2024屆高考生物一輪復習第2講細胞工程練習含解析新人教版選修296

2024屆高考生物一輪復習第2講細胞工程練習含解析新人教版選修

296第2講細胞工程

1.(2021?湖北高考模擬)下圖是利用現(xiàn)代生物技術(shù)改良草莓品系的過程，請回答下列

有關(guān)問題：

鳳梨草荷鶴二qA一所以梨味的除色草用

嫌色情4s細胞/、--------產(chǎn)收島素的嫁色Q毒

展心因

(1)圖中涉及的現(xiàn)代生物技術(shù)有轉(zhuǎn)基因技術(shù)、植物體細胞雜交技術(shù)、植物組織培養(yǎng)技術(shù)。

(2)請簡述I過程的基本方法：先利用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，獲得具有活力的

原生質(zhì)體：然后借助?定的技術(shù)手段(物理或化學方法)誘導原生質(zhì)體融合。A培育至具有鳳

梨風味的綠草莓幼苗的過程，能(填“能”或“不能”)體現(xiàn)植物細胞的全能性。

(3)研究人員根據(jù)已知的胰島素基因序列，可采用化學合成方法獲得胰島素基因。

(4)轉(zhuǎn)基因技術(shù)和細抱工程在改良動植物類型過程中都有廣泛應用，但是，胚胎工程只

是指對動物的配子或早期血胎所進行的多種顯微操作和處理技術(shù)。

［解析］(1)圖中涉及的現(xiàn)代生物技術(shù)有轉(zhuǎn)基因技術(shù)、植物體細胞雜交技術(shù)、植物組織

培養(yǎng)技術(shù)。(2)圖中I過程的基本方法是先用酶解法去除獲得具有活力的原生質(zhì)體、然后誘

導原生質(zhì)體融合。圖中A培育至具有鳳梨風味的綠草莓幼苗的過程，采用了植物組織培養(yǎng)技

術(shù)，體現(xiàn)了植物細胞的全能性。(3)由于已知胰島素基因序列，所以研究人員可根據(jù)已知的

胰島素基因序列，采用化學合成的方法獲得胰島素基因。(4)胚胎工程只是指對動物的配子

或早期胚胎所進行的多種顯微操作和處理技術(shù)，有胚胎移植和胚胎分割移植等。

2.(2020?陜西高考模擬)類風濕性關(guān)節(jié)炎(RA)是一種自身免疫病，致殘性強。研究表

明，該病的病理改變與腫瘤壞死因子一a(TNF-a)密切相關(guān)，而一種人鼠嵌合的抗TNF-a

單克隆抗體能有效治療RA。下圖為該單克隆抗體制備過程示意圖。

(1)動物細胞培養(yǎng)技術(shù)是單克隆抗體技術(shù)的基礎(chǔ),該過程中需要的氣體條件是95,空氣

和5%C"

⑵圖中的抗原A是腫瘤壞死因子一a(TNF-a),常用的促融劑是聚乙二醇(PEG).圖中

“()和抗體檢測”，括號內(nèi)應填克隆化培養(yǎng)。

(3)細胞融合完成后，融合體系中除含有未融合的細胞和雜交瘤細胞外，可能還有骨髓

瘤細胞自身融合細胞、淋匕細胞自身融合細胞“體系中出現(xiàn)多種類型細胞的原因是細胞融合

是隨機的，且融合率達不到100%。

(4)單克隆抗體主要的用途有：作為診斷試劑、用于治療疾病、用于運載藥物(至少答出

兩點）。

［解析］（1）動物細胞培養(yǎng)技術(shù)是動物細胞工程的基礎(chǔ)，是單克隆抗體技術(shù)的基詔。該

過程中需要的氣體條件是95%空氣和5%C0?以保證細胞代謝所必需的氧氣和培養(yǎng)液的pHo

（2）要制備抗TNF-a單克隆抗體需要給小鼠注射腫瘤壞死因子一a（TNF-a）。常用物理或化

學方法促融，最常用的化學促融劑是聚乙二醉（PEG）。在抗體檢測之前需要進行克隆化培養(yǎng)，

以增加雜交瘤細胞數(shù)量。（3）細胞融合是隨機的，且融合率達不到100串,所以細胞融合完

成后，融合體系中除含有未融合的細胞和雜交瘤細胞外，可能還有骨髓瘤細胞自身融合細胞、

淋巴細胞自身融合細胞。（4）單克隆抗體最廣泛的用途是作為診斷試劑；也可用于治療疾病、

用于運載藥物，主要是用于癌癥治療，也有少量是用于其他治療的。

3.（2020?山東省泰安市生物模擬）埃博拉病毒（EB。）呈纖維狀，EB0衣殼外有包膜，包

膜上有5種蛋白棘突（VP系列蛋白和GP蛋白），其中GP蛋白最為關(guān)鍵，能被宿主細胞強烈

識別。請回答下列問題：

（1）要獲得編碼GP蛋白抗原的基因疫苗，首先要提取出病原體的RNA,并利用RNA經(jīng)逆

轉(zhuǎn)錄合成DNA,構(gòu)建cDNA文庫。cDNA文庫中的基因可以（選填“可以”“不可以”“部分”）

進行物種間的基因交流。

（2）為了從牛分泌的乳汁中提取GP蛋白，需將GP蛋白基因通過顯微遨畦（方法）導入

牛受精卵中。在基因?qū)肱Ｊ荏w細胞前，基因的首段必須含有使其僅能在牛的乳腺細胞中特

異性表達的（乳腺蛋白基因的）啟動子,驅(qū)動轉(zhuǎn)錄過程。轉(zhuǎn)基因牛是否培育成功，可以通過抗

原一抗體雜交技術(shù)從分子水平上進行檢測。

（3）以GP蛋白作為疫苗比利用毒性減弱的埃博拉病毒作疫苗更安全，其原因是GP蛋白

自身沒有感染能力，但保曲「抗原特性。

（4）科研人員利用經(jīng)EB0免疫后小鼠的以蛇細胞與小鼠的骨髓瘤細胞進行融合以形成

雜交瘤細胞，培養(yǎng)后可以獲得純凈的單一品種抗體，其特點是特異性強、靈敏度高、并可能

大量制備,可以用此抗體與藥物制成“生物導彈”抗擊EB0。

［解析］以RNA為模板合成DNA的過程為逆轉(zhuǎn)錄過程，該過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶的催化;cDNA

文件中的基因可以進行物種間的基因交流。（2）將目的基因?qū)雱游锸荏w細胞一般采用顯微

注射法。為了從牛分泌的乳汁中生產(chǎn)GP蛋白，在基因?qū)肱Ｊ荏w細胞前，基因的首段必須

含有使其僅能在牛的乳腺細胞中特異性表達的（乳腺蛋白基因的）啟動子，才能驅(qū)動轉(zhuǎn)錄過

程。（3）以GP蛋白作為疫苗比基因疫苗更安全，其原因是GP蛋白自身沒有感染能力，但保

留有抗原性。（4）科研人員利用經(jīng)EB0免疫后小鼠的B淋巴（效應B或漿）細胞與鼠的骨髓瘤

細胞進行雜交，篩選后進一步培養(yǎng)的是雜交瘤細胞，雜交瘤細胞既能產(chǎn)生單一抗體，又能在

體外快速增殖?？梢杂秒s交瘤細胞產(chǎn)生的抗體與藥物制成“生物導彈”，抗擊埃博拉病毒。

4.（2021?河北省衡水市高三大聯(lián)考）單倍體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)的個體，

培育單倍體植株利用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)，我國在水稻等作物的單位體育種方面處于領(lǐng)先地

位?；卮鹣铝信c水稻單倍體育種相關(guān)的問題:

(1)單倍體育種過程中要進行植物組織培養(yǎng)，該過程利用的外植體i般為花藥。接種前，

要對外植體進行道理處理，處理時，既要使所用藥劑的濃度和處理時間能達到預期效果，還

必須考慮到對外植體(材料)生活力的影響。

(2)脫分化階段和再分化階段使用的培養(yǎng)基在激素的種類和配比等方面會存在差異。培

養(yǎng)過程中，如有二倍體小幼苗出現(xiàn)，猜測可能是花藥壁細胞長成的。

(3)單倍體植株的培育過程能(填“能”或“不能”)體現(xiàn)植物細胞的全能性，將單倍體

幼苗移栽至大田后并未得到穩(wěn)定遺傳的農(nóng)作物優(yōu)良品種，原因是單倍體水稻植株中只含有一

個染色體組，高度不育。

(4)單倍體細胞中的DNA也可以參與基因庫的構(gòu)建，參與構(gòu)建的基因文庫屬于?基因組文

座。

［解析］(1)單倍體育種采用的方法為花藥離體培養(yǎng)，組織培養(yǎng)過程需要在嚴格無菌條

件下進行，外植體也要進行消毒，在消毒時，不僅要考慮消毒效果，還要考慮到外植體的耐

受能力。(2)脫分化培養(yǎng)基和分化培養(yǎng)基的激素種類及配比有所區(qū)別，因此組織培養(yǎng)到一定

階段要更換培養(yǎng)基?；ǚ哿６L成的水稻植株含有一個染色體組，但花藥壁細胞含有兩個染

色體組，因此，如有二倍體小幼苗長出，最可能是花藥壁細胞長成的。(3)花粉粒發(fā)育成了

單倍體植株，因此體現(xiàn)了植物細胞的全能性。水稻的單倍體中只含有一個染色體組，高度不

育，不能正常結(jié)實，因此得不到穩(wěn)定遺傳的水稻優(yōu)良品種，需要用秋水仙素處理單倍體幼苗，

獲得純合的可育的二倍體s(4)單倍體細胞中的DM用限制酶切割后，導入受體菌的群體中

儲存，可以參與基因組文庫的構(gòu)建。

5.(2021?山東章丘四中高三)下圖是制備抗埃博拉病毒VP40蛋白的單克隆抗體的過程

單克隆抗體

(1)過程①中選用EcoR\和XhoI兩種限制酶切割的優(yōu)點是防止自身環(huán)化,此外還要用

到DNA連接酶。

(2)過程②中首先需要用Ca"處理大腸桿菌，使其處于感受態(tài)，VP40基因進入大腸桿菌

后維持穩(wěn)定并表達的過程稱為轉(zhuǎn)化。

(3)與植物原生質(zhì)體融合相比，過程④特有的方法是用滅活的病毒處理。通常在選擇培

養(yǎng)基中需加入抗生素，目的是防止培養(yǎng)過程中的污染。選擇培養(yǎng)基上存活的雜交瘤細胞產(chǎn)生

的抗體丕是(填“是”或“不是”)單克隆抗體。

(4)圖示過程應用的生物技術(shù)有基因工程、動物細胞培養(yǎng)、動物細胞融合。

［解析］(1)過程①中選用EcoRI和防。I兩種限制酶切割可以使目的基因的兩端獲得

不同的黏性末端，所以這樣處理的優(yōu)點是防止目的基因自身環(huán)化，此外目的基因與運教體結(jié)

合還需DNA連接航。(2)過程②是將目的基因?qū)胧荏w細胞，此過程首先需要用Ca?+處理大

腸桿菌，使其處于感受態(tài)，YP40基因進入大腸桿菌后維持穩(wěn)定并表達的過程稱為轉(zhuǎn)化,(3)

植物原生質(zhì)體融合常用物理方法和化學方法，動物細胞融合特有的方法是用滅活的病毒處

理，通常在選擇培養(yǎng)基中需加入抗生素，目的是防止培養(yǎng)過程中的污染。選擇培養(yǎng)基上存活

的雜交瘤細胞，還需要進行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，經(jīng)過多次篩選才可以獲得能產(chǎn)生特定抗

體的雜交瘤細胞，所以選擇培養(yǎng)基上存活的雜交瘤細胞產(chǎn)生的抗體不是單克隆抗體。(4)圖

示過程應用的生物技術(shù)有：基因工程、動物細胞培養(yǎng)、動物細胞融合。

6.(2020?江蘇省南京師范大學附屬中學模擬)白細胞介素4(IL-4)是具有多種免疫學

調(diào)節(jié)功能的細胞因子，臨床及研究中需要大量高純度的1L-4,以及其高效檢測試劑。下圖

是利用單克隆抗體技術(shù)制備抗IL-4特異性抗體的過程?；卮鹣嚓P(guān)問題。

(1)在免疫系統(tǒng)組成中，IL—4屬于免疫活性物質(zhì)。研究人員從外周血中提取到IL-4

蛋白分子的mRNA。將其反轉(zhuǎn)錄成cDNA,其中無(填“有”或“無”)啟動子和終止子，并構(gòu)

建特定表達載體，利用工程菌獲得用于臨床及研究需要的高純度的IL-4蛋白。

(2)圖中所示的a培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)的是骨髓瘤細胞，其與M細胞融合產(chǎn)生雙核或多核細胞。

再經(jīng)有絲分裂才能形成兩個新的單核雜交細胞。

(3)b培養(yǎng)瓶所示過程中，常用滅活的病毒誘導細胞融合,再用特定的方法對其中細胞

進行篩選。c中培養(yǎng)的細胞應具有既能無限增殖，又能產(chǎn)生特定的抗體特點。經(jīng)d培養(yǎng)的細

胞，其培養(yǎng)液中除了加基本的營養(yǎng)物以外，還需要加抗生素、動物血清等，其中加動物血清

的目的是補充配制的培養(yǎng)基中缺乏的營養(yǎng)成分及一些激素。

(4)從d或小鼠體內(nèi)拍取的抗11.一4抗體的特點是特異性強、靈敏度高、可以大量制備。

［解析］(1)對于真核基因而言，轉(zhuǎn)錄形成mRNA中遺傳信息來自于基因中的外顯子中的

遺傳信息，所以將mRNA反轉(zhuǎn)錄形成的是cDNA,不含啟動子和終止子。(2)圖中a瓶中是骨

髓瘤細胞，M是免疫過的B淋巴細胞，兩者融合產(chǎn)生雙核或多核細胞，再經(jīng)有絲分裂，進一

步形成兩個新的單核雜交細胞。(3)b培養(yǎng)瓶中誘導細胞融合常用滅活的病毒；c過程為對雜

交瘤細胞進行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，得到的雜交瘤細胞既能無限增殖，又能產(chǎn)生特定的抗

體。體外培養(yǎng)雜交瘤細胞時，培養(yǎng)液中需要加入動物血清，以補充配制的培養(yǎng)基中缺乏的營

養(yǎng)成分及一些激素。(4)從d或小鼠體內(nèi)抽取的抗IL—4抗體為單克隆抗體，具有特異性強、

靈敏度高、可以大量制備的特點。

7.(2021?福建三明一中第一次月考)三七富含三七皂甘、三七多糖、三七素、黃酮等

有效成分，具有止血、活血化瘀、消腫定痛、滋補強壯、抗疲勞、耐缺氧、抗衰老、降血脂、

降血糖、提高機體免疫功能等眾多作用。為了獲取上述有效成分，某制藥公司利用植物組織

培養(yǎng)技術(shù)，從培養(yǎng)的愈傷組織中提取這些有效成分。請回答下列問題：

(1)培養(yǎng)時，通常選挺新生營養(yǎng)芽作為外植體，這是因為細胞分化程度低，容易誘導形

成愈傷組織。外植體經(jīng)誘導后形成愈傷組織的過程稱為脫分化，此過程需要使用的生長調(diào)節(jié)

劑是2,4—D(填“脫落酸”或“2,4—D”)。

(2)多倍體的愈傷組織細胞產(chǎn)生的有效成分量常高于二倍體。為了獲得更多的有效成分，

科研人員利用秋水仙索或低溫處理二倍體愈傷組織細胞,使其細胞中的染色體數(shù)目加倍。欲

確定愈傷組織細胞中的染色體數(shù)目，通常需制成裝片，進行顯微鏡觀察，此過程中需要對染

色體染色，常用的染色劑是醋酸洋紅液(或龍膽紫溶液)。

(3)為獲得多倍體的愈傷組織細胞，也可以先用纖維素酶和果膠酣去除細胞壁,獲得具

有活力的原生質(zhì)體。再用化學誘導劑誘導細胞兩兩融合，形成的融合細胞進一步培養(yǎng)形成愈

傷組織。若要得到多倍體植株，可在上述的基礎(chǔ)上，再經(jīng)再分化形成。

［解析］(1)新生營養(yǎng)芽細胞的分化程度低，容易誘導形成愈傷組織，進行植物組織培

養(yǎng)時，選擇新生營養(yǎng)芽作為外植體容易獲得成功。外植體經(jīng)誘導后形成愈傷組織的過程稱為

脫分化。2,4—D為生長素類似物，而生長素能夠促進細胞伸長生長，脫落酸的主要作用之

一是抑制細胞分裂，所以脫分化過程需要使用的生長調(diào)節(jié)劑是2,4-D0(2)秋水仙素或低

溫可抑制紡錘體的形成，進而使其細胞中的染色體數(shù)目加倍。染色體可被醋酸洋紅液或龍膽

紫溶液等堿性染料染成深色，因此欲用顯微鏡觀察確定愈傷組織細胞中的染色體數(shù)目，常用

醋酸洋紅液或龍膽紫溶液對染色體染色。(3)植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，因此

可用纖維素前和果膠酶去除細胞壁，獲得具有活力的原生質(zhì)體。愈傷組織細胞經(jīng)過再分化可

發(fā)育成植物體。

8.(2021?山西省太原市山西大學附屬中學高三)已知細胞合成DNA有D和S兩條途徑，

其中D途徑能被氨基嗯吟阻斷。人淋巴細胞中有這兩種DNA的合成途徑,但一般不分裂增殖。

鼠骨髓瘤細胞中盡管沒有S途徑，但能不斷分裂增殖。將這兩種細胞在培養(yǎng)皿中混合，加促

融劑促進細胞融合，獲得雜種細胞，并生產(chǎn)單克隆抗體。請回答下列有關(guān)問題：

竹面布細胞

(1)生產(chǎn)單克隆抗體時，一般不直接利用B淋巴細胞，.主要原因是B淋巴細胞不能無限

增殖。

(2)①過程中，常用的與植物細胞融合相同的誘導劑是聚乙二醇。

(3)②過程為細胞培養(yǎng)，培養(yǎng)液中還需通入氣體物質(zhì)，其中通入C?的目的是維持培養(yǎng)

液的pH。

(4)④表示雜交瘤細胞的擴大培養(yǎng)，其既可在體外培養(yǎng)，也可注射到小鼠內(nèi)培養(yǎng)，體內(nèi)

培養(yǎng)與體外培養(yǎng)相比，其優(yōu)點是腹腔無需再提供營養(yǎng)物質(zhì)以及無菌環(huán)境，操作簡便。

(5)為了從培養(yǎng)液中分離出雜交瘤細胞，需要③過程向培養(yǎng)液中加入氫基嘿或，理由是

雜交瘤細胞可利用淋巴細胞中的S途徑合成DNA,從而才能在該培養(yǎng)液中增殖.

［解析］(1)生產(chǎn)單克隆抗體時，一般不直接利用B淋巴細胞，主要原因是B淋巴細胞

屬于高度分化的細胞，不能無限增殖。(2)植物細胞常采用電刺激、聚乙二醇等手段進行融

合，而動物細胞采用電刺激、聚乙二醇、仙臺病毒等手段進行融合。因此，①過程中常用的

與植物細胞融合相同的誘導劑是聚乙二醇。(3)②過程為細胞培養(yǎng)，培養(yǎng)液中還需通入氣體

物質(zhì)，其中通入氧氣維持細胞呼吸，通入CO?維持培養(yǎng)液的pH。(4)雜交瘤細胞既可在體外

培養(yǎng)，也可注射到小鼠腹腔內(nèi)培養(yǎng)。體內(nèi)培養(yǎng)與體外培養(yǎng)相比，其優(yōu)點是無需再提供營養(yǎng)物

質(zhì)以及無菌環(huán)境，操作簡便。(5)人淋巴細胞、鼠骨髓癇細胞在培養(yǎng)皿中混合，加聚乙二醇

促進細胞融合，培養(yǎng)液中的細胞有以下5種：人淋巴細胞、鼠骨髓瘤細胞、人淋巴細胞與人

淋巴細胞融合細胞、鼠骨髓瘤細胞與鼠骨髓瘤細胞融合細胞以及雜交瘤細胞。其中，人淋巴

細胞、人淋巴細胞與人淋巴細胞融合細胞不能無限繁殖，不久會衰老、死亡。向培養(yǎng)液中加

入氨基噤吟，氨基噪吟可阻斷D途徑，只有D途徑的鼠骨確瘤細胞、鼠骨微瘤細胞與鼠骨髓

瘤細胞融合細胞無法增殖，而雜交瘤細胞可利用S途徑合成DW,繼續(xù)繁殖，從而分離出雜

交瘤細胞。

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.生命觀念一一細胞全能性的物質(zhì)基礎(chǔ)和生

1.簡述植物的組織培養(yǎng)。

物生長的細胞學基礎(chǔ)。

2.簡述動物的細胞培養(yǎng)與體細胞克隆。

2.理性思維一一建立模型：動、植物細胞工

3.舉例說出細胞融合與單克隆抗體。

程的基本操作流程。

4.活動：利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育菊花或

3.科學探究一一解決問題：動、植物紐胞工

其他植物幼苗，并進行栽培。

程的應用。

5.活動：收集單克隆抗體在臨床上實際應用

4.社會責任一一克隆動物及其對人類社會的

的資料，并進行交流分享。

可能影響。

考點一植物細胞工程

?—?

自主回顧?素養(yǎng)儲備

基礎(chǔ)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

按照人的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品。

(4)根據(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(chǔ)一一細胞的全能性

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)育成完整牛.物體的潛能。

②物質(zhì)基礎(chǔ)：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)，處于離休狀態(tài),提供一定的營養(yǎng)、激素和其他適宜

外界條件。

(2)植物組織培養(yǎng)技術(shù)

①概念理解

a.培養(yǎng)對象：離體的植物器官、組織、細胞。

b.培養(yǎng)條件：無菌、人工配制的培養(yǎng)基、相關(guān)激素等人工控制條件。

c.培養(yǎng)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

外植體啦化愈傷組織理化根、芽或胚狀體一試管苗

(3)植物體細胞雜交技術(shù)

①概念：將不同種的植物體細胞,在一定條件下將合成雜種細胞,并把雜種細胞培育成

新的植物體的技術(shù)。

②操作流程

植物細胞融合d

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，用到的酹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一定的流動性。

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是植物組織培養(yǎng)技術(shù),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：利用莖冬儂等無毒組織進行微型繁殖。

(3)培育人工種子:可以解決某些植物結(jié)實率低、繁殖困難的問題。

⑷作物新品種的培育

一過程：花藥離體培養(yǎng)一單倍體植株

①單倍體育種一泡普器純合子植株

一優(yōu)點：后代是純合子，能穩(wěn)定遺傳

一原理：基因突變

誘變處理

一過程：外植體照囪巧愈傷組織

②突變體的利用一一(■突變體叫學新品種

誘導分化

_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)：即利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)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，判斷正誤。

(1)高度分化的成熟口-肉細胞不具備發(fā)育成完整植株的潛能(X)

⑵胚狀體是外植體在培養(yǎng)基.上脫分化形成的?團愈傷組織(X)

⑶棉花根尖細胞經(jīng)誘導形成幼苗能體現(xiàn)細胞全能性(J)

⑷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(X)

⑸愈傷組織是外植體經(jīng)脫分化和再分化后形成的(X)

⑹在愈傷組織培養(yǎng)中加入細胞融合的誘導劑，可獲得染色體加倍的細胞(X)

⑺培養(yǎng)草莓脫毒苗所采用的主要技術(shù)是細胞雜交(X)

(8)再生出細胞壁是植物體細胞原生質(zhì)體融合成功的標志(J)

⑼經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體用人工薄膜包裝后可得到人工種子(J)

(10)同一株綠色開花植物不同部位的細胞經(jīng)組織培養(yǎng)獲得的植株基因都是相同的

延伸探究

據(jù)圖分析植物體的細胞雜交過程

微介.融合的②一」

福*原生質(zhì)體一細

馬憐普_______馬竹魯綠色熒光標記.

細胞①原生質(zhì)體

植物體上愈傷組織一史

(1)植物體細胞雜交依據(jù)的生物學原理是什么？

(2)如何根據(jù)細胞膜表面熒光判斷該原生質(zhì)體是由番茄和馬鈴薯融合而成的？

(3)若番茄細胞內(nèi)有加條染色體，馬鈴薯細胞內(nèi)有6條染色體，則“番茄一一馬鈴薯”

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“番茄一一馬鈴薯”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)細胞膜的流動性、植物細胞的全能性。

(2)融合的細胞表面既有紅色熒光乂有綠色熒光。

(3)2條。

(4)單倍體植株。

剖析難點-考點突破

重難精講

1.植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交的比較

名稱植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交

細胞膜具有一定的流動性和細胞的全

原理細胞的全能性

能性

植物細胞A

|去壁

離體的植物器官、

組織或細胞原生質(zhì)體A、人工?導融合的原

1脫分化

原生質(zhì)體B，生質(zhì)體AB

血飭組織［去壁|再生壁

過程1再分化

植物細胞B雜種細

根、芽或胚狀體

胞AB

1發(fā)育

植J體脫分化

雜種冉分化愈傷

植株.組織

選取根尖、莖尖、形成層部位最容易

選材不同的植物細胞

誘導脫分化

除脫分化、再分化外，還要用酶解法

技術(shù)

脫分化、再分化等去除細胞壁，用一定的方法誘導細胞

操作

融合

關(guān)系植物組織培養(yǎng)是植物體細胞雜交的基刑b植物體細胞雜交所用的技術(shù)更復雜

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f愈傷組織愈傷組織一胚狀體

排列疏松、無規(guī)則、高度液泡化的薄

形成體特點有根、芽

壁細胞

a.離體

a.離體

b.適宜的營養(yǎng)

b.適宜的營養(yǎng)

條件C.生長素和細胞分裂素的比例高或低

C.生長素/細胞分裂素的比例適中

誘導生根或生芽

d.不需要光照

d.光照

3.激素比例與分化的關(guān)系

適當提高生長素與細胞分裂素的比例容易生根，適當提高細胞分裂素與生長素的比例容

易生芽，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(shè)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養(yǎng)，然后根據(jù)得到的植物性狀進行

判斷。

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

單育1號煙草品種，中花8

明顯縮短

單倍體育種染色體變異號、11號水稻和足花1號小

育種年限

麥品種等

產(chǎn)生新基因，大幅度改良某抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿

突變體的利用基因突變

些性狀的野生煙草等

因敢^示.

有關(guān)細胞全能性及細胞培養(yǎng)的四個注意點

(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》衰老細胞；分裂能力強的細胞＞分

裂能力低的細胞。

精準命題

（典例剖析）

1（2019?全國卷HD培養(yǎng)胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過程

如圖所示。

①②③④⑤⑥

回答下列問題。

（1）利用胡蘿卜根段進行組織培養(yǎng)可以形成試管苗。用分化的植物細胞可以培養(yǎng)成完整

的植株，這是因為楂物細胞具有全能性（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，原因是形成層容易誘導形成愈傷組織。

（3）從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養(yǎng)基，其原因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.在新的培養(yǎng)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要進行照光培養(yǎng)，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)組織培養(yǎng)得到的植株，?般可保持原品種的遺伐特性.，這種繁殖方式屬于無性繁

殖。

［解析］（D植物細胞具有全能性，故用分化的植物細胞可以培養(yǎng)成完整的植株。（2）

形成層細胞分化程度低、全能性高，容易誘導形成愈傷組織，所以要選取含有形成層的組織

進行組織培養(yǎng)。（3）培養(yǎng)愈傷組織過程中，需要一定的營養(yǎng)和激素誘導等條件，步驟⑤和步

驟⑥在培養(yǎng)過程中需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需要更

換新的培養(yǎng)基。在培養(yǎng)基二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）

試管苗需要照光培養(yǎng)，以便誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用。（5）組織培養(yǎng)

沒有經(jīng)過兩性生殖細胞的結(jié)合，因此屬于無性繁殖，組織培養(yǎng)得到的植株保持了原品種的遺

傳特性。

（對應訓練）

1.（2020?邢臺期末）玉米（2N=20）和水稻⑵1=24；均為二倍體植物，某實驗小組擬用

體細胞雜交技術(shù)培育富含B—胡夢卜素的“黃金大米”植株，過程設(shè)計如圖所示。請回答

下列問題：

玉米體細胞原生質(zhì)體A—*（G3）一回一5一

—正在融合的篦愈傷紈織

巴CJ原生質(zhì)體細胞

水稻體細胞原住成體B

(1)①為原生質(zhì)體的制備過程，該過程需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)了細胞膜具有一定的流動性的結(jié)構(gòu)特點。

(3)圖中融合的雜種細胞中含有生個染色體組，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)生組個四分體。

(4)③過程不需要(填“需要”或“不需要”)在光下進行，④過程中愈傷組織分化的方

向與培養(yǎng)基中植物激素的種類和比例有關(guān)。

［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,所以該過程需要的酶是纖維素能和果膠酶。由于細胞壁對細胞有支持和保護作用，

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)了細胞膜具有一定的流動性的結(jié)構(gòu)特點。(3)由于玉米(2N=20)和水稻⑵=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，不需要在光下進行，④過程中愈傷組織分化的方向與培養(yǎng)基中植物激素的種類

和比例有關(guān)。

考點二動物細胞培養(yǎng)與核移植技術(shù)

?_,

自主31顧?素養(yǎng)儲備

基礎(chǔ)梳理

1.動物細胞培養(yǎng)一一動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)

(1)原理：細胞增殖。

(2)培養(yǎng)條件

①無菌、無毒的環(huán)境：對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進行無菌處理,添加抗生素,定期更換

培養(yǎng)液以清除代謝產(chǎn)物。

②營養(yǎng)：除正常的方機和無機營養(yǎng)外，加入血清、血漿等一些天然成分。

③適宜的溫度和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%空氣加用幽的混合氣體，其中后者的作用是維持培養(yǎng)液的pH。

(3)動物細胞的培養(yǎng)過程

取動物組織塊

「用腹蛋白薛處理

匕i分散成單個細胞

制成細胞懸液

放入二氣化碳

轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液中培養(yǎng)箱一培養(yǎng)

進行原代培養(yǎng)II

貼滿瓶壁的細胞用胰蛋白酶處理

分散成單個細胞，制成細胞懸液

\轉(zhuǎn)入培養(yǎng)

液中進行

傳代培養(yǎng)

⑷應用

生物制品的生產(chǎn)、檢測有毒物質(zhì)、醫(yī)學研究。

2.動物體細胞核移植技術(shù)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(shù)的過程

濾盂一細胞培養(yǎng)一供體細胞核

注I入

卵巢卵MII中期土步去核卵

母細胞一辱一母細胞

黑重組細胞為亙胚胎胚胎移植代孕母體一出生與他在遺傳物質(zhì)基本相同的

個體

(3)結(jié)果：產(chǎn)生新個體。

(4)應用

①加速家畜遺傳電良進程，促進優(yōu)良畜群繁育。

②保護瀕危物種。

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，判斷正誤。

(1)在25c的實驗條件下可順利完成大鼠神經(jīng)細胞的培養(yǎng)(X)

(2)連續(xù)細胞系的細胞大多具有二倍體核型(X)

(3)動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)依據(jù)的原理都是細胞的全能性(X)

(4)動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)過程中都要用到胰蛋白酶(X)

(5)肝細胞培養(yǎng)過程中通常在培養(yǎng)液中通入5%的C02以刺激細胞呼吸(X)

⑹二倍體細胞的傳代培養(yǎng)次數(shù)通常是無限的(X)

(7)動物細胞核移植的受體細胞必須是卵細胞(X)

⑻克隆動物的性狀與供體動物完全相同(X)

延伸探究

1.熱圖導析：補充切物細胞培養(yǎng)的過程示意圖并填空

組皿司織物塊一三鬻器巖八分用胰硒蛋^白細的處胞理

轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液中|

進行原代培養(yǎng)］放入二敏化碳

<^>----------?培養(yǎng)箱中培養(yǎng)

貼滿瓶壁的細胞用腆蛋白的處理

分散成單個細胞,制成細胞懸泄

轉(zhuǎn)入培恭

液中進行

傳伐培養(yǎng)

(1)與植物細胞培養(yǎng)相比，動物細胞培養(yǎng)過程所用的培養(yǎng)基一般是雌培養(yǎng)基，并加入

動物血清。

(2)動物細胞培養(yǎng)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蚯

細胞;第二次是將貼壁細胞從瓶壁上父離卜.來，目的是避免動物細胞的接遜幽現(xiàn)象。

(3)動物細胞培養(yǎng)時加入C02的主要作用是維持培養(yǎng)液的nil；0?的作用是促進細胞有氧

呼吸。

2.進行動物細胞傳代培養(yǎng)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)。胃蛋白酶作用的適宜

pH約為2,當pH大于6時，胃蛋白酶就會失去活性。胰蛋白酶作用的適宜環(huán)境pH為7.2?

8.4。多數(shù)動物細胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2?7.4,胃蛋白酶在此環(huán)境中沒有活性，而胰蛋白

能在此環(huán)境中活性較高，因此胰蛋白酶適宜用于細胞培養(yǎng)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］培養(yǎng)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)生變化，

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(chǔ)，通常采用傳代10代以內(nèi)的細胞。

剖析難點-考點突破

重難精講

1.植物組織培養(yǎng)與助物細胞培養(yǎng)的比較

技術(shù)

內(nèi)容植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)

項目

原理細胞的全能性細胞的增殖

礦質(zhì)元素、蔗糖、維生索?、植物葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生

培養(yǎng)基

激素和有機添加劑（如甘氨酸、瓊素、動物血清（血漿）等，屬于液

成分

脂等），屬于固體培養(yǎng)基體培養(yǎng)基

動物胚胎或出生不久的幼齡動物

取材較幼嫩的細胞、組織、器官

的器官或組織

取材

剪碎1段蛋白懶

細胞懸液

（1代）

外抗體（機物的根、莖、葉等）1原

舟現(xiàn)細胞的w

弊1囿體或中接觸抑制第

任1固體培養(yǎng)基

念傷組織

tl$H質(zhì)蛋

白陶分瓶

培養(yǎng)過程處理

胚號體I人EK乳

11和沖皮10代

試管幼苗人工種子

細

叼胞

植株*------1株1傳、

50代§

細并

胞

系1

無限增殖.

可以獲得植株，也可以獲得大量只能獲得大量細胞，不能得到生

培養(yǎng)結(jié)果

細胞物個體

①生產(chǎn)蛋白質(zhì)生物制品

①植物快速繁殖與脫毒植物培養(yǎng)

②培養(yǎng)皮膚移植的材料

②生產(chǎn)細胞產(chǎn)品

應用③檢測有毒物質(zhì)

③制造人工種子

④用于生理、病理、藥理等的研

④用于轉(zhuǎn)基因植物的培育

窕

①都需人工條件的無菌操作

相同點②都是合成培養(yǎng)基

③都需適宜的溫度、pH等條件

2.動物細胞培養(yǎng)與動物體細胞核移植的比較

項目動物細胞培養(yǎng)動物體細胞核移植

原理細胞增殖動物細胞核的全能性

從卵巢中取

動物組織塊

卵母細胞

剪碎、供體體細胞中期

胰蛋白細胞培養(yǎng)1

1裨處理供體體細胞廣

現(xiàn)胞懸液I注入.去核卵母細胞

1轉(zhuǎn)入培

1養(yǎng)液中，細胞融合

過程京代培養(yǎng)函:組細胞

腴蛋白

1早期'胚胎

1醉處理

細胞懸液

t胚胎移植

分瓶、轉(zhuǎn)代孕雌性個體

人培養(yǎng)找出

液中

與供體遺傳物質(zhì)

傳代培養(yǎng)

基本相同的個體

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.核移植時應注意的幾個問題

(1)核移植時應選MII中期卵母細胞的原因

①此類細胞體枳大，易于操作：②卵黃多，營養(yǎng)物質(zhì)豐富，可為發(fā)育提供充足的營養(yǎng);

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繹培養(yǎng)而來的，該重組細胞的細胞質(zhì)基因來源于受體細胞，

細胞核基因來源于提供細胞核的親本，其遺傳物質(zhì)來自2個親本。

(3)核移植中供體動物、提供卵母細胞的動物、代孕動物和克隆動物之間的關(guān)系：克隆

動物絕大部分性狀與供體動物相同，少數(shù)性狀與提供卵母細胞的動物相同，與代孕動物的性

狀無遺傳關(guān)系。

(4)動物體細胞核移植技術(shù)(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，需要動物細胞培養(yǎng)和胚胎工程技術(shù)的支持。

囪翔4子示.

(1)原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)

①原代培養(yǎng)：可有兩種表述：a.細胞懸液笫一次在瓶中培養(yǎng)，沒有分瓶培養(yǎng)之前的細

胞培養(yǎng)；b.第1代細胞的培養(yǎng)與傳10代以內(nèi)的細胞培養(yǎng)統(tǒng)稱為原代培養(yǎng)。兩種表述沒有本

質(zhì)區(qū)別。

②傳代培養(yǎng)：同樣有兩種表述：a.細胞懸液培養(yǎng)一段時間后，分瓶再進行的細胞培養(yǎng);

b.傳10代以后的細胞培汴，統(tǒng)稱為傳代培養(yǎng)。

（2）細胞株和細胞系

①細胞株：原代培養(yǎng)的細胞一般傳至10代左右會出現(xiàn)生長停滯，衰老死亡，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)生改變。

②細胞系：細胞株傳至50代以后，會出現(xiàn)第二次危機，少數(shù)度過第二次危機的細胞能

夠無限傳代下去，形成細胞系。細胞系的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變，帶有癌變細胞的特點o

精準命題

（典例剖析）

2（2021?六安一中質(zhì)檢）回答下列有關(guān)動物細胞培養(yǎng)的問題：

（1）在動物細胞培養(yǎng)過程中，當貼壁細胞分裂生長到細胞表面祖立接觸時，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離下來，需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)衰老甚至死亡現(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)生改變而獲得丕殂生，該種細胞

的黏著性降低,細胞膜表面蛋白質(zhì)（糖蛋白）的量減少。

（3）現(xiàn)用某種大分子染料對細胞進行染色時，觀察到死細胞能被染色，而活細胞不能被

染色，原因是活細胞的細胞膜具有選擇透過性，大分子雜料不能進入活細胞內(nèi)（或死細胞的

細胞膜喪失了選擇透過性，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改變細胞染色體的數(shù)目，最好選用有絲分裂生期的細胞在顯微

鏡卜進行觀察。

（5）在細胞培養(yǎng)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，細胞中醛的活性降低，細胞新陳代謝的速率降低。

［解析］⑴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。

基于上述特性，瓶壁上形成的細胞是單層排列的。需要用胰蛋白前或膠原蛋白酶將貼壁的細

胞從瓶壁上分離下來。（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)衰

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