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专题33 细胞工程和胚胎工程（串讲）-备战高考生物一轮复习串讲精练（新高考专用）
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这是一份专题33 细胞工程和胚胎工程（串讲）-备战高考生物一轮复习串讲精练（新高考专用），文件包含专题33细胞工程和胚胎工程串讲原卷版docx、专题33细胞工程和胚胎工程串讲解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共40页， 欢迎下载使用。
1．植物组织培养
(1)理论基础：植物细胞的全能性。即具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
(2)流程
①脱分化：让已分化的细胞，经过诱导后，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：愈伤组织细胞内基因选择性表达，形成具有不同功能的细胞。
(3)优势：只进行有丝分裂，子代与亲代的遗传物质相同，不出现性状分离。
2.(1)固体培养基中的无机营养成分包括水、无机盐，有机营养成分包括小分子糖类、氨基酸等物质。
(2)培养基中的蔗糖起什么作用？蔗糖不仅提供碳源，还可以维持细胞渗透压。
3．植物体细胞杂交技术
(1)概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
(2)流程
①去壁：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：即原生质体的融合。原理是细胞膜具有一定的流动性，物理法包括离心、振荡、电激等；化学法一般用聚乙二醇，融合成功的标志是再生出细胞壁。
③培养：植物组织培养，其原理是植物细胞的全能性。
(3)意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
4.为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
主要原因是生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，不能像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达。
5．植物细胞工程的实际应用
(1)植物繁殖的新途径
①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
微型繁殖是无性繁殖，进行有丝分裂，其遗传物质不变。
②作物脱毒：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。
③人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
(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：即利用植物组织培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。
采用液体培养基，培养到愈伤组织阶段，得到的是愈伤组织细胞的代谢产物。
6.(1)胚状体是由愈伤组织再分化而来，是已分化的结构，相当于正常受精卵发育形成的胚，与其有类似的结构和发育过程。
(2)针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。植物组织培养过程控制无菌的原因是避免微生物的污染。
(3)植物组织培养离体的细胞能表达全能性的原因是离体细胞含有本物种全部的遗传信息，若不离体这些细胞在母体上发生基因选择性表达而分化。
1．光照的控制：在愈伤组织的诱导阶段往往要避光培养，有利于细胞脱分化产生愈伤组织。当愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，以利于叶片内叶绿素的合成。
2．植物激素对植物组织培养的影响
(1)按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果
(2)当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向
典例1.应用植物组织培养技术，不仅可实现种苗的快速繁殖、培育无病毒植株，也可加快作物及苗木育种。下面是培育柑橘耐盐植株的实验流程：
eq \a\vs4\al\c1(茎,段)→eq \a\vs4\al\c1(愈伤,组织)eq \(―――――――――――――→,\s\up7(处理1：先用γ射线照射),\s\d5(处理2：后在培养基中加入物质X))eq \a\vs4\al\c1(挑选生长的,愈伤组织)→eq \a\vs4\al\c1(耐盐,植株)
回答下列问题：
(1)愈伤组织是由离体的茎段经__________过程形成的，此时愈伤组织细胞____________(填“具有”或“不具有”)细胞的全能性，愈伤组织经过________过程形成耐盐植株。在植物组织培养的培养基中除无机营养成分、有机营养成分、琼脂外，还需要添加______________。
(2)对愈伤组织进行了两次处理，处理1中γ射线照射的目的是______________，用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织，原因是__________________________________________
_____________________________________________________________________________；
处理2中添加的物质X为______________。
(3)植物组织培养技术也被广泛应用于其他作物的育种中。在培育白菜—甘蓝、三倍体无子西瓜、农杆菌转化法获得抗虫棉中，必须用到植物组织培养技术的是_____________________
______________________________________________________________________________。
【答案】(1)脱分化 具有 再分化 植物激素
(2)诱导基因突变 愈伤组织细胞处于不断分裂状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变 氯化钠
(3)培育白菜—甘蓝、农杆菌转化法获得抗虫棉
【解析】(1)愈伤组织是离体的茎段脱分化形成的，每个细胞都脱离了原来的分化状态，都具有全能性，愈伤组织经过再分化过程才能形成植株。在植物组织培养过程中，除了加入营养物质之外，还要加入植物激素，因为植物激素在脱分化和再分化过程中起重要作用。
(3)白菜—甘蓝形成的过程中，先形成杂种细胞，再由杂种细胞利用植物组织培养技术培育成杂种植株；农杆菌转化法获得抗虫棉的过程中，将目的基因导入植物细胞，再通过植物组织培养技术形成植株。
典例2.科学家用植物体细胞杂交的方法，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株，如图1所示，其中①～⑤表示过程，a～f表示细胞、组织或植株。育种工作者还利用番茄进行了如图2所示的三组实验。据图回答下列问题：
(1)与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为______________。
(2)过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的____________存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。
(3)如果形成c的a、b原生质体都来自番茄细胞，那么更简单地得到番茄植株f的处理方法是______________________________________________。
(4)若杂种植株在有丝分裂过程中，仅保留番茄的染色体而马铃薯的染色体会不断丢失，采用特异性引物对番茄和马铃薯基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。图3是用该引物对双亲及4棵再生植株1～4进行PCR扩增的结果。据图判断，再生植株1～4中一定是杂种植株的有________(多选)。
(5)图2中过程Ⅰ培育植物体A主要应用了__________________技术。
(6)用红果多室(Yymm)番茄植株的花粉进行Ⅱ、Ⅲ有关实验，则过程Ⅱ中，培育植物体B的方法(Ⅱ)称为__________________。
【答案】(1)高尔基体 (2)叶绿体 (3)用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 (4)1、2、4 (5)植物组织培养
(6)单倍体育种
【解析】图1是利用植物体细胞杂交技术培育杂种植株，具体过程包括诱导原生质体融合成杂种细胞和利用植物组织培养技术培育成杂种植株两个过程。过程①是通过酶解法去除细胞壁获得原生质体a和b，过程②是通过物理或化学方法(如聚乙二醇)诱导原生质体融合成c，过程③是再生细胞壁形成杂种细胞d，过程④是脱分化过程形成愈伤组织e，过程⑤是再分化生成完整植株，过程④和⑤是利用植株组织培养技术培育完整植株。图3中1、2和4植株中同时含有番茄和马铃薯的染色体，而3只含有番茄的染色体，因此再生植株1～4中一定是杂种植株的有1、2、4。
考点二 动物细胞培养和核移植技术
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)过程：取动物组织块，剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，分散成单个细胞，放入适宜的培养液，进行原代培养后传代培养。
(3)培养条件
①无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理；添加一定量的抗生素；定期更换培养液以清除代谢产物。
②营养：除正常的有机和无机营养外，还需加入血清、血浆等一些天然成分。
③温度和pH：适宜温度为36.5±0.5_℃(哺乳动物)，pH为7.2～7.4(多数细胞)。
④气体环境：95%空气加5%CO2(维持培养液的pH)。
(4)应用：生物制品的生产、检测有毒物质、医学研究等。
胰蛋白酶处理动物组织，对细胞的消化有两种情况：
(1)短时间内不会被消化，原因是细胞表面具有糖蛋白，对细胞具有一定的保护作用。
(2)长时间后细胞会被消化，原因是细胞表面糖蛋白的保护作用是有限的；细胞膜的主要成分包括磷脂和蛋白质，蛋白质可被胰蛋白酶水解。
2．动物体细胞核移植技术和克隆动物
原理：动物体细胞核具有全能性。
(1)核移植技术中必须先去掉受体卵母细胞的细胞核的原因是保证核移植动物的核遗传物质全部来自供体细胞。
(2)用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，原因是10代以内的细胞一般保持正常的二倍体核型，未发生基因突变。
(3)通过体细胞核移植方法生产的克隆动物，不是对体细胞供体动物进行了100%的复制，原因是克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，其核外还有少量的DNA，即线粒体中的DNA来自受体卵母细胞。此外，动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系。
1．辨析动物细胞培养相关的两组概念
(1)细胞贴壁与接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为接触抑制。
(2)原代培养与传代培养
①原代培养：动物组织消化后的初次培养称为原代培养。原代培养的细胞核型正常。
②传代培养：贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。这样的培养过程通常被称为传代培养。一般情况下，细胞在传至10～50代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化。
2．植物组织培养与动物细胞培养的比较
典例1.某研究小组进行药物实验时，以动物肝细胞为材料，测定药物对体外培养细胞的毒性。供培养的细胞有甲、乙两种，甲细胞为正常肝细胞，乙细胞为肝肿瘤细胞。请回答下列有关动物细胞培养的问题：
（1）动物细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是_____________________。
（2）将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养，培养液及其他培养条件均相同，一段时间后，观察到甲细胞数量比乙细胞数量________。
（3）在两种细胞生长过程中，当甲细胞铺满瓶壁时，其生长______。药物实验需要大量细胞，两种细胞频繁传代，甲细胞比乙细胞可以传代的次数更________。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液，需用________消化处理。
（4）某研究小组研究了血清对正常细胞和癌细胞培养的影响，实验结果如图。
从该图提供的信息可以获得的正确结论有_________________________________________。
【答案】（1）维持培养液的pH （2）少 （3）停止 少 胰蛋白酶 （4）①有无血清对正常细胞培养的影响不同；②培养基中补充血清有助于正常细胞的培养；③培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大
【解析】（1）动物细胞培养时加入含5%CO2的目的是为了维持培养液的pH。（2）已知甲细胞为正常肝细胞，乙细胞为肝肿瘤细胞。肝肿瘤细胞比正常肝细胞的分裂能力强，细胞周期短，因此在其他条件相同时，相同时间内肝肿瘤细胞产生的子代细胞多。（3）甲细胞为正常肝细胞，存在接触抑制，而乙细胞为肿瘤细胞，已经失去接触抑制现象，因此在这两种细胞生长过程中，当甲细胞铺满瓶壁时，其生长停止。乙细胞能无限增殖，因此其传代的次数比甲多；胰蛋白酶能消化组织细胞间的蛋白质，使组织细胞分散成单个细胞。（4）从图中曲线可看出培养基中有无血清对癌细胞的培养影响不大，即二者的细胞数在曲线上差别不大。正常细胞的培养过程中有血清的培养基在相同时间内培养得到的细胞数远远多于无血清的培养基所获得的细胞数。癌细胞培养与正常细胞培养二者的差距比较大，正常细胞达到一定的数目后不再增加，而癌细胞却能不断增加。
典例2.科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如图所示。请据图回答下列问题：
（1）由过程①获得的A为____________________________________。
（2）在核移植之前，必须先去掉受体卵母细胞的细胞核，目的是_____________________________________________________________________________。
受体应选用__________________期的卵母细胞。
（3）进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生____________________，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。
（4）利用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为________________________________________________________________________。
【答案】（1）含目的基因的表达载体 （2）保证克隆动物的核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞 减数第二次分裂中（或MⅡ中） （3）免疫排斥反应 （4）整合有目的基因的胎儿成纤维细胞可进行传代培养
【解析】（1）在基因工程中，构建基因表达载体后才能将目的基因导入受体细胞。（2）核移植技术选用的受体细胞是处于减数第二次分裂中期（MⅡ中期）的卵母细胞，需去掉受体卵母细胞的细胞核，以保证得到的克隆动物的核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞。（3）胚胎移植时受体动物对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎的存活提供了可能。（4）由于整合有目的基因的胎儿成纤维细胞具有增殖能力，可进行传代培养，所以理论上可利用动物细胞培养技术和核移植技术获得无限个转基因绵羊。
考点三 动物细胞融合与单克隆抗体
1．动物细胞融合
(1)概念：两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，也称细胞杂交。
(2)条件：需要用聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒或电激等诱导因素。
(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、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
(6)灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，并不破坏病原体的抗原结构。
(7)灭活病毒诱导细胞融合与病毒和细胞含的糖蛋白有关。
2．单克隆抗体
(1)制备原理：一种浆细胞产生一种抗体，浆细胞在体外不能无限增殖；骨髓瘤细胞能无限增殖；浆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，又能产生专一的抗体。
(2)制备单克隆抗体过程中，若仅考虑细胞的两两融合，B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞融合后产生的细胞有B细胞自身融合、骨髓瘤细胞自身融合，杂交瘤细胞3种类型，出现不同种类型是因为细胞融合是随机的。
(3)杂交瘤细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体。
(4)单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高，并可以大量制备。
1．植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
2．细胞融合与单克隆抗体的制备
典例1.下列对植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较，描述正确的是( )
A．动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，诱导融合的方法也完全相同
B．只有植物体细胞杂交可跨越种属间的生殖隔离，突破有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
C．利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为生产单克隆抗体开辟了新途径
D．目前科学家终于实现了两个植物物种间的体细胞杂交，得到了同时具有两个物种遗传物质的超级植物，并使它们的性状全部得以体现
【答案】C
【解析】动物细胞融合的诱导方法有生物方法，如用灭活的病毒，而植物原生质体融合没有生物方法；两个植物物种间的体细胞杂交，得到了同时具有两个物种遗传物质的超级植物，但目前不能使它们的性状全部能得以体现。
典例2.单克隆抗体特异性强、灵敏度高，可以大量制备，已被广泛应用于疾病的诊断和治疗。用H7N9病毒制备单克隆抗体的流程如下图所示：
(1)过程③常用的方法是_______________________________________________________。
(2)向小鼠体内注射抗原蛋白，使小鼠产生____________免疫。从小鼠体内分离的细胞Ⅰ是________________，细胞Ⅱ应具有的特点是______________________________________。
(3)体外培养细胞Ⅱ，首先应保证其处于________________________________________
的环境中，其次需要提供充足的营养和适宜的温度等。
(4)对于转基因成功的细胞Ⅱ还要进行克隆化培养和________________________检测。
(5)若要预防H7N9禽流感，可用图中的__________________作为疫苗。
【答案】(1)显微注射技术
(2)体液 已免疫的B淋巴细胞(或浆细胞) 既能无限增殖，又能产生特异性抗体
(3)无菌、无毒
(4)(专一性)抗体
(5)抗原蛋白
【解析】(1)过程③是将重组DNA导入动物细胞，常用的方法是显微注射技术。(2)向小鼠体内注射抗原蛋白，其目的是使小鼠产生免疫反应，进而使小鼠体内产生能分泌所需抗体的已免疫的B淋巴细胞或浆细胞，而产生已免疫的B淋巴细胞或浆细胞的过程属于体液免疫。从小鼠体内分离的细胞Ⅰ能分泌抗体，因此是已免疫的B淋巴细胞或浆细胞。细胞Ⅱ是从细胞Ⅰ中筛选出来的、能分泌所需抗体的已免疫的B淋巴细胞或浆细胞；由于导入了无限增殖调控基因，所以细胞Ⅱ既能无限增殖，又能产生特异性抗体。(3)体外培养细胞Ⅱ需借助动物细胞培养技术，应保证其处于无菌、无毒的环境中。(4)对于转基因成功的细胞Ⅱ还要进行克隆化培养和(专一性)抗体检测，才能获得足量所需要的细胞。(5)疫苗为毒性弱的抗原，因此要预防H7N9禽流感，可以用图中的抗原蛋白作为疫苗。
考点四 体内受精与早期胚胎发育
1．精子和卵子的发生
(1)精子的发生
①场所：雄性动物的睾丸内。
②时期：从初情期开始，直到生殖机能衰退。
(2)卵子的发生
①场所：雌性动物的卵巢内。
②时期：在动物胚胎性别分化以后。
2．受精
(1)概念：精子和卵子结合形成合子(受精卵)的过程。
(2)场所：雌性动物的输卵管内。
(3)精子需要获能，卵子需要发育到M = 2 \* ROMAN \* MERGEFORMAT II期才有受精能力。
(4)精子和卵子发生的重要区别是卵泡的形成和在卵巢内的储备是在胎儿时期完成的。
(5)判断卵子是否受精的重要标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。
3．早期胚胎发育：发育的起点是受精卵，进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有缩小。桑椹胚时细胞的全能性最高，是胚胎分割的最佳时期。囊胚分化成了滋养层、囊胚腔和内细胞团三部分，滋养层将来发育成胎盘和胎膜；内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。
1．精子和卵子的发生的比较
2．受精过程中的“三大反应”“两道屏障”
3．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：胚胎总体积不变或略有缩小，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。
典例1.如图为家畜卵子发生和成熟示意图(n表示染色体组)。下列叙述错误的是( )
A．Ⅰ→Ⅱ过程中细胞核内DNA数目加倍
B．Ⅱ的形成和在卵巢中的储备是在胎儿时期完成的
C．减数第一次分裂在排卵前后完成，排出的Ⅲ为成熟的卵子
D．Ⅳ为受精卵，在卵细胞膜和透明带的间隙可观察到两个极体
【答案】C
【解析】Ⅰ→Ⅱ过程为染色体复制，复制完成后，细胞核内DNA数目加倍；Ⅱ的形成和在卵巢中的储备是在胎儿时期完成的；减数第一次分裂在排卵前后完成，排出的Ⅲ为一个次级卵母细胞和一个第一极体，次级卵母细胞的减数第二次分裂是在精子和卵子结合过程中完成的。次级卵母细胞分裂产生一个成熟卵子和一个第二极体，故排出的Ⅲ不是成熟卵子；Ⅳ细胞核的染色体数目为2n，为受精卵，此时在卵细胞膜和透明带的间隙可观察到两个极体。
典例2.根据哺乳动物受精作用和胚胎发育的有关内容，回答下列问题：
(1)防止多精入卵的两道屏障是________________反应。
(2)胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的，这一时期称为________期。
(3)早期胚胎发育要经过若干发育阶段，在____________阶段，内细胞团的细胞开始出现分化，其实质是____________________，为了研究内细胞团细胞的迁移和分化情况，将内细胞团的表层细胞的DNA进行放射性同位素标记，当胚胎发育至原肠胚阶段，可发现放射性出现在__________(填“部位A”“部位B”“部位C”或“部位D”)。
【答案】(1)透明带反应和卵细胞膜 (2)卵裂 (3)原肠胚 基因的选择性表达 部位A
【解析】囊胚阶段细胞分化形成内细胞团和滋养层；在原肠胚阶段，内细胞团的细胞开始出现分化，而细胞分化的实质是基因的选择性表达。内细胞团的表层细胞将形成外胚层，即图中部位A。
考点五 胚胎工程及其应用
1.超数排卵是给供体注射促性腺激素，使一头母畜一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的卵子。此法用于卵母细胞的采集时，适用于小鼠、兔、猪、羊等，获得卵子能直接与获能的精子在体外受精。
2．胚胎工程的应用及前景
(1)胚胎移植
概念：指将雌性动物体内的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体叫供体，接受胚胎的个体叫受体。
实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
胚胎移植中的“冲卵”和体内产生配子时的“排卵”有何不同？
排卵是指卵子从卵泡中排出，冲卵是指把供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出来。
(2)胚胎分割
①材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。
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：对囊胚分割时，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。
(3)胚胎干细胞及其应用
(4)胚胎移植的优势是充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
1．体外受精和早期胚胎培养
(1)体外受精
(2)胚胎的早期培养
地位：是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。
生理学基础
2．早期胚胎培养液与动物细胞培养液成分的比较
3.胚胎移植中的四个注意点
4．干细胞的种类
典例1.下图为培育转基因山羊生产人β-酪蛋白的流程图，下列叙述正确的是( )
A．过程①所用的人β-酪蛋白基因可从人cDNA文库中获得
B．过程②可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植
C．过程③不可使用胚胎分割技术扩大转基因山羊群体
D．过程④人β-酪蛋白基因在细胞质内进行转录、翻译
【答案】A
【解析】由图可知，过程①表示基因表达载体的构建，目的基因(人β-酪蛋白基因)的获取方法有很多，从人cDNA文库中获取是其方法之一，A正确；过程②表示胚胎移植，山羊的胚胎移植应在囊胚期以前进行，B错误；胚胎分割可以得到多个遗传性状相同的个体，在过程③中可以应用，C错误；真核生物基因的表达中转录过程发生在细胞核，翻译过程发生在细胞质，D错误。
典例2.(2020·河北百校联盟)和牛是世界公认的高档肉牛品种，其体型较小，肉质鲜嫩，营养丰富。我国科研人员利用胚胎移植技术，按如图所示流程操作，成功地批量培育了和牛这一优良品种。请回答下列问题：
(1)用________激素处理，可使供体母牛超数排卵，过程①中产生的精子需要进行________处理后才具有与卵细胞受精的能力。
(2)试管牛的培育需要的工程技术有________________________和胚胎移植等。
(3)移植的胚胎处于________期，移入的甲胚胎能在代孕雌牛子宫中存活的生理基础是__________________________________；为培育子代雌性小牛，胚胎移植前须进行性别鉴定，宜取图中[ ]________细胞进行DNA分析。
(4)为提高胚胎利用效率，尽快获得数量较多的子代和牛，图中甲环节是对牛胚胎所做的处理，使用的技术称为____________，最终目的是______________________；这一过程中，要特别注意将内细胞团________分割，其原因是_____________________________________________________________________________。
【答案】(1)促性腺 获能 (2)体外受精、早期胚胎培养 (3)囊胚 受体雌牛子宫对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应 乙 滋养层 (4)胚胎分割 产生多个基因型相同的后代 均等 若分割不均匀，将影响分割后的胚胎恢复和发育，如含内细胞团少的部分发育不良或不发育
【解析】(1)用促性腺激素处理供体母牛后，可使供体母牛超数排卵，采集的精子往往需要经过获能处理后才具有与卵细胞受精的能力。(3)题图中移植的胚胎处于囊胚期；移入的胚胎能在受体雌牛子宫中存活，其生理基础是代孕雌牛子宫对外来胚胎基本不会发生免疫排斥反应；另外，为培育雌性奶牛，胚胎移植前须进行性别鉴定，应取早期胚胎的滋养层细胞进行DNA分析。
1.(2020·山东，13)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。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，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如下图所示。下列说法错误的是( )
A．过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞
B．过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂
C．过程③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合
D．耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段
【答案】C
【解析】植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，过程①需用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得原生质体，A项正确；紫外线属于诱发变异的物理因素，紫外线照射的目的是使中间偃麦草的染色体断裂，B项正确；过程③为诱导植物原生质体融合，常用离心、振动、电激、聚乙二醇作为诱导剂等方式处理，不用灭活的病毒诱导，C项错误；普通小麦没有耐盐基因，耐盐小麦的形成是将来自中间偃麦草的含有耐盐基因的染色体片段整合到普通小麦染色体上的结果，D项正确。
2.(2020·山东，14)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】用促性腺激素处理雌性动物可以促使其超数排卵，A项正确；只有获能的精子才能进行受精作用，因此进行体外受精前，要对精子进行获能处理，B项正确；不同动物胚胎移植的时间不同，如牛、羊一般要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段才能进行移植，小鼠和家兔等可在更早的阶段移植，C项错误；遗传改造小鼠胚胎干细胞需要用到转基因等技术，D项正确。
3.(2020·江苏，23改编)小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞，制备流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A．为获得更多的囊胚，采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子
B．细胞a和细胞b内含有的核基因不同，所以全能性高低不同
C．用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞
D．胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养
【答案】D
【解析】哺乳动物进行体外受精时很容易获得大量精子，因为自然状态下雄性哺乳动物产生的精子数量就很多，不容易大量获取的是卵细胞，因而通常需要用促性腺激素处理雌性哺乳动物，使其一次性产生更多的卵细胞，来培养更多的胚胎，A项错误；细胞分化是基因选择性表达的结果，不改变基因的种类和数量，细胞a和细胞b内含有的核基因相同，B项错误；细胞培养过程中分散细胞时，用胰蛋白酶等处理组织，分散得到单细胞悬液，不是破坏了细胞的膜蛋白，而仅仅是分解掉细胞间的黏连蛋白，C项错误；动物细胞的培养需要使用CO2培养箱，D项正确。
4.（2023·山东·高考真题）利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物。下列说法正确的是（ ）
A．利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物
B．植物细胞体积小，故不能通过该技术进行其产物的工厂化生产
C．次生代谢物是植物所必需的，但含量少，应选择产量高的细胞进行培养
D．该技术主要利用促进细胞生长的培养条件提高单个细胞中次生代谢物的含量
【答案】A
【解析】A、有些产物不能或难以通过化学合成途径得到，故可利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物，A正确；
B、利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物，故可通过该技术进行植物细胞产物的工厂化生产，B错误；
C、次生代谢物不是植物生长所必需的，其含量少，可以通过增加细胞的数量来增加次生代谢产物的产量，C错误；
D、细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞分裂的培养条件，提高了多个细胞中次生代谢物的含量，不能提高单个细胞中次生代谢物的含量，D错误。
故选A。
5.(2020·全国Ⅲ，38)W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得W，基本过程如图所示。
回答下列问题：
(1)步骤①中需要使用的工具酶有________________________________________________
____________。步骤②和③所代表的操作分别是______和________。步骤④称为__________。
(2)与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的____________(答出2点即可)的限制。
(3)一般来说，在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息________(填“相同”或“不同”)，原因是______________________________
_____________________________________________________________________________。
(4)从上述流程可知，制备生物反应器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技术有
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________(答出2点即可)。
【答案】(1)限制性内切核酸酶、DNA连接酶 显微注射 体外培养 胚胎移植 (2)性别、年龄 (3)相同 两种上皮细胞都是体细胞，且来源于同一个受精卵 (4)体外受精、胚胎移植
【解析】 (1)构建基因表达载体时，需要用限制性核酸内切酶切割W基因和载体，再由DNA连接酶将两者连接起来。步骤②是将目的基因导入受体细胞，受体细胞为动物细胞(受精卵)时采用的是显微注射技术。步骤③是将受精卵在体外培养成早期胚胎，步骤④是将早期胚胎移植到代孕母体的子宫内。(2)乳腺生物反应器所选择的动物必须是雌性，而且需要发育到一定年龄才能分泌乳汁。膀胱生物反应器可以不受转基因动物的性别和年龄的限制。(3)由受精卵经有丝分裂和细胞分化发育形成的同一动物个体中，乳腺上皮细胞和膀胱上皮细胞等体细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息相同，但两种细胞中基因选择性表达。(4)结合题图可知该流程涉及的胚胎工程中所用到的主要技术有体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等。
6.(2020·全国Ⅰ，38)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)。
【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，用胰蛋白酶或胶原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
【解析】(1)利用小鼠甲制备单克隆抗体时，先要给小鼠甲注射相应的抗原，目的是获得经免疫的、能产生相应抗体的B淋巴细胞。(2)利用小鼠甲的脾脏制备单细胞悬液的主要步骤是①取小鼠甲的脾脏并剪碎；②用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理使其分散成单个细胞；③利用培养液将分散的细胞制成细胞悬液。(3)为了得到所需要的杂交瘤细胞，在细胞培养过程中要进行筛选。第一次筛选(筛选1)是利用选择培养基进行筛选，在选择培养基上只有融合的杂种细胞才能生长，未融合的、同种细胞融合的细胞都不能存活。后续过程还需要利用抗原与抗体的反应具有特异性的原理进行多次筛选(筛选2)，目的是得到能产生所需要的抗体并能无限增殖的杂交瘤细胞。(4)若要将得到的杂交瘤细胞进行大量培养，可以在体外条件下进行大规模培养或将其注射到小鼠腹腔内增殖。
考点分布
重点难点
备考指南
1.植物细胞工程技术及其应用
2.动物细胞培养与核移植技术
3.动物细胞融合与单克隆抗体的制备
4.体内受精和早期胚胎的发育
5.体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用
6.胚胎分割和胚胎移植
1.植物的组织培养
2.动物细胞培养与体细胞克隆
3.细胞融合与单克隆抗体
4.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础
5.胚胎干细胞的移植
理解掌握组织培养的步骤和原理。
理解并掌握植物体细胞杂交的步骤和注意事项。
理解掌握动物细胞培养和核移植的相关知识。
掌握动物细胞融合和单克隆抗体的制备相关知识。
理解掌握体内受精的原理和用到的激素。
理解并掌握体外受精步骤和注意事项。
理解掌握早期胚胎培养的相关知识。
掌握胚胎移植和胚胎分割相关知识。
使用顺序
实验结果
先使用生长素，后使用细胞分裂素
有利于细胞分裂，但细胞不分化
先使用细胞分裂素，后使用生长素
细胞既分裂也分化
同时使用
分化频率提高
简记：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高
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
简记：“高”根，“低”芽，“中”愈伤
比较项目
植物组织培养
动物细胞培养
理论基础
植物细胞的全能性
细胞增殖
培养基
类型
固体或半固体培养基
液体培养基
成分
水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂、植物激素等
糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动物血清等
取材
植物较幼嫩部分或花药等
动物胚胎或幼龄动物的器官或组织
关键环节
细胞的脱分化和再分化
细胞增殖和癌变
结果
形成新的组织或植物个体，可以体现细胞的全能性
形成细胞群，不形成个体，不体现细胞的全能性
应用
①植株快速繁殖；
②脱毒植株的培育；
③制备人工种子；
④生产药物、杀虫剂等；
⑤转基因植物的培育
①蛋白质生物制品的生产；
②皮肤移植材料的培育；
③检测有毒物质；
④生理、病理、药理学研究
相同点
①两种技术手段培养过程中细胞都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称为克隆，都不涉及减数分裂；
②均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件
比较项目
植物体细胞杂交
动物细胞融合
原理
细胞膜的流动性、细胞的全能性
细胞膜的流动性
融合前处理
除去细胞壁
使细胞分散开
相关酶
纤维素酶和果胶酶
胰蛋白酶或胶原蛋白酶
诱导方法
物理法：离心、振动、电激等；
化学法：聚乙二醇(PEG)等诱导
除物理法和化学法，还可用灭活的病毒诱导
结果
杂种植株
杂交细胞
应用
培育植物新品种
主要用于制备单克隆抗体
意义
克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍，打破了生殖隔离，扩展了杂交的亲本组合
项目
步骤
技术方法
原理
取材
从已免疫的小鼠的脾脏中获取B淋巴细胞，体外培养骨髓瘤细胞
动物细胞培养
细胞增殖
融合
通过灭活病毒诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合
动物细胞融合
细胞膜的流动性
选择
第一次要从融合形成的杂交细胞中筛选出杂交瘤细胞
选择培养基
—
第二次要从杂交瘤细胞中获得能产生专一抗体的杂交瘤细胞
专一抗体检测、克隆化培养
免疫学原理(抗原—抗体特异性结合)
培养
在小鼠腹腔内进行体内培养，或在装有细胞培养液的培养基中进行体外培养
动物细胞培养
细胞增殖
简称
ES或EK细胞
来源
早期胚胎或原始性腺
特点
形态上：体积小，细胞核大，核仁明显；
功能上：具有发育的全能性
体外
培养
①在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中能够只增殖，而维持不分化状态；
②在培养液中加入分化诱导因子，可诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化；
③培养后可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造
主要
用途
①用于研究哺乳动物个体发生和发育的规律；
②治疗人类的某些顽症；
③培育出人造组织器官，用于器官移植，可以解决免疫排斥问题；
④是研究体外细胞分化的理想材料等
项目
早期胚胎培养液
动物细胞培养液
盐类
无机盐、有机盐
无机盐、微量元素
营养物质
氨基酸、核苷酸
糖、氨基酸
调节物质
维生素、激素
促生长因子
特有成分
血清
血清、血浆
两次激
素使用
第一次：用激素对供、受体进行同期发情处理；
第二次：用促性腺激素处理使供体超数排卵
两次
检查
第一次：对收集的胚胎进行检查；
第二次：对受体母畜是否妊娠进行检查
移植时
间不同
牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段移植；
小鼠、家兔培养到桑椹胚前移植；
几乎所有动物都不能培养到原肠胚阶段移植
繁殖
方式
胚胎由受精卵形成，属于有性生殖；
胚胎由核移植或胚胎分割形成，属于无性生殖
类别
来源或举例
特点
全能干细胞
胚胎干细胞(囊胚期之前的细胞及内细胞团细胞)
能形成机体的所有组织器官、发育成完整个体
多能干细胞
造血干细胞
具有分化成多种细胞或组织的潜能，但无发育成完整个体的能力
专能干细胞
上皮组织基底层干细胞、肌肉中的成肌细胞
只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞
1．植物组织培养
(1)理论基础：植物细胞的全能性。即具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
(2)流程
①脱分化：让已分化的细胞，经过诱导后，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：愈伤组织细胞内基因选择性表达，形成具有不同功能的细胞。
(3)优势：只进行有丝分裂，子代与亲代的遗传物质相同，不出现性状分离。
2.(1)固体培养基中的无机营养成分包括水、无机盐，有机营养成分包括小分子糖类、氨基酸等物质。
(2)培养基中的蔗糖起什么作用？蔗糖不仅提供碳源，还可以维持细胞渗透压。
3．植物体细胞杂交技术
(1)概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
(2)流程
①去壁：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：即原生质体的融合。原理是细胞膜具有一定的流动性，物理法包括离心、振荡、电激等；化学法一般用聚乙二醇，融合成功的标志是再生出细胞壁。
③培养：植物组织培养，其原理是植物细胞的全能性。
(3)意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
4.为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
主要原因是生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，不能像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达。
5．植物细胞工程的实际应用
(1)植物繁殖的新途径
①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
微型繁殖是无性繁殖，进行有丝分裂，其遗传物质不变。
②作物脱毒：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。
③人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
(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：即利用植物组织培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。
采用液体培养基，培养到愈伤组织阶段，得到的是愈伤组织细胞的代谢产物。
6.(1)胚状体是由愈伤组织再分化而来，是已分化的结构，相当于正常受精卵发育形成的胚，与其有类似的结构和发育过程。
(2)针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。植物组织培养过程控制无菌的原因是避免微生物的污染。
(3)植物组织培养离体的细胞能表达全能性的原因是离体细胞含有本物种全部的遗传信息，若不离体这些细胞在母体上发生基因选择性表达而分化。
1．光照的控制：在愈伤组织的诱导阶段往往要避光培养，有利于细胞脱分化产生愈伤组织。当愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，以利于叶片内叶绿素的合成。
2．植物激素对植物组织培养的影响
(1)按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果
(2)当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向
典例1.应用植物组织培养技术，不仅可实现种苗的快速繁殖、培育无病毒植株，也可加快作物及苗木育种。下面是培育柑橘耐盐植株的实验流程：
eq \a\vs4\al\c1(茎,段)→eq \a\vs4\al\c1(愈伤,组织)eq \(―――――――――――――→,\s\up7(处理1：先用γ射线照射),\s\d5(处理2：后在培养基中加入物质X))eq \a\vs4\al\c1(挑选生长的,愈伤组织)→eq \a\vs4\al\c1(耐盐,植株)
回答下列问题：
(1)愈伤组织是由离体的茎段经__________过程形成的，此时愈伤组织细胞____________(填“具有”或“不具有”)细胞的全能性，愈伤组织经过________过程形成耐盐植株。在植物组织培养的培养基中除无机营养成分、有机营养成分、琼脂外，还需要添加______________。
(2)对愈伤组织进行了两次处理，处理1中γ射线照射的目的是______________，用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织，原因是__________________________________________
_____________________________________________________________________________；
处理2中添加的物质X为______________。
(3)植物组织培养技术也被广泛应用于其他作物的育种中。在培育白菜—甘蓝、三倍体无子西瓜、农杆菌转化法获得抗虫棉中，必须用到植物组织培养技术的是_____________________
______________________________________________________________________________。
【答案】(1)脱分化 具有 再分化 植物激素
(2)诱导基因突变 愈伤组织细胞处于不断分裂状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变 氯化钠
(3)培育白菜—甘蓝、农杆菌转化法获得抗虫棉
【解析】(1)愈伤组织是离体的茎段脱分化形成的，每个细胞都脱离了原来的分化状态，都具有全能性，愈伤组织经过再分化过程才能形成植株。在植物组织培养过程中，除了加入营养物质之外，还要加入植物激素，因为植物激素在脱分化和再分化过程中起重要作用。
(3)白菜—甘蓝形成的过程中，先形成杂种细胞，再由杂种细胞利用植物组织培养技术培育成杂种植株；农杆菌转化法获得抗虫棉的过程中，将目的基因导入植物细胞，再通过植物组织培养技术形成植株。
典例2.科学家用植物体细胞杂交的方法，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株，如图1所示，其中①～⑤表示过程，a～f表示细胞、组织或植株。育种工作者还利用番茄进行了如图2所示的三组实验。据图回答下列问题：
(1)与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为______________。
(2)过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的____________存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。
(3)如果形成c的a、b原生质体都来自番茄细胞，那么更简单地得到番茄植株f的处理方法是______________________________________________。
(4)若杂种植株在有丝分裂过程中，仅保留番茄的染色体而马铃薯的染色体会不断丢失，采用特异性引物对番茄和马铃薯基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。图3是用该引物对双亲及4棵再生植株1～4进行PCR扩增的结果。据图判断，再生植株1～4中一定是杂种植株的有________(多选)。
(5)图2中过程Ⅰ培育植物体A主要应用了__________________技术。
(6)用红果多室(Yymm)番茄植株的花粉进行Ⅱ、Ⅲ有关实验，则过程Ⅱ中，培育植物体B的方法(Ⅱ)称为__________________。
【答案】(1)高尔基体 (2)叶绿体 (3)用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 (4)1、2、4 (5)植物组织培养
(6)单倍体育种
【解析】图1是利用植物体细胞杂交技术培育杂种植株，具体过程包括诱导原生质体融合成杂种细胞和利用植物组织培养技术培育成杂种植株两个过程。过程①是通过酶解法去除细胞壁获得原生质体a和b，过程②是通过物理或化学方法(如聚乙二醇)诱导原生质体融合成c，过程③是再生细胞壁形成杂种细胞d，过程④是脱分化过程形成愈伤组织e，过程⑤是再分化生成完整植株，过程④和⑤是利用植株组织培养技术培育完整植株。图3中1、2和4植株中同时含有番茄和马铃薯的染色体，而3只含有番茄的染色体，因此再生植株1～4中一定是杂种植株的有1、2、4。
考点二 动物细胞培养和核移植技术
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)过程：取动物组织块，剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，分散成单个细胞，放入适宜的培养液，进行原代培养后传代培养。
(3)培养条件
①无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理；添加一定量的抗生素；定期更换培养液以清除代谢产物。
②营养：除正常的有机和无机营养外，还需加入血清、血浆等一些天然成分。
③温度和pH：适宜温度为36.5±0.5_℃(哺乳动物)，pH为7.2～7.4(多数细胞)。
④气体环境：95%空气加5%CO2(维持培养液的pH)。
(4)应用：生物制品的生产、检测有毒物质、医学研究等。
胰蛋白酶处理动物组织，对细胞的消化有两种情况：
(1)短时间内不会被消化，原因是细胞表面具有糖蛋白，对细胞具有一定的保护作用。
(2)长时间后细胞会被消化，原因是细胞表面糖蛋白的保护作用是有限的；细胞膜的主要成分包括磷脂和蛋白质，蛋白质可被胰蛋白酶水解。
2．动物体细胞核移植技术和克隆动物
原理：动物体细胞核具有全能性。
(1)核移植技术中必须先去掉受体卵母细胞的细胞核的原因是保证核移植动物的核遗传物质全部来自供体细胞。
(2)用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，原因是10代以内的细胞一般保持正常的二倍体核型，未发生基因突变。
(3)通过体细胞核移植方法生产的克隆动物，不是对体细胞供体动物进行了100%的复制，原因是克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，其核外还有少量的DNA，即线粒体中的DNA来自受体卵母细胞。此外，动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系。
1．辨析动物细胞培养相关的两组概念
(1)细胞贴壁与接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为接触抑制。
(2)原代培养与传代培养
①原代培养：动物组织消化后的初次培养称为原代培养。原代培养的细胞核型正常。
②传代培养：贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。这样的培养过程通常被称为传代培养。一般情况下，细胞在传至10～50代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化。
2．植物组织培养与动物细胞培养的比较
典例1.某研究小组进行药物实验时，以动物肝细胞为材料，测定药物对体外培养细胞的毒性。供培养的细胞有甲、乙两种，甲细胞为正常肝细胞，乙细胞为肝肿瘤细胞。请回答下列有关动物细胞培养的问题：
（1）动物细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是_____________________。
（2）将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养，培养液及其他培养条件均相同，一段时间后，观察到甲细胞数量比乙细胞数量________。
（3）在两种细胞生长过程中，当甲细胞铺满瓶壁时，其生长______。药物实验需要大量细胞，两种细胞频繁传代，甲细胞比乙细胞可以传代的次数更________。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液，需用________消化处理。
（4）某研究小组研究了血清对正常细胞和癌细胞培养的影响，实验结果如图。
从该图提供的信息可以获得的正确结论有_________________________________________。
【答案】（1）维持培养液的pH （2）少 （3）停止 少 胰蛋白酶 （4）①有无血清对正常细胞培养的影响不同；②培养基中补充血清有助于正常细胞的培养；③培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大
【解析】（1）动物细胞培养时加入含5%CO2的目的是为了维持培养液的pH。（2）已知甲细胞为正常肝细胞，乙细胞为肝肿瘤细胞。肝肿瘤细胞比正常肝细胞的分裂能力强，细胞周期短，因此在其他条件相同时，相同时间内肝肿瘤细胞产生的子代细胞多。（3）甲细胞为正常肝细胞，存在接触抑制，而乙细胞为肿瘤细胞，已经失去接触抑制现象，因此在这两种细胞生长过程中，当甲细胞铺满瓶壁时，其生长停止。乙细胞能无限增殖，因此其传代的次数比甲多；胰蛋白酶能消化组织细胞间的蛋白质，使组织细胞分散成单个细胞。（4）从图中曲线可看出培养基中有无血清对癌细胞的培养影响不大，即二者的细胞数在曲线上差别不大。正常细胞的培养过程中有血清的培养基在相同时间内培养得到的细胞数远远多于无血清的培养基所获得的细胞数。癌细胞培养与正常细胞培养二者的差距比较大，正常细胞达到一定的数目后不再增加，而癌细胞却能不断增加。
典例2.科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如图所示。请据图回答下列问题：
（1）由过程①获得的A为____________________________________。
（2）在核移植之前，必须先去掉受体卵母细胞的细胞核，目的是_____________________________________________________________________________。
受体应选用__________________期的卵母细胞。
（3）进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生____________________，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。
（4）利用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为________________________________________________________________________。
【答案】（1）含目的基因的表达载体 （2）保证克隆动物的核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞 减数第二次分裂中（或MⅡ中） （3）免疫排斥反应 （4）整合有目的基因的胎儿成纤维细胞可进行传代培养
【解析】（1）在基因工程中，构建基因表达载体后才能将目的基因导入受体细胞。（2）核移植技术选用的受体细胞是处于减数第二次分裂中期（MⅡ中期）的卵母细胞，需去掉受体卵母细胞的细胞核，以保证得到的克隆动物的核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞。（3）胚胎移植时受体动物对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎的存活提供了可能。（4）由于整合有目的基因的胎儿成纤维细胞具有增殖能力，可进行传代培养，所以理论上可利用动物细胞培养技术和核移植技术获得无限个转基因绵羊。
考点三 动物细胞融合与单克隆抗体
1．动物细胞融合
(1)概念：两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，也称细胞杂交。
(2)条件：需要用聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒或电激等诱导因素。
(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、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
(6)灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，并不破坏病原体的抗原结构。
(7)灭活病毒诱导细胞融合与病毒和细胞含的糖蛋白有关。
2．单克隆抗体
(1)制备原理：一种浆细胞产生一种抗体，浆细胞在体外不能无限增殖；骨髓瘤细胞能无限增殖；浆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，又能产生专一的抗体。
(2)制备单克隆抗体过程中，若仅考虑细胞的两两融合，B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞融合后产生的细胞有B细胞自身融合、骨髓瘤细胞自身融合，杂交瘤细胞3种类型，出现不同种类型是因为细胞融合是随机的。
(3)杂交瘤细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体。
(4)单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高，并可以大量制备。
1．植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
2．细胞融合与单克隆抗体的制备
典例1.下列对植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较，描述正确的是( )
A．动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，诱导融合的方法也完全相同
B．只有植物体细胞杂交可跨越种属间的生殖隔离，突破有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
C．利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为生产单克隆抗体开辟了新途径
D．目前科学家终于实现了两个植物物种间的体细胞杂交，得到了同时具有两个物种遗传物质的超级植物，并使它们的性状全部得以体现
【答案】C
【解析】动物细胞融合的诱导方法有生物方法，如用灭活的病毒，而植物原生质体融合没有生物方法；两个植物物种间的体细胞杂交，得到了同时具有两个物种遗传物质的超级植物，但目前不能使它们的性状全部能得以体现。
典例2.单克隆抗体特异性强、灵敏度高，可以大量制备，已被广泛应用于疾病的诊断和治疗。用H7N9病毒制备单克隆抗体的流程如下图所示：
(1)过程③常用的方法是_______________________________________________________。
(2)向小鼠体内注射抗原蛋白，使小鼠产生____________免疫。从小鼠体内分离的细胞Ⅰ是________________，细胞Ⅱ应具有的特点是______________________________________。
(3)体外培养细胞Ⅱ，首先应保证其处于________________________________________
的环境中，其次需要提供充足的营养和适宜的温度等。
(4)对于转基因成功的细胞Ⅱ还要进行克隆化培养和________________________检测。
(5)若要预防H7N9禽流感，可用图中的__________________作为疫苗。
【答案】(1)显微注射技术
(2)体液 已免疫的B淋巴细胞(或浆细胞) 既能无限增殖，又能产生特异性抗体
(3)无菌、无毒
(4)(专一性)抗体
(5)抗原蛋白
【解析】(1)过程③是将重组DNA导入动物细胞，常用的方法是显微注射技术。(2)向小鼠体内注射抗原蛋白，其目的是使小鼠产生免疫反应，进而使小鼠体内产生能分泌所需抗体的已免疫的B淋巴细胞或浆细胞，而产生已免疫的B淋巴细胞或浆细胞的过程属于体液免疫。从小鼠体内分离的细胞Ⅰ能分泌抗体，因此是已免疫的B淋巴细胞或浆细胞。细胞Ⅱ是从细胞Ⅰ中筛选出来的、能分泌所需抗体的已免疫的B淋巴细胞或浆细胞；由于导入了无限增殖调控基因，所以细胞Ⅱ既能无限增殖，又能产生特异性抗体。(3)体外培养细胞Ⅱ需借助动物细胞培养技术，应保证其处于无菌、无毒的环境中。(4)对于转基因成功的细胞Ⅱ还要进行克隆化培养和(专一性)抗体检测，才能获得足量所需要的细胞。(5)疫苗为毒性弱的抗原，因此要预防H7N9禽流感，可以用图中的抗原蛋白作为疫苗。
考点四 体内受精与早期胚胎发育
1．精子和卵子的发生
(1)精子的发生
①场所：雄性动物的睾丸内。
②时期：从初情期开始，直到生殖机能衰退。
(2)卵子的发生
①场所：雌性动物的卵巢内。
②时期：在动物胚胎性别分化以后。
2．受精
(1)概念：精子和卵子结合形成合子(受精卵)的过程。
(2)场所：雌性动物的输卵管内。
(3)精子需要获能，卵子需要发育到M = 2 \* ROMAN \* MERGEFORMAT II期才有受精能力。
(4)精子和卵子发生的重要区别是卵泡的形成和在卵巢内的储备是在胎儿时期完成的。
(5)判断卵子是否受精的重要标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。
3．早期胚胎发育：发育的起点是受精卵，进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有缩小。桑椹胚时细胞的全能性最高，是胚胎分割的最佳时期。囊胚分化成了滋养层、囊胚腔和内细胞团三部分，滋养层将来发育成胎盘和胎膜；内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。
1．精子和卵子的发生的比较
2．受精过程中的“三大反应”“两道屏障”
3．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：胚胎总体积不变或略有缩小，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。
典例1.如图为家畜卵子发生和成熟示意图(n表示染色体组)。下列叙述错误的是( )
A．Ⅰ→Ⅱ过程中细胞核内DNA数目加倍
B．Ⅱ的形成和在卵巢中的储备是在胎儿时期完成的
C．减数第一次分裂在排卵前后完成，排出的Ⅲ为成熟的卵子
D．Ⅳ为受精卵，在卵细胞膜和透明带的间隙可观察到两个极体
【答案】C
【解析】Ⅰ→Ⅱ过程为染色体复制，复制完成后，细胞核内DNA数目加倍；Ⅱ的形成和在卵巢中的储备是在胎儿时期完成的；减数第一次分裂在排卵前后完成，排出的Ⅲ为一个次级卵母细胞和一个第一极体，次级卵母细胞的减数第二次分裂是在精子和卵子结合过程中完成的。次级卵母细胞分裂产生一个成熟卵子和一个第二极体，故排出的Ⅲ不是成熟卵子；Ⅳ细胞核的染色体数目为2n，为受精卵，此时在卵细胞膜和透明带的间隙可观察到两个极体。
典例2.根据哺乳动物受精作用和胚胎发育的有关内容，回答下列问题：
(1)防止多精入卵的两道屏障是________________反应。
(2)胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的，这一时期称为________期。
(3)早期胚胎发育要经过若干发育阶段，在____________阶段，内细胞团的细胞开始出现分化，其实质是____________________，为了研究内细胞团细胞的迁移和分化情况，将内细胞团的表层细胞的DNA进行放射性同位素标记，当胚胎发育至原肠胚阶段，可发现放射性出现在__________(填“部位A”“部位B”“部位C”或“部位D”)。
【答案】(1)透明带反应和卵细胞膜 (2)卵裂 (3)原肠胚 基因的选择性表达 部位A
【解析】囊胚阶段细胞分化形成内细胞团和滋养层；在原肠胚阶段，内细胞团的细胞开始出现分化，而细胞分化的实质是基因的选择性表达。内细胞团的表层细胞将形成外胚层，即图中部位A。
考点五 胚胎工程及其应用
1.超数排卵是给供体注射促性腺激素，使一头母畜一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的卵子。此法用于卵母细胞的采集时，适用于小鼠、兔、猪、羊等，获得卵子能直接与获能的精子在体外受精。
2．胚胎工程的应用及前景
(1)胚胎移植
概念：指将雌性动物体内的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体叫供体，接受胚胎的个体叫受体。
实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
胚胎移植中的“冲卵”和体内产生配子时的“排卵”有何不同？
排卵是指卵子从卵泡中排出，冲卵是指把供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出来。
(2)胚胎分割
①材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。
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：对囊胚分割时，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。
(3)胚胎干细胞及其应用
(4)胚胎移植的优势是充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
1．体外受精和早期胚胎培养
(1)体外受精
(2)胚胎的早期培养
地位：是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。
生理学基础
2．早期胚胎培养液与动物细胞培养液成分的比较
3.胚胎移植中的四个注意点
4．干细胞的种类
典例1.下图为培育转基因山羊生产人β-酪蛋白的流程图，下列叙述正确的是( )
A．过程①所用的人β-酪蛋白基因可从人cDNA文库中获得
B．过程②可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植
C．过程③不可使用胚胎分割技术扩大转基因山羊群体
D．过程④人β-酪蛋白基因在细胞质内进行转录、翻译
【答案】A
【解析】由图可知，过程①表示基因表达载体的构建，目的基因(人β-酪蛋白基因)的获取方法有很多，从人cDNA文库中获取是其方法之一，A正确；过程②表示胚胎移植，山羊的胚胎移植应在囊胚期以前进行，B错误；胚胎分割可以得到多个遗传性状相同的个体，在过程③中可以应用，C错误；真核生物基因的表达中转录过程发生在细胞核，翻译过程发生在细胞质，D错误。
典例2.(2020·河北百校联盟)和牛是世界公认的高档肉牛品种，其体型较小，肉质鲜嫩，营养丰富。我国科研人员利用胚胎移植技术，按如图所示流程操作，成功地批量培育了和牛这一优良品种。请回答下列问题：
(1)用________激素处理，可使供体母牛超数排卵，过程①中产生的精子需要进行________处理后才具有与卵细胞受精的能力。
(2)试管牛的培育需要的工程技术有________________________和胚胎移植等。
(3)移植的胚胎处于________期，移入的甲胚胎能在代孕雌牛子宫中存活的生理基础是__________________________________；为培育子代雌性小牛，胚胎移植前须进行性别鉴定，宜取图中[ ]________细胞进行DNA分析。
(4)为提高胚胎利用效率，尽快获得数量较多的子代和牛，图中甲环节是对牛胚胎所做的处理，使用的技术称为____________，最终目的是______________________；这一过程中，要特别注意将内细胞团________分割，其原因是_____________________________________________________________________________。
【答案】(1)促性腺 获能 (2)体外受精、早期胚胎培养 (3)囊胚 受体雌牛子宫对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应 乙 滋养层 (4)胚胎分割 产生多个基因型相同的后代 均等 若分割不均匀，将影响分割后的胚胎恢复和发育，如含内细胞团少的部分发育不良或不发育
【解析】(1)用促性腺激素处理供体母牛后，可使供体母牛超数排卵，采集的精子往往需要经过获能处理后才具有与卵细胞受精的能力。(3)题图中移植的胚胎处于囊胚期；移入的胚胎能在受体雌牛子宫中存活，其生理基础是代孕雌牛子宫对外来胚胎基本不会发生免疫排斥反应；另外，为培育雌性奶牛，胚胎移植前须进行性别鉴定，应取早期胚胎的滋养层细胞进行DNA分析。
1.(2020·山东，13)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。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，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如下图所示。下列说法错误的是( )
A．过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞
B．过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂
C．过程③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合
D．耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段
【答案】C
【解析】植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，过程①需用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得原生质体，A项正确；紫外线属于诱发变异的物理因素，紫外线照射的目的是使中间偃麦草的染色体断裂，B项正确；过程③为诱导植物原生质体融合，常用离心、振动、电激、聚乙二醇作为诱导剂等方式处理，不用灭活的病毒诱导，C项错误；普通小麦没有耐盐基因，耐盐小麦的形成是将来自中间偃麦草的含有耐盐基因的染色体片段整合到普通小麦染色体上的结果，D项正确。
2.(2020·山东，14)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】用促性腺激素处理雌性动物可以促使其超数排卵，A项正确；只有获能的精子才能进行受精作用，因此进行体外受精前，要对精子进行获能处理，B项正确；不同动物胚胎移植的时间不同，如牛、羊一般要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段才能进行移植，小鼠和家兔等可在更早的阶段移植，C项错误；遗传改造小鼠胚胎干细胞需要用到转基因等技术，D项正确。
3.(2020·江苏，23改编)小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞，制备流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A．为获得更多的囊胚，采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子
B．细胞a和细胞b内含有的核基因不同，所以全能性高低不同
C．用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞
D．胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养
【答案】D
【解析】哺乳动物进行体外受精时很容易获得大量精子，因为自然状态下雄性哺乳动物产生的精子数量就很多，不容易大量获取的是卵细胞，因而通常需要用促性腺激素处理雌性哺乳动物，使其一次性产生更多的卵细胞，来培养更多的胚胎，A项错误；细胞分化是基因选择性表达的结果，不改变基因的种类和数量，细胞a和细胞b内含有的核基因相同，B项错误；细胞培养过程中分散细胞时，用胰蛋白酶等处理组织，分散得到单细胞悬液，不是破坏了细胞的膜蛋白，而仅仅是分解掉细胞间的黏连蛋白，C项错误；动物细胞的培养需要使用CO2培养箱，D项正确。
4.（2023·山东·高考真题）利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物。下列说法正确的是（ ）
A．利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物
B．植物细胞体积小，故不能通过该技术进行其产物的工厂化生产
C．次生代谢物是植物所必需的，但含量少，应选择产量高的细胞进行培养
D．该技术主要利用促进细胞生长的培养条件提高单个细胞中次生代谢物的含量
【答案】A
【解析】A、有些产物不能或难以通过化学合成途径得到，故可利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物，A正确；
B、利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物，故可通过该技术进行植物细胞产物的工厂化生产，B错误；
C、次生代谢物不是植物生长所必需的，其含量少，可以通过增加细胞的数量来增加次生代谢产物的产量，C错误；
D、细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞分裂的培养条件，提高了多个细胞中次生代谢物的含量，不能提高单个细胞中次生代谢物的含量，D错误。
故选A。
5.(2020·全国Ⅲ，38)W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得W，基本过程如图所示。
回答下列问题：
(1)步骤①中需要使用的工具酶有________________________________________________
____________。步骤②和③所代表的操作分别是______和________。步骤④称为__________。
(2)与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的____________(答出2点即可)的限制。
(3)一般来说，在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息________(填“相同”或“不同”)，原因是______________________________
_____________________________________________________________________________。
(4)从上述流程可知，制备生物反应器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技术有
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________(答出2点即可)。
【答案】(1)限制性内切核酸酶、DNA连接酶 显微注射 体外培养 胚胎移植 (2)性别、年龄 (3)相同 两种上皮细胞都是体细胞，且来源于同一个受精卵 (4)体外受精、胚胎移植
【解析】 (1)构建基因表达载体时，需要用限制性核酸内切酶切割W基因和载体，再由DNA连接酶将两者连接起来。步骤②是将目的基因导入受体细胞，受体细胞为动物细胞(受精卵)时采用的是显微注射技术。步骤③是将受精卵在体外培养成早期胚胎，步骤④是将早期胚胎移植到代孕母体的子宫内。(2)乳腺生物反应器所选择的动物必须是雌性，而且需要发育到一定年龄才能分泌乳汁。膀胱生物反应器可以不受转基因动物的性别和年龄的限制。(3)由受精卵经有丝分裂和细胞分化发育形成的同一动物个体中，乳腺上皮细胞和膀胱上皮细胞等体细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息相同，但两种细胞中基因选择性表达。(4)结合题图可知该流程涉及的胚胎工程中所用到的主要技术有体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等。
6.(2020·全国Ⅰ，38)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)。
【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，用胰蛋白酶或胶原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
【解析】(1)利用小鼠甲制备单克隆抗体时，先要给小鼠甲注射相应的抗原，目的是获得经免疫的、能产生相应抗体的B淋巴细胞。(2)利用小鼠甲的脾脏制备单细胞悬液的主要步骤是①取小鼠甲的脾脏并剪碎；②用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理使其分散成单个细胞；③利用培养液将分散的细胞制成细胞悬液。(3)为了得到所需要的杂交瘤细胞，在细胞培养过程中要进行筛选。第一次筛选(筛选1)是利用选择培养基进行筛选，在选择培养基上只有融合的杂种细胞才能生长，未融合的、同种细胞融合的细胞都不能存活。后续过程还需要利用抗原与抗体的反应具有特异性的原理进行多次筛选(筛选2)，目的是得到能产生所需要的抗体并能无限增殖的杂交瘤细胞。(4)若要将得到的杂交瘤细胞进行大量培养，可以在体外条件下进行大规模培养或将其注射到小鼠腹腔内增殖。
考点分布
重点难点
备考指南
1.植物细胞工程技术及其应用
2.动物细胞培养与核移植技术
3.动物细胞融合与单克隆抗体的制备
4.体内受精和早期胚胎的发育
5.体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用
6.胚胎分割和胚胎移植
1.植物的组织培养
2.动物细胞培养与体细胞克隆
3.细胞融合与单克隆抗体
4.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础
5.胚胎干细胞的移植
理解掌握组织培养的步骤和原理。
理解并掌握植物体细胞杂交的步骤和注意事项。
理解掌握动物细胞培养和核移植的相关知识。
掌握动物细胞融合和单克隆抗体的制备相关知识。
理解掌握体内受精的原理和用到的激素。
理解并掌握体外受精步骤和注意事项。
理解掌握早期胚胎培养的相关知识。
掌握胚胎移植和胚胎分割相关知识。
使用顺序
实验结果
先使用生长素，后使用细胞分裂素
有利于细胞分裂，但细胞不分化
先使用细胞分裂素，后使用生长素
细胞既分裂也分化
同时使用
分化频率提高
简记：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高
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
简记：“高”根，“低”芽，“中”愈伤
比较项目
植物组织培养
动物细胞培养
理论基础
植物细胞的全能性
细胞增殖
培养基
类型
固体或半固体培养基
液体培养基
成分
水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂、植物激素等
糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动物血清等
取材
植物较幼嫩部分或花药等
动物胚胎或幼龄动物的器官或组织
关键环节
细胞的脱分化和再分化
细胞增殖和癌变
结果
形成新的组织或植物个体，可以体现细胞的全能性
形成细胞群，不形成个体，不体现细胞的全能性
应用
①植株快速繁殖；
②脱毒植株的培育；
③制备人工种子；
④生产药物、杀虫剂等；
⑤转基因植物的培育
①蛋白质生物制品的生产；
②皮肤移植材料的培育；
③检测有毒物质；
④生理、病理、药理学研究
相同点
①两种技术手段培养过程中细胞都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称为克隆，都不涉及减数分裂；
②均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件
比较项目
植物体细胞杂交
动物细胞融合
原理
细胞膜的流动性、细胞的全能性
细胞膜的流动性
融合前处理
除去细胞壁
使细胞分散开
相关酶
纤维素酶和果胶酶
胰蛋白酶或胶原蛋白酶
诱导方法
物理法：离心、振动、电激等；
化学法：聚乙二醇(PEG)等诱导
除物理法和化学法，还可用灭活的病毒诱导
结果
杂种植株
杂交细胞
应用
培育植物新品种
主要用于制备单克隆抗体
意义
克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍，打破了生殖隔离，扩展了杂交的亲本组合
项目
步骤
技术方法
原理
取材
从已免疫的小鼠的脾脏中获取B淋巴细胞，体外培养骨髓瘤细胞
动物细胞培养
细胞增殖
融合
通过灭活病毒诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合
动物细胞融合
细胞膜的流动性
选择
第一次要从融合形成的杂交细胞中筛选出杂交瘤细胞
选择培养基
—
第二次要从杂交瘤细胞中获得能产生专一抗体的杂交瘤细胞
专一抗体检测、克隆化培养
免疫学原理(抗原—抗体特异性结合)
培养
在小鼠腹腔内进行体内培养，或在装有细胞培养液的培养基中进行体外培养
动物细胞培养
细胞增殖
简称
ES或EK细胞
来源
早期胚胎或原始性腺
特点
形态上：体积小，细胞核大，核仁明显；
功能上：具有发育的全能性
体外
培养
①在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中能够只增殖，而维持不分化状态；
②在培养液中加入分化诱导因子，可诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化；
③培养后可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造
主要
用途
①用于研究哺乳动物个体发生和发育的规律；
②治疗人类的某些顽症；
③培育出人造组织器官，用于器官移植，可以解决免疫排斥问题；
④是研究体外细胞分化的理想材料等
项目
早期胚胎培养液
动物细胞培养液
盐类
无机盐、有机盐
无机盐、微量元素
营养物质
氨基酸、核苷酸
糖、氨基酸
调节物质
维生素、激素
促生长因子
特有成分
血清
血清、血浆
两次激
素使用
第一次：用激素对供、受体进行同期发情处理；
第二次：用促性腺激素处理使供体超数排卵
两次
检查
第一次：对收集的胚胎进行检查；
第二次：对受体母畜是否妊娠进行检查
移植时
间不同
牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段移植；
小鼠、家兔培养到桑椹胚前移植；
几乎所有动物都不能培养到原肠胚阶段移植
繁殖
方式
胚胎由受精卵形成，属于有性生殖；
胚胎由核移植或胚胎分割形成，属于无性生殖
类别
来源或举例
特点
全能干细胞
胚胎干细胞(囊胚期之前的细胞及内细胞团细胞)
能形成机体的所有组织器官、发育成完整个体
多能干细胞
造血干细胞
具有分化成多种细胞或组织的潜能，但无发育成完整个体的能力
专能干细胞
上皮组织基底层干细胞、肌肉中的成肌细胞
只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞
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