选修3第二讲细胞工程

明考向第二讲细胞工程忆教材研考点提能力高考随堂体验课时活页作业一、植物细胞工程1．植物组织培养技术[判断正误](1)理论上，每个正常活细胞都具有全能性。(√)(2)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性。(3)愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的。(×)(×)2．植物体细胞杂交技术[填空]过程①为去除

细胞壁获得具有活力的原生质体，常用方法是酶解法，所用到的酶是

纤维素酶和果胶酶

。过程②是原生质体的融合，人工诱导的物理法包括离心、振动、电刺激等；化学法一般用聚乙二醇作诱导剂。过程③是原生质体融合后再生出

细胞壁

，这是原生质体融合成功的标志。二、动物细胞培养1．培养过程[填图]2．培养条件[填空]

无菌、无毒

的环境。营养：除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外还通常需加入

血清等天然成分。适宜的温度和pH：温度为36.5℃±0.5℃，pH为7.2～7.4。(4)气体环境：CO2和O2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是

维持培养液的pH

。三、体细胞核移植和克隆动物[判断正误](1)动物细胞核移植的受体细胞是卵细胞。

(2)克隆动物的性状与供体动物完全相同。(×)(×)体细胞核移植的成功说明了动物细胞也具有全能性。(×)体细胞核移植技术可通过克隆组织器官用于人类某些疾病的治疗。

(√)四、单克隆抗体[填空](1)制备过程：(2)单克隆抗体的特点：

特异性强

、

灵敏度高

。1.细胞全能性原理：细胞含有本物种全部的遗传信息。体内细胞全能性不表达的原因：基因在特定的时间和空 间条件下选择性表达的结果。细胞全能性表达的条件：完整细胞核；离体；无菌；一定的营养、激素；适宜的外界条件。细胞全能性大小与细胞分化程度成反比。(5)全能性大小：植物细胞：受精卵>生殖细胞>体细胞动物细胞：受精卵>生殖细胞>胚胎干细胞>体细胞核(动物细胞全能性受限制，但细胞核具有全能性)2．植物组织培养与植物体细胞杂交的比较名称植物组织培养植物体细胞杂交原理细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性过程名称植物组织培养植物体细胞杂交应用②培育新品种③生产细胞产品克服远缘杂交不亲和的障碍，培育作物新品种3．人工种子(1)制作方法：人工种子是利用植物组织培养获得胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等，然后包上人工种皮就形成了人工种子，如图。(2)优点：可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖；因该过程为无性繁殖，所以可保持亲本的优良性状，节约粮食，减少种子的使用；可以控制添加一些物质，如除草剂、农药、促进生长的激素、有益菌等。[特别提醒]①新细胞壁的生成是原生质体融合完成的标志。②植物体细胞杂交的终点是培育杂种植株，而不是形成杂种细胞就结束。1．植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是

(

)①体细胞全能性

②离体植物器官、组织或细胞③根、芽

④生长素和细胞分裂素

⑤生长素和乙烯⑥愈伤组织

⑦再分化

⑧脱分化

⑨植物体A．①、②⑦⑥⑧③⑨、④

C．①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤B．①、②⑧⑥⑦③⑨、④

D．①、②⑨⑧⑥⑦③、⑤解析：植物组织培养的原理是细胞的全能性；培养过程的顺序是离体植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，愈伤组织再分化得到根、芽，由根、芽分化成植物体；所用激素是生长素和细胞分裂素。答案：B2．(2012·深圳模拟)以下为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是AA和BB。据图分析不正确的是()A．图中①过程发生的化学变化是纤维素和果胶水解

B．经过②和③过程形成的c细胞只有AABB这一种类型

C．过程②一般使用聚乙二醇作为诱导剂

D．过程④和⑤分别是脱分化和再分化解析：将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养，经过细胞融合，c的细胞类型包括没有融合的细胞、相同细胞的融合和不同细胞的融合，即AA、BB、AAAA、BBBB、

AABB。答案：B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1.两者的比较动物细胞培养动物体细胞核移植过程动物细胞培养动物体细胞核移植结果获得细胞群获得克隆动物应用①生产生物制品②基因工程③检测有毒物质①加速良种繁育②保护濒危物种③生产医用蛋白④提供克隆器官、组织等2．相关概念的辨析(1)原代培养和传代培养。①原代培养：可有两种表述：a.细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养；b.第1代细胞的培养与传

10代以内的细胞培养统称为原代培养。两种表述没有本质区别。②传代培养：同样有两种表述：a.细胞悬液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养；b.传10代以后的细胞培养，统称为传代培养。(2)细胞株和细胞系。①细胞株：原代培养的细胞一般传至10代左右会出现生长停滞，衰老死亡，少数度过“危机”的细胞能传50代左右，形成细胞株。细胞株的遗传物质并没有发生改变。②细胞系：细胞株传至50代以后，会出现第二次危机，少数度过第二次危机的细胞能够无限传代下去，形成细胞系。细胞系的遗传物质发生了改变，带有癌变细胞的特点。3．(2012·沈阳二模)科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆(如下图所示)，请结合图示回答下列问题：在进行细胞培养时，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分散处理，形成单个细胞，这个过程中需要利用

酶处理。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

。在进行原代培养时，细胞增殖的方式是

，此外，细胞增殖还表现出

和接触抑制等特点。将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中，去除卵母细胞细胞核的目的是

。将重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛后，该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质相同的牛犊，但也不是100%的复制，原因最可能是

。上述动物细胞工程中涉及的技术有

。转基因奶牛的克隆成功，说明了动物的

具有全能性。解析：(1)实践中常用胰蛋白酶处理动物组织细胞使其分离开来。(2)传代10代以内的细胞代谢旺盛、分裂能力强，遗传物质没有发生改变，适于作核移植的供体细胞。(3)在进行原代培养时，细胞以有丝分裂的方式进行增殖，同时表现出贴壁生长和接触抑制的现象。(4)去除卵母细胞细胞核的目的是使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。(5)生物的性状是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果，同时，生物的性状还受环境的影响，因此，克隆动物不可

能是供体奶牛100%的复制品。(6)该克隆动物的培育过程中涉及核移植、细胞培养和胚胎移植等技术，说明了高度分

化的哺乳动物体细胞的细胞核仍具有全能性。答案：(1)胰蛋白

(2)该种细胞代谢旺盛、分裂能力强，且遗传物质没有发生改变

(3)有丝分裂

贴壁生长隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞使克①生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制；②生物的性状还受环境因素的影响(6)核移植、细胞培养、胚胎移植技术体细胞的细胞核1．动物细胞融合与植物体细胞杂交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、细胞的增殖融合方法去除细胞壁后诱导原生质体融合使细胞分散后诱导细胞融合比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合使用的酶纤维素酶和果胶酶胰蛋白酶或胶原蛋白酶诱导手段物理法：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，也可用灭活的病毒诱导结果杂种植株杂交细胞2．单克隆抗体的制备[特别提醒]

制备单克隆抗体过程中的两次筛选第一次筛选是将未融合的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞以及BB融合、瘤瘤融合的细胞通过选择培养基淘汰，筛选出B瘤融合的细胞。第二次筛选是将产生特定抗体的B瘤细胞通过细胞培养用相应抗原检测的办法筛选出来。因为从体内取免疫过的B淋巴细胞时取出很多种，形成的杂交瘤细胞有很多种，所以需筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞。4．(2012·西城质检)1975年科学家首次利用B淋巴细胞杂交瘤技术制备出单克隆抗体。请根据图回答问题：病原体注入小鼠体内后，要经过

细胞处理后形成抗原—MHC复合体，才能被免疫细胞识别。制备单克隆抗体所用的B淋巴细胞一般从脾中采集，然后以

作诱导剂，使B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。通过筛选和克隆培养，

获得的杂交瘤细胞具有

的特点。(3)单克隆抗体的特点是

。根据上图写出应用杂交瘤技术获得单克隆抗体的两种主要方法

。解析：灭活的仙台病毒和聚乙二醇均可诱导动物细胞融合。杂交瘤细胞同时具有两个亲代细胞的遗传特性。可以在体

外也可以在体内培养杂交瘤细胞获得单克隆抗体。答案：(1)吞噬(或巨噬)灭活的仙台病毒或聚乙二醇

既能产生特异性抗体，又能无限增殖特异性强，纯度高(或：专一性强、灵敏度高)

体外培养法和动物体内培养法命题点一植物组织培养及其应用命题分析植物组织培养与植物体细胞杂交在农业生产中的应用广泛，在高考试题中的比重有所增加，如2010新课标全国卷T40、广东卷T24；2009江苏卷

T31、福建卷T32等在高考试题中，多是综合性考查，如植物组织培养与动物细胞培养是命题的很好结合点[例1]红豆杉是濒危植物，其树皮产生的紫杉醇对癌症有一定的疗效。下图是红豆杉植株组织培养和细胞培养的流程图，请据图回答下列问题：图中②为愈伤组织，通过B过程可最终产生新的植株，通过C过程可产生大量细胞，则图中A、B、C过程分别表示

，其中B过程的实质是

。对⑤的培养一般要采用

培养基，且要不断通入无菌空气并进行搅拌，其目的是

。对⑤的培养可获得代谢产物——紫杉醇，但培养后期紫杉醇产量下降，其原因包括

等。(4)若①是红豆杉(基因型为DdTt)的花药，可选用

(填编号)制成人工种子，该种子萌发的幼苗用

处理，可快速获得纯种植株，该植株的基因型为

。[解析]

图中①为红豆杉离体的器官、组织或细胞(外植体)，②为愈伤组织，③为试管苗(胚状体)，④为植物体，⑤为大量的红豆杉细胞；再分化的实质是细胞内基因的选择性表达。对⑤的培养目的是快速增殖细胞，一般采用液体培养基进行培养，在培养过程中通入空气是为了保证细胞生长过程中氧气的供应，不断搅拌的目的是让细胞和培养液充分接触。培养的后期，细胞代谢产物的积累及营养物质的消耗，导致细胞数量减少，其代谢产物减少。[答案](2)液体(1)脱分化、再分化、有丝分裂

基因的选择性表达保证氧气的供应、使细胞和培养液充分接触(3)活细胞数量减少，某些代谢产物的积累

(4)③

秋水仙素

DDTT或DDtt或ddTT或ddtt命题点二动物细胞工程命题分析动物细胞培养的过程及影响因素一直是高考命题的热点，如2011上海卷T15,2010浙江卷T4,2009山东卷T35动物细胞培养是动物细胞工程的基础，结合细胞融合、单克隆抗体制备考查动物细胞培养仍将是高考命题的重点[例2]

运用动物体细胞杂交技术可实现基因定位。研究发现：用人体细胞与小鼠体细胞进行杂交得到的杂种细胞含有双方的染色体。杂种细胞在持续分裂过程中仅保留小鼠的染色体而人的染色体则逐渐丢失，最后只剩一条或几条染色体。如图是人的缺乏

HGPRT

酶的突变细胞株(HGPRT－)和小鼠的缺乏

TK

酶的细胞株(TK－)融合后在

HAT

培养液中培养的过程，结果表明，最终人的染色体在融合细胞中仅存有3号染色体或17号染色体或两者都有。已知只有同时具有HGPRT酶和TK酶的融合细胞才可在HAT培养液中长期存活与繁殖。体细胞杂交克服了

的障碍，过程①常用的生物方法是

。过程②中，为了防止细菌的污染，所用培养液应该添加一定量的

，此外，还要定期用

处理细胞，使贴壁生长的细胞脱落，形成细胞悬液。从培养过程看，HAT培养液不仅能提供养料，还起

作用。从图示结果看，可以确定人的

基因位于

号染色体上。[解析]

将不同种生物的体细胞进行融合，可以打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍。动物体细胞融合过程中可以用灭活的病毒作促融剂。在动物细胞培养过程中，可以培养液中添加抗生素，防止细菌的污染。动物细胞培养过程中，细胞贴壁生长，需用胰蛋白酶定期处理使细胞从瓶壁上脱落下来，制成细胞悬液，继续培养。由题干“只有同时具有HGPRT酶和TK酶的融合细胞才可在HAT培养液中长期存活与繁殖”可知HAT培养液是一种特殊的选择培养基。由图示结果可知，只要含有人的17号染色体的细胞就能够正常存活，说明人的TK酶基因位于17号染色体上。[答案]

(1)远缘杂交不亲和(或生殖隔离)病毒诱导融合抗生素

胰蛋白酶选择(筛选)TK酶

17用灭活的(仙台)[高考随堂体验]1．(2011·江苏高考)关于现代生物技术应用的叙述，错误的是

(

)A．蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质

B．体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体

C．植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒

D．动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育解析：克隆动物是核移植工程的应用；茎尖分生能力强，

没有病毒侵染，以茎尖为外植体，通过植物组织培养可获

得无病毒植株；导入目的基因的受体细胞，需通过动物细

胞培养技术获得早期胚胎，才能进一步培育成转基因动物。答案：B2．(2011·上海高考)关于哺乳动物细胞体外培养的难易程度，下列表述正确的是

(

)乳腺癌细胞易于乳腺细胞；胚胎细胞易于脂肪细胞乳腺细胞易于乳腺癌细胞；胚胎细胞易于脂肪细胞

C．乳腺细胞易于乳腺癌细胞；脂肪细胞易于胚胎细胞

D．乳腺癌细胞易于乳腺细胞；脂肪细胞易于胚胎细胞解析：哺乳动物的乳腺细胞和脂肪细胞都是高度分化的细胞，体外培养难度大，乳腺癌细胞能够恶性增殖，容易进行体外培养，胚胎细胞具有很强的分裂增殖能力，容易进行体外培养，故A正确。答案：A3．(2010·江苏高考)(多选)明党参是我国珍稀药用植物，对其进行保护性开发利用的方法有

(A．设计细胞培养反应器，实现药用成分的工厂化生产B．大量培养愈伤组织，直接提取药用成分

C．大规模栽培组织培养苗，获取药用成分

D．利用组织培养获得胚状体，制成人工种子)解析：设计细胞培养反应器，可以实现细胞产物的工厂化生产。有些药用成分可以从愈伤组织中直接提取。微型繁殖和人工种子都可以促进植物大量繁殖。答案：ABCD4．(2010·浙江高考)下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是

(

)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变

C．二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的

D．恶性细胞系的细胞可进行传代培养解析：由于接触抑制，动物细胞培养时只能形成单层细胞；克隆培养法在培养时，由于所有子代细胞来自于一个亲代

细胞，所以基因型一般都相同；二倍体细胞的传代培养次

数通常是有限的，只有少数细胞遗传物质发生改变，才能

无限增殖；恶性细胞系的细胞具有癌变的特点，可进行传

代培养。答案：D5．(2010·广东高考)(双选)新技术的建立和应用对生物学发展至关重要。下列技术(或仪器)与应用匹配正确的是(

)A．PCR技术——扩增蛋白质

B．杂交瘤技术——制备单克隆抗体

C．光学显微镜——观察叶绿体的基粒

D．花粉离体培养——培育单倍体植物解析：A项，PCR技术的应用是扩增基因，而不是蛋白质；

B项，杂交瘤技术的应用是制备单克隆抗体，杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体；C项，叶绿体属于显微结构，可用光学显微镜观察，叶绿体中的基粒属于

亚显微结构，则需用电子显微镜才能观察；D项，培育单倍体植物主要包括花粉离体培养和用秋水仙素处理两大

步骤。答案：BD6．(2011·天津高考)絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物，能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀，起到净化污水的作用。为进一步提高对石油污水的净化效果，将絮凝性细菌和石油降解菌融合，构建目的菌株。其流程图如下。据图回答：溶菌酶的作用是

。PEG

的作用是