幻灯片 1专题2 细胞工程(克隆技术)
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幻灯片 2一、细胞工程概念理解
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二、植物细胞工程
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幻灯片 7三、动物细胞工程
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幻灯片 13(教师资源·备选题库)
1．(2013年东城模拟)图为将胡萝卜的离体组织在一定条件下培育形成试管苗的过程示意图。有关叙述正确的是( )
A．利用此过程获得的试管苗可能为杂合子
B．①②过程中都会发生细胞的增殖和分化
C．多倍体植株的培育需经过如图所示过程
D．此过程依据的生物学原理是细胞膜流动性
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解析：植物的组织培养过程是无性繁殖的过程，如果离体的组织来自纯合子，将来得到的试管苗是纯合子，如果离体的组织来自杂合子，将来得到的试管苗是杂合子；①为脱分化，②为再分化，脱分化过程没有细胞的分化；用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗培养就可获得多倍体植株，不需组织培养过程；植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性而不是细胞膜流动性。
答案：A
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幻灯片 152．(2013年南京模拟)下列是应用动物细胞工程获取单克隆抗X抗体的具体操作步骤，其中对单克隆抗体制备的相关叙述错误的是( )
①从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞 ②将X抗原注入小鼠体内，获得能产生抗X抗体的B淋巴细胞 ③将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔内培养 ④筛选出能产生抗X抗体的杂交瘤细胞 ⑤利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞 ⑥从小鼠腹水中提取抗体 ⑦利用促细胞融合因子促使细胞融合
A．实验顺序应该是①②⑦⑤④③⑥
B．③过程产生多个杂交瘤细胞的过程称为克隆
C．⑦过程获得的细胞均可无限增殖
D．利用细胞融合生产单克隆抗体过程中通常要经过两次筛选
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解析：在细胞融合过程中，如果只考虑两两细胞的融合，有骨髓瘤细胞和骨髓瘤细胞的融合，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞的融合，B淋巴细胞和B淋巴细胞的融合，其中B淋巴细胞和B淋巴细胞的融合不能无限增殖。
答案：C
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3．(2013年南京模拟)某研究小组对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行培养，下列叙述正确的是( )
A．制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理
B．肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸
C．为了防止培养过程中杂菌的污染，可向培养液中加入适量的干扰素
D．用血球计数板计数的方法，可推断乙细胞比甲细胞增殖周期长
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解析：制备肝细胞悬浮液时，用胰蛋白酶处理使细胞分散开；肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2的目的是调节pH；为了防止培养过程中杂菌的污染，可向培养液中加入适量的抗生素；肿瘤细胞、癌细胞有无限增殖的能力，即分裂旺盛，细胞周期会缩短。
答案：D
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4．用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是( )
A．都需用CO2培养箱 B．都须用液体培养基
C．都要在无菌条件下进行 D．都可体现细胞的全能性
解析：动、植物成体的体细胞进行离体培养都要在无菌条件下进行。动物成体的体细胞离体培养用液体培养基，不能发育成一个完整的个体，不能体现细胞的全能性；植物成体的体细胞离体培养不一定用液体培养基，可以发育成一个完整的个体，能体现细胞的全能性。
答案：C
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幻灯片 205．科学家用植物体细胞杂交方法，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，如图，其中①～⑤表示过程，英文字母表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题：
(1)实现过程②的技术是________，在此之前使用________酶处理细胞以除去细胞壁。如果将已除去细胞壁的植物细胞放入等渗溶液中，细胞是何形状？________。过程②如放在神舟七号飞船上则更易进行，这是因为____________________________________________。
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幻灯片 21(2)若番茄细胞含m条染色体，马铃薯细胞含n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞内含________条染色体；若杂种细胞培育成为“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于________倍体植株。
(3)如果形成c细胞的a、b细胞都是番茄细胞，那么更简单的得到番茄植株f的处理方法是______________________________________。
(4)若a、b依次为小鼠骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，那么该方案的目的是________。若将该方案用在SARS的研究和治疗上，则从理论上讲c细胞的制备可采用________细胞和________的融合。如果分析出了所产生抗体的氨基酸序列，则可采用________方法，以________为原料合成出该SARS抗体的基因。
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解析：(1)图示②为原生质体融合，欲实现该融合过程应先用纤维素酶、果胶酶处理植物细胞，去除细胞壁；制备的原生质体在等渗溶液中应呈球形。
(2)细胞融合后，杂种细胞核内染色体数应为两融合细胞染色体数之和。
(3)若a、b细胞为同种植物细胞，则可直接通过人工诱导多倍体方法处理a或b细胞的萌发种子或幼苗，即可获得与融合细胞相同遗传物质组成的多倍体。
(4)若a、b依次为小鼠骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，则进行该融合过程的目的是制备单克隆抗体。
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答案：(1)原生质体融合 纤维素酶和果胶 呈圆球形 太空中无重力干扰，更易进行细胞融合
(2)m＋n 单
(3)用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
(4)制备单克隆抗体 小鼠的骨髓瘤 SARS患者或康复者的B淋巴细胞 化学合成 脱氧核苷酸
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考点一 植物细胞工程
1．植物组织培养的原理：植物细胞的全能性
(1)全能性的概念：全能性是指具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
(2)全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞。
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2．植物组织培养
(1)过程
(2)地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。
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幻灯片 263．植物体细胞杂交
(1)诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电激等；化学法一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。
(2)表示细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成。
(3)植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成杂种细胞就结束。杂种植株的特征：具备两种植物的遗传特征，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。
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(4)体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。若一植物细胞含有2N条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2M条染色体，2个染色体组，其基因型为ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体为2N＋2M，基因型为AabbccDd。
(5)用该过程培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律。只有有性生殖进行减数分裂过程中才符合遗传定律，而体细胞杂交没有此过程。
(6)植物体细胞杂交克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。
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4．植物组织培养技术的实践应用
(1)微型繁殖
微型繁殖就是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫快速繁殖技术。繁殖过程中的分裂方式是有丝分裂，亲、子代细胞内DNA不变，所以能够保证亲、子代遗传特性不变。
(2)作物脱毒
作物脱毒是利用茎尖、根尖等无毒组织，进行微型繁殖，由于微型繁殖操作过程必须在无菌条件下操作，所以所获幼苗是无毒的。
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(3)人工种子
①制作方法：人工种子是利用植物组织培养获得胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等，然后包上人工种皮就形成了人工种子，如图。
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②优点：可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖；保持亲本的优良性状，因该过程为无性繁殖；节约粮食，减少种子的使用；可以控制添加一些物质，如除草剂、农药、促进生长的激素、有益菌等。
(4)细胞产物的工厂化生产：用人工培养的愈伤组织提取细胞中的某种成分，如紫草素、香料等。
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1．(2013年长沙联考)下图是基因型为AaBb的菊花茎尖离体培养示意图，据图回答下列问题：
(1)图中B是________________。菊花茎尖培养成植物体的根本原因是_______________________________________________________。
(2)菊花的组织培养形成试管苗的过程中，其中应大量供给的元素是________________。试管苗形成过程中要给予一定光照，其目的是________________。要促进茎尖细胞分裂、分化和生长，培养基中应含有________________两种激素。
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(3)脱分化是指________________________，脱分化和再分化这两个过程的进行除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，还要保证________。否则植物组织培养就不能成功。
(4)这样培养成的试管苗的基因型是________。
解析：(1)离体的植物组织或细胞，在培养了一段时间以后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织。脱分化产生的愈伤组织继续培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植物体。菊花茎尖培养成植物体的根本原因是植物细胞具有全能性。
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(2)离体的植物组织和细胞，对营养、环境等条件的要求相对特殊，需要配制适宜的培养基。常用的一种培养基是MS培养基，其主要成分包括大量元素，如N、P、K、Ca、Mg、S。试管苗形成过程中要每日用日光照射12 h，其目的是试管苗形成过程中要进行光合作用合成有机物。植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，故培养基中要加入生长素和细胞分裂素。(3)由高度分化的植物组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程称为植物细胞的脱分化，或者叫做去分化。脱分化和再分化这两个过程的进行除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，还要保证无菌。否则植物组织培养就不能成功。(4)由于植物组织培养过程，细胞进行的是有丝分裂，故培育成的试管苗的基因型是AaBb。
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答案：(1)具根、芽的胚状体(丛芽、根和芽) 植物细胞具有全能性 (2)N、S、P、K、Ca、Mg 试管苗形成过程中要进行光合作用合成有机物 细胞分裂素和生长素
(3)高度分化的植物器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程 无菌 (4)AaBb
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考点二 动物细胞工程
1．动物细胞培养
(1)动物细胞培养液的成分：葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。
(2)动物细胞培养液的特点：液体培养基含动物血清。
(3)动物细胞培养需要满足以下条件
①充足的营养供给——微量元素、无机盐、糖类、氨基酸、促生长因子、血清等。
②适宜的温度：36.5±0.5 ℃；适宜的pH：7.2～7.4。
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(4)动物细胞培养的过程
(5)细胞贴壁和接触抑制
悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。
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(6)动物细胞培养技术的应用
①生产病毒疫苗、单克隆抗体、干扰素等。
②利用动物细胞培养技术中的细胞贴壁生长和接触抑制的特点，可用烧伤病人自己的健康皮肤细胞培养出大量的自身薄层皮肤细胞，以供植皮所需。
③培养的动物细胞用于检测有毒物质，判断物质的毒性。
[特别提醒]
(1)动物细胞培养中两次用到胰蛋白酶，第一次用胰蛋白酶处理剪碎的组织使之分散成单个细胞，第二次使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来。
(2)原代培养与传代培养的分界点为分瓶的继续培养。
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2．动物体细胞核移植技术和克隆动物
(1)原理：动物细胞核的全能性和细胞膜的一定的流动性。
(2)种类：动物核移植技术可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，前者比较容易。
(3)材料
①供体细胞。
②减数第二次分裂中期的次级卵母细胞(受体细胞)：a.卵母细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质；b.卵母细胞体积大，便于操作；c.卵黄多，营养物质丰富。
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幻灯片 40(4)过程
(5)体细胞核移植技术的应用
①加速家畜遗传改良进程，促进良畜种群繁育。
②保护濒危物种，增大存活数量。
③生产珍贵的医用蛋白。
④作为异种移植的供体。
⑤用于组织器官的移植等。
(6)体细胞核移植技术存在的问题：克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。
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3．细胞融合与单克隆抗体
(1)动物细胞融合
①动物细胞融合：两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。
②诱导方法：化学法(聚乙二醇)，灭活的病毒，物理法(离心、振动、电激等)。
③动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育的重要手段。
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(2)单克隆抗体的制备
①血清抗体与单克隆抗体
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②单克隆抗体的制备
③制备单克隆抗体过程中有两次筛选
第一次筛选是将未融合的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞以及BB融合、瘤瘤融合的细胞通过选择培养基淘汰，筛选出B瘤融合的细胞。
第二次筛选是将产生特定抗体的B瘤细胞通过细胞培养用相应抗原检测的办法筛选出来。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。
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④获取单克隆抗体的场所
a．若在培养基中进行杂交瘤细胞培养，则从培养液中提取。
b．若在小鼠或其他动物腹腔中培养，则从腹水中提取。
⑤单克隆抗体的作用
a．作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并与一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。
b．用于治疗疾病和运载药物：主要用于癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其他疾病。
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2．回答下列有关动物细胞培养的问题：
(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面________时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的________。此时，瓶壁上形成的细胞层数是________。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是________。
(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现________的现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成________细胞，该种细胞的黏着性________，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量________。
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(3)现用某种大分子染料，对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不染色，原因是_________________________________。
(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到________期的细胞用显微镜进行观察。
(5)在细胞培养过程中，通常在________条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中________的活性降低，细胞________的速率降低。
(6)给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤组织当作________进行攻击。
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解析：(1)动物细胞培养过程中，有接触抑制的现象，当细胞在瓶壁上长满一层时，停止生长，此时需要用胰蛋白酶处理，使贴壁的细胞分离下来。(2)细胞培养到40～50代时，有些细胞的遗传物质发生改变，变成不死性细胞(癌细胞)。(3)细胞膜具有选择透过性，大分子物质不能通过，细胞死亡后，细胞膜的选择透过性消失，大分子物质可以自由进出细胞。(4)观察染色体的数目和形态，应该选取有丝分裂中期的细胞进行观察。(5)细胞在超低温的情况下，酶的活性降低，新陈代谢的速率降低，因此，需要在低温或冷冻的条件下保存。(6)对于患者来说，移植的皮肤属于抗原，有可能引起排斥现象。
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答案：(1)相互接触 接触抑制 单层(或一层) 胰蛋白酶 (2)衰老甚至死亡 不死性 降低 减少 (3)由于活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，故活细胞不能着色(或由于死细胞的膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色) (4)中 (5)冷冻(或超低温、液氮) 酶 新陈代谢 (6)抗原
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幻灯片 49考点三 动植物细胞工程的比较
1．植物组织培养和动物细胞培养的比较
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幻灯片 522.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
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幻灯片 55
3．(2013年福州统考)甲流(H1N1)在世界各地大面积蔓延，有些国家还出现了死亡病例。科学家已分离出H1N1病毒(一种RNA病毒)。某制药厂根据下面流程图生产预防和治疗甲流的抗体，请据图回答有关问题：
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幻灯片 56
(1)若A细胞是小鼠骨髓瘤细胞，则B细胞是取自感染病毒的人体内的________细胞，促进d过程的常用诱导剂是________。
(2)假设仅考虑某两个细胞的融合，则可形成________种类型的C细胞，因此需用培养基筛选出________________________(填特点)的D细胞用于培养。D细胞的名称是________。
(3)理论上，注射了该抗体的人群不能长期对甲流免疫，试分析原因_____________________________________________________。
(4)不同种动物的体细胞融合，相比诱变育种和杂交育种方法，具有________________等突出的优点。
(5)请说明单克隆抗体的主要作用__________________________。
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幻灯片 57
解析：(1)由于本题的目的是制备用于预防和治疗甲流的单克隆抗体，所以B细胞只能是取自感染H1N1病毒的动物或人体内的B淋巴细胞，经诱导剂聚乙二醇或灭活的病毒等诱导融合，得到的杂交瘤细胞才能用于生产预防和治疗甲流的单克隆抗体。(2)仅考虑两个细胞的融合，则可形成A细胞—A细胞、B细胞—B细胞、A细胞—B细胞3种类型的C细胞，为了从中筛选出A细胞—B细胞，必须用特定的选择培养基进行筛选，筛选出的D细胞(杂交瘤细胞)既能无限增殖又能产生特异性抗体。(3)因为单链RNA容易发生变异，一旦变异后体内的记忆细胞和抗体就不能对其发挥作用。(5)单克隆抗体可用于诊断疾病、药物导向治疗等方面。
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幻灯片 58
答案：(1)B淋巴(效应B) 聚乙二醇(PEG)(灭活的病毒)
(2)3 既能无限增殖又能产生特异性抗体 杂交瘤细胞(杂交细胞)
(3)引起甲流的病毒不断发生变异(意思相同即可)
(4)目的性强；克服远缘杂交不亲和性(能有效地打破物种的生殖隔离界限，意思相同即可，任写一点)
(5)作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物(意思相同即可)
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幻灯片 59类型一 细胞工程的有关内容分析
[例1] 某同学在学习“细胞工程”时，列表比较了动植物细胞工程的有关内容，你认为有几处是不正确的( )
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幻灯片 60A.1 B．2
C．3 D．4
[解析] 动物细胞工程的技术手段是动物细胞培养、动物细胞融合、动物体细胞核移植，单克隆抗体是细胞融合的特殊应用。植物细胞壁的去除应使用纤维素酶和果胶酶。
[答案] B
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幻灯片 61
类型二 植物细胞工程
[例2] (2013年合肥模拟)下图是“白菜—甘蓝”(均为二倍体)杂种植株培育过程，及杂种植株在密闭玻璃温室中一昼夜CO2浓度变化曲线。请据图回答有关问题：
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幻灯片 62
(1)②过程常用的试剂是________，与其相比，动物细胞融合过程中特有的方法是用________来处理。
(2)同白菜和甘蓝的有性杂交后代相比，上述方法得到的新植株________(是否)可育，这是因为_______________________________。
(3)据曲线分析，该植株开始积累有机物的时间在________，积累有机物最多的时间在________，该植株经过一昼夜后，________(能否)积累有机物。
(4)与曲线中CO2浓度变化有关的细胞器是________，请写出其增加膜面积的结构名称：__________________________________。
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幻灯片 63
[解析] (1)②过程为原生质体融合，常用的促融剂为聚乙二醇。(2)白菜和甘蓝体细胞杂交产生的是异源四倍体，其杂种细胞中有同源染色体存在，故可育。(3)b点CO2浓度开始下降，表明植物开始从外界吸收CO2进行光合作用故开始积累有机物。c点是曲线最低点，从c点以后开始有机物的消耗，经过一天的积累，到18时，有机物积累量最多。由于吸收量与释放量一致，可见一昼夜后净产量为零，故一昼夜后不能积累有机物。
[答案] (1)聚乙二醇 灭活的病毒 (2)是 杂种细胞中有同源染色体，能产生正常的配子 (3)6时 18时 不能 (4)叶绿体和线粒体 基粒(或类囊体)和嵴
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幻灯片 64类型三 动物细胞工程与单克隆抗体制备
[例3] (2013年北京西城质检)1975年科学家首次利用B淋巴细胞杂交瘤技术制备出单克隆抗体。请根据图回答问题：
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幻灯片 65
(1)病原体注入小鼠体内后，要经过________细胞处理后形成抗原MHC复合体，才能被免疫细胞识别。
(2)制备单克隆抗体所用的B淋巴细胞一般从脾中采集，然后以________作诱导剂，使B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。通过筛选和克隆培养，获得的杂交瘤细胞具有________________________的特点。
(3)单克隆抗体的特点是________________。根据上图写出应用杂交瘤技术获得单克隆抗体的两种主要方法________。
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幻灯片 66
[解析] 灭活的病毒和聚乙二醇均可诱导动物细胞融合。杂交瘤细胞同时具有两个亲代细胞的遗传特性。可以在体外也可以在体内培养杂交瘤细胞获得单克隆抗体。
[答案] (1)吞噬(或巨噬) (2)灭活的病毒或聚乙二醇 既能产生特异性抗体，又能无限增殖 (3)特异性强，纯度高(或：专一性强、灵敏度高) 体外培养法和动物体内培养法
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幻灯片 67----
幻灯片 68----
幻灯片 69本小节结束
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