1、第第 38 讲讲 细胞工程细胞工程 考纲要求 1.植物的组织培养()。2.动物细胞培养与体细胞克隆()。3.细胞融合与单克隆 抗体()。4.生物技术中的伦理问题()。 考点一考点一 植物细胞工程植物细胞工程 1.细胞工程 (1)操作水平：细胞或细胞器的水平。 (2)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物。 2.植物细胞的全能性 (1)概念：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)表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界 条件。 3.植物组织培养技术 (1)原理：植物细胞具有全能性。 (2)过程 4.植物
2、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 (3)意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。 5.植物细胞工程的应用 (1)植物组织培养技术的应用 快速繁殖：利用组织培养技术繁殖植物，不受季节和恶劣天气的影响，提高了生产效率； 属于无性繁殖手段，可以保持优良植物品种的遗传特性。 培育无病毒植物：采用培养茎尖生长点的方法或结合热处理法，通过组织培养除去绝大多 数植物的病毒。 人工种子 a.人工种子的制备：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。 b.优点：不受环境因素的制约
3、，繁殖速度快，可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。 (2)植物细胞培养技术的应用 植物细胞代谢产物的工厂化生产：即利用植物细胞培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药 物、香料和生物碱等。 1.有关植物细胞全能性与组织培养的判断 (1)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞的全能性( ) (2)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性( ) (3)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会发生细胞的增殖和分化( ) (4)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的( ) (5)经植物组织培养得到的胚状体用人工薄膜包装后可得到人工种子( ) 2.有关植物体细胞杂交技术的判断 (1)利用物
4、理法或化学法可以直接将两个植物细胞进行诱导融合( ) (2)用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性( ) (3)再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志( ) (4)培养草莓脱毒苗所采用的主要技术是细胞杂交( ) 据图分析植物体细胞杂交过程 (1)植物体细胞杂交依据的生物学原理是什么？ 提示 细胞膜的流动性、植物细胞的全能性。 (2)如何根据细胞膜表面荧光判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的？ 提示 融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光。 (3)若番茄细胞内有 m 条染色体， 马铃薯细胞内有 n 条染色体， 则“番茄马铃薯”细胞在有 丝分裂后期含有多少条染色体？ 提示 2(m
5、n)条。 (4)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育得 到的植株属于几倍体植株？ 提示 单倍体植株。 命题点一 植物组织培养过程的分析 1.(2018 太原高三二模)如图所示为培育农作物新品种的一种方式。下列说法正确的是( ) A.过程分别称为细胞分裂和细胞分化 B.该育种与传统杂交育种相比，最大的优点是繁殖速度快 C.该育种过程说明已分化细胞中不表达的基因仍具有表达的潜能 D.该育种方式涉及到转基因技术、胚胎移植技术 答案 C 解析 图中表示基因工程技术，表示植物组织培养技术，其中表示脱分化，表示 再分化，表示在胚状体外面加人工胚乳和人工种皮制备人工种子
6、的过程，A 错误；该育种 方法为基因工程育种，其最大的优点是目的性强，B 错误；该技术依据的主要原理是植物细 胞的全能性，已分化的细胞仍然能发育成完整的个体，说明其中一部分不表达的基因又开始 表达，C 正确；该育种过程不涉及胚胎移植技术，D 错误。 2.(2019 济南调研)如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径， 下列叙述正确的是( ) A.该途径依据的原理是植物细胞具有全能性 B.过程需控制好培养基中植物激素的比例 C.经过程细胞的形态和结构未发生变化 D.过程需使用固体培养基，有利于细胞增殖 答案 B 解析 细胞全能性以细胞发育成个体为标志，而图中并没有形成完整植物体，A 项错误；过
7、 程是脱分化，而决定植物脱分化和再分化的关键因素是培养基中植物激素的种类和比例， 因此该过程需控制好培养基中植物激素的比例，B 项正确；过程是脱分化，经该过程细胞 的形态和结构发生了变化，成为高度液泡化的薄壁细胞，C 项错误；过程需使用液体培养 基，有利于细胞增殖，D 项错误。 生命观念 植物组织培养中生长素和细胞分裂素的比值与效果 生长素/细胞分裂素的比值 作用效果 比值高 促进根分化、抑制芽形成 比值低 促进芽分化、抑制根形成 比值适中 促进愈伤组织形成 命题点二 植物细胞工程的综合应用 3.(2018 茂名下学期大联考)利用现代生物技术，科研人员对马铃薯的培育进行了研究，请回 答相关问题
8、： (1)培育马铃薯脱毒苗所依据的原理是_， 该培育过程涉及_和_两个阶段。 (2)研究马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响，结果如图。据图可知：茎尖 越小，脱毒率_，成苗率_，培养脱毒苗茎尖的适宜大小为_。 (3)若想培育出“番茄马铃薯”植株，运用传统有性杂交能否得到可育的杂种植株？为什么？ _。 答案 (1)植物细胞的全能性 脱分化 再分化 (2)越高 越低 0.27 mm (3)否(或不能)； 不同种的植物之间存在生殖隔离 解析 (1)培育马铃薯脱毒苗是对植物组织培养技术的应用，所依据的原理是植物细胞的全能 性；该培育过程涉及脱分化和再分化两个阶段。(2)据图可知：茎尖越小，
9、脱毒率越高，成苗 率越低；培养脱毒苗茎尖的适宜大小为 0.27 mm。(3)由于番茄和马铃薯属于两个不同物种， 而不同种的植物之间存在生殖隔离，所以若想培育出“番茄马铃薯”植株，运用传统有性 杂交不能得到可育的杂种植株。 4.利用相关工程技术可以获得抗黑腐病杂种黑芥花椰菜植株，已知野生黑芥具有黑腐病的 抗性基因，而花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，技术人员用一定剂量的紫外线处理黑 芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力，再利用此原生质体作为部分遗传物质的 供体与完整的花椰菜原生质体融合，流程如下图。据图回答下列问题： (1)该过程用到的工程技术有_和_。 (2) 过 程 所 需 的 酶
10、 是 _ ， 过 程 PEG的 作 用 是 _，经过操作后，需筛选出融合的杂种细胞，显微镜下观察融合的活细胞 中有供体的叶绿体存在可作为初步筛选杂种细胞的标志。 (3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是 _。 原生质体经过细胞壁再生， 进而分裂和脱分化形成_ _。 (4)若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和双亲植株的根尖，制成装片，然后 在 显 微 镜 下 观 察 比 较 染 色 体 的 _ ； 将 杂 种 植 株 栽 培 在 含 有 _的环境中，可筛选出具有高抗性的杂种植株。 答案 (1)植物体细胞杂交 植物组织培养 (2)纤维素酶和果胶酶 促进
11、原生质体的融合 (3)保持原生质体完整性 愈伤组织 (4)形态和数目 黑腐病菌 解析 (1)据图可知，该流程图表示先去掉两种植物细胞的细胞壁，然后诱导融合获得杂种细 胞，通过植物组织培养获得杂种植株。(2)植物细胞细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此 采用纤维素酶和果胶酶去掉植物细胞的细胞壁；PEG(聚乙二醇)的作用是促进原生质体的融 合。(3)去掉细胞壁后获得的原生质体需要放在适宜浓度的甘露醇溶液中，保持原生质体完整 性，避免失水或吸水；在植物组织培养中，经过脱分化后形成愈伤组织。(4)由于染色体在显 微镜下能看见，因此可以制作临时装片，观察染色体的形态和数目，以确定是否发生染色体 变异；对
12、杂种植物进行鉴定最简单的方法是从个体水平上进行检测，即接种黑腐病菌，观察 植物的性状。 科学思维 植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法 (1)诱导产生的细胞(假设用于杂交的两种植物细胞分别为 A、B) 未融合的细胞：A 和 B。 两两融合的细胞：AA、BB 和 AB。 多细胞融合体。 (2)检测方法：对诱导产生的细胞进行植物组织培养，然后根据得到的植物性状进行判断。 若得到的是一种植物的性状，说明是未融合细胞。 若得到的是具有两种亲本性状的植物，说明是杂种植株。 若得到的是具有两种亲本性状的植物，且一种植物的性状得到加强，则是多细胞融合体。 若得到的是一种植物的性状且效果得到加强，则是同
13、种细胞融合的结果。 考点二考点二 动物细胞培养与核移植技术及生物技术中的伦理动物细胞培养与核移植技术及生物技术中的伦理 问题问题 1.动物细胞培养 (1)动物细胞的培养过程 (2)动物细胞培养与动物组织培养的主要区别：动物细胞培养过程需要用胰蛋白酶等处理组织 块，以使细胞离散，而动物组织培养过程中不需要使用胰蛋白酶等。 (3)培养条件 环境条件：无菌、温度适宜和营养充足、pH 适宜等。 培养基种类 a.天然培养基：主要取自动物血清、动物组织提取液和鸡胚汁等，其特点是营养价值高、成 分复杂。 b.合成培养基：人工配制的，其成分明确，便于控制实验条件，使用时需加入动物血清。 (4)培养类型 原代培
14、养：从供体获取组织与细胞后的初次培养。 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，培养代数一般在 1050 代左右。 2.动物细胞核移植与体细胞克隆 (1)动物体细胞核移植技术的过程 (2)原理：动物体细胞核具有全能性。 (3)结果：产生新个体。 (4)应用： 加速家畜遗传改良进程， 促进优良畜群繁育； 保护濒危物种； 生产医用蛋白； 作为异种移植的供体；用于组织器官的移植。 3.关注克隆人的伦理问题 项目 反 对 支 持 伦理 方面 违反了人类的伦理道德观念，中国禁 止生殖性克隆 中国不反对治疗性克隆 技术 方面 技术不成熟，流产率高、畸形率高、 出生后死亡率高 可通过胚
15、胎分级、基因诊断、染色体 检查等方法解决技术问题 深化拓展 治疗性克隆与生殖性克隆 类型项目 治疗性克隆 生殖性克隆 区 别 目的 从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗 用于生育，获得人的复制品 水平 细胞水平 个体水平 联系 都属于无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息不变 1.有关动物细胞培养的判断 (1)制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理( ) (2)肝细胞培养过程中通常在培养液中通入 5%的 CO2刺激细胞呼吸( ) (3)在 25 的实验条件下可顺利完成大鼠神经细胞的培养( ) (4)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞( ) (5)克隆培养法培养过程中
16、多数细胞的基因型会发生改变( ) (6)二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的( ) 2.有关动物细胞核移植与体细胞克隆的判断 (1)动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞( ) (2)克隆动物的性状与供体动物完全相同( ) (3)与“多莉”羊等克隆哺乳动物相关的技术有胚胎移植、细胞培养和核移植( ) (4)用于核移植的供体细胞一般都选用 10 代以内的培养细胞( ) (5)中国政府禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆( ) 如图为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线，图中 B、E 两点表示经筛选、分装后 继续培养。据图分析： (1)原代培养和传代培养的分界点是哪个？ 提示 B 点之前的培养称为
17、原代培养，之后的培养称为传代培养。 (2)AB 段和 DE 段繁殖速度缓慢的原因是什么？ 提示 AB 段发生了接触抑制；DE 段细胞大部分衰老失去分裂能力。 (3)E 点后的细胞大多数具有异倍体核型，这样的细胞有什么特点？ 提示 E 点后的细胞属于细胞系，能无限增殖。 命题点一 动物细胞培养过程的分析 1.(2018 聊城高三第二次调研)下列关于动物细胞工程的叙述，正确的是( ) A.用胰蛋白酶处理动物组织后，可用培养液将分散的细胞稀释制成细胞悬液 B.少数细胞在连续培养 50 代后可获得不死性，是某些基因选择性表达的结果 C.根据在高倍镜下观察到基因突变的比例可推知某化学药品的毒性 D.PE
18、G 诱导动物细胞融合形成的杂种细胞，经动物细胞培养能得到优良动物个体 答案 A 解析 用胰蛋白酶处理动物组织后，可用培养液将分散的细胞稀释制成细胞悬液，A 正确； 少数细胞在连续培养 50 代后可获得不死性，是某些基因突变的结果，B 错误；基因突变在高 倍镜下是观察不到的，C 错误；由于动物细胞的全能性受到限制，在现有条件下，动物细胞 融合形成的杂种细胞不能培育成动物，D 错误。 2.(2019 六安一中质检)回答下列有关动物细胞培养的问题： (1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面_时，细胞会停止 分裂增殖，这种现象称为细胞的_。此时，瓶壁上形成的细胞是_层。要 使贴壁的细胞
19、从瓶壁上分离下来，需要用到的酶是_。 (2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现_现象； 但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而获得_，该种细 胞的黏着性_，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量_。 (3)现用某种大分子染料对细胞进行染色时，观察到死细胞能被染色，而活细胞不能被染色， 原因是_ _。 (4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用分裂_期的细胞在显微镜下 进行观察。 (5)在细胞培养过程中， 通常在_条件下保存细胞。 因为在这种条件下， 细胞中_ 的活性降低，细胞_的速率降低。 答案 (1)相互接触 接触抑制 单(或一) 胰蛋白酶 (2
20、)衰老甚至死亡 不死性 降低 减 少 (3)活细胞的细胞膜具有选择透过性， 大分子染料不能进入活细胞内(或死细胞的细胞膜丧 失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色) (4)中 (5)冷冻(或超低温、液氮) 酶 新陈代谢 解析 (1)细胞接触抑制是指细胞表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖的现象。基于上述 特性，瓶壁上形成的细胞是单层排列的，需要用胰蛋白酶将贴壁的细胞从瓶壁上分离下来。 (2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡现象，但极少 数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成不死性细胞。该种细胞由 于细胞表面糖蛋白减少，其黏着性降低
21、。(3)活细胞的细胞膜具有选择透过性，大分子染料不 能通过， 所以活细胞不能被染色； 死细胞的细胞膜失去了选择透过性， 大分子染料可以通过， 所以死细胞能被大分子染料染色。(4)有丝分裂中期时染色体的着丝点排列在赤道板上，染色 体形态固定、数目清晰，是观察染色体数目的最佳时期。(5)在细胞培养过程中，通常在冷冻 (或超低温、液氮)条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中酶的活性降低，细胞新陈代 谢的速率降低。 生命观念 动物细胞培养的 2 个易错点 (1)动物细胞培养时选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培养， 因为其分化程度低， 增殖能力强， 更易于培养。 (2)动物细胞培养时加入CO2的主要作用
22、是维持培养液的pH； O2 的作用是促进细胞有氧呼吸。 命题点二 动物体细胞核移植过程的分析 3.(2018 长春普通高中高三质量检测) 2018 年 1 月 25 日，我国研究人员在世界上率先利用去 甲基化酶(Kd4d)的 mRNA，经体细胞核移植技术培育出第一批灵长类动物食蟹猴，流程 如图所示，表示过程，该动物可作为研究癌症等人类疾病的动物模型。请分析回答： (1)2001 年， 美国科学家已经培育出胚胎细胞核移植猴。 获得食蟹猴的体细胞核移植技术难度 明显高于胚胎细胞核移植，原因是_，恢复其全能性较难。 (2)进行过程时，为了防止_对细胞自身造成危害，应定期更换 _。 (3)据图分析，过
23、程是利用_技术，将成纤维细胞注入猴去核的 M中期卵母细胞的 _之间。 (4)图中过程用到胚胎移植技术，其实质是早期胚胎在_条件下空间位置的转移。 (5)研究人员在确定 Kd4d(去甲基化酶)的 mRNA 的作用时，做了两组实验，其中 A 组用正常 培养液培养融合细胞，B 组用正常培养液培养注入了 Kd4d 的 mRNA 的融合细胞，实验结果 如下图所示。 分析实验数据可知， Kd4d的mRNA的作用是既能提高_， 又能提高_。 注：X 为融合细胞发育成的胚胎数，Y 为囊胚数，Z 为内细胞团数。 答案 (1)体细胞分化程度高 (2)细胞代谢产物的积累 培养液 (3)显微注射 卵细胞膜与 透明带
24、(4)相同生理 (5)融合细胞发育成囊胚的成功率 囊胚中内细胞团的形成率 解析 (1)由于体细胞分化程度高，恢复其全能性较难，所以获得食蟹猴的体细胞核移植技术 难度明显高于胚胎细胞核移植。(2)过程表示动物细胞培养，应该定期更换培养液，以防止 成纤维细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害。(3)图中过程表示利用显微注射法将成纤 维细胞注入猴去核的 M中期卵母细胞的卵细胞膜与透明带之间。(4)过程表示胚胎移植， 其实质是早期胚胎在相同生理条件下空间位置的转移。(5)据图分析，B 组的囊胚成活率、内 细胞团成活率都明显高于A组， 说明Kd4d的mRNA既能提高融合细胞发育成囊胚的成功率， 又能提高囊
25、胚中内细胞团的形成率。 4.克隆羊的成功轰动世界，它不仅奠定了疾病克隆性治疗的基础，又解决了器官移植中供体 不足的问题，同时也给人类带来了一些过去尚未遇到的问题。下图为人类对克隆羊技术的拓 展和应用，请据图回答： (1)图中所涉及的现代生物技术有_ 和_等。若让动物 1 能够产生出人体胰岛素，还需要的技术是 _。 (2)图中两个克隆动物长大后，各方面特征与雄性动物相同，这说明动物的_具有 全能性。 (3)使用培养基进行胚胎干细胞培养时，培养基中除了加入一些必要的营养成分外，通常要加 入_等天然成分，除了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中，还 需要保证细胞生活所需的_。 (4)图中“
26、从内细胞团到胚胎干细胞”的培养过程中，一般用_处理内细胞团，使 之分散成单个细胞。 答案 (1)动物细胞核移植 胚胎移植(或胚胎分割) 基因工程(或 DNA 重组技术) (2)体细 胞核 (3)血清、血浆 温度和 pH (4)胰蛋白酶 解析 (1)将细胞核与去核的卵母细胞构建成重组细胞，采用了动物细胞核移植技术；将重组 细胞培养成早期胚胎，采用了早期胚胎培养技术；将早期胚胎移植到代孕母体，采用了胚胎 移植技术；从早期胚胎中分离出内细胞团，进而培育成胚胎干细胞，离不开动物细胞培养技 术和胚胎干细胞培养技术的支持；将早期胚胎分为胚胎 1 和胚胎 2，运用了胚胎分割技术。 若让动物 1 能够产生出人
27、体胰岛素，需要借助基因工程技术将人的胰岛素基因导入相应的受 体细胞， 进而培育成转基因动物 1。 (2)克隆动物的培育成功， 说明动物体细胞核具有全能性。 (3)使用培养基进行胚胎干细胞培养时，由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚， 所以培养基中除了加入一些必要的营养成分外，通常要加入血清、血浆等一些天然成分。除 了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中，还需要保证细胞生活所需的温度和 pH。(4)从“内细胞团到胚胎干细胞”的培养过程中，会出现细胞的接触抑制现象，因此常用 胰蛋白酶处理内细胞团，使之分散成单个细胞。 易错警示 动物细胞核移植技术中的 3 个易错点 (1)动物细胞
28、核移植技术，体现了动物细胞核的全能性而非细胞的全能性。 (2)克隆属于无性繁殖，产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。 (3)核移植技术获得的动物与供核动物的性状不完全相同的原因： 克隆动物线粒体中的DNA 来自去核卵母细胞；性状受环境的影响；在个体发育过程中有可能发生基因突变。 命题点三 生物技术的伦理问题辨析 5.克隆羊多莉的问世，在全世界引发了一场大讨论，其中关于治疗性克隆的问题也成为人们 关注的焦点。如图所示为人类治疗性克隆的大概过程，请据图回答下列问题： (1)过程 A 表示_，是目前实现体细胞克隆的关键技术， 该技术的主要操作是应用 患者的体细胞作为核供体，由_提供细胞质，
29、进行人工重组。 (2)经过程 B 得到的结构中，是未分化的细胞，因而这些细胞被认为是胚胎干细胞。在体外 培养条件下，胚胎干细胞具有增殖能力并保持_状态。 (3)治疗性克隆的结果说明高度分化的体细胞核具有_。相同的胚胎干细胞， “克隆”的结果各种各样，如有的是神经细胞，有的是血细胞，有的是肌肉细胞，究其本质 原因是_的结果。 (4)对于治疗性克隆仍然存在许多争论，有一男子患有白血病，后经医生利用其出生时保留的 脐带血进行治疗后康复，你认为这种做法符合伦理道德吗？_ _。为什么？_ _。 答案 (1)细胞核移植 卵子(次级卵母细胞) (2)未分化 (3)全能性 基因选择性表达 (4)符合 因为脐带
30、血不是来自胚胎，其中的造血干细胞属于成体干细胞 解析 (1)从图中可以看出，A 是细胞核移植的过程。 (2)胚胎干细胞在体外培养的时候，能保持未分化状态。 (3)在现有的条件下，动物细胞的全能性不能得到表达，但是动物细胞核的全能性可以表达出 来；在分化成各种细胞的过程中，基因进行了选择性表达。(4)我们不支持生殖性克隆，但支 持治疗性克隆。治疗性克隆符合伦理道德，特别是用脐带血进行治疗(并非胚胎)更符合伦理 道德。 考点三考点三 动物细胞融合与单克隆抗体的制备动物细胞融合与单克隆抗体的制备 1.动物细胞融合 (1)概念：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，也称细胞杂交。 (
31、2)融合方法：聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒或电激等。 (3)原理：细胞膜的流动性。 (4)结果：形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。 (5)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，为制造单克隆抗体开辟了新途径。 深化拓展 植物体细胞杂交与动物细胞融合比较 项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合 培养条件 营养物质(水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有 机酸等)、激素(细胞分裂素、生长素等)及 其他条件(无菌、适宜的温度和 pH 等) 葡萄糖、氨基酸、促生长因子、 无机盐、微量元素、血清或血浆 等天
32、然成分 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、细胞增殖 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 用胰蛋白酶使细胞分散成单个 细胞后，诱导细胞融合 诱导手段 物理法：离心、振动、电激等；化学 法：聚乙二醇(PEG) 物理、化学法：与植物体细胞 杂交的相同；生物法：灭活的 病毒 结果 获得杂种植株 获得杂种细胞，以生产细胞产品 用途 克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍 制备单克隆抗体、病毒疫苗、干 扰素等 2.单克隆抗体 (1)制备过程 (2)优点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。 (3)用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。 (1)植物原生质体融
33、合与动物细胞融合原理是相同的( ) (2)体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体( ) (3)小鼠骨髓瘤细胞的染色体数为 40，B 淋巴细胞的染色体数为 46，融合后形成的杂交瘤细 胞 DNA 分子数为 86( ) (4)杂交瘤细胞进行体内培养，是为了获得能产生单克隆抗体的胚胎( ) (5)B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞融合后有三种细胞类型(若仅考虑两两融合的情况) ( ) 下图为制备单克隆抗体和多克隆抗体的示意图，据图分析： (1)与多克隆抗体相比，单克隆抗体的优点有哪些？ 提示 单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高，可大量制备。 (2)图中第一次筛选和第二次筛选的目的有何不同？ 提示
34、 第一次筛选的目的是筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选的目的是筛选出能产生特定单克 隆抗体的杂交瘤细胞。 命题点一 细胞融合的原理及过程分析 1.一系列实验证明细胞膜具有流动性，荧光抗体免疫标记实验就是其中的一个典型例子。下 图表示了人、鼠细胞融合的过程，研究中分别将带有绿色荧光、能与人体细胞膜上 HLA 抗 原特异性结合的抗体和带有红色荧光、能与小鼠细胞膜上 H2 抗原特异性结合的抗体放入细 胞培养液中，对人、鼠细胞进行标记。下列有关该实验的叙述不正确的是( ) A.要使实验现象明显，可以适当提高细胞培养液的温度 B.选取不同生物细胞进行融合是因为不同生物细胞表面抗原差异较大 C.实验表明不同种生
35、物细胞可以杂交，而同种生物细胞不能进行融合 D.实验结果可以直接证明细胞膜上的蛋白质分子可以运动 答案 C 2.(2018 合肥三模)下图表示细胞工程的流程图(a、b 表示过程)，请据图回答下列问题： (1)若图示为动物细胞融合的过程，则 a 特有的诱导剂是_。以动物细 胞融合为基础发展起来的杂交瘤技术为制造单克隆抗体开辟了新途径，通过把能产生抗体的 _细胞与能在体外大量增殖的_细胞进行融合，得到既能迅速大 量繁殖，又能产生专一抗体的杂交瘤细胞。 (2)若图示为植物体细胞杂交过程，则在甲、乙融合之前，需要用_(填酶) 制备_。这项工程的意义是_。 (3)由甲、乙融合得到丙细胞的基本原理是_。
36、答案 (1)灭活的病毒 B 淋巴(浆) 骨髓瘤 (2)纤维素酶和果胶酶 原生质体 克服远缘杂 交不亲和的障碍，扩大亲本组合的范围 (3)细胞膜的流动性 解析 (1)若 a 是诱导动物细胞融合，则特有的诱导剂是灭活的病毒。在单克隆抗体的制备过 程中，利用已免疫的 B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞，该细胞既可以迅速大 量增殖，又可以产生专一的抗体。(2)在植物体细胞杂交过程中，需要对甲、乙细胞先用纤维 素酶和果胶酶去除细胞壁，然后再诱导甲、乙的原生质体融合。该技术可以克服远缘杂交不 亲和的障碍， 扩大亲本组合的范围。 (3)甲、 乙细胞融合形成丙细胞， 利用了细胞膜的流动性。 命题点二
37、 单克隆抗体制备过程的分析 3.在利用细胞融合技术生产单克隆抗体的过程中，不需要考虑( ) A.多次注射特定抗原蛋白，对实验小鼠进行免疫 B.B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞之间的免疫排斥 C.向细胞培养液中加入促融剂的种类和处理时间 D.选择特定试剂筛选能产生特定抗体的杂交瘤细胞 答案 B 解析 制备单克隆抗体过程中，要对免疫小鼠注射特定的抗原，抗原进入机体后刺激机体产 生特异性免疫反应从而产生相应的 B 淋巴细胞， A 需要考虑； 免疫排斥是机体对移植物(异体 细胞、组织或器官)通过特异性免疫应答使其破坏的过程，细胞之间不存在免疫排斥，B 不需 要考虑；向细胞培养液中加入促融剂的种类和处理时间会影
38、响细胞的融合，C 需要考虑；选 择特定试剂筛选能产生特定抗体的杂交瘤细胞需要考虑，否则会影响单克隆抗体的产量或得 到的单克隆抗体的特异性差，D 需要考虑。 4.(2019 德州高三模拟)双特异性单克隆抗体是指可同时与癌细胞和药物结合的特异性抗体。 下图是科研人员通过杂交杂交瘤细胞技术(免疫的 B 淋巴细胞和杂交瘤细胞杂交技术)生产 能同时识别癌胚抗原和长春碱(一种抗癌药物)的双特异性单克隆抗体的部分过程。分析回答 下列问题： (1)过程的目的是_ _ ， 制 备 双 特 异 性 单 克 隆 抗 体 的 过 程 中 用 到 的 技 术 有 _(至少答出两条)。 (2) 过程诱导融 合的方法是 _
39、，过 程选用的骨髓瘤 细胞 _(填“能”或“不能”)在 HAT 培养基上生长。 (3) 经 过 程 筛 选 得 到 的 细 胞 还 需 转 移 至 多 孔 培 养 板 中 进 行 过 程 ， 原 因 是 _。 (4)请根据所学知识，用箭头和文字补全图中方框内获取单克隆杂交杂交瘤细胞的生产过程。 (5)获得的单克隆杂交杂交瘤细胞在体外条件下培养或_，均可 提取出大量的双特异性单克隆抗体。 答案 (1)使小鼠产生能分泌识别癌胚抗原抗体的 B 淋巴细胞 动物细胞融合、 动物细胞培养 (2)聚乙二醇(PEG)诱导、 电激等 不能 (3)从小鼠体内提取的 B 淋巴细胞不止一种类型(筛选 得到的杂交瘤细胞
40、产生的抗体不是单克隆抗体) (4)将获得的 B 淋巴细胞与单克隆杂交瘤细 胞融合在选择培养基上筛选出杂交杂交瘤细胞克隆化培养、抗体检测筛选出单克隆杂 交杂交瘤细胞 (5)注射到小鼠腹腔内增殖 解析 (1)过程表示给小鼠注射抗原， 目的是刺激小鼠产生能分泌识别癌胚抗原抗体的 B 淋 巴细胞；根据单克隆抗体制备流程可知，该过程涉及到的技术有动物细胞融合技术、动物细 胞培养技术。 (2)过程诱导细胞融合的方法有聚乙二醇、灭活病毒、电激等；HAT 选择培养基的作用是筛 选出杂交瘤细胞，而骨髓瘤细胞不能生长。 (3)从小鼠体内提取的 B 淋巴细胞不止一种类型(筛选得到的杂交瘤细胞产生的抗体不是单克 隆抗
41、体)，因此经过程筛选得到的细胞还需转移至多孔培养板中进行过程。 (4)单克隆抗体制备过程为： 将获得的 B 淋巴细胞与单克隆杂交瘤细胞融合在选择培养基上 筛选出杂交杂交瘤细胞克隆化培养、抗体检测筛选出单克隆的杂交杂交瘤细胞。 (5)获得的单克隆杂交杂交瘤细胞在体外条件下培养或注射到小鼠腹腔内增殖，均可提取出 大量的双特异性单克隆抗体。 矫正易错矫正易错 强记长句强记长句 1.具有全能性体现(实现)全能性 具有全能性：理论上，具有细胞核的活细胞都具有全能性； 体现(实现)全能性：只有发育成完整个体，才能说明体现(实现)了细胞的全能性。 2.有关植物体细胞杂交的 3 个易错点 (1)误认为植物体细
42、胞杂交的结果只是形成杂种细胞。植物体细胞杂交的结果最终要经过组织 培养形成杂种植株。 (2)误认为植物体细胞杂交属于有性生殖。植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合， 因此不属于有性生殖，应为无性生殖。 (3)误认为杂种植株的变异类型属于基因重组。杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体 数目之和，属于异源多倍体，所以变异类型为染色体变异。 3.B 淋巴细胞要经过免疫过程，才能产生相应的抗体，所以，与骨髓瘤细胞融合的 B 淋巴细 胞实际上是浆细胞。 4.在单克隆抗体制备过程中，有两次筛选：第一次是筛选出杂交瘤细胞(用选择培养基)；第二 次是进一步筛选出能产生人们所需要抗体的杂交瘤细胞(用抗
43、原抗体结合法)。 1.植物组织培养的过程主要包括脱分化和再分化两个阶段，脱分化的结果是形成愈伤组织， 再分化的结果是形成根和芽。 2.植物体细胞杂交需要用酶解法制备原生质体，所用的酶包括纤维素酶和果胶酶。 3.无论是植物体细胞杂交还是动物细胞融合，都需要诱导。 4.植物组织培养需要各种营养成分和植物激素，动物细胞培养也需要各种营养成分及血清。 5.植物体细胞杂交可用于作物育种，动物细胞融合可用于单克隆抗体的制备。 6.产生单克隆抗体的细胞是杂交瘤细胞，它既能产生单克隆抗体又能无限增殖。 重温高考重温高考 演练模拟演练模拟 1.(2018 全国，38)2018 年细胞期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵 长类动物进行克隆，获得两只克隆猴“中中”和“华华”。回答下列问题： (1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指_。通 过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目_(填 “减半”“加倍”或“不变”)。 (2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动 物 的 难 度 _( 填 “ 大 于 ” 或 “ 小 于 ”) 体 细 胞 核 移 植 ， 其 原 因 是 _。 (3
