细胞工程基本原理(6篇)

细胞工程基本原理篇1

组织工程一词最早是由美国国家科学基金委员会于1987年正式提出和确定的，其基本方法是将体外培养的高浓度的功能相关的活细胞种植于天然的或人工合成的、具有良好生物相容性和生物降解性的细胞外基质材料上，经过一段时间的培养，将这种细胞生物材料复合体植入机体病损部位以形成新的具有其原来特殊功能和形态的相应组织和器官，达到修复创伤和重建功能的目的。

组织工程的技术关键是建立由细胞和生物材料构成的三维空间复合体。这一三维空间为细胞的停泊、生长、繁衍、新陈代谢、新组织形成提供支持。作为组织工程细胞支架的生物材料应具备以下特性：良好的细胞亲和性；一定的孔径和互相沟通的三维孔结构；一定的几何形状；生物降解性，并最终被机体代谢或吸收。且支架的降解产物不对细胞繁殖产生不利的影响，其降解速度与细胞的增殖速度相匹配；一定的柔韧性，使之既能同机体组织缝合并贴合，又不会对机体组织造成机械损伤等。

近来，丝素蛋白这种天然高分子纤维蛋白已广泛用于组织工程的研究。Altman等认为丝素蛋白具有如下优点：(1)与其他天然纤维和许多高性能合成纤维相比，有独特的力学性能；(2)在外科领域的应用已有很长历史；(3)可以通过不同处理方法获得膜或其他形态，而且工艺相对简单；(4)可以通过某些氨基酸的氨基和侧链的化学修饰较容易地改变表面性能；(5)在体内外可以缓慢降解；(6)对生物体无危险性。

本文综述了近年来国内外有关种子细胞在丝紊蛋白细胞培养支架方面的研究进展以及应用前景。

1丝素蛋白在组织工程细胞培养支架方面的研究

1.1软骨细胞关节软骨损伤后其自身修复能力有限。近几年丝素蛋白应用于组织工程，为关节软骨的修复开拓了一个新的领域。日本京都大学和东邦大学(《国外纺织技术》2002年第6期)使用丝素蛋白培养兔软骨细胞获得成功。实验把丝素蛋白溶解在水里。加工成海绵状，其小孔直径约为80μm，然后把软骨细胞“种植”在上面，在37℃的温度下进行培养，2周后海绵状丝素蛋白的表面便再生出软骨组织。上海医科大学吴海涛等在2000年首次采用蚕丝与软骨细胞进行复合培养，探索了蚕丝作为软骨细胞体外培养支架的可行性，他们将胰蛋白酶消化后的蚕丝任意缠绕成网状，用聚乳酸活鼠尾胶进行包埋，制成三维支架，观察软骨细胞生长情况，发现蚕丝对软骨细胞具有良好的吸附作用，并能维持软骨细胞正常形态和功能，是适合软骨细胞立体培养的良好天然支架。

1.2骨细胞骨缺损的修复一直是骨组织工程中不断深人研究的重要和热门课题。治疗骨缺损最理想的植骨材料就是自体骨，然而，自体骨移植存在骨源有限、取材不便，取骨处受到削弱，增大感染概率.增加患者痛苦，不适宜于老年人和少年儿童等诸多问题。因此，寻找一种自体骨的替代材料成为骨组织工程的当务之急。Fini等应用丝素蛋白水凝胶促进兔松质骨缺损动物模型的组织修复，结果发现12周后丝素蛋白水凝胶促进松质骨缺损的修复且没有明显的炎症反应。以上研究表明，丝素蛋白水凝胶应用于承重骨骼的修复(如股骨、胫骨)具有广阔的前景。

Kaplan等在把丝素蛋白支架材料用于骨组织工程方面作了很多研究。他们采用静电纺的方法制得丝素蛋白纤维支架材料，在材料上复合BMP-2(骨形成蛋白)或HA(羟基磷灰石)颗粒，通过体外培养的方式观察骨的形成。研究表明，BMP-2在丝素蛋白纤维材料上上具有生物活性，复合了BMP-2的丝素蛋白支架材料能支持钙的沉积；丝素蛋白材料能支持hMSCs(人类骨髓间叶干细胞)的生长和分化，有利于骨形成；复合了HA的丝蛋白支架材料能够促进骨形成；复合了BMP-2和HA的支架材料能在很大程度上提高钙的沉积和改善BMP－2的转录水平。这种加入促进骨组织生长因子的支架材料是非常有潜力的骨组织工程材料，在支架材料中加入组织生长因子来促进组织形成的方法也是今后组织工程支架材料的发展方向。此后，Kaplan等把复合了hMSCs的丝素蛋白支架材料用于体内和体外培养，事实证明经过体外培养的hMSCs／丝素蛋白复合支架材料具有良好的成骨能力，能够治愈临界尺寸的骨缺损。

1.3骨髓间充质干细胞骨髓具有造血及成骨作用，分为造血和基质两个系统。骨髓基质系统是指骨髓腔内为造血系统提供结构及功能支持的结缔组织，含有少量的多能基质干细胞，研究表明骨髓基质干细胞具有多向分化潜能，在特定的条件下可以形成多种间充质细胞，包括成骨细胞、成纤维细胞、软骨细胞、脂肪细胞、肌肉细胞及内皮细胞等。

Altman等将丝素蛋白纤维经特定的理化处理，在保证其抗拉强度下改善丝素蛋白纤维的弹性。形成接近于正常的前十字韧带结构的丝素蛋白基质材料，研究发现处理加工后的丝素蛋白三维支架同样支持间充质干细胞的黏附、增殖和分化，与间充质干细胞共培养2周时检测到韧带形成相关蛋白(Ⅲ型胶原、I型胶原、黏蛋白c)的转录水平明显增强，而成骨、成软骨相关基因未见明显改变，表明丝素蛋白支架促进了间充质干细胞向肌腱细胞的分化，且3周内未见丝素蛋白支架有明显的机械强度改变。Gregory等用经脱胶的家蚕丝素纤维制作人工十字韧带。将人类骨髓基质细胞(BM―SC)种植于支架材料上进行培养、扩增。扫描电镜、DNA定量测试和胶原含量测试等研究结果显示，此支架能支持人类干细胞向韧带系统的转化，同时此丝素蛋白支架也具有良好的力学性能和缓慢的降解性，有望打破前十字韧带临床治疗的局限性。

MeineI等和Kim等通过体内外一系列实验研究了间充质干细胞结合三维的丝素蛋白支架修复骨缺损。当培养基中加入含有骨形态发生蛋白2的成骨诱导培养基诱导后，反转录一聚合酶链反应检测到成骨相关基因的表达、免疫组织化学观察到钙沉积，同时发现接种于丝素蛋白支架上的间充质干细胞向成骨细胞分化明显提高。5周以后发现骨小梁的形成，随后将组织工程骨移植入骨缺损部位，同时移植接种间充质干细胞的丝素蛋白支架组、单一的丝素蛋白支架组和无移植物的空白对照组作为对照，移植5周后，工程骨和接种间充质干细胞的丝素蛋白支架组与周边组织良好融合，骨钙蛋白、骨桥蛋白染色呈阳性，工程骨组骨形成明显高于接种间充质干细胞的丝素蛋白支架组，骨小梁开始融合形成骨组织，类似于生理条件下的膜内成骨。

1.4其他种子细胞在丝素蛋白细胞培养支架方面应用种子细胞在支架材料上黏附、代谢和增殖是组织工程研究的首要环节。Unger等报道了微孔的丝素蛋白无纺网材料能够支持人上皮细胞、内皮细胞、胶质细胞、角质化细胞、成骨细胞、成纤维细胞等的黏附、增殖、细胞间的相互作用等。同时他们还发现如果预涂上纤维连接蛋白，则观察到血管化作用中的内皮化现象。杨新林等探讨了人血管内皮细胞(HUVEC)在等离子体处理后的丝素蛋白膜表面的生长情况。结果发现SO2和NH3等离子体处理后，丝素蛋白膜表面分别被磺酸化和氨基化，并均能促进HUVEC细胞生长，而且对细胞形态和产生凝血因子的功能没有明显的影响，认为丝素蛋白是内皮细胞很好的培养基质。

此外，丝素蛋白支架在肝细胞组织工程中的应用也日益深入。KToyotake探讨了人体肝细胞在丝素膜上的体外培养。在丝素膜上播种肝细胞24h后，观察到细胞沿基质表面和内部的网状结构作多重结构的附着。谷一草转氨酶(GOT)和谷一丙转氨酶(GPT)化验结果显示，接种1～7d，丝素膜上附着的肝细胞的COT和GPT活性值几乎没有降低，丝素膜上培养的肝细胞的氨处理能力和肝细胞白蛋白分泌能力也不低于目前最好的肝细胞培养基――胶原蛋白。另外，国内外诸多人士将人体平滑肌细胞、海马神经元、嗅鞘细胞、雪旺细胞、人类涎腺细胞植于化学修饰及改性的丝素蛋白材料，观察到丝素蛋白膜上生长的细胞贴壁良好，生长状况较好，证明了丝素蛋白材料具有良好的生物相容性。

2前景展望

细胞工程基本原理篇2

细胞学知识是生物学的核心基础知识，在高中教材中占有举足轻重的地位。其中，多种多样的细胞、细胞膜系统的结构和功能、主要细胞器的结构与功能、细胞核的结构与功能、细胞的有丝分裂、细胞的分化、细胞的全能性、细胞的衰老和凋亡与人体健康的关系在考纲中属于Ⅱ类要求，即理解所列知识和其他相关知识之间的联系与区别，并能在较复杂情景中综合应用其进行分析、判断、推理和评价。

分析2013年各地高考试题发现：细胞学知识大多通过结构图、模式图、坐标图等形式，并与细胞代谢综合起来进行考查，如江苏卷第29题将细胞器、细胞膜和蛋白质的转运相结合进行考查（例4）；江苏卷第3题和浙江卷第1题侧重考查了有丝分裂的相关知识；山东卷第2题考查了细胞分化的知识；江苏卷第7题综合考查了分化、衰老、凋亡与癌变的相关知识。另外从题型上看，这方面的知识涉及的考查点多，内容比较浅显，所以大多以选择题形式出现，如新课标全国卷I第3题，山东卷第1题，天津卷第1题，安徽卷第1题，北京卷第1题，浙江卷第2题等。

二、2013年典型高考试题的剖析

例1（2013・安徽卷）生物膜将真核细胞分隔成不同的区室，使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰。下列叙述正确的是（）

A.细胞核是mRNA合成和加工的场所

B.高尔基体是肽链合成和加工的场所

C.线粒体将葡萄糖氧化分解成CO2和H2O

D.溶酶体合成和分泌多种酸性水解酶

【解析】细胞核是转录的场所，所以是mRNA合成和加工的场所，A正确。核糖体是肽链的合成场所，B错误。葡萄糖是不能进入线粒体的，C错误。溶酶体中的酶是在核糖体上合成的，并经内质网和高尔基体加工和修饰后分泌的，D错误。

【答案】A。

〖点评〗此题题干是课文原话，可见课本知识是必须要牢牢掌握的。这四个选项是细胞核功能和几种细胞器功能的组合，难度不大，体现了对基础知识的考查。尽管课文没有涉及细胞核是mRNA加工的场所，但只要同学们对蛋白质的合成场所、呼吸作用的过程知识熟练，通过排除法是可以准确作答的。

例2（2013・天津卷）下列过程未体现生物膜信息传递功能的是（）

A.蔗糖溶液使洋葱表皮细胞发生质壁分离

B.抗原刺激引发记忆细胞增殖分化

C.胰岛素调节靶细胞对葡萄糖的摄取

D.传出神经细胞兴奋引起肌肉收缩

【解析】当外界蔗糖溶液浓度较高时，洋葱表皮细胞渗透失水发生质壁分离，该过程不涉及信息传递；记忆细胞与抗原具有特异性识别作用，该过程与细胞膜上的糖蛋白有关，糖蛋白具有信息识别功能；靶细胞膜表面的受体能与胰岛素结合，从而使胰岛素发挥作用；传出神经细胞兴奋引起肌肉收缩的过程中有神经递质与细胞膜上相应受体的结合。B，C，D项均体现了生物膜的信息传递功能。

【答案】A。

〖点评〗此题难度中等偏上。考查学生对生物膜信息传递概念的理解，只有彻底理解这部分内容，才能准确评判生物学过程或生物学现象。对此概念课文没有过多的文字阐述，而是列举了具体事例并用彩图直观告知。在教学时需要老师高度概括提炼这一概念的要素和要点。确认是否为信息传递，需有三个基本要素：信号分子、靶细胞受体、靶细胞内发生复杂的生物效应。①信号分子具有传递信息的作用：胰岛素、神经递质与靶细胞受体结合后，引起靶细胞内发生一系列复杂的反应，说明二者属于信号分子，能够传递某种信息；而抗原表面的特异性蛋白等物质（免疫学上称之为表面抗原或抗原决定簇）也相当于信号分子，刺激记忆细胞后，引发了记忆细胞增殖分化。②靶细胞上有和信号分子结合的受体。③靶细胞上的受体与信号分子特异性结合后，必须发生一系列复杂的生物效应，如生化反应水平提高、膜电位变化等，才能说明体现了信息传递功能。

例3（2013・山东卷）将小鼠myoD基因导入体外培养的未分化肌肉前体细胞，细胞分化及肌纤维形成过程如图所示。下列叙述正确的是（）

A.携带myoD基因的载体以协助扩散的方式进入肌肉前体细胞

B.检测图中细胞核糖体蛋白基因是否表达可确定细胞分化与否

C.完成分化的肌肉细胞通过有丝分裂增加细胞数量形成肌纤维

D.肌肉前体细胞比肌肉细胞在受到电离辐射时更容易发生癌变

【解析】携带myoD基因的载体为环状DNA分子，该大分子物质不会以协助扩散的方式进入细胞，在基因工程中用显微注射法，A错误。核糖体蛋白基因控制合成核糖体蛋白，该基因在每个活细胞中均会表达，B错误。完成分化的肌肉细胞已失去了分裂能力，不再进行细胞分裂，C错误。由题意可知，肌肉前体细胞属于未分化细胞，处于分裂状态，DNA复制时受电离辐射的影响程度远大于已不再分裂的肌肉细胞，因此更容易发生癌变，D正确。

【答案】D。

〖点评〗此题考查了学生对细胞的分裂、分化和癌变等知识理解和应用能力。在细胞分化的过程中控制基本生命活动的有关蛋白质基因是活细胞，它均可以表达，而有些基因是选择性表达的，因此细胞之间有了稳定性的差异――细胞分化，所以只有检测肌肉细胞特有的蛋白质才能确定细胞分化与否。B选项对学生有一定的难度。题图告诉我们肌肉细胞是由肌肉前体细胞分裂分化而来，解题时不能忽视这一题图信息，平时要注意识图、析图能力训练。

例4（2013・江苏卷）如图为某细胞的部分结构及蛋白质转运示意图，请回答下列问题：

（1）内质网上合成的蛋白质不能穿过进入细胞核，表明这种转运具有性。

（2）细胞膜选择透过性的分子基础是具有疏水性和具有专一性。

（3）若该细胞是高等植物的叶肉细胞，则图中未绘制的细胞器有。

（4）若该细胞为小鼠骨髓造血干细胞，则图示细胞处于细胞周期的，此时在光学显微镜下观察明显可见细胞核中有存在。

（5）研究表明硒对线粒体膜有稳定作用，可以推测人体缺硒时下列细胞中最易受损的是（填序号）。

①脂肪细胞②淋巴细胞③心肌细胞④口腔上皮细胞

【解析】（1）由图可知附着于内质网的核糖体上合成的蛋白质，没有箭头指向细胞核，而是经高尔基体加工后有三个去向：成为细胞膜的成分之一、分泌到细胞外、变为溶酶体内的酶。不能进入细胞核，而细胞质内的蛋白质进入细胞核的通道是核孔。

（2）细胞膜上磷脂分子的尾部是脂肪酸，具有疏水性。细胞膜上的转运蛋白具有特定的空间结构，能与被转运的物质特异性结合，体现了膜对物质运输的选择性。

（3）高等植物的叶肉细胞内含有叶绿体，并且成熟的植物细胞具有大液泡。

（4）核膜在前期消失，在末期重现，图中可见完整的细胞核，说明该细胞处于细胞周期的间期。在细胞核中只有染色质和核仁，明显可见的只能是核仁了，即使图上看不到，也必须填写“核仁”。

（5）细胞内线粒体参与细胞有氧呼吸，缺硒线粒体膜无法稳定，进而影响到细胞内能量的产生，而题目提供的细胞中，心肌细胞对能量的要求最高，所以最易受损。

【答案】（1）核孔选择（2）磷脂双分子层膜转运蛋白（3）叶绿体和液泡（4）分裂间期核仁（5）③

〖点评〗此题考查了学生识图、析图的能力和准确规范表达能力。首先从图中确认细胞器及蛋白质的种类，理解图中箭头所示的含义是解答本题的关键。题图展示了游离核糖体合成的蛋白质和附着于内质网的核糖体合成的蛋白质的不同去向。

要做到规范答题有效得分，应根据所填空格前后的语境和语意仔细推敲来确定内容，再组织语言，例如第（4）小题中关键词“明显可见”就确定了该空的答案。平时的复习需注意以下几点：①熟记乃至背诵教材语言。②套用一些平时作答时常用句式如“在一定的范围内”“等量且适量”“分组编号”“观察记录”等。③善于使用题干语言，有些空就是来自题干中的某一词或短语，作答时不宜更改或遗漏，与题干语言保持高度一致。

三、2014年高考复习策略及命题趋势预测

（一）复习策略

1.抓住教材，熟练掌握基础知识

知识是能力的载体，一定量的知识储备及良好的知识结构是各种能力形成和提高的必备条件。在本专题基础知识复习时可用图形、表格等形式，通过比较、辨析来加强理解记忆有关概念、过程、原理。如（1）真核细胞与原核细胞的比较；（2）植物细胞与动物细胞的比较；（3）叶绿体与线粒体的比较；（4）染色体、染色质和染色单体的比较；（5）有丝分裂与减数分裂的比较；（6）载体与运载体的比较；（7）原生质体与原生质层的比较；（8）糖蛋白、脂蛋白、球蛋白和分泌蛋白的比较；（9）细胞膜的信息传递功能与物质交换功能的比较；（10）细胞分裂与细胞分化的比较；（11）细胞衰老、凋亡和坏死的比较；（12）主动运输与被动运输的比较；（13）斐林试剂与双缩脲试剂的比较。通过对以上相关、相似、易混的概念进行比较，加强记忆，巩固基础知识。

2.精选巧练，提高解题能力

从每年的高考试题中选择有代表性的题目进行练习，由浅入深，由易到难，由基础知识到分析推理，形成一个循序渐进的训练过程，培养和提高解题能力。

审题能力：仔细审题，这是正确解答试题的前提。一些选择题题干中包含的关键词语，如“正确”与“错误”，“一对”与“一个”，“主要”与“次要”，“根本原因”与“直接原因”，“一定”“可能”“唯一”等。找准这些关键词语，对正确解题起到至关重要的作用。对于非选择题，在看题、读题、解题和答题过程中，同样要看准关键词，理解题意，然后正确作答。尤其是实验题，审准题目的性质和目的至关重要。

理解能力：在理解能力方面比较突出的问题是，对有关知识理解不透，掌握得不够牢固，因此，对题干所提供的信息材料不能正确理解，不懂得出题人的用意，不能准确地进行知识的迁移。如何提高理解能力呢？应注意三个方面：①夯实课本上的基础知识。②提高阅读理解能力，通常在解题时要养成良好习惯，快速泛读一遍，再细读一遍，将关键字词注上标记。③理解出题人的用意。

表达能力：在高考试题中的非选择题部分，重点体现《考试大纲》对考生表达能力的要求。如“能用文字、图表以及数学方式等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容”。学生在这一部分失分较多，主要原因有：①表达时，用词随意，不能用生物学术语准确地描述。②在对生物现象解释时，组织的语言与之不构成因果关系。③在实验方法步骤的陈述中思路混乱，表达不清，语言拖泥带水，不能做到言简意赅。在做非选择题时，全面、准确地表达生物信息是得分的重要保障。在平时的训练中要模仿课文的表达模式及用词的严密性和完整性。

3.重视基本实验，提高分析能力

这部分的实验较多，有观察类实验（如观察多种多样的细胞、线粒体和叶绿体、有丝分裂）、探究类实验（如探究植物细胞的吸水和失水）、模拟实验（如细胞大小与物质运输的关系实验、渗透作用实验），还有制备细胞膜等实验。高考试题常以课本实验为模本进行组合、拓展和迁移，特别注重对基本实验操作步骤、原理、现象的考查。因此，平时训练时要立足教材实验，提高观察能力、设计实验的能力、分析实验现象的能力。

最后，在复习中要形成如生物体结构与功能相适应的观点、生物体局部与整体相统一的观点、生命活动的对立统一观点，提高生物科学素养。

（二）高考命题预测

1.将线粒体与叶绿体的结构和功能及有关实验与光合作用、呼吸作用过程原理融于一体进行命题，以此来考查学生的综合应用能力。

细胞工程基本原理篇3

【摘要】目的探讨聚乳酸羟基乙酸共聚物（PLGA）和胶原膜对表皮角质细胞分泌细胞因子的影响及其在创面修复中的可能作用机制。方法实验组分为PLGA组和胶原膜组，表皮角质细胞以3×107cm-2密度分别种植于PLGA和胶原膜上；对照组为单层表皮角质细胞培养。于第7天和第14天扫描电镜下观察细胞生长状况；种植后第1，3，5，7，14天收集细胞培养上清液，检测乳酸脱氢酶（LDH）水平观察细胞损伤程度，应用ELISA法检测培养上清液中白细胞介素1β（IL1β）、白细胞介素6（IL6）和白细胞介素8（IL8）的水平。结果表皮角质细胞种植后第7天，扫描电镜下可见细胞粘附于PLGA和胶原膜呈原有三维结构稳定均一生长，第14天有纤维丝状细胞外基质生成。实验组和对照组各时相点LDH水平差别无统计学意义。PLGA组和胶原膜组表皮角质细胞分泌IL1β、IL6和IL8水平与对照组比较均有不同程度上升，其差别具有统计学意义（P

【关键词】组织工程；聚合物；聚乙醇酸；乳酸；表皮；角蛋白细胞；胶原；生物膜；细胞因子类

理想的组织工程细胞外支架应具备合理的三维、多孔网络立体结构，良好的生物相容性和生物降解性，表面应适于细胞粘附及正常的分化和增殖，并具有一定的生物力学性能，可携带活性物质等[1]。因此，不同的生物材料对种子细胞增殖、分化和功能有着不同程度的影响。本研究旨在通过观察体外培养人表皮角质细胞在两种不同来源的生物支架——聚乳酸羟基乙酸共聚物（polyD，Llacticcoglycolicacid，PLGA）和胶原膜生长状况以其对表皮角质细胞分泌白细胞介素1β（IL1β）、白细胞介素6（IL6）和白细胞介素8（IL8）水平的影响，探讨其在创面修复中的可能作用机制。

1材料和方法

1.1材料

1.1.1实验材料PLGA（美国Synthecon公司）；胶原膜(福建省博特生物科技有限公司)；KSFM、DMEM培养基、胰蛋白酶(美国Gibco公司)；分散酶（dispaseⅡ，美国Sigma公司）；新生小牛血清(杭州四季青生物工程有限公司)；细胞培养板(美国Costar公司);乳酸脱氢酶（LDH试剂盒，美国Beckman公司）;IL1β、IL6和IL8试剂盒(上海华涛生物科技有限公司)。

1.1.2仪器二氧化碳培养箱(Forma3111，美国Thermo公司);倒置显微镜(TS100，日本Nikon公司);全自动生化分析仪(LX20，美国Beckman公司);酶标仪(ELx800，美国DIOTAK公司);扫描电镜(JSM6380LV，日本JEOL公司)。

1.2方法

1.2.1细胞培养获得知情同意的情况下，皮肤组织取自小儿外科6～10岁健康儿童的包皮，无菌磷酸盐缓冲液(DPBS，含20mg/L庆大霉素，pH7.4）冲洗3次后切成小块，移至25U/mLdispaseⅡ、5mg/L庆大霉素的DPBS中，置4℃孵育12h后，将表皮角质层与真皮分离，分离下表皮角质加入含0.05%胰酶0.53mmoL/LEDTA的DPBS缓冲液10mL，于37℃孵育10min，并不断吹打，促进细胞分离；用含10%胎牛血清的DMEM培养液终止消化，100目细胞筛子滤掉组织残渣后，离心5min，弃上清，加入KSFM培养液制成单细胞悬液接种于培养瓶，37℃、体积分数为0.05的CO2培养，每4d换液1次。

1.2.2细胞生物材料复合物的制备实验组分为PLGA组和胶原膜组，将无菌的PLGA和胶原膜剪成1cm×1cm，置24孔细胞培养板内，以3×107cm-2的密度加入表皮角质细胞，37℃、体积分数为0.05的CO2培养4h后，培养皿中缓慢加入KSFM培养液1mL，继续培养至14d，每天观察细胞在PLGA和胶原膜上的生长状况；相同条件单层表皮角质细胞培养作为对照组。

1.2.3扫描电镜观察取上述培养分别达7，14d表皮角质细胞PLGA和表皮角质细胞胶原膜复合物，5%戊二醛固定4h，PBS清洗后用1%饿酸固定4h，蒸馏水清洗，酒精逐级脱水，环氧丙烷置换，临界点干燥后上台喷金，上机观察、拍照。

1.2.4LDH的测定采用全自动生化分析仪。分别于培养后第1，3，5，7，14天收集实验组和对照组细胞培养上清液（设6个复孔），置－80℃保存，成批检测。

1.2.5细胞因子检测分别于培养后第1，3，5，7，14天收集实验组和对照组细胞培养上清液（设6个复孔），置－80℃保存，成批检测。ELISA检测的操作步骤严格按说明书，先分别在已包被抗体（IL1β、IL6和IL8）的包被板中加入不同浓度标准品及样本100μL，于37℃孵育90min后洗板5次；加入第一抗体50μL，37℃继续孵育60min后洗板5次；再加入酶标抗体工作液100μL，37℃孵育30min后洗板5次；加入显色剂A、B各1滴，37℃避光显色15min，加入终止液1滴，混匀，于全自动酶标仪450nm处读取D值，并根据其标准曲线计算出各样本的含量。

1.3统计学处理数据以x±s表示，采用SPSS11.0统计软件包处理。2组样本比较采用IndependentSamplest检验，P

2结果

2.1电镜观察（1）表皮角质细胞PLGA复合物的超微结构。PLGA以直径约为15μm纤维纵横交织而成，在纤维间形成大小不等的间隙；表皮角质细胞培养7d后，可见表皮角质细胞在PLGA呈扁平、似挂霜样包绕纤维表面生长；培养14d后，可见细胞密度显著增多，细胞呈平行、相互交错排列形成网状平铺于纤维间隙生长，细胞表面可见微绒毛和突起形成（图1）。（2）表皮角质细胞胶原膜复合物的超微结构。胶原膜表面结构呈较为光滑、不规则的折叠状分布，且有间隙形成；表皮角质细胞在胶原膜生长7d后，可见细胞紧密地粘附在胶原膜上，具有良好的伸展状态且平铺于胶原膜生长；培养14d后，可见细胞密度显著增多，细胞呈扁平状生长，细胞表面可见较多微绒毛和突起形成，各突起间相互交错排列形成网状铺于胶原膜表面且延伸进入间隙中，并有纤维丝状细胞外基质生成（图2）。

PLGA：聚乳酸羟基乙酸共聚物.A：PLGA为纤维纵横交织(×200)；B：种植第7天表皮角质细胞挂霜式在PLGA表面生长(×1000)；C：种植第14天表皮角质细胞呈网状平铺于纤维间隙生长，并有微绒毛和突起形成(×1000).

2.2PLGA和胶原膜对表皮角质细胞分泌LDH水平的影响对照组、PLGA组和胶原膜组表皮角质细胞分泌LDH水平从第1天至第14天随细胞培养时间的延长均有不同程度升高，其中PLGA组和胶原膜组LDH水平略微高于对照组，但差别无统计学意义（图3）。

2.3PLGA和胶原膜对表皮角质细胞分泌IL1β、IL6和IL8的影响对照组、PLGA组和胶原膜组表皮角质细胞分泌IL1β、IL6和IL8水平从第1天至第14天随细胞培养时间延长均有不同程度升高，部分时相点差别具有统计学意义(P

3讨论

目前用于组织工程的细胞外支架材料主要有两大类型：(1)合成高分子材料：无机高分子材料如生物活性玻璃、羟基磷灰石、磷酸三钙等，生物可降解高分子材料如聚酯类、聚酸酐和聚丁二烯酸异丙酯等，其中对聚羟基乙酸（PGA）、聚乳酸（PLA）以及两者的共聚物PLGA的研究较为广泛，而PLGA由于具有良好的生物相容性和可降解吸收性，成为组织工程研究中应用最多的细胞支架材料[24]；(2)表1PLGA和胶原膜对表皮角质细胞分泌IL1β、IL6和IL8的影响

天然材料如胶原、甲壳素、纤维蛋白、透明质酸钠等，具有无抗原性、生物相容性和细胞亲和性较好等特点[5]。本研究所选择的是以上两种不同类型细胞支架的生物材料——PLGA和胶原膜，从扫描电镜结果显示，种植于PLGA上的表皮角质细胞跨过纤维间隙成片生长，并分泌细胞外基质；种植于胶原膜的表皮角质细胞具有良好的伸展状态，细胞表面光滑，平铺于胶原膜生长，并形成致密的网状结构贯穿于胶原膜中，并有纤维丝状细胞外基质生成。结果表明，这两种生物材料对表皮角质细胞具有较好的黏附性和亲和性。本研究结果还发现，种植于PLGA和胶原膜的表皮角质细胞分泌LDH水平与对照组比较差别无统计学意义，表明它们具有良好的生物相容性，对体外培养表皮角质细胞无毒副作用。因LDH可由受损细胞漏出至培养液中，测定细胞培养液中LDH漏出可客观地反映细胞受损程度。

创面的修复是在机体调控下由细胞、细胞因子、细胞外基质等共同参与完成的，这过程具有高度有序性、完整性和网络性，调控参与创面愈合细胞的趋化、活化、增殖、分化和移行的是生长因子和炎症介质；创面愈合的最终是形成新生表皮覆盖创面，而表皮角质细胞可释放生长因子和细胞因子，与其他创面愈合细胞如成纤维细胞、内皮细胞相互作用，共同完成创面愈合[67]。IL1不仅参与了各种炎症现象，而且还参与新陈代谢和细胞修复，有研究表明表皮角质细胞源的IL1能促进成纤维细胞分泌KGF，从而促进表皮角质细胞增殖；IL6对表皮角质细胞有活化增殖作用，并且能间接诱导表皮角质细胞的迁移；IL8可趋化并激活中性粒细胞，是中性粒细胞激活和迁移的重要调节因子和进入损伤组织的重要炎性介质；同时还能促进表皮角质细胞生长增殖，加速新生血管形成[810]。本研究结果显示，对照组、PLGA组和胶原膜组表皮角质细胞分泌细胞因子水平随着培养时间的延长呈不同程度地升高，主要是由于细胞增殖因素引起的；而种植于PLGA和胶原膜的表皮角质细胞分泌IL1β、IL6和IL8水平与对照组比较明显增强，则表明PLGA和胶原膜在构建组织工程皮肤中对表皮角质细胞分泌IL1β、IL6和IL8能力具有增强作用，PLGA是PLA和PGA的共聚物，PLA在体内最终降解为二氧化碳和水，随呼吸及尿排出体外，PGA在体内降解为羟基乙酸，易于参加体内代谢；胶原膜则是从牛腱中提取的，主要由Ⅰ、Ⅲ型胶原组成，这两种生物材料能增强种子细胞分泌IL1β、IL6和IL8能力，这为移植组织工程皮肤后促进新生毛细血管的生成，从而保证移植物的存活，对加速创面愈合可能起着积极的作用。

参考文献

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[5]SumitaY，HondaMJ，OharaT，etal.Performanceofcollagenspongeasa3Dscaffoldfortoothtissueengineering[J].Biomaterials，2006，27(17):32383248.

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细胞工程基本原理篇4

一、未分化的植物细胞具有全能性吗？

例1下列植物细胞全能性最高的是（）.

A.形成层细胞B.韧皮部细胞

C.木质部细胞D.叶肉细胞

解析全能性是指已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能，分裂能力强，分化程度越低，全能性越高，形成层细胞比韧皮部、木质部和叶肉细胞的分裂能力强、分化程度低，所以形成层细胞的全能性>韧皮部细胞、木质部细胞和叶肉细胞全能性，故选择A项.

例2有关全能性的叙述，不正确的是（）.

A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高

B.生物体内细胞由于分化，全能性不能表达

C.卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高

D.植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性

解析受精卵发育成完整个体的能力最强，全能性最高，A正确；体细胞表达全能性的前提是离体，B正确；卵细胞的全能性小于受精卵，C错误；离体的植物细胞可以通过植物组织培养表达出全能性，D正确.

答案：C

小结在必修1教材中指出，细胞的全能性是指已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能，所以有人就只强调已经分化的细胞才具有全能性，而未分化的细胞不具有全能性.其实，只要认真分析细胞全能性的概念可知，已分化的细胞仍有全能性，意即未分化的细胞更应该具有全能性，是其中“仍”字的隐含之意.例如植物组织培养形成的愈伤组织细胞或植物的受精卵都是未分化的细胞，比分化部位的细胞更容易培养成完整植株，说明未分化的细胞也有全能性，且比分化细胞的全能性更高.

二、植物组织培养的生殖方式都是无性生殖吗？

例3利用植物的茎尖或叶片、茎段、花药、花粉等，在无菌条件下，培养在玻璃器皿中人工配制的培养基上，使它发育成完整的植株.这种技术可以用来培育植物新品种，也可以在较短时间内大量繁殖植物，还可防止植物病毒的危害.关于这种技术的叙述，正确的是（）.

①这种技术利用了植物细胞的全能性

②这种技术叫做植物组织培养，可以克隆植物体

③这种技术属于细胞工程的应用领域之一

④这种技术是一种无性繁殖方式

A.①B.①②C.①②③D.①②③④

解析植物体细胞都含有该物种全套遗传信息，所以每个细胞理论上都具有全能性，都有发育成完整生物体的潜能.植物组织培养是在体外通过人工方法，让植物细胞表现出全能性，形成完整的植物体，是植物细胞工程的一个基础技术手段.花药（花粉）离体培养利用的是花粉中的直接发育为个体，虽没有精卵细胞结合的受精作用，但利用了完整的生殖细胞――，应该属于有性生殖中的单性（孤雄）生殖，而利用植物的茎尖或叶片、茎段等细胞属于植物的体细胞，直接发育为个体，根本没有涉及生殖细胞，这种生殖方式属于无性生殖，故选择C.（错误解析：因为没有生殖细胞的结合，所以属于无性繁殖方式，故选D.）小结通过植物组织培养可培育成完整植株，产生子代个体，是生物的生殖过程.若选择植物体细胞进行培养，因没有涉及生殖细胞的形成和结合，故属于无性生殖；若选择植物生殖细胞进行培养，因有生殖细胞的产生并利用完整的生殖细胞进行繁殖，所以属于有性生殖.

三、植物组织培养所得植株的基因型与母本相同吗？

例4（2008年江K20）下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是（）.

A.培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压

B.培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化

C.离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织

D.同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同

解析植物组织培养中蔗糖可为外植体提供营养，同时调节渗透压；在整个组织培养中影响再分化的关键是生长素和细胞分裂素的使用比例和顺序；植物组织培养的第一个关键环节是脱分化，从而形成愈伤组织；植物组织培养的对象既可以是体细胞也可以是生殖细胞，因此获得的愈伤组织基因型不一定相同.

答案：D

小结在植物组织培养过程中，由于只发生细胞的有丝分裂和分化，因此没有遗传物质的改变，都和选择培养的外植体相同，但不一定和母本相同.若二倍体母本的基因型为AA，则选择植物体细胞培养，所得植株仍为二倍体，基因型仍为AA，选择植物生殖细胞培养，所得植株为单倍体，基因型就是A.

四、植物体细胞融合的原理是什么？例5图1是植物体细胞杂交示意图，请据此回答：

（1）②过程用到的生物学原理是____.

（2）图中④过程是____，⑤过程是___，④⑤过程合称____，融合的细胞能发育为完整植物体依据的原理是___.

（3）图中①过程用到的酶是___，作用的结果是形成___.要用它们除去___，利用了酶的___.

解析（1）图示植物体细胞杂交的②过程是原生质体的融合过程，其利用的生物学原理是细胞膜的流动性；（2）图中④过程是脱分化过程，使高度分化的细胞恢复分裂能力，⑤过程是再分化过程，通过基因的选择性表达，从而形成不同种类的细胞，实现细胞功能的专门化，④⑤过程合称植物组织培养，融合的细胞能发育为完整植物体依据的原理是植物细胞具有全能性；（3）图中①过程是去壁（原生质体制备）过程，其中用到的酶是纤维素酶和果胶酶，作用的结果是形成有活力的原生质体.要用它们除去细胞壁，利用了酶的专一性.

答案：（1）细胞膜的流动性（2）脱分化再分化植物组织培养植物细胞具有全能性（3）纤维素酶和果胶酶原生质体细胞壁专一性

小结植物体细胞的融合过程包括去壁和融合，去壁需要用纤维素酶和果胶酶进行酶解，利用了酶的专一性原理；融合过程包括细胞膜融合、细胞质融合和细胞核融合，其中细胞膜融合要靠细胞膜的流动性，细胞质融合主要有细胞质流动来完成，细胞核融合需要第一次有丝分裂时核膜的消失与重建来完成.

五、植物体细胞融合和植物体细胞杂交完成的标志是什么？

例6（2013天津卷9）花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥具有黑腐病的抗性基因.用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力.再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株.流程如图2.

据图回答下列问题：

（1）过程①所需的酶是___.

（2）过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的___存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志.

（3）原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是___.原生质体经过____再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织.

（4）若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和____植株的根尖，通过___、_____、___染色和制片等过程制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目.

（5）采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定.图3是用该引物对双亲及再生植株1～4进行PCR扩增的结果.据图判断，再生植株1―4中一定是杂种植株的有___.

（6）对杂种植株进行接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株.

解析（1）过程①表示原生质体的制备，要用纤维素酶和果胶酶去掉植物细胞的细胞壁；

（2）用于融合的两个细胞，一个是黑芥苗的叶肉细胞，一个是花椰菜的根部细胞，其中供体细胞特有的结构是叶绿体，可通过观察叶绿体的有无作为初步筛选杂种细胞的标志；

（3）原生质体没有细胞壁的保护，需要加入适宜浓度的甘露醇以保证渗透压的稳定，以避免原生质体吸水或失水破坏原生质体的完整性；原生质体通过细胞壁杂声形成杂种细胞，进而形成愈伤组织；

（4）分析再生植株染色体变异类型，需要将再生植株细胞染色体和黑芥苗与花椰菜细胞中的染色体制片观察进行比较，制片的基本程序是解离、漂洗、染色、制片；

（5）根据图谱，花椰菜含有碱基对为300和600的DN段，黑芥还有碱基对为1000、1300和1500的片段，再生植株3，只含有长度为300和600的片段，与花椰菜一致，1、2、4既含有花椰菜DN段，又含有黑芥DN段，为杂种植株；

（6）对杂种植株接种黑腐病菌，能正常生长的即为具有高抗性的杂种植株.

答案：（1）纤维素酶和果胶酶

（2）叶绿体

（3）保持原生质体的完整性细胞壁

（4）双亲（或花椰菜和黑芥）解离漂洗

（5）1、2、4

（6）黑腐病菌

小结植物体细胞融合只是植物体细胞杂交技术中的重要环节，其中植物体细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁，形成杂种细胞；植物体细胞杂交完成的标志是形成杂种植株.

六、植物体细胞杂交技术所得个体是几倍体？

例7A种植物的细胞和B种植物细胞的结构如图4所示（仅显示细胞核），将A、B两种植物细胞去掉细胞壁后，诱导二者的原生质体融合，形成单核的杂种细胞，若经过组织培养后得到了杂种植株，则该杂种植株是（）.

A.二倍体；基因型是DdYyRr

B.三倍体；基因型是DdYyRr

C.四倍体；基因型是DdYyRr

D.四倍体；基因型是DDddYYyyRRrr

解析图分析，A物种基因型为Dd，属于二倍体，B物种的基因型为YyRr，也属于二倍体，植物细胞融合后形成的杂种细胞含有两个亲本的遗传物质，基因型为DdYyRr，属于异源四倍体.

答案：C

小结植物体细胞杂交就是将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术.其中不同种植物体细胞的融合过程，就相当于生物繁殖中的精卵结合过程，得到的杂种细胞就相当于受精卵，由杂种细胞培育成的个体，当然其中含几个染色体组就是几倍体，即相当于异源二倍体或异源多倍体.如白菜和甘蓝均为二倍体，其体细胞杂交后代是异源四倍体；若是白菜的单倍体和甘蓝进行体细胞杂交，所得个体即为三倍体.

七、植物体细胞杂交技术所得个体是否可育？

例8（2008年北京卷29）白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18.以白菜为母本、甘蓝为父本，经人工授粉后，将雌蕊离体培养，可得到“白菜-甘蓝”杂种幼苗.

请回答问题：

（1）白菜和甘蓝是两个不同的物种，存在隔离.自然条件下，这两个物种间不能通过的方式产生后代.雌蕊离体培养获得“白菜-甘蓝”杂种幼苗，所依据的理论基础是植物细胞具有.

（2）为观察“白菜-甘蓝”染色体的数目和形态，通常取幼苗的做临时装片，用染料染色.观察、计数染色体的最佳时期是.

（3）二倍体“白菜-甘蓝”的染色体数为.这种植株通常不育，原因是减数分裂过程中.为使其可育，可通过人工诱导产生四倍体“白菜-甘蓝”，这种变异属于.

细胞工程基本原理篇5

河南李进京

专题八生命活动的调节

1.（2015年全国新课标卷Ⅰ，2）下列关于植物生长素的叙述，错误的是（）

A.植物幼嫩叶片中的色氨酸可转变为生长素

B.成熟茎韧皮部中的生长素可以进行非极性运输

C.幼嫩细胞和成熟细胞对生长素的敏感程度相同

D.豌豆幼苗切段中乙烯的合成受生长素浓度的影响

【解题思路】生长素可以由色氨酸在酶催化作用下生成，A项正确；在成熟组织中，生长素通过韧皮部进行非极性运输，B项正确；幼嫩细胞比成熟细胞对生长素更为敏感，C项错误；生长素浓度较高时能促进乙烯的合成，反过来乙烯浓度的增高又会抑制生长素对细胞的伸长作用，D项正确。

【答案】C

【评析】本题考查生长素的来源、运输方式以及生长素、乙烯等与植物的关系，考查理解能力。

2.（2015年全国新课标卷Ⅰ，3）某同学给健康实验兔静脉滴注0.9%的NaCl溶液（生理盐水）20mL后，会出现的现象是（）

A.输入的溶液会从血浆进入组织液

B.细胞内液和细胞外液分别增加10mL

C.细胞内液Na+的增加远大于细胞外液Na+的增加

D.输入的Na+中50%进入细胞内液，50%分布在细胞外液

【解题思路】静脉注射后，生理盐水进入血浆中，由血浆可以进入组织液，A项正确；细胞内液是细胞内的液体，不会与细胞外液均匀分配，B项错误；Na+维持细胞外液渗透压，所以细胞外液Na+浓度的增加远大于细胞内液Na+的增加，C、D两项错误。

【答案】A

【评析】本题考查内环境的组成、细胞外液与细胞内液之间的关系等知识，考查理解与运用能力。

3.（2015年山东卷，1）下列有关植物激素的应用，正确的是（）

A.苹果树开花后，喷施适宜浓度的脱落酸可防止果实脱落

B.用赤霉素处理马铃薯块茎，可延长其休眠时间以利于储存

C.用一定浓度乙烯利处理采摘后未成熟的香蕉，可促其成熟

D.用生长素类似物处理二倍体番茄幼苗，可得到多倍体番茄

【解题思路】生长素的作用表现出两重性即既能防止落花落果，又能疏花疏果，而脱落酸能抑制细胞分裂，促进叶和果实的衰老和脱落，因此应该喷洒适宜浓度的生长素用来防止果实脱落，A项错误；赤霉素能解除休眠，脱落酸能促进休眠，B项错误；乙烯和乙烯利能促进果实成熟，C项正确；生长素能促进子房发育成果实，但由于不受精而得到无子果实。多倍体育种的原理是利用秋水仙素或低温诱导萌发的种子或幼苗，使其染色体加倍，D项错误。

【答案】C

【评析】本题考查各种植物激素的生理作用，考查识记与理解能力。

4.（2015年全国新课标卷Ⅱ，5）下列与病原体有关的叙述，正确的是（）

A.抗体可以进入细胞消灭寄生在其中的结核杆菌

B.抗体抵抗病毒的机制与溶菌酶杀灭细菌的机制相同

C.Rous肉瘤病毒不是致癌因子，与人的细胞癌变无关

D.人感染HIV后的症状与体内该病毒浓度和T细胞数量有关

【解题思路】抗体是由浆细胞产生后在内环境中发挥作用的，A项错误；抗体抵抗病毒为体液免疫属于特异性免疫，而溶菌酶杀菌为非特异性免疫，二者机制不同，B项错误；引起癌变的致癌因子有物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子，Rous肉瘤病毒属于病毒致癌因子，C项错误；人感染HIV病毒后，由于HIV病毒杀伤T细胞，从而使T细胞数目减少引起人体免疫力下降，HIV病毒数目增多，才表现出相关症状，D项正确。

【答案】D

【评析】本题考查与抗体、HIV致病机制等有关的免疫学知识以及有关致癌因子的知识，考查识记理解能力。

5.（2015年全国新课标卷Ⅰ，30）肾上腺素和迷走神经都参与兔血压的调节。回答相关问题：

（1）给实验兔静脉注射0.01%的肾上腺素0.2mL后，肾上腺素作用于心脏，心脏活动加强加快使血压升高。在这个过程中，肾上腺素作为激素起作用，心脏是肾上腺素作用的，肾上腺素对心脏起作用后被，血压恢复。肾上腺素的作用是（填“催化”“供能”或“传递信息”）。

（2）剪断实验兔的迷走神经后刺激其靠近心脏的一端，迷走神经末梢释放乙酰胆碱，使心脏活动减弱减慢、血压降低。在此过程中，心脏活动的调节属于调节。乙酰胆碱属于（填“酶”“神经递质”或“激素”），需要与细胞膜上的结合才能发挥作用。

（3）肾上腺素和乙酰胆碱在作用于心脏、调节血压的过程中所具有的共同特点是（答出一个特点即可）。

【解题思路】（1）肾上腺素作为激素起作用时，心脏是它作用的靶器官，激素一旦发挥作用即被灭活，肾上腺素作为激素起到传递信息的作用。（2）迷走神经通过释放乙酰胆碱对心脏的调节作用属于神经调节，其中乙酰胆碱属于神经递质，需要与细胞膜上的特异性受体结合后才能发挥作用。（3）激素的作用与神经递质的作用都具有一定的特异性，作用后都会被相关酶分解。

【答案】（1）靶器官灭活传递信息

（2）神经神经递质受体（3）都需要与相应的受体结合后才能发挥作用

【评析】本题考查肾上腺素等激素调节与靶器官的关系以及神经调节中与神经递质等有关的知识，考查对相近知识的区分、理解、掌握并运用的能力。

6.（2015年全国新课标卷Ⅱ，30）甲状腺激素是人体中的重要激素。回答下列相关问题：

（1）通常，新生儿出生后，由于所处环境温度比母体内低，甲状腺激素水平会升高。在这个过程中，甲状腺激素分泌的调节是分级的，其中由分泌促甲状腺激素释放激素，由分泌促甲状腺激素。

（2）甲状腺激素的作用包括提高的速率，使机体产热增多；影响神经系统的。甲状腺激素作用的靶细胞是。

（3）除了作用于靶细胞外，激素作用方式的特点还有（答出一点即可）。

【解题思路】（1）下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素，促进垂体分泌促甲状腺激素，促甲状腺激素促进甲状腺分泌甲状腺激素，这个过程是分级调节的。（2）甲状腺激素可促进神经系统的发育，提高神经系统的兴奋性，还能促进细胞代谢活动，增加机体产热。甲状腺激素可作用于几乎全身各处的细胞。（3）激素作用的特点有：微量高效、通过体液运输、只能作用于靶细胞或靶器官等。

【答案】（1）下丘脑垂体（2）细胞代谢发育和功能（其他答案合理也给分）几乎全身所有的细胞（其他答案合理也给分）（3）高效（其他答案合理也给分）

【评析】本题考查甲状腺激素的功能与激素的分级调节，考查理解运用能力。

7.（2015年山东卷，25）在维持机体稳态中，消化系统具有重要作用。人胃肠道的部分神经支配示意图如下：

（1）兴奋沿神经a传到末梢，引起末梢内的释放神经递质。该神经递质与突触后膜上的结合后，使下一神经元兴奋，进而引起胃肠道平滑肌收缩。图中b处的突触结构包括突触前膜、和突触后膜。

（2）食物经胃肠道消化吸收，使血糖浓度增加，刺激胰岛B细胞分泌，导致血糖浓度降低，维持血糖稳定。

（3）严重腹泻失水过多时，细胞外液渗透压升高，位于的渗透压感受器受刺激产生兴奋，该兴奋一方面传至，引起口渴感；另一方面可使抗利尿激素释放增多，从而促进和集合管对水的重吸收，尿量减少，保持体内水分平衡。

（4）过敏性胃肠炎是由于在过敏原的刺激下，细胞产生大量抗体，该抗体与再次侵入机体的同种过敏原结合，引起胃肠道过敏反应。

【解题思路】（1）当兴奋传至神经末梢，会促使神经末梢内的突触小泡释放神经递质，神经递质经扩散通过突触间隙，然后与突触后膜上的特异性受体结合，从而使下一个神经元兴奋。突触结构包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。（2）当血糖浓度升高时，会刺激胰岛B细胞分泌胰岛素，从而促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖以降低血糖浓度。（3）当细胞外液渗透压升高时，位于下丘脑的渗透压感受器产生兴奋，该兴奋一部分传至大脑皮层产生渴觉，另一部分可使抗利尿激素分泌增多，从而促进肾小管和集合管对水的重吸收，使尿量减少。（4）只有浆细胞才能产生抗体。

【答案】（1）突触小泡（特异性）受体突触间隙（2）胰岛素（3）下丘脑大脑皮层肾小管（4）浆

【评析】本题考查神经调节、水盐调节、血糖调节以及与免疫有关的知识，考查识记与理解能力。

8.（2015年四川卷，10）植物侧芽的生长受生长素（IAA）及其他物质的共同影响。有人以豌豆完整植株为对照进行了以下实验：

实验一：分组进行去除顶芽、去顶并在切口涂抹IAA处理后，定时测定侧芽长度，见下图上；

实验二：用14CO2饲喂叶片，测定去顶8h时侧芽附近14C放射性强度和IAA含量，见下图下。

（1）IAA是植物细胞之间传递的分子，顶芽合成的IAA通过的方式向下运输。

（2）实验一中，去顶32h时Ⅲ组侧芽长度明显小于Ⅱ组，其原因是。

（3）实验二中，14CO2进入叶绿体后，首先能检测到含14C的有机物是，该物质被还原成糖类需要光反应提供。a、b两组侧芽附近14C信号强度差异明显，说明去顶后往侧芽分配的光合产物。

（4）综合两个实验的数据推测，去顶8h时Ⅰ组和Ⅲ组侧芽附近的IAA浓度关系为：Ⅰ组（填“大于”“小于”或“等于”）Ⅲ组；去顶8h时Ⅱ组侧芽长度明显大于Ⅰ组，请对此结果提出合理的假设：。

【解题思路】（1）IAA属于植物激素，激素是细胞之间传递信息的分子。顶芽合成的IAA通过主动运输的方式向下运输。（2）实验一中，去顶32h时Ⅲ组侧芽长度明显小于Ⅱ组，其原因是人工涂抹IAA后，导致侧芽部位生长素浓度过高，高浓度的IAA抑制了侧芽的生长。（3）在光合作用中，CO2首先与C5结合生成C3，而C3被还原需要光反应产生的ATP和[H]。从实验二中数据可知，去顶后侧芽附近14C信号强度明显增加，说明去顶后分配到侧芽的光合产物增多。（4）综合两个实验数据，可以看出实验一中的Ⅰ、Ⅱ组实验的第8h结果对应于实验二中的a、b组实验。分析实验一，Ⅱ组和Ⅲ组的8h时侧芽长度相等，侧芽长度与生长素浓度有关，且Ⅱ组与Ⅲ组的IAA浓度相等，再分析实验二中a、b组的实验数据，可以看出，去顶前后侧芽处的生长素含量基本不变，故第Ⅰ组和第Ⅱ组在第8h时的侧芽处生长素含量基本相同，故第Ⅰ组等于第Ⅲ组；第Ⅱ组侧芽长度明显大于第Ⅰ组，这不是生长素浓度不同造成的，而是光合产物的分配不均造成的，而能够引起此分配差异的原因，很可能与生长素的合成部位有关（侧芽和顶芽IAA合成量的大小）。

【答案】（1）信息主动运输（2）涂抹的IAA运输到侧芽附近，高浓度的IAA抑制了侧芽的生长（3）三碳化合物ATP和[H]增多（4）等于Ⅱ组去顶后往侧芽分配的光合产物增多，促进侧芽生长

【评析】本题考查生长素的作用机制，考查理解运用与分析图表并获取利用新信息的能力。

9.（2015年重庆卷，7）2014年埃博拉病在非洲蔓延，我国派出医疗队首次在境外组建医院，帮助非洲防控埃博拉疫情。

（1）研究表明，埃博拉病毒侵入机体后，通过靶向感染，破坏吞噬细胞等，使其不能暴露该病毒的，以致感染信息不能呈递给，从而无法正常激活细胞免疫和体液免疫应答过程，导致机体对该病毒的免疫功能下降。因此，病毒在体内快速增殖、致病。

（2）对志愿者接种埃博拉试验疫苗后，机体免疫系统能产生相应抗体，还能产生的免疫细胞有。

（3）用埃博拉病毒的某种蛋白免疫小鼠，通过技术获得杂交瘤细胞，用于生产单克隆抗体治疗该病。

【解题思路】（1）正常情况下，病毒侵入机体后，经吞噬细胞处理，暴露出这种病原体所特有的抗原，从题中信息可知，埃博拉病毒侵入机体后，破坏吞噬细胞，导致其特有的抗原或抗原肽-MHC不能暴露，因此不能正常呈递给T细胞，因而不能进行正常的特异性免疫。（2）疫苗相当于抗原，注射疫苗后，能刺激机体产生记忆细胞、浆细胞和效应T细胞等免疫细胞。（3）制备单克隆抗体时需利用细胞融合或细胞杂交技术获得杂交瘤细胞。

【答案】（1）特有抗原（或抗原肽-MHC）T细胞特异性（2）记忆细胞、效应T细胞

（3）细胞融合（或细胞杂交）

【评析】本题考查免疫与细胞融合的相关知识，考查理解与分析问题的能力。

10.（2015年江苏卷，28）下图表示下丘脑参与人体体温、水盐和血糖平衡的部分调节过程。请回答下列问题：

（1）受到寒冷刺激时，下丘脑可通过垂体促进腺体A的分泌活动，腺体A表示的器官有。

（2）人体剧烈运动大量出汗后，下丘脑增加激素的生成和分泌，并由垂体释放进入血液，促进对水分的重吸收。

（3）当血糖浓度上升时，下丘脑中的葡萄糖感受器接受刺激产生兴奋，使胰岛B细胞分泌活动增强，血糖浓度下降，此过程属于调节。胰岛分泌的胰岛素需要与靶细胞的受体结合才能发挥作用，胰岛素的受体分布在靶细胞的（填“细胞膜上”“细胞质中”或“细胞核中”）。

（4）Ⅰ型糖尿病由胰岛B细胞损伤引起，患病率具有种族差异性，患者血液中含有抗胰岛B细胞的抗体和效应T细胞。据此推测：Ⅰ型糖尿病是由决定的、针对胰岛B细胞的一种病；胰岛B细胞的损伤是机体通过免疫导致的。

【解题思路】（1）在体温调节中，参与的激素有甲状腺激素和肾上腺素，它们分别由相应的腺体分泌。（2）人体剧烈运动大量出汗后，细胞外液渗透压升高，由下丘脑产生并由垂体后叶释放的抗利尿激素增多，该激素能促进肾小管和集合管对水分的重吸收，从而减少排尿。（3）从题中信息可知，下丘脑中的葡萄糖感受器接受刺激产生兴奋，说明有神经调节参与，神经调节促使胰岛B细胞分泌胰岛素，使血糖浓度下降，这属于体液调节，综合来说，此过程属于神经-体液调节。胰岛素属于大分子物质，不能进入细胞内，因此它的受体分布在靶细胞的细胞膜上。（4）Ⅰ型糖尿病具有种族差异性，说明它与遗传物质有关，且患者血液中含有抗胰岛B细胞的抗体和效应T细胞，这属于自身免疫病，抗体和效应T细胞分别参与体液免疫和细胞免疫。

【答案】（1）甲状腺和肾上腺（2）抗利尿肾小管和集合管（3）神经-体液细胞膜上

（4）遗传（基因）自身免疫体液免疫和细胞（特异性）

【评析】本题考查激素调节、水盐调节、血糖平衡与特异性免疫的有关知识，考查理解运用能力。

专题九生物与环境

1.（2015年全国新课标卷Ⅰ，4）下列关于初生演替中草本阶段和灌木阶段的叙述，正确的是（）

A.草本阶段与灌木阶段群落的丰富度相同

B.草本阶段比灌木阶段的群落空间结构复杂

C.草本阶段比灌木阶段的群落自我调节能力强

D.草本阶段为灌木阶段的群落形成创造了适宜环境

【解题思路】由草本阶段演替到灌木阶段，由于群落中物种种类增加，因此灌木阶段物种丰富度比草本阶段复杂，A项错误；灌木阶段空间结构更为复杂，B项错误；由于灌木阶段物种丰富度较高，故其自我调节能力也较强，C项错误；在群落演替过程中，草本阶段在动植物的共同作用下，土壤有机物越来越丰富，通气性也越来越强，为灌木阶段的形成创造了条件，D项正确。

【答案】D

【评析】本题考查群落演替、物种丰富度以及群落空间结构等知识，考查理解与综合运用能力。

2.（2015年天津卷，1）右图表示生态系统、群落、种群和个体的从属关系。据图分析，下列叙述正确的是（）

A.甲是生物进化的基本单位

B.乙数量达到环境容纳量后不再发生波动

C.丙是由生产者和消费者构成的

D.丁多样性的形成受无机环境影响

【解题思路】根据从属关系，分析概念图可知，甲、乙、丙、丁分别表示个体、种群、群落、生态系统。其中种群（乙）是生物进化的基本单位，A项错误；种群数量达到环境容纳量后在一定范围内波动，B项错误；群落（丙）应包括所有生物，即由生产者、消费者和分解者构成，C项错误；生态系统由生物群落和无机环境组成，其多样性会受到无机环境的影响，D项正确。

【答案】D

【评析】本题考查生态系统、群落、种群等的概念、组成及其相关知识，考查理解运用能力。

3.（2015年四川卷，7）某放牧草地有一些占地约1m2的石头。有人于石头不同距离处，调查了蜥蜴个体数、蝗虫种群密度和植物生物量（干重），结果见下图。下列叙述错误的是（）

A.随着蝗虫种群密度的增大，植物之间的竞争将会加剧

B.蜥蜴活动地点离石头越远，被天敌捕食的风险就越大

C.距石头的远近是引起该群落水平结构变化的重要因素

D.草地上放置适量石头，有利于能量流向对人类有益的部分

【解题思路】由图可知，随着蝗虫种群密度的增大，禾草植物和非禾草植物的生物量均有所下降，此时植物之间的竞争将会减弱，A项错误；由图可知，离石头越远，蜥蜴数量越少，被天敌捕食的风险就越大，B项正确；距石头的远近主要是引起了其他一些因素的变化，从而引起该群落水平结构的变化，因此距石头的远近是引起该群落水平结构变化的重要因素，C项正确；由图可知，在石头附近蝗虫数量较少，说明在草地上放置适量石头，可有效降低蝗虫的数量，有利于能量流向对人类有益的部分，D项正确。

【答案】A

【评析】本题考查群落的水平结构及种群密度的变化等知识，考查理解能力及分析图表获取新信息并迁移利用新信息的能力。

4.（2015年福建卷，4）下图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图（图中数字为能量数值，单位是J・m-2・a-1）。下列叙述正确的是（）

A.该食物网中最高营养级为第六营养级

B.该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25%

C.太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1357J・m-2・a-1

D.该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统

【解题思路】该食物网中最长的食物链为浮游植物浮游动物幽蚊幼虫太阳鱼鲈鱼，故最高营养级为第五营养级，A项错误；第二营养级的同化量为（3780+4200）J・m-2・a-1，第一营养级的同化量为31920J・m-2・a-1，故第一到第二营养级的能量传递效率为（3780+4200）/31920=25%，B项正确；太阳鱼的同化量与流向下一营养级的能量之差为（1483-126）=1357J・m-2・a-1，这其中包括了呼吸消耗量和流向分解者的能量（或者还应考虑到有未利用的能量），C项错误；生态系统应包括生物群落与无机环境，该食物网中缺少分解者，D项错误。

【答案】B

【评析】本题考查能量流动的去向和能量传递效率的计算等知识，考查理解、运用、计算能力及分析图表的能力。

5.（2015年全国新课标卷Ⅱ，4）下列有关生态系统的叙述，错误的是（）

A.生态系统的组成成分中含有非生物成分

B.生态系统相对稳定时无能量的输入和散失

C.生态系统维持相对稳定离不开信息传递

D.负反馈调节有利于生态系统保持相对稳定

【解题思路】生态系统的组成成分中包括生物成分和非生物成分，A项正确；一切生命活动都伴随着能量的变化，没有能量的输入也就没有生命和生态系统。生态系统相对稳定时能量的输入和输出处于平衡状态，B项错误；生态系统的信息传递能调节种间关系，有利于维持生态系统的稳定性，C项正确；负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础，有利于生态系统保持相对稳定，D项正确。

【答案】B

【评析】本题考查生态系统的组成、信息传递、反馈调节以及能量流动等知识，考查理解能力。

6.（2015年江苏卷，14）下列关于生物多样性的叙述，正确的是（）

A.生态系统多样性是物种多样性的保证

B.各种中药材的药用功能体现了生物多样性的间接价值

C.大量引进国外物种是增加当地生物多样性的重要措施

D.混合树种的天然林比单一树种的人工林更容易被病虫害毁灭

【解题思路】各种中药材的药用功能体现了生物多样性的直接价值，B项错误；大量引进国外物种容易造成生物入侵，C项错误；混合树种的天然林与单一树种的人工林相比，物种丰富度较高，自我调节能力也较强，故其更不容易被病虫害毁灭，D项错误。

【答案】A

【评析】本题考查生物多样性的概念，考查识记与理解能力。

7.（2015年浙江卷，5）在沙漠的一个灌木群落中，某种基于种子繁殖的灌木，其分布型随着生长进程会发生改变，幼小和小灌木呈集群分布，中灌木呈随机分布，大灌木呈均匀分布，下列叙述错误的是（）

A.这种改变使群落的水平结构发生变化

B.这种改变是群落演替所引起的结果

C.均匀分布的形成原因主要是种内竞争

D.集群分布主要是由于种子不能远离母株所致

【解题思路】该种灌木种群空间结构的改变即改变了群落的水平结构，A项正确；这种改变只是灌木种群在空间上的分布变化，不属于群落的演替过程，B项错误；大灌木在空间上的均匀分布是个体所需空间较大，种内相互之间进行竞争的结果，C项正确；幼小和小灌木呈集群分布，与种子不能远离母株有关，D项正确。

【答案】B

【评析】本题考查种群空间特征和群落演替知识，考查理解能力。

8.（2015年山东卷，27）湿地是地球上重要的生态系统，具有稳定环境、物种保护及资源供应等功能。

（1）某湿地由浅水区向陆地方向依次生长着芦苇、碱蓬、柽柳等，这体现了群落的结构。调查湿地中芦苇的种群密度常用法。

（2）图中甲、乙两条曲线分别表示湿地中两种生物当年的种群数量（Nt）和一年后的种群数量（Nt+1）之间的关系，直线p表示Nt+1=Nt。甲曲线上A、B、C三点中，表示种群数量增长的是点；乙曲线上D、E、F三点中，表示种群数量相对稳定的是点；Nt小于a时，甲、乙两条曲线中曲线所代表的生物更易消亡。

（3）湿地生态系统被破坏后，生物种类贫乏。要恢复其生物多样性，在无机环境得到改善的基础上，生态系统组成成分中首先应增加的种类及数量。随着生物多样性和食物网的恢复，湿地生态系统的稳定性增强。为保护湿地的生物多样性，我国已建立多个湿地自然保护区，这属于保护。

【解题思路】（1）湿地由浅水区向陆地方向依次生长着不同的植物，这属于群落的水平结构。对植物种群密度的调查常用样方法。（2）分析题图可知，当Nt+1/Nt>1时，种群数量逐渐增加；当Nt+1/Nt=1时，种群数量不变；当Nt+1/Nt

【答案】（1）水平样方（2）BF甲（3）生产者抵抗力就地

【评析】本题考查生态系统的结构及稳定性以及生态环境保护等知识，考查理解运用能力及分析图表获取并利用新信息的能力。

9.（2015年重庆卷，9）欧洲兔曾被无意携入澳洲大草原，对袋鼠等本地生物造成极大威胁。据下图回答下列问题：

（1）0（起始年）a年，欧洲兔种群数量每年以一定的倍数（λ）增长。若起始年种群数量为24只，则a年种群数量Na=；若不加以防治，将导致该草原生态系统的锐减。

（2）a年引入狐狸防治兔灾。据ab年欧洲兔和袋鼠数量的变化推测：狐狸和袋鼠的种间关系为。

（3）c年控制狐狸数量，并引入仅对欧洲兔致命的黏液瘤病毒后，草原生态系统逐渐恢复稳定。这体现了生态系统具有自我调节能力，其调节方式是。

（4）d年后，欧洲兔种群数量回升，最可能的原因是。

【解题思路】（1）欧洲兔种群的数量在0（起始年）到a年内类似“J”型曲线增长，其增长模型为Nt=N0λt，则a年种群数量为Na=24λa。若不加以防治，将导致该草原生态系统的生物多样性锐减。（2）a年引入狐狸后，袋鼠的数量锐减，可推测两者的种间关系为捕食。（3）生态系统通过负反馈调节方式维持其稳定性。（4）d年后，欧洲兔种群数量回升，最可能的原因是欧洲兔对黏液瘤病毒的抗性增强。

【答案】（1）24λa生物多样性（其他合理答案也给分）（2）捕食（3）负反馈调节（4）欧洲兔对黏液瘤病毒的抗性增强（其他合理答案也给分）

【评析】本题考查生态系统的种群增长曲线模型、种间关系以及生态系统的稳定性等知识，考查理解运用及分析曲线的能力。

10.（2015年安徽卷，29-Ⅱ）果园可作为一个生态系统进行管理。

（1）利用生物防治方法可控制果园害虫种群密度，如用性信息素（E）2壬烯醇诱捕害虫丽金龟，可破坏其种群。

（2）科研人员对板栗园内的栗瘿蜂和长尾小蜂的数量进行了连续5年的检测，结果见上图。据此判断这两个物种的种间关系是。

（3）每年输入果树的能量，一部分被初级消费者摄入，一部分储存于果树的营养器官和生殖器官中，其余能量的去处是、。

（4）如果不对果园土壤进行管理，果树林下将会出现从一年生草本植物为优势，到多年生草本植物为优势，再到草本与灌木混生等阶段的演替。在草本与灌木混生阶段，果园内很少有一年生草本植物生长，其原因是。

【解题思路】（1）使用性信息素来捕杀害虫只是捕杀某一性别的害虫，从而改变其性别比例，间接影响出生率，从而达到控制果园害虫的种群密度的效果。（2）根据图示可以看出：随着栗瘿蜂的数量增长，长尾小蜂的数量也增长，而栗瘿蜂的数量先下降，长尾小蜂的数量随后也出现下降，所以两者的种间关系应该是捕食。（3）每年输入果树的能量，一部分被初级消费者摄入，一部分储存于果树的营养器官和生殖器官中，其余能量的去处还有：在果树的呼吸作用中以热能形式散失、被分解者分解和未分解的残枝败叶等。（4）在群落演替过程中，在草本与灌木混生阶段，由于一年生植物在争夺阳光和空间等竞争中被淘汰，所以在果园内很少有一年生的草本植物生长。

【答案】（1）性别比例（2）捕食（3）在果树的呼吸作用中以热能形式散失被分解者分解和未分解的残枝败叶等（4）一年生植物在争夺阳光和空间等竞争中被淘汰

【评析】本题考查影响种群密度的因素、种间关系的判断、能量流动以及群落演替等知识，考查理解运用及分析曲线的能力。

专题十现代生物科技

1.（2015年北京卷，5）在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中，不需要的是（）

A.用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞

B.用选择培养基筛选导入目的基因的细胞

C.用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生质体融合

D.用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽

【解题思路】农杆菌侵染植物时，常把目的基因导入到农杆菌中，再通过农杆菌导入到植物细胞中，A项正确；为了获得转基因植株，需要用选择培养基筛选出含目的基因的细胞，B项正确；在基因工程中，不涉及原生质体的融合，C项错误；在导入目的基因后进行组织培养，植物组织培养过程需用适当比例的生长素和细胞分裂素来诱导愈伤组织生芽，D项正确。

【答案】C

【评析】本题考查基因工程的筛选过程及组织培养的知识，考查识记与理解能力。

2.（2015年四川卷，2）内的顶体由溶酶体特化而来。精卵识别后，顶体膜与细胞膜融合，释放溶酶体酶使卵子外层形成孔洞，以利于精卵融合形成受精卵。下列叙述正确的是（）

A.顶体内储存的溶酶体酶是在的溶酶体中合成的

B.游向卵子所需的能量来自线粒体和细胞质基质

C.顶体膜和细胞膜融合体现生物膜的选择透过性

D.受精卵中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方

【解题思路】溶酶体酶属于蛋白质，顶体内储存的溶酶体酶是在的核糖体中合成的，A项错误；游向卵子所需的能量通过线粒体和细胞质基质来提供，B项正确；顶体膜和细胞膜融合体现了生物膜的结构特点即生物膜的流动性，C项错误；受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方，而细胞质中的遗传物质主要来自母方，D项错误。

【答案】B

【评析】本题考查顶体反应、生物膜的结构特点以及受精作用等知识，考查识记与理解能力。

3.（2015年重庆卷，6）下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是（）

A.表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得

B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原（起）点

C.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来

D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用

【解题思路】在人的肝细胞中胰岛素基因不被表达，因此在肝细胞中没有合成胰岛素基因的mRNA，A项错误；基因在转录过程中起始点是启动子，而复制开始点才是复制原点，B项错误；抗生素抗性基因是标记基因，借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来，C项正确；启动子位于基因上，与RNA聚合酶结合，启动转录过程，而终止密码子位于mRNA上，参与翻译的终止过程，D项错误。

【答案】C

【评析】本题考查基因工程的相关知识，考查识记理解能力。

4.（2015年江苏卷，3）下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述，正确的是（）

A.乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养

B.细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行

C.采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的

D.培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质

【解题思路】乳腺细胞高度分化而乳腺癌细胞具有无限增殖能力，因此乳腺癌细胞更容易进行离体培养，A项错误；细胞核移植较多是利用体细胞的细胞核和卵细胞的细胞质进行移植，可发生在同种或异种生物的细胞之间，B项错误；胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有一定限度的，C项正确；培养早期胚胎的培养液中，维生素、激素等起调节作用并不属于能源物质，D项错误。

【答案】C

【评析】本题考查胚胎工程和细胞工程的相关知识，考查识记与理解能力。

5.（2015年天津卷，6）2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。

据图分析，下列叙述错误的是（）

A.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代

B.捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿

C.三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核

D.三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术

【解题思路】从图示过程可知，受体母亲提供了细胞核，捐献者提供了去核的卵母细胞，这样就能避免母亲的线粒体遗传物质传递给后代，A项正确；红绿色盲基因位于细胞核内，捐献者只提供了细胞质，因此她不可能把细胞核基因传递给三亲婴儿，B项正确；三亲婴儿的染色体分别来自父母双方，C项错误；由图可知，三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术，D项正确。

【答案】C

【评析】本题考查胚胎移植与细胞核移植的相关知识，考查理解与分析图像的能力。

6.（2015年全国新课标卷Ⅱ，40）已知生物体内有一种蛋白质（P），该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质（P1）不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：

（1）从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的进行改造。

（2）以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰基因或合成基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括的复制；以及遗传信息在不同分子之间的流动，即。

（3）蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过和，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物进行鉴定。

【解题思路】（1）由题中信息可知，两个氨基酸发生替换后蛋白质P的功能发生改变，说明可以通过对蛋白质的氨基酸序列进行改造来改变其功能。（2）获得P1基因的途径有对P基因进行修饰或直接合成P1基因。中心法则的内容包括遗传物质的复制、转录、翻译及逆转录等。（3）蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发设计预期蛋白质的结构推测应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列。通过蛋白质工程合成的蛋白质还需要进行生物活性的鉴定即功能鉴定，检测其是否满足人们的需求。

【答案】（1）氨基酸序列（或结构）（其他合理答案也给分）（2）PP1DNA和RNA（或遗传物质）DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质（或转录、逆转录、翻译）（3）设计蛋白质的结构推测氨基酸的序列功能

【评析】本题考查基因工程、蛋白质工程及中心法则的内容，考查理解运用能力。

7.（2015年山东卷，36）治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程如下：

（1）过程①采用的是细胞工程中的技术，过程②采用的是胚胎工程中的技术。

（2）体细胞进行体外培养时，所需气体主要有O2和CO2，其中CO2的作用是维持培养液（基）的。

（3）如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体（重组载体）时必须使用和两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有_基因，以便选出成功导入基因表达载体的细胞。

（4）胚胎干细胞可以来自囊胚中的。在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给个体（填“A”或“B”），则不会发生免疫排斥反应。

【解题思路】（1）由图可知，过程①表示利用卵细胞的细胞质和体细胞的细胞核形成重组细胞的过程，该过程采用的技术是核移植技术。过程②表示从重组细胞到囊胚期的过程，该过程采用的技术是（早期）胚胎培养技术。（2）在早期胚胎培养时，CO2的作用是维持培养液的pH值。（3）构建基因表达载体时需要用到的工具酶是限制性（核酸）内切酶和DNA连接酶。基因表达载体上必须有目的基因、标记基因、启动子、终止子和复制原点等。（4）胚胎干细胞可以来自囊胚中的内细胞团。由于胚胎干细胞的细胞核基因来自个体B，二者的遗传物质几乎全部相同，因此将获得的组织器官移植给个体B不会发生免疫排斥反应。

【答案】（1）（体细胞）核移植（早期）胚胎培养（2）pH（或酸碱度）（3）限制性（核酸）内切酶（或限制酶）DNA连接酶（注：两空可颠倒）标记（4）内细胞团B

【评析】本题考查细胞工程、胚胎工程和基因工程的相关知识，考查识记能力。

8.（2015年四川卷，9）将苏云金杆菌Bt蛋白的基因导入棉花细胞中，可获得抗棉铃虫的转基因棉，其过程如下图所示（注：农杆菌中Ti质粒上只有TDN段能转移到植物细胞中）。

（1）过程①需用同种酶对含Bt基因的DNA和Ti质粒进行酶切。为将过程②获得的含重组质粒的农杆菌筛选出来，应使用培养基。

（2）过程③中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养，旨在让进入棉花细胞；除尽农杆菌后，还需转接到含卡那霉素的培养基上继续培养，目的是。

（3）若过程④仅获得大量的根，则应在培养基中增加以获得芽；部分接种在无激素培养基上的芽也能长根，原因是。

（4）检验转基因棉的抗虫性状，常用方法是。种植转基因抗虫棉能减少的使用，以减轻环境污染。

【解题思路】（1）过程①需用同种限制性核酸内切酶（限制酶）进行酶切从而得到相同的黏性末端。为了能筛选出含重组质粒的农杆菌，需用选择培养基来培养。（2）过程③中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养，旨在让重组质粒中的TDN段进入棉花细胞。转接到含卡那霉素的培养基上继续培养，目的是筛选出含目的基因（抗卡那霉素基因属于标记基因）的受体细胞。（3）生长素与细胞分裂素能调控植物生根或生芽，添加细胞分裂素能诱导植物生芽，而芽本身可以合成内源性生长素，从而促进根的分化。（4）检验转基因棉是否具有抗虫性状，可用相应的害虫进行感染。种植转基因抗虫棉能减少农药的使用，以减轻环境污染。

【答案】（1）限制性核酸内切选择（2）TDN段筛选获得TDN段的植物细胞（3）细胞分裂素浓度芽顶端合成的生长素向基部运输，促进根的分化（4）投放棉铃虫农药

【评析】本题考查基因工程与植物组织培养的相关知识，考查识记理解能力。

9.（2015年重庆卷，8）某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题，引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。

（1）拟进行如下杂交：

A（具高产奶基因的纯种）×B（具适宜本地生长基因的纯种）C

选择B作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常，若C中的母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并未提高，说明高产奶是性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛，根据现有类型，最佳杂交组合是，后代中出现这种母牛的概率是（假设两对基因分别位于不同对常染色体上）。

（2）用以上最佳组合，按以下流程可加速获得优良个体。

要具有受精能力，需对其进行处理；卵子的成熟在过程中完成。在过程④的培养基中含有葡萄糖，其作用是。为筛选出具有优良性状的母牛，过程⑤前应鉴定胚胎的。子代母牛的优良性状与过程的基因重组有关。

（3）为了提高已有胚胎的利用率，可采用技术。

【解题思路】（1）选择B作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常生长发育；由F1杂交结果可知，适宜本地生长的性状为显性性状，高产奶性状为隐性性状；这样C个体中含有高产奶的隐性基因，让A（基因型可表示为aabb）与C（基因型可表示为AaBb）中的雌性，后代中就能出现高产奶个体。后代中出现产奶量高且适宜本地生长的母牛的概率为1/2×1/2×1/2=1/8。（2）在受精前需进行获能处理，卵子的减Ⅱ分裂在受精作用过程即过程③中才能完成。在早期胚胎培养中，葡萄糖为其提供能量。为得到高产奶且适宜本地生长的母牛，需对其性别及高产奶基因和适应生长的基因进行选择。子代母牛的优良性状与过程②的基因重组有关。（3）利用胚胎分割和胚胎移植技术，可同时获得多个基因型相同的后代，提高已有胚胎的利用率。

【答案】（1）生长发育（或胚胎发育）隐性

A×C1/8（2）获能（或增强活力）③

供能性别、高产奶和适应生长的基因②（3）胚胎分割

【评析】本题考查基因的自由组合定律及胚胎工程的相关知识，考查识记与理解能力。

10.（2015年江苏卷，32）胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。图1是该方法所用的基因表达载体，图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程（融合蛋白A、B分别表示β半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白）。请回答下列问题：

（1）图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是。

（2）图1中启动子是酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的表达；氨苄青霉素抗性基因的作用是。

（3）构建基因表达载体时必须的工具酶有。

（4）β半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达，可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部，其意义在于。

（5）溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链，且β半乳糖苷酶被切成多个肽段，这是因为。

（6）根据图2中胰岛素的结构，请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。你的推测结果是，理由是。

细胞工程基本原理篇6

关键词动物细胞工程教学兴趣教学

中图分类号：G424文献标识码：A

InterestingTeachingofAnimalCellEngineering

XUYipeng

（ZhejiangBiometricQuarantineandInspectionandTechnologyLaboratory，

CollegeofLifeSciences，ChinaJiliangUniversity，Hangzhou，Zhejiang310018）

AbstractBasedonthedevelopmentofmoderncellbiologyandtechnologyofanemergingdiscipline，animalcellengineeringisacoursethatcloselyintegratetheoryandpracticeandthatplaysanimportantroleinthecurriculumoflifesciencesininstitutionsofhigherlearning.Thisarticlediscusseshowtoimprovethestudents'interestintheanimalcellengineeringcourse，inordertoprovideareferencefortheteachingreformoftheanimalcellengineeringcourse.

Keywordsanimalcellengineering；teaching；interestingteaching

细胞工程是指按照一定的设计方案，通过在细胞、亚细胞或组织水平上进行实验操作，获得具有目的性状的细胞、组织、器官或者个体的综合性生物工程，是理论与实践相结合的典范，在现代生命科学的研究中，细胞工程是生物技术应用于产业一个技术公用平台，代表着现代生物工程最新的发展前沿，在医药、食品、农林等各领域发挥着越来越重要的作用，在高校生命学科及相关学科的课程设置中占有重要地位。动物细胞工程是细胞工程的重要组成部分，主要内容包括：细胞培养、细胞融合与单克隆抗体、胚胎工程、干细胞与组织工程、核移植技术与动物克隆、转基因动物与动物生物反应器和动物染色体工程等。通过学习动物细胞工程这门课程可以为学生今后从事与细胞工程有关的生物技术产业工作奠定良好的理论和技术基础。通过近两年的教学实践和改革，笔者就如何应用兴趣教学法提高学生学习效率和教学质量进行探讨。

1合理定位课程，让学生充分认识到本课程的重要性

我校动物细胞工程这门课程是在第6个学期开设，学生已经完成对生物学导论、动物生物学、分子生物学、细胞生物学等必修课程的学习，这非常有利于学生对动物细胞工程课程中一些知识进行认知结构的迁移。而动物细胞工程在本校既然是选修课程，其教学目的也必然有别于必修课程。因此，教学目的的侧重点不再是让学生掌握一般的概念和原理，而是更多地让学生领悟和学会如何利用所学知识进行创造，让学生充分认识到动物细胞工程并非一门理论性学习为主的课程，而是一门理论和实践结合非常强的课程，是一门学好可以走向工作岗位的课程。笔者认为，在教授此课程时，需紧紧围绕细胞水平的技术创新和技术应用为中心，联系现代生物技术产业，使学生了解动物细胞工程各主要技术领域的原理和方法及其应用。

2上好第一节课，吸引学生眼球

上好第一节课，也就为本课程的整个教学过程定下了基调。第一节课的内容无非是绪论部分，大多老师可能会对本课程的发展、地位等娓娓道来，但是却不能引起学生的兴趣，笔者尝试提问式教学代替讲述式教学收到了良好的效果。比如在讲述动物细胞工程的研究领域时，笔者就在教学PPT中列出“多莉”羊、“人耳鼠”、“试管婴儿”、发光猫等图片尝试让学生对位入座，以激起学生的兴趣。

3紧跟时代步伐，更新教学内容

目前细胞工程相关的教材有安利国版《细胞工程》（科学出版社）、杨吉成版《细胞工程》（化学工业出版社）、李志勇版《细胞工程》（高等教育出版社）、庞俊兰版《细胞工程》、叙永华版《动物细胞工程》等，笔者所用的参考教材是安利国版《细胞工程》。虽然相关教材众多，但生物技术发展日新月异，教材的更新速度根本无法赶上，因此，必须及时查阅相关文献或信息，传授学生最新的知识。比如讲解胚胎工程可引入人类早期胚胎的成功培养；讲到转基因动物可引入中南大学的“供体猪”；讲到干细胞可以引入“人工肾”等。

4以社会问题或社会需求为切入点传授理论知识

单纯理论的讲课效果，或者先理论讲解再到实际应用讲解的效果其实并不如从实际需求到理论讲解的效果好，因此笔者在讲解每个章节时尽量先引入社会问题或社会需求再来讲解理论知识，这样一来，学生课上的专注度明显提高，收到的讲课效果也非常好！比如在讲解细胞融合与单克隆抗体这章时，笔者就抛出杭州下沙企业期望与浙江高校合作解决的一些项目，其中就有不少抗体制备技术，这即刻引起学生的关注；比如在讲解干细胞这章节时，引入“儿子严重烧伤父亲拒用麻药割皮救子”的新闻事件，让学生重视干细胞研究的重要性；在讲解胚胎工程时，引入广州“代孕事件”。

5合理利用多媒体技术

动物细胞工程是一门综合性很高的课程，传统的“粉笔+板书（或PPT）”的方式已经难以满足新形势下对这门课程教学的要求。现代教育技术在高等院校中已得到普及应用，通过多媒体技术，我们可以给学生展示除课本外更多的图片和视频信息，甚至可以直接在上课时在网上搜索相关信息给学生看。这些多媒体技术的应用在提高学生学习兴趣的同时，可以发散学生思维，不但可以补充书本内容，也可以提高学生对书本内容的学习效果。比如在讲解实验室的安全性时，可引入电影《生化危机》片段；在讲解细胞融合时，可引入《杂交》这部电影；在讲解胚胎工程时，可辅以3D动画演示婴儿从受孕到诞生全过程；讲干细胞可引入“八戒的肝救活孙猴子”的新闻。每次课讲授时适当适量适时地引入一些多媒体图片、视频或动画信息，可以在上课之初即刻吊起学生对即将要学的知识的胃口，也可以在课中学生注意力不集中时再次把他们的注意力拉回来，多媒体图片或视频可以说是调动学生学习兴趣的一把利剑。但是这把利剑不能过度应用，否则就主次不分，学生把握不住重点，效果就会适得其反。

6在讨论中实践实验

笔者所授的动物细胞工程有8个学时实验，实验内容为细胞培养的基本过程，基本为验证性实验，但这并不妨碍学生对知识的学习，这主要在于讨论式学习的引入。实验课之前，笔者在课堂上放映培养基过滤操作视频、细胞原代培养操作视频、小鼠心肌细胞培养操作视频等，让学生思考视频中实验人员的操作规范问题，让学生知道实验操作中的注意事项及其对实验结果的影响。在实验课中，引导学生对比实验前后结果，得出自己的结论，比如在做细胞培养基过滤实验时，教学生用倒置显微镜观察未过滤培养基的受污染情况，判断污染微生物的类型，从而让他们知道正确过滤的重要性以及如何处理受污染的培养基。