2021高考生物二轮复习专题九现代生物科技专题考点二细胞工程学案

- 1 - 考点二 细胞工程 1．明确细胞工程技术的原理 (1)植物组织培养：细胞的全能性。 (2)植物体细胞杂交：细胞的全能性、细胞膜的流动性。 (3)动物细胞培养：细胞的增殖。 (4)体细胞核移植：动物细胞核的全能性。 (5)单克隆抗体的制备：细胞膜的流动性、细胞的增殖。 (6)动物细胞融合：细胞膜的流动性。 2．比较并把握细胞工程技术的几个流程图

细胞工程技术 技术过程图示 备注

植物组织培养 (1)条件：无菌、离体。 (2)培养基组成：无机营养、有机营养、激素、琼脂。 (3)植物组织培养中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。 (4)植物组织培养的目的不同，培养阶段也就不同： ①若生产人工种子，则培养到胚状体阶段； ②若提取细胞产品，则一般培养到愈伤组织阶段； ③若培育新个体，则应培养到试管苗阶段

动物细胞培养 动物细胞培养的特殊条件。 (1)营养条件：加入动物血清、血浆等；通入氧气以满足代谢的需要；通入二氧化碳以维持培养液的pH。 (2)胰蛋白酶的两次使用： 第一次：处理剪碎的组织，使其分散成单个细胞； 第二次：使贴壁生长的细胞从瓶壁上脱落下来。 (3)避免杂菌污染的措施：培养液及培养用具 - 2 -

灭菌处理，加入一定量的抗生素，定期更换培养液 续上表

细胞工程技术 技术过程图示 备注

植物体 细胞杂交

(1)去壁：酶解法，所用酶为纤维素酶和果胶酶。 (2)诱导原生质体融合： 物理法——离心、振动、电激等； 化学法——常用聚乙二醇(PEG)作诱导剂。 (3)植物体细胞杂交成功的标志：杂种细胞再生出细胞壁。 (4)优点：克服了远缘杂交不亲和的障碍。 (5)变异类型：染色体变异。 植物体细胞杂交即将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的过程，不管是染色体数、基因型还是染色体组数都采用直接相加的方法

动物细胞 的融合 —

单克隆抗 体的制备

关注制备单克隆抗体常考点。 (1)三种细胞特点不同。 ①免疫后的B淋巴细胞：能分泌抗体，不能大量增殖。 ②骨髓瘤细胞：能大量增殖，不能分泌抗体。 ③杂交瘤细胞：既能分泌抗体，又能大量增殖。 (2)二次筛选的目的不同。 第一次筛选：利用特定选择培养基筛选，获得杂交瘤细胞，即AB型细胞(A为B淋 - 3 -

巴细胞，B为骨髓瘤细胞)，该细胞既能分泌抗体又能大量增殖，淘汰掉A、B、AA、BB型细胞。 第二次筛选：利用多孔培养板法和抗原—抗体杂交法筛选，获得产生所需抗体的杂交瘤细胞。 (因为从体内取免疫过的B淋巴细胞时取出很多种，形成的杂交瘤细胞有很多种，所以需筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞)

核移植 (1)选择受体细胞为去核卵母细胞的原因。 ①营养丰富；②体积大，易操作；③含有激发细胞核全能性表达的物质。 (2)D新个体的性别与B动物相同。 (3)D新个体与B动物可能不同的三个原因：D新个体细胞质基因来源于另一亲本；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；外界环境条件的影响引起不可遗传的变异 - 4 -

1．具有全能性≠体现(实现)全能性。理论上，活细胞都具有全能性，但只有发育成完整个体，才能说明实现了细胞的全能性。 2．植物组织培养技术中激素的使用：

生长素与细胞分裂素的比值 作用效果 高 促进根分化、抑制芽形成 低 促进芽分化、抑制根形成 适中 促进愈伤组织形成 3.植物组织培养技术中光照的使用：脱分化阶段不需要给予光照，再分化阶段需给予光照，以利于叶绿素的合成。 4．原代培养：细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养。 传代培养：细胞悬液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养。 区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养。 5．相比植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方法是用灭活的病毒处理，其他物理、化学诱导融合的手段与植物体细胞杂交过程中原生质体诱导融合的方法相同。 6．澄清容易混淆的三种细胞——杂种细胞、重组细胞和杂交细胞： (1)杂种细胞：植物体细胞杂交过程中，两种细胞去掉细胞壁之后形成的原生质体融合，融合的原生质体出现细胞壁之后形成的细胞叫杂种细胞。 (2)重组细胞：体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞之后形成的细胞叫重组细胞。 (3)杂交细胞：动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞。

1．动物细胞培养时用胃蛋白酶分散细胞行吗？为什么？ 提示：不能。胃蛋白酶适于在较强的酸性条件下发挥作用，而较强的酸性条件会对贴壁细胞造成伤害。 2．2020年2月15日，法维拉韦正式获得国家药监局批准上市，成为我国第一个针对新冠肺炎具有潜在疗效的药物，该药物能够专一抑制新冠病毒RNA聚合酶，由于人体细胞内也存在RNA聚合酶，有人担心该药物的安全性，请分析他的担心有无道理？ 提示：没有道理，理由是因为新冠病毒的RNA聚合酶催化以RNA为模板的生理过程，而人体细胞内的RNA聚合酶催化以DNA为模板的生理过程，二者不是同一种酶，因此法维拉韦不会抑制人体细胞内RNA聚合酶的活性。

新冠病毒是一种单股正链RNA病毒，外面包裹着衣壳蛋白和囊膜，囊膜上存在刺突蛋 - 5 -

白，能特异性识别细胞膜上的ACE2受体从而感染细胞。新冠病毒进入细胞后，首先以正链RNA为模板翻译出RNA聚合酶，然后在该酶的作用下合成负链RNA，再以负链RNA为模板合成大量的正链RNA或结构蛋白mRNA。由于核酸检测比较费时费力，现已开发出多款针对新冠病毒的抗原或抗体检测试剂盒，可在更短时间内得出检测结果。假如你是一名科研人员，现提供新冠病毒刺突蛋白基因、能产生专一针对新冠病毒抗体的B细胞及其它相关的生物学材料，请运用现代生物技术，设计一款能够快速大规模生产、针对新冠病毒抗原或抗体检测的试剂盒，简要写出生产试剂盒的设计思路________(只写出针对抗原或抗体检测的一种方案即可)。 提示：方案一(检测新冠病毒抗原)：将产生专一针对新冠病毒抗体的B细胞与骨髓瘤细胞整合，获得大量的单克隆抗体，并做成检测试剂盒用来检测新冠病毒。 方案二(检测新冠病毒抗体)：将新冠病毒的刺突蛋白基因整合到载体上，利用基因工程获得大量的刺突蛋白，并做成检测试剂盒用来检测(血浆中)新冠病毒的抗体。

1．(2020·全国卷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____________________ - 6 -

______________________________(答出2点即可)。 解析：(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。 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 2．(2020·江苏卷)新型冠状病毒可通过表面的刺突蛋白(S蛋白)与人呼吸道粘膜上皮细胞的ACE2受体结合，侵入人体，引起肺炎。图1为病毒侵入后，人体内发生的部分免疫反应示意图。单克隆抗体可阻断病毒的粘附或入侵，故抗体药物的研发已成为治疗新冠肺炎的研究热点之一。图2为筛选、制备抗S蛋白单克隆抗体的示意图。请据图回答下列问题：

(1)图1中人体内抗原递呈细胞吞噬病毒，并将病毒的抗原暴露在细胞表面，被________细胞表面的受体识别后激活该细胞。 (2)B细胞识别入侵的病毒后，在淋巴因子作用下，经过细胞的________，形成________细胞。 (3)为判断疑似患者是否为新型冠状病毒感染者，采集鼻咽拭子主要用于病原学检查，检测病毒的________；采集血液样本主要用于血清学检查，检测________________。 (4)据图2所示，研制抗S蛋白单克隆抗体，需先注射________免疫小鼠以激活小鼠的免疫细胞，再提取激活的B细胞与骨髓瘤细胞融合，用HAT培养基筛选获得________细胞。因为同一种抗原可能激活________细胞，还需继续筛选才能获得分泌单克隆抗体的细胞株。 解析：(1)据题图1可知，人体内抗原递呈细胞吞噬新冠病毒，并将新冠病毒的抗原暴露，呈递给T细胞，被T细胞表面的受体识别后激活T细胞；(2)激活的T细胞释放淋巴因子刺激B细胞，B细胞识别入侵的病毒后，迅速增殖分化成浆细胞和记忆细胞；(3)临床上为判