x3-2细胞工程(一轮)

完整生物体

无菌和人工控制

器官、组织、细胞

愈伤组织

根、芽或

胚状体

作物脱毒

人工种子

单倍体育种

问题探究1：人工种子和自然种子有何区别？提示：人工种子是通过无性生殖(植物体细胞的组织培养)形成的，只有一个亲本的性状；自然种子是有性生殖的产物，具有两个亲本的性状，有变异性。体细胞

杂种细胞

纤维素酶和果胶酶

聚乙二醇

脱分化

再分化

远缘杂交

问题探究2：为什么植物体细胞杂交成功的标志是杂种细胞再生出细胞壁？提示：杂种细胞再生出细胞壁，说明两个亲本的细胞，特别是细胞核从结构和功能上真正已融合为一个整体。单个细胞

培养基

单个细胞

传代培养

3．培养条件无菌、无毒

O2和CO2

转基因动物

有毒物质

问题探究3：(1)动物细胞培养过程中，将动物组织分散成单个细胞时，用胃蛋白酶行吗？(2)在使用合成培养基培养动物细胞时，为何要添加动物血清？(3)目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常在10代以内，为什么？提示：(1)不行。胃蛋白酶和胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)的适宜pH差别很大，胰蛋白酶或胶原蛋白酶的最适pH是中性偏碱，而胃蛋白酶的最适pH在1.5～2.2之间，而多数细胞生存的适宜pH为7.2～7.4，适合胰蛋白酶或胶原蛋白酶发挥作用。(2)由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚，而血清中含有许多未知成分对细胞的生长增殖是必要的，因此，在使用合成培养基时，通常加入动物血清、血浆等一些天然成分。(3)10代以内的细胞遗传物质未变，能保持细胞正常的二倍体核型。细胞核

卵母细胞

重组细胞

遗传改良

濒危

胚胎发育

健康

安全性

五、动物细胞融合形成一个细胞

流动

灭活

远缘

单克隆抗体

六、单克隆抗体1．过程特异

灵敏度

问题探究4：在单克隆抗体的制备时，两次筛选的目的是什么？提示：第一次是为了选出杂交瘤细胞，第二次是为了获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。1．(2012·广东理综)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是(

)A．组织培养 B．细胞杂交C．显微注射 D．核移植【解析】

本题主要考查现代生物技术应用的相关知识。由于植物分生组织中病毒很少或没有病毒，常用茎尖通过组织培养技术培育脱毒苗；细胞杂交通常用于培育杂种个体；显微注射技术常用于基因工程，培育转基因生物；核移植技术常用于培养克隆动物。故只有A选项符合题意。【答案】

A2．下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是 (

)A．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞B．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．癌变的细胞可进行传代培养【答案】

D3．用动植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是 (

)A．都需用CO2培养箱B．都需用液体培养基C．都要在无菌条件下进行D．都可体现细胞的全能性【答案】

C4．请回答：(1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的________，繁殖种苗的速度________。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部________。(2)把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免________的污染。(3)微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗________，而与________配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需要使用的生长调节剂是________(脱落酸、2,4—D)。(4)将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是________，单株鲜重的变化趋势是________。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量________(能、不能)满足自身最佳生长的需要。(5)据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应________(降低，增加)培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。【答案】

(1)遗传特性快遗传信息(2)微生物(3)生根细胞分裂素2,4—D(4)逐渐减小先增加后下降不能(5)降低5．自然界中有一种含有叶绿体的原生动物——眼虫，这说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活。某同学提出问题：“动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？”他尝试设计出下列具体的实验方案。结合实验方案回答：实验原理：根据眼虫的特点，动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。实验步骤如下：(1)①中选的植物材料细胞中，必须有的细胞器是_____。(2)④过程除了用电激之外，还可以用________、_______等作为诱导因素。(3)⑤过程动物细胞体外培养需要满足的条件是_______、________、________、________。(4)在整个实验过程中，要强调所用的器械的灭菌和无菌操作，原因是各种杂菌可以在培养基上面迅速生长，培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和________争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量____________，导致培养物迅速死亡。(5)在⑤⑥过程中，通常要添加血清，原因是_________。【解析】

(1)根据题意知，所选植物材料中必须含有叶绿体。(2)诱导细胞融合的因素除了电激外，还有振动、离心、聚乙二醇、灭活的病毒等。(3)图中⑤是动物胚胎细胞培养，此过程需要满足以下条件：无菌、无毒的环境，合适的营养、温度和pH以及气体环境。(4)整个实验过程中，都是严格无菌的，否则各种杂菌会在培养基中生长，与所培养的细胞争夺营养，同时杂菌代谢也可能会产生出对培养物有毒的物质，导致培养物死亡。(5)动物细胞培养过程中需要加入血清或血浆，因为动物细胞生长过程中需要一些未知天然成分，而血清、血浆中含有一些天然成分。【答案】

(1)叶绿体(2)灭活的病毒聚乙二醇振动离心(任写两种)(3)无菌、无毒的环境合适的营养温度和pH气体环境(4)培养物对培养物有害的物质(5)人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚，通常加入血清、血浆等一些天然成分技术内容项目植物组织培养动物细胞培养培养基成分矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加剂(如甘氨酸、琼脂等)，属于固体培养基葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等，属于液体培养基技术内容项目植物组织培养动物细胞培养取材较幼嫩的细胞、组织、器官动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织原理细胞的全能性细胞的增殖技术内容项目植物组织培养动物细胞培养培养过程技术内容项目植物组织培养动物细胞培养培养结果可以获得植株，也可以获得大量细胞只能获得大量细胞，不能得到生物个体应用①植物快速繁殖与脱毒植物培养②生产细胞产品③制造人工种子④用于转基因植物的培育①生产蛋白质生物制品②培养皮肤移植的材料③检测有毒物质④用于生理、病理、药理学的研究相同点①都需人工条件下的无菌操作②都是合成培养基③都需适宜的温度、pH等条件目前，我国科学家利用植物组织培养技术已在烟草、水稻、小麦和玉米等植物上成功诱导出胚状体，而美、日、法等各国正着手将人工种子市场化、商品化。(1)简要归纳“离体的细胞”进行植物组织培养获得胚状体的过程：__________________________________________。(2)“人工种子”大体由胚状体、包埋胚状体的胶质以及人造种皮等3部分组成。包埋胚状体的胶质中富含营养物质，这是因为____________________。为了满足胚状体代谢的需求，“人造种皮”则必须具有良好的________性能。(3)由“人工种子”萌发出的植株是否可育？________。(4)写出“人工种子”商品化的意义(两项)：_________。(5)培育胚状体利用了________这一项生物技术。在该过程中培养基中需要添加________和________两种激素，还需要对培养基进行严格的________。(6)利用人工种子繁殖后代属于________。(7)该项技术的成功应用，反映了细胞的________性。Ⅱ.动物器官的体外培养技术对于研究器官的生理、病理过程及其机制意义重大。下图是一个新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图。请回答下列问题：(1)肝脏切成小薄片，这有利于肝脏细胞________。(2)气室中充入5%CO2气体的主要作用是________。(3)培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长，但要注意选择抗生素的________，以保证抗生素对肝脏无害。(4)有机物X有毒性，可诱发染色体断裂。利用上图所示装置和提供的下列材料用具，探究肝脏块对有机物X是否具有解毒作用。材料用具：肝脏小块，外周血淋巴细胞，淋巴细胞培养液，植物凝集素(刺激淋巴细胞分裂)；显微镜，载玻片，盖玻片，玻璃皿，滴管；吉姆萨染液(使染色体着色)，有机物X溶液等。实验过程：①在淋巴细胞培养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞，取4等份，备用。②利用甲、乙、丙、丁4组上图所示装置，按下表步骤操作(“√”表示已完成的步骤)。上表中还需进行的操作是____________________。甲乙丙丁步骤一：加入肝脏培养液√√√√步骤二：加入有机物X溶液√√步骤三：放置肝脏小块√③培养一段时间后，取4组装置中的等量培养液，分别添加到4份备用的淋巴细胞培养液中继续培养。④一段时间后取淋巴细胞分别染色、制片。在显微镜下观察________，并对比分析。若丙组淋巴细胞出现异常，而甲组的淋巴细胞正常，则说明_________________________。【解析】

Ⅰ.组织培养的过程包括脱分化和再分化两个阶段。胚状体在萌发初期不能进行光合作用，因此需要给其提供营养，人工种皮要有很好的透水、透气性，保证供给胚足够的水分和氧气。球状胚的培育利用的是组织培养的技术，培养基中需要添加生长素和细胞分裂素，同时要保证无菌的条件。Ⅱ.本题考查动物细胞培养的相关知识。(1)把肝脏切成小薄片，有利于肝脏细胞的呼吸代谢，即吸收氧气和营养物质、排出代谢废物。(2)气室中充入5%CO2的作用是形成碳酸来维持培养液适宜的pH。(3)要注意选择抗生素的种类和剂量来抑制细菌生长，同时保证对肝脏无害。(4)四组实验装置中应分别为同时加有机物X溶液和肝脏小块、不加有机物X溶液加肝脏小块、加有机物X溶液不加肝脏小块、两者都不加(空白对照)。有机物X有毒性，可诱发染色体断裂，所以要观察淋巴细胞的染色体形态和数量是否变化。甲组添加肝脏小块，淋巴细胞染色体正常，丙组没有添加，淋巴细胞出现染色体异常，这说明肝脏小块对有机物X具有解毒作用。【答案】

Ⅰ.(1)离体的细胞愈伤组织胚状体(2)胚状体在萌发初期不能进行光合作用透水、透气(3)由花粉培养发育的植株一般不可育；由体细胞经组织培养发育的植株则是可育的(4)可用于苗木的快速繁育，无病毒植株培养，解决有些作物繁殖力差、结子困难或发芽率低等问题(回答其中的两项即可)

(5)植物组织培养生长素细胞分裂素消毒(或灭菌)

(6)无性生殖(7)全能Ⅱ.(1)吸收氧气和营养物质、排出代谢废物(2)维持培养液适宜的pH

(3)种类和剂量(4)②向乙(或丁)组装置中放置肝脏小块④染色体形态和数量肝脏小块对有机物X具有解毒作用1.两种技术手段培养过程中都进行了有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂。2．植物组织培养最终产生新个体，体现了细胞的全能性；动物细胞培养产生大量细胞，不形成新个体，故不能体现细胞的全能性。3．细胞系与细胞株相比，遗传物质发生了改变。4．原代培养、传代培养辨析(1)原代培养：可有两种表述，①细胞悬浮液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养；②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，①细胞悬浮液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养；②传10代以后的细胞培养，统称为传代培养。两个概念之间关系如图所示：细胞悬浮液―→10代细胞―→50代细胞―→原代培养

传代培养

1．(2012·北京东城综合练习)下列与细胞工程技术相关的表述中，不正确的是 (

)A．植物体细胞杂交技术可以克服常规的远缘杂交不亲和障碍B．动物细胞培养与植物组织培养所用的培养基成分基本相同C．动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同D．植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性【解析】

植物体细胞杂交可以把来自不同植物的细胞融合在一起，克服了自然状态下植物间远缘杂交不亲和障碍，融合后的细胞能培育成一个植物个体，体现了植物细胞全能性，细胞融合原理是膜的流动性，但植物细胞培养基除基本成分外还需要植物激素，动物细胞培养液还需要动物血清。【答案】

B(2)菊花的组织培养形成试管苗的过程中，其中应大量供给的元素是______________。试管苗形成过程中要给予一定光照，其目的是____________________________。要促进茎尖细胞分裂、分化和生长，培养基中应含有________激素。(3)脱分化是指_____________________________，脱分化和再分化这两个过程的进行除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，还要保证________。否则植物组织培养就不能成功。(4)这样培养成的试管苗的基因型是________。【解析】

(1)离体的植物组织或细胞，在培养了一段时间以后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织。脱分化产生的愈伤组织继续培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植物体。菊花茎尖培养成植物体的根本原因是植物细胞具有全能性。(2)离体的植物组织和细胞，对营养、环境等条件的要求相对特殊，需要配制适宜的培养基。常用的一种培养基是MS培养基，其主要成分包括：大量元素，如N、P、K、Ca、Mg、S。试管苗形成过程中要每日用日光照射12h，其目的是试管苗形成过程中要进行光合作用合成有机物。植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，故培养基中要加入生长素和细胞分裂素。(3)由高度分化的植物组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程称为植物细胞的脱分化，或者叫做去分化。脱分化和再分化这两个过程的进行除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，还要保证无菌。否则植物组织培养就不能成功。(4)由于植物组织培养过程，细胞进行的是有丝分裂，故培育成的试管苗的基因型是AaBb。【答案】

(1)具根、芽的胚状体(丛芽、根和芽)植物细胞具有全能性(2)N、S、P、K、Ca、Mg试管苗形成过程中要进行光合作用合成有机物细胞分裂素和生长素(3)高度分化的植物器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程无菌(4)AaBb植物体细胞杂交动物细胞融合(单克隆抗体的制备)理论基础(原理)细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞增殖融合前处理酶解法去除细胞壁(纤维素酶、果胶酶)注射特定抗原免疫处理正常小鼠促融方法物理法：离心、振动、电刺激等②化学法：聚乙二醇(PEG)物化法：与植物细胞融合相同②生物法：灭活的仙台病毒植物体细胞杂交动物细胞融合(单克隆抗体的制备)意义和用途克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围①制备单克隆抗体②诊断、治疗和预防疾病(1)过程②是________，在此之前使用________酶处理细胞以除去细胞壁。如果将已除去细胞壁的植物细胞放入等渗溶液中，细胞是何形状？________。过程②如放在神舟七号飞船上则更易进行，这是因为________。与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为________。(2)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，依据的原理是________，其中过程④相当于________过程，⑤涉及的分裂方式为________。若利用此技术生产治疗癌症的抗癌药物——紫杉醇，培养将进行到________(填字母编号)。(3)若番茄细胞含m条染色体，马铃薯细胞含n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞内含________条染色体；若杂种细胞培育成为“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于________倍体植株。(4)如果形成c细胞的a、b细胞都是番茄细胞，那么更简单的得到番茄植株f的处理方法是________________________。

(5)若a、b依次为小鼠骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，那么该方案的目的是________________。若将该方案用在SARS的研究和治疗上，则从理论上讲c细胞的制备可采用________细胞和________的融合。如果分析出了所产生抗体的氨基酸序列，则可采用________方法，以________为原料合成出该SARS抗体的基因。【解析】

(1)图示②为原生质体融合，欲实现该融合过程应先用纤维素酶、果胶酶处理植物细胞，去除细胞壁；制备的原生质体在等渗溶液中应呈球形；图示过程③表示再生出细胞壁，这与高尔基体有关。(2)利用杂种细胞培育杂种植株，依据的原理是细胞的全能性。(3)细胞融合后，杂种细胞核内染色体数应为两融合细胞染色体数之和。(4)若a、b细胞为同种植物细胞，则可直接通过人工诱导多倍体方法处理a或b细胞所在的萌发种子或幼苗，即可获得与融合细胞相同遗传物质组成的多倍体。(5)若a、b依次为小鼠骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，则进行该融合过程的目的是制备单克隆抗体。

【答案】

(1)原生质体融合纤维素酶和果胶呈圆球形太空中无重力干扰，更易进行细胞融合高尔基体(2)细胞的全能性脱分化有丝分裂e(3)m＋n单(4)用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(5)制备单克隆抗体小鼠的骨髓瘤SARS患者或康复者的B淋巴细胞化学合成脱氧核苷酸1.单克隆抗体制备过程中，多次进行了动物细胞培养的操作，说明动物细胞培养是动物细胞工程的基础。2．植物体细胞杂交，成功率也比较低，同样需要筛选，只是筛选方法相对简单；原生质体融合时也会出现同类细胞融合。1．(2010·莱芜高三检测)设计植物体细胞杂交实验时，如果期望获得性状优良的作物新品种，不需要考虑的是 (

)A．亲本细胞的生殖隔离问题B．选择具有优良性状的亲本C．亲本细胞的融合技术D．杂种细胞愈伤组织的诱导和再分化【解析】植物体细胞杂交，不受物种限制，能克服生殖隔离。【答案】

A2．下列是应用动物细胞工程获取单克隆抗X抗体的具体操作步骤，其中对单克隆抗体制备的相关叙述错误的是(

)①从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞②将X抗原注入小鼠体内，获得能产生抗X抗体的B淋巴细胞③将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔内培养④筛选出能产生抗X抗体的杂交瘤细胞⑤利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞⑥从小鼠腹水中提取抗体⑦利用促细胞融合因子促使细胞融合A．实验顺序应该是①②⑦⑤④③⑥B．③过程产生多个杂交瘤细胞的过程称为克隆C．⑦过程获得的细胞均可无限增殖D．利用细胞融合生产单克隆抗体的过程中通常要经过两次筛选【解析】利用促细胞融合因子促使细胞融合，可获得多种融合细胞。其中B淋巴细胞与B淋巴细胞融合的细胞不能无限增殖。【答案】

C3．(2012·江西南昌一模)人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀