資源簡介

第1節　植物細胞工程
新課程標準 核心素養
1．簡述植物組織培養技術和植物體細胞雜交技術的原理和過程。2．嘗試進行植物組織培養。3．舉例說明植物細胞工程的應用有效提高了生產效率。4．列舉植物細胞工程在作物新品種培育方面的應用。5．概述細胞產物的工廠化生產的原理。 1．生命觀念——會用生命觀念解釋植物細胞工程給人們帶來的影響。2．科學思維——結合單倍體育種、誘變育種等育種方法來理解植物組織培養在作物新品種培育方面的應用。3．科學探究——結合具體實驗，嘗試設計植物組織培養技術的流程簡圖。4．社會責任——了解組織培養技術已取得的進展和尚未解決的問題，認同科學是一個不斷發展的過程。
知識導圖
一　植物細胞工程的基本技術
必備知識·夯實雙基
一、植物細胞的全能性
1．概念：細胞經分裂和分化后，仍然具有__產生完整生物體__或__分化成其他各種細胞__的潛能。
2．生長發育過程中細胞沒有表現全能性的原因
在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會__選擇性地表達__。
二、植物組織培養技術
1．概念：將__離體__的植物器官、組織或細胞等，培養在__人工配制的培養基__上，給予適宜的培養條件，誘導其形成__完整植株__的技術。
2．全能性表達過程
(1)脫分化：讓已經分化的細胞經過誘導后，失去其特有的__結構和功能__，轉變成未分化細胞的過程。
(2)再分化：脫分化產生的__愈傷組織__，在一定的培養條件下，再分化出__芽、根等器官__，進而形成完整的小植株。
(3)激素的作用：植物激素中__生長素__和__細胞分裂素__是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素。
3．過程
→將流水充分沖洗后的外植體用__酒精__消毒30s，然后立即用無菌水清洗2～3次，再用次氯酸鈉溶液處理30min后，立即用無菌水清洗2～3次
↓
→將消過毒的外植體置于無菌的培養皿中，用無菌濾紙吸去表面的水分。用解剖刀將外植體切成0.5～1cm長的小段
↓
→接種時要始終在__酒精燈火焰__旁進行，將外植體的1/3～1/2插入誘導愈傷組織的培養基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養瓶上做好標記
↓
→將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養瓶置于18～22℃的培養箱中培養。培養15～20d后，將生長良好的愈傷組織轉接到誘導生芽的培養基上。長出芽后，再將其轉接到誘導生根的培養基上，進一步誘導形成試管苗
↓
→移栽前應先打開封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養箱內生長幾日。用流水清洗掉根部的培養基后，將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環境中，待其長壯后再移栽到土壤中
注意：在誘導愈傷組織期間一般不需要光照，在后續的培養過程中，每日需要給予適當時間和強度的光照。
三、植物體細胞雜交技術
1．概念
將__不同來源__的植物體細胞，在一定條件下融合成__雜種細胞__，并把雜種細胞培育成__新植物體__的技術。
2．植物體細胞雜交技術的流程圖及相關分析(圖中a、b、c和d表示相應過程)
過程 操作或說明
a：去壁 用__纖維素酶和果膠酶__去除細胞壁，獲得原生質體
b：原生質體融合 ⅰ融合方法：物理法——電融合法、離心法等；化學法——__取乙二醇(PEG)__融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。ⅱ融合成功的標志是再生出新的細胞壁
植物組織培養 c：脫分化 將雜種細胞培育成雜種植株
d：再分化
　　3．意義：打破植物的__生殖隔離__，實現遠緣雜交育種。
┃┃學霸記憶__■
1．細胞經分裂和分化后，仍然具有產生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能。
2．植物組織培養的原理是植物細胞的全能性，主要過程包括脫分化和再分化。
3．生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素。
4．植物組織培養成功的關鍵是避免微生物的污染，所有實驗用具要嚴格滅菌，接種過程進行嚴格的無菌操作。
5．植物細胞融合依據的生物學原理是細胞膜的流動性，融合成功的標志是雜種細胞再生出細胞壁。
6．誘導原生質體融合的方法：物理法和化學法。物理法包括電融合法、離心法等；化學法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。
7．植物體細胞雜交技術的意義：克服了不同種生物遠緣雜交不親和的障礙。
┃┃活學巧練__■
1．植物的每個細胞在植物體內和體外都能表現出細胞的全能性。(×)
2．在植物組織培養過程中，細胞的遺傳物質一般都發生改變。(×)
3．脫分化和再分化是植物組織培養的重要過程。(√)
4．在植物組織培養過程中需要給予光照，以誘導脫分化過程。(×)
5．植物體細胞雜交要先去除細胞壁的原因是細胞壁阻礙了原生質體的融合。(√)
6．植物體細胞雜交過程中，細胞融合成功的標志是產生新的細胞壁。(√)
思考：
1．與體細胞相比，生殖細胞如花粉的遺傳物質減少了一半，為什么生殖細胞仍具有全能性？
提示：在生物的體細胞中染色體是成對存在的，基因也是成對存在的，生殖細胞中遺傳物質雖然減少了一半，但基因的種類沒有少，仍具有控制生長發育的全套的遺傳信息，因此生殖細胞仍具有全能性。
2．在植物組織培養過程中，為什么要進行一系列的消毒、滅菌，并且要求無菌操作？
提示：避免雜菌在上面迅速生長消耗營養，且有些雜菌會危害培養物的生長。
3．在組織培養過程中，誘導愈傷組織的培養基、誘導生芽的培養基和誘導生根的培養基的成分有什么不同？
提示：三種培養基成分的不同是生長素和細胞分裂素的比例不同。
4．若培養物取自植物的幼莖、葉片等含有葉綠體的部位，愈傷組織中是否會含有葉綠體？
提示：培養物經過誘導脫分化后，失去其特有的結構和功能而轉變成未分化細胞，愈傷組織中不含有葉綠體。
5．從新品種培育的角度分析，植物體細胞雜交技術最大的優點是什么？
提示：克服了不同種植物遠緣雜交的障礙，使不同種植物雜交成為可能。
課內探究·名師點睛
知識點?
細胞的全能性
1．細胞全能性的分析
(1)具有全能性的原因：一般生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳信息。
(2)現實體現：在生物的生長發育過程中，生物體內的細胞并不會表現出全能性，而是分化成各種組織和器官。這是因為在特定的時間和空間條件下，細胞內的基因會選擇性地表達。
(3)不同細胞全能性的大小
①體細胞全能性：分化程度低的>分化程度高的，細胞分裂能力強的>細胞分裂能力弱的。
②不同細胞的全能性：受精卵>胚胎干細胞>生殖細胞>體細胞。
③不同生物的細胞全能性：植物細胞>動物細胞。
(4)全能性與細胞分化的關系：隨著細胞分化程度的不斷提高，細胞的全能性逐漸降低。
2．植物細胞全能性表達所需條件
(1)體細胞未表現全能性的原因：基因的選擇性表達。
(2)體現細胞全能性的條件
材料 離體的細胞、組織或器官
培養基 種類齊全、比例合適的營養物質及一定比例的植物激素
外界條件 ①無菌操作②光照：愈傷組織培養最初避光培養，后期見光培養
知識貼士
1．細胞表達全能性的標志是發育成完整個體或分化成其他各種細胞。
2．細胞具有全能性是因為細胞中具有發育成完整個體所必需的“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。
┃┃典例剖析__■
典例1　下列有關細胞全能性的敘述，不正確的是(　C　)
A．受精卵在自然條件下能使后代細胞形成完整個體，因此全能性最高
B．生物體內的體細胞由于細胞分化，全能性不能表達
C．卵細胞與受精卵一樣，細胞未分化，全能性最高
D．植物細胞在一定條件下離體培養能表現出全能性
解析：受精卵是個體發育的起點，在自然條件下，通過細胞的分裂、分化形成完整的個體，所以受精卵的全能性最高；生物體內的體細胞由于細胞分化，細胞中的基因選擇性地表達，因此全能性不能表達；卵細胞屬于已分化的細胞，與受精卵相比，全能性較低；分化的植物細胞盡管具有全能性，但如果要表現出全能性，植物細胞必須在一定條件下進行離體培養。
┃┃變式訓練__■
1．以下實例不能體現細胞全能性的是(　B　)
A．用胡蘿卜韌皮部細胞培育出植株
B．用紫色糯玉米種子培育出植株
C．用轉入抗蟲基因的棉花細胞培育出植株
D．番茄體細胞與馬鈴薯體細胞雜交后培育出植株
解析：細胞的全能性是指細胞經分裂和分化后仍然具有發育成完整生物體的潛能。能體現細胞全能性的最好實例是植物組織培養，即離體的植物器官、組織或細胞經過脫分化和再分化，最終能形成一個完整的植物體，故A、C、D三項所述都能體現細胞的全能性。玉米種子中有胚，胚是玉米的幼體，因此將玉米種子培育成植株是幼體發育為成體的過程，沒有體現細胞的全能性。
知識點?
植物組織培養技術
1．植物組織培養相關概念辨析
(1)外植體：離體培養的植物器官、組織或細胞。
(2)胚狀體：植物細胞離體培養，經過脫分化和再分化，發育成胚狀體。胚狀體經過生長發育成完整植株。
(3)愈傷組織：一團沒有特定結構和功能，排列疏松而無規則，高度液泡化的呈無定形狀態的薄壁組織團塊。
(4)脫分化和再分化的比較
比較內容 脫分化 再分化
過程 外植體→愈傷組織 愈傷組織→幼苗
需要條件 ①離體②適宜的營養③生長素與細胞分裂素的比例適中④不需光 ①離體②適宜的營養③生長素與細胞分裂素的比例高(低)誘導生根(生芽)④需光照
2．植物組織培養的條件
(1)離體、無菌。
(2)環境條件適宜：如營養物質(水、無機鹽、蔗糖、維生素等)、激素(生長素和細胞分裂素)、適宜的溫度和光照。
3．植物組織培養的過程
―→
4．菊花組織培養實驗的注意事項
(1)關鍵：避免微生物的污染，所有實驗用具要嚴格滅菌，接種過程進行嚴格的無菌操作。
(2)取材：外植體的遺傳特征、取材位置都會影響愈傷組織的再分化能力。
(3)培養基：培養基中必須含有植物生長發育所需要的全部營養物質，其中生長素和細胞分裂素用量和比例對器官的發生起決定作用。
(4)光照：愈傷組織培養，最初避光培養，后期見光培養。
(5)培養順序：試管苗培養，要先進行生芽培養，再進行生根培養，試管苗培養要在光照條件下進行。
┃┃典例剖析__■
典例2　下列關于植物組織培養的描述，錯誤的一項是(　A　)
A．植物種子是植物組織培養的理想材料
B．愈傷組織是一團未分化的細胞
C．植物組織培養的原理是植物細胞具有全能性
D．調整激素配比可以誘導脫分化過程
解析：植物種子中的胚是由受精卵發育而來的，培養成植株的過程為自然生長，不是植物組織培養的理想材料，A錯誤；愈傷組織是一團未分化的細胞，其全能性高，B正確；植物組織培養的結果是得到完整植株，其原理是植物細胞具有全能性，C正確；通過調整激素(主要是生長素和細胞分裂素)配比，可以誘導脫分化過程，D正確。
┃┃變式訓練__■
2．科學家應用植物組織培養技術，將二倍體胡蘿卜韌皮部的一些細胞進行離體培養，最終培育成一株完整的新植株(見圖)。關于這一科學事實，下列哪一項敘述是錯誤的(　A　)
A．培育成的新植株是單倍體植株
B．這種生殖方式屬于無性生殖
C．細胞數目的增多是通過有絲分裂實現的
D．證明了植物細胞具有全能性
解析：對二倍體胡蘿卜韌皮部的一些細胞進行離體培養，其發育過程中遺傳物質不變，故培育成的新植株是二倍體植株，A錯誤；這種生殖方式屬于無性生殖，產生的后代能保持親本的性狀，B正確；植物組織培養過程進行的是有絲分裂，C正確；該過程是植物細胞全能性的表達，D正確。
知識點?
植物體細胞雜交技術
1．植物體細胞雜交的過程
步驟 圖解 方法
原生質體的獲得 酶解法(纖維素酶和果膠酶)去除細胞壁，得到原生質體
雜種細胞的形成 通過一定的技術手段(物理法包括離心法、電融合法等；化學法包括聚乙二醇融合法、高Ca2＋—高pH融合法等)進行人工誘導，實現原生質體的融合
雜種植株的產生 對雜種細胞，用植物組織培養的方法進行培育
2．植物體細胞雜交育種的優點和局限性
(1)優點：打破生殖隔離，克服遠緣雜交不親和障礙。
(2)局限性：目前有許多理論和技術問題未解決，還不能讓雜種植株按照人們的需求表現出雙親的雜合性狀。
3．植物組織培養和植物體細胞雜交的比較
項目 植物組織培養 植物體細胞雜交
原理 植物細胞的全能性 細胞膜具有一定的流動性和植物細胞的全能性
選材 根尖、莖尖、形成層部位最容易誘導脫分化 不同來源的植物體細胞
技術操作 脫分化、再分化等 除脫分化、再分化外，還要用酶解法去除細胞壁，用一定的方法誘導細胞融合
關系 植物組織培養是植物體細胞雜交的基礎，植物體細胞雜交所用的技術更復雜
┃┃典例剖析__■
典例3　實驗人員利用矮牽牛(二倍體，2n＝14)的紅色花瓣細胞(液泡呈紅色)與枸杞(四倍體，4n＝48)的葉肉細胞，制備了相應的原生質體，并誘導其融合，經篩選、培養獲得雜種植株。下列有關敘述錯誤的是(　D　)
A．獲得該雜種植株時不用考慮兩種高等植物間的生殖隔離問題
B．可利用聚乙二醇、離心等方法誘導植物原生質體融合
C．可利用光學顯微鏡觀察，篩選出雜種細胞
D．若原生質體均為兩兩融合，則融合后的細胞中染色體均為62條
解析：植物體細胞雜交技術在打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種等方面具有獨特的優勢，因此獲得雜種植株時不用考慮兩種高等植物間的生殖隔離問題，A正確；人工誘導植物原生質體融合的方法有物理法(如離心法、電融合法)、化學法(如聚乙二醇融合法)兩大類，B正確；雜種細胞應具有紅色液泡和綠色的葉綠體，故可利用光學顯微鏡觀察，篩選出雜種細胞，C正確；若原生質體均為兩兩融合，可能是同種細胞融合，也可能是不同種細胞融合，則融合后的細胞中染色體可能為28條、96條或62條，D錯誤。
┃┃變式訓練__■
3．下列有關植物體細胞雜交和植物組織培養的比較，不正確的是(　C　)
A．兩者原理都涉及細胞的全能性
B．兩者過程都涉及嚴格無菌培養
C．兩者都涉及細胞壁的去除與重建
D．兩者都可用于培育優良作物品種
解析：植物體細胞雜交中包含植物組織培養，故兩者原理都涉及植物細胞的全能性，A正確；植物體細胞雜交和植物組織培養都需要無菌培養，B正確；植物組織培養不需要去除細胞壁，C錯誤；植物體細胞雜交可以將植物的優良性狀融合，植物組織培養可以用于育種，保持優良品種的遺傳特性，D正確。
指點迷津·撥云見日
混淆植物體細胞雜交和有性雜交
(1)植物體細胞雜交
若兩個不同品種的植物細胞A、B進行融合，A含有2X條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb，B含有2Y條染色體，2個染色體組，基因型為ccDd，則新植株應為四倍體，其體細胞中染色體數為2X＋2Y，基因型為AabbccDd，從中不難看出，體細胞雜交即兩個細胞融合成一個細胞，不管是染色體數、基因型還是染色體組都采用直接相加的方法。
(2)植物有性雜交
有性雜交的子代細胞中染色體數為“X＋Y”，基因型為“AbcD”或“abcD”或“Abcd”或“abcd”，即先減半，再相加。
(3)植物有性雜交過程中，遺傳物質的傳遞遵循孟德爾遺傳定律，而植物體細胞雜交過程中，遺傳物質的傳遞不遵循孟德爾遺傳定律。
┃┃典例剖析__■
典例4　A種植物細胞和B種植物細胞的結構如下圖所示(僅顯示細胞核中部分染色體)，將A、B兩種植物細胞去掉細胞壁后，誘導二者的原生質體融合，形成單核的雜種細胞，若經過組織培養后得到了雜種植株，則該雜種植株是(　C　)
A．二倍體；基因型是DdYyRr
B．三倍體；基因型是DdYyRr
C．四倍體；基因型是DdYyRr
D．四倍體；基因型是DDddYYyyRRrr
解析：據圖分析，A種植物的基因型為Dd，屬于二倍體，B種植物的基因型為YyRr，也屬于二倍體。植物體細胞融合后形成的雜種細胞含有兩個親本的遺傳物質，基因型為DdYyRr，屬于異源四倍體，C項符合題意。
解疑答惑
?從社會中來 P34
提示：利用植物組織培養技術快速繁殖蘭花。具體操作為取蘭花幼嫩部位消毒后置于誘導形成愈傷組織的培養基中培養，經脫分化形成愈傷組織，轉接到誘導生根培養基上，再分化形成胚狀體或叢芽，移栽獲得蘭花植株。
?探究·實踐 P35
結果分析與評價
1．提示：用于植物組織培養的培養基同樣適合某些微生物的生長，如一些細菌、真菌等的生長。培養物一旦受到微生物的污染，就會導致實驗前功盡棄，因此要進行嚴格的無菌操作。導致外植體被污染的原因可能有：培養基、接種工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；操作過程不符合無菌操作要求等。
2．提示：觀察實驗結果，看看是否培養出了愈傷組織，記錄多長時間長出了愈傷組織。從剛接種的外植體到長出愈傷組織一般需要2周左右的時間。統計更換培養基后愈傷組織進一步分化成芽和根的比例和時間。
3．略。
4．提示：幼苗的移栽是否合格
幼苗移栽的關鍵是既要充分清洗根系表面的培養基，又不能傷及根系。一般使用無土栽培的辦法。培養基質要提前消毒，可以向培養基質噴灑質量分數為5%的高錳酸鉀溶液，并用塑料薄膜覆蓋12h。掀開塑料薄膜后24h才能移栽。移栽的幼苗要在培養箱內生長幾天，等壯苗后再定植大田或進行盆栽。同學們可以在課后統計自己移栽的幼苗的成活率，看看移栽是否合格。
?練習與應用 P38
一、概念檢測
1．A　提示：進行a處理時應用纖維素酶、果膠酶。
2．提示：蝸牛消化道提取液中可能含有纖維素酶、果膠酶。
二、拓展應用
提示：1978年，梅爾徹斯(G．Melchers)等人首次獲得了馬鈴薯與番茄的體細胞雜種植株。他們將培育的二倍體馬鈴薯和番茄的葉片細胞原生質體進行融合，產生了雜種植株——“番茄—馬鈴薯”，它同時具有馬鈴薯和番茄的形態特征。其中一些植株形成了“類似塊莖的生殖根”，但是并沒有產生可結實的花以及真正意義上的塊莖。到目前為止“番茄—馬鈴薯”一類的體細胞雜交植物還不能產生經濟效益，但是其研究價值不可忽視。
“番茄—馬鈴薯”沒有像人們預想的那樣地上結番茄、地下長馬鈴薯，主要原因是：生物體內基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調控、相互影響的，所以“番茄—馬鈴薯”雜種植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質，但這些遺傳物質的表達相互干擾，它們不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質一樣有序表達，雜種植株自然就不能地上結番茄、地下長馬鈴薯了。近年來，有報道稱利用嫁接技術培育出了地上結番茄、地下長馬鈴薯的植株。
訓練鞏固·課堂達標
1．下列圍繞細胞全能性的敘述中正確的是(　D　)
A．植物體內某些體細胞沒有表現出全能性，其原因是所含基因不同
B．紫色糯性玉米種子培育成植株，這反映植物種子具有全能性
C．植物體只有體細胞才具有發育成完整個體所必需的全套基因
D．高度分化的植物細胞只有處于離體狀態時才有可能表現出全能性
解析：植物體內細胞沒有表現出全能性，這是細胞內基因在特定時間和空間條件下選擇性表達的結果，A項錯誤；種子發育成植株，是個體發育過程，不屬于全能性的體現，B項錯誤；細胞具有全能性的原因是細胞具有發育成完整個體所必需的全套基因，而配子也具有這樣的全套基因，同樣具有全能性，C項錯誤；細胞全能性的表達前提是離體培養的細胞、組織或器官，D項正確。
2．植物體細胞雜交要先去除細胞壁的原因是(　C　)
A．植物體細胞的結構組成中不包括細胞壁
B．細胞壁使原生質體失去活力
C．細胞壁阻礙了原生質體的融合
D．細胞壁不是原生質體的組成部分
解析：細胞壁是植物細胞結構的一部分，對植物細胞具有保護作用，不會使原生質體失去活力，但阻礙了原生質體的融合，因此要除去細胞壁。
3．回答下列有關植物組織培養的問題。
(1)用于植物組織培養的植物材料稱為__外植體__。
(2)組織培養中的細胞，從分化狀態轉變為未分化狀態的過程稱為__脫分化__。
(3)在再分化階段所用培養基中，含有植物激素X和植物激素Y。逐漸改變培養基中這兩種植物激素的濃度比，未分化細胞群的變化情況如圖所示。據圖指出兩種激素的不同濃度比與形成芽、根、愈傷組織的關系：
①當植物激素X與植物激素Y的濃度比等于1時，__未分化細胞群經分裂形成愈傷組織__；
②__當植物激素X與植物激素Y的濃度比大于1時，利于未分化細胞群分化形成芽__；
③__當植物激素X與植物激素Y的濃度比小于1時，利于未分化細胞群分化形成根__。
(4)若植物激素Y是生長素，在植物組織培養中其主要作用是__促進細胞的生長(伸長)、分裂和分化__；則植物激素X的名稱是__細胞分裂素__。
(5)生產上用試管苗保留植物的優良性狀，其原因是__組織培養形成試管苗的過程屬于無性生殖，后代不發生性狀分離__。
解析：(1)在植物組織培養中，人們將離體的植物組織、器官、細胞稱為外植體。(2)植物組織培養的核心過程是脫分化與再分化，脫分化是指由分化狀態變為未分化狀態，再分化是指由未分化狀態變為分化狀態。(3)仔細分析所給示意圖，可知植物激素X與植物激素Y濃度比為1時，利于愈傷組織的形成，大于1時利于細胞群分化出芽，小于1時利于細胞群分化出根。(4)生長素在植物組織培養中的主要作用是促進細胞生長、分裂和分化，植物組織培養過程中除需要生長素外還需要細胞分裂素，二者共同起作用。(5)植物組織培養是一種無性繁殖技術，利于保持親本的優良性狀。三　動物體細胞核移植技術和克隆動物
必備知識·夯實雙基
一、動物細胞核移植技術的概述
二、體細胞核移植的過程
三、體細胞核移植技術的應用前景及存在的問題
1．應用前景
(1)畜牧生產方面：加速家畜__遺傳改良__進程，促進優良畜群繁育。
(2)醫藥衛生領域
①轉基因克隆動物作為__生物反應器__，生產珍貴的__醫用蛋白__。
②轉基因克隆動物的細胞、組織和器官可作為__異種移植__的供體。
③人的核移植胚胎干細胞經誘導分化，形成相應的細胞、組織、器官后，可用于__組織器官__的移植。
(3)了解胚胎發育及衰老過程。
(4)用克隆動物做__疾病模型__，使人們更好地追蹤研究疾病的發展過程和治療疾病。
(5)保護瀕危物種方面：保護__瀕危物種__，增加瀕危動物的存活數量。
2．存在問題
(1)體細胞核移植技術的__成功率__非常低。
(2)克隆動物存在健康問題，表現出遺傳和__生理__缺陷等。
┃┃學霸記憶__■
1．動物細胞核移植的技術是將動物一個細胞的細胞核移入去核的卵母細胞中，使這個重新組合的細胞發育成新胚胎，繼而發育成動物個體的技術。
2．哺乳動物核移植可以分為胚胎細胞核移植和體細胞核移植。
3．體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植。
4．在體細胞核移植中，從卵巢中采集的卵母細胞，要培養到MⅡ(中)期。
5．克隆動物與核供體動物的遺傳物質基本相同。
┃┃活學巧練__■
1．動物體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植。(√)
2．體細胞核移植過程中采用MⅡ期卵母細胞作為受體細胞。(√)
3．經細胞核移植培育出的新個體只有一個親本的遺傳性狀。(×)
4．克隆特定疾病模型的動物可用于疾病的研究和藥物開發。(√)
5．克隆動物技術成功率很高。(×)
思考：
1．通過體細胞核移植產生的克隆動物是有性生殖還是無性生殖？
提示：通過體細胞核移植產生的克隆動物沒有經過生殖細胞的結合，屬于無性生殖。
2．為什么核移植技術獲得的動物與供核動物性狀不完全相同？
提示：①克隆動物絕大部分DNA來自供體細胞核，但其核外線粒體中的DNA來自受體卵母細胞。
②性狀是基因與環境共同作用的結果。供核動物生活的環境與克隆動物所生活的環境不會完全相同，其性狀也不可能和供核動物完全相同。
③在個體發育過程中有可能發生基因突變，產生供核動物沒有的性狀。
3．選用處于MⅡ期的卵母細胞作為受體細胞的原因。
提示：(1)卵母細胞體積大，易于操作。
(2)卵母細胞細胞質內促使細胞核體現全能性的物質含量最高。
(3)卵母細胞內卵黃多，營養物質豐富。
課內探究·名師點睛
知識點?
動物體細胞核移植技術
1．原理：動物細胞核的全能性，而不是動物細胞的全能性。動物體細胞的全能性受到限制，不能經培養直接發育成完整個體，用體細胞核移植技術能夠得到克隆動物。說明動物體細胞的細胞核具有全能性。
2．供體：一般選用傳代10代以內的細胞，因為10代以內的細胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細胞正常的遺傳基礎。
3．受體
(1)材料選擇：選擇處于減數分裂Ⅱ中期的次級卵母細胞作為受體細胞。其原因是：
①卵母細胞細胞質內存在激發細胞核全能性表達的物質；
②卵母細胞體積大，便于操作；
③卵母細胞內卵黃多，營養物質豐富。
(2)去核的原因：保證克隆動物的核基因全部來自供體細胞。
┃┃典例剖析__■
典例1　下列關于體細胞克隆的敘述，錯誤的是(　D　)
A．供體提供細胞核
B．受體為去核卵母細胞
C．細胞核移植是體細胞克隆的關鍵步驟
D．克隆出的后代與供體的遺傳物質和表型完全一致
解析：供體提供細胞核，A項正確；受體是去掉細胞核的卵母細胞，B項正確；體細胞克隆的關鍵步驟是細胞核移植，C項正確；克隆出的后代與供體的遺傳物質和表型不完全一致，因為供體只提供了核基因，而細胞質基因來自受體，同時表型除了受基因控制外，還受外界環境因素的影響，D項錯誤。
┃┃變式訓練__■
1．下列關于體細胞核移植技術應用的敘述，不正確的是(　D　)
A．克隆動物組織、器官可作為異種移植的供體
B．研究克隆動物和動物細胞有利于了解胚胎發育過程
C．有望用體細胞核移植技術增加瀕危物種的存活數量
D．用克隆動物做疾病模型可用于治療人類的各種疾病
解析：克隆動物組織、器官可作為異種移植的供體，解決人體器官移植供體來源短缺的問題，A項正確；研究克隆動物和動物細胞有利于了解胚胎發育過程，B項正確；體細胞核移植技術有望增加瀕危物種的存活數量，C項正確；用克隆動物做疾病模型能為研究疾病的致病機制和開發相應的藥物提供幫助，但不能用于治療人類的各種疾病，D項錯誤。
知識點?
細胞工程的各種技術手段及其原理總結
技術名稱 目的 原理
植物組織培養 獲得植株 植物細胞的全能性
植物體細胞雜交 獲得雜種植株 細胞膜的流動性和植物細胞的全能性
動物細胞培養 獲得大量細胞或細胞產物 細胞增殖
動物體細胞核移植 獲得克隆動物 動物體細胞細胞核的全能性
動物細胞融合 獲得雜交細胞 細胞膜的流動性
單克隆抗體的制備 獲得單克隆抗體 細胞膜的流動性和細胞增殖
┃┃典例剖析__■
典例2　下列細胞工程的技術手段與應用原理相符的是(　C　)
A．動物體細胞核移植技術——細胞的全能性
B．動物細胞培養——細胞的全能性
C．單克隆抗體的制備——細胞膜的流動性、細胞增殖
D．植物體細胞雜交——細胞膜的流動性
解析：動物體細胞核移植技術應用的原理是動物體細胞細胞核的全能性，因為高度分化的動物體細胞的全能性受到限制，只有細胞核能體現全能性；動物細胞培養的目的是獲得大量細胞或細胞產物，所以應用的原理是細胞增殖；植物體細胞雜交應用的原理是細胞膜的流動性和植物細胞的全能性。
┃┃變式訓練__■
2．下列關于細胞工程的敘述，正確的是(　A　)
A．利用花藥培養得到單倍體植株，從紫草細胞中提取紫草寧，利用細胞工程培育“番茄—馬鈴薯”雜種植株，都利用了植物組織培養技術
B．在進行植物組織培養時，由根尖細胞形成愈傷組織的過程中，不可能發生細胞脫分化和基因突變，而可能發生細胞分化和基因重組
C．與植物體細胞雜交相比，動物細胞融合誘導融合的方法、所用的技術手段、所依據的原理均相同，都能形成雜種細胞和雜種個體
D．動物難以克隆的根本原因是動物細胞中的基因不完整
解析：花藥培養、雜種細胞培育成雜種植株和植物體細胞雜交都利用了植物組織培養技術，A項正確；在進行植物組織培養時，由根尖細胞形成愈傷組織的過程中，可能發生基因突變，但因不進行減數分裂，所以不會發生基因重組，B項錯誤；與植物體細胞雜交相比，動物細胞融合誘導融合的方法不完全相同，所用的技術手段、所依據的原理均不完全相同，而且只有植物體細胞雜交能產生雜種植株，C項錯誤；動物難以克隆的根本原因是動物細胞全能性較低，D項錯誤。
指點迷津·撥云見日
動物體細胞核移植的特點
1．動物體細胞核移植依據的原理是動物細胞核的全能性，屬于無性生殖。
雖然細胞核內具有發育成為一個完整個體所需的全套基因，但動物體細胞分化程度較高，因此很難體現細胞的全能性。
卵母細胞體積大，易于操作，含有促使細胞核體現全能性的物質和營養條件。
將體細胞核移入去核卵母細胞內，既保證了重組細胞的完整性，又能刺激體細胞核體現其全能性。
2．動物體細胞核移植產生的新個體，其親本有三個：體細胞核供體、卵母細胞細胞質供體、代孕母體。
新個體細胞核基因與體細胞核供體的完全一樣，因此新個體的性狀與體細胞核供體的基本相同。
卵母細胞細胞質中也有少量的DNA，因此新個體的性狀與卵母細胞細胞質供體有一些地方相同。
代孕母體沒有為新個體提供遺傳物質，新個體的性狀與代孕母體基本沒有關系。
┃┃典例剖析__■
典例3　研究人員將猴胚胎細胞(a)中的細胞核取出，移植入一只雌猴的去核卵母細胞(b)中，得到重組細胞(c)，經培養獲得胚胎并移植到另一雌猴(d)體內進一步發育，獲得克隆猴(e)，下列敘述正確的是(　B　)
A．e的細胞內的全部基因都來自a
B．c經一系列增殖和分化形成e的過程中，細胞核起控制作用
C．d為胚胎發育提供遺傳物質和其他適宜條件
D．e的形成過程中沒經過受精作用，其體細胞中無同源染色體
解析：根據題意可知，e的細胞內的細胞核基因來自a，細胞質基因來自b，A項錯誤；遺傳物質主要存在于細胞核中，重組細胞c經一系列增殖和分化形成e的過程中，細胞核起控制作用，B項正確；d為胚胎發育提供適宜條件，不提供遺傳物質，C項錯誤；e的細胞核來源于猴胚胎細胞(a)，胚胎細胞含有同源染色體，D項錯誤。
解疑答惑
?思考·討論 P54
1．提示：為使核移植后得到的胚胎或動物的主要遺傳物質全部來自有重要利用價值的動物提供的體細胞，在供體細胞的細胞核移至受體卵母細胞之前，必須將受體卵母細胞的核去掉。
2．提示：克隆動物的絕大部分DNA來自供體細胞核，但其核外還有少量的DNA，即線粒體中的DNA來自受體卵母細胞。所以，用教材中所述的方法生產的克隆動物不是對體細胞供體動物進行了100%的復制。此外，即便動物的遺傳物質完全相同，但動物的一些行為、習性的形成與所處環境有很大關系，體細胞供體動物生活的環境與克隆動物所生活的環境不會完全相同，其形成的行為、習性也不可能和體細胞供體動物的完全相同。
3．提示：利用體細胞核移植技術和誘導iPS細胞都能生成干細胞，但它們的過程是完全不同的。通過體細胞核移植技術可以生成帶有核供體細胞遺傳物質的胚胎干細胞；誘導iPS細胞需要在細胞中表達幾個關鍵基因，將細胞逆轉到類似胚胎干細胞的狀態。體細胞核移植技術對核供體細胞有較高要求，一般情況下體細胞的分化程度越高，它重編程為干細胞的成功率就越低；可誘導成為iPS細胞的細胞來源相對廣一些，研究表明成纖維細胞、B淋巴細胞、脂肪干細胞等都可以誘導成為iPS細胞。體細胞核移植技術涉及采集卵母細胞、去核、融合等復雜的操作；誘導iPS細胞的技術流程相對簡單，可能更適合用于生產實踐。目前科學家還在研究由這兩種技術生成的干細胞在基因表達、DNA甲基化等方面的差異，這些研究成果也將直接影響它們今后的應用。
?到社會中去 P55
提示：經濟價值可考慮畜牧業、醫藥衛生以及其他領域等；推廣限制因素可考慮技術研究和理論研究水平、健康問題，如遺傳和生理缺陷等。
?練習與應用 P55
一、概念檢測
1．D　提示：用體細胞進行動物克隆，目前只能通過核移植技術實現，該技術需要將待克隆動物體細胞的細胞核移植到去核的卵母細胞中，形成重構胚，再經過動物細胞培養和胚胎移植，最終培育出新個體。
2．C　提示：該過程涉及動物細胞培養、動物細胞核移植、早期胚胎培養、胚胎移植技術等，A項正確。母親的線粒體基因不能遺傳給后代，B項正確。紅綠色盲基因屬于核基因，卵母細胞捐獻者的紅綠色盲基因不能遺傳給“三親嬰兒”，C項錯誤。“三親嬰兒”的核基因全部來自自己的母親和父親，線粒體基因來自卵母細胞捐獻者，D項正確。
二、拓展應用
1、2開放性問題，答案略。
訓練鞏固·課堂達標
1．(2022·青云學府月考)下列關于動物體細胞核移植技術和克隆動物的敘述，正確的是(　B　)
A．目前在實驗中，科學家可以用類似植物組織培養的方法獲得完整的動物個體
B．體細胞的細胞核移植到受體細胞之前，要先去掉受體卵母細胞的細胞核
C．用于核移植的供體細胞一般都選用傳代50代以內的細胞
D．用體細胞核移植方法生產的克隆動物是對體細胞供體動物進行100%的復制
解析：目前在實驗中，科學家還不可以直接把動物體細胞培養成完整的動物個體，A錯誤；體細胞核移植需要將體細胞核與去核的卵母細胞進行重組，B正確；用于核移植的供體細胞一般都選用傳代10代以內的細胞，因為10代內的細胞能保持正常的二倍體核型，C錯誤；體細胞核移植方法生產的克隆動物，并沒有對體細胞供體動物進行100%的復制，因為還有部分遺傳物質來自受體卵母細胞的線粒體，D錯誤。
2．(2022·滄州一中模擬)如圖為核移植與克隆動物的相關圖解，有關敘述錯誤的是(　B　)
A．用于核移植的供體細胞①一般都選用傳代10代以內的細胞
B．圖示過程說明高度分化的動物細胞仍具有發育的全能性
C．采集的卵母細胞培養到的②時期表示減數分裂Ⅱ中期
D．動物細胞培養過程中添加5%CO2的目的是維持培養液的pH
解析：用于核移植的供體細胞一般都選用傳代10代以內的細胞，原因是10代以內的細胞能保持正常的二倍體核型，A正確；供體細胞核移入去核卵母細胞中，能發育成克隆動物，這只能說明分化的動物細胞的細胞核具有全能性，B錯誤；采集的卵母細胞培養到的②時期表示減數分裂Ⅱ中期，此時的卵母細胞才能使融合細胞更容易表達其全能性，C正確；動物細胞培養需要在95%空氣和5%CO2環境中培養，其中添加5%CO2的目的是維持培養液的pH，D正確。
3．科學家通過轉基因技術獲得了含有人生長激素基因的奶牛，如果要加速轉基因奶牛的繁殖速度，可以對此轉基因奶牛進行克隆(如下圖所示)。
(1)在進行細胞培養之前，要對取自轉基因奶牛的組織進行分離，形成單個細胞，這一過程中需要利用__胰蛋白__酶處理，不能用纖維素酶與果膠酶的原因是__酶具有專一性__。
(2)轉基因奶牛的克隆成功，說明動物細胞的__細胞核__具有全能性。
(3)將進行細胞培養的供體細胞核注入去核的卵母細胞中，去掉卵母細胞核的目的是__使犢牛的性狀主要由供體細胞核決定__。
(4)重組細胞在培養液中培養成的重組胚胎移入受體母牛體內會生出與供體奶牛遺傳性狀相同的犢牛，但也有可能出現性狀上的某些差異，原因可能是__①生物的性狀受細胞核遺傳物質和細胞質遺傳物質共同控制；②生物的性狀還受環境因素的影響__。
(5)體細胞核移植技術得到的克隆牛從生殖方式上看屬于__無性生殖__(選填“有性生殖”或“無性生殖”)。
解析：(1)對動物組織進行分離，用胰蛋白酶處理，才能形成單個細胞。因為酶具有專一性，所以不能用纖維素酶和果膠酶將動物細胞分散開。(2)克隆動物的成功證明了動物細胞的細胞核具有全能性。(3)去掉卵母細胞核后，重組細胞的遺傳物質主要來自供體細胞核，其性狀主要由供體細胞核決定。(4)重組細胞發育而來的犢牛與供體奶牛不完全相同，因為重組細胞的遺傳物質主要來自供體細胞核，少量來自卵母細胞的細胞質，性狀還受環境的影響。(5)體細胞核移植沒有經過兩性生殖細胞的結合，所以從生殖方式上看屬于無性生殖。第2節　動物細胞工程
新課程標準 核心素養
1．闡明動物細胞培養的條件和過程。2．闡述干細胞在生物醫學工程中廣泛的應用價值。3．舉例說出動物細胞融合的概念、原理及應用。4．闡明利用動物細胞融合技術制備單克隆抗體的過程。5．認同單克隆抗體在臨床上有重要的應用價值。6．概述動物細胞核移植技術的含義及類型。7．簡述動物體細胞核移植的基本過程。8．說出體細胞核移植技術的應用前景。 1．生命觀念——以細胞的結構與功能為基礎，理解動物細胞融合的內涵；并正確理解植物體細胞雜交與動物體細胞融合技術的區別。2．科學思維——構建動物細胞培養的流程圖，認同動物細胞培養是動物細胞工程的基礎。結合具體實例，以流程圖的形式表示單克隆抗體的制備過程。3．社會責任——理性客觀地分析干細胞在臨床上的應用所產生的效益與風險。了解體細胞核移植技術已取得的進展和尚未解決的問題。理性看待體細胞核移植技術存在的問題。
知識導圖
一　動物細胞培養
必備知識·夯實雙基
一、概念
動物細胞培養是指從動物體中取出相關的組織，將它分散成__單個細胞__，然后在適宜的培養條件下，讓這些細胞生長和__增殖__的技術。
二、動物細胞培養的條件
三、動物細胞培養的過程
1．懸浮生長：細胞懸浮在培養液中生長增殖。密度過大時，由于__有害代謝物__積累和培養液中__營養物質缺乏__，細胞分裂受阻。
2．細胞貼壁：多數細胞貼附在__瓶壁__上生長。
3．接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到表面__相互接觸__時，細胞__停止分裂生長__的現象稱為細胞的接觸抑制。
4．原代培養：指動物組織經處理后的__初次培養__。
5．傳代培養：分瓶后的細胞培養。傳代培養時，懸浮生長的細胞直接用__離心__法收集；貼壁生長的細胞要先用__胰蛋白酶__等處理，再用__離心__法收集。
四、干細胞的培養及其應用
1．干細胞功能：在一定條件下，可以分化成__其他類型的細胞__。
2．干細胞的存在：__早期胚胎__、__骨髓__和__臍帶血__等多種組織和器官中。
3．干細胞的種類
胚胎干細胞和成體干細胞等。
4．胚胎干細胞培養的過程
5．干細胞的應用
(1)將正常的造血干細胞移到病人體內，恢復病人的造血和免疫功能。
(2)可應用于治療人類的某些頑癥，如帕金森綜合征、少年糖尿病和老年癡呆癥等。
(3)可通過胚胎干細胞誘導分化培育人造器官，解決目前臨床上存在的供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。
┃┃學霸記憶__■
1．動物細胞培養的培養基為液體培養基，含有糖類、氨基酸、無機鹽、維生素等成分，還要加入血清等天然成分。
2．培養動物細胞的CO2培養箱中含有95%的空氣和5%的CO2。
3．原代培養和傳代培養均需用胰蛋白酶處理使其分散成單個細胞。
4．培養的動物細胞有貼壁生長和接觸抑制現象。
5．干細胞包括胚胎干細胞和成體干細胞。
6．體細胞經體外誘導能夠形成類似胚胎干細胞的誘導多能干細胞。
┃┃活學巧練__■
1．多數動物細胞培養過程中其培養液所需的適宜pH為6.8～7.0。(×)
2．動物細胞培養要定期更換培養液，其目的是便于清除代謝物，防止代謝物積累對細胞自身造成傷害。(√)
3．動物細胞培養技術的原理是動物細胞的全能性。(×)
4．制備肝細胞懸液時先用剪刀剪碎肝組織，再用胃蛋白酶處理。(×)
5．培養動物細胞的第一代(即第一次細胞增殖)被稱為原代培養。(×)
6．培養保留接觸抑制的細胞在培養瓶壁上可形成多層細胞。(×)
思考：
1．動物細胞培養過程中有接觸抑制現象，這一現象說明了細胞膜具有什么功能？細胞膜接受信息后，細胞停止分裂又說明了什么？
提示：細胞培養過程中的接觸抑制說明了細胞膜能進行細胞間的信息交流。細胞膜接受信息后，細胞停止分裂，說明了細胞膜接受的信息能夠傳遞到細胞核。
2．根據癌細胞的特點，思考一下培養的癌細胞有沒有接觸抑制現象。
提示：癌細胞細胞膜上糖蛋白減少，細胞的黏著性降低，在適宜的條件下可以無限增殖，因此培養的癌細胞無接觸抑制現象，在培養瓶中能夠生長成多層。
3．動物細胞培養和植物組織培養的目的有什么不同？
提示：動物細胞培養是為了獲得大量的動物細胞或細胞產物；植物組織培養是為了獲得新個體或細胞產物。
4．誘導多能干細胞用于治療人類的某些頑癥的原理是什么？
提示：誘導多能干細胞具有發育的全能性，可以被誘導分化形成新的組織細胞，經移植可使壞死或退化部位得以修復并恢復正常功能。
5．誘導多能干細胞為什么可以解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題？
提示：通過干細胞體外誘導分化，可以培育出人造器官，從而解決供體器官不足的問題。另一方面，由于是自身細胞經誘導分化形成的，所以無免疫排斥反應。
課內探究·名師點睛
知識點?
動物細胞培養的條件和過程
1．動物細胞培養過程分析
(1)培養流程
(2)酶處理
①用酶“兩次”處理的目的：第一次使用的目的是使組織細胞分散開；第二次使用的目的是使細胞從瓶壁上脫離下來，分散后繼續培養。
②使細胞分散開的原因：一是能保證細胞所需要的營養供應；二是能保證細胞內有害代謝物的及時排出。
③不能用胃蛋白酶處理：由于大多數動物細胞培養的適宜pH為7.2～7.4，而胃蛋白酶發揮作用的最適pH為2.0左右，因此不能用胃蛋白酶使細胞分散開。
(3)原代培養和傳代培養：區分兩種“培養”的關鍵是看用胰蛋白酶處理的對象
①第一次：用胰蛋白酶對剪碎的動物組織進行處理，使其分散成單個細胞后進行培養，為原代培養。
②第二次：細胞培養過程中出現接觸抑制，用胰蛋白酶使其從瓶壁上脫離下來，然后，將其分散到多個培養瓶中繼續培養，為傳代培養。
2．動物細胞培養與植物組織培養的比較
項目 植物組織培養 動物細胞培養
不同點 理論基礎 植物細胞的全能性 細胞增殖
前處理 無菌、離體 無菌，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶等處理
取材 植物較幼嫩的部位或花藥等 動物胚胎、幼齡動物的組織或器官
培養基性質 固體 液體
培養基成分 水、礦質元素、蔗糖、維生素、植物激素等 糖類、氨基酸、無機鹽、維生素等，有些還需要加入血清等
結果 最終產生新個體，體現了細胞的全能性 產生大量細胞，不形成新個體
相同點 ①都需人工條件下的無菌操作；②都需要適宜的溫度、pH等條件；③都進行有絲分裂，都不涉及減數分裂
3．培養條件的分析
(1)添加血清的作用：血清中含有多種維持細胞正常代謝和生長的物質，如蛋白質、氨基酸、未知的促生長因子等。細胞培養時，一般需添加10%～20%的血清。
(2)氣體環境：CO2維持培養液的pH，O2維持細胞有氧呼吸。
知識貼士
1．培養動物細胞時沒有脫分化的過程，因為高度分化的動物細胞發育潛能變窄，失去了發育成完整個體的能力。
2．不是所有的細胞增殖過程中都存在接觸抑制。例如，癌細胞增殖時不存在接觸抑制，所以在培養瓶中可以形成多層細胞。
┃┃典例剖析__■
典例1　在動物細胞培養過程中，使用胰蛋白酶的目的是(　A　)
A．使動物組織分散為單個細胞
B．去掉細胞壁，使其成為原生質體
C．去掉細胞膜，暴露出原生質體便于細胞融合
D．清除培養液中的有害代謝物
解析：在進行動物細胞培養前，先用胰蛋白酶處理使組織塊中的細胞相互分散開，以增加與培養液的接觸面積，便于培養，A正確，B、C、D錯誤。
┃┃變式訓練__■
1．對某種動物的肝細胞進行細胞培養，下列說法正確的是(　D　)
A．取單個肝細胞進行培養，獲得細胞群的方法不屬于克隆培養法
B．細胞培養過程中不需考慮細菌的污染問題
C．該培養液也能用來培養乙肝病毒
D．在原代培養過程中，培養的細胞最終會出現停止增殖的現象
解析：取單個肝細胞進行培養，獲得細胞群的方法屬于細胞層次的克隆，A錯誤；體外培養的細胞抗感染能力弱，需在無菌無毒的環境中培養，B錯誤；病毒的生存離不開活細胞，用培養液不能培養病毒，C錯誤；原代培養過程中，由于細胞有貼壁生長和接觸抑制的特點，細胞最終將停止增殖，D正確。
知識點?
三種干細胞的比較
舉例 胚胎干細胞 成體干細胞 誘導多能干細胞
來源 早期胚胎 成體組織或器官中 誘導高度分化的組織細胞形成
特點 具有分化成為成年動物體內的任何一種類型的細胞，進一步形成機體的所有組織和器官甚至個體的潛能 具有組織特異性，只能分化成特定的細胞或組織，不具有發育成完整個體的能力 誘導過程無須破壞胚胎，不涉及倫理問題，且iPS細胞可以來源于病人自身的體細胞，將它移植回病人體內后，理論上可以避免免疫排斥反應
┃┃典例剖析__■
典例2　如圖是胚胎干細胞分離途徑示意圖。下列說法正確的是(　C　)
A．圖中a所示細胞將來發育成胎膜和胎盤
B．胚胎干細胞體積大，細胞核小，具有發育的全能性
C．在體外培養條件下，胚胎干細胞可以只增殖而不發生分化
D．利用胚胎干細胞培育的人造器官正在大規模應用
解析：圖中a所示細胞為內細胞團細胞，將來能夠發育成胎兒的各種組織，A錯誤；胚胎干細胞的體積小，細胞核大，B錯誤；在體外培養的條件下，胚胎干細胞可以只增殖而不發生分化，C正確；利用胚胎干細胞培育的人造器官，還在臨床試驗階段，D錯誤。
┃┃變式訓練__■
2．(2022·保定一中月考)胚胎干細胞是哺乳動物或人早期胚胎中的細胞，可以進一步分裂、分化成各種組織干細胞，再進一步分化成各種不同的組織。下列敘述不正確的是(　D　)
A．各種組織干細胞分化形成不同組織細胞是基因選擇性表達的結果
B．胚胎干細胞有細胞周期，神經干細胞分化形成的神經細胞沒有細胞周期
C．造血干細胞分化形成紅細胞、白細胞的過程是不可逆的
D．肝臟干細胞分化成肝臟細胞的過程體現了細胞的全能性
解析：胚胎干細胞是一類分化程度較低的細胞，它能夠分化為多種細胞的根本原因是基因的選擇性表達，A正確；因為神經細胞是高度分化的細胞，自身不會再進行增殖，所以不具有細胞周期，B正確；造血干細胞分化為紅細胞、白細胞的過程是基因選擇性表達的結果，此過程不可逆，C正確；肝臟干細胞分化成肝細胞的過程未體現細胞的全能性，D錯誤。
指點迷津·撥云見日
混淆胚胎干細胞和衰老細胞的特點
(1)胚胎干細胞的特點
(2)衰老細胞特征的簡易識記方法“一大一小，一多兩低”。
①一大：細胞核體積增大，核膜內折，染色質收縮、染色加深。
②一小：水分減少，體積變小，代謝減慢，如老人出現皺紋。
③一多：色素逐漸積累，阻礙了細胞內物質的交流和信息傳遞。如脂褐素增多，出現“老年斑”。
④兩低：細胞膜通透性改變，物質運輸功能降低；多種酶的活性降低，如酪氨酸酶活性降低，老年人頭發變白。
┃┃典例剖析__■
典例3　下列關于胚胎干細胞的敘述中正確的是(　D　)
A．當受精卵發育到囊胚時，所有的細胞都是胚胎干細胞
B．胚胎干細胞在形態上表現為體積大、細胞核小、核仁明顯
C．胚胎干細胞在體外培養時能增殖但不能被誘導分化
D．胚胎干細胞在飼養層細胞上能維持不分化的狀態
解析：囊胚中的細胞已出現分化，只有內細胞團的細胞才是胚胎干細胞，A錯誤；胚胎干細胞在形態上表現為體積小、細胞核大、核仁明顯，B錯誤；胚胎干細胞在體外培養時能增殖，也能被誘導分化成不同的組織器官，C錯誤；胚胎干細胞在飼養層細胞上或在添加抑制因子的培養液中，能夠維持不分化的狀態，D正確。
解疑答惑
?從社會中來 P43
提示：借助動物細胞培養技術構建人造皮膚。具體操作為取病人健康皮膚，用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等將它分散成單個細胞，制成細胞懸液，然后在適宜的條件下，讓這些細胞生長、增殖，獲得大量自體健康皮膚。
不能用單個細胞培養出可供移植的皮膚。單個細胞的增殖是有限的，動物細胞培養過程中，傳代培養的細胞一般傳至10代后就不易傳下去了，一般來說，細胞在傳至10～50代時，增殖會逐漸緩慢，直至完全停止。這時部分細胞的細胞核型可能會發生變化，少數細胞會朝著等同于癌細胞的方向發展。目前使用的細胞通常為10代以內的細胞，以保持細胞正常的二倍體核型。
?旁欄思考 P44
提示：說明細胞間的物質主要是蛋白質。用胃蛋白酶不行，動物細胞培養的適宜pH為7.2～7.4，而胃蛋白酶發揮作用的最適pH為2.0左右，因此不能用胃蛋白酶使細胞分散開。
?思考·討論 P45
1．提示：幼齡動物的細胞和分化程度低的細胞更易于培養。因為幼齡動物的細胞和分化程度低的細胞生命力旺盛，分裂能力強。
2．提示：相同之處：
(1)培養過程中細胞都進行有絲分裂，都不涉及減數分裂。
(2)都存在細胞培養過程。
(3)均為無菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件。
不同之處：
(1)植物組織培養的結果是形成完整的植株，而動物細胞培養的目的是獲得細胞或細胞產物，不是獲得完整個體，其過程不能體現細胞的全能性。
(2)動物細胞培養用的是液體培養基，通常需要特別添加一定量的動物血清或血漿等，可以為細胞提供營養物質和生長因子。植物組織培養用的是固體(或半固體)培養基，需要特別添加生長素和細胞分裂素等。
(3)動物細胞培養過程中不經過脫分化的過程。
?練習與應用 P47
一、概念檢測
1．(1)×　提示：培養環境中需要CO2維持培養液的pH。
(2)×　提示：動物細胞培養不需要脫分化。
(3)√
(4)√　提示：細胞培養過程中會出現接觸抑制現象而停止分裂增殖，故培養瓶中的細胞需定期用胰蛋白酶處理。
2．A　提示：干細胞存在于早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中。
二、拓展應用
(1)提示：像建立骨髓庫一樣，有研究團隊正在嘗試建立HLA(HumanLeukocyteAntigen，人類白細胞抗原)多態性豐富的iPS細胞庫，可以為需要的人找到HLA匹配度較高的iPS細胞，這樣不僅可以節省時間、成本，還能減輕異體干細胞移植后發生的免疫排斥反應。
(2)提示：該技術可能被用于治療不孕癥；獲得足夠量的生殖細胞來進行瀕危物種的克隆研究；獲得生殖細胞進行轉基因操作，再經過受精、胚胎發育等過程來獲得轉基因動物。該技術可能帶來一系列的倫理問題。例如，如果用同一個人的iPS細胞分別誘導形成精子和卵子，兩者受精可能培育出“單親”嬰兒；有的人還可能有目的地選擇iPS細胞，從而“設計”嬰兒。
訓練鞏固·課堂達標
1．一般來說，動物細胞體外培養需要滿足以下條件(　B　)
①無毒、無菌的環境　②適宜的滲透壓　③合成培養基需加血清等　④溫度與動物體溫相近　⑤需要O2，不需要CO2
A．①②③④⑤　　　　 B．①②③④
C．①③④⑤ D．①②④⑤
解析：動物細胞培養需要的氣體環境是95%空氣和5%CO2，其中5%CO2能調節培養液的pH，⑤錯誤。
2．下列關于胚胎干細胞特點的敘述，不正確的是(　B　)
A．胚胎干細胞可由原始性腺分離出來
B．囊胚期所有的細胞都是胚胎干細胞
C．體積小、細胞核大、核仁明顯
D．體外培養條件下，ES細胞可以增殖而不分化
解析：胚胎干細胞簡稱ES細胞，來源于早期胚胎或原始性腺，A正確；囊胚期的內細胞團細胞是胚胎干細胞，滋養層細胞不是，B錯誤；胚胎干細胞的特點是體積小、細胞核大、核仁明顯，C正確；ES細胞在飼養層細胞上或在添加抑制因子的培養液中，能夠維持不分化的狀態，D正確。
3．下圖為腎臟上皮細胞培養過程示意圖，下列敘述不正確的是(　D　)
A．甲→乙過程需要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶等處理
B．丙過程指細胞在添加血清的合成培養基中進行原代培養
C．丙和丁過程均會出現細胞貼壁和接觸抑制現象
D．丁過程是傳代培養的細胞，該過程體現了動物細胞的全能性
解析：甲→乙是組織細胞的分離，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶等分解細胞間蛋白質，制備細胞懸液，A項正確；丙過程還未分瓶，屬于原代培養，培養基中需要添加血清，B項正確；在動物細胞培養過程中會出現細胞貼壁和接觸抑制的現象，C項正確；丁過程已經分瓶培養，屬于傳代培養，丁過程并沒有體現動物細胞的全能性，D項錯誤。
4．(不定項)下圖為動物細胞培養過程中細胞增殖情況的變化曲線，圖中B、E兩點表示經篩選、分裝后繼續培養。下列判斷正確的是(　ABD　)
A．B點之前的培養稱為原代培養，之后的培養稱為傳代培養
B．接觸抑制現象主要發生在AB段和DE段
C．分瓶后的每個培養瓶中的細胞群稱為一個克隆
D．E點后的細胞大多數具有異倍體核型，可連續傳代
解析：人們通常將動物組織消化后的初次培養稱為原代培養，分瓶后的培養稱為傳代培養，B點之后細胞繼續生長，可見B點之后進行了傳代培養，A正確；當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞就會停止分裂增殖，即會發生接觸抑制現象，在AB段和DE段細胞幾乎生長停滯，可能發生了接觸抑制，B正確；細胞克隆的最基本要求是必須保證分離出來的是一個細胞而不是多個細胞，C錯誤；已獲無限繁殖能力能持續生存的細胞系，稱連續細胞系或無限細胞系，無限細胞系大多已發生異倍化，具異倍體核型，D正確。二　植物細胞工程的應用
必備知識·夯實雙基
一、植物繁殖的新途徑
1．快速繁殖
(1)快速繁殖技術：快速繁殖優良品種的__植物組織培養__技術。
(2)特點
2．作物脫毒
(1)選材部位：植物的__頂端分生區附近__。
(2)選材原因：__頂端分生區附近__的病毒極少，甚至__無病毒__。
(3)實例：目前采用__莖尖組織__培養技術來脫去病毒，在__馬鈴薯__、草莓、甘蔗、菠蘿、香蕉等主要經濟作物上已獲得成功。
二、作物新品種的培育
1．單倍體育種
(1)過程：__花藥__培養→__單倍體__植株純合子植株。
(2)優點
①后代是純合子，能__穩定遺傳__。
②明顯縮短了__育種的年限__。
2．突變體的利用
(1)產生原因：在植物的組織培養過程中，易受__培養條件__和__誘變因素__(如射線、化學物質等)的影響而__產生突變__。
(2)利用：篩選出對人們有用的__突變體__，進而培育成__新品種__。
三、細胞產物的工廠化生產
1．次生代謝物
(1)概念：植物代謝會產生一些一般認為__不是植物基本的生命活動所必需__的產物。
(2)作用：在植物__抗病、抗蟲__等方面發揮作用，也是很多__藥物__、__香料__和__色素__等的重要來源。
2．生產技術手段：__植物組織培養__技術。
3．優點：__生產速度快__。
4．實例：利用紫草細胞的組織培養生產的__紫草寧__具有抗菌、消炎和抗腫瘤等活性。利用紅豆杉細胞的組織培養生產的__紫杉醇__具有高抗癌活性。
┃┃學霸記憶__■
1．微型繁殖實際是一種無性繁殖，可以保持優良品種的遺傳特性。
2．植物頂端分生區附近的病毒極少，甚至無病毒，因此采用莖尖組織培養能脫去病毒。
3．單倍體育種極大縮短了育種年限，節約了大量的人力和物力。
4．培養的細胞一直處于不斷增殖狀態，因此容易受到培養條件和誘變因素的影響而產生突變。
5．次生代謝物是植物代謝產生的一些一般認為不是植物基本生命活動所必需的產物。
┃┃活學巧練__■
1．葡萄的扦插、桃樹的嫁接、石榴的壓條繁殖方式都屬于微型繁殖。(×)
2．脫毒苗培育所選的組織培養材料可以來自植株的任何部位。(×)
3．單倍體育種和突變體培育的遺傳學原理是一致的。(×)
4．突變體培育通常對植物的愈傷組織進行誘變處理，而工廠化生產的細胞產物也來自愈傷組織細胞。(√)
5．工廠化生產的細胞次生代謝物，其化學成分都是蛋白質。(×)
思考：
1．植物組織培養可以進行快速繁殖的原因是什么？
提示：植物組織培養到愈傷組織階段，細胞進行有絲分裂，細胞分裂速度較快，從而獲得大量的組織細胞，然后不斷地分割、移瓶、誘導再分化形成新植株。植物組織培養在實驗室進行，受季節、氣候等條件限制較小。
2．作物培養過程中為什么要進行作物脫毒，如何進行作物脫毒？
提示：對于無性繁殖的作物，病毒在作物體內逐年積累，就會導致作物產量降低、品質變差。而植物頂端分生區附近的病毒極少，甚至無病毒，因此切取一定大小的莖尖進行組織培養，再生的植物就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗。
3．花藥離體培養獲得的單倍體幼苗如何誘導染色體加倍？原理是什么？
提示：可用適宜濃度的秋水仙素處理幼苗誘導染色體加倍，也可低溫誘導染色體加倍。其原理都是抑制紡錘體的形成。
4．為什么用物理或化學因素處理愈傷組織更易誘發突變？產生的變異一定符合需要嗎？
提示：因為愈傷組織細胞處在分裂過程中，細胞要進行DNA分子復制，因此更易發生突變。由于突變是不定向的，產生的變異不一定符合需要。
課內探究·名師點睛
知識點?
植物繁殖新途徑的優點
繁殖新途徑 優點
微型繁殖 (1)能保持親本的優良性狀(2)繁殖速度快(3)不受季節、氣候、地域的限制
作物脫毒 獲得高產、優質的無病毒植株
┃┃典例剖析__■
典例1　將植物的莖尖、葉片或莖段等在無菌條件下培養在玻璃器皿中人工配制的培養基上，使它發育成完整的植株。這種技術可以用來培育植物新品種，也可以在較短時間內大量繁殖植物，還可以防止植物病毒的危害。下列關于這種技術的敘述，正確的是(　D　)
①這種技術利用了植物細胞的全能性
②這種技術叫作組織培養，可以克隆生物體
③這種技術屬于細胞工程的應用領域之一
④這種技術是一種無性繁殖的方式
A．①　　 B．①②
C．①②③ D．①②③④
解析：植物體細胞含有該物種全套遺傳信息，所以每個細胞理論上都具有全能性，都有發育成完整生物體的潛能，①正確；利用植物的莖尖或葉片、莖段在無菌條件中培養成完整植物體的方法稱為植物組織培養，植物組織培養也屬于無性繁殖技術，可以克隆生物體，②正確；植物組織培養是在體外通過人工方法讓植物細胞表現出全能性。是植物細胞工程的一個基礎技術手段，③正確；植物組織培養沒有生殖細胞的結合，屬于無性繁殖方式，④正確。故選D。
┃┃變式訓練__■
1．(不定項)(2022·青島二中高三月考)為探究提高“日照藍莓”品質和產量的新途徑，某生物興趣小組的同學以“日照藍莓”的主要品種——兔眼藍莓為實驗材料進行脫毒處理，其技術路線為“取材→消毒→愈傷組織培養→出芽→生根→移栽”。下列有關敘述正確的是(　AB　)
A．取材時可選用兔眼藍莓的芽尖等分生組織作為外植體
B．用體積分數為70%的酒精和質量分數為5%左右的次氯酸鈉溶液對外植體消毒時，要控制好時間，以避免造成傷害
C．對分化培養基滅菌前需添加生長素類、細胞分裂素類和赤霉素類等生長調節劑
D．脫毒后的兔眼藍莓果實體積更大，產量更高，后代個體更不易被病毒感染
解析：芽尖等分生組織細胞分裂旺盛，且含病毒少，取材時常選用其作為外植體，A項正確；消毒時間不宜過長，否則容易對外植體造成傷害，B項正確；生長調節劑應該在分化培養基滅菌后添加，C項錯誤；脫毒后的兔眼藍莓果實體積更大，產量更高，后代個體含病毒少，但不是不易被病毒感染，D項錯誤。
知識點?
單倍體育種和突變體育種的比較
項目 原理 優點 一般流程
單倍體育種 染色體變異 極大地縮短了育種年限 親本F1―→花藥花粉細胞培養愈傷組織分化出小植物單倍體植株正常植株
基因突變 產生新基因，大幅度改良某些性狀
┃┃典例剖析__■
典例2　在植物組織培養過程中，容易獲得突變體的主要原因是(　B　)
A．培養基營養豐富，易于植物生長
B．培養的細胞一直處于不斷增殖的狀態
C．紡錘絲的形成容易受抑制
D．DNA復制容易受抑制
解析：在植物的組織培養過程中，由于培養細胞一直處于不斷增殖的狀態，因此它們容易受到培養條件和誘變因素的影響而產生突變，B正確。
┃┃變式訓練__■
2．如圖是某二倍體植物通過花藥進行單倍體育種的過程示意圖，下列敘述正確的是(　C　)
A．圖中過程②涉及細胞的分裂和分化，細胞進行有絲分裂
B．秋水仙素能促進著絲粒分裂，導致細胞染色體數目加倍
C．圖中③過程為了促進生芽，可增加培養基中細胞分裂素的比例
D．過程④應將煉苗后的試管苗移栽到含有蔗糖和多種植物激素的基質上
解析：圖中過程②是脫分化，細胞通過有絲分裂實現細胞增殖，無分化過程，A錯誤；秋水仙素能抑制紡錘體的形成，在著絲粒分裂后，不能將染色體移向細胞的兩極，導致細胞染色體數目加倍，B錯誤；植物組織培養過程中需要添加生長素和細胞分裂素，其中生長素和細胞分裂素的比值高時促進根的分化，比值低時促進芽的分化，C正確；過程④煉苗時將試管苗移植到含蛭石或珍珠巖的基質上培養，待其長壯后移栽到普通土壤即可，D錯誤。
指點迷津·撥云見日
植物組織培養各階段的應用
注意：愈傷組織是已分化的細胞經過激素的誘導，脫分化形成的排列疏松、高度液泡化的具有分生能力的薄壁細胞團。
1．為了獲得突變體，可以對愈傷組織進行物理或化學方法的誘變處理。
2．一般利用愈傷組織的分生能力，產生更多的子細胞，獲得較多的細胞產物。
┃┃典例剖析__■
典例3　下列有關植物細胞工程應用的敘述，不正確的是(　A　)
A．利用組織培養技術培育脫毒苗，獲得抗病毒的新品種
B．利用組織培養技術進行植物的快速繁殖，能保持親本的優良性狀
C．利用細胞培養技術獲得紫草素，實現了細胞產物的工廠化生產
D．利用植物體細胞雜交技術獲得“蘿卜—甘藍”，克服不同生物遠緣雜交不親和的障礙
解析：利用植物組織培養技術可以得到脫毒苗，但脫毒苗不一定具有抗病毒的能力；利用植物組織培養技術進行快速繁殖，該技術為無性繁殖，可保持親本的優良性狀；在植物組織培養的愈傷組織階段可得到大量的細胞，細胞代謝可以產生大量的細胞產物；利用植物體細胞雜交技術，可克服遠緣雜交不親和障礙。
解疑答惑
?到社會中去 P42
提示：制作的關鍵是選擇合適的培養基與植株。價格主要由材料成本、培養基、植株培養難度等多種因素決定。
?練習與應用 P42
一、概念檢測
1．(1)√
(2)×　提示：細胞產物的工廠化生產只是提高了細胞的數量，沒有提高單個細胞中次生代謝產物的含量。
2．D　提示：作物脫毒常用的方法為取莖尖分生組織進行組織培養。
二、拓展應用
1．提示：F2中紫色甜玉米的基因型可能為Aasusu或AAsusu。如果運用常規育種方法，將F2中的紫色甜玉米與白色甜玉米(aasusu)進行測交，可以選擇出基因型為AAsusu的純種紫色甜玉米。但這種方法比較煩瑣，耗時也較長，需要至少三年的選種和育種時間。其實在F1產生的花粉中就可能有Asu的組合，如果利用花藥培養的技術獲得單倍體植株，再經過誘導染色體加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的純合體。這種方法可以大大縮短育種周期。
2．提示：積極探索其他的繁育途徑。例如，研究如何利用植物組織培養技術繁育甜葉菊，研究內容涉及植物組織培養材料的選擇，培養基配方的優化，提高試管苗移栽成活率的方法等，最終目的是建立一套利用植物組織培養技術繁育甜葉菊的標準技術體系，實現甜葉菊種苗的產業化生產。
訓練鞏固·課堂達標
1．馬鈴薯利用它的塊莖進行無性繁殖，種植的世代多了以后往往會感染病毒而減產，為此農戶都希望得到無病毒的幼苗進行種植。獲得無病毒幼苗的最佳辦法是(　C　)
A．選擇優良品種進行雜交
B．進行遠緣植物體細胞雜交
C．利用芽尖進行組織培養
D．人工誘導基因突變
解析：芽尖分生能力旺盛，幾乎不含病毒，可以通過芽尖組織培養獲得脫毒苗。
2．下圖是利用某植物(基因型為AaBb)產生的花粉進行單倍體育種的示意圖，據圖判斷下列說法錯誤的是(　B　)
花粉植株A植株B
A．過程②通常使用的試劑是秋水仙素，作用時期為有絲分裂前期
B．通過過程①得到的植株既有純合子又有雜合子
C．過程①屬于植物的組織培養，在此過程中需使用一定量的植物激素
D．與雜交育種相比，該育種方法的優點是能明顯縮短育種年限
解析：過程②常使用秋水仙素使染色體數目加倍，作用的機理是抑制有絲分裂前期紡錘體的形成，使后期染色單體分開后不能向細胞兩極移動，A正確；題圖過程是單倍體育種過程，所以過程①是花藥培養，獲得的是單倍體，基因型為AB、Ab、aB、ab4種，經染色體數目加倍后得到的植株B都為純合子，B錯誤；過程①屬于植物的組織培養，需要生長素和細胞分裂素的誘導，C正確；與雜交育種相比，該育種方法的優點是能明顯縮短育種年限，D正確。
3．紫草寧具有抗菌、消炎和抗腫瘤等活性。在工廠化生產中，取紫草植株部分組織誘導形成紫草愈傷組織，再轉入紫草寧形成培養基，然后再將細胞破碎后提取出紫草寧。下列相關敘述中，不正確的是(　D　)
A．工廠化生產過程包括細胞的脫分化
B．在紫草寧生產過程中，不必將愈傷組織培養出根、芽等器官
C．紫草的愈傷組織細胞在低滲溶液中不會漲破
D．紫草寧在細胞內合成后被分泌到細胞外
解析：根據題意可知，工廠化生產過程中有利用紫草植株部分組織誘導形成紫草愈傷組織的過程，該過程為細胞的脫分化，A正確；題中顯示工廠化生產的流程為“取紫草植株部分組織誘導形成紫草愈傷組織，再轉入紫草寧形成培養基，然后再將細胞破碎后提取出紫草寧”，顯然該過程中不必將愈傷組織培養出根、芽等器官，B正確；紫草的愈傷組織細胞含有細胞壁，因此其在低滲溶液中不會漲破，C正確；需要將紫草細胞破碎后提取出紫草寧，顯然紫草寧在細胞內合成后不會被分泌到細胞外，D錯誤。
4．下圖為培育甘蔗脫毒苗的兩條途徑，研究發現經②過程獲得的幼苗脫毒效果更好。下列相關敘述錯誤的是(　C　)
A．①過程所取莖尖中的葉原基具有較高的分裂、分化能力
B．②過程的作用可能是阻礙病毒等進入莖尖分生組織
C．③④過程中基因的選擇性表達導致了細胞脫分化
D．培養基A、B中生長素和細胞分裂素的含量和比例不同
解析：莖尖中的葉原基具有較高的分裂和分化能力，全能性較高，A項正確；由題意可知，經②過程獲得的幼苗脫毒效果更好，故②過程的作用可能是阻礙病毒等進入莖尖分生組織，B項正確；圖中③誘導生芽和④誘導生根為再分化過程，存在著細胞分化，細胞分化的實質是基因的選擇性表達，C項錯誤；誘導生芽和誘導生根的分化培養基中生長素和細胞分裂素的含量和比例是不同的，D項正確。二　動物細胞融合技術與單克隆抗體
必備知識·夯實雙基
一、動物細胞融合技術的概述
特別提醒：動物細胞融合技術是制備單克隆抗體的基礎，制備單克隆抗體是動物細胞融合技術的應用。
二、單克隆抗體及其應用
1．原理：一種B淋巴細胞在抗原的刺激下，只能產生一種針對這種抗原的特異性抗體。骨髓瘤細胞能夠無限增殖，B淋巴細胞與其融合后形成的__雜交瘤__細胞既能迅速大量增殖，又能產生單一抗體。
2．制備過程
3．優點：準確識別抗原的細微差異，與特定抗原發生特異性結合，并且可以大量制備。
4．應用
(1)單克隆抗體可用作診斷試劑，在多種疾病的診斷和病原體鑒定中發揮重要的作用。
(2)單克隆抗體與某些藥物可組成“生物導彈”實現對目標細胞的定向殺傷，其中單克隆抗體發揮導向作用，將藥物帶到靶細胞。
(3)單克隆抗體自身也能用于治療疾病。
┃┃學霸記憶__■
1．動物細胞融合是指使兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程。
2．動物細胞融合常用的誘導方法有PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導法。
3．動物細胞融合的主要用途是制備單克隆抗體。
4．雜交瘤細胞是由經免疫的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合而成的，具有既能無限增殖又能產生專一抗體的能力。
5．制備單克隆抗體過程中第一次篩選是為了獲得雜交瘤細胞，第二次篩選是為了獲得能產生特定抗體的雜交瘤細胞。
6．單克隆抗體最主要的優點是特異性強、靈敏度高，并可大量制備。
7．單克隆抗體的主要用途有：作為診斷試劑、用于治療疾病和運載藥物。
┃┃活學巧練__■
1．動物細胞融合過程中既有細胞膜融合也有核的融合。(√)
2．與植物原生質體融合相比，動物細胞融合特有的誘導因素有聚乙二醇、滅活的病毒。(×)
3．用特定的抗原對小鼠進行免疫后，從小鼠脾臟中只能得到一種B淋巴細胞。(×)
4．單克隆抗體是單個B淋巴細胞增殖并產生的抗體。(×)
5．單克隆抗體制備過程中的兩次篩選目的相同。(×)
思考：
1．什么是滅活？滅活病毒誘導融合的原理是什么？
提示：滅活是指用物理或化學手段使病毒或細菌失去感染能力，但是并不破壞這些病原體的抗原結構。滅活病毒誘導細胞融合的原理是病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠與細胞膜上的糖蛋白發生作用，使細胞互相凝聚，細胞膜上的蛋白質分子和脂質分子重新排布，細胞膜打開，細胞發生融合。
2．動物細胞融合與植物原生質體融合的原理相同嗎？
提示：相同，都依據細胞膜的流動性。
3．制備單克隆抗體的過程中的幾種細胞，如免疫的B淋巴細胞、骨髓瘤細胞、雜交瘤細胞各有何特點？
提示：免疫的B淋巴細胞：能產生單一抗體，但不能無限增殖；骨髓瘤細胞：能無限增殖，但不能產生抗體；雜交瘤細胞：既能產生特定的抗體，又能在組織培養條件下進行無限增殖。
4．細胞內DNA的合成一般有兩條途徑，主要途徑是在細胞內由糖和氨基酸合成核苷酸，進而合成DNA，而氨基蝶呤可以阻斷此途徑。輔助途徑是在次黃嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情況下，經酶的催化作用合成DNA，而骨髓瘤細胞的DNA合成沒有此輔助途徑。如何利用DNA合成途徑不同的特點配制培養基篩選出雜交瘤細胞？請說明原理。
提示：在培養基中加氨基蝶呤就可以篩選出雜交瘤細胞。因為培養基中加入氨基蝶呤后，骨髓瘤細胞和兩兩融合的骨髓瘤細胞由于其唯一的DNA合成途徑被抑制而不能增殖。B淋巴細胞本身不增殖，兩兩融合的B淋巴細胞也不增殖，只有雜交瘤細胞通過輔助途徑合成DNA進行增殖。
課內探究·名師點睛
知識點?
動物細胞融合
1．對動物細胞融合過程的理解
(1)細胞融合的過程包括細胞膜的融合、細胞質融合和細胞核融合，其中細胞膜的融合是細胞融合的先導，在細胞膜融合中體現出細胞膜具有一定的流動性。
(2)動物細胞融合完成的標志：來自不同細胞的兩個或多個細胞核融合成一個細胞核。
2．動物細胞融合與植物體細胞雜交的比較
比較項目 動物細胞融合(單克隆抗體制備) 植物體細胞雜交(番茄—馬鈴薯植株)
過程 正常小鼠的處理(注射特定的抗原) 原生質體的制備(酶解法)
動物細胞融合 原生質體的融合
雜交瘤細胞的篩選和培養 雜種細胞的篩選和培養
提純單克隆抗體(特異性強、靈敏度高) 雜種植株鑒定
原理 細胞膜的流動性、細胞增殖 細胞膜的流動性、植物細胞的全能性
融合前處理 注射特定抗原，免疫處理正常小鼠 酶解法去除細胞壁：纖維素酶、果膠酶
誘導方法 (1)物理法：電融合法等(2)化學法：PEG融合法等(3)生物法：滅活病毒誘導法等 (1)物理法：電融合法、離心法等(2)化學法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等
意義和用途 (1)制備單克隆抗體(2)有助于疾病的診斷、治療、預防 (1)克服不同物種間遠緣雜交不親和的障礙(2)培育作物新品種
知識貼士
病毒在生物技術中的應用
(1)滅活的病毒能作為誘導劑，不滅活的病毒不能作為誘導劑。
(2)病毒在不同過程或操作中的“身份不同”。在免疫調節中病毒屬于抗原，在基因工程中可作為載體，在細胞工程中可作為(細胞融合的)誘導劑。
┃┃典例剖析__■
典例1　下圖表示用滅活病毒誘導動物細胞融合的部分過程，下列相關敘述正確的是(　B　)
A．細胞A和細胞B必須為同種細胞才能融合
B．細胞C同時有細胞A和細胞B的遺傳物質
C．該融合過程體現了細胞膜具有選擇透過性
D．植物細胞的融合過程與動物細胞的完全相同
解析：不同種的細胞也能融合，如人、鼠細胞融合，A項錯誤；如題圖所示，細胞A和細胞B融合成細胞C，細胞C同時有細胞A和細胞B的遺傳物質，B項正確；該融合過程體現了細胞膜具有一定的流動性，C項錯誤；植物細胞的融合通常要先去除細胞壁，過程與動物細胞的不完全相同，D項錯誤。
┃┃變式訓練__■
1．下列關于動物細胞融合和植物體細胞雜交的比較中，敘述正確的是(　D　)
A．誘導融合的方法完全相同
B．所用的技術手段完全相同
C．所采用的原理完全相同
D．都能形成雜種細胞
解析：植物體細胞雜交誘導融合的方法有物理法、化學法，動物細胞融合的誘導方法有物理法、化學法和生物法；兩者采用的原理不同，動物細胞融合的原理是細胞膜的流動性，最終形成的是雜種細胞，植物體細胞雜交的原理是細胞膜的流動性和細胞的全能性。
單克隆抗體
知識點?
1．單克隆抗體制備過程的要點分析
項目 步驟 技術方法 原理
取材 從已免疫的小鼠的脾中獲取能產生特定抗體的B淋巴細胞、體外培養骨髓瘤細胞 動物細胞培養 細胞增殖
融合 通過滅活的病毒等誘導B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合 動物細胞融合 細胞膜的流動性
篩選 第一次要從融合形成的雜交細胞中篩選出雜交瘤細胞 選擇培養基 —
第二次要從雜交瘤細胞中篩選出能產生所需抗體的雜交瘤細胞 專一性抗體檢測、克隆化培養 免疫學原理(抗原—抗體特異性結合)
培養 在小鼠腹腔內進行體內培養，或在細胞培養液中進行體外培養 動物細胞培養 細胞增殖
提取 從小鼠腹中或從培養液中獲得單抗 — —
2．兩種抗體的比較
名稱 產生 特點
血清抗體 由漿細胞分泌 一般從血清中分離，產量低、純度低、特異性差
單克隆抗體 由雜交瘤細胞分泌 特異性強，靈敏度高，能大量制備
　　3．三種細胞的比較
細胞類型 來源 特點
漿細胞 由B淋巴細胞受抗原刺激后增殖分化而來 能產生單一抗體，但不能無限增殖
骨髓瘤細胞 從骨髓腫瘤中提取 能無限增殖，但不能產生抗體
雜交瘤細胞 漿細胞與骨髓瘤細胞融合而成 既能產生抗體，又能無限增殖
4．單克隆抗體制備過程中兩次篩選的區別
項目 第一次篩選 第二次篩選
篩選原因 誘導融合后會得到多種雜交細胞，另外還有未融合的細胞 由于小鼠在生活中還受到其他抗原的刺激，所以經選擇性培養獲得的雜交瘤細胞中有能產生其他抗體的細胞
篩選方法 用特定的選擇培養基篩選：在該培養基上，未融合的親本細胞和同種細胞融合后形成的細胞(“BB”細胞、“瘤瘤”細胞)都會死亡，只有融合的雜交瘤細胞(“B瘤”細胞)才能生長 用多孔板培養，在每個孔只有一個雜交瘤細胞的情況下開始克隆化培養和抗體檢測，經多次篩選得到能產生特異性抗體的細胞群
篩選目的 得到雜交瘤細胞 得到能分泌所需抗體的雜交瘤細胞
┃┃典例剖析__■
典例2　下列關于單克隆抗體制備的說法，正確的是(　D　)
A．將特定抗原注射到小鼠體內，可以從小鼠血清中獲得單克隆抗體
B．經特定抗原免疫過的B淋巴細胞在體外培養時可分泌單克隆抗體
C．誘導已免疫的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合后，發生融合的細胞均為雜交瘤細胞
D．篩選出雜交瘤細胞后，需利用特定抗原再次篩選分泌單克隆抗體的細胞
解析：單克隆抗體是由經特定抗原免疫過的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合形成的雜交瘤細胞產生的，A、B項錯誤；誘導已免疫的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合后，產生的融合細胞(僅兩兩融合的)可能是已免疫的B淋巴細胞—已免疫的B淋巴細胞、骨髓瘤細胞—骨髓瘤細胞、已免疫的B淋巴細胞—骨髓瘤細胞，C項錯誤；小鼠在生活中還受到其他抗原的刺激，所以經選擇性培養獲得的雜交瘤細胞中有能產生其他抗體的細胞，需要利用特定抗原再次篩選能分泌單克隆抗體的細胞，D項正確。
┃┃變式訓練__■
2．下圖是抗HCG(人絨毛膜促性腺激素)單克隆抗體制備流程圖，相關敘述正確的是(　D　)
A．①過程中促融劑常用聚乙二醇，不可用滅活的病毒
B．②過程中篩選出的雜交瘤細胞都能產生HCG抗體
C．③過程中利用了DNA分子雜交的原理
D．④過程中培養液中需要添加動物血清、抗生素等物質
解析：①過程促融劑常用滅活的病毒，也可用聚乙二醇，A項錯誤；②過程中篩選出的雜交瘤細胞不一定都能產生HCG抗體，還需通過抗體檢測，B項錯誤；③過程中利用了抗原和抗體特異性結合的原理，C項錯誤；④過程為動物細胞培養，培養液中需要添加動物血清、抗生素等物質，D項正確。
指點迷津·撥云見日
一、雜交瘤細胞與單克隆抗體
雜交瘤細胞的抗體檢測和克隆化培養
融合后的細胞經選擇培養基培養后，能存活的細胞就是雜交瘤細胞。但這些雜交瘤細胞并非都是能分泌所需抗體的細胞，通常用“有限稀釋法”來選擇。將雜交瘤細胞稀釋，用96孔板培養，使每孔細胞不超過一個，通過培養讓其增殖。然后檢測各孔上清液中細胞分泌的抗體(常用酶聯免疫吸附試驗法)，那些上清液可與特定抗原結合的培養孔為陽性孔。陽性孔中的細胞還不能保證是來自單個細胞，挑選陽性孔的細胞繼續進行有限稀釋，一般需進行3～4次，直至確信每個孔中增殖的細胞為單克隆細胞。該過程即為雜交瘤細胞的克隆化培養。
二、培養雜交瘤細胞的方法
項目 腹腔培養 體外培養
優點 易于控制培養條件，成本較低 可大規模培養、大量生產
缺點 規模小，產量少 需要人為控制培養條件，成本相對較高
　　三、獲取單克隆抗體的場所
若在培養基中進行雜交瘤細胞培養，則從培養液中提取；若在小鼠或其他動物腹腔中培養，則從腹水中提取。
┃┃典例剖析__■
典例3　下圖為制備單克隆抗體過程示意圖，下列相關敘述錯誤的是(　A　)
A．④中的篩選是為了獲得能產生多種抗體的雜交瘤細胞
B．②中培養基應加入選擇性抑制骨髓瘤細胞DNA分子復制的物質
C．圖中有一處明顯錯誤
D．⑤可以無限增殖
解析：④中的篩選是為了獲得能產生特定抗體的雜交瘤細胞，A錯誤；②中培養基應加入選擇性抑制骨髓瘤細胞DNA分子復制的物質，這樣才更容易篩選出雜交瘤細胞，B正確；題圖中的小鼠沒有經過免疫處理，應該注射相應的抗原，小鼠才能形成相應的B淋巴細胞，C正確；⑤是能產生特定抗體的雜交瘤細胞，能無限增殖，D正確。
解疑答惑
?旁欄思考 P49
提示：病毒介導了細胞的融合，形成多核細胞。
?思考·討論 P50
1．提示：ADC的抗體在生物體內與特定目標細胞或組織相結合，具有導向作用。藥物起治療作用。
2．提示：可以用放射性同位素標記單克隆抗體進行靶向放療。一些作用于細胞信號轉導通路的藥物可以通過阻斷腫瘤細胞的信號通路來抑制其生長，理論上也可以將這些藥物與單克隆抗體結合進行治療。
3．提示：單克隆抗體診斷試劑盒具有特異性強、靈敏度高、可大量制備的優勢。ADC在臨床上用于治療癌癥或其他疾病，具有療效高、毒副作用小的特點。
4．提示：單克隆抗體在臨床上的應用涉及治療、診斷等方面。
?練習與應用 P51
一、概念檢測
1．C
(2)A　提示：一個B淋巴細胞不能無限增殖，B項錯誤。經誘導后的細胞還有未融合的親本細胞和同種細胞融合后的細胞，C項錯誤。小鼠體內產生的特異性抗體的種類很多，從血清中分離出的抗體不是單克隆抗體，D項錯誤。
二、拓展應用
開放性問題，答案略。
訓練鞏固·課堂達標
1．動物細胞融合的目的中最重要的是(　B　)
A．克服遠緣雜交不親和的障礙 B．制備單克隆抗體
C．培育新物種 D．生產雜交細胞
解析：植物體細胞雜交主要是為了克服遠緣雜交不親和的障礙，以培育新品種；植物體細胞雜交還應用了植物體細胞的全能性；動物細胞的全能性受到限制，目前還未見到融合細胞表現出全能性的例子，因此動物細胞融合不能用來培育新物種；生產雜交細胞不是細胞融合的主要目的，雜交細胞只是細胞融合完成后所形成的結構名稱。
2．要想獲得大量的單克隆抗體就必須用單個的B淋巴細胞進行無性繁殖，形成細胞群。其原因是(　D　)
A．在體外培養條件下，B淋巴細胞可以無限增殖
B．在動物體內B淋巴細胞可產生超過百萬種的抗體
C．每一個B淋巴細胞都參與特異性免疫反應
D．每一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體
解析：能產生抗體的B淋巴細胞屬于高度分化的細胞，不能無限增殖，A不符合題意；動物體內產生的特異性抗體的種類可超過百萬種，但不是為獲得單克隆抗體必須將單個的B淋巴細胞進行無性繁殖形成細胞群的原因，B不符合題意；當有特定的抗原刺激機體時，B淋巴細胞才能參與特異性免疫反應，C不符合題意；每一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體，D符合題意。
3．用a表示骨髓瘤細胞，b表示B淋巴細胞，則單克隆抗體制備過程中兩次篩選的目的分別為(　C　)
A．從a、aa、ab、bb、b中篩選出a、aa、ab；從a、aa、ab中篩選出ab
B．從a、aa、ab、bb、b中篩選出ab、bb、b；從ab、bb、b中篩選出ab
C．從a、aa、ab、bb、b中篩選出ab；從ab中篩選出能產生特定抗體的ab
D．從a、aa、ab、bb、b中篩選出aa；從aa中篩選出能大量增殖的aa
解析：a表示骨髓瘤細胞、b表示B淋巴細胞，細胞融合后可能會產生5種類型的細胞，其中有兩種沒有融合的細胞，即a、b，兩種自身融合細胞，即aa、bb，還有一種是兩種細胞的融合細胞，即ab，第一次篩選出雜交瘤細胞ab，但并不是所有的雜交瘤細胞都能產生特定的抗體，第二次篩選出能產生特定抗體的雜交瘤細胞ab。
4．(不定項)(2022·煙臺二中月考)非洲豬瘟病毒(ASFV)是一種具有包膜的大型線狀雙鏈DNA病毒，病毒蛋白p30位于病毒包膜的膜上，在病毒DNA合成開始之前產生，其表達一直持續到病毒生命周期結束。我國利用經免疫的小鼠B淋巴細胞和骨髓瘤細胞雜交，成功研制出針對抗p30的單克隆抗體。下列敘述正確的是(　AC　)
A．免疫小鼠時，用事先被純化的抗原蛋白刺激B淋巴細胞效果最好
B．經p30反復免疫的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞只能用化學方法促融，如PEG融合法
C．經促融的雜交細胞需要在選擇培養基上進行篩選
D．克隆化培養易體現出全能性，故雜交瘤細胞不能克隆化培養
解析：免疫小鼠時，用事先被純化的抗原蛋白刺激B淋巴細胞，則產生的抗體類型相對單一，效果最好，A正確；B淋巴細胞與骨髓瘤細胞的融合除可以用化學法誘導外，還可用其他方法，如可以用滅活的病毒進行促融，B錯誤；經促融的雜交細胞需要在選擇培養基上進行篩選，以篩選出雜交瘤細胞，C正確；動物體細胞的全能性不易體現，在單克隆抗體的制備過程中，需要對雜交瘤細胞進行克隆化培養和抗體檢測，D錯誤。二　胚胎工程技術及其應用
必備知識·夯實雙基
一、體外受精
1．試管動物：通過人工操作使卵子在__體外__受精，經培養發育為__早期胚胎__后，再進行移植產生的個體。
2．體外受精技術的主要步驟：__卵母細胞的采集__、__精子的獲取__和__受精__。
3．過程
二、胚胎移植
1．概念：是指將通過__體外受精__及其他方式得到的胚胎，移植到__同種的__、__生理狀態相同__的雌性動物體內，使之繼續發育為新個體的技術。
2．胚胎移植的基本程序
↓
↓
↓
↓
檢查受體母牛__是否妊娠__
3．胚胎移植的意義
(1)充分發揮雌性優良個體的__繁殖潛力__。
(2)__大大縮短__了供體本身的繁殖周期。
(3)對供體施行__超數排卵__處理后，增加后代數量。
(4)推動胚胎工程及其他技術的研究和應用。
三、胚胎分割
1．概念：采用__機械方法__將早期胚胎切割成__2等份、4等份或8等份__等，經移植獲得同卵雙胎或多胎的技術。
2．所需主要儀器設備：__體視顯微鏡__和__顯微操作儀__。
3．操作對象及要求：選擇發育良好、形態正常的__桑椹胚或囊胚__，將它移入盛有操作液的培養皿中，在顯微鏡下用__分割針__或__分割刀__分割。在分割囊胚階段的胚胎時，要注意__將內細胞團均等分割__。
4．胚胎分割的意義
(1)促進優良動物品種的繁殖，產生__遺傳性狀__相同的后代用于遺傳學研究。
(2)對胚胎進行__性別鑒定__、__遺傳病篩查__等，對于人工控制動物性別、動物繁育健康后代有重要意義。
┃┃學霸記憶__■
1．體外受精技術主要包括卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等過程。
2．采集到的卵母細胞和精子要分別在體外進行成熟培養和獲能處理才能完成受精。
3．胚胎移植實質上是早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。
4．動物的胚胎只有移植到同種且生理狀態相同的雌性動物體內才能成功。
5．胚胎移植的優勢是可以充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力
6．胚胎分割應選擇形態正常的桑椹胚或囊胚，在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內細胞團均等分割。
┃┃活學巧練__■
1．為了獲得更多的卵母細胞，需用性激素對供體進行處理。(×)
2．受精卵發育到原腸胚階段才能進行胚胎移植。(×)
3．胚胎移植一般應在同種的雌性供體和受體之間進行，因為兩者生理特征相近，易于成功。(√)
4．胚胎移植時，供體母畜需要具備優良的遺傳性能。(√)
5．胚胎分割時需將原腸胚的內細胞團均等分割。(×)
6．利用胚胎分割技術可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎。(√)
思考：
1．試管動物與克隆動物有什么不同？
提示：①生殖方式不同：試管動物屬于有性生殖，克隆動物屬于無性生殖。
②培育的技術手段不同：試管動物需采用體外受精、胚胎移植等技術，克隆動物需采用核移植、胚胎移植技術。
③是否遵循遺傳定律：試管動物遵循遺傳定律，克隆動物不遵循遺傳定律。
2．超數排卵處理中為什么使用的是促性腺激素而不是性激素？
提示：性激素是由性腺產生并釋放的，長期使用外源性激素會導致性腺萎縮。促性腺激素由垂體產生并釋放，作用于性腺，可以促進排卵，并且不會使性腺萎縮。
3．胚胎分割的對象是什么？選擇此時期的胚胎進行分割的原因是什么？
提示：桑椹胚或囊胚階段的胚胎。桑椹胚階段尚未出現細胞分化，具有全能性；囊胚階段的內細胞團具有全能性。
4．分割囊胚期的胚胎時為什么強調將內細胞團均等分割？而鑒定胚胎的性別做DNA分析時卻是取樣的滋養層？
提示：因為囊胚的內細胞團將來發育成胎兒的各種組織，滋養層發育成胎盤、胎膜。囊胚的內細胞團要均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發育。取滋養層細胞做DNA分析鑒定性別，不會影響胎兒的發育。
課內探究·名師點睛
知識點?
體外受精
1．試管動物并非自始至終都在試管中發育，而是胚胎發育的早期在培養皿和試管中，胚胎發育的絕大部分時間在母體內。
2．體外受精
(1)原理：人工模擬體內環境(包括營養、溫度、pH等)，使卵母細胞成熟、精子獲能，最終完成受精。
(2)主要步驟：卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等。
(3)過程：精子進行獲能處理，卵子進行成熟培養(發育到MⅡ期)，再進行體外受精。
知識貼士
體外受精形成的胚胎進行胚胎移植屬于有性生殖，核移植形成的胚胎進行胚胎移植屬于無性生殖，即判斷胚胎移植為何種生殖方式，關鍵要看胚胎是通過何種方式發育而來的。
┃┃典例剖析__■
典例1　下列有關哺乳動物體外受精的敘述，正確的是(　C　)
A．給實驗動物注射促性腺激素，使其產生更多的精子
B．從輸卵管中采集的卵母細胞經培養后才能與獲能的精子受精
C．獲能的精子和成熟的卵子，要在適當的培養液中完成受精
D．卵母細胞與精子受精前均已完成減數第二次分裂
解析：給實驗動物注射促性腺激素，目的是使其產生更多的卵子，A錯誤；從卵巢中采集的卵母細胞要在體外進行成熟培養，然后才能與精子共同培養，完成受精，B錯誤；一般情況下，獲能的精子和成熟的卵子要在適當的培養液中共同培養一段時間，來促使它們完成受精，C正確；次級卵母細胞減數第二次分裂是在精子和卵子結合過程中完成的，D錯誤。
┃┃變式訓練__■
1．下列是人工授精和體外受精的相同點的是(　C　)
A．人工授精能更有效地發揮優良公畜的優良特性
B．體外受精能更有效地發揮母畜的繁殖潛能
C．人工授精和體外受精的本質相同
D．人工授精的精卵結合過程發生在母畜體內，而體外受精的過程發生在母畜體外
解析：人工授精能更有效地發揮優良公畜的優良特性，這是兩者的區別，A不符合題意；體外受精能更有效地發揮母畜的繁殖潛能，這是兩者的區別，B不符合題意；二者的本質都是兩性生殖細胞的結合，C符合題意；人工授精的精卵結合過程發生在母畜體內，而體外受精的過程發生在母畜體外，這是兩者的區別，D不符合題意。
知識點?
胚胎移植
1．胚胎移植的理解
(1)胚胎的來源：通過轉基因、核移植、體外受精、體內受精等技術獲得的胚胎。
(2)供體：提供胚胎的個體。
(3)受體：接受胚胎的個體。
2．胚胎移植的生理學基礎
項目 內容
胚胎移入的基礎 哺乳動物發情排卵后，不管是否妊娠，在一段時間內，同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的
胚胎收集的基礎 哺乳動物的早期胚胎形成后，在一定時間內不會與母體子宮建立組織上的聯系，而是處于游離狀態
移入胚胎存活的基礎 受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發生免疫排斥反應
保留遺傳特性的基礎 供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯系，但移入受體的供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響
　　3．胚胎移植的程序
┃┃典例剖析__■
典例2　進行動物胚胎移植時，必須考慮的事項是(　A　)
A．供體動物與受體動物生理狀態的一致性
B．受體動物對供體胚胎的免疫排斥反應
C．受體動物的子宮與供體胚胎建立組織上和生理上的聯系
D．早期胚胎能否從供體子宮內完整地分離出來
解析：哺乳動物的早期胚胎形成后，在一定時間內不會與供體子宮建立組織上的聯系，受體子宮對外來胚胎基本上不發生免疫排斥反應，并能建立組織上和生理上的聯系，這是動物胚胎發育和胚胎移植時的固有屬性。因此，在進行胚胎移植時不是必須考慮的。
┃┃變式訓練__■
2．在胚胎移植的操作過程中，對已經受精的動物，可進行沖卵等技術操作。下列相關敘述正確的是(　B　)
A．接受手術的對象是胚胎移植的受體
B．沖卵的目的是獲得已經受精發育的早期胚胎
C．為獲得雌性胚胎進行移植，需取囊胚期的內細胞團細胞做性別鑒定
D．受體對移入子宮的外來早期胚胎可通過細胞免疫將其排斥
解析：沖卵實質上是將供體母牛子宮內的早期胚胎沖洗出來，此環節接受手術的對象是供體，A項錯誤，B項正確；進行性別鑒定時，需取滋養層細胞，C項錯誤；大量研究已經證明，受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發生免疫排斥反應，這為胚胎在受體內的存活提供了可能，D項錯誤。
知識點?
胚胎分割
1．胚胎分割的基礎
(1)理論基礎：細胞的全能性。
(2)物質基礎：每個細胞核內具有相同的遺傳物質。
2．胚胎分割的過程
↓
↓
↓
↓
注意：胚胎分割的份數越多，操作的難度會越大，移植的成功率也越低。早期胚胎的體積很小，只有在顯微鏡下才能看到；再者，細胞數目是有限的。分割的份數越多，不但難以做到均等分割，每一份的細胞數會越少，而且作為囊胚期的胚胎內細胞團細胞所受的影響會更大。因此，分割的份數越多，技術的難度會越大，移植后恢復和發育的難度會越大，移植的成功率自然會降低。
┃┃典例剖析__■
典例3　以下關于胚胎分割移植的說法，不正確的是(　C　)
A．就目前的胚胎分割移植而言，產生的同卵雙胎較多，同卵多胎成功率較低
B．胚胎分割所需要的主要儀器設備為體視顯微鏡和顯微操作儀
C．可在囊胚階段將胚胎隨機分割成兩份或多份，然后移植
D．用分割針將桑椹胚均分成兩部分，可直接將裸半胚移植入受體
解析：實踐證明，采用胚胎分割技術產生同卵多胎的可能性是有限的，分割次數越多，分割后胚胎成活的概率越小。目前，二分胚胎的分割和移植效率最高，A項正確；胚胎分割所需要的主要儀器設備為體視顯微鏡和顯微操作儀，B項正確；在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內細胞團均等分割，以免影響胚胎的恢復和進一步發育，但對于不同發育階段的胚胎，分割的具體操作不完全相同，C項錯誤；分割后的胚胎可以直接移植給受體，或經體外培養后，再移植給受體，D項正確。
┃┃變式訓練__■
3．下圖是利用胚胎工程技術培育優質奶牛的主要步驟。下列敘述正確的是(　B　)
A．胚胎移植可以定向改造動物的遺傳性狀
B．A細胞不一定是受精卵
C．①②兩個胚胎具有不同的遺傳物質
D．圖中a過程包括桑椹胚、囊胚和原腸胚等階段
解析：胚胎移植發育形成的個體性狀取決于供體，與受體無關，不能定向改造動物的遺傳性狀，A項錯誤；移植的胚胎可以由受精卵發育而成，或者通過克隆技術形成，B項正確；由同一個胚胎分割形成的不同個體含有相同的遺傳物質，C項錯誤；胚胎分割應該選擇早期胚胎，包括桑椹胚、囊胚階段，不包括原腸胚，D項錯誤。
指點迷津·撥云見日
一、胚胎分割動物與體細胞克隆動物的比較
項目 胚胎分割動物 體細胞克隆動物
相同點 都屬于無性生殖，最終技術是胚胎移植
不同點 胚胎的來源 雌性動物的早期胚胎或體外受精及其他方式得到的胚胎 通過核移植技術獲得的重組胚胎
遺傳物質 胚胎分割動物具有相同的核遺傳物質，兩個親本提供的核遺傳物質一樣多 克隆動物的核遺傳物質主要由供體細胞核提供
起點 經過受精作用形成的一個細胞 經過核移植形成的一個細胞
┃┃典例剖析__■
典例4　動物細胞培養是動物細胞工程的基礎。右圖中，a、b、c表示現代工程技術，①②③分別表示a、b、c的結果。下列說法正確的是(　C　)
A．①②③中作為受體的動物品種是珍稀或存量少的雌性動物
B．若a是胚胎分割技術，①中個體的基因型和表型一定相同
C．若b是體外受精技術，②為試管動物，屬于有性生殖
D．若c是核移植技術，③反映了動物細胞也具有全能性
解析：珍稀的或存量少的雌性動物屬于保護動物，不能作為生物工程的受體，因此，①②③中作為受體的動物品種應該是本地中數量較多的雌性動物，A項錯誤；胚胎分割技術是將一個囊胚或者桑椹胚分割成兩份或多份獲得多個后代個體，屬于無性生殖，獲得的個體的基因型一般相同，但是表型是基因型和環境條件共同作用的結果，不一定相同，因此，若a是胚胎分割技術，則①中個體的基因型一般相同，但表型不一定相同，B項錯誤；若b是體外受精技術，②為試管動物，是通過體外受精和胚胎移植獲得的，屬于有性生殖，C項正確；動物細胞通過核移植技術獲得動物個體只能證明動物細胞的細胞核具有全能性，若c是核移植技術，則③不能反映動物細胞也具有全能性，D項錯誤。
解疑答惑
?思考討論 P62
1．提示：不一定能正常發育。胚胎移植成功需要的條件：①在同一物種的雌性供體和受體之間進行。②進行胚胎移植的供體、受體的生理狀態要相同，所以在移植前要對供體、受體進行同期發情處理。
2．提示：大量的研究已經證明，受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發生免疫排斥反應。
3．提示：與供體保持一致。供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯系，但移入受體的供體胚胎的遺傳特性，在孕育過程中不受任何影響。
4．提示：正確。胚胎移植成功率的高低與供體、受體生理環境條件一致性密切相關。只有供體、受體生理環境高度一致，移入受體的胚胎才能被接受，并繼續發育。所以我們可以把胚胎移植簡單概括為早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。
?到社會中去 P64
提示：胚胎分割用到哪些技術與工具？胚胎分割的關鍵操作是什么？胚胎分割主要應用在哪些方面？胚胎分割具有怎樣的意義？等等。
?練習與應用 P64
一、概念檢測
1．(1)×　提示：要分別對采集來的卵母細胞和精子進行成熟培養和獲能處理，才能用于體外受精。
(2)×　提示：經胚胎移植的后代，其遺傳特性與供體保持一致。
(3)×　提示：受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發生免疫排斥反應。
2．提示：(1)體外胚胎培養　胚胎移植
(2)使用促性腺激素使其超數排卵。
(3)要對采集到的卵母細胞進行成熟培養，對采集到的精子進行獲能處理。
二、拓展應用
(1)提示：動物細胞培養、動物細胞核移植、體外受精、胚胎移植、胚胎分割等技術。不一定。盡管相關技術已經在多種動物中獲得成功，但其成功率仍然非常低。技術的具體環節也有待進一步改進。不同動物，操作過程中也會有差異。
(2)提示：由于親本個體少，人工繁育的種群，基因多樣性比野生種群低，基因庫小，對環境的適應能力弱。
(3)提示：多種多樣的生物是生態系統的重要成員，是一個個獨特的基因庫。任何一個物種的滅絕都可能產生多米諾效應，使其他相關物種受到影響；進而威脅到生態系統的平衡與穩定。保護瀕危的野生動物，保護生物多樣性刻不容緩。
訓練鞏固·課堂達標
1．下圖是利用體外受精技術培育試管牛的大致過程，下列敘述錯誤的是(　B　)
A．采集到的精子需在獲能培養液中進行獲能培養
B．培育試管牛的胚胎發育過程在體外進行
C．受精可以在專用的受精溶液中完成
D．進行早期胚胎培養的目的是檢查受精狀況和受精卵的發育能力
解析：采集到的精子需要在獲能溶液中進行獲能培養，A正確；試管動物是在體外受精，受精卵發育為早期胚胎后，再移植到母體產生的后代，B錯誤；減Ⅱ中期的卵子和獲能精子，一般都可以在獲能溶液或專用的受精溶液中完成受精，C正確；進行早期胚胎培養的目的是檢查受精狀況和受精卵的發育能力，D正確。
2．我國引進良種紅安格肉牛后，使其快速繁殖使用的方法有(　B　)
①組織培養　②基因工程　③體外受精和胚胎移植　④克隆
A．①③ B．③④
C．①④ D．②④
解析：動物組織培養的目的是獲取動物細胞和產物，①不符合題意；基因工程是指按照人們的意愿，進行嚴格的設計，并通過體外DNA重組和轉基因等技術，賦予生物新的遺傳特性，從而創造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品，不能快速繁殖動物，②不符合題意；體外受精和胚胎移植獲得試管動物，能縮短繁殖周期，增加繁殖的后代數量，③符合題意；將動物的一個細胞的細胞核移入另一個去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發育為克隆動物，克隆動物技術可加速家畜遺傳改良進程，促進良畜繁育，④符合題意，故符合題意的有③④，B符合題意。
3．下列關于早期胚胎培養的說法，不正確的是(　B　)
A．發育培養液的成分通常含有血清
B．發育培養液的成分較一般動物細胞培養液的成分簡單
C．動物種類不同，進行胚胎移植的早期胚胎所處階段不同
D．進行胚胎移植之前，可將培養到適宜時期的早期胚胎進行冷凍保存
解析：哺乳動物胚胎的培養液成分一般都比較復雜，除一些無機鹽和有機鹽類外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養成分以及血清等物質，動物細胞體外培養所需營養物質與體內基本相同，A正確，B錯誤。不同動物胚胎移植的時間不同，例如，牛、羊一般要培養到桑椹胚或囊胚階段才進行移植，人的體外受精胚胎可在8～16個細胞階段移植，C正確。當胚胎發育到適宜的階段時，可將其取出向受體移植或冷凍保存，D正確。
4．(不定項)下面是科學家快速繁殖良種奶牛的兩種方法，請據圖分析下列敘述正確的是(　ACD　)
A．在試管牛E和克隆牛G的培育過程中都必須使用動物細胞培養和胚胎移植技術
B．試管牛E和克隆牛G的性別分別是雄性和雌性
C．將早期胚胎移植到母牛D或母牛F的子宮內不會發生免疫排斥反應
D．同期發情處理和超數排卵處理所用激素不同
解析：試管牛E和克隆牛G的培育過程中都用到了動物細胞培養和胚胎移植技術，A正確；試管牛E是由受精卵發育形成的，而圖中的精子未標明是含X染色體的精子還是含Y染色體的精子，因此其性別是雌性或雄性，B錯誤；將早期胚胎移植到母牛D或母牛F的子宮內不會發生免疫排斥反應，這為胚胎移植提供了生理學基礎，C正確；同期發情處理所用激素為孕激素，超數排卵處理所用激素為外源促性腺激素，兩者所用激素不同，D正確。第3節　胚胎工程
新課程標準 核心素養
1．簡述受精和胚胎早期發育的基本過程。2．說明胚胎的形成經過了受精及早期發育等過程。3．簡述體外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步驟和應用價值。4．運用胚胎工程的基本概念和原理，對生產、生活中的相關問題進行分析與判斷。5．認同在胚胎工程技術的發展和應用中體現了科學、技術和社會的互動關系。 1．生命觀念——從精子和卵細胞的結構理解受精作用過程。2．科學思維——構建模型分析早期胚胎發育中相關物質和結構的變化。構建胚胎移植技術繁育良種種畜的流程圖。3．社會責任——關注試管動物技術在促進家畜快速繁殖中的應用。關注胚胎工程與畜牧業發展。
知識導圖
一　胚胎工程的理論基礎
必備知識·夯實雙基
一、胚胎工程
1．概念：對__生殖細胞__、__受精卵__或__早期胚胎細胞__進行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎移植到雌性動物體內生產后代，以滿足人類的各種需求。
2．主要技術：__體外受精__、__胚胎移植__和__胚胎分割__。
二、受精
1．概念：__精子__與__卵子__結合形成__合子__(即受精卵)的過程。
2．場所：雌性動物的__輸卵管__內。
3．過程
→精子__獲能__：在雌性動物的生殖道內完成；卵子的準備：發育到__MⅡ(中)期__才有受精能力
↓
→精子釋放多種酶，溶解卵細胞，精子穿越卵細胞膜外結構；在精子觸及卵細胞膜瞬間，__透明帶__會發生生理反應，阻止后來的精子進入
↓
→__卵細胞膜__也會立即發生生理反應，拒絕其他精子再進入卵內
↓
→精子入卵后形成雄原核，同時卵子完成__減數分裂Ⅱ__，排出第二極體后，形成雌原核
↓
→
三、胚胎早期發育
受精卵
卵裂期
桑椹胚：卵裂產生的子細胞逐漸形成致密的細胞團形似__桑椹__
孵化：囊胚進一步擴大，會導致__透明帶__破裂，胚胎從其中伸展出來
原腸胚：形成__外胚層、內胚層和中胚層__→各種組織、器官等
┃┃學霸記憶__■
1．精子獲能后才有受精能力；卵子發育到MⅡ(中)期，才具備與精子受精的能力。
2．受精過程在輸卵管內完成。
3．防止多精入卵的兩道屏障：(1)透明帶反應；(2)卵細胞膜反應。
4．雌、雄原核充分發育后，相互融合形成受精卵。
5．囊胚細胞分化形成內細胞團和滋養層。內細胞團發育成胎兒的各種組織，滋養層發育成胎膜和胎盤。
6．囊胚進一步擴大，導致透明帶破裂而孵化出來。
┃┃活學巧練__■
1．剛排出的精子即能與卵子受精。(×)
2．精子和卵子相遇結合形成受精卵的部位是子宮。(×)
3．精子入卵后被激活的卵子完成減數分裂Ⅱ，排出第二極體，形成雌原核。(√)
4．囊胚期細胞還沒有分化。(×)
5．原腸胚變大導致透明帶破裂而孵化出來。(×)
思考：
1．兩道屏障防止多精入卵，其意義是什么？
提示：兩道屏障防止多精入卵，保證受精卵中遺傳物質與親代體細胞一致，從而保證遺傳的穩定性。
2．受精的標志和受精完成的標志分別是什么？
提示：受精的標志是第二極體的形成，受精完成的標志是雌、雄原核融合成合子。
3．胚胎發育過程中開始出現細胞分化的階段和細胞分化最顯著的階段分別是哪些時期？細胞分化的原因是什么？
提示：開始出現細胞分化的階段是囊胚期。細胞分化最顯著的階段是原腸胚的三個胚層分化形成各種組織、器官。細胞分化的原因是細胞內基因的選擇性表達。
4．胚胎發育的卵裂期細胞中有機物、(核)DNA的含量和細胞體積有什么特點？為什么？
提示：卵裂期細胞中有機物減少、每個細胞中DNA的含量基本不變，細胞體積減小。從受精卵到囊胚階段總體積不變或略有縮小，但細胞數目增多，所以每個細胞體積減小；伴隨細胞分裂，細胞數目增多，總DNA含量增多，但每個細胞中(核)DNA含量保持相對穩定；該過程中有機物總量減少，因為細胞一直通過呼吸消耗有機物但不從外界吸收。
課內探究·名師點睛
知識點?
哺乳動物受精過程
1．受精前的兩個準備階段
(1)精子獲能：精子必須在雌性動物的生殖道內發生相應的生理變化后，才獲得受精能力的生理現象。
(2)卵子的準備：動物排出的卵子成熟程度不同，但都必須在輸卵管中發育到MⅡ(中)期時，才具有與精子受精的能力。
2．受精階段
哺乳動物的受精過程主要包括：精子穿越卵細胞膜外的結構(如放射冠和透明帶)，進入卵細胞膜，雌、雄原核形成和融合。
過程 主要變化
精子穿越卵細胞膜外結構 在精子觸及卵細胞膜的瞬間，卵細胞膜外的透明帶發生透明帶反應，為防止多精入卵的第一道屏障
精子入卵 卵細胞膜會立即發生一種生理反應，拒絕其他精子再進入卵內，這種生理反應稱為卵細胞膜反應。這是防止多精入卵的第二道屏障
形成原核 精子入卵后，尾部脫離，原有的核膜破裂，隨后形成新的核膜，最后形成雄原核；精子入卵后被激活的卵子完成減數分裂Ⅱ，排出第二極體后，形成雌原核
融合 雄、雌原核充分發育后，相向移動，彼此靠近，核膜消失，兩組核染色體合為一組，形成一個含有兩個染色體組的合子(受精卵)
　　3．受精的意義：維持每種生物前后代體細胞染色體數目的恒定，對于生物的遺傳和變異十分重要。
知識貼士
(1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必須獲能后才具備受精能力。
(2)精子獲能是指精子獲得受精“能力”，而不是獲得能量。
(3)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原來的核，它們是在原來細胞核的基礎上形成的新核，原核膜已破裂。
┃┃典例剖析__■
典例1　豬或牛的初級卵母細胞的減數分裂Ⅱ完成于(　D　)
A．排卵前后，在卵巢內 B．排卵前，在卵巢內
C．排卵后，在輸卵管內 D．受精時，在輸卵管內
解析：在卵細胞的形成過程中，初級卵母細胞的減數分裂Ⅰ是在雌性動物排卵前完成的；在精卵結合時完成減數分裂Ⅱ，該過程在輸卵管中完成。
┃┃變式訓練__■
1．下列有關哺乳動物精子和卵細胞的發生以及受精作用的敘述，正確的是(　D　)
A．卵細胞膜發生生理反應是防止多精入卵的唯一屏障
B．排卵就是排出成熟卵細胞的過程
C．卵細胞形成時的分裂過程均在卵巢內完成
D．卵子受精的標志是在卵細胞膜和透明帶之間觀察到兩個極體
解析：透明帶發生生理反應和卵細胞膜發生生理反應是防止多精入卵的兩道屏障，A項錯誤；排卵排出的是初級卵母細胞或次級卵母細胞，而不是成熟的卵細胞，B項錯誤；哺乳動物卵細胞形成時的分裂過程在未排卵之前是在卵巢中進行的，排卵之后是在輸卵管中進行的，C項錯誤。
知識點?
胚胎早期發育
1．胚胎早期發育的場所：輸卵管、子宮
2．胚胎早期發育過程
(1)早期胚胎發育時各階段的特點
桑椹胚之前的胚胎細胞只進行細胞分裂，不需要從外界獲取營養物質；囊胚細胞開始出現分化，透明帶破裂，開始從外界吸收營養物質，并且中間出現囊胚腔；原腸胚時期出現胚層分化，并且出現原腸腔。
(2)受精卵是新生命的第一個細胞，其全能性最高。一般來說，細胞的全能性隨發育的深化而降低。
(3)早期胚胎發育過程中細胞或物質的變化規律
項目 變化
細胞數目 增多
每個細胞體積 減小
DNA總量 增多
每個細胞內的(核)DNA總量 不變
有機物總量 減小
物質種類 增多
所含能量 減小
┃┃典例剖析__■
典例2　如圖為受精作用及胚胎發育示意圖，a、b代表兩個發育時期，下列敘述錯誤的是(　A　)
受精卵桑椹胚―→幼體
A．①過程發生同源染色體分離
B．②過程通過有絲分裂增殖
C．胚胎發育到③過程開始發生分化
D．處于a時期的胚胎中具有囊胚腔
解析：①是受精作用，該過程中不會發生同源染色體分離，A錯誤；受精卵通過有絲分裂增殖，B正確；①～④過程中，③④過程都會發生細胞分化，③過程開始發生分化，C正確；囊胚期胚胎的內部出現了含有液體的腔，為囊胚腔，D正確。
┃┃變式訓練__■
2．下圖是牛囊胚示意圖，下列有關該圖的敘述，錯誤的是(　C　)
A．透明帶是初級卵母細胞在減數第一次分裂時形成的
B．囊胚腔是一個充滿液體的腔
C．囊胚形成過程中細胞表面積與體積比變小、有機物增多
D．滋養層將來發育成胎膜和胎盤
解析：在囊胚的形成過程中，細胞數目增多，每個細胞體積變小，細胞表面積與體積比變大，在此過程中，細胞分裂消耗有機物，故有機物含量逐漸減少。
指點迷津·撥云見日
高等動物個體發育中的易錯點
1．高等動物的個體發育過程包括胚胎發育和胚后發育，胚胎發育的起點是受精卵，終點是成熟的胎兒；胎兒出生后的發育過程屬于胚后發育。因此，高等動物個體發育的起點是受精卵，終點是成熟的個體。
2．受精卵是新生命的起點，全能性最高。動物細胞全能性隨分化程度的提高而逐漸受到限制。桑椹胚之前的每一個細胞都具有發育的全能性。
3．卵裂期和桑椹胚時期，只進行細胞分裂，不需要從外界獲取營養物質，胚胎發育所需營養主要來自卵黃。
4．囊胚期細胞開始分化，透明帶破裂，滋養層細胞(以后發育成胎盤、胎膜，與母體建立聯系)從外界吸收營養物質，使胚胎繼續發育。
┃┃典例剖析__■
典例3　下圖為哺乳動物早期胚胎發育的過程，下列有關敘述不正確的是(　C　)
A．過程a和b使胚胎中有機物的含量減少
B．Ⅰ、Ⅱ時期的胚胎中都含有全能細胞
C．胚胎移植必須使用處于Ⅱ或Ⅲ時期的胚胎
D．圖示過程中，部分細胞中的遺傳物質可能發生改變
解析：過程a表示卵裂形成Ⅰ桑椹胚，過程b表示桑椹胚形成Ⅱ囊胚，這兩個過程細胞均需要消耗能量，故兩個過程中胚胎中的有機物的含量均減少，A項正確；桑椹胚含有的所有細胞都是全能細胞，囊胚期胚胎進一步發育，細胞逐漸分化，含有的內細胞團細胞將來發育成胎兒的各種組織，為全能細胞，B項正確；胚胎移植一般選取桑椹胚或囊胚時期的胚胎，而Ⅲ為原腸胚，C項錯誤；圖示過程中，細胞進行有絲分裂，而在分裂間期DNA復制的過程中，部分細胞中的遺傳物質可能發生改變，D項正確。
解疑答惑
?從社會中來 P56
提示：借助胚胎移植技術充分發揮兩種奶牛的繁殖潛力。將良種奶牛產生的具有優良遺傳特性的胚胎移植到我國奶牛的子宮中，使之發育為新個體。良種奶牛作“供體”，專門提供具有優良遺傳特性的胚胎，我國奶牛作“受體”，負責妊娠和育仔，這就大大縮短了供體本身的繁殖周期。還可以對供體進行超數排卵處理以獲得多枚胚胎，移植得到多個后代，使供體的后代數是自然繁殖的十幾倍到幾十倍。
?思考·討論 P59
1．提示：表中馬的胚胎進入子宮時發育程度最高，其次為小鼠。
2．提示：小鼠應選擇至少發育到桑椹胚階段的胚胎進行移植。牛在自然情況下，胚胎雖然最早可在8～16細胞階段進入子宮，但為了提高移植后胚胎的發育率和妊娠率，在實踐中通常用發育到囊胚階段的胚胎進行移植。
3．提示：胚胎工程的許多技術都是在了解哺乳動物自然條件下受精和早期胚胎發育的基礎上實現的。本節涉及的哺乳動物體內受精和早期胚胎發育都是在自然條件下的特點和規律，人們正是在認識了這些自然規律的基礎上，在體外進行有效的模擬，才使卵母細胞能在體外成熟，精子能在體外完成獲能，獲能精子和成熟卵母細胞能在試管內完成受精，體外受精卵能在人工培養條件下繼續發育等，這些都有賴于體內自然條件下的基礎研究成果。
?練習與應用 P59
一、概念檢測
1．(1)×　提示：在自然條件下，哺乳動物的受精在雌性動物的輸卵管內完成。
(2)×　提示：排出的卵子需在輸卵管內進一步發育成熟到減數第二次分裂中期，才具備與精子受精的能力。
(3)√
2．A　提示：在囊胚階段，胚胎的內部開始出現含有液體的腔，A項錯誤。
二、拓展應用
1．提示：細胞核和線粒體都是精子的重要結構。其中，細胞核是遺傳物質儲存的場所，決定后代的遺傳特性，它參與受精過程。線粒體是精子進行有氧呼吸的主要場所，為精子的生存和運動提供能量。
2．提示：精液是由精子和精清(精漿)兩部分組成的。精清中含有一種能抑制精子獲能的物質，因此，在一般情況下，精液中的精子無法獲能。只有在交配后精液進入雌性動物的生殖道時，由生殖道分泌產生一種物質解除對精子獲能的抑制，才能引起精子獲能。精子在雌性動物生殖道內獲能的部位因種類而異，但主要是子宮和輸卵管。
海膽等動物進化出皮層反應來阻止多精入卵。皮層由皮層顆粒組成，通常分布在沒有微絨毛結構的卵細胞膜下方。當精子進入卵子時，皮層顆粒與卵細胞膜發生融合，顆粒內容物被釋放到卵細胞膜和卵黃膜之間的區域——卵周隙，這些釋放物中有幾種蛋白質在皮層顆粒反應中發揮了重要的作用。當第一個精子與卵子發生細胞膜融合時，細胞膜融合處的卵子皮層顆粒與卵細胞膜發生融合，胞吐作用發生，皮層顆粒釋放物質到卵周隙，使卵黃膜硬化，此時，卵黃膜改稱受精膜，其他精子不能再穿過受精膜。
訓練鞏固·課堂達標
1．胚胎工程技術包含的內容有(　C　)
①胚胎移植　②核移植　③胚胎分割　④體外受精
A．①②③　　　　　　 B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析：胚胎工程是指對動物早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術，如體外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細胞培養等技術。核移植屬于細胞工程。
2．在受精階段，下列哪項不是精子穿越的屏障(　A　)
A．雌原核 B．放射冠
C．透明帶 D．卵細胞膜
解析：獲能后的精子與卵子相遇時，首先釋放出多種酶，然后精子穿過放射冠和透明帶，接觸卵細胞膜，引起卵細胞膜封閉作用，符合題意的為A項。
3．下列有關卵裂期的說法正確的是(　B　)
A．細胞進行有絲分裂和減數分裂
B．細胞數目不斷增加
C．胚胎總體積有所增大
D．每個細胞的體積基本不變
解析：卵裂期的細胞進行有絲分裂，細胞數目不斷增加，胚胎總體積基本不變或略有縮小，每個細胞的體積減小。
4．(不定項)下列有關哺乳動物精子和卵細胞的發生以及受精作用的敘述，正確的是(　BD　)
A．卵細胞膜反應發生在精子觸及卵細胞膜的瞬間
B．受精的場所是輸卵管
C．卵細胞形成時的分裂過程均在卵巢內完成
D．受精完成的標志是雌雄原核的融合
解析：卵細胞膜反應發生在精子入卵后，精子觸及卵細胞膜的瞬間發生透明帶反應；減數第二次分裂是在輸卵管中完成的。本章整合
網絡構建·素養展示
章末解題·釋疑解惑
復習與提高 P66
1．(1)提示：植物組織培養技術。“白菜—甘藍”子代可育，但白菜和甘藍雜交子代不可育。因為白菜和甘藍都是二倍體，二者的雜交子代是異源二倍體，細胞中無同源染色體，減數分裂時無法聯會，無法產生正常配子，所以不可育。
(2)提示：B細胞代表能產生特定抗體的B淋巴細胞。C細胞既能無限增殖，又能產生抗丙肝病毒的專一抗體。
(3)提示：A細胞要培養到減數第二次分裂中期，B細胞要獲能。
2．提示：用基因工程技術，將青蒿素基因或雙氫青蒿素基因導入微生物，利用微生物合成青蒿素。用植物組織培養技術，外植體脫分化形成愈傷組織，獲取青蒿素。將FPS酶基因作為目的基因插入農桿菌T－DNA中，用農桿菌轉化法導入青蒿素細胞，整合到青蒿素染色體DNA上，再利用植物組織培養獲得FPS酶基因表達能力強、青蒿素產量高的品種。用秋水仙素處理黃花蒿種子或幼苗使之成為四倍體，獲取青蒿素。或采用其他合理方法。
3．(1)提示：誘導胎猴體細胞和去核的卵母細胞融合。
(2)提示：這兩種物質都是通過改變組蛋白的表觀遺傳修飾來調控基因表達。組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA可以表達組蛋白去甲基化酶，該酶能降低組蛋白的甲基化水平；組蛋白脫乙酰酶抑制劑TSA可以抑制組蛋白脫乙酰酶的作用，提高組蛋白的乙酰化水平。
(3)提示：“聰明的化學方法”是指對重構胚的處理用了TSA以及將組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重構胚，這可以促進囊胚的發育和提高代孕母猴的妊娠率。“操作技巧”是指科學家經過大量的訓練，能在10s內完成對卵母細胞的去核操作，能在15s內將體細胞注入去核的卵母細胞，這樣迅速的操作大大減少了對卵母細胞的損傷。
(4)提示：在醫學研究中通常需要用到遺傳背景相似或相同的實驗動物，這樣實驗組和對照組的比較才更具有說服力。小鼠因其能快速地進行近親繁殖，產生大量遺傳背景相似的后代，而被廣泛用作實驗動物。但是小鼠與人的親緣關系太遠，很多在小鼠體內有效的候選藥物，用在人身上不一定有效，或有很大的副作用；在小鼠體內存在的致病機制也不一定存在于人體內。由于猴與人的親緣關系極近，培育大批具有相同遺傳背景的克隆猴，對人類疾病致病機制的研究和新藥的研發等具有重要意義。特別是在腦研究方面，克隆猴的培育將大大促進人類腦疾病的研究和治療。例如，我們可以培育一批“模型猴”，標記它們的某一類神經元，追蹤其神經連接，由于這些猴的遺傳背景一致，所以在研究中可以最大限度排除由基因差異造成的大腦結構形狀不一的問題。克隆猴的成功培育標志著我國在非人靈長類疾病動物模型研究方面處于國際領先水平。(其他合理答案均可)
直擊高考·真題體驗
1．(2022·浙江6月，23)下列關于菊花組織培養的敘述，正確的是(　D　)
A．用自然生長的莖進行組培須用適宜濃度的乙醇和次氯酸鈉的混合液消毒
B．培養瓶用專用封口膜封口可防止外界雜菌侵入并阻止瓶內外的氣體交換
C．組培苗鍛煉時采用蛭石作為栽培基質的原因是蛭石帶菌量低且營養豐富
D．不帶葉片的菊花幼莖切段可以通過器官發生的途徑形成完整的菊花植株
解析：用自然生長的莖段進行組織培養，可取一莖段在70%乙醇中浸泡10min，再放入5%次氯酸鈉溶液中浸泡5min，然后用另一5%次氯酸鈉溶液浸泡5min，最后在超凈臺中用無菌水清洗，A錯誤；培養瓶用專用封口膜封口可防止外界雜菌侵入但不能阻止瓶內外的氣體交換，B錯誤；蛭石不能為組培苗提供營養物質，C錯誤；不帶葉片的菊花幼莖切段可以脫分化后再分化出根、葉等器官，最終形成完整的菊花植株，為器官發生途徑，D正確。
2．(2022·山東卷，15)如圖所示，將由2種不同的抗原分別制備的單克隆抗體分子，在體外解偶聯后重新偶聯可制備雙特異性抗體，簡稱雙抗。下列說法錯誤的是(　D　)
A．雙抗可同時與2種抗原結合
B．利用雙抗可以將蛋白類藥物運送至靶細胞
C．篩選雙抗時需使用制備單克隆抗體時所使用的2種抗原
D．同時注射2種抗原可刺激B細胞分化為產雙抗的漿細胞
解析：根據抗原和抗體發生特異性結合的原理推測，雙抗可同時與2種抗原結合，A正確；根據抗原與抗體能夠發生特異性結合的特性，利用雙抗可以將蛋白類藥物運送至靶細胞，從而使藥物發揮相應的作用，B正確；由于雙抗是在兩種不同的抗原刺激下，B細胞增殖、分化產生不同的漿細胞分泌形成的，因此，篩選雙抗時需使用制備單克隆抗體時所使用的2種抗原來進行抗原—抗體檢測，從而實現對雙抗的篩選，C正確；同時注射2種抗原可刺激B細胞分化形成不同的漿細胞，而不是分化成產雙抗的漿細胞，D錯誤。
3．(2020·山東卷，14題)經遺傳改造的小鼠胚胎干細胞注入囊胚，通過胚胎工程的相關技術可以獲得具有不同遺傳特性的實驗小鼠。下列說法錯誤的是(　C　)
A．用促性腺激素處理雌鼠可以獲得更多的卵子
B．體外受精前要對小鼠的精子進行獲能處理
C．胚胎移植前要檢查胚胎質量并在囊胚或原腸胚階段移植
D．遺傳改造的小鼠胚胎干細胞可以通過轉基因等技術獲得
解析：促性腺激素可以使雌鼠超數排卵，獲得更多的卵子，A正確；精子只有獲能后才能完成受精，故體外受精前要對小鼠的精子進行獲能處理，B正確；胚胎移植通常選擇桑椹胚或囊胚階段，C錯誤；轉基因技術可以定向改造小鼠的基因，所以遺傳改造的小鼠胚胎干細胞可以通過轉基因等技術獲得，D正確。故選C。
4．(2021·浙江1月卷)下圖為動物成纖維細胞的培養過程示意圖。下列敘述正確的是(　C　)
A．步驟①的操作不需要在無菌環境中進行
B．步驟②中用鹽酸溶解細胞間物質使細胞分離
C．步驟③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶處理
D．步驟④培養過程中不會發生細胞轉化
解析：動物細胞培養過程需要無菌操作，故步驟①的操作需要在無菌環境中進行，A錯誤；動物細胞培養過程需要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理動物組織，分散成單個細胞，制成細胞懸液，B錯誤；傳代培養時需要用胰蛋白酶處理貼壁生長的細胞，使之分散成單個細胞，再分瓶培養，C正確；步驟④為傳代培養過程，該過程中部分細胞可能發生細胞轉化，核型改變，D錯誤。
5．(不定項)(2020·江蘇卷)小鼠胚胎干細胞經定向誘導可獲得多種功能細胞，制備流程如圖所示。下列敘述錯誤的是(　ABC　)
A．為獲得更多的囊胚，采用激素注射促進雄鼠產生更多的精子
B．細胞a和細胞b內含有的核基因不同，所以全能性高低不同
C．用胰蛋白酶將細胞a的膜蛋白消化后可獲得分散的胚胎干細胞
D．胚胎干細胞和誘導出的各種細胞都需在CO2培養箱中進行培養
解析：為了獲得更多的囊胚，可以采用激素促進成熟雌性個體超數排卵，然后將卵細胞從母體內取出，在試管內與人工采集的精子進行體外受精，培育成胚胎，A錯誤；細胞a和細胞b是由同一個受精卵經過有絲分裂形成的，故核基因相同，B錯誤；運用細胞培養技術可以從哺乳動物的早期胚胎中獲得胚胎干細胞，首先必須用胰蛋白酶處理內細胞團，分解細胞間的膠原蛋白等，使之分散成單個細胞，C錯誤；動物細胞培養時需要在5%CO2的培養箱中進行培養，以維持培養液的pH，D正確。故選ABC。
6．(2022·浙江6月，29節選)回答與植物轉基因和植物克隆有關的問題：
(1)在用農桿菌侵染的方法進行植物轉基因操作過程中，通常要使用抗生素，其目的一是抑制__農桿菌__生長，二是篩選轉化細胞。當選擇培養基中抗生素濃度__過低__時，通常會出現較多假陽性植株，因此在轉基因前需要對受體進行抗生素的__敏感性__檢測。
(2)為提高培育轉基因植株的成功率，植物轉基因受體需具有較強的__再生__能力和遺傳穩定性。對培養的受體細胞遺傳穩定性的早期檢測，可通過觀察細胞內__細胞核__形態是否改變進行判斷，也可通過觀察分裂期染色體的__形態特征和數量__，分析染色體組型是否改變進行判斷。
(3)植物轉基因受體全能性表達程度的高低主要與受體的基因型、培養環境、繼代次數和__培養時間__長短等有關。同時也與受體的取材有關，其中受體為__受精卵__時全能性表達能力最高。
解析：(1)野生的農桿菌沒有抗性基因，用于轉化植物細胞的農桿菌一般在其T－DNA中插入一種抗生素抗性基因。抗生素的作用是抑制細菌生長，農桿菌屬于細菌，在其侵染植物過程中，可以用另一種抗生素抑制農桿菌的生長，從而達到在后續實驗中消除轉化植物細胞中農桿菌的作用。具有T－DNA中抗性基因的細胞能在含有相應抗生素的培養基上存活。當培養基中抗生素濃度過低時，很多沒有抗性的細胞也存活下來，因此出現假陽性，故在轉基因前要對受體進行抗生素的敏感性檢測。(2)轉基因植株要經過植物組織培育，要提高培育轉基因植株的成功率，應該選再生能力和遺傳穩定性較強的受體，這種受體全能性較高，能保持生物的性狀。對培養的受體細胞遺傳穩定性的早期檢測，可通過觀察細胞核形態是否改變進行判斷，也可以直接在光學顯微鏡下觀察分裂期染色體的形態特征和數量，分析染色體組型是否改變。(3)植物轉基因受體全能性表達程度高低除了與受體基因型、培養環境、繼代次數有關外，還與培養時間長短和受體的取材有關，受精卵是沒分化的細胞，分裂和分化能力都很強，故受體為受精卵時全能性表達能力最高。
7．(2022·全國甲卷，38)某牧場引進一只產肉性能優異的良種公羊，為了在短時間內獲得具有該公羊優良性狀的大量后代，該牧場利用胚胎工程技術進行了相關操作。回答下列問題：
(1)為了實現體外受精需要采集良種公羊的精液，精液保存的方法是__冷凍保存__。在體外受精前要對精子進行獲能處理，其原因是__剛排出的精子必須在雌性生殖道內發生相應生理變化后才能受精__；精子體外獲能可采用化學誘導法，誘導精子獲能的藥物是__肝素或鈣離子載體A23187__(答出1點即可)。利用該公羊的精子進行體外受精需要發育到一定時期的卵母細胞，因為卵母細胞達到__MⅡ中期__時才具備與精子受精的能力。
(2)體外受精獲得的受精卵發育成囊胚需要在特定的培養液中進行，該培養液的成分除無機鹽、激素、血清外，還含的營養成分有__維生素、氨基酸、核苷酸__(答出3點即可)等。將培養好的良種囊胚保存備用。
(3)請以保存的囊胚和相應數量的非繁殖期受體母羊為材料進行操作，以獲得具有該公羊優良性狀的后代。主要的操作步驟是__對受體母羊進行同期發情處理，將保存的囊胚進行胚胎移植，對受體母羊進行是否妊娠的檢查，一段時間后受體母羊產下具有該公羊優良性狀的后代__。
解析：(1)精液可以冷凍保存，使用前再將精液解凍離心分離。剛排出的精子必須在雌性生殖道內發生相應生理變化后才能受精，故在體外受精前要對精子進行獲能處理。通常采用的體外獲能方法有培養法和化學誘導法，化學誘導法是將精子放在一定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中，用化學藥物誘導精子獲能。卵母細胞需要培養到減數第二次分裂中期(MⅡ中期)才能具備與精子受精的能力。(2)進行早期胚胎培養的培養液中，除了無機鹽、激素、血清外，還含有維生素、氨基酸、核苷酸等。(3)要利用保存的囊胚和相應數量的非繁殖期受體母羊為材料，獲得具有該公羊優良性狀的后代，主要是利用胚胎移植技術，即對受體母羊進行同期發情處理，將保存的囊胚進行胚胎移植，對受體母羊進行是否妊娠的檢查，一段時間后受體母羊產下具有該公羊優良性狀的后代。
8．(2020·全國Ⅰ卷，38題)為研制抗病毒A的單克隆抗體，某同學以小鼠甲為實驗材料設計了以下實驗流程。
回答下列問題：
(1)上述實驗前必須給小鼠甲注射病毒A，該處理的目的是__誘導小鼠甲產生能夠分泌抗病毒A抗體的B淋巴細胞__。
(2)寫出以小鼠甲的脾臟為材料制備單細胞懸液的主要實驗步驟：__取小鼠甲脾臟剪碎，用胰蛋白酶處理使其分散成單個細胞，加入培養液制成單細胞懸液__。
(3)為了得到能產生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞，需要進行篩選。圖中篩選1所采用的培養基屬于__選擇培養基__，使用該培養基進行細胞培養的結果是__只有雜交瘤細胞能夠生存__。圖中篩選2含多次篩選，篩選所依據的基本原理是__抗原與抗體的反應具有特異性__。
(4)若要使能產生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞大量增殖，可采用的方法有__將雜交瘤細胞注射到小鼠腹腔內增殖；將雜交瘤細胞在體外培養__(答出2點即可)。
解析：本題考查動物細胞培養及單克隆抗體制備的知識。(1)給小鼠甲注射病毒A，小鼠體內發生特異性免疫，產生能分泌特異性抗體(抗病毒A抗體)的B淋巴細胞。(2)制備單細胞懸液的過程：取小鼠甲脾臟剪碎，用胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)處理，將脾臟組織分散成單個細胞，再用培養液稀釋制成單細胞懸液。(3)單克隆抗體制備過程中有兩次篩選，第一次是用選擇培養基篩選出雜交瘤細胞，第二次是用多孔培養皿培養，并進行抗體檢測，原理是抗原與抗體的反應具有特異性。(4)經過第二次篩選得到的雜交瘤細胞，可以在體外條件下大規模培養或注射到小鼠腹腔內增殖，最后從細胞培養液或小鼠腹水中提取出大量所需的單克隆抗體。
9．(2020·課標Ⅲ卷，38題)W是一種具有特定功能的人體蛋白質。某研究小組擬仿照制備乳腺生物反應器的研究思路，制備一種膀胱生物反應器來獲得W，基本過程如圖所示。
回答下列問題：
(1)步驟①中需要使用的工具酶有__限制性內切核酸酶、DNA連接酶__。步驟②和③所代表的操作分別是__顯微注射__和__體外培養__。步驟④稱為__胚胎移植__。
(2)與乳腺生物反應器相比，用膀胱生物反應器生產W的優勢在于不受轉基因動物的__性別、年齡__ (答出2點即可)的限制。
(3)一般來說，在同一動物個體中，乳腺上皮細胞與膀胱上皮細胞的細胞核中染色體DNA所含的遺傳信息__相同__(填“相同”或“不同”)，原因是__兩種上皮細胞都是體細胞，且來源于同一個受精卵__。
(4)從上述流程可知，制備生物反應器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技術有__體外受精、胚胎移植__ (答出2點即可)。
解析：本題考查基因工程及胚胎工程的相關內容。
(1)題圖中步驟①表示基因表達載體的構建，所用工具酶為限制性內切核酸酶和DNA連接酶。步驟②中將重組表達載體導入動物細胞的操作方法是顯微注射，步驟③為受精卵經體外培養發育成早期胚胎，步驟④為胚胎移植。(2)乳腺生物反應器生產的蛋白質在乳汁中，只有育齡期的雌性動物能分泌乳汁，而膀胱生物反應器生產的蛋白質在尿液中，只要動物排尿即可，故無性別、年齡限制。(3)同一動物個體的兩種上皮細胞都是由受精卵分裂、分化而來的體細胞，遺傳物質相同。(4)胚胎工程的主要技術包括體外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細胞培養等。
10．(2021·湖南卷)M基因編碼的M蛋白在動物A的肝細胞中特異性表達。現設計實驗，將外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通過核移植、胚胎培養和胚胎移植等技術獲得M基因失活的轉基因克隆動物A，流程如圖所示。回答下列問題：
(1)在構建含有片段F的重組質粒過程中，切割質粒DNA的工具酶是__限制性內切核酸酶(限制酶)__，這類酶能將特定部位的兩個核苷酸之間的__磷酸二酯鍵__斷開。
(2)在無菌、無毒等適宜環境中進行動物A成纖維細胞的原代和傳代培養時，需要定期更換培養液，目的是__清除代謝產物，防止細胞代謝產物積累對細胞自身造成危害，同時給細胞提供足夠的營養__。
(3)與胚胎細胞核移植技術相比，體細胞核移植技術的成功率更低，原因是__動物胚胎細胞分化程度低，恢復其全能性相對容易，動物體細胞分化程度高，恢復其全能性十分困難__。從早期胚胎中分離獲得的胚胎干細胞，在形態上表現為__細胞體積小，細胞核大，核仁明顯(任選兩點作答)__(答出兩點即可)，功能上具有__發育的全能性__。
(4)鑒定轉基因動物：以免疫小鼠的__B__淋巴細胞與骨髓瘤細胞進行融合，篩選融合雜種細胞，制備M蛋白的單克隆抗體。簡要寫出利用此抗體確定克隆動物A中M基因是否失活的實驗思路__取動物A和克隆動物A的肝組織細胞，分別提取蛋白質進行抗原—抗體雜交__。
解析：(1)基因工程中切割DNA的工具酶是限制性內切核酸酶(限制酶)，故在構建含有片段F的重組質粒過程中，切割質粒DNA的工具酶是限制性內切核酸酶(限制酶)。限制性內切核酸酶是作用于其所識別序列中兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。不同的限制酶可以獲得不同的末端，主要分為黏性末端和平末端。(2)在無菌、無毒等適宜環境中進行動物A成纖維細胞的原代和傳代培養時，需要定期更換培養液，目的是清除代謝產物，防止細胞代謝產物積累對細胞自身造成危害，同時為細胞提供足夠的營養。(3)由于動物胚胎細胞分化程度低，恢復其全能性相對容易，動物體細胞分化程度高，恢復其全能性十分困難，故與胚胎細胞核移植技術相比，體細胞核移植技術的成功率低。胚胎干細胞在形態上表現為細胞體積小，細胞核大，核仁明顯；在功能上具有發育的全能性，可分化為成年動物體內任何一種組織細胞。另外，在體外培養的條件下，可以增殖而不發生分化，可進行冷凍保存，也可進行遺傳改造。(4)先給小鼠注射特定抗原使之發生免疫反應，之后從小鼠脾臟中獲取已經免疫的B淋巴細胞；誘導B細胞和骨髓瘤細胞融合，利用選擇培養基篩選出雜交瘤細胞，制備M蛋白的單克隆抗體；若要利用此抗體確定克隆動物A中M基因是否失活，如果M基因已經失活，則克隆動物A中無法產生M蛋白的單克隆抗體，則可利用抗原—抗體雜交技術進行檢測。故實驗思路為：取動物A和克隆動物A的肝組織細胞，分別提取蛋白質進行抗原—抗體雜交。
11．(2020·天津卷)某植物有A、B兩品種。科研人員在設計品種A組織培養實驗時，參照品種B的最佳激素配比(見下表)進行預實驗。
品種B組織培養階段 細胞分裂素濃度(μmol/L) 生長素濃度(μmol/L)
Ⅰ誘導形成愈傷組織 m1 n1
Ⅱ誘導形成幼芽 m2 n2
Ⅲ誘導生根 m3 n3
據表回答：
(1)Ⅰ階段時通常選擇莖尖、幼葉等作為外植體，原因是__細胞分化程度低，容易誘導產生愈傷組織__。
(2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段中發生基因選擇性表達的是__Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ__階段。
(3)為確定品種A的Ⅰ階段的最適細胞分裂素濃度，參照品種B的激素配比(m1>2.0μmol/L)，以0.5μmol/L為梯度，設計5個濃度水平的實驗，細胞分裂素最高濃度應設為__m1＋1.0__μmol/L。
(4)Ⅲ階段時，科研人員分別選用濃度低于或高于n3μmol/L的生長素處理品種A幼芽都能達到最佳生根效果，原因是處理幼芽時，選用低濃度生長素時的處理方法為__浸泡法(長時間處理)__，選用高濃度生長素時的處理方法為__沾蘸法(短時間處理)__。
(5)在__Ⅰ__階段用秋水仙素對材料進行處理，最易獲得由單個細胞形成的多倍體。
解析：(1)在誘導愈傷組織形成時，通常采用莖尖、幼葉做外植體，因為這些部位的細胞分裂能力強、分化程度低，全能性容易表達，容易誘導產生愈傷組織。(2)Ⅰ過程愈傷組織形成是離體的植物細胞脫分化的結果，脫分化過程中細胞的結構和功能發生了明顯改變，成為未分化狀態；Ⅱ、Ⅲ過程形成幼芽、根的過程存在細胞的分化，分化和脫分化都存在基因的選擇性表達，故Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段都存在基因的選擇性表達。(3)根據題意，表中數據為品種B的最佳激素配比，若要確定品種A的Ⅰ階段最佳細胞分裂素濃度，以0.5μmol/L為梯度，可參考m1為中間值，故實驗中細胞分裂素最高濃度可設為m1＋1.0μmol/L。(4)實驗中用生長素處理插條的方法可選用浸泡法或沾蘸法，浸泡法時間長、所需濃度低，而沾蘸法處理時間短、所需濃度高；因此Ⅲ過程中分別選用濃度低于或高于n3μmol/L的生長素處理品種A的幼苗芽，選用低濃度生長素時的處理方法為浸泡法，時間長，而選用高濃度生長素時處理方法為沾蘸法，時間短，都能達到比較適宜的濃度，達到最佳生根效果。(5)秋水仙素可抑制紡錘體形成，導致染色體加倍形成多倍體，愈傷組織分裂旺盛，故在Ⅰ階段用秋水仙素處理，最易獲得由單個細胞形成的多倍體。

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