高中生物：第30講 細(xì)胞工程

第30講細(xì)胞工程

不同屬的農(nóng)作物甲、乙，甲作物高產(chǎn)不耐鹽，乙作物低產(chǎn)但耐鹽。欲培育出既高產(chǎn)又耐鹽的

植株，以適應(yīng)于鹽堿地栽培。請(qǐng)回答下面的問題：

（1）采用（填“雜交”’嫁接”或“轉(zhuǎn)基因”）方法可以達(dá)到上述目的,這種育種方法

的優(yōu)點(diǎn)是.

（2）采用細(xì)胞工程育種的方法如下：

①以胚狀體為材料,經(jīng)過人工薄膜包裝得到的人工種子，在適宜條件下同樣能夠萌發(fā)成幼苗,

與天然種子相比，人工種子具有哪些顯著的優(yōu)點(diǎn)?_

_（請(qǐng)舉出1項(xiàng)）。

②動(dòng)物細(xì)胞工程應(yīng)用較廣泛的是單克隆抗體的制備，單克隆抗體最主要的優(yōu)點(diǎn)

是.單克隆抗體的應(yīng)用主要有兩個(gè)方面，一個(gè)是作為

試劑，能準(zhǔn)確地識(shí)別各種抗原物質(zhì)的細(xì)微差別，并與一定抗原發(fā)生.另一方面可以

用于和運(yùn)載藥物。

【答案】（1）轉(zhuǎn)基因不僅能打破生殖隔離，而且能定向地改變生物的性狀（2）①生產(chǎn)不

受季節(jié)限制'能保持優(yōu)良品種的遺傳特性、方便貯存和運(yùn)輸（寫出其中1項(xiàng)即可）②特異性

強(qiáng)、靈敏度高,并可大量制備診斷特異性反應(yīng)治療疾病

人類在預(yù)防與診療傳染性疾病過程中，經(jīng)常使用疫苗和抗體。已知某傳染性疾病的病原體

為RNA病毒。該病毒表面的A蛋白為主要抗原,疫苗生產(chǎn)和抗體制備的流程之一如下圖：

I小鼠皮下I

抗A蛋白的

單克隆抗體

請(qǐng)回答下列問題。

（1）過程①代表的是。

（2）過程②構(gòu)建A基因表達(dá)載體時(shí)，必須使用和兩種工具酶。

（3）過程③采用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)是，經(jīng)篩選后獲得的X是。

（4）對(duì)健康人進(jìn)行該傳染病免疫預(yù)防時(shí)，可選用圖中基因工程生產(chǎn)的制備的疫苗。對(duì)

該傳染病疑似患者確診時(shí),可從疑似患者體內(nèi)分離病毒，與已知病毒進(jìn)行比較;或用

圖中的進(jìn)行特異性結(jié)合檢測(cè)。

【解析】本題以流程圖形式展示了疫苗的生產(chǎn)和單克隆抗體的制備過程，考查了中心法

則、基因工程、動(dòng)物細(xì)胞工程等現(xiàn)代生物科技。Q）中心法則中，對(duì)于少數(shù)以RNA為遺傳物

質(zhì)的病毒,其遺傳信息的傳遞過程需要補(bǔ)充的過程有RNA的逆轉(zhuǎn)錄和RNA的復(fù)制的過程,

圖中過程①代表的是逆轉(zhuǎn)錄過程。（2）基因工程的步驟是:目的基因的提取一構(gòu)建基因表達(dá)

載體一檢測(cè)目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞——目的基因的檢測(cè)和鑒定，其中構(gòu)建基因表達(dá)載體中

需要限制酶來切割以獲取目的基因，同時(shí)需要相同的限制酶切割載體以獲取與目的基因相同

的黏性末端,再通過DNA連接酶連接目的基因和載體。（3）過程③是將瘤細(xì)胞與B淋巴細(xì)胞

融合的過程，獲得雜交瘤細(xì)胞，其具備骨髓瘤細(xì)胞的無限增殖特性和B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生抗體的特

性，從而制備單克隆抗體。（4）本題考查了免疫預(yù)防的操作過程，以及欲確診疑似患者而采取的

方法。本題中提示該RNA病毒表面的A蛋白為主要的抗原，故而可選用通過基因工程生產(chǎn)

的A蛋白制備疫苗;確診時(shí)為判斷該病毒是否為題目中的RNA病毒，可以進(jìn)行核酸序列的比

對(duì)，也可以利用單克隆抗體具備特異性,利用抗A蛋白的特異性單克隆抗體通過能否特異性結(jié)

合判斷病毒表面是否有A蛋白的存在,進(jìn)一步進(jìn)行檢測(cè)是否為目的RNA病毒。

【答案】（1）逆轉(zhuǎn)錄（2）限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）DNA連接酶（3）細(xì)胞融合雜交

瘤細(xì)胞（4）A蛋白核酸（基因）序列抗A蛋白的單克隆抗體

下圖1是培養(yǎng)小鼠胚胎成纖維細(xì)胞(MEF細(xì)胞)的示意圖，圖2是在用MEF細(xì)胞制成的飼養(yǎng)

層上培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)的示意圖。請(qǐng)回答下列問題：

⑴圖1所示滯!1備細(xì)胞懸液時(shí)，常用酶來消化剪碎的組織塊。配制培養(yǎng)液時(shí)，通常需

要在合成培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加等一些天然成分。當(dāng)MEF細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到細(xì)胞表面

相互接觸時(shí)就停止分裂,這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的o

⑵ES細(xì)胞是由中分離出來的一類細(xì)胞,ES細(xì)胞在功能上具有發(fā)育

的.

(3)MEF細(xì)胞能夠分泌某些蛋白質(zhì),其合成到分泌至細(xì)胞外的過程是:核糖體--囊

泡一t囊泡,再通過方式分泌到細(xì)胞外。在培養(yǎng)液中單獨(dú)培養(yǎng)ES細(xì)胞

時(shí),ES細(xì)胞容易發(fā)生分化,結(jié)合圖2可推知MEF細(xì)胞的作用是o

(4)在治療性克隆過程中，細(xì)胞核取自患者細(xì)胞，這是為了避免向患者移入組織細(xì)胞后體內(nèi)發(fā)

生反應(yīng)。

【答案】Q)胰蛋白酶或膠原蛋白血清、血漿接觸抑制⑵早期胚胎或原始性腺全

能性⑶內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體胞吐抑制ES細(xì)胞分化(4)免疫排斥

請(qǐng)回答下列問題：

(1)植物微型繁殖技術(shù)屬于植物組織培養(yǎng)的范疇。該技術(shù)可以保持品種的，繁殖種苗

的速度.離體的葉肉細(xì)胞在適宜的條件下培養(yǎng)，最終能夠形成完整的植株，說明該葉

肉細(xì)胞具有該植物的全部0

(2)把試管苗轉(zhuǎn)接到新的培養(yǎng)基上時(shí)，需要在超凈工作臺(tái)上進(jìn)行，其原因是避免的污

染。

⑶微型繁殖過程中,適宜濃度的生長(zhǎng)素單獨(dú)使用可誘導(dǎo)試管苗，而與

配比適宜時(shí)可促進(jìn)芽的增殖。若要抑制試管苗的生長(zhǎng)，促使愈傷組織產(chǎn)生和生長(zhǎng)，需要使用的

生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑是（填“脫落酸”或"2,4-D”）。

（4）將某植物試管苗培養(yǎng)在含不同濃度蔗糖的培養(yǎng)基上一段時(shí)間后，單株鮮重和光合作用強(qiáng)度

的變化如圖。據(jù)圖分析，隨著培養(yǎng)基中蔗糖濃度的增加,光合作用強(qiáng)度的變化趨勢(shì)是,

單株鮮重的變化趨勢(shì)是。據(jù)圖判斷，培養(yǎng)基中不含蔗糖時(shí),試管苗

光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物的量（填“能”或“不能”）滿足自身最佳生長(zhǎng)的需要。

01230

蔗糖濃度（％）

（5）據(jù)圖推測(cè)，若要在誘導(dǎo)試管苗生根的過程中提高其光合作用能力，應(yīng)（填“降低”

或“增加”）培養(yǎng)基中蔗糖濃度，以便提高試管苗的自養(yǎng)能力。

【解析】Q）葉肉細(xì)胞具有該植物的全部遺傳信息,因此可經(jīng)組織培養(yǎng)成為完整個(gè)體。（2）

在組織培養(yǎng)過程及將試管苗轉(zhuǎn)接到新培養(yǎng)基上時(shí)，要無菌操作，防止微生物污染。（3）在微型

繁殖中，不同階段要使用不同的激素。生長(zhǎng)素可誘導(dǎo)生根，與細(xì)胞分裂素混合使用，在一定濃度

配比下可促進(jìn)生芽。2,4-D可促進(jìn)愈傷組織生長(zhǎng)。（4）從題圖可看出，隨蔗糖濃度增大,光合作

用強(qiáng)度在下降，而單株鮮重是先增后降,培養(yǎng)基中不含蔗糖時(shí)，試管苗制造的有機(jī)物不能滿足

自身最佳生長(zhǎng)需要。（5）要提高試管苗光合作用能力，應(yīng)適量降低蔗糖濃度。

【答案】⑴遺傳性快遺傳信息⑵微生物（3）生根細(xì)胞分裂素2,4-D⑷逐

漸減小先增加后下降不能⑸降低

某研究小組進(jìn)行藥物試驗(yàn)時(shí)，以動(dòng)物肝細(xì)胞為材料,測(cè)定藥物對(duì)體外培養(yǎng)細(xì)胞的毒性。供培

養(yǎng)的細(xì)胞有甲、乙兩種，甲細(xì)胞為肝腫瘤細(xì)胞，乙細(xì)胞為正常肝細(xì)胞。請(qǐng)回答下列有關(guān)動(dòng)物細(xì)

胞培養(yǎng)的問題。

（1）將數(shù)量相等的甲細(xì)胞和乙細(xì)胞分別置于培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)，培養(yǎng)液及其他培養(yǎng)條件均相同。一

段時(shí)間后，觀察到甲細(xì)胞數(shù)量比乙細(xì)胞數(shù)量。

⑵在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，通常在合成培養(yǎng)基中加入適量血清，其原因

是。細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)在含5%的C02的恒溫培養(yǎng)

箱中進(jìn)行,C02的主要作用是o

（3）在兩種細(xì)胞生長(zhǎng)過程中，當(dāng)乙細(xì)胞鋪滿瓶壁時(shí)，其生長(zhǎng)。藥物試驗(yàn)需要大量細(xì)胞,

兩種細(xì)胞頻繁傳代,甲細(xì)胞比乙細(xì)胞可以傳代的次數(shù)更.

⑷為了防止細(xì)胞培養(yǎng)過程中細(xì)菌的污染，可向培養(yǎng)液中加入適量

的。

（5）已知癌基因X過量表達(dá)與肝腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)，要試驗(yàn)一種抗腫瘤藥物Y對(duì)甲細(xì)胞生長(zhǎng)

的影響，可將甲細(xì)胞分為A、B兩組,A組細(xì)胞培養(yǎng)液中加入,B組細(xì)胞培養(yǎng)液中加入

無菌生理鹽水，經(jīng)培養(yǎng)后，從A、B兩組收集等量細(xì)胞,通過分別檢測(cè)X基因在A、B兩組細(xì)胞

中的或合成水平的差異，確定藥物Y的藥效。

【解析】（1）甲細(xì)胞為肝腫瘤細(xì)胞，乙細(xì)胞為正常肝細(xì)胞。腫瘤細(xì)胞為無限增殖的細(xì)胞,

細(xì)胞周期短。在相同條件下，培養(yǎng)相同的時(shí)間,甲細(xì)胞的數(shù)量多于乙細(xì)胞。（2）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液

中通常加入適量動(dòng)物血清、血漿等天然成分，血清中含有血清蛋白、生長(zhǎng)因子、激素等合成

培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì)。細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)在含5%CO2的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行,CO2的主要作用是維持

培養(yǎng)液pH。⑶甲為肝腫瘤細(xì)胞，能無限增殖，傳代的次數(shù)要比乙細(xì)胞多，乙細(xì)胞（正常肝細(xì)胞）

在培養(yǎng)瓶中貼壁生長(zhǎng)，當(dāng)鋪滿瓶壁時(shí)，生長(zhǎng)停止。（4）可向培養(yǎng)液中加入抗生素來抑制和殺滅細(xì)

氤⑸設(shè)計(jì)一組加入抗癌藥物的實(shí)驗(yàn)組，一組不加藥物的對(duì)照組，通過檢測(cè)藥物影響X基因的

表達(dá)過程，即轉(zhuǎn)錄形成mRNA、翻譯形成蛋白質(zhì)的量來檢驗(yàn)藥效。

【答案】Q）多⑵血清可以補(bǔ)充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì)維持培養(yǎng)液pH（3）停止

多（4）抗生素（5）藥物YmRNA蛋白質(zhì)

研究人員以某農(nóng)作物為材料，研究溫度對(duì)其光合作用的影響，探索育種生理指標(biāo)，旨在為篩

選高產(chǎn)量、耐高溫優(yōu)良品種提供理論依據(jù)。實(shí)驗(yàn)中HA、HB、HD三個(gè)株系是由同一植株通

過單細(xì)胞克隆獲得的。下表為不同溫度對(duì)不同株系光合作用的影響,據(jù)此完成下列問題。

溫度對(duì)不同株系光合作用的影響

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)實(shí)驗(yàn)中HA、HB、HD三個(gè)株系是同一植株通過單細(xì)胞克隆獲得的,獲取三個(gè)株系的過程

一定經(jīng)過和0

(2)由表可知,株系在35°C條件下保持較平穩(wěn)狀態(tài)且光合速率較高，說明其抗高溫性

最好。這就提示我們可用，這一生理指標(biāo)快速初步篩選抗高溫品系。

⑶研究人員發(fā)現(xiàn)篩選出的抗高溫品系的抗蟲性較差,欲通過基因工程對(duì)品種進(jìn)一步改良，下

面是改良過程示意圖。

植物細(xì)胞丁一新細(xì)胞駕愈傷組織一(私一新品種

③

Q外源DNA

①

a.在獲得①的過程中涉及的工具酶有和DNA連接酶。已知I酶的識(shí)別序列

如圖甲所示，請(qǐng)?jiān)趫D乙的相應(yīng)位置上，畫出外源DNA兩側(cè)的黏性末端。

-CCTAGG-k外源DNA

t

甲乙

b.影響②過程發(fā)生的一個(gè)重要因素是，愈傷組織是一些分化的細(xì)胞經(jīng)脫分化成為具

有能力的薄壁細(xì)胞。

【解析】植物組織培養(yǎng)需經(jīng)過脫分化和再分化過程。由表可知,HB株系在35。(：條件下

光合速率較高。獲取重組DNA分子應(yīng)用限制酶和DNA連接酶。圖中過程②是脫分化，影響

脫分化的重要因素是植物激素。

【答案】(1)脫分化再分化(2)HB光合速率對(duì)不同溫度的反應(yīng)(3)a.限制酶

CCTA

b.植物激素分生

通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以快速繁殖、生產(chǎn)藥物及培育無病毒的植物等。據(jù)圖甲、表乙回

答問題。

離體的植物器官、

①4②培養(yǎng)

組織或細(xì)胞“愈傷組織》胚狀體》植物體

甲植物組織培養(yǎng)過程

乙:植物的花芽分別在含有不同比例的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)狀況

項(xiàng)目A組B組C組D組E組

生長(zhǎng)3x3x0.03

UU

素io-6106xlO6

細(xì)胞

0.2x0.002xl.Ox0.2x

力表0

10-610-6IO410-6

素