2019-2020年高考生物一轮复习 专题二 克隆技术教案（含解析）新人教版选修3.doc

2019-2020年高考生物一轮复习 专题二 克隆技术教案（含解析）新人教版选修31植物组织培养 2动物细胞培养和体细胞克隆 3动物细胞融合和单克隆抗体 考纲解读1植物组织培养、植物体细胞杂交的过程及应用2动物细胞培养、单克隆抗体的制备及应用3动物细胞的培养与有毒物质的检测知识点一植物组织培养技术看一看：在诱导愈伤组织分化时哪些物质起作用？想一想：什么是人工种子？它有什么优点？议一议：如何通过细胞培养检测有毒物质毒性的大小？知识点二动物克隆技术议一议：鼠的单克隆抗体能否用于人体疾病的治疗？1 如何区分植物的组织培养与动物培养项目原理培养基结果培养目的过程植物组织培养细胞的全能性固体；营养物质、激素培养成植株快速繁殖无病毒植株等脱分化再分化动物细胞培养细胞的生长和增殖液体；营养物质、动物血清等培养成细胞株或细胞系获得细胞产物或细胞系原代培养、传代培养2.克隆与组织培养、试管婴儿克隆组织培养试管婴儿生殖方式无性无性有性遗传物质来源2个亲本1个亲本2个亲本性别决定提供核亲本一般没有精子类型用 途优良种畜快速繁育，可选择性别快速繁殖无病毒植株解决不孕不育在单克隆抗体的制备过程中，两次筛选的目的不同(1)由于B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的融合方式有多种，因此第一次筛选的目的是选出杂交瘤细胞，淘汰掉未融合的或同种细胞融合的细胞。(2)由于从小鼠体内提取的B淋巴细胞可能有多种，因此第一次筛选到的杂交瘤细胞可能有多种，通过克隆化培养和抗体检测进行第二次筛选，以选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。自我校对：无菌和人工控制离体愈伤组织植物细胞的全能性离体愈伤组织再分化杂种细胞杂种细胞纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶原生质体脱分化愈伤组织人工种子花药纯合二倍体极大地缩短了育种年限，节约了人力物力无菌、无毒营养温度、pH气体环境两个DNA杂交远缘B细胞B细胞杂交瘤细胞骨髓瘤骨髓瘤细胞杂交瘤细胞产生专一抗体单克隆抗体生物导弹看一看：植物激素在愈伤组织的分化中起重要作用，生长素用于诱导细胞的分裂和根的分化。细胞分裂素是促进细胞的分裂和不定芽的分化。想一想：人工种子是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，包装上人工薄膜制成。它的优点是可以保持优良品种的遗传特性，生产上也不受季节的限制。议一议：用含有一定浓度有毒物质的细胞培养液和正常细胞培养液同时培养正常细胞，通过对照观察变异细胞的百分数来确定其毒性强弱。议一议：不能。因为小鼠的B淋巴细胞所产生的抗体与人体B淋巴细胞产生的抗体是不同的。,植物组织培养与动物细胞培养的比较技术内容项目植物组织培养动物细胞培养原理细胞的全能性细胞的增殖培养基成分矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加剂(如甘氨酸、琼脂等)，属于固体培养基葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等，属于液体培养基取材较幼嫩的细胞、组织、器官动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织培养过程培养结果可以获得植株，也可以获得大量细胞只能获得大量细胞，不能得到生物个体应用植物快速繁殖与脱毒植物培养生产细胞产品制造人工种子用于转基因植物的培育生产蛋白质生物制品培养皮肤移植的材料检测有毒物质用于生理、病理、药理学的研究相同点都需人工条件下的无菌操作都是合成培养基都需适宜的温度、pH等条件提醒植物组织培养需要生长素和细胞分裂素，其中生长素可诱导愈伤组织生根，细胞分裂素可促进愈伤组织生芽。在动物细胞的传代培养中，细胞可能癌变。两种技术手段培养过程中都进行了有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂。植物组织培养最终产生新个体，体现了细胞的全能性；动物细胞培养产生大量细胞，不形成新个体，故不能体现细胞的全能性。本考点多与基因工程综合在一起考查，以非选择题的形式进行命题，近年高考单科试卷也多有涉及，也多与必修内容综合在一起考查。【典例1】(xx江苏)下列有关植物组织培养的叙述，正确的是()。A愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞B二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株C用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子D植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得解析本题考查植物细胞工程，同时考查综合分析与迁移能力。愈伤组织细胞是一团排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形状态的、具分生能力的薄壁细胞，不具有特定的结构和功能。二倍体植株的花粉中只含一个染色体组，培养得到的个体为单倍体，高度不育，幼苗用秋水仙素处理后得到的植株才能稳定遗传。人工种子中包裹的不能是愈伤组织。用特定的选择培养基可筛选出所需要的突变体类型。答案D【训练1】动物细胞培养与植物组织培养的重要区别在于()。A培养基不同B动物细胞培养不需要在无菌条件下进行C动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能D动物细胞能够大量培养，而植物细胞不能解析动物细胞培养所用的培养基是液体培养基，其中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。而植物组织培养所用的培养基是固体培养基，通常含有水、矿质元素、激素、蔗糖、氨基酸、琼脂等。可见，动物细胞培养所用的培养基与植物组织培养的培养基是不相同的。答案A,植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较植物体细胞杂交动物细胞融合(单克隆抗体制备)理论基础(原理)细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞增殖融合前处理酶解法(纤维素酶、果胶酶)去除细胞壁注射特定抗原使正常小鼠产生免疫反应促融方法物理法：离心、振动、电刺激等；生物法：灭活的病毒物化法：与植物细胞融合相同；化学法：聚乙二醇(PEG)过程第一步原生质体的制备(酶解法)正常小鼠免疫处理第二步原生质体融合(物化法)动物细胞融合第三步杂种细胞的筛选与培养杂交瘤细胞的筛选与培养第四步杂种植株诱导与鉴定单克隆抗体的提纯意义和用途克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围；突破有性杂交的母系遗传，获得细胞质基因的杂合子，研究细胞质遗传制备单克隆抗体；诊断、治疗和预防疾病，例如：a.肿瘤定位诊断，放射性抗体肿瘤；b.生物导弹治疗，抗体抗癌药物肿瘤提醒(1)在细胞融合时，可出现多种杂种细胞，如B细胞B细胞，骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞，B细胞骨髓瘤细胞。(2)动物细胞融合和植物体细胞杂交，均需对杂种细胞进行筛选，但筛选的方法不同，前者可用免疫法，后者可用机械方法、生理学或遗传学方法。(3)各项技术在使用中一般要借助于其他某种技术的协助，如动物细胞融合、单克隆抗体的制备、胚胎移植、核移植等，其中动物细胞培养是动物细胞工程技术的基础。本考点内容是高考命题的热点内容，特别是单克隆抗体的制备是高考命题的热点，复习中应引起重视。【典例2】(xx福建卷)生物现代生物科技专题红细胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生成的一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限，目前临床上使用的红细胞生成素主要来自于基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(rhEPO)，其简要生产流程如右图。请回答下列问题。(1)图中所指的是_技术。(2)图中所指的物质是_，所指的物质是_。(3)培养重组CHO细胞时，为便于清除代谢产物，防止细胞产物积累对细胞自身造成危害，应定期更换_。(4)检测rhEPO的体外活性需用抗rhEPO的单克隆抗体。分泌该单克隆抗体的_细胞，可由rhEPO免疫过的小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合而成。解析(1)核DNA的体外扩增是利用PCR技术。(2)由图示分析：从人胚胎干细胞提取出，经反转录可形成cDNA，可知为翻译EPO的模板mRNA，为rhEPO。(3)细胞培养过程中，应定期更换培养液，以添加营养物质，清除代谢废物。(4)由rhEPO免疫过的小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合，可以筛选出能够分泌抗rhEPO的单克隆抗体的杂交瘤细胞。答案(1)PCR(2)mRNArhEPO(3)培养液(4)杂交瘤【训练2】(xx金华模拟)下列有关植物体细胞杂交的叙述，不正确的是()。A用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体B诱导两种植物的原生质体融合，进而形成杂种细胞C植物体细胞杂交的最终目的是获得细胞代谢产物D植物体细胞杂交技术可以克服不同种间远缘杂交不亲和的障碍解析去除植物细胞壁可以用纤维素酶和果胶酶；原生质体融合后再产生出细胞壁标志着杂种细胞的形成；植物体细胞杂交的目的是为了获得杂种植株；植物体细胞杂交不经过有性生殖过程，所以可以克服远缘杂交不亲和的障碍。答案C【训练3】(xx潍坊模拟)下列关于单克隆抗体制备过程的叙述，正确的是()。A制备过程中不需要动物细胞培养技术B杂交瘤细胞具有浆细胞与癌细胞的所有特点C经选择性培养基筛选出来的杂交瘤细胞即可用于单克隆抗体的生产D单克隆抗体最广泛的用途是用作体外诊断试剂解析单克隆抗体的制备是将骨髓瘤细胞与浆细胞结合，经过选择培养基的筛选得到杂交瘤细胞并经专一抗体检测后，培养能产生特定抗体的杂交瘤细胞即可得单克隆抗体，杂交瘤细胞能无限繁殖但不具有癌细胞的转移能力。答案D,动物体细胞核移植与克隆动物1原理动物细胞核的全能性。动物细胞核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。2供核细胞一般选优良动物的传代培养10代以内的细胞。3受体细胞去核的M期卵母细胞。4过程胚胎代孕个体生出与供体遗传物质相同的个体本考点内容在高考中单独考查较少，但在高考命题中多以此内容为背景进行命题考查其它方面知识。【典例3】日本研究人员依靠体细胞克隆技术进行反复“拷贝”，成功培育出第四代克隆猪。这个研究小组培育的第一代克隆猪于xx年4月诞生，此后，他们又从长大的克隆猪唾液腺中提取细胞，将细胞核植入未受精的卵子中，依次培育出第二代和第三代克隆猪。研究人员发现，猪与人类身体构造相似，克隆猪可作为研究人类疾病的实验动物。根据材料回答下列问题。(1)第四代克隆猪利用了动物细胞核的_性。(2)在细胞核植入受体卵母细胞之前，要用显微针去除卵母细胞的_，再将唾液腺细胞核注入。获得的重组胚胎需要体外培养，培养时不仅要有无机盐类和有机盐类，而且还要有_等营养成分及_等物质。当发育到囊胚期时，将其移植到受体雌性动物体内。(3)研究显示，利用克隆技术根本无法培育出完全相同的个体，究其原因，除了发育过程中的环境因素的影响外，还可能有_等原因。(4)如果希望克隆猪都能生产人体胰岛素，那么需要利用_技术，把_拼接到猪的核基因中。转基因是否成功都可以用_检测。解析体细胞核移植技术利用了动物细胞核的全能箼；在供体细胞的细胞核移入受体细胞之前，必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏。哺乳动物胚胎的培养液成分一般都比较复杂，除一些无机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及血清等物质。克隆技术根本无法培育出完全相同的个体，原因可能是在细胞分裂过程中发生基因突变或个体发育中受细胞质基因及环境的影响。基因探针技术的原理是DNA分子杂交，可用于疾病诊断、生物检测等。答案(1)全能(2)细胞核维生素、激素、氨基酸、核苷酸动物血清(3)细胞分裂过程中可能发生基因突变或卵母细胞的细胞质内也有遗传物质DNA，也控制后代的性状表达(4)基因工程人的胰岛素基因基因探针【训练4】在克隆羊多利的过程中，下列哪项技术没有运用到()。A细胞培养技术 B细胞核移植技术C胚胎移植技术 D基因工程技术解析克隆技术需利用核移植以产生重组细胞，重组细胞经细胞培养形成早期胚胎后，需移植到母体子宫内发育成个体。答案D1(xx江苏卷)关于现代生物技术应用的叙述，错误的是()。A蛋白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质B体细胞杂交技术可以用于克隆动物和制备单克隆抗体C植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒D动物细胞培养技术可用于转基因动物的培养解析克隆动物应用的是细胞核移植技术，所以B选项叙述错误。答案B2(xx广东卷)新技术的建立和应用对生物学发展至关重要。下列技术(或仪器)与应用匹配正确的是(双选)()。APCR技术扩增蛋白质B杂交瘤技术制备单克隆抗体C光学显微镜观察叶绿体的基粒D花粉离体培养培育单倍体植物解析本题主要考查学生的理解能力。PCR技术只能用来扩增核酸，不能用来扩增蛋白质；利用光学显微镜无法观察到叶绿体中的基粒。答案BD3(xx浙江卷)下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是()。A培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞B克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变C二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的D恶性细胞系的细胞可进行传代培养解析本题主要考查细胞工程的有关知识，动物细胞培养可以分为原代培养和传代培养，原代培养到一定程度后要进行传代，因为细胞有接触抑制现象，当细胞接触时就会停止分裂(在细胞培养过程中进行的为有丝分裂，所以培养出来的多数细胞基因型相同)，但是细胞在培养过程中，传代次数也是有限的，一般为50次就会死亡，留下来的细胞就是发生了癌变的细胞，遗传物质发生改变，具有不死性，不再保留接触抑制现象，仍能进行传代培养，所以答案为D。答案D4(xx全国卷)下列关于植物体细胞杂交或植物细胞质遗传的叙述，错误的是()。A利用植物体细胞杂交技术可克服生殖隔离的限制，培育远缘杂种B不同种植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交过程C两个不同品种的紫茉莉杂交，正交、反交所得F1的表现型一致D两个不同品种的紫茉莉杂交，F1的遗传物质来自母本的多于来自父本的解析植物体细胞杂交可以用两种不同的植物细胞，从而可克服生殖隔离的限制，植物体细胞杂交的过程，实际上是不同植物体细胞的原生质体融合的过程。紫茉莉枝叶的性状的遗传是细胞质遗传，两个不同品种的紫茉莉杂交，正交、反交所得F1枝叶的表现型应与母本一致，F1的遗传物质来自母本的多于来自父本的，因为受精卵中的细胞质几乎全部来自母本。故C错误。答案C5(xx浙江卷)用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是()。A都需用CO2培养箱 B都须用液体培养基C都要在无菌条件下进行 D都可体现细胞的全能性解析动、植物成体的体细胞进行离体培养都要在无菌条件下进行，动物成体的体细胞离体培养用液体培养基，不能体现细胞的全能性，植物成体的体细胞离体培养不一定用液体培养基，能体现细胞的全能性。故C正确。答案C6(xx山东卷)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，且疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图：请回答下列问题。(1)过程代表的是_。(2)过程构建A基因表达载体时，必须使用_和_两种工具酶。(3)过程采用的实验技术是_，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_所制备的疫苗。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。解析本题以图展示了疫苗的生产和单克隆抗体的制备的过程，考查了中心法则、基因工程、动物细胞工程等现代生物科技。(1)中心法则中，对于少数的以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，图中过程正代表的是逆转录的过程。(2)基因工程的步骤是：目的基因的提取构建基因表达载体导入受体细胞目的基因的检测和表达，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)过程是将瘤细胞与B淋巴细胞融合的过程，获得的叫杂交瘤细胞，其具备了瘤细胞的无限增殖的特性和B淋巴细胞的产生抗体的特性，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、限制性内切酶)DNA连接酶(两空可以互换)(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7(xx江苏卷)动物器官的体外培养技术对于研究器官的生理、病理过程及其机制意义重大。下图是一个新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图。请回答下列问题。(1)肝脏切成小薄片，这有利于肝脏细胞_。(2)气室中充入5% CO2气体的主要作用是_。(3)培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长，但要注意选择抗生素的_，以保证抗生素对肝脏无害。(4)有机物X有毒性，可诱发染色体断裂。利用上图所示装置和提供的下列材料用具，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用。材料用具：肝脏小块，外周血淋巴细胞，淋巴细胞培养液，植物凝集素(刺激淋巴细胞分裂)；显微镜，载玻片，盖玻片，玻璃皿，滴管；吉姆萨染液(使染色体着色)，有机物X溶液等。实验过程：在淋巴细胞培养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞，取4等份，备用。利用甲、乙、丙、丁4组上图所示装置，按下表步骤操作(“”表示已完成的步骤)。甲乙丙丁步骤一：加入肝脏培养液步骤二：加入有机物X溶液步骤三：放置肝脏小块上表中还需进行的操作是_。培养一段时间后，取4组装置中的等量培养液，分别添加到4份备用的淋巴细胞培养液中继续培养。一段时间后取淋巴细胞分别染色、制片。在显微镜下观察_，并对比分析。若丙组淋巴细胞出现异常，而甲组的淋巴细胞正常，则说明_。解析本题考查动物细胞培养的相关知识。(1)把肝脏切成小薄片，有利于肝脏细胞的呼吸代谢，即吸收氧气和营养物质、排出代谢废物。(2)气室中充入5% CO2的作用是形成碳酸来维持培养液适宜的pH。(3)同时也要注意选择抗生素的种类和数量来抑制细菌生长。(4)乙组或丁组没有处理，向乙(或丁)组装置中放置肝脏小块作为对照实验，有机物X有毒性，可诱发染色体断裂所以要观察淋巴细胞的染色体形态和数量是否变化。甲组添加肝脏小块淋巴细胞染色体正常，丙组没有添加出现染色体异常，说明肝脏小块对有机物X具有解毒作用。答案(1)吸收氧气和营养物质、排出代谢废物(2)维持培养液适宜的pH(3)种类和剂量(4)向乙(或丁)组装置中放置肝脏小块染色体形态和数量肝脏小块对有机物X具有解毒作用