文档内容
考点二 细胞工程
1．植物组织培养的过程——原理：植物细胞的全能性
(1)植物组织培养中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。
(2)脱分化阶段不需要光，再分化阶段需要光。
(3)生长素与细胞分裂素的比值高时，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。
(4)体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。
2．植物体细胞杂交技术——原理：植物细胞的全能性、细胞膜的流动性
3．针对三类目标(试管苗、人工种子、细胞产物)的培养流程4．动物细胞培养——原理：细胞增殖
(1)动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用不同：第一次：处理剪碎的组织，使其分散成
单个细胞；第二次：使贴壁生长的细胞从瓶壁上脱落下来。
(2)使用或冷冻保存的是10代以内的细胞，原因是保持细胞正常的二倍体核型。
(3)避免杂菌污染的措施：培养液及培养用具灭菌处理，加入一定量的抗生素，定期更换培
养液。
(4)区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养。
5．动物体细胞克隆技术(核移植技术)——原理：动物细胞核的全能性
(1)核移植获得的克隆动物与提供细胞核的亲本性状可能不同的三个原因：①克隆动物遗传
物质来自两个亲本。②发育过程中可能发生基因突变或染色体变异。③外界环境可能引起不
可遗传的变异。
(2)克隆动物的产生是无性繁殖，而试管动物则是在体外受精形成受精卵，由受精卵发育成
的个体，因此属于有性繁殖。
6．单克隆抗体的制备——原理：细胞膜的流动性、细胞的增殖2次筛选目的不同：①第1次：获得杂交瘤细胞。②第2次：获得能分泌所需特异性抗体的
杂交瘤细胞。
1．(2019·全国Ⅱ，38)植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答
下列问题：
(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术
的特点有___________________________________________________________(答出 2 点即
可)。
(2)通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮(人工薄膜)包装得
到人工种子(如图所示)，这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作
用是______________________________。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此
应含有植物激素、__________和________等几类物质。
(3)用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的______
进行组织培养。
(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培
养成一个完整植株的基本程序是_____________________________________(用流程图表示)。
答案 (1)能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快 (2)有利于胚状体进行呼吸作用 矿质
元素 糖 (3)茎尖 (4)含目的基因的细胞――→愈伤组织――――→小植株思维延伸——填充
(1)(2019·全国Ⅲ，38节选)培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示，
步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是形成层容易诱导形成愈伤组织；从步骤⑤到步
骤⑥需要更换新的培养基，其原因是诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需
的生长素和细胞分裂素的比例不同。而步骤⑥要进行照光培养，其作用是 诱导叶绿素的形成 ，
使试管苗能够进行光合作用。
(2)(2020·天津，15节选)在诱导形成愈伤组织阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体，原
因是细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织。
2．(2020·全国 Ⅰ，38)为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了
以下实验流程。
回答下列问题：
(1)上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是____________________________。
(2)写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：_____________________。
(3)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选 1所采
用 的 培 养 基 属 于 ______________ ， 使 用 该 培 养 基 进 行 细 胞 培 养 的 结 果 是
____________________。
图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是___________________________________。
(4)若要使能产生抗病毒 A 的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有
______________________________________________________________(答出2点即可)。
答案 (1)诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞 (2)①取小鼠甲脾脏剪碎；
②用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞；③加入培养液制成单细胞悬液 (3)选择培养基
只有杂交瘤细胞能够生存 抗原与抗体的反应具有特异性 (4)将杂交瘤细胞注射到小鼠腹
腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养
解析 (1)利用小鼠甲制备单克隆抗体时，先要给小鼠甲注射相应的抗原，目的是获得经免
疫的、能产生相应抗体的B淋巴细胞。(2)利用小鼠甲的脾脏制备单细胞悬液的主要步骤是
①取小鼠甲的脾脏并剪碎；②用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞；③利用培养液将分散的
细胞制成细胞悬液。(3)为了得到所需要的杂交瘤细胞，在细胞培养过程中要进行筛选。筛
选1是利用选择培养基进行筛选，在选择培养基上只有融合的杂种细胞才能生长，未融合的、同种细胞融合的细胞都不能存活。筛选2利用抗原与抗体的反应具有特异性的原理进行多次
筛选，目的是得到能产生所需要的抗体并能无限增殖的杂交瘤细胞。(4)若要将得到的杂交
瘤细胞进行大量培养，可以在体外条件下进行大规模培养或将其注射到小鼠腹腔内增殖。
3．(2021·湖南，22节选)M基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达。现设计实
验，将外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技
术获得M基因失活的转基因克隆动物A，流程如图所示。回答下列问题：
(1) 在 构 建 含 有 片 段 F 的 重 组 质 粒 过 程 中 ， 切 割 质 粒 DNA 的 工 具 酶 是
_____________________，这类酶能将特定部位的两个核苷酸之间的__________________断
开。
(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换
培 养 液 ， 目 的 是
___________________________________________________________________。
(3)与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率更低，原因是
______________________________________________________________________________。
(4)鉴定转基因动物：以免疫小鼠的______淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，筛选融合杂种
细胞，制备M蛋白的单克隆抗体。简要写出利用此抗体确定克隆动物 A中M基因是否失活
的 实 验 思 路 ：
______________________________________________________________________。
答案 (1)限制性核酸内切酶(限制酶) 磷酸二酯键 (2)清除代谢产物，防止细胞代谢产物积
累对细胞自身造成危害，同时给细胞提供足够的营养 (3)动物胚胎细胞分化程度低，表现
全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难 (4)B 取动物A和克隆动
物A的肝组织细胞，分别提取蛋白质进行抗原—抗体杂交
解析 (1)基因工程中切割DNA的工具酶是限制性核酸内切酶(限制酶)，限制性核酸内切酶
作用于其所识别序列中两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。(4)先给小鼠注射特定抗原使之
发生免疫反应，之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞，然后与骨髓瘤细胞融合，利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞，制备M蛋白的单克隆抗体。如果M基因已经失活，则
克隆动物A中无法产生M蛋白的单克隆抗体，因此可利用M蛋白的单克隆抗体分别与动物
A和克隆动物A进行抗原—抗体杂交检测M基因是否失活。
思维延伸——判断与填充
(1)动物细胞培养时剪碎动物组织的操作不需要在无菌环境中进行(2021·浙江1月选考，18)(
× )
(2)单克隆抗体制备过程中通常将分离出的浆细胞与骨髓瘤细胞融合(2021·山东，15)( × )
(3)(2019·江苏，29节选)采集猪的组织块，用 胰蛋白酶 ( 或胶原蛋白酶 ) 处理获得分散的成纤
维细胞，放置于37 ℃的CO 培养箱中培养，其中CO 的作用是 维持培养液的 pH 。
2 2
题组一 植物细胞工程
1．(2022·黑龙江齐齐哈尔高三测试)人工种子是由体细胞胚、人工种皮以及提供胚发育的营
养(人工胚乳)三部分组成。人工种子在农业、林业生产中具有重要的作用。某研究人员利用
体细胞胚作为材料制作人工种子，体细胞胚选用的是胚状体。回答下列问题：
(1)胚状体是由植物茎、叶等外植体经过________________技术获得的一种类似于自然胚的
结构。该技术的原理是________________，包括的两个重要过程是________________。除胚
状体之外，人工种子还可选用__________________(答两种)等作为材料。
(2)制备体细胞胚常出现细胞不能同步发育的现象，同一外植体上常出现不同发育时期的体
细胞胚，给制作人工种子带来麻烦。为使体细胞胚达到同步化，研究人员在细胞培养时常采
用一定低温处理外植体一段时间，再将温度提升到正常培养温度。这种做法的原理是
_______________________________________________________________________________。
(3)植物激素是调节体细胞胚发育的重要因素，培养体细胞胚的培养基中需要加入的两种关
键植物激素是______________________________________________________________。
(4)目前常选用一些胶质化合物薄膜制作人工种皮，理想的人工种皮应该具备一定封闭性和
良 好 的 透 气 性 ， 原 因 是
_____________________________________________________________。
答案 (1)植物组织培养 植物细胞的全能性 脱分化和再分化 不定芽、顶芽和腋芽(任答
两种) (2)在一定的低温条件下，细胞分裂速度减慢，细胞周期延长，相应地延长了分裂期
的时间，从而使这些细胞能在适宜温度条件下进行同步分裂 (3)生长素和细胞分裂素 (4)
封闭性保证人工胚乳的营养成分不易流失；透气性有利于体细胞胚进行呼吸作用，维持体细
胞胚的生理活性
解析 (1)胚状体是通过植物组织培养技术获得的。植物组织培养技术的原理是植物细胞的
全能性，该技术包括脱分化和再分化两大过程。人工种子可选用胚状体、不定芽、顶芽和腋
芽作为材料。(2)在一定的低温条件下，细胞分裂速度减慢，导致细胞周期延长，相应地延
长了分裂期的时间，从而使这些细胞能在适宜温度条件下进行同步分裂，达到同步化，因此为使体细胞胚达到同步化，在细胞培养时常采用一定低温处理外植体一段时间。(3)培养体
细胞胚的培养基中需要加入生长素和细胞分裂素这两种关键激素。(4)人工种子的胚状体在
进行细胞呼吸时，需要从外界环境吸收O ，并将产生的CO 释放到外界环境中，因此人工
2 2
种皮具备透气性的作用是有利于体细胞胚进行呼吸作用，以维持体细胞胚的生理活性；为保
证人工胚乳的营养成分不易流失，以维持体细胞胚的正常生长发育，人工种皮应该具备一定
的封闭性。
2．(2022·江西宜春高三三模)非对称细胞融合技术常指利用某种外界因素(如射线)照射某一
细胞原生质体，选择性地破坏其细胞核，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另一原生质体融合，从而实现有限基因的转移，在保留亲本
之一全部优良性状的同时，改良其某个不良性状。用这种方法可以将胡萝卜的抗黑腐病性状
转移到烟草中，获得抗黑腐病(由真菌引起)烟草杂种植株，流程如图所示。回答下列问题：
(1)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
________________。与诱导动物细胞融合相比，②过程不宜采用的诱导方法是
__________________；③④过程中需添加的两种关键性植物激素是____________________，
④过程的实质是____________________。
(2)紫外线作用于根细胞原生质体，使染色体片段化，说明非对称细胞融合技术的原理之一
是________________。
(3)非对称细胞融合过程中，染色体丢失的程度在同一组合不同的杂种中是不一致的，导致
融合后再生后代中的________________数量变化很大。影响细胞融合染色体丢失程度的因素，
除了紫外线还可能与______________________________________________(答两点)等有关。
(4)对杂种植株进行____________接种实验，可筛选出对黑腐病具有高抗性的杂种植株。
答案 (1)保持原生质体的完整性(正常形态) 灭活病毒诱导 生长素和细胞分裂素 基因的
选择性表达 (2)染色体变异(染色体数目变异和染色体结构变异) (3)染色体 不同物种融合
细胞的亲缘关系、细胞所处的分裂时期 (4)黑腐病菌
解析 (1)原生质体无细胞壁，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，其作用是维持细胞的形态和功能，从而保持原生质体的完整性。诱导动物细胞融合
与诱导植物细胞融合相同的方法是化学方法和物理方法，此外动物细胞融合还可用灭活的病
毒作为诱导剂，因此与诱导动物细胞融合相比，②过程不宜采用的诱导方法是灭活病毒诱导；
③④过程分别表示脱分化和再分化，③④过程中需添加的两种关键性植物激素是生长素和细
胞分裂素。④过程为再分化，分化的实质是基因的选择性表达。(2)非对称细胞融合技术常
指利用某种外界因素(如射线)照射某一细胞原生质体，选择性地破坏其细胞核，使其染色体片段化并丧失再生能力，再进行与另一原生质体融合，紫外线作用于根细胞原生质体，使染
色体片段化，发生了染色体变异，说明非对称细胞融合技术的原理之一是染色体变异(染色
体数目变异和染色体结构变异)。(3)非对称细胞融合过程中，染色体丢失的程度在同一组合
不同的杂种中是不一致的，导致融合后再生后代中的染色体数量变化很大。非对称细胞融合
技术利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与另一原生质体融合，从而实现有限基因的转
移，在保留亲本之一全部优良性状的同时，改良其某个不良性状，因此影响细胞融合染色体
丢失程度的因素，还可能与不同物种融合细胞的亲缘关系有关；由于紫外线使染色体发生变
异，分裂的细胞更容易发生染色体变异，因此影响细胞融合染色体丢失程度的因素，还可能
与细胞所处的分裂时期等有关。(4)对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，即接种黑腐病菌实验，可筛选出对黑腐病具有高抗性的杂种植株。
题组二 动物细胞工程
3．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，①～⑥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)进行过程①时，为了防止________________________对细胞自身造成危害，应定期更换
培 养 液 ； 培 养 液 通 常 加 入 抗 生 素 其 目 的 是
_____________________________________________。
(2)据图分析，过程③是利用________技术，将成纤维细胞注入猴去核的M Ⅱ中期卵母细胞。
用于过程③的细胞通常是10代以内的细胞，其原因是_______________________________。
一般利用未受精的去核卵母细胞作为受体细胞，而不用精子，其原因是_________________
_______________________________________________________________________________
。
(3)2001年，美国科学家已经培育出胚胎细胞核移植猴，核移植是指_____________________。
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。通过核移植方法获得的食蟹猴，与核供体相比，食蟹猴体细胞的染色体
数目_____________________________________________(填“减半”“加倍”或“不变”)。
答案 (1)细胞代谢产物的积累 防止培养过程中的污染 (2)显微注射 10代以内的细胞能
保持正常的二倍体核型 卵母细胞中含有的细胞质成分更能促进细胞核全能性的表达；卵母
细胞体积大，易操作 (3)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，这个新的胚胎最终发育为动物个体 体细胞分化程
度高 不变
解析 (1)图中①是培养成纤维细胞的过程，该过程采用的是动物细胞培养技术，在培养动
物细胞时，要定期更换培养液，目的是防止细胞自身的代谢产物积累对细胞自身造成危害；
除了对培养液进行无菌操作，一般情况下，通常在培养液中加入一定量的抗生素，其目的是
防止培养液被污染。(3)通过核移植方法获得的食蟹猴的细胞核由供体提供，所以与核供体
相比，食蟹猴体细胞的染色体数目不变。
4．(2022·黑龙江哈尔滨九中高三二模)2021年12月8日，中国国家药监局应急批准腾盛华创
医药技术(北京)有限公司新冠病毒中和抗体联合治疗药物安巴韦单抗注射液(BRⅡ－196)及
罗米司韦单抗注射液(BRⅡ－198)注册申请，是中国全自主研发的单抗，联合用于治疗新冠
病毒感染患者，效果显著。结合所学生物知识，回答下列问题：
(1)制备新冠单克隆抗体时，可以将新冠抗原注入不同人体内，下表表示免疫次数和抗体效
价(每分子抗体能结合抗原的数量)之间的关系，若血清抗体效价需达到1∶4 000以上，则人
体要至少经过________________次免疫才能符合要求，第一次免疫和第二次免疫时，人体内
能产生新冠抗体的细胞分别是由________________增殖分化形成的。
人体编号
抗体效价 A B C D E
免疫次数
第一次 1∶1 000 1∶1 000 1∶1 000 1∶1 000 1∶1 000
第二次 1∶2 000 1∶2 500 1∶3 600 1∶2 200 1∶3 000
第三次 1∶4 000 1∶4 600 1∶8 000 1∶5 000 1∶4 500
(2)制备新冠单克隆抗体过程中，涉及的技术原理是__________________________，专一抗
体检测阳性和克隆化培养的目的是________________________________________，培养动物
细 胞 的 四 个 基 本 条 件 有 适 宜 的 温 度 和 pH 、 营 养 、
______________________________________。
(3)新冠单克隆抗体能准确地结合新冠病毒，这主要是因为单克隆抗体具有
______________(答两点)的优点。
(4)骨髓瘤细胞和B淋巴细胞融合一般可用灭活(灭活是指______________________________)
的病毒或PEG作为诱导剂，融合效果受pH的影响，某实验小组为了探究PEG诱导细胞融
合的最适pH，在pH为1～8之内设置了系列等梯度的pH，发现随着pH的上升，细胞融合的效果越来越好，请你做补充实验，以达到该实验小组的实验目的。___________________
______________________________________________________________________________。
答案 (1)3 B细胞、B细胞和记忆细胞 (2)细胞增殖和细胞膜的流动性 获得大量能产生
特异性抗体的杂交瘤细胞 无菌、无毒的环境和适宜的气体环境 (3)特异性强、灵敏度高
(4)用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构
在pH大于8之后继续设置等梯度的pH，重复实验，直至融合效果下降
解析 (1)表格中表示免疫次数和抗体效价(每分子抗体能结合抗原的数量)之间的关系，从表
格可以看出血清抗体效价需达到1∶4 000以上，至少要经过3次免疫才能符合要求。在第
一次免疫时，人体内能产生抗新冠抗体的细胞即浆细胞，是由B细胞增殖分化形成的，而
第二次免疫时能产生新冠抗体的浆细胞是由B细胞和记忆细胞增殖分化形成的。(2)制备新
冠单克隆抗体过程中，用到的技术有动物细胞培养和动物细胞融合，所以依据的生物学原理
有细胞增殖和细胞膜的流动性，专一抗体检测阳性和克隆化培养为该过程的第二次筛选，其
目的是获得大量能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。培养动物细胞的基本条件有适宜的温度和
pH、营养、无菌、无毒的环境和适宜的气体环境。(3)因为单克隆抗体具有特异性强，灵敏
度高的优点，所以新冠单克隆抗体能准确的结合新冠病毒。(4)病毒的灭活是指用物理或化
学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。某实验小组为了
探究PEG诱导细胞融合的最适pH，实验思路是先找到最适pH两侧的pH范围，然后缩小
pH梯度再进行进一步实验，从而确定最适pH。而实验中在pH为1～8之内设置了系列等梯
度的pH，发现随着pH的上升，细胞融合的效果越来越好，确定不了最适pH，所以应继续
在pH大于8之后继续设置等梯度的pH，重复实验，直至融合效果下降。
