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夯基提能练 37 细胞工程
答案和解
第一部分【夯实基础】 析在卷尾
1.(2019·全国卷Ⅱ，38)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)通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮(人工薄膜)包装
得到人工种子(如图所示)，这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性
的作用是________________________。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此
应含有植物激素、________和________等几类物质。
(3)用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的
________进行组织培养。
(4)植物组织培养技术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)。
2.(2022·山东济南调研)科学家用植物体细胞杂交技术，将番茄的原生质体和马铃薯的原生
质体融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株，培育过程如下图所示，其中①～
⑤表示过程，a～f表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题：(1)在植物体细胞杂交技术中，过程①常用________________酶处理植物细胞以除去细胞壁。
(2) 过 程 ② 表 示 ____________________ ， 依 据 的 生 物 学 原 理 是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器是________。
(4)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是________________________，其
中 过 程 ④ 表 示 ________________ 过 程 ， 过 程 ⑤ 涉 及 的 细 胞 分 裂 方 式 为
________________________。
(5)若番茄细胞内含m条染色体，马铃薯细胞内含n条染色体，则“番茄—马铃薯”杂种植
株的体细胞内含________条染色体；若由杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍
体，则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株为几倍体？ ________。
(6)如果形成c的原生质体a、b来源于同一株番茄，那么更常用且有效地得到番茄植株f的
处理方法是_____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3.(2021·全国百强名校领军考试)研制有效的单克隆抗体是各国抗击新冠病毒的有效手段。
与传统的鼠杂交瘤单克隆抗体技术相比，单个 B细胞抗体制备技术是一种体外克隆和表达
单个抗原特异性B细胞抗体基因技术，具有基因多样性好、效率高、需要的细胞量少等优
势，制作过程如图示，回答有关问题：
(1)从免疫小鼠体内获取单个B淋巴细胞________(“需要”或“不需要”)利用胰蛋白酶处
理，这是因为______________________________________________________________。
为获取较多的B细胞抗体基因，需要用到________技术。
(2) 构 建 基 因 表 达 载 体 的 目 的 是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，表达载体必须有标记基因，是因为标记基因具有___________________________________
的作用。除了标记基因、目的基因，表达载体还必须包含________。
(3)图示中需要筛选的过程有_________________________________________________，
抗体亲和力检测的方法是________。
第二部分【能力提升】
4.(2022·江西九江模拟)对新冠疫情的爆发，疫苗被视为战胜疫情的有力武器，如图是科研
人员研发疫苗的多条技术路线。请回答下列问题：
(1)途径Ⅰ和Ⅱ都需要通过动物细胞培养获得足够数量的病毒株。动物细胞培养除对培养液
和培养用具进行灭菌外，在动物细胞培养过程中，还要通过________________来保证培养
液的无菌无毒。此外还要定期用酶处理细胞，使________的细胞脱落形成细胞悬液。途径
Ⅰ与途径Ⅱ生产的疫苗安全性更高的是途径________。
(2)途径Ⅲ中，过程②③要用到________酶，过程⑤用________处理工程菌，使之成为感受
态细胞。
(3)途径Ⅳ生产的DNA疫苗直接注入人体后，在人体细胞中表达出的________会引起机体
产生免疫应答。
(4)陈薇院士团队研发的腺病毒载体疫苗是全球进入临床的第一个新冠疫苗，其原理是作为
载体的腺病毒剔除了复制相关基因，在体内不能复制，在该位置插入________，合成相关
物质，激发机体免疫应答。
5.(2022·焦作市调研)回答下列与动物细胞工程有关的问题：
(1)动物细胞培养所利用的原理是________________。在进行动物细胞培养时，首先需要将
所 选 择 的 组 织 分 散 成 单 个 细 胞 ， 这 样 做 的 原 因 是
________________________________________________________________________。
(2)动物细胞培养所用的培养基是化学成分和数量已知的________________培养基，通常需
加入________________等一些天然成分。细胞培养所需的气体主要有________________。
(3)体细胞核移植技术在畜牧业上已经有一定程度的应用，下图是克隆羊的培育过程。①克隆羊用到的卵母细胞可以从屠宰场收集的羊卵巢中采集，并在体外培养至
________________，通过____________操作去除卵母细胞的核。
②去核的卵母细胞与供体细胞通过电刺激后融合，________________进入受体卵母细胞，
构建成重组细胞，融合后的重组细胞，需要用物理或化学的方法进行激活，使其完成
________________进程。
第三部分【综合拓展】
6.(2022·广东东莞调研)生物技术在农业生产、优良动物繁育、疾病诊治等方面，展现出诱
人的前景。请根据以下材料回答相关问题：
材料一 经过一个世纪的发展，植物细胞工程技术解决了人类生存的关键问题(如粮食问题、
花卉苗木生产等)，为人类创造了巨大的财富。
(1)用植物花药进行离体培养时，要经过________________过程才能培养成单倍体幼苗。
(2)蒙自的优质石榴、枇杷等植物都可通过微型繁殖技术来提供试管苗，其优点是不仅可以
____________________，还可以高效快速地实现无病毒种苗的大量繁殖。
材料二 中科院动物所和福州大熊猫研究中心合作，通过将大熊猫的细胞核植入兔子的去
核卵母细胞中，在世界上最早克隆出一批大熊猫早期胚胎，这表明我国的大熊猫繁殖研究
走在世界前列。
(3)克隆大熊猫过程中使用的生物技术手段有_____________________________________
________________________________________________________________________(至少写
两种)。
(4)实验中选取的兔子的卵母细胞实际是处于________期的卵母细胞。
(5)用于核移植的供体细胞一般选用传代10代以内的细胞，是因为这些细胞________。
材料三 利用乳腺生物反应器生产出的人类胰岛素，具有产量高、质量好、成本低、易提
取等优点，该项技术的诞生可有效地缓解临床上胰岛素不足的难题，从而为糖尿病患者带
来福音。
(6)在制造乳腺生物反应器的过程中，目的基因导入受体细胞的方法是________________，
人 的 胰 岛 素 基 因 能 够 成 功 插 入 牛 细 胞 的 染 色 体 的 DNA 上 的 原 因 是_______________________，
牛能合成人的胰岛素的原因是_______________________________________________。
7.(2022·河南部分重点学校联考)非洲猪瘟是由非洲猪瘟病毒(ASFV)引起的一种急性传染病，
死亡率高达100%。为实现对该病毒快速、准确的早期诊断，可用非洲猪瘟病毒 p54蛋白的
单克隆抗体作为诊断试剂。制备该单克隆抗体时，需先利用大肠杆菌表达出 ASFV的p54
蛋白并进行纯化，然后利用纯化的可溶性p54蛋白制备单克隆抗体。回答下列问题：
(1)将纯化的可溶性p54蛋白多次注射到小鼠体内可获得血清抗体，但是血清抗体的特异性
差 ， 原 因 是
______________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
同时在小鼠的脾脏内会产生相应的B细胞。诱导从小鼠脾脏中获得的B细胞与骨髓瘤细胞
融合时，可使用生物诱导剂________________促融。
(2)融合的细胞经过筛选才能获得杂交瘤细胞，在此过程中需要进行筛选的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
获得的杂交瘤细胞还需进行________和________，经多次筛选后，才能获得大量能分泌抗
p54蛋白的单克隆抗体的细胞株。
(3)为获得大量抗p54蛋白的单克隆抗体，通常有两种途径：途径一是将筛选获得的杂交瘤
细胞进行体外培养，从细胞培养液中获取。体外培养细胞时，为保持无毒无菌的环境，应
进 行 的 操 作 是
_____________________________________________________________________
________________________________________________________________________( 答 三
点)。
途径二是将筛选获得的杂交瘤细胞_____________________________________________
________________________________________________________________________获得。
(4) 抗 p54 蛋 白 的 单 克 隆 抗 体 能 快 速 、 准 确 地 诊 断 ASFV 的 原 因 是
________________________________________________________________________。
参考答案及解析
1.答案 (1)能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快 (2)有利于胚状体进行呼吸作用矿质元素 糖 (3)茎尖 (4)含目的基因的细胞――→愈伤组织――→小植株
解析 (1)与常规的种子繁殖方法相比，植物微型繁殖技术具有能保持植物原有的遗传特性、
繁殖速度快等特点。(2)人工种皮具有透气性，有利于胚状体进行呼吸作用；人工胚乳能够
为胚状体生长提供植物激素、矿质元素和糖等物质。(3)植物分生区附近的病毒极少，甚至
无病毒。为获得脱毒苗，可以选取植物的茎尖进行组织培养。(4)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含目的基因的细胞――→愈伤组织――→小植株。
2.答案 (1)纤维素酶和果胶 (2)诱导原生质体融合 细胞膜具有一定的流动性 (3)高尔
基体 (4)植物细胞的全能性 脱分化 有丝分裂 (5)m＋n 单倍体 (6)用适宜浓度的秋
水仙素处理萌发的番茄种子或幼苗
解析 (1)由图可知，过程①为用纤维素酶和果胶酶处理两种植物细胞以除去细胞壁，得到
原生质体。(2)过程②表示诱导原生质体融合，依据的生物学原理是细胞膜具有一定的流动
性。(3)过程③是杂种细胞再生出细胞壁，在此过程中高尔基体起重要作用。(4)在利用杂
种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是植物细胞的全能性，图中过程④表示脱分化
过程⑤表示再分化，在过程⑤中细胞进行有丝分裂。(5)植物体细胞杂交得到的杂种细胞中
染色体数目是番茄细胞和马铃薯细胞中染色体数目之和，即m＋n；若培育成的杂种植株是
四倍体，则该杂种植株的花粉经离体培养得到的植株是单倍体，因为其是由配子(如花粉)
发育而来的。(6)利用同一株植物的体细胞融合得到的植株是同源多倍体，获得同源多倍体
更常用且有效的方法是利用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的植物种子或幼苗。
3.答案 (1)不需要 B淋巴细胞是单个存在的，不紧密结合在一起 PCR (2)使目的基因
在受体细胞中稳定存在，并遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用 鉴别和
筛选含有目的基因的细胞 启动子和终止子 (3)获取单个B细胞、小规模表达与鉴定、抗
体亲和力检测 抗原—抗体杂交
解析 (1)由于B淋巴细胞位于血液、淋巴和淋巴结等中，单个存在，不紧密结合在一起，
故不需要胰蛋白酶处理成单个细胞。扩增目的基因的方法是 PCR技术。(2)构建基因表达载
体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因
能够表达和发挥作用。标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有
目的基因的细胞筛选出来。基因表达载体必须包含目的基因、标记基因、启动子和终止子
等。(3)从免疫后的小鼠体内需要筛选出能产生特异性抗体的 B淋巴细胞，需要筛选出导入
目的基因并表达的细胞，也需要筛选出其表达产物能与新冠病毒特异性结合并发挥作用的
细胞。检测表达出的单克隆抗体需要用抗原—抗体杂交技术。4.答案 (1)添加抗生素和及时更换培养液 贴壁生长 Ⅱ (2)限制酶、DNA连接 Ca2＋
(3)抗原蛋白 (4)新冠病毒的抗原蛋白基因
解析 (1)添加抗生素具有杀菌作用，保证无菌环境，定期更换培养液，清除代谢产物，保
证无毒环境。细胞在培养过程中会出现贴壁生长和接触抑制现象，所以要通过定期用酶处
理，使得贴壁生长的细胞脱落形成细胞悬液。途径Ⅰ是灭活病毒疫苗，如果灭活不彻底可
能导致患病，而途径Ⅱ只提取病毒的抗原蛋白，抗原蛋白没有感染的能力但能引起机体的
特异性免疫，所以途径Ⅱ的安全性更高。(2)过程②③构建基因表达载体需用到限制性核酸
内切酶和DNA连接酶；Ca2＋处理能使工程菌细胞的生理状态发生改变，使之成为易于吸收
周围环境中DNA分子的感受态细胞，故过程⑤为将目的基因导入工程菌，应用Ca2＋处理工
程菌，使其成为感受态细胞。(3)引起机体产生免疫应答的是抗原，因此DNA疫苗会表达出
引起特异性免疫的抗原蛋白。(4)腺病毒载体疫苗制备的目的是能引起机体的免疫应答，因
此需要保留病毒抗原蛋白基因，但不能使病毒在体内扩增攻击机体，需剔除复制相关基因，
因此在制备疫苗时插入新冠病毒的抗原蛋白基因，合成有关蛋白，引起机体的免疫应答。
5.答案 (1)细胞增殖 组织中的细胞彼此限制了细胞的生长和增殖
(2)合成 血清、血浆 O 和CO
2 2
(3)①减数第二次分裂中期 显微 ②供体核 细胞分裂和发育
解析 (1)动物细胞培养所利用的原理是细胞增殖。组织中的细胞彼此限制了细胞的生长和
增殖，因此，在进行细胞培养前需要先将组织细胞分散开。(2)化学成分和数量已知的培养
基为合成培养基，培养动物细胞时通常需要加入血清、血浆等一些天然成分。(3)动物体细
胞核移植所用的卵母细胞应处于减数第二次分裂中期。
6.答案 (1)脱分化、再分化 (2)保持优良品种的遗传特性 (3)核移植技术、早期胚胎培
养技术 (4)MⅡ中 (5)能保持正常的二倍体核型 (6)显微注射技术 遗传物质的化学组
成和结构相同 所有生物共用一套遗传密码
解析 (1)植物组织培养过程为离体的植物组织或细胞经脱分化形成愈伤组织，愈伤组织再
分化形成胚状体或丛芽，最后发育成完整的植物。花药离体培养的过程就是利用了植物组
织培养技术，分析可知，该过程要经过脱分化、再分化过程才能培养成单倍体幼苗。(2)蒙
自石榴、枇杷等植物都可通过微型繁殖技术来提供试管苗.该过程属于无性繁殖，具有保持
优良品种的遗传特性的特点。(3)克隆大熊猫过程中使用的技术手段有核移植技术、早期胚
胎培养技术。(4)实验中选取的兔子的卵母细胞实际是处于减数第二次分裂中期的卵母细胞。
(5)用于核移植的供体细胞一般选用传代10代以内的细胞，是因为这些细胞能保证正常的二倍体核型，从而保证产生的后代遗传物质的稳定性。(6)在基因工程中，目的基因导入动
物受体细胞的方法是显微注射技术。人的胰岛素基因能够成功插入牛细胞的染色体 DNA上
的原因是遗传物质的化学组成和结构相同。由于所有生物共用一套遗传密码，因此人的胰
岛素基因能在牛体内表达。
7.答案 (1)血清中多种抗体混合在一起，识别多种抗原，导致特异性差 灭活的病毒
(2)细胞的融合是随机的，反应体系中含有未融合的细胞、融合的具有同种核型的细胞以及
杂交瘤细胞 克隆化培养 抗体检测 (3)对培养液和所有培养用具进行无菌处理；在细胞
培养液中添加一定量的抗生素；定期更换培养液 注入小鼠腹腔内增殖，从小鼠腹水中
(4)该单克隆抗体纯度高、特异性强，能与相应抗原发生特异性结合
解析 (1)由于血清中多种抗体混合在一起，识别多种抗原，导致特异性差，因此通常不采
用将纯化的可溶性p54蛋白多次注射到小鼠体内获得血清抗体的方法。诱导动物细胞融合
的生物方法为用灭活的病毒促融。(2)诱导动物细胞融合时，细胞的融合是随机的，反应体
系中含有未融合的细胞、融合的具有同种核型的细胞以及杂交瘤细胞，故融合后的细胞还
需要进行筛选，筛选的目的是获得杂交瘤细胞；获得的杂交瘤细胞还需要经过克隆化培养
和抗体检测(专一抗体检测阳性)，经多次筛选后，才能获得大量能分泌抗p54蛋白的单克
隆抗体的细胞株。(3)动物细胞培养时，应保持无毒无菌的环境，为实现无菌环境，需要对
培养液和所有培养用具进行无菌处理；在细胞培养液中添加一定量的抗生素；定期更换培
养液。获得单克隆抗体的方法除在体外培养外，还可在体内培养，即将杂交瘤细胞注入小
鼠腹腔内增殖，从小鼠腹水中获得单克隆抗体。(4)由于单克隆抗体纯度高、特异性强，能
与相应抗原发生特异性结合，因此抗p54蛋白的单克隆抗体能快速、准确地诊断出ASFV。
