高考生物（人教版）一轮总复习学案选修3第2讲细胞工程

第2讲细胞工程考情研读·备考定位考点展示核心素养1．简述植物的组织培养。2．简述动物的细胞培养与体细胞克隆。3．举例说出细胞融合与单克隆抗体。4．活动：利用植物组织培养技术培育菊花或其他植物幼苗，并进行栽培。5．活动：收集单克隆抗体在临床上实际应用的资料，并进行交流分享。1．生命观念——细胞全能性的物质基础和生物生长的细胞学基础。2．理性思维——建立模型：动、植物细胞工程的基本操作流程。3．科学探究——解决问题：动、植物细胞工程的应用。4．社会责任——克隆动物及其对人类社会的可能影响。考点一植物细胞工程自主回顾·素养储备基础梳理1．细胞工程的概念理解(1)原理和方法细胞生物学和分子生物学。(2)操作水平细胞水平或细胞器水平。(3)工程目的按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。(4)根据操作对象的不同分类植物细胞工程和动物细胞工程。2．植物细胞工程(1)理论基础——细胞的全能性①概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。②物质基础：细胞中具有本物种全部遗传信息。③表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。(2)植物组织培养技术①概念理解a．培养对象：离体的植物器官、组织、细胞。b．培养条件：无菌、人工配制的培养基、相关激素等人工控制条件。c．培养结果：产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。②操作流程外植体eq\o(→,\s\up7(脱分化))愈伤组织eq\o(→,\s\up7(再分化))根、芽或胚状体→试管苗(3)植物体细胞杂交技术①概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。②操作流程③流程分析a．过程a为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。b．过程b是原生质体的融合，其原理是细胞膜具有一定的流动性。c．诱导b融合的两种方法物理法包括离心、振动、电激等；化学法一般用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。d．过程c是原生质体融合后再生出细胞壁。e．过程d是植物组织培养技术，其原理是细胞的全能性。④意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。3．植物细胞工程的实际应用(1)微型繁殖：优点是能够保持亲本的优良性状。(2)作物脱毒：利用茎尖、根尖等无毒组织进行微型繁殖。(3)培育人工种子：可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。(4)作物新品种的培育①单倍体育种—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—过程：花药离体培养→单倍体植株,\o(→,\s\up7(人工诱导),\s\do5(染色体加倍))纯合子植株,—优点：后代是纯合子，能稳定遗传))②突变体的利用—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—原理：基因突变,诱变处理,,,,—过程：外植体\o(→,\s\up7(脱分化))愈伤组织,→突变体\o(→,\s\up7(筛选),\s\do5(培育))新品种,,,诱导分化,—\a\vs4\al(优点：提高愈伤组织的突变率，,加快了育种进程)))(5)细胞产物的工厂化生产：即利用植物组织培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。思维辨析易错整合，判断正误。(1)高度分化的成熟叶肉细胞不具备发育成完整植株的潜能(×)(2)胚状体是外植体在培养基上脱分化形成的一团愈伤组织(×)(3)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性(√)(4)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(×)(5)愈伤组织是外植体经脱分化和再分化后形成的(×)(6)在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞(×)(7)培养草莓脱毒苗所采用的主要技术是细胞杂交(×)(8)再生出细胞壁是植物体细胞原生质体融合成功的标志(√)(9)经植物组织培养得到的胚状体用人工薄膜包装后可得到人工种子(√)(10)同一株绿色开花植物不同部位的细胞经组织培养获得的植株基因都是相同的(×)延伸探究据图分析植物体的细胞杂交过程(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理是什么？(2)如何根据细胞膜表面荧光判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的？(3)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则“番茄——马铃薯”细胞在有丝分裂后期含有多少条染色体？(4)若杂种细胞培育成的“番茄——马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于几倍体植株？[提示](1)细胞膜的流动性、植物细胞的全能性。(2)融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光。(3)2(m＋n)条。(4)单倍体植株。剖析难点·考点突破重难精讲1．植物组织培养和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选材选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化不同的植物细胞技术操作脱分化、再分化等除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合关系植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂2．脱分化和再分化的比较内容脱分化再分化过程外植体→愈伤组织愈伤组织→胚状体形成体特点排列疏松、无规则、高度液泡化的薄壁细胞有根、芽条件a．离体b．适宜的营养c．生长素/细胞分裂素的比例适中d．不需要光照a．离体b．适宜的营养c．生长素和细胞分裂素的比例高或低诱导生根或生芽d．光照3．激素比例与分化的关系适当提高生长素与细胞分裂素的比例容易生根，适当提高细胞分裂素与生长素的比例容易生芽，比例适中诱导产生愈伤组织。(如图所示)：4．植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法(1)诱导产物(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B)：①未融合的细胞：A和B。②两两融合的细胞：AA、BB和AB。③多细胞融合体。(2)检测方法：对诱导产物中的细胞进行植物组织培养，然后根据得到的植物性状进行判断。①若只表现出一种植物的性状，说明是未融合细胞。②若得到的是具有两种亲本性状的植物，说明是杂种植株。③若得到的是具有两种亲本性状的植物，且一种植物的性状得到加强，则是多细胞融合体。④若只表现出一种植物的性状且效果得到加强，则是同种细胞融合的结果。5．单倍体育种和突变体的利用的不同点项目原理优点成果单倍体育种染色体变异明显缩短育种年限单育1号烟草品种，中花8号、11号水稻和京花1号小麦品种等突变体的利用基因突变产生新基因，大幅度改良某些性状抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草等■有关细胞全能性及细胞培养的四个注意点(1)具有全能性≠体现(实现)全能性①具有全能性：理论上，活细胞都具有全能性。②体现全能性：只有发育成完整个体，才能说明实现了细胞的全能性。(2)细胞全能性的大小比较①植物细胞>动物细胞。②受精卵>生殖细胞>体细胞。③分化程度低的细胞>分化程度高的细胞；幼嫩细胞>衰老细胞；分裂能力强的细胞>分裂能力低的细胞。精准命题〔典例剖析〕例1(2019·全国卷Ⅲ)培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。回答下列问题。(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有全能性(或答：形成完整植株所需的全部基因)。(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是形成层容易诱导形成愈伤组织。(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的分化(或答：再分化)过程，最终可形成试管苗。(4)步骤⑥要进行照光培养，其作用是诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用。(5)经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的遗传特性，这种繁殖方式属于无性繁殖。[解析](1)植物细胞具有全能性，故用分化的植物细胞可以培养成完整的植株。(2)形成层细胞分化程度低、全能性高，容易诱导形成愈伤组织，所以要选取含有形成层的组织进行组织培养。(3)培养愈伤组织过程中，需要一定的营养和激素诱导等条件，步骤⑤和步骤⑥在培养过程中需要的生长素和细胞分裂素的比例不同，所以，从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基。在培养基上愈伤组织通过细胞的分化(再分化)过程，最终可形成试管苗。(4)试管苗需要照光培养，以便诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用。(5)组织培养没有经过两性生殖细胞的结合，因此属于无性繁殖，组织培养得到的植株保持了原品种的遗传特性。〔对应训练〕1．(2020·邢台期末)玉米(2N＝20)和水稻(2M＝24)均为二倍体植物，某实验小组拟用体细胞杂交技术培育富含β－胡萝卜素的“黄金大米”植株，过程设计如图所示。请回答下列问题：(1)①为原生质体的制备过程，该过程需要的酶是纤维素酶和果胶酶，制备原生质体的过程不能在清水中进行，以防止原生质体吸水涨破。(2)原生质体融合过程体现了细胞膜具有一定的流动性的结构特点。(3)图中融合的杂种细胞中含有4个染色体组，该杂种细胞培育形成的植株的精原细胞在减数分裂过程中能产生22个四分体。(4)③过程不需要(填“需要”或“不需要”)在光下进行，④过程中愈伤组织分化的方向与培养基中植物激素的种类和比例有关。[解析](1)①为原生质体的制备过程，通常用酶解法。由于细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以该过程需要的酶是纤维素酶和果胶酶。由于细胞壁对细胞有支持和保护作用，所以制备原生质体的过程不能在清水中进行，以防止原生质体吸水涨破。(2)原生质体融合过程体现了细胞膜具有一定的流动性的结构特点。(3)由于玉米(2N＝20)和水稻(2M＝24)均为二倍体植物，所以图中融合的杂种细胞中含有4个染色体组，该杂种细胞含有22对44条染色体，所以培育形成的植株的精原细胞在减数分裂过程中能产生22个四分体。(4)③过程为脱分化，不需要在光下进行，④过程中愈伤组织分化的方向与培养基中植物激素的种类和比例有关。考点二动物细胞培养与核移植技术自主回顾·素养储备基础梳理1．动物细胞培养——动物细胞工程技术的基础(1)原理：细胞增殖。(2)培养条件①无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理，添加抗生素，定期更换培养液以清除代谢产物。②营养：除正常的有机和无机营养外，加入血清、血浆等一些天然成分。③适宜的温度和pH：温度为36.5±0.5_℃(哺乳动物)，pH为7.2～7.4。④气体环境：含95%空气加5%CO2的混合气体，其中后者的作用是维持培养液的pH。(3)动物细胞的培养过程(4)应用生物制品的生产、检测有毒物质、医学研究。2．动物体细胞核移植技术和克隆动物(1)原理：动物体细胞核具有全能性。(2)动物体细胞核移植技术的过程eq\o(\s\up7(供体),\s\do5(体细胞))→细胞培养→供体细胞核eq\o(,\s\up7(注↓入))eq\o(\s\up7(卵巢卵),\s\do5(母细胞))eq\o(→,\s\up7(MⅡ中期))去核→eq\o(\s\up7(去核卵),\s\do5(母细胞))eq\o(→,\s\up7(细胞),\s\do5(融合))重组细胞eq\o(→,\s\up7(发育))胚胎eq\o(→,\s\up7(胚胎移植))代孕母体→出生与供体遗传物质基本相同的个体(3)结果：产生新个体。(4)应用①加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。②保护濒危物种。③生产医用蛋白。④作为异种移植的供体。⑤用于组织器官的移植。思维辨析易错整合，判断正误。(1)在25℃的实验条件下可顺利完成大鼠神经细胞的培养((2)连续细胞系的细胞大多具有二倍体核型(×)(3)动物细胞培养与植物组织培养依据的原理都是细胞的全能性(×)(4)动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶(×)(5)肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2以刺激细胞呼吸(×)(6)二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的(×)(7)动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞(×)(8)克隆动物的性状与供体动物完全相同(×)延伸探究1．热图导析：补充动物细胞培养的过程示意图并填空(1)与植物细胞培养相比，动物细胞培养过程所用的培养基一般是液体培养基，并加入动物血清。(2)动物细胞培养过程中两次用到胰蛋白酶，第一次的作用是将剪碎的组织分散成单个细胞；第二次是将贴壁细胞从瓶壁上分离下来，目的是避免动物细胞的接触抑制现象。(3)动物细胞培养时加入CO2的主要作用是维持培养液的pH；O2的作用是促进细胞有氧呼吸。2．进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？[提示]用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性。胰蛋白酶作用的适宜环境pH为7.2～8.4。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适宜用于细胞培养时的消化。3．用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，想一想，这是为什么？[提示]培养的动物细胞一般当传代至10～50代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代10代以内的细胞。剖析难点·考点突破重难精讲1．植物组织培养与动物细胞培养的比较技术内容项目植物组织培养动物细胞培养原理细胞的全能性细胞的增殖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(血浆)等，属于液体培养基取材较幼嫩的细胞、组织、器官动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织培养过程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、药理等的研究相同点①都需人工条件的无菌操作②都是合成培养基③都需适宜的温度、pH等条件2．动物细胞培养与动物体细胞核移植的比较项目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过程结果获得细胞群获得与供体遗传物质基本相同的个体3．核移植时应注意的几个问题(1)核移植时应选MⅡ中期卵母细胞的原因①此类细胞体积大，易于操作；②卵黄多，营养物质丰富，可为发育提供充足的营养；③卵母细胞的细胞质中存在激发细胞核全能性表达的物质。(2)克隆动物是由重组的细胞经培养而来的，该重组细胞的细胞质基因来源于受体细胞，细胞核基因来源于提供细胞核的亲本，其遗传物质来自2个亲本。(3)核移植中供体动物、提供卵母细胞的动物、代孕动物和克隆动物之间的关系：克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数性状与提供卵母细胞的动物相同，与代孕动物的性状无遗传关系。(4)动物体细胞核移植技术(克隆)从生殖方式的角度看属无性生殖，重组细胞相当于受精卵，需要动物细胞培养和胚胎工程技术的支持。■(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。精准命题〔典例剖析〕例2(2021·六安一中质检)回答下列有关动物细胞培养的问题：(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。此时，瓶壁上形成的细胞是单(或一)层。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用到的酶是胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)。(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而获得不死性，该种细胞的黏着性降低，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量减少。(3)现用某种大分子染料对细胞进行染色时，观察到死细胞能被染色，而活细胞不能被染色，原因是活细胞的细胞膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内(或死细胞的细胞膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色)。(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用有丝分裂中期的细胞在显微镜下进行观察。(5)在细胞培养过程中，通常在冷冻(或超低温、液氮)条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中酶的活性降低，细胞新陈代谢的速率降低。[解析](1)细胞接触抑制是指细胞表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖的现象。基于上述特性，瓶壁上形成的细胞是单层排列的。需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将贴壁的细胞从瓶壁上分离下来。(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡现象，但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成不死性细胞。该种细胞由于细胞表面糖蛋白减少，其黏着性降低。(3)活细胞的细胞膜具有选择透过性，大分子染料不能通过，所以活细胞不能被染色；死细胞的细胞膜失去了选择透过性，大分子染料可以通过，所以死细胞能被大分子染料染色。(4)有丝分裂中期时染色体的着丝点排列在赤道板上，染色体形态固定、数目清晰，是观察染色体数目的最佳时期。(5)在细胞培养过程中，通常在冷冻(或超低温、液氮)条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中酶的活性降低，细胞新陈代谢的速率降低。〔对应训练〕2．(2020·湖南长郡中学第二次月考)如图表示培育转基因克隆羊和胚胎工程的部分操作流程，其中字母代表有关结构或个体，数字代表过程、方法。请据图回答下列问题：(1)图中过程①～⑦所涉及的全部生物技术有动物细胞培养、早期胚胎培养、胚胎移植、细胞核移植(两种即可)。(2)通过①、⑤过程获取分散的细胞时，用到的酶是胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)，培养的细胞在充满培养皿底时停止分裂，这种现象称为接触抑制。(3)动物细胞培养过程中应将细胞置于5%CO2和95%空气的气体环境中，CO2的作用是维持培养液的pH。此培养过程中为防止杂菌感染，需要添加一定量的抗生素。(4)早期胚胎可通过⑥胚胎移植(写明数字及名称)技术移入代孕母体子宫内继续发育，该技术在生产实践中的意义在于提高优良母畜的繁殖率。(5)通常用去核的卵母细胞作为受体细胞，此时的卵母细胞应该培养到减数第二次分裂的中期(细胞分裂方式及时期)，f细胞在形态上的特点是体积小、细胞核大、核仁明显。[解析](1)图中①是动物细胞培养，②是用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理，③④是将目的细胞注入去核卵母细胞形成重组细胞的过程，⑤是早期胚胎培养，⑥是胚胎移植，⑦是从早期胚胎中获取胚胎干细胞。全过程所涉及的生物技术有动物细胞培养、早期胚胎培养、胚胎移植、细胞核移植等。(2)通过①、⑤过程获取分散的细胞时，用到的酶是胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)；培养的细胞在充满培养皿底时停止分裂，这种现象称为接触抑制。(3)图中动物细胞培养过程中应将细胞置于5%CO2和95%空气的气体环境中，CO2的作用是维持培养液的pH，此培养过程中为防止杂菌感染，需要添加一定量的抗生素。(4)早期胚胎可通过胚胎移植技术即⑥移入代孕母体子宫内继续发育，该技术可以提高优良母畜的繁殖率。(5)通常用去核卵母细胞作为受体细胞，此时的卵母细胞应该培养到减数第二次分裂中期，胚胎干细胞在形态上表现为体积小、细胞核大、核仁明显。考点三动物细胞融合与单克隆抗体的制备自主回顾·素养储备基础梳理1．动物细胞融合(1)原理：细胞膜的流动性。(2)融合方法：聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。(3)意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能，也为制造单克隆抗体开辟了新途径。2．单克隆抗体(1)制备过程(2)优点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。(3)用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。思维辨析易错整合，判断正误。(1)植物原生质体融合与动物细胞融合原理是相同的(√)(2)灭活的病毒能促进动物细胞融合，但不能促进植物细胞融合(√)(3)将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行诱导融合，培养液中融合后的细胞即为杂交瘤细胞(×)(4)体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体(×)延伸探究如图为制备单克隆抗体和多克隆抗体的示意图。请据图思考：(1)单克隆抗体相比多克隆抗体，其优点有哪些？(2)图中第一次筛选和第二次筛选的目的有何不同？(3)注射抗原的目的是什么？(4)杂交瘤细胞有什么特点？[提示](1)单克隆抗体的优点是：特异性强、灵敏度高，可大量制备。(2)第一次筛选的目的是筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选的目的是筛选出能产生所需单克隆抗体的杂交瘤细胞。(3)刺激机体发生免疫反应，从而产生浆细胞。(4)既能无限增殖，又能产生所需抗体。剖析难点·考点突破重难精讲1．植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较植物体细胞杂交动物细胞融合(单克隆抗体制备)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(纤维素酶、果胶酶)去除细胞壁注射特定抗原使正常小鼠产生免疫反应促融方法①物理法：离心、振动、电刺激等；②化学法：聚乙二醇(PEG)①物化法：与植物细胞融合相同；②生物法：灭活的病毒过程第一步原生质体的制备(酶解法)正常小鼠免疫处理第二步原生质体融合(物化法)动物细胞融合第三步杂种细胞的筛选与培养杂交瘤细胞的筛选与培养第四步杂种植株诱导与鉴定单克隆抗体的提纯图解2．单克隆抗体制备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原因诱导融合后会得到多种杂交细胞，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，所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞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(“B—B”细胞、“瘤－瘤”细胞)都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞(“B—瘤”细胞)才能生长用多孔培养皿培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，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能分泌所需抗体的杂交瘤细胞3．单克隆抗体制备过程的几个问题分析(1)对动物免疫的原因：B淋巴细胞要经过免疫过程，即接触抗原，增殖分化产生有特异性免疫功能的B淋巴细胞，才能产生相应的抗体，所以，与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是浆细胞。(2)在单克隆抗体制备过程中，一般认为有两次筛选过程，第一次是筛选出杂交瘤细胞(用选择培养基)，第二次是进一步筛选出能产生人们所需抗体的杂交瘤细胞。(3)杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质，不仅具有浆细胞产生特异性抗体的能力，还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的能力，从而可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点，而大量生产单克隆抗体。精准命题〔典例剖析〕例3(2021·邢台期末)下列有关动物细胞融合和植物细胞融合的说法，正确的是(D)A．都可以用灭活的病毒促进细胞融合B．细胞融合前都要先制备原生质体C．依据的原理都是细胞的全能性D．都能够使远缘杂交成为可能[解析]不能用灭活的病毒促进植物细胞融合，A错误；植物细胞融合前需要先制备原生质体，而动物细胞不需要，B错误；动物细胞融合和植物细胞融合依据的原理都是细胞膜的流动性，C错误；动物细胞融合和植物细胞融合都能打破生殖隔离，使远缘杂交成为可能，D正确。〔对应训练〕3．(2021·香坊区月考)双特异性单克隆抗体是指可同时与癌细胞和药物结合的特异性抗体。如图是科研人员通过杂交瘤细胞技术生产能同时识别癌胚抗原和长春碱(一种抗癌药物)的双特异性单克隆抗体的部分过程。分析回答下列问题：(1)过程①后，从小鼠的脾脏中得到抗癌胚抗原的抗体，说明小鼠体内形成了相应的B细胞。制备双特异性单克隆抗体的过程中用到的技术有动物细胞融合、动物细胞培养。(2)过程②诱导融合的方法是聚乙二醇诱导(化学法)，过程②选用的骨髓瘤细胞不能(填“能”或“不能”)在HAT培养基上生长。(3)经过程③筛选得到的细胞还需转移至多孔培养板中进行过程④，目的是筛选出足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。(4)获得的单克隆杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖均可。(5)对比血清抗体，单克隆抗体的优点是纯度高、特异性强、灵敏度高、产量高(可大量制备)(至少答出3条)。[解析](1)过程①是给小鼠注射癌胚抗原，从小鼠的脾脏中得到抗癌胚抗原的抗体，说明小鼠体内形成了相应的B细胞。制备双特异性单克隆抗体的过程中用到的技术有动物细胞融合和动物细胞培养。(2)过程②诱导融合的化学方法是聚乙二醇(PEG)诱导，过程②选用的骨髓瘤细胞不能在HAT培养基上生长。(3)经过程③筛选得到的细胞还需转移至多孔培养板中进行过程④，目的是筛选出足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。(4)获得的单克隆杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖均可。(5)对比血清抗体，单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高、可大量制备。课末总结知识导图·思维缕析学科素养·核心释疑1．具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞都具有发育成完整个体的潜能，即细胞的全能性。2．植物组织培养的过程主要包括脱分化和再分化两个阶段，脱分化的结果是形成愈伤组织，再分化的结果是形成根和芽。3．植物体细胞杂交需要用酶解法制备原生质体，所用的酶包括纤维素酶和果胶酶。4．无论是植物体细胞杂交还是动物细胞融合，都需要诱导。5．植物组织培养需要各种营养成分和植物激素，动物细胞培养也需要各种营养成分及血清。6．植物体细胞杂交可用于作物育种，动物细胞融合可用于单克隆抗体的制备。7．产生单克隆抗体的细胞是杂交瘤细胞，它既能产生单克隆抗体又能无限增殖。探究高考·明确考向1．(2020·山东卷，13)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如下图所示。下列说法错误的是(C)A．过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞B．过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂C．过程③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合D．耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段[解析]过程1是获得植物细胞的原生质体，需要用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解，A正确；根据题干信息“将其中一个细胞的染色体在融合前断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，”故过程②紫外线照射是使中间偃麦草的染色体断裂，B正确；灭活的病毒诱导是动物细胞融合特有的方法，诱导植物原生质体融合常用物理法、化学法，C错误；实验最终将不抗盐的普通小麦和抗盐的偃麦草整合形成耐盐小麦，说明耐盐小麦染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段，D正确。故选C。2．(2019·北京卷，4)甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株，再将二者杂交后得到F1，结合单倍体育种技术，培育出同时抗甲、乙的植物新品种。以下对相关操作及结果的叙述，错误的是(D)A．将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞B．通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定C．调整培养基中植物激素比例获得F1花粉再生植株D．经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体[解析]基因工程中需在体外先将目的基因与带有标记基因的载体结合，再将其导入受体细胞，A项正确。在个体生物学水平上，可通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定，B项正确。在花粉离体培养过程中，合理调整培养基中生长素和细胞分裂素的比例，可使愈伤组织再分化，获得F1花粉再生植株，C项正确。经花粉离体培养获得的若干再生植株一般为单倍体，D项错误。3．(2019·江苏卷，23)下图为杂交瘤细胞制备示意图。骨髓瘤细胞由于缺乏次黄嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT－)，在HAT筛选培养液中不能正常合成DNA，无法生长。下列叙述正确的是(多选)(ACD)A．可用灭活的仙台病毒诱导细胞融合B．两两融合的细胞都能在HAT培养液中生长C．杂交瘤细胞需进一步筛选才能用于生产D．细胞膜的流动性是细胞融合的基础[解析]诱导动物细胞融合的因素有灭活的仙台病毒、聚乙二醇、电激等，A项正确。两两融合的细胞包括：免疫B细胞与免疫B细胞的融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞的融合、免疫B细胞与骨髓瘤细胞的融合。其中骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞缺乏次黄嘌呤磷酸核糖转移酶，不能在HAT培养液中生长，B项错误。杂交瘤细胞还需要进行克隆化培养和抗体检测，经过多次筛选才能用于生产，C项正确。细胞融合的基础是细胞膜的流动性，D项正确。4．(2020·全国Ⅰ，38)[生物——选修3：现代生物科技专题]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，该处理的目的是诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞。(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：取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液。(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选择培养基，使用该培养基进行细胞培养的结果是只有杂交瘤细胞能够生存。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是抗原与抗体的反应具有特异性。(4)若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养(答出2点即可)。[解析]本题考查动物细胞培养及单克隆抗体制备的知识。(1)给小鼠甲注射病毒A，小鼠体内发生特异性免疫，产生能分泌特异性抗体(抗病毒A抗体)的B淋巴细胞。(2)制备单细胞悬液的过程：取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理，将脾脏组织分散成单个细胞，再用培养液稀释制成细胞悬液。(3)单克隆抗体制备过程中有两次筛选，第一次是用选择培养基筛选出杂交瘤细胞，第二次是用多孔培养皿培养，并进行抗体检测，原理是抗原与抗体的反应具有特异性。(4)经过第二次筛选得到的杂交瘤细胞，可以在体外条件下大规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖，最后从细胞培养液或小鼠腹水中提取出大量所需的单克隆抗体。5．(2020·江苏卷，28)新型冠状病毒可通过表面的刺突蛋白(S蛋白)与人呼吸道黏膜上皮细胞的ACE2受体结合，侵入人体，引起肺炎。图1为病毒侵入后，人体内发生的部分免疫反应示意图。单克隆抗体可阻断病毒的粘附或入侵，故抗体药物的研发已成为治疗新冠肺炎的研究热点之一。图2为筛选、制备抗S蛋白单克隆