資源簡介

【備考2024】一輪新人教版生物學學案
第十單元　生物技術與工程
第3講　細胞工程
考點1　植物細胞工程及應用
一、細胞工程的概念
二、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．在生物的生長發育過程中，并不是所有的細胞都表現出全能性的原因：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。
三、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．原理：植物細胞的全能性。
3．過程
4．操作實例——菊花的組織培養
四、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．原理：體細胞雜交利用了細胞膜的流動性，雜種細胞培育成雜種植株利用了植物細胞的全能性。
3．操作過程
五、植物細胞工程的應用
1．植物繁殖的新途徑
2．作物新品種的培育
3．細胞產物的工廠化生產
(1)次生代謝物：是一類小分子有機化合物，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)細胞產物的工廠化生產：人們利用植物細胞培養來獲得目標產物的過程。
(3)植物細胞培養：是指在離體條件下對單個植物細胞或細胞團進行培養使其增殖的技術。
1．菊花組織培養的再分化過程中，若愈傷組織在誘導生根的培養基中未形成根，但分化成了芽，其可能的原因是什么？(選擇性必修3　P37“探究·實踐”)
提示：培養基中生長素用量和細胞分裂素用量的比值偏低。
2．“番茄－馬鈴薯”雜種植株并未地上結番茄，地下長馬鈴薯，其原因是什么？(選擇性必修3　P38“拓展應用”)
提示：“番茄－馬鈴薯”雜種植株的細胞含有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。
3．傳統生產紫杉醇的方法不利于對野生紅豆杉的保護，我國科學家經過多年研究，篩選出了高產紫杉醇的細胞。請簡要表述工業化生產紫杉醇的方法。(選擇性必修3　P41“文字信息”)
提示：利用植物組織培養技術把離體的紅豆杉細胞培養成愈傷組織，從中提取紫杉醇，進行加工生產。
1．在愈傷組織形成幼苗的過程中，不會發生細胞的增殖。 (×)
提示：在愈傷組織形成幼苗的過程中，會發生細胞的增殖和分化。
2．在進行植物體細胞雜交前，必須用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，獲得原生質體。 (√)
3．用高Ca2+—高pH融合法可人工誘導原生質體的融合。 (√)
4．鐵皮石斛富含某些糖類和生物堿，可利用快速繁殖技術生產其試管苗。 (√)
5．單倍體育種和突變體培育的原理相同。 (×)
提示：單倍體育種的原理是染色體變異，而突變體培育的原理是基因突變。
6．利用植物細胞培養生產的紫草寧是世界上首例藥用植物細胞工程產品。 (√)
1．單倍體植株是進行體細胞誘變和研究遺傳突變的理想材料，其原因在于____
_____________________________________________________________________。
提示：大多數單倍體植株的細胞中只含有一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現
2．馬鈴薯栽培種的抗病性和抗逆性較差，野生馬鈴薯種的抗病性和抗逆性較好。利用野生馬鈴薯種，通過細胞工程改進馬鈴薯栽培種種質的思路是__________
_____________________________________________________________________。
提示：將野生馬鈴薯種細胞與馬鈴薯栽培種細胞融合，經植物組織培養技術培養成植株
1．生長素與細胞分裂素的使用比例對植物組織培養的影響
生長素/細胞分裂素 植物細胞的發育方向
比值高 有利于根的分化、抑制芽的形成
比值低 有利于芽的分化、抑制根的形成
比值適中 促進愈傷組織的形成
2．植物體細胞雜交后的遺傳物質分析
(1)遺傳特性：雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質，故雜種植株具備兩種植物的遺傳特性。
(2)染色體組數
①染色體組數＝兩種植物體細胞內染色體組數之和。
②植物體細胞雜交形成的雜種植株，有幾個染色體組就稱為幾倍體。
③若一植物細胞含有2x條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb，另一植物細胞含有2y條染色體，2個染色體組，基因型為ccDd，則新植株應為異源四倍體，其體細胞中染色體數為(2x＋2y)條，4個染色體組，基因型為AabbccDd。
1．結合誘變育種從細胞工程的角度出發，簡述一種培育抗寒香蕉品種的方法及步驟。
提示：體細胞誘變育種。利用誘變劑等方法使香蕉離體培養細胞發生基因突變，再利用植物組織培養技術發育成完整植株，然后篩選培育出抗寒品種。
2．花椰菜(2n＝18)對黑腐病無抗性，黑芥(2n＝16)為花椰菜近緣野生種，對黑腐病等多種常見病害具有抗性。我國科學家將紫外線(UV)照射處理的黑芥葉肉原生質體和花椰菜種子下胚軸原生質體融合，獲得了抗黑腐病的雜合新植株。對雙親和部分雜合新植株的染色體計數，結果如表所示。
植株 花椰菜 黑芥 雜合新 植株甲 雜合新 植株乙 雜合新 植株丙
染色體數/條 18 16 58 34 19
根據表中數據，解釋雜合新植株甲染色體數目的可能形成原因。
提示：雜合新植株甲發生了兩個以上的細胞融合，同時細胞發生了染色體丟失。
植物組織培養過程分析
1．(2023·廣東惠州聯考)以四倍體(基因型為AAaa)植株的花藥為外植體經植物組織培養獲得植株的過程如圖所示，下列相關敘述正確的是(　　)
A．①②③過程要進行嚴格的滅菌處理
B．秋水仙素作用于細胞分裂間期抑制紡錘體的形成
C．②③過程不需要更換培養基
D．經④過程形成的植株中純合子占1/3
D　[②③過程要進行嚴格的滅菌處理，防止雜菌污染，①過程只需消毒，A錯誤；秋水仙素作用于細胞分裂前期抑制紡錘體的形成，B錯誤；②過程為脫分化，③過程為再分化，兩過程中兩種激素的比例不同且培養過程會產生代謝廢物以及營養消耗等，故②③過程需要更換培養基，C錯誤；基因型為AAaa的四倍體，會產生AA、aa、Aa三種配子，其比例為AA∶aa∶Aa＝1∶1∶4，因此經④過程形成的植株中純合子占 1/3，D正確。]
2．(2022·廣東深圳聯考)人參是名貴的中藥材，但長期以來，由于過度采挖，野生人參瀕臨滅絕。研究人員利用植物組織培養技術，實現了人參的快速繁殖(如圖)。下列敘述錯誤的是(　　)
A．同一株人參不同根細胞經培養獲得的新的人參植株的基因型相同
B．①號培養瓶使用液體培養基且可用胰蛋白酶處理使其分散成單個細胞
C．②③號培養瓶中的培養液成分中植物生長調節劑的比例有所不同
D．利用射線等誘變因素處理②中的細胞團并進一步培養可獲得突變體
B　[同一株人參不同根細胞中具有發育成完整植株的全套遺傳信息，同一株人參不同根細胞經培養獲得的新的人參植株的基因型相同，A正確；根據懸浮培養可知，①號培養瓶使用液體培養基，主要是為了培養細胞，但將植物細胞分散成單個細胞不能使用胰蛋白酶處理，B錯誤；②號培養瓶是為了讓單細胞脫分化，③號培養瓶是為了再分化，②和③中生長素與細胞分裂素的比例不同，C正確；②號培養瓶中細胞團為愈傷組織，其分裂旺盛，DNA復制過程中易受到射線、化學物質等誘變而發生基因突變，因此對經誘變處理的愈傷組織進行培養，可獲得突變體，D正確。]
考查植物體細胞雜交技術
3．(2023·廣東廣州聯考)為培育富含β 胡蘿卜素的“黃金大米”，科研人員提出了利用植物體細胞雜交技術，將玉米細胞和水稻細胞融合為雜種細胞，其方案如下圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．步驟①需要使用纖維素酶和果膠酶處理以獲得原生質體
B．通過步驟②處理后得到的兩兩融合原生質體類型可能有3種
C．步驟③中細胞再生細胞壁后轉移到懸浮液中培養獲得愈傷組織
D．誘導愈傷組織一般不需要光照，而幼苗的培育過程需要光照
C　[過程①是獲得植物細胞的原生質體，需要用纖維素酶和果膠酶將細胞壁分解，A正確；過程②中常用PEG誘導原生質體融合，若只考慮兩兩融合的情況，則步驟②處理后得到的融合原生質體類型可能有3種，B正確；步驟③中細胞再生細胞壁后轉移到固體培養基中培養獲得愈傷組織，C錯誤；誘導愈傷組織一般不需要光照，而幼苗的培育過程需要光照，因為葉綠素的合成需要光照，D正確。]
(教師用書獨具)
(2022·山東臨沂三模)紫羅蘭花色豐富、抗蟲性強、種子富含亞麻酸。為了讓油菜具有紫羅蘭的諸多優良性狀，科研人員進行了如圖所示實驗。下列敘述錯誤的是(　　)
A．制備原生質體需將植物組織切塊用含纖維素酶和果膠酶的較高滲透壓溶液處理
B．細胞融合依賴生物膜的流動性，獲得的融合原生質體需放在無菌水中以防雜菌污染
C．由愈傷組織到雜種植株培養過程中，需調整生長素與細胞分裂素比例以誘導根、芽分化
D．獲得雜種植株后，可借助抗原—抗體雜交、病蟲感染實驗進行新性狀表達的鑒定
B　[用酶解法制備原生質體時，需先用較高滲透壓的溶液處理植物細胞，使細胞失水，處于微弱的質壁分離狀態，然后用纖維素酶和果膠酶消化去除細胞壁，獲得原生質體，A正確；細胞融合依賴于生物膜的流動性，但獲得的原生質體不能放在無菌水中，以防原生質體吸水漲破，B錯誤；由愈傷組織到雜種植株培養過程中，需調整生長素與細胞分裂素比例以誘導根、芽分化，其中誘導根分化時生長素與細胞分裂素的比例較高，而誘導芽分化時兩者比例較低，C正確；獲得雜種植株后，可借助抗原—抗體雜交、病蟲感染實驗進行新性狀表達的鑒定，其中前者屬于分子水平的鑒定，后者屬于個體生物學水平的鑒定，D正確。]
考查植物細胞工程的應用
4．(2023·廣東深圳檢測)草莓是以母株形成的匍匐莖作為子苗進行繁殖的，容易受到病毒侵襲，造成嚴重的品種退化。培育脫毒苗，是防治草莓病毒病的根本對策。下圖是利用植物組織培養技術獲得脫毒苗的基本過程。下列相關敘述錯誤的是(　　)
外植體X胚狀體→脫毒苗
A．外植體往往選擇草莓匍匐莖的莖尖
B．X是有特定結構和功能的薄壁組織團塊
C．生長素和細胞分裂素的濃度、用量比例會影響脫分化和再分化
D．若要獲得突變體，一般用誘變因素處理X而非外植體
B　[植物分生區附近(如莖尖)的病毒極少，甚至無病毒，因此以其為外植體進行組織培養可以獲得脫毒苗，A正確；生長素和細胞分裂素的濃度、用量比例會影響脫分化和再分化，C正確；外植體經脫分化失去其特有的結構和功能，轉變成未分化的細胞，進而形成不定形的薄壁組織團塊，即愈傷組織，愈傷組織具有較強的增殖能力，適宜用誘變因素處理獲得突變體，B錯誤、D正確。]
(教師用書獨具)
(2022·山東德州二模)紫草寧是從紫草細胞中提取的一種色素，具有抗菌、消炎和抗腫瘤等活性。科研人員利用紫草外植體獲得愈傷組織，然后在液體培養基中進行懸浮培養，以獲得更多的紫草寧。下列說法不正確的是(　　)
A．外植體細胞經誘導后基因選擇性表達，形成愈傷組織
B．需要將愈傷組織分散成單個細胞后再進行懸浮培養
C．需要在培養液中加入大量蔗糖以提供植物細胞所需的能量
D．懸浮培養可增加細胞與營養物質的接觸面積，有利于細胞生長
C　[外植體經過誘導發生脫分化過程，形成愈傷組織，其實質是基因的選擇性表達，A正確；由于需要在液體培養基中培養，所以需要將愈傷組織分散成單個細胞后再進行懸浮培養，B正確；在懸浮培養過程中，蔗糖的主要作用是維持滲透壓，但需適量，C錯誤；懸浮培養可增加細胞與培養液的接觸面積，有利于細胞生長，D正確。]
考點2　動物細胞培養
一、動物細胞培養
1．原理：細胞增殖。
2．地位：動物細胞工程常用的技術包括動物細胞培養、動物細胞核移植、動物細胞融合等，其中動物細胞培養是動物細胞工程的基礎。
3．培養條件
(1)營養：除糖類、氨基酸、無機鹽和維生素等細胞所需的營養物質外，通常還需加入血清等一些天然成分。
(2)無菌、無毒的環境：對培養液和所有培養用具進行滅菌處理以及在無菌環境下進行操作。培養液需定期更換以便清除代謝物，防止細胞代謝物積累對細胞自身造成危害。
(3)溫度、pH和滲透壓：哺乳動物細胞培養的溫度多以(36.5±0.5) ℃為宜，多數動物細胞生存的適宜pH為7.2～7.4，此外，滲透壓也是動物細胞培養過程中需要考慮的一個重要環境參數。
(4)氣體環境：95%空氣＋5%CO2(維持培養液的pH)。
4．過程
(1)體外培養的動物細胞的類型
①一類細胞能夠懸浮在培養液中生長增殖；
②另一類則需要貼附于某些基質表面才能生長增殖，而且還會發生接觸抑制現象，從而使細胞停止分裂增殖。
(2)過程
二、干細胞培養及其應用
1．進行動物傳代培養時用胰蛋白酶分散細胞，可以用胃蛋白酶替代胰蛋白酶嗎？說明原因。(選擇性必修3　P44“旁欄思考”)
提示：不可以，胃蛋白酶作用的適宜pH約為1.5，當pH大于6時，胃蛋白酶就會失活。胰蛋白酶作用的適宜pH為7.2～8.4。多數動物細胞培養的適宜pH為7.2～7.4，胃蛋白酶在此環境中失活，而胰蛋白酶在此環境中活性較高，因此胰蛋白酶適宜用于細胞培養時分散細胞。
2．若將病人的皮膚成纖維細胞誘導成iPS細胞，再使它轉化為需要的細胞，用這些細胞給病人治病，不會產生免疫排斥反應，嘗試解釋其中的原因。(選擇性必修3　P46“文字信息”)
提示：因為iPS細胞來源于病人自身的體細胞。
1．使用合成培養基培養動物細胞時，通常需要加入血清等天然成分。 (√)
2．培養動物細胞一般使用液體培養基。 (√)
3．動物細胞培養時，需經過脫分化形成愈傷組織。 (×)
提示：動物細胞培養時，不需經過脫分化形成愈傷組織。
4．已分化的T淋巴細胞也能被誘導為iPS細胞。 (√)
5．一般認為，成體干細胞具有發育成完整個體的能力。 (×)
提示：一般認為，成體干細胞具有組織特異性，只能分化成特定的細胞或組織。
6．神經干細胞在治療阿爾茨海默病方面具有重要的應用價值。 (√)
1．體外進行動物細胞培養時，培養液要定期更換，其目的是__________________
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提示：以便清除代謝物，防止細胞代謝物積累對細胞自身造成危害
2．胚胎干細胞存在于早期胚胎中，其分化的潛能是________________________
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提示：分化為動物體內的任何一種類型的細胞，并進一步形成機體的所有組織和器官甚至個體
3．動物細胞懸浮培養時，分裂受阻的原因有_____________________________
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提示：細胞密度過大、有害代謝物積累和培養液中營養物質缺乏等因素
項目 動物細胞培養 植物組織培養
理論基礎 細胞增殖 植物細胞的全能性
培養前
處理 無菌；用機械的方法，或胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理，使組織分散成單個細胞 無菌、離體
取材 動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織 植物幼嫩的部位或花藥等
培養基性質 液體 固體
培養基成分 糖類、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清等 水、礦質元素、蔗糖、維生素、植物激素和瓊脂等
結果 細胞培養產生大量細胞，不形成新個體 可產生新個體
應用 人造皮膚的構建、動物分泌蛋白的規模化生產 快速繁殖、作物脫毒、細胞產物的工廠化生產和單倍體育種等
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
1．利用iPS細胞治療鐮狀細胞貧血的過程是首先制備患者的iPS細胞，再將其誘導形成造血干細胞，最終輸給患者使其產生健康的血細胞。判斷該過程是否能治療鐮狀細胞貧血？并闡述理由。
提示：不能。因為患者體細胞的相應基因是突變的，制成iPS細胞仍然是突變的，分化成的細胞也是突變的，因此無法通過該方法治療。
2．艾弗里在證明DNA是遺傳物質的實驗中，通過分別向不同實驗組加入各類酶來確認“轉化因子”的化學本質，利用了自變量控制的減法原理。參考此方法，如果要了解Oct3/4、Sox2、c Myc和Klf4基因在誘導iPS細胞時，每個基因作用的相對大小，該如何進行實驗？請你給出實驗設計的思路。
提示：依次去掉1個基因，將其他3個基因轉入小鼠成纖維細胞中，通過與轉入4個基因的小鼠成纖維細胞的誘導情況進行比較，來推測缺失的基因對誘導iPS細胞的影響，進而判斷每個基因作用的相對大小。
考查動物細胞培養的原理、過程等
1．(2023·廣東汕頭檢測)小鼠的某種上皮細胞與某種淋巴細胞體外培養時，細胞周期基本相同，但上皮細胞在培養時，呈現扁平不規則多角形，且粘附在培養瓶內壁上，而該淋巴細胞則常常懸浮在培養液中。下列有關敘述正確的是(　　)
A．使用合成培養基培養動物細胞通常不添加天然成分
B．培養基內加入適量的抗生素可以形成無病毒的培養環境
C．培養消化道上皮細胞更易觀察判斷細胞是否具有接觸抑制現象
D．相同次數分瓶培養所獲得的兩者細胞數目完全相同
C　[動物細胞培養應在無毒、無菌的環境下進行，由合成培養基提供各種營養成分，但通常還需要添加血清等天然成分，A錯誤；抗生素具有抑菌或殺菌作用，但對病毒無用，培養基內加入適量的抗生素不能形成無病毒的培養環境，B錯誤；消化道上皮細胞是單層柱狀上皮細胞，培養消化道上皮細胞更易觀察判斷細胞是否具有接觸抑制現象，C正確；細胞培養時會出現貼壁生長和接觸抑制現象，如果要傳代培養，就應該用胰蛋白酶處理分散成單個細胞后分瓶培養，相同次數分瓶培養所獲得的兩者細胞數目不一定相同，D錯誤。]
2．(2023·廣東惠州質檢)如圖是血清對正常細胞和癌細胞增殖的影響，血清中含有促生長因子，是促進細胞增殖的信號分子。據圖分析，下列說法正確的是(　　)
A．血清對正常細胞的增殖無明顯作用
B．血清對癌細胞的增殖具有顯著影響
C．正常細胞具有促生長因子的受體
D．癌細胞不具有促生長因子的受體
C　[由圖可知，正常細胞在有血清和無血清培養時，同一培養時間下細胞數目明顯不同，且有血清培養時，細胞數目明顯更多，說明血清對正常細胞的增殖有明顯作用，A錯誤；癌細胞在有血清和無血清培養時，同一培養時間下細胞數目相差不大，說明血清對癌細胞的增殖影響不大，B錯誤；由圖可知，相比在無血清的條件下培養，正常細胞在有血清的條件下培養時，同一培養時間下細胞數目增加比較多，結合血清中含有促生長因子，可知正常細胞具有促生長因子的受體，C正確；由圖可知，相比在無血清的條件下培養，癌細胞在有血清的條件下培養時，同一培養時間下細胞數目更多一些，結合血清中含有促生長因子，可知癌細胞具有促生長因子的受體，D錯誤。]
考查干細胞及其應用
3．(2022·湖北武漢模擬)我國科學家將小鼠孤雌單倍體胚胎干細胞和大鼠孤雄單倍體胚胎干細胞進行融合，獲得異種雜合二倍體胚胎干細胞(AdESCs)，并通過胚胎移植產生全為雌性個體的子代，技術路線如圖。下列分析正確的是(　　)
A．單倍體胚胎干細胞可來自單倍體囊胚中的任何一個細胞
B．體外培養AdESCs時需在培養液中添加動物血清和干擾素等
C．子代全為雌性的原因可能是含Y染色體的胚胎干細胞致死
D．實驗結果說明了小鼠與大鼠之間不存在生殖隔離
C　[單倍體胚胎干細胞可來自單倍體囊胚中的內細胞團細胞，但不能來自囊胚中的滋養層細胞，A錯誤；體外培養AdESCs時需向培養液中添加動物血清等天然物質，以滿足動物細胞對特殊營養物質的需求，但是不需要加入干擾素，B錯誤；根據題意，子代實際為精子和卵細胞的融合體，可能為XX，也可能為XY，子代全為雌性的原因可能是含Y染色體的胚胎干細胞致死，C正確；生殖隔離是指兩個類群之間在自然條件下不交配，或者即使能交配也不能產生后代或不能產生可育后代，題中所述技術不能說明大鼠和小鼠之間不存在生殖隔離，D錯誤。]
(教師用書獨具)
(2022·遼寧鞍山二模)人臍帶間充質干細胞(hUCMSCs)廣泛應用于神經系統、心血管系統和骨骼肌、皮膚創面的再生和修復?？蒲腥藛T采用不同濃度血清培養hUCMSCs，48 h后收集各組上清液，培養角膜上皮細胞(HCEcs)過程及結果如表。下列敘述錯誤的是(　　)
實驗步驟 A組 B組 C組 D組
配制不同濃度的血清 1% 3% 5% 10%
培養hUCMSCs細胞48 h后，取上清液 進行 進行 進行 進行
用上清液培養HCEcs 進行 進行 進行 進行
24 h后測吸光度(數值越大代表活細胞數目越多) 0.67 0.68 0.52 0.48
A．本實驗目的是探究培養HCEcs的最適血清濃度
B．用胰蛋白酶處理使HCEcs分散以檢測吸光度
C．血清濃度較低時有利于獲得更多的HCEcs
D．人臍帶間充質干細胞可能是一種全能干細胞
D　[據題意可知，培養HCEcs時不是直接用血清，但用的是不同濃度血清培養hUCMSCs細胞48 h后得到的上清液，故也可以說明本實驗目的是探究培養HCEcs的最適血清濃度，A正確；為檢測HCEcs吸光度，可利用胰蛋白酶處理使HCEcs分散成單個細胞，B正確；由表格數據可知，血清濃度較低時，吸光度數值更大，HCEcs數目越多，故血清濃度較低時有利于獲得更多的HCEcs，C正確；人臍帶間充質干細胞(hUCMSCs)廣泛應用于神經系統、心血管系統和骨骼肌、皮膚創面的再生和修復，故屬于多能干細胞，D錯誤。]
考點3　動物細胞融合技術與單克隆抗體
一、動物細胞融合技術
1．概念：使兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的技術。
2．方法：PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導法等。
3．原理：細胞膜的流動性。
4．結果：形成具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞，稱為雜交細胞。
5．意義：突破了有性雜交的局限，使遠緣雜交成為可能；成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和培育生物新品種等的重要手段，為制造單克隆抗體開辟了新途徑。
二、單克隆抗體及其應用
1．制備原理：一個B淋巴細胞只能分泌一種特異性抗體，B淋巴細胞在體外不能(填“能”或“不能”)無限增殖；骨髓瘤細胞能無限增殖；B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合得到的雜交瘤細胞，既能迅速大量繁殖，又能產生足夠數量的特定抗體。
2．制備過程
1．19世紀30年代，科學家發現患肺結核、天花和麻疹等疾病的病人的病理組織中存在多核細胞，這些多核細胞的來源可能是什么？(選擇性必修3　P49“旁欄思考”)
提示：患者體內的病毒直接誘導多個細胞融合而形成多核細胞。
2．ADC的抗體和藥物各具有什么作用？(選擇性必修3　P50“思考·討論”)
提示：抗體主要發揮靶向運輸作用，即通過特異性結合靶細胞表面的抗原，將連接的藥物輸送到靶細胞；藥物發揮治療效應，如殺傷靶細胞。
1．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。 (×)
提示：制備肝細胞懸液時先用剪刀剪碎肝組織，再用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理。
2．每一個B淋巴細胞只能分泌一種特異性抗體。 (√)
3．在體外培養條件下，一個B淋巴細胞是不可能無限增殖的。 (√)
4．單克隆抗體能準確地識別抗原的細微差異，與特定抗原發生特異性結合，且可大量制備。 (√)
5．動物細胞融合與植物體細胞雜交的原理都涉及細胞膜的流動性。 (√)
6．抗體—藥物偶聯物(ADC)通常由抗體、接頭、藥物(如細胞毒素)三部分組成。 (√)
1．滅活病毒誘導細胞融合的原理是______________________________________
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提示：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．制備的單克隆抗體在臨床上不能直接用于人體，還需要對抗體進行人源化，即對鼠源單克隆抗體進行改造，使其大部分氨基酸序列為人源序列所替代，該過程的意義是___________________________________________________________
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提示：鼠源單克隆抗體對人而言可能是異種抗原，經人源化后能保留抗體的特異性，降低其異源性
1．比較植物體細胞雜交和動物細胞融合
項目 植物體細胞雜交 動物細胞融合
原理 細胞膜的流動性、細胞的全能性 細胞膜的流動性、細胞增殖
融合前處理 除去細胞壁 使細胞分散開
相關酶 纖維素酶和果膠酶 胰蛋白酶或膠原蛋白酶
誘導方法 物理法：電融合法、離心法； 化學法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH融合法 物理法：電融合法； 化學法：聚乙二醇(PEG)融合法； 生物法：滅活病毒誘導法
結果 雜種植株 雜交細胞
應用 培育植物新品種 主要用于制備單克隆抗體
意義 克服遠緣雜交不親和的障礙。培育植物新品種 突破了有性雜交的局限，使遠緣雜交成為可能。制備單克隆抗體
相同點 動物細胞融合與植物原生質體融合的基本原理相同，誘導動物細胞融合的方法與植物原生質體融合的方法相似
2．單克隆抗體制備過程的關鍵分析
(1)對動物免疫的原因：B淋巴細胞要經過免疫過程，即接觸抗原，增殖分化為有特異性免疫功能的B淋巴細胞，才能產生相應的抗體，所以與骨髓瘤細胞融合的B淋巴細胞實際上是漿細胞。
(2)雜交瘤細胞具備雙親的遺傳物質，不僅具有漿細胞產生特異性抗體的能力，還具有骨髓瘤細胞在體外培養條件下大量增殖的能力，可以克服單純B淋巴細胞不能無限增殖的缺點，而大量生產單克隆抗體。
1．雙特異性抗體是指一個抗體分子可以與兩個不同抗原或同一抗原的兩個不同抗原表位相結合，目前最常利用雜交瘤雜交法來制備。長春花是原產于非洲東海岸的野生花卉，其所含的長春堿具有良好的抗腫瘤作用。如圖是科研人員通過雜交—雜交瘤細胞技術(免疫的B淋巴細胞和雜交瘤細胞雜交技術)生產能同時識別癌胚抗原和長春堿的雙特異性單克隆抗體的部分過程。
根據所學知識，用箭頭和文字寫出圖中獲取單克隆雜交—雜交瘤細胞的生產過程。
提示：將獲得的B淋巴細胞與單克隆雜交瘤細胞融合→在選擇培養基上篩選出雜交→雜交瘤細胞→克隆化培養、抗體檢測篩選出單克隆雜交→雜交瘤細胞。
2．請根據以下信息，設計一方法(不考慮機械方法)，從培養液中篩選出雜交瘤細胞，并寫出其依據的原理。已知細胞合成DNA有D和S兩條途徑，其中D途徑能被氨基嘌呤阻斷。人淋巴細胞中有這兩種DNA的合成途徑，但一般不分裂增殖。小鼠骨髓瘤細胞中盡管只有D途徑，但能不斷分裂增殖，將這兩種細胞在試管中混合，加入聚乙二醇促融，獲得雜種細胞。
提示：為了篩選出雜交瘤細胞，除去其他細胞，可向培養液中加入氨基嘌呤，收集增殖的細胞，因為加入氨基嘌呤后，使D合成途徑阻斷，僅有D合成途徑的骨髓瘤細胞及其彼此融合的細胞就不能增殖，但人的淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合后的雜種細胞可以利用淋巴細胞中的S途徑合成DNA而增殖。
考查動物細胞融合
1．(2022·山東濟南模擬預測)將一個具有兩個野生型基因(A＋、B＋)的人體細胞和一個具有兩個隱性突變基因(A－、B－)小鼠細胞誘導融合，篩選得到的雜種細胞在傳代培養過程中，人體細胞中的某條染色體會發生丟失現象，小鼠的染色體不丟失。最終通過檢測基因產物，確定基因A＋、B＋是否位于一條染色體上。下列說法正確的是(　　)
A．雜種細胞傳代培養需要添加激素及血清等天然成分的選擇培養液
B．誘導融合后的細胞具有兩種細胞的遺傳物質并發生了基因重組
C．如果子細胞中只出現(A＋、B＋)和(A－、B－)所表達的基因產物，說明基因A＋、B＋在同一條染色體上
D．如果子代細胞出現(A＋、B－)、(A－、B＋)、(A＋、B＋)和(A－、B－)等所表達的全部基因產物，說明A＋、B＋位于兩條染色體上
C　[雜種細胞傳代培養需要添加激素及血清等天然成分的完全培養液，A錯誤；誘導融合后的細胞具有兩種細胞的遺傳物質，屬于染色體變異，B錯誤；由題可知，子細胞中只出現(A＋、B＋)和(A－、B－)基因所表達的產物，而不是單獨出現A＋或者B＋ 所表達的產物，說明基因A＋、B＋在同一條染色體上，C正確；如果子代細胞出現(A＋、B－)、(A－、B＋)、(A＋、B＋)和(A－、B－)等所表達的全部基因產物，可能A＋、B＋位于一條染色體上，不能排除在染色體之間發生了結構變異的可能性，D錯誤。]
考查單克隆抗體的制備
2．(2023·廣東肇慶期末)抗PD L1單克隆抗體能與腫瘤細胞膜表面的PD L1特異性結合，因而具有治療某些癌癥的作用。下圖表示制備抗PD L1單克隆抗體的流程。下列敘述不正確的是(　　)
A．分離B淋巴細胞前，需要對小鼠注射PD L1
B．經PEG誘導后融合的細胞即為雜交瘤細胞
C．圖中細胞群a～d既能大量增殖，又能產生抗體
D．圖中細胞群a可用于大規模培養，生產抗PD L1單克隆抗體
B　[在分離B淋巴細胞前，需要對小鼠注射PD L1進行免疫，產生已免疫的B淋巴細胞，A正確；經PEG誘導后融合的細胞，有同種細胞融合的細胞，不是雜交瘤細胞，B錯誤；圖中細胞群a～d表示雜交瘤細胞，既能大量繁殖，又能產生抗體，C正確；圖中細胞群a能產生抗PD L1抗體，可擴大化培養生產抗PD L1單克隆抗體，D正確。]
(教師用書獨具)
(2020·全國卷Ⅰ)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______________________。
(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：_____________
_____________________________________________________________________。
(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________，使用該培養基進行細胞培養的結果是___________。圖中篩選2含多次篩選，篩選所依據的基本原理是________________。
(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_______________(答出兩點即可)。
[解析]　(1)實驗前給小鼠甲注射病毒A，其目的是刺激機體發生免疫反應，從而產生能夠分泌抗病毒A抗體的B淋巴細胞。(2)制備單細胞懸液的主要實驗步驟：從健康動物體內取出組織塊，剪碎，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理一段時間，這樣組織就會分散成單個細胞，然后用培養液將分散的細胞稀釋制成單細胞懸液。(3)圖中篩選1采用特定的選擇培養基，在該培養基上，未融合的細胞和融合的具有同種核的細胞都會死亡，只有融合的雜種細胞(雜交瘤細胞)才能生存。圖中篩選2含多次篩選，利用抗原與抗體特異性結合的原理，就可獲得能分泌所需抗體的雜交瘤細胞。(4)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，可將雜交瘤細胞在體外條件下做大規模培養，或注射到小鼠腹腔內增殖。
[答案]　(1)誘導小鼠甲產生能夠分泌抗病毒A抗體的B淋巴細胞　(2)取小鼠甲的脾臟剪碎，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)選擇培養基　只有雜交瘤細胞能夠生存　抗原與抗體的反應具有特異性　(4)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
考點4　動物體細胞核移植技術和克隆動物
一、概念、原理及類型
二、體細胞核移植的過程
三、應用前景和存在的問題
前景 畜牧業 加速家畜遺傳改良進程、促進優良畜群繁育
保護瀕危物種
醫藥衛生 ①作為生物反應器生產醫用蛋白； ②轉基因克隆動物的細胞、組織或器官可以用于異種移植； ③人核移植胚胎干細胞，經過誘導分化能形成相應的細胞、組織或器官，可用于器官移植
問題 成功率非常低
絕大多數克隆動物存在健康問題，許多克隆動物表現出遺傳和生理缺陷
1．“圖2－18”中通常用去核的卵母細胞作為受體細胞的原因是什么？(選擇性必修3　P53“圖2－18”)
提示：它體積大、易操作、營養物質豐富，細胞質中含有促進細胞核全能性表達的物質。
2．體細胞核移植技術與誘導iPS細胞相比，有何相似或不同之處？(選擇性必修3　P54“思考·討論”)
提示：相似之處：后代能夠表現出細胞核含有的遺傳性狀；不同之處：體細胞核移植沒有人為改變遺傳物質，而誘導iPS細胞，則人為改變了某些基因。
1．體細胞核移植時，去核卵母細胞的“核”是指紡錘體。 (×)
提示：去核卵母細胞的“核”是指紡錘體—染色體復合物。
2．非人靈長類動物的體細胞核移植非常困難。 (√)
3．應用體細胞核移植技術生出的犢牛與供體奶牛遺傳物質完全相同。 (×)
提示：應用體細胞核移植技術生出的犢牛與供體奶牛遺傳物質基本相同。
4．目前動物細胞核移植技術中普遍使用的去核方法是采用化學物質處理。 (×)
提示：目前動物細胞核移植技術中普遍使用的去核方法是顯微操作法。
5．體細胞核移植技術有望增加瀕危物種的存活數量。 (√)
6．動物體細胞核移植過程中，從屠宰場收集牛卵巢，采集卵母細胞，可直接用于實驗。 (×)
提示：采集的卵母細胞，都要在體外經人工培養到MⅡ期才可使用。
1．若通過核移植等技術獲得的克隆動物與供體動物性狀不完全相同，從遺傳物質的角度分析其原因是_________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：卵母細胞的細胞質中的遺傳物質會對克隆動物的性狀產生影響
2．非人靈長類動物的體細胞核移植比其他動物更為困難，原因之一是靈長類動物的克隆胚胎發育差。為解決該問題，研究人員將組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重構胚，同時用組蛋白脫乙酰酶抑制劑TSA處理它。根據所學知識推測，這兩種物質發揮作用的機制是__________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：激活重構胚，使其完成細胞分裂和發育進程
有關核移植的分析
1．核移植時應選MⅡ中期的卵母細胞的原因
(1)此類細胞體積大，易于操作。
(2)卵黃多，營養物質豐富。
(3)卵母細胞的細胞質中存在激發細胞核全能性表達的物質。
2．克隆動物的重組細胞的細胞質基因來源于受體細胞，細胞核基因來源于提供細胞核的親本，其遺傳物質來自2個親本。
3．克隆動物絕大部分性狀與供體動物相同，少數性狀與提供卵母細胞的動物相同，與代孕動物的性狀無遺傳關系。
4．動物體細胞核移植技術(克隆)從生殖方式的角度看屬于無性生殖，重構胚相當于受精卵，需要動物細胞培養和胚胎工程技術的支持。
5．動物細胞核移植可以有兩種操作方式：一是把供體細胞導入去核的卵母細胞，這是現在常用的方法；二是將供體動物的一個細胞核直接導入去核的卵母細胞，該過程需要用電刺激的方法促進融合。
6．用物理或化學方法激活重構胚，使其完成細胞分裂和發育進程，形成早期胚胎才能進行胚胎移植。
7．體細胞核移植體現了動物細胞核的全能性，而非動物細胞的全能性。
1．科學家利用CRISPR/Cas9基因編輯系統，成功改造了獼猴基因組中與某病癥(Z癥)相關的 SHANK3基因，獲得了Z癥獼猴。由此技術獲得的Z癥獼猴，可通過體細胞核移植技術得到克隆Z癥獼猴，請寫出基本程序(用流程圖表示)。
提示：
2．為了探究蛋白酶抑制劑MG 132在高產奶牛核移植過程中的作用，研究人員在核移植整個過程中添加5 μmol·L-1MG 132，操作結束后再進行激活，實驗結果如表。
MG 132添加 核移植細胞個數 卵裂率 桑葚胚率 囊胚率
－：不添加 50 35/50 25/35 7/25
＋：添加 50 37/50 29/37 11/29
注：同列數據之間差值<0.05表示差異不顯著，>0.05表示差異顯著。
分析表中數據，表述該實驗的結論。
結論：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
提示：蛋白酶抑制劑MG 132對核移植細胞的卵裂率無顯著影響，但可以顯著提高核移植細胞的桑葚胚率和囊胚率。
考查動物體細胞核移植和克隆動物
1．(2022·遼寧沈陽三模)由于胚胎發育率低，導致非人靈長類動物的體細胞核移植非常困難。我國科學家經過反復實驗，于2017年成功培育出了體細胞克隆猴，流程如圖。下列敘述不正確的是(　　)
A．該過程應用了動物細胞培養、動物細胞融合和胚胎移植等技術
B．體細胞克隆猴的線粒體DNA完全來自提供卵母細胞的母猴
C．滅活的仙臺病毒具備感染能力和抗原結構
D．重構胚中組蛋白的甲基化水平降低、乙?；缴呖赡軙岣吲咛グl育率
B　[圖示過程為體細胞克隆猴過程，該過程中應用了動物細胞培養(卵母細胞等的培養)、動物細胞融合(去核卵母細胞與成纖維細胞融合)和胚胎移植等技術，A正確；體細胞克隆猴是由去核卵母細胞和成纖維細胞融合而成的，故體細胞克隆猴的線粒體DNA來自提供卵母細胞的母猴和成纖維細胞，B錯誤；滅活的仙臺病毒可以誘導動物細胞融合，故滅活的仙臺病毒具備感染能力和抗原結構，C正確；需要先將重構胚中組蛋白mRNA去甲基化、組蛋白加入脫乙酰酶抑制劑，再移入代孕母猴體內，故推測重構胚中組蛋白的甲基化水平降低、乙?；缴呖赡軙岣吲咛グl育率，D正確。]
2．(2021·湖南選擇性考試)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?；卮鹣铝袉栴}：
(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________________，這類酶能將特定部位的兩個核苷酸之間的________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_____________________________________________
_____________________________________________________________________。
(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________________________________。
從早期胚胎中分離獲得的胚胎干細胞，在形態上表現為________________(答出兩點即可)，功能上具有________________。
(4)鑒定轉基因動物：以免疫小鼠的________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：
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(1)構建基因表達載體時，切割質粒DNA要用到限制性內切核酸酶，即限制酶，限制酶能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。(2)在進行動物細胞培養的過程中，要定時更換培養液，以便清除代謝物，防止細胞代謝物積累對細胞自身造成危害。(3)動物細胞核移植分為胚胎細胞核移植和體細胞核移植，其中體細胞核移植由于動物體細胞分化程度高，因此恢復其全能性十分困難。胚胎干細胞具有胚胎細胞的特性，在形態上表現為體積小、細胞核大、核仁明顯，在功能上，具有發育的全能性，即可以分化成動物體內任何一種組織細胞。(4)在進行單克隆抗體制備時，首先要誘導相應的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合。在應用單克隆抗體進行檢測時，主要原理是抗原—抗體特異性結合，所以實驗思路是取該轉基因動物的肝組織細胞，提取其蛋白質，加入適量的M蛋白的單克隆抗體，觀察有無凝集現象(抗原—抗體特異性結合的現象)，若有則說明M基因不失活，否則說明M基因失活。
[答案]　(1)限制酶(或限制性內切核酸酶)　磷酸二酯鍵　(2)清除代謝物，防止細胞代謝物積累對細胞自身造成危害　(3)動物體細胞分化程度高，恢復其全能性十分困難　體積小、細胞核大、核仁明顯(答出兩點即可)　發育的全能性　(4)B　取該轉基因動物的肝組織細胞，提取其蛋白質，加入適量的M蛋白的單克隆抗體，觀察有無凝集現象(或有無抗原—抗體特異性結合的現象)，若有則說明M基因不失活，若無則說明M基因失活
考點5　胚胎工程的理論基礎
一、胚胎工程的概念
胚胎工程是指對生殖細胞、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。胚胎工程技術包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
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：在自然條件下，哺乳動物的受精在輸卵管內完成。
3．階段
(1)受精前的準備階段
(2)受精階段
三、胚胎早期發育
1．要對移植的早期胚胎進行性別鑒定，通常取滋養層的細胞，嘗試解釋其中的原因。(選擇性必修3　P58“文字信息”)
提示：滋養層細胞與內細胞團細胞染色體組成相同，且不損傷胚胎。
2．結合幾種動物受精發育及其進入子宮的時間表，若將體外培養的小牛胚胎移植到母牛子宮時，應選擇至少發育到什么階段的胚胎？(選擇性必修3　P59“思考·討論”)
提示：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，在實踐中通常用發育到囊胚階段的胚胎進行移植。
1．將精子培養在人工配制的獲能液中可使其獲能。 (√)
2．動物排出的卵子成熟程度不同，如豬、羊排出的是初級卵母細胞。 (×)
提示：馬、犬等排出的是初級卵母細胞，豬、羊排出的卵子是次級卵母細胞。
3．多數哺乳動物的第一極體不進行減數分裂Ⅱ。 (√)
4．受精時，精子入卵后，卵細胞膜會立即發生生理反應，拒絕其他精子再進入卵內。 (√)
5．卵裂時，細胞的數量不斷增加，胚胎的總體積也不斷增加。 (×)
提示：卵裂時，細胞的數量不斷增加，胚胎的總體積并不增加。
6．胚胎干細胞是一類未分化的細胞，可以從早期胚胎中分離獲得。 (√)
7．聚集在囊胚一端的細胞形成內細胞團，將來發育成胎兒的各種組織。 (√)
1．實際胚胎工程操作中，受精的標志為_________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：觀察到兩個極體或者雌、雄原核
2．若將外源基因導入小鼠受精卵，則外源基因可能隨機插入小鼠受精卵DNA中。這種受精卵有的可發育成轉基因小鼠，有的卻死亡。請分析因外源基因插入導致受精卵死亡的最可能的原因：___________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：外源基因的插入使受精卵內生命活動必需的某些基因不能正常表達
1．受精作用
(1)剛排出的卵子尚未完全成熟，僅完成減數分裂Ⅰ，需要進一步成熟，直到減數分裂Ⅱ的中期才能與精子結合完成受精過程，這一過程是在輸卵管內完成的。
(2)受精的標志是在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體，而受精過程完成的標志是雌、雄原核的融合。
2．卵裂胚胎發育過程中物質和體積變化的規律
(1)有機物：胚胎沒有和母體建立聯系，沒有從母體獲取有機物，而胚胎一直呼吸消耗，有機物總量減少。
(2)細胞數目和體積：胚胎總體積并不增加，但細胞數目增多，每個細胞體積減小。
(3)細胞中DNA含量：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。
子宮內膜異位癥是指有活性的子宮內膜細胞種植在子宮內膜以外的位置而形成的一種常見婦科疾病，常伴有不孕等癥狀，且患者腹腔液中含有較高濃度的白細胞介素(IL)。為探明該類不孕癥患者的不孕癥狀是否與其腹腔液中存在的IL有關，科研人員用含重組小鼠白細胞介素IL 1β的培養液混合培養小鼠的精子和卵母細胞，并觀察受精情況，得到如圖所示的實驗結果。
據圖，寫出IL 1β對小鼠卵母細胞受精的影響。若要繼續研究IL 1β對小鼠不同發育時期的早期胚胎發育的影響，寫出其實驗思路。
實驗思路：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
提示：IL 1β能抑制小鼠卵母細胞受精，濃度為30 ng·mL-1的IL 1β的抑制作用最明顯；利用上述培養液培養小鼠不同發育時期的早期胚胎，觀察并統計胚胎的發育情況。
考查體內受精及胚胎早期發育的過程分析
1．(2022·天津南開一模)小鼠克隆胚胎著床后胎盤發育顯著異常可能是與克隆胚胎中H3K27me3 印記基因過度表達有關，H3K27me3印記基因敲除極大提高了體細胞克隆的成功率。H3K27me3 印記基因敲除的實驗組克隆小鼠的體重與受精卵來源的小鼠一致，而對照組克隆小鼠的體重顯著高于受精卵來源的小鼠；實驗組克隆小鼠的胎盤直徑和重量也顯著低于對照組克隆小鼠，而與受精卵來源的小鼠一致。下列相關分析錯誤的是(　　)
A．克隆胚胎過大可能是克隆胚胎著床后成活率低的原因
B．克隆胚胎過大的原因可能是克隆胚胎的胎盤過大
C．H3K27me3印記基因過度表達抑制胎盤的發育
D．H3K27me3印記基因的表達產物可能影響早期胚胎滋養層細胞的發育
C　[克隆小鼠的體重顯著高于受精卵來源的小鼠，故克隆胚胎過大可能是克隆胚胎著床后成活率低的原因，A正確；實驗組克隆小鼠的胎盤直徑和重量顯著低于對照組克隆小鼠，而與受精卵來源的小鼠一致，說明克隆胚胎過大的原因可能是克隆胚胎的胎盤過大，B正確；H3K27me3印記基因敲除的實驗組，克隆小鼠的胎盤直徑和重量顯著低于對照組克隆小鼠，而與受精卵來源的小鼠一致，說明H3K27me3印記基因可促進胎盤的發育，C錯誤；H3K27me3印記基因可影響胎盤的發育，而胎盤是由滋養層細胞發育而來的，故其表達產物可能影響早期胚胎滋養層細胞的發育，D正確。]
2．大千世界，無奇不有，澳大利亞布里斯班一對現年4歲的小姐弟，被確認為全球歷來第二對半同卵雙胞胎。該對半同卵雙胞胎的受精及胚胎發育過程如圖所示。
　
圖1　　　圖2　　　　圖3　　　圖4
(1)圖1表示該異常胚胎的受精過程，此時卵母細胞發育到哪一個階段？__________________________。該卵母細胞與2個精子受精，這種情況極其罕見，因為機體具有兩道防止多精入卵受精的屏障，包括______________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)圖2細胞中包含3個原核，為____________________(填原核數量和名稱)，正常情況下，這種受精卵無法正常發育。但是，該受精卵在母體內神奇的恢復了正常分裂，如圖3所示。此時受精卵形成了3極紡錘體，并最終分裂成3個合子(圖4)。其中一個合子由1個父系染色體組和1個母系染色體組組成，則另外兩個合子的染色體組為_________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
從染色體組成角度推測這3個合子的發育結果。包含1個父系染色體組和1個母系染色體組的兩個合子正常發育、而僅包含兩個父系染色體組的合子發育失敗。最終該名母親成功誕下兩名性別不同的嬰兒，這兩名嬰兒的染色體組中，來源于母系的染色體________，來源于父系的染色體________(填“相同”“不相同”或“無法確定”)。
(3)胚胎工程的實施建立在對哺乳動物的體內受精和早期胚胎發育的規律基礎之上。胚胎工程是對____________________進行的多種顯微操作和處理技術，如________________________ (答出兩項即可)等技術。
[解析]　(1)卵母細胞只有發育到減數分裂Ⅱ中期才能參與受精，分析圖1可知，著絲粒分裂，染色單體分離拉向兩極，故此時卵母細胞發育到減數分裂Ⅱ后期。機體具有兩道防止多精入卵受精的屏障，包括透明帶反應和卵細胞膜反應。(2)據圖1可知，這個異常受精卵是由卵母細胞與2個精子受精，故圖2細胞中的3個原核包括1個雌原核和2個雄原核。由圖3分析可知，此時受精卵形成了3極紡錘體，并最終分裂成3個合子(圖4)，其中一個合子由1個父系染色體組和1個母系染色體組組成，則另外兩個合子的染色體組為1個父系染色體組和1個母系染色體組，以及兩個父系染色體組。包含1個父系染色體組和1個母系染色體組的兩個合子正常發育，最終該名母親成功誕下兩名性別不同的嬰兒，這兩名嬰兒來自同一個卵細胞，故來源于母系的染色體相同，這兩名嬰兒來自不同的精子，且性別不同，說明來源于父系的染色體不相同。(3)胚胎工程是對生殖細胞、受精卵或早期胚胎進行的多種顯微操作和處理技術，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養等技術。
[答案]　(1)減數分裂Ⅱ的后期　透明帶反應和卵細胞膜反應　(2)1個雌原核和2個雄原核　1個父系染色體組和1個母系染色體組，以及兩個父系染色體組　相同　不相同　(3)生殖細胞、受精卵或早期胚胎　胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養
考點6　胚胎工程技術及其應用
一、體外受精
1．過程
卵母細胞的采集(培養至MⅡ期)
↓
精子的獲取(要在體外進行獲能處理)
↓
受精
2．意義：體外受精技術是提高動物繁殖能力的有效措施，還可以為胚胎移植提供可用的胚胎。
二、胚胎移植
1．概念：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．過程
三、胚胎分割
1．材料：發育良好、形態正常的桑葚胚或囊胚。
2．實質：胚胎分割可增加動物后代的數量，其實質是無性繁殖，即克隆。
3．分割要求：在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發育。
4．意義：促進優良動物品種的繁殖，產生的遺傳性狀相同的后代是進行遺傳學研究的寶貴材料；胚胎移植前進行性別鑒定、遺傳病篩查等，對于人工控制動物性別、動物繁育健康后代具有重要意義。
1．若一次給受體母牛移入多個體外受精的多個胚胎，產生的后代基因型相同嗎？并說明理由。(選擇性必修3　P61“圖2－23”)
提示：不一定相同，因為這些胚胎可能由不同的受精卵發育而來。
2．對發育到囊胚期的牛胚胎進行二分胚分割時，要將內細胞團均等分割，原因是什么？(選擇性必修3　P63“圖2－25”)
提示：內細胞團一般到囊胚階段才出現，它是發育為胚胎本身的基礎細胞，其他細胞為滋養層細胞，為胚胎和胎兒發育提供營養。若分割時不能將內細胞團均等分割，會出現含內細胞團多的部分發育能力強，少的部分發育受阻或不良，甚至不能發育等問題。
1．體外受精前需對采集到的卵母細胞和精子分別在體外進行成熟培養和獲能處理。 (√)
2．移植給受體的胚胎僅通過體外受精技術獲得。 (×)
提示：移植給受體的胚胎可通過轉基因技術、核移植技術及體外受精技術等獲得。
3．胚胎移植后，經受體孕育的后代，其遺傳特性與供體保持一致。 (√)
4．在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內細胞團均等分割。 (√)
5．超數排卵是應用外源雌激素，誘發卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。 (×)
提示：超數排卵應用的外源激素為促性腺激素。
6．實踐證明，胚胎分割次數越多，分割后胚胎成活的概率越小。 (√)
1．胚胎移植的實質是_________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移
2．進行胚胎移植的優勢是_____________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：可以充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力
1．胚胎移植的生理學基礎
2．列表比較試管動物與克隆動物
項目 試管動物 克隆動物
技術基礎 體外受精、胚胎移植 核移植技術
生殖方式 有性生殖 無性生殖
遺傳特性 具有雙親的遺傳特性 主要與供體個體相同
意義 充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力，縮短供體本身的繁殖周期 加速家畜遺傳改良進程、挽救瀕危物種等
相同點 二者均涉及早期胚胎培養、胚胎移植技術，其移植所選胚胎一般是桑葚胚或囊胚
3．胚胎移植的三個關鍵環節
(1)移植胚胎必須在原腸胚之前進行，但不能直接移植受精卵。
(2)
(3)胚胎移植的供體和受體必須是同種生物，同一物種的動物才有可能具有相同的生理特征。
1．進行胚胎分割移植時，若胚胎分割份數越多，則移植成功率就越低，根據所學知識推測其原因。
提示：早期胚胎的體積很小，只有在顯微鏡下才能看到，其細胞數量也是有限的。分割的份數越多，每一份的細胞數會越少，不但難以做到均等分割，而且囊胚胚胎的內細胞團所受的影響會越大。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也越大，移植成功率自然會越低。
2．目前我國第三代試管嬰兒技術已獲突破，不但能解決部分不孕不育問題，還能在胚胎移植前對部分遺傳病進行篩查，從而實現優生優育。若要從分子水平對胚胎進行性別鑒定，請寫出鑒定的實驗設計思路。
實驗設計思路：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
提示：若要對胚胎進行性別鑒定，可以從待測囊胚中取出滋養層細胞，提取DNA；然后用位于Y染色體上的性別決定基因(SRY基因)的一段堿基作引物，以提取得到的DNA(或滋養層細胞的DNA)為模板進行PCR擴增；最后與SRY特異性探針雜交，出現陽性反應者，胚胎為男性。
考查體外受精
1．(2022·福建廈門高三模擬)科研人員利用如圖所示的流程，將小鼠多能干細胞(PSC)誘導成為精子，并成功與卵細胞受精，得到正常后代。下列敘述正確的是(　　)
A．PSC誘導形成精子的過程中，不會發生細胞染色體數目的變化
B．步驟①只能加入一個分化出的精子，以避免多個精子和卵細胞融合
C．上述流程中利用了動物細胞培養、體外受精和胚胎移植等生物技術
D．通過上述流程，可避免生下患有白化病、紅綠色盲等遺傳病的后代
C　[小鼠多能干細胞(PSC)誘導成為精子，并成功與卵細胞受精，得到正常后代(染色體數目與體細胞相同)，說明誘導形成精子的過程中，會發生細胞染色體數目的減半，A錯誤；為保證受精的成功，步驟①可加入多個分化出的精子，因為卵細胞受精后會發生相應的變化避免多精入卵，B錯誤；上述流程中包含的技術手段有動物細胞培養、體外受精和胚胎移植等生物技術，C正確；題述流程，不能避免生下患有白化病、紅綠色盲等遺傳病的后代，因為白化病和紅綠色盲均是單基因遺傳病，題述流程中沒有對胚胎進行基因檢測，因而無法避免，D錯誤。]
2．下列關于小鼠體外受精及胚胎發育的敘述，不正確的是(　　)
A．小鼠在特定條件下飼養，注射相關激素有促進超數排卵的作用
B．將成熟的卵母細胞與新采集的精子同時放在獲能液中培養利于受精
C．注射到小鼠囊胚腔中的胚胎干細胞可以參與個體器官的發育
D．分割的胚胎細胞有相同的遺傳物質，發育成的個體也會有形態學差異
B　[小鼠在特定條件下飼養，注射相關激素(促性腺激素)有促進超數排卵的作用，A正確；將成熟的卵母細胞與獲能后的精子同時放在獲能液中培養利于受精，B錯誤；注射到囊胚腔中的胚胎干細胞可以分化形成各種組織，因此可以參與個體器官的發育，C正確；分割的胚胎細胞有相同的遺傳物質，但生物的性狀還受環境因素的影響，因此發育成的個體有形態學差異，D正確。]
考查胚胎工程技術及其應用
3．(2023·廣東佛山檢測)精子載體法是以精子作為外源基因載體攜帶外源基因進入卵細胞，形成轉基因動物的方法。某科研小組利用精子載體法將人的促卵泡激素(β FSH)基因導入受精卵中形成轉基因牛來生產促卵泡激素。下列有關說法錯誤的是(　　)
A．①過程中需將精子處于能吸收周圍環境中DNA分子的生理狀態
B．②過程的精子需要先在獲能液或雌性生殖道中進行獲能處理
C．③過程的早期胚胎需要發育到桑葚胚或原腸胚才能進行胚胎移植
D．④過程的代孕牛需要進行同期發情處理
C　[①過程表示將外源基因導入精子，需將精子處于能吸收周圍環境中DNA分子的生理狀態，即成為感受態細胞，A正確；②過程表示受精作用，精子需要獲能，可在獲能液或雌性生殖道中進行獲能處理，B正確；③過程的早期胚胎需要發育到桑葚胚或囊胚才能進行胚胎移植，C錯誤；過程④表示胚胎移植，進行胚胎移植時，要求受體和供體處于相同的生理狀態，所以用相關激素對代孕母鼠進行同期發情處理，D正確。]
4．(2022·黑龍江哈爾濱三中模擬)隨著二孩、三孩生育政策相繼開放，越來越多的有生育意愿的人士嘗試通過人類輔助生殖技術生育后代。試管嬰兒技術是20世紀人類輔助生殖技術的杰作，目前我國每年約有30萬名試管嬰兒誕生。如圖為試管嬰兒的培育過程示意圖。請據圖并結合所學知識回答以下問題：
(1)試管嬰兒培育過程中，首先要做的是體外受精。人及其他哺乳動物的體外受精技術主要包括___________、_______和受精等步驟。圖示過程中，常使用____________激素來促排卵。試管嬰兒除了體外受精，還涉及的胚胎工程技術為_________________(答出兩點即可)。
(2)有一對夫妻，丈夫正常，妻子(雜合子)患有常染色體單基因顯性遺傳病，在自然生育條件下，生出患病孩子概率是________。現在，這對夫妻欲通過試管嬰兒技術生育一名健康孩子，可在胚胎植入母體前，對胚胎進行____________________，篩選出健康胚胎。檢測過程中，需要利用PCR技術擴增取自胚胎細胞的DNA，PCR技術的前提是_________________________。
(3)胚胎在植入母體前可以進行染色體檢查，請分析該項操作對人口優生的益處是________________；對性別比例的潛在影響是__________________。
[解析]　(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步驟。圖示過程中，常使用促性腺激素來進行超數排卵。試管嬰兒除了體外受精，還涉及的胚胎工程技術為早期胚胎培養、胚胎移植。(2)由題意可設母親的基因型為Aa，父親是正常人，基因型為aa，故在自然生育條件下，該夫婦的孩子的患病概率是50%，這對夫妻欲通過試管嬰兒技術生育一名健康孩子，可在胚胎植入母體前，對胚胎進行遺傳學診斷篩選出健康胚胎。PCR技術的前提是有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據這一序列設計引物。(3)胚胎在植入母體前可以進行染色體檢查，可規避染色體??；但是也可能用于選擇胎兒性別，導致性別比例失調。
[答案]　(1)卵母細胞的采集　精子的獲取　促性腺　早期胚胎培養、胚胎移植　(2)50%　遺傳學診斷(或基因檢測)　有一段已知目的基因的核苷酸序列　(3)規避染色體病　可能用于選擇胎兒性別(或“導致性別比例失調”)
1．核心概念
(1)(選擇性必修3 P34)全能性：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)(選擇性必修3 P35)脫分化：在一定的激素和營養等條件的誘導下，使已經分化的細胞失去其特有的結構和功能，轉變成未分化的細胞的過程。
(3)(選擇性必修3 P35)再分化：愈傷組織重新分化成芽、根等器官的過程。
(4)(選擇性必修3 P44)細胞貼壁：細胞貼附在培養瓶的瓶壁上的現象。
(5)(選擇性必修3 P44)接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞通常會停止分裂增殖的現象。
(6)(選擇性必修3 P45)原代培養和傳代培養：動物組織經處理后的初次培養稱為原代培養，將分瓶后的細胞培養稱為傳代培養。
(7)(選擇性必修3 P52)動物細胞核移植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。
(8)(選擇性必修3 P58)卵裂：胚胎發育早期，有一段時間是在透明帶內進行分裂，細胞的數量不斷增加，但胚胎的總體積并不增加，這種受精卵的早期分裂稱為卵裂。
(9)(選擇性必修3 P58)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的過程。
(10)(選擇性必修3 P61)胚胎移植：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?！?11)(選擇性必修3 P62)胚胎分割：指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．結論語句
(1)(選擇性必修3 P34)在生物的生長發育過程中，并不是所有的細胞都表現出全能性，這是因為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。
(2)(選擇性必修3 P37)在進行植物體細胞雜交之前，必須先用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁。
(3)(選擇性必修3 P48)細胞融合技術突破了有性雜交的局限，使遠緣雜交成為可能。
(4)(選擇性必修3 P49)雜交瘤細胞既能大量增殖，又能產生特定抗體。
(5)(選擇性必修3 P52)由于動物胚胎細胞分化程度低，表現全能性相對容易，而動物體細胞分化程度高，表現全能性十分困難，因此動物體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植。
(6)(選擇性必修3 P58)在實際胚胎工程操作中，常以觀察到兩個極體或者雌、雄原核作為受精的標志。
(7)(選擇性必修3 P62)進行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。
(8)(選擇性必修3 P62)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。
(9)(選擇性必修3 P62)在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內細胞團均等分割。
1．(2021·北京等級考)研究者擬通過有性雜交的方法將簇毛麥(2n＝14)的優良性狀導入普通小麥(2n＝42)中。用簇毛麥花粉給數以千計的小麥小花授粉，10天后只發現兩個雜種幼胚，將其離體培養，產生愈傷組織，進而獲得含28條染色體的大量雜種植株。以下表述錯誤的是(　　)
A．簇毛麥與小麥之間存在生殖隔離
B．培養過程中幼胚細胞經過脫分化和再分化
C．雜種植株減數分裂時染色體能正常聯會
D．雜種植株的染色體加倍后能產生可育植株
C　[正常情況下，簇毛麥與普通小麥之間不能雜交，在人工授粉條件下產生雜種胚的概率也很低，故二者之間存在生殖隔離，A正確；幼胚細胞經過脫分化形成愈傷組織，愈傷組織經過再分化形成胚狀體或叢芽，從而得到完整植株，B正確；雜種植株細胞內由于沒有同源染色體，故減數分裂時染色體無法正常聯會，C錯誤；雜種植株的染色體加倍后能獲得可育植株，D正確。]
2．(2022·山東等級考)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(　　)
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
D　[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；由于雙抗是由2種不同的抗原分別制備的單克隆抗體分子經過解偶聯后重新偶聯形成的，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．(2022·湖北選擇性考試)某興趣小組開展小鼠原代神經元培養的研究，結果發現其培養的原代神經元生長緩慢，其原因不可能的是(　　)
A．實驗材料取自小鼠胚胎的腦組織
B．為了防止污染將培養瓶瓶口密封
C．血清經過高溫處理后加入培養基
D．所使用的培養基呈弱酸性
A　[小鼠胚胎腦組織中含有豐富的原代神經元，細胞增殖能力強，不會造成生長緩慢，A符合題意；培養瓶瓶口密封會使培養液中缺氧，影響細胞有氧呼吸，造成供能不足，可能使細胞生長緩慢，B不符合題意；血清經過高溫處理后，其中活性成分變性，失去原有功能，細胞生存環境嚴重惡化，可能使細胞生長緩慢，C不符合題意；小鼠內環境為弱堿性，所使用的培養基呈弱酸性，使細胞生存環境惡劣，可能造成細胞生長緩慢，D不符合題意。]
4．(2022·江蘇選擇性考試)下列關于動物細胞工程和胚胎工程的敘述正確的是(　　)
A．通常采用培養法或化學誘導法使精子獲得能量后進行體外受精
B．哺乳動物體外受精后的早期胚胎培養不需要額外提供營養物質
C．克隆牛技術涉及體細胞核移植、動物細胞培養、胚胎移植等過程
D．將小鼠桑葚胚分割成2等份獲得同卵雙胎的過程屬于有性生殖
C　[精子獲能是獲得受精的能力，不是獲得能量，A錯誤；哺乳動物體外受精后的早期胚胎培養所需營養物質與體內基本相同，例如需要有糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等，還需加入血清等天然成分，B錯誤；克隆牛技術涉及體細胞核移植、動物細胞培養、胚胎移植等過程，C正確；胚胎分割可以看作動物無性繁殖或克隆的方法，D錯誤。]
課時分層作業(三十六)　細胞工程(1)
1．(2022·江蘇蘇州模擬)如圖中親本植物的基因型為Aa (染色體數為2n)，A、B、C、D表示以親本植物為材料進行的四種人工繁殖過程。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．需要用體積分數為70%的酒精和次氯酸鈉對外植體進行消毒
B．②過程表示將該植物的原生質體進行融合，可用聚乙二醇誘導
C．A、B、C、D等四個過程都利用了植物組織培養技術，其原理為細胞具有全能性
D．D過程獲得的植株可育，且讓其與親本植株雜交所得后代中純合子所占比例為1/4
D　[由于D植物是體細胞雜交得到的，基因型為AAaa，與原植株Aa進行人工雜交，由于AAaa產生的配子種類和比例為AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1，所以雜交后代基因型及比例為AAA∶AAa∶Aaa∶aaa＝1∶5∶5∶1，后代中基因純合的類型(AAA、aaa)所占比例為2/12＝1/6，D項錯誤。]
2．(2022·北京海淀區模擬)黑脛病對甘藍型油菜的危害十分嚴重，黑芥能抗黑脛病，兩者不能直接雜交。為解決該問題，科研人員通過如圖所示過程獲得抗病品系。據圖分析，下列相關敘述不正確的是(　　)
A．最終獲得的抗病植株具有完整的甘藍型油菜和黑芥的遺傳信息
B．過程①可使用纖維素酶，過程②可利用PEG進行誘導
C．過程③發生脫分化，過程④體現出植物細胞具有全能性
D．黑芥與甘藍型油菜存在生殖隔離
A　[黑芥的葉肉細胞原生質體經X射線照射后發生部分染色體結構破壞，因而最終獲得的抗病植株不具有完整的黑芥的遺傳信息，A錯誤。過程①表示去除細胞壁的過程，可以用纖維素酶和果膠酶處理；過程②表示誘導原生質體融合的過程，可利用PEG進行誘導，B正確。經過程③發生脫分化和過程④后形成抗病植株，由雜種細胞培育成完整植株的過程體現出植物細胞具有全能性，C正確。據題意可知，黑芥與甘藍型油菜不能直接雜交，說明兩者存在生殖隔離，D正確。]
3．(2022·山東青島二模)重組新冠病毒疫苗是將新冠病毒 S 蛋白受體結合區(RBD)基因通過基因工程技術，重組到中國倉鼠卵巢(CHO)細胞內，在體外培養并大量表達出 RBD 二聚體的方法。下列說法正確的是(　　)
A．CHO細胞作為新冠病毒的宿主細胞，提供病毒所需的營養物質
B．在體外條件下大規模培養重組 CHO 細胞，需要用液體培養基
C．體外培養重組 CHO 細胞時需添加適量的干擾素防止雜菌污染
D．CHO細胞能夠表達出 RBD 二聚體，說明新冠病毒與倉鼠的遺傳物質相同
B　[CHO細胞不是新冠病毒的宿主細胞，CHO細胞是基因工程的受體細胞，A錯誤；在體外條件下大規模培養重組 CHO 細胞，需要用液體培養基，因為液體培養液有利于被培養的細胞獲取營養物質，B正確；體外培養重組 CHO 細胞時需添加適量的抗生素，其目的是防止雜菌污染，C錯誤；CHO細胞能夠表達出 RBD 二聚體，說明新冠病毒與倉鼠應用的是同一套密碼子，不能說明新冠病毒與倉鼠的遺傳物質相同，D錯誤。]
4．(2022·北京等級考)將黑色小鼠囊胚的內細胞團部分細胞注射到白色小鼠囊胚腔中，接受注射的囊胚發育為黑白相間的小鼠(Mc)。據此分析，下列敘述錯誤的是(　　)
A．獲得Mc的生物技術屬于核移植
B．Mc表皮中有兩種基因型的細胞
C．注射入的細胞會分化成Mc的多種組織
D．將接受注射的囊胚均分為二，可發育成兩只幼鼠
A　[內細胞團是由已經分化的細胞組成，獲得Mc的生物技術并未利用核移植技術，A錯誤；接受注射的囊胚發育為黑白相間的小鼠，說明Mc表皮中有兩種基因型的細胞，B正確；內細胞團能發育成胎兒的各種組織，注射的細胞來自黑色小鼠的內細胞團，會分化成Mc的多種組織，C正確；利用胚胎分割技術將接受注射的囊胚均分為二，可發育成兩只幼鼠，D正確。]
5．(2022·山東日照高三一模)H－Y抗原存在于雄性個體細胞的表面，決定性腺向雄性方向發育?？稍谂Ｔ缙谂咛ヅ囵B液中添加H－Y單克隆抗體，篩選胚胎進行移植，以利用乳腺生物反應器進行生物制藥。下列相關敘述正確的是(　　)
A．培養液中添加H－Y單克隆抗體能促進牛早期胚胎發育成雄性
B．該單抗制備過程中通常將分離出的漿細胞與骨髓瘤細胞融合
C．囊胚期性別鑒定后獲得的雄性胚胎可進行胚胎移植
D．用H－Y抗原免疫母牛也可以獲得相應抗體
B　[培養液中添加H－Y單克隆抗體，可以和H－Y抗原特異性結合，但不能促進牛早期胚胎發育成雄性，A錯誤；制備單克隆抗體所用的雜交瘤細胞，是能夠產生抗體的漿細胞和無限增殖的骨髓瘤細胞融合形成的，B正確；囊胚期性別鑒定后獲得的雌性胚胎可進行胚胎移植，以利用乳腺生物反應器進行生物制藥，C錯誤；由于正常雌性體內不存在H－Y抗原，因此，用H－Y抗原免疫母牛不可以獲得相應抗體，D錯誤。]
6．(2022·北京房山區二模)為了加快優良種牛的繁殖速度，科學家采用了以下兩種方法。請根據圖示信息判斷下列說法錯誤的是(　　)
A．試管牛和克隆牛都是通過無性繁殖獲得的
B．促進B牛多排卵的激素可能是促性腺激素
C．產生F牛的理論依據是動物細胞核的全能性
D．E牛和F牛的培育過程中均用到動物細胞培養和胚胎移植技術
A　[試管牛是體外受精而來，屬于有性生殖，A錯誤；用來促進B牛多排卵的激素可能是垂體分泌的促性腺激素，B正確；F牛是克隆牛，其產生主要采用了核移植技術，該技術的理論基礎是動物細胞核的全能性，C正確；由題意分析可知，試管牛和克隆牛的培育過程中均用到早期胚胎培養和胚胎移植技術，D正確。]
7．(2022·山東煙臺三模)科研人員研究發現，微藻能合成很多獨特的對人體非常有益的生物活性物質，如EPA和DHA等不飽和脂肪酸?？蒲腥藛T將自養的綠色巴夫藻和既可自養又可異養的四鞭藻進行融合，經篩選獲得融合藻。在自養培養條件下，測定它們的生長速率和EPA、DHA產率，如表。下列有關說法不正確的是(　　)
藻體 生長速率[g/(L·d)] EPA(%) DHA(%)
綠色巴夫藻 0.058 0.212 0.073
四鞭藻 0.140 0.058 無
融合藻 0.141 0.067 0.054
A．融合藻具有生長迅速又能合成EPA和DHA的優點
B．誘導融合前用纖維素酶等處理兩種藻以獲得原生質體
C．細胞誘導融合完成后培養體系中應有3種類型的細胞
D．獲得的融合藻還需進行克隆化培養和EPA、DHA檢測
C　[據表格可知，融合藻生長速率最大，且能合成EPA和DHA, A正確；誘導兩種藻細胞融合前需先用纖維素酶等處理以獲得原生質體，便于細胞膜融合，B正確；細胞誘導融合完成后培養體系中應有未融合的綠色巴夫藻細胞、四鞭藻細胞以及兩個綠色巴夫藻細胞融合體、兩個四鞭藻細胞融合體、一個四鞭藻細胞和一個綠色巴夫藻細胞融合體，至少5種類型的細胞，C錯誤；獲得的融合藻還需進行克隆化培養和EPA、DHA檢測，以便獲得符合要求的融合細胞，D正確。]
8．(2023·華師大一附中檢測)使用高效的細胞毒素進行化療可有效殺傷腫瘤細胞，但沒有特異性，在殺傷腫瘤細胞的同時還會對健康細胞造成傷害。下圖是ADC(抗體—藥物偶聯物)特異性殺死腫瘤細胞的過程，圖中抗體是利用單克隆抗體技術制備的。下列敘述正確的是(　　)
A．單克隆抗體制備過程中不需要使用腫瘤細胞膜上的糖蛋白
B．抗體與細胞毒素結合增加了細胞毒素的殺傷力
C．細胞毒素具有與腫瘤細胞膜上的糖蛋白發生特異性結合的能力
D．溶酶體破裂導致其中的蛋白酶及其他水解酶釋放，加速了腫瘤細胞凋亡
D　[單克隆抗體制備過程中需要使用腫瘤細胞膜上的糖蛋白，A錯誤；抗體與細胞毒素結合，抗體起到了定向導航的作用，增加了細胞毒素的定向性，細胞毒素的殺傷力并未改變，B錯誤；細胞毒素殺傷腫瘤細胞沒有特異性，能與腫瘤細胞膜上的糖蛋白發生特異性結合的是抗體，C錯誤；溶酶體破裂導致其中的蛋白酶及其他水解酶釋放，分解腫瘤細胞成分，加速細胞凋亡，D正確。]
9．(2022·遼寧大連二模)單克隆抗體因其靶向性強、特異性好等顯著優點，在實踐中應用廣泛，我國首個自主知識產權的抗新冠特效藥：安巴韋單抗和羅米司韋單抗獲批，標志著中國全自主研發的抗新冠特效藥問世。
(1)單克隆抗體的制備過程一般是利用已免疫小鼠的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合獲得的雜交瘤細胞來制備的，常用的融合方法有________________________
_____________________________________________________________________(寫出兩種)。
(2)鼠源單克隆抗體進入人體后，會使人體產生特異性免疫反應，導致該抗體失效。目前有多種技術可以解決抗體失效問題，如從雜交瘤細胞中提取編碼鼠源單克隆抗體________(填“5區”或“6區”，抗體的結構如圖所示)序列的基因，與從人體中獲得的編碼抗體________(填“5區”或“6區”)的基因進行拼接，然后導入骨髓瘤細胞中，進行培養獲得新的抗體。
(3)還可以采用相關技術破壞小鼠內源免疫球蛋白(Ig)基因，利用人免疫球蛋白(Ig)基因構建表達載體導入鼠受精卵，再將篩選后的受體細胞進行體外胚胎培養。為了提高胚胎的利用率，一般會對囊胚階段的胚胎進行________處理，要注意將________。處理后的胚胎需要移植到同種、________的代孕母鼠體內，移植的胚胎能夠在受體子宮內存活的生理學基礎是____________________。
受體經分娩后培育、篩選獲得能產生________的轉基因小鼠，然后利用該小鼠進行單克隆抗體制備。
[解析]　(1)誘導動物細胞融合方法有PEG融合法、電融合法、滅活病毒誘導法。(2)分析題圖可知，5區是抗原—抗體結合區，6區是引起人體免疫反應區，故需要從雜交瘤細胞中提取編碼鼠源單克隆抗體5區序列的基因，與從人體中獲得的編碼抗體6區的基因進行拼接，然后導入骨髓瘤細胞中，進行培養獲得新的抗體，以解決抗體失效問題。(3)為了提高胚胎的利用率，一般會對囊胚階段的胚胎進行分割處理，分割時需要對內細胞團均等分割。處理后的胚胎需要移植到同種、生理狀態相同(同期發情)的代孕母鼠體內，移植的胚胎能夠在受體子宮內存活的生理學基礎是受體不會對外來胚胎發生免疫排斥反應。受體經分娩后培育、篩選獲得能產生人免疫球蛋白的轉基因小鼠，然后利用該小鼠進行單克隆抗體制備。
[答案]　(1)PEG融合法、電融合法、滅活病毒誘導法　(2)5區　6區　(3)(胚胎)分割　內細胞團均等分割　生理狀態相同(同期發情)　受體不會對外來胚胎發生免疫排斥反應　人免疫球蛋白
10．(2022·福建漳州三模)菌根是指菌根真菌與植物根的共生體。金線蓮是一種名貴中草藥，目前組織培養技術是解決種苗繁育的有效途徑。研究人員將金線蓮無菌苗與純培養的3種菌根真菌分別共生培養9周后，觀測金線蓮生長和多糖含量，結果如表。下列敘述錯誤的是(　　)
組別 菌根真菌 的種類 干重(g/瓶) 氣生根數量 (條/瓶) 多糖含 量(%)
1 —— 0.184 8.00 1.07
2 MF15 0.238 10.71 2.07
3 MF18 0.234 11.43 1.96
4 MF23 0.275 8.14 2.03
A．組別1為空白對照，只接種金線蓮無菌苗不接種菌根真菌
B．3種菌根真菌均促進金線蓮生長，這可能與金線蓮形成菌根有關
C．MF18對金線蓮氣生根數量有顯著影響，不利于無菌苗出瓶后的成活率
D．在離體培養條件下，選擇適當的菌根真菌與金線蓮共生培養能提高多糖的含量
C　[分析表格可知，組別1中只有金線蓮無菌苗，并未與菌根真菌共生培養，因此組別1為空白對照，A正確；組別2、3、4分別加入了不同種類的菌根真菌，共生培養9周后，干重、氣生根數量和多糖含量均多于對照組，推測3種菌根真菌均促進金線蓮生長，這可能與金線蓮形成菌根有關，B正確；組別3中加入MF18共生培養9周后，氣生根數量遠大于對照組，說明MF18對金線蓮氣生根數量有顯著影響，有利于無菌苗出瓶后的成活率，C錯誤；組別2、3、4分別加入了不同種類的菌根真菌，共生培養9周后，多糖含量均多于對照組，說明在離體培養條件下，選擇適當的菌根真菌與金線蓮共生培養能提高多糖的含量，D正確。]
11．下圖表示利用細胞融合技術進行基因定位的過程，在人－鼠雜種細胞中人的染色體會以隨機方式丟失，通過分析基因產物進行基因定位?，F檢測細胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中人的4種酶活性，只有Ⅱ具有芳烴羥化酶活性，只有Ⅲ具有胸苷激酶活性，Ⅰ、Ⅲ都有磷酸甘油酸激酶活性，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有乳酸脫氫酶活性。下列相關敘述不正確的是(　　)
A．加入滅活的仙臺病毒的作用是促進細胞融合
B．細胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別為人—人、人—鼠、鼠—鼠融合細胞
C．芳烴羥化酶基因位于2號染色體上，乳酸脫氫酶基因位于11號染色體上
D．胸苷激酶基因位于17號染色體上，磷酸甘油酸激酶基因位于X染色體上
B　[動物細胞融合過程中，可以利用滅活的仙臺病毒或聚乙二醇作誘導劑促進細胞融合，A正確；細胞Ⅲ中保留了人的X、11、17號染色體，故不會是鼠—鼠融合細胞，B錯誤；根據分析可知，芳烴羥化酶基因位于2號染色體上，乳酸脫氫酶基因位于11號染色體上，胸苷激酶基因位于17號染色體上，磷酸甘油酸激酶基因位于X染色體上，C、D正確。]
12．(2023·廣東汕頭檢測)新冠病毒可通過表面的棘突蛋白(S蛋白)與人呼吸道黏膜上皮細胞的ACE2受體結合，侵入人體，引起肺炎。圖1為病毒侵入后，人體內發生的部分免疫反應示意圖。單克隆抗體可阻斷病毒的粘附或入侵，故抗體藥物的研發已成為治療新冠病毒感染的研究熱點之一。圖2為篩選、制備抗S蛋白單克隆抗體的示意圖。
圖1
圖2
請據圖回答下列問題：
(1)圖1中人體內抗原呈遞細胞吞噬病毒，并將病毒的抗原暴露在細胞表面，被________細胞表面的受體識別。
(2)B細胞識別入侵的病毒后，在細胞因子作用下，經過細胞的________，形成________細胞。
(3)為判斷疑似患者是否為新冠病毒感染者，采集鼻咽拭子主要用于病原學檢查，檢測病毒的____________；采集血液樣本主要用于血清學檢查，檢測________；另外通過胸透檢測胸部是否有病毒侵染的陰影，也可輔助診斷。
(4)據圖2所示，研制抗S蛋白單克隆抗體時，需先給小鼠注射S蛋白以激活小鼠的免疫細胞。細胞①②融合常用的化學法是用________作為誘導劑。用HAT培養基篩選獲得③，再經多次篩選出的④為______，該細胞的特點是___________________。
[解析]　(1)據圖1可知，人體內抗原呈遞細胞吞噬新冠病毒，并將新冠病毒的抗原暴露，呈遞給輔助性T細胞，即被輔助性T細胞表面的受體識別后激活該細胞。(2)B細胞識別入侵的病毒后，在細胞因子的作用下，進行增殖、分化，大部分形成漿細胞，少部分形成記憶B細胞。(3)抗體主要存在于血清中。臨床上為判斷疑似患者是否為新冠病毒感染者，采集鼻咽拭子主要用于病原學檢查，檢測疑似患者的呼吸道是否有新冠病毒的核酸；采集血液樣本主要用于血清學檢查，檢測血清中是否產生抗新冠病毒的抗體。(4)誘導動物細胞融合的化學方法是用聚乙二醇做誘導劑。在HAT培養基上，未融合的B細胞、未融合的骨髓瘤細胞、骨髓瘤細胞與骨髓瘤細胞融合的細胞、B細胞與B細胞融合的細胞都不能生長，只有骨髓瘤細胞與B細胞融合形成的雜交瘤細胞能生長，所以用HAT培養基篩選獲得雜交瘤細胞。因此用HAT培養基篩選獲得③，再經多次篩選出的④為能產生特定抗體的雜交瘤細胞，該細胞既能迅速大量繁殖，又能產生專一抗體。
[答案]　(1)輔助性T　(2)增殖、分化　漿細胞和記憶B　(3)核酸(或RNA)　抗新冠病毒抗體　(4)聚乙二醇(或PEG)　能產生特定抗體的雜交瘤細胞　既能迅速大量繁殖，又能產生專一抗體
(教師用書獨具)
1．(2022·北京海淀區二模)科研人員用電融合的方法誘導母羊的乳腺上皮細胞與另一只羊的去核卵細胞融合，然后將重構胚移植到代孕母羊的體內，最終培育出了克隆羊多莉。下表是科學家獲得的部分實驗數據，下列相關敘述，不合理的是(　　)
實驗組別序號 ① ②
核供體細胞 6歲母羊的乳腺上皮細胞 發育到第9天的早期胚胎細胞
融合成功細胞數 277 385
早期發育成功胚胎數 29 90
移植后成功懷孕母羊數/代孕母羊數 1/13 14/27
出生并成活羔羊數 1(多莉) 4
A．兩組羔羊性狀主要與核供體母羊相同
B．②組比①組成功率高，可能因為胚胎細胞分化程度低
C．本實驗涉及細胞培養、核移植和胚胎分割技術
D．克隆技術應用于人類，可能存在一定的倫理風險
C　[由于遺傳物質主要在細胞核內，所以兩組羔羊性狀主要與核供體母羊相同，A合理；動物胚胎細胞分化程度低、易恢復全能性，故②組比①組成功率高，B合理；本實驗涉及細胞核移植、動物細胞培養，不涉及胚胎分割技術，C不合理；我國禁止對人類的克隆原因是克隆人一旦成功，將嚴重威脅著人類社會的穩定，打破原有的人際關系，可能引發一系列社會倫理、道德和法律問題，D合理。]
2．(2022·天津實驗中學一模)煙草是一種種植歷史悠久的作物，可以采用不同方式進行育種。
(1)現有甲、乙兩種煙草(2n＝24)，二者遠緣雜交不親和。研究人員用甲、乙植株進行了體細胞雜交，將葉肉細胞去除細胞壁制成________。在促融劑________的誘導下，融合成為雜種細胞并最終培養成雜種植株。在雜種植株中發現有一株體細胞染色體數目為47條的丙植株，將丙與甲植株進行雜交，F1中一些植株(丁)體細胞含有35條染色體，其中有22條染色體在減數分裂時能聯會，其余不能聯會，由此推測丙植株所缺失的染色體屬于________(填“甲”或“乙”)植株。如果所缺失的那條染色體屬于另一植株，那么丁植株在減數分裂時應有________條染色體能聯會，其余________條染色體不能聯會。
(2)甘蔗的蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性直接反映了甘蔗體內蔗糖合成的能力。研究人員將未突變和已突變的蔗糖磷酸合成酶基因分別轉入煙草中，測定比較了所得SPS的活性，為作物的改良提供了一定的依據。 甘蔗中控制SPS合成的基因簡稱SPS3L，研究人員利用特定的試劑和技術手段將SPS3L基因相關位點的堿基TCA突變成CGA，從而使SPS的第153位絲氨酸變為丙氨酸，而其他氨基酸均

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