高中生物：第30讲 细胞工程

第30讲细胞工程

不同属的农作物甲、乙，甲作物高产不耐盐，乙作物低产但耐盐。欲培育出既高产又耐盐的

植株，以适应于盐碱地栽培。请回答下面的问题：

（1）采用（填“杂交”’嫁接”或“转基因”）方法可以达到上述目的,这种育种方法

的优点是.

（2）采用细胞工程育种的方法如下：

①以胚状体为材料,经过人工薄膜包装得到的人工种子，在适宜条件下同样能够萌发成幼苗,

与天然种子相比，人工种子具有哪些显著的优点?_

_（请举出1项）。

②动物细胞工程应用较广泛的是单克隆抗体的制备，单克隆抗体最主要的优点

是.单克隆抗体的应用主要有两个方面，一个是作为

试剂，能准确地识别各种抗原物质的细微差别，并与一定抗原发生.另一方面可以

用于和运载药物。

【答案】（1）转基因不仅能打破生殖隔离，而且能定向地改变生物的性状（2）①生产不

受季节限制'能保持优良品种的遗传特性、方便贮存和运输（写出其中1项即可）②特异性

强、灵敏度高,并可大量制备诊断特异性反应治疗疾病

人类在预防与诊疗传染性疾病过程中，经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体

为RNA病毒。该病毒表面的A蛋白为主要抗原,疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图：

I小鼠皮下I

抗A蛋白的

单克隆抗体

请回答下列问题。

（1）过程①代表的是。

（2）过程②构建A基因表达载体时，必须使用和两种工具酶。

（3）过程③采用的实验技术是，经筛选后获得的X是。

（4）对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的制备的疫苗。对

该传染病疑似患者确诊时,可从疑似患者体内分离病毒，与已知病毒进行比较;或用

图中的进行特异性结合检测。

【解析】本题以流程图形式展示了疫苗的生产和单克隆抗体的制备过程，考查了中心法

则、基因工程、动物细胞工程等现代生物科技。Q）中心法则中，对于少数以RNA为遗传物

质的病毒,其遗传信息的传递过程需要补充的过程有RNA的逆转录和RNA的复制的过程,

图中过程①代表的是逆转录过程。（2）基因工程的步骤是:目的基因的提取一构建基因表达

载体一检测目的基因导入受体细胞——目的基因的检测和鉴定，其中构建基因表达载体中

需要限制酶来切割以获取目的基因，同时需要相同的限制酶切割载体以获取与目的基因相同

的黏性末端,再通过DNA连接酶连接目的基因和载体。（3）过程③是将瘤细胞与B淋巴细胞

融合的过程，获得杂交瘤细胞，其具备骨髓瘤细胞的无限增殖特性和B淋巴细胞产生抗体的特

性，从而制备单克隆抗体。（4）本题考查了免疫预防的操作过程，以及欲确诊疑似患者而采取的

方法。本题中提示该RNA病毒表面的A蛋白为主要的抗原，故而可选用通过基因工程生产

的A蛋白制备疫苗;确诊时为判断该病毒是否为题目中的RNA病毒，可以进行核酸序列的比

对，也可以利用单克隆抗体具备特异性,利用抗A蛋白的特异性单克隆抗体通过能否特异性结

合判断病毒表面是否有A蛋白的存在,进一步进行检测是否为目的RNA病毒。

【答案】（1）逆转录（2）限制性核酸内切酶（限制酶）DNA连接酶（3）细胞融合杂交

瘤细胞（4）A蛋白核酸（基因）序列抗A蛋白的单克隆抗体

下图1是培养小鼠胚胎成纤维细胞(MEF细胞)的示意图，图2是在用MEF细胞制成的饲养

层上培养胚胎干细胞(ES细胞)的示意图。请回答下列问题：

⑴图1所示滞!1备细胞悬液时，常用酶来消化剪碎的组织块。配制培养液时，通常需

要在合成培养基的基础上添加等一些天然成分。当MEF细胞分裂生长到细胞表面

相互接触时就停止分裂,这种现象称为细胞的o

⑵ES细胞是由中分离出来的一类细胞,ES细胞在功能上具有发育

的.

(3)MEF细胞能够分泌某些蛋白质,其合成到分泌至细胞外的过程是:核糖体--囊

泡一t囊泡,再通过方式分泌到细胞外。在培养液中单独培养ES细胞

时,ES细胞容易发生分化,结合图2可推知MEF细胞的作用是o

(4)在治疗性克隆过程中，细胞核取自患者细胞，这是为了避免向患者移入组织细胞后体内发

生反应。

【答案】Q)胰蛋白酶或胶原蛋白血清、血浆接触抑制⑵早期胚胎或原始性腺全

能性⑶内质网高尔基体胞吐抑制ES细胞分化(4)免疫排斥

请回答下列问题：

(1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的，繁殖种苗

的速度.离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶

肉细胞具有该植物的全部0

(2)把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免的污

染。

⑶微型繁殖过程中,适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗，而与

配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需要使用的

生长调节剂是（填“脱落酸”或"2,4-D”）。

（4）将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度

的变化如图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加,光合作用强度的变化趋势是,

单株鲜重的变化趋势是。据图判断，培养基中不含蔗糖时,试管苗

光合作用产生的有机物的量（填“能”或“不能”）满足自身最佳生长的需要。

01230

蔗糖浓度（％）

（5）据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应（填“降低”

或“增加”）培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。

【解析】Q）叶肉细胞具有该植物的全部遗传信息,因此可经组织培养成为完整个体。（2）

在组织培养过程及将试管苗转接到新培养基上时，要无菌操作，防止微生物污染。（3）在微型

繁殖中，不同阶段要使用不同的激素。生长素可诱导生根，与细胞分裂素混合使用，在一定浓度

配比下可促进生芽。2,4-D可促进愈伤组织生长。（4）从题图可看出，随蔗糖浓度增大,光合作

用强度在下降，而单株鲜重是先增后降,培养基中不含蔗糖时，试管苗制造的有机物不能满足

自身最佳生长需要。（5）要提高试管苗光合作用能力，应适量降低蔗糖浓度。

【答案】⑴遗传性快遗传信息⑵微生物（3）生根细胞分裂素2,4-D⑷逐

渐减小先增加后下降不能⑸降低

某研究小组进行药物试验时，以动物肝细胞为材料,测定药物对体外培养细胞的毒性。供培

养的细胞有甲、乙两种，甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。请回答下列有关动物细

胞培养的问题。

（1）将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养，培养液及其他培养条件均相同。一

段时间后，观察到甲细胞数量比乙细胞数量。

⑵在动物细胞培养时，通常在合成培养基中加入适量血清，其原因

是。细胞培养应在含5%的C02的恒温培养

箱中进行,C02的主要作用是o

（3）在两种细胞生长过程中，当乙细胞铺满瓶壁时，其生长。药物试验需要大量细胞,

两种细胞频繁传代,甲细胞比乙细胞可以传代的次数更.

⑷为了防止细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量

的。

（5）已知癌基因X过量表达与肝肿瘤的发生密切相关，要试验一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长

的影响，可将甲细胞分为A、B两组,A组细胞培养液中加入,B组细胞培养液中加入

无菌生理盐水，经培养后，从A、B两组收集等量细胞,通过分别检测X基因在A、B两组细胞

中的或合成水平的差异，确定药物Y的药效。

【解析】（1）甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。肿瘤细胞为无限增殖的细胞,

细胞周期短。在相同条件下，培养相同的时间,甲细胞的数量多于乙细胞。（2）动物细胞培养液

中通常加入适量动物血清、血浆等天然成分，血清中含有血清蛋白、生长因子、激素等合成

培养基中缺乏的物质。细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行,CO2的主要作用是维持

培养液pH。⑶甲为肝肿瘤细胞，能无限增殖，传代的次数要比乙细胞多，乙细胞（正常肝细胞）

在培养瓶中贴壁生长，当铺满瓶壁时，生长停止。（4）可向培养液中加入抗生素来抑制和杀灭细

氤⑸设计一组加入抗癌药物的实验组，一组不加药物的对照组，通过检测药物影响X基因的

表达过程，即转录形成mRNA、翻译形成蛋白质的量来检验药效。

【答案】Q）多⑵血清可以补充合成培养基中缺乏的物质维持培养液pH（3）停止

多（4）抗生素（5）药物YmRNA蛋白质

研究人员以某农作物为材料，研究温度对其光合作用的影响，探索育种生理指标，旨在为筛

选高产量、耐高温优良品种提供理论依据。实验中HA、HB、HD三个株系是由同一植株通

过单细胞克隆获得的。下表为不同温度对不同株系光合作用的影响,据此完成下列问题。

温度对不同株系光合作用的影响

光合速率(pmohgihi)

株系

20℃30℃35℃

HA20.32±1.8318.32±1.60-

HB13.78±2.9515.56±4.4816.77±3.98

HD8.32±0.859.36±0.529.07±2.74

Q)实验中HA、HB、HD三个株系是同一植株通过单细胞克隆获得的,获取三个株系的过程

一定经过和0

(2)由表可知,株系在35°C条件下保持较平稳状态且光合速率较高，说明其抗高温性

最好。这就提示我们可用，这一生理指标快速初步筛选抗高温品系。

⑶研究人员发现筛选出的抗高温品系的抗虫性较差,欲通过基因工程对品种进一步改良，下

面是改良过程示意图。

植物细胞丁一新细胞驾愈伤组织一(私一新品种

③

Q外源DNA

①

a.在获得①的过程中涉及的工具酶有和DNA连接酶。已知I酶的识别序列

如图甲所示，请在图乙的相应位置上，画出外源DNA两侧的黏性末端。

-CCTAGG-k外源DNA

t

甲乙

b.影响②过程发生的一个重要因素是，愈伤组织是一些分化的细胞经脱分化成为具

有能力的薄壁细胞。

【解析】植物组织培养需经过脱分化和再分化过程。由表可知,HB株系在35。(：条件下

光合速率较高。获取重组DNA分子应用限制酶和DNA连接酶。图中过程②是脱分化，影响

脱分化的重要因素是植物激素。

【答案】(1)脱分化再分化(2)HB光合速率对不同温度的反应(3)a.限制酶

CCTA

b.植物激素分生

通过植物组织培养技术可以快速繁殖、生产药物及培育无病毒的植物等。据图甲、表乙回

答问题。

离体的植物器官、

①4②培养

组织或细胞“愈伤组织》胚状体》植物体

甲植物组织培养过程

乙:植物的花芽分别在含有不同比例的生长素和细胞分裂素的培养基中的生长状况

项目A组B组C组D组E组

生长3x3x0.03

UU

素io-6106xlO6

细胞

0.2x0.002xl.Ox0.2x

力表0

10-610-6IO410-6

素