2013届高考生物复习夺标学案：专题19 克隆技术

2013高考生物夺标系列专题19克隆技术一、考纲解读考纲下载考纲解读命题规律命题趋势1.植物的组织培养(Ⅱ)1.理解植物组织培养的原理及过程，了解其实际应用。[来源:Z.xx.k.Com]2.了解动物细胞培养、体细胞克隆的原理及过程，知道原代培养与传代培养的区别。[来源:学.科.网][来源:学科网]3.掌握动物细胞融合及单克隆抗体的制备过程。本专题主要包括植物的组织培养、动物的细胞培养与体细胞克隆、细胞融合与单克隆抗体三个知识点。命题形式上随地区的不同而不同。新课标地区的山东、宁夏、广东和海南都是以选做简答题的形式出现，而上海在考查中形式最为多样，兼具了单选、多选以及建大的多种形式；而大纲区多于细胞的结构、细胞的增殖结合考查。植物组织培养、动物细胞的培养与植物组织培养一直是高考的热点，以识图简答题为主，试题难度系数在0.75左右，较易得分，2013年还会延续相应考查形式。对于近几年相对较冷的单克隆抗体的制备与应用，在2013年卡考查的概率较高，形式多为识图简答，难度系数在0.65~0.70之间。2.动物的细胞培养与体细胞克隆(Ⅰ)]3.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)二、热点题型分析热点题型1抓住问题实质，解答植物组织培养原理、操作程序及其应用题【例1】下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是（   ）A．培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压B．培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化C．离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织D．同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同 【例2】请回答：（1）植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的        ，繁殖种苗的速度      。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部       。（2）把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免       的污染。（3）微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗         ，而与        配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需要使用的生长调节剂是        （脱落酸、2，4－D）。（4）将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度变化如图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是       ，单株鲜重的变化趋势是        。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量       （能、不能）满足自身最佳生长需要。（5）据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应           （降低、增加）培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。 逐渐减小，单株鲜重先增加后下降；说明蔗糖对试管苗的生长有影响，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量不能满足自身最佳生长需要。（５）蔗糖浓度越低，光合作用越强；降低培养基中蔗糖浓度，可以提高试管苗的光合能力。【例3】人工种子是人们模仿天然种子的结构造出来的生命有机体,它能像天然种子一样萌发生长。人工种子的核心部分是被外层薄膜包埋的具有类似种子胚功能的胚状体,胚状体不同于一般种子的胚,它是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物,所以又称“体细胞胚”或“花粉胚”。胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到,也可以通过试管培养的茎尖、芽尖、子房、花粉等获得。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中,便成了所谓的“人工种子”。其培育过程如图所示,请根据以上材料回答：(1)人工种子依据的原理是,经过技术培育而成的。(2)包埋胚状体的胶质可以看作是种子的哪部分结构？　　。(3)某二倍体植物基因型有DdTt,利用这种生物技术采用花药离体培养的方法,可培育成“花粉胚”,也可制成人工种子,这种种子萌发形成的个体为,基因型为。(4)如果外植体为植物的茎尖,通过①的处理可使细胞彼此分离,可加入。A.15%的盐酸B.淀粉酶　　　　C.果胶酶D.胰蛋白酶(5)②表示脱分化过程,其实质是;③表示再分化的过程,其实质是。(6)从上面所述胚状体的类型分析,人工种子萌发长成的植株是否可育？　　　　　　。 题型攻略【知识储备】影响组织培养过程的几种主要因素（1）材料因素的影响：不同的植物组织，培养的难易程度差别很大，容易进行无性繁殖的植物也容易进行组织培养。同一种植物材料，材料的年龄、保存时间的长短也有影响。幼龄、保存时间短的植物材料容易培养成功。菊花的组织培养，一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝。（2）严格的无菌条件：培养基上有细菌等微生物存在时，它们比植物细胞生长、繁殖得更快，而且它们会产生毒素，使培养的植物细胞很快中毒死亡。因此在培养过程中要求进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作。（３）植物激素在配制好的MS培养基中，常常需要添加植物激素。植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。植物激素的浓度、使用的先后顺序以及用量的比例等，都会影响实验结果。①按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果。使用顺序实验结果先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂也分化 同时使用分化频率提高②当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向。生长素用量比细胞分裂素用量植物细胞的发育方向比值高时有利于根的分化、抑制芽的形成比值低时有利于芽的分化、抑制根的形成比值适中时促进愈伤组织的生长【方法技巧】植物组织培养过程中要注意对照实验和重复组的设置①通过设置重复组和对照组可以选出最佳的实验材料、最好的培养基配方、找出实验失败的原因。如设置对照实验可以取用一个经过灭菌的装有培养基的锥形瓶，与接种操作后的锥形瓶一同培养，用以说明培养基制作是否合格，有没有被杂菌污染。②不同组的同学设置不同的激素浓度，相互比较植物生长的速度。热点题型2熟知培养条件，解答动物细胞培养的方法和核移植及其应用题【例1】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】：本题考查对动物细胞培养相关概念的理解。弄清贴壁生长和接触抑制、细胞株和细胞系、原代培养和传代培养等相关概念是正确解答该题的前提。由于接触抑制，动物细胞时培养的细胞在培养瓶壁上只能形成单层细胞；克隆培养法在培养细胞时由于所有子代细胞来自于一个亲代细胞，所以基因型一般都相同；二倍体细胞的传代培养在培养10代左右多数会死亡，少数生存下来的细胞在50代左右会大量死亡，只有少数遗传物质改变的才能无限增殖；恶性细胞系的细胞具有癌变的特点，可进行传代培养。【答案】：D【例2】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2004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。【例3】回答下列有关动物细胞培养的问题：（1）在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面　　　时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的　　　。此时，瓶壁上形成的细胞层数是　　　。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是　　　   　。（2）随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现　　　　现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成　　　　细胞，该种细胞的黏着性　　　　，细胞膜表面蛋白质（糖蛋白）的量　　　　。（3）现用某种大分子染料，对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不染色，原因是　　　　　　　　　。（4）检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到　　　　　期的细胞用显微镜进行观察。 （5）在细胞培养过程中，通常在　　　　　　条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中　　　　　　的活性降低，细胞　　　　　的速率降低。（6）给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤组织当作　　　　　进行攻击。题型攻略【知识储备】１.动物细胞培养有关的几个问题（1）动物细胞培养条件及作用：①无菌、无毒的环境——无菌处理、加抗生素杀菌、定期更换培养液；②营养——葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐和微量元素+血清或血浆等天然成分；③温度和pH——(36.5±0.5)℃和(7.2～7.4)；④气体环境——95%空气+5%CO2。其中：①CO2作用——调节培养基pH；②空气中O2作用——细胞有氧呼吸；③所用装置——CO2培养箱。（2）原理：细胞增殖（3）动物细胞培养时，一般选取幼龄动物的组织、器官，其细胞的分化程序较低，增殖能力强，有丝分裂旺盛，容易培养。(4)在动物细胞培养过程中，一般情况下10代以前的细胞核型不变，10代以后有些细胞核型发生改变，50代以后的细胞可能发生癌变。(5)胰蛋白酶在动物细胞培养过程中的作用包括将组织分散成单个细胞，以及将贴壁细胞从瓶壁上分离下来，这样做的目的是避免动物细胞的接触抑制现象。 【方法技巧】多角度、全面理解核移植产生的克隆动物与提供细胞核的亲本不同原因：　①克隆动物是由重组的细胞经培养而来的；该重组的细胞质基因来源于提供卵原细胞的亲本，细胞核基因来源提供细胞核的亲本，其遗传物质来自2个亲本。而植物组织培养形成的植物的遗传物质只能来自提供培养材料的个体。②在发育过程中可能发生基因突变，染色体变异导致性状改变。③外界环境条件的影响引起不可遗传的变异。热点题型3准确把握实验流程，解答动物细胞融合与单克隆抗体的有关问题【例１】利用细胞工程方法，以SARS病毒核衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体。下列相关叙述正确的是A．用纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，产生的血清抗体为单克隆抗体B．体外培养单个效应B细胞可以获得大量针对SARS病毒的单克隆抗体C．将等量效应B细胞和骨髓瘤细胞混合，经PEG诱导融合后的细胞均为杂交瘤细胞D．利用该单克隆抗体与SARS病毒核衣壳蛋白特异性结合的方法可诊断出病毒感染者 【例２】单克隆抗体制备过程中所用的骨髓瘤细胞是一种基因缺陷型细胞，其合成核酸的途径能被氨基喋呤阻断。现将从预先注射了某种抗原的小鼠脾脏中获得的B淋巴细胞与上述骨髓瘤细胞混合，加入PEG促融后，再加入含氨基喋呤的培养液。若将这些混合物分装于细胞培养板的小孔中培养（如右图所示），则小孔中的培养物不可能出现的结果是A．细胞分裂繁殖，产生抗体，专一性抗体检验呈阴性B．细胞分裂繁殖，产生抗体，专一性抗体检验呈阳性C．没有活细胞，产生抗体D．没有活细胞，不产生抗体【例3】运用动物体细胞融合技术可实现基因定位。研究发现：用人体细胞与小鼠体细胞进行杂交得到的杂种细胞含有双方的染色体。杂种细胞在持续分裂过程中保留鼠的染色体而人类染色体则会逐渐丢失，最后只剩一条或几条。下图表示人的缺乏HGPRT酶突变细胞株(HGPRT-)和小鼠的缺乏TK酶细胞株(TK-)融合  后并在HAT培养液中培养的过程，结果表明最终人的染色体在融合细胞中仅存有3号染色体或17号染色体或两者都有。已知只有同时具有HGPRT酶和TK酶的融合细胞才可在HAT培养液中长期存活与繁殖。(1)体细胞杂交克服了           ，过程①常用的生物方法是             。(2)过程②中，为了防止细菌的污染，所用培养液应该添加一定量的     　　　　　　，此外还要定期用      　　　　　　  处理细胞，使贴壁生长的细胞脱落形成细胞悬液。(3)从培养过程看，HAT培养液不仅能提供养料，还起             作用。(4)从图示结果看，可以确定人的         基因位于           号染色体；该方法可以对鼠基因定位吗？                                                    。 题型攻略【知识储备】单克隆抗体的制备过程及其中的两次筛选1.制备过程：采用杂交瘤技术制备单克隆抗体包括动物免疫、细胞融合、选择杂交瘤、检测抗体、杂交瘤细胞的克隆化、冻存以及单克隆抗体的大量生产等。２.单克隆抗体制备过程中的两次筛选第一次筛选:由于细胞融合是随机的,因此细胞混合物中融合细胞将以多种形式出现,因此必须从中筛选出即能分泌抗体同时又能大量增殖的杂交瘤细胞.第二次筛选:实际免疫过程中,由于采用连续注射抗原的方法,且一种抗原决定蔟刺激机体形成相对应的一种效应B细胞,因此从小鼠脾脏中取出的效应B细胞是不同的,所以必须从杂交瘤细胞群中撒出能产生针对某一预定抗原的特异性杂交瘤细胞.【易错指导】对实验目的、原理不熟和对制备过程与操作技术、原理不清导致一些操作出问题，如对小鼠没有进行免疫处理，这样就可能从小鼠体内不能提取到相应的B细胞。理清整个过程的各个阶段所依据的生物学原理（如融合原理、筛选原理）、用到的技术手段（如融合方法和产品的获取方法）和可能产生的结果（如融合后细胞的种类）是减少错误的有效途径。热点题型4准确区分实验流程，解答植物体细胞杂交和动物细胞融合综合题【例1】下列关于细胞工程的叙述，错误的是() A.电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合B.去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理C.小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫小鼠的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体D.某种植物甲乙两品种的体细胞杂种与甲乙两品种杂交后代的染色体数目相同【例2】如图为细胞融合的简略过程,请据图回答：(1)若A、B是植物细胞，在细胞融合之前已用处理，除去了；A、B到C的过程中,常用的物理方法是，融合完成的标志是。(2)若A、B是植物细胞，则形成的D细胞还要应用技术把D培养成植株。(3)若A、B是动物细胞,一般取自，然后用使其分散开来；从A、B到C的过程中，常用的但不用于植物细胞培养的手段是，所形成的D称为。(4)若该过程是制备单克隆抗体，A为小鼠B淋巴细胞，在获得此细胞之前，小鼠已被注射了。由D细胞连续分裂产生大量细胞的过程称为。这种细胞既能无限繁殖,又能分泌。图中B为。(5)若该过程仍是制备单克隆抗体，在A、B到C的过程中，所形成的C有种(只考虑两个细胞的相互融合)，用来培养的D细胞应该是。从中选择出它的方法是培养。获得D后，常用的培养方法有和。 题型攻略【知识储备】植物体细胞杂交与动物细胞融合（单克隆抗体制备）的比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合(单克隆抗体的制备)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去除细胞壁(纤维素酶、果胶酶)注射特定抗原,免疫处理正常小鼠促融方法(1)物理法：离心、振动、电刺激等(2)化学法：聚乙二醇(PEG)(1)物、化法：与植物细胞融合相同(2)生物法：灭活的病毒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的融合(物、化法)动物细胞的融合(物、化、生法） 第三步杂种细胞的筛选和培养杂交瘤细胞的筛选与培养第四步杂种植株的诱导与鉴定单克隆抗体的提纯意义和用途(1)克服远缘杂交不亲和的障碍,大大扩展杂交的亲本组合范围(2)克服有性杂交的母系遗传现象、获得细胞质基因的杂合子、研究细胞质遗传(1)制备单克隆抗体(2)诊断、治疗、预防疾病。例如:单抗诊断盒、“生物导弹”治疗癌症【易错指导】对植物体细胞杂交和有性杂交辨析不清(1)植物体细胞杂交若两个不同品种的植物细胞A、B进行融合，A含有2X条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb,B含有2Y条染色体，2个染色体组，其基因型为ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2X+2Y，基因型为AabbccDd，从中不难看出，体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体数、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。