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1、高考揭秘从3年高考试题来看，高考命题思路常以某一生产生活或医学治疗为背景，内容考察内容几乎都与基因工程相关，也就是是说，即便主体是考察微生物培养，它仍然能够涉及微生物的转基因，所以我们这一块的复习一定要紧紧围绕基因工程，在复习中从以下几方面内容发力，还需多做新情景，将会收到良好的效果。PCR为目的基因提供酶切位点等内容相对困难，需要做全方位梳理 基因工程难度大，需要多练限制酶选择，正反接检测和基因编辑等情景 微生物的选择和鉴别是核心考点，结合基因工程改造近几年命题趋势 细胞工程和胚胎工程：常以中国最新的技术为背景考察。热点考察：新冠检测相关技术，酵母双杂等复杂情景(题目主要来源：2019-20
2、22年山东、湖南、湖北、河北、北京、广东卷)专题五：结合科学前沿的生物科学技术专题第4讲：细胞工程与胚胎工程考法1 植物细胞工程和植物工厂考法2 食蟹猴串联动物细胞工程和胚胎工程考法3 单克隆抗体和双抗体夹心法 专题五：结合科学前沿的生物科学技术专题归纳 细胞工程的原理整理(1)植物组织培养：_(2)植物体细胞杂交：_(3)动物细胞培养：_(4)动物体细胞核移植及克隆：_(5)动物细胞融合：_(6)单克隆抗体的制备：_细胞的全能性。细胞的全能性、细胞膜的流动性。细胞增殖。动物细胞核的全能性。细胞膜的流动性。细胞膜的流动性、细胞增殖。该图可以表示受精作用，可以表示植物体细胞杂交，动物细胞融合，甚
3、至可以表示核移植1.植物组织培养 培养基的组成：无机盐、有机物、蔗糖及植物激素、琼脂等。添加蔗糖的目的是_。若生产人工种子，则培养到_阶段；若提取细胞产物，则一般培养到_阶段；若培育新个体，则应培养到试管苗阶段。提供碳源和能源，调节渗透压胚状体愈伤组织 为了获得脱毒苗，可以选取植物的_进行组织培养。茎尖考法1 植物细胞工程和植物工厂其他细节 培养胡萝卜根组织可获得试管苗，过程如图。1)步骤切取的组织块中要带有形成层，原因是_。2)步骤要进行照光培养，其作用是_。3)经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的_，这种繁殖方式属于_繁殖。诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用 形成层形成层细胞的
4、分化程度小，容易脱分化诱导形成愈伤组织遗传特性无性2.植物体细胞杂交的关键 两两融合融合细胞有AA型、BB型、AB型，符合要求的只有AB型，需要进行筛选。属于异源多倍体。杂种植株的变异类型属于染色体变异。考法1 植物细胞工程和植物工厂2019全国节选 植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题：1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有_(答出2点即可)。2)与从红豆杉树皮中直接提取相比，先通过茎段组织培养获得愈伤组织细胞，然后悬浮培养生产紫杉醇的优点是_。能保持植物原有的遗传特性；繁殖速度快可以在生物反应器中大规模培养细
5、胞，并且通过控制培养条件使培养细胞合成大量紫杉醇3.常考优点整理考法1 植物细胞工程和植物工厂生长素与细胞分裂素的比值 作用效果高低适中 促进愈伤组织形成2)植物细胞工程可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是_(用流程图表示)。其他细节1)植物组织培养中植物激素的应用促进芽分化、抑制根形成促进根分化、抑制芽形成 后面来看一道17分的植物细胞工程+基因工程的高考题2023浙江1月高考，这道题17分，除说明外每空1分 甲植物细胞核基因具有耐盐碱效应，乙植物细胞质基因具有高产效应。某研究小组用甲、乙两 种植物细胞进行体细胞杂交，过程包括获取原生质体、
6、诱导原生质体融合、筛选融合细胞、杂种植株再生和鉴定，最终获得高产耐盐碱再生植株。1)根据研究目标，在甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交前，应检验两种植物的原生质体是否具备_能力。为了便于观察细胞融合的状况，通常用不同颜色的原生质体进行融合，若甲植物原生质 体采用幼苗的根为外植体，则乙植物可用幼苗的_为外植体。植株再生叶2)为获得满足生产需求的融合细胞，在原生质体融合前需对原生质体进行处理，分别使甲原生质体和乙原生质体对应的_失活。对处理后的原生质体在显微镜下用_计数，确定原生质体密度。两种 原生质体 1 1 混合后，通过添加适宜浓度的 PEG 进行融合；一定时间后，加入过量的培养基进行稀释，稀
7、释的目的是_。3)将融合原生质体悬浮液和液态的琼脂糖混合，在凝固前倒入培养皿，融合原生质体分散固定在平板中，并独立生长、分裂形成愈伤组织。同一块愈伤组织所有细胞源于_。下列各项中能说明这些愈伤 组织只能来自于杂种细胞的理由是哪几项？_A.甲、乙原生质体经处理后失活，无法正常生长、分裂B.同种融合的原生质体因甲或乙原生质体失活而不能生长、分裂C.培养基含有抑制物质，只有杂种细胞才能正常生长、分裂D.杂种细胞由于结构和功能完整可以生长、分裂细胞质、细胞核（2分）血细胞计数板 降低PEG浓度，使其失去融合作用（2分）需要积累！记起来ABD（2分）同一个杂种融合原生质体 4)愈伤组织经_可形成胚状体或
8、芽。胚状体能长出_，直接发育形成再生植株。5)用 PCR 技术鉴定再生植株。已知甲植物细胞核具有特异性 DNA 序列 a，乙植物细胞质具有特异性 DNA序列 b；M1、M2 为序列 a 的特异性引物，N1、N2 为序列 b 的特异性引物。完善实验思路：.提取纯化再生植株的总 DNA，作为 PCR 扩增的_。.将 DNA 提取物加入 PCR 反应体系，_为特异性引物，扩增序列 a；用同样的方法扩增序列 b。.得到的 2 个 PCR 扩增产物经_后，若每个 PCR 扩增产物在凝胶中均出现了预期的_个 条带，则可初步确定再生植株来自于杂种细胞。再分化根和芽模板M1、M2 凝胶电泳14.植物工厂（结合
9、必修1考察）2022山西一模 据新闻报道，山西省长治市潞州区余庄的规模化植物工厂全国领先。植物工厂通过人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件来生产蔬菜和其他植物产品。回答下列问题：1)下表是某同学为某植物工厂提供的营养液配方，你认为该营养液还需补充含_元素的化合物，营养液的浓度应_(填“大于”“等于”或“小于”)植物细胞液浓度，理由是_。Ca(NO3)2KH2PO4(NH4)2SO4FeCl3微量元素 H2O1.2 g 0.3 g 0.28 g 0.08 g 微量 1 000 mLMg保证植物吸收无机盐离子的同时能渗透吸水小于考法1 植物细胞工程和植物工厂2)植物工厂一般
10、不用绿光作补充光源，原因是_。3)在植物工厂中，可将外植体培养成完整植株，其原理是_。培养前应对外植体进行消毒处理：将其先用_溶液消毒30 s后，立即用无菌水清洗23次，再用_处理30 min后，立即用无菌水清洗23次。4)与传统农业相比，植物工厂的优势有_。(答两点即可)叶绿体中的色素吸收绿光最少，难以利用绿光进行光合作用积累有机物(必修一P99旁栏)植物细胞的全能性酒精次氯酸钠（选必3课本）作物生长快、产量高；不受季节性限制；不受地区、土壤等条件的限制（必修一P101问题）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，流程如图
11、所示，表示过程，该动物可作为研究癌症等人类疾病的动物模型。1）培养人一猴嵌合体胚胎的培养液属于_培养基，需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及_等天然成分。1.动物细胞培养的要求血清合成考法2 食蟹猴串联动物细胞工程和胚胎工程2）过程利用_技术。需要一定比例的O2和CO2，故通常采用_或_(填实验器材)，将其置于CO2培养箱中进行培养。3）操作过程中，为了达到无菌、无毒的环境，应采取_措施。（各写一条措施）1.动物细胞培养的要求 无菌：对培养液和所有培养用具进行灭菌处理、在无菌环境下进行操作、添加抗生素；无毒：定期更换培养液动物细胞培养培养皿 松盖培养瓶考法2 食蟹猴串联动物细胞工
12、程和胚胎工程1.动物细胞培养的要求在2001年，美国科学家已经培育出胚胎细胞核移植猴。1）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）过程是将成纤维细胞注入经_处理的MII卵母细胞中，使两细胞融合，形成重构胚。2.核移植(克隆动物)去核体细胞分化程度高，恢复其全能性较难考法2 食蟹猴串联动物细胞工程和胚胎工程1)进行体细胞克隆选择去核卵母细胞作为受体细胞，可能原因是_(答出两点)。2)克隆动物遗传物质的来源：_3)克隆猴被用于人类疾病研究与治疗中所具有的突出优点是_。(答出一点)去核卵母细胞的体积较大，易于进行实验操作；含有较多的营养物质，可以满足早期胚胎发育的需要；
13、含有使已经分化的细胞核恢复分裂能力的物质亲缘关系近；克隆动物能减少研究个体之间的差异2.核移植(克隆动物)绝大部分来自供体细胞核，少部分来自卵母细胞的细胞质。补充 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。研究人员在确定去甲基化酶（Kd4d）的mRNA的作用时，做了两组实验，其中A组用正常培养液培养融合细胞，B组用正常培养液培养注入了Kd4d的mRNA的融合细胞，实验结果如图。由结果可知_。Kd4d的mRNA既能提高融合细胞发育成囊胚的成功率，又能提高囊胚中内细胞团的形成率2021年4月15日，中外科学家在权威学术期刊细胞上发
14、表文章，宣布全球首个人猴嵌合体胚胎出世，研究人员将人类干细胞注人超过150个食蟹猴的早期囊胚中形成嵌合体胚胎，其在实验室中进行了长达20天的生长，但这些胚胎并未进行体内移植实验。请回答下列问题：1)下图为囊胚示意图，表示_，表示_，的特点是_（答出2点）。2)早期囊胚中沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，称为_，它们将来发育成_。3)囊胚孵化后，再进一步发育，内细胞团表层的细胞形成_，下方的细胞形成_。3.胚胎工程 结构基础囊胚腔 滋养层细胞 胎膜和胎盘外胚层 内胚层内细胞团聚集在胚胎一端，细胞个体较大，将来发育成胎儿的各种组织考法2 食蟹猴串联动物细胞工程和胚胎工程1)虽然胚胎嵌合研究
15、获得了很多成果，但目前嵌合效率低是异种嵌合领域亟待解决的瓶颈问题。此前，科学家已经培养出了人猪和人鼠的嵌合体胚胎，但这些胚胎的嵌合效率很低。此次报道的人猴嵌合体胚胎嵌合效率大概在4左右，远远超过之前的人猪和人鼠的嵌合体胚胎。这种异种嵌合效率低的现象可能与_显著相关。物种亲缘关系（发育时间不匹配、供体细胞竞争力不足、受到进化距离的影响、胚胎发育模式差异较大，等等）2)科研人员并未将获得的人猴嵌合体胚胎进行体内移植实验是为了_，你支持人猴嵌合体胚胎的研究吗？说出你的理由：_。规避一些可能存在的伦理争议 不支持，人一猴嵌合体或许会导致人类和动物之间的界限模糊，可能还会带来其他伦理争议问题（或支持，培
16、养的人一猴嵌合体可以作为可移植组织的类似载体，也可能作为新药的筛选测试对象）3.胚胎工程 一些问题考法2 食蟹猴串联动物细胞工程和胚胎工程2023湖北高三校联考 2017 年，我国科学家首次培育出灵长类动物克隆猴“中中”和“华华”，这对人类重大疾病的研究和治疗有积极意义，其克隆的基本过程如图所示。下列叙述正确的是A.对乙猴和丙猴同时注射促性腺激素进行超数排卵处理B.卵母细胞所去除的“核”其实是纺锤体-染色体复合物C.“中中”和“华华”的性别及遗传物质只与甲猴有关D.使用PEG 或灭活的病毒激活重构胚以使其完成细胞分裂和发育进程 B(课本细节P52)4.结合基因工程考察（模型动物）2019年1月
17、24日，中科院神经科学研究所的科学家利用体细胞核移植技术、CRISPR/Cas9基因编辑技术，成功构建5只体细胞BMAL1基因敲除的生物节律紊乱的克隆猴，可作为研究生物节律紊乱等人类疾病的动物模型。图一为体细胞核移植技术培育食蟹猴的操作过程，图二为CRISPR/as9基因编辑技术，Cas9蛋白依据sgRNA片段切割DNA示意图（sgRNA为一段能特异性引导Cas9到靶序列处的RNA片段）。考法2 食蟹猴串联动物细胞工程和胚胎工程1）动物细胞核移植技术分为体细胞核移植和_，其中前者难度更大，原因是_，核移植技术中目前普遍使用的去核方法是_。此外体克隆猴的诞生还需要动物细胞培养、胚胎移植和_等技术
18、的支持。2）Cas9-sgRNA复合体能与DNA分子上的特定序列结合，并在合适位点切断DNA双链，由此可知Cas9相当于基因工程中的_酶，该复合体能够精准识别某核苷酸序列的原因可能是_。3）体细胞克隆猴常作为人类疾病研究的实验动物模型，与用多只普通猴做实验相比，使用遗传背景相同的克隆猴做实验的优点是_。显微操作去核 克隆动物能减少个体差异的影响!sgRNA能与特定的DNA片段发生碱基互补配对限制早期胚胎培养 略 略 1.单克隆抗体的制备考法3 单克隆抗体和双抗体夹心法 B淋巴细胞 合成DNAS途径D途径骨髓瘤细胞 合成DNAD途径杂交瘤细胞 合成DNAS途径D途径 不能无限增殖2.第一次筛选：
19、HAT该培养基加氨基蝶呤阻断DNA复制的D途径合成被阻断 考法3 单克隆抗体和双抗体夹心法 模拟题整合 细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基蝶呤阻断。人体淋巴细胞尽管有这两条途径，但不能无限增殖，肿瘤细胞尽管没有S途径，但能无限增殖。鼠骨髓瘤细胞中尽管没有S途径，但能不断分裂增殖。为了从培养液中分离出杂交瘤细胞，设计获得图细胞的实验思路：配制动物细胞培养液加入_（填药剂）接种图_（填序号）细胞置于恒温培养箱中培养。以上设计的原理是杂交瘤细胞可利用_途径合成DNA，从而能在该培养液中增殖。由此分析过程所用的HAT培养基从功能上看属于_培养基。SPEG和氨基蝶呤选择3.第二步筛选：有
20、限稀释，克隆化培养和抗体检测阳性过程中将杂交瘤细胞多倍稀释，接种在_上，尽量使每个孔只接种1个杂交瘤细胞以进行下一步的_，然后通过ELISA法（又称酶联免疫吸附试验法）检测各孔上清液中细胞分泌的抗体，可与_结合的培养孔为阳性孔。特定抗原克隆化培养多孔培养板考法3 单克隆抗体和双抗体夹心法 4.制备单克隆抗体的原理和过程分析：(1)3种细胞特点不同 B淋巴细胞：能_，不能_。骨髓瘤细胞：能_，不能_。杂交瘤细胞：既能_，又能_。(2)2轮筛选目的不同 第1轮：_。第2轮：_。所采用的技术是_ 原理是_分泌抗体 大量增殖大量增殖 分泌抗体分泌抗体 大量增殖获得能分泌抗体的杂交瘤细胞获得能分泌所需特
21、异性抗体的杂交瘤细胞抗原抗体杂交技术抗原与抗体的反应具有特异性考法3 单克隆抗体和双抗体夹心法 细节和规范作答/2020全国 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：_诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞取小鼠甲的脾脏并剪碎；用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞；利用培养液将分散的细胞制成细胞悬液。湖南2021 M 基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达。现设计实验，将外源DNA片段F插入M 基因的特定位置，再通过核移植、胚
22、胎培养和胚胎移植等技术获得M 基因失活的转基因克隆动物A，流程如图所示。回答下列问题：1）在构建含有片段F的重组质粒过程中，切割质粒DNA的工具酶是_，这类酶能将特定部位的两个核苷酸之间的_断开。2）在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是_限制酶磷酸二酯键除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害，同时给细胞提供足够的营养湖南2021 M 基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达 3）与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率更低，原因是_略_。从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞，在形态上表现为_（答出两点即可），功能上具有
23、_。4）鉴定转基因动物：以免疫小鼠的_细胞与骨髓瘤细胞进行融合，筛选融合杂种细胞，制备M蛋白的单克隆抗体。简要写出利用此抗体确定克隆动物A中M 基因是否失活的实验思路_。发育的全能性细胞体积小，细胞核大，核仁明显(老教材)取动物A和克隆动物A的肝组织细胞，分别提取蛋白质进行抗原抗体杂交B淋巴5.双抗体夹心法、胶体金法(课本案例验孕棒)将验孕试纸标有MAX标志线的一端插入待测尿液中（尿液不能没过该线），片刻后取出平放，若尿液中含有HCG，会随尿液向右扩散，与包埋在标志线右侧区域的被显色剂标记的抗HCG抗体1发生特异性结合，形成的复合体继续随尿液向右扩散至检测线处，又可以与固定在该区域的抗体2结合
24、形成新的复合体，并不断积累，从而在此处显示出颜色。对照线区域固定着另外一种抗体3，可以捕获被显色剂标记的抗体1。因而当尿液继续扩散到对照线时，也会显示出颜色。考法3 单克隆抗体和双抗体夹心法 考法3 单克隆抗体和双抗体夹心法 2022湖北预测模拟 抗原检测可采用双抗体夹心法。其原理如下图，其中，待测液体加到样本垫的A端，B处含有过量游离（不与垫子结合）的与胶体金（聚集后呈红色）结合的抗体1，C处垫子上固定有抗体2，抗体1和抗体2可与病毒表面同一抗原的不同位点发生特异性结合，D处垫子上固定有抗体1的抗体。若C处和D处都变红色，则为阳性。检测过程中反复进行了抗原抗体的特异性结合，若检测结果为阳性，
25、则这种结合共发生_次。若待测样本中不含新冠病毒（或其他抗原），显色结果_，结果为阴性。只有D处变红3质量控制区2022北海模拟 人绒毛膜促性腺激素(HCG)是妊娠后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，制备抗HCG单克隆抗体可用于检测早孕。图甲是抗HCG单克隆抗体的制备流程示意图，其中X、Y表示细胞，af表示过程；图乙是医学上定量检测抗原的双抗体夹心法原理示意图，单克隆抗体可以增强该方法的效果。回答下列问题；1)a过程培养的Y细胞是_，b过程常用的诱导细胞融合的方法有_(答出三点即可)，d过程的目的是_。2)f过程表示将杂交瘤细胞注射到小鼠_；单克隆抗体最主要的优点在于它的_。小鼠骨髓瘤细胞筛选获得只分泌所需专一抗体的杂交瘤细胞群灭活的病毒、聚乙二醇(PEG)、电激等特异性强、灵敏度高，并可能大量制备腹腔3)据图分析，用双抗体夹心法检测抗原数量时，酶标抗体的作用是_。上述方法中抗原至少需要含有_个抗体结合位点。现有多种抗HCG的单克隆抗体，欲筛选出两种适用于双抗体夹心法的单克隆抗体，可通过检测并比较_来确定。与待测抗原结合，并催化检测底物生成产物2产物量