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M 高考考點(diǎn)2 組織培養(yǎng)與克隆
技術(shù)研究成果與分析
Ⅰ熱點(diǎn)知識簡介
1．組織培養(yǎng)
(1)概念：組織培養(yǎng)是指在無菌條件下，在人工合成的培養(yǎng)基上培養(yǎng)離體的細(xì)胞、組織或器官的一種生物技術(shù)。
(2)原理：細(xì)胞的全能性，由于細(xì)胞中含有本物種的全套遺傳信息，而具有發(fā)育形成新個(gè)體的潛能。
(3)應(yīng)用
植物組織培養(yǎng)：在植物的快速繁殖、培育無病毒植珠、花藥離體培養(yǎng)、培育人工種子、生產(chǎn)中草藥劑、植物體細(xì)胞雜交等過程中都要利用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)。
動物細(xì)胞培養(yǎng)：單克隆抗體制備、病理藥理研究、毒索檢測等過程中也要使用到動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。
2.克隆技術(shù)
(1)概念
克隆源于希臘文Klone，原意指幼草或小樹枝以無性繁殖的方式發(fā)育成植物。現(xiàn)隨著時(shí)間的推移，克隆的內(nèi)涵已經(jīng)擴(kuò)大。在生物學(xué)領(lǐng)域中，克隆有以下三個(gè)水平的含義。
分子克�。杭碊NA克隆，將某一DNA片段以質(zhì)粒為載體導(dǎo)人細(xì)菌細(xì)胞中，使之隨細(xì)菌分裂而大量復(fù)制的過程。
細(xì)胞克�。河蓡我患�(xì)胞經(jīng)過細(xì)胞分裂形成的與親代細(xì)胞基因相同的細(xì)胞群體。
個(gè)體克隆：形成基因型完全相同的兩個(gè)或多個(gè)生物個(gè)體的過程。如植物的分根、扦插和嫁接，動物的同卵雙胞胎等都屬于個(gè)體克隆。
(2)原理：細(xì)胞的全能性。
(3)應(yīng)用
遺傳育種；通過花藥離體培養(yǎng)進(jìn)行單倍體育種，縮短育種年限；通過原生質(zhì)體融合進(jìn)行細(xì)胞雜交育種，克服遠(yuǎn)源雜交不親和障礙。
胚胎分割移植：將優(yōu)良品種家畜的早期胚胎分割后分別植入不同雌性動物體內(nèi)，使之發(fā)育形成多個(gè)性狀相同的個(gè)體，提高優(yōu)良家畜的繁殖率。
保護(hù)瀕危動物：對處于瀕危滅絕的動物進(jìn)行克隆，使之?dāng)[脫滅絕的邊緣。
治療性克�。豪�用病人自身的細(xì)胞克隆器官，如皮膚、心臟、肝臟等，避免發(fā)生排斥反應(yīng)等。
3．干細(xì)胞
(1)概念
干細(xì)胞是一種具有自我復(fù)制功能和多分化方向潛能的早期未分化細(xì)胞，它們是來源于胚胎的仍保持著一定分裂和分化能力的一類胚性細(xì)胞群。
動物的受精卵是一個(gè)全能性的細(xì)胞，具有發(fā)育成一個(gè)新生個(gè)體的潛能。由受精卵分裂形成的胚泡(專指哺乳動物的囊胚)內(nèi)部有一團(tuán)細(xì)胞，稱為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)。內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中的細(xì)胞稱為全能干細(xì)胞或胚胎干細(xì)胞，由這些細(xì)胞進(jìn)一步分裂分化形成許多其他類型的專能干細(xì)胞，再由各類專能干細(xì)胞分裂分化形成各種組織細(xì)胞(如下表)。在兒童和成年人體內(nèi)仍保留著部分專能干細(xì)胞，如骨髓中的造血干細(xì)胞(少量存在于血液中)、皮膚中的生發(fā)層細(xì)胞、骨膜中的成骨細(xì)胞等。
各類干細(xì)胞的來源與分化
受精卵外細(xì)胞層胎盤等其他各種組織結(jié)構(gòu)
全能干細(xì)胞專能干細(xì)胞造血干細(xì)胞血液中的各類細(xì)胞
皮膚干細(xì)胞皮膚中的各類細(xì)胞
成骨干細(xì)胞成骨中的各類細(xì)胞
………………………….
(2)干細(xì)胞的研究與應(yīng)用
目前，在人體的各種組織中都發(fā)現(xiàn)了干細(xì)胞。在各種干細(xì)胞的研究和應(yīng)用中，胚胎干細(xì)胞最引人注目。這個(gè)領(lǐng)域的研究幾乎涉及人體所有的重要組織和器官。目前應(yīng)用最成功的是皮膚移植和對血癌(白血病)患者的骨髓移植。
①建立特異性分化細(xì)胞系
現(xiàn)已證實(shí)，胚胎干細(xì)胞可形成生物個(gè)體的所有組織細(xì)胞。目前的研究表明，人類胚胎干細(xì)胞可在體外誘導(dǎo)為造血干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞和心肌干細(xì)胞等。
②組織和器官培養(yǎng)
在適當(dāng)控制的條件下，胚胎干細(xì)胞有可能要在體外培養(yǎng)體系中形成各種人體組織甚至人體器官�，F(xiàn)已可能在體外誘導(dǎo)形成肌肉、骨、軟骨、韌帶、肌腱以及脂肪組織等。同時(shí)，人們正致力于利用胚胎干細(xì)胞來制備肺和腎等人體器官。
③基因治療研究
胚胎干細(xì)胞也可能用于基因治療研究，或者說與基因治療技術(shù)結(jié)合起來，治療某些目前無法治愈的遺傳性疾病等。干細(xì)
胞具有自我擴(kuò)增和分化功能，因此導(dǎo)人的“外源基因”可以有效地得以擴(kuò)散；干細(xì)胞可以在體外進(jìn)行操作，對基因的改造和修飾可以在體外完成并經(jīng)篩選后再導(dǎo)人體內(nèi)，避免由于基因插入而導(dǎo)致的細(xì)胞失常；干細(xì)胞是人體細(xì)胞，作為載體其毒性最小，而且作為生命的最小單元，是導(dǎo)人組織的最佳形式。
④基因調(diào)控、定向誘導(dǎo)和橫向分化
定向誘導(dǎo)是指在體外把胚胎干細(xì)胞定向誘導(dǎo)分化為成熟的功能細(xì)胞；而模向分化則是把一種組織的成體干細(xì)胞誘導(dǎo)分化成另一種組織的“干細(xì)胞”或功能細(xì)胞。不論定向誘導(dǎo)還是橫向分化，它們的共同基礎(chǔ)就是干細(xì)胞基因表達(dá)的調(diào)控。
(3)骨髓移植
首先從健康人體的血液中分離出造血干細(xì)胞，其余的血液成分再完全輸回獻(xiàn)血人的體內(nèi)。然后再將造血干細(xì)胞輸入到血型和組織相容性抗原(HLA)相適宜的白血病患者體內(nèi)。輸入的造血干細(xì)胞在患者體內(nèi)通過分裂和分化即可形成健康的各類血細(xì)胞，從而達(dá)到治療的目的。我國法律規(guī)定，每一個(gè)健康的中國公民都有無償獻(xiàn)血的權(quán)利和義務(wù)。
Ⅱ新高考探究
1在生物體內(nèi)，細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化為不同的組織，器官，是因?yàn)?br> A.細(xì)胞喪失了全能性
B．基因的表達(dá)有選擇性
C．不同的細(xì)胞內(nèi)基因不完全相同
D．在個(gè)體發(fā)育的不同時(shí)期，細(xì)胞內(nèi)的基因發(fā)生了變化
答案： B
2細(xì)胞工程是一門綜合科學(xué)技術(shù)。下列哪項(xiàng)技術(shù)不屬于細(xì)胞工程
A.有性雜交 B.體細(xì)胞雜交
C.組織培養(yǎng) D.細(xì)胞核移植
答案： A
3動物細(xì)胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)是
A.動物細(xì)胞融合 B．胚胎移植
C.動物細(xì)胞培養(yǎng) D．核移植
答案： C
4用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，可以培養(yǎng)出或生產(chǎn)出
A.食品添加劑 B.無病毒植物
C. 人工種子 D.A、B、C均是
答案： D
5動物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的重要區(qū)別是
A.培養(yǎng)基成分不同
B．動物細(xì)胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進(jìn)行
C.動物細(xì)胞可以傳代培養(yǎng)，而植物細(xì)胞不能
D．動物細(xì)胞培養(yǎng)需要用胰蛋白酶把組織解離成單個(gè)細(xì)胞
答案： A
6下列有關(guān)單克隆的敘述中，正確的是
A.是性細(xì)胞的無性繁殖
B.花粉離體培養(yǎng)可視為單克隆
C.是原始性細(xì)胞減數(shù)分裂產(chǎn)生的細(xì)胞群
D.上皮細(xì)胞無性繁殖產(chǎn)生的細(xì)胞群
答案： D
7在進(jìn)行動物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，通常選用的培養(yǎng)材料是
A.衰老退化的動物組織細(xì)胞
B．成熟動物個(gè)體的體細(xì)胞
C.動物的受精卵細(xì)胞
D．動物胚胎或幼齡動物個(gè)體的細(xì)胞
答案： D
8表現(xiàn)型完全不同的母牛，生出基因型完全相同的小牛。產(chǎn)生這一結(jié)果最可能的原因是
A.試管動物培養(yǎng) B．胚胎移植
C．胚胎分割移植 D．受精卵移植
答案： C
9胚胎移植技術(shù)目前主要應(yīng)用于
①解決某些不孕癥者的生育問題 ②治療某些遺傳病
③提高良種家畜的繁殖力 ④提高動物的抗病力
A．①② B．①③
C．③④ D.②③
答案： D
10哺乳動物如牛、羊等是人類生活中一種重要的肉制品、皮毛制品的原料來源，但哺乳動物妊娠時(shí)間長，每胎產(chǎn)子數(shù)少、繁殖速度比較慢。要加快良種畜的繁殖速度，目前最好采用 方法。
A.動物細(xì)胞培養(yǎng) B.胚胎移植
C．動物細(xì)胞融合 D．核移植
答案： B
Ⅲ高分熱點(diǎn)題預(yù)測
1英國羅斯林研究所一項(xiàng)研究顯示，利用克隆技術(shù)(克隆“多利”羊的技術(shù))根本無法培養(yǎng)出完全相同的個(gè)體。英國《星期日泰晤士報(bào)》報(bào)導(dǎo)說：坎貝爾教授等從一母羊胚胎中取出4個(gè)基因構(gòu)進(jìn)完全相同的細(xì)胞核，并將這4個(gè)細(xì)胞核注入來自其他母羊的4個(gè)去核細(xì)胞中，最終培育出4頭克隆羊。但研究發(fā)現(xiàn)隨著克隆羊年齡增長，它們的外形和脾性上的差異也隨之增長。它們雖然外形上存在類似，但是如果不經(jīng)指明，根本看不出它們彼此間是克隆。
根據(jù)上述材料回答：
(1)克隆過程表明，克隆動物的產(chǎn)生過程從生殖方式看屬于________。此現(xiàn)象體現(xiàn)了動物細(xì)胞具有______________特征。
答案：無性生殖 全能性
(2)克隆產(chǎn)生的后代出現(xiàn)類似現(xiàn)象，但亦存在明顯的差異，并不是完全的復(fù)制，究其原因是
答案：受到去核卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中DNA的遺傳作用影響；在發(fā)育過程中受到環(huán)境條件的影響等。
2下圖為骨髓中的造血干細(xì)胞分化、發(fā)育過程：
高考高考考動向：造血干細(xì)胞的增殖、分化、發(fā)育與人體的特異性免疫。
高考試題預(yù)測：根據(jù)以上圖解，回答下列問題：
(1)一部分造血干細(xì)胞進(jìn)入胸腺，在胸腺內(nèi)發(fā)育成甲細(xì)胞，即I淋巴細(xì)胞；另一部分造血干細(xì)胞在骨髓中發(fā)育成乙細(xì)胞，即________淋巴細(xì)胞。
答案： T B
當(dāng)甲細(xì)胞或乙細(xì)胞受到抗原刺激時(shí)，能夠增殖分化成的丙細(xì)胞是________，丁細(xì)胞是________，戊細(xì)胞是 ________，己細(xì)胞是________。
答案：記憶T細(xì)胞 記憶B細(xì)胞 效應(yīng)T細(xì)胞 效應(yīng)B細(xì)胞
3.中國科學(xué)院動物研究所陳大元研究員帶領(lǐng)的科研小組，首先選擇了兔子卵細(xì)胞作為受體卵。他們采用了兩種核移植方法，即電融合法和核直接 注射法，把大熊貓的體細(xì)胞核移入兔的去核卵細(xì)胞質(zhì)中。經(jīng)過精心的實(shí)驗(yàn)，他們已得到了大熊貓的重構(gòu)胚。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，大熊貓的3
種體細(xì)胞移植到兔去核卵母細(xì)胞中均可以卵裂，并進(jìn)行早期發(fā)育，3種供體細(xì)胞核移植的融合率在55％?59％之間；融合后的重構(gòu)卵進(jìn)行培養(yǎng)后，囊胚率以乳腺細(xì)胞最高，而骨骼肌細(xì)胞的最低；重構(gòu)囊胚細(xì)胞的染色體數(shù)目為42條，與供體(大熊貓)細(xì)胞染色體數(shù)目相同，與受體動
物家兔的染色全數(shù)(44條)不同。經(jīng)DNA指紋分析，也證明了重構(gòu)囊胚細(xì)胞的遺傳特性為大熊貓的遺傳特性。實(shí)驗(yàn)還證明，卵細(xì)胞質(zhì)使體細(xì)胞核去分化不具有特異性。大熊貓異種重構(gòu)胚能否在寄母子宮著床乃至進(jìn)行全程發(fā)育還是道難題，現(xiàn)正在深入實(shí)驗(yàn)中。
高考高考考動向：細(xì)胞的全能性、細(xì)胞的分裂與分化、動物的個(gè)體發(fā)育。
高考試題預(yù)測：根據(jù)以下材料，回答下列問題：
(1)下面敘述除哪項(xiàng)外都是動物克隆技術(shù)的益處
A.探索異種克隆技術(shù)，拯救瀕危物種
B．克隆技術(shù)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)結(jié)合，使異種器官移植成為可能
C．克隆技術(shù)重要性在于復(fù)制出一個(gè)動物或一批生物
D．克隆技術(shù)的研究將幫助人類認(rèn)識衰老過程
答案： C
(2)“去分化”是指________________。
答案：高度分化的組織器官或細(xì)胞重新恢復(fù)分裂能力的過程
(3)細(xì)胞分化為囊胚，囊胚由許多細(xì)胞構(gòu)成，其細(xì)胞增殖方式為________________。
答案：有絲分裂
(4)科技預(yù)測：請預(yù)測大熊貓異種重構(gòu)胚如果著床成功并順利產(chǎn)出發(fā)育，其表現(xiàn)性狀可能是
A.大熊貓的特點(diǎn)
B．兔子的特點(diǎn)
C.兼有大熊貓與兔子的特點(diǎn)
D．不具生殖能力
答案： C
4《長江日報(bào)》北京消息：我國首家“生命銀行”??協(xié)和臍血干細(xì)胞自體儲存庫11日正式向市民開放，家長可把孩子出生時(shí)的臍血放在這里保存，當(dāng)孩子日后萬一患血液疾病或惡性腫瘤等癥時(shí)，便可取出臍血為他移植治療。臍血是新生嬰兒臍帶在被結(jié)扎后由胎盤臍帶流出的血。據(jù)干細(xì)胞庫咨詢醫(yī)師鄭衛(wèi)偉介紹，目前比較成熟的研究成果表明，臍血中含有大量未成熟的造血干細(xì)胞，將臍血干細(xì)胞移植，對白血病、再生障礙性貧血等惡性血液病治療具有療效。與骨髓干細(xì)胞移植相比，臍血移植屬自體移植，不會因?qū)ふ疫m合骨髓的等待而延遲治療時(shí)機(jī)，且排斥反應(yīng)很小，醫(yī)療費(fèi)用也較低。此外，臍血移植作為惡性腫瘤治療的輔助療法，能明顯減輕化療、放療所引發(fā)的不良反應(yīng)。該庫陸敏博士介紹說，醫(yī)學(xué)界還實(shí)驗(yàn)性地將干細(xì)胞移植用于心腦血管疾病、糖尿病、皮膚燒傷、神經(jīng)功能性疾病等方面，而且都有成功的實(shí)驗(yàn)。
我國臍帶血的研究是從20世紀(jì)90年代開始的。今年4月18日，天津一對夫妻將孩子的臍帶血第一個(gè)放進(jìn)了只備自己使用的臍血庫中。一個(gè)月后北京第一份自體儲存的臍血也入庫儲存。兩份臍血正被保存在零下 196℃的液氮低溫罐中。專家說，從理論上講，可以終生保存和受益。
高考高考考動向：胚胎干細(xì)胞的分裂分化與應(yīng)用。
高考試題預(yù)測：閱讀以上材料，回答下列問題：
(1)留下臍血，主要是臍血中含有大量________的造血干細(xì)胞。從免疫學(xué)角度分析，臍血自身移植的優(yōu)點(diǎn)有_______。
答案：未成熟 自身排斥反應(yīng)小
(2)干細(xì)胞是一類具有分裂能力的細(xì)胞，可以分為____________。
答案：全能干細(xì)胞 多能干細(xì)胞 專能干細(xì)胞
(3)觀察下圖所示，分析干細(xì)胞與各種細(xì)胞之間的關(guān)系，用一句話概括說明。
答案：血液和淋巴中的各種細(xì)胞都是從造血干細(xì)胞分化而來的。
5白血病是由于骨髓的造血功能異常引起的。1999年夏天，我國大陸地區(qū)的一名女學(xué)生身患白血病，生命垂危，在及時(shí)接受了臺灣一位志愿者損獻(xiàn)的1 000mL骨髓血后，經(jīng)過醫(yī)護(hù)人員的精心治療，逐漸恢復(fù)了健康�；疾⌒盏难�型是O型，而臺灣骨髓捐獻(xiàn)者的血型是A型。
高考高考考動向：骨髓的功能，細(xì)胞分離與血型遺傳。
高考試題預(yù)測：根據(jù)以上材料和所學(xué)知識，分析回答以下問題：
(1)正常成年人體內(nèi)，在________內(nèi)可以找到有造血功能的骨髓細(xì)胞。在捐獻(xiàn)骨髓一段時(shí)間后，人體可以完全恢復(fù)正常，這是因?yàn)楣撬杈哂衉_______能力。
答案：(長骨兩端、扁骨和短骨的)骨松質(zhì) 再生
(2)這位骨髓捐獻(xiàn)者是臺灣的一家醫(yī)療機(jī)構(gòu)從當(dāng)?shù)毓撬鑾斓慕�二十萬志愿者中篩選出來的，因?yàn)樗�的骨髓與患病女生的骨髓能“相配對”。他們的骨髓能相配對的根本原因是兩人的某些________的相似程度非常高。對于病人而言，移植的骨髓相當(dāng)于________，不相配對的骨髓容易受排斥而使移植失敗。
答案：遺傳信息抗原
(3)醫(yī)生將患病女生的骨髓細(xì)胞殺死后，再把捐獻(xiàn)者的骨髓輸入她的體內(nèi)。一段時(shí)間后的檢查表明，本次骨髓移植獲得成功，這具體表現(xiàn)在患病女生的血液變化上，即________。
答案： O型血逐漸被A型血取代
(4)如果該女生以后由于其他原因而需要接受輸血，最合適的血型應(yīng)是________。
答案： A型
(5)如果該女生完全恢復(fù)了健康，若干年后與一名B型血(基因型為㈠的男子結(jié)婚，他們所生育的孩子為A型血的幾率有多大?為什么?)
答案： O 因?yàn)樵撆�生的基因型不會由于骨髓移植而發(fā)生改變，骨髓移植后女孩血型由O型變?yōu)锳型，是表現(xiàn)的改變，而基因型并未變。

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