高中生物备考满分冲刺02细胞工程含解析选修

专题02细胞工程

必为主千方出述?已

1.细胞工程

(1)操作水平：细胞水平或细胞器水平。

(2)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)原理：细胞内含有本物种的全部遗传信息。

(3)全能性表达条件：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

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4.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

5.植物细胞工程的应用

(1)微型繁殖：优点是能够保持亲本的优良性状。

(2)作物脱毒：利用茎尖、根尖等无毒组织进行微型繁殖。

(3)培育人工种子:可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。

(4)作物新品种的培育：单倍体育种和突变体的利用。

(5)细胞产物的工厂化生产：即利用植物组织培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物

碱等。

6.动物细胞培养

(1)动物细胞的培养过程

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(2)培养条件

①无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理,添加抗生素,定期更换培养液以

清除代谢产物。

②营养：除正常的有机和无机营养外，需加入血清、血浆等一些天然成分。

③适宜的温度和pH：温度为36.5±0.54c(哺乳动物),pH为7.2〜7.4。

④气体环境：含95%空气加显幽的混合气体，其中后者的作用是维持培养液的pH。

(3)应用：生物制品的生产、检测有毒物质、医学研究。

7.动物体细胞核移植技术和克隆动物

(1)动物体细胞核移植技术的过程

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(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：①加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育；②保护濒危物种;③生产医用蛋白；④作

为异种移植的供体;⑤用于组织器官的移植。

8.动物细胞融合

(1)原理：细胞膜的流动性。

(2)融合方法：聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。

(3)意义：突破了有性杂交方法的局限,使远缘杂交成为可能,也为制造单克隆抗体开辟了新途径。

9.单克隆抗体

(1)制备过程

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(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。

(25〜30分钟)

一、选择题

1.下列关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述，错误的是

A.动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同

B.动物细胞培养和植物组织培养的理论基础相同

C.烟草叶片细胞离体培养能产生新个体，小鼠杂交瘤细胞离体培养可大量增殖

D.动物细胞培养可用于检测有毒物质，植物组织培养可用于快速繁殖

【答案】B

【解析】动物细胞培养和植物组织培养所用的培养基成分不同，物理性质也不同，A正确；植物组织培

养技术的原理是植物细胞的全能性，动物细胞培养技术的原理是细胞增殖，B错误；植物细胞具有全能

性，因此烟草叶片离体培养能产生新个体；小鼠杂交瘤细胞可以在体外培养条件下无限增殖，因此小鼠

杂交瘤细胞可离体培养增殖，C正确；动物细胞培养可以用于检测有毒物质，植物组织培养可用于快速

繁殖，D正确。

2.下列关于动物细胞融合与单克隆抗体制备的叙述中，正确的是

A.动物细胞经PEG诱导融合后再通过培养能得到优良动物个体

B.动物细胞融合最主要的目的是制备单克隆抗体

C.杂交瘤细胞实质上就是癌变的浆细胞

D.单克隆抗体和传统方法生产的抗体化学本质不同

【答案】B

【解析】由于动物细胞的全能性受到限制，动物细胞融合形成的杂种细胞不能培育成动物，A错误；动

物细胞融合在多个方面都有应用，但最重要的应用是制备单克隆抗体，B正确；杂交瘤细胞是把骨髓瘤

细胞和浆细胞融合成的，不是浆细胞癌变的结果，C错误；单克隆抗体和传统方法生产的抗体化学本质

相同，都是蛋白质，D错误。

3.下列有关细胞工程的叙述中正确的是

A.欲获得人工种子，需培养至愈伤组织阶段

B.胡萝卜的韧皮部细胞的全能性比人的生发层细胞更容易表达出来

C.在进行动物细胞培养时，遗传物质的改变发生在原代培养过程中

D.脱分化过程主要是有丝分裂，仅有极少量细胞进行减数分裂

【答案】B

【解析】欲获得人工种子，需培养至胚状体阶段，A错误；植物体细胞的全能性大于动物体细胞的全能

性，故胡萝卜的韧皮部细胞的全能性比人的生发层细胞更容易表达出来，B正确；在进行动物细胞培养

时，遗传物质的改变发生在传代培养过程中，C错误；由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过

程，称为脱分化，脱分化过程只进行有丝分裂，D错误。

4.科学家把天竺葵和香茅草进行体细胞杂交，培育出的驱蚊草含有茅醛，能散发出一种特殊的气味，达到

驱蚊且对人体无害的效果。下列关于驱蚊草培育的叙述中，错误的是

A.驱蚊草的培育属于细胞工程育种，其优点是能克服远源杂交的障碍

B.驱蚊草培育过程要用纤维素酶、果胶酶、PEG等试剂

C.培育过程中形成的愈伤组织能利用二氧化碳和水合成有机物

D.在由杂种细胞形成杂种植株过程中，包含了有丝分裂和细胞分化

【答案】C

【解析】科学家把天竺葵和香茅草进行体细胞杂交，培育出驱蚊草，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，A正确；驱蚊草的培育过程需要获得天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体,

需要采用酶解法（纤维素酶、果胶酶），诱导原生质体融合可以采用PEG做诱导剂，B正确；培育过程中

形成的愈伤组织，没有叶绿体，不能进行光合作用，代谢方式是异养需氧型，C错误；由杂种细胞形成

杂种植株的过程中，存在细胞的分裂和分化，D正确。

5.下面的简式表示植物组织培养的大致过程，据此判断不正确的是

TM分化r再分化争一才

A.若①是来自不同植物体细胞融合的杂种细胞，则④可能出现不同植物的遗传特性

B.若①是花粉，则④是单倍体植株，经染色体加倍后可得到稳定遗传的品种

C.若①是人参细胞，对②进行扩大培养可提高细胞产物人参皂贰的产量

D.若①是具有杂种优势的农作物细胞，则用③进行繁育会发生性状分离

【答案】D

【解析】据图分析，图示表示植物组织培养过程，其中①是外植体（离体的组织、细胞或器官），②是

脱分化形成的愈伤组织（高度液泡化，无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松、无规则的组织），③是再

分化形成的胚状体，④是新植体。若①是来自不同植物体细胞融合的杂种细胞，则其含有两个亲本的遗

传物质，所以④可能出现不同植物的遗传特性，A正确；若①是花粉，则④是花药离体培养形成的单倍

体植株，其高度不育，但经染色体加倍后可得到稳定遗传的品种，B正确；若①是人参细胞，则将其脱

分化形成②愈伤组织，再进行扩大培养可提高细胞产物人参皂贰的产量，C正确；若①是具有杂种优势

的农作物细胞，则其进行有性生殖会发生性状分离，而用③进行繁育属于无性繁殖，不会发生性状分离,

D错误。

6.下图表示一人工种子，下列有关叙述不正确的是

人I：特皮

A.人工种子一般用离体的植物细胞通过组织培养技术获得

B.胚状体是人工种子最重要的结构

C.同一批次的人工种子可以保证具有相同的基因型

D.胚状体是由未分化的、具有分裂能力的细胞组成

【答案】D

【解析】人工种子是指通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，通过人工薄膜

包装得到的种子，A正确；胚状体是人工种子最重要的结构，将来发育成完整的植株，B正确；同一批

次的人工种子是由同一组织细胞培养形成的，而同一组织细胞具有相同的基因，因此同一批次的人工种

子可以保证具有相同的基因型，C正确；胚状体是由愈伤组织再分化形成的，因此其是由已经分化的、

具有分裂能力的细胞构成，D错误。

7.下列说法不属于对克隆描述的是

A.以mRNA为模板在核糖体上合成出大量相同的蛋白质

B.重组质粒利用复制原点等元件在宿主细胞内大量增殖

C.通过细胞核移植形成重组细胞的方式得到相同的动物体

D.在细胞发酵罐内对紫草的愈伤组织进行大量培养

【答案】A

【解析】以mRNA为模板在核糖体上合成出大量相同的蛋白质，属于翻译过程，不属于克隆，A错误；重

组质粒利用复制原点等元件在宿主细胞内大量增殖属于克隆，B正确；动物体细胞克隆要通过细胞核移

植形成重组细胞，进而形成相同的克隆动物体，C正确；在细胞发酵罐内对紫草的愈伤组织进行大量培

养，属于植物体细胞的无性繁殖技术，属于克隆，D正确。

8.动物细胞培养包含原代培养和传代培养，其中原代培养过程如图所示，下列对相关处理及原因的叙述，

错误的是

A.容器甲中幼龄动物组织需要剪碎处理，因为细胞靠在一起限制细胞的生长和增殖

B.锥形瓶乙中用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞，因为细胞间的物质主要是蛋白质

C.培养瓶丙应置于100%。2中培养，因为&是细胞代谢所必需的

D.培养瓶丙的内表面需消毒处理，因为细胞贴附在瓶壁才能生长增殖

【答案】C

【解析】进行动物细胞培养时，首先将取自动物胚胎或幼龄动物的器官或组织剪碎，用胰蛋白酶或胶原

蛋白酶处理使之分散成单个细胞，因为细胞靠在一起限制细胞的生长和增殖，A正确；之所以用胰蛋白

酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞，是因为细胞间的物质主要是蛋白质，而酶具有专一性，B正确；

细胞培养所需气体主要有0?和CO?,O2是细胞代谢所必需的，CO?的作用是维持培养液的pH,所以要将培

养瓶置于95%的空气加5%的CO2的混合气体的培养箱中进行培养，C错误；动物细胞培养时，细胞具有贴

壁生长和接触抑制的特点，要求培养瓶的内表面光滑、无毒、易于贴附，D正确。

二、非选择题

9.如图所示为细胞融合技术的一些过程，请回答

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如11合

（1）由A、B细胞到C细胞的过程，在动物细胞工程中叫,在植物细胞工程中叫—

。此过程必须用处理。

（2）若A、B细胞是两种植物的花药经离体培养所得植株的体细胞，该植株一般是体。必须用—

—处理该植株幼苗方可成为可育纯合体植株。也可以由A细胞和B细胞去壁后形成的融

合成C细胞，再由D细胞分化发育为可育植株。

（3）若A细胞为骨髓瘤细胞，B细胞为B淋巴细胞，那么D细胞称为,这种细胞既能无限繁殖,

又能产生___________o

（4）若A为人细胞，B为鼠细胞，并分别用红、绿荧光染料标记细胞膜上的蛋白质，在形成C细胞时，

细胞一半发红色荧光，一半发绿色荧光。到D细胞阶段，两种颜色的荧光均匀分布，说明。

【答案】（1）动物细胞融合植物体细胞杂交诱导剂（或促融剂）

（2）单倍秋水仙素原生质体

（3）杂交瘤细胞特异性抗体

（4）细胞膜上的蛋白质是可以运动的

【解析】（1）从A细胞和B细胞到C细胞的过程，在动物细胞工程中叫动物细胞融合，在植物细胞工程

中叫植物体细胞杂交。此过程必须用诱导剂（如聚乙二醇）处理。（2）由花药经离体培养所得的植株叫

单倍体。必须用秋水仙素处理该植株幼苗方可成为可育纯合体植株。也可以由A细胞和B细胞去壁后形

成的原生质体融合成C细胞，再由D细胞分化发育为可育植株。（3）单克隆抗体制备过程中，若A细胞

为骨髓瘤细胞，B细胞为B淋巴细胞，那么D细胞称为杂交瘤细胞，这种细胞既能无限繁殖，又能产生

特异性抗体。（4）若A为人细胞，B为鼠细胞，并分别用红、绿荧光染料标记细胞膜上的蛋白质，在形

成C细胞时，细胞一半发红色荧光，一半发绿色荧光。到D细胞阶段，两种颜色的荧光均匀分布，原因

是细胞膜具有一定的流动性。

10.下图中的图I为植物组织培养流程图，图H为植物组织培养过程的部分示意图，请回答:

偏丽向nr亡竺“芽等都

(1)从理论上讲，植物细胞有形成再生植株的可能性，这是的表现。

(2)图I中a代表过程。图I中的②和图IIA中培养基上的培养物都是由无特定形态与功能的

细胞组成，称为。

(3)图H中D培养物已经形成幼体。请根据植物组织培养过程对图II重新排序：

(4)图H中B中为胡萝卜根尖细胞，则培养成的新植株的叶片的颜色是,这说明根尖细

胞。

(5)某高二生物兴趣小组用芦荟的新鲜茎的一部分作为材料进行组织培养，愈伤组织能正常形成且以

后继续长大，正常根和芽却迟迟不能形成；你认为导致该情况出现的最可能的原因是o

A.葡萄糖、氨基酸等有机营养供应不足

B.培养环境光照、温度、pH或氧气浓度不适宜

C.生长素和细胞分裂素比例不协调

D.无菌条件没有控制好

【答案】(1)植物细胞的全能性

(2)脱分化愈伤组织

(3)B-*A-C-D

(4)绿色含有控制叶片绿色性状的基因

(5)C

【解析】(1)植物细胞有形成再生植株的可能性，这是植物细胞的全能性的表现。(2)离体的植物器

官或组织先脱分化形成愈伤组织，愈伤组织继续进行培养，再分化成根或芽等，因此图I中a代表脱

分化过程。图Ib为再分化，图I中的②和图HA中培养基上的培养物都是由无特定形态与功能的细胞

组成，称为愈伤组织。(3)A试管中是愈伤组织，B是消毒后的外植体，C是再分化形成了根芽等器官,

D是形成植物幼体，植物组织培养过程是：外植体(脱分化)一愈伤组织(再分化)一根芽一完整

植物体，即：BfAfC—D。(4)图H中B中为胡萝卜根尖细胞，根尖细胞含有该植物的一整套遗传物

质，故含有控制叶片绿色性状的基因，因此培养成的新植株的叶片的颜色是绿色的。（5）用芦荟的新

鲜茎的一部分作为材料进行组织培养，愈伤组织能正常形成且以后继续长大，正常根和芽却迟迟不能

形成，原因是：A、若葡萄糖、氨基酸等有机营养供应不足，愈伤组织不能正常生长，错误；B、培养

环境光照、温度、pH或氧气浓度不适宜，愈伤组织不能正常生长，错误；C、用芦荟新鲜茎的一部分作

为材料进行组织培养，能脱分化形成愈伤组织，但不能再分化形成正常根和芽，说明再分化过程出现

问题，而决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素（生长素和细胞分裂素）的种类和比例。因

止匕，导致正常根和芽迟迟不能形成的原因是生长素和细胞分裂素比例不协调，正确；D、无菌条件没有

控制好，不能正常形成愈伤组织，错误；故选C。

11.如图表示获得某种克隆哺乳动物（二倍体）的流程。

（1）图中A表示正常,染色体数为2n,则其性染色体的组成可为.

（2）过程①表示,该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，通常采用的方法.②

代表的过程是.

（3）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.

（4）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.

（5）与克隆羊“多莉（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）细胞核XX或XY

（2）去除细胞核显微操作（去核法）胚胎移植

（3）遗传物质

（4）卵母细胞中的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响

（5）已经分化的动物体细胞具有全能性

【解析】据图分析，图示为二倍体哺乳动物的克隆过程，其中A表示细胞核，①表示去除细胞核，②

代表的胚胎移植过程。（1）图中A表示正常的细胞核；哺乳动物的性别决定方式是XY型，因此该动物

体的性染色体组成为XX或XY。（2）根据以上分析已知，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，去核时常采用显微操作去核法；过程②代表胚胎移植过程。（3）动物细

胞培养时，多次传代后，供体细胞遗传物质稳定性会降低，故选材时必须注意传代次数。（4）克隆动

物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度来说，是因为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。（5）克隆动物的成功证明了已经分化的动物体细胞细胞核具有全能性。

12.马铃薯是一种“高性价比农作物”。2015年我国启动马铃薯主粮化战略，让马铃薯逐渐成为水稻、小

麦、玉米外的又一主粮。但是目前生产上应用的马铃薯均为无性繁殖品种，连年种植产量降低。现采

用植物细胞工程解决这一问题。

(1)植物细胞工程最基本技术的理论基础是=

(2)研究人员常在热处理马铃薯母株后，剥离并接种—到培养基，经细胞的—过程形成脱毒苗。

热处理温度(40℃)下并不能杀死病毒，但可以使马铃薯母株内的病毒—，失去传染能力。

(3)马铃薯幼苗是否脱毒可以使用—观察，检查是否有病毒粒子的存在；还可以运用—的方法，

用已知病毒的抗血清来鉴定未知病毒的种类。

(4)利用植物细胞工程可以培育马铃薯新品种。用甲基磺酸乙酯对—进行处理，经诱导分化和筛选，

可培育出抗病、高产的突变体。二倍体马铃薯野生种有许多优良基因，与四倍体栽培种很难杂交

成功，可以通过技术，培育出六倍体新品种。

【答案】(1)植物细胞的全能性

(2)茎尖(分生组织)脱分化和再分化增殖缓慢或停止增殖

(3)电子显微镜抗原一抗体杂交

(4)愈伤组织(处于不断分生状态的细胞)植物体细胞杂交

【解析】(1)植物细胞工程最基本技术是植物组织培养，植物组织培养的原理是细胞的全能性。(2)

由于茎尖或根尖几乎无病毒，故可以取茎尖经脱分化和再分化过程形成脱毒苗。热处理温度(40℃)下

并不能杀死病毒，但可以使马铃薯母株内的病毒增殖缓慢或停止增殖，失去传染能力。(3)马铃薯幼

苗是否脱毒可以使用电子显微镜观察，检查是否有病毒粒子的存在；还可以运用抗原抗体杂交