新人教生物一輪復習學案：第37講 植物細胞工程和動物細胞工程教師版

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第37講植物細胞工程和動物細胞工程

【素養(yǎng)目標】1.以生命觀念為指導，結(jié)合內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)，理解細胞、組織培養(yǎng)的所需條件和一般過程。(生命觀念科學思維)2.運用所學生物知識，結(jié)合教材圖解，理解細胞雜交、核移植的原理和技術(shù)流程。(生命觀念科學思維)3.閱讀相關(guān)資料，列舉植物組織培養(yǎng)、植物體細胞雜交技術(shù)在生產(chǎn)實踐中的應用，用生命觀念解釋植物細胞工程給人們帶來的影響。(生命觀念科學思維社會責任)

考點一植物細胞工程

1．細胞工程的概念

2．植物組織培養(yǎng)

(1)細胞全能性：細胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能。

(2)植物組織培養(yǎng)：是指將離體的植物器官、組織或細胞等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導其形成完整植株的技術(shù)。

(3)流程簡圖

外植體植株

①脫分化：在一定的激素和營養(yǎng)等條件的誘導下，已經(jīng)分化的細胞，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能，轉(zhuǎn)變成未分化的細胞的過程。

②再分化：愈傷組織重新分化形成芽、根等器官的過程。

【拾遺補缺】(1)源于選擇性必修3P36“注意”

①實驗中使用的培養(yǎng)基和所有的器械都要滅菌。接種操作必須在酒精燈火焰旁進行，并且每次使用后的器械都要滅菌。

②接種時注意外植體的方向，不要倒插。

③誘導愈傷組織期間一般不需要光照，在后續(xù)的培養(yǎng)過程中，每日需要給予適當時間和強度的光照。

(2)源于選擇性必修3P116“附錄1”

①誘導菊花愈傷組織的培養(yǎng)基：在MS培養(yǎng)基中加入BA(芐基腺嘌呤)和NAA(萘乙酸)，質(zhì)量濃度均為0.5mg/L。

②誘導菊花生芽的培養(yǎng)基：在MS培養(yǎng)基中加入BA和NAA，質(zhì)量濃度分別為2～3mg/L和0.02～0.3mg/L。

③誘導菊花生根的培養(yǎng)基：將上述MS培養(yǎng)基中NH4NO3、KNO3、KH2PO4、MgSO4·7H2O和CaCl2·2H2O的用量減半，并添加NAA或IAA(吲哚乙酸)，質(zhì)量濃度均為0.1mg/L。

3．植物體細胞雜交技術(shù)

(1)概念：將不同來源的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術(shù)。

(2)操作流程

①去壁：對應圖中a過程，即去除細胞壁，獲得具有活力的原生質(zhì)體，用到的酶是纖維素酶和果膠酶。

②誘導融合：對應于圖中b過程，即原生質(zhì)體的融合。

③培養(yǎng)：過程d是植物組織培養(yǎng)，其原理是植物細胞的全能性。

(3)意義：在打破生殖隔離，實現(xiàn)遠緣雜交育種，培育植物新品種等方面展示出獨特的優(yōu)勢。

【拾遺補缺】源于選擇性必修3P36“正文”：為什么“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學家所想象的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？

提示主要原因是生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯—番茄雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達相互干擾，不能像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達。

4．植物細胞工程的實際應用

(1)植物繁殖的新途徑

①快速繁殖：用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，也叫微型繁殖。

【注意】微型繁殖是無性繁殖，進行有絲分裂，其遺傳物質(zhì)不變。

特點

②作物脫毒

(2)作物新品種的培育：單倍體育種、突變體的利用。

(3)細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

①次生代謝物：是一類小分子有機化合物，在植物抗病、抗蟲等方面發(fā)揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來源。

【拾遺補缺】源于選擇性必修3P41“相關(guān)信息”：初生代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動，因此，在整個生命過程中一直進行著；次生代謝不是生物生長所必需的，一般在特定的組織和器官中，并在一定的環(huán)境和時間條件下才進行。

②細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：人們利用植物細胞培養(yǎng)來獲得目標產(chǎn)物，這個過程就是細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。

③植物細胞培養(yǎng)：是指在離體條件下對單個植物細胞或細胞團進行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)。

(1)愈傷組織的形成需要光照()

(2)以莖尖為材料通過組織培養(yǎng)獲得的脫毒苗具有抗病毒的特點()

(3)利用物理法或化學法，可以直接將兩個植物細胞進行誘導融合()

(4)植物體細胞雜交過程中，細胞融合成功的標志是再生出新的細胞壁()

(5)突變體培育通常對植物的愈傷組織進行誘變處理，而工廠化生產(chǎn)的細胞產(chǎn)物也是來自愈傷組織細胞()

答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√

1．植物組織培養(yǎng)技術(shù)——菊花的組織培養(yǎng)

(1)操作步驟

取材、消毒①用流水充分沖洗外植體(幼嫩的莖段)；酒精擦拭雙手和超凈工作臺；②外植體的消毒：用酒精消毒30s，然后立即用無菌水清洗2～3次；再用次氯酸鈉溶液處理30min后，立即用無菌水清洗2～3次；③用解剖刀將外植體切成0.5～1cm長的小段

接種將外植體的1/3～1/2插入誘導愈傷組織的培養(yǎng)基，誘導脫分化，長出愈傷組織

轉(zhuǎn)接①將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導生芽的培養(yǎng)基上；②長出芽后再轉(zhuǎn)接到誘導生根的培養(yǎng)基上，進一步誘導形成試管苗

移栽將試管苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長壯后再移栽入土

2.植物激素對植物組織培養(yǎng)的影響

(1)按照不同的順序使用這兩類激素，會得到不同的實驗結(jié)果

使用順序?qū)嶒灲Y(jié)果

先使用生長素，后使用細胞分裂素有利于細胞分裂，但細胞不分化

先使用細胞分裂素，后使用生長素細胞既分裂也分化

同時使用分化頻率提高

簡記：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化頻率高

(2)當同時使用這兩類激素時，兩者用量的比例影響植物細胞的發(fā)育方向

生長素/細胞分裂素植物細胞的發(fā)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

比值適中促進愈傷組織的形成

簡記：“高”根，“低”芽，“中”愈傷

3.植物體細胞雜交與植物有性雜交中遺傳物質(zhì)的變化

設(shè)白菜細胞含2x條染色體，2個染色體組；甘藍細胞含2y條染色體，2個染色體組。

項目不同物種體細胞雜交不同物種有性雜交同一物種雜交

過程

子代染色體數(shù)目2x＋2yx＋y2x(白菜)或2y(甘藍)

子代染色體組數(shù)422

子代是幾倍體異源四倍體異源二倍體同源二倍體

子代是否可育可育不可育可育

繁殖方式無性繁殖有性繁殖有性繁殖

變異類型染色體變異染色體變異—

[典例剖析]

(2022·遼寧卷，14)藍莓細胞富含花青素等多酚類化合物。在藍莓組織培養(yǎng)過程中，外植體切口處細胞被破壞，多酚類化合物被氧化成褐色醌類化合物，這一過程稱為褐變。褐變會引起細胞生長停滯甚至死亡，導致藍莓組織培養(yǎng)失敗。下列敘述錯誤的是()

A．花青素通常存在于藍莓細胞的液泡中

B．適當增加培養(yǎng)物轉(zhuǎn)移至新鮮培養(yǎng)基的頻率以減少褐變

C．在培養(yǎng)基中添加合適的抗氧化劑以減少褐變

D．宜選用藍莓成熟葉片為材料制備外植體

D[液泡中含有糖類、無機鹽、色素和蛋白質(zhì)等，其中的色素是指水溶性色素，如花青素，A正確；適當增加培養(yǎng)物轉(zhuǎn)移至新鮮培養(yǎng)基的頻率可減少氧化劑的濃度，從而減少褐變，B正確；根據(jù)題干信息：在藍莓組織培養(yǎng)過程中，外植體切口處細胞被破壞，多酚類化合物被氧化成褐色醌類化合物，這一過程稱為褐變，可知在培養(yǎng)基中添加合適的抗氧化劑以減少褐變，C正確；一般選用代謝旺盛、再生能力強的器官或組織為材料制備外植體，D錯誤。]

【名師點撥】掌握信息轉(zhuǎn)化能力

信息提取信息1：褐變

信息2：花青素

信息轉(zhuǎn)化1.多酚類化合物被氧化

2.分布于液泡中

素養(yǎng)考查科學思維：邏輯思維能力科學探究：實施方案的能力

【角度轉(zhuǎn)換】提升語言表達能力

植物體細胞原生質(zhì)體融合成功的標志是：雜種細胞再生出細胞壁。

考向一植物組織培養(yǎng)

1．(2022·浙江6月選考，23)下列關(guān)于菊花組織培養(yǎng)的敘述，正確的是()

A．用自然生長的莖進行組培須用適宜濃度的乙醇和次氯酸鈉的混合液消毒

B．培養(yǎng)瓶用專用封口膜封口可防止外界雜菌侵入并阻止瓶內(nèi)外的氣體交換

C．組培苗鍛煉時采用蛭石作為栽培基質(zhì)的原因是蛭石帶菌量低且營養(yǎng)豐富

D．不帶葉片的菊花莖切段可以通過器官發(fā)生的途徑形成完整的菊花植株

D[自然生長莖段的消毒屬于外植體消毒，先用70%酒精，再用無菌水清洗，再用5%次氯酸鈉消毒處理，最后再用無菌水清洗，A錯誤；培養(yǎng)瓶用專用封口膜封口的目的是防止雜菌污染，并不影響氣體交換，B錯誤；組培苗鍛煉時采用蛭石作為栽培基質(zhì)的原因是蛭石比較松軟，持水性也較好，有利于幼苗的生根和葉片的生長，C錯誤；不帶葉片的菊花莖切段可以通過植物組織培養(yǎng)分化出芽和根這種器官發(fā)生的途徑形成完整的菊花植株，D正確。]

2．(2023·廈門高三檢測)植物細胞的懸浮培養(yǎng)是指將植物細胞或較小的細胞團懸浮在液體培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)，在培養(yǎng)過程中能夠保持良好的分散狀態(tài)。藥用植物有效成分的工業(yè)化生產(chǎn)多采用植物細胞懸浮培養(yǎng)技術(shù)。下圖是利用愈傷組織獲取植物細胞懸液的一種方法。下列相關(guān)說法錯誤的是()

A．愈傷組織是外植體經(jīng)脫分化和再分化過程形成的

B．愈傷組織的細胞排列疏松，方便用鑷子輕輕夾碎

C．圖中所用到的鑷子和培養(yǎng)液都需要經(jīng)過滅菌處理

D．采用振蕩培養(yǎng)的方式可以增加培養(yǎng)液中的溶解氧

A[愈傷組織是外植體經(jīng)脫分化過程形成的，A錯誤；愈傷組織的細胞排列疏松，方便用鑷子輕輕夾碎，B正確；植物組織培養(yǎng)需要無菌條件，因此圖中所用到的鑷子和培養(yǎng)液都需要經(jīng)過滅菌處理，C正確；采用振蕩培養(yǎng)的方式可以增加培養(yǎng)液中的溶解氧，有利于細胞進行新陳代謝，D正確。]

考向二植物體細胞雜交

3．(2023·汕頭高三檢測)利用山金柑愈傷組織細胞(2n)和早花檸檬葉肉細胞(2n)進行體細胞雜交可以得到高品質(zhì)、抗逆性強的雜種植株。下圖是7組雜種植株核DNA和線粒體DNA來源鑒定的結(jié)果。下列分析正確的是()

A．山金柑愈傷組織細胞沒有細胞壁，早花檸檬葉肉細胞去除細胞壁后才能與前者融合

B．用滅活的病毒誘導兩種細胞原生質(zhì)體的融合，依賴于細胞膜的流動性

C．可通過觀察融合后細胞的顏色進行初步篩選

D．雜種植株是四倍體，其核基因只來自早花檸檬，線粒體基因只來自山金柑

C[愈傷組織細胞是薄壁細胞，并非沒有細胞壁，也需要去除細胞壁才能進行細胞融合，A錯誤；滅活的病毒只能用于誘導動物細胞融合，不能用于誘導植物細胞融合；植物細胞原生質(zhì)體融合采用物理或化學方法，B錯誤；因為早花檸檬葉肉細胞含有葉綠體，融合后的細胞因含有葉綠體應為綠色，故可以通過觀察融合后細胞的顏色進行初步篩選，C正確；由圖中雜交條帶可知，雜種細胞的細胞核全部來自早花檸檬，所以雜種植株是二倍體，而非四倍體，D錯誤。]

4．(2023·青島高三檢測)科研人員研究發(fā)現(xiàn)，微藻能合成很多獨特的對人體非常有益的生物活性物質(zhì)，如EPA和DHA等不飽和脂肪酸?？蒲腥藛T將自養(yǎng)的綠色巴夫藻和既能自養(yǎng)又能異養(yǎng)的四鞭藻進行融合，經(jīng)篩選獲得融合藻，測定它們的生長速率和EPA、DHA產(chǎn)率，結(jié)果如表所示。下列有關(guān)敘述正確的是()

藻體生長速率/(g/L·d)EPA產(chǎn)率/%DHA產(chǎn)率/%

綠色巴夫藻0.0580.2120.073

四鞭藻0.1400.0580.000

融合藻0.2410.0670.054

A．EPA和DHA的組成元素與脂肪的有差異

B．可以用滅活的仙臺病毒誘導兩種藻類融合

C．融合藻具有既生長迅速又能合成EPA和DHA的優(yōu)點

D．融合藻的生長速率和EPA、DHA產(chǎn)率要在異養(yǎng)條件下才能測得

C[EPA和DHA是不飽和脂肪酸，其組成元素與脂肪的無差異，都是C、H、O，A錯誤；藻類細胞是植物細胞，而仙臺病毒是對動物細胞使用的，B錯誤；根據(jù)表格可知，融合藻生長速率最大，且能合成EPA和DHA，C正確；自養(yǎng)的綠色巴夫藻和既能自養(yǎng)又能異養(yǎng)的四鞭藻進行融合，經(jīng)篩選獲得融合藻，融合藻由表中數(shù)據(jù)無法知道是異養(yǎng)還是自養(yǎng)，還是兩者都有，D錯誤。]

考向三植物細胞工程的應用

5．(2023·重慶高三檢測)青枯病是一種嚴重危害馬鈴薯的病害，茄子對青枯病具有一定抗病性。研究者通過植物體細胞雜交技術(shù)培育抗青枯病的馬鈴薯新品種，在獲得的90個雜種植株中，有6個具有明顯的青枯病抗性。下列相關(guān)敘述錯誤的是()

A．可以通過電融合法、高Ca2＋—高pH融合法等誘導馬鈴薯與茄子的原生質(zhì)體融合

B．雜種細胞中來自茄子的染色體隨機丟失可以用來解釋并非所有雜種植株均抗病

C．植物體細胞雜交技術(shù)依賴細胞膜的流動性，沒有體現(xiàn)細胞的全能性

D．茄子和馬鈴薯之間存在生殖隔離，不能采用雜交育種的方法來培育抗病馬鈴薯

C[促進植物原生質(zhì)體融合的方法有電融合法、高Ca2＋－高pH融合法等，A正確；茄子對青枯病具有一定抗病性，說明其細胞內(nèi)含有抗該病基因，而且在獲得的90個雜種植株中，有6個具有明顯的青枯病抗性，說明雜種細胞中來自茄子的染色體隨機丟失，而導致并非所有雜種植株均抗病，B正確；植物體細胞雜交首先要使原生質(zhì)體融合形成雜種細胞，其次要把雜種細胞經(jīng)過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育成雜種植株。細胞融合的原理是細胞膜具有一定的流動性，植物組織培養(yǎng)的原理是植物細胞的全能性，C錯誤；茄子和馬鈴薯屬于不同的物種，兩者之間存在生殖隔離，不宜采用雜交育種培育抗病馬鈴薯，D正確。]

6．(2023·浙江七彩陽光高三檢測)大豆是我國四大主要糧食作物之一，而野生大豆產(chǎn)量低但卻具有喜光耐濕、耐鹽堿、耐陰，抗旱、抗病、耐瘠薄等優(yōu)良性狀，因此可將耐旱強的野大豆與高產(chǎn)栽培大豆進行體細胞雜交培育高產(chǎn)耐旱大豆新品種，過程如圖所示。

下列說法錯誤的是()

A．過程①可在一定濃度的蔗糖溶液中使用纖維素酶和果膠酶處理細胞

B．過程②完成的標志是兩細胞核成功融合，體現(xiàn)了膜具有一定的流動性的原理

C．過程③體現(xiàn)了細胞具有全能性，需要生長素和細胞分裂素參與而實現(xiàn)

D．過程④在干旱環(huán)境中種植雜種植株，選擇高產(chǎn)且耐旱的性狀

B[用纖維素酶和果膠酶處理植物細胞后得到原生質(zhì)體，在一定濃度的蔗糖溶液中進行酶解處理可避免原生質(zhì)體吸水漲破，A正確；過程②是原生質(zhì)體融合，體現(xiàn)了膜具有一定的流動性的原理，雜種細胞形成的標志是再生形成細胞壁，B錯誤；過程③代表脫分化和再分化形成雜種植株，體現(xiàn)細胞全能性，脫分化和再分化使用的生長素、細胞分裂素的濃度、比例不同將影響愈傷組織分化的方向，C正確；過程④表示篩選，即在干旱環(huán)境中種植雜種植株，選擇高產(chǎn)且耐旱的植株，即為所需的新品種，D正確。]

考點二動物細胞培養(yǎng)

1．動物細胞培養(yǎng)——動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)

(1)原理：細胞增殖。

(2)培養(yǎng)條件

①營養(yǎng)：除糖類、氨基酸、無機鹽和維生素等細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)外，通常還需加入血清等一些天然成分。

②無菌、無毒的環(huán)境：對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進行無菌處理以及在無菌環(huán)境下進行操作。培養(yǎng)液需定期更換以便清除代謝物，防止細胞代謝物積累對細胞自身造成危害。

③適宜的溫度、pH和滲透壓：哺乳動物細胞培養(yǎng)的溫度多以36.5±0.5℃為宜，多數(shù)動物細胞生存的適宜pH為7.2～7.4，此外滲透壓也是動物細胞培養(yǎng)過程中需要考慮的一個重要環(huán)境參數(shù)。

④氣體環(huán)境：95%空氣＋5%CO2(維持培養(yǎng)液的pH)。

(3)過程

①體外培養(yǎng)的動物細胞的類型

a．一類細胞能夠懸浮于培養(yǎng)液中生長增殖；

b．另一類則需要貼附于某些基質(zhì)表面才能生長繁殖，而且還會發(fā)生接觸抑制現(xiàn)象，從而使細胞停止分裂增殖。

②過程

【注意】在進行傳代培養(yǎng)時，懸浮培養(yǎng)的細胞直接用離心法收集；貼壁細胞需要重新用胰蛋白酶等處理后，再用離心法收集。

【拾遺補缺】源于選擇性必修3P44“旁欄思考”：進行動物細胞培養(yǎng)時常用胰蛋白酶分散細胞，是因為細胞間物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。不能用胃蛋白酶的原因是胃蛋白酶作用的適宜pH為1.5左右，而動物細胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4，胃蛋白酶在此環(huán)境中沒有活性。

2．干細胞培養(yǎng)及其應用

(1)類型：包括胚胎干細胞和成體干細胞。

(2)胚胎干細胞(ES細胞)

①來源：早期胚胎。

②特點：具有發(fā)育的全能性。

(3)成體干細胞

①來源：成體組織或器官內(nèi)。

②類型：造血干細胞、神經(jīng)干細胞、精原干細胞等。

③特點：具有組織特異性，只能分化成特定的細胞或組織，不具有發(fā)育成完整個體的能力。

(4)干細胞的應用

①用于治療白血病及一些惡性腫瘤放療或化療后引起的造血系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)功能障礙等疾病。

②治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，如帕金森病、阿爾茨海默病等。

(5)誘導多能干細胞(iPS細胞)：科學家通過體外誘導小鼠成纖維細胞，獲得的類似胚胎干細胞的一種細胞。

(1)制備肝細胞懸液時先用剪刀剪碎肝組織，再用胃蛋白酶處理()

(2)肝細胞培養(yǎng)過程中通常在培養(yǎng)液中通入5%的CO2刺激細胞呼吸()

(3)在25℃的實驗條件下可順利完成大鼠神經(jīng)細胞的培養(yǎng)()

(4)動物細胞培養(yǎng)時，O2是細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH()

(5)動植物組織經(jīng)胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理成為單個細胞后才能進行培養(yǎng)()

答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×

項目動物細胞培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)

理論基礎(chǔ)細胞增殖植物細胞的全能性

前處理無菌；用機械的方法或胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理，使組織分散成單個細胞無菌、離體

取材動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織植物幼嫩的部位或花藥等

培養(yǎng)基性質(zhì)液體固體

培養(yǎng)基成分糖類、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清等水、礦質(zhì)元素、蔗糖、維生素、植物激素和瓊脂等

結(jié)果細胞培養(yǎng)產(chǎn)生大量細胞，不形成新個體可產(chǎn)生新個體

應用人造皮膚的構(gòu)建、動物分泌蛋白的規(guī)?；a(chǎn)快速繁殖、作物脫毒、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)和單倍體育種等

相同點①都需人工條件下的無菌操作；②都需要適宜的溫度、pH等條件；③都進行有絲分裂，都不涉及減數(shù)分裂

[典例剖析]

(2022·江蘇卷，14)航天員葉光富和王亞平在天宮課堂上展示了培養(yǎng)的心肌細胞跳動的視頻。下列相關(guān)敘述正確的是()

A．培養(yǎng)心肌細胞的器具和試劑都要先進行高壓蒸汽滅菌

B．培養(yǎng)心肌細胞的時候既需要氧氣也需要二氧化碳

C．心肌細胞在培養(yǎng)容器中通過有絲分裂不斷增殖

D．心肌細胞在神經(jīng)細胞發(fā)出的神經(jīng)沖動的支配下跳動

B[培養(yǎng)心肌細胞的器具要先進行高壓蒸汽滅菌，但是試劑并不都需要滅菌，如動物血清不能進行高壓蒸汽滅菌，否則會使其中的成分失活，A錯誤；培養(yǎng)心肌細胞的時候既需要氧氣(有助于進行有氧呼吸)也需要二氧化碳(有助于維持培養(yǎng)液的pH)，B正確；在體外培養(yǎng)條件下，細胞會因接觸抑制、細胞密度過大、代謝廢物積累、營養(yǎng)物質(zhì)消耗而停止分裂，C錯誤；心肌細胞節(jié)律性收縮，受植物性神經(jīng)的支配，是不隨意的，在神經(jīng)細胞釋放的神經(jīng)遞質(zhì)的支配下跳動，D錯誤。]

【名師點撥】掌握信息轉(zhuǎn)化能力

信息提取信息1：培養(yǎng)心肌細胞

信息2：神經(jīng)細胞發(fā)出的神經(jīng)沖動的支配下跳動

信息轉(zhuǎn)化1.無菌、無毒的培養(yǎng)條件，氣體條件

2.神經(jīng)細胞釋放的神經(jīng)遞質(zhì)

素養(yǎng)考查科學思維：分析與綜合能力科學探究：設(shè)計并實施方案的能力

【角度轉(zhuǎn)換】提升語言表達能力

動物細胞培養(yǎng)需要滿足的條件有無菌、無毒的環(huán)境；營養(yǎng)；溫度和pH；氣體環(huán)境：95%空氣＋5%CO2。

考向一動物細胞培養(yǎng)

7．(2023·臨沂高三檢測)某研究小組為測定藥物對體外培養(yǎng)細胞毒性的大小，準備對某種動物的肝腫瘤細胞(甲)和正常肝細胞(乙)進行動物細胞培養(yǎng)。下列說法正確的是()

A．制備肝細胞懸液時，可用胃蛋白酶代替胰蛋白酶處理肝組織

B．CO2培養(yǎng)箱中CO2濃度維持在5%左右，以促進細胞呼吸

C．本實驗應設(shè)置對照實驗，以檢測藥物對甲、乙的毒性大小

D．為防止細胞培養(yǎng)過程中細菌的污染，需適量添加干擾素

C[在利用肝組織塊制備肝細胞懸液時，常用胰蛋白酶，不能使用胃蛋白酶，因為胃蛋白酶需要在強酸環(huán)境下才能起作用，但這樣的環(huán)境不適于細胞生存，A錯誤；細胞培養(yǎng)應在含CO2恒溫培養(yǎng)箱中進行，CO2濃度維持在5%左右，CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH，B錯誤；本實驗應設(shè)置對照實驗，用添加甲藥物、乙藥物的培養(yǎng)液分別培養(yǎng)細胞，根據(jù)變異細胞占培養(yǎng)細胞的比例，以檢測藥物對甲、乙的毒性大小，C正確；為防止細胞培養(yǎng)過程中細菌的污染，需適量添加抗生素，D錯誤。]

8．(2023·廣東六校高三聯(lián)考)科學家通過體外誘導小鼠成纖維細胞，獲得了類似胚胎干細胞的一種細胞，將它稱為誘導多能干細胞(簡稱iPS細胞)，iPS細胞增殖分化后可形成多種組織細胞，用于多種疾病的治療。下圖為該技術(shù)的實驗示意圖，下列有關(guān)說法錯誤的是()

A．體外培養(yǎng)小鼠成纖維細胞和iPS細胞時，定期更換培養(yǎng)液可以清除細胞的代謝產(chǎn)物

B．選取的小鼠成纖維組織需經(jīng)胃蛋白酶或膠原蛋白酶處理成單個細胞后制成細胞懸液

C．圖中神經(jīng)細胞、肝臟細胞和心肌細胞中的基因與iPS細胞相同，蛋白質(zhì)不完全相同

D．若iPS細胞取自病人，經(jīng)誘導并移植回病人體內(nèi)后，理論上可以避免免疫排斥反應

B[定期更換培養(yǎng)液的目的是為細胞提供充足營養(yǎng)物質(zhì)，并清除代謝產(chǎn)物，防止細胞代謝產(chǎn)物積累對細胞自身的傷害，因此，體外培養(yǎng)小鼠成纖維細胞和iPS細胞時，可通過定期更換培養(yǎng)液以清除細胞的代謝產(chǎn)物，A正確；選取的小鼠成纖維組織由于細胞間存在蛋白質(zhì)，所以常用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理使之分散成單個細胞，由于胃蛋白酶需要酸性環(huán)境，因此不可用胃蛋白酶處理成纖維組織使其分散成單個細胞，B錯誤；圖中神經(jīng)細胞、肝臟細胞和心肌細胞都是由iPS細胞分裂、分化來的，即它們的基因來源與iPS細胞相同，所以這些細胞中的基因相同，但由于基因的選擇性表達，所以這些不同的細胞中蛋白質(zhì)不完全相同，C正確；若iPS細胞來源于病人自身體細胞，經(jīng)誘導產(chǎn)生的組織和器官再移植回病人體內(nèi)后，由于移植的組織或器官是由病人自身的細胞經(jīng)過分裂、分化產(chǎn)生的，因此，理論上可避免發(fā)生免疫排斥反應，D正確。]

考向二干細胞培養(yǎng)及應用

9．(2023·浙里卷天下高三聯(lián)考)現(xiàn)在用iPS細胞治療阿爾茨海默病、心血管疾病等領(lǐng)域的研究取得了新進展，下圖為iPS細胞用于治療人類疾病的示意圖。下列敘述錯誤的是()

A．iPS細胞屬于ES細胞

B．用胰蛋白酶處理可獲取成纖維細胞

C．iPS細胞經(jīng)過基因選擇性表達可分化出人體各種組織

D．該治療人類疾病的方法優(yōu)點之一是可避免免疫排斥反應

A[iPS細胞屬于經(jīng)過人工誘導產(chǎn)生的多能干細胞，iPS細胞不屬于ES細胞(胚胎干細胞)，A錯誤；取人體組織用胰蛋白酶處理后，可獲取成纖維細胞，B正確；經(jīng)誘導形成的iPS細胞增殖能力增強，分化能力增強，經(jīng)過基因選擇性表達可分化出人體各種組織，C正確；iPS細胞是從患者體內(nèi)取得，給該患者移植不會出現(xiàn)免疫排斥的反應，D正確。]

10．(2023·山西名校高三聯(lián)考)我國科學家研究發(fā)現(xiàn)，通過體細胞誘導培養(yǎng)出了類似受精卵發(fā)育3天狀態(tài)的人類全能干細胞，這是目前全球在體外培養(yǎng)的“最年輕”的人類細胞。下列相關(guān)說法錯誤的是()

A．材料中誘導產(chǎn)生的人類全能干細胞具有分裂和分化能力

B．材料中誘導產(chǎn)生的人類全能干細胞具有細胞全能性

C．該項技術(shù)有助于解決器官短缺、異體移植排斥反應等問題

D．材料中體細胞與人類全能干細胞的基因組成相同，基因表達情況也相同

D[材料中誘導產(chǎn)生的人類全能干細胞類似受精卵發(fā)育3天的狀態(tài)，具有分裂和分化能力，A正確；材料中誘導產(chǎn)生的人類全能干細胞類似受精卵，具有細胞全能性，B正確；材料中誘導產(chǎn)生的人類全能干細胞類似受精卵，能分化形成各種器官，且自體移植時不發(fā)生免疫排斥反應，因此有助于解決器官短缺，異體移植排斥反應等問題，C正確；材料中人類全能干細胞是由體細胞誘導培養(yǎng)成的，故材料中的體細胞和人類全能干細胞基因組是相同的，但是基因表達情況不完全相同，D錯誤。]

考點三動物細胞融合技術(shù)與單克隆抗體

1．動物細胞融合

(1)概念：使兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的技術(shù)。

(2)方法：PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導法等。

(3)原理：細胞膜的流動性。

(4)結(jié)果：形成具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞，稱為雜交細胞。

(5)意義：突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能；成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和培育生物新品種等的重要手段，為制造單克隆抗體開辟了新途徑。

【拾遺補缺】源于選擇性必修3P48“相關(guān)信息”：(1)滅活是指用物理或化學手段使病毒或細菌失去感染能力，但并不破壞病原體的抗原結(jié)構(gòu)。

(2)滅活病毒誘導細胞融合與病毒和細胞所含的糖蛋白有關(guān)。

2．單克隆抗體及其應用

(1)制備原理：一種B淋巴細胞只能分泌一種抗體，B淋巴細胞在體外不能(填“能”或“不能”)無限增殖；骨髓瘤細胞能無限增殖；B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合得到的雜交瘤細胞，既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體。

(2)制備過程

(3)單克隆抗體的優(yōu)點：能準確地識別抗原的細微差異，與特定抗原發(fā)生特異性結(jié)合，并且可以大量制備。

(4)單克隆抗體的應用：①作為診斷試劑，在多種疾病的診斷和病原體鑒定中發(fā)揮重要的作用。②單克隆抗體自身也能用于治療疾病。

(1)植物原生質(zhì)體融合與動物細胞融合的原理是相同的()

(2)雜交瘤細胞進行體內(nèi)培養(yǎng)，更容易控制培養(yǎng)條件()

(3)制備單克隆抗體時，要選用已免疫的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合形成雜交瘤細胞()

(4)滅活的病毒能促進動物細胞融合，但不能促進植物細胞融合()

(5)動物細胞融合與植物體細胞雜交相比，誘導融合的方法、所用的技術(shù)手段、所依據(jù)的原理基本相同，都能形成雜種細胞和雜種個體()

答案(1)√(2)√(3)√(4)√(5)×

1．植物體細胞雜交和動物細胞融合的比較

比較項目植物體細胞雜交動物細胞融合

原理細胞膜的流動性、細胞的全能性細胞膜的流動性

融合前處理去除細胞壁使細胞分散開

相關(guān)酶纖維素酶和果膠酶機械方法和胰蛋白酶、膠原蛋白酶等

誘導方法物理法、化學法除了物理法、化學法，還可以用滅活病毒誘導法

結(jié)果形成雜種植株形成雜交細胞

應用培育植物新品種主要用于制備單克隆抗體

意義突破了有性雜交的局限，使遠緣雜交成為可能

2.細胞融合與單克隆抗體的制備

項目步驟技術(shù)方法原理

取材從已免疫的小鼠的脾臟中獲取B淋巴細胞，體外培養(yǎng)骨髓瘤細胞動物細胞培養(yǎng)細胞增殖

融合通過滅活病毒誘導B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合動物細胞融合細胞膜的流動性

選擇第一次要從融合形成的雜交細胞中篩選出雜交瘤細胞選擇培養(yǎng)基—

第二次要從雜交瘤細胞中獲得能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細胞克隆化培養(yǎng)、抗體檢測免疫學原理(抗原—抗體特異性結(jié)合)

培養(yǎng)在小鼠腹腔內(nèi)進行體內(nèi)培養(yǎng)，或在裝有細胞培養(yǎng)液的培養(yǎng)基中進行體外培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)細胞增殖

[典例剖析]

(2022·遼寧卷，24節(jié)選)某抗膜蛋白治療性抗體藥物研發(fā)過程中，需要表達N蛋白胞外段，制備相應的單克隆抗體，增加其對N蛋白胞外段特異性結(jié)合的能力。N蛋白胞外段單克隆抗體制備，流程如圖2

(3)用N蛋白胞外段作為抗原對小鼠進行免疫后，取小鼠脾組織用__________酶處理，制成細胞懸液，置于含有混合氣體的__________中培養(yǎng)，離心收集小鼠的B淋巴細胞，與骨髓瘤細胞進行融合。

(4)用選擇性培養(yǎng)基對融合后的細胞進行篩選，獲得雜交瘤細胞，將其接種到96孔板，進行__________培養(yǎng)。用__________技術(shù)檢測每孔中的抗體，篩選既能產(chǎn)生N蛋白胞外段抗體，又能大量增殖的單克隆雜交瘤細胞株，經(jīng)體外擴大培養(yǎng)，收集__________，提取單克隆抗體。

(5)利用N蛋白胞外段抗體與藥物結(jié)合，形成______________，實現(xiàn)特異性治療。

答案(3)胰蛋白酶或膠原蛋白CO2培養(yǎng)箱(4)克隆化抗原抗體雜交細胞培養(yǎng)液(5)抗體－藥物偶聯(lián)物/ADC

解析(3)進行動物細胞培養(yǎng)時，需要取小鼠脾組織用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理，制成細胞懸液，置于含有95%空氣和5%的CO2混合氣體的CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

(4)用選擇性培養(yǎng)基對融合后的細胞進行篩選，獲得雜交瘤細胞，將其接種到96孔板，進行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測。用抗原抗體雜交技術(shù)檢測每孔中的抗體，篩選既能產(chǎn)生N蛋白胞外段抗體，又能大量增殖的單克隆雜交瘤細胞株，經(jīng)體外擴大培養(yǎng)，收集細胞培養(yǎng)液，提取單克隆抗體。

(5)利用N蛋白胞外段抗體與藥物結(jié)合，形成抗體－藥物偶聯(lián)物/ADC，實現(xiàn)特異性治療。

【名師點撥】掌握信息轉(zhuǎn)化能力

信息提取信息1：單克隆抗體

信息2：N蛋白胞外段單克隆抗體制備＋題圖

信息轉(zhuǎn)化1.動物細胞培養(yǎng)、融合

2.兩次篩選

素養(yǎng)考查科學思維：分析與綜合能力科學探究：設(shè)計并實施方案能力

【角度轉(zhuǎn)換】提升語言表達能力

單克隆抗體制備過程中，兩次篩選的目的是第一次篩選得到雜交瘤細胞(去掉未雜交的細胞以及自身融合的細胞)；第二次篩選出能夠產(chǎn)生特異性抗體的細胞群。

考向一動物細胞融合

11．(2023·青島高三檢測)細胞融合技術(shù)是研究細胞遺傳、細胞免疫等的重要手段，如圖A、B表示兩種動物細胞。下列有關(guān)說法錯誤的是()

A．圖示過程與植物原生質(zhì)體融合的基本原理相同

B．需要將仙臺病毒用紫外線等滅活使其失去感染能力

C．圖中C細胞進行的細胞分裂方式為有絲分裂

D．將A、B細胞等量混合誘導得到的融合細胞即為雜交細胞

D[圖示過程利用的原理是細胞膜具有一定的流動性，與植物原生質(zhì)體融合的基本原理相同，A正確；用滅活的病毒作誘導因素，需要將仙臺病毒用紫外線等滅活使其失去感染能力，B正確；圖中C細胞具有細胞核，進行的細胞分裂方式為有絲分裂，C正確；將A、B細胞等量混合誘導得到的融合細胞有三種類型：AA型、BB型、雜交細胞(AB型)，D錯誤。]

12．(多選)(2023·永州高三檢測)動物細胞融合技術(shù)就是使兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的技術(shù)。融合后形成的雜交細胞具有原來兩個或多個細胞的遺傳信息。下列有關(guān)動物細胞融合技術(shù)及其應用敘述錯誤的是()

A．細胞工程中植物體細胞雜交和動物細胞融合技術(shù)的原理完全一樣

B．誘導動物細胞融合的方法有PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導法等

C．單克隆抗體的制備過程至少需要篩選兩次，篩選的方法相同、目的不同

D．篩選得到的雜交瘤細胞需放到CO2培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)

AC[細胞工程中植物體細胞雜交和動物細胞融合技術(shù)的原理不完全一樣，都利用了細胞膜具有流動性，植物體細胞雜交還利用了植物細胞具有全能性，A錯誤；誘導動物細胞融合的方法有PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導法等，B正確；單克隆抗體的制備過程至少需要篩選兩次，篩選的方法不相同、目的也不同，第一次篩選獲得能產(chǎn)生雜交瘤細胞，第二次篩選是進行抗性檢驗，獲取產(chǎn)生單一抗體的雜交瘤細胞，C錯誤；篩選得到的雜交瘤細胞屬于動物細胞，需放到CO2培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)，維持pH穩(wěn)定，D正確。]

考向二單克隆抗體制備

13．(2023·廣東六校高三聯(lián)考)下圖表示抗人體胃癌的單克隆抗體的制備過程，有關(guān)敘述不正確的是()

A．用特定的選擇培養(yǎng)基對乙篩選，融合細胞均能生長，未融合細胞均不能生長

B．圖中實驗小鼠注射的甲是能與抗人體胃癌抗體特異性結(jié)合的抗原

C．利用PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導法等方法均可誘導細胞融合獲得乙

D．丙需進行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，經(jīng)多次篩選后可獲得大量能分泌所需抗體的丁

A[用特定的選擇培養(yǎng)基對乙篩選，自身融合的細胞以及未融合的細胞均不能生長，A錯誤；實驗目的是制備抗人體胃癌的單克隆抗體，因此給小鼠注射的甲應是能與抗人體胃癌抗體特異性結(jié)合的抗原，B正確；誘導動物細胞融合可用PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導法，C正確；丙為雜交瘤細胞，為了篩選能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細胞，丙需進行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，經(jīng)多次篩選后可獲得大量能分泌所需抗體的丁，D正確。]

14．(2023·遼寧六校高三聯(lián)考)單克隆抗體在多種疾病的診新和治療中發(fā)揮重要的作用，下圖為利用小鼠制備單克隆抗體的過程，下列有關(guān)敘述正確的是()

A．提取脾B淋巴細胞有多種，是因為一種抗原可誘導產(chǎn)生多種B細胞

B．誘導動物細胞融合的方法與誘導植物細胞原生質(zhì)體融合的方法完全相同

C．在具有雜交瘤細胞的培養(yǎng)板上滴加相應抗體，出現(xiàn)陽性反應的即為目標細胞

D．篩選出的目標雜交瘤細胞可在體外條件或注射到小鼠腹腔內(nèi)進一步增殖培養(yǎng)

D[一種抗原只能誘導B細胞產(chǎn)生一種抗體，提取脾B淋巴細胞有多種，是因為小鼠曾經(jīng)接觸過其他多種抗原，A錯誤；誘導動物細胞融合的方法與誘導植物細胞原生質(zhì)體融合的方法不完全相同，如誘導動物細胞融合的特有方法是滅活的病毒，B錯誤；單抗檢測時可用抗原抗體實驗鑒定，要取培養(yǎng)液滴加相應抗原，出現(xiàn)陽性反應為目標細胞，C錯誤；篩選出的目標雜交瘤細胞可在體外條件或注射到小鼠腹腔內(nèi)進一步增殖培養(yǎng)，D正確。]

考點四動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物

1．概念、原理及類型

2．體細胞核移植過程

【拾遺補缺】源于選擇性必修3P54“相關(guān)信息”：目前動物細胞核移植技術(shù)中普遍使用的去核方法是顯微操作法。也可采用梯度離心、紫外線短時間照射和化學物質(zhì)處理等方法。這些方法是在沒有穿透卵母細胞透明帶的情況下去核或使其中的DNA變性。

3．應用前景和存在的問題

前景畜牧業(yè)加速家畜遺傳改良進程，促進優(yōu)良畜群繁育

保護瀕危物種

醫(yī)藥衛(wèi)生①作為生物反應器生產(chǎn)醫(yī)用蛋白；②轉(zhuǎn)基因克隆動物的細胞、組織和器官可作為異種移植的供體；③人核移植胚胎干細胞經(jīng)過誘導分化形成相應的組織、器官，可用于器官移植

問題成功率非常低

克隆動物存在健康問題，表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷

(1)克隆動物都只具備一個親本的遺傳特性()

(2)體細胞核移植過程中通常采用MⅡ期的去核卵母細胞作為受體細胞()

(3)克隆動物的制備屬于有性繁殖()

(4)選擇高度分化的動物體細胞進行克隆培養(yǎng)容易獲得大量單一類型細胞()

(5)動物細胞核移植的受體細胞必須是卵細胞()

答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×

對核移植與克隆的理解

(1)克隆是指遺傳組成完全相同的分子、細胞或個體，即克隆應包含三個層次的內(nèi)容：①分子水平：如DNA復制；②細胞水平：如動物細胞培養(yǎng)；③個體水平：如克隆動物。

(2)核移植技術(shù)中選用的核供體應為具有優(yōu)良性狀的個體，提供卵母細胞的受體和代孕個體只需為同一物種的健康雌性個體即可。

(3)動物細胞核移植可以有兩種操作方式：一是把供體細胞導入去核的卵母細胞，這是現(xiàn)在常用的方法；二是將供體動物的一個細胞核直接導入去核的卵母細胞，該過程需要用電刺激的方法促進融合。

(4)用物理或化學方法激活重構(gòu)胚，使其完成細胞分裂和發(fā)育進程，形成早期胚胎才能進行胚胎移植。

(5)體細胞核移植體現(xiàn)了動物細胞核的全能性，而非動物細胞的全能性。

[典例剖析]

(2023·遼寧卷，13)下圖是利用體細胞核移植技術(shù)克隆優(yōu)質(zhì)奶牛的簡易流程圖，有關(guān)敘述正確的是()

A．后代丁的遺傳性狀由甲和丙的遺傳物質(zhì)共同決定

B．過程①需要提供95%空氣和5%CO2的混合氣體

C．過程②常使用顯微操作去核法對受精卵進行處理

D．過程③將激活后的重組細胞培養(yǎng)至原腸胚后移植

B[后代丁的細胞核的遺傳物質(zhì)來自甲牛，細胞質(zhì)的遺傳物質(zhì)來自于乙牛，則后代丁的遺傳性狀由甲和乙的遺傳物質(zhì)共同決定，A錯誤；動物細胞培養(yǎng)中需要提供95%空氣(保證細胞的有氧呼吸)和5%CO2(維持培養(yǎng)液的pH)的混合氣體，B正確；過程②常使用顯微操作去核法對卵母細胞進行處理，C錯誤；過程③將激活后的重組細胞培養(yǎng)至囊胚或桑葚胚后移植，D錯誤。]

【名師點撥】掌握信息轉(zhuǎn)化能力

信息提取信息1：體細胞核移植技術(shù)＋題圖

信息2：遺傳性狀

信息3：顯微操作去核

信息轉(zhuǎn)化1.體細胞克隆

2.遺傳物質(zhì)控制

3.操作對象是卵母細胞

素養(yǎng)考查科學思維：建構(gòu)模型能力科學探究：實施方案能力

【角度轉(zhuǎn)換】提升語言表達能力

核移植技術(shù)獲得的動物與供核動物性狀不完全相同的原因(至少答出兩點)：①克隆動物線粒體中的DNA來自去核卵母細胞；②性狀受環(huán)境的影響；③在個體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變；④核移植操作時可能會出現(xiàn)機械損傷。

考向動物體細胞核移植和克隆動物

15．(2023·重慶高三檢測)體細胞克隆猴培育過程中，組蛋白甲基化不利于胚胎的發(fā)育率和妊娠率。為提高胚胎發(fā)育率，科研人員將Kdm4d的mRNA注入了重構(gòu)胚。具體培育流程如圖所示，下列有關(guān)敘述正確的是()

A．從母猴卵巢中采集的卵母細胞可以直接作為核移植的受體

B．使用免疫抑制劑處理代孕母猴才能保證移入的胚胎能在子宮中發(fā)育

C．胚胎分割需均等分割桑葚胚的內(nèi)細胞團，以免影響胚胎發(fā)育

D．KDm4d的mRNA翻譯產(chǎn)生的蛋白質(zhì)可能會催化組蛋白的去甲基化

D[從卵巢中取出的卵母細胞需要培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期，才能做核移植的受體細胞，A錯誤；受體對移入子宮的外來胚胎不發(fā)生免疫排斥反應，因此不需要注射免疫抑制劑，B錯誤；胚胎分割，需均等分割囊胚的內(nèi)細胞團，以免影響胚胎發(fā)育，C錯誤；科學家將組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入重構(gòu)胚，同時用組蛋白脫乙酰酶抑制劑處理重構(gòu)胚，這樣可降低組蛋白的甲基化水平，提高組蛋白的乙酰化水平，D正確。]

16．(2022·山西運城高三開學考試)科學家通過誘導黑鼠體細胞去分化獲得誘導性多能干細胞(iPS)，繼而利用iPS細胞培育出與黑鼠遺傳特性相同的克隆鼠，流程如圖所示。下列敘述錯誤的是()

A．黑鼠體內(nèi)獲得的體細胞貼壁生長后會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象

B．2細胞胚胎只能通過人工方法從灰鼠輸卵管內(nèi)獲得

C．重組囊胚通過胚胎移植技術(shù)移入白鼠子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育

D．iPS與黑鼠的ES細胞同樣具有分化為體內(nèi)各種細胞的潛能

B[動物細胞培養(yǎng)過程中會出現(xiàn)接觸抑制的現(xiàn)象，此時需要進行分瓶處理，A正確；圖中2細胞胚胎可用人工方法從灰鼠輸卵管內(nèi)獲得，該過程稱為沖卵，也可從灰鼠體內(nèi)取出卵子，經(jīng)體外受精后進行早期胚胎培養(yǎng)獲取，B錯誤；圖中重組囊胚通過胚胎移植技術(shù)移入白鼠子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育，該技術(shù)的實質(zhì)是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移，C正確；iPS屬于多能干細胞，與黑鼠的ES細胞同樣具有分化為體內(nèi)各種細胞的潛能，D正確。]

(三十七)干細胞的不對稱分裂

細胞的不對稱分裂是一種細胞分裂的方式，就是指分裂的方式是不對稱性質(zhì)的，母細胞產(chǎn)生的兩個子細胞的類型各不相同，比如神經(jīng)干細胞。這種分裂往往與子細胞向不同方向分化有關(guān)。在哺乳動物中，干細胞的分裂也是不對稱的，產(chǎn)生一個祖細胞和另一個干細胞，祖細胞只具有有限的自我更新能力，只能分化為終端細胞。

高等動物的成體干細胞通過不對稱分裂產(chǎn)生非對稱的細胞決定子分割，使得一部分子代細胞獲得維持干細胞狀態(tài)所必需的信息而成為子代干細胞，另外一部分子代細胞則不得不走向分化。也就是說，一個干細胞的后代中，只有一部分子代細胞可能保持與父代細胞相同的干細胞特征，另外一部分則喪失了干細胞的功能。

[對點訓練]

1．在細胞分裂時，線粒體通常會均勻分配。線粒體的運動依賴于一種細胞骨架——微絲。細胞分裂時，微絲會突然把線粒體向各個方向彈射出去。但一些特定種類的干細胞會進行非對稱分裂，分裂出兩個不同功能的子細胞，這時線粒體傾向于只進入其中之一、已知與乳腺干細胞相比，成熟的乳腺組織細胞需要更多的能量供應。下列說法錯誤的是()

A．微絲向各個方向彈射線粒體可保證其在細胞內(nèi)的均勻分布，而不是聚集在某一側(cè)

B．在不對稱分裂的細胞中，線粒體會被不均等地分配到子細胞中，從而影響細胞功能

C．推測在乳腺干細胞分裂時，接受較多線粒體的子細胞可能會保持干細胞特征

D．用細胞松弛素破壞微絲，將造成線粒體聚集、運動能力下降，并且線粒體在細胞質(zhì)中分布不均

C[題中信息顯示，微絲會突然把線粒體向各個方向彈射出去，這樣可保證其在細胞內(nèi)的隨機均勻分布，而不是聚集在某一側(cè)，A正確；一些特定種類的干細胞會進行非對稱分裂，分裂出兩個功能不同的子細胞，因此，在不對稱分裂的細胞中，線粒體會被不均等地分配到子細胞中，從而影響細胞功能，B正確；乳腺干細胞與成熟的乳腺組織細胞相比，后者需要更多的能量供應，由此推測在乳腺干細胞分裂過程中，接受較少線粒體的子細胞可能會保持干細胞特征，C錯誤；用細胞松弛素破壞微絲，則微絲無法把線粒體向各個方向彈射出去，將造成線粒體聚集、運動能力下降，并且線粒體在細胞質(zhì)中分布不均，D正確。]

2．哺乳動物卵母細胞的分裂是一種不對稱分裂，科研人員對細胞不對稱分裂的機制進行探究。

(1)卵原細胞通過MⅠ和MⅡ的兩次不對稱分裂，產(chǎn)生____________。經(jīng)過MⅠ后，子細胞中染色體數(shù)目減半的原因是__________________________________________。卵細胞可保留大部分卵母細胞的物質(zhì)，其意義是__________________________________________。

(2)卵母細胞減數(shù)分裂過程中，紡錘絲捕獲染色體，紡錘體的一極定位到卵母細胞膜內(nèi)側(cè)，使卵母細胞實現(xiàn)不對稱分裂。研究發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)P在小鼠卵母細胞減數(shù)分裂過程中富集在細胞膜上。為了研究物質(zhì)P對細胞不對稱分裂的作用，科研人員利用小鼠卵母細胞進行下圖所示實驗。

①物質(zhì)P合成基因敲除導致實驗組小鼠的紡錘體形成異常。為避免異常紡錘體的干擾，科研人員需要在MⅠ的________期取出異常的紡錘體和染色體，并將取自正常卵母細胞的紡錘體和染色體移入，構(gòu)建EX細胞。

②為排除移植操作對結(jié)果的影響，對照組實驗的設(shè)計思路為

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③顯微鏡下觀察并比較EX細胞和對照組細胞的_______________________________，確認物質(zhì)P的作用。

(3)受精后，受精卵開始卵裂，若將受精卵與MⅡ細胞膜上的物質(zhì)P含量及紡錘體定位情況進行比較，則受精卵結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的變化是________________________________________。

答案(1)卵細胞和極體同源染色體分離并分別進入兩個子細胞為胚胎早期發(fā)育提供物質(zhì)和能量(2)中(或“前”)將兩個MⅠ中(或“前”)期的正常卵母細胞進行紡錘體和染色體交換紡錘體是否有一極定位于細胞膜內(nèi)側(cè)；分裂是否對稱(3)受精卵細胞膜內(nèi)側(cè)物質(zhì)P含量減少，紡錘體的一極不再定位于細胞膜內(nèi)側(cè)

解析(1)卵原細胞經(jīng)過間期染色體復制形成初級卵母細胞，經(jīng)過MⅠ的不對稱分裂，形成了次級卵母細胞和第一極體，次級卵母細胞經(jīng)過MⅡ的不對稱分裂，形成精細胞和第二極體。經(jīng)過MⅠ后，由于同源染色體分離并分別進入兩個子細胞，子細胞中染色體數(shù)目減半。減數(shù)分裂中細胞質(zhì)不均等分裂形成較大的卵細胞，保留大部分卵母細胞的物質(zhì)，為胚胎早期發(fā)育提供物質(zhì)和能量。

(2)①紡錘體和染色體在細胞分裂的前期形成，染色體在中期形態(tài)穩(wěn)定、清晰，因此為避免異常紡錘體的干擾，科研人員需要在MⅠ的中期或者前期取出異常的紡錘體和染色體。

②據(jù)題意可知，實驗組是將異常的紡錘體和染色體取出，并將取自正常卵母細胞的紡錘體和染色體移入，構(gòu)建EX細胞，因此排除移植操作對結(jié)果的影響，對照組實驗的設(shè)計思路為將兩個MⅠ中(或“前”)期的正常卵母細胞進行紡錘體和染色體交換。

③本實驗是研究物質(zhì)P對細胞不對稱分裂的作用，卵母細胞實現(xiàn)不對稱分裂與紡錘絲捕獲染色體、紡錘體的一極定位到卵母細胞膜內(nèi)側(cè)有關(guān)，因此本實驗的觀測指標是紡錘體是否有一極定位于細胞膜內(nèi)側(cè)；分裂是否對稱。

(3)MⅡ細胞質(zhì)會出現(xiàn)不均等分裂，紡錘體的一極定位到卵母細胞膜內(nèi)側(cè)，物質(zhì)P含量較高，受精卵的卵裂是有絲分裂，有絲分裂過程中細胞質(zhì)均等分裂，因此受精卵細胞膜內(nèi)側(cè)物質(zhì)P含量減少，紡錘體的一極不再定位于細胞膜內(nèi)側(cè)。

1．(2022·河北卷，5)《爾雅》《四民月令》和《齊民要術(shù)》中記載，麻為雌雄異株，黑、白種子萌發(fā)分別長成雌、雄植株，其莖稈經(jīng)剝皮、加工后生產(chǎn)的纖維可用于制作織物，雄麻纖維產(chǎn)量遠高于雌麻，故“凡種麻，用白麻子”。依據(jù)上述信息推斷，下列敘述錯誤的是()

A．可從雄麻植株上取部分組織，體外培養(yǎng)產(chǎn)生大量幼苗用于生產(chǎn)

B．對雄麻噴灑赤霉素可促進細胞伸長，增加纖維產(chǎn)量

C．因為雌麻纖維產(chǎn)量低，所以在生產(chǎn)中無需播種黑色種子

D．與雌雄同花植物相比，麻更便于雜交選育新品種

C[利用植物細胞的全能性，可從雄麻植株上取部分組織，體外培養(yǎng)產(chǎn)生大量幼苗用于生產(chǎn)，A正確；赤霉素具有促進細胞伸長生長的作用，對雄麻噴灑赤霉素可促進細胞伸長，增加纖維產(chǎn)量，B正確；若在生產(chǎn)中不播種黑色種子，即無雌性植株，不能正常通過有性生殖繁殖，獲得下一年的種子，C錯誤；與雌雄同花植物相比，麻避免了去雄，更便于雜交選育新品種，D正確。]

2．(2022·湖北卷，7)某興趣小組開展小鼠原代神經(jīng)元培養(yǎng)的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其培養(yǎng)的原代神經(jīng)元生長緩慢，其原因不可能的是