2023版高三一轮总复习生物人教版选择性必修3 第10单元 第3讲细胞工程

第3讲细胞工程[课标要求]1．阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程2．概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂种细胞，继而培育成新植物体的技术3．举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢物生产、育种方式有效提高了生产效率4．阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。动物细胞培养是动物细胞工程的基础5．阐明动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程6．阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段，使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程7．概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术8．简述胚胎形成经过了受精作用及早期胚胎发育等过程9．简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术[核心素养](教师用书独具)1．结合生活和生产实例，举例说出细胞工程及相关技术的基本原理。(生命观念)2．分析动、植物细胞工程应用实例，培养归纳与概括能力。(科学思维)3．针对人类生产或生活的某一需求，运用细胞工程知识进行简单的设计和制作。(科学探究)4．分析细胞工程在生产、生活中的应用，关注科技和社会发展。(社会责任)5．理解胚胎发育的过程及各时期的特点。(生命观念)6．建立胚胎移植的基本操作流程模型。(科学思维)7．结合高产奶牛的胚胎移植，分析胚胎移植的生理学基础和基本程序。(科学探究)考点1植物细胞工程及应用1．细胞工程的概念2．细胞的全能性3．植物组织培养技术(1)条件和结果①脱分化：已经分化的细胞，经过脱分化，即失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。②再分化：愈伤组织重新分化成芽、根等器官。4．植物体细胞杂交技术(1)概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。(2)操作流程①去壁：对应图中a过程，即去除细胞壁，获得具有活力的原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。②诱导融合：对应于图中b过程，即原生质体的融合。③培养：过程d是植物组织培养，其原理是植物细胞的全能性。(3)意义：在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。5．植物细胞工程的应用(2)作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用。(3)细胞产物的工厂化生产①次生代谢物：是一类小分子有机化合物，在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。②细胞产物的工厂化生产：人们利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。③植物细胞培养：是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。1．在愈伤组织形成幼苗的过程中，不会发生细胞的增殖。(×)提示：在愈伤组织形成幼苗的过程中，会发生细胞的增殖和分化。2．在进行植物体细胞杂交前，必须用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得原生质体。(√)3．用高Ca2＋—高pH融合法可人工诱导原生质体的融合。(√)4．铁皮石斛富含某些糖类和生物碱，可利用快速繁殖技术生产其试管苗。(√)5．单倍体育种和突变体培育的原理相同。(×)提示：单倍体育种的原理是染色体变异，而突变体培育的原理是基因突变。6．利用植物细胞培养生产的紫草宁是世界上首例药用植物细胞工程产品。(√)1．菊花组织培养的再分化过程中，若愈伤组织在诱导生根的培养基中来形成根，但分化成了芽，其可能的原因是什么？(选择性必修3P37“探究·实践”)提示：培养基中生长素用量和细胞分裂素用量的比值偏低。2．传统生产紫杉醇的方法不利于对野生红豆杉的保护，我国科学家经过多年研究，筛选出了高产紫杉醇的细胞。请简要表述工业化生产紫杉醇的方法。(选择性必修3P41“文字信息”)提示：利用植物组织培养技术把离体的红豆杉细胞培养成愈伤组织，从中提取紫杉醇，进行加工生产。1．单倍体植株是进行体细胞诱变和研究遗传突变的理想材料，其原因在于____________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现2．马铃薯栽培种的抗病性和抗逆性较差，野生马铃薯种的抗病性和抗逆性较好。利用野生马铃薯种，通过细胞工程改进马铃薯栽培种种植的思路是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：将野生马铃薯种细胞与马铃薯栽培种细胞融合，经植物组织培养培养成植株1．生长素与细胞分裂素的使用比例对植物组织培养的影响生长素/细胞分裂素植物细胞的发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、抑制根的形成比值适中促进愈伤组织的形成2．植物体细胞杂交后的遗传物质分析(1)遗传特性：杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。(2)染色体组数①染色体组数＝两种植物体细胞内染色体组数之和。②植物体细胞杂交形成的杂种植株，有几个染色体组就称为几倍体。③若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体数为(2x＋2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。1．植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序(用文字和箭头图表示)。提示：含目的基因的细胞eq\o(→,\s\UP8(脱分化))愈伤组织eq\o(→,\s\UP8(再分化))根、芽→植株。2．结合诱变育种从细胞工程的角度出发，简述一种培育抗寒香蕉品种的方法及步骤。提示：体细胞诱变育种。利用诱变剂等方法使香蕉离体培养细胞发生基因突变，再利用植物组织培养技术发育成完整植株，然后筛选培育出抗寒品种。考查植物组织培养过程分析1．生物兴趣小组成员以西瓜5天龄幼苗子叶(子叶尚未完全展开且颜色为淡绿色)为外植体进行相关研究，得到如图所示实验结果。相关叙述错误的是()A．实验开始前应对幼苗子叶和MS培养基进行灭菌处理B．与愈伤组织细胞相比，胚状体细胞已经分化C．暗处理时间长短对细胞脱分化率影响不大，但影响再分化率D．结果表明西瓜子叶诱导形成胚状体的最适暗处理时间是1～2周A[该实验的外植体(幼苗子叶)需要消毒处理，而不是灭菌，灭菌会使得外植体死亡而无法培养出愈伤组织和胚状体，A错误；愈伤组织是由已分化的细胞变为未分化的细胞，胚状体是由愈伤组织分化而来，因此愈伤组织属于未分化细胞组织，B正确；愈伤组织的形成属于脱分化，胚状体的变化属于再分化，从图中可以看出，随着时间的变化，愈伤组织的诱导率有一个突变，但随着时间的增加，后期变化较小，而胚状体的诱导率随着时间的增加，呈现先增加后逐渐减少且明显的趋势，C正确；由胚状体诱导率的变化趋势来看，在1～2周，诱导率数据较大，因此西瓜子叶诱导形成胚状体的最适暗处理时间为1～2周，D正确。]2．紫杉醇是从红豆杉树皮中提取的高效抗癌物质，细胞培养生产紫杉醇是扩大紫杉醇来源的重要途径。如图为三种红豆杉细胞培养过程中细胞数量与紫杉醇产量的数据图。(1)以南方红豆杉叶为原料获得生产紫杉醇的愈伤组织需要通过细胞的________，愈伤组织细胞具有较强的________能力。这一技术的成功实现了组织培养技术在一个重要领域的应用，即_____。(2)对比分析两个曲线图可知：培养后期紫杉醇产量出现下降的原因可能是_________________；在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌，其目的是________________(答出三点即可)；与传统方法获得紫杉醇相比，利用植物组织培养技术生产紫杉醇，具有__________________等优点(答出两点即可)。(3)植物生长调节剂在组织培养中具有极其重要的作用，其中赤霉素类植物生长调节剂的主要作用是________________________。[解析](1)以南方红豆杉叶为原料获得生产紫杉醇的愈伤组织需要通过细胞的脱分化产生，愈伤组织细胞具有较强的分裂分化能力。这一技术的成功实现了细胞产物的工厂化生产。(2)对比分析两个曲线图可知：培养后期，培养的细胞数量减少，同时随着培养时间的延长，某些代谢物积累等导致紫杉醇产量下降。植物细胞培养过程需要充足的氧气，因此，在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌，其目的是防止微生物污染，保证O2供应充足，使细胞与培养液充分接触。与传统方法获得紫杉醇相比，利用植物组织培养技术生产紫杉醇，具有产量高、节约资源、保护环境等优点。(3)赤霉素类植物生长调节剂的主要作用是促进培养细胞的伸长。[答案](1)脱分化分裂分化细胞产物的工厂化生产(2)培养的细胞数量最少、某些代谢物积累等防止微生物污染，保证氧气供应充足，使细胞与培养液充分接触产量高、节约资源、保护环境(3)促进培养细胞的伸长考查植物体细胞杂交技术3．(2021·临沂高三一模)甲乙两种远缘植物体细胞融合会导致一方的染色体被排出，若甲细胞的染色体在融合前断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将抗黑胫病的黑芥与不抗黑胫病的甘型油菜进行体细胞杂交获得了抗黑胫病的甘型油菜新品种，过程如下图所示。下列说法错误的是()A．④过程用到了植物组织培养技术B．抗黑胫病的甘型油菜染色体上整合了黑芥的染色体片段C．②紫外线照射剂量不同会导致黑芥染色体断裂程度不同D．可利用聚乙二醇或灭活的病毒诱导两种植物原生质体融合D[④过程用到了植物组织培养技术，该技术的原理是植物细胞的全能性，A正确；题意显示，“若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中”，依据该原理，可推测抗黑胫病的甘型油菜染色体上整合了黑芥的染色体片段，因此获得了抗黑胫病的性状，B正确；②表示用紫外线照射使黑芥的染色体断裂，使用剂量不同可能会导致黑芥染色体断裂程度不同，C正确；过程③中常用电融合法(聚乙二醇)诱导原生质体融合，而灭活病毒诱导法只能诱导动物细胞融合，D错误。]4．(2021·重庆选择考适应性测试)某研究人员设计了下列技术路线，以期获得甘蓝和萝卜体细胞杂交植株。请回答下列问题：(1)制备原生质体时，常用两种酶处理，分别是________。诱导原生质体融合常用的化学诱导剂是________。原生质体融合成功的标志是____________________。图中X是________，除了被直接诱导出芽生根外，还可以通过形成________获得再生植株。(2)为诱导融合体产生不定芽，通常应在培养基中加入两类植物激素，其中起主要作用的是_____________________________________________________。(3)若想获得抗盐植株，可选用融合原生质体作为人工诱变的材料，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________，且需在含较高浓度的NaCl培养基中筛选。[解析](1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以制备原生质体，需要用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解，诱导原生质体融合常用的化学诱导剂是PEG(聚乙二醇)。原生质体融合成功的标志是杂种细胞再次生成细胞壁；图中X经过离体培养，可以形成试管苗，所以X是愈伤组织，除了被直接诱导出芽生根外，还可以通过形成胚状体制成人工种子获得再生植株。(2)植物组织培养中常加入细胞分裂素和生长素，当生长素和细胞分裂素的比值低时，有利于芽的形成，所以起主要作用的是细胞分裂素。(3)由于融合原生质体包含了两个物种的全部遗传信息，且具有全能性，所以可选用融合原生质体作为人工诱变的材料。[答案](1)纤维素酶和果胶酶PEG(聚乙二醇)杂种细胞再次生成细胞壁愈伤组织人工种子(2)细胞分裂素(3)具有分裂、分化能力，突变频率高，融合原生质体包含了两个物种的全部遗传信息，且具有全能性考查植物细胞工程的应用5．(2021·湖北师大附中高三模拟)研究发现甘蔗茎尖经适当温度处理后组织培养获得的幼苗脱毒效果更好。下列相关叙述错误的是()A．甘蔗茎尖与其他成熟组织相比病毒含量更低B．推测②过程的温度导致部分病毒失去活性C．过程③、④均属于再分化，培养基A和B的激素比例不同D．获得的脱毒苗与原甘蔗苗相比细胞核遗传物质发生了改变D[茎尖细胞含有的病毒含量极少或者没有病毒，A正确；经过热水处理脱毒效果好与阻碍病毒进入有关，其作用是使组织中的病毒在图中处理温度下部分或全部失活，B正确；过程③、④所用的培养基中生长素和细胞分裂素的比例不同，C正确；图中获得脱毒苗采用的是植物组织培养技术，该技术不改变生物的细胞核遗传物质，D错误。]6．花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。野生黑芥对黑腐病等多种常见病害具有抗性。我国科学家将紫外线(UV)照射处理的黑芥叶肉原生质体和花椰菜根原生质体融合，获得了抗黑腐病的杂合新植株。对双亲和部分杂合新植株的染色体计数，结果如下表所示。请回答下列问题：植株花椰菜黑芥杂合新植株A杂合新植株B杂合新植株C染色体数/条1816343058(1)原生质体融合的理论依据是________。诱导原生质体融合常用的化学物质是________。(2)将花椰菜和黑芥体细胞在一定条件下融合成杂种细胞，继而培养成新植物体的技术称为______________，该技术的优势在于______________________________________________________________________________________________。(3)已知用一定剂量的UV处理黑芥原生质体可破坏其染色体。根据表中数据，尝试推测已获得的花椰菜黑芥杂合新植株B染色体数目少于34(双亲染色体数之和)、杂合新植株C染色体数目大于34，后者可能的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。若要分析杂合新植株的染色体变异类型，应剪取杂合新植株与________植株的根尖，制成装片，在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。(4)简要写出从杂合新植株中筛选出具有高抗性的杂合新植株的思路：_________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)根据细胞膜具有一定的流动性的特点，经过一定的处理，实现原生质体的融合。诱导原生质体融合时，常用的化学物质是聚乙二醇(或PEG)。(2)用于融合的两个细胞，一个是黑芥苗的叶肉细胞，一个是花椰菜的根部细胞，利用植物体细胞杂交技术可将花椰菜和黑芥体细胞在一定条件下融合成杂种细胞，继而利用植物组织培养技术将杂种细胞培养成新植物体，该技术能克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍，这是该技术典型的优势。(3)由于用一定剂量的UV处理黑芥原生质体可破坏其染色体，同时在融合过程中染色体可能会丢失，再加上融合是随机的，可能存在多个细胞融合的情形，因此会出现杂合新植株C染色体数目大于34的情况。若要分析杂合新植株的染色体变异类型，应剪取杂合新植株与双亲(花椰菜和黑芥)植株的根尖，制成装片，在显微镜下观察并比较染色体的形态和数目，从而进行合理的分析。(4)根据表中数据可知，杂合植株可能会有多种类型，为了从杂合新植株中筛选出具有高抗性的杂合新植株，需要进行个体生物学鉴定，即将不同的杂合新植株分别进行黑腐病菌接种实验，观察比较它们的生长情况，生长最好的即为高抗性杂合新植株。[答案](1)细胞膜具有一定的流动性聚乙二醇(或PEG)(2)植物体细胞杂交克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍(3)融合过程中染色体可能会丢失；融合是随机的，可能存在多个细胞的融合双亲(或花椰菜和黑芥)(4)将不同的杂合新植株分别进行黑腐病菌接种实验，观察比较它们的生长情况，生长最好的即为高抗性杂合新植株考点2动物细胞培养1．动物细胞培养——动物细胞工程技术的基础(1)原理：细胞增殖。(2)培养条件①营养：除糖类、氨基酸、无机盐和维生素等细胞所需的营养物质外，通常还需加入血清等一些天然成分。②无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作。培养液需定期更换以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。③适宜的温度、pH和渗透压：哺乳动物细胞培养的温度多以36.5±0.5℃为宜，多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4，④气体环境：95%空气＋5%CO2(维持培养液的pH)。(3)过程①体外培养的动物细胞的类型Ⅰ．一类细胞能够悬浮于培养液中生长增殖；Ⅱ．另一类则需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，而且还会发生接触抑制现象，从而使细胞停止分裂增殖。②过程2．干细胞培养及其应用1．使用合成培养基培养动物细胞时，通常需要加入血清等天然成分。(√)2．培养动物细胞一般使用液体培养基。(√)3．动物细胞培养时，需经过脱分化形成愈伤组织。(×)提示：动物细胞培养时，不需经过脱分化形成愈伤组织。4．已分化的T细胞也能被诱导为iPS细胞。(√)5．一般认为，成体干细胞具有发育成完整个体的能力。(×)提示：一般认为，成体干细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织。6．神经干细胞在治疗阿尔茨海默病方面具有重要的应用价值。(√)1．进行动物传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，可以用胃蛋白酶替代胰蛋白酶吗？说明原因。(选择性必修3P44“旁栏思考”)提示：不可以，胃蛋白酶作用的适宜pH约为1.5，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失活。胰蛋白酶作用的适宜pH为7.2～8.4。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶在此环境中失活，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适宜用于细胞培养时分散细胞。2．若将病人的皮肤成纤维细胞诱导成iPS细胞，再使它转化为需要的细胞，用这些细胞给病人治病，不会产生免疫排斥反应，尝试解释其中的原因。(选择性必修3P46“文字信息”)提示：因为iPS细胞来源于病人自身的体细胞。1．体外进行动物细胞培养时，培养液要定期更换，其目的是_______________________________________________________________________________________________________________________________。提示：以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害2．胚胎干细胞存在于早期胚胎中，其分化的潜能是_____________________________________________________________________________。提示：分化为动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体项目动物细胞培养植物组织培养理论基础细胞增殖植物细胞的全能性前处理无菌；用机械的方法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理，使组织分散成单个细胞无菌、离体取材动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织植物幼嫩的部位或花药等培养基性质液体固体培养基成分糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等水、矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和琼脂等结果细胞培养产生大量细胞，不形成新个体可产生新个体应用人造皮肤的构建、动物分泌蛋白的规模化生产快速繁殖、作物脱毒、细胞产物的工厂化生产和单倍体育种等相同点①都需人工条件下的无菌操作；②都需要适宜的温度、pH等条件；③都进行有丝分裂，都不涉及减数分裂1．利用iPS细胞治疗镰状细胞贫血的过程是首先制备患者的iPS细胞，再将其诱导形成造血干细胞，最终输给患者使其产生健康的血细胞。判断该过程是否能治疗镰状细胞贫血？并阐述理由。提示：不能。因为患者体细胞的相应基因是突变的，制成iPS细胞仍然是突变的，分化成的细胞也是突变的，因此无法通过该方法治疗。2．为探究血清对动物细胞培养的影响，请写出相关的实验设计思路。提示：将配制好的基本培养基均分成甲、乙两组，乙组加入适量的血清，甲组加等量的生理盐水，然后将等量的动物细胞分别放入甲、乙两组培养基中，在相同适宜的条件下培养，观察细胞的生长发育状况。考查动物细胞培养的原理、过程等1．(2021·临沂高三二模)为了检测药物X、Y和Z的抗癌效果，在细胞培养板的每个孔中加入相同数量的肺癌细胞，使其贴壁生长。实验组分别加入等体积相同浓度的溶于二甲基亚矾(溶剂)的药物X、Y或Z，培养过程及结果如图所示。下列叙述不正确的是()A．细胞培养液中通常需要加入一定量的抗生素防止细菌污染B．计数时用胃蛋白酶处理贴壁细胞，使肺癌细胞脱落下来C．对照组中应加入等体积的二甲基亚矾溶剂排除体积和溶剂等无关因素的影响D．根据实验结果，药物X的抗癌效果比Y好，药物Z没有抗癌作用B[抗生素具有杀菌作用，为防止培养液被污染，可在培养液中加入一定量的抗生素，A正确；要使贴壁细胞从瓶壁上分离下来，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，B错误；加入等体积的二甲基亚矾溶剂作为空白对照，排除体积和溶剂等无关因素的影响，C正确；分析实验结果，加入X的癌细胞个数是6.7×104，加入Y的癌细胞个数是5.3×105，说明药物X的抗癌效果比Y好，加入Z的癌细胞个数是8.0×106，与空白对照相比，无抗癌作用，D正确。]考查干细胞及其应用2．科学家通过转入四种基因，可使体细胞形成诱导多能干细胞(iPS细胞)，并将其注射到无法发育到成体阶段的四倍体囊胚中，最终获得克隆鼠，经鉴定证实克隆鼠是由iPS细胞发育而来并可繁殖后代，实验流程如图所示。下列叙述错误的是()A．可用显微注射法或用经过修饰的病毒导入四种基因B．克隆鼠的体色为黑色且染色体组数与黑鼠相同C．灰鼠受精卵第一次卵裂生成的子细胞经电激诱导两两融合后可发育成四倍体囊胚D．该实验过程中使用到的技术有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术D[由于受体细胞是动物体细胞，可以选择用显微注射法，也可以用经过修饰的病毒导入，因为病毒对于宿主细胞具有感染性，利用病毒这一特点，可以用经过修饰的病毒将目的基因导入受体细胞，A正确；由题干信息可知，克隆鼠由iPS细胞发育而来并可繁殖后代，iPS细胞是由黑鼠提供的体细胞转入四种基因后筛选所得，细胞核中染色体数与黑鼠相同，体色最可能为黑色，B正确；灰鼠受精卵为二倍体，第一次卵裂后生成的子细胞也含有两个染色体组，经电激诱导细胞两两融合，融合后的细胞含有4个染色体组，经进一步发育获得的囊胚为四倍体，C正确；该实验过程中使用到的技术有基因工程、动物细胞培养、动物细胞融合、早期胚胎培养、胚胎移植等技术，该过程不涉及体外受精，D错误。]3．(2021·青岛高三模拟)哺乳动物的单倍体胚胎干细胞(haESCs)是指只含有一套染色体(性染色体只含X染色体)、拥有类似于正常胚胎干细胞特性的细胞类群，可分为孤雌单倍体胚胎干细胞和孤雄单倍体胚胎干细胞两种类型，在研究隐性基因突变、表观遗传修饰和配子发育中具有独特的优势。下列说法错误的是()A．在体外培养条件下，haESCs可以只增殖而不发生细胞分化B．推测仅携带Y染色体的早期单倍体胚胎可能难以发育到囊胚阶段C．haESCs与成体干细胞类似，可诱导分化成各种功能的细胞、组织和器官D．haESCs中通常不含等位基因，为获取遗传操作的动物模型提供了新思路C[由题干信息知，在体外培养条件下，单倍体胚胎干细胞具有胚胎干细胞的特点，可增殖而不发生细胞分化，A正确；据题干信息“单倍体胚胎干细胞性染色体只含X染色体”推测，仅携带Y染色体的早期单倍体胚胎可能难以发育到囊胚阶段，B正确；单倍体胚胎干细胞类似于正常胚胎干细胞，具有发育的全能性，可诱导分化成各种功能的细胞、组织和器官，而成体干细胞来源于已经分化组织中，如造血干细胞，其只能分化为所来源的组织和器官的类型的细胞，C错误；单倍体胚胎干细胞中不含等位基因，动物细胞核具有全能性，需要核移植技术才能培育成单倍体动物，为获取遗传操作的动物模型提供了新思路，D正确。]考点3动物细胞融合技术与单克隆抗体1．动物细胞融合技术(1)概念：使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。(2)方法：PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。(3)原理：细胞膜的流动性。(4)结果：形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。(5)意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能；成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段，为制造单克隆抗体开辟了新途径。2．单克隆抗体及其应用(1)制备原理：一个B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体，B淋巴细胞在体外不能(填“能”或“不能”)无限增殖；骨髓瘤细胞能无限增殖；B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞，既能迅速大量繁殖，又能产生足够数量的特定抗体。(2)制备过程1．制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理。(×)提示：制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。2．每一个B细胞只能分泌一种特异性抗体。(√)3．在体外培养条件下，一个B细胞是不可能无限增殖的。(√)4．单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，且可大量制备。(√)5．动物细胞融合与植物体细胞杂交的原理都涉及细胞膜的流动性。(√)1．19世纪30年代，科学家发现患肺结核、天花和麻疹等疾病的病人的病理组织中存在多核细胞，这些多核细胞的来源可能是什么？(选择性必修3P49“旁栏思考”)提示：患者体内的病毒直接诱导多个细胞融合而形成多核细胞。2．制备ADC时应选择相对分子质量较小的抗体，理由是什么？(选择性必修3P50“思考·讨论”)提示：相对分子质量小的抗体携带药物到达细胞外间隙的深部更容易，杀伤肿瘤细胞效果更好。1．获得的杂交瘤细胞只能产生单一抗体的原因在于_______________________________________________________________________________________。提示：每一个B细胞只分泌一种特异性抗体2．制备的单克隆抗体在临床上不能直接用于人体，还需要对抗体进行人源化，即对鼠源单克隆抗体进行改造，使其大部分氨基酸序列为人源序列所替代，该过程的意义是_______________________________________________________________________________________________________________________。提示：鼠源单克隆抗体对人而言可能是异种抗原，经人源化后能保留抗体的特异性，降低其异源性1．动物细胞融合与植物体细胞杂交动物细胞融合植物体细胞杂交原理细胞膜的流动性细胞膜的流动性、细胞的全能性方法步骤分散成单个细胞后诱导融合，筛选培养酶解法去除细胞壁后诱导原生质体融合，再生细胞壁后形成杂种细胞，经植物组织培养成杂种植株诱导方法物理方法、化学方法、灭活病毒诱导法物理方法、化学方法结果形成杂交细胞形成杂种植株用途或意义突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。制备单克隆抗体克服远缘杂交不亲和的障碍。培育植物新品种2．单克隆抗体制备过程的关键分析(1)对动物免疫的原因：B淋巴细胞要经过免疫过程，即接触抗原，增殖分化为有特异性免疫功能的B淋巴细胞，才能产生相应的抗体，所以与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是浆细胞。(2)杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质，不仅具有浆细胞产生特异性抗体的能力，还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的能力，可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点，而大量生产单克隆抗体。1．dMAb技术是一种通过DNA编码产生单克隆抗体的技术，比传统的单克隆抗体制备方法有更多的发展潜力。下图是dMAb技术在埃博拉病毒感染疾病的临床研究中的操作流程。与传统利用杂交瘤细胞产生单克隆抗体的技术相比，dMAb技术在抗体的制备上有何优势？(请列举两点)提示：抗体的产生在生物体内进行，不需要进行细胞体外培养；产生抗体的细胞种类不局限于免疫细胞(浆细胞)；可制备成DNA“疫苗”，便于存储和运输；抗体直接由DNA编码产生，省去抗原刺激免疫细胞再细胞融合和筛选的步骤。2．请根据以下信息，设计一方法(不考虑机械方法)，从培养液中筛选出杂交瘤细胞，并写出其依据的原理。已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不分裂增殖。小鼠骨髓瘤细胞中尽管只有D途径，但能不断分裂增殖，将这两种细胞在试管中混合，加入聚乙二醇促融，获得杂种细胞。提示：为了筛选出杂交瘤细胞，除去其他细胞，可向培养液中加入氨基嘌呤，收集增殖的细胞，因为加入氨基嘌呤后，使D合成途径阻断，仅有D合成途径的骨髓瘤细胞及其彼此融合的细胞就不能增殖，但人的淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞可以利用淋巴细胞中的S途径合成DNA而增殖。考查动物细胞融合1．细胞融合不仅在自然条件下常见，在现代生物技术中也被经常应用。下图为细胞融合的简略过程，下列说法正确的是()A．若细胞d是杂交瘤细胞，则在选择性培养基中筛选后即可大规模培养生产单抗B．若细胞a、b分别取自优良奶牛，则采集的卵母细胞和精子可直接体外受精C．若细胞a、b分别代表白菜、甘蓝细胞，则完成融合的标志为核的融合D．细胞融合过程都涉及膜的流动性，常用聚乙二醇、电激等进行促融处理D[单克隆抗体的制备过程中需要进行二次筛选，第一次是用选择性培养基筛选出杂交瘤细胞后，还需要用抗原—抗体特异性结合的原理筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞，再进行大规模培养，A错误；采集来的卵母细胞培养到MⅡ期，精子要经过获能处理，方可进行体外受精，B错误；若细胞a、b分别代表白菜、甘蓝细胞，则完成融合的标志为产生新的细胞壁，C错误；细胞融合过程都涉及膜的流动性，常用聚乙二醇、电激等进行促融处理，D正确。]考查单克隆抗体的制备2．(2021·苏州模拟)如图表示抗人体胃癌的单克隆抗体的制备过程，有关叙述不正确的是()A．图中实验小鼠注射的甲是能与抗人体胃癌抗体特异性结合的抗原B．利用聚乙二醇、灭活的病毒和电激等方法均可诱导细胞融合获得乙C．用特定的选择培养基对乙进行筛选，融合细胞均能增殖，未融合细胞均不能增殖D．丙需进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选后可获得能分泌所需抗体的细胞C[图中实验小鼠注射的甲是能与抗人体胃癌抗体特异性结合的抗原，A正确；诱导动物细胞融合的方法有物理法(离心、振动、电激等)、化学法(聚乙二醇)、生物法(灭活的病毒)，B正确；用特定的选择培养基对乙进行筛选，在该培养基中只有杂交瘤细胞能增殖，其他细胞(未融合的B细胞和瘤细胞，融合后的B—B细胞和瘤—瘤细胞)均不能增殖，C错误；丙需进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选后可获得能分泌所需抗体的细胞，D正确。]3．(2020·全国卷Ⅰ)为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。回答下列问题：(1)上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是____________________________________________________________________。(2)写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：_______。(3)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于________，使用该培养基进行细胞培养的结果是______________。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是___________________。(4)若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有____________________(答出2点即可)。[解析](1)实验前给小鼠甲注射病毒A，其目的是刺激机体发生免疫反应，从而产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞。(2)制备单细胞悬液的主要实验步骤：从健康动物体内取出组织块，剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间，这样组织就会分散成单个细胞，然后用培养液将分散的细胞稀释制成单细胞悬液。(3)图中筛选1采用特定的选择培养基，在该培养基上，未融合的细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂种细胞(杂交瘤细胞)才能生存。图中筛选2含多次筛选，利用抗原与抗体特异性结合的原理，就可获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。(4)要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可将杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖。[答案](1)诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞(2)取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液(3)选择培养基只有杂交瘤细胞能够生存抗原与抗体的反应具有特异性(4)将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养考点4动物细胞核移植技术和克隆动物1．概念、原理及类型2．动物细胞核移植的基本过程3．应用前景和存在的问题前景畜牧业加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育保护濒危物种医药卫生①作为生物反应器生产医用蛋白；②转基因克隆动物的细胞、组织和器官可作为异种移植的供体；③人核移植胚胎干细胞经过诱导分化形成相应的组织、器官，可用于器官移植问题成功率非常低克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷1．体细胞核移植时，去核卵母细胞的“核”是指纺锤体。(×)提示：去核卵母细胞的“核”是指纺锤体—染色体复合物。2．非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难。(√)3．应用体细胞核移植技术生出的犊牛与供体奶牛遗传物质完全相同。(×)提示：应用体细胞核移植技术生出的犊牛与供体奶牛遗传物质基本相同。4．目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是采用化学物质处理。(×)提示：目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法。5．体细胞核移植技术有望增加濒危物种的存活数量。(√)1．“图2－18”中通常用去核的卵母细胞作为受体细胞的原因是什么？(选择性必修3P53“体细胞核移植流程图”提示：它体积大、易操作、营养物质丰富，细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质。2．体细胞核移植技术与诱导iPS细胞相比，有何相似或不同之处？(选择性必修3P54“思考·讨论”)提示：相似之处：后代能够表现出细胞核含有的遗传性状；不同之处：体细胞核移植没有人为改变遗传物质，而诱导iPS细胞，则人为改变了某些基因。1．若通过核移植等技术获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是________________________________________________________________________________________________________________。提示：卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响2．胚胎细胞的核移植获得克隆动物的难度小于体细胞核移植，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易对核移植与克隆的理解1．克隆是指遗传组成完全相同的分子、细胞或个体，即克隆应包含三个层次的内容：(1)分子水平：如DNA复制。(2)细胞水平：如动物细胞培养。(3)个体水平：如克隆动物。2．核移植技术中选用的核供体应为具有优良性状的个体，提供卵母细胞的受体和代孕个体只需为同一物种的健康雌性个体即可。3．动物细胞核移植可以有两种操作方式：一是把供体细胞导入去核的卵母细胞，这是现在常用的方法；二是将供体动物的一个细胞核直接导入去核的卵母细胞，该过程需要用电刺激的方法促进融合。4．用物理或化学方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程，形成早期胚胎才能进行胚胎移植。5．体细胞核移植体现了动物细胞核的全能性，而非动物细胞的全能性。1．科学家利用CRISPR/Cas9基因编辑系统，成功改造了猕猴基因组中与某病症(Z症)相关的SHANK3基因，获得Z症猕猴。由此技术获得了Z症猕猴，可通过体细胞核移植技术得到克隆Z症猕猴，请写出基本程序(用流程图表示)。提示：2．2018年，中国科学家成功培育全球首个体细胞克隆猴“中中”和“华华”。克隆猴的成功为阿尔茨海默病、自闭症等脑疾病以及免疫缺陷、肿瘤等疾病机理研究、干预、诊治带来前所未有的光明前景。与以往用普通猴子做实验相比，克隆猴作为实验动物模型的两大优势在哪里？提示：体细胞克隆猴遗传背景相同，避免个体间差异对实验的干扰，大大减少实验动物的使用数量；体细胞克隆猴制备时间缩短，基因编辑等可在体外培养的细胞进行。考查动物体细胞核移植和克隆动物1．(2021·聊城高三一模)中国科学院动物研究所进行了大熊猫的异种克隆，他们将大熊猫的体细胞核放入兔子的去核卵母细胞之中，并使其成功发育成囊胚，标志着异种核质相容的问题得到解决，异种克隆大熊猫迈过了第一道“坎”，然后至关重要的是选择一种合适的“代孕母体”。下图是该研究的理论流程图，相关叙述正确的是()A．步骤甲和步骤乙中的供体和受体需要同期发情处理B．重组细胞发育成早期胚胎所需营养主要来源于营养液C．重组胚胎培养过程中为了避免杂菌污染，通常需要在培养液中加入抗生素D．步骤乙表示胚胎移植，移植的早期胚胎应培养至囊胚或原肠胚C[步骤乙胚胎移植中的供体和受体需要同期发情处理，步骤甲中需要对兔子的卵母细胞进行去核处理，A错误；重组细胞发育成早期胚胎所需营养主要来源于兔子的去核卵母细胞，B错误；重组胚胎培养过程中通常需要在培养液中加入抗生素，避免杂菌污染，C正确；步骤乙表示胚胎移植，移植的早期胚胎应培养至桑葚胚或囊胚，D错误。]2．(2021·湖南选择性考试)M基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达。现设计实验，将外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技术获得M基因失活的转基因克隆动物A，流程如图所示。回答下列问题：(1)在构建含有片段F的重组质粒过程中，切割质粒DNA的工具酶是_______，这类酶能将特定部位的两个核苷酸之间的________断开。(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是________________________________________________________________________________________。(3)与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率更低，原因是__________________________________________________。从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞，在形态上表现为_______(答出两点即可)，功能上具有________________。(4)鉴定转基因动物：以免疫小鼠的________淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，筛选融合杂种细胞，制备M蛋白的单克隆抗体。简要写出利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活的实验思路：___________________________________________________________________________________________________。[解析](1)构建基因表达载体时，切割质粒DNA要用到限制性内切核酸酶，即限制酶，限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。(2)在进行动物细胞培养的过程中，要定时更换培养液，以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。(3)动物细胞核移植分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，其中体细胞核移植由于动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难。胚胎干细胞具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小、细胞核大、核仁明显，在功能上，具有发育的全能性，即可以分化成为动物体内任何一种组织细胞。(4)在进行单克隆抗体制备时，首先要诱导相应的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。在应用单克隆抗体进行检测时，主要原理是抗原—抗体特异性结合，所以实验思路是取该转基因动物的肝组织细胞，提取其蛋白质，加入适量的M蛋白的单克隆抗体，观察有无凝集现象(抗原—抗体特异性结合的现象)，若有则说明M基因不失活，否则说明M基因失活。[答案](1)限制酶(或限制性内切核酸酶)磷酸二酯键(2)清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害(3)动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难体积小、细胞核大、核仁明显(答出两点即可)发育的全能性(4)B取该转基因动物的肝组织细胞，提取其蛋白质，加入适量的M蛋白的单克隆抗体，观察有无凝集现象(或有无抗原—抗体特异性结合的现象)，若有则说明M基因不失活，若无则说明M基因失活考点5胚胎工程的理论基础1．胚胎工程的概念胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。2．受精(1)概念：精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。(2)场所：在自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。(3)阶段①受精前的准备阶段②受精阶段3．胚胎早期发育1．将精子培养在人工配制的获能液中可使其获能。(√)2．动物排出的卵子成熟程度不同，如猪、羊排出的是初级卵母细胞。(×)提示：马、犬等排出的是初级卵母细胞，猪、羊排出的卵子是次级卵母细胞。3．多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ。(√)4．受精时，精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。(√)5．卵裂时，细胞的数量不断增加，胚胎的总体积也不断增加。(×)提示：卵裂时，细胞的数量不断增加，胚胎的总体积并不增加。6．胚胎干细胞是一类未分化的细胞，可以从早期胚胎中分离获得。(√)7．聚集在囊胚一端的细胞形成内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。(√)1．通常哺乳动物射出的精子数以万计，却只有一个精子与卵子结合，怎样理解这种现象？(选择性必修3P57“文字信息”)提示：这是动物为繁衍后代、延续物种的一种生理保障，能筛选出高质量的精子，提高后代的质量。2．要对移植的早期胚胎进行性别鉴定，通常取滋养层的细胞，尝试解释其中的原因。(选择性必修3P58“文字信息”)提示：滋养层细胞与内细胞团细胞染色体组成相同，且不损伤胚胎。1．实际胚胎工程操作中，受精的标志为__________________________________________________________________________________________________。提示：观察到两个极体或者雌、雄原核2．若将外源基因导入小鼠受精卵，则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵DNA中。这种受精卵有的可发育成转基因小鼠，有的却死亡。请分析因外源基因插入导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内生命活动必需的某些基因不能正常表达1．受精作用(1)刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成减数分裂Ⅰ，需要进一步成熟，直到减数分裂Ⅱ的中期才能与精子结合完成受精过程，这一过程是在输卵管内完成的。(2)受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体，而受精过程完成的标志是雌、雄原核的融合。2．卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律(1)有机物：胚胎没有和母体建立联系，没有从母体获取有机物，而胚胎一直呼吸消耗，有机物总量减少。(2)细胞数目和体积：胚胎总体积并不增加，但细胞数目增多，每个细胞体积减小。(3)细胞中DNA含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。1．若没有阻止多精入卵的机制，可能会出现什么结果？提示：可能出现多个精子与卵细胞结合的现象，造成受精卵含有多个染色体组，而这样的受精卵难以正常发育。2．科学家利用白色品系小鼠a与黑色品系小鼠b培育出了嵌合体小鼠c，流程如图所示。若产下的嵌合体小鼠c的大部分皮肤是白色，试推测可能的原因。提示：来源于白色品系小鼠a的胚胎细胞比来源于黑色品系小鼠b的胚胎细胞更多地发育为皮肤细胞(大部分皮肤细胞由白色品系小鼠a的胚胎细胞分化而来)。考查体内受精及胚胎早期发育过程分析1．(2021·武汉模拟)“试管动物”技术繁育的个体具有健康的体质和重要的商业应用价值。“试管动物”技术繁育的基本过程：良种母畜的卵母细胞＋良种公畜的精子→受精卵→早期胚胎→代孕母畜→试管动物。下列相关叙述正确的是()A．通常选择良种母畜处于MⅠ中期的卵母细胞更有利于进行受精作用B．良种公畜获能的精子与成熟的卵子可在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精C．早期胚胎培养需要依次经历卵裂期、桑葚胚、原肠胚和囊胚等阶段D．代孕母畜可以是同种的，也可以是不同物种的，需对其进行同期发情处理B[通常选择良种母畜处于减数分裂Ⅱ中期的卵母细胞用于受精作用，A错误；从良种公畜提取的精子需要获能后才能与成熟的卵子受精，在获能溶液或者专用的受精溶液中完成，B正确；早期胚胎培养需要依次经历卵裂期、桑葚胚、囊胚和原肠胚等阶段，C错误；代孕母畜一般选择同种生物的成年母畜，对其进行同期发情处理是为了保证移植胚胎所处的生理环境相同，D错误。]2．大千世界，无奇不有，澳大利亚布里斯班一对现年4岁的小姐弟，被确认为全球历来第二对半同卵双胞胎。该对半同卵双胞胎的受精及胚胎发育过程如下图所示。图1图2图3图4(1)图1表示该异常胚胎的受精过程，此时卵母细胞发育到哪一个阶段？______________。该卵母细胞与2个精子受精，这种情况极其罕见，因为机体具有两道防止多精入卵受精的屏障，包括____________________________________________________________________________________________________。(2)图2细胞中包含3个原核，为________(填原核数量和名称)，正常情况下，这种受精卵无法正常发育。但是，该受精卵在母体内神奇的恢复了正常分裂，如图3所示。此时受精卵形成了3极纺锤体，并最终分裂成3个合子(图4)。其中一个合子由1个父系染色体组和1个母系染色体组组成，则另外两个合子的染色体组为：__________________________________________________________________________________________________________________________。从染色体组成角度推测这3个合子的发育结果。包含1个父系染色体组和1个母系染色体组的两个合子正常发育、而仅包含两个父系染色体组的合子发育失败。最终该名母亲成功诞下两名性别不同的婴儿，这两名婴儿的染色体组中，来源于母系的染色体________，来源于父系的染色体________(填“相同”“不相同”或“无法确定”)。(3)胚胎工程的实施建立在对哺乳动物的体内受精和早期胚胎发育的规律基础之上。胚胎工程是对________________进行的多种显微操作和处理技术，如________________(答出两项即可)等技术。[解析](1)卵母细胞只有发育到减数分裂Ⅱ中期才能参与受精，分析图1可知，着丝粒分裂，染色单体分离拉向两极，故此时卵母细胞发育到减数分裂Ⅱ后期。机体具有两道防止多精入卵受精的屏障，包括透明带反应和卵细胞膜反应。(2)据图1可知，这个异常受精卵是由卵母细胞与2个精子受精，故图2细胞中的3个原核包括1个雌原核和2个雄原核。由图3分析可知，此时受精卵形成了3极纺锤体，并最终分裂成3个合子(图4)，其中一个合子由1个父系染色体组和1个母系染色体组组成，则另外两个合子的染色体组为1个父系染色体组和1个母系染色体组，以及两个父系染色体组。包含1个父系染色体组和1个母系染色体组的两个合子正常发育，最终该名母亲成功诞下两名性别不同的婴儿，这两名婴儿来自同一个卵细胞，故来源于母系的染色体相同，这两名婴儿来自不同的精子，且性别不同，说明来源于父系的染色体不相同。(3)胚胎工程是生殖细胞、受精卵或早期胚胎进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。[答案](1)减数分裂Ⅱ的后期透明带反应和卵细胞膜反应(2)1个雌原核和2个雄原核1个父系染色体组和1个母系染色体组，以及两个父系染色体组相同不相同(3)生殖细胞、受精卵或早期胚胎胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养考点6胚胎工程技术及其应用1．体外受精(1)过程卵母细胞的采集(培养至MⅡ期)↓精子的获取(要在体外进行获能处理)↓受精(2)意义：体外受精技术是提高动物繁殖能力的有效措施，还可以为胚胎移植提供可用的胚胎。2．胚胎移植(1)概念：指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。(2)操作程序3．胚胎分割(1)材料：发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。(2)实质：胚胎分割可增加动物后代的数量，其实质是无性繁殖，即克隆。(3)分割要求：在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。(4)意义：促进优良动物品种的繁殖，产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；胚胎移植前进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。1．体外受精前需对采集到的卵母细胞和精子分别在体外进行成熟培养和获能处理。(√)2．移植给受体的胚胎仅通过体外受精技术获得。(×)提示：移植给受体的胚胎可通过转基因技术、核移植技术及体外受精技术等获得。3．胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性与供体保持一致。(√)4．在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。(√)5．超数排卵是应用外源雌性激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。(×)提示：超数排卵应用的外源激素为促性腺激素。6．实践证明，胚胎分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小。(√)1．若一次给受体母牛移入多个体外受精的多个胚胎，产生的后代基因型相同吗？并说明理由。(选择性必修3P61“牛胚胎移植示意图”)提示：不一定相同，因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来。2．对发育到囊胚期的牛胚胎进行二分胚分割时，要将内细胞团均等分割，原因是什么？(选择性必修3P63“牛胚胎性别鉴定和分割示意图”)提示：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养层细胞，为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分发育能力强，少的部分发育受阻或不良，甚至不能发育等问题。1．胚胎移植的实质是___________________________________________________________________________________________________________________。提示：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移2．进行胚胎移植的优势是_______________________________________________________________________________________________________________。提示：可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力1．列表比较试管动物与克隆动物项目试管动物克隆动物技术基础体外受精、胚胎移植核移植技术生殖方式有性生殖无性生殖遗传特性具有双亲的遗传特性主要与供体个体相同意义充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期加速家畜遗传改良进程、挽救濒危物种等相同点二者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植技术，其移植所选胚胎一般是桑葚胚或囊胚2．胚胎移植的三个关键环节(1)移植胚胎必须在原肠胚之前进行，但不能直接移植受精卵。(3)胚胎移植的供体和受体必须是同种生物，同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征。1．比较利用胚胎分割和体细胞核移植技术得到的克隆生物的异同点。提示：相同点：都能获得遗传性状几乎完全相同的个体。不同点：胚胎分割适用于早期胚胎细胞，这些细胞很容易实现全能性，因此取材时间有限。体细胞核移植理论上可使用任何时期、各种类型的体细胞，但全能性较难实现。2．目前我国第三代试管婴儿技术已获突破，不但能解决部分不孕不育问题，还能在胚胎移植前对部分遗传病进行筛查，从而实现优生优育。若要从分子水平对胚胎进行性别鉴定，请写出鉴定的实验设计思路。提示：若要对胚胎进行性别鉴定，可以从待测囊胚中取出滋养层细胞，提取DNA；然后用位于Y染色体上的性别决定基因(SRY基因)的一段碱基作引物，以提取得到的DNA(或滋养层细胞的DNA)为模板进行PCR扩增；最后与SRY特异性探针杂交，出现阳性反应者，胚胎为男性。考查体外受精1．(2021·南通高三模拟)下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述，不正确的是()A．小鼠在特定条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用B．将成熟的卵母细胞与新采集的精子同时放在获能液中培养利于受精C．注射到小鼠囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育D．分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，发育成的个体也会有形态学差异B[小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素(促性腺激素)有促进超数排卵的作用，A正确；处于减数分裂Ⅱ中期的卵母细胞具有受精功能，可以和在获能液中获能的精子受精，B错误；注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以分化形成各种组织，因此可以参与个体器官的发育，C正确；分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，但生物的性状还受环境因素的影响，因此发育成的个体有形态学差异，D正确。]考查胚胎工程技术及其应用2．(2021·沈阳二中高三模拟)胚胎工程技术能充分发挥动物的繁殖潜力，为优良牲畜的大量繁殖提供了有效的办法。下图是育种工作者采用不同方法培育良种牛的过程(a～h为操作过程)，下列相关叙述错误的是()A．为获得大量的卵母细胞，可用促性腺激素处理良种母牛B．采集的精子必须置于ATP溶液中进行获能处理C．若要生产高产奶牛，可取①处细胞做DNA分析鉴定性别D．A、B牛的基因型相同，表型可存在差异B[为获得大量的卵母细胞，需用促性腺激素处理良种母牛，促其超数排卵，A正确；对于牛、羊等家畜采集的精子，必须通过一定的获能溶液如一定浓度的肝素溶液或者钙离子载体使其获能，B错误；若要生产高产奶牛，需从被测的囊胚中取出几个滋养层细胞，提取DNA，对胚胎的性别进行鉴定C正确；A、B牛是胚胎分割的产物，其基因型相同，而表型是由基因和环境共同决定的，即表型可能存在差异，D正确。]3．(2021·河南名校联盟高三联考)近期，一篇有关“公鼠怀孕”的科研论文遭到了大量非科学的讨论攻击，并被“骂”上了微博热搜。“公鼠怀孕”是科研工作者利用一项成熟的生物技术进行的一场成功的动物实验。实验的具体步骤如下：首先，研究人员通过手术将阉割的近交系雄性大鼠和近交系雌性大鼠连接起来，形成了一对异性连接共生体。第二，8周后研究人员对雄性共生体进行子宫移植。第三，待恢复后，将囊胚期胚胎移植到雄性共生体的移植子宫和雌性共生体的原生子宫中。最后，胚胎在雄性共生体的移植子宫内发育成熟后剖腹取出。“公鼠怀孕”实验的成功说明移植胚胎在染色体性别为雄性的联体雄性共生体大鼠的移植子宫里，具有发育成熟的可能性。请回答下列有关问题：(1)研究人员选择近交雄性大鼠和近交雌性大鼠来构建异性连接共生体的好处是___________________。将雄性大鼠进行阉割的目的是_________________。(2)胚胎移植前需要对异性连接共生体注射____________激素，使其具备接受外来胚胎的生理状态。用于进行移植的胚胎可以从受孕初期的雌性大鼠体内分离，也可以通过________技术在体外获得。(3)一些观点认为，“公鼠怀孕”背后实验动物代价太大，实验价值低，且有不符合伦理规范的嫌疑。关于这些质疑，研究人员在实验时就已经采取了相应的措施来减少实验动物的痛苦，这些措施可能是________、__________________________。(4)雄激素不敏感综合征是一种性连锁遗传病，是引起男性假两性畸形的病因之一，在染色体核型为46＋XY的人中发病。该病的主要特点是患者血浆雄激素浓度正常，但靶组织对雄激素缺乏反应或反应不全，结果导致患者男性特征部分或完全丧失，病人呈现女性外观。从激素作用过程来看导致该病的原因可能是___________________________________________________________。[解析](1)近交异性大鼠亲缘关系近，免疫排斥反应小，因此选择近交雄性大鼠和近交雌性大鼠来构建异性连接共生体。将雄性大鼠进行阉割的目的是避免雄性激素对实验的干扰。(2)胚胎移植前，需要对异性连接共生体进行同期发情处理，也就是注射孕(或雌)激素，使其具备接受外来胚胎的生理状态，便于移植。用于进行移植的胚胎可以从受孕初期的雌性大鼠体内分离，也可以通过体外受精技术在体外获得。(3)研究人员在实验时就已经采取了相应的措施来减少实验动物的痛苦，这些措施可能是减少实验动物数量，先麻醉后手术或采用剖宫产快速分娩。(4)该病的主要特点是患者血浆雄激素浓度正常，但靶组织对雄激素缺乏反应或反应不全，说明可能是靶细胞中雄激素受体不足或缺乏导致的。[答案](1)近交异性大鼠亲缘关系近，免疫排斥反应小避免雄性激素对实验的干扰(2)孕(或雌)体外受精(3)减少实验动物数量；先麻醉后手术或采用剖宫产快速分娩(4)靶细胞中雄激素受体不足或缺乏1．核心概念(1)(选择性必修3P34)全能性：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。(2)(选择性必修3P35)脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下，使已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞的过程。(3)(选择性必修3P35)再分化：愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。(4)(选择性必修3P44)细胞贴壁：细胞贴附在培养瓶的瓶壁上的现象。(5)(选择性必修3P44)接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖的现象。(6)(选择性必修3P45)原代培养和传代培养：动物组织经处理后的初次培养称为原代培养，将分瓶后的细胞培养称为传代培养。(7)(选择性必修3P52)动