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考点突破
考点一：植物细胞工程
考点精析：本考点包括植物细胞工程的基本技术和植物细胞工程的实际应用两部分，《考纲》的要求是：理解并应用植物组织培养和植物体细胞杂交技术。08年的高考中，江苏卷以两道选择题分别考查了植物组织培养的结果分析与评价；全国Ⅰ卷也以选择题考查了植物组织培养的染色体变化；海南卷以非选择题的形式全面考查了植物组织培养的过程。该考点内容在必修和选修过程中都有讲述，也是目前科研的热点，更是高考的重点，下列从基本原理、操作特点、杂交技术和实际应用四个方面例析之。
【典例1】有关细胞全能性的叙述，不正确的是
A． 受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高
B． 生物体内由于细胞分化，全能性很难表达
C． 卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高
D． 植物细胞在一定条件下离体培养能表现出全能性
【解析】受精卵是个体发育的起点，全能性最高，生物体体内每一个细胞都是通过有丝分裂形成的，都含有发育完整个体所需的全部基因，理论上都具有全能性，卵细胞并不包含某种生物的全部遗传信息，因此并不具有全能性，分化的植物细胞尽管有全能性，但能表达必须在一定条件下离体培养。答案：C
【复习提示】分化的体细胞之所以没有表达出全能性，是因为基因选择性表达。在离体和适当的条件下，分化的体细胞也能表达其全能性。全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞。
【典例2】在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的
A.消毒灭菌 B.适宜的温度 C.充足的光照 D.适宜的养料和激素
【解析】解答该题需从如下三个方面入手分析：①由离体的植物器官、组织或细胞形成愈伤组织的过程是植物组织培养过程中的一个阶段。该阶段要进行细胞的增殖和细胞的脱分化，这就必须要有适宜的养料和激素，必须要有适宜的温度，这样，才能保证细胞进行正常的新陈代谢。②由离体的植物器官、组织形成愈伤组织必须是在无菌条件下，只有在这样的条件下，才能保证培养产生出的细胞是正常细胞，否则培养基内将长出许多霉菌，与离体细胞争夺营养与生存空间，形不成愈伤组织。③由于此阶段形成的是愈伤组织，并没有形成具有根、茎、叶的植物体，因此不需要光照。答案：C
【复习提示】植物组织培养就是将植物的器官、组织、细胞甚至细胞器进行离体地、无菌的培养。首先将外植体分离出来，然后在无菌及适当条件下培养以诱导出愈伤组织，另外在愈伤组织随外植体生长一段时间后还需要更换培养基继续培养，以避免代谢产物积累及水分散失等因素的影响。
【典例3】如图为两个种间植物细胞融合和再生植株示意图。请据图回答：（一～八表示各主要步骤）
（1）从步骤一到步骤二是植物细胞形成 的阶段，其关键技术是 。
（2）从步骤二到步骤三一般要用 作为促融剂。
（3）步骤四为 过程。
（4）在形成再生植株的过程中与组织培养有相似之处的步骤是 ，理由是 。
（5）步骤八表示选择体细胞杂种植株，杂种植株在形态上表现为 ，其根本原因是 _______ 。
（6）该项研究解决了育种过程中的什么问题？ 。
【解析】由于细胞壁的阴隔，植物细胞融合难以进行，所以先用纤维素酶和果胶酶将细胞壁降解，分离得原生质体；细胞融合需用物理和化学方法诱导融合，融合有三种可能，即AA、AB、BB；细胞融合完成的标志是产生新的细胞壁；从一到四属于植物细胞融合过程，从四到八属于植物组织培养过程。答案：（1）原生质体 细胞壁的去除；（2） 聚乙二醇（PEG）；（3） 原生质体融合；（4）六---七 都有形成愈伤组织，转移愈伤组织到新的培养基培养成杂种植株的过程；（5）同时具有有两个亲本的特性 具有双亲细胞的全部遗传物质 ；（6）远缘杂交不亲和的问题
【归纳总结】植物细胞杂交与传统细胞杂交比较：
传统杂交 细胞杂交
依据 杂种优势 细胞全能性、原生质体融合
过程 自然发生，在母体完成胚发育 人工诱导融合，需组织培养
本质 精、卵两种生殖细胞结合，完成遗传物质的重新组合 不同生物的体细胞融合，完成和遗传物质的融合
优点 杂种第一代生长整齐、植株健壮、产量高、抗虫抗病能力强 克服远源杂交不亲和障碍，实现不同种间的杂交
缺点 存在生殖隔离；杂种第二代会出现生长不齐、产量下降等现象 很多理论、技术问题未解决，距离推广应用有一定差距
目的 获得杂种优势，提高产量 获得优良性状
意义 自然发生、方便生产 扩展了用于杂交的亲本组合
应用范围 种内 种内、种间均可
【典例4】右图为人工种子的培育过程示意图，请据图回答：
（1）人工种子依据的原理是________，经过_________技术培育而成的。
（2）包埋胚状体的胶质可以看作是种子的哪部分结构？________________。
（3）某二倍体植物基因型有DdTt，利用这种生物技术采用花药离体培养的方法，可培育成“花粉胚”，也可制成人工种子，这种种子萌发形成的个体称为_____，基因型____。
（4）②表示脱分化过程，其实质是_______；③表示再分化的过程，其实质是______。
（5）从胚状体的类型上分析，人工种子萌发长成的植株是否可育？_________。
【解析】脱分化的实质是使不分裂的细胞恢复分裂能力，再分化的实质是使分裂的细胞在形态、结构和功能再次发生变化，这种变化是基因选择性表达的结果。答案：（1）细胞的全能性 植物组织培养 （2）种皮及提供营养的胚乳或子叶 （3）单倍体 DT、Dt、dT、dt （4）使细胞恢复分裂 基因的选择性表达，导致了细胞形态、结构和功能的改变 （5）若是由花粉（或三倍体植物的营养器官）发育而来的则不可育，若是由茎尖、根尖等营养器官发育而来的则可育
【比较分析】人工种子萌发出的植株与天然种子萌发出的植株的主要区别是天然种子萌发出的植株属于有性生殖，可能因性状分离而丧失其优良特性。
【典例5】用组织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素，下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。下列说法错误的是
A．在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”，这些“种子”是紫草叶肉细胞经过脱分化和再分化而获得的
B．从图中可以看出反应器中紫草细胞的生长呈现S型增长规律
C．从图中可以看出反应器中影响紫草素产量的因素是细胞数量和细胞所处的生长期
D．在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是保证氧气供应充足，并使细胞与培养液充分接触
【解析】在生产紫草素前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”，这些“种子”是紫草叶肉细胞经过脱分化形成愈伤组织，用愈伤组织来生产。答案：A。
【拓展延伸】工厂化生产人参皂甙的基本过程是什么？
科学家发现，植物细胞在液体培养基上的分裂速度比在固体培养基上的要快得多，经过努力，终于能够大规模培养植物细胞，并从中提取所需的物质。这种培养方法分为三步：
第一步，选择人参根作为外植体进行培养，产生愈伤组织，使愈伤组织块上的细胞相互分离，制成单细胞悬浮培养物，经过培养选择找到增殖速度快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为种质，其中一部分作为保存用，以备下一次生产用，一部分进行发酵生产。
第二步，将第一步选择到的细胞株在发酵罐（或生物反应器）中的适合培养液中进行液体培养，在适宜的温度、PH的条件下，通过氧气，植物细胞就开始进行有丝分裂，增加细胞数量。
第三步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从中提取人参皂甙。
目前，德国、日本已经开始用发酵罐生产黄连、人参等有效成分，它的应用将会给传统的种植农业带来巨大的变化。
【典例6】进行植物体细胞杂交，首先需要除去细胞壁。现提供以下材料和用具：紫色洋葱鳞片叶、适宜浓度的盐酸、适宜浓度的蔗糖溶液（洋葱细胞在此溶液中既不吸水也不失水）、纤维素酶、果胶酶、蒸馏水和镊子、显微镜、载玻片、盖玻片等。请你从中选取合适的材料配制成合理的细胞壁分解液，并设计实验验证该分解液能除去细胞壁。
(1)配制细胞壁分解液选取 ，这样选取的理由是 。
（2）实验步骤：
第一步： 制得实验组装片；
第二步： 制得对照组装片；
第三步：在显微镜下观察比较实验组和对照组装片。
(3)实验结果的预测：实验组装片的洋葱细胞呈 ，表明细胞壁已经被水解；对照组装片的洋葱细胞呈相互连接的紫色多边形，表明细胞壁未被分解。
【解析】本实验的目的是“验证细胞壁分解液能除去细胞壁”，自变量为分解液的有无，实验组有分解液，对照组无分解液；因变量为有无细胞壁，具体观察指标为细胞的形态，无细胞壁的原生质体呈球形。答案：(1)适宜浓度的蔗糖溶液加入适量的纤维素酶和果胶酶； 纤维素酶和果胶酶能高效、专一地水解细胞壁，适宜浓度的蔗糖溶液可以使原生质体不会因过度吸水而涨破；（2）第一步：滴适量的细胞壁分解液在载玻片中央，用镊子撕取一小块紫色洋葱鳞片叶表皮浸泡在其中，一段时间后，盖上盖玻片；第二步：用适宜浓度的蔗糖溶液替代细胞壁分解液，其他操作与制作实验组装片相同； (3)实验组装片的洋葱细胞呈分散的紫色球形。
【误区警示】审题时要注意，题干要求“从中选取合适的材料配制成合理的细胞壁分解液”，所以题干中提供的材料不一定全部用上。
考点二：动物细胞工程
考点精析：本考点包括四个方面，即动物细胞培养、核移植技术、动物细胞融合和单克隆抗体等。《考纲》的要求是：理解动物细胞培养的过程、条件及应用；了解体细胞核移植技术克隆动物的培养过程和应用前景；理解动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用。08年高考中，上海卷考查了单克隆抗体制备所用的技术；宁夏卷以非选择题的形式全面考查了动物细胞培养的原理、过程和应用。07年高考有三个省份以非选择题分别考查了单克隆抗体的制备过程、动物细胞培养对有毒物质的检测以及克隆牛的过程。利用动物细胞培养知识为背景考查该项技术的应用，特别是用于检测有毒物质和判断某种物质的毒性，或于用于筛选抗癌药物等，能够考查实验及探究能力；单克隆抗体的制备将还是高考中的热点。下面从四个方面例析之。
【典例1】下列关于动物细胞培养的有关叙述中正确的是
A.细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中
B.动物细胞培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、生长素和动物血清等
C.动物细胞培养的目的是获得大量的细胞分泌蛋白
D.动物细胞培养前和培养过程中都要用胰蛋白酶处理
【解析】在动物细胞培养过程中，两次用到胰蛋白酶处理，一次是使动物细胞分散开，制成细胞悬浮液；第二次是使细胞从培养瓶壁上分离下来，便于分瓶传代培养。传代培养50代以后，一般核形会发生变化，再继续培养，有些细胞会获得不死性；动物细胞培养的条件是：①无菌、无毒的环境；②营养，如需要糖、氨基酸，促进生长因子、无机盐、微量元素等，通常还需要加入血清、血浆等一些天然成分；③温度和PH；④气体环境；它需要生长素而需要维生素等。答案： D
【归纳比较】动物细胞培养与植物组织培养比较：一是它们用的培养基不同，植物组织培养用的一般是固体培养基，而动物细胞培养用的一般是液体培养基。第二是它们的培养基的成分不同。动物细胞培养的培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐和维生素，另外还有动物血清。植物组织培养所需要的培养基包含植物生长和发育的全部营养成分，如矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加物，没有动物血清。第三是植物组织培养最后一般得到新的植物个体，而动物细胞培养因为动物体细胞一般不能表达其全能性，因此得到的是同一种的细胞。
【典例2】能使动物细胞融合的特有的诱导因子是
A．离心 B．灭活的病毒 C．电激 D．振动
【解析】常用的动物细胞融合的诱导因子是聚乙二醇和灭活的病毒。其中聚乙二醇既可用于促进植物原生质体融合，又可用于促进动物原生质体融合。而灭活的病毒只能用于促进动物细胞的融合，如灭活的仙台病毒是最常用的诱导因子，其诱导原理是因为病毒具有侵染细胞的能力，优点是融合率高，对各种动物细胞都适用。
【归类比较】植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
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
融合前的处理 去除细胞壁后诱导原生质体的融合 使细胞分散后诱导细胞融合
诱导手段 离心、电刺激、振动、聚乙二醇等试剂诱导 同左，再加灭活的病毒诱导
用途 克服远缘杂交不亲和的障碍，获得杂种植株 制备单克隆抗体的技术之一
共同点 都能产生杂种细胞
【典例3】科学家能通过细胞工程用不纯的抗原在小鼠体内生产单一的单克隆抗体，因为
A.小鼠血液中只有一种B淋巴细胞 B.细胞融合后只产生一种杂交瘤细胞
C.可以筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞 D.小鼠腹腔内只有一种骨髓瘤细胞
【解析】该题考查单克隆抗体制备的目的和原理。一个B淋巴细胞只接受一种抗原刺激形成浆细胞，由浆细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞也只能产生一种抗体。所以尽管抗原不纯，但经过筛选的杂交瘤细胞产生的抗体却非常单一。答案：C
【友情提醒】单克隆抗体的制备经过两次筛选。
【典例4】下列各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解，请根据图回答下列问题：
①请用箭头把代表各图解的字母按单克隆制备过程的顺序连接起来。
②在单克隆抗体制备过程中之所以选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞，是因为它们融合后的杂 交瘤细胞具有 、 的特性。
③由图中可看出，单克隆抗体制备过程运用了 和 的动物细胞工程技术手段。
【解析】首先把小鼠骨髓瘤细胞与注射特定抗原免疫过的小鼠B细胞，融合获得杂交瘤细胞，然后筛选出能产生特异抗体的杂交瘤细胞，最后分别在体外或体内培养杂交瘤细胞，即可获得单克隆抗体。
答案： ①
；
②在体外大量繁殖，产生特异性抗体；③动物细胞融合， 动物细胞培养。
【核心提示】此题考查了流程图的绘制，只有掌握单克隆抗体的制备顺序，才能顺利完成流程图的绘制。（1）流程图是由一些图框和带箭头的流线组成的，其中图框表示各种操作的类型，图框中的文字和符号表示操作的内容，带箭头的流线表示操作的先后次序。流程图一般有顺序结构、选择结构、循环结构或由这三种结构通过组合和嵌套构成。 （2）一个完整的流程图，一般具备以下4 个基本要素，以植物体细胞杂交流程图为例：
节点——节点是置于圆圈或方框中的操作步骤或结果（圆圈或方框可不画）
箭头——连接节点间的顺序关系
注释词——表明流程过程中的某些处理等或对某些过程作出说明
层次——操作的顺序或结果出现的次序
（3）流程图构建的一般过程
流程图绘制步骤一般包括：①确定流程图的形式：在高中生物学中的流程图一般是顺序结构，但一些可重复的一般是循环式。②提练关键步骤或关键结果。③初步拟定流程图纵向分层和横向分支。④建立节点之间的连接，并在连线上用注释词标明两者之间的关系（也可不写）。⑤修改和完善。
需要注意的是：①流程图中每个流程只出现一次。②连接两个节点间的联系词应尽可能选用意义表达具体明确的词。③连接节点的箭头可以交错。④节点一般要用方框或圆圈圈起来，而联系词则不用，也可都不用。⑤在绘制流程图时，注意完整性、简明性和便于操作原则，按照层次将流程描绘清晰。
【典例5】单克隆抗体技术在疾病诊断和治疗以及生命科学研究中具有广泛的应用。下列关于单克隆抗体的叙述，错误的是
A．特异性强、灵敏度高 B．与抗癌药物结合可制成“生物导弹”
C．体外培养B淋巴细胞可大量分泌单克隆抗体
D．由浆细胞与骨髓瘤细胞融合而成的杂交瘤细胞分泌
【解析】体外培养的B淋巴细胞不会大量增殖，因此也就不会分泌大量抗体。答案：C
【归纳比较】常规抗体与单克隆抗体的比较：
项目 分泌 特点 生产
单克隆抗体 杂交瘤细胞 特异性强、灵敏度高 产量高，易纯化分离
常规抗体 各淋巴B细胞 特异性差、灵敏度低 产量低，分离困难
【典例6】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　　 　时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的　　 　。此时，瓶壁上形成的细胞层数是　　 　。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是　　　 　。
(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　　　　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　　　 　细胞，该种细胞的黏着性　　　 　，细胞膜表面蛋白质（糖蛋白）的量　　 　　。
(3)现用某种大分子染料，对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不染色，原因是　 　 　　　　。
(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到　 　期的细胞用显微镜进行观察。
(5)在细胞培养过程中，通常在　　　　　　条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中　　　　　　的活性降低，细胞　　　　　的速率降低。
(6)给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤组织当作　　　　　进行攻击。
【解析】在动物细胞培养过程中，细胞会表现出接触抑制现象，此时是单层细胞。用胰蛋白酶可以使贴壁细胞从瓶壁上分离开来。随着细胞传代培养代数的增加，绝大部分细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡的现象，但极少数细胞可以连续增殖，有些细胞会因遗传物质改变而变成不死性的现象。由于在冷冻超低温液氮下，细胞中酶的活性降低，细胞新陈代谢的速率降低，通常在此条件下保存细胞。答案：（1）相互接触，接触抑制，单层（或一层），胰蛋白酶；（2）衰老甚至死亡，不死性，降低，减少；（3）由于活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，故活细胞不能着色（或由于死细胞的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）中；（5）冷冻（或超低温、液氮），酶，新陈代谢；（6）抗原
【拓展延伸】癌细胞有三个显著的生理特征，即不死性、迁移性和失去接触抑制。癌细胞易于从肿瘤上脱落，通过血液循环迁移至其它组织；正常细胞在体外培养时有接触抑制现象，而肿瘤细胞即使堆积成群，仍然可以生长。
【典例7】某研究小组进行药物试验时，以动物肝细胞为材料，测定药物对培养细胞的毒性。供培养的细胞有甲、乙两种，甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。
请回答下列有关动物细胞培养的问题：
(1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养，培养液及其它培养条件均相同．一段时间后，观察到甲细胞数量比乙细胞数量 。
(2)在动物细胞培养时，通常在合成培养基中加入适量血清，其原因是 。细胞培养应在含5%的恒温培养箱中进行，CO2的作用是 。
(3)在两种细胞生长过程中，当乙细胞铺满瓶壁时，其生长 。药物试验需要大量细胞，两种细胞频繁传代，甲细胞比乙细胞可以传代的次数更 。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液，需用 消化处理。
(4)为了防止细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的 。
(5)己知癌基因X过量表达与肝肿瘤的发生密切相关，要试验一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响，可将甲细胞分为A、B两组，A组细胞培养液中加入 ，B组细胞培养液中加入无菌生理盐水，经培养后，从A、B两组收集等量细胞，通过分别检测x基因在A、B两组细胞中的 或 合成水平的差异确定Y的药效。
【解析】由于肿瘤细胞具有无限增殖的特点，所以培养一段时间后，细胞数目较多；动物细胞培养时，在合成培养基中加入适量血清是为了补充培养基中缺乏的物质；细胞培养应在含5%的恒温培养箱中进行，CO2的主要作用是维持培养液pH；乙细胞具有接触性抑制，当乙细胞铺满瓶壁时，其生长停止，用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液，需用胰蛋白酶处理；在培养基中加入抗生素可防止细菌的污染；基因通过转录形成mRNA，通过翻译合成蛋白质，通过检测mRNA或蛋白质可了解抗肿瘤药物Y对癌基因X表达的影响程度。
答案：（1）多（2）血清可以补充合成培养基中缺乏的物质 维持培养液pH（3）停止 多 胰蛋白酶（4）抗生素（5）Y mRNA 蛋白质
【拓展延伸】动物细胞培养中血清的作用：（1）提供有利于细胞生长增殖所需的激素、生长因子或提供合成培养基所缺乏的营养物质；（2）提供结合蛋白，可消除某些毒素和金属对细胞的毒性作用；（3）提供贴壁细胞固着于适当的附着面所需的贴壁因子和扩展因子；（4）提供蛋白酶抑制剂，使细胞免受蛋白酶的损伤；（5）提供缓冲物质，调节培养基PH。
www.
杂种植株
马铃薯细胞
番茄细胞
马铃薯原生质体
番茄原生质体
原生质体融合
杂种细胞再生出细胞壁
细胞培养
去壁
去壁
节点
注释词
箭头
层次
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