2022-2023學(xué)年新教材高中生物第2章細(xì)胞工程本章整合課件新人教版選擇性必修3

第2章細(xì)胞工程本

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合章末解題?釋疑解惑直擊高考?真題體驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建?素養(yǎng)展示網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建?素養(yǎng)展示章末解題?釋疑解惑

1．(1)提示：植物組織培養(yǎng)技術(shù)?！鞍撞恕仕{(lán)”子代可育，但白菜和甘藍(lán)雜交子代不可育。因?yàn)榘撞撕透仕{(lán)都是二倍體，二者的雜交子代是異源二倍體，細(xì)胞中無同源染色體，減數(shù)分裂時無法聯(lián)會，無法產(chǎn)生正常配子，所以不可育。(2)提示：B細(xì)胞代表能產(chǎn)生特定抗體的B淋巴細(xì)胞。C細(xì)胞既能無限增殖，又能產(chǎn)生抗丙肝病毒的專一抗體。(3)提示：A細(xì)胞要培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期，B細(xì)胞要獲能。2．提示：用基因工程技術(shù)，將青蒿素基因或雙氫青蒿素基因?qū)胛⑸?，利用微生物合成青蒿素。用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，外植體脫分化形成愈傷組織，再誘導(dǎo)愈傷組織再分化成胚狀體，獲取青蒿素。將FPS酶基因作為目的基因插入農(nóng)桿菌T－DNA中，用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入青蒿素細(xì)胞，整合到青蒿素染色體DNA上，再利用植物組織培養(yǎng)獲得FPS酶基因表達(dá)能力強(qiáng)、青蒿素產(chǎn)量高的品種。用秋水仙素處理黃花蒿種子或幼苗使之成為四倍體，獲取青蒿素?；虿捎闷渌侠矸椒?。3．(1)提示：誘導(dǎo)胎猴體細(xì)胞和去核的卵母細(xì)胞融合。(2)提示：這兩種物質(zhì)都是通過改變組蛋白的表觀遺傳修飾來調(diào)控基因表達(dá)。組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA可以表達(dá)組蛋白去甲基化酶，該酶能降低組蛋白的甲基化水平；組蛋白脫乙酰酶抑制劑TSA可以抑制組蛋白脫乙酰酶的作用，提高組蛋白的乙酰化水平。(3)提示：“聰明的化學(xué)方法”是指對重構(gòu)胚的處理用了TSA以及將組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重構(gòu)胚，這可以促進(jìn)囊胚的發(fā)育和提高代孕母猴的妊娠率?！安僮骷记伞笔侵缚茖W(xué)家經(jīng)過大量的訓(xùn)練，能在10s內(nèi)完成對卵母細(xì)胞的去核操作，能在15s內(nèi)將體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞，這樣迅速的操作大大減少了對卵母細(xì)胞的損傷。(4)提示：在醫(yī)學(xué)研究中通常需要用到遺傳背景相似或相同的實(shí)驗(yàn)動物，這樣實(shí)驗(yàn)組和對照組的比較才更具有說服力。小鼠因其能快速地進(jìn)行近親繁殖，產(chǎn)生大量遺傳背景相似的后代，而被廣泛用作實(shí)驗(yàn)動物。但是小鼠與人的親緣關(guān)系太遠(yuǎn)，很多在小鼠體內(nèi)有效的候選藥物，用在人身上不一定有效，或有很大的副作用；在小鼠體內(nèi)存在的致病機(jī)制也不一定存在于人體內(nèi)。由于猴與人的親緣關(guān)系極近，培育大批具有相同遺傳背景的克隆猴，對人類疾病致病機(jī)制的研究和新藥的研發(fā)等具有重要意義。特別是在腦研究方面，克隆猴的培育將大大促進(jìn)人類腦疾病的研究和治療。例如，我們可以培育一批“模型猴”，標(biāo)記它們的某一類神經(jīng)元，追蹤其神經(jīng)連接，由于這些猴的遺傳背景一致，所以在研究中可以最大限度排除由基因差異造成的大腦結(jié)構(gòu)形狀不一的問題?？寺『锏某晒ε嘤龢?biāo)志著我國在非人靈長類疾病動物模型研究方面處于國際領(lǐng)先水平。(其他合理答案均可)直擊高考?真題體驗(yàn)1．(2020·山東卷，14題)經(jīng)遺傳改造的小鼠胚胎干細(xì)胞注入囊胚，通過胚胎工程的相關(guān)技術(shù)可以獲得具有不同遺傳特性的實(shí)驗(yàn)小鼠。下列說法錯誤的是

(

)A．用促性腺激素處理雌鼠可以獲得更多的卵子B．體外受精前要對小鼠的精子進(jìn)行獲能處理C．胚胎移植前要檢查胚胎質(zhì)量并在囊胚或原腸胚階段移植D．遺傳改造的小鼠胚胎干細(xì)胞可以通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)獲得C

解析：促性腺激素可以使雌鼠超數(shù)排卵，獲得更多的卵子，A正確；精子只有獲能后才能完成受精，故體外受精前要對小鼠的精子進(jìn)行獲能處理，B正確；胚胎移植通常選擇桑葚胚或囊胚階段，C錯誤；轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以定向改造小鼠的基因，所以遺傳改造的小鼠胚胎干細(xì)胞可以通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)獲得，D正確。故選C。2．(2021·浙江1月卷)下圖為動物成纖維細(xì)胞的培養(yǎng)過程示意圖。下列敘述正確的是 (

)A．步驟①的操作不需要在無菌環(huán)境中進(jìn)行B．步驟②中用鹽酸溶解細(xì)胞間物質(zhì)使細(xì)胞分離C．步驟③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶處理D．步驟④培養(yǎng)過程中不會發(fā)生細(xì)胞轉(zhuǎn)化C

解析：動物細(xì)胞培養(yǎng)過程需要無菌操作，故步驟①的操作需要在無菌環(huán)境中進(jìn)行，A錯誤；動物細(xì)胞培養(yǎng)過程需要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理動物組織，分散成單個細(xì)胞，制成細(xì)胞懸液，B錯誤；傳代培養(yǎng)時需要用胰蛋白酶處理貼壁生長的細(xì)胞，使之分散成單個細(xì)胞，再分瓶培養(yǎng)，C正確；步驟④為傳代培養(yǎng)過程，該過程中部分細(xì)胞可能發(fā)生細(xì)胞轉(zhuǎn)化，核型改變，D錯誤。3．(不定項(xiàng))(2020·江蘇卷)小鼠胚胎干細(xì)胞經(jīng)定向誘導(dǎo)可獲得多種功能細(xì)胞、制備流程如圖所示。下列敘述錯誤的是 (

)A．為獲得更多的囊胚，采用激素注射促進(jìn)雄鼠產(chǎn)生更多的精子B．細(xì)胞a和細(xì)胞b內(nèi)含有的核基因不同，所以全能性高低不同C．用胰蛋白酶將細(xì)胞a的膜蛋白消化后可獲得分散的胚胎干細(xì)胞D．胚胎干細(xì)胞和誘導(dǎo)出的各種細(xì)胞都需在CO2培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)ABC

解析：為了獲得更多的囊胚，可以采用激素促進(jìn)成熟雌性個體超數(shù)排卵，然后將卵細(xì)胞從母體內(nèi)取出，在試管內(nèi)與人工采集的精子進(jìn)行體外受精，培育成胚胎，A錯誤；細(xì)胞a和細(xì)胞b是由同一個受精卵經(jīng)過有絲分裂形成的，故核基因相同，B錯誤；運(yùn)用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)可以從哺乳動物的早期胚胎中獲得胚胎干細(xì)胞，首先必須用胰蛋白酶處理內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，分解細(xì)胞間的膠原蛋白等，使之分散成單個細(xì)胞，C錯誤；動物細(xì)胞培養(yǎng)時需要在5%CO2的培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，以維持培養(yǎng)液的pH，D正確。故選ABC。4．(2020·全國Ⅰ卷，38題)為研制抗病毒A的單克隆抗體，某同學(xué)以小鼠甲為實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)流程。

回答下列問題：(1)上述實(shí)驗(yàn)前必須給小鼠甲注射病毒A，該處理的目的是________________________________________________。誘導(dǎo)小鼠甲產(chǎn)生能夠分泌抗病毒A抗體的B淋巴細(xì)胞(2)寫出以小鼠甲的脾臟為材料制備單細(xì)胞懸液的主要實(shí)驗(yàn)步驟：________________________________________________________________________________。(3)為了得到能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞，需要進(jìn)行篩選。圖中篩選1所采用的培養(yǎng)基屬于___________，使用該培養(yǎng)基進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)的結(jié)果是_______________________。圖中篩選2含多次篩選，篩選所依據(jù)的基本原理是____________________________。(4)若要使能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞大量增殖，可采用的方法有___________________________________________________________(答出2點(diǎn)即可)。取小鼠甲脾臟剪碎，用胰蛋白酶處理使其分散成單個細(xì)胞，加入培養(yǎng)液制成單細(xì)胞懸液

選擇培養(yǎng)基

只有雜交瘤細(xì)胞能夠生存

抗原與抗體的反應(yīng)具有特異性

將雜交瘤細(xì)胞注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖；將雜交瘤細(xì)胞在

體外培養(yǎng)

解析：本題考查動物細(xì)胞培養(yǎng)及單克隆抗體制備的知識。(1)給小鼠甲注射病毒A，小鼠體內(nèi)發(fā)生特異性免疫，產(chǎn)生能分泌特異性抗體(抗病毒A抗體)的B淋巴細(xì)胞。(2)制備單細(xì)胞懸液的過程：取小鼠甲脾臟剪碎，用胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)處理，將脾臟組織分散成單個細(xì)胞，再用培養(yǎng)液稀釋制成細(xì)胞懸液。(3)單克隆抗體制備過程中有兩次篩選，第一次是用選擇培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細(xì)胞，第二次是用多孔培養(yǎng)皿培養(yǎng)，并進(jìn)行抗體檢測，原理是抗原與抗體的反應(yīng)具有特異性。(4)經(jīng)過第二次篩選得到的雜交瘤細(xì)胞，可以在體外條件下大規(guī)模培養(yǎng)或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖，最后從細(xì)胞培養(yǎng)液或小鼠腹水中提取出大量所需的單克隆抗體。5．(2020·課標(biāo)Ⅲ卷，38題)W是一種具有特定功能的人體蛋白質(zhì)。某研究小組擬仿照制備乳腺生物反應(yīng)器的研究思路，制備一種膀胱生物反應(yīng)器來獲得W，基本過程如圖所示。回答下列問題：(1)步驟①中需要使用的工具酶有_____________________________。

步驟②和③所代表的操作分別是________和________。

步驟④稱為_________。(2)與乳腺生物反應(yīng)器相比，用膀胱生物反應(yīng)器生產(chǎn)W的優(yōu)勢在于不受轉(zhuǎn)基因動物的____________(答出2點(diǎn)即可)的限制。限制性內(nèi)切核酸酶、DNA連接酶顯微注射體外培養(yǎng)胚胎移植

性別、年齡(3)一般來說，在同一動物個體中，

乳腺上皮細(xì)胞與膀胱上皮細(xì)胞的細(xì)胞核中染色體DNA所含的遺傳信息______(填“相同”或“不同”)，原因是______________________________________________。(4)從上述流程可知，制備生物反應(yīng)器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技術(shù)有____________________(答出2點(diǎn)即可)。相同兩種上皮細(xì)胞都是體細(xì)胞，且來源于同一個受精卵

體外受精、胚胎移植

解析：本題考查基因工程及胚胎工程的相關(guān)內(nèi)容。(1)題圖中步驟①表示構(gòu)建重組表達(dá)載體，所用工具酶為限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶。步驟②中將重組表達(dá)載體導(dǎo)入動物細(xì)胞的操作方法是顯微注射，步驟③為受精卵經(jīng)體外培養(yǎng)發(fā)育成早期胚胎，步驟④為胚胎移植。(2)乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)的蛋白質(zhì)在乳汁中，只有育齡期的雌性動物能分泌乳汁，而膀胱生物反應(yīng)器生產(chǎn)的蛋白質(zhì)在尿液中，只要動物排尿即可，故無性別、年齡限制。(3)同一動物個體的兩種上皮細(xì)胞都是由受精卵分裂、分化而來的體細(xì)胞，遺傳物質(zhì)相同。(4)胚胎工程的主要技術(shù)包括體外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等。6．(2019·課標(biāo)Ⅲ卷，38題)培養(yǎng)胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。(1)利用胡蘿卜根段進(jìn)行組織培養(yǎng)可以形成試管苗。用分化的植物細(xì)胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因?yàn)橹参锛?xì)胞具有____________________________________________。全能性(或答：

形成完整植株所需的全部基因)

(2)步驟③切取的組織塊中要帶有形成層，原因是____________________________。(3)從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養(yǎng)基，其原因是_____________________________________________________________________________________。在新的培養(yǎng)基上愈傷組織通過細(xì)胞的_____________________過程，最終可形成試管苗。(4)步驟⑥要進(jìn)行照光培養(yǎng)，其作用是____________________________________________。(5)經(jīng)組織培養(yǎng)得到的植株，一般可保持原品種的__________，這種繁殖方式屬于______繁殖。形成層容易誘

導(dǎo)形成愈傷組織

誘導(dǎo)愈傷組織形成和誘導(dǎo)愈傷組織分化形成試管苗所需的生長素和細(xì)胞分裂素的比例不同

分化(或答：再分

誘導(dǎo)葉綠素的形成，使試管

苗能夠進(jìn)行光合作用

遺傳特性

無性

化)解析：(1)植物細(xì)胞具有全能性，故用分化的植物細(xì)胞可以培養(yǎng)成完整的植株。(2)形成層細(xì)胞分化程度低、全能性高，易培養(yǎng)成功，所以要選取含有形成層的組織進(jìn)行組織培養(yǎng)。(3)培養(yǎng)愈傷組織過程中，需要一定的營養(yǎng)和激素誘導(dǎo)等條件，步驟⑤和步驟⑥在培養(yǎng)過程中需要的生長素和細(xì)胞分裂素的比例不同，所以，從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養(yǎng)基。在培養(yǎng)基上愈傷組織通過細(xì)胞的分化(再分化)過程，最終可形成試管苗。(4)試管苗需要照光培養(yǎng)，以便誘導(dǎo)葉綠素的形成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用，培養(yǎng)成正常的植株。(5)組培植株是在離體植物器官、組織、細(xì)胞等的基礎(chǔ)上獲得的，其理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞具有全能性，一般可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性。植物組織培養(yǎng)技術(shù)沒有經(jīng)過兩性生殖細(xì)胞的融合，屬于無性繁殖。7．(2021·湖南卷)M基因編碼的M蛋白在動物A的肝細(xì)胞中特異性表達(dá)。現(xiàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，將外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通過核移植、胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)獲得M基因失活的轉(zhuǎn)基因克隆動物A，流程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)在構(gòu)建含有片段F的重組質(zhì)粒過程中，切割質(zhì)粒DNA的工具酶是____________________________，這類酶能將特定部位的兩個核苷酸之間的____________斷開。(2)在無菌、無毒等適宜環(huán)境中進(jìn)行動物A成纖維細(xì)胞的原代和傳代培養(yǎng)時，需要定期更換培養(yǎng)液，目的是__________________________________________________________________________________。限制性內(nèi)切核酸酶(限制酶)

磷酸二酯鍵

清除代謝產(chǎn)物，防止細(xì)胞代謝

產(chǎn)物積累對細(xì)胞自身造成危害，同時給細(xì)胞提供足夠的營養(yǎng)

(3)與胚胎細(xì)胞核移植技術(shù)相比，體細(xì)胞核移植技術(shù)的成功率更低，原因是__________________________________________________________________________________________。從早期胚胎中分離獲得的胚胎干細(xì)胞，在形態(tài)上表現(xiàn)為________________________________________________(答出兩點(diǎn)即可)，功能上具有______________。動物胚胎細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)其全能性相對容易，動物體細(xì)胞分化程度高，恢復(fù)其全能性十分困難

細(xì)胞體積小，細(xì)胞核大，核仁明顯(任選兩

點(diǎn)作答)

發(fā)育的全能性

(4)鑒定轉(zhuǎn)基因動物：以免疫小鼠的___淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞進(jìn)行融合，篩選融合雜種細(xì)胞，制備M蛋白的單克隆抗體。簡要寫出利用此抗體確定克隆動物A中M基因是否失活的實(shí)驗(yàn)思路______________________________________________________________________。解析：(1)基因工程中切割DNA的工具酶是限制性內(nèi)切核酸酶(限制酶)，故在構(gòu)建含有片段F的重組質(zhì)粒過程中，切割質(zhì)粒DNA的工具酶是限制性內(nèi)切核酸酶(限制酶)。限制性內(nèi)切核酸酶是作用于其所識別序列中兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。不同的限制酶可以獲得不同的末端，主要分為黏性末端和平末端。取動物A和克隆動物A的肝組織細(xì)胞，分別提取蛋白質(zhì)進(jìn)行抗原—抗體雜交

B

(2)在無菌、無毒等適宜環(huán)境中進(jìn)行動物A成纖維細(xì)胞的原代和傳代培養(yǎng)時，需要定期更換培養(yǎng)液，目的是清除代謝產(chǎn)物，防止細(xì)胞代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞自身造成危害，同時為細(xì)胞提供足夠的營養(yǎng)。(3)由于動物胚胎細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)其全能性相對容易，動物體細(xì)胞分化程度高，恢復(fù)其全能性十分困難，故與胚胎細(xì)胞核移植技術(shù)相比，體細(xì)胞核移植技術(shù)的成功率低。胚胎干細(xì)胞在形態(tài)上表現(xiàn)為細(xì)胞體積小，細(xì)胞核大，核仁明顯；在功能上具有發(fā)育的全能性，可分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。另外，在體外培養(yǎng)的條件下，可以增殖而不發(fā)生分化，可進(jìn)行冷凍保存，也可進(jìn)行遺傳改造。(4)先給小鼠注射特定抗原使之發(fā)生免疫反應(yīng)，之后從小鼠脾臟中獲取已經(jīng)免疫的B淋巴細(xì)胞；誘導(dǎo)B細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合，利用選擇培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細(xì)胞，制備M蛋白的單克隆抗體；若要利用此抗體確定克隆動物A中M基因是否失活，如果M基因已經(jīng)失活，則克隆動物A中無法產(chǎn)生M蛋白的單克隆抗體，則可利用抗原—抗體雜交技術(shù)進(jìn)行檢測。故實(shí)驗(yàn)思路為：取動物A和克隆動物A的肝組織細(xì)胞，分別提取蛋白質(zhì)進(jìn)行抗原—抗體雜交。8．(2020·天津卷)某植物有A、B兩品種。科研人員在設(shè)計(jì)品種A組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)時，參照品種B的最佳激素配比(見下表)進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)。品種B組織培養(yǎng)階段細(xì)胞分裂素濃度(μmol/L)生長素濃度(μmol/L)Ⅰ誘導(dǎo)形成愈傷組織m1n1Ⅱ誘導(dǎo)形成幼芽m2n2Ⅲ誘導(dǎo)生根m3n3據(jù)表回答：(1)Ⅰ階段時通常選擇莖尖、幼葉等作為外植體，原因是________________________________________。(2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段中發(fā)生基因選擇性表達(dá)的是____________階段。(3)為確定品種A的Ⅰ階段的最適細(xì)胞分裂素濃度，參照品種B的激素配比(m1>2.0)，以0.5μmol/L為梯度，設(shè)計(jì)5個濃度水平的實(shí)驗(yàn)，細(xì)胞分裂素最高濃度應(yīng)設(shè)為_____________μmol/L。細(xì)胞分化

程度低，容易誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織