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１１０ ５年高考３年模拟 Ａ版 高考生物
25
专题 细胞工程与胚胎工程
说明 离心法旧称离心 电融合法旧称电激 全书同 非必要
： ， ， ，
不再进行标注
。
３意义：打破 生殖隔离 实现远缘杂交育种 培育植物新
． ⑥ ， ，
考点一 植物细胞工程
品种
。
一、细胞工程及其理论基础 名师点拨 杂种植株中含有两种植物的遗传物质 植物体
。
１细胞工程
细胞杂交形成的杂种植株 有几个染色体组就称为几倍体 若
． ， 。
操作水平 细胞器 细胞或组织水平 一植物细胞含有 ｘ条染色体 个染色体组 基因型为 另
（１） ：① 、 。 ２ ，２ ， Ａａｂｂ，
目的 获得特定的细胞 组织 器官 个体或其产品 一植物细胞含有 ｙ条染色体 个染色体组 基因型为 则
（２） ： 、 、 、 。 ２ ，２ ， ｃｃＤｄ，
２细胞的全能性
新植株应为异源四倍体 其体细胞中染色体为 ｘ ｙ 条 个
． ， （２ ＋２ ） ，４
概念 细胞经 分裂和分化 后 仍然具有产生完整生 染色体组 基因型为 发生的变异为染色体变异
（１） ： ② ， ， ＡａｂｂｃｃＤｄ， 。
物体或分化成其他各种细胞的潜能
。 四、植物细胞工程的实际应用
原理 细胞内 含有本物种的全套遗传信息
（２） ： ③ 。 １植物繁殖的新途径
全能性表达条件 具有完整的细胞结构 处于离体状态 ．
（３） ： ， ， 快速繁殖 微型繁殖 优点是高效 快速地实现种苗的
提供一定的营养 激素和其他适宜外界条件 （１） （ ）： 、
、 。 大量繁殖 也可保持 优良品种的遗传特性
细胞全能性大小与细胞分化程度成反比 ， ① 。
（４） 。 作物脱毒 可利用 茎尖分生区 细胞进行组织培养获
全能性大小 （２） ： ②
（５） ： 得脱毒苗
植物细胞 受精卵 生殖细胞 体细胞 。
ａ． ： ＞ ＞ ２作物新品种的培育： 单倍体育种 和突变体的利用 举
动物细胞 受精卵 生殖细胞 体细胞核 动物细胞全能性 ． ③ 。
ｂ． ： ＞ ＞ （ 例如下
受限制 但细胞核具有全能性 ：
， ）
二、植物组织培养技术
１理论基础： 植物细胞的全能性
． ① 。 优点 稳定遗传 缩短 育种年限 节约大量人力和物力
２概念理解 ： ， ④ ， 。
．
培养对象 离体 的植物器官 组织 细胞等
（１） ：② 、 、 。 细胞产物种类 药物 香料 色素等
培养条件 无菌 人工配制的培养基 相关激素和其他适 ： 、 、
（２） ： 、 、 ３细胞产物的
宜外界条件 ． 技术基础 植物细胞培养 技术
。 工厂化生产 ：⑤
３操作流程
． 培养阶段 愈伤组织 阶段
：⑥
一 细胞器 分裂和分化 含有本物种的全套遗传信息
、① ② ③
二 植物细胞的全能性 离体 脱分化 人工种子
、① ② ③ ④
三、植物体细胞杂交技术 三 、① 流动性 ② 全能性 ③ 纤维素酶和果胶酶 ④ 高 Ｃａ ２＋ － 高 ｐＨ
细胞壁 生殖隔离
１基本原理 体细胞杂交利用了细胞膜的 流动性 杂种 ⑤ ⑥
． ： ① ， 四 优良品种的遗传特性 茎尖分生区 单倍体育种 育
细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的 全能性 、① ② ③ ④
② 。 种年限 植物细胞培养 愈伤组织
２操作流程 ⑤ ⑥
．
考点二 动物细胞工程
一、动物细胞培养
１地位：动物细胞工程常用的技术有动物细胞培养 动物细
． 、
胞融合 动物细胞核移植 等 其中 动物细胞培养 是其他
、① 。 ②
动物细胞工程的基础
。
２培养条件
．
无菌 无毒的环境 培养液和培养用具都进行灭菌处
（１） 、 ：ａ．
理及在无菌条件下操作 培养液中通常加 抗生素 以防杂菌
；ｂ． ③
污染 定期更换 培养液 清除代谢产物 防止细胞代谢物积
；ｃ． ④ ， ，
专题２５ 细胞工程与胚胎工程 １１１
累对细胞自身造成危害
。
营养 除糖 氨基酸 促生长因子 无机盐 微量元素之
（２） ： 、 、 、 、
外 通常还需加入 血清 等一些天然成分
， ⑤ 。
温度 和渗透压 哺乳动物细胞培养多以
（３） 、ｐＨ ： ３６．５±０．５ ℃
为宜 多数动物细胞生存的适宜 为 此外 也需适宜
， ｐＨ ７．２～７．４， ，
的渗透压
。
{ 的空气 其中 为细胞代谢所必需
气体环境 ９５％ ： Ｏ２
（４） 的 主要是 维持培养液的
５％ ＣＯ２： ⑥ ｐＨ
名师点拨 细胞贴壁生长和接触抑制现象不同 动物细胞
，
培养时 多数悬液中的细胞往往贴附在瓶壁上的现象为细胞贴
，
壁 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 这种现象为接触抑制现象
， 。
３培养过程
．
单克隆抗体的应用
（３）
作为诊断试剂 在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重
ａ． ：
要作用
。
４干细胞培养及其应用 运载药物 如抗体 药物偶联物 通常由抗体 接头
． ｂ． ： — （ＡＤＣ） 、
胚胎干细胞 细胞 存在于 早期胚胎 中 具有分 和细胞毒素等药物组成 通过将细胞毒素与能特异性 识别肿
（１） （ＥＳ ）： ⑨ ， ， ⑨
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 瘤 抗原的单克隆抗体结合 实现对肿瘤细胞的选择性杀伤
， ， 。
的所有组织和器官甚至个体的潜能 治疗疾病
。 ｃ． 。
成体干细胞 存在于 成体组织或器官内 的干细胞
（２） ： ， 三、动物体细胞核移植技术
包括骨髓中的 造血干细胞 神经系统中的神经干细胞和睾丸
、 １基本原理： 动物细胞核具有全能性
中的 精原干细胞 等 具有 组织特异 性 一般只分化成特 ． ① 。
。 ， ２核移植分类： 胚胎细胞核 移植和体细胞核移植
定的细胞或组织 不具有发育成 完整个体 的潜能 ． ② 。
， 。 ３体细胞核移植过程（以克隆高产奶牛为例）
诱导多能干细胞 细胞 细胞诱导过程无须破 ．
（３） （ｉＰＳ ）：ｉＰＳ
坏胚胎 细胞可来源于病人 自身的体细胞 将它移植回
，ｉＰＳ ，
病人体内后 理论上可以避免 免疫排斥 反应
， 。
二、动物细胞融合技术及单克隆抗体
４选用 期去核卵母细胞作受体细胞的原因： 卵（母）
１动物细胞融合技术 ． ＭⅡ ③
． 细胞比较大，容易操作；卵（母）细胞细胞质多，营养物质丰富，含
基本原理 细胞膜具有一定的流动性
（１） ：① 。 有促进细胞核全能性表达的物质
常用方法 融合法 电融合法和灭活病毒诱导法等 。
（２） ：ＰＥＧ 、 。 ５应用举例
结果 形成杂交细胞 ．
（３） ： 。 畜牧业生产 利用体细胞核移植技术 加速家畜遗传改
意义 突破了有性杂交的局限 使远缘杂交成为可能 （１） ： ，
（４） ： ， 。 良进程 促进优良畜群繁育
应用 制备 单克隆抗体 等 、 。
（５） ： ② 。 在医药卫生领域 通过建立转基因体细胞系 再利用体
２单克隆抗体的制备及其应用 （２） ： ，
． 细胞核移植技术培育的 转基因克隆 动物可作为生物反应器
血清抗体与单克隆抗体 ④ ，
（１） 生产医用蛋白
名称 产生 特点 。
培育人造细胞 组织 器官 以患者作为供体培育的人核
血清 一般从血清中分离 产量低 纯度低 特 （３） 、 、 ：
由 浆细胞分泌 ， 、 、 移植 胚胎 干细胞 经过诱导分化能形成相应的细胞 组织或
抗体 ③ 异性差 ⑤ ， 、
器官 将它们移植给患者时可避免 免疫排斥 反应
能准确识别 抗原的细微差异 与特定 ， ⑥ 。
单克隆 由 杂交瘤细胞 ⑤ ， ６体细胞核移植技术存在的问题：技术成功率低 许多克隆
④ 抗原发生特异性结合 并且可以大量制 ． ，
抗体 分泌 ， 动物存在着健康问题 表现出 遗传和生理缺陷 等
备 特异性强 灵敏度高 能大量制备 、 ⑦ 。
（ ， ， ）
过程
（２）
１１２ ５年高考３年模拟 Ａ版 高考生物
两素 氨基酸 核苷酸 两酸 另外还有水 血清等
（ ）； 、 （ ）， 、 。
胚胎去向 向受体移植或冷冻保存
一 动物细胞核移植 动物细胞培养 抗生素 培养液 （２） ： 。
、① ② ③ ④
血清 维持培养液的 悬浮 贴壁 早期胚胎 三、胚胎移植、胚胎分割与胚胎干细胞培养
⑤ ⑥ ｐＨ ⑦ ⑧ ⑨
成体组织或器官内
造血干细胞
精原干细胞
组织 １胚胎移植
特异 完整个体 自身的体细胞 免疫排斥 ．
地位 胚胎工程其他技术的最后一道工序
二 细胞膜具有一定的流动性 单克隆抗体 浆细胞 杂 （１） ： 。
、① ② ③ ④ 主要过程
交瘤细胞 抗原 选择培养基 杂交瘤细胞 克隆化 （２） ：
⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ì选择 遗传性能优良和生产性能强的供体
培养和抗体检测 识别肿瘤 ï ： 、
⑨ 对供 受体的 ï 有健康的体质和正常繁殖能力的受体
三 动物细胞核具有全能性 胚胎细胞核 卵母细胞比较大 、 í
、 容 ① 易操作 ； 卵母细胞细胞质 多 ② ， 营养物质丰富 ， ③ 含有促进细胞核全 ， 选择和处理 î ï ï 处理 ： 同期 超 发 数 情 排卵 处理 处 和 理 对供体母畜进行
能性表达的物质 转基因克隆 胚胎 免疫排斥
④ ⑤ ⑥ ↓ ①
遗传和生理缺陷 发情配种或进行人工授精
⑦
{收集 冲卵
考点三 胚胎工程 ↓ ：②
收集胚胎并检查 检查 对胚胎进行质量检查 这时胚胎应
一、胚胎工程的理论基础 ： ，
发育到 桑葚胚或囊胚 阶段
③
１受精 ↓
．
精子获能 刚排出的精子 需要在雌性生殖道内发 胚胎移植
（１）① ： ，
生相应的生理变化后 才能获得受精能力
， 。 ↓
卵子的准备 卵子要在输卵管内进一步成熟 到 减数 胚胎移植后的检查 对受体进行 妊娠 检查
（２） ： ， ② — ④
第二次分裂中期 才具有受精能力
。 ↓
受精过程 具有优良性状的后代
（３）
意义 充分发挥 雌性优良个体的繁殖潜力
（３） ： ⑤ 。
２胚胎分割
．
主要仪器设备 体视显微镜和显微操作仪
（１） ： 。
材料 发育良好 形态正常的 桑葚胚或囊胚
（２） ： ， ⑥ 。
实质 胚胎分割可增加动物后代数目 其实质是 动物
（３） ： ， ⑦
的无性繁殖或克隆
。
注意 对囊胚分割时 注意将 内细胞团均等分割 否则
（４） ： ， ⑧ ，
２胚胎早期发育 会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育 此外 取样 滋养层 可
． 。 ， ⑨ ，
受精卵 胚胎发育的起点 做 分析 鉴定性别
③ ： ＤＮＡ ， 。
名师点睛 胚胎移植的生理学基础
↓
（１）
卵裂期 在透明带内进行有丝分裂 细胞数量不断增加
： ， ， 胚胎能够移入受体的生理学基础 哺乳动物排卵后 同种
但胚胎总体积并不增加 ａ． ： ，
↓ 供 受体生殖器官的生理变化是相同的
桑葚胚 胚胎细胞数目达到 个左右 细胞未分化 、 。
： ３２ ， 胚胎收集的生理学基础 早期胚胎形成后 未与母体子宫
ｂ． ： ，
建立联系 而是处于游离状态
， 。
↓ 囊胚 胚胎在受体内能够存活的生理学基础 受体对移入子宫的
④ ｃ． ：
外来胚胎基本不发生免疫排斥反应
。
供体胚胎正常发育的生理学基础 供体胚胎可与受体子
囊 这 胚 一 进 过 一 程 步 叫 扩大 孵，化 导致 ⑦ 透明带 破裂 ， 胚胎从中伸展出来 ， 宫建立 ｄ． 联系 且供体胚胎的遗传特性不受 ： 影响
⑧ 。 ， 。
↓ 胚胎移植的实质 是早期胚胎在相同生理环境条件下空
原肠胚 出现三个胚层和原肠腔 （２） ：
： 间位置的转换 而胚胎本身的遗传物质并不发生改变 因此各种
说明 桑葚胚旧称桑椹胚 全书同 非必要不再进行标注 ， ，
： ， ， 。 性状能保持其原来的优良特性
二、体外受精与早期胚胎培养 。
胚胎移植过程中两次使用激素 第一次常用孕激素对
１体外受精 （３） ，
． 受 供体进行同期发情处理 第二次用促性腺激素处理供体使其
、 ；
超数排卵
。
说明 期指减数第二次分裂中期 全书同
：ＭⅡ ， 。
２早期胚胎培养
．
培养液成分 无机盐 有机盐 两盐 维生素、激素
（１） ： 、 （ ）；②
专题２５ 细胞工程与胚胎工程 １１３
一 精子获能 受精卵 囊胚 滋养层 内细胞
、① ②ＭⅡ ③ ④ ⑤ ⑥
团 透明带 孵化
⑦ ⑧
二 获能精子 维生素 激素
、① ② 、
三 超数排卵 冲卵 桑葚胚或囊胚 妊娠 雌性优良
、① ② ③ ④ ⑤
个体的繁殖潜力 桑葚胚或囊胚 动物的无性繁殖或克隆
⑥ ⑦
内细胞团均等分割 滋养层
⑧ ⑨
移植技术 显微注射技术 早期胚胎培养技术 胚胎移植技术
、 、 、 。
若期间要改造基因 还要用到转基因技术 基因工程
， （ ）。
（２）
应用 萌萌哒“中中”和“华华”等克隆动物在中
国诞生啦！
情境材料 名为“中中”和“华华”的雌性克隆猴在 年年底相继
２０１７
诞生在中国科学院的实验室里，它们的基因都来自同一个流产的雌性
猕猴胎儿，科学家们提取了其体细胞，然后将细胞核“植入”若干个“摘
除”了细胞核的卵母细胞内。 从克隆羊“多莉”到这次克隆猴“中中”和
“华华”，历经 多年。 其间人们先后克隆出牛、马、羊、鼠、猫、狗、猪
２０
等动物。 克隆猴一直是世界上许多科学家追逐的目标，但克隆猴操作
难度大，尤其是猴的卵母细胞去核难以把控，卵母细胞易被提前激活，
体细胞克隆胚胎的发育成功率低。 克隆猴除在基础研究上有着重大
意义外，还将在疾病研究、新药测试等领域发挥至关重要的作用。 拓展思维 中中 和 华华 的问世有哪些意义
“ ” “ ” ？
提示 体细胞克隆猴的成功将推动中国率先发展基于非
【 】
人灵长类疾病动物模型的全新医药研发产业链 建立和人类亲
问题探究 克隆猴可涉及哪些生物工程技术 ，
（１） ？ 缘关系最紧密的灵长类动物模型 促进针对阿尔茨海默病 自闭
请画出克隆猴的简易流程图 ， 、
（２） 。 症等脑疾病 以及免疫缺陷 肿瘤 代谢性疾病的新药研发进程
要点点拨 克隆猴涉及的生物工程技术有动物细胞核 ， 、 、 。
（１）
