1、第第 38 讲讲 细胞工程细胞工程 1.（2019 甘肃重点中学协作体联考）选取 A、B 植株的细胞进行如图所示操作， 请回答问题： （1）实现图中的过程最常用的方法是_。 （2）过程的发生，必须进行 ，其方法有 法和 法。 （3）若细胞 A 内含 a 条染色体，细胞 B 内含 b 条染色体，则“杂种细胞”内含 条染色体；若 A、B 植株采用常规杂交育种方法培育成功的话，得到的后代含 条染色体，必须用 来处理幼苗，才能得到可育的杂种植株，其中含有 条染色体。 这两种方法相比， 体细胞杂交方法的优点是_。 （4）如果原生质体 A 为小鼠的浆细胞，原生质体 B 为小鼠的骨髓瘤细胞，诱导 二者融合时
2、，独特的方法是用 处理。 解析 （1） 过程是去除细胞壁获得原生质体的过程， 最常用的方法是酶解法， 即用纤维素酶和果胶酶处理。 （2）过程表示诱导细胞融合的过程，方法有物理 法（离心、电激）和化学法（聚乙二醇诱导） 。 （3）“杂种细胞”含有两个细胞 的染色体，即含有 ab 条染色体；常规杂交育种过程中，细胞经过减数分裂， 细胞 A 产生的生殖细胞中含有 a/2 条染色体，细胞 B 产生的生殖细胞中含有 b/2 条染色体，获得的后代体细胞中含有（ab）/2 条染色体，此植株一般是高度不 育的，必须用秋水仙素处理幼苗，使其染色体数目加倍，即细胞中染色体数目为 ab 条，植株才可育。两种方法相比
3、，体细胞杂交方法的优点是可以克服远缘 杂交不亲和的障碍。 （4）与植物细胞融合相比，动物细胞融合特有的方法是用灭 活的病毒进行诱导。 答案 （1）酶解法 （2）诱导融合 物理 化学 （3）ab （ab）/2 秋 水仙素 ab 克服远缘杂交不亲和的障碍 （4）灭活的病毒 2. （2019 山东德州模拟） 双特异性单克隆抗体是指可同时与癌细胞和药物结合的 特异性抗体。如图是科研人员通过杂交杂交瘤细胞技术（免疫的 B 细胞和杂 交瘤细胞杂交技术）生产能同时识别癌胚抗原和长春碱（一种抗癌药物）的双特 异性单克隆抗体的部分过程。分析回答： （1） 过程的目的是_，制备双特异性单克隆抗 体的过程中用到的技
4、术有_（至少答出两条） 。 （2）过程诱导融合的方法是 ，过程选用的骨髓 瘤细胞 （填“能”或“不能”）在 HAT 培养基上生长。 （3）经过程筛选得到的细胞还需转移至多孔培养板中进行过程，原因是 _。 （4）请根据所学知识，用箭头和文字补全图中方框内获取单克隆杂交杂交瘤 细胞的生产过程。 （5）获得的单克隆杂交杂交瘤细胞在体外条件下培养或 ，均可 提取出大量的双特异性单克隆抗体。 解析 （1）过程表示给小鼠注射抗原，目的是刺激小鼠产生能分泌识别癌胚 抗原抗体的浆细胞（B 淋巴细胞） ；根据单克隆抗体制备流程可知，该过程涉及 的技术包括动物细胞融合技术、动物细胞培养技术。 （2）诱导动物细胞融
5、合的方 法有聚乙二醇、灭活病毒、电激等。HAT 培养基的作用是筛选出杂交瘤细胞， 骨髓瘤细胞不能在 HAT 培养基上生长。 （3）从小鼠体内提取的 B 淋巴细胞不止 一种类型，故筛选得到的杂交瘤细胞产生的抗体不是单克隆抗体，因此经过程 筛选得到的细胞还需转移至多孔培养板上运用抗原抗体杂交法筛选能产生特 定抗体的杂交瘤细胞。 （4）单克隆抗体制备过程为将获得的 B 淋巴细胞与单克 隆杂交瘤细胞融合在选择培养基上筛选出杂交杂交瘤细胞克隆化培养、 抗 体检测筛选出单克隆杂交杂交瘤细胞。 （5）获得的单克隆杂交杂交瘤细胞在 体外条件下培养或注射到小鼠腹腔内增殖， 均可提取出大量的双特异性单克隆抗 体。
6、 答案 （1）使小鼠产生能分泌识别癌胚抗原抗体的浆细胞（B 淋巴细胞） 动 物细胞融合、动物细胞培养 （2）聚乙二醇（PEG）诱导、电激等 不能 （3）从小鼠体内提取的 B 淋巴细胞不止一种类型（筛选得到的杂交瘤细胞产生 的抗体不是单克隆抗体） （4）将获得的 B 淋巴细胞与单克隆杂交瘤细胞融合在选择培养基上筛选出杂 交杂交瘤细胞克隆化培养、抗体检测筛选出单克隆杂交杂交瘤细胞 （5）注射到小鼠腹腔内增殖 3.请回答下列有关植物组织培养的问题： （1）植物组织培养过程中的脱分化就是让已经分化的细胞经过诱导后，失去其 特有的 而转变成未分化细胞的过程。 愈伤组织再分化出幼根和芽的实质 是 。 （2
7、）在胡萝卜的组织培养过程中，将胡萝卜组织块接种到培养基上的操作需要 在超净工作台上进行，其目的是避免 的污染；胡萝卜组织块形成愈伤组 织的过程是在 （填“避光”或“适宜光照”）条件下进行的。 （3）植物组织培养过程所依据的生物学原理是 。植物组织培 养技术不仅可以保持优良品种的 ， 还可以高效快速地实现种苗 的大量繁殖。 （4）利用植物组织培养技术培育无病毒植株，选材时一般选取 。利用 植 物 组 织 培 养 技 术 可 以 制 造 出 人 工 种 子 ， 即 以 植 物 组 织 培 养 得 到 的 、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的 种子。 解析 （1）脱分化就是让已经分化
8、的细胞经过诱导后，失去其特有的结构与功 能而转变成未分化细胞的过程。细胞分化的实质是基因的选择性表达。 （2）植物 组织培养过程中要保持无菌条件，以避免微生物的污染。胡萝卜组织块形成愈伤 组织的过程是在避光条件下进行的。 （3）植物组织培养过程依据的原理是植物细 胞具有全能性。植物组织培养技术不仅可以保持优良品种的遗传特性，还可以高 效快速地实现种苗的大量繁殖。 （4）植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒， 所以一般选取茎尖或根尖培育无病毒植株。 人工种子就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，经过人工薄膜包装得到的种子。 答案 （1）结构与功能 基因的选择性表达 （2）
9、微生物 避光 （3）植物 细胞的全能性 遗传特性 （4）茎尖或根尖 胚状体 4.（2019 合肥质检）如图表示细胞工程的流程图（a、b 表示过程） ，请据图回列 下列问题： （1）若图示为动物细胞融合的过程，则 a 特有的诱导剂是 。 以动物细胞融合为基础发展起来的杂交瘤技术为制备单克隆抗体开辟了新途径， 通 过 把能产生抗体的 细胞与能在体外大量增殖的 细胞进行融合，得到既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体的杂交瘤细胞。 （2）若图示为植物体细胞杂交过程，则在甲、乙细胞融合之前，需要用 （ 填 工 具 酶 ） 制 备 。 这 项 工 程 的 意 义 是 _。 （3）由甲、乙细胞融合得到丙细胞的
10、基本原理是_。 解析 （1）诱导动物细胞融合的特有诱导剂是灭活的病毒。利用杂交瘤技术制 备单克隆抗体的过程中，将能产生抗体的已免疫的 B 淋巴（浆）细胞与骨髓瘤 细胞融合、 筛选， 得到既能迅速大量繁殖， 又能产生专一抗体的杂交瘤细胞。（2） 若图示为植物体细胞杂交过程，则在甲、乙细胞融合之前，需要用纤维素酶和果 胶酶去除细胞壁，获得原生质体。植物体细胞杂交能克服有性杂交远缘不亲和障 碍，扩大亲本组合的范围。 （3）由甲、乙细胞融合得到丙细胞的基本原理是细胞 膜具有流动性。 答案 （1）灭活的病毒 B 淋巴（浆） 骨髓瘤 （2）纤维素酶和果胶酶 原 生质体 克服有性杂交远缘不亲和障碍，扩大亲本
11、组合的范围（答案合理即可） （3）细胞膜具有流动性 5.（2018 湖北八市一模）阅读下列资料，回答相关问题： 资料 1 用小鼠制备的抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体做成的“早早孕试剂 盒”，检测早孕的准确率在 90%以上。 资料 2 葡萄糖异构酶在工业上应用广泛，为提高其热稳定性，朱国萍等人在确 定第 138 位甘氨酸为目标氨基酸后，用有效方法以脯氨酸替代甘氨酸，结果其最 适反应温度提高了 1012 ，使蛋白质空间结构更具刚性。 资料 3 巴西是全球最大的甘蔗生产国，但是甘蔗容易受螟虫的侵害。2017 年 6 月 8 日，巴西向世界宣布，全球首款能抵抗螟虫的转基因甘蔗已培育成功，并且 批准该品
12、种进入市场。 （1）资料 1 中，在该“单抗”的生产过程中，将 作为抗 原对小鼠进行接种后，从脾脏中提取 B 淋巴细胞，并设法将其与鼠的骨髓瘤细 胞融合，再用特定的选择培养基进行筛选，选出融合的杂种细胞，对该细胞还需 进行 培养和抗体检测，经多次筛选，就可获得足够数量的符合需要的杂 交瘤细胞。 单克隆抗体最主要的优点有_。 （2）资料 2 中提到的生物技术属于 工程的范畴。在该实例中，直接需 要操作的是 （选填“肽链结构”“蛋白质空间结构”或“基因 结构”） 。 （3）资料 3 中获得转基因甘蔗的过程中，核心步骤是_ _。 解析 （1）资料 1 中，用小鼠制备抗人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体，
13、因此 作为抗原的是人绒毛膜促性腺激素；由于基因是选择性表达的，杂种细胞不一定 表达出相应的抗体，且杂种细胞的数量较少，因此还需要对该细胞进行克隆化培 养和抗体检测。 单克隆抗体具有特异性强、 灵敏度高， 并可大量制备等优点。（2） 资料 2 中提到的生物技术属于蛋白质工程的范畴， 该技术是通过基因修饰或基因 合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质的技术，因此其直接操作 的是基因结构。 （3）基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。 答案 （1）人绒毛膜促性腺激素 克隆化 特异性强、灵敏度高，并可大量制 备 （2）蛋白质 基因结构 （3）基因表达载体的构建（或：构建基因表达载体） 6.
14、科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄马铃薯杂种植株，为了便于 杂种细胞的筛选和鉴定， 科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯 的原生质体膜上的蛋白质。其培育过程如图所示： （1）上述育种方法与传统杂交育种方法相比，优点在于_ _。 （2）进行原生质体间的融合时，常使用的化学诱导剂是 ，该过程体现 了细胞膜具有 性。 （3）在鉴定杂种原生质体时可用显微镜进行观察，根据细胞膜表面荧光的不同 可观察到 种不同的两两融合的原生质体，当观察到 时，可判断 该原生质体是由番茄和马铃薯的原生质体融合而成的。 （4）过程和过程依次表示 、 。 解析 （1）与传统杂交育种方法相比，植物体细胞杂交
15、育种的优点在于能克服 不同生物远缘杂交不亲和的障碍。 （2）欲得到所需的原生质体，常用纤维素酶和 果胶酶去除正常植物细胞的细胞壁。 诱导原生质体间的融合常使用的化学诱导剂 是聚乙二醇（PEG） 。原生质体融合的过程体现了细胞膜具有流动性。 （3）两两 融合的原生质体有 3 种，即番茄番茄、马铃薯马铃薯、番茄马铃薯，当番 茄和马铃薯的原生质体融合时， 融合细胞的表面应同时出现红色荧光和绿色荧光。 （4）杂种细胞形成愈伤组织的过程属于脱分化，愈伤组织形成植物体的过程属 于再分化。 答案 （1）能克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍 （2）聚乙二醇（PEG） 流动 （3）3 融合细胞的表面既有红色荧光又
16、有绿 色荧光 （4）脱分化 再分化 7.（2019 广东惠州模拟）下列是生物学技术制备抗体的两个途径模式简图。 （ 1 ） 上 述 制 备 抗 体 1 和 2 过 程 中 用 到 的 现 代 生 物 技 术 手 段 主 要 有 。 （2）制备抗体 1 的过程中，先给小鼠注射一种纯化的抗原蛋白，一段时间后， 从小鼠的 （免疫器官）中获取 B 淋巴细胞，将获得的细胞与 细 胞融合，再经过筛选、检测，最终可获得所需的 Y 细胞。获得 Y 细胞后，常用 的培养方法是培养液中体外培养和 。 （3）抗体 2 制备过程中将 mRNA 逆转录为 cDNA 再进行 PCR 扩增被称为 RTPCR 技术，RTPC
17、R 过程需要的酶有 。将 V1 基因与普通质粒经 某种限制酶切割连接并成功导入大肠杆菌细胞后， 发现仍有部分细胞不能表达出 抗体 2，最可能的原因是_。 为避免上述情况发生，最好用 （用“1 或 2 作答”）种限制酶切割 V1 基因与普通质粒。 （4）事实上，用上述方法生产的抗体 1 与抗体 2 的氨基酸排列顺序相同，两者 的空间结构往往不同，请分析原因：_。 答案 （1）生产单克隆抗体、基因工程 （2）脾脏 骨髓瘤 注射到小鼠腹腔 内增殖 （3）逆转录酶和 Taq 酶 目的基因与质粒载体反向拼接 2 （4）抗体 2 形成过程没有经过内质网和高尔基体的加工，抗体 1 形成过程经过 内质网和高尔
18、基体的加工 8.某研究者用抗原（A）分别免疫 3 只同种小鼠（X、Y 和 Z） ，每只小鼠免疫 5 次， 每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价（能检测出抗原抗体反应的血清 最大稀释倍数） ，结果如下图所示。 若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的 B 淋巴细胞（染色体数目 40 条） ，并 将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞（染色体数目 60 条）按一定比例加入试 管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗 A 抗体的杂交瘤细胞。 回答下列问题。 （1） 制备融合所需的 B 淋巴细胞时， 所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到 16 000 以上， 则小鼠最少需要经过 次
19、免疫后才能有符合要求的。 达到要求后的 X、 Y、Z 这 3 只免疫小鼠中，最适合用于制备 B 淋巴细胞的是 小鼠，理由 是_。 （2）细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外， 可 能 还 有 ， 体 系 中 出 现 多 种 类 型 细 胞 的 原 因 是 _。 （3）杂交瘤细胞中有 个细胞核，染色体数目最多是 条。 （4）未融合的 B 淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是 _。 解析 （1） 据图分析， 第 4 次免疫后 X、 Y、 Z 小鼠的血清抗体效价均达到 16000 以上，小鼠 Y 的 B 淋巴细胞产生抗体效价最高，最适用于制备单克隆抗体。 （2）融合体
20、系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外，还有骨髓瘤细胞和 B 淋 巴细胞的自身融合产物，由于细胞膜具有流动性，诱导之后的细胞融合不具有特 异性，且融合率达不到 100%，故体系中会出现多种类型的细胞。 （3）杂交瘤细胞形成后，小鼠的 B 淋巴细胞核与其骨髓瘤细胞核会融合形成一 个细胞核。小鼠的 B 淋巴细胞（染色体数目 40 条）和骨髓瘤细胞（染色体数目 60 条）融合后，染色体可达 100 条，在有丝分裂后期染色体数临时加倍为 200 条， 。 （4）未融合的 B 淋巴细胞经多次传代培养后，仍然不是能无增殖的细胞，同时 正常细胞的分裂次数是有限的。 答案 （1）4 Y Y 小鼠的抗体效价最高 （2）B 淋巴细胞相互融合形成的细胞，骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞 细胞 融合是随机的，且融合率达不到 100% （3）1 200 （4）不能无限增殖
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