2．1.1 植物细胞工程的基本技术
[学习目标] 1.简述植物组织培养技术的原理和过程。2.描述植物体细胞杂交技术的原理和过程。
方式一 “君子”兰的快速繁殖
“春风欲擅秋风巧，催出幽兰继落梅”，素有“天下第一香”之称的兰花，以其优美高雅的叶片和芳香艳丽的花朵，成为自古以来文人墨客吟诗作赋的对象。但是，兰花在自然条件下播种繁殖的难度很大，需要较长时间才能获得少量幼苗。如何才能满足人们对兰花的需求呢？科学家在细胞全能性的理论基础上发现了兰花快速繁殖的技术——植物组织培养。植物组织培养是植物细胞工程的核心技术，植物细胞工程的基本技术还有哪些？这些基本技术的一般操作程序是怎样的？让我们通过本节来学习探讨吧！
方式二 山东省金乡县是全国闻名的大蒜之乡。该县农科所与中国农科院联合成功开发和培育出的品质好、产量高的新品种——脱毒大蒜，是植物细胞工程的又一成果。什么是细胞工程？细胞工程是如何发展起来的？包括哪些基本技术？在哪些方面得到了应用？
一、细胞工程和细胞的全能性
1．细胞工程的含义
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
按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品
分类
植物细胞工程和动物细胞工程
2.细胞的全能性
(1)定义：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
(2)植物细胞表现全能性的条件
①离体状态。
②营养物质：种类齐全、比例合适。
③植物激素：主要是生长素、细胞分裂素。
④外界条件：适宜的温度、pH和光照等。
⑤无菌操作。
归纳总结
1．明辨细胞全能性的几个易错点
(1)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。
(2)植物细胞的全能性较容易表现出来，高度分化的动物细胞的细胞核也具有全能性，但动物细胞的全能性目前仍难以得到验证。
(3)细胞具有全能性是因为细胞中具有发育成完整个体所必需的“全套基因”而不是“全部基因”，配子中有全套基因，因此仍然具有全能性。
(4)细胞表达全能性的标志是发育成完整个体而不是形成某种组织或者器官。
(5)植物的种子发育成完整植株，不能体现细胞的全能性。因为种子中的胚已完成了早期发育，相当于新植物的幼体，而没有体现出细胞具有发育成完整植物体的潜能。
2．细胞全能性大小的分析
(1)体细胞全能性与细胞分化程度：分化程度低的＞分化程度高的。
(2)体细胞全能性与细胞分裂能力：分裂能力强的＞分裂能力弱的。
(3)不同类型细胞的全能性：受精卵＞生殖细胞＞体细胞。
(4)不同生物细胞的全能性：植物细胞＞动物细胞。
例1 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
答案 C
解析 具有某种植物全套遗传信息的任何一个细胞，都有发育成完整新植物体的潜能，也就是说，每个植物活细胞都具有全能性。
例2 下列有关细胞全能性的叙述，正确的是( )
A．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因
B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时，才有可能表现出全能性
C．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同
D．紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性
答案 B
解析 细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，同样具有全能性；植物体内细胞没有表现出全能性，这是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果；种子是植物的器官，由种子发育成植株，是正常生命历程，不属于全能性；细胞全能性的表达前提是离体培养的细胞、组织或器官。
二、植物组织培养技术
1．植物组织培养的概念分析
(1)理论基础：植物细胞的全能性。
(2)前提：离体的植物器官、组织、细胞。
(3)条件：无菌和人工控制条件下、人工配制的培养基上、适宜的培养条件。
(4)结果：脱分化形成愈伤组织，再诱导其再分化生成胚状体或丛芽，最终形成完整的植株。
2．胡萝卜的组织培养过程
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归纳总结
1．植物组织培养的一般过程
(1)外植体：用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞。
(2)脱分化：已经分化的细胞，经过诱导，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。
(3)愈伤组织：细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、呈无定形状态的薄壁细胞团。
(4)再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化出根或芽等器官的过程。
2．植物组织培养技术的注意事项
(1)外植体的选择：外植体脱分化的难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而不同。一般来说，植物的花和幼嫩的组织脱分化相对比较容易，而植物的茎、叶和成熟的组织较难。
(2)无菌操作：植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌，接种过程要进行严格的无菌操作。
(3)光照的控制：对于植物组织培养来说，光照条件非常重要。在愈伤组织的诱导阶段往往要避光培养，有利于细胞脱分化产生愈伤组织(如果是在光照条件下，容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织)。当愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。
(4)生长素和细胞分裂素的用量
生长素/细胞分裂素的比值
作用效果
比值高时
促进根的分化、抑制芽的形成
比值低时
促进芽的分化、抑制根的形成
比值适中
促进愈伤组织的形成
例3 植物组织培养依据的原理、方法步骤及诱导的植物激素分别是( )
①细胞的全能性 ②离体的植物器官、组织或细胞 ③根、芽 ④生长素和细胞分裂素 ⑤生长素和乙烯 ⑥愈伤组织 ⑦再分化 ⑧脱分化 ⑨植物体
A．①、②⑦⑥⑧③⑨、④
B．①、②⑧⑥⑦③⑨、④
C．①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤
D．①、②⑨⑧⑥⑦③、⑤
答案 B
解析 植物组织培养的原理是细胞的全能性；方法步骤是：离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，愈伤组织再分化得到根、芽，由根、芽发育成植物体；所用激素是生长素和细胞分裂素。
例4 (2017·山西榆社中学高二下期中)如图表示四倍体兰花叶片植物组织培养的过程，下列相关叙述正确的是( )
A．此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体
B．①阶段体现了细胞的全能性，②阶段需要细胞分裂素
C．①阶段有细胞增殖，但无细胞分化
D．②过程为脱分化，③过程为再分化
答案 C
解析 花药离体培养得到的个体一定是单倍体植株，A错误；①阶段是脱分化阶段，②阶段是再分化阶段，③阶段是细胞分裂分化过程，①②③体现了细胞的全能性，B、D错误；①阶段是脱分化阶段，没有细胞的分化，只进行细胞增殖形成薄壁细胞团，C正确。
三、植物体细胞杂交技术
1．概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
2．过程
(1)去壁：用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，获得原生质体。
(2)诱导原生质体融合的方法
①物理法：离心、振动、电激等。
②化学法：用聚乙二醇(PEG)诱导。
3．意义：克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍。
归纳总结
1．植物体细胞杂交的原理
原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性，杂种细胞发育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。
2．与植物体细胞杂交技术有关的遗传知识
(1)植物体细胞杂交过程中无有性生殖细胞的结合，属于无性生殖。
(2)杂种植株的染色体来源于两种植物，变异类型是染色体数目的变异，形成的是异源多倍体。
(3)由于含有两个亲本的遗传物质，因此理论上应具有两个亲本的遗传性状。
(4)培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律。
例5 下图为“番茄—马铃薯”的培育过程示意图，有关叙述正确的是( )
A．获得a、b细胞需要用胰蛋白酶和果胶酶处理
B．诱导a、b细胞融合的化学试剂一般用秋水仙素
C．a、b细胞融合为c细胞的原理是生物膜具有流动性
D．d、e、f过程表示植物的组织培养过程，e、f分别为脱分化和再分化
答案 C
解析 植物体细胞在杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体；a、b细胞融合为c细胞的原理是细胞膜的流动性；诱导a、b细胞融合的化学试剂一般是聚乙二醇；d、e分别为脱分化和再分化。
例6 A种植物细胞(基因型为Aa)、B种植物细胞(基因型为Bb)去掉细胞壁后，诱导两种细胞的原生质体融合，形成单核的杂种细胞。则经过组织培养得到的杂种植株是( )
A．二倍体，基因型为AaBb
B．二倍体，基因型为AAaaBBbb
C．四倍体，基因型为AaBb
D．四倍体，基因型为AAaaBBbb
答案 C
解析 杂种植株为四倍体，基因型为AaBb。
拓展提升 植物体细胞杂交后的植物染色体组数
(1)染色体组数目＝A、B两个细胞内染色体组数之和。
(2)植物体细胞杂交后的植物，有几个染色体组就称为几倍体。
(3)举例：二倍体白菜和二倍体甘蓝体细胞杂交得到的白菜—甘蓝有四个染色体组，为四倍体。
1．下列哪种细胞的全能性最容易得到表达( )
A．青蛙的皮肤细胞 B．胡萝卜的韧皮部细胞
C．小白鼠的肝脏细胞 D．胡萝卜的形成层细胞
答案 D
解析 细胞分化程度越低，全能性越容易表达，青蛙的皮肤细胞和胡萝卜的韧皮部细胞都是高度分化的细胞，小白鼠的肝脏细胞和胡萝卜的形成层细胞都具有分生能力，但植物细胞的全能性比动物细胞更容易表达，故胡萝卜的形成层细胞的全能性最容易表达。
2．如图为植物组织培养过程，有关说法不正确的是( )
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的过程不需要光照
D．a→d的细胞分裂方式都是有丝分裂
答案 B
解析 试管中的试管苗来源相同，都是通过植物组织培养发育而成的，植株的基因型相同，但不一定是纯合子。
3．(2017·陕西黄陵中学高二下期中)植物细胞表现出全能性的必要条件和增殖方式是( )
A．脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件；减数分裂
B．导入其他植物细胞的基因；有丝分裂
C．将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内；减数分裂
D．脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件；有丝分裂
答案 D
解析 植物细胞表现全能性的条件：①细胞离体和适宜的外界条件；②一定的营养(无机、有机成分)和植物激素。植物细胞经组织培养形成植物体的过程，包括脱分化和再分化两个重要的步骤，在这两个过程中细胞都是通过有丝分裂方式进行增殖的，故选D。
4．(2017·河南新野高二期中)植物体细胞杂交尚未解决的问题是( )
A．去除细胞壁，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亲代的优良性状
D．尚未培育出属间杂种植物
答案 C
解析 目前植物体细胞杂交产生的杂种植株并没有完全表现出人们所需要的性状。
5．(2013·新课标Ⅱ，40节选)甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。
回答下列问题：
(1)为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用________酶和________酶去除细胞壁，获得具有活力的________，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成________组织，然后经过________形成完整的杂种植株。这种培育技术称为____________________。
(2)上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指____________________________________。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是____________________________________________________________。
答案 (1)纤维素 果胶 原生质体 愈伤 再分化(分化) 植物体细胞杂交技术
(2)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常
解析 (1)该新型药用植物是通过植物体细胞杂交技术获得的。要获得有活力的原生质体才能进行体细胞杂交，因此首先用纤维素酶和果胶酶去掉植物的细胞壁，然后用PEG化学诱导剂(物理方法：离心、振动等)诱导二者的原生质体融合。然后采用植物组织培养技术获得杂种植株，植物组织培养的主要过程是：先脱分化形成愈伤组织，然后再分化形成植物体，利用了植物细胞的全能性。
(2)如果植物甲、乙是两个物种，二者不能通过有性杂交产生可育后代，原因是甲、乙有性杂交所产生的后代在减数分裂过程中同源染色体联会异常，也就是存在着生殖隔离。但植物甲、乙通过植物体细胞杂交技术产生的后代却是可育的，因为在减数分裂过程中同源染色体能完成正常的联会，产生正常的配子。由于甲、乙都是二倍体，因此，植物体细胞杂交得到的后代是异源多倍体(四倍体)。
[对点训练]
题组一 细胞的全能性
1．下列有关细胞全能性的叙述中，不正确的是( )
A．受精卵在自然条件下能形成完整个体，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．植物细胞在一定条件下离体培养能表现出全能性
答案 C
解析 受精卵发育成完整个体的能力最强，全能性最高，A正确；生物体内的细胞由于分化，基因在不同的细胞中选择性表达，因而体内细胞并没有表达出全能性，B正确；卵细胞是高度分化的细胞，C错误；离体的植物细胞可以通过组织培养表达出全能性，D正确。
2．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．理论上，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。
题组二 植物组织培养技术
3．下列属于植物组织培养的是( )
A．花粉培养成单倍体植株
B．芽发育成枝条
C．根尖分生区发育为成熟区
D．受精卵发育成植株
答案 A
解析 将花粉培养成单倍体植株，即花药离体培养，属于植物组织培养，A正确；芽发育成枝条是自然生长过程，不属于植物组织培养，B错误；根尖分生区发育为成熟区是自然生长过程，不属于植物组织培养，C错误；植物组织培养包括脱分化和再分化等过程，而受精卵是个体发育的起点，发育成植株无脱分化等过程，D错误。
4．植物组织培养过程中的脱分化是指( )
A．植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞的过程
B．未成熟的种子经过长期培养，长出幼苗的过程
C．植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程
D．取植物的枝芽培育成一株新个体的过程
答案 C
解析 植物细胞的脱分化就是让已分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能，而转变为未分化的细胞——愈伤组织的过程。
5．下列关于植物组织培养的叙述，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使用顺序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通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遗传物质相同
答案 D
解析 采用绿色开花植物的生殖器官部位(如花药)进行培养获得的愈伤组织的遗传物质只有体细胞的一半。
题组三 植物体细胞杂交技术
6．植株甲是二倍体水稻，利用植株甲获得了植株乙，而后利用植株甲和乙又获得了植株丙和丁。培养过程如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A．用秋水仙素处理植株甲的雌蕊柱头可获得植株乙
B．植株丙与植株丁的体细胞中染色体组的数目相同
C．植株甲与植株乙正交和反交所得种子的胚乳的基因型不同
D．获得植株丙和植株丁的过程都属于有性繁殖
答案 C
解析 用秋水仙素处理植株甲萌发的种子或幼苗可得到植株乙；图示丙植株体细胞中染色体组数应为3，而丁植株体细胞中染色体组数应为6；获得植株丙的过程为有性繁殖，获得植株丁的过程为无性繁殖。
7．下图示“番茄—马铃薯”杂种植株的培育过程，其中①～⑤表示过程，字母表示细胞、组织或植株。下列说法正确的是( )
A．①表示低渗溶液中用酶解法处理植物细胞获得原生质体
B．e是一团有特定结构和功能的薄壁细胞
C．可根据质壁分离现象鉴别杂种细胞的细胞壁是否再生
D．植物有性杂交和体细胞杂交都能克服远缘杂交不亲和的障碍
答案 C
解析 原生质体在低渗溶液中会吸水涨破，应将细胞置于等渗溶液中进行酶解处理；e是植物细胞脱分化后形成的一种无特定结构和功能的薄壁细胞；质壁分离是指原生质层与细胞壁分离的现象，故可根据是否发生质壁分离现象来鉴定杂种细胞的细胞壁是否再生；植物有性杂交不能克服远缘杂交不亲和的障碍。
8．驱蚊草散发的气味可在一定范围内驱除蚊子，驱蚊草是由天竺葵体细胞和香茅草体细胞杂交而得到的。下列关于驱蚊草培育的叙述，错误的是( )
A．培育方法属于细胞工程育种，其优点是能克服远缘杂交不亲和的障碍
B．培育过程中要用纤维素酶、果胶酶、PEG等试剂或离心、振动、电激等方法
C．培育手段是植物体细胞杂交，它不同于植物组织培养，无愈伤组织和试管苗的形成
D．驱蚊草不能通过天竺葵和香茅草的有性杂交而获得是因为不同物种间存在生殖隔离
答案 C
解析 驱蚊草是通过天竺葵体细胞和香茅草体细胞杂交而得到的，在此技术中仍需要利用植物组织培养技术，有愈伤组织和试管苗的形成过程。
[综合强化]
9．1958年，美国科学家斯图尔德应用植物组织培养技术，将二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养，最终发育成完整的新植株。下列关于这一科学事实的叙述中，错误的是( )
①该实验证明了植物细胞具有全能性 ②此种生殖产生的后代有广泛的变异 ③韧皮部细胞通过减数分裂增加细胞数目 ④此种生殖产生的后代能保持亲本的性状
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
答案 B
解析 体细胞组织培养属于无性繁殖，其后代能保持亲本的性状，变异性小；体细胞不能进行减数分裂。
10．现有甲、乙两种植株(均为二倍体纯种)，其中甲种植株的光合作用能力高于乙种植株，但乙种植株很适合在盐碱地种植。要利用甲、乙两种植株各自的优势，培育出高产、耐盐的植株，有多种生物技术手段可以利用。下列采用的技术手段不可行的是( )
A．利用植物细胞融合技术，可获得满足要求的四倍体杂种目的植株
B．将乙种植株耐盐基因导入甲种植株的受精卵中，可培育出目的植株
C．两种植株杂交后得到F1，取其花粉，进行花药离体培养获得目的植株
D．诱导两种植株的花粉融合并培育成幼苗，幼苗用秋水仙素处理，可培育出目的植株
答案 C
解析 甲、乙为不同物种，不同物种间存在生殖隔离，不能杂交或杂交产生的后代不育，所以C项不可行；A、D项均利用了植物细胞杂交技术，细胞杂交技术可以克服不同植物远缘杂交不亲和的障碍，因此是可行的；B项利用的是基因工程技术，可以人为地让目的基因在宿主细胞中表达，因此也是可行的。
11. 从基因型为Aa的生物某植物营养器官中获取细胞，显微观察如右图。下列对该图示细胞的叙述不正确的是( )
A．若将X细胞离体培养成完整植株，培养过程要用纤维素酶和果胶酶处理
B．将Y细胞离体培养成幼苗后用秋水仙素处理，所得植株可产生3种配子
C．将X和Y融合并经组织培养形成的植株为四倍体
D．X和Z细胞的形态不同，但核DNA一般相同
答案 A
解析 植物体细胞杂交时，要用纤维素酶和果胶酶处理细胞，使细胞壁溶解，原生质体才能融合，如果用X细胞离体培养成植株，需经过植物组织培养，不需要破除其细胞壁；将Y细胞离体培养成幼苗后用秋水仙素处理，所得植株(基因型为AAaa)可产生AA、Aa、aa 3种配子，比例为1∶4∶1；将X(Aa)和Y(Aa)融合并经组织培养形成的植株为四倍体(AAaa)；X和Z细胞的形态不同，但都是由一个细胞(受精卵)发育而来，因而核DNA一般相同。
12．下图为甲种植物细胞和乙种植物细胞的结构(仅显示细胞核)，下列有关叙述错误的是( )
A．乙植物能产生4种不同类型的花粉
B．将甲、乙两种植物杂交得到的植物为二倍体，可育
C．用纤维素酶和果胶酶可以去除植物细胞的细胞壁
D．经植物体细胞杂交得到的植物为四倍体，基因型为DdYyRr
答案 B
解析 乙物种细胞具有2对分别位于2对同源染色体上的等位基因，该植物通过减数分裂能产生YR、Yr、yR、yr 4种不同类型的花粉；甲、乙是2个不同物种的植物，甲、乙杂交得到的植物为异源二倍体，减数分裂时由于染色体联会紊乱，不能产生精子和卵细胞，因此不可育；植物细胞细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，用纤维素酶和果胶酶可去除植物细胞的细胞壁；甲、乙植物均为二倍体，经植物体细胞杂交(即两个体细胞融合)得到的细胞应含有四个染色体组，发育成的植物为四倍体，基因型为DdYyRr。
13．下图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接种到试管培养基上后，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________进行灭菌处理。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)植物细胞的全能性 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 植物组织培养是用离体的植物组织、器官或细胞接种到经消毒灭菌的培养基中，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。由外植体发育成试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织细胞经有丝分裂和细胞分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。
14．(2017·河南周口中英文学校高二下期中)如图为A、B不同物种间体细胞杂交示意图，请回答下列问题：
(1)去除细胞壁而不损伤细胞可用________和________处理。在用促融剂处理时，使用的促融剂主要是____________。
(2)融合细胞中可能包括________种类型(仅考虑细胞两两融合)的情况，其中杂种细胞的遗传物质组成是______________________________。
(3)由杂种细胞经人工诱导培养，经________分裂增加细胞数目并不断分化，逐渐发育成C植株。该植株的性状与亲本植物的性状区别是______________________________________。
(4)整个培养过程应用了细胞工程的________________和________________两大技术，这种方法培育杂种植株的意义是____________________________________。
答案 (1)纤维素酶 果胶酶 PEG(或聚乙二醇) (2)3 A和B植物的遗传物质之和 (3)有丝 具有A和B两种植物的性状 (4)植物体细胞杂交 植物组织培养 克服了远缘杂交不亲和的障碍
解析 (1)去除细胞壁而不损伤细胞可用纤维素酶、果胶酶处理。在用促融剂处理时，使用的促融剂主要是PEG(聚乙二醇)。(2)两两融合细胞中可能包括3种类型，分别是A－A、B－B、A－B 3种，其中杂种细胞的遗传物质组成是A和B植物的遗传物质之和。(3)杂种细胞经人工诱导培养，经有丝分裂增加细胞数目并不断分化，逐渐发育成C植株。该植株的性状与亲本植物的性状区别是具有A和B两种植物的性状。(4)整个培养过程应用了细胞工程的植物体细胞杂交和植物组织培养两大技术，这种方法培育杂种植株的意义是克服了远缘杂交不亲和的障碍。
15．利用体细胞杂交技术获得了“番茄—马铃薯”杂种植株，实验过程如图所示，遗憾的是该杂种植株并非是想象中的地上长番茄，地下结马铃薯的“超级作物”。
(1)材料中所用到的植物体细胞杂交技术应用了原生质体融合和________________技术，该技术的理论基础是________________________。
(2)图中①步骤表示用________________________除去植物细胞的细胞壁，分离出有活力的原生质体。
(3)图中②过程细胞两两融合时，可出现________种融合细胞，要促进杂种细胞分裂生长，培养基中应有____________和________两类激素。
(4)由杂种细胞培育成试管苗，需要经过细胞的④__________和⑤__________过程。
(5)利用马铃薯和番茄的__________________得到单倍体植株，然后取单倍体植株的细胞进行体细胞杂交，再用____________处理之后也可得到可育的“番茄—马铃薯”杂种植株。
答案 (1)植物组织培养 植物细胞的全能性(和细胞膜的流动性) (2)纤维素酶和果胶酶 (3)3 细胞分裂素 生长素 (4)脱分化 再分化 (5)花药离体培养 秋水仙素
解析 (1)植物体细胞杂交最终得到杂种植株，要应用到植物组织培养技术，其理论基础是植物细胞的全能性。(2)细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此除去细胞壁时，为分离出有活力的原生质体，利用酶的专一性，即用纤维素酶和果胶酶可以特异性地去除细胞壁。(3)甲、乙两种细胞两两融合时，可能会出现3种情况：甲、甲融合，乙、乙融合，甲、乙融合，其中甲、乙融合类型的细胞才是最终需要的杂种细胞，植物组织培养过程中需要使用的激素主要是生长素和细胞分裂素。(4)杂种细胞经脱分化和再分化过程形成完整植株。(5)二倍体的单倍体植株一般不可育，需要用秋水仙素处理使染色体的数目加倍才可育。
课件39张PPT。2.1.1 植物细胞工程的基本技术专题2 2.1 植物细胞工程[学习目标]
1.简述植物组织培养技术的原理和过程。
2.描述植物体细胞杂交技术的原理和过程。方式一 “君子”兰的快速繁殖“春风欲擅秋风巧，催出幽兰继落梅”，素有“天下第一香”之称的兰花，以其优美高雅的叶片和芳香艳丽的花朵，成为自古以来文人墨客吟诗作赋的对象。但是，兰花在自然条件下播种繁殖的难度很大，需要较长时间才能获得少量幼苗。如何才能满足人们对兰花的需求呢？科学家在细胞全能性的理论基础上发现了兰花快速繁殖的技术——植物组织培养。植物组织培养是植物细胞工程的核心技术，植物细胞工程的基本技术还有哪些？这些基本技术的一般操作程序是怎样的？让我们通过本节来学习探讨吧！
方式二 山东省金乡县是全国闻名的大蒜之乡。该县农科所与中国农科院联合成功开发和培育出的品质好、产量高的新品种——脱毒大蒜，是植物细胞工程的又一成果。什么是细胞工程？细胞工程是如何发展起来的？包括哪些基本技术？在哪些方面得到了应用？新知导学达标检测内容索引新知导学1.细胞工程的含义一、细胞工程和细胞的全能性细胞细胞分子细胞器遗传物质细胞产品植物动物2.细胞的全能性
(1)定义：具有某种生物 的任何一个细胞，都具有发育成
的潜能。
(2)植物细胞表现全能性的条件
① 状态。
②营养物质：种类齐全、比例合适。
③植物激素：主要是 。
④外界条件：适宜的温度、pH和光照等。
⑤ 操作。全部遗传信息完整生物体离体生长素、细胞分裂素无菌1.明辨细胞全能性的几个易错点
(1)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。
(2)植物细胞的全能性较容易表现出来，高度分化的动物细胞的细胞核也具有全能性，但动物细胞的全能性目前仍难以得到验证。
(3)细胞具有全能性是因为细胞中具有发育成完整个体所必需的“全套基因”而不是“全部基因”，配子中有全套基因，因此仍然具有全能性。归纳总结(4)细胞表达全能性的标志是发育成完整个体而不是形成某种组织或者器官。
(5)植物的种子发育成完整植株，不能体现细胞的全能性。因为种子中的胚已完成了早期发育，相当于新植物的幼体，而没有体现出细胞具有发育成完整植物体的潜能。2.细胞全能性大小的分析
(1)体细胞全能性与细胞分化程度：分化程度低的＞分化程度高的。
(2)体细胞全能性与细胞分裂能力：分裂能力强的＞分裂能力弱的。
(3)不同类型细胞的全能性：受精卵＞生殖细胞＞体细胞。
(4)不同生物细胞的全能性：植物细胞＞动物细胞。例1 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√答案解析 具有某种植物全套遗传信息的任何一个细胞，都有发育成完整新植物体的潜能，也就是说，每个植物活细胞都具有全能性。解析例2 下列有关细胞全能性的叙述，正确的是
A.植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因
B.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时，才有可能表现出全能性
C.植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同
D.紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性√答案解析解析 细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，同样具有全能性；植物体内细胞没有表现出全能性，这是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果；种子是植物的器官，由种子发育成植株，是正常生命历程，不属于全能性；细胞全能性的表达前提是离体培养的细胞、组织或器官。1.植物组织培养的概念分析
(1)理论基础： 。
(2)前提： 的植物器官、组织、细胞。
(3)条件： 和人工控制条件下、人工配制的培养基上、适宜的培养条件。
(4)结果：脱分化形成愈伤组织，再诱导其再分化生成胚状体或丛芽，最终形成完整的植株。二、植物组织培养技术植物细胞的全能性离体无菌2.胡萝卜的组织培养过程—消毒后选取根的 部位，切取1 cm3左右的小块，因为该部位容易诱导形成愈伤组织—将组织块接种到诱导培养基上，诱导出_________—在23～26 ℃恒温 条件下培养一段时间，再将愈伤组织转接到 培养基上，培养诱导出试管苗—将试管苗移栽到大田，培养成正常植株↓↓↓形成层愈伤组织避光分化1.植物组织培养的一般过程归纳总结(1)外植体：用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞。
(2)脱分化：已经分化的细胞，经过诱导，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。(3)愈伤组织：细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、呈无定形状态的薄壁细胞团。
(4)再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化出根或芽等器官的过程。
2.植物组织培养技术的注意事项
(1)外植体的选择：外植体脱分化的难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而不同。一般来说，植物的花和幼嫩的组织脱分化相对比较容易，而植物的茎、叶和成熟的组织较难。(2)无菌操作：植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌，接种过程要进行严格的无菌操作。
(3)光照的控制：对于植物组织培养来说，光照条件非常重要。在愈伤组织的诱导阶段往往要避光培养，有利于细胞脱分化产生愈伤组织(如果是在光照条件下，容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织)。当愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。(4)生长素和细胞分裂素的用量例3 植物组织培养依据的原理、方法步骤及诱导的植物激素分别是
①细胞的全能性 ②离体的植物器官、组织或细胞 ③根、芽 ④生长素和细胞分裂素 ⑤生长素和乙烯 ⑥愈伤组织 ⑦再分化 ⑧脱分化
⑨植物体
A.①、②⑦⑥⑧③⑨、④ B.①、②⑧⑥⑦③⑨、④
C.①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤ D.①、②⑨⑧⑥⑦③、⑤√答案解析 植物组织培养的原理是细胞的全能性；方法步骤是：离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，愈伤组织再分化得到根、芽，由根、芽发育成植物体；所用激素是生长素和细胞分裂素。解析A.此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体
B.①阶段体现了细胞的全能性，②阶段需要细胞分裂素
C.①阶段有细胞增殖，但无细胞分化
D.②过程为脱分化，③过程为再分化例4 (2017·山西榆社中学高二下期中)如图表示四倍体兰花叶片植物组织培养的过程，下列相关叙述正确的是答案解析√解析 花药离体培养得到的个体一定是单倍体植株，A错误；
①阶段是脱分化阶段，②阶段是再分化阶段，③阶段是细胞分裂分化过程，①②③体现了细胞的全能性，B、D错误；
①阶段是脱分化阶段，没有细胞的分化，只进行细胞增殖形成薄壁细胞团，C正确。1.概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成 ，并把
培育成新的 的技术。三、植物体细胞杂交技术杂种细胞杂种细胞植物体2.过程细胞壁细胞壁杂种细胞(1)去壁：用 酶去除植物细胞壁，获得原生质体。
(2)诱导原生质体融合的方法
①物理法： 等。
②化学法：用 诱导。
3.意义：克服了不同生物________
_______的障碍。纤维素酶和果胶离心、振动、电激聚乙二醇(PEG)远缘杂交不亲和1.植物体细胞杂交的原理
原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性，杂种细胞发育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。
2.与植物体细胞杂交技术有关的遗传知识
(1)植物体细胞杂交过程中无有性生殖细胞的结合，属于无性生殖。
(2)杂种植株的染色体来源于两种植物，变异类型是染色体数目的变异，形成的是异源多倍体。
(3)由于含有两个亲本的遗传物质，因此理论上应具有两个亲本的遗传性状。
(4)培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律。归纳总结例5 下图为“番茄—马铃薯”的培育过程示意图，有关叙述正确的是A.获得a、b细胞需要用胰蛋白酶和果胶酶处理
B.诱导a、b细胞融合的化学试剂一般用秋水仙素
C.a、b细胞融合为c细胞的原理是生物膜具有流动性
D.d、e、f过程表示植物的组织培养过程，e、f分别为脱分化和再分化√答案解析解析 植物体细胞在杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体；a、b细胞融合为c细胞的原理是细胞膜的流动性；诱导a、b细胞融合的化学试剂一般是聚乙二醇；d、e分别为脱分化和再分化。例6 A种植物细胞(基因型为Aa)、B种植物细胞(基因型为Bb)去掉细胞壁后，诱导两种细胞的原生质体融合，形成单核的杂种细胞。则经过组织培养得到的杂种植株是
A.二倍体，基因型为AaBb
B.二倍体，基因型为AAaaBBbb
C.四倍体，基因型为AaBb
D.四倍体，基因型为AAaaBBbb√答案解析 杂种植株为四倍体，基因型为AaBb。解析植物体细胞杂交后的植物染色体组数
(1)染色体组数目＝A、B两个细胞内染色体组数之和。
(2)植物体细胞杂交后的植物，有几个染色体组就称为几倍体。
(3)举例：二倍体白菜和二倍体甘蓝体细胞杂交得到的白菜—甘蓝有四个染色体组，为四倍体。拓展提升学习小结植物细胞的全能性脱分化、再分化达标检测1.下列哪种细胞的全能性最容易得到表达
A.青蛙的皮肤细胞 B.胡萝卜的韧皮部细胞
C.小白鼠的肝脏细胞 D.胡萝卜的形成层细胞12345答案√解析 细胞分化程度越低，全能性越容易表达，青蛙的皮肤细胞和胡萝卜的韧皮部细胞都是高度分化的细胞，小白鼠的肝脏细胞和胡萝卜的形成层细胞都具有分生能力，但植物细胞的全能性比动物细胞更容易表达，故胡萝卜的形成层细胞的全能性最容易表达。解析2.如图为植物组织培养过程，有关说法不正确的是答案12345解析 试管中的试管苗来源相同，都是通过植物组织培养发育而成的，植株的基因型相同，但不一定是纯合子。解析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的过程不需要光照
D.a→d的细胞分裂方式都是有丝分裂√3.(2017·陕西黄陵中学高二下期中)植物细胞表现出全能性的必要条件和增殖方式是
A.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件；减数分裂
B.导入其他植物细胞的基因；有丝分裂
C.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内；减数分裂
D.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件；有丝分裂解析 植物细胞表现全能性的条件：①细胞离体和适宜的外界条件；②一定的营养(无机、有机成分)和植物激素。植物细胞经组织培养形成植物体的过程，包括脱分化和再分化两个重要的步骤，在这两个过程中细胞都是通过有丝分裂方式进行增殖的，故选D。12345答案√解析123454.(2017·河南新野高二期中)植物体细胞杂交尚未解决的问题是
A.去除细胞壁，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亲代的优良性状
D.尚未培育出属间杂种植物答案√解析 目前植物体细胞杂交产生的杂种植株并没有完全表现出人们所需要的性状。解析123455.(2013·新课标Ⅱ，40节选)甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。
回答下列问题：
(1)为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用________酶和________酶去除细胞壁，获得具有活力的__________，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成______组织，然后经过____________形成完整的杂种植株。这种培育技术称为_______________
_____。答案解析纤维素果胶原生质体愈伤再分化(分化)植物体细胞杂交技术解析 该新型药用植物是通过植物体细胞杂交技术获得的。要获得有活力的原生质体才能进行体细胞杂交，因此首先用纤维素酶和果胶酶去掉植物的细胞壁，然后用PEG化学诱导剂(物理方法：离心、振动等)诱导二者的原生质体融合。然后采用植物组织培养技术获得杂种植株，植物组织培养的主要过程是：先脱分化形成愈伤组织，然后再分化形成植物体，利用了植物细胞的全能性。12345解析 如果植物甲、乙是两个物种，二者不能通过有性杂交产生可育后代，原因是甲、乙有性杂交所产生的后代在减数分裂过程中同源染色体联会异常，也就是存在着生殖隔离。但植物甲、乙通过植物体细胞杂交技术产生的后代却是可育的，因为在减数分裂过程中同源染色体能完成正常的联会，产生正常的配子。由于甲、乙都是二倍体，因此，植物体细胞杂交得到的后代是异源多倍体(四倍体)。(2)上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指__________________________
________________。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是_____________________________
________________________________。体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常答案解析123452.1.2 植物细胞工程的实际应用
[学习目标] 1.说明植物细胞工程在植物繁殖方面的应用。2.列举植物细胞工程在作物新品种培育方面的应用。3.概述细胞产物的工厂化生产的原理。
方式一 拯救国家极危植物——虎颜花
虎颜花为野牡丹科单种属植物，原产广东，为罕见的野生观赏植物，有重要的科研价值。虎颜花叶片基生，叶形巨大、美丽，呈心形，上有老虎斑纹，故称虎颜花。国际自然保护联盟已将虎颜花列为极危物种。为拯救虎颜花，我国华南植物园的科学家对虎颜花进行了组织培养，获得1万株试管苗，又利用生态恢复技术，使虎颜花成功回归野外。这体现了植物细胞工程的实际应用。那么植物细胞工程技术在生产生活中还有哪些方面的应用呢？让我们进入本节的学习，一起来了解吧！
方式二 具有小灵芝草之称的金钗石斛是一种名贵的中草药，它具有生津益胃、润肺止咳之功效。金钗石斛的有效化学成分为大黄酚和β－谷甾醇。那么我们能否在工厂内大量生产这两种物质呢？
能！取金钗石斛的茎尖或根尖组织，并培养为愈伤组织再放入液体培养基中进行悬浮培养，获得大量的金钗石斛细胞，从混合液中分离纯化大黄酚和β－谷甾醇即可。
这是植物细胞工程实际应用的一个实例，要了解更多这方面的信息，请跟随教材一起来学习吧。
一、植物繁殖的新途径
1．微型繁殖
(1)概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
(2)特点
2．作物脱毒
(1)选材部位：无病毒的植物分生区附近的部位。
(2)优点：提高作物的产量和品质。
(3)实例：脱毒马铃薯的培育。
3．人工种子
(1)概念：以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。
(2)优点
①繁殖周期短。
②后代不发生性状分离，能够保持亲本的优良性状。
③不受季节、气候和地域的限制，并可节约土地。
归纳总结 关于人工种子
(1)各部分的功能
针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂(人工种皮)中应具有适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。
(2)制备流程：诱导植物愈伤组织的形成→体细胞胚的诱导→体细胞胚的成熟→机械化包装→储藏或种植。
(3)两个误区
①人工种子不是有性生殖，而是无性繁殖，可以完全保持优良品种的遗传特性。
②人工种子萌发的植株不一定都可育，茎尖、芽尖、花粉等细胞都可以培育成胚状体，制作人工种子，若是用花粉发育来的胚状体制备人工种子，则其萌发的植株一般不可育。
例1 如图为培育甘蔗脱毒苗的两条途径，研究发现经②过程获得的幼苗脱毒效果更好。下列相关叙述错误的是( )
A．①过程所取茎尖中的叶原基具有较高的分裂、分化能力
B．②过程的作用可能是阻碍病毒等进入茎尖分生组织
C．③④过程中基因的选择性表达导致了细胞脱分化
D．培养基A、B中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同
答案 C
解析 ③④过程中基因的选择性表达导致了细胞再分化，C错误。
例2 某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植，可应用多种技术获得大量优质苗，下列技术中不能选用的是( )
A．利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗
B．采用花粉粒组织培养获得单倍体苗
C．采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上
D．采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养
答案 B
解析 为了使优质苗的生物性状不发生性状分离，可采用茎段扦插诱导生根技术快速育苗，也可采用将幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上的方法或用茎尖、幼叶等部位的组织进行植物组织培养获得大量优质苗；花粉粒是减数分裂的产物，利用花粉粒离体培养得到的是单倍体苗，其高度不育，且会发生性状分离，因此B项方案不能选用。
二、作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产
1．单倍体育种
(1)原理：细胞的全能性和染色体变异。
(2)过程：花药单倍体植株稳定遗传的优良品种。
(3)优点
①子代是能稳定遗传的纯合子。
②明显缩短育种年限。
2．突变体的利用
(1)原理
①基因突变(用射线或诱变剂处理分生细胞，主要是指愈伤组织细胞)。
②植物细胞的全能性(由突变细胞培育得到突变体植株)。
(2)过程
(3)利用：筛选出有用的突变体，培育新品种。如培育抗病、抗盐、含高蛋白、高产的新品种植物。
(4)实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草等。
3．细胞产物的工厂化生产
(1)种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。
(2)技术：植物组织培养技术。
(3)过程
(4)实例：人参、三七、紫草和银杏的细胞产物都已实现工厂化生产。
归纳总结
1．植物组织培养与植物细胞培养的比较
项目
植物组织培养
植物细胞培养
目的
获得植物体
获得细胞产物
过程
实例
获得脱毒苗
人参皂甙的生产
2.几种育种方法的比较
项目
原理
优点
缺点
成果
植物体细胞杂交
细胞的全能性和细胞膜的流动性
能克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍，扩大了可用于杂交的亲本组合的范围
不能让杂种植株完全按照人们的要求表现出亲代的性状
烟草—海岛烟草、胡萝卜—羊角芹、白菜—甘蓝等
单倍体育种
染色体变异和细胞全能性
一般情况下，所得品种能稳定遗传，明显缩短育种年限
技术复杂，操作困难
单育1号烟草品种、中花8号水稻、中花11号水稻和京花1号小麦等
体细胞诱变育种
基因突变和植物细胞的全能性
可产生新基因，大幅度改良某些性状
基因突变具有不定向性和多害少利性，需要处理大量的突变材料，才能筛选出目标品种
抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草等
基因工
程育种
基因重组
目的性强，育种周期短，打破了物种界限，可以定向改造生物的遗传性状
技术复杂，转基因生物及其产物具有一定的安全隐患
抗虫棉、产人胰岛素的大肠杆菌等
例3 下图是利用某植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图，据图判断下列说法错误的是( )
花粉植株A植株B
A．过程②通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为有丝分裂前期
B．通过过程①得到的植株既有纯合子又有杂合子
C．过程①属于植物的组织培养，在此过程中必须使用一定量的植物激素
D．与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种年限
答案 B
解析 该过程是单倍体育种过程，所以过程①是花药离体培养，获得的是单倍体，基因型为AB、Ab、aB、ab 4种，经染色体加倍后的植株B都为纯合子；过程②使用秋水仙素使染色体数目加倍，作用的机理是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，到后期染色单体分开后不能向细胞两极移动；过程①属于植物的组织培养，需要生长素和细胞分裂素的诱导。
例4 下列生物工程技术的实际应用过程中，能形成愈伤组织的是( )
①作物脱毒 ②细胞产物的工厂化生产 ③生产人工种子 ④转基因植物的培养
A．①②③ B．①②④
C．①③④ D．①②③④
答案 D
解析 作物脱毒、细胞产物的工厂化生产、生产人工种子都是植物细胞工程的实际应用，其技术基础是植物的组织培养技术，都有脱分化形成愈伤组织的过程。转基因植物的培养利用的是基因工程技术和植物组织培养技术，该过程中也要形成愈伤组织。
植物细胞工程的实际应用
1．植物的微型繁殖技术是指( )
A．植物体细胞杂交技术 B．嫁接
C．营养繁殖 D．植物组织培养
答案 D
解析 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，叫植物的微型繁殖技术，也叫快速繁殖技术。
2．人工种子是以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。下列与人工种子的形成过程无关的是( )
A．细胞的脱分化和再分化
B．细胞全能性
C．细胞的有丝分裂
D．细胞的减数分裂
答案 D
解析 人工种子的获得应用了植物组织培养技术，该技术不涉及细胞的减数分裂。
3．下列属于植物细胞工程实际应用实例的是( )
①制造人工种子 ②培育抗盐植物 ③培育抗病毒烟草 ④培育单倍体 ⑤生产脱毒植株
A．①②③④ B．①③④⑤
C．①②④⑤ D．②③④⑤
答案 C
解析 培育抗病毒烟草是转基因技术的应用。
4．下列生物技术的应用实例中，运用的原理与其他各项不同的是( )
A．利用生物反应器悬浮培养人参细胞，提取人参皂甙
B．利用花药离体培养获取植物单倍体植株
C．将转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育成植株
D．通过植物组织培养获得人工种子并发育成植株
答案 A
解析 利用生物反应器提取人参皂甙，其原理是植物细胞培养，单倍体育种、转基因育种和人工种子利用的原理是植物细胞的全能性，则A项利用的原理与其他选项不同。
5．人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体，它能像种子一样萌发生长，长成植物。人工种子的核心部位是个被外层物包埋的具有类似于胚功能的胚状体。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的“人工种子”。根据材料分析回答下列问题：
(1)人工种子依据的原理是________________________，培育胚状体利用了________________技术。
(2)包埋胚状体的胶质可看作自然种子的哪部分结构？
________________________________________________________________________。
(3)如果外植体是植物的茎尖，通过①过程的处理可使细胞彼此分离，①过程中可加入( )
A．蛋白酶 B．淀粉酶
C．纤维素酶和果胶酶 D．胰蛋白酶
(4)②过程表示脱分化过程，其实质是________________________；③表示再分化过程，其实质是________________________。
(5)由人工种子萌发成的植株是否可育？
________________________________________________________________________。
答案 (1)植物细胞的全能性 植物组织培养 (2)种皮及提供营养的胚乳或子叶 (3)C (4)使细胞恢复分裂能力 基因的选择性表达 (5)不一定
解析 (1)人工种子能发育成完整的植株，说明其细胞内含有个体发育所需要的全套遗传物质，因此依据的原理是细胞的全能性，人工种子是经过植物组织培养技术得到的。(2)包裹胚状体的胶质有保护胚状体的作用，同时又可以为胚状体提供营养物质，所以可看作种皮及胚乳或子叶。(3)使植物细胞彼此分离可以使用纤维素酶和果胶酶，因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。(4)脱分化的实质是使细胞恢复分裂能力，而再分化的实质是基因的选择性表达。(5)人工种子是否可育取决于培育胚状体所用的材料。
[对点训练]
题组一 植物繁殖的新途径
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．胚状体是在植物组织培养的哪一阶段上获得的( )
A．愈伤组织的形成中 B．再分化
C．形成完整植株 D．脱分化
答案 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，所以胚状体是在植物组织培养的再分化阶段形成的。
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实的植物得以繁殖
B．方便储藏和运输
C．可随意改变植物的遗传性状
D．可快速、大量繁殖
答案 C
解析 人工种子是通过细胞工程完成的，所以可使在自然条件下不结实或结实困难的植物得以繁殖；天然种子的大量储藏和运输也是相当困难的，人工种子则克服了这些缺点，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，可以很方便地储藏和运输；人工种子是经组织培养获得的，与提供组织细胞的亲代的遗传特性相同；人工种子的生产则不受季节限制，可快速、大量繁殖。
4．下列哪一项不是植物繁殖的新途径( )
A．微型繁殖 B．细胞核移植
C．人工种子 D．作物脱毒
答案 B
解析 植物组织培养是指利用特定的培养基将离体的植物细胞、组织或器官培养成完整植株的过程。花药的离体培养、基因工程中的受体细胞的培养、植物体细胞杂交后杂种细胞的培养以及植物的大量快速繁殖都要用到植物组织培养技术，植物繁殖的新途径包括微型繁殖、作物脱毒、人工种子，而细胞核移植不是植物繁殖的新途径。
题组二 作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产
5．下列哪一项不是单倍体育种的优点( )
A．缩短育种年限 B．得到稳定遗传的优良品种
C．突变率高 D．节约人力、物力
答案 C
解析 由于单倍体育种通过染色体加倍后当年就可获得纯合的、能稳定遗传的正常植株，所以缩短了育种年限，节约了人力和物力。
6．用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：
下列有关此种育种方法的叙述，正确的是( )
A．这种育种方法叫杂交育种
B．过程④必须使用生长素处理
C．这种方法的最大优点是缩短育种年限
D．③过程必须经过受精作用
答案 C
解析 该育种方法为单倍体育种，可大大缩短育种年限，①是杂交，②是减数分裂；③是花药离体培养，④是用秋水仙素处理使单倍体的染色体数目加倍。③过程利用了植物组织培养技术，不需要受精，而是由雄配子直接发育成幼苗。
7．下图为利用体细胞诱变育种技术获得抗除草剂白三叶草新品种的过程。下列叙述不正确的是( )
A．该育种过程依据的原理有基因突变和植物细胞具有全能性
B．过程①②培养基中，不同植物生长调节剂的浓度比例不同
C．白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA和RNA种类相同
D．过程③通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒除草剂
答案 C
解析 白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA种类相同，因为基因的选择性表达，RNA和蛋白质的种类是有差异的。
8．下列关于细胞产物的工厂化生产的叙述中，错误的是( )
A．细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一
B．培养过程中需要脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞
C．培养的愈伤组织需要经过再分化产生特定的组织细胞后才能产生特定的细胞产物
D．培养的细胞收集后一般要破碎提取有效成分
答案 C
解析 在细胞产物的工厂化生产过程中只需要悬浮培养愈伤组织细胞，利用愈伤组织细胞的分裂和代谢产生所需要的产物即可，不需要再分化。
[综合强化]
9．辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域，其获得途径如图所示。下列叙述错误的是( )
A．图中愈伤组织、脱毒苗和高产细胞系的获得都体现了植物细胞的全能性
B．图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的脱分化和再分化过程
C．②过程中需要用适宜配比的生长素和细胞分裂素溶液处理
D．用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是纤维素酶和果胶酶
答案 A
解析 细胞的全能性是指已经分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能，图中脱毒苗的获得体现了植物细胞的全能性，愈伤组织和高产细胞系的获得都没有体现植物细胞的全能性，A错误；图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的脱分化和再分化过程，B正确；再分化过程中需要用适宜配比的生长素和细胞分裂素溶液处理，以诱导细胞分化的方向，C正确；用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是纤维素酶和果胶酶，以分解植物细胞之间的成分，D正确。
10．下图表示利用高秆抗锈病玉米(基因型为AaBb，两对基因独立遗传)的花粉细胞生产人工种子的过程。下列叙述不正确的是( )
A．通过①过程两两融合得到的细胞基因型有9种
B．②③过程培养基中植物激素的配比不同
C．过程④需用秋水仙素处理才能获得可育的人工种子
D．人工种子的种皮中加入植物生长调节剂可促进丛芽的发育
答案 C
解析 根据自由组合定律，亲代产生4种基因型的花粉(AB、Ab、aB、ab)，2粒花粉细胞融合(类似于AaBb个体自交)可产生9种基因型的融合细胞；图中②③分别代表植物组织培养的脱分化和再分化阶段，这两个阶段目的不同，培养基中生长素、细胞分裂素的含量和比例不同；融合细胞中染色体组与正常植株相同，过程④直接培育的人工种子是可育的；人工种子的种皮中加入植物生长调节剂可促进丛芽的发育。
11．培育农作物新品种的过程中，常利用植物组织培养技术。下列叙述正确的是( )
A．培育转基因的外植体得到的新个体属于基因突变个体
B．在植物组织培养过程中用理化因素诱导可获得大量有益突变体
C．单倍体育种中经减数分裂和组织培养两个过程能获得纯合二倍体
D．在培养基中加入不同浓度的氯化钠溶液，可筛选出抗盐植株
答案 D
解析 培育转基因的外植体得到的新个体属于转基因植物；基因突变是不定向的，在植物组织培养过程中用理化因素诱导不一定获得大量有益突变体；单倍体育种中经组织培养和秋水仙素处理这两个过程才能获得纯合二倍体。
12．下列有关植物细胞工程应用的叙述，不正确的是( )
A．利用组织培养技术培育脱毒苗，获得具有抗病毒的新品种
B．利用组织培养技术获得人工种子，能保持亲本的优良性状
C．利用细胞培养技术获得紫草素，实现了细胞产物的工厂化生产
D．利用植物体细胞杂交技术获得“白菜—甘蓝”，克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍
答案 A
解析 脱毒苗是用含病毒极少、甚至无病毒的茎尖等植物分生组织培养而成的，再生的植株可能不带病毒，但并非它具备了抗病毒的能力。
13．下图所示为植株繁殖的四种人工方式示意图，请据图回答下列问题：
(1)图中单倍体植株通常的获取方式是______________。若图中单倍体细胞含有2个染色体组，A有4个染色体组，则③过程所用化学试剂的作用是___________。
(2)图中B和C过程的不同点是____________________________________，这种不同的主要决定因素是____________________________。
(3)若想在C过程中获得突变体，进而培育成新品种植株，应用物理诱变或化学诱变的方法处理____________。
(4)若要获得水稻的“人工种子”，则应选用图中的________结构，该结构与正常受精卵形成的________有类似的结构和发育过程。
(5)若D过程获得的是胡萝卜—羊角芹，②过程常用的物理方法有_____________等；经融合处理后，已经融合的细胞类型有________种(若融合的细胞只考虑两两融合)。
答案 (1)花药离体培养 抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成 (2)B过程中形成的是胚状体，而C过程中形成的是丛芽 细胞分裂素与生长素的比值 (3)愈伤组织 (4)胚状体 胚 (5)离心、振动、电激 3
解析 (1)图中A过程表示单倍体育种，获取单倍体时常用花药离体培养的方法。若要使单倍体的染色体数目加倍，变成A植株，则需要在③过程中用秋水仙素处理幼苗，以抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成。(2)图中B和C过程都是体细胞的组织培养，其不同点是B过程中形成的是胚状体，而C过程中形成的是丛芽，这种不同的主要决定因素是细胞分裂素与生长素的比值。(3)在组织培养过程中获得突变体，一般用物理诱变或化学诱变的方法处理愈伤组织，再由愈伤组织经再分化形成突变植株。(4)若要获得水稻的“人工种子”，则应选用图中的胚状体结构，该结构与正常受精卵形成的胚有类似的结构和发育过程。(5)D为植物体细胞杂交获得杂种植株的过程，②过程常用的物理方法有离心、振动、电激等；经融合处理后，已经融合的细胞类型有3种(只考虑细胞的两两融合)：胡萝卜—胡萝卜融合细胞、羊角芹—羊角芹融合细胞和胡萝卜—羊角芹融合细胞。
14．(2014·江苏，29节选)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12 d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，12 d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。除提供能量外，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。
15．红豆杉是濒危植物，其树皮产生的紫杉醇对癌症有一定的疗效。下图是红豆杉植株组织培养和细胞培养的流程图，请据图回答下列问题：
(1)图中②为愈伤组织，通过B过程可最终产生新的植株，通过C过程可产生大量细胞，则图中A、B、C分别表示的过程为______________________________。
其中B过程的实质是______________________。
(2)对⑤的培养一般要采用________培养基，并要不断通入无菌空气并进行搅拌，其目的是______________________________________________。
(3)对⑤的培养可获得代谢产物——紫杉醇，但培养后期紫杉醇产量下降，其原因包括______________________________________等。
(4)若①是红豆杉(基因型为DdTt)的花药，可选用__________(填编号)制成人工种子，该“种子”萌发的幼苗用________处理，可快速获得纯种植株，该植株的基因型为____________________________。
答案 (1)脱分化、再分化、有丝分裂 基因的选择性表达 (2)液体 保证氧气的供应、使细胞和培养液充分接触 (3)活细胞数量减少，某些代谢产物积累 (4)③ 秋水仙素 DDTT、DDtt、ddTT、ddtt
解析 (1)图中①为红豆杉离体的植物器官、组织或细胞(外植体)，②为愈伤组织，③为试管苗(胚状体), ④为植物体，⑤为大量的红豆杉细胞；再分化的实质是细胞内基因的选择性表达。(2)对⑤的培养目的是快速增殖细胞，一般采用液体培养基进行培养。在培养过程中通入空气是为了保证细胞生长过程中氧气的供应，不断搅拌的目的是让细胞和培养液充分接触。(3)培养的后期，由于细胞代谢产物的积累，以及营养物质的消耗等，导致细胞数量减少，其代谢产物减少。(4)红豆杉的花药经培养可获得单倍体，再经秋水仙素处理，可使染色体数目加倍，快速获得纯种植株。如果亲本的基因型为DdTt，则获得纯种植株的基因型有DDTT、DDtt、ddTT、ddtt四种。
课件35张PPT。2.1.2 植物细胞工程的实际应用专题2 2.1 植物细胞工程[学习目标]
1.说明植物细胞工程在植物繁殖方面的应用。
2.列举植物细胞工程在作物新品种培育方面的应用。
3.概述细胞产物的工厂化生产的原理。方式一 拯救国家极危植物——虎颜花
虎颜花为野牡丹科单种属植物，原产广东，为罕见的野生观赏植物，有重要的科研价值。虎颜花叶片基生，叶形巨大、美丽，呈心形，上有老虎斑纹，故称虎颜花。国际自然保护联盟已将虎颜花列为极危物种。为拯救虎颜花，我国华南植物园的科学家对虎颜花进行了组织培养，获得1万株试管苗，又利用生态恢复技术，使虎颜花成功回归野外。这体现了植物细胞工程的实际应用。那么植物细胞工程技术在生产生活中还有哪些方面的应用呢？让我们进入本节的学习，一起来了解吧！方式二 具有小灵芝草之称的金钗石斛是一种名贵的中草药，它具有生津益胃、润肺止咳之功效。金钗石斛的有效化学成分为大黄酚和β－谷甾醇。那么我们能否在工厂内大量生产这两种物质呢？
能！取金钗石斛的茎尖或根尖组织，并培养为愈伤组织再放入液体培养基中进行悬浮培养，获得大量的金钗石斛细胞，从混合液中分离纯化大黄酚和β－谷甾醇即可。
这是植物细胞工程实际应用的一个实例，要了解更多这方面的信息，请跟随教材一起来学习吧。新知导学达标检测内容索引新知导学2.作物脱毒
(1)选材部位：无病毒的植物 附近的部位。
(2)优点：提高作物的产量和品质。
(3)实例：脱毒马铃薯的培育。1.微型繁殖一、植物繁殖的新途径(1)概念：用于快速繁殖优良品种的 技术。植物组织培养(2)特点① 繁殖，保持优良品种的遗传特性
②高效快速地实现种苗的_________
③可实现产业化生产无性大量繁殖分生区3.人工种子
(1)概念：以植物组织培养得到的 、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过 包装得到的种子。
(2)优点
①繁殖周期短。
②后代不发生 ，能够保持亲本的优良性状。
③不受 、 和地域的限制，并可节约土地。胚状体人工薄膜性状分离季节气候关于人工种子
(1)各部分的功能归纳总结针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂(人工种皮)中应具有适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。
(2)制备流程：诱导植物愈伤组织的形成→体细胞胚的诱导→体细胞胚的成熟→机械化包装→储藏或种植。(3)两个误区
①人工种子不是有性生殖，而是无性繁殖，可以完全保持优良品种的遗传特性。
②人工种子萌发的植株不一定都可育，茎尖、芽尖、花粉等细胞都可以培育成胚状体，制作人工种子，若是用花粉发育来的胚状体制备人工种子，则其萌发的植株一般不可育。A.①过程所取茎尖中的叶原基具有较高的分裂、分化能力
B.②过程的作用可能是阻碍病毒等进入茎尖分生组织
C.③④过程中基因的选择性表达导致了细胞脱分化
D.培养基A、B中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同例1 如图为培育甘蔗脱毒苗的两条途径，研究发现经②过程获得的幼苗脱毒效果更好。下列相关叙述错误的是√答案解析解析 ③④过程中基因的选择性表达导致了细胞再分化，C错误。解析 为了使优质苗的生物性状不发生性状分离，可采用茎段扦插诱导生根技术快速育苗，也可采用将幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上的方法或用茎尖、幼叶等部位的组织进行植物组织培养获得大量优质苗；花粉粒是减数分裂的产物，利用花粉粒离体培养得到的是单倍体苗，其高度不育，且会发生性状分离，因此B项方案不能选用。例2 某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植，可应用多种技术获得大量优质苗，下列技术中不能选用的是
A.利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗
B.采用花粉粒组织培养获得单倍体苗
C.采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上
D.采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养√答案解析1.单倍体育种
(1)原理：细胞的 和 。二、作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产全能性染色体变异(2)过程：花药 植株 的优良品种。单倍体稳定遗传(3)优点
①子代是能 的纯合子。
②明显缩短 。稳定遗传育种年限2.突变体的利用
(1)原理
① (用射线或诱变剂处理分生细胞，主要是指愈伤组织细胞)。
②植物细胞的 (由突变细胞培育得到突变体植株)。
(2)过程基因突变全能性(3)利用：筛选出有用的 ，培育新品种。如培育抗病、抗盐、含高蛋白、高产的新品种植物。
(4)实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草等。突变体3.细胞产物的工厂化生产
(1)种类：蛋白质、脂肪、糖类、 、 、生物碱等。
(2)技术： 技术。
(3)过程药物香料植物组织培养(4)实例：人参、三七、紫草和银杏的细胞产物都已实现工厂化生产。1.植物组织培养与植物细胞培养的比较归纳总结2.几种育种方法的比较答案解析例3 下图是利用某植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图，据图判断下列说法错误的是A.过程②通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为有丝分裂前期
B.通过过程①得到的植株既有纯合子又有杂合子
C.过程①属于植物的组织培养，在此过程中必须使用一定量的植物激素
D.与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种年限√解析 该过程是单倍体育种过程，所以过程①是花药离体培养，获得的是单倍体，基因型为AB、Ab、aB、ab 4种，经染色体加倍后的植株B都为纯合子；过程②使用秋水仙素使染色体数目加倍，作用的机理是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，到后期染色单体分开后不能向细胞两极移动；过程①属于植物的组织培养，需要生长素和细胞分裂素的诱导。例4 下列生物工程技术的实际应用过程中，能形成愈伤组织的是
①作物脱毒 ②细胞产物的工厂化生产 ③生产人工种子 ④转基因植物的培养
A.①②③ B.①②④
C.①③④ D.①②③④√答案解析 作物脱毒、细胞产物的工厂化生产、生产人工种子都是植物细胞工程的实际应用，其技术基础是植物的组织培养技术，都有脱分化形成愈伤组织的过程。转基因植物的培养利用的是基因工程技术和植物组织培养技术，该过程中也要形成愈伤组织。解析学习小结植物细胞工程的实际应用植物繁殖的新途径_________
_________
_____________作物新品种的培育单倍体育种
的利用细胞产物的工厂化生产微型繁殖作物脱毒制造人工种子突变体达标检测1.植物的微型繁殖技术是指
A.植物体细胞杂交技术 B.嫁接
C.营养繁殖 D.植物组织培养12345答案√解析 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，叫植物的微型繁殖技术，也叫快速繁殖技术。解析2.人工种子是以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。下列与人工种子的形成过程无关的是
A.细胞的脱分化和再分化
B.细胞全能性
C.细胞的有丝分裂
D.细胞的减数分裂答案12345解析 人工种子的获得应用了植物组织培养技术，该技术不涉及细胞的减数分裂。解析√3.下列属于植物细胞工程实际应用实例的是
①制造人工种子 ②培育抗盐植物 ③培育抗病毒烟草 ④培育单倍体 ⑤生产脱毒植株
A.①②③④ B.①③④⑤
C.①②④⑤ D.②③④⑤解析 培育抗病毒烟草是转基因技术的应用。12345答案解析√123454.下列生物技术的应用实例中，运用的原理与其他各项不同的是
A.利用生物反应器悬浮培养人参细胞，提取人参皂甙
B.利用花药离体培养获取植物单倍体植株
C.将转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育成植株
D.通过植物组织培养获得人工种子并发育成植株答案√解析 利用生物反应器提取人参皂甙，其原理是植物细胞培养，单倍体育种、转基因育种和人工种子利用的原理是植物细胞的全能性，则A项利用的原理与其他选项不同。解析123455.人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体，它能像种子一样萌发生长，长成植物。人工种子的核心部位是个被外层物包埋的具有类似于胚功能的胚状体。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的“人工种子”。根据材料分析回答下列问题：12345(1)人工种子依据的原理是__________________，培育胚状体利用了_____________技术。植物细胞的全能性植物组织培养答案解析 人工种子能发育成完整的植株，说明其细胞内含有个体发育所需要的全套遗传物质，因此依据的原理是细胞的全能性，人工种子是经过植物组织培养技术得到的。解析12345(2)包埋胚状体的胶质可看作自然种子的哪部分结构？
____________________________。种皮及提供营养的胚乳或子叶答案解析 包裹胚状体的胶质有保护胚状体的作用，同时又可以为胚状体提供营养物质，所以可看作种皮及胚乳或子叶。解析12345(3)如果外植体是植物的茎尖，通过①过程的处理可使细胞彼此分离，①过程中可加入
A.蛋白酶
B.淀粉酶
C.纤维素酶和果胶酶
D.胰蛋白酶答案√解析 使植物细胞彼此分离可以使用纤维素酶和果胶酶，因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。解析12345(4)②过程表示脱分化过程，其实质是____________________；③表示再分化过程，其实质是__________________。使细胞恢复分裂能力基因的选择性表达答案解析 脱分化的实质是使细胞恢复分裂能力，而再分化的实质是基因的选择性表达。解析12345(5)由人工种子萌发成的植株是否可育？
_______。不一定答案解析 人工种子是否可育取决于培育胚状体所用的材料。解析2．2.1 动物细胞培养和核移植技术
[学习目标] 1.归纳动物细胞培养的过程、条件及应用。2.归纳通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程及应用前景。
方式一 2003年，四川少年小林点燃鞭炮，导致面部、四肢被严重烧伤并感染。为了挽救儿子的生命，小林的爸爸、妈妈向医生恳求“割皮救儿”，烧伤整形科主任魏平最终同意进行这场罕见的亲体皮肤移植手术。为了全覆盖孩子身体上被深度烧伤并发生感染的创面，医生把取自父子俩的皮肤全部剪成指甲盖大小的皮块，儿子和爸爸的皮肤相隔相嵌，估计父亲的皮肤至少能在其儿子身上存活半年甚至更长时间，这就给儿子自身皮肤的生长带来了生机，孩子的痊愈指日可待。
思考：
1．小林在皮肤烧伤之后，很容易得病，为什么？
2．选取植皮时，理论上选择谁的皮肤最好？为什么？
3．自身的健康皮肤是有限的，能不能通过其他途径获得自身的皮肤？
方式二 古代神话里孙悟空用自己的汗毛变成无数个小孙悟空的离奇故事，表达了人类对复制自身的幻想。1978年，美国科幻小说家罗维克(D.Rorvick)写了一本名叫《克隆人》(The Cloning of a man)的书，内容是一位富商将自己的体细胞核移植到一枚去核卵中，然后将其在体外卵裂成的胚胎移植到母体子宫中，经过足月的怀孕，最后生下了一个健康的男婴，这个男婴就是一个克隆人。
现在，克隆人已经不是科幻小说里的梦想，而是呼之欲出的现实。由于克隆人可能带来复杂的后果，一些生物技术发达的国家，现在大都对此采取明令禁止或者严加限制的态度。
克隆人，真的如潘多拉盒子里的魔鬼一样可怕吗？我们应该怎样正确看待克隆技术呢？
一、动物细胞工程和动物细胞的培养
1．动物细胞工程
基础
技术手段
应用
动物细胞培养技术
动物细胞培养、动物体细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等
(1)深入探索并改造生物的遗传特性；
(2)大量培养细胞；
(3)单克隆抗体的制备等
2.动物细胞培养
(1)概念：从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。
(2)过程
动物组织块或器官单个细胞细胞悬液原代培养―→传代培养。
(3)相关概念
①细胞贴壁：悬液中分散的细胞贴附在瓶壁上。
②接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。
(4)培养条件
①无菌、无毒的环境：培养液中添加一定量的抗生素，并定期更换培养液，以便清除代谢产物，防止对细胞自身造成危害。
②营养
③温度和pH
④气体环境
(5)应用
①生产生物制品：如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。
②应用于基因工程：动物细胞是基因工程技术中常用的受体细胞。
③应用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性。
④用于生理、病理、药理等方面的研究，如用于筛选抗癌药物等。
归纳总结
1．动物细胞培养过程中的几个要点
(1)选取幼龄动物的组织、器官作为材料的原因
动物细胞培养的原理是细胞增殖。动物细胞培养时，一般选取幼龄动物的组织、器官，其细胞的分化程度较低，增殖能力强，有丝分裂旺盛，容易培养。
(2)将动物细胞分散成单个细胞培养的原因
分散成单个细胞后容易培养，细胞所需的营养容易供应，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。
(3)原代培养和传代培养的区别
①原代培养：是细胞悬液第一次在瓶中培养，即在没有分瓶培养之前的细胞培养。
②传代培养：是在细胞悬液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养。
(4)细胞株和细胞系的区别
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了改变，获得不死性，这种具有癌变特点的细胞称为细胞系。
2．动物细胞培养与植物组织培养的比较
比较项目
植物组织培养
动物细胞培养
生物学原理
植物细胞的全能性
细胞增殖
培养基性质
固体
液体
培养基成分
蔗糖、氨基酸、水、矿物质、生长素、细胞分裂素、琼脂等
葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、水、血清、血浆等
培养结果
新的植株或组织
大量新细胞或细胞产物
应用
①快速繁殖；
②培育无病毒植株；
③细胞产物的工厂化生产；
④制作人工种子
①生产病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；
②检测有毒物质；
③生理、病理、药理研究
培养条件
无菌、适宜的温度和pH
取材
植物器官、组织或细胞
动物早期胚胎、幼龄动物的器官或组织
培养对象
植物器官、组织或细胞
分散的单个细胞
过程
脱分化、再分化
原代培养、传代培养
细胞分裂、生长、分化的特点
①分裂：形成愈伤组织；②分化：形成根、芽
①只分裂不分化；
②贴壁生长；
③接触抑制
例1 下列关于动物细胞培养的叙述中，不正确的是( )
A．传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞
B．细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中
C．癌细胞在培养瓶中不会出现接触抑制现象
D．动物细胞培养一般需要使用CO2培养箱
答案 B
解析 由原代培养换瓶进行传代培养时，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理贴壁生长的细胞，A项正确；细胞的癌变一般发生于50代后的细胞培养过程中，B项错误；癌细胞膜上糖蛋白减少，细胞间的黏着性降低，失去了接触抑制，容易分散和转移，C项正确；动物细胞培养的场所是CO2培养箱，培养箱内含有95%的空气加5%的CO2的混合气体，为动物细胞提供适宜的气体环境，D项正确。
例2 动物细胞培养与植物组织培养的重要区别在于( )
A．培养基不同
B．动物细胞培养不需要在无菌条件下进行
C．动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能
D．动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株
答案 A
解析 动物细胞培养的培养基与植物组织培养的培养基不同，动物细胞培养一般用液体培养基，而植物组织培养一般用固体培养基，与植物组织培养的培养基相比，动物细胞培养的培养基中还要加入动物血清、血浆等，A项正确。
特别提醒 有关植物组织培养与动物细胞培养的三点提醒
(1)植物组织培养过程中存在脱分化和再分化，而动物细胞培养过程中没有脱分化和再分化过程。
(2)植物组织培养可获得新个体，体现了细胞的全能性，而动物细胞培养只能得到细胞，没有体现细胞的全能性。
(3)两种技术手段培养过程中都进行有丝分裂，不涉及减数分裂，都可称为克隆。
二、动物体细胞核移植技术和克隆动物
1．概念
将动物的一个细胞的细胞核，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，最终发育为动物个体。
2．分类
包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植，其中胚胎细胞核移植较易成功。
3．过程
4．体细胞核移植技术的应用
应用前景
畜牧业
加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
保护濒危物种
增加动物的存活数量
医药卫生领域
转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产医用蛋白
治疗人类疾病
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
存在问题
(1)体细胞核移植技术的成功率非常低；
(2)克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷等；
(3)克隆动物食品的安全性问题存在争议
归纳总结
1．细胞核移植的原理
动物体细胞核移植的原理是细胞核的全能性，而不是动物细胞的全能性。因为动物体细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体，所以用体细胞核移植技术能够得到克隆动物，说明动物体细胞的细胞核具有全能性。
2．供体和受体的选择
(1)供体：一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。
(2)受体：选择MⅡ期的卵母细胞，其原因是：
①卵母细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。
②卵母细胞体积大，便于操作。
③卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富。
3．克隆动物的遗传特点
克隆动物的亲本有三个，即体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和代孕母体。
(1)克隆动物细胞核基因来自于体细胞核供体，因此，克隆动物的性状与体细胞核供体基本相同。
(2)克隆动物的细胞质基因来自于卵母细胞，因此，克隆动物的性状与卵母细胞供体部分相同。
(3)代孕母体没有为克隆动物提供遗传物质，因此，克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。
例3 (2017·广东实验中学高二下期中)把成年三倍体鲫鱼的肾脏细胞核移植到二倍体鲫鱼的去核卵母细胞内，培养并获得的克隆鱼是( )
A．是二倍体
B．是有性生殖的产物
C．高度不育
D．性状与三倍体鲫鱼完全相同
答案 C
解析 克隆鱼的核遗传物质都来自三倍体鲫鱼，因此克隆鱼属于三倍体；克隆鱼的产生主要采用了核移植和胚胎移植技术，属于无性生殖的产物；该克隆鱼是三倍体，在减数分裂染色体联会时会发生紊乱，不能产生正常的生殖细胞，所以高度不育；该克隆鱼的细胞核遗传物质来自三倍体鲫鱼，而细胞质遗传物质来自二倍体鲫鱼，因此其性状与三倍体鲫鱼相似，但不完全相同。
例4 如图为某哺乳动物的生殖过程图，下列叙述正确的是( )
A．动物个体2为克隆动物，c为高度分化的体细胞
B．动物个体2的遗传性状与提供b细胞的母体完全不同
C．产生动物个体2的生殖方式为有性生殖
D．e细胞为完成减数分裂的卵细胞
答案 A
解析 通过克隆技术培育的动物称为克隆动物，提供细胞核的是高度分化的体细胞，A项正确；考虑细胞质基因，应该是“有相同之处”，B项错误；动物的克隆实际上是无性生殖过程，C项错误；e细胞是处于减数第二次分裂中期的卵母细胞，并没有完全完成减数分裂，D项错误。
拓展提升 判断有性生殖与无性生殖的两种方法
(1)从概念上判断：①有性生殖是指经两性生殖细胞结合而成的合子或有性配子直接发育成个体的生殖方式；②无性生殖是指不经过生殖细胞的结合而由亲本直接产生子代的生殖方式。
(2)从培养细胞的种类上判断：①组织培养中培养的不是体细胞而是有性配子或合子时，才属于有性生殖；②植物组织培养、植物体细胞杂交和动物细胞核移植都属于无性生殖。
1．动物细胞工程常用的技术手段中，最基础的是( )
A．动物细胞培养 B．动物细胞融合
C．动物组织培养 D．胚胎细胞核移植
答案 A
2．(2017·广东深圳高三模拟)生物技术的发展速度很快，已灭绝生物的“复生”将不再是神话。如果世界上最后一头野驴刚死亡，以下提供的“复生”野驴个体的方法中能够成功的是( )
A．将野驴的体细胞取出，利用细胞培养技术，可培育成新个体
B．将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育成新个体
C．取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵母细胞中，经孕育培养成新个体
D．将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，培育成新个体
答案 C
解析 由于动物细胞的全能性受到限制，目前动物细胞通过细胞培养或通过动物细胞融合技术还不能培养成动物个体；将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，培育成的是带有野驴基因的家驴；野驴的体细胞核中具有发育成野驴的全部基因，因此通过核移植技术，可使野驴“复生”。
3．(2015·天津，6改编)2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。
据图分析，下列叙述错误的是( )
A．该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代
B．捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿
C．三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核
D．三亲婴儿的培育要用到动物细胞培养技术
答案 C
解析 三亲婴儿细胞质基因主要来自捐献者的卵母细胞，可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，A项正确；三亲婴儿的细胞核基因(染色体)来自母亲和父亲，捐献者携带的红绿色盲基因(细胞核基因)不传给该婴儿，B项正确，C项错误；三亲婴儿的培育需要动物细胞培养技术，D项正确。
4．下列不属于动物细胞工程应用的是( )
A．大规模生产干扰素，用于抵抗病毒感染
B．为大面积烧伤的病人提供移植的皮肤
C．大规模生产食品添加剂、香料等
D．利用体细胞克隆技术，促进优良种畜的繁育
答案 C
解析 动物细胞工程的应用是多方面的，许多重要的生物制品如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等，都可借助于动物细胞的大规模培养来生产；也可为大面积烧伤的病人进行自身皮肤移植；还可加快优良种畜繁育；大规模生产食品添加剂、香料等是通过植物组织培养实现的。
5．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，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆(如图所示)，请结合图示回答下列相关问题：
(1)在进行细胞培养之前，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分离，形成单个细胞，这个过程中需要利用__________酶处理。
(2)用于核移植的供体细胞，一般选用传代10代以内的细胞，原因是_____________________
___________________________________。
(3)在进行原代培养时，细胞增殖的方式是__________，此外，细胞增殖还表现出__________和接触抑制等特点。
(4)将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中，去除卵母细胞的细胞核的目的是________________________________________________________________。
(5)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，原因最可能是_________________________________________________________。
答案 (1)胰蛋白(或胶原蛋白) (2)该种细胞代谢旺盛、分裂能力强，且遗传物质没有发生改变 (3)有丝分裂 贴壁生长 (4)使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞 (5)①生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制；②生物的性状还受环境因素的影响
解析 (1)实践中常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织细胞使其分散开来。(2)传代10代以内的细胞代谢旺盛、分裂能力强，遗传物质没有发生改变，适于作核移植的供体细胞。(3)在进行原代培养时，细胞以有丝分裂的方式进行增殖，同时表现出贴壁生长和接触抑制的现象。(4)去除卵母细胞的细胞核的目的是使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。(5)生物的性状是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果，同时，生物的性状还受环境的影响，因此，克隆动物不可能是供体奶牛100%的复制品。
[对点训练]
题组一 动物细胞工程和动物细胞的培养
1．动物细胞培养过程的顺序是( )
①原代培养 ②传代培养 ③用胰蛋白酶处理组织，形成分散的细胞悬液
A．①②③ B．①③②
C．②①③ D．③①②
答案 D
解析 动物细胞培养过程的顺序为：选取幼龄动物个体的体细胞或早期胚胎组织作培养材料→用胰蛋白酶处理组织，制备细胞悬液→原代培养→传代培养。
2．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
答案 D
解析 健康动物胚胎或幼龄动物个体的体细胞分裂能力强，而衰老退化的动物组织细胞、成熟动物个体的体细胞分裂能力差，一般不用。
3．一般来说，动物细胞体外培养需要满足的条件有( )
①无毒的环境 ②无菌的环境 ③培养液中需加血浆 ④温度与动物体温相近 ⑤需要O2 ⑥加CO2维持培养液的pH
A．①②③④⑤⑥ B．①②③④
C．①③④⑤⑥ D．①②③④⑥
答案 A
解析 动物细胞体外培养要求环境无菌、无毒，在细胞培养液中需添加血清、血浆等一些天然成分，培养温度一般与动物体温相近。动物细胞培养还需要O2和CO2，O2是细胞代谢所必需的，CO2可维持培养液的pH。
4．下列关于动物细胞培养技术应用的叙述，错误的是( )
A．可用于检测某种物质的毒性
B．可通过培养各种病变细胞，用于药理等方面的研究
C．可通过动物细胞的大规模培养来生产病毒疫苗、干扰素等
D．经过脱分化、再分化，可构建人造皮肤
答案 D
解析 动物细胞培养没有脱分化与再分化过程。
题组二 动物体细胞核移植技术和克隆动物
5．下列关于哺乳动物体细胞核移植技术和克隆动物的叙述，正确的是( )
A．体细胞核移植过程中可以用任何细胞作为受体细胞
B．目前科学家可以用类似植物组织培养的方法获得完整的动物个体
C．利用动物体细胞核移植技术可有选择地繁殖某一性别的家畜
D．用于核移植的供体细胞一般都选用传代50代以内的细胞
答案 C
解析 体细胞核移植过程中常用减数第二次分裂中期的卵母细胞作为受体细胞；动物体细胞的全能性受到限制，不能经过培养获得动物个体；用于核移植的供体细胞一般是10代以内的细胞；克隆动物细胞核内的遗传物质来自供体细胞，其性别与提供细胞核的动物一致，因此可有选择地克隆某一性别的家畜。
6．核移植的受体细胞是MⅡ期卵母细胞，下列有关说法错误的是( )
A．MⅡ期卵母细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质
B．MⅡ期卵母细胞体积比较大，操作起来相对容易
C．可以把供体细胞直接注入去核的卵母细胞中
D．MⅡ期卵母细胞对克隆动物的遗传特性没有任何影响
答案 D
解析 直接把供体细胞注入去核的卵母细胞中也是可以的，并且这样可以减少对细胞核的损伤，更有利于重组细胞的分裂；MⅡ期卵母细胞的细胞质中含有少量的遗传物质，也会对克隆动物的遗传特性产生影响。
7．下列有关体细胞核移植技术的说法，不正确的是( )
A．体细胞核移植技术在多种动物中获得了成功，成功率非常高
B．克隆技术的各个环节有待于进一步改进
C．大多数克隆动物还存在一些遗传和生理缺陷类的健康问题
D．克隆动物食品的安全性问题仍然存在争议
答案 A
解析 由于体细胞核移植技术是一项新的技术，成功率并不高，有许多问题仍待解决。
8．下图是某克隆羊的培育过程模式图，则与获得该克隆羊接近的生殖方式和其发育成熟时所分泌的主要性激素分别是( )
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
答案 A
解析 克隆羊的产生属于无性生殖；由于此过程是雄性羊供核，故得到的克隆羊为雄性，所分泌的性激素是雄性激素。
[综合强化]
9．有关动、植物体细胞的离体培养，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 动、植物体细胞的离体培养都要在无菌条件下进行；动物的体细胞离体培养用液体培养基，需要用CO2培养箱，不能体现细胞的全能性；植物的体细胞离体培养一般用固体培养基，不需要用CO2培养箱，能体现细胞的全能性。
10．对某种动物的肝肿瘤细胞进行细胞培养，下列说法错误的是( )
A．在利用肝组织块制备细胞悬液时，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理
B．细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是刺激细胞呼吸
C．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抗生素
D．在合成培养基中，通常需加入血清、血浆等天然成分
答案 B
解析 在利用肝组织块制备细胞悬液时，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，以分解细胞间的蛋白质，得到单个细胞；细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是维持培养液的pH；为了防止细胞培养过程中细菌的污染，要求对培养液进行消毒、灭菌，也可向培养液中加入适量的抗生素；合成培养基通常需加入血清、血浆等天然成分。
11．下列属于动物细胞培养与植物组织培养区别的是( )
A．动物细胞培养基与植物细胞培养基的成分有所不同
B．动物细胞培养不需要在无菌条件下进行
C．动物细胞培养可发生遗传物质改变，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与植物组织培养所用的培养基的成分不同，如培养动物细胞的培养基需加入血清，而植物组织培养所用的培养基则不需加入血清；动物细胞培养与植物组织培养都需要在无菌、人工控制的条件下进行；动物细胞培养与植物组织培养过程中都可发生遗传物质的改变；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，动物细胞最终不能被培养成新的个体，不能体现动物细胞的全能性。
12．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，不能从该图获得的结论是( )
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较大
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 分析图中曲线可知，对癌细胞来说，相同的培养时间内，培养基中有无血清，其细胞数目相差不大，说明培养基中有无血清对癌细胞的培养影响不大；对正常细胞来说，在相同的培养时间内，有血清的培养基中培养的细胞数目远远多于没有血清的培养基中培养的细胞数目，说明有无血清对正常细胞的培养影响较大；在相同条件和相同的培养时间内，癌细胞和正常细胞的数目差距较大，正常细胞达到一定的数目后不再增加，而癌细胞却能不断增加。
13．如图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据图回答：
(1)容器A中放置的是动物器官或组织，它一般取自________________。
(2)容器A中的动物器官或组织首先要进行的处理是________，然后用________酶处理，这是为了使细胞分散开来，这样做的目的是____________________________。
(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、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。当细胞分裂生长相互接触时，就会停止分裂增殖，这称为__________现象。需用胰蛋白酶处理后分瓶继续培养，称为________。
(4)细胞在C瓶培养，出现极少数细胞无限繁殖，其原因是____________________。
答案 (1)胚胎或幼龄动物 (2)剪碎 胰蛋白(或胶原蛋白) 使细胞与培养液充分接触 (3)动物血清 贴壁 接触抑制 传代培养 (4)细胞的遗传物质发生了改变，带有癌变特点
解析 (1)胚胎或幼龄动物的细胞具有旺盛的分裂能力，培养后可获得较多细胞。(2)为了增加细胞与培养液的接触，应使细胞分散开来，可先用物理方法剪碎，再用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。(3)血浆中含有丰富的营养成分，为良好的天然营养物质；在培养过程中细胞会有接触抑制现象，需用胰蛋白酶处理，使之分散开，以便与培养液充分接触；若再分瓶培养则为传代培养。(4)培养过程中细胞的遗传物质可能发生变异而具有癌细胞的特点，即具有无限增殖能力。
14．(2016·全国甲，40节选)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。
回答下列问题：
(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为__________________。过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用________________的方法。
(2)经过多次传代后，供体细胞中________________的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。
(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)与克隆羊“多利”培养成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)XX或XY 显微操作(去核法) (2)遗传物质
(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响 (4)已经分化的动物体细胞的细胞核具有全能性
解析 (1)提供体细胞的供体可能为雌性，也可能为雄性，因此图中A(正常细胞核)的性染色体组成为XX或XY。常采用显微操作去核法来去除卵母细胞的细胞核。(2)取供体动物的体细胞培养，一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。超过10代继续培养，则其遗传物质(或核型)的稳定性会降低。(3)克隆动物的细胞核基因来自供体细胞，因此大部分性状与供体相同，但细胞质基因来源于受体(或提供卵母细胞的个体)，即卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响，这就决定了克隆动物的性状与供体不完全相同。(4)克隆动物的培育采用的是核移植技术，核移植技术的原理是：已经分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
15．某研究小组进行药物实验时，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_____________。
(3)在两种细胞生长过程中，当乙细胞铺满瓶壁时，其生长______________。药物实验需要大量细胞，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，需用________或胶原蛋白酶消化处理。
(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________。
(5)已知癌细胞的X基因表达过量与肝肿瘤的发生密切相关。要探究一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响，可将甲细胞分为A、B两组，A组细胞培养液中加入适量的________，B组细胞培养液中加入等量的无菌生理盐水。经培养后，从A、B两组收集等量细胞，通过分别检测X基因在A、B两组细胞中的________或________合成水平的差异，确定Y的药效。
答案 (1)多 (2)血清中含有适合动物细胞生长增殖的各种营养物质 (3)产生接触抑制 多 胰蛋白酶 (4)抗生素 (5)药物Y mRNA 蛋白质
解析 (1)肿瘤细胞具有无限增殖能力，细胞周期短，相同时间内，甲细胞的数量多于乙细胞。(2)动物血清中含有胰岛素、生长激素等，能促进细胞的生长和增殖，是天然的培养基。(3)动物细胞培养时为了获得细胞悬液，需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理组织块，使组织块中的细胞分散成单个细胞。(4)动物细胞培养时需要创造无菌的环境，因此为了防止细菌污染，可在培养基中添加抗生素。(5)设计对照实验需要遵循单一变量原则，因此A组需要加入药物Y，可通过检测基因是否完成转录或翻译来确定Y的药效。
课件45张PPT。2.2.1 动物细胞培养和核移植技术专题2 2.2 动物细胞工程[学习目标]
1.归纳动物细胞培养的过程、条件及应用。
2.归纳通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程及应用前景。方式一 2003年，四川少年小林点燃鞭炮，导致面部、四肢被严重烧伤并感染。为了挽救儿子的生命，小林的爸爸、妈妈向医生恳求“割皮救儿”，烧伤整形科主任魏平最终同意进行这场罕见的亲体皮肤移植手术。为了全覆盖孩子身体上被深度烧伤并发生感染的创面，医生把取自父子俩的皮肤全部剪成指甲盖大小的皮块，儿子和爸爸的皮肤相隔相嵌，估计父亲的皮肤至少能在其儿子身上存活半年甚至更长时间，这就给儿子自身皮肤的生长带来了生机，孩子的痊愈指日可待。思考：
1.小林在皮肤烧伤之后，很容易得病，为什么？
2.选取植皮时，理论上选择谁的皮肤最好？为什么？
3.自身的健康皮肤是有限的，能不能通过其他途径获得自身的皮肤？方式二 古代神话里孙悟空用自己的汗毛变成无数个小孙悟空的离奇故事，表达了人类对复制自身的幻想。1978年，美国科幻小说家罗维克(D.Rorvick)写了一本名叫《克隆人》(The Cloning of a man)的书，内容是一位富商将自己的体细胞核移植到一枚去核卵中，然后将其在体外卵裂成的胚胎移植到母体子宫中，经过足月的怀孕，最后生下了一个健康的男婴，这个男婴就是一个克隆人。
现在，克隆人已经不是科幻小说里的梦想，而是呼之欲出的现实。由于克隆人可能带来复杂的后果，一些生物技术发达的国家，现在大都对此采取明令禁止或者严加限制的态度。
克隆人，真的如潘多拉盒子里的魔鬼一样可怕吗？我们应该怎样正确看待克隆技术呢？新知导学达标检测内容索引新知导学1.动物细胞工程一、动物细胞工程和动物细胞的培养动物细胞培养动物细胞培养动物细胞融合2.动物细胞培养
(1)概念：从动物机体中取出相关的组织，将它分散成 ，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞 和 。单个细胞生长增殖胰蛋白酶细胞悬液原代培养(3)相关概念
①细胞贴壁：悬液中分散的细胞 上。
②接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到 时，细胞__________
____的现象。
(4)培养条件
①无菌、无毒的环境：培养液中添加一定量的 ，并定期_______
_______，以便清除 ，防止对细胞自身造成危害。贴附在瓶壁表面相互接触停止分裂增殖抗生素更换培养液代谢产物②营养无机物：无机盐、 等
有机物：糖、氨基酸、___________
天然成分： 等③温度和pH温度：哺乳动物多以 为宜
pH：多数细胞适宜pH为________④气体环境O2：细胞代谢所必需的
CO2：_________________微量元素促生长因子血清、血浆36.5±0.5 ℃7.2～7.4维持培养液的pH(5)应用
①生产生物制品：如病毒疫苗、干扰素、 等。
②应用于基因工程：动物细胞是基因工程技术中常用的 。
③应用于检测 ，判断某种物质的毒性。
④用于 等方面的研究，如用于筛选抗癌药物等。单克隆抗体受体细胞有毒物质生理、病理、药理1.动物细胞培养过程中的几个要点
(1)选取幼龄动物的组织、器官作为材料的原因
动物细胞培养的原理是细胞增殖。动物细胞培养时，一般选取幼龄动物的组织、器官，其细胞的分化程度较低，增殖能力强，有丝分裂旺盛，容易培养。
(2)将动物细胞分散成单个细胞培养的原因
分散成单个细胞后容易培养，细胞所需的营养容易供应，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。归纳总结(3)原代培养和传代培养的区别
①原代培养：是细胞悬液第一次在瓶中培养，即在没有分瓶培养之前的细胞培养。
②传代培养：是在细胞悬液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养。
(4)细胞株和细胞系的区别
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了改变，获得不死性，这种具有癌变特点的细胞称为细胞系。2.动物细胞培养与植物组织培养的比较例1 下列关于动物细胞培养的叙述中，不正确的是
A.传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞
B.细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中
C.癌细胞在培养瓶中不会出现接触抑制现象
D.动物细胞培养一般需要使用CO2培养箱√答案解析解析 由原代培养换瓶进行传代培养时，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理贴壁生长的细胞，A项正确；
细胞的癌变一般发生于50代后的细胞培养过程中，B项错误；
癌细胞膜上糖蛋白减少，细胞间的黏着性降低，失去了接触抑制，容易分散和转移，C项正确；
动物细胞培养的场所是CO2培养箱，培养箱内含有95%的空气加5%的CO2的混合气体，为动物细胞提供适宜的气体环境，D项正确。例2 动物细胞培养与植物组织培养的重要区别在于
A.培养基不同
B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行
C.动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能
D.动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株√答案解析 动物细胞培养的培养基与植物组织培养的培养基不同，动物细胞培养一般用液体培养基，而植物组织培养一般用固体培养基，与植物组织培养的培养基相比，动物细胞培养的培养基中还要加入动物血清、血浆等，A项正确。解析有关植物组织培养与动物细胞培养的三点提醒
(1)植物组织培养过程中存在脱分化和再分化，而动物细胞培养过程中没有脱分化和再分化过程。
(2)植物组织培养可获得新个体，体现了细胞的全能性，而动物细胞培养只能得到细胞，没有体现细胞的全能性。
(3)两种技术手段培养过程中都进行有丝分裂，不涉及减数分裂，都可称为克隆。特别提醒1.概念
将动物的一个细胞的 ，移入一个已经去掉细胞核的 中，使其 并发育成一个 ，最终发育为动物个体。
2.分类
包括 移植和 移植，其中 移植较易成功。二、动物体细胞核移植技术和克隆动物细胞核卵母细胞重组新的胚胎胚胎细胞核体细胞核胚胎细胞核3.过程供体细胞去核卵母细胞克隆动物重组胚胎4.体细胞核移植技术的应用遗传改良优良畜群繁育存活数量生物反应器异种移植遗传和生理1.细胞核移植的原理
动物体细胞核移植的原理是细胞核的全能性，而不是动物细胞的全能性。因为动物体细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体，所以用体细胞核移植技术能够得到克隆动物，说明动物体细胞的细胞核具有全能性。归纳总结2.供体和受体的选择
(1)供体：一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。
(2)受体：选择MⅡ期的卵母细胞，其原因是：
①卵母细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。
②卵母细胞体积大，便于操作。
③卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富。3.克隆动物的遗传特点
克隆动物的亲本有三个，即体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和代孕母体。
(1)克隆动物细胞核基因来自于体细胞核供体，因此，克隆动物的性状与体细胞核供体基本相同。
(2)克隆动物的细胞质基因来自于卵母细胞，因此，克隆动物的性状与卵母细胞供体部分相同。
(3)代孕母体没有为克隆动物提供遗传物质，因此，克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。解析 克隆鱼的核遗传物质都来自三倍体鲫鱼，因此克隆鱼属于三倍体；克隆鱼的产生主要采用了核移植和胚胎移植技术，属于无性生殖的产物；该克隆鱼是三倍体，在减数分裂染色体联会时会发生紊乱，不能产生正常的生殖细胞，所以高度不育；该克隆鱼的细胞核遗传物质来自三倍体鲫鱼，而细胞质遗传物质来自二倍体鲫鱼，因此其性状与三倍体鲫鱼相似，但不完全相同。例3 (2017·广东实验中学高二下期中)把成年三倍体鲫鱼的肾脏细胞核移植到二倍体鲫鱼的去核卵母细胞内，培养并获得的克隆鱼是
A.是二倍体 B.是有性生殖的产物
C.高度不育 D.性状与三倍体鲫鱼完全相同√答案解析例4 如图为某哺乳动物的生殖过程图，下列叙述正确的是答案A.动物个体2为克隆动物，c为高度分化的体细胞
B.动物个体2的遗传性状与提供b细胞的母体完全不同
C.产生动物个体2的生殖方式为有性生殖
D.e细胞为完成减数分裂的卵细胞√解析解析 通过克隆技术培育的动物称为克隆动物，提供细胞核的是高度分化的体细胞，A项正确；
考虑细胞质基因，应该是“有相同之处”，B项错误；
动物的克隆实际上是无性生殖过程，C项错误；
e细胞是处于减数第二次分裂中期的卵母细胞，并没有完全完成减数分裂，D项错误。判断有性生殖与无性生殖的两种方法
(1)从概念上判断：①有性生殖是指经两性生殖细胞结合而成的合子或有性配子直接发育成个体的生殖方式；②无性生殖是指不经过生殖细胞的结合而由亲本直接产生子代的生殖方式。
(2)从培养细胞的种类上判断：①组织培养中培养的不是体细胞而是有性配子或合子时，才属于有性生殖；②植物组织培养、植物体细胞杂交和动物细胞核移植都属于无性生殖。拓展提升学习小结胰蛋白酶原代传代核移植胚胎移植达标检测1.动物细胞工程常用的技术手段中，最基础的是
A.动物细胞培养 B.动物细胞融合
C.动物组织培养 D.胚胎细胞核移植12345答案√2.(2017·广东深圳高三模拟)生物技术的发展速度很快，已灭绝生物的“复生”将不再是神话。如果世界上最后一头野驴刚死亡，以下提供的“复生”野驴个体的方法中能够成功的是
A.将野驴的体细胞取出，利用细胞培养技术，可培育成新个体
B.将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育成新个体
C.取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵母细胞中，经孕育培养成
新个体
D.将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，培育成新个体答案12345解析√解析 由于动物细胞的全能性受到限制，目前动物细胞通过细胞培养或通过动物细胞融合技术还不能培养成动物个体；将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，培育成的是带有野驴基因的家驴；野驴的体细胞核中具有发育成野驴的全部基因，因此通过核移植技术，可使野驴“复生”。12345据图分析，下列叙述错误的是
A.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代
B.捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿
C.三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核
D.三亲婴儿的培育要用到动物细胞培养技术3.(2015·天津，6改编)2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。12345答案√解析解析 三亲婴儿细胞质基因主要来自捐献者的卵母细胞，可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，A项正确；
三亲婴儿的细胞核基因(染色体)来自母亲和父亲，捐献者携带的红绿色盲基因(细胞核基因)不传给该婴儿，B项正确，C项错误；
三亲婴儿的培育需要动物细胞培养技术，D项正确。12345123454.下列不属于动物细胞工程应用的是
A.大规模生产干扰素，用于抵抗病毒感染
B.为大面积烧伤的病人提供移植的皮肤
C.大规模生产食品添加剂、香料等
D.利用体细胞克隆技术，促进优良种畜的繁育答案√解析 动物细胞工程的应用是多方面的，许多重要的生物制品如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等，都可借助于动物细胞的大规模培养来生产；也可为大面积烧伤的病人进行自身皮肤移植；还可加快优良种畜繁育；大规模生产食品添加剂、香料等是通过植物组织培养实现的。解析123455.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，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆(如图所示)，请结合图示回答下列相关问题：(1)在进行细胞培养之前，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分离，形成单个细胞，这个过程中需要利用__________________酶处理。胰蛋白(或胶原蛋白)答案解析 实践中常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织细胞使其分散开来。解析(2)用于核移植的供体细胞，一般选用传代10代以内的细胞，原因是____________________________________________________。该种细胞代谢旺盛、分裂能力强，且遗传物质没有发生改变答案解析 传代10代以内的细胞代谢旺盛、分裂能力强，遗传物质没有发生改变，适于作核移植的供体细胞。解析12345(3)在进行原代培养时，细胞增殖的方式是__________，此外，细胞增殖还表现出__________和接触抑制等特点。有丝分裂贴壁生长答案解析 在进行原代培养时，细胞以有丝分裂的方式进行增殖，同时表现出贴壁生长和接触抑制的现象。解析12345(4)将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中，去除卵母细胞的细胞核的目的是_________________________________________________。使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞答案解析 去除卵母细胞的细胞核的目的是使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。解析12345解析 生物的性状是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果，同时，生物的性状还受环境的影响，因此，克隆动物不可能是供体奶牛100%的复制品。(5)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，原因最可能是________________________________________________________
_____________________。 ①生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制；②生物的性状还受环境因素的影响答案解析123452.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体
[学习目标] 1.掌握动物细胞融合的原理和方法。2.归纳单克隆抗体的制备过程及应用。
方式一 1970年，有两位科学家做了人—鼠细胞融合的实验，以证明细胞膜的流动性。思考该如何实现人—鼠细胞的融合，动物细胞融合后还有什么用途呢？植物体细胞杂交可得到杂种植株，动物细胞融合后能像电影上一样形成杂种动物个体吗？
方式二 “太空婚礼”
2002年12月30日，两场筹备了10年的“太空婚礼”首次在神舟四号飞船上举行，植物细胞“新人”是黄花烟草和革新一号烟草叶肉细胞原生质体，动物细胞“新人”是小鼠B淋巴细胞和骨髓瘤细胞，两批新人同时在“产房”——电融合仪内孕育新生命。
请思考：
新人一的婚礼流程是怎样的？爱情结晶是什么？
新人二的婚礼流程又是怎样的？爱情结晶会是什么呢？
要想知道答案，就让我们一起来进入今天的课题吧！
一、动物细胞融合
1．概念：两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，也称细胞杂交。
2．原理：细胞膜的流动性。
3．诱导融合的方法
(1)物理、化学方法：与植物体细胞杂交相同，如聚乙二醇、电激等。
(2)生物方法：灭活的病毒。
4．过程：具有不同遗传信息的两个或多个细胞杂交细胞。
5．结果：形成单核杂交细胞，具有原来两个或多个细胞的遗传信息，可表现出两个或多个亲本的特点。
6．意义：突破了有性杂交方法的局限，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。如：利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
归纳总结
1．对动物细胞融合的理解
(1)动物细胞融合的过程包括细胞膜融合、细胞质融合和细胞核融合。其中细胞膜融合是细胞融合的先导，细胞核融合是细胞融合的实质。
(2)融合处理后的细胞不可以直接用于培养，还需要筛选。因为诱导融合的手段只是促使细胞间的融合，不能保证所有的细胞都发生融合，形成的融合细胞也有多种，因此需要进行筛选。
(3)细胞融合技术与有性杂交不同。有性杂交有着十分严格的时空关系和物种界限；动物细胞融合则不同，它通过人工的方法克服了存在于物种之间的遗传屏障，从而能够按照人们的意愿，把不同物种的不同组织类型的细胞融合在一起。
2．动物细胞融合与植物体细胞杂交的对比
比较项目
植物体细胞杂交
动物细胞融合
原理
细胞膜的流动性、细胞的全能性
细胞膜的流动性
细胞融
合方法
用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁后诱导原生质体融合
用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散后，诱导细胞融合
诱导手段
离心、电激、振动、聚乙二醇等诱导
与植物体细胞杂交相比，还可用灭活的病毒诱导
结果
形成杂种植株
形成杂交细胞，以生产细胞产品
用途
克服远缘杂交不亲和的障碍，扩展杂交亲本范围，培育新品种
制备单克隆抗体、病毒疫苗、干扰素等
意义
突破有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
例1 下列不属于细胞融合技术应用的是( )
A．细胞遗传与细胞免疫的研究
B．生物新品种的培育
C．单克隆抗体的制备
D．濒危动物的克隆
答案 D
解析 克隆濒危动物是体细胞核移植技术的应用，不属于细胞融合技术的应用。
例2 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．只有植物体细胞杂交可跨越种属间的生殖隔离，突破有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
C．利用动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 C
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生物方法；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，但目前不能使它们的性状全部能得以体现。
拓展提升 生物工程技术产生后代个体的遗传物质或基因来源
(1)转基因生物：目的基因来自外源生物，绝大多数基因来自两个亲本。
(2)杂种植株：遗传物质来自融合的两个亲本细胞。
(3)经细胞培养获得的动物细胞：遗传物质只来自一个亲本。
(4)动物细胞融合形成的杂交细胞：遗传物质来自融合的两个亲本细胞。
(5)克隆动物：细胞核中的遗传物质来自供体动物，细胞质中的遗传物质来自提供卵母细胞的动物个体。
二、单克隆抗体的制备
1．传统抗体的获得
(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)缺陷：产量低、纯度低、特异性差。
2．单克隆抗体的制备
(1)制备原理
①B淋巴细胞特点：一种B淋巴细胞只产生一种单一抗体，B淋巴细胞在体外不能(填“能”或“不能”)无限增殖。
②骨髓瘤细胞特点：能无限增殖。
③杂交瘤细胞特点：B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞，既能无限增殖，又能产生特异性抗体。
(2)制备过程
制备特异性B淋巴细胞
?
获得杂交瘤细胞
?
克隆化培养和抗体检测
?
将杂交瘤细胞在体外培养或注射到小鼠腹腔内增殖
?
提取单克隆抗体：从细胞培养液或小鼠的腹水中提取
(3)单克隆抗体优点：特异性强、灵敏度高、并可大量制备。
(4)单克隆抗体的应用
①作为诊断试剂，具有准确、高效、简易、快速的优点。
②用于治疗疾病和运载药物。
归纳总结
1．血清抗体与单克隆抗体的比较
名称
产生
特点
血清抗体
由B淋巴(浆)细胞分泌
一般从血清中分离，产量低、纯度低、特异性差
单克隆抗体
由杂交瘤细胞分泌
特异性强、灵敏度高，能大量制备
2.制备单克隆抗体过程中的两次筛选
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
从小鼠体内提取的B淋巴细胞有很多种，形成的杂交瘤细胞也有很多种
筛选方法
用特定的选择性培养基筛选：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
用多孔培养皿培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，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
得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
3.利用生物导弹治疗癌症
(1)组成：“生物导弹”＝抗癌细胞的单克隆抗体＋化学药物(或放射性同位素或细胞毒素)。
(2)原理：单克隆抗体和癌细胞表面的特定抗原专一性结合，使药物定向作用于癌细胞。
(3)优点：用药量小、疗效高、毒副作用小。
例3 用a表示骨髓瘤细胞，b表示B淋巴细胞，则单克隆抗体制备过程中两次筛选的目的分别为( )
A．从a、aa、ab、bb、b中筛选出a、aa、ab；从a、aa、ab中筛选出ab
B．从a、aa、ab、bb、b中筛选出ab、bb、b；从ab、bb、b中筛选出ab
C．从a、aa、ab、bb、b中筛选出ab；从ab中筛选出能产生特定抗体的ab
D．从a、aa、ab、bb、b中筛选出aa；从aa中筛选出能大量增殖的aa
答案 C
解析 第一次筛选是用选择培养基选出杂交瘤细胞，即ab；第二次筛选是通过克隆化培养和抗体检测选出能产生特异性抗体的ab。
例4 将特定药物与单克隆抗体相结合制成的“生物导弹”，能够用于杀死人类某些癌细胞，其过程如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A．①过程的原理和植物原生质体融合的原理基本相同
B．经①形成的杂交瘤细胞都能无限增殖并产生特定抗体
C．②过程需要筛选并克隆单个杂交瘤细胞
D．抗体的靶向作用使③过程具有高度特异性
答案 B
解析 ①过程的原理和植物原生质体融合的原理基本相同，都是细胞膜的流动性，A正确；经①形成的杂交瘤细胞不一定都能产生特定抗体，需要经过抗体阳性检测，筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞，B错误；②过程需要采用抗体阳性检测，筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞，然后进行克隆化培养(包括体内培养和体外培养)，C正确；抗体的靶向作用使③过程具有高度特异性，D正确。
1．动物细胞融合的原理是( )
A．细胞膜的流动性 B．细胞膜的选择透过性
C．细胞质的流动性 D．细胞质酶的活性
答案 A
解析 细胞融合的原理是细胞膜具有流动性。
2．与植物原生质体融合相比，动物细胞融合特有的诱导因素是( )
A．聚乙二醇 B．灭活的病毒
C．振动 D．电激
答案 B
解析 动物细胞融合可以用灭活的病毒诱导，而植物原生质体融合不能用灭活的病毒诱导。
3．(2017·湖北黄梅二中高二下期中)如图是单克隆抗体制备流程的简明示意图。下列有关叙述正确的是( )
A．①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T细胞
B．②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成
C．③同时具有脾脏细胞和小鼠骨髓瘤细胞的特性
D．④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群
答案 D
解析 ①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的B淋巴细胞，A项错误；胰蛋白酶可使组织分散为单个细胞，B项错误；③为杂交细胞，若是B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交细胞，才同时具有B淋巴细胞(可产生抗体)和骨髓瘤细胞(可无限增殖)的特性，C项错误；④是经筛选后获得的能够分泌特异性抗体的杂交瘤细胞，D项正确。
4．利用单克隆抗体研制而成的“生物导弹”由两部分组成，一是“瞄准装置”，二是杀伤性“弹头”。下列对此描述不正确的是( )
A．“瞄准装置”由识别肿瘤的单克隆抗体构成
B．“弹头”由放射性同位素、化学药物或细胞毒素等物质构成
C．“弹头”中的药物有选择杀伤肿瘤细胞的功能
D．“生物导弹”是利用细胞工程技术制备出来的
答案 C
解析 “弹头”中的药物既能杀伤肿瘤细胞，也能杀伤正常细胞，不具有选择性；“生物导弹”中的“瞄准装置”由专一识别特定肿瘤细胞的单克隆抗体构成；“弹头”由杀死肿瘤细胞的放射性同位素、化学药物或细胞毒素等物质构成；“生物导弹”是利用动物细胞融合、动物细胞培养等细胞工程技术制备出来的。
5．(2014·新课标Ⅰ，40)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16 000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瘤细胞外，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都不能存活，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16 000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。
[对点训练]
题组一 动物细胞融合技术
1．20世纪30年代，科学家们发现肺结核、天花、水痘和麻疹等疾病患者的病理组织中存在多核细胞，这些多核细胞最可能的来源是( )
A．细胞进行无丝分裂造成的
B．细胞进行有丝分裂时，染色体复制后没有分开形成两个子细胞
C．有丝分裂时，细胞核进行了分裂，而细胞质没有进行分裂
D．细胞在体内病毒的作用下发生了融合
答案 D
解析 选项C、D都可形成多核细胞，但结合题干信息，此种现象与感染病毒有关，故选项D最有可能。
2．下列关于动物细胞融合与植物体细胞杂交技术的说法正确的是( )
A．基本原理相同
B．诱导细胞融合的方法相同
C．细胞融合前的处理过程相同
D．融合后都需要进行筛选
答案 D
解析 植物体细胞杂交的原理为细胞膜的流动性、植物细胞的全能性，而动物细胞融合利用的是细胞膜的流动性和细胞增殖；动物细胞融合常用灭活的病毒诱导，而植物体细胞杂交不能；动物细胞融合前需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散开，植物体细胞杂交常用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁；诱导融合后会形成多种融合细胞，还有未融合细胞，因此要进行筛选。
3．动物细胞融合的目的中最重要的是( )
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 动物细胞融合技术能克服远缘杂交不亲和的障碍，但这是它的意义，而不是它的用途；动物细胞的全能性受到限制，目前只见到高度分化的细胞核在去核卵细胞中表现出全能性，还未见到融合的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。
题组二 单克隆抗体的制备
4．运用细胞工程技术获得单克隆抗体时，下列操作不必要的是( )
A．对小动物注射抗原
B．融合并筛选杂交瘤细胞
C．培养杂交瘤细胞
D．将胰蛋白酶注入小鼠腹腔
答案 D
解析 胰蛋白酶在动物细胞培养时用到，是加到培养基中用于分离细胞的。
5．(2017·河南西华一高高二下期中)下图表示抗人体胃癌的单克隆抗体的制备过程，有关叙述不正确的是( )
A．图中实验小鼠注射的甲是能与抗人体胃癌抗体特异性结合的抗原
B．利用聚乙二醇、灭活的病毒和电激等方法均可诱导细胞融合获得乙
C．用特定的选择性培养基对乙筛选，融合细胞均能生长，未融合细胞均不能生长
D．丙需进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选后可获得大量能分泌所需抗体的丁
答案 C
解析 选择性培养基只能让特定的符合条件的细胞存活下来，在题目给定的选择性培养基上，只有杂交瘤细胞才能够存活；图中实验小鼠注射的甲是能与抗人体胃癌抗体特异性结合的抗原；利用聚乙二醇、灭活的病毒和电激等方法均可诱导动物细胞融合；丙为能无限增殖和分泌抗体的杂交瘤细胞；为获得大量专一性抗体，需进行克隆化培养和抗体检测、多次筛选。
6．(2017·河北武邑中学高二下期中)科学家用灭活的病毒把骨髓瘤细胞与经过免疫的B淋巴细胞融合得到杂交瘤细胞，灭活的病毒的作用是( )
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诱导剂是因为灭活的病毒不再具有感染性，不会对细胞造成破坏，但仍可促使不同的动物细胞融合。
7．在单克隆抗体制备过程中，对骨髓瘤细胞和B淋巴细胞诱导融合后，要用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞。在这种培养基上不能存活、增殖的细胞是( )
①B淋巴细胞 ②骨髓瘤细胞 ③B淋巴细胞自身融合细胞 ④骨髓瘤细胞自身融合细胞 ⑤杂交瘤细胞
A．①②③④ B．①③⑤
C．②④ D．①③
答案 A
解析 在题中所述特定的选择培养基上，能够存活、增殖的细胞只有杂交瘤细胞。
8．研究单克隆抗体治疗癌症的思路是( )
A．利用单克隆抗体特异性地对抗癌细胞
B．以单克隆抗体作抗癌药物杀死癌细胞
C．抗癌物质在克隆细胞中大量合成
D．单克隆抗体携带抗癌药物特异性地与癌细胞结合
答案 D
解析 单克隆抗体主要用于治疗癌症，可制成“生物导弹”，生物导弹就是单克隆抗体＋放射性同位素(或化学药物或细胞毒素)，这其实是借助单克隆抗体的定位导向作用将药物定向带到癌细胞，靠药物在原位杀死癌细胞。
[综合强化]
9．用动物细胞工程技术制备单克隆抗体，下列实验步骤中错误的是( )
A．将抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的B淋巴细胞
B．用氯化钙作诱导剂，促使能产生抗体的B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合
C．筛选杂交瘤细胞，并从中选出能产生所需抗体的细胞群，培养后提取单克隆抗体
D．该杂交瘤细胞株的增殖方式和产物分别是有丝分裂和单克隆抗体
答案 B
解析 B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合需要灭活的病毒、聚乙二醇或物理因素来诱导；氯化钙不能作为诱导剂，氯化钙的作用是在基因工程中用于提高细菌细胞壁的通透性，便于重组质粒进入微生物细胞内。
10．基因型为Aa与基因型为Bb的动物体细胞混合，用灭活的病毒处理后，不可能获得下列哪种基因型的细胞( )
A．AAaa B．AaBb
C．Aabb D．BBbb
答案 C
解析 基因型为Aa与基因型为Bb的动物体细胞混合，用灭活的病毒处理后，会有以下情况出现：Aa和Aa融合形成的细胞是AAaa，Bb和Bb融合形成的细胞是BBbb，Aa和Bb融合形成的细胞是AaBb。
11．单克隆抗体在医疗、诊断等方面发挥着越来越重要的作用。科学家米尔斯坦和科勒设计了一个用已免疫的B淋巴细胞制备单克隆抗体的实验，如图为其实验流程图。则相关的叙述或说法中，不正确的是( )
A．a是骨髓瘤细胞，②表示在选择性培养基上进行培养
B．制备单克隆抗体时，选择B淋巴细胞的原因是它能分泌多种特异性抗体
C．③过程如在体外培养，则需要无菌、无毒，营养充足，温度、pH适宜等环境条件
D．诱导动、植物细胞融合常用的一种化学诱导剂是聚乙二醇
答案 B
解析 对于B淋巴细胞来说，每一种B淋巴细胞经特定抗原刺激后只能产生一种特异性抗体。根据单克隆抗体制备的流程判断：a是骨髓瘤细胞、b是杂交瘤细胞；①是诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的过程；②表示在选择性培养基上进行培养、筛选能产生单一抗体的杂交瘤细胞的过程；③包括体外培养和注入小鼠腹腔内培养；选择性培养基只允许杂交瘤细胞生长、增殖，其他细胞不能生存；动物细胞培养需具备的条件是：无菌、无毒，营养充足，温度适宜，pH适宜，充足的空气等；诱导细胞融合时常用聚乙二醇作诱导剂。
12．关于单克隆抗体的生产和应用，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．单克隆抗体比血清抗体的制备过程简单，操作方便
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；单克隆抗体的制备过程比普通抗体的制备过程复杂得多；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，可借助单克隆抗体的导向作用，将药物带到癌细胞所在位置，杀死癌细胞。
13．如图为细胞融合过程示意图，请据图回答下列问题：
(1)若A、B是植物细胞，则其融合形成的D细胞培养成植株，还要应用________________技术。
(2)若A、B是动物细胞，则一般取自________________、幼龄动物的器官或组织，然后用胰蛋白酶使其分散开来。A、B到C的过程中，常用的不同于植物细胞工程的方法是用________________诱导细胞融合。
(3)从A、B到C的过程中，可形成__________种类型的C细胞(仅考虑两个细胞间的融合)。若该过程用于制备单克隆抗体，应筛选出符合要求的D细胞，方法是用特定的________培养基培养，筛选出的D细胞称为________________，常用的培养方法有体外培养和体内培养两种；前者是在________培养基中培养，后者是在________________内增殖。
答案 (1)植物组织培养 (2)胚胎 灭活的(仙台)病毒
(3)3 选择性 杂交瘤细胞 液体 动物的腹腔
解析 若A、B是植物细胞，则D代表杂种植株，若A、B是动物细胞，进行细胞培养时首先要用胰蛋白酶将器官、组织块分散成单个细胞，选用的材料一般为胚胎、幼龄动物的器官或组织，因为这些部位的细胞代谢旺盛，细胞分裂能力强；能够产生单克隆抗体的是杂交瘤细胞，需要用特定的选择性培养基进行筛选，经抗体专一检测后大量克隆，以便进行体内或体外的生产。
14．如图表示单克隆抗体的制备过程，请据图回答下列问题：
(1)据图可知，________________技术是动物细胞工程技术的基础，而________技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。
(2)图中过程①常用的诱导因素是__________________，过程②常在________培养基中完成。
(3)A细胞为________细胞，其特点是______________________________。
(4)合成的单克隆抗体最终可以从________和________中提取。
答案 (1)动物细胞培养 细胞融合 (2)灭活的病毒(或聚乙二醇) 选择性 (3)杂交瘤 既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体 (4)培养液 小鼠腹水
解析 (1)动物细胞工程技术的基础是动物细胞培养，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。(2)过程①中诱导细胞融合的方法很多，常用的主要有生物法(如用灭活的病毒)、化学法(如用聚乙二醇)、物理法(如电激等)。过程②是单克隆抗体技术的筛选过程，是在特定的选择性培养基上进行的。(3)A细胞为杂交瘤细胞，杂交瘤细胞具有既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体的特点。(4)杂交瘤细胞的培养一般有体外培养和体内培养两种方式，体外培养是在液体培养基中培养，培养后从培养液中提取单克隆抗体；体内培养是在小鼠腹腔中培养，培养后从小鼠腹水中提取单克隆抗体。
15．科学家从某些能无限增殖细胞的细胞质中分离出无限增殖调控基因(prG)，该基因能激发许多动物细胞的分裂，这为单克隆抗体的制备提供了更为广阔的前景。请回答下面的问题：
(1)利用细胞融合技术制备单克隆抗体，一般选用的是_____________和____________融合。
(2)有人提出，可以直接通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体，其思路如图所示。
①酶A是指________，酶B是指____________。
②对已导入重组质粒的Ⅱ进行“检测”的原因是________________；Ⅲ指代的细胞具有的特点是：________________________________。
③有人提出用细胞核移植技术构建重组细胞来生产单克隆抗体，试用相关的图示及文字表示该过程。
答案 (1)骨髓瘤细胞 经过免疫的B淋巴细胞(浆细胞) (2)①限制酶 DNA连接酶 ②导入成功率很低 既能无限增殖又能产生特异性抗体 ③如图所示
解析 (1)制备单克隆抗体选用的融合细胞一般为骨髓瘤细胞(能无限增殖)与经过免疫的B淋巴细胞(能产生特异性抗体)。(2)图示Ⅰ过程为获取目的基因，需用限制酶切取出目的基因片段；由于目的基因导入成功率并不高，故常需进行导入检测；由于Ⅲ指代的细胞具有“无限增殖”的调控基因，故可进行无限增殖，从而产生大量的单克隆抗体。
课件42张PPT。2.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体专题2 2.2 动物细胞工程[学习目标]
1.掌握动物细胞融合的原理和方法。
2.归纳单克隆抗体的制备过程及应用。方式一 1970年，有两位科学家做了人—鼠细胞融合的实验，以证明细胞膜的流动性。思考该如何实现人—鼠细胞的融合，动物细胞融合后还有什么用途呢？植物体细胞杂交可得到杂种植株，动物细胞融合后能像电影上一样形成杂种动物个体吗？方式二 “太空婚礼”
2002年12月30日，两场筹备了10年的“太空婚礼”首次在神舟四号飞船上举行，植物细胞“新人”是黄花烟草和革新一号烟草叶肉细胞原生质体，动物细胞“新人”是小鼠B淋巴细胞和骨髓瘤细胞，两批新人同时在“产房”——电融合仪内孕育新生命。请思考：
新人一的婚礼流程是怎样的？爱情结晶是什么？
新人二的婚礼流程又是怎样的？爱情结晶会是什么呢？
要想知道答案，就让我们一起来进入今天的课题吧！新知导学达标检测内容索引新知导学1.概念： 或 动物细胞结合形成 的过程，也称细胞杂交。
2.原理： 。
3.诱导融合的方法
(1)物理、化学方法：与植物体细胞杂交相同，如聚乙二醇、电激等。
(2)生物方法： 。一、动物细胞融合两个多个一个细胞细胞膜的流动性灭活的病毒4.过程：具有不同 的两个或多个细胞 _____遗传信息杂交细胞。5.结果：形成 细胞，具有原来两个或多个细胞的遗传信息，可表现出两个或多个亲本的特点。
6.意义：突破了 方法的局限，使 成为可能。成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和 等的重要手段。如：利用 而发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。单核杂交远缘杂交有性杂交生物新品种培育动物细胞融合技术1.对动物细胞融合的理解
(1)动物细胞融合的过程包括细胞膜融合、细胞质融合和细胞核融合。其中细胞膜融合是细胞融合的先导，细胞核融合是细胞融合的实质。
(2)融合处理后的细胞不可以直接用于培养，还需要筛选。因为诱导融合的手段只是促使细胞间的融合，不能保证所有的细胞都发生融合，形成的融合细胞也有多种，因此需要进行筛选。归纳总结(3)细胞融合技术与有性杂交不同。有性杂交有着十分严格的时空关系和物种界限；动物细胞融合则不同，它通过人工的方法克服了存在于物种之间的遗传屏障，从而能够按照人们的意愿，把不同物种的不同组织类型的细胞融合在一起。2.动物细胞融合与植物体细胞杂交的对比例1 下列不属于细胞融合技术应用的是
A.细胞遗传与细胞免疫的研究
B.生物新品种的培育
C.单克隆抗体的制备
D.濒危动物的克隆√答案解析 克隆濒危动物是体细胞核移植技术的应用，不属于细胞融合技术的应用。解析例2 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.只有植物体细胞杂交可跨越种属间的生殖隔离，突破有性杂交方法的
局限，使远缘杂交成为可能
C.利用动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√答案解析解析 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生物方法；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，但目前不能使它们的性状全部能得以体现。生物工程技术产生后代个体的遗传物质或基因来源
(1)转基因生物：目的基因来自外源生物，绝大多数基因来自两个亲本。
(2)杂种植株：遗传物质来自融合的两个亲本细胞。
(3)经细胞培养获得的动物细胞：遗传物质只来自一个亲本。
(4)动物细胞融合形成的杂交细胞：遗传物质来自融合的两个亲本细胞。
(5)克隆动物：细胞核中的遗传物质来自供体动物，细胞质中的遗传物质来自提供卵母细胞的动物个体。拓展提升1.传统抗体的获得
(1)方法：①向动物体内反复注射某种 ，使动物产生抗体；②从动物血清中分离所需 。
(2)缺陷： 、纯度低、 。二、单克隆抗体的制备抗原抗体产量低特异性差2.单克隆抗体的制备
(1)制备原理
①B淋巴细胞特点：一种B淋巴细胞只产生一种单一抗体，B淋巴细胞在体外 (填“能”或“不能”)无限增殖。
②骨髓瘤细胞特点：能无限增殖。
③杂交瘤细胞特点：B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞，既能 ，又能产生特异性抗体。不能无限增殖(2)制备过程制备特异性B淋巴细胞①向小鼠注射特定抗原蛋白
②从小鼠脾脏细胞中获取相应B淋巴细胞?获得杂交瘤细胞①将小鼠的 与脾细胞中形成的_________融合
②用特定的选择性培养基筛选出 ，该杂
种细胞既能 ，又能产生_____________?骨髓瘤细胞B淋巴细胞杂交瘤细胞迅速大量繁殖专一的抗体 培养和 检测将杂交瘤细胞在 培养或注射到小鼠 内增殖?克隆化抗体体外腹腔提取单克隆抗体：从细胞培养液或小鼠的腹水中提取?(3)单克隆抗体优点： 、并可大量制备。
(4)单克隆抗体的应用
①作为诊断试剂，具有准确、 、简易、 的优点。
②用于治疗疾病和 。特异性强、灵敏度高高效快速运载药物1.血清抗体与单克隆抗体的比较归纳总结2.制备单克隆抗体过程中的两次筛选3.利用生物导弹治疗癌症
(1)组成：“生物导弹”＝抗癌细胞的单克隆抗体＋化学药物(或放射性同位素或细胞毒素)。
(2)原理：单克隆抗体和癌细胞表面的特定抗原专一性结合，使药物定向作用于癌细胞。
(3)优点：用药量小、疗效高、毒副作用小。例3 用a表示骨髓瘤细胞，b表示B淋巴细胞，则单克隆抗体制备过程中两次筛选的目的分别为
A.从a、aa、ab、bb、b中筛选出a、aa、ab；从a、aa、ab中筛选出ab
B.从a、aa、ab、bb、b中筛选出ab、bb、b；从ab、bb、b中筛选出ab
C.从a、aa、ab、bb、b中筛选出ab；从ab中筛选出能产生特定抗体的ab
D.从a、aa、ab、bb、b中筛选出aa；从aa中筛选出能大量增殖的aa√答案解析 第一次筛选是用选择培养基选出杂交瘤细胞，即ab；第二次筛选是通过克隆化培养和抗体检测选出能产生特异性抗体的ab。解析A.①过程的原理和植物原生质体融合的原理基本相同
B.经①形成的杂交瘤细胞都能无限增殖并产生特定抗体
C.②过程需要筛选并克隆单个杂交瘤细胞
D.抗体的靶向作用使③过程具有高度特异性例4 将特定药物与单克隆抗体相结合制成的“生物导弹”，能够用于杀死人类某些癌细胞，其过程如图所示。下列有关叙述错误的是答案解析√解析 ①过程的原理和植物原生质体融合的原理基本相同，都是细胞膜的流动性，A正确；
经①形成的杂交瘤细胞不一定都能产生特定抗体，需要经过抗体阳性检测，筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞，B错误；
②过程需要采用抗体阳性检测，筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞，然后进行克隆化培养(包括体内培养和体外培养)，C正确；
抗体的靶向作用使③过程具有高度特异性，D正确。学习小结细胞膜的流动性单克隆抗体已免疫的B淋巴杂交瘤诊断试剂达标检测1.动物细胞融合的原理是
A.细胞膜的流动性 B.细胞膜的选择透过性
C.细胞质的流动性 D.细胞质酶的活性12345答案√解析 细胞融合的原理是细胞膜具有流动性。解析2.与植物原生质体融合相比，动物细胞融合特有的诱导因素是
A.聚乙二醇 B.灭活的病毒
C.振动 D.电激答案12345解析 动物细胞融合可以用灭活的病毒诱导，而植物原生质体融合不能用灭活的病毒诱导。解析√A.①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T细胞
B.②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成
C.③同时具有脾脏细胞和小鼠骨髓瘤细胞的特性
D.④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群3.(2017·湖北黄梅二中高二下期中)如图是单克隆抗体制备流程的简明示意图。下列有关叙述正确的是12345答案√解析解析 ①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的B淋巴细胞，A项错误；
胰蛋白酶可使组织分散为单个细胞，B项错误；
③为杂交细胞，若是B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交细胞，才同时具有B淋巴细胞(可产生抗体)和骨髓瘤细胞(可无限增殖)的特性，C项错误；
④是经筛选后获得的能够分泌特异性抗体的杂交瘤细胞，D项正确。12345解析 “弹头”中的药物既能杀伤肿瘤细胞，也能杀伤正常细胞，不具有选择性；“生物导弹”中的“瞄准装置”由专一识别特定肿瘤细胞的单克隆抗体构成；“弹头”由杀死肿瘤细胞的放射性同位素、化学药物或细胞毒素等物质构成；“生物导弹”是利用动物细胞融合、动物细胞培养等细胞工程技术制备出来的。123454.利用单克隆抗体研制而成的“生物导弹”由两部分组成，一是“瞄准装置”，二是杀伤性“弹头”。下列对此描述不正确的是
A.“瞄准装置”由识别肿瘤的单克隆抗体构成
B.“弹头”由放射性同位素、化学药物或细胞毒素等物质构成
C.“弹头”中的药物有选择杀伤肿瘤细胞的功能
D.“生物导弹”是利用细胞工程技术制备出来的答案√解析123455.(2014·新课标Ⅰ，40)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16 000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_________________________。4YY小鼠的血清抗体效价最高答案解析12345解析 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16 000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。12345(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瘤细胞外，可能还有__________________________________________________
_________，体系中出现多种类型细胞的原因是______________________
________________。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%解析 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。答案解析12345(3)杂交瘤细胞中有__个细胞核，染色体数目最多是____条。1100解析 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)。答案解析12345(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是________
______。增殖解析 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。答案解析12345不能无限专题2 细胞工程
总结提升
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要语必背
1．植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术的理论基础都有细胞的全能性，后者还有细胞膜的流动性；动物细胞核移植技术的原理是动物细胞核的全能性。
2．人工诱导原生质体融合的方法有物理法(离心、振动、电激)和化学法(聚乙二醇处理)，而动物细胞融合还可以用灭活的病毒诱导。
3．植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒，因此用分生区组织进行组织培养，再生的植株就不会或极少感染病毒。
4．动物细胞培养一般选用胚胎或幼龄动物的组织，细胞在培养过程中会出现细胞贴壁(生长)和接触抑制的现象。培养的条件包括：无菌、无毒的环境，适宜的营养、温度和pH及气体环境。
5．杂交瘤细胞是由经免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合而成的，具有既能无限增殖又能产生专一抗体的能力。
6．制备单克隆抗体过程中第一次筛选是为了获得杂交瘤细胞，第二次筛选是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞。
7．单克隆抗体最主要的优点是特异性强、灵敏度高，并可大量制备。主要用途有：作为诊断试剂、用于治疗疾病和运载药物。
一、植物组织培养和花药离体培养技术的比较及植物激素在组织培养中的作用
1．植物组织培养技术和花药离体培养技术的比较
比较项目
植物组织培养技术
花药离体培养技术
选材
体细胞
生殖细胞(精子)
生殖方式
无性生殖
有性生殖
相同点
植物细胞全能性；外植体→愈伤组织→丛芽→生根→移栽；无菌技术；接种等
2.植物激素在组织培养过程中的重要作用
生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，其作用及特点如下表：
激素使用
实验结果
使用顺序
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
生长素与细胞分裂素同时使用
分化频率提高
生长素用量与细胞分裂素用量的比例
该比值高时
有利于根的分化，抑制芽的形成
该比值低时
有利于芽的分化，抑制根的形成
该比值适中时
促进愈伤组织的形成
例1 请回答下列有关植物组织培养的问题：
(1)用于植物组织培养的植物材料称为________。
(2)组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称为______________。
(3)在再分化阶段所用的培养基中，含有植物激素X和植物激素Y。逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如图所示。据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系。
①当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时，__________________________________。
②当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时，__________________________________。
③当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时，__________________________________。
(4)生产上用试管苗保存植物的优良性状，其原因是__________________。
答案 (1)外植体 (2)脱分化(或去分化) (3)①未分化细胞群经分裂形成愈伤组织 ②未分化细胞群分化形成芽 ③未分化细胞群分化形成根 (4)组织培养形成试管苗的过程属于无性繁殖，后代不发生性状分离
解析 (1)植物组织培养的材料叫外植体。(2)植物组织培养的核心过程是脱分化与再分化，脱分化指由分化状态变为未分化状态，再分化指由未分化状态变为分化状态。(3)仔细分析所给示意图，可知植物激素X与植物激素Y浓度比为1时，利于愈伤组织的形成；大于1时利于细胞群分化出芽；小于1时利于细胞群分化出根。(4)植物组织培养是一种无性繁殖技术，有利于保持亲本的优良性状。
二、单克隆抗体制备的关键思路及筛选原因
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．单克隆抗体制备过程中的筛选及原因
(1)第一次筛选是在B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后，因为有三种融合情况(只考虑细胞两两融合)：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的融合细胞才是需要的杂种细胞。
(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。由于该细胞群是由单个杂交瘤细胞克隆来的，所以产生的抗体一定是化学性质单一、特异性强的单克隆抗体。
特别提醒 上述B淋巴细胞为经过免疫的B淋巴细胞。
例2 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，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_________________作诱导剂，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，纯度高、并可大量制备(或专一性强、灵敏度高) 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诱导动物细胞融合；杂交瘤细胞同时具有两个亲代细胞的遗传特性；可以在体外培养也可以在体内培养杂交瘤细胞获得单克隆抗体。
1．关于影响植物组织培养的因素，下列说法正确的是( )
A．不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料培养的难易程度相同
B．在植物组织培养中，培养基中必须添加植物激素
C．植物激素中生长素和细胞分裂素的作用是相互独立的
D．pH、温度、光照条件等对植物组织培养特别重要
答案 D
解析 不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料也会因年龄、保存时间的长短等导致培养的难易程度不同；在植物组织培养中，培养基中常常要添加植物激素，但不是都必须添加植物激素，如菊花茎段组织培养比较容易，不必添加植物激素；各种植物激素的作用是相互联系的，而不是相互独立的。
2．为了培育菊花新品种，科学家利用二倍体野生夏菊和六倍体栽培秋菊进行杂交，培育过程如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A．d植株含有夏菊和秋菊的遗传物质
B．与②过程有关的细胞器只有高尔基体比较活跃
C．①过程常选择酶解法去壁，一般在低渗溶液中进行
D．野生夏菊和栽培秋菊自然杂交后是四倍体，属于同一物种
答案 A
解析 d植株含有野生夏菊和栽培秋菊的遗传物质，A正确；②过程是杂种细胞形成细胞壁，有关的细胞器有高尔基体、线粒体等，B错误；①过程为去除细胞壁的过程，植物体细胞杂交的实质是植物原生质体的融合，所以在融合前需要使用酶解法(纤维素酶和果胶酶)去除植物细胞的细胞壁，获得植物的原生质体，此操作一般在等渗溶液中进行，如在低渗溶液中进行，则去掉细胞壁的原生质体会因吸水而涨破，C错误；野生夏菊和栽培秋菊自然条件下不能杂交，存在生殖隔离，属于不同物种，D错误。
3．下列生物技术不属于细胞工程领域的是( )
A．植物组织培养技术 B．转基因技术
C．克隆技术 D．植物体细胞杂交技术
答案 B
解析 细胞工程是在细胞水平或细胞器水平上进行的操作。转基因技术的操作对象为基因，即DNA分子水平上的操作技术，属于基因工程。
4．用甘薯的茎尖分生组织离体培养，可快速繁殖脱毒的种苗。下列说法不正确的是( )
A．该过程依据的主要原理是植物细胞的全能性
B．形成脱毒的种苗只经过细胞分裂，没有细胞分化的发生
C．显微镜下观察处于细胞周期中的细胞，在多数细胞中看不到染色体
D．甘薯的茎尖细胞中含有甘薯的全套遗传物质
答案 B
解析 植物组织培养的原理是植物细胞的全能性，A正确；该过程中细胞都通过有丝分裂方式增殖，由茎尖分生组织到脱毒苗经过植物组织培养，要发生细胞分化过程，B错误；细胞周期包括分裂间期和分裂期，其中分裂间期所占的时间长，因此显微镜下观察细胞周期中的细胞，绝大多数细胞处于分裂间期，看不到染色体，C正确；甘薯的茎尖细胞是由受精卵有丝分裂形成的，含有甘薯的全套遗传物质，D正确。
5．实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A．甲过程需要对实验小鼠进行消毒
B．乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶处理
C．丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型
D．丁过程得到的细胞具有异质性
答案 C
解析 动物细胞培养需要无菌无毒的环境，甲过程是指从实验小鼠身上取下皮肤组织，该过程需要对小鼠进行消毒处理，A项正确；乙过程表示将得到的皮肤组织分散成单个细胞制备成细胞悬液，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶进行处理，B项正确；丙过程表示原代培养，此时的细胞仍能保持正常的二倍体核型，C项错误；丁过程表示传代培养，少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性，这些细胞已经发生突变，正在朝着等同于癌细胞的方向发展，D项正确。
6．美国得克萨斯州科学家培育出世界上第一只克隆猫，这只小猫毛色花白，看上去完全不像生养它的花斑猫妈妈，也不完全像为它提供细胞核的基因猫妈妈。对该克隆猫毛色的解释合理的选项是( )
①基因重组所造成的结果 ②提供卵细胞的雌猫细胞质基因表达的结果 ③表现型是基因型与环境共同作用的结果 ④生养它的花斑猫妈妈的基因表达的结果
A．① B．②③
C．②③④ D．①②③④
答案 B
解析 ①细胞核移植没有发生基因重组，因而不是基因重组所造成的结果，错误；②由于动物细胞的细胞质中的线粒体内含有少量的遗传物质DNA，所以提供卵细胞的雌猫细胞质基因能表达出性状，正确；③基因的表达受环境因素的影响，所以表现型是基因型与环境共同作用的结果，正确；④生养它的花斑猫妈妈与小猫之间只有营养物质的交换，没有基因的交流，错误。因此对该克隆猫毛色的解释合理的是②③，选B。
7．获得大量单克隆抗体必须用单个的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．每一个B淋巴细胞都参与特异性免疫反应
C．单个的B淋巴细胞产生抗体的能力强
D．在动物体内B淋巴细胞可产生多达百万种以上的抗体，而每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体
答案 D
解析 在动物发生免疫反应的过程中，体内的B淋巴细胞可以产生多达百万种以上的特异性抗体，但是每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。因此，要想获得大量的单一抗体，必须用单个的B淋巴细胞进行无性繁殖，也就是通过克隆形成细胞群，这样的细胞群就有可能产生出化学性质单一、特异性强的抗体——单克隆抗体。
8．核苷酸合成有两个途径，物质A可以阻断其中的全合成途径(如下图)。正常细胞内含有补救合成途径所必需的转化酶和激酶，制备单克隆抗体时选用的骨髓瘤细胞中缺乏转化酶。现用加入H、A、T三种物质的“HAT培养基”来筛选特定的杂交瘤细胞。关于筛选原理的叙述，正确的是( )
A．免疫的B淋巴细胞及其互相融合细胞因全合成途径被A阻断而在HAT培养基上不能增殖
B．骨髓瘤细胞及其互相融合细胞因无法进行上述两个途径而在HAT培养基上不能增殖
C．杂交瘤细胞因为可以进行上述两个途径所以能在HAT培养基上大量增殖
D．HAT培养基上筛选出的所有杂交瘤细胞既能大量增殖又能产生高纯度的目标抗体
答案 B
解析 免疫的B淋巴细胞及其互相融合细胞均属于成熟细胞，不能增殖，A错误；骨髓瘤细胞及其互相融合细胞缺乏转化酶，又因HAT培养基中的物质A阻断了全合成途径，所以在HAT培养基上不能增殖，B正确；杂交瘤细胞因为可以进行补救合成途径，故能够在HAT培养基上大量增殖，C错误；HAT培养基上筛选出的杂交瘤细胞能大量增殖，也能产生抗体，但不一定产生特异性抗体，D错误。
9．(2014·广东，29节选)铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一。应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎(简称PLBs，类似愈伤组织)生产生物碱的实验流程如下：
在固体培养基上，PLBs的重量、生物碱含量随增殖培养时间的变化如图所示，请回答下列问题：
(1)选用新生营养芽为外植体的原因是__________________________________________，诱导外植体形成PLBs的过程称____________。
(2)与黑暗条件下相比，PLBs在光照条件下生长的优势体现在________________________，________________________，________________________。
答案 (1)营养芽细胞分裂能力强，几乎不含病毒 脱分化
(2)开始增重的时间早 增重持续的时间长 PLBs增重的量更多
解析 (1)选用新生营养芽为外植体是因为其分裂能力旺盛且几乎不携带病毒。诱导外植体形成类似愈伤组织的PLBs的过程称为脱分化。(2)分析曲线图可知，在光照条件下PLBs开始增重的时间早，增重持续的时间长，增重的量更多。
10．美国科学家已经在实验室中成功培育出膀胱，并顺利移植到7名患者体内。这种技术为那些急需器官移植的患者带来福音。回答下列问题：
(1)科学家从患者的膀胱上取下一小块活细胞样本，将其中的肌肉细胞和膀胱上皮细胞分别置于不同的培养皿中培养。在培养之前，需用____________处理以分散细胞，细胞在培养皿中的培养过程属于________代培养。与植物组织培养相比，动物细胞培养的培养基的主要不同点是含有______________________。
(2)约1周后将培养皿中培养的细胞放在由胶原质制成的支架上继续培养，再过7周左右，原先的数万个细胞已经繁殖到15亿个左右，布满支架，膀胱上皮在内，肌肉在外，形成新膀胱。细胞数目大量增加，其增殖方式是__________，这些细胞形成肌肉和膀胱上皮的过程中要经过______________。
(3)医生将新膀胱移植到患者膀胱的上面，这样新器官会继续生长并与老器官重组取代老器官中丧失功能的部分。新器官与老器官的重组________(填“是”或“不是”)基因重组；新膀胱移植后，________(填“会”或“不会”)引起免疫排斥反应。
(4)除上述方法外，还可将患者的体细胞核移入去核的________中，利用体细胞____________技术，形成相应组织、器官用于疾病的治疗。
答案 (1)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) 原 动物血清、血浆 (2)有丝分裂 细胞分化 (3)不是 不会 (4)卵母细胞 细胞核移植
解析 (1)动物细胞培养之前要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，动物细胞培养的培养基与植物组织培养的培养基，含有的营养成分的主要不同点是前者含有动物血清。(2)动物细胞培养涉及的是细胞的有丝分裂。这些细胞形成肌肉和膀胱上皮的过程中要经过细胞分化。(3)新器官与老器官的遗传物质相同，因此新器官与老器官的重组不属于基因重组。新老器官具有相同的蛋白质等物质，因此新膀胱移植后，不会成为抗原。(4)除上述方法外，还可采用体细胞核移植的方法形成相应的组织、器官，即将患者的体细胞核移入去核的卵母细胞中形成重组细胞，进一步培育形成相应的组织、器官。
课件47张PPT。总结提升专题2 细胞工程系统构建规律整合内容索引跟踪训练系统构建知识建网脱分化愈伤组织杂种细胞胰蛋白酶处理原代培养去核卵
母细胞骨髓瘤细胞杂交瘤细胞要语必背1.植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术的理论基础都有细胞的全能性，后者还有细胞膜的流动性；动物细胞核移植技术的原理是动物细胞核的全能性。
2.人工诱导原生质体融合的方法有物理法(离心、振动、电激)和化学法(聚乙二醇处理)，而动物细胞融合还可以用灭活的病毒诱导。
3.植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒，因此用分生区组织进行组织培养，再生的植株就不会或极少感染病毒。4.动物细胞培养一般选用胚胎或幼龄动物的组织，细胞在培养过程中会出现细胞贴壁(生长)和接触抑制的现象。培养的条件包括：无菌、无毒的环境，适宜的营养、温度和pH及气体环境。
5.杂交瘤细胞是由经免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合而成的，具有既能无限增殖又能产生专一抗体的能力。
6.制备单克隆抗体过程中第一次筛选是为了获得杂交瘤细胞，第二次筛选是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞。
7.单克隆抗体最主要的优点是特异性强、灵敏度高，并可大量制备。主要用途有：作为诊断试剂、用于治疗疾病和运载药物。规律整合1.植物组织培养技术和花药离体培养技术的比较一、植物组织培养和花药离体培养技术的比较及植物激素在组织培养中的作用2.植物激素在组织培养过程中的重要作用
生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，其作用及特点如下表：例1 请回答下列有关植物组织培养的问题：
(1)用于植物组织培养的植物材料称为________。外植体答案解析 植物组织培养的材料叫外植体。解析(2)组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称为_______
__________。脱分化(或去分化)答案解析 植物组织培养的核心过程是脱分化与再分化，脱分化指由分化状态变为未分化状态，再分化指由未分化状态变为分化状态。解析(3)在再分化阶段所用的培养基中，含有植物激素X和植物激素Y。逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如图所示。据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系。①当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时，_______________________
_________。
②当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时，______________________。
③当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时，_______________________。 未分化细胞群分化形成芽
未分化细胞群分化形成根未分化细胞群经分裂形成愈伤组织答案解析解析 仔细分析所给示意图，可知植物激素X与植物激素Y浓度比为1时，利于愈伤组织的形成；大于1时利于细胞群分化出芽；小于1时利于细胞群分化出根。(4)生产上用试管苗保存植物的优良性状，其原因是__________________
________________________________________。组织培养形成试管苗的过程属于无性繁殖，后代不发生性状分离答案解析 植物组织培养是一种无性繁殖技术，有利于保持亲本的优良性状。解析二、单克隆抗体制备的关键思路及筛选原因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.单克隆抗体制备过程中的筛选及原因
(1)第一次筛选是在B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后，因为有三种融合情况(只考虑细胞两两融合)：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的融合细胞才是需要的杂种细胞。
(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。由于该细胞群是由单个杂交瘤细胞克隆来的，所以产生的抗体一定是化学性质单一、特异性强的单克隆抗体。上述B淋巴细胞为经过免疫的B淋巴细胞。特别提醒例2 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，要经过______细胞处理后，才能被免疫细胞识别。吞噬答案解析 灭活的病毒和聚乙二醇均可诱导动物细胞融合；杂交瘤细胞同时具有两个亲代细胞的遗传特性；可以在体外培养也可以在体内培养杂交瘤细胞获得单克隆抗体。解析(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__________________
_____作诱导剂，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。灭活的病毒或聚乙二醇既能产生特异性抗体，又能无限增殖答案(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___________________
__________。特异性强，纯度高、并可大量制备(或专一性强、灵敏度高)体外培养法和动物体内培养法答案跟踪训练1.关于影响植物组织培养的因素，下列说法正确的是
A.不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料培养的难易程度
相同
B.在植物组织培养中，培养基中必须添加植物激素
C.植物激素中生长素和细胞分裂素的作用是相互独立的
D.pH、温度、光照条件等对植物组织培养特别重要解析答案√12345678910解析 不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料也会因年龄、保存时间的长短等导致培养的难易程度不同；在植物组织培养中，培养基中常常要添加植物激素，但不是都必须添加植物激素，如菊花茎段组织培养比较容易，不必添加植物激素；各种植物激素的作用是相互联系的，而不是相互独立的。123456789102.为了培育菊花新品种，科学家利用二倍体野生夏菊和六倍体栽培秋菊进行杂交，培育过程如图所示。下列有关叙述正确的是解析答案A.d植株含有夏菊和秋菊的遗传物质
B.与②过程有关的细胞器只有高尔基体比较活跃
C.①过程常选择酶解法去壁，一般在低渗溶液中进行
D.野生夏菊和栽培秋菊自然杂交后是四倍体，属于同一物种√12345678910解析 d植株含有野生夏菊和栽培秋菊的遗传物质，A正确；
②过程是杂种细胞形成细胞壁，有关的细胞器有高尔基体、线粒体等，B错误；
①过程为去除细胞壁的过程，植物体细胞杂交的实质是植物原生质体的融合，所以在融合前需要使用酶解法(纤维素酶和果胶酶)去除植物细胞的细胞壁，获得植物的原生质体，此操作一般在等渗溶液中进行，如在低渗溶液中进行，则去掉细胞壁的原生质体会因吸水而涨破，C错误；
野生夏菊和栽培秋菊自然条件下不能杂交，存在生殖隔离，属于不同物种，D错误。123456789103.下列生物技术不属于细胞工程领域的是
A.植物组织培养技术 B.转基因技术
C.克隆技术 D.植物体细胞杂交技术答案√解析 细胞工程是在细胞水平或细胞器水平上进行的操作。转基因技术的操作对象为基因，即DNA分子水平上的操作技术，属于基因工程。解析123456789104.用甘薯的茎尖分生组织离体培养，可快速繁殖脱毒的种苗。下列说法不正确的是
A.该过程依据的主要原理是植物细胞的全能性
B.形成脱毒的种苗只经过细胞分裂，没有细胞分化的发生
C.显微镜下观察处于细胞周期中的细胞，在多数细胞中看不到染色体
D.甘薯的茎尖细胞中含有甘薯的全套遗传物质解析答案√12345678910解析 植物组织培养的原理是植物细胞的全能性，A正确；
该过程中细胞都通过有丝分裂方式增殖，由茎尖分生组织到脱毒苗经过植物组织培养，要发生细胞分化过程，B错误；
细胞周期包括分裂间期和分裂期，其中分裂间期所占的时间长，因此显微镜下观察细胞周期中的细胞，绝大多数细胞处于分裂间期，看不到染色体，C正确；
甘薯的茎尖细胞是由受精卵有丝分裂形成的，含有甘薯的全套遗传物质，D正确。12345678910A.甲过程需要对实验小鼠进行消毒
B.乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶处理
C.丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型
D.丁过程得到的细胞具有异质性5.实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如图所示。下列叙述错误的是答案√解析12345678910解析 动物细胞培养需要无菌无毒的环境，甲过程是指从实验小鼠身上取下皮肤组织，该过程需要对小鼠进行消毒处理，A项正确；
乙过程表示将得到的皮肤组织分散成单个细胞制备成细胞悬液，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶进行处理，B项正确；
丙过程表示原代培养，此时的细胞仍能保持正常的二倍体核型，C项错误；
丁过程表示传代培养，少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性，这些细胞已经发生突变，正在朝着等同于癌细胞的方向发展，D项正确。123456789106.美国得克萨斯州科学家培育出世界上第一只克隆猫，这只小猫毛色花白，看上去完全不像生养它的花斑猫妈妈，也不完全像为它提供细胞核的基因猫妈妈。对该克隆猫毛色的解释合理的选项是
①基因重组所造成的结果 ②提供卵细胞的雌猫细胞质基因表达的结果 ③表现型是基因型与环境共同作用的结果 ④生养它的花斑猫妈妈的基因表达的结果
A.① B.②③
C.②③④ D.①②③④答案√解析12345678910解析 ①细胞核移植没有发生基因重组，因而不是基因重组所造成的结果，错误；
②由于动物细胞的细胞质中的线粒体内含有少量的遗传物质DNA，所以提供卵细胞的雌猫细胞质基因能表达出性状，正确；
③基因的表达受环境因素的影响，所以表现型是基因型与环境共同作用的结果，正确；
④生养它的花斑猫妈妈与小猫之间只有营养物质的交换，没有基因的交流，错误。
因此对该克隆猫毛色的解释合理的是②③，选B。123456789107.获得大量单克隆抗体必须用单个的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.每一个B淋巴细胞都参与特异性免疫反应
C.单个的B淋巴细胞产生抗体的能力强
D.在动物体内B淋巴细胞可产生多达百万种以上的抗体，而每一个B淋巴
细胞只分泌一种特异性抗体答案√解析12345678910解析 在动物发生免疫反应的过程中，体内的B淋巴细胞可以产生多达百万种以上的特异性抗体，但是每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。因此，要想获得大量的单一抗体，必须用单个的B淋巴细胞进行无性繁殖，也就是通过克隆形成细胞群，这样的细胞群就有可能产生出化学性质单一、特异性强的抗体——单克隆抗体。123456789108.核苷酸合成有两个途径，物质A可以阻断其中的全合成途径(如下图)。正常细胞内含有补救合成途径所必需的转化酶和激酶，制备单克隆抗体时选用的骨髓瘤细胞中缺乏转化酶。现用加入H、A、T三种物质的“HAT培养基”来筛选特定的杂交瘤细胞。关于筛选原理的叙述，正确的是12345678910A.免疫的B淋巴细胞及其互相融合细胞因全合成途径被A阻断而在HAT培
养基上不能增殖
B.骨髓瘤细胞及其互相融合细胞因无法进行上述两个途径而在HAT培养基
上不能增殖
C.杂交瘤细胞因为可以进行上述两个途径所以能在HAT培养基上大量增殖
D.HAT培养基上筛选出的所有杂交瘤细胞既能大量增殖又能产生高纯度的
目标抗体答案√解析12345678910解析 免疫的B淋巴细胞及其互相融合细胞均属于成熟细胞，不能增殖，A错误；
骨髓瘤细胞及其互相融合细胞缺乏转化酶，又因HAT培养基中的物质A阻断了全合成途径，所以在HAT培养基上不能增殖，B正确；
杂交瘤细胞因为可以进行补救合成途径，故能够在HAT培养基上大量增殖，C错误；
HAT培养基上筛选出的杂交瘤细胞能大量增殖，也能产生抗体，但不一定产生特异性抗体，D错误。123456789109.(2014·广东，29节选)铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一。应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎(简称PLBs，类似愈伤组织)生产生物碱的实验流程如下：12345678910在固体培养基上，PLBs的重量、生物碱含量随增殖培养时间的变化如图所示，请回答下列问题：12345678910(1)选用新生营养芽为外植体的原因是_______________________________
______，诱导外植体形成PLBs的过程称________。营养芽细胞分裂能力强，几乎不含病毒脱分化解析 选用新生营养芽为外植体是因为其分裂能力旺盛且几乎不携带病毒。诱导外植体形成类似愈伤组织的PLBs的过程称为脱分化。解析答案12345678910(2)与黑暗条件下相比，PLBs在光照条件下生长的优势体现在___________
__________，__________________，__________________。的时间早 增重持续的时间长开始增重PLBs增重的量更多解析 分析曲线图可知，在光照条件下PLBs开始增重的时间早，增重持续的时间长，增重的量更多。解析答案1234567891010.美国科学家已经在实验室中成功培育出膀胱，并顺利移植到7名患者体内。这种技术为那些急需器官移植的患者带来福音。回答下列问题：
(1)科学家从患者的膀胱上取下一小块活细胞样本，将其中的肌肉细胞和膀胱上皮细胞分别置于不同的培养皿中培养。在培养之前，需用________
______________处理以分散细胞，细胞在培养皿中的培养过程属于____代培养。与植物组织培养相比，动物细胞培养的培养基的主要不同点是含有________________。胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)原动物血清、血浆解析 动物细胞培养之前要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，动物细胞培养的培养基与植物组织培养的培养基，含有的营养成分的主要不同点是前者含有动物血清。解析答案12345678910(2)约1周后将培养皿中培养的细胞放在由胶原质制成的支架上继续培养，再过7周左右，原先的数万个细胞已经繁殖到15亿个左右，布满支架，膀胱上皮在内，肌肉在外，形成新膀胱。细胞数目大量增加，其增殖方式是__________，这些细胞形成肌肉和膀胱上皮的过程中要经过___________。有丝分裂细胞分化解析 动物细胞培养涉及的是细胞的有丝分裂。这些细胞形成肌肉和膀胱上皮的过程中要经过细胞分化。解析答案12345678910(3)医生将新膀胱移植到患者膀胱的上面，这样新器官会继续生长并与老器官重组取代老器官中丧失功能的部分。新器官与老器官的重组_____(填“是”或“不是”)基因重组；新膀胱移植后，_____ (填“会”或“不会”)引起免疫排斥反应。不是不会解析 新器官与老器官的遗传物质相同，因此新器官与老器官的重组不属于基因重组。新老器官具有相同的蛋白质等物质，因此新膀胱移植后，不会成为抗原。解析答案12345678910(4)除上述方法外，还可将患者的体细胞核移入去核的__________中，利用体细胞____________技术，形成相应组织、器官用于疾病的治疗。卵母细胞细胞核移植解析 除上述方法外，还可采用体细胞核移植的方法形成相应的组织、器官，即将患者的体细胞核移入去核的卵母细胞中形成重组细胞，进一步培育形成相应的组织、器官。解析答案12345678910
