2025届高考生物二轮专题突破：专题五 生物技术与工程选填题探析十六 细胞工程（含答案）

选填题探析十六　细胞工程
【考情分析】
1.考查题型:细胞工程的命题多以选择题呈现。
2.考查趋势:(1)以单克隆抗体为情境考查动物细胞工程。(2)以胚胎移植为情境考查胚胎工程。
考点1　植物细胞工程
【知识归纳】
1.植物组织培养的过程
原理:植物细胞的全能性
【特别提醒】
①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。
②脱分化阶段不需要光,再分化阶段需要光。
③生长素与细胞分裂素的比值高时,促进根的分化,抑制芽的形成;比值低时,促进芽的分化,抑制根的形成;比值适中时,促进愈伤组织形成。
④植物体内细胞未表现全能性的原因:基因的选择性表达。
2.植物体细胞杂交技术
原理:植物细胞的全能性、细胞膜的流动性
【高考真题】
1.(2024·浙江卷1月,T8)山药在生长过程中易受病毒侵害导致品质和产量下降。采用植物组织培养技术得到脱毒苗,可恢复其原有的优质高产特性,流程如图。下列操作不可行的是( )。
外植体→愈伤组织→丛生芽→试管苗
A.选择芽尖作为外植体可减少病毒感染
B.培养基中加入抗生素可降低杂菌的污染
C.将丛生芽切割后进行继代培养可实现快速繁殖
D.提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成丛生芽
2.(2024·湖北卷,T11)植物甲抗旱、抗病性强,植物乙分蘖能力强、结实性好。科研人员通过植物体细胞杂交技术培育出兼有甲、乙优良性状的植物丙,过程如下图所示。下列叙述错误的是( )。
A.过程①中酶处理的时间差异,原因可能是两种亲本的细胞壁结构有差异
B.过程②中常采用灭活的仙台病毒或PEG诱导原生质体融合
C.过程④和⑤的培养基中均需要添加生长素和细胞分裂素
D.可通过分析植物丙的染色体,来鉴定其是否为杂种植株
3.(2024·山东卷,T20改编)下列关于植物愈伤组织的说法错误的是( )。
A.用果胶酶和纤维素酶去除愈伤组织的细胞壁获得原生质体
B.融合的原生质体需再生出细胞壁后才能形成愈伤组织
C.体细胞杂交获得的杂种植株细胞中具有来自亲本的2个细胞核
D.通过愈伤组织再生出多个完整植株的过程属于无性繁殖
【考向速清】
(1)(2022·浙江卷6月,T23)不带叶片的菊花幼茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株。 ( )
(2)(2023·江苏卷,T13)研究者通过体细胞杂交技术,探索利用条斑紫菜和拟线紫菜培育杂种紫菜。从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶,用于去除细胞壁。 ( )
(3)(2023·河北卷,T13)植物细胞悬浮培养是将单个细胞或细胞团进行液体培养增殖的技术。经纤维素酶和果胶酶充分处理后,植物细胞团分散为单个完整的悬浮细胞。 ( )
(4)[2023·浙江卷1月,T24(4)]愈伤组织经　　　　可形成胚状体或芽。胚状体能长出　　　　,直接发育形成再生植株。
【对点强化】
1.[考查植物细胞工程](2024·山东二模)通过植物细胞工程对光果甘草进行培养以获得药物甘草西定,过程如图所示。下列相关叙述正确的是( )。
A.过程③通常先在生长素与细胞分裂素比值高的培养基中培养
B.过程④用射线或化学物质处理即可获得大量所需的突变体植株丙
C.过程⑥中甘草西定可通过植物细胞培养获得,应将愈伤组织细胞悬浮培养
D.所得三种植株中乙和丙的遗传信息与甲相同,植株丁和甲是同一物种
2.[考查植物体细胞杂交技术](2024·湖南怀化二模)我国研究人员利用“中华猕猴桃”和“美味猕猴桃”培育出了更加优良的品种H,其过程如图所示。已知用X射线处理会使染色体受影响而导致细胞失去分裂能力;用碘乙酰胺处理会使细胞内的酶失活而抑制生长。下列有关叙述错误的是( )。
A.图中②过程使用纤维素酶和果胶酶进行处理,得到原生质体B、D
B.过程③采用PEG、灭活病毒诱导融合等方法得到的两两融合的细胞有3种
C.①过程用X射线处理A,用碘乙酰胺处理C,可筛选到F,以便获得优良品种H
D.培育优良品种H的过程运用了植物细胞的全能性和细胞膜的流动性
考点2　动物细胞工程
【知识归纳】
1.动物细胞培养
原理:细胞增殖
2.单克隆抗体的制备
原理:细胞膜的流动性、细胞的增殖
【特别提醒】
两次筛选的目的不同:第一次的目的是获得杂交瘤细胞,第二次的目的是获得能分泌所需特异性抗体的杂交瘤细胞。
3.动物体细胞核移植技术
原理:动物细胞核的全能性
【特别提醒】
(1)核移植获得的克隆动物与提供细胞核的亲本性状可能不同的三个原因:①克隆动物遗传物质来自两个亲本;②发育过程中可能发生基因突变或染色体变异;③外界环境可能引起不可遗传的变异。
(2)克隆动物的产生是无性繁殖,而试管动物则是在体外受精形成受精卵,由受精卵发育成的个体,因此属于有性繁殖。
【高考真题】
1.(2024·浙江卷1月,T13)某动物细胞培养过程中,细胞贴壁生长至接触抑制时,需分装培养,实验操作过程如图。
下列叙述错误的是( )。
A.①加消化液的目的是使细胞与瓶壁分离
B.②加培养液的目的是促进细胞增殖
C.③分装时需调整到合适的细胞密度
D.整个过程需要在无菌、无毒条件下进行
2.(2024·黑吉辽卷,T14)从小鼠胚胎中分离获取胚胎成纤维细胞进行贴壁培养,在传代后的不同时间点检测细胞数目,结果如图。下列叙述正确的是( )。
A.传代培养时,培养皿需密封防止污染
B.选取①的细胞进行传代培养比②更合理
C.直接用离心法收集细胞进行传代培养
D.细胞增长进入平台期可能与细胞密度过大有关
【考向速清】
(1)(2022·江苏卷,T4)克隆牛技术涉及体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植等过程。 ( )
(2)(2022·湖北卷,T4)微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染。 ( )
(3)(2023·辽宁卷,T7)大量悬浮培养产流感病毒的单克隆细胞,可用于流感疫苗的生产。培养基pH不会影响单克隆细胞的病毒产量。 ( )
(4)[2023·湖北卷,T22(2)]在杂交瘤细胞筛选过程中,常使用特定的选择培养基(如HAT培养基),该培养基对　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　生长具有抑制作用。
【对点强化】
1.(2024·江苏南通二模)研究表明,髓系细胞触发受体2(TREM2)是一种免疫抑制受体,在肿瘤免疫逃逸中发挥重要作用。因此,TREM2抗体药物有望提高肿瘤免疫疗法的疗效。下图为TREM2单克隆抗体的制备流程图,相关说法正确的是( )。
A.步骤①和⑤分别向小鼠注射TREM2蛋白和TREM2抗体
B.步骤③筛选得到的细胞需传代培养以防止出现接触抑制
C.植物组织培养需要的气体条件和步骤⑥相同
D.TREM2单克隆抗体的使用可以增强免疫系统的监视功能
2.(原创)IVIG是以数千个供体的混合血浆为原料提取的血液制品,包含针对外来病原体以及自身抗原的广谱IgG抗体,这些抗体在自身免疫病和炎症性疾病的治疗中发挥着重要的作用。下图表示4个IVIG制品中IgG结合人蛋白质芯片(一种高通量的蛋白功能分析技术)上的抗原种类及含量的异同,下表表示4个IVIG制品识别人蛋白质芯片上蛋白质点的数量。下列说法错误的是( )。
制品编号 IVIG-A IVIG-B IVIG-C IVIG-D
识别芯片上蛋 白质点的数量 292 425 435 306
A.不同制品能够识别人自身抗原的种类和结合自身抗原的抗体含量有很大差异
B.172个人自身蛋白被4个制品均识别,且结合各制品IgG抗体含量无差异
C.不同IVIG识别蛋白质点的数量趋势相对一致,识别蛋白最多的是IVIG-C
D.4个IVIG制品中IgG差异的根本原因是蛋白质芯片的特异性识别
3.(2024·山东日照二模)中国小麦花叶病毒(CWMV)是引起小麦严重减产的主要病毒。研究人员以CWMV外壳蛋白(CP)为抗原,利用杂交瘤技术获得4种抗CWMV的单克隆抗体,同时对这4种单抗的特异性进行了检测,检测结果如下图。下列说法正确的是( )。
A.实验中获得的4种单克隆抗体均具有特异性强的特点
B.实验中用CP免疫小鼠以分离出能产特定抗体的浆细胞
C.4种单抗均是由同一个杂交瘤细胞经过扩大培养得到的
D.体外培养杂交瘤细胞时需在95%空气和5%O2的环境中
考点3　胚胎工程
【知识归纳】
1.准确记忆哺乳动物的早期胚胎发育过程
【特别提醒】
①受精过程中的两个标志:受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核,受精完成的标志是雌、雄原核融合完成。
②桑葚胚是由受精卵分裂形成的,没有分化;而囊胚期虽然已发生细胞分化,但囊胚的内细胞团仍具有全能性。
2.胚胎移植的操作流程
【特别提醒】
①胚胎移植过程中的两次检查:第一次是对收集的胚胎进行检查;第二次是对受体母畜是否妊娠进行检查。
②胚胎移植的繁殖方式取决于胚胎发育的起点。若胚胎由受精卵形成,则为有性生殖;若胚胎由核移植技术或胚胎分割形成,则为无性生殖。
③用于移植的胚胎来源:体内受精、核移植、体外受精、基因工程等产生的早期胚胎。
④胚胎存活的基础:受体不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应。
3.胚胎分割
【高考真题】
1.(2023·广东卷,T3)科学家采用体外受精技术获得紫羚羊胚胎,并将其移植到长角羚羊体内,使后者成功妊娠并产仔,该工作有助于恢复濒危紫羚羊的种群数量。此过程不涉及的操作是( )。
A.超数排卵　　　　　B.精子获能处理
C.细胞核移植 D.胚胎培养
2.(2024·湖北卷,T5)波尔山羊享有“世界山羊之王”的美誉,具有生长速度快、肉质细嫩等优点。生产中常采用胚胎工程技术快速繁殖波尔山羊。下列叙述错误的是( )。
A.选择遗传性状优良的健康波尔母山羊进行超数排卵处理
B.胚胎移植前可采集滋养层细胞进行遗传学检测
C.普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体
D.生产中对提供精子的波尔公山羊无须筛选
【考向速清】
(1)(2022·江苏卷,T4)将小鼠桑葚胚分割成2等份获得同卵双胎的过程属于有性生殖。 ( )
(2)(2022·江苏卷,T4)通常采用培养法或化学诱导法使精子获得能量后进行体外受精。 ( )
(3)(2023·浙江卷1月,T12)胚胎分割技术提高了移植胚胎的成活率。 ( )
【对点强化】
1.[考查胚胎工程技术](2024·安徽马鞍山三模)某公司引进了几头纯种荷斯坦奶牛,科研人员想利用胚胎工程技术繁育良种奶牛群体。下列有关叙述正确的是( )。
A.采集的精子和卵母细胞可直接用于体外受精,在体外培育成早期胚胎
B.为一次获得更多成熟卵子,可以给优良供体母牛注射外源促性腺激素
C.对奶牛胚胎进行分割时,应选择发育良好、形态正常的原肠胚进行均等分割
D.进行胚胎移植前,需对供体和受体进行免疫检查,防止发生免疫排斥反应
2.[考查胚胎移植技术](2024·黑龙江大庆三模)牛胚胎移植试验的主要流程如下,下列相关叙述正确的是( )。
①供体超数排卵→②配种→③胚胎收集→④　　　　→⑤胚胎移植→⑥子代小牛
A.①过程需要对供体注射性激素,目的是获得更多的卵母细胞
B.③过程的理论基础是哺乳动物早期胚胎未与子宫建立组织上的联系
C.④过程是对胚胎进行检查,可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚
D.⑤过程成功率的高低主要取决于受体对移植胚胎的排斥程度
3.[考查动物体细胞核移植及胚胎移植技术](2024·湖南长沙二模)研究人员仿照制备乳腺生物反应器的思路,制备了一种膀胱生物反应器,从转基因牛尿液中分离获得特殊功能蛋白W,基本过程如图所示。下列有关叙述错误的是( )。
A.为获取更多的卵子,需对雌性动物进行同期发情处理
B.在③之前只需要对早期胚胎进行相关基因检测,不需要进行性别鉴定
C.该转基因牛的培育涉及精子与卵子的结合,属于有性生殖
D.图示所用技术与体细胞核移植技术均能够用于保护濒危物种
参考答案
考点1　植物细胞工程
高考真题
1.D　解析　芽尖等分生组织分裂旺盛,且含病毒少,可作为外植体,A不符合题意。培养基中有大量的营养物质,容易被细菌污染,加入抗生素可降低杂菌的污染,B不符合题意。将丛生芽切割后转移到新的培养基上继续进行扩大培养称为继代培养,大多数植物每隔4~6周进行一次继代培养,每进行一次继代培养,培养物一般能增殖3~4倍。培养物可以不断继代培养,所以繁殖速度比常规方法通常要快很多,可实现快速繁殖,C不符合题意。提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成根,D符合题意。
2.B　解析　酶解是为了去除植物细胞的细胞壁,过程①中酶处理的时间不同,说明两种亲本的细胞壁结构有差异,A正确;过程②为原生质体的融合,常用PEG诱导植物原生质体融合,灭活的仙台病毒可用于诱导动物细胞融合,不能用于植物,B错误;过程④(脱分化)和⑤(再分化)的培养基中均需要添加生长素和细胞分裂素,但在两个过程中二者的比例不同,C正确;植物丙是植物甲和植物乙通过体细胞杂交形成的个体,应具备两者的遗传物质,因此可通过分析植物丙的染色体来鉴定其是否为杂种植株,D正确。
3.C　解析　植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,故用纤维素酶和果胶酶去除愈伤组织的细胞壁获得原生质体,A正确;运用物理方法或化学方法诱导原生质体融合,形成杂种细胞,再经过诱导杂种细胞形成愈伤组织,并可进一步发育成完整的杂种植株,故融合的原生质体需再生出细胞壁后才能形成愈伤组织,B正确;体细胞杂交获得的杂种植株细胞中具有来自亲本的遗传物质,只有1个细胞核,C错误;通过愈伤组织再生出多个完整植株的过程属于植物的组织培养,属于无性繁殖,D正确。
考向速清
(1)√
(2)×　提示:紫菜细胞的细胞壁成分中没有蛋白质,因此从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶不能用于去除细胞壁。
(3)×　提示:用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞获得的是原生质体,不能获得单个完整的悬浮细胞。
(4)再分化　根和芽
对点强化
1.C　解析　生长素/细胞分裂素的值高时有利于生根,该值低时有利于生芽。过程③是再分化,需先生芽,再生根,所以需要先在生长素与细胞分裂素比值低的培养基中培养,A错误。过程④为诱变育种,常用射线或化学物质处理愈伤组织,经筛选,并进一步培养才能获得大量所需的突变体植株丙,B错误。过程⑥中甘草西定可通过植物细胞培养获得,应将愈伤组织细胞悬浮培养,C正确。植株丙由诱变育种得到,遗传信息可能会发生改变,因此植株乙和丙的遗传信息不一定与甲相同;植株丁经过了植物体细胞杂交,染色体数目发生了改变,与甲不是同一物种,D错误。
2.B　解析　图中B、D是去除了细胞壁的原生质体,由于植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,根据酶的专一性原理,②过程去除植物细胞壁需使用纤维素酶和果胶酶,A正确;过程③将两个不同种的原生质体进行融合,不能用灭活病毒诱导植物的原生质体融合,B错误;由题意可知,①过程用X射线处理“中华猕猴桃”,用碘乙酰胺处理“美味猕猴桃”,以便最终能获得优良杂种植株H,C正确;两种细胞膜融合体现了细胞膜的流动性,杂种细胞发育成完整植株体现了植物细胞的全能性,D正确。
考点2　动物细胞工程
知识归纳
2.①特定抗原　②所需特异性抗体
高考真题
1.B　解析　①加消化液的目的是使细胞与瓶壁分离,A正确;②多次加入培养液的目的是洗去残留的消化酶,终止消化液的消化作用,并对细胞加以稀释,B错误;若密度过大细胞仍存在接触抑制,则③分装时需调整到合适的细胞密度,C正确;动物细胞培养需要在无菌、无毒环境下进行,D正确。
2.D　解析　传代培养时需要营造无菌、无毒以及95%空气+5% CO2的气体环境,而非密封,A错误;选取②的细胞进行传代培养比①更合理,②时细胞增长开始变得缓慢,B错误;对贴壁生长的细胞进行传代培养时,需要先用胰蛋白酶等处理,使之分散为单个细胞,然后再用离心法收集,C错误;细胞增长进入平台期可能与细胞密度过大、细胞间产生接触抑制有关,D正确。
考向速清
(1)√
(2)×　提示:动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染,保证无菌环境,而微生物的培养不能加入抗生素。
(3)×　提示:细胞的正常生命活动需要适宜的pH,培养基pH会影响细胞代谢,进而影响单克隆细胞的病毒产量。
(4)未融合的亲本细胞　融合的具有同种核的细胞
对点强化
1.D　解析　步骤①向小鼠注射TREM2蛋白,让小鼠发生免疫反应,获得能产生抗体的B淋巴细胞;步骤⑤向小鼠腹腔注射杂交瘤细胞,目的是获得单克隆抗体,A错误。步骤③筛选得到的是杂交瘤细胞,其能无限增殖,传代培养不会出现接触抑制,B错误。动物细胞培养过程中加入CO2用于调节培养液的pH,而植物组织培养的过程中不需要CO2培养箱,C错误。TREM2单克隆抗体的特异性强,能与TREM2特异性结合,提高肿瘤免疫疗法的疗效,增强免疫系统的监视功能,D正确。
2.D　解析　由题图可知,不同制品能够识别人自身抗原的种类和结合自身抗原的抗体含量有很大差异,A正确;4个IVIG制品中重叠的区域是172,B正确;由题表可知,不同IVIG识别蛋白质点的数量趋势相对一致,识别蛋白最多的是IVIG-C,C正确;4个IVIG制品中IgG差异的根本原因是基因的不同,D错误。
3.A　解析　单克隆抗体均具有特异性强、灵敏度高、可大量制备的优点,A正确;实验中用CP免疫小鼠以分离出能产特定抗体的B淋巴细胞,B错误;一个杂交瘤细胞只能产生一种抗体,因此4种单抗是由4个杂交瘤细胞经过扩大培养得到的,C错误;体外培养杂交瘤细胞时需在95%空气和5% CO2的环境中,D错误。
考点3　胚胎工程
知识归纳
2.①超数排卵　②妊娠
3.①桑葚胚或囊胚　②动物的无性繁殖或克隆
高考真题
1.C　解析　由题干信息可知,该过程通过体外受精获得胚胎,再通过胚胎移植,使长角羚羊成功妊娠并产仔,因此需要进行超数排卵、精子获能处理,并对获得的受精卵进行胚胎培养,A、B、D不符合题意;该过程为有性生殖,因此不涉及细胞核移植,C符合题意。
2.D　解析　山羊和绵羊是不同的物种,具有生殖隔离,不能将山羊的胚胎移植到绵羊子宫发育,即普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体,C正确;生产中需选择品质良好的波尔公山羊提供精子,D错误。
考向速清
(1)×　提示:胚胎分割可以看成动物无性繁殖或克隆的方法。
(2)×　提示:精子获能是获得受精的能力,不是获得能量。
(3)×　提示:胚胎分割可以获得多个胚胎,分割次数越多,分割后胚胎成活的概率越小。
对点强化
1.B　解析　刚采集的卵母细胞需要培养至减数分裂Ⅱ中期,精子经获能处理后才可用于体外受精,A错误;为使供体奶牛超数排卵,可用促性腺激素进行处理,B正确;进行胚胎分割时,应选择发育到桑葚胚或囊胚时期的胚胎,C错误;受体几乎不对外来胚胎发生免疫排斥,故胚胎移植前不需要对供体和受体进行免疫检查,D错误。
2.B　解析　①过程需要注射促性腺激素,目的是获得更多的卵母细胞,A错误;③过程以哺乳动物早期胚胎处于游离状态,未与子宫建立组织上的联系为前提,B正确;④过程是对胚胎进行质量检查,可移植的胚胎应发育到桑葚胚或囊胚阶段,C错误;⑤过程成功率主要取决于供、受体生理状况的一致性,受体对移入的胚胎基本上不会产生免疫排斥反应,D错误。
3.A　解析　为获得更多的卵子,需要用促性腺激素处理雌性动物,而同期发情处理的目的是使供体和代孕母体处于同一生理状态,有利于胚胎成功移植,A错误;膀胱生物反应器与转基因牛的性别无关,因此在胚胎移植前只需要对早期胚胎进行相关基因检测,B正确。