細胞工程

考點一：植物細胞工程

1.細胞工程的概念與分類

/概念

（1）原理和方法：細胞生物學和分子生物學。

（2）操作水平：細胞水平或細胞器水平。

（3）目的：按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品。

/種類：根據操作對象不同，可分為植物細胞工程和動物細胞工程。

2.細胞的全能性

/概念：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞，都具有發育成完整生物

體的潛能，也就是說，每個生物細胞都具有全能性的特點。

/現實表現：在生物的生長發育過程中，細胞并不會表現出全能性，而是分化

成各種組織和器官。

/影響細胞全能性表現的原因：在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會

有選擇性地表達出各種蛋白質，分化形成不同的細胞，從而構成生物體的不

同組織和器官。

3.植物組織培養技術

（1）原理：植物細胞的全能性。

（2）過程：

/外植體的消毒：將流水沖洗后的外植體用酒精消毒30s,用無菌水清洗2?3

次后，再用次氯酸鈉溶液處理30min,用無菌水清洗2?3次。

/外植體的分割：用無菌濾紙吸去表面的水分，用解剖刀將外植體切成?1cm

長的小段。

/接種：在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3?1/2插入誘導愈傷組織的培養基中。

/培養：將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養瓶置于18?22c的培養箱中

培養。定期觀察和記錄愈傷組織的生長情況。

/轉移培養：將生長良好的愈傷組織轉接到誘導生芽的培養基上。長出芽后，

再將其轉接到誘導生根的培養基上，進一步誘導形成試管苗。

/移栽：將試管苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖上，壯苗后再移栽入土。

※脫分化：已分化的細胞經過誘導后，失去其特有的結構和功能而轉變成未分化

細胞的過程.

（3）植物組織培養的條件

/外植體的選擇：外植體脫分化的難易因植物種類、器官來源及生理狀況的不

同而不同。一般來說，植物的花和幼嫩的組織脫分化相對比較容易，而植物

的莖、葉和成熟的組織相對較難。

/無菌操作：植物組織培養成功的關鍵是避免微生物的污染，所有實驗用具要

嚴格滅菌，接種過程要進行嚴格的無菌操作。

,光照的控制：對于植物組織培養來說，光照條件非常重要。

脫分化階段：避光培養，有利于脫分化產生愈傷組織（如果是在光照條件下,

容易分化產生維管等組織，不利于產生大量的愈傷組織）。

再分化階段：一定要有光照，有利于葉片內葉綠素的合成。

（4）植物組織培養過程中應注意的問題

/滅菌

所有的實驗用具需要嚴格滅菌。

接種過程中，實驗人員須進行嚴格的無菌操作。

/嚴格控制光照

在愈傷組織的誘導階段往往要暗培養，而在分化再生的階段一定要有光照。

因為暗培養有利于細胞的脫分化，產生愈傷組織，若有光照則容易分化產生維管

組織，不利于產生大量的愈傷組織

4.植物體細胞雜交

（1）概念：將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種

細胞培育成新的植物體的技術。

（2）原理：植物體細胞融合依據的生物學原理是細胞膜的流動性，植物組織培

養的理論基礎是細胞的全能性。

（3）過程

步驟做法

原生質體酶解法（纖維素酶、果膠酶）去除細胞壁，得到原生質體

的獲得

雜種細胞通過一定的技術手段（物理法：離心、振動、電激等；化學法：

的形成用聚乙二醇等作為誘導劑）進行人工誘導，實現原生質體的融合

雜種植株對雜種細胞，用植物組織培養的方法進行培育

的產生

/去壁：用纖維素醐和果膠酶去除植物細胞壁，獲得原生質體。

,誘導原生質體融合的方法：

物理法：離心、振動、電激等。

化學法：用聚乙二醇（PEG）誘導。

,融合成功的標志：雜種原生質體再生出細胞壁。

（4）意義：克服不同種生物遠緣雜交的不親和性。

（5）植物體細胞雜交技術的應用

植物體細胞雜交克服了植物遠緣雜交不親和的障礙，可以定向地改良生物性

狀，在培育作物新品種方面具有廣闊的應用前景。如科學家已經培育出了白菜一

甘藍、煙草一海島煙草、胡蘿卜一羊角芹等種間或屬間雜種。但是目前仍有許多

理論和技術問題沒有解決，離推廣應用仍有一定距離。

5.植物細胞工程的應用

/植物繁殖的新途徑——微型繁殖

（1）本質：微型繁殖只運用了植物組織培養技術，該過程只涉及有絲分裂，沒

有減數分裂，因而屬于無性繁殖。

（2）優點：使用材料少，培養周期短，繁殖率高，便于自動化管理，有利于進

行工J化培養。

（3）應用：蘭花、甘蔗、桂樹、鐵皮石斛等。

/作物脫毒

（1）病毒的特點：病毒是寄生性生物，在用種子繁殖或用植物根、莖無性繁殖

過程中，種子、根、莖的細胞中可能攜帶著病毒并傳給下一代，使其繁殖的子代

感染病毒。

（2）材料的選取：據檢測，植物的分生組織細胞中一般是不含病毒的。如果未

被病毒感染的植株的分生組織用植物組織培養的方法培育幼苗，用于生產，可以

避免病毒對作物的影響，大大提高作物的產量。

（3）應用：馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿、香蕉等。

/作物新品種的培育一單倍體育種

（1）過程：花藥離體培養一羊倍體幼苗一秋水仙素處理一獲得性狀穩定遺傳的

植株。

（2）原理：植物細胞的全能性。

（3）方法：植物的組織培養技術及染色體變異。

（4）優點：

單倍體經過染色體加倍，獲得的后代為純合子，可明顯縮短育種年限（一般

為2年）。

用單倍體作為轉基因的受體，獲得的轉基因材料經染色體加倍后基因即可純

合，避免了體細胞作為受體導致后代發生性狀分離需要多代選擇的麻煩。

（5）缺點：技術相當復雜，需要與雜交育種結合，其中的花藥離體培養過程需

要組織培養技術的支持，多限于植物。

（6）應用

我國培育出世界上第一個單倍體作物新品種——單育1號煙草。

與常規育種結合，培育出水稻、玉米、油菜、甘藍和甜椒等作物的新品種。

/突變體的利用

（1）產生：在植物的組織培養過程中，由于培養細胞一直處于不斷增殖的狀態

而易受到培養條件和外界誘變因素（如射線、化學物質等）的影響而產生突變。

（2）利用：從產生突變的個體中篩選出對人們有用的突變體，進而培育成新品

種。如抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草等。

/細胞產物的工廠化生產一次生代謝物

（1）定義：不是植物基本生命活動所必需的產物。

（2）種類：小分子有機化合物，如酚類、菇類和含氮化合物等。

（3）作用：在植物抗病、抗蟲等方面發揮重要作用，還是藥物、香料和色素等

的重要來源。

（4）方法：對單個植物細胞或細胞團進行培養使其增殖。

（5）優勢：不占用耕地，幾乎不受季節、天氣等的限制，對于社會、經濟、環

境保護具有重要意義。

（6）應用：紫杉醇、紫草寧、人參皂甘等。

1.表達時兩個重要的過程：

（1）脫分化：讓已經分化的細胞，經過誘導后，失去其特有的結構和功能而轉

變成未分化細胞的過程。

（2）再分化：脫分化產生的愈傷組織在一定的培養條件下，再分化出幼根和芽,

形成完整的小植株。

2.植物細胞全能性表達所需條件

（1）體細胞未表現全能性的原因：基因的選擇性表達。

（2）體現細胞全能性的條件：

材料離體的細胞、組織或器官

培養基種類齊全、比例合適的營養物質及一定的植物激素

①無菌操作

外界條件

②光照：愈傷組織培養最初避光培養，后期見光培養

3.植物組織培養中各過程的比較

名稱過程形成體特點培養基光

生長素與

由外植體脫分化為排列疏松、高度液泡

脫分化細胞分裂避光

愈傷組織化的薄壁細胞團

素的比例大

由愈傷組織分化為有根、芽或有生根發上述比

再分化需光

幼苗或胚狀結構芽的能力例小

營養生長發育成完整的植物由根、莖、葉、花、自身產生

需光

生殖生長體果實、種子組成各種激素

4.植物組織培養和植物體細胞雜交的比較

名稱植物組織培養植物體細胞雜交

細胞膜具有一定的流動性和植物細胞

原理植物細胞的全能性

的全能性

離體的植物器官、

組織或細胞植物細胞A

|去壁人工

1脫分化

糠懿鴻乜合的產質體A

愈傷組織

過程t土01再生壁

1再分化駐』青復雜種細胞AB

植物細胞B［脫分化

根、芽或胚狀體再分化▼

［發育雜種植林------愈傷組織

植物體

選取根尖、莖尖、形成層

選材不同植物細胞融合后形成的雜種細胞

部位最容易誘導脫分化

技術除脫分化、再分化外，還要用酶解法去

脫分化、再分化等

操作除細胞壁,用一定的方法誘導細胞融合

植物組織培養是植物體細胞雜交的基礎，植物體細胞雜交所用的

關系

技術更復雜

5,植物體細胞雜交過程中雜種細胞類型及檢測方法

/誘導產物（假設用于雜交的兩種植物細胞分別為A、B）

（1）未融合的細胞：A和Bo

（2）兩兩融合的細胞：AA、BB和AB。

（3）多細胞融合體。

/檢測方法：對誘導產物中的細胞進行植物組織培養，然后根據得到的植物性

狀進行判斷。

植物性狀結論

若只表現出一種植物的性狀未融合細胞

若得到的是具有兩種親本性狀的植物雜種植株

若得到的是兩種親本性狀的植物，且一種植物的性狀得

多細胞融合體

到加強

若得到的是一種植物的性狀，但是效果得到加強同種細胞融合

6.區分植物組織培養與植物體細胞雜交的兩種方法

（1）看后代

植物組織培養是利用單一親本的組織或細胞，經培養使之增殖、分化成為一

個完整植株，為無性生殖過程，因此其后代一般均能保持該親木的遺傳特性。

植物體細胞雜交的本質是將兩種不同來源的原生質體，在人為條件下進行誘

導融合。由于植物細胞具有全能性，融合之后的雜種細胞可以再生出具有雙親性

狀的雜種植株。

（2）看關系：雜種細胞需經殖物組織培養才能發育為具有雙親遺傳特性的雜種

植株，否則將無任何意義，因此，植物組織培養是植物體細胞雜交的基礎。

7.五種生物技術的比較

突變體的利植物體細胞植物基因工

項目植物組織培養單倍體育種

用雜交程育種

基因突變、花粉細胞的細胞膜的流基因重組、植

植物細胞的全

原理植物細胞的全能性、染動性、植物細物細胞的全

能性

全能性色體變異胞的全能性能性

花藥離體培對導入目的

原生質體融

重要脫分化、再分對愈傷組織養、秋水仙基因的植物

合、雜種細胞

步驟化誘變處理素誘導染色細胞進行組

組織培養

體數目加倍織培養

提高突變克服遠緣雜克服遠緣雜

保持優良品種明顯縮短育

優點率，獲得優交不親和的交不親和的

的遺傳特性I性狀種年限

障礙障礙

抗花葉病毒

微型繁殖、脫培育“番茄一

的甘蔗、抗單育1號煙轉基因抗蟲

舉例毒苗培育、人馬鈴薯”雜種

鹽堿的野生草棉

工種子培育植株

煙草

例題1：如圖表示通過植物組織培養技術獲得煙草植株的過程，下列敘述錯誤的

是（）

A.①過程往往選取煙草的幼嫩部位，需經過消毒處理，才能置于培養基中進行培

養

B.在培養過程中，若要誘導芽的產生，則生長素和細胞分裂素的配比要適當

C.通過懸浮培養形成的單細胞和利用酶解法水解細胞壁獲得的原生質體經培養

后，都能形成植株

D.煙草細胞很容易再生出新植株，但在長期培養過程中，其胚狀體的發生和器官

形成能力下降，可能的原因是細胞全能性喪失

【答案】D

【解析】本題考查植物組織培養技術。圖中①過程往往選取煙草的幼嫩部位，自

然環境中獲取的植物組織、器官攜帶較多微生物，因此需要消毒處理后才能進行

培養，A正確；植物生長調節劑配比會影響愈傷組織的分化方向，例如適當的生

長素和細胞分裂素配比可以誘導芽的分化，B正確；據圖可知懸浮培養的單細胞

可發育成胚狀體，用酶解法（纖維素酶和果膠酶）去除植物細胞壁，獲得的原生

質體也可培養形成植株，C正確；植物細胞仍保留了該物種全套的遺傳物質，故

全能性并未喪失，但由于各種原因，其全能性的表達受到了阻礙，D錯誤。

例題2：甲、乙兩種遠緣植物體細胞融合會導致一方的染色體被排出，若甲細胞

的染色體在融合前斷裂，形成的染色體片段在細胞融合后可能不會被全部排出，

未排出的染色體片段可以整合到另一個細胞的染色體上而留存在雜種細胞中。依

據該原理，將抗黑脛病的黑芥與不抗黑脛病的甘藍型油菜進行體細胞雜交獲得了

抗黑脛病的甘藍型油菜新品種，過程如下圖所示。下列說法錯誤的是（）

A.④過程用到了植物組織培養技術

B.抗黑脛病的甘藍型油菜染色體上整合了黑芥的染色體片段

C.②過程紫外線照射劑量不同可能會導致黑芥染色體斷裂程度不同

D.可利用聚乙一醇或滅活的病毒詡導兩種植物原生質體融合

【答案】D

【解析】④過程用到了植物組織培養技術，該技術的原理是植物細胞的全能性，

A正確；題意顯示，“若甲細胞的染色體在融合前斷裂，形成的染色體片段在細

胞融合后可能不會被全部排出，未排出的染色體片段可以整合到另一個細胞的染

色體上而留存在雜種細胞中依據該原理，可推測抗黑脛病的甘藍型油菜染色

體上整合了黑芥的染色體片段，因此獲得了抗黑脛病的性狀，B正確；②過程表

示用紫外線照射使黑芥的染色體斷裂，照射劑量不同可能會導致黑芥染色體斷裂

程度不同，C正確；③過程中常用物理法或化學法誘導原生質體融合，而滅活的

病毒只能誘導動物細胞融合，D錯誤。

例題3：煙薯一25是一種甜度大，抗病力強，產量高的紅薯v它是通過無性繁殖

獲得的作物，多代繁殖后病毒會在體內積累，導致含糖量不足，產量下降。大面

積栽培時，一般都用脫毒苗。下列有關脫毒苗培育過程的敘述，錯誤的是（）

A.脫毒苗培育過程的原理是植物細胞具有全能性

B.脫毒苗培育過程需經歷脫分化和再分化兩個階段

C.脫分化和再分化的培養基成分是相同的，但兩個階段光照條件不同

D.培育脫毒苗應選用分生組織，因為分裂旺盛，所含的病毒少

【答案】C

【解析】脫毒苗的培育采用了植物組織培養技術，該技術的原理是植物細胞具有

全能性，A正確；脫毒苗培育過程是植物組織培養的過程，需經過脫分化和再分

化兩個階段，B正確；植物組織培養中脫分化和再分化的培養基中植物激素的含

量不同，C錯誤；由于分生組織細胞分裂旺盛，所含的病毒少，因此可用分生組

織（如芽尖）進行組織培養，從而獲得脫毒苗，D正確。

考點二：動物細胞工程

1.常用的技術手段：動物細胞培養、動物細胞核移植、動物細胞融合、生產單

克隆抗體等。

2.技術基礎：動物細胞培養技術。

3.動物細胞培養

/概念：從動物機體中取出相關的組織，將它分散成單個細胞，然后，放在適

宜的培養基中，讓這些細胞生長和增殖。

/培養過程

/相關概念

（1）細胞貼壁：細胞懸液中分散的細胞貼附在瓶壁上。

（2）細胞的接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞停止分裂

增殖的現象。

（3）原代培養：指動物組織消化后的初次培養。

（4）傳代培養：貼壁的細胞，出現接觸抑制后，需要重新用胰蛋白酶來處理，

然后分瓶繼續培養，讓細胞繼續增殖的培養過程。

（5）細胞株：傳代培養的細胞能傳到10?50代，這樣的傳代細胞稱為細胞株。

（6）細胞系：傳代培養的細胞在傳到50代后，有部分細胞的遺傳物質發生了改

變，獲得不死性，這種具有癌變特點的細胞稱為細胞系。

/培養條件

（1）無菌、無毒的環境：培養液和所有的培養用具要進行無菌處理；通常還要

在培養液中添加一定量的抗生素，以防培養過程中的污染；應定期更換培養液，

防止細胞代謝產物積累對細胞自身造成危害。

（2）營養：主要有糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等。在使用含

有上述成分的合成培養基時，通常需加入血清、血漿等天然成分。

（3）溫度和pH：哺乳動物多以土0.5℃為宜，多數細胞生存的適宜pH為?。

（4）氣體環境：95%空氣+5%CC）2,O2是細胞代謝所必需的，CCh的主要作用

是維持培養液的pHo

/干細胞的培養及其應用

（1）干細胞功能：在一定條件下，可以分化成其他類型的細胞。

（2）干細胞的存在：早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中。

（3）種類

來源功能及應用

能夠分化成為動物體內的任何細

胚胎干細胞（ES

早期胚胎胞，并進一步形成組織、器官甚至

細胞）

生物個體

只能分化成特定的紐胞或組織，不

成體干細胞成體組織或器官

具有發育成完整個體的潛能

誘導多能干細胞體外誘導體細胞能分化成為具有特定功能的細胞，

（iPS細胞）產生用于治療疾病

4.動物細胞融合與單克隆抗體

/動物細胞融合

（1）概念：動物細胞融合也稱細胞雜交，是指兩個或多個動物細胞結合形成一

個細胞的過程。

（2）原理：細胞膜的流動性。

（3）誘導融合的三種方法

物理法：例如電激等。

化學法：例如聚乙二醇。

生物法：例如滅活的病毒。

（4）過程

※形成單核雜交細胞，具有原來兩個或多個細胞的遺傳信息，可表現出兩個或多

個親本的特點。

（5）意義：突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能。

（6）動物細胞融合技術的應用

成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物新品種培育等的重要手段。

用于制備單克隆抗體。

/單克隆抗體

（1）傳統抗體的制備

過程：①向動物體內反復注射某種抗原，使動物產生抗體；②從動物血清中

分離所需抗體。

缺點：產量低、純度低、特異性差。

/單克隆抗體的制備

存在問題：B淋巴細胞能產生特異性抗體但不能無限增殖；骨髓瘤細胞能無

限增殖，但不能產生抗體。

解決思路：將B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合為雜交瘤細胞。

制備過程

①第一步：向免疫小鼠體內注射特定的抗原蛋白，然后從小鼠體內獲得已免疫的

B淋巴細胞；該細胞能產生單一抗體。

②第二步：用電激法、聚乙二醇法、滅活的病毒法等，誘導兩種細胞發生融合，

這時得到的融合細胞除了雜交瘤細胞，還有B淋巴細胞相互融合的細胞和骨髓

瘤細胞相互融合的細胞。

③第三步：用特定的選擇培養基篩選出雜交瘤細胞。然后再從雜交瘤細胞群中選

出能產生特定抗體的雜交瘤細胞。這時的雜交瘤細胞既能分泌抗體又能大量增殖。

④第四步：克隆化培養雜交瘤細胞。

⑤第五步：將雜交瘤細胞在體外培養或注射到小鼠腹腔內增殖，從細胞培養液或

小鼠的腹水中提取單克隆抗體。

/單克隆抗體的特點：特異性強、靈敏度高，并可大量制備。

/單克隆抗體制備過程中的篩選及原因

（1）第一次篩選是在B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合之后，篩選出雜交瘤細胞，

淘汰未融合細胞和同種細胞融合而成的細胞。

（2）第二次篩選需先在多孔培養板上培養，在每個孔只有一個雜交瘤細胞的情

況下開始培養，然后再篩選出能產生特異性抗體的細胞群。由于該細胞群是由單

個雜交瘤細胞克隆來的，所以產生的抗體一定是化學性質單一、特異性強的單克

隆抗體。

/單克隆抗體的應用

（1）作為診斷試劑：能準確只別各種抗原物質的細微差異，并跟一定抗原發生

特異性結合，具有準確、高效、簡易、快速的優點。

（2）用于治療疾病和運載藥物

單獨使用：直接用于癌癥或其他疾病的治療（作為藥物本身）。

綜合使用：與放射性同位素、細胞毒素或化學藥物結合制成“生物導彈”，

主要用于治療癌癥，也可用于治療其他疾病。

5.動物體細胞核移植技術和克隆動物

/動物核移植概念

（1）供體：動物一個細胞的細胞核。

（2）受體：去掉細胞核的卵母細胞。

（3）結果：形成重組胚胎，發育成動物個體。

/類型：胚胎細胞核移植體、細胞核移植。

/體細胞核移植的過程

,克隆動物的特點

（1）克隆動物的性狀與核供體生物的性狀基本相同，但不是完全相同，原因是:

克隆動物的細胞質遺傳物質來自于受體卵母細胞；

生物的性狀不僅與遺傳物質有關，還受環境影響。

（2）核基因是供體核基因的100%的復制。

（3）克隆動物是一種無性繁殖方式。

/克隆的層次

（1）分子水平：如DNA復制；

（2）細胞水平：動物細胞培養；

（3）個體水平：克隆羊“多利”的誕生。

/體細胞核移植技術的應用前景及存在的問題

（1）應用前景

畜牧業：加速家畜遺傳改良進程，促進優良畜群繁育。

醫藥衛生：通過建立轉基因體細胞系，再利用體細胞核移植技術培育的轉基

因克隆動物可以作為生物反應器，生產許多珍貴的醫用蛋白。

治療人類疾病：

①轉基因克隆動物的細胞、組織或器官可以作為異種移植的供體。

②以患者作為供體培育的人核移植胚胎干細胞，經過誘導分化能形成相應的

細胞、組織或器官，將它們移植給患者時，可以避免免疫排斥反應。

③研究克隆動物可使人類更深入地了解胚胎發育及衰老過程。

④克隆一批遺傳背景相同的動物，可以通過它們之間的對比來分析致病基因。

⑤克隆特定疾病模型的動物，還能為研究該疾病的致病機制和開發相應的藥

物提供幫助。

保護瀕危物種：該技術有望增加瀕危物種的存活數量。

/存在問題

（1）體細胞核移植技術的成功率非常低。

（2）克隆動物存在健康問題，表現出遺傳和生理缺陷等。

1.植物組織培養與動物細胞培養的比較

項目植物組織培養動物細胞培養

原理植物細胞的全能性細胞增殖

固體或半固體培養基，包液體培養基，包括無機鹽、葡

區

培養基括礦質元素、蔗糖、維生萄糖、維生素、氨基酸、動物

別

素、瓊脂、植物激素等血清等

細胞來源離體植物器官、組織或細胚胎或幼齡動物組織、器官

胞

過程脫分化、再分化原代培養、傳代培養

結果獲得新個體或細胞產品大量產生細胞或細胞產物

①快速繁殖名貴花卉和

果樹；

①生產蛋白質制品，如病毒疫

②培養無病毒植株、轉基

苗、干擾素、單克隆抗體等；

用途因植物；

②檢測有毒物質；

③大規模生產細胞產品，

③研究生理、藥理、病理

如藥物、食品添加劑、香

料、色素等

①都需要人工條件下的無菌、無毒操作，無菌培養；

相同點

②都進行有絲分裂

2.植物體細胞雜交和動物細胞融合的比較

項目植物體細胞雜交動物細胞融合

細胞膜的流動性和植物細胞的全

原理細胞膜的流動性

能性

酶解法去掉細胞壁后，誘導原生

分散成單個細胞后誘導細胞融

步驟質體融合，形成雜種體細胞，再

合

經過植物組織培養形成雜種植株

物理方法、化學方法、滅活病

誘導方法物理方法、化學方法

毒

結果形成雜種植株形成雜種細胞

3.對動物細胞融合的理解

（1）動物細胞融合的過程包括細胞膜融合、細胞質融合和細胞核融合。其中細

胞膜融合是細胞融合的先導，細胞核融合是細胞融合的實質。

（2）融合處理后的細胞不可以直接用于培養，還需要篩選。因為誘導融合的手

段只是促使細胞間的融合，不能保證所有的細胞都發生融合，形成的融合細胞也

有多種，因此需要進行篩選。

（3）細胞融合技術與有性雜交不同。有性雜交有著十分嚴格的時空關系和物種

界限；動物細胞融合則不同，它通過人工的方法克服了存在于物種之間的遺傳屏

障，從而能夠按照人們的意愿，把不同物種的不同組織類型的細胞融合在一起。

4.植物體細胞雜交和單克隆抗體制備的比較

植物體細胞雜交（番茄一馬鈴薯

比較項目單克隆抗體制備

植株）

第1步原生質體的制備（酶解法）正常小鼠的處理（注射滅活抗原）

第2步原生質體的融合（物、化法）動物細胞融合（物、化、生法）

第3步雜種細胞的篩選和培養雜交瘤細胞的篩選和培養

提純單克隆抗體（特異性強、靈

第4步雜種植株鑒定

敏度高）

酶解法除去細胞壁：纖維素酶、注射特定抗原，免疫處理正常小

融合前處理

果膠酶鼠

①克服有性遠緣雜交不親和的隙①制備單克隆抗體；

意義和用途礙；②有助于疾病的診斷、治療、預

②培育作物新品種防

5.漿細胞、骨髓瘤細胞和雜交瘤細胞的比較

細胞類型來源特點

由B淋巴細胞受抗原刺激后增能產生單一抗體，但不能無限增

漿細胞

殖分化而來殖

骨髓瘤細胞從骨髓腫瘤中提取能無限增殖，但不能產生抗體

雜交瘤細胞漿細胞與骨髓瘤細胞融合而成既能產生抗體，又能無限增殖

6.制備單克隆抗體過程中的兩次篩選

項目第一次篩選第二次篩選

從小鼠體內提取的B淋巴細胞有很

篩選誘導融合后得到多種雜交細

多種，形成的雜交瘤細胞也有很多

原因胞，另外還有未融合的細胞

種

用特定的選擇性培養基篩選：用多孔培養皿培養，在每個孔只有

篩選

未融合的細胞和同種細胞融合一個雜交瘤細胞的情況下開始克隆

方法

后形成的細胞都會死亡，只有化培養和抗體檢測，經多次篩選得

融合的雜交瘤細胞才能生長到能產生特異性抗體的細胞群

篩選

得到雜交瘤細胞得到能分泌所需抗體的雜交瘤細胞

目的

7.體細胞核移植技術的條件及原因

/卵母細胞的選擇時期及原因

選擇處于減數第二次分裂中期的次級卵母細胞作為受體細胞，其原因是：

（1）卵母細胞細胞質內存在激發細胞核全能性表達的物質；

（2）卵母細胞體積大，便于操作；

（3）卵母細胞內卵黃多，營養物質豐富。

/供體細胞：取供體動物的體細胞培養，一般選用傳代10代以內的細胞，因

為10代以內的細胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細胞正常的

遺傳基礎。

/動物體細胞不能經培養直接發育成完整個體的原因是動物體細胞的全能性

受到限制。用體細胞核移植技術能夠得到克隆動物，說明動物體細胞的細胞

核具有全能性。

/該過程用到的技術手段：動物細胞培養、動物細胞融合、早期胚胎培養和胚

胎移植。

例題1：如圖表示動物細胞培養的相關過程，相關敘述正確的是（）

A.甲過程需要用胰蛋白酶處理，乙、丙分別代表脫分化、再分化

B.細胞在代謝過程中會積累有害物質，因而需加抗生素加以中和

C.若培養細胞為雜交瘤細胞，則無需破碎細胞即可提取單克隆抗體

D.若培養細胞為成纖維細胞，則可為基因工程和核移植提供受體細胞

【答案】C

【解析】本題考查動物細胞培養。動物細胞培養過程不存在脫分化和再分化；加

抗生素是為了防止動物細胞培養過程中雜菌污染；抗體為分泌蛋白，因此不需破

碎細胞，從細胞培養液中即可獲得；動物細胞工程的受體細胞選擇受精卵。

例題2：將患者腫瘤細胞與抗原呈遞細胞“雜交”制成的新型腫瘤疫苗，能使人

體免疫系統識別并殺傷腫瘤細胞，有效控制腫瘤的轉移和復發，為癌癥治療增添

了新手段。下列說法錯誤的是（）

A.細胞融合前，可以用胰蛋白酶處理腫瘤組織

B.該技術突破了有性雜交方法的局限，使細胞遠緣雜交成為可能

C.該技術可采用滅活病毒作為動物細胞融合的誘導劑

D.兩種細胞誘導融合完成后，可直接將融合細胞進行大規模培養

【答案】D

【解析】進行動物細胞融合之前，可用機械的方法或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等

處理，使組織細胞分散成單細胞，A正確；不同種生物之間由于存在生殖隔離，

無法通過有性雜交的方式產生可育后代，細胞融合突破了有性雜交的局限，使細

胞遠緣雜交成為可能，B正確；動物細胞融合常采滅活病毒作為誘導劑，C正確;

細胞融合誘導完成后，還需篩選得到所需的雜交瘤細胞，不可直接將融合細胞進

行大規模培養，D錯誤。

例題3：以下為克隆羊“多利”的培育過程，下列說法錯誤的是（）

A.重組細胞的細胞質具有調控細胞核發育的作用

B.“多利”的染色體全部來自甲羊

C.“試管嬰兒”培育方法與圖示方法本質相似

D.本實驗原理是動物細胞核的全能性

【答案】C

【解析】去核卵母細胞的細胞質中具有調控細胞核發育的物質，能為重組細胞提

供發育所需的營養；染色體存在于細胞核中，因此“多利羊”的染色體全部來自

提供細胞核的甲羊；試管嬰兒的培育屬于有性生殖，而圖示為無性生殖范疇；本

實驗體現了細胞核的全能性。

考點三：胚胎工程

1.胚胎工程

（1）操作對象：生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞。

（2）移植過程：將胚胎移植到雌性動物體內。

（3）目的：生產后代，滿足人類的各種需求。

（4）處理技術：體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。

2.受精作用

/精子的發生

（1）場所：睪丸。

（2）時期：從初情期開始，直到生殖機能衰退。

（3）形成過程：

（4）精子的變形（包括頭、頸、尾）：

/卵子的發生

（1）場所：卵巢。

（2）時期：動物的胚胎在性別分化以后。

（3）卵子發生的過程

/受精

（1）概念：精子與卵子結合形成合子的過程。

（2）場所：輸卵管。

（3）受精標志：在卵細胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體。

（4）過程：

受精前的兩個準備

①精子獲能：精液由精子和精清（精漿）兩部分組成。精清中含有一種能抑制精

子獲能的物質，因此，在一般情況下，精液中的精子無法獲能。只有當交配后精

液進入雌性動物的生殖道時，由生殖道分泌產生一種物質解除對精子獲能的抑制,

才能引起精子獲能。

②卵子的準備：在輸卵管中發育到減數第二次分裂的中期，才具有與精子受精的

能力。

受精階段：

（5）受精的標志：在卵細胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體。

（6）受精過程中關鍵點的解讀

剛剛排出的精子，不能立即與卵子受精，精子需要在雌性生殖道內發生相應

的生理變化，如呼吸速率增強、膜代謝加強、運動形式改變等，然后才能獲得受

精的能力。

精子、卵子受精過程中發生頂體反應、透明帶反應和卵細胞膜反應。

通過頂體反應形成精子穿越放射冠和透明帶的通路。

防止多精入卵有兩道屏障，一是透明帶反應，二是卵細胞膜反應。通過兩道

屏障保證受精卵中遺傳物質與親代體細胞一致，從而保證遺傳的穩定性。

卵子受精的標志是在卵細胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極休；受精過

程結束的標志是雌、雄原核融合形成合子。

3.體外受精

（1）概念：通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養

發育為早期胚胎后，再經移植產生后代的技術。

（2）重要應用——良種培育：實現良種動物的快速大量繁殖。

（3）技術手段：首先要做的是體外受精和早期胚胎的培養。

（4）基本步驟：卵母細胞的采集和培養、精子的采集和獲能、受精。

4.早期胚胎發育

/卵裂期特點

項目變化

細胞數目增多

每個細胞體積減小

總體積基區不變

DNA總量增多

每個細胞DNA基太不變

有機物總量（能量）減少

物質種類增多

/早期胚胎發育的幾個階段及特點

（1）卵裂期

場所：最初在輸卵管，后移入子宮。

分裂方式：有絲分裂。

特點：卵裂速度快，細胞未生長即進入下次分裂。DNA、細胞的數量不斷

增加，每個細胞體積越來越小，但胚胎的總體積并不增加或略有縮小，有機物的

種類增加而含量降低。

（2）桑根胚：卵裂形成32個細胞左右的胚，每一個細胞都屬于全能細胞。

（3）囊胚

組成：內細胞團（內部細胞）、滋養層細胞（外部細胞）、囊胚腔。

特點：細胞已分化。

分化結果：內細胞團將來發育為胎兒的各種組織，滋養層細胞將來發育為胎

膜和胎盤。

（4）原腸胚：內細胞團表層的細胞形成外胚層，下方的細胞形成內胚層，出現

原腸腔。

5.胚胎移植

/早期胚胎培養

（1）培養液的成分：一般包括無機鹽、有機鹽類、維生素、激素、氨基酸、核

甘酸等營養成分，以及血清等物質。

（2）胚胎早期培養的目的

精子和卵子在體外受精后，應將受精卵移入發育培養液中繼續培養，以檢查

受精狀況和受精卵的發育能力。

當胚胎發育到適宜的階段時可進行受體移植或冷凍保存。

（3）胚胎移植的時間

不同動物胚胎移植的時間不同。牛、羊一般要培養到桑松胚階段或囊胚階段

進行移植；人的體外受精胚胎，可在8?16個細胞階段移植。

/胚胎移植

（1）概念：指將雌性動物體內的早期胚胎或通過體外受精及其他方式得到的胚

胎，移植到同種的、生理狀態相同的其他雌性動物體內，使之繼續發育為新個體

的技術。

（2）實質：從過程看，實際上是生產胚胎的供體和孕肓胚胎的受體共同繁殖后

代的過程。從結果看，是早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。

（3）在胚胎工程中的地位及意義

地位：是胚胎工程其他技術的最后一道“工序二

意義：可充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力。

（4）生理學基礎及相應意義

生理學基礎意義

同種動物的供、受體排卵后，生殖為供體的胚胎移入受體提供了相同的生

器官的生理變化是相同的理環境

早期胚胎形成后，在一定時間內不

會與母體子宮建立組織上的聯系，為胚胎的收集提供了可能

而是處于游離狀態

受體對外來胚胎基本上不發生免疫

為胚胎在受體內存活提供了可能

排斥反應

供體胚胎可與受體子宮建立正常的為移植后的胚胎繼續發育提供了營養等

生理和組織聯系，但其遺傳特性不方面的保障，且胚胎優良遺傳特性得以

受影響保持

（5）基本程序

（1）同期發情：激素處理供體、受體母牛，使它們的生理條件達到同步或一致,

這樣才能使移植的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件，這是胚胎移植成功

與否的關鍵。

（2）各個受精卵的遺傳物質可能不同，因為每個受精卵是由不同的精子與卵細

胞結合形成的，在形成精子與卵子的過程中發生了基因重組。

6.胚胎分割

（1）概念：采用機械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經移

植獲得同卵雙胎或多胎的技術。

（2）所需主要儀器設備：體視顯微鏡和顯微操作儀。

（3）操作對象及要求：選擇發育良好、形態正常的桑甚胚或囊胚，將它移入盛

有操作液的培養皿中，在顯微鏡下用分割針或分割刀分割。在分割囊胚階段的胚

胎時，要注意將內細胞團均等分割。

（4）胚胎分割的意義

促進優良動物品種的繁殖，產生遺傳性狀相同的后代用于遺傳學研究。

對胚胎進行性別鑒定、遺傳病篩查等，對于人工控制動物性別、動物繁育健

康后代有重要意義。

1.精子和卵子發生的異同點

項目精子發生卵子發生

場所睪丸曲細精管卵巢（MI）、輸卵管（Mil）

區別

時間初情期后性別分化后開始，卵泡的形成

和在卵巢內的儲備是在出生

前完成的，減數第二次分裂是

在精子和卵子結合的過程中

完成的

①M1和MII是連

①MI和MH是不連續的，不

過程特點續的，需變形；②細

需變形；②細胞質不均等分配

胞質均等分配

結果形成4個精子形成1個卵子和3個極體

①原始生殖細胞的增殖為有絲分裂；

②產生精子和卵子的方式均為減數分裂。該過程中

相同點

均經過一次染色體復制和兩次分裂，子細胞中染色

體數目減半

2.受精過程中的“三大反應”與防止多精入卵受精的“兩道屏障”

（1）頂體反應：精子膜和頂體外膜發生一系列改變并釋放頂體酶的過程；頂體

反應的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道，是精子和卵子結合必不可少的條

件。

（2）透明帶反應：精子觸及卵細胞膜的瞬間，會產生阻止后來的精子進入透明

帶的生理反應，稱做透明帶反應，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。

（3）卵細胞膜反應：精子入卵后，卵細胞膜會立即發生一種生理反應，拒絕其

他精子再進入卵內，稱為卵細胞膜反應，這是防止多精入卵受精的第二道屏障。

3.比較自然受精、人工授精和體外受精的異同點

項目自然受精人工授精體外受精

用人工的方法人工獲取精子、

過程將公畜的精液卵子，在體外培

雌雄動物交配完成

不同注入母畜生殖養液中完成受

不同點

道內，完成受精精過程

場所雌性動物輸卵

雌性動物輸卵管中體外培養液中

不同管中

相同點（1）精子獲能、卵子成熟后方能完成受精過程;

(2)都是有性生殖

4.胚胎分割動物和體細胞核克隆動物的異同

胚胎分割動物體細胞核克隆動物

相同點都屬于無性生殖或克隆，最終技術是超胎移植

胚胎的雌性動物的早期胚胎或體外受通過核移植技術獲得的重

來源精及其他方式得到的胚胎組胚胎

不胚胎分割動物具有相同的遺傳

遺傳克隆動物的核遺傳物質主

同物質，兩個親本提供的核遺傳物

物質要由供體細胞核提供

點質一樣多

經過核移植形成的一個細

起點經過受精作用形成的一個細胞

胞

例題1：下列關于高等哺乳動物受精與胚胎發育的敘述，不正確的是()

A.絕大多數精、卵細胞的識別具有物種特異性

B.卵裂期細胞的體積隨分裂次數增加而不斷增大

C.桑根胚階段前的每個細胞都屬于全能細胞

D.原腸胚的外胚層由內細胞團表層的細胞形成

【答案】B

【解析】絕大多數精、卵細胞的識別具有物種特異性，不同物種之間的精、卵細

胞一般不會發生受精作用，A正確；卵裂期細胞數量增多，但胚胎總體積并不增

加，所以細胞的體積隨分裂次數增加而不斷減小，B錯誤；桑甚胚階段前的每個

細胞都具有發育成完整胚胎的潛能，屬于全能細胞，C正確；囊胚孵化后，再進

一步發育，內細胞團表層的細胞形成外胚層，下方的細胞形成內胚層，這時的胚

胎為原腸胚，D正確。

例題2：動物細胞培養是動物細胞工程的基礎。如圖所示，a、b、c表示現代工

程技術，①②③表示通過相應技術經胚胎移植得到的個體，下列說法正確的是

()

A.若a是體細胞核移植技術，則①反映了動物細胞也具有全能性

B.若b是體外受精技術，則②為良種家畜快速大量繁殖提供了可能

C若c是胚胎分割技術，則③中個體的基因型和表現型一定相同

D.①②③生產過程中的受體需用促性腺激素進行同期發情處理

【答案】B

【解析】若a是體細胞核移植技術，則①反映了動物體細胞的細胞核具有全能性,

A錯誤；若b是體外受精技術，則②為試管動物，這為良種家畜快速大量繁殖提

供了可能，B正確；胚胎分割技術所得個體的基因型完全相同，但表型不一定完

全相同，因為表型還受環境的影響，C