考向 23 细胞工程及胚胎工程 1．(2020·山东，13)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在 融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可 以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草 进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如下图所示。下列说法错误的是(　　) A．过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞 B．过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂 C．过程③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合 D．耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段 【答案】C 【解析】植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，过程①需用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得原生质体 ， A 项正确；紫外线属于诱发变异的物理因素，紫外线照射的目的是使中间偃麦草的染色体断裂， B 项正确； 过程③为诱导植物原生质体融合，常用离心、振动、电激、聚乙二醇作为诱导剂等方式处理，不用灭活的 病毒诱导，C 项错误；普通小麦没有耐盐基因，耐盐小麦的形成是将来自中间偃麦草的含有耐盐基因的染 色体片段整合到普通小麦染色体上的结果，D 项正确。 1．植物组织培养的具体操作——胡萝卜的组织培养 (1)操作步骤 ① 胡萝卜洗净、削皮、切段(约 10 cm)；酒精棉球擦手消毒； ② 胡萝卜段消毒：用酒精溶液消毒 30 s 后，立即用无菌水清洗 2～3 次， 取材 再用次氯酸钠溶液处理 30 min 后，立即用无菌水清洗 2～3 次； ③ 将胡萝卜段切成 1 cm 厚的横切片，再选取有形成层的部位，切取 1 接种 转接 移栽 cm3 左右的小块 避光条件下培养，诱导其脱分化，长出愈伤组织 将生长良好的愈伤组织转接到分化培养基上，诱导其再分化生成试管苗 进而发育成完整小植株 移栽到大田，培养成正常植株 (2)注意事项 ① 选用形成层进行培养的原因是形成层细胞分裂旺盛，全能性较高，易于脱分化。选用其他部位也可以 (理论上具有全能性的细胞均可)。 ② 光照的控制：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。当愈伤组织分 化出芽和叶时，一定要有光照，以利于叶片内叶绿素的合成。 2．植物激素对植物组织培养的影响 (1)按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果 使用顺序 实验结果 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 同时使用 分化频率提高 简记：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高 (2)当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向 生长素/细胞分裂素 植物细胞的发育方向 比值高 有利于根的分化、抑制芽的形成 比值低 有利于芽的分化、抑制根的形成 比值适中 促进愈伤组织的形成 简记：“高”根，“低”芽，“中”愈伤 3.植物体细胞杂交与植物有性杂交中遗传物质的变化 设白菜细胞含 2x 条染色体，2 个染色体组；甘蓝细胞含 2y 条染色体，2 个染色体组。 项目 不同物种体细胞杂交 不同物种有性杂交 同一物种杂交 过程 子代染色体数目 子代染色体组数 子代是几倍体 子代是否可育 繁殖方式 变异类型 2x＋2y 4 异源四倍体 可育 无性繁殖 染色体变异 x＋y 2 异源二倍体 不可育 有性繁殖 染色体变异 2x(白菜)或 2y(甘蓝) 2 同源二倍体 可育 有性繁殖 — 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)取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶或 胶原蛋白酶处理使其分散成单个细胞，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用胰蛋白酶或胶原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。第一次筛选 (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。后续 过程还需要利用抗原与抗体的反应具有特异性的原理进行多次筛选 (筛选 2)，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。 1．辨析动物细胞培养相关的两组概念 (1)细胞贴壁与接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。当贴壁细胞分裂生长到 表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为接触抑制。 (2)原代培养与传代培养 ① 原代培养：动物组织消化后的初次培养称为原代培养。原代培养的细胞核型正常。 ② 传代培养：贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。这样的 培养过程通常被称为传代培养。一般情况下，细胞在传至 10～50 代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全 停止，这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化。 2．植物组织培养与动物细胞培养的比较 比较项目 理论基础 培 类型 养 成分 植物组织培养 植物细胞的全能性 固体或半固体培养基 动物细胞培养 细胞增殖 液体培养基 水、矿质元素、维生素、蔗糖、 糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生 基 氨基酸、琼脂、植物激素等 长因子、动物血清等 取材 关键环节 植物较幼嫩部分或花药等 细胞的脱分化和再分化 形成新的组织或植物个体，可 动物胚胎或幼龄动物的器官或组织 细胞增殖和癌变 形成细胞群，不形成个体，不体现细 以体现细胞的全能性 ① 植株快速繁殖； 胞的全能性 ① 蛋白质生物制品的生产； ② 脱毒植株的培育； ② 皮肤移植材料的培育； 结果 应用 ③ 制备人工种子； ④ 生产药物、杀虫剂等； ③ 检测有毒物质； ④ 生理、病理、药理学研究 ⑤ 转基因植物的培育 ① 两种技术手段培养过程中细胞都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都 相同点 可称为克隆，都不涉及减数分裂； ② 均为无菌操作，需要适宜的温度、pH 等条件 3.对核移植与克隆的理解 (1)克隆是指遗传组成完全相同的分子、细胞或个体，即克隆应包含三个层次的内容： ①分子水平：如 DNA 复制；②细胞水平：如动物细胞培养；③个体水平：如克隆动物。 (2)核移植技术中选用的核供体应为具有优良性状的个体，提供卵细胞的受体和代孕个体只需为同一物种的 健康雌性个体即可。 (3)核移植技术中去核是通过显微操作完成的，用微型吸管将处于 MⅡ 中期的卵母细胞的细胞核与靠近核的 第一极体一并吸出。 (4)动物细胞核移植可以有两种操作方式：一是把供体细胞导入去核的卵母细胞，这是现在常用的方法；二 是将供体动物的一个细胞核直接导入去核的卵母细胞，该过程需要用电刺激的方法促进融合。 (5)融合后的细胞称为重组细胞(注意区分于杂交细胞)，需用物理或化学方法激活，使其完成细胞分裂和发 育进程，形成重组胚胎才能进行胚胎移植。 (6)体细胞核移植体现了动物细胞细胞核的全能性，而非动物细胞的全能性。 4．植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较 比较项目 原理 融合前处理 相关酶 诱导方法 结果 应用 意义 植物体细胞杂交 细胞膜的流动性、细胞的全能性 除去细胞壁 纤维素酶和果胶酶 物理法：离心、振动、电激等； 动物细胞融合 细胞膜的流动性 使细胞分散开 胰蛋白酶或胶原蛋白酶 除物理法和化学法，还可 化学法：聚乙二醇(PEG)等诱导 用灭活的病毒诱导 杂种植株 杂交细胞 培育植物新品种 主要用于制备单克隆抗体 克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍，打破了生殖隔离，扩展 了杂交的亲本组合 5．细胞融合与单克隆抗体的制备 项目 步骤 从已免疫的小鼠的脾脏中获 技术方法 原理 取材 取 B 淋巴细胞，体外培养骨 动物细胞培养 细胞增殖 髓瘤细胞 融合 选择 通过灭活病毒诱导 B 淋巴细 胞与骨髓瘤细胞融合 第一次要从融合形成的杂交 细胞中筛选出杂交瘤细胞 第二次要从杂交瘤细胞中获 得能产生专一抗体的杂交瘤 细胞 在小鼠腹腔内进行体内培养， 培养 或在装有细胞培养液的培养 动物细胞融合 细胞膜的流动性 选择培养基 — 专一抗体检测、 免疫学原理(抗原—抗 克隆化培养 体特异性结合) 动物细胞培养 细胞增殖 基中进行体外培养 3．（2021·湖南高考真题）M 基因编码的 M 蛋白在动物