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高三生物（人教版通用）一轮复习教案--- 第38讲 细胞工程
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考点一 理解植物组织培养技术
1．判断正误
(1)理论上，每个正常活细胞都具有全能性( √ )
(2)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( × )
(3)愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的( × )
2．用流程图形式写出植物组织培养的操作流程
答案
3．写出组织培养的条件
(1)离体、无菌。
(2)环境条件适宜：如营养物质(如水、无机盐、蔗糖、维生素等)、激素(如生长素和细胞分裂素)、适宜的温度和光照等。
易错警示 植物组织培养的6个易错点
(1)幼嫩的组织脱分化较为容易，如茎尖、根尖、形成层细胞易脱分化，而植物的茎、叶和成熟的组织则较难。
(2)对外植体要进行消毒处理，而对各种器械要彻底灭菌。
(3)植物组织培养中用到的有机碳源一般为蔗糖，用葡萄糖也可以，但后者的成本高。
(4)不同细胞的全能性不同，具体表现为：受精卵>生殖细胞>体细胞，离体细胞的全能性表达与分化程度呈负相关，但生殖细胞特殊。
(5)脱分化形成愈伤组织的过程不需要光，再分化过程需要光，因为愈伤组织利用有机营养成分，而试管苗需要进行光合作用以自养。
(6)植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素不同，因为培养的目的不同(生根或生芽)。
1．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组成相同
答案 D
解析 错答本题的原因是忽视了采用绿色开花植物的生殖器官如花药进行培养获得的愈伤组织的基因组成和正常体细胞的不同，利用花药细胞培养得到的是单倍体植株，利用一般体细胞培养获得的是二倍体植株，两者的基因组成不同。
2．下图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接入试管后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题：
(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括________和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和________两类植物激素。
(2)此过程依据的原理是__________________。A和B阶段主要进行的分裂方式是__________________，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞________等。
(3)此过程需要无菌操作，主要是指对________进行灭菌消毒。B阶段需要光照，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因__________________的结果。
答案 (1)无机物 生长素
(2)植物细胞的全能性 有丝分裂 分化
(3)培养基 芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件
(4)选择性表达
解析 植物组织培养是用离体的植物组织、器官或细胞接种到经消毒灭菌的培养基中，培养基含有供组织细胞生长发育所需要的无机物和小分子有机物，还有供调节细胞分化和再分化的细胞分裂素和生长素。由外植体发育成试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织经细胞有丝分裂和分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。
1．脱分化和再分化的比较
2．植物激素在组织培养中的作用
在配制好的MS培养基中，常常需要添加植物激素。其中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。植物激素的浓度、使用的先后顺序以及用量的比例等，都会影响实验结果。
(1)按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果。
(2)当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向。
考点二 植物细胞工程及其应用
1．观察植物体细胞杂交技术图示，完善相关问题
(1)过程①为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，常用方法是酶解法，所用到的酶是纤维素酶和果胶酶。
(2)过程②是原生质体的融合，人工诱导的物理法包括离心、振动、电激等；化学法一般用聚乙二醇(PEG)作诱导剂。
(3)过程③是原生质体融合后再生出细胞壁，这是原生质体融合成功的标志。
(4)植物体细胞杂交的意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
2．说出植物细胞工程的实际应用
(1)植物繁殖的新途径
①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
特点eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a.保持优良品种的遗传特性,b.高效快速地实现种苗的大量繁殖))
②作物脱毒：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。
③人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
(2)作物新品种的培育：单倍体育种和突变体的利用
突变体Aa中A为突变新基因，并控制着优良性状，利用单倍体育种，方法步骤如下：
优点：稳定遗传，缩短育种年限。
(3)细胞产物的工厂化生产：细胞产物有蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。
易错警示 植物细胞工程的3个易错点
(1)对植物体细胞杂交和有性杂交辨析不清
①植物体细胞杂交：若两个不同品种的植物细胞A、B进行融合，A含有2X条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，B含有2Y条染色体，2个染色体组，其基因型为ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2X＋2Y，基因型为AabbccDd。从中不难看出，体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管是染色体数、基因型还是染色体组都采用直接相加的方法。②植物有性杂交的结果：子代细胞中染色体数、基因型分别为“X＋Y”、“AbcD”或“abcD”或“Abcd”或“abcd”，即先减半再相加。③有性生殖过程中符合孟德尔遗传规律，而植物体细胞杂交不符合孟德尔遗传规律。(2)利用植物组织培养生产细胞产物时，有时只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤组织中获取产物。(3)人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。
3．以下为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是AA和BB。据图分析不正确的是( )
A．图中①过程发生的化学变化是纤维素和果胶水解
B．经过②和③过程形成的c细胞只有AABB这一种类型
C．过程②一般使用聚乙二醇作为诱导剂
D．过程④和⑤分别是脱分化和再分化
答案 B
解析 将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养，经过细胞融合，c的细胞类型包括没有融合的细胞、相同细胞的融合和不同细胞的融合，即AA、BB、AAAA、BBBB、AABB。
4．如图是利用基因型为AaBb的某二倍体植物作为实验材料所做的一些实验示意图，请分析回答：
(1)途径1、2、3中①②过程所采用的生物技术是__________。
(2)由途径1形成的植株B的基因型有____________，植株B成熟时不可育的原因是________________________________________________________________________。
使植株B可育的方法是___________________________________________________。
(3)从植株A到植株C的培育过程，需要发挥调控作用的植物激素至少有____________和____________。
(4)一般情况下，相同发育程度的植株C与植株D的性状____________(“相同”“不相同”或“不一定相同”)。
(5)在相同条件和相同发育程度的情况下，植株D的表现型与植株A相同的可能性为____________。
答案 (1)植物组织培养 (2)AB、Ab、aB、ab 减数分裂时染色体联会紊乱，不能形成正常的生殖细胞 幼苗期用秋水仙素处理，使染色体数目加倍 (3)细胞分裂素 生长素 (4)相同 (5)100%
解析 (1)实验中选用花药或植物体细胞离体培养后获得新植株，该项技术称为植物组织培养。(2)植株A的基因型为AaBb，经减数分裂形成的花粉粒有AB、Ab、aB、ab四种，花粉粒经植物组织培养形成的植株B也有AB、Ab、aB、ab四种基因型，均为单倍体植株，由于不能形成正常的生殖细胞而不可育，若使植株B可育常采取用秋水仙素处理使染色体数目加倍的方法。(3)植物组织培养中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。(4)植株C、D具有相同的基因组成，相同条件和相同发育程度的情况下，它们的性状表现相同。(5)植株D由植株A的花药壁(属于体细胞)经组织培养发育而成，属于无性生殖，不发生基因重组，故二者表现型应完全相同。
1．植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
2．单倍体育种和突变体利用的比较
考点三 聚焦动物细胞培养
1．用流程图形式写出动物细胞培养的操作流程
答案
或
2．说出动物细胞培养的条件
(1)无菌、无毒：对培养液和所用培养用具无菌处理，添加抗生素，定期更换培养液以清除代谢产物。
(2)营养：除正常的有机和无机营养外，加入血清、血浆。
(3)适宜的温度和pH：温度为36.5±0.5_℃(哺乳动物)，pH为7.2～7.4。
(4)气体环境：含95%的空气加5%CO2的混合气体。
3．动物细胞核移植是将动物的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。
易错警示 动植物细胞培养及动物体细胞核移植的易错点
(1)植物组织培养和动物细胞培养都存在细胞的培养过程，但植物细胞可以先分裂再分化，而动物细胞不分化只分裂。
(2)区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养。贴壁生长到一定程度需要用胰蛋白酶处理，然后再分瓶培养，原代培养结束，开始了传代培养。
(3)经植物组织培养成的植株与提供外植体的植株完全相同，而动物细胞核移植形成的个体与供体大部分性状相同，也有部分性状与受体相同。
(4)核移植过程中供体理论上是提供细胞核，但操作过程中可以把整个体细胞注入去核的卵母细胞中去，原因是体细胞体积相对较小，取核难度较大，另外细胞膜对核融合的障碍性较小。
5．关于动物细胞培养，下列叙述错误的是( )
A．用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织
B．将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞
C．在培养瓶中要定期用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离，制成悬浮液
D．动物细胞培养只能传至50代左右，所培育的细胞会衰老死亡
答案 D
解析 进行动物细胞培养时，选取胚胎或幼龄动物的器官或组织是因为它们的分裂能力较强。动物组织细胞间含有一定量的弹性纤维等蛋白质，易被胰蛋白酶催化分解，从而使细胞分散开来。当贴壁生长的细胞分裂生长到表面相互接触时就会停止分裂增殖，需定期用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离下来，制成细胞悬浮液。动物细胞培养传至50代左右，部分细胞的遗传物质可能会发生改变，并且带有癌变的特点，能在培养条件下无限制地分裂下去。
6．科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆(如下图所示)，请结合图示回答下列问题：
(1)在进行细胞培养时，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分散处理，形成单个细胞，这个过程中需要利用____________酶处理。
(2)用于核移植的供体细胞，一般都选用传代10代以内的细胞，原因是________________
________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)在进行原代培养时，细胞增殖的方式是______________，此外，细胞增殖还表现出__________________________和接触抑制等特点。
(4)将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中，去除卵母细胞细胞核的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)将重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛后，该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质相同的犊牛，但也不是100%的复制，原因最可能是____________________
____________________________________________________________________________________________________________________________。
(6)上述动物细胞工程中涉及的技术有__________________________________________
______________________________________________________________________________________________________。
转基因奶牛的克隆成功，说明了动物____________________________________________
____________________________具有全能性。
答案 (1)胰蛋白
(2)该种细胞代谢旺盛、分裂能力强，且遗传物质没有发生改变
(3)有丝分裂 贴壁生长
(4)使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞
(5)①生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制；②生物的性状还受环境因素的影响
(6)核移植、细胞培养、胚胎移植技术 体细胞的细胞核[来源:学+科+网]
解析 (1)实践中常用胰蛋白酶处理动物组织细胞使其分离开来。(2)传代10代以内的细胞代谢旺盛、分裂能力强，遗传物质没有发生改变，适于作核移植的供体细胞。(3)在进行原代培养时，细胞以有丝分裂的方式进行增殖，同时表现出贴壁生长和接触抑制的现象。(4)去除卵母细胞细胞核的目的是使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。(5)生物的性状是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果，同时，生物的性状还受环境的影响，因此，克隆动物不可能是供体奶牛100%的复制品。(6)该克隆动物的培育过程中涉及核移植、细胞培养和胚胎移植等技术，说明了高度分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
植物组织培养、动物细胞培养和核移植的比较
考点四 聚焦动物细胞融合和单克隆抗体
1．完善动物细胞融合的相关问题
(1)概念：指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
(2)融合方法：聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。
(3)意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能，也为制造单克隆抗体开辟了新途径。
2．用流程图形式写出单克隆抗体的制备过程
答案
易错警示 (1)植物体细胞杂交与动物细胞融合需注意的问题：①植物体细胞杂交与动物细胞融合中酶的作用对象不同，纤维素酶和果胶酶作用于细胞壁，而胰蛋白酶等作用于细胞间质。②植物杂交细胞在激素诱导下能表达出全能性，但动物杂交细胞的全能性不能表达。(2)单克隆抗体制备过程中需注意的几个问题：①灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。②除了受到注射的抗原的刺激，小鼠在生活过程中还可能受到其他抗原的刺激，因此从小鼠体内取出的多个B淋巴细胞可能产生多种不同抗体，所以进行第二次筛选是非常必要的。③单克隆抗体制备过程中，进行了多次动物细胞培养的操作，说明动物细胞培养是动物细胞工程的基础。
7．与植物体细胞杂交相比，动物细胞融合的原理及其特有的诱导因子分别是( )
A．细胞膜的流动性、离心
B．细胞膜的流动性、灭活的病毒
C．细胞的全能性、电激
D．细胞的全能性、灭活的病毒
答案 B
解析 植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性、细胞的全能性，动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性；动物细胞融合的常用诱导因子有聚乙二醇、灭活的病毒、电激等，其中灭活的病毒是其特有的诱导因子。
8．如图表示单克隆抗体的制备过程，据图回答下列问题：
(1)制备单克隆抗体的步骤：
a．将________注入小鼠体内，从小鼠脾脏中获得B淋巴细胞，若要生产预防SARS的疫苗，则应用____________感染小鼠。
b．通过图中②过程获得的细胞为____________，它除了具有无限增殖的特点外，还有哪些特征？______________________________________________________________。
c．将诱导融合后的细胞，放在________培养基的多孔培养板上培养、筛选，筛选得到的细胞中的染色体数正好是小鼠体细胞中的二倍吗？________，原因是________________________________________________________________________。
(2)单克隆抗体与一般的血清抗体相比，优点是__________________________；将该抗体制成生物导弹，则生物导弹的组成是____________________；为了便于了解生物导弹的作用部位，常要对生物导弹中的成分进行__________________________________。
(3)单克隆抗体的制备过程中需要两次筛选，请写出图中的编号和筛选目的。第一次筛选：[ ]________________________________________________________________；
第二次筛选：[ ]_______________________________________________________。
答案 (1) a．抗原 SARS病毒 b．骨髓瘤细胞 形态结构发生显著变化、细胞膜上糖蛋白等物质减少 c．选择 是 B淋巴细胞和骨髓瘤细胞都来自同一种小鼠 (2)灵敏度高、特异性强(纯度高) 单克隆抗体＋药物 同位素标记 (3)④ 筛选出杂交瘤细胞 ⑥ 筛选出能产生特定抗体并能大量增殖的细胞群
解析 (1)在制备单克隆抗体时，要先用抗原对小鼠进行免疫，再从小鼠体内获得相应的B淋巴细胞。如果要生产预防SARS的疫苗，则应用SARS病毒感染小鼠。图中②过程培养的是小鼠骨髓瘤细胞，其具有无限增殖等癌细胞的特征。小鼠的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后，经筛选出的杂交瘤细胞中的染色体数是小鼠体细胞中的二倍。(2)单克隆抗体的优点有灵敏度高、特异性强等。生物导弹注入体内后，借助于单克隆抗体的导向作用，可将药物定向带到癌细胞的所在位置，在原位置杀死癌细胞，因此，生物导弹由单克隆抗体和药物组成；若要了解生物导弹的作用部位，可用同位素对其进行标记。(3)单克隆抗体制备过程中需进行两次筛选。第一次是诱导细胞融合后，从中筛选出杂交瘤细胞；第二次是用选择培养基，筛选出能产生特定抗体，并能大量增殖的细胞群。
1．植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较
2．单克隆抗体制备过程中的两次筛选
第一次筛选：利用特定选择培养基筛选，获得杂交瘤细胞，即AB型细胞(A为浆细胞，B为骨髓瘤细胞)，不需要A、B、AA、BB型细胞。
第二次筛选：利用多孔板法和抗原—抗体杂交法筛选，获得产生特定抗体的杂交瘤细胞。
1．(2011·上海卷，22)下列关于植物组织培养的表述，错误的是( )
A．外植体可以来自于植物的任何细胞
B．培养应在无菌条件下进行
C．以花粉作为外植体可得到单倍体植株
D．不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同
答案 A
2．(2010·浙江卷，4)下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是( )
A．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞
B．克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变
C．二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的
D．恶性细胞系的细胞可进行传代培养
答案 D
解析 保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上只能形成单层细胞；克隆培养法在培养细胞时由于所有子代细胞来自于一个亲代细胞，所以基因型一般都相同；二倍体细胞的传代培养一般传至10代后就不易传下去了；恶性细胞系的细胞具有不死性，可以进行传代培养。
3．(2011·天津卷，8)絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物，能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀，起到净化污水的作用。为进一步提高对石油污水的净化效果，将絮凝性细菌和石油降解菌融合，构建目的菌株。其流程图如下。
据图回答：
(1)溶菌酶的作用是_______________________________________________________。
(2)PEG的作用是________________________________________________________。
(3)经处理后，在再生培养基上，未融合的A、B难以生长。图中AB融合菌能生长和繁殖的原因是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)目的菌株的筛选：筛选既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有________的培养基上生长的AB融合菌，选择效果最好的作为目的菌株。
(5)为探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，将目的菌株进行发酵培养，定时取发酵液，加入石油污水中；同时设置________________________为对照组。经搅拌、静置各3分钟后，分别测定上层水样的石油浓度和COD值(COD值越高表示有机物污染程度越高)，计算石油去除率和COD去除率，结果如图。
(6)目的菌的种群增长曲线呈________型。在40～44小时，发酵液对石油污水的净化效果最好，其原因是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)分解细胞壁 (2)诱导原生质体融合
(3)两亲本失活部位不同，融合后活性部位互补
(4)石油 (5)不加发酵液的石油污水
(6)S 此期间，目的菌及其产生的絮凝活性高分子化合物的含量高
解析 (1)细胞融合是两个细胞原生质体的融合，细菌细胞膜外具有细胞壁，需要用溶菌酶除去细胞壁后才能进行融合。
(2)PEG为聚乙二醇，其作用是诱导原生质体融合。
(3)未融合的A、B失活部位不同，即活性部位不同，不能在培养基上生存，而融合后细菌的活性部位可互补，因而能够存活。
(4)由题意可知，目的菌株是将絮凝性细菌和石油降解菌融合后建立的，因此该菌株既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有石油的培养基上生存。
(5)该实验的目的是探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，故需要设置不加发酵液的石油污水作为对照，从而确定目的菌株的絮凝效果。(6)非理想条件下种群数量增长曲线大多数呈“S”型。由图可知，COD去除率及石油去除率随目的菌相对数量的增加而增加，而去污效果取决于絮凝活性物质，故可判定40～44小时，发酵液净化效果最好的原因是目的菌及其产生的絮凝活性高分子化合物的含量高。
4．(2010·福建卷，32)红细胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生成的一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限，目前临床上使用的红细胞生成素主要来自于基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(rhEPO)，其简要生产流程如图。
请回答：[来源:学_科_网]
(1)图中①所指的是________技术。
(2)图中②所指的物质是________，③所指的物质是________。
(3)培养重组CHO细胞时，为便于清除代谢产物，防止细胞产物积累对细胞自身造成危害，应定期更换________。
(4)检测rhEPO的体外活性需用抗rhEPO的单克隆抗体。分泌该单克隆抗体的________细胞，可由rhEPO免疫过的小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合而成。
答案 (1)PCR (2)mRNA rhEPO (3)培养液 (4)杂交瘤
解析 基因工程中获得大量目的基因的技术为PCR技术。cDNA是以mRNA为模板通过反转录获得的。本基因工程目的基因的表达产物为红细胞生成素，即EPO。由于天然EPO来源极为有限，一般情况下，基因工程产生的是重组人红细胞生成素(rhEPO)。培养重组CHO细胞时，为了提供适宜的培养条件，需要不断更换培养液，以防止有害代谢产物的积累对细胞自身造成的危害。单克隆抗体是通过培养杂交瘤细胞获得的。
1．下列有关高等植物原生质体制备和培养的叙述，正确的是( )
A．纤维素酶和果胶酶混合液可用于制备悬浮培养细胞的原生质体
B．原生质体由细胞膜、液泡膜及两膜之间的细胞质组成
C．从不同植物组织分离得到的原生质体大小、形状相同
D．原生质体经植物组织培养不能得到再生植株
答案 A
解析 制备高等植物原生质体时要去除细胞壁，可使用纤维素酶和果胶酶混合液；成熟植物细胞的细胞膜、液胞膜及两膜之间的细胞质合称为原生质层；从不同植物组织分离得到的原生质体的大小、形状通常不同；原生质体经培养可再生出细胞壁，进一步培养可得到再生植株。
2．下列有关植物组织培养的叙述，正确的是( )
A．愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞
B．二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株
C．用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子
D．植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得
答案 D
解析 愈伤组织细胞是一团排列疏松而无规则、高度液泡化的呈无定形状态的、具分生能力的薄壁细胞，不具有特定的结构和功能。二倍体植株的花粉中只含一个染色体组，培养得到的个体为单倍体，高度不育，幼苗用秋水仙素处理后得到的植株才能稳定遗传。人工种子中包裹的不能是愈伤组织。用特定的选择培养基可筛选出所需要的突变体类型。
3．某实验室做了如图所示的实验研究，下列与实验相关的叙述正确的是( )
A．过程①导入的诱导基因使成纤维母细胞发生基因突变
B．过程②属于动物细胞培养过程中的原代培养
C．丙细胞既能持续分裂，又能分泌单一的抗体
D．过程③④所用的培养基中都含有聚乙二醇
答案 C
解析 过程①是将高度分化的成纤维母细胞诱导形成干细胞，属于基因重组；过程②的实质是基因的选择性表达，属于细胞分化；丙细胞是由B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后形成的，它同时具备了B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的特点：既能无限增殖，又能分泌特异性抗体；过程③是动物细胞融合，可使用聚乙二醇作为诱导剂，过程④是动物细胞培养产生单克隆抗体，不需要聚乙二醇。
4．将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的人工种子。其培育过程如图所示，请回答：
(1)人工种子依据的原理是____________，是经过____________________技术培育而成的。
(2)包埋胚状体的胶质可以看作种子的哪部分结构？_____________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果外植体为植物的茎尖，通过①的处理使细胞彼此分离，可加入________。
A．蛋白酶 B．淀粉酶
C．纤维素酶和果胶酶 D．胰蛋白酶
(4)②表示脱分化过程，其实质是__________________；③表示再分化过程，其实质是__________________。
(5)从上面所述胚状体的类型分析，人工种子萌发长成的植株是否都可育？________________________________________________________________________。
答案 (1)细胞的全能性 植物组织培养 (2)种皮及提供营养的胚乳或子叶 (3)C (4)使细胞恢复分裂能力 基因的选择性表达 (5)若是由花粉(或三倍体植物的营养器官)发育而来的则不可育，若是由茎尖、根尖等营养器官发育而来的则可育
解析 (1)人工种子能发育成完整的植株，说明其细胞内含有个体发育的全部遗传信息，因此依据的原理是细胞的全能性，其基因的表达需经过植物组织培养才能得以实现。(2)包埋胚状体的胶质有保护胚状体的作用，同时又可以为胚状体提供营养物质，所以可以看作种皮及胚乳或子叶。(3)使植物细胞彼此分离可以使用纤维素酶和果胶酶，因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。(4)脱分化实质上是使细胞恢复分裂能力，而再分化就是分化，其实质是基因的选择性表达。(5)人工种子的胚状体可来自茎尖、芽尖、子房、花粉等，如果来自花粉，得到的个体是单倍体，单倍体一般高度不育。
5．科学家用植物体细胞杂交方法，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(如图所示)，其中①～⑤表示过程，英文字母表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题：
(1)在实现过程②的技术之前使用______________________酶处理细胞以除去细胞壁。
(2)在将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，过程⑤涉及的分裂方式为____________。
(3)若番茄细胞含m条染色体，马铃薯细胞含n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞含________条染色体；若杂种细胞培育成的“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属于____________倍体植株。
答案 (1)纤维素酶和果胶 (2)细胞的全能性 脱分化 有丝分裂 (3)m＋n 单
解析 (1)植物体细胞杂交过程中应该用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。(2)杂种细胞培育成为杂种植株依据的原理是细胞的全能性，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只涉及有丝分裂。(3)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则产生的“番茄—马铃薯”细胞所含的染色体为m＋n条，属于异源四倍体。该杂种植株的花粉经离体培养得到的植株无论含几个染色体组，均为单倍体。
6．回答下列有关动物细胞培养的问题：
(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面____________时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的____________。此时，瓶壁上形成的细胞是__________层。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是____________。
(2)随着细胞传代次数的增多，大部分细胞分裂停止，进而出现____________现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成____________细胞，该种细胞的黏着性____________，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量____________。
(3)现用某种大分子染料对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不被染色，原因是___________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用分裂____________期的细胞在显微镜下进行观察。
(5)在细胞培养过程中，通常在____________条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中____________的活性降低，细胞____________速率降低。
答案 (1)相互接触 接触抑制 单(或一) 胰蛋白酶 (2)衰老甚至死亡 不死性 降低 减少 (3)活细胞的细胞膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内(或死细胞的细胞膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色) (4)中 (5)冷冻(或超低温、液氮) 酶 新陈代谢
解析 (1)理解接触抑制现象。胰蛋白酶能切断细胞间蛋白质的联系使细胞分散开来。(2)这种不死性细胞即癌细胞，一般发生在50代以后。(3)细胞膜具有控制物质进出的作用，细胞死亡后，细胞膜将失去这种作用。(4)分裂中期细胞的染色体形态固定、数目清晰，最适合统计观察。(5)低温只是暂时降低酶的活性，当温度恢复至适宜时，酶的活性还能恢复。
7．人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，制备的抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。如图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图，请分析回答下列问题。
(1)制备单克隆抗体过程中要用到____________和____________技术。
(2)制备单克隆抗体过程中，给小鼠注射的HCG相当于____________，使小鼠产生能分泌相应____________的淋巴细胞，此过程属于特异性免疫中的____________免疫。
(3)在细胞内DNA合成一般有两条途径。主要途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基喋呤可以阻断此途径。另一辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶催化合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。
①利用两条DNA合成途径的不同特点配制的HAT培养基含有多种成分，其中添加的____________成分具有筛选杂交瘤细胞的作用。
②最终筛选获得的杂交瘤细胞的特点是_____________________________________。
(4)此过程生产的单克隆抗体可以与__________________________________特异性结合，从而诊断早孕。
答案 (1)动物细胞培养 动物细胞融合 (2)抗原 抗体 体液 (3)①氨基喋呤 ②能无限增殖并分泌特异性抗体
(4)人绒毛膜促性腺激素(或HCG)
解析 制备单克隆抗体要用到动物细胞培养和动物细胞融合技术。给小鼠注射的HCG相当于抗原，小鼠进行体液免疫，可产生能分泌相应抗体的B淋巴细胞。在培养基中加入氨基喋呤，可阻断细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA的过程，从而抑制DNA通过此途径进行复制，因此用此种培养基进行筛选时，培养基中的骨髓瘤细胞的DNA复制过程被阻断，骨髓瘤细胞不能生长，而受抗原刺激后的B淋巴细胞也不能增殖，则筛选出来的就都是杂交瘤细胞。
比较内容
脱分化
再分化
过程
外植体→愈伤组织
愈伤组织→幼苗
形成体特点
排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞
有根、芽
需要条件
a.离体
b.适宜的营养
c.生长素/细胞分裂素的比例适中
d.不需光
a.离体
b.适宜的营养
c.生长素/细胞分裂素的比例高或低诱导生根或生芽
d.光照
使用顺序
实验结果
先使用生长素，后使用细胞分裂素
有利于细胞分裂，但细胞不分化
先使用细胞分裂素，后使用生长素
细胞既分裂也分化
同时使用
分化频率提高
生长素与细胞分裂素的用量比值
植物细胞的发育方向
比值高
有利于根的分化、抑制芽的形成
比值低
有利于芽的分化、抑制根的形成
比值适中
促进愈伤组织的形成
名称
植物组织培养
植物体细胞杂交
原理
细胞的全能性
细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性
过程
选材
选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化
不同植物细胞融合后形成的杂种细胞
技术
操作
脱分化、再分化等
除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合
关系
植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂
项 目
原 理
优 点
成 果
单倍体育种
染色体变异
明显缩短育种年限
单育1号烟草品种，中花8号、11号水稻和京花1号小麦品种等
突变体利用
基因突变
产生新基因，大幅度改良某些性状
抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草等
植物组织培养
动物细胞培养
核移植
原理
植物细胞全能性
细胞增殖
动物细胞核的全能性
过程
结果
与外植体完全相同的个体
相同分化程度的细胞群
与供体基本相同的个体
关键环节
细胞的脱分化、再分化、分化
细胞分化、细胞癌变
核融合、细胞分化
应用
②培育新品种
③生产细胞产品
①生产生物制品
②基因工程
③检测有毒物质
①加速良种繁育
②保护濒危物种
③生产医用蛋白
④提供克隆器官、组织等
植物体细胞杂交
动物细胞融合
原理
细胞膜的流动性、细胞的全能性
细胞膜的流动性
过程
相关酶
纤维素酶和果胶酶
胰蛋白酶或胶原蛋白酶
融合方法
物理法：离心、电激、振动；化学法：聚乙二醇等试剂诱导
除物理法和化学法外，还可以用灭活的病毒诱导
结果
杂种植株
杂交细胞
意义
克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株
突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
考点一 理解植物组织培养技术
1．判断正误
(1)理论上，每个正常活细胞都具有全能性( √ )
(2)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( × )
(3)愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的( × )
2．用流程图形式写出植物组织培养的操作流程
答案
3．写出组织培养的条件
(1)离体、无菌。
(2)环境条件适宜：如营养物质(如水、无机盐、蔗糖、维生素等)、激素(如生长素和细胞分裂素)、适宜的温度和光照等。
易错警示 植物组织培养的6个易错点
(1)幼嫩的组织脱分化较为容易，如茎尖、根尖、形成层细胞易脱分化，而植物的茎、叶和成熟的组织则较难。
(2)对外植体要进行消毒处理，而对各种器械要彻底灭菌。
(3)植物组织培养中用到的有机碳源一般为蔗糖，用葡萄糖也可以，但后者的成本高。
(4)不同细胞的全能性不同，具体表现为：受精卵>生殖细胞>体细胞，离体细胞的全能性表达与分化程度呈负相关，但生殖细胞特殊。
(5)脱分化形成愈伤组织的过程不需要光，再分化过程需要光，因为愈伤组织利用有机营养成分，而试管苗需要进行光合作用以自养。
(6)植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素不同，因为培养的目的不同(生根或生芽)。
1．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组成相同
答案 D
解析 错答本题的原因是忽视了采用绿色开花植物的生殖器官如花药进行培养获得的愈伤组织的基因组成和正常体细胞的不同，利用花药细胞培养得到的是单倍体植株，利用一般体细胞培养获得的是二倍体植株，两者的基因组成不同。
2．下图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接入试管后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题：
(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括________和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和________两类植物激素。
(2)此过程依据的原理是__________________。A和B阶段主要进行的分裂方式是__________________，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞________等。
(3)此过程需要无菌操作，主要是指对________进行灭菌消毒。B阶段需要光照，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因__________________的结果。
答案 (1)无机物 生长素
(2)植物细胞的全能性 有丝分裂 分化
(3)培养基 芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件
(4)选择性表达
解析 植物组织培养是用离体的植物组织、器官或细胞接种到经消毒灭菌的培养基中，培养基含有供组织细胞生长发育所需要的无机物和小分子有机物，还有供调节细胞分化和再分化的细胞分裂素和生长素。由外植体发育成试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织经细胞有丝分裂和分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。
1．脱分化和再分化的比较
2．植物激素在组织培养中的作用
在配制好的MS培养基中，常常需要添加植物激素。其中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。植物激素的浓度、使用的先后顺序以及用量的比例等，都会影响实验结果。
(1)按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果。
(2)当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向。
考点二 植物细胞工程及其应用
1．观察植物体细胞杂交技术图示，完善相关问题
(1)过程①为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，常用方法是酶解法，所用到的酶是纤维素酶和果胶酶。
(2)过程②是原生质体的融合，人工诱导的物理法包括离心、振动、电激等；化学法一般用聚乙二醇(PEG)作诱导剂。
(3)过程③是原生质体融合后再生出细胞壁，这是原生质体融合成功的标志。
(4)植物体细胞杂交的意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
2．说出植物细胞工程的实际应用
(1)植物繁殖的新途径
①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
特点eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a.保持优良品种的遗传特性,b.高效快速地实现种苗的大量繁殖))
②作物脱毒：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。
③人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
(2)作物新品种的培育：单倍体育种和突变体的利用
突变体Aa中A为突变新基因，并控制着优良性状，利用单倍体育种，方法步骤如下：
优点：稳定遗传，缩短育种年限。
(3)细胞产物的工厂化生产：细胞产物有蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。
易错警示 植物细胞工程的3个易错点
(1)对植物体细胞杂交和有性杂交辨析不清
①植物体细胞杂交：若两个不同品种的植物细胞A、B进行融合，A含有2X条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，B含有2Y条染色体，2个染色体组，其基因型为ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2X＋2Y，基因型为AabbccDd。从中不难看出，体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管是染色体数、基因型还是染色体组都采用直接相加的方法。②植物有性杂交的结果：子代细胞中染色体数、基因型分别为“X＋Y”、“AbcD”或“abcD”或“Abcd”或“abcd”，即先减半再相加。③有性生殖过程中符合孟德尔遗传规律，而植物体细胞杂交不符合孟德尔遗传规律。(2)利用植物组织培养生产细胞产物时，有时只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤组织中获取产物。(3)人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。
3．以下为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是AA和BB。据图分析不正确的是( )
A．图中①过程发生的化学变化是纤维素和果胶水解
B．经过②和③过程形成的c细胞只有AABB这一种类型
C．过程②一般使用聚乙二醇作为诱导剂
D．过程④和⑤分别是脱分化和再分化
答案 B
解析 将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养，经过细胞融合，c的细胞类型包括没有融合的细胞、相同细胞的融合和不同细胞的融合，即AA、BB、AAAA、BBBB、AABB。
4．如图是利用基因型为AaBb的某二倍体植物作为实验材料所做的一些实验示意图，请分析回答：
(1)途径1、2、3中①②过程所采用的生物技术是__________。
(2)由途径1形成的植株B的基因型有____________，植株B成熟时不可育的原因是________________________________________________________________________。
使植株B可育的方法是___________________________________________________。
(3)从植株A到植株C的培育过程，需要发挥调控作用的植物激素至少有____________和____________。
(4)一般情况下，相同发育程度的植株C与植株D的性状____________(“相同”“不相同”或“不一定相同”)。
(5)在相同条件和相同发育程度的情况下，植株D的表现型与植株A相同的可能性为____________。
答案 (1)植物组织培养 (2)AB、Ab、aB、ab 减数分裂时染色体联会紊乱，不能形成正常的生殖细胞 幼苗期用秋水仙素处理，使染色体数目加倍 (3)细胞分裂素 生长素 (4)相同 (5)100%
解析 (1)实验中选用花药或植物体细胞离体培养后获得新植株，该项技术称为植物组织培养。(2)植株A的基因型为AaBb，经减数分裂形成的花粉粒有AB、Ab、aB、ab四种，花粉粒经植物组织培养形成的植株B也有AB、Ab、aB、ab四种基因型，均为单倍体植株，由于不能形成正常的生殖细胞而不可育，若使植株B可育常采取用秋水仙素处理使染色体数目加倍的方法。(3)植物组织培养中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。(4)植株C、D具有相同的基因组成，相同条件和相同发育程度的情况下，它们的性状表现相同。(5)植株D由植株A的花药壁(属于体细胞)经组织培养发育而成，属于无性生殖，不发生基因重组，故二者表现型应完全相同。
1．植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
2．单倍体育种和突变体利用的比较
考点三 聚焦动物细胞培养
1．用流程图形式写出动物细胞培养的操作流程
答案
或
2．说出动物细胞培养的条件
(1)无菌、无毒：对培养液和所用培养用具无菌处理，添加抗生素，定期更换培养液以清除代谢产物。
(2)营养：除正常的有机和无机营养外，加入血清、血浆。
(3)适宜的温度和pH：温度为36.5±0.5_℃(哺乳动物)，pH为7.2～7.4。
(4)气体环境：含95%的空气加5%CO2的混合气体。
3．动物细胞核移植是将动物的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。
易错警示 动植物细胞培养及动物体细胞核移植的易错点
(1)植物组织培养和动物细胞培养都存在细胞的培养过程，但植物细胞可以先分裂再分化，而动物细胞不分化只分裂。
(2)区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养。贴壁生长到一定程度需要用胰蛋白酶处理，然后再分瓶培养，原代培养结束，开始了传代培养。
(3)经植物组织培养成的植株与提供外植体的植株完全相同，而动物细胞核移植形成的个体与供体大部分性状相同，也有部分性状与受体相同。
(4)核移植过程中供体理论上是提供细胞核，但操作过程中可以把整个体细胞注入去核的卵母细胞中去，原因是体细胞体积相对较小，取核难度较大，另外细胞膜对核融合的障碍性较小。
5．关于动物细胞培养，下列叙述错误的是( )
A．用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织
B．将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞
C．在培养瓶中要定期用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离，制成悬浮液
D．动物细胞培养只能传至50代左右，所培育的细胞会衰老死亡
答案 D
解析 进行动物细胞培养时，选取胚胎或幼龄动物的器官或组织是因为它们的分裂能力较强。动物组织细胞间含有一定量的弹性纤维等蛋白质，易被胰蛋白酶催化分解，从而使细胞分散开来。当贴壁生长的细胞分裂生长到表面相互接触时就会停止分裂增殖，需定期用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离下来，制成细胞悬浮液。动物细胞培养传至50代左右，部分细胞的遗传物质可能会发生改变，并且带有癌变的特点，能在培养条件下无限制地分裂下去。
6．科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆(如下图所示)，请结合图示回答下列问题：
(1)在进行细胞培养时，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分散处理，形成单个细胞，这个过程中需要利用____________酶处理。
(2)用于核移植的供体细胞，一般都选用传代10代以内的细胞，原因是________________
________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)在进行原代培养时，细胞增殖的方式是______________，此外，细胞增殖还表现出__________________________和接触抑制等特点。
(4)将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中，去除卵母细胞细胞核的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)将重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛后，该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质相同的犊牛，但也不是100%的复制，原因最可能是____________________
____________________________________________________________________________________________________________________________。
(6)上述动物细胞工程中涉及的技术有__________________________________________
______________________________________________________________________________________________________。
转基因奶牛的克隆成功，说明了动物____________________________________________
____________________________具有全能性。
答案 (1)胰蛋白
(2)该种细胞代谢旺盛、分裂能力强，且遗传物质没有发生改变
(3)有丝分裂 贴壁生长
(4)使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞
(5)①生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制；②生物的性状还受环境因素的影响
(6)核移植、细胞培养、胚胎移植技术 体细胞的细胞核[来源:学+科+网]
解析 (1)实践中常用胰蛋白酶处理动物组织细胞使其分离开来。(2)传代10代以内的细胞代谢旺盛、分裂能力强，遗传物质没有发生改变，适于作核移植的供体细胞。(3)在进行原代培养时，细胞以有丝分裂的方式进行增殖，同时表现出贴壁生长和接触抑制的现象。(4)去除卵母细胞细胞核的目的是使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。(5)生物的性状是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果，同时，生物的性状还受环境的影响，因此，克隆动物不可能是供体奶牛100%的复制品。(6)该克隆动物的培育过程中涉及核移植、细胞培养和胚胎移植等技术，说明了高度分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
植物组织培养、动物细胞培养和核移植的比较
考点四 聚焦动物细胞融合和单克隆抗体
1．完善动物细胞融合的相关问题
(1)概念：指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
(2)融合方法：聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。
(3)意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能，也为制造单克隆抗体开辟了新途径。
2．用流程图形式写出单克隆抗体的制备过程
答案
易错警示 (1)植物体细胞杂交与动物细胞融合需注意的问题：①植物体细胞杂交与动物细胞融合中酶的作用对象不同，纤维素酶和果胶酶作用于细胞壁，而胰蛋白酶等作用于细胞间质。②植物杂交细胞在激素诱导下能表达出全能性，但动物杂交细胞的全能性不能表达。(2)单克隆抗体制备过程中需注意的几个问题：①灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。②除了受到注射的抗原的刺激，小鼠在生活过程中还可能受到其他抗原的刺激，因此从小鼠体内取出的多个B淋巴细胞可能产生多种不同抗体，所以进行第二次筛选是非常必要的。③单克隆抗体制备过程中，进行了多次动物细胞培养的操作，说明动物细胞培养是动物细胞工程的基础。
7．与植物体细胞杂交相比，动物细胞融合的原理及其特有的诱导因子分别是( )
A．细胞膜的流动性、离心
B．细胞膜的流动性、灭活的病毒
C．细胞的全能性、电激
D．细胞的全能性、灭活的病毒
答案 B
解析 植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性、细胞的全能性，动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性；动物细胞融合的常用诱导因子有聚乙二醇、灭活的病毒、电激等，其中灭活的病毒是其特有的诱导因子。
8．如图表示单克隆抗体的制备过程，据图回答下列问题：
(1)制备单克隆抗体的步骤：
a．将________注入小鼠体内，从小鼠脾脏中获得B淋巴细胞，若要生产预防SARS的疫苗，则应用____________感染小鼠。
b．通过图中②过程获得的细胞为____________，它除了具有无限增殖的特点外，还有哪些特征？______________________________________________________________。
c．将诱导融合后的细胞，放在________培养基的多孔培养板上培养、筛选，筛选得到的细胞中的染色体数正好是小鼠体细胞中的二倍吗？________，原因是________________________________________________________________________。
(2)单克隆抗体与一般的血清抗体相比，优点是__________________________；将该抗体制成生物导弹，则生物导弹的组成是____________________；为了便于了解生物导弹的作用部位，常要对生物导弹中的成分进行__________________________________。
(3)单克隆抗体的制备过程中需要两次筛选，请写出图中的编号和筛选目的。第一次筛选：[ ]________________________________________________________________；
第二次筛选：[ ]_______________________________________________________。
答案 (1) a．抗原 SARS病毒 b．骨髓瘤细胞 形态结构发生显著变化、细胞膜上糖蛋白等物质减少 c．选择 是 B淋巴细胞和骨髓瘤细胞都来自同一种小鼠 (2)灵敏度高、特异性强(纯度高) 单克隆抗体＋药物 同位素标记 (3)④ 筛选出杂交瘤细胞 ⑥ 筛选出能产生特定抗体并能大量增殖的细胞群
解析 (1)在制备单克隆抗体时，要先用抗原对小鼠进行免疫，再从小鼠体内获得相应的B淋巴细胞。如果要生产预防SARS的疫苗，则应用SARS病毒感染小鼠。图中②过程培养的是小鼠骨髓瘤细胞，其具有无限增殖等癌细胞的特征。小鼠的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后，经筛选出的杂交瘤细胞中的染色体数是小鼠体细胞中的二倍。(2)单克隆抗体的优点有灵敏度高、特异性强等。生物导弹注入体内后，借助于单克隆抗体的导向作用，可将药物定向带到癌细胞的所在位置，在原位置杀死癌细胞，因此，生物导弹由单克隆抗体和药物组成；若要了解生物导弹的作用部位，可用同位素对其进行标记。(3)单克隆抗体制备过程中需进行两次筛选。第一次是诱导细胞融合后，从中筛选出杂交瘤细胞；第二次是用选择培养基，筛选出能产生特定抗体，并能大量增殖的细胞群。
1．植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较
2．单克隆抗体制备过程中的两次筛选
第一次筛选：利用特定选择培养基筛选，获得杂交瘤细胞，即AB型细胞(A为浆细胞，B为骨髓瘤细胞)，不需要A、B、AA、BB型细胞。
第二次筛选：利用多孔板法和抗原—抗体杂交法筛选，获得产生特定抗体的杂交瘤细胞。
1．(2011·上海卷，22)下列关于植物组织培养的表述，错误的是( )
A．外植体可以来自于植物的任何细胞
B．培养应在无菌条件下进行
C．以花粉作为外植体可得到单倍体植株
D．不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同
答案 A
2．(2010·浙江卷，4)下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是( )
A．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞
B．克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变
C．二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的
D．恶性细胞系的细胞可进行传代培养
答案 D
解析 保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上只能形成单层细胞；克隆培养法在培养细胞时由于所有子代细胞来自于一个亲代细胞，所以基因型一般都相同；二倍体细胞的传代培养一般传至10代后就不易传下去了；恶性细胞系的细胞具有不死性，可以进行传代培养。
3．(2011·天津卷，8)絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物，能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀，起到净化污水的作用。为进一步提高对石油污水的净化效果，将絮凝性细菌和石油降解菌融合，构建目的菌株。其流程图如下。
据图回答：
(1)溶菌酶的作用是_______________________________________________________。
(2)PEG的作用是________________________________________________________。
(3)经处理后，在再生培养基上，未融合的A、B难以生长。图中AB融合菌能生长和繁殖的原因是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)目的菌株的筛选：筛选既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有________的培养基上生长的AB融合菌，选择效果最好的作为目的菌株。
(5)为探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，将目的菌株进行发酵培养，定时取发酵液，加入石油污水中；同时设置________________________为对照组。经搅拌、静置各3分钟后，分别测定上层水样的石油浓度和COD值(COD值越高表示有机物污染程度越高)，计算石油去除率和COD去除率，结果如图。
(6)目的菌的种群增长曲线呈________型。在40～44小时，发酵液对石油污水的净化效果最好，其原因是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)分解细胞壁 (2)诱导原生质体融合
(3)两亲本失活部位不同，融合后活性部位互补
(4)石油 (5)不加发酵液的石油污水
(6)S 此期间，目的菌及其产生的絮凝活性高分子化合物的含量高
解析 (1)细胞融合是两个细胞原生质体的融合，细菌细胞膜外具有细胞壁，需要用溶菌酶除去细胞壁后才能进行融合。
(2)PEG为聚乙二醇，其作用是诱导原生质体融合。
(3)未融合的A、B失活部位不同，即活性部位不同，不能在培养基上生存，而融合后细菌的活性部位可互补，因而能够存活。
(4)由题意可知，目的菌株是将絮凝性细菌和石油降解菌融合后建立的，因此该菌株既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有石油的培养基上生存。
(5)该实验的目的是探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，故需要设置不加发酵液的石油污水作为对照，从而确定目的菌株的絮凝效果。(6)非理想条件下种群数量增长曲线大多数呈“S”型。由图可知，COD去除率及石油去除率随目的菌相对数量的增加而增加，而去污效果取决于絮凝活性物质，故可判定40～44小时，发酵液净化效果最好的原因是目的菌及其产生的絮凝活性高分子化合物的含量高。
4．(2010·福建卷，32)红细胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生成的一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限，目前临床上使用的红细胞生成素主要来自于基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(rhEPO)，其简要生产流程如图。
请回答：[来源:学_科_网]
(1)图中①所指的是________技术。
(2)图中②所指的物质是________，③所指的物质是________。
(3)培养重组CHO细胞时，为便于清除代谢产物，防止细胞产物积累对细胞自身造成危害，应定期更换________。
(4)检测rhEPO的体外活性需用抗rhEPO的单克隆抗体。分泌该单克隆抗体的________细胞，可由rhEPO免疫过的小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合而成。
答案 (1)PCR (2)mRNA rhEPO (3)培养液 (4)杂交瘤
解析 基因工程中获得大量目的基因的技术为PCR技术。cDNA是以mRNA为模板通过反转录获得的。本基因工程目的基因的表达产物为红细胞生成素，即EPO。由于天然EPO来源极为有限，一般情况下，基因工程产生的是重组人红细胞生成素(rhEPO)。培养重组CHO细胞时，为了提供适宜的培养条件，需要不断更换培养液，以防止有害代谢产物的积累对细胞自身造成的危害。单克隆抗体是通过培养杂交瘤细胞获得的。
1．下列有关高等植物原生质体制备和培养的叙述，正确的是( )
A．纤维素酶和果胶酶混合液可用于制备悬浮培养细胞的原生质体
B．原生质体由细胞膜、液泡膜及两膜之间的细胞质组成
C．从不同植物组织分离得到的原生质体大小、形状相同
D．原生质体经植物组织培养不能得到再生植株
答案 A
解析 制备高等植物原生质体时要去除细胞壁，可使用纤维素酶和果胶酶混合液；成熟植物细胞的细胞膜、液胞膜及两膜之间的细胞质合称为原生质层；从不同植物组织分离得到的原生质体的大小、形状通常不同；原生质体经培养可再生出细胞壁，进一步培养可得到再生植株。
2．下列有关植物组织培养的叙述，正确的是( )
A．愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞
B．二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株
C．用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子
D．植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得
答案 D
解析 愈伤组织细胞是一团排列疏松而无规则、高度液泡化的呈无定形状态的、具分生能力的薄壁细胞，不具有特定的结构和功能。二倍体植株的花粉中只含一个染色体组，培养得到的个体为单倍体，高度不育，幼苗用秋水仙素处理后得到的植株才能稳定遗传。人工种子中包裹的不能是愈伤组织。用特定的选择培养基可筛选出所需要的突变体类型。
3．某实验室做了如图所示的实验研究，下列与实验相关的叙述正确的是( )
A．过程①导入的诱导基因使成纤维母细胞发生基因突变
B．过程②属于动物细胞培养过程中的原代培养
C．丙细胞既能持续分裂，又能分泌单一的抗体
D．过程③④所用的培养基中都含有聚乙二醇
答案 C
解析 过程①是将高度分化的成纤维母细胞诱导形成干细胞，属于基因重组；过程②的实质是基因的选择性表达，属于细胞分化；丙细胞是由B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后形成的，它同时具备了B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的特点：既能无限增殖，又能分泌特异性抗体；过程③是动物细胞融合，可使用聚乙二醇作为诱导剂，过程④是动物细胞培养产生单克隆抗体，不需要聚乙二醇。
4．将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的人工种子。其培育过程如图所示，请回答：
(1)人工种子依据的原理是____________，是经过____________________技术培育而成的。
(2)包埋胚状体的胶质可以看作种子的哪部分结构？_____________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果外植体为植物的茎尖，通过①的处理使细胞彼此分离，可加入________。
A．蛋白酶 B．淀粉酶
C．纤维素酶和果胶酶 D．胰蛋白酶
(4)②表示脱分化过程，其实质是__________________；③表示再分化过程，其实质是__________________。
(5)从上面所述胚状体的类型分析，人工种子萌发长成的植株是否都可育？________________________________________________________________________。
答案 (1)细胞的全能性 植物组织培养 (2)种皮及提供营养的胚乳或子叶 (3)C (4)使细胞恢复分裂能力 基因的选择性表达 (5)若是由花粉(或三倍体植物的营养器官)发育而来的则不可育，若是由茎尖、根尖等营养器官发育而来的则可育
解析 (1)人工种子能发育成完整的植株，说明其细胞内含有个体发育的全部遗传信息，因此依据的原理是细胞的全能性，其基因的表达需经过植物组织培养才能得以实现。(2)包埋胚状体的胶质有保护胚状体的作用，同时又可以为胚状体提供营养物质，所以可以看作种皮及胚乳或子叶。(3)使植物细胞彼此分离可以使用纤维素酶和果胶酶，因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。(4)脱分化实质上是使细胞恢复分裂能力，而再分化就是分化，其实质是基因的选择性表达。(5)人工种子的胚状体可来自茎尖、芽尖、子房、花粉等，如果来自花粉，得到的个体是单倍体，单倍体一般高度不育。
5．科学家用植物体细胞杂交方法，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(如图所示)，其中①～⑤表示过程，英文字母表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题：
(1)在实现过程②的技术之前使用______________________酶处理细胞以除去细胞壁。
(2)在将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，过程⑤涉及的分裂方式为____________。
(3)若番茄细胞含m条染色体，马铃薯细胞含n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞含________条染色体；若杂种细胞培育成的“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属于____________倍体植株。
答案 (1)纤维素酶和果胶 (2)细胞的全能性 脱分化 有丝分裂 (3)m＋n 单
解析 (1)植物体细胞杂交过程中应该用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。(2)杂种细胞培育成为杂种植株依据的原理是细胞的全能性，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只涉及有丝分裂。(3)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则产生的“番茄—马铃薯”细胞所含的染色体为m＋n条，属于异源四倍体。该杂种植株的花粉经离体培养得到的植株无论含几个染色体组，均为单倍体。
6．回答下列有关动物细胞培养的问题：
(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面____________时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的____________。此时，瓶壁上形成的细胞是__________层。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是____________。
(2)随着细胞传代次数的增多，大部分细胞分裂停止，进而出现____________现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成____________细胞，该种细胞的黏着性____________，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量____________。
(3)现用某种大分子染料对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不被染色，原因是___________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用分裂____________期的细胞在显微镜下进行观察。
(5)在细胞培养过程中，通常在____________条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中____________的活性降低，细胞____________速率降低。
答案 (1)相互接触 接触抑制 单(或一) 胰蛋白酶 (2)衰老甚至死亡 不死性 降低 减少 (3)活细胞的细胞膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内(或死细胞的细胞膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色) (4)中 (5)冷冻(或超低温、液氮) 酶 新陈代谢
解析 (1)理解接触抑制现象。胰蛋白酶能切断细胞间蛋白质的联系使细胞分散开来。(2)这种不死性细胞即癌细胞，一般发生在50代以后。(3)细胞膜具有控制物质进出的作用，细胞死亡后，细胞膜将失去这种作用。(4)分裂中期细胞的染色体形态固定、数目清晰，最适合统计观察。(5)低温只是暂时降低酶的活性，当温度恢复至适宜时，酶的活性还能恢复。
7．人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，制备的抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。如图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图，请分析回答下列问题。
(1)制备单克隆抗体过程中要用到____________和____________技术。
(2)制备单克隆抗体过程中，给小鼠注射的HCG相当于____________，使小鼠产生能分泌相应____________的淋巴细胞，此过程属于特异性免疫中的____________免疫。
(3)在细胞内DNA合成一般有两条途径。主要途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基喋呤可以阻断此途径。另一辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶催化合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。
①利用两条DNA合成途径的不同特点配制的HAT培养基含有多种成分，其中添加的____________成分具有筛选杂交瘤细胞的作用。
②最终筛选获得的杂交瘤细胞的特点是_____________________________________。
(4)此过程生产的单克隆抗体可以与__________________________________特异性结合，从而诊断早孕。
答案 (1)动物细胞培养 动物细胞融合 (2)抗原 抗体 体液 (3)①氨基喋呤 ②能无限增殖并分泌特异性抗体
(4)人绒毛膜促性腺激素(或HCG)
解析 制备单克隆抗体要用到动物细胞培养和动物细胞融合技术。给小鼠注射的HCG相当于抗原，小鼠进行体液免疫，可产生能分泌相应抗体的B淋巴细胞。在培养基中加入氨基喋呤，可阻断细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA的过程，从而抑制DNA通过此途径进行复制，因此用此种培养基进行筛选时，培养基中的骨髓瘤细胞的DNA复制过程被阻断，骨髓瘤细胞不能生长，而受抗原刺激后的B淋巴细胞也不能增殖，则筛选出来的就都是杂交瘤细胞。
比较内容
脱分化
再分化
过程
外植体→愈伤组织
愈伤组织→幼苗
形成体特点
排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞
有根、芽
需要条件
a.离体
b.适宜的营养
c.生长素/细胞分裂素的比例适中
d.不需光
a.离体
b.适宜的营养
c.生长素/细胞分裂素的比例高或低诱导生根或生芽
d.光照
使用顺序
实验结果
先使用生长素，后使用细胞分裂素
有利于细胞分裂，但细胞不分化
先使用细胞分裂素，后使用生长素
细胞既分裂也分化
同时使用
分化频率提高
生长素与细胞分裂素的用量比值
植物细胞的发育方向
比值高
有利于根的分化、抑制芽的形成
比值低
有利于芽的分化、抑制根的形成
比值适中
促进愈伤组织的形成
名称
植物组织培养
植物体细胞杂交
原理
细胞的全能性
细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性
过程
选材
选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化
不同植物细胞融合后形成的杂种细胞
技术
操作
脱分化、再分化等
除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合
关系
植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂
项 目
原 理
优 点
成 果
单倍体育种
染色体变异
明显缩短育种年限
单育1号烟草品种，中花8号、11号水稻和京花1号小麦品种等
突变体利用
基因突变
产生新基因，大幅度改良某些性状
抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草等
植物组织培养
动物细胞培养
核移植
原理
植物细胞全能性
细胞增殖
动物细胞核的全能性
过程
结果
与外植体完全相同的个体
相同分化程度的细胞群
与供体基本相同的个体
关键环节
细胞的脱分化、再分化、分化
细胞分化、细胞癌变
核融合、细胞分化
应用
②培育新品种
③生产细胞产品
①生产生物制品
②基因工程
③检测有毒物质
①加速良种繁育
②保护濒危物种
③生产医用蛋白
④提供克隆器官、组织等
植物体细胞杂交
动物细胞融合
原理
细胞膜的流动性、细胞的全能性
细胞膜的流动性
过程
相关酶
纤维素酶和果胶酶
胰蛋白酶或胶原蛋白酶
融合方法
物理法：离心、电激、振动；化学法：聚乙二醇等试剂诱导
除物理法和化学法外，还可以用灭活的病毒诱导
结果
杂种植株
杂交细胞
意义
克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株
突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
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