細(xì)胞工程和胚胎工程 專項訓(xùn)練-2025年高考生物一輪復(fù)習(xí)（新高考專用）

專題33細(xì)胞工程和胚胎工程

考點分布1重點難點備考指南

1.植物細(xì)胞工程技術(shù)及其

理解掌握組織培養(yǎng)的步驟和原理。

應(yīng)用

L植物的組織培養(yǎng)理解并掌握植物體細(xì)胞雜交的步驟和注意事

2.動物細(xì)胞培養(yǎng)與核移植

2.動物細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞項。

技術(shù)

克隆理解掌握動物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植的相關(guān)知識。

3.動物細(xì)胞融合與單克隆

3.細(xì)胞融合與單克隆抗體掌握動物細(xì)胞融合和單克隆抗體的制備相關(guān)

抗體的制備

4.動物胚胎發(fā)育的基本過知識。

4.體內(nèi)受精和早期胚胎的

程與胚胎工程的理論基礎(chǔ)理解掌握體內(nèi)受精的原理和用到的激素。

發(fā)育

5.胚胎干細(xì)胞的移植理解并掌握體外受精步驟和注意事項。

5.體外受精和早期胚胎培

理解掌握早期胚胎培養(yǎng)的相關(guān)知識。

養(yǎng)及胚胎工程的應(yīng)用

掌握胚胎移植和胚胎分割相關(guān)知識。

6.胚胎分割和胚胎移植

考點一植物細(xì)胞工程

＜知識梳理二＞

1.植物組織培養(yǎng)

(1)理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的全能性。即具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細(xì)胞，都具有

發(fā)育成完整生物體的潛能。

(2)流程

①脫分化:讓已分化的細(xì)胞,經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的

過程。

②再分化:愈傷組織細(xì)胞內(nèi)基因選擇性表達(dá)，形成具有不同功能的細(xì)胞。

(3)優(yōu)勢：只進行有絲分裂,子代與親代的遺傳物質(zhì)相同,不出現(xiàn)性狀分離。

2.(1)固體培養(yǎng)基中的無機營養(yǎng)成分包括水、無機鹽,有機營養(yǎng)成分包括小分子糖類、氨基

酸等物質(zhì)。

(2)培養(yǎng)基中的蔗糖起什么作用？蔗糖不僅提供碳源，還可以維持細(xì)胞滲透壓。

3.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)

(1)概念：將不同種的植物體細(xì)胞,在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新

的植物體的技術(shù)。

(2)流程

①去壁：即去除細(xì)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(dǎo)融合：即原生質(zhì)體的融合。原理是細(xì)胞膜具有一定的流動性,物理法包括離心、振蕩、

電激等；化學(xué)法一般用聚乙二醇,融合成功的標(biāo)志是再生出細(xì)胞壁。

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

(3)意義:克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。

4.為什么“番茄一馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想象的那樣，地上長番茄、地下結(jié)

馬鈴薯？

主要原因是生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯一

番茄雜交植株的細(xì)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(dá)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(dá)。

5.植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用

(1)植物繁殖的新途徑

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

微型繁殖是無性繁殖，進行有絲分裂，其遺傳物質(zhì)不變。

②作物脫毒：選取作物無毒組織(如莖尖)進行組織培養(yǎng),獲得脫毒苗的技術(shù)。

③人工種子：以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀傕、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過人工薄膜

包裝得到的種子。

(2)作物新品種的培育：單倍體育種、突變體的利用。

(3)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：即利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香

料和生物堿等。

采用液體培養(yǎng)基，培養(yǎng)到愈傷組織階段,得到的是愈傷組織細(xì)胞的代謝產(chǎn)物。

6.(1)胚狀體是由愈傷組織再分化而來,是已分化的結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于正常受精卵發(fā)育形成的胚，

與其有類似的結(jié)構(gòu)和發(fā)育過程。

(2)針對植物種類和土壤等條件，在人工種子的包裹劑中可以加入適量的養(yǎng)分、無機鹽、有

機碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。為了促進胚狀體的生長發(fā)育，還可以向人工種皮中加

入一些植物生長調(diào)節(jié)劑。植物組織培養(yǎng)過程控制無菌的原因是避免微生物的污染。

(3)植物組織培養(yǎng)離體的細(xì)胞能表達(dá)全能性的原因是離體細(xì)胞含有本物種全部的遺傳信息,

若不離體這些細(xì)胞在母體上發(fā)生基因選擇性表達(dá)而分化。

1.光照的控制：在愈傷組織的誘導(dǎo)階段往往要避光培養(yǎng)，有利于細(xì)胞脫分化產(chǎn)生愈傷組織。

當(dāng)愈傷組織分化出芽和葉時，一定要有光照，以利于葉片內(nèi)葉綠素的合成。

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(xì)胞分裂素有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化

先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長素細(xì)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(dāng)同時使用這兩類激素時，兩者用量的比例影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向

生長素/細(xì)胞分裂素植物細(xì)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”本t“低”芽，“中”愈傷

典例1.應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，不僅可實現(xiàn)種苗的快速繁殖、培育無病毒植株，也可加快

作物及苗木育種。下面是培育柑橘耐鹽植株的實驗流程：

莖愈傷處理L先用Y射線照射，挑選生長的，耐鹽

段f組織處理％后在培養(yǎng)基中加入物質(zhì)X,愈傷組織f植株

回答下列問題：

(1)愈傷組織是由離體的莖段經(jīng)過程形成的，此時愈傷組織細(xì)胞(填

“具有”或“不具有”)細(xì)胞的全能性，愈傷組織經(jīng)過過程形成耐鹽植株。在植物

組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中除無機營養(yǎng)成分、有機營養(yǎng)成分、瓊脂外，還需要添加o

(2)對愈傷組織進行了兩次處理，處理1中丫射線照射的目的是,用丫射線

不直接處理莖段而是處理愈傷組織，原因是______________________________________________

處理2中添加的物質(zhì)X為=

(3)植物組織培養(yǎng)技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于其他作物的育種中。在培育白菜一甘藍(lán)、三倍體無子

西瓜、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法獲得抗蟲棉中，必須用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)的是

【答案】(D脫分化具有再分化植物激素

(2)誘導(dǎo)基因突變愈傷組織細(xì)胞處于不斷分裂狀態(tài)，易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而

產(chǎn)生突變氯化鈉

(3)培育白菜一甘藍(lán)、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法獲得抗蟲棉

【解析】(1)愈傷組織是離體的莖段脫分化形成的，每個細(xì)胞都脫離了原來的分化狀態(tài)，都

具有全能性，愈傷組織經(jīng)過再分化過程才能形成植株。在植物組織培養(yǎng)過程中，除了加入營

養(yǎng)物質(zhì)之外，還要加入植物激素，因為植物激素在脫分化和再分化過程中起重要作用。

(3)白菜一甘藍(lán)形成的過程中，先形成雜種細(xì)胞，再由雜種細(xì)胞利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育

成雜種植株；農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法獲得抗蟲棉的過程中，將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞，再通過植物組

織培養(yǎng)技術(shù)形成植株。

典例2.科學(xué)家用植物體細(xì)胞雜交的方法，將番茄的原生質(zhì)體和馬鈴薯的原生質(zhì)體融合，成

功地培育出了“番茄一馬鈴薯”雜種植株，如圖1所示，其中①?⑤表示過程，a?f表示

細(xì)胞、組織或植株。育種工作者還利用番茄進行了如圖2所示的三組實驗。據(jù)圖回答下列問

題：

番茄韌皮部細(xì)胞花粉花粉花粉

組培組［培

織|養(yǎng)織1養(yǎng)

九幼苗A幼苗B⑥細(xì)胞A

番茄細(xì)胞a星星空塞朦雅秋|仙組|培

植分裂I分化水］素織J養(yǎng)

①0df株植物體A植物體B植物體C

馬鈴薯細(xì)胞bn1U

圖1圖2

馬鈴

番茄1234薯堿基對

__1500

MI1300

■■■1000

一■■■■600

一■■■■300

圖3

(1)與過程③密切相關(guān)的具有單層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器為o

(2)過程②后，在顯微鏡下觀察融合的活細(xì)胞中有供體的存在，這一特征可作

為初步篩選雜種細(xì)胞的標(biāo)志。

(3)如果形成c的a、b原生質(zhì)體都來自番茄細(xì)胞，那么更簡單地得到番茄植株f的處理方法

是O

(4)若雜種植株在有絲分裂過程中，僅保留番茄的染色體而馬鈴薯的染色體會不斷丟失，采

用特異性引物對番茄和馬鈴薯基因組DNA進行PCR擴增，得到兩親本的差異性條帶，可用于

雜種植株的鑒定。圖3是用該引物對雙親及4棵再生植株1?4進行PCR擴增的結(jié)果。據(jù)圖

判斷，再生植株1?4中一定是雜種植株的有(多選)。

⑸圖2中過程I培育植物體A主要應(yīng)用了技術(shù)。

(6)用紅果多室(Yymm)番茄植株的花粉進行II、III有關(guān)實驗，則過程H中，培育植物體B的

方法(H)稱為。

【答案】(1)高爾基體(2)葉綠體(3)用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗(4)1、2、4(5)

植物組織培養(yǎng)

(6)單倍體育種

【解析】圖1是利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)培育雜種植株，具體過程包括誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合成

雜種細(xì)胞和利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育成雜種植株兩個過程。過程①是通過酶解法去除細(xì)胞

壁獲得原生質(zhì)體a和b,過程②是通過物理或化學(xué)方法(如聚乙二醇)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合成c,

過程③是再生細(xì)胞壁形成雜種細(xì)胞d,過程④是脫分化過程形成愈傷組織e,過程⑤是再分

化生成完整植株，過程④和⑤是利用植株組織培養(yǎng)技術(shù)培育完整植株。圖3中1、2和4植

株中同時含有番茄和馬鈴薯的染色體，而3只含有番茄的染色體，因此再生植株1?4中一

定是雜種植株的有1、2、4o

考點二動物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)

＜知識梳理二＞

1.動物細(xì)胞培養(yǎng)——動物細(xì)胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)

(1)原理：細(xì)胞增殖。

(2)過程：取動物組織塊，剪碎，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理,分散成單個細(xì)胞，放入適

宜的培養(yǎng)液，進行原代培養(yǎng)后傳代培養(yǎng)。

(3)培養(yǎng)條件

①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；添加一定量的抗生素;定期

更換培養(yǎng)液以清除代謝產(chǎn)物。

②營養(yǎng)：除正常的有機和無機營養(yǎng)外，還需加入血清、血漿等一些天然成分。

③溫度和pH：適宜溫度為36.5土0.5℃(哺乳動物),pH為7.2?7.4(多數(shù)細(xì)胞)。

④氣體環(huán)境：95%空氣加5%C()2(維持培養(yǎng)液的pH)。

(4)應(yīng)用：生物制品的生產(chǎn)、檢測有毒物質(zhì)、醫(yī)學(xué)研究等。

胰蛋白酶處理動物組織，對細(xì)胞的消化有兩種情況：

(1)短時間內(nèi)不會被消化,原因是細(xì)胞表面具有糖蛋白，對細(xì)胞具有一定的保護作用。

(2)長時間后細(xì)胞會被消化，原因是細(xì)胞表面糖蛋白的保護作用是有限的；細(xì)胞膜的主要成

分包括磷脂和蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)可被胰蛋白酶水解。

2.動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物

原理：動物體細(xì)胞核具有全能性。

(1)核移植技術(shù)中必須先去掉受體卵母細(xì)胞的細(xì)胞核的原因是保證核移植動物的核遺傳物質(zhì)

全部來自供體細(xì)胞。

(2)用于核移植的供體細(xì)胞一般都選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞，原因是10代以內(nèi)的細(xì)胞一般

保持正常的二倍體核型，未發(fā)生基因突變。

(3)通過體細(xì)胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動物，不是對體細(xì)胞供體動物進行了100%的復(fù)制，原

因是克隆動物絕大部分DNA來自供體細(xì)胞核，其核外還有少量的DNA,即線粒體中的DNA來

自受體卵母細(xì)胞。止匕外，動物的一些行為、習(xí)性的形成與所處環(huán)境有很大關(guān)系。

<［總結(jié)提高二>

1.辨析動物細(xì)胞培養(yǎng)相關(guān)的兩組概念

(1)細(xì)胞貼壁與接觸抑制：懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細(xì)胞貼壁。當(dāng)貼壁

細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時，細(xì)胞就會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為接觸抑制。

(2)原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)

①原代培養(yǎng)：動物組織消化后的初次培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)。原代培養(yǎng)的細(xì)胞核型正常。

②傳代培養(yǎng)：貼滿瓶壁的細(xì)胞需要重新用胰蛋白酶等處理，然后分瓶繼續(xù)培養(yǎng)，讓細(xì)胞繼續(xù)

增殖。這樣的培養(yǎng)過程通常被稱為傳代培養(yǎng)。一般情況下，細(xì)胞在傳至10?50代左右時，

增殖會逐漸緩慢，以至于完全停止，這時部分細(xì)胞的細(xì)胞核型可能會發(fā)生變化。

2.植物組織培養(yǎng)與動物細(xì)胞培養(yǎng)的比較

比較項目植物組織培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)

理論基礎(chǔ)植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞增殖

培類型固體或半固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基

養(yǎng)水、礦質(zhì)元素、維生素、蔗糖、糖、氨基酸、無機鹽、維生素、促生

成分

基氨基酸、瓊脂、植物激素等長因子、動物血清等

取材植物較幼嫩部分或花藥等動物胚胎或幼齡動物的器官或組織

關(guān)鍵環(huán)節(jié)細(xì)胞的脫分化和再分化細(xì)胞增殖和癌變

形成新的組織或植物個體，可以形成細(xì)胞群，不形成個體，不體現(xiàn)細(xì)

結(jié)果

體現(xiàn)細(xì)胞的全能性胞的全能性

①植株快速繁殖；

①蛋白質(zhì)生物制品的生產(chǎn)；

②脫毒植株的培育；

②皮膚移植材料的培育；

應(yīng)用③制備人工種子；

③檢測有毒物質(zhì)；

④生產(chǎn)藥物、殺蟲劑等；

④生理、病理、藥理學(xué)研究

⑤轉(zhuǎn)基因植物的培育

①兩種技術(shù)手段培養(yǎng)過程中細(xì)胞都進行有絲分裂，都是無性繁殖，都

相同點可稱為克隆，都不涉及減數(shù)分裂；

②均為無菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件

典例1.某研究小組進行藥物實驗時，以動物肝細(xì)胞為材料，測定藥物對體外培養(yǎng)細(xì)胞的毒

性。供培養(yǎng)的細(xì)胞有甲、乙兩種，甲細(xì)胞為正常肝細(xì)胞，乙細(xì)胞為肝腫瘤細(xì)胞。請回答下列

有關(guān)動物細(xì)胞培養(yǎng)的問題：

（1）動物細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)在含5%C02的恒溫培養(yǎng)箱中進行,C0?的作用是o

（2）將數(shù)量相等的甲細(xì)胞和乙細(xì)胞分別置于培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)，培養(yǎng)液及其他培養(yǎng)條件均相同,

一段時間后，觀察到甲細(xì)胞數(shù)量比乙細(xì)胞數(shù)量________o

（3）在兩種細(xì)胞生長過程中，當(dāng)甲細(xì)胞鋪滿瓶壁時，其生長o藥物實驗需要大量細(xì)

胞，兩種細(xì)胞頻繁傳代，甲細(xì)胞比乙細(xì)胞可以傳代的次數(shù)更=若用動物的肝臟組織

塊制備肝細(xì)胞懸液，需用消化處理。

（4）某研究小組研究了血清對正常細(xì)胞和癌細(xì)胞培養(yǎng)的影響，實驗結(jié)果如圖。

血清對正常細(xì)胞和癌細(xì)胞培養(yǎng)的影響

從該圖提供的信息可以獲得的正確結(jié)論有O

【答案】（1）維持培養(yǎng)液的pH（2）少（3）停止少胰蛋白酶（4）①有無血清

對正常細(xì)胞培養(yǎng)的影響不同；②培養(yǎng)基中補充血清有助于正常細(xì)胞的培養(yǎng)；③培養(yǎng)基中是否

補充血清對癌細(xì)胞的培養(yǎng)影響不大

【解析】（1）動物細(xì)胞培養(yǎng)時加入含5%C02的目的是為了維持培養(yǎng)液的pH。（2）已知甲

細(xì)胞為正常肝細(xì)胞，乙細(xì)胞為肝腫瘤細(xì)胞。肝腫瘤細(xì)胞比正常肝細(xì)胞的分裂能力強，細(xì)胞周

期短，因此在其他條件相同時，相同時間內(nèi)肝腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的子代細(xì)胞多。（3）甲細(xì)胞為

正常肝細(xì)胞，存在接觸抑制，而乙細(xì)胞為腫瘤細(xì)胞，已經(jīng)失去接觸抑制現(xiàn)象，因此在這兩種

細(xì)胞生長過程中，當(dāng)甲細(xì)胞鋪滿瓶壁時，其生長停止。乙細(xì)胞能無限增殖，因此其傳代的次

數(shù)比甲多；胰蛋白酶能消化組織細(xì)胞間的蛋白質(zhì)，使組織細(xì)胞分散成單個細(xì)胞。（4）從圖

中曲線可看出培養(yǎng)基中有無血清對癌細(xì)胞的培養(yǎng)影響不大，即二者的細(xì)胞數(shù)在曲線上差別不

大。正常細(xì)胞的培養(yǎng)過程中有血清的培養(yǎng)基在相同時間內(nèi)培養(yǎng)得到的細(xì)胞數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于無血清

的培養(yǎng)基所獲得的細(xì)胞數(shù)。癌細(xì)胞培養(yǎng)與正常細(xì)胞培養(yǎng)二者的差距比較大，正常細(xì)胞達(dá)到一

定的數(shù)目后不再增加，而癌細(xì)胞卻能不斷增加。

典例2.科研人員采用轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞克隆技術(shù)獲得轉(zhuǎn)基因綿羊，以便通過乳腺生物反應(yīng)器生

產(chǎn)人凝血因子IX醫(yī)用蛋白，其技術(shù)路線如圖所示。請據(jù)圖回答下列問題：

綿羊

凝轉(zhuǎn)

的

有目

人整合

胎兒核重d代

B

血篩選基

成纖

因基因的一

移組r孕

成纖r

r因

j

子胚胎

體外

維細(xì)維細(xì)胞植細(xì)一母綿

移祜

培親

基IX

因胞胞羊羊

產(chǎn)

細(xì)胞

卵母

。

為

的A

獲得

程①

由過

(1)

的是

，目

胞核

的細(xì)

細(xì)胞

卵母

受體

去掉

須先

，必

之前

移植

在核

(2)

。

細(xì)胞

卵母

期的

選用

受體應(yīng)

發(fā)生

上不

基本

胚胎

重組

宮的

入子

對移

母羊

代孕

時，

移植

胚胎

進行

(3)

能。

了可

提供

存活

內(nèi)的

羊體

孕母

在代

組胚胎

這為重

是

，這

綿羊

基因

個轉(zhuǎn)

無限

獲得

上可