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一、知识达标|用课标之要求自检所学知识
课标要求1 简述植物的组织培养
[知识回顾]
1．细胞全能性的含义是什么？
2．植物组织培养的含义、过程、原理是什么？
3．什么叫脱分化、再分化？
4．愈伤组织的概念是什么？
5．人工种子的含义是什么？制备过程包括哪些步骤？
6．人工种子有哪些优点？
7．什么叫植物细胞培养？与植物组织培养的主要区别是什么？
8．植物细胞培养主要有哪些应用？
9．什么叫原生质体？制备原生质体的基本过程是什么？
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10．植物体细胞杂交技术的基本过程是什么？原理是什么？
11．植物体细胞杂交过程中去除细胞壁和诱导细胞融合的方法分别是什么？
课标要求2|简述动物的细胞培养与体细胞克隆
[知识回顾]
1．动物细胞与组织培养的含义是什么？基本过程是什么？二者的主要区别是什么？
2．动物细胞培养需要哪些条件？
3．什么叫原代培养、传代培养？
4．动物细胞与组织培养有哪些应用？
5．克隆的含义是什么？
6．什么叫动物体细胞克隆？其关键技术是什么？
7．动物克隆的基本过程是什么？克隆技术有什么重要意义？
课标要求3 举例说出细胞融合与单克隆抗体
[知识回顾]
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1．什么叫细胞融合？动物细胞融合的方法有哪些？常采用什么方法融合？
2．动物细胞融合技术的主要应用是什么？
3．单克隆抗体制备过程是什么？
4．单克隆抗体有哪些优点？
二、能力达标|在综合检测中评价自我
(时间：60分钟 满分：100分)
一、选择题(每小题2.5分，共50分)
1．下列技术中，一般来说不属于细胞工程范围的是( )
A．染色体工程技术 B．植物组织培养技术
C．细胞融合技术 D．基因芯片技术
解析：选D 根据所使用技术的不同，细胞工程主要包括植物细胞与组织培养、细胞融合、细胞核移植、染色体工程等技术。而基因芯片技术属于基因工程技术。
2．关于染色体工程的叙述错误的是( )
A．能定向改造生物的遗传性状
B．通过染色体工程使生物遗传性状发生的变异属于基因重组
C．染色体工程的目的之一是培育植物新品种
D．染色体工程是基因定位和染色体转移等基础研究的有效手段
解析：选B 通过染色体工程使生物遗传性状发生的变异属于染色体变异。
3．甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的( )
A．有丝分裂 B．减数分裂
C．分化 D．全能性
解析：
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选B 植物组织培养的原理是植物细胞的全能性。过程是：离体的植物器官、组织或细胞→愈伤组织→根、芽→植物体。此过程是一个无性繁殖的过程，细胞增殖的方式是有丝分裂，并不进行减数分裂。
4．植物组织培养的理论根据是( )
A．细胞的全能性
B．培养基中的营养物质全面
C．细胞的分裂
D．细胞的分化
解析：选A 组织培养利用的材料是高度分化了的植物细胞、组织或器官。这些细胞只有保持全能性，才能培育出完整的植株，即才能进行组织培养。因此，组织培养的理论根据是细胞的全能性。
5．从理论上分析，下列关于细胞工程技术应用的说法中，正确的是( )
A．只能用于同种的生物之间
B．只能用于植物与植物之间
C．只能用于植物与动物之间
D．可以在植物、动物、微生物之间进行
解析：选D 细胞工程技术不仅可以在植物、动物和微生物的各自类群内进行分类地位不同的物种之间的杂交，甚至可以在植物、动物和微生物之间进行物种的杂交，借以形成前所未有的新杂交物种。
6．下列各项中，不是植物细胞与组织培养技术条件的是( )
A．无菌 B．离体细胞或组织
C．细胞融合 D．适当的营养条件
解析：选C 植物细胞与组织培养技术需要将离体的细胞或组织在无菌、适当的营养条件下培养。但不需细胞融合技术。
7．下图为植物组织培养的基本过程，则制作人工种子，生产治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，应分别选用的是( )
①②③―→④
A．④② B．③②
C．③④ D．④③
解析：选B 人工种子是利用植物组织培养产生的胚状体外包人工薄膜得到的种子；生产治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，是经过细胞培养过程快速获得愈伤组织，从愈伤组织细胞中提取所需的细胞产物。
8．植物体细胞杂交与动物细胞工程中所用技术与原理不相符的是( )
A．纤维素酶、果胶酶处理和胰蛋白酶处理——酶的专一性
B．植物组织培养和动物细胞培养——细胞的全能性
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C．原生质体融合和动物细胞融合——生物膜的流动性
D．紫草细胞培养和杂交细胞的培养——细胞分裂
解析：选B 动物细胞培养不能发育成完整个体，没有体现细胞的全能性。
9．用甘薯的茎尖分生组织离体培养，可快速繁殖脱毒的种苗。下列说法不正确的是( )
A．该过程依据的主要原理是植物细胞的全能性
B．形成脱毒的种苗只经过细胞分裂，没有细胞分化的发生
C．显微镜下观察处于细胞周期中的细胞，在多数细胞中看不到染色体
D．甘薯的茎尖细胞中含有甘薯的全套遗传物质
解析：选B 甘薯的茎尖分生组织离体培养之所以能够快速繁殖脱毒种苗，是因为甘薯的茎尖细胞中含有甘薯的全套遗传物质。快速繁殖脱毒种苗所依据的原理是植物细胞的全能性。由于细胞分裂周期中间期时间远长于分裂期，因此绝大多数细胞处于间期，少数处于分裂期，故显微镜下多数细胞中看不到染色体。
10．关于现代生物技术应用的叙述，错误的是( )
A．蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质
B．体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体
C．植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒
D．动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育
解析：选B 动物体细胞核移植技术可用于克隆动物，但动物体细胞杂交不能用来克隆动物。动物细胞融合可用于制备单克隆抗体。
11．要想通过体细胞杂交技术获得杂种植株，下列各组操作中的步骤正确的是( )
A．分离原生质体→诱导原生质体融合→再生细胞壁→组织培养→杂种植株
B．分离原生质体→原生质体自然融合→再生细胞壁→组织培养→杂种植株
C．病毒诱导原生质体融合→组织培养→杂种植株
D．分离原生质体→脱分化→再分化→杂种植株
解析：选A 体细胞杂交技术首先要获得不同植物的体细胞，用纤维素酶、果胶酶除去细胞壁得到原生质体，再通过物理或化学方法诱导原生质体融合得到杂种原生质体，使其再生出细胞壁成为杂种植物细胞，再经组织培养形成杂种植株。原生质体一般不会自然融合，也不会像动物细胞融合那样能通过生物法诱导；分离出的原生质体经脱分化和再分化不会得到杂种植株。
12．下列说法正确的是( )
A．植物组织培养是指离体的植物器官或细胞在无人为干预的情况下经脱分化形成新个体
B．动物克隆可通过动物体细胞核移植技术来实现
C．人工诱变、细胞工程、基因工程等技术只能应用于对微生物进行改造
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D．动物细胞融合技术最重要的用途是培养具有双亲优良性状的经济动物
解析：选B 植物组织培养需要在人工控制条件下进行；基因工程和细胞工程有多种用途；动物细胞融合最重要的用途是制备单克隆抗体。
13．细胞工程中，选择合适的生物材料是成功的关键。下列选择不合理的是( )
A．选择高度分化的动物体细胞进行培养有利于获得大量细胞
B．选择胚胎细胞作为核供体进行核移植可提高克隆动物的成功率
C．选择一定大小的植物茎尖进行组织培养可获得脱毒苗
D．选择植物的愈伤组织进行诱变处理可获得优质的突变体
解析：选A 高度分化的动物体细胞已经没有分裂能力，因此对其培养得不到大量细胞。
14．下列有关植物体细胞杂交的叙述，不正确的是( )
A．用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体
B．诱导两种植物的原生质体融合，进而形成杂种细胞
C．植物体细胞杂交的最终目的是获得细胞代谢产物
D．植物体细胞杂交技术可以克服不同物种间远源杂交不亲和的障碍
解析：选C 去除植物细胞壁可以用纤维素酶和果胶酶；原生质体融合后得到的杂种原生质体再生出细胞壁，标志着杂种细胞的形成；植物体细胞杂交的目的是为了获得杂种植株；植物体细胞杂交不经过有性生殖过程，所以可以克服远源杂交不亲和的障碍。
15．由单克隆抗体研制而成的“生物导弹”由两部分组成，一是“瞄准装置”，二是杀伤性“弹头”，下列对此描述不正确的是( )
A．“瞄准装置”是由识别肿瘤的单克隆抗体构成
B．“弹头”是由放射性同位素、化学药物和细胞毒素等物质构成
C．“弹头”中的药物有选择杀伤肿瘤细胞的功能
D．“生物导弹”是利用细胞工程制备出来的
解析：选C “弹头”中的药物既能杀伤肿瘤细胞，也能杀死正常细胞，不具有选择性。“生物导弹”中的“瞄准装置”是由专一识别特定肿瘤细胞的单克隆抗体构成；“弹头”是由杀死肿瘤细胞的放射性同位素、化学药物和细胞毒素等物质构成；“生物导弹”是利用动物细胞融合、动物细胞培养等细胞工程技术制备出来的。
16．在克隆羊培育过程中，将雄羊的体细胞核移入雌羊的去核卵细胞中。产生该克隆羊的方式及该克隆羊发育成熟后所分泌的性激素依次是( )
A．无性生殖、雄性激素 B．无性生殖、雌性激素
C．有性生殖、雄性激素 D．有性生殖、雌性激素
解析：选A 克隆羊的产生属于无性生殖。由于是雄羊供核，故此克隆羊的性别为雄羊，所分泌的性激素是雄性激素。
17．下列有关细胞工程的叙述，正确的是( )
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A．再分化过程中有细胞形态、结构的变化，而脱分化过程中没有
B．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型不一定相同
C．灭活病毒通过溶解磷脂双分子层诱导动物细胞融合
D．单克隆抗体制备过程中，一次筛选所得的杂交细胞都能够产生所需的抗体
解析：选B 离体的、已分化的组织细胞经脱分化形成愈伤组织，细胞的形态、结构发生了变化。同一株绿色开花植物的生殖细胞和体细胞经培养获得的愈伤组织基因型不相同。灭活病毒是通过改变细胞膜上的蛋白质分子和磷脂分子的排布，使细胞膜打开，诱导细胞融合。单克隆抗体制备过程中，一次筛选所得的杂交细胞不一定都能产生所需抗体，还需二次筛选出能够产生所需抗体的杂交细胞。
18．美国德克萨斯州科学家培育出世界上第一只克隆猫，这只小猫毛色花白，看上去完全不像生养它的花斑猫妈妈，也不完全像为它提供细胞核的基因猫妈妈。对该克隆猫毛色的解释合理的是( )
①发生了基因突变 ②提供卵细胞的雌猫细胞质基因进行了表达 ③表现型是基因型与环境共同作用的结果 ④代孕花斑猫妈妈的基因进行了表达
A．① B．①②③
C．②③④ D．①②③④
解析：选B 克隆猫的基因主要来自于重组细胞的细胞核提供者，其细胞质基因来自于卵母细胞提供者，代孕者不提供遗传物质。因此其毛色完全不像生养它的花斑猫妈妈，也不完全像为它提供细胞核的基因猫妈妈。其实，即使其遗传物质完全来自于核提供者，毛色也未必就与之完全相同，因为生物的表现型也会受到环境的影响，并且在发育过程也可能发生基因突变等。
19．下面是“白菜甘蓝”杂种植株培育过程示意图。下列叙述正确的是( )
A．如将纯种的白菜和甘蓝的卵细胞分别制成原生质体，按相同的方法操作也可得到与图示相同基因型的杂种植株
B．可以通过在0.3 g/mL蔗糖溶液中是否发生质壁分离来判断白菜原生质体的死活
C．该培养过程中可能发生细胞分化、染色体变异或基因突变，一般不会发生基因重组
D．植物组织培养和动物细胞培养的培养基、培养目的不完全相同，但诱导细胞或原生质体融合的方法却是完全相同的卵细胞是经减数分裂形成的，遗传物质减半
解析：
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选C 卵细胞是经减数分裂形成的，遗传物质减半，故用卵细胞杂交得到的植株的细胞的遗传物质是体细胞杂交的一半；白菜的原生质体已经去掉了细胞壁，不会发生质壁分离；植物培养过程中细胞进行有丝分裂，只能发生细胞分化、染色体变异或基因突变，不会发生基因重组；植物组织培养的目的是得到植株或细胞产物，而动物细胞培养的目的是得到大量的细胞产物；融合的方法也不完全相同，动物细胞融合可用灭活的病毒。
20．植株甲是二倍体水稻，利用植株甲获得了植株乙，而后利用植株甲和乙又获得植株丙和丁。培养过程如下图所示。下列有关叙述正确的是( )
A．用秋水仙素处理植株甲的幼苗可获得植株乙
B．植株丙与植株丁的体细胞中染色体组的数目相同
C．植株丁的花药离体培养可得到植株丙
D．获得植株丙和植株丁的过程都属于有性生殖
解析：选A 植株乙是四倍体，可通过用秋水仙素处理植株甲幼苗获得。植株丙中染色体组有三组，是三倍体，而植株丁中染色体组有六组，是六倍体；植株丁花药离体培养得到的是单倍体，虽然染色体组也是三个，但与植株丙染色体组成不一定相同；获得植株丁的过程为植物体细胞杂交过程，是无性生殖，获得植株丙的过程是有性生殖，两者是不同的。
二、非选择题(共50分)
21．(10分)(广东高考)铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一。应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎(简称PLBs，类似愈伤组织)生产生物碱的实验流程如下：
在固体培养基上，PLBs的重量、生物碱含量随增殖培养时间的变化如图所示，请回答下列问题：
(1)选用新生营养芽为外植体的原因是__________________________________，诱导外植体形成PLBs的过程称________。
(2)与黑暗条件下相比，PLBs在光照条件下生长的优势体现在________，________，________。
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(3)脱落酸(ABA)能提高生物碱含量，但会抑制PLBs的生长。若采用液体培养，推测添加适量的ABA可提高生物碱产量。同学们拟开展探究实验验证该推测，在设计实验方案时探讨了以下问题：
①ABA的浓度梯度设置和添加方式：设4个ABA处理组，1个空白对照组，3次重复。因ABA受热易分解，故一定浓度的无菌ABA母液应在各组液体培养基________后按比例加入。
②实验进程和取样：实验50天完成，每10天取样，将样品(PLBs)称重(g/瓶)后再测定生物碱含量。如初始(第0天)数据已知，实验过程中还需测定的样品数为________。
③依所测定数据确定适宜的ABA浓度和培养时间：当某3个样品(重复样)的________时，其对应的ABA浓度为适宜浓度，对应的培养时间是适宜培养时间。
解析：(1)新生营养芽的细胞分化程度低，细胞分裂旺盛，易培养。PLBs类似于愈伤组织，由新生营养芽培养到愈伤组织的过程称为脱分化。(2)从坐标曲线可知，与黑暗条件下相比，光照条件下的PLBs生长速度快，原因可能是光照有利于叶绿素的形成，有利于细胞进行光合作用制造有机物。(3)①由于ABA受热易分解，故应将液体培养基先灭菌冷却后，再按一定的比例加入ABA母液。③依据实验目的探究“添加适量的ABA可提高生物碱产量”可知，当某3个样品的“生物碱含量平均值最高”时，其对应的ABA浓度为最适浓度。
答案：(1)新生营养芽的细胞分化程度较低，分裂旺盛 脱分化 (2)生长速度快 有利于叶绿素的形成 进行光合作用制造有机物 (3)①灭菌冷却 ②75 ③生物碱含量平均值最高
22．(14分)不同类型的细胞表达不同的基因组合。那么不同类型的动物细胞都具有全套基因吗？科学家进行了如下图所示的克隆研究。Ⅰ～Ⅶ代表有关过程，a～h代表有关结构或个体。
(1)a细胞的名称是________。选用该细胞作为核移植受体细胞的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)对b的操作方法通常是________。若g是能产生人生长激素的羊，则培育g时，应将人生长激素基因导入________，为了尽快获得大量的生长激素，但让g进行有性生殖会丢失目的基因，你将通过________技术来实现。
(3)从d中取出细胞进行培养时，一般不超过________代，原因是___________________。
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此培养过程中与植物细胞培养过程中所用的培养基有何不同？_________________
________________________________________________________________________。
(4)如果图中的细胞均是人体细胞，则获得的h细胞或器官可用于供体本人组织器官的移植，其优点是_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)上述过程中用到的生物技术有__________________________________________(列举两项)。
解析：(1)图中a细胞是去核卵细胞。选用去核卵细胞作为核移植受体细胞的原因一方面是体积大、易操作，且含丰富的营养物质，另一方面去核卵细胞的细胞质中含有促使细胞核表达全能性的物质。(2)将供体细胞核注入去核的卵细胞通常用显微注射法。若g是能产生人生长激素的羊，则培育g时，应将人生长激素基因导入移植的供体细胞中。为了克服有性生殖会丢失目的基因的缺点，可通过核移植技术来实现，即将g羊的体细胞核或胚胎细胞核移入去核的卵细胞，经过图示过程，形成转入人生长激素基因的克隆羊。(3)动物细胞进行培养时，如果不是为了获取不死细胞，一般不超过10代，原因是10代以内的细胞，其细胞核型不会发生变化。动物细胞培养与植物细胞(组织)培养所用培养基不同。动物细胞培养的培养基为液体培养基，通常要加入动物血清，植物细胞(组织)培养所用培养基为固体培养基，不需加血清。(4)如果图中的细胞均是人体细胞，则获得的h细胞或器官可用于病人组织器官的移植，由于是自身细胞克隆培养形成的器官，所以不会发生免疫排斥反应。(5)上述过程中用到的生物技术有动物细胞培养、核移植等。
答案：(1)(去核)卵细胞 体积大、易操作，营养物质丰富，含有促使细胞核表达全能性的物质(答出两点即可)
(2)显微注射法 移植的供体细胞(核) 克隆(或核移植)
(3)10 10代以内的细胞，其细胞核型不会发生变化
此培养过程所用培养基一般是液体培养基，并加入动物血清
(4)不会发生免疫排斥反应
(5)动物细胞培养、核移植等
23．(14分)科学家用植物细胞杂交方法，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(如下图)，其中①～⑤表示过程，英文字母表示细胞、Z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。过程②
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如放在飞船上则更易进行，这是因为________________________。与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为________。
(2)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，依据的原理是____________________，其中过程④相当于________过程，⑤涉及的分裂方式为________。
(3)若番茄细胞内有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。
(4)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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)若将该方案用在SARS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。
解析：(1)植物细胞杂交首先应该用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，然后诱导两种原生质体融合；过程③是细胞壁再生的过程，与此有关的细胞器为高尔基体。(2)杂种细胞培育成为杂种植株依据的原理是植物细胞的全能性，杂种细胞的组织培养过程要经过脱分化和再分化过程，在植物组织培养过程中不涉及减数分裂，只有有丝分裂。(3)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞含n条染色体，则产生的“番茄马铃薯”细胞所含的染色体为二者的数目之和，即为m＋n条染色体，属于异源四倍体。该杂种植株的花粉经离体培育得到的植株虽然含有2个染色体组，由于是由配子发育而来，应是单倍体。(4)如果杂种细胞的两个细胞为同一种生物的细胞，要获得多倍体的更好方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。(5)制备单克隆抗体需要用经过免疫的B淋巴细胞如SARS患者或康复者的B淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合，制成杂交瘤细胞。如果分析出了所产生抗体的氨基酸序列，则可采用化学合成方法，以脱氧核苷酸为原料合成该SARS抗体的基因。
答案：(1)原生质体融合 纤维素酶和果胶 飞船上无重力干扰更易进行细胞的融合 高尔基体
(2)植物细胞的全能性 脱分化 有丝分裂
(3)m＋n 单
(4)用秋水仙素处理萌发的番茄种子或幼苗
(5)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
24．(12分)科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠人嵌合抗体，用于癌症治疗。下图表示形成鼠—人嵌合抗体的过程。请回答：
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(1)将________注入小鼠体内，从小鼠脾脏中获得B淋巴细胞，其中至少1个B淋巴细胞能产生该抗原的抗体。
(2)在动物细胞融合过程中，需要将所选取的组织细胞分散开，以利于细胞融合，可用____________________处理离体组织细胞使之分散开。
(3)在单克隆抗体制备过程中之所以选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞，是因为它们融合后的杂交瘤细胞具有________________、________________的特性。
(4)单克隆抗体制备过程中运用了________和________的细胞工程技术手段。
(5)鼠源杂交瘤抗体与普通血清抗体相比较，具有______________________的特点。
(6)改造鼠源杂交瘤抗体，生产鼠人嵌合抗体，属于________(生物工程)的范畴，图示过程是根据预期的________，设计________，最终必须对________进行操作。
(7)经过改造的鼠—人嵌合抗体，与鼠杂交瘤抗体相比较，突出的优点是________________________________________________________________________。
解析：(1)单克隆抗体的制备，首先要把抗原注射到小鼠体内，刺激其体内免疫系统，产生相应的B淋巴细胞，然后从其体内分离出来。(2)用胰蛋白酶可以把动物组织分散成单个细胞。(3)将从已免疫小鼠体内获得的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞；杂交瘤细胞既可以无限增殖，又具有分泌特定抗体的能力。(4)单克隆抗体制备过程中使用了动物细胞融合、动物细胞培养技术。(5)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的特性。(6)从图中可以看出，改造鼠源杂交瘤抗体，生产鼠人嵌合抗体，属于蛋白质工程的范畴。(7)鼠人嵌合抗体的优点是对人体的副作用减少。
答案：(1)抗原 (2)胰蛋白酶 (3)在体外大量增殖 产生特异性抗体 (4)动物细胞融合 动物细胞培养 (5)特异性强、灵敏度高 (6)蛋白质工程 嵌合抗体功能 嵌合抗体的结构 基因 (7)对人体的不良反应(或过敏反应等副作用)减少
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