备战高考生物一轮复习优质课件 第34讲 细胞工程和胚胎工程

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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。
细胞生物学、分子生物学和发育生物学
获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品
动物细胞工程和植物细胞工程
指 的植物器官、组织或细胞等，培养在人工控制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其分化为 的技术。
外植体：在植物组织培养过程中，从植物体上被分离下来的，接种 在培养基上供培养用的原生质体、细胞、组织、器官等。
细胞经过 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。
一般生物体的每一个细胞都包含有该物种的 。即都有发育成 所必需的全部遗传信息。
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） 蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰 用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株
实例：芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶。
3.生物体内细胞不体现全能性的原因
基因在特定的时间和空间条件下 表达的结果。
（1）分化程度低的 分化程度高的
（2）细胞分裂能力强的 细胞分裂能力弱
（3）受精卵 胚胎干细胞 生殖细胞 体细胞 植物细胞 动物细胞
在一定的 和 等条件的 下， 的细胞 ，转变成 的过程。
失去其特有的结构和功能
②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
1.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。
2.该过程添加的外源激素主要是生长素和细胞分裂素（比例适中）， 因为二者能强烈地促进愈伤组织的形成。
形成愈伤组织（不定形的薄壁组织团块）
3.无菌操作——植物组织培养成功的关键。
细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、呈无定形状态的薄壁细胞团。
脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以 出芽或根等器官的过程。
需要给予适当强度的光照
诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用
③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。
离体培养条件下，没有经过受精过程，但是经过了胚胎发育过程所形成的胚状类似物，因而统称为体细胞胚或胚状体。
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，特别是生长素和细胞分裂素的配比。
影响植物组织再分化的因素
将试管苗移到大田中栽培或进行无土栽培，使之进一步生长发育为具有根、茎、叶且能开花、结果的完整植株。
植物细胞一般具有 。
有利于根的分化，抑制芽的形成
有利于芽的分化，抑制根的形成
简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤
离体的茎尖、根尖、叶片、花药等（外植体）。
水（去离子水）、无机营养（大量元素、微量元素）、有机营养（蔗糖、维生素、氨基酸）、天然附加物、植物激素（生长素、细胞分裂素等）
①提供营养物质（碳源）；
用酒精擦拭双手和超净工作台台面。将流水充分冲洗后的外植体。
将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中，用无菌滤纸吸去表面的水分。用解剖刀将外植体切成0.5~1cm长的小段。
在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3~1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。
①接种到诱导愈伤组织培养基
有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18~22℃的培养箱中培养。在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。
②接种到诱导生芽培养基
③接种到诱导生根培养基
培养15~20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。
若先生根后面就不易生芽。
移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的虹石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。
植物组织培养过程示意图
在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？
①防止污染的微生物与培养物竞争营养物质。②微生物生长过程中会产生有害的物质，导致培养物死亡。
拓展1:植物组织培养常用的培养基配方
1）培养基名称： ； 2）物理性质： ；3）碳源： 。
拓展2:植物组织培养的两种途径
拓展3:生长素、细胞分裂素的不同使用顺序
1.若外植体是取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位， 愈伤组织中 （“有”“没有”）叶绿体，原因是：2.植物组织培养中的培养基是 培养基（物理状态）， 故培养基中一般加入了凝固剂 。 3.在脱分化时 （是/否）需要光照，在再分化时 光照的原因 是 。4.植物生长调节剂的在培养基中的用量要考虑组织 的含量。只有准确把握 的协同作用，才能有效地操作植物组织培养中的”激素杠杆”，用好植物生长调节剂这根“魔术棒”。
外植体通过脱分化后失去了其特有结构和功能而转化为未分化的细胞
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
二、植物体细胞杂交技术
将不同来源的植物细胞，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。
聚乙二醇（PEG）融合法
高Ca2+ -高pH融合法等
体细胞融合成功后培养基中共有 种细胞类型( )，其中融合细胞类型有3种( )，而真正符合要求的是AB，因此要对融合细胞进行筛选。
细胞融合后，共有几种细胞类型？融合细胞有几种，符合要求的是哪种？
A、B、AA、BB、AB
细胞膜的流动性（原生质体融合）
植物细胞具有全能性（杂种细胞培养成杂种植株）
（1）植物细胞融合完成的标志：
（2）植物体细胞杂交完成的标志：
在此过程中活跃的细胞器是 。
打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍，培育植物新品种。
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
1.白菜（2N=18）与甘蓝（2N=18）体细胞杂交所得植株 白菜-甘蓝的细胞染色体数为 ，属于 倍体。
36
（异源）四
2.白菜（2N=18）与甘蓝（2N=18）进行杂交（相互授粉）， 所得植株白菜-甘蓝的细胞染色体数为 ，属于 倍体。
（异源）二
18
无性繁殖，育种过程中不遵循孟德尔定律
两亲本染色体数之和。2n+2m
两亲本染色体组数之和。2+2
两亲本基因型之和。AaBbCcDd
如何处理植株使其可育？
①若亲本植株可育，则杂种植株可育。
②杂种植株是不同于亲本的新物种。
5."番茄—马铃薯"杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结 番茄，地下长马铃薯，这是为什么?
生物体内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"番茄—马铃薯"杂种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，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。
A.①通常将植物细胞置于含纤维素酶和果胶酶的30%的蔗糖溶液中B.细胞融合成功的标志是再生出细胞壁， 此时细胞内高尔基体和线粒体　活动明显增强C.可通过观察叶绿体的有无来 初步筛选杂种细胞D.用此方法获得新品种的育种原理是染色体变异
6.花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株，流程如右图。下列相关叙述错误的是（ ）
三、植物细胞工程的应用
用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫微型繁殖。
其细胞分裂方式是有丝分裂，亲、子代细胞DNA相同，所以可以保持亲代优良的遗传特性。
a.高效、快速地实现种苗的大量繁殖。
b.保持优良品种的遗传特性。
c.不受自然生长季节的限制，培养周期短。
d.选材少，繁殖率高，便于自动化管理。
感染的病毒很容易传给后代
取材：顶端分生区（如茎尖、根尖：病毒极少，甚至无毒）
明显提高农作物的产量和品质
注：脱毒苗不等于抗毒苗。 与快速繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
后代都是纯合子，能稳定遗传；明显缩短育种年限，加速育种进程。
单倍体幼苗：DT Dt dT dt
正常植株：DDTT DDtt ddTT ddtt
①优点：能明显缩短育种年限
DDTT（♀）× ddtt（♂）
DT Dt dT dt
花药离体培养和人工诱导染色体数目加倍
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。
筛选对人们有利的突变体,进而培育成新品种。
基因突变和植物细胞的全能性。
抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。
提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。
初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。
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。
利用植物细胞培养来获得目标产物
小分子有机物(酚类、萜类和含氮类)
含量低、从植物组织提取会大量破坏植物资源
有些产物不能或难以通过化学合成途径得到
3.细胞产物的工厂化生产
利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。
不占用耕地、不受季节、天气的限制，对社会、经济、环保具有重要意义。
7.花粉植株是体细胞遗传研究和突变育种的理想材料。下面是培育四季柑橘(2n＝18)花粉植株的过程示意图，下列有关叙述错误的是（ ）A.花粉植株培育的原理是花粉粒细胞具有全能性， 其技术是植物组织培养B.过程③是细胞再分化，其根本原因是基因的选择性表达C.四种培养基中所含植物激素 的种类和比例相同D.观察处于分裂中期的四季 柑橘花粉植株根尖细胞， 可观察到9条染色体
——动物细胞工程的基础
动物细胞培养是指从动物体中取出相关的 ，将它们分散成 ，然后在 下，让这些细胞 和 的技术。
2.动物细胞培养的条件
将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基称为合成培养基。
由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚。血清可以补充合成培养基中缺乏的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。细胞培养时，一般需添加10%～20%的血清或血浆。
一般使用液体培养基，也称为培养液。
（2）无菌、无毒的环境
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
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
多数动物细胞生存的适宜pH为 。
维持细胞正常的形态和功能。
哺乳动物细胞培养的温度多以 为宜。
体外培养的动物细胞可以分为两大类：
第1类：悬浮生长细胞细胞能够悬浮在培养液中生长增殖
第2类：贴壁生长细胞细胞需要贴附于某些基质(如培养瓶壁)表面才能增殖(主要类型)
这些细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。
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。
思考：“细胞增殖到互相接触的时候，糖蛋白识别了这种信息，就会使细胞停止继续繁殖，出现接触抑制的现象”试结合上述解释，举例说明哪种细胞无接触抑制现象，并阐述原因。
癌细胞；癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少
放入CO2培养箱中培养
用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理的方法，将组织分散成单个细胞
细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养。
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。
②将组织分散成单个细胞
a.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；
b.能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。保证细胞 所需的营养物质的供应及有害产物的及时排出。
1.常用胰蛋白酶分散细胞，这说明细胞间的物质主要是什么成分？ 用胃蛋白酶行吗？
说明细胞间的物质主要是蛋白质。
胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就失去活性，多数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，所以用胃蛋白酶不行。
2.胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗，为什么？
细胞膜的成分中含有蛋白质，而胰蛋白酶能够水解蛋白质，因此，胰蛋白酶会把细胞消化掉。
因此，胰蛋白酶处理的时间不能太长。
细胞密度过大有害代谢物积累培养中营养物质缺乏
（2）用培养液将细胞制成细胞悬液，再将 细胞悬液放入培养皿或培养瓶。
将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经过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。
培养瓶或培养皿要求：内表面光滑、无毒、易于贴附。
3.进行传代培养(分瓶培养)时，如何处理？
思考：正常细胞能否一直传代培养下去？
部分细胞的细胞核型可能会发生变化，增殖缓慢，甚至完全停止
少数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，正朝癌细胞发展。
继续培养（50代以后）
使用或冷冻保存的细胞通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型(遗传物质不改变)。
这一阶段的细胞称为细胞株
细胞系的遗传物质一定改变
区分原代培养和传代培养
区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象。
①第一次：用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，使其分散 成单个细胞后进行培养，为原代培养。②第二次：细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶使其从 瓶壁上脱离下来，然后，将其分散到多个培养瓶中继续培养， 为传代培养。
植物组织培养和动物细胞培养的比较
得到动物细胞及细胞产物
相同点：培养基中都需要加入营养物质、培养过程中都需要防止杂菌污染、都需要提供适宜的温度、pH和渗透压的条件。
二、干细胞的培养及其应用
早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中
动物和人体内保留的具有分裂和分化能力的细胞。
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。
在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等。
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。
造血干细胞（骨髓、外周血和脐带血中）
神经干细胞（神经系统中）
发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例
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。
有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。
治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病等）。
治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病。
治疗细胞损伤造成的疾病
通过体外诱导小鼠成纤维细胞得到的类似胚胎干细胞的一种细胞。
①将特定基因或特定蛋白导入细胞； （成纤维细胞、已分化的T细胞、B细胞）
②用小分子化合物诱导形成。
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。
诱导iPS细胞定向分化为多种组织细胞
干细胞应用面临的问题存在存在着导致肿瘤发生的风险。
1.胚胎干细胞必须从胚胎中获取，但这涉及伦理问题，因而限制了它在医学上的应用。科学家通过体外诱导成纤维细胞，获得了类似于胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞(简称iPS细胞)。因为诱导过程无须破坏胚胎，而且iPS细胞可来源于病人自身的体细胞，因此iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。如图为iPS细胞的获得及用其培育不同种细胞的示意图(c－Myc、Klf4、Sx2和Oct3/4等基因与细胞的脱分化有关)。回答下列问题：
(1)在对成纤维细胞进行培养时，常用胰蛋白酶处理使之分散成单个细胞，这说明细胞间的物质为_______，_____(填“能”或“不能”)用胃蛋白酶处理成纤维细胞，原因是：
多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶在此环境中失活变性。
(2)在培养iPS细胞的过程中，培养基中应含有细胞所需的各种营养 物质，并定期更换培养液。定期更换培养液的目的是：
清除代谢物﹐防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
(3)过程③④为iPS细胞提供的条件不同，分化得到的细胞不同，可知细胞分化是_______________的结果。若iPS细胞来源于病人自身体细胞的诱导，再将其分化出的细胞移入患者体内的优势是___________________。
(4)如果诱导iPS细胞定向分化为原始生殖细胞， 该技术可能的应用是_____________。
三、动物细胞融合技术和单克隆抗体
动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞形成一个细胞的过程。
形成的具有原来 的 细胞，称为 。
两个或多个细胞遗传信息
（4）动物细胞融合的方法
与植物原生质体融合的方法相同
动物细胞没有细胞壁，可以直接诱导融合。
灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，并不破坏它们的抗原结构。
病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞相互凝集，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。
（5） 构建动物细胞融合模型
①融合过程:细胞膜融合→细胞质融合→ ________融合。②重组细胞的特点: 具有____________________, 杂种细胞表现出两个____________的特点。③融合后的杂交细胞经过__________后仍能形成两个完整的 杂交细胞。
物理、化学、生物法诱导
动物细胞融合实质及完成的标志
突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交（种间、属间、科间、动植物之间）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。特别是利用杂交瘤技术制造单克隆抗体。
动物细胞融合技术与植物体细胞杂交技术的比较
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
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
电融合法、离心法；聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法
PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法
主要用于制造单克隆抗体
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
产量低，纯度低，制备的抗体特异性差、反应不灵敏
每一个浆细胞只能产生一种特异性抗体
体内产生的特异性抗体多达百万种
由单个B淋巴细胞经过克隆（无限增殖），形成基因型相同的细胞群，这一细胞群所产生的化学性质单一、特异性强的抗体。
一种B淋巴细胞（只产生一种特定抗体）
能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞
产生足够数量的特定抗体
既能迅速大量增殖，又能产生抗体
用特定的抗原免疫，从小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞。
BB 、B瘤 、瘤瘤
在培养液中加入氨基嘌呤，收集杂交瘤细胞！
对上述经选择培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选，就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。
分泌的抗体能与特定抗原结合
将杂交瘤细胞群稀释，约每孔1个进行培养（克隆化培养）
一段时间后，用标记的抗原检测每个小孔上清液里是否含有我们需要的特异性的抗体（抗原抗体能结合即为阳性孔）
经过多次克隆化培养以及有限稀释法的筛选，就能选出需要的那种杂交瘤细胞（AB3）
AB1、AB2、AB3 ……
将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞在体外条件下大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖。
从细胞培养液或小鼠腹水中获取大量的单克隆抗体。
分泌特异抗体的杂交瘤细胞
既能大量繁殖又能产生专一抗体
特异性强灵敏度高可大量制备
单克隆抗体制备过程中两次筛选的方法及目的
诱导融合后得到多种杂交细胞，还有未融合细胞等
用特定的选择培养基进行筛选：未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂种细胞才能生长。
选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞。
用96孔板培养，在每个孔中尽量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，经过多次筛选得到足够数量的能分泌所需抗体的细胞。
筛选出分泌所需抗体的杂交瘤细胞
体内培养及体外培养的比较
易于控制培养条件（如无需提供无菌环境等），操作简单，成本较低
可大规模培养，大量生产
需要人为控制培养条件，成本相对较高
①作为诊断试剂 (最广泛的用途)
女性怀孕后会分泌一种糖蛋白——人绒毛膜促性腺激素（HCG），尿液中会检出HCG的存在。用抗HCG单克隆抗体制备的试纸可以测试女性是否怀孕。
②用于疾病的治疗和运载药物 (主要用于癌症的治疗)
单克隆抗体+接头+药物（如细胞毒素）=ADC
a.特异性强、灵敏度高
b.疗效高、毒副作用小 不损伤正常细胞 ，减少剂量。
导向作用，将药物定向带到癌细胞所在位置。
可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。一些作用于细胞信号转导通路的药物可以通过阻断肿瘤细胞的信号通路来抑制其生长，理论上也可以将这些药物与单克隆抗体结合进行治疗。
2.核苷酸合成有两个途径，物质A可以阻断其中的全合成途径(如下图)。正常细胞内含有补救合成途径所必需的转化酶和激酶，制备单克隆抗体时选用的骨髓瘤细胞中缺乏转化酶。现用加入H、A、T三种物质的“HAT培养基”来筛选特定的杂交瘤细胞。关于筛选原理的叙述，正确的是(　　)
A.免疫B细胞及其互相融合细胞因全合成途径被A阻断而在HAT培养基上不能增殖B.骨髓瘤细胞及其互相融合细胞因无法进行上述两个途径而在HAT培养基上不能增殖C.杂交瘤细胞因为可以进行上述两个途径所以能在HAT培养基上大量增殖D.HAT培养基上筛选出的所有杂交瘤细胞既能大量增殖又能产生高纯度目标抗体
3.人乳头瘤病毒(HPV)是一种DNA病毒，可诱发细胞癌变。抗HPV的单克隆抗体可以准确检测出HPV，从而及时监控宫颈癌的发生。以HPV衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体的过程如下图所示。下列叙述错误的是（ ）
A.在HAT培养基上存活的杂交瘤细胞既能　无限增殖又可以分泌抗体B.单克隆抗体的特点是灵敏度高、特异性　强，可以大量制备C.可用HPV衣壳蛋白检测筛选出能产生特　异性抗体的杂交瘤细胞D.单克隆抗体制备过程涉及的生物学原理有细胞增殖和细胞膜的选择透过性
四、动物体细胞核移植技术和克隆动物
将动物的一个细胞的 ，移入 中，使这个重新组合的细胞发育成 ，继而发育成 的技术。
克隆动物不是核供体动物100%复制的原因是什么？
①克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞的细胞质。
②生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境等因素的影响。
4.哺乳动物核移植分类
分化程度低，全能性容易表现
分化程度高，全能性难表现
整个细胞随分化程度的提高，分化潜能逐渐减弱，全能性受到限制。
5.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 前 的功能状态，这导致了 ；
②对非人灵长类动物 进行操作的技术尚不完善。
非人灵长类动物： 具有许多与人类相似的生物学特征的灵长类动物。
我国科学家经过多年努力，攻克了这些障碍，终于成功获得了体细胞克隆猴。
6.克隆动物——以体细胞克隆牛为例
从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞(研究人员正在使用设备从牛的卵巢采集卵母细胞)，在体外培养到MⅡ期
从供体高产奶牛身体的某一部位(如耳)上取体细胞，进行细胞培养
将供体细胞注射入去核的卵母细胞
通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚胎
将胚胎移入受体(代孕)母牛体内
出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞(研究人员正在使用设备从牛的卵巢采集卵母细胞)，在体外培养到MⅡ期。
①卵母细胞体积大，易操作
②卵黄多，营养物质丰富。
（1）为何选用卵母细胞？
（2）为何要培养到MⅡ期？
含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件
正常排出的卵子即处于MⅡ期
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。
从供体高产奶牛身体的某一部位(如耳)上取体细胞，进行细胞培养。
实际上是去除纺锤体-染色体复合物
（1）卵母细胞去核的原因是什么？
保证克隆动物的遗传物质最大限度来自优良供体。
（2）卵母细胞去核的方法
使DNA变性失活，达到去核的目的。没有刺破卵母细胞膜，对卵母细胞伤害小。
通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚胎。
人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力。
将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因：
对卵母细胞损伤较小；保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。
新生个体的细胞质基因一部分来自去核卵母细胞，一般分来自供体细胞。
将胚胎移入受体（代孕）母牛体内
将供体细胞注入去核的卵母细胞
生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育
①建立转基因体细胞系，再利用此技术培育的转基因克隆动物 可作为生物反应器生产珍贵的医用蛋白。
②治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官， 可作为异种移植的供体。
③患者的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，能形成相应的细胞、 组织或器官可用于移植以避免免疫排斥反应。
治疗性克隆与iPS细胞治疗
①研究克隆动物可以使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程；
②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；
③克隆特定疾病模型的动物，还能为 研究该疾病的致病机制和开发相应 的药物提供帮助。
（4）在保护濒危物种方面
该技术有望增加濒危物种的存活数量
（1）该技术的成功率非常低，各个技术环节有待进一步改进。
（2）相对于技术研究，核移植的理论研究较为滞后，需要与 发育生物学、细胞生物学和分子遗传学等学科更深层次 的理论研究相结合。
（3）绝大多数克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷， 如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。
4.2017年，某国批准了首例使用细胞核移植技术培育“三亲婴儿”的申请。其培育过程可选用如下技术路线。
据图分析下列叙述错误的是 ( ) A.该技术涉及动物细胞培养、细胞核移植等操作 B.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代 C .卵母细胞捐献者携带的红绿色盲基因能够遗传给“三亲婴儿” D .“三亲婴儿”同时拥有自己父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因
一、胚胎工程概念的理解
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。
在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。
哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
二、受精和早期胚胎发育的过程
指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
准备阶段Ⅰ——精子获能
准备阶段Ⅱ——卵子的准备
刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的 发生 后，才能获得受精能力，这一生理现象称为“精子获能”
②研究精子获能机制的意义
实现了各种哺乳动物在体外条件下的获能，为 的建立奠定了基础。
找到精子在体外获能的方法
实现哺乳动物精子体外获能
为体外受精奠定了重要基础
直接利用雌性动物的生殖道使精子获能
将精子培养在人工配制的获能液中使其获能
获能液中的有效成分有：肝素、Ca2+载体等。
精子获能实质是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？
正常情况下，一个卵巢中有多个卵泡，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。
①不同动物排出的卵子成熟程度不同
马、犬等少数哺乳动物排出的卵子是初级卵母细胞
猪、羊等多数哺乳动物排出的卵子是次级卵母细胞
排出的卵子要在输卵管内发育到MⅡ(中)期时，才具备与精子受精的能力。
（纺锤体—染色体复合物）
卵子一般在排出 后才能被精子穿入。
刚排出的精子必需在雌性动物的生殖道发生相应生理变化后，才能获得受精能力，这一现象称为“精子获能”
卵子排出后需要在输卵管中进一步成熟，到MⅡ期，才具备与精子受精的能力
精子获能的方法：利用雌性动物的生殖道；将精子培养到获能液（Ca2+载体、肝素等）中使其获能
精子入卵称为雄原核；卵子释放第二极体，形成雌原核
阻止多精入卵的两道屏障
第1步：精子穿越卵细胞膜外结构
获能后的精子与卵子在输卵管相遇
溶解卵细胞膜外的一些结构（如透明带）
在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外面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。
阻止多精入卵的第一道屏障
精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。
阻止多精入卵的第二道屏障
第4步：卵细胞膜发生生理反应
精子外膜与卵细胞膜融合，精子入卵。
第5步：雌雄原核的形成
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，形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。
精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核。
第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成
核膜消失，形成含有两个染色体组的合子，受精卵形成
核膜消失，第一次卵裂即将开始
多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ
观察到两个极体或者雌、雄原核。
1.下图表示精子入卵后，发生(或引起)的一系列变化形成受精卵 的过程。下列叙述错误的是( )
A.图中X指卵细胞膜反应，Y指卵子的减数分裂ⅡB.经图中Y过程只形成了雌原核C.精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合D.精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶
2.下列细胞，哪一个代表已经完成受精的卵子( 　　)
当卵裂产生的子细胞数目达到32个，逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚。
每个细胞具有全能性，属于全能性细胞。
内细胞团的细胞未分化，可以作为胚胎干细胞的来源。
内细胞团细胞具有全能性
囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。
如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。
囊胚孵化后，内细胞团表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，出现由内胚层包围的空腔叫做原肠腔。
由原肠胚的三个胚层进一步发育为不同的组织、器官、系统。
外胚层：表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官中胚层：皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、循环系统、排泄系统、生殖系统内胚层：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体
1.个体发育过程中，从囊胚阶段开始出现细胞分化， 但此阶段细胞的全能性仍很高，可用于胚胎分割。2.原肠胚阶段是个体发育过程中分化程度最高的阶段， 但应注意细胞分化贯穿于生物整个个体发育过程中。3.早期胚胎发育的营养物质来自卵黄，发育后期通过胎盘从母体吸收。
3.关于桑椹胚和囊胚的比较，以下说法错误的是（ ）A.桑椹胚的各细胞结构、功能基本相同B.囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的C.囊胚期的细胞出现了分化，但遗传物质未发生改变D.囊胚期内细胞团和滋养层细胞的差异不是复制水平上的差异，而是转录水平上的差异引起的
包括 、 和 等步骤。
精液由精子和精浆两部分组成。精浆中含有一种能抑制精子获能的物质，因此在一般情况下，精液中的精子无法获能。精子获能前进行离心处理，目的是除去精浆以利于精子获能。
1.过程——卵母细胞的采集
（1）输卵管采卵(冲取卵子)
利用促性腺激素促使雌性动物排出更多的卵子，从输卵管中冲取卵子。适合实验动物(兔、鼠)以及家畜猪、羊等。
（2）屠宰动物的卵巢采卵
从已屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞。适合大型动物或大家畜，如：牛、马等。
（3）活体采卵(卵巢中)
借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等仪器，直接从活体动物卵巢中吸取卵母细胞。适合大型动物或大家畜，如：牛、马等。
一般情况下，可以将获能的精子和培养成熟的卵子置于获能溶液或专用的受精溶液中共同培养一段时间，来促使它们完成受精。
（1）提高动物繁殖能力的有效措施
（2）为胚胎移植提供可用的胚胎
指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到 、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。
供体与受体为同种且生理状态相同
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
胚胎工程的最后一道“工序”
对供体、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理
对供体母畜进行超数排卵
对胚胎检查、培养或保存
对受体母畜进行妊娠检查
产生具有优良性状的后代
1.什么是同期发情处理？
利用某些激素（一般用孕激素）人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程，使之在预定时间内集中发情。
2.同期发情处理的目的是什么？
使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。
对供体母牛进行超数排卵处理
3.超数排卵的目的是什么？
使一头母畜一次排出比自然情况下多许多的成熟卵子，用于配种或者人工授精，可获得多枚胚胎 ，经胚胎移植可得到多个后代。
4.如何进行超数排卵？
用外源促性腺激素处理供体母牛，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
收集胚胎后，对胚胎进行质量检查。这时的胚胎应该发育到桑椹胚或囊胚阶段。
若没有发育到适合移植的阶段，还要进行胚胎的培养。
将收集的胚胎直接向受体移植或放入-196℃的液氮中保存。
3.胚胎移植的生理学基础
排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的，为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。
早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，为胚胎的收集提供可能。
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体内存活提供了可能。
供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，其遗传物质不会发生改变，为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障，同时保障了供体优良遗传性状。
充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，大大缩短了供体本身的繁殖周期。
a.缩短了供体本身的繁殖周期，同时通过超数排卵和胚胎移植 可获得比自然繁殖多十几倍到几十倍的后代
b.可在短期内大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数量， 迅速扩大良种畜群，加速育种和品种改良。
胚胎工程的最终技术环节
1.胚胎移植的来源及生殖方式
2 . 胚胎移植过程中的 两次处理和两次检查
对供、受体进行同期发情处理
对收集的胚胎进行质量检查
对受体是否妊娠进行检查
3.胚胎移植是试管婴儿的关键步骤
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。
早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性。
后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。
体视显微镜和显微操作仪
对囊胚阶段胚胎进行分割时一定要均分内细胞团。
选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中。
分割后的胚胎可直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体。
进行DNA分析的目的是进行遗传病筛查，以防止产生的后代具有严重的遗传病；进行性别鉴定，是为了人工筛选后代动物的性别。
为什么要取滋养层细胞进行分析和鉴定？
①避免损伤内细胞团；②滋养层和内细胞团均来自同一个受精卵的有丝分裂， 含有相同的遗传物质。
a.提高胚胎利用率，促进优良动物品种的繁殖。
b.产生遗传性状相同的后代，作为遗传学研究的宝贵材料。
c.胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查，对于人工控制动物性别，繁育健康动物后代具有重要意义。
胚胎分割份数不能过多。分割的次数越多，每一份的细胞数目越少，不但难以做到均等分割，而且囊胚期的内细胞团细胞所受的影响也越大。分割的份数越多，技术难度越大，移植后的和发育的难度越大，分割后胚胎成活的概率越小。同一胚胎经分割移植形成的后代具有相同的遗传物质，该过程中没有减数分裂、有性生殖细胞的形成、有性生殖细胞的结合属于无性繁殖或克隆。
胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的异同
（1）超数排卵使用的激素是 。（2）用于胚胎移植的早期胚胎是 。（3）良种牛的后代的遗传特性是由 牛决定的。（4）胚胎工程的最后一道“工序”是 。（5）胚胎移植的方法有 和 。 （6）冲卵 。（7）胚胎分割的次数不宜过多;但一次给受体动物 ， 可增加双胞胎和多胞胎的比例。
供体公牛和供体母
手术法 非手术法
把供体子宫内的胚胎冲洗出来
5.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
步骤：卵母细胞的采集、精子的获取、受精
胚胎分割的概念：对早期胚胎切割
胚胎分割的基础：细胞的全能性、每个细胞的细胞核内具有相同的遗传物质
胚胎分割的步骤：选择胚胎、分割胚胎、胚胎移植
体外受精技术的意义：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
胚胎移植的概念：移植到同种的、生理状况相同的雌性动物体内
胚胎移植的意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖能力
①促进优良动物品种的繁殖；②产生遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；③对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义