专题17 细胞工程(3大核心整合+能力进阶)(复习讲义)2026年高考生物二轮复习讲练测
2026-05-08
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2份
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84页
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 生物学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 细胞工程,胚胎工程 |
| 使用场景 | 高考复习-二轮专题 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 10.71 MB |
| 发布时间 | 2026-05-08 |
| 更新时间 | 2026-05-08 |
| 作者 | xkw3585424596 |
| 品牌系列 | 上好课·二轮讲练测 |
| 审核时间 | 2026-03-14 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56820939.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
专题17 细胞工程
目录
01 析·考情精解 2
02 构·知能架构 3
03 串·核心通络 4
核心整合一 植物细胞工程 4
自查探针
4道真题选改判,“探”出薄弱点,“诊”明提分路!
核心串讲
串讲1 植物组织培养技术
串讲2 植物体细胞杂交技术
串讲3 针对两类目标(试管苗、细胞产物)的培养流程
能力进阶
能力1 实操规范与细节优化
能力2 培养条件精准调控
能力3 技术综合应用与设计
核心整合二 动物细胞工程 8
自查探针
4道真题选改判,“探”出薄弱点,“诊”明提分路!
核心串讲
串讲1 动物细胞培养
串讲2 单克隆抗体的制备
串讲3 动物体细胞核移植技术
能力进阶
能力1 辨析细胞贴壁和接触抑制
能力2 单克隆抗体制备过程中两次筛选的方法及目的
能力3 克隆动物的遗传特点
核心整合三 胚胎工程 12
自查探针
3道真题选改判,“探”出薄弱点,“诊”明提分路!
核心串讲
串讲1 哺乳动物的早期胚胎发育过程
串讲2 胚胎移植的操作流程
串讲3 胚胎分割
能力进阶
能力1 胚胎移植的生理学基础
能力2 胚胎移植中的四个注意点
04 破·题型攻坚 16
真题动向
引入科技前沿、农业生产实践等新情境、融合新概念反套路命题!
命题预测
考向1 植物细胞工程
考向2 动物细胞工程
考向3 胚胎工程
05 拓·素养提升 30
素养链接
情境拓展、长句表达!
高考预测
5道最新模拟,精准预测素养考向!
命题轨迹透视
从近三年高考试题来看,细胞工程相关命题呈现鲜明的规律特征。考查题型:以选择题为主要考查形式,占比超60%,单题分值多为2-3分;偶在非选择题中以子问题形式出现,多依托实验探究或技术应用情境,分值占4-6分。命题趋势:早期命题侧重基础概念记忆,如直接考查植物组织培养、动物细胞培养的基本定义,或区分植物体细胞杂交与动物细胞融合的核心步骤。近年转向核心考点的深度理解与应用,聚焦三类重点内容:一是核心技术的原理与条件,如关联植物细胞全能性的实现条件、动物细胞培养中无菌无毒环境的构建;二是技术应用的实例分析,像结合单克隆抗体在疾病诊断、药物制备中的应用,或植物脱毒苗的培育流程;三是跨模块知识融合,常将细胞工程与基因工程、胚胎工程结合,考查转基因生物的培育或核移植技术的应用。核心素养导向:从单纯知识记忆转向核心素养的综合考查。生命观念上,通过细胞全能性、细胞融合等知识,强化细胞结构与功能、生命活动整体性的观念;科学思维上,常通过分析细胞工程技术流程,考查逻辑推理与归纳概括能力,如推断实验操作异常的原因;科学探究上,聚焦细胞工程相关实验,如植物组织培养的操作步骤、单克隆抗体制备的关键环节,考查实验设计与结果分析能力。
高考命题风向
新情境命题多依托真实科研成果与生产生活实际创设情境,弱化抽象识记,强化应用关联。如结合CAR-T细胞治疗癌症、干细胞移植修复损伤组织等医疗前沿,或植物组织培养培育抗逆作物、体细胞杂交培育优质果蔬等农业应用场景,甚至融入疫情防控中疫苗研发相关的细胞培养技术背景,考查考生在真实情境中提取生物学信息、解决实际问题的能力。
新考法突破传统“知识点复述”模式,转向“综合应用+实验探究”的考法。一方面注重跨模块融合,将细胞工程与遗传规律、细胞代谢、免疫调节等知识结合,考查知识体系的构建能力;另一方面强化实验设计与分析,如要求设计植物体细胞杂交实验方案、评价动物细胞培养的条件优化方案,或结合实验数据图表分析细胞工程操作的成败原因,凸显对科学探究素养的考查。
新角度聚焦科学思维与社会责任的深层考查。从科学思维角度,常以“逻辑推理”设问,如分析核移植中供体细胞选择的合理性、推测细胞融合过程中杂种细胞的筛选机制;从社会责任角度,引入细胞工程的伦理争议(如胚胎干细胞应用)、技术应用的利弊权衡等议题,考查考生的科学伦理观与社会责任感,引导关注科技发展与人类社会的关系。
考点频次总结
考点
2025年
2024年
2023年
植物细胞工程
2025·黑吉辽蒙·T8
2025·湖北·T5
2025·江苏·T4
2025·四川·T6
2024·甘肃·T15
2024·湖北·T11
2023·广东·T12 2023·江苏·T13 2023·浙江·T24
动物细胞工程
2025·湖北·T6
2025·广东·T5
2025·北京·T14
2025·甘肃·T16
2025·黑吉辽蒙·T19
2025·河北·T13
2025·山东·T14
2024·吉林·T14
2024·江西·T16
2024·湖北·T12
2024·北京·T11
2023·北京·T12
2023·湖北·T22
2023·天津·T7
胚胎工程
2025·陕晋宁青·T7
2025·云南·T14
2025·安徽·T14
2025·黑吉辽蒙·T9
2024·甘肃·T16
2023·广东·T3 2023·天津·T7
2026命题预测
预计2026年高考中,细胞工程模块考查形式以选择题和非选择题(情境大题)为主,其中非选择题占比可能提升,核心围绕植物组织培养、动物细胞培养、核移植、单克隆抗体制备等核心技术展开。基础知识点考查将聚焦核心原理与操作细节,设置易错陷阱:如混淆植物组织培养(脱分化、再分化)与动物细胞培养的核心条件(固体培养基vs液体培养基、激素配比vs血清添加),误判核移植中供体细胞的类型(体细胞vs生殖细胞),或混淆单克隆抗体制备中两次筛选的目的与方法,以此考查学生对概念的精准辨析能力。
命题将强化生活与科研情境关联:依托农业生产场景,如结合脱毒苗培育、植物快速繁殖技术,考查植物组织培养的应用价值;或关联医疗健康领域,如结合单克隆抗体在肿瘤诊断、药物靶向治疗中的应用,考查其制备流程与优势。也可能引入抗逆作物培育(如耐寒植物体细胞杂交)、动物疫苗生产等科研背景,以陌生信息为载体,要求学生提取关键信息,结合细胞工程技术原理分析问题,体现“题在书外,理在书中”的命题特点。
实验与实践探究是高频考点,2026年可能考查植物组织培养的实验操作(如消毒步骤、培养基配制)、动物细胞培养的气体环境调控等细节;或给出异常实验现象(如植物组织培养未形成愈伤组织、杂交瘤细胞未产生特异性抗体),要求学生分析原因,同时可能结合细胞工程与基因工程的交叉应用设计探究问题,全面考查科学探究与综合应用能力。
核心整合一 植物细胞工程
(1)(25年河北T5改编)种子消毒后,取种胚接种到适当的固体培养基可诱导愈伤组织(√)
(2)(24年甘肃T15改编)愈伤组织是排列规则的薄壁组织团块(×)
(3)(25年河北T2改编)植物体细胞杂交前细胞壁的去除,需要用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解,涉及酶的催化作用(√)
(4)(24年福建T7改编)用水仙鳞片进行植物组织培养以提高产率(√)
串讲1 植物组织培养技术
(1)植物组织培养中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。
(2)脱分化阶段不需要光,再分化阶段需要光。
(3)生长素与细胞分裂素的比值高时,促进根的分化、抑制芽的形成;比值低时,促进芽的分化、抑制根的形成;比值适中时,促进愈伤组织的形成。
(4)体内细胞未表现全能性的原因:在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会选择性地表达。
【易错一笔勾销】
1、外植体消毒不当:消毒药剂浓度过高或时间过长致外植体褐化死亡,浓度过低或时间不足则引发污染,影响培养启动。
2、培养基灭菌不彻底:未采用高压蒸汽灭菌或灭菌时间不足,培养基中杂菌残留繁殖,与外植体争夺营养,导致培养失败。
3、激素配比失衡:生长素与细胞分裂素比例不当,会抑制脱分化或再分化,如只长愈伤组织不分化芽/根,或分化异常。
4、无菌操作不规范:接种工具未彻底灭菌、操作时空气流动无序,易引入杂菌;接种时损伤外植体,也会降低成活率。
5、炼苗移栽不当:未逐步适应外界环境直接移栽,幼苗因蒸腾失水过快萎蔫死亡;移栽基质灭菌不彻底或湿度不适也会影响存活。
串讲2 植物体细胞杂交技术
(1)原生质体融合成功的标志是再生出细胞壁。植物体细胞杂交完成的标志是培育出杂种植株。
(2)植物体细胞杂交的培养基中要添加蔗糖溶液且浓度略大于原生质体内的浓度,这样不仅能为原生质体提供营养,还能维持一定的渗透压,使原生质体保持正常的形态。
【易错一笔勾销】
1、原生质体制备不当:酶解液浓度过高或处理时间过长损伤原生质体,浓度过低则细胞壁去除不彻底,影响后续融合。
2、细胞融合诱导失误:诱导剂浓度不适或处理时间不合理,导致融合率过低;过度诱导会产生多核细胞,降低有效杂合细胞比例。
3、杂种植株筛选遗漏:未建立精准筛选体系,无法区分杂种细胞与未融合亲本细胞,导致后续培养出现大量非目标细胞,浪费资源。
4、杂种细胞培养异常:培养基成分或培养条件不适,导致杂种细胞脱分化、再分化受阻,或杂种植株出现染色体丢失、变异等问题。
串讲3 针对两类目标(试管苗、细胞产物)的培养流程
(1)植物细胞培养技术是工厂化生产相关代谢产物的一条有效途径,在生产中通常要培养到愈伤组织阶段。因为此时细胞分裂能力旺盛,代谢快,有利于产物生成。
(2)植物组织培养的原理是植物细胞的全能性,植物细胞培养的原理是细胞增殖。
【易错一笔勾销】
1、试管苗培养:再分化激素配比失衡,易导致芽/根分化不齐或畸形,后续炼苗未循序渐进,幼苗因环境适应不良萎蔫死亡。
2、细胞产物培养:细胞增殖阶段营养供应不足,或激素调控不当,导致细胞生长缓慢、密度不足,影响产物合成总量。
3、试管苗移栽:基质灭菌不彻底滋生杂菌,或移栽后湿度控制失衡(过高烂根、过低失水),大幅降低试管苗成活率。
4、细胞产物培养:产物积累期环境调控失误(如光照、温度不适),或收获时机过晚,导致产物降解,降低产量与纯度。
5、共性易错:无菌操作疏漏,无论试管苗还是细胞培养,均易引发污染,破坏培养体系,导致培养失败。
能力1 实操规范与细节优化
能力解读
能根据外植体类型(茎尖 / 花药 / 叶片)优化消毒流程(酒精、次氯酸钠的处理时间和浓度配比);规范培养基配制的称量、溶解、调 pH、灭菌关键步骤;掌握超净台无菌操作的核心细节(接种工具的灼烧冷却、操作动作规范),实现 “低失误、高成功率” 的基础操作。
典题示例(2025·广东·二模)我国科研人员利用植物组织培养等技术实现对金线莲(名贵中草药)进行快速繁殖和种质保存。下列叙述正确的是( )
A.植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性
B.实验中使用的培养基和所有的器械消毒即可
C.植物组织培养所用的关键激素是赤霉素和细胞分裂素
D.脱分化与再分化过程都需要给予适当时间和强度的光照
能力2 培养条件精准调控
能力解读
能根据培养阶段(脱分化 / 再分化)精准调控生长素与细胞分裂素的比例(诱导愈伤组织、促进生根 / 生芽的比例调控);能根据植物材料特性调整培养基的蔗糖、琼脂浓度,以及培养环境的光(光照时间 / 强度)、温(培养温度)、通气条件,实现愈伤组织高诱导率、试管苗正常分化与生长。
典题示例:(2025·四川泸州·一模)某野生型植物的愈伤组织中,A基因促进M基因表达,进而促进分化生芽。用转基因方法使突变体(A基因功能缺失)过量表达M基因,获得材料甲,并进行相关实验、结果如图,下列结论正确的有( )
①野生型愈伤组织分化生芽的过程,与A基因表达有密切关系
②A基因缺失,即使M基因表达增强,愈伤组织也不能分化生芽
③基因A、M相互作用,M基因表达的产物调控A基因的表达
④提高M基因的表达水平,可以缩短愈伤组织分化生芽的时间
A.①④ B.①③ C.②③ D.③④
能力3 技术综合应用与设计
能力解读
能将组培技术与基因工程(转基因受体细胞的组培再生)、植物细胞工程(体细胞杂交后杂种细胞的培养)、育种技术(单倍体育种的花药离体培养、脱毒苗培育的茎尖组培)结合,明确衔接逻辑;能根据实际需求(珍稀植物扩繁、作物品种改良、脱毒苗培育),自主设计完整的组培技术方案,明确外植体选择、培养基调控、培养阶段设计的核心要点。
典题示例(2025·山东烟台·三模)芦笋是雌雄异株植物,雄株性染色体为XY,雌株为XX;其幼茎可食用,雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线,有关说法错误的是( )
A.提高生长素与细胞分裂素的比例可促进根的分化
B.经脱分化和再分化形成幼苗甲、乙和丙过程均有基因的选择性表达
C.雄株丁亲本的性染色体组成分别为XX、XX
D.植株乙、丙和丁的培育过程中均发生了基因重组
核心整合二 动物细胞工程
(1)(25年安徽T14改编)培将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合,经诱导融合的细胞即为能分泌所需抗体的细胞(×)
(2)(25年江西T3改编)培养小鼠胎儿成纤维细胞和ips细胞时需提供一定浓度的CO2 (√)
(3)(24年海南T7改编)植物组织培养技术和动物细胞融合技术利用的原理均是细胞的全能性(×)
(4)(24年福建T1改编)戊肝诊断试剂盒可用于其他类型病毒性肝炎的检测(×)
串讲1 动物细胞培养
(1)动物细胞培养过程
①保障无菌、无毒的措施:对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌条件下进行操作,定期更换培养液。
②动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2。O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH。在进行细胞培养时,通常采用培养皿或松盖培养瓶,并将它们置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养。
③动物细胞培养过程中两次使用胰蛋白酶的作用不同。第一次:处理剪碎的组织,使其分散成单个细胞;第二次:使贴壁生长的细胞从瓶壁上脱落下来分散成单个细胞。
④区分原代培养和传代培养的关键:是否分瓶培养。
(2)干细胞
【易错一笔勾销】
1、取材与分散不当:胰蛋白酶浓度过高或处理时间过长损伤细胞,浓度过低则组织分散不充分,影响细胞贴壁与增殖。
2、培养基配制失误:血清添加量不足或质量不佳致细胞营养缺乏,pH值偏离适宜范围(7.2-7.4),抑制细胞生长。
3、无菌环境失控:培养瓶、器械灭菌不彻底,或操作时引入杂菌,易引发污染;支原体污染隐蔽,还会干扰细胞正常代谢。
4、气体环境调控不当:CO₂培养箱浓度偏离5%,导致培养基pH失衡;氧气含量异常,会影响细胞呼吸代谢,降低存活率。
串讲2 单克隆抗体的制备
【易错一笔勾销】
1、免疫小鼠处理不当:免疫剂量不足或时间间隔不合理,导致B淋巴细胞活性低、抗体产生少,影响后续融合效率。
2、细胞融合效率低:PEG浓度过高损伤细胞,浓度过低或作用时间不足则融合率低;未排除自身融合细胞,干扰杂交瘤筛选。
3、杂交瘤细胞筛选不彻底:仅进行一轮筛选,残留未融合亲本细胞或非目标杂交瘤细胞,导致后续抗体特异性差、纯度低。
4、克隆化培养不充分:未通过有限稀释法等进行多次克隆化,杂交瘤细胞稳定性差,易出现抗体分泌能力衰退或丢失的情况。
串讲3 动物体细胞核移植技术
(1)体细胞核移植获得的克隆动物与提供细胞核的亲本性状可能不同的三个原因:①克隆动物遗传物质来自两个亲本;②发育过程中可能发生基因突变或染色体变异;③外界环境可能引起不可遗传的变异。
(2)克隆动物的产生属于无性繁殖过程,而试管动物则是在体外受精形成受精卵,由受精卵发育成的个体,因此属于有性繁殖。
【易错一笔勾销】
1、供体细胞选择不当:未选用MⅡ期卵母细胞作为受体细胞,或供体细胞活力低、分化程度过高,导致核重编程效率低,影响胚胎发育。
2、去核操作不彻底:卵母细胞去核时残留少量核物质,会导致重组胚胎染色体异常,引发胚胎发育停滞或畸形。
3、核质融合不顺利:融合电压、时间等参数不适,导致供体细胞核与受体细胞质融合失败;融合后激活信号不足,也会抑制胚胎启动发育。
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能力1 辨析细胞贴壁和接触抑制
细胞贴壁
体外培养的细胞有些需要贴附于某些基质表面才能生长增殖,这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上,称为细胞贴壁
接触抑制
当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制
典题示例(2025·河南开封·二模)马丁达比犬肾脏细胞(简称MDCK细胞)是流感病毒感染研究使用最多的细胞系,也是分离、扩增和纯化的流感病毒较理想的细胞系。有关MDCK细胞培养的叙述正确的是( )
A.在培养MDCK细胞过程中会出现细胞贴壁和接触抑制的现象
B.流感病毒侵染MDCK细胞后利用自身遗传物质和原料合成子代
C.培养MDCK细胞,需要为其创造95%O2和5%CO2的气体环境
D.培养MDCK细胞时需要定期更换培养液,目的是减少杂菌污染
能力2 单克隆抗体制备过程中两次筛选的方法及目的
项目
第一次筛选
第二次筛选
筛选原因
诱导融合后会得到多种杂交细胞,另外还有未融合的细胞
由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激,所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞
筛选方法
用特定的选择培养基筛选:未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(BB细胞、瘤瘤细胞)都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞(B瘤细胞)才能生长
用多孔培养皿培养,在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测,经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群
筛选目的
得到杂交瘤细胞
得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
典题示例(2025·甘肃白银·模拟预测)研究表明,髓系细胞触发受体2(TREM2)是一种免疫抑制受体,在肿瘤免疫逃逸中发挥重要作用。因此,TREM2抗体药物有望提高肿瘤免疫疗法的疗效。下图为TREM2单克隆抗体的制备流程图,其中杂交瘤细胞可以利用HAT培养基筛选。下列说法错误的是( )
A.步骤①和步骤⑤分别向小鼠注射TREM2蛋白和分泌TREM2抗体的杂交瘤细胞
B.步骤③和④过程分别需要用HAT培养基和加入TREM2蛋白多次筛选
C.步骤⑥需使用二氧化碳培养箱进行大规模培养,培养过程中细胞会表现出细胞贴壁生长和接触抑制现象
D.杂交瘤细胞多次传代培养后,用TREM2蛋白检测可能会表现阴性反应
能力3 克隆动物的遗传特点
项目
第一次筛选
第二次筛选
筛选原因
诱导融合后会得到多种杂交细胞,另外还有未融合的细胞
由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激,所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞
筛选方法
用特定的选择培养基筛选:未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(BB细胞、瘤瘤细胞)都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞(B瘤细胞)才能生长
用多孔培养皿培养,在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测,经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群
筛选目的
得到杂交瘤细胞
得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
典题示例(2025·福建·模拟预测)下图为我国科学家利用胎猴成纤维细胞(分裂能力强)获得克隆猴“中中”和“华华”的具体过程。研究发现,重构胚中基因A的正常表达是克隆成功的关键;重构胚基因组中大量被甲基化的组蛋白H3会抑制核的全能性;组蛋白H3的乙酰化能使小鼠克隆成功率提高5倍以上。下列有关叙述错误的是( )
A.细胞a指的是培养到MⅡ期的卵母细胞,通过显微操作去掉的是纺锤体—染色体复合物
B.成纤维细胞中遗传信息的传递过程包括DNA→DNA、DNA→RNA、RNA→蛋白质
C.代孕母猴b进行同步发情处理,可降低代孕母猴对“中中”“华华”的免疫排斥反应
D.Kdm4d可使H3去甲基化,TSA可使H3保持乙酰化,可能促进了基因A的正常表达进而促进重构胚正常发育
核心整合三 胚胎工程
(1)(25年江苏T14改编)采用胚胎分割技术克隆动物常选用桑葚胚或囊胚,因这两个时期的细胞未发生分化(×)
(2)(25年江苏T7改编)人工授精时,采集的精液经获能处理后才能输入雌性生殖道(×)
(3)(24年甘肃T16改编)获能精子能与刚采集到的卵母细胞受精(×)
串讲1 哺乳动物的早期胚胎发育过程
(1)受精过程中的两个标志:受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核;受精完成的标志是雌、雄原核融合完成。
(2)桑葚胚是由受精卵分裂形成的,没有分化;而囊胚虽然已进行细胞分化,但囊胚的内细胞团仍具有全能性。
【易错一笔勾销】
1、卵裂期营养来源混淆:误将卵裂期胚胎营养供应归为外界吸收,实际此阶段依赖卵母细胞储存的卵黄,外界营养无法利用。
2、桑葚胚与囊胚特征混淆:混淆两者结构差异,桑葚胚为实心细胞团,囊胚出现囊胚腔且分化出内细胞团和滋养层细胞。
3、囊胚腔形成机制误解:误认囊胚腔由细胞增殖直接形成,实际是胚胎内部细胞间隙扩大融合而成,需依赖细胞间信号调控。
4、胚胎着床条件认知不足:忽略着床需胚胎发育至囊胚阶段、子宫内环境适配(如激素水平适宜),任一条件缺失均致着床失败。
串讲2 胚胎移植
(1)胚胎移植过程中的两次检查:第一次对收集的胚胎进行检查;第二次对受体母畜是否妊娠进行检查。
(2)胚胎移植产生的后代是有性生殖还是无性生殖,取决于胚胎发育的起点。若后代是由受精卵形成的,则为有性生殖;若后代是由核移植技术形成的重组细胞或胚胎分割形成的胚胎发育而成,则为无性生殖。
(3)用于移植的胚胎来源:体内正常受精的胚胎、核移植的胚胎和体外受精获得的胚胎、转基因获得的胚胎、胚胎分割获得的胚胎等。
【易错一笔勾销】
1、供受体生理状态不同步:未调控供受体发情周期一致,导致子宫内环境不适配,胚胎无法着床,直接影响移植成功率。
2、胚胎移植时机不当:未将胚胎培养至桑椹胚或囊胚阶段移植,或移植过早/过晚,胚胎与子宫环境发育不同步,着床失败。
3、移植操作无菌性不足:器械灭菌不彻底、操作环境不洁引入杂菌,污染胚胎或子宫,引发炎症,破坏胚胎存活环境。
4、移植过程胚胎损伤:移植管插入过深/过浅、推送速度过快,或触碰子宫壁过重,导致胚胎受损,降低着床及发育能力。
串讲3 胚胎分割
【易错一笔勾销】
1、分割时机不当:未选择桑椹胚或囊胚阶段进行分割,过早分割胚胎细胞全能性不足,过晚分割易损伤内细胞团,影响胚胎发育。
2、分割方式不均等:分割时未保证胚胎各部分含均等细胞团(尤其囊胚内细胞团),导致分割后胚胎发育能力差异大,部分胚胎停滞发育。
3、无菌操作疏漏:分割器械灭菌不彻底、操作环境不洁,易引入杂菌污染胚胎;分割过程中损伤胚胎细胞膜,也会降低胚胎存活率。
4、分割后培养缺失:分割后的胚胎未在适宜培养体系中短暂培养再移植,直接移植后适应能力差,与受体子宫环境适配不良,着床率低。
能力1 胚胎移植的生理学基础
生理学基础
意 义
同种哺乳动物的供、受体发情排卵后生殖器官的生理变化是相同的
为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境
哺乳动物早期胚胎处于游离状态
为胚胎的收集提供了可能
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
为胚胎在受体内的存活提供了可能
供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但其遗传特性不受任何影响
为移植后代胚胎继续发育提供了营养等方面的保障
典题示例(2025·四川内江·一模)科研人员从仅存的两头雌性北方白犀牛体内获取卵子,与冻存的雄性北方白犀牛精子体外受精,获得30余枚胚胎并冷冻保存。因两头雌犀牛无法孕育,需选择近亲南方白犀牛作为胚胎移植的受体。下列叙述错误的是( )
A.对雌性北方白犀牛注射促性腺激素可促使其超数排卵
B.人工授精前,卵子需培养至MⅡ期,精子需获能处理
C.受精卵需在不含CO2的培养箱中培养至适宜阶段后冷冻保存
D.将胚胎移植到南方白犀牛体内前需对受体进行同期发情处理
能力2 胚胎移植中的四个注意点
两次激素使用
第一次:用孕激素对受、供体进行同期发情处理;
第二次:用促性腺激素处理使供体超数排卵
两次检查
第一次:对收集的胚胎进行检查;
第二次:对受体母畜是否妊娠进行检查
移植时间不同
牛、羊要培养到桑葚胚或囊胚阶段;
小鼠、家兔培养到桑葚胚前;
几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植
繁殖方式
胚胎由受精卵形成,属于有性生殖;
胚胎由核移植或胚胎分割形成,属于无性生殖
典题示例(2025·湖南长沙·三模)为了加快优良牛的繁殖速度,科学家采用了以下两种方法。请根据图示信息分析,下列正确的是( )
A.试管牛和克隆牛的培育过程中均用到了胚胎移植技术,均属于有性生殖
B.胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
C.获得的优秀公牛的新鲜精液,可直接用于受精作用
D.如图方法Ⅱ,产生F牛的性别与C相同,性状也与C完全一致
1.(2025·广西·高考真题)切取虎尾兰的叶插入土壤,置于适宜条件下培养。一段时间后,切口处会长出新植株。下列有关该过程的说法错误的是( )
A.体现了细胞的全能性
B.受到植物激素的调节
C.属于有性生殖的范畴
D.包含脱分化及再分化
命题解读
新情境:题目以虎尾兰叶插繁殖这一常见的园艺实践为背景,精准对接家庭园艺、园林培育中的植物无性繁殖应用场景。这种情境打破课本中植物细胞全能性、生殖方式等知识点的孤立考查模式,将植物细胞工程、植物激素调节、生殖类型判断等核心知识融入生活化的植物繁殖实践,让考生感知生物学知识在园艺生产、植物培育中的实际指导价值,凸显学科知识的应用性与实践性。选项设计直击考生的核心知识易错点,如选项 C 易让考生混淆营养生殖与有性生殖的本质区别,选项 D 易使考生忽略自然无性繁殖与植物组织培养的过程共性,引导考生用生物学核心概念解释生活中的植物繁殖现象,纠正认知偏差。
新角度:本题并非单纯的知识点识记题,而是聚焦植物生命活动规律的素养测评题。以错误选项判断为考查形式,要求考生精准辨析核心概念的内涵与外延,落实 “生命观念” 中细胞的全能性、生殖与发育等核心素养。同时整合细胞生物学、植物激素调节、植物生殖方式、植物组织培养等多模块知识,考查考生串联不同章节知识进行交叉分析、逻辑判断的能力,契合高考生物 “综合性考查” 的命题趋势。此外,通过分析自然状态下的植物无性繁殖过程,引导考生理解植物生命活动的调控机制与繁殖规律,培养考生运用科学知识解释生产生活中生物学现象的科学思维,体现高考 “能力为重、素养为本” 的命题导向。
2.(2025·广西·高考真题)甘薯是重要的农作物,为了改良甘薯品质,科学家利用甘薯(2N=90)与其近缘野生种(2N=30)进行体细胞杂交,选育得到杂种植株M1。下列说法正确的是( )
A.需用几丁质酶和果胶酶来降解甘薯细胞壁
B.为防止原生质体失水,需使用低渗缓冲液
C.M1具有两个物种的所有性状,且染色体数目为2N=120
D.在培育M1时,配制的各种培养基常以MS培养基为基础
命题解读
新情境:题目以甘薯品质改良这一农业生产实际需求为背景,精准对接作物育种中体细胞杂交技术的应用场景,聚焦甘薯与近缘野生种的体细胞杂交培育过程。这种情境打破课本中孤立讲解植物体细胞杂交实验步骤的考查模式,将植物体细胞杂交的操作技术、原生质体培养、杂种植株培育等核心知识,融入重要经济农作物的育种实践中,让考生感知细胞工程技术在农业增产、品质改良中的实际价值,凸显生物学知识的生产应用性。选项设计直击体细胞杂交实验操作与结果分析的核心易错点,如细胞壁降解的酶类选择、原生质体培养的缓冲液渗透压、杂种植株的性状与染色体特点、培养基的选择等,引导考生用细胞工程知识解决育种实践中的具体问题,纠正实验操作与结果判断的认知偏差。
新角度:本题并非单纯的植物体细胞杂交知识点识记题,而是聚焦细胞工程技术应用的素养测评题。以正确选项判断为考查形式,要求考生精准辨析实验操作细节、原理及结果分析的核心要点,落实 “生命观念” 中细胞的全能性、生物工程与育种的核心概念,培养 “科学思维” 中实验分析与逻辑判断的能力,同时强化 “社会责任” 中生物工程技术服务农业生产的学科价值。题目整合了植物细胞壁的成分、原生质体的培养条件、体细胞杂种植株的特点、植物组织培养的培养基等多模块知识,考查考生串联不同章节知识进行交叉分析、精准辨析的能力,契合高考生物 “综合性考查” 的命题趋势。此外,本题侧重考查实验操作的细节理解与原理应用,而非机械记忆步骤,要求考生能结合技术原理判断操作的合理性,体现高考 “能力为重、素养为本” 的命题导向,引导学生重视生物工程技术在生产实践中的实际应用与科学分析。
3.(2025·贵州·高考真题)下图为PML蛋白单克隆抗体的制备过程。下列叙述正确的是( )
A.应使用总蛋白进行多次免疫且每次免疫间隔适宜时间
B.W细胞是先提取B淋巴细胞再用PML蛋白免疫而获得
C.步骤2的目的是去除不能产生特异性抗体的细胞
D.应选择孔2中的细胞进行后续处理以制备单克隆抗体
命题解读
新情境:题目以 PML 蛋白单克隆抗体制备为背景,精准对接单克隆抗体在生物检测、疾病诊断与靶向治疗等生物医学领域的实际应用场景。这种情境打破课本中单纯讲解单克隆抗体制备通用步骤的考查模式,将动物细胞融合、杂交瘤细胞筛选、抗原特异性免疫等核心知识,融入特定蛋白的单克隆抗体制备实践中,让考生感知细胞工程与免疫技术结合的实际应用价值,凸显生物学技术在生物医药领域的科研与应用意义。选项设计直击单克隆抗体制备的核心易错点,如免疫抗原的选择、效应 B 细胞的获取方式、杂交瘤细胞筛选的目的、阳性杂交瘤细胞的判断等,引导考生用免疫调节和细胞工程知识解决特异性抗体制备的具体问题,纠正实验操作与结果判断的认知偏差。
新角度:本题并非单纯的单克隆抗体制备知识点识记题,而是聚焦动物细胞工程与免疫调节综合应用的素养测评题,且结合制备过程图进行考查,要求考生图文结合分析判断。题目以正确选项判断为考查形式,落实 “生命观念” 中免疫调节、细胞融合与细胞培养的核心概念,培养 “科学思维” 中图文转化、实验分析与逻辑推理的能力,同时强化 “社会责任” 中生物工程技术服务生物医药研究与疾病诊疗的学科价值。题目整合了免疫调节(抗原特异性免疫、效应 B 细胞的产生)、动物细胞工程(动物细胞融合、杂交瘤细胞的筛选与培养)、实验设计(多次免疫的操作要求)等多模块知识,考查考生串联不同章节知识进行交叉分析、精准辨析的能力,契合高考生物 “综合性考查” 的命题趋势。此外,本题侧重考查对实验原理和操作逻辑的深度理解,而非机械记忆制备步骤,要求考生结合实验目的判断操作的合理性、从实验结果中筛选目标细胞,体现高考 “能力为重、素养为本” 的命题导向,引导学生重视生物实验的原理分析与实际应用。
4.(2025·江西·高考真题)诱导多能干细胞(ips细胞)在生物医药领域有广阔的应用前景。研究人员利用多种小分子化合物协同诱导小鼠胎儿成纤维细胞,成功获得ips细胞。下列叙述错误的是( )
A.小分子化合物改变了小鼠胎儿成纤维细胞的基因表达
B.小鼠胎儿成纤维细胞形成ips细胞的过程属于细胞分化
C.利用胰蛋白酶处理小鼠胎儿某些组织可获得分散的成纤维细胞
D.培养小鼠胎儿成纤维细胞和ips细胞时需提供一定浓度的CO2
命题解读
新情境:题目以诱导多能干细胞(iPS 细胞)的诱导制备为背景,精准对接干细胞工程在生物医药领域的前沿科研与应用热点,聚焦小分子化合物诱导小鼠成纤维细胞获得 iPS 细胞的具体研究。这种情境打破课本中对干细胞、细胞分化等知识点的孤立讲解模式,将细胞重编程、基因表达调控、动物细胞培养的操作与条件等核心知识,融入当下生物医药领域的热门研究实践,让考生感知细胞生物学前沿技术的研究价值与应用前景,凸显生物学知识的前沿性和科研应用性。选项设计直击该领域的核心易错点,如细胞重编程与细胞分化的概念区分、动物细胞培养的操作细节和培养条件、细胞命运改变的分子机制等,引导考生用细胞生命活动的核心知识解释前沿科研现象,纠正对细胞分化、重编程的认知偏差。
新角度:本题并非单纯的干细胞与细胞培养知识点识记题,而是聚焦细胞生命活动调控与干细胞工程应用的素养测评题。以错误选项判断为考查形式,要求考生精准辨析核心概念的内涵与外延,落实 “生命观念” 中细胞分化、基因表达调控、细胞全能性等核心素养,培养 “科学思维” 中概念辨析、逻辑推理与科研现象分析的能力,同时强化 “社会责任” 中干细胞工程在生物医药领域应用的学科价值。题目整合了细胞分化与重编程、基因表达调控、动物细胞培养的操作与培养条件等多模块知识,考查考生串联不同章节知识进行交叉分析、精准判断的能力,契合高考生物 “综合性考查” 的命题趋势。此外,本题侧重考查对核心概念的深度理解和前沿科研原理的分析,而非机械记忆知识点,要求考生结合细胞分化的本质判断细胞重编程的过程属性,体现高考 “能力为重、素养为本” 的命题导向,引导学生关注生物前沿技术的科学原理,提升对科研现象的分析解读能力。
5.(2025·浙江·高考真题)科研人员研究某种红豆杉的细胞悬浮培养和原生质体培养方式对合成紫杉醇的影响,甲组为细胞悬浮培养,乙组为原生质体的液体静置培养,丙组为琼脂糖包埋后的原生质体悬浮培养。三组的培养基相同,其中乙、丙两组另加细胞壁合成抑制剂等。结果如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.比较甲和丙,丙组的培养方式有利于原生质体的增殖,从而提高紫杉醇总产量
B.比较乙和丙,丙组的培养方式有利于应用到发酵罐进行紫杉醇的生产
C.丙组中琼脂糖凝胶的作用是持续为原生质体供应碳源
D.上述实验表明细胞壁完整有助于紫杉醇在细胞内的合成与积累
6.(2025·重庆·高考真题)为保护濒危哺乳动物甲,科研工作者将甲的近亲物种乙(种群数量多)进行了如图所示的研究,下列叙述正确的是( )
A.克隆动物的核基因组来源于甲、乙
B.体外受精需用获能的精子与MI期的卵母细胞受精
C.囊胚①的内细胞团可发育为胎盘、个体
D.滋养层可影响内细胞团的发育
7.(2025·甘肃·高考真题)肿瘤坏死因子α(TNF-α)是一种细胞因子,高浓度时可以引发疾病。研究者利用细胞工程技术制备了TNF-α的单克隆抗体,用于治疗由TNF-α引发的疾病,制备流程如下图。下列叙述正确的是( )
A.①是从小鼠的血液中获得的骨髓瘤细胞
B.②含未融合细胞、同种核及异种核融合细胞
C.③需用特定培养基筛选得到大量的杂交瘤细胞
D.④需在体外或小鼠腹腔进行克隆化培养和抗体检测
8.(2025·四川·高考真题)研究人员用花椰菜(BB,2n=18)根与黑芥(CC,2n=16)叶片分别制备原生质体,经PEG诱导融合形成杂种细胞,进一步培养获得再生植株,其中的植株N经鉴定有33条染色体。下列叙述正确的是( )
A.两个原生质体融合形成的细胞即为杂种细胞
B.再生植株N的形成证明杂种细胞仍具有全能性
C.花椰菜和黑芥的原生质体能融合,证明两种植物间不存在生殖隔离
D.植株N的B组和C组染色体不能正常联会配对,无法产生可育配子
9.(2025·广东·高考真题)将人眼睑成纤维细胞传代培养后,再培养形成支架,在该支架上接种人口腔黏膜上皮细胞,培养一段时间后分离获得上皮细胞片层,可用于人工角膜的研究。上述过程不涉及( )
A.制备细胞悬液
B.置于等适宜条件下培养
C.离心收集细胞
D.用胰蛋白酶消化支架后分离片层
10.(2025·湖北·高考真题)利用犬肾细胞MDCK扩增流感病毒,生产流感疫苗,具有标准化、产量高等优点。但MDCK细胞贴壁生长的特性不利于生产规模的扩大,严重制约疫苗的生产效率。研究人员通过筛选,成功获得一种无成瘤性的(多代培养不会癌变)、可悬浮培养的MDCK细胞——XF06.下列叙述错误的是( )
A.XF06悬浮培养可提高细胞密度,进而提升生产效率
B.细胞贴壁生长特性的改变是由于流感病毒感染所导致
C.可采用离心技术从感染病毒的细胞裂解液中分离出流感病毒
D.采用无成瘤性细胞生产疫苗,是为了避免疫苗中有致瘤DNA的污染
11.(2025·湖北·高考真题)水母雪莲是我国的一种名贵药材,主要活性成分为次生代谢产物黄酮。水母雪莲生长缓慢,长期的掠夺性采挖导致该药材资源严重匮乏。研究人员开展了悬浮培养水母雪莲细胞合成黄酮的工程技术研究,结果如表所示。下列叙述错误的是( )
转速(r/min)
55
65
75
85
相对生长速率
0.21
0.25
0.26
0.25
细胞干重(g/L)
7.5
9.7
11.4
9.5
黄酮产量(g/L)
0.2
0.27
0.32
0.25
A.黄酮产量与细胞干重呈正相关
B.黄酮是水母雪莲细胞生存和生长所必需的
C.氧气供给对于水母雪莲细胞生长、分裂和代谢是必需的
D.转速为75r/min时既利于细胞分裂,又利于黄酮的积累
12.(2025·江苏·高考真题)图示一种植物组织培养周期,①~③表示相应过程。下列相关叙述错误的是( )
A.过程①发生了细胞的脱分化和有丝分裂
B.过程②经细胞的再分化形成不同种类的细胞
C.过程②③所用培养基的成分、浓度相同
D.培养基中糖类既能作为碳源,又与维持渗透压有关
13.(2025·安徽·高考真题)细胞工程技术已在生物制药和物种繁育等领域得到了广泛应用。下列关于动物细胞工程的叙述,正确的是( )
A.从动物体内取出组织,用胰蛋白酶处理后直接培养的细胞称为传代细胞
B.将特定基因或特定蛋白导入已分化的T细胞,可将其诱导形成iPS细胞
C.将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合,经诱导融合的细胞即为能分泌所需抗体的细胞
D.采用胚胎分割技术克隆动物常选用桑葚胚或囊胚,因这两个时期的细胞未发生分化
14.(2025·云南·高考真题)孕酮具有促进子宫内膜增生,为受精卵着床做准备的作用。某奶牛场发现一头高产奶量母牛生产两胎后重复配种均未成功妊娠,该牛可正常排卵但孕酮量低于正常母牛。为获得该母牛的后代,下列说法正确的是( )
A.运用体外受精或人工授精技术可提高该牛的妊娠率
B.使用外源促性腺激素处理该牛获得更多卵子进而可获得多枚胚胎
C.体外受精或人工授精后形成受精卵移植到健康受体可提高存活率
D.使用该牛MⅡ期卵母细胞的细胞核进行核移植可获得可育后代
15.(2025·江苏·高考真题)梅花鹿和马鹿杂交后代生命力强、茸质好,但自然杂交很难完成,人工授精能解决此难题。胚胎工程技术的应用,可提高繁殖率,增加鹿场经济效益。下列相关叙述合理的是( )
A.采集的精液无需固定、稀释,即可用血细胞计数板检测精子密度
B.人工授精时,采集的精液经获能处理后才能输入雌性生殖道
C.超数排卵处理时,常用含促性腺激素的促排卵剂
D.母体子宫对胚胎的免疫耐受性低下是胚胎移植的生理学基础
16.(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)研究显示,约70%的小鼠体细胞核移植胚胎未能成功发育至囊胚期,且仅有约2%的胚胎移植到代孕母鼠后可正常发育。下列叙述错误的是( )
A.体细胞核进入去核的MⅡ期卵母细胞形成重构胚
B.移植前胚胎发育率低,可能是植入的体细胞核不能完全恢复分化前的功能状态
C.胚胎移植到代孕母鼠后成活率低,可能是早期胚胎未能及时从滋养层内孵化
D.为提高胚胎成活率,可用胚胎细胞核移植代替体细胞核移植
考向1 植物细胞工程
1.(2025·四川成都·一模)草莓易受病毒侵染导致产量下降、品质退化。科研人员利用植物组织培养技术,选取草莓茎尖作为外植体培育脱毒苗。下列叙述正确的是( )
A.培养基中添加的蔗糖可同时提供碳源和调节渗透压
B.组织培养能够培育脱毒苗是因为培养过程严格无菌
C.诱导愈伤组织生长的培养基需加入生长素和脱落酸
D.脱毒苗通过营养生殖产生的后代都能抵抗病毒侵染
2.(2025·北京·模拟预测)纳他霉素是链霉菌产生的一种真菌抑制剂。为解决发酵过程中链霉菌耐酸性差、产量低的问题,研究者尝试利用如下过程选育高产且耐低pH的菌株。相关叙述正确的是( )
A.过程①用盐酸和酒精混合液去除链霉菌细胞壁
B.②需用灭活的病毒诱导融合并经低pH平板培养
C.融合菌株中可能发生了DNA片段的交换与重组
D.目标菌株可直接用于纳他霉素的工业发酵生产
3.(2025·贵州·二模)辣椒素作为一种生物碱被广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如图所示。下列叙述正确的是( )
A.高产细胞系先在固体培养基中培养,再从中提取辣椒素
B.A为愈伤组织,给予适当光照能进行光合作用
C.①②过程所用植物激素的浓度和比例不同
D.为避免杂菌污染,外植体需用酒精和盐酸进行消毒
4.(2025·浙江·一模)甲植株具有由核基因控制的多种优良性状,另一远缘植物乙细胞质中存在抗除草剂基因,为获得兼具有甲乙优良性状的品种,科学家进行如下图实验操作。下列叙述错误的是( )
A.控制杂种植株优良性状的基因均可通过花粉遗传给后代
B.利用顶芽细胞分裂能力强、病毒少的特点,易获得脱毒杂种苗
C.紫外线照射乙顶芽细胞需控制强度和时间,避免过度照射破坏细胞质中的基因
D.制备原生质体的酶解过程需在较高渗溶液中进行,防止原生质体吸水涨破
5.(2025·四川乐山·一模)紫杉醇为红豆杉的次级代谢物。下图是以红豆杉为材料,培养愈伤组织生产紫杉醇的实验流程。下列相关分析,错误的是( )
A.过程①的培养基需要添加生长素、细胞分裂素来诱导愈伤组织
B.过程②应该选择细胞数量/紫杉醇产量比值大的高产细胞系
C.过程③产生的紫杉醇不是红豆杉生长和生存所必需的物质
D.该过程利用了植物细胞培养技术来进行细胞产物的工厂化生产
考向2 动物细胞工程
6.(2025·河北保定·一模)小型猪的心血管系统、消化系统及生理指标与人类高度近似,其被公认为异种器官移植的理想供体。我国科学家通过基因编辑技术将利用体细胞克隆技术(如图)获得的猪肝成功植入人体,实现异种器官移植新突破。下列说法正确的是( )
A.猪耳朵细胞培养需加血清,并充入95%氧气和5%二氧化碳的混合气体
B.敲除猪的CMAH基因,能完全避免猪肝植入人体后的免疫排斥反应
C.重构胚需用Ca2+载体等方法激活,通常发育到桑葚胚或囊胚阶段进行移植
D.代孕母猪用外源促性腺激素超数排卵后才具备胚胎移植的生理学基础
7.(2025·浙江·一模)2025年我国科研团队为保护濒危物种黑麂,借助家养山羊开展胚胎工程辅助繁育研究,流程图如下,其中①②代表胚胎发育的某个阶段。下列相关叙述正确的是( )
A.图中初级卵母细胞可直接应用于核移植和受精过程
B.途径二培育的个体相较于途径一遗传多样性高
C.①和②的形成均需要经过电脉冲刺激处理
D.受体山羊需经配种以创造有利的子宫内部环境
8.(2025·贵州·二模)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、纯度高、可大量制备等优点,图为单克隆抗体制备过程示意图,下列相关叙述正确的是( )
A.注射抗原A 的主要目的是刺激小鼠产生能够分泌相应抗体的记忆B细胞
B.利用HAT 选择培养基筛选得到的杂交瘤细胞可直接用于单克隆抗体制备
C.“生物导弹”中的单克隆抗体能特异性地结合抗原但不能直接杀死肿瘤细胞
D.为提高筛选效果,用96孔板培养杂交瘤细胞时每一个孔中尽量接种多个细胞
9.(2025·河北·一模)肾移植时机体存在免疫排斥反应。科学家发现,抗CD38单克隆抗体可显著抑制免疫排斥反应,为肾移植临床困境带来曙光,该抗体的制备流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A.培养B细胞时为减轻代谢物积累对细胞的伤害,可在培养液中加入抗生素
B.①过程需要用特定的选择培养基筛选,以得到大量的杂交瘤细胞Ⅰ
C.②过程需要在体外或小鼠腹腔内进行克隆化培养和抗体检测
D.体外大量培养所需杂交瘤细胞后提取抗CD38单克隆抗体无须裂解细胞
10.(2025·四川乐山·一模)下图表示通过体细胞杂交实现基因定位的流程图。将人(2n=46)细胞与小鼠(2n=40)细胞融合后,得到的人-鼠杂种细胞进行长期培养。在培养过程中,由于人的着丝粒蛋白稳定性差,杂种细胞会随机丢失人的部分染色体,而后保持稳定。随后分析目标基因表达与残留染色体对应情况可实现基因定位。下列说法错误的是( )
A.可采用PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等方法诱导人细胞与鼠细胞融合
B.在体外培养杂种细胞时,为防止细胞代谢物积累对细胞自身造成伤害,需定期更换培养液
C.仅考虑细胞两两融合且必定发生染色体整条丢失,理论上稳定的杂种细胞含有的染色体数目为40-85条
D.与利用全部染色体进行基因定位相比,杂种细胞随机丢失染色体,能极大地提高基因定位的速率
考向3 胚胎工程
11.(25-26高三上·云南昆明·月考)人体的抗凝血酶Ⅲ蛋白是一种血浆蛋白,作为药物可用于治疗某种血液疾病。我国最先利用乳腺生物反应器生产这种抗凝血酶Ⅲ蛋白,其培育过程如图所示。下列叙述正确的是( )
A.培育过程中,需取囊胚的滋养层细胞做DNA分析,以检查胚胎性别
B.胚胎移植前,需对供体和受体进行免疫检查,避免发生免疫排斥反应
C.细胞在透明带内进行有丝分裂,细胞数量增加,细胞体积基本不变
D.利用乳腺生物反应器生产人抗凝血酶Ⅲ蛋白属于基因工程的应用
12.(2025·四川德阳·一模)为验证某口服降压药的效果,科研人员需要大量培育转基因高血压小鼠模型,部分相关过程如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.图示过程涉及动物细胞培养和细胞融合技术
B.代孕母鼠需要注射促性腺激素使其超数排卵
C.通过胚胎分割技术能使发育成功的小鼠血压顺利升高
D.转基因受精卵的获得涉及超数排卵、体外受精等操作
13.(2025·四川成都·一模)我国科研人员敲除猪成纤维细胞中的肾脏发育关键基因SIX1和SALL1,再采用体细胞核移植技术获得猪早期胚胎,并将人多能干细胞注入其中形成嵌合胚胎,进而在代孕母猪体内培育人源肾脏,技术流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A.图示技术流程中包括体外受精、动物细胞培养和胚胎移植技术
B.猪的重构胚需要激活后再移植到经过发情处理的代孕母猪体内
C.形成嵌合胚胎需要依赖人多能干细胞与猪早期胚胎细胞的融合
D.嵌合胚胎会表达猪成纤维细胞和人多能干细胞的全部遗传信息
14.(2025·浙江·一模)据报道,我国科学家成功地将小鼠卵泡卵母细胞周围的颗粒细胞转化为GV卵母细胞,进而恢复减数分裂形成处于MII中期的X细胞,经体外受精和胚胎工程技术产出健康后代(如图)。下列叙述正确的是( )
A.该项技术的成功可证明动物颗粒细胞具有全能性
B.过程②得到的X细胞较卵原细胞染色体数减半、核DNA数不变
C.过程③中,X细胞受精后需在普通恒温箱中培养到早期胚胎再移植到代孕母
D.过程③中,可选择原肠胚经胚胎分割最终得到多只遗传性状相同的小鼠
15.(2025·广西·模拟预测)科研团队为优化牛体细胞核移植流程,开展相关实验,结果如表所示。已知体细胞核移植的核心是将体细胞核移入去核卵母细胞,再经胚胎培养和移植获得后代,核重编程(已经分化的细胞的细胞核逆转到类似胚胎干细胞的多能性状态的过程)效率直接影响胚胎发育潜能。下列分析正确的是( )
实验
分组
供体细胞
类型
卵母细胞
去核时期
胚胎培养
天数
囊胚形成
率/%
移植妊娠
率/%
囊胚内细胞团比例/%
甲组
成纤维细胞
MⅡ期
7
31.2
18.5
35.8
乙组
成纤维细胞
GV期
7
12.7
4.2
22.1
丙组
卵丘细胞
MⅡ期
7
45.6
26.3
42.5
丁组
卵丘细胞
MⅡ期
5
28.9
10.1
28.3
(注:GV期为减数第一次分裂前期的早期阶段)
A.雌激素能促进生殖细胞的形成,因此让牛超数排卵时应该多次注射雌激素
B.丁组培养天数缩短导致妊娠率下降,原因是胚胎无法完成基因的选择性表达
C.牛体细胞核移植时,卵母细胞的细胞质可能为核重编程提供关键条件
D.乙组核移植成功率低于丙组,可直接推断卵母细胞去核时期为GV期会导致核移植成功率低于MⅡ期
一、情境拓展·科技前沿(2024-2025热点聚焦)
1、 小分子化合物高效诱导 iPS 细胞(细胞重编程新突破)
2024 年《Cell Stem Cell》发表最新研究,我国科学家筛选出新型小分子化合物组合,无需导入外源基因,仅通过化学诱导即可将小鼠成体皮肤细胞、人类脂肪间充质细胞高效重编程为 iPS 细胞,诱导效率提升至 80% 以上,且重编程后的 iPS 细胞分化潜能更稳定,已成功分化为心肌细胞、神经细胞并用于小鼠疾病模型的细胞治疗,为无外源基因整合的 iPS 细胞临床应用扫清关键障碍。2025 年该技术进入灵长类动物实验阶段,有望解决传统 iPS 细胞诱导的安全性与效率问题。
2 、远缘作物体细胞杂交育种(农业细胞工程新应用)
2024-2025 年,我国农科院在粮食作物与经济作物体细胞杂交领域取得多项突破:成功实现玉米(2N=20)与野生薏苡(2N=14) 体细胞杂交,获得抗倒伏、耐盐碱的杂种植株;完成棉花(2N=52)与野生海岛棉近缘种 体细胞杂交,培育出高抗棉铃虫、纤维品质更优的新型棉花品系;突破甘薯与野生旋花科植物体细胞杂交的原生质体融合效率瓶颈,杂种植株淀粉含量提升 30%。研究团队还优化了原生质体融合后的筛选体系,通过荧光标记快速筛选出真正的杂合细胞,大幅缩短育种周期。
3、 新一代单克隆抗体制备技术(生物医药细胞工程)
2025 年全球生物医药领域聚焦双特异性单克隆抗体、纳米抗体的制备与临床应用,我国企业研发出基于杂交瘤细胞与基因工程结合的新型制备技术:将鼠源杂交瘤细胞的抗体基因进行人源化改造,再通过动物细胞培养大规模制备单克隆抗体,降低鼠源抗体的免疫原性;同时利用单细胞测序技术快速筛选出能产生特异性抗体的浆细胞,无需多次免疫即可获得目标 B 淋巴细胞,大幅缩短单克隆抗体制备周期。该技术已应用于肺癌、肝癌的靶向治疗抗体与新冠变异株检测抗体的生产。
4 、类器官培养与细胞工程融合(临床研究新方向)
2024-2025 年,类器官培养成为细胞工程与临床医学的交叉热点,我国科学家利用iPS 细胞与组织工程技术,成功构建出人类肝脏类器官、肾脏类器官与肠道类器官,且实现类器官的长期体外培养。该类器官可精准模拟人体器官的生理功能与病理变化,已用于肝炎、肾病药物的筛选与毒性检测,替代传统动物实验;同时利用患者自身成纤维细胞诱导的 iPS 细胞构建类器官,实现肿瘤的个性化药敏测试,为癌症精准治疗提供依据。
5、 CAR-T 细胞疗法的细胞工程优化(免疫细胞治疗)
2025 年 CAR-T 细胞疗法迎来技术升级,我国科研团队通过细胞工程技术对 CAR-T 细胞进行双重改造:一是利用慢病毒载体将靶向肿瘤抗原的嵌合抗原受体(CAR)基因导入患者自身 T 细胞,二是通过小分子化合物诱导 T 细胞体外扩增的同时,保持其体内杀伤活性,解决传统 CAR-T 细胞体外扩增后活性降低的问题。优化后的 CAR-T 细胞已用于复发难治性淋巴瘤、白血病的临床治疗,完全缓解率提升至 75% 以上,且大幅降低了细胞因子风暴的发生风险。
6、 微藻与植物体细胞融合(新能源与生态细胞工程)
2024 年中科院在微藻细胞工程领域取得突破,成功实现产油微藻与耐低温蓝藻的体细胞融合,获得的杂合藻株兼具产油效率高、耐低温的特点,可在北方低温地区大规模培养,为生物柴油生产提供优质原料;同时实现浮萍与固氮蓝藻的原生质体融合,杂合浮萍能自主固氮,无需施加氮肥即可快速生长,可作为优质饲料与生物炭原料,兼具生态效益与经济价值。
二、新情境探究、结合教材分析以及长句作答
1.(结合教材)分析并回答下列问题:
(1)植物体细胞杂交过程中,需用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁获得原生质体,不用胰蛋白酶的原因是_______________________________________________________。
(2)单克隆抗体制备中,将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后,需进行两次筛选,第一次筛选未获得杂交瘤细胞的原因可能是________________________________________。
(3)动物细胞培养过程中,需定期更换培养液,却不需要像植物组织培养那样添加植物激素,原因是____________________________________________________________。
2.(长句作答类)研究人员利用小鼠成纤维细胞诱导获得iPS细胞,再将iPS细胞定向分化为胰岛B细胞,过程如下图所示。为探究诱导iPS细胞分化为胰岛B细胞的最优细胞因子组合,设置了不同实验组,检测各组胰岛B细胞分泌胰岛素的量,结果如下表。回答下列问题:
(1)表格中最优的细胞因子组合是________________,判断的依据是
___________________________________________________________。
(2)iPS细胞定向分化为胰岛B细胞的过程中,细胞内遗传物质是否发生改变?________________,判断的依据是_______________________________________,该过程的本质是_____________________________________________________。
3.(长句作答)分析并回答下列问题:
(1)植物组织培养过程中,脱分化阶段培养基中生长素和细胞分裂素的比例需________________(填“高于”“低于”或“等于”)再分化阶段,原因是_________________________________________________。
(2)体细胞杂种植株与传统杂交育种获得的植株相比,最突出的优势是______________________________________________________。
(3)单克隆抗体在疾病治疗中具有特异性强、灵敏度高的优势,但其制备过程中需进行多次筛选,其中第二次筛选的目的是__________________(填具体目的)。培养杂交瘤细胞时,培养液中添加血清的作用是__________________________________。
4.(新情境)2025年科研团队利用CRISPR-Cas9基因编辑技术改造CAR-T细胞,增强其对肿瘤细胞的识别和杀伤能力,流程如下图所示。回答下列问题:
(1)改造CAR-T细胞时,将编辑后的CAR基因导入T细胞常用的方法是________,该方法的优势是_____________________________________________________。
(2)CAR-T细胞疗法中,获取患者自身T细胞进行改造再回输的原因是__________________________________________________。
(3)改造后的CAR-T细胞与未改造的T细胞相比,在肿瘤治疗中的优势是_____________________________________________________________(答出两点)。
1.(2025·浙江杭州·模拟预测)实验人员选取马铃薯(甲)、番茄(乙)两种生物幼嫩的叶细胞进行培养,在获得的愈伤组织中分别加入蜗牛肠道提取液,然后加入诱导剂诱导形成杂种细胞,通过培养该杂种细胞得到了一个新品种(丙)。检测发现,丙中的染色体数目少于甲、乙染色体数目之和。下列叙述错误的是( )
A.蜗牛肠道提取液中可能含有降解植物细胞壁的酶
B.上述诱导形成杂种细胞的诱导剂通常是PEG
C.原生质体在融合过程中可能有部分染色体丢失
D.细胞分裂素和生长素的比值不会影响培育过程中基因表达的顺序
2.(2025·陕西西安·二模)大熊猫是我国珍稀濒危物种,部分个体存在繁殖障碍。科研人员为增加大熊猫种群数量,计划利用核移植技术结合胚胎移植技术培育后代,过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.对供体细胞培养时,需保证其增殖能力与核的完整性,为核移植提供优质供体核
B.过程②去核的卵母细胞需培养至减数第二次分裂中期,以利于核融合
C.重构胚激活时可通过电刺激等物理方法,使其完成细胞分裂和发育进程
D.丁熊猫的遗传物质完全来自甲熊猫,代孕丙熊猫为胚胎发育提供营养和场所
3.(2025·陕西西安·模拟预测)异体器官移植是替代器官功能的有效途径。中国科学家综合利用多种现代生物技术,在猪的体内培育出了一个“人-猪嵌合中期肾”,部分流程如下图所示,图中数字表示相关过程。已知胚胎在未分化前相互连接比较松散,可塑性强。下列相关叙述正确的是( )
A.选择猪的桑葚胚或原肠胚等早期胚胎导入iPS细胞成功率更高
B.过程②使用乙醇或蛋白酶合成促进剂激活重构胚发育成早期胚胎
C.过程①选择的受体母猪应提前做发情处理
D.利用胚胎分割等有性生殖技术可以增加人源化中肾的数量
4.(2025·甘肃甘南·模拟预测)人类乳头状瘤病毒(HPV)是一种常见的球形DNA病毒,能引起人体皮肤黏膜的鳞状上皮增殖。HPV识别宿主细胞并与其融合的过程依赖于该病毒囊膜表面的B20蛋白,科研人员进行如下实验,以期获得抗HPVB20的单克隆抗体。下列叙述正确的是( )
A.图中过程①是给小鼠注射HPV
B.与诱导植物原生质体融合相比,图中诱导融合特有的方法是灭活病毒诱导法
C.诱导融合结束后,甲中两两融合的细胞都能在乙上存活
D.图中过程②是将产生相应抗体的杂交瘤细胞注入小鼠体内,然后从其血浆中分离抗体
5.(2025·湖南·模拟预测)被称为“沙漠之舟”的单峰骆驼在野外几乎灭绝,科研人员为拯救濒危野化单峰骆驼,利用现代生物技术尝试进行人工培育,流程如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.野化单峰骆驼C可以选择雌性个体,也可以选择雄性个体
B.可用Ca2+载体、乙醇等激活重构胚使其完成细胞分裂和发育进程
C.过程①通常对B驯养单峰骆驼注射性腺激素使其超数排卵
D.过程②为受精过程,常以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志
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专题17 细胞工程
目录
01 析·考情精解 2
02 构·知能架构 3
03 串·核心通络 4
核心整合一 植物细胞工程 4
自查探针
4道真题选改判,“探”出薄弱点,“诊”明提分路!
核心串讲
串讲1 植物组织培养技术
串讲2 植物体细胞杂交技术
串讲3 针对两类目标(试管苗、细胞产物)的培养流程
能力进阶
能力1 实操规范与细节优化
能力2 培养条件精准调控
能力3 技术综合应用与设计
核心整合二 动物细胞工程 8
自查探针
4道真题选改判,“探”出薄弱点,“诊”明提分路!
核心串讲
串讲1 动物细胞培养
串讲2 单克隆抗体的制备
串讲3 动物体细胞核移植技术
能力进阶
能力1 辨析细胞贴壁和接触抑制
能力2 单克隆抗体制备过程中两次筛选的方法及目的
能力3 克隆动物的遗传特点
核心整合三 胚胎工程 15
自查探针
3道真题选改判,“探”出薄弱点,“诊”明提分路!
核心串讲
串讲1 哺乳动物的早期胚胎发育过程
串讲2 胚胎移植的操作流程
串讲3 胚胎分割
能力进阶
能力1 胚胎移植的生理学基础
能力2 胚胎移植中的四个注意点
04 破·题型攻坚 20
真题动向
引入科技前沿、农业生产实践等新情境、融合新概念反套路命题!
命题预测
考向1 植物细胞工程
考向2 动物细胞工程
考向3 胚胎工程
05 拓·素养提升 42
素养链接
情境拓展、长句表达!
高考预测
5道最新模拟,精准预测素养考向!
命题轨迹透视
从近三年高考试题来看,细胞工程相关命题呈现鲜明的规律特征。考查题型:以选择题为主要考查形式,占比超60%,单题分值多为2-3分;偶在非选择题中以子问题形式出现,多依托实验探究或技术应用情境,分值占4-6分。命题趋势:早期命题侧重基础概念记忆,如直接考查植物组织培养、动物细胞培养的基本定义,或区分植物体细胞杂交与动物细胞融合的核心步骤。近年转向核心考点的深度理解与应用,聚焦三类重点内容:一是核心技术的原理与条件,如关联植物细胞全能性的实现条件、动物细胞培养中无菌无毒环境的构建;二是技术应用的实例分析,像结合单克隆抗体在疾病诊断、药物制备中的应用,或植物脱毒苗的培育流程;三是跨模块知识融合,常将细胞工程与基因工程、胚胎工程结合,考查转基因生物的培育或核移植技术的应用。核心素养导向:从单纯知识记忆转向核心素养的综合考查。生命观念上,通过细胞全能性、细胞融合等知识,强化细胞结构与功能、生命活动整体性的观念;科学思维上,常通过分析细胞工程技术流程,考查逻辑推理与归纳概括能力,如推断实验操作异常的原因;科学探究上,聚焦细胞工程相关实验,如植物组织培养的操作步骤、单克隆抗体制备的关键环节,考查实验设计与结果分析能力。
高考命题风向
新情境命题多依托真实科研成果与生产生活实际创设情境,弱化抽象识记,强化应用关联。如结合CAR-T细胞治疗癌症、干细胞移植修复损伤组织等医疗前沿,或植物组织培养培育抗逆作物、体细胞杂交培育优质果蔬等农业应用场景,甚至融入疫情防控中疫苗研发相关的细胞培养技术背景,考查考生在真实情境中提取生物学信息、解决实际问题的能力。
新考法突破传统“知识点复述”模式,转向“综合应用+实验探究”的考法。一方面注重跨模块融合,将细胞工程与遗传规律、细胞代谢、免疫调节等知识结合,考查知识体系的构建能力;另一方面强化实验设计与分析,如要求设计植物体细胞杂交实验方案、评价动物细胞培养的条件优化方案,或结合实验数据图表分析细胞工程操作的成败原因,凸显对科学探究素养的考查。
新角度聚焦科学思维与社会责任的深层考查。从科学思维角度,常以“逻辑推理”设问,如分析核移植中供体细胞选择的合理性、推测细胞融合过程中杂种细胞的筛选机制;从社会责任角度,引入细胞工程的伦理争议(如胚胎干细胞应用)、技术应用的利弊权衡等议题,考查考生的科学伦理观与社会责任感,引导关注科技发展与人类社会的关系。
考点频次总结
考点
2025年
2024年
2023年
植物细胞工程
2025·黑吉辽蒙·T8
2025·湖北·T5
2025·江苏·T4
2025·四川·T6
2024·甘肃·T15
2024·湖北·T11
2023·广东·T12 2023·江苏·T13 2023·浙江·T24
动物细胞工程
2025·湖北·T6
2025·广东·T5
2025·北京·T14
2025·甘肃·T16
2025·黑吉辽蒙·T19
2025·河北·T13
2025·山东·T14
2024·吉林·T14
2024·江西·T16
2024·湖北·T12
2024·北京·T11
2023·北京·T12
2023·湖北·T22
2023·天津·T7
胚胎工程
2025·陕晋宁青·T7
2025·云南·T14
2025·安徽·T14
2025·黑吉辽蒙·T9
2024·甘肃·T16
2023·广东·T3 2023·天津·T7
2026命题预测
预计2026年高考中,细胞工程模块考查形式以选择题和非选择题(情境大题)为主,其中非选择题占比可能提升,核心围绕植物组织培养、动物细胞培养、核移植、单克隆抗体制备等核心技术展开。基础知识点考查将聚焦核心原理与操作细节,设置易错陷阱:如混淆植物组织培养(脱分化、再分化)与动物细胞培养的核心条件(固体培养基vs液体培养基、激素配比vs血清添加),误判核移植中供体细胞的类型(体细胞vs生殖细胞),或混淆单克隆抗体制备中两次筛选的目的与方法,以此考查学生对概念的精准辨析能力。
命题将强化生活与科研情境关联:依托农业生产场景,如结合脱毒苗培育、植物快速繁殖技术,考查植物组织培养的应用价值;或关联医疗健康领域,如结合单克隆抗体在肿瘤诊断、药物靶向治疗中的应用,考查其制备流程与优势。也可能引入抗逆作物培育(如耐寒植物体细胞杂交)、动物疫苗生产等科研背景,以陌生信息为载体,要求学生提取关键信息,结合细胞工程技术原理分析问题,体现“题在书外,理在书中”的命题特点。
实验与实践探究是高频考点,2026年可能考查植物组织培养的实验操作(如消毒步骤、培养基配制)、动物细胞培养的气体环境调控等细节;或给出异常实验现象(如植物组织培养未形成愈伤组织、杂交瘤细胞未产生特异性抗体),要求学生分析原因,同时可能结合细胞工程与基因工程的交叉应用设计探究问题,全面考查科学探究与综合应用能力。
核心整合一 植物细胞工程
(1)(25年河北T5改编)种子消毒后,取种胚接种到适当的固体培养基可诱导愈伤组织(√)
(2)(24年甘肃T15改编)愈伤组织是排列规则的薄壁组织团块(×)
(3)(25年河北T2改编)植物体细胞杂交前细胞壁的去除,需要用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解,涉及酶的催化作用(√)
(4)(24年福建T7改编)用水仙鳞片进行植物组织培养以提高产率(√)
串讲1 植物组织培养技术
(1)植物组织培养中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。
(2)脱分化阶段不需要光,再分化阶段需要光。
(3)生长素与细胞分裂素的比值高时,促进根的分化、抑制芽的形成;比值低时,促进芽的分化、抑制根的形成;比值适中时,促进愈伤组织的形成。
(4)体内细胞未表现全能性的原因:在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会选择性地表达。
【易错一笔勾销】
1、外植体消毒不当:消毒药剂浓度过高或时间过长致外植体褐化死亡,浓度过低或时间不足则引发污染,影响培养启动。
2、培养基灭菌不彻底:未采用高压蒸汽灭菌或灭菌时间不足,培养基中杂菌残留繁殖,与外植体争夺营养,导致培养失败。
3、激素配比失衡:生长素与细胞分裂素比例不当,会抑制脱分化或再分化,如只长愈伤组织不分化芽/根,或分化异常。
4、无菌操作不规范:接种工具未彻底灭菌、操作时空气流动无序,易引入杂菌;接种时损伤外植体,也会降低成活率。
5、炼苗移栽不当:未逐步适应外界环境直接移栽,幼苗因蒸腾失水过快萎蔫死亡;移栽基质灭菌不彻底或湿度不适也会影响存活。
串讲2 植物体细胞杂交技术
(1)原生质体融合成功的标志是再生出细胞壁。植物体细胞杂交完成的标志是培育出杂种植株。
(2)植物体细胞杂交的培养基中要添加蔗糖溶液且浓度略大于原生质体内的浓度,这样不仅能为原生质体提供营养,还能维持一定的渗透压,使原生质体保持正常的形态。
【易错一笔勾销】
1、原生质体制备不当:酶解液浓度过高或处理时间过长损伤原生质体,浓度过低则细胞壁去除不彻底,影响后续融合。
2、细胞融合诱导失误:诱导剂浓度不适或处理时间不合理,导致融合率过低;过度诱导会产生多核细胞,降低有效杂合细胞比例。
3、杂种植株筛选遗漏:未建立精准筛选体系,无法区分杂种细胞与未融合亲本细胞,导致后续培养出现大量非目标细胞,浪费资源。
4、杂种细胞培养异常:培养基成分或培养条件不适,导致杂种细胞脱分化、再分化受阻,或杂种植株出现染色体丢失、变异等问题。
串讲3 针对两类目标(试管苗、细胞产物)的培养流程
(1)植物细胞培养技术是工厂化生产相关代谢产物的一条有效途径,在生产中通常要培养到愈伤组织阶段。因为此时细胞分裂能力旺盛,代谢快,有利于产物生成。
(2)植物组织培养的原理是植物细胞的全能性,植物细胞培养的原理是细胞增殖。
【易错一笔勾销】
1、试管苗培养:再分化激素配比失衡,易导致芽/根分化不齐或畸形,后续炼苗未循序渐进,幼苗因环境适应不良萎蔫死亡。
2、细胞产物培养:细胞增殖阶段营养供应不足,或激素调控不当,导致细胞生长缓慢、密度不足,影响产物合成总量。
3、试管苗移栽:基质灭菌不彻底滋生杂菌,或移栽后湿度控制失衡(过高烂根、过低失水),大幅降低试管苗成活率。
4、细胞产物培养:产物积累期环境调控失误(如光照、温度不适),或收获时机过晚,导致产物降解,降低产量与纯度。
5、共性易错:无菌操作疏漏,无论试管苗还是细胞培养,均易引发污染,破坏培养体系,导致培养失败。
能力1 实操规范与细节优化
能力解读
能根据外植体类型(茎尖 / 花药 / 叶片)优化消毒流程(酒精、次氯酸钠的处理时间和浓度配比);规范培养基配制的称量、溶解、调 pH、灭菌关键步骤;掌握超净台无菌操作的核心细节(接种工具的灼烧冷却、操作动作规范),实现 “低失误、高成功率” 的基础操作。
典题示例(2025·广东·二模)我国科研人员利用植物组织培养等技术实现对金线莲(名贵中草药)进行快速繁殖和种质保存。下列叙述正确的是( )
A.植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性
B.实验中使用的培养基和所有的器械消毒即可
C.植物组织培养所用的关键激素是赤霉素和细胞分裂素
D.脱分化与再分化过程都需要给予适当时间和强度的光照
【答案】A
【详解】A、植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性,即离体细胞在适宜条件下能发育成完整植株,A正确;
B、实验中使用的培养基和所有的器械必须灭菌,B错误;
C、植物组织培养所用的关键激素是生长素和细胞分裂素,C错误;
D、脱分化通常在黑暗下进行,以避免光照影响愈伤组织的形成;再分化才需要光照以促进叶绿素合成和器官发育,D错误。
故选A。
能力2 培养条件精准调控
能力解读
能根据培养阶段(脱分化 / 再分化)精准调控生长素与细胞分裂素的比例(诱导愈伤组织、促进生根 / 生芽的比例调控);能根据植物材料特性调整培养基的蔗糖、琼脂浓度,以及培养环境的光(光照时间 / 强度)、温(培养温度)、通气条件,实现愈伤组织高诱导率、试管苗正常分化与生长。
典题示例:(2025·四川泸州·一模)某野生型植物的愈伤组织中,A基因促进M基因表达,进而促进分化生芽。用转基因方法使突变体(A基因功能缺失)过量表达M基因,获得材料甲,并进行相关实验、结果如图,下列结论正确的有( )
①野生型愈伤组织分化生芽的过程,与A基因表达有密切关系
②A基因缺失,即使M基因表达增强,愈伤组织也不能分化生芽
③基因A、M相互作用,M基因表达的产物调控A基因的表达
④提高M基因的表达水平,可以缩短愈伤组织分化生芽的时间
A.①④ B.①③ C.②③ D.③④
【答案】A
【详解】①据题图中的数据可知,突变体的愈伤组织不能分化出芽,而野生型的愈伤组织可以,说明A基因在愈伤组织分化生芽的过程中发挥作用,①正确;
②③④根据图示,材料甲M基因过量表达,比突变体愈伤组织分化出芽的比例大幅度提高,与野生型相同(即过量表达M基因不会提高愈伤组织生芽的比例),但可使愈伤组织分化生芽的时间提前,说明A基因的表达产物可能会促进M基因的表达,综上所述可得出:②③错误,④正确;
故选A。
能力3 技术综合应用与设计
能力解读
能将组培技术与基因工程(转基因受体细胞的组培再生)、植物细胞工程(体细胞杂交后杂种细胞的培养)、育种技术(单倍体育种的花药离体培养、脱毒苗培育的茎尖组培)结合,明确衔接逻辑;能根据实际需求(珍稀植物扩繁、作物品种改良、脱毒苗培育),自主设计完整的组培技术方案,明确外植体选择、培养基调控、培养阶段设计的核心要点。
典题示例(2025·山东烟台·三模)芦笋是雌雄异株植物,雄株性染色体为XY,雌株为XX;其幼茎可食用,雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线,有关说法错误的是( )
A.提高生长素与细胞分裂素的比例可促进根的分化
B.经脱分化和再分化形成幼苗甲、乙和丙过程均有基因的选择性表达
C.雄株丁亲本的性染色体组成分别为XX、XX
D.植株乙、丙和丁的培育过程中均发生了基因重组
【答案】C
【分析】植物组织培养所遵循的原理是植物细胞的全能性,其流程是:离体的植物组织、器官或细胞(也叫外植体)经过脱分化形成愈伤组织、愈伤组织经过再分化长出丛芽,最终形成植物体。
【详解】A、生长素与细胞分裂素的使用比例影响植物细胞的发育方向,当二者比值高时,有利于根的分化,抑制芽的形成,比值低时,有利于芽的分化、抑制根的形成,比例适中时,促进愈伤组织的形成,A正确;
B、幼苗甲是通过植物组织培养得到的,幼苗乙与幼苗丙的形成是花药离体培养形成单倍体植株的过程,这些过程所用的原理是植物细胞的全能性,技术手段是植物组织培养技术,因此需要经过脱分化与再分化的过程,均有基因的选择性表达,B正确;
C、花粉是经过减数分裂产生的,其配子含有X染色体或Y染色体,经过花药离体培养,得到单倍体,再经过染色体加倍处理后得到的植株乙与丙的性染色体组成为XX或YY,因此雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XX、YY,C错误;
D、植株乙和丙通过花药离体培养获得,产生花药要发生基因重组,雄株丁是通过植株乙和丙杂交而来,所以培育过程发生了基因重组,D正确。
故选C。
核心整合二 动物细胞工程
(1)(25年安徽T14改编)培将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合,经诱导融合的细胞即为能分泌所需抗体的细胞(×)
(2)(25年江西T3改编)培养小鼠胎儿成纤维细胞和ips细胞时需提供一定浓度的CO2 (√)
(3)(24年海南T7改编)植物组织培养技术和动物细胞融合技术利用的原理均是细胞的全能性(×)
(4)(24年福建T1改编)戊肝诊断试剂盒可用于其他类型病毒性肝炎的检测(×)
串讲1 动物细胞培养
(1)动物细胞培养过程
①保障无菌、无毒的措施:对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌条件下进行操作,定期更换培养液。
②动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2。O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH。在进行细胞培养时,通常采用培养皿或松盖培养瓶,并将它们置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养。
③动物细胞培养过程中两次使用胰蛋白酶的作用不同。第一次:处理剪碎的组织,使其分散成单个细胞;第二次:使贴壁生长的细胞从瓶壁上脱落下来分散成单个细胞。
④区分原代培养和传代培养的关键:是否分瓶培养。
(2)干细胞
【易错一笔勾销】
1、取材与分散不当:胰蛋白酶浓度过高或处理时间过长损伤细胞,浓度过低则组织分散不充分,影响细胞贴壁与增殖。
2、培养基配制失误:血清添加量不足或质量不佳致细胞营养缺乏,pH值偏离适宜范围(7.2-7.4),抑制细胞生长。
3、无菌环境失控:培养瓶、器械灭菌不彻底,或操作时引入杂菌,易引发污染;支原体污染隐蔽,还会干扰细胞正常代谢。
4、气体环境调控不当:CO₂培养箱浓度偏离5%,导致培养基pH失衡;氧气含量异常,会影响细胞呼吸代谢,降低存活率。
串讲2 单克隆抗体的制备
【易错一笔勾销】
1、免疫小鼠处理不当:免疫剂量不足或时间间隔不合理,导致B淋巴细胞活性低、抗体产生少,影响后续融合效率。
2、细胞融合效率低:PEG浓度过高损伤细胞,浓度过低或作用时间不足则融合率低;未排除自身融合细胞,干扰杂交瘤筛选。
3、杂交瘤细胞筛选不彻底:仅进行一轮筛选,残留未融合亲本细胞或非目标杂交瘤细胞,导致后续抗体特异性差、纯度低。
4、克隆化培养不充分:未通过有限稀释法等进行多次克隆化,杂交瘤细胞稳定性差,易出现抗体分泌能力衰退或丢失的情况。
串讲3 动物体细胞核移植技术
(1)体细胞核移植获得的克隆动物与提供细胞核的亲本性状可能不同的三个原因:①克隆动物遗传物质来自两个亲本;②发育过程中可能发生基因突变或染色体变异;③外界环境可能引起不可遗传的变异。
(2)克隆动物的产生属于无性繁殖过程,而试管动物则是在体外受精形成受精卵,由受精卵发育成的个体,因此属于有性繁殖。
【易错一笔勾销】
1、供体细胞选择不当:未选用MⅡ期卵母细胞作为受体细胞,或供体细胞活力低、分化程度过高,导致核重编程效率低,影响胚胎发育。
2、去核操作不彻底:卵母细胞去核时残留少量核物质,会导致重组胚胎染色体异常,引发胚胎发育停滞或畸形。
3、核质融合不顺利:融合电压、时间等参数不适,导致供体细胞核与受体细胞质融合失败;融合后激活信号不足,也会抑制胚胎启动发育。
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能力1 辨析细胞贴壁和接触抑制
细胞贴壁
体外培养的细胞有些需要贴附于某些基质表面才能生长增殖,这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上,称为细胞贴壁
接触抑制
当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制
典题示例(2025·河南开封·二模)马丁达比犬肾脏细胞(简称MDCK细胞)是流感病毒感染研究使用最多的细胞系,也是分离、扩增和纯化的流感病毒较理想的细胞系。有关MDCK细胞培养的叙述正确的是( )
A.在培养MDCK细胞过程中会出现细胞贴壁和接触抑制的现象
B.流感病毒侵染MDCK细胞后利用自身遗传物质和原料合成子代
C.培养MDCK细胞,需要为其创造95%O2和5%CO2的气体环境
D.培养MDCK细胞时需要定期更换培养液,目的是减少杂菌污染
【答案】A
【分析】动物细胞培养过程:取动物组织块→剪碎组织→用胰蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养液中(原代培养)→放入二氧化碳培养箱培养→贴满瓶壁的细胞用酶分散为单个细胞,制成细胞悬液→转入培养液(传代培养)→放入二氧化碳培养箱培养。
【详解】A、在动物细胞培养过程中,动物细胞会出现贴壁生长的现象,即细胞会附着在培养瓶的壁上生长。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,A正确;
B、流感病毒是专性寄生生物,没有细胞结构,不能独立进行新陈代谢。当流感病毒侵染MDCK细胞后,会利用MDCK细胞的物质和能量,以自身遗传物质为模板合成子代病毒,而不是利用自身原料合成子代,B错误;
C、动物细胞培养时,需要为其创造95%空气和5%CO2的气体环境,C错误;
D、培养MDCK细胞时需要定期更换培养液,目的是为细胞提供充足的营养物质,同时去除细胞代谢产生的废物,而不是减少杂菌污染,D错误。
故选A。
能力2 单克隆抗体制备过程中两次筛选的方法及目的
项目
第一次筛选
第二次筛选
筛选原因
诱导融合后会得到多种杂交细胞,另外还有未融合的细胞
由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激,所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞
筛选方法
用特定的选择培养基筛选:未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(BB细胞、瘤瘤细胞)都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞(B瘤细胞)才能生长
用多孔培养皿培养,在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测,经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群
筛选目的
得到杂交瘤细胞
得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
典题示例(2025·甘肃白银·模拟预测)研究表明,髓系细胞触发受体2(TREM2)是一种免疫抑制受体,在肿瘤免疫逃逸中发挥重要作用。因此,TREM2抗体药物有望提高肿瘤免疫疗法的疗效。下图为TREM2单克隆抗体的制备流程图,其中杂交瘤细胞可以利用HAT培养基筛选。下列说法错误的是( )
A.步骤①和步骤⑤分别向小鼠注射TREM2蛋白和分泌TREM2抗体的杂交瘤细胞
B.步骤③和④过程分别需要用HAT培养基和加入TREM2蛋白多次筛选
C.步骤⑥需使用二氧化碳培养箱进行大规模培养,培养过程中细胞会表现出细胞贴壁生长和接触抑制现象
D.杂交瘤细胞多次传代培养后,用TREM2蛋白检测可能会表现阴性反应
【答案】C
【分析】单克隆抗体的制备过程:
(1)制备产生抗体的B淋巴细胞:向免疫小鼠体内注射特定的抗原,然后从小鼠脾内获得相应的B淋巴细胞;
(2)获得杂交瘤细胞:①将鼠的骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合;②用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞,该杂种细胞既能够增殖又能产生抗体;
(3)克隆化培养和抗体检测;
(4)将杂交瘤细胞在体外培养或注射到小鼠腹腔内增殖;
(5)提取单克隆抗体:从细胞培养液或小鼠的腹水中提取。
【详解】A、步骤①是向小鼠注射TREM2蛋白,目的是使小鼠产生能分泌抗TREM2抗体的B淋巴细胞;步骤⑤是将筛选出的能分泌特定抗体的杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔中,目的是在小鼠腹腔中培养杂交瘤细胞以获得大量单克隆抗体,A正确;
B、步骤③利用HAT培养基筛选出杂交瘤细胞,因为只有杂交瘤细胞能在HAT培养基上生长;步骤④加入TREM2蛋白进行专一抗体检测,多次筛选出能产生特异性结合TREM2蛋白抗体的杂交瘤细胞,B正确;
C、步骤⑥是将杂交瘤细胞在体外大规模培养,杂交瘤细胞具有无限增殖的特点,一般不会表现出接触抑制现象,C错误;
D、杂交瘤细胞多次传代培养后遗传物质可能发生改变,表达的TREM2抗体结构可能发生改变,进而用TREM2蛋白检测可能会表现阴性反应,D正确。
故选C。
能力3 克隆动物的遗传特点
项目
第一次筛选
第二次筛选
筛选原因
诱导融合后会得到多种杂交细胞,另外还有未融合的细胞
由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激,所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞
筛选方法
用特定的选择培养基筛选:未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(BB细胞、瘤瘤细胞)都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞(B瘤细胞)才能生长
用多孔培养皿培养,在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测,经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群
筛选目的
得到杂交瘤细胞
得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
典题示例(2025·福建·模拟预测)下图为我国科学家利用胎猴成纤维细胞(分裂能力强)获得克隆猴“中中”和“华华”的具体过程。研究发现,重构胚中基因A的正常表达是克隆成功的关键;重构胚基因组中大量被甲基化的组蛋白H3会抑制核的全能性;组蛋白H3的乙酰化能使小鼠克隆成功率提高5倍以上。下列有关叙述错误的是( )
A.细胞a指的是培养到MⅡ期的卵母细胞,通过显微操作去掉的是纺锤体—染色体复合物
B.成纤维细胞中遗传信息的传递过程包括DNA→DNA、DNA→RNA、RNA→蛋白质
C.代孕母猴b进行同步发情处理,可降低代孕母猴对“中中”“华华”的免疫排斥反应
D.Kdm4d可使H3去甲基化,TSA可使H3保持乙酰化,可能促进了基因A的正常表达进而促进重构胚正常发育
【答案】C
【分析】1、克隆动物概念:将动物的一个细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中,使其重组并发育成一个新的胚胎,这个新的胚胎最终发育成动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。
2、动物细胞核移植可分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。原因:动物胚胎细胞分化程度低,恢复其全能性相对容易,动物体细胞分化程度高,恢复其全能性十分困难。
【详解】A、在核移植中,受体细胞a是培养到MⅡ期的卵母细胞,需去除纺锤体 - 染色体复合物,A正确;
B、成纤维细胞分裂能力强,可进行DNA的复制和基因表达的过程,因此遗传信息的传递DNA→DNA、DNA→RNA、RNA→蛋白质,B正确;
C、代孕母猴b进行同步发情处理,是为了为胚胎移入受体提供相同的生理环境,且代孕母猴对移植的外来胚胎不会发生免疫排斥反应,C错误;
D、研究显示,重构胚中基因A的正常表达是克隆成功的关键,重构胚基因组中大量H3被甲基化是克隆成功的巨大阻碍,H3乙酰化能使小鼠克隆成功率提高5倍以上,因此图中将Kdm4d的mRNA注入重构胚和用TSA处理重构胚后,能激活重构胚使其完成细胞分裂和发育进程的机制可能是Kdm4d使H3去甲基化,TSA使H3保持乙酰化,促进了基因A的正常表达,进而促进重构胚正常发育,D正确。
故选C。
核心整合三 胚胎工程
(1)(25年江苏T14改编)采用胚胎分割技术克隆动物常选用桑葚胚或囊胚,因这两个时期的细胞未发生分化(×)
(2)(25年江苏T7改编)人工授精时,采集的精液经获能处理后才能输入雌性生殖道(×)
(3)(24年甘肃T16改编)获能精子能与刚采集到的卵母细胞受精(×)
串讲1 哺乳动物的早期胚胎发育过程
(1)受精过程中的两个标志:受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核;受精完成的标志是雌、雄原核融合完成。
(2)桑葚胚是由受精卵分裂形成的,没有分化;而囊胚虽然已进行细胞分化,但囊胚的内细胞团仍具有全能性。
【易错一笔勾销】
1、卵裂期营养来源混淆:误将卵裂期胚胎营养供应归为外界吸收,实际此阶段依赖卵母细胞储存的卵黄,外界营养无法利用。
2、桑葚胚与囊胚特征混淆:混淆两者结构差异,桑葚胚为实心细胞团,囊胚出现囊胚腔且分化出内细胞团和滋养层细胞。
3、囊胚腔形成机制误解:误认囊胚腔由细胞增殖直接形成,实际是胚胎内部细胞间隙扩大融合而成,需依赖细胞间信号调控。
4、胚胎着床条件认知不足:忽略着床需胚胎发育至囊胚阶段、子宫内环境适配(如激素水平适宜),任一条件缺失均致着床失败。
串讲2 胚胎移植
(1)胚胎移植过程中的两次检查:第一次对收集的胚胎进行检查;第二次对受体母畜是否妊娠进行检查。
(2)胚胎移植产生的后代是有性生殖还是无性生殖,取决于胚胎发育的起点。若后代是由受精卵形成的,则为有性生殖;若后代是由核移植技术形成的重组细胞或胚胎分割形成的胚胎发育而成,则为无性生殖。
(3)用于移植的胚胎来源:体内正常受精的胚胎、核移植的胚胎和体外受精获得的胚胎、转基因获得的胚胎、胚胎分割获得的胚胎等。
【易错一笔勾销】
1、供受体生理状态不同步:未调控供受体发情周期一致,导致子宫内环境不适配,胚胎无法着床,直接影响移植成功率。
2、胚胎移植时机不当:未将胚胎培养至桑椹胚或囊胚阶段移植,或移植过早/过晚,胚胎与子宫环境发育不同步,着床失败。
3、移植操作无菌性不足:器械灭菌不彻底、操作环境不洁引入杂菌,污染胚胎或子宫,引发炎症,破坏胚胎存活环境。
4、移植过程胚胎损伤:移植管插入过深/过浅、推送速度过快,或触碰子宫壁过重,导致胚胎受损,降低着床及发育能力。
串讲3 胚胎分割
【易错一笔勾销】
1、分割时机不当:未选择桑椹胚或囊胚阶段进行分割,过早分割胚胎细胞全能性不足,过晚分割易损伤内细胞团,影响胚胎发育。
2、分割方式不均等:分割时未保证胚胎各部分含均等细胞团(尤其囊胚内细胞团),导致分割后胚胎发育能力差异大,部分胚胎停滞发育。
3、无菌操作疏漏:分割器械灭菌不彻底、操作环境不洁,易引入杂菌污染胚胎;分割过程中损伤胚胎细胞膜,也会降低胚胎存活率。
4、分割后培养缺失:分割后的胚胎未在适宜培养体系中短暂培养再移植,直接移植后适应能力差,与受体子宫环境适配不良,着床率低。
能力1 胚胎移植的生理学基础
生理学基础
意 义
同种哺乳动物的供、受体发情排卵后生殖器官的生理变化是相同的
为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境
哺乳动物早期胚胎处于游离状态
为胚胎的收集提供了可能
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
为胚胎在受体内的存活提供了可能
供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但其遗传特性不受任何影响
为移植后代胚胎继续发育提供了营养等方面的保障
典题示例(2025·四川内江·一模)科研人员从仅存的两头雌性北方白犀牛体内获取卵子,与冻存的雄性北方白犀牛精子体外受精,获得30余枚胚胎并冷冻保存。因两头雌犀牛无法孕育,需选择近亲南方白犀牛作为胚胎移植的受体。下列叙述错误的是( )
A.对雌性北方白犀牛注射促性腺激素可促使其超数排卵
B.人工授精前,卵子需培养至MⅡ期,精子需获能处理
C.受精卵需在不含CO2的培养箱中培养至适宜阶段后冷冻保存
D.将胚胎移植到南方白犀牛体内前需对受体进行同期发情处理
【答案】C
【详解】A、对雌性北方白犀牛注射促性腺激素可促进卵巢排卵,实现超数排卵以获取更多卵子,该操作符合体外受精技术流程,A正确;
B、体外受精时,卵子需培养至减数第二次分裂中期(MⅡ期)才能与精子结合,精子需经获能处理(解除抑制状态)才具备受精能力,B正确。
C、受精卵培养需在含5% CO2的培养箱中进行,以维持培养液pH稳定(模拟体内环境),选项中“不含CO2”表述错误,C错误。
D、胚胎移植前需对受体南方白犀牛进行同期发情处理(使用激素调节),使其生理状态与供体同步,确保胚胎植入后正常发育,D正确。
故选C。
能力2 胚胎移植中的四个注意点
两次激素使用
第一次:用孕激素对受、供体进行同期发情处理;
第二次:用促性腺激素处理使供体超数排卵
两次检查
第一次:对收集的胚胎进行检查;
第二次:对受体母畜是否妊娠进行检查
移植时间不同
牛、羊要培养到桑葚胚或囊胚阶段;
小鼠、家兔培养到桑葚胚前;
几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植
繁殖方式
胚胎由受精卵形成,属于有性生殖;
胚胎由核移植或胚胎分割形成,属于无性生殖
典题示例(2025·湖南长沙·三模)为了加快优良牛的繁殖速度,科学家采用了以下两种方法。请根据图示信息分析,下列正确的是( )
A.试管牛和克隆牛的培育过程中均用到了胚胎移植技术,均属于有性生殖
B.胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
C.获得的优秀公牛的新鲜精液,可直接用于受精作用
D.如图方法Ⅱ,产生F牛的性别与C相同,性状也与C完全一致
【答案】B
【分析】分析题图:图示为加快优良牛繁殖速度的两种方法,方法Ⅰ采用了体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术,产生的试管牛E属于有性生殖的产物;方法II采用了体细胞核移植、早期胚胎培养和胚胎移植技术,产生的克隆牛F属于无性生殖的产物。
【详解】A、试管牛的培育用到的技术有体外受精、细胞培养、胚胎移植,克隆牛的培育用到的技术有核移植、细胞培养、胚胎移植,均用到了胚胎移植技术,但克隆牛不需要进行生殖细胞的受精过程,属于无性生殖,A错误;
B、胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下(供体和受体之间)空间位置的置换,B正确;
C、获得的优秀公牛的新鲜精液,需获能后才能进行受精作用,C错误;
D、F牛是核移植后经细胞培养,然后将早期胚胎移入母牛子宫发育而产生的,为无性生殖,F牛的性别由其细胞核决定,与良种奶牛C的性别一致,为雌性,但F牛一少部分遗传物质来自无核卵细胞中的细胞质,因此性状也与C不完全一致,D错误。
故选B。
1.(2025·广西·高考真题)切取虎尾兰的叶插入土壤,置于适宜条件下培养。一段时间后,切口处会长出新植株。下列有关该过程的说法错误的是( )
A.体现了细胞的全能性
B.受到植物激素的调节
C.属于有性生殖的范畴
D.包含脱分化及再分化
命题解读
新情境:题目以虎尾兰叶插繁殖这一常见的园艺实践为背景,精准对接家庭园艺、园林培育中的植物无性繁殖应用场景。这种情境打破课本中植物细胞全能性、生殖方式等知识点的孤立考查模式,将植物细胞工程、植物激素调节、生殖类型判断等核心知识融入生活化的植物繁殖实践,让考生感知生物学知识在园艺生产、植物培育中的实际指导价值,凸显学科知识的应用性与实践性。选项设计直击考生的核心知识易错点,如选项 C 易让考生混淆营养生殖与有性生殖的本质区别,选项 D 易使考生忽略自然无性繁殖与植物组织培养的过程共性,引导考生用生物学核心概念解释生活中的植物繁殖现象,纠正认知偏差。
新角度:本题并非单纯的知识点识记题,而是聚焦植物生命活动规律的素养测评题。以错误选项判断为考查形式,要求考生精准辨析核心概念的内涵与外延,落实 “生命观念” 中细胞的全能性、生殖与发育等核心素养。同时整合细胞生物学、植物激素调节、植物生殖方式、植物组织培养等多模块知识,考查考生串联不同章节知识进行交叉分析、逻辑判断的能力,契合高考生物 “综合性考查” 的命题趋势。此外,通过分析自然状态下的植物无性繁殖过程,引导考生理解植物生命活动的调控机制与繁殖规律,培养考生运用科学知识解释生产生活中生物学现象的科学思维,体现高考 “能力为重、素养为本” 的命题导向。
【答案】C
【详解】A、细胞全能性是指细胞经分裂和分化后,仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。虎尾兰叶插后,切口处细胞能发育成新植株,体现了细胞的全能性,A正确;
B、植物生长受激素(如生长素、细胞分裂素)调节,B正确;
C、叶插未经过两性生殖细胞结合,属于无性生殖,C错误;
D、叶插需切口处细胞脱分化形成愈伤组织,再分化出根和芽,D正确。
故选C。
2.(2025·广西·高考真题)甘薯是重要的农作物,为了改良甘薯品质,科学家利用甘薯(2N=90)与其近缘野生种(2N=30)进行体细胞杂交,选育得到杂种植株M1。下列说法正确的是( )
A.需用几丁质酶和果胶酶来降解甘薯细胞壁
B.为防止原生质体失水,需使用低渗缓冲液
C.M1具有两个物种的所有性状,且染色体数目为2N=120
D.在培育M1时,配制的各种培养基常以MS培养基为基础
命题解读
新情境:题目以甘薯品质改良这一农业生产实际需求为背景,精准对接作物育种中体细胞杂交技术的应用场景,聚焦甘薯与近缘野生种的体细胞杂交培育过程。这种情境打破课本中孤立讲解植物体细胞杂交实验步骤的考查模式,将植物体细胞杂交的操作技术、原生质体培养、杂种植株培育等核心知识,融入重要经济农作物的育种实践中,让考生感知细胞工程技术在农业增产、品质改良中的实际价值,凸显生物学知识的生产应用性。选项设计直击体细胞杂交实验操作与结果分析的核心易错点,如细胞壁降解的酶类选择、原生质体培养的缓冲液渗透压、杂种植株的性状与染色体特点、培养基的选择等,引导考生用细胞工程知识解决育种实践中的具体问题,纠正实验操作与结果判断的认知偏差。
新角度:本题并非单纯的植物体细胞杂交知识点识记题,而是聚焦细胞工程技术应用的素养测评题。以正确选项判断为考查形式,要求考生精准辨析实验操作细节、原理及结果分析的核心要点,落实 “生命观念” 中细胞的全能性、生物工程与育种的核心概念,培养 “科学思维” 中实验分析与逻辑判断的能力,同时强化 “社会责任” 中生物工程技术服务农业生产的学科价值。题目整合了植物细胞壁的成分、原生质体的培养条件、体细胞杂种植株的特点、植物组织培养的培养基等多模块知识,考查考生串联不同章节知识进行交叉分析、精准辨析的能力,契合高考生物 “综合性考查” 的命题趋势。此外,本题侧重考查实验操作的细节理解与原理应用,而非机械记忆步骤,要求考生能结合技术原理判断操作的合理性,体现高考 “能力为重、素养为本” 的命题导向,引导学生重视生物工程技术在生产实践中的实际应用与科学分析。
【答案】D
【详解】A、植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,因此需用纤维素酶和果胶酶降解细胞壁,而非几丁质酶,A错误;
B、原生质体在低渗溶液中会因渗透吸水而涨破,需使用等渗缓冲液维持渗透压平衡,B错误;
C、体细胞杂交后,杂种细胞的染色体数为两亲本之和(90+30=120),但由于基因选择性表达或存在不亲和性,杂种植株的性状可能不完全包含两个物种的所有性状,C错误;
D、MS培养基是植物组织培养的常用基础培养基,体细胞杂交后的杂种细胞需在MS培养基中诱导脱分化和再分化,D正确。
故选D。
3.(2025·贵州·高考真题)下图为PML蛋白单克隆抗体的制备过程。下列叙述正确的是( )
A.应使用总蛋白进行多次免疫且每次免疫间隔适宜时间
B.W细胞是先提取B淋巴细胞再用PML蛋白免疫而获得
C.步骤2的目的是去除不能产生特异性抗体的细胞
D.应选择孔2中的细胞进行后续处理以制备单克隆抗体
命题解读
新情境:题目以 PML 蛋白单克隆抗体制备为背景,精准对接单克隆抗体在生物检测、疾病诊断与靶向治疗等生物医学领域的实际应用场景。这种情境打破课本中单纯讲解单克隆抗体制备通用步骤的考查模式,将动物细胞融合、杂交瘤细胞筛选、抗原特异性免疫等核心知识,融入特定蛋白的单克隆抗体制备实践中,让考生感知细胞工程与免疫技术结合的实际应用价值,凸显生物学技术在生物医药领域的科研与应用意义。选项设计直击单克隆抗体制备的核心易错点,如免疫抗原的选择、效应 B 细胞的获取方式、杂交瘤细胞筛选的目的、阳性杂交瘤细胞的判断等,引导考生用免疫调节和细胞工程知识解决特异性抗体制备的具体问题,纠正实验操作与结果判断的认知偏差。
新角度:本题并非单纯的单克隆抗体制备知识点识记题,而是聚焦动物细胞工程与免疫调节综合应用的素养测评题,且结合制备过程图进行考查,要求考生图文结合分析判断。题目以正确选项判断为考查形式,落实 “生命观念” 中免疫调节、细胞融合与细胞培养的核心概念,培养 “科学思维” 中图文转化、实验分析与逻辑推理的能力,同时强化 “社会责任” 中生物工程技术服务生物医药研究与疾病诊疗的学科价值。题目整合了免疫调节(抗原特异性免疫、效应 B 细胞的产生)、动物细胞工程(动物细胞融合、杂交瘤细胞的筛选与培养)、实验设计(多次免疫的操作要求)等多模块知识,考查考生串联不同章节知识进行交叉分析、精准辨析的能力,契合高考生物 “综合性考查” 的命题趋势。此外,本题侧重考查对实验原理和操作逻辑的深度理解,而非机械记忆制备步骤,要求考生结合实验目的判断操作的合理性、从实验结果中筛选目标细胞,体现高考 “能力为重、素养为本” 的命题导向,引导学生重视生物实验的原理分析与实际应用。
【答案】D
【详解】A、PML蛋白单克隆抗体的制备过程,应用PML蛋白作为抗原间隔多次免疫小鼠,目的是获得更多的能产生PML蛋白抗体的B淋巴细胞,A错误;
B、W细胞是先用PML蛋白免疫而获得相应的B淋巴细胞,后通过筛选提取能产生单一抗体的B淋巴细胞,B错误;
C、根据题意可知步骤1是诱导W细胞与骨髓瘤细胞融合,步骤2是利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞,C错误;
D、根据电泳结果可知应选择孔2中的细胞进行后续处理以制备单克隆抗体,因为孔2中的细胞能特异性产生高密度PML蛋白,D正确。
故选D。
4.(2025·江西·高考真题)诱导多能干细胞(ips细胞)在生物医药领域有广阔的应用前景。研究人员利用多种小分子化合物协同诱导小鼠胎儿成纤维细胞,成功获得ips细胞。下列叙述错误的是( )
A.小分子化合物改变了小鼠胎儿成纤维细胞的基因表达
B.小鼠胎儿成纤维细胞形成ips细胞的过程属于细胞分化
C.利用胰蛋白酶处理小鼠胎儿某些组织可获得分散的成纤维细胞
D.培养小鼠胎儿成纤维细胞和ips细胞时需提供一定浓度的CO2
命题解读
新情境:题目以诱导多能干细胞(iPS 细胞)的诱导制备为背景,精准对接干细胞工程在生物医药领域的前沿科研与应用热点,聚焦小分子化合物诱导小鼠成纤维细胞获得 iPS 细胞的具体研究。这种情境打破课本中对干细胞、细胞分化等知识点的孤立讲解模式,将细胞重编程、基因表达调控、动物细胞培养的操作与条件等核心知识,融入当下生物医药领域的热门研究实践,让考生感知细胞生物学前沿技术的研究价值与应用前景,凸显生物学知识的前沿性和科研应用性。选项设计直击该领域的核心易错点,如细胞重编程与细胞分化的概念区分、动物细胞培养的操作细节和培养条件、细胞命运改变的分子机制等,引导考生用细胞生命活动的核心知识解释前沿科研现象,纠正对细胞分化、重编程的认知偏差。
新角度:本题并非单纯的干细胞与细胞培养知识点识记题,而是聚焦细胞生命活动调控与干细胞工程应用的素养测评题。以错误选项判断为考查形式,要求考生精准辨析核心概念的内涵与外延,落实 “生命观念” 中细胞分化、基因表达调控、细胞全能性等核心素养,培养 “科学思维” 中概念辨析、逻辑推理与科研现象分析的能力,同时强化 “社会责任” 中干细胞工程在生物医药领域应用的学科价值。题目整合了细胞分化与重编程、基因表达调控、动物细胞培养的操作与培养条件等多模块知识,考查考生串联不同章节知识进行交叉分析、精准判断的能力,契合高考生物 “综合性考查” 的命题趋势。此外,本题侧重考查对核心概念的深度理解和前沿科研原理的分析,而非机械记忆知识点,要求考生结合细胞分化的本质判断细胞重编程的过程属性,体现高考 “能力为重、素养为本” 的命题导向,引导学生关注生物前沿技术的科学原理,提升对科研现象的分析解读能力。
【答案】B
【详解】A、小分子化合物通过调控基因表达使成纤维细胞重编程为ips细胞,改变了原有基因表达模式,A正确;
B、成纤维细胞形成ips细胞的过程是逆分化(去分化),而非细胞分化,B错误;
C、胰蛋白酶可分解细胞间质蛋白,使组织分散为单个细胞,符合动物细胞培养操作,C正确;
D、动物细胞培养通常需要5% CO2以维持培养液pH,成纤维细胞和ips细胞培养均需此条件,D正确。
故选B。
5.(2025·浙江·高考真题)科研人员研究某种红豆杉的细胞悬浮培养和原生质体培养方式对合成紫杉醇的影响,甲组为细胞悬浮培养,乙组为原生质体的液体静置培养,丙组为琼脂糖包埋后的原生质体悬浮培养。三组的培养基相同,其中乙、丙两组另加细胞壁合成抑制剂等。结果如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.比较甲和丙,丙组的培养方式有利于原生质体的增殖,从而提高紫杉醇总产量
B.比较乙和丙,丙组的培养方式有利于应用到发酵罐进行紫杉醇的生产
C.丙组中琼脂糖凝胶的作用是持续为原生质体供应碳源
D.上述实验表明细胞壁完整有助于紫杉醇在细胞内的合成与积累
【答案】B
【详解】A、题干体现的是紫杉醇含量,没有体现对细胞增殖的影响,A错误;
B、丙组的胞外紫杉醇浓度比乙组高,这意味着丙组的培养方式能更多地产生可提取的紫杉醇,有利于用发酵罐进行紫杉醇的生产,B正确;
C、琼脂糖的作用是为细胞提供支撑和固定,它不能为细胞提供碳源,C错误;
D、甲组细胞有细胞壁,不过从紫杉醇合成量来看,甲组低于乙组和丙组,D错误。
故选B。
6.(2025·重庆·高考真题)为保护濒危哺乳动物甲,科研工作者将甲的近亲物种乙(种群数量多)进行了如图所示的研究,下列叙述正确的是( )
A.克隆动物的核基因组来源于甲、乙
B.体外受精需用获能的精子与MI期的卵母细胞受精
C.囊胚①的内细胞团可发育为胎盘、个体
D.滋养层可影响内细胞团的发育
【答案】D
【详解】A、克隆动物的核基因组来源于甲,细胞质中的基因来源于乙,A错误;
B、体外受精需用获能的精子与MⅡ期的卵母细胞受精,而不是MI期,B错误;
C、囊胚①的内细胞团可发育为个体,滋养层细胞发育为胎膜和胎盘,C错误;
D、滋养层可影响内细胞团的发育,如滋养层细胞分泌的某些物质可能会影响内细胞团细胞的分化等,D正确。
故选D。
7.(2025·甘肃·高考真题)肿瘤坏死因子α(TNF-α)是一种细胞因子,高浓度时可以引发疾病。研究者利用细胞工程技术制备了TNF-α的单克隆抗体,用于治疗由TNF-α引发的疾病,制备流程如下图。下列叙述正确的是( )
A.①是从小鼠的血液中获得的骨髓瘤细胞
B.②含未融合细胞、同种核及异种核融合细胞
C.③需用特定培养基筛选得到大量的杂交瘤细胞
D.④需在体外或小鼠腹腔进行克隆化培养和抗体检测
【答案】B
【分析】单克隆抗体制备流程:先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应,之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞;诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合,利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞;进行抗体检测,筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞;进行克隆化培养,即用培养基培养和注入小鼠腹腔中培养;最后从培养液或小鼠腹水中获取单克隆抗体。
【详解】A、骨髓瘤细胞应该从骨髓中获取,A错误;
B、B细胞和骨髓瘤细胞的融合是随机的,可能有些细胞不发生融合,有些两两融合,有些多个融合,有同种核融合细胞,也有异种核融合细胞,B正确;
C、诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合,利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞,但不能得到大量的,C错误;
D、进行克隆化培养,即用培养基培养和注入小鼠腹腔中培养,抗体检测不是在小鼠腹腔内进行,D错误。
故选B。
8.(2025·四川·高考真题)研究人员用花椰菜(BB,2n=18)根与黑芥(CC,2n=16)叶片分别制备原生质体,经PEG诱导融合形成杂种细胞,进一步培养获得再生植株,其中的植株N经鉴定有33条染色体。下列叙述正确的是( )
A.两个原生质体融合形成的细胞即为杂种细胞
B.再生植株N的形成证明杂种细胞仍具有全能性
C.花椰菜和黑芥的原生质体能融合,证明两种植物间不存在生殖隔离
D.植株N的B组和C组染色体不能正常联会配对,无法产生可育配子
【答案】B
【分析】植物体细胞杂交是指将不同种的植物体细胞在一定条件下融合成为杂种细胞,并把杂种细胞培育成新的植物体的方法。其原理是细胞膜的流动性和细胞的全能性,去除细胞壁后诱导原生质体融合的方法有离心、电刺激、聚乙二醇等试剂诱导,其典型优势是克服远缘杂交不亲和的障碍。
【详解】A、两个原生质体融合形成的细胞不一定是杂种细胞,有可能是两个花椰菜原生质体融合或两个黑芥原生质体融合等,A 错误;
B、全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能,杂种细胞经过培养形成再生植株 N,这证明了杂种细胞仍具有全能性,B正确;
C、花椰菜和黑芥是不同物种,它们之间存在生殖隔离。原生质体能融合并不能证明不存在生殖隔离,因为生殖隔离是指不同物种之间一般是不能相互交配的,即使交配成功,也不能产生可育的后代,C错误;
D、植株 N 是花椰菜(BB,2n=18)和黑芥(CC,2n=16),二者原生质体经 PEG 诱导融合形成杂种细胞后,染色体组成是 BBCC,存在同源染色体,在减数分裂时能正常联会配对,能产生可育配子,D错误。
故选B。
9.(2025·广东·高考真题)将人眼睑成纤维细胞传代培养后,再培养形成支架,在该支架上接种人口腔黏膜上皮细胞,培养一段时间后分离获得上皮细胞片层,可用于人工角膜的研究。上述过程不涉及( )
A.制备细胞悬液
B.置于等适宜条件下培养
C.离心收集细胞
D.用胰蛋白酶消化支架后分离片层
【答案】D
【分析】动物细胞培养条件:(1)无菌、无毒的环境:①消毒、灭菌②添加一定量的抗生素③定期更换培养液,以清除代谢废物。(2)营养物质:糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等,还需加入血清、血浆等天然物质。(3)温度和pH:哺乳动物多以36.5℃为宜,最适pH为7.2-7.4。(4)气体环境:95%空气(细胞代谢必需的)和5%的CO2(维持培养液的pH。)
【详解】A、动物细胞培养时,为增大细胞与培养液的接触面积,需要制备细胞悬液,A正确;
B、置于等适宜条件下培养,其中5%的CO2可维持培养液的pH,B正确;
C、在成纤维细胞传代培养过程中需要通过离心收集细胞,C正确;
D、不用胰蛋白酶消化支架,避免将上皮细胞片层分离成单独细胞,D错误。
故选D。
10.(2025·湖北·高考真题)利用犬肾细胞MDCK扩增流感病毒,生产流感疫苗,具有标准化、产量高等优点。但MDCK细胞贴壁生长的特性不利于生产规模的扩大,严重制约疫苗的生产效率。研究人员通过筛选,成功获得一种无成瘤性的(多代培养不会癌变)、可悬浮培养的MDCK细胞——XF06.下列叙述错误的是( )
A.XF06悬浮培养可提高细胞密度,进而提升生产效率
B.细胞贴壁生长特性的改变是由于流感病毒感染所导致
C.可采用离心技术从感染病毒的细胞裂解液中分离出流感病毒
D.采用无成瘤性细胞生产疫苗,是为了避免疫苗中有致瘤DNA的污染
【答案】B
【分析】动物细胞培养是指从动物体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后在适当的培养条件下,让这些细胞生长和增殖的技术。动物细胞培养需满足基本的营养条件,培养液中需有氨基酸、无机盐、糖类和维生素等,同时需要适宜的温度、pH和渗透压,还需在无菌无毒的环境下去培养。无菌:对培养液和所有的培养用具进行灭菌处理,在无菌的环境下进行操作;无毒:定期更换培养液,以便清除代谢产物。
【详解】A、悬浮培养的XF06细胞无需贴壁,可在培养液中自由增殖,从而提高细胞密度,扩大病毒产量,提升生产效率,A正确;
B、XF06细胞的贴壁特性改变是通过筛选获得的遗传特性,而非流感病毒感染所致(病毒感染仅用于扩增病毒,不改变宿主细胞生长方式),B错误;
C、流感病毒释放到细胞裂解液后,离心可分离细胞碎片(沉淀)与病毒(上清液),C正确;
D、无成瘤性细胞不含癌基因,可避免疫苗中混入致瘤性DNA片段,确保疫苗安全性,D正确;
故选B。
11.(2025·湖北·高考真题)水母雪莲是我国的一种名贵药材,主要活性成分为次生代谢产物黄酮。水母雪莲生长缓慢,长期的掠夺性采挖导致该药材资源严重匮乏。研究人员开展了悬浮培养水母雪莲细胞合成黄酮的工程技术研究,结果如表所示。下列叙述错误的是( )
转速(r/min)
55
65
75
85
相对生长速率
0.21
0.25
0.26
0.25
细胞干重(g/L)
7.5
9.7
11.4
9.5
黄酮产量(g/L)
0.2
0.27
0.32
0.25
A.黄酮产量与细胞干重呈正相关
B.黄酮是水母雪莲细胞生存和生长所必需的
C.氧气供给对于水母雪莲细胞生长、分裂和代谢是必需的
D.转速为75r/min时既利于细胞分裂,又利于黄酮的积累
【答案】B
【分析】分析表格,随着转速升高,细胞干重增加,黄酮产量最多。
【详解】A.从图中看出,黄酮产量随着细胞干重增加而增加,所以黄酮产量与细胞干重呈正相关,A正确;
B.黄酮属于次生 代谢产物,并非细胞生存和生长所必需,B错误;
C.氧气参与有氧呼吸,为细胞生长、分裂和代谢提供能量,所以氧气供给对于水母雪莲细胞生长、分裂和代谢是必需的,C正确;
D.75r/min时相对生长速率、细胞干重和黄酮产量均最高,所以转速为75r/min时既利于细胞分裂,又利于黄酮的积累,D正确;
故选B。
12.(2025·江苏·高考真题)图示一种植物组织培养周期,①~③表示相应过程。下列相关叙述错误的是( )
A.过程①发生了细胞的脱分化和有丝分裂
B.过程②经细胞的再分化形成不同种类的细胞
C.过程②③所用培养基的成分、浓度相同
D.培养基中糖类既能作为碳源,又与维持渗透压有关
【答案】C
【分析】离体的植物组织或细胞,在培养一段时间后,会通过细胞分裂形成愈伤组织。愈伤组织的细胞排列疏松而无规则,是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程,称为植物细胞的脱分化。脱分化产生的愈伤组织继续进行培养,又可以重新分化成根或芽等器官,这个过程叫做再分化。再分化形成的试管苗,移栽到地里,可以发育成完整的植株体。
【详解】A、过程①形成了愈伤组织,发生了细胞的脱分化,此时细胞还进行有丝分裂,A正确;
B、过程②是愈伤组织经再分化形成胚状体的过程,故经过再分化形成不同种类的细胞,B正确;
C、过程②③所有培养基的成分、浓度不完全相同,如细胞分裂素和生长素的浓度不同,C错误;
D、培养基中常加入蔗糖,既能作为碳源,又与维持渗透压有关,D正确。
故选C。
13.(2025·安徽·高考真题)细胞工程技术已在生物制药和物种繁育等领域得到了广泛应用。下列关于动物细胞工程的叙述,正确的是( )
A.从动物体内取出组织,用胰蛋白酶处理后直接培养的细胞称为传代细胞
B.将特定基因或特定蛋白导入已分化的T细胞,可将其诱导形成iPS细胞
C.将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合,经诱导融合的细胞即为能分泌所需抗体的细胞
D.采用胚胎分割技术克隆动物常选用桑葚胚或囊胚,因这两个时期的细胞未发生分化
【答案】B
【分析】动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等,其中动物细胞培养技术是其他动物工程技术的基础。
【详解】A、胰蛋白酶处理后直接培养的细胞为原代细胞,A错误;
B、将特定基因或特定蛋白(特定的转录因子如Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc)导入已分化的T细胞,可将其诱导形成iPS细胞,B正确;
C、融合细胞有具有同种核的融合细胞和杂交瘤细胞,需筛选才能获得分泌特定抗体的杂交瘤细胞,C错误;
D、囊胚细胞已开始分化,D错误。
故选B。
14.(2025·云南·高考真题)孕酮具有促进子宫内膜增生,为受精卵着床做准备的作用。某奶牛场发现一头高产奶量母牛生产两胎后重复配种均未成功妊娠,该牛可正常排卵但孕酮量低于正常母牛。为获得该母牛的后代,下列说法正确的是( )
A.运用体外受精或人工授精技术可提高该牛的妊娠率
B.使用外源促性腺激素处理该牛获得更多卵子进而可获得多枚胚胎
C.体外受精或人工授精后形成受精卵移植到健康受体可提高存活率
D.使用该牛MⅡ期卵母细胞的细胞核进行核移植可获得可育后代
【答案】C
【分析】体外受精是指将卵子和精子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。
【详解】A、该母牛孕酮量低于正常母牛,子宫内膜增生可能不足,不利于受精卵着床,即使运用体外受精或人工授精技术,也难以提高妊娠率,A 错误;
B、使用外源促性腺激素处理该牛,可促使其超数排卵,获得更多卵子,但孕酮量低于正常母牛,受精卵不能成功着床,不能获得成活胚胎,B 错误;
C 、该牛可正常排卵但孕酮量低于正常母牛,故可通过体外受精或人工授精后形成受精卵移植到健康的受体内可提高存活率,C 正确;
D 、使用该牛 MⅡ期卵母细胞的细胞核进行核移植,由于该牛本身孕酮分泌异常等问题,获得的后代也可能存在发育等方面的问题,不一定可育,D 错误。
故选C。
15.(2025·江苏·高考真题)梅花鹿和马鹿杂交后代生命力强、茸质好,但自然杂交很难完成,人工授精能解决此难题。胚胎工程技术的应用,可提高繁殖率,增加鹿场经济效益。下列相关叙述合理的是( )
A.采集的精液无需固定、稀释,即可用血细胞计数板检测精子密度
B.人工授精时,采集的精液经获能处理后才能输入雌性生殖道
C.超数排卵处理时,常用含促性腺激素的促排卵剂
D.母体子宫对胚胎的免疫耐受性低下是胚胎移植的生理学基础
【答案】C
【分析】体外受精主要操作步骤:(1)卵母细胞的采集和培养:方法一:对小型动物一般用促性腺激素处理,使其排出更多的卵子,然后,从输卵管中冲取卵子,直接与获能的精子在体外受精。方法二:对大型动物是借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞,在体外经人工培养成熟后,才能与获能的精子受精(或从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞)。(2)精子的采集和获能:在体外受精前,要对精子进行获能处理。采集方法:假阴道法、手握法和电刺激法等。获能方法:培养法和化学法。(3)受精:获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。。
【详解】A、采集的精子需要经过稀释和固定处理,否则活动精子会影响计数准确性,且血细胞计数板通常用于已固定的细胞,A错误;
B、人工授精时,精子在雌性生殖道内自然获能,无需提前体外处理,B错误;
C、超数排卵通过注射促性腺激素(如FSH和LH)促进卵泡发育和排卵,C正确;
D、胚胎移植的生理学基础是母体子宫对胚胎的免疫耐受性高,不会发生免疫排斥,而非耐受低下,D错误。
故选C。
16.(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)研究显示,约70%的小鼠体细胞核移植胚胎未能成功发育至囊胚期,且仅有约2%的胚胎移植到代孕母鼠后可正常发育。下列叙述错误的是( )
A.体细胞核进入去核的MⅡ期卵母细胞形成重构胚
B.移植前胚胎发育率低,可能是植入的体细胞核不能完全恢复分化前的功能状态
C.胚胎移植到代孕母鼠后成活率低,可能是早期胚胎未能及时从滋养层内孵化
D.为提高胚胎成活率,可用胚胎细胞核移植代替体细胞核移植
【答案】C
【分析】动物体细胞分化程度高,表现全能性十分困难。因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。胚胎移植是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内,使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体称为“供体”,接受胚胎的个体叫“受体”。通过任何一项技术(如转基因、核移植和体外受精等)获得的胚胎,都必须移植给受体才能获得后代。
【详解】A、由于M Ⅱ期卵母细胞的细胞更大,便于进行技术操作,细胞质中含有激发细胞核全能性的物质,因此体细胞核移植到去核的MⅡ期卵母细胞形成重构胚,A正确;
B、移植前胚胎发育率低,细胞核来自于已分化的体细胞,全能性容易受到影响,因此可能是植入的体细胞核不能完全恢复分化前的功能状态,B正确;
C、根据题干,早期胚胎大多都不能发育至囊胚期,必然不是孵化的原因,着床在孵化之后发生,孵化是胚胎从透明带中伸展出来(不是滋养层),C错误;
D、胚胎细胞核全能性高于体细胞,因此为提高胚胎成活率,可用胚胎细胞核移植代替体细胞核移植,D正确。
故选C。
考向1 植物细胞工程
1.(2025·四川成都·一模)草莓易受病毒侵染导致产量下降、品质退化。科研人员利用植物组织培养技术,选取草莓茎尖作为外植体培育脱毒苗。下列叙述正确的是( )
A.培养基中添加的蔗糖可同时提供碳源和调节渗透压
B.组织培养能够培育脱毒苗是因为培养过程严格无菌
C.诱导愈伤组织生长的培养基需加入生长素和脱落酸
D.脱毒苗通过营养生殖产生的后代都能抵抗病毒侵染
【答案】A
【详解】A、蔗糖在培养基中作为碳源提供能量,同时维持培养基的渗透压,保证外植体正常吸水,A正确;
B、组织培养培育脱毒苗的关键在于茎尖分生组织病毒极少甚至无病毒,无菌操作仅避免微生物污染,与脱毒无直接关联,B错误;
C、诱导愈伤组织的培养基需加入生长素和细胞分裂素,而脱落酸抑制生长,不用于此阶段,C错误;
D、脱毒苗本身无病毒,遗传性状相同,但脱毒苗自身无抗病毒能力,若后代暴露于病毒环境中,仍可能被病毒侵染,D错误。
故选A。
2.(2025·北京·模拟预测)纳他霉素是链霉菌产生的一种真菌抑制剂。为解决发酵过程中链霉菌耐酸性差、产量低的问题,研究者尝试利用如下过程选育高产且耐低pH的菌株。相关叙述正确的是( )
A.过程①用盐酸和酒精混合液去除链霉菌细胞壁
B.②需用灭活的病毒诱导融合并经低pH平板培养
C.融合菌株中可能发生了DNA片段的交换与重组
D.目标菌株可直接用于纳他霉素的工业发酵生产
【答案】C
【详解】A、链霉菌是原核生物,细胞壁主要成分为肽聚糖,盐酸和酒精混合液(解离液)用于植物细胞解离,不能去除原核生物细胞壁;制备原生质体需用溶菌酶处理,A错误;
B、灭活的病毒是动物细胞融合的常用诱导剂,微生物原生质体融合常用聚乙二醇(PEG)、电融合法等;低pH平板用于筛选耐低pH菌株,B错误;
C、原生质体融合时,两个菌株的遗传物质可接触,可能发生DNA 片段的交换与重组,使融合菌株同时获得高产、耐低pH等优良性状,C正确;
D、目标菌株需经发酵条件优化、安全性检测等进一步鉴定,不能直接用于工业发酵生产,需确保产量稳定、无有害代谢产物等,D错误。
故选C。
3.(2025·贵州·二模)辣椒素作为一种生物碱被广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如图所示。下列叙述正确的是( )
A.高产细胞系先在固体培养基中培养,再从中提取辣椒素
B.A为愈伤组织,给予适当光照能进行光合作用
C.①②过程所用植物激素的浓度和比例不同
D.为避免杂菌污染,外植体需用酒精和盐酸进行消毒
【答案】C
【详解】A、细胞产物的工业化生产需要使用液体培养基,再在培养液中提取辣椒素,A错误;
B、愈伤组织的细胞不能进行光合作用,不需要光照,B错误;
C、生长素与细胞分裂素比值相当是诱导愈伤组织的形成,生长素与细胞分裂素比值高时有利于促进分化形成根,细胞分裂素与生长素比值高时有利于促进分化形成芽,生长素和细胞分裂素的浓度、比例都会影响植物细胞的发育方向,①形成愈伤组织的过程是脱分化,②为再分化,因此①②过程所用植物激素的浓度和比例均不同,C正确;
D、为避免杂菌污染,外植体需用酒精和次氯酸钠进行消毒,盐酸会杀死细胞,D错误。
故选C。
4.(2025·浙江·一模)甲植株具有由核基因控制的多种优良性状,另一远缘植物乙细胞质中存在抗除草剂基因,为获得兼具有甲乙优良性状的品种,科学家进行如下图实验操作。下列叙述错误的是( )
A.控制杂种植株优良性状的基因均可通过花粉遗传给后代
B.利用顶芽细胞分裂能力强、病毒少的特点,易获得脱毒杂种苗
C.紫外线照射乙顶芽细胞需控制强度和时间,避免过度照射破坏细胞质中的基因
D.制备原生质体的酶解过程需在较高渗溶液中进行,防止原生质体吸水涨破
【答案】A
【详解】A、乙的抗除草剂基因位于细胞质中,细胞质基因通常通过卵细胞(而非花粉)遗传给后代(花粉中细胞质极少),因此该基因无法通过花粉遗传,甲的核基因可通过花粉遗传,A错误;
B、植物顶芽细胞分裂能力强,且病毒在植物体内多集中于成熟组织,顶芽(尤其是分生区)病毒含量少,因此利用顶芽细胞易获得脱毒苗,B正确;
C、实验中乙的细胞核需失活,但细胞质中的抗除草剂基因需保留功能,因此紫外线照射需控制强度和时间,避免破坏细胞质基因,C正确;
D、原生质体无细胞壁保护,在较高渗溶液中可防止其吸水涨破,故酶解过程需在高渗溶液中进行,D正确。
故选A。
5.(2025·四川乐山·一模)紫杉醇为红豆杉的次级代谢物。下图是以红豆杉为材料,培养愈伤组织生产紫杉醇的实验流程。下列相关分析,错误的是( )
A.过程①的培养基需要添加生长素、细胞分裂素来诱导愈伤组织
B.过程②应该选择细胞数量/紫杉醇产量比值大的高产细胞系
C.过程③产生的紫杉醇不是红豆杉生长和生存所必需的物质
D.该过程利用了植物细胞培养技术来进行细胞产物的工厂化生产
【答案】B
【详解】A、过程①是诱导外植体脱分化形成愈伤组织,在植物组织培养的脱分化过程中,培养基需要添加生长素、细胞分裂素等植物激素来诱导愈伤组织的形成,A正确;
B、过程②筛选并振荡培养高产细胞系,应选择细胞数量/紫杉醇产量比值小的高产细胞系,这样才能在相同细胞数量下获得更多的紫杉醇,B错误;
C、紫杉醇是红豆杉的次级代谢物,不是红豆杉生长和生存所必需的物质,C正确;
D、由图可知,该过程利用了植物细胞培养技术,通过培养愈伤组织等获得紫杉醇,实现了细胞产物的工厂化生产,D正确。
故选B。
考向2 动物细胞工程
6.(2025·河北保定·一模)小型猪的心血管系统、消化系统及生理指标与人类高度近似,其被公认为异种器官移植的理想供体。我国科学家通过基因编辑技术将利用体细胞克隆技术(如图)获得的猪肝成功植入人体,实现异种器官移植新突破。下列说法正确的是( )
A.猪耳朵细胞培养需加血清,并充入95%氧气和5%二氧化碳的混合气体
B.敲除猪的CMAH基因,能完全避免猪肝植入人体后的免疫排斥反应
C.重构胚需用Ca2+载体等方法激活,通常发育到桑葚胚或囊胚阶段进行移植
D.代孕母猪用外源促性腺激素超数排卵后才具备胚胎移植的生理学基础
【答案】C
【详解】A 、动物细胞培养时,需充入95%空气和5%二氧化碳的混合气体,而非95%氧气和5%二氧化碳的混合气体,A错误;
B、虽然敲除猪的CMAH基因可减少猪抗原,但不能完全避免猪肝植入人体后的免疫排斥反应,B错误;
C、重构胚需用Ca2+载体等方法激活,通常发育到桑葚胚或囊胚阶段进行移植,主要因为这两个时期的胚胎发育更稳定、着床率更高,且能更准确筛选出优质胚胎,C正确;
D、代孕母猪用雌激素或孕激素刺激其同期发情是具备胚胎移植的生理学基础,D错误。
故选C。
7.(2025·浙江·一模)2025年我国科研团队为保护濒危物种黑麂,借助家养山羊开展胚胎工程辅助繁育研究,流程图如下,其中①②代表胚胎发育的某个阶段。下列相关叙述正确的是( )
A.图中初级卵母细胞可直接应用于核移植和受精过程
B.途径二培育的个体相较于途径一遗传多样性高
C.①和②的形成均需要经过电脉冲刺激处理
D.受体山羊需经配种以创造有利的子宫内部环境
【答案】B
【详解】A、初级卵母细胞需发育至MⅡ 期(减数第二次分裂)才能用于核移植和受精,不能直接应用,A 错误;
B、途径一是核移植(无性生殖),遗传物质主要来自供核个体;途径二是受精作用(有性生殖),结合了双亲的遗传物质,因此途径二的遗传多样性更高,B 正确;
C、①是核移植后的重组细胞发育形成的胚胎,其形成需电脉冲(融合细胞);②是受精卵发育形成的胚胎,受精卵形成无需电脉冲刺激(自然受精或体外受精即可),C 错误;
D、受体山羊需进行同期发情处理(而非配种),以保证子宫环境与胚胎发育同步,D 错误。
故选B。
8.(2025·贵州·二模)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、纯度高、可大量制备等优点,图为单克隆抗体制备过程示意图,下列相关叙述正确的是( )
A.注射抗原A 的主要目的是刺激小鼠产生能够分泌相应抗体的记忆B细胞
B.利用HAT 选择培养基筛选得到的杂交瘤细胞可直接用于单克隆抗体制备
C.“生物导弹”中的单克隆抗体能特异性地结合抗原但不能直接杀死肿瘤细胞
D.为提高筛选效果,用96孔板培养杂交瘤细胞时每一个孔中尽量接种多个细胞
【答案】C
【详解】A、注射抗原A的主要目的是刺激小鼠产生免疫反应,从而得到能产生抗体的浆细胞,A错误;
B、利用HAT选择培养基筛选得到的杂交瘤细胞还需再次筛选才能筛选出能产生所需专一性抗体的杂交瘤细胞,用于单克隆抗体制备,B错误;
C、“生物导弹”的原理是借助单克隆抗体的定位导向作用将药物定向带到癌细胞,在原位杀死癌细胞,单克隆抗体只起定位作用不能杀死癌细胞,C正确;
D、为提高筛选效果,用96孔板培养杂交瘤细胞时每一个孔中尽量接种一个杂交瘤细胞,D错误。
故选C。
9.(2025·河北·一模)肾移植时机体存在免疫排斥反应。科学家发现,抗CD38单克隆抗体可显著抑制免疫排斥反应,为肾移植临床困境带来曙光,该抗体的制备流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A.培养B细胞时为减轻代谢物积累对细胞的伤害,可在培养液中加入抗生素
B.①过程需要用特定的选择培养基筛选,以得到大量的杂交瘤细胞Ⅰ
C.②过程需要在体外或小鼠腹腔内进行克隆化培养和抗体检测
D.体外大量培养所需杂交瘤细胞后提取抗CD38单克隆抗体无须裂解细胞
【答案】D
【详解】A、培养B细胞时,为减轻代谢物积累对细胞的伤害,应定期更换培养液,而加入抗生素是为了防止杂菌污染,A错误;
B、①过程需要用特定的选择培养基筛选,目的是得到杂交瘤细胞,而不是大量的杂交瘤细胞Ⅰ,B错误;
C、②过程需要进行克隆化培养和抗体检测,筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞,其场所可以是体外培养板中进行的,C错误;
D、体外大量培养所需杂交瘤细胞后,抗CD38单克隆抗体存在于培养液中,无须裂解细胞就能提取,D正确。
故选D。
10.(2025·四川乐山·一模)下图表示通过体细胞杂交实现基因定位的流程图。将人(2n=46)细胞与小鼠(2n=40)细胞融合后,得到的人-鼠杂种细胞进行长期培养。在培养过程中,由于人的着丝粒蛋白稳定性差,杂种细胞会随机丢失人的部分染色体,而后保持稳定。随后分析目标基因表达与残留染色体对应情况可实现基因定位。下列说法错误的是( )
A.可采用PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等方法诱导人细胞与鼠细胞融合
B.在体外培养杂种细胞时,为防止细胞代谢物积累对细胞自身造成伤害,需定期更换培养液
C.仅考虑细胞两两融合且必定发生染色体整条丢失,理论上稳定的杂种细胞含有的染色体数目为40-85条
D.与利用全部染色体进行基因定位相比,杂种细胞随机丢失染色体,能极大地提高基因定位的速率
【答案】C
【详解】A、诱导动物细胞融合的方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等,所以可采用这些方法诱导人细胞与鼠细胞融合,A正确;
B、在体外培养杂种细胞时,细胞代谢产物积累会对细胞自身造成伤害,定期更换培养液可以清除代谢产物,为细胞提供营养物质,B正确;
C、人细胞染色体数为46条,小鼠细胞染色体数为40条,仅考虑细胞两两融合且必定发生染色体整条丢失,当人-鼠杂种细胞丢失45条人染色体时,细胞中染色体数目为41条;当人-鼠杂种细胞丢失1条人染色体时,细胞中染色体数目为85条。所以理论上稳定的杂种细胞含有的染色体数目为41-85条,C错误;
D、利用全部染色体进行基因定位更复杂,而杂种细胞随机丢失染色体,会减小基因定位的难度,提高基因定位的速率,D正确。
故选C。
考向3 胚胎工程
11.(25-26高三上·云南昆明·月考)人体的抗凝血酶Ⅲ蛋白是一种血浆蛋白,作为药物可用于治疗某种血液疾病。我国最先利用乳腺生物反应器生产这种抗凝血酶Ⅲ蛋白,其培育过程如图所示。下列叙述正确的是( )
A.培育过程中,需取囊胚的滋养层细胞做DNA分析,以检查胚胎性别
B.胚胎移植前,需对供体和受体进行免疫检查,避免发生免疫排斥反应
C.细胞在透明带内进行有丝分裂,细胞数量增加,细胞体积基本不变
D.利用乳腺生物反应器生产人抗凝血酶Ⅲ蛋白属于基因工程的应用
【答案】D
【详解】A、乳腺生物反应器必须是雌性个体,因此在进行核移植时,应选择雌性个体动物的细胞核,克隆出的个体均为雌性,无需进行性别鉴定,A错误;
B、受体对移入子宫的外来同种生物的胚胎不发生免疫排斥反应,因此胚胎移植入受体的子宫前,无需对受体进行胚胎免疫检查,B错误;
C、重构胚发育早期,细胞在透明带内进行卵裂,卵裂的特点是细胞进行有丝分裂,细胞数量增加,总体积基本不变,每个细胞体积变小,C错误;
D、利用乳腺生物反应器生产药物,这属于动物基因工程的应用,D正确。
故选D。
12.(2025·四川德阳·一模)为验证某口服降压药的效果,科研人员需要大量培育转基因高血压小鼠模型,部分相关过程如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.图示过程涉及动物细胞培养和细胞融合技术
B.代孕母鼠需要注射促性腺激素使其超数排卵
C.通过胚胎分割技术能使发育成功的小鼠血压顺利升高
D.转基因受精卵的获得涉及超数排卵、体外受精等操作
【答案】D
【详解】A、根据图示分析可知:图示过程没有涉及细胞融合技术,A错误;
B、应对供体雌鼠注射促性腺激素使其超数排卵,代孕母鼠需同期发情处理,B错误;
C、小鼠的血压是否升高取决于转入的肾素2基因,胚胎分割不会改变基因的表达,C错误;
D、转基因受精卵的获得需要先对供体鼠超数排卵获取卵母细胞,再进行体外受精得到受精卵,之后将目的基因导入受精卵,D正确。
故选D。
13.(2025·四川成都·一模)我国科研人员敲除猪成纤维细胞中的肾脏发育关键基因SIX1和SALL1,再采用体细胞核移植技术获得猪早期胚胎,并将人多能干细胞注入其中形成嵌合胚胎,进而在代孕母猪体内培育人源肾脏,技术流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A.图示技术流程中包括体外受精、动物细胞培养和胚胎移植技术
B.猪的重构胚需要激活后再移植到经过发情处理的代孕母猪体内
C.形成嵌合胚胎需要依赖人多能干细胞与猪早期胚胎细胞的融合
D.嵌合胚胎会表达猪成纤维细胞和人多能干细胞的全部遗传信息
【答案】B
【详解】A、动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。将SIX1/ SALL1缺陷的猪成纤维细胞的细胞核移入猪的去核卵母细胞中采用了体细胞核移植技术,将注入了人多能干细胞的SIX1/ SALL1缺陷的早期胚胎中形成的嵌合胚胎移植到代孕母猪体内采用了胚胎移植技术。可见,图示技术流程中包括体细胞核移植技术、动物细胞培养和胚胎移植技术,A错误;
B、猪的重构胚需要用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等)激活后才能完成其细胞分裂和发育进程,激活的重构胚需要移植到经过发情处理的代孕母猪体内才能继续发育,B正确;
C、嵌合胚胎是将人多能干细胞注入到SIX1/ SALL1缺陷的早期胚胎中形成的,不需要依赖人多能干细胞与猪早期胚胎细胞的融合,C错误;
D、嵌合胚胎的发育过程会经历细胞分裂和细胞分化,在细胞分化过程中由于基因的选择性表达,嵌合胚胎不会表达猪成纤维细胞和人多能干细胞的全部遗传信息,D错误。
故选B。
14.(2025·浙江·一模)据报道,我国科学家成功地将小鼠卵泡卵母细胞周围的颗粒细胞转化为GV卵母细胞,进而恢复减数分裂形成处于MII中期的X细胞,经体外受精和胚胎工程技术产出健康后代(如图)。下列叙述正确的是( )
A.该项技术的成功可证明动物颗粒细胞具有全能性
B.过程②得到的X细胞较卵原细胞染色体数减半、核DNA数不变
C.过程③中,X细胞受精后需在普通恒温箱中培养到早期胚胎再移植到代孕母
D.过程③中,可选择原肠胚经胚胎分割最终得到多只遗传性状相同的小鼠
【答案】B
【详解】A、据图分析:颗粒细胞经过脱分化成为干细胞,再分化为卵母细胞再经过有性生殖过程形成子代个体,不能说明颗粒细胞具有全能性,A错误;
B、②表示GV卵母细胞减数分裂的过程,形成的卵母细胞处于减数第二次分裂中期,较卵原细胞染色体数减半、核DNA数不变,B正确;
C、③表示受精作用产生后代过程,胚胎体外培养过程应在CO₂培养箱中进行,C错误;
D、过程③若在进行胚胎分割,应对囊胚及更早阶段的胚胎进行均等分割,才可得到遗传性状相同的小鼠,D错误。
故选B。
15.(2025·广西·模拟预测)科研团队为优化牛体细胞核移植流程,开展相关实验,结果如表所示。已知体细胞核移植的核心是将体细胞核移入去核卵母细胞,再经胚胎培养和移植获得后代,核重编程(已经分化的细胞的细胞核逆转到类似胚胎干细胞的多能性状态的过程)效率直接影响胚胎发育潜能。下列分析正确的是( )
实验
分组
供体细胞
类型
卵母细胞
去核时期
胚胎培养
天数
囊胚形成
率/%
移植妊娠
率/%
囊胚内细胞团比例/%
甲组
成纤维细胞
MⅡ期
7
31.2
18.5
35.8
乙组
成纤维细胞
GV期
7
12.7
4.2
22.1
丙组
卵丘细胞
MⅡ期
7
45.6
26.3
42.5
丁组
卵丘细胞
MⅡ期
5
28.9
10.1
28.3
(注:GV期为减数第一次分裂前期的早期阶段)
A.雌激素能促进生殖细胞的形成,因此让牛超数排卵时应该多次注射雌激素
B.丁组培养天数缩短导致妊娠率下降,原因是胚胎无法完成基因的选择性表达
C.牛体细胞核移植时,卵母细胞的细胞质可能为核重编程提供关键条件
D.乙组核移植成功率低于丙组,可直接推断卵母细胞去核时期为GV期会导致核移植成功率低于MⅡ期
【答案】C
【详解】A、超数排卵一般用促性腺激素,雌激素过多会通过负反馈抑制下丘脑和垂体的分泌活动,反而影响排卵,A错误;
B、胚胎培养5天仍能形成囊胚(28.9%),说明已发生基因选择性表达(如内细胞团、滋养层分化),B错误;
C、卵母细胞细胞质能使体细胞核恢复全能性(核重编程),是体细胞核移植成功的关键,C正确;
D、乙组与丙组同时存在“供体细胞类型”和“卵母细胞去核时期”两个变量,未满足单一变量对照原则,无法排除“供体细胞类型”对成功率的干扰,D错误。
故选C。
一、情境拓展·科技前沿(2024-2025热点聚焦)
1、 小分子化合物高效诱导 iPS 细胞(细胞重编程新突破)
2024 年《Cell Stem Cell》发表最新研究,我国科学家筛选出新型小分子化合物组合,无需导入外源基因,仅通过化学诱导即可将小鼠成体皮肤细胞、人类脂肪间充质细胞高效重编程为 iPS 细胞,诱导效率提升至 80% 以上,且重编程后的 iPS 细胞分化潜能更稳定,已成功分化为心肌细胞、神经细胞并用于小鼠疾病模型的细胞治疗,为无外源基因整合的 iPS 细胞临床应用扫清关键障碍。2025 年该技术进入灵长类动物实验阶段,有望解决传统 iPS 细胞诱导的安全性与效率问题。
2 、远缘作物体细胞杂交育种(农业细胞工程新应用)
2024-2025 年,我国农科院在粮食作物与经济作物体细胞杂交领域取得多项突破:成功实现玉米(2N=20)与野生薏苡(2N=14) 体细胞杂交,获得抗倒伏、耐盐碱的杂种植株;完成棉花(2N=52)与野生海岛棉近缘种 体细胞杂交,培育出高抗棉铃虫、纤维品质更优的新型棉花品系;突破甘薯与野生旋花科植物体细胞杂交的原生质体融合效率瓶颈,杂种植株淀粉含量提升 30%。研究团队还优化了原生质体融合后的筛选体系,通过荧光标记快速筛选出真正的杂合细胞,大幅缩短育种周期。
3、 新一代单克隆抗体制备技术(生物医药细胞工程)
2025 年全球生物医药领域聚焦双特异性单克隆抗体、纳米抗体的制备与临床应用,我国企业研发出基于杂交瘤细胞与基因工程结合的新型制备技术:将鼠源杂交瘤细胞的抗体基因进行人源化改造,再通过动物细胞培养大规模制备单克隆抗体,降低鼠源抗体的免疫原性;同时利用单细胞测序技术快速筛选出能产生特异性抗体的浆细胞,无需多次免疫即可获得目标 B 淋巴细胞,大幅缩短单克隆抗体制备周期。该技术已应用于肺癌、肝癌的靶向治疗抗体与新冠变异株检测抗体的生产。
4 、类器官培养与细胞工程融合(临床研究新方向)
2024-2025 年,类器官培养成为细胞工程与临床医学的交叉热点,我国科学家利用iPS 细胞与组织工程技术,成功构建出人类肝脏类器官、肾脏类器官与肠道类器官,且实现类器官的长期体外培养。该类器官可精准模拟人体器官的生理功能与病理变化,已用于肝炎、肾病药物的筛选与毒性检测,替代传统动物实验;同时利用患者自身成纤维细胞诱导的 iPS 细胞构建类器官,实现肿瘤的个性化药敏测试,为癌症精准治疗提供依据。
5、 CAR-T 细胞疗法的细胞工程优化(免疫细胞治疗)
2025 年 CAR-T 细胞疗法迎来技术升级,我国科研团队通过细胞工程技术对 CAR-T 细胞进行双重改造:一是利用慢病毒载体将靶向肿瘤抗原的嵌合抗原受体(CAR)基因导入患者自身 T 细胞,二是通过小分子化合物诱导 T 细胞体外扩增的同时,保持其体内杀伤活性,解决传统 CAR-T 细胞体外扩增后活性降低的问题。优化后的 CAR-T 细胞已用于复发难治性淋巴瘤、白血病的临床治疗,完全缓解率提升至 75% 以上,且大幅降低了细胞因子风暴的发生风险。
6、 微藻与植物体细胞融合(新能源与生态细胞工程)
2024 年中科院在微藻细胞工程领域取得突破,成功实现产油微藻与耐低温蓝藻的体细胞融合,获得的杂合藻株兼具产油效率高、耐低温的特点,可在北方低温地区大规模培养,为生物柴油生产提供优质原料;同时实现浮萍与固氮蓝藻的原生质体融合,杂合浮萍能自主固氮,无需施加氮肥即可快速生长,可作为优质饲料与生物炭原料,兼具生态效益与经济价值。
二、新情境探究、结合教材分析以及长句作答
1.(结合教材)分析并回答下列问题:
(1)植物体细胞杂交过程中,需用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁获得原生质体,不用胰蛋白酶的原因是_______________________________________________________。
答案:胰蛋白酶的作用是分解动物细胞间的蛋白质,使动物细胞分散;而植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,胰蛋白酶无法分解这两种物质,因此不能去除植物细胞壁,故不用胰蛋白酶。
(2)单克隆抗体制备中,将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后,需进行两次筛选,第一次筛选未获得杂交瘤细胞的原因可能是________________________________________。
答案:细胞融合是随机的,可能出现B淋巴细胞自身融合细胞、骨髓瘤细胞自身融合细胞,这些融合细胞均不属于杂交瘤细胞;此外,也可能存在未发生融合的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞,因此第一次筛选可能未获得杂交瘤细胞。
(3)动物细胞培养过程中,需定期更换培养液,却不需要像植物组织培养那样添加植物激素,原因是____________________________________________________________。
答案:定期更换培养液的目的是清除细胞代谢产生的废物,防止废物积累对细胞生长造成抑制;动物细胞培养不需要添加植物激素的原因是动物细胞的增殖和生长主要依赖自身分泌的生长因子,且培养液中添加的血清已含有多种生长因子,可满足细胞生长需求,而植物组织培养中植物细胞需要外源植物激素调控脱分化和再分化过程。
2.(长句作答类)研究人员利用小鼠成纤维细胞诱导获得iPS细胞,再将iPS细胞定向分化为胰岛B细胞,过程如下图所示。为探究诱导iPS细胞分化为胰岛B细胞的最优细胞因子组合,设置了不同实验组,检测各组胰岛B细胞分泌胰岛素的量,结果如下表。回答下列问题:
(1)表格中最优的细胞因子组合是________________,判断的依据是
___________________________________________________________。
答案:最优的细胞因子组合是“细胞因子A+细胞因子B+细胞因子C”(注:若题干表格有具体组合,需按表格数据调整,此处为通用合理答案);判断的依据是该组合处理组的胰岛B细胞分泌胰岛素的量最多,说明该组合对iPS细胞定向分化为胰岛B细胞的诱导效果最佳。
(2)iPS细胞定向分化为胰岛B细胞的过程中,细胞内遗传物质是否发生改变?________________,判断的依据是_______________________________________,该过程的本质是_____________________________________________________。
答案:否;判断的依据是细胞分化的本质是基因的选择性表达,遗传物质不会发生改变,iPS细胞定向分化为胰岛B细胞的过程属于细胞分化,因此细胞内遗传物质不改变;该过程的本质是基因的选择性表达(即胰岛B细胞特有的基因被激活表达,其他无关基因被抑制)。
3.(长句作答)分析并回答下列问题:
(1)植物组织培养过程中,脱分化阶段培养基中生长素和细胞分裂素的比例需________________(填“高于”“低于”或“等于”)再分化阶段,原因是_________________________________________________。
答案:等于;原因是脱分化阶段需要诱导已分化的植物细胞恢复分裂能力,形成愈伤组织,此时生长素和细胞分裂素比例适中(等于)更利于细胞分裂和愈伤组织形成;而再分化阶段需要调控愈伤组织分化形成根或芽,需调整两种激素的比例(生长素比例高诱导生根,细胞分裂素比例高诱导生芽),因此脱分化阶段比例需等于再分化阶段。
(2)体细胞杂种植株与传统杂交育种获得的植株相比,最突出的优势是______________________________________________________。
答案:能够克服远缘杂交不亲和的障碍,将两个不同物种的优良性状集中到同一个植株上。
(3)单克隆抗体在疾病治疗中具有特异性强、灵敏度高的优势,但其制备过程中需进行多次筛选,其中第二次筛选的目的是__________________(填具体目的)。培养杂交瘤细胞时,培养液中添加血清的作用是__________________________________。
答案:筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞;血清中含有多种未知的营养成分和生长因子,这些成分是细胞生长和增殖所必需的,且无法被合成培养基完全替代,因此添加血清可为杂交瘤细胞的生长和增殖提供充足的营养。
4.(新情境)2025年科研团队利用CRISPR-Cas9基因编辑技术改造CAR-T细胞,增强其对肿瘤细胞的识别和杀伤能力,流程如下图所示。回答下列问题:
(1)改造CAR-T细胞时,将编辑后的CAR基因导入T细胞常用的方法是________,该方法的优势是_____________________________________________________。
答案:病毒载体法(或慢病毒载体法);优势是导入效率高,且能将CAR基因整合到T细胞的基因组中,使CAR基因稳定表达。
(2)CAR-T细胞疗法中,获取患者自身T细胞进行改造再回输的原因是__________________________________________________。
答案:避免发生免疫排斥反应;患者自身的T细胞改造后回输,机体的免疫系统不会将其识别为外来异物,从而不会产生免疫排斥反应,保证CAR-T细胞能正常发挥杀伤肿瘤细胞的作用。
(3)改造后的CAR-T细胞与未改造的T细胞相比,在肿瘤治疗中的优势是_____________________________________________________________(答出两点)。
答案:①对肿瘤细胞的识别特异性更强,能精准靶向杀伤肿瘤细胞,减少对正常细胞的损伤;②杀伤能力更强,可有效清除复发或难治性肿瘤细胞,提升治疗效果。
1.(2025·浙江杭州·模拟预测)实验人员选取马铃薯(甲)、番茄(乙)两种生物幼嫩的叶细胞进行培养,在获得的愈伤组织中分别加入蜗牛肠道提取液,然后加入诱导剂诱导形成杂种细胞,通过培养该杂种细胞得到了一个新品种(丙)。检测发现,丙中的染色体数目少于甲、乙染色体数目之和。下列叙述错误的是( )
A.蜗牛肠道提取液中可能含有降解植物细胞壁的酶
B.上述诱导形成杂种细胞的诱导剂通常是PEG
C.原生质体在融合过程中可能有部分染色体丢失
D.细胞分裂素和生长素的比值不会影响培育过程中基因表达的顺序
【答案】D
【分析】植物体细胞杂交:来自两个不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞(植物体细胞杂交技术),把杂种细胞培育成植株(植物组织培养技术)。
【详解】A、植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,根据酶的专一性原理,要分解植物细胞壁应该用纤维素酶和果胶酶,即蜗牛消化道提取液中,可能含有纤维素酶和果胶酶,A正确;
B、植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,可以利用酶解法,即利用纤维素酶和果胶酶分解纤维素和果胶去除细胞壁,得到原生质体,再利用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂,诱导原生质体融合,B正确 ;
C、丙中的染色体数目少于甲、乙染色体数目之和,说明原生质体在融合过程中可能有部分染色体丢失,C正确;
D、细胞分裂素和生长素的比值高时有利于芽的分化,细胞分裂素和生长素的比值低时有利于根的分化,说明细胞分裂素和生长素的比值会影响培育过程中基因表达的顺序,D错误。
故选D。
2.(2025·陕西西安·二模)大熊猫是我国珍稀濒危物种,部分个体存在繁殖障碍。科研人员为增加大熊猫种群数量,计划利用核移植技术结合胚胎移植技术培育后代,过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.对供体细胞培养时,需保证其增殖能力与核的完整性,为核移植提供优质供体核
B.过程②去核的卵母细胞需培养至减数第二次分裂中期,以利于核融合
C.重构胚激活时可通过电刺激等物理方法,使其完成细胞分裂和发育进程
D.丁熊猫的遗传物质完全来自甲熊猫,代孕丙熊猫为胚胎发育提供营养和场所
【答案】D
【详解】A、供体细胞培养的目的是维持细胞增殖能力、保证细胞核结构与功能完整,为核移植提供合格的供体核,A正确;
B、减数第二次分裂中期(MII期)的卵母细胞,细胞质中含有能促进核重编程的物质,是核移植的理想受体,利于后续核融合与胚胎发育,B正确;
C、电刺激等物理方法可激活重构胚,使其从静止状态进入细胞分裂和发育阶段,C正确;
D、丁熊猫的遗传物质主要来自甲熊猫(供体核),但卵母细胞的细胞质(来自乙熊猫)也含有少量遗传物质,D错误。
故选D。
3.(2025·陕西西安·模拟预测)异体器官移植是替代器官功能的有效途径。中国科学家综合利用多种现代生物技术,在猪的体内培育出了一个“人-猪嵌合中期肾”,部分流程如下图所示,图中数字表示相关过程。已知胚胎在未分化前相互连接比较松散,可塑性强。下列相关叙述正确的是( )
A.选择猪的桑葚胚或原肠胚等早期胚胎导入iPS细胞成功率更高
B.过程②使用乙醇或蛋白酶合成促进剂激活重构胚发育成早期胚胎
C.过程①选择的受体母猪应提前做发情处理
D.利用胚胎分割等有性生殖技术可以增加人源化中肾的数量
【答案】C
【分析】胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎,或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内,使之继续发育为新个体的技术。
【详解】A、根据题意可知,胚胎在未分化前相互连接比较松散,可塑性强,因此应选择猪的桑葚胚或囊胚等早期胚胎导入ipsc成功率更高,而原肠胚时期的细胞已经发生了分化,A错误;
B、可用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等)激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程,B错误;
C、过程①为核移植,过程④是胚胎移植,对受体母猪应提前做发情处理,使其具备容易接受胚胎的能力,C正确;
D、胚胎分割属于无性繁殖,D错误。
故选C。
4.(2025·甘肃甘南·模拟预测)人类乳头状瘤病毒(HPV)是一种常见的球形DNA病毒,能引起人体皮肤黏膜的鳞状上皮增殖。HPV识别宿主细胞并与其融合的过程依赖于该病毒囊膜表面的B20蛋白,科研人员进行如下实验,以期获得抗HPVB20的单克隆抗体。下列叙述正确的是( )
A.图中过程①是给小鼠注射HPV
B.与诱导植物原生质体融合相比,图中诱导融合特有的方法是灭活病毒诱导法
C.诱导融合结束后,甲中两两融合的细胞都能在乙上存活
D.图中过程②是将产生相应抗体的杂交瘤细胞注入小鼠体内,然后从其血浆中分离抗体
【答案】B
【分析】单克隆抗体制备流程:对小鼠注射特定的抗原蛋白,使小鼠产生免疫反应,从脾脏中获得相应的B淋巴细胞;将小鼠骨髓瘤细胞与已免疫的B淋巴细胞诱导融合;(筛选①)再用特定的选择性培养基进行筛选,只有融合的杂种细胞才能生长;(筛选②)对上述杂种细胞进行克隆化培养和抗体检测,获得能产生专一抗体的杂交瘤细胞;将杂交瘤细胞在体外大规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖,最终获得单克隆抗体。
【详解】A、图中过程①是给小鼠注射抗原,即HPV的B20蛋白,从而获得已免疫的B淋巴细胞,A错误;
B、与诱导植物原生质体融合相比,促使动物细胞融合特有的方法是灭活病毒诱导法,B正确;
C、甲中两两融合的细胞中只有杂交瘤细胞能在选择培养基(乙)上存活,C错误;
D、通常将产生相应抗体的杂交瘤细胞注入小鼠腹腔内,然后从小鼠的腹水中分离抗体,D错误。
故选B。
5.(2025·湖南·模拟预测)被称为“沙漠之舟”的单峰骆驼在野外几乎灭绝,科研人员为拯救濒危野化单峰骆驼,利用现代生物技术尝试进行人工培育,流程如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.野化单峰骆驼C可以选择雌性个体,也可以选择雄性个体
B.可用Ca2+载体、乙醇等激活重构胚使其完成细胞分裂和发育进程
C.过程①通常对B驯养单峰骆驼注射性腺激素使其超数排卵
D.过程②为受精过程,常以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志
【答案】C
【分析】胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎,或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内,使之继续发育为新个体的技术,其中提供胚胎的个体称为“供体”,接受胚胎的个体称为“受体”。
【详解】A、野化单峰骆驼C为提供细胞核的个体,可以选择雌性个体,也可以选择雄性个体,A正确;
B、用物理或化学方法如电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程,B正确;
C、过程①通常对B驯养单峰骆驼注射外源促性腺激素使其超数排卵,C错误;
D、在实际胚胎工程操作中,常以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志,D正确。
故选C。
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