12.2 植物和动物细胞工程考点一 植物细胞工程1．细胞工程的概念2．植物组织培养技术(1)理论基础——植物细胞的全能性(2)概念：是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
(3)操作流程→诱导生芽 →诱导生根 →移栽成活(4)操作实例——菊花的组织培养3．植物体细胞杂交技术(1)概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
(2)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的流动性，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。
(3)操作过程(4)意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等。
4．植物细胞工程的应用(1)植物繁殖的新途径(2)作物新品种的培育(3)细胞产物的工厂化生产①次生代谢物：是一类小分子有机化合物，在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
②细胞产物的工厂化生产：人们利用植物细胞培养来获得目标产物的过程。
③植物细胞培养：是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。
[概念检测](1)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性。
(√)(2)愈伤组织是外植体经脱分化和再分化后形成的。
(×)(3)在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞。
(×)(4)再生出细胞壁是植物体细胞原生质体融合成功的标志。
(√)[教材拾遗]1．(教材P38)将两个不同种的植物细胞A和B去除细胞壁后，经一定的方法促融，只考虑两两融合，可以形成几种融合细胞？哪种融合细胞才是符合要求的？下一步该如何处理？提示：3种；AB融合细胞是符合要求的；筛选融合细胞，让杂种细胞再生出细胞壁。
3．(教材P38“拓展应用”)为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？提示：主要原因是生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，故不能像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达。
1．在植物组织培养过程中激素比例与细胞分裂、细胞分化的关系(1)适当提高生长素与细胞分裂素的比例容易生根。
(2)适当提高细胞分裂素与生长素的比例容易生芽。
(3)比例适中诱导产生愈伤组织。
如图所示：2．植物体细胞杂交和有性杂交的辨析能力一结合植物组织培养的过程，考查理解能力1．(2021·南通模拟)以二倍体兰花花药为外植体，经植物组织培养过程获得兰花植株，下列相关叙述错误的是()A．为防止杂菌污染，①②③过程要进行严格的无菌操作B．②过程需在培养基中添加多种植物激素以利于再分化C．该育种过程体现了细胞的全能性D．经④过程形成的植株中可筛选获得纯合的二倍体解析：B植物组织培养过程要求无菌、无毒的环境，其中外植体要进行消毒处理，而培养基需灭菌处理，即①②③过程要进行严格的无菌操作，A正确；②过程需在培养基中添加多种植物激素以利于脱分化，B错误；高度分化的细胞，首先经过脱分化形成愈伤组织，然后再分化形成植株，整个育种过程体现了植物细胞的全能性，C正确；④过程形成的植株中可筛选获得纯合的二倍体兰花植株，D正确。
能力二围绕植物体细胞杂交，考查科学探究能力2．(2021·漳州模拟)青枯病是马铃薯的常见病害之一，少数马铃薯野生种对青枯病有抗性，但野生种难以与马铃薯栽培种直接杂交繁育。
为获得抗青枯病的马铃薯栽培种，研究人员进行了植物体细胞杂交的实验研究，过程如图所示。
下列分析正确的是()A．常利用纤维素酶和果胶酶在低渗溶液中去除A、B的细胞壁B．过程①是人工诱导原生质体融合，可采用物理法或化学法C．细胞C含有A和B的遗传物质，因此培育的杂种植株一定有抗性D．过程③历经了脱分化和再分化，其本质是基因的选择性表达解析：B植物细胞去除细胞壁之后，如果处在低渗溶液中，会吸水涨破，所以去壁的过程不能在低渗溶液中进行，A错误；诱导原生质体融合可采用物理法，如电融合、离心等方法，也可以采用化学法，如聚乙二醇(PEG)融合、高Ca2＋—高pH融合等方法，B正确；虽然细胞C含有A和B的遗传物质，但是并不会把A、B两种植株的优良性状都表达出来，而是随机表达，C错误；过程③表示从愈伤组织到胚状体，只是经过再分化过程，没有脱分化，D错误。
3．(2020·山东高考)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解析：C由图可知，①为去除植物细胞的细胞壁，获得原生质体的过程，该过程需用纤维素酶和果胶酶处理细胞，A正确；由题干可知，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发生断裂，则形成的染色体片段在细胞融合后有的可能会存留在杂种细胞中，故为了使普通小麦获得中间偃麦草的耐盐性状，需要将中间偃麦草细胞中的染色体断裂，过程②用不同剂量的紫外线照射的目的是断裂中间偃麦草的染色体，B正确；图中过程③为两种原生质体的融合，常用的融合手段为物理法和化学法，灭活的病毒通常用来融合动物细胞，C错误；普通小麦不具有耐盐性状，因此筛选出的耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段，D正确。
能力三围绕植物细胞工程的应用，考查创新应用能力4．(2021·十堰模拟)自然条件下兰花杂交后代不易萌发。
科研人员用四倍体品种绿宝石和二倍体品种春剑进行杂交，获得大量优质杂交兰，并对其进行染色体观察与计数，培育过程如图。
下列分析不正确的是()A．调整培养基中植物激素的配比可影响原球茎的分裂与分化B．春剑和绿宝石两个品种之间不存在生殖隔离C．所得杂交兰植株的体细胞染色体数目为60条D．通过植物组织培养技术，从杂种胚繁殖得到的大量杂交兰性状一致解析：B植物激素的配比可影响植物的分裂与分化，A正确；春剑为二倍体生物，绿宝石为四倍体生物，形成的杂交兰为三倍体，不可育，说明春剑和绿宝石两个品种之间存在生殖隔离，B错误；春剑为二倍体生物，绿宝石为四倍体生物，杂交生成的杂种胚应该有20条染色体来自春剑，40条染色体来自绿宝石，故一共有60条染色体，C正确；植物组织培养技术是无性繁殖，得到的子代性状是一致的，D正确。
5．为给工厂化繁殖脱毒甘薯苗提供技术支持，科研人员利用植物组织培养技术研究甘薯茎尖(外植体)大小对诱导分化苗和脱毒苗的影响，结果如表所示，下列相关叙述错误的是()A.根据培养阶段不同，培养基中激素种类、比例应适时调整B．脱分化过程中，应给予充足光照诱导基因选择性表达C．利用cDNA探针对甘薯苗进行病毒检测属于分子水平的检测D．结果显示，0.3～0.5 mm大小的茎尖有利于培养脱毒甘薯苗解析：B不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同，A正确；脱分化时，愈伤组织的诱导往往需要暗培养，不能给予适宜光照，B错误；根据DNA分子杂交原理，利用cDNA探针对甘薯苗进行病毒检测属于分子水平的检测，C正确；根据表格中数据可知，0.3～0.5 mm大小的茎尖，脱毒苗数最多，因此有利于培养脱毒甘薯，D正确。
考点二动物细胞培养1．动物细胞培养的概念：从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
2．动物细胞培养的条件3．动物细胞培养的过程(1)体外培养的动物细胞的类型①一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖；②另一类则需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，而且还会发生接触抑制现象，从而使细胞停止分裂增殖。
(2)过程4．干细胞培养及其应用[概念检测](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)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。
(×)(4)iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。
(√)[教材拾遗]1．(教材P44正文拓展)动物细胞培养需要控制什么样的气体环境？各自起什么作用？提示：95%空气和5%CO2的混合气体。
O2维持细胞代谢，CO2的主要作用是维持培养液的pH。
2．(教材P44正文拓展)动物细胞培养时，为什么要将动物组织分散成单个细胞？提示：①保证细胞所需要的营养供应；②保证细胞内有害代谢物的及时排出。
1．动物细胞培养过程分析(1)培养流程(2)原代培养和传代培养①原代培养：动物组织经处理后的初次培养。
②传代培养：原代培养过程中，贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶处理，然后分瓶培养(或液态细胞悬液的分瓶培养)，让细胞继续增殖。
(3)区分原代培养和传代培养的关键是看用胰蛋白酶处理的对象①第一次：用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，为原代培养。
②第二次：细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来，然后，将其分散到多个培养瓶中继续培养，为传代培养。
2．动物细胞培养与植物组织培养的比较能力一通过动物细胞培养过程的分析，考查理解能力1．(2021·浙江1月选考)如图为动物成纤维细胞的培养过程示意图。
下列叙述正确的是()A．步骤①的操作不需要在无菌环境中进行B．步骤②中用盐酸溶解细胞间物质使细胞分离C．步骤③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶处理D．步骤④培养过程中不会发生细胞转化解析：C动物细胞培养过程需要无菌操作，故步骤①的操作需要在无菌环境中进行，A错误；动物细胞培养过程需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织，分散成单个细胞，制成细胞悬液，B错误；传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞，使之分散成单个细胞，再分瓶培养，C正确；步骤④为传代培养过程，该过程中部分细胞可能发生细胞转化，核型改变，D错误。
2．(2021·北京延庆模拟)6磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PD)有F和S两种类型，分别由一对等位基因X F和X S编码。
将基因型为X F X S的女性皮肤组织用胰蛋白酶处理，进行原代培养，然后用不同的单个细胞分别进行单克隆培养。
分别从原代培养和各单克隆培养取样，对G6PD进行电泳检测，结果如下图所示。