第二章 细胞工程
章末整合(二)
①____________________；
②____________________；
③____________________；
④____________________；
⑤____________________。
答案 ①细胞的全能性 ②体细胞杂交 ③流动 ④单克隆抗体制备 ⑤动物细胞与组织培养
方法一 列表比较动物细胞培养与植物组织培养
典例1 下列有关植物组织培养和动物细胞培养的比较中，错误的是( )
A．所用的培养基的成分基本相同
B．植物组织培养的结果是培育成植株，动物细胞培养的结果是培育成很多细胞
C．植物组织培养的目的是为了快速繁殖和获得无病毒的植株，动物细胞培养的目的是为了获得细胞产物或细胞
D．植物组织培养的原理是细胞的全能性，动物细胞培养的原理是细胞增殖
答案 A
解析 植物组织培养和动物细胞培养时，培养基的成分差别较大，动物培养基需要加入血清，植物培养基需要加入植物激素和琼脂。
方法链接
项目
植物组织培养
动物细胞培养
理论基础
植物细胞的全能性
细胞增殖
培养基
类型
固体或半固体培养基
液体培养基
成分
水、矿质元素、微量元素、蔗糖、氨基酸、琼脂等
葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动物血清等
取材
植物幼嫩部位或花药等
动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织
过程
动物胚胎或幼龄
动物的组织、器官
结果
新的组织或植株个体，可以体现细胞的全能性
新的细胞系或细胞株，不形成个体，不能体现细胞的全能性
应用
①植株快速繁殖
②培育无病毒植物
③人工种子
④生产药物、杀虫剂等
⑤转基因植物的培养
①蛋白质生物制品的生产
②皮肤移植材料的培育
③检测有毒物质
④生理、病毒、药理学研究
相同点
①两技术手段培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称为克隆，都不涉及减数分裂
②均为无菌操作，都需要适宜的温度、pH等条件
特别提醒 胰蛋白酶可消化细胞间的蛋白质，使组织分散成单个细胞。若长时间作用也会消化细胞膜上的蛋白质，对细胞有损伤作用，因此要控制好胰蛋白酶的作用时间。
迁移训练
1．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．都需用液体培养基
C．都要在无菌条件下进行
D．都可体现细胞的全能性
答案 C
解析 植物组织培养用固体培养基，不需用CO2培养箱；植物组织培养可得到完整的植物个体，体现了细胞的全能性；动物细胞培养获得的是动物细胞或代谢产物，不能体现细胞的全能性；植物组织培养和动物细胞培养均需要在无菌条件下进行。
方法二 巧辨动物细胞工程中几组易混的概念
典例2 下列关于动物细胞培养的叙述中，正确的是( )
A．培养中的人的效应T细胞能产生单克隆抗体
B．培养中的人的B淋巴细胞能够无限增殖
C．人的成熟红细胞经过培养能形成细胞株
D．用胰蛋白酶处理肝组织可获得单个肝细胞
答案 D
解析 效应T细胞是高度分化的细胞，不能进行无限增殖，也不能产生抗体；B淋巴细胞不能进行无限增殖；成熟的红细胞不具有分裂能力；动物细胞培养过程中，将肝组织剪碎，利用胰蛋白酶处理可获得单个肝细胞。
方法链接
1．贴壁生长现象及接触抑制现象
(1)贴壁生长：动物细胞在液体培养基中悬浮生长一段时间之后，大部分细胞会贴附在培养瓶的内壁上生长。
(2)接触抑制：细胞有丝分裂数目增加到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，出现接触抑制现象。
2．原代培养和传代培养
(1)原代培养：从供体获取细胞与组织后的初次培养。
(2)传代培养：将原代培养的细胞分离稀释后转入新的培养瓶中继续培养。
(3)癌细胞失去了接触抑制的机制，可以在培养瓶中形成多层细胞。
3．细胞株和细胞系
(1)细胞株：传代培养的细胞能传到10～50代，这样的传代细胞称为细胞株。
(2)细胞系：传代培养的细胞在传到50代后，有部分细胞的遗传物质发生改变，并且具有癌变的特点，能无限地传代下去，叫做细胞系。
迁移训练
2．下列说法正确的是( )
A．动物细胞培养和动物组织培养无任何联系
B．在细胞培养中，有原代培养和传代培养之分
C．原代培养比传代培养进行得晚
D．在对动物成纤维细胞培养时，需用纤维素酶将细胞分散开
答案 B
解析 动物细胞培养和组织培养之间相互依存，表现出一定的组织特性；原代培养和传代培养都属于细胞培养，且传代培养较晚；纤维素酶是分解纤维素的，而动物细胞之间的连接物质的成分主要为蛋白质，应用胰蛋白酶使细胞分散开。
方法三 比较动物细胞融合与植物体细胞杂交
典例3 下列对植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较，描述正确的是( )
A．动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，诱导融合的方法也完全相同
B．两者都可以跨越种属间的生殖隔离，突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
C．利用植物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为生产单克隆抗体开辟了新途径
D．目前科学家终于实现了两个植物物种间的体细胞杂交，得到了同时具有两个物种遗传物质的超级植物，并使它们的性状全部得以体现
答案 B
解析 动物细胞融合的诱导方法有生物方法，如用灭活的病毒，而植物原生质体融合没有用生物方法；单克隆抗体的制备利用的是动物细胞融合技术；两个植物物种间的体细胞杂交，得到了同时具有两个物种遗传物质的超级植物，并不一定使它们的性状都能得以体现，这是基因选择性表达的结果。
方法链接
动物细胞融合与植物体细胞杂交的实质是相同的，都是用两个或者多个体细胞融合成一个细胞的过程，但二者还有较大的区别。
1．植物体细胞杂交
(1)原理：细胞膜的流动性、细胞的全能性。
(2)细胞融合的方法：去除细胞壁后诱导原生质体融合。
(3)诱导融合的手段：离心、电激、振动、显微操作、聚乙二醇等试剂诱导。
(4)用途：克服了远缘杂交不亲和的障碍，获得杂种植株。
2．动物细胞融合
(1)原理：细胞膜的流动性、细胞增殖。
(2)细胞融合的方法：使细胞分散后诱导细胞融合。
(3)诱导融合的手段：除应用植物体细胞杂交手段外，再加上灭活的病毒诱导(如图)。
(4)用途：制备单克隆抗体的技术之一(不能获得动物个体，可获得细胞及其产物)。
迁移训练
3．下面是关于番茄和马铃薯杂交的过程，回答下列问题：
(1)若番茄细胞内含A条染色体，马铃薯细胞内含B条染色体，将番茄和马铃薯采用杂交育种方法培育(假设能成功)，得到的后代应含______条染色体，还必须用______处理幼苗，才能得到可育的“番茄—马铃薯”植株，此时体细胞中含有________条染色体。
(2)若番茄是二倍体，马铃薯是四倍体，则杂种植株为______倍体。
答案 (1) 秋水仙素 A＋B (2)六
方法四 巧记单克隆抗体制备过程中的关键点
典例4 科学家用灭活的病毒把骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合得到杂交瘤细胞，灭活病毒的作用是( )
A．病毒比较小，可钻入到细胞内
B．灭活的病毒已完全死亡，死亡的病毒可以让细胞聚集
C．灭活的病毒已失去感染活性，对各种动物细胞不造成破坏，但所保留的融合活性可使不同的动物细胞进行融合
D．灭活的病毒带有目的基因，通过融合可以让杂交细胞带有目的基因
答案 C
解析 动物细胞融合常用灭活的病毒作促融合因子是因为灭活的病毒不再具有感染性，不会对细胞造成破坏，但仍可促使不同的细胞融合。
方法链接
1．关键思路及操作依据
(1)关键思路
①克隆单一的B淋巴细胞，形成细胞群。
②将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，获得杂交瘤细胞。
(2)用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的原因
①每一个B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体；不同种类的B淋巴细胞分泌的抗体不同。
②B淋巴细胞在体外培养时不能无限增殖；骨髓瘤细胞能够无限增殖。
2．两次筛选
(1)第一次筛选是用选择培养基选出B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的杂种细胞。
(2)第二次筛选需先在多孔培养皿上培养，在每个孔中只有一个杂交瘤细胞的情况下开始培养，然后再筛选出能产生特异性抗体的细胞群。
3．两种培养：注射到小鼠的腹腔内进行体内培养或者利用培养基体外培养。
迁移训练
4．1975年科学家首次利用B淋巴细胞杂交瘤技术制备出单克隆抗体。请据图回答下列问题：
(1)病原体注入小鼠体内后，一般要经过__________细胞处理后，才能被免疫细胞识别。
(2)制备单克隆抗体所用的B淋巴细胞一般从脾中采集，然后以________________作促融合因子，使B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。通过筛选和克隆培养，获得的杂交瘤细胞具有____________________________________________的特点。
(3)单克隆抗体的特点是__________________________________________________________。
根据图示写出应用杂交瘤技术获得单克隆抗体的两种主要方法_________________________。
答案 (1)吞噬
(2)灭活的病毒或聚乙二醇 既能产生特异性抗体，又能无限增殖
(3)特异性强，灵敏度高，并可以大量制备 体外培养法和动物体内培养法
解析 灭活的病毒和聚乙二醇均可促使动物细胞融合。杂交瘤细胞同时具有两个亲代细胞的遗传特性。可以在体外也可以在体内培养杂交瘤细胞获得单克隆抗体。
第6课时 细胞工程概述
[学习目标] 1.了解细胞工程的发展历程。2.简述细胞工程的基本技术。3.了解细胞融合的方法。4.举例说出细胞工程在遗传育种、生产药品、食品方面的应用。
一、细胞工程的发展
下列4幅图是细胞工程发展中的典型事件。阅读教材，结合材料思考细胞工程的发展历程。
二、细胞工程的基本技术
1．阅读教材，分析细胞工程的概念并填表
原理和方法
细胞生物学和分子生物学
操作水平
细胞水平或细胞器水平
目的
按照人的意愿去改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品
分类
按操作对象分为：植物细胞工程和动物细胞工程
按所使用技术的不同分为：植物组织培养技术、细胞融合技术、细胞核移植技术等
2.植物组织培养技术
(1)什么是细胞的全能性？一粒玉米种子长成植株能称为全能性吗？
答案 细胞的全能性是指含有本物种全套遗传物质的细胞，都具有发育成为一个新的生物个体的潜能。不能。
(2)比较下列细胞的全能性高低顺序：受精卵、体细胞、生殖细胞。
答案 受精卵＞生殖细胞＞体细胞。
(3)在正常植物体上，为什么体细胞未表现全能性，而是分化为不同的组织、器官？
答案 体细胞未表现全能性的原因：基因的选择性表达。
(4)分析胡萝卜根组织培养的主要过程，回答相关问题：
①植物组织培养中常用哪些材料作为外植体？
答案 离体的植物器官、组织、细胞或原生质体等称为外植体，植物组织培养中常用茎尖、根尖、幼嫩的叶片、花药(花粉)等作为外植体。
②植物组织培养的培养基一般需要什么样的条件？
答案 植物组织培养中应用的培养基一般含有五类成分：水分、无机盐、碳源、氮源、维生素等。
③什么是愈伤组织？
答案 是一团没有特定的形态、结构和功能，并处于旺盛分裂状态的薄壁细胞。
④培养基中激素的种类、含量不同，对植物组织有何影响？
答案 培养基中生长素的含量高于细胞分裂素时，主要诱导根原基的形成，而当细胞分裂素的含量高于生长素时，主要诱导芽原基的形成。
(5)结合以上分析，总结植物组织培养的概念。
答案 依据细胞全能性原理，在无菌条件下，分离植物的器官、组织、细胞或原生质体，并在培养基上培养，在适宜的条件下使其发育成部分或完整植株的技术。
3．细胞融合技术
如图为细胞融合技术，结合课本内容，填写下表：
原理
细胞膜的流动性
对象
两个或多个不同细胞
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
结果
形成杂种细胞
意义
突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能
4.如图为细胞核移植技术，结合课本内容，回答相关问题：
(1)在核移植过程中，体细胞提供细胞核，卵母细胞提供细胞质，所使用的操作仪器是显微操作仪。
(2)什么是动物细胞核移植技术？
答案 把一个动物细胞的细胞核移入一个已经去除细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育为一个新的胚胎，最终发育为一个动物个体的技术。
5．应用细胞工程有何意义？
答案 在细胞工程应用中，有的改变了传统的育种方式、生产方式，有的为人类提供了更加丰富的产品。它不仅在农业、林业生产中被广泛应用，还在医疗领域得到广泛应用，丰富了人类战胜各种疾病的手段。
一、植物组织培养技术
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，在一定的条件下，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，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括________和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和________两类植物激素。
(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。
答案 (1)无机物 生长素 (2)细胞的全能性 有丝分裂 分化 (3)培养基 芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件 (4)选择性表达
解析 植物组织培养是将离体的植物组织、器官或细胞接种到经消毒灭菌的培养基上，培养基含有供组织细胞生长发育所需要的无机物和小分子有机物，还有供调节细胞脱分化和再分化的细胞分裂素和生长素。由外植体发育到试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织经细胞有丝分裂和细胞分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶中叶绿素的合成需要光照条件。
二、植物体细胞杂交技术
“白菜—甘蓝”是科学家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、耐热性强和易于贮藏等优点。如图是“白菜—甘蓝”培育过程示意图，请据图完成下列问题：
(1)在上述过程中，获取A和B过程常用的物质为__________________________。
(2)在a过程中诱导原生质体融合最常用的诱导剂是________________________________，融合依据的原理是____________________________。
(3)若用于杂交的白菜和甘蓝的基因型分别为AaBB、ccDd，经a过程可获得哪几种类型的融合细胞？________________________________________________________________________
______________________________________________(只考虑两个细胞融合，写出基因型)。
(4)过程b是细胞壁的再生过程，与此过程密切相关的单层具膜细胞器是______________。
(5)在d过程培养中，培养基的成分通常包括水、____________________、有机营养和____________________等，同时，在培养过程中，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，另一个成功的关键是操作过程中必须保证__________________________。
(6)由杂种细胞D培育成“白菜—甘蓝”植株，采用的技术手段是______________________。该过程说明植物细胞具有________________________。
(7)通常情况下，白菜和甘蓝有性杂交是不能成功的，原因是__________________________。
(8)已知白菜体细胞中含2M条染色体，甘蓝体细胞中含2N条染色体，则杂种植株体细胞染色体数为________。若对白菜和甘蓝采用杂交育种方法能成功的话，得到的后代应含__________________条染色体。
(9)植物体细胞杂交方法的优点是______________________________________________。
答案 (1)纤维素酶和果胶酶 (2)聚乙二醇 细胞膜的流动性 (3)AAaaBBBB、ccccDDdd、AaBBccDd (4)高尔基体 (5)无机营养 植物激素 无菌 (6)植物组织培养 全能性 (7) 存在生殖隔离 (8) 2M＋2N M＋N (9)克服远缘杂交不亲和的障碍
1．下列技术中，一般不属于细胞工程的是( )
A．1907年哈里森进行的蛙胚神经组织培养
B．1972年卡尔逊获得了体细胞杂交植株
C．1982年帕米特采用显微注射法获得了巨型小鼠
D．1996年韦尔穆特利用核移植技术克隆出绵羊“多莉”
答案 C
解析 帕米特采用显微注射法将经过重组的带有大鼠生长激素基因的质粒转入小鼠受精卵内，并将早期胚胎植入小鼠体内妊娠，分娩出了带有大鼠生长激素基因的巨型小鼠，这一实验被认为是基因工程发展史上的一个里程碑。
2．植物组织培养中的“脱分化”过程是指( )
A．已休眠的种子经过处理使种子尽快萌发的过程
B．植物根尖、茎尖等处分生组织细胞经有丝分裂产生新细胞后分化为各种组织的过程
C．愈伤组织细胞分化为根与茎的过程
D．离体的植物组织、细胞培养产生愈伤组织的过程
答案 D
解析 脱分化指让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。A、B、C都是细胞分裂、分化的过程。
3．植物体细胞杂交要先除去细胞壁的原因是( )
A．植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁
B．细胞壁使原生质体失去活力
C．细胞壁阻碍了原生质体的融合
D．细胞壁阻碍了原生质体的发育
答案 C
解析 细胞壁的存在阻碍了原生质体的融合，所以植物体细胞杂交要先除去细胞壁。
4．下列关于细胞工程的叙述错误的是( )
A．细胞工程仅仅在细胞整体水平上定向改变遗传物质
B．细胞工程需要严格的无菌条件
C．细胞工程的技术包括植物组织培养技术、细胞融合技术、细胞核移植技术等
D．细胞工程可以用于作物新品种的改良或繁育
答案 A
解析 细胞工程是以细胞为基本单位，在体外进行操作，改变细胞的遗传物质，这种对遗传物质的改变可以在细胞整体水平上进行，也可以在细胞器水平上进行，如染色体工程。
5．下列实例中能体现细胞全能性的是( )
①用培养基培养的胡萝卜单个细胞发育成了可育的植株
②植物用种子进行繁殖 ③烟草花药离体培养得到了单倍体植株
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
答案 B
解析 用培养基培养的胡萝卜单个细胞发育成了可育的植株及烟草花药离体培养得到了单倍体植株都采用植物组织培养技术，都体现了植物细胞的全能性。而种子是绿色开花植物的一种器官，是通过有性生殖形成的，因此，植物用种子进行繁殖没有体现植物细胞的全能性。
基础再现
1．下列有关细胞全能性的叙述，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
答案 C
解析 生物体的所有细胞中，受精卵的全能性最高；卵细胞虽然分化程度很高，但仍具有较高的全能性；而体细胞的全能性比生殖细胞低得多。
2．要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，下列哪项是不需要的( )
A．具有完整细胞核的细胞
B．离体状态
C．导入外源基因
D．一定的营养物质和激素
答案 C
解析 组织培养三个条件是：离体、营养物质和激素、无菌，且所用体细胞必须结构完整，无需导入外源基因。
3．在以下4种利用细胞工程技术培育出的新个体中，遗传物质完全来自一个亲本的是( )
A．细胞核移植 B．细胞融合
C．染色体工程 D．细胞组织培养
答案 D
解析 细胞核移植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，但去核细胞的细胞质中有部分遗传物质，所以具有两个亲本的遗传性状；细胞融合可以实现两个同种或异种细胞之间的融合，具双亲遗传性状；染色体工程是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，其遗传物质不一定来自于同一个亲本；细胞组织培养是利用体细胞进行无性繁殖的技术。
4．下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是( )
A．培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
B．培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化
C．离体器官或组织的细胞都必须经过脱分化才能形成愈伤组织
D．同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因组成相同
答案 D
解析 绿色开花植物的细胞有两种：体细胞和配子细胞，这两种细胞所含的核型(基因)是不同的，同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因组成可能不相同。
5．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
答案 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。一般来说，植物细胞最外层的细胞壁，融合前应去除掉，融合成功的标志是再生出新的细胞壁。
能力提升
6．下列有关细胞全能性的含义的叙述，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都可以完成该个体的全部功能
C．从理论上讲，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、分化、生长、衰老、死亡的全过程
答案 C
解析 细胞全能性是指细胞中含有本物种的整套遗传物质，具有发育成一个完整个体的潜能。
7．下图为植物组织培养过程，有关说法错误的是( )
A．b试管中细胞全能性最高
B．d试管中培育出的个体都是纯合子
C．a→b的过程需要激素的刺激
D．a→d的细胞分裂都是有丝分裂
答案 B
解析 d试管中是否为纯合子取决于亲本；愈伤组织是由高度分化的植物器官、组织或细胞经脱分化产生的，容易经再分化形成完整的植物体，在图示四个试管的组织细胞中b的全能性最高；a→c过程都需要激素刺激；a→d过程都只发生有丝分裂，不发生减数分裂。
8．下面关于植物细胞工程的叙述，正确的是( )
①不同种植物叶肉细胞融合时，应先去掉细胞膜 ②叶肉细胞脱分化后，可形成无特定形态的薄壁细胞 ③叶肉细胞经过再分化过程，可形成愈伤组织 ④叶肉细胞离体培养时，可以表现出细胞的全能性
A．①③ B．②④
C．①②④ D．①②③④
答案 B
解析 不同种植物的叶肉细胞融合时，应先用酶解法去掉细胞壁；叶肉细胞经脱分化形成愈伤组织，即无特定形态的薄壁细胞，再分化形成胚状体或丛芽，进而发育成小植株。
9．用植物细胞工程技术将天竺葵与香茅草进行杂交可产生驱蚊香草，使有驱蚊作用的香茅醛随着天竺葵的蒸腾作用散发到空气中，达到驱蚊的效果。下面有关培养过程的叙述，不正确的是( )
A．原生质体的融合常用聚乙二醇(PEG)作为促融合因子
B．形成的愈伤组织的代谢类型是自养需氧型
C．由杂种细胞→杂种植株，要通过有丝分裂和细胞的分化
D．该项生物工程技术可克服远缘杂交不亲和的障碍
答案 B
解析 植物体细胞杂交过程中，诱导原生质体融合常用的促融合因子是PEG；由杂种细胞→杂种植株，要通过有丝分裂、脱分化和再分化才能形成；植物体细胞杂交克服了远缘杂交不亲和的障碍；杂种细胞经组织培养形成的愈伤组织，自身不含叶绿素，无法进行光合作用，其营养物质来自培养基，代谢类型是异养需氧型。
10．下图所示为植物体细胞杂交技术的过程，错误的是( )
A．A细胞和B细胞诱导融合前要先去除细胞壁，可用纤维素酶和果胶酶处理
B．从A细胞和B细胞到C细胞的过程中，常用离心、振动、电激或聚乙二醇(PEG)诱导融合
C．A细胞和B细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁
D．植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞
答案 D
解析 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此细胞融合前需先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁；诱导植物细胞融合时常用物理法或化学法；融合完成的标志是再生出新的细胞壁；植物体细胞杂交的目的是获得杂种植株。
11．科学家用植物体细胞杂交的方法，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株(如图)，其中①～⑤表示过程，英文字母表示细胞、组织或植株。请据图回答下列问题：
(1)实现过程②的技术是__________________，在此之前使用________________酶处理细胞以去除细胞壁。如果将已除去细胞壁的植物细胞放入等渗溶液中，细胞是何形状？________。过程②如放在神舟七号飞船上更易进行，这是因为____________________________________。
(2)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，依据的原理是______________________，其中过程④相当于________过程，⑤涉及的分裂方式为__________。若利用此技术生产治疗癌症的抗癌药物——紫杉醇，培养将进行到________(填字母编号)。
(3)若番茄体细胞内含m条染色体，马铃薯体细胞内含n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞内含________条染色体；若杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株属于几倍体植株？__________________。
(4)如果形成c细胞的a、b细胞都是番茄细胞，那么更简单的得到番茄植株f的处理方法是________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)诱导原生质体融合 纤维素酶和果胶 球状 失去重力作用的影响 (2)植物细胞的全能性 脱分化 有丝分裂 e (3)m＋n 单倍体 (4)用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的番茄种子或幼苗
解析 (1)由图示过程可知，过程②是诱导原生质体融合，在此过程之前要用纤维素酶和果胶酶处理两植物细胞去除细胞壁，得到原生质体；若将原生质体放入等渗溶液中，细胞将呈球状；在宇宙飞船上进行②过程更容易，因为失去了重力作用的影响。(2)利用杂种细胞培育成杂种植物的过程中，依据的是植物细胞的全能性原理，图中过程④是脱分化，⑤是再分化，此过程中细胞进行有丝分裂，若利用此技术生产紫杉醇只培养到图e即愈伤组织就可以。(3)植物体细胞杂交所得到的杂种细胞，其内的染色体数是两融合细胞中染色体数目之和；若培育成的杂种植株是四倍体，该植株的花粉经离体培养得到的植株是单倍体，因为由配子(如花粉)发育而来的个体都是单倍体。(4)利用同种植物的体细胞融合得到的植株是同源多倍体，更简单的方法可利用秋水仙素处理植物的萌发种子或幼苗。
12．某研究组对籼稻开展了组织培养及相关研究，请回答下列问题：
(1)2,4－D常用于籼稻愈伤组织的诱导，对形态的发生有一定的抑制作用。为促进愈伤组织再分化，在配制分化培养基时需________(填“升高”“保持”或“降低”)2,4－D的浓度。
(2)当籼稻愈伤组织在只含有细胞分裂素的培养基上培养时，出现具有分生能力的绿色芽点，但不能继续出芽，通常在培养基中添加____________________，以促进幼苗形成。
(3)研究中用显微镜可以观察到的现象是__________(填下列序号)。
①绿色芽点细胞排列松散 ②刚融合的籼稻和稗草杂交细胞发生质壁分离 ③胚状体细胞中有叶绿体 ④分化的愈伤组织内各细胞的形态大小一致
(4)经组织培养筛选获得的籼稻叶绿素突变体，其叶绿素a与叶绿素b的比值显著大于对照，叶绿素总量不变。某同学用__________(填序号：①绿色；②红色；③蓝紫色；④黄色)光照射突变体和对照叶片，检测到两者光合放氧速率差异不大。若取等量色素提取液进行层析，会发现突变体第________条色素带(自上而下)窄于对照组。
(5)胚乳(3n)由一个精子与两个极核受精发育而成。若用籼稻种子的胚乳诱导愈伤组织培育三倍体，需适时剔除胚，以免胚的存在影响愈伤组织细胞的__________________，还可避免再生苗中混有__________________。
答案 (1)降低 (2)适量的生长素 (3)③ (4)①④ 4 (5)增殖与分化 二倍体幼苗
解析 (1)因为2,4－D对形态的发生有一定的抑制作用，常用于诱导形成愈伤组织，故在愈伤组织的再分化培养基中要降低2,4－D的浓度。(2)愈伤组织再分化产生幼苗时，需要细胞分裂素和生长素的共同作用。(3)愈伤组织的细胞排列松散，而绿色芽点的细胞是具有分生能力的细胞，排列紧密；刚融合的籼稻和稗草杂交细胞还未形成新的细胞壁和大的液泡，因此不会发生质壁分离；胚状体的细胞是已经分化的具有生根发芽能力的细胞，其中有的细胞含有叶绿体；分化后的细胞在形态、结构和生理功能上会发生稳定性的变化。(4)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，故在绿光和黄光的照射下，突变体和对照组的叶片光合作用无明显差异。突变体的叶绿素a与叶绿素b的比值大于对照组，而叶绿素的总量不变，则叶绿素a的含量增多、叶绿素b的含量减少，故色素分离的结果是滤纸条自上而下的第4条色素带窄于对照组。(5)胚乳细胞中含3个染色体组，胚细胞中含2个染色体组，胚具有分裂和分化的能力，其存在可能会影响胚乳细胞诱导形成的愈伤组织细胞的增殖与分化，故需剔除，这样还可避免愈伤组织再分化形成的三倍体幼苗中混有二倍体幼苗。
个性拓展
13．在植物组织培养过程中，愈伤组织的成功诱导是至关重要的步骤。科学家以食用稗的成熟胚作为外植体，在基本培养基上研究植物生长调节剂对食用稗愈伤组织诱导的影响。实验结果如下表。请回答相关问题：
培养基代号
2,4－D
(mg·L－1)
6－BA
(mg·L－1)
愈伤组织
诱导率(%)
L1
1.0
0
65.41
L2
2.0
0
68.76
L3
3.0
0
91.01
L4
3.0
0.2
54.48
L5
3.0
0.5
57.35
L6
3.0
1.0
51.71
注：愈伤组织诱导率(%)＝产生愈伤组织的外植体数/接种外植体总数×100%。
(1)从上表可以知道，在基本培养基中添加较高浓度的______________有利于食用稗胚形成愈伤组织，而添加________则不利于食用稗愈伤组织的形成。
(2)影响愈伤组织成功诱导的因素除植物生长调节剂外，培养的环境条件也是重要的因素。现给你提供200个已经消毒过的食用稗的成熟胚，在上述研究的基础上，探究光照对愈伤组织形成的影响。
实验步骤：
①将200个已经消毒过的食用稗的成熟胚平均分为甲、乙两组，分别接种到__________培养基上；
②______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________；
③______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
预期实验结果和结论：___________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)2,4－D 6－BA
(2)①L3 ②甲组置于光照条件下培养，乙组置于黑暗条件下培养，其他条件相同且适宜 ③培养一段时间后，分别计数甲、乙两组中形成愈伤组织的个数并计算愈伤组织诱导率
预期实验结果和结论：①若甲组的愈伤组织诱导率大于乙组的愈伤组织诱导率，则光照有利于愈伤组织的形成；②若甲组的愈伤组织诱导率小于乙组的愈伤组织诱导率，则黑暗有利于愈伤组织的形成；③若甲组的愈伤组织诱导率和乙组的愈伤组织诱导率相当，则光照、黑暗对愈伤组织的形成没有影响
第7课时 植物细胞工程的应用
[学习目标] 1.掌握植物组织培养的原理、过程及其特点。2.理解人工种子的制备方法、过程及其意义。3.理解植物细胞培养的方法、过程。4.举例说出植物细胞工程的应用。
一、植物组织培养技术的应用
植物细胞工程作为一门新兴的生物技术，已经普遍应用于社会生产的方方面面。下面图示都是利用了植物组织培养技术，结合教材内容回答下列问题：
1．快速繁殖
(1)传统繁殖方法中，哪些可以保持植物的优良性状？为什么？
答案 人们常用嫁接、扦插等方法。因为它们是无性繁殖，遗传物质与亲本完全相同，所以能保持植物的优良性状。
(2)什么是微型繁殖？
答案 植物组织培养时，需要严格执行一定的程序，幼苗在实验室的培养瓶中生长发育，整个生产过程实现微型化、精密化，所以又被称为“微型繁殖技术”。植物组织培养技术实现了种苗高效、快速繁殖，也被称为“快速繁殖技术”。
(3)微型繁殖属于什么繁殖方式？进行哪种细胞分裂方式？
答案 无性繁殖。有丝分裂。
(4)总结植物微型繁殖的特点。
答案 ①能够保持优良品种的遗传特性。②选取材料少；繁殖速度快，周期短；不受季节和恶劣天气的影响。③可实现工厂化生产。
(5)人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化育苗生产，这是利用了该项技术的哪些特点？
答案 植物微型繁殖技术具有高效性和可以保持种苗的优良遗传特性的优势，工厂化大规模育苗生产正是利用了植物微型繁殖技术的这两方面优势。利用植物微型繁殖技术我们可以在短时间内获得大量的优质种苗。
2．培育无病毒植物
(1)病毒是营寄生生活的生物，它是如何穿过植物细胞壁入侵植物体的？
答案 植物病毒一般是通过损伤部位入侵植物体的。侵入植物体的病毒在细胞中会大量增殖并感染其相邻的细胞，最终扩散至整个植株。
(2)病毒对植物的生长有何影响？
答案 病毒在作物体内逐年积累会导致作物的产量降低，品质变差。
(3)植物组织培养为什么选用茎尖等分生组织做材料？
答案 要得到脱毒苗，材料选取的关键是选取植物的茎尖(或根尖)来作为植物组织培养的外植体。这是因为植物的分生组织细胞中一般是不含病毒的，选取植物的茎尖(或根尖)作材料，可以避免病毒对作物的影响，大大提高作物的产量。
3．人工种子
(1) 天然种子一般包括哪些结构？各结构的主要成分及功能各有哪些？
答案 天然种子一般包括种皮、子叶、胚芽、胚轴、胚根等结构。种皮具有保护种胚和萌发时吸收水分的作用。胚根最先突破种皮向地生长，并发育成根。胚轴伸长，胚芽突破种皮背地生长，发育成茎和叶。胚乳的作用是储存营养物质。单子叶植物子叶的作用是将胚乳内的有机物转运给胚芽、胚轴、胚根；双子叶植物子叶的作用是储存营养物质。
(2) 如果制造人工种子，应该具备哪些结构？
答案 由胚状体、作为保护性外壳的人工种皮和提供发育所需营养的人工胚乳组成。如图所示：
(3)在人工种子中还应该添加什么有效成分？
答案 适量的养分、无机盐、有机碳源、抗生素、农药、有益菌等，还可添加一些植物生长调节剂。
(4) 与天然种子相比，人工种子有哪些优点？
答案 ①不受环境因素的制约，一年四季都可以进行工厂化生产。②繁殖速度快，可在短时间内提供大量种苗。③胚状体是经人工无性繁殖产生的，有利于保存该种系的优良性状等。
二、植物细胞培养技术的应用
1．植物细胞代谢产物的工厂化生产
目前，植物细胞培养技术已成为工业化生产植物产品的一条有效途径，试结合下面的资料阅读教材，分析思考：
(1)植物细胞培养的技术基础是什么？
答案 植物组织培养。
(2)植物细胞培养也是为了获取新的植物个体吗？有无体现细胞的全能性？
答案 植物细胞培养技术生产具有生理活性的植物细胞次生代谢产物，而不是植物个体，没有体现植物细胞的全能性，其原理是细胞增殖。
(3)植物细胞培养技术具有哪些优点？
答案 快速、高效，且不受季节、外部环境等条件限制。
2．单倍体育种
(1)花药由花药壁和花粉囊等构成，后者中的花粉可发育成单倍体胚或脱分化形成愈伤组织。
(2)什么是单倍体？
答案 单倍体是含有本物种配子染色体数目的个体。
(3)与二倍体植株相比，单倍体植株有何特点？
答案 叶小、株矮、生活力弱且高度不育。
(4)秋水仙素有何作用？
答案 抑制纺锤体的形成，使着丝点分裂后形成的两条子染色体不能分配到两个子细胞中，从而使染色体数目加倍。
(5)单倍体育种的原理是什么？
答案 染色体变异及植物细胞的全能性。
(6)单倍体育种采用的技术手段有哪些？
答案 花药离体培养、秋水仙素处理幼苗、植物组织培养技术。
(7)写出单倍体育种的流程图。
答案 花药离体培养愈伤组织单倍体植株正常植株。
(8)单倍体育种方式有何优缺点？
答案 优点：明显缩短育种年限。缺点：技术相当复杂，需要与杂交育种结合，其中的花药离体培养过程需要组织培养技术的支持，多限于植物。
一、培育无病毒植物、人工种子的培育过程均采用组织培养技术
1．培育无病毒植物主要是强调组织培养的取材一定是无毒的(如茎尖、根尖)，才能繁殖出无毒的幼苗。
2．人工种子的培育也是采用组织培养技术，但是只需培育得到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等材料，包上人工种皮就可形成人工种子。人工胚乳含有胚状体发芽所需要的营养成分或植物激素，还应含有杀菌剂，以防播种后微生物的侵害，相当于种子的子叶或胚乳。人工种子发芽得到的幼苗能保持亲本的优良性状，另外还不受气候、季节和地域的限制。
二、植物组织培养与植物细胞培养的区别
1．含义不同：植物组织培养是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。而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，通过传代培养使细胞增殖，从而获得大量的细胞群体的一种技术。
2．目的不同：植物组织培养的目的是得到更多的植物体，而植物细胞培养的目的是获得人类所需要的细胞代谢产物。
1．下列属于植物的微型繁殖技术的是( )
A．兰花的茎尖组织培育成兰花幼苗
B．水稻种子萌发并长成新个体
C．扦插的葡萄枝长成新个体
D．柳树芽发育成枝条
答案 A
解析 水稻种子萌发并长成新个体、柳树芽发育成枝条均属于个体发育部分；扦插的葡萄枝长成新个体属于无性生殖中的营养生殖。
2．对人工种子正确的解释是( )
A．通过科学手段人工合成的种子
B．利用植物组织培养技术获得的种子
C．种皮能自我生成的种子
D．人工种子发芽率低
答案 B
解析 人工种子就是以通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。该种子在适宜条件下同样能萌发长成幼苗，因此人工种子的发芽率并不低。
3．对人参皂甙干粉进行工厂化生产，下列何种技术是必需的( )
A．杂交育种 B．植物组织培养
C．多倍体育种 D．单倍体育种
答案 B
解析 对人参皂甙干粉进行工厂化生产，必须先通过植物组织培养获得人参皂甙含量最高的细胞株，然后进行发酵大规模生产。
4．下面是将四倍体兰花的叶片通过植物组织培养形成植株的示意图，下列相关叙述中正确的是( )
A．②阶段会发生减数分裂过程
B．①阶段需要生长素而③阶段需要细胞分裂素
C．此过程体现植物细胞具有全能性
D．此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体
答案 C
解析 ②阶段形成胚状体是细胞分裂和分化的结果，不会发生减数分裂过程；①③阶段都需要生长素和细胞分裂素的参与，但不同阶段需要的比例不同；花药离体培养得到的植株为单倍体；此过程是由离体的结构发育成完整植株，因此体现了植物细胞的全能性。
5．下面为番茄植物组织培养过程的流程图解，以下相关叙述不正确的是( )
A．脱分化发生在b步骤，形成愈伤组织，在此过程中植物激素发挥了重要作用
B．再分化发生在d步骤，是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程
C．从叶组织块到种苗形成的过程说明番茄叶片细胞具有全能性
D．人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题
答案 B
解析 由愈伤组织形成胚状体结构的过程叫再分化，发生在c过程，故B错。b过程是指植物组织形成愈伤组织的过程，叫脱分化；脱分化、再分化都是由培养基中不同激素及其浓度比决定的；植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性；人工种子的优点是可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。
基础再现
1．下列属于微型繁殖的是( )
A．马铃薯的块茎繁殖 B．小麦的种子繁殖
C．一片花瓣的繁殖 D．柳树的扦插繁殖
答案 C
解析 微型繁殖是利用植物组织培养技术，将离体的植物组织、器官、细胞进行培养，获得大量相同子代的过程。
2．人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化生产，这是利用了该项技术的哪些特点( )
A．操作简单
B．使优良性状组合在一起
C．培育新的性状
D．高效性和保持种苗的优良遗传特性
答案 D
解析 利用植物微型繁殖技术繁殖植物就是利用其优点：一是繁殖高效快速，二是能保持优良品种的遗传特性。植物微型繁殖技术的方法是植物组织培养技术，是一种无性繁殖方式，后代与亲代性状相同，操作过程并不简单。
3．人工种子比天然种子有许多优越性，下列对其优越性的叙述，不正确的是( )
A．可使自然状态下不结子的植物得以繁殖
B．方便贮藏和运输
C．可以随意改变植物的遗传性状
D．可快速、大量繁殖
答案 C
解析 人工种子是通过植物细胞工程完成的，所以可以使在自然条件下不结子或珍贵的植物得以繁殖；人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，因此，可以很方便地贮藏和运输；人工种子的生产不受季节限制，而且快捷高效；人工种子可以保持物种优良的遗传性状。
4．下列哪种生物不能通过突变体的利用而获得( )
A．抗除草剂的白三叶草 B．生产胰岛素的大肠杆菌
C．高产的水稻 D．蛋白质含量高的小麦
答案 B
解析 突变体育种可通过基因突变或染色体变异而获得高产、高抗、有机物含量丰富的品种，但获得生产胰岛素的大肠杆菌不可能通过突变而获得，一般可通过基因工程(转基因技术)而获得。
5．下列应用不涉及植物组织培养技术的是( )
A．花药离体培养得到单倍体植株
B．秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株
C．人工种子培育
D．“番茄—马铃薯”杂种植株培育
答案 B
解析 花药离体培养、人工种子培育和体细胞杂交植株的培育均需要植物组织培养作为技术手段，而秋水仙素诱导多倍体形成与植物组织培养没有直接关系。
能力提升
6．马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会因感染病毒而减产，为此农民希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳方法是( )
A．选择优良品种进行杂交
B．进行远缘植物体细胞杂交
C．利用芽尖进行组织培养
D．人工诱导基因突变
答案 C
解析 本题的关键词是“获得无病毒幼苗”，即培养无病毒植株。况且，马铃薯本身就是无性繁殖的，而作物脱毒时采用植物组织培养技术，形成的脱毒苗中遗传物质和亲本是完全相同的，只是少了原来的病毒。故选C。
7．植物组织培养的过程可以归纳为：①②③―→④。对此叙述错误的是( )
A．②―→③的再分化过程中，当细胞分裂素与生长素的浓度比低时，有利于根的分化、抑制芽的形成
B．植物组织培养所依据的原理是细胞的全能性
C．③―→④过程指植物的营养生长和生殖生长阶段
D．②包裹上人造种皮可获得人工种子
答案 D
解析 只有将离体植物细胞或组织培养成具有生根发芽能力的胚状结构，再包上人工种皮，才能得到人工种子，而②是未分化的愈伤组织，不具有生根发芽能力，只有在分化培养基上培养后，才能用于制造人工种子。
8．下图是人工种子的结构简图，对其叙述不正确的是( )
A．人工种子的胚乳中含有胚状体发育所需的营养物质，还可以添加农药和植物激素
B．人工种子可以工业化生产，播种人工种子可节省大量的粮食
C．人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差或发芽率低等问题
D．人工种子的胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构
答案 D
解析 人工种子是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子；胚状体与正常受精卵发育形成的胚有类似的结构和发育阶段；在人工种子胚乳中，除了添加种子萌发所需的营养物质外，还可添加农药、植物激素、固氮菌等。
9．如图为植物组织培养的基本过程，制造人工种子、生产治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，应分别选用编号( )
A.④、② B.③、②
C.④、③ D.②、③
答案 B
解析 人工种子是指已分化的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽等用合适的“人工种皮”进行包裹得到的种子，所以应为再分化后的③；获取细胞产物紫草素则培养到具有产生此物质的细胞群体②即可，无需获得植株。
10.用单倍体育种方法可以明显缩短育种年限，下列有关其原因的说法正确的是( (
A.通过染色体加倍获得的可育植株，基因组成纯合，这样的植株自交后代不发生性状分离
B.单倍体植株只有一套染色体，不会出现等位基因，也就不会有杂合子，后代不会发生性状分离
C.两个单倍体交配后，后代都是纯合子，纯合子自交后代不会发生性状分离
D.以上三种说法均正确
答案 A
解析 单倍体育种是取花药离体培养获得单倍体植株后，用秋水仙素处理，使染色体数目加倍，基因组成纯合，所以自交后代不发生性状分离。
11.科学家从悬浮培养的单细胞、离体花粉或胚囊中，通过植物组织培养技术获得胚状结构(胚状体(。胚状体不同于一般的种子胚，它是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物，所以，又称“体细胞胚”或“花粉胚”。胚状体在一定的条件下，可以通过个体发育过程形成植株。将其包埋在一个能提供营养的胶质中，外面包裹上人工种皮，便制成了“人工种子”。目前，我国科学家利用植物组织培养技术已在烟草、水稻、小麦和玉米等植物上成功诱导出胚状体，而美、法等各国正着手将人工种子市场化、商品化。
(1(简要归纳“离体的细胞”进行植物组织培养获得胚状体的过程：_____________________
____________________________________________________________________________。
(2(“人工种子”大体由胚状体、包埋胚状体的胶质以及人工种皮三部分组成。包埋胚状体的胶质相当于自然种子中的 ，其中富含营养物质，这是因为_________________
_______________________________________________________________________________。
为了满足胚状体代谢的需求，“人工种皮”还必须具有良好的 性能。
(3(由“人工种子”萌发出的植株是否可育？_________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4(写出“人工种子”商品化的意义(两项(：__________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(5(培育胚状体利用了 这一项生物技术。在该过程中培养基中需要添加 和 两种激素，还需要对培养基进行严格的 。
(6(利用“人工种子”繁殖后代属于________________________________________________。
(7(该项技术的成功应用，反映了细胞的___________________________________________性。
(2)胚乳或子叶 胚状体在萌发初期不能进行光合作用 透水、透气 (3)由花粉培养发育成的植株一般不可育，由体细胞经组织培养发育成的植株是可育的 (4)可用于苗木的快速繁育、无病毒植株培养、解决有些作物繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题(回答其中的两项即可) (5)植物组织培养 生长素 细胞分裂素 灭菌 (6)无性繁殖 (7)全能
解析 (1)胚状体一般是利用愈伤组织分化形成的。(2)利用胚状体制“人工种子”时，需包裹上“人工种皮”、胶质等，为了满足胚状体代谢的需求，“人工种皮”则必须具有良好的透水、透气性能，以利于胚状体吸收水分和氧气。包埋胚状体的胶质相当于自然种子中的胚乳或子叶，富含营养物质，能为胚状体的发育提供营养物质。(3)一般来说，对于二倍体植物，若“人工种子”由花粉培养发育而成，得到的植株一般不可育；若由体细胞经组织培养发育而成，则是可育的。(4)“人工种子”的培养，可用于苗木的快速繁育，无病毒植株培养，解决有些作物繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。(5)培育胚状体利用了植物组织培养这一项生物技术。在该过程中，培养基中需要添加生长素和细胞分裂素两种激素，它们对培养分化的方向具有决定性作用。另外，还需要对培养基进行严格的灭菌，防止杂菌污染。(6)由于“人工种子”只能获得一个亲本的性状，因此，利用“人工种子”繁殖后代属于无性繁殖。(7)该项技术的成功应用，反映了细胞的全能性。
12．为了获得植物次生代谢产物，先用植物外植体获得愈伤组织，然后在液体培养基中悬浮培养。请回答下列问题：
(1)外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为______。
(2)在愈伤组织悬浮培养时，细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如下图所示。细胞干重在12d后下降的原因有________________________________；培养液中蔗糖的作用是________________、________________。
(3)多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经________________处理，会产生染色体加倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目，压片前常用纤维素酶和________酶解离愈伤组织。若愈伤组织细胞(2n)经诱导处理后，观察到染色体数为8n的细胞，合理的解释是______________________________________________、____________________________________。
答案 (1)脱分化 (2)蔗糖浓度下降，pH降低 提供能源 调节渗透压 (3)秋水仙素(低温) 果胶 经加倍到4n的细胞处于有丝分裂后期 经加倍到8n的细胞处于有丝分裂中期
解析 (1)外植体经诱导形成愈伤组织的过程称为脱分化。(2)观察图示可知，12d后蔗糖浓度和pH都下降到较低水平，影响能量的供应和酶的活性，导致细胞干重下降。另外，培养液中的蔗糖还具有调节渗透压的作用。(3)在细胞分裂过程中，用低温或秋水仙素处理，都可抑制纺锤体的形成，使子染色体不能移向细胞两极，从而使细胞中染色体数目加倍。愈伤组织的细胞之间含有纤维素和果胶，欲将其分散成单个细胞，压片前需用纤维素酶和果胶酶处理。愈伤组织细胞经诱导处理后，有的细胞染色体数目加倍(4n)，有的细胞染色体数目未加倍(2n)，也可能有的细胞在连续分裂中每次都因低温或秋水仙素抑制了纺锤体的形成，导致细胞中染色体数目连续加倍，出现染色体数目为8n的细胞。所以染色体数目加倍到4n的细胞处于有丝分裂后期时染色体数目为8n，染色体数目加倍到8n的细胞处于有丝分裂中期时染色体数目也为8n。
个性拓展
13．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，也不利于濒危的红豆杉的保护。研究发现，红豆杉的其他组织细胞也能生产紫杉醇，有人尝试用细胞工程技术生产。如图为三种红豆杉细胞培养过程中细胞数量与紫杉醇产量的数据图。请据图回答下列问题：
(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是______________________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)在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是______________________和______________________________。
(4)利用组织培养技术生产紫杉醇与传统方法提取紫杉醇相比，前者具有________________________________等优点。
答案 (1)云南 活细胞数量减少、某些代谢产物的积累
(2)愈伤组织
(3)保证氧气供应充足 使细胞与培养液及氧气充分接触
(4)产量高、节约资源、有利于生态保护
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，从而使紫杉醇产量下降。(2)培养是为了获得细胞产物，所以培养到愈伤组织即可。(3)通入无菌空气是为了保证氧气的供应，而搅拌是为了让细胞与培养液及氧气充分接触。(4)利用组织培养提取紫杉醇具有产量高，耗材少，且不会对生态造成破坏等优点。
第8课时 动物细胞培养和细胞核移植技术
[学习目标] 1.了解动物细胞与组织培养的原理、意义及应用。2.理解动物细胞与组织培养的方法、过程。3.了解动物体细胞核移植技术的原理和意义。4.掌握细胞核移植与动物体细胞克隆的过程和意义。5.了解克隆技术引发的社会伦理问题。
一、动物细胞与组织培养
下图是动物细胞与组织培养过程示意图，阅读教材，完善材料，思考下面的问题：
1．什么是动物细胞与组织培养？
答案 是指在体外模拟动物体内环境，将动物细胞或组织在温度适宜、营养充足、无菌等条件下培养，使其继续生长、增殖并维持原有结构和功能的技术。
2．动物细胞与组织培养时，通常选用什么样的组织块？为什么？
答案 大多取自动物胚胎或出生后不久的幼龄动物的器官或组织。因为幼龄细胞与组织比老龄细胞与组织更容易培养。
3．动物细胞与组织培养的原理是什么？
答案 细胞增殖。
4．动物细胞培养与动物组织培养的主要区别是什么？
答案 动物细胞培养过程中需要用胰蛋白酶等使组织块中的细胞分散开，而动物组织培养过程中不需要使细胞分散开。
5．总结动物细胞培养的环境条件。
答案 (1)与哺乳动物相近的适宜温度为36.5 ℃左右。(2)最适pH范围为7.2～7.4。(3)气体：O2含量直接影响细胞代谢活动，CO2含量则影响培养环境的pH。(4)多种营养物质：葡萄糖、氨基酸、无机盐、微量元素和促生长因子等。(5)无菌环境：适量增加抗生素，以避免污染。
6．根据营养物质的来源不同，一般可将培养基分为天然培养基和合成培养基。在动物细胞培养与组织培养中，一般选用合成培养基，并加入一定量的动物血清。
7．如何区分原代培养和传代培养？
答案 (1)原代培养是指从供体获取细胞与组织后的初次培养。(2)将原代培养的细胞分离稀释后转入新的培养瓶中继续培养，称为传代培养。
8．动物细胞与组织培养是否与植物组织培养一样，最终可获得新的完整个体？
答案 动物细胞与组织培养的目的是让这些细胞生长和增殖，没有体现细胞的全能性，而植物组织培养一般会获得完整植株，体现了植物细胞的全能性。
二、动物细胞核移植和体细胞克隆
首例体细胞核移植克隆羊“多莉”的诞生，翻开了动物克隆史上崭新的一页。克隆羊“多莉”的产生过程如下图所示。结合教材，完善图示过程，并思考下面的问题：
1．为什么要移植动物的细胞核？
答案 已分化的动物细胞整体的全能性受到限制，只是细胞核具有全能性，因为动物细胞的细胞核内含有本物种生物生长发育所需要的全部遗传物质。
2．卵细胞去核的原因是什么？
答案 保证克隆动物的遗传物质最大程度地来自有重要利用价值的动物。
3．克隆动物与供体动物完全相同吗？克隆过程能否改变动物的性别？为什么？
答案 不完全相同，原因是：(1)克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞的细胞质。(2)生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境的影响。克隆动物的性别受细胞核的控制，所以与供体动物的性别相同，不能改变性别。
4．核移植技术的原理是什么？
答案 动物细胞核的全能性。
5．总结克隆的含义。
答案 克隆不仅仅是指无性繁殖，还包括遗传上完全相同的分子、细胞或来自同一祖先的生物个体的无性繁殖群体。
6．总结克隆技术在医疗卫生领域具有哪些应用前景。
答案 (1)作为生物反应器，生产医用蛋白。
(2)在治疗人类疾病时，转基因克隆动物细胞、组织和器官可以作为异种移植的供体用于组织器官的移植。
(3)可使人类更深入地了解胚胎发育及人体衰老的过程。
(4)用克隆动物做疾病模型，能使人们更好地追踪和研究疾病的发展过程，以便更有效地治疗疾病。
7．总结体细胞克隆技术在畜牧生产中的应用。
答案 (1)加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群的繁育。(2)在保护濒危物种方面，有望利用体细胞克隆技术增加这些动物的存活数量。
8．研究克隆技术有何意义？
答案 克隆技术在克服动物种间杂交繁殖障碍，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。
三、克隆动物(人)的安全性和伦理问题
社会上对克隆动物的安全性问题上引发了一些争议，阅读课本，思考下面问题：
(1)过程一、过程二分别为哪种克隆过程。二者有何区别？
答案 过程一为生殖性克隆过程，过程二为治疗性克隆过程。二者主要区别是：获得的早期胚胎在治疗性克隆中用于获得胚胎干细胞，然后诱导胚胎干细胞分化出所需的特定的组织或细胞；在生殖性克隆中获得的胚胎则通过胚胎移植送入母体的子宫内，由母体孕育出婴儿。
(2)分析克隆技术引发的争论，填空下表：
观点
理由
不赞成
①克隆人严重违反了人类伦理道德
②克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念
③克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人
④克隆技术尚不成熟
赞成
①技术性问题可以通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等方法得到解决
②克隆人是一项科学研究，既然是科学就应允许研究克隆人
中国政府的态度
①禁止生殖性克隆人，原则是：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验；②不反对治疗性克隆
一、植物组织培养与动物细胞培养的比较
比较项目
植物组织培养
动物细胞培养
原理
细胞的全能性
细胞增殖
培养基性质
固体培养基
液体培养基
培养基特有成分
蔗糖、植物激素
葡萄糖、动物血清
培养结果
植物体
细胞株、细胞系
培养目的
快速繁殖、培育无病毒植株
获得细胞或细胞分泌蛋白
二、动物细胞核移植技术和体细胞克隆
美国威斯康星州的一个奶牛场有一头奶牛，年产奶量达30.8 t，我国奶牛产奶量年平均水平仅为3～4 t。某人用该高产奶牛的耳朵细胞，采用核移植技术获得高产奶牛(如图)。据图回答下列问题：
(1)③过程中选择去核卵母细胞作为受体细胞的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)④过程所利用的技术是__________________，其原理是__________。
(3)该实验的成功说明已分化的耳朵细胞的细胞核中含有与________________一样的全套基因，这种繁殖方式属于________________。
(4)若研究发现该高产奶牛线粒体发达，故它的产奶量高，则小牛d成年后具有这一优良性状吗？__________。你的依据是_______________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)卵母细胞体积大，易操作，营养物质丰富，且细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质 (2)动物细胞培养 细胞增殖 (3)受精卵 无性繁殖 (4)不具有 线粒体中的基因一般通过细胞质传递给后代，而小牛d的细胞质主要来自于普通奶牛a
解析 (1)在核移植中常用去核卵母细胞作为受体细胞，是因为卵母细胞内含有丰富的营养物质，体积比较大，容易操作。(2)④过程属于动物细胞培养，其原理是细胞增殖。(3)该实验的成功证明了动物细胞核具有全能性，因为细胞核中含有和受精卵一样的全套基因。(4)线粒体位于细胞质中，主要来源于受体细胞，因此小牛d没有产奶量高的优良性状。
三、克隆动物(人)的安全性和伦理问题
供体器官的短缺和排斥是器官移植的重要问题，而治疗性克隆能最终解决这些问题。下图是治疗性克隆的过程图解：
(1)正常情况下，去核的卵母细胞取自于女性卵巢排卵后在输卵管中的____________________期的卵母细胞。
(2)治疗性克隆所用的技术是__________________。
(3)已知患者又是红绿色盲的女性，图中提供卵母细胞的为完全正常的年轻女性。移植器官后，该患者所生孩子中红绿色盲的情况是________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆的研究，请你谈谈为什么要反对克隆人(至少写出两条理由)。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)减数第二次分裂中(MⅡ中)
(2)核移植技术
(3)男孩红绿色盲，女孩不一定
(4)①严重违反了人类伦理道德；②冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；③是在人为地制造心理上和社会地位上都不健全的人；④克隆技术尚不成熟，可能克隆出有严重生理缺陷的孩子(至少写出两条，只要答案符合题意即可)
解析 从卵巢中刚排出来的次级卵母细胞，只有达到减数第二次分裂中期时的卵母细胞才可用于细胞重组；治疗性克隆采用的是核移植技术，移植器官并不改变患者的基因型，故红绿色盲女性的后代男孩为红绿色盲，女孩是否为红绿色盲则取决于父亲的基因型；我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆。
1．动物细胞培养过程中一定可以出现的情况是( )
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．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．当细胞发生类似于癌细胞的变化时，可进行传代培养
答案 D
解析 由于细胞之间相互接触而发生接触抑制现象，所以正常培养的细胞在培养瓶壁上只能形成单层细胞，A项错；克隆培养法中细胞进行有丝分裂，所以细胞的基因型一般不会发生改变，B项错；二倍体细胞传代培养至10～50代时多数的细胞会死亡，只有少数的细胞能够培养至50代以后成为细胞系，C项错；类似于癌细胞的突变使细胞能够无限增殖，可以进行传代培养，D项正确。
2．一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下哪些条件( )
①无毒的环境 ②无菌的环境 ③合成培养基需加血浆
④温度与动物的体温相近 ⑤需要O2，也需要CO2
⑥适宜的pH
A．①②③④⑤⑥ B．①②③④
C．①②④⑤⑥ D．①②③④⑥
答案 A
解析 动物细胞培养一般需要无菌、无毒的环境；一定的营养；一般保持与动物相近的体温和适宜的pH以及气体环境等。
3．2010年6月《中国养殖风》报道，“内蒙古白绒羊种羊场”诞生了目前国际上规模最大的一批转基因克隆绒山羊。关于克隆，除个体水平外，还有分子、细胞、器官等水平的克隆。下列不属于克隆技术的是( )
A．从出生不久的小鼠心脏取下的细胞在体外离体培养成细胞系
B．使某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达
C．农业生产上利用马铃薯的芽繁殖马铃薯
D．将单个B淋巴细胞进行无性繁殖
答案 B
解析 克隆实质上就是一种无性繁殖，题中A、D两项都是细胞水平的克隆；C项是指植物的营养生殖，也属于克隆的范畴；B项中，使某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达，属于基因工程技术。
4．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发育成重组胚胎，再植入丙马的子宫内发育，结果产下一匹小马。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
B．小马的性状与甲马完全相同
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
答案 C
解析 克隆过程中细胞质遗传物质来自一方，而细胞核中遗传物质来自另一方，所以小马的性状与甲马不完全一致；该过程只能说明动物细胞核具有全能性，而不能证明动物细胞的全能性。
5．下列有关克隆人的说法中，错误的是( )
A．克隆人是一种无性生殖方式
B．克隆人证明了人体体细胞核具有全能性
C．现在克隆人技术已经成熟
D．由于克隆人会引起严重的伦理问题，各国政府一致反对克隆人的研究
答案 C
解析 克隆人是将人体体细胞核移植到去核的卵母细胞中，然后将其在体外卵裂形成的胚胎移植到母体子宫中，使其发育成克隆人，这一生殖方式为无性生殖。因此，克隆人证明了人体体细胞核具有全能性。现有克隆技术尚不成熟。人的生殖性克隆违反人类繁衍的自然法则，损害人类作为自然人的尊严，引起严重的道德、伦理、社会和法律问题。
基础再现
1．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
B．去掉细胞壁，使其成为原生质体
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
答案 A
解析 在进行动物细胞培养前，先用胰蛋白酶使组织块中的细胞相互分散开来，以增加与培养液的接触面积，便于培养。
2．下列关于克隆人的说法中，不正确的是( )
A．克隆人是对人类文明的亵渎和犯罪，应严禁一切对人类的克隆实验，克隆人的社会地位无法确定
B．由于人的体细胞分裂次数是有限的，克隆人有可能会面临早衰和多病问题
C．克隆技术还不成熟，社会伦理有严重冲突，应研究治疗性克隆而禁止生殖性克隆
D．克隆人实验可能会存在流产率高、胎儿畸形率高等问题
答案 A
解析 反对生殖性克隆，但并不反对治疗性克隆。
3．从母羊甲的体细胞中取出细胞核，注入到母羊乙的去核卵母细胞中，融合后的细胞经卵裂形成早期胚胎，再植入到另一只母羊丙的子宫内，出生小羊的大多数性状( )
A．像甲 B．像乙 C．像丙 D．难以预测
答案 A
解析 生物的性状遗传可以分为由细胞核内DNA控制的细胞核遗传(主要)和由细胞质基因控制的细胞质遗传。经该过程出生的小羊的大多数性状像甲(细胞核遗传)，少数性状像乙(细胞质遗传)，一般不会出现像丙的性状。
4．中科院动物研究所与福州大熊猫研究中心合作，通过将大熊猫细胞核植入去核后的兔子卵母细胞中，在世界上最早克隆出一批大熊猫早期胚胎，表明我国大熊猫人工繁殖研究再次走在世界前列。下列描述与克隆无关的是( )
A．“复制” B．无性繁殖
C．组织培养 D．基因工程
答案 D
解析 克隆是一种无性繁殖方式。子代与亲本相同，因而也可以认为是由亲本“复制”而来的。该过程需采用组织培养技术，但与基因工程无关。
5．人脐带间充质干细胞在特定诱导条件下，可分化为脂肪、肝、神经等多种组织细胞。下图表示培养人脐带间充质干细胞的大致过程，相关说法错误的是( )
A．人脐带间充质干细胞分化为脂肪、肝、神经细胞的过程一般是不可逆的
B．通过离心去上清液可以除去胰蛋白酶
C．在超净台上操作可满足细胞培养所需的无毒、无菌条件
D．出现接触抑制前，培养瓶中的细胞数量有可能呈“J”型增长
答案 C
解析 人脐带间充质干细胞分化成脂肪、肝、神经等多种组织细胞的过程一般是不可逆的，A正确；离心后由于细胞沉淀在底层，胰蛋白酶在上清液中，B正确；无菌、无毒的环境包括培养皿、培养液和培养用具的无菌处理、定期更换培养液等，在超净台上操作并不能保证完全无菌，C错误；出现接触抑制之前，种群的增长模型接近“J”型，D正确。
能力提升
6．下列关于哺乳动物体细胞核移植技术的叙述，不正确的是( )
A．该技术的难度明显高于胚胎细胞核移植
B．通常采用MⅡ中期的卵母细胞作为受体细胞
C．可通过显微操作法除去卵母细胞核
D．克隆动物是对提供体细胞的动物进行了完全复制
答案 D
解析 克隆动物细胞核中的遗传物质来自提供细胞核的动物，其细胞质中的遗传物质来自提供卵母细胞的动物，因而克隆动物的性状主要与提供细胞核的亲本相同，而不是对提供体细胞的动物的完全复制，故选项D错。动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难，因而哺乳动物体细胞核移植技术的难度明显高于胚胎细胞核移植；由于MⅡ中期的卵母细胞含有能促进细胞分裂的物质，因此通常采用MⅡ中期的卵母细胞作为核移植的受体细胞；通过显微操作法用微型吸管将卵母细胞核和第一极体一并吸出。
7．下列属于动物细胞培养与植物组织培养区别的是( )
A．动物细胞培养所用的培养基的成分与植物的不同
B．动物细胞培养不需要在无菌条件下进行
C．动物细胞培养过程中可发生基因重组，而植物组织培养不能
D．植物组织培养和动物细胞培养都体现了细胞的全能性
答案 A
解析 动物细胞培养所用的培养基的成分与植物的培养基不同，如培养动物细胞的培养基需加入血清、血浆等，而植物组织培养基则不需加入，故选项A正确；动植物细胞培养都需要在无菌、人工控制的条件下进行；动植物细胞培养过程中细胞的分裂都是有丝分裂，都不发生基因重组；植物组织培养最终能够形成完整的植物体，能体现植物细胞的全能性，动物细胞培养不能最终培养成完整的动物体，不能体现动物细胞的全能性。
8．动物细胞体外培养时，通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。如图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果，从该图提供的信息不能获得的结论是( )
A．正常细胞与癌细胞的增殖速率相同
B．有无血清对正常细胞培养的影响不同
C．培养基中补充血清有助于正常细胞的培养
D．培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大
答案 A
解析 从图中可以看出，随着培养时间的延长，癌细胞的数量比正常细胞显著增多，因此正常细胞与癌细胞的增殖速率不同。从图中还可以看出，有无血清对正常细胞培养影响很大，而对癌细胞影响不大，因此在培养基中补充血清对正常细胞的培养有利，而对癌细胞的培养，有无血清其结果都一样，都是快速增殖。
9．下列关于动物细胞培养的叙述中，正确的是( )
A．细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中
B．动物细胞培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、生长素和动物血清等
C．动物细胞培养的目的是获得大量的细胞分泌蛋白
D．动物细胞培养前和培养过程中都要用胰蛋白酶处理
答案 D
解析 动物细胞培养的过程：取动物组织块(动物胚胎或幼龄动物的器官或组织)→剪碎→用胰蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。由此看出D项正确。
10．不能作为组织培养、细胞培养或克隆的生物材料是( )
A．花粉 B．幼叶
C．卵细胞 D．人血中的红细胞
答案 D
解析 人血中的红细胞是成熟的红细胞，没有细胞核，不能作为组织培养、细胞培养或克隆的生物材料。
11．如图为动物细胞培养过程示意图，请据图回答下列问题：
(1)进行培养的细胞往往取自于胚胎或幼龄动物，原因是________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)容器A中的动物器官或组织首先要剪碎，然后用胰蛋白酶处理，其目的是______________
_______________________________________________________________________________。
(3)培养先在B瓶中进行。瓶中的培养基成分有葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、维生素和________等。细胞增殖产生的新细胞会表现出____________生长现象。当细胞分裂生长到______________时，就会停止分裂增殖，这种现象称为接触抑制，需用胰蛋白酶处理后分瓶继续培养，称为______________。有一类不正常的动物细胞，体外培养不受接触抑制机制的制约而表现为“疯长”，这类细胞最可能是____________。
(4)细胞在C瓶中培养一段时间后，大部分细胞衰老死亡，但有极少数细胞存活并传代下去，这些细胞的遗传物质____________，它能够无限传代的原因是_________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)胚胎或幼龄动物的器官、组织中的细胞代谢旺盛，分裂能力强 (2)使器官或组织分散成单个细胞，每个细胞可以与培养液充分接触 (3)动物血清 贴壁 表面相互接触 传代培养 癌细胞 (4)发生改变 细胞遗传物质发生改变，带有癌细胞的特点，能无限增殖
解析 (1)胚胎或幼龄动物的同一器官或组织的细胞较成年和老年的分裂能力强，代谢旺盛，更适合进行细胞培养。(2)用胰蛋白酶处理动物的器官或组织碎块，能使其分散成单个细胞，形成细胞悬液，有利于细胞的生长和增殖。(3)进行动物细胞培养，需要在培养基中加入一定量的动物血清，内含多种营养物质和促进细胞生长和繁殖的物质；体外进行细胞培养，细胞会表现出贴壁生长现象，当它们分裂生长到表面相互接触时，细胞的分裂增殖就会停止，即所谓的接触抑制，而癌细胞不受这一机制制约，表现为“疯长”。出现接触抑制时，需对细胞进行传代培养。(4)传代培养到大约50代，大部分细胞不能继续传代，但一部分细胞核内遗传物质发生类似于癌变的改变，能无限增殖，成为细胞系。
12．下图是我国克隆牛的培育过程，据图回答下列问题：
(1)细胞A是______________，细胞B是____________。
(2)一个重组细胞D发育成丁牛出生，涉及的细胞增殖方式是______________。
(3)丁牛的性别和________牛相同，原因是____________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)能否直接用细胞A体外培养形成胚胎，并移植到丙牛子宫发育成健康的小牛出生？为什么？
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(5)上述方法培育出克隆动物，与植物组织培养技术培育出完整植株相比，获得的后代在遗传物质方面有什么不同？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)高度分化的体细胞 卵母细胞 (2)有丝分裂 (3)甲 牛的性别由细胞内的性染色体决定，丁牛的性染色体与甲牛相同 (4)目前不能。高度分化的动物体细胞由于基因的选择性表达而失去了进一步分裂分化的能力，但卵母细胞中却含有必要的分裂分化调节因子 (5)在遗传物质上(不考虑发育过程中的变异)，植物组织培养形成的植株与提供体细胞的植物植株完全相同，而克隆动物由于卵母细胞细胞质基因的贡献而与提供体细胞核的动物不完全相同
解析 从“重组细胞”到动物个体出生的过程中，细胞增殖不会有减数分裂方式，这一情况同自然状态下受精卵发育成动物个体类似；牛的性别决定方式是XY型，由细胞核内性染色体控制其性别；动物克隆从目前来看，只能是“核移植”，并没有真正做到产生的动物与原来被克隆的动物在遗传物质上100%的相同。单纯用高度分化的体细胞在体外诱导形成胚胎，继而植入子宫内完成发育，从理论上讲是完全可能的，但目前在实践上还有很大难度。
个性拓展
13．现有A和B两个肉牛品种，A品种牛的细胞组成可表示为A细胞核、A细胞质，B品种牛则为B细胞核、B细胞质。
(1)如果要获得一头克隆牛，使其细胞由A细胞核和B细胞质组成，基本步骤是：从A品种牛体内取出体细胞，进行体外培养，然后再从培养细胞中取出____________注入B品种牛的______________卵母细胞，经过某种刺激和培养后，可形成胚胎，该胚胎被称为____________，将该胚胎移入代孕母牛的__________中，通过培育可达到目的。
(2)上述过程中运用的动物细胞工程技术有： _________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)克隆牛的产生说明________________具有全能性。由A、B两品种杂交得到的牛与克隆牛相比，杂交牛细胞核的遗传物质来自________个亲本，细胞质来自________性亲本，克隆牛和杂交牛的遗传物质组成__________(填“相同”或“不同”)。
(4)请举一例，说明克隆牛培育成功的实际意义。
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)细胞核 去核 重组胚胎 子宫
(2)动物体细胞核移植和动物细胞培养
(3)动物体细胞核 两 雌 不同
(4)保护濒危物种，繁育优良品种，医学上克隆器官等
解析 动物的克隆所用的方法是核移植，也就是把动物体细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，然后经过某些刺激和培养后可形成重组胚胎，再移入代孕动物的子宫中继续发育，从而获得克隆个体。克隆动物的成功说明了动物体细胞核具有全能性，克隆动物的遗传物质与提供细胞核的个体基本一致。在体细胞克隆动物中不仅用到了核移植技术，还用到了动物细胞培养技术。
第9课时 动物细胞融合和单克隆抗体
[学习目标] 1.掌握动物细胞融合的原理、方法、过程与意义。2.掌握制备单克隆抗体的方法、过程和应用。
一、动物细胞融合
科学家经过长期的探索，也实现了让不同种动物的体细胞进行杂交。完善下图，回答问题：
1．什么是动物细胞融合？
答案 动物细胞融合是指在一定的条件下将两个或多个动物细胞融合为一个细胞的过程。
2．动物细胞融合的原理是什么？
答案 细胞膜的流动性。
3．诱导融合的方法有哪些？
答案 常用的促融合方法有：
(1)生物法：如病毒诱导融合法；
(2)化学法：如聚乙二醇诱导融合法；
(3)物理法：如电场诱导融合法等。
4．杂交细胞融合成功的标志是什么？
答案 杂交细胞能进行有丝分裂。
5．与传统的有性杂交相比，细胞融合技术有何优越性？
答案 其优越性在于克服远缘杂交不亲和的障碍。
二、单克隆抗体的制备
动物细胞融合技术的最重要用途是制备单克隆抗体，阅读教材并回答问题：
1．什么是抗体？它是如何产生的？
答案 抗体是机体接受抗原刺激后产生的，并能和该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。是由浆细胞分泌的，能和抗原特异性结合。
2．获取抗体采用传统的方法是怎样的？有何缺点？
答案 (1)方法：①向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体；②从动物血清中分离所需抗体。(2)缺点：产量低、纯度低、特异性差。
3．癌细胞有何特征？
答案 癌细胞的主要特征有无限增殖、形态结构改变、易分散转移等。
4．在体外培养的条件下，一个B淋巴细胞有没有可能无限增殖？
答案 不可能。
5．如何让B淋巴细胞既能产生特异性抗体，又能大量繁殖？
答案 让B淋巴细胞和骨髓瘤细胞进行动物细胞融合形成杂交瘤细胞。
6．只考虑两两融合，培养液中的融合细胞有几种类型？细胞共有几种类型？
答案 融合细胞有B淋巴细胞－骨髓瘤细胞、B淋巴细胞－B淋巴细胞、骨髓瘤细胞－骨髓瘤细胞三种。培养液中还含有B淋巴细胞和骨髓瘤细胞两种细胞。
7．如何培养筛选出的杂交瘤细胞？如何获取单克隆抗体？
答案 将杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖，从细胞培养液或小鼠的腹水中提取单克隆抗体。
8．单克隆抗体有何优点？
答案 特异性强、灵敏度高、产量大。
9．单克隆抗体有哪些用途？
答案 (1)开发治疗恶性肿瘤的抗体；(2)还可用于治疗由于免疫系统紊乱导致的疾病；(3)用于器官移植的治疗等。
一、动物细胞融合
动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较
比较项目
原理
方法步骤
诱导方法
结果
用途或意义
动物细胞融合
细胞膜具有流动性
分散成单个细胞后诱导细胞融合
物理方法、化学方法、生物方法
形成杂交细胞
培育杂交细胞或大量获得细胞产物
植物体细胞杂交
①细胞膜具有流动性；②植物细胞具有全能性
酶解法去除细胞壁后诱导原生质体融合，形成杂种细胞后培育成杂种植株
物理方法、化学方法
形成杂种植株
克服远缘杂交不亲和的障碍
二、单克隆抗体的制备
如图表示用生物工程技术制备人抗A抗体的过程，请回答下列问题：
(1)根据材料完善下面内容：
(2)人的红细胞膜表面有被称为凝集原的特异________________；从免疫学角度看，这种凝集原是________________________________________________________________________。
(3)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。
(4)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。
(5)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。
答案 (1)B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 产生特定抗体的杂交细胞 (单克隆)抗体 (2)糖蛋白 抗原 (3)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 (4)杂交瘤细胞 (5)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 (2)红细胞表面的凝集原与细胞识别有关，其化学本质是糖蛋白，从免疫学角度看是抗原。(3)小鼠受到抗原刺激后能产生B淋巴细胞，这种细胞能产生单一抗体，但不能增殖，骨髓瘤细胞能无限增殖但不能产生抗体。(4)通过动物细胞融合的方式可以获得杂交瘤细胞，产生单克隆抗体。(5)过程①的目的是筛选出能产生单一抗A抗体的杂交瘤细胞，通过②或③可产生大量抗A单克隆抗体。
1．动物细胞融合中使用的灭活的仙台病毒的抗原性和感染力是( )
A．失去抗原性，具有感染力
B．具有抗原性，也具有感染力
C．失去抗原性，也失去感染力
D．具有抗原性，失去感染力
答案 D
解析 灭活的仙台病毒不具有生物活性，不具有侵染细胞的能力，但具有抗原性，能够促进动物细胞融合。
2．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培养产生大量抗体
答案 C
解析 单克隆抗体的制备过程是：将一种抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的B淋巴细胞，然后将B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞同时培养，在聚乙二醇的诱导下，促使B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，得到杂交瘤细胞。从中选出能产生抗体的细胞群，即可得到单克隆抗体。单克隆抗体是利用B淋巴细胞能产生抗体的能力及骨髓瘤细胞能无限增殖的特点制备出的抗体。骨髓瘤细胞自身不能产生抗体，则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，C项正确，D项错误。
3．如图是单克隆抗体制备过程示意图，其中1过程注射的物质和A细胞的名称分别是( )
A．抗体、T淋巴细胞 B．抗原、T淋巴细胞
C．抗体、B淋巴细胞 D．抗原、B淋巴细胞
答案 D
解析 单克隆抗体技术首先应该获得能产生单一抗体的B淋巴细胞，所以应该向小鼠注射单一抗原，刺激小鼠产生相应的B淋巴细胞，由B淋巴细胞产生单一抗体。然后利用动物细胞融合技术使B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合获得杂交瘤细胞。然后在体外进行培养或在体内培养获得大量的单一抗体。
4．单克隆抗体在疾病的诊断、治疗和预防方面与常规抗体相比，其特点是( )
A．单克隆抗体特异性强、纯度低、灵敏度高、产量高
B．单克隆抗体特异性强、纯度高、灵敏度低、产量高
C．单克隆抗体特异性强、纯度高、灵敏度高、产量低
D．单克隆抗体特异性强、纯度高、灵敏度高、产量高
答案 D
解析 单克隆抗体与常规抗体相比，特异性强、灵敏度高、纯度高、产量高。
5．要想获得大量的单克隆抗体就必须用单个的B淋巴细胞进行无性繁殖，形成细胞群。其原因是( )
A．在体外培养条件下B淋巴细胞可以无限增殖
B．在动物体内，每个B淋巴细胞可产生多种抗体
C．每一个B淋巴细胞都参与特异性免疫反应
D．每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体但不能大量增殖
答案 D
解析 B淋巴细胞寿命短，它能够参与特异性免疫，但不一定都参与；B淋巴细胞的免疫具有特异性，即每一个B淋巴细胞只能产生一种与特定抗原结合的抗体。
基础再现
1．与植物体细胞杂交相比，动物细胞融合的原理及其特有的促融合因子分别是( )
A．细胞膜的流动性、离心
B．细胞膜的流动性、灭活的病毒
C．细胞的全能性、电激
D．细胞的全能性、灭活的病毒
答案 B
解析 植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性、植物细胞的全能性，动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性；动物细胞融合的常用促融合因子有聚乙二醇、灭活的病毒、电激等，其中灭活的病毒是其特有的促融合因子，而聚乙二醇、电激均可用于促进植物体细胞融合。
2．灭活的病毒可诱导细胞融合，克隆技术可以克服异体组织或器官的排斥，这些都依赖于细胞的识别功能。这种细胞识别功能的物质基础是( )
A．磷脂分子 B．氨基酸
C．核酸 D．糖蛋白
答案 D
3．目前，动物细胞融合的用途中最重要的是( )
A．克服远缘杂交不亲和的障碍
B．制备单克隆抗体
C．培育新物种
D．生产杂交细胞
答案 B
解析 动物细胞融合不像植物体细胞杂交那样主要是为了克服远缘杂交不亲和的障碍，以培育新品种；另外，植物体细胞杂交还应用了植物体细胞的全能性；动物细胞作为整体，它的全能性受到限制，目前只见到高度分化的细胞核在去核卵母细胞中表现出全能性，还未见到融合细胞核表现出全能性的例子，因此动物细胞融合不能用来培育新物种；生产杂交细胞，不是细胞融合的主要目的，杂交细胞只是细胞融合完成后所形成的结构名称。
4．科学家用小鼠骨髓瘤细胞与某种细胞融合，得到杂交细胞，经培养可产生大量的单克隆抗体。与骨髓瘤细胞融合的是( )
A．经过免疫的B淋巴细胞
B．不经过免疫的T淋巴细胞
C．经过免疫的T淋巴细胞
D．不经过免疫的B淋巴细胞
答案 A
解析 单克隆抗体的产生是利用了细胞工程中的细胞融合技术。小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，在体外培养的条件下能无限增殖，产生特异性的单一抗体。
5．制备单克隆抗体所采用的细胞工程技术包括( )
①细胞培养 ②细胞融合 ③胚胎移植 ④细胞核移植
A．①② B．①③
C．②③ D．③④
答案 A
解析 制备单克隆抗体时，首先采用细胞融合技术得到杂交瘤细胞，再采用动物细胞培养技术获得能产生所需抗体的细胞群。
能力提升
6．下列关于动物细胞融合的说法，不正确的是( )
A．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
B．动物细胞融合后形成的具有原来两个或多个动物细胞遗传信息的单核细胞称为杂交细胞
C．常用的促进动物细胞融合的因素有：聚乙二醇、灭活的病毒、电激、紫外线照射
D．细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
答案 C
解析 紫外线照射常用做人工诱变，可诱发基因突变，而不是促进细胞融合。
7．下列有关细胞工程的说法正确的是( )
A．在愈伤组织形成的过程中，除适宜的温度、pH和无菌条件外，还需要有植物激素进行调节
B．植物体细胞杂交前需要用酶去除细胞壁获得原生质体，然后再用灭活的病毒促进融合
C．利用动物体细胞核移植的方法得到克隆动物是培育新物种的一种方式
D．动物细胞应在含5%CO2的恒温箱中培养，CO2的作用是为细胞提供碳源
答案 A
解析 在愈伤组织形成的过程中，需添加生长素和细胞分裂素等植物激素进行调节；灭活的病毒是促进动物细胞融合特有的方法；核移植属于克隆，为无性生殖，不会产生新物种；动物细胞应在含5%CO2的恒温箱中培养，CO2的作用是维持培养液中的pH。
8．用绵羊红细胞刺激小鼠脾脏B淋巴细胞，再将后者与小鼠骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞克隆群，由此筛选出的单克隆杂交瘤细胞所产生的抗体( )
A．能识别绵羊整个红细胞
B．只识别绵羊红细胞表面的特定分子
C．能识别绵羊所有体细胞
D．只识别绵羊所有体细胞表面的特定分子
答案 B
解析 单克隆抗体具有特异性强的特点，只能针对特定的抗原。本题中的抗原是绵羊红细胞表面的特定分子，并非整个红细胞，也非其他体细胞。
9．下列关于单克隆抗体制备过程的叙述，正确的是( )
A．制备过程中不需要动物细胞培养技术
B．杂交瘤细胞具有B淋巴细胞与癌细胞的所有特点
C．经选择培养基筛选出来的杂交瘤细胞可用于单克隆抗体的生产
D．单克隆抗体最广泛的用途是用做体外诊断试剂
答案 D
解析 单克隆抗体制备过程需要动物细胞培养技术培养杂交瘤细胞，故A错误；杂交瘤细胞具有B淋巴细胞产生专一抗体和癌细胞无限增殖的特点，不一定具有它们所有特点，故B错误；经选择性培养基筛选出来的杂交瘤细胞还需进行克隆化培养和专一抗体检测，才可用于单克隆抗体的生产，故C错误；单克隆抗体特异性强，灵敏度高，可大量制备，最广泛的用途是用作体外诊断试剂，故D正确。
10．下列关于单克隆抗体的生产和应用的叙述，错误的是( )
A．对小动物注射特定抗原以获取所需的B淋巴细胞
B．融合并筛选特定的杂交瘤细胞，原代培养发生遗传物质改变后才能进行传代培养
C．特定的单克隆抗体可制成试剂，用于检测人体是否受某种抗原的感染
D．治疗癌症的“生物导弹”原理之一是利用单克隆抗体的特异性识别癌细胞
答案 B
解析 单克隆抗体的制备是用骨髓瘤细胞和经过免疫的B淋巴细胞融合后得到杂交瘤细胞；杂交瘤细胞既具有骨髓瘤细胞无限增殖的能力，又具有B淋巴细胞产生抗体的特点，所以不需经过遗传物质的改变便能无限增殖；单克隆抗体最广泛的应用是作为诊断试剂；如果把抗癌细胞的单克隆抗体与放射性同位素、化学药物或细胞毒素相结合，制成“生物导弹”，注入体内，借助单克隆抗体的导向作用，将药物带到癌细胞所在位置，便可将癌细胞杀死。
11．下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图，请据图回答下列问题：
(1)____________技术是单克隆抗体技术的基础。
(2)根据培养基的用途分类，图中HAT培养基属于____________培养基。
(3)单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是_______________________________。
(4)动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的促融合因子外，还可以采用_______
_______________________________________________________________________________。
(5)选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞________________________的特点，又具备淋巴细胞______________________________的特点。
答案 (1)动物细胞培养 (2)选择 (3)特异性强，灵敏度高 (4)灭活的病毒 (5)在体外大量增殖 分泌特异性抗体
解析 单克隆抗体是通过细胞融合、动物细胞培养制备的，其中动物细胞培养是动物细胞工程的基础。由图示信息可知：图中所用的培养基是选择培养基，目的是筛选出杂交瘤细胞，并将杂交瘤细胞分开，筛选之后进行扩大培养，从而获得大量抗体。单克隆抗体与常规抗体相比，特异性强，灵敏度高，可被广泛应用到疾病诊断、治疗和预防等方面。动物细胞融合除了使用离心、振动、电激等物理方法和聚乙二醇等化学方法诱导外，通常还采用灭活的病毒诱导融合。抗体是由已免疫的B淋巴细胞分泌的，每一种B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体，要想得到大量的单一抗体，必须将同一种B淋巴细胞大量克隆，但在体外培养的条件下，一个B淋巴细胞不能无限增殖，而骨髓瘤细胞可以在体外无限增殖，因此，通过细胞融合，得到既能分泌抗体、又能无限增殖的杂交瘤细胞。
12．某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如下图所示：
若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目为40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目为60条)按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。
回答下列问题：
(1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16000以上，则小鼠最少需要经过________次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是________小鼠，理由是____________________________________。
(2)细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交廇细胞外，可能还有__________________________________________________，体系中出现多种类型细胞的原因是______________________________。
(3)杂交瘤细胞中有________个细胞核，染色体数目最多是________条。
(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后不能存活，原因是____________________。
答案 (1)4 Y Y小鼠的血清抗体效价最高 (2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞 细胞融合是随机的，且融合率达不到100%
(3)1 100 (4)不能无限增殖
解析 (1)据图分析可知，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价几乎都达到16000以上，小鼠Y的血清抗体的效价最高，最适合用于制备单克隆抗体。(2)融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外，还有骨髓瘤细胞的自身融合细胞和B淋巴细胞的自身融合细胞。细胞的融合是随机的，并且不可能所有细胞都融合，故体系中会出现多种类型的细胞。(3)动物细胞融合后形成的是具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞。杂交瘤细胞的细胞核中的染色体数目最多为40＋60＝100(条)。(4)正常细胞的分裂次数是有限的，且经过免疫的B淋巴细胞高度分化，不能无限增殖，而是经多次传代培养后逐渐衰老死亡。
个性拓展
13．自然界中有一种含有叶绿体的原生动物——眼虫，这说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活。某同学提出问题：“动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？”他尝试设计出下列具体的实验方案。
结合实验方案回答：
实验原理：根据眼虫的特点，动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。实验步骤如下：
(1)①中选的植物材料细胞中，必须有的细胞器是______________________。
(2)③过程所用的酶是__________________________。
(3)④过程除了用电激之外，还可以用_______________________________________________、
____________等作为促融合因子。
(4)⑤过程动物细胞体外培养需要满足的条件是__________________、__________、________、____________。
(5)在整个实验过程中，要强调所用的器械的灭菌和无菌操作，原因是各种杂菌可以在培养基上迅速生长，培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和______________争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量______________________，导致培养物迅速死亡。
(6)在⑤⑥过程中，通常要添加血清，原因是___________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)叶绿体 (2)纤维素酶和果胶酶 (3)灭活的病毒 聚乙二醇 振动 离心(任写两种) (4)无菌、无毒的环境 充足的营养 适宜的温度、pH 气体环境
(5)培养物 对培养物有害的物质 (6)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要加入血清、血浆等一些天然成分
解析 (1)根据题意可知，所选植物材料中必须含有叶绿体。(2)图中③是去除植物细胞细胞壁的过程，所应用的酶是纤维素酶和果胶酶。(3)诱导细胞融合的因素除了电激外，还有振动、离心、聚乙二醇、灭活的病毒等。(4)图中⑤是动物胚胎细胞培养，此过程需要满足以下条件：无菌、无毒的环境，合适的营养，适宜的温度和pH以及气体环境。(5)整个实验过程中，都是严格无菌的，否则各种杂菌会在培养基中生长，与所培养的细胞争夺营养，同时杂菌代谢也可能会产生出对培养物有毒的物质，导致培养物死亡。(6)动物细胞培养过程中需要加入血清或血浆，因为动物细胞生长过程中需要一些未知成分，而血清、血浆中含有一些天然成分。
