2025屆高考生物一輪復習第2講細胞工程學案新人教版選修3

PAGE22-第2講細胞工程考情研讀·備考定位考點展示核心素養(yǎng)1．簡述植物的組織培育。2．簡述動物的細胞培育與體細胞克隆。3．舉例說出細胞融合與單克隆抗體。4．活動：利用植物組織培育技術培育菊花或其他植物幼苗，并進行栽培。5．活動：收集單克隆抗體在臨床上實際應用的資料，并進行溝通共享。1．生命觀念——細胞全能性的物質(zhì)基礎和生物生長的細胞學基礎。2．理性思維——建立模型：動、植物細胞工程的基本操作流程。3．科學探究——解決問題：動、植物細胞工程的應用。4．社會責任——克隆動物及其對人類社會的可能影響?？键c一植物細胞工程自主回顧·素養(yǎng)儲備基礎梳理1．細胞工程的概念理解(1)原理和方法細胞生物學和分子生物學。(2)操作水平細胞水平或細胞器水平。(3)工程目的依據(jù)人的意愿來變更細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品。(4)依據(jù)操作對象的不同分類植物細胞工程和動物細胞工程。2．植物細胞工程(1)理論基礎——細胞的全能性①概念：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能。②物質(zhì)基礎：細胞中具有本物種全部遺傳信息。③表達條件：具有完整的細胞結(jié)構(gòu)，處于離體狀態(tài)，供應肯定的養(yǎng)分、激素和其他相宜外界條件。(2)植物組織培育技術①概念理解a．培育對象：離體的植物器官、組織、細胞。b．培育條件：無菌、人工配制的培育基、相關激素等人工限制條件。c．培育結(jié)果：產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。②操作流程外植體eq\o(→,\s\up7(脫分化))愈傷組織eq\o(→,\s\up7(再分化))根、芽或胚狀體→試管苗(3)植物體細胞雜交技術①概念：將不同種的植物體細胞，在肯定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術。②操作流程③流程分析a．過程a為去除細胞壁獲得具有活力的原生質(zhì)體，用到的酶是纖維素酶和果膠酶。b．過程b是原生質(zhì)體的融合，其原理是細胞膜具有肯定的流淌性。c．誘導b融合的兩種方法物理法包括離心、振動、電激等；化學法一般用聚乙二醇(PEG)作為誘導劑。d．過程c是原生質(zhì)體融合后再生出細胞壁。e．過程d是植物組織培育技術，其原理是細胞的全能性。④意義：克服了遠緣雜交不親和的障礙。3．植物細胞工程的實際應用(1)微型繁殖：優(yōu)點是能夠保持親本的優(yōu)良性狀。(2)作物脫毒：利用莖尖、根尖等無毒組織進行微型繁殖。(3)培育人工種子：可以解決某些植物牢固率低、繁殖困難的問題。(4)作物新品種的培育①單倍體育種—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—過程：花藥離體培育→單倍體植株,\o(→,\s\up7(人工誘導),\s\do5(染色體加倍))純合子植株,—優(yōu)點：后代是純合子，能穩(wěn)定遺傳))②突變體的利用—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—原理：基因突變,誘變處理,,,,—過程：外植體\o(→,\s\up7(脫分化))愈傷組織,→突變體\o(→,\s\up7(篩選),\s\do5(培育))新品種,,,誘導分化,—\a\vs4\al(優(yōu)點：提高愈傷組織的突變率，,加快了育種進程)))(5)細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：即利用植物組織培育技術生產(chǎn)蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料和生物堿等。思維辨析易錯整合，推斷正誤。(1)高度分化的成熟葉肉細胞不具備發(fā)育成完整植株的潛能(×)(2)胚狀體是外植體在培育基上脫分化形成的一團愈傷組織(×)(3)棉花根尖細胞經(jīng)誘導形成幼苗能體現(xiàn)細胞全能性(√)(4)植物的每個細胞在植物體內(nèi)和體外都能表現(xiàn)出細胞的全能性(×)(5)愈傷組織是外植體經(jīng)脫分化和再分化后形成的(×)(6)在愈傷組織培育中加入細胞融合的誘導劑，可獲得染色體加倍的細胞(×)(7)培育草莓脫毒苗所采納的主要技術是細胞雜交(×)(8)再生出細胞壁是植物體細胞原生質(zhì)體融合勝利的標記(√)(9)經(jīng)植物組織培育得到的胚狀體用人工薄膜包裝后可得到人工種子(√)(10)同一株綠色開花植物不同部位的細胞經(jīng)組織培育獲得的植株基因都是相同的(×)延長探究據(jù)圖分析植物體的細胞雜交過程(1)植物體細胞雜交依據(jù)的生物學原理是什么？(2)如何依據(jù)細胞膜表面熒光推斷該原生質(zhì)體是由番茄和馬鈴薯融合而成的？(3)若番茄細胞內(nèi)有m條染色體，馬鈴薯細胞內(nèi)有n條染色體，則“番茄——馬鈴薯”細胞在有絲分裂后期含有多少條染色體？(4)若雜種細胞培育成的“番茄——馬鈴薯”植株為四倍體，則此雜種植株的花粉經(jīng)離體培育得到的植株屬于幾倍體植株？[提示](1)細胞膜的流淌性、植物細胞的全能性。(2)融合的細胞表面既有紅色熒光又有綠色熒光。(3)2(m＋n)條。(4)單倍體植株。剖析難點·考點突破重難精講1．植物組織培育和植物體細胞雜交的比較名稱植物組織培育植物體細胞雜交原理細胞的全能性細胞膜具有肯定的流淌性和細胞的全能性過程選材選取根尖、莖尖、形成層部位最簡單誘導脫分化不同的植物細胞技術操作脫分化、再分化等除脫分化、再分化外，還要用酶解法去除細胞壁，用肯定的方法誘導細胞融合關系植物組織培育是植物體細胞雜交的基礎，植物體細胞雜交所用的技術更困難2．脫分化和再分化的比較內(nèi)容脫分化再分化過程外植體→愈傷組織愈傷組織→胚狀體形成體特點排列疏松、無規(guī)則、高度液泡化的薄壁細胞有根、芽條件a．離體b．相宜的養(yǎng)分c．生長素/細胞分裂素的比例適中d．不須要光照a．離體b．相宜的養(yǎng)分c．生長素和細胞分裂素的比例高或低誘導生根或生芽d．光照3．激素比例與分化的關系適當提高生長素與細胞分裂素的比例簡單生根，適當提高細胞分裂素與生長素的比例簡單生芽，比例適中誘導產(chǎn)生愈傷組織。(如圖所示)：4．植物體細胞雜交過程中雜種細胞類型及檢測方法(1)誘導產(chǎn)物(假設用于雜交的兩種植物細胞分別為A、B)：①未融合的細胞：A和B。②兩兩融合的細胞：AA、BB和AB。③多細胞融合體。(2)檢測方法：對誘導產(chǎn)物中的細胞進行植物組織培育，然后依據(jù)得到的植物性狀進行推斷。①若只表現(xiàn)出一種植物的性狀，說明是未融合細胞。②若得到的是具有兩種親本性狀的植物，說明是雜種植株。③若得到的是具有兩種親本性狀的植物，且一種植物的性狀得到加強，則是多細胞融合體。④若只表現(xiàn)出一種植物的性狀且效果得到加強，則是同種細胞融合的結(jié)果。5．單倍體育種和突變體的利用的不同點項目原理優(yōu)點成果單倍體育種染色體變異明顯縮短育種年限單育1號煙草品種，中花8號、11號水稻和京花1號小麥品種等突變體的利用基因突變產(chǎn)生新基因，大幅度改良某些性狀抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的野生煙草等■有關細胞全能性及細胞培育的四個留意點(1)具有全能性≠體現(xiàn)(實現(xiàn))全能性①具有全能性：理論上，活細胞都具有全能性。②體現(xiàn)全能性：只有發(fā)育成完整個體，才能說明實現(xiàn)了細胞的全能性。(2)細胞全能性的大小比較①植物細胞>動物細胞。②受精卵>生殖細胞>體細胞。③分化程度低的細胞>分化程度高的細胞；幼嫩細胞>蒼老細胞；分裂實力強的細胞>分裂實力低的細胞。精準命題〔典例剖析〕例1(2024·全國卷Ⅲ)培育胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。(1)利用胡蘿卜根段進行組織培育可以形成試管苗。用分化的植物細胞可以培育成完整的植株，這是因為植物細胞具有全能性(或答：形成完整植株所需的全部基因)。(2)步驟③切取的組織塊中要帶有形成層，緣由是形成層簡單誘導形成愈傷組織。(3)從步驟⑤到步驟⑥須要更換新的培育基，其緣由是誘導愈傷組織形成和誘導愈傷組織分化形成試管苗所需的生長素和細胞分裂素的比例不同。在新的培育基上愈傷組織通過細胞的分化(或答：再分化)過程，最終可形成試管苗。(4)步驟⑥要進行照光培育，其作用是誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用。(5)經(jīng)組織培育得到的植株，一般可保持原品種的遺傳特性，這種繁殖方式屬于無性繁殖。[解析](1)植物細胞具有全能性，故用分化的植物細胞可以培育成完整的植株。(2)形成層細胞分化程度低、全能性高，簡單誘導形成愈傷組織，所以要選取含有形成層的組織進行組織培育。(3)培育愈傷組織過程中，須要肯定的養(yǎng)分和激素誘導等條件，步驟⑤和步驟⑥在培育過程中須要的生長素和細胞分裂素的比例不同，所以，從步驟⑤到步驟⑥須要更換新的培育基。在培育基上愈傷組織通過細胞的分化(再分化)過程，最終可形成試管苗。(4)試管苗須要照光培育，以便誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用。(5)組織培育沒有經(jīng)過兩性生殖細胞的結(jié)合，因此屬于無性繁殖，組織培育得到的植株保持了原品種的遺傳特性?！矊柧殹?．(2024·邢臺期末)玉米(2N＝20)和水稻(2M＝24)均為二倍體植物，某試驗小組擬用體細胞雜交技術培育富含β－胡蘿卜素的“黃金大米”植株，過程設計如圖所示。請回答下列問題：(1)①為原生質(zhì)體的制備過程，該過程須要的酶是纖維素酶和果膠酶，制備原生質(zhì)體的過程不能在清水中進行，以防止原生質(zhì)體吸水漲破。(2)原生質(zhì)體融合過程體現(xiàn)了細胞膜具有肯定的流淌性的結(jié)構(gòu)特點。(3)圖中融合的雜種細胞中含有4個染色體組，該雜種細胞培育形成的植株的精原細胞在減數(shù)分裂過程中能產(chǎn)生22個四分體。(4)③過程不須要(填“須要”或“不須要”)在光下進行，④過程中愈傷組織分化的方向與培育基中植物激素的種類和比例有關。[解析](1)①為原生質(zhì)體的制備過程，通常用酶解法。由于細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，所以該過程須要的酶是纖維素酶和果膠酶。由于細胞壁對細胞有支持和愛護作用，所以制備原生質(zhì)體的過程不能在清水中進行，以防止原生質(zhì)體吸水漲破。(2)原生質(zhì)體融合過程體現(xiàn)了細胞膜具有肯定的流淌性的結(jié)構(gòu)特點。(3)由于玉米(2N＝20)和水稻(2M＝24)均為二倍體植物，所以圖中融合的雜種細胞中含有4個染色體組，該雜種細胞含有22對44條染色體，所以培育形成的植株的精原細胞在減數(shù)分裂過程中能產(chǎn)生22個四分體。(4)③過程為脫分化，不須要在光下進行，④過程中愈傷組織分化的方向與培育基中植物激素的種類和比例有關?？键c二動物細胞培育與核移植技術自主回顧·素養(yǎng)儲備基礎梳理1．動物細胞培育——動物細胞工程技術的基礎(1)原理：細胞增殖。(2)培育條件①無菌、無毒的環(huán)境：對培育液和全部培育用具進行無菌處理，添加抗生素，定期更換培育液以清除代謝產(chǎn)物。②養(yǎng)分：除正常的有機和無機養(yǎng)分外，加入血清、血漿等一些自然成分。③相宜的溫度和pH：溫度為36.5±0.5_℃(哺乳動物)，pH為7.2～7.4。④氣體環(huán)境：含95%空氣加5%CO2的混合氣體，其中后者的作用是維持培育液的pH。(3)動物細胞的培育過程(4)應用生物制品的生產(chǎn)、檢測有毒物質(zhì)、醫(yī)學探討。2．動物體細胞核移植技術和克隆動物(1)原理：動物體細胞核具有全能性。(2)動物體細胞核移植技術的過程eq\o(\s\up7(供體),\s\do5(體細胞))→細胞培育→供體細胞核eq\o(,\s\up7(注↓入))eq\o(\s\up7(卵巢卵),\s\do5(母細胞))eq\o(→,\s\up7(MⅡ中期))去核→eq\o(\s\up7(去核卵),\s\do5(母細胞))eq\o(→,\s\up7(細胞),\s\do5(融合))重組細胞eq\o(→,\s\up7(發(fā)育))胚胎eq\o(→,\s\up7(胚胎移植))代孕母體→誕生與供體遺傳物質(zhì)基本相同的個體(3)結(jié)果：產(chǎn)生新個體。(4)應用①加速家畜遺傳改良進程，促進優(yōu)良畜群繁育。②愛護瀕危物種。③生產(chǎn)醫(yī)用蛋白。④作為異種移植的供體。⑤用于組織器官的移植。思維辨析易錯整合，推斷正誤。(1)在25℃的試驗條件下可順當完成大鼠神經(jīng)細胞的培育(×)(2)連續(xù)細胞系的細胞大多具有二倍體核型(×)(3)動物細胞培育與植物組織培育依據(jù)的原理都是細胞的全能性(×)(4)動物細胞培育和植物組織培育過程中都要用到胰蛋白酶(×)(5)肝細胞培育過程中通常在培育液中通入5%的CO2以刺激細胞呼吸(×)(6)二倍體細胞的傳代培育次數(shù)通常是無限的(×)(7)動物細胞核移植的受體細胞必需是卵細胞(×)(8)克隆動物的性狀與供體動物完全相同(×)延長探究1．熱圖導析：補充動物細胞培育的過程示意圖并填空(1)與植物細胞培育相比，動物細胞培育過程所用的培育基一般是液體培育基，并加入動物血清。(2)動物細胞培育過程中兩次用到胰蛋白酶，第一次的作用是將剪碎的組織分散成單個細胞；其次次是將貼壁細胞從瓶壁上分別下來，目的是避開動物細胞的接觸抑制現(xiàn)象。(3)動物細胞培育時加入CO2的主要作用是維持培育液的pH；O2的作用是促進細胞有氧呼吸。2．進行動物細胞傳代培育時用胰蛋白酶分散細胞，說明細胞間的物質(zhì)主要是什么成分？用胃蛋白酶行嗎？[提示]用胰蛋白酶分散細胞，說明細胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。胃蛋白酶作用的相宜pH約為2，當pH大于6時，胃蛋白酶就會失去活性。胰蛋白酶作用的相宜環(huán)境pH為7.2～8.4。多數(shù)動物細胞培育的相宜pH為7.2～7.4，胃蛋白酶在此環(huán)境中沒有活性，而胰蛋白酶在此環(huán)境中活性較高，因此胰蛋白酶相宜用于細胞培育時的消化。3．用于核移植的供體細胞一般都選用傳代10代以內(nèi)的細胞，想一想，這是為什么？[提示]培育的動物細胞一般當傳代至10～50代左右時，部分細胞核型可能會發(fā)生變更，其細胞遺傳物質(zhì)可能會發(fā)生突變，而10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型。因此，在體細胞核移植中，為了保證供體細胞正常的遺傳基礎，通常采納傳代10代以內(nèi)的細胞。剖析難點·考點突破重難精講1．植物組織培育與動物細胞培育的比較技術內(nèi)容項目植物組織培育動物細胞培育原理細胞的全能性細胞的增殖培育基成分礦質(zhì)元素、蔗糖、維生素、植物激素和有機添加劑(如甘氨酸、瓊脂等)，屬于固體培育基葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、動物血清(血漿)等，屬于液體培育基取材較幼嫩的細胞、組織、器官動物胚胎或誕生不久的幼齡動物的器官或組織培育過程培育結(jié)果可以獲得植株，也可以獲得大量細胞只能獲得大量細胞，不能得到生物個體應用①植物快速繁殖與脫毒植物培育②生產(chǎn)細胞產(chǎn)品③制造人工種子④用于轉(zhuǎn)基因植物的培育①生產(chǎn)蛋白質(zhì)生物制品②培育皮膚移植的材料③檢測有毒物質(zhì)④用于生理、病理、藥理等的探討相同點①都需人工條件的無菌操作②都是合成培育基③都需相宜的溫度、pH等條件2．動物細胞培育與動物體細胞核移植的比較項目動物細胞培育動物體細胞核移植原理細胞增殖動物細胞核的全能性過程結(jié)果獲得細胞群獲得與供體遺傳物質(zhì)基本相同的個體3．核移植時應留意的幾個問題(1)核移植時應選MⅡ中期卵母細胞的緣由①此類細胞體積大，易于操作；②卵黃多，養(yǎng)分物質(zhì)豐富，可為發(fā)育供應足夠的養(yǎng)分；③卵母細胞的細胞質(zhì)中存在激發(fā)細胞核全能性表達的物質(zhì)。(2)克隆動物是由重組的細胞經(jīng)培育而來的，該重組細胞的細胞質(zhì)基因來源于受體細胞，細胞核基因來源于供應細胞核的親本，其遺傳物質(zhì)來自2個親本。(3)核移植中供體動物、供應卵母細胞的動物、代孕動物和克隆動物之間的關系：克隆動物絕大部分性狀與供體動物相同，少數(shù)性狀與供應卵母細胞的動物相同，與代孕動物的性狀無遺傳關系。(4)動物體細胞核移植技術(克隆)從生殖方式的角度看屬無性生殖，重組細胞相當于受精卵，須要動物細胞培育和胚胎工程技術的支持?！?1)原代培育和傳代培育①原代培育：可有兩種表述：a．細胞懸液第一次在瓶中培育，沒有分瓶培育之前的細胞培育；b．第1代細胞的培育與傳10代以內(nèi)的細胞培育統(tǒng)稱為原代培育。兩種表述沒有本質(zhì)區(qū)分。②傳代培育：同樣有兩種表述：a．細胞懸液培育一段時間后，分瓶再進行的細胞培育；b．傳10代以后的細胞培育，統(tǒng)稱為傳代培育。(2)細胞株和細胞系①細胞株：原代培育的細胞一般傳至10代左右會出現(xiàn)生長停滯，蒼老死亡，少數(shù)度過“危機”的細胞能傳50代左右，形成細胞株。細胞株的遺傳物質(zhì)并沒有發(fā)生變更。②細胞系：細胞株傳至50代以后，會出現(xiàn)其次次危機，少數(shù)度過其次次危機的細胞能夠無限傳代下去，形成細胞系。細胞系的遺傳物質(zhì)發(fā)生了變更，帶有癌變細胞的特點。精準命題〔典例剖析〕例2(2024·六安一中質(zhì)檢)回答下列有關動物細胞培育的問題：(1)在動物細胞培育過程中，當貼壁細胞分裂生長到細胞表面相互接觸時，細胞會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。此時，瓶壁上形成的細胞是單(或一)層。要使貼壁的細胞從瓶壁上分別下來，須要用到的酶是胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)。(2)隨著細胞傳代次數(shù)的增多，絕大部分細胞分裂停止，進而出現(xiàn)蒼老甚至死亡現(xiàn)象；但極少數(shù)細胞可以連續(xù)增殖，其中有些細胞會因遺傳物質(zhì)發(fā)生變更而獲得不死性，該種細胞的黏著性降低，細胞膜表面蛋白質(zhì)(糖蛋白)的量削減。(3)現(xiàn)用某種大分子染料對細胞進行染色時，視察到死細胞能被染色，而活細胞不能被染色，緣由是活細胞的細胞膜具有選擇透過性，大分子染料不能進入活細胞內(nèi)(或死細胞的細胞膜丟失了選擇透過性，大分子染料能夠進入死細胞內(nèi)而著色)。(4)檢查某種毒物是否能變更細胞染色體的數(shù)目，最好選用有絲分裂中期的細胞在顯微鏡下進行視察。(5)在細胞培育過程中，通常在冷凍(或超低溫、液氮)條件下保存細胞。因為在這種條件下，細胞中酶的活性降低，細胞新陳代謝的速率降低。[解析](1)細胞接觸抑制是指細胞表面相互接觸時，細胞就會停止分裂增殖的現(xiàn)象?；谏鲜鎏匦裕勘谏闲纬傻募毎菃螌优帕械?。須要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶將貼壁的細胞從瓶壁上分別下來。(2)隨著細胞傳代次數(shù)的增多，絕大部分細胞分裂停止，進而出現(xiàn)蒼老甚至死亡現(xiàn)象，但極少數(shù)細胞可以連續(xù)增殖，其中有些細胞會因遺傳物質(zhì)發(fā)生變更而變成不死性細胞。該種細胞由于細胞表面糖蛋白削減，其黏著性降低。(3)活細胞的細胞膜具有選擇透過性，大分子染料不能通過，所以活細胞不能被染色；死細胞的細胞膜失去了選擇透過性，大分子染料可以通過，所以死細胞能被大分子染料染色。(4)有絲分裂中期時染色體的著絲點排列在赤道板上，染色體形態(tài)固定、數(shù)目清楚，是視察染色體數(shù)目的最佳時期。(5)在細胞培育過程中，通常在冷凍(或超低溫、液氮)條件下保存細胞。因為在這種條件下，細胞中酶的活性降低，細胞新陳代謝的速率降低?！矊柧殹?．(2024·湖南長郡中學其次次月考)如圖表示培育轉(zhuǎn)基因克隆羊和胚胎工程的部分操作流程，其中字母代表有關結(jié)構(gòu)或個體，數(shù)字代表過程、方法。請據(jù)圖回答下列問題：(1)圖中過程①～⑦所涉及的全部生物技術有動物細胞培育、早期胚胎培育、胚胎移植、細胞核移植(兩種即可)。(2)通過①、⑤過程獲得分散的細胞時，用到的酶是胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)，培育的細胞在充溢培育皿底時停止分裂，這種現(xiàn)象稱為接觸抑制。(3)動物細胞培育過程中應將細胞置于5%CO2和95%空氣的氣體環(huán)境中，CO2的作用是維持培育液的pH。此培育過程中為防止雜菌感染，須要添加肯定量的抗生素。(4)早期胚胎可通過⑥胚胎移植(寫明數(shù)字及名稱)技術移入代孕母體子宮內(nèi)接著發(fā)育，該技術在生產(chǎn)實踐中的意義在于提高優(yōu)良母畜的繁殖率。(5)通常用去核的卵母細胞作為受體細胞，此時的卵母細胞應當培育到減數(shù)其次次分裂的中期(細胞分裂方式剛好期)，f細胞在形態(tài)上的特點是體積小、細胞核大、核仁明顯。[解析](1)圖中①是動物細胞培育，②是用胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)處理，③④是將目的細胞注入去核卵母細胞形成重組細胞的過程，⑤是早期胚胎培育，⑥是胚胎移植，⑦是從早期胚胎中獲得胚胎干細胞。全過程所涉及的生物技術有動物細胞培育、早期胚胎培育、胚胎移植、細胞核移植等。(2)通過①、⑤過程獲得分散的細胞時，用到的酶是胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)；培育的細胞在充溢培育皿底時停止分裂，這種現(xiàn)象稱為接觸抑制。(3)圖中動物細胞培育過程中應將細胞置于5%CO2和95%空氣的氣體環(huán)境中，CO2的作用是維持培育液的pH，此培育過程中為防止雜菌感染，須要添加肯定量的抗生素。(4)早期胚胎可通過胚胎移植技術即⑥移入代孕母體子宮內(nèi)接著發(fā)育，該技術可以提高優(yōu)良母畜的繁殖率。(5)通常用去核卵母細胞作為受體細胞，此時的卵母細胞應當培育到減數(shù)其次次分裂中期，胚胎干細胞在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小、細胞核大、核仁明顯。考點三動物細胞融合與單克隆抗體的制備自主回顧·素養(yǎng)儲備基礎梳理1．動物細胞融合(1)原理：細胞膜的流淌性。(2)融合方法：聚乙二醇(PEG)、滅活的病毒、電激等。(3)意義：突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能，也為制造單克隆抗體開拓了新途徑。2．單克隆抗體(1)制備過程(2)優(yōu)點：特異性強、靈敏度高，可大量制備。(3)用途：作為診斷試劑；用于治療疾病和運載藥物。思維辨析易錯整合，推斷正誤。(1)植物原生質(zhì)體融合與動物細胞融合原理是相同的(√)(2)滅活的病毒能促進動物細胞融合，但不能促進植物細胞融合(√)(3)將B淋巴細胞與骨髓瘤細胞進行誘導融合，培育液中融合后的細胞即為雜交瘤細胞(×)(4)體細胞雜交技術可用于克隆動物和制備單克隆抗體(×)延長探究如圖為制備單克隆抗體和多克隆抗體的示意圖。請據(jù)圖思索：(1)單克隆抗體相比多克隆抗體，其優(yōu)點有哪些？(2)圖中第一次篩選和其次次篩選的目的有何不同？(3)注射抗原的目的是什么？(4)雜交瘤細胞有什么特點？[提示](1)單克隆抗體的優(yōu)點是：特異性強、靈敏度高，可大量制備。(2)第一次篩選的目的是篩選出雜交瘤細胞，其次次篩選的目的是篩選出能產(chǎn)生所需單克隆抗體的雜交瘤細胞。(3)刺激機體發(fā)生免疫反應，從而產(chǎn)生漿細胞。(4)既能無限增殖，又能產(chǎn)生所需抗體。剖析難點·考點突破重難精講1．植物體細胞雜交與動物細胞融合的比較植物體細胞雜交動物細胞融合(單克隆抗體制備)理論基礎(原理)細胞膜的流淌性、細胞的全能性細胞膜的流淌性、細胞增殖融合前處理酶解法(纖維素酶、果膠酶)去除細胞壁注射特定抗原使正常小鼠產(chǎn)生免疫反應促融方法①物理法：離心、振動、電刺激等；②化學法：聚乙二醇(PEG)①物化法：與植物細胞融合相同；②生物法：滅活的病毒過程第一步原生質(zhì)體的制備(酶解法)正常小鼠免疫處理其次步原生質(zhì)體融合(物化法)動物細胞融合第三步雜種細胞的篩選與培育雜交瘤細胞的篩選與培育第四步雜種植株誘導與鑒定單克隆抗體的提純圖解2．單克隆抗體制備過程中兩次篩選的方法及目的項目第一次篩選其次次篩選篩選緣由誘導融合后會得到多種雜交細胞，另外還有未融合的細胞由于小鼠在生活中還受到其他抗原的刺激，所以經(jīng)選擇性培育獲得的雜交瘤細胞中有能產(chǎn)生其他抗體的細胞篩選方法用特定的選擇培育基篩選：未融合的細胞和同種細胞融合后形成的細胞(“B—B”細胞、“瘤－瘤”細胞)都會死亡，只有融合的雜交瘤細胞(“B—瘤”細胞)才能生長用多孔培育皿培育，在每個孔只有一個雜交瘤細胞的狀況下起先克隆化培育和抗體檢測，經(jīng)多次篩選得到能產(chǎn)生特異性抗體的細胞群篩選目的得到雜交瘤細胞得到能分泌所需抗體的雜交瘤細胞3．單克隆抗體制備過程的幾個問題分析(1)對動物免疫的緣由：B淋巴細胞要經(jīng)過免疫過程，即接觸抗原，增殖分化產(chǎn)生有特異性免疫功能的B淋巴細胞，才能產(chǎn)生相應的抗體，所以，與骨髓瘤細胞融合的B淋巴細胞事實上是漿細胞。(2)在單克隆抗體制備過程中，一般認為有兩次篩選過程，第一次是篩選出雜交瘤細胞(用選擇培育基)，其次次是進一步篩選出能產(chǎn)生人們所需抗體的雜交瘤細胞。(3)雜交瘤細胞具備雙親的遺傳物質(zhì)，不僅具有漿細胞產(chǎn)生特異性抗體的實力，還具有骨髓瘤細胞在體外培育條件下大量增殖的實力，從而可以克服單純B淋巴細胞不能無限增殖的缺點，而大量生產(chǎn)單克隆抗體。精準命題〔典例剖析〕例3(2024·邢臺期末)下列有關動物細胞融合和植物細胞融合的說法，正確的是(D)A．都可以用滅活的病毒促進細胞融合B．細胞融合前都要先制備原生質(zhì)體C．依據(jù)的原理都是細胞的全能性D．都能夠使遠緣雜交成為可能[解析]不能用滅活的病毒促進植物細胞融合，A錯誤；植物細胞融合前須要先制備原生質(zhì)體，而動物細胞不須要，B錯誤；動物細胞融合和植物細胞融合依據(jù)的原理都是細胞膜的流淌性，C錯誤；動物細胞融合和植物細胞融合都能打破生殖隔離，使遠緣雜交成為可能，D正確。〔對應訓練〕3．(2024·香坊區(qū)月考)雙特異性單克隆抗體是指可同時與癌細胞和藥物結(jié)合的特異性抗體。如圖是科研人員通過雜交瘤細胞技術生產(chǎn)能同時識別癌胚抗原和長春堿(一種抗癌藥物)的雙特異性單克隆抗體的部分過程。分析回答下列問題：(1)過程①后，從小鼠的脾臟中得到抗癌胚抗原的抗體，說明小鼠體內(nèi)形成了相應的B細胞。制備雙特異性單克隆抗體的過程中用到的技術有動物細胞融合、動物細胞培育。(2)過程②誘導融合的方法是聚乙二醇誘導(化學法)，過程②選用的骨髓瘤細胞不能(填“能”或“不能”)在HAT培育基上生長。(3)經(jīng)過程③篩選得到的細胞還需轉(zhuǎn)移至多孔培育板中進行過程④，目的是篩選出足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的雜交瘤細胞。(4)獲得的單克隆雜交瘤細胞在體外條件下做大規(guī)模培育或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖均可。(5)對比血清抗體，單克隆抗體的優(yōu)點是純度高、特異性強、靈敏度高、產(chǎn)量高(可大量制備)(至少答出3條)。[解析](1)過程①是給小鼠注射癌胚抗原，從小鼠的脾臟中得到抗癌胚抗原的抗體，說明小鼠體內(nèi)形成了相應的B細胞。制備雙特異性單克隆抗體的過程中用到的技術有動物細胞融合和動物細胞培育。(2)過程②誘導融合的化學方法是聚乙二醇(PEG)誘導，過程②選用的骨髓瘤細胞不能在HAT培育基上生長。(3)經(jīng)過程③篩選得到的細胞還需轉(zhuǎn)移至多孔培育板中進行過程④，目的是篩選出足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的雜交瘤細胞。(4)獲得的單克隆雜交瘤細胞在體外條件下做大規(guī)模培育或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖均可。(5)對比血清抗體，單克隆抗體的優(yōu)點是特異性強、靈敏度高、可大量制備。課末總結(jié)學問導圖·思維縷析學科素養(yǎng)·核心釋疑1．具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞都具有發(fā)育成完整個體的潛能，即細胞的全能性。2．植物組織培育的過程主要包括脫分化和再分化兩個階段，脫分化的結(jié)果是形成愈傷組織，再分化的結(jié)果是形成根和芽。3．植物體細胞雜交須要用酶解法制備原生質(zhì)體，所用的酶包括纖維素酶和果膠酶。4．無論是植物體細胞雜交還是動物細胞融合，都須要誘導。5．植物組織培育須要各種養(yǎng)分成分和植物激素，動物細胞培育也須要各種養(yǎng)分成分及血清。6．植物體細胞雜交可用于作物育種，動物細胞融合可用于單克隆抗體的制備。7．產(chǎn)生單克隆抗體的細胞是雜交瘤細胞，它既能產(chǎn)生單克隆抗體又能無限增殖。探究高考·明確考向1．(2024·山東卷，13)兩種遠緣植物的細胞融合后會導致一方的染色體被排出。若其中一個細胞的染色體在融合前由于某種緣由斷裂，形成的染色體片段在細胞融合后可能不會被全部排出，未排出的染色體片段可以整合到另一個細胞的染色體上而留存在雜種細胞中。依據(jù)該原理，將一般小麥與耐鹽性強的中間偃麥草進行體細胞雜交獲得了耐鹽小麥新品種，過程如下圖所示。下列說法錯誤的是(C)A．過程①需運用纖維素酶和果膠酶處理細胞B．過程②的目的是使中間偃麥草的染色體斷裂C．過程③中常用滅活的病毒誘導原生質(zhì)體融合D．耐鹽小麥的染色體上整合了中間偃麥草的染色體片段[解析]過程1是獲得植物細胞的原生質(zhì)體，須要用纖維素酶和果膠酶將細胞壁分解，A正確；依據(jù)題干信息“將其中一個細胞的染色體在融合前斷裂，形成的染色體片段在細胞融合后可能不會被全部排出，未排出的染色體片段可以整合到另一個細胞的染色體上而留存在雜種細胞中，將一般小麥與耐鹽性強的中間偃麥草進行體細胞雜交獲得了耐鹽小麥新品種，”故過程②紫外線照耀是使中間偃麥草的染色體斷裂，B正確；滅活的病毒誘導是動物細胞融合特有的方法，誘導植物原生質(zhì)體融合常用物理法、化學法，C錯誤；試驗最終將不抗鹽的一般小麥和抗鹽的偃麥草整合形成耐鹽小麥，說明耐鹽小麥染色體上整合了中間偃麥草的染色體片段，D正確。故選C。2．(2024·北京卷，4)甲、乙是嚴峻危害某二倍體欣賞植物的病害。探討者先分別獲得抗甲、乙的轉(zhuǎn)基因植株，再將二者雜交后得到F1，結(jié)合單倍體育種技術，培育出同時抗甲、乙的植物新品種。以下對相關操作及結(jié)果的敘述，錯誤的是(D)A．將含有目的基因和標記基因的載體導入受體細胞B．通過接種病原體對轉(zhuǎn)基因的植株進行抗病性鑒定C．調(diào)整培育基中植物激素比例獲得F1花粉再生植株D．經(jīng)花粉離體培育獲得的若干再生植株均為二倍體[解析]基因工程中需在體外先將目的基因與帶有標記基因的載體結(jié)合，再將其導入受體細胞，A項正確。在個體生物學水平上，可通過接種病原體對轉(zhuǎn)基因的植株進行抗病性鑒定，B項正確。在花粉離體培育過程中，合理調(diào)整培育基中生長素和細胞分裂素的比例，可使愈傷組織再分化，獲得F1花粉再生植株，C項正確。經(jīng)花粉離體培育獲得的若干再生植株一般為單倍體，D項錯誤。3．(2024·江蘇卷，23)下圖為雜交瘤細胞制備示意圖。骨髓瘤細胞由于缺乏次黃嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(HGPRT－)，在HAT篩選培育液中不能正常合成DNA，無法生長。下列敘述正確的是(多選)(ACD)A．可用滅活的仙臺病毒誘導細胞融合B．兩兩融合的細胞都能在HAT培育液中生長C．雜交瘤細胞需進一步篩選才能用于生產(chǎn)D．細胞膜的流淌性是細胞融合的基礎[解析]誘導動物細胞融合的因素有滅活的仙臺病毒、聚乙二醇、電激等，A項正確。兩兩融合的細胞包括：免疫B細胞與免疫B細胞的融合、骨髓瘤細胞與骨髓瘤細胞的融合、免疫B細胞與骨髓瘤細胞的融合。其中骨髓瘤細胞與骨髓瘤細胞的融合細胞缺乏次黃嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶，不能在HAT培育液中生長，B項錯誤。雜交瘤細胞還須要進行克隆化培育和抗體檢測，經(jīng)過多次篩選才能用于生產(chǎn)，C項正確。細胞融合的基礎是細胞膜的流淌性，D項正確。4．(2024·全國Ⅰ，38)[生物——選修3：現(xiàn)代生物科技專題]為研制抗病毒A的單克隆抗體，某同學以小鼠甲為試驗材料設計了以下試驗流程。回答下列問題：(1)上述試驗前必需給小鼠甲注射病毒A，該處理的目的是誘導小鼠甲產(chǎn)生能夠分泌抗病毒A抗體的B淋巴細胞。(2)寫出以小鼠甲的脾臟為材料制備單細胞懸液的主要試驗步驟：取小鼠甲脾臟剪碎，用胰蛋白酶處理使其分散成單個細胞，加入培育液制成單細胞懸液。(3)為了得到能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞，須要進行篩選。圖中篩選1所采納的培育基屬于選擇培育基，運用該培育基進行細胞培育的結(jié)果是只有雜交瘤細胞能夠生存。圖中篩選2含多次篩選，篩選所依據(jù)的基本原理是抗原與抗體的反應具有特異性。(4)若要使能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞大量增殖，可采納的方法有將雜交瘤細胞注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖；將雜交瘤細胞在體外培育(答出2點即可)。[解析]本題考查動物細胞培育及單克隆抗體制備的學問。(1)給小鼠甲注射病毒A，小鼠體內(nèi)發(fā)生特異性免疫，產(chǎn)生能分泌特異性抗體(抗病毒A抗體)的B淋巴細胞。(2)制備單細胞懸液的過程：取小鼠甲脾臟剪碎，用胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)處理，將脾臟組織分散成單個細胞，再用培育液稀釋制成細胞懸液。(3)單克隆抗體制備過程中有兩次篩選，第一次是用選擇培育基篩選出雜交瘤細胞，其次次是用多孔培育皿培育，并進行抗體檢測，原理是抗原與抗體的反應具有特異性。(4)經(jīng)過其次次篩選得到的雜交瘤細胞，可以在體外條件下大規(guī)模培育或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖，最終從細胞培育液或小鼠腹水中提取出大量所需的單克隆抗體。5．(2024·江蘇卷，28)新型冠狀病毒可通過表面的刺突蛋白(S蛋白)與人呼吸道黏膜上皮細胞的ACE2受體結(jié)合，侵入人體，引起肺炎。圖1為病毒侵入后，人體內(nèi)發(fā)生的部分免疫反應示意圖。單克隆抗體可阻斷病毒的粘附或入侵，故抗體藥物的研發(fā)已成為治療新冠肺炎的探討熱點之一。圖2為篩選、制備抗S蛋白單