【高考生物一轮复习课件】 选择性必修3 第2章 细胞工程(共117张PPT)

(共117张PPT)
选择性必修3 生物技术与工程
第2章 细胞工程
2025年高考一轮总复习
课标要求 核心素养 命题趋势
1.阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程
2.概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞，继而培育成新植物体的技术
3.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率
4.阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。动物细胞培养是动物细胞工程的基础 1.生命观念：初步形成了结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡观等生命观念；侧重于引导学生运用生命观念来理解细胞工程及其相关技术的原理
2.科学思维、技术思维与工程思维：通过分析、综合和判断，作出提高甜叶菊繁育效率的决策；认识到科学结论的得出基于事实、证据、科学推理和论证；从不同角度去分析、判断，提出解决问题的思路并作出决策等；运用技术思维解决问题来训练他们的技术思维；通过米尔斯坦和科勒创造性地设计了制备单克隆抗体的实验方案，体现了工程设计阶段思维的创造性。 主要以非选择题的形式出现，以农业生产为背景综合考查植物的组织培养及其应用；以人类健康为背景考查动物细胞工程的应用
[考情分析]
课标要求 核心素养 命题趋势
5.阐明动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程
6.阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段，使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程
7.概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术
8.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值
9.简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程
10.简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术
11.活动：菊花的组织培养 3.科学探究：培养学生的实践和创新能力；迁移、借鉴相关的实验原理、操作步骤，设计方案，完成自主探究
4.社会责任：建立科学技术观，使他们认识到社会的进步离不开科学技术的发展，从而激发他们学习科学技术的热情，培养运用科学技术造福人类的社会责任感和使命感；理性地运用生物技术。保护生物多样性是全人类的责任 主要以非选择题的形式出现，以农业生产为背景综合考查植物的组织培养及其应用；以人类健康为背景考查动物细胞工程的应用
(续表)
考点一 植物细胞工程的基本技术
1.细胞工程的概念。
2.植物细胞的全能性。
本物种所特有的
(1)物质基础：生物体的每一个细胞都含有________________
________________，都有发育成完整个体所必需的全套基因。
(2)高度分化的细胞全能性表达的条件。
①______状态。
离体
生长素、细胞分裂素
②营养物质：有机营养、无机营养。
③植物激素：_____________________。
全套遗传物质
3.植物组织培养技术。
离体
培养基
愈伤组织
(1)定义及技术流程。
①脱分化：已经分化的细胞，经过脱分化，即失去其特有的
____________而转变成未分化细胞的过程。
②再分化：__________重新分化成芽、根等器官。
(2)条件：①离体的植物细胞、组织、器官(统称外植体)；
②无菌和人工培养；③培养在人工制备的培养基上；④给予适宜
的培养条件。
结构和功能
愈伤组织
使用顺序 实验结果
先使用生长素，后使用细胞分裂素 有利于细胞分裂，但细胞不分化
先使用细胞分裂素，后使用生长素 细胞既分裂也分化
同时使用 分化频率提高
简记为：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化
频率高
生长素、细胞分裂素对植物组织培养的影响
(1)按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果。
生长素/细胞分裂素 植物细胞的发育方向
高 有利于根的分化、抑制芽的形成
低 有利于芽的分化、抑制根的形成
适中 促进愈伤组织的生长
简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤
(2)当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞
的发育方向。
(3)探究实践——菊花的组织培养。
愈伤组织
封口膜
无菌水
次氯酸钠
无菌水
0.5～
1/3～1/2
1 cm
生芽
生根
封口膜
生长
(1)由愈伤组织进行细胞分化时，一般要先诱导其生芽，然后
诱导其生根，可通过控制培养基中生长素和细胞分裂素的比例来
实现。
(2)光照：在愈伤组织诱导阶段，对有些植物来说，避光培养
有利于细胞脱分化形成愈伤组织。当愈伤组织再分化出芽和叶时，
一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。
(3)体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。
(4)细胞的全能性指的是细胞的一种潜在能力，这种潜在能力
只有在特定的环境中才能表现出来，而不是指细胞在任何条件下
都能发育成完整的生物体。
(5)植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖，少数为葡萄糖和
果糖，原因是蔗糖既可提供充足的碳源，又可维持相对适中的渗
透压，而葡萄糖和果糖在与蔗糖提供相同数量碳源的前提下，其
造成的渗透压可能过高。
不同来源
杂种细胞
新植物体
4.植物体细胞杂交(无性生殖)技术。
(1)概念：将____________的植物体细胞，在一定条件下融合
成__________，并把杂种细胞培育成____________的技术。
(2)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的__________，杂种细胞
培育成杂种植株利用了植物细胞的________。
流动性
全能性
(3)过程。
纤维素酶和果
植物组织培养
离心
高Ca2+—高pH
杂种
胶酶
(4)优点和局限性。
生殖隔离
远缘杂交
杂合
①优点：打破___________，实现___________育种，培育植
物新品种。
②局限性：目前有许多理论和技术问题未解决，还不能让杂
种植株按照人们的需求表现出双亲的_________性状。
5.植物细胞工程的应用。
(1)植物繁殖的新途径。
植物细胞的全能性
顶端分生区
(2)作物新品种的培育。
单倍体
染色体
脱分化
愈伤
(3)细胞产物的工厂化生产。
小分子
植物细胞培养
①次生代谢物：是一类________有机化合物，在植物抗病、
抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
②细胞产物的工厂化生产：人们利用______________来获得
目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。
③植物细胞培养：是指在________条件下对单个植物细胞或
细胞团进行培养使其________的技术。
离体
增殖
④过程：外植体
愈伤组织
细胞悬液
细胞
产物
考点二 动物细胞工程——动物细胞培养
1.动物细胞培养：从动物体中取出相关的组织，将它分散成单
个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞_______________
的技术。
生长和增殖
细胞增殖
悬浮
接触抑制
2.原理：__________。
3.体外培养的动物细胞的类型：一类细胞能够________于培养
液中生长增殖；另一类则需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，
而且还会发生_________现象，从而使细胞停止分裂增殖。
4.条件。
血清
灭菌
无菌
(1)营养：使用液体培养基，培养基中含有细胞所需要的各种
营养物质，通常需要加入________等一些天然成分。
(2)无菌、无毒的环境。
定期更换
细胞代
①需要对培养液和所有培养用具进行__________处理以及在
_________环境下进行操作。
②培养液还需要__________，以便清除代谢物，防止_______
__________对细胞自身造成危害。
谢物积累
(3)温度、pH 和渗透压。
(36.5±0.5) ℃
7.2～7.4
①哺乳动物细胞培养的温度多以_____________为宜。
②多数动物细胞生存的适宜 pH 为___________。
③渗透压也是动物细胞培养过程中需要考虑的一个重要环境
参数。
O2 和 CO2
细胞代谢
维持培养液的 pH
(4)气体环境：动物细胞培养所需气体主要有__________。O2
是___________所必需的，CO2 的主要作用是_________________。
5.培养过程。
胰蛋白
胶原蛋白
单个细胞
细胞悬液
原代
悬浮
贴壁
分裂受阻或停止
传代培养
(1)区分原代培养和传代培养的关键是看用胰蛋白酶处理的对
象和是否分瓶。
①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。
②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。
(2)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。打破接触抑制现象的方法是将贴满瓶壁的细胞重新
用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。
自我更新和分化潜能
早期胚胎
6.干细胞培养及其应用。
(1)概念：干细胞是一类具有______________________的细胞，
与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。
(2)来源：____________、骨髓和脐带血等。
种类 胚胎干细胞 成体干细胞 诱导多能干细胞
来源 ________ 骨髓、脐带血等 体细胞(如成纤维
细胞等)
特点 能分化成任何一种细
胞、组织或器官，甚至
成为______ 分化成_________________ 能诱导分化成类
似____________
的细胞
应用 分化成心肌细胞、神经
元和造血干细胞等 造血干细胞用于治疗白血
病，神经干细胞用于治疗帕
金森病、阿尔茨海默病等 治疗镰状细胞贫
血、阿尔茨海默
病、心血管疾病等
(3)类型。
早期胚胎
个体
特定的细胞或组织
胚胎干细胞
(4)应用。
①在医学上有广泛应用的原因：有自我更新能力及分化潜能，
与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。
②实例：将正常的造血干细胞移植到病人体内，恢复病人的
造血和免疫功能；神经干细胞在治疗神经组织损伤和神经系统退
行性疾病方面有重要的应用价值。
(5)诱导多能干细胞(简称 iPS 细胞)。
考点三
动物细胞工程——动物细胞融合与单克隆抗体的制
备及动物细胞核移植
1.动物细胞融合技术。
(1)概念：使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
(2)动物细胞的融合方法：_________法、_______法、灭活病
毒诱导法(特有)等。
PEG 融合
电融合
一定的流动性
(3)原理：细胞膜具有______________。
(4)结果：形成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。
有性杂交
(5)意义：突破了__________的局限，使远缘杂交成为可能。
成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要
手段，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
不能
无限增殖
产生足够数量的特定抗体
2.单克隆抗体及其应用。
(1)制备原理：一个 B 淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体，B
淋巴细胞在体外________(填“能”或“不能”)无限增殖；骨髓瘤
细胞能___________；B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤
细胞，既能迅速大量繁殖，又能_________________________。
(2)制备过程。
脾
选择培养基
未融合
同种
杂交瘤
核
大量增殖
抗体
克隆化培养
抗体
阳性
腹腔
细胞培养液
腹水
①给小鼠注射特定的抗原蛋白，其目的是刺激机体发生免疫
应答，从而产生特定的__________细胞。获取小鼠经免疫的 B 淋
巴细胞的部位：_____。
B 淋巴
脾
②诱导融合的方法：动物细胞融合特有的诱导方法为用
_______________处理，其他物理、化学诱导融合的方法与植物体
细胞杂交过程中诱导原生质体融合的方法基本相同。
灭活的病毒
③杂交细胞：在诱导因素的作用下进行细胞的诱导融合，形
成的杂交细胞有多种，若仅考虑两两融合的情况，形成的杂交细
胞有三种，____________________。只有 AB 型才是我们所需要
的杂交细胞，所以需要用选择培养基进行筛选。
④杂交瘤细胞的特点：________________________________
_________。
既能大量增殖，又能产生某种特异
⑤单克隆抗体的特点：能准确识别______的细微差异，与特
定______发生特异性结合，并且可以大量制备。
抗原
抗原
AA 型、BB 型、AB 型
性抗体
项目 第一次筛选 第二次筛选
筛选
原因 诱导融合后得到多种杂交细胞，
另外还有未融合的细胞 由于小鼠在生活中还受到其他抗
原的刺激，产生分泌其他抗体的淋
巴细胞
筛选
方法 用特定的选择培养基筛选：未融
合的细胞和同种细胞融合后形成
的细胞都会死亡，只有融合的杂
交瘤细胞才能生长 用 96 孔板进行克隆化培养和抗体
检测(每个孔中尽量只接种一个杂
交瘤细胞)，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 得到既能分泌所需抗体又能大量
增殖的杂交瘤细胞
⑥制备单克隆抗体过程中两次筛选的方法及目的。
杂交瘤细胞的抗体检测和克隆化培养
融合后的细胞经选择培养基培养后，能存活的细胞就是杂交瘤细
胞。但这些杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞，通常用“有
限稀释法”来选择。将杂交瘤细胞稀释，用 96 孔板培养，使每孔细胞
不超过一个，通过培养让其增殖。然后检测各孔上清液中细胞分泌的
抗体(常用酶联免疫吸附试验法)，那些上清液可与特定抗原结合的培养
孔为阳性孔。阳性孔中的细胞还不能保证是来自单个细胞，挑选阳性
孔的细胞继续进行有限稀释，一般需进行 3～4 次，直至确信每个孔中
增殖的细胞为单克隆细胞。该过程即为杂交瘤细胞的克隆化培养。
3.应用。
病原体
细胞毒素
(1)作为诊断试剂：在多种疾病的诊断和________鉴定中发挥
重要的作用。
单克隆抗体
抗体、接头和药物
(2)运载药物：抗体—药物偶联物(ADC)通过将__________与
能特异性识别肿瘤抗原的____________结合，实现了对肿瘤细胞
的选择性杀伤。ADC 通常由____________________(如细胞毒素)
三部分组成。
(3)治疗疾病。
(1)ADC 的抗体和药物具有的作用分别是导向和治疗。
(2)除了细胞毒素，放射性同位素和化学药物理论上也可以作
为 ADC 偶联的药物。
(3)ADC 在临床应用上的作用机理是通过单克隆抗体的靶向
作用特异性地识别肿瘤细胞表面抗原，然后利用细胞本身具备的
内吞作用使化学药物进入肿瘤细胞体内发生药力，从而达到杀死
肿瘤细胞的目的。
4.动物体细胞核移植技术和克隆动物。
新胚胎
(1)动物细胞核移植技术：将动物一个细胞的细胞核移入去核
的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成________，继而发
育成动物个体的技术。
已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性
(2)原理：___________________________________________，
即动物细胞核中具有该种动物全套的遗传信息。
(3)类型：哺乳动物核移植可分为__________________核移植
和________核移植，其中前者较易成功。
胚胎细胞
体细胞
(4)过程。
MⅡ
克隆动物的核遗传
物质全部来自具有
优良性状的动物的
体细胞
去核的卵母细胞
营养物质
激发细胞核全能性表达
重构
细胞分裂和发育
胚胎
供体奶牛遗传物质基本相同
受体卵
环境
母细胞的细胞质
(1)不是取供体细胞核进行核移植操作，而是将供体细胞整个
注入去核卵母细胞中，原因是保证供核不被破坏，使克隆动物更
像供体动物，操作也方便。
(2)在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，必须先去掉
受体卵母细胞的核，原因是为使核移植的胚胎或动物的核遗传物
质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞的
细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的核遗传物质去掉或
将其破坏。
前景 畜牧业 加速家畜___________进程，促进优良畜群繁育
医药
卫生 ①作为____________生产医用蛋白；
②转基因克隆动物的细胞、组织和器官可以用于异种移植；
③核移植胚胎干细胞经过诱导分化形成相应的细胞、组织、器官，可用于器官移植
保护濒
危物种 增加濒危物种的存活数量
问题 ①成功率___________；②绝大多数克隆动物存在________问题，
表现出_________________
(5)体细胞核移植技术的应用前景和存在的问题。
遗传改良
生物反应器
非常低
健康
遗传和生理缺陷
考点四 胚胎工程
1.胚胎工程的概念。
生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞
(1)操作对象：动物________________________________。
(2)技术手段：体外受精、胚胎移植和___________等。
(3)特点：经过处理后获得的胚胎，还需移植到________动物
体内生产后代，以满足人类的各种需求。
胚胎分割
雌性
2.胚胎工程的理论基础。
(1)体内受精。
输卵管
①场所：雌性动物的________内。
②过程。
获能
MⅡ期
透明带
卵细胞膜
雌、雄原核
3.早期胚胎发育的过程。
滋养层
胎膜和胎盘
囊胚腔
受精卵
有丝分裂
增加
胚胎
桑葚胚
内细胞团
胎儿的各种组织、
器官等
4.体外受精。
(1)过程。
MⅡ
获能
获能的精子
适当的培养液
(2)意义：①提高______________的有效措施。②为________
提供可用的胚胎。
动物繁殖能力
胚胎移植
转基因、核移植和体外受精
同种的、生理状态
相同
5.胚胎移植。
(1)概念。
遗传性状优良、生产能力强
健康的体质和正常繁殖
能力
(2)实质：___________________________________________。
(3)意义：①充分发挥_________________________；②大大促
进我国畜牧业的发展；③推动胚胎工程其他技术的研究和应用。
雌性优良个体的繁殖潜力
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
(4)操作过程。
遗传性状优良和生产能力强
有健康体质和正常繁殖能力
同期发情
超数排卵
桑葚胚或囊胚
受体移植
液氮
手术法和非手术法
妊娠
胚胎移植的生理学基础
6.胚胎分割(无性繁殖或克隆的方法之一)。
(1)概念：胚胎分割是指采用______方法将早期胚胎切割成 2
等份、4 等份或 8 等份等，经移植获得______________________
的技术。
机械
同卵双胎或多胎
(2)主要仪器设备：____________和显微操作仪。
(3)选择胚胎的时期：应选择发育良好、形态正常的
________________。
体视显微镜
桑葚胚或囊胚
(4)意义：促进优良动物品种的繁殖，产生的遗传性状______
的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；胚胎移植前进行________、
遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有
重要意义。
相同
性别鉴定
【基础测评】
1.易错诊断
(1)脱分化的培养基中需添加较高浓度的细胞分裂素以利于根
的分化。(
)
(2)相比植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方式是用
灭活的病毒处理。(
)
(3)将骨髓瘤细胞和 B 淋巴细胞混合，经诱导后融合的细胞即
为杂交瘤细胞。(
)
(4)胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植。
(
)
(5)哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养不需要额外提供营养
物质。(
)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×
2.在草莓生产上，传统的繁殖方式易将草莓植株所感染的病毒
传给后代，导致产量降低、品质变差。微型繁殖技术可以培育出
无毒幼苗，其过程如图所示。下列叙述错误的是(
)
A.过程①与过程②的培养基中生长素和细胞分裂素的比例一
般相同
B.利用微型繁殖技术培育无毒草莓时常选取草莓植株的茎尖
或根尖分生区作为外植体
C.过程②培养期间要进行光照，其作用是促进叶绿素的合成
D.植物微型繁殖技术既能实现种苗的大量繁殖，也能保持优
良品种的遗传特性
答案：A
3.苜蓿是“牧草之王”，缺点是水溶性蛋白质过多易造成家畜
瘤胃中泡沫过多，导致臌胀病。百脉根富含单宁，单宁能沉淀水
溶性蛋白质，减少臌胀病的发生。科研人员将苜蓿与百脉根进行
植物体细胞杂交以期获得抗臌胀病苜蓿新品种，技术路线如图。
下列说法正确的是(
)
A.聚乙二醇能促进植物细胞间细胞壁的融合
B.在培养基上愈伤组织的细胞出现接触抑制
C.与生芽培养基相比，生根培养基中生长素类含量高
D.获得的再生植株具有苜蓿和百脉根全部优良性状
答案：C
4.我国科学家宣布世界首批疾病克隆猴——5 只生物节律紊
乱体细胞克隆猴在中国诞生，开启了克隆猴模型应用于生命科学
研究的“春天”。科学家采集了一只一岁半的、睡眠紊乱最明显
的 BMAL1(生物节律基因)敲除猴A6的体细胞，通过体细胞核移植
技术，获得了 5 只克隆猴，这是国际上首次成功构建一批遗传背
景一致的生物节律紊乱猕猴模型。下列相关叙述不正确的是(
)
A.体细胞核移植依据的原理是动物细胞核的全能性
B.5 只克隆猕猴细胞核基因型与核供体细胞不完全一致
C.供体核进入卵母细胞形成的重构胚需激活才可继续进行分
裂和发育
D.该研究可弥补实验猕猴繁殖周期长、单胎数量少的不足
答案：B
考向 1 植物组织培养与植物体细胞杂交过程
[典例 1](2023 年广东高考)人参皂苷是人参的主要活性成分。
科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融
)
合，以提高人参皂苷的产率。下列叙述错误的是(
A.细胞融合前应去除细胞壁
B.高 Ca2+－高 pH 溶液可促进细胞融合
C.融合的细胞即为杂交细胞
D.杂交细胞可能具有生长快速的优势
解析：植物细胞壁影响植物细胞融合，因此细胞融合前可利
用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁以制备原生质体，A 正确。在高
Ca2+－高 pH 溶液中有利于两种原生质体的融合，B 正确。融合的
细胞有多种类型，如自身融合的细胞不是杂交细胞，只有人参细
胞与胡萝卜细胞融合的细胞才是杂交细胞，C 错误。由题干信息
“诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合，以提高
人参皂苷的产率”，说明杂交细胞包含两种细胞的遗传物质，可
能具有生长快速的优势，D 正确。
答案：C
【考向集训】
1.(2023 年江苏高考)研究者通过体细胞杂交技术，探索利用条
斑紫菜和拟线紫菜培育杂种紫菜。下列相关叙述正确的是(
)
A.从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶，用于去除细胞壁
B.原生质体需在低渗溶液中长期保存，以防止过度失水而
死亡
C.检测原生质体活力时可用苯酚品红或甲紫溶液处理，活的
原生质体被染色
D.聚乙二醇促进原生质体融合后，以叶绿体颜色等差异为标
志可识别杂种细胞
解析：去除植物细胞壁需要使用纤维素酶和果胶酶，A 错误。
原生质体需置于等渗溶液中，置于低渗溶液中，原生质体会吸水
涨破，B 错误。检测原生质体活力时可用苯酚品红或甲紫溶液处
理，死的原生质体被染色，C 错误。聚乙二醇促进原生质体融合
后，可以以叶绿体颜色等差异为标志识别两种细胞融合后的杂种
细胞，D 正确。
答案：D
考向 2 动物细胞培养和干细胞的培养及应用
[典例 2](2023 年海南高考)某团队通过多代细胞培养，将小鼠
胚胎干细胞的 Y 染色体去除，获得 XO 胚胎干细胞，再经过一系
列处理，使之转变为有功能的卵母细胞。下列有关叙述错误的是
(
)
A.营养供应充足时，传代培养的胚胎干细胞不会发生接触
抑制
B.获得 XO 胚胎干细胞的过程发生了染色体数目变异
C.XO 胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程发生了细
胞分化
D.若某濒危哺乳动物仅存雄性个体，可用该法获得有功能的
卵母细胞用于繁育
解析：胚胎干细胞不能无限增殖，营养供应充足时，传代培
养的胚胎干细胞也会发生接触抑制，A 错误。XO 胚胎干细胞中丢
失了 Y 染色体，因而该细胞的获得过程发生了染色体数目变异，
B 正确。XO 胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程发生了细
胞分化，即细胞的功能发生了特化，因而发生了细胞分化，C 正
确。若某濒危哺乳动物仅存雄性个体，可用该法，即获得有功能
的卵母细胞，进而用于繁育，实现濒危物种的保护，D 正确。
答案：A
项目 动物细胞培养 植物组织培养
理论
基础 细胞增殖 植物细胞的全能性
培养前
处理 无菌；用机械的方法或胰蛋白
酶、胶原蛋白酶等处理，使组
织分散成单个细胞 无菌、离体
动物细胞培养和植物组织培养的比较
项目 动物细胞培养 植物组织培养
取材 动物胚胎或出生不久的幼龄动
物的器官或组织 植物幼嫩的部位或花药等
培养基
性质 液体 固体
培养基
成分 糖类、氨基酸、无机盐、维生
素和动物血清等 水、矿质元素、蔗糖、维
生素、植物激素和琼脂等
(续表)
项目 动物细胞培养 植物组织培养
结果 细胞培养产生大量细胞，不形
成新个体 可产生新个体
应用 人造皮肤的构建、动物分泌蛋
白的规模化生产 快速繁殖、作物脱毒、细
胞产物的工厂化生产和单
倍体育种等
相同点 ①都需人工条件下的无菌操作；②都需要适宜的温度、pH
等条件；
③都进行有丝分裂，都不涉及减数分裂
(续表)
【考向集训】
2.(2022 年湖北高考)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.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
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 正确。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 错误。血清经过高温处理后，其中活性成分变性失活，
失去原有功能，无法满足细胞生长所需，可能使细胞生长缓慢，
C 错误。细胞生活的环境一般为弱碱性，所使用的培养基呈弱酸
性，不利于细胞生存，可能造成细胞生长缓慢，D 错误。
答案：A
考向 3 动物核移植技术和克隆动物
[典例 3](2021 年湖南高考)M 基因编码的 M 蛋白在动物 A 的
肝细胞中特异性表达。现设计实验，将外源 DNA 片段 F 插入 M
基因的特定位置，再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技术获
得 M 基因失活的转基因克隆动物 A，流程如图所示。回答下列问
题。
(1)在构建含有片段 F 的重组质粒过程中，切割质粒 DNA 的
工具酶是____________，这类酶能将特定部位的两个核苷酸之间
的________断开。
(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物 A 成纤维细胞的原代
和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是_________________
______________________________。
(3)与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率
更低，原因是_____________________________________________
_______________________________________________________。
从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞，在形态上表现为_________
______________________________________(答出两点即可)，功能
上具有________。
(4)鉴定转基因动物：以免疫小鼠的______淋巴细胞与骨髓瘤
细胞进行融合，筛选融合杂种细胞，制备 M 蛋白的单克隆抗体。
简要写出利用此抗体确定克隆动物 A 中 M 基因是否失活的实验
思路__________________________________________。
解析：(1)基因工程中切割DNA的工具酶是限制性内切核酸酶
(限制酶)，故在构建含有片段 F 的重组质粒过程中，切割质粒DNA
的工具酶是限制性内切核酸酶(限制酶)。限制性内切核酸酶是作用
于其所识别序列中两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。不同的限
制酶可以获得不同的末端，主要分为黏性末端和平末端。(2)在无
菌、无毒等适宜环境中进行动物 A 成纤维细胞的原代和传代培养
时，需要定期更换培养液，目的是清除代谢产物，防止细胞代谢
产物积累对细胞自身造成危害。(3)由于动物胚胎细胞分化程度低，
恢复其全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，恢复其全能性
十分困难，故与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的
成功率低。胚胎干细胞在形态上表现为细胞体积小，细胞核大，
核仁明显；在功能上具有发育的全能性，可分化为成年动物体内
任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不
发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。(4)先给小鼠注
射特定抗原使之发生免疫反应，之后从小鼠脾脏中获取已经免疫
的 B 淋巴细胞；诱导 B 细胞和骨髓瘤细胞融合，利用选择培养基
筛选出杂交瘤细胞，制备 M 蛋白的单克隆抗体；若要利用此抗体
确定克隆动物 A 中 M 基因是否失活，如果 M 基因已经失活，则
克隆动物 A 中无法产生 M 蛋白的单克隆抗体，则可利用抗原—抗
体杂交技术进行检测。故实验思路：取动物 A 和克隆动物 A 的肝
组织细胞，分别提取蛋白质进行抗原—抗体杂交。
答案：(1)限制性内切核酸酶(限制酶) 磷酸二酯键
(2)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，同时给细胞提供足够的营养
(3)动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，动物
体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难
细胞体积小，细胞
核大，核仁明显(任选两点作答) 发育的全能性
(4)B 取动物 A 和克隆动物 A 的肝组织细胞，分别提取蛋白
质进行抗原—抗体杂交
【考向集训】
3.(2022 年广东梅州二模)科学家通过转基因技术获得了含有
人生长激素基因的奶牛，要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转
基因奶牛进行克隆(如下图)，请结合图示回答下列问题。
(1)通常用幼龄或早期胚胎进行动物细胞培养，原因是______
________________________________________________________
_______________________________________________________；
在进行细胞培养时，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分散处
理，形成单个细胞，这个过程中需要利用________酶处理。
(2) 在对转基因奶牛细胞进行性别鉴定时最有效的方法是
SRY-PCR 法，该方法用牛 Y 染色体上的性别决定基因 SRY 作为
特异性探针来检测 PCR 扩增产物，检测方法为________技术，此
过程需要设计引物，引物的作用是__________________________
_______________________________________________________。
(3)将重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛
后，该母牛生出的犊牛与供体奶牛相比并不是 100%的复制，原因
可能是__________________________________________________
________________________________________________________
_______________________________________________________。
(4)上述转基因奶牛的克隆成功，说明了动物________具有全
能性。
解析：(1)通常用幼龄或早期胚胎进行动物细胞培养，原因是
这类细胞的分化程度低，分裂能力强；将组织细胞分散成单个细
胞，要利用胰蛋白酶处理。(2)因为“该方法用牛 Y 染色体上的性
别决定基因 SRY 作为特异性探针来检测 PCR 扩增产物”，可知是
通过碱基互补配对来检测有无相应的杂交带，检测方法为 DNA 分
子杂交技术，此过程需要设计引物，引物的作用是为热稳定性DNA
聚合酶提供结合位点。(3)由于生物的性状受细胞核基因和细胞质
基因共同控制以及生物的性状还受环境因素的影响，所以重组胚
胎移入受体母牛后，该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质相同的
犊牛，但也不是 100%的复制。(4)转基因奶牛的克隆成功，说明了
动物体细胞的细胞核具有全能性。
答案：(1) 细胞分裂能力强　胰蛋白
(2) DNA 分子杂交　为热稳定性 DNA 聚合酶提供结合位点
(3)生物性状受细胞核基因和质基因的共同控制；生物的性状
还受环境因素的影响
(4)体细胞的细胞核
考向 4 动物细胞融合与单克隆抗体的制备
[典例 4](2022 年辽宁高考)某抗膜蛋白治疗性抗体药物研发过
程中，需要表达 N 蛋白胞外段，制备相应的单克隆抗体，增加其
对 N 蛋白胞外段特异性结合的能力。
Ⅰ.N 蛋白胞外段抗原制备，流程如图 1。
图 1
(1)构建重组慢病毒质粒时，选用氨苄青霉素抗性基因作为标
记基因，目的是______________________________________。用
脂质体将重组慢病毒质粒与辅助质粒导入病毒包装细胞，质粒被
包在脂质体____________________(填“双分子层中”或“两层磷
脂分子之间”)。
(2)质粒在包装细胞内组装出由_________________组成的慢病
毒，用慢病毒感染海拉细胞进而表达并分离、纯化 N 蛋白胞外段。
Ⅱ.N 蛋白胞外段单克隆抗体制备，流程如图 2。
图 2
(3)用 N 蛋白胞外段作为抗原对小鼠进行免疫后，取小鼠脾组
织用____________酶处理，制成细胞悬液，置于含有混合气体的
________中培养，离心收集小鼠的 B 淋巴细胞，与骨髓瘤细胞进
行融合。
(4)用选择性培养基对融合后的细胞进行筛选，获得杂交瘤细
胞，将其接种到 96 孔板，进行________培养。用____________技
术检测每孔中的抗体，筛选既能产生 N 蛋白胞外段抗体，又能大
量增殖的单克隆杂交瘤细胞株，经体外扩大培养，收集_________，
提取单克隆抗体。
(5)利用 N 蛋白胞外段抗体与药物结合，形成______________，
实现特异性治疗。
解析：(1)构建重组慢病毒质粒时，选用氨苄青霉素抗性基因
作为标记基因，目的是含有氨苄青霉素的培养基可以筛选出病毒
包装细胞。脂质体是一种人工膜，在水中磷脂分子亲水头部插入
水中，脂质体疏水尾部伸向空气，搅动后形成双层脂分子的球形
脂质体，用脂质体将重组慢病毒质粒与辅助质粒导入病毒包装细
胞，质粒被包在脂质体双分子层中。(2)质粒在包装细胞内组装出
由含 N 蛋白胞外段基因的核酸和蛋白质外壳组成的慢病毒，用慢
病毒感染海拉细胞进而表达并分离、纯化 N 蛋白胞外段。(3)小鼠
脾组织用胰蛋白酶处理，使其分散，制成细胞悬液，置于含有混
合气体(95%空气和 5%二氧化碳)的二氧化碳培养箱中培养。(4)用
选择性培养基对融合后的细胞进行筛选，获得杂交瘤细胞，将其
接种到 96 孔板，每个孔尽量只接种一个杂交细胞，进行克隆化培
养，利用抗原—抗体杂交法筛选，经体外扩大培养，收集细胞培
养液，提取单克隆抗体。(5)利用 N 蛋白胞外段抗体与药物结合，
形成 ADC(抗体—药物偶联物)，实现特异性治疗。
答案：(1)检测目的基因是否成功导入受体细胞　双分子层中
(2)含 N 蛋白胞外段基因的核酸和蛋白质外壳
(3)胰蛋白酶或胶原蛋白　二氧化碳培养箱
(4)克隆化　抗原—抗体杂交　细胞培养液
(5)ADC(抗体—药物偶联物)
【考向集训】
4.(2023 年广东佛山摸底)人乳头状瘤病毒(HPV)与宫颈癌的发
生密切相关，抗 HPV 的单克隆抗体可以准确检测出 HPV，从而及
时监控宫颈癌的发生。下图是以 HPV 衣壳蛋白为抗原制备出单克
隆抗体的过程，回答下列问题。
(1)单克隆抗体制备过程中涉及的细胞工程技术有_________
_________________。
(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：_____________________________________________________
_______________________________________________________。
(3)在杂交瘤细胞筛选过程中，常使用特定的选择培养基(如
HAT 培养基)，该培养基对________________和_______________
生长具有抑制作用。
(4)对于________的杂交瘤细胞应尽早进行克隆化，以增加其
数量。
(5)科学家从某些无限增殖细胞的细胞质中分离出了无限增殖
调控基因(prG)，该基因能激发动物细胞分裂，这为单克隆抗体的
制备提供了更多的思路。除本题描述的制备单克隆抗体技术外，
请再简要写出两种制备单克隆抗体的思路：__________________
________________________________________________________
_______________________________________________________。
解析：(1)单克隆抗体制备的基本步骤，对小鼠进行免疫→提
取 B 淋巴细胞→将 B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合→通过筛选、克
隆化培养和扩大化培养→最终注入小鼠体内→从腹腔腹水中提取
单克隆抗体，因此单克隆抗体制备过程中涉及的细胞工程技术有
动物细胞培养、动物细胞融合。(2)要制备单细胞悬液，主要步骤
为从小鼠甲体内取出脾脏，剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理
一段时间，使培养的细胞分散开来，加入培养液制成单细胞悬液。
(3)在杂交瘤细胞筛选过程中，用特定的选择培养基进行筛选，如
HAT 培养基，在该培养基上，未融合的亲本细胞和融合的具有同
种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。(4)克隆
化的原则是，对于检测抗体阳性的杂交瘤细胞应尽早进行克隆化，
否则抗体分泌的细胞会被抗体非分泌的细胞所抑制，因为抗体非
分泌细胞的生长速度比抗体分泌的细胞生长速度快。(5)抗体是由
浆细胞合成分泌的，利用无限增殖调控基因(prG)制备单克隆抗体，
可以借助基因工程技术，其思路是，通过基因工程向浆细胞中导
入 prG；也可以借助核移植技术，其思路是，利用核移植技术将
浆细胞的细胞核移植到去核的无限增殖细胞中。
答案：(1)动物细胞培养、动物细胞融合
(2)从小鼠甲体内取出脾脏，剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶
处理一段时间(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)
(3)未融合的亲本细胞　融合的具有同种核的细胞
(4)检测抗体阳性
(5)通过基因工程向浆细胞中导入 prG 或利用核移植技术将浆
细胞的细胞核移植到去核的无限增殖细胞中
考向 5 胚胎工程技术及其应用
[典例 5](2022 年广东联考)下列关于胚胎工程的叙述，正确的
是(
)
A.胚胎移植中，需对受体进行超数排卵处理
B.为保证移植成功率，应将胚胎培养至原肠胚再进行移植
C.囊胚中的内细胞团和滋养层核基因相同，但是全能性高低
不同
D.为避免代孕动物对植入胚胎产生排斥反应，应对其注射免
疫抑制剂
解析：胚胎移植中，需对受体进行同期发情处理，A 错误。
胚胎移植一般选择桑葚胚或囊胚进行胚胎移植，而不是原肠胚，
B 错误。囊胚中的内细胞团和滋养层来自同一个受精卵，核基因
相同，其中内细胞团全能性更高，C 正确。代孕动物不会对移植
来的胚胎发生免疫排斥反应，因此胚胎移植时不需要使用免疫抑
制剂，D 错误。
答案：C
【考向集训】
5.(2022 年全国甲卷)某牧场引进一只产肉性能优异的良种公
羊，为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代，该牧
场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题。
(1)为了实现体外受精需要采集良种公羊的精液，精液保存的
方法是________。在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因
是______________________________________________________
_______________________________________________________；
精子体外获能可采用化学诱导法，诱导精子获能的药物是______
(答出 1 点即可)。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定
时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到________时才具备与精子受
精的能力。
(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中
进行，该培养液的成分除无机盐、激素、血清外，还含的营养成
分有____________________________________________________
________________________________________________________
(答出 3 点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。
(3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进
行操作，以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是
________________________________________________________
_______________________________________________________。
解析：(1)精液可以加入冷冻保存，使用前再将精液解冻离心
分离。刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才
能受精，故在体外受精前要对精子进行获能处理。通常采用的体
外获能方法有培养法和化学诱导法，化学诱导法是将精子放在一
定浓度的肝素，用化学药物诱导精子获能。卵母细胞需要培养到
MⅡ期才能具备与精子受精的能力。(2)进行早期胚胎培养的培养
液中，除了无机盐、激素、血清外，还含有维生素、氨基酸、核
苷酸等。(3)要利用保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为
材料，获得具有该公羊优良性状的后代，主要是利用胚胎移植技
术，即对受体母羊进行发情处理，在适宜的时候，将保存的囊胚
移植到受体母羊的子宫。
答案：(1)冷冻保存
刚排出的精子需要在雌性生殖道内发生
相应生理变化后才能受精　肝素 MⅡ期
(2)维生素、氨基酸、核苷酸
(3)对受体母羊进行发情处理，在适宜的时候，将保存的囊胚
移植到受体母羊的子宫
谢谢
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