第2講　細(xì)胞工程
[考綱展示]　1.植物的組織培養(yǎng)(Ⅱ)　2.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆 (Ⅱ)　3.細(xì)胞融合與單克隆抗體 (Ⅱ)
考點(diǎn)一| 植物組織培養(yǎng)與植物體細(xì)胞雜交


1．細(xì)胞工程
(1)操作水平：細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平。
(2)目的：按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品。
(3)類型：根據(jù)操作對(duì)象的不同，可分為植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程。
2．植物組織培養(yǎng)技術(shù)
(1)概念理解
①培養(yǎng)對(duì)象：離體的植物組織、器官、細(xì)胞或原生質(zhì)體。
②培養(yǎng)條件：無菌、人工配制的培養(yǎng)基、相關(guān)激素等人工控制條件。
③培養(yǎng)結(jié)果：產(chǎn)生部分或完整植株。
(2)理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的全能性。
①含義：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個(gè)細(xì)胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能。
②物質(zhì)基礎(chǔ)：細(xì)胞內(nèi)含有本物種全部的遺傳信息。
(3)填寫操作過程圖
―→
圖中①表示脫分化，②表示再分化，A表示愈傷組織，B表示叢芽或胚狀體。
3．植物體細(xì)胞雜交技術(shù)
(1)概念：將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。
(2)原理：體細(xì)胞雜交利用了細(xì)胞膜的流動(dòng)性，雜種細(xì)胞培育成雜種植株利用了植物細(xì)胞的全能性。
(3)過程

(4)意義：克服不同種生物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙、獲得雜種植株。
4．植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用
(1)植物繁殖的新途徑
①微型繁殖：用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。
②作物脫毒：選取作物莖尖、根尖等無毒組織進(jìn)行組織培養(yǎng)，獲得脫毒苗的技術(shù)。
③人工種子：胚狀體等外包裹人工薄膜得到的種子，可以解決某些植物結(jié)實(shí)率低、繁殖困難的問題。
(2)作物新品種的培育：?jiǎn)伪扼w育種和突變體的利用。
(3)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：即利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料和生物堿等。
[思考回答]
1．通過植物體細(xì)胞雜交形成的雜交植株是否一定可育？
提示：是否可育看同源染色體能否正常聯(lián)會(huì)。若植物體細(xì)胞雜交過程得到的雜種植物存在同源染色體，能正常聯(lián)會(huì)，則可育。
2．如圖表示植物分化、脫分化和再分化過程及其關(guān)系。試回答相關(guān)問題：

(1)脫分化形成的愈傷組織細(xì)胞與正常體細(xì)胞相比，前者在結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是什么？
提示：高度液泡化、無定形、細(xì)胞壁薄。
(2)經(jīng)脫分化形成愈傷組織為什么需要避光培養(yǎng)？
提示：避光的作用是為了愈傷組織的形成，若給予光照，則會(huì)不同程度的形成維管組織(處于已分化狀態(tài))，就不能繼續(xù)分化，造成組織培養(yǎng)失敗。
(3)利用紫草細(xì)胞脫分化形成的愈傷組織細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)提取紫草素，與常規(guī)的從植物體內(nèi)提取具有的明顯優(yōu)點(diǎn)有哪些？(至少答出三點(diǎn))
提示：可以克服地理、氣候等植物生長(zhǎng)環(huán)境條件的限制，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、自動(dòng)化生產(chǎn)；產(chǎn)量大、純度高。
(4)從分化、脫分化和再分化的結(jié)果看，它們的實(shí)質(zhì)都是什么？
提示：基因在特定的時(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果。

1．細(xì)胞全能性
(1)原理：細(xì)胞內(nèi)含有本物種全部的遺傳信息。
(2)體內(nèi)細(xì)胞全能性不表達(dá)的原因：基因在特定的時(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)。
(3)細(xì)胞全能性表達(dá)的條件：具完整細(xì)胞結(jié)構(gòu)，離體，無菌，一定的營(yíng)養(yǎng)、激素和其他適宜的外界條件。
(4)細(xì)胞全能性大小與細(xì)胞分化程度成反比。
2．激素比例與細(xì)胞分裂分化的關(guān)系
(1)適當(dāng)提高生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比例容易生根。
(2)適當(dāng)提高細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素的比例容易生芽。
(3)比例適中誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織。如圖所示：

3．對(duì)不同物種植物體細(xì)胞雜交和有性雜交的比較
(1)結(jié)果不同
①體細(xì)胞雜交：不管染色體數(shù)、基因組還是染色體組都采用直接相加。
②植物有性雜交：先減半再相加。
(2)適用的定律不同
①有性生殖過程中符合孟德爾遺傳定律。
②植物體細(xì)胞雜交：屬于無性生殖，不符合孟德爾遺傳定律。

◎考法1　考查植物組織培養(yǎng)過程分析
1．(2017·海南高考)甲、乙兩名同學(xué)分別以某種植物的綠色葉片和白色花瓣為材料，利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)繁殖該植物。回答下列問題：
(1)以該植物的綠色葉片和白色花瓣作為外植體，在一定條件下進(jìn)行組織培養(yǎng)，均能獲得試管苗，其原理是______________________。
(2)甲、乙同學(xué)在誘導(dǎo)愈傷組織所用的培養(yǎng)基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到______________。若要用細(xì)胞作為材料進(jìn)行培養(yǎng)獲得幼苗，該細(xì)胞應(yīng)具備的條件是____________________(填“具有完整的細(xì)胞核” “具有葉綠體”或“已轉(zhuǎn)入抗性基因”)。
(3)圖中A、B、C所示的是不同的培養(yǎng)結(jié)果，該不同結(jié)果的出現(xiàn)主要是由于培養(yǎng)基中兩種激素用量的不同造成的，這兩種激素是________________。A中的愈傷組織是葉肉細(xì)胞經(jīng)________形成的。

(4)若該種植物是一種雜合體的名貴花卉，要快速獲得與原植株基因型和表現(xiàn)型都相同的該種花卉，可用組織培養(yǎng)方法繁殖，在培養(yǎng)時(shí)，________(填“能”或“不能”)采用經(jīng)減數(shù)分裂得到的花粉粒作為外植體，原因是
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
解析：(1)外植體在一定條件下進(jìn)行組織培養(yǎng)獲得試管苗的原理是植物細(xì)胞的全能性。
(2)蔗糖水解后可得到一分子的葡萄糖和一分子果糖；若要用細(xì)胞作為材料進(jìn)行培養(yǎng)獲得幼苗，該細(xì)胞應(yīng)具備的條件是應(yīng)該具備整套遺傳物質(zhì)，即具有完整的細(xì)胞核。
(3)在植物組織培養(yǎng)過程中加入的細(xì)胞分裂素、生長(zhǎng)素的比例不同，誘導(dǎo)形成的器官不同；外植體經(jīng)脫分化形成愈傷組織，再分化形成完整的植株。
(4)依題意不能采用經(jīng)減數(shù)分裂得到的花粉粒作為外植體，原因是對(duì)雜合體的植株來說，其體細(xì)胞的基因型相同，而花粉粒的基因型與體細(xì)胞的基因型不同，用花粉粒進(jìn)行組織培養(yǎng)得到的花卉基因型不同于原植株。
答案：(1)植物細(xì)胞的全能性　(2)葡萄糖、果糖　具有完整的細(xì)胞核　(3)細(xì)胞分裂素、生長(zhǎng)素　脫分化　(4)不能　對(duì)雜合體的植株來說，其體細(xì)胞的基因型相同，而花粉粒的基因型與體細(xì)胞的基因型不同，用花粉粒進(jìn)行組織培養(yǎng)得到花卉基因型不同于原植株
◎考法2　考查植物細(xì)胞工程技術(shù)及應(yīng)用
2．甲、乙是染色體數(shù)目相同的兩種二倍體藥用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小組擬培育同時(shí)含有A和B的新型藥用植物。
回答下列問題：
(1)為了培育該新型藥用植物，可取甲和乙的葉片，先用________酶和________酶去除細(xì)胞壁，獲得具有活力的 ________，再用化學(xué)誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)二者融合。形成的融合細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)形成 ________組織，然后經(jīng)過________形成完整的雜種植株。這種培育技術(shù)稱為____________________。
(2)上述雜種植株屬于多倍體，多倍體是指
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
假設(shè)甲與乙有性雜交的后代是不育的，而上述雜種植株是可育的，造成這種差異的原因是
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(3)這種雜種植株可通過制作人工種子的方法來大量繁殖。經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的 ______________________________________等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。
解析：(1)植物體細(xì)胞雜交的過程包括植物細(xì)胞融合和植物組織培養(yǎng)，其過程依次為酶解法去除植物細(xì)胞的細(xì)胞壁、用物理或化學(xué)法誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合、雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁、雜種細(xì)胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)(脫分化形成愈傷組織，再分化形成幼根和芽進(jìn)而形成完整植株)培育成完整植株。其中，酶解法去除植物細(xì)胞的細(xì)胞壁利用了酶的專一性，選擇纖維素酶和果膠酶，水解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁的主要成分——纖維素和果膠，暴露出有活力的原生質(zhì)體。(2)多倍體是指體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上的染色體組的個(gè)體。甲和乙均為二倍體植物，假設(shè)二者有性雜交的后代不可育，其原因是該后代在進(jìn)行減數(shù)第一次分裂過程中，由于沒有同源染色體，聯(lián)會(huì)出現(xiàn)紊亂，不能產(chǎn)生可育的配子。而植物體細(xì)胞雜交產(chǎn)生的雜種植株，細(xì)胞內(nèi)含有原物種體細(xì)胞內(nèi)的染色體，在減數(shù)第一次分裂過程中能夠進(jìn)行同源染色體配對(duì)，產(chǎn)生可育的配子。(3)經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等，用人工薄膜包裝后可得到人工種子。
答案：(1)纖維素　果膠　原生質(zhì)體　愈傷　再分化(或分化)　植物體細(xì)胞雜交技術(shù)　(2)體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體(其他合理答案也可以)　在減數(shù)分裂過程中，前者染色體聯(lián)會(huì)異常，而后者染色體聯(lián)會(huì)正常(其他合理答案也可以)　(3)胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽(答對(duì)其中一個(gè)即可)
3．回答下列有關(guān)植物細(xì)胞工程應(yīng)用有關(guān)的問題：
(1)植物細(xì)胞工程可用于培養(yǎng)脫毒苗，這一方法的原理是__________________，所以再生的植株可能不帶病毒。
(2)微型繁殖過程中，適宜濃度的生長(zhǎng)素單獨(dú)使用可誘導(dǎo)試管苗________，而與________配比適宜時(shí)可促進(jìn)芽的增殖。若要抑制試管苗的生長(zhǎng)，促使愈傷組織產(chǎn)生和生長(zhǎng)，需要適宜的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑是________(填“脫落酸”或“2，4-D”)。
(3)為了獲得植物次生代謝產(chǎn)物，先用植物外植體獲得愈傷組織，然后在液體培養(yǎng)基中懸浮培養(yǎng)。請(qǐng)回答下列問題：

在愈傷組織懸浮培養(yǎng)時(shí)，細(xì)胞干重、蔗糖濃度和pH的變化如圖所示。細(xì)胞干重在12 d后下降的原因有
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
解析：(1)利用莖尖等分生部位進(jìn)行組織培養(yǎng)獲得脫毒苗的原理是植物體細(xì)胞具有全能性。
(2)適宜濃度的生長(zhǎng)素單獨(dú)使用可誘導(dǎo)試管苗生根。微型繁殖培養(yǎng)基中使用的生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素比例不同，可以分別誘導(dǎo)根、芽的形成。使用高濃度的植物生長(zhǎng)素類似物(如2，4-D)可以抑制試管苗的生長(zhǎng)。
(3)由蔗糖濃度下降可知，外植體離體培養(yǎng)過程中需要消耗蔗糖，12天后蔗糖濃度變化不大；pH下降會(huì)影響酶的活性，愈傷組織細(xì)胞不能進(jìn)行光合作用，對(duì)物質(zhì)的合成小于分解，故細(xì)胞干重下降。
答案：(1)植物細(xì)胞的全能性　(2)生根　細(xì)胞分裂素　2，4-D　(3)蔗糖濃度下降，pH降低考點(diǎn)二| 動(dòng)物細(xì)胞與組織培養(yǎng)和核移植技術(shù)
1．動(dòng)物細(xì)胞與組織培養(yǎng)
(1)過程

(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與動(dòng)物組織培養(yǎng)的主要區(qū)別：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程需用胰蛋白酶等處理組織塊，以使細(xì)胞離散，而動(dòng)物組織培養(yǎng)過程中不需要使用胰蛋白酶等。
(3)培養(yǎng)條件
①環(huán)境條件：無菌、溫度適宜和營(yíng)養(yǎng)充足、pH適宜等。
②培養(yǎng)基種類
a．天然培養(yǎng)基：主要取自動(dòng)物血清、動(dòng)物組織提取液和雞胚汁等，其特點(diǎn)是營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、成分復(fù)雜。
b．合成培養(yǎng)基：人工配制的，其成分明確，便于控制實(shí)驗(yàn)條件，使用時(shí)需加入動(dòng)物血清。
(4)培養(yǎng)類型
①原代培養(yǎng)：從供體獲取組織或細(xì)胞后的初次培養(yǎng)。
②傳代培養(yǎng)：將原代培養(yǎng)的細(xì)胞分離稀釋后轉(zhuǎn)入新的培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)，培養(yǎng)代數(shù)一般在10～50代左右。
2．動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)
(1)動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)的過程

重組細(xì)胞胚胎代孕母體―→生出與細(xì)胞核供體遺傳性狀基本相同的個(gè)體
(2)原理：動(dòng)物體細(xì)胞核具有全能性。
(3)應(yīng)用
①生產(chǎn)醫(yī)用蛋白。
②作為異種移植的供體。
③了解胚胎發(fā)育及人體衰老的過程
④追蹤和研究疾病的發(fā)展過程以便更有效地治療疾病。
3．體細(xì)胞克隆
(1)克隆不僅僅是指無性繁殖，還包括遺傳上完全相同的分子、細(xì)胞或來自同一祖先的生物個(gè)體的無性繁殖群體。
(2)體細(xì)胞克隆是指用體細(xì)胞核移植技術(shù)進(jìn)行的克隆。
(3)克隆技術(shù)意義：在克服動(dòng)物種間雜交繁殖障礙、創(chuàng)造新物種方面具有重要的科學(xué)意義和潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
(4)應(yīng)用
①加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良育群的繁育。
②保護(hù)瀕危物種。
[思考回答]
1．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中兩次使用胰蛋白酶的作用有何不同？
提示：第一次使用胰蛋白酶處理剪碎的組織使之分散成單個(gè)細(xì)胞，第二次用胰蛋白酶的目的是使貼壁細(xì)胞從瓶壁上脫落下來，分散成單個(gè)細(xì)胞。
2．動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)推動(dòng)了免疫學(xué)和畜牧業(yè)的發(fā)展。如圖為通過體細(xì)胞核移植過程得到克隆牛的流程圖。

→→→犢牛
(1)與去核卵母細(xì)胞融合的供體高產(chǎn)奶牛細(xì)胞培養(yǎng)一般不會(huì)超過10代，原因是什么？
提示：保持細(xì)胞正常的二倍體核型。
(2)動(dòng)物體細(xì)胞核移植的難度高于胚胎細(xì)胞核移植的原因是什么？
提示：動(dòng)物胚胎的細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)其全能性相對(duì)容易，而動(dòng)物體細(xì)胞分化程度高，恢復(fù)其全能性十分困難。
(3)在現(xiàn)有技術(shù)條件下，還不能將從動(dòng)物體內(nèi)分離出來的成熟體細(xì)胞，直接培養(yǎng)成一個(gè)新個(gè)體，而是將體細(xì)胞的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞中才能發(fā)育成新個(gè)體，你認(rèn)為最可能的原因是什么？
提示：卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)可使體細(xì)胞核的全能性得到表達(dá)。

1．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植時(shí)注意的五個(gè)問題
(1)在分散細(xì)胞時(shí)，需用胰蛋白酶分散細(xì)胞，不能用胃蛋白酶，因?yàn)槲傅鞍酌缸饔玫倪m宜pH約為1.8，胰蛋白酶作用的適宜pH為7.2～7.8，而多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4。
(2)取供體動(dòng)物的體細(xì)胞培養(yǎng)，一般選用10代以內(nèi)的細(xì)胞，因?yàn)?0代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)。
(3)克隆動(dòng)物是由重組的細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)而來的，該重組細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基因來源于受體細(xì)胞，細(xì)胞核基因來源于提供細(xì)胞核的親本，其遺傳物質(zhì)來自兩個(gè)親本。
(4)克隆動(dòng)物絕大部分性狀與供體動(dòng)物相同，少數(shù)性狀與提供卵母細(xì)胞的動(dòng)物相同，與代孕動(dòng)物的性狀無遺傳關(guān)系。
(5)從生殖方式的角度看，動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)(克隆)屬無性生殖，重組細(xì)胞相當(dāng)于受精卵，需要?jiǎng)游锛?xì)胞培養(yǎng)和胚胎工程技術(shù)的支持。
2．動(dòng)物細(xì)胞核移植的理解
(1)卵母細(xì)胞選擇時(shí)期及原因：MⅡ中期的卵母細(xì)胞，此時(shí)具備受精能力，細(xì)胞質(zhì)中合成與分裂、分化有關(guān)的物質(zhì)能刺激融合后重組細(xì)胞進(jìn)行分裂分化，形成重組胚胎。
(2)選卵細(xì)胞作為受體細(xì)胞的原因
①卵細(xì)胞大，易于操作。
②卵黃多，營(yíng)養(yǎng)豐富，為發(fā)育提供充足的營(yíng)養(yǎng)。
③能激發(fā)重組細(xì)胞分裂分化。
(3)動(dòng)物體細(xì)胞不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個(gè)體的原因：動(dòng)物體細(xì)胞的全能性受到限制。
(4)該過程用到的技術(shù)手段：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物細(xì)胞融合、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植。

◎考法1　考查動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程分析
1．某研究小組進(jìn)行藥物實(shí)驗(yàn)時(shí)，以動(dòng)物肝細(xì)胞為材料，測(cè)定藥物對(duì)體外培養(yǎng)細(xì)胞的毒性。供培養(yǎng)的細(xì)胞有甲、乙兩種，甲細(xì)胞為正常肝細(xì)胞，乙細(xì)胞為肝腫瘤細(xì)胞。請(qǐng)回答下列有關(guān)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的問題：
(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)在含5%CO2的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行，CO2的作用是_________________________________________________________________。
(2)將數(shù)量相等的甲細(xì)胞和乙細(xì)胞分別置于培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)，培養(yǎng)液及其他培養(yǎng)條件均相同，一段時(shí)間后，觀察到甲細(xì)胞數(shù)量比乙細(xì)胞數(shù)量________。
(3)在兩種細(xì)胞生長(zhǎng)過程中，當(dāng)甲細(xì)胞鋪滿瓶壁時(shí)，其生長(zhǎng)________。藥物實(shí)驗(yàn)需要大量細(xì)胞，兩種細(xì)胞頻繁傳代，甲細(xì)胞比乙細(xì)胞可以傳代的次數(shù)更________。若用動(dòng)物的肝臟組織塊制備肝細(xì)胞懸液，需用________消化處理。
(4)某研究小組研究了血清對(duì)正常細(xì)胞和癌細(xì)胞培養(yǎng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖。

從該圖提供的信息可以獲得的正確結(jié)論有
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
解析：(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)加入含5%CO2的目的是為了維持培養(yǎng)液的pH。(2)已知甲細(xì)胞為正常肝細(xì)胞，乙細(xì)胞為肝腫瘤細(xì)胞。肝腫瘤細(xì)胞比正常肝細(xì)胞的分裂能力強(qiáng)，細(xì)胞周期短，因此在其他條件相同時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)肝腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的子代細(xì)胞多。(3)甲細(xì)胞為正常肝細(xì)胞，存在接觸抑制，而乙細(xì)胞為腫瘤細(xì)胞，已經(jīng)失去接觸抑制現(xiàn)象，因此在這兩種細(xì)胞生長(zhǎng)過程中，當(dāng)甲細(xì)胞鋪滿瓶壁時(shí)，其生長(zhǎng)停止。乙細(xì)胞能無限增殖，因此其傳代的次數(shù)比甲多；胰蛋白酶能消化組織細(xì)胞間的蛋白質(zhì)，使組織細(xì)胞分散成單個(gè)細(xì)胞。(4)從圖中曲線可看出培養(yǎng)基中有無血清對(duì)癌細(xì)胞的培養(yǎng)影響不大，即二者的細(xì)胞數(shù)在曲線上差別不大。正常細(xì)胞的培養(yǎng)過程中有血清的培養(yǎng)基在相同時(shí)間內(nèi)培養(yǎng)得到的細(xì)胞數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于無血清的培養(yǎng)基所獲得的細(xì)胞數(shù)。癌細(xì)胞培養(yǎng)與正常細(xì)胞培養(yǎng)二者的差距比較大，正常細(xì)胞達(dá)到一定的數(shù)目后不再增加，而癌細(xì)胞卻能不斷增加。
答案：(1)維持培養(yǎng)液的pH　(2)少　(3)停止　少　胰蛋白酶　(4)①有無血清對(duì)正常細(xì)胞培養(yǎng)的影響不同；②培養(yǎng)基中補(bǔ)充血清有助于正常細(xì)胞的培養(yǎng)；③培養(yǎng)基中是否補(bǔ)充血清對(duì)癌細(xì)胞的培養(yǎng)影響不大
◎考法2　考查細(xì)胞核移植技術(shù)及應(yīng)用
2．(2016·全國(guó)卷Ⅱ)如圖表示通過核移植等技術(shù)獲得某種克隆哺乳動(dòng)物(二倍體)的流程。

回答下列問題：
(1)圖中A表示正常細(xì)胞核，染色體數(shù)為2n，則其性染色體的組成可為________。過程①表示去除細(xì)胞核，該過程一般要在卵母細(xì)胞培養(yǎng)至適當(dāng)時(shí)期再進(jìn)行，去核時(shí)常采用________的方法。②代表的過程是________。
(2)經(jīng)過多次傳代后，供體細(xì)胞中________的穩(wěn)定性會(huì)降低。因此，選材時(shí)必須關(guān)注傳代次數(shù)。
(3)若獲得的克隆動(dòng)物與供體動(dòng)物性狀不完全相同，從遺傳物質(zhì)的角度分析其原因是
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(4)與克隆羊“多莉(利)”培育成功一樣，其他克隆動(dòng)物的成功獲得也證明了
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
解析：(1)哺乳動(dòng)物的正常細(xì)胞核中性染色體的組成為XX(雌性)或XY(雄性)。卵母細(xì)胞在培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂的中期時(shí)，常采用顯微操作法去除細(xì)胞核。②過程是將早期胚胎移植到代孕個(gè)體的子宮中，即代表的是胚胎移植。(2)一般來說，動(dòng)物細(xì)胞在傳代培養(yǎng)到10～50代時(shí)，部分細(xì)胞的細(xì)胞核型可能會(huì)發(fā)生變化，即遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性會(huì)降低。因此，選材時(shí)一般選10代以內(nèi)的細(xì)胞，以保證細(xì)胞正常的二倍體核型。(3)獲得的克隆動(dòng)物性狀與供體動(dòng)物基本相同，但不完全相同，從遺傳物質(zhì)的角度分析，性狀不完全相同的原因是：克隆動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)來自去核卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會(huì)對(duì)克隆動(dòng)物的性狀產(chǎn)生影響。(4)高度分化的動(dòng)物體細(xì)胞的全能性受到限制，但其細(xì)胞核的全能性在卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中的物質(zhì)的作用下仍能得以表達(dá)。故克隆羊“多莉(利)”以及其他克隆動(dòng)物的培育成功，證明了高度分化的動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核仍具有全能性。
答案：(1)XX或XY　顯微操作　胚胎移植　(2)遺傳物質(zhì)　(3)卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會(huì)對(duì)克隆動(dòng)物的性狀產(chǎn)生影響　(4)動(dòng)物已分化體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性
[誤區(qū)警示] 動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)中的3個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)
1．動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)，體現(xiàn)了細(xì)胞核的全能性而非動(dòng)物細(xì)胞的全能性。
2．克隆屬于無性繁殖，產(chǎn)生新個(gè)體的性別、絕大多數(shù)性狀與供核親本一致。
3．核移植技術(shù)獲得的動(dòng)物與供核動(dòng)物性狀不完全相同的原因：(1)克隆動(dòng)物絕大部分DNA來自供體細(xì)胞核，但其線粒體中的DNA來自去核卵(母)細(xì)胞。(2)性狀受基因與環(huán)境共同影響。(3)在個(gè)體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變，產(chǎn)生供核動(dòng)物沒有的性狀。
考點(diǎn)三| 動(dòng)物細(xì)胞融合與單克隆抗體


1．動(dòng)物細(xì)胞融合
(1)概念：在一定條件下將兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞融合為一個(gè)細(xì)胞的過程。
(2)原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性。
(3)融合方法：聚乙二醇(PEG)、滅活的病毒、電刺激等。
(4)意義：突破了有性雜交方法的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能，也為制造單克隆抗體開辟了新途徑。
2．單克隆抗體制備
(1)單克隆抗體制備過程

(2)單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn)：特異性強(qiáng)、靈敏度高、可大量制備。
[思考回答]
1．若僅考慮細(xì)胞的兩兩融合，B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞經(jīng)細(xì)胞融合后產(chǎn)生的細(xì)胞有3種類型，原因是什么？
提示：出現(xiàn)不同種類型是因?yàn)榧?xì)胞融合是隨機(jī)的。
2．下面兩幅圖是單克隆抗體制備的示意圖，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題：

(1)圖1和圖2所示的過程中，都必須用到的動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)手段是什么？
提示：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)(或動(dòng)物細(xì)胞融合)。
(2)圖2中受體細(xì)胞A代表的是什么細(xì)胞；B所示的細(xì)胞特點(diǎn)是什么？
提示：A代表的是漿細(xì)胞(效應(yīng)B)；B所示細(xì)胞的特點(diǎn)是既能無限增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體。
(3)圖1中Ⅱ過程與植物原生質(zhì)體融合的誘導(dǎo)不同之處是什么？Ⅱ過程的原理是什么？
提示：Ⅱ過程特有的誘導(dǎo)方法是利用滅活的病毒誘導(dǎo)；Ⅱ過程的原理是細(xì)胞膜的流動(dòng)性。

單克隆抗體制備過程的關(guān)鍵分析
1．對(duì)動(dòng)物免疫的原因：B淋巴細(xì)胞要經(jīng)過免疫過程，即接觸抗原，增殖分化為有特異性免疫功能的B淋巴細(xì)胞，才能產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，所以與骨髓瘤細(xì)胞融合的B淋巴細(xì)胞實(shí)際上是漿細(xì)胞。
2．雜交瘤細(xì)胞具備雙親的遺傳物質(zhì)，不僅具有漿細(xì)胞產(chǎn)生特異性抗體的能力，還具有骨髓瘤細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下大量增殖的能力，可以克服單純B淋巴細(xì)胞不能無限增殖的缺點(diǎn)，而大量生產(chǎn)單克隆抗體。
3．制備單克隆抗體過程中的兩次篩選
項(xiàng)目
第一次篩選
第二次篩選
篩選原因
誘導(dǎo)融合后得到多種雜交細(xì)胞，另外還有未融合的細(xì)胞
由于小鼠在生活中還受到其他抗原的刺激，所以經(jīng)選擇性培養(yǎng)獲得的雜交瘤細(xì)胞中有能產(chǎn)生其他抗體的細(xì)胞
篩選方法
用特定的選擇培養(yǎng)基篩選：未融合的細(xì)胞和同種細(xì)胞融合后形成的細(xì)胞(“BB”細(xì)胞、“瘤瘤”細(xì)胞)都會(huì)死亡，只有融合的雜交瘤細(xì)胞(“B瘤”細(xì)胞)才能生長(zhǎng)
用多孔培養(yǎng)皿培養(yǎng)，在每個(gè)孔只有一個(gè)雜交瘤細(xì)胞的情況下開始克隆化培養(yǎng)和抗體檢測(cè)，經(jīng)多次篩選得到能產(chǎn)生特異性抗體的細(xì)胞群

◎考法　考查動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)及單克隆抗體的制備
1．(2019·寧夏平羅中學(xué)第一次月考)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA)是一種自身免疫病，致殘性強(qiáng)。研究表明，該病的病理與腫瘤壞死因子-α(TNF-α)密切相關(guān)，而一種人鼠嵌合的抗TNA-α單克隆抗體能有效治療RA。維持培養(yǎng)液如圖為該單克隆抗體制備過程示意圖。

(1)單克隆抗體的制備涉及細(xì)胞工程中的_____________________、________技術(shù)。
(2)圖中的抗原A是__________，HAT培養(yǎng)基的作用是__________________。將B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合后的雜種細(xì)胞具有的特點(diǎn)是_______________。
(3)醫(yī)療上，把單克隆抗體與化學(xué)藥物或細(xì)胞毒素相結(jié)合制成“________”，借助抗體的定向作用將藥物帶到病變細(xì)胞并將其殺死。
(4)克隆動(dòng)物是指用________方法得到的動(dòng)物。
(5)單克隆抗體的特點(diǎn)是________、________、________。
解析：(1)單克隆抗體制備涉及動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)。(2)圖中刺激免疫動(dòng)物產(chǎn)生抗TNF-α單克隆抗體的抗原是腫瘤壞死因子-α(TNF-α)。HAT培養(yǎng)基的作用是篩選出雜交瘤細(xì)胞。雜交瘤細(xì)胞既能無限增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體。(3)醫(yī)療上，把單克隆抗體與化學(xué)藥物或細(xì)胞毒素相結(jié)合制成“生物導(dǎo)彈”，借助抗體的定向作用將藥物帶到病變細(xì)胞并將其殺死。(4)克隆動(dòng)物是指用核移植方法得到的動(dòng)物。(5)單克隆抗體的特點(diǎn)是：特異性強(qiáng)、靈敏度高，并可能大量制備。
答案：(1)動(dòng)物細(xì)胞融合(或雜交瘤)　動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)
(2)腫瘤壞死因子-α(或TNF-α)　篩選出雜交瘤細(xì)胞　既能大量增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體
(3)生物導(dǎo)彈　(4)(動(dòng)物體細(xì)胞)核移植
(5)特異性強(qiáng)　靈敏度高　并可能大量制備
[規(guī)律總結(jié)] 關(guān)于單克隆抗體制備的三個(gè)方面
1．雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn)：既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一抗體。
2．進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞的誘導(dǎo)融合，形成的雜種細(xì)胞有三種：AA型、BB型、AB型。只有AB型才是我們所需要的雜種細(xì)胞，所以需要用選擇性培養(yǎng)基進(jìn)行篩選。
3．獲取單克隆抗體的場(chǎng)所
(1)若在培養(yǎng)基中進(jìn)行雜交瘤細(xì)胞培養(yǎng)，則從培養(yǎng)液中提取。
(2)若在小鼠或其他動(dòng)物腹腔中培養(yǎng)，則從腹水中提取。
2．(2013·海南高考)單純皰疹病毒Ⅰ型(HSV-Ⅰ)可引起水泡性口唇炎。利用雜交瘤技術(shù)制備出抗HSV-Ⅰ的單克隆抗體可快速檢測(cè)HSV-Ⅰ。
回答下列問題：
(1)在制備抗HSV-Ⅰ的單克隆抗體的過程中，先給小鼠注射一種純化的HSV-Ⅰ蛋白，一段時(shí)間后，若小鼠血清中抗________的抗體檢測(cè)呈陽性，說明小鼠體內(nèi)產(chǎn)生了________反應(yīng)，再?gòu)男∈蟮腳_______中獲取B淋巴細(xì)胞。將該B淋巴細(xì)胞與小鼠的________細(xì)胞融合，再經(jīng)過篩選、檢測(cè)，最終可獲得所需的雜交瘤細(xì)胞，該細(xì)胞具有的特點(diǎn)是________________。
(2)若要大量制備抗該蛋白的單克隆抗體，可將該雜交瘤細(xì)胞注射到小鼠的________中使其增殖，再?gòu)腳_______中提取、純化獲得。
(3)通過上述方法得到的單克隆抗體可準(zhǔn)確地識(shí)別這種HSV-Ⅰ蛋白，其原因是該抗體具有________和________________等特性。
解析：(1)制備單克隆抗體時(shí)，需要先給小鼠注射特定抗原(HSV-Ⅰ蛋白)，當(dāng)小鼠血清中抗HSV-Ⅰ蛋白的抗體檢測(cè)呈陽性時(shí)，即該抗體與抗原HSV-Ⅰ蛋白發(fā)生了特異性結(jié)合，此時(shí)的B淋巴細(xì)胞即為漿細(xì)胞，可從小鼠脾臟中獲取B淋巴細(xì)胞，再將B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合，經(jīng)過篩選和克隆化培養(yǎng)，最終獲得既能無限增殖又能產(chǎn)生專一抗體的雜交瘤細(xì)胞。
(2)單克隆抗體的獲取途徑有兩條，其中一條是將雜交瘤細(xì)胞注射到小鼠的腹腔中使其增殖，再?gòu)母顾刑崛?、純化獲得。
(3)單克隆抗體具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、純度高等特性。
答案：(1)HSV-Ⅰ蛋白　體液免疫　脾臟　骨髓瘤　無限增殖、產(chǎn)生專一抗體　(2)腹腔　腹水　(3)純度高　特異性強(qiáng)、靈敏度高
真題體驗(yàn)| 感悟高考　淬煉考能
1．(2018·全國(guó)卷Ⅲ)2018年《細(xì)胞》期刊報(bào)道，中國(guó)科學(xué)家率先成功地應(yīng)用體細(xì)胞對(duì)非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物進(jìn)行克隆，獲得兩只克隆猴——“中中”和“華華”?；卮鹣铝袉栴}：
(1)“中中”和“華華”的獲得涉及核移植過程，核移植是指_______________________________。通過核移植方法獲得的克隆猴，與核供體相比，克隆猴體細(xì)胞的染色體數(shù)目________(填“減半”“加倍”或“不變”)。
(2)哺乳動(dòng)物的核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植，胚胎細(xì)胞核移植獲得克隆動(dòng)物的難度________(填“大于”或“小于”)體細(xì)胞核移植，其原因是____________________________________。
(3)在哺乳動(dòng)物核移植的過程中，若分別以雌性個(gè)體和雄性個(gè)體的體細(xì)胞作為核供體，通常，所得到的兩個(gè)克隆動(dòng)物體細(xì)胞的常染色體數(shù)目________(填“相同”或“不同”)，性染色體組合________(填“相同”或“不同”)。
解析：(1)動(dòng)物核移植是將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核，移入一個(gè)已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的胚胎，這個(gè)新的胚胎最終發(fā)育為動(dòng)物個(gè)體。用核移植的方法得到的動(dòng)物稱為克隆動(dòng)物，與核供體相比，其細(xì)胞的染色體數(shù)目不變。(2)由于動(dòng)物胚胎細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)其全能性相對(duì)容易，而動(dòng)物體細(xì)胞分化程度高，恢復(fù)其全能性十分困難，所以，胚胎細(xì)胞核移植獲得克隆動(dòng)物的難度明顯低于體細(xì)胞核移植。(3)哺乳動(dòng)物雌性和雄性個(gè)體的體細(xì)胞中常染色體數(shù)目相同，所以分別以雌性和雄性個(gè)體的體細(xì)胞為供體，克隆動(dòng)物體細(xì)胞的常染色體數(shù)目相同，但其性染色體組合不同。
答案：(1)將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞核，移入一個(gè)已去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中　不變　(2)小于　胚胎細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)全能性相對(duì)容易　(3)相同　不同
2.(2017·全國(guó)卷Ⅲ)編碼蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五個(gè)片段組成，編碼蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段組成，如圖1所示。

圖1 圖2
回答下列問題：
(1)現(xiàn)要通過基因工程的方法獲得蛋白乙，若在啟動(dòng)子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，則所構(gòu)建的表達(dá)載體
轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞后不能翻譯出蛋白乙，原因是
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(2)某同學(xué)在用PCR技術(shù)獲取DNA片段B或D的過程中，在PCR反應(yīng)體系中加入了DNA聚合酶、引物等，還加入了序列甲作為________，加入了________作為合成DNA的原料。
(3)現(xiàn)通過基因工程方法獲得了甲、乙、丙三種蛋白，要鑒定這三種蛋白是否具有刺激T淋巴細(xì)胞增殖的作用，某同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)：將一定量的含T淋巴細(xì)胞的培養(yǎng)液平均分成四組，其中三組分別加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一組作為對(duì)照，培養(yǎng)并定期檢測(cè)T淋巴細(xì)胞濃度，結(jié)果如圖2。
①由圖2可知：當(dāng)細(xì)胞濃度達(dá)到a時(shí)，添加蛋白乙的培養(yǎng)液中T淋巴細(xì)胞濃度不再增加，此時(shí)若要使T淋巴細(xì)胞繼續(xù)增殖，可采用的方法是__________________。細(xì)胞培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)箱中通常要維持一定的CO2濃度，CO2的作用是__________________。
②僅根據(jù)圖1、圖2可知，上述甲、乙、丙三種蛋白中，若缺少________(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所編碼的肽段，則會(huì)降低其刺激T淋巴細(xì)胞增殖的效果。
解析：(1)若在啟動(dòng)子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，則基因表達(dá)載體中編碼乙的DNA序列起始端無ATG，無論以DNA的哪條鏈為模板，轉(zhuǎn)錄出的mRNA都無起始密碼子AUG，使所構(gòu)建的表達(dá)載體轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞后不能翻譯出蛋白乙。
(2)在PCR技術(shù)中，除了引物和耐高溫的DNA聚合酶外，還需要序列甲(DNA片段)作為模板，dNTP(脫氧核糖核苷三磷酸)作為原料。
(3)①當(dāng)細(xì)胞濃度達(dá)到a時(shí)，添加蛋白乙的培養(yǎng)液中T淋巴細(xì)胞濃度不再增加，可能是由于發(fā)生了接觸抑制，可用胰蛋白酶處理貼壁生長(zhǎng)的細(xì)胞，制成細(xì)胞懸液分瓶繼續(xù)傳代培養(yǎng)。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中，CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH。
②對(duì)照分析圖1和圖2可知，能刺激T淋巴細(xì)胞增殖的甲和乙中都含有C片段，而對(duì)T淋巴細(xì)胞增殖促進(jìn)作用很弱的丙中沒有C片段，據(jù)此可知，若缺少C片段所編碼的肽段，則會(huì)降低其刺激T淋巴細(xì)胞增殖的效果。
答案：(1)編碼乙的DNA序列起始端無ATG，轉(zhuǎn)錄出的mRNA無起始密碼子　(2)模板　dNTP　(3)①進(jìn)行細(xì)胞傳代培養(yǎng)　維持培養(yǎng)液的pH?、贑
3．(2014·全國(guó)卷Ⅰ改編)某研究者用抗原(A)分別免疫3只同種小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后測(cè)定各小鼠血清抗體的效價(jià)(能檢測(cè)出抗原抗體反應(yīng)的血清最大稀釋倍數(shù))，結(jié)果如圖所示。

若要制備雜交瘤細(xì)胞，需取免疫后小鼠的B淋巴細(xì)胞(染色體數(shù)目40條)，并將該細(xì)胞與體外培養(yǎng)的小鼠骨髓瘤細(xì)胞(染色體數(shù)目60條)按一定比例加入試管中，再加入聚乙二醇誘導(dǎo)細(xì)胞融合，經(jīng)篩選培養(yǎng)及抗體檢測(cè)，得到不斷分泌抗A抗體的雜交瘤細(xì)胞。
回答下列問題：
(1)制備融合所需的B淋巴細(xì)胞時(shí)，所用免疫小鼠的血清抗體效價(jià)需達(dá)到16 000以上，則小鼠最少需要經(jīng)過________次免疫后才能有符合要求的。達(dá)到要求后的X、Y、Z這3只免疫小鼠中，最適合用于制備B淋巴細(xì)胞的是________小鼠，理由是________________________________。
(2)細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)完成后，融合體系中除含有未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞外，可能還有_______________________________________________，體系中出現(xiàn)多種類型細(xì)胞的原因是__________________________。
(3)雜交瘤細(xì)胞中有________個(gè)細(xì)胞核。
(4)未融合的B淋巴細(xì)胞經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后都不能存活，原因是______________________________________________________________。
解析：(1)據(jù)圖分析可知，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗體效價(jià)幾乎都達(dá)到16 000以上，小鼠Y的血清抗體的效價(jià)最高，最適合用于制備單克隆抗體。(2)融合體系中除了未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞之外，還有骨髓瘤細(xì)胞的自身融合細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的自身融合細(xì)胞。細(xì)胞的融合是隨機(jī)的，并且不可能所有細(xì)胞都融合，故體系中會(huì)出現(xiàn)多種類型的細(xì)胞。(3)動(dòng)物細(xì)胞融合后形成的是具有原來兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞。(4)正常細(xì)胞的分裂次數(shù)是有限的，且經(jīng)過免疫的B淋巴細(xì)胞高度分化，不能無限增殖，而是經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后逐漸衰老死亡。
答案：(1)4　Y　Y小鼠的血清抗體效價(jià)最高
(2)B淋巴細(xì)胞相互融合形成的細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞相互融合形成的細(xì)胞　細(xì)胞融合是隨機(jī)的，且融合率達(dá)不到100%　(3)1　(4)不能無限增殖

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