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1．(2022·浙江6月卷，23)下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是( D )
A．用自然生长的茎进行组培须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒
B．培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换
C．组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富
D．不带叶片的菊花幼茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株
解析：用自然生长的茎段进行组织培养，可取一茎段在70%乙醇中浸泡10 min，进行无菌水清洗，再放入5%次氯酸钠溶液中浸泡5 min，最后在超净台中用无菌水清洗，A错误；培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入但不能阻止瓶内外的气体交换，B错误；蛭石不能为组培苗提供营养物质，C错误；不带叶片的菊花幼茎切段可以脱分化后再分化出根、叶等器官，最终形成完整的菊花植株，为器官发生途径，D正确。
2．(2022·山东卷，15)如图所示，将由2种不同的抗原分别制备的单克隆抗体分子，在体外解偶联后重新偶联可制备双特异性抗体，简称双抗。下列说法错误的是( D )
A．双抗可同时与2种抗原结合
B．利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞
C．筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原
D．同时注射2种抗原可刺激B细胞分化为产双抗的浆细胞
解析：根据抗原和抗体发生特异性结合的原理推测，双抗可同时与2种抗原结合，A正确；根据抗原与抗体能够发生特异性结合的特性，利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞，从而使药物发挥相应的作用，B正确；由于双抗是在两种不同的抗原刺激下，B细胞增殖、分化产生不同的浆细胞分泌形成的，因此，筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原来进行抗原—抗体检测，从而实现对双抗的筛选，C正确；同时注射2种抗原可刺激B细胞分化形成不同的浆细胞，而不是分化成产双抗的浆细胞，D错误。
3．(2021·浙江1月卷)下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( C )
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： 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。
4．(2023·湖北卷改编，22)某病毒对动物养殖业危害十分严重。我国学者拟以该病毒外壳蛋白A为抗原来制备单克隆抗体，以期快速检测该病毒，其主要技术路线如图所示。
回答下列问题：
(1)与小鼠骨髓瘤细胞融合前，已免疫的脾细胞(含浆细胞)_不需要__(填“需要”或“不需要”)通过原代培养扩大细胞数量；添加脂溶性物质PEG可促进细胞融合，该过程中PEG对细胞膜的作用是_使细胞接触处的磷脂分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合__。
(2)在杂交瘤细胞筛选过程中，常使用特定的选择培养基(如HAT培养基)，该培养基对_未融合的亲本细胞__和_融合的具有同种核的细胞__生长具有抑制作用。
(3)单克隆抗体筛选中，将抗体与该病毒外壳蛋白进行杂交，其目的是_通过抗体检测呈阳性来获得分泌所需抗体的杂交瘤细胞__。
解析：浆细胞是高度分化的细胞，不能增殖，所以不需要通过原代培养扩大细胞数量。脂溶性物质PEG可使细胞接触处的磷脂分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。在杂交瘤细胞筛选过程中，用特定的选择培养基进行筛选，在该培养基上，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。单克隆抗体筛选中，将抗体与该病毒外壳蛋白进行杂交，是运用了抗原—抗体杂交技术，抗体检测呈阳性的细胞，即为所需的杂交瘤细胞。
5．(2022·全国甲卷，38)某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊，为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代，该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题：
(1)为了实现体外受精需要采集良种公羊的精液，精液保存的方法是 冷冻保存　。在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因是 刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精　；精子体外获能可采用化学诱导法，诱导精子获能的药物是 肝素或钙离子载体A23187　(答出1点即可)。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到 MⅡ中期　时才具备与精子受精的能力。
(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行，该培养液的成分除无机盐、激素、血清外，还含的营养成分有 维生素、氨基酸、核苷酸　(答出3点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。
(3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作，以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是 对受体母羊进行同期发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查，一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代　。
解析：(1)精液可以冷冻保存，使用前再将精液解冻离心分离。刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精，故在体外受精前要对精子进行获能处理；通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法，化学诱导法是将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能。卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期(MⅡ中期)才能具备与精子受精的能力。(2)进行早期胚胎培养的培养液中，除了无机盐、激素、血清外，还含有维生素、氨基酸、核苷酸等。(3)要利用保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料，获得具有该公羊优良性状的后代，主要是利用胚胎移植技术，即对受体母羊进行同期发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查，一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代。
6．(2020·天津卷)某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时，参照品种B的最佳激素配比(见下表)进行预实验。
品种B组织培养阶段 细胞分裂素浓度(μmol/L) 生长素浓度(μmol/L)
Ⅰ诱导形成愈伤组织 m1 n1
Ⅱ诱导形成幼芽 m2 n2
Ⅲ诱导生根 m3 n3
据表回答：
(1)Ⅰ阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体，原因是_细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织__。
(2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中发生基因选择性表达的是_Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ__阶段。
(3)为确定品种A的Ⅰ阶段的最适细胞分裂素浓度，参照品种B的激素配比(m1>2.0 μmol/L)，以0.5 μmol/L为梯度，设计5个浓度水平的实验，细胞分裂素最高浓度应设为_m1＋1.0__μmol/L。
(4)Ⅲ阶段时，科研人员分别选用浓度低于或高于n3 μmol/L的生长素处理品种A幼芽都能达到最佳生根效果，原因是处理幼芽时，选用低浓度生长素时的处理方法为_浸泡法(长时间处理)__，选用高浓度生长素时的处理方法为_沾蘸法(短时间处理)__。
(5)在_Ⅰ__阶段用秋水仙素对材料进行处理，最易获得由单个细胞形成的多倍体。
解析：(1)在诱导愈伤组织形成时，通常采用茎尖、幼叶做外植体，因为这些部位的细胞分裂能力强、分化程度低，全能性容易表达，容易诱导产生愈伤组织。(2)Ⅰ过程愈伤组织形成是离体的植物细胞脱分化的结果，脱分化过程中细胞的结构和功能发生了明显改变，成为未分化状态；Ⅱ、Ⅲ过程形成幼芽、根的过程存在细胞的分化，分化和脱分化都存在基因的选择性表达，故Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段都存在基因的选择性表达。(3)根据题意，表中数据为品种B的最佳激素配比，若要确定品种A的Ⅰ阶段最佳细胞分裂素浓度，以0.5 μmol/L为梯度，可参考m1为中间值，故实验中细胞分裂素最高浓度可设为m1＋1.0 μmol/L。(4)实验中用生长素处理插条的方法可选用浸泡法或沾蘸法，浸泡法时间长、所需浓度低，而沾蘸法处理时间短、所需浓度高；因此Ⅲ过程中分别选用浓度低于或高于n3 μmol/L的生长素处理品种A的幼苗芽，选用低浓度生长素时的处理方法为浸泡法，时间长，而选用高浓度生长素时处理方法为沾蘸法，时间短，都能达到比较适宜的浓度，达到最佳生根效果。(5)秋水仙素可抑制纺锤体形成，导致染色体加倍形成多倍体，愈伤组织分裂旺盛，故在Ⅰ阶段用秋水仙素处理，最易获得由单个细胞形成的多倍体。第2课时　植物细胞工程的应用和细胞产物的工厂化生产
知识点一　植物繁殖的新途径
基础知识·双基夯实
1．快速繁殖
(1)快速繁殖技术：快速繁殖优良品种的_植物组织培养__技术。
(2)特点
2．作物脱毒
(1)选材部位：植物的_顶端分生区附近__。
(2)选材原因：_顶端分生区附近__的病毒极少，甚至_无病毒__。
(3)实例：目前采用_茎尖组织___培养技术来脱去病毒，在_马铃薯__、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等主要经济作物上已获得成功。
活 | 学 | 巧 | 练
1.葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于微型繁殖。( × )
2．脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位。( × )
3．微型繁殖技术只保持亲本的优良性状。( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？
提示：植物组织培养到愈伤组织阶段，细胞进行有丝分裂，细胞分裂速度较快，从而获得大量的组织细胞，然后不断地分割、移瓶、诱导再分化形成新植株。植物组织培养在实验室进行，受季节、气候等条件限制较小。
2．作物培养过程中为什么要进行作物脱毒，如何进行作物脱毒？
提示：对于无性繁殖的作物，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低、品质变差。而植物顶端分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植物就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
课内探究·名师点睛
植物繁殖新途径的优点
繁殖新途径 优点
微型繁殖 (1)能保持亲本的优良性状(2)繁殖速度快(3)不受季节、气候、地域的限制
作物脱毒 获得高产、优质的无病毒植株
典例1　如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列叙述不正确的是( A )
―→
A．该途径依据的原理是植物细胞具有全能性
B．需在无菌和人工控制的条件下进行
C．经过程①细胞的形态和结构发生了变化
D．外植体是离体的器官、组织或细胞
解析： 图中过程的终点不是个体，也未经分化形成其他各种组织细胞，故未体现细胞的全能性，A项错误；该过程需要在无菌和人工控制的条件下进行，B项正确；过程①表示已分化的细胞经过脱分化形成愈伤组织，失去其特有的结构和功能转化成未分化的细胞，C项正确；外植体是离体的器官、组织或细胞，D项正确。
变式训练 下列有关植物细胞工程应用的叙述，错误的是( A )
A．用快速繁殖技术可获得新品种
B．利用植物细胞培养可实现紫草的细胞产物工厂化生产
C．对愈伤组织进行诱变处理，从分化的植株中可筛选出新品种
D．利用植物组织培养技术可以获得脱毒苗
解析： 快速繁殖技术属于无性繁殖，亲、子代细胞内的遗传物质相同，A项错误；利用植物细胞培养可实现紫草的细胞产物工厂化生产，B项正确；在植物组织培养过程中，可以对培养细胞进行化学或物理的诱变处理，促使其发生突变，再通过诱导分化形成植株，从这些植株中筛选出高抗、高产、优质的突变体，从而培育成新品种，C项正确；利用植物组织培养技术可以获得脱毒苗，培育时，一般选取植物顶端分生区作材料，其依据是分生区不含病毒(或含病毒极少)，D项正确。
知识点二　作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产
基础知识·双基夯实
1．单倍体育种
(1)过程：__花药__培养→__单倍体__植株纯合子植株。
(2)优点
①后代是纯合子，能_稳定遗传__。
②明显缩短了_育种的年限__。
2．突变体的利用
(1)产生原因：在植物的组织培养过程中，易受_培养条件__和__诱变因素__(如射线、化学物质等)的影响而_产生突变__。
(2)利用：筛选出对人们有用的_突变体__，进而培育成_新品种__。
3．次生代谢物
(1)概念：植物代谢会产生一些一般认为_不是植物基本的生命活动所必需__的产物。
(2)作用：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。
4．生产技术手段：_植物细胞培养__技术。
5．优点：_生产速度快__。
6．实例：利用紫草细胞的组织培养生产的_紫草宁__具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。利用红豆杉细胞的组织培养生产的_紫杉醇__具有高抗癌活性。
活 | 学 | 巧 | 练
1.单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。( × )
2．突变体培育通常对植物的愈伤组织进行诱变处理，而工厂化生产的细胞产物也来自愈伤组织细胞。( √ )
3．工厂化生产的细胞次生代谢物，其化学成分都是蛋白质。( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.花药离体培养获得的单倍体幼苗如何诱导染色体加倍？原理是什么？
提示：可用适宜浓度的秋水仙素处理幼苗诱导染色体加倍，也可低温诱导染色体加倍。其原理都是抑制纺锤体的形成。
2．为什么用物理或化学因素处理愈伤组织更易诱发突变？产生的变异一定符合需要吗？
提示：因为愈伤组织细胞处在分裂过程中，细胞要进行DNA分子复制，因此更易发生突变。由于突变是不定向的，产生的变异不一定符合需要。
课内探究·名师点睛
单倍体育种和突变体育种的比较
项目 原理 优点 一般流程
单倍体育种 染色体变异 极大地缩短了育种年限 亲本F1―→花药花粉细胞培养愈伤组织分化出小植物单倍体植株正常植株
突变体育种 基因突变 产生新基因，大幅度改良某些性状
典例2　下图是利用某植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图，据图判断下列说法错误的是( B )
花粉植株A植株B
A．过程②通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为有丝分裂前期
B．通过过程①得到的植株既有纯合子又有杂合子
C．过程①属于植物的组织培养，在此过程中需使用一定量的植物激素
D．与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种年限
解析：过程②常使用秋水仙素使染色体数目加倍，作用的机理是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，使后期染色单体分开后不能向细胞两极移动，A正确；题图过程是单倍体育种过程，所以过程①是花药培养，获得的是单倍体，基因型为AB、Ab、aB、ab 4种，经染色体数目加倍后得到的植株B都为纯合子，B错误；过程①属于植物的组织培养，需要生长素和细胞分裂素的诱导，C正确；与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种年限，D正确。
变式训练 紫草宁具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。在工厂化生产中，取紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织，再转入紫草宁形成培养基，然后再将细胞破碎后提取出紫草宁。下列相关叙述中，不正确的是( D )
A．工厂化生产过程包括细胞的脱分化
B．在紫草宁生产过程中，不必将愈伤组织培养出根、芽等器官
C．紫草的愈伤组织细胞在低渗溶液中不会涨破
D．紫草宁在细胞内合成后被分泌到细胞外
解析：根据题意可知，工厂化生产过程中有利用紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织的过程，该过程为细胞的脱分化，A正确；题中显示工厂化生产的流程为“取紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织，再转入紫草宁形成培养基，然后再将细胞破碎后提取出紫草宁”，显然该过程中不必将愈伤组织培养出根、芽等器官，B正确；紫草的愈伤组织细胞含有细胞壁，因此其在低渗溶液中不会涨破，C正确；需要将紫草细胞破碎后提取出紫草宁，显然紫草宁在细胞内合成后不会被分泌到细胞外，D错误。
植物组织培养各阶段的应用
注意：愈伤组织是已分化的细胞经过激素的诱导，脱分化形成的排列疏松、高度液泡化的具有分生能力的薄壁细胞团。
1．为了获得突变体，可以对愈伤组织进行物理或化学方法的诱变处理。
2．一般利用愈伤组织的分生能力，产生更多的子细胞， 获得较多的细胞产物。
典例3　植物细胞工程包括植物组织培养、植物体细胞杂交等技术，具有广泛的应用前景和实用价值。下列对这些操作或应用描述不正确的是( D )
A．可用PEG诱导原生质体融合，再生出细胞壁是融合成功的标志
B．利用植物组织培养技术可大量获得人参皂苷干粉，且已投入规模化生产
C．植物培养基中常用的植物生长调节剂一般可以分为生长素类和细胞分裂素类
D．获取植物原生质体时，需在蔗糖浓度高于细胞液浓度的缓冲液中进行，以使细胞发生质壁分离便于观察
解析：植物细胞(或原生质体)融合可用PEG进行诱导，融合成功的标志是再生出细胞壁，A正确；用植物组织培养技术将外植体培育到愈伤组织，再进行植物细胞培养，生产人参皂苷干粉，已投入规模化生产，B正确；植物生长调节剂在植物组织培养中具有极其重要的作用，根据其功能特点可分为生长素类和细胞分裂素类，C正确；获取植物原生质体时，除使用纤维素酶和果胶酶外，还要在蔗糖浓度与细胞液浓度相当的缓冲液中进行，以免细胞过度吸水或失水，此时原生质体已无细胞壁，无法观察到质壁分离，D错误。
学 | 霸 | 记 | 忆
1.微型繁殖实际是一种无性繁殖，可以保持优良品种的遗传特性。
2．植物顶端分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此采用茎尖组织培养能脱去病毒。
3．单倍体育种极大的缩短了育种年限，节约了大量的人力和物力。
4．培养的细胞一直处于不断增殖状态，因此容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变。
5．次生代谢物是植物代谢产生的一些一般认为不是植物基本生命活动所必需的产物。
1．下列有关植物细胞工程及其应用的说法，错误的是( D )
A．植物细胞工程的原理是植物细胞的全能性
B．植物组织培养需要将植物组织或细胞离开母体
C．植物快繁是植物组织培养的重要应用
D．单倍体育种不改变生物的遗传性状
解析： 植物细胞工程的原理是植物细胞的全能性，A正确；植物组织培养前需要将组织细胞离体处理，B正确；植物组织培养的应用有植物快繁、微型繁殖、作物脱毒、培养单倍体等，C正确；单倍体育种获得稳定遗传的纯合子，遗传性状可能改变，D错误。
2．野生二倍体草莓病毒感染严重，产量低下，用花药离体培养法脱毒率可达100%。以下分析错误的是( B )
A．获取的草莓花药用酒精进行短时表面消毒后应立即用无菌水清洗
B．花药不用经过脱分化阶段，直接可以分化为单倍体植株
C．与有性繁殖相比，自然界中进行无性繁殖的野生草莓感染的病毒更容易传给后代
D．花药离体培养过程中辐射诱变产生的隐性突变经染色体加倍后更容易显现
解析：为了防止培养过程中的杂菌污染，获取的草莓花药用酒精进行短时表面消毒后应立即用无菌水清洗，A正确；离体的花药需要经过脱分化、再分化阶段，才可以分化为单倍体植株，B错误；与有性繁殖相比，自然界中进行无性繁殖的野生草莓，其感染的病毒更容易传给后代，C正确；花药离体培养过程中辐射诱变产生的隐性突变基因控制的是隐性性状，用二倍体植株的花药离体培养得到的单倍体植株，其细胞中只含有一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现，D正确。
3．“迷你植物”是通过植物组织培养技术，在人工控制的无菌环境下，生长在玻璃或透明塑料容器等相对密封的空间内的一系列微型植物的总称。下图是“迷你植物”组织培养过程示意图。回答下列问题：
(1)培育“迷你植物”的原理是植物细胞具有_全能性__。为了使培育的“迷你植物”无病毒，选材时一般选取_茎尖或根尖__，原因是_茎尖或根尖病毒很少，甚至无病毒__。
(2)为了保证“迷你植物”的正常生长，容器内装有的凝胶状透明培养基中需要含有植物生长所需要的_各种无机盐和水分__。
(3)在培育“迷你植物”时，为了有利于嫩枝组织细胞形成愈伤组织，常常需要在配制好的培养基中添加_植物激素__。嫩枝组织细胞接种后2～5天，若发现其边缘局部污染，可能的原因是_嫩枝消毒不彻底__。
(4)若图中的愈伤组织没有形成根，但分化了芽，其原因可能是_培养基中生长素较少，细胞分裂素较多__。
解析：(1)培育“迷你植物”的过程利用了植物组织培养技术，其原理是植物细胞具有全能性。由于茎尖或根尖病毒很少，甚至无病毒，因此为了使培育的“迷你植物”无病毒，选材时一般选取茎尖或根尖。(2)为了保证“迷你植物”的正常生长，容器内装有的凝胶状透明培养基中需要含有植物生长所需要的各种无机盐和水分。(3)在培育“迷你植物”时，为了有利于嫩枝组织细胞形成愈伤组织，常常需要在配制好的培养基中添加植物激素。嫩枝组织细胞接种后2～5天，若发现其边缘局部污染，可能的原因是嫩枝消毒不彻底。(4)若题图中的愈伤组织没有形成根，但分化了芽，其原因可能是培养基中生长素较少，细胞分裂素较多。第2节　动物细胞工程
课标要求
1．阐明动物细胞培养的条件和过程。
2．阐述干细胞在生物医学工程中广泛的应用价值。
3．举例说出动物细胞融合的概念、原理及应用。
4．阐明利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体的过程。
5．认同单克隆抗体在临床上有重要的应用价值。
6．概述动物细胞核移植技术的含义及类型。
7．简述动物体细胞核移植的基本过程。
8．说出体细胞核移植技术的应用前景。
核心素养
1．生命观念——以细胞的结构与功能为基础，理解动物细胞融合的内涵；并正确理解植物体细胞杂交与动物体细胞融合技术的区别。
2．科学思维——构建动物细胞培养的流程图，认同动物细胞培养是动物细胞工程的基础。结合具体实例，以流程图的形式表示单克隆抗体的制备过程。
3．社会责任——理性客观地分析干细胞在临床上的应用所产生的效益与风险。了解体细胞核移植技术已取得的进展和尚未解决的问题。理性看待体细胞核移植技术存在的问题。
第1课时　动物细胞培养
知识点一　动物细胞培养的条件和过程
基础知识·双基夯实
1．概念
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)悬浮生长：细胞悬浮在培养液中生长增殖。密度过大时，由于_有害代谢物__积累和培养液中_营养物质缺乏__，细胞分裂受阻。
(2)细胞贴壁：多数细胞贴附在_瓶壁__上生长。
(3)接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面_相互接触__时，细胞_停止分裂增殖__的现象称为细胞的接触抑制。
(4)原代培养：指动物组织经处理后的_初次培养__。
(5)传代培养：分瓶后的细胞培养。传代培养时，悬浮生长的细胞直接用_离心__法收集；贴壁生长的细胞要先用_胰蛋白酶__等处理，再用_离心__法收集。
活 | 学 | 巧 | 练
1.多数动物细胞培养过程中其培养液所需的适宜pH为6.8～7.0。( × )
2．动物细胞培养要定期更换培养液，其目的是便于清除代谢物，防止代谢物积累对细胞自身造成伤害。( √ )
3．动物细胞培养技术的原理是动物细胞的全能性。( × )
4．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。( × )
5．培养动物细胞的第一代(即第一次细胞增殖)被称为原代培养。( × )
6．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.动物细胞培养过程中有接触抑制现象，这一现象说明了细胞膜具有什么功能？细胞膜接受信息后，细胞停止分裂又说明了什么？
提示：细胞培养过程中的接触抑制说明了细胞膜能进行细胞间的信息交流。细胞膜接受信息后，细胞停止分裂，说明了细胞膜接受的信息能够传递到细胞核 。
2．根据癌细胞的特点，思考一下培养的癌细胞有没有接触抑制现象。
提示：癌细胞细胞膜上糖蛋白减少，细胞的黏着性降低，在适宜的条件下可以无限增殖，因此培养的癌细胞无接触抑制现象，在培养瓶中能够生长成多层。
3．动物细胞培养和植物组织培养的目的有什么不同？
提示：动物细胞培养是为了获得大量的动物细胞或细胞产物；植物组织培养是为了获得新个体或细胞产物。
课内探究·名师点睛
1．动物细胞培养过程分析
(1)培养流程
(2)酶处理
①用酶“两次”处理的目的：第一次使用的目的是使组织细胞分散开；第二次使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，分散后继续培养。
②使细胞分散开的原因：一是能保证细胞所需要的营养供应；二是能保证细胞内有害代谢物的及时排出。
③不能用胃蛋白酶处理：由于大多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，而胃蛋白酶发挥作用的最适pH为2.0左右，因此不能用胃蛋白酶使细胞分散开。
(3)原代培养和传代培养：区分两种“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
项目 植物组织培养 动物细胞培养
不同点 理论基础 植物细胞的全能性 细胞增殖
前处理 无菌、离体 无菌，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理
取材 植物较幼嫩的部位或花药等 动物胚胎、幼龄动物的组织或器官
培养基性质 固体 液体
培养基成分 水、矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素等 糖类、氨基酸、无机盐、维生素等，有些还需要加入血清等
结果 最终产生新个体，体现了细胞的全能性 产生大量细胞，不形成新个体
相同点 ①都需人工条件下的无菌操作；②都需要适宜的温度、pH等条件；③都进行有丝分裂，都不涉及减数分裂
3.培养条件的分析
(1)添加血清的作用：血清中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。细胞培养时，一般需添加10%～20%的血清。
(2)气体环境：CO2维持培养液的pH，O2维持细胞有氧呼吸。
1．培养动物细胞时没有脱分化的过程，因为高度分化的动物细胞发育潜能变窄，失去了发育成完整个体的能力。
2．不是所有的细胞增殖过程中都存在接触抑制。例如，癌细胞增殖时不存在接触抑制，所以在培养瓶中可以形成多层细胞。
典例1　某研究小组对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培养。下列有关说法正确的是( C )
A．在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时，也可用胃蛋白酶处理
B．细胞培养应在含5%CO2和95%O2的混合气体的恒温培养箱中进行
C．为了防止细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的抗生素
D．在相同适宜条件下培养等量的甲、乙细胞，一段时间后，乙细胞数量比甲多
解析：动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，而在这样的环境中胃蛋白酶会变性失活，因此在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时，不可用胃蛋白酶处理，应用胰蛋白酶处理，A错误；细胞培养应在含5%CO2和95%空气的混合气体的恒温培养箱中进行，B错误；为了防止培养过程中杂菌的污染，可向培养液中加入适量的抗生素，C正确；甲(肝肿瘤细胞)失去接触抑制，而乙(正常肝细胞)具有接触抑制，因此一段时间后，甲细胞数量比乙多，D错误。
变式训练 下列有关植物组织培养和动物细胞培养的叙述，正确的是( D )
A．动物细胞培养和植物组织培养所用的都是固体培养基
B．植物韧皮部细胞和小鼠杂交瘤细胞经离体培养均能获得新个体
C．动物细胞培养和植物组织培养都必须在95%空气和5%CO2的混合气体条件下进行
D．植物组织培养技术可用于突变体的培育，动物细胞培养技术可用于筛选抗癌药物
解析：动物细胞培养用液体培养基，植物组织培养用固体培养基，A项错误；植物韧皮部细胞经离体培养可得到新个体，小鼠杂交瘤细胞经离体培养不能得到新个体，B项错误；动物细胞培养需要在95%空气和5%CO2的混合气体条件下进行，而植物组织培养不用在此条件下进行，C项错误；植物组织培养可用于突变体的培育，动物细胞培养可用于检测有毒物质、判断某种物质的毒性，也可用于筛选抗癌药物，D项正确。
知识点二　干细胞的培养及其应用
基础知识·双基夯实
1．干细胞功能：在一定条件下，可以分化成_其他类型的细胞__。
2．干细胞的存在：_早期胚胎__、_骨髓__和_脐带血__等多种组织和器官中。
3．干细胞的种类
胚胎干细胞和成体干细胞等。
4．胚胎干细胞培养的过程
5．干细胞的应用
(1)将正常的造血干细胞移到病人体内，恢复病人的造血和免疫功能。
(2)可应用于治疗人类的某些顽症，如帕金森综合征、少年糖尿病和老年痴呆症等。
(3)可通过胚胎干细胞诱导分化培育人造器官，解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。
活 | 学 | 巧 | 练
1.造血干细胞主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中。( √ )
2．iPS细胞和胚胎干细胞均须从胚胎中获取，也都涉及伦理问题。( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.诱导多能干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么？
提示：诱导多能干细胞具有发育的全能性，可以被诱导分化形成新的组织细胞，经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。
2．诱导多能干细胞为什么可以解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题？
提示：通过干细胞体外诱导分化，可以培育出人造器官，从而解决供体器官不足的问题。另一方面，由于是自身细胞经诱导分化形成的，所以无免疫排斥反应。
课内探究·名师点睛
三种干细胞的比较
举例 胚胎干细胞 成体干细胞 诱导多能干细胞
来源 早期胚胎 成体组织或器官中 诱导高度分化的组织细胞形成
特点 具有分化成为成年动物体内的任何一种类型的细胞，进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能 具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力 诱导过程无须破坏胚胎，不涉及伦理问题，且iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应
典例2　2012年诺贝尔生理学或医学奖获得者发现，利用逆转录病毒将Oct4等4个关键基因导入已分化的体细胞中并表达，可使这个细胞成为类似干细胞的诱导多能干细胞(iPS细胞)。下图为该技术在人体细胞中的实验示意图。下列相关叙述，错误的是( C )
A．由iPS细胞产生其他种类细胞的过程称为细胞分化
B．与传统器官移植相比，利用患者的iPS细胞对其自身受损器官进行修复，成功率更高
C．目前iPS细胞在实际应用中还存在许多问题，例如，有研究发现iPS细胞的增殖难以控制，即iPS细胞具有衰老细胞的特征
D．结合以上信息分析，iPS细胞可能容易分散
解析：iPS细胞拥有与胚胎干细胞相似的分化潜力，说明iPS细胞分化程度低，不易衰老。
变式训练 胚胎干细胞可以分裂、分化形成各种不同的组织细胞。有关胚胎干细胞的叙述错误的是( D )
A．具有细胞周期
B．分化形成不同组织细胞是基因选择性表达的结果
C．形成各种组织细胞的过程一般是不可逆的
D．形成肝脏细胞的过程体现了细胞的全能性
解析：胚胎干细胞能进行连续的有丝分裂，因此具有细胞周期，A正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，B正确；胚胎干细胞通过分化形成各种组织细胞，而该过程具有不可逆性，C正确；胚胎干细胞形成肝细胞时并没有形成完整个体，因此不能体现细胞的全能性，D错误。
混淆胚胎干细胞和衰老细胞的特点
(1)胚胎干细胞的特点
(2)衰老细胞特征的简易识记方法“一大一小，一多两低”。
①一大：细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。
②一小：水分减少，体积变小，代谢减慢，如老人出现皱纹。
③一多：色素逐渐积累，阻碍了细胞内物质的交流和信息传递。如脂褐素增多，出现“老年斑”。
④两低：细胞膜通透性改变，物质运输功能降低；多种酶的活性降低，如酪氨酸酶活性降低，老年人头发变白。
典例3　下列关于胚胎干细胞的叙述中正确的是( D )
A．当受精卵发育到囊胚时，所有的细胞都是胚胎干细胞
B．胚胎干细胞在形态上表现为体积大、细胞核小、核仁明显
C．胚胎干细胞在体外培养时能增殖但不能被诱导分化
D．胚胎干细胞在饲养层细胞上能维持不分化的状态
解析：囊胚中的细胞已出现分化，只有内细胞团的细胞才是胚胎干细胞，A错误；胚胎干细胞在形态上表现为体积小、细胞核大、核仁明显，B错误；胚胎干细胞在体外培养时能增殖，也能被诱导分化成不同的组织器官，C错误；胚胎干细胞在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态，D正确。
学 | 霸 | 记 | 忆
1.动物细胞培养的培养基为液体培养基，含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素等成分，还要加入血清等天然成分。
2．培养动物细胞的CO2培养箱中含有95%的空气和5%的CO2。
3．原代培养和传代培养均需用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞。
4．培养的动物细胞有贴壁生长和接触抑制现象。
5．干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞。
6．体细胞经体外诱导能够形成类似胚胎干细胞的诱导多能干细胞。
1．动物细胞培养的特点是( A )
①细胞贴壁　②有丝分裂　③分散生长　④接触抑制　⑤减数分裂　⑥传代培养一般传至10代就不易传下去
A．①②④⑥ B．②③④⑤
C．①③④⑥ D．③④⑤⑥
解析：培养瓶内悬液中分散的细胞只有贴附在光滑无毒的瓶壁上才会生长增殖，称为细胞贴壁，在悬液中不会分散生长，①正确、③错误；动物体细胞增殖的方式是有丝分裂，没有减数分裂，②正确、⑤错误；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，这叫接触抑制，④正确；传代培养的细胞一般传到10代以后就不易传下去了，⑥正确。
2．下列动物细胞培养过程中，属于原代培养的是( B )
A．用胰蛋白酶使组织分散成单个细胞的过程
B．从机体取得组织经处理后的初次培养过程
C．出现接触抑制现象后接下来的细胞培养过程
D．哺乳动物细胞在培养基中的悬浮生长过程
解析：从机体取得组织经处理后的初次培养的过程是原代培养，A项错误，B项正确；出现接触抑制现象后，接下来的细胞培养过程是传代培养，C项错误；无论原代培养还是传代培养，细胞都有在培养液中的悬浮生长的过程，D项错误。
3．高等动物随着胚胎发育，仅有少数细胞依然具有分化成其他类型细胞和构建组织器官的能力，这类细胞称为干细胞，如造血干细胞。图中最能完整显示正常机体内干细胞基本特征的是( D )
解析： 干细胞可以分裂产生新的干细胞，也可以分化形成具有特定功能的细胞，且分化一般不可逆。第2课时　胚胎工程技术及其应用
知识点一　体外受精
基础知识·双基夯实
1．试管动物：通过人工操作使卵子在_体外__受精，经培养发育为_早期胚胎__后，再进行移植产生的个体。
2．体外受精技术的主要步骤：_卵母细胞的采集__、_精子的获取__和_受精__。
3．过程
活 | 学 | 巧 | 练
1.为了获得更多的卵母细胞，需用性激素对供体进行处理。( × )
2．体外受精后获得的受精卵需要立即移入母体子宫进行妊娠，以保证成活率。( × )
合 | 作 | 探 | 究
试管动物与克隆动物有什么不同？
提示：①生殖方式不同：试管动物属于有性生殖，克隆动物属于无性生殖。
②培育的技术手段不同：试管动物需采用体外受精、胚胎移植等技术，克隆动物需采用核移植、胚胎移植技术。
③是否遵循遗传定律：试管动物遵循遗传定律，克隆动物不遵循遗传定律。
课内探究·名师点睛
1．试管动物并非自始至终都在试管中发育，而是胚胎发育的早期在培养皿和试管中，胚胎发育的绝大部分时间在母体内。
2．体外受精
(1)原理：人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等)，使卵母细胞成熟、精子获能，最终完成受精。
(2)主要步骤：卵母细胞的采集、精子的获取和受精等。
(3)过程：精子进行获能处理，卵子进行成熟培养(发育到MⅡ期)，再进行体外受精。
体外受精形成的胚胎进行胚胎移植属于有性生殖，核移植形成的胚胎进行胚胎移植属于无性生殖，即判断胚胎移植为何种生殖方式，关键要看胚胎是通过何种方式发育而来的。
典例1　以下有关哺乳动物体外受精的叙述，错误的是( D )
A．哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取、受精几个阶段
B．直接从活体动物卵巢中吸取采集的卵母细胞，需要在体外经人工培养至MⅡ期
C．精子和卵母细胞的采集方法不相同
D．给实验动物注射促性腺激素，使其产生更多的精子
解析：哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养，精子的采集和获能、受精几个阶段，A正确；直接从活体动物卵巢中吸取采集的卵母细胞还不成熟，需要在体外经人工培养至MⅡ中期，B正确；精子和卵母细胞的采集方法不相同，C正确；给实验动物注射促性腺激素，使其超数排卵，D错误。
变式训练 下列有关人工授精、体外受精和自然受精的叙述，错误的是( C )
A．人工授精能更有效地发挥公畜的优良特性
B．体外受精能更有效地发挥母畜的繁殖潜能
C．人工授精、体外受精的本质与自然受精不同
D．人工授精过程中的精、卵结合在母畜体内，而体外受精中这一过程发生在体外培养液中
解析：在人工授精时，一般选择优良品种公牛的精液进行受精作用，因此人工授精能更有效地发挥公畜的优良特性，A正确；体外受精是分别将卵子与精子取出后，在体外(培养皿中)使其受精，能更有效地发挥母畜的繁殖潜能，B正确；人工授精、体外受精的本质与自然受精相同，都是两性生殖细胞的结合，C错误；人工授精过程中的精、卵结合发生在母畜体内，而体外受精中这一过程发生在体外培养液中，D正确。
知识点二　胚胎移植
基础知识·双基夯实
1．概念：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。
2．胚胎移植的基本程序
↓
配种或_人工授精__
↓
↓
↓
检查受体母牛_是否妊娠__
3．胚胎移植的意义
(1)充分发挥雌性优良个体的_繁殖潜力__。
(2)_大大缩短__了供体本身的繁殖周期。
(3)对供体施行_超数排卵__处理后，增加后代数量。
(4)推动胚胎工程及其他技术的研究和应用。
活 | 学 | 巧 | 练
1.受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植。( × )
2．胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行，因为两者生理特征相近，易于成功。( √ )
3．胚胎移植时，供体母畜需要具备优良的遗传性能。( √ )
合 | 作 | 探 | 究
1.胚胎移植时怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？
提示：应对供体和受体母畜用激素进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功的关键。
2．超数排卵处理中为什么使用的是促性腺激素而不是性激素？
提示：性激素是由性腺产生并释放的，长期使用外源性激素会导致性腺萎缩。促性腺激素由垂体产生并释放，作用于性腺，可以促进排卵，并且不会使性腺萎缩。
3．进行胚胎移植时应选择发育到什么阶段的胚胎？
提示：动物的早期胚胎一般在桑葚胚或囊胚阶段进行移植。
课内探究·名师点睛
1．胚胎移植的理解
(1)胚胎的来源：通过转基因、核移植、体外受精、体内受精等技术获得的胚胎。
(2)供体：提供胚胎的个体。
(3)受体：接受胚胎的个体。
胚胎受体的条件
2．胚胎移植的生理学基础
项目 内容
胚胎移入的基础 哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的
胚胎收集的基础 哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态
移入胚胎存活的基础 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
保留遗传特性的基础 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响
3.胚胎移植的程序
典例2　以下对于胚胎移植意义的说法正确的是( D )
①良种畜群迅速扩大，加速了育种工作和品种改良　②在世界范围内，胚胎移植不受时间和地域的限制，大量节省了购买种畜的费用　③利用胚胎冷冻保存技术，建立胚胎库，保存品种资源和濒危物种　④在肉用家畜的生产中，一次给受体移入多个胚胎，可增加双胎和多胎的比例
A．①②　　　　　　 B．①③
C．①②③ D．①②③④
解析： 通过胚胎移植可以开发遗传特性优良母畜的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期，大量节省了购买种畜的费用，较快地扩大种群的数量，加速了育种工作和品种改良；利用胚胎冷冻保存技术，建立胚胎库，保存品种资源和濒危物种；一次给受体移入多个胚胎，可增加双胎和多胎的比例。
变式训练 牛胚胎移植的基本程序如图所示，下列说法不正确的是( D )
A．供体母牛的主要职能是产生具有优良性状的胚胎
B．图中a指的是超数排卵，可用促性腺激素处理供体母牛
C．配种后需将供体母牛体内的胚胎冲洗出来
D．应把早期胚胎移植到处于发情状态的母牛的输卵管中
解析：供体母牛的主要职能是产生具有优良遗传性状的胚胎，A正确；图中a指的是超数排卵，可用促性腺激素处理供体母牛，B正确；冲卵的实质是把供体子宫内的胚胎冲洗出来，C正确；应把早期胚胎移植到处于发情状态的母牛的子宫中，D错误。
知识点三　胚胎分割
基础知识·双基夯实
1．概念：采用_机械方法__将早期胚胎切割成_2等份、4等份或8等份__等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
2．所需主要仪器设备：_体视显微镜__和_显微操作仪__。
3．操作对象及要求：选择发育良好、形态正常的_桑葚胚或囊胚__，将它移入盛有操作液的培养皿中，在显微镜下用_分割针__或_分割刀__分割。在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意_将内细胞团均等分割__。
4．胚胎分割的意义
(1)促进优良动物品种的繁殖，产生_遗传性状__相同的后代用于遗传学研究。
(2)对胚胎进行_性别鉴定__、_遗传病筛查__等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义。
活 | 学 | 巧 | 练
1.胚胎分割一般很难将胚胎分成3等份。( √ )
2．胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割。( × )
3．利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。( √ )
合 | 作 | 探 | 究
1.胚胎分割的对象是什么？选择此时期的胚胎进行分割的原因是什么？
提示：桑葚胚或囊胚阶段的胚胎。桑葚胚阶段尚未出现细胞分化，具有全能性；囊胚阶段的内细胞团具有全能性。
2．分割囊胚期的胚胎时为什么强调将内细胞团均等分割？而鉴定胚胎的性别做DNA分析时却是取样的滋养层？
提示：因为囊胚的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层发育成胎盘、胎膜。囊胚的内细胞团要均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。取滋养层细胞做DNA分析鉴定性别，不会影响胎儿的发育而且滋养层细胞也具有生物的全部遗传信息。
课内探究·名师点睛
1．胚胎分割的基础
(1)理论基础：细胞的全能性。
(2)物质基础：每个细胞核内具有相同的遗传物质。
2．胚胎分割的过程
选发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚
↓
移入盛有操作液的培养皿中
↓
用分割针或分割刀将胚胎切开
↓
吸出其中半个胚胎，注入空透明带中，或将裸半胚移植入受体
↓
着床发育产仔
注意：胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低。早期胚胎的体积很小，只有在显微镜下才能看到；再者，细胞数目是有限的。分割的份数越多，不但难以做到均等分割，每一份的细胞数会越少，而且作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响会更大。因此，分割的份数越多，技术的难度会越大，移植后恢复和发育的难度会越大，移植的成功率自然会降低。
典例3　关于胚胎分割技术的叙述，错误的是( A )
A．胚胎分割操作在动物的子宫内进行
B．用分割针或分割刀对早期胚胎进行分割
C．分割后需移植到受体子宫内进一步完成胚胎发育
D．目前胚胎分割以二分胚的分割和移植效率最高
解析： 胚胎分割时要将胚胎移入盛有操作液的培养皿中进行，胚胎分割是体外操作，A错误。
变式训练 胚胎分割是一种现代生物技术，下列关于这一技术的叙述，正确的是( D )
A．胚胎分割可以将早期胚胎任意分割成多份
B．胚胎分割技术可以分割任意时期胚胎
C．胚胎分割技术属于有性生殖方式因此不属于克隆
D．胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎
解析：胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份，而不是将早期胚胎任意分割成多份，A错误；进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，B错误；来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，所以胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一，C错误；胚胎分割可以获得同卵双胎或多胎，D正确。
胚胎分割动物与体细胞克隆动物的比较
项目 胚胎分割动物 体细胞克隆动物
相同点 都属于无性生殖，最终技术是胚胎移植
不同点 胚胎的来源 雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎 通过核移植技术获得的重组胚胎
遗传物质 胚胎分割动物具有相同的核遗传物质，两个亲本提供的核遗传物质一样多 克隆动物的核遗传物质主要由供体细胞核提供
起点 经过受精作用形成的一个细胞 经过核移植形成的一个细胞
典例4　胚胎分割及胚胎移植技术可用于繁殖优质奶羊，下列有关叙述不正确的是( B )
A．需用激素对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理
B．人工授精后的一定时间内收集原肠胚用于胚胎分割
C．利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎
D．可鉴定早期胚胎的性别以满足生产上对性别的特定要求
解析：一般用孕激素对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理，为供体的胚胎植入受体提供了相同的生理环境，A正确；人工授精后的一定时间内收集桑葚胚或者囊胚用于胚胎分割，B错误；来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一，C正确；取滋养层细胞进行DNA分子杂交和性染色体判断，可以鉴定早期胚胎的性别，D正确。
学 | 霸 | 记 | 忆
1.体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等过程。
2．采集到的卵母细胞和精子要分别在体外进行成熟培养和获能处理才能完成受精。
3．胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
4．动物的胚胎只有移植到同种且生理状态相同的雌性动物体内才能成功。
5．胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
6．胚胎分割应选择形态正常的桑葚胚或囊胚，在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。
1．哺乳动物体外胚胎发育需要完成哪些环节( D )
①精子和卵子的发生　②获得精子和卵子　③胚胎的发育　④体内受精　⑤体外受精　⑥体外胚胎培养
A．①②⑤ B．②③④
C．③④⑥ D．②⑤⑥
解析：哺乳动物体外胚胎发育需要完成的环节有获得精子和卵子—体外受精—体外胚胎培养，所以②⑤⑥正确。
2．如图表示某哺乳动物胚胎工程的流程图。据此分析下列叙述正确的是( C )
→→→→
A．若该工程表示的是胚胎分割技术，则①为减数分裂、②为有丝分裂
B．若该工程表示的是核移植技术，则①的形成需要体外受精
C．若该工程为体外受精技术，则获得的新个体为试管动物
D．进行②过程前需对受体注射促性腺激素，以达到超数排卵和同期发情的目的
解析：若该工程表示的是胚胎分割技术，则①可以是卵裂球、桑葚胚或囊胚，②为胚胎移植，A错误；若该工程表示的是核移植技术，则①是由供体细胞的细胞核和受体细胞的细胞质形成的重组细胞，不需要体外受精，B错误；若该工程为体外受精技术，则①是体外受精，②为胚胎移植，获得的新个体为试管动物，C正确；胚胎移植前需要对受体注射孕激素以达到同期发情的目的，但不需要进行超数排卵处理，D错误。
3．下图为牛胚胎移植示意图，请据图回答：
(1)在牛的胚胎移植程序中，①通常是采用_激素__进行同期发情处理，然后②用_促性腺__激素使供体母牛超数排卵。
(2)③对胚胎进行质量检查时，胚胎应发育到_桑葚胚__或_囊胚__阶段。
(3)④胚胎移植一般有_手术__法和_非手术__法两种方法。
(4)⑤过程产生的犊牛的遗传物质与⑥的遗传物质是否相同？_不相同__，为什么？_因为犊牛的遗传物质来源于供体母牛和供体公牛，且供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受受体母牛的影响__。
(5)进行胚胎移植的优势是_充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力__。
(6)冲卵的生理基础是_早期胚胎形成后，在一定时间内，处于游离状态未与母体子宫建立组织上的联系__。
解析：本题考查胚胎移植的基本操作过程及其生理基础。(1)胚胎移植时，供、受体母牛必须处在相同的发情期，通常用激素进行处理，然后用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理。(2)对胚胎进行质量检查时，胚胎应发育到桑葚胚或囊胚阶段。(3)胚胎移植一般有手术法和非手术法，手术法：引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口；非手术法：将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。(4)受体母牛只是提供胚胎发育的场所。(5)进行胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(6)早期胚胎在一定时间内处于游离状态，不与母体子宫建立组织上的联系，便于收集，是冲卵的生理基础。第3节　胚胎工程
课标要求
1．简述受精和胚胎早期发育的基本过程。
2．说明胚胎的形成经过了受精及早期发育等过程。
3．简述体外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步骤和应用价值。
4．运用胚胎工程的基本概念和原理，对生产、生活中的相关问题进行分析与判断。
5．认同在胚胎工程技术的发展和应用中体现了科学、技术和社会的互动关系。
核心素养
1．生命观念——从精子和卵细胞的结构理解受精作用过程。
2．科学思维——构建模型分析早期胚胎发育中相关物质和结构的变化。构建胚胎移植技术繁育良种种畜的流程图。
3．社会责任——关注试管动物技术在促进家畜快速繁殖中的应用。关注胚胎工程与畜牧业发展。
第1课时　胚胎工程的理论基础
知识点一　胚胎工程的概念和受精过程
基础知识·双基夯实
一、胚胎工程
1．概念：对_生殖细胞__、_受精卵__或_早期胚胎细胞__进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。
2．主要技术：_体外受精__、_胚胎移植__和_胚胎分割__。
二、受精
1．概念：_精子__与_卵子__结合形成_合子__(即受精卵)的过程。
2．场所：雌性动物的_输卵管__内。
3．过程
活 | 学 | 巧 | 练
1.刚排出的精子即能与卵子受精。( × )
2．精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是子宫。( × )
3．受精卵中的细胞质主要由卵细胞提供。( √ )
合 | 作 | 探 | 究
1.两道屏障防止多精入卵，其意义是什么？
提示：两道屏障防止多精入卵，保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性。
2．受精的标志和受精完成的标志分别是什么？
提示：受精的标志是第二极体的形成(或：在透明带和卵细胞膜间出现两个极体)，受精完成的标志是雌、雄原核融合成合子。
课内探究·名师点睛
1．受精前的两个准备阶段
(1)精子获能：精子必须在雌性动物的生殖道内发生相应的生理变化后，才获得受精能力的生理现象。
(2)卵子的准备：动物排出的卵子成熟程度不同，但都必须在输卵管中发育到MⅡ(中)期时，才具有与精子受精的能力。
2．受精阶段
哺乳动物的受精过程主要包括：精子穿越卵细胞膜外的结构(如放射冠和透明带)，进入卵细胞膜，雌、雄原核形成和融合。
过程 主要变化
精子穿越卵细胞膜外结构 在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带发生透明带反应，为防止多精入卵的第一道屏障
精子入卵 卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，这种生理反应称为卵细胞膜反应。这是防止多精入卵的第二道屏障
形成原核 精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂，随后形成新的核膜，最后形成雄原核；精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体后，形成雌原核
融合 雄、雌原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失，两组核染色体合为一组，形成一个含有两个染色体组的合子(受精卵)
3.受精的意义：维持每种生物前后代体细胞染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异十分重要。
(1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。
(2)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
(3)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，它们是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。
典例1　以下有关受精作用的说法中，不正确的是( C )
A．受精作用的实质是精子的核和卵细胞的核融合
B．受精过程中卵细胞能阻止其他精子进入
C．卵子的发生是从胎儿时期性别分化之前开始的
D．受精卵中的染色体均由精子和卵细胞各提供一半
解析： 受精作用是精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程，实质是精子的核和卵细胞的核融合，A正确；受精过程中，卵细胞会发生透明带反应和卵细胞膜反应，这是阻止多精入卵受精的两道屏障，一个卵细胞通常只能和一个精子受精，B正确；卵子的发生开始于胎儿时期性别分化之后，C错误；受精卵中的染色体由精子和卵细胞各提供一半，但DNA来自卵细胞的多于来自精子的，D正确。
变式训练 下列有关受精过程的说法，正确的是( A )
A．精子的细胞膜和卵细胞膜相互融合依赖于生物膜的流动性
B．精子在雌性动物的子宫中获能后才能参与受精
C．精子在接触卵细胞膜的瞬间发生卵细胞膜反应
D．精子入卵后，保留原有的核膜，细胞核体积增大称为雄原核
解析：精子的细胞膜和卵细胞膜相互融合依赖于生物膜的流动性，A正确；精子在雌性动物的生殖道中获能后才能参与受精，B错误；精子在接触卵细胞膜的瞬间发生透明带反应，C错误；精子入卵后，原有核膜破裂并形成一个新的核膜，细胞核体积增大称为雄原核，D错误。
知识点二　胚胎早期发育
基础知识·双基夯实
受精卵
↓
卵裂期
↓
桑葚胚：卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团形似_桑葚__
↓
囊胚：细胞逐渐分化
↓
孵化：囊胚进一步扩大，会导致_透明带__破裂，胚胎从其中伸展出来
↓
原肠胚：形成_外胚层、内胚层和中胚层__→各种组织、器官等
活 | 学 | 巧 | 练
1.受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。( √ )
2．卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量增多，细胞体积增大。( × )
3．胚胎发育过程中开始分化的阶段是原肠胚期。( × )
4．囊胚期细胞还没有分化。( × )
5．原肠胚变大导致透明带破裂而孵化出来。 ( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.胚胎发育过程中开始出现细胞分化的阶段和细胞分化最显著的阶段分别是哪些时期？细胞分化的原因是什么？
提示：开始出现细胞分化的阶段是囊胚期。细胞分化最显著的阶段是原肠胚的三个胚层分化形成各种组织、器官。细胞分化的原因是细胞内基因的选择性表达。
2．胚胎发育的卵裂期细胞中有机物、(核)DNA的含量和细胞体积有什么特点？为什么？
提示：卵裂期细胞中有机物减少、每个细胞中DNA的含量基本不变，细胞体积减小。从受精卵到囊胚阶段总体积不变或略有缩小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小；伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中(核)DNA含量保持相对稳定；该过程中有机物总量减少，因为细胞一直通过呼吸消耗有机物但不从外界吸收。
课内探究·名师点睛
1．胚胎早期发育的场所：输卵管、子宫
2．胚胎早期发育过程
(1)早期胚胎发育时各阶段的特点
桑葚胚之前的胚胎细胞只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质；囊胚细胞开始出现分化，透明带破裂，开始从外界吸收营养物质，并且中间出现囊胚腔；原肠胚时期出现胚层分化，并且出现原肠腔。
(2)受精卵是新生命的第一个细胞，其全能性最高。一般来说，细胞的全能性随发育的深化而降低。
(3)早期胚胎发育过程中细胞或物质的变化规律
项目 变化
细胞数目 增多
每个细胞体积 减小
DNA总量 增多
每个细胞内的(核)DNA总量 不变
有机物总量 减小
物质种类 增多
所含能量 减小
典例2　关于胚胎发育的正确叙述是( C )
A．胚胎发育早期随细胞不断分裂体积增大
B．在桑葚胚阶段，胚胎内部出现空腔
C．原肠胚阶段出现原肠腔
D．原肠胚阶段的每一细胞属于全能细胞
解析： 胚胎发育早期，细胞不断分裂，每个细胞的体积减小，胚胎的总体积并不增加。在囊胚和原肠胚内部出现空腔。
变式训练 关于桑葚胚和囊胚的比较，以下说法错误的是( B )
A．桑葚胚的各细胞结构、功能基本相同
B．囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的
C．囊胚期的细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变
D．囊胚期内细胞团和滋养层细胞差异不是复制水平上的差异，而是转录水平上的差异引起的
解析： 桑葚胚的各细胞结构、功能基本相同，是全能细胞，A正确；囊胚期细胞分化是基因选择性表达的结果，B错误；囊胚期的细胞进行有丝分裂，遗传物质一般不变，C正确；内细胞团和滋养层细胞内遗传物质相同，蛋白质不同，这与转录有关，D正确。
高等动物个体发育中的易错点
1．高等动物的个体发育过程包括胚胎发育和胚后发育，胚胎发育的起点是受精卵，终点是成熟的胎儿；胎儿出生后的发育过程属于胚后发育。因此，高等动物个体发育的起点是受精卵，终点是成熟的个体。
2．受精卵是新生命的起点，全能性最高。动物细胞全能性随分化程度的提高而逐渐受到限制。桑葚胚之前的每一个细胞都具有发育的全能性。
3．卵裂期和桑葚胚时期，只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质，胚胎发育所需营养主要来自卵黄。
4．囊胚期细胞开始分化，透明带破裂，滋养层细胞(以后发育成胎盘、胎膜，与母体建立联系)从外界吸收营养物质，使胚胎继续发育。
典例3　高等哺乳动物受精后不久受精卵开始进行细胞分裂，经胚胎发育形成胎儿，下列有关叙述错误的是( C )
A．受精卵的全能性比囊胚高
B．高等哺乳动物囊胚开始出现内部含有液体的腔
C．高等哺乳动物个体发育中的细胞分化开始于原肠胚期，终止于生命结束
D．受精卵形成胎儿过程中必须发生正常孵化
解析：高等哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于囊胚期，终止于生命结束，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。
学 | 霸 | 记 | 忆
1.精子获能后才有受精能力；卵子发育到MⅡ(中)期，才具备与精子受精的能力。
2．受精过程在输卵管内完成。
3．防止多精入卵的两道屏障：(1)透明带反应；(2)卵细胞膜反应。
4．雌、雄原核充分发育后，相互融合形成受精卵。
5．囊胚细胞分化形成内细胞团和滋养层。内细胞团发育成胎儿的各种组织，滋养层发育成胎膜和胎盘。
6．囊胚进一步扩大，导致透明带破裂而孵化出来。
1．下列能正确表示高等动物的胚胎发育顺序的是( D )
A．受精卵→卵裂期→原肠胚→囊胚→组织器官的分化
B．受精卵→卵裂期→原肠胚→组织器官的分化
C．受精卵→卵裂期→桑葚胚→原肠胚→幼体
D．受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原肠胚→组织器官的分化
解析： 高等动物的胚胎发育依次经过受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原肠胚→组织器官的分化。
2．下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是( A )
A．绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性
B．卵裂期胚胎的体积随细胞分裂次数增加而不断增大
C．囊胚的滋养层细胞分化发育形成内外两个胚层
D．细胞开始发生分化的胚胎时期是原肠胚
解析：细胞膜表面均有糖蛋白，糖蛋白具有细胞识别功能，不同物种的精子与卵细胞的糖蛋白不同，只有同种生物的精卵才能相互识别结合，A正确；受精卵在卵裂过程中，胚胎的总体积基本不变或略有减小，而单个细胞的体积不断减小，B错误；滋养层细胞将发育成胎盘和胎膜，C错误；在胚胎发育的过程中，细胞的分化出现在囊胚时期，D错误。
3．下图为哺乳动物受精过程示意图，回答下面的问题：
(1)写出图中字母表示的结构：a._放射冠__、b._雄原核__、c._雌原核__。(填名称)
(2)写出图中数字表示的过程：①_精子穿越放射冠__、②_精子穿越透明带__、③_精子进入卵细胞膜__、④_雌、雄原核融合__。
(3)在精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道发生相应的生理变化，具有了受精能力，这个过程叫作_精子获能__。卵子一般在排出后都要在_输卵管__中进一步成熟，当达到_MⅡ期__时，才具备与精子受精的能力。
解析：(1)据图可知，a是放射冠，b是雄原核，c是雌原核。(2)据图可判断，①是精子穿越放射冠，②是精子穿越透明带，③是精子进入卵细胞膜，④是雌、雄原核融合。(3)精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道发生相应的生理变化，具有了受精能力，这个过程叫作精子获能。卵子在排出后一般都要在输卵管中进一步成熟，达到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。第2课时　动物细胞融合技术与单克隆抗体
知识点一　动物细胞融合技术的概述
基础知识·双基夯实
特别提醒：动物细胞融合技术是制备单克隆抗体的基础，制备单克隆抗体是动物细胞融合技术的应用。
活 | 学 | 巧 | 练
1.动物细胞融合过程中既有细胞膜融合也有核的融合。 ( √ )
2．与植物原生质体融合相比，动物细胞融合特有的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒。( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.什么是灭活？灭活病毒诱导融合的原理是什么？
提示：灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。灭活病毒诱导细胞融合的原理是病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。
2．动物细胞融合与植物原生质体融合的原理相同吗？
提示：相同，都依据细胞膜的流动性。
课内探究·名师点睛
1．对动物细胞融合过程的理解
(1)细胞融合的过程包括细胞膜的融合、细胞质融合和细胞核融合，其中细胞膜的融合是细胞融合的先导，在细胞膜融合中体现出细胞膜具有一定的流动性。
(2)动物细胞融合完成的标志：来自不同细胞的两个或多个细胞核融合成一个细胞核。
2．动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较
比较项目 动物细胞融合(单克隆抗体制备) 植物体细胞杂交(番茄—马铃薯植株)
过程 正常小鼠的处理(注射特定的抗原) 原生质体的制备(酶解法)
动物细胞融合 原生质体的融合
杂交瘤细胞的筛选和培养 杂种细胞的筛选和培养
提纯单克隆抗体(特异性强、灵敏度高) 杂种植株鉴定
原理 细胞膜的流动性、细胞增殖 细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
融合前处理 注射特定抗原，免疫处理正常小鼠 酶解法去除细胞壁：纤维素酶、果胶酶
诱导方法 (1)物理法：电融合法等(2)化学法：PEG融合法等(3)生物法：灭活病毒诱导法等 (1)物理法：电融合法、离心法等(2)化学法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等
意义和用途 (1)制备单克隆抗体(2)有助于疾病的诊断、治疗、预防 (1)克服不同物种间远缘杂交不亲和的障碍(2)培育作物新品种
病毒在生物技术中的应用
(1)灭活的病毒能作为诱导剂，不灭活的病毒不能作为诱导剂。
(2)病毒在不同过程或操作中的“身份不同”。在免疫调节中病毒属于抗原，在基因工程中可作为载体，在细胞工程中可作为(细胞融合的)诱导剂。
典例1　下列选项中关于动物细胞融合的说法，错误的是( C )
A．动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程
B．动物细胞融合后形成的具有两个动物细胞遗传信息的单核细胞称为杂交细胞
C．常用的诱导动物细胞融合的方法有聚乙二醇、灭活的病毒诱导、电融合、紫外线照射等
D．细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
解析：常用的诱导动物细胞融合的方法有物理法—电融合法；化学法—聚乙二醇(PEG)；生物法—灭活的病毒诱导。紫外线照射不是诱导动物细胞融合的方法。
变式训练 动物细胞融合的目的中最重要的是( B )
A．克服远缘杂交不亲和的障碍
B．制备单克隆抗体
C．培育新物种
D．生产杂交细胞
解析： 植物体细胞杂交主要是为了克服远缘杂交不亲和的障碍，以培育新品种；植物体细胞杂交还应用了植物体细胞的全能性；动物细胞的全能性受到限制，目前还未见到融合细胞表现出全能性的例子，因此动物细胞融合不能用来培育新物种；生产杂交细胞不是细胞融合的主要目的，杂交细胞只是细胞融合完成后所形成的结构名称。
知识点二　单克隆抗体及其应用
基础知识·双基夯实
1．原理：一种B淋巴细胞在抗原的刺激下，只能产生一种针对这种抗原的特异性抗体。骨髓瘤细胞能够无限增殖，B淋巴细胞与其融合后形成的_杂交瘤__细胞既能迅速大量增殖，又能产生单一抗体。
2．制备过程
3．优点：准确识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备。
4．应用
(1)单克隆抗体可用作诊断试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。
(2)单克隆抗体与某些药物可组成“生物导弹”实现对目标细胞的定向杀伤，其中单克隆抗体发挥导向作用，将药物带到靶细胞。
(3)单克隆抗体自身也能用于治疗疾病。
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1.用特定的抗原对小鼠进行免疫后，从小鼠脾脏中只能得到一种B淋巴细胞。( × )
2．单克隆抗体是单个B淋巴细胞增殖并产生的抗体。( × )
3．单克隆抗体制备过程中的两次筛选目的相同。 ( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.制备单克隆抗体的过程中的几种细胞，如免疫的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞、杂交瘤细胞各有何特点？
提示：免疫的B淋巴细胞：能产生单一抗体，但不能无限增殖；骨髓瘤细胞：能无限增殖，但不能产生抗体；杂交瘤细胞：既能产生特定的抗体，又能在组织培养条件下进行无限增殖。
2．细胞内DNA的合成一般有两条途径，主要途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基蝶呤可以阻断此途径。辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶的催化作用合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。如何利用DNA合成途径不同的特点配制培养基筛选出杂交瘤细胞？请说明原理。
提示：在培养基中加氨基蝶呤就可以筛选出杂交瘤细胞。因为培养基中加入氨基蝶呤后，骨髓瘤细胞和两两融合的骨髓瘤细胞由于其唯一的DNA合成途径被抑制而不能增殖。B淋巴细胞本身不增殖，两两融合的B淋巴细胞也不增殖，只有杂交瘤细胞通过辅助途径合成DNA进行增殖。
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1．单克隆抗体制备过程的要点分析
项目 步骤 技术方法 原理
取材 从已免疫的小鼠的脾中获取能产生特定抗体的B淋巴细胞、体外培养骨髓瘤细胞 动物细胞培养 细胞增殖
融合 通过灭活的病毒等诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合 动物细胞融合 细胞膜的流动性
筛选 第一次要从融合形成的杂交细胞中筛选出杂交瘤细胞 选择培养基 —
第二次要从杂交瘤细胞中筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞 专一性抗体检测、克隆化培养 免疫学原理(抗原—抗体特异性结合)
培养 在小鼠腹腔内进行体内培养，或在细胞培养液中进行体外培养 动物细胞培养 细胞增殖
提取 从小鼠腹水中或从培养液中获得单抗 — —
2.两种抗体的比较
名称 产生 特点
血清抗体 由浆细胞分泌 一般从血清中分离，产量低、纯度低、特异性差
单克隆抗体 由杂交瘤细胞分泌 特异性强，灵敏度高，能大量制备
　　3.三种细胞的比较
细胞类型 来源 特点
浆细胞 由B淋巴细胞受抗原刺激后增殖分化而来 能产生单一抗体，但不能无限增殖
骨髓瘤细胞 从骨髓肿瘤中提取 能无限增殖，但不能产生抗体
杂交瘤细胞 浆细胞与骨髓瘤细胞融合而成 既能产生抗体，又能无限增殖
　　4.单克隆抗体制备过程中两次筛选的区别
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：在该培养基上，未融合的亲本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 用多孔板培养，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
典例2　下列有关单克隆抗体的制备的叙述，正确的是( D )
A．小鼠骨髓瘤细胞染色体数为40，其B淋巴细胞的染色体数为40，融合后形成的杂交瘤细胞DNA分子数为80
B．在单克隆抗体的制备过程中，只有一次筛选
C．单克隆抗体的制备需要用到动物细胞培养、动物细胞融合和动物体细胞核移植等技术
D．B淋巴细胞与骨髓瘤细胞经细胞融合后有三种细胞类型(若仅考虑两两融合的情况)
解析： 小鼠骨髓瘤细胞染色体数为40，其B淋巴细胞的染色体数为40，融合后形成的杂交瘤细胞染色体数目为80，由于线粒体中也有DNA，所以DNA数目大于80，A项错误；在单克隆抗体的制备过程中，至少涉及两次筛选，B项错误；单克隆抗体的制备需要用到动物细胞培养、动物细胞融合等技术，不涉及动物体细胞核移植等技术，C项错误；B淋巴细胞与骨髓瘤细胞经细胞融合后有三种两两融合的细胞类型，即杂交瘤细胞、B淋巴细胞—B淋巴细胞、骨髓瘤细胞—骨髓瘤细胞，D项正确。
变式训练 人绒毛膜促性腺激素(HCG)是怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，通过制备抗HCG单克隆抗体测试人体尿液中的HCG，可用于早孕的诊断。如图是抗HCG单克隆抗体制备示意图，相关叙述正确的是( C )
A．①过程常用灭活的病毒，不可用聚乙二醇
B．②过程筛选出的杂交瘤细胞都能产生抗HCG抗体
C．③过程以抗HCG单克隆抗体为抗原进行检测
D．④过程要保持无毒环境，以防止细菌、病毒等污染
解析：动物细胞融合可以用灭活的病毒诱导处理，也可以用聚乙二醇诱导融合，A错误；②过程筛选出的杂交瘤细胞不一定全部产生抗HCG抗体，还需要进行专一抗体检测，B错误；③过程以抗HCG单克隆抗体为抗原，利用抗原—抗体杂交的原理进行检测，C正确；④过程要保持无菌环境，以防止细菌、病毒等污染，D错误。
　　 一、杂交瘤细胞与单克隆抗体
杂交瘤细胞的抗体检测和克隆化培养
融合后的细胞经选择培养基培养后，能存活的细胞就是杂交瘤细胞。但这些杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞，通常用“有限稀释法”来选择。将杂交瘤细胞稀释，用96孔板培养，使每孔细胞不超过一个，通过培养让其增殖。然后检测各孔上清液中细胞分泌的抗体(常用酶联免疫吸附试验法)，那些上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔。阳性孔中的细胞还不能保证是来自单个细胞，挑选阳性孔的细胞继续进行有限稀释，一般需进行3～4次，直至确信每个孔中增殖的细胞为单克隆细胞。该过程即为杂交瘤细胞的克隆化培养。
二、培养杂交瘤细胞的方法
项目 腹腔培养 体外培养
优点 易于控制培养条件，成本较低 可大规模培养、大量生产
缺点 规模小，产量少 需要人为控制培养条件，成本相对较高
三、获取单克隆抗体的场所
若在培养基中进行杂交瘤细胞培养，则从培养液中提取；若在小鼠或其他动物腹腔中培养，则从腹水中提取。
典例3　下图为制备单克隆抗体过程示意图，下列相关叙述错误的是( A )
A．④中的筛选是为了获得能产生多种抗体的杂交瘤细胞
B．②中培养基应加入选择性抑制骨髓瘤细胞DNA分子复制的物质
C．图中有一处明显错误
D．⑤可以无限增殖
解析：④中的筛选是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞，A错误；②中培养基应加入选择性抑制骨髓瘤细胞DNA分子复制的物质，这样才更容易筛选出杂交瘤细胞，B正确；题图中的小鼠没有经过免疫处理，应该注射相应的抗原，小鼠才能形成相应的B淋巴细胞，C正确；⑤是能产生特定抗体的杂交瘤细胞，能无限增殖，D正确。
学 | 霸 | 记 | 忆
1.动物细胞融合是指使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
2．动物细胞融合常用的诱导方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法。
3．动物细胞融合的主要用途是制备单克隆抗体。
4．杂交瘤细胞是由经免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合而成的，具有既能无限增殖又能产生专一抗体的能力。
5．制备单克隆抗体过程中第一次筛选是为了获得杂交瘤细胞，第二次筛选是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞。
6．单克隆抗体最主要的优点是特异性强、灵敏度高，并可大量制备。
7．单克隆抗体的主要用途有：作为诊断试剂、用于治疗疾病和运载药物。
1．下列有关植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较，叙述正确的是( B )
A．两者应用的原理都完全相同
B．两者都可用电融合法或聚乙二醇(PEG)融合法诱导细胞融合
C．两者融合完成的标志都是形成融合细胞核
D．两者的目的都是用于大量生产分泌蛋白
解析：植物体细胞杂交的原理是细胞膜具有流动性和植物细胞具有全能性，动物细胞融合的原理是细胞膜具有流动性；电融合法或聚乙二醇(PEG)融合法既可诱导动物细胞融合，也可诱导植物原生质体融合；植物原生质体融合完成的标志是杂种细胞再生出细胞壁，动物细胞融合完成的标志是形成融合细胞核；植物体细胞杂交的目的是产生杂种植株，动物细胞融合可用于大量生产分泌蛋白等。
2．新型冠状病毒可通过表面的刺突蛋白(S蛋白)与人呼吸道黏膜上皮细胞的ACE2受体结合，侵入人体，引起肺炎。制备抗S蛋白的单克隆抗体可阻断病毒的黏附或入侵，相关叙述正确的是( B )
A．优先选择灭活的新冠病毒免疫小鼠以激活小鼠的免疫细胞
B．用灭活的仙台病毒诱导已免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合
C．经过第一次筛选获得能产生抗S蛋白单克隆抗体的杂交瘤细胞
D．经体外培养得到的单克隆抗体可以与ACE2受体结合阻断病毒的入侵
解析：研制抗S蛋白单克隆抗体，需要优先选择S蛋白免疫小鼠以激活小鼠的免疫细胞，A错误；诱导免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合可用灭活的仙台病毒，B正确；至少经过两次筛选才能获得产生抗S蛋白的单克隆抗体的杂交瘤细胞，C错误；经体外培养得到的单克隆抗体可以与S蛋白结合阻断病毒的入侵，D错误。
3．为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。
回答下列问题：
(1)上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是_注射抗原，促进小鼠产生能分泌特定抗体的B淋巴细胞__。
(2)写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：_从小鼠甲体内取出脾脏，剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间(或取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液)__。
(3)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于_选择培养基__，使用该培养基进行细胞培养的结果是_筛选出由B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合的杂交瘤细胞(只有杂交瘤细胞能够生存)__。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是_抗原—抗体特异性结合__。
(4)若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有_将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔进行培养或在体外进行大规模培养(将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养)__(答出2点即可)。
解析：(1)上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，目的是注射抗原，促进小鼠产生能分泌特定抗体的B淋巴细胞。(2)要制备单细胞悬液，主要步骤为从小鼠甲体内取出脾脏，剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间，使培养的细胞分散开来，加入培养液制成细胞悬液。(3)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于选择培养基，从而筛选出由B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合的杂交瘤细胞，图中筛选2含多次筛选得到能产生单克隆抗体的杂交瘤细胞，筛选所依据的基本原理是抗原—抗体特异性结合。(4)若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔进行培养或在体外进行大规模培养。第1节　植物细胞工程
课标要求
1．简述植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术的原理和过程。
2．尝试进行植物组织培养。
3．举例说明植物细胞工程的应用，有效提高了生产效率。
4．列举植物细胞工程在作物新品种培育方面的应用。
5．概述细胞产物的工厂化生产的原理。
核心素养
1．生命观念——会用生命观念解释植物细胞工程给人们带来的影响。
2．科学思维——结合单倍体育种、诱变育种等育种方法来理解植物组织培养在作物新品种培育方面的应用。
3．科学探究——结合具体实验，尝试设计植物组织培养技术的流程简图。
4．社会责任——了解组织培养技术已取得的进展和尚未解决的问题，认同科学是一个不断发展的过程。
第1课时　植物细胞工程的基本技术
知识点一　植物细胞的全能性
基础知识·双基夯实
1．概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有_产生完整生物体__或_分化成其他各种细胞__的潜能。
2．生长发育过程中细胞没有表现全能性的原因
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__。
活 | 学 | 巧 | 练
1.任何细胞都具有全能性，任何细胞都能体现出全能性。( × )
2．细胞分化程度越高，全能性越高。( × )
合 | 作 | 探 | 究
与体细胞相比，生殖细胞如花粉的遗传物质减少了一半，为什么生殖细胞仍具有全能性？
提示：在生物的体细胞中染色体是成对存在的，基因也是成对存在的，生殖细胞中遗传物质虽然减少了一半，但基因的种类没有少，仍具有控制生长发育的全套的遗传信息，因此生殖细胞仍具有全能性。
课内探究·名师点睛
1．细胞全能性的分析
(1)具有全能性的原因：一般生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传信息。
(2)现实体现：在生物的生长发育过程中，生物体内的细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞内的基因会选择性地表达。
(3)不同细胞全能性的大小
①体细胞全能性：分化程度低的>分化程度高的，细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的。
②不同细胞的全能性：受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞。
③不同生物的细胞全能性：植物细胞>动物细胞。
(4)全能性与细胞分化的关系：随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。
2．植物细胞全能性表达所需条件
(1)体细胞未表现全能性的原因：基因的选择性表达。
(2)体现细胞全能性的条件
材料 离体的细胞、组织或器官
培养基 种类齐全、比例合适的营养物质及一定比例的植物激素
外界条件 ①无菌操作②光照：愈伤组织培养最初避光培养，后期见光培养
典例1　下列有关细胞全能性的叙述，正确的是( B )
A．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因
B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时，才有可能表现出全能性
C．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同
D．紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性
解析：细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，同样具有全能性；植物体内细胞没有表现出全能性，这是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果；同一植物体的不同细胞中的基因是相同的；细胞全能性表达的前提是离体培养的细胞、组织或器官；种子是植物的器官，由种子发育成植株，是正常的生命历程，不属于全能性的体现。
1．细胞表达全能性的标志是发育成完整个体或分化成其他各种细胞。
2．细胞具有全能性是因为细胞中具有发育成完整个体所必需的“全套基因”而不是“全部基因”，配子中有全套基因，因此仍然具有全能性。
变式训练 植物细胞表现出全能性的必要条件是( B )
A．给予适宜的营养和外界条件
B．脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件
C．导入其他植物细胞的基因
D．将叶肉细胞的细胞核移植到去核的卵细胞内
解析： 植物细胞表现出全能性的条件是：细胞离体和适宜的外界条件、一定的营养(无机、有机成分)和植物激素，B正确。
知识点二　植物组织培养技术
基础知识·双基夯实
1．概念：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。
2．全能性表达的过程(植物组织培养过程)
(1)脱分化：让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的_结构和功能__，转变成未分化细胞的过程。
(2)再分化：脱分化产生的_愈伤组织__，在一定的培养条件下，再分化出_芽、根等器官__，进而形成完整的小植株。
(3)激素的作用：植物激素中_生长素__和_细胞分裂素__是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。
3．过程
注意：在诱导愈伤组织期间一般不需要光照，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。
活 | 学 | 巧 | 练
1.在植物组织培养过程中，细胞的遗传物质一般都发生改变。( × )
2．脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程。( √ )
3．在植物组织培养过程中需要给予光照，以诱导脱分化过程。( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？
提示：避免杂菌在培养基上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。
2．在组织培养过程中，诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基的成分有什么不同？
提示：三种培养基成分的不同是生长素和细胞分裂素的比例不同。
3．若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？
提示：培养物经过诱导脱分化后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，愈伤组织中不含有叶绿体。
课内探究·名师点睛
1．植物组织培养相关概念辨析
(1)外植体：离体培养的植物器官、组织或细胞。
(2)胚状体：植物细胞离体培养，经过脱分化和再分化，发育成胚状体。胚状体经过生长发育成完整植株。
(3)愈伤组织：一团没有特定结构和功能，排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形状态的薄壁组织团块。
(4)脱分化和再分化的比较
比较内容 脱分化 再分化
过程 外植体→愈伤组织 愈伤组织→幼苗
需要条件 ①离体②适宜的营养③生长素与细胞分裂素的比例适中④不需光 ①离体②适宜的营养③生长素与细胞分裂素的比例高(低)诱导生根(生芽)④需光照
2.植物组织培养的条件
(1)离体、无菌。
(2)环境条件适宜：如营养物质(水、无机盐、蔗糖、维生素等)、激素(生长素和细胞分裂素)、适宜的温度和光照。
3．植物组织培养的过程
―→
4．菊花组织培养实验的注意事项
(1)关键：避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌，接种过程进行严格的无菌操作。
(2)取材：外植体的遗传特征、取材位置都会影响愈伤组织的再分化能力。
(3)培养基：培养基中必须含有植物生长发育所需要的全部营养物质，其中生长素和细胞分裂素用量和比例对器官的发生起决定作用。
(4)光照：愈伤组织培养，最初避光培养，后期见光培养。
(5)培养顺序：试管苗培养，要先进行生芽培养，再进行生根培养，试管苗培养要在光照条件下进行。
典例2　下列关于植物组织培养的叙述，正确的是( C )
A．需要对外植体进行严格的灭菌处理，以防止杂菌污染
B．在培养过程中需要给予适宜的光照，以诱导脱分化过程
C．培养基中所添加的激素种类和含量对培养过程起重要的调节作用
D．若制备人工种子，外植体只需培养成愈伤组织即可
解析： 外植体一般只消毒，不进行灭菌处理，以保持外植体的活性，A错误；愈伤组织的诱导一般不需要光照，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照，B错误；培养基中所添加的激素种类和含量对培养过程起重要的调节作用，C正确；若制备人工种子，外植体需培养成胚状体，再用人工种皮包裹，D错误。
变式训练 植物组织培养中的“脱分化”过程是指( D )
A．已休眠的种子经过处理使种子尽快萌发的过程
B．植物根尖、茎尖等处分生组织细胞有丝分裂产生新细胞后分化为各种组织
C．愈伤组织细胞分化为根与茎的过程
D．离体的植物器官、组织、细胞经培养产生愈伤组织的过程
解析： 脱分化是指让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。A、B、C都是细胞分裂、分化的过程。
知识点三　植物体细胞杂交技术
基础知识·双基夯实
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．植物体细胞杂交技术的流程图及相关分析(图中a、b、c和d表示相应过程)
过程 操作或说明
a：去壁 用_纤维素酶和果胶酶__去除细胞壁，获得原生质体
b：原生质体融合 ⅰ.融合方法：物理法——电融合法、离心法等；化学法——_聚乙二醇(PEG)__融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。ⅱ.融合成功的标志是再生出新的细胞壁
植物组织培养 c：脱分化 将杂种细胞培育成杂种植株
d：再分化
3.意义：打破植物的_生殖隔离__，实现远缘杂交育种。
活 | 学 | 巧 | 练
1.植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是细胞壁阻碍了原生质体的融合。( √ )
2．植物体细胞杂交过程中，细胞融合成功的标志是产生新的细胞壁。( √ )
合 | 作 | 探 | 究
1.植物体细胞杂交实现的基础和植物组织培养的理论基础分别是什么？
提示：细胞膜的流动性；植物细胞的全能性。
2．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，若只考虑两两融合，可以形成几种融合细胞？符合要求的杂种细胞是哪种？
提示：3种(AA、BB、AB)；AB。
3．从新品种培育的角度分析，植物体细胞杂交技术最大的优点是什么？
提示：克服了不同种植物远缘杂交的障碍，使不同种植物杂交成为可能。
课内探究·名师点睛
1．植物体细胞杂交的过程
步骤 图解 方法
原生质体的获得 酶解法(纤维素酶和果胶酶)去除细胞壁，得到原生质体
杂种细胞的形成 通过一定的技术手段(物理法包括离心法、电融合法等；化学法包括聚乙二醇融合法、高Ca2＋—高pH融合法等)进行人工诱导，实现原生质体的融合
杂种植株的产生 对杂种细胞，用植物组织培养的方法进行培育
2.植物体细胞杂交育种的优点和局限性
(1)优点：打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和障碍。
(2)局限性：目前有许多理论和技术问题未解决，还不能让杂种植株按照人们的需求表现出双亲的杂合性状。
3．植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
项目 植物组织培养 植物体细胞杂交
原理 植物细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性
选材 根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化 不同来源的植物体细胞
技术操作 脱分化、再分化等 除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合
关系 植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂
典例3　用植物细胞工程技术将天竺葵与香茅草进行杂交可产生驱蚊香草，使有驱蚊作用的香茅醛随着植物的蒸腾作用散发到空气中，达到驱蚊的效果。下列有关培养过程的叙述，错误的是( B )
A．原生质体的融合常用PEG作为诱导剂
B．形成的愈伤组织其代谢类型是自养需氧型
C．由杂种细胞→杂种植株，要经过有丝分裂和细胞的分化
D．该项技术可克服远缘杂交不亲和的障碍
解析： 植物体细胞杂交过程中，诱导原生质体融合常用的诱导剂是PEG。杂种细胞经组织培养形成的愈伤组织，自身不含叶绿素无法进行光合作用，其营养物质来自培养基，代谢类型是异养需氧型。杂种细胞要经过有丝分裂、脱分化和再分化才能形成杂种植株。植物体细胞杂交克服了远缘杂交不亲和的障碍。
变式训练 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( B )
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：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放在低渗溶液中进行，A错误；诱导原生质体融合可采用物理法，如电融合法、离心法等方法，也可以采用化学法，如PEG融合法、高Ca2＋—高pH融合法等方法，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。
混淆植物体细胞杂交和有性杂交
(1)植物体细胞杂交
若两个不同品种的植物细胞A、B进行融合，A含有2X条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，B含有2Y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2X＋2Y，基因型为AabbccDd，从中不难看出，体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管是染色体数、基因型还是染色体组都采用直接相加的方法。
(2)植物有性杂交
有性杂交的子代细胞中染色体数为“X＋Y”，基因型为“AbcD”或“abcD”或“Abcd”或“abcd”，即先减半，再相加。
(3)植物有性杂交过程中，遗传物质的传递遵循孟德尔遗传定律，而植物体细胞杂交过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔遗传定律。
典例4　A种植物细胞和B种植物细胞的结构如下图所示(仅显示细胞核中部分染色体)，将A、B两种植物细胞去掉细胞壁后，诱导二者的原生质体融合，形成单核的杂种细胞，若经过组织培养后得到了杂种植株，则该杂种植株是( C )
A．二倍体；基因型是DdYyRr
B．三倍体；基因型是DdYyRr
C．四倍体；基因型是DdYyRr
D．四倍体；基因型是DDddYYyyRRrr
解析：据图分析，A种植物的基因型为Dd，属于二倍体，B种植物的基因型为YyRr，也属于二倍体。植物体细胞融合后形成的杂种细胞含有两个亲本的遗传物质，基因型为DdYyRr，属于异源四倍体，C项符合题意。
学 | 霸 | 记 | 忆
1.细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
2．植物组织培养的原理是植物细胞的全能性，主要过程包括脱分化和再分化。
3．生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。
4．植物细胞融合依据的生物学原理是细胞膜的流动性，融合成功的标志是杂种细胞再生出细胞壁。
5．诱导原生质体融合的方法：物理法和化学法。物理法包括电融合法、离心法等；化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。
6．植物体细胞杂交技术的意义：克服了不同种生物远缘杂交不亲和的障碍。
1．从细胞全能性的角度看，下列叙述正确的是( C )
A．分化程度高，具有较高的全能性
B．分化程度低，具有较低的全能性
C．分化程度低，具有较高的全能性
D．分化程度高低与全能性无关
解析： 分化程度越高，全能性越低，A错误；分化程度越低，全能性越高，B错误，C正确；全能性越高，细胞分裂能力越强，分化程度越低，D错误。
2．下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是( D )
A．其原理是细胞的全能性
B．必须在无菌条件下进行
C．再分化的过程中需要一定光照
D．一般需用培养液进行培养
解析：植物组织培养所依据的原理是细胞的全能性，A正确；为保证实验成功，植物组织培养的主要过程必须在无菌条件下进行，B正确；愈伤组织的再分化过程中需要光照，原因是叶肉细胞中的叶绿素的合成需要光照，C正确；植物组织培养一般需要用固体培养基，D错误。
3．下图为A、B两种二倍体植物体细胞杂交过程示意图，请据图回答下列问题：
(1)步骤①采用的方法是_酶解法__。步骤②常用的化学试剂是_聚乙二醇(PEG)__，之后_需要__(填“需要”或“不需要”)筛选杂种细胞。
(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，运用的技术手段是_植物组织培养技术__，其中步骤④是_脱分化__。植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，与A、B两种植物相比，该杂种植株是新物种的原因是_该杂种植株与A、B两种植物均存在生殖隔离__。
(3)培育该杂种植株的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔遗传定律？为什么？_不遵循，该过程不属于有性生殖__。
解析：(1)步骤①的作用是去除细胞壁获得原生质体，最常用的方法是酶解法，常用纤维素酶和果胶酶处理细胞壁。步骤②常用的化学试剂是聚乙二醇(PEG)，目的是诱导原生质体融合，之后需要筛选杂种细胞。(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，运用的技术手段是植物组织培养技术，其中步骤④相当于脱分化过程，步骤⑤相当于再分化过程。该杂种植株与A、B两种植物均存在生殖隔离，因此该杂种植株是新物种。(3)植物体细胞杂交是无性生殖，不遵循孟德尔遗传定律。第3课时　动物体细胞核移植技术和克隆动物
知识点　动物细胞核移植技术
基础知识·双基夯实
一、动物细胞核移植技术的概述
二、体细胞核移植的过程
三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
1．应用前景
(1)畜牧生产方面：加速家畜_遗传改良__进程，促进优良畜群繁育。
(2)医药卫生领域
①转基因克隆动物作为_生物反应器__，生产珍贵的_医用蛋白__。
②转基因克隆动物的细胞、组织和器官可作为_异种移植__的供体。
③人的核移植胚胎干细胞经诱导分化，形成相应的细胞、组织、器官后，可用于_组织器官__的移植。
(3)了解胚胎发育及衰老过程。
(4)用克隆动物做_疾病模型__，使人们更好地追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病。
(5)保护濒危物种方面：保护_濒危物种__，增加濒危动物的存活数量。
2．存在问题
(1)体细胞核移植技术的_成功率__非常低。
(2)克隆动物存在健康问题，表现出遗传和_生理__缺陷等。
活 | 学 | 巧 | 练
1.动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。( √ )
2．体细胞核移植过程中采用MⅡ期卵母细胞作为受体细胞。( √ )
3．经细胞核移植培育出的新个体只有一个亲本的遗传性状。( × )
4．克隆特定疾病模型的动物可用于疾病的研究和药物开发。( √ )
5．克隆动物技术成功率很高。( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.通过体细胞核移植产生的克隆动物是有性生殖还是无性生殖？
提示：通过体细胞核移植产生的克隆动物没有经过减数分裂和有性生殖细胞的结合，属于无性生殖。
2．为什么核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同？
提示：①克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，但其核外线粒体中的DNA来自受体卵母细胞。
②性状是基因与环境共同作用的结果。供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其性状也不可能和供核动物完全相同。
③在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。
3．选用处于MⅡ期的卵母细胞作为受体细胞的原因。
提示：①卵母细胞体积大，易于操作。
②卵母细胞细胞质内促使细胞核体现全能性的物质含量最高。
③卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富。
课内探究·名师点睛
一、动物体细胞核移植技术
1．原理：动物细胞核的全能性，而不是动物细胞的全能性。动物体细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体，用体细胞核移植技术能够得到克隆动物。说明动物体细胞的细胞核具有全能性。
2．供体：一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。
3．受体
(1)材料选择：选择处于减数分裂Ⅱ中期的次级卵母细胞作为受体细胞。其原因是：
①卵母细胞细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质；
②卵母细胞体积大，便于操作；
③卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富。
(2)去核的原因：保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞。
二、细胞工程的各种技术手段及其原理总结
技术名称 目的 原理
植物组织培养 获得植株 植物细胞的全能性
植物体细胞杂交 获得杂种植株 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
动物细胞培养 获得大量细胞或细胞产物 细胞增殖
动物体细胞核移植 获得克隆动物 动物体细胞细胞核的全能性
动物细胞融合 获得杂交细胞 细胞膜的流动性
单克隆抗体的制备 获得单克隆抗体 细胞膜的流动性和细胞增殖
典例1　(2023·海安中学月考)如图为克隆羊“多莉”的培育过程示意图。下列各项有关表述不正确的是( B )
A．此项技术可以用于繁殖家畜中的优秀个体
B．由于细胞核基因完全来自甲羊，所以“多莉”的性状与甲羊完全一致
C．此项技术可以有选择地繁殖某一性别的家畜
D．此过程说明高度分化的动物细胞核具有全能性
解析：克隆属于无性繁殖，产生的个体绝大多数性状与供核亲本一致，可用于繁殖家畜中的优秀个体，A正确；“多莉”由细胞质基因控制的性状与甲羊不同，B错误；克隆动物的性别与供核个体一致，可以有选择地繁殖某一性别的家畜，C正确；克隆羊“多莉”的培育利用了动物体细胞核移植技术，该过程说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，D正确。
变式训练 世界首批疾病克隆猴——5只生物节律紊乱的体细胞克隆猕猴在中国诞生，开启了克隆猴模型应用于生命科学研究的“春天”。科学家采集了一只一岁半的、睡眠紊乱最明显的BMAL1基因(生物节律基因)敲除猴A6的体细胞，通过体细胞核移植技术，获得了5只克隆猴——这是国际上首次成功构建一批遗传背景一致的生物节律紊乱猕猴模型。下列相关叙述错误的是( C )
A．体细胞核移植技术的原理是动物细胞核的全能性
B．5只克隆猕猴的细胞核基因型与核供体细胞完全一致
C．体细胞核移植需用取自新鲜卵巢的卵母细胞直接作受体细胞
D．该研究可弥补实验猕猴繁殖周期长、单胎数量少的不足
解析：取自卵巢的卵母细胞需要培养到MⅡ(中)期时，才可进行核移植；体细胞核移植时供核的供体可不受年龄影响，且体细胞数量多，所以该研究可弥补实验猕猴繁殖周期长、单胎数量少的不足。
动物体细胞核移植的特点
1．动物体细胞核移植依据的原理是动物细胞核的全能性，属于无性生殖。
虽然细胞核内具有发育成为一个完整个体所需的全套基因，但动物体细胞分化程度较高，因此很难体现细胞的全能性。
卵母细胞体积大，易于操作，含有促使细胞核体现全能性的物质和营养条件。
将体细胞核移入去核卵母细胞内，既保证了重组细胞的完整性，又能刺激体细胞核体现其全能性。
2．动物体细胞核移植产生的新个体，其亲本有三个：体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体、代孕母体。
新个体细胞核基因与体细胞核供体的完全一样，因此新个体的性状与体细胞核供体的基本相同。
卵母细胞细胞质中也有少量的DNA，因此新个体的性状与卵母细胞细胞质供体有一些地方相同。
代孕母体没有为新个体提供遗传物质，新个体的性状与代孕母体基本没有关系。
典例2　(2023·青云学府月考)下列关于动物体细胞核移植技术和克隆动物的叙述，正确的是( B )
A．目前在实验中，科学家可以用类似植物组织培养的方法获得完整的动物个体
B．体细胞的细胞核移植到受体细胞之前，要先去掉受体卵母细胞的细胞核
C．用于核移植的供体细胞一般都选用传代50代以内的细胞
D．用体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行100%的复制
解析：目前在实验中，科学家还不可以直接把动物体细胞培养成完整的动物个体，A错误；体细胞核移植需要将体细胞核与去核的卵母细胞进行重组，B正确；用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，因为10代内的细胞能保持正常的二倍体核型，C错误；体细胞核移植方法生产的克隆动物，并没有对体细胞供体动物进行100%的复制，因为还有部分遗传物质来自受体卵母细胞的线粒体，D错误。
学 | 霸 | 记 | 忆
1.动物细胞核移植的技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。
2．哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。
3．体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。
4．在体细胞核移植中，从卵巢中采集的卵母细胞，要培养到MⅡ(中)期。
5．克隆动物与核供体动物的遗传物质基本相同。
1．利用体细胞核移植技术得到的胚胎干细胞经诱导分化，形成相应的组织器官后，可用于组织器官的移植，操作流程如图所示。下列有关叙述错误的是( A )
A．过程①所用的卵母细胞应培养至减数第二次分裂后期
B．图中过程②表示用物理或化学方法激活重组细胞，使其完成分裂和发育过程
C．诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化，用于患者的组织器官移植
D．完成过程⑤的根本原因是基因的选择性表达
解析： 过程①所用的卵母细胞应培养至减数第二次分裂中期，A错误。
2．下列说法不属于克隆的是( C )
A．利用PCR技术扩增目的基因
B．利用核移植技术培育出克隆绵羊
C．利用植物体细胞杂交技术培育出杂种植株
D．利用胡萝卜茎尖组织经植物组织培养得到脱毒苗
解析：克隆是指从一共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。利用PCR技术扩增目的基因属于分子水平的克隆；利用核移植技术培育出克隆绵羊属于个体水平的克隆；利用植物体细胞杂交技术培育出杂种植株产生的不是复制品，不属于克隆；利用植物组织培养获得脱毒苗，属于个体水平的克隆。
3．回答下列问题。
(1)用头发将蝾螈的受精卵横缢为有核和无核的两半，有核的一半能分裂，无核的一半不能分裂。当有核的一半分裂到16～32个细胞时，科学家将其中一个细胞的细胞核挤到无核的一半，结果发现这一半也开始分裂，并且像有核的那一半一样，最终发育成正常的胚胎。科学家通过这个实验证明了_早期胚胎细胞的细胞核具有全能性__，从而为核移植技术的发展奠定了理论基础。
(2)进行体细胞核移植前，从具有优良性状的动物体中取体细胞进行培养，培养条件除营养、温度和pH适宜外，还应保证_无菌、无毒、有适宜的气体环境__(答出3点)。
(3)核移植前还需对受体卵母细胞进行去核操作，其目的是_保证核移植的胚胎或动物的遗传物质主要来自供体__。
(4)体细胞的细胞核必须被移植到去核卵母细胞中才能表现出全能性，原因主要是_卵母细胞的细胞质含有激发细胞核全能性表达的物质__。根据这一启示，请提出一种恢复体细胞分裂、分化能力的新思路：_从卵母细胞中分离出激发细胞核全能性表达的物质，将其导入细胞中__。

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