药离体培养→单倍体植株纯合二倍体植株诱变处理外植体愈伤组织突变体新品种3.植物体细胞杂交技术(1)原理:植物细胞的全能性、细胞膜的流动性。(2)过程。[特别提醒](1)植物体细胞杂交过程中没有生殖细胞的结合,因此不属于有性繁殖,应为无性繁殖。(2)杂种植株的变异类型不属于基因重组。杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和,属于异源多倍体,所以变异类型为染色体变异。考向1以植物组织培养、细胞培养技术及其应用为基础,考查科学思维与社会责任1.(2023·山东卷)利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖,可获得植物细胞的某些次生代谢物。下列说法正确的是(A)A.利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物B.植物细胞体积小,故不能通过该技术进行其产物的工厂化生产C.次生代谢物是植物所必需的,但含量少,应选择产量高的细胞进行培养D.该技术主要利用促进细胞生长的培养条件提高单个细胞中次生代谢物的含量解析:有些产物不能或难以通过化学合成途径得到,故可利用该技术获得某些无法通过化学合成途径得到的产物;利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖,可获得植物细胞的某些次生代谢物,故可通过该技术进行植物细胞产物的工厂化生产;次生代谢物不是植物生长所必需的,其含量少,可以通过增加细胞的数量来增加次生代谢物的产量;细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞分裂的培养条件,增加细胞数量,进而提高次生代谢物总量,不能提高单个细胞中次生代谢物的含量。2.(2023·山东德州模拟)为拯救珍稀植物红豆杉,并同时获得高抗癌活性物质——紫杉醇,科研小组设计了如图所示的实验流程。下列相关叙述正确的是(B)A.图中先用酶解法去掉细胞壁,再诱导形成愈伤组织B.通常选择茎尖进行组织培养,从而获得脱毒苗C.紫杉醇是红豆杉生长所必需的产物,图中获得紫杉醇的过程体现了植物细胞的全能性D.同一株植物不同部位的组织细胞经诱导培养获得的植株基因型一定相同解析:外植体通过脱分化形成愈伤组织,不需要去掉细胞壁;茎尖处病毒极少,甚至无病毒,可利用茎尖进行组织培养获得脱毒苗;紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物,不是红豆杉生长所必需的产物,且紫杉醇是愈伤组织产生的,图中获得紫杉醇的过程未体现植物细胞的全能性;同一植株不同部位的组织细胞经诱导培养获得的植株基因型不一定相同,如通过花粉培养获得的植株细胞内染色体数目是正常植株的一半。脱毒苗与抗毒苗的区别(1)脱毒苗是选择植物的顶端分生区如茎尖(刚形成,病毒极少,甚至无病毒)进行组织培养而获得的,属于细胞工程的范畴。(2)抗毒苗是把某抗病毒基因导入受体细胞中,并通过一定的方法培养形成的,属于基因工程的范畴。考向2以植物体细胞杂交技术为基础,考查科学探究与社会责任3.(2023·广东卷)人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合,以提高人参皂苷的产率。下列叙述错误的是(C)A.细胞融合前应去除细胞壁B.高Ca2+—高pH溶液可促进细胞融合C.融合的细胞即为杂交细胞D.杂交细胞可能具有生长快速的优势解析:在细胞融合前,必须先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,再诱导原生质体融合;人工诱导原生质体融合有物理法和化学法,用高Ca2+—高pH溶液可促进细胞融合;融合的细胞中有人参根—人参根细胞、人参根—胡萝卜根细胞、胡萝卜根—胡萝卜根细胞,只有人参根—胡萝卜根细胞才是杂交细胞;杂交细胞含两种细胞的遗传物质,可能具有生长快速的优势。4.紫罗兰和油菜均为二倍体植物,紫罗兰具有改变油菜花色、提高油菜抗虫性、改善油菜品质等优良基因资源。实验小组利用紫罗兰和油菜通过体细胞杂交技术培育新品种,下图表示在不同浓度的PEG作用下原生质体两两融合和多(三个或三个以上)原生质体融合的比率。下列说法中正确的是(D)A.图中诱导原生质体两两融合的最佳PEG浓度为50%左右B.两两融合的细胞有三种类型,不都含有四个染色体组C.不同原生质体细胞膜完全融合是植物杂种细胞形成的标志D.植物体细胞杂交技术的突出优点是可克服远缘杂交不亲和的障碍解析:分析题图可知,诱导原生质体两两融合的最佳PEG浓度为40%左右;两两融合的细胞有三种类型:紫罗兰—紫罗兰型,油菜—油菜型,紫罗兰—油菜型,由于紫罗兰和油菜均为二倍体植物,所以两两融合后的原生质体均含有四个染色体组;原生质体再生出新的细胞壁是植物杂种细胞形成的标志;植物体细胞杂交技术的突出优点是克服了远缘杂交不亲和的障碍。(1)中国科学家利用栽培稻甲和野生稻乙杂交,培育出兼具两者优点的品系丙,利用体细胞杂交技术也可培育出品系丙。(2023·湖北卷)(√)(2)科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种,获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状。(2021·福建卷)(×)(3)白菜和甘蓝体细胞杂交后经植物组织培养得到的“白菜—甘蓝”是一个新物种。(2023·湖北沙市中学模拟)(√)(4)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出,若杂种细胞中一方的染色体被全部排出,则杂种细胞中的遗传物质全部来自另一方。(2023·山东统考模拟)(×)(5)研究人员利用马铃薯(四倍体)的叶片和番茄(二倍体)的叶片进行植物体细胞杂交,获得的杂种植株属于异源六倍体,其细胞中没有同源染色体。(2023·河北统考模拟)(×)(6)花粉原生质体具备单倍体的优点,可直接与体细胞原生质体融合,实现配子与体细胞杂交,该技术可缩短三倍体无子果实培育年限。(2023·江苏盐城中学模拟)(√)(7)(2023·湖南长沙模拟)“番茄—马铃薯”杂种植株没有如预期设想那样地上结番茄,地下长马铃薯,原因是杂种植株中的遗传物质在表达时相互干扰,不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达,因此不能地上结番茄,地下长马铃薯。重点2动物细胞工程1.动物细胞培养的过程[特别提醒](1)动物细胞培养的特殊条件:添加血清的原因是血清中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质。气体环境中CO2的主要作用是维持培养液的pH,O2是细胞代谢所必需的。(2)区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养。2.植物体细胞杂交和动物细胞融合的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和植物细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞增殖步骤酶解法去掉细胞壁后,诱导原生质体融合,形成杂种体细胞,再经过植物组织培养形成杂种植株分散成单个细胞后诱导细胞融合诱导方法①物理法:电融合法、离心法等。②化学法:PEG融合法、高Ca2+—高pH融合法等PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等结果形成杂种植株形成杂交细胞3.单克隆抗体制备的两次筛选的比较项目第一次筛选第二次筛选筛选原因诱导融合后得到多种杂交细胞,另外还有未融合的细胞由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激,所以经选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞筛选方法用特定的选择培养基筛选:未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长用多孔板培养,在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下进行克隆化培养和抗体检测,经多次筛选得到足够数量的能分泌所需抗体的细胞筛选目的得到杂交瘤细胞得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞4.动物体细胞核移植的过程[特别提醒](1)体细胞核供体:克隆动物细胞核基因来自体细胞核供体,克隆动物的性状与体细胞核供体基本相同。(2)卵母细胞细胞质供体:克隆动物的细胞质基因绝大部分来自卵母细胞细胞质供体,克隆动物的性状与卵母细胞细胞质供体部分相同。(3)代孕母体:没有为克隆动物提供遗传物质,克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。考向1围绕动物细胞培养及干细胞的应用,考查科学思维和社会责任1.(2023·海南卷)某团队通过多代细胞培养,将小鼠胚胎干细胞的Y染色体去除,获得XO胚胎干细胞,再经过一系列处理,使之转变为有功能的卵母细胞。下列有关叙述错误的是(A)A.营养供应充足时,传代培养的胚胎干细胞不会发生接触抑制B.获得XO胚胎干细胞的过程发生了染色体数目变异C.XO胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程发生了细胞分化D.若某濒危哺乳动物仅存雄性个体,可用该法获得有功能的卵母细胞用于繁育解析:细胞是否发生接触抑制与营养供应是否充足无必然联系;XO胚胎干细胞中丢失了Y染色体,因而该细胞的获得过程发生了染色体数目变异;XO胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程发生了细胞分化;若某濒危哺乳动物仅存雄性个体,可用该法获得有功能的卵母细胞,进而通过受精作用进行繁育,实现濒危物种的保护。2.(2022·湖北卷)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)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解析:小鼠胚胎的脑组织中含有丰富的神经元,细胞增殖能力强,不会发生生长缓慢现象;培养瓶瓶口密封会使培养液中缺氧,影响细胞有氧呼吸,造成供能不足,可能使细胞生长缓慢;血清经过高温处理后,其中活性成分变性,失去原有功能,造成特殊营养物质缺失,可能使细胞生长缓慢;小鼠内环境为弱碱性,所使用的培养基呈弱酸性,则可能会造成细胞生长缓慢。考向2结合单克隆抗体的制备,考查科学思维和科学探究3.(2023·广东佛山二模)为减少鼠源单克隆抗体可能引起的副作用,某研究团队对鼠源单克隆抗体F进行改造,制备了人-鼠嵌合抗体F′,具体流程为提取鼠源杂交瘤细胞RNA,逆转录后通过PCR扩增抗体F的基因序列,将其部分序列用人的相应抗体基因序列进行替换,再构建表达载体,在体外制备人-鼠嵌合抗体F′。为检测抗体性质,他们测定了F′单独与抗原作用时对抗原的结合能力以及F′和F同时与抗原作用(F′与F初始浓度相同)时F′对抗原的结合能力,结果如下图所示。下列叙述错误的是(C)A.向小鼠注入抗原后提取B淋巴细胞,与骨髓瘤细胞融合获得杂交瘤细胞B.可通过将基因表达载体导入小鼠细胞制备嵌合抗体F′C.据图推测,抗体基因序列被替换后改变了与抗原的结合位点D.在共同作用实验中,当F′浓度较高时,抗原更多与F′结合解析:用特定的抗原对小鼠进行免疫,并从小鼠体内提取能产生特定抗体的B淋巴细胞,与骨髓瘤细胞融合获得杂交瘤细胞;基因表达载体可导入小鼠细胞,可在小鼠细胞内表达,产生嵌合抗体F′;抗原抗体的结合具有特异性,据图推测,抗体基因序列被替换后并没有改变与抗原的结合位点;由图可知,在共同作用实验中,F′的稀释度较小时,F′对抗原的结合能力较强,F′的稀释度增大时,F′对抗原的结合能力减小,即当F′浓度较高时,抗原更多与F′结合。4.(2022·山东卷)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;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;由于双抗是抗体1和抗体2在体外解偶联后重新偶联制备的,而抗体1、抗体2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;同时注射2种抗原可刺激B细胞分化形成不同的浆细胞,而不是分化为产双抗的浆细胞。(1)将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合,经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞。(2021·江苏卷)(×)(2)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。(2021·山东卷)(×)(3)灭活的病毒诱导细胞融合的原理是细胞膜具有选择透过性。(2023·山东菏泽模拟)(×)(4)动物细胞融合、植物体细胞杂交,诱导融合的方法相似,都能得到杂种个体。(2023·福建宁德模拟)(×)(5)单克隆抗体制备过程中,需要进行抗体检测和克隆化培养这两次筛选过程。(2023·浙江宁波质检)(×)(6)(2023·湖北武汉模拟)ADC是将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合,进而实现对肿瘤细胞的选择性杀伤,除细胞毒素外,请列举其他几种可作为ADC偶联的药物:用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗;细胞生长信号传导阻断剂,来抑制肿瘤生长等。考向3以体细胞核移植技术为基础,考查科学思维与社会责任5.(2023·山东济南模拟)中科院动物所和福州大熊猫研究中心合作,通过将大熊猫的细胞核植入去核后的兔子卵母细胞中,在世界上最早克隆出一批大熊猫早期胚胎,这表明我国的大熊猫人工繁殖研究再次走在世界前列。下列有关叙述错误的是(C)A.卵母细胞通过显微操作去核,再通过显微注射将供体细胞注入去核的卵母细胞B.兔子卵母细胞质中有使大熊猫细胞核表达全能性的物质C.重构胚需要用灭活病毒激活,使之完成细胞分裂和发育进程D.大熊猫早期胚胎可移植到代孕雌性大熊猫体内解析:卵母细胞通过显微操作去核,而供体细胞通过显微注射注入去核的卵母细胞;兔子卵母细胞质中有使大熊猫细胞核表达全能性的物质;重构胚需要用物理或化学的方法进行激活,使其完成细胞分裂和发育进程;早期胚胎可通过胚胎移植移入代孕雌性大熊猫体内。6.(2023·广东普宁模拟)治疗性克隆有望解决供体器官短缺和免疫排斥等问题。下图表示治疗性克隆的过程,下列说法错误的是(B)A.细胞A常采用去核卵母细胞作为移植的受体细胞B.该治疗性克隆过程应用了核移植、动物细胞培养和胚胎移植等技术C.胚胎干细胞分化为多种体细胞是基因选择性表达的结果D.将分化得到的功能性细胞移植给患者本人时可避免免疫排斥反应解析:因为去核卵母细胞中有激活动物细胞核全能性表达的物质,且细胞体积大,易操作,所含营养物质丰富,因此常采用去核卵母细胞作为核移植的受体细胞(细胞A);该治疗性克隆过程应用了核移植、动物细胞培养技术,并未涉及胚胎移植技术;细胞分化的实质是基因的选择性表达;由于供核细胞来自患者正常体细胞,因此由该人核移植胚胎干细胞分化得到的功能性细胞其组织相容性抗原与患者本人相似,将其移植给患者本人时可避免免疫排斥反应。重点3胚胎工程1.哺乳动物的胚胎早期发育过程[特别提醒](1)受精过程中的两个标志:受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核,受精完成的标志是雌、雄原核融合完成。(2)桑葚胚是由受精卵分裂形成的,没有分化;而囊胚期虽然已进行细胞分化,但囊胚的内细胞团仍具有全能性。2.胚胎移植的操作流程[特别提醒](1)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。(2)胚胎移植产生的后代是有性繁殖还是无性繁殖,取决于胚胎发育的起点。若后代是由受精卵发育而来的,则为有性繁殖;若后代是由核移植技术形成的重组细胞或胚胎分割形成的胚胎发育而来的,则为无性繁殖。3.胚胎分割动物与体细胞核克隆动物的比较项目胚胎分割动物体细胞核克隆动物起点经过受精作用或其他方式形成的一个细胞经过核移植形成的一个细胞胚胎来源受精后的雌性动物体内的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎由核移植技术获得的重构胚发育而来的重组胚胎遗传物质胚胎分割动物具有相同的遗传物质克隆动物的核遗传物质主要由供体细胞的细胞核提供相同点都属于无性繁殖,最终技术是胚胎移植考向1围绕胚胎移植考查科学思维与社会责任1.(2023·天津卷)根据下图,正确的是(D)A.子代动物遗传性状和受体动物完全一致B.过程1需要MⅡ期去核卵母细胞C.过程2可以大幅改良动物性状D.过程2为过程3提供了量产方式,过程3为过程1、2提供了改良性状的方式解析:胚胎移植技术中,子代动物的遗传性状与提供子宫受体动物无关;核移植过程中需要处于MⅡ期的去核卵母细胞作受体细胞,而过程1是培育试管动物,用到的技术是体外受精,参与的细胞为获能的精子和成熟的卵子;过程2得到的是克隆动物,是无性繁殖的一种,其遗传性状与核供体动物基本相同,并不能大幅改良动物性状;过程2克隆技术能得到大量遗传性状基本相同的个体,可为过程3提供量产方式,而过程3通过转基因技术可导入外源优良基因,为过程1、2提供改良性状的方式,这些技术的最终实现都要借助胚胎移植技术。2.(2023·福建福州模拟)牛胚胎移植的主要流程如下,下列相关叙述正确的是(B)①供体超数排卵→②配种→③胚胎收集→④→⑤胚胎移植→⑥子代小牛

A.①过程需要注射性激素,目的是获得更多的卵子B.③过程是以哺乳动物早期胚胎未与子宫建立组织上的联系为前提C.④过程是“对胚胎进行质量检查”,可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚D.⑤过程成功率的高低主要取决于受体的排斥程度解析:①过程需要注射外源促性腺激素,目的是获得更多的卵子;③过程是以哺乳动物早期胚胎未与母体子宫建立组织上的联系,而是处于游离状态为前提;④过程是“对胚胎进行质量检查”,可移植的胚胎应发育到桑葚胚或囊胚;⑤过程成功率的高低主要取决于供、受体生理状况的一致性。考向2以胚胎工程为基础,考查生命观念与科学思维3.(2023·浙江1月选考)在家畜优良品种培育过程中常涉及胚胎工程的相关技术。下列叙述错误的是(C)A.经获能处理的精子才能用于体外受精B.受精卵经体外培养可获得早期胚胎C.胚胎分割技术提高了移植胚胎的成活率D.胚胎移植前需对受体进行选择和处理解析:胚胎分割能提高胚胎的利用率,不能提高移植胚胎的成活率。4.(2023·广东卷)科学家采用体外受精技术获得紫羚羊胚胎,并将其移植到长角羚羊体内,使后者成功妊娠并产仔,该工作有助于恢复濒危紫羚羊的种群数量。此过程不涉及的操作是(C)A.超数排卵 B.精子获能处理C.细胞核移植 D.胚胎培养解析:由题干信息可知,该过程通过体外受精获得紫羚羊胚胎,再通过胚胎移植,使长角羚羊成功妊娠并产仔,因此需要进行超数排卵、精子获能处理,并对获得的受精卵进行胚胎培养;由于该过程为有性繁殖,因此不涉及细胞核移植。(1)哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养不需要额外提供营养物质。(2022·江苏卷)(×)(2)早期胚胎需移植到经同期发情处理的同种雌性动物体内发育成个体。(2021·江苏卷)(√)(3)体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理。(2020·山东卷)(√)(4)胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植。(2020·山东卷)(×)(5)使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应。(2018·江苏卷)(×)(6)(2023·湖北襄阳模拟)对发育到囊胚期的牛胚胎进行二分胚分割时,要将内细胞团均等分割,原因是避免影响胚胎的恢复和进一步发育。胚胎移植的发展情境材料世界上第一例胚胎移植是由希普于1890年完成的,胚胎移植技术由此创始。但当时纯属生物科学实验性质。希普在剑桥大学将纯种安哥拉兔的两个胚胎移植到一只已和同种交配、毛色特征完全不同的比利时兔的输卵管内。结果生出4只比利时仔兔和2只由胚胎发育而成的安哥拉仔兔。20世纪30年代以后,以兔、小白鼠和大白鼠等为对象的胚胎移植试验持续不断,但家畜方面的应用研究开展较晚。牛和猪的胚胎移植迟至1951年才分别由美国和苏联报道成功。但限于技术水平,当时的采卵和移植都用外科手术完成,60年代后,胚胎的收集、培养、冷冻长期保存以及显微外科操作和移植技术取得重要进展。同时,使用激素人工诱导超数排卵和同期发情、用非手术采卵和移植的技术也获得成功,提高了回收率和着床率。问题探究(1)胚胎移植前,需要对受体作何处理?目的是什么?提示:与供体同期发情处理。使受体和供体生殖器官的生理变化同步,这样才能为胚胎移入受体提供相同的生理环境。(2)胚胎移植后,经受体孕育的后代,其遗传性状是与供体还是受体保持一致?为什么?提示:若移入的胚胎来自受精卵,则后代遗传性状部分与供体雌性个体相同,部分与供体雄性个体相同;若移入的胚胎来自细胞核移植得到的重构胚,则后代遗传性状基本与核供体相同。但无论哪种情况,经受体孕育的后代的遗传性状与受体均无联系,受体只提供胚胎发育的场所(子宫)和营养。1.(2023·河北唐山二中三模)下列关于胚胎发育和胚胎移植技术的叙述,错误的是(A)A.口服促性腺激素促进雌性动物超数排卵B.供体母牛需选用遗传性状优良、生产能力强的个体C.囊胚中的滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘D.对供体和受体进行同期发情处理是胚胎移植成功的关键解析:促性腺激素化学本质为蛋白质,口服会在消化道中被分解而失去作用,因此只能注射;为了保持优良特性,供体母牛需选用遗传性状优良、生产能力强的个体;囊胚中的滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘;胚胎移植成功的关键是对供体和受体进行同期发情处理,使二者处于相同的生理状态。2.(2023·四川内江三模)通过胚胎工程培育良种奶牛,对增强我国畜牧业竞争力十分重要。下图是利用不同技术培育良种奶牛的过程。回答下列问题。(1)自然条件下,公牛的精子必须在母牛的生殖道发生相应的生理变化后,才能获得受精能力,这一生理现象称为。经过a过程形成受精卵,经历的两个阶段是。

(2)受精卵经过b过程后,若采用c技术培育,则一般选用发育到阶段的胚胎进行处理,处理时应注意将[③]均等分割,以免影响。(3)d过程称为,此过程胚胎在母牛子宫内存活的生理基础是。

解析:(1)自然条件下,公牛的精子必须在母牛的生殖道发生相应的生理变化后,才能获得受精能力,这一生理现象称为精子获能。经过a过程形成受精卵,需要经历受精前的准备阶段和受精阶段,而后受精卵进入胚胎发育过程。(2)受精卵经过b过程后,若采用c胚胎分割技术,则一般选用发育到桑葚胚或囊胚阶段的胚胎进行处理,处理时应注意将③内细胞团均等分割,以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育,进而可提高分割后胚胎的存活率。(3)d过程为胚胎移植,该过程之所以能够实现,是因为胚胎在母牛子宫内不会受到免疫排斥,即受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。答案:(1)精子获能受精前的准备阶段和受精阶段(2)桑葚胚或囊胚内细胞团分割后胚胎的恢复和进一步发育(3)胚胎移植受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应微专题突破练一、选择题1.(2023·广东梅州一模)现代生物工程的操作常常涉及下面的流程,下列说法正确的是(B)A.若图为核移植过程,则②从卵巢中获取的卵母细胞直接作为受体细胞和①供体细胞融合B.若图为单克隆抗体的制备过程,需要筛选出产生所需抗体的杂交瘤细胞C.若图为试管动物的培育过程,需培育到原肠胚才能进行胚胎分割与胚胎移植D.若图为植物体细胞杂交过程,则形成③常用灭活的病毒直接处理两种植物细胞解析:在体细胞核移植过程中,从卵巢获取的卵母细胞一般要培养至MⅡ期并去核后才能作为受体细胞,不能直接使用;若图为单克隆抗体的制备,则①和②是骨髓瘤细胞和经过免疫的B淋巴细胞,形成的融合细胞需要经过筛选,筛选出产生所需抗体的杂交瘤细胞;若图为试管动物的培育过程,需培育到桑葚胚或囊胚进行胚胎分割与胚胎移植;诱导原生质体融合的方法有物理法,包括离心法、电融合法等,化学法一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂,灭活的病毒用于诱导动物细胞融合。2.(2023·山东日照二模)花椰菜(2n=18)易受黑腐病菌的危害而患黑腐病,野生黑芥(2n=16)对黑腐病等多种常见病害具有抗性。科研人员用射线照射处理黑芥叶肉原生质体后与花椰菜根原生质体融合,获得了抗黑腐病的杂合新植株甲、乙、丙,它们均含有花椰菜的全部染色体。下列叙述错误的是(B)植株花椰菜黑芥杂合新植株甲杂合新植株乙杂合新植株丙染色体数目1816342458A.可以利用是否含有叶绿体作为初步筛选融合原生质体的依据B.杂合新植株甲的单倍体的细胞中有2个染色体组,因而可育C.杂合新植株丙可能是由多个原生质体经PEG诱导融合而成D.获得的杂种细胞需要经过脱分化和再分化才能培育成新植株解析:花椰菜根细胞不含叶绿体,若融合的原生质体中不含叶绿体,则为同种花椰菜根细胞融合所得,所以可以利用是否含有叶绿体作为初步筛选融合原生质体的依据;杂合新植株甲的单倍体的细胞中有2个染色体组,但来源不同,因而不可育;由于细胞融合具有随机性,所以杂合新植株丙可能是由多个原生质体经PEG诱导融合而成;获得的杂种细胞需要经过脱分化形成愈伤组织,然后再分化生芽、生根,才能培育成新植株。3.(2023·湖南怀化二模)马铃薯是种植广泛的农作物,病毒侵染后导致产量大幅下降,培育脱毒的马铃薯品种是提高产量的有效方法。研究人员研究了茎尖外植体大小对马铃薯成苗率和脱毒率的影响,实验结果如图所示。下列相关叙述错误的是(B)A.马铃薯茎尖细胞经诱导后形成愈伤组织,再分化形成脱毒苗B.由图可知马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为0.12mmC.为了给愈伤组织细胞提供能量,需要在培养基中加入适量的蔗糖D.为监控脱毒苗的质量,可采用抗原—抗体杂交的方法检测病毒的蛋白质解析:植物组织培养先诱导脱分化形成愈伤组织,然后再分化形成幼苗;分析题图可知,用0.12mm茎尖培育时,成苗率太低,并不适宜;植物组织培养基中可用蔗糖作能源物质;可用抗原—抗体杂交的方法来检测脱毒苗中是否含有病毒的蛋白质,以此检验脱毒苗的质量。4.(2023·河北衡水中学二模)玉帘和石蒜为二倍体,将二者的花粉用一定的方法诱导融合后,再通过植物组织培养可使融合细胞长成植株,已知培养过程中未进行融合细胞的筛选。下列说法正确的是(B)A.融合细胞进行植物组织培养后形成的植株均不可育B.植物组织培养脱分化和再分化的培养基均要含有碳源C.得到杂种植株过程中需要用秋水仙素处理萌发的种子D.所用培养基及花粉粒都要进行严格的灭菌处理解析:由于培养过程中未进行融合细胞的筛选,若同种植物的花粉融合,则经组织培养形成的植株为同源二倍体,是可育的;植物组织培养脱分化和再分化的培养基均以蔗糖作为碳源;由题意可知,杂种植株是由杂种细胞经组织培养获得的,未用到秋水仙素和种子;所用培养基要进行严格的灭菌处理,花粉粒经消毒即可。5.(2023·山东菏泽二模)科研人员将印度野牛的成纤维细胞的细胞核注入去核的家牛卵母细胞中,构建了重组细胞,并最终获得了健康的克隆后代。下列相关叙述错误的是(B)A.重组细胞需在体外培养到桑葚胚或囊胚期才能进行胚胎移植B.对受体雌性家牛进行免疫抑制处理可以提高移植胚胎的成活率C.卵母细胞去核可采用的方法有显微操作法、梯度离心等D.克隆后代的遗传物质主要来自印度野牛成纤维细胞的细胞核解析:重组细胞需要发育到一定的程度才能进行移植,一般需要在体外培养到桑葚胚或囊胚期才能进行胚胎移植;受体基本上不会对移入的外来胚胎发生排斥反应,因此胚胎移植时,不需要对受体雌性家牛进行免疫抑制处理;体细胞核移植过程中去核的方法有显微操作法、梯度离心或紫外线短时间照射等;克隆后代的遗传物质主要来自供体细胞的细胞核,即印度野牛成纤维细胞的细胞核。6.(2023·湖南湘潭二模)常用的核移植方法主要有细胞质内注射法和透明带下注射法两种。前者是用微型注射针将供体细胞的细胞核吸出注入去核卵母细胞质内;后者是直接将供体细胞注入去核卵母细胞透明带内,然后促使两个细胞融合,从而具有发育的全能性。我国科学家于2017年年底培育出的体细胞克隆猴“中中”和“华华”采用的就是后者。下列有关叙述正确的是(C)A.供体细胞注入卵母细胞透明带内后,就可自行进入卵母细胞B.“中中”和“华华”的性状由多个亲本共同决定,属于有性繁殖C.相比之下,透明带下注射法对供体细胞核和卵母细胞的损伤更小D.“中中”和“华华”核DNA均来自供体细胞,质DNA均来自去核卵母细胞解析:供体细胞注入卵母细胞透明带内后,还需要通过电融合法诱导才能使两细胞融合形成重构胚;体细胞克隆猴“中中”和“华华”的形成属于无性繁殖;微型注射针将供体细胞的细胞核吸出时可能会破坏细胞核,而透明带下注射法是直接将供体细胞注入去核卵母细胞透明带内,对供体细胞核和卵母细胞的损伤更小;“中中”和“华华”是由透明带下注射法形成的,核DNA均来自供体细胞,但质DNA来自去核卵母细胞和供体细胞。7.2020年诺贝尔生理学或医学奖授予发现丙肝病毒的三位科学家。丙肝病毒引起的丙型肝炎可导致肝脏慢性炎症坏死和纤维化,部分患者可发展为肝硬化甚至肝癌。下图为利用小鼠为实验材料研制丙肝病毒的单克隆抗体的实验流程。下列叙述错误的是(B)A.在动物细胞培养时,培养液中除营养物质外还要添加一定量的血清、血浆B.动物细胞培养时通常采用培养皿或松盖培养瓶,并将其置于含有95%O2加5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养C.图中筛选1的目的是获得杂交瘤细胞D.若B淋巴细胞的基因型为HH,骨髓瘤细胞的基因型为SS,在两两融合后基因型可能有HHSS、HHHH、SSSS解析:为了尽可能模拟细胞在体内的生活环境,培养液中除营养物质外还要添加一定量的血清、血浆;动物细胞培养时通常采用培养皿或松盖培养瓶,并将其置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养;融合细胞中有同种核的细胞,还有杂交瘤细胞,筛选1的目的是为了获得杂交瘤细胞;二者的融合细胞的种类可能有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+B淋巴细胞,因此基因型可能是HHHH、SSSS、HHSS。8.(2023·河北张家口一模)北京大学邓宏魁团队首次在国际上使用化学小分子诱导人成熟的体细胞转变为多潜能干细胞(CiPSC),并获得了功能成熟的人CiPSC细胞来源的胰岛细胞,同时还在糖尿病动物模型中验证了其安全性和有效性。下列叙述正确的是(A)A.CiPSC具有自我更新和分化的能力B.CiPSC分化成胰岛细胞的过程体现了细胞全能性C.小分子化学物质通过改变体细胞的遗传物质获得了CiPSCD.成熟的体细胞转变为CiPSC过程中,蛋白质的种类未变解析:CiPSC属于干细胞,具有自我更新和分化的能力;CiPSC分化成胰岛细胞的过程未体现细胞全能性;小分子化学物质通过改变体细胞中基因的表达获得了CiPSC,但该过程中遗传物质未发生改变;成熟的体细胞转变为CiPSC的过程中,细胞的形态、结构和功能发生了改变,由此可知细胞中蛋白质的种类发生了改变。9.常见的辅助生殖技术有两种:一种是人工授精,即通过人工的方法,把精液或者精子送到雌性的生殖道,达到增加怀孕几率的目的;第二种辅助生殖技术就是试管动物,主要涉及体外受精、胚胎体外培养和胚胎移植等技术。下列叙述错误的是(A)A.人工授精后形成的早期胚胎立即与母体子宫建立联系B.辅助生殖技术不一定会用到胚胎移植C.与克隆动物不同,试管动物的培育属于有性繁殖D.人工授精和试管动物技术都要注意受体的生殖周期解析:人工授精后形成的早期胚胎在一定时间内并未与母体子宫建立组织上的联系;如果是以人工授精的方式进行辅助生殖,则不需要胚胎移植;克隆技术属于无性繁殖,试管动物的培育涉及精卵结合,属于有性繁殖;受体的生殖周期将影响人工授精和试管动物技术的成功率。10.(2023·广东汕头二模)将一只黑色小鼠(2n=40)囊胚期的细胞嵌入到一只白色小鼠的囊胚腔中。在发育过程中,这两只小鼠的细胞混合到了一起,最后形成了一只黑白相间的嵌合体小鼠(二倍体)。下列分析正确的是(D)A.培育嵌合体与获得克隆动物都利用了动物细胞核移植技术B.黑色小鼠嵌入白色小鼠囊胚腔的细胞应该是滋养层细胞C.嵌合体小鼠出现黑白相间的毛色是基因选择性表达的结果D.该嵌合体小鼠的胚胎细胞有丝分裂后期的染色体数为80条解析:培育嵌合体的过程中,黑白鼠的细胞共同生长,没有利用动物细胞核移植技术;囊胚期的内细胞团会发育成胎儿的各种组织,故黑色小鼠嵌入白色小鼠囊胚腔的细胞应该是内细胞团细胞;嵌合体小鼠出现黑白相间的毛色是由不同基因型细胞各自表达的;该嵌合体小鼠的正常体细胞染色体数为40条,则胚胎细胞有丝分裂后期的染色体数为80条。11.(2023·河北衡水中学一模)一种杂交瘤细胞只能产生一种抗体,抗体由两条相同的重链和两条相同的轻链构成。科研人员通过动物细胞融合技术将两种不同的杂交瘤细胞(A和B)融合形成双杂交瘤细胞AB,双杂交瘤细胞能够悬浮在液体培养基中生长繁殖,产生的双特异性抗体AB如图所示。下列相关说法错误的是(A)A.将杂交瘤细胞A、B混合并诱导融合后,利用选择培养基筛选出双杂交瘤细胞ABB.双杂交瘤细胞无需识别α、β抗原,就能产生双特异性抗体C.对培养到一定密度的双杂交瘤细胞进行传代培养时,无需使用胰蛋白酶处理D.将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔,腹水能为其提供糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养条件解析:单克隆抗体制备过程中,杂交瘤细胞需要进行两次筛选,第一次利用选择培养基筛选出能在特定培养基生长且能无限增殖的杂交瘤细胞,第二次筛选可用抗原—抗体杂交的方法筛选出产生特异性抗体的杂交瘤细胞,而双杂交瘤细胞是由两个杂交瘤细胞融合而成,它们均可在选择培养基上生长繁殖,因此利用选择培养基无法筛选出双杂交瘤细胞AB;由于杂交瘤细胞A、B可分别产生抗α抗体和抗β抗体,所以双杂交瘤细胞无需识别抗原α和β就能产生抗体;双杂交瘤细胞是悬浮培养的细胞,若要传代培养,无需使用胰蛋白酶处理;将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔中培养,腹水作为天然培养基,为细胞提供糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养条件。12.科学家利用逆转录病毒为载体将Oct3/4、Sox2、cMyc和Klf4等基因导入高度分化的体细胞中,使高度分化的成熟体细胞重新编程为可发育成身体组织的非成熟细胞,这种细胞与人类胚胎干细胞极其相似,称为诱导多能干细胞(iPS细胞),iPS细胞能被诱导分化为肝细胞、神经细胞等人身上几乎所有的细胞类型。下列相关叙述错误的是(D)A.iPS细胞能分化成不同种类细胞的实质是基因的选择性表达B.iPS细胞与成熟体细胞相比,细胞内的遗传物质发生了改变C.iPS细胞和成熟的体细胞相比,还具有分裂、分化的能力D.iPS细胞有丝分裂后期的染色体数目和细胞内DNA分子数目相同解析:iPS细胞能分化成不同种类细胞的实质是基因的选择性表达;分析题意可知,iPS细胞是将Oct3/4、Sox2、cMyc和Klf4等基因导入高度分化的体细胞中,经重新编程发育成的非成熟细胞,故与成熟体细胞相比,iPS细胞内的遗传物质发生了改变;iPS细胞与人类胚胎干细胞极其相似,故具有分裂、分化的能力;iPS细胞有丝分裂后期的染色体数目与细胞内DNA分子数目不同,因为细胞内的DNA分子数包括细胞核和细胞质中的DNA分子数。13.(2023·山东淄博一模)抗体的结构分为V区(识别并结合抗原的区域)和C区(抗体的支架),鼠源抗体具有外源性,会被人体免疫系统当作抗原而清除。用人抗体的C区替换鼠源抗体的C区,保留鼠单抗的V区,可构建人—鼠嵌合抗体,操作流程如图所示。下列相关说法正确的是(D)A.与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞为能分泌抗体的浆细胞B.用选择培养基可筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞C.为获得结构正确的嵌合抗体,受体细胞应选用大肠杆菌D.人—鼠嵌合抗体在保留抗体特异性的同时外源性下降解析:与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞取自脾脏,不一定是能分泌抗体的浆细胞;选择培养基只能筛选出杂交瘤细胞,而要筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞则需要进行专一性抗体检测;抗体为分泌蛋白,需要内质网和高尔基体对其进行加工,大肠杆菌为原核生物,无高尔基体和内质网,所以受体细胞不应该选用大肠杆菌;人—鼠嵌合抗体保留特异性结合抗原的V区,同时替换上人抗体的C区,使得人—鼠嵌合抗体在保留抗体特异性的同时外源性下降。二、非选择题14.为拓宽白菜育种的基因资源,改良白菜品质,研究人员以白菜(2n=20)和甘蓝(2n=18)为材料进行植物体细胞杂交,以期得到杂种植物。请分析回答下列问题。(1)将白菜和甘蓝的幼叶用酶处理,获得有活力的原生质体,加入(填试剂)诱导原生质体融合。

(2)融合的原生质体需经过细胞壁再生,再接种到含各种有机营养和无机营养、

及琼脂的培养基上,发育形成完整的再生植株,该过程涉及的原理为。(3)科研人员对两种亲本和某融合植株进行细胞DNA含量检测,结果如图。由结果推测待检测植株(填“是”或“不是”)白菜—甘蓝杂种植株,理由是

。

解析:(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,根据酶的专一性,要去除细胞壁获得原生质体,应该用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞。诱导植物原生质体融合常用的化学试剂是聚乙二醇(PEG)。(2)融合的原生质体需经过细胞壁再生形成杂种细胞,杂种细胞培育成杂种植株需要采用植物组织培养技术,该技术所用的培养基为固体培养基,含各种有机营养和无机营养、植物激素(生长素和细胞分裂素等),经脱分化和再分化发育形成完整的再生植株。该过程涉及的原理为植物细胞的全能性。(3)白菜DNA相对含量约为50,甘蓝DNA相对含量约为75,则白菜—甘蓝杂种植株DNA相对含量应约为125,而待检测植株DNA相对含量约为170,说明待检测植株不是白菜—甘蓝杂种植株。答案:(1)纤维素酶和果胶聚乙二醇(PEG)(2)植物激素(生长素和细胞分裂素等)植物细胞的全能性(3)不是白菜DNA相对含量约为50,甘蓝DNA相对含量约为75,则白菜—甘蓝杂种植株DNA相对含量应约为125,而待检测植株DNA相对含量约为170,说明待检测植株不是白菜—甘蓝杂种植株15.(2023·湖南校联考三模)神经纤毛蛋白1(NRP1)是一种多功能糖蛋白,在多种肿瘤组织中呈高表达,可与血管内皮生长因子结合促进肿瘤血管的形成,使肿瘤体积增大。科研人员通过制备抗NRP1的单克隆抗体,开展对小鼠的乳腺癌肿块进行靶向治疗的研究。请分析回答下列问题。(1)制备单克隆抗体涉及的动物细胞工程常用技术手段有(写出2项)。

(2)为了验证制备的单克隆抗体的治疗效果,研究者选择生长状况一致的小鼠,分别注射等量的乳腺癌细胞悬液,经饲养后,各小鼠均形成了体积基本相同的肿瘤。①将上述小鼠随机分成实验组和对照组,实验组注射