2021新高考生物人教版一轮学案：选择性必修部分模块3第2单元第2讲　细胞工程


第2讲　细胞工程
考纲研读备考定位
考纲要求
核心素养
1.简述植物的组织培养。
2.简述动物的细胞培养与体细胞克隆。
3.举例说出细胞融合与单克隆抗体。
4.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。
5.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。
1.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。
2.理性思维——建立模型：动、植物细胞工程的基本操作流程。
3.科学探究——解决问题：动、植物细胞工程的应用。
4.社会责任——克隆动物及其对人类社会的可能影响。
考点一　植物细胞工程

1．细胞工程的概念理解
(1)原理和方法
细胞生物学和分子生物学。
(2)操作水平
细胞水平或细胞器水平。
(3)工程目的
按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。
(4)根据操作对象的不同分类
植物细胞工程和动物细胞工程。
2．植物细胞工程
(1)理论基础——细胞的全能性
①概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
②物质基础：细胞中具有本物种全部遗传信息。
③表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。
(2)植物组织培养技术
①概念理解
a．培养对象：离体的植物器官、组织、细胞。
b．培养条件：无菌、人工配制的培养基、相关激素等人工控制条件。
c．培养结果：产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。
②操作流程
外植体愈伤组织根、芽或胚状体―→试管苗
(3)植物体细胞杂交技术
①概念：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。
②操作流程

③流程分析
a．过程a为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。
b．过程b是原生质体的融合，其原理是细胞膜具有一定的流动性。
c．诱导b融合的两种方法
物理法包括离心、振动、电激等；
化学法一般用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。
d．过程c是原生质体融合后再生出细胞壁。
e．过程d是植物组织培养技术，其原理是细胞的全能性。
④意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
3．植物细胞工程的实际应用
(1)微型繁殖：优点是能够保持亲本的优良性状。
(2)作物脱毒：利用茎尖、根尖等无毒组织进行微型繁殖。
(3)培育人工种子：可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。
(4)作物新品种的培育


(5)细胞产物的工厂化生产：即利用植物组织培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。

易错整合，判断正误。
(1)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的(　×　)
(2)经植物组织培养得到的胚状体用人工薄膜包装后可得到人工种子(　√　)
(3)利用物理法或化学法可以直接将两个植物细胞进行诱导融合(　×　)
(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(　√　)

　据图分析植物体的细胞杂交过程

(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理是什么？
(2)如何根据细胞膜表面荧光判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的？
(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“番茄——马铃薯”细胞在有丝分裂后期含有多少条染色体？
(4)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育得到的植株属于几倍体植株？
[提示](1)细胞膜的流动性、植物细胞的全能性。
(2)融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光。
(3)2(m＋n)条。
(4)单倍体植株。

1．植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
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
不同的植物细胞
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
2.脱分化和再分化的比较
内容
脱分化
再分化
过程
外植体→愈伤组织
愈伤组织→胚状体
形成体特点
排列疏松、无规则、高度液泡化的薄壁细胞
有根、芽
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.不需要光照
a.离体
b.适宜的营养
c.生长素和细胞分裂素
d.光照
3.激素比例与分化的关系
适当提高生长素与细胞分裂素的比例容易生根，适当提高细胞分裂素与生长素的比例容易生芽，比例适中诱导产生愈伤组织。(如图所示)：

4．植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法
(1)诱导产物(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B)：
①未融合的细胞：A和B。
②两两融合的细胞：AA、BB和AB。
③多细胞融合体。
(2)检测方法：对诱导产物中的细胞进行植物组织培养，然后根据得到的植物性状进行判断。
①若只表现出一种植物的性状，说明是未融合细胞。
②若得到的是具有两种亲本性状的植物，说明是杂种植株。
③若得到的是具有两种亲本性状的植物，且一种植物的性状得到加强，则是多细胞融合体。
④若只表现出一种植物的性状且效果得到加强，则是同种细胞融合的结果。
5．单倍体育种和突变体的利用的不同点
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
突变体的利用
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
　　■
有关细胞全能性及细胞培养的四个注意点
(1)具有全能性≠体现(实现)全能性
①具有全能性：理论上，活细胞都具有全能性。
②体现全能性：只有发育成完整个体，才能说明实现了细胞的全能性。
(2)细胞全能性的大小比较
①植物细胞>动物细胞。
②受精卵>生殖细胞>体细胞。
③分化程度低的细胞>分化程度高的细胞；幼嫩细胞>衰老细胞；分裂能力强的细胞>分裂能力低的细胞。

例1 (2019·陕西西安长安一中第一次检测)下图是植物体细胞杂交过程示意图，请据图回答

(1)植物体细胞杂交的第①步是去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。目前此步骤最常用的方法是酶解法，也就是在温和的条件下用纤维素酶、果胶酶等分解植物的细胞壁。
(2)②过程的发生，必须进行人工诱导。人工诱导原生质体融合常用的化学方法是用聚乙二醇试剂作为诱导剂诱导融合。动物细胞融合还常用到灭活的病毒作为诱导剂。
(3)与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为高尔基体。
(4)④过程称为脱分化，⑤过程称为再分化。若利用此技术生产治疗癌症的药物——紫杉醇，培养将进行到e(填字母编号)即可。
(5)植物体细胞杂交在育种工作中具有广泛的应用价值，其突出的优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍。
〔对应训练〕
1．(2018·武汉调研)应用植物组织培养技术，不仅可实现种苗的快速繁殖、培育无病毒植株，也可加快作物及苗木育种。下面是培育柑橘耐盐植株的实验流程
→→
回答下列问题：
(1)愈伤组织是由离体的茎段经脱分化过程形成的，此时愈伤组织细胞具有(填“具有”或“不具有”)细胞的全能性。
(2)对愈伤组织进行了两次处理，处理1中γ射线照射的目的是诱发基因突变，用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织，原因是愈伤组织细胞分裂能力强，易诱发基因突变；处理2中添加的物质X为NaCl(或盐)。
(3)植物组织培养技术也被广泛应用于其他作物的育种中。在培育白菜—甘蓝、三倍体无子西瓜、农杆菌转化法获得的抗虫棉中，必须用到植物组织培养技术的是白菜—甘蓝、抗虫棉。

考点二　动物细胞培养与核移植技术

1．动物细胞培养——动物细胞工程技术的基础
(1)原理：细胞增殖。
(2)培养条件
①无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理，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、血浆等一些天然成分。
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%空气加5%CO2的混合气体，其中后者的作用是维持培养液的pH。
(3)动物细胞的培养过程

(4)应用
生物制品的生产、检测有毒物质、医学研究。
2．动物体细胞核移植技术和克隆动物
(1)原理：动物体细胞核具有全能性。
(2)动物体细胞核移植技术的过程

(3)结果：产生新个体。
(4)应用
①加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。
②保护濒危物种。
③生产医用蛋白。
④作为异种移植的供体。
⑤用于组织器官的移植。

易错整合，判断正误。
(1)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞(　×　)
(2)克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变(　×　)
(3)二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的(　×　)
(4)动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞(　×　)
(5)克隆动物的性状与供体动物完全相同(　×　)

　如图为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线，图中B、E两点表示经筛选、分装后继续培养。据图分析：

(1)原代培养和传代培养的分界点是哪个？
(2)AB和DE段繁殖速度缓慢的原因是什么？
(3)E点后的细胞大多数具有异倍体核型，这样的细胞有什么特点？
[提示](1)B点之前的培养称为原代培养，之后的培养称为传代培养。
(2)发生了接触抑制。
(3)E点后的细胞属于细胞系，能无限增殖。

1．植物组织培养与动物细胞培养的比较
技术
内容
项目　
植物组织培养
动物细胞培养
原理
细胞的全能性
细胞的增殖
培养基成分
矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加剂(如甘氨酸、琼脂等)，属于固体培养基
葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清(血浆)等，属于液体培养基
取材
较幼嫩的细胞、组织、器官
动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织
培养过程


培养结果
可以获得植株，也可以获得大量细胞
只能获得大量细胞，不能得到生物个体
应用
①植物快速繁殖与脱毒植物培养
②生产细胞产品
③制造人工种子
④用于转基因植物的培育
①生产蛋白质生物制品
②培养皮肤移植的材料
③检测有毒物质
④用于生理、病理、药理等的研究
相同点
①都需人工条件的无菌操作
②都是合成培养基
③都需适宜的温度、pH等条件
2.动物细胞培养与动物体细胞核移植的比较
项目
动物细胞培养
动物体细胞核移植
原理
细胞增殖
动物细胞核的全能性
过程


结果
获得细胞群
获得与供体遗传物质基本相同的个体
3.核移植时应注意的几个问题
(1)核移植时应选MⅡ中期卵母细胞的原因
①此类细胞体积大，易于操作；②卵黄多，营养物质丰富，可为发育提供充足的营养；③卵母细胞的细胞质中存在激发细胞核全能性表达的物质。
(2)克隆动物是由重组的细胞经培养而来的，该重组细胞的细胞质基因来源于受体细胞，细胞核基因来源于提供细胞核的亲本，其遗传物质来自2个亲本。
(3)核移植中供体动物、提供卵母细胞的动物、代孕动物和克隆动物之间的关系：克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数性状与提供卵母细胞的动物相同，与代孕动物的性状无遗传关系。
(4)动物体细胞核移植技术(克隆)从生殖方式的角度看属无性生殖，重组细胞相当于受精卵，需要动物细胞培养和胚胎工程技术的支持。
　　■
(1)原代培养和传代培养
①原代培养：可有两种表述：a.细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养；b.第1代细胞的培养与传10代以内的细胞培养统称为原代培养。两种表述没有本质区别。
②传代培养：同样有两种表述：a.细胞悬液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养；b.传10代以后的细胞培养，统称为传代培养。
(2)细胞株和细胞系
①细胞株：原代培养的细胞一般传至10代左右会出现生长停滞，衰老死亡，少数度过“危机”的细胞能传50代左右，形成细胞株。细胞株的遗传物质并没有发生改变。
②细胞系：细胞株传至50代以后，会出现第二次危机，少数度过第二次危机的细胞能够无限传代下去，形成细胞系。 细胞系的遗传物质发生了改变，带有癌变细胞的特点。

例2 (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。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不变(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小于(填“大于”或“小于”)体细胞核移植，其原因是胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易。
(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相同(填“相同”或“不同”)，性染色体组合不同(填“相同”或“不同”)。
[解析]　(1)核移植是指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，形成重组细胞。重组细胞形成的早期胚胎可移植到受体子宫内进一步发育，最终分娩得到克隆动物。因为染色体在细胞核中，所以克隆动物体细胞的染色体数目与提供细胞核的个体的体细胞相同。
(2)由于动物的胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易，而动物的体细胞分化程度高，恢复全能性十分困难，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)哺乳动物雌雄个体的体细胞中，细胞核内常染色体的数目是相同的，性染色体组合是不同的。若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，则得到的克隆动物的体细胞中常染色体的数目相同，性染色体组合不同。
〔对应训练〕
2．(2019·武汉调研)如图为动物细胞培养的基本过程示意图。

请回答下列问题：
(1)容器A中放置的一般是幼龄动物的器官或组织，原因是其细胞分裂能力强，易于培养。培养时先要剪碎，然后用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)分散细胞，制成B瓶中的细胞悬液。将细胞悬液转入C瓶中进行的初次培养称为原代培养。
(2)细胞正常培养了一段时间后，发现细胞绝大部分死亡，只有极少数细胞存活，这是因为存活的细胞发生了基因突变，可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内的细胞，以保持细胞正常的二倍体核型。
(3)C、D瓶中的培养液为保证无菌、无毒的环境，需要添加一定量的抗生素。培养过程中还需要提供O2和CO2等气体环境，CO2的作用主要是维持培养液的pH。
(4)动物细胞体外培养时，通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。如图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。据图可知，培养正常细胞一定要添加血清。

[解析]　(1)动物细胞培养的过程：取动物组织块(或动物胚胎或幼龄动物的器官)→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。(4)据图可知，培养癌细胞时有无血清影响不大，而培养正常细胞时，有血清时的细胞数远大于无血清时的细胞数，故培养正常细胞必须要添加血清。

考点三　动物细胞融合与单克隆抗体的制备

1．动物细胞融合
(1)原理：细胞膜的流动性。
(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．单克隆抗体
(1)制备过程

(2)优点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。
(3)用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。

易错整合，判断正误。
(1)植物原生质体融合与动物细胞融合原理是相同的(　√　)
(2)体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体(　×　)
(3)小鼠骨髓瘤细胞的染色体数为40，B淋巴细胞的染色体数为46，融合后形成的杂交瘤细胞DNA分子数为86(　×　)
(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)B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞融合后有三种细胞类型(若仅考虑两两融合的情况)(　√　)

　如图为制备单克隆抗体和多克隆抗体的示意图。请据图思考：

(1)单克隆抗体相比多克隆抗体，其优点有哪些？
(2)图中第一次筛选和第二次筛选的目的有何不同？
(3)注射抗原的目的是什么？
(4)杂交瘤细胞有什么特点？
[提示](1)单克隆抗体的优点是：特异性强、灵敏度高，可大量制备。
(2)第一次筛选的目的是筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选的目的是筛选出能产生所需单克隆抗体的杂交瘤细胞。
(3)刺激机体发生免疫反应，从而产生浆细胞。
(4)既能无限增殖，又能产生所需抗体。


1．植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较

植物体细胞杂交
动物细胞融合(单克隆抗体制备)
理论基础(原理)
细胞膜的流动性、细胞的全能性
细胞膜的流动性、细胞增殖
融合前处理
酶解法(纤维素酶、果胶酶)去除细胞壁
注射特定抗原使正常小鼠产生免疫反应
促融方法
①物理法：离心、振动、电刺激等；
②化学法：聚乙二醇
(PEG)
①物化法：与植物细胞融合相同；
②生物法：灭活的病毒
过程
第一步
原生质体的制备(酶解法)
正常小鼠免疫处理
第二步
原生质体融合(物化法)
动物细胞融合
第三步
杂种细胞的筛选与培养
杂交瘤细胞的筛选与培养
第四步
杂种植株诱导与鉴定
单克隆抗体的提纯
图解


2.单克隆抗体制备过程的几个问题分析
(1)对动物免疫的原因：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)在单克隆抗体制备过程中，一般认为有两次筛选过程，第一次是筛选出杂交瘤细胞(用选择培养基)，第二次是进一步筛选出能产生人们所需抗体的杂交瘤细胞。
(3)杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质，不仅具有浆细胞产生特异性抗体的能力，还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的能力，从而可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点，而大量生产单克隆抗体。

例3 (2018·湖北省五校高三期末)Ⅱ型糖尿病病因复杂，多数是胰岛素拮抗引起机体对胰岛素的敏感性降低。胰岛素单克隆抗体可用于快速检测血清胰岛素的含量。请回答下列有关胰岛素单克隆抗体制备的问题：
(1)首先需要将人胰岛素注射到健康成熟小鼠体内，其目的是获取能分泌抗人胰岛素抗体的B细胞；再将该细胞与小鼠骨髓瘤细胞相融合，以制取杂交瘤细胞。
(2)细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有B细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞等两两融合的细胞。细胞融合过程体现了细胞膜具有流动性的特性。
(3)为检验得到的杂交瘤细胞能否分泌胰岛素抗体，可用人胰岛素与从杂交瘤细胞培养液中提取的抗体杂交。在体外条件下，当培养的小鼠杂交瘤细胞达到一定密度时，需进行传代培养以得到更多数量的细胞。
(4)细胞融合技术的优点是突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。
〔对应训练〕
4．(不定项选择题)用动物细胞工程技术获取单克隆抗体，下列步骤中正确的是( ABD )
A．将抗原注入小鼠体内，以便获得特定的B淋巴细胞
B．用聚乙二醇作诱导剂，促使B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合
C．B淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合后，无需筛选杂交细胞
D．将能产生特定抗体的杂交瘤细胞培养后提取单克隆抗体
[解析]　制备单克隆抗体首先需要获得已免疫的B淋巴细胞，因此需将抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的B淋巴细胞，A正确；动物细胞融合过程中，可以利用灭活的仙台病毒或聚乙二醇作诱导剂，B正确；筛选杂交瘤细胞，并从中选出能产生所需抗体的细胞，培养后提取单克隆抗体，C错误，D正确。



5．(2019·山东济宁一模)下面两幅图是制备单克隆抗体的示意图，请据图回答下列问题：

(1)图1和图2所示过程中，都必须用到的动物细胞工程技术是动物细胞培养。用PCR技术扩增无限增殖基因除需要原料、能量、模板外还需要引物和热稳定DNA聚合酶(或Taq酶)。
(2)图1中②过程与植物原生质体融合的不同之处是用灭活的病毒诱导，图2中B所示的细胞特点是既能无限增殖，又能产生特异性抗体。
(3)培养杂交瘤细胞时应保证被培养的细胞处于无菌、无毒的环境。抗体在抵抗外来病原体入侵方面具有十分重要的作用，这体现了免疫系统的防卫功能。
[解析]　(1)图1通过动物细胞融合技术生产单克隆抗体，图2通过转基因技术生产单克隆抗体，二者都必须用到动物细胞培养技术。用PCR技术扩增无限增殖基因除需要原料、能量、模板外还需要引物和热稳定DNA聚合酶或Taq酶。(2)图1中②过程为动物细胞融合，与植物原生质体融合的不同之处是用灭活的病毒诱导，图2中B所示的细胞应是含有无限增殖基因的浆细胞，特点是既能无限增殖，又能产生特异性抗体。(3)培养杂交瘤细胞时应保证被培养的细胞处于无菌、无毒的环境。抗体抵抗外来病原体入侵，体现了免疫系统的防卫功能。

课末总结
1．〔思维导图〕

2．〔简答题常考长句分析〕
1．具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞都具有发育成完整个体的潜能，即细胞的全能性。
2．植物组织培养的过程主要包括脱分化和再分化两个阶段，脱分化的结果是形成愈伤组织，再分化的结果是形成根和芽。
3．植物体细胞杂交需要用酶解法制备原生质体，所用的酶包括纤维素酶和果胶酶。
4．无论是植物体细胞杂交还是动物细胞融合，都需要诱导。
5．植物组织培养需要各种营养成分和植物激素，动物细胞培养也需要各种营养成分及血清。
6．植物体细胞杂交可用于作物育种，动物细胞融合可用于单克隆抗体的制备。
7．产生单克隆抗体的细胞是杂交瘤细胞，它既能产生单克隆抗体又能无限增殖。
3．〔探究高考·明确考向〕
1．(2019·北京卷，4)甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株，再将二者杂交后得到F1，结合单倍体育种技术，培育出同时抗甲、乙的植物新品种。以下对相关操作及结果的叙述，错误的是(　D　)
A．将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞
B．通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定
C．调整培养基中植物激素比例获得F1花粉再生植株
D．经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体
[解析]　基因工程中需在体外先将目的基因与带有标记基因的载体结合，再将其导入受体细胞，A项正确。在个体生物学水平上，可通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定，B项正确。在花粉离体培养过程中，合理调整培养基中生长素和细胞分裂素的比例，可使愈伤组织再分化，获得F1花粉再生植株，C项正确。经花粉离体培养获得的若干再生植株一般为单倍体，D项错误。
2．(2019·江苏卷，23)下图为杂交瘤细胞制备示意图。骨髓瘤细胞由于缺乏次黄嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT­)，在HAT筛选培养液中不能正常合成DNA，无法生长。下列叙述正确的是(多选)(　ACD　)

A．可用灭活的仙台病毒诱导细胞融合
B．两两融合的细胞都能在HAT培养液中生长
C．杂交瘤细胞需进一步筛选才能用于生产
D．细胞膜的流动性是细胞融合的基础
[解析]　诱导动物细胞融合的因素有灭活的仙台病毒、聚乙二醇、电激等，A项正确。两两融合的细胞包括：免疫B细胞与免疫B细胞的融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞的融合、免疫B细胞与骨髓瘤细胞的融合。其中骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞缺乏次黄嘌呤磷酸核糖转移酶，不能在HAT培养液中生长，B项错误。杂交瘤细胞还需要进行克隆化培养和抗体检测，经过多次筛选才能用于生产，C项正确。细胞融合的基础是细胞膜的流动性，D项正确。
3．(2019·全国卷Ⅲ，38)培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。

回答下列问题。
(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有全能性(或答：形成完整植株所需的全部基因)。
(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是形成层容易诱导形成愈伤组织。
(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的分化(或答：再分化)过程，最终可形成试管苗。
(4)步骤⑥要进行照光培养，其作用是诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用。
(5)经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的遗传特性，这种繁殖方式属于无性繁殖。
[解析]　(1)植物细胞具有全能性，故用分化的植物细胞可以培养成完整的植株。(2)形成层细胞分化程度低、全能性高，易培养成功，所以要选取含有形成层的组织进行组织培养。(3)培养愈伤组织过程中，需要一定的营养和激素诱导等条件，步骤⑤和步骤⑥在培养过程中需要的生长素和细胞分裂素的比例不同，所以，从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基。在培养基上愈伤组织通过细胞的分化(再分化)过程，最终可形成试管苗。(4)试管苗需要照光培养，以便诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用，培养成正常的植株。(5)组培植株是在离体植物器官、组织、细胞等的基础上获得的，其理论基础是植物细胞具有全能性，一般可以保持优良品种的遗传特性。植物组织培养技术没有经过两性生殖细胞的融合，属于无性繁殖。
4．(2019·全国卷Ⅱ，38)植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。
(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快(答出2点即可)。

(2)通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子(如图所示)，这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是有利于胚状体进行呼吸作用。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、矿质元素和糖等几类物质。
(3)用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的茎尖进行组织培养。
(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是含目的基因的细胞愈伤组织小植株(用流程图表示)。
[解析]　(1)植物微型繁殖属于植物组织培养技术，其优点是能保持植物原有的遗传特性、繁殖速度快等。(2)人工种皮具备透气性，使胚状体易获得氧气，有利于胚状体进行呼吸作用。植物的生长需要有机物和无机物等营养，人工胚乳中应含有植物激素、矿质元素和糖等几类物质，这些物质都是胚状体生长所必需的。(3)植物的茎尖含病毒较少，适合用其进行组织培养获得脱毒苗。(4)植物组织培养中主要包含脱分化和再分化两个过程，结合基因工程，培育转基因植株的过程为含目的基因的细胞愈伤组织小植株。
5．(2017·全国卷Ⅲ，38)编码蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五个片段组成，编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成，如图1所示。

回答下列问题：
(1)先要通过基因工程的方法获得蛋白乙，若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙，原因是编码乙的DNA序列起始端无ATG，转录出的mRNA无起始密码子。
(2)某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中，在PCR反应体系中加入了DNA聚合酶、引物等，还加入了序列甲作为模板，加入了dNTP作为合成DNA的原料。
(3)现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白，要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用，某同学做了如下实验：将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组，其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一组作为对照，培养并定期检测T淋巴细胞浓度，结果如图2。
①由图2 可知，当细胞浓度达到a时，添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加，此时若要使T淋巴细胞继续增殖，可采用的方法是进行细胞传代培养。细胞培养过程中，培养箱中通常要维持一定的CO2浓度，CO2的作用是维持培养液的pH。
②仅根据图1、图2可知，上述甲、乙、丙三种蛋白中，若缺少C(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所编码的肽段，则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。
[解析]　(1)若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，则转录出的mRNA上缺少起始密码子，故不能翻译出蛋白乙。(2)使用PCR技术获取DNA片段时，应在PCR反应体系中添加引物、耐高温的DNA聚合酶、模板、dNTP作为原料。(3)T淋巴细胞浓度之所以不再增加，是因为细胞间出现接触抑制，因此若要使T淋巴细胞继续增殖，需要对贴满瓶壁的细胞使用胰蛋白酶处理，然后分瓶培养，即细胞传代培养。细胞培养过程中，培养箱中通常要维持一定的CO2浓度，以维持培养液的pH。据图分析，蛋白丙与对照接近说明B、D片段对于T淋巴细胞增殖不是非常重要，蛋白甲和乙对T淋巴细胞的增殖都有较大影响，甲、乙两种蛋白中有、而丙种蛋白中没有的片段是C，所以缺少C片段会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。