专题02 细胞工程（期中知识清单）高二生物下学期苏教版

第2章　细胞工程 第1节　植物细胞工程 一、植物细胞工程的基本技术 [必备知识] 1．细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。(P31) 2．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。(P34) 3．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。(P35“探究·实践”) 5．在进行体细胞杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得原生质体。(P37) 6．植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。(P38) [重要图解] 1．植物组织培养流程图(P35)植物组织培养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．植物体细胞杂交技术流程图(P37～38)：人工诱导原生质体融合，融合后得到的杂种细胞再经过诱导可形成愈伤组织，并可进一步发育成完整的杂种植株。 字母a～f表示相关过程，其中a为去除细胞壁的过程，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。b表示人工诱导原生质体融合的过程，诱导的方法基本可以分为两大类—物理法和化学法。物理法包括离心法、电融合法等;化学法包括聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+—高pH融合法等。过程c是原生质体融合后再生出新的细胞壁的过程。过程d表示脱分化，e表示再分化，过程f用到的技术是植物组织培养技术，其原理是细胞的全能性。甲～戊表示相关细胞或结构，甲、乙不是（是、不是）结构完整的植物细胞，丙表示正融合的原生质体，丁表示杂种细胞，戊表示愈伤组织。 二、植物细胞工程的应用 [必备知识] 1．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。它不仅可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性。(P39) 2．单倍体育种可以先通过花药(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株，这极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。(P40) 3．植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物——次生代谢物。如酚类、香料和色素等。(P41) 4．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。(P41) [易错提醒] 错点1：误认为“具有全能性就是（就一定能）体现(实现)全能性” 精析：具有全能性：理论上，具有细胞核的活细胞都具有全能性；体现(实现)全能性：只有发育成完整个体或分化成其他各种细胞才能说明体现(实现)了细胞的全能性。 错点2：植物组织培养中的四个注意点 精析：①植物激素在植物组织培养中的作用: 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 ②由愈伤组织进行细胞分化时,因为生根后不易再生芽,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。 ③光照:在诱导愈伤组织阶段,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。 ④植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖,且蔗糖溶液浓度略大于原生质体内的浓度，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。 错点3：有关植物体细胞杂交的6个易错点 精析：(1)误认为“植物体细胞杂交的结果只是形成杂种细胞”。植物体细胞杂交的结果最终要经过组织培养形成杂种植株。 (2)误认为“同种、不同种植物原生质体融合难易程度相同”。同种植物的原生质体更易融合,不同种植物原生质体的融合需要物理或化学法诱导。 (3)误认为“植物体细胞杂交属于有性生殖”。植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合，因此不属于有性生殖，应为无性生殖,遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律。 (4)误认为“杂种植株的变异类型属于基因重组”。杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，属于异源多倍体，所以变异类型为染色体变异。 (5)误认为“植物体细胞整合后的都是杂种细胞”。AA和BB体细胞融合成功以后,不仅有AABB型杂种细胞,还能形成AAAA型和BBBB型融合细胞,但只有AABB型细胞是植物体细胞杂交所形成的杂种细胞,因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。 （6）误认为“植物组织培养和植物细胞融合的原理相同”。植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性，植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。 错点4：混淆脱毒苗与抗毒苗而出错 精析：脱毒苗是选择植物的分生区如茎尖(刚形成,不含有病毒)进行组织培养而获得的,属于细胞工程的范畴。抗毒苗是把某抗病毒基因导入受体细胞中,并通过一定的方法培养形成,属于基因工程的范畴。 第2节　动物细胞工程 一、动物细胞培养 [必备知识] 1．动物细胞培养是指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，让这些细胞生长和增殖的技术。(P43) 2．一般来说，动物细胞培养需要满足以下条件。 (P43) 3．在体外培养细胞时，必须保证环境是无菌、无毒的，即需要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。培养液还需要定期更换，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。(P44) 4．动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。在进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，并将它们置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养。(P44) 5．动物细胞培养时细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。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。贴壁细胞在生长增殖时，除受上述因素的影响外，还会发生接触抑制现象，即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。(P44) 6．在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中，包括胚胎干细胞和成体干细胞等。(P46) 7．2006年，科学家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，将它称为诱导多能干细胞(简称iPS细胞)，并用iPS细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血。(P46) [重要图解] 动物细胞培养过程示意图(P45) 人们通常将分瓶之前的细胞培养，即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。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。之后，将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养。 写出下面动物细胞培养示意图中①～⑤处的内容： ①用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等，②原代培养，③二氧化碳培养箱，④胰蛋白酶，⑤传代培养。 二、动物细胞融合技术与单抗隆抗体 [必备知识] 1．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。(P48) 2．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有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。(P48) 3．细胞融合技术突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。(P48) 4．制备单克隆抗体需要的技术手段：动物细胞融合和动物细胞培养。制备单克隆抗体的原理：细胞膜的流动性和细胞增殖。 5.第一次筛选的目的是筛选出杂交瘤细胞，方法是用特定的选择培养基培养。经过筛选后未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。第二次筛选的目的是筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞，方法是专一抗体检测。(P48～49) 6．抗体—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。(P50“思考·讨论”) [重要图解] 1．制备单克隆抗体过程的示意图(P48～49) 图中①处应填写B淋巴，该细胞是从小鼠脾脏中获取的，②过程为诱导融合的过程，该过程常用的有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法（动物细胞特有）等，③处应填写杂交，④过程是选择培养的过程，该过程所用培养基为特定的选择培养基，⑤处应填写杂交瘤，该过程只能获得此类细胞的原因是在该培养基上，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。⑥过程是克隆化培养及抗体检测的过程，⑦过程是筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞，即抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞，此类细胞分泌的抗体能与特定抗原结合，⑧和⑨是获取抗体的两种途径，⑧指从培养注中获取，⑨是从小鼠腹水中获取。 2．ADC的作用机制示意图(P50) ADC通常由_抗体_、__接头_和_药物_部分组成。 三、动物体细胞核移植技术和克隆动物 [必备知识] 1．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。 (P52) 2．减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)卵母细胞中的“核”其实是纺锤体—染色体复合物。书中所说的“去核”是去除该复合物。(P52“相关信息”) 3．哺乳动物核移植可以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，表现全能性相对容易，而动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难，因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。(P52) 4．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。也有人采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。(P54“相关信息”) [重要图解] 体细胞核移植流程图(P53) 图中序号①～⑧处应填空的内容依次为：①卵巢，②卵母细胞，③减数第二次分裂中期，④MⅡ中期卵母，⑤去核卵母，⑥供体细胞注入去核卵母细胞，⑦通过电刺激使两细胞融合，供体核进入受体卵母细胞，形成重构胚，⑧胚胎移植。通过⑦构建重组胚胎后，还需用物理或化学方法激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。 [易错提醒] 错点1：植物组织培养与动物细胞培养的“有”与“没有”、“能”与“不能” 精析：(1)植物组织培养过程中有脱分化和再分化,而动物细胞培养过程中没有脱分化和再分化过程。 (2)植物组织培养能获得新个体,体现了细胞的全能性,而动物细胞培养只能得到细胞,不能体现细胞的全能性。 错点2：动物细胞培养中两组易错概念的辨析 精析：(1)细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞进行有丝分裂，数目不断增多，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接触抑制。 (2)原代培养与传代培养。①原代培养：细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养。原代培养的细胞核型正常。②传代培养：原代培养的细胞生长、增殖一定时间后，由于空间不足或细胞密度过大导致营养枯竭，影响细胞的生长，因此需要重新用胰蛋白酶等处理，进行分瓶扩大培养，即传代培养。一般情况下，细胞传至10～50代后，出现核型异常，细胞增殖会明显减缓，甚至完全死亡。 错点3：混淆了“悬浮生长和贴壁生长”细胞的培养方法而出错 精析：①悬浮生长细胞：原代培养→分裂受阻→离心法收集→制成细胞悬液传代培养。 ②贴壁生长细胞：原代培养→分裂受阻→胰蛋白酶处理→离心法收集→制成细胞悬液传代培养。 错点4：动物细胞培养过程中“酶”相关易错点 精析：①动物细胞培养过程中不同阶段使用酶的目的并不完全相同。动物细胞的整个培养过程中可能多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶，第一次使用的目的是使组织细胞分散开，这样一方面保证细胞所需要的营养供应；另一方面能保证细胞内有害代谢物的及时排出；贴壁细胞传代培养时使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，分散成单个细胞，便于分瓶后继续培养。 ②使用酶处理时，并不是时间越长越好。使用胰蛋白酶时，要控制好作用时间，因为胰蛋白酶不仅能分解细胞间的蛋白质，长时间作用还会分解细胞膜蛋白等，对细胞造成损伤。进行动物细胞培养时不能用胃蛋白酶分散细胞，主要是因为pH不合适。 错点5：混淆三种干细胞的来源及特点而出错 精析：三种干细胞的比较 比较 项目 胚胎干细胞 成体干细胞 诱导多能干细胞 来源 早期胚胎 成体组织或器官中 诱导高度分化的组织细胞形成 特点 具有分化成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 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 类似胚胎干细胞；诱导无需破坏胚胎，应用前景更广泛 错点6：混淆动物细胞整合与植物体细胞杂交的原理、方法及结果而出错 精析：动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较 比较 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 步骤 酶解法去掉细胞壁后，诱导原生质体融合，形成杂种细胞，再经植物组织培养形成杂种植株 分散成单个细胞后诱导细胞融合，形成杂交细胞 方法 聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法、电融合法、离心法 PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法 结果 形成杂种植株 形成杂交细胞，以生产细胞产品 意义 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种 突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能 错点7：混淆单克隆抗体制备过程中两次筛选而出错 精析：单克隆抗体制备过程中两次筛选的比较 比较 第一次筛选 第二次筛选 筛选原因 诱导融合后得到多种融合细胞，还有未融合的细胞等 由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞 筛选目的 筛选出杂交瘤细胞 筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 筛选方法 用特定的选择培养基筛选；未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长 用96孔板培养，在每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞的情况下进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到足够数量的能分泌所需抗体的细胞 错点8：对B淋巴细胞与骨髓瘤细胞经诱导处理后细胞种类判断错误 精析：B淋巴细胞与骨髓瘤细胞经诱导融合后，培养基中共出现5种细胞，其中融合的细胞有3种(如融合的话，只考虑两两融合)。 错点9：不明确去核的卵细胞在动物细胞核全能性的表达中的作用而出错 精析：细胞核全能性的表达，必须提供促进细胞核表达全能性的物质和营养条件，还要保证细胞的完整性，这样去核的卵细胞是最合适的受体细胞。因为卵细胞体积大、易操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。该技术形成重组细胞发育成一个新个体，体现了动物细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。 错点10：不明确核移植动物亲子代性状的关系而出错 精析：核移植中供体动物、提供卵母细胞的动物、代孕动物和克隆动物之间的关系：克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数由线粒体DNA控制的性状与提供卵母细胞的动物相同，与代孕动物的性状无遗传关系。 错点11：误认为动物细胞培养时加入5%CO2的目的是维持气体平衡或用于呼吸 精析：动物细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶将其置于含95%空气加5% CO2的混合气体的培养箱中进行培养，加入CO2的目的是维持培养液的pH。 错点12：不清楚动物细胞克隆化培养时为何常选10代以内的细胞，而瘤细胞却为50代以后 精析：取供体动物的体细胞培养，一般选用传至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。欲获得无限增殖的瘤细胞则往往在50代以后，其遗传物质已发生变化，具癌变特性。 第3节　胚胎工程 一、胚胎工程的理论基础 [必备知识] 1．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。(P56) 2．在自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。(P56) 3．在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。然后，精子入卵。精子入卵后，卵细胞膜也会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。(P57) 4．精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫作雄原核。与此同时，精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体后，形成雌原核。(P57) 5.多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体。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。(P58“相关信息”) 6．聚集在胚胎一端的细胞形成内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织；而沿透明带内壁扩展和排列的细胞，称为滋养层细胞，它们将来发育成胎膜和胎盘。(P58) [重要图解] 1.哺乳动物胚胎的早期发育示意图(P58)下图甲、乙表示胚胎发育的具体阶段，①～③表示相关结构) (1)开始发育场所及分裂方式：受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。 (2)卵裂：胚胎发育早期，有一段时间是在透明带内进行分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。 (3)桑椹胚：当卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团，形似桑椹时，这时的胚胎称为桑椹胚。 (4)囊胚：上图中的乙表示囊胚。桑椹胚进一步发育，细胞逐渐分化。聚集在胚胎 一端的细胞形成内细胞团，即上图中序号②，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，而沿透明带内壁扩展和排列的细胞，称为滋养层细胞，即上图中序号③，它们将来发育成胎膜和胎盘。随着胚胎的进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的腔—囊胚腔，即上图中序号①，这个时期的胚胎叫做囊胚。囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫作孵化。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。 (5)原肠胚：囊胚孵化后，将发育形成原肠胚。原肠胚表面的细胞层为外胚层，向内迁移的细胞形成内胚层。随着发育的进行，一部分细胞还会在内、外两个胚层之间形成中胚层。这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等。 二、胚胎工程技术及其应用 [必备知识] 1．哺乳动物的体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。(P60) 2．采集到的卵母细胞和精子，要分别对它们进行成熟培养和获能处理，然后才能用于体外受精。(P60) 3．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。其中提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体叫“受体”。通过任何一项技术(如转基因、核移植和体外受精等)获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代。(P61) 4．胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。(P62“思考·讨论”) 5．进行胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(P62) 6．超数排卵是指应用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。(P62“相关信息”) 7．胚胎分割所需要的主要仪器设备为体视显微镜和显微操作仪。在进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，将它移入盛有操作液的培养皿中，然后在显微镜下用分割针或分割刀分割。在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。(P62) [重要图解] 1.牛胚胎移植示意图(P61): 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。以牛胚胎移植为例，其过程如下图所示。图中甲为优良供体母牛，一般具有遗传性状优良、生产能力强等特点。乙为受体母牛，有健康的体质和正常繁殖能力。丙为优良公牛，丁为具有优良性状的后代。过程①为进行同期发情处理、②为超数排卵处理、③为受体性情、④为发情配种或人工受精、⑤为收集胚胎并检查、⑥为胚胎移植、⑦为对受体进行妊娠检查。整个过程中提供胚胎的个体是甲，接受胚胎的个体乙。 2．牛胚胎性别鉴定和分割示意图(P63) [易错提醒] 错点1：受精过程认识的“三个误区” 精析：(1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。 (2)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。 (3)受精的标志≠受精完成的标志：受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核，受精完成的标志是雌、雄原核的融合。 错点2：混淆防止多精入卵的屏障及其意义而出错 精析：(1)防止多精入卵的两道屏障:精子接触卵细胞膜的瞬间,卵细胞膜外的透明带发生生理反应,阻止后来的精子进入透明带;精子入卵后,卵细胞膜立即发生生理反应,拒绝其他精子再进入卵内。 (2)这两道屏障可以保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致,从而保证遗传的稳定性。 错点3：不能准确判断卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化而出错 精析：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,不能从母体获取有机物,而呼吸消耗一直进行,因此有机物总量减少。 (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。 错点4：误认为“所有采集的卵母细胞都必需培养才能成熟（MⅡ期）进而具备受精能力” 精析：从从输卵管中冲取的卵母细胞卵子,已发育至MⅡ期,可直接与获能的精子进行受精作用。卵巢中的卵母细胞为初级卵母细胞,需在体外培养至MⅡ期,才能进行体外受精。 错点5：混淆“自然受精、人工授精和体外受精” 精析：比较自然受精、人工授精和体外受精: 项目 自然受精 人工授精 体外受精 不 同 点 过程不同 雌雄动物交配完成 用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内,完成受精 人工获取精子、卵子,在体外培养液中完成受精过程 场所不同 雌性动物输卵管中 雌性动物输卵管中 体外培养液中 相同点 (1)精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程;(2)都是有性生殖 强调：在填空书写中，必需注意“受、授”的区分。 错点6：不明确超数排卵处理中使用激素及其原理而出错 精析：超数排卵处理中使用的是促性腺激素而不是性激素,因为性激素是由性腺产生并释放的,长期使用外源性激素会导致性腺萎缩。促性腺激素由垂体产生并释放,作用于性腺,可以促进排卵,并且不会使性腺萎缩。 错点7：不明确胚胎移植的胚胎来源及生殖方式而出错 精析：胚胎移植的胚胎来源及生殖方式辨析 (1)核移植→早期胚胎培养,属于无性生殖。 (2)体外受精→早期胚胎培养,属于有性生殖。 (3)体内受精→冲卵→胚胎移植,属于有性生殖。 (4)胚胎分割→早期胚胎培养或胚胎移植,属于无性生殖。 错点8：不明确胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的异同而出错 项目 胚胎分割动物 体细胞核克隆动物 相同点 都属于无性繁殖或克隆，最终技术是胚胎移植 不 同 点 胚胎来源 雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎 通过核移植技术获得的重组胚胎 遗传物质 胚胎分割动物具有相同的遗传物质，两个亲本提供的核遗传物质一样多 克隆动物的核遗传物质主要由供体细胞核提供 起点 经过受精作用或其他方式形成的一个细胞 经过核移植技术形成的一个细胞 错点9：滋养层≠饲养层 精析：(1)滋养层：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层最终发育成胎膜和胎盘。 (2)饲养层：饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。 ( 2 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2章　细胞工程 第1节　植物细胞工程 一、植物细胞工程的基本技术 [必备知识] 1．细胞工程是指应用______生物学、______生物学和______生物学等多学科的原理和方法，通过____________、______或______水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。(P31) 2．____________________________________________________________________________________，即细胞具有全能性。(P34) 3．诱导愈伤组织期间一般____________光照，在后续的培养过程中，每日需要给予______ __________________。(P35“探究·实践”) 5.在进行体细胞杂交之前，必须先利用____________和____________去除细胞壁，获得______ ____________。(P37) 6．植物体细胞杂交技术在打破____________，实现________________________，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。(P38) [重要图解] 1．植物组织培养流程图(P35)植物组织培养是指将______________________________等，培养在__________________上，给予__________________，诱导其形成__________________的技术。 2．植物体细胞杂交技术流程图(P37～38)：人工诱导原生质体融合，融合后得到的杂种细胞再经过诱导可形成愈伤组织，并可进一步发育成完整的杂种植株。 字母a～f表示相关过程，其中a为去除____________的过程，用到的酶是_________________。b表示人工诱导__________________的过程，诱导的方法基本可以分为两大类—物理法和化学法。物理法包括__________________等;化学法包括________________________________________________等。过程c是原生质体融合后再生出新的____________的过程。过程d表示____________，e表示____________，过程f用到的技术是____________技术，其原理是____________。甲～戊表示相关细胞或结构，甲、乙______（是、不是）结构完整的植物细胞，丙表示__________________，丁表示____________，戊表示____________。 二、植物细胞工程的应用 [必备知识] 1．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____________技术，也叫作微型繁殖技术。它不仅可以高效、快速地实现种苗的____________，还可以保持优良品种的____________。(P39) 2．单倍体育种可以先通过__________________获得____________，然后经过_________________，当年就能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株，这______________________________，节约了大量的人力和物力。(P40) 3．植物代谢会产生一些一般认为不是植物__________________所必需的产物——_________ ____________。如酚类、香料和色素等。(P41) 4．植物细胞培养是指在离体条件下对__________________或____________进行培养使其增殖的技术。(P41) [易错提醒] 1.只有发育成完整个体才能说明体现(实现)了细胞的全能性。 2.生长素/细胞分裂素：适中促进愈伤组织的生长，高有利于根的分化，低有利于芽的分化,在脱分化过程中先诱导根的形成，再诱导芽的形成。 3.在诱导愈伤组织阶段,,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。 4.植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖,且蔗糖溶液浓度略大于原生质体内的浓度，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。 5.植物体细胞杂交的结果只是形成杂种细胞。 6.不同种植物原生质体的融合需要物理或化学法诱导。 7.植物体细胞杂交属于有性生殖，遵循孟德尔的遗传定律。 8.杂种植株的变异类型属于基因重组。 9.植物体细胞整合后的都是杂种细胞 10.植物组织培养和植物细胞融合的原理相同。 11脱毒苗是选择植物的分生区如茎尖(刚形成,不含有病毒)进行组织培养而获得的,属于细胞工程的范畴。抗毒苗是把某抗病毒基因导入受体细胞中,并通过一定的方法培养形成,属于基因工程的范畴。 第2节　动物细胞工程 一、动物细胞培养 [必备知识] 1．动物细胞培养是指从动物体中取出相关的____________，将它分散成__________________，然后在____________条件下，让这些细胞__________________的技术。(P43) 2．一般来说，动物细胞培养需要满足以下条件。 (P43) 3．在体外培养细胞时，必须保证环境是______________的，即需要对____________________________进行灭菌处理以及在_____________________。培养液还需要______________，以便______________，防止__________________________________________。(P44) 4．动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2。O2是____________________________，CO2的主要作用是_____ _____________________。在进行细胞培养时，通常采用______________或______________，并将它们置于含有_____________________的混合气体的______________中进行培养。(P44) 5． 动物细胞培养时细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为______________。悬浮培养的细胞会因_____________________、_____________________和_____________________等因素而分裂受阻。贴壁细 胞在生长增殖时，除受上述因素的影响外，还会发生______________现象，即当_______________________ ____________时，细胞通常会停止分裂增殖。(P44) 6．在一定条件下，_______可以分化成其他类型的细胞。干细胞存在于___________、_______和_______等多种组织和器官中，包括_______干细胞和_______干细胞等。(P46) 7．2006年，科学家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，将它称为____________干细胞(简称iPS细胞)，并用iPS细胞治疗了小鼠的______________。(P46) [重要图解]动物细胞培养过程示意图(P45) 人们通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养称为_______培养，将分瓶后的细胞培养称为_______培养。在进行传代培养时，悬浮培养的细胞直接用_______法收集；贴壁细胞需要重新用______________等处理，使之分散成单个细胞，然后再用_______法收集。之后，将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养。 写出下面动物细胞培养示意图中①～⑤处的内容： ①_____________________________________________， ②_____________________， ③_____________________，④_____________________，⑤______________。 二、动物细胞融合技术与单抗隆抗体 [必备知识] 1．动物细胞融合技术就是使______________动物细胞结合形成______________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______________。(P48) 2．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有______________、______________法和______________法等。(P48) 3．细胞融合技术突破了______________的局限，使_______杂交成为可能。(P48) 4．制备单克隆抗体需要的技术手段：______________和______________。制备单克隆抗体的原理：______________和______________。 5.第一次筛选的目的是_____________________，方法是____________________________。经过筛选后______________细胞和__________________________的细胞都会死亡，只有融合的________ _______才能生长。第二次筛选的目的是_________________________________________________，方法是______________。(P48～49) 6．抗体—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__________________结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。(P50“思考·讨论”) [重要图解] 1．制备单克隆抗体过程的示意图(P48～49) 图中①处应填写_______，该细胞是从小鼠_______中获取的，②过程为______________的过程，该过程常用的有___________法、_______法和______________法（动物细胞特有）等，③处应填写_______，④过程是______________的过程，该过程所用培养基为______________培养基，⑤处应填写_______，该过程只能获得此类细胞的原因_________________________________________ ___________________________________________________________________________________________。⑥过程是____________________________的过程，⑦过程是筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞，即抗体检测呈_______性的杂交瘤细胞，此类细胞分泌的抗体能_____________________，⑧和⑨是获取抗体的两种途径，⑧指_____________________，⑨是从_____________________。 2．ADC的作用机制示意图(P50) ADC通常由_______、_______和_______部分组成。 三、动物体细胞核移植技术和克隆动物 [必备知识] 1．动物细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核移入______________细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新_______，继而发育成______________的技术。 (P52) 2．减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)卵母细胞中的“核”其实是______________复合物。书中所说的“去核”是去除该复合物。(P52“相关信息”) 3．哺乳动物核移植可以分为_______细胞核移植和_______细胞核移植。由于动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对_______，而动物体细胞分化程度高，表现全能性_______，因此动物体细胞核移植的难度明显_______胚胎细胞核移植。(P52) 4．目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是____________法。也有人采用_______ _______、_____________________和______________等方法。这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的______________。(P54“相关信息”) [重要图解] 体细胞核移植流程图(P53) 图中序号①～⑧处应填空的内容依次为：①_______，②______________，③_______________， ④_______________________________，⑤______________，⑥_____________________， ⑦_________________________________________ ____________________________，⑧__________。通过⑦构建重组胚胎后，还需用物理或化学方法激活______________，使其完成______________________________________。 判断正误，写出理由 1.植物组织培养过程中有脱分化和再分化,而动物细胞培养过程中也有脱分化和再分化过程。 2.植物组织培养能获得新个体,体现了细胞的全能性,动物细胞培养能体现动物细胞核的全能性。 3.悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。 4.细胞进行有丝分裂，数目不断增多，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接触抑制。 5.原代培养：细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养。原代培养的细胞核型正常。6.传代培养：原代培养的细胞生长、增殖一定时间后，由于空间不足或细胞密度过大导致营养枯竭，影响细胞的生长，因此需要重新用胰蛋白酶等处理，进行分瓶扩大培养，即传代培养。一般情况下，细胞传至10～50代后，出现核型异常，细胞增殖会明显减缓，甚至完全死亡。 7.悬浮生长细胞的培养方法：原代培养→分裂受阻→制成细胞悬液传代培养。 8.贴壁生长细胞的培养方法：原代培养→分裂受阻→离心法收集→制成细胞悬液传代培养。 9.动物细胞的整个培养过程中可能多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶，第一次使用的目的是使组织细胞分散开，这样一方面保证细胞所需要的营养供应；另一方面能保证细胞内有害代谢物的及时排出；贴壁细胞传代培养时使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，分散成单个细胞，便于分瓶后继续培养。 10.使用胰蛋白酶时，要控制好作用时间，因为胰蛋白酶不仅能分解细胞间的蛋白质，长时间作用还会分解细胞膜蛋白等，对细胞造成损伤。 11.进行动物细胞培养时可用胃蛋白酶分散细胞。 12.胚胎干细胞来源于早期胚胎，具有分化成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。 13.成体干细胞来源于成体组织或器官中，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。 14.诱导高度分化的组织细胞形成诱导多能干细胞,类似胚胎干细胞；诱导无需破坏胚胎，应用前景更广泛. 15.动物细胞融合与植物体细胞杂交的原理相同。 16.动物细胞融合特有的方法是PEG融合法。 17.单克隆抗体制备第一次筛选的目的是筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选的目的是筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。 18.单克隆抗体制备第一次筛选的原因是诱导融合后得到多种融合细胞，还有未融合的细胞等，第二次筛选的原因是由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞。 19.B淋巴细胞与骨髓瘤细胞经诱导融合后，两两融合的细胞有3种。 20.细胞核全能性的表达，必须提供促进细胞核表达全能性的物质和营养条件，还要保证细胞的完整性，这样去核的卵细胞是最合适的受体细胞。因为卵细胞体积大、易操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。该技术形成重组细胞发育成一个新个体，体现了动物细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。 21.克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数由线粒体DNA控制的性状与提供卵母细胞的动物相同，与代孕动物的性状也有遗传关系。 22.动物细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶将其置于含95%氧气加5% CO2的混合气体的培养箱中进行培养，加入CO2的目的是维持培养液的pH。 23.取供体动物的体细胞培养，一般选用传至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。欲获得无限增殖的瘤细胞则往往在50代以后，其遗传物质已发生变化，具癌变特性。 第3节　胚胎工程 一、胚胎工程的理论基础 [必备知识] 胚胎工程是指对__________、_______或_______细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的_______移植到______________生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体____ _________、______________和______________等。(P56) 2．在自然条件下，哺乳动物的受精在_______内完成。(P56) 3．在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的_______会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。然后，精子入卵。精子入卵后，______________也会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。(P57) 4．精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫作_______。与此同时，精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出______________后，形成雌原核。(P57) 5.多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体。在实际胚胎工程操作中，常以观察到______________或者______________作为受精的标志。(P58“相关信息”) 6．聚集在胚胎一端的细胞形成内细胞团，将来发育成胎儿的______________；而沿透明带内壁扩展和排列的细胞，称为滋养层细胞，它们将来发育成______________。(P58) [重要图解] 1.哺乳动物胚胎的早期发育示意图(P58)下图甲、乙表示胚胎发育的具体阶段，①～③表示相关结构) (1)开始发育场所及分裂方式：受精卵形成后即在______________内进行_______分裂，开始发育。 (2)卵裂：胚胎发育早期，有一段时间是在_______内进行分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积______________，这种受精卵的早期分裂称为_______。 (3)桑椹胚：当卵裂产生的子细胞逐渐形成_____________________，形似桑椹时，这时的胚胎称为______________。 (4)囊胚：上图中的_____表示囊胚。桑椹胚进一步发育，细胞逐渐_______。聚集在胚胎 一端的细胞形成内细胞团，即上图中序号_____，内细胞团将来发育成胎儿的__________，而沿_____ __________扩展和排列的细胞，称为__________细胞，即上图中序号_____，它们将来发育成_____ _____。随着胚胎的进一步发育，胚胎的内部出现了__________—囊胚腔，即上图中序号_____，这个时期的胚胎叫做_____。囊胚进一步扩大，会导致_________________________，这一过程叫作孵化。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法__________。 (5)原肠胚：囊胚孵化后，将发育形成__________。_______________为外胚层，_______________ __________内胚层。随着发育的进行，一部分细胞还会在_______________形成中胚层。这三个胚层将逐渐分化形成各种__________等。 二、胚胎工程技术及其应用 [必备知识] 1．哺乳动物的体外受精技术主要包括__________________、_______________和_____等步骤。(P60) 2．采集到的卵母细胞和精子，要分别对它们进行__________和__________，然后才能用于体外受精。(P60) 3．胚胎移植是指将通过__________及其他方式得到的胚胎，移植到__________、_____________ _____的雌性动物体内，使之继续发育为__________的技术。其中提供胚胎的个体称为“_____”，接受胚胎的个体叫“_____”。通过任何一项技术(如转基因、核移植和体外受精等)获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代。(P61) 4．胚胎移植实质上是_____________________________________________。(P62“思考·讨论”) 5．进行胚胎移植的优势是__________________________________________________。(P62) 6．超数排卵是指应用外源__________激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。(P62“相关信息”) 7．胚胎分割所需要的主要仪器设备为_______________和_______________。在进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的____________________，将它移入盛有操作液的培养皿中，然后在显微镜下用_________________________分割。在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将__________均等分割。(P62) [重要图解] 1.牛胚胎移植示意图(P61): 胚胎移植主要包括_______________的选择和处理，_______________，胚胎的______________________________，_______________，以及移植后的_____等步骤。以牛胚胎移植为例，其过程如下图所示。图中甲为__________母牛，一般具有_________________________等特点。乙为_________ _____，有健康的体质和____________________。丙为__________，丁为____________________的后代。过程①为____________________、②为__________、③为__________、④为_________________________、⑤为_______________、⑥为_______________、⑦为____________________。整个过程中提供胚胎的个体是_____，接受胚胎的个体_____。 2．牛胚胎性别鉴定和分割示意图(P63) [易错提醒] 1.成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。获能是指精子获得能量。 2.雌、雄原核就是卵子、精子原来的核。 3.受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核，受精完成的标志是雌、雄原核的融合。 4.防止多精入卵的两道屏障:精子接触卵细胞膜的瞬间,卵细胞膜外的透明带发生生理反应,阻止后来的精子进入透明带;精子入卵后,卵细胞膜立即发生生理反应,拒绝其他精子再进入卵内。 5.这两道屏障可以保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致,从而保证遗传的稳定性。 6.卵裂期有机物总量减少。 7.卵裂期胚胎总体积增加,细胞数目增多,每个细胞体积减小。 8.卵裂期伴随细胞分裂,细胞数目增多,总DNA含量增多,每个细胞中核DNA含量也增多。 9.所有采集的卵母细胞都必需培养才能成熟（MⅡ期）进而具备受精能力。 10.自然受精、人工授精、体外受精都是有性生殖，而且精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程。 11.自然受精、人工授精、体外受精场所分别为雌性动物输卵管中、雌性动物输卵管中、体外培养液中。 12.超数排卵处理中使用的是促性腺激素而不是性激素,因为性激素是由性腺产生并释放的,长期使用外源性激素会导致性腺萎缩。促性腺激素由垂体产生并释放,作用于性腺,可以促进排卵,并且不会使性腺萎缩。 13.早期胚胎可来源于核移植、体外受精、体内受精、胚胎分割，其中核移植、胚胎分割是无性生殖。 14.胚胎分割动物、体细胞核克隆动物都属于无性繁殖或克隆，最终技术是胚胎移植。 15.滋养层：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层最终发育成胎膜和胎盘。 饲养层：饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。 学科网（北京）股份有限公司 $$