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【备考2023】高中生物新教材一轮复习学案
第35讲　植物细胞工程与动物细胞工程
[素养目标]
1．理解植物细胞工程和动物细胞工程的基本原理。(生命观念)
2．通过细胞工程的基本操作流程的学习，培养模型构建能力。(科学思维)
3．针对人类生产生活需求，尝试提出初步的工程学构想，进行简单的设计和制作。(科学探究)
　植物细胞工程
一、植物细胞工程的基本技术
1．细胞工程的理论基础——细胞的全能性
(1)细胞全能性的概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，即细胞具有全能性。
(2)在生物体内全能性不能表达的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。
2．植物组织培养技术
(1)概念理解
①培养对象：离体的植物器官、组织或细胞。
②培养条件：无菌、人工配制的培养基、相关激素等。
③培养结果：形成完整的植株。
(2)原理：植物细胞具有全能性。
(3)操作流程
→→→→
(4)操作实例——菊花的组织培养
3．植物体细胞杂交技术
(1)概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
(2)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的流动性，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。
(3)操作过程
(4)意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。
二、植物细胞工程的应用
1．植物繁殖的新途径
(1)快速繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
(2)作物脱毒：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。
2．作物新品种的培育
3．细胞产物的工厂化生产
(1)次生代谢物：是一类小分子有机化合物，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：人们利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。
(3)植物细胞培养：是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。
1．(选择性必修3 P35黑体)植物组织培养必须将外植体培养在天然培养基上诱导产生完整个体。(×)
2．(选择性必修3 P36“注意”)实验中使用的培养基和所有的器械都要消毒。(×)
3．(选择性必修3 P37正文)利用物理法或化学法，可以直接将两个植物细胞进行诱导融合。(×)
4．(选择性必修3 P40正文)以茎尖为材料通过组织培养获得的脱毒苗具有抗病毒的特点。(×)
5．(选择性必修3 P40正文)单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。(×)
6．(选择性必修3 P42“概念检测”)细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培养条件，提高了单个细胞中次生代谢物的含量。(×)
1．选择性必修3 P38“拓展应用”：“番茄—马铃薯”没有像想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯，推测原因可能是____________________________。
提示：生物基因之间相互调控、相互影响
2．选择性必修3 P38“概念检测”：科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有的成分是________________________________________________________________________。
提示：纤维素酶、果胶酶
3．选择性必修3 P41“相关信息”：初生代谢是________________________，因此在整个生命过程中它一直进行着。初生代谢物有________________________等。
提示：生物生长和生存所必需的代谢活动　糖类、脂质、蛋白质和核酸
1．植物组织培养与植物细胞培养的比较[科学思维]
项目 植物组织培养 植物细胞培养
目的 获得植物体 获得细胞产物
原理 植物细胞的全能性 细胞增殖
培养基 固体培养基 液体培养基
过程
实例 快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种等 细胞产物的工厂化生产，如紫草宁、人参皂苷、紫杉醇等
2.植物体细胞杂交与植物有性杂交中遗传物质的变化[科学思维]
设白菜细胞含2x条染色体，2个染色体组；甘蓝细胞含2y条染色体，2个染色体组。
项目 不同物种体细胞杂交 不同物种有性杂交 同一物种杂交
过程
子代染色体数目 2x＋2y x＋y 2x(白菜)或2y(甘蓝)
子代染色体组数 4 2 2
子代是几倍体 异源四倍体 异源二倍体 同源二倍体
子代是否可育 可育 不可育 可育
[探究意图：以植物体细胞杂交过程为情境信息考查问题解决能力]
据图分析植物体细胞杂交过程：
(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理是什么？
提示：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性。
(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？
提示：融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光。
(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？
提示：2(m＋n)条。
(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：单倍体植株。
突破点1　
1．科研人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响，结果如图。相关叙述正确的是(　　)
A．培育脱毒苗所依据的原理有基因突变和细胞全能性
B．培育的脱毒苗具有抗病毒的能力
C．实验结果表明茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低
D．根据本实验，培养脱毒苗时茎尖的适宜大小为0.60 mm
解析：马铃薯茎尖病毒极少，甚至无病毒，因此可利用马铃薯茎尖进行组织培养形成脱毒苗，所依据的原理是细胞全能性，A错误；培育的脱毒苗不具有抗病毒的能力，B错误；实验结果表明茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低，C正确；在茎尖外植体大小为0.27 mm时，脱毒率和成苗率均较高，因此马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为0.27 mm，D错误。
答案：C
2．(2020·北京卷)研究者以拟南芥根段作为组织培养材料，探讨了激素诱导愈伤组织分化生芽的机制。
(1)离体的拟南芥根段在适宜条件下可以培育出完整的植株，说明植物细胞具有________。在组织培养过程中，根段细胞经过________形成愈伤组织，此后调整培养基中细胞分裂素(CK)与生长素的比例可诱导愈伤组织分化。
(2)在愈伤组织生芽过程中，CK通过ARRs(A)基因和WUS(W)基因起作用。为探讨A基因与W基因的关系，将A基因功能缺失突变体(突变体a)和野生型的愈伤组织分别置于CK与生长素比例高的(高CK)培养基中诱导生芽，在此过程中测定W基因的表达量。图1中，野生型的W基因表达量与高CK诱导时间的关系是_______________________________
________________________________________________________________________。
分析图1结果可得出的结论是：在高CK诱导下A基因促进W基因表达。得出结论的依据为：与野生型相比，____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)用转基因方法在上述突变体a中过量表达W基因，获得材料甲。将材料甲、突变体a和野生型三组愈伤组织在高CK培养基中培养，三组愈伤组织分化生芽的比例如图2，由此能得出的结论包括________。
A．A基因在愈伤组织分化生芽的过程中起作用
B．W基因的表达产物调控A基因的表达
C．缺失A基因时W基因表达不能促进生芽
D．过量表达W基因可使生芽时间提前
解析：(1)离体的植物组织培养成完整植株的过程体现了细胞的全能性。已分化的细胞形成愈伤组织的过程称之为脱分化。
(2)由图可知，野生型的W基因表达量与高CK诱导时间的关系是随着处理时间的延长，W基因的表达量显著升高，突变体的W基因的表达量明显少于对照组，说明在高CK诱导下A基因促进W基因表达。
(3)由题可知，材料甲体内的W基因过量表达，突变体a的A基因不能表达，野生型是正常的，分析图2可知，由野生型曲线和突变体a曲线对比可知，A基因在愈伤组织分化生芽的过程中起作用，缺失A基因时W基因表达不能促进生芽；由材料甲曲线和野生型曲线比较可知，过量表达W基因可使生芽时间提前，故选A、C、D。
答案：(1)全能性　脱分化　(2)随着高CK诱导时间的延长，野生型的W基因表达量显著升高　随着高CK诱导时间的延长，突变体的W基因表达量低于野生型　(3)ACD
脱毒苗与抗毒苗的区别
(1)脱毒苗是选择植物的分生区如茎尖(刚形成，含病毒少或不含有病毒)进行组织培养而获得的，属于细胞工程的范畴。
(2)抗毒苗是把某抗病毒基因导入受体细胞中，并通过一定的方法培养形成的，属于基因工程的范畴。
突破点2　
3．(2020·山东卷)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，过程如图所示。下列说法错误的是(　　)
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：植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，过程①需用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得原生质体，A项正确；紫外线属于诱发变异的物理因素，紫外线照射的目的是使中间偃麦草的染色体断裂，B项正确；过程③为诱导植物原生质体融合，常用物理法和化学法处理，不用灭活的病毒诱导，C项错误；普通小麦没有耐盐基因，耐盐小麦的形成是将来自中间偃麦草的含有耐盐基因的染色体片段整合到普通小麦染色体上的结果，D项正确。
答案：C
4．(多选)为拓宽白菜育种的基因资源，改良白菜品质，研究人员以白菜(2n＝20，AA)和甘蓝(2n＝18，CC)为材料进行植物体细胞杂交，得到杂种植物。对两种亲本和某融合植株进行细胞DNA含量检测，结果如图。下列说法不正确的是(　　)
A．白菜的DNA相对含量较少说明其基因数量比甘蓝少
B．操作中只能用PEG诱导原生质体融合
C．该技术需要再生细胞壁后才能进行植物组织培养
D．检测结果说明待检测植株为白菜—甘蓝杂种植株
答案：ABD
　动物细胞工程
一、动物细胞培养及其条件
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，让这些细胞生长和增殖的技术。
2．动物细胞培养的条件
(1)营养：除糖类、氨基酸、无机盐、维生素之外，通常还需加入血清等一些天然成分。
(2)无菌、无毒环境
(3)适宜的温度：36.5±0.5 ℃；适宜的pH：7.2～7.4
(4)气体环境
二、动物细胞培养的过程
1．过程
2．体外培养的动物细胞的类型
(1)一类细胞能够悬浮于培养液中生长增殖；
(2)另一类则需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，而且还会发生接触抑制现象，从而使细胞停止分裂增殖。
3．生长特点
(1)细胞贴壁：将细胞悬液放入培养瓶内，置于适宜环境中培养，悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。
(2)接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象称为细胞的接触抑制。
4．原代培养和传代培养
(1)原代培养：通常指分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养。
(2)传代培养：指分瓶之后的细胞培养。
三、干细胞培养及其应用
1．分布：存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。
2．类型：胚胎干细胞和成体干细胞等。
3．胚胎干细胞：简称ES细胞，存在于早期胚胎中，具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。
4．成体干细胞
(1)分布：成体组织或器官内。
(2)类型：骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞等。
(3)特性：一般认为，成体干细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力。
5．应用
(1)有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关，因而在医学上有着广泛的应用。
(2)胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及伦理问题，因而限制了它在医学上的应用。
(3)诱导多能干细胞
①概念：通过体外诱导成纤维细胞，所获得的类似胚胎干细胞的一种细胞，简称iPS细胞。
②优点
a．不涉及伦理问题。
b．理论上可以避免免疫排斥反应。
四、动物细胞融合技术
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．结果：形成杂交细胞，且具有原来两个或多个细胞的遗传信息。
3．诱导方法：PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。
4．意义：突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。
5．应用
(1)是研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。
(2)杂交瘤技术为制造单克隆抗体开辟了新途径。
五、单克隆抗体及其应用
1．单克隆抗体的制备
(1)制备原理
①B淋巴细胞特点：一种B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。
②骨髓瘤细胞特点：能在体外大量增殖。
③杂交瘤细胞的特点：既能大量增殖，又能产生足够数量的特定抗体。
(2)制备过程
2．单克隆抗体的应用
(1)作诊断试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要作用。
(2)用于运载药物和治疗疾病。
六、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的概念和类型
(1)概念
①供体：动物一个细胞的细胞核。
②受体：去掉细胞核的卵母细胞。
③结果：重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体。
(2)类型
哺乳动物核移植可分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。
2．体细胞核移植的过程
3．体细胞核移植技术的应用前景
(1)应用前景
①畜牧生产中：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。
②医药卫生领域：转基因克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白。
③治疗人类疾病：转基因克隆动物细胞、组织和器官作为异种移植的供体等。
④使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程。
⑤保护濒危物种方面：增加濒危物种的存活数量。
(2)存在的问题
①体细胞核移植技术的成功率非常低。
②研究相对滞后。
③克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷等。
1．(选择性必修3 P45正文)进行传代培养的动物细胞可直接用离心法收集。(×)
2．(选择性必修3 P46“相关信息”)已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。(√)
3．(选择性必修3 P48正文)动物体细胞融合后的杂交细胞仍然是二倍体细胞。(×)
4．(选择性必修3 P48～49图2 16和正文)单克隆抗体制备过程中的两次筛选目的相同。(×)
5．(选择性必修3 P52“相关信息”)减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)卵母细胞中的“核”其实是纺锤体—染色体复合物。文中所说的“去核”是去除该复合物。(√)
6．(选择性必修3 P53图2 18)动物细胞核移植实际上移入的是整个供体细胞。(√)
7．(选择性必修3 P53图2 18)体细胞核移植流程中重构胚的形成与激活操作方法没有区别。(×)
8．(选择性必修3 P54“相关信息”)动物细胞核移植技术中利用显微操作法去核没有穿透卵母细胞透明带。(×)
1．选择性必修3 P48“相关信息”：灭活病毒诱导细胞融合的原理是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合
2．选择性必修3 P54“思考·讨论”：核移植技术中必须先去掉受体卵母细胞的细胞核的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：保证核移植动物的核遗传物质全部来自供体细胞
1．动物细胞培养的过程[科学思维]
2．植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较[科学思维]
项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 细胞膜的流动性
步骤 酶解法去掉细胞壁后，诱导原生质体融合，形成杂种细胞，再经过植物组织培养形成杂种植株 分散成单个细胞后诱导细胞融合
诱导方法 物理法：电融合法、离心法等； 化学法：PEG融合法、高Ca2＋—高pH融合法等 PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法等
结果 形成杂种植株 形成杂种细胞
3.单克隆抗体制备的两次筛选[科学思维]
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，所以需经过选择性培养
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(“BB”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
4.动物体细胞核移植的过程分析[科学思维]
(1)原理：动物细胞核的全能性，而不是动物细胞的全能性。因动物体细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体。用体细胞核移植技术能够得到克隆动物，说明动物体细胞的细胞核具有全能性。
(2)受体细胞：MⅡ期的卵母细胞。选用该细胞的原因：
①卵母细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表现的物质。
②卵母细胞体积大，便于操作。
③卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富。
(3)注入去核的卵母细胞：
①细胞核移植技术中注入去核卵母细胞中的不是供体细胞核，而是整个细胞，伴随着两细胞融合，体现出细胞膜具有一定的流动性的结构特点。
②核移植时，一般先用电融合法使供体和受体细胞融合形成重构胚，再用物理或化学方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程。
(4)涉及的生物技术：动物细胞培养技术、动物细胞融合技术、核移植技术、胚胎移植技术等。其中，核移植是核心技术。
5．克隆动物的遗传特点[生命观念]
克隆动物的亲本有3个，即体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和代孕母体。
(1)体细胞核供体：克隆动物细胞核基因来自体细胞核供体，克隆动物的性状与体细胞核供体基本相同。
(2)卵母细胞细胞质供体：克隆动物的细胞质基因来自卵母细胞，克隆动物的性状与卵母细胞供体部分相同。
(3)代孕母体：没有为克隆动物提供遗传物质，克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。
[探究意图：以动物细胞培养为情境信息考查理解能力]
如图是动物细胞培养的基本过程示意图。请根据图回答：
(1)动物细胞培养时，为什么要将动物组织分散成单个细胞？
提示：①保证细胞所需要的营养供应；②保证细胞内有害代谢产物的及时排出。
(2)动物细胞培养需要控制什么样的气体环境？各自起什么作用？
提示：95%空气加5%CO2；空气中的O2维持细胞代谢，CO2维持培养液的pH。
(3)动物细胞培养和植物组织培养一样可以获得完整个体吗？
提示：动物细胞培养时细胞只进行生长和增殖，不能得到完整个体，但是植物组织培养可以获得完整个体。
突破点1　
1．一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件(　　)
①无毒的环境　②无菌的环境　③合成培养基需加血浆
④温度与动物的体温相近　⑤需要O2，也需要CO2
⑥适宜的pH
A．①②③④⑤⑥　　　　　　 B．①②③④
C．①②④⑤⑥ D．①②③④⑥
解析：动物细胞体外培养需要无毒和无菌环境，①②正确；用于动物细胞培养的合成培养基需加入糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需加入血清、血浆等天然物质，③正确；动物细胞培养需要适宜的温度和pH，其中温度要与动物体温相近，④⑥正确；动物细胞培养需要一定的气体环境，即95%空气和5%CO2的混合气体，⑤正确。
答案：A
2．下列关于动物细胞培养的叙述，不正确的是(　　)
A．传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞
B．体外培养的大多数细胞能够悬浮在培养液中生长
C．癌细胞在培养瓶中不会出现接触抑制现象
D．动物细胞培养一般需要使用CO2培养箱
解析：由原代培养换瓶进行传代培养时，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理贴壁生长的细胞，A项正确；体外培养的大多数细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，B项错误；癌细胞膜上糖蛋白减少，细胞黏着性降低，不发生接触抑制现象，容易分散和转移，C项正确；动物细胞培养的场所是CO2培养箱，培养箱内含有95%的空气和5%的CO2的混合气体，为动物细胞提供适宜的气体环境，D项正确。
答案：B
有关动物细胞培养知识点可归纳为4个“2”
(1)培养材料为“2”：即动物胚胎、幼龄动物的组织和器官。
(2)培养过程为“2”：即原代培养、传代培养。
(3)胰蛋白酶使用“2”次：即原代培养和传代培养中均使用，目的是使细胞分散开。
(4)细胞生长特点有“2”个：即贴壁生长和接触抑制。
突破点2　
3．干细胞的培养成功是动物细胞培养领域重大的成就之一，下列相关叙述错误的是(　　)
A．干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中
B．胚胎干细胞具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞的潜能
C．成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞，具有组织特异性
D．iPS细胞只能由成纤维细胞转化形成
解析：iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来的，后来发现已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。
答案：D
4．现在有一个婴儿在出生后医院为他保留了脐带血，在他以后生长发育过程中如果出现了某种难治疗的疾病，就可以通过血液中的干细胞来为他治病，关于这个实例说法正确的是(　　)
A．用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，需要激发细胞的所有全能性
B．用脐带血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的疾病
C．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术
D．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，应该长期给他使用免疫抑制药物
解析：脐带血中含有大量未成熟的造血干细胞，将脐带血细胞移植，对白血病、再生障碍性贫血等恶性血液病的治疗具有疗效；用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治疗，只要诱导细胞分化成该组织、器官即可，不需激发其所有全能性；脐带血移植属于自体移植，基本不会发生免疫排斥反应，不需要长期给他使用免疫抑制药物。
答案：C
突破点3　
5．(多选)如图为动物细胞融合示意图，相关叙述不正确的是(　　)
A．图中C为灭活的病毒，不可用物理或化学方法诱导细胞融合
B．图中过程①发生了细胞膜的融合，体现了细胞膜的选择透过性
C．图中过程②表示有丝分裂
D．动物细胞融合技术可用于制备单克隆抗体
解析：图中C为灭活的病毒，此外还可用物理或化学方法诱导细胞融合，A错误；图中过程①发生了细胞膜的融合，体现了细胞膜的流动性，B错误；图中过程②表示有丝分裂，C正确；利用动物细胞融合技术可获得杂交瘤细胞，进而制备单克隆抗体，D正确。
答案：AB
6．(2020·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_____________________________
________________________________________________________________________。
(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________________________________________________________________________
__________________________________________________________(答出2点即可)。
解析：(1)利用小鼠制备单克隆抗体时，先要给小鼠注射相应的抗原，目的是获得经免疫的、能产生相应抗体的B淋巴细胞。(2)利用小鼠的脾脏制备单细胞悬液的主要步骤：①取小鼠甲的脾脏并剪碎；②用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞；③利用培养液将分散的细胞制成细胞悬液。(3)为了得到所需要的杂交瘤细胞，在细胞培养过程中要进行筛选。第一次筛选(筛选1)是利用选择培养基进行筛选，在选择培养基上只有融合的杂种细胞才能生长，未融合的、同种细胞融合的细胞都不能存活。后续过程还需要利用抗原与抗体反应具有特异性的原理进行多次筛选(筛选2)，目的是得到能产生所需要的抗体并能无限增殖的杂交瘤细胞。(4)若要将得到的杂交瘤细胞进行大量培养，可以在体外条件下进行大规模培养，或将其注射到小鼠腹腔内增殖。
答案：(1)诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞　(2)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)选择培养基　只有杂交瘤细胞能够生存　抗原与抗体的反应具有特异性　(4)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
突破点4　
7．(多选)下列对动物核移植技术的描述正确的是(　　)
A．体细胞核移植的过程中可通过显微操作去核法去除卵母细胞中的核
B．用于体细胞核移植的卵母细胞通常要在体外培养到减数分裂Ⅱ中期
C．通过体细胞核移植方法生产的克隆动物与核供体性状并不完全相同
D．非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难，至今没有成功实例
解析：体细胞核移植的过程中可通过显微操作去核法去除卵母细胞中的核，A正确；用于体细胞核移植的卵母细胞通常要在体外培养至减数分裂Ⅱ中期，B正确；体细胞核移植中，重组细胞的遗传物质有部分来自去核卵母细胞，因此克隆动物的性状与核供体性状不完全相同，C正确；在动物体细胞核移植中，非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难。我国科学家经过多年努力，攻克了障碍，成功获得了体细胞克隆猴，D错误。
答案：ABC
8．(2021·湖南卷)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)限制酶识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸间的磷酸二酯键断开。(2)动物细胞体外培养需要无菌、无毒等适宜环境，因此动物细胞培养的培养液及所有培养用具使用前应进行无菌处理，还应定期更换培养液，以便清除代谢(产)物，防止代谢(产)物积累对细胞自身造成危害。(3)哺乳动物核移植分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，其中胚胎细胞核移植较易成功，因为与胚胎细胞相比，动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难。胚胎干细胞存在于早期胚胎中，在形态上表现为体积小、细胞核大、核仁明显；在功能上具有发育的全能性。(4)制备单克隆抗体时，应将从免疫小鼠中得到的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合并筛选出可大量产生M蛋白抗体的杂交瘤细胞。为确定克隆动物A中M基因是否失活，可利用抗原—抗体特异性结合原理，将制备的M蛋白的单克隆抗体与转基因动物肝脏中提取的蛋白质混合，观察是否产生杂交带，若未出现杂交带，说明M基因已失活。
答案：(1)限制酶(限制性内切核酸酶)　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　(3)体细胞分化程度高，恢复其(表现)全能性十分困难　细胞体积小，细胞核大，核仁明显　发育的全能性　(4)B　提取此克隆动物的肝脏蛋白，作为抗原，与M蛋白的单克隆抗体进行抗原—抗体杂交，若未出现杂交带，证明M基因已失活
[构建知识网络]
[强化生命观念]
1．植物组织培养是指将离体的植物器官、组织、细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
2．在进行植物体细胞杂交之前，必须先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。
3．杂交瘤细胞既能大量增殖，又能产生特定抗体。
4．动物细胞核移植技术是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新胚胎，继而发育成动物个体的技术。
5．重构胚是指人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力。
真题再现　感悟考情
1．(2021·江苏卷)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：蛋白质工程可通过对现有基因进行改造合成自然界中不存在的蛋白质，A正确；克隆动物利用了细胞核移植、早期胚胎培养和胚胎移植等技术，体细胞杂交技术目前主要用于制备单克隆抗体，B错误；茎尖和根尖等分生区几乎不含病毒，所以将植物分生区(茎尖、根尖等)进行组织培养可以获得脱毒苗，C正确；动物细胞培养技术是细胞工程中基本的技术手段，可为动物的转基因技术提供受体细胞等，并且基因工程中的受精卵同样需要用动物细胞培养技术培养成早期胚胎进行移植，D正确。
答案：B
2．(2021·浙江1月选考)下图为动物成纤维细胞的培养过程示意图。下列叙述正确的是(　　)
A．步骤①的操作不需要在无菌环境中进行
B．步骤②中用盐酸溶解细胞间物质使细胞分离
C．步骤③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶处理
D．步骤④培养过程中不会发生细胞转化
解析：动物细胞培养过程需要无菌操作，故步骤①的操作需要在无菌环境中进行，A错误；动物细胞培养过程需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织，分散成单个细胞，制成细胞悬液，B错误；传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞，使之分散成单个细胞，再分瓶培养，C正确；步骤④为传代培养过程，该过程中部分细胞可能发生细胞转化，核型改变，D错误。
答案：C
3．(2021·山东卷)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，因此抗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，一个抗决定簇只能刺激机体产生一种抗体，所以向小鼠体内注射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
4．(2020·海南卷)将人细胞与小鼠细胞融合得到的人－鼠杂种细胞进行长期培养，杂种细胞随机丢失一部分人的染色体后，染色体数目会保持稳定。选取三种杂种细胞，对编码人的芳烃羟化酶(AHH)和磷酸甘油酸激酶(PGK)的基因进行染色体定位研究，结果如表(“＋”表示有，“－”表示无)。
杂种 细胞 人的染色体 AHH PGK
2号 11号 17号 X
甲 － ＋ － ＋ － ＋
乙 ＋ ＋ － － ＋ －
丙 － ＋ ＋ ＋ － ＋
下列有关叙述错误的是(　　)
A．聚乙二醇可诱导人细胞与小鼠细胞融合
B．培养杂种细胞时，通常需在培养液中添加一定量的抗生素
C．编码AHH的基因在11号染色体上
D．编码PGK的基因在X染色体上
解析：聚乙二醇是诱导动物细胞融合的常用化学试剂，A正确；培养杂种细胞时，通常需在培养液中添加一定量的抗生素以防止杂菌污染，B正确；由表中信息可知，编码AHH的基因在2号染色体上，编码PGK的基因在X染色体上，C错误，D正确。
答案：C
5．(2019·全国Ⅲ卷)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________。
(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是_____________________________
________________________________________________________________________。
(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是______________________在新的培养基上愈伤组织通过细胞的________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__________________________________________。
(5)经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的________，这种繁殖方式属于________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，易培养成功，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，培养成正常的植株。(5)组织培养植株是在离体植物器官、组织、细胞等的基础上获得的，其理论基础是植物细胞具有全能性，一般可以保持优良品种的遗传特性。植物组织培养技术没有经过两性生殖细胞的融合，属于无性繁殖。
答案：(1)全能性(或答形成完整植株所需的全部基因)　(2)形成层容易诱导形成愈伤组织　(3)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　分化(或答再分化)　(4)诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用　(5)遗传特性　无性
6．(2020·江苏卷)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黏附或入侵，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蛋白单克隆抗体的示意图。请据图回答下列问题：
(1)图1中人体内抗原递呈细胞吞噬病毒，并将病毒的抗原暴露在细胞表面，被________细胞表面的受体识别后激活该细胞。
(2)B细胞识别入侵的病毒后，在淋巴因子作用下，经过细胞的________，形成____________细胞。
(3)为判断疑似患者是否为新型冠状病毒感染者，采集鼻咽拭子主要用于病原学检查，检测病毒的________；采集血液样本主要用于血清学检查，检测____________________。
(4)据图2所示，研制抗S蛋白单克隆抗体，需先注射________免疫小鼠以激活小鼠的免疫细胞，再提取激活的B细胞与骨髓瘤细胞融合，用HAT培养基筛选获得________细胞。因为同一种抗原可能激活________细胞，还需继续筛选才能获得分泌单克隆抗体的细胞株。
解析：(1)病毒可作为引起免疫反应的抗原，其侵入人体后，首先会被抗原递呈细胞吞噬处理，将其特有的抗原暴露，从而被T细胞表面的受体识别并激活T细胞。(2)B细胞识别入侵的病毒后，在淋巴因子的作用下，会增殖、分化形成浆细胞和记忆细胞。(3)判断疑似患者是否为新型冠状病毒感染者时，若采集鼻咽拭子进行病原学检查，则检测的是病毒的核酸；若病人感染了该病毒，则血清中会存在相应的抗体，因此若采集血液样本进行血清学检查，则检测的是抗新型冠状病毒抗体。(4)要研制抗S蛋白单克隆抗体，需先给小鼠注射刺突蛋白(S蛋白)作为抗原，以获得激活的小鼠B细胞。激活的B细胞与骨髓瘤细胞融合时，会出现B B细胞、瘤 瘤细胞以及杂交瘤细胞(只考虑2个细胞的融合)，所以应先用HAT培养基筛选获得杂交瘤细胞。又因为同一种抗原可能激活多种B细胞，所以对获得的杂交瘤细胞还需继续进行克隆化培养和专一抗体的阳性检测，以获得能分泌单克隆抗体的细胞株。
答案：(1)T　(2)增殖、分化　浆细胞和记忆　(3)核酸　抗新型冠状病毒抗体　(4)刺突蛋白(或S蛋白)　杂交瘤　多种B

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