2025届高三生物一轮复习知识清单第33讲 细胞工程

第33讲 细胞工程 考点一 细胞工程概述 1、细胞工程的概念：指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。 注意：下面三个要点： 2、 分类：根据操作对象的不同分为植物细胞工程和动物细胞工程。 3、细胞工程的理论基础——细胞的全能性。 (1)细胞全能性的概念：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。 (2)在生物体内全能性不能表达的原因：在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质,从而构成生物体的不同组织和器官。 (3)细胞具有全能性的原因(物质基础)：生物体的细胞中都含有该物种的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所需的全部遗传信息。 (4)生物体生长发育过程中细胞不表现全能性的原因(不离体的细胞无法表现出全能性的原因)：在特定的时间时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达； (5)体现全能性的标志：细胞→完整个体或其他各种细胞； 实例：胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株；受精卵发育成个体（动植物）； (6)细胞全能性大小与细胞种类的关系： (1)受精卵、体细胞、生殖细胞： 受精卵＞生殖细胞＞体细胞； (2)分化程度高的细胞、分化程度低的细胞：分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞； (3)分裂能力强的细胞、分裂能力弱的细胞：分裂能力强的细胞＞分裂能力弱的细胞； (4)植物细胞、动物细胞：植物细胞＞动物细胞； (5)幼嫩的细胞、衰老的细胞：幼嫩的细胞＞衰老的细胞； 第一部分 植物细胞工程 考点二 植物组织培养技术 1、概念：是指将离体的植物器官、组织或细胞等，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。 2、培养对象：离体的植物器官、组织或细胞。 3、理论基础（原理）：植物细胞的全能性； 4、生殖方式：无性生殖；（在此过程中细胞分裂的方式为有丝分裂） 5、过程：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织幼根和芽→完整植物体。 (1)外植体：离体培养的植物器官、组织或细胞被称为外植体； (2)脱分化： A、概念：在一定的激素和营养等条件的诱导下，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； B、结果：形成愈伤组织； C、光照条件：一般不需要光照； D、过程中涉及的生命活动：只有细胞增殖（有丝分裂），没有细胞分化； 注意： A、外植体脱分化的难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而不同。一般来说，植物的花和幼嫩的组织脱分化相对较易，而植物的茎、叶等成熟的组织脱分化则较难。 B、该过程添加的外源激素主要是细胞分裂素和生长素，因为二者能强烈地促进愈伤组织的形成。 (3)愈伤组织：在一定的激素和营养等条件诱导下，脱分化的细胞形成不定形的薄壁组织团块，其细胞排列疏松而无规则，高度液泡化呈无定形状态的薄壁细胞。 (4)再分化： A、概念：愈伤组织能重新分化成芽、根等器官的过程； B、实质：基因的选择性表达； C、结果：再分化成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株； D、光照条件：需要给予适当时间和强度的光照（原因：诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用）； E、过程中涉及的生命活动：既有细胞增殖（有丝分裂），又有细胞分化； 注意： ①愈伤组织再分化可以形成根、芽，也可以形成具有胚芽、胚轴、胚根的胚状体。 ②影响植物组织再分化的因素 a.外植体的遗传特征和取材的位置会影响愈伤组织的再分化能力。 b.培养基的成分和物理性质对器官的形成有一定的影响，但起决定作用的是植物激素。 c.植物激素：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、比例都会影响植物细胞的发育方向。 I、按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果。 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 简记为：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高 II、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。 生长素/细胞分裂素 植物细胞的发育方向 高 有利于根的分化、抑制芽的形成 低 有利于芽的分化、抑制根的形成 适中 促进愈伤组织的生长 简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤 注意： （1）由愈伤组织进行细胞分化时，一般要先诱导其生芽，然后诱导其生根，可通过控制培养基中生长素和细胞分裂素的比例来实现。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)； （2）光照：在愈伤组织诱导阶段，对有些植物来说，避光培养有利于细胞脱分化形成愈伤组织。当愈伤组织再分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。 （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）细胞的全能性指的是细胞的一种潜在能力，这种潜在能力只有在特定的环境中才能表现出来，而不是指细胞在任何条件下都能发育成完整的生物体。 （5）植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖，少数为葡萄糖和果糖，原因是蔗糖既可提供充足的碳源，又可维持相对适中的渗透压，而葡萄糖和果糖在与蔗糖提供相同数量碳源的前提下，其造成的渗透压可能过高。 （6）植物组织培养中细胞表现出全能性的条件 ①离体(最关键)；②严格的无菌条件；③适宜的培养条件(温度、pH、氧气、光照等)；④适宜浓度和比例的激素（主要是生长素和细胞分裂素）；⑤一定的营养条件，包括无机物和小分子有机物； 6、 实例：菊花的组织培养 (1)原理 ①植物细胞一般具有全能性； ②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脱分化和再分化，形成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株； ③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。 生长素用量与细胞分裂素用来的比值 结果 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) 实验步骤 注意： （1）无菌技术是组织培养成功的关键因素 ①由于植物组织培养所利用的植物材料体积小，抗性差，所以对培养条件要求高。MS培养基同样适合于某些微生物生长，因此要进行严格的无菌操作。 ②无菌技术包括对培养基、器械和植物材料（外植体）的灭菌或消毒。对培养材料表面消毒时要考虑药剂的消毒效果和材料的耐受性。 ③培养基可能会出现细菌污染或真菌污染。妥善处理被污染的培养物，一旦发现培养材料污染，一定要先灭菌再打开清洗。 ④实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌。接种操作必须在酒精灯火焰旁进行,并且每次使用后的器械都要灭菌。 （2） 植物组织培养过程需要严格的无菌条件的原因： 植物组织培养所用的培养基含有植物生长发育所需要的各种营养物质，这些营养物质同样能为细菌等微生物的快速繁殖提供适宜的条件。在这种培养基上，细菌等微生物比植物细胞具有更强的新陈代谢能力，它们比植物细胞生长、繁殖得更快，而且它们会产生毒素，影响植物细胞代谢。因此，植物组织培养要想取得成功，必须有效地防止细菌等微生物的污染，保证培养材料、培养基、培养用具完全无菌，为了达到这一要求，就要在植物组织培养时进行一系列的消毒、灭菌等无菌操作。即：避免杂菌在培养基上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。 （3） 接种时注意外植体的方向,不要倒插。 （4）试管苗培养过程中应注意的问题 ①培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，然后进行生根培养，如果顺序颠倒，就不容易诱导生芽了。 ②试管苗一般在高湿、弱光、恒温下生长，移出瓶后一定要保温、保湿。 ③试管苗光合作用能力低，在移栽前应给予较强光照且进行闭瓶炼苗，以促进小苗向自养转化。 （5）诱导愈伤组织期间一般不需要光照,在后续的培养过程中,每日需要给予适当时间和强度的光照。 （6）诱导愈伤组织的过程中是否都应避光培养？ 不一定。用不同植物或同一植物不同部位的组织细胞，诱导出愈伤组织所需的条件不一定相同。 （7） 培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？ 培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，愈伤组织中不含有叶绿体。 补充：人工种子 1、人工种子：就是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。人工种子在适宜条件下同样能够萌发长成幼苗。 2、胚状体：是指在组织培养过程中，在植物组织块或愈伤组织上产生的一种结构，它与正常受精卵发育形成的胚有类似的结构和发育过程。 注意： （1）为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入哪些物质？ 分析：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。 （2）人工种子的优点： ①无性繁殖，易于保留优良性状。 ②不受气候、季节和地域限制。 ③方便储存和运输。 ④解决了某些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。 ⑤节约大量的粮食。 例题：下图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下，形成试管苗的培育过程。请据图回答下列问题： (1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括无机物和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和生长素两类植物激素。 (2)此过程依据的原理是植物细胞的全能性。A和B阶段主要进行的分裂方式是有丝分裂，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞分化等。 (3)此过程要无菌操作，主要是指对培养基进行灭菌消毒。B阶段需要光照，原因是芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。 (4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因选择性表达的结果。 (5)A、B两过程能否在同一培养基上进行？不能。 考点三 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、原理：体细胞杂交利用了细胞膜的流动性,杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。 3、操作过程。 (1)去除细胞壁 ①去壁原因：细胞壁阻碍着细胞间的杂交； ②方法：酶解法 ③所用酶：纤维素酶和果胶酶 (2)原生质体间的融合 ①原理：细胞膜具有一定的流动性 ②方法：物理法：电融合法、离心法；化学法；聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+-高pH融合法。 (3)再生出新的细胞壁：再生出新的细胞壁、高尔基体和线粒体。 (4)植物组织培养——脱分化、再分化 ①原理：植物细胞的全能性； ②植物体细胞杂交完成的标志：培育出杂种植株； 4、生殖方式：无性生殖； 5、分裂方式：有丝分裂； 6、可遗传变异类型：染色体(数目)变异； 7、标志： ①植物细胞融合完成的标志：再生出新的细胞壁； ②植物体细胞杂交完成的标志：培育成新植物体； 8、融合的方法：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。 9、意义:打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种。 10、研究现状：仍有许多理论与技术问题没有解决，还不能让杂种植株表现出人们所需要的所有性状； 11、植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法。 (1)诱导产物(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B) ①未融合的细胞：A和B。 ②两两融合的细胞：AA、BB和AB。 ③多细胞融合体。 (2)检测方法：对诱导产物中的细胞进行植物组织培养，然后根据得到的植物性状进行判断。 植物性状 结论 若只表现出一种植物的性状 未融合细胞 若得到的是具有两种亲本性状的植物 杂种植株 若得到的是两种亲本性状的植物，且一种植物的性状得到加强 多细胞融合体 若得到的是一种植物的性状，但是效果得到加强 同种细胞融合 12、 与植物体细胞杂交技术有关的遗传知识 (1)植物体细胞杂交过程中无有性生殖细胞的结合，属于无性生殖。 (2)杂种植株的染色体来源于两种植物，变异类型是染色体数目的变异，形成的是异源多倍体。 (3)由于含有两个亲本的遗传物质，因此理论上应具有两个亲本的遗传性状。 (4)培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律。 13、植物体细胞杂交后细胞内染色体数目、染色体组数目及基因型的判断 植物体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、基因型还是染色体组都是两亲本之和。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。　 14、植物组织培养与植物体细胞杂交的比较 15、植物体细胞杂交和有性杂交的辨析 考点四 植物细胞工程的应用 一、植物繁殖的新途径 1、快速繁殖。 ①概念:用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术,被人们形象地称为植物的快速繁殖技术,也叫作微型繁殖技术。 ②优点。 a.保持优良品种的遗传特性。 b.高效、快速地实现种苗的大量繁殖。 2、作物脱毒。 ①适用范围：无性繁殖的作物； ②进行作物脱毒的原因：用无性繁殖的方式进行繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传给后代，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低、品质变差； ③选材部位：植物顶端分生区附近。 ④选材原因：植物顶端分生区附近病毒极少,甚至无病毒。 ⑤操作过程：切取一定大小的茎尖进行组织培养,再生的植株就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗。 ⑥优点：脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物。 二、作物新品种的培育 1、单倍体育种　 （1）原理：染色体数目变异和植物细胞 的全能性 （2）优点：a.明显缩短育种年限；b.可获得 纯合子，后代不发生性状分离，能稳 定遗传。 2、突变体的利用 (1)诱变处理对象：一般为愈伤组织。 (2)过程： (3)原因：在植物组织培养过程中，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的影响而产生突变。 (4)原理：基因突变和植物细胞的全能性。 (5)优点：通过人工诱变提高愈伤组织的突变率，从而筛选获得抗病、抗盐、高产、优质的新品种，加快育种进程。 (6)缺点：突变具有不定向性和低频性，因此需大量处理实验材料； （3）细胞产物的工厂化生产 (1)植物的代谢产物分类： ①初生代谢产物：初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动； 产物：糖类、脂质、蛋白质、核酸等； ②次生代谢产物：次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行； 产物：一类小分子有机化合物：如酚类、萜类和含氮化合物等 (2)细胞产物的工厂化生产的目标产物：次生代谢产物； (3)技术—植物细胞培养； 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。 (4)细胞产物的工厂化生产的一般过程 (5)优点：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。 【注意】工厂化生产不一定要培养出植物体，一般培养到愈伤组织阶段，从培养愈伤组织细胞的培养液中就可提取细胞产物。 例题： 1、紫花苜蓿是全世界栽培历史最悠久、利用最广泛的豆科牧草，但易造成家畜鼓胀病。百脉根富含单宁，单宁可与植物蛋白质结合，不引起家畜采食后鼓胀。为培育抗鼓胀病的苜蓿新品种，科研人员利用野生型清水紫花苜蓿和里奥百脉根为材料进行了实践研究。研究主要流程如下图：(注：IOA可抑制植物细胞呼吸第一阶段，R­6G可阻止线粒体的呼吸作用，二者有效抑制不同植物细胞正常代谢的临界浓度不同) (1)据图可知，本研究主要利用植物体细胞杂交技术，图中要获得原生质体需要用纤维素酶和果胶酶处理原材料。 (2)在实验前需通过预实验来研究R­6G或IOA使原生质体失去再生愈伤组织能力的临界浓度，实验的设计思路是将获取的原生质体分别放置在不同浓度的R­6G或IOA溶液中，培养一段时间后，观察原生质体再生情况。 (3)图中①过程可使用聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法，推测在融合后只有异源融合产物能够存活的原因是异源融合产物因代谢互补可恢复生长并获得再生能力。 (4)图中③过程愈伤组织经过再分化形成再生植株，这一过程的原理：植物细胞的全能性。请谈谈利用此项技术进行育种的优点：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培养植物新品种。 2、科学家用植物细胞杂交方法，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，英文字母表示细胞、组织或植株。育种工作者还利用番茄进行了如图2三组实验。据图回答下列问题： (1)实现过程②之前需用酶解法除去细胞壁。与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为高尔基体。 (2)过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的叶绿体存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。 (3)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞含n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞内含m＋n条染色体；若杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于单倍体植株。 (4)图2Ⅰ过程培育植物体A主要应用了植物组织培养技术。 (5)用红果多室(Yymm)番茄植株的花粉进行Ⅱ、Ⅲ有关实验，则Ⅱ过程中，培育植物体B的方法(Ⅱ)称为单倍体育种。植物体C的基因型有YYmm或Yymm或yymm。(细胞A为两两融合细胞，写出具体的基因型) (6)三种育种方法得到的植物体A、B、C中一定为纯合子的是植物体B。 第2部分 动物细胞工程 动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合等。其中动物细胞培养是动物细胞工程的基础。 考点五 动物细胞培养 一、定义： 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。 （1） 相关组织：一般是指动物胚胎或出生不久的幼龄动物组织； （2）适宜的培养基：不同的细胞、组织适合生存的环境不同，需要配置不同的培养基。 （3）原理：细胞增殖； （4）地位：动物细胞工程的基础； （5）将组织分散成单个细胞培养的原因：动物细胞培养时，需将相关的组织分散成单个细胞培养，因为将组织块分散成单个细胞后，细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出；而且用大块组织进行培养时，组织块内部细胞的营养供应和代谢废物排出都比较困难，且细胞相互接触，限制了细胞的生长和增殖。同时，分散成单个细胞培养，也可使在细胞水平上操作的其他技术得以实现。 二、动物细胞培养的条件 1、营养： (1)培养基的构成：合成培养基 + 血清等一些天然成分； ①已知成分 将细胞所需的营养物质(糖类、氨基酸、无机盐、维生素等)按其种类_和所需量严格配制而成的培养基，称为合成培养基。 ②未知成分 使用合成培养基时，通常需加入血清等一些天然成分。 (2)培养基的物理性质：培养动物细胞一般使用液体培养基，也称为培养液。 2、无菌、无毒的环境：动物和人体的免疫系统可抵御各种微生物对机体的入侵，因此体内细胞生活的内环境几乎是无菌、无毒的。而离体培养的细胞对微生物和有毒物质的防御能力极低，所以其培养环境中一旦有细菌、真菌或病毒等微生物的污染，培养的细胞就会死亡。 （1）无菌：①对培养液和所有培养用具进行灭菌处理；②在无菌环境下进行操作；③可根据实际情况适量添加抗生素； （2）无毒：培养液需要定期更换（清除代谢物，防止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)适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以36.5±0.5℃为宜。 (2)适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为7.2-7.4。 (3)适宜的渗透压：维持适宜渗透压的目的维持细胞正常的形态和功能。 4、气体环境 (1)组成：动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2。 (2)气体作用： ①O2：O2是细胞代谢所必需的； ②CO2：CO2的主要作用维持培养液的pH。 具体操作：通常采用培养皿或松盖培养瓶，置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养； 3、 动物细胞培养的过程 1、 动物细胞培养流程图 1、取动物组织（取材）： (1)取材：动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。 (2)取材原因：细胞分化程度低，增殖能力强，更易于培养。 2、制成细胞悬液： (1)制成细胞悬液的步骤：①将组织分散成单个细胞；②用培养液将细胞制成细胞悬液； (2)将组织分散成单个细胞的原因： ①从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖； ②能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。 (3)将组织分散成单个细胞的方法：①机械法（如剪碎）；②酶解法（用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间），注意：不用胃蛋白酶的原因是：胃蛋白酶的适宜pH为1.5左右,而动物细胞培养的适宜pH为7.2~7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性。 3、培养的对象： ①能够悬浮在培养液中生长增殖的细胞；②需要贴附于某些基质表面才能生长增殖的细胞； 4、贴壁细胞生长的特点： ①细胞贴壁: 将细胞悬液放入培养瓶内,置于适宜环境中培养,悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。 ②接触抑制: 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞停止分裂增殖的现象称为细胞的接触抑制。 5、 原代培养和传代培养： ①原代培养:通常指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:指分瓶之后的细胞培养。 6、分瓶、进行传代培养 （1）需分瓶进行传代培养的原因：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等因素而分裂受阻，贴壁细胞在生长增殖时，除受上述因素影响外，还会发生接触抑制现象。 （2）收集细胞的方法： a.悬浮生长类：直接用离心法收集； b.贴壁生长类：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）将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养 注意：区分原代培养和传代培养的关键是看用胰蛋白酶处理的对象和是否分瓶。 ①分瓶前，第一次用胰蛋白酶对动物组织进行处理后的培养是原代培养。 ②第二次用胰蛋白酶处理，使细胞从瓶壁上脱离下来，分瓶后的细胞培养为传代培养。 7、植物组织培养与动物细胞培养的比较 比较项目 植物组织培养 动物细胞培养 理论基础 植物细胞全能性 细胞增殖 区 别 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、植物激素、蔗糖、氨基酸、琼脂等 葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动物血清等 取材 离体植物器官、组织、细胞 动物胚胎或出生不久的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 新的组织或植株个体，可以体现全能性 新的细胞系或细胞株，不形成个体，不体现全能性 应用 ①植株快速繁殖；②脱毒植株的培育； ③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、药理等方面的研究 相同点 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 注意： （1）胰蛋白酶的作用：消化细胞间的蛋白质，使组织分散成单个细胞。胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白质外，长时间的作用也会消化细胞膜蛋白等，对细胞有损伤作用，因此必须控制好胰蛋白酶的消化时间。 （2）胰蛋白酶第一次使用的目的是使组织细胞分散开，第二次使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，分装后继续培养。 （3）传代培养的细胞一般传至10代后就不易传下去了。一般来说，细胞在传至10~50代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至完全停止。 （4）传代培养的细胞在传到50代后，少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性，这些细胞已经发生了突变，正在朝着等同于癌细胞的方向发展。 种类 胚胎干细胞（ ES 细胞） 成体干细胞 诱导多能干细胞（iPS细胞） 来源 早期胚胎 存在于成体组织或器官内中，骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞、睾丸中的精原干细胞等； 体细胞(如成纤维细胞等) 特点 能分化成任何一种细胞、组织或器官,甚至成为个体 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，不具有发育成完整个体的能力 能诱导分化成类似胚胎干细胞的细胞 应用 分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等 造血干细胞用于治疗白血病,神经干细胞用于治疗帕金森病、阿尔茨海默病等 治疗镰状细胞贫血、阿尔茨海默病、心血管疾病等 （5）癌细胞失去了接触抑制现象，可以在培养瓶中形成多层细胞。 （6）目前用于冷冻保存的正常细胞通常为10代以内的细胞，以保持细胞正常的二倍体核型。 例题：如图为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线,图中B、E两点表示经筛选、分装后继续培养。据图分析: (1) 原代培养和传代培养的分界点是图中哪个点? B点之前的培养称为原代培养,之后的培养称为传代培养。 (2) AB段和DE段繁殖速度缓慢的原因是什么? AB段发生了接触抑制；DE段细胞大部分衰老失去分裂能力。 (3) E点后的细胞大多数具有异倍体核型,这样的细胞有什么特点? E点后的细胞属于细胞系,能无限增殖。 四、干细胞的培养及其应用 （1）概念：干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞，与组织、器官的发育、再生和修复密切相关。 （2）种类及特点： 注意： 1、 造血干细胞：主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中； 2、诱导多能干细胞（iPS细胞）： （1）胚胎干细胞的局限性：胚胎干细胞必须从胚胎中获取 ，涉及伦理问题，因而限制了在医学上的应用。 （2）诱导多能干细胞概念：通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞，简称iPS细胞。 （3）诱导方法：将特定基因或特定蛋白导入细胞（成纤维细胞以及已分化的T细胞、B细胞均可）； （4）诱导多能干细胞优点：①诱导过程无须破坏胚胎；②iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。 考点六 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、结果：形成的杂交细胞，具有原来两个或多个细胞的遗传信息，可表现出两个或多个亲本的特点。 3、原理：细胞膜的流动性。 4、意义：突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。 5、诱导融合的常用方法：电融合法、聚乙二醇（PEG）融合法和灭活病毒诱导法(动物细胞特有的融合方法)。 6、过程：动物细胞融合的过程包括细胞膜融合、细胞质融合和细胞核融合。其中细胞膜融合是细胞融合的先导，在细胞膜融合中体现出细胞膜具有一定的流动性； 7、融合实质:细胞核融合 融合完成的标志：是来自不同细胞的两个或多个细胞核融合为一个细胞核。 8、应用： ①细胞融合技术已经成为研究培育生物新品种、细胞遗传、细胞免疫和肿瘤等的重要手段。 ②利用动物细胞融合技术发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。 9、动物细胞融合和植物体细胞杂交比较 项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合 原理 细胞膜具有一定的流动性 植物细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性 细胞融合前的处理方法 用果胶酶和纤维素酶去除细胞壁 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散成单个细胞 诱导细胞融合的方法 电融合法、离心法、聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+-高pH融合法 聚乙二醇(PEG)融合法 、电融合法 、灭活病毒诱导法 细胞融合成功的标志 再生出细胞壁 细胞核的融合 主要用途 获得完整的杂种植株 主要用于制造单克隆抗体 意义 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种 突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能 考点七 单克隆抗体及其应用 1、传统（血清）抗体的缺陷 长期以来，人们为了获得抗体，采用的方法是向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后，从动物血清中分离所需抗体。缺点：产量低、纯度低、特异性差。 单克隆抗体的突出优点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。 2、制备单克隆抗体的原因：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杂交瘤细胞，既能无限增殖，又能产生足够数量的特异性抗体。 3、单克隆抗体的制备过程 （1） 原理：细胞膜的流动性和细胞增殖； （2） 过程： 注意： (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（既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体），从而可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点，而大量生产单克隆抗体。 4、制备单克隆抗体的过程中三种细胞的比较 细胞类型 来源 特点 免疫的B淋巴细胞 由B淋巴细胞受抗原刺激后增殖分化而来 能产生单一抗体，但不能无限增殖 骨髓瘤细胞 从骨髓肿瘤中提取 能无限增殖，但不能产生抗体 杂交瘤细胞 B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合而成 既能产生抗体，又能无限增殖 5、制备单克隆抗体过程中的两次筛选 项目 第一次筛选 第二次筛选 筛选原因 诱导融合后得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细 从小鼠体内提取的B淋巴细胞有很多种，形成的杂交瘤细胞也有很多种 筛选方法 用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长 用多孔培养皿培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群 筛选目的 得到杂交瘤细胞 得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 6、突出优点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。 7、单克隆抗体的应用 ①作为诊断试剂； 由于单克隆抗体纯度高、特异性强，所以能准确地识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，因此，单克隆抗体在诊断的应用上，具有准确、高效、简易、快速的优点。在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。 ②用于疾病检测； ③用于治疗疾病和运载药物； 如果把抗癌细胞的单克隆抗体跟放射性同位素、化学药物或细胞毒素相结合，制成“生物导弹”，注入体内，借助单克隆抗体的导向作用，能将药物定向带到癌细胞所在位置，在原位杀死癌细胞。 考点八 动物体细胞核移植技术和克隆动物 1、动物细胞核移植技术的定义：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。 2、结果：形成重新组合的细胞并发育成新胚胎，继而发育成动物个体。 3、原理：动物细胞核的全能性。 注意：动物体细胞核移植的原理是细胞核的全能性，而不是动物细胞的全能性。因为动物体细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体，所以用体细胞核移植技术能够得到克隆动物，说明动物体细胞的细胞核具有全能性。 4、生殖方式：无性生殖（产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致） 因为动物体细胞核移植最终得到的个体的细胞核中遗传物质完全来自一个个体，不是精卵受精得到的，因此属于无性生殖。 5、供体：动物一个细胞的细胞核； 注意：一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。 6、受体：选择MⅡ期的卵母细胞，其原因是： ①卵母细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。 ②卵母细胞体积大，便于操作。 ③卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富，为胚胎发育提供充足的营养。 7、哺乳动物核移植分类 哺乳动物核移植可分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。 由于动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，而动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难，因此，动物体细胞核移植的难度也就明显高于胚胎细胞核移植。 8、非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因 ①供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的功能状态，这导致了胚胎发育率低。 ②对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。 9、克隆动物的遗传特点 克隆动物的亲本有三个，即体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和代孕母体。 (1)克隆动物细胞核基因来自体细胞核供体，因此，克隆动物的性状与体细胞核供体基本相同。 (2)克隆动物的细胞质基因来自卵母细胞，因此，克隆动物的性状与卵母细胞供体部分相同。 (3)代孕母体没有为克隆动物提供遗传物质，因此，克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。 10、 体细胞核移植的过程： （1）过程图： （2）实例：高产奶牛的培育过程 ①从供体高产奶牛身体的某部位取体细胞，培养供体细胞（动物细胞培养）； ②从卵巢中采集卵母细胞，培养到减数第二次分裂中期； ③通过显微操作去除卵母细胞的核。由于MII期卵母细胞核的位置靠近第一极体，用微型吸管可一并吸出细胞核与第一极体； ④将供体细胞注入到卵母细胞外的透明带位置； ⑤通过电刺激使供体细胞膜和卵母细胞膜融合，供体核进入受体卵母细胞，构建重组胚胎； ⑥用物理（如电脉冲）或化学方法（如钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等）激活受体细胞，使其完成分裂和发育进程。 ⑦早期胚胎培养、胚胎移植。 补充：克隆羊“多莉” 1、对比多莉羊和课本高产奶牛的克隆过程，找出操作过程的不同点？ 多莉克隆过程的受体细胞是去核卵细胞，而高产奶牛的克隆过程的受体细胞是去核卵母细胞；多莉克隆过程是将供体细胞核注入受体细胞，而高产奶牛的克隆过程是将供体细胞注入受体细胞。 2、 分析上述哪一种措施更科学？并说明理由？ 卵母细胞中的细胞周期蛋白含量、活性比卵细胞高，用它作受体更容易成功。将供体细胞注入受体细胞，使克隆动物更像供体动物，操作也方便。 注意： (1)核在进行体细胞核移植之前，为何要去掉受体卵母细胞的核？ 为使核移植动物的遗传物质全部来自有利用价值的动物提供的细胞。 (2)细胞核移植生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行100%的复制吗？为什么？ 不是，克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，但核外还有少部分DNA（如线粒体DNA）来自受体卵母细胞。 (3)核移植技术中选用的核供体应为具有优良性状的个体，提供卵母细胞的个体和代孕受体只需为同一物种的健康雌性个体即可 (4)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。 (5)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。 (6)克隆动物实例很多，为何多莉就举世闻名呢？ 多利羊是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物，在多利之前的克隆动物都是胚胎细胞核移植的产物。多利羊的培育成功，在理论上证明了，分化了的动物细胞核也具有全能性。 (7)核移植技术获得的动物与供核动物性状并不完全相同的原因是什么？ ①克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，但其核外线粒体中的DNA来自受体卵母细胞。 ②性状是基因与环境共同作用的结果。供核动物生活的环境与克隆动物所生活的 环境不会完全相同，其性状也不可能和供核动物完全相同。 ③在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。 11、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题。 (1)应用前景。 ①畜牧生产方面：加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育。 ②保护濒危物种方面：保护濒危物种,增加濒危物种的存活数量。 ③医药卫生领域：转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白。 ④治疗人类疾病： A、转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体； B、以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官，将它们移植给患者时可以避免免疫排斥反应。 ⑤科研： A、研究克隆动物可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程； B、克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它们之间的对比来分析致病基因； C、克隆特定疾病模型的动物，还能为研究该疾病机制和开发相应的药物提供帮助； (2)存在问题。 ①体细胞核移植技术的成功率非常低。 ②克隆动物存在健康问题,表现出遗传和生理缺陷等。 ③克隆动物食品的安全性问题存在争议。 例题： 1、2019年11月18日上午，中国诞生了第一块“人造肉”，即“细胞培养肉”。下图是“细胞培养肉”生物制造流程图，请结合所学知识回答下列问题： (1)生物制造“细胞培养肉”的第一步，就是要获取肌肉干细胞，所谓的“干细胞”，是指动物和人体内仍保留着少数具有__________能力的细胞。 (2)“细胞培养肉”生物制造的关键技术是动物细胞培养技术。 ①进行动物细胞培养时，需要用________________酶将从动物体内取出的组织块分散成单个细胞。在适宜环境中培养，细胞悬液中的细胞很快贴附在瓶壁上，称为__________。 ②在适宜条件下，培养瓶中的细胞进行有丝分裂，数量不断增多，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，这种现象称为细胞的________。 (3)一般的动物细胞培养需要向培养基中添加一定量的血清，以保证__________________；还需要添加一定量的抗生素，以防____________。但从食品安全的角度考虑，在生物制造“细胞培养肉”时，这两种成分均不能添加。 (4)“细胞培养肉”生物制造过程中，肌肉细胞培养需要利用合适的支架体系，请推测其原因：________________________________________________。 解析　(1)动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫作干细胞。(2)①胰蛋白酶或胶原蛋白酶可以将组织分散成单个细胞，进行动物细胞培养时，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将从动物体内取出的组织块分散成单个细胞；在适宜环境中培养，细胞悬液中的细胞很快贴附在瓶壁上，称为贴壁生长。②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，这种现象称为细胞的接触抑制。(3)一般的动物细胞培养需要向培养基中添加一定量的血清，以保证细胞顺利地生长增殖；还需要添加一定量的抗生素，以防培养过程中被污染；但从食品安全的角度考虑，在生物制造“细胞培养肉”时，这两种成分均不能添加。(4)“细胞培养肉”最终目标是要得到类似于从动物组织中取得的“肌肉”，这就要求细胞生长的环境也跟体内肌肉生长环境类似。所以采用支架体系主要就是模拟体内肌肉生长环境，辅助形成细胞组织的三维结构。 答案　(1)分裂和分化　(2)①胰蛋白酶或胶原蛋白　贴壁生长　②接触抑制　(3)细胞顺利地生长增殖　培养过程被污染　(4)模拟体内肌肉生长环境，辅助形成细胞组织的三维结构 2、如图表示将人成纤维细胞与小鼠细胞进行融合，获得部分杂种细胞的过程(注：杂种细胞中人类的染色体会随机丢失，各种杂种细胞保留人类染色体的种类和数量是不同的)。请回答下列问题： (1)图中诱导动物细胞融合常用的诱导因素有____________________________(至少写出两种)，细胞融合后，再用特定的____________培养基进行筛选，得到杂种细胞。 (2)培养杂种细胞时，根据细胞所需营养物质的种类和数量严格配制培养基，此外经常会在培养基中加入________。培养过程中细胞需置于含CO2的混合气体的培养箱中培养，CO2的主要作用是维持培养液的________。 (3)若只考虑人成纤维细胞与小鼠细胞两两融合形成的杂种细胞，假如每种杂种细胞只保留了人的1条染色体，从染色体组成的角度考虑，杂种细胞可能有________种。 解析　(1)诱导动物细胞融合的因素包括物理因素(如电融合)、化学因素(如聚乙二醇融合法)、生物因素(如灭活的病毒)。通过选择性培养基将杂种细胞筛选出来。(2)动物细胞培养液一般包括糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、动物血清、动物血浆。(3)人体细胞中含有24种染色体，分别是22种常染色体和2种性染色体(即X染色体和Y染色体)。 答案　(1)聚乙二醇(PEG)融合法、灭活的病毒、电融合(写出两种即可)　选择性　(2)动物血清、血浆　pH　(3)24 3、新冠疫情暴发以来，世界各国都在积极应对，共同防疫。近期，某国科研团队首次绘制出2019­nCoV的一个关键抗原蛋白分子(记作H蛋白)的3D结构，这种蛋白为开发疫苗、制备治疗性抗体提供了依据。某科研小组以该蛋白为抗原制备了单克隆抗体，具体流程是：免疫小鼠→细胞融合→选择性培养→单克隆抗体的制备，请回答下列问题： (1)根据研究的目的，为使小鼠产生特定的B淋巴细胞，应采取的措施是__________________。将从免疫的小鼠中获取的B淋巴细胞与________细胞按一定比例混合，并加入促融合剂__________，诱导细胞融合。 (2)细胞融合是随机的过程，因此需要筛选，第一次筛选是在____________培养基中进行培养，目的是__________________。第二次筛选的目的是__________________________________。 (3)将筛选后最终得到的细胞在__________做大规模培养，或________________内增殖。 (4)该单克隆抗体可用于制备蛋白质检测试剂盒，以检测是否感染2019­nCoV，其原理是_________________________，与血浆抗体相比，其具有的优点是____________________________。 解析　(1)目的是利用H蛋白开发单克隆抗体，所以为使小鼠产生特定的B淋巴细胞，需要注射适量的H蛋白至小鼠体内，将获取的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞混合，加入聚乙二醇，诱导细胞融合。(2)由于在融合过程中存在B淋巴细胞相互融合、骨髓瘤细胞相互融合及未融合的细胞，因此为了获得杂交瘤细胞，所以需要在特定的选择性培养基上培养；第二次筛选的目的获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞。(3)获得的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。(4)由于该抗体是在2019­nCoV的H蛋白的刺激下产生的，根据抗原抗体的特异性结合，所以可以作为检测是否感染2019­nCoV；单克隆抗体的优点能准确识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备。 答案　(1)注射适量的H蛋白　骨髓瘤　聚乙二醇 (2)特定的选择性　获得杂交瘤细胞　获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞　(3)体外条件下　注射到小鼠腹腔内　(4)抗原抗体的特异性结合　能准确识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备； 4、如图表示单克隆抗体的制备过程，请据图回答下列问题： (1)据图可知，____________技术是动物细胞工程技术的基础，而________技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。 (2)图中过程①常用的诱导因素是____________，过程②常在________培养基中完成。 (3)A细胞为________细胞，其特点是________________________________________。 (4)合成的单克隆抗体最终可以从________和________中提取。 答案　(1)动物细胞培养　细胞融合　(2)灭活的病毒(或聚乙二醇)　选择性　(3)杂交瘤　既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体 (4)培养液　小鼠腹水 5、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”。体细胞克隆猴的培育过程如图所示。 (1)据图可知，克隆猴培育过程用到了______________、______________和胚胎移植技术。体细胞核移植技术的难度明显高于胚胎细胞核移植技术，原因是体细胞________程度高，很难表现出全能性。 (2)上述实验核移植的受体一般选用A猴减数第二次分裂中期的______________，原因是细胞体积大、易操作、营养物质丰富且含有促进________________表达的物质。 (3)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是①____________________________；②_____________________________________。 答案　(1)动物细胞培养　动物细胞核移植　分化 (2)(次级)卵母细胞　细胞核全能性 (3)①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　②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； 6、某科研小组一直致力于良种家畜的培育工作，目前从国外引进优质肉牛，通过克隆技术快速繁殖。请回答下列问题： (1)获得克隆动物的方式属于________生殖选(填“有性”或“无性”)。研制克隆动物的生物学原理是__________________________________。 (2)利用体细胞核移植技术克隆优质肉牛的实验流程图如下，对供体细胞进行培养时，要用__________________酶处理健康动物的组织，使细胞分散成单个细胞。激活重组细胞，使其完成分裂和发育常用的化学物质有__________________________________________。图中①②所涉及的实验技术名称是①__________，②__________。 (3)最终得到的克隆动物是否与优质肉牛遗传物质完全一样________(填“是”或“否”)，理由是__________________________________________________________________________________。 答案　(1)无性　已分化动物体细胞的细胞核有全能性　(2)胰蛋白酶或胶原蛋白　钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂　显微操作去核法　胚胎移植技术　(3)否　克隆动物的细胞核遗传物质来自核供体动物优质肉牛，细胞质遗传物质来自卵母细胞供体动物 7、2018年1月25日，《细胞》杂志报道了我国研究人员在世界上率先利用去甲基化酶(Kdm4d)的mRNA，经体细胞核移植技术培育出第一批灵长类动物——食蟹猴，作为研究癌症等人类疾病的动物模型。如图为体细胞核移植技术培育食蟹猴的操作过程，请回答下列问题： (1)2001年，美国科学家已经培育出胚胎细胞核移植猴。获得食蟹猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植，原因是____________________________________________。 (2)进行过程①时，为提供成纤维细胞培养所需的无毒环境，应进行的实验措施是需定期____________，其目的是________________________________________________________。 (3)据图分析，过程③是利用________法将成纤维细胞注入猴去核的MⅡ中期卵母细胞。 (4)图中过程⑤的实质是早期胚胎在________条件下空间位置的转移。 (5)上述实验的突破之处是使用了去甲基化酶(Kdm4d)的mRNA，在确定其作用时，研究人员用正常培养液培养融合细胞得到A组实验数据，用正常培养液培养注入去甲基化酶(Kdm4d)mRNA的融合细胞得到B组实验数据。图中X为融合细胞发育成的胚胎数、Y为囊胚数、Z为内细胞团数。分析实验数据可知，Kdm4d的mRNA的作用是既能提高_________________，又能提高__________________。 　 解析　(1)体细胞分化程度高，恢复其全能性较难，因此获得食蟹猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植。(2)进行过程①时，为提供成纤维细胞培养所需的无毒环境，应进行的实验措施是需定期更换培养液，其目的是防止成纤维细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害。(3)据图分析，动物细胞核移植常用显微注射法进行，过程③是利用显微注射法将成纤维细胞注入猴去核的MⅡ中期卵母细胞。(4)图中过程⑤的实质是早期胚胎在相同生理(同期发情处理)条件下空间位置的转移。(5)A组为对照，用正常培养液培养注入去甲基化酶(Kdm4d)mRNA的融合细胞得到B组实验数据。分析实验数据可知，Kdm4d的mRNA的作用是既能提高融合细胞发育成囊胚的成功率，又能提高囊胚中内细胞团的形成率。 答案　(1)体细胞分化程度高，恢复其全能性较难　(2)更换培养液　防止成纤维细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害　(3)显微注射　(4)相同生理　(5)融合细胞发育成囊胚的成功率　囊胚中内细胞团的形成率 第 8 页 第 7 页 学科网（北京）股份有限公司 $$