(共59张PPT)
第三节 动物细胞工程
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．简述动物细胞的培养过程及所需条件。
2．掌握动物体细胞克隆技术，并关注其伦理问题。
3．举例说出细胞融合和单克隆抗体技术及应用。
情景导引
早在1978年，美国科幻小说
家罗维克就写过一本名叫
《克隆人》的小说。该小说
对“克隆人”培育过程的描
述与今天科学家所述的原理
和过程基本一致。然而，有
些人认为，克隆人严重地违
反了人类的伦理道德，是克
隆技术的滥用。
有些国家制定相关法律严禁进行克隆人的研究，而现任美国总统奥巴马在刚刚上任的第48天，即2009年3月9日，就正式为美国科学界签署了为人体胚胎干细胞在医学方面的克隆研究解禁的命令。为什么人们对克隆技术既爱又恨？
让我们走进克隆世界一探究竟吧！
核心要点突破
知能过关演练
第三节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、动物细胞与组织培养
1．动物细胞工程一般包括动物细胞与组织培养、_______移植、_______克隆、细胞融合、单克隆抗体的制备等技术。___________________是动物细胞工程的基础。
2．动物细胞与组织培养是指在体外模拟动物体内环境，将动物细胞或组织在____、_________和营养充足的条件下培养，使其继续生长、繁殖并维持原有结构和功能的技术过程。
细胞核
体细胞
动物细胞与组织培养
无菌
温度适宜
3．动物细胞培养需要严格的环境条件，包括____、____、气体和营养物质等。
4．动物细胞培养与动物组织培养方法主要区别是动物细胞培养过程中需要用_________等使组织块中的细胞离散，而动物组织培养过程中不需要使用胰蛋白酶等。
5．原代培养是指从供体获取组织或细胞后的初次培养。这一阶段的培养很适用于药物测试、基因表达等实验研究。传代培养是将_________的细胞分离稀释后转入新的培养瓶中继续培养。一般情况下，传代培养__________后，细胞增殖会明显缓慢，甚至完全停止。
温度
pH
胰蛋白酶
原代培养
10～50次
思考感悟
1．动物细胞培养如何检测有毒物质毒性的大小？
【提示】 用含有一定浓度有毒物质的细胞培养液和正常细胞培养液同时培养正常细胞，通过对照观察变异细胞的百分数来确定其毒性强弱。
二、细胞核移植与动物体细胞克隆
1．动物体细胞克隆是将供体体细胞的_______与受体去核卵细胞的细胞质进行人工组合，借助于卵细胞的发育能力，经过培养发育成胚胎进而形成个体的技术。其技术关键是___________技术。
2．细胞核移植是一种利用显微操作技术将某种动物的细胞核移入同种或异种动物的去除细胞核的成熟_______内的技术。
3．克隆技术在克服动物______杂交繁殖障碍、创造新物种等方面具有重要的科学意义和潜在的经济价值。
细胞核
细胞核移植
卵细胞
种间
三、细胞融合和单克隆抗体
1．细胞融合是指在一定条件下将两个或多个细胞融合为一个细胞的过程。科学研究表明，不同类型的动物细胞之间能进行融合，形成_____细胞，如鼠－鸡、鼠－猴杂种细胞等。
2．要促进细胞融合，采取的方法主要有_______ (如电激法)、化学法(如用_________作为诱导剂)和生物法(如用灭活的_________作为诱导剂)。目前物理法融合效率较高，且对细胞伤害小，易操作、控制和观察，在实验室被广泛使用。动物细胞融合技术的最重要的用途是制备____________。
杂种
物理法
聚乙二醇
仙台病毒
单克隆抗体
3．单克隆抗体制备的基本原理是：
单个的B淋巴细胞只能产生一种抗体，骨髓瘤细胞具有_________的能力，若将小鼠的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞相融合，首先形成_____细胞，随后该细胞通过多次增殖形成一群这样的细胞，这些细胞即可产生大量的________抗体。
4．目前，单克隆抗体主要用于治疗各种_____，如淋巴瘤、白血病等。此外，还可以用于治疗由于免疫系统紊乱导致的疾病，如类风湿性关节炎、过敏性鼻炎等。
无限增殖
杂交
单克隆
肿瘤
思考感悟
2．鼠的单克隆抗体能否用于人体疾病的治疗？试分析？
【提示】 不能。因为抗体具有特异性，鼠的B淋巴细胞所产生的抗体与人体B淋巴细胞产生的抗体是不同的。
核心要点突破
动物细胞与组织培养
1．基本条件
(1)无菌、无毒的环境：首先应保证被培养的细胞处于无菌、无毒的环境，即对培养液和所有的培养用具进行无菌处理。通常还要在细胞培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，以便清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。
(2)营养：细胞体外培养所需营养物质与体内的环境基本相同。例如，需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。将细胞所需的上述营养物质按其种类和所需数量严格配制而成的培养基，称为合成培养基。由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚，因此，在使用合成培养基时，通常需加入血清、血浆等一些天然成分。
(3)温度和pH：细胞体外培养的适宜温度一般与动物的体温相近，哺乳动物多以36.5±0.5 ℃为宜。多数细胞生存的适宜pH为7.2～7.4。
(4)气体环境：细胞培养所需气体主要有O2和CO2，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，将其置于含95%空气加5% CO2的混合气体的培养箱中进行培养。
2．培养过程
(1)原代培养
①材料：动物早期胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织，因为这些组织或器官中的细胞生命力旺盛，分裂能力强。
②过程：直接从动物体内取出的组织块，用胰蛋白酶使其分散成单个细胞，然后转入培养瓶中进行培养的过程。
(2)传代培养
原代培养到一定程度，空间会变小，营养会减少，而且细胞会出现接触抑制，如果还需要继续进行细胞培养，就要用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离下来，重新形成悬浮细胞，分装到多个培养瓶中继续培养。
【规律小结】 动物细胞培养与植物组织培养的比较
植物组织培养 动物细胞培养
理论基础(原理) 细胞的全能性 细胞增殖
培养基 固体培养基，需一定营养物质、激素、光照等条件 液体培养基，其中包括营养物质、维生素、动物血清等
过程
结果 获得新个体或细胞产品 大量产生细胞或细胞产物
用途 ①快速繁殖名贵花卉和果树。②培养无病毒植物、转基因植物。③大规模生产药物、食品添加剂、香精、色素等 ①生产蛋白质制品如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。②检测有毒物质。③研究药理、病理。④移植治疗
(2009年高考江苏卷)动物器官的体外培养技术对于研究器官的生理、病理过程及其机制意义重大。下图是一个新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图。请回答下列问题：
例1
(1)肝脏切成小薄片，这有利于肝脏细胞________________________________________________________________________。
(2)气室中充入5%CO2气体的主要作用是________________________________________________________________________。
(3)培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长，但要注意选择抗生素的________，以保证抗生素对肝脏无害。
(4)有机物X有毒性，可诱发染色体断裂。利用上图所示装置和提供的下列材料用具，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用。
材料用具：
肝脏小块，外周血淋巴细胞，淋巴细胞培养液，植物凝集素(刺激淋巴细胞分裂)，显微镜，载玻片，盖玻片，玻璃皿，滴管，吉姆萨染液(使染色体着色)，有机物X溶液等。
实验过程：
①在淋巴细胞培养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞，取4等份，备用。
②利用甲、乙、丙、丁4组上图所示装置，按下表步骤操作(“√”表示已完成的步骤)。
甲 乙 丙 丁
步骤一：加入肝脏培养液 √ √ √ √
步骤二：加入有机物X溶液 √ √
步骤三：放置肝脏小块 √
上表中还需进行的操作是________________________________________________________________________。
③培养一段时间后，取4组装置中的等量培养液，分别添加到4份备用的淋巴细胞培养液中继续培养。
④一段时间后取淋巴细胞分别染色、制片。在显微镜下观察________，并对比分析。若丙组淋巴细胞出现异常，而甲组的淋巴细胞正常，则说明________________________________________________________________________。
【尝试解答】 (1)吸收氧气和营养物质、排出代谢废物
(2)维持培养液适宜的pH
(3)种类和剂量
(4)②向乙(或丁)组装置中放置肝脏小块 ④染色体形态和数量 肝脏小块对有机物X具有解毒作用
【解析】 肝脏是动物体内最大的消化腺，还有造血和解毒功能。将肝脏切成小薄片，可使肝细胞直接接触培养液，有利于肝细胞吸收氧气和营养物质、排出代谢废物。向培养液中充入5%CO2，有利于维持培养液的pH。添加抗生素可抑制细菌生长，但不能用错、用多，否则会伤害甚至杀死肝细胞。
跟踪训练 右图是动物细胞培养
的基本过程示意图。请据此回答：
(1)容器A中放置的是动物器官或
组织。它一般取自
______________________________________。
(2)容器A中的动物器官或组织首先要进行的处理是________，然后用________处理，这是为了使细胞分散开来，这样做的目的是__________________________________。
(3)培养首先在B瓶中进行，瓶中的培养基成分有________________________________等。在此瓶中的培养称为________。
(4)为了把B瓶中的细胞分装到C瓶中，用胰蛋白酶处理，然后配制成________，再分装。
(5)在C瓶中正常培养了一段时间后，发现细胞全部死亡。原因是________________________________________________________________________。
解析：(1)动物细胞培养一般取材于动物早期胚胎或幼龄动物的器官或组织，这部分细胞的分裂能力强。
(2)在进行培养时应尽量使细胞分散，便于与培养液充分接触，使其分散需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。
(3)动物细胞培养过程中应尽量使培养基成分与体内基本相同，所以需要添加葡萄糖、氨基酸、无机盐、动物血清等。培养的过程分为原代培养和传代培养两个大阶段，B瓶中的培养叫原代培养。
(4)原代培养的细胞由于接触抑制不再分裂，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理后，再分瓶培养，让细胞继续增殖。
(5)传代培养过程中，有个别细胞传50代后，遗传物质改变，成为不死的癌细胞，如果遗传物质没有改变，细胞会全部死亡。
答案：(1)早期胚胎或幼龄动物的器官或组织 (2)剪碎组织 胰蛋白酶 使细胞与培养液充分接触 (3)葡萄糖、氨基酸、无机盐和动物血清 原代培养 (4)细胞悬浮液
(5)细胞没有发生癌变
细胞核移植与动物体细胞克隆
1．原理：细胞核的全能性。
2．动物细胞全能性的特点
动物细胞的全能性随着动物细胞分化程度的提高而逐渐受到抑制，全能性表达很难，但动物的细胞核内仍含有该种动物的全部遗传基因，具有发育成完整个体的潜能，即动物的细胞核仍具有全能性。
(2)用卵母细胞作受体细胞的原因：①卵母细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。②卵母细胞体积大，便于操作。③卵黄多，营养物质丰富。
(3)体细胞核移植技术的应用
①加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。②保护濒危物种，增大存活数量。③生产珍贵的医用蛋白。④作为异种移植的供体。⑤用于组织、器官移植等。
5．动物体细胞克隆的一般过程
【特别提醒】 ①动物细胞克隆利用的技术主要包括动物体细胞核移植技术、动物细胞培养技术和胚胎移植。
②动物体细胞核移植产生的新个体的亲本有三个：体细胞核供体、卵细胞细胞质供体、代孕母体。新个体细胞核基因型与体细胞核供体完全一样，因此新个体性状与体细胞核供体基本相同。卵细胞细胞质中也有少量DNA，即线粒体DNA，新个体性状与卵细胞供体也有一些地方相同。代孕母体没有为新个体提供遗传物质，性状之间没有联系。
③克隆可分以下三个层次：a.分子水平：如DNA复制；b.细胞水平：动物细胞培养；c.个体水平：“多利”羊的诞生。
“治疗性克隆”将是人胚胎干细胞(简称ES细胞)造福于人类的一种非常重要的途径。应用人胚胎干细胞进行“治疗性克隆”研究的技术途径包括以下几个步骤：首先取病人的体细胞核，移植到去核的成熟受体卵母细胞中；在早期胚胎形成后，从中分离获得ES细胞；对ES细胞进行基因修饰和定向分化研究，将定向分化后的细胞移植给病人。进行核移植的目的并不是用于克隆人，而是希望通过对ES细胞进行分离培养、定向分化等处理后，进一步获得再造的人体组织或器官。请根据材料回答下列问题：
例2
(1)人类“治疗性克隆”属于动物细胞工程的______________________技术。
(2)科学家为何要将患者的体细胞核植入去核的卵细胞中，而不直接用体细胞进行细胞培养？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的细胞核仍然具有________。相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果各种各样，如有的是胰岛细胞、有的是血细胞、有的是心肌细胞，究其本质原因是基因______________的结果。
(4)克隆的器官在给自身移植方面的主要优点是__________________________________________________________________________________________。
(5)目前世界上绝大多数国家反对进行“克隆人”的原因是
________________________________________________________________________。
【尝试解答】 (1)动物细胞核移植 (2)体细胞核在体细胞中不能表达全能性，而卵细胞的细胞质可以为其提供表达全能性的环境 (3)全能性 选择性表达 (4)没有免疫排斥反应 (5)克隆人会导致人类社会的伦理道德发生混乱(合理解释均可)
【解析】 本题主要考查细胞核移植在人类“治疗性克隆”中的应用，分析如下：
跟踪训练 (2011年无锡高二检测)乙马的卵细胞核被甲马的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入丙马的子宫内发育，结果产下一只小马。下列叙述正确的是( )
A．直接在体外对甲马的体细胞进行诱导也能培养出胚胎来
B．小马的性状完全与甲马相同
C．此项技术可用于保护濒危物种
D．该过程可以很好地证明动物细胞的全能性
解析：选C。克隆过程中细胞质中遗传物质来自一方，而细胞核中遗传物质来自另一方，所以小马与甲马不完全一致，该过程只能说明动物细胞核具有全能性，而动物细胞全能性的体现目前还没成功。
细胞融合和单克隆抗体
1．动物细胞融合
(1)概念：动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。
(2)过程：细胞融合的过程包括细胞膜融合、细胞质融合和细胞核融合。细胞膜融合是细胞融合的先导。没有细胞膜的融合，就不会有细胞质和细胞核的融合。
(3)意义：克服了远源杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育的重要手段。
(4)诱导方法：物理和化学方法与植物体细胞杂交相同，如聚乙二醇、电激法等，又增加了生物方法：灭活的病毒。
2．单克隆抗体
(1)概念：通过细胞融合技术获得的杂交瘤细胞群产生的化学性质单一、特异性强的抗体。
(2)制备过程
(3)特点：特异性强、灵敏度高、产量大。
(4)制备条件：无菌、无毒的环境、营养全面、适宜的温度和pH、气体条件符合要求。
(5)单克隆抗体的作用
①作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并与一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。
②用于治疗疾病和运载药物：主要用于癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其他疾病。
【特别提醒】 ①从小鼠或其他动物体中取B淋巴细胞前必须先注射抗原，使体内发生免疫反应，而且参与融合的细胞应是浆细胞(只有浆细胞能产生抗体)或已免疫过的B淋巴细胞，不能简单地说B淋巴细胞。
②融合过程中一共有五种细胞(一般只考虑了细胞两两融合)，未融合的有两种，已融合的有三种，符合要求的只有杂交瘤细胞。
③两次筛选：第一次利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞，第二次是筛选出能分泌特定抗体的杂交瘤细胞。
如图表示用生物工程制备人抗A抗体的过程。请回答下列问题。
(1)图中细胞1是小鼠体内注入人A型血红细胞后获得的________细胞，这种细胞具有产生____________的特点，但难以在体外培养。甲培养皿中培养的细胞2是从患骨髓瘤的小鼠体内获取的骨髓瘤细胞，这种细胞在体外培养时能____________________，但不会产生抗体。
例3
(2)为了能充分发挥上述两种细胞各自的特点，经特殊处理，在促细胞融合因子的作用下，使两种细胞发生融合，形成图中的细胞3，这种细胞称为________________。把它在乙培养皿中进行培养，则能产生大量的细胞群，这种方法称为
________________________________________________________________________。
(3)过程①的主要目的是________________________________________________________________________。
通过过程②或③的培养方法能产生大量____________抗体。
【尝试解答】 (1)免疫B淋巴 单一的抗A抗体(或单一的特异性抗体) 快速大量增殖 (2)杂交瘤细胞 单克隆 (3)筛选出能产生单一抗A抗体的杂交瘤细胞 抗A单克隆
【解析】 由于抗体具有专一性，而不同的效应B细胞产生的抗体是不同的，因此单克隆抗体的制备的首要步骤就是获得相应的效应B细胞。图中细胞1应是小鼠体内注入人A型血红细胞后而获得的效应B细胞，这种细胞能分泌单一的特异性抗体。2是骨髓瘤细胞，3是骨髓瘤细胞和B细胞融合形成的杂交瘤细胞。
乙是在具有筛选作用的培养基上培养，目的是筛选出杂交瘤细胞。这种细胞既具有效应B细胞能产生抗体的特点，又具有骨髓瘤细胞在体外大量增殖的本领，因此可获得大量的化学性质单一的抗体。①是筛选出能产生单一抗A型血抗体的杂交细胞。②是将能产生单一抗体的杂交瘤细胞在体外适宜条件下做大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖。
跟踪训练 近年来，我国死于狂犬病的人数有上升之势。狂犬病病毒的核酸是RNA，机体感染病毒后产生的特异性IgG抗体，能消除狂犬病病毒，这是接触狂犬病病毒后及时注射疫苗和特异性抗体的重要依据。我国利用地鼠的肾细胞培养狂犬病疫苗，已取得良好效果。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1)狂犬病病毒的毒力可发生变异。从自然感染动物体内分离的病毒株称为野毒株，其致病力强。将野毒株在家兔脑________内连续传50代后，变成固定毒株。固定毒株对人及动物致病。
(2)特异性抗体获取的方法可用单克隆抗体制备法。在制备单克隆抗体的过程中，应用的动物细胞工程技术是________________。
(3)如图是单克隆抗体制备过程示意图，请据图回答：
①图中A过程，从小鼠的脾脏中取得的“小鼠细胞”是________细胞，该细胞能够产生________。从小鼠体内提取分离该细胞之前，给小鼠注射的特定的物质是________________________________________________________________________。
②图中B过程是细胞融合，该过程需要用灭活的________、聚乙二醇或电激等诱导。
③特异性抗体的获取方法也可以采用向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需抗体。与这种方法制备的抗体相比，单克隆抗体具有
________________________________________________________________________等特点。
(4)动物细胞体外培养需要满足的环境条件有____________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)单克隆抗体技术还有哪些用途？________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：病毒是营寄生生活的，所以在体外只能用活细胞来培养。B淋巴细胞受到抗原刺激后可分化成浆细胞，产生相应的抗体。动物细胞培养最大的用途就是制备单克隆抗体，单克隆抗体的特点和应用要熟练、准确地掌握。
答案：(1)活细胞 (2)动物细胞融合技术
(3)①B淋巴 抗体 抗原(或狂犬病病毒) ②病毒(或仙台病毒) ③特异性强、灵敏度高，并可以大量制备 (4)无菌、无毒，温度和pH，气体，营养物质 (5)作为诊断试剂；开发治疗恶性肿瘤的抗体等
知能过关演练
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第二节 植物细胞工程
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．理解并阐述细胞的全能性。
2．举例说出植物组织培养的过程、原理及应用。
3．简述植物细胞培养的过程及应用。
4．举例说出植物体细胞杂交过程及应用。
情景导引
“春风欲擅秋风巧，催吐幽
兰继落梅。”素有“天下第
一香”之称的兰花(如右图)，
以其优美高雅成为文人墨客
吟诗作赋的对象。但是，兰
花在自然条件下播种繁殖的
难度很大，现在科学家发现
了兰花快速繁殖的技术——
植物组织培养。你想了解这一技术吗？
核心要点突破
知能过关演练
第二节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、细胞全能性
1．生物体的所有细胞几乎都含有该物种的全套遗传物质，具有发育成为完整个体所必需的_________，因此，这些细胞都具有发育成为一个新的生物个体的_____。细胞的这种特性称为细胞全能性。
2．植物体细胞在适宜的条件下可培育成完整的正常植株，这就是细胞_______的有力证据。
全部基因
潜能
全能性
二、植物组织培养技术
1．植物组织培养是指依据___________原理，在无菌条件下，分离植物的器官、组织、细胞或_________ (称为外植体)，并在培养基上培养，在适宜条件下使其长成部分或完整植株的技术。
2．植物组织培养最常用的培养材料是植株的茎尖、根尖、叶片和花药等。
3．由已经分化的植物细胞形成愈伤组织的过程，称为植物细胞的_________________。愈伤组织重新诱导分化形成根、芽等器官的过程，称为再分化。
细胞全能性
原生质体
脱分化(或去分化)
4．__________在一定的培养条件下也可诱导形成胚状体(也称为体细胞胚)。如果模拟植物种子的基本结构，在胚状体外包裹人工胚乳和人工种皮，就可制成“人工种子”。
5．人工种子有许多优点，如不受_____因素的制约、繁殖速度快，可在短时间内提供大量种苗、有利于保存种系的优良性状等。
愈伤组织
环境
思考感悟
1．在进行植物组织培养的培养基中总是要添加一定量的生长素和细胞分裂素，其主要目的是什么？
【提示】 诱导细胞分裂和芽、根的分化。
三、植物细胞培养
1．植物细胞培养是指在实验室工厂化生产条件下，将组织培养过程中形成的__________或其他易分散的组织置于_____培养基中，进行悬浮培养，得到分散游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖，从而获得大量的__________的一种技术。
2．植物细胞培养是在_____________的基础上发展起来的，但与组织培养不同的是，细胞培养的目的不是使细胞形成组织乃至更多的植物体，而是通过大规模的细胞培养以获得人类所需的_________________。
愈伤组织
液体
细胞群体
植物组织培养
细胞次生代谢产物
思考感悟
2．具有小灵芝草之称的金钗石斛是一种名贵的中草药，它具有生津益胃、润肺止咳之功效。金钗石斛的有效化学成分为大黄酚和β－谷甾醇。我们能否在工厂内大量生产这两种物质呢？
【提示】 取金钗石斛的茎尖或根尖组织，并培养为愈伤组织→放入液体培养基中，进行悬浮培养→得到游离的悬浮细胞→筛选→采用液体培养基在生物发生器内，利用发酵技术进行培养→获得大量的金钗石斛细胞→从混合液中分离纯化大黄酚和β—谷甾醇。
四、植物细胞工程与育种
1．原生质体是指去除____________后获得的裸露的植物细胞。用于细胞工程的原生质体主要来源于各种植物的叶片、_____等部位，此外也可从组织培养产生的__________中获得原生质体。
2．与未去除细胞壁的植物细胞一样，原生质体仍然具有____________，即具有再生细胞壁、进行连续分裂并长成完整植株的能力。原生质体在一定条件下，除了能实现_________外，还能摄入______、质粒、病毒、细菌、细胞器等外源物质，是植物细胞工程进行遗传操作，如基因转移的良好材料。
植物细胞壁
根尖
愈伤组织
细胞全能性
诱导融合
DNA
3．植物体细胞杂交技术是一种非常有用的遗传育种手段，可以克服不同种植物之间杂交的________障碍，实现远缘物种之间的核质组合，从而获得新品种植株。
4．植物细胞工程在育种中成功应用的另一范例是___________与利用。单倍体植株的特点是植株弱小且高度不育，但它们在育种中具有能缩短_________、获得纯系等重要意义。
不亲和
单倍体诱导
育种周期
核心要点突破
植物组织培养
1．植物细胞全能性
(1)内涵：高度分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。
(2)原因：具有该生物的全部遗传信息。
(3)表达的条件：离体，必备的营养物质等。在体内由于基因的选择性表达，而使细胞发生分化。
(4)全能性表达由高到低依次为：受精卵>干细胞>生殖细胞>体细胞；植物细胞>动物细胞。
【特别提醒】 在植物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织和器官，这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。但它们的遗传潜力并没有丧失，全部的遗传信息仍然被保存在DNA的序列中，一旦脱离原来组织和器官的束缚成为游离状态，并在一定的营养条件和植物激素的诱导下，细胞就能表现出全能性，发育成完整的植株。
2．进行植物组织培养的条件和过程
(1)条件：①植物细胞要处于离体状态。②给予一定的营养物质，如有机物(蔗糖、维生素、植物激素等)和矿质元素等。③无菌条件：即保证培养材料、培养基、培养用具完全无菌。因为一旦感染微生物，它们就会快速繁殖，争夺营养，并且还会产生毒素，使培养物很快中毒死亡。④适宜的环境条件，如适宜的温度和pH等。
名称 过程 结果 生长调节剂 光
脱分化 由外植体脱分化为愈伤组织 形成排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团 生长素与细胞分裂素 避光
再分化 由愈伤组织分化为幼苗或胚状体 有根、芽或有生根发芽的能力 生长素与细胞分裂素 需光
营养生
长生殖
生长 发育成完整的植物体 由根、茎、叶、花、果实、种子组成 自身产生各种激素 需光
3．人工种子
(1)培育过程：植物组织培养诱导体细胞胚状体的发生→胚胎发育同步化的控制→人工种皮的包埋等。
(2)结构：
(3)优点：可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖；保持亲本的优良性状；节约粮食，减少种子的使用。
1958年美国科学家将胡萝卜韧皮部的细胞培养产生完整植株(如下图)，请回答：
例1
(1)科学家所用的胡萝卜韧皮部的细胞，在正常生物体内是否能够进行有丝分裂？说明原因。
(2)韧皮部细胞通过________和________形成植株，形成的植株的特点是________________________________________________________________________。
(3)此实验证明了高度分化的植物细胞仍有发育成完整植株的能力，即具有________，高度分化的细胞具有此特性是由于________________________________________________________________________。
(4)下表为几种组织培养的培养基配方的部分成分及培养条件和特点。
培养基作用 糖类 大量元素 微量元素 植物激素 条件
建立愈伤组织的培养基 蔗糖 N、P、K Ca、Mg、S等 B、Cu、Mn、Mo、Cl、Fe等 2,4-D 25 ℃黑暗
培养根尖的培养基 蔗糖 N、P、K、Ca、Mg、S等 B、Cu、Mn、Mo、Cl、Fe等 － 15 ℃黑暗
培养茎尖的培养基 蔗糖 N、P、K、Ca、Mg、S等 B、Cu、Mn、Mo、Cl、Fe等 萘乙酸 18 ℃连续光照
根据上表分析说明，组织培养的条件和特点是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)试简要说明组织培养技术的优点以及这一技术在实践中的具体应用。
【尝试解答】 (1)不能分裂，原因是植物韧皮部的细胞已经高度分化，在正常植物体内，这些细胞不再分裂。
(2)细胞分裂 细胞分化 彼此性状极为相似
(3)全能性 这些细胞最终由同一细胞(受精卵)经有丝分裂形成，在进行有丝分裂时，遗传物质经过复制，平均分配到子细胞中，所以子细胞的细胞核中含有保持该物种遗传性所需要的全套遗传物质
(4)组织培养的培养基中一般都含有维持细胞正常生活的物质，如蔗糖、大量元素和微量元素等，不同功能的培养基中还含有不同的植物激素，同时因为培养的目的不同，培养的外界条件(光照和温度等)也不同，这些是组织分化的条件
(5)植物组织培养不仅从植物体上取材少；培养周期短；繁殖率高，而且便于自动化管理。目前这项技术已经在花卉和果树的快速繁殖、培育无病毒植物、生产药物、食品添加剂、制造人工种子等方面得到了广泛的应用。
【解析】 (1)在生物体内已经高度分化的细胞不再具有分裂能力。
(2)(3)韧皮部细胞为胡萝卜体细胞，其细胞核内含有其生长发育所需要的全部遗传物质，遗传物质在特定时间和特定空间的表达从而形成许多植物。
(4)在植物组织培养过程中，不同的营养条件、不同的植物激素对植物细胞的表达影响不同。
(5)该项技术属于无性生殖范畴，不但能保护亲本的优良性状，而且便于管理。
跟踪训练 植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是( )
①细胞的全能性 ②离体植物器官、组织或细胞 ③根，芽 ④生长素和细胞分裂素 ⑤生长素和乙烯 ⑥愈伤组织 ⑦再分化 ⑧脱分化 ⑨植物体
A．①、②⑧⑥⑦③⑨和④
B．①、②⑦⑥⑧③⑨和⑤
C．①、⑥②⑨⑧③⑦和⑤
D．①、②⑨⑧⑥⑦③和④
解析：选A。植物组织培养的理论基础是细胞的全能性，其培养过程中先是出现脱分化，然后才出现再分化。生长素和细胞分裂素能促进细胞分裂、分化，在培养的不同时期对两者的比例会有不同要求，因此是不可缺少的特殊添加物。
植物细胞培养
1．与植物组织培养的比较
植物组织培养 植物细胞培养
利用原理 细胞全能性 细胞增殖
培养基 固体培养基 液体培养基
培养对象 离体的植物器官、组织、细胞或原生质体 由愈伤组织分散得到的悬浮细胞
培养过程 外植体→脱分化→再分化→芽、根→植物幼苗 愈伤组织→分散成悬浮细胞→继代培养→细胞次生代谢产物
培养目的 植物幼苗 细胞的次生代谢产物
二者关系 植物组织培养是植物细胞培养的基础；它们都属于植物细胞工程的范畴
2.培养过程
筛选细胞→获得次生代谢产物含量高、生长迅速的单细胞无性繁殖系→扩大培养→发酵生产→分离纯化次生代谢产物。
3．优点
(1)可快速、高效地生产具有生理活性的次生代谢产物。
(2)生产不受季节、外部环境等条件的限制。
【特别提醒】 细胞次生代谢产物的生产需要植物细胞培养和发酵工程结合获得。
医学研究发现紫杉醇能有效治疗某些癌症。获得紫杉醇的传统方法是从红豆杉属植物的树皮中提取，但产量有限，也不利于濒危植物红豆杉的保护。研究发现，红豆杉的其他组织细胞也能生产紫杉醇，有人尝试用植物细胞工程技术生产。下图为三种红豆杉细胞培养过程中细胞数量、紫杉醇产量与培养时间的数据图。请回答：
例2
(1)据图分析，获得高产紫杉醇应选________红豆杉为原料，培养后期紫杉醇产量出现下降的原因包括_______________________________________
_________________________________等。
(2)将红豆杉细胞经组织培养形成________方可接种到培养基中。
(3)利用组织培养技术生产与传统方法提取紫杉醇相比，前者具有________(至少答出两点)优点。
【尝试解答】 (1)云南 活细胞数量减少，某些有害代谢产物的积累
(2)愈伤组织
(3)产量高、节约资源、保护环境等
【解析】 (1)由紫杉醇含量数据图可知云南红豆杉产量最高，随着培养时间的加长，培养基中营养物质减少，某些有害代谢产物积累，使活细胞数量减少，从而紫杉醇产量下降。
(2)培养是为了获得细胞产物，所以培养到愈伤组织即可。
(3)组织培养到愈伤组织时，这些细胞产量高，耗材少，且不会对环境造成污染。
解析：选D。根据培养对象不同分为单细胞培养、单倍体培养和原生质体培养，根据培养基类型的不同分为液体培养和固体培养。
植物体细胞杂交
1．具体过程
第一步：去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。常用方法是“酶解法”，即用纤维素酶和果胶酶等分解细胞壁。
第二步：将两个有活力的原生质体放在一起，通过人工诱导实现原生质体的融合。常用的诱导方法有：物理法和化学法。物理法是利用离心、振动、电刺激等促进原生质体融合。化学法是用聚乙二醇(PEG)等为诱导剂诱导融合。
第三步：将诱导融合得到的杂种细胞，用植物细胞培养的方法进行培育，就可以得到杂种植株。
植物体细胞杂交过程示意图
2．目的
植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成杂种细胞。杂种植株特征：具备两种植物的遗传特征，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。
3．优点
克服远缘杂交的不亲和障碍。
【特别提醒】 ①植物体细胞杂交过程中无有性生殖细胞的结合，属于无性生殖。
②从杂种植株的染色体组成上看，染色体数目增加，植物体细胞杂交属于染色体数目的变异。
科学家利用细胞工程培育出了“白菜—甘蓝”杂种植株，如图所示，请据图回答下列问题。
例3
(1)图中A、B的制备，需要去除细胞壁，此时要用到________酶和________酶；从本质上讲，“白菜一甘蓝”杂种植株具有的性状是________的结果。
(2)在________的方法下形成C细胞，杂种细胞D生成的标志是形成________；由D形成E的过程称为________，由D→F这项技术的生物学基础是________；由E形成F的过程中细胞的增殖方式为________。
(3)若“白菜—甘蓝”杂种植株为四倍体，则该植株的花粉经离体培养得到的植株是________倍体，若用秋水仙素处理该花粉培养得到的植株，则培育成的植株是________。(填“纯合子”或“杂合子”)
(4)“白菜—甘蓝”杂种植株的食用部分是叶，但叶易受昆虫危害而影响产量，科学家又利用基因工程培育出带有抗虫基因的“白菜—甘蓝”植株，请你设计实验，检测此植株的抗虫基因是否表达。
①取昆虫幼虫放到带有抗虫基因的“白菜—甘蓝”植株甲上，再取等量的、生活状态基本一致的昆虫幼虫放在________植株乙上。
②适宜条件下培养一段时间后，分别观察昆虫幼虫的生活情况。
③若________，说明甲植株的抗虫基因没有得到表达；若________，说明甲植株的抗虫基因得到表达。
(5)在大面积种植带有抗虫基因的“白菜—甘蓝”的同时，间隔种植普通“白菜—甘蓝”或其他蔬菜，供昆虫幼虫取食。这种做法的主要目的是( )
A．维持“白菜—甘蓝”菜地的物种多样性
B．减缓昆虫幼虫抗性基因频率增加的速度
C．使食虫鸟有虫可食
D．维持菜地生态系统中的能量流动
【尝试解答】 (1)纤维素 果胶 基因选择性表达
(2)人工诱导 新的细胞壁 脱分化(去分化) 细胞全能性 有丝分裂 (3)单 纯合子 (4)①与植株甲长势相似的普通“白菜—甘蓝” ③甲、乙植株上昆虫幼虫正常生活 甲植株上昆虫幼虫死亡，乙植株上昆虫幼虫正常生活(其他合理答案也可) (5)B
【解析】 此题主要考查了植物体细胞杂交的过程及基因工程的有关内容。(1)去除细胞壁常用酶解法，根据酶的专一性，去除植物细胞壁要用纤维素酶和果胶酶，对于杂种植株性状的表现是基因选择性表达的结果。(2)C细胞的形成需人工诱导，包括物理法和化学法，D细胞形成的标志是再生出新的细胞壁。由D→E是脱分化，由E→F为再分化，上述过程中均进行有丝分裂。(3)花粉离体培养得到单倍体，再经秋水仙素处理后得到纯合的四倍体植株。
(4)对于转入的目的基因的检测与鉴定，可以采取是否为转基因的“白菜—甘蓝”植株作为惟一变量构成对照实验，如果目的基因成功表达，应当得到转基因的植株上昆虫幼虫死亡而非转基因的植株上昆虫幼虫存活的结果，如果都存活，说明目的基因未表达。(5)在转基因大田里间隔种植非转基因植株的主要目的是减缓抗性基因频率增加的速度。
【规律方法】 解答有关植物体细胞杂交的有关问题应特别注意以下几点：
(1)植物体细胞杂交离不开植物组织培养。
(2)植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和细胞全能性。
(3)植物体细胞融合与植物体细胞杂交结束的标志不同。前者是再生出新的细胞壁，后者是形成杂种植株。
(4)杂种细胞虽然具有两种细胞的遗传物质，但这些遗传物质并不一定都表达。
跟踪训练 如图是植物细胞杂交过程示意图，据图分析回答。
(1)图中①过程是______，目前最常用的方法是________。
(2)②过程的发生，必须进行________，其方法有________法和________法。原生质体融合的关键是________的融合。
(3)在③④过程中，细胞分裂的主要方式是________。
(4)植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，使______能够在新的植物体上有所表现，其根本原因是________。
(5)若远源杂交亲本A和B都是二倍体，则杂种植株为________倍体。
(6)从理论上讲，杂种植株的育性为________。运用传统有性杂交方法能否实现？________。试说明理由：________________________________
________________________________________。
(7)利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔遗传规律？为什么？
解析：植物体细胞杂交的障碍是细胞壁，其主要成分是纤维素和果胶，通常采用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁，此方法称为酶解法。获得原生质体后需要在人工诱导下融合，采用的方法有物理法和化学法。细胞原生质体融合的关键是细胞膜的融合，利用的是细胞膜的流动性。图中③④过程细胞数目增多的方式为有丝分裂。植物体细胞杂交的目的是使具有不同遗传组成的两种植物细胞融合获得具有两种生物遗传物质的杂种植株。
若两种植物细胞中各有两个染色体组，则形成的杂种细胞中染色体组数为4，从理论上讲是可育的。但由于两种植物间存在着生殖隔离，因此欲获得如上所述遗传组成的杂种植株不能通过有性杂交实现。两种植物体细胞融合的过程虽然使来源不同的遗传物质集中到了杂种植株体内，但整个过程属于无性繁殖，故不遵循孟德尔遗传规律。
答案：(1)去除细胞壁 酶解法(用纤维素酶和果胶酶处理)
(2)人工诱导 物理 化学 细胞膜
(3)有丝分裂
(4)两种植物的性状 杂种细胞中具有两种植物的遗传物质 (5)四
(6)可育 不能 因为两种植物之间存在生殖隔离
(7)不遵循。整个过程不是有性生殖过程。
知能过关演练
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第一节 细胞工程概述
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．了解细胞工程的发展。
2．简述细胞工程的基本技术。
3．举例说出细胞工程的应用。
情景导引
山东的金乡县是全国闻名的
大蒜之乡。该县农科所与中
国农科院联合成功开发和培
育出的品质好、产量高的新
品种——脱毒大蒜，是细胞
工程的又一成果。
什么是细胞工程？是如何发
展起来的？包括哪些基本技术？在哪些方面得到了应用？
核心要点突破
知能过关演练
第一节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、细胞工程的发展
时间 人物 事件
1907年 哈里森 开创动物细胞培养的先河
1937年 高特里特等 首次成功进行________________培养
1972年 卡尔逊等 获得世界上第一个____________植株
1997年 伊恩·维尔穆特等 首次____出绵羊“多利”
植物细胞与组织
体细胞杂交
克隆
二、细胞工程的基本技术
1．细胞工程的概念
(1)单位：细胞。
(2)条件：体外_____条件下进行培养、繁殖。
(3)技术手段：植物细胞与组织培养、_________、细胞核移植等。
(4)目的：使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变，从而改良生物品种、创造新品种和加速繁育生物个体，以及获得某些有用的______________。
无菌
细胞融合
细胞代谢产物
2．分类
(1)根据研究对象分为：
①植物细胞工程。
②动物细胞工程。
③_______________。
(2)根据所使用技术的不同分为：
①植物细胞与组织培养技术：在无菌条件下分离植物细胞或组织，将其放在适当的培养基上，给予必要的生长条件，使它们在体外继续生长、增殖与分化，形成新的组织、器官和个体的技术。
微生物细胞工程
②细胞融合技术：采用自然或人工的方法使2个或多个不同细胞融合为_________的技术，常用的促融合方法有生物法、化学法和物理法等。植物细胞融合前用___________等去除细胞壁。
③细胞核移植技术：将一个细胞的细胞核转移到另一个___________的细胞中，从而使________获得新的遗传信息，产生新的生命迹象的技术。
④染色体工程：人们按照一定的设计，有计划地消减、添加或替换同种或异种染色体，从而达到_____改变遗传性状和选育新品种的一种技术。
一个细胞
纤维素酶
去除细胞核
受体细胞
定向
思考感悟
1．1978年，梅尔彻斯等人首次获得了马铃薯与番茄的属间体细胞杂种。他们将培育的二倍体马铃薯品系和番茄叶片细胞进行融合，所产生的杂交株被称为“马铃薯—番茄”。像大多数杂种一样，杂交株同时具有马铃薯和番茄的形态特征。却没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯，你能分析其中的原因吗？
【提示】 主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—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受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。
三、细胞工程的应用
1．快速培养花卉及濒危植物：利用_____的植物细胞、组织或器官在特定的条件下，通过_________、再分化等过程培育新植株，如名贵花卉郁金香等。
2．获得无病毒作物：植物_______附近，如茎尖、根尖，因很少被病毒感染，甚至无病毒，而被用来培育________植株。
3．开发洁净能源减少环境污染：如利用单细胞生物在特定条件下产生的______作为燃料。
4．繁殖优良家畜品种及濒危动物
5．医疗领域的应用：(1)开发和生产各种____、_____。
(2)成为器官移植的新来源等。
离体
脱分化
分生区
无病毒
氢气
抗体
疫苗
思考感悟
2．我国青岛崂山森淼生物技术研究所曾培育出携带有转β-干扰素基因的克隆羊。试从它们的培育过程，谈谈细胞工程与其他生物工程的关系。
【提示】 将人的β-干扰素基因转移到羊的体内必须利用基因工程中的转基因技术；将转有β-干扰素基因的受精卵再培养成克隆羊，又必须利用细胞工程(核移植)和胚胎工程(胚胎培养与移植)，故由此可知，生物工程中的基因工程、细胞工程与胚胎工程等是相辅相成的关系。
核心要点突破
细胞工程的基本技术分析
1．植物细胞与组织培养技术
(1)依据原理：植物细胞的全能性。
(2)培养对象：离体的植物细胞或组织。
(3)培养条件：体外无菌条件和必要的生长条件。
(4)培养目的：使离体植物细胞或组织生长、增殖与分化，形成新的组织、器官和个体的技术。
2．细胞融合技术
(1)融合原理：细胞膜的流动性。
(2)融合对象：2个或多个不同细胞。
(3)促融合方法：生物法(如病毒诱导融合法)、化学法(如聚乙二醇诱导融合法)、物理法(如电场诱导融合法)。
(4)融合结果：形成杂种细胞。
(5)融合过程：2个或多个不同细胞的质膜发生粘连、破裂→细胞质发生融合→发生核融合→形成杂种细胞。
(6)融合意义：突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。
【特别提醒】 植物细胞融合前还需要用纤维素酶和果胶酶等去除细胞壁。
【知识拓展】 不同融合方法的比较
不同融合方法的目的是相同的，都是要获得融合的细胞；不同融合方法所依据的原理也是相同的，即都依据细胞膜所具有的流动性。
类型
区别 生物法 化学法 物理法
诱导剂(方法) 疱疹病毒、仙台病毒、天花病毒、腮腺炎病毒等 聚乙二醇、高浓度钙离子等 电场
常用方法 病毒诱导融合法 聚乙二醇诱导融合法 电场诱导融合法
优点 易培养，对各种动物细胞都适宜，融合率高 使用方便，诱导细胞融合频率高 频率高，对细胞无毒害，操作简便，可重复性好
缺点 有些病毒(如仙台病毒)不稳定，在保存过程中活性会降低；而且病毒进入细胞后，可能对细胞的生命活动产生干扰 有些物质(如聚乙二醇)有一定的毒性，对有些细胞(如卵细胞)不适用 目前没有发现
3.细胞核移植技术
(1)概念：细胞核移植技术是将一个细胞的细胞核转移到另一个去除细胞核的细胞中去，从而使受体细胞获得新的遗传信息，产生新的生命现象的技术。
(2)处理方法：用微吸管把一个细胞中的细胞核吸出后直接转移到另一个去除细胞核的细胞中。
(3)体细胞：提供细胞核。
(4)卵细胞：提供细胞质。
(5)操作仪器：显微操作仪。
4．染色体工程
(1)处理方法：消减、添加或替换同种或异种染色体。
(2)目的：定向改变遗传性状和选育新品种。
(3)应用：用于培育抗病新品种(如多倍体育种)；也是基因定位和染色体转移等基础研究的有效手段。
“白菜—甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长周期短、耐热性强和易贮藏等优点。如图是“白菜—甘蓝”的杂交过程示意图。请回答下列问题：
例1
(1)过程①应使用__________________酶。
(2)过程②常用的化学试剂是________________。
(3)过程④的细胞分裂方式为________________。
(4)通常情况下，白菜和甘蓝不能杂交成功，原因是________________________，上述方法克服了________________的障碍。
【尝试解答】 (1)纤维素酶和果胶 (2)聚乙二醇
(3)有丝分裂 (4)存在生殖隔离 远缘杂交不亲和
【解析】 过程①是去除细胞壁的过程，常用的方法是酶解法；用诱导剂诱导细胞融合，进而用组织培养法可获得杂种植株。 由于白菜、甘蓝为不同物种，存在生殖隔离，利用上述方法可克服远缘杂交不亲和的难题。
【互动探究】 在经过②过程后，形成了几种两两融合的细胞，分别是什么？
【提示】 三种。分别是白菜—白菜、白菜—甘蓝和甘蓝—甘蓝细胞。
跟踪训练 (2011年淮安高二检测)将基因型为Aa植株的花粉和基因型为Bb植株的花粉，除去细胞壁后，进行原生质体融合，可以得到多少种基因型不同的细胞( )
A．6种 B．8种
C．10种 D．12种
解析：选C。基因型为Aa的植株可形成基因型为A和基因型为a的两种花粉。基因型为Bb的植株可形成基因型为B和基因型为b的两种花粉，除去细胞壁后，在进行原生质体融合时，基因型相同的原生质体可以相互融合，基因型不同的原生质体也可以相互融合。这样得到的细胞其基因型共有AA、aa、Aa、BB、Bb、bb、AB、Ab、aB、ab 10种。
细胞工程与基因工程的比较
细胞工程 基因工程
不同点 操作水平 细胞或细胞器水平 DNA分子水平
技术方法 细胞融合、细胞培养、细胞核移植、染色体工程 体外对基因“剪切”和“拼接”等方法
实施目的 培育新品种或新物种，以及获得细胞代谢产物 改良生物品种，获得人类需要的基因产物
相同点 两者都可以定向改变生物体内的遗传物质，从而使人们获得基因产物或生物新品种，在育种上都能打破物种间的界限。
【特别提醒】 利用细胞工程技术可进行不同物种之间的“杂交”。形成的新杂交物种所产生的变异属于染色体变异。
如图所示为农作物新品种的育种方式：
例1
(1)图示育种方式涉及到的生物工程技术有：________、____________。
(2)⑤过程中常用的运载体是________；⑤过程表示的基因操作步骤是________________________________________________________________________。
(3)上述育种与传统杂交育种相比，突出优点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【思路点拨】 本题综合考查基因工程和细胞工程的操作过程和应用，应从以下两方面分析：
①基因工程和细胞工程的操作工具和过程。
②基因工程与传统育种相比有哪些优点。
【尝试解答】 (1)基因工程、植物组织培养 植物体细胞杂交(细胞融合)
(2)质粒 转化受体细胞
(3)打破生殖隔离、克服了远源杂交不亲和的障碍
【解析】 (1)图中⑤过程涉及到基因工程，①过程为植物体细胞杂交，两者都需要植物组织培养技术的支持。
(2)基因工程中的运载体为质粒，⑤过程是转化受体细胞。
(3)不管是基因工程育种还是植物体细胞杂交育种，都会打破物种的界限——生殖隔离，实现生物性状的定向改变。
解析：选C。基因芯片和蛋白质芯片技术，分别属于基因工程、蛋白质工程。
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