2024届高考生物一轮复习第2讲细胞工程练习含解析新人教版选修296

2024届高考生物一轮复习第2讲细胞工程练习含解析新人教版选修

296第2讲细胞工程

1.(2021•湖北高考模拟)下图是利用现代生物技术改良草莓品系的过程，请回答下列

有关问题：

凤梨草荷鹤二qA一所以梨味的除色草用

嫌色情4s细胞/、--------产收岛素的嫁色Q毒

展心因

(1)图中涉及的现代生物技术有转基因技术、植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术。

(2)请简述I过程的基本方法：先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的

原生质体：然后借助•定的技术手段(物理或化学方法)诱导原生质体融合。A培育至具有凤

梨风味的绿草莓幼苗的过程，能(填“能”或“不能”)体现植物细胞的全能性。

(3)研究人员根据已知的胰岛素基因序列，可采用化学合成方法获得胰岛素基因。

(4)转基因技术和细抱工程在改良动植物类型过程中都有广泛应用，但是，胚胎工程只

是指对动物的配子或早期血胎所进行的多种显微操作和处理技术。

［解析］(1)图中涉及的现代生物技术有转基因技术、植物体细胞杂交技术、植物组织

培养技术。(2)图中I过程的基本方法是先用酶解法去除获得具有活力的原生质体、然后诱

导原生质体融合。图中A培育至具有凤梨风味的绿草莓幼苗的过程，采用了植物组织培养技

术，体现了植物细胞的全能性。(3)由于已知胰岛素基因序列，所以研究人员可根据已知的

胰岛素基因序列，采用化学合成的方法获得胰岛素基因。(4)胚胎工程只是指对动物的配子

或早期胚胎所进行的多种显微操作和处理技术，有胚胎移植和胚胎分割移植等。

2.(2020•陕西高考模拟)类风湿性关节炎(RA)是一种自身免疫病，致残性强。研究表

明，该病的病理改变与肿瘤坏死因子一a(TNF-a)密切相关，而一种人鼠嵌合的抗TNF-a

单克隆抗体能有效治疗RA。下图为该单克隆抗体制备过程示意图。

(1)动物细胞培养技术是单克隆抗体技术的基础,该过程中需要的气体条件是95,空气

和5%C"

⑵图中的抗原A是肿瘤坏死因子一a(TNF-a),常用的促融剂是聚乙二醇(PEG).图中

“()和抗体检测”，括号内应填克隆化培养。

(3)细胞融合完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有骨髓

瘤细胞自身融合细胞、淋匕细胞自身融合细胞“体系中出现多种类型细胞的原因是细胞融合

是随机的，且融合率达不到100%。

(4)单克隆抗体主要的用途有：作为诊断试剂、用于治疗疾病、用于运载药物(至少答出

两点）。

［解析］（1）动物细胞培养技术是动物细胞工程的基础，是单克隆抗体技术的基诏。该

过程中需要的气体条件是95%空气和5%C0„以保证细胞代谢所必需的氧气和培养液的pHo

（2）要制备抗TNF-a单克隆抗体需要给小鼠注射肿瘤坏死因子一a（TNF-a）。常用物理或化

学方法促融，最常用的化学促融剂是聚乙二醉（PEG）。在抗体检测之前需要进行克隆化培养，

以增加杂交瘤细胞数量。（3）细胞融合是随机的，且融合率达不到100串,所以细胞融合完

成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有骨髓瘤细胞自身融合细胞、

淋巴细胞自身融合细胞。（4）单克隆抗体最广泛的用途是作为诊断试剂；也可用于治疗疾病、

用于运载药物，主要是用于癌症治疗，也有少量是用于其他治疗的。

3.（2020•山东省泰安市生物模拟）埃博拉病毒（EB。）呈纤维状，EB0衣壳外有包膜，包

膜上有5种蛋白棘突（VP系列蛋白和GP蛋白），其中GP蛋白最为关键，能被宿主细胞强烈

识别。请回答下列问题：

（1）要获得编码GP蛋白抗原的基因疫苗，首先要提取出病原体的RNA,并利用RNA经逆

转录合成DNA,构建cDNA文库。cDNA文库中的基因可以（选填“可以”“不可以”“部分”）

进行物种间的基因交流。

（2）为了从牛分泌的乳汁中提取GP蛋白，需将GP蛋白基因通过显微遨畦（方法）导入

牛受精卵中。在基因导入牛受体细胞前，基因的首段必须含有使其仅能在牛的乳腺细胞中特

异性表达的（乳腺蛋白基因的）启动子,驱动转录过程。转基因牛是否培育成功，可以通过抗

原一抗体杂交技术从分子水平上进行检测。

（3）以GP蛋白作为疫苗比利用毒性减弱的埃博拉病毒作疫苗更安全，其原因是GP蛋白

自身没有感染能力，但保曲「抗原特性。

（4）科研人员利用经EB0免疫后小鼠的以蛇细胞与小鼠的骨髓瘤细胞进行融合以形成

杂交瘤细胞，培养后可以获得纯净的单一品种抗体，其特点是特异性强、灵敏度高、并可能

大量制备,可以用此抗体与药物制成“生物导弹”抗击EB0。

［解析］以RNA为模板合成DNA的过程为逆转录过程，该过程需要逆转录酶的催化;cDNA

文件中的基因可以进行物种间的基因交流。（2）将目的基因导入动物受体细胞一般采用显微

注射法。为了从牛分泌的乳汁中生产GP蛋白，在基因导入牛受体细胞前，基因的首段必须

含有使其仅能在牛的乳腺细胞中特异性表达的（乳腺蛋白基因的）启动子，才能驱动转录过

程。（3）以GP蛋白作为疫苗比基因疫苗更安全，其原因是GP蛋白自身没有感染能力，但保

留有抗原性。（4）科研人员利用经EB0免疫后小鼠的B淋巴（效应B或浆）细胞与鼠的骨髓瘤

细胞进行杂交，筛选后进一步培养的是杂交瘤细胞，杂交瘤细胞既能产生单一抗体，又能在

体外快速增殖。可以用杂交瘤细胞产生的抗体与药物制成“生物导弹”，抗击埃博拉病毒。

4.（2021•河北省衡水市高三大联考）单倍体细胞中含有本物种配子染色体数的个体，

培育单倍体植株利用了植物组织培养技术，我国在水稻等作物的单位体育种方面处于领先地

位。回答下列与水稻单倍体育种相关的问题:

(1)单倍体育种过程中要进行植物组织培养，该过程利用的外植体i般为花药。接种前，

要对外植体进行道理处理，处理时，既要使所用药剂的浓度和处理时间能达到预期效果，还

必须考虑到对外植体(材料)生活力的影响。

(2)脱分化阶段和再分化阶段使用的培养基在激素的种类和配比等方面会存在差异。培

养过程中，如有二倍体小幼苗出现，猜测可能是花药壁细胞长成的。

(3)单倍体植株的培育过程能(填“能”或“不能”)体现植物细胞的全能性，将单倍体

幼苗移栽至大田后并未得到稳定遗传的农作物优良品种，原因是单倍体水稻植株中只含有一

个染色体组，高度不育。

(4)单倍体细胞中的DNA也可以参与基因库的构建，参与构建的基因文库属于•基因组文

座。

［解析］(1)单倍体育种采用的方法为花药离体培养，组织培养过程需要在严格无菌条

件下进行，外植体也要进行消毒，在消毒时，不仅要考虑消毒效果，还要考虑到外植体的耐

受能力。(2)脱分化培养基和分化培养基的激素种类及配比有所区别，因此组织培养到一定

阶段要更换培养基。花粉粒而长成的水稻植株含有一个染色体组，但花药壁细胞含有两个染

色体组，因此，如有二倍体小幼苗长出，最可能是花药壁细胞长成的。(3)花粉粒发育成了

单倍体植株，因此体现了植物细胞的全能性。水稻的单倍体中只含有一个染色体组，高度不

育，不能正常结实，因此得不到稳定遗传的水稻优良品种，需要用秋水仙素处理单倍体幼苗，

获得纯合的可育的二倍体s(4)单倍体细胞中的DM用限制酶切割后，导入受体菌的群体中

储存，可以参与基因组文库的构建。

5.(2021•山东章丘四中高三)下图是制备抗埃博拉病毒VP40蛋白的单克隆抗体的过程

单克隆抗体

(1)过程①中选用EcoR\和XhoI两种限制酶切割的优点是防止自身环化,此外还要用

到DNA连接酶。

(2)过程②中首先需要用Ca"处理大肠杆菌，使其处于感受态，VP40基因进入大肠杆菌

后维持稳定并表达的过程称为转化。

(3)与植物原生质体融合相比，过程④特有的方法是用灭活的病毒处理。通常在选择培

养基中需加入抗生素，目的是防止培养过程中的污染。选择培养基上存活的杂交瘤细胞产生

的抗体丕是(填“是”或“不是”)单克隆抗体。

(4)图示过程应用的生物技术有基因工程、动物细胞培养、动物细胞融合。

［解析］(1)过程①中选用EcoRI和防。I两种限制酶切割可以使目的基因的两端获得

不同的黏性末端，所以这样处理的优点是防止目的基因自身环化，此外目的基因与运教体结

合还需DNA连接航。(2)过程②是将目的基因导入受体细胞，此过程首先需要用Ca?+处理大

肠杆菌，使其处于感受态，YP40基因进入大肠杆菌后维持稳定并表达的过程称为转化,(3)

植物原生质体融合常用物理方法和化学方法，动物细胞融合特有的方法是用灭活的病毒处

理，通常在选择培养基中需加入抗生素，目的是防止培养过程中的污染。选择培养基上存活

的杂交瘤细胞，还需要进行克隆化培养和抗体检测，经过多次筛选才可以获得能产生特定抗

体的杂交瘤细胞，所以选择培养基上存活的杂交瘤细胞产生的抗体不是单克隆抗体。(4)图

示过程应用的生物技术有：基因工程、动物细胞培养、动物细胞融合。

6.(2020•江苏省南京师范大学附属中学模拟)白细胞介素4(IL-4)是具有多种免疫学

调节功能的细胞因子，临床及研究中需要大量高纯度的1L-4,以及其高效检测试剂。下图

是利用单克隆抗体技术制备抗IL-4特异性抗体的过程。回答相关问题。

(1)在免疫系统组成中，IL—4属于免疫活性物质。研究人员从外周血中提取到IL-4

蛋白分子的mRNA。将其反转录成cDNA,其中无(填“有”或“无”)启动子和终止子，并构

建特定表达载体，利用工程菌获得用于临床及研究需要的高纯度的IL-4蛋白。

(2)图中所示的a培养瓶中培养的是骨髓瘤细胞，其与M细胞融合产生双核或多核细胞。

再经有丝分裂才能形成两个新的单核杂交细胞。

(3)b培养瓶所示过程中，常用灭活的病毒诱导细胞融合,再用特定的方法对其中细胞

进行筛选。c中培养的细胞应具有既能无限增殖，又能产生特定的抗体特点。经d培养的细

胞，其培养液中除了加基本的营养物以外，还需要加抗生素、动物血清等，其中加动物血清

的目的是补充配制的培养基中缺乏的营养成分及一些激素。

(4)从d或小鼠体内拍取的抗11.一4抗体的特点是特异性强、灵敏度高、可以大量制备。

［解析］(1)对于真核基因而言，转录形成mRNA中遗传信息来自于基因中的外显子中的

遗传信息，所以将mRNA反转录形成的是cDNA,不含启动子和终止子。(2)图中a瓶中是骨

髓瘤细胞，M是免疫过的B淋巴细胞，两者融合产生双核或多核细胞，再经有丝分裂，进一

步形成两个新的单核杂交细胞。(3)b培养瓶中诱导细胞融合常用灭活的病毒；c过程为对杂

交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，得到的杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生特定的抗

体。体外培养杂交瘤细胞时，培养液中需要加入动物血清，以补充配制的培养基中缺乏的营

养成分及一些激素。(4)从d或小鼠体内抽取的抗IL—4抗体为单克隆抗体，具有特异性强、

灵敏度高、可以大量制备的特点。

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、黄酮等

有效成分，具有止血、活血化瘀、消肿定痛、滋补强壮、抗疲劳、耐缺氧、抗衰老、降血脂、

降血糖、提高机体免疫功能等众多作用。为了获取上述有效成分，某制药公司利用植物组织

培养技术，从培养的愈伤组织中提取这些有效成分。请回答下列问题：

(1)培养时，通常选挺新生营养芽作为外植体，这是因为细胞分化程度低，容易诱导形

成愈伤组织。外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为脱分化，此过程需要使用的生长调节

剂是2,4—D(填“脱落酸”或“2,4—D”)。

(2)多倍体的愈伤组织细胞产生的有效成分量常高于二倍体。为了获得更多的有效成分，

科研人员利用秋水仙索或低温处理二倍体愈伤组织细胞,使其细胞中的染色体数目加倍。欲

确定愈伤组织细胞中的染色体数目，通常需制成装片，进行显微镜观察，此过程中需要对染

色体染色，常用的染色剂是醋酸洋红液(或龙胆紫溶液)。

(3)为获得多倍体的愈伤组织细胞，也可以先用纤维素酶和果胶酣去除细胞壁,获得具

有活力的原生质体。再用化学诱导剂诱导细胞两两融合，形成的融合细胞进一步培养形成愈

伤组织。若要得到多倍体植株，可在上述的基础上，再经再分化形成。

［解析］(1)新生营养芽细胞的分化程度低，容易诱导形成愈伤组织，进行植物组织培

养时，选择新生营养芽作为外植体容易获得成功。外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为

脱分化。2,4—D为生长素类似物，而生长素能够促进细胞伸长生长，脱落酸的主要作用之

一是抑制细胞分裂，所以脱分化过程需要使用的生长调节剂是2,4-D0(2)秋水仙素或低

温可抑制纺锤体的形成，进而使其细胞中的染色体数目加倍。染色体可被醋酸洋红液或龙胆

紫溶液等碱性染料染成深色，因此欲用显微镜观察确定愈伤组织细胞中的染色体数目，常用

醋酸洋红液或龙胆紫溶液对染色体染色。(3)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此

可用纤维素前和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体。愈伤组织细胞经过再分化可

发育成植物体。

8.(2021•山西省太原市山西大学附属中学高三)已知细胞合成DNA有D和S两条途径，

其中D途径能被氨基嗯吟阻断。人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径,但一般不分裂增殖。

鼠骨髓瘤细胞中尽管没有S途径，但能不断分裂增殖。将这两种细胞在培养皿中混合，加促

融剂促进细胞融合，获得杂种细胞，并生产单克隆抗体。请回答下列有关问题：

竹面布细胞

(1)生产单克隆抗体时，一般不直接利用B淋巴细胞，.主要原因是B淋巴细胞不能无限

增殖。

(2)①过程中，常用的与植物细胞融合相同的诱导剂是聚乙二醇。

(3)②过程为细胞培养，培养液中还需通入气体物质，其中通入C♦的目的是维持培养

液的pH。

(4)④表示杂交瘤细胞的扩大培养，其既可在体外培养，也可注射到小鼠内培养，体内

培养与体外培养相比，其优点是腹腔无需再提供营养物质以及无菌环境，操作简便。

(5)为了从培养液中分离出杂交瘤细胞，需要③过程向培养液中加入氢基嘿或，理由是

杂交瘤细胞可利用淋巴细胞中的S途径合成DNA,从而才能在该培养液中增殖.

［解析］(1)生产单克隆抗体时，一般不直接利用B淋巴细胞，主要原因是B淋巴细胞

属于高度分化的细胞，不能无限增殖。(2)植物细胞常采用电刺激、聚乙二醇等手段进行融

合，而动物细胞采用电刺激、聚乙二醇、仙台病毒等手段进行融合。因此，①过程中常用的

与植物细胞融合相同的诱导剂是聚乙二醇。(3)②过程为细胞培养，培养液中还需通入气体

物质，其中通入氧气维持细胞呼吸，通入CO?维持培养液的pH。(4)杂交瘤细胞既可在体外

培养，也可注射到小鼠腹腔内培养。体内培养与体外培养相比，其优点是无需再提供营养物

质以及无菌环境，操作简便。(5)人淋巴细胞、鼠骨髓痫细胞在培养皿中混合，加聚乙二醇

促进细胞融合，培养液中的细胞有以下5种：人淋巴细胞、鼠骨髓瘤细胞、人淋巴细胞与人

淋巴细胞融合细胞、鼠骨髓瘤细胞与鼠骨髓瘤细胞融合细胞以及杂交瘤细胞。其中，人淋巴

细胞、人淋巴细胞与人淋巴细胞融合细胞不能无限繁殖，不久会衰老、死亡。向培养液中加

入氨基噤吟，氨基噪吟可阻断D途径，只有D途径的鼠骨确瘤细胞、鼠骨微瘤细胞与鼠骨髓

瘤细胞融合细胞无法增殖，而杂交瘤细胞可利用S途径合成DW,继续繁殖，从而分离出杂

交瘤细胞。

第2讲细胞工程

考情研读-备考定位

考点展示核心素养

1.生命观念一一细胞全能性的物质基础和生

1.简述植物的组织培养。

物生长的细胞学基础。

2.简述动物的细胞培养与体细胞克隆。

2.理性思维一一建立模型：动、植物细胞工

3.举例说出细胞融合与单克隆抗体。

程的基本操作流程。

4.活动：利用植物组织培养技术培育菊花或

3.科学探究一一解决问题：动、植物纽胞工

其他植物幼苗，并进行栽培。

程的应用。

5.活动：收集单克隆抗体在临床上实际应用

4.社会责任一一克隆动物及其对人类社会的

的资料，并进行交流分享。

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)理论基础一一细胞的全能性

①概念:具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整牛.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，处于离休状态,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

外植体啦化愈伤组织理化根、芽或胚状体一试管苗

(3)植物体细胞杂交技术

①概念：将不同种的植物体细胞,在一定条件下将合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成

新的植物体的技术。

②操作流程

植物细胞融合d

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，用到的酹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：利用茎冬侬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。

⑷作物新品种的培育

一过程：花药离体培养一单倍体植株

①单倍体育种一泡普器纯合子植株

一优点：后代是纯合子，能稳定遗传

一原理：基因突变

诱变处理

一过程：外植体照囱巧愈伤组织

②突变体的利用一一(■突变体叫学新品种

诱导分化

_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)高度分化的成熟口-肉细胞不具备发育成完整植株的潜能(X)

⑵胚状体是外植体在培养基.上脱分化形成的•团愈伤组织(X)

⑶棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性(J)

⑷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(X)

⑸愈伤组织是外植体经脱分化和再分化后形成的(X)

⑹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(X)

⑺培养草莓脱毒苗所采用的主要技术是细胞杂交(X)

(8)再生出细胞壁是植物体细胞原生质体融合成功的标志(J)

⑼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(J)

(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

微介.融合的②一」

福*原生质体一细

马怜普_______马竹鲁绿色荧光标记.

细胞①原生质体

植物体上愈伤组织一史

(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)若番茄细胞内有加条染色体，马铃薯细胞内有6条染色体，则“番茄一一马铃薯”

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“番茄一一马铃薯”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乂有绿色荧光。

(3)2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

细胞膜具有一定的流动性和细胞的全

原理细胞的全能性

能性

植物细胞A

|去壁

离体的植物器官、

组织或细胞原生质体A、人工♦导融合的原

1脱分化

原生质体B，生质体AB

血饬组织［去壁|再生壁

过程1再分化

植物细胞B杂种细

根、芽或胚状体

胞AB

1发育

植J体脱分化

杂种冉分化愈伤

植株.组织

选取根尖、茎尖、形成层部位最容易

选材不同的植物细胞

诱导脱分化

除脱分化、再分化外，还要用酶解法

技术

脱分化、再分化等去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞

操作

融合

关系植物组织培养是植物体细胞杂交的基刑b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f愈伤组织愈伤组织一胚状体

排列疏松、无规则、高度液泡化的薄

形成体特点有根、芽

壁细胞

a.离体

a.离体

b.适宜的营养

b.适宜的营养

条件C.生长素和细胞分裂素的比例高或低

C.生长素/细胞分裂素的比例适中

诱导生根或生芽

d.不需要光照

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

单育1号烟草品种，中花8

明显缩短

单倍体育种染色体变异号、11号水稻和足花1号小

育种年限

麦品种等

产生新基因，大幅度改良某抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱

突变体的利用基因突变

些性状的野生烟草等

因敢^示.

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）

1（2019•全国卷HD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。

①②③④⑤⑥

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，这是因为楂物细胞具有全能性（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，•般可保持原品种的遗伐特性.，这种繁殖方式属于无性繁

殖。

［解析］（D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。在培养基二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⑵1=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B—胡梦卜素的“黄金大米”植株，过程设计如图所示。请回答

下列问题：

玉米体细胞原生质体A—*（G3）一回一5一

—正在融合的篦愈伤纨织

巴CJ原生质体细胞

水稻体细胞原住成体B

(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生个染色体组，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组个四分体。

(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能和果胶酶。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⑵=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31顾•素养储备

基础梳理

1.动物细胞培养一一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：除正常的方机和无机营养外，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%空气加用幽的混合气体，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

取动物组织块

「用腹蛋白薛处理

匕i分散成单个细胞

制成细胞悬液

放入二气化碳

转入培养液中培养箱一培养

进行原代培养II

贴满瓶壁的细胞用胰蛋白酶处理

分散成单个细胞，制成细胞悬液

\转入培养

液中进行

传代培养

⑷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

滤盂一细胞培养一供体细胞核

注I入

卵巢卵MII中期土步去核卵

母细胞一辱一母细胞

黑重组细胞为亘胚胎胚胎移植代孕母体一出生与他在遗传物质基本相同的

个体

(3)结果：产生新个体。

(4)应用

①加速家畜遗传电良进程，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25c的实验条件下可顺利完成大鼠神经细胞的培养(X)

(2)连续细胞系的细胞大多具有二倍体核型(X)

(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(X)

(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(X)

(5)肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的C02以刺激细胞呼吸(X)

⑹二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的(X)

(7)动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞(X)

⑻克隆动物的性状与供体动物完全相同(X)

延伸探究

1.热图导析：补充切物细胞培养的过程示意图并填空

组皿司织物块一三鬻器岩八分用胰硒蛋^白细的处胞理

转入培养液中|

进行原代培养］放入二敏化碳

<^>----------►培养箱中培养

贴满瓶壁的细胞用腆蛋白的处理

分散成单个细胞,制成细胞悬泄

转入培恭

液中进行

传伐培养

(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雌培养基，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蚯

细胞;第二次是将贴壁细胞从瓶壁上父离卜.来，目的是避免动物细胞的接逊幽现象。

(3)动物细胞培养时加入C02的主要作用是维持培养液的nil；0?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

能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.植物组织培养与助物细胞培养的比较

技术

内容植物组织培养动物细胞培养

项目

原理细胞的全能性细胞的增殖

矿质元素、蔗糖、维生索•、植物葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生

培养基

激素和有机添加剂（如甘氨酸、琼素、动物血清（血浆）等，属于液

成分

脂等），属于固体培养基体培养基

动物胚胎或出生不久的幼龄动物

取材较幼嫩的细胞、组织、器官

的器官或组织

取材

剪碎1段蛋白懒

细胞悬液

（1代）

外抗体（机物的根、茎、叶等）1原

舟现细胞的w

弊1囿体或中接触抑制第

任1固体培养基

念伤组织

tl$H质蛋

白陶分瓶

培养过程处理

胚号体I人EK乳

11和冲皮10代

试管幼苗人工种子

细

叼胞

植株*------1株1传、

50代§

细并

胞

系1

无限增殖.

可以获得植株，也可以获得大量只能获得大量细胞，不能得到生

培养结果

细胞物个体

①生产蛋白质生物制品

①植物快速繁殖与脱毒植物培养

②培养皮肤移植的材料

②生产细胞产品

应用③检测有毒物质

③制造人工种子

④用于生理、病理、药理等的研

④用于转基因植物的培育

窕

①都需人工条件的无菌操作

相同点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

从卵巢中取

动物组织块

卵母细胞

剪碎、供体体细胞中期

胰蛋白细胞培养1

1裨处理供体体细胞广

现胞悬液I注入.去核卵母细胞

1转入培

1养液中，细胞融合

过程京代培养函:组细胞

腴蛋白

1早期'胚胎

1醉处理

细胞悬液

t胚胎移植

分瓶、转代孕雌性个体

人培养找出

液中

与供体遗传物质

传代培养

基本相同的个体

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此类细胞体枳大，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绎培养而来的，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。

囱翔4子示.

(1)原代培养和传代培养

①原代培养：可有两种表述：a.细胞悬液笫一次在瓶中培养，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代以后的细胞培汴，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o

精准命题

（典例剖析）

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祖立接触时，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丕殂生，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，大分子杂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，最好选用有丝分裂生期的细胞在显微

镜卜进行观察。

（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，细胞中醛的活性降低，细胞新陈代谢的速率降低。

［解析］⑴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。需要用胰蛋白前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