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新高考生物一轮复习精品学案 第10单元 第34讲 细胞工程（含解析）
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这是一份新高考生物一轮复习精品学案 第10单元 第34讲 细胞工程（含解析），共28页。
第34讲 细胞工程
[目标要求] 1.植物的组织培养。2.动物细胞培养与体细胞克隆。3.细胞融合与单克隆抗体。
考点一 植物细胞工程
1．细胞工程的概念
2．植物组织培养
(1)理论基础：植物细胞的全能性。即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)流程简图
①脱分化：让已分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。
②再分化：愈伤组织细胞内基因选择性表达，形成具有不同功能的细胞。
(3)实例：胡萝卜的组织培养。
(4)优势：只进行有丝分裂，子代与亲代的遗传物质相同，不出现性状分离。
教材中的隐性知识 源于选修3 P36“小知识”
(1)固体培养基中的无机营养成分包括水、无机盐，有机营养成分包括小分子糖类、氨基酸等物质。
(2)培养基中的蔗糖只是提供碳源吗？还起什么作用？
提示 蔗糖不仅提供碳源，还可以维持细胞渗透压。
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
①去壁：对应图中a过程，即去除细胞壁，获得具有活力的原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。
②诱导融合：对应于图中b过程，即原生质体的融合。
③培养：过程d是植物组织培养，其原理是植物细胞的全能性。
(3)意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
教材中的隐性知识 源于选修3 P38“思考与探究”：为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
提示 主要原因是生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，不能像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达。
4．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。
注意 微型繁殖是无性繁殖，进行有丝分裂，其遗传物质不变。
特点
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、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
注意 人工种子是无性繁殖，而自然种子是有性繁殖。
(2)作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用。
(3)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。
注意 采用液体培养基，培养到愈伤组织阶段，得到的是愈伤组织细胞的代谢产物。
教材中的隐性知识 源于选修3 P40“小知识”及“讨论”
(1)胚状体是由愈伤组织再分化而来，是已分化的结构，相当于正常受精卵发育形成的胚，与其有类似的结构和发育过程。
(2)针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。
(1)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞的全能性( √ )
(2)植物的每个细胞都能表现出细胞的全能性( × )
(3)在愈伤组织形成幼苗的再分化过程中，不会发生细胞的增殖( × )
(4)愈伤组织的形成需要光照( × )
(5)植物细胞的原生质体指完整的植物细胞( × )
(6)用盐酸水解法可去掉细胞壁，获得原生质体( × )
(7)微型繁殖一定能保持亲本的优良性状( × )
源于选修3 P36“正文”
(1)植物组织培养过程控制无菌的原因是避免微生物的污染。
(2)植物组织培养离体的细胞能表达全能性的原因是离体细胞含有本物种全部的遗传信息，若不离体这些细胞在母体上发生基因选择性表达而分化。
1．植物组织培养的具体操作——胡萝卜的组织培养
(1)操作步骤
取材
①胡萝卜洗净、削皮、切段(约10 cm)；酒精棉球擦手消毒；
②胡萝卜段消毒：用酒精溶液消毒30 s后，立即用无菌水清洗2～3次，再用次氯酸钠溶液处理30 min后，立即用无菌水清洗2～3次；
③将胡萝卜段切成1 cm厚的横切片，再选取有形成层的部位，切取1 cm3左右的小块
接种
避光条件下培养，诱导其脱分化，长出愈伤组织
转接
将生长良好的愈伤组织转接到分化培养基上，诱导其再分化生成试管苗进而发育成完整小植株
移栽
移栽到大田，培养成正常植株
(2)注意事项
①选用形成层进行培养的原因是形成层细胞分裂旺盛，全能性较高，易于脱分化。选用其他部位也可以(理论上具有全能性的细胞均可)。
②光照的控制：在愈伤组织的诱导阶段往往要避光培养，有利于细胞脱分化产生愈伤组织。当愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，以利于叶片内叶绿素的合成。
2．植物激素对植物组织培养的影响
(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
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
简记：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高
(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
生长素/细胞分裂素
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
简记：“高”根，“低”芽，“中”愈伤
3.植物体细胞杂交与植物有性杂交中遗传物质的变化
设白菜细胞含2x条染色体，2个染色体组；甘蓝细胞含2y条染色体，2个染色体组。
项目
不同物种体细胞杂交
不同物种有性杂交
同一物种杂交
过程
子代染色体数目
2x＋2y
x＋y
2x(白菜)或2y(甘蓝)
子代染色体组数
4
2
2
子代是几倍体
异源四倍体
异源二倍体
同源二倍体
子代是否可育
可育
不可育
可育
繁殖方式
无性繁殖
有性繁殖
有性繁殖
变异类型
染色体变异
染色体变异
—
考向一 植物组织培养技术
1．以某植物的绿色叶片和白色花瓣为材料进行植物组织培养，下列相关叙述正确的是( )
A．外植体脱分化形成愈伤组织的过程需要生长调节剂和光照
B．绿色叶片和白色花瓣作为外植体，进行组织培养均能获得试管苗
C．若选用花粉进行组织培养，能获得与原植株基因型相同的个体
D．组织培养所选用的外植体细胞必须有完整的细胞核和叶绿体
答案 B
2．(2019·全国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。
→→―→
① ② ③
→→
④ ⑤ ⑥
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_______________________________________________________。
(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是_____________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是______________________________
_____________________________________________________________________________。
在新的培养基上愈伤组织通过细胞的________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_______________________________________________
______________________________________________________________________________。
(5)经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的____________，这种繁殖方式属于________繁殖。
答案 (1)全能性(或形成完整植株所需的全部基因) (2)形成层容易诱导形成愈伤组织 (3)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 再分化(或分化) (4)诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用 (5)遗传特性 无性
解析 (1)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。(3)决定植物细胞脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，步骤⑤(诱导组织块形成愈伤组织)和步骤⑥(诱导愈伤组织形成试管苗)所需的生长素和细胞分裂素的比例不同，故步骤⑤到步骤⑥需更换培养基。愈伤组织通过细胞的再分化过程形成试管苗。(5)植物组织培养没有经过两性生殖细胞的结合，因此属于无性繁殖，组织培养得到的植株保持了原品种的遗传特性。
考向二 植物体细胞杂交
3．科研人员通过人工授粉实现白菜(2n＝20)和紫甘蓝(2n＝18)的种间杂交，将获得的幼胚经离体培养得到幼苗甲，用秋水仙素处理甲的顶芽获得幼苗乙。下列叙述正确的是( )
A．本育种方法的理论基础是染色体结构变异
B．白菜和紫甘蓝间存在生殖隔离，属于不同物种
C．幼苗甲细胞中含有19条染色体，属于单倍体
D．幼苗乙所有体细胞中的染色体数目和种类相同
答案 B
4．科学家用植物体细胞杂交的方法，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1所示，其中①～⑤表示过程，a～f表示细胞、组织或植株。育种工作者还利用番茄进行了如图2所示的三组实验。据图回答下列问题：
(1)与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为______________。
(2)过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的____________存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。
(3)如果形成c的a、b原生质体都来自番茄细胞，那么更简单地得到番茄植株f的处理方法是______________________________________________。
(4)若杂种植株在有丝分裂过程中，仅保留番茄的染色体而马铃薯的染色体会不断丢失，采用特异性引物对番茄和马铃薯基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。图3是用该引物对双亲及4棵再生植株1～4进行PCR扩增的结果。据图判断，再生植株1～4中一定是杂种植株的有________(多选)。
(5)图2中过程Ⅰ培育植物体A主要应用了__________________技术。
(6)用红果多室(Yymm)番茄植株的花粉进行Ⅱ、Ⅲ有关实验，则过程Ⅱ中，培育植物体B的方法(Ⅱ)称为__________________。
答案 (1)高尔基体 (2)叶绿体 (3)用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 (4)1、2、4 (5)植物组织培养
(6)单倍体育种
解析 图1是利用植物体细胞杂交技术培育杂种植株，具体过程包括诱导原生质体融合成杂种细胞和利用植物组织培养技术培育成杂种植株两个过程。过程①是通过酶解法去除细胞壁获得原生质体a和b，过程②是通过物理或化学方法(如聚乙二醇)诱导原生质体融合成c，过程③是再生细胞壁形成杂种细胞d，过程④是脱分化过程形成愈伤组织e，过程⑤是再分化生成完整植株，过程④和⑤是利用植株组织培养技术培育完整植株。图3中1、2和4植株中同时含有番茄和马铃薯的染色体，而3只含有番茄的染色体，因此再生植株1～4中一定是杂种植株的有1、2、4。
考向三 植物细胞工程的应用
5．下列有关植物细胞工程应用的叙述，不正确的是( )
A．利用组织培养技术培育脱毒苗，可获得抗病毒新品种
B．利用组织培养技术获得人工种子，能保持亲本的优良性状
C．利用细胞培养技术获得紫草素，实现了细胞产物的工厂化生产
D．利用植物体细胞杂交技术获得“萝卜—甘蓝”，克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍
答案 A
6．(2020·拉萨模拟)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__________过程形成的，此时愈伤组织细胞____________(填“具有”或“不具有”)细胞的全能性，愈伤组织经过________过程形成耐盐植株。在植物组织培养的培养基中除无机营养成分、有机营养成分、琼脂外，还需要添加______________。
(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______________，用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织，原因是__________________________________________
_____________________________________________________________________________；
处理2中添加的物质X为______________。
(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、农杆菌转化法获得抗虫棉中，必须用到植物组织培养技术的是_____________________
______________________________________________________________________________。
答案 (1)脱分化 具有 再分化 植物激素
(2)诱导基因突变 愈伤组织细胞处于不断分裂状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变 氯化钠
(3)培育白菜—甘蓝、农杆菌转化法获得抗虫棉
解析 (1)愈伤组织是离体的茎段脱分化形成的，每个细胞都脱离了原来的分化状态，都具有全能性，愈伤组织经过再分化过程才能形成植株。在植物组织培养过程中，除了加入营养物质之外，还要加入植物激素，因为植物激素在脱分化和再分化过程中起重要作用。
(3)白菜—甘蓝形成的过程中，先形成杂种细胞，再由杂种细胞利用植物组织培养技术培育成杂种植株；农杆菌转化法获得抗虫棉的过程中，将目的基因导入植物细胞，再通过植物组织培养技术形成植株。
考点二 动物细胞培养和核移植技术
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)过程
(3)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；添加一定量的抗生素；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，还需加入血清、血浆等一些天然成分。
③温度和pH：适宜温度为36.5±0.5_℃(哺乳动物)，pH为7.2～7.4(多数细胞)。
④气体环境：95%空气加5%CO2(维持培养液的pH)。
(4)应用：生物制品的生产、检测有毒物质、医学研究等。
教材中的隐性知识 源于选修3 P44“寻根问底”：胰蛋白酶处理动物组织，对细胞的消化有两种情况：
(1)短时间内不会(填“会”或“不会”)被消化，原因是细胞表面具有糖蛋白，对细胞具有一定的保护作用。
(2)长时间后细胞会(填“会”或“不会”)被消化，原因是细胞表面糖蛋白的保护作用是有限的；细胞膜的主要成分包括磷脂和蛋白质，蛋白质可被胰蛋白酶水解。
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)应用前景和存在的问题
前景
畜牧业
加速家畜遗传改良进程
保护濒危物种
医药
卫生
①作为生物反应器生产医用蛋白；
②转基因克隆动物的细胞、组织和器官可作为异种移植的供体；
③人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化形成相应的组织、器官，可用于器官移植
问题
成功率非常低
克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷
对克隆动物食品的安全性问题存在争议
(1)制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理( × )
(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)在25 ℃的实验条件下可顺利完成大鼠神经细胞的培养( × )
(4)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞( × )
(5)二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的( × )
(6)动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞( × )
源于选修3 P49“讨论”
(1)核移植技术中必须先去掉受体卵母细胞的细胞核的原因是保证核移植动物的核遗传物质全部来自供体细胞。
(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10代以内的细胞一般保持正常的二倍体核型，未发生基因突变。
(3)通过体细胞核移植方法生产的克隆动物，不是对体细胞供体动物进行了100%的复制，原因是克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，其核外还有少量的DNA，即线粒体中的DNA来自受体卵母细胞。此外，动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系。
1．辨析动物细胞培养相关的两组概念
(1)细胞贴壁与接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。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，这种现象称为接触抑制。
(2)原代培养与传代培养
①原代培养：动物组织消化后的初次培养称为原代培养。原代培养的细胞核型正常。
②传代培养：贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。这样的培养过程通常被称为传代培养。一般情况下，细胞在传至10～50代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化。
2．植物组织培养与动物细胞培养的比较
比较项目
植物组织培养
动物细胞培养
理论基础
植物细胞的全能性
细胞增殖
培养基
类型
固体或半固体培养基
液体培养基
成分
水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂、植物激素等
糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动物血清等
取材
植物较幼嫩部分或花药等
动物胚胎或幼龄动物的器官或组织
关键环节
细胞的脱分化和再分化
细胞增殖和癌变
结果
形成新的组织或植物个体，可以体现细胞的全能性
形成细胞群，不形成个体，不体现细胞的全能性
应用
①植株快速繁殖；
②脱毒植株的培育；
③制备人工种子；
④生产药物、杀虫剂等；
⑤转基因植物的培育
①蛋白质生物制品的生产；
②皮肤移植材料的培育；
③检测有毒物质；
④生理、病理、药理学研究
相同点
①两种技术手段培养过程中细胞都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称为克隆，都不涉及减数分裂；
②均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件
3.对核移植与克隆的理解
(1)克隆是指遗传组成完全相同的分子、细胞或个体，即克隆应包含三个层次的内容：①分子水平：如DNA复制；②细胞水平：如动物细胞培养；③个体水平：如克隆动物。
(2)核移植技术中选用的核供体应为具有优良性状的个体，提供卵细胞的受体和代孕个体只需为同一物种的健康雌性个体即可。
(3)核移植技术中去核是通过显微操作完成的，用微型吸管将处于MⅡ中期的卵母细胞的细胞核与靠近核的第一极体一并吸出。
(4)动物细胞核移植可以有两种操作方式：一是把供体细胞导入去核的卵母细胞，这是现在常用的方法；二是将供体动物的一个细胞核直接导入去核的卵母细胞，该过程需要用电刺激的方法促进融合。
(5)融合后的细胞称为重组细胞(注意区分于杂交细胞)，需用物理或化学方法激活，使其完成细胞分裂和发育进程，形成重组胚胎才能进行胚胎移植。
(6)体细胞核移植体现了动物细胞细胞核的全能性，而非动物细胞的全能性。
考向一 动物细胞培养技术
7．(2019·邢台期末)下列有关动物细胞培养的说法，正确的是( )
A．克隆动物不需要经过动物细胞培养
B．培养10代以内的细胞一般保持正常的二倍体核型
C．动物细胞应置于含95%的O2和5%的CO2的培养箱中培养
D．动物细胞培养时无须在培养基中添加天然成分
答案 B
8．角膜缘干细胞能更新角膜上皮细胞，角膜上皮细胞对维持角膜的透明性至关重要。回答下列问题：
(1)将角膜缘组织剪碎，加入______________________________处理，可获得大量游离分散的细胞。
(2)通常角膜缘干细胞的培养控制在10代以内，原因是______________________________。
(3)离体培养角膜缘干细胞时，一般需要在合成培养基中加入__________等天然成分，培养时所需的气体主要有______________。
(4)研究发现，细胞因子能够调控角膜缘干细胞分化。放线菌素D能通过阻碍RNA聚合酶的功能进而抑制细胞因子的调控，由此推断该抑制过程发生在__________(填“复制”“转录”或“翻译”)水平。
答案 (1)胰蛋白酶或胶原蛋白酶 (2)保持细胞正常的二倍体核型 (3)血清(或血浆) O2和CO2 (4)转录
考向二 动物体细胞核移植和克隆动物
9．在克隆奶牛的体细胞核移植过程中，不需要进行的操作是( )
A．对提供细胞核和细胞质的奶牛进行同期发情处理
B．在体外将采集到的卵母细胞培养到减数第二次分裂中期
C．通过显微操作技术去除卵母细胞的细胞核和极体
D．使用电脉冲等方法激活重组细胞使其完成细胞分裂和发育
答案 A
10．我国科学家突破了体细胞克隆猴的世界难题，成功培育出世界上首个体细胞克隆猴——“中中”和“华华”。这标志着我国将率先开启以猕猴作为实验动物模型的时代。下图为克隆猴的流程示意图。请回答下列问题：
(1)我国克隆猴利用的是猴胎儿成纤维细胞，该细胞是一种已分化的体细胞，从理论上分析，它具有细胞的全能性，这是因为________________________________________________。
(2)克隆猴时需要进行“去核”操作，即去掉卵母细胞的细胞核。先在体外培养卵母细胞让其分裂，一般选择____________________的细胞进行去核操作；然后进行“核移植”，即将体细胞的细胞核移到去核卵母细胞中形成重组细胞；此时采用的技术是_________________；得到的重组细胞再进行人工激活使其分裂形成胚胎。
(3)科学家将79枚克隆胚胎移植到21只代孕母猴中，最终只有两只母猴正常怀孕产下“中中”和“华华”，它俩的性别是否一致？__________；原因是___________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)克隆动物有很多优点：①可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；
②_____________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)成纤维细胞的细胞核中含有猴的全部核基因
(2)减数第二次分裂中期(或MⅡ中期) 显微注射技术
(3)是 “中中”“华华”的细胞核中遗传物质一样，是经过有丝分裂形成的
(4)可以增加濒危物种的存活数量(或可以建立实验动物模型研究人类疾病)
考点三 动物细胞融合与单克隆抗体
1．动物细胞融合
(1)概念：两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，也称细胞杂交。
(2)条件：需要用聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒或电激等诱导因素。
(3)原理：细胞膜的流动性。
(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：突破了有性杂交方法的局限，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。
教材中的隐性知识 源于选修3 P52“生物技术资料卡”
(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，并不破坏病原体的抗原结构。
(2)灭活病毒诱导细胞融合与病毒和细胞含的糖蛋白有关。
2．单克隆抗体
(1)制备原理：一种浆细胞产生一种抗体，浆细胞在体外不能(填“能”或“不能”)无限增殖；骨髓瘤细胞能无限增殖；浆细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞，既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体。
(2)制备过程
(3)应用：作为诊断试剂，具有准确、高效、简易、快速的优点；用于治疗疾病和运载药物，可制成“生物导弹”。
(1)植物原生质体融合与动物细胞融合的原理是相同的( √ )
(2)B淋巴细胞均能产生单一抗体( × )
(3)单克隆抗体可直接作为“生物导弹”用于疾病治疗( × )
(4)杂交瘤细胞进行体内培养，更容易控制培养条件( √ )
(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(只考虑两个细胞间融合)( √ )
(6)灭活的病毒能促进动物细胞融合，但不能促进植物细胞融合( √ )
源于选修3 P53图2－24
(1)制备单克隆抗体过程中，若仅考虑细胞的两两融合，B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞融合后产生的细胞有B细胞自身融合、骨髓瘤细胞自身融合，杂交瘤细胞3种类型，出现不同种类型是因为细胞融合是随机的。
(2)杂交瘤细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体。
(3)单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高，并可以大量制备。
1．植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
比较项目
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
融合前处理
除去细胞壁
使细胞分散开
相关酶
纤维素酶和果胶酶
胰蛋白酶或胶原蛋白酶
诱导方法
物理法：离心、振动、电激等；
化学法：聚乙二醇(PEG)等诱导
除物理法和化学法，还可用灭活的病毒诱导
结果
杂种植株
杂交细胞
应用
培育植物新品种
主要用于制备单克隆抗体
意义
克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍，打破了生殖隔离，扩展了杂交的亲本组合
2．细胞融合与单克隆抗体的制备
项目
步骤
技术方法
原理
取材
从已免疫的小鼠的脾脏中获取B淋巴细胞，体外培养骨髓瘤细胞
动物细胞培养
细胞增殖
融合
通过灭活病毒诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合
动物细胞融合
细胞膜的流动性
选择
第一次要从融合形成的杂交细胞中筛选出杂交瘤细胞
选择培养基
—
第二次要从杂交瘤细胞中获得能产生专一抗体的杂交瘤细胞
专一抗体检测、克隆化培养
免疫学原理(抗原—抗体特异性结合)
培养
在小鼠腹腔内进行体内培养，或在装有细胞培养液的培养基中进行体外培养
动物细胞培养
细胞增殖
考向一 动物细胞融合
11.如图为细胞融合的示意图，下列叙述正确的是( )
A．若a细胞和b细胞是植物细胞，需先去分化再诱导融合
B．a细胞和b细胞之间的融合需要促融处理后才能实现
C．c细胞的形成与a、b细胞膜的流动性无关
D．c细胞将同时表达a细胞和b细胞中的所有基因
答案 B
解析 若a、b细胞为植物细胞，则需要去除细胞壁，但不需要去分化，A项错误；两细胞融合需要用物理或化学等方法使其融合，其融合过程体现了细胞膜具有一定的流动性，B项正确、C项错误；融合后的杂交细胞中的基因仍是选择性表达，不会表达全部的基因，D项错误。
12．下列对植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较，描述正确的是( )
A．动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，诱导融合的方法也完全相同
B．只有植物体细胞杂交可跨越种属间的生殖隔离，突破有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
C．利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为生产单克隆抗体开辟了新途径
D．目前科学家终于实现了两个植物物种间的体细胞杂交，得到了同时具有两个物种遗传物质的超级植物，并使它们的性状全部得以体现
答案 C
解析 动物细胞融合的诱导方法有生物方法，如用灭活的病毒，而植物原生质体融合没有生物方法；两个植物物种间的体细胞杂交，得到了同时具有两个物种遗传物质的超级植物，但目前不能使它们的性状全部能得以体现。
考向二 单克隆抗体制备
13．单克隆抗体特异性强、灵敏度高，可以大量制备，已被广泛应用于疾病的诊断和治疗。用H7N9病毒制备单克隆抗体的流程如下图所示：
(1)过程③常用的方法是_______________________________________________________。
(2)向小鼠体内注射抗原蛋白，使小鼠产生____________免疫。从小鼠体内分离的细胞Ⅰ是________________，细胞Ⅱ应具有的特点是______________________________________。
(3)体外培养细胞Ⅱ，首先应保证其处于________________________________________
的环境中，其次需要提供充足的营养和适宜的温度等。
(4)对于转基因成功的细胞Ⅱ还要进行克隆化培养和________________________检测。
(5)若要预防H7N9禽流感，可用图中的__________________作为疫苗。
答案 (1)显微注射技术
(2)体液 已免疫的B淋巴细胞(或浆细胞) 既能无限增殖，又能产生特异性抗体
(3)无菌、无毒
(4)(专一性)抗体
(5)抗原蛋白
解析 (1)过程③是将重组DNA导入动物细胞，常用的方法是显微注射技术。(2)向小鼠体内注射抗原蛋白，其目的是使小鼠产生免疫反应，进而使小鼠体内产生能分泌所需抗体的已免疫的B淋巴细胞或浆细胞，而产生已免疫的B淋巴细胞或浆细胞的过程属于体液免疫。从小鼠体内分离的细胞Ⅰ能分泌抗体，因此是已免疫的B淋巴细胞或浆细胞。细胞Ⅱ是从细胞Ⅰ中筛选出来的、能分泌所需抗体的已免疫的B淋巴细胞或浆细胞；由于导入了无限增殖调控基因，所以细胞Ⅱ既能无限增殖，又能产生特异性抗体。(3)体外培养细胞Ⅱ需借助动物细胞培养技术，应保证其处于无菌、无毒的环境中。(4)对于转基因成功的细胞Ⅱ还要进行克隆化培养和(专一性)抗体检测，才能获得足量所需要的细胞。(5)疫苗为毒性弱的抗原，因此要预防H7N9禽流感，可以用图中的抗原蛋白作为疫苗。
14．利用细胞工程技术制备抗人绒毛膜促性腺激素(HCG)单克隆抗体，其主要流程如下：
↓
↓
↓
回答下列问题：
(1)制备抗HCG单克隆抗体过程中，用到的动物细胞工程技术有________________和________________。
(2)细胞DNA合成有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断，而S途径不被阻断。在HAT培养基中加入了氨基嘌呤，杂交瘤细胞能连续增殖，未融合细胞以及同种融合细胞因不能增殖而死亡。由此可判断骨髓瘤细胞DNA合成存在________(填“D”“S”或“D和S”)途径。
(3)步骤③需对选择培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养及抗体检测，该过程一般在多孔细胞培养板上进行。先将细胞悬液稀释到7～10个细胞/mL，再在每个培养孔中滴入0.1 mL细胞稀释液，其目的是__________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)用抗HCG单克隆抗体作为诊断试剂，能在妊娠初期即可作出诊断，主要是因为该抗体具有______________________________________________________________________的优点。
答案 (1)动物细胞融合 动物细胞培养
(2)D
(3)使每个孔内不多于一个细胞，达到单克隆培养的目的
(4)特异性强、灵敏度高
解析 免疫后的B淋巴细胞不能分裂增殖，骨髓瘤细胞能不断分裂增殖。在HAT培养基中加入氨基嘌呤，阻断了细胞DNA合成的D途径，但DNA合成的S途径没有被阻断，结果未融合的细胞(包括骨髓瘤细胞和B淋巴细胞)以及同种融合细胞(包括骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合、B淋巴细胞与B淋巴细胞融合)因不能增殖而死亡，由此可判断骨髓瘤细胞DNA合成存在D途径。
1．核心概念
(1)(选修3 P31)细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
(2)(选修3 P33)脱分化是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。
(3)(选修3 P39)人工种子是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
(4)(选修3 P44)细胞贴壁：细胞培养中悬液中分散的细胞贴附在瓶壁上的现象。
(5)(选修3 P45)细胞的接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。
(6)(选修3 P45)原代培养通常指将动物组织消化后的初次培养。
(7)(选修3 P47)克隆动物：用核移植的方法得到的动物。
2．教材结论性语句
(1)(选修3 P33)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，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点。
(2)(选修3 P34)在个体生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。
(3)(选修3 P36)植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。
(4)(选修3 P36)在进行植物体细胞杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体。
(5)(选修3 P37)植物体细胞杂交就是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。
(6)(选修3 P44)动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。
(7)(选修3 P47)动物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成动物个体。
(8)(选修3 P47)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。
(9)(选修3 P52)动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
(10)(选修3 P52)细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。
1．(2020·山东，13)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如下图所示。下列说法错误的是( )
A．过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞
B．过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂
C．过程③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合
D．耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段
答案 C
解析 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，过程①需用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得原生质体，A项正确；紫外线属于诱发变异的物理因素，紫外线照射的目的是使中间偃麦草的染色体断裂，B项正确；过程③为诱导植物原生质体融合，常用离心、振动、电激、聚乙二醇作为诱导剂等方式处理，不用灭活的病毒诱导，C项错误；普通小麦没有耐盐基因，耐盐小麦的形成是将来自中间偃麦草的含有耐盐基因的染色体片段整合到普通小麦染色体上的结果，D项正确。
2．(2019·北京，4)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( )
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
答案 D
解析 基因工程的核心是基因表达载体的构建，基因表达载体包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等，A项正确；可通过病原体接种实验对转基因植株进行个体水平的检测，B项正确；花粉离体培养技术就是以花粉为外植体进行的组织培养，其培养基中需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素，且在组织培养不同阶段需要调整激素的比例，C项正确；抗甲、乙的植物新品种杂交后得到的F1仍为二倍体植株，F1经花粉离体培养获得的再生植株均为单倍体，D项错误。
3．(2019·江苏，23改编)如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。下列叙述错误的是( )
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
答案 B
解析 动物细胞融合可以用灭活的仙台病毒、聚乙二醇(PEG)、电激等进行诱导，A正确；两两融合的细胞包括：免疫B细胞与免疫B细胞的融合细胞、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞、杂交瘤细胞，据题干信息骨髓瘤细胞在HAT筛选培养液中无法生长，因此骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞在HAT培养液中无法生长，而免疫B细胞与免疫B细胞的融合细胞不能无限增殖，故不能生长，杂交瘤细胞可以在HAT培养液中生长，B错误；融合后产生的杂交瘤细胞并不是都能表达产生所需的单克隆抗体，还需要进一步筛选才能用于生产，C正确；动物细胞融合依据的原理是细胞膜的流动性，D正确。
4．(2018·全国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)将动物的一个细胞的细胞核，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)核移植是指将动物的一个细胞的细胞核，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。
5．(2020·全国Ⅰ，38)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，用胰蛋白酶或胶原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)利用小鼠甲制备单克隆抗体时，先要给小鼠甲注射相应的抗原，目的是获得经免疫的、能产生相应抗体的B淋巴细胞。(2)利用小鼠甲的脾脏制备单细胞悬液的主要步骤是①取小鼠甲的脾脏并剪碎；②用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理使其分散成单个细胞；③利用培养液将分散的细胞制成细胞悬液。(3)为了得到所需要的杂交瘤细胞，在细胞培养过程中要进行筛选。第一次筛选(筛选1)是利用选择培养基进行筛选，在选择培养基上只有融合的杂种细胞才能生长，未融合的、同种细胞融合的细胞都不能存活。后续过程还需要利用抗原与抗体的反应具有特异性的原理进行多次筛选(筛选2)，目的是得到能产生所需要的抗体并能无限增殖的杂交瘤细胞。(4)若要将得到的杂交瘤细胞进行大量培养，可以在体外条件下进行大规模培养或将其注射到小鼠腹腔内增殖。
课时精练
1．玉米(2n＝20)和水稻(2m＝24)均为二倍体植物，某实验小组拟用体细胞杂交技术培育富含β-胡萝卜素的“黄金大米”植株，过程设计如图所示。请回答下列问题：
(1)①为原生质体的制备过程，该过程需要的酶是__________________________，制备原生质体的过程不能在清水中进行，以防止________________________。
(2)原生质体融合过程体现了细胞膜________________的结构特点。
(3)图中融合的杂种细胞中含有________个染色体组，该杂种细胞培育形成的植株的精原细胞在减数分裂过程中能产生________个四分体。
(4)③过程________(填“需要”或“不需要”)在光下进行，④过程中愈伤组织分化的方向与培养基中__________________________有关。
答案 (1)纤维素酶和果胶酶 原生质体吸水涨破
(2)具有一定的流动性 (3)4 22 (4)不需要 植物激素的种类和比例
解析 (1)①为原生质体的制备过程，通常用酶解法。由于细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以该过程需要的酶是纤维素酶和果胶酶。由于细胞壁对细胞有支持和保护作用，所以制备原生质体的过程不能在清水中进行，以防止原生质体吸水涨破。(3)由于玉米(2n＝20)和水稻(2m＝24)均为二倍体植物，所以图中融合的杂种细胞中含有4个染色体组，该杂种细胞含有22对同源染色体，所以培育形成的植株的精原细胞在减数分裂过程中能产生22个四分体。(4)③过程为脱分化，不需要在光下进行，④过程中愈伤组织分化的方向与培养基中植物激素的种类和比例有关。
2．(2021·江西新余模拟)2016年10月19日美国新希望生殖医学中心正式宣布，世界首个核移植“三父母”男婴已于2016年4月诞生。为中东一位线粒体携带有亚急性坏死脑病基因的母亲带来了希望。培养过程如图所示，据图回答下列问题：
(1)获得重组卵母细胞A会用到核移植技术，完成①过程需要用微型吸管吸出________________，完成④过程的B细胞需要选择________________(填时期)的卵母细胞。
(2)卵母细胞的获取过程中，需要对女性进行超数排卵处理，超数排卵的方法是给女性注射________激素，超数排卵技术带来的危害之一是____________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)为了提高已有胚胎的利用率，可采用____________技术。若选用囊胚期的胚胎，操作过程中要特别注意的问题是___________________________________________________________。
(4)根据__________(填序号)过程判断，此种繁殖方式是______生殖。细胞A的培养过程③所需气体主要有O2和CO2，CO2的主要作用是________________________________________。
(5)设计试管婴儿技术与解决不孕问题而进行的试管婴儿技术的主要区别是前者需要在植入前对胚胎进行____________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)细胞核和第一极体 减数第二次分裂中期(或MⅡ中期)
(2)促性腺 对女性的身体不利，卵巢早衰、影响女性内分泌、影响胎儿的健康发育等(答出其中一项即可)
(3)胚胎分割 将内细胞团均等分割
(4)④ 有性 维持培养液的pH
(5)遗传学诊断(或基因检测或基因诊断)
解析 (1)图中①表示将捐献者的卵母细胞的核物质去除，②表示核移植技术，③表示卵母细胞的体外培养，④表示体外受精，⑤表示早期胚胎培养，⑥表示胚胎移植；A表示重组卵母细胞，B表示培养到减数第二次分裂中期的卵母细胞。将捐献者的卵母细胞的核物质去除，该过程需要用微型吸管一并吸出细胞核和第一极体。获能的精子需要与培养到减数第二次分裂中期的卵母细胞完成受精作用。(3)利用胚胎分割技术可以提高已有胚胎的利用率；对囊胚期的胚胎进行胚胎分割时需要注意将内细胞团均等分割。(4)图中④表示体外受精，这种繁殖方式为有性生殖。细胞培养需要的气体主要有O2和CO2，其中CO2的主要作用是维持培养液的pH。
3．(2020·昆明市质检)Hela细胞系是人工培养的、具有无限增殖能力的癌细胞系。回答下列问题：
(1)Hela细胞源自一位美国妇女的宫颈癌细胞，目前实验室中为了进一步研究Hela细胞，需要进行__________(填“原代”或“传代”)培养。细胞体外培养所需要营养物质有糖、氨基酸、无机盐等，通常还需要加入__________等天然成分。在动物细胞培养过程中，需要用胰蛋白酶，而不用胃蛋白酶的原因是__________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)某小组为研究葡萄糖饥饿对Hela细胞生长的抑制情况，其他营养条件适宜，用不同葡萄糖浓度的培养基培养Hela细胞24 h，实验结果如表所示：
葡萄糖浓度(mmol·L－1)
Hela细胞生长抑制率(%)
0
56.16
1.0
36.30
1.5
25.00
2.0
16.44
该实验________(填“需要”或“不需要”)另设对照组，实验结果表明：葡萄糖浓度与Hela细胞生长抑制率的关系是__________________________________________________。推测体内低浓度葡萄糖可____________癌细胞的增殖，为肿瘤的限食疗法提供理论依据。
(3)Hela细胞在生物医学领域应用广泛，例如它帮助科学家实现了人源细胞与小鼠细胞融合。两个或多个细胞融合形成的单核细胞叫做______________，细胞融合技术的意义是________________________________________________________________________。
答案 (1)传代 血清、血浆 在多数动物细胞培养的适宜pH范围内，胃蛋白酶已失去活性 (2)需要 葡萄糖浓度越低，Hela细胞生长抑制率越高 抑制 (3)杂交细胞 突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
4．(2020·贵阳市摸底考试)2019年1月，中国科学家首次利用基因编辑技术，敲除了猴胚胎的生物节律核心基因BMAL1，获得了一批节律紊乱的小猴(第一代模型猴)。采集了其中一只睡眠紊乱最明显的成年猴的体细胞，通过体细胞克隆技术，获得了五只BMAL1基因敲除的克隆猴(第二代模型猴)，简要过程如图所示，这填补了生物节律紊乱研究高等动物模型的空白。请回答下列问题：
(1)基因敲除是用含有一段已知序列的DNA片段与受体细胞基因组中序列相同或相近的基因发生同源重组，整合入受体细胞的基因组中并得到表达的一种外源DNA导入技术。基因敲除过程中，构建的基因表达载体，外源基因应位于____________________才可表达；外源基因是否导入受体细胞，可通过对重组DNA上____________的表达进行鉴定和选择。
(2)该研究离不开ES细胞。ES细胞在形态上表现为______________________；其在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中可以________________________。
(3)第二代模型猴________(填“是”或“不是”)对第一代模型猴中编号为A6的100%复制，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)启动子与终止子之间 标记基因
(2)体积小、细胞核大、核仁明显 只增殖而不发生分化
(3)不是 第二代模型猴的细胞核DNA来自A6，但其核外DNA(细胞质DNA)来自受体卵母细胞；还有生活环境不完全相同
解析 (1)构建基因表达载体时，应将外源基因插入到启动子与终止子之间才能使其表达。可以通过对重组DNA上的标记基因的表达进行鉴定和选择来确定外源基因是否导入受体细胞。(2)ES细胞在形态上具有体积小、细胞核大、核仁明显等特点。ES细胞在饲养层细胞或在添加抑制因子的培养液中可以维持只增殖不分化的状态。
5．(2019·全国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________________________________________________________________________
_________________________________________________________________(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____________________________。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、____________和________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________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____________________________________________________
(用流程图表示)。
答案 (1)能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快 (2)有利于胚状体进行呼吸作用 矿质元素 糖 (3)茎尖 (4)含目的基因的细胞愈伤组织小植株
解析 (1)与常规的种子繁殖方法相比，植物微型繁殖技术具有能保持植物原有的遗传特性、繁殖速度快等特点。(2)人工种皮具有透气性，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植物激素、矿质元素和糖等物质。(3)植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。为获得脱毒苗，可以选取植物的茎尖进行组织培养。
6．(2020·黄冈八模)如图是利用生物技术制备抗体的两个途径的模式简图。请回答下列问题：
(1)在人体免疫过程中，图中细胞A主要参与__________免疫。过程①中常用的诱导因素有________________________________(答出两点即可)。
(2)过程②中，需先用特定的选择性培养基进行第一次筛选，经筛选获得的细胞产生的抗体还不能确定是单克隆抗体，这是因为__________________________________________；还需要进行____________________，最终筛选出的细胞Y是既能大量增殖、又能产生专一抗体的杂交瘤细胞。
(3)过程④需要用到的酶是____________。若过程⑤用到了E·coliDNA连接酶，该酶作用的底物具备的特点是______________________________。
(4)结构甲的组成，除了目的基因外，还必须有_________________________________________
以及标记基因等。将结构甲导入大肠杆菌内时，常用Ca2＋处理大肠杆菌，其目的是________________________________________________________________________。
答案 (1)体液 聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等
(2)细胞融合所用的B淋巴细胞可能不止一种(或获得的杂交瘤细胞可能不止一种) 克隆化培养和抗体检测
(3)逆转录酶 具有相同的黏性末端
(4)启动子、终止子 使之成为感受态细胞(或使之易于吸收周围环境中的DNA分子)
解析 (1)图中细胞A是B淋巴细胞，主要参与体液免疫。过程①表示动物细胞融合，常用的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。(2)细胞融合之后需用特定的选择性培养基进行第一次筛选，目的是筛选出杂交瘤细胞，经这次筛选获得的杂交瘤细胞产生的抗体可能有多种，这是因为细胞融合所用的B淋巴细胞可能不止一种。第一次筛选得到的杂交瘤细胞经克隆化培养和抗体检测后，最终筛选出既能大量增殖、又能产生专一抗体的杂交瘤细胞。(3)过程④是由mRNA形成DNA的反(逆)转录过程，需要逆转录酶。过程⑤表示构建基因表达载体，必需的工具酶有限制性核酸内切酶和DNA连接酶。E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端，该酶能将具有相同黏性末端的DNA片段连接在一起。(4)结构甲表示基因表达载体，其组成包括目的基因、启动子、终止子及标记基因等。将目的基因导入大肠杆菌内时，常用Ca2＋处理大肠杆菌，使之成为易于吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞，有利于重组质粒进入大肠杆菌。
7．某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如下图所示。
若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目为40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目为60条)按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。
回答下列问题：
(1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上，则小鼠最少需要经过________次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是________小鼠，理由是_________________________
______________________________________________________________________________。
(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________________________________________，体系中出现多种类型细胞的原因是________________________________________________________________________。
(3)杂交瘤细胞中有________个细胞核，染色体数目最多是________条。
(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是_________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)4 Y Y小鼠的血清抗体效价最高 (2)B淋巴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 细胞融合是随机的，且融合率达不到100% (3)1 100 (4)不能无限增殖
解析 (1)据图分析可知，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价几乎都达到16 000以上，小鼠Y的血清抗体效价最高，最适合用于制备单克隆抗体。(2)融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外，还有骨髓瘤细胞的自身融合细胞和B淋巴细胞的自身融合细胞。细胞的融合是随机的，并且不可能所有细胞都融合，故体系中会出现多种类型的细胞。(3)动物细胞融合后形成的是具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞。杂交瘤细胞的细胞核中的染色体数目最多为40＋60＝100(条)。(4)正常细胞的分裂次数是有限的，且经过免疫的B淋巴细胞高度分化，不能无限增殖，而是经多次传代培养后逐渐衰老死亡。
第34讲 细胞工程
[目标要求] 1.植物的组织培养。2.动物细胞培养与体细胞克隆。3.细胞融合与单克隆抗体。
考点一 植物细胞工程
1．细胞工程的概念
2．植物组织培养
(1)理论基础：植物细胞的全能性。即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)流程简图
①脱分化：让已分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。
②再分化：愈伤组织细胞内基因选择性表达，形成具有不同功能的细胞。
(3)实例：胡萝卜的组织培养。
(4)优势：只进行有丝分裂，子代与亲代的遗传物质相同，不出现性状分离。
教材中的隐性知识 源于选修3 P36“小知识”
(1)固体培养基中的无机营养成分包括水、无机盐，有机营养成分包括小分子糖类、氨基酸等物质。
(2)培养基中的蔗糖只是提供碳源吗？还起什么作用？
提示 蔗糖不仅提供碳源，还可以维持细胞渗透压。
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
①去壁：对应图中a过程，即去除细胞壁，获得具有活力的原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。
②诱导融合：对应于图中b过程，即原生质体的融合。
③培养：过程d是植物组织培养，其原理是植物细胞的全能性。
(3)意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
教材中的隐性知识 源于选修3 P38“思考与探究”：为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
提示 主要原因是生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，不能像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达。
4．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。
注意 微型繁殖是无性繁殖，进行有丝分裂，其遗传物质不变。
特点
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、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
注意 人工种子是无性繁殖，而自然种子是有性繁殖。
(2)作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用。
(3)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。
注意 采用液体培养基，培养到愈伤组织阶段，得到的是愈伤组织细胞的代谢产物。
教材中的隐性知识 源于选修3 P40“小知识”及“讨论”
(1)胚状体是由愈伤组织再分化而来，是已分化的结构，相当于正常受精卵发育形成的胚，与其有类似的结构和发育过程。
(2)针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。
(1)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞的全能性( √ )
(2)植物的每个细胞都能表现出细胞的全能性( × )
(3)在愈伤组织形成幼苗的再分化过程中，不会发生细胞的增殖( × )
(4)愈伤组织的形成需要光照( × )
(5)植物细胞的原生质体指完整的植物细胞( × )
(6)用盐酸水解法可去掉细胞壁，获得原生质体( × )
(7)微型繁殖一定能保持亲本的优良性状( × )
源于选修3 P36“正文”
(1)植物组织培养过程控制无菌的原因是避免微生物的污染。
(2)植物组织培养离体的细胞能表达全能性的原因是离体细胞含有本物种全部的遗传信息，若不离体这些细胞在母体上发生基因选择性表达而分化。
1．植物组织培养的具体操作——胡萝卜的组织培养
(1)操作步骤
取材
①胡萝卜洗净、削皮、切段(约10 cm)；酒精棉球擦手消毒；
②胡萝卜段消毒：用酒精溶液消毒30 s后，立即用无菌水清洗2～3次，再用次氯酸钠溶液处理30 min后，立即用无菌水清洗2～3次；
③将胡萝卜段切成1 cm厚的横切片，再选取有形成层的部位，切取1 cm3左右的小块
接种
避光条件下培养，诱导其脱分化，长出愈伤组织
转接
将生长良好的愈伤组织转接到分化培养基上，诱导其再分化生成试管苗进而发育成完整小植株
移栽
移栽到大田，培养成正常植株
(2)注意事项
①选用形成层进行培养的原因是形成层细胞分裂旺盛，全能性较高，易于脱分化。选用其他部位也可以(理论上具有全能性的细胞均可)。
②光照的控制：在愈伤组织的诱导阶段往往要避光培养，有利于细胞脱分化产生愈伤组织。当愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，以利于叶片内叶绿素的合成。
2．植物激素对植物组织培养的影响
(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
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
简记：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高
(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
生长素/细胞分裂素
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
简记：“高”根，“低”芽，“中”愈伤
3.植物体细胞杂交与植物有性杂交中遗传物质的变化
设白菜细胞含2x条染色体，2个染色体组；甘蓝细胞含2y条染色体，2个染色体组。
项目
不同物种体细胞杂交
不同物种有性杂交
同一物种杂交
过程
子代染色体数目
2x＋2y
x＋y
2x(白菜)或2y(甘蓝)
子代染色体组数
4
2
2
子代是几倍体
异源四倍体
异源二倍体
同源二倍体
子代是否可育
可育
不可育
可育
繁殖方式
无性繁殖
有性繁殖
有性繁殖
变异类型
染色体变异
染色体变异
—
考向一 植物组织培养技术
1．以某植物的绿色叶片和白色花瓣为材料进行植物组织培养，下列相关叙述正确的是( )
A．外植体脱分化形成愈伤组织的过程需要生长调节剂和光照
B．绿色叶片和白色花瓣作为外植体，进行组织培养均能获得试管苗
C．若选用花粉进行组织培养，能获得与原植株基因型相同的个体
D．组织培养所选用的外植体细胞必须有完整的细胞核和叶绿体
答案 B
2．(2019·全国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。
→→―→
① ② ③
→→
④ ⑤ ⑥
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_______________________________________________________。
(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是_____________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是______________________________
_____________________________________________________________________________。
在新的培养基上愈伤组织通过细胞的________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_______________________________________________
______________________________________________________________________________。
(5)经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的____________，这种繁殖方式属于________繁殖。
答案 (1)全能性(或形成完整植株所需的全部基因) (2)形成层容易诱导形成愈伤组织 (3)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 再分化(或分化) (4)诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用 (5)遗传特性 无性
解析 (1)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。(3)决定植物细胞脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，步骤⑤(诱导组织块形成愈伤组织)和步骤⑥(诱导愈伤组织形成试管苗)所需的生长素和细胞分裂素的比例不同，故步骤⑤到步骤⑥需更换培养基。愈伤组织通过细胞的再分化过程形成试管苗。(5)植物组织培养没有经过两性生殖细胞的结合，因此属于无性繁殖，组织培养得到的植株保持了原品种的遗传特性。
考向二 植物体细胞杂交
3．科研人员通过人工授粉实现白菜(2n＝20)和紫甘蓝(2n＝18)的种间杂交，将获得的幼胚经离体培养得到幼苗甲，用秋水仙素处理甲的顶芽获得幼苗乙。下列叙述正确的是( )
A．本育种方法的理论基础是染色体结构变异
B．白菜和紫甘蓝间存在生殖隔离，属于不同物种
C．幼苗甲细胞中含有19条染色体，属于单倍体
D．幼苗乙所有体细胞中的染色体数目和种类相同
答案 B
4．科学家用植物体细胞杂交的方法，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1所示，其中①～⑤表示过程，a～f表示细胞、组织或植株。育种工作者还利用番茄进行了如图2所示的三组实验。据图回答下列问题：
(1)与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为______________。
(2)过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的____________存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。
(3)如果形成c的a、b原生质体都来自番茄细胞，那么更简单地得到番茄植株f的处理方法是______________________________________________。
(4)若杂种植株在有丝分裂过程中，仅保留番茄的染色体而马铃薯的染色体会不断丢失，采用特异性引物对番茄和马铃薯基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。图3是用该引物对双亲及4棵再生植株1～4进行PCR扩增的结果。据图判断，再生植株1～4中一定是杂种植株的有________(多选)。
(5)图2中过程Ⅰ培育植物体A主要应用了__________________技术。
(6)用红果多室(Yymm)番茄植株的花粉进行Ⅱ、Ⅲ有关实验，则过程Ⅱ中，培育植物体B的方法(Ⅱ)称为__________________。
答案 (1)高尔基体 (2)叶绿体 (3)用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 (4)1、2、4 (5)植物组织培养
(6)单倍体育种
解析 图1是利用植物体细胞杂交技术培育杂种植株，具体过程包括诱导原生质体融合成杂种细胞和利用植物组织培养技术培育成杂种植株两个过程。过程①是通过酶解法去除细胞壁获得原生质体a和b，过程②是通过物理或化学方法(如聚乙二醇)诱导原生质体融合成c，过程③是再生细胞壁形成杂种细胞d，过程④是脱分化过程形成愈伤组织e，过程⑤是再分化生成完整植株，过程④和⑤是利用植株组织培养技术培育完整植株。图3中1、2和4植株中同时含有番茄和马铃薯的染色体，而3只含有番茄的染色体，因此再生植株1～4中一定是杂种植株的有1、2、4。
考向三 植物细胞工程的应用
5．下列有关植物细胞工程应用的叙述，不正确的是( )
A．利用组织培养技术培育脱毒苗，可获得抗病毒新品种
B．利用组织培养技术获得人工种子，能保持亲本的优良性状
C．利用细胞培养技术获得紫草素，实现了细胞产物的工厂化生产
D．利用植物体细胞杂交技术获得“萝卜—甘蓝”，克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍
答案 A
6．(2020·拉萨模拟)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__________过程形成的，此时愈伤组织细胞____________(填“具有”或“不具有”)细胞的全能性，愈伤组织经过________过程形成耐盐植株。在植物组织培养的培养基中除无机营养成分、有机营养成分、琼脂外，还需要添加______________。
(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______________，用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织，原因是__________________________________________
_____________________________________________________________________________；
处理2中添加的物质X为______________。
(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、农杆菌转化法获得抗虫棉中，必须用到植物组织培养技术的是_____________________
______________________________________________________________________________。
答案 (1)脱分化 具有 再分化 植物激素
(2)诱导基因突变 愈伤组织细胞处于不断分裂状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变 氯化钠
(3)培育白菜—甘蓝、农杆菌转化法获得抗虫棉
解析 (1)愈伤组织是离体的茎段脱分化形成的，每个细胞都脱离了原来的分化状态，都具有全能性，愈伤组织经过再分化过程才能形成植株。在植物组织培养过程中，除了加入营养物质之外，还要加入植物激素，因为植物激素在脱分化和再分化过程中起重要作用。
(3)白菜—甘蓝形成的过程中，先形成杂种细胞，再由杂种细胞利用植物组织培养技术培育成杂种植株；农杆菌转化法获得抗虫棉的过程中，将目的基因导入植物细胞，再通过植物组织培养技术形成植株。
考点二 动物细胞培养和核移植技术
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)过程
(3)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；添加一定量的抗生素；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，还需加入血清、血浆等一些天然成分。
③温度和pH：适宜温度为36.5±0.5_℃(哺乳动物)，pH为7.2～7.4(多数细胞)。
④气体环境：95%空气加5%CO2(维持培养液的pH)。
(4)应用：生物制品的生产、检测有毒物质、医学研究等。
教材中的隐性知识 源于选修3 P44“寻根问底”：胰蛋白酶处理动物组织，对细胞的消化有两种情况：
(1)短时间内不会(填“会”或“不会”)被消化，原因是细胞表面具有糖蛋白，对细胞具有一定的保护作用。
(2)长时间后细胞会(填“会”或“不会”)被消化，原因是细胞表面糖蛋白的保护作用是有限的；细胞膜的主要成分包括磷脂和蛋白质，蛋白质可被胰蛋白酶水解。
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)应用前景和存在的问题
前景
畜牧业
加速家畜遗传改良进程
保护濒危物种
医药
卫生
①作为生物反应器生产医用蛋白；
②转基因克隆动物的细胞、组织和器官可作为异种移植的供体；
③人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化形成相应的组织、器官，可用于器官移植
问题
成功率非常低
克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷
对克隆动物食品的安全性问题存在争议
(1)制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理( × )
(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)在25 ℃的实验条件下可顺利完成大鼠神经细胞的培养( × )
(4)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞( × )
(5)二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的( × )
(6)动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞( × )
源于选修3 P49“讨论”
(1)核移植技术中必须先去掉受体卵母细胞的细胞核的原因是保证核移植动物的核遗传物质全部来自供体细胞。
(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10代以内的细胞一般保持正常的二倍体核型，未发生基因突变。
(3)通过体细胞核移植方法生产的克隆动物，不是对体细胞供体动物进行了100%的复制，原因是克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，其核外还有少量的DNA，即线粒体中的DNA来自受体卵母细胞。此外，动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系。
1．辨析动物细胞培养相关的两组概念
(1)细胞贴壁与接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。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，这种现象称为接触抑制。
(2)原代培养与传代培养
①原代培养：动物组织消化后的初次培养称为原代培养。原代培养的细胞核型正常。
②传代培养：贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。这样的培养过程通常被称为传代培养。一般情况下，细胞在传至10～50代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化。
2．植物组织培养与动物细胞培养的比较
比较项目
植物组织培养
动物细胞培养
理论基础
植物细胞的全能性
细胞增殖
培养基
类型
固体或半固体培养基
液体培养基
成分
水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂、植物激素等
糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动物血清等
取材
植物较幼嫩部分或花药等
动物胚胎或幼龄动物的器官或组织
关键环节
细胞的脱分化和再分化
细胞增殖和癌变
结果
形成新的组织或植物个体，可以体现细胞的全能性
形成细胞群，不形成个体，不体现细胞的全能性
应用
①植株快速繁殖；
②脱毒植株的培育；
③制备人工种子；
④生产药物、杀虫剂等；
⑤转基因植物的培育
①蛋白质生物制品的生产；
②皮肤移植材料的培育；
③检测有毒物质；
④生理、病理、药理学研究
相同点
①两种技术手段培养过程中细胞都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称为克隆，都不涉及减数分裂；
②均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件
3.对核移植与克隆的理解
(1)克隆是指遗传组成完全相同的分子、细胞或个体，即克隆应包含三个层次的内容：①分子水平：如DNA复制；②细胞水平：如动物细胞培养；③个体水平：如克隆动物。
(2)核移植技术中选用的核供体应为具有优良性状的个体，提供卵细胞的受体和代孕个体只需为同一物种的健康雌性个体即可。
(3)核移植技术中去核是通过显微操作完成的，用微型吸管将处于MⅡ中期的卵母细胞的细胞核与靠近核的第一极体一并吸出。
(4)动物细胞核移植可以有两种操作方式：一是把供体细胞导入去核的卵母细胞，这是现在常用的方法；二是将供体动物的一个细胞核直接导入去核的卵母细胞，该过程需要用电刺激的方法促进融合。
(5)融合后的细胞称为重组细胞(注意区分于杂交细胞)，需用物理或化学方法激活，使其完成细胞分裂和发育进程，形成重组胚胎才能进行胚胎移植。
(6)体细胞核移植体现了动物细胞细胞核的全能性，而非动物细胞的全能性。
考向一 动物细胞培养技术
7．(2019·邢台期末)下列有关动物细胞培养的说法，正确的是( )
A．克隆动物不需要经过动物细胞培养
B．培养10代以内的细胞一般保持正常的二倍体核型
C．动物细胞应置于含95%的O2和5%的CO2的培养箱中培养
D．动物细胞培养时无须在培养基中添加天然成分
答案 B
8．角膜缘干细胞能更新角膜上皮细胞，角膜上皮细胞对维持角膜的透明性至关重要。回答下列问题：
(1)将角膜缘组织剪碎，加入______________________________处理，可获得大量游离分散的细胞。
(2)通常角膜缘干细胞的培养控制在10代以内，原因是______________________________。
(3)离体培养角膜缘干细胞时，一般需要在合成培养基中加入__________等天然成分，培养时所需的气体主要有______________。
(4)研究发现，细胞因子能够调控角膜缘干细胞分化。放线菌素D能通过阻碍RNA聚合酶的功能进而抑制细胞因子的调控，由此推断该抑制过程发生在__________(填“复制”“转录”或“翻译”)水平。
答案 (1)胰蛋白酶或胶原蛋白酶 (2)保持细胞正常的二倍体核型 (3)血清(或血浆) O2和CO2 (4)转录
考向二 动物体细胞核移植和克隆动物
9．在克隆奶牛的体细胞核移植过程中，不需要进行的操作是( )
A．对提供细胞核和细胞质的奶牛进行同期发情处理
B．在体外将采集到的卵母细胞培养到减数第二次分裂中期
C．通过显微操作技术去除卵母细胞的细胞核和极体
D．使用电脉冲等方法激活重组细胞使其完成细胞分裂和发育
答案 A
10．我国科学家突破了体细胞克隆猴的世界难题，成功培育出世界上首个体细胞克隆猴——“中中”和“华华”。这标志着我国将率先开启以猕猴作为实验动物模型的时代。下图为克隆猴的流程示意图。请回答下列问题：
(1)我国克隆猴利用的是猴胎儿成纤维细胞，该细胞是一种已分化的体细胞，从理论上分析，它具有细胞的全能性，这是因为________________________________________________。
(2)克隆猴时需要进行“去核”操作，即去掉卵母细胞的细胞核。先在体外培养卵母细胞让其分裂，一般选择____________________的细胞进行去核操作；然后进行“核移植”，即将体细胞的细胞核移到去核卵母细胞中形成重组细胞；此时采用的技术是_________________；得到的重组细胞再进行人工激活使其分裂形成胚胎。
(3)科学家将79枚克隆胚胎移植到21只代孕母猴中，最终只有两只母猴正常怀孕产下“中中”和“华华”，它俩的性别是否一致？__________；原因是___________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)克隆动物有很多优点：①可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；
②_____________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)成纤维细胞的细胞核中含有猴的全部核基因
(2)减数第二次分裂中期(或MⅡ中期) 显微注射技术
(3)是 “中中”“华华”的细胞核中遗传物质一样，是经过有丝分裂形成的
(4)可以增加濒危物种的存活数量(或可以建立实验动物模型研究人类疾病)
考点三 动物细胞融合与单克隆抗体
1．动物细胞融合
(1)概念：两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，也称细胞杂交。
(2)条件：需要用聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒或电激等诱导因素。
(3)原理：细胞膜的流动性。
(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：突破了有性杂交方法的局限，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。
教材中的隐性知识 源于选修3 P52“生物技术资料卡”
(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，并不破坏病原体的抗原结构。
(2)灭活病毒诱导细胞融合与病毒和细胞含的糖蛋白有关。
2．单克隆抗体
(1)制备原理：一种浆细胞产生一种抗体，浆细胞在体外不能(填“能”或“不能”)无限增殖；骨髓瘤细胞能无限增殖；浆细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞，既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体。
(2)制备过程
(3)应用：作为诊断试剂，具有准确、高效、简易、快速的优点；用于治疗疾病和运载药物，可制成“生物导弹”。
(1)植物原生质体融合与动物细胞融合的原理是相同的( √ )
(2)B淋巴细胞均能产生单一抗体( × )
(3)单克隆抗体可直接作为“生物导弹”用于疾病治疗( × )
(4)杂交瘤细胞进行体内培养，更容易控制培养条件( √ )
(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(只考虑两个细胞间融合)( √ )
(6)灭活的病毒能促进动物细胞融合，但不能促进植物细胞融合( √ )
源于选修3 P53图2－24
(1)制备单克隆抗体过程中，若仅考虑细胞的两两融合，B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞融合后产生的细胞有B细胞自身融合、骨髓瘤细胞自身融合，杂交瘤细胞3种类型，出现不同种类型是因为细胞融合是随机的。
(2)杂交瘤细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体。
(3)单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高，并可以大量制备。
1．植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
比较项目
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
融合前处理
除去细胞壁
使细胞分散开
相关酶
纤维素酶和果胶酶
胰蛋白酶或胶原蛋白酶
诱导方法
物理法：离心、振动、电激等；
化学法：聚乙二醇(PEG)等诱导
除物理法和化学法，还可用灭活的病毒诱导
结果
杂种植株
杂交细胞
应用
培育植物新品种
主要用于制备单克隆抗体
意义
克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍，打破了生殖隔离，扩展了杂交的亲本组合
2．细胞融合与单克隆抗体的制备
项目
步骤
技术方法
原理
取材
从已免疫的小鼠的脾脏中获取B淋巴细胞，体外培养骨髓瘤细胞
动物细胞培养
细胞增殖
融合
通过灭活病毒诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合
动物细胞融合
细胞膜的流动性
选择
第一次要从融合形成的杂交细胞中筛选出杂交瘤细胞
选择培养基
—
第二次要从杂交瘤细胞中获得能产生专一抗体的杂交瘤细胞
专一抗体检测、克隆化培养
免疫学原理(抗原—抗体特异性结合)
培养
在小鼠腹腔内进行体内培养，或在装有细胞培养液的培养基中进行体外培养
动物细胞培养
细胞增殖
考向一 动物细胞融合
11.如图为细胞融合的示意图，下列叙述正确的是( )
A．若a细胞和b细胞是植物细胞，需先去分化再诱导融合
B．a细胞和b细胞之间的融合需要促融处理后才能实现
C．c细胞的形成与a、b细胞膜的流动性无关
D．c细胞将同时表达a细胞和b细胞中的所有基因
答案 B
解析 若a、b细胞为植物细胞，则需要去除细胞壁，但不需要去分化，A项错误；两细胞融合需要用物理或化学等方法使其融合，其融合过程体现了细胞膜具有一定的流动性，B项正确、C项错误；融合后的杂交细胞中的基因仍是选择性表达，不会表达全部的基因，D项错误。
12．下列对植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较，描述正确的是( )
A．动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，诱导融合的方法也完全相同
B．只有植物体细胞杂交可跨越种属间的生殖隔离，突破有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
C．利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为生产单克隆抗体开辟了新途径
D．目前科学家终于实现了两个植物物种间的体细胞杂交，得到了同时具有两个物种遗传物质的超级植物，并使它们的性状全部得以体现
答案 C
解析 动物细胞融合的诱导方法有生物方法，如用灭活的病毒，而植物原生质体融合没有生物方法；两个植物物种间的体细胞杂交，得到了同时具有两个物种遗传物质的超级植物，但目前不能使它们的性状全部能得以体现。
考向二 单克隆抗体制备
13．单克隆抗体特异性强、灵敏度高，可以大量制备，已被广泛应用于疾病的诊断和治疗。用H7N9病毒制备单克隆抗体的流程如下图所示：
(1)过程③常用的方法是_______________________________________________________。
(2)向小鼠体内注射抗原蛋白，使小鼠产生____________免疫。从小鼠体内分离的细胞Ⅰ是________________，细胞Ⅱ应具有的特点是______________________________________。
(3)体外培养细胞Ⅱ，首先应保证其处于________________________________________
的环境中，其次需要提供充足的营养和适宜的温度等。
(4)对于转基因成功的细胞Ⅱ还要进行克隆化培养和________________________检测。
(5)若要预防H7N9禽流感，可用图中的__________________作为疫苗。
答案 (1)显微注射技术
(2)体液 已免疫的B淋巴细胞(或浆细胞) 既能无限增殖，又能产生特异性抗体
(3)无菌、无毒
(4)(专一性)抗体
(5)抗原蛋白
解析 (1)过程③是将重组DNA导入动物细胞，常用的方法是显微注射技术。(2)向小鼠体内注射抗原蛋白，其目的是使小鼠产生免疫反应，进而使小鼠体内产生能分泌所需抗体的已免疫的B淋巴细胞或浆细胞，而产生已免疫的B淋巴细胞或浆细胞的过程属于体液免疫。从小鼠体内分离的细胞Ⅰ能分泌抗体，因此是已免疫的B淋巴细胞或浆细胞。细胞Ⅱ是从细胞Ⅰ中筛选出来的、能分泌所需抗体的已免疫的B淋巴细胞或浆细胞；由于导入了无限增殖调控基因，所以细胞Ⅱ既能无限增殖，又能产生特异性抗体。(3)体外培养细胞Ⅱ需借助动物细胞培养技术，应保证其处于无菌、无毒的环境中。(4)对于转基因成功的细胞Ⅱ还要进行克隆化培养和(专一性)抗体检测，才能获得足量所需要的细胞。(5)疫苗为毒性弱的抗原，因此要预防H7N9禽流感，可以用图中的抗原蛋白作为疫苗。
14．利用细胞工程技术制备抗人绒毛膜促性腺激素(HCG)单克隆抗体，其主要流程如下：
↓
↓
↓
回答下列问题：
(1)制备抗HCG单克隆抗体过程中，用到的动物细胞工程技术有________________和________________。
(2)细胞DNA合成有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断，而S途径不被阻断。在HAT培养基中加入了氨基嘌呤，杂交瘤细胞能连续增殖，未融合细胞以及同种融合细胞因不能增殖而死亡。由此可判断骨髓瘤细胞DNA合成存在________(填“D”“S”或“D和S”)途径。
(3)步骤③需对选择培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养及抗体检测，该过程一般在多孔细胞培养板上进行。先将细胞悬液稀释到7～10个细胞/mL，再在每个培养孔中滴入0.1 mL细胞稀释液，其目的是__________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)用抗HCG单克隆抗体作为诊断试剂，能在妊娠初期即可作出诊断，主要是因为该抗体具有______________________________________________________________________的优点。
答案 (1)动物细胞融合 动物细胞培养
(2)D
(3)使每个孔内不多于一个细胞，达到单克隆培养的目的
(4)特异性强、灵敏度高
解析 免疫后的B淋巴细胞不能分裂增殖，骨髓瘤细胞能不断分裂增殖。在HAT培养基中加入氨基嘌呤，阻断了细胞DNA合成的D途径，但DNA合成的S途径没有被阻断，结果未融合的细胞(包括骨髓瘤细胞和B淋巴细胞)以及同种融合细胞(包括骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合、B淋巴细胞与B淋巴细胞融合)因不能增殖而死亡，由此可判断骨髓瘤细胞DNA合成存在D途径。
1．核心概念
(1)(选修3 P31)细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
(2)(选修3 P33)脱分化是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。
(3)(选修3 P39)人工种子是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
(4)(选修3 P44)细胞贴壁：细胞培养中悬液中分散的细胞贴附在瓶壁上的现象。
(5)(选修3 P45)细胞的接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。
(6)(选修3 P45)原代培养通常指将动物组织消化后的初次培养。
(7)(选修3 P47)克隆动物：用核移植的方法得到的动物。
2．教材结论性语句
(1)(选修3 P33)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，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点。
(2)(选修3 P34)在个体生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。
(3)(选修3 P36)植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。
(4)(选修3 P36)在进行植物体细胞杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体。
(5)(选修3 P37)植物体细胞杂交就是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。
(6)(选修3 P44)动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。
(7)(选修3 P47)动物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成动物个体。
(8)(选修3 P47)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。
(9)(选修3 P52)动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
(10)(选修3 P52)细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。
1．(2020·山东，13)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如下图所示。下列说法错误的是( )
A．过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞
B．过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂
C．过程③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合
D．耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段
答案 C
解析 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，过程①需用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得原生质体，A项正确；紫外线属于诱发变异的物理因素，紫外线照射的目的是使中间偃麦草的染色体断裂，B项正确；过程③为诱导植物原生质体融合，常用离心、振动、电激、聚乙二醇作为诱导剂等方式处理，不用灭活的病毒诱导，C项错误；普通小麦没有耐盐基因，耐盐小麦的形成是将来自中间偃麦草的含有耐盐基因的染色体片段整合到普通小麦染色体上的结果，D项正确。
2．(2019·北京，4)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( )
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
答案 D
解析 基因工程的核心是基因表达载体的构建，基因表达载体包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等，A项正确；可通过病原体接种实验对转基因植株进行个体水平的检测，B项正确；花粉离体培养技术就是以花粉为外植体进行的组织培养，其培养基中需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素，且在组织培养不同阶段需要调整激素的比例，C项正确；抗甲、乙的植物新品种杂交后得到的F1仍为二倍体植株，F1经花粉离体培养获得的再生植株均为单倍体，D项错误。
3．(2019·江苏，23改编)如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。下列叙述错误的是( )
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
答案 B
解析 动物细胞融合可以用灭活的仙台病毒、聚乙二醇(PEG)、电激等进行诱导，A正确；两两融合的细胞包括：免疫B细胞与免疫B细胞的融合细胞、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞、杂交瘤细胞，据题干信息骨髓瘤细胞在HAT筛选培养液中无法生长，因此骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞在HAT培养液中无法生长，而免疫B细胞与免疫B细胞的融合细胞不能无限增殖，故不能生长，杂交瘤细胞可以在HAT培养液中生长，B错误；融合后产生的杂交瘤细胞并不是都能表达产生所需的单克隆抗体，还需要进一步筛选才能用于生产，C正确；动物细胞融合依据的原理是细胞膜的流动性，D正确。
4．(2018·全国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)将动物的一个细胞的细胞核，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)核移植是指将动物的一个细胞的细胞核，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。
5．(2020·全国Ⅰ，38)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，用胰蛋白酶或胶原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)利用小鼠甲制备单克隆抗体时，先要给小鼠甲注射相应的抗原，目的是获得经免疫的、能产生相应抗体的B淋巴细胞。(2)利用小鼠甲的脾脏制备单细胞悬液的主要步骤是①取小鼠甲的脾脏并剪碎；②用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理使其分散成单个细胞；③利用培养液将分散的细胞制成细胞悬液。(3)为了得到所需要的杂交瘤细胞，在细胞培养过程中要进行筛选。第一次筛选(筛选1)是利用选择培养基进行筛选，在选择培养基上只有融合的杂种细胞才能生长，未融合的、同种细胞融合的细胞都不能存活。后续过程还需要利用抗原与抗体的反应具有特异性的原理进行多次筛选(筛选2)，目的是得到能产生所需要的抗体并能无限增殖的杂交瘤细胞。(4)若要将得到的杂交瘤细胞进行大量培养，可以在体外条件下进行大规模培养或将其注射到小鼠腹腔内增殖。
课时精练
1．玉米(2n＝20)和水稻(2m＝24)均为二倍体植物，某实验小组拟用体细胞杂交技术培育富含β-胡萝卜素的“黄金大米”植株，过程设计如图所示。请回答下列问题：
(1)①为原生质体的制备过程，该过程需要的酶是__________________________，制备原生质体的过程不能在清水中进行，以防止________________________。
(2)原生质体融合过程体现了细胞膜________________的结构特点。
(3)图中融合的杂种细胞中含有________个染色体组，该杂种细胞培育形成的植株的精原细胞在减数分裂过程中能产生________个四分体。
(4)③过程________(填“需要”或“不需要”)在光下进行，④过程中愈伤组织分化的方向与培养基中__________________________有关。
答案 (1)纤维素酶和果胶酶 原生质体吸水涨破
(2)具有一定的流动性 (3)4 22 (4)不需要 植物激素的种类和比例
解析 (1)①为原生质体的制备过程，通常用酶解法。由于细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以该过程需要的酶是纤维素酶和果胶酶。由于细胞壁对细胞有支持和保护作用，所以制备原生质体的过程不能在清水中进行，以防止原生质体吸水涨破。(3)由于玉米(2n＝20)和水稻(2m＝24)均为二倍体植物，所以图中融合的杂种细胞中含有4个染色体组，该杂种细胞含有22对同源染色体，所以培育形成的植株的精原细胞在减数分裂过程中能产生22个四分体。(4)③过程为脱分化，不需要在光下进行，④过程中愈伤组织分化的方向与培养基中植物激素的种类和比例有关。
2．(2021·江西新余模拟)2016年10月19日美国新希望生殖医学中心正式宣布，世界首个核移植“三父母”男婴已于2016年4月诞生。为中东一位线粒体携带有亚急性坏死脑病基因的母亲带来了希望。培养过程如图所示，据图回答下列问题：
(1)获得重组卵母细胞A会用到核移植技术，完成①过程需要用微型吸管吸出________________，完成④过程的B细胞需要选择________________(填时期)的卵母细胞。
(2)卵母细胞的获取过程中，需要对女性进行超数排卵处理，超数排卵的方法是给女性注射________激素，超数排卵技术带来的危害之一是____________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)为了提高已有胚胎的利用率，可采用____________技术。若选用囊胚期的胚胎，操作过程中要特别注意的问题是___________________________________________________________。
(4)根据__________(填序号)过程判断，此种繁殖方式是______生殖。细胞A的培养过程③所需气体主要有O2和CO2，CO2的主要作用是________________________________________。
(5)设计试管婴儿技术与解决不孕问题而进行的试管婴儿技术的主要区别是前者需要在植入前对胚胎进行____________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)细胞核和第一极体 减数第二次分裂中期(或MⅡ中期)
(2)促性腺 对女性的身体不利，卵巢早衰、影响女性内分泌、影响胎儿的健康发育等(答出其中一项即可)
(3)胚胎分割 将内细胞团均等分割
(4)④ 有性 维持培养液的pH
(5)遗传学诊断(或基因检测或基因诊断)
解析 (1)图中①表示将捐献者的卵母细胞的核物质去除，②表示核移植技术，③表示卵母细胞的体外培养，④表示体外受精，⑤表示早期胚胎培养，⑥表示胚胎移植；A表示重组卵母细胞，B表示培养到减数第二次分裂中期的卵母细胞。将捐献者的卵母细胞的核物质去除，该过程需要用微型吸管一并吸出细胞核和第一极体。获能的精子需要与培养到减数第二次分裂中期的卵母细胞完成受精作用。(3)利用胚胎分割技术可以提高已有胚胎的利用率；对囊胚期的胚胎进行胚胎分割时需要注意将内细胞团均等分割。(4)图中④表示体外受精，这种繁殖方式为有性生殖。细胞培养需要的气体主要有O2和CO2，其中CO2的主要作用是维持培养液的pH。
3．(2020·昆明市质检)Hela细胞系是人工培养的、具有无限增殖能力的癌细胞系。回答下列问题：
(1)Hela细胞源自一位美国妇女的宫颈癌细胞，目前实验室中为了进一步研究Hela细胞，需要进行__________(填“原代”或“传代”)培养。细胞体外培养所需要营养物质有糖、氨基酸、无机盐等，通常还需要加入__________等天然成分。在动物细胞培养过程中，需要用胰蛋白酶，而不用胃蛋白酶的原因是__________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)某小组为研究葡萄糖饥饿对Hela细胞生长的抑制情况，其他营养条件适宜，用不同葡萄糖浓度的培养基培养Hela细胞24 h，实验结果如表所示：
葡萄糖浓度(mmol·L－1)
Hela细胞生长抑制率(%)
0
56.16
1.0
36.30
1.5
25.00
2.0
16.44
该实验________(填“需要”或“不需要”)另设对照组，实验结果表明：葡萄糖浓度与Hela细胞生长抑制率的关系是__________________________________________________。推测体内低浓度葡萄糖可____________癌细胞的增殖，为肿瘤的限食疗法提供理论依据。
(3)Hela细胞在生物医学领域应用广泛，例如它帮助科学家实现了人源细胞与小鼠细胞融合。两个或多个细胞融合形成的单核细胞叫做______________，细胞融合技术的意义是________________________________________________________________________。
答案 (1)传代 血清、血浆 在多数动物细胞培养的适宜pH范围内，胃蛋白酶已失去活性 (2)需要 葡萄糖浓度越低，Hela细胞生长抑制率越高 抑制 (3)杂交细胞 突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
4．(2020·贵阳市摸底考试)2019年1月，中国科学家首次利用基因编辑技术，敲除了猴胚胎的生物节律核心基因BMAL1，获得了一批节律紊乱的小猴(第一代模型猴)。采集了其中一只睡眠紊乱最明显的成年猴的体细胞，通过体细胞克隆技术，获得了五只BMAL1基因敲除的克隆猴(第二代模型猴)，简要过程如图所示，这填补了生物节律紊乱研究高等动物模型的空白。请回答下列问题：
(1)基因敲除是用含有一段已知序列的DNA片段与受体细胞基因组中序列相同或相近的基因发生同源重组，整合入受体细胞的基因组中并得到表达的一种外源DNA导入技术。基因敲除过程中，构建的基因表达载体，外源基因应位于____________________才可表达；外源基因是否导入受体细胞，可通过对重组DNA上____________的表达进行鉴定和选择。
(2)该研究离不开ES细胞。ES细胞在形态上表现为______________________；其在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中可以________________________。
(3)第二代模型猴________(填“是”或“不是”)对第一代模型猴中编号为A6的100%复制，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)启动子与终止子之间 标记基因
(2)体积小、细胞核大、核仁明显 只增殖而不发生分化
(3)不是 第二代模型猴的细胞核DNA来自A6，但其核外DNA(细胞质DNA)来自受体卵母细胞；还有生活环境不完全相同
解析 (1)构建基因表达载体时，应将外源基因插入到启动子与终止子之间才能使其表达。可以通过对重组DNA上的标记基因的表达进行鉴定和选择来确定外源基因是否导入受体细胞。(2)ES细胞在形态上具有体积小、细胞核大、核仁明显等特点。ES细胞在饲养层细胞或在添加抑制因子的培养液中可以维持只增殖不分化的状态。
5．(2019·全国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________________________________________________________________________
_________________________________________________________________(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____________________________。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、____________和________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________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____________________________________________________
(用流程图表示)。
答案 (1)能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快 (2)有利于胚状体进行呼吸作用 矿质元素 糖 (3)茎尖 (4)含目的基因的细胞愈伤组织小植株
解析 (1)与常规的种子繁殖方法相比，植物微型繁殖技术具有能保持植物原有的遗传特性、繁殖速度快等特点。(2)人工种皮具有透气性，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植物激素、矿质元素和糖等物质。(3)植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。为获得脱毒苗，可以选取植物的茎尖进行组织培养。
6．(2020·黄冈八模)如图是利用生物技术制备抗体的两个途径的模式简图。请回答下列问题：
(1)在人体免疫过程中，图中细胞A主要参与__________免疫。过程①中常用的诱导因素有________________________________(答出两点即可)。
(2)过程②中，需先用特定的选择性培养基进行第一次筛选，经筛选获得的细胞产生的抗体还不能确定是单克隆抗体，这是因为__________________________________________；还需要进行____________________，最终筛选出的细胞Y是既能大量增殖、又能产生专一抗体的杂交瘤细胞。
(3)过程④需要用到的酶是____________。若过程⑤用到了E·coliDNA连接酶，该酶作用的底物具备的特点是______________________________。
(4)结构甲的组成，除了目的基因外，还必须有_________________________________________
以及标记基因等。将结构甲导入大肠杆菌内时，常用Ca2＋处理大肠杆菌，其目的是________________________________________________________________________。
答案 (1)体液 聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等
(2)细胞融合所用的B淋巴细胞可能不止一种(或获得的杂交瘤细胞可能不止一种) 克隆化培养和抗体检测
(3)逆转录酶 具有相同的黏性末端
(4)启动子、终止子 使之成为感受态细胞(或使之易于吸收周围环境中的DNA分子)
解析 (1)图中细胞A是B淋巴细胞，主要参与体液免疫。过程①表示动物细胞融合，常用的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。(2)细胞融合之后需用特定的选择性培养基进行第一次筛选，目的是筛选出杂交瘤细胞，经这次筛选获得的杂交瘤细胞产生的抗体可能有多种，这是因为细胞融合所用的B淋巴细胞可能不止一种。第一次筛选得到的杂交瘤细胞经克隆化培养和抗体检测后，最终筛选出既能大量增殖、又能产生专一抗体的杂交瘤细胞。(3)过程④是由mRNA形成DNA的反(逆)转录过程，需要逆转录酶。过程⑤表示构建基因表达载体，必需的工具酶有限制性核酸内切酶和DNA连接酶。E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端，该酶能将具有相同黏性末端的DNA片段连接在一起。(4)结构甲表示基因表达载体，其组成包括目的基因、启动子、终止子及标记基因等。将目的基因导入大肠杆菌内时，常用Ca2＋处理大肠杆菌，使之成为易于吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞，有利于重组质粒进入大肠杆菌。
7．某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如下图所示。
若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目为40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目为60条)按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。
回答下列问题：
(1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上，则小鼠最少需要经过________次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是________小鼠，理由是_________________________
______________________________________________________________________________。
(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________________________________________，体系中出现多种类型细胞的原因是________________________________________________________________________。
(3)杂交瘤细胞中有________个细胞核，染色体数目最多是________条。
(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是_________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)4 Y Y小鼠的血清抗体效价最高 (2)B淋巴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 细胞融合是随机的，且融合率达不到100% (3)1 100 (4)不能无限增殖
解析 (1)据图分析可知，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价几乎都达到16 000以上，小鼠Y的血清抗体效价最高，最适合用于制备单克隆抗体。(2)融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外，还有骨髓瘤细胞的自身融合细胞和B淋巴细胞的自身融合细胞。细胞的融合是随机的，并且不可能所有细胞都融合，故体系中会出现多种类型的细胞。(3)动物细胞融合后形成的是具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞。杂交瘤细胞的细胞核中的染色体数目最多为40＋60＝100(条)。(4)正常细胞的分裂次数是有限的，且经过免疫的B淋巴细胞高度分化，不能无限增殖，而是经多次传代培养后逐渐衰老死亡。
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