2024届高考生物一轮总复习选择性必修3第2章细胞工程课件

第2章细胞工程课标要求核心素养命题趋势1.阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程2.概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞，继而培育成新植物体的技术3.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率4.阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。动物细胞培养是动物细胞工程的基础1.生命观念：初步形成了结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡观等生命观念；侧重于引导学生运用生命观念来理解细胞工程及其相关技术的原理2.科学思维、技术思维与工程思维：通过分析、综合和判断，作出提高甜叶菊繁育效率的决策；认识到科学结论的得出基于事实、证据、科学推理和论证；从不同角度去分析、判断，提出解决问题的思路并作出决策等；运用技术思维解决问题来训练他们的技术思维；通过米尔斯坦和科勒创造性地设计了制备单克隆抗体的实验方案，体现了工程设计阶段思维的创造性。主要以非选择题的形式出现，以农业生产为背景综合考查植物的组织培养及其应用；以人类健康为背景考查动物细胞工程的应用[考情分析]课标要求核心素养命题趋势5.阐明动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程6.阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段，使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程7.概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术8.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值9.简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程10.简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术11.活动：菊花的组织培养3.科学探究：培养学生的实践和创新能力；迁移、借鉴相关的实验原理、操作步骤，设计方案，完成自主探究4.社会责任：建立科学技术观，使他们认识到社会的进步离不开科学技术的发展，从而激发他们学习科学技术的热情，培养运用科学技术造福人类的社会责任感和使命感；理性地运用生物技术。保护生物多样性是全人类的责任主要以非选择题的形式出现，以农业生产为背景综合考查植物的组织培养及其应用；以人类健康为背景考查动物细胞工程的应用(续表)考点一植物细胞工程的基本技术1.细胞工程的概念。2.植物细胞的全能性。

(1)物质基础：生物体的每一个细胞都含有本物种所特有的全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全套基因。(2)高度分化的细胞全能性表达的条件。①离体状态。②营养物质：有机营养、无机营养。③植物激素：生长素、细胞分裂素。3.植物组织培养技术。(1)定义及技术流程。①脱分化：已经分化的细胞，经过脱分化，即失去其特有的___________而转变成未分化细胞的过程。结构和功能②再分化：________重新分化成芽、根等器官。愈伤组织

(2)条件：①离体的植物细胞、组织、器官(统称外植体)；②无菌和人工培养；③培养在人工制备的培养基上；④给予适宜的培养条件。使用顺序实验结果先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂也分化同时使用分化频率提高简记为：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高生长素、细胞分裂素对植物组织培养的影响(1)按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果。生长素/细胞分裂素植物细胞的发育方向高有利于根的分化、抑制芽的形成低有利于芽的分化、抑制根的形成适中促进愈伤组织的生长简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤(2)当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向。(3)菊花的组织培养。

(1)由愈伤组织进行细胞分化时，一般要先诱导其生芽，然后诱导其生根，可通过控制培养基中生长素和细胞分裂素的比例来实现。

(2)光照：在愈伤组织诱导阶段，对有些植物来说，避光培养有利于细胞脱分化形成愈伤组织。当愈伤组织再分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。

(3)体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。

(4)细胞的全能性指的是细胞的一种潜在能力，这种潜在能力只有在特定的环境中才能表现出来，而不是指细胞在任何条件下都能发育成完整的生物体。

(5)植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖，少数为葡萄糖和果糖，原因是蔗糖既可提供充足的碳源，又可维持相对适中的渗透压，而葡萄糖和果糖在与蔗糖提供相同数量碳源的前提下，其造成的渗透压可能过高。不同来源杂种细胞新植物体

4.植物体细胞杂交(无性生殖)技术。

(1)概念：将__________的植物体细胞，在一定条件下融合成__________，并把杂种细胞培育成__________的技术。

(2)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的__________，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的________。流动性全能性(3)过程。(4)优点和局限性。①优点：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。②局限性：目前有许多理论和技术问题未解决，还不能让杂种植株按照人们的需求表现出双亲的杂合性状。5.植物细胞工程的应用。(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。小分子植物细胞培养

①次生代谢物：是一类________有机化合物，在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。 ②细胞产物的工厂化生产：人们利用______________来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。 ③植物细胞培养：是指在________条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其________的技术。离体增殖④过程：外植体愈伤组织细胞悬液细胞产物

考点二动物细胞工程——动物细胞培养

1.动物细胞培养：从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞____________的技术。生长和增殖细胞增殖悬浮2.原理：__________。接触抑制

3.体外培养的动物细胞的类型：一类细胞能够_______于培养液中生长增殖；另一类则需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，而且还会发生__________现象，从而使细胞停止分裂增殖。4.条件。血清

(1)营养：使用液体培养基，培养基中含有细胞所需要的各种营养物质，通常需要加入________等一些天然成分。(2)无菌、无毒的环境。灭菌无菌①需要对培养液和所有培养用具进行_____处理以及在_____环境下进行操作。定期更换谢物积累

②培养液还需要__________，以便清除代谢物，防止________________对细胞自身造成危害。细胞代(3)温度、pH和渗透压。(36.5±0.5)℃7.2～7.4①哺乳动物细胞培养的温度多以____________为宜。②多数动物细胞生存的适宜pH为___________。③渗透压也是动物细胞培养过程中需要考虑的一个重要环境参数。O2

和CO2细胞代谢维持培养液的pH

(4)气体环境：动物细胞培养所需气体主要有__________。O2是_________所必需的，CO2的主要作用是__________________。5.培养过程。分散成单个细胞↓细胞悬液↓培养皿或培养瓶↓适宜环境中培养原代培养(贴壁生长、接触抵制)↓分瓶培养传代培养(1)区分原代培养和传代培养的关键是看用胰蛋白酶处理的对象和是否分瓶。①分瓶前，第一次用胰蛋白酶对动物组织进行处理后的培养是原代培养。②第二次用胰蛋白酶处理，使细胞从瓶壁上脱离下来，分瓶后的细胞培养为传代培养。

(2)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。打破接触抑制现象的方法是将贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。种类胚胎干细胞成体干细胞诱导多能干细胞来源________骨髓、脐带血等体细胞(如成纤维细胞等)

6.干细胞培养及其应用。

(1)概念：干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。

(2)来源：早期胚胎、骨髓和脐带血等。(3)类型。早期胚胎种类胚胎干细胞成体干细胞诱导多能干细胞特点能分化成任何一种细胞、组织或器官，甚至成为________分化成__________________________能诱导分化成类似___________的细胞应用分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等造血干细胞用于治疗白血病，神经干细胞用于治疗帕金森病、阿尔茨海默病等治疗镰状细胞贫血、阿尔茨海默病、心血管疾病等(续表)个体特定的胚胎干细胞细胞或组织(4)应用。①在医学上有广泛应用的原因：有自我更新能力及分化潜能，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。

②实例：将正常的造血干细胞移植到病人体内，恢复病人的造血和免疫功能；神经干细胞在治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病方面有重要的应用价值。(5)诱导多能干细胞(简称iPS细胞)。考点三动物细胞工程——动物细胞融合与单克隆抗体的制备及动物细胞核移植1.动物细胞融合技术。PEG融合电融合(1)概念：使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。(2)动物细胞的融合方法：_________法、________法、灭活病毒诱导法(特有)等。一定的流动性(3)原理：细胞膜具有________________。(4)结果：形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。有性杂交

(5)意义：突破了__________的局限，使远缘杂交成为可能。成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段，为制造单克隆抗体开辟了新途径。2.单克隆抗体及其应用。不能无限增殖

(1)制备原理：一个B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体，B淋巴细胞在体外________(填“能”或“不能”)无限增殖；骨髓瘤细胞能________；B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞，既能迅速大量繁殖，又能____________________________。产生足够数量的特定抗体(2)制备过程。

①给小鼠注射特定的抗原蛋白，其目的是刺激机体发生免疫应答，从而产生特定的B淋巴细胞。获取小鼠经免疫的B淋巴细胞的部位：脾。

②诱导融合的方法：动物细胞融合特有的诱导方法为用灭活的病毒处理，其他物理、化学诱导融合的方法与植物体细胞杂交过程中诱导原生质体融合的方法基本相同。 ③杂交细胞：在诱导因素的作用下进行细胞的诱导融合，形成的杂交细胞有多种，若仅考虑两两融合的情况，形成的杂交细胞有三种，AA型、BB型、AB型。只有AB型才是我们所需要的杂交细胞，所以需要用选择培养基进行筛选。 ④杂交瘤细胞的特点：____________________________________________。既能大量增殖，又能产生某种特异性抗体项目第一次筛选第二次筛选筛选原因诱导融合后得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，产生分泌其他抗体的淋巴细胞⑤单克隆抗体的特点：能准确识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备。⑥制备单克隆抗体过程中两次筛选的方法及目的。项目第一次筛选第二次筛选筛选方法用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长用96孔板进行克隆化培养和抗体检测(每个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞)，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群筛选目的得到杂交瘤细胞得到既能分泌所需抗体又能大量增殖的杂交瘤细胞(续表)杂交瘤细胞的抗体检测和克隆化培养

融合后的细胞经选择培养基培养后，能存活的细胞就是杂交瘤细胞。但这些杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞，通常用“有限稀释法”来选择。将杂交瘤细胞稀释，用96孔板培养，使每孔细胞不超过一个，通过培养让其增殖。然后检测各孔上清液中细胞分泌的抗体(常用酶联免疫吸附试验法)，那些上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔。阳性孔中的细胞还不能保证是来自单个细胞，挑选阳性孔的细胞继续进行有限稀释，一般需进行3～4次，直至确信每个孔中增殖的细胞为单克隆细胞。该过程即为杂交瘤细胞的克隆化培养。3.应用。(1)作为诊断试剂：在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。

(2)运载药物：抗体—药物偶联物(ADC)通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC通常由抗体、接头和药物(如细胞毒素)三部分组成。(1)ADC的抗体和药物具有的作用分别是导向和治疗。(2)除了细胞毒素，放射性同位素和化学药物理论上也可以作为ADC偶联的药物。

(3)ADC在临床应用上的作用机理是通过单克隆抗体的靶向作用特异性地识别肿瘤细胞表面抗原，然后利用细胞本身具备的内吞作用使化学药物进入肿瘤细胞体内发生药力，从而达到杀死肿瘤细胞的目的。(3)治疗疾病。

4.动物体细胞核移植技术和克隆动物。

(1)动物细胞核移植技术：将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成_________，继而发育成动物个体的技术。新胚胎

(2)原理：细胞核的全能性，即动物细胞核中具有该种动物全套的遗传信息。

(3)类型：①胚胎细胞核移植；②体细胞核移植。(4)过程。

(1)不是取供体细胞核进行核移植操作，而是将供体细胞整个注入去核卵母细胞中，原因是保证供核不被破坏，使克隆动物更像供体动物，操作也方便。

(2)在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，必须先去掉受体卵母细胞的核，原因是为使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的核遗传物质去掉或将其破坏。前景畜牧业加速家畜____________进程，促进优良畜群繁育医药卫生①作为____________生产医用蛋白；②转基因克隆动物的细胞、组织和器官可以用于异种移植；③核移植胚胎干细胞经过诱导分化形成相应的细胞、组织、器官，可用于器官移植保护濒危物种增加濒危物种的存活数量问题①成功率________；②绝大多数克隆动物存在________问题，表现出______________________(5)体细胞核移植技术的应用前景和存在的问题。遗传改良生物反应器非常低健康遗传和生理缺陷考点四胚胎工程1.胚胎工程的概念。生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞

(1)操作对象：动物___________________________________。

(2)技术手段：体外受精、胚胎移植和____________等。

(3)特点：经过处理后获得的胚胎，还需移植到________动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎分割雌性2.胚胎工程的理论基础。(1)体内受精。输卵管①场所：雌性动物的________内。②受精前的准备阶段。过程主要变化精子穿越卵细胞膜外的结构获能后的精子与卵子相遇时，首先它释放多种酶，以溶解卵细胞膜外的一些结构，同时借助自身的运动接触卵细胞膜精子入卵透明带反应(防止多精入卵的第一道屏障)：在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带，然后精子入卵。③受精阶段。过程主要变化精子入卵卵细胞膜反应(防止多精入卵的第二道屏障)：精子入卵后，卵细胞膜也会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内形成雄、雌原核精子入卵后尾部脱离，原有的核膜破裂形成一个新的核膜，形成雄原核；同时卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体后，形成雌原核受精卵形成雄、雌原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失，含有两个染色体组的合子就是受精卵(续表)3.早期胚胎发育的过程。受精卵：胚胎发育的起点↓卵裂期：在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎体积并不增加，有机物的总量减少↓桑葚胚：细胞的全能性最高，是胚胎分割的最佳时期↓囊胚：↓原肠胚：出现三个胚层和原肠腔4.体外受精。(1)过程。MⅡ获能获能的精子适当的培养液(2)意义：①提高______________的有效措施。②为_________提供可用的胚胎。动物繁殖能力胚胎移植5.胚胎移植。(1)概念。

(2)实质：____________________________________________。

(3)意义：①充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力；②大大促进我国畜牧业的发展；③推动胚胎工程其他技术的研究和应用。(4)过程。①对供、受体的选择和处理。选择：遗传性状和生产性能优良的供体，有健康体质和正常繁殖能力的受体。处理：同期发情处理，供体使用促性腺激素超数排卵处理。早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移②配种或进行人工授精。③对胚胎的收集、检查、处理。收集：用特制的冲卵装置，把供体子宫内的胚胎冲洗出来。检查：对胚胎进行质量检查，这时胚胎应发育到桑葚胚或囊胚阶段。处理：直接向受体移植或放入－196℃的液氮中保存。④胚胎移植。⑤胚胎移植后检查受体是否妊娠。胚胎移植的生理学基础6.胚胎分割(无性繁殖或克隆的方法之一)。体视显微镜

(1)概念：胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。

(2)主要仪器设备：___________和显微操作仪。

(3)选择胚胎的时期：应选择发育良好、形态正常的___________________。桑葚胚相同性别鉴定

(4)意义：促进优良动物品种的繁殖，产生的遗传性状_______的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；胚胎移植前进行________、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。或囊胚【基础测评】1.易错诊断(1)脱分化的培养基中需添加较高浓度的细胞分裂素以利于根的分化。()(2)相比植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方式是用灭活的病毒处理。()(3)将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合，经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞。()(4)胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植。(

)(5)胚胎移植技术中对供体和受体母畜都要进行相同激素处理。()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×2.菊花的组织培养需要严格的无菌操作以避免杂菌污染，下列操作中哪项不是为了达到此目的的是()A.接种时应注意菊花茎段方向，不应倒插B.将培养基进行高压蒸汽灭菌C.菊花茎段用软刷轻轻刷洗，刷洗后在流水下冲洗20分钟左右D.接种前用体积分数为70%的酒精将工作台擦拭一遍答案：A

3.苜蓿是“牧草之王”，缺点是水溶性蛋白质过多易造成家畜瘤胃中泡沫过多，导致臌胀病。百脉根富含单宁，单宁能沉淀水溶性蛋白质，减少臌胀病的发生。科研人员将苜蓿与百脉根进行植物体细胞杂交以期获得抗臌胀病苜蓿新品种，技术路线如图。下列说法正确的是()A.聚乙二醇能促进植物细胞间细胞壁的融合B.在培养基上愈伤组织的细胞出现接触抑制C.与生芽培养基相比，生根培养基中生长素类含量高D.获得的再生植株具有苜蓿和百脉根全部优良性状答案：C

4.我国科学家宣布世界首批疾病克隆猴——5只生物节律紊乱体细胞克隆猴在中国诞生，开启了克隆猴模型应用于生命科学研究的“春天”。科学家采集了一只一岁半的、睡眠紊乱最明显的BMAL1(生物节律基因)敲除猴A6的体细胞，通过体细胞核移植技术，获得了5只克隆猴，这是国际上首次成功构建一批遗传背景一致的生物节律紊乱猕猴模型。下列相关叙述不正确的是()A.体细胞核移植依据的原理是动物细胞核的全能性B.5只克隆猕猴细胞核基因型与核供体细胞不完全一致C.供体核进入卵母细胞形成的重构胚需激活才可继续进行分裂和发育D.该研究可弥补实验猕猴繁殖周期长、单胎数量少的不足答案：B考向1植物组织培养与植物体细胞杂交过程

[典例1](2020年天津卷节选)某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时，参照品种B的最佳激素配比(如表)进行预实验。品种B组织培养阶段细胞分裂素浓度/(μmol·L-1)生长素浓度/(μmol·L-1)Ⅰ诱导形成愈伤组织m1n1Ⅱ诱导形成幼芽m2n2Ⅲ诱导生根m3n3据表回答问题。

(1)Ⅰ阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体，原因是______________________________________________________。

(2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中发生基因选择性表达的是_____阶段。

(3)为确定品种A的Ⅰ阶段的最适细胞分裂素浓度，参照品种B的激素配比(m1>2.0)，以0.5μmol·L-1

为梯度，设计5个浓度水平的实验，细胞分裂素最高浓度应设为__________μmol·L-1。

解析：(1)选择茎尖、幼叶等作为外植体是因为其富含分生组织，细胞分化程度低，诱导其脱分化形成愈伤组织更容易。(2)阶段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别涉及脱分化、再分化和再分化过程，细胞形态、结构和功能在这些阶段都发生了变化，都存在基因的选择性表达。(3)因为m1

μmol·L-1

为品种B在Ⅰ阶段的最佳激素配比中的细胞分裂素浓度，所以确定品种A在Ⅰ阶段的最适细胞分裂素浓度时，若以0.5μmol·L-1

为梯度设计5个浓度水平，设置的浓度由低到高应依次为m1－1.0、m1－0.5、m1

、m1＋0.5、m1＋1.0(单位均为μmol·L-1)。答案：(1)细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(3)m1＋1.0【考向集训】

1.(2021年山东济南调研)科学家用植物体细胞杂交技术，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株，培育过程如下图所示，其中①～⑤表示过程，a～f表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题。(1)在植物体细胞杂交技术中，过程①常用________________酶处理植物细胞以除去细胞壁。(2)过程②表示______________，依据的生物学原理是____________________。

(3)与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器是_______。

(4)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是____________________，其中过程④表示________________过程，过程⑤涉及的细胞分裂方式为________________________。

(5)若番茄细胞内含m条染色体，马铃薯细胞内含n条染色体，则“番茄—马铃薯”杂种植株的体细胞内含__________条染色体；若由杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株为几倍体？________。

(6)如果形成c的原生质体a、b来源于同一株番茄，那么更常用且有效地得到番茄植株f的处理方法是__________________________________________________________________________________________________________________________。

解析：(1)由图可知，过程①为用纤维素酶和果胶酶处理两种植物细胞以除去细胞壁，得到原生质体。(2)过程②表示诱导原生质体融合，依据的生物学原理是细胞膜具有一定的流动性。(3)过程③是杂种细胞再生出细胞壁，在此过程中高尔基体起重要作用。(4)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是植物细胞的全能性，图中过程④表示脱分化，过程⑤表示再分化，在过程⑤中细胞进行有丝分裂。(5)植物体细胞杂交得到的杂种细胞中染色体数目是番茄细胞和马铃薯细胞中染色体数目之和；若培育成的杂种植株是四倍体，则该杂种植株的花粉经离体培养得到的植株是单倍体，因为其是由配子(如花粉)发育而来的。(6)利用同一株植物的体细胞融合得到的植株是同源多倍体，获得同源多倍体更常用且有效的方法是利用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的植物种子或幼苗。

答案：(1)纤维素酶和果胶(2)诱导原生质体融合细胞膜具有一定的流动性(3)高尔基体(4)植物细胞的全能性脱分化有丝分裂(5)m＋n单倍体(6)用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的番茄种子或幼苗考向2动物细胞培养和干细胞的培养及应用

[典例2](2022年广东模拟)接种新型冠状病毒疫苗是建立群体免疫屏障、防止疫情暴发的主要手段。我国已有3个灭活疫苗、1个腺病毒载体疫苗和1个重组亚单位疫苗批准附条件上市或紧急使用。灭活疫苗是使用非洲绿猴肾(Vero)细胞进行病毒培养扩增，经β-丙内酯灭活的病毒，保留抗原成分以诱导机体产生免疫应答，并加用氢氧化铝佐剂以提高免疫原性。回答下列问题。

(1)非洲绿猴肾(Vero)细胞培养是疫苗研发的主要环节，非洲绿猴肾(Vero)细胞培养时，除了适宜的营养物质、温度等条件外，还需要控制气体条件是95%空气与5%二氧化碳的混合气体，二氧化碳的主要作用是___________________________________________________________________________________。在使用合成培养基时通常需加入血清，血清的作用是________________________________________________________________________________。

(2)把新型冠状病毒毒株接种于Vero细胞培养液在适宜条件下培养，在出现有______时，收获________(细胞培养液，Vero细胞)纯化后加入适宜浓度的β-丙内酯灭活，并加用________以提高免疫原性。

(3)未检测某种灭活疫苗的安全性，某研究所选择了15只生理状况相同的大鼠，随机分为5组。A组每只注射0.5μg疫苗；B组每只注射5μg；C组每只注射50μg；D组每只注射5mg；E组进行X操作。第1次免疫后，第7d加强免疫，第21d攻毒，第35d解剖检验。A、B、C、D均出现抗新型冠状病毒抗体、且均未出现免疫病理反应。①该实验的自变量是_______________，因变量是________________；对E组的X操作是______________。

②该实验结果证明__________________________________。

解析：(1)在动物细胞培养中，除了适宜的营养物质、温度等条件外，还需要95%空气与5%二氧化碳的气体条件，CO2的作用主要是调节培养液的pH。由于动物细胞生活的内环境还有一些成分尚未研究清楚，所以需要加入动物血清以提供一个类似生物体内的环境，动物血清作用是为培养细胞提供必要的营养物质、激素和各种细胞生长增殖必需的微量物质。(2)把新型冠状病毒毒株接种于Vero细胞培养液在适宜条件下培养，在出现有细胞病变时，收获细胞培养液纯化后加入适宜浓度的β­丙内酯灭活，并加用氢氧化铝佐剂以提高免疫原性。(3)①分析实验目的、分组、操作及结果可知，本实验探究疫苗注射的剂量是否对机体安全，能否有效预防新型冠状病毒传染且无免疫病理反应，因此该实验的自变量是疫苗注射的剂量，因变量是是否出现抗体及有无免疫病理反应；对E组的X操作是每只不注射疫苗，作为空白对照。②由于A、B、C、D4组均出现抗新型冠状病毒抗体、且均未出现免疫病理反应，所以该实验结果证明该种灭活疫苗是安全的，能有效预防新型冠状病毒传染且无免疫病理反应。答案：(1)维持培养液的pH为培养细胞提供必要的营养物质、激素和各种细胞生长增殖必需的微量物质(2)细胞病变细胞培养液氢氧化铝佐剂(3)疫苗注射的剂量是否出现抗体及有无免疫病理反应每只不注射疫苗该种灭活疫苗是安全的，能有效预防新型冠状病毒传染且无免疫病理反应项目动物细胞培养植物组织培养理论基础细胞增殖植物细胞的全能性培养前处理无菌；用机械的方法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理，使组织分散成单个细胞无菌、离体取材动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织植物幼嫩的部位或花药等动物细胞培养和植物组织培养的比较项目动物细胞培养植物组织培养培养基性质液体固体培养基成分糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等水、矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和琼脂等结果细胞培养产生大量细胞，不形成新个体可产生新个体(续表)项目动物细胞培养植物组织培养应用人造皮肤的构建、动物分泌蛋白的规模化生产快速繁殖、作物脱毒、细胞产物的工厂化生产和单倍体育种等相同点①都需人工条件下的无菌操作；②都需要适宜的温度、pH等条件；③都进行有丝分裂，都不涉及减数分裂(续表)

【考向集训】

2.(2022年陕西西安二模)利用人类多能干细胞培养的皮肤类器官在培养4～5个月后，形成了多层皮肤组织，包含毛囊、皮脂腺和神经元回路，是迄今最逼真的人皮肤类器官。下列相关叙述正确的是()A.多能干细胞形成多层皮肤组织的过程中，遗传物质通常会发生改变B.多能干细胞培养形成多层皮肤组织，说明了动物的体细胞具有全能性C.给烧伤病人移植自身多能干细胞培养成的皮肤类器官可减弱免疫排斥反应D.该项研究结果表明多能干细胞可以分化成为人体内所需的各种组织和器官

解析：多能干细胞形成多层皮肤组织的过程中，遗传物质并未发生改变，只是基因的选择性表达，A错误。全能性是指已高度分化的细胞具有发育成为完整个体的潜能，多能干细胞培养形成多层皮肤组织，未体现出发育成完成个体，不能体现全能性，B错误。由于多能干细胞培养成的皮肤类器官由自身细胞发育而来，不会出现排斥反应，C正确。研究结果表明，多能干细胞能形成多层皮肤组织，包含毛囊、皮脂腺和神经元回路，但不能说明其能分化成各种组织和器官，D错误。答案：C考向3动物核移植技术和克隆动物

[典例3](2021年湖南高考)M基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达。现设计实验，将外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技术获得M基因失活的转基因克隆动物A，流程如图所示。回答下列问题。

(1)在构建含有片段F的重组质粒过程中，切割质粒DNA的工具酶是____________，这类酶能将特定部位的两个核苷酸之间的________断开。

(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是____________________________________________________。

(3)与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率更低，原因是________。从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞，在形态上表现为______________________________________(答出两点即可)，功能上具有________。

(4)鉴定转基因动物：以免疫小鼠的______淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，筛选融合杂种细胞，制备M蛋白的单克隆抗体。简要写出利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活的实验思路__________________________________________。

解析：(1)基因工程中切割DNA的工具酶是限制性内切核酸酶(限制酶)，故在构建含有片段F的重组质粒过程中，切割质粒DNA的工具酶是限制性内切核酸酶(限制酶)。限制性内切核酸酶是作用于其所识别序列中两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。不同的限制酶可以获得不同的末端，主要分为黏性末端和平末端。(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。(3)由于动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难，故与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率低。胚胎干细胞在形态上表现为细胞体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。(4)先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应，之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞；诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合，利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞，制备M蛋白的单克隆抗体；若要利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活，如果M基因已经失活，则克隆动物A中无法产生M蛋白的单克隆抗体，则可利用抗原—抗体杂交技术进行检测。故实验思路：取动物A和克隆动物A的肝组织细胞，分别提取蛋白质进行抗原—抗体杂交。答案：(1)限制性内切核酸酶(限制酶)磷酸二酯键(2)清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害，同时给细胞提供足够的营养(3)动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难细胞体积小，细胞核大，核仁明显(任选两点作答)发育的全能性(4)B取动物A和克隆动物A的肝组织细胞，分别提取蛋白质进行抗原—抗体杂交【考向集训】

3.(2022年广东梅州二模)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，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)，请结合图示回答下列问题。(1)通常用幼龄或早期胚胎进行动物细胞培养，原因是___________________________________________________________________________________；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。

(2)在对转基因奶牛细胞进行性别鉴定时最有效的方法是SRY-PCR法，该方法用牛Y染色体上的性别决定基因SRY作为特异性探针来检测PCR扩增产物，检测方法为_______技术，此过程需要设计引物，引物的作用是__________________________________________________________________________________。

(3)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，该母牛生出的犊牛与供体奶牛相比并不是100%的复制，原因可能是__________________________________________________________________________________________。(4)上述转基因奶牛的克隆成功，说明了动物________具有全能性。

解析：(1)通常用幼龄或早期胚胎进行动物细胞培养，原因是这类细胞的分化程度低，分裂能力强；将组织细胞分散成单个细胞，要利用胰蛋白酶处理。(2)因为“该方法用牛Y染色体上的性别决定基因SRY作为特异性探针来检测PCR扩增产物”，可知是通过碱基互补配对来检测有无相应的杂交带，检测方法为DNA分子杂交技术，此过程需要设计引物，引物的作用是为热稳定性DNA聚合酶提供结合位点。(3)由于生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制以及生物的性状还受环境因素的影响，所以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犊牛，但也不是100%的复制。(4)转基因奶牛的克隆成功，说明了动物体细胞的细胞核具有全能性。

答案：(1)细胞分裂能力强胰蛋白(2)DNA分子杂交为热稳定性DNA聚合酶提供结合位点(3)生物性状受细胞核基因和质基因的共同控制；生物的性状还受环境因素的影响(4)体细胞的细胞核

考向4动物细胞融合与单克隆抗体的制备

[典例4](2021年山东高考)一个抗原往往有多个不同的抗原决定簇，一个抗原决定簇只能刺激机体产生一种抗体，由同一抗原刺激产生的不同抗体统称为多抗。将非洲猪瘟病毒衣壳蛋白p72注入小鼠体内，可利用该小鼠的免疫细胞制备抗p72的单抗，也可以从该小鼠的血清中直接分离出多抗。下列说法正确的是()A.注入小鼠体内的抗原纯度对单抗纯度的影响比对多抗纯度的影响大B.单抗制备过程中通常将分离出的浆细胞与骨髓瘤细胞融合C.利用该小鼠只能制备出一种抗p72的单抗D.p72部分结构改变后会出现原单抗失效而多抗仍有效的情况

解析：单抗的制作需要筛选，而多抗不需要筛选，抗原纯度越高，产生的多抗纯度越高，因此原纯度对单抗纯度的影响比对多抗纯度的影响小，A错误。单抗制备过程中通常将分离出的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，B错误。非洲猪瘟病毒衣壳蛋白p72上有多种抗原决定簇，一个抗原决定簇只能刺激机体产生一种抗体，所以向小鼠体内注入p72后，可以刺激小鼠产生多种抗p72的单抗，C错误。p72部分结构改变只改变了部分抗原决定簇，因此由这部分抗原决定簇产生的抗体失效，但由于还存在由其他抗原决定簇刺激机体产生的抗体，所以多抗仍有效，D正确。答案：D【考向集训】4.(2020年全国Ⅰ卷)为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。回答下列问题。

(1)上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是_______________________________________________________。

(2)写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：__________________________________________________________________________。

(3)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于________________，使用该培养基进行细胞培养的结果是________________。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是________________________________________________________________________。