第第頁新人教生物一輪復(fù)習(xí)學(xué)案：第37講植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程（教師版）新人教生物一輪復(fù)習(xí)學(xué)案

第37講植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程

【素養(yǎng)目標(biāo)】1.以生命觀念為指導(dǎo)，結(jié)合內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)，理解細(xì)胞、組織培養(yǎng)的所需條件和一般過程。(生命觀念科學(xué)思維)2.運(yùn)用所學(xué)生物知識，結(jié)合教材圖解，理解細(xì)胞雜交、核移植的原理和技術(shù)流程。(生命觀念科學(xué)思維)3.閱讀相關(guān)資料，列舉植物組織培養(yǎng)、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用，用生命觀念解釋植物細(xì)胞工程給人們帶來的影響。(生命觀念科學(xué)思維社會(huì)責(zé)任)

考點(diǎn)一植物細(xì)胞工程

1．細(xì)胞工程的概念

2．植物組織培養(yǎng)

(1)細(xì)胞全能性：細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能。

(2)植物組織培養(yǎng)：是指將離體的植物器官、組織或細(xì)胞等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。

(3)流程簡圖

外植體植株

①脫分化：在一定的激素和營養(yǎng)等條件的誘導(dǎo)下，已經(jīng)分化的細(xì)胞，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能，轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞的過程。

②再分化：愈傷組織重新分化形成芽、根等器官的過程。

【拾遺補(bǔ)缺】(1)源于選擇性必修3P36“注意”

①實(shí)驗(yàn)中使用的培養(yǎng)基和所有的器械都要滅菌。接種操作必須在酒精燈火焰旁進(jìn)行，并且每次使用后的器械都要滅菌。

②接種時(shí)注意外植體的方向，不要倒插。

③誘導(dǎo)愈傷組織期間一般不需要光照，在后續(xù)的培養(yǎng)過程中，每日需要給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照。

(2)源于選擇性必修3P116“附錄1”

①誘導(dǎo)菊花愈傷組織的培養(yǎng)基：在MS培養(yǎng)基中加入BA(芐基腺嘌呤)和NAA(萘乙酸)，質(zhì)量濃度均為0.5mg/L。

②誘導(dǎo)菊花生芽的培養(yǎng)基：在MS培養(yǎng)基中加入BA和NAA，質(zhì)量濃度分別為2～3mg/L和0.02～0.3mg/L。

③誘導(dǎo)菊花生根的培養(yǎng)基：將上述MS培養(yǎng)基中NH4NO3、KNO3、KH2PO4、MgSO4·7H2O和CaCl2·2H2O的用量減半，并添加NAA或IAA(吲哚乙酸)，質(zhì)量濃度均為0.1mg/L。

3．植物體細(xì)胞雜交技術(shù)

(1)概念：將不同來源的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù)。

(2)操作流程

①去壁：對應(yīng)圖中a過程，即去除細(xì)胞壁，獲得具有活力的原生質(zhì)體，用到的酶是纖維素酶和果膠酶。

②誘導(dǎo)融合：對應(yīng)于圖中b過程，即原生質(zhì)體的融合。

③培養(yǎng)：過程d是植物組織培養(yǎng)，其原理是植物細(xì)胞的全能性。

(3)意義：在打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育植物新品種等方面展示出獨(dú)特的優(yōu)勢。

【拾遺補(bǔ)缺】源于選擇性必修3P36“正文”：為什么“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想象的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？

提示主要原因是生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯—番茄雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)相互干擾，不能像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)。

4．植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用

(1)植物繁殖的新途徑

①快速繁殖：用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，也叫微型繁殖。

【注意】微型繁殖是無性繁殖，進(jìn)行有絲分裂，其遺傳物質(zhì)不變。

特點(diǎn)

②作物脫毒

(2)作物新品種的培育：單倍體育種、突變體的利用。

(3)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

①次生代謝物：是一類小分子有機(jī)化合物，在植物抗病、抗蟲等方面發(fā)揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來源。

【拾遺補(bǔ)缺】源于選擇性必修3P41“相關(guān)信息”：初生代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動(dòng)，因此，在整個(gè)生命過程中一直進(jìn)行著；次生代謝不是生物生長所必需的，一般在特定的組織和器官中，并在一定的環(huán)境和時(shí)間條件下才進(jìn)行。

②細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：人們利用植物細(xì)胞培養(yǎng)來獲得目標(biāo)產(chǎn)物，這個(gè)過程就是細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。

③植物細(xì)胞培養(yǎng)：是指在離體條件下對單個(gè)植物細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)。

(1)愈傷組織的形成需要光照()

(2)以莖尖為材料通過組織培養(yǎng)獲得的脫毒苗具有抗病毒的特點(diǎn)()

(3)利用物理法或化學(xué)法，可以直接將兩個(gè)植物細(xì)胞進(jìn)行誘導(dǎo)融合()

(4)植物體細(xì)胞雜交過程中，細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是再生出新的細(xì)胞壁()

(5)突變體培育通常對植物的愈傷組織進(jìn)行誘變處理，而工廠化生產(chǎn)的細(xì)胞產(chǎn)物也是來自愈傷組織細(xì)胞()

答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√

1．植物組織培養(yǎng)技術(shù)——菊花的組織培養(yǎng)

(1)操作步驟

取材、消毒①用流水充分沖洗外植體(幼嫩的莖段)；酒精擦拭雙手和超凈工作臺(tái)；②外植體的消毒：用酒精消毒30s，然后立即用無菌水清洗2～3次；再用次氯酸鈉溶液處理30min后，立即用無菌水清洗2～3次；③用解剖刀將外植體切成0.5～1cm長的小段

接種將外植體的1/3～1/2插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基，誘導(dǎo)脫分化，長出愈傷組織

轉(zhuǎn)接①將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基上；②長出芽后再轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基上，進(jìn)一步誘導(dǎo)形成試管苗

移栽將試管苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長壯后再移栽入土

2.植物激素對植物組織培養(yǎng)的影響

(1)按照不同的順序使用這兩類激素，會(huì)得到不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

使用順序?qū)嶒?yàn)結(jié)果

先使用生長素，后使用細(xì)胞分裂素有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化

先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長素細(xì)胞既分裂也分化

同時(shí)使用分化頻率提高

簡記：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化頻率高

(2)當(dāng)同時(shí)使用這兩類激素時(shí)，兩者用量的比例影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向

生長素/細(xì)胞分裂素植物細(xì)胞的發(fā)育方向

比值高有利于根的分化、抑制芽的形成

比值低有利于芽的分化、抑制根的形成

比值適中促進(jìn)愈傷組織的形成

簡記：“高”根，“低”芽，“中”愈傷

3.植物體細(xì)胞雜交與植物有性雜交中遺傳物質(zhì)的變化

設(shè)白菜細(xì)胞含2x條染色體，2個(gè)染色體組；甘藍(lán)細(xì)胞含2y條染色體，2個(gè)染色體組。

項(xiàng)目不同物種體細(xì)胞雜交不同物種有性雜交同一物種雜交

過程

子代染色體數(shù)目2x＋2yx＋y2x(白菜)或2y(甘藍(lán))

子代染色體組數(shù)422

子代是幾倍體異源四倍體異源二倍體同源二倍體

子代是否可育可育不可育可育

繁殖方式無性繁殖有性繁殖有性繁殖

變異類型染色體變異染色體變異—

[典例剖析]

(2022·遼寧卷，14)藍(lán)莓細(xì)胞富含花青素等多酚類化合物。在藍(lán)莓組織培養(yǎng)過程中，外植體切口處細(xì)胞被破壞，多酚類化合物被氧化成褐色醌類化合物，這一過程稱為褐變。褐變會(huì)引起細(xì)胞生長停滯甚至死亡，導(dǎo)致藍(lán)莓組織培養(yǎng)失敗。下列敘述錯(cuò)誤的是()

A．花青素通常存在于藍(lán)莓細(xì)胞的液泡中

B．適當(dāng)增加培養(yǎng)物轉(zhuǎn)移至新鮮培養(yǎng)基的頻率以減少褐變

C．在培養(yǎng)基中添加合適的抗氧化劑以減少褐變

D．宜選用藍(lán)莓成熟葉片為材料制備外植體

D[液泡中含有糖類、無機(jī)鹽、色素和蛋白質(zhì)等，其中的色素是指水溶性色素，如花青素，A正確；適當(dāng)增加培養(yǎng)物轉(zhuǎn)移至新鮮培養(yǎng)基的頻率可減少氧化劑的濃度，從而減少褐變，B正確；根據(jù)題干信息：在藍(lán)莓組織培養(yǎng)過程中，外植體切口處細(xì)胞被破壞，多酚類化合物被氧化成褐色醌類化合物，這一過程稱為褐變，可知在培養(yǎng)基中添加合適的抗氧化劑以減少褐變，C正確；一般選用代謝旺盛、再生能力強(qiáng)的器官或組織為材料制備外植體，D錯(cuò)誤。]

【名師點(diǎn)撥】掌握信息轉(zhuǎn)化能力

信息提取信息1：褐變

信息2：花青素

信息轉(zhuǎn)化1.多酚類化合物被氧化

2.分布于液泡中

素養(yǎng)考查科學(xué)思維：邏輯思維能力科學(xué)探究：實(shí)施方案的能力

【角度轉(zhuǎn)換】提升語言表達(dá)能力

植物體細(xì)胞原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志是：雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁。

考向一植物組織培養(yǎng)

1．(2022·浙江6月選考，23)下列關(guān)于菊花組織培養(yǎng)的敘述，正確的是()

A．用自然生長的莖進(jìn)行組培須用適宜濃度的乙醇和次氯酸鈉的混合液消毒

B．培養(yǎng)瓶用專用封口膜封口可防止外界雜菌侵入并阻止瓶內(nèi)外的氣體交換

C．組培苗鍛煉時(shí)采用蛭石作為栽培基質(zhì)的原因是蛭石帶菌量低且營養(yǎng)豐富

D．不帶葉片的菊花莖切段可以通過器官發(fā)生的途徑形成完整的菊花植株

D[自然生長莖段的消毒屬于外植體消毒，先用70%酒精，再用無菌水清洗，再用5%次氯酸鈉消毒處理，最后再用無菌水清洗，A錯(cuò)誤；培養(yǎng)瓶用專用封口膜封口的目的是防止雜菌污染，并不影響氣體交換，B錯(cuò)誤；組培苗鍛煉時(shí)采用蛭石作為栽培基質(zhì)的原因是蛭石比較松軟，持水性也較好，有利于幼苗的生根和葉片的生長，C錯(cuò)誤；不帶葉片的菊花莖切段可以通過植物組織培養(yǎng)分化出芽和根這種器官發(fā)生的途徑形成完整的菊花植株，D正確。]

2．(2023·廈門高三檢測)植物細(xì)胞的懸浮培養(yǎng)是指將植物細(xì)胞或較小的細(xì)胞團(tuán)懸浮在液體培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，在培養(yǎng)過程中能夠保持良好的分散狀態(tài)。藥用植物有效成分的工業(yè)化生產(chǎn)多采用植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)技術(shù)。下圖是利用愈傷組織獲取植物細(xì)胞懸液的一種方法。下列相關(guān)說法錯(cuò)誤的是()

A．愈傷組織是外植體經(jīng)脫分化和再分化過程形成的

B．愈傷組織的細(xì)胞排列疏松，方便用鑷子輕輕夾碎

C．圖中所用到的鑷子和培養(yǎng)液都需要經(jīng)過滅菌處理

D．采用振蕩培養(yǎng)的方式可以增加培養(yǎng)液中的溶解氧

A[愈傷組織是外植體經(jīng)脫分化過程形成的，A錯(cuò)誤；愈傷組織的細(xì)胞排列疏松，方便用鑷子輕輕夾碎，B正確；植物組織培養(yǎng)需要無菌條件，因此圖中所用到的鑷子和培養(yǎng)液都需要經(jīng)過滅菌處理，C正確；采用振蕩培養(yǎng)的方式可以增加培養(yǎng)液中的溶解氧，有利于細(xì)胞進(jìn)行新陳代謝，D正確。]

考向二植物體細(xì)胞雜交

3．(2023·汕頭高三檢測)利用山金柑愈傷組織細(xì)胞(2n)和早花檸檬葉肉細(xì)胞(2n)進(jìn)行體細(xì)胞雜交可以得到高品質(zhì)、抗逆性強(qiáng)的雜種植株。下圖是7組雜種植株核DNA和線粒體DNA來源鑒定的結(jié)果。下列分析正確的是()

A．山金柑愈傷組織細(xì)胞沒有細(xì)胞壁，早花檸檬葉肉細(xì)胞去除細(xì)胞壁后才能與前者融合

B．用滅活的病毒誘導(dǎo)兩種細(xì)胞原生質(zhì)體的融合，依賴于細(xì)胞膜的流動(dòng)性

C．可通過觀察融合后細(xì)胞的顏色進(jìn)行初步篩選

D．雜種植株是四倍體，其核基因只來自早花檸檬，線粒體基因只來自山金柑

C[愈傷組織細(xì)胞是薄壁細(xì)胞，并非沒有細(xì)胞壁，也需要去除細(xì)胞壁才能進(jìn)行細(xì)胞融合，A錯(cuò)誤；滅活的病毒只能用于誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合，不能用于誘導(dǎo)植物細(xì)胞融合；植物細(xì)胞原生質(zhì)體融合采用物理或化學(xué)方法，B錯(cuò)誤；因?yàn)樵缁幟嗜~肉細(xì)胞含有葉綠體，融合后的細(xì)胞因含有葉綠體應(yīng)為綠色，故可以通過觀察融合后細(xì)胞的顏色進(jìn)行初步篩選，C正確；由圖中雜交條帶可知，雜種細(xì)胞的細(xì)胞核全部來自早花檸檬，所以雜種植株是二倍體，而非四倍體，D錯(cuò)誤。]

4．(2023·青島高三檢測)科研人員研究發(fā)現(xiàn)，微藻能合成很多獨(dú)特的對人體非常有益的生物活性物質(zhì)，如EPA和DHA等不飽和脂肪酸。科研人員將自養(yǎng)的綠色巴夫藻和既能自養(yǎng)又能異養(yǎng)的四鞭藻進(jìn)行融合，經(jīng)篩選獲得融合藻，測定它們的生長速率和EPA、DHA產(chǎn)率，結(jié)果如表所示。下列有關(guān)敘述正確的是()

藻體生長速率/(g/L·d)EPA產(chǎn)率/%DHA產(chǎn)率/%

綠色巴夫藻0.0580.2120.073

四鞭藻0.1400.0580.000

融合藻0.2410.0670.054

A．EPA和DHA的組成元素與脂肪的有差異

B．可以用滅活的仙臺(tái)病毒誘導(dǎo)兩種藻類融合

C．融合藻具有既生長迅速又能合成EPA和DHA的優(yōu)點(diǎn)

D．融合藻的生長速率和EPA、DHA產(chǎn)率要在異養(yǎng)條件下才能測得

C[EPA和DHA是不飽和脂肪酸，其組成元素與脂肪的無差異，都是C、H、O，A錯(cuò)誤；藻類細(xì)胞是植物細(xì)胞，而仙臺(tái)病毒是對動(dòng)物細(xì)胞使用的，B錯(cuò)誤；根據(jù)表格可知，融合藻生長速率最大，且能合成EPA和DHA，C正確；自養(yǎng)的綠色巴夫藻和既能自養(yǎng)又能異養(yǎng)的四鞭藻進(jìn)行融合，經(jīng)篩選獲得融合藻，融合藻由表中數(shù)據(jù)無法知道是異養(yǎng)還是自養(yǎng)，還是兩者都有，D錯(cuò)誤。]

考向三植物細(xì)胞工程的應(yīng)用

5．(2023·重慶高三檢測)青枯病是一種嚴(yán)重危害馬鈴薯的病害，茄子對青枯病具有一定抗病性。研究者通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)培育抗青枯病的馬鈴薯新品種，在獲得的90個(gè)雜種植株中，有6個(gè)具有明顯的青枯病抗性。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()

A．可以通過電融合法、高Ca2＋—高pH融合法等誘導(dǎo)馬鈴薯與茄子的原生質(zhì)體融合

B．雜種細(xì)胞中來自茄子的染色體隨機(jī)丟失可以用來解釋并非所有雜種植株均抗病

C．植物體細(xì)胞雜交技術(shù)依賴細(xì)胞膜的流動(dòng)性，沒有體現(xiàn)細(xì)胞的全能性

D．茄子和馬鈴薯之間存在生殖隔離，不能采用雜交育種的方法來培育抗病馬鈴薯

C[促進(jìn)植物原生質(zhì)體融合的方法有電融合法、高Ca2＋－高pH融合法等，A正確；茄子對青枯病具有一定抗病性，說明其細(xì)胞內(nèi)含有抗該病基因，而且在獲得的90個(gè)雜種植株中，有6個(gè)具有明顯的青枯病抗性，說明雜種細(xì)胞中來自茄子的染色體隨機(jī)丟失，而導(dǎo)致并非所有雜種植株均抗病，B正確；植物體細(xì)胞雜交首先要使原生質(zhì)體融合形成雜種細(xì)胞，其次要把雜種細(xì)胞經(jīng)過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育成雜種植株。細(xì)胞融合的原理是細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性，植物組織培養(yǎng)的原理是植物細(xì)胞的全能性，C錯(cuò)誤；茄子和馬鈴薯屬于不同的物種，兩者之間存在生殖隔離，不宜采用雜交育種培育抗病馬鈴薯，D正確。]

6．(2023·浙江七彩陽光高三檢測)大豆是我國四大主要糧食作物之一，而野生大豆產(chǎn)量低但卻具有喜光耐濕、耐鹽堿、耐陰，抗旱、抗病、耐瘠薄等優(yōu)良性狀，因此可將耐旱強(qiáng)的野大豆與高產(chǎn)栽培大豆進(jìn)行體細(xì)胞雜交培育高產(chǎn)耐旱大豆新品種，過程如圖所示。

下列說法錯(cuò)誤的是()

A．過程①可在一定濃度的蔗糖溶液中使用纖維素酶和果膠酶處理細(xì)胞

B．過程②完成的標(biāo)志是兩細(xì)胞核成功融合，體現(xiàn)了膜具有一定的流動(dòng)性的原理

C．過程③體現(xiàn)了細(xì)胞具有全能性，需要生長素和細(xì)胞分裂素參與而實(shí)現(xiàn)

D．過程④在干旱環(huán)境中種植雜種植株，選擇高產(chǎn)且耐旱的性狀

B[用纖維素酶和果膠酶處理植物細(xì)胞后得到原生質(zhì)體，在一定濃度的蔗糖溶液中進(jìn)行酶解處理可避免原生質(zhì)體吸水漲破，A正確；過程②是原生質(zhì)體融合，體現(xiàn)了膜具有一定的流動(dòng)性的原理，雜種細(xì)胞形成的標(biāo)志是再生形成細(xì)胞壁，B錯(cuò)誤；過程③代表脫分化和再分化形成雜種植株，體現(xiàn)細(xì)胞全能性，脫分化和再分化使用的生長素、細(xì)胞分裂素的濃度、比例不同將影響愈傷組織分化的方向，C正確；過程④表示篩選，即在干旱環(huán)境中種植雜種植株，選擇高產(chǎn)且耐旱的植株，即為所需的新品種，D正確。]

考點(diǎn)二動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)

1．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)——?jiǎng)游锛?xì)胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)

(1)原理：細(xì)胞增殖。

(2)培養(yǎng)條件

①營養(yǎng)：除糖類、氨基酸、無機(jī)鹽和維生素等細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)外，通常還需加入血清等一些天然成分。

②無菌、無毒的環(huán)境：對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行無菌處理以及在無菌環(huán)境下進(jìn)行操作。培養(yǎng)液需定期更換以便清除代謝物，防止細(xì)胞代謝物積累對細(xì)胞自身造成危害。

③適宜的溫度、pH和滲透壓：哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的溫度多以36.5±0.5℃為宜，多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞生存的適宜pH為7.2～7.4，此外滲透壓也是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中需要考慮的一個(gè)重要環(huán)境參數(shù)。

④氣體環(huán)境：95%空氣＋5%CO2(維持培養(yǎng)液的pH)。

(3)過程

①體外培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞的類型

a．一類細(xì)胞能夠懸浮于培養(yǎng)液中生長增殖；

b．另一類則需要貼附于某些基質(zhì)表面才能生長繁殖，而且還會(huì)發(fā)生接觸抑制現(xiàn)象，從而使細(xì)胞停止分裂增殖。

②過程

【注意】在進(jìn)行傳代培養(yǎng)時(shí)，懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞直接用離心法收集；貼壁細(xì)胞需要重新用胰蛋白酶等處理后，再用離心法收集。

【拾遺補(bǔ)缺】源于選擇性必修3P44“旁欄思考”：進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)常用胰蛋白酶分散細(xì)胞，是因?yàn)榧?xì)胞間物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。不能用胃蛋白酶的原因是胃蛋白酶作用的適宜pH為1.5左右，而動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4，胃蛋白酶在此環(huán)境中沒有活性。

2．干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用

(1)類型：包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。

(2)胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)

①來源：早期胚胎。

②特點(diǎn)：具有發(fā)育的全能性。

(3)成體干細(xì)胞

①來源：成體組織或器官內(nèi)。

②類型：造血干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、精原干細(xì)胞等。

③特點(diǎn)：具有組織特異性，只能分化成特定的細(xì)胞或組織，不具有發(fā)育成完整個(gè)體的能力。

(4)干細(xì)胞的應(yīng)用

①用于治療白血病及一些惡性腫瘤放療或化療后引起的造血系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)功能障礙等疾病。

②治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，如帕金森病、阿爾茨海默病等。

(5)誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)：科學(xué)家通過體外誘導(dǎo)小鼠成纖維細(xì)胞，獲得的類似胚胎干細(xì)胞的一種細(xì)胞。

(1)制備肝細(xì)胞懸液時(shí)先用剪刀剪碎肝組織，再用胃蛋白酶處理()

(2)肝細(xì)胞培養(yǎng)過程中通常在培養(yǎng)液中通入5%的CO2刺激細(xì)胞呼吸()

(3)在25℃的實(shí)驗(yàn)條件下可順利完成大鼠神經(jīng)細(xì)胞的培養(yǎng)()

(4)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，O2是細(xì)胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH()

(5)動(dòng)植物組織經(jīng)胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理成為單個(gè)細(xì)胞后才能進(jìn)行培養(yǎng)()

答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×

項(xiàng)目動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)

理論基礎(chǔ)細(xì)胞增殖植物細(xì)胞的全能性

前處理無菌；用機(jī)械的方法或胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理，使組織分散成單個(gè)細(xì)胞無菌、離體

取材動(dòng)物胚胎或出生不久的幼齡動(dòng)物的器官或組織植物幼嫩的部位或花藥等

培養(yǎng)基性質(zhì)液體固體

培養(yǎng)基成分糖類、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素和動(dòng)物血清等水、礦質(zhì)元素、蔗糖、維生素、植物激素和瓊脂等

結(jié)果細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生大量細(xì)胞，不形成新個(gè)體可產(chǎn)生新個(gè)體

應(yīng)用人造皮膚的構(gòu)建、動(dòng)物分泌蛋白的規(guī)模化生產(chǎn)快速繁殖、作物脫毒、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)和單倍體育種等

相同點(diǎn)①都需人工條件下的無菌操作；②都需要適宜的溫度、pH等條件；③都進(jìn)行有絲分裂，都不涉及減數(shù)分裂

[典例剖析]

(2022·江蘇卷，14)航天員葉光富和王亞平在天宮課堂上展示了培養(yǎng)的心肌細(xì)胞跳動(dòng)的視頻。下列相關(guān)敘述正確的是()

A．培養(yǎng)心肌細(xì)胞的器具和試劑都要先進(jìn)行高壓蒸汽滅菌

B．培養(yǎng)心肌細(xì)胞的時(shí)候既需要氧氣也需要二氧化碳

C．心肌細(xì)胞在培養(yǎng)容器中通過有絲分裂不斷增殖

D．心肌細(xì)胞在神經(jīng)細(xì)胞發(fā)出的神經(jīng)沖動(dòng)的支配下跳動(dòng)

B[培養(yǎng)心肌細(xì)胞的器具要先進(jìn)行高壓蒸汽滅菌，但是試劑并不都需要滅菌，如動(dòng)物血清不能進(jìn)行高壓蒸汽滅菌，否則會(huì)使其中的成分失活，A錯(cuò)誤；培養(yǎng)心肌細(xì)胞的時(shí)候既需要氧氣(有助于進(jìn)行有氧呼吸)也需要二氧化碳(有助于維持培養(yǎng)液的pH)，B正確；在體外培養(yǎng)條件下，細(xì)胞會(huì)因接觸抑制、細(xì)胞密度過大、代謝廢物積累、營養(yǎng)物質(zhì)消耗而停止分裂，C錯(cuò)誤；心肌細(xì)胞節(jié)律性收縮，受植物性神經(jīng)的支配，是不隨意的，在神經(jīng)細(xì)胞釋放的神經(jīng)遞質(zhì)的支配下跳動(dòng)，D錯(cuò)誤。]

【名師點(diǎn)撥】掌握信息轉(zhuǎn)化能力

信息提取信息1：培養(yǎng)心肌細(xì)胞

信息2：神經(jīng)細(xì)胞發(fā)出的神經(jīng)沖動(dòng)的支配下跳動(dòng)

信息轉(zhuǎn)化1.無菌、無毒的培養(yǎng)條件，氣體條件

2.神經(jīng)細(xì)胞釋放的神經(jīng)遞質(zhì)

素養(yǎng)考查科學(xué)思維：分析與綜合能力科學(xué)探究：設(shè)計(jì)并實(shí)施方案的能力

【角度轉(zhuǎn)換】提升語言表達(dá)能力

動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要滿足的條件有無菌、無毒的環(huán)境；營養(yǎng)；溫度和pH；氣體環(huán)境：95%空氣＋5%CO2。

考向一動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)

7．(2023·臨沂高三檢測)某研究小組為測定藥物對體外培養(yǎng)細(xì)胞毒性的大小，準(zhǔn)備對某種動(dòng)物的肝腫瘤細(xì)胞(甲)和正常肝細(xì)胞(乙)進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)。下列說法正確的是()

A．制備肝細(xì)胞懸液時(shí)，可用胃蛋白酶代替胰蛋白酶處理肝組織

B．CO2培養(yǎng)箱中CO2濃度維持在5%左右，以促進(jìn)細(xì)胞呼吸

C．本實(shí)驗(yàn)應(yīng)設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，以檢測藥物對甲、乙的毒性大小

D．為防止細(xì)胞培養(yǎng)過程中細(xì)菌的污染，需適量添加干擾素

C[在利用肝組織塊制備肝細(xì)胞懸液時(shí)，常用胰蛋白酶，不能使用胃蛋白酶，因?yàn)槲傅鞍酌感枰趶?qiáng)酸環(huán)境下才能起作用，但這樣的環(huán)境不適于細(xì)胞生存，A錯(cuò)誤；細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)在含CO2恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行，CO2濃度維持在5%左右，CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH，B錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)應(yīng)設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，用添加甲藥物、乙藥物的培養(yǎng)液分別培養(yǎng)細(xì)胞，根據(jù)變異細(xì)胞占培養(yǎng)細(xì)胞的比例，以檢測藥物對甲、乙的毒性大小，C正確；為防止細(xì)胞培養(yǎng)過程中細(xì)菌的污染，需適量添加抗生素，D錯(cuò)誤。]

8．(2023·廣東六校高三聯(lián)考)科學(xué)家通過體外誘導(dǎo)小鼠成纖維細(xì)胞，獲得了類似胚胎干細(xì)胞的一種細(xì)胞，將它稱為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(簡稱iPS細(xì)胞)，iPS細(xì)胞增殖分化后可形成多種組織細(xì)胞，用于多種疾病的治療。下圖為該技術(shù)的實(shí)驗(yàn)示意圖，下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()

A．體外培養(yǎng)小鼠成纖維細(xì)胞和iPS細(xì)胞時(shí)，定期更換培養(yǎng)液可以清除細(xì)胞的代謝產(chǎn)物

B．選取的小鼠成纖維組織需經(jīng)胃蛋白酶或膠原蛋白酶處理成單個(gè)細(xì)胞后制成細(xì)胞懸液

C．圖中神經(jīng)細(xì)胞、肝臟細(xì)胞和心肌細(xì)胞中的基因與iPS細(xì)胞相同，蛋白質(zhì)不完全相同

D．若iPS細(xì)胞取自病人，經(jīng)誘導(dǎo)并移植回病人體內(nèi)后，理論上可以避免免疫排斥反應(yīng)

B[定期更換培養(yǎng)液的目的是為細(xì)胞提供充足營養(yǎng)物質(zhì)，并清除代謝產(chǎn)物，防止細(xì)胞代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞自身的傷害，因此，體外培養(yǎng)小鼠成纖維細(xì)胞和iPS細(xì)胞時(shí)，可通過定期更換培養(yǎng)液以清除細(xì)胞的代謝產(chǎn)物，A正確；選取的小鼠成纖維組織由于細(xì)胞間存在蛋白質(zhì)，所以常用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理使之分散成單個(gè)細(xì)胞，由于胃蛋白酶需要酸性環(huán)境，因此不可用胃蛋白酶處理成纖維組織使其分散成單個(gè)細(xì)胞，B錯(cuò)誤；圖中神經(jīng)細(xì)胞、肝臟細(xì)胞和心肌細(xì)胞都是由iPS細(xì)胞分裂、分化來的，即它們的基因來源與iPS細(xì)胞相同，所以這些細(xì)胞中的基因相同，但由于基因的選擇性表達(dá)，所以這些不同的細(xì)胞中蛋白質(zhì)不完全相同，C正確；若iPS細(xì)胞來源于病人自身體細(xì)胞，經(jīng)誘導(dǎo)產(chǎn)生的組織和器官再移植回病人體內(nèi)后，由于移植的組織或器官是由病人自身的細(xì)胞經(jīng)過分裂、分化產(chǎn)生的，因此，理論上可避免發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，D正確。]

考向二干細(xì)胞培養(yǎng)及應(yīng)用

9．(2023·浙里卷天下高三聯(lián)考)現(xiàn)在用iPS細(xì)胞治療阿爾茨海默病、心血管疾病等領(lǐng)域的研究取得了新進(jìn)展，下圖為iPS細(xì)胞用于治療人類疾病的示意圖。下列敘述錯(cuò)誤的是()

A．iPS細(xì)胞屬于ES細(xì)胞

B．用胰蛋白酶處理可獲取成纖維細(xì)胞

C．iPS細(xì)胞經(jīng)過基因選擇性表達(dá)可分化出人體各種組織

D．該治療人類疾病的方法優(yōu)點(diǎn)之一是可避免免疫排斥反應(yīng)

A[iPS細(xì)胞屬于經(jīng)過人工誘導(dǎo)產(chǎn)生的多能干細(xì)胞，iPS細(xì)胞不屬于ES細(xì)胞(胚胎干細(xì)胞)，A錯(cuò)誤；取人體組織用胰蛋白酶處理后，可獲取成纖維細(xì)胞，B正確；經(jīng)誘導(dǎo)形成的iPS細(xì)胞增殖能力增強(qiáng)，分化能力增強(qiáng)，經(jīng)過基因選擇性表達(dá)可分化出人體各種組織，C正確；iPS細(xì)胞是從患者體內(nèi)取得，給該患者移植不會(huì)出現(xiàn)免疫排斥的反應(yīng)，D正確。]

10．(2023·山西名校高三聯(lián)考)我國科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，通過體細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)出了類似受精卵發(fā)育3天狀態(tài)的人類全能干細(xì)胞，這是目前全球在體外培養(yǎng)的“最年輕”的人類細(xì)胞。下列相關(guān)說法錯(cuò)誤的是()

A．材料中誘導(dǎo)產(chǎn)生的人類全能干細(xì)胞具有分裂和分化能力

B．材料中誘導(dǎo)產(chǎn)生的人類全能干細(xì)胞具有細(xì)胞全能性

C．該項(xiàng)技術(shù)有助于解決器官短缺、異體移植排斥反應(yīng)等問題

D．材料中體細(xì)胞與人類全能干細(xì)胞的基因組成相同，基因表達(dá)情況也相同

D[材料中誘導(dǎo)產(chǎn)生的人類全能干細(xì)胞類似受精卵發(fā)育3天的狀態(tài)，具有分裂和分化能力，A正確；材料中誘導(dǎo)產(chǎn)生的人類全能干細(xì)胞類似受精卵，具有細(xì)胞全能性，B正確；材料中誘導(dǎo)產(chǎn)生的人類全能干細(xì)胞類似受精卵，能分化形成各種器官，且自體移植時(shí)不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，因此有助于解決器官短缺，異體移植排斥反應(yīng)等問題，C正確；材料中人類全能干細(xì)胞是由體細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)成的，故材料中的體細(xì)胞和人類全能干細(xì)胞基因組是相同的，但是基因表達(dá)情況不完全相同，D錯(cuò)誤。]

考點(diǎn)三動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)與單克隆抗體

1．動(dòng)物細(xì)胞融合

(1)概念：使兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的技術(shù)。

(2)方法：PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導(dǎo)法等。

(3)原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性。

(4)結(jié)果：形成具有原來兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞，稱為雜交細(xì)胞。

(5)意義：突破了有性雜交方法的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能；成為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫瘤和培育生物新品種等的重要手段，為制造單克隆抗體開辟了新途徑。

【拾遺補(bǔ)缺】源于選擇性必修3P48“相關(guān)信息”：(1)滅活是指用物理或化學(xué)手段使病毒或細(xì)菌失去感染能力，但并不破壞病原體的抗原結(jié)構(gòu)。

(2)滅活病毒誘導(dǎo)細(xì)胞融合與病毒和細(xì)胞所含的糖蛋白有關(guān)。

2．單克隆抗體及其應(yīng)用

(1)制備原理：一種B淋巴細(xì)胞只能分泌一種抗體，B淋巴細(xì)胞在體外不能(填“能”或“不能”)無限增殖；骨髓瘤細(xì)胞能無限增殖；B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合得到的雜交瘤細(xì)胞，既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體。

(2)制備過程

(3)單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn)：能準(zhǔn)確地識別抗原的細(xì)微差異，與特定抗原發(fā)生特異性結(jié)合，并且可以大量制備。

(4)單克隆抗體的應(yīng)用：①作為診斷試劑，在多種疾病的診斷和病原體鑒定中發(fā)揮重要的作用。②單克隆抗體自身也能用于治療疾病。

(1)植物原生質(zhì)體融合與動(dòng)物細(xì)胞融合的原理是相同的()

(2)雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行體內(nèi)培養(yǎng)，更容易控制培養(yǎng)條件()

(3)制備單克隆抗體時(shí)，要選用已免疫的B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合形成雜交瘤細(xì)胞()

(4)滅活的病毒能促進(jìn)動(dòng)物細(xì)胞融合，但不能促進(jìn)植物細(xì)胞融合()

(5)動(dòng)物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交相比，誘導(dǎo)融合的方法、所用的技術(shù)手段、所依據(jù)的原理基本相同，都能形成雜種細(xì)胞和雜種個(gè)體()

答案(1)√(2)√(3)√(4)√(5)×

1．植物體細(xì)胞雜交和動(dòng)物細(xì)胞融合的比較

比較項(xiàng)目植物體細(xì)胞雜交動(dòng)物細(xì)胞融合

原理細(xì)胞膜的流動(dòng)性、細(xì)胞的全能性細(xì)胞膜的流動(dòng)性

融合前處理去除細(xì)胞壁使細(xì)胞分散開

相關(guān)酶纖維素酶和果膠酶機(jī)械方法和胰蛋白酶、膠原蛋白酶等

誘導(dǎo)方法物理法、化學(xué)法除了物理法、化學(xué)法，還可以用滅活病毒誘導(dǎo)法

結(jié)果形成雜種植株形成雜交細(xì)胞

應(yīng)用培育植物新品種主要用于制備單克隆抗體

意義突破了有性雜交的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能

2.細(xì)胞融合與單克隆抗體的制備

項(xiàng)目步驟技術(shù)方法原理

取材從已免疫的小鼠的脾臟中獲取B淋巴細(xì)胞，體外培養(yǎng)骨髓瘤細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞增殖

融合通過滅活病毒誘導(dǎo)B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合動(dòng)物細(xì)胞融合細(xì)胞膜的流動(dòng)性

選擇第一次要從融合形成的雜交細(xì)胞中篩選出雜交瘤細(xì)胞選擇培養(yǎng)基—

第二次要從雜交瘤細(xì)胞中獲得能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細(xì)胞克隆化培養(yǎng)、抗體檢測免疫學(xué)原理(抗原—抗體特異性結(jié)合)

培養(yǎng)在小鼠腹腔內(nèi)進(jìn)行體內(nèi)培養(yǎng)，或在裝有細(xì)胞培養(yǎng)液的培養(yǎng)基中進(jìn)行體外培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞增殖

[典例剖析]

(2022·遼寧卷，24節(jié)選)某抗膜蛋白治療性抗體藥物研發(fā)過程中，需要表達(dá)N蛋白胞外段，制備相應(yīng)的單克隆抗體，增加其對N蛋白胞外段特異性結(jié)合的能力。N蛋白胞外段單克隆抗體制備，流程如圖2

(3)用N蛋白胞外段作為抗原對小鼠進(jìn)行免疫后，取小鼠脾組織用__________酶處理，制成細(xì)胞懸液，置于含有混合氣體的__________中培養(yǎng)，離心收集小鼠的B淋巴細(xì)胞，與骨髓瘤細(xì)胞進(jìn)行融合。

(4)用選擇性培養(yǎng)基對融合后的細(xì)胞進(jìn)行篩選，獲得雜交瘤細(xì)胞，將其接種到96孔板，進(jìn)行__________培養(yǎng)。用__________技術(shù)檢測每孔中的抗體，篩選既能產(chǎn)生N蛋白胞外段抗體，又能大量增殖的單克隆雜交瘤細(xì)胞株，經(jīng)體外擴(kuò)大培養(yǎng)，收集__________，提取單克隆抗體。

(5)利用N蛋白胞外段抗體與藥物結(jié)合，形成______________，實(shí)現(xiàn)特異性治療。

答案(3)胰蛋白酶或膠原蛋白CO2培養(yǎng)箱(4)克隆化抗原抗體雜交細(xì)胞培養(yǎng)液(5)抗體－藥物偶聯(lián)物/ADC

解析(3)進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，需要取小鼠脾組織用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理，制成細(xì)胞懸液，置于含有95%空氣和5%的CO2混合氣體的CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

(4)用選擇性培養(yǎng)基對融合后的細(xì)胞進(jìn)行篩選，獲得雜交瘤細(xì)胞，將其接種到96孔板，進(jìn)行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測。用抗原抗體雜交技術(shù)檢測每孔中的抗體，篩選既能產(chǎn)生N蛋白胞外段抗體，又能大量增殖的單克隆雜交瘤細(xì)胞株，經(jīng)體外擴(kuò)大培養(yǎng)，收集細(xì)胞培養(yǎng)液，提取單克隆抗體。

(5)利用N蛋白胞外段抗體與藥物結(jié)合，形成抗體－藥物偶聯(lián)物/ADC，實(shí)現(xiàn)特異性治療。

【名師點(diǎn)撥】掌握信息轉(zhuǎn)化能力

信息提取信息1：單克隆抗體

信息2：N蛋白胞外段單克隆抗體制備＋題圖

信息轉(zhuǎn)化1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、融合

2.兩次篩選

素養(yǎng)考查科學(xué)思維：分析與綜合能力科學(xué)探究：設(shè)計(jì)并實(shí)施方案能力

【角度轉(zhuǎn)換】提升語言表達(dá)能力

單克隆抗體制備過程中，兩次篩選的目的是第一次篩選得到雜交瘤細(xì)胞(去掉未雜交的細(xì)胞以及自身融合的細(xì)胞)；第二次篩選出能夠產(chǎn)生特異性抗體的細(xì)胞群。

考向一動(dòng)物細(xì)胞融合

11．(2023·青島高三檢測)細(xì)胞融合技術(shù)是研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫等的重要手段，如圖A、B表示兩種動(dòng)物細(xì)胞。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()

A．圖示過程與植物原生質(zhì)體融合的基本原理相同

B．需要將仙臺(tái)病毒用紫外線等滅活使其失去感染能力

C．圖中C細(xì)胞進(jìn)行的細(xì)胞分裂方式為有絲分裂

D．將A、B細(xì)胞等量混合誘導(dǎo)得到的融合細(xì)胞即為雜交細(xì)胞

D[圖示過程利用的原理是細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性，與植物原生質(zhì)體融合的基本原理相同，A正確；用滅活的病毒作誘導(dǎo)因素，需要將仙臺(tái)病毒用紫外線等滅活使其失去感染能力，B正確；圖中C細(xì)胞具有細(xì)胞核，進(jìn)行的細(xì)胞分裂方式為有絲分裂，C正確；將A、B細(xì)胞等量混合誘導(dǎo)得到的融合細(xì)胞有三種類型：AA型、BB型、雜交細(xì)胞(AB型)，D錯(cuò)誤。]

12．(多選)(2023·永州高三檢測)動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)就是使兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的技術(shù)。融合后形成的雜交細(xì)胞具有原來兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞的遺傳信息。下列有關(guān)動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)及其應(yīng)用敘述錯(cuò)誤的是()

A．細(xì)胞工程中植物體細(xì)胞雜交和動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)的原理完全一樣

B．誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的方法有PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導(dǎo)法等

C．單克隆抗體的制備過程至少需要篩選兩次，篩選的方法相同、目的不同

D．篩選得到的雜交瘤細(xì)胞需放到CO2培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)

AC[細(xì)胞工程中植物體細(xì)胞雜交和動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)的原理不完全一樣，都利用了細(xì)胞膜具有流動(dòng)性，植物體細(xì)胞雜交還利用了植物細(xì)胞具有全能性，A錯(cuò)誤；誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的方法有PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導(dǎo)法等，B正確；單克隆抗體的制備過程至少需要篩選兩次，篩選的方法不相同、目的也不同，第一次篩選獲得能產(chǎn)生雜交瘤細(xì)胞，第二次篩選是進(jìn)行抗性檢驗(yàn)，獲取產(chǎn)生單一抗體的雜交瘤細(xì)胞，C錯(cuò)誤；篩選得到的雜交瘤細(xì)胞屬于動(dòng)物細(xì)胞，需放到CO2培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，維持pH穩(wěn)定，D正確。]

考向二單克隆抗體制備

13．(2023·廣東六校高三聯(lián)考)下圖表示抗人體胃癌的單克隆抗體的制備過程，有關(guān)敘述不正確的是()

A．用特定的選擇培養(yǎng)基對乙篩選，融合細(xì)胞均能生長，未融合細(xì)胞均不能生長

B．圖中實(shí)驗(yàn)小鼠注射的甲是能與抗人體胃癌抗體特異性結(jié)合的抗原

C．利用PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導(dǎo)法等方法均可誘導(dǎo)細(xì)胞融合獲得乙

D．丙需進(jìn)行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，經(jīng)多次篩選后可獲得大量能分泌所需抗體的丁

A[用特定的選擇培養(yǎng)基對乙篩選，自身融合的細(xì)胞以及未融合的細(xì)胞均不能生長，A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖侵苽淇谷梭w胃癌的單克隆抗體，因此給小鼠注射的甲應(yīng)是能與抗人體胃癌抗體特異性結(jié)合的抗原，B正確；誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合可用PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導(dǎo)法，C正確；丙為雜交瘤細(xì)胞，為了篩選能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細(xì)胞，丙需進(jìn)行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，經(jīng)多次篩選后可獲得大量能分泌所需抗體的丁，D正確。]

14．(2023·遼寧六校高三聯(lián)考)單克隆抗體在多種疾病的診新和治療中發(fā)揮重要的作用，下圖為利用小鼠制備單克隆抗體的過程，下列有關(guān)敘述正確的是()

A．提取脾B淋巴細(xì)胞有多種，是因?yàn)橐环N抗原可誘導(dǎo)產(chǎn)生多種B細(xì)胞

B．誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的方法與誘導(dǎo)植物細(xì)胞原生質(zhì)體融合的方法完全相同

C．在具有雜交瘤細(xì)胞的培養(yǎng)板上滴加相應(yīng)抗體，出現(xiàn)陽性反應(yīng)的即為目標(biāo)細(xì)胞

D．篩選出的目標(biāo)雜交瘤細(xì)胞可在體外條件或注射到小鼠腹腔內(nèi)進(jìn)一步增殖培養(yǎng)

D[一種抗原只能誘導(dǎo)B細(xì)胞產(chǎn)生一種抗體，提取脾B淋巴細(xì)胞有多種，是因?yàn)樾∈笤?jīng)接觸過其他多種抗原，A錯(cuò)誤；誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的方法與誘導(dǎo)植物細(xì)胞原生質(zhì)體融合的方法不完全相同，如誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的特有方法是滅活的病毒，B錯(cuò)誤；單抗檢測時(shí)可用抗原抗體實(shí)驗(yàn)鑒定，要取培養(yǎng)液滴加相應(yīng)抗原，出現(xiàn)陽性反應(yīng)為目標(biāo)細(xì)胞，C錯(cuò)誤；篩選出的目標(biāo)雜交瘤細(xì)胞可在體外條件或注射到小鼠腹腔內(nèi)進(jìn)一步增殖培養(yǎng)，D正確。]

考點(diǎn)四動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物

1．概念、原理及類型

2．體細(xì)胞核移植過程

【拾遺補(bǔ)缺】源于選擇性必修3P54“相關(guān)信息”：目前動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)中普遍使用的去核方法是顯微操作法。也可采用梯度離心、紫外線短時(shí)間照射和化學(xué)物質(zhì)處理等方法。這些方法是在沒有穿透卵母細(xì)胞透明帶的情況下去核或使其中的DNA變性。

3．應(yīng)用前景和存在的問題

前景畜牧業(yè)加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育

保護(hù)瀕危物種

醫(yī)藥衛(wèi)生①作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)醫(yī)用蛋白；②轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物的細(xì)胞、組織和器官可作為異種移植的供體；③人核移植胚胎干細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)分化形成相應(yīng)的組織、器官，可用于器官移植

問題成功率非常低

克隆動(dòng)物存在健康問題，表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷

(1)克隆動(dòng)物都只具備一個(gè)親本的遺傳特性()

(2)體細(xì)胞核移植過程中通常采用MⅡ期的去核卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞()

(3)克隆動(dòng)物的制備屬于有性繁殖()

(4)選擇高度分化的動(dòng)物體細(xì)胞進(jìn)行克隆培養(yǎng)容易獲得大量單一類型細(xì)胞()

(5)動(dòng)物細(xì)胞核移植的受體細(xì)胞必須是卵細(xì)胞()

答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×

對核移植與克隆的理解

(1)克隆是指遺傳組成完全相同的分子、細(xì)胞或個(gè)體，即克隆應(yīng)包含三個(gè)層次的內(nèi)容：①分子水平：如DNA復(fù)制；②細(xì)胞水平：如動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)；③個(gè)體水平：如克隆動(dòng)物。

(2)核移植技術(shù)中選用的核供體應(yīng)為具有優(yōu)良性狀的個(gè)體，提供卵母細(xì)胞的受體和代孕個(gè)體只需為同一物種的健康雌性個(gè)體即可。

(3)動(dòng)物細(xì)胞核移植可以有兩種操作方式：一是把供體細(xì)胞導(dǎo)入去核的卵母細(xì)胞，這是現(xiàn)在常用的方法；二是將供體動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞核直接導(dǎo)入去核的卵母細(xì)胞，該過程需要用電刺激的方法促進(jìn)融合。

(4)用物理或化學(xué)方法激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程，形成早期胚胎才能進(jìn)行胚胎移植。

(5)體細(xì)胞核移植體現(xiàn)了動(dòng)物細(xì)胞核的全能性，而非動(dòng)物細(xì)胞的全能性。

[典例剖析]

(2023·遼寧卷，13)下圖是利用體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆優(yōu)質(zhì)奶牛的簡易流程圖，有關(guān)敘述正確的是()

A．后代丁的遺傳性狀由甲和丙的遺傳物質(zhì)共同決定

B．過程①需要提供95%空氣和5%CO2的混合氣體

C．過程②常使用顯微操作去核法對受精卵進(jìn)行處理

D．過程③將激活后的重組細(xì)胞培養(yǎng)至原腸胚后移植

B[后代丁的細(xì)胞核的遺傳物質(zhì)來自甲牛，細(xì)胞質(zhì)的遺傳物質(zhì)來自于乙牛，則后代丁的遺傳性狀由甲和乙的遺傳物質(zhì)共同決定，A錯(cuò)誤；動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中需要提供95%空氣(保證細(xì)胞的有氧呼吸)和5%CO2(維持培養(yǎng)液的pH)的混合氣體，B正確；過程②常使用顯微操作去核法對卵母細(xì)胞進(jìn)行處理，C錯(cuò)誤；過程③將激活后的重組細(xì)胞培養(yǎng)至囊胚或桑葚胚后移植，D錯(cuò)誤。]

【名師點(diǎn)撥】掌握信息轉(zhuǎn)化能力

信息提取信息1：體細(xì)胞核移植技術(shù)＋題圖

信息2：遺傳性狀

信息3：顯微操作去核

信息轉(zhuǎn)化1.體細(xì)胞克隆

2.遺傳物質(zhì)控制

3.操作對象是卵母細(xì)胞

素養(yǎng)考查科學(xué)思維：建構(gòu)模型能力科學(xué)探究：實(shí)施方案能力

【角度轉(zhuǎn)換】提升語言表達(dá)能力

核移植技術(shù)獲得的動(dòng)物與供核動(dòng)物性狀不完全相同的原因(至少答出兩點(diǎn))：①克隆動(dòng)物線粒體中的DNA來自去核卵母細(xì)胞；②性狀受環(huán)境的影響；③在個(gè)體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變；④核移植操作時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)機(jī)械損傷。

考向動(dòng)物體細(xì)胞核移植和克隆動(dòng)物

15．(2023·重慶高三檢測)體細(xì)胞克隆猴培育過程中，組蛋白甲基化不利于胚胎的發(fā)育率和妊娠率。為提高胚胎發(fā)育率，科研人員將Kdm4d的mRNA注入了重構(gòu)胚。具體培育流程如圖所示，下列有關(guān)敘述正確的是()

A．從母猴卵巢中采集的卵母細(xì)胞可以直接作為核移植的受體

B．使用免疫抑制劑處理代孕母猴才能保證移入的胚胎能在子宮中發(fā)育

C．胚胎分割需均等分割桑葚胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，以免影響胚胎發(fā)育

D．KDm4d的mRNA翻譯產(chǎn)生的蛋白質(zhì)可能會(huì)催化組蛋白的去甲基化

D[從卵巢中取出的卵母細(xì)胞需要培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期，才能做核移植的受體細(xì)胞，A錯(cuò)誤；受體對移入子宮的外來胚胎不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，因此不需要注射免疫抑制劑，B錯(cuò)誤；胚胎分割，需均等分割囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，以免影響胚胎發(fā)育，C錯(cuò)誤；科學(xué)家將組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入重構(gòu)胚，同時(shí)用組蛋白脫乙酰酶抑制劑處理重構(gòu)胚，這樣可降低組蛋白的甲基化水平，提高組蛋白的乙酰化水平，D正確。]

16．(2022·山西運(yùn)城高三開學(xué)考試)科學(xué)家通過誘導(dǎo)黑鼠體細(xì)胞去分化獲得誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(iPS)，繼而利用iPS細(xì)胞培育出與黑鼠遺傳特性相同的克隆鼠，流程如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()

A．黑鼠體內(nèi)獲得的體細(xì)胞貼壁生長后會(huì)出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象

B．2細(xì)胞胚胎只能通過人工方法從灰鼠輸卵管內(nèi)獲得

C．重組囊胚通過胚胎移植技術(shù)移入白鼠子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育

D．iPS與黑鼠的ES細(xì)胞同樣具有分化為體內(nèi)各種細(xì)胞的潛能

B[動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中會(huì)出現(xiàn)接觸抑制的現(xiàn)象，此時(shí)需要進(jìn)行分瓶處理，A正確；圖中2細(xì)胞胚胎可用人工方法從灰鼠輸卵管內(nèi)獲得，該過程稱為沖卵，也可從灰鼠體內(nèi)取出卵子，經(jīng)體外受精后進(jìn)行早期胚胎培養(yǎng)獲取，B錯(cuò)誤；圖中重組囊胚通過胚胎移植技術(shù)移入白鼠子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育，該技術(shù)的實(shí)質(zhì)是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移，C正確；iPS屬于多能干細(xì)胞，與黑鼠的ES細(xì)胞同樣具有分化為體內(nèi)各種細(xì)胞的潛能，D正確。]

(三十七)干細(xì)胞的不對稱分裂

細(xì)胞的不對稱分裂是一種細(xì)胞分裂的方式，就是指分裂的方式是不對稱性質(zhì)的，母細(xì)胞產(chǎn)生的兩個(gè)子細(xì)胞的類型各不相同，比如神經(jīng)干細(xì)胞。這種分裂往往與子細(xì)胞向不同方向分化有關(guān)。在哺乳動(dòng)物中，干細(xì)胞的分裂也是不對稱的，產(chǎn)生一個(gè)祖細(xì)胞和另一個(gè)干細(xì)胞，祖細(xì)胞只具有有限的自我更新能力，只能分化為終端細(xì)胞。

高等動(dòng)物的成體干細(xì)胞通過不對稱分裂產(chǎn)生非對稱的細(xì)胞決定子分割，使得一部分子代細(xì)胞獲得維持干細(xì)胞狀態(tài)所必需的信息而成為子代干細(xì)胞，另外一部分子代細(xì)胞則不得不走向分化。也就是說，一個(gè)干細(xì)胞的后代中，只有一部分子代細(xì)胞可能保持與父代細(xì)胞相同的干細(xì)胞特征，另外一部分則喪失了干細(xì)胞的功能。

[對點(diǎn)訓(xùn)練]

1．在細(xì)胞分裂時(shí)，線粒體通常會(huì)均勻分配。線粒體的運(yùn)動(dòng)依賴于一種細(xì)胞骨架——微絲。細(xì)胞分裂時(shí)，微絲會(huì)突然把線粒體向各個(gè)方向彈射出去。但一些特定種類的干細(xì)胞會(huì)進(jìn)行非對稱分裂，分裂出兩個(gè)不同功能的子細(xì)胞，這時(shí)線粒體傾向于只進(jìn)入其中之一、已知與乳腺干細(xì)胞相比，成熟的乳腺組織細(xì)胞需要更多的能量供應(yīng)。下列說法錯(cuò)誤的是()

A．微絲向各個(gè)方向彈射線粒體可保證其在細(xì)胞內(nèi)的均勻分布，而不是聚集在某一側(cè)

B．在不對稱分裂的細(xì)胞中，線粒體會(huì)被不均等地分配到子細(xì)胞中，從而影響細(xì)胞功能

C．推測在乳腺干細(xì)胞分裂時(shí)，接受較多線粒體的子細(xì)胞可能會(huì)保持干細(xì)胞特征

D．用細(xì)胞松弛素破壞微絲，將造成線粒體聚集、運(yùn)動(dòng)能力下降，并且線粒體在細(xì)胞質(zhì)中分布不均

C[題中信息顯示，微絲會(huì)突然把線粒體向各個(gè)方向彈射出去，這樣可保證其在細(xì)胞內(nèi)的隨機(jī)均勻分布，而不是聚集在某一側(cè)，A正確；一些特定種類的干細(xì)胞會(huì)進(jìn)行非對稱分裂，分裂出兩個(gè)功能不同的子細(xì)胞，因此，在不對稱分裂的細(xì)胞中，線粒體會(huì)被不均等地分配到子細(xì)胞中，從而影響細(xì)胞功能，B正確；乳腺干細(xì)胞與成熟的乳腺組織細(xì)胞相比，后者需要更多的能量供應(yīng)，由此推測在乳腺干細(xì)胞分裂過程中，接受較少線粒體的子細(xì)胞可能會(huì)保持干細(xì)胞特征，C錯(cuò)誤；用細(xì)胞松弛素破壞微絲，則微絲無法把線粒體向各個(gè)方向彈射出去，將造成線粒體聚集、運(yùn)動(dòng)能力下降，并且線粒體在細(xì)胞質(zhì)中分布不均，D正確。]

2．哺乳動(dòng)物卵母細(xì)胞的分裂是一種不對稱分裂，科研人員對細(xì)胞不對稱分裂的機(jī)制進(jìn)行探究。

(1)卵原細(xì)胞通過MⅠ和MⅡ的兩次不對稱分裂，產(chǎn)生____________。經(jīng)過MⅠ后，子細(xì)胞中染色體數(shù)目減半的原因是__________________________________________。卵細(xì)胞可保留大部分卵母細(xì)胞的物質(zhì)，其意義是__________________________________________。

(2)卵母細(xì)胞減數(shù)分裂過程中，紡錘絲捕獲染色體，紡錘體的一極定位到卵母細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)，使卵母細(xì)胞實(shí)現(xiàn)不對稱分裂。研究發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)P在小鼠卵母細(xì)胞減數(shù)分裂過程中富集在細(xì)胞膜上。為了研究物質(zhì)P對細(xì)胞不對稱分裂的作用，科研人員利用小鼠卵母細(xì)胞進(jìn)行下圖所示實(shí)驗(yàn)。

①物質(zhì)P合成基因敲除導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)組小鼠的紡錘體形成異常。為避免異常紡錘體的干擾，科研人員需要在MⅠ的________期取出異常的紡錘體和染色體，并將取自正常卵母細(xì)胞的紡錘體和染色體移入，構(gòu)建EX細(xì)胞。

②為排除移植操作對結(jié)果的影響，對照組實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路為

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

③顯微鏡下觀察并比較EX細(xì)胞和對照組細(xì)胞的_______________________________，確認(rèn)物質(zhì)P的作用。

(3)受精后，受精卵開始卵裂，若將受精卵與MⅡ細(xì)胞膜上的物質(zhì)P含量及紡錘體定位情況進(jìn)行比較，則受精卵結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的變化是________________________________________。

答案(1)卵細(xì)胞和極體同源染色體分離并分別進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞為胚胎早期發(fā)育提供物質(zhì)和能量(2)中(或“前”)將兩個(gè)MⅠ中(或“前”)期的正常卵母細(xì)胞進(jìn)行紡錘體和染色體交換紡錘體是否有一極定位于細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)；分裂是否對稱(3)受精卵細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)物質(zhì)P含量減少，紡錘體的一極不再定位于細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)

解析(1)卵原細(xì)胞經(jīng)過間期染色體復(fù)制形成初級卵母細(xì)胞，經(jīng)過MⅠ的不對稱分裂，形成了次級卵母細(xì)胞和第一極體，次級卵母細(xì)胞經(jīng)過MⅡ的不對稱分裂，形成精細(xì)胞和第二極體。經(jīng)過MⅠ后，由于同源染色體分離并分別進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞，子細(xì)胞中染色體數(shù)目減半。減數(shù)分裂中細(xì)胞質(zhì)不均等分裂形成較大的卵細(xì)胞，保留大部分卵母細(xì)胞的物質(zhì)，為胚胎早期發(fā)育提供物質(zhì)和能量。

(2)①紡錘體和染色體在細(xì)胞分裂的前期形成，染色體在中期形態(tài)穩(wěn)定、清晰，因此為避免異常紡錘體的干擾，科研人員需要在MⅠ的中期或者前期取出異常的紡錘體和染色體。

②據(jù)題意可知，實(shí)驗(yàn)組是將異常的紡錘體和染色體取出，并將取自正常卵母細(xì)胞的紡錘體和染色體移入，構(gòu)建EX細(xì)胞，因此排除移植操作對結(jié)果的影響，對照組實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路為將兩個(gè)MⅠ中(或“前”)期的正常卵母細(xì)胞進(jìn)行紡錘體和染色體交換。

③本實(shí)驗(yàn)是研究物質(zhì)P對細(xì)胞不對稱分裂的作用，卵母細(xì)胞實(shí)現(xiàn)不對稱分裂與紡錘絲捕獲染色體、紡錘體的一極定位到卵母細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)有關(guān)，因此本實(shí)驗(yàn)的觀測指標(biāo)是紡錘體是否有一極定位于細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)；分裂是否對稱。

(3)MⅡ細(xì)胞質(zhì)會(huì)出現(xiàn)不均等分裂，紡錘體的一極定位到卵母細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)，物質(zhì)P含量較高，受精卵的卵裂是有絲分裂，有絲分裂過程中細(xì)胞質(zhì)均等分裂，因此受精卵細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)物質(zhì)P含量減少，紡錘體的一極不再定位于細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)。

1．(2022·河北卷，5)《爾雅》《四民月令》和《齊民要術(shù)》中記載，麻為雌雄異株，黑、白種子萌發(fā)分別長成雌、雄植株，其莖稈經(jīng)剝皮、加工后生產(chǎn)的纖維可用于制作織物，雄麻纖維產(chǎn)量遠(yuǎn)高于雌麻，故“凡種麻，用白麻子”。依據(jù)上述信息推斷，下列敘述錯(cuò)誤的是()

A．可從雄麻植株上取部分組織，體外培養(yǎng)產(chǎn)生大量幼苗用于生產(chǎn)

B．對雄麻噴灑赤霉素可促進(jìn)細(xì)胞伸長，增加纖維產(chǎn)量

C．因?yàn)榇坡槔w維產(chǎn)量低，所以在生產(chǎn)中無需播種黑色種子

D．與雌雄同花植物相比，麻更便于雜交選育新品種

C[利用植物細(xì)胞的全能性，可從雄麻植株上取部分組織，體外培養(yǎng)產(chǎn)生大量幼苗用于生產(chǎn)，A正確；赤霉素具有促進(jìn)細(xì)胞伸長生長的作用，對雄麻噴灑赤霉素可促進(jìn)細(xì)胞伸長，增加纖維產(chǎn)量，B正確；若在生產(chǎn)中不播種黑色種子，即無雌性植株，不能正常通過有性生殖繁殖，獲得下一年的種子，C錯(cuò)誤；與雌雄同花植物相比，麻避免了去雄，更便于雜交選育新品種，D正確。]

2．(2022·湖北卷，7)某興趣小組開展小鼠原代神經(jīng)元培養(yǎng)的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其培養(yǎng)的原代神經(jīng)元生長緩慢，其原因不可能的是