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课标要求 1.阐明植物的组织培养和植物体细胞杂交；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（活动）。
2.概述动物细胞培养与动物细胞核移植技术。
3.阐明细胞融合与单克隆抗体的制备；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（活动）。
4.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。
第48讲　细胞工程
人教高考生物一轮复习
考点1　植物细胞工程
1.细胞工程概念
原理和方法 　细胞生物学　 、分子生物学和发育生物学
操作水平 细胞器、 　细胞　 或 　组织　 水平
目的 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品
细胞生物学　
细胞　
组织　
2.植物组织培养
（1）概念：将 　离体　 的植物器官、组织或细胞等，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）理论基础（原理）： 　植物细胞的全能性　 。
（3）条件：①离体的植物器官、组织或细胞（统称 　外植体　 ）；②无菌；③适宜的环境；④人工配制的培养基（适宜的 　营养和激素　 ）。
离体　
完整植株　
植物细胞的全能性　
外植体　
营养和激素　
（4）流程
（5）实例：菊花的组织培养。
愈伤组织
低
高
3.植物体细胞杂交
（1）概念：植物体细胞杂交是将 　不同来源　 的植物体细胞，在一定条件下 　融合成杂种细胞　 ，继而培育成新植物体的技术。
（2）理论基础：细胞膜的 　流动性　 、植物细胞的 　全能　 性。
不同来源　
融合
成杂种细胞　
流动性　
全能　
（3）流程简图
去壁
原生
原生质
细胞壁
脱分化
再分化
质体甲
体乙
去
①去壁方法：用 　纤维素酶和果胶酶　 处理。
②诱导植物原生质体融合的方法：物理法——离心法、 　电融合法　 等；化学法—— 　聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2＋—高pH融合法　 等。
纤维素酶和果胶酶　
电融合法　
聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2＋—高pH融合法　
（4）优势：打破 　生殖隔离　 ，实现 　远缘杂交　 育种，培育植物新品种等。
生殖隔离　
远缘杂交　
归 纳 总 结
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 植物细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性
选材 选取根尖、茎尖形成层部位最容易诱导脱分化 不同植物细胞融合后形成的杂种细胞
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 4.植物细胞工程的应用
植物繁殖的新途径 快速繁殖：高效快速地实现种苗的大量繁殖，保持优良品种的 　遗传特性　
作物脱毒：利用植物顶端 　分生区　 附近（如茎尖）进行组织培养获得脱毒苗
作物新品种的培育 单倍体育种（原理： 　染色体（数目）　 变异、细胞全能性）
突变体的利用（原理：基因突变、细胞全能性）
细胞产物的工厂化生产 方法：植物 　细胞培养　 ；
原理：细胞增殖；
举例：人参皂苷、紫杉醇的工厂化生产
遗
传特性　
分生区　
染色体（数目）　
细胞培养　
特 别 提 醒
　　工厂化生产不一定要培养出植物体，一般培养到愈伤组织阶段，从培养愈伤组织细胞的培养液中就可提取细胞产物。
诊断·加强
1.判断下列说法的正误：
（1）植物细胞工程的重要理论基础是细胞具有全能性。 （　√　）
（2）配子中具有该生物体发育的成完整个体所需的全部基因，因此具有全能性。 （　×　）
（3）在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会发生细胞的增殖和分化。 （　×　）
（4）用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性。 （　×　）
√
×
×
×
2.链接选择性必修3教材 P35～37“菊花的组织培养”。
（1）从物理类型看，植物组织培养的培养基属于 　固体培养基　 ，主要成分有无机营养成分（如 　水、无机盐　 ），有机营养成分（如 　糖类　 ）， 　激素　 （如生长素、细胞分裂素）以及 　琼脂　 。
（2）培养基中的蔗糖除了提供碳源，还起到 　维持细胞渗透压　 的作用。
（3）组织培养过程中需要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作，目的是 　防止杂菌污染　 。
（4）脱分化后产生的薄壁组织团块是 　愈伤组织　 ，具有全能性。
（5）从光照条件看，愈伤组织培养初期 　避光　 培养，后期 　光照　 培养。
固体培养基　
水、无机盐　
糖类　
激素　
琼脂　
维持细胞渗透压　
防止杂菌污染　
愈伤组织　
避光　
光照　
3.植物原生质体融合体现了细胞膜的 　流动　 性。若A、B两种细胞融合，只考虑两两融合，融合原生质体有3种，其中只有 　AB　 型是符合要求的。融合完成的标志是 　新细胞壁的产生　 ，实质是 　细胞核　 的融合。
4.从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术没有生殖细胞的形成和结合，应属于 　无性　 生殖，变异类型是 　染色体数目　 变异，形成的是异源多倍体，由于含有两个亲本的 　遗传物质　 ，因此理论上应具有两个亲本的遗传性状。
流动　
AB　
新细胞壁的产生　
细胞核　
无
性　
染色体数目　
遗传物质　
（2021·江苏卷）植物组织培养技术常用于商业化生产过程，其过程一般为：无菌培养物建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述错误的是（　D　）
A.为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可以接种培养
B.组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构
C.提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根
D.用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异
D
解析：植物组织培养过程中应注意无菌操作，为获得无菌培养物，外植体要经过表面消毒处理后才能进行培养，所用的培养基必须彻底灭菌，A 正确；组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构，B正确；生长素和细胞分裂素的比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成，C正确；用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗会出现变异，如在愈伤组织的培养过程中可能发生基因突变等变异，D错误。
（2022·浙江6月卷）下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是（　D　）
A.用自然生长的茎进行组织培养需用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒
B.培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换
C.移植幼苗时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富
D.不带叶片的菊花幼茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株
解析：自然生长茎段的消毒属于外植体消毒，先用体积分数为70%的酒精，再用无菌水清洗，再用5%次氯酸钠消毒处理，最后用无菌水清洗，A错误；培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染，并不影响气体交换，B错误；采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石比较松软，持水性也较好，有利于幼苗的生根和叶片的生长，C错误；不带叶片的菊花茎的切段可通过植物组织培养分化出芽和根这种器官发生的途径形成完整的菊花植株，D正确。
D
（2021·福建卷）科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种，技术流程示意图如下。下列叙述正确的是（　D　）
A.愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的
B.获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状
C.可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生
D.用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体
D
解析：愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞脱分化形成的，A错误；由于基因的选择性表达和基因间的互作效应，获得的杂种植株不一定能够表现亲本的优良性状，B错误；可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合，但不能诱导细胞壁的再生，C错误；由于植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，故可以用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体，D正确。

考向1　植物组织培养
1.（2020·北京卷）番茄根尖经过植物组织培养过程可以获得完整的番茄植株，有关此过程的叙述，错误的是（　D　）
A.此过程中发生了细胞的脱分化、再分化
B.植物激素在此过程中起调节作用
C.此过程中若发生杂菌污染，则难以获得目的植株
D.根尖细胞最终发育为无叶绿体的植株
D
解析：植物组织培养过程包括脱分化和再分化过程，A正确；植物组织培养过程中，需要在培养基中添加细胞分裂素和生长素，植物激素在此过程中发挥调节作用，B正确；植物组织培养过程要求无菌、无毒的环境，其中外植体要进行消毒处理，而培养基需进行灭菌处理，若植物组织培养过程中发生杂菌污染，则难以得到目的植株，C正确；番茄根尖经过植物组织培养形成的番茄植株中含有叶绿体，D错误。
考向2　植物体细胞杂交
2.（2022·唐山期中）实验小组用核辐射消除某烟草细胞的细胞核，获得保留细胞质（含叶绿体）且具有链霉素抗性的烟草细胞甲，用酶去除烟草细胞甲和无链霉素抗性的烟草细胞乙的细胞壁，然后将二者的原生质体融合，获得杂种细胞丙。下列有关该过程的叙述，错误的是（　B　）
A.为了筛选出融合的杂种细胞，应在培养基中加入链霉素
B.去核的烟草细胞甲能在含链霉素的培养基上进行增殖
C.融合形成的杂种细胞丙同时具有烟草细胞甲和乙的遗传物质
D.杂种细胞的形成体现了细胞膜的流动性
B
解析：培养基中加入链霉素，未融合的细胞不能存活，所以可以筛选，A正确；细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，去掉细胞核的细胞不能再增殖，B错误；融合的细胞含有乙的细胞核和甲的叶绿体等，甲的叶绿体中含有甲的少量遗传物质，C正确；杂种细胞的形成体现了细胞膜的流动性，D正确。
3.（2022·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 　纤维素酶和果胶　 酶处理植物细胞以除去细胞壁。
（2）过程②表示 　诱导原生质体融合　 ，依据的生物学原理是 　细胞膜具有流动性　 。
纤维素酶和果胶　
诱导原生质体融合　
细胞膜具有流动
性　
（3）与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器是 　高尔基体　 。
（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　 ，其中过程④表示 　脱分化　 过程，过程⑤涉及的细胞分裂方式为 　有丝分裂　 。
高尔基体　
植物细胞的全能
性　
脱分化　
有丝分
裂　
解析：（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。
解析：（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。
m＋n　
单　
（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 　m＋n　 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 　单　 倍体。
解析：（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，即m＋n；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。
（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 　用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的番茄种子或幼苗　 。
用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的番茄种子或幼苗　
考点2　动物细胞工程
1.动物细胞培养
（1）地位：是其他动物细胞工程的基础。
（2）原理： 　细胞增殖　 。
（3）培养条件
①合成培养基中加入 　血清　 等一些天然成分。
②无菌、无毒的环境，定期更换培养液以清除 　代谢物　 。
③适宜的温度（ 　36.5±0.5　 ℃）、pH（7.2～7.4）和 　渗透压　 。
④含95% 　空气　 （O2是细胞代谢必需的）和5% 　CO2　 （主要是维持培养液的 　pH　 ）的混合气体。
细胞增殖　
血清　
代谢物　
36.5±0.5　
渗透压　
空气　
CO2　
pH　
（4）培养的过程
胰蛋白酶、胶原蛋白酶
细胞悬液
原代培养
胰蛋白酶
传代培养
区分动物细胞培养中的两组概念：
①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　 。（癌细胞由于细胞表面糖蛋白减少，细胞间黏着性降低，培养过程中没有此现象。）为防止出现接触抑制现象，需要进行传代培养。
②原代培养和传代培养：区分的关键是看用胰蛋白酶处理的对象和是否 　分瓶　 。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；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。
细胞贴
壁　
接触抑制　
分瓶　
归 纳 总 结
动物细胞培养与植物组织培养的比较
比较项目 动物细胞培养 植物组织培养
生物学原理 细胞增殖 细胞全能性
培养基性质 液体 固体
培养结果 子代细胞 新的植株
应用 是动物细胞工程的基础 ①快速繁殖；②培育作物新品种；③细胞产物的工厂化生产；④作物脱毒
比较项目 动物细胞培养 植物组织培养
培养条件 无菌、适宜的温度和pH、营养等 取材 新鲜的组织 植物器官、组织或细胞
培养对象 分散的单个细胞 植物器官、组织或细胞
过程 原代培养、传代培养 脱分化、再分化
细胞分裂、生长、分化特点 ①贴壁生长； ②接触抑制 ①脱分化形成愈伤组织；②再分化形成根、芽等
2.干细胞的培养及其应用
（1）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、再生和修复密切相关。
（2）来源：早期胚胎、 　骨髓　 和脐带血等。
自我更新和分化潜能　
骨髓　
（3）分类：包括 　胚胎　 干细胞和 　成体　 干细胞等。
胚胎　
成体　
胚胎干细胞 成体干细胞 诱导多能干细胞
来源或分类 　早期胚胎　 成体组织或器官中，包括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 高度分化的组织细胞诱导而来
早期胚胎　
胚胎干细胞 成体干细胞 诱导多能干细胞
特性 具有分化为成年动物体内 　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 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 诱导过程中无须破坏胚胎，且iPS细胞可以来源于患者自身的体细胞，将它移植回患者体内后，理论上可以避免 　免疫排斥　 反应，无伦理问题
分化程度 胚胎干细胞＜成体干细胞＜诱导多能干细胞 任何一种
类型　
所有组织和器
官甚至个体　
组织特异　
免疫排斥　
（1）动物细胞融合技术
3.动物细胞融合技术
和单克隆抗体
两个或多个
一个细胞
遗传信息
细胞膜的流动性
电融合法
PEG融合法
灭活病毒诱导
法
有性杂交的局限
远缘杂交
单克隆抗体
（2）单克隆抗体及其应用
①单克隆抗体的制备过程
B淋巴细胞
培养的骨髓瘤
杂交瘤细胞
抗体
②单克隆抗体的特点：能准确识别抗原的 　细微差别　 ，与特异抗原发生 　特异性结合　 ，并可大量制备。
③单克隆抗体制备过程中两次筛选的方法及目的
细微差别　
特异性
结合　
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 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：在该培养基上，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　
选择培养基　
克隆化培养和抗
体检测　
杂交瘤细胞　
能分泌所需抗体的杂
交瘤细胞　
4.动物体细胞核移植技术和克隆动物
（1）理论基础：动物体细胞核具有 　全能性　 。
（2）分类：胚胎细胞核移植和 　体细胞核　 移植（后者难度高于前者）。
全能性　
体细胞核　
（3）体细胞核移植的
基本过程
MⅡ中
去核卵母
电融合
重构胚
供体
特 别 提 醒
　　如图中核移植操作是把供体细胞导入去核的卵母细胞透明带下，然后促进细胞融合，该法因对卵母细胞损伤较小且操作简便，现较为常用。还有一种操作是用微型注射针吸出供体细胞核后，直接将供体细胞核导入去核的卵母细胞中。
（4）体细胞核移植技术在畜牧生产、保护濒危物种和医药卫生领域等具有广泛的应用前景，但也存在克隆动物健康等问题。
归 纳 总 结
植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
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 除去细胞壁 使细胞分散开
相关酶 纤维素酶和果胶酶 胰蛋白酶和胶原蛋白酶
诱导方法 物理法：电融合法、离心法等；化学法：聚乙二醇融合法、高Ca2＋—高pH融合法等 PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法（相比植物，动物特有）等
比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
结果 杂种植株 杂交细胞
应用 培育植物新品种等 主要用于制备单克隆抗体
意义 突破远缘杂交不亲和的障碍，打破了生殖隔离，扩展了杂交的亲本组合 诊断·加强
1.判断下列说法的正误：
（1）肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸。 （　×　）
（2）杂交瘤细胞进行体内培养，是为了获得能产生单克隆抗体的胚胎。 （　×　）
（3）核移植技术中的供体为具有优良性状的个体，受体只需要是同一物种、繁殖力强的雌性个体即可。 （　√　）
（4）克隆动物都只具备供体的遗传特性。 （　×　）
（5）克隆动物的制备属于有性生殖。 （　×　）
提示：核移植获得克隆动物属于无性生殖。
×
×
√
×
×
2.B淋巴细胞、骨髓瘤细胞和杂交瘤细胞各有何特点？
提示：免疫的B淋巴细胞：能产生单一抗体，但不能无限增殖。骨髓瘤细胞：能无限增殖，不能产生抗体。杂交瘤细胞既能产生特定的抗体，又能在培养条件下进行无限增殖。
3.核移植技术涉及的技术有： 　动物细胞培养　 、动物细胞融合、 　核移植技术　 和 　胚胎移植技术　 ，其中核心技术是 　核移植　 。
4.核移植时选择 　去核卵母细胞　 作为核受体细胞，原因是该细胞 　体积大、方便显微操作；营养物质丰富；具有激发细胞核全能性表达的物质　 。
动物细胞培养　
核移植技术　
胚胎移植技术　
核移植　
去核卵母细胞　
体积大、方便
显微操作；营养物质丰富；具有激发细胞核全能性表达的物质　
（2022·湖北卷）某兴趣小组开展小鼠原代神经元培养的研究，结果发现其培养的原代神经元生长缓慢，其原因不可能的是（　A　）
A.实验材料取自小鼠胚胎的脑组织
B.为了防止污染将培养瓶瓶口密封
C.血清经过高温处理后加入培养基
D.所使用的培养基呈弱酸性
A
解析：小鼠胚胎脑组织中含有丰富的原代神经元，细胞增殖能力强，不会造成生长缓慢，A符合题意；培养瓶瓶口密封会使培养液中缺氧，影响细胞有氧呼吸，造成供能不足，可能使细胞生长缓慢，B不符合题意；血清经过高温处理后，其中活性成分变性，失去原有功能，细胞生存环境严重恶化，可能使细胞生长缓慢，C不符合题意；小鼠内环境为弱碱性，所使用的培养基呈弱酸性，使细胞生存环境恶劣，可能造成细胞生长缓慢，D不符合题意。
（2022·山东卷）如图所示，将由2种不同的抗原分别制备的单克隆抗体分子，在体外解偶联后重新偶联可制备双特异性抗体，简称双抗。下列说法错误的是（　D　）
A.双抗可同时与2种抗原结合
B.利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞
C.筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原
D.同时注射2种抗原可刺激B细胞分化为产双抗的浆细胞
D
解析：双抗两个抗原结合区可分别结合抗原1和抗原2，可同时与2种抗原结合，A正确；双抗两个抗原结合区一个结合蛋白药物，另一个结合靶细胞上抗原分子，即可将蛋白类药物运送至靶细胞，B正确；同时含有两个抗原结合区的才称为双抗，需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原来筛选含有两个抗原结合区的抗体（双抗），C正确；同时注射2种抗原，每种抗原可刺激B细胞分化为分泌相应抗体的浆细胞，会得到2种浆细胞，而不能得到产双抗的浆细胞，D错误。
（2021·辽宁卷）如图是利用体细胞核移植技术克隆优质奶牛的简易流程图，有关叙述正确的是（　B　）
A.后代丁的遗传性状由甲和丙的遗传物质共同决定
B.过程①需要提供95%空气和5% CO2的混合气体
C.过程②常使用显微操作去核法对受精卵进行处理
D.过程③将激活后的重组细胞培养至原肠胚后移植
B
解析：图示过程为体细胞克隆过程，取乙牛体细胞，对处于减数分裂Ⅱ中期的卵母细胞去核，然后进行细胞核移植；融合后的重组细胞激活后培养得到早期胚胎，再进行胚胎移植，最终得到克隆牛。后代丁的细胞核中的遗传物质来自甲，细胞质中的遗传物质来自于乙，则丁的遗传性状由甲和乙的遗传物质共同决定，A错误；动物细胞培养中需要提供95%空气（其中的O2是细胞代谢所必需的）和5% CO2（维持培养液的pH）的混合气体，B正确；过程②常使用显微操作去核法对卵母细胞进行处理，C错误；过程③将激活后的重组细胞培养至囊胚或桑葚胚后移植，D错误。

考向1　动物细胞培养
1.如图为肾脏上皮细胞培养过程示意图。下列叙述不正确的是（　D　）
A.甲→乙过程需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理
B.丙过程指细胞在添加血清的合成培养基中进行原代培养
C.丙和丁过程均会出现细胞贴壁和接触抑制现象
D.丁过程是传代培养的细胞，该过程体现了动物细胞的全能性
D
解析：甲→乙是组织细胞的分离，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶分解细胞间蛋白质，制备细胞悬液，A正确；丙过程还未分瓶，属于原代培养，培养基中需要添加血清，B正确；在动物细胞培养过程中会出现细胞贴壁和接触抑制的现象，C正确；丁过程已经分瓶培养，属于传代培养，丁过程并没有体现动物细胞的全能性，D错误。
考向2　胚胎干细胞的应用
2.胚胎干细胞必须从胚胎中获取，但这涉及伦理问题，因而限制了它在医学上的应用。科学家通过体外诱导成纤维细胞，获得了类似于胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞（简称iPS细胞）。因为诱导过程无须破坏胚胎，而且iPS细胞可来源于病人自身的
体细胞，因此iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。如图为iPS细胞的获得及用其培育不同种细胞的示意图（c－Myc、Klf4、Sox2和Oct3/4等基因与细胞的脱分化有关）。回答下列问题：
（1）在对成纤维细胞进行培养时，常用胰蛋白酶处理使之分散成单个细胞，这说明细胞间的物质为 　蛋白质　 ， 　不能　 （选填“能”或“不能”）用胃蛋白酶处理成纤维细胞，原因是 　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失活变性　 。
（2）在培养iPS细胞的过程中，培养基中应含有细胞所需的各种营养物质，并定期更换培养液。定期更换培养液的目的是 　清除代谢物﹐防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害　 。
（3）过程③④为iPS细胞提供的条件不同，分化得到的细胞不同，可知细胞分化是 　基因选择性表达　 的结果。若iPS细胞来源于病人自身体细胞的诱导，再将其分化出的细胞移入患者体内的优势是 　避免了免疫排斥问题　 。
（4）如果诱导iPS细胞定向分化为原始生殖细胞，该技术可能的应用是 　解决不育问题　 。
蛋白质　
不能　
多数动物细胞培养的适宜pH为　7.2～7.4，胃蛋白酶在此环
境中失活变性　
清除代谢物﹐防止细胞代谢物积累对细胞
自身造成危害　
基因选择性表达　
避免了免疫排斥问题　
解决不育
问题　
考向3　体细胞核移植技术
3.（2022·佛山测试）中国科学家宣布克隆出了五只有节律缺陷的基因编辑猴。本次克隆猴所用的核供体细胞来自一只成年猴。几年前，科学家通过向猴受精卵中注射CRISPR/Cas9的方法得到的基因敲除猴，此供体猴生来就缺少控制动物节律的核心基因——BMAL1基因，因此它从小就患有睡眠障碍症。科学家从供体猴体内提取一些细胞，然后以这些细胞为核供体培养出了五只BMAL1基因敲除克隆猴。以下说法错误的是（　A　）
A.克隆猴患有睡眠障碍，说明已分化细胞的细胞核不具全能性
B.将供体猴的体细胞核导入去核卵母细胞中采用显微注射技术
C.核供体猴与基因敲除克隆猴的培育过程中繁殖方式不同
D.受环境因素的影响，五只克隆猴的表型可能出现差异
A
解析：克隆猴患有睡眠障碍是由于核供体中BMAL1基因被敲除，克隆猴的成功培育可以说明已分化的动物细胞的细胞核具有全能性，A错误；克隆动物培育过程中需将供体猴的体细胞核导入去核卵母细胞中，一般采用显微注射技术，B正确；根据题干信息，核供体猴是通过受精卵培育而成，属于有性生殖，克隆猴属于无性生殖，因此繁殖方式不同，C正确；生物的表型由基因型和环境因素共同决定，五只克隆猴的基因型相同，但是表型可能出现差异，D正确。
考向4　单克隆抗体的制备和应用
4.（2022·广东二模）人肌红蛋白（Myo）是早期诊断急性心肌梗死的生化标志物之一。双抗体夹心法是医学上常用的定量检测抗原的方法（如图所示），利用细胞工程技术制备的单克隆抗体能增强该过程的有效性。下列说法错误的是（　C　）
A.将Myo基因导入小鼠骨髓瘤细胞，不能制备出抗Myo的单克隆抗体
B.抗Myo的单克隆抗体可与Myo特异性结合，用于诊断急性心肌梗死
C.固相抗体和酶标抗体均能识别待测抗原，这是由于两者结构相同
D.加入酶标抗体的目的是通过测定酶促反应的产物量来判断待测抗原量
C
解析：抗体是浆细胞产生的，仅有骨髓瘤细胞是不能产生抗体的，且Myo基因表达出来的是抗原，A正确；yo是早期诊断急性心肌梗死的生化标志物之一，而抗原和抗体的结合具有特异性，故可利用抗Myo的单克隆抗体可与Myo特异性结合的特性，来诊断急性心肌梗死，B正确；固相抗体和酶标抗体均能与抗原结合，这是由于不同抗体与同一抗原表面的不同部位结合，二者仍具有不同的结构，C错误；该检测方法中，酶标抗体的作用是与待测抗原结合，而酶催化检测底物反应，可通过测定酶反应产物量来判断待测抗原量，D正确。
5.（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 　诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞　 。
解析：（1）实验前给小鼠甲注射病毒A，其目的是刺激机体发生免疫反应，从而产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞。
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　 。
解析：（2）制备单细胞悬液的主要实验步骤：从健康动物体内取出组织块，剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间，这样组织就会分散成单个细胞，然后用培养液将分散的细胞稀释制成单细胞悬液。
（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　 。
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　
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　
解析：（3）图中筛选1采用特定的选择培养基，在该培养基上，未融合的细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂种细胞（杂交瘤细胞）才能生存。图中筛选2含多次筛选，利用抗原与抗体特异性结合的原理，就可获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。
（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：（4）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，可将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。
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　
课堂小结与延伸
植物组织培养
细胞全能性
体细胞杂交
动物细胞培养
核移植
细胞核
单克隆抗体
链接选择性必修3教材 P39“图2－5”。
（1）从所需条件上来看，快速繁殖与传统育种方法相比的优点有哪些？
提示：快速繁殖是在具有一定人工设施的室内生产，可以不受季节、气候等自然条件的限制。
链接选择性必修3教材 P40正文。
（2）作物培养过程中为什么要进行作物脱毒？
提示：对于无性繁殖的作物而言，它们感染的病毒很容易传染给后代，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低、品质变差。
链接选择性必修3教材 P48～49“图2－16”。
（3）单克隆抗体制备过程中的两次筛选的目的分别是：第一次是 　在诱导融合之后，利用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞　 ；
第二次是 　对上述杂交瘤细胞进行筛选，利用96孔板培养，采用专一抗体检测的方法筛选出能产生所需特定抗体的杂交瘤细胞　 。（写出方法和目的）
在诱导融合之
后，利用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞　
对上述杂交瘤细胞进行筛选，利用96孔板培养，采用专一抗体检测的方
法筛选出能产生所需特定抗体的杂交瘤细胞　
链接选择性必修3教材P52正文。
（4）体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植的原因是： 　动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易；而动物体细胞分化程度高，表现全能性困难　 。
动物胚胎细胞分化
程度低，表现全能性相对容易；而动物体细胞分化程度高，表现全能性困难　
链接选择性必修3教材P54“思考·讨论”。
（5）克隆动物的性状与供体不完全相同的原因是：① 　克隆动物的细胞质遗传物质来自提供卵母细胞的个体　 ；② 　生物体的性状还受到环境的影响　 ，等等。
克隆动物的细胞质遗传物质
来自提供卵母细胞的个体　
生物体的性状还受到环境的影响　
链接选择性必修3教材 P38“拓展应用”。
（1）“番茄—马铃薯”超级杂种植物没有如科学家所想象的那样，在地上结番茄、地下长马铃薯，原因是马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达 　相互干扰　 ，不能像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达。
相互干扰　
链接选择性必修3教材 P41“相关信息”。
（2）初生代谢是指生物 　生长和生存所必需　 的代谢活动，因此在整个生命过程中它一直进行着。初生代谢物有 　糖类、脂质、蛋白质和核酸　 等。
（3） 　次生代谢　 不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。
链接选择性必修3教材 P44正文。
（4）动物细胞培养时，需将动物组织分散成单个细胞的原因是：动物成块组织中，细胞与细胞靠在一起， 　限制了彼此的生长和增殖　 。
生长和生存所必需　
糖类、脂质、蛋白质和核酸　
次生代谢　
限制了彼此的生长和增殖　
链接选择性必修3教材 P44旁栏思考题。
（5）动物细胞培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是 　蛋白质　 。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶适宜pH约为2，在此环境中没有活性，所以 　不能　 用胃蛋白酶分散细胞。
蛋白质　
不能　

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