新高考一轮复习人教版细胞工程学案2

第34讲细胞工程

内容标准细化核心素养

深入理解植物组织培养的原理,动物细胞核移植和克隆技术.胚

生命观念

胎发育的基本过程及胚胎T.程的应用•理解生命的发生发展.

1.理解植物细胞工程的基本技术及其

应用。分析植物组织培养的原理及影响因素.动物细胞培养的条件、细

科学思维

2.了解动物细胞工程常用的技术胞融合和单克隆抗体制备的原理.养成科学思维的习惯，

动物细胞培养、动物细胞融合和动物细

胞核移植等。通过植物组织培养的实验操作和动物细胞培养的操作.培养科学

科学探究

3.理解胚胎工程的理论基础•以及胚胎探究能力。

I：程的技术、应用。

理解生物工程技术在生产上的应用.认同生物技术对社会发展的

社会责任

影响,承担自己应有的社会责任。

-----------------P课前自主检测］-----------------

判断正误并找到课本原文

i.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，即细胞具有全能性。高度分化的植物组织的细胞，在适宜条件下可表现出

全能性。(选择性必修3P34)(V)

2.在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，这是因为

在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。(选择性必修3

P34)(V)

3.植物组织培养只是将离体的植物组织培养在人工配制的培养基上，给予适

宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。(选择性必修3P35)(X)

4.愈伤组织是指在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以

经过再分化，即失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞，进而形成不定

形的薄壁组织团块。(选择性必修3P35)(X)

5.植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键

激素，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。(选择性必修3

P35)(V)

6.在菊花的组织培养实验中，使用的培养基和所有器械都要灭菌。接种操作

必须在酒精灯火焰旁进行，每次使用后的器械不需要灭菌。(选择性必修3

P36)(X)

7.在进行植物体细胞杂交之前,必须先利用纤维素酶和胰蛋白酶去除细胞壁，

获得原生质体。（选择性必修3P37）（X）

8.人工诱导原生质体融合的方法基本可以分为两大类——物理法和化学法。

物理法包括电融合法、离心法等；化学法包括聚乙二醇（PEG）融合法，高Ca2+-

高pH融合法等。（选择性必修3P37）（V）

9.植物体细胞杂交是指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。（选择性必修3P38）（V）

10.植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新

品种方面展示出独特的优势。（选择性必修3P38）（V）

11.快速繁殖（微型繁殖）技术可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，但不

能保持优良品种的遗传特性。（选择性必修3P39）（X）

12.植物顶端分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒。因此，切取一

定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株一定不带病毒。（选择性必修3P40）（X）

13.单倍体育种可先通过花药（或花粉）培养获得单倍体植株，然后经过诱导

染色体加倍，当年就能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植物。极大地缩短

了育种年限。（选择性必修3P40）（V）

14.单倍体植株的细胞中只含有一套染色体。（选择性必修3P40）（X）

15.在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因

此它们容易受到培养条件和诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。（选

择性必修3P41）（V）

16.次生代谢物是一类大分子有机化合物（如酚类、菇类和含氮化合物等），

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。（选

择性必修3P41）（X）

17.动物细胞工程常用的技术包括动物细胞培养、动物细胞融合和动物细胞

核移植等，其中动物细胞融合是动物细胞工程的基础。（选择性必修3P43）（X）

18.动物细胞培养是指从动物体中取出相关组织，将它分散成单个细胞，然

后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。（选择性必修3P43）（J）

19.培养动物细胞一般使用液体培养基，培养基通常需要加入血清等一些天

然成分。(选择性必修3P44)(V)

20.在进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，并将它们置于CO2

培养箱中进行培养,CO2的主要作用是维持培养液的pH。(选择性必修3P44)(V)

21.在进行细胞培养时，将动物组织分散成单个细胞，可采用机械的方法，

或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。(选择性必修3P44)(V)

22.体外培养的动物细胞可以分为两大类：一类细胞能够悬浮在培养液中生

长增殖；另一类需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，大多数细胞属于第一种

类型。(选择性必修3P44)(X)

23.悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物

质缺乏等因素而分裂受阻，还会发生接触抑制现象。(选择性必修3P44)(X)

24.造血干细胞是发现最早、研究最多、应用也最为成熟的胚胎干细胞。(选

择性必修3P46)(X)

25.动物细胞融合技术就是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。

融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。(选择性必修3

P48)(V)

26.动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同。诱导动物细胞融合

的常用方法与诱导植物原生质体融合的方法是一样的，没有特殊之处。(选择性必

修3P48)(X)

27.在单克隆抗体制备过程中，要用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小

鼠的胸腺中得到能产生特定抗体的B淋巴液细胞。(选择性必修3P48)(X)

28.在单克隆抗体制备过程中，B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后，要用特定

的选择培养基进行筛选，筛选出来的就是能够分泌所需抗体的杂交瘤细胞。(选择

性必修3P48)(X)

29.单克隆抗体被广泛用作诊断试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发

挥重要的作用。(选择性必修3P50)(V)

30.动物细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，

使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术，体现了动物

细胞的全能性。（选择性必修3P52）（X）

31.从牛卵巢中采集的卵母细胞可直接用于体细胞核移植。（选择性必修3

P53）（X）

32.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。（选择性

必修3P54）（V）

33.通过体细胞核移植技术已经获得了多种克隆动物，该技术的成功率已经

很高。（选择性必修3P54）（X）

34.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。

胚胎工程技术只包括胚胎移植和胚胎分割。（选择性必修3P56）（X）

35.受精包括受精前的准备阶段和受精阶段，在自然状态下，哺乳动物的受

精在子宫内完成。（选择性必修3P56）（X）

36.精子获能液的成分因动物种类不同而有所差异，常见的有效成分有肝素、

Ca2+载体等。（选择性必修3P56）（J）

37.动物排出的卵子成熟程度相同。（选择性必修3P57）（X）

38.精子入卵后形成雄原核（雄原核比原来精子的核大）；同时卵子完成减数

分裂II,释放第二极体后，形成雌原核。（选择性必修3P57）（V）

39.胚胎发育早期，细胞的数量不断增加，胚胎的总体积也增加。（选择性必

修3P58）（X）

40.胚胎发育至囊胚期时，细胞逐渐分化。（选择性必修3P58）（V）

41.内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎

盘。（选择性必修3P58）（V）

42.采集到的卵母细胞和精子可直接用于体外受精。（选择性必修3P60）（X）

43.胚胎移植是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、

生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。（选择性必修3

P61）（V）

44.胚胎移植主要包括供体、受体的选择和处理，配种或人工授精，胚胎的

收集、检查、培养或保存，胚胎的移植，以及移植后的检查等步骤。（选择性必修

3P61)(V)

45.胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份

等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术，可看作是动物无性繁殖或克隆的方法之

-O（选择性必修3P62）（V）

46.在进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑管胚或囊胚。在分

割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。（选择性必修3P62）（V）

颓gwr

（2020・山东等级考）经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚,通过胚胎工程的

相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是（）

A.用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子

B.体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理

C.胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植

D.遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得

答案C

解析促性腺激素可以使雌鼠超数排卵，获得更多的卵子，A正确；精子只

有获能后才能完成受精，故体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理，B正确；

胚胎移植通常选择原肠胚之前的阶段，如桑甚胚或囊胚阶段，C错误；转基因技

术可以定向改造小鼠的基因，所以遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等

技术获得，D正确。

------------------------［知识自主梳理］------------------------

-细胞工程的概念

1.原理和方法：应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理

和方法。

2.操作水平：回细胞器、细胞或组织水平。

3.目的：获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品。

4.分类：根据操作对象的不同，分为因植物细胞工程和但动物细胞工程。

二植物细胞工程

(一)植物细胞工程的基本技术

1.细胞的全能性

(1)含义：细胞经分裂和分化后，仍然具有圆产生完整生物体或分化成其他各

种细胞的潜能。

(2)植物细胞全能性表达条件：具有完整的细胞结构；处于凶离体状态;提供

一定的因营养、激素和其他适宜外界条件。

(3)全能性大小

植物细胞：受精卵〉生殖细胞〉体细胞。

动物细胞：受精卵〉生殖细胞〉体细胞核(动物细胞全能性受限制，但细胞核

具有全能性)。

2.植物组织培养技术

(1)概念：指将因离体的植物器官、组织或细胞等，培养在曳人工配制的培养

基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成四完整植株的技术。

(2)原理：■植物细胞的全能性。

⑶实验：菊花的组织培养

①实验原理

a.植物细胞一般具有的全能性。

脱会化愈伤再纳：芽、根

b.外植体一定激素和营养等条件组织含特定激素的培养基等器官

c.植物激素中因生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关

键激素，它们的四浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。

②注意事项

a.实验中使用的培养基和所有的器械都要回灭菌。接种操作必须在四酒精灯

火焰旁进行,并且每次使用后的器械都要回宠菌。

b.接种时注意外植体的方向，不要回倒插。

c.诱导愈伤组织期间一般回不需要光照,在后续的培养过程中，每日需要给

予适当时间和强度的四光照。

3.植物体细胞杂交技术

(1)概念：将因不同来源的植物体细胞,在一定条件下融合成嚼杂种细胞,并

杷杂种细胞培育成四新植物体的技术。

(2)操作流程

植物细胞融合a

①过程a为去除四细胞壁获得具有活力的原生质体，用到的酶是圆纤维

素酶和果胶酶。

笔记空间

深入思考

植物体中未离体的组织、细胞并未表现出全能性，可能的原因是什么？

提示在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达出各种蛋

白质，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同组织。

②过程b是原生质体的融合，其原理是园细胞膜具有一定流动性。人工诱

导的方法有物理法，包括因电融合法、离心法等;化学法包括因聚乙二醇(PEG)

融合法、明高Ca?+—高pH融合法等。

③过程c是原生质体融合后再生出四细胞壁，这是原生质体融合成功的标志。

④过程d是题植物组织培养,形成杂种植株，其原理是因植物细胞具有全能

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现

出独特的优势。

(二)植物细胞工程的应用

1.植物繁殖的新途径

(1)快速繁殖(微型繁殖)

①概念：指用于快速繁殖优良品种的四植物组织培养技术,又叫微型繁殖技

术。

②优点：保持优良品种的园遗传特性;高效、快速地实现种苗的回大量繁殖。

③实例：甘蔗、铁皮石斛等试管苗的生产。

(2)作物脱毒

①材料：植物的四分生区(如明茎尖)。分生区附近的病毒极少，甚至因无病

O

②优点：使农作物典增产;提高农产品的品质。

2.作物新品种的培育

(1)单倍体育种(一般用于二倍体)

①过程

四花药离体培养一回单倍体植株耨矗正常植株

②优点：当年就可得到纯合子，能因稳定遗传;极大地四缩短育种年限。

（2）突变体的利用

①过程：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断四增殖状态,

因此容易受到内培养条件和的诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而发生突变。

然后筛选出对人们有用的突变体。

②原理：♦基因突变。

3.细胞产物的工业化生产

（1）次生代谢物

①本质：小分子有机化合物（如酚类、菇类和含氮化合物等）。

②作用：在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等

的重要来源。

（2）细胞产物的工厂化生产

①定义：利用网植物细胞培养来获得目标产物的过程就是细胞产物的工厂化

生产。

②植物细胞培养：指在的离体条件下对的单个植物细胞或电细胞团进行培养

使其增殖的技术。

③优点：它不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经

济、环境保护具有重要意义。

④实例

紫草宁（世界上首例药用植物细胞工程的产品）、紫杉醇、人参皂苔、三七等。

三动物细胞工程

（一）动物细胞工程常用的技术手段

动物细胞工程常用的技术包括圆动物细胞培养、动物细胞核移植和动物细胞

融合等,其中因动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。

(二)动物细胞培养

1.概念：从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的

培养条件下，让这些细胞团生长和增殖的技术。

2.原理：因细胞增殖。

3.条件

(1)营养：使用液体培养基，培养基中含有细胞所需要的各种营养物质，通常

需要加入因血清等一些天然成分。

(2)无菌、无毒的环境

①需要对培养液和所有培养用具进行因灭菌处理以及在回无菌环境下进行操

作。

②培养液还需要的定期更换,以便清除代谢物，防止四细胞代谢物积累对细

胞自身造成危害。

(3)温度、pH和渗透压

①哺乳动物细胞培养的温度多以四工为宜。

②多数动物细胞生存的适宜pH为回。

③渗透压也是动物细胞培养过程中需要考虑的一个重要环境参数。

(4)气体环境

动物细胞培养所需气体主要有四QzMCQz。。2是吗细胞代谢所必需的,C02

的主要作用是回维持培养液的pH。

4.培养过程

(。基本过程

动物组织

,机械方法

i用胰蛋白醐、胶原蛋白酶等处理

分散成单个细胞

添加培养液-----*1

制成细胞悬液

I

转入培养皿或培养瓶，放入COz培养箱中进行原代培养

1分瓶

传代培养

(2)体外培养的动物细胞分类、各自生长和增殖受阻原因和收集方法

①一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖收落集■离心法收集

刀/Zx

，生长和增殖受阻原因F

悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、叫有害代谢物积累和培养液中营养物质

缺乏等因素而分裂受阻。

②大多数细胞需要贴附于某些基质表面(往往贴附于培养瓶的瓶壁上)

I生长和增殖受阻原因FI收集方法F

'同悬浮培养细胞重新用胰蛋白酶

接触抑制：即当贴壁细胞分等处理，使之分散

<

裂生长到表面相互接触时，成单个细胞，然后

、细胞通常会停止分裂增殖。再用离心法收集。

(3)原代培养和传代培养

①原代培养：分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养

②传代培养：分瓶之后的细胞培养。

5.干细胞培养及其应用

(1)存在场所：早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。

(2)类型

①胚胎干细胞(简称ES细胞)：存在于由早期胚胎中,具有分化为成年动物体

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的潜能。

②成体干细胞：是因成体组织或器官内的干细胞,包括骨髓中的造血干细胞、

神经系统中的四神经干细胞和睾丸中的精原干细胞等。成体干细胞具有四组织特

异性,只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力。阳造血干

细胞是发现最早、研究最多、应用也最为成熟的一类成体干细胞。

(3)应用

①在医学上有广泛应用的原因：有自我更新能力及分化潜能，与组织、器官

的发育、再生和修复等密切相关。

②实例：将正常的造血干细胞移植到病人体内，恢复病人的造血和免疫功能；

神经干细胞在治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病方面有重要的应用价值。

(4)诱导多能干细胞(简称iPS细胞)

优势：诱导过程无须破坏胚胎，可避免回免疫排斥反应,应用前景优于胚胎

干细胞。

(三)动物细胞融合

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

化学法：聚乙二醇(PEG)融合法；

生物法：区灭活病毒诱导法;

物理法：电融合法。

3.原理：因细胞膜的流动性。

4.意义：突破了国有性杂交的局限,使因远缘杂交成为可能。

(四)单克隆抗体

1.单克隆抗体制备的思路

把一种B淋巴细胞与能在体外大量增殖的因骨髓瘤细胞融合,所得到的融合

细胞就可能大量增殖，产生足够数量的特定抗体。

2.制备过程

给小鼠注射从因脾脏中分离

特定抗原一多种B淋巴细胞-特定的选择

多种杂交细胞坦照

培养竹赣,''i翻W由如____

痛细胞一巨髓痛细胞—

「体外培养细胞培养液

克隆化培养抗体检测呈

杂交瘤和抗体检测单克隆

阳性的杂交一

细胞注射到小小鼠腹水抗体

痛细胞

鼠腹腔内一

(1)杂交瘤细胞的特点：因既能大量增殖，又能产生某种特异性抗体。

(2)制备单克隆抗体过程中两次筛选的方法及目的

项目第一次筛选第二次筛选

由于小鼠在生活中还受到其他抗

诱导融合后得到多种杂交细胞，

筛选原因原的刺激，产生分泌其他抗体的

另外还有未融合的细胞

淋巴细胞

用特定的选择培养基筛选：未融用96孔板进行克隆化培养和抗

合的细胞和同种细胞融合后形成体检测(每个孔中尽量只接种一

筛选方法

的细胞都会死亡，只有融合的杂个杂交瘤细胞)，经多次筛选得到

交瘤细胞才能生长能产生特异性抗体的细胞群

得到既能分泌所需抗体又能大量

筛选目的四得到杂交瘤细胞

增殖的杂交瘤细胞

笔记空间

深入思考

动物细胞融合与植物体细胞杂交有哪些不同之处？

提示①融合前的处理不同：植物体细胞杂交用纤维素酶和果胶酶去掉细胞

壁，制备成原生质体才能融合，而动物细胞可以直接融合；②诱导方法不完全相

同：相比植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方法是灭活病毒诱导法；③

目的不同：植物体细胞杂交的目的是为了培育杂种植株；动物细胞融合只是为了

获得杂交细胞。

(3)血清抗体与单克隆抗体

名称产生特点

一般从血清中分离，产量低、纯

血清抗体由四浆细胞分泌

度低、特异性差

准确识别抗原的细微差异，与特

单克隆抗体由回杂交瘤细胞分泌定抗原发生特异性结合；能大量

制备

3.应用

(1)作为诊断试剂

广泛用作诊断试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。

(2)运载药物

园抗体一药物偶联物(ADC)通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克

隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC通常由抗体、接头和药物(如

细胞毒素)三部分组成。

(3)治疗疾病

(五)动物体细胞核移植技术和克隆动物

I.动物细胞核移植技术：将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，

使这个重新组合的细胞发育成因新胚胎,继而发育成动物个体的技术。

2.核移植分类：♦胚胎细胞核移植和体细胞核移植。

3.原理：■动物体细胞核具有全能性。

4.动物体细胞核移植技术的过程

,2严£一魔1细胞培养一供体细胞

体细胞--------

注入)"»闻重构胚

他融合法

卵巢卵MII.杞沌拽，作力核»无核卵.用物理或化

母细胞而T显微操作去核推细胞学方法激活

敢构胚

生出与燧］供体遗传物代孕母体产移植胚胎

质基本相同的个体

5.结果：克隆动物性状与供体基本相同。

6.应用

(1)在畜牧生产中，加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。

(2)在医药卫生领域

①可作为生物反应器，生产医用蛋白；

②可作为异种移植的供体；

③可用于细胞、组织、器官的移植。

(3)可用于科学研究：了解胚胎发育及衰老过程；分析致病基因；为研究疾病

的致病机制和开发相应的药物提供帮助。

(4)保护濒危物种

7.存在问题：7成功率低、克隆动物存在健康问题等。

四胚胎工程

(一)胚胎工程的概念

1.操作对象：动物网生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞。

2.技术手段：体外受精、胚胎移植和因胚胎分割等。

3.特点：经过处理后获得的胚胎，还需移植到的雌性动物体内生产后代，以

满足人类的各种需求。

笔记空间

深入思考

1.进行核移植时，为什么要选用去核的Mil中期的卵母细胞？

提示①此类细胞体积大，易于操作；②卵黄多，可为胚胎发育提供充足的

营养；③卵母细胞的细胞质中存在激发细胞核全能性表达的物质。

2.为什么克隆动物性状与供体基本相同？

提示克隆动物的大部分性状受细胞核控制，而细胞核来自供体；克隆动物

的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞的细胞质；生物的性状不仅与遗传物质有关,

还受环境影响。

(二)胚胎工程的理论基础

1.体内受精

(1)场所：雌性动物的因输卵管内。

(2)受精前的准备阶段

①准备阶段1——精子获能：刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须

在因雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后,才能获得受精能力。

②准备阶段2——卵子的准备：动物排出的卵子成熟度不同，有的可能是四初

级卵母细胞,如马、犬等；有的可能是四次级卵母细胞,如猪、羊等。卵子要在

输卵管内进一步成熟，到园Mil期时,才具备与精子受精的能力。

(3)受精阶段

过程主要变化

精子穿越

获能后的精子与卵子相遇时，首先它释放多种酶，以溶解因卵

卵细胞膜

细胞膜外的一些结构,同时借助自身的运动接触卵细胞膜

外的结构

透明带反应（防止多精入卵的第一道屏障）：在精子触及卵细胞

膜的瞬间，卵细胞膜外的四透明萤会迅速发生生理反应，阻

精子入卵止后来的回精壬进入透明带，然后，精子入卵。卵细胞膜反

应（防止多精入卵的第二道屏障）：精子入卵后，回卵细胞膜也

会立即发生生理反应，拒绝其他回鼠再进入卵内

精子入卵后尾部脱离，原有的核膜破裂形成一个新的核膜，

形成雄、

形成雄原核；同时卵子完成四减数分裂II,排出第二极体后，

雌原核

形成雌原核

受精卵形雄、雌原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，回核膜消失,

成含有两个染色体组的合子就是受精卵

2.胚胎早期发育

医砸］一胚胎发育的起点

r①细胞分裂方式为同有丝分裂

②细胞数量而也｝胚胎总体积园并不增加.

目每个细胞体积减小,DNA总量增加,每个

细胞DNA量不变

|〔③场所：透明带内

|桑麻胚|一形成致密的细胞团,形似桑甚

①内细胞团：将来发行成网胎儿的各种组织

②滋养层：沿透明带内喂扩展和排列，将来

囊胚细胞发育成⑳游膜和胎盘

出现分化

③出现囊胚腔

④W化：囊胚进•步扩大，会导致因透明带

破裂,胚胎从其中伸展出来

(三)胚胎工程技术及其应用

1.体外受精

(1)试管动物含义：通过园人工操作使卵子在囚体外受精,经培养发育为四星

期胚胎后,再进行移植产生的个体。

笔记空间

特别提醒

在实际胚胎工程操作中，常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标

志。

(2)体外受精过程

①主要包括：■卵母细胞的采集、明精子的获取和受精等步骤。采集到的卵

母细胞和精子，要分别在体外进行成熟培养和获能处理。

②哺乳动物体外受精过程

新鲜或解冻的精液

I

卵巢精干离心处理

II

Mn期卵母细胞获能精子

।________।

］适当的培养液共同培养

体外受精

受精卵培养

(3)应用：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

⑴概念

通过包体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到因同种的、因生理状态相同

的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。

(2)基本程序

供体、受体的选择和处理一配种或人工授精一胚胎的收集、检查、培养或保

存f胚胎的移植f移植后的检查

⑶过程

优良供体母牛受体母牛

(遗传性状优良，生产能力强)(有健康的体质和正常繁殖能力)

I....同期发情处理........I

超数排卵处理受体发情

(4)优势

①充分发挥雌性优良个体的四繁殖能力。

②大大缩短了供体本身的回繁殖周期。

③对供体施行超数排卵后，可获得多枚胚胎，增加供体一生繁殖后代的数量。

(5)地位：胚胎移植作为胚胎工程的最终技术环节，还将推动胚胎工程其他技

术的研究和应用。

(6)实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。

3.胚胎分割

(1)概念：采用机械方法将园早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经

移植获得同卵双胎或多胎的技术。

(2)胚胎分割时应注意的问题

①胚胎选择：选择发育良好、形态正常的回桑甚胚或因囊胚。

②分割：在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，一定要将国内细胞团均等分割,

以免影响分割后胚胎恢复和进一步发育。

③做DNA分析，鉴定性别时，要取园滋养层细胞。

(3)实质：通过无性生殖或克隆增加后代数量。

笔记空间

深入思考

对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细胞团均等分割？

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。

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胚胎正常发育的

能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。

------------------------［考点题型突破］------------------------

考点1植物细胞工程及应用

Q题型一植物组织培养

1.菊花的组织培养需要严格的无菌操作以避免杂菌污染，下列操作中哪项不

是为了达到此目的()

A.接种时应注意菊花茎段方向，不应倒插

B.将培养基进行高压蒸汽灭菌

C.菊花茎段用软刷轻轻刷洗，刷洗后在流水下冲洗20分钟左右

D.接种前用体积分数为70%的酒精将工作台擦拭一遍

答案A

解析接种时应注意菊花茎段方向，不应倒插是因为生长素从植物形态学上

端向形态学下端的运输过程是一个极性运输的过程，接种时倒插会导致外植体在

培养基中不能正常地完成生根及相关发育，与无菌操作无关。

2.(2017.海南高考)甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为

材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题：

(1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培

养，均能获得试管苗，其原理是

(2)甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖

水解后可得到。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗,

该细胞应具备的条件是(填“具有完整的细胞核”“具有

叶绿体”或“已转入抗性基因”)。

(3)图中A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于

培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是oA

中的愈伤组织是叶肉细胞经_______形成的。

歌磐丛芽根

ABC

(4)若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现

型都相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，(填“能”或

“不能”)采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是

答案(1)绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完

整的植株

(2)葡萄糖、果糖具有完整的细胞核

(3)细胞分裂素、生长素脱分化

(4)不能对杂合体的植株来说，由减数分裂形成的花粉粒的基因型与体细胞

的基因型不同，用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株

解析(1)植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性。

(2)蔗糖水解后可得到葡萄糖、果糖。用细胞作为材料进行培养获得幼苗，细

胞必须具有完整细胞核，才具有发育为个体的一整套遗传信息。

(3)影响植物细胞分化的两种主要激素是细胞分裂素和生长素。A中的愈伤组

织是叶肉细胞经脱分化形成的。

(4)由于花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，用花粉粒进行组织培养得到

的花卉基因型不同于原植株，导致不能保留亲本性状。

题后归纳

1.植物组织培养的关键

(1)条件：离体，一定营养物质，激素(生长素、细胞分裂素)等。

(2)培养基状态：固体培养基(需再分化生根培养基及生芽培养基)。

(3)体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。

(4)光照的应用

脱分化阶段不需要给予光照，再分化阶段需要给予光照，以利于叶绿素的形

成。

2.植物激素在植物组织培养中的作用

生长素/细胞分裂素的比值作用效果

促进根分化、抑制芽形

比值高时

成

促进芽分化、抑制根形

比值低时

成

比值适中促进愈伤组织形成

合题型二植物体细胞杂交

3.以下为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物

细胞，所含有的染色体组分别是AA和BB。据图分析正确的是（）

A.图中①过程通常用纤维素酶和果胶酶处理，目的是获得原生质层

B.过程②常使用灭活的病毒作为诱导剂

C.经过②和③过程形成的c细胞的染色体组不一定为AABB

D.该技术流程的目的是获得杂种细胞，优点是打破生殖隔离，实现远缘杂

交育种

答案C

解析图中①过程是利用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁获得原生质体的

过程，A错误；过程②是诱导原生质体a和b融合的过程，常使用聚乙二醇作为

诱导剂，也可用电融合或离心等的方法，灭活的病毒可促进动物细胞融合，B错

误；融合形成的c细胞有三种：AAAA、BBBBsAABB,C正确；植物体细胞杂

交技术的目的是获得杂种植物，D错误。

4.(2021.重庆选择性考试适应性测试)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。

原生

出

甘蓝体再

合

"质体［融合融选择

肉体芽

细胞细胞生

生

原分裂培养培养

生

的处理诱导植

质

体

根

株

萝卜体原生

细胞质体

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O诱导原生

质体融合常用的化学诱导剂是O原生质体融合成功的标志是

O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。

答案⑴纤维素酶和果胶酶PEG(聚乙二醇)杂种细胞再生成细胞壁愈

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

解析(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。

技法提升

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。

⑵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，其体细胞中染色体为（2x+2y）条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。

分题型三植物细胞工程的应用

5.用组织培养技术繁殖一种名贵花卉的过程中，下列叙述不正确的是（）

A.对外植体进行表面消毒时，既要考虑药剂的消毒效果，又要考虑植物的

耐药能力

B.在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞

C.用花粉离体培养可获得单倍体植株，说明花粉细胞仍具有全能性

D.诱导愈伤组织生根时，培养基内通常应含生长素类调节剂

答案B

解析在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，因为愈伤组织有细胞壁，

细胞不能融合，所以无法得到染色体加倍的细胞，B错误；用花粉离体培养可以

得到单倍体植株，说明花粉细胞具有全能性，C正确；诱导愈伤组织生根时，培

养基中应含有生长素和细胞分裂素，且生长素用量比细胞分裂素用量比值要高，

D正确。

6.（2020.安徽黄山一模）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。

TI—南方红SL杉

加

胞180

干

用6

g/

•4

匚

(

培2

养

液n

)

51015202530354045

培养时间/d

南方红豆杉

51015202530354045

培养时间㈤

(1)紫杉醇属于植物的,可通过________________获得目标

产物，这个过程就是___________________O

(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

______________________________________________________________(答三点

即可)；与传统方法获得紫杉醇相比，利用植物细胞培养技术生产紫杉醇，具有

等优点(答两点即可)。

(3)植物生长调节剂在植物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_______________-

答案(1)次生代谢物植物细胞培养细胞产物的工厂化生产

(2)培养的细胞数量减少、某些代谢产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)促进细胞的伸长

解析(2)对比分析两个曲线图可知，三种红豆杉在培养后期，不仅细胞数量

在下降，紫杉醇的含量也随之下降，说明细胞数量会影响紫杉醇的产量；某些代

谢产物的积累会改变培养液的理化性质，从而影响细胞的代谢，所以某些代谢产

物积累等会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

。2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。

考点2动物细胞工程

e题型一动物细胞培养

1.（2020.海南二联）下列关于动物细胞工程的叙述，不正确的是（）

A.动物细胞培养所依据的生物学原理是细胞的增殖

B.所有动物细胞在培养过程中均会出现接触抑制的现象

C.iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞

D.在进行动物细胞培养时，通常需要在合成培养基中加入血清等天然成分

答案B

解析体外培养的动物细胞可以分为两大类：一类细胞能悬浮在培养液中生

长增殖；另一类则要贴附于某些基质表面才能生长增殖，这类细胞在生长增殖时

会发生接触抑制现象，B错误。

2.（2020•山东荷泽一模）2020年初，荷兰某研究所利用蛇干细胞培养出可分

泌毒液的蛇毒腺微型组织，让毒素的获取途径更加安全和简单。下列叙述正确的

是（）

A.培养蛇干细胞时02的作用是维持培养液pH的稳定

B.蛇毒腺微型组织基因的表达与蛇干细胞不完全相同

C.利用蛇干细胞的大量增殖即可获得大量分泌毒液的细胞

D.培养蛇毒腺微型组织与哺乳动物细胞培养的条件完全相同

答案B

解析培养蛇干细胞时，CO2的作用是维持培养液pH稳定，A错误；蛇毒

腺微型组织已经分化，具有特定的形态和功能，与蛇干细胞的一些基因的表达相

同，如呼吸酶基因，也有一些特定基因的表达不同，如与毒素合成有关的基因的

表达，B正确；蛇干细胞没有分化成毒腺细胞，不能合成大量毒液，不能只通过

增殖得到大量分泌毒液的细胞，C错误；蛇属于变温动物，培养时需要的温度低

于哺乳动物，D错误。

3.回答下列有关动物细胞培养的问题：

(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面____时，细

胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的。要使贴壁的细胞从瓶壁上分

离下来，需要用酶处理，常用的酶是____________o

(2)人们通常将分瓶之前的细胞培养称为,将分瓶之后的细胞培养称

为-在进行传代培养时，悬浮培养的细胞直接用离心法收集，贴壁细胞

要怎样收集？

(3)用某种大分子染料对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不

染色，原因是

(4)检查某种有毒物质是否能改变细胞染色体的数目，最好选用分裂到

期的细胞用显微镜进行观察。

(5)给患者移植经细胞培养形成的皮肤后，发生了排斥现象，这是因为机体把

移植的皮肤当作进行攻击。

答案(1)相互接触接触抑制胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)

(2)原代培养传代培养贴壁细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成

单个细胞，然后再用离心法收集

(3)活细胞的细胞膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，故活细

胞不能着色，而死细胞的细胞膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞

内而着色

（4）中（5）抗原

题型二动物细胞融合及单克隆抗体的制备

4.（2020•海南新高考线上诊断）下列有关动物细胞融合和植物细胞融合的说

法，正确的是（）

A.都可以用灭活的病毒促进细胞融合

B.细胞融合前都要先制备原生质体

C.依据的原理都是细胞的全能性

D.都能够使远缘杂交成为可能

答案D

解析植物原生质体的融合常用物理法和化学法，不能用病毒诱导融合，病

毒可用于动物细胞融合，A错误；植物细胞融合前需要用纤维素酶和果胶酶处理,

制备原生质体，而动物细胞不需要，B错误；动物细胞融合和植物细胞融合依据

的原理都是细胞膜的流动性，C错误；动物细胞融合和植物细胞融合都能打破生

殖隔离，使远缘杂交成为可能，D正确。