高中生物高考第33讲　动、植物细胞工程

这是一份高中生物高考第33讲　动、植物细胞工程，共32页。试卷主要包含了细胞工程的概念，植物组织培养技术，植物细胞工程的应用等内容，欢迎下载使用。

第33讲　动、植物细胞工程
内容比较——知考向
核心素养——提考能
内容要求
1.阐明植物的组织培养和植物体细胞杂交
2.概述动物细胞培养与动物细胞核移植技术
3.阐明细胞融合与单克隆抗体的制备
4.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值
5.活动：利用植物组织培养技术培育菊花或其他植物幼苗，并进行栽培
6.活动：收集单克隆抗体在临床上实际应用的资料，并进行交流分享
生命观念
细胞全能性的物质基础和生物生长的细胞学基础
科学思维
建立动物细胞培养与单克隆抗体制备的基本流程模型；阐明动物细胞融合和植物体细胞杂交的异同
科学探究
探究动物细胞工程的应用；结合高产奶牛的克隆过程，掌握动物细胞核移植技术
社会责任
克隆动物及其对人类社会的可能影响
与旧教
材对比
增：①玉米单倍体育种流程图；②外植体；③植物细胞培养的概念；④初、次生代谢概念；⑤干细胞的培养及其应用。
删：①人工种子；②植物生长调节剂在组织培养中的作用。(拓展视野)
改：①细胞全能性的概念；②胡萝卜组织培养改为菊花组织培养；③传代培养内容精减。
考点一　植物细胞工程

1.细胞工程的概念

2.植物组织培养技术
(1)概念：是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
(2)原理：细胞的全能性即细胞经分裂、分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
注意　1.植物细胞具有全能性的原因
一般生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传信息，即都有发育成完整个体所必需的全部遗传信息。
2.不同细胞的全能性比较
①体细胞全能性：分化程度低的>分化程度高的；细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的。
②不同细胞的全能性：受精卵>生殖细胞>体细胞。
③不同生物的细胞全能性：植物细胞>动物细胞。
④全能性与细胞分化的关系：一般情况下，随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。
(3)条件：①离体的植物细胞、组织、器官(统称外植体)；②无菌和人工培养；③培养在人工制备的培养基上；④给予适宜的培养条件。
(4)过程(如菊花的组织培养)

(5)植物激素在植物组织培养中的作用
生长素/细胞分裂素
植物组织的发育方向
高
有利于根的分化、抑制芽的形成
低
有利于芽的分化，抑制根的形成
适中
促进愈伤组织的生长
简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤
提醒　①由愈伤组织进行细胞分化时，一般要先诱导其生芽，然后诱导其生根，可通过控制培养基中生长素和细胞分裂素的比例来实现。
②光照：在愈伤组织诱导阶段，对有些植物来说，避光培养有利于细胞脱分化形成愈伤组织。当愈伤组织再分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。
③体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。
④细胞的全能性指的是细胞的一种潜在能力，这种潜在能力只有在特定的环境中才能表现出来，而不是指细胞在任何条件下都能发育成完整的生物体。
⑤植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖，少数为葡萄糖和果糖，原因是蔗糖既可提供充足的碳源，又可维持相对适中的渗透压，而葡萄糖和果糖在与蔗糖提供相同数量碳源的前提下，其造成的渗透压可能过高。

3.植物体细胞杂交技术　　　　无性生殖
(1)概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
(2)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的流动性，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。
(3)过程

(4)优点和局限性
①优点：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。
②局限性：目前有许多理论和技术问题未解决，还不能让杂种植株按照人们的需求表现出双亲的杂合性状。
4.植物细胞工程的应用
(1)植物繁殖的新途径

(2)作物新品种的培育

①单倍体育种　原理：染色体变异

优点：①明显缩短育种年限；②可获得纯合子，后代不发生性状分离，能稳定遗传。
②突变体的利用

(3)细胞产物的工厂化生产
① 初生代谢与次生代谢
初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，因此在整个生命过程中它一直进行着。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。
②过程：
外植体愈伤组织细胞悬液细胞产物
③注意事项
a．工厂化生产不一定要培养出植物体，一般培养到愈伤组织阶段，从培养愈伤组织细胞的培养液中就可提取细胞产物。
b．通过培养能够产生对人们有利的产物的细胞，从而获得大量的细胞产物。目前获得的产物主要有蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。

(1)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性(×)
(2)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会发生细胞的增殖和分化(×)
(3)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的(×)
(4)用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性(×)
(5)再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志(√)
(6)培养草莓脱毒苗所采用的主要技术是细胞杂交(×)


1.植物组织培养与植物体细胞杂交的比较

2.植物体细胞杂交和有性杂交的辨析



1.如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？
选择性必修3 P34“从社会中来”
提示　利用植物组织培养技术快速繁殖兰花。具体操作为取兰花幼嫩部位消毒后置于诱导形成愈伤组织的培养基中培养，经脱分化形成愈伤组织，转接到诱导生根培养基上，再分化形成胚状体或丛芽，移栽获得兰花植株。
2.科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？
选择性必修3 P38“练习与应用”
提示　蜗牛消化道提取液中可能有纤维素酶、果胶酶。
3.脱毒苗与抗毒苗有何区别？
选择性必修3 P40“内文信息拓展”
提示　(1)脱毒苗是选择植物的分生区如茎尖(刚形成，不含有病毒)进行组织培养而获得的，属于细胞工程的范畴。
(2)抗毒苗是把某抗病毒基因导入受体细胞中，并通过一定的方法培养形成的，属于基因工程的范畴。

考向1　结合植物组织培养的过程，考查科学探究能力
1.(2020·北京等级模考，13)番茄根尖经过植物组织培养过程可以获得完整的番茄植株，有关此过程的叙述错误的是(　　)
A.此过程中发生了细胞的脱分化、再分化
B.植物激素在此过程中起调节作用
C.此过程中若发生杂菌污染则难以获得目的植株
D.根尖细胞最终发育为无叶绿体的植株
答案　D
解析　植物组织培养过程包括脱分化和再分化过程，A正确；植物组织培养过程中，需要在培养基中添加细胞分裂素和生长素，植物激素在此过程中发挥调节作用，B正确；植物组织培养过程要求无菌无毒的环境，其中外植体要进行消毒处理，而培养基需进行灭菌处理，若植物组织培养过程中发生杂菌污染，则难以得到目的植株，C正确；番茄根尖经过植物组织培养形成的番茄植株中含有叶绿体，D错误。
2.(2021·山东济南调研)科学家用植物体细胞杂交技术，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，培育过程如下图所示，其中①～⑤表示过程，a～f表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题：

(1)在植物体细胞杂交技术中，过程①常用　　　　　　　　酶处理植物细胞以除去细胞壁。
(2)过程②表示　　　　　　　　　　，依据的生物学原理是　　　　　　　　　　　　。
(3)与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器是　　　　。
(4)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是　　　　　　　　　　　　，其中过程④表示　　　　　　　　过程，过程⑤涉及的细胞分裂方式为　　　　　　　　　　　　。
(5)若番茄细胞内含m条染色体，马铃薯细胞内含n条染色体，则“番茄—马铃薯”杂种植株的体细胞内含　　　　条染色体；若由杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株为几倍体？ 　　　　。
(6)如果形成c的原生质体a、b来源于同一株番茄，那么更常用且有效地得到番茄植株f的处理方法是____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)纤维素酶和果胶　(2)诱导原生质体融合　细胞膜具有一定的流动性　(3)高尔基体　(4)植物细胞的全能性　脱分化　有丝分裂　(5)m＋n　单倍体　(6)用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的番茄种子或幼苗
解析　(1)由图可知，过程①为用纤维素酶和果胶酶处理两种植物细胞以除去细胞壁，得到原生质体。(2)过程②表示诱导原生质体融合，依据的生物学原理是细胞膜具有一定的流动性。(3)过程③是杂种细胞再生出细胞壁，在此过程中高尔基体起重要作用。(4)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是植物细胞的全能性，图中过程④表示脱分化，过程⑤表示再分化，在过程⑤中细胞进行有丝分裂。(5)植物体细胞杂交得到的杂种细胞中染色体数目是番茄细胞和马铃薯细胞中染色体数目之和；若培育成的杂种植株是四倍体，则该杂种植株的花粉经离体培养得到的植株是单倍体，因为其是由配子(如花粉)发育而来的。(6)利用同一株植物的体细胞融合得到的植株是同源多倍体，获得同源多倍体更常用且有效的方法是利用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的植物种子或幼苗。
考向2　围绕植物体细胞杂交，考查科学探究能力
3.(2021·黑龙江伊春期末)科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株，为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质，其培育过程如下图所示，请据图回答下列问题：

(1)过程①常用的酶是　　　　　　　　，细胞融合完成的标志是　　　　　　　　。
(2)植物体细胞杂交依据的生物学原理有________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂　　　　诱导，在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面的荧光可观察到　　　　种不同的原生质体(只考虑细胞两两融合的情况)，当观察到　　　　　　　　时可判断该原生质体是由番茄原生质体和马铃薯原生质体融合而成的。
(4)过程④中的培养基常添加的植物激素是　　　　。
(5)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含　　　　条染色体。
答案　(1)纤维素酶和果胶酶　杂种细胞再生出新的细胞壁
(2)细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
(3)聚乙二醇(或PEG)　3　融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光
(4)生长素和细胞分裂素
(5)2(m＋n)
解析　(3)在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面的荧光可观察到3种不同的原生质体(只考虑细胞两两融合的情况)，即番茄原生质体自身融合、马铃薯原生质体自身融合、番茄原生质体和马铃薯原生质体相互融合；根据题意，红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质，因此当观察到融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光时，可判断该原生质体是由番茄原生质体和马铃薯原生质体融合而成的。(5)植物原生质体融合过程中，融合后形成的细胞内染色体数目等于融合前的两细胞核内染色体数之和，若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞中的染色体数为m＋n，在有丝分裂后期，由于着丝粒分裂，染色体数目加倍，故有丝分裂后期“番茄—马铃薯”细胞内含2(m＋n)条染色体。
考点二　动物细胞工程


1.动物细胞培养　　原理：细胞增殖
(1)地位：动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合等。其中动物细胞培养是其他动物细胞工程技术的基础。
(2)培养条件

(3)培养过程

提醒　(1)区分原代培养和传代培养的关键是看用胰蛋白酶处理的对象和是否分瓶。
①分瓶前，第一次用胰蛋白酶对动物组织进行处理后的培养是原代培养。
②第二次用胰蛋白酶处理，使细胞从瓶壁上脱离下来，分瓶后的细胞培养为传代培养。
(2)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接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。
2.干细胞的培养及其应用
(1)概念：干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞，与组织、器官的发育、再生和修复密切相关。
(2)来源：早期胚胎、骨髓和脐带血等。
(3)分类：包括胚胎干细胞和成体干细胞等

(4)诱导多能干细胞(iPS细胞)

3.动物细胞融合技术和单克隆抗体
(1)动物细胞融合技术
①概念：使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。

②方法：PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法等。
动物细胞特有的融合方法
③原理：细胞膜具有一定的流动性。
④结果：形成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。
⑤意义：突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
(2)单克隆抗体及其应用

制备过程　原理：细胞膜的流动性和细胞增殖


说明：①用特定抗原对小鼠进行免疫的原因：
B淋巴细胞要经过免疫过程，即接触抗原，增殖分化为有特异性免疫功能的B淋巴细胞，才能产生相应的抗体，所以，与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是浆细胞。
②获取小鼠经免疫的B淋巴细胞的部位：脾。
③诱导融合的方法：
动物细胞融合特有的诱导方法为用灭活的病毒处理，其他物理、化学诱导融合的方法与植物体细胞杂交过程中诱导原生质体融合的方法基本相同。
④杂交细胞：
在诱导因素的作用下进行细胞的诱导融合，形成的杂交细胞有多种，若仅考虑两两融合的情况，形成的杂交细胞有三种，AA型、BB型、AB型。只有AB型才是我们所需要的杂交细胞，所以需要用选择培养基进行筛选。
⑤两次筛选的目的：
第一次是在诱导融合之后，利用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞。第二次是对上述杂交瘤细胞进行筛选，利用96孔板培养，采用专一抗体检验的方法筛选出能产生所需特定抗体的杂交瘤细胞。
⑥杂交瘤细胞的抗体检测和克隆化培养
融合后的细胞经选择培养基培养后，能存活的细胞就是杂交瘤细胞。但这些杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞，通常用“有限稀释法”来选择。将杂交瘤细胞稀释，用96孔板培养，使每孔细胞不超过一个，通过培养让其增殖。然后检测各孔上清液中细胞分泌的抗体(常用酶联免疫吸附试验法)，那些上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔。阳性孔中的细胞还不能保证是来自单个细胞，挑选阳性孔的细胞继续进行有限稀释，一般需进行3～4次，直至确信每个孔中增殖的细胞为单克隆细胞。该过程即为杂交瘤细胞的克隆化培养。
4.动物体细胞核移植技术和克隆动物
(1)原理：细胞核的全能性，即动物细胞核中具有该种动物全套的遗传信息
(2)类型：①胚胎细胞核移植：动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易。
②体细胞核移植：动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难。因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。
(3)涉及技术：
动物细胞培养技术、动物细胞融合技术、核移植技术、胚胎移植技术等。其中，核移植是核心技术。
(4)过程




提醒　①细胞核移植技术中注入去核卵母细胞中的不是供体细胞核，而是整个细胞。伴随着两细胞融合，体现出细胞膜具有一定的流动性的结构特点。
②核移植时，一般先通过电刺激使供体细胞和受体细胞融合，再用物理或化学方法激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。
③动物细胞核移植时，一般选用10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，能保证供体细胞正常的遗传基础。

(1)动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞(×)
(2)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(×)
(3)相比植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方式是用灭活的病毒处理(√)
(4)杂交瘤细胞进行体内培养，是为了获得能产生单克隆抗体的胚胎(×)
(5)杂交瘤细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体(√)

1.动物细胞培养过程中，用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理组织块，使组织分散成单个细胞的目的是什么？
选择性必修3 P45“图示拓展”
提示　使细胞与培养液充分接触。保证细胞所需氧气和营养的供应；保证细胞内代谢物及时排出。
2.动物细胞融合过程中为什么未灭活的病毒不能作诱导剂？
选择性必修3 P48“相关信息”拓展
提示　未灭活的病毒会感染细胞，因而不能诱导细胞融合。
3.抗体—药物偶联物(antibody－drug conjugates，ADC)通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC通常由抗体、接头和药物(如细胞毒素)三部分组成，它的作用机制如下图所示。
选择性必修3 P50“思考·讨论”

ADC的作用机制示意图
讨论：
(1)ADC的抗体和药物各具有什么作用？
(2)除了细胞毒素，还有哪些物质理论上可以作为ADC偶联的药物？
(3)单克隆抗体诊断试剂盒和ADC在临床应用上各具有什么优势？
提示　(1)ADC的抗体在生物体内与特定目标细胞或组织相结合，具有导向作用。药物起治疗作用。
(2)化学药物、抗癌药物等。
(3)单克隆抗体诊断试剂盒具有特异性强、灵敏度高、可大量制备的优势。ADC在临床上用于治疗癌症或其他疾病，具有疗效高、毒副作用小的特点。

1.动物细胞培养与动物体细胞核移植的比较

2.细胞工程的各种技术手段及其原理总结


考向1　结合动物细胞培养和干细胞的培养及应用，考查社会责任
1.(2021·山东德州高三一模改编)下图为肾脏上皮细胞培养过程示意图。下列叙述不正确的是(　　)

A.甲→乙过程需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理
B.丙过程指细胞在添加血清的合成培养基中进行原代培养
C.丙和丁过程均会出现细胞贴壁和接触抑制现象
D.丁过程是传代培养的细胞，该过程体现了动物细胞的全能性
答案　D
解析　甲→乙是组织细胞的分离，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶分解细胞间蛋白质，制备细胞悬液，A正确；丙过程还未分瓶，属于原代培养，培养基中需要添加血清，B正确；在动物细胞培养过程中会出现细胞贴壁和接触抑制的现象，C正确；丁过程已经分瓶培养，属于传代培养，丁过程并没有体现动物细胞的全能性，D错误
2.(2021·广东揭阳三中联考)有研究表明“渐冻症”是由突变的基因导致运动神经元合成了某种毒蛋白，从而阻碍了轴突内营养物质的流动。也有最新研究结果表明，利用诱导多功能干细胞(iPS细胞)制作前驱细胞，然后移植给渐冻症实验鼠，能延长其寿命。下列相关描述错误的是(　　)
A.iPS细胞分化成的多种细胞中所有核酸相同，蛋白质却不完全相同
B.iPS细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞种类增多
C.若控制运动神经元合成毒蛋白的基因替换，则可以起到良好的治疗作用
D.植入神经干细胞，恢复受损的运动功能，也许会在一定程度上使“渐冻症”病情改善
答案　A
解析　细胞分化的实质是基因的选择性表达，因此iPS细胞分化成的多种细胞中DNA相同，RNA和蛋白质不完全相同，A错误；细胞分化的结果是形成形态、结构和生理功能不同的细胞，使细胞的种类增多，B正确；若控制运动神经元合成毒蛋白的基因替换，则无法合成该毒蛋白，所以可以起到治疗该病的作用，C正确；植入神经干细胞，诱导分化成前驱细胞，恢复受损的运动功能，也许会在一定程度上使“渐冻症”病情改善，D正确。
考向2　结合单克隆抗体及其应用，考查社会责任
3.(2020·北京等级模考，14)下列关于单克隆抗体制备过程的叙述，错误的是(　　)
A.获得B细胞之前需给动物注射特定的抗原
B.分离出的B细胞应与骨髓瘤细胞融合
C.需要从融合的细胞中筛选出杂交瘤细胞
D.得到的所有杂交瘤细胞产生的抗体均相同
答案　D
解析　单克隆抗体制备之前，需给动物注射特定抗原，以便获得所需的B细胞，A正确；分离出来的B细胞应与骨髓瘤细胞融合，B正确；B细胞与骨髓瘤细胞融合，只考虑细胞两两融合，形成的融合细胞就有B细胞自身融合细胞、骨髓瘤细胞自身融合细胞、杂交瘤细胞，需要从中筛选出杂交瘤细胞，C正确；动物体内存在多种B细胞，从小鼠体内获得的B细胞与骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞有多种，产生的抗体有多种，需要用相应抗原进行专一检测才能得到相应的杂交瘤细胞，D错误。
4.(2020·全国卷Ⅰ，38)[生物——选修3：现代生物科技专题]
为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。

回答下列问题：
(1)上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是____________________________ ____________________________________________。
(2)写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于　　　　，使用该培养基进行细胞培养的结果是_______________________
________________________________________________________________________。
图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是__________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(答出2点即可)。
答案　(1)诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞　(2)取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液　(3)选择培养基　只有杂交瘤细胞能够生存　抗原与抗体的反应具有特异性　(4)将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养
解析　(1)实验前给小鼠甲注射病毒A，其目的是刺激机体发生免疫反应，从而产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞。(2)制备单细胞悬液的主要实验步骤：从健康动物体内取出组织块，剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间，这样组织就会分散成单个细胞，然后用培养液将分散的细胞稀释制成单细胞悬液。(3)图中筛选1采用特定的选择培养基，在该培养基上，未融合的细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂种细胞(杂交瘤细胞)才能生存。图中筛选2含多次筛选，利用抗原与抗体特异性结合的原理，就可获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。(4)要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可将杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖。
考向3　结合动物体细胞核移植，考查社会责任
5.(2018·全国卷Ⅲ，38)2018年《细胞》期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。回答下列问题：
(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目　　　　(填“减半”“加倍”或“不变”)。
(2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度　　　　(填“大于”或“小于”)体细胞核移植，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在哺乳动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，通常，所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目　　　　(填“相同”或“不同”)，性染色体组合　　　　(填“相同”或“不同”)。
答案　(1)将动物的一个细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中　不变
(2)小于　胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易
(3)相同　不同
解析　(1)动物细胞核移植是将动物体一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物，与核供体相比，其细胞的染色体数目不变。(2)由于动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，而动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难，所以，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度明显低于体细胞核移植。(3)哺乳动物雌性和雄性个体的体细胞中常染色体数目相同，所以分别以雌性和雄性个体的体细胞为供体，克隆动物体细胞的常染色体数目相同，但其性染色体组合不同。
重温真题　经典再现
1.(2020·天津等级考，1)在克隆哺乳动物过程中，通常作为核移植受体细胞的是去核的(　　)
A.卵原细胞 B.初级卵母细胞
C.次级卵母细胞 D.卵细胞
答案　C
解析　克隆哺乳动物时，一般将动物的一个体细胞的细胞核移入到一个去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。通常作为核移植受体细胞的是去核的次级卵母细胞，C正确。
2.(2019·江苏卷，20)为探究矮牵牛原生质体的培养条件和植株再生能力，某研究小组的实验过程如图。下列叙述正确的是(　　)

A.过程①获得的原生质体需悬浮在30%蔗糖溶液中
B.过程②需提高生长素的比例以促进芽的分化
C.过程③需用秋水仙素处理诱导细胞壁再生
D.原生质体虽无细胞壁但仍保持细胞的全能性
答案　D
解析　过程①获得的原生质体不能悬浮在30%的蔗糖溶液中，30%的蔗糖溶液可导致原生质体失水皱缩甚至死亡，A错误；过程②为再分化过程，需提高细胞分裂素的比例以促进芽的分化，B错误；过程③不需用秋水仙素处理，愈伤组织细胞就已经有了细胞壁，C错误；原生质体虽无细胞壁，但含有细胞核等结构，即含有全部的遗传信息，原生质体仍保持细胞的全能性，D正确。
3.(2020·海南学业水平选择性考试，6)下列关于人体造血干细胞的叙述，错误的是(　　)
A.造血干细胞比胚胎干细胞分化程度高
B.造血干细胞分化产生的B细胞在胸腺中发育成熟
C.造血干细胞可不断增殖和分化，捐献造血干细胞不影响人体健康
D.造血干细胞移植是治疗白血病的有效手段
答案　B
解析　造血干细胞可以分化成红细胞、白细胞和血小板，胚胎干细胞可以分化为任何一种组织细胞，所以造血干细胞分化程度更高，A正确；造血干细胞分化产生的T细胞在胸腺中发育成熟，B细胞在骨髓中成熟，B错误；骨髓中的造血干细胞可不断自我更新和分化，不断产生红细胞、白细胞和血小板，补充到血液中去，所以捐献造血干细胞不影响人体健康，C正确；造血干细胞移植可以取代白血病患者病变的造血干细胞，是治疗白血病的有效手段，D正确。
4.(2020·江苏卷，28改编)新型冠状病毒可通过表面的刺突蛋白(S蛋白)与人呼吸道黏膜上皮细胞的ACE2受体结合，侵入人体，引起肺炎。图1为病毒侵入后，人体内发生的部分免疫反应示意图。单克隆抗体可阻断病毒的粘附或入侵，故抗体药物的研发已成为治疗新冠肺炎的研究热点之一。图2为筛选、制备抗S蛋白单克隆抗体的示意图。请据图回答下列问题：

(1)图1中人体内抗原呈递细胞吞噬病毒，并将病毒的抗原暴露在细胞表面，被　　　　细胞表面的受体识别后激活该细胞。
(2)B细胞识别入侵的病毒后，在细胞因子作用下，经过细胞的　　　　　　，形成　　　　　　细胞。
(3)为判断疑似患者是否为新型冠状病毒感染者，采集鼻咽拭子主要用于病原学检查，检测病毒的　　　　；采集血液样本主要用于血清学检查，检测________________________________。
(4)据图2所示，研制抗S蛋白单克隆抗体，需先注射　　　　免疫小鼠以激活小鼠的免疫细胞，再提取激活的B细胞与骨髓瘤细胞融合，用HAT培养基筛选获得　　　　细胞。因为同一种抗原可能激活　　　　细胞，还需继续筛选才能获得分泌单克隆抗体的细胞株。
答案　(1)辅助性T　(2)增殖、分化　浆细胞和记忆
(3)核酸　抗新型冠状病毒抗体　(4)刺突蛋白(或S蛋白)　杂交瘤　多种B
解析　(1)图1中，抗原呈递细胞吞噬病毒，并将病毒抗原呈递给辅助性T细胞，后者识别抗原后被激活，分泌细胞因子。(2)B细胞识别入侵的病毒后，在细胞因子作用下，经过细胞的增殖、分化，形成浆细胞和记忆细胞。(3)为判断疑似患者是否为新型冠状病毒感染者，采集鼻咽拭子用于病原学检查时，检测的是病毒的核酸；采集血液样本用于血清学检查时，检测的是抗新型冠状病毒抗体。(4)为了诱导小鼠产生能够分泌抗S蛋白抗体的B淋巴细胞，实验时需先给小鼠注射S蛋白，再提取激活的B细胞与骨髓瘤细胞融合，用HAT培养基筛选可获得杂交瘤细胞。因为同一种抗原可能激活多种B淋巴细胞，还需继续筛选才能获得分泌单克隆抗体的细胞株。
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1.(2021·山东枣庄期中)将无根的非洲菊幼苗转入无植物激素的培养基中，在适宜的温度和光照等条件下培养一段时间后，会出现的现象是(　　)

答案　B
解析　植物组织培养过程中，由外植体脱分化形成愈伤组织的过程需要一定量的生长素和细胞分裂素，愈伤组织再分化形成根、芽的过程也需要一定浓度的生长素和细胞分裂素，且生长素和细胞分裂素的不同配比对形成根、芽的影响不同。本题中的无根幼苗本身就能够产生一定量的生长素和细胞分裂素，能够促使基部细胞脱分化、再分化出根来，B项符合题意。
2.(2021·哈师大附中质检)植物组织培养过程可以归纳为①②③―→④，下列相关叙述错误的是(　　)
A.通常选取根尖、茎尖等诱导形成愈伤组织
B.②→③再分化过程中，细胞增殖的方式为有丝分裂
C.①→③培养过程中，应在培养基中加入水、无机盐、蔗糖、氨基酸、植物激素等物质
D.将①经脱分化培养成②时，得到胚状体
答案　D
解析　植物组织培养过程中，外植体通常选用根尖、茎尖等容易诱导形成愈伤组织的部位，A正确；②→③再分化过程中，细胞增殖的方式为有丝分裂，B正确；①→③培养过程中，应在培养基中加入水、无机盐、蔗糖、氨基酸、植物激素等物质，C正确；将①经脱分化培养成②时，得到愈伤组织，将②经再分化培养成③时，得到胚状体，D错误。
3.(2021·山东临沂期末)用植物细胞工程技术将天竺葵与香茅草进行杂交可产生驱蚊香草，使有驱蚊作用的香茅醛随着植物的蒸腾作用散发到空气中，达到驱蚊的效果。下列有关培养过程的叙述，错误的是(　　)
A.原生质体的融合常用PEG作为诱导剂
B.形成的愈伤组织其代谢类型是自养需氧型
C.由杂种细胞→杂种植株，要经过有丝分裂和细胞的分化
D.该项技术可克服远缘杂交不亲和的障碍
答案　B
解析　植物体细胞杂交过程中，诱导原生质体融合常用的诱导剂是PEG，A正确；杂种细胞经组织培养形成的愈伤组织，自身不含叶绿素无法进行光合作用，其营养物质来自培养基，代谢类型是异养需氧型，B错误；杂种细胞，要经过有丝分裂、脱分化和再分化才能形成杂种植株，C正确；植物体细胞杂交克服了远缘杂交不亲和的障碍，D正确。
4.(2020·山东日照高三二模)为探究提高“日照蓝莓”品质和产量的新途径，某生物兴趣小组的同学以“日照蓝莓”的主要品种——兔眼蓝莓为实验材料进行脱毒处理，其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”。下列有关叙述正确的是(　　)
A.取材时可选用兔眼蓝莓的芽尖等分生组织作为外植体
B.用体积分数为70%的酒精和质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液对外植体消毒时，消毒时间尽可能长一些，以避免造成伤害
C.对分化培养基灭菌前需添加生长素类、细胞分裂素类和赤霉素类等生长调节剂
D.脱毒后的兔眼蓝莓果实体积更大，产量更高，后代个体中更不易被病毒感染
答案　A
解析　芽尖等分生组织细胞分裂旺盛，且含病毒少，取材时常选用其作为外植体，A正确；消毒时间不宜过长，否则容易对外植体造成伤害，B错误；生长调节剂应该在分化培养基灭菌后添加，C错误；脱毒后的兔眼蓝莓果实体积更大，产量更高，后代个体含病毒少，但不是不易被病毒感染，D错误。
5.(2021·江苏扬州期末)下列有关动物细胞培养所需条件的叙述，错误的是(　　)
A.为保证培养的动物细胞处于无菌、无毒的环境，培养液和培养用具等需要进行消毒处理
B.动物细胞培养应在含95%空气和5%CO2的恒温箱中培养，CO2的作用是维持培养液的pH
C.培养液中有糖类、氨基酸、无机盐、维生素等
D.使用合成培养基时，应加入动物的血清等一些天然成分
答案　A
解析　为保证培养的动物细胞处于无菌、无毒的环境，培养液和培养用具等需要进行灭菌处理。
6.(2021·江苏海安联考)2012年诺贝尔生理学或医学奖获得者发现，利用逆转录病毒将Oct4等4个关键基因导入已分化的体细胞中并表达，可使这个细胞成为类似干细胞的诱导多能干细胞(iPS细胞)。下图为该技术在人体细胞中的实验示意图。下列相关叙述中，错误的是(　　)

A.由iPS细胞产生其他种类细胞的过程称为细胞分化
B.与传统器官移植相比，利用患者的iPS细胞对其自身受损器官进行修复，成功率更高
C.目前iPS细胞在实际应用中还存在许多问题，例如，有研究发现iPS细胞的增殖难以控制，即iPS细胞具有衰老细胞的特征
D.结合以上信息分析，iPS细胞可能容易分散
答案　C
解析　iPS细胞拥有与胚胎干细胞相似的分化潜力，说明iPS细胞分化程度低，不易衰老。
7.(2020·上海高三二模)下图表示用仙台病毒诱导动物细胞融合的部分过程，下列相关叙述正确的是(　　)

A.细胞A和细胞B必须为同种细胞才能融合
B.细胞C同时有细胞A和细胞B的遗传物质
C.该融合过程体现了细胞膜具有选择透过性
D.植物细胞的融合过程与动物细胞完全相同
答案　B
解析　不同种的细胞也能融合，如人、鼠细胞融合，A错误；如题图所示，细胞A和细胞B融合成一个细胞，细胞C同时有细胞A和细胞B的遗传物质，B正确；该融合过程体现了细胞膜具有一定的流动性，C错误；植物细胞的融合通常要先去掉细胞壁，过程与动物细胞不完全相同，D错误。

8.(2020·北京十三中高三开学考)细胞毒素可有效杀伤肿瘤细胞，但没有特异性，在杀伤肿瘤细胞的同时还会对健康细胞造成伤害。下图所示为特异性杀死肿瘤细胞的过程，图中抗体是利用单克隆抗体技术制备的。下列叙述不正确的是(　　)

A.抗体制备需用细胞融合技术
B.细胞毒素具有与肿瘤细胞膜上的糖蛋白发生特异性结合的能力
C.溶酶体破裂加速肿瘤细胞凋亡
D.抗体可使细胞毒素进行特异性地杀伤
答案　B
解析　单克隆抗体制备主要涉及的细胞工程技术包括动物细胞培养、动物细胞融合技术，A正确；细胞毒素没有特异性，B错误；溶酶体破裂，溶酶体内含的蛋白酶及其他水解酶释放至细胞质基质中，加速了肿瘤细胞凋亡，C正确；特异性抗体与细胞毒素结合形成免疫毒素，结合物中的抗体能特异性地识别肿瘤细胞，使毒素对其产生选择性杀伤效应，D正确。
9.(2020·山东聊城高三开学考)世界首批疾病克隆猴——5只生物节律紊乱体细胞克隆猴在中国诞生，开启了克隆猴模型应用于生命科学研究的“春天”。科学家采集了一只一岁半的、睡眠紊乱最明显的BMALl(生物节律基因)敲除猴A6的体细胞，通过体细胞核移植技术，获得了5只克隆猴——这是国际上首次成功构建一批遗传背景一致的生物节律紊乱猕猴模型。下列相关叙述错误的是(　　)
A.体细胞核移植技术的原理是动物细胞核的全能性
B.5只克隆猕猴细胞核基因型与核供体细胞完全一致
C.体细胞核移植需用取自新鲜卵巢的卵母细胞直接作受体细胞
D.该研究可弥补实验猕猴繁殖周期长、单胎数量少的不足
答案　C
解析　取自卵巢的卵母细胞需要培养到MⅡ期时，才可进行核移植；体细胞核移植时供核的供体可不受年龄影响，且体细胞数量多，所以该研究可弥补实验猕猴繁殖周期长、单胎数量少的不足。
10.(2020·山西太原高三月考)埃博拉病毒(EBO)呈纤维状，EBO衣壳外有包膜，包膜上有5种蛋白棘突(VP系列蛋白和GP蛋白)，其中GP蛋白最为关键，能被宿主细胞强烈识别。人感染埃博拉病毒后会引起出血热，治疗该病的有效方法是注射疫苗或者抗体。下图为制备埃博拉病毒的单克隆抗体的过程，据图回答问题：

(1)埃博拉病毒侵入人体时，在细胞中以RNA为模板，在　　　　酶的作用下，合成相应的DNA并指导蛋白质合成，进行增殖。以GP蛋白作为疫苗比较安全，其原因是GP蛋白自身没有感染能力，但保留有　　　　　　　　。
(2)已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合的过程体现了细胞膜具有　　　　　　　　的结构特点。在体外融合时需要诱导，与诱导植物原生质体融合不同的是图中还可用　　　　诱导融合。筛选后的所需细胞群应具备的特点是______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在体外进行动物细胞培养时需要在合成培养基的基础上添加　　　　等天然成分。同时为了维持培养液的pH，需要提供的气体环境是　　　　　　　　　　　　。
(4)获得的单克隆抗体最终可以从　　　　　　　　中提取。“抗体—药物偶联物”中，抗体的靶向作用是利用了其具有　　　　　　　　的特点。
答案　(1)逆转录　抗原性　(2)一定的流动性　灭活的病毒　既能无限增殖，又能产生专一抗体　(3)血清　95%空气和5%CO2　(4)小鼠腹水或培养液　特异性
解析　(1)埃博拉病毒侵入人体时，在细胞中以RNA为模板，在逆转录酶的作用下，合成相应的DNA并指导蛋白质合成，进行增殖。GP蛋白作为疫苗比较安全，是因为GP蛋白自身没有感染能力，但保留有抗原性，可以刺激机体产生特异性免疫反应。(2)已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合的过程体现了细胞膜具有一定的流动性。在体外融合时需要诱导，动物细胞融合可以用电融合法、聚乙二醇融合法、灭活病毒诱导法；植物原生质体融合可以用电融合法、聚乙二醇融合法，不能用灭活病毒诱导法，故与诱导植物原生质体融合不同的是图中还可用灭活的病毒诱导融合。筛选后的所需细胞群即杂交瘤细胞既能无限增殖又能产生专一抗体。(3)在体外进行动物细胞培养时需要在合成培养基的基础上添加血清等天然成分。同时要提供相应的气体环境，即95%空气和5%CO2，其中O2用于细胞代谢，CO2可以维持培养液的pH。(4)杂交瘤细胞可以在培养液中培养，也可以在小鼠的腹腔中培养，故可以从培养液或小鼠腹水中提取单克隆抗体。“抗体—药物偶联物”可以借助单克隆抗体的导向作用，将药物定向带到癌细胞所在位置，抗体的靶向作用是利用了其特异性。
11.(2020·河南郑州质量预测三)新冠病毒是RNA病毒，对其进行检测的方法有两种：核酸检测和抗原—抗体杂交检测。如图表示新冠病毒核酸检测的部分流程。

(1)以病毒的RNA为模板通过①　　　　过程合成cDNA，再对cDNA进行PCR扩增，这项技术称为RT－PCR。
(2)进行RT－PCR需要加入的酶是　　　　和　　　　。
(3)一次病毒核酸检测需16小时，为快速检测可采用抗原—抗体杂交技术，这一技术的关键是生产能与新冠病毒结合的特异性抗体。请将下列生产这种抗体的基本思路补充完整：
①向小鼠体内注射　　　　　　　　，目的是获得能产生特异性抗体的B淋巴细胞；
②提取免疫小鼠的B淋巴细胞与　　　　融合，经多次　　　　获得能产生特异性抗体的杂交瘤细胞；
③将杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养或注射到　　　　　　增殖，从而提取大量的特异性抗体。这种生产抗体的技术称为　　　　　　技术。通过这种技术获得的抗体最主要的优点有　　　　　　　　　　　　。请举出两例这种抗体在现实中的具体应用：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)逆转录(或反转录)　(2)逆转录酶　Taq酶(热稳定性DNA聚合酶)　(3)①新冠病毒的抗原蛋白(或灭活的新冠病毒)　②骨髓瘤细胞　筛选　③小鼠腹腔内　制备单克隆抗体　特异性强、灵敏度高，并可大量制备　作为诊断试剂、用于治疗疾病和运载药物
解析　(1)以病毒的RNA为模板合成cDNA的过程为逆转录或反转录。(2)RT－PCR过程包括逆转录和PCR技术扩增DNA，需要加入的酶有逆转录酶和Taq酶(热稳定性DNA聚合酶)。(3)抗原—抗体杂交技术的关键是要生产出能与新冠病毒特异性结合的抗体。生产单克隆抗体的过程如下：①向小鼠体内注射新冠病毒的抗原蛋白(或灭活的新冠病毒)，目的是获得能产生特异性抗体的B淋巴细胞；②提取免疫小鼠的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，经多次筛选获得能产生特异性抗体的杂交瘤细胞；③将杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖，从而提取大量的特异性抗体。这种生产抗体的技术称为制备单克隆抗体技术。通过这种技术获得的抗体最主要的优点有特异性强、灵敏度高，并可大量制备。这种抗体在现实中的具体应用有作为诊断试剂、用于治疗疾病和运载药物。
12.(2021·江西九江十校联考)科学家们发现，在核移植过程中，卵母细胞通过表达一些特异因子“修补”了体细胞核中缺失的端粒酶基因，最终成功地从端粒酶杂合缺失的小鼠体细胞中得到多能干细胞，该多能干细胞的端粒长度被有效延长，功能得以恢复。通过核移植后形成的多能干细胞，能分化发育成身体内多种细胞，可用于自身组织修复，并具有安全性。这一成果从实验和理论层面都表明人类“返老还童”不再是梦想。请回答下列问题：
(1)动物体细胞核移植所用的受体细胞通常是　　　　　　　　，选择该细胞的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)目前动物核移植技术中普遍使用的去核方法是　　　　　　　　。哺乳动物的核移植可以分为　　　　　　　　和体细胞核移植，其中移植成功率较高的是　　　　　　　　。
(3)端粒学说认为，细胞衰老的原因是染色体上的端粒结构缩短，而端粒酶能够修复缩短的端粒，从而延缓细胞衰老。由此分析，题干中核移植小鼠的端粒酶活性应较正常小鼠的　　　　。
(4)早期胚胎最终要通过　　　　技术才能发育成一个完整的个体。
答案　(1)(MⅡ期)去核的卵母细胞　卵细胞内含有激发体细胞核全能性表达的成分　(2)显微操作法　胚胎细胞核移植　胚胎细胞核移植　(3)高　(4)胚胎移植
解析　(1)动物体细胞核移植所用的受体细胞通常是(MⅡ期)去核的卵母细胞，选择该细胞的主要原因是MⅡ期的卵母细胞将发育成为成熟的卵细胞，且含有促进供体核表达全能性的物质。(2)去除受体细胞核方法普遍为显微操作法。哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，由于胚胎细胞核的全能性高于体细胞核，因此胚胎细胞核移植的成功率较高。(3)科学家通过核移植得到了端粒长度被有效延长的多能干细胞，因此通过核移植得到的小鼠端粒酶活性比正常小鼠的要高。(4)早期胚胎在体外进行培育，但最终发育成为完整个体仍然需要代孕母体的孕育，在这个过程中需要使用胚胎移植技术。