第二节
植物的克隆
【教学目标】
知识与能力方面：
1.简述植物细胞全能性的含义
2.简述植物组织培养的程序
3.说出植物克隆成功所需的条件
4.简述植物细胞培养和器官培养的方法和意义
5.简述植物细胞工程的概念、操作过程和应用
过程与方法方面：
通过小组合作或者自学的方法，总结植物克隆技术流程，发展合作学习和自学能力。
情感态度、价值观方面：
认同细胞生物学基础理论研究与技术开发之间的关系，体会S（科学）、T（技术）、S（社会）三者之间的相互关系。
【教学重点】
植物组织培养的理论与过程。
【教学难点】
脱分化的概念，植物体细胞杂交。
【教学方法】
讲授与自学相结合。
【教学课时】
2课时。
【教学过程】
（导入新课）师：引导学生观看课件首页的三幅图，这都是通过植物组织培养获得的试管苗。
师：为什么植物的一团组织或以个细胞就可以培育出完整的植株呢？
生：因为植物细胞具有全能性。
小组讨论以下问题，并派代表回答：
1、什么是细胞的全能性？表现全能性的条件？
细胞的全能性是指已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，原因是生物体的每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。
植物细胞表现出全能性的必要条件：离体、提供营养物质、激素及其他适宜条件。
2、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？
在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官。
（提出问题）如何把植物的一个细胞培育出完整的植株呢？
（学生活动）阅读课文，师生共同绘出植物组织培养的流程图。
（总结归纳）
1．植物组织培养的过程，概括来说就是：离体的植物器官，组织或细胞脱分化形成愈伤组织，再分化根、芽，最终形成植株的过程。
这个过程中有一个关键的概念，脱分化。脱分化的是怎么发生的？
脱分化的概念：分化的细胞经诱导后，失去特有的结构功能转变成末分化的细胞的过实程。实质：是恢复细胞的全能性的过程（脱去细胞分化）。
脱分化的结果是什么？形成愈伤组织。
2.植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。
植物组织培养流程图
3.离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整的植物体？
不能，因为细胞已经分化，失去了分裂能力。
4.决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？
植物激素的种类和比例。特别是生长素和细胞分裂素的协同调控作用在组培中非常重要，被称为“激素杠杆”。
植物组织培养一般用于植物的快速繁育，还可以用来培育脱毒植株，有时如果培育到愈伤组织就一直传代下去的话，还可以用来生产紫草素等药物。
（提出问题）
20世纪60年代，有的科学家提出这样一个设想：让番茄和马铃薯杂交，培育出一种地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。这就要用到植物体细胞杂交技术。植物体细胞杂交技术是如何操作的？
（学生活动）阅读课文，小组合作绘出流程图并说明每一步骤的目的。
(总结归纳)
1．两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？
去除细胞壁。
有没有一种温和的去细胞壁的方法？
用纤维素酶和果胶酶专一性的去掉细胞壁，而不损伤原生质体。
2.以上就是植物体细胞杂交技术的第一个关键步骤，过程二关键步骤如何？
细胞壁去除之后，另一个关键关键环节就是原生质体融合，而把原生质体的放在一起是不会自然融合的，必须用到一定的技术进行人工诱导。
人工诱导的方法：
物理法：离心.振动.电激。
化学法:聚乙二醇(PFG)作诱导剂
说明：①
流程图中为了简化，仅画了一个马铃薯的原生质体与一个番茄的原生质体之间的融合，可真正在实际操作过程中，是把许多马铃薯的原生质体和许多番茄的原生质体放在一起，让它们自由融合，再从中筛选出所需的杂种细胞。②
由于不同种的细胞其细胞膜的特点不一样，如不作任何处理，把它们放在一起，让它们自然融合是不可能的，所以原生质体间的融合必须要人工诱导。
3.如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？
利用植物组织培养技术，培育成新的植物体（所以说植物组织培养技术是植物细胞工程的基础）。
4.植物体细胞杂交技术的意义如何？
克服远源杂交不亲和的障碍，培育出自然界中没有的、具有优良品质的新品种。现已有的成果：白菜-甘蓝、番茄-马铃薯等。但目前遇到的普遍问题是杂种植株的基因表达并不是完全成功的，获得的番茄-马铃薯植株并不能地上结番茄，地下结马铃薯，这说明来自异种的基因在表达时还是互相影响的，所以我们要加强基础理论的研究，弄清楚基因表达的调控机理，将来一定等得到地上结番茄，地下结马铃薯的番茄-马铃薯植株。
【板书设计】
原理：植物细胞的全能性
过程：离体→脱分化形成愈伤组织→再分裂→再分化
植物组织培养
→胚状体→植株
培养基：水、无机盐、蔗糖、植物激素（生长素和细胞
分裂素）、琼脂
应用：快速繁育、脱毒植株、生产植物性产品
植物的克隆
过程：异种植物细胞→去壁→融合→再生壁→杂种细胞
植物体细胞杂交
→植物组织培养→杂种植株
应用：打破远缘杂交不亲和的障碍，获得杂种植株
【随堂练习】
1.下列有关细胞全能性的含义，正确的是：
A.每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能
B.生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能
C.生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能
D.生物体的每个细胞都经过产生、分裂、生长、衰老、死亡的全过程
2.在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为：
A.细胞丧失了全能性
B.基因的表达有选择性
C.不同的细胞内基因不完全相同
D.在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化
3.在离体的植物器官、组织或细胞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
4．植物体细胞杂交尚未解决的问题有（
）
A．去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体
B．将杂种细胞培育成植株
C．让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状
D．尚未培育出属间杂种植物
【布置作业】完成学案和作业本上内容。
【教学反思】
植物组织培养在必修一时就已经简单介绍过，所以学生都比较熟悉，但我们在教学中一定要注意不能仅停留在必修一的层次，对技术流程可以由学生总结，锻炼他们的自学能力，而关于分化和脱分化的原因，要从基因层次来探讨，这样就可以上升到比必修一的要求高的层次。第三节
动物的克隆
课 标 解 读
重 点 难 点
1.结合教材图2 6，简述动物细胞培养与体细胞克隆。2.通过实例分析，了解动物组织培养技术的发展历程。3.分析比较细胞系及细胞株的含义。4.结合克隆概念，简述动物的克隆培养法。
1.动物细胞组织培养、细胞核移植和动物的克隆繁殖。(重难点)2.细胞株系、细胞核移植和动物的克隆繁殖。(重点)
动物细胞培养和克隆的形成
1.过程(如图)
幼龄动物组织细胞悬浮液―→原代培养―→传代培养。
2．细胞株与细胞系
(1)细胞系：原代培养细胞首次传代时就成为细胞系。分为有限细胞系和连续细胞系两类。
(2)细胞株：从原代培养物中或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞称细胞株。也分为有限细胞株与连续细胞株。
3．克隆培养法
把一个细胞培养为一个新的细胞群体的技术叫克隆培养法。这样培养获得的细胞群叫纯系。
4.
1．把动物组织块分散成单个细胞所用的胰蛋白酶能否换成胃蛋白酶？
【提示】 不能。因为胃蛋白酶的最适pH呈酸性，环境不适合。
2．为什么细胞系或细胞株中有些细胞可无限传代？这些细胞为癌细胞吗？
【提示】 这些细胞往往有异倍体核型，使其能够无限传代。能够无限传代的细胞有的仍保留接触抑制现象，一般不是癌细胞。
动物的细胞融合技术及其应用
1.单克隆抗体的制备过程(如图)
多种杂种细胞能产生专一抗体的且可无限增殖的细胞群。
2．
3．应用
在疾病诊断、治疗与预防方面与常规抗体相比具有特异性强、灵敏度高的特点。单抗可作为特异探针，研究相应抗原蛋白的结构、细胞学分布及其功能。
3．单克隆抗体生产中两次筛选的目的有何不同？
【提示】 第一次筛选为了选出杂交瘤细胞，第二次筛选是从杂交瘤细胞中选出能产生单一抗体的杂交瘤细胞。
动物的克隆繁殖
1.过程
2．动物克隆成功证明了
(1)高度分化细胞经一定技术处理，也可回复到类似受精卵时期的功能。
(2)在胚胎和个体发育中，细胞质具有调控细胞核(包括异源细胞核)发育的作用。
3．克隆的意义
(1)为遗传病的治疗、优良品种的培育等提供了重要途径。
(2)对物种的进化、濒危动物的保存及对转基因动物的扩群有重要意义。
(3)丰富了人们的物质生活。
(4)缩短育种年限，提高生产效率。
1．细胞株是具有特殊性质(如病毒敏感性、生化特性)的细胞系。(√)
2．有限细胞系易于克隆。(×)
【提示】 有限细胞系不易克隆。相反，无限细胞系易于克隆。
3．动物细胞杂交可利用物理、化学方法进行介导。(√)
4．制备单克隆抗体时使用的免疫细胞为T淋巴细胞。(×)
【提示】 应为B淋巴细胞。
5．“多莉”的性状与提供乳腺上皮细胞的6岁母羊完全相同。(×)
【提示】 “多莉”的性状酷似6岁母羊。
6．低等动物的全能性一般较易体现。(√)
动物细胞培养的相关分析
【问题导思】
①动物细胞培养的具体过程如何？动物细胞培养与植物组织培养主要有什么区别？
②什么是原代培养？什么是传代培养？分别有什么特点？
③细胞株和细胞系有何区别与联系？
1．过程
―→―→原代培养―→接触抑制传代培养
(1)胰酶的作用：消化细胞间的蛋白(主要为纤维蛋白、层粘连蛋白、纤粘连蛋白、弹性纤维等)，使组织分散成单个细胞。
(2)原代培养与传代培养：从机体上获取的组织，通过酶或机械方法分散成单个细胞进行培养，在首次传代前的培养称为原代培养。原代培养的细胞生长、繁殖一定的时间后，由于空间不足或细胞密度过大导致营养枯竭，会影响细胞的生长，因此需要进行分瓶扩大培养，即传代培养。
(3)细胞株与细胞系
①含义：条件合适时，能连续传代的细胞称为细胞系。通过一定的选择或纯化方法，从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞称为细胞株，细胞系细胞的遗传物质若发生了改变，具有癌细胞的特点。细胞株一般具有恒定的染色体组型、同工酶类型、病毒敏感性和生化特性等。
②图示：
(3)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抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。当细胞癌变后，就失去接触抑制的特点，而无限增殖。
动物细胞培养的结果
1．连续细胞系：能连续培养下去的细胞系。是发生转化了的细胞系，大多数具有异倍体核型。有的是恶性细胞系，具有异体致瘤性；有的连续细胞系获得了不死性，但保留接触抑制现象，不致癌。
2．有限细胞系：不能连续培养下去的细胞系。二倍体细胞一般为有限细胞系。
3．连续细胞株：可连续多次传代的细胞株。
4．有限细胞株：可传代次数有限的细胞株。
2．应注意的问题
(1)动物细胞培养时可以分散成单个细胞，也可以用细胞群(团)、组织块培养。分散成单个细胞后培养，细胞易获得所需的营养物质，其代谢废物容易排出；同时，分散成单个细胞培养，可使得在细胞水平操作的其他技术得以实现。
(2)为了保证细胞培养时满足其营养物质和生长因子的供给，培养基中添加一定量的血清，因为血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素及一些未知的营养物质。
(3)由于大多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，而胃蛋白酶发挥活性的最适pH为2.0左右，因此不能使用胃蛋白酶使细胞分散开。
3．动物细胞培养技术的应用
(1)生产病毒疫苗、单克隆抗体、干扰素等。
(2)利用动物细胞培养技术中的细胞贴壁生长和接触抑制的特点，可用烧伤病人自己的健康皮肤细胞培养出大量的自身薄层皮肤细胞，以供植皮所需。
(3)培养的动物细胞用于检测有毒物质，判断物质的毒性。
区分原代培养和传代培养
原代培养和传代培养一般均需对细胞进行胰蛋白酶分散处理，区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象。
1．第一次：用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，分散后培养，即为原代培养。
2．第二次：细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来，分散到多个培养瓶中继续培养，即为传代培养。
某研究小组进行药物试验时，以动物肝细胞为材料，测定药物对体外培养细胞的毒性。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，培养液及其他培养条件均相同。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%CO2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，需要________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________。
【审题导析】 由题干可获取的信息有：
(1)试验材料是肝细胞。
(2)肝细胞有两种，一种是肝肿瘤细胞，一种是正常的肝细胞。
解答本题时需明确动物细胞培养的过程、条件及应用，再结合每小题作答。
【精讲精析】 癌细胞具有无限增殖的特点，故相同培养条件下，肝肿瘤细胞数量多于正常肝细胞数量。动物细胞培养需提供无菌环境，如向培养液中加入适量的抗生素可防止细菌的污染；需提供一定的营养，如向培养基中加入适量血清，以便补充合成培养基中缺乏的物质；需提供一定的气体环境，如向恒温培养箱中加入5%的CO2，目的是维持培养液的pH。
【答案】 (1)多 (2)血清可以补充合成培养基中缺乏的物质 维持培养液的pH (3)停止 多 胰蛋白酶
(4)抗生素
下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是( )
A．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞
B．克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变
C．二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的
D．恶性细胞系的细胞可进行传代培养
【审题导析】 解答此题的关键必须明确二倍体核型的体细胞为有限细胞系，而异倍体核型细胞如恶性细胞系的细胞属连续细胞系。
【精讲精析】 有接触抑制的细胞只能形成单层细胞；克隆培养法培养的细胞可以是细胞株(遗传物质并未改变)；二倍体细胞形成的是有限细胞系，传代次数有限；恶性细胞系为无限细胞系可以传代培养。
【答案】 D
动物体细胞核移植技术和克隆动物
【问题导思】
①动物体细胞核移植技术的原理和过程是怎样的？
②克隆动物的应用前景是怎样的？
③体细胞核移植技术属于百分之百的克隆吗？
1．动物核移植的概念
将一种动物的细胞核移植到去核的卵母细胞中，并发育成新个体的方式。
2．核移植过程
3．图例：
4．核移植特点
主要是指不同种的细胞的拆合，新个体主要具备供核亲本的遗传特性。
5．动物体细胞核移植技术的应用
(1)畜牧生产方面：培育良种动物。
(2)保护濒危物种。
(3)医药卫生方面：生产医用蛋白、器官和组织等。
6．动物体细胞核移植技术存在的问题
(1)成功率低。
(2)克隆技术的各个环节有待进一步改进。
(3)克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷。
克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外还有少量的DNA，即线粒体中的DNA。所以，用教材中所述的方法克隆的动物不是对供核动物的完全相同的复制。
此外，即便动物的遗传物质完全相同，但动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，核供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其形成的行为、习性也不可能和核供体动物完全相同，从这一角度看，克隆动物不会是核供体动物100%的复制。
“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。
(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母细胞中，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_____________________。
【思维导图】 解答此题的思维流程如下：
【精讲精析】 (1)依据“治疗性克隆”的步骤分析，可知此技术属于动物细胞工程的细胞核移植技术。
(2)动物体细胞全能性随着分化程度的提高而受到限制，而卵母细胞的细胞质中含有促使其全能性表达的物质。
(3)“治疗性克隆”可利用基因选择性表达这一特点分化出各种组织或器官，同时此技术体现了动物细胞核具有全能性。
(4)自身移植的最大优点是没有免疫排斥反应。
【答案】
(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，而卵母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
动物细胞融合和单克隆抗体
【问题导思】
①动物细胞融合的原理、意义和应用分别是什么？
②单克隆抗体制备应用什么生物技术？
③杂交瘤技术制备单克隆抗体的最大优点是什么？
1．动物细胞融合
(1)动物细胞融合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)动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电融合等。
(3)动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，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。
2．单克隆抗体及其制备过程与原理
(1)单克隆抗体的概念
由单个杂交瘤细胞进行无性繁殖，形成细胞群(称为克隆)，由这样的细胞群产生的化学性质单一、特异性强的抗体称为单克隆抗体。
(2)制备单克隆抗体的基本方法
(3)制备过程中要经过两次筛选
第一次筛选：B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后，两两融合有三种情况，B淋巴细胞与B淋巴细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合、B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合。而只有B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的细胞才是需要的杂种细胞。
第二次筛选：在杂交瘤细胞中筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞。
(4)单克隆抗体的应用
单抗作为探针，研究相应抗原蛋白的结构，细胞学分布及其功能等。
1．血清抗体与单克隆抗体的区别
(1)血清抗体：产量低、种类多、纯度差、特异性差、反应不够灵敏。
(2)单克隆抗体：化学性质单一、特异性强、反应灵敏。
2．体细胞杂交与有性杂交的不同
体细胞杂交为无性杂交，杂交后细胞染色体数目可能加倍或增加，如杂交瘤细胞染色体为效应B细胞与骨髓瘤细胞染色体数目之和。而有性杂交前后染色体数目不变。
下图表示单克隆抗体的制备过程，请回答下列问题。
(1)图中小鼠需经过________才能用于单克隆抗体生产。
(2)细胞A具有产生________的功能。细胞B的突出特点是______________。诱导A、B细胞融合的诱导剂通常是______________或聚乙二醇。
(3)若细胞A的基因型为HH，细胞B的基因型为SS，生产的目标应是基因型为________的细胞。在两两融合后的众多细胞中，基因的组合类型还可能有________________。
是否有可能出现三个或四个细胞融合在一起的现象？________。可通过特定的________培养基将所需的融合细胞筛选出来。
(4)培养液的配方通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素，与植物细胞培养基有所不同的是，还含有________。细胞在培养瓶中贴壁生长，随着细胞的增多，需要定期地用________处理使细胞从瓶壁上脱离下来，以便于分装到更多的培养瓶中继续培养。
(5)单克隆抗体与常规抗体相比，具有________________________等特点。单克隆抗体与抗癌药物结合制成“生物导弹”，可明显减少用药剂量和毒副作用，原因是_______________________________________________________。
【思维导图】 解答此题的思维流程如下：
↓
↓
↓
↓
【精讲精析】 B淋巴细胞能够产生特异性抗体，但不能在体外大量增殖，骨髓瘤细胞能够无限增殖但不能产生抗体，如果将二者融合成杂交瘤细胞，则不仅能够在体外大量增殖，也能产生与相应的免疫抗原特异性结合的抗体。通过特定的选择性培养基将所需的杂交瘤细胞筛选出来，进行克隆化培养，便可大量制备单克隆抗体。单抗具有特异性强、灵敏度高的优点，通过其良好的导航功能，可携带抗癌药物准确作用于癌细胞，不仅减少了用药剂量，而且也可最大限度地降低药物的毒副作用。
【答案】 (1)特定抗原免疫
(2)抗体 能够无限增殖 灭活的(仙台)病毒
(3)HHSS HHHH、SSSS 是 选择
(4)动物血清 胰蛋白酶
(5)特异性强，灵敏度高，并可大量生产 经过癌细胞抗原免疫产生的单克隆抗体能够与癌细胞特异性结合
如图是制备分泌抗X(H1N1流感病毒)抗体的过程，根据图解回答问题：
(1)给小鼠注射抗原的目的是________________________________。
(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。
(4)在动物细胞融合过程中，需要将所选取的组织细胞离散开，以利于细胞融合，可用________________处理离体组织细胞使之分散。
(5)请根据以下信息，设计一方法(不考虑机械方法)，从培养液中筛选出杂交瘤细胞。已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤细胞中尽管只有D途径，但能不断分裂增殖，将这两种细胞在试管中混合，加入聚乙二醇促融，获得杂种细胞。
方法：__________________________________________________________
______________________________________________________________。
原理：__________________________________________________________
_____________________________________________________________
______________________________________________________________。
【审题导析】 解答此题应从以下两点入手考虑：
(1)由图示的③“融合”，④“培养杂交瘤细胞”可知制备单抗过程涉及的生物技术有动物细胞培养和动物细胞融合等。
(2)由于氨基嘌呤对D途径的阻断，使杂交瘤细胞沿S途径进行而得以筛选。
【精讲精析】 (1)根据抗原抗体特异性结合的原理，为获得特定抗体，用特定抗原刺激，小鼠体内便可产生能产生特定抗体的浆细胞，即可获得相应的B淋巴细胞。(2)杂交瘤细胞具有两种细胞的遗传物质，既能产生特定抗体，又能无限增殖。(3)从图中看出，单克隆抗体技术实际是应用了动物细胞融合和动物细胞培养技术。(4)细胞融合时是单个细胞和单个细胞的融合，为将细胞从动物组织中离散，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。(5)据题干信息可知，可在培养液中加氨基嘌呤，使D合成途径阻断，仅有D合成途径的骨髓瘤细胞及其彼此融合的细胞不能增殖，而B淋巴细胞一般不增殖，但B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞可以利用淋巴细胞中的S途径合成DNA而增殖。
【答案】 (1)获得能产生相应抗体的B淋巴细胞
(2)既能无限增殖，又能产生特定抗体
(3)动物细胞融合
动物细胞培养
(4)胰蛋白酶或胶原蛋白酶
(5)方法：培养液中加入氨基嘌呤，收集增殖的细胞
原理：加入氨基嘌呤后，使D合成途径阻断，仅有D合成途径的骨髓瘤细胞及其彼此融合的细胞就不能增殖，但人的淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞可以利用B淋巴细胞中的S途径合成DNA而增殖
本
课
知
识
小
结
网
络
构
建
结
论
语
句
1．动物细胞培养包括原代培养和传代培养两个过程
，培养的结果是获得细胞株和细胞系。
2．克隆培养法是指把一个细胞培养为一个群体，培养条件有添加血清、激素、无菌、无毒、CO2气体环境等。
3．单克隆抗体制备应用动物细胞融合和动物细胞克隆等生物技术，杂交瘤细胞的特点是既能产生特异性抗体，又能无限增殖。
4．细胞核移植是指利用一个细胞的细胞核来取代另一个细胞的细胞核、形成一个重建的“合子”。
5．动物体细胞克隆的成功证明了高度分化的体细胞的细胞核可回复到类似受精卵时期的功能，细胞质具有调控细胞核发育的作用。
1．下列关于细胞株与细胞系的叙述，不正确的是( )
A．在传代培养时，必须用胰蛋白酶处理附壁生长的细胞，使之成为单细胞
B．传代培养的原因是培养瓶中的细胞密度过大或代谢消耗引起营养枯竭
C．连续细胞系是指发生了转化的细胞系，失去了接触抑制的现象
D．细胞株一般具有恒定的染色体组型，同工酶类型、病毒敏感性和生化特性等。
【解析】 细胞系可泛指一般可能传代的细胞。其中能够连续传代的细胞叫做连续细胞系或无限细胞系，不能连续培养的称为有限细胞系。连续细胞系有的仍保留接触抑制的现象，不是癌细胞。
【答案】 C
2．英国纽卡斯尔的生物学家卡里姆调制出一种化学物质和维生素构成的“鸡尾酒”，在这种“鸡尾酒”的培养环境里，人体干细胞能转变为成熟的精子，整个培养过程是在含有CO2的培养箱中进行的。下列有关“鸡尾酒”的成分和培养过程的叙述不正确的是( )
A．产生的精细胞是高度分化的细胞
B．该培养过程在含有CO2的培养箱中进行的主要目的是满足细胞对CO2的需求
C．该“鸡尾酒”的化学成分中应有氨基酸、葡萄糖等营养成分和激素等生命活动调节的物质
D．该实验不能证明动物细胞具有全能性
【解析】 精细胞不再具有分裂能力，属于高度分化的细胞；该过程在含有CO2的培养箱中进行是为了维持培养液pH的相对稳定；该“鸡尾酒”中含有动物细胞培养所需要的各种化学成分；细胞具有全能性是指细胞可以发育成一个完整的个体，此实验并没有证明细胞具有全能性。
【答案】 B
3．下列动物细胞培养过程中属于原代培养的是( )
A．用胰蛋白酶使组织分散成单个细胞的过程
B．从机体取得细胞后立即进行培养的过程
C．出现接触抑制现象后取下的细胞的培养过程
D．哺乳动物细胞在培养基中的悬浮生长过程
【解析】 原代培养是最初的细胞培养，即还没分瓶培养前的细胞培养。
【答案】 B
4．某同学在学习“细胞工程”时，列表比较了动物、植物细胞工程的有关内容，你认为错误的是( )
比较内容
植物细胞工程
动物细胞工程
A
理论基础
细胞的全能性
细胞增殖
B
融合方法
物理方法、化学方法、生物方法
化学方法、生物方法
C
典型应用
人工种子、种间杂种植物
单克隆抗体的制备
D
培养基区别
蔗糖是离体组织赖以生长的成分
动物血清不可缺少
【解析】 植物细胞工程常用的融合方法有物理方法、化学方法；动物细胞工程常用的融合方法有物理方法、化学方法、生物方法(灭活的病毒)。
【答案】 B
5．如图表示单克隆抗体的制备过程，下列叙述不正确的是( )
A．图中有一处明显错误
B．②中培养基应加入选择性抑制骨髓瘤细胞DNA复制的物质
C．④中的筛选是为了获得能产生多种抗体的杂交瘤细胞
D．⑤可以称为一个细胞系
【解析】 题图中的错误是提取B淋巴细胞的小鼠没有经过免疫；②中需选择出B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的细胞，因为骨髓瘤细胞能无限增殖，所以需在培养基中加入抑制其增殖的物质，以选择出杂交瘤细胞；④中的筛选是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞；⑤是由单个细胞增殖形成的细胞群，也可以称为一个细胞系。
【答案】 C
6．运用动物体细胞杂交技术可实现基因定位。研究发现：用人的细胞与小鼠体细胞进行杂交得到的杂种细胞含有双方的染色体。杂种细胞在持续分裂过程中仅保留鼠的染色体而人类染色体则逐渐丢失，只剩一条或几条。如图是人的缺乏HGPRT酶突变细胞株(HGPRT－)和小鼠的缺乏TK酶细胞株(TK－)融合后并在HAT培养液中培养的过程，结果表明最终人的染色体在融合细胞中仅有3号染色体或17号染色体或两者都有。已知只有同时具有HGPRT酶和TK酶的融合细胞才可在HAT培养液中长期存活与繁殖。
(1)体细胞杂交突破了________________，过程①常用的生物方法是______________________________________________________________。
(2)过程②中，为了防止细菌的污染，所用培养液应该添加一定量的________，此外还要定期用________处理细胞，使贴壁生长的细胞脱落形成细胞悬液。
(3)从培养过程看，HAT培养液不仅能提供养料，还起________________作用。
(4)从图示结果看，可以确定人的________________基因位于________号染色体；该方法可以对鼠基因定位吗？_________________________。
【解析】 (1)体细胞杂交具有突破有性杂交方法局限的优点，过程①是细胞融合的过程，对于动物细胞常采用灭活的病毒诱导融合。(2)为防止杂菌污染，在培养液中可加入一定量的抗生素；使贴壁生长的细胞脱落形成细胞悬液的方法是用胰蛋白酶定期处理。(3)图中过程②是一个筛选的过程，HAT培养液不仅能提供养料，还起特殊的选择作用，即只有同时具有HGPRT酶和TK酶的融合细胞才能存活。(4)该方法不能对鼠基因进行定位，因为运用此方法定位基因有一个前提，即要保证杂种细胞在持续分裂过程中仅保留鼠的染色体而人类染色体则逐渐丢失，或只剩一条或几条。鼠的染色体是全部的，即使知道存在某基因，但无法确定该基因位于哪条染色体上。
【答案】 (1)有性杂交方法的局限 灭活的病毒诱导
(2)抗生素 胰蛋白酶 (3)选择
(4)TK酶 17 不能(共64张PPT)
课前自主导学
课堂互动探究
当堂双基达标
课后知能检测
无性繁殖与克隆
无性繁殖
一个模板
母体直接
基因克隆
杂交瘤制备单克隆抗体
胚胎细胞
体细胞
细胞核
环境条件
植物细胞的全能性
生活细胞
完整植株
表达程度
植物组织培养
愈伤组织
营养物质
生长调节剂
灭菌
愈伤组织
愈伤组织
分化
薄壁
单个植物
受精卵
单细胞
球形胚
胚状体
染色体畸变
细胞核变异
非整倍体产生
激素
敏感性
成胚性的细胞系
受精
受精卵进行的胚胎发育
遗传基础
重要基因
影响因素
新品种
原生质体培养与植物细胞工程
甘露醇
纤维素酶
果胶酶
基因工程
细胞融合
显微注射
特定性状
对三个水平上的克隆的理解
植物组织培养与细胞的全能性
植物细胞工程及植物克隆的应用
课老五动探究
合作探
破疑难师生互动提“知角
究区↓
课为自主导学
自主学
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习区
》》第二章
克隆技术
探究山
知识
探究
知识山
知识
知识
当堂双基达标
交流学
随堂练生生互动沃“双标
习区↓
探究第二章
克隆技术
第二节
植物的克隆
一、细胞的分化
1．细胞的后代在形态、结构和功能上发生________的过程，叫细胞的分化。
2．细胞分化是________的，一旦沿着一定方向分化，便不会反分化到原来的状态。
二、细胞的全能性
1．植物细胞具有发育成________的潜能，叫植物细胞的全能性。
2．植物高度分化的细胞仍具有发育成________的能力，动物细胞不表现出全能性，但其________仍具有全能性。
三、干细胞
1．按照来源，干细胞分为________细胞和________细胞。
2．干细胞的特点之一是进行________分裂，就是每次分裂所产生的两个细胞中，一个仍是干细胞，另一个会形成各种体细胞。
一、1.稳定性差异 2.不可逆
二、1.完整个体 2.完整个体 细胞核
三、1.胚胎 成体 2.不对称第二章
克隆技术
第一节
什么是克隆
克隆就是指无性繁殖系。克隆技术用于分子或细胞水平时，是获得目的基因或特定细胞的技术，用于个体水平时，是通过无性繁殖产生新个体的过程或技术。
一、无性繁殖与克隆
1．相关概念
无性繁殖是一种过程，无性繁殖系是该过程的结果(形成群体)。
(1)无性繁殖：是指只要不通过两个分子、两个细胞或两个个体的结合，只由一个模板分子、母细胞或母体直接形成新一代分子、细胞或个体，就是无性繁殖。
(2)无性繁殖系：个体通过无性繁殖可连续传代并形成群体，这样的群体称为无性繁殖系。
(3)克隆：指无性繁殖系。
(4)克隆技术：指从众多的基因或细胞群体中通过无性繁殖和选择获得目的基因或特定类型细胞的技术。
2．克隆的类型
(1)分子水平上的基因克隆
①含义：是对某种目的基因的复制、分离过程。
基因通过细菌(或细胞)的分裂，通过DNA的复制而倍增。DNA的复制就是一种克隆。
②方法：
(2)细胞水平上的细胞克隆：杂交瘤细胞的培养
①含义：骨髓瘤细胞与B淋巴细胞的融合产物
②制备过程：用已免疫的效应B细胞和骨髓瘤细胞杂交获得三种融合细胞：B细胞与B细胞、B细胞与瘤细胞、瘤细胞与瘤细胞的融合(当然还有不能融合的B细胞和瘤细胞)，然后用选择培养基筛选获得杂交瘤细胞。
(3)个体克隆
①含义：由母体的特定部位或结构产生新个体。
植物克隆：如马铃薯块茎、草莓的匍匐茎、玫瑰的插枝等。
动物克隆：如变形虫的分裂、水螅出芽、蚯蚓的断裂等。
无性繁殖是不经过生殖细胞的结合(或根本没有有性生殖细胞)，由母体直接产生新个体的生殖方式。
②原因：细胞核具有基因组全套遗传信息，有发育成完整个体的潜能。
3．“克隆”一词的发展
已移植到生命科学之外的领域，把任何一个由原型发展或制作而来的与原型完全一样的产物都叫原型克隆。如磁带的翻录、文件的拷贝等。
二、克隆技术的发展
1．微生物克隆
(1)含义：由一个细菌分裂(复制)出和它多个完全一样的细菌而形成的菌落。
(2)增殖方式：2n。
(3)数量变化类型：在环境适宜的条件下，如果所有细菌个体都能成活，则个体数目呈指数增长，即“J”型曲线；实际上受自然界各种生存条件的限制，其增殖能力往往呈现“S”型曲线，任何克隆的大小都是有限的。
2．遗传工程克隆
(1)转化：目的基因与载体分子重组形成杂合分子，再导入特定的宿主细胞(如细菌)的导入过程。如DNA克隆。
(2)结果：复制大量DNA或基因。
3．个体水平上的克隆
(1)发展时期
①1986年，英国首次利用核移植从胚胎细胞克隆羊；
②20世纪80年代末，诞生胚胎细胞克隆兔；
③1991年，诞生一只胚胎细胞克隆羊；
④1993年，通过胚胎细胞克隆山羊；
⑤1995～1996年，胚胎细胞克隆牛获得成功。
(2)含义：不通过两性生殖细胞的结合，从一个单一的细胞繁殖出生物个体。
(3)克隆的过程(见右图)。
(4)结果：形成生物个体。
三、克隆的条件
1．理论条件：细胞具有发育全能性。
胚胎是有性生殖的产物，因此胚胎细胞克隆不是真正意义上的动物个体克隆。
2.实际基本条件
(1)具有包含物种完整基因组的细胞核的活细胞(如乳腺上皮细胞)。
(2)能有效调控细胞核发育的细胞质物质(如去核卵细胞质)。
(3)完成胚胎发育的必要的环境条件(如诱导核—质重组细胞生长、分化的实验条件和怀胎母体的子宫环境)。第二章
克隆技术
第一节
什么是克隆
1．动物细胞的分裂方式属于( )
A．无丝分裂
B．有丝分裂
C．减数分裂
D．增殖
2．下列生物既能进行克隆繁殖，又能进行有性繁殖的是( )
A．马铃薯
B．细菌
C．DNA复制
D．制备杂交瘤细胞的过程
3．下列关于基因及其克隆的说法不正确的是( )
A．不同生物的基因不同
B．基因存在于DNA分子中
C．基因能控制生物的性状
D．克隆产生的基因与原来的基因一定相同
4．观察肿瘤细胞切片，下列有关叙述中，正确的是( )
A．所有细胞经减数分裂增殖
B．所有细胞中都可见染色单体
C．所有细胞都能合成蛋白质
D．所有细胞中DNA含量都相同
5．近几年的克隆动物成功的事例中所进行的个体克隆一般应用的是( )
A．胚胎细胞作受体，利用了细胞核移植技术
B．胚胎细胞作供体，利用了DNA移植技术
C．胚胎细胞作供体，利用了细胞核移植技术
D．胚胎细胞作受体，利用了DNA移植技术
6．一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核转换后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能( )
A．有选择性地繁殖某一性别的家畜
B．繁殖家畜中的优秀个体
C．用于保存物种
D．改变动物的基因型
7．“多莉羊”是( )
A．体细胞克隆成功的产物
B．性细胞克隆成功的产物
C．转基因动物成功的产物
D．动物组织培养成功的产物
8．如果用动物的细胞进行克隆实验应该选择的细胞核不能来源于( )
A．乳腺细胞
B．卵细胞
C．胃腺细胞
D．胚胎细胞
9．某株名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为防止性状分离并快速繁殖，可以利用该植物的一部分器官或组织进行离体培养，发育成完整的植株。进行离体培养时不应采用该植株的( )
A．茎尖
B．子房壁
C．叶片
D．花粉粒
10．英国科学家维尔莫特首次用羊的体细胞(乳腺细胞)成功地培育出一只小母羊，取名为“多莉”，这一方法被称之为“克隆”，以下四项中与此方法在本质上最相近的是( )
A．将兔的早期胚胎分割后，分别植入两只母兔子宫内，并最终发育成两只一样的兔
B．将人的抗病毒基因嫁接到烟草的DNA分子上，培育出了具有抗病毒能力的烟草新品种
C．将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的B淋巴细胞融合成杂交瘤细胞
D．将人的精子与卵细胞在体外受精，待受精卵在试管内发育到囊胚期时，再植入女性子宫内发育成“试管婴儿”
1．B 解析：动物细胞进行有丝分裂增殖。
2．A 解析：马铃薯可以通过受精(有性繁殖)作用繁殖，也可以插枝(克隆)繁殖。其他都只是克隆技术的产物。
3．D 解析：基因是有遗传效应的DNA片段，能控制一定的生物性状，基因存在于DNA分子上，不同生物基因的种类、数目不同。由于基因突变的原因，所以克隆产生的基因与原来的基因不一定相同。
4．C 解析：肿瘤细胞不断经过有丝分裂产生肿瘤组织，但在细胞分裂间期和后期看不到染色单体，DNA的含量在间期与分裂期也不相同。
5．C 解析：胚胎细胞作核供体，移植到去核的卵细胞中，发育成早期胚胎后，再移植到母体子宫内发育。
6．D 解析：克隆出的个体与供体的遗传特征基本相同，其基因型不发生改变。
7．A 解析：将动物的一个体细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。
8．B 解析：将动物的一个体细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。卵细胞是减数分裂形成的，细胞核染色体数减半。
9．D 解析：植物体的体细胞经组织培养可获得保持亲本优良性状的个体，花粉粒属生殖细胞，离体培养得到的是单倍体，可能会发生性状分离。
10．A 解析：克隆羊“多莉”的过程属于无性繁殖。将兔的早期胚胎分割后，分别植入两只母兔子宫内，并最终发育成两只一样的兔，此过程可以看作动物的无性繁殖或克隆的方法之一。第二章
克隆技术
第三节
动物的克隆
一、细胞的增殖
1．细胞周期：从上一次分裂________到下一次分裂________所经历的整个过程，叫细胞周期。它包括________(简称M)和________间期。
如右图，_______是一个细胞周期。
2．有丝分裂的意义在于亲代细胞的染色体经过________后，精确地平均分配到两个________中去，保证了遗传性状的________。
二、细胞的分化与癌变
1．细胞的后代在形态、结构和功能上发生________的过程叫细胞的分化。
2．癌细胞是由正常细胞发生________而来的癌变的细胞，它的重要特点是________和________。
三、特异性免疫
B淋巴细胞受抗原刺激后可分化为效应B淋巴细胞和________，前者能产生大量的________参与体液免疫。
一、1.结束 结束 分裂期 分裂 bc 2.
复制 子细胞 稳定性
二、1.稳定性 2.突变 无限增殖 易于转移
三、记忆细胞 抗体第二章
克隆技术
第三节
动物的克隆
1．将小鼠细胞和人体细胞融合成杂交细胞后，各自的表面蛋白质平均分配到膜表面(如下图)，该实验说明了细胞膜
( )
A．由蛋白质分子和磷脂分子组成
B．具有一定的流动性
C．具有选择透过性
D．具有保护细胞内部的作用
2．在动物细胞培养过程中，使用胰蛋白酶的目的是( )
A．使动物组织分散为单个细胞进行培养
B．去掉细胞壁成为原生质体
C．去掉细胞膜暴露出原生质体便于细胞融合
D．促进蛋白质水解为多肽
3．下图是克隆羊“多莉”的培育过程模式图，则获得克隆羊“多莉”的生殖方式和图中的“多莉”羊发育成熟时所分泌的性激素依次是( )
A．无性生殖、雄性激素
B．无性生殖、雌性激素
C．有性生殖、雄性激素
D．有性生殖、雌性激素
4．进行动物细胞培养时，最好选用的培养材料是( )
A．衰老退化的动物组织细胞
B．成熟动物个体的体细胞
C．动物的受精卵细胞
D．健康动物、胚胎或幼龄动物个体的体细胞
5．如果用动物的细胞进行克隆实验应该选择的细胞核不能来源于( )
A．乳腺细胞
B．卵细胞
C．胃腺细胞
D．囊胚时期的胚胎细胞
6．单克隆抗体是指( )
A．单个骨髓瘤细胞增殖产生的抗体
B．单个B淋巴细胞增殖产生的抗体
C．单个杂交瘤细胞增殖产生的高度单一的抗体
D．单个抗体通过克隆化，产生大量抗体
7．用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是( )
A．都需用CO2培养箱
B．都须用液体培养基
C．都要在无菌条件下进行
D．都可体现细胞的全能性
8．科学家用小鼠骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合，得到杂交细胞，经培养可产生大量的单克隆抗体，所用的B淋巴细胞是来自
( )
A．骨髓的B淋巴细胞
B．脾脏的能产生抗体的B淋巴细胞
C．胸腺的B淋巴细胞
D．脾脏经过筛选的，能产生单一抗体的B淋巴细胞
9．右图为某同学根据杂交瘤细胞技术的方法，设计的生产破伤风杆菌抗体的实验方案。根据图回答：
(1)该方案能否达到预期的效果？________，其原因是________________________________________________________________________。
(2)图②为________过程，常用____________作为诱导剂。该细胞继承了________，因此不仅能分泌________，还有________本领。
(3)在制备破伤风杆菌抗体的过程中，进行了两次筛选，其目的不同，第一次筛选是获得________，第二次筛选是获得________。
(4)破伤风杆菌的抗体最终可从________和________中提取。
(5)该方案的目的是________________________________________________________________________。
10．生物学家研究发现，癌细胞的无限增殖受某调控基因的控制，该调控基因能激发所有动物细胞大量增殖，为探究该调控基因是存在于细胞质还是细胞核上，科研人员做了如下实验设计：
根据以上思路，请继续完成下列实验设计方案：
A．实验方案：(方法提示：癌细胞能传代培养，细胞形态发生明显改变。如何观察细胞形态不做实验设计要求)
①用胰蛋白酶分别处理宫颈癌细胞和小鼠肝脏使之分散成单个细胞。
②分别使单个癌细胞和单个肝脏细胞核质分离。
③________________________________________________________________________。
④取2只培养瓶编号甲、乙，各加入等量的培养液。
⑤________________________________________________________________________。
⑥________________________________________________________________________。
B．预期实验结果和结论
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
11．人类在预防与诊疗传染性疾病过程中，经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白为主要抗原，其疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图：
请回答：
(1)过程①代表的是________。
(2)过程②构建A基因表达载体时，必须使用________和________两种工具酶。
(3)过程③采用的实验技术是________，获得的X是________。
(4)对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的________所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可从疑似患者体内分离病毒，与已知病毒进行________比较；或用图中的________进行特异性结合检测。
1．B 解析：细胞膜上的蛋白质等是运动的，使细胞膜具有一定的流动性。
2．A 解析：在动物细胞培养前，先用胰蛋白酶使细胞相互分散开，以增加与培养液的接触面积，便于培养。
3．B 解析：“多莉”是利用体细胞核移植技术培育而来的，其培育过程中无减数分裂产生配子，再经配子融合成合子，合子发育成个体的过程，所以是无性生殖。
4．D 解析：细胞的衰老与动物机体的衰老有着密切的关系，细胞的增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物则相反。所以，一般来说幼年动物的组织细胞比老年动物的组织细胞易于培养。同样，组织细胞的分化程度越低，则增殖能力越强，所以更容易培养。
5．B 解析：将动物的一个体细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。卵细胞是减数分裂形成的，细胞核染色体数减半。
6．C 解析：单克隆抗体是利用B淋巴细胞能产生抗体和髓瘤细胞能无限增殖的能力特点，制备出抗体。骨髓瘤细胞自身不能产生抗体，故A项错误。而一个细胞产生的抗体是非常有限的，不能应用于生产和实践，所以单个B淋巴细胞也不能产生大量的抗体，B项错误。抗体本身很难克隆。而单个杂交瘤细胞通过无性繁殖能产生大量的相同的杂交瘤细胞，产生的抗体专一、特异性强。
7．C 解析：用动、植物成体的体细胞进行离体培养都必须在无菌条件下进行。用植物成体的体细胞进行离体培养获得新个体体现的是细胞的全能性，而动物体细胞离体培养主要是获得细胞的代谢产物。
8．D 解析：单克隆抗体制备中使用的B淋巴细胞应该是能产生抗体的。只有经过脾脏的被抗原刺激过的B细胞才能产生抗体。
9．答案：(1)不能 没有将抗原注入小鼠体内，无法获得产生单一抗体的效应B细胞
(2)细胞融合和筛选 灭活的病毒 双亲细胞的遗传物质 特异性抗体 大量繁殖
(3)杂交瘤细胞 产生特定抗体的杂交瘤细胞
(4)细胞培养液 小鼠腹腔
(5)制备单克隆抗体
解析：B淋巴细胞具有以下特点：①在体外不能无限繁；②只有受到抗原刺激后，
才能形成效应B细胞，产生相应抗体；③与骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞后既可无限增殖，又能产生大量所需抗体。所以单克隆抗体制备过程首先需要注射与生产单克隆抗体发生特异性免疫反应的抗原，否则鼠体内不会发生特异性免疫反应，产生合成所需抗体的效应B细胞。获得效应B细胞后，因为效应B细胞不能大量增殖，虽能产生抗体，但数量有限，因此，需要与骨髓瘤细胞融合，融合必须在诱导剂的诱导下才能发生，常用的是灭活的病毒。两细胞融合是自由的，有三种类型：B淋巴细胞—B淋巴细胞，骨髓瘤细胞—骨髓瘤细胞，B淋巴细胞—骨髓瘤细胞，我们需要的是杂种细胞，它结合了双亲的遗传物质，具备大量增殖和产生抗体的能力，所以需要培养筛选。然后通过扩大培养后就可转移到体外培养液中或小鼠腹腔中生产大量的单克隆抗体了。
10．答案：A.③取癌细胞核和肝细胞质形成重组细胞甲，取癌细胞质和肝细胞核形成重组细胞乙 ⑤分别取等量重组细胞甲和乙，依次加入甲、乙两只培养瓶中，进行细胞培养 ⑥分别观察甲、乙培养瓶中的细胞形态
B．①若甲瓶中的细胞(或重组甲细胞分裂产生的细胞)形态发生明显变化，则调控基因存在于细胞核中 ②若乙瓶中的细胞(或重组乙细胞分裂产生的细胞)形态发生明显变化，则调控基因存在于细胞质中 ③若甲、乙两瓶中的细胞(或重组甲、乙细胞分裂产生的细胞)形态均发生明显变化，则调控基因可能同时存在于细胞核和细胞质中
解析：涉及基因工程、细胞工程及实验设计等方面的综合，也考查了细胞核与细胞质间的关系。癌细胞能够无限增殖，是受调控基因控制的，但调控基因是位于细胞核内还是细胞质内的DNA分子上，可以设计对比实验，以及题干中的实验提示(癌细胞能传代培养，细胞形态发生改变)，通过观察重组细胞的形态变化来确定调控基因的位置。这是一个探究性实验，对实验结果要进行预测。
11．答案：(1)逆(反)转录 (2)限制性核酸内切酶(限制性内切酶、限制酶) DNA连接酶(注：两空顺序可颠倒) (3)细胞融合 杂交瘤细胞 (4)A蛋白 核酸(基因)序列 抗A蛋白的单克隆抗体
解析：(1)过程①是由RNA得到DNA的过程，是逆转录过程。
(2)基因表达载体的构建必须使用同一种限制性内切酶对载体和目的基因进行切割，得到相同的末端，用DNA连接酶进行连接酶得到基因表达载体。
(3)过程③为动物细胞融合过程，可获得杂交瘤细胞。
(4)A蛋白是病毒的主要抗原，基因工程得到A蛋白可制备疫苗。对疑似患者体内分离的病毒，可比较核酸序列或抗A蛋白的单克隆抗体进行特异性结合检测；对该病毒进行确定。第二章
克隆技术
第一节
什么是克隆
一、细胞的增殖
1．真核细胞的分裂方式主要有两种：________________________________________________________________________。
2．细胞有丝分裂能将亲代细胞的________经过复制后精确地平均分配到两个子细胞中去。在亲代和子代细胞中保证了遗传性状的________。
二、DNA复制
1．由一个DNA分子形成与亲代________的新DNA分子的过程，称为复制。
2．DNA复制特点是________，这一过程需要________酶。
三、生物繁殖的方式
生物个体繁殖的方式主要有两种，无性繁殖和有性繁殖。二者的主要区别是____________________________。
一、1.有丝分裂和无丝分裂
2．染色体 稳定性
二、1.完全相同
2．半保留复制 DNA聚合
三、有无两性生殖细胞的结合第二章
克隆技术
第二节
植物的克隆
植物克隆技术的基础是植物组织培养，植物组织培养是将离体的植物细胞、组织、器官通过诱导产生愈伤组织并最终发育成完整的植株的过程。
一、植物细胞全能性和组织培养方法
1．植物组织培养程序
(1)配制含有适当营养物质和植物生长调节剂的含0.7%～1%琼脂的培养基，倒在灭菌试管中凝固成半固体。
该步骤主要是为植物组织培养创造适宜的条件，原因如下：
①培养的细胞不能进行光合作用，只能从培养基中获得必需的营养物质。
②生长调节剂有利于诱导细胞的分化。
③半固体培养基有利于固定生长的植物体。
(2)从消毒的根、茎或叶上切取一些小的组织块。消毒的作用有以下几点：
植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物组织细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、根、芽，最终形成完整的植株。
①避免细菌与组织块争夺营养物质。
②防止细菌产生的有毒物质影响组织块的发育。
③获得无病毒的植株。
(3)将组织块放在固体培养基上进行培养，获得愈伤组织。
①脱分化：已经分化定型的细胞，经过诱导成为重新恢复了分裂能力(即分生状态)细胞的过程。
②愈伤组织：分化的细胞经过脱分化形成的相对分化的活的薄壁细胞团组成的新生组织。
(4)以适当配比的营养物质和生长调节剂诱导愈伤组织，由愈伤组织发育成胚状体，进而形成新植株。其过程如下：离体的植物组织细胞愈伤组织根、芽―→植物体
2．植物细胞全能性的体现
全能性高低的比较：受精卵(最高)＞卵细胞(精子)＞体细胞；植物体细胞＞动物体细胞；胚胎干细胞＞其他干细胞＞体细胞。
(1)植物细胞全能性的含义：植物细胞具有发育成完整个体的潜能。即使高度成熟和分化的细胞，都保持分生状态的能力，都具有遗传上的全能性。
(2)全能性的基础：每个体细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体的全部基因。
(3)全能性程度：不同种类的植物或同种植物不同基因型个体之间遗传性的差异，细胞全能性的表达程度大不相同。
(4)全能性降低的因素
①由于染色体畸变、细胞核变异或非整倍体产生；
②激素平衡被打破或细胞对外源生长物质的敏感性发生改变；
③缺乏成胚性的细胞系。
(5)植物细胞表达全能性的步骤：成熟细胞→愈伤组织→出根出芽→完整植株。
(6)克隆成功的注意事项
①深入探讨特定植物细胞全能性的表达条件；
②在植物克隆实验研究中，尽量选择性状优良、细胞全能性表达充分的基因型。
3．细胞培养和器官培养
(1)细胞培养
有如下几种技术：
①组织培养：诱发产生愈伤组织，用于研究植物的生长发育、分化和遗传变异；进行无性繁殖；制取代谢产物。
②悬浮细胞培养：在愈伤组织的基础上发展起来的一种培养技术，适合于进行产业化大规模细胞培养。
③原生质体培养：脱壁后的植物细胞叫原生质体。特点：一是比较容易摄取外来的遗传物质，如DNA；二是便于进行细胞融合；三是与完整细胞一样具有全能性。
④单倍体培养：通过花药或花粉培养可获得单倍体，经人为将染色体加倍后可得到完全纯合的个体。
(2)器官培养
愈伤组织是未分化的细胞，而器官的形成是细胞分化的结果。
影响器官分化和形成的主要因素是植物激素的含量配比。
适量的激动素与细胞分裂素配比有利于芽的分化，适当的吲哚乙酸与减除其他激素有利于诱导生根。
(3)细胞培养和器官培养的意义
①可以进行植物体外受精及受精卵的植物胚胎发育过程研究。
②可以进行植物生长发育有关的重要基因或影响因素的研究。
③可以方便地通过实验手段培育植物新品种。
4．原生质体培养与植物细胞工程
原生质体培养的植株保持了母本的性状。
原生质体培养
用纤维素酶和果胶酶处理根尖、叶片、愈伤组织或悬浮培养细胞，将细胞壁去除，得到球形的原生质体，通过原生质体培养获得再生植株的过程。
(2)植物细胞工程
在原生质体培养的基础上，通过原生质体融合(体细胞杂交)和基因工程结合的一种技术。
操作过程：
培养原生质体培养成特定植株
图解如下：
植物体细胞杂交：原理：膜的流动性和细胞的全能性；意义：克服不同种生物有性杂交障碍，打破物种之间的生殖隔离。
马铃薯—番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结马铃薯，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。
5．多途径的植物克隆实践
(1)将外源遗传物质(DNA)导入宿主细胞，可以培育出抗逆、高产及优质的转基因植株。
(2)植物细胞培养
①培养特定细胞系，实现产生次生代谢产物的克隆和产物的工业化生产。
②通过花药培养，进行单倍体克隆。
③从新植株中，选择有益性状的作物新类型。
④在培养基中加入不同浓度的NaCl或病原体，诱发和筛选抗盐或抗病突变体；在培养基中加入不同浓度的赖氨酸类似物，能产生抗赖氨酸类似物的突变体。
二、植物克隆的发展
1．探索阶段(20世纪初到30年代中期)
(1)1904年，辣根菜胚离体培养成功；
(2)1922年，离体根尖培养成功；
(3)1925～1929年，利用人式培养基培养亚麻种间杂种离体胚，证明了远缘杂交的可行性。
2．奠基阶段(20世纪30年代中到50年代末)
(1)1934年，发现了B族维生素与植物生长素IAA对植物生长调节的重要性；
(2)1944年，发现腺嘌呤对生长素抑制芽形成作用有解除功能；
(3)1958～1959年，由胡萝卜愈伤组织培养出了胡萝卜体细胞胚。
3．成熟发展阶段(20世纪60年代)
(1)1960年，用真菌纤维素酶分离植物原生质体成功；
(2)1971年，烟草原生质体再生植株培育成功；
(3)1972年，运用原生质体融合获得烟草体细胞杂种培养成功。
克隆技术与许多生物工程(基因工程、辐射技术、航天工程)相结合，一定会取得惊人的成就。(共73张PPT)
课前自主导学
课堂互动探究
当堂双基达标
课后知能检测
动物细胞培养和克隆的形成
胰蛋白酶
连续
有限
连续
一个细胞
纯系
动物的细胞融合技术及其应用
B淋巴
骨髓瘤
特异探针
动物的克隆繁殖
细胞质
细胞核
保存
动物细胞培养的相关分析
动物体细胞核移植技术和克隆动物
动物细胞融合和单克隆抗体
课老五动探究
合作探
破疑难师生互动提“知角
究区↓
课为自主导学
自主学
里教材自查自测固“基础
习区
探究山
探究
知识山
知识
知识
当堂双基达标
交流学
随堂练生生互动沃“双标
习区↓
高产奶牛(供体)
从屠宰场收集牛卵巢,采
集卵母细胞,在体外培养
到减数第二次分裂中期
⊙o
oooooo
去核的卵母细胞
供体细胞培养
将供体细胞核注入去核卵母细胞
通过电刺激使两细胞融合,供体核
进入受体卵母细胞,构建重组胚胎
将胚胎移入受体(代孕)母牛体内
生出与供体奶牛遗传性状相同的犊牛
探究
虢本铸渐瓶①
⑧骨髓癖细胞
(B淋巴细胞,培养条(在正常培养基中无限增殖
件下只能存活几医)在选择培养基中死亡)
融合
长③
④在选择培养基中只有
杂交瘤细胞生长
检测上清液中抗xX抗体并用1⑤
阳性细胞克隆,每孔个细胞
细胞繁殖,检测上清
液中抗X抗体,阳性细胞⑥
连续培养,提供抗X抗体
免疫小鼠注射特定的
培养骨髓瘤细胞
抗原蛋白
骨髓瘤细胞
B淋巴细胞
①D@D①D@D@D
多种杂交细胞
在具有筛选作用
的培养基上培养
关专一抗体
检验阳性
克隆上述杂交细胞
专一抗体
检验阳性
将不同种杂交细胞分开,并
克隆专一抗体检验阳性细胞
g可
养
注射小鼠
单克隆抗体
单克隆抗体
W目
鼠体细胞
人体细胞
IAT培养液
存活存活
死
代表人的单个染色体
代表鼠的全部染色体
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【高考资源网一你身边的高考专家!
高考资源网第一时间更新名校试题,30个省市区资源一阿打尽!课件、教案、学案、素材、论文种类齐第二章
克隆技术
第二节
植物的克隆
1．下列植物组织细胞，在条件适宜的情况下，最能表达其全能性的是( )
A．茎韧皮部细胞
B．叶肉细胞
C．受精卵
D．根尖分生区细胞
2．植物细胞的全能性是指( )
A．具有核、膜、质，细胞结构完整，能进行各种生理活动
B．只具有膜和质，同样能进行各种生理活动
C．植物体细胞所具有的发育成完整个体的潜能
D．具有本物种全套遗传物质的特定细胞
3．植物体细胞融合完成的标志是( )
A．产生细胞壁
B．细胞质发生融合
C．细胞核发生融合
D．细胞膜发生融合
4.
胚状体是在植物组织培养的哪一阶段上获得的( )
A．愈伤组织
B．再分化
C．形成完整植株
D．取离体组织
5．植物组织培养是指( )
A．将离体细胞培养成完整植株
B．将植物的愈伤组织培养成植株
C．愈伤组织形成高度液泡化的组织
D．将离体细胞或组织培养成愈伤组织
6．下列关于植物体细胞杂交或植物细胞质遗传的叙述，错误的是( )
A．利用植物体细胞杂交技术可克服生殖隔离的限制，培育远缘杂种
B．不同种植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交过程
C．两个不同品种的紫茉莉杂交，正交、反交所得F1的表现型一致
D．两个不同品种的紫茉莉杂交，F1的遗传物质来自母本的多于来自父本的
7．植物细胞工程通常采用的技术手段有植物组织培养和植物体细胞杂交等。这些技术的理论基础是( )
A．植物细胞能进行有丝分裂
B．植物细胞的结构是完整的
C．植物体的生命活动受激素调节
D．植物细胞具有全能性
8．植物甲、乙是两种濒危药用植物(二倍体)。下面是利用生物工程技术对它们所做的不同处理：
将发芽率相同、耐盐度不同的甲、乙(甲植物高产，乙植物耐盐度较好)两种植物的体细胞，通过细胞工程技术，利用甲、乙两种植物的各自优势，培育高产耐盐的杂种植株。请完善下列实验流程并回答问题：
(1)A是________，B是________，C是________性状的幼苗。
(2)原生质体融合的标志是________________________________________________________________________。
(3)假设以大肠杆菌质粒作为运载体，并以同一种限制酶切割运载体与目的基因，将切割后的运载体与目的基因片段混合，并加入DNA连酶，连接产物至少有________种，它们是________________________________________________________________________。
9．“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、耐热性强和易于储存等优点。下图是“白菜—甘蓝”的杂交过程示意图，请据图回答：
(1)在上述方法中，除去细胞壁的方法是________________________________________________________________________。
(2)图中原生质体A和原生质体B能融合形成一个杂种细胞，所依据的生物学原理是________。
(3)通常情况下，白菜和甘蓝杂交是不成功的，原因是________________________________________________________________________。
(4)通过细胞工程获得的“白菜—甘蓝”是否可育，为什么？
10．现有甲、
乙两个烟草品种(2n＝48)，其基因型分别aaBB和AAbb，这两对基因位于非同源染色体上，且在光照强度大于800
lx时，都不能生长，这是由于它们中的一对隐性纯合基因(aa或bb)作用的结果。
取甲、乙两品种的花粉分别培养成植株，将它们的叶肉细胞制成原生质体，并将两者相混，使之融合，诱导产生细胞团，然后，放到大于800
lx光照下培养，结果有的细胞团不能分化，有的能分化发育成植株。回答下列问题：
(1)甲、乙两烟草品种花粉的基因型分别为________和________。
(2)细胞融合后，诱导产生的细胞团叫________。
(3)在大于800
lx光照下培养，有________种细胞团不能分化；能分化的细胞团是由________的原生质体融合来的(这里只考虑两个原生质体的相互融合)。由该细胞团分化发育在的植株，其染色体条数是________，基因型是________。该植株自交后代中，在大于800
lx光照下，出现不能生长的植株的概率是________。
1．C 解析：本题考查植物细胞全能性的基础：每个体细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体的全部基因。
全能性程度：由高到低依次是，受精卵→生殖细胞→体细胞。
2．C 解析：本题考查植物细胞全能性的知识。具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都有发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞多具有全能性。
3．A 解析：
植物体细胞融合的过程既有细胞膜、细胞质的融合，又有细胞核的融合。一般的植物细胞最外层为细胞壁，融合前应去掉细胞壁，融合成功的标志是再生出新的细胞壁。
4．B 解析：植物体的根、茎、叶细胞一般都具有全能性，在一定的营养和激素条件下，可以脱分化形成愈伤组织。将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其再分化生成胚状体或丛芽，所以胚状体是植物组织培养的再分化阶段形成。
5．A 解析：
本题考查植物组织培养的相关知识。植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。
6．C 解析：不同种植物产生质体融合的过程属于植物体细胞杂交，利用植物体细胞杂交技术可克服生殖隔离的限制，培育远缘杂种。所以A、B正确。两个不同品种的紫茉莉杂交，F1总是表现母本的性状是细胞质遗传，F1的细胞核中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方，其细胞质中的遗传物质主要来自母本，所以D正确，C错误。
7．D 解析：
生物体的细胞具有使后代细胞形成完整的个体的潜能
，全能性的基础：每个体细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体的全部基因。
8．答案：(1)纤维素酶和果胶酶 愈合的原生质体 耐盐
(2)长出新的细胞壁
(3)3 运载体自连的、目的基因片段自连的、运载体与目的基因片段相连的环状DNA分子
解析：考查细胞工程的应用。由题图观察可知，两种不同的植物通过植物体细胞杂交，形成愈伤组织，通过筛选可以从融合的细胞中选出所需要的高产耐盐植物。
9．答案：(1)酶解法(用纤维素酶、果胶酶去掉细胞壁)
(2)细胞膜的流动性
(3)存在生殖隔离
(4)可育。可经减数分裂产生有性生殖细胞，再经受精作用形成受精卵并最终发育成种子。
解析：(1)植物体细胞杂交中先要去除细胞壁得到原生质体。细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因而用纤维素酶和果胶酶去除较为合适。
(2)原生质体的融合先是细胞膜的融合，两个不同的细胞膜融合为一个细胞膜说明了细胞膜的流动性。
(3)自然状态下，白菜和甘蓝为不同物种，存在着生殖隔离，所以不能杂交。
(4)通过体细胞杂交获得的“白菜—甘蓝”是可育的，因为它的细胞中存在同源染色体，可以通过减数分裂产生有性生殖细胞，再经受精作用后发育形成种子。
10．答案：(1)aB Ab (2)愈伤组织 (3)两 甲、乙两品种 48 AaBb 7/16
解析：(1)基因型为aaBB和AAbb的个体，经减数分裂形成的生殖细胞(花粉)的基因型分别为aB和Ab。
(2)细胞融合后产生的杂交细胞，在一定的条件下进行植物组织培养，形成的细胞团是愈伤组织。
(3)在大于800
lx光照下培养，凡是基因型中含有aa或bb的细胞都不能分化，能分化的细胞中一定同时含有基因A和B，若基因型AaBb的植株自交，根据基因的自由组合定律，后代中出现9种基因型、4种表现型(9∶3∶3∶1)。其中A_B_的个体占总数的9/16，其余占7/16。第一节
什么是克隆
第二节
植物的克隆
课 标 解 读
重 点 难 点
1.比较有性繁殖与无性繁殖，简述克隆的含义。2.通过举例，概述克隆的基本条件。3.结合单细胞培养成完整植株的示意图，理解细胞的全能性及简述植物组织培养的程序。4.联系植物克隆的实例，阐明植物克隆的概念、成就及应用前景。
1.克隆的定义及其基本条件。(重点)2.植物细胞的全能性的含义。(重点)3.植物组织培养。(重难点)
无性繁殖与克隆
1.克隆就是无性繁殖，即只要不通过两个分子、两个细胞或两个个体的结合，只由一个模板分子、母细胞或母体直接形成新一代分子、细胞或个体。
2．在分子水平上，基因克隆是指某种目的基因的复制、分离过程。
3．在细胞水平上，细胞克隆技术应用在杂交瘤制备单克隆抗体的操作中。
4．在个体水平上，植物可由母体的特定部位或结构产生新个体，而动物的克隆较复杂，经历了由胚胎细胞克隆到体细胞克隆的发展过程。
5．克隆的基本条件：具有完整基因组的细胞核的活细胞；能有效调控细胞核发育的细胞质物质；完成胚胎发育的必要的环境条件。
1．克隆技术的发展经历了哪几个阶段？请尝试举例加以说明。
【提示】 微生物克隆，如菌落的形成；遗传工程克隆，如DNA克隆或基因克隆；个体水平上克隆，如克隆动物。
植物细胞的全能性
1.基本含义：植物体的每一个生活细胞，都具有发育成完整植株的潜能。
2．全能性的原因：每个细胞都含有本物种所特有的全套遗传物质。
3．特点：不同植物或同种植物不同基因型个体间，细胞全能性的表达程度大不相同。
2．有人说只要找到秋海棠的一个细胞，就能再生出秋海棠，这依据的生物学原理是什么？
【提示】 能让一个细胞发育成一个个体，依据的是细胞的全能性。
植物组织培养
1.原理：植物细胞具有全能性。
2．过程：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、
芽―→植物体。
3．植物组织培养的一般程序
(1)配制含有适当营养物质和植物生长调节剂并含有琼脂的培养基，进行灭菌。
(2)从消毒的根、茎或叶上切取组织块。
(3)将组织块放在固体培养基上进行培养，获得愈伤组织。
(4)以适当配比的营养物质和生长调节剂诱导愈伤组织，直到再生出新植株。
4．愈伤组织：是指在植物组织创伤表面形成的一种相对没有分化的、高度液泡化的、活的薄壁细胞团。
5．细胞培养：指处于适当液体培养条件的单个植物细胞，经过培养基中成分的诱导，可发生类似与受精卵发育成胚的过程，即从单细胞依次到细胞团、球形胚、心形胚和胚状体，最后再生出完整的植株。
6．培养物的胚胎发生和器官形成能力下降的可能原因
(1)染色体畸变、细胞核变异或非整倍体产生等，而且不可逆。
(2)细胞或组织中激素平衡被打破，或细胞对外源生长物质的敏感性发生改变。
(3)随着时间推移，由于其他各种原因产生了缺乏成胚性的细胞系。
7．植物细胞培养和器官培养的意义
(1)可以在实验室环境进行植物受精过程和植物自受精卵进行的胚胎发育过程，以及调节控制这些过程的环境因素、遗传基础和分子及生理生化机理研究。
(2)可以进行遗传工程的操作，完成与植物生长发育有关的重要基因或影响因素的研究。
(3)可以通过实验手段培育植物新品种。
3.
图中①、②过程的选用的培养基相同吗？
【提示】 不相同。
原生质体培养与植物细胞工程
1.植物原生质体的获得方法：在0.5～0.6
mol/L的甘露醇溶液环境(较高渗透压)下用纤维素酶和果胶酶混合液处理根尖、叶片、愈伤组织或悬浮培养细胞，将细胞壁消化除去来获得。
2．植物细胞工程的概念和操作过程是：培养植物细胞(包括原生质体)，借助基因工程方法，将外源遗传物质(DNA)导入受体细胞(包括原生质体受体)中，或通过细胞融合、显微注射等将不同来源的遗传物质重新组合，再通过对这些转基因细胞或重组细胞进行培养，获得具有特定性状的新植株。
4．尝试写出植物的全能性要表现出来需要哪些条件？
【提示】 植物细胞表现全能性的条件为：(1)脱离母体；(2)有一定的营养激素；(3)无菌；(4)适宜的温度等条件。
1．通过胚胎细胞克隆出的山羊属于个体水平上的克隆。(√)
2．生物体的体细胞的细胞核含有此生物体全部的遗传信息。(×)
【提示】 细胞质中的线粒体、叶绿体中含有少量的DNA即也含有遗传信息。
3．胚胎细胞克隆不属于严格意义上的动物克隆。(√)
4．经单细胞特殊培养形成的愈伤组织为一种高度分化的活的薄壁细胞团组成的新生组织。(×)
【提示】 愈伤组织为一种相对没分化的薄壁细胞。
5．适当的激素和细胞分裂素配比可以诱导根的分化。(×)
【提示】 可诱导芽的分化，而不是根的分化。
6．在培养基上加入不同浓度的NaCl，可使培养的细胞发生染色体变异，从而筛选出抗盐或抗病变异体。(×)
【提示】 发生了基因突变。
对三个水平上的克隆的理解
【问题导思】
①三个水平上的克隆分别是什么？
②细胞分裂的克隆、胚胎细胞克隆兔分别属于哪种克隆？
③克隆需要哪三个基本条件？
1．分子水平
克隆一般指DNA克隆(也叫分子克隆)。含义是将某一特定DNA片断通过重组DNA技术插入到一个载体(如质粒和病毒等)中，然后在宿主细胞中进行自我复制所得到的大量完全相同的该DNA片断的“群体”。
2．细胞水平
克隆的实质是由一个单一的共同祖先细胞分裂所形成的一个细胞群体。其中每个细胞的基因都相同。比如，使一个细胞在体外的培养液中分裂若干代所形成的一个遗传背景完全相同的细胞集体即为一个细胞克隆。又如，在脊椎动物体内，当有外源物(如细菌或病毒)侵入时，会通过免疫反应产生特异的识别抗体。产生某一特定抗体的所有浆细胞都是由一个B细胞分裂而成。这样的一个浆细胞群体也是一个细胞克隆。细胞克隆是一种低级的生殖方式——无性繁殖，即不经过两性结合，子代和亲代具有相同的遗传性。生物进化的层次越低，越有可能采取这种繁殖方式。
3．个体水平
克隆是指基因型完全相同的两个或更多的个体组成的一个群体。比如，两个同卵双胞胎即为一个克隆。因为他(她)们来自同一个受精卵，所以遗传背景完全一样。
克隆的本质是无性繁殖，克隆的技术主要是植物组织培养、细胞培养等，在这些过程中不出现减数分裂，只有有丝分裂和分化，因此可以保证遗传物质的稳定性。如出现变异，也应该是有丝分裂和分化中可能存在的基因突变和染色体畸变，而不考虑基因重组。
下列有关克隆的叙述，不正确的一项是( )
A．利用PCR技术扩增人的胰岛素基因
B．将人的胰岛素基因整合到细菌的DNA中
C．嫁接在果树生产上用以保持品种优良特性
D．细胞克隆技术在利用杂交瘤细胞制备单克隆抗体的操作中得到充分运用
【审题导析】 理解克隆的概念：(1)不是两个分子、两个细胞或两个个体的结合。
(2)最后一定形成新一代分子、细胞或个体。
【精讲精析】 A项属于分子水平上的克隆；B项利用的原理是基因重组，属于基因工程范畴；C项嫁接属于个体水平上的克隆，能保持亲本的优良特性。
【答案】 B
下列现象不属于克隆的是( )
A．由一个DNA分子复制了许多一样的子代DNA分子
B．纯种白花豌豆的子代都开白花
C．绵羊“多莉”的产生过程
D．一个大肠杆菌在培养基上形成了一个菌落
【审题导析】 解答此题的关键在于掌握克隆的本质是无性繁殖即由一个模板复制出许多相同后代。
【精讲精析】 A、C、D分别是分子、个体、细胞水平的克隆，B选项的豌豆自花受粉植物，白花豌豆为纯合子，其后代不会发生性状分离，所以子代全为白花，属于有性生殖。
【答案】 B
植物组织培养与细胞的全能性
【问题导思】
①为什么细胞有全能性？
②细胞全能性体现的条件有哪些？
③植物组织培养的原理过程是怎样的？
④如何诱导愈伤组织产生根或芽？
1．细胞全能性
(1)概念
生物体的细胞具有发育成完整个体的潜能，细胞的这种特性叫做细胞的全能性。
(2)生物体细胞具有全能性的原因
生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传信息，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。
(3)细胞全能性体现的条件
①离体(必要条件)。
②一定的营养物质(水、无机盐、维生素和氨基酸等)。
③激素(细胞分裂素、生长素等)。
④适宜条件(适宜温度、光、pH等)。
(4)细胞全能性大小的比较
①比较大小的依据：细胞全能性体现所要求条件的难易程度。
②一般情况下细胞全能性大小的比较顺序。
植物体细胞>动物体细胞(核有全能性)。
受精卵细胞>生殖细胞>体细胞。
2．植物组织培养技术
(1)植物组织培养原理
植物细胞的全能性，即具有某种植物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整植株的潜能。
(2)植物组织培养的过程(如图)
离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽―→植物体。
(3)脱分化、再分化的比较
①细胞脱分化：已分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转化成未分化细胞的过程。
②生物体细胞不能表达全能性的原因：植物体细胞内的基因选择性表达。
③脱分化和再分化的比较
比较内容
脱分化
再分化
过程
细胞→愈伤组织
愈伤组织→幼苗
形成体特点
排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团
有根、芽
需要条件
①离体②适宜的营养③生长素和细胞分裂素
①离体②适宜的营养③生长素和细胞分裂素④光照
④影响脱分化、再分化的因素
影响脱分化、再分化的重要因素为植物激素。当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈的促进愈伤组织的形成，两者不同浓度的配比在再分化过程中，分别对诱导根或芽的产生起关键作用。当细胞分裂素与生长素的浓度比高时，有利于芽的产生；浓度比低时，有利于根的产生。
正确理解细胞的全能性
(1)全能性表达的标志：已分化的细胞能形成完整的个体。
(2)全能性的原理：细胞具有发育成完整个体所必需的“全套”基因而不是“全部”基因，因此含染色体组的配子中有全套基因，同样具有全能性。
有关全能性的叙述，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．生物体内细胞由于分化，全能性不能表达
C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高
D．植物细胞离体培养在一定条件下，能表现出全能性
【审题导析】 解答本题的关键是：明确细胞的全能性大小与细胞分化及分化的程度、细胞全能性实现的条件的关系。
【精讲精析】 本题需从以下几方面入手分析：①受精卵是个体发育的起点，在自然条件下，通过细胞的分裂、分化形成完整的个体，所以全能性最高；②体内每一个体细胞都是通过有丝分裂形成的，都含有发育成完整个体所必需的全部基因，理论上讲都应该具有全能性，但由于分化，基因在不同的细胞中选择性表达，因而体细胞并不能表现出全能性；③卵细胞在一定条件下，全能性表现比体细胞高，但与受精卵相比，细胞的分化程度较高；④分化的植物细胞具有全能性，但要表达全能性，必须在一定条件下离体培养。
【答案】 C
如图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题。
(1)要促进细胞分裂、生长，培养基中应有________和________。
(2)此过程依据的原理是_________________________________________。
A和B阶段主要进行的分裂方式是________，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞________等。
(3)此过程要无菌操作，主要是指对________________进行灭菌、消毒。B阶段需要光照，原因是____________________________________________
______________________________________________________________。
(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因____________的结果。
【思维导图】 解答此题的思维流程如下：
↓ 需要条件
↓
【精讲精析】 (1)细胞的分裂、生长需要营养物质和植物激素。
(2)植物细胞的全能性保证细胞发育成一个完整的个体，细胞分裂的方式为有丝分裂，在再分化过程中，还有细胞的分化。
(3)植物组织培养过程中，需要无菌、无毒的条件，因此要对培养基和器械灭菌，对离体的组织消毒。植物细胞产生叶绿素需要光照。
(4)细胞形态、功能不同是分化的结果即基因选择性表达的结果。
【答案】 (1)营养物质 激素 (2)植物细胞的全能性
有丝分裂 分化 (3)培养基、器械 细胞中叶绿素的合成需要光照条件 (4)选择性表达
植物细胞工程及植物克隆的应用
【问题导思】
①植物细胞工程的操作过程如何？
②如何获得植物原生质体？
1．植物细胞工程的概念和操作过程
培养植物细胞，借助基因工程方法，将外源遗传物质导入受体细胞中，或通过细胞融合、显微注射等将不同的遗传物质重新组合，再通过对这些转基因细胞或重组细胞进行培养，获得具有特定性状的新植株。
2．植物克隆的应用
(1)原生质体制备及植物体细胞杂交
①植物原生质体的获得方法：在0.5～0.6
mol/L的甘露醇溶液环境下用纤维素酶和果胶酶混合液处理根尖、叶片、愈伤组织或悬浮培养细胞，将细胞壁消化除去。
②植物体细胞杂交
(2)快速繁殖(微型繁殖)
通过组织培养的方式，可以快速大量的繁殖种苗。
(3)作物脱毒
采用茎尖(几乎无病毒)组织培养的方式来脱除植物的病毒。
(4)培育作物新品种
用植物的花药进行离体培养形成单倍体，人工诱导染色体加倍后筛选出需要的新品种；利用组织培养过程中出现的突变体，培育新的品种。
(5)细胞产物的工业化生产
从人工培养的愈伤组织中提取细胞的某种成分，如紫草素、香料等。
请回答问题。
(1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的________，繁殖种苗的速度__________。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部________。
(2)把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免________的污染。
(3)微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗________，而与________配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需要使用的生长调节剂是_________________________(填“脱落酸”或“2,4 D”)。
(4)将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是________，单株鲜重的变化趋势是________。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量________(填“能”或“不能”)满足自身最佳生长的需要。
(5)据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应________(填“降低”或“增加”)培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。
【审题导析】 解答此题应识读坐标曲线图中的有关量的变化关系，即蔗糖浓度为0时，尽管光合作用强度最大，但植物积累的有机物较少，不能满足植物自身的需要。
【精讲精析】 (1)植物组织培养属于无性繁殖，后代能够保持亲本的遗传特性。植物微型繁殖技术能够实现快速繁殖。植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，即已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。(2)植物组织培养接种和试管苗转接过程中都需要无菌操作，以避免微生物(杂菌)污染。(3)微型繁殖培养基中使用的生长素与细胞分裂素比例不同，可以分别诱导根、芽的形成。使用高浓度的植物生长素类似物(如2,4 D)可以抑制试管苗的生长。
(4)、(5)分析图中曲线可知：光合作用强度随着培养基中蔗糖浓度的增大而下降，但单株鲜重的变化趋势是先增加后下降。培养基中不含蔗糖时，光合作用强度最大，但由于该时期光合作用产生的有机物积累量较少，不能满足自身最佳生长的需要。在蔗糖浓度为1%左右时，单株鲜重达到最大，此时有机物的量满足自身最佳生长需要。
【答案】 (1)遗传特性 快 遗传信息 (2)微生物 (3)生根 细胞分裂素 2,4 D (4)逐渐减小 先增加后下降 不能 (5)降低
本
课
知
识
小
结
网
络
构
建
结
论
语
句
1．克隆是指只由一个模板分子、母细胞或母体直接形成新一代分子、细胞或个体的无性繁殖技术。
2．克隆分基因克隆、细胞克隆、个体克隆。
3．植物克隆的原理是植物细胞的全能性。
4．植物组织培养必须经过脱分化和再分化。
5．用纤维素酶和果胶酶可脱去植物细胞壁。
1．利用植物的茎尖、叶片、茎段等，在无菌的条件下，培养在玻璃器皿中人工配制的培养基上，使它发育成完整的植株。这种技术可以用来培育新品种，可以在较短时间内大量繁殖植物，还可以防止植物病毒的危害。下列关于这种培养技术叙述正确的是( )
①这种技术利用了植物细胞的全能性
②这种技术叫做植物组织培养，可以克隆生物体
③这种技术属于克隆的应用领域之一
④这种技术属于无性繁殖的方式
A．①
B．①②
C．①②③
D．①②③④
【解析】 利用植物的茎尖、叶片、茎段等使它发育成完整的植株，是营养繁殖也是无性繁殖方式，此种技术叫植物组织培养，利用的是植物细胞的全能性，属于个体水平克隆的应用。
【答案】 D
2．下列属于克隆的是
( )
A．将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA分子中
B．将抗药性的某基因导入草履虫的细胞内
C．将鼠的骨髓瘤细胞与经过免疫的B淋巴细胞融合成杂交瘤细胞
D．将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系
【解析】 A项叙述的是基因工程中DNA(基因)的重组过程，此过程中没有涉及DNA分子的复制；B项是将目的基因导入受体细胞的过程；C项中描述的是细胞融合的过程；D项属于细胞水平上的克隆。
【答案】 D
3．某科技活动小组将二倍体番茄植株的花粉按下图所示的程序进行实验。据图所示对该实验的分析正确的是
( )
A．该实验不能说明植物生殖细胞具有全能性
B．植株B的所有细胞中都含有两个染色体组
C．植株A细胞内没有等位基因
D．由花粉培养到植株B的过程都必须在无菌条件下进行
【解析】 由花粉培养成植株说明生殖细胞具有全能性。秋水仙素处理的是植株A的地上部分，根细胞未处理，得到的植株B的根细胞仍含有一个染色体组。植株A是单倍体，细胞内没有等位基因。由花粉培养到植株A的过程必须在无菌条件下进行，由植株A到植株B可在田地中进行，不必无菌操作。
【答案】 C
4．下列关于基因及其克隆的说法不正确的是( )
A．不同生物的基因不同
B．基因存在于DNA分子中
C．基因能控制生物的性状
D．克隆产生的基因与原来的基因一定相同
【解析】 基因是有遗传效应的DNA片段，能控制一定的生物性状，基因存在于DNA分子上，不同生物基因的种类、数目不同。由于基因突变的原因，所以克隆产生的基因与原来的基因不一定相同。
【答案】 D
5．对于植物细胞工程的操作过程，下列表示方法不正确的是( )
A．植物细胞原生质体―→新植株
外源基因
B.
C．
D.
【解析】 现在还不具备将动植物细胞融合并发育成一个新个体的技术。
【答案】 D
6．美国科学家将分离得到的成熟的胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成了完整的新植株。过程图解如下，回答与之有关的问题。
(1)通过B过程产生的愈伤组织的细胞与根的韧皮部细胞在染色体的数目上是否相同？________；染色体上所含的遗传物质是否相同？________；细胞的形态结构是否相同？________。
(2)培养过程中，在培养基上需加入蔗糖，培养时需要照光，那么，培养的植物到底是自养型还是异养型？光的作用是什么？对于上述疑问，某研究性学习小组进行了下列实验：一组在培养基中加入30%的蔗糖，另一组不加蔗糖，接种后，每组再分成两个小组，分别在光下和暗中培养。1个月后，观察植物体生长、分化情况，结果为下表：
培养条件
加蔗糖
不加蔗糖
光
正常生长，分化
不生长，死亡
暗
只生长，不分化
不生长，死亡
由此，你能得出什么结论？________________________________________。
【解析】 愈伤组织的细胞是通过有丝分裂由根细胞生成的，所以二者的染色体数目、染色体上的遗传物质是相同的，但细胞的形态结构不同，这是遗传物质选择性表达的结果。通过对比分析四组结果的生长和分化情况，可以得到蔗糖是植物生长所必需的，光是分化所必需的。
【答案】 (1)相同 相同 不同 (2)蔗糖是植物生长、分化所必需的，光是分化所必需的第二章
克隆技术
第三节
动物的克隆
动物克隆技术的基础是动物的细胞和组织培养，细胞培养主要是体外人工培养方法进行实验。细胞全能性的揭示、细胞周期调节控制机理的分析、癌变机理和衰老原因的研究，都与细胞培养技术密不可分。
一、动物细胞的培养和克隆形成
1．动物细胞、组织培养
细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就停止分裂增殖。
(1)动物细胞培养的方法
进行动物细胞培养时，首先将组织块剪碎，用机械法或胰酶处理，使其分散成许多单个细胞，然后，在人工控制的条件下，使这些细胞生存和生长、分裂乃至接触抑制和有规律的衰老、死亡等生命活动现象。
由于细胞培养中，细胞之间并非彼此独立而是在生命活动中相互依存，所以在某种程度上像体内一样呈现一定的组织特性。
(2)动物组织培养的含义
胰酶能使细胞分散开的原因是可分解细胞间的胶原蛋白，使细胞间的联系性减小。
动物组织在体外及人工条件下维持生活状态或生长特性。
(3)动物细胞、组织培养的关系
①二者在离体情况下，都能培养并表现正常的生命活动；
②不同点是，动物组织培养在得到离体组织后，需要机械处理或胰蛋白酶处理得到分散的细胞再进行细胞培养，同时动物组织培养过程中可以伴随组织分化。
2．动物组织培养技术的发展
(1)发展简史及近况
①萌芽时期在19世纪，1885年，鸡神经板在生理盐水中培养成活。
②1903年，皮肤及白细胞培养在腹水及血清中细胞存活时间长达1个月。
③1907年真正的组织培养开始，并在蛙胚神经管培养中看到了神经纤维末端的阿米巴运动。
(2)动物组织培养的流程
取动物组织块→剪碎组织→用胰蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养液中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，制成细胞悬液→转入培养液中进行传代培养→放入二氧化碳培养箱中培养。
转化即正常细胞在某种因子的作用下发生突变而形成具有癌性的细胞。
①原代培养：从机体取出后立即进行的细胞、组织培养。
原代培养的细胞生长比较缓慢，而且繁殖一定的代数后(一般10代以内)停止生长，需要重新更换培养基。
②传代培养：将原代培养的细胞从一个培养瓶转移到另一个培养瓶，叫传代培养。
有时也把最初的若干次传代培养归入原代培养范围。
正常细胞培养时，细胞传到一定代数便会衰老、死亡，不能无限制地传下去，但有些突变和转化的细胞却无限传代。如HeLa细胞系就是1951年从一位黑人宫颈癌患者的癌细胞培养至今而形成的肿瘤细胞系。
3．细胞系、细胞株
(1)细胞系：可连续传代的细胞。
①特点：无限增殖。
②类型
a．连续细胞系：能连续培养下去的细胞系。是发生转化了的细胞系，大多数具有异倍体核型，有的是恶性细胞系，具有异体致癌性，有的连续细胞系获得了不死性，但保留接触抑制现象，不致癌。
b．有限细胞系：不能连续培养下去的细胞系。二倍体细胞一般为有限细胞系。
细胞系泛指可传代的细胞，细胞株是具有特殊性质的细胞系。
(2)细胞株：从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞，能够繁殖50代左右。
①特点：能始终保持特征。
②类型
a．连续细胞株：可连续多次传代的细胞株。
b．有限细胞株：可传代次数有限的细胞株。
4．克隆培养法
克隆培养法可以得到纯系的细胞系。
(1)克隆：亦称无性繁殖系或简称无性系。对细胞来说，克隆是指由同一个祖先细胞通过有丝分裂产生的遗传性状一致的细胞群。
(2)克隆培养法(细胞克隆)：把一个单细胞从群体中分离出来单独培养，使之繁衍成一个新的细胞群体的技术。
(3)克隆的基本要求：必须保证分离出来的细胞是一个而不是多个，即必须肯定所建成的克隆来源于单个细胞。
(4)用于克隆的细胞：理论上所有的细胞都可以克隆，但原代培养细胞和有限系克隆起来有困难。只有对培养环境有较大适应范围和具有较强独立生存能力的细胞，才容易做细胞克隆。
无限细胞系、转化细胞系和肿瘤细胞等比较容易克隆。
(5)提高细胞克隆形成率的措施
①选择适宜的培养基；
②添加血清；
③以滋养细胞支持生长；
④激素(胰岛素等)刺激；
⑤使用CO2培养箱调节pH和选择细胞生长支持物。
(6)应用：最主要用途之一就是从中分离出缺乏特殊基因的突变细胞系。
二、动物的细胞融合技术及其应用
1．细胞融合与细胞杂交
(1)细胞融合
细胞融合
①概念：两个或多个细胞结合成一个细胞的现象。
②过程：动物细胞的融合与植物原生质体的融合的原理基本相同。诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的仙台病毒、电刺激等。但植物原生质体的融合不用灭活的仙台病毒。
(2)细胞杂交
细胞融合的原理是细胞膜的流动性。
①概念：基因型不同的细胞间的融合。
②特征：杂交细胞中的染色体容易丢失。
(3)二者关系：细胞融合包含体细胞杂交，细胞融合可以在基因型相同或不同的细胞间进行，而基因型不同的细胞间的融合就是细胞杂交。
融合(杂交)形成的杂种细胞包含两个亲本的遗传物质，其染色体数、基因组成情况、染色体组都是两个细胞之和。
(4)意义：克服了远缘杂交的不亲和性，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。
2．杂交瘤技术和单克隆抗体制备
利用细胞杂交技术，将抗体生成细胞(B淋巴细胞)与瘤细胞杂交，形成一杂种细胞(杂交瘤技术)的过程。
(1)抗体：B淋巴细胞产生。主要成分：球蛋白，具有特异性，从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。
(2)杂交瘤细胞的特点：既能大量无限繁殖，又能产生专一抗体。
(3)制备基本过程
①用外界抗原刺激动物，使其发生免疫反应，得到B淋巴细胞。
②用聚乙二醇、灭活的仙台病毒作介导，使免疫的脾细胞与骨髓瘤细胞融合。(获得三种融合细胞：B—B细胞、B—瘤细胞、瘤—瘤细胞)
③然后筛选获得杂交瘤细胞。
在选定的培养基上，未融合的细胞和融合的同种核的细胞会死亡，只有融合的细胞才能生长，并产生特异性抗体。
杂交瘤技术制备抗体的最大优点是：可以从特定抗原成分比例极少的抗原混合物中获得单抗。
(4)单克隆抗体的优点：专一性强，灵敏度高，并可大量制备。
三、动物的克隆繁殖
1．动物细胞全能性的表现程度
(1)受精卵具有全能性
动物完整的个体就是由受精卵发育来的，所以受精卵具有全能性；受精卵的卵裂期，细胞没有分化，也具有全能性。
骨髓干细胞分化示意图
(2)分化细胞的全能性受限制
胚胎细胞发育到一定阶段，细胞不具有发育成完整个体的潜能，只具有分化出多种组织细胞的潜能，这样的细胞叫多能干细胞，如多能造血干细胞，可分化为红细胞、白细胞和血小板等。有的只能分化为一种细胞，如单能造血干细胞。有的已经分化了的细胞不再分化为其他细胞，甚至终生不再分裂，如高度分化的神经细胞。
(3)不同生物的全能性及逆分化
低等动物细胞的全能性一般比较容易体现，如水螅。分化的细胞也可逆转为正常细胞，如癌细胞。
(4)干细胞按能力可以分为以下四类：
①全能干细胞：由卵和精细胞的融合产生受精卵。而受精卵在形成胚胎过程中四细胞期之前任一细胞皆是全能干细胞。具有发展成独立个体的能力。也就是说能发展成一个个体的细胞就称为全能干细胞。
②万能干细胞：是全能干细胞的后裔，无法发育成一个个体，但具有可以发育成多种组织的能力的细胞。
③多能干细胞：只能分化成特定组织或器官等特定族群的细胞(例如血细胞，包括红血细胞、白血细胞和血小板)。
④专一性干细胞：只能产生一种细胞类型；但是，具有自更新属性，将其与非干细胞区分开。
2．动物难以克隆的根本原因
理论上讲，特化的动物细胞基因组是完整的，具有全能性。
核移植的原理是细胞核的全能性。
实际上，细胞在分化过程中，基因表达的调控使得细胞中合成了专一的蛋白质，即细胞基因组中的基因不同时进行活动，或发生差异性表达，因此，不能像受精卵一样发挥细胞的全能性。
即动物难以克隆的根本原因是基因的选择性表达。
动物细胞的全能性会随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能逐渐变弱。目前还不能用类似于植物组织培养的方法获得完整的动物个体，用动物细胞克隆的动物，实际上是通过核移植来实现的。
3．细胞核移植实验和动物的克隆繁殖
(1)核移植：利用一个细胞的细胞核(供体核)来取代另一个细胞中的细胞核，形成一个重建的“合子”的过程。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。
(2)过程(以蛙形成为例)：
用囊胚细胞(或皮肤细胞)核移植到去核的卵母细胞中，重组细胞发育成了蝌蚪，有的甚至变态发育为成蛙。
受体细胞一般选用卵母细胞，是因为其体积大，易操作；细胞内含有促使细胞核表达全能性的某种物质和营养条件。
(3)首例体细胞克隆动物(克隆羊)
多莉的性状与供核母羊(白面绵羊)相似但不完全相同。
通过体细胞克隆动物的成功，证明了：①高度分化细胞经过一定技术处理，也可回复到类似受精卵时期的功能；②在胚胎和个体发育中，细胞质具有调控细胞核(包括异源的细胞核)发育的作用。
(4)克隆的生物学机理
①重组卵细胞最初分裂时虽然复制了DNA，但基因的转录并未开始；
②供体核DNA开始丢失来源于乳腺细胞的调节蛋白，阻止了核基因的表达；
③重组卵细胞开始第三次分裂时，原乳腺细胞的调节蛋白便全部被卵细胞质中的蛋白因子替换了，核DNA被重排，胚细胞开始表达自己的基因，进而调控在代孕母体子宫中的进一步发育。
(5)意义
①为遗传疾病的治疗、优良品种的培育等提供重要途径；
②利于对物种的优化、濒危动物的保存和对转基因动物的扩群；
③丰富人们的物质生活(制备血精蛋白等)，降低畜牧业成本，缩短育种年限，提高生产效率等。(共33张PPT)
第二节 植物的克隆
核心要点突破
情景导引
基础自主梳理
知能过关演练
第二节
传统的黄瓜育种方法主要是通过杂交、自交和回交等手段，培育出一个新品种大约需要5至8年时间，耗时、耗力，效率低、周期长。育种专家们采用现代生物技术，通过黄瓜的未受精子房培养，可获得遗传性状完全纯合的黄瓜株系。不仅大大提高了种质材料创新的效率，而且使黄瓜新品种选育时间缩短了3至4年。
情景导引
思考：(1)采用什么方法或技术可以短时间获得大量的黄瓜？
(2)此种技术利用的原理是什么？
【提示】 (1)植物组织的培养。
(2)细胞的全能性。
基础自主梳理
一、植物组织培养
1．理论基础——植物细胞的全能性
(1)含义：植物体的每个生活细胞都具有________的全能性，因而都具有_________________的潜能。
(2)特点
①不同种类植物或同种植物的不同基因型个体的细胞全能性的表达程度大不相同。
②长期培养中培养物胚胎发生和器官形成能力下降。
遗传上
发育为完整植株
2．程序
(1)半固体培养基的配制：培养基中含有适当__________、___________________及0.7%～1%的琼脂；把营养物质倒入灭菌试管中凝固成半固体。
(2)小组织块的切取：从_______的根、茎、叶上切取。
(3)愈伤组织的获得：植物组织块切口处的细胞在创伤的刺激下发生脱分化，成为分裂的细胞。在创伤表面形成一种由相对没有分化的活的___________组成的新生组织，即为愈伤组织。
(4)新植株的再生
营养物质
植物生长调节剂
消毒
薄壁细胞团
①诱导愈伤组织，使其产生出芽和根的______________，并由此再生出新的植株。
②将愈伤组织分散成单个细胞，再在适宜培养基上培养发育成_________，进而发育成新的植株。
3．成功的条件
(1)深入探讨特定植物______________的表达条件。
(2)在植物克隆试验研究中，尽量选择性状优良、细胞全能性表达充分的_________。
顶端分生组织
胚状体
细胞全能性
基因型
思考感悟
1．植物组织培养过程中，应如何操作才能成功？
【提示】 离体条件；无菌操作。
二、细胞培养和器官培养
1．措施：通过平衡的植物激素配比进行调控。
(1)适量的激动素和细胞分裂素配比可诱导芽的分化。
(2)适量的__________及适当减除其他某些激素，可诱导生根。
2．意义
(1)利于植物的____________、胚胎发育过程及调节控制这些过程的环境因素、遗传基础和分子及生理生化机理的研究。
吲哚乙酸
受精过程
(2)通过遗传工程的操作，研究与植物生长发育有关的重要基因或影响因素。
(3)培育植物新品种。
三、原生质体培养与植物细胞工程
1．原生质体的获得方法
在0.5～0.6
mol/L的甘露醇溶液环境(较高渗透压)下用__________和_________混合液处理根尖、叶片、愈伤组织或悬浮培养细胞，除去细胞壁。
纤维素酶
果胶酶
①培育作物新品种。
②为________、____________和_______________问题提供了良好的研究系统。
③细胞产物的工业化生产：生产一些重要的细胞次生代谢产物(如某些中药)。
遗传学
植物生理学
细胞生物学
思考感悟
2．利用紫草细胞经植物组织培养，一般到哪一阶段，便可大量生产提取中药紫草素？
【提示】 愈伤组织阶级。
核心要点突破
细胞全能性及其表现条件
1．生物细胞的全能性
生物体细胞一般都是由受精卵经有丝分裂形成，因而都含有生物一整套遗传物质，都具有发育成完整个体的潜能。但在生物体上时不能表现出全能性，只能通过细胞分化形成不同的组织、器官，这是在特定的环境、激素等的影响下基因选择性表达的结果。
2．细胞表现全能性的条件
(1)首要条件是脱离母体。
(2)植物组织培养时，培养基中除含有一定的水分、无机盐外，还要添加一定的植物激素(如生长素、细胞分裂素)，这有助于愈伤组织分化为不同组织、器官。
(3)在植物组织培养的前期对光照无需求，在后期需要光照条件，这有利于细胞生长、分化。
(4)动物细胞由于受到某些因素的制约，其全能性不易表达，但其核仍具有全能性。
3．细胞全能性高低的比较
(1)植物细胞>动物细胞。
(2)受精卵>生殖细胞(精子、卵子)>体细胞。
(3)幼嫩细胞>衰老的细胞。
(4)分化程度低>分化程度高(体细胞)。
例1
以下不能说明细胞全能性的实验是( )
A．胡萝卜韧皮部细胞培育出植株
B．紫色糯性玉米种子培育出植株
C．转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株
D．番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株
【尝试解答】 __B__
【解析】 细胞的全能性应是离体的已分化的细胞在一定条件下培养，具有发育成完整个体的潜能。玉米种子已经含有完整的幼体，自然条件下种植即可发育成新个体，不能说明细胞具有全能性。
【探规寻律】 (1)只有由单个细胞发育成完整个体，才算是体现出了细胞的全能性，仅发育成一部分，不能体现出全能性。例如，壁虎断尾之后，仍可长出，就不是全能性的体现。
(2)全能性降低的因素
①由于染色体畸变、细胞核变异或非整倍体产生；
②激素平衡被打破或细胞对外源生长物质的敏感性发生改变；
③缺乏成胚性的细胞系。
跟踪训练 下列关于植物细胞全能性的叙述错误的是
( )
A．植物细胞表达全能性的根本原因是细胞核内含有本物种的全部基因
B．植物细胞的全能性比动物细胞更容易体现
C．不同个体之间细胞全能性的表达程度不同
D．培养物可无限制地长期克隆
解析：选D。在长期培养过程中，培养物由于染色体畸变、细胞核变异或非整倍体产生等，而且这些变异皆不可逆，从而导致培养物的胚胎发生和器官形成受阻，因此，培养物不可能无限制地克隆下去。
植物组织培养
1．培养过程中应注意的问题
(1)所有实验用具要严格灭菌。
(2)接种过程要求无菌操作。
(3)适宜的温度和光照。愈伤组织培养最初避光培养，后期见光培养。
(4)激素：主要是细胞分裂素和生长素。
(5)试管苗培养：要先进行生芽培养，再进行生根培养；试管苗的培养需要在光照条件下进行。
2．与植物细胞培养的区别
(1)含义不同
①植物组织培养：指在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，把植物离体的器官、组织或细胞培养成完整的植物体。
②植物细胞培养：是将组织培养过程中形成的愈伤组织或其他易分散的组织置于液体培养基中，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，从而获得大量的细胞群体的一种技术。
(2)目的不同
①植物组织培养：得到更多的植物体。
②植物细胞培养：获得人类所需要的细胞代谢产物。
3．植物细胞工程的实际应用
(1)植物繁殖的新途径
①微型繁殖：
②作物脱毒：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。
③人工种子：植物组织培养得到的胚状体等用人工薄膜包装得到的种子。
(2)作物新品种的培育：单倍体育种和突变体的利用。
(3)细胞产物的工业化生产：细胞产物有蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。
例2
(2011年北京西城区高二检测)如图表示植物组织培养过程：
(1)图中①过程获得的细胞是正常植物体经________形成的，在这一过程中的染色体的变化是________________________________。
(2)要顺利完成③过程，除了需要各种无机营养物质外，还需要在培养基中加入________、________(两类不同功能的物质)。该过程形成的细胞与正常体细胞相比，具有________的特点。
(3)从过程④的结果看，它的实质是____________________________________。
(4)某人在探究细胞脱分化和再分化的实验中，得到了如下结果：
①只有细胞分裂素时，组织块产生愈伤组织；
②细胞分裂素＝生长素时，愈伤组织不分化；
③细胞分裂素>生长素时，愈伤组织分化出芽；
④细胞分裂素<生长素时，愈伤组织分化出根。
由实验结果，你能得出什么结论？
【尝试解答】 (1)减数分裂 染色体复制一次，细胞分裂两次，子细胞中染色体数目是亲代细胞的一半
(2)有机营养物质 植物激素 排列疏松、高度液泡化、细胞壁薄
(3)基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果
(4)植物激素的种类和含量不同，对愈伤组织的形成和分化的影响不同。
【解析】 (1)单倍体性细胞是经减数分裂形成的，其特点是染色体复制一次，细胞分裂两次，子细胞中染色体数目减半。
(2)图中③是脱分化，在培养基中除需加入无机营养物质外，还需加入有机营养物质和植物激素，形成的愈伤组织是高度液泡化、无定形状态的薄壁细胞。
(3)图中④是再分化，从结果上看是基因的选择性表达。
(4)分析实验结果：细胞分裂素与生长素含量不同，对愈伤组织的形成和分化的影响不同。
【互动探究】 (1)若题干④过程只分裂，但没有根和茎的分化，可能的原因是什么？
(2)由该胚状体，产生的个体都是纯合子吗？
【提示】 (1)植物激素的配比不对。
(2)是否是纯合子，取决于亲本。
【探规寻律】 (1)植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物组织细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、根、芽，最终形成完整的植株。
(2)愈伤组织再分化产生新植株的途径中其中的两条是：可以直接诱导出芽和根，也可以诱导出胚状体，再发育成植株，取决于培养基中激素的配比。
