2020版《全程复习方略》高考生物一轮复习课堂互动探究案2细胞工程 学案

课堂互动探究案2 细胞工程

考点突破　素养达成
　植物细胞工程(国考5年1考)
(全国卷： 2013全国卷Ⅰ；地方卷：2018江苏卷；2017海南、江苏卷；2016江苏卷；
2015北京、天津、安徽、重庆卷；2014广东、江苏卷)【师说考问】
考问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。
考问2　植物组织培养技术
　(1)概念理解
①培养对象：离体的植物组织、器官或细胞。
②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。
③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
外植体根、芽或胚状体―→试管苗
考问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
①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。
②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。
③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。
④过程c是原生质体融合后再生出新的细胞壁。
⑤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。

考问4　植物细胞工程的实际应用
(1)植物繁殖的新途径
(2)作物新品种的培育
(3)细胞产物的工厂化生产：如人参皂甙干粉的生产。
考问5　植物组织培养与植物体细胞杂交的区别与联系
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
离体的植物器官、
组织或细胞
↓脱分化
愈伤组织
↓再分化
根、芽或胚状体
↓发育
植物体

选材
选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化
不同种的植物体细胞融合后形成杂种细胞
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，用一定的方法诱导原生质体融合
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
考问6　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
【题组跟进】
高考题组——研考向
　植物组织培养技术及应用
1．[2016·江苏卷，9]下列有关细胞工程的叙述，正确的是(　　)
A．PEG是促细胞融合剂，可直接诱导植物细胞融合
B．用原生质体制备人工种子，要防止细胞破裂
C．骨髓瘤细胞经免疫处理，可直接获得单克隆抗体
D．核移植克隆的动物，其线粒体DNA来自供卵母体
解析：PEG是促细胞融合剂，但植物细胞不能直接融合，需先去壁形成原生质体后才能融合，A错误；制备人工种子应用完整的植物细胞，不需制备原生质体，B错误；骨髓瘤细胞不能产生抗体，C错误；核移植克隆的动物，其线粒体只来自卵细胞，即线粒体DNA来自供卵母体，D正确。
答案：D
2．[2015·北京卷]在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中，不需要的是(　　)
A．用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞
B．用选择培养基筛选导入目的基因的细胞
C．用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生质体融合
D．用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽
解析：农杆菌可通过侵染宿主细胞，从而将目的基因(Ti质粒)转入到宿主细胞中，A正确；通过对已经导入目的基因并含有标记基因的细胞进行筛选，从而淘汰没有成功导入目的基因的细胞并保留导入了目的基因的细胞，B正确；进一步对筛选出来的细胞进行组织培养，得到转基因植株，这一过程需用到适当比例的生长素和细胞分裂素以诱导愈伤组织生芽，D正确；聚乙二醇多用于植物体细胞融合，用于培养异源多倍体，与此处的基因工程的操作无关，C过程不需要。
答案：C
3．[2012·全国卷，39]为了探究6BA和IAA对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响，某研究小组在MS培养基中加入6BA和IAA，配制成四种培养基(见下表)，灭菌后分别接种数量相同、生长状态一致、消毒后的茎尖外植体，在适宜条件下培养一段时间后，统计再生丛芽外植体的比率(m)，以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)，结果如下表：


回答下列问题：
(1)按照植物的需求量，培养基中无机盐的元素可分为__________和__________两类。上述培养基中，6BA属于__________类生长调节剂。
(2)在该实验中，自变量是__________，因变量是______________________________，自变量的取值范围是__________。
(3)从实验结果可知，诱导丛芽总数最少的培养基是__________号培养基。
(4)为了诱导该菊花试管苗生根，培养基中一般不加入__________(填“6BA”或“IAA”)。
解析：本题考查植物组织培养的相关知识。(1)植物组织培养常用MS培养基，其中，无机盐的元素可分为大量元素和微量元素两类，前者如N、P、K、Ca、Mg、S等，后者如B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo等。MS培养基中还常需要添加能诱导细胞分裂、脱分化、再分化的生长素和细胞分裂素。(2)该实验中，各组6－BA浓度均为0.5 mg/L，IAA的浓度不相同，故自变量为IAA浓度，IAA浓度范围为0～0.5 mg/L。据表可知，该实验因变量是再生丛芽外植体的比率(m)以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)。(3)由表格中的数据可知，1号培养基诱导丛芽总数最少。(4)生长素常用于诱导细胞分裂和根的分化，6－BA一般用于诱导植物的愈伤组织分化出丛芽，故诱导菊花试管苗生根，培养基中一般不加入6－BA。
答案：(1)大量元素　微量元素　细胞分裂素
(2)IAA浓度　再生丛芽外植体的比率(m)和再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)　0～0.5 mg·L－1
(3)1
(4)6－BA
4．[2017·海南卷，31]甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题：
(1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是________________。
(2)甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到________。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是________(填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”)。
(3)图中A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是________。A中的愈伤组织是叶肉细胞经________形成的。

(4)若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，________(填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是________。
解析：(1)植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性。(2)蔗糖水解后可得到葡萄糖、果糖。用细胞作为材料进行培养获得幼苗，细胞必须具有完整细胞核，才具有发育为个体的一整套遗传信息。(3)影响植物组织培养的两种主要激素是细胞分裂素和生长素。愈伤组织是叶肉细胞经脱分化形成的。(4)由于花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，组织培养得到花卉基因型不同于原植株，导致不能保留亲本性状。
答案：(1)绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株
(2)葡萄糖、果糖　具有完整的细胞核
(3)细胞分裂素、生长素　脱分化
(4)不能　对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株
　植物体细胞杂交技术
5．[2018·江苏卷，22]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细胞膜的流动性都有关
D．c细胞将同时表达a细胞和b细胞中的所有基因
解析：若a细胞和b细胞是植物细胞，应该先用酶解法去掉它们的细胞壁再诱导融合，A错误；无论是动物细胞还是植物细胞，两个细胞的融合都需要促融处理后才能实现，B正确；两个细胞融合成一个细胞，利用了细胞膜的流动性，C正确；c细胞同时具备了a细胞和b细胞中的所有基因，但是基因是选择性表达的，因此c细胞中基因不一定都能够表达，D错误。
答案：BC
6．[2013·全国卷Ⅱ，40]甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。回答下列问题：
(1)为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用__________酶和__________酶去除细胞壁，获得具有活力的__________，再用化学诱导剂诱导二者融合，形成的融合细胞进一步培养形成__________组织，然后经过__________形成完整的杂种植株。这种培育技术称为____________________。
(2)上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指____________________________________________，假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是______________________________________________________。
(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的____________________等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。
解析：(1)利用植物体细胞杂交技术培育新品种的过程中，应先用纤维素酶和果胶酶去掉植物细胞的细胞壁，获得有活力的原生质体，经诱导融合后培养成为愈伤组织，再经再分化形成完整植物体。(2)多倍体是指由受精卵发育来的、细胞内含有三个或三个以上染色体组的个体。(3)欲通过人工种子大量繁殖这种杂种植株，则可将经再分化形成的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等材料经人工薄膜包装来获得人工种子。
答案：(1)纤维素　果胶　原生质体　愈伤　再分化(或分化)　植物体细胞杂交技术
(2)由受精卵发育而来体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体(其他合理答案也可)　在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常(其他合理答案也可)
(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽(答对其中一个即可)
7．[2015·天津卷]DHA对脑神经发育至关重要。以A、B两种单细胞真核藻为亲本，利用细胞融合技术选育高产DHA融合藻。两种藻特性如下表。
亲本藻
优势代
谢类型
生长速率
[g/(L·天)]
固体培养基
上藻落直径
DHA
含量(‰)
A藻
自养
0.06
小
0.7
B藻
异养
0.14
大
无
据表回答：
(1)选育的融合藻应具有A藻________和B藻________的优点。
(2)诱导融合前需用纤维素酶处理两种藻，其目的是获得______________________________。
(3)通过以下三步筛选融合藻，步骤__________可淘汰B藻，步骤__________可淘汰生长速率较慢的藻落，再通过步骤__________获取生产所需的融合藻。
步骤a：观察藻落的大小
步骤b：用不含有机碳源(碳源——生物生长的碳素来源)的培养基进行光照培养
步骤c：测定DHA含量
(4)以获得的融合藻为材料进行甲、乙、丙三组试验，结果如下图：

①甲组条件下，融合藻产生[H]的细胞器是________；丙组条件下产生ATP的细胞器是__________。
②与甲、丙两组相比，乙组融合藻生长速率较快，原因是在该培养条件下____________________________。甲、乙两组DHA产量均较高，但实际生产中往往采用甲组的培养条件，其原因是__________________________________________________________________。
解析：(1)根据表中两种藻的特性可知，A藻具有产生DHA、自养特性的优点，B藻具有快速增长的优点，选育的融合藻应该具有两种藻的优点。(2)由于植物细胞具有细胞壁，影响了原生质体的融合，所以在融合前，需用纤维素酶和果胶酶处理，以获得原生质体。(3)在筛选融合藻的过程中，要根据两种藻及融合藻的特性进行筛选。从信息可以看出，筛选过程是通过培养过程观察或测定DHA含量进行的，在培养过程中，最先观察到不能生长的是B藻，淘汰B藻，生长比较慢的是A藻，最后再通过测定DHA含量获得所需的融合藻。(4)①甲组条件是光照下，培养基中含有无机物，该条件下融合藻既可以进行呼吸作用也可以进行光合作用，产生[H]的细胞器有线粒体和叶绿体；而在丙组条件下，黑暗中培养基中含有葡萄糖，该条件下融合藻只进行呼吸作用，产生ATP的细胞器只有线粒体。②乙组条件既有光照，培养基中又含有有机物－葡萄糖，融合藻既能光能自养又能异养，所以融合藻生长速度较快；甲组中不需要添加葡萄糖，可降低成本，同时甲组的培养基中不含有机物，杂菌无法生长，所以在实际生产中往往采用甲组的培养条件。
答案：(1)产生DHA，自养特性　快速增长
(2)原生质体
(3)b　a　c
(4)①线粒体、叶绿体　线粒体　②融合藻既能光能自养又能异养　融合藻利用光能和简单的无机物即能生长，不需要添加葡萄糖，可降低成本，也可防止杂菌生长
模拟题组——预趋势
　植物组织培养的考查
1．[经典模拟]传统的人工繁殖兰花的方法是分株繁殖和用种子播种，随着科学技术的进步，人们开始采用“组织培养繁殖兰花”，如图所示：

(1)植物组织培养是在__________和人工培养条件下，将__________的植物组织、器官、细胞，培养在人工配制的__________上，诱导其产生__________、丛芽，最终发育成完整植株的过程。
(2)兰花的叶肉细胞之所以能培养为新个体，是因为细胞中含有__________，具有发育成完整个体的潜能，这种潜能叫__________。
(3)请用简单的文字和箭头，绘出①②③④之间的关系______________________________。
(4)有人想到利用植物体细胞杂交技术解决兰花生根速度慢、幼苗生存能力弱的好办法，但操作后得到的“韭菜—兰花”，并没有预想中的“繁殖容易，香气浓郁”，可能的原因是__________。
答案：(1)无菌　离体　培养基　愈伤组织　(2)本物种的全部遗传信息　细胞全能性　(3)组织细胞②愈伤组织④胚状体　(4)两个物种之间的基因相互影响，导致某些基因无法正常表达
2．[经典模拟]植物叶肉细胞原生质体的分离和培养的主要过程可用如图所示图解简单表示：

(1)培育胚状体利用了__________这一项生物技术，胚状体再继续培养，则可培育出完整的植株，这体现了__________。培养基中除了含有一定的营养外，还必须含有__________等植物激素，还需要对培养基进行严格的__________。
(2)如果愈伤组织是三七叶肉细胞培养产生的，若为了获得三七的细胞产物，则只需要培养到__________；若为了获得三七的人工种子，则需要培养到__________。如果愈伤组织是棉花叶肉细胞培养产生的，通过基因工程要获取抗虫棉，目的基因导入棉花愈伤组织细胞常用的方法是__________法。
(3)从叶片的叶肉细胞到获得胚状体的过程中，必须要经过__________。
①无丝分裂　②有丝分裂　③减数分裂　④原代培养
⑤传代培养　⑥植物体细胞杂交　⑦细胞融合　⑧脱分化　⑨再分化
解析：(1)离体植物细胞通过脱分化形成愈伤组织，通过再分化形成具有根和芽的胚状体，再通过细胞分裂、分化发育成一个完整的植株。该技术称为植物组织培养，其原理为植物细胞的全能性。培养基的成分包括水、无机盐、维生素、氨基酸、蔗糖、植物激素(生长素和细胞分裂素等)等；培养基要求进行严格的灭菌。(2)三七的细胞产物为细胞的代谢产物，将三七叶肉细胞培养到愈伤组织即可；获得人工种子需培养至胚状体阶段；棉花为双子叶植物，导入抗虫基因常用农杆菌转化法。(3)离体叶肉细胞培养到胚状体的过程中必须经过脱分化和有丝分裂形成愈伤组织，再分化和有丝分裂形成具有根和芽的胚状体。
答案：(1)植物组织培养　植物细胞的全能性　细胞分裂素、生长素　灭菌
(2)愈伤组织　胚状体　农杆菌转化
(3)②⑧⑨
　植物体细胞杂交的考查
3．[原创]选取A、B植株的细胞进行如下图操作，请回答问题：

(1)实现图中的①过程最常用的方法是________。
(2)②过程的发生，必须进行________，其方法有________法和________法。
(3) 若细胞A内含a个染色体，细胞B内含b个染色体，则“杂种细胞”内含________个染色体；若A、B植株采用常规杂交育种方法成功的话，得到的后代含________个染色体，必须用__________________来处理幼苗，才能得到可育的杂种植株，其中含有________个染色体。这两种方法相比，体细胞杂交方法的优点是：________________________________。
(4)如果原生质体A为小鼠的浆细胞，原生质体B为小鼠的骨髓瘤细胞，诱导二者融合时，独特的方法是用________处理。
解析：(1)图示表示植物体细胞杂交过程，①是去壁过程，最常用的方法是酶解法，即用纤维素酶和果胶酶处理去除细胞壁。(2)②表示诱导细胞融合的过程，方法有物理方法(离心、电刺激)和化学方法(聚乙二醇)。(3)“杂种细胞”具有两个细胞的染色体，有a＋b条染色体。细胞A产生的生殖细胞中含有a/2条染色体，细胞B产生的生殖细胞中含有b/2条染色体，利用杂交育种获得的后代体细胞中所含有的遗传物质各包含两亲本的一半，即(a＋b)/2，此植株是高度不育的，必须利用秋水仙素处理使其染色体数目加倍，即细胞中染色体数目为a＋b条，植株可育。说明体细胞杂交方法的优点是克服远缘杂交不亲和的障碍。(4)动物细胞融合特有的方法是使用灭活的病毒。
答案：(1)酶解法(纤维素酶、果胶酶)　(2)诱导融合　物理　化学　(3)a＋b　(a＋b)/2　秋水仙素　a＋b　克服远缘杂交不亲和的障碍　(4)灭活的病毒
　动物细胞工程(国考5年4考)
(全国卷：2018全国卷Ⅱ、Ⅲ；2016全国卷Ⅱ；2014全国卷Ⅰ；地方卷：2017江苏卷；
2015山东、安徽、重庆、江苏；2014浙江、北京卷；2013安徽、浙江、重庆、海南……)
【师说考问】
考问1　补充动物细胞培养过程示意图，并填空

　(1)与植物细胞培养相比，动物细胞培养过程所用的培养基一般是液体培养基，并加入动物血清。
(2)动物细胞培养过程中两次用到胰蛋白酶，第一次的作用是将剪碎的组织分散成单个细胞；第二次是将贴壁细胞从瓶壁上分离下来，目的是避免动物细胞的接触抑制现象。
(3)动物细胞培养时加入CO2的主要作用是维持培养液的pH；O2 的作用是促进细胞有氧呼吸。

考问2　探究动物细胞培养与动物体细胞核移植的不同点

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
动物组织块
↓细胞悬液
　 　 ↓放入培养瓶原代培养(细胞贴壁生长)
　 ↓接触抑制胰蛋白酶处理，分瓶继续培养
　 ↓　　 　
传代培养
　 ↓ 　　　
少数细胞获得不死性(癌细胞)

结果
获得细胞群
获得克隆动物
应用
①生产生物制品
②用于基因工程
③检测有毒物质
①加速家畜遗传改良进程，促进良种繁育
②保护濒危物种
③生产医用蛋白
④提供克隆器官、组织等

易错警示
细胞工程的两个总结
(1)植物组织培养和动物细胞培养过程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)克隆动物的起点是经过核移植后形成的重组细胞，其遗传物质主要来自供体，因此形成的个体性状主要同供体，但也有部分性状同受体。

考问3　植物体细胞杂交与动物细胞融合的不同点

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
细胞A、B
　 ↓去壁
原生质体A、B
　 ↓融合
融合的原生质体
　 ↓再生壁
杂种细胞
　 　　　↓植物组织培养
杂种植株
细胞A、B
　↓融合
杂交细胞
↓有丝分裂
多个相同杂交细胞
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

考问4　据图完成下列各题
　图1中，a、b分别为骨髓瘤细胞和已免疫的B淋巴细胞，图2为单克隆抗体制备流程(顺序已被打乱)。

(1)由图1分析：①诱导a、b两种细胞的融合方法有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等；②a、b两种细胞发生融合，融合的原理是细胞膜的流动性；③融合后形成图中的d细胞，d细胞的特点是既能无限增殖，又能产生特定的抗体；④由d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比，具有特异性强、灵敏度高、并可大量制备等特点。
(2)图2 B中小鼠注射的物质是特定抗原，其目的是刺激机体发生免疫应答，从而产生效应B淋巴细胞(浆细胞)。
(3)在获取C细胞时，被筛选淘汰的细胞类型有“BB”细胞、“瘤瘤”细胞，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。
(4)请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来：

【题组跟进】
高考题组——研考向
　动物细胞培养技术的考查
1．[经典高考]下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是(　　)
A．连续细胞系的细胞大多具有二倍体核型
B．某些癌细胞在合适条件下能逆转为正常细胞
C．由多个祖细胞培养形成的细胞群为一个克隆
D．未经克隆化培养的细胞系细胞具有相同的性状
解析：连续细胞系的细胞其核型已发生改变；一个祖细胞培养形成的细胞群才为一个克隆；未经克隆化培养的细胞系细胞可能是不同细胞分裂形成的，其性状可能不同。
答案：B
2．[经典高考]实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如图所示。下列叙述错误的是(　　)

A．甲过程需要对实验小鼠进行消毒
B．乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶消化
C．丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型
D．丁过程得到的细胞具有异质性
解析：动物细胞培养需要无毒无菌的环境，甲过程指从实验小鼠身上取下皮肤组织，该过程需要对小鼠进行消毒处理，A项正确；乙过程表示将得到的皮肤组织分散成单个细胞制备成细胞悬液，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶进行处理，B项正确；丙过程表示原代培养，此时的细胞仍能保持正常的二倍体核型，C项错误；丁过程表示传代培养，此时得到的细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性，这些细胞已经发生突变，正在朝着等同于癌细胞的方向发展，D项正确。
答案：C
[题后归纳]
　(1)动物细胞培养时选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培养的原因：幼龄动物组织或胚胎的细胞分化程度低，增殖能力很强，更易于培养。
(2)在动物细胞培养过程中两次用到胰蛋白酶：第一次是将剪碎的组织分散成单个细胞；第二次是将贴壁细胞从瓶壁上分离下来，目的是避免动物细胞培养时出现接触抑制现象。
(3)细胞贴壁和接触抑制
悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。
(4)原代培养与传代培养
①原代培养：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。
②传代培养：原代培养的细胞生长、繁殖一定时间后，由于空间不足或细胞密度过大导致营养枯竭，影响细胞的生长，因此需要重新用胰蛋白酶等处理，进行分瓶扩大培养，即传代培养。
　体细胞克隆技术及应用
3．[高考改编]有关“治疗性克隆”的说法错误的是(　　)
A．可解决临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥问题
B．其核心技术是胚胎干细胞培养技术
C．胚胎干细胞可以克隆出不同组织细胞的根本原因是基因的选择性表达
D．中国政府既反对生殖性克隆人，也反对治疗性克隆
解析：用患者自身的胚胎干细胞克隆器官，可以克服供体器官不足，器官移植后又不会发生免疫排斥反应；治疗性克隆的核心是胚胎干细胞的培养；胚胎干细胞克隆出不同组织细胞属于细胞分化，细胞分化是基因选择性表达的结果；中国政府禁止生殖性克隆人，但不反对治疗性克隆。
答案：D
4．[2018·全国卷Ⅲ]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“不相同”)，性染色体组合________(填“相同”或“不同”)。
解析：(1)核移植是指将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新胚胎，这个胚胎最后发育成为动物个体；通过核移植方法获得的克隆猴的细胞核来自供体，因此克隆猴体细胞的染色体数目和供体一致。(2)胚胎细胞核移植的难度小于体细胞核移植，其原因是动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易。(3)哺乳动物雌性个体和雄性个体的体细胞染色体中常染色体相同，性染色体前者是XX，后者是XY，因此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，性染色体组合不同。
答案：(1)将动物的一个细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中　不变
(2)小于　胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易
(3)相同　不同
5．[2018·全国卷Ⅱ，38节选]某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5′末端，获得了L1－GFP融合基因(简称为甲)，并将其插入质粒P0，构建了真核表达载体P1，其部分结构和酶切位点的示意图如下，图中E1～E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。

回答下列问题：
(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后，若在该细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了________和________过程。
(3)为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能够产生绿色荧光细胞的________移入牛的________中、体外培养、胚胎移植等。
解析：(2)构建的真核表达载体P1中含有GFP基因，而GFP基因的表达产物“某种荧光蛋白(GFP)”在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光。若在导入P1的牛皮肤细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了表达，基因的表达过程包括转录和翻译。
(3)若要获得含有甲的牛，可采用核移植技术，即将能够产生绿色荧光细胞的细胞核移入牛的去核卵母细胞中获得重组细胞，并将该重组细胞在体外培养成重组胚胎，再经过胚胎移植等获得含有甲的牛。
答案：(2)转录　翻译
(3)细胞核　去核卵母细胞
6．[2016·全国卷Ⅱ，40]下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。
　
回答下列问题：
(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为__________。过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用__________的方法。②代表的过程是__________。
(2)经过多次传代后，供体细胞中__________的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。
(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是____________________________________________________。
(4)与克隆羊“多莉(利)”培养成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了____________________________________________________________。
解析：(1)提供体细胞的供体可能为雌性，也可能为雄性，因此图中A(正常细胞核)的性染色体组成为XX或XY。常采用显微操作去核法来去除卵母细胞的细胞核。②过程表示将早期胚胎移入受体，其过程为胚胎移植。(2)取供体动物的体细胞培养，一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。超过10代继续培养，则其遗传物质(或核型)的稳定性会降低。(3)克隆动物的细胞核基因来自供体，因此大部分性状与供体相同，但细胞质基因来源于受体(或提供卵母细胞的个体)，即卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响，这就决定了克隆动物的性状与供体不完全相同。(4)克隆动物的培育采用的是核移植技术，核移植技术的原理是已分化的体细胞的细胞核具有全能性。
答案：(1)XX或XY　显微操作(去核法)　胚胎移植
(2)遗传物质
(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响
(4)动物已分化体细胞的细胞核具有全能性

题后反思
(1)克隆技术形成重组细胞发育成一个新个体，体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。
(2)克隆属于无性繁殖，产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。
(3)核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同：
①克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外线粒体中的DNA主要来自于受体卵细胞。
②性状是基因与环境共同作用的结果。供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其性状也不可能和供核动物完全相同。
③在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。


　 单克隆抗体的制备及应用
7. [2017·江苏卷，11]牛雄性胚胎中存在特异性H－Y 抗原，可在牛早期胚胎培养液中添加H－Y 单克隆抗体，筛选胚胎进行移植，以利用乳腺生物反应器进行生物制药。下列相关叙述正确的是(　　)
A．H－Y单克隆抗体由骨髓瘤细胞分泌　
B．应选用原肠胚做雌雄鉴别
C．鉴别后的雄性胚胎可直接做胚胎移植　
D．用H－Y抗原免疫母牛可获得相应抗体
解析：单克隆抗体由杂交瘤细胞分泌，A错误；做雌雄性别鉴别应选择囊胚期的滋养层细胞，B错误；由于是利用乳腺生物反应器进行生物制药，则鉴别后的雌性胚胎可直接做胚胎移植，雄性胚胎没有意义，C错误；用H－Y抗原免疫母牛，使其体内产生体液免疫，产生相应的浆细胞，从而获得相应抗体，D正确。
答案：D
8．[2013·重庆卷]下图是单克隆抗体制备流程的简明示意图。下列有关叙述，正确的是(　　)

A．①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T淋巴细胞
B．②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成
C．③同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性
D．④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群
解析：①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的浆细胞；②中使用聚乙二醇或灭活的病毒等，有利于杂交瘤细胞的形成；③同时具有浆细胞和骨髓瘤细胞的特性；④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群。故D项正确。
答案：D
9．[2014·全国卷Ⅰ，40]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__________。
解析：(1)据图分析，第4次免疫后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价均达到16 000以上，小鼠Y的B淋巴细胞产生抗体效价最高，最适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，还有骨髓瘤细胞和B淋巴细胞的自身融合产物，由于细胞膜具有流动性，且诱导之后的细胞融合不具有特异性，故体系中会出现多种类型的细胞。(3)两个细胞的细胞核融合成一个细胞核标志着融合的完成，杂交瘤细胞中有一个细胞核，染色体数量为两者之和，即100条染色体。(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后，仍然不是能恶性增殖的细胞，同时正常细胞的分裂次数是有限的，最终不能存活。
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)正常细胞不能无限增殖
[题后反思]
比较制备单克隆抗体过程中的几种细胞
细胞
特点
浆细胞
能产生单一抗体，但不能无限增殖
骨髓瘤细胞
能无限增殖，但不能产生抗体
杂交瘤细胞
既能产生单一抗体，又能在体外培养条件下无限增殖
模拟题组——预趋势
　动物细胞培养与动物体细胞核移植的过程分析
1．[2019·武汉调研]下图为动物细胞培养的基本过程示意图。

请回答：
(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__________，易于培养。培养时先要剪碎，然后用__________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__________。
(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________，可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为________代以内的细胞，以保持细胞正常的________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__________。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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(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__________细胞一定需要添加血清。

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。(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，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值。(4)据图可知，培养癌细胞有无血清影响不大，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。
答案：(1)分裂能力强　胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)　原代培养
(2)突变　10　二倍体
(3)抗生素　维持培养液的pH　(4)正常
2．[2019·辽宁盘锦模拟]下面两幅图分别是单克隆抗体制备过程和克隆羊培育过程示意图，请据图回答下列问题：

(1)图甲和图乙所示的过程中，都必须用到的动物细胞工程技术手段是____________________。
(2)图甲中②过程常在促融剂____________诱导下完成，③过程中至少涉及两次筛选；第一次利用__________进行初步筛选，第二次利用________________的方法筛选出既能大量增殖，又能产生单一性抗体的杂交瘤细胞。④过程与体外培养相比，其优点是____________________________________。
(3)单克隆抗体结合上抗癌药物能定向攻击癌细胞，这一应用可形象地称为________________。
(4)若不考虑环境因素影响，克隆羊的性状全部像白面绵羊吗？__________。原因是_____________________。
(5)图乙过程的技术具有多种用途，但是不能________。
A．有选择地繁殖某一性别的家畜
B．繁殖家畜中的优良个体
C．用于保存物种
D．改变动物的核基因
(6)在目前现有技术条件下，还不能将从动物体内分离出来的成熟的体细胞直接培养成一个新个体，而是必须将体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中才能发育成新个体，你认为原因最可能是________。
A．卵细胞大，便于操作
B．卵细胞含有的营养物质多
C．卵细胞细胞质可使体细胞核全能性得到表达
D．重组细胞才具有全能性
解析：(1)图甲和图乙所示的过程中，都必须用到的动物细胞工程技术手段是动物细胞培养。(2)图甲中②过程常在促融剂聚乙二醇(或PEG)诱导下完成，③过程中至少涉及两次筛选；第一次利用选择性培养基进行初步筛选，第二次利用克隆化培养和抗体检测的方法筛选出既能大量增殖，又能产生单一性抗体的杂交瘤细胞。④过程与体外培养相比，其优点是不需要特定的培养基，不需要严格的外界环境条件。(3)单克隆抗体结合上抗癌药物能定向攻击癌细胞，这一应用可形象地称为生物导弹。(4)若不考虑环境因素影响，克隆羊的性状不可能全像白面绵羊，原因是卵细胞细胞质的遗传物质也能控制某些性状。(5)图乙过程的技术具有多种用途，可用于有选择地繁殖某一性别的家畜、繁殖家畜中的优良个体、用于保存物种，但不能改变动物的核基因。(6)在目前现有技术条件下，还不能将从动物体内分离出来的成熟的体细胞直接培养成一个新个体，而是必须将体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中才能发育成新个体，原因最可能是卵细胞细胞质可使体细胞核全能性得到表达。
答案：(1)动物细胞培养
(2)聚乙二醇(或PEG)　选择性培养基　克隆化培养和抗体检测　不需要特定的培养基，不需要严格的外界环境条件
(3)生物导弹
(4)不会　卵细胞细胞质的遗传物质也能控制某些性状
(5)D
(6)C
　单克隆抗体制备过程分析
3．关于下面制备单克隆抗体过程示意图的叙述，不正确的是(　　)

A．①表示已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞均是从小鼠的脾脏中提取的
B．②促进细胞融合的方法可以利用聚乙二醇作介导
C．④中的筛选是通过抗原—抗体反应进行的
D．⑤可以无限增殖
解析：已免疫的B淋巴细胞可以从小鼠的脾脏中提取，也可以从血浆中提取，骨髓瘤细胞是从小鼠的骨髓中提取的。单克隆抗体是利用已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞得到的，融合方法可以用化学方法——聚乙二醇，生物方法——灭活的病毒等。如果要筛选能产生特定抗体的细胞群，可以通过检测抗原—抗体反应，如果有反应说明产生了抗体。融合细胞具有双亲的特点，既能无限增殖又能产生单一抗体。
答案：A
4．[2019·宁夏育才中学模拟]甲型流感(H1N1)病毒在世界各地大面积蔓延，有些国家还出现了死亡病例。科学家已分离出甲型H1N1病毒(一种RNA病毒)。某制药厂根据下面流程图生产预防和治疗甲型流感的抗体，请据图回答有关问题。


(1)进行过程a之前，必须对小鼠注射________________，使小鼠产生免疫反应。若细胞甲是小鼠骨髓瘤细胞，则细胞乙是从小鼠体内提取的________细胞。
(2)促进b过程常用的化学诱导剂是________。假设仅考虑某两个细胞的融合，则可形成______种类型的细胞丙，因此需要特定的选择培养基筛选出________细胞用于培养。选出此细胞后，还需进行克隆化培养和________检测，经多次筛选，就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。
(3)理论上，注射了该抗体的人群不能长期具有对甲型流感的免疫能力，试分析原因________________________________(至少写出两点)。
解析：(1)在单克隆抗体的制备过程中，先要对小鼠进行抗原注射，即用灭活的甲型流感(H1N1)病毒注射，使得小鼠产生免疫反应，提取出来的细胞乙是已经免疫的B细胞，即浆细胞，与骨髓瘤细胞结合，形成杂交瘤细胞。(2)b过程是诱导浆细胞与骨髓瘤细胞融合的过程，常用PEG进行诱导，一共可以形成三种两两融合的细胞，其中只有杂交瘤细胞是符合要求的，所以需要用特定的选择培养基进行筛选。选出此细胞后，还需进行克隆化培养和抗体检测。(3)抗体在人体内存留时间较短，且H1N1病毒是RNA病毒，容易发生变异，所以注射了该抗体的人群不能长期具有对甲型流感的免疫能力。
答案：(1)灭活的甲型流感(H1N1)病毒　B淋巴
(2)聚乙二醇　三　杂交瘤　抗体
(3)抗体存留时间较短、H1N1病毒变异频繁


课堂总结　网络建构
[网络建构]


[答题必备]
1．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。
2．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。
3．无论是植物体细胞杂交还是动物细胞融合，都需要诱导。
4．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。
5．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。
6．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。