预测17 细胞工程和胚胎工程-【临门一脚】2022年高考生物三轮冲刺过关

预测17  细胞工程和胚胎工程

2022年备考时应注意：(1)动物的细胞培养与体细胞克隆。(2)单克隆抗体制备过程。(3)图解分析法理解胚胎发育的过程和胚胎移植的程序。

考点1　细胞工程

1．植物组织培养的关键点

(1)植物组织培养的关键

①条件：离体、一定的营养物质、激素(生长素、细胞分裂素)等。

②培养基状态：固体培养基(脱分化培养基、生根培养基及生芽培养基)。

③体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。

(2)植物激素的使用

生长素/细胞分裂素的比值适中时，促进愈伤组织形成；比值高时，促进根分化、抑制芽形成；比值低时，促进芽分化、抑制根形成。

(3)光照的使用

脱分化阶段不需要给予光照，再分化阶段需要给予光照，以利于叶绿素的形成。

2．植物体细胞杂交的关键点

(1)酶解法——用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。

(2)促融剂——聚乙二醇。

(3)杂种细胞的形成标志——新细胞壁的形成。

(4)培养为杂种植株的技术——植物组织培养。 

(5)培养成功的原理——细胞全能性。

3．动物细胞培养的特殊条件

(1)胰蛋白酶的使用：首先用胰蛋白酶处理动物的器官或组织，以制备单细胞悬液；培养过程中发生接触抑制时，同样要用胰蛋白酶使细胞分散开。

(2)避免杂菌污染的措施：培养液及培养用具灭菌处理，加入一定量的抗生素，定期更换培养液。

(3)特殊的营养条件

①液体培养基。

②加入动物血清、血浆等。

③通入氧气以满足代谢的需要。

④通入二氧化碳以维持培养液的pH。

4．克隆动物的技术手段

动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养和胚胎移植。

5．突破体细胞克隆

(1)在细胞核移植技术中，注入去核卵母细胞中的不是供体细胞的细胞核，而是整个细胞，同时伴随有两细胞融合现象，这体现了细胞膜的结构特点——具有一定的流动性。

(2)该技术中形成的重组细胞最终发育成一个新个体，体现了动物细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。

(3)克隆属于无性繁殖，产生的新个体的绝大多数性状与供核亲本相同。

(4)利用核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同：①克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞的细胞核，但其细胞质中的DNA主要来自去核的卵母细胞。②性状是基因型与环境共同作用的结果，供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不完全相同，其性状可能和供核动物也不完全相同。③克隆动物在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。

考点2  胚胎工程

6．胚胎工程的操作流程分析

7．生物技术中的伦理问题

(1)克隆人

①分类

a．生殖性克隆是指以繁殖个体为目的，即用于产生人类个体。

b．治疗性克隆是指利用核移植技术获得克隆人胚胎，然后从胚胎中提取干细胞进行医学研究，是利用克隆技术产生特定细胞和组织(皮肤、神经或肌肉等)用于治疗性移植。

②中国政府态度：禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。

(2)试管婴儿与设计试管婴儿

①试管婴儿：运用体外受精和胚胎移植技术繁殖个体，目的是解决不孕夫妇的生育问题。

②设计试管婴儿：体外受精获得的胚胎在移植前进行遗传学诊断，以便筛选出符合特定要求的胚胎。

1．（2020•新课标Ⅰ）为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。

回答下列问题：

（1）上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是_________________。

（2）写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：_________________。

（3）为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于_________________，使用该培养基进行细胞培养的结果是_________________。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是_________________。

（4）若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有________________（答出2点即可）。

【答案】（1）诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞   

（2）取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液   

（3）选择培养基    只有杂交瘤细胞能够生存    抗原与抗体的反应具有特异性   

（4）将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养   

【解析】

【分析】

由图可知，筛选1指用选择培养基筛选出杂交瘤细胞，筛选2指进行克隆化培养和专一抗体检测，筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。

【详解】

（1）实验前给小鼠甲注射病毒A，是为了诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞。
（2）取小鼠的脾脏，剪碎组织，用胰蛋白酶处理获得单个细胞，加入培养液可以制成单细胞悬液。
（3）图中筛选1需要用到选择培养基，只有杂交瘤细胞可以存活。筛选2是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞，该过程要用到抗原抗体杂交，故筛选所依据的原理是抗原-抗体反应具有特异性。
（4）获得能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞后，可以在体外培养液中进行培养，或在小鼠的腹腔中进行培养，使杂交瘤细胞大量增殖。

【点睛】

制备单克隆抗体的过程中，需要用到动物细胞融合和动物细胞培养，需要用到两次筛选，第一次筛选的目的是获得杂交瘤细胞，第二次筛选的目的是获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞。

……

1．（2022•天津模拟）2018年1月25日，我国研究人员在世界上率先利用去甲基化酶（Kd4d）的mRNA，经体细胞核移植技术培育出第一批灵长类动物食蟹猴，可作为研究癌症等人类疾病的动物模型。如图为体细胞核移植技术培育食蟹猴的操作过程，请回答：

（1）2001年，美国科学家已经培育出胚胎细胞核移植猴。获得食蟹猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植，原因是　   　。

（2）进行过程①时，为提供成纤维细胞培养所需的无毒环境，应进行的实验措施是　   　，其目的是　   　。

（3）据图分析，过程③是利用　   　法将成纤维细胞注入猴去核的MⅡ中期卵母细胞的　   　。

（4）图中过程⑤的实质是早期胚胎在　   　条件下空间位置的转移。

（5）上述实验的突破之处是使用了去甲基化酶（Kd4d）的mRNA，在确定其作用时，研究人员用正常培养液培养融合细胞得到A组实验数据，用正常培养液培养向融合细胞中注入去甲基化酶（Kd4d）的mRNA的融合细胞得到B组寒验数据。

如图中X为融合细胞发育成的胚胎数、Y为囊胚数、Z为内细胞团数。分析实验数据可知，Kd4d的mRNA的作用是既能提高　   　又既能提高　   　。

【解答】解；（1）动物体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植是因为体细胞分化的程度高，恢复其全能性较难。

（2）图中过程①是培养成纤维细胞，该过程采用的是动物细胞培养技术，在培养动物细胞时，要定期更换培养液，目的是防止细胞自身的代谢产物积累对细胞自身造成危害。

（3）过程③是将成纤维细胞注射到MⅡ期卵母细胞的卵黄膜和透明袋之间，方法为显微注射法。

（4）过程⑤为胚胎移植，胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理条件下空间位置的转移。

（5）分析图中数据，正常培养的A组与向融合细胞中注入去甲基化酶（Kd4d）的mRNA的融合细胞B组数据进行对照分析，后者的融合细胞发育成囊胚的成功率、

囊胚中内细胞团的形成率都高于前者，说明Kd4d的mRNA的作用是既能提高融合细胞发育成囊胚的成功率、囊胚中内细胞团的形成率。

故答案为：

（1）体细胞分化程度高，恢复其全能性较难

（2）定期更换培养液　　 防止成纤维细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害

（3）显微注射　　　卵细胞膜与透明带之间

（4）相同生理

（5）融合细胞发育成囊胚的形成率   囊胚中内细胞团的形成率

2．（2022•福建模拟）利用相关工程技术可以获得抗黑腐病杂种黑芥﹣花椰菜植株，已知野生黑芥具有黑腐病的抗性基因，而花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，技术人员用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力，再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，流程如下图。

据图回答下列问题：

（1）该过程用到的工程技术有　   　和　   　。

（2）过程①所需的酶是　   　，过程②PEG的作用是　   　，经过②操作后，需筛选出融合的杂种细胞，显微镜下观察融合的活细胞中有供体的叶绿体存在可作为初步筛选杂种细胞的标志。

（3）原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是　   　。原生质体经过细胞壁再生，进而分裂和脱分化形成　   　。

（4）若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和双亲植株的根尖，制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的　   　；将杂种植株栽培在含有　   　的环境中，可筛选出具有高抗性的杂种植株。

【解答】解：（1）图中先去掉两种植物细胞的细胞壁，然后诱导融合获得杂种细胞，再通过植物组织培养获得杂种植株，该过程是植物体细胞杂交。

（2）指望细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，根据酶的专一性原理，可采用纤维素酶和果胶酶去掉植物细胞的细胞壁；聚乙二醇（PEG）的作用是促进原生质体融合。

（3）去掉细胞壁后获得的原生质体需要放在适宜浓度的甘露醇溶液中，保持原生质体完整性，避免失水或吸水；在植物组织培养中，经过脱分化后形成愈伤组织。

（4）由于染色体在显微镜下能看见，因此可以制作临时装片，观察染色体的形态和数目，以确定是否发生染色体变异；对杂种植物进行鉴定最简单的方法是从个体水平上进行检测，即接种黑腐病菌，观察植物的性状。

故答案为：

（1）植物体细胞杂交  植物组织培养

（2）纤维素酶和果胶酶    促进原生质体的融合

（3）保持原生质体完整性   愈伤组织

（4）形态和数目  黑腐病菌

3．（2022•宁夏模拟）下面是有关胚胎工程的相关问题，请回答：

（1）胚胎工程是对动物　   　或　   　所进行的多种显微操作和处理技术．胚胎工程任何一项技术获得的胚胎，都必须通过　   　给受体才能获得后代．

（2）哺乳动物的体外受精主要包括　   　、　   　和受精等几个主要步骤．若要充分发挥优良母畜的繁殖潜能，可给供体注射　   　，使其排出更多的卵子．

（3）卵子需要发育到　   　时期，才具备受精能力．此时的卵子　   　（能、不能）与直接取自附睾尾部的精子受精，原因是　   　．

（4）精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入　   　中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力．

【解答】解：（1）胚胎工程是对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术．胚胎工程任何一项技术获得的胚胎，都必须通过胚胎移植给受体才能获得后代，因此，胚胎移植又是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”．

（2）哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤．给优良母畜注射促性腺激素，以促使其超数排卵．

（3）卵子需发育到减数第二次分裂中期时，才具备受精能力．刚刚排除的精子，不能立即与卵子受精，必须获能才能受精．

（4）精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力．

故答案为：

（1）早期胚胎    配子    胚胎移植

（2）卵母细胞的采集    精子的获取    促性腺激素

（3）减数第二次分裂中期    不能    精子未获能

（4）发育培养液

……