第2讲 细胞工程
课时跟踪练
1．(2017·武汉调研)应用植物组织培养技术，不仅可实现种苗的快速繁殖、培育无病毒植株，也可加快作物及苗木育种。下面是培育柑橘耐盐植株的实验流程：
回答下列问题：
(1)愈伤组织是由离体的茎段经____________过程形成的，此时愈伤组织细胞_________(填“具有”或“不具有”)细胞的全能性。
(2)对愈伤组织进行了两次处理，处理1中γ射线照射的目的是______________，用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织，原因是____________________；处理2中添加的物质X为__________。
(3)植物组织培养技术也被广泛应用于其他作物的育种中。在培育白菜－甘蓝、三倍体无子西瓜、农杆菌转化法获得抗虫棉中，必需用到植物组织培养技术的是_______________________________。
解析：由图可知，培育柑橘耐盐植株是利用了γ射线照射，使其发生基因突变，再利用一定浓度盐的培养基去选择耐盐植株。
(1)离体的茎段经过脱分化过程形成愈伤组织，愈伤组织具有未分化的特点，细胞仍具有较高的细胞全能性。
(2)对愈伤组织进行了两次处理，处理1中γ射线照射的目的是诱导基因突变。愈伤组织细胞处于不断地分裂状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变，因此通常用γ射线处理植物的愈伤组织能获得较好效果。该技术最终培育柑橘耐盐植株，因此处理2中添加的物质X为氯化钠，起选择作用，具有能适应一定浓度盐的愈伤组织才可以生长，不适应的愈伤组织死亡。
(3)三倍体无子西瓜的培养过程是：利用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗，使之变成四倍体植株，再用二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉，结出三倍体的种子。第二年将此三倍体的西瓜种子种下去，授以二倍体的花粉，结出三倍体的无子西瓜。整个过程中没有用到植物组织培养。作物育种研究中常用农杆菌转化法将含抗虫基因的Ti质粒导入到植物体细胞中，再利用植物组织培养技术获得抗虫的农作物。运用细胞工程培育白菜－甘蓝杂种植株，需要采用植物组织培养技术将杂种细胞培养成杂种植株。
答案：(1)脱分化 具有 (2)诱发基因突变 愈伤组织细胞分裂能力强，易诱发基因突变 NaCl(或盐) (3)白菜—甘蓝、抗虫棉
2．(2017·葫芦岛模拟)紫杉醇是从红豆杉属植物树皮中提取分离出来的一种代谢产物，
具有显著的抗癌效果。下面是几种生物合成紫杉醇的方法，请回答相关问题：
(1)若利用微型繁殖技术大量生产红豆杉幼苗，则该技术利用的原理是_____________。在植物组织培养的培养基中除无机营养成分、有机营养成分、琼脂外，还需要添加____________________。红豆杉的形成层在生长发育过程中并不能合成紫杉醇的根本原因是____________________________________。
(2)科学家尝试利用PCR技术从太平洋红豆杉中获取相关基因片段，并在大肠杆菌中完成转化过程。PCR技术利用的原理是____________。将该目的基因导入受体菌时，常利用Ca
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处理细胞，使其成为_____________，从而完成转化过程。若重组大肠杆菌产生的中间代谢
产物扩散到水体或土壤后，可引发_____________安全问题。
(3)为了培养能产生紫杉醇的红豆杉—柴胡植株，科研人员将红豆杉的愈伤组织和柴胡的愈伤组织用纤维素酶和果胶酶处理后，获得有活力的_____________，在用诱导剂_____________使其融合，最后选择能够高效合成紫杉醇的杂交细胞进行培养。
解析：(1)微型繁殖技术利用了植物组织培养技术，该技术利用的原理是植物细胞的全能性。在植物组织培养的培养基中除无机营养成分、有机营养成分、琼脂外，还需要添加植物激素。红豆杉的形成层在生长发育过程中并不能合成紫杉醇，这是由于在特定时间和空间条件下，细胞中的基因选择性的表达。
(2)PCR技术利用的原理是DNA双链复制。将该目的基因导入受体菌时，常利用Ca处理细胞，使其成为感受态细胞，从而完成转化过程。若重组大肠杆菌产生的中间代谢产物扩散到水体或土壤后，可引发环境安全问题。
(3)植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，利用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞可以获得原生质体。在植物体细胞杂交过程中，利用酶解法获得有活力的原生质体，然后再用PEG(或聚乙二醇)使其融合，最后选择能够高效合成紫杉醇的杂交细胞进行培养。
答案：(1)植物细胞的全能性 植物激素(或激素) 在特定时间和空间条件下，细胞中的基因选择性的表达 (2)DNA双链复制 感受态细胞 环境 (3)原生质体 PEG(或聚乙二醇)
3．(2017·衡水检测)下图是某实验室通过小鼠纤维母细胞等获得单克隆抗体的实验流程，据图回答相关问题：
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(1)过程①类似于植物组织培养技术中的____________过程。与纤维母细胞相比，诱导干细胞的全能性较________。过程②中细胞分化的实质是_______________________________________________。
(2)a 是________；Z细胞是________。
(3)骨髓瘤细胞和浆细胞融合所依据的原理是__________。与诱导植物原生质体融合不同的方法是用_______________诱导。
(4)通过单克隆抗体制备技术得到的抗a的单抗具有______________的特点。 解析：(1)①过程是将甲小鼠的纤维母细胞诱导成诱导干细胞，相当于植物组织培养技术中的脱分化。诱导干细胞相当于未分化的细胞，其全能性更高。②过程是诱导干细胞分化成各种体细胞，细胞分化的实质是基因选择性表达。
(2)读图可知Z为能产生抗a抗体的杂交瘤细胞，Z分泌合成的是抗a的单克隆抗体，则a为抗原。
(3)动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性。骨髓瘤细胞和浆细胞融合与诱导植物原生质体融合不同的方法是用灭活的病毒进行诱导。
(4)通过单克隆抗体制备技术得到的抗a的单抗具有的特点是特异性强、灵敏度高、可大量制备。
答案：(1)脱分化 高 基因的选择性表达 (2)抗原 能产生抗a抗体的杂交瘤细胞 (3)细胞膜的流动性 灭活的病毒
(4)特异性强、灵敏度高、可大量制备
4．(2017·哈尔滨三模)细胞工程是一门新兴的生物工程技术。在动、植物的育种；药物提取；药物生产等领域的应用十分广泛。利用所学知识回答以下关于细胞工程的相关问题。
(1)采用植物细胞工程育种的方法如下：
甲细胞??处理??甲原生质体??诱导杂种愈伤筛选选择目的
?―??―→――→→――→胚状体―― →植株 ? ??乙原生质体??乙细胞?细胞组织
①甲、乙原生质体经诱导融合完成的标志是__________。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，与天然种子培育相比，人工种子的培育具有哪些显著的优点？___________________________________________________
_______________________________________(至少答出两点)。
②利用杂种细胞采用植物组织培养技术可以培育成杂种植株，该技术的核心步骤是__________和____________。
(2)已知西湖龙井含有的茶碱是植物细胞的代谢产物，具有提神、抗衰老功效。可用植物组织培养来实现茶碱的工业化生产。
①若利用植物组织培养技术，可将龙井茶叶细胞培养到___________阶段，然后从 ___________(填细胞器)中提取茶碱。
②利用植物组织培养技术培养的龙井茶不仅可以保持优良品种的__________，还可以高效实现种苗快速繁殖。如果想获得脱毒的龙井茶苗，可以切取一定大小的_____________等进行组织培养。
解析：(1)①原生质体经诱导融合完成的标志是形成新细胞壁。与天然种子培育相比，
人工种子的培育显著的优点为生产不受季节、气候和地域的限制、一般不会出现性状分离、能保持优良品种的遗传特性、方便贮存和运输、节约土地、节约粮食等。
②利用杂种细胞采用植物组织培养技术可以培育成杂种植株，该技术的核心步骤是脱分化和再分化。
(2)①西湖龙井含有的茶碱是植物细胞的代谢产物，因此若要提取此细胞产物，应将龙井茶叶细胞培养到愈伤组织阶段，然后从液泡中提取。
②植物组织培养的优点是可以保持优良品种的遗传特性，还可以高效实现种苗快速繁殖。若要获得脱毒的龙井茶苗，可以切取一定大小的茎尖(或根尖和芽尖)等进行组织培养。
答案：(1)①新细胞壁的形成 生产不受季节、气候和地域的限制、一般不会出现性状分离、能保持优良品种的遗传特性、方便贮存和运输、节约土地、节约粮食等 ②脱分化 再分化 (2)①愈伤组织 液泡 ②遗传特性 茎尖(根尖或芽尖也可)
5．单纯疱疹病毒Ⅰ型(HSV－Ⅰ)可引起水泡性口唇炎。利用杂交瘤技术制备出抗HSV－Ⅰ的单克隆抗体可快速检测HSV－Ⅰ。回答下列问题：
(1)在制备抗HSV－Ⅰ的单克隆抗体的过程中，先给小鼠注射一种纯化的HSV－Ⅰ蛋白，一段时间后，若小鼠血清中抗__________的抗体检测呈阳性，说明小鼠体内产生了__________反应，再从小鼠的________中获取B淋巴细胞。将该B淋巴细胞与小鼠的__________细胞融合，再经过筛选、检测，最终可获得所需的杂交瘤细胞，该细胞具有的特点是____________________________。
(2)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体，可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的________中使其增殖，再从________中提取、纯化获得。
(3)通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种HSV－Ⅰ蛋白，其原因是该抗体具有________________和______________等特性。
解析：(1)给小鼠注射的HSV－Ⅰ蛋白是抗原，能刺激小鼠发生体液免疫，B细胞增殖分化成效应B淋巴细胞，由效应B细胞产生抗体。将能产生抗体的B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞进行诱导融合，制备能无限增殖且产生专一抗体的杂交瘤细胞。
(2)杂交瘤细胞可在小鼠腹腔中进行体内培养，也可在细胞培养液中进行体外大规模培养。
(3)经过筛选而制出的单克隆抗体最主要的优点是特异性强、灵敏度高(纯度高)，并可大量制备。
答案：(1)HSV－Ⅰ蛋白 体液免疫 脾脏 骨髓瘤 无限增殖且产生专一抗体 (2)腹腔 腹水 (3)纯度高 特异性强(其他合理答案也可)
6．P53基因是正常细胞内重要的抑癌基因，研究表明P53基因突变可导致肝脏细胞癌变。科学家研究发现P53基因对体外培养的肝癌细胞生长有抑制作用，请回答下列问题：
(1)切下新鲜的肝癌组织，在37 ℃下用____________处理30～40 min，用培养液制成
细胞悬液在培养箱中培养，培养液是模拟人体___________的成分配制的，在培养液中加入一定量的抗生素的目的是__________。
(2)获取P53基因的方法通常包括________和________。
(3)将P53基因经过一系列的处理并与脂质体混合，将混合物滴加至肝癌细胞上，轻轻混匀，最后筛选出含有P53基因的肝癌细胞。脂质体在这个操作中的作用是________________________________
________________。
(4)为证明P53基因有抑癌作用，需将两种细胞接入多孔板中，并从次日开始检测每孔的细胞总数，绘制成下图所示的生长曲线。分析两条曲线可知，曲线1是__________细胞，曲线2是____________细胞。
解析：(1)动物细胞培养前需要用胰蛋白酶处理组织，使细胞分散成单个细胞。培养液是模拟了人体内环境的成分配制的，在培养液中加入一定量的抗生素，可以防止杂菌污染。
(2)获取目的基因(P53基因)的方法通常包括化学方法合成和从基因文库中获取。 (3)脂质体在这个操作中的作用是将P53(目的)基因导入肝癌细胞。
(4)P53基因是正常细胞内重要的抑癌基因，所以导入P53基因的肝癌细胞数目下降，而普通肝癌细胞能无限增殖，其数目不断上升，即曲线1是肝癌细胞，曲线2是转入P53基因的肝癌细胞。
答案：(1)胰蛋白酶 内环境 防止杂菌污染 (2)化学方法合成 从基因文库中获取 (3)将P53(目的)基因导入肝癌细胞 (4)肝癌 转入P53基因的肝癌
7．下图表示植物组织培养过程，请据图回答下列问题：
(1)图中①过程获得的细胞是正常植物体经________形成的，在这一过程中染色体的变化是___________________________________
_____________________________________________________。
(2)要顺利完成③过程，除了需要各种无机营养物质外，还需要在培养基中加入________、________(两类不同功能的物质)。该过程形成的细胞与正常体细胞相比，具有____________________的特点。
(3)从过程④的结果看，它的实质是_________________________
2024版高考生物总复习第十单元现代生物科技专题第2讲细胞工程课时跟踪练
