資源簡介

本章整合
1．(2022·浙江6月卷，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10 min，進行無菌水清洗，再放入5%次氯酸鈉溶液中浸泡5 min，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．(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。
4．(2023·湖北卷改編，22)某病毒對動物養殖業危害十分嚴重。我國學者擬以該病毒外殼蛋白A為抗原來制備單克隆抗體，以期快速檢測該病毒，其主要技術路線如圖所示。
回答下列問題：
(1)與小鼠骨髓瘤細胞融合前，已免疫的脾細胞(含漿細胞)_不需要__(填“需要”或“不需要”)通過原代培養擴大細胞數量；添加脂溶性物質PEG可促進細胞融合，該過程中PEG對細胞膜的作用是_使細胞接觸處的磷脂分子重新排布，細胞膜打開，細胞發生融合__。
(2)在雜交瘤細胞篩選過程中，常使用特定的選擇培養基(如HAT培養基)，該培養基對_未融合的親本細胞__和_融合的具有同種核的細胞__生長具有抑制作用。
(3)單克隆抗體篩選中，將抗體與該病毒外殼蛋白進行雜交，其目的是_通過抗體檢測呈陽性來獲得分泌所需抗體的雜交瘤細胞__。
解析：漿細胞是高度分化的細胞，不能增殖，所以不需要通過原代培養擴大細胞數量。脂溶性物質PEG可使細胞接觸處的磷脂分子重新排布，細胞膜打開，細胞發生融合。在雜交瘤細胞篩選過程中，用特定的選擇培養基進行篩選，在該培養基上，未融合的親本細胞和融合的具有同種核的細胞都會死亡，只有融合的雜交瘤細胞才能生長。單克隆抗體篩選中，將抗體與該病毒外殼蛋白進行雜交，是運用了抗原—抗體雜交技術，抗體檢測呈陽性的細胞，即為所需的雜交瘤細胞。
5．(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。
6．(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>2.0 μmol/L)，以0.5 μmol/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n3 μmol/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0.5 μmol/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＋1.0 μmol/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n3 μmol/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。第2課時　植物細胞工程的應用和細胞產物的工廠化生產
知識點一　植物繁殖的新途徑
基礎知識·雙基夯實
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。
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．微型繁殖技術只保持親本的優良性狀。( × )
合 | 作 | 探 | 究
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。
課內探究·名師點睛
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1　如圖是通過植物細胞工程技術獲得紫杉醇的途徑，下列敘述不正確的是( A )
―→
A．該途徑依據的原理是植物細胞具有全能性
B．需在無菌和人工控制的條件下進行
C．經過程①細胞的形態和結構發生了變化
D．外植體是離體的器官、組織或細胞
解析： 圖中過程的終點不是個體，也未經分化形成其他各種組織細胞，故未體現細胞的全能性，A項錯誤；該過程需要在無菌和人工控制的條件下進行，B項正確；過程①表示已分化的細胞經過脫分化形成愈傷組織，失去其特有的結構和功能轉化成未分化的細胞，C項正確；外植體是離體的器官、組織或細胞，D項正確。
變式訓練 下列有關植物細胞工程應用的敘述，錯誤的是( A )
A．用快速繁殖技術可獲得新品種
B．利用植物細胞培養可實現紫草的細胞產物工廠化生產
C．對愈傷組織進行誘變處理，從分化的植株中可篩選出新品種
D．利用植物組織培養技術可以獲得脫毒苗
解析： 快速繁殖技術屬于無性繁殖，親、子代細胞內的遺傳物質相同，A項錯誤；利用植物細胞培養可實現紫草的細胞產物工廠化生產，B項正確；在植物組織培養過程中，可以對培養細胞進行化學或物理的誘變處理，促使其發生突變，再通過誘導分化形成植株，從這些植株中篩選出高抗、高產、優質的突變體，從而培育成新品種，C項正確；利用植物組織培養技術可以獲得脫毒苗，培育時，一般選取植物頂端分生區作材料，其依據是分生區不含病毒(或含病毒極少)，D項正確。
知識點二　作物新品種的培育和細胞產物的工廠化生產
基礎知識·雙基夯實
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__。
3．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。
4．生產技術手段：_植物細胞培養__技術。
5．優點：_生產速度快__。
6．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。
活 | 學 | 巧 | 練
1.單倍體育種和突變體培育的遺傳學原理是一致的。( × )
2．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。( √ )
3．工廠化生產的細胞次生代謝物，其化學成分都是蛋白質。( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.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。
2．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
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
突變體育種 基因突變 產生新基因，大幅度改良某些性狀
典例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、ab 4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。
變式訓練 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。
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3　植物細胞工程包括植物組織培養、植物體細胞雜交等技術，具有廣泛的應用前景和實用價值。下列對這些操作或應用描述不正確的是( D )
A．可用PEG誘導原生質體融合，再生出細胞壁是融合成功的標志
B．利用植物組織培養技術可大量獲得人參皂苷干粉，且已投入規模化生產
C．植物培養基中常用的植物生長調節劑一般可以分為生長素類和細胞分裂素類
D．獲取植物原生質體時，需在蔗糖濃度高于細胞液濃度的緩沖液中進行，以使細胞發生質壁分離便于觀察
解析：植物細胞(或原生質體)融合可用PEG進行誘導，融合成功的標志是再生出細胞壁，A正確；用植物組織培養技術將外植體培育到愈傷組織，再進行植物細胞培養，生產人參皂苷干粉，已投入規模化生產，B正確；植物生長調節劑在植物組織培養中具有極其重要的作用，根據其功能特點可分為生長素類和細胞分裂素類，C正確；獲取植物原生質體時，除使用纖維素酶和果膠酶外，還要在蔗糖濃度與細胞液濃度相當的緩沖液中進行，以免細胞過度吸水或失水，此時原生質體已無細胞壁，無法觀察到質壁分離，D錯誤。
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．單倍體育種極大的縮短了育種年限，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。
1．下列有關植物細胞工程及其應用的說法，錯誤的是( D )
A．植物細胞工程的原理是植物細胞的全能性
B．植物組織培養需要將植物組織或細胞離開母體
C．植物快繁是植物組織培養的重要應用
D．單倍體育種不改變生物的遺傳性狀
解析： 植物細胞工程的原理是植物細胞的全能性，A正確；植物組織培養前需要將組織細胞離體處理，B正確；植物組織培養的應用有植物快繁、微型繁殖、作物脫毒、培養單倍體等，C正確；單倍體育種獲得穩定遺傳的純合子，遺傳性狀可能改變，D錯誤。
2．野生二倍體草莓病毒感染嚴重，產量低下，用花藥離體培養法脫毒率可達100%。以下分析錯誤的是( B )
A．獲取的草莓花藥用酒精進行短時表面消毒后應立即用無菌水清洗
B．花藥不用經過脫分化階段，直接可以分化為單倍體植株
C．與有性繁殖相比，自然界中進行無性繁殖的野生草莓感染的病毒更容易傳給后代
D．花藥離體培養過程中輻射誘變產生的隱性突變經染色體加倍后更容易顯現
解析：為了防止培養過程中的雜菌污染，獲取的草莓花藥用酒精進行短時表面消毒后應立即用無菌水清洗，A正確；離體的花藥需要經過脫分化、再分化階段，才可以分化為單倍體植株，B錯誤；與有性繁殖相比，自然界中進行無性繁殖的野生草莓，其感染的病毒更容易傳給后代，C正確；花藥離體培養過程中輻射誘變產生的隱性突變基因控制的是隱性性狀，用二倍體植株的花藥離體培養得到的單倍體植株，其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，D正確。
3．“迷你植物”是通過植物組織培養技術，在人工控制的無菌環境下，生長在玻璃或透明塑料容器等相對密封的空間內的一系列微型植物的總稱。下圖是“迷你植物”組織培養過程示意圖。回答下列問題：
(1)培育“迷你植物”的原理是植物細胞具有_全能性__。為了使培育的“迷你植物”無病毒，選材時一般選取_莖尖或根尖__，原因是_莖尖或根尖病毒很少，甚至無病毒__。
(2)為了保證“迷你植物”的正常生長，容器內裝有的凝膠狀透明培養基中需要含有植物生長所需要的_各種無機鹽和水分__。
(3)在培育“迷你植物”時，為了有利于嫩枝組織細胞形成愈傷組織，常常需要在配制好的培養基中添加_植物激素__。嫩枝組織細胞接種后2～5天，若發現其邊緣局部污染，可能的原因是_嫩枝消毒不徹底__。
(4)若圖中的愈傷組織沒有形成根，但分化了芽，其原因可能是_培養基中生長素較少，細胞分裂素較多__。
解析：(1)培育“迷你植物”的過程利用了植物組織培養技術，其原理是植物細胞具有全能性。由于莖尖或根尖病毒很少，甚至無病毒，因此為了使培育的“迷你植物”無病毒，選材時一般選取莖尖或根尖。(2)為了保證“迷你植物”的正常生長，容器內裝有的凝膠狀透明培養基中需要含有植物生長所需要的各種無機鹽和水分。(3)在培育“迷你植物”時，為了有利于嫩枝組織細胞形成愈傷組織，常常需要在配制好的培養基中添加植物激素。嫩枝組織細胞接種后2～5天，若發現其邊緣局部污染，可能的原因是嫩枝消毒不徹底。(4)若題圖中的愈傷組織沒有形成根，但分化了芽，其原因可能是培養基中生長素較少，細胞分裂素較多。第2節　動物細胞工程
課標要求
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。
核心素養
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。
第1課時　動物細胞培養
知識點一　動物細胞培養的條件和過程
基礎知識·雙基夯實
1．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。
2．動物細胞培養的條件
3．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_停止分裂增殖__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。
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。( × )
合 | 作 | 探 | 究
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。
課內探究·名師點睛
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。
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1　某研究小組對某種動物的肝腫瘤細胞(甲)和正常肝細胞(乙)進行動物細胞培養。下列有關說法正確的是( C )
A．在利用兩種肝組織塊制備肝細胞懸液時，也可用胃蛋白酶處理
B．細胞培養應在含5%CO2和95%O2的混合氣體的恒溫培養箱中進行
C．為了防止細胞培養過程中細菌的污染，可向培養液中加入適量的抗生素
D．在相同適宜條件下培養等量的甲、乙細胞，一段時間后，乙細胞數量比甲多
解析：動物細胞培養的適宜pH為7.2～7.4，而在這樣的環境中胃蛋白酶會變性失活，因此在利用兩種肝組織塊制備肝細胞懸液時，不可用胃蛋白酶處理，應用胰蛋白酶處理，A錯誤；細胞培養應在含5%CO2和95%空氣的混合氣體的恒溫培養箱中進行，B錯誤；為了防止培養過程中雜菌的污染，可向培養液中加入適量的抗生素，C正確；甲(肝腫瘤細胞)失去接觸抑制，而乙(正常肝細胞)具有接觸抑制，因此一段時間后，甲細胞數量比乙多，D錯誤。
變式訓練 下列有關植物組織培養和動物細胞培養的敘述，正確的是( D )
A．動物細胞培養和植物組織培養所用的都是固體培養基
B．植物韌皮部細胞和小鼠雜交瘤細胞經離體培養均能獲得新個體
C．動物細胞培養和植物組織培養都必須在95%空氣和5%CO2的混合氣體條件下進行
D．植物組織培養技術可用于突變體的培育，動物細胞培養技術可用于篩選抗癌藥物
解析：動物細胞培養用液體培養基，植物組織培養用固體培養基，A項錯誤；植物韌皮部細胞經離體培養可得到新個體，小鼠雜交瘤細胞經離體培養不能得到新個體，B項錯誤；動物細胞培養需要在95%空氣和5%CO2的混合氣體條件下進行，而植物組織培養不用在此條件下進行，C項錯誤；植物組織培養可用于突變體的培育，動物細胞培養可用于檢測有毒物質、判斷某種物質的毒性，也可用于篩選抗癌藥物，D項正確。
知識點二　干細胞的培養及其應用
基礎知識·雙基夯實
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。
活 | 學 | 巧 | 練
1.造血干細胞主要存在于成體的骨髓、外周血和臍帶血中。( √ )
2．iPS細胞和胚胎干細胞均須從胚胎中獲取，也都涉及倫理問題。( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.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。
2．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
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2　2012年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者發現，利用逆轉錄病毒將Oct4等4個關鍵基因導入已分化的體細胞中并表達，可使這個細胞成為類似干細胞的誘導多能干細胞(iPS細胞)。下圖為該技術在人體細胞中的實驗示意圖。下列相關敘述，錯誤的是( C )
A．由iPS細胞產生其他種類細胞的過程稱為細胞分化
B．與傳統器官移植相比，利用患者的iPS細胞對其自身受損器官進行修復，成功率更高
C．目前iPS細胞在實際應用中還存在許多問題，例如，有研究發現iPS細胞的增殖難以控制，即iPS細胞具有衰老細胞的特征
D．結合以上信息分析，iPS細胞可能容易分散
解析：iPS細胞擁有與胚胎干細胞相似的分化潛力，說明iPS細胞分化程度低，不易衰老。
變式訓練 胚胎干細胞可以分裂、分化形成各種不同的組織細胞。有關胚胎干細胞的敘述錯誤的是( D )
A．具有細胞周期
B．分化形成不同組織細胞是基因選擇性表達的結果
C．形成各種組織細胞的過程一般是不可逆的
D．形成肝臟細胞的過程體現了細胞的全能性
解析：胚胎干細胞能進行連續的有絲分裂，因此具有細胞周期，A正確；細胞分化的實質是基因的選擇性表達，B正確；胚胎干細胞通過分化形成各種組織細胞，而該過程具有不可逆性，C正確；胚胎干細胞形成肝細胞時并沒有形成完整個體，因此不能體現細胞的全能性，D錯誤。
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。
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。
1．動物細胞培養的特點是( A )
①細胞貼壁　②有絲分裂　③分散生長　④接觸抑制　⑤減數分裂　⑥傳代培養一般傳至10代就不易傳下去
A．①②④⑥ B．②③④⑤
C．①③④⑥ D．③④⑤⑥
解析：培養瓶內懸液中分散的細胞只有貼附在光滑無毒的瓶壁上才會生長增殖，稱為細胞貼壁，在懸液中不會分散生長，①正確、③錯誤；動物體細胞增殖的方式是有絲分裂，沒有減數分裂，②正確、⑤錯誤；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，這叫接觸抑制，④正確；傳代培養的細胞一般傳到10代以后就不易傳下去了，⑥正確。
2．下列動物細胞培養過程中，屬于原代培養的是( B )
A．用胰蛋白酶使組織分散成單個細胞的過程
B．從機體取得組織經處理后的初次培養過程
C．出現接觸抑制現象后接下來的細胞培養過程
D．哺乳動物細胞在培養基中的懸浮生長過程
解析：從機體取得組織經處理后的初次培養的過程是原代培養，A項錯誤，B項正確；出現接觸抑制現象后，接下來的細胞培養過程是傳代培養，C項錯誤；無論原代培養還是傳代培養，細胞都有在培養液中的懸浮生長的過程，D項錯誤。
3．高等動物隨著胚胎發育，僅有少數細胞依然具有分化成其他類型細胞和構建組織器官的能力，這類細胞稱為干細胞，如造血干細胞。圖中最能完整顯示正常機體內干細胞基本特征的是( D )
解析： 干細胞可以分裂產生新的干細胞，也可以分化形成具有特定功能的細胞，且分化一般不可逆。第2課時　胚胎工程技術及其應用
知識點一　體外受精
基礎知識·雙基夯實
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
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．體外受精后獲得的受精卵需要立即移入母體子宮進行妊娠，以保證成活率。( × )
合 | 作 | 探 | 究
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。
課內探究·名師點睛
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。
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1　以下有關哺乳動物體外受精的敘述，錯誤的是( D )
A．哺乳動物的體外受精主要包括卵母細胞的采集、精子的獲取、受精幾個階段
B．直接從活體動物卵巢中吸取采集的卵母細胞，需要在體外經人工培養至MⅡ期
C．精子和卵母細胞的采集方法不相同
D．給實驗動物注射促性腺激素，使其產生更多的精子
解析：哺乳動物的體外受精主要包括卵母細胞的采集和培養，精子的采集和獲能、受精幾個階段，A正確；直接從活體動物卵巢中吸取采集的卵母細胞還不成熟，需要在體外經人工培養至MⅡ中期，B正確；精子和卵母細胞的采集方法不相同，C正確；給實驗動物注射促性腺激素，使其超數排卵，D錯誤。
變式訓練 下列有關人工授精、體外受精和自然受精的敘述，錯誤的是( C )
A．人工授精能更有效地發揮公畜的優良特性
B．體外受精能更有效地發揮母畜的繁殖潛能
C．人工授精、體外受精的本質與自然受精不同
D．人工授精過程中的精、卵結合在母畜體內，而體外受精中這一過程發生在體外培養液中
解析：在人工授精時，一般選擇優良品種公牛的精液進行受精作用，因此人工授精能更有效地發揮公畜的優良特性，A正確；體外受精是分別將卵子與精子取出后，在體外(培養皿中)使其受精，能更有效地發揮母畜的繁殖潛能，B正確；人工授精、體外受精的本質與自然受精相同，都是兩性生殖細胞的結合，C錯誤；人工授精過程中的精、卵結合發生在母畜體內，而體外受精中這一過程發生在體外培養液中，D正確。
知識點二　胚胎移植
基礎知識·雙基夯實
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
↓
配種或_人工授精__
↓
↓
↓
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。
活 | 學 | 巧 | 練
1.受精卵發育到原腸胚階段才能進行胚胎移植。( × )
2．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。( √ )
3．胚胎移植時，供體母畜需要具備優良的遺傳性能。( √ )
合 | 作 | 探 | 究
1.胚胎移植時怎樣才能使胚胎在移植前后所處的生理環境保持一致？
提示：應對供體和受體母畜用激素進行同期發情處理，使它們的生理條件達到同步或一致，這樣才能使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件，這是胚胎移植成功的關鍵。
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．進行胚胎移植時應選擇發育到什么階段的胚胎？
提示：動物的早期胚胎一般在桑葚胚或囊胚階段進行移植。
課內探究·名師點睛
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。
胚胎受體的條件
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2　以下對于胚胎移植意義的說法正確的是( D )
①良種畜群迅速擴大，加速了育種工作和品種改良　②在世界范圍內，胚胎移植不受時間和地域的限制，大量節省了購買種畜的費用　③利用胚胎冷凍保存技術，建立胚胎庫，保存品種資源和瀕危物種　④在肉用家畜的生產中，一次給受體移入多個胚胎，可增加雙胎和多胎的比例
A．①②　　　　　　 B．①③
C．①②③ D．①②③④
解析： 通過胚胎移植可以開發遺傳特性優良母畜的繁殖潛力，縮短供體本身的繁殖周期，大量節省了購買種畜的費用，較快地擴大種群的數量，加速了育種工作和品種改良；利用胚胎冷凍保存技術，建立胚胎庫，保存品種資源和瀕危物種；一次給受體移入多個胚胎，可增加雙胎和多胎的比例。
變式訓練 牛胚胎移植的基本程序如圖所示，下列說法不正確的是( D )
A．供體母牛的主要職能是產生具有優良性狀的胚胎
B．圖中a指的是超數排卵，可用促性腺激素處理供體母牛
C．配種后需將供體母牛體內的胚胎沖洗出來
D．應把早期胚胎移植到處于發情狀態的母牛的輸卵管中
解析：供體母牛的主要職能是產生具有優良遺傳性狀的胚胎，A正確；圖中a指的是超數排卵，可用促性腺激素處理供體母牛，B正確；沖卵的實質是把供體子宮內的胚胎沖洗出來，C正確；應把早期胚胎移植到處于發情狀態的母牛的子宮中，D錯誤。
知識點三　胚胎分割
基礎知識·雙基夯實
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_桑葚胚或囊胚__，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。
活 | 學 | 巧 | 練
1.胚胎分割一般很難將胚胎分成3等份。( √ )
2．胚胎分割時需將原腸胚的內細胞團均等分割。( × )
3．利用胚胎分割技術可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎。( √ )
合 | 作 | 探 | 究
1.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：桑葚胚或囊胚階段的胚胎。桑葚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。
2．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而且滋養層細胞也具有生物的全部遺傳信息。
課內探究·名師點睛
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
選發育良好、形態正常的桑葚胚或囊胚
↓
移入盛有操作液的培養皿中
↓
用分割針或分割刀將胚胎切開
↓
吸出其中半個胚胎，注入空透明帶中，或將裸半胚移植入受體
↓
著床發育產仔
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3　關于胚胎分割技術的敘述，錯誤的是( A )
A．胚胎分割操作在動物的子宮內進行
B．用分割針或分割刀對早期胚胎進行分割
C．分割后需移植到受體子宮內進一步完成胚胎發育
D．目前胚胎分割以二分胚的分割和移植效率最高
解析： 胚胎分割時要將胚胎移入盛有操作液的培養皿中進行，胚胎分割是體外操作，A錯誤。
變式訓練 胚胎分割是一種現代生物技術，下列關于這一技術的敘述，正確的是( D )
A．胚胎分割可以將早期胚胎任意分割成多份
B．胚胎分割技術可以分割任意時期胚胎
C．胚胎分割技術屬于有性生殖方式因此不屬于克隆
D．胚胎分割技術可以獲得同卵雙胎或多胎
解析：胚胎分割是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，而不是將早期胚胎任意分割成多份，A錯誤；進行胚胎分割時，應選擇發育良好、形態正常的桑葚胚或囊胚，B錯誤；來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質，所以胚胎分割可以看作動物無性繁殖或克隆的方法之一，C錯誤；胚胎分割可以獲得同卵雙胎或多胎，D正確。
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4　胚胎分割及胚胎移植技術可用于繁殖優質奶羊，下列有關敘述不正確的是( B )
A．需用激素對受體母羊與供體母羊進行同期發情處理
B．人工授精后的一定時間內收集原腸胚用于胚胎分割
C．利用胚胎分割技術可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎
D．可鑒定早期胚胎的性別以滿足生產上對性別的特定要求
解析：一般用孕激素對受體母羊與供體母羊進行同期發情處理，為供體的胚胎植入受體提供了相同的生理環境，A正確；人工授精后的一定時間內收集桑葚胚或者囊胚用于胚胎分割，B錯誤；來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質，胚胎分割可以看作動物無性繁殖或克隆的方法之一，C正確；取滋養層細胞進行DNA分子雜交和性染色體判斷，可以鑒定早期胚胎的性別，D正確。
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葚胚或囊胚，在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內細胞團均等分割。
1．哺乳動物體外胚胎發育需要完成哪些環節( D )
①精子和卵子的發生　②獲得精子和卵子　③胚胎的發育　④體內受精　⑤體外受精　⑥體外胚胎培養
A．①②⑤ B．②③④
C．③④⑥ D．②⑤⑥
解析：哺乳動物體外胚胎發育需要完成的環節有獲得精子和卵子—體外受精—體外胚胎培養，所以②⑤⑥正確。
2．如圖表示某哺乳動物胚胎工程的流程圖。據此分析下列敘述正確的是( C )
→→→→
A．若該工程表示的是胚胎分割技術，則①為減數分裂、②為有絲分裂
B．若該工程表示的是核移植技術，則①的形成需要體外受精
C．若該工程為體外受精技術，則獲得的新個體為試管動物
D．進行②過程前需對受體注射促性腺激素，以達到超數排卵和同期發情的目的
解析：若該工程表示的是胚胎分割技術，則①可以是卵裂球、桑葚胚或囊胚，②為胚胎移植，A錯誤；若該工程表示的是核移植技術，則①是由供體細胞的細胞核和受體細胞的細胞質形成的重組細胞，不需要體外受精，B錯誤；若該工程為體外受精技術，則①是體外受精，②為胚胎移植，獲得的新個體為試管動物，C正確；胚胎移植前需要對受體注射孕激素以達到同期發情的目的，但不需要進行超數排卵處理，D錯誤。
3．下圖為牛胚胎移植示意圖，請據圖回答：
(1)在牛的胚胎移植程序中，①通常是采用_激素__進行同期發情處理，然后②用_促性腺__激素使供體母牛超數排卵。
(2)③對胚胎進行質量檢查時，胚胎應發育到_桑葚胚__或_囊胚__階段。
(3)④胚胎移植一般有_手術__法和_非手術__法兩種方法。
(4)⑤過程產生的犢牛的遺傳物質與⑥的遺傳物質是否相同？_不相同__，為什么？_因為犢牛的遺傳物質來源于供體母牛和供體公牛，且供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受受體母牛的影響__。
(5)進行胚胎移植的優勢是_充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力__。
(6)沖卵的生理基礎是_早期胚胎形成后，在一定時間內，處于游離狀態未與母體子宮建立組織上的聯系__。
解析：本題考查胚胎移植的基本操作過程及其生理基礎。(1)胚胎移植時，供、受體母牛必須處在相同的發情期，通常用激素進行處理，然后用促性腺激素對供體母牛做超數排卵處理。(2)對胚胎進行質量檢查時，胚胎應發育到桑葚胚或囊胚階段。(3)胚胎移植一般有手術法和非手術法，手術法：引出受體子宮和卵巢，將胚胎注入子宮角，縫合創口；非手術法：將裝有胚胎的移植管送入受體母牛子宮的相應部位，注入胚胎。(4)受體母牛只是提供胚胎發育的場所。(5)進行胚胎移植可以充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力。(6)早期胚胎在一定時間內處于游離狀態，不與母體子宮建立組織上的聯系，便于收集，是沖卵的生理基礎。第3節　胚胎工程
課標要求
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。
核心素養
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。
第1課時　胚胎工程的理論基礎
知識點一　胚胎工程的概念和受精過程
基礎知識·雙基夯實
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
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．受精卵中的細胞質主要由卵細胞提供。( √ )
合 | 作 | 探 | 究
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(或：在透明帶和卵細胞膜間出現兩個極體)，受精完成的標志是雌、雄原核融合成合子。
課內探究·名師點睛
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。
(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1　以下有關受精作用的說法中，不正確的是( C )
A．受精作用的實質是精子的核和卵細胞的核融合
B．受精過程中卵細胞能阻止其他精子進入
C．卵子的發生是從胎兒時期性別分化之前開始的
D．受精卵中的染色體均由精子和卵細胞各提供一半
解析： 受精作用是精子和卵細胞相互識別、融合成為受精卵的過程，實質是精子的核和卵細胞的核融合，A正確；受精過程中，卵細胞會發生透明帶反應和卵細胞膜反應，這是阻止多精入卵受精的兩道屏障，一個卵細胞通常只能和一個精子受精，B正確；卵子的發生開始于胎兒時期性別分化之后，C錯誤；受精卵中的染色體由精子和卵細胞各提供一半，但DNA來自卵細胞的多于來自精子的，D正確。
變式訓練 下列有關受精過程的說法，正確的是( A )
A．精子的細胞膜和卵細胞膜相互融合依賴于生物膜的流動性
B．精子在雌性動物的子宮中獲能后才能參與受精
C．精子在接觸卵細胞膜的瞬間發生卵細胞膜反應
D．精子入卵后，保留原有的核膜，細胞核體積增大稱為雄原核
解析：精子的細胞膜和卵細胞膜相互融合依賴于生物膜的流動性，A正確；精子在雌性動物的生殖道中獲能后才能參與受精，B錯誤；精子在接觸卵細胞膜的瞬間發生透明帶反應，C錯誤；精子入卵后，原有核膜破裂并形成一個新的核膜，細胞核體積增大稱為雄原核，D錯誤。
知識點二　胚胎早期發育
基礎知識·雙基夯實
受精卵
↓
卵裂期
↓
桑葚胚：卵裂產生的子細胞逐漸形成致密的細胞團形似_桑葚__
↓
囊胚：細胞逐漸分化
↓
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
活 | 學 | 巧 | 練
1.受精卵形成后即在輸卵管內進行有絲分裂，開始發育。( √ )
2．卵裂階段細胞中有機物、DNA的含量增多，細胞體積增大。( × )
3．胚胎發育過程中開始分化的階段是原腸胚期。( × )
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。 ( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.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。
2．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
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
桑葚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2　關于胚胎發育的正確敘述是( C )
A．胚胎發育早期隨細胞不斷分裂體積增大
B．在桑葚胚階段，胚胎內部出現空腔
C．原腸胚階段出現原腸腔
D．原腸胚階段的每一細胞屬于全能細胞
解析： 胚胎發育早期，細胞不斷分裂，每個細胞的體積減小，胚胎的總體積并不增加。在囊胚和原腸胚內部出現空腔。
變式訓練 關于桑葚胚和囊胚的比較，以下說法錯誤的是( B )
A．桑葚胚的各細胞結構、功能基本相同
B．囊胚期細胞分化是由于遺傳物質突變引起的
C．囊胚期的細胞出現了細胞分化，但遺傳物質未發生改變
D．囊胚期內細胞團和滋養層細胞差異不是復制水平上的差異，而是轉錄水平上的差異引起的
解析： 桑葚胚的各細胞結構、功能基本相同，是全能細胞，A正確；囊胚期細胞分化是基因選擇性表達的結果，B錯誤；囊胚期的細胞進行有絲分裂，遺傳物質一般不變，C正確；內細胞團和滋養層細胞內遺傳物質相同，蛋白質不同，這與轉錄有關，D正確。
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。桑葚胚之前的每一個細胞都具有發育的全能性。
3．卵裂期和桑葚胚時期，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3　高等哺乳動物受精后不久受精卵開始進行細胞分裂，經胚胎發育形成胎兒，下列有關敘述錯誤的是( C )
A．受精卵的全能性比囊胚高
B．高等哺乳動物囊胚開始出現內部含有液體的腔
C．高等哺乳動物個體發育中的細胞分化開始于原腸胚期，終止于生命結束
D．受精卵形成胎兒過程中必須發生正常孵化
解析：高等哺乳動物胚胎發育中的細胞分化開始于囊胚期，終止于生命結束，如果不能正常孵化，胚胎就無法繼續發育。
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。
1．下列能正確表示高等動物的胚胎發育順序的是( D )
A．受精卵→卵裂期→原腸胚→囊胚→組織器官的分化
B．受精卵→卵裂期→原腸胚→組織器官的分化
C．受精卵→卵裂期→桑葚胚→原腸胚→幼體
D．受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原腸胚→組織器官的分化
解析： 高等動物的胚胎發育依次經過受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原腸胚→組織器官的分化。
2．下列關于高等哺乳動物受精與胚胎發育的敘述，正確的是( A )
A．絕大多數精卵細胞的識別具有物種特異性
B．卵裂期胚胎的體積隨細胞分裂次數增加而不斷增大
C．囊胚的滋養層細胞分化發育形成內外兩個胚層
D．細胞開始發生分化的胚胎時期是原腸胚
解析：細胞膜表面均有糖蛋白，糖蛋白具有細胞識別功能，不同物種的精子與卵細胞的糖蛋白不同，只有同種生物的精卵才能相互識別結合，A正確；受精卵在卵裂過程中，胚胎的總體積基本不變或略有減小，而單個細胞的體積不斷減小，B錯誤；滋養層細胞將發育成胎盤和胎膜，C錯誤；在胚胎發育的過程中，細胞的分化出現在囊胚時期，D錯誤。
3．下圖為哺乳動物受精過程示意圖，回答下面的問題：
(1)寫出圖中字母表示的結構：a._放射冠__、b._雄原核__、c._雌原核__。(填名稱)
(2)寫出圖中數字表示的過程：①_精子穿越放射冠__、②_精子穿越透明帶__、③_精子進入卵細胞膜__、④_雌、雄原核融合__。
(3)在精卵相遇之前，精子在雌性動物生殖道發生相應的生理變化，具有了受精能力，這個過程叫作_精子獲能__。卵子一般在排出后都要在_輸卵管__中進一步成熟，當達到_MⅡ期__時，才具備與精子受精的能力。
解析：(1)據圖可知，a是放射冠，b是雄原核，c是雌原核。(2)據圖可判斷，①是精子穿越放射冠，②是精子穿越透明帶，③是精子進入卵細胞膜，④是雌、雄原核融合。(3)精卵相遇之前，精子在雌性動物生殖道發生相應的生理變化，具有了受精能力，這個過程叫作精子獲能。卵子在排出后一般都要在輸卵管中進一步成熟，達到MⅡ期時，才具備與精子受精的能力。第2課時　動物細胞融合技術與單克隆抗體
知識點一　動物細胞融合技術的概述
基礎知識·雙基夯實
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。
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。( × )
合 | 作 | 探 | 究
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。
課內探究·名師點睛
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
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1　下列選項中關于動物細胞融合的說法，錯誤的是( C )
A．動物細胞融合也稱細胞雜交，是指兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程
B．動物細胞融合后形成的具有兩個動物細胞遺傳信息的單核細胞稱為雜交細胞
C．常用的誘導動物細胞融合的方法有聚乙二醇、滅活的病毒誘導、電融合、紫外線照射等
D．細胞融合技術突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能
解析：常用的誘導動物細胞融合的方法有物理法—電融合法；化學法—聚乙二醇(PEG)；生物法—滅活的病毒誘導。紫外線照射不是誘導動物細胞融合的方法。
變式訓練 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。
知識點二　單克隆抗體及其應用
基礎知識·雙基夯實
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。
活 | 學 | 巧 | 練
1.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。( × )
2．單克隆抗體是單個B淋巴細胞增殖并產生的抗體。( × )
3．單克隆抗體制備過程中的兩次篩選目的相同。 ( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.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。
2．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
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 從小鼠腹水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2　下列有關單克隆抗體的制備的敘述，正確的是( D )
A．小鼠骨髓瘤細胞染色體數為40，其B淋巴細胞的染色體數為40，融合后形成的雜交瘤細胞DNA分子數為80
B．在單克隆抗體的制備過程中，只有一次篩選
C．單克隆抗體的制備需要用到動物細胞培養、動物細胞融合和動物體細胞核移植等技術
D．B淋巴細胞與骨髓瘤細胞經細胞融合后有三種細胞類型(若僅考慮兩兩融合的情況)
解析： 小鼠骨髓瘤細胞染色體數為40，其B淋巴細胞的染色體數為40，融合后形成的雜交瘤細胞染色體數目為80，由于線粒體中也有DNA，所以DNA數目大于80，A項錯誤；在單克隆抗體的制備過程中，至少涉及兩次篩選，B項錯誤；單克隆抗體的制備需要用到動物細胞培養、動物細胞融合等技術，不涉及動物體細胞核移植等技術，C項錯誤；B淋巴細胞與骨髓瘤細胞經細胞融合后有三種兩兩融合的細胞類型，即雜交瘤細胞、B淋巴細胞—B淋巴細胞、骨髓瘤細胞—骨髓瘤細胞，D項正確。
變式訓練 人絨毛膜促性腺激素(HCG)是懷孕后胎盤滋養層細胞分泌的一種糖蛋白，通過制備抗HCG單克隆抗體測試人體尿液中的HCG，可用于早孕的診斷。如圖是抗HCG單克隆抗體制備示意圖，相關敘述正確的是( C )
A．①過程常用滅活的病毒，不可用聚乙二醇
B．②過程篩選出的雜交瘤細胞都能產生抗HCG抗體
C．③過程以抗HCG單克隆抗體為抗原進行檢測
D．④過程要保持無毒環境，以防止細菌、病毒等污染
解析：動物細胞融合可以用滅活的病毒誘導處理，也可以用聚乙二醇誘導融合，A錯誤；②過程篩選出的雜交瘤細胞不一定全部產生抗HCG抗體，還需要進行專一抗體檢測，B錯誤；③過程以抗HCG單克隆抗體為抗原，利用抗原—抗體雜交的原理進行檢測，C正確；④過程要保持無菌環境，以防止細菌、病毒等污染，D錯誤。
　　 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。
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。
1．下列有關植物體細胞雜交與動物細胞融合的比較，敘述正確的是( B )
A．兩者應用的原理都完全相同
B．兩者都可用電融合法或聚乙二醇(PEG)融合法誘導細胞融合
C．兩者融合完成的標志都是形成融合細胞核
D．兩者的目的都是用于大量生產分泌蛋白
解析：植物體細胞雜交的原理是細胞膜具有流動性和植物細胞具有全能性，動物細胞融合的原理是細胞膜具有流動性；電融合法或聚乙二醇(PEG)融合法既可誘導動物細胞融合，也可誘導植物原生質體融合；植物原生質體融合完成的標志是雜種細胞再生出細胞壁，動物細胞融合完成的標志是形成融合細胞核；植物體細胞雜交的目的是產生雜種植株，動物細胞融合可用于大量生產分泌蛋白等。
2．新型冠狀病毒可通過表面的刺突蛋白(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。制備抗S蛋白的單克隆抗體可阻斷病毒的黏附或入侵，相關敘述正確的是( B )
A．優先選擇滅活的新冠病毒免疫小鼠以激活小鼠的免疫細胞
B．用滅活的仙臺病毒誘導已免疫的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合
C．經過第一次篩選獲得能產生抗S蛋白單克隆抗體的雜交瘤細胞
D．經體外培養得到的單克隆抗體可以與ACE2受體結合阻斷病毒的入侵
解析：研制抗S蛋白單克隆抗體，需要優先選擇S蛋白免疫小鼠以激活小鼠的免疫細胞，A錯誤；誘導免疫的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合可用滅活的仙臺病毒，B正確；至少經過兩次篩選才能獲得產生抗S蛋白的單克隆抗體的雜交瘤細胞，C錯誤；經體外培養得到的單克隆抗體可以與S蛋白結合阻斷病毒的入侵，D錯誤。
3．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_注射抗原，促進小鼠產生能分泌特定抗體的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：_從小鼠甲體內取出脾臟，剪碎，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理一段時間(或取小鼠甲脾臟剪碎，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_篩選出由B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合的雜交瘤細胞(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—抗體特異性結合__。
(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_將雜交瘤細胞注入小鼠腹腔進行培養或在體外進行大規模培養(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：(1)上述實驗前必須給小鼠甲注射病毒A，目的是注射抗原，促進小鼠產生能分泌特定抗體的B淋巴細胞。(2)要制備單細胞懸液，主要步驟為從小鼠甲體內取出脾臟，剪碎，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理一段時間，使培養的細胞分散開來，加入培養液制成細胞懸液。(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，從而篩選出由B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合的雜交瘤細胞，圖中篩選2含多次篩選得到能產生單克隆抗體的雜交瘤細胞，篩選所依據的基本原理是抗原—抗體特異性結合。(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，可將雜交瘤細胞注入小鼠腹腔進行培養或在體外進行大規模培養。第1節　植物細胞工程
課標要求
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。
核心素養
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。
第1課時　植物細胞工程的基本技術
知識點一　植物細胞的全能性
基礎知識·雙基夯實
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__。
活 | 學 | 巧 | 練
1.任何細胞都具有全能性，任何細胞都能體現出全能性。( × )
2．細胞分化程度越高，全能性越高。( × )
合 | 作 | 探 | 究
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。
課內探究·名師點睛
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
典例1　下列有關細胞全能性的敘述，正確的是( B )
A．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
B．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
C．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
D．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
解析：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；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；同一植物體的不同細胞中的基因是相同的；細胞全能性表達的前提是離體培養的細胞、組織或器官；種子是植物的器官，由種子發育成植株，是正常的生命歷程，不屬于全能性的體現。
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。
變式訓練 植物細胞表現出全能性的必要條件是( B )
A．給予適宜的營養和外界條件
B．脫離母體后，給予適宜的營養和外界條件
C．導入其他植物細胞的基因
D．將葉肉細胞的細胞核移植到去核的卵細胞內
解析： 植物細胞表現出全能性的條件是：細胞離體和適宜的外界條件、一定的營養(無機、有機成分)和植物激素，B正確。
知識點二　植物組織培養技術
基礎知識·雙基夯實
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．全能性表達的過程(植物組織培養過程)
(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
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。
活 | 學 | 巧 | 練
1.在植物組織培養過程中，細胞的遺傳物質一般都發生改變。( × )
2．脫分化和再分化是植物組織培養的重要過程。( √ )
3．在植物組織培養過程中需要給予光照，以誘導脫分化過程。( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.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：避免雜菌在培養基上面迅速生長消耗營養，且有些雜菌會危害培養物的生長。
2．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。
3．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。
課內探究·名師點睛
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2　下列關于植物組織培養的敘述，正確的是( C )
A．需要對外植體進行嚴格的滅菌處理，以防止雜菌污染
B．在培養過程中需要給予適宜的光照，以誘導脫分化過程
C．培養基中所添加的激素種類和含量對培養過程起重要的調節作用
D．若制備人工種子，外植體只需培養成愈傷組織即可
解析： 外植體一般只消毒，不進行滅菌處理，以保持外植體的活性，A錯誤；愈傷組織的誘導一般不需要光照，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，B錯誤；培養基中所添加的激素種類和含量對培養過程起重要的調節作用，C正確；若制備人工種子，外植體需培養成胚狀體，再用人工種皮包裹，D錯誤。
變式訓練 植物組織培養中的“脫分化”過程是指( D )
A．已休眠的種子經過處理使種子盡快萌發的過程
B．植物根尖、莖尖等處分生組織細胞有絲分裂產生新細胞后分化為各種組織
C．愈傷組織細胞分化為根與莖的過程
D．離體的植物器官、組織、細胞經培養產生愈傷組織的過程
解析： 脫分化是指讓已經分化的細胞，經過誘導后，失去其特有的結構和功能而轉變成未分化細胞的過程。A、B、C都是細胞分裂、分化的過程。
知識點三　植物體細胞雜交技術
基礎知識·雙基夯實
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——_聚乙二醇(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。
活 | 學 | 巧 | 練
1.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。( √ )
2．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。( √ )
合 | 作 | 探 | 究
1.植物體細胞雜交實現的基礎和植物組織培養的理論基礎分別是什么？
提示：細胞膜的流動性；植物細胞的全能性。
2．將兩個不同種的植物細胞A和B去除細胞壁后，經一定的方法促融，若只考慮兩兩融合，可以形成幾種融合細胞？符合要求的雜種細胞是哪種？
提示：3種(AA、BB、AB)；AB。
3．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
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3　用植物細胞工程技術將天竺葵與香茅草進行雜交可產生驅蚊香草，使有驅蚊作用的香茅醛隨著植物的蒸騰作用散發到空氣中，達到驅蚊的效果。下列有關培養過程的敘述，錯誤的是( B )
A．原生質體的融合常用PEG作為誘導劑
B．形成的愈傷組織其代謝類型是自養需氧型
C．由雜種細胞→雜種植株，要經過有絲分裂和細胞的分化
D．該項技術可克服遠緣雜交不親和的障礙
解析： 植物體細胞雜交過程中，誘導原生質體融合常用的誘導劑是PEG。雜種細胞經組織培養形成的愈傷組織，自身不含葉綠素無法進行光合作用，其營養物質來自培養基，代謝類型是異養需氧型。雜種細胞要經過有絲分裂、脫分化和再分化才能形成雜種植株。植物體細胞雜交克服了遠緣雜交不親和的障礙。
變式訓練 青枯病是馬鈴薯的常見病害之一，少數馬鈴薯野生種對青枯病有抗性，但野生種難以與馬鈴薯栽培種直接雜交繁育。為獲得抗青枯病的馬鈴薯栽培種，研究人員進行了植物體細胞雜交的實驗研究，過程如圖所示。下列分析正確的是( B )
A．常利用纖維素酶和果膠酶在低滲溶液中去除A、B的細胞壁
B．過程①是人工誘導原生質體融合，可采用物理法或化學法
C．細胞C含有A和B的遺傳物質，因此培育的雜種植株一定有抗性
D．過程③歷經了脫分化和再分化，其本質是基因的選擇性表達
解析：植物細胞去除細胞壁之后，如果處在低滲溶液中，會吸水漲破，所以去壁的過程不能放在低滲溶液中進行，A錯誤；誘導原生質體融合可采用物理法，如電融合法、離心法等方法，也可以采用化學法，如PEG融合法、高Ca2＋—高pH融合法等方法，B正確；雖然細胞C含有A和B的遺傳物質，但是并不會把A、B兩種植株的優良性狀都表達出來，而是隨機表達，C錯誤；過程③表示從愈傷組織到胚狀體，只是經過再分化過程，沒有脫分化，D錯誤。
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。
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。
5．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。
6．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。
1．從細胞全能性的角度看，下列敘述正確的是( C )
A．分化程度高，具有較高的全能性
B．分化程度低，具有較低的全能性
C．分化程度低，具有較高的全能性
D．分化程度高低與全能性無關
解析： 分化程度越高，全能性越低，A錯誤；分化程度越低，全能性越高，B錯誤，C正確；全能性越高，細胞分裂能力越強，分化程度越低，D錯誤。
2．下列關于植物組織培養的敘述中，錯誤的是( D )
A．其原理是細胞的全能性
B．必須在無菌條件下進行
C．再分化的過程中需要一定光照
D．一般需用培養液進行培養
解析：植物組織培養所依據的原理是細胞的全能性，A正確；為保證實驗成功，植物組織培養的主要過程必須在無菌條件下進行，B正確；愈傷組織的再分化過程中需要光照，原因是葉肉細胞中的葉綠素的合成需要光照，C正確；植物組織培養一般需要用固體培養基，D錯誤。
3．下圖為A、B兩種二倍體植物體細胞雜交過程示意圖，請據圖回答下列問題：
(1)步驟①采用的方法是_酶解法__。步驟②常用的化學試劑是_聚乙二醇(PEG)__，之后_需要__(填“需要”或“不需要”)篩選雜種細胞。
(2)在利用雜種細胞培育雜種植株的過程中，運用的技術手段是_植物組織培養技術__，其中步驟④是_脫分化__。植物體細胞雜交的目的是獲得新的雜種植株，與A、B兩種植物相比，該雜種植株是新物種的原因是_該雜種植株與A、B兩種植物均存在生殖隔離__。
(3)培育該雜種植株的過程中，遺傳物質的傳遞是否遵循孟德爾遺傳定律？為什么？_不遵循，該過程不屬于有性生殖__。
解析：(1)步驟①的作用是去除細胞壁獲得原生質體，最常用的方法是酶解法，常用纖維素酶和果膠酶處理細胞壁。步驟②常用的化學試劑是聚乙二醇(PEG)，目的是誘導原生質體融合，之后需要篩選雜種細胞。(2)在利用雜種細胞培育雜種植株的過程中，運用的技術手段是植物組織培養技術，其中步驟④相當于脫分化過程，步驟⑤相當于再分化過程。該雜種植株與A、B兩種植物均存在生殖隔離，因此該雜種植株是新物種。(3)植物體細胞雜交是無性生殖，不遵循孟德爾遺傳定律。第3課時　動物體細胞核移植技術和克隆動物
知識點　動物細胞核移植技術
基礎知識·雙基夯實
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。
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。( × )
合 | 作 | 探 | 究
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減數分裂和有性生殖細胞的結合，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
一、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。
二、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1　(2023·海安中學月考)如圖為克隆羊“多莉”的培育過程示意圖。下列各項有關表述不正確的是( B )
A．此項技術可以用于繁殖家畜中的優秀個體
B．由于細胞核基因完全來自甲羊，所以“多莉”的性狀與甲羊完全一致
C．此項技術可以有選擇地繁殖某一性別的家畜
D．此過程說明高度分化的動物細胞核具有全能性
解析：克隆屬于無性繁殖，產生的個體絕大多數性狀與供核親本一致，可用于繁殖家畜中的優秀個體，A正確；“多莉”由細胞質基因控制的性狀與甲羊不同，B錯誤；克隆動物的性別與供核個體一致，可以有選擇地繁殖某一性別的家畜，C正確；克隆羊“多莉”的培育利用了動物體細胞核移植技術，該過程說明高度分化的動物細胞的細胞核具有全能性，D正確。
變式訓練 世界首批疾病克隆猴——5只生物節律紊亂的體細胞克隆獼猴在中國誕生，開啟了克隆猴模型應用于生命科學研究的“春天”。科學家采集了一只一歲半的、睡眠紊亂最明顯的BMAL1基因(生物節律基因)敲除猴A6的體細胞，通過體細胞核移植技術，獲得了5只克隆猴——這是國際上首次成功構建一批遺傳背景一致的生物節律紊亂獼猴模型。下列相關敘述錯誤的是( C )
A．體細胞核移植技術的原理是動物細胞核的全能性
B．5只克隆獼猴的細胞核基因型與核供體細胞完全一致
C．體細胞核移植需用取自新鮮卵巢的卵母細胞直接作受體細胞
D．該研究可彌補實驗獼猴繁殖周期長、單胎數量少的不足
解析：取自卵巢的卵母細胞需要培養到MⅡ(中)期時，才可進行核移植；體細胞核移植時供核的供體可不受年齡影響，且體細胞數量多，所以該研究可彌補實驗獼猴繁殖周期長、單胎數量少的不足。
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2　(2023·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。
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。
1．利用體細胞核移植技術得到的胚胎干細胞經誘導分化，形成相應的組織器官后，可用于組織器官的移植，操作流程如圖所示。下列有關敘述錯誤的是( A )
A．過程①所用的卵母細胞應培養至減數第二次分裂后期
B．圖中過程②表示用物理或化學方法激活重組細胞，使其完成分裂和發育過程
C．誘導胚胎干細胞向不同類型的組織細胞分化，用于患者的組織器官移植
D．完成過程⑤的根本原因是基因的選擇性表達
解析： 過程①所用的卵母細胞應培養至減數第二次分裂中期，A錯誤。
2．下列說法不屬于克隆的是( C )
A．利用PCR技術擴增目的基因
B．利用核移植技術培育出克隆綿羊
C．利用植物體細胞雜交技術培育出雜種植株
D．利用胡蘿卜莖尖組織經植物組織培養得到脫毒苗
解析：克隆是指從一共同的祖先，通過無性繁殖的方法產生出來的遺傳特性相同的DNA分子、細胞或個體。利用PCR技術擴增目的基因屬于分子水平的克隆；利用核移植技術培育出克隆綿羊屬于個體水平的克隆；利用植物體細胞雜交技術培育出雜種植株產生的不是復制品，不屬于克隆；利用植物組織培養獲得脫毒苗，屬于個體水平的克隆。
3．回答下列問題。
(1)用頭發將蠑螈的受精卵橫縊為有核和無核的兩半，有核的一半能分裂，無核的一半不能分裂。當有核的一半分裂到16～32個細胞時，科學家將其中一個細胞的細胞核擠到無核的一半，結果發現這一半也開始分裂，并且像有核的那一半一樣，最終發育成正常的胚胎。科學家通過這個實驗證明了_早期胚胎細胞的細胞核具有全能性__，從而為核移植技術的發展奠定了理論基礎。
(2)進行體細胞核移植前，從具有優良性狀的動物體中取體細胞進行培養，培養條件除營養、溫度和pH適宜外，還應保證_無菌、無毒、有適宜的氣體環境__(答出3點)。
(3)核移植前還需對受體卵母細胞進行去核操作，其目的是_保證核移植的胚胎或動物的遺傳物質主要來自供體__。
(4)體細胞的細胞核必須被移植到去核卵母細胞中才能表現出全能性，原因主要是_卵母細胞的細胞質含有激發細胞核全能性表達的物質__。根據這一啟示，請提出一種恢復體細胞分裂、分化能力的新思路：_從卵母細胞中分離出激發細胞核全能性表達的物質，將其導入細胞中__。

展開更多......

收起↑