章末综合测评(一)
(时间：45分钟，分值：100分)
一、选择题(共6个小题，每题7分，共42分)
1．限制酶是一种核酸切割酶，可识别并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下图为四种限制酶BamH Ⅰ、EcoR Ⅰ、Hind Ⅲ以及Bgl Ⅱ的识别序列。箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合及正确的末端互补序列分别为( )
A.BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ；末端互补序列—AATT—
B．BamH Ⅰ和Hind Ⅲ；末端互补序列—GATC—
C．EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ；末端互补序列—AATT—
D．BamH Ⅰ和Bgl Ⅱ；末端互补序列—GATC—
【解析】 只有碱基序列能够互补配对的两个黏性末端才能连接在一起形成双链DNA。
【答案】 D
2．质粒与目的基因具有相同的黏性末端，结合过程中不可能出现下列哪种情况( ) 【导学号：99310018】21世纪教育网版权所有
A．形成环状的外源DNA
B．可能形成环状载体DNA
C．可能出现重组DNA
D．只能出现重组DNA
【解析】 基因工程具体操作中，目的基因的切割和质粒的切割要用同一种限制性内切酶，切割结果是目的基因两端及环状DNA的切口都具有相同的黏性末端。将目的基因与处理过的质粒混合，在DNA连接酶的作用下，断开的基因片段之间会重新缝合，在DNA双链骨架之间重新形成磷酸二酯键，因质粒切口处露出的两个黏性末端相同，则很可能在DNA连接酶催化下重新连接成完整的环状结构，而目的基因两端也可能相互连接起来，当然最符合人们要求的是目的基因黏性末端与质粒黏性末端进行连接，形成重组质粒。
【答案】 D
3．科学家将含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的乳汁，这一过程涉及( )21教育网
①DNA按碱基互补配对原则进行自我复制 ②DNA以其一条链为模板合成RNA ③RNA以自身为模板自我复制 ④按照RNA密码子的排序合成蛋白质2·1·c·n·j·y
A．①② B．③④
C．①②③ D．①②④
【解析】 外源基因导入到羊的受精卵中，在乳腺细胞中表达，在这一过程中有细胞分裂，也就是进行了DNA的复制，即①；在羊的乳汁中有α-抗胰蛋白酶，说明该基因完成了表达，也就是发生了转录和翻译两个步骤，即②和④。【来源：21cnj*y.co*m】
【答案】 D
4．科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。以下有关该基因工程的叙述，错误的是( )21*cnjy*com
A．采用反转录的方法得到的目的基因有内含子
B．基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的
C．马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞
D．同一种限制性内切酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生相同黏性末端而形成重组DNA分子
【解析】 本题考查基因工程的有关知识。基因工程操作的过程有四个步骤，其中第一步获取目的基因的方法有“鸟枪法”、反转录法和人工合成法等。反转录法是以mRNA为模板逆转录为目的基因的DNA，由于mRNA已经经过剪切和拼接，其上不含有内含子转录的成分，因此逆转录得到的目的基因中不含有内含子。【出处：21教育名师】
【答案】 A
5．提高农作物抗盐碱和抗旱能力的目的基因是( )
A．抗除草剂基因 B．调节细胞渗透压的基因
C．抗冻蛋白基因 D．Bt毒蛋白基因
【解析】 因为盐碱和干旱对农作物的危害与细胞内渗透压调节有关，所以可以利用一些调节细胞渗透压的基因，来提高农作物的抗盐碱和抗干旱能力，这在烟草等植物中已取得了比较明显的成果。21·世纪*教育网
【答案】 B
6．从1997年开始，我国自行生产乙肝疫苗等基因工程药物，方法是( ) 【导学号：99310019】2-1-c-n-j-y
A．在受体细胞内大量增殖乙肝病毒
B．在液体培养基中大量增殖乙肝病毒
C．将乙肝病毒的全部基因导入受体细胞中并表达
D．将乙肝病毒的表面抗原基因导入受体细胞中并表达
【解析】 疫苗为去毒性的抗原，仍能引起人体的特异性免疫。在生产疫苗时将决定抗原的基因导入受体细胞，从而获得产物。21·cn·jy·com
【答案】 D
二、非选择题(共58分)
7．(14分)如图是利用基因工程生产人白细胞干扰素的基本过程图，据图回答：
(1)①过程需要________(酶)的参与。
(2)②物质是从大肠杆菌分离出的________。其化学本质是________，它必须能在宿主细胞中________。www-2-1-cnjy-com
(3)将目的基因导入大肠杆菌时，用________处理细胞，使细胞容易吸收DNA分子。
(4)③过程表明目的基因___________________________________________。
【解析】 对基因工程的应用过程中的原理、步骤、需要的物质等要有清晰的思路。基因工程的基本操作步骤包括：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。当受体细胞是不同的生物细胞时处理的方法也不同，要注意区分。21教育名师原创作品
【答案】 (1)限制性内切酶 (2)质粒 DNA 复制并稳定地保存 (3)Ca2＋ (4)在大肠杆菌内成功表达【版权所有：21教育】
8．(14分)下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图作答。
(1)图中基因工程的基本过程可以概括为“四步曲”：即________；________；________；________。【来源：21·世纪·教育·网】
(2)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程？________，为什么？________________________________________________________________________。
(3)过程②必需的酶是________酶，过程③需要的条件是___________________________________________________________________；
过程④需要的酶是________。
(4)在利用A、B获得C的过程中，必须用________________切割A和B，使它们产生________________，再加入________，才可形成C。21*cnjy*com
(5)为使过程⑧更易进行，可用________(药剂)处理D。
【解析】 本题考查基因工程的基本操作过程及操作过程中每个环节的要求，明确四个操作步骤的顺序及特点是解题的必备前提。
(1)基因工程的四个过程为：获取目的基因、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞及目的基因的检测与鉴定。www.21-cn-jy.com
(2)人体的皮肤细胞中含有合成胰岛素的基因，但在此细胞中不表达(即基因的选择性表达)，所以不能找到相应的mRNA。
(3)②以mRNA为模板合成DNA的过程被称为逆转录，此过程需要逆转录酶；③④⑤过程是利用PCR技术扩增目的基因；③过程利用加热使DNA解旋；④过程需要热稳定的DNA聚合酶(Taq酶)。
(4)A为目的基因而B为载体，两者结合时首先要用同一种限制性内切酶切出相同的黏性末端，然后在DNA连接酶的作用下相互结合。
(5)⑧过程是将重组DNA导入受体细胞，大肠杆菌用Ca2＋处理可以增大细胞壁的通透性，从而使重组DNA更容易导入受体细胞。
【答案】 (1)获取目的基因 基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定
(2)不能 皮肤细胞中的胰岛素基因未表达(或未转录)，不能形成胰岛素mRNA
(3)逆转录 加热使DNA解旋为单链 Taq酶
(4)同一种限制性内切酶 相同的黏性末端 DNA连接酶
(5)Ca2＋
9．(15分)下图表示利用基因工程培育抗虫棉的过程，请据图回答下列有关问题：
(1)若限制性内切酶 Ⅰ 的识别序列和切点是ATC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—ATCC—，那么在①过程中，应用限制性内切酶________切割质粒，用限制性内切酶________切割抗虫基因。①过程在________(填“体内”或“体外”)进行。
(2)将通过②过程得到的大肠杆菌涂布在含有________的培养基上，能够生长说明已导入了普通质粒或重组质粒，反之则说明没有导入，该培养基从功能方面属于________培养基。
(3)重组质粒导入大肠杆菌的目的是_________________________________。
(4)⑤过程所用技术称为________，从遗传学角度来看，根本原因是根细胞具有__________________________。21cnjy.com
【解析】 由限制性内切酶Ⅰ和限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点可知，限制性内切酶Ⅰ可以识别并切割限制性内切酶Ⅱ的位点，而限制性内切酶Ⅱ则不能识别并切割限制性内切酶Ⅰ的位点。故质粒用限制性内切酶Ⅱ切割，保留四环素抗性基因，目的基因用限制性内切酶Ⅰ(或限制性内切酶Ⅰ和Ⅱ)切割。①为构建目的基因载体的过程，该过程在体外进行。大肠杆菌导入重组质粒后，含有正常的四环素抗性基因，将其涂布在含有四环素的选择培养基上，它能够正常生长。将目的基因导入大肠杆菌后目的基因可在大肠杆菌体内大量复制。根细胞中含有发育成完整个体所需的全套遗传物质，故通过植物组织培养技术可将根细胞培养成一个完整植株。
【答案】 (1)Ⅱ Ⅰ(Ⅰ和Ⅱ) 体外 (2)四环素 选择 (3)大量复制目的基因(抗虫基因) (4)植物组织培养 发育成完整个体所需的全套遗传物质
10.(15分)如右图为某种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制性内切酶EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ的酶切位点、ampR为青霉素抗性基因。tetR为四环素抗性基因，P为启动子，T为终止子，ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ在内的多种酶的酶切位点。 【导学号：99310020】
据图回答：
(1)将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoR Ⅰ酶切，酶切产物用DNA连接酶进行连接后，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有________________、________________、________________三种。若要从这些连接产物中分离出重组质粒，需要对这些连接产物进行________。
(2)用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是________；若接种到含青霉素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是__________________________________________________。
(3)目的基因表达时，RNA聚合酶识别和结合的位点是________，其合成的产物是________。
(4)在上述实验中，为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用的酶是________。
【解析】 将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoR Ⅰ酶切，所产生的黏性末端相同，用DNA连接酶处理后，不同的DNA片段随机结合，可形成3种不同的连接物，这些连接物可采用电泳、层析或超速离心等手段分离纯化。将这3种连接物导入受体菌后，可根据不同连接物所携带抗性基因的差异，选择不同的选择培养基进行筛选。由图示和题目中提供的信息可知，同时应用EcoR Ⅰ和BamH Ⅰ进行酶切可有效防止酶切后产生末端发生任意连接。
【答案】 (1)目的基因—载体连接物 载体—载体连接物 目的基因—目的基因连接物 分离纯化
(2)载体—载体连接物 目的基因—载体连接物、载体—载体连接物
(3)启动子 mRNA
(4)EcoR Ⅰ和BamH Ⅰ
微专题突破
基因工程的操作工具与操作步骤总结
1．基因工程是分子水平上的生物工程，其原理是基因重组。
2．基因工程的基本工具是限制性内切酶、DNA连接酶和运载体，其中前两种工具是蛋白类的酶。
3．基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。其中，目的基因的获取中构建基因文库实际上涉及基因工程的全过程。cDNA 文库只是部分基因文库的一种，cDNA文库中的目的基因通过反转录法人工合成，无启动子和内含子。PCR技术中解旋不用解旋酶。构建基因表达载体时，一般用同种限制性内切酶剪切目的基因和载体，再用DNA连接酶连接。目的基因的检测与鉴定中有分子水平检测和个体水平鉴定，其中检测目的基因是否导入受体细胞、是否转录出mRNA、是否翻译成蛋白质都属于分子水平检测。【来源：21·世纪·教育·网】
1．据图所示，有关工具酶功能的叙述错误的是( )
A．限制性内切酶可以切断a处
B．DNA聚合酶可以连接a处
C．解旋酶可以使b处解开
D．DNA连接酶可以连接c处
【解析】 限制性内切酶切割DNA分子时破坏的是DNA链中的磷酸二酯键，如图a处。DNA聚合酶是将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键，因此，DNA聚合酶可以连接a处。解旋酶解开碱基对之间的氢键，即使b处解开。DNA连接酶连接的是两个相邻的脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖，形成磷酸二酯键，如a处，而图示的c处连接的是同一个脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖。21·cn·jy·com
【答案】 D
2．利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是( )2·1·c·n·j·y
A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因
B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA
C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列
D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白
【解析】 目的基因的表达是指在受体细胞中产生了目的基因所控制合成的蛋白质。在受体细胞中检测到目的基因或其转录产物RNA，并不能表明目的基因已经成功表达。
【答案】 D
3．目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是( )21世纪教育网版权所有
①检测受体细胞是否有目的基因
②检测受体细胞是否有致病基因
③检测目的基因是否转录出mRNA
④检测目的基因是否翻译成蛋白质
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
【解析】 目的基因的检测包括：检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是用DNA探针，使DNA探针与基因组DNA杂交；检测目的基因是否转录出mRNA，方法是用基因探针与mRNA杂交；最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是进行抗原—抗体杂交。21·世纪*教育网
【答案】 C
4．科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是( )
①该技术将导致定向变异 ②DNA连接酶把目的基因与载体黏性末端的碱基对连接起来 ③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料 ④受精卵是理想的受体
A．①②③④ B．①③④
C．②③④ D．①②④
【解析】 基因工程可将控制特定性状的外源基因导入受体细胞，从而定向改造生物的性状，而且操作过程不受亲缘关系远近的制约，即克服远缘杂交不亲和的障碍。在基因工程操作程序中，所用的DNA连接酶连接的不是目的基因与载体黏性末端的碱基对，而是目的基因与载体的DNA两条链的骨架，即核苷酸与磷酸的连接，也就是说，DNA连接酶只能催化断开的DNA双链重新形成磷酸二酯键。由蛋白质中的氨基酸序列可推知相应的mRNA中核苷酸序列，进而可推测相应基因中核苷酸排序，从而可以用化学合成方法人工合成目的基因。转基因羊的乳腺细胞及全身所有的组织细胞均来自受精卵的有丝分裂，遗传物质都与受精卵完全相同，而受精卵体积较大，操作较容易，也能保障发育成的个体所有细胞都含有外源基因。
【答案】 B
5．已知SARS是由一种RNA病毒感染所引起的疾病。SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康复后，其血清中有抗S蛋白的特异性抗体。某研究小组为了研制预防SARS病毒的疫苗，开展了前期研究工作。其简要的操作流程如下图所示：
(1)实验步骤①所代表的反应过程是_________________________________。
(2)步骤②构建重组表达载体A和重组表达载体B必须使用限制性内切酶和________酶，后者的作用是将限制性内切酶切割的________和________连接起来。
(3)如果省略步骤②而将大量扩增的S基因直接导入大肠杆菌，一般情况下，不能得到表达的S蛋白，其原因是S基因在大肠杆菌中不能________，也不能__________________。
(4)为了检验步骤④所表达的S蛋白是否与病毒S蛋白有相同的免疫反应特性，可用________________与________________进行抗原—抗体特异性反应实验，从而得出结论。
(5)步骤④和⑥的结果相比，原核细胞表达的S蛋白与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列________(填“相同”或“不相同”)，根据的原理是_________。
【解析】 (1)以RNA为模板合成DNA的过程，称之为逆转录。(2)利用同一种限制性内切酶将目的基因和载体切割出相同的黏性末端，再用DNA连接酶将目的基因(S基因)和载体进行缝合，合成重组DNA。(3)直接将S基因导入受体细胞，S基因在宿主细胞内不能复制，也不能表达，所以基因工程中一定要用载体。(4)一种抗原只能和一种抗体发生特异性的结合，所以用大肠杆菌中表达的S蛋白与SARS康复病人血清(含有抗体)进行特异性反应实验，来进行检测基因工程表达的S蛋白和病毒S蛋白是否相同。(5)在研制疫苗过程中，④和⑥中所用的目的基因即S基因是相同的，转录的mRNA是相同的，翻译合成的蛋白质的氨基酸序列也相同。该题以研制SARS病毒疫苗的过程为素材，考查基因工程的过程。
【答案】 (1)逆转录 (2)DNA连接 载体 S基因 (3)复制 合成S基因的mRNA (4)大肠杆菌中表达的S蛋白 SARS康复病人血清 (5)相同 表达蛋白质所用的基因相同
6．酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可生产食品和药品等。科学家将大麦细胞的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌种可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下：21教育网
(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于________。
(2)从大麦细胞中可直接分离获得LTP1基因，还可采用________方法获得目的基因。本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的载体是________。
(3)此操作中可以用分别含有青霉素、四环素的两种选择培养基进行筛选，则有C进入的酵母菌在选择培养基上的生长情况是_______________________。21cnjy.com
(4)除了看啤酒泡沫丰富与否外，还可以怎样检测LTP1基因在啤酒酵母菌中的表达？____________________________________________________________
_______________________________________________________________。
【解析】 (1)基因重组一般是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。题目中将大麦的LTP1基因重组入啤酒酵母菌中，也属于基因重组。(2)获得目的基因有两条途径：一是用“鸟枪法”直接分离获得目的基因，一种是用人工合成的方法获得目的基因。基因工程中常用的载体是质粒。(3)重组质粒中含有抗青霉素基因，如果成功导入受体细胞，有C进入的酵母菌在有青霉素的培养基上能存活，但不能在含有四环素的培养基上存活。(4)目的基因是否表达，可以通过检测特定的性状或者目的基因是否合成相应的蛋白质进行确定。www.21-cn-jy.com
【答案】 (1)基因重组 (2)人工合成 质粒 (3)在含有青霉素的培养基上能存活，但不能在含有四环素的培养基上存活 (4)检验转基因啤酒酵母菌能否产生LTP1蛋白
课件17张PPT。学业分层测评(一)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．以下有关基因工程的叙述，正确的是( )
A．基因工程是细胞水平上的生物工程
B．基因工程的产物对人类都是有益的
C．基因工程产生的变异属于人工诱变
D．基因工程育种的优点之一是目的性强
【解析】 基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造(目的性强)和重新组合(基因重组)。然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。但并不是所有的基因产物对人类都有益。21cnjy.com
【答案】 D
2．下列关于限制酶的说法中，错误的是( )
A．限制性内切酶广泛存在于动植物体内，微生物体内很少分布
B．限制性内切酶被用来切割DNA分子，获取目的基因
C．一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列
D．限制性内切酶能在特定部位的两个核苷酸之间切断磷酸二酯键
【解析】 限制性内切酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。
【答案】 A
3．下列关于DNA连接酶的叙述中正确的是( )
A．一种DNA连接酶只能连接一种黏性末端
B．DNA连接酶可将任意两个DNA分子接起来
C．DNA连接酶可催化形成磷酸二酯键
D．只连接具有相同黏性末端的DNA片段
【解析】 DNA连接酶常用的有两种，T4DNA连接酶和E·coli DNA连接酶。前者既可连接黏性末端，也可连接平末端，后者只可连接黏性末端。DNA连接酶不需要识别特定的核苷酸序列，所以一种DNA连接酶可连接多种黏性末端。DNA连接酶可恢复双链DNA片段间的磷酸二酯键，而不能作用于单链DNA。所以选C。21世纪教育网版权所有
【答案】 C
4．下列黏性末端属于同一种限制性内切酶切割而成的是( )
A．①② B．①③
C．②④ D．②③
【解析】 同一种限制性内切酶切割形成的黏性末端的碱基能互补配对。
【答案】 C
5．下列关于DNA重组技术基本工具的说法，正确的是( )
A．DNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端
B．细菌细胞内含有的限制酶不能对自身DNA进行剪切
C．限制酶切割DNA后一定能产生黏性末端
D．质粒是基因工程中唯一的载体
【解析】 DNA连接酶分为两类：E·coli DNA连接酶和T4DNA连接酶，前者只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来，而后者既可以连接双链DNA片段互补的黏性末端，也可以连接双链DNA片段的平末端。细菌内的限制酶能限制异源DNA的侵入并使之失活，即能将外源DNA切断，从而保护自身的遗传特性。限制酶切割DNA后，产生的末端有黏性末端和平末端两种。质粒是常用的载体，除此之外，基因工程中用到的载体还有λ噬菌体的衍生物和动植物病毒等。2·1·c·n·j·y
【答案】 B
6．对重组载体构建的一些叙述，不正确的一项是( )
A．需要限制性内切酶和DNA连接酶等特殊工具
B．重组载体中有的含有启动子和密码子
C．标记基因不一定是抗生素抗性基因
D．重组载体的构建是基因工程的重要步骤
【解析】 重组载体是将目的基因与载体结合形成的重组DNA分子，其上不可能含有密码子。
【答案】 B
7．下图表示一项重要的生物技术，对图中物质a、b、c、d的描述，正确的是( )
A．通常情况下，a与d需要用同一种限制性内切酶进行切割
B．b能识别特定的核苷酸序列，并将A与T之间的氢键切开
C．c连接双链间的A和T，使黏性末端处碱基互补配对
D．b代表的是限制性内切酶，c代表的是RNA聚合酶
【解析】 b是限制性内切酶，能识别特定的核苷酸序列并使DNA分子的每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，而不是使氢键断开；c是DNA连接酶，能连接两个DNA片段。【来源：21·世纪·教育·网】
【答案】 A
8．1997年，美国科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞，获得高水平的表达。长成的植物通体光亮，堪称自然界的奇迹。在这个实验中，科学家是将荧光素基因转入到烟草植物的( ) 2-1-c-n-j-y
A．种子的胚芽中 B．根尖的分生区中
C．受精卵中 D．胚囊的基细胞中
【解析】 由于是整个植物体都光亮，因此是导入受精卵中的。若导入其他细胞，只能使植物体的部分部位产生荧光素。【来源：21cnj*y.co*m】
【答案】 C
9．在受体细胞中能检测出目的基因是因为( )
A．目的基因上有标记基因
B．质粒具有某些特定基因
C．重组质粒能够复制
D．以上都不正确
【解析】 检测目的基因是否进入受体细胞，一般依据表达载体的标记基因，如抗生素抗性基因，可以通过检测受体细胞或生物是否具有标记基因控制的性状来确定其是否导入了表达载体。但如果要检测转基因生物的染色体DNA上是否整合了目的基因则需要采用DNA分子杂交技术。【出处：21教育名师】
【答案】 B
10．通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。科学家运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质。下图表示这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—ATCC—，请回答：21*cnjy*com
(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是________。人的蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中时需要的酶是________。21教育网
(2)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。
(3)人的蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因是____________________________，“插入”时用的工具是________，其种类有___________________________________________________________________。
【解析】 本题主要考查在基因工程中各种工具的作用，要明确限制性内切酶的作用是切取目的基因，DNA连接酶起“缝合”作用，载体能把目的基因导入受体细胞。
【答案】 (1)限制性内切酶 DNA连接酶
(2) ―→＋
(3)基因的结构是相同的 载体 质粒、动植物病毒及λ噬菌体的衍生物
[能力提升]
11．下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( )【版权所有：21教育】
A．①②③④ B．①②④③
C．①④②③ D．①④③②
【解析】 限制性内切酶的作用是将DNA双链的磷酸二酯键切开；DNA聚合酶的作用是将单个核苷酸通过磷酸二酯键连在已有的DNA片段上；DNA连接酶的作用是在两个双链DNA片段间形成磷酸二酯键，从而连成一个DNA分子；解旋酶的作用是使双链DNA的氢键断裂，将DNA双螺旋解开。21教育名师原创作品
【答案】 C
12．人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工合成，通过转基因技术，可以使人的糖蛋白基因得以表达的受体细胞是( )
A．大肠杆菌 B．酵母菌
C．T4噬菌体 D．质粒DNA
【解析】 糖蛋白合成必须经内质网和高尔基体进一步加工，选项中只有酵母菌为真核生物，具有上述两种细胞器。
【答案】 B
13．1976年，美国的H.Boyer教授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转移到大肠杆菌，并获得表达，此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌中( )
A．能进行DNA复制
B．能传递给细菌后代
C．能合成生长抑制素释放因子
D．能合成人的生长素
【解析】 基因的表达是指基因通过转录和翻译控制蛋白质的合成。人的生长抑制素释放因子的基因表达指该基因通过转录和翻译控制合成出人的生长抑制素释放因子。
【答案】 C
14．如下图所示为一种限制性内切酶切割DNA分子：
(1)这种限制酶切点是在________之间，形成________个黏性末端，其特点是_________________________________________________________________。
(2)此限制酶识别特点是___________________________________________。
(3)如果G碱基发生基因突变，可能发生的情况是______________________
________________________________________________________________。
【答案】 (1)G、A 2 碱基序列完全相同
(2)只能识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开21·cn·jy·com
(3)限制酶不能识别切割位点
15.右图为某基因工程中利用的质粒简图，小箭头所指分别为限制性内切酶EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ的酶切位点，ampR为青霉素(抗生素)抗性基因，tetR为四环素(抗生素)抗性基因，P为启动子，T为终止子，ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ在内的多种酶的酶切位点。21·世纪*教育网
据图回答下列问题：
(1)在基因工程中常用的工具有三种；一是用作切取DNA分子的________；二是将目的基因与载体拼接的________________________；三是作为载体的质粒。
(2)将含有目的基因的DNA与经特定的酶切后的载体(质粒)进行拼接形成重组DNA，理论上讲，重组DNA可能有“________”、“________”、“________”三种，其中有效的(所需要的)重组DNA是________。因此需要对这些拼接产物进行分离提纯。
(3)利用图示的质粒拼接形成的三种拼接产物(重组DNA)与无任何抗药性的原核宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的拼接产物(重组DNA)是____________________。21*cnjy*com
【解析】 (1)在基因工程中常用的工具酶有两种；一是用于切取DNA分子的限制性内切酶(限制酶)，二是将目的基因与载体连接的DNA连接酶。www.21-cn-jy.com
(2)用同一种限制酶将含有目的基因的DNA和质粒分别切开，产生的黏性末端相同，进行拼接形成的重组DNA，理论上讲，可能有目的基因—目的基因、目的基因—载体和载体—载体三种。其中人们所需要的重组DNA是目的基因—载体。www-2-1-cnjy-com
(3)由图可以看出两种限制酶的酶切位点都在四环素抗性基因中，两种限制酶都能破坏四环素抗性基因，因此用该质粒拼接形成的三种拼接产物(重组DNA)与无任何抗药性的原核宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的拼接产物应是载体—载体(仍有抗性基因)。
【答案】 (1)限制酶(限制性内切酶) DNA连接酶 (2)目的基因—目的基因 目的基因—载体 载体—载体 目的基因—载体 (3)载体—载体
第一章 基因工程和蛋白质工程
第一节 基因工程的原理
1．简述基因工程的诞生。
2．简述基因工程的原理及技术。(重点)
3．尝试DNA的提取与鉴定。(难点)
基 因 工 程 的 诞 生 与 操 作 工 具
1．诞生历程
时间
科学家
事件
1967年
发现了DNA连接酶
1970年
史密斯等
首次提取出核酸限制性内切酶
提取了T4DNA连接酶
1972年
伯格等
构建了世界首例体外重组的杂合DNA分子
1973年
科恩等
成功培育出双重抗性大肠杆菌
2.操作工具
(1)核酸限制性内切酶——“基因手术刀”
(2)DNA连接酶——“基因缝纫针”
①作用：将两个DNA片段连接起来，修复被限制性内切酶切开的切口，拼接成新的DNA分子。
②种类：T4DNA连接酶(把限制性内切酶切开的黏性末端的缝隙“缝合”起来)。
(3)载体——“分子运输车”
①载体的特点
ⅰ.外源DNA的插入不影响载体在宿主细胞内的自我复制。
ⅱ.有适宜的限制性内切酶酶切位点，最好是对多种限制性内切酶有单一切点。
ⅲ.具有某些标记基因。
ⅳ.载体应对受体细胞无害。
②载体的种类：
ⅰ.质粒：它是细菌中独立于细菌DNA之外的小型环状DNA分子。
ⅱ.噬菌体或其他一些病毒。
探讨：下图表示限制性内切酶切割某DNA分子的过程，从下图中可知，该限制性内切酶能识别的碱基序列及其切割位点是什么？2·1·c·n·j·y
提示：GAATTC，切点在G和A之间。
探讨：结合DNA复制的过程分析，限制性内切酶和DNA解旋酶的作用部位有何不同？
提示：限制性内切酶作用于磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，DNA解旋酶作用于两个碱基之间的氢键。
探讨：如图，两个核酸片段在适宜条件下，经X酶的催化作用，发生了下述变化，则X酶是什么？
提示：DNA连接酶。
1．核酸限制性内切酶
(1)来源和种类
切割DNA的工具是核酸限制性内切酶，又叫限制酶，这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。迄今已分离出的约有4 000种。21*cnjy*com
(2)作用
限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。【来源：21cnj*y.co*m】
(3)识别序列的组成
一般由6个核苷酸组成，少数由4、5或8个核苷酸组成。
(4)作用结果
当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端；而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。
【特别提示】 ①限制酶作用的结果通常有两种形式——黏性末端或平末端；
②限制酶的作用特点体现了酶的专一性。
2．DNA连接酶
(1)分类
根据DNA连接酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：
①从大肠杆菌中分离得到的DNA连接酶，称为E·coli DNA连接酶；
②从T4噬菌体中分离出来的DNA连接酶，称为T4DNA连接酶。
(2)作用
这两类酶都是将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
【特别提示】 E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。而T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低。
3．载体
(1)常用载体——质粒
质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的小型环状DNA分子。
(2)载体的条件
①能够在宿主细胞中稳定地保存，并能够复制，以便提供大量的目的基因；
②具有多个限制酶切割位点，便于与外源基因结合；
③具有标记基因，便于进行检测和筛选。
(3)其他载体
在基因工程中使用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
1．下列关于限制酶和DNA连接酶的理解正确的是( )
A．其化学本质都是蛋白质
B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键
C．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶
D．它们不能被反复使用
【解析】 限制酶和DNA连接酶的化学本质均为蛋白质，DNA连接酶的作用是将两个DNA片段连接起来，DNA聚合酶的作用是把单个脱氧核苷酸连成脱氧核苷酸链。
【答案】 A
2．核酸限制性内切酶 Ⅰ 的识别序列和切点是—G↓GATCC—，核酸限制性内切酶 Ⅱ 的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶 Ⅰ 的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶 Ⅱ 的切点。21·世纪*教育网
(1)请画出质粒被限制酶 Ⅰ 切割后所形成的黏性末端。
(2)请画出目的基因两侧被限制酶 Ⅱ 切割后所形成的黏性末端。
(3)在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后的片段是否可以连接？为什么？
【解析】 本题考查核酸限制性内切酶切割DNA的方式，将限制酶能识别的序列写出，再将限制酶切点处标出，可用虚线画出，然后可沿着虚线将片段一分为二，这样便能正确画出核酸限制性内切酶将DNA切出的黏性末端了。若限制酶切割后产生的黏性末端能互补配对，形成的黏性末端便能连接，否则不能。2-1-c-n-j-y
【答案】 (1)
目的基因
(2)
目的基因
(3)可以连接；因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的(或是可以互补的)。
基 因 工 程 的 概 念 与 一 般 程 序
1．概念
基因工程是指按照人们的意愿，将一种生物的基因在体外剪切，并与特殊的运载工具进行重新组合，然后转入另一种生物的体内进行扩增，并使之表达产生所需蛋白质的技术。它可以在分子水平上定向改造生物的遗传性状。【出处：21教育名师】
2．一般程序
(1)目的基因的获得
①目的基因：在基因操作中使用的外源基因。
②获取方法
ⅰ.直接分离法：直接从基因组中获取目的基因，最常用的方法是“鸟枪法”，又称“霰弹法”。
ⅱ.人工合成法：主要包括反转录法和化学合成法两种。
(2)重组载体的构建
①方法：用同一种限制性内切酶分别切割质粒和目的基因，再用DNA连接酶将它们连接起来。
②重组载体的作用：携带外源DNA分子片段进入受体细胞。
(3)重组载体的导入和筛选
①转化：将带有目的基因的重组载体与相应的受体细胞放在一起培养，通过一定的方式进行诱导，使之进入受体细胞的过程。
②转化方法
ⅰ.运用载体进行转化。
ⅱ.基因枪法。
ⅲ.显微注射法。
ⅳ.花粉管通道法。
③筛选方法：利用选择培养基培养转化后的受体细胞。
(4)目的基因的表达和鉴定
通过检测转化的生物有没有显示出目的基因控制的性状来进行鉴定。
探讨：依据某一蛋白质的氨基酸序列合成的目的基因，其脱氧核苷酸序列是否是唯一的？
提示：不是。因为一种氨基酸可能有多种密码子来决定。
探讨：采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的有哪些？
①将毒蛋白注射到棉受精卵中 ②将编码毒蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中 ③将编码毒蛋白的DNA序列与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养 ④将编码毒蛋白的DNA序列与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵
提示：③④。
探讨：如何检测抗虫棉中的毒蛋白基因是否表达？
提示：让棉铃虫取食抗虫棉，若棉铃虫食后死亡，说明毒蛋白基因表达。
1．目的基因的获取
(1)从基因文库中获取目的基因
①基因组文库：如果一个基因文库中包含了一种生物所有的基因，这种基因文库就叫做基因组文库。
②部分基因文库：如果一个基因文库中只包含了一种生物的一部分基因，这种基因文库就叫做部分基因文库，如cDNA文库。
(2)人工合成目的基因有两个途径：
①反转录法：就是以目的基因转录成的mRNA为模板，反转录成单链DNA，再合成双链DNA。
②直接合成法：就是以已知蛋白质的氨基酸序列为基础，推出mRNA的核苷酸序列，再推出目的基因序列，然后进行人工合成。
(3)利用PCR技术扩增目的基因
PCR技术扩增目的基因与DNA复制的比较
PCR技术
DNA复制
相同点
原理
碱基互补配对
原料
四种脱氧核苷酸
条件
模板、ATP、酶
不同点
解旋方式
DNA在高温下变性解旋
解旋酶催化
场所
体外复制
细胞核内
酶
热稳定的DNA聚合酶(Taq酶)
细胞内含有的DNA聚合酶
结果
在短时间内形成大量的DNA片段
形成整个DNA分子
【特别提示】 从基因文库中获取目的基因和利用PCR技术扩增目的基因时，目的基因已存在。人工合成目的基因时，目的基因从无到有。21cnjy.com
2．重组载体的构建
(1)构建目的
其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。
(2)构建零件及其作用
①目的基因
②启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。
③终止子：相当于一盏红色信号灯，使转录在所需要的地方停止下来。终止子位于基因的尾端，也是一段有特殊结构的DNA短片段。【来源：21·世纪·教育·网】
④标记基因：其作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，如抗生素抗性基因就可以作为这种基因。www-2-1-cnjy-com
【特别提示】 由于受体细胞有植物、动物、微生物之分，以及目的基因导入受体细胞的方法不同，因此，基因表达载体的构建也会有所差别，不可能是千篇一律的。
3．重组载体的导入与筛选
(1)转化：将带有目的基因的重组载体导入受体细胞的过程。
①过程图解
【特别提示】 上图中b与a相比，b会使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达，原因是：在进行细胞分裂时，细胞核上的DNA经复制后平均分配到两个子细胞中，保证了亲子代遗传性状的稳定性；而a细胞分裂时，细胞质是不均分的，子细胞不一定含有目的基因，其优越性在于能有效预防基因污染。【版权所有：21教育】
②不同细胞转化的比较
生物种类
植物细胞
动物细胞
微生物细胞
常用方法
花粉管通道法
显微注射法
Ca2＋处理法
受体细胞
体细胞
受精卵
原核细胞
转化
过程
a.用目的基因转化花粉→受精→获得转化植株
b.将目的基因滴在剪开的柱头上，使其沿花粉管进入胚囊，完成转化
将重组DNA分子提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物
Ca2＋处理细胞→感受态细胞→重组DNA分子与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子
(2)筛选含有目的基因的受体细胞
①原理：质粒上有抗生素的抗性基因。
②方法：利用选择培养基筛选。
4．目的基因的表达和鉴定
目的基因导入受体细胞是否能够表达要通过检测来确认，检测的方法有：
(1)分子水平检测：
①导入检测：DNA分子杂交技术，即使用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段作为探针检测。
②表达检测
(2)个体生物学水平鉴定：对转基因生物进行抗虫或抗病的接种实验。
1．下列不属于获取目的基因方法的是( )
A．从基因文库中获取目的基因
B．转录法
C．反转录法
D．根据已知氨基酸序列合成法
【解析】 解答此题从如下两个方面入手分析：①获取目的基因的途径有两条：一条是直接分离基因，另一条是人工合成基因。直接分离基因也就是“鸟枪法”，人工合成基因又有两条途径，一条是“逆转录法”，另一条是根据已知氨基酸序列合成基因。②所谓转录是指以DNA的一条链为模板，遵循碱基互补配对原则，合成mRNA的过程。此过程不能获得DNA(基因)。www.21-cn-jy.com
【答案】 B
2．下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图，所用载体为质粒A。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌B后，其上的基因能得到表达。请回答下列问题。 21教育名师原创作品
(1)如何将目的基因和质粒A相结合形成重组质粒(重组DNA分子)?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
(2)目前把重组质粒导入细菌细胞时效率还不高，导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒A，只有少数导入的是重组质粒。可以通过如下步骤来鉴别得到的细菌是否导入了质粒A或重组质粒：将得到的细菌涂抹在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的就说明导入了质粒A或重组质粒，反之则没有。使用这种方法鉴别的原因是
_______________________________________________________________。
(3)若把通过鉴定证明导入了普通质粒A或重组质粒的细菌放在含有四环素的培养基上培养，会发生的现象是__________________________；原因是______
_______________________________________________________________。
(4)导入细菌B细胞中的目的基因成功表达的标志是什么？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
【解析】 (1)将目的基因和质粒A相结合形成重组质粒的过程是：①用一定的限制性内切酶切割质粒A，使其出现一个有黏性末端的切口；②用同种限制性内切酶切割目的基因，产生相同的黏性末端；③将切下的目的基因片段插入到质粒A的切口处，再加入适量的DNA连接酶，使质粒A与目的基因结合成重组质粒。
(2)检测质粒或重组质粒是否导入受体细胞，均需利用质粒上某些标记基因的特性，即对已经导入质粒或重组质粒的、本身无相应特性的受体细胞进行检测，根据受体细胞是否具有标记基因的相应特性来确定。抗氨苄青霉素基因在质粒A上，而且它与目的基因是否插入无关，所以，用含氨苄青霉素的选择培养基培养经过导入质粒A处理的受体细胞，凡能生长的则表明质粒A或重组质粒导入成功，不能生长的则无质粒A或重组质粒导入。
(3)抗四环素基因不仅在质粒A上，而且它的位置正是目的基因插入之处，因此当目的基因插入质粒A形成重组质粒时，此处的抗四环素基因的结构和功能就会被破坏，当然含重组质粒的细菌就不能在含四环素的培养基上生长；而质粒A上无目的基因插入，抗四环素基因的结构是完整的，含质粒A的细菌就能在含四环素的培养基上生长。
(4)基因成功表达的标志是受体细胞通过转录、翻译过程合成出相应的蛋白质，即人的生长激素。
【答案】 (1)用一定的限制性内切酶切割质粒A，使其出现一个有黏性末端的切口；用同种限制性内切酶切割目的基因，产生相同的黏性末端；将切下的目的基因片段插入到质粒A的切口处，再加入适量的DNA连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。
(2)普通质粒A和重组质粒都含有抗氨苄青霉素基因
(3)有的能生长，有的不能生长 导入普通质粒A的细菌能生长，因为普通质粒A上有抗四环素基因；导入重组质粒的细菌不能生长，因为目的基因插在抗四环素基因中，抗四环素基因的结构被破坏
(4)细菌细胞通过转录、翻译合成相应的蛋白质，即人的生长激素。
探 究 活 动 : 尝 试 DNA 的 提 取 与 鉴 定
1．实验原理
(1)十二烷基磺酸钠(SDS)能够使蛋白质变性，在研磨液中加入SDS可以使蛋白质与DNA分离。乙二胺四乙酸二钠(EDTA)为DNA酶的抑制剂，可以防止细胞破碎后DNA分子被降解。
(2)DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的许多其他物质可以溶于酒精溶液。利用这一原理，我们可以提取出含杂质较少的DNA。21世纪教育网版权所有
(3)DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成蓝色，因此，二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。
2．活动程序
(1)DNA的粗提取
①材料准备
将新鲜菠菜和体积分数为95%的酒精溶液放入冰箱冷冻室，冷冻至少24 h。
②研磨
称取30 g新鲜菠菜叶片，切碎。将菠菜碎片置于研钵(在冰上操作)中，加入10_mL研磨液，迅速研磨成糊状。
③过滤
在漏斗中垫上尼龙纱布，将菠菜研磨液滤入塑料烧杯中。
④离心
将滤液倒入5_mL塑料离心管中，以1 000 r/min的速度离心10 min。
⑤加冷酒精
从离心管中取出上清液，倒入50 mL塑料烧杯中，同时加入两倍体积的体积分数为95%的冷酒精。用玻璃棒沿一个方向缓缓地搅拌溶液，溶液中会出现白色丝状物。用玻璃棒将丝状物卷起，并用滤纸吸去上面的水分。这种丝状物的主要成分就是DNA。
(2)DNA的鉴定
取一支20 mL的试管，加入物质的量浓度为0.015 mol/L的NaCl溶液5 mL。将得到的丝状物放入试管中，用玻璃棒搅拌，使丝状物溶解。然后，向试管中加入4 mL二苯胺试剂，混匀后用沸水浴(100 ℃)加热10 min。在加热过程中，随时注意试管中溶液颜色的变化。
探讨：如果实验材料改为鸡的血细胞，还需研磨吗？为什么？
提示：不需要，因为动物细胞无细胞壁。
探讨：在准备材料时，为什么要将菠菜叶片和酒精溶液进行预冷处理？
提示：菠菜叶片预冷处理有利于破碎细胞；酒精溶液预冷处理有利于溶解DNA之外的其他物质从而提取含杂质较少的DNA。
探讨：在DNA提取过程中所用的容器为什么必须是塑料的而不是玻璃的？
提示：由于玻璃表面带电荷，DNA中的磷酸基也带电荷而容易被吸附于玻璃表面，故实验中用塑料杯和试管可减少DNA损失。
1．DNA提取过程中需要的物质及作用
SDS
使蛋白质变性，从而使蛋白质与DNA分离
EDTA
防止细胞破碎后DNA分子被DNA酶降解
冷酒精
溶解DNA分子以外的其他物质，提取出含杂质较少的DNA
0.015 mol/L
的NaCl溶液
溶解DNA
2.DNA粗提取实验成功的关键及注意事项
(1)在破碎细胞释放DNA的过程中，若是血细胞，加水后必须充分搅拌，应不少于5 min；若是菜花，则应与研磨液混合，研磨时间不少于10 min。21·cn·jy·com
(2)用冷酒精浓缩和沉淀DNA时，所用的是95%的酒精，且必须经过充分预冷后才能使用。
(3)在用玻璃棒搅拌时，玻璃棒不能直接插入烧杯底部，并且搅拌要轻缓，以便获得较完整的DNA分子。
1．下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验叙述，错误的是( )
A．酵母和菜花均可作为提取DNA的材料
B．DNA既溶于2 mol/L NaCl溶液也溶于蒸馏水
C．向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻棒上有白色絮状物
D．DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝
【解析】 酵母菌和菜花细胞的细胞核都含有DNA，可作为提取DNA的材料，A项正确；DNA能溶解在不同浓度的NaCl溶液中，且溶解度随着NaCl浓度的变化而改变，在利用渗透作用原理向生物材料中加入蒸馏水时，一方面促使细胞吸水涨破，另一方面释放出的DNA也溶解在蒸馏水中，B项正确；向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，目的是加快细胞吸水涨破，释放其中的DNA，而DNA则溶解在蒸馏水中，因此玻棒上不可能有白色絮状物，C项错误；DNA溶液与二苯胺试剂经沸水浴加热会变蓝，D项正确。
【答案】 C
2．某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动，具体步骤如下。
材料处理：称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份，每份10 g。剪碎后分成两组，一组置于20 °C、另一组置于－20 °C条件下保存24 h。
DNA粗提取：
第一步：将上述材料分别放入研钵中，各加入15 mL研磨液，充分研磨，用两层纱布过滤，取滤液备用。
第二步：先向6只小烧杯中分别注入10 mL滤液，再加入20 mL体积分数为95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒缓缓地沿一个方向搅拌，使絮状物缠绕在玻璃棒上。
第三步：取6支试管，分别加入等量的0.015 mol/L NaCl溶液溶解上述絮状物。
DNA检测：在上述试管中各加入4 mL二苯胺试剂，混合均匀后，置于沸水中加热10 min，待试管冷却后比较溶液的颜色深浅，结果如下表。
材料保存温度
花菜
辣椒
蒜黄
20 °C
＋＋
＋
＋＋＋
－20 °C
＋＋＋
＋＋
＋＋＋＋
(注：“＋”越多表示蓝色越深)
分析上述实验过程，回答下列问题。
(1)该探究性实验课题名称是________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)第二步中“缓缓地”搅拌，这是为了减少__________________________。
(3)根据实验结果，得出结论并分析。
①结论1：与20 °C相比，相同实验材料在－20 °C条件下保存，DNA的提取量较多。
结论2：_________________________________________________________
_______________________________________________________________。
②针对结论1，请提出合理的解释：___________________________________
_______________________________________________________________。
(4)氯仿密度大于水，能使蛋白质变性沉淀，与水和DNA均不相溶，且对DNA影响极小。为了进一步提高DNA纯度，依据氯仿的特性，在DNA粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是______________________________________21教育网
_______________________________________________________________，
然后用体积分数为95%的冷酒精溶液使DNA析出。
【解析】 (1)分析表格可知，实验目的在于探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响。
(2)DNA分子为链状，很容易断裂，所以应缓缓地沿一个方向搅拌。
(3)分析表格可看出，同种材料在－20 ℃时DNA提取量较多，不同材料在同种温度下保存时，蒜黄的DNA提取量最多。低温下酶活性较低，DNA降解慢。21*cnjy*com
(4)根据题意，可用氯仿将DNA溶液中的蛋白质析出，进一步提高DNA的纯度。
【答案】 (1)探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响
(2)DNA断裂
(3)①等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄中提取的DNA量最多 ②低温抑制了相关酶的活性，DNA降解速度慢
(4)将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合，静置一段时间，吸取上清液
1.在基因工程中用来修饰、改造生物基因的工具是( )
A．限制酶和水解酶
B．限制酶和DNA连接酶
C．限制酶和载体
D．DNA连接酶和载体
【解析】 在基因工程中常用限制酶对DNA分子进行切割，用DNA连接酶把不同的DNA片段连接起来，以达到改造DNA的目的。
【答案】 B
2．下列操作中不属于重组载体构建过程的是( )
A．用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端
B．用同一种限制酶切割目的基因露出黏性末端
C．将切下的目的基因片段插入质粒切口处
D．将重组DNA导入受体细胞中
【解析】 重组载体的构建过程是指把目的基因和可以用作载体的质粒等，利用限制酶和DNA连接酶进行重组的过程。
【答案】 D
3．下列是四种限制酶切割形成的8个末端，你是否能用DNA连接酶将它们连接起来？
(1) (2) (3)
(4) (5) (6)
(7) (8)
【解析】 (1)、(4)、(5)、(8)都是错位切形成的黏性末端，根据碱基排列顺序可确定(4)和(8)、(1)和(5)具有相同的黏性末端，能连接成功；(2)、(3)、(6)、(7)都是平切形成的平末端，根据碱基排列顺序可确定(2)和(7)、(3)和(6)分别为相同限制酶切割，可连接成功。
【答案】 (2)和(7)能连接形成
(4)和(8)能连接形成
(3)和(6)能连接形成
(1)和(5)能连接形成
4．1979年，科学家将鼠体内能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌中发现了胰岛素。如下图所示，请据图回答：
(1)图中[2][5][3][7]表示获得____________的过程。
(2)图中[3]代表________，在它的作用下将________和________切成________末端。
(3)经[9]________的作用，将[7][6]“缝合”形成[8]________DNA分子。[8]往往含有________基因，以便将来检测。
(4)图中[10]表示将_________________________________________的过程，
为使此过程顺利进行，一般需将[11]用________处理，以增大[11]细胞壁的________。
(5)[11]表示[8]随大肠杆菌的繁殖而进行________。
(6)如在大肠杆菌细胞内发现了胰岛素，说明__________________________
_______________________________________________________________。
【答案】 (1)目的基因 (2)限制性内切酶 质粒 目的基因 可互补配对的黏性 (3)DNA连接酶 重组 标记 (4)重组DNA导入受体细胞 CaCl2 通透性 (5)复制 (6)目的基因完成了表达的过程课堂小结：
网络构建
核心回扣
1.限制性内切酶能识别特定的脱氧核苷酸序列，并于特定位点上准确切割双链DNA。
2.DNA连接酶是连接双链DNA的专用工具酶。
3.目的基因的获取方法主要有直接分离法和人工合成法。前者最常用的方法是“鸟枪法”，后者主要包括反转录法和化学合成法两种。
4.载体一般具有的特点：①能够在宿主细胞内自我复制；②含有多种限制酶切点；③具有标记基因；④对受体细胞无害等。
5.转化是指将带有目的基因的重组载体与相应的受体细胞放在一起培养，通过一定的方式进行诱导，使之进入受体细胞。
6.为检测目的基因在受体细胞中是否表达，可进行生物学功能鉴定，即检测转化的生物有没有显示出目的基因控制的性状。
课件65张PPT。DNA连接酶 核酸限制性内切酶 体外重组的杂合DNA分子 双重抗性大肠杆菌 黏性末端 自我复制 限制性内切酶 单一切点 标记基因 受体细胞 细菌DNA 噬菌体 体外 运载工具 进行扩增 蛋白质 定向 外源基因 基因组 鸟枪法 反转录法 化学合成法 同一种限制性内切酶 DNA连接酶 外源DNA分子片段 目的基因 受体细胞 载体 基因枪 花粉管通道 选择培养基 目的基因控制的性状 蛋白质变性 DNA 抑制剂 DNA分子被降解 含杂质较少的DNA 蓝色 酒精溶液 10 mL研磨液 5 mL塑料离心管 上清液 白色 NaCl溶液 二苯胺试剂 学业分层测评(二)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1.转基因食品已大量进入我们的日常生活，如转基因西红柿、转基因草莓等，涉及的问题甚至关系到国家之间的贸易竞争，如图为“霸占中国市场的转基因大豆油”的部分图示。下列关于转基因大豆的叙述不正确的是( )www.21-cn-jy.com
A．培育过程中可能用到抗病、抗虫等抗性基因
B．目的基因的受体细胞可以是大豆受精卵，也可以是体细胞
C．转基因大豆的种植过程中减少了农药等的使用量，生产成本更低
D．固氮菌的固氮基因也是必需的目的基因之一
【解析】 与豆科植物共生的根瘤菌中有固氮基因，因此固氮基因不是目的基因。
【答案】 D
2．下列属于利用基因工程技术培育的新品种是( )
A．抗棉铃虫的转基因抗虫棉
B．耐寒的小黑麦
C．试管牛
D．太空椒
【解析】 转基因抗虫棉是将外源的抗虫基因导入到棉株细胞中，使抗虫基因得以表达从而产生抗虫性。
【答案】 A
3．抗虫转基因植物具有的优点是( )
A．减少农药的应用，保护环境
B．损害人体健康
C．增加了生产成本
D．抗病毒感染
【解析】 抗虫转基因植物能减少农药的使用，避免了环境污染，保护了人类健康，减少了生产成本。抗虫基因得到的产物只对某些昆虫起作用，对病毒不起作用。
【答案】 A
4．植物基因工程技术的应用包括( )
①培育抗虫农作物 ②培育抗病农作物 ③培育抗盐碱农作物 ④提高玉米中的赖氨酸含量 ⑤培育耐储存番茄 ⑥让植物生产药物2·1·c·n·j·y
A．只有① B．①②③
C．④⑤ D．①②③④⑤⑥
【解析】 考查对植物基因工程成果的识记。
【答案】 D
5．下列不属于利用基因工程技术制取的药物是( )
A．在酵母菌体内获得干扰素
B．从大肠杆菌体内制取白细胞介素
C．在青霉菌体内获取青霉素
D．在大肠杆菌细胞内获得胰岛素
【解析】 基因工程是使外源基因在受体细胞内表达并产生基因产品的技术，A、B、D项均为外源基因的表达。青霉素在青霉菌体内产生，是正常基因的正常表达，故青霉素不属于基因工程药品。21·世纪*教育网
【答案】 C
6．下列关于基因工程应用的叙述，正确的是( )
A．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因
B．基因工程疫苗不含有病毒或有害细菌以及它们的遗传物质
C．基因工程疫苗一般为减毒或灭活的病毒或细菌等
D．原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良
【解析】 基因工程是生物工程技术的核心内容，能够按照人们的意愿，定向地改造生物的遗传性状。基因治疗是把正常的基因导入有基因缺陷的细胞，从而使其表达并发挥功能，达到治疗疾病的目的。传统的疫苗一般为减毒或灭活的病毒或细菌等；而基因工程疫苗是利用基因工程的方法由受体细胞所生产的病毒或细菌中起关键作用的、序列保守的蛋白质经纯化后而产生的。所有生物共用一套遗传密码，所以原核基因也能用来进行真核生物的遗传改良。21cnjy.com
【答案】 B
7．下列说法正确的是( )
A．用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒
B．转基因“金米”中含有维生素A
C．任何一种假单孢杆菌都能分解四种石油成分，因此，假单孢杆菌是“超级细菌”
D．基因工程在农业生产上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物
【解析】 本题考查基因工程的应用。用基因工程方法培育的抗虫植物(如抗虫棉)不能抗病毒；转基因“金米”中含有β—胡萝卜素，人们食用这种“金米”后，其中的β—胡萝卜素会在人体内转化为维生素A；每一种假单孢杆菌只能分解石油中的某一种成分，科学家利用基因工程的方法，把能分解三种烃类的基因转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的超级细菌。21*cnjy*com
【答案】 D
8．科学家运用转基因技术，将苏云金杆菌的抗虫基因DXT转移到大白菜细胞中，培育出抗虫效果很好的优质大白菜，减少了农药的使用量，减轻了农药对环境的污染。下列说法正确的是( ) 【导学号：99310010】【出处：21教育名师】
A．用苏云金杆菌直接感染大白菜就可得到转基因大白菜
B．DXT基因能在大白菜细胞中正常表达
C．转基因大白菜培育的过程中，可以用灭活的病毒作为载体
D．转基因大白菜能抵抗各种病虫害
【解析】 由于生物间存在生殖隔离，细菌感染时并不把遗传物质传递给受感染生物；抗虫基因DXT转移到大白菜细胞中，培育出抗虫效果很好的优质大白菜，说明DXT基因在大白菜细胞中得到了正常表达；在转基因植物培育过程中，载体常用土壤农杆菌的Ti质粒；苏云金杆菌的抗虫基因编码的蛋白质具有毒杀鳞翅目、双翅目、鞘翅目等昆虫的特性，并不能抵抗各种病虫害。21教育名师原创作品
【答案】 B
9．科学家运用基因工程技术，将人凝血因子基因导入山羊的DNA中，培育出羊乳腺生物反应器，使羊乳汁中含有人凝血因子。以下有关叙述，正确的是( )
A．可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的受精卵
B．在该转基因羊中，人凝血因子存在于乳腺细胞，而不存在于其他细胞
C．人凝血因子基因开始转录后，DNA聚合酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA
D．科学家将人凝血因子基因与乳腺蛋白基因重组在一起，从而使人凝血因子基因只在乳腺细胞中特异表达
【解析】 目的基因导入受精卵中，因此转基因羊的体细胞中都含有目的基因。DNA聚合酶催化DNA复制过程，而不作用于转录。乳腺蛋白基因的启动子与人凝血因子基因重组在一起，导入受精卵中。21*cnjy*com
【答案】 A
10．下图为从苏云金杆菌中分离出杀虫晶体蛋白质基因(简称Bt基因)及形成转基因抗虫植物的图解。请回答：
(1)在下列含有ATP和有关酶的试管中，大量而快捷地获取Bt基因的最佳方案是图中的( )
(2)写出b过程表达式：____________________________________________。
(3)活化的毒性物质应是一种________分子，活化的毒性物质全部或部分嵌合于昆虫的细胞膜上，使细胞膜产生孔道，导致细胞由于________平衡的破坏而破裂。
(4)我国在“863”计划资助下开展了Bt抗虫棉育种等研究，这将对________、________和农业可持续发展产生巨大影响。
【解析】 (1)在体外提供模板、能量、相关酶(如耐热的DNA聚合酶)、原料等必需条件下，可用人工方法合成目的基因(Bt基因)。(2)b过程即Bt基因的表达过程，也就是中心法则中的转录和翻译过程。(3)蛋白质(原毒素)在蛋白酶的作用下可被分解为多肽。
【答案】 (1)D (2)Bt基因mRNA原毒素 (3)多肽 渗透 (4)农业害虫防治 环境保护
[能力提升]
11．下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是( )
A．②的构建需要限制性内切酶和DNA聚合酶参与
B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上
C．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状
D．⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异
【解析】 构建表达载体需要限制性内切酶和DNA连接酶，A错误；③侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的T—DNA整合到④的染色体上，B错误；染色体上含有目的基因，但目的基因也可能不能转录或者不能翻译，或者表达的蛋白质不具有生物活性，C错误；植株表现出抗虫性状，说明含有目的基因，属于基因重组，为可遗传变异，D正确。
【答案】 D
12．上海医学研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍。以下与此有关的叙述正确的是( ) 【导学号：99310011】2-1-c-n-j-y
A．“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物
B．“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因
C．只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞中是纯合的
D．转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不能合成人白蛋白
【解析】 转基因动物是指细胞中被转入了外源基因的动物，而不是指出现新基因的动物，如发生基因突变可能会出现新基因，但发生了基因突变的动物不叫转基因动物；“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白，而不是人白蛋白基因；转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但由于基因的选择性表达，在肌肉细胞中该基因不表达，只有在牛乳腺细胞中表达并分泌到乳汁中，因而只能在转基因牛乳汁中获取人白蛋白。
【答案】 D
13．北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是( )21·cn·jy·com
A．过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序
B．将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白
C．过程②构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选
D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因是否存在及其是否完全表达
【解析】 过程①中通过逆转录法获得的目的基因，可用于基因工程，但该目的基因不存在内含子和非编码序列，因此不能用于比目鱼的基因组测序；将多个抗冻基因编码区相连形成的能表达的新基因可能不再是抗冻基因；利用农杆菌的目的是将重组质粒导入受体细胞，而不是筛选重组质粒；应用DNA探针技术，可以检测受体细胞中是否成功导入了目的基因，但不能检测目的基因是否完全表达。【来源：21·世纪·教育·网】
【答案】 B
14．多聚半乳糖醛酸酶(PG)能降解果胶使细胞壁破损。成熟的番茄果实中，PG合成显著增加，能使果实变红变软，但不利于保鲜。利用基因工程减少PG基因的表达，可延长果实保质期。科学家将PG基因反向接到Ti质粒上，导入番茄细胞中，得到转基因番茄，具体操作流程如图。据图回答下列问题：(原生质体是去掉细胞壁的植物细胞)
(1)若已获取PG的mRNA，可通过________获取PG基因。重组质粒转移到大肠杆菌中的目的是___________________________________________________21教育网
________________________________________________________________。
(2)用含目的基因的农杆菌感染番茄原生质体后，可用含有________的培养基进行筛选，理由是___________________________________________________21世纪教育网版权所有
________________________________________________________________。
之后，还需将其置于质量分数为25%的蔗糖溶液中，观察细胞____________________现象来鉴别细胞壁是否再生。www-2-1-cnjy-com
(3)由于导入的目的基因能转录出反义RNA，且能与________________________互补结合，因此可抑制PG基因表达的翻译过程。若__________________，则可确定转基因番茄培育成功。
【解析】 (1)PG的mRNA在逆转录酶的作用下，逆转录为PG基因。重组质粒转移到大肠杆菌中，目的是大量复制目的基因。(2)根据图示，PG基因插在四环素抗性基因中间，在BamH Ⅰ 酶作用下，四环素抗性基因被破坏了，即重组质粒中含卡那霉素抗性基因，但不含四环素抗性基因，故含有PG基因的农杆菌感染番茄原生质体后，可用含有卡那霉素的培养基进行筛选。若将其置于质量分数为25%的蔗糖溶液中，可通过观察细胞是否发生质壁分离现象来鉴别细胞壁是否再生。(3)根据图示，导入的目的基因能转录出PG反义RNA，天然PG基因转录产生正常的RNA，这两种RNA能互补结合，从而抑制了PG基因的正常表达。若番茄果实的保质期延长，则确定转基因番茄培育成功。
【答案】 (1)逆转录法 大量复制目的基因(或克隆目的基因)
(2)卡那霉素 重组质粒中含卡那霉素抗性基因而四环素抗性基因被破坏 是否发生质壁分离
(3)天然的PG基因转录的mRNA 番茄果实的保质期延长
15．干扰素是治疗癌症的药物，成分是一种糖蛋白，它必须从血中提取，每升人血只能提取0.05 μg，所以价格昂贵。现在美国加利福尼亚的基因公司用如图的方式生产干扰素，试分析原理和优点。【来源：21cnj*y.co*m】
(1)从人的淋巴细胞中取出________，使它同质粒相结合，然后移植到酵母菌体内，让酵母菌__________________。【版权所有：21教育】
(2)酵母菌能用________的方式繁殖，速度很快，能大量生产________，不但提高了产量，也降低了成本。
(3)有人尝试将干扰素基因与大肠杆菌的质粒重组，转入大肠杆菌体内后，形成“工程菌”，此种操作能制备到干扰素吗？________，请说明理由：_____________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(4)中国青年科学家陈炬成功地把人的干扰素基因移植到烟草的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒的能力，试分析：
①人的基因之所以能接到植物体内，其物质基础是_____________________。
②烟草有了抗病能力，这表明烟草体内产生了________________________。
这个事实说明，人和植物共用一套________________，蛋白质合成方式______________。
【解析】 (1)通过基因工程构建“工程菌”，方法是：从淋巴细胞中取出干扰素基因，与质粒结合形成重组质粒，并通过相应的检测与鉴定得到相应的酵母菌，然后通过培养该酵母菌，使之合成大量干扰素。(2)酵母菌能进行出芽生殖，迅速繁殖菌体，因而能大量生产干扰素。(3)由于大肠杆菌是原核生物，无内质网、高尔基体等细胞器，无法合成糖蛋白，因此通常不能用来制备干扰素。(4)基因工程的理论基础：由于不同生物的DNA结构基本相同，不同生物能进行基因的移接；同时由于所有生物共用一套遗传密码，因此蛋白质合成方式相同，烟草体内可以产生干扰素。
【答案】 (1)干扰素基因 合成干扰素 (2)出芽生殖 干扰素 (3)不能 大肠杆菌是原核生物，无内质网、高尔基体等细胞器，无法合成糖蛋白
(4)①DNA结构基本相同 ②干扰素 遗传密码 基本相同
第二节 基因工程的应用
1．举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。(重点)
2．了解基因工程在农业和医学等方面的应用。(难点)
基 因 工 程 在 农 业 上 的 应 用
1．抗虫棉
(1)目的基因：苏云金杆菌的毒蛋白基因。
(2)培育过程：通过基因工程的四步操作将毒蛋白基因导入棉花细胞并且在棉花细胞内成功表达出毒蛋白。
(3)意义：抗虫作物的培育和种植，不但降低了作物的生产成本，使作物能稳产、高产，还降低了农药的使用，减少对环境的污染。2·1·c·n·j·y
2．金米
(1)目的基因：有关胡萝卜素合成的酶的基因。
(2)培育过程：通过基因工程的四步操作将有关胡萝卜素合成的酶的基因导入水稻细胞中，并诱导它们在水稻细胞内得以表达，使水稻中的双香叶素-二磷酸转化成β-胡萝卜素。
(3)作用：人们食用“金米”后，其中的β-胡萝卜素在人体内转化成维生素A，为深受维生素A缺乏症之苦的人们带来了“金色希望”。21世纪教育网版权所有
科学家通过基因工程的方法，将苏云金杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内，并成功实现了表达，从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株——抗虫棉。其过程大致如下图所示。
探讨：Ti质粒是农杆菌中的一种质粒，其上有T—DNA，把目的基因插入Ti质粒的T—DNA中是利用T—DNA的什么特点？21·世纪*教育网
提示：T—DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体DNA上。
探讨：Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程，在基因工程中称为什么？
提示：转化。
探讨：将目的基因导入受体细胞的方法有很多种，该题中涉及的方法是什么？
提示：农杆菌转化法。
探讨：目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键是什么？
提示：目的基因是否插入到受体细胞染色体DNA上。
1．抗虫转基因植物
(1)方法：将从某些生物中分离出的具有杀虫活性的基因导入农作物中，使其具有抗虫性。
(2)杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。
(3)成果：抗虫棉、抗虫水稻等。
(4)意义：减少化学农药的使用，降低生产成本，减少环境污染，降低了对人类健康的损害。
2．抗病转基因植物
(1)病原微生物
(2)方法：将抗病基因导入植物中，使其具有抗病特性。
(3)抗病转基因植物实例：目前人们已获得抗烟草花叶病毒的转基因烟草、抗病毒的转基因小麦、转基因甜椒、转基因番茄等多种作物。21教育网
(4)目的基因：抗病转基因植物所采用的基因，使用最多的是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；抗真菌转基因植物中可以使用的基因有几丁质酶基因和抗毒素合成基因。
【特别提示】 基因工程技术为培养作物抗病品种开辟了新途径。抗病转基因植物根据抗病原体的类型分为抗病毒转基因植物、抗真菌转基因植物和抗细菌转基因植物。
3．其他抗逆转基因植物
(1)不良环境条件的影响：盐碱、干旱、低温、涝害等不利环境条件是造成低产、减产的常见因素。
(2)方法：将抗逆基因导入植物，获得抗逆转基因作物。
(3)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因，可使作物抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。www-2-1-cnjy-com
(4)成果：抗盐抗旱烟草、抗寒番茄、耐除草剂玉米等。
4．利用转基因改良植物的品质
(1)利用转基因技术可以提高生物中氨基酸的含量、延长储存时间、改变花色等，从而提高作物品质。
(2)成果：
实例一 我国科学家将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米，获得的转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提高30%。21cnjy.com
实例二 我国科学家将控制番茄果实成熟的基因导入番茄，获得转基因延熟番茄，储存时间可延长1～2个月，有的可达80多天。21教育名师原创作品
实例三 我国科学家还成功地将与植物花青素代谢有关的基因导入花卉植物矮牵牛中，转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高了花卉的观赏价值。
1．利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，在环保上的重要意义是( )
A．减少氮肥的使用量，降低生产成本
B．减少氮肥的使用量，节约能源
C．避免氮肥使用过多引起环境污染
D．改良土壤结构
【解析】 固氮水稻减少了氮肥的作用，避免了氮肥使用过多引起的富营养化。
【答案】 C
2．金茶花是中国特有的观赏品种，但易被有害真菌感染得枯萎病，降低观赏价值。科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，用转基因方法培育出了抗枯萎病的新品种。请据图回答：2-1-c-n-j-y
(1)将②连接到①上并形成③，常用到的酶有________________________。
(2)抗枯萎病的金茶花培育成功，从变异的角度来说属于________。
(3)经过转基因方法获得的抗病金茶花，将来产生的配子中是否一定含有抗病基因？________。
(4)通过检测，被③侵染的金茶花叶片细胞具备了抗病性，这说明②已经________。从抗病基因是否表达可以从个体水平上做________实验，简述实验过程。
________________________________________________________________
________________________________________________________________
【解析】 (1)①是用限制性内切酶切割质粒，②是指目的基因的获取，③是指目的基因与质粒在DNA连接酶的作用下形成重组质粒。(2)基因工程是在人为作用下将控制不同性状的基因重新组合从而改造生物性状，从本质上来说这种变异属于基因重组。(3)转基因方法获得的抗病金茶花可能属于杂合子如Aa，将来产生的配于可能是A或a，故将来产生的配子不一定含有抗病基因。(4)金茶花叶片细胞具备了抗病性，说明目的基因已在受体细胞中得到了表达。
【答案】 (1)限制性内切酶、DNA连接酶 (2)基因重组 (3)不一定 (4)表达 抗病接种 将普通金茶花和转基因金茶花分成两组，分别接种有害真菌，其他培养条件适宜且相同。培养一段时间观察两组金茶花的抗病情况，通过对照确定抗病基因是否表达。
基 因 工 程 在 医 学 上 的 应 用
1．基因工程药物
(1)化学成分：医用多肽和蛋白质类产品。
(2)实例：重组人胰岛素、重组人干扰素等。
(3)标志：重组胰岛素投放市场，标志着世界上第一种基因工程药物应用于临床医学。
2．基因工程疫苗
与传统疫苗相比最大的优点是：目的性强、安全性强，不会含有病毒或有害细菌以及它们的遗传物质。
3．基因治疗
(1)治疗对象：治疗因基因异常导致的遗传疾病。
(2)概念：将正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入靶细胞内，可以纠正基因缺陷而达到治疗疾病的目的。
(3)策略：基因置换、基因修复、基因增补、基因失活等。
探讨：干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每300升人血中只能提取1 mg，所以价格昂贵。美国加利福尼亚的某生物制药公司用如下方法生产干扰素(如下图所示)。www.21-cn-jy.com
从上述方式中可以看出该公司生产干扰素运用的方法是什么？
提示：基因工程。
探讨：请说出科学家制备基因工程疫苗的思路。
提示：首先找到病毒或细菌中起关键作用的序列保守的蛋白质和编码它们的基因，然后利用基因工程的方法，由受体细胞来生产这些蛋白质。【来源：21·世纪·教育·网】
探讨：1990年，医生对一位由于基因缺陷，导致体内缺乏腺苷酸脱氨酶而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行治疗。医生首先采集患者的血液样品，从中分离出一些白细胞进行体外培养，然后用病毒将正常腺苷酸脱氨酶基因转入白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。
(1)该病的治疗属于基因工程技术运用中的什么手段？
提示：基因治疗。
(2)上述实例中的目的基因、载体、受体细胞分别是什么？
提示：腺苷酸脱氨酶基因；病毒；白细胞。
1．基因工程药物
(1)利用工程菌生产基因工程药品
①工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系一般称为“工程菌”，如含有人胰岛素基因的大肠杆菌菌株、含有抗虫基因的土壤农杆菌菌株都是“工程菌”。21*cnjy*com
②产品：用基因工程方法制造的“工程菌”，可以高效率地生产各种高质量、低成本药品，如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等。基因工程药品是制药工业上的重大突破。
(2)利用转基因动物生产药物
①产品：目前，科学家已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等重要医药产品。
②产品本质：用基因工程生产的药品，从化学成分上分析都应该是蛋白质。
③乳腺(房)生物反应器有以下主要用途：
2．基因治疗的原理、过程及途径
(1)原理：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，即把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。
(2)过程
(3)途径
途径
比较
体外基因治疗
体内基因治疗
不同点
方法
从患者体内获得某种细胞→体外完成基因转移→筛选、细胞扩增→输入体内
直接向患者体内组织细胞中转移基因
特点
操作复杂，但效果可靠
方法较简单，但效果难以控制
相同点
都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因，目前两种方法都处于临床试验阶段
【名师点拨】 基因检测与基因治疗的比较
项目
方法
备注
基因检测
制作相应探针，利用DNA分子杂交原理，快速、准确检测人类某种疾病
临床应用阶段
基因治疗
把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，可分为体外基因治疗和体内基因治疗两种方法
仅处于初期的临床试验阶段，仍有许多问题和困难制约该技术的发展
1．基因治疗是人类疾病治疗的一种新手段，下列有关叙述中不正确的是( ) A．基因治疗可使人类遗传病得到根治21·cn·jy·com
B．基因治疗是一种利用基因工程产品治疗人类疾病的方法
C．以正常基因替换致病基因属于基因治疗的一种方法
D．基因治疗的靶细胞可以是体细胞和生殖细胞
【解析】 基因治疗时，主要是使外源基因(正常基因)的表达产物发挥作用，并没有使正常基因替换致病基因。【来源：21cnj*y.co*m】
【答案】 C
2．在药品生产中，有些药品如干扰素、白细胞介素、凝血因子等，以前主要是从生物体的组织、细胞或血液中提取的，由于受原料来源限制，价格十分昂贵，而且产量低，临床供应明显不足。自70年代遗传工程发展起来以后，人们逐步地在人体内发现了相应的目的基因，使之与质粒形成重组DNA，并将重组DNA引入大肠杆菌，最后利用这些工程菌，可以高效地生产出上述各种高质量低成本的药品。请分析回答：【出处：21教育名师】
(1)在基因工程中，质粒是一种最常用的______，它广泛地存在于细菌细胞中，是一种很小的环状______分子。
(2)在用目的基因与质粒形成重组DNA过程中，一般要用到的工具酶是________和________。
(3)将含有“某激素基因”的质粒导入细菌细胞后，能在细菌细胞内直接合成“某激素”，则该激素在细菌体内的合成包括________和________两个阶段。
(4)在将质粒导入细菌时，一般要用________处理细菌，以增大________。
【答案】 (1)载体 DNA (2)限制性内切酶 DNA连接酶 (3)转录 翻译 (4)氯化钙 细菌细胞壁的通透性21*cnjy*com
1．我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因抗虫棉，其抗虫基因来源于( )
A．普通棉花的基因突变
B．棉铃虫变异形成的致死基因
C．寄生在棉铃虫体内的线虫
D．苏云金杆菌体内的抗虫基因
【解析】 转基因生物抗虫棉，它的目的基因是Bt毒蛋白基因，Bt毒蛋白基因是从苏云金杆菌中分离出来的抗虫基因。
【答案】 D
2．应用基因工程生产胰岛素的主要原因是( )
A．工艺简单，容易操作
B．生产量大，价格较低
C．所生产的胰岛素可以用于口服
D．所生产的胰岛素疗效大大提高
【解析】 基因工程技术科技含量高，工艺复杂，操作起来非常严格；胰岛素是蛋白质，只能注射，不能口服；重组人胰岛素是人体胰岛素基因控制合成的，疗效与人体自身产生的相同。
【答案】 B
3．请阅读下列几段文字后回答：
A．有人把蚕的DNA分子分离出来，用一种酶“剪切”下制造丝蛋白的基因，再从细菌细胞中提取出一种叫“质粒”的DNA分子，把它和丝蛋白基因拼接在一起再送回细菌细胞中，结果此细菌就有了生产蚕丝的本领。
B．法国科学家发现，玉米、烟草等植物含有类似人体血红蛋白的基因，如加入Fe原子，就可以制造出人的血红蛋白，从而由植物提供医疗中所需要的人体血液。
C．瑞士科学家找到了一种与果蝇眼睛形成有关的基因，将此基因注入果蝇幼虫不同细胞以后，果蝇的翅和其他部位都长出了眼睛。这为人造“器官”，供移植使用提供了可能。
(1)所有这些实验统称为________工程，所以这些实验的结果，有没有生成前所未有的新型蛋白质？________。
(2)A段中实验结果的细菌具有生产蚕丝的本领，说明
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)B段中玉米、烟草基因生产人类血红蛋白为什么要加入Fe原子？________。植物中含类似人类血红蛋白基因，从进化上看，说明了____________。
(4)瑞士科学家的实验说明了_______________________________________。
【解析】 本题考查了学生的比较分析能力。无论是构建工程菌，利用植物合成动物蛋白，还是果蝇控制眼睛形成的研究等都属于基因工程的内容。基因工程只是利用原有基因为人类服务，没有创造出新基因，所以不可能获得前所未有的新型蛋白质。将蚕的丝蛋白基因转入细菌后，细菌能合成蚕丝蛋白，说明蚕丝蛋白基因在细菌体内得到了表达。人的血红蛋白是含铁的蛋白质，所以玉米等植物合成人的血红蛋白时，需要加入铁。植物与动物的某些基因结构相似，说明动植物具有共同的原始祖先，它们之间存在着或远或近的亲缘关系。瑞士科学家把控制眼睛形成的基因注射到果蝇幼虫不同部位的细胞以后，这些细胞分裂分化发育为眼睛，这说明眼睛等复杂器官的形成与基因控制有关。
【答案】 (1)基因 没有 (2)蚕丝蛋白基因在细菌体内得到了表达 (3)因为铁是组成血红蛋白的成分 植物和人具有一定的亲缘关系 (4)简单的基因可以控制复杂蛋白质的形成
4．SCID患者缺乏正常的人体免疫功能，只要稍被细菌或病毒感染，就会发病死亡。经研究证实，SCID病人细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶的基因(ada)发生了突变。
(1)请你利用所学知识，设计一个治疗SCID病的方案。
第一步：将人体正常ada基因克隆后用来替换反转录病毒的原有基因，构建重组载体；
第二步：从SCID病人体内分离出T淋巴细胞；
第三步：________________________________________________________
_______________________________________________________________；
第四步：________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)还有哪些遗传病可用基因治疗方案进行治疗？
【解析】 本题考查基因工程的操作程序和基因治疗的相关知识，该实验方案的其余步骤即是基因工程基本操作程序的剩余步骤，对于基因治疗用于治疗的遗传病，举出常见的遗传病即可。【版权所有：21教育】
【答案】 (1)第三步：将这些T淋巴细胞与携带了正常ada基因的反转录病毒混合培养，让病毒感染T淋巴细胞，使正常的ada基因扩增并插入到T淋巴细胞的基因中
第四步：在实验室中通过细胞培养并确认转入的基因成功表达后，将成千上万个重建的转基因T淋巴细胞注射到SCID患者的骨髓组织中
(2)血友病、镰刀型细胞贫血症等。
课堂小结：
网络构建
核心回扣
1.利用基因工程培育抗虫作物，降低了生产成本，使作物能稳产、高产，还降低了农药使用，减少对环境的污染。
2.人们将有关酶的基因导入水稻中，并诱导它们在水稻细胞中得以表达，使水稻成为含有β-胡萝卜素的“金米”。3.基因工程疫苗是指将病毒或细菌中起关键作用的、序列保守的蛋白质和编码它们的基因，利用基因工程的方法，由受体细胞来生产的蛋白质。
4.基因治疗是指将正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入靶细胞内，可以纠正基因缺陷而达到治疗疾病的目的。
课件39张PPT。毒蛋白基因 毒蛋白 农药 污染 胡萝卜素 基因 β-胡萝卜素 β-胡萝卜素 多肽 蛋白质 重组胰岛素 遗传物质 基因异常 正常基因或有治疗作用 基因增补 学业分层测评(三)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．下列关于蛋白质工程的叙述中，不正确的是( )
A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要
B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构
C．蛋白质工程能产生自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子
D．蛋白质工程的操作起点是从预测蛋白质功能出发，设计出相应的基因，并借助基因工程实现的
【解析】 蛋白质工程实际操作还是对基因进行操作，而不是对蛋白质进行操作。
【答案】 B
2．添加在洗衣粉中的某种酶在低温下活性较低，影响了洗衣粉的洗涤效果。如果让你用生物工程的方法改变此酶的特性，首先考虑的是( )
A．基因工程 B．蛋白质工程
C．诱变 D．细胞工程
【解析】 蛋白质工程可以改造酶的结构，通过改造蛋白质分子中某些活性部位的一个或几个氨基酸残基，有目的地提高酶适应低温的能力，进而提高洗衣粉在低温时的洗涤效果。
【答案】 B
3．科学家为提高玉米中赖氨酸含量，计划将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的氨基酸由天冬氨酸变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍，下列对蛋白质的改造，操作正确的是( )
A．直接通过分子水平改造蛋白质
B．直接改造相应的mRNA
C．对相应的基因进行操作
D．重新合成新的基因
【解析】 蛋白质工程的目的是对蛋白质进行改造，从而使蛋白质功能可以满足人们需求。而蛋白质功能与其高级结构密切相关，蛋白质高级结构又非常复杂，所以直接对蛋白质改造非常困难，而蛋白质是由基因控制合成的，对基因进行操作却容易得多。另外，改造后的基因可以遗传，如对蛋白质直接改造，即使成功也不能遗传。
【答案】 C
4．下列说法正确的是( )
A．蛋白质工程和基因工程的目的都是获得人类需要的蛋白质，所以二者没有区别
B．基因工程是蛋白质工程的关键技术
C．通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍然是天然的蛋白质
D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质的
【解析】 蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。其中，基因工程是关键技术，是蛋白质工程的基础，因为对蛋白质结构的改造是通过改造基因来实现的，所以蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质，改造后的蛋白质不再是天然的蛋白质。【来源：21·世纪·教育·网】
【答案】 B
5．下列不属于蛋白质工程成果的是( )
A．改造酶的结构，提高酶的热稳定性
B．生产出人鼠嵌合抗体
C．将t-PA分子中的天冬酰胺替换为谷氨酰胺
D．蛋白酶洗衣粉容易洗掉奶渍、血渍
【解析】 A、B、C三项所述都是对现存的蛋白质分子进行改造，属于蛋白质工程的成果。而加酶洗衣粉属于酶制剂的应用，不属于蛋白质工程的成果。21cnjy.com
【答案】 D
6．蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是( )
A．氨基酸结构 B．蛋白质空间结构
C．肽链结构 D．基因结构
【解析】 蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。因此归根到底，还是要对基因进行改造。www.21-cn-jy.com
【答案】 D
7．蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是( )
A．基因功能 B．蛋白质功能
C．氨基酸序列 D．mRNA密码子序列
【解析】 根据结构与功能相适应的观点，依据蛋白质的功能，预期蛋白质的结构。
【答案】 B
8．蛋白质工程正确的基本操作程序是( )
①蛋白质分子结构合成 ②DNA合成 ③mRNA合成 ④蛋白质的预期功能 ⑤根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列2-1-c-n-j-y
A．①→②→③→④→⑤→①
B．⑤→④→③→②→①→②
C．④→①→⑤→②→③→①
D．②→③→⑤→①→②→④
【解析】 蛋白质工程的操作流程为：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。2·1·c·n·j·y
【答案】 C
9．关于蛋白质工程的说法，正确的是( )
A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作
B．蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子
C．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的
D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的
【解析】 蛋白质工程是根据人的需求，设计并合成自然界不存在的蛋白质分子。
【答案】 B
10．科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的人鼠嵌合抗体，用于癌症治疗。如图表示形成人鼠嵌合抗体的过程，据图回答问题。 【版权所有：21教育】
(1)改造鼠源杂交瘤抗体，生产人鼠嵌合抗体，属于________(生物工程)的范畴。
(2)图示过程是根据预期的__________________，设计________________，最终必须对________进行操作，此操作中改变的是________。21*cnjy*com
(3)经过改造的人鼠嵌合抗体，与鼠源杂交瘤抗体相比较，突出的优点是______________________________________(从免疫角度考虑)。
(4)上述过程中对科学家来说难度最大的是___________________________。
【解析】 (1)通过图示可知人鼠嵌合抗体是通过人工设计而形成的具特定功能的蛋白质，其生产过程应属于蛋白质工程的范畴。
(2)蛋白质工程的流程：预期蛋白质的功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)→通过基因工程操作生产预期的蛋白质。
(3)从免疫的角度考虑，对人体来说鼠源抗体为抗原，若利用人的抗体与之嵌合，则排异反应会减轻，对人体的负作用会减少。
(4)由于蛋白质空间结构比较复杂，不易确定，所以成为蛋白质工程中最大的障碍。
【答案】 (1)蛋白质工程
(2)嵌合抗体功能 嵌合抗体的结构 基因 碱基对
(3)对人体的不良反应减少
(4)设计嵌合抗体的空间结构
[能力提升]
11．蛋白质工程的基本原理是( )
A．逆转录 B．碱基互补配对原则
C．中心法则 D．中心法则的逆过程
【解析】 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。其目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计，但因为基因决定蛋白质，因此对蛋白质的结构进行设计改造，归根到底，还需对相应的基因进行操作，按要求进行修饰加工改造，使之能控制合成人类需要的蛋白质。即根据蛋白质结构推测mRNA，再推测DNA结构。21世纪教育网版权所有
【答案】 D
12．从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是( )
A．合成编码目的肽的DNA片段
B．构建含目的肽DNA片段的表达载体
C．依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽
D．筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽
【解析】 紧扣蛋白质工程的流程(基本途径)进行分析。由题可知，多肽P1为抗菌性和溶血性均较强的多肽，要设计出抗菌性强但溶血性弱的多肽，即在P1的基础上设计出自然界原本不存在的蛋白质，用蛋白质工程技术可以实现。蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。故要想在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是依据P1的氨基酸序列设计出多条模拟肽，然后进行改造，从而确定抗菌性强但溶血性弱的多肽的氨基酸序列。21教育网
【答案】 C
13．合成人鼠嵌合抗体属于蛋白质分子设计中的( )
A．对已知蛋白质分子结构进行少数氨基酸替换
B．对不同来源的蛋白质进行拼接组装
C．设计制造自然界中全新的蛋白质
D．把两种不同的蛋白质组装成一种蛋白质分子
【解析】 人鼠嵌合抗体是由鼠抗体中的可变区与人抗体中的恒定区组装拼接而成的，是将两种不同来源的蛋白质分子进行拼接后形成的嵌合抗体。由于形成的融合蛋白质具有两种蛋白质的结构，所以能表现两种蛋白质的特性。21·cn·jy·com
【答案】 B
14．糖尿病是近年来高发的“富贵病”，常见类型有遗传型糖尿病和Ⅱ型糖尿病。遗传型糖尿病的主要病因之一是胰岛受损。科研机构作出如下设计：取糖尿病患者的细胞，将人的正常胰岛素基因导入其中，然后做细胞培养，诱导产生胰岛组织，重新植入患者的胰岛，使胰岛恢复功能。Ⅱ型糖尿病需要注射胰岛素治疗。目前临床使用的胰岛素制剂注射后120 min后才出现高峰，与人体生理状态不符。科研人员通过一定的工程技术手段，将胰岛素B链的28号和29号氨基酸互换，获得了速效胰岛素，已通过临床试验。
(1)对遗传型糖尿病进行基因治疗的方案中，胰岛素基因称为________，实验室中要先对该基因利用________技术进行扩增。将该基因导入正常细胞所用的方法是________。
(2)对遗传型糖尿病患者进行治疗的基因工程步骤中的核心步骤是____________。
(3)科研人员利用蛋白质工程合成速效胰岛素，该技术的实验流程为：
其中，流程A是________________，流程B是________________。
(4)与基因工程相比，蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因______或基因______，对现有蛋白质进行________，制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产生活需要。www-2-1-cnjy-com
【解析】 (1)根据题意在进行基因治疗时，胰岛素基因是目的基因，在体外条件下可利用PCR技术对其进行扩增，在基因工程中将目的基因导入动物细胞的常用方法是显微注射法。21·世纪*教育网
(2)基因工程操作的核心步骤是基因表达载体的构建。
(3)根据蛋白质工程的流程示意图，可知流程A是根据预期蛋白质的功能设计蛋白质的三维结构，然后推测相应的氨基酸序列，最后找到对应的脱氧核苷酸序列。
(4)与基因工程相比，蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产生活需要。21*cnjy*com
【答案】 (1)目的基因 PCR 显微注射法
(2)基因表达载体构建(目的基因与运载体结合)
(3)预期蛋白质的功能 相应的氨基酸序列
(4)修饰 合成 改造
15．下图是从酵母菌中获取棉株需要的某种酶基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题。
(1)图中cDNA文库________(填“大于”、“等于”或者“小于”)基因组文库。
(2)①过程提取的DNA需要________的切割，B是________过程。
(3)为在短时间内大量获得目的基因，可用________扩增的方法，其原理是____________________________________________________________________。
(4)农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA具有______________________________
__________________________________________________________的特点。
目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键是___________________________
________________________________________________________________，
可以用______________________________________________技术进行检测。
(5)如果要想使该酶活性更高或具有更强的耐受性，需要对现有蛋白质进行改造，这要利用基因工程的延伸——蛋白质工程。首先要设计预期的________，再推测应有的氨基酸序列，找到相对应的________。【来源：21cnj*y.co*m】
【解析】 (1)cDNA文库仅包含部分基因，小于基因组文库。
(2)①过程提取目的基因需要限制性内切酶切割，B是用反转录法获取目的基因的过程。
(3)为在短时间内大量获得目的基因，可用PCR技术，原理是DNA双链复制。
(4)农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA具有可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体的DNA上的特点。目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键是目的基因是否整合到植物细胞染色体的DNA上，可以用DNA分子杂交技术进行检测。【出处：21教育名师】
(5)要想使该酶活性更高或具有更强的耐受性，需要对现有蛋白质进行改造。即先要设计预期的蛋白质结构，再推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列。
【答案】 (1)小于 (2)限制性内切酶 反转录
(3)PCR技术 DNA双链复制 (4)可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体的DNA上 目的基因是否整合到植物细胞染色体的DNA上 DNA分子杂交 (5)蛋白质结构 脱氧核苷酸序列21教育名师原创作品
第三节 蛋白质工程
1．简述蛋白质工程。
2．蛋白质的分子设计。(难点)
3．蛋白质工程的应用。(重点)
蛋 白 质 的 分 子 设 计
1．蛋白质工程
(1)依据：蛋白质的精细结构和生物活性之间的关系。
(2)改造对象：利用生物技术手段对蛋白质的DNA编码序列或直接对蛋白质进行有目的的改造。
(3)产物：创造出自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子，也就是产生新的蛋白质。
(4)本质：改造控制该蛋白质合成的基因结构。
2．蛋白质的分子设计
(1)小范围改造
对已知结构的蛋白质进行少数氨基酸的替换。
(2)蛋白质拼接组装
对不同来源的蛋白质进行拼接组装。
(3)蛋白质从头设计
从氨基酸的排列顺序出发，设计制造出自然界不存在的全新蛋白质。
3．蛋白质工程的基础
蛋白质工程的基础是基因工程。所以蛋白质工程又叫第二代基因工程。
蛋白质分子的设计是一项复杂而艰巨的工程，其基本流程可以用下图表示：
探讨：构建新的蛋白质模型是分子设计的关键环节，你认为构建蛋白质模型的依据是什么？
提示：构建蛋白质模型的依据是控制这种蛋白质合成的基因以及蛋白质的空间结构。
探讨：通过DNA合成形成的新基因怎样才能得到准确的表达？
提示：通过基因工程技术，将新基因导入大肠杆菌等受体细胞中，新基因在受体细胞中指导合成新的蛋白质。
探讨：有的学者认为，蛋白质工程本身也是研究蛋白质结构和功能的一种有力工具。你是怎么看待的？
提示：这些学者认识恰当，蛋白质结构直接影响其功能活性，要想研究蛋白质结构与功能的关系，蛋白质工程就是有力工具，利用这种工具可以改变蛋白质的空间结构，探究功能的改变而做出相应的科学结论。21·cn·jy·com
1．蛋白质工程的概念
蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。【来源：21·世纪·教育·网】
2．蛋白质工程的目标
是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。由于基因决定蛋白质，因此要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过改造基因来完成。
3．蛋白质工程的基本途径
从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。www-2-1-cnjy-com
1．下列关于蛋白质工程的基本流程中正确的是( )
①蛋白质分子结构设计 ②DNA合成 ③预期蛋白质功能 ④根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列
A．①→②→③→④ B．④→②→①→③
C．③→①→④→② D．③→④→①→②
【解析】 蛋白质工程根据人们的需要首先要预期相应功能，然后对其空间结构进行设计，目前这一步是科学家们仍未完全掌握的，根据相应的氨基酸推导出基因中碱基序列，再利用人工合成法合成相应的目的基因。21*cnjy*com
【答案】 C
2．胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此，治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题：
(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是_________________________________________________________。
(2)通过DNA合成形成的新基因应与________结合后转移到____________________中才能得到准确表达。
(3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有____________、____________和发酵工程。
(4)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的合成的基本思路是什么？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
【解析】 (1)蛋白质工程首先要根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计，因此，题图中构建新的胰岛素模型的主要依据是预期胰岛素的功能，即速效胰岛素。
(2)合成的目的基因应与载体结合，构建基因表达载体后导入受体细胞中才能表达。
(3)利用蛋白质工程生产速效胰岛素，需合成新的胰岛素基因，改造好的目的基因需要通过基因工程来生产基因产物，并在生产中要借助工程菌，所以还需要发酵过程，因此，此过程涉及蛋白质工程、基因工程、发酵工程。
(4)由新的胰岛素模型到构建新的胰岛素基因，其基本思路是根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪来合成出新的胰岛素基因。
【答案】 (1)胰岛素的预期功能
(2)载体 大肠杆菌等受体细胞
(3)蛋白质工程 基因工程
(4)根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪合成出新的胰岛素基因。【版权所有：21教育】
蛋 白 质 工 程 的 应 用 及 与 基 因
工 程 的 比 较
蛋白质工程的应用
1．提高蛋白质的稳定性
实例：将T4溶菌酶第3位上的异亮氨酸改成半胱氨酸，使其获得了较强的耐热特征。
2．改变蛋白质的活性
实例：利用蛋白质工程技术对组织纤溶酶原激活物(t-PA)进行改造，可增加其溶栓效能。
3．合成嵌合抗体
嵌合抗体是指保留鼠单克隆抗体的可变区，用人抗体的恒定区替换鼠单克隆抗体的恒定区，特点是嵌合抗体的抗原性显著下降，而抗体的特异识别功能没有丧失。
探讨：猪的胰岛素用于降低人体血糖浓度效果不明显，原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素用于临床治疗糖尿病，用蛋白质工程中蛋白质分子设计的最佳方案是什么？21教育名师原创作品
提示：对猪胰岛素进行一个不同氨基酸的替换。
探讨：对天然蛋白质进行改造，是直接对蛋白质分子进行操作来实现的吗？
提示：不是，由于基因决定蛋白质，因此要对蛋白质的结构进行设计改造，最终必须通过基因改造来完成。
探讨：
蛋白质工程是新崛起的一项生物工程，又称第二代基因工程。上图为蛋白质工程流程图，图中A、B在遗传学上依次表示了什么过程？【来源：21cnj*y.co*m】
提示：转录和翻译。
蛋白质工程与基因工程的比较
比较项目
基因工程
蛋白质工程
操作对象
基因
基因
操作水平
DNA分子水平
DNA分子水平
操作过程
获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→蛋白质应有的氨基酸序列→应有的碱基序列→合成DNA→表达出蛋白质
实质
定向改造生物的遗传特性，以获得人类需要的生物类型或生物产品
定向改造或生产人类所需的蛋白质
结果
生产人类需要的基因产物(自然界已有的蛋白质)
可以生产自然界没有的、不存在的新蛋白质
联系
蛋白质工程是以基因工程为基础的
1．科学家将β-干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高了β-干扰素的抗病活性，并且提高了储存稳定性。该生物技术为( )21教育网
A．基因工程 B．蛋白质工程
C．基因突变 D．细胞工程
【解析】 由于对蛋白质工程和基因工程之间关系的不明确，可能导致误选A。基因工程是通过对基因的操作，将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体，使其高效表达，从中提取所需蛋白质，或表现出某种性状，蛋白质产品仍然为天然存在的蛋白质。而蛋白质工程却是对控制蛋白质合成的基因进行改造，从而实现对其编码的蛋白质的改变，所得到的已不是天然蛋白质。题目中的操作涉及的基因显然不再是原来的基因，其合成的β-干扰素也不是天然的β-干扰素，而是经过改造的人类所需要的蛋白质，因而整个过程利用的生物技术为蛋白质工程。21cnjy.com
【答案】 B
2.干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在－70 ℃条件下保存半年，给广大患者带来福音。www.21-cn-jy.com
(1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”：
(2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产______________的蛋白质，不一定符合________________需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过________或________，对现有蛋白质进行________或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。2·1·c·n·j·y
(3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的________结构。
(4)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？其原因是什么？____________________________________21·世纪*教育网
________________________________________________________________
【解析】 蛋白质工程的操作流程是：预期蛋白质的功能→设计预期的蛋白质结构→推测氨基酸序列→确定相对应的脱氧核苷酸序列。基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程却可以生产自然界不存在的蛋白质。蛋白质工程直接操作的对象是基因。
【答案】 (1)预期蛋白质的功能 预期的蛋白质结构 应有的氨基酸序列 相对应的脱氧核苷酸序列(基因)21*cnjy*com
(2)自然界已存在 人类生产和生活 基因修饰 基因合成 改造
(3)空间(或高级)
(4)应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。首先，任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去；如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子也无法遗传。其次，对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多。
1．下列哪项不是蛋白质工程的研究内容( )
A．分析蛋白质分子的精细结构
B．对蛋白质进行有目的的改造
C．分析氨基酸的化学组成
D．按照人的意愿将天然蛋白质改造成新的蛋白质
【解析】 蛋白质工程就是指根据蛋白质的精细结构和功能之间的关系，按照人的意愿改造蛋白质分子，形成自然界中不存在的蛋白质分子，对蛋白质的改造包括氨基酸的种类、数量和排列顺序，但不包括氨基酸的化学组成。21世纪教育网版权所有
【答案】 C
2．蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括哪几种( )
①进行少数氨基酸的替换
②对不同来源的蛋白质的拼接
③从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质
④直接改变蛋白质的空间结构
A．①② B．①②③
C．②③④ D．①②④
【解析】 蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，不能直接改变蛋白质的空间结构。但是能进行少数氨基酸的替换，能对不同来源的蛋白质进行拼接，能够从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质。【出处：21教育名师】
【答案】 B
3．蛋白质工程被称为第二代基因工程，目前已成为研究蛋白质结构和功能的重要手段。如图为蛋白质工程的流程图(自右向左)，请据图回答以下问题：
(1)与基因工程相比较，蛋白质工程产物具备的特点是：__________________________________________________________________。
(2)图中的步骤①和②分别为________、分子设计。
(3)如果已知mRNA的碱基序列是—A—U—C—C—A—G—G—U—C—，要合成对应的DNA，需要的原料是四种________，所用的酶是________；合成DNA的对应碱基对序列是_________________________________________________。
(4)由图可知，要改造蛋白质结构，最终是通过改造基因来实现的。请说明原因：_____________________________________________________________。
(5)从以上流程图可以看出，蛋白质工程是以________为基础并延伸出来的包含多学科的综合科技工程领域。
【解析】 (1)蛋白质工程可以生产出原来自然界不存在的新的蛋白质。
(2)步骤①是由氨基酸序列推测出脱氧核苷酸序列进行的DNA合成过程。
(3)DNA合成的原料是4种游离的脱氧核苷酸，由mRNA合成DNA是逆转录需要逆转录酶。合成的DNA是双链的，根据碱基互补配对原则，应该是
—A—T—C—C—A—G—G—T—C—
—T—A—G—G—T—C—C—A—G—
(4)改造基因的操作比直接改造蛋白质要容易，且改造基因后这种性状是可以遗传的，而改造蛋白质后还需要对新合成的再改造。
(5)蛋白质工程是在基因工程的基础上的延伸，又被称为第二代基因工程。
【答案】 (1)可生产出自然界不存在的蛋白质
(2)DNA合成
(3)脱氧(核糖)核苷酸 反(逆)转录酶
—A—T—C—C—A—G—G—T—C—
—T—A—G—G—T—C—C—A—G—
(4)改造基因的操作更容易，且改造后可以遗传
(5)基因工程
4．已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：
(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的________进行改造。
(2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰________基因或合成________基因，所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括________的复制；以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：____________。2-1-c-n-j-y
(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过________和________，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，在经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物________进行鉴定。
【解析】 (1)从题述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的氨基酸序列进行改造。
(2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有二：①修饰P基因，②合成P1基因；所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括DNA和RNA的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质。
(3)蛋白质工程的过程为：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)。据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物功能进行鉴定。
【答案】 (1)氨基酸序列(或结构)
(2)P P1 DNA和RNA DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)
(3)设计蛋白质结构 推测氨基酸序列 功能
课堂小结：
网络构建
核心回扣
1.蛋白质工程直接研究的是蛋白质的精细结构和生物活性之间的关系。
2.蛋白质工程的实质是利用生物技术手段对蛋白质的DNA编码序列即基因进行改造。
3.蛋白质工程可创造出自然界不存在的、具有优良特性的蛋白质。
4.利用蛋白质工程改造或者设计制造出的人工蛋白，在活性、稳定性及抗原性等方面都优于天然蛋白质。
课件38张PPT。精细结构 生物活性 DNA编码序列 蛋白质 本不存在 少数氨基酸的替换 不同来源的蛋白质 氨基酸的排列顺序 自然界不存在 基因工程 第二代 较强的耐热 可变区 恒定区 恒定区 抗原性显著 特异识别 微专题突破
胚胎工程技术的几个比较
1．克隆羊、试管羊、转基因羊生产过程的比较
2．胚胎移植、胚胎分割、胚胎融合的比较
(1)胚胎移植被形象地比喻为“借腹怀胎”，让精子和卵细胞在体外授精，培育为胚胎，再把胚胎植入经过激素处理、可以接受胚胎移入的母体子宫内，孕育出新个体。
(2)胚胎分割是指借助显微操作技术将早期胚胎切割成几等份，再移植到受体母畜中发育，获得同卵多胎的技术，生出的后代遗传物质几乎完全相同。21教育网
(3)胚胎融合是指将两枚或两枚以上的同种或异种动物的胚胎或胚胎的一部分细胞融合起来，使之成为一个胚胎，再移植到受体母体子宫中生长发育形成后代的技术，后代个体具备两个或两个以上胚胎的遗传物质。2·1·c·n·j·y
1．下列说法中正确的是( )
A．试管牛是无性繁殖的产物
B．试管婴儿是有性生殖的产物
C．多利羊是有性生殖的产物
D．转基因牛“滔滔”是无性繁殖的产物
【解析】 A、B、D都是由精子和卵细胞结合成为受精卵，然后发育成个体，因此属于有性生殖。而多利羊是由体细胞核与去核卵细胞重组后发育而成，无精子与卵细胞的结合，属于无性生殖。www-2-1-cnjy-com
【答案】 B
2．下列关于胚胎工程的叙述，正确的是( )
A．胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割
B．试管牛的培育过程属于克隆技术
C．超数排卵技术要使用一定的激素如性激素、孕激素等
D．胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程
【解析】 胚胎分割一般选用囊胚。试管牛的培育属于有性生殖，其关键技术是体外授精。超数排卵使用的激素是促性腺激素。【来源：21·世纪·教育·网】
【答案】 D
3．胚胎工程技术在生产中的应用不包括( )
A．利用胚胎细胞核移植技术拯救濒危野生动物
B．进行胚胎移植能充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能
C．采用机械方法将早期胚胎分割产生同卵双胎
D．在小鼠腹腔中培养杂交瘤细胞生产单克隆抗体
【解析】 胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，包括体外授精、胚胎移植、胚胎分割移植、胚胎干细胞培养等技术。单克隆抗体的制备属于动物细胞工程技术。2-1-c-n-j-y
【答案】 D
4．下列关于利用胚胎工程技术繁殖优质奶羊的叙述，错误的是( )
A．对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理
B．人工授精后的一定时间内，收集供体原肠胚用于胚胎分割
C．利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎
D．一次给受体母羊植入多个胚胎，可增加双胞胎和多胞胎的比例
【解析】 进行胚胎移植前需对受体母羊和供体母羊进行同期发情处理，使它们具有相同的生理环境；胚胎分割应选择桑椹胚或囊胚时期的健康胚胎；胚胎分割技术属于无性繁殖，可获得两个基因型完全相同的胚胎；一次给受体母羊植入多个胚胎，从而发育出多个个体，增加了双胞胎和多胞胎的比例。21世纪教育网版权所有
【答案】 B
5．(2015·安徽高考节选)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，其技术路线如下图。
(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核，目的是___________________________________________________________________。
受体应选用________期卵母细胞。
(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。21cnjy.com
(4)采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无数个转基因绵羊，这是因为_____________________________________________________21·cn·jy·com
________________________。
【解析】 (1)分析图示可知，过程①构建的A为含目的基因的表达载体。
(2)核移植以前，必须去掉受体卵母细胞的核，目的是保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞。受体应该选用处于减数第二次分裂中期的卵母细胞。
(3)在进行胚胎移植时，受体即代孕母羊对移入子宫的外来胚胎基本上不会发生免疫排斥反应。
(4)转基因体细胞克隆产生的重组细胞具有全能性，培养产生的含目的基因的成纤维细胞可进行传代培养，因此理论上可获得无限个转基因绵羊。www.21-cn-jy.com
【答案】 (1)含目的基因的表达载体 (2)保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞 M Ⅱ (3)免疫排斥反应21·世纪*教育网
(4)整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养
6．为了大力发展我国的肉牛和奶牛养殖业，科学家们在育种途径中进行了大胆探索，并取得了初步成果。
Ⅰ.2002年1月中旬到2月中旬，中国自主完成的首批成年体细胞克隆牛在山东曹县五里墩陆续降生。克隆牛有3个母亲，A牛提供细胞核即供体细胞，B牛提供去除细胞核的卵细胞即受体细胞，两种细胞在电脉冲的刺激下融合之后，通过细胞分裂形成早期胚胎，再将这个胚胎植入C牛子宫内。请回答下列问题：21*cnjy*com
(1)培养出的克隆牛几乎是________牛复制品。这是因为控制牛性状遗传的物质主要存在于________中。【来源：21cnj*y.co*m】
(2)如果多个供体细胞来自同一头牛，培育的这些牛在性状上也不完全相同，分析其原因：
①_____________________________________________________________；
②_____________________________________________________________；
③_____________________________________________________________。
Ⅱ.在克隆技术出现之前，育种工作者已经开始采用胚胎分割移植的方法尽快繁育更多的优质牛。这种育种技术的主要步骤是：将经过人工授精得到的受精卵在试管内培养到8个细胞的胚胎时，进行胚胎分割，均分为4等份，再分别移植到多头母牛的子宫内发育、分娩，就能得到多头所需要的小牛。【出处：21教育名师】
(3)胚胎分割移植在受精卵培养到8个细胞的卵裂期时进行，其主要原因是__________________________________________________________________。
(4)通过胚胎分割移植培育出的这些小牛，其性别表现为________________________。
(5)通过体细胞克隆技术培育的小牛，其性别取决于____________。
【解析】 该题主要考查了体细胞核移植和胚胎分割移植的应用，这两项技术的实质都属于无性繁殖，属于动物克隆的方法。通过体细胞核移植得到的后代，主要性状与供体相似，因为遗传物质主要存在于细胞核中，但有些性状与受体相似，因为细胞质中也存在着少量的遗传物质。除此之外，性状还受环境的影响。通过胚胎分割移植得到的后代，基因型完全一样，表现型不一定完全一样。【版权所有：21教育】
【答案】 (1)A 细胞核
(2)①性状变异可由环境条件引起
②基因可能会发生突变
③受体细胞的细胞质基因不同
(3)此时还未出现细胞分化
(4)全为雌性或全为雄性
(5)供体细胞
课件15张PPT。学业分层测评(九)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．下列关于精子和卵细胞结合成受精卵的过程的叙述中，不正确的是( )
A．受精作用大体包括精卵识别、精子附着、精卵质膜融合等几个阶段
B．受精卵中的细胞质主要来自于卵细胞
C．受精卵中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方
D．只有同种动物的精卵细胞才可以互相融合，这主要取决于细胞膜表面的糖蛋白
【解析】 受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方，细胞质中的遗传物质全部来自母方。
【答案】 C
2．下图中的图甲和图乙分别为青蛙和海星发育过程中的原肠胚时期模式图，下列分析不正确的是( )
甲 青蛙原肠胚 乙 海星原肠胚
A．海星原肠胚已分化成三个胚层
B．蛙原肠胚形成过程中动物极细胞的细胞周期持续时间比植物极细胞的短
C．蛙原肠胚的发育变化是基因选择性表达的结果
D．海星原肠胚所含的有机物总量比受精卵要多
【解析】 海星受精卵分裂过程中，细胞要不断地进行呼吸作用，消耗有机物，因此海星原肠胚所含的有机物总量比受精卵要少。21cnjy.com
【答案】 D
3．关于高等动物的胚胎发育过程，下列说法中正确的是( )
【导学号：99310050】
A．囊胚形成的过程中，每个细胞的体积不断增大
B．囊胚形成的过程中，每个细胞的体积不断减小
C．大多数动物胚胎发育的基本过程差别很大
D．囊胚期开始出现三胚层的分化
【解析】 胚胎发育是由受精卵发育成幼体的过程，绝大多数动物胚胎发育的基本过程大体上是一致的；开始出现三个胚层的分化是在原肠胚期而不是囊胚期；囊胚形成的过程是受精卵卵裂的过程，每个细胞的体积不断减小。2-1-c-n-j-y
【答案】 B
4．如图为受精卵发育至囊胚的过程中的某一变化，若横坐标表示时间，则纵坐标可表示( )
A．有机物总量
B．每个细胞DNA的含量
C．所有细胞体积之和
D．所有细胞表面积总和与体积总和的比值
【解析】 由于胚胎生命活动只消耗有机物，而不吸收有机物，所以有机物总量有所减少；细胞分裂是有丝分裂，所以每个细胞中DNA含量基本不变；由于有透明带等的制约，此时胚胎的总体积基本不变，而随着过程的进行，细胞数在增多，每个细胞的体积在减小，所有细胞的表面积总和在增大，所以所有细胞表面积总和与体积总和的比值在不断增大，符合图形特点。www.21-cn-jy.com
【答案】 D
5．下列叙述中，错误的是( )
①受精卵中的全部遗传物质的一半来自精子
②男性两侧输精管结扎后，睾丸仍能产生精子，男性的第二性征不变
③受精卵中的细胞核基因一半来自精子，一半来自卵细胞
④受精过程是指精子和卵细胞的细胞核融合
A．①②③ B．①④
C．②③④ D．①③④
【解析】 受精过程包括精子和卵细胞的细胞质、细胞核的融合，形成的受精卵中的细胞核基因一半来自精子，一半来自卵细胞，但细胞质基因绝大部分来自卵细胞。因为卵细胞大，含细胞质多，而精子小，含细胞质少，并且在受精时，由细胞质组成的精子尾部留在外面，不参与受精卵的构成。男性结扎的输精管只是精子排出的通道，所以结扎后并不影响睾丸产生精子。第二性征是由性激素控制的，而睾丸产生的雄性激素是由血液运输的，而不是由输精管运输的，所以结扎后也不影响男性的第二性征。21·世纪*教育网
【答案】 B
6．以下关于桑椹胚的说法，不正确的是( )
A．胚胎细胞达到32个左右，形似桑椹
B．每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，即每个细胞都具有全能性
C．良种母牛体内处于此时期的细胞都有可能克隆出基因型完全相同的小牛，性别一定为雌性
D．是由受精卵经有丝分裂产生的
【解析】 桑椹胚的细胞都有可能克隆出基因型完全相同的小牛，性别可能为雌性，也可能为雄性。
【答案】 C
7．将下列哪一个时期的蛙胚细胞分开，每一个细胞都可以像受精卵一样，独立地发育成一个新的生物体( )2·1·c·n·j·y
A．桑椹胚细胞
B．囊胚时期的每一个细胞
C．幼体的干细胞
D．原肠胚时期的每一个细胞
【解析】 生物发育的起点是受精卵，发育形成的胚离受精卵越远，细胞分化程度越高，这样的细胞全能性越低，反之全能性越高。21·cn·jy·com
【答案】 A
8．下列关于人体的胚胎发育过程的说法中，不正确的是( )
A．整个胚胎发育过程可以分为3个阶段
B．内胚层和外胚层都是由胚盘发育而来的
C．胚胎期发育结束时，各器官原基都已经形成
D．受精卵到了子宫以后开始进行分裂，形成细胞团
【解析】 胚胎发育是从受精卵开始的，受精卵最初的分裂是在输卵管中进行的。
【答案】 D
9．下图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，下列相关描述正确的是( )
甲 乙 丙
A．图中3是透明带，7是原肠腔
B．发育的先后顺序是甲→丙→乙
C．1部位细胞将来发育成胎儿的各种组织
D．甲、乙、丙时期的细胞都具有发育的全能性
【解析】 图中甲是桑椹胚，乙是囊胚，丙是原肠胚。图中1是外部细胞，2是内细胞团，3是透明带，4是囊胚腔，5是外胚层，6是外部细胞，7是原肠腔，8是内胚层。内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，外部细胞细胞将来发育成绒毛膜和胎盘。
【答案】 A
10．下图为某生物生活史示意图，请据图回答：
若图示为某种高等动物，则：
(1)A＋B表示该高等动物的________过程，C＋D表示该高等动物的________过程。
(2)就子细胞情况而言，a2过程不同于a1过程表现在
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(3)若A过程能使生物产生正常变异，则原因之一是该过程的四分体时期同源染色体中的非姐妹染色单体发生了________，出现基因重组的结果。21教育网
【答案】 (1)生殖 个体发育
(2)一个原始生殖细胞(卵原细胞)经a2过程最后得到的子细胞中有1个卵细胞和3个极体
(3)交叉互换
[能力提升]
11．下列对动物发育过程中囊胚期的理解，错误的是( )
A．同一囊胚中的内细胞团一分为二，各自发育成个体可为同卵双胞胎
B．囊胚期内细胞团和外部细胞差异不是复制水平的差异，而是转录水平的差异
C．囊胚腔先于原肠腔出现，原肠胚时期的细胞全能性比囊胚期细胞的全能性低
D．囊胚期细胞出现了分化，遗传物质也随之发生了变化
【解析】 在卵裂和发育过程中，由于一些原因引起胚胎中的细胞相互分离而产生同卵双胞胎。这种分离可以是早期卵裂球之间的分离，分离开来的卵裂球各自发育为个体，也可以是同一囊胚中的内细胞团一分为二，各自发育成个体。细胞分化并非遗传物质的改变，而是基因选择性表达的结果，即转录水平上的差异。【来源：21·世纪·教育·网】
【答案】 D
12．我国首例“虎狮兽”于2002年在南京红山动物园诞生，它是利用雄虎的精子和雌狮的卵子体外授精而产生的，完成这一过程需要解决的问题是( )
A．精子在体外用获能物质的处理
B．用化学物质处理掉卵黄膜便于精子进入
C．抽取精子、卵子的细胞核进行融合
D．精子入卵后进行人工处理防止多精入卵
【解析】 精子获能后才具有受精能力，因此体外授精要给予获能处理；精子入卵后自然会形成两道屏障防止多精入卵，入卵后的另一个变化分别是形成雄原核和雌原核，二者融合成合子后受精完成，而不是二者原有细胞核的融合，因此B、C、D三项没有必要。
【答案】 A
13．下图表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中，几项指标的变化趋势，其中正确的是( )
【导学号：99310052】
A．①② B．①③
C．②④ D．①④
【解析】 随着受精卵的发育，DNA不断复制，呈指数增加，故①正确，蛙细胞在卵裂时，随着有丝分裂的进行，细胞数量增加，所以细胞核的总质量不断增加，但是胚胎的体积并不增大，所以核质比将不断上升，故②③错；在该发育过程中，有机物总量不断减小，④正确。21世纪教育网版权所有
【答案】 D
14．回答下列问题。
(1)受精卵形成卵裂球的细胞分裂方式是________。随着卵裂的进行，卵裂球的体积________，每个卵裂球的细胞核的遗传物质________。www-2-1-cnjy-com
(2)早期胚胎细胞尽管在体积上发生了很大的变化，但细胞的功能和发育潜能没有改变。这些细胞相当于________干细胞。21*cnjy*com
(3)外胚层细胞只能增殖和分化为表皮和神经等组织细胞，而不能形成肌肉组织。这是因为三个胚层细胞中所含的基因是________同的，它们的分化方向不同，是基因________的结果。【来源：21cnj*y.co*m】
【解析】 卵裂是一系列有丝分裂。在卵裂过程中，卵裂球的体积基本不变或略有缩小，而遗传物质在每次分裂前都复制，然后平均分开，所以每个细胞中的遗传物质不变。原肠胚各个胚层的细胞按各自的发育途径分裂和分化为相应细胞和组织，是基因选择性表达的结果。【出处：21教育名师】
【答案】 (1)有丝分裂 基本不变或略有缩小 不变
(2)胚胎(或多能干细胞)
(3)相 选择性表达
15．如图为某女性一次生育出男孩甲和乙的示意图：
(1)产生精子的器官是________；过程X发生的场所是________，过程X的发生对后代遗传物质的意义是___________________________________________【版权所有：21教育】
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(2)过程Y的细胞分裂方式是_______________________________________。
(3)人胚胎发育经历的时期是(用文字和箭头表示)
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
其中，细胞分化最关键的时期是_____________________________________。
(4)已知个体甲控制某性状的基因型为Aa，乙为AA，其最可能的原因是_____
________________________________________________________________。
(5)若甲、乙分别在两个自然环境差异很大的国家长大。举出一例两人一定相同的性状特征：________等；举出一例两人可能不同的性状特征：________等。
(6)已知甲为六指症(常染色体显性遗传病)的纯合子患者，结婚之前已通过外科手术将多余的手指切除，且他的婚配对象是正常指，则其子女是否患六指症？
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
说明原因：_______________________________________________________。
【解析】 (1)受精作用的场所是输卵管，通过受精作用形成个体的生殖方式是有性生殖，使后代获得了双亲的遗传物质且保持了亲本遗传物质的稳定性。(2)(3)合子发育成完整个体的一般步骤是：受精卵→桑椹胚→囊胚→原肠胚→胎儿，该过程进行的细胞分裂方式是有丝分裂。(4)甲、乙为同卵双胞胎，来自于同一个受精卵。受精卵在有丝分裂时发生基因突变从而形成两种基因型的子代细胞，分别发育成甲和乙。(5)生物的性状受两方面影响，一是基因起决定作用，二是环境起影响作用。(6)六指症为常染色体显性遗传病，只切除手指并不能改变患者的基因型，甲是纯合子患者，所以其子女都患六指症。
【答案】 (1)睾丸 输卵管 使后代具有两个亲本的遗传物质，维持遗传物质的稳定性
(2)有丝分裂
(3)受精卵→桑椹胚期→囊胚期→原肠胚期→组织、器官、系统形成→胎儿 原肠胚期
(4)受精卵第一次卵裂的有丝分裂过程中发生了基因突变
(5)眼球中虹膜的颜色 胖瘦
(6)都患六指症 切除手指不能改变患者的基因型
第三章 胚胎工程
第一节 动物胚胎发育的基本过程
1．简述动物胚胎发育的基本过程。(重点)
2．简述胚胎工程的理论基础。(难点)
受 精
1．含义
精子与卵细胞结合形成受精卵的过程。
2．场所
哺乳动物及人的受精部位一般发生在输卵管上段。
3．过程
―→―→
4.意义
对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，以及生物的遗传都具有重要意义。
5．实质
受精的实质是精子的精核和卵细胞的卵核融合的过程。
探讨：家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是通常只有一个精子能够与卵子结合，这能说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？21·世纪*教育网
提示：不是。可以从两方面说明这一问题：其一，在自然繁殖的条件下，为了使母畜排出的1个或几个卵子完成受精，公畜一次射出几亿到几十亿的精子到发情母畜的生殖道内，可以说是动物为繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制；其二，在自然条件下，精子从射精部位运行到受精部位，在通过母畜生殖道的过程中，复杂的组织结构和生理环境将对精子进行筛选，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量损耗。最后到达受精部位(输卵管)的精子只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。21*cnjy*com
探讨：精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？
提示：细胞核和线粒体都是精子结构中的重要部分。其中，细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，参与精、卵结合，也是后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。而线粒体则是精子进行有氧呼吸分解营养物质产生运动能量的场所。精子的线粒体在精子形成过程中，集中于尾的基部形成线粒体鞘，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”。
探讨：精子和卵子的发生有哪些主要不同？
提示：由一个精原细胞经减数分裂最后可产生四个精子，一个卵原细胞只能生成一个卵子；精子的形状为蝌蚪状，卵子为球形。多数哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在胎儿出生前完成的。
1．受精前的准备
(1)精子的获能
成熟的精子必须在雌性动物的生殖道中经历一段时间才能获得受精能力，此过程叫获能。
(2)卵细胞的准备
卵细胞要在输卵管中进一步成熟，发育到减数第二次分裂中期时，才具备受精能力。
2．受精过程
受精是精子与卵细胞结合并形成受精卵的过程。受精时，精子的头部进入卵细胞的细胞质，并迅速膨大，出现核仁、核膜，精子和卵细胞的细胞核相互融合，形成一个细胞体。
1．用显微镜检查蛙的器官，其中有一些细胞正在分裂，有的进行有丝分裂，有的进行减数分裂。这一器官最可能是( )
A．肝脏 B．睾丸
C．脾脏 D．肾脏
【解析】 高等动物细胞的减数分裂发生在性腺内。
【答案】 B
2．阅读短文，回答(1)～(4)题。
高等动物的后代都是通过两性生殖细胞的两两结合发育而成的。但是，随着科学的发展，人们用人工的方法在鱼类和两栖类中获得了单性后代。例如，我国著名的实验胚胎学家朱冼教授，用玻璃细丝刺激蟾蜍产生的卵子①，经过多年实验，前后获得了23只无父亲的小蟾蜍②，其中一只小蟾蜍在次年顺利地产出了3 000多枚卵子③，受精后发育良好，并获得了新一代的小蟾蜍800多只④，这就是世界上第一批没有外祖父的蟾蜍。用这种方法获得的后代，也叫做雌核发育。
(1)卵产生的方式是____________。
(2)小蟾蜍②的性状和谁相似？________。原因是______________________
_______________________________________________________________。
(3)卵子③的遗传物质和卵子①的遗传物质是否一样？____________。原因是_________________________________________________________________。
(4)新一代小蟾蜍的遗传物质和②中小蟾蜍的遗传物质是否完全一样？______________。原因是_______________________________________________
_______________________________________________________________。
④中小蟾蜍的性别是_____________________________________________。
【答案】 (1)减数分裂 (2)母体 小蟾蜍的遗传物质完全来自母体 (3)基本一样 产生卵子③的蟾蜍是由卵子①经无性生殖发育来的 (4)不完全一样 这些小蟾蜍是由卵子③受精发育而来的，遗传物质由卵子③和外源精子共同提供，因而发生了重组 雌性或雄性
胚 胎 的 发 育 过 程
1．卵裂
(1)含义
受精卵形成后而进行有序的有丝分裂的过程。
(2)特点卵裂球越来越小卵裂速度总体积基本不变
(3)过程
卵裂到一定程度则形成囊胚。其中间的腔称为囊胚腔；囊胚中将来发育成幼体的结构是内细胞团；将来发育成绒毛膜、胎盘等胚外组织的是外部细胞。【出处：21教育名师】
2．原肠作用与器官形成
(1)原肠作用
①囊胚形成后，一部分细胞迁入形成内胚层和中胚层，留在外面的成为外胚层，结果形成了具有三个胚层的原肠胚，其中形成最晚的胚层是中胚层。
②各胚层将按各自的发育途径分裂和分化为相应的细胞和组织。
(2)器官形成
①三个胚层建立之后就孕育着各种器官原基的形成过程，其中最先形成的是脑和脊髓原基——神经管。
②神经组织等由外胚层发育而来，骨骼肌、血液等由中胚层发育而来，小肠上皮等由内胚层发育而来。
资料分析
各种动物受精卵发育及进入子宫的时间
动物
种类
受精卵发育/h
进入子宫时发育
天数和发育阶段
2细胞
4细胞
8细胞
16细胞
桑椹胚
天/
发育阶段
小鼠
24～38
38～50
50～60
60～70
68～80
3
桑椹胚
山羊
24～28
48～60
72
72～96
96～120
4
10～16细胞
绵羊
36～38
42
48
67～72
96
3～4
16细胞
猪
21～51
51～66
66～72
90～110
110～114
2～2.5
4～6细胞
马
24
30～6
50～60
72
98～106
6
囊胚
牛
27～42
44～65
49～90
96～120
120～144
4～5
8～16细胞
探讨：胚胎发育经历了哪些阶段？
提示：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚
探讨：表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？
提示：比较而言，马的胚胎进入子宫的发育程度最高，其次为小鼠。
探讨：将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时，应选择什么阶段的胚胎？如果换成牛又该怎样处理？
提示：马应选择囊胚阶段的胚胎。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在8～16细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。21世纪教育网版权所有
探讨：为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础？
提示：胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动物在自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。
1．胚胎发育过程图解
说明：胚胎细胞数目达到32个左右时的卵裂球叫做桑椹胚。
2．早期胚胎发育
发育阶段
场所
阶段特点
受精卵
输卵管
个体发育的起点，其全能性最高
卵裂期
输卵管
细胞进行有丝分裂，细胞数目不断增多，胚胎总体积不增加或略有缩小，每个细胞的体积不断缩小，核内遗传物质并未减少
桑椹胚
输卵管
细胞数目达到32个左右，本阶段以前的细胞均未分化，细胞全能性最高，是胚胎分割的最佳时期
囊胚
输卵管
细胞开始出现分化，内部出现了囊胚腔，内细胞团将来发育成幼体，透明带内壁形成外部细胞，囊胚期后期透明带破裂，胚胎孵化
原肠胚
子宫
(胎生生物)
个体发育中分化能力最强的阶段，分化形成三个胚层，外部细胞发育成绒毛膜和胎盘，出现原肠腔
1．在下图所示的过程中，哪一事件在2～9阶段没有发生( )
A．细胞体积减小 B．细胞内有机物总量增加
C．细胞有丝分裂 D．细胞分化
【解析】 题图中2～9阶段表示的是胚胎发育过程，胚胎发育过程是细胞有丝分裂和细胞分化的结果。受精卵发育到囊胚过程中，随着细胞数目的增多，细胞体积减小。该过程中有机物总量会有所减少。21教育网
【答案】 B
2．材料一 动物干细胞是指那些未分化，但又具有分化潜能的细胞。根据分化潜能的差异，干细胞可分为三种类型：能够分化产生生命活动所需要的各种类型细胞的干细胞称为全能干细胞，它本身可以形成一个生命体；不能单独发育为完整个体，但能分化为多种类型细胞干细胞称为多能干细胞；能分化产生与特定器官和特定生理功能相关的细胞称为专能干细胞。人胚胎干细胞是人类胚胎发育早期未分化的细胞。21cnjy.com
材料二 美国的一个大学实验室将人胚胎干细胞在体外培养一段时间后用于治疗因病毒感染脊髓而瘫痪的老鼠，使之在一定程度上恢复了行走能力；西班牙的研究人员将胰岛素基因导入小鼠胰腺中，结果小鼠的糖尿病症状消失了。21·cn·jy·com
(1)人类的胚胎发育中，细胞分化开始于________。
(2)根据上述分类的方法，原肠胚时期中胚层细胞属于________干细胞，骨髓中造血干细胞属于________干细胞，卵裂期的细胞属于________干细胞。www-2-1-cnjy-com
(3)全能干细胞能分化产生生命活动所需的各种类型细胞，从分子水平上看，这是________________的结果。2-1-c-n-j-y
(4)美国的研究人员用干细胞治疗瘫痪老鼠获得成功，这说明那些干细胞已经分化成________细胞。
【解析】 根据胚胎形态的变化可将早期的胚胎分为桑椹胚、囊胚、原肠胚几个阶段，桑椹胚前的每一个细胞都具有全能性，囊胚时期虽然出现了细胞分化，但内细胞团的细胞仍具有全能性，到了原肠胚时，内细胞团的细胞进一步分化成内胚层、中胚层、外胚层，细胞的全能性受到限制。【来源：21cnj*y.co*m】
【答案】 (1)囊胚期 (2)多能 专能 全能 (3)基因选择性表达 (4)脊髓
1．下列有关受精作用的叙述，错误的是( )
A．受精卵中全部的遗传物质，一半来自父方，一半来自母方
B．受精时，精子和卵细胞的染色体会合在一起
C．受精卵中的染色体，一半来自父方，一半来自母方
D．受精卵中的染色体数与本物种体细胞的染色体数相同
【解析】 受精作用是精子和卵细胞结合成受精卵的过程，在此过程中精子只是头部进入卵细胞，尾部留在外面，精子的头部进入卵细胞内以后，精子的细胞核与卵细胞的核融合在一起，形成受精卵的细胞核，所以受精卵中的染色体一半来自父方(精子)，一半来自母方(卵细胞)，使受精卵中的染色体数恢复到体细胞的数目；因为遗传物质并不是全部存在于染色体上(即细胞核中)，在细胞质内的线粒体中也有少量的遗传物质，而受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，所以受精卵中的全部遗传物质就不是一半来自父方，一半来自母方，而是母方比父方多提供细胞质中的遗传物质。www.21-cn-jy.com
【答案】 A
2．关于哺乳动物早期胚胎发育的叙述正确的是( )
A．合子形成后立即进入子宫内进行有丝分裂
B．卵裂时随着细胞数目的增加胚胎总体积也随之增大
C．桑椹胚阶段的每个细胞都属于全能细胞
D．内细胞团将来发育成胎盘和胎膜
【解析】 合子形成后在输卵管中就开始了有丝分裂，在卵裂时细胞数目不断增加，胚胎总体积不增加或略有缩小，每个细胞的体积不断缩小，内细胞团表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层。【版权所有：21教育】
【答案】 C
3．下图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，请据图回答问题： 【导学号：99310049】
(1)写出各个阶段的名称：
A：________B．________C：________。
(2)写出图中各标号的名称：
[2]____________，[4]__________，[5]____________，[7]__________，[8]__________。
(3)A时期的细胞具有发育上的________性，B时期开始出现________，C时期开始出现________。21教育名师原创作品
(4)[2]将来发育成____________________。
【解析】 (1)图中A是桑椹胚，B是囊胚，C是原肠胚。(2)图B中是1是外部细胞，2是内细胞团，3是透明带，4是囊胚腔，图C中5是外胚层，6是外部细胞，7是原肠腔，8是内胚层。(3)桑椹胚细胞具有全能性；囊胚开始出现细胞分化，分化为外部细胞和内细胞团细胞；原肠胚已有胚层分化，分化为外胚层、内胚层和中胚层。(4)内细胞团细胞将发育为胎儿的各种组织，外部细胞将发育为绒毛膜和胎盘。【来源：21·世纪·教育·网】
【答案】 (1)桑椹胚 囊胚 原肠胚
(2)内细胞团 囊胚腔 外胚层 原肠腔 内胚层
(3)全能 细胞分化 胚层分化
(4)胎儿的各种组织
4．“试管婴儿”技术是通过将不孕夫妇的精子和卵细胞取出在试管中完成受精，并在试管中培养使其发育到一定时期，再将胚胎移入女性子宫内发育成胎儿。它不仅使一部分不能生育的男女重新获得了生育的机会，也为人类的优生开辟了新的途径。据此回答：
(1)“试管婴儿”技术在生物学上所依据的原理是( )
A．有性生殖 B．组织培养
C．克隆技术 D．基因工程
(2)文中“一定时期”是胚胎发育的________期。
(3)“试管婴儿”的形成用到下列哪些技术________(填序号)。
①体外培养 ②人工授精 ③胚胎移植 ④核移植
(4)要得到“同卵双胞胎”，采用的技术是____________________________。
双胞胎的性别是否相同________。
【解析】 (1)试管婴儿技术实际是体外授精，即经过精卵结合，所以是有性生殖。
(2)此时期的特点是含有一个腔，即囊胚腔，所以称为囊胚期，聚集在胚胎一端，个体较大的细胞称为内细胞团。2·1·c·n·j·y
(4)要提高胚胎利用率进行胚胎分割，如将一个受精卵的早期胚胎一分为二，再移植到母体子宫发育，可形成两个婴儿，即同卵双胞胎，性别完全相同。21*cnjy*com
【答案】 (1)A (2)囊胚 (3)①②③ (4)胚胎分割移植 相同
课堂小结：
网络构建
核心回扣
1.受精是精子与卵细胞结合形成受精卵的过程。
2.卵裂是受精卵开始进行有序的有丝分裂的过程。
3.当哺乳动物卵裂中的胚胎进入子宫时，胚胎已经发育成具有内部细胞(内细胞团)、外部细胞和囊胚腔构成的囊胚。其中内细胞团的细胞将发育成幼体，故内细胞团的细胞具有全能性。
4.表皮、神经组织由外胚层发育而成，骨骼肌、软骨、疏松结缔组织由中胚层发育而成，小肠上皮由内胚层发育而成。
课件37张PPT。精子 卵细胞 受精卵 输卵管 头部 精核与卵核 染色体数目 精核 卵核 有丝分裂 囊胚腔 内细胞团 外部细胞 内胚层 中胚层 外胚层 原肠胚 中胚层 细胞和组织 器官原基 脑和脊髓原基——神经管 外胚层 中胚层 内胚层 学业分层测评(十)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．下列哪项不是人工授精和体外授精的区别( )
A．人工授精能更有效地发挥公畜的优良特性
B．体外授精能更有效地发挥母畜的繁殖潜能
C．人工授精和体外授精的本质不同
D．人工授精的精卵结合在母畜体内，而体外授精的这一过程在母畜体外
【解析】 人工授精和体外授精的本质都是精卵结合形成受精卵。
【答案】 C
2．进行动物胚胎移植时，必须要考虑的事项是( )
A．供体动物与受体动物生理状态的一致性
B．受体动物对供体胚胎的免疫排斥反应
C．受体动物的子宫与供体胚胎建立组织上和生理上的联系
D．早期胚胎能否从供体子宫内完整地分离出来
【解析】 早期的胚胎与供体子宫不会建立组织上的联系，受体子宫对外来胚胎不发生免疫排斥反应，并能建立组织上和生理上的联系，这些是动物胚胎发育和胚胎移植时的固有属性，因此在进行胚胎移植时不是必须要考虑的。21世纪教育网版权所有
【答案】 A
3．下列关于胚胎移植的叙述错误的是( )
A．超数排卵技术要使用一定的激素
B．受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态
C．把母畜体内的卵泡或胚胎冲出后均能移植
D．试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行
【解析】 胚胎移植一般要在桑椹胚或囊胚时期进行，卵泡内是没有受精的卵母细胞，不能进行胚胎移植。
【答案】 C
4．下列与胚胎移植有关叙述错误的是( )
A．对供体、受体要进行选择，并进行同期发情处理
B．要用促性腺激素对供体进行超数排卵处理
C．对收集的胚胎进行检查，需选择发育到囊胚或原肠胚才能移植
D．胚胎移植常采用手术法和非手术法
【解析】 冲卵后，对收集的胚胎进行质量检查，需选择发育到桑椹胚或囊胚才能移植，而非原肠胚。
【答案】 C
5．下列对于优良种畜的胚胎移植的说法，不正确的是 ( )
A．供体母牛必须是同一物种的良种
B．受体母牛必须是同一物种的良种
C．供体公牛必须是同一物种的良种
D．受体母牛可以是同一物种的一般健康牛
【解析】 胚胎移植是繁殖优良种畜的最后一道工序，所提供的精子和卵细胞的供体必须是同一物种的良种，而受体牛只要求是同种的健康牛即可，一般不必是良种。
【答案】 B
6．下列有关试管动物和体外授精的说法中正确的是( )
A．试管牛所采用的技术中包含克隆技术和体外授精、胚胎移植
B．对动物采卵时常用的激素是促性腺激素
C．试管婴儿技术能使不能产生精子或卵子的夫妇得到自己的孩子
D．从雌体内采集的卵子或卵母细胞均需体外培养后，才能与获能的精子受精
【解析】 试管牛所用技术为体外授精和胚胎移植；试管婴儿要进行体外授精，由父方和母方提供生殖细胞；从输卵管中冲出的卵子可直接与获能的精子受精。
【答案】 B
7．下列关于牛体外授精胚胎的工厂化生产的叙述正确的是( )
A．精子和卵子受精形成受精卵后即可移入同期发情的母牛子宫
B．采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液才能形成受精卵
C．体外授精胚胎的工厂化生产即受精过程和胚胎发育只需在体外进行
D．体外授精和胚胎发育需要配制一系列含有不同成分的培养液
【解析】 移植到受体母牛子宫内的是早期胚胎；精子获能后才能受精，卵母细胞需培养到减数第二次分裂中期，才具备受精的能力；体外授精胚胎工厂化生产时，受精作用和早期胚胎培养可在体外进行，当胚胎发育到适宜阶段，需向受体移植或冷冻保存。受精时需在获能溶液或专用的受精溶液中，胚胎培养时要用发育培养液。21教育网
【答案】 D
8．下列哪项不是人工授精的优点( )
A．发挥优良公畜的特性
B．提高配种效率
C．节约饲养公畜和运输家畜的成本
D．提高母畜的受孕率
【解析】 人工授精可有效地发挥公畜的优良特性，因为与自然交配相比，一头良种公畜可以给更多的母畜受精，提高了公畜的配种效率，这样，还可以减少公畜的饲养数量，降低饲养成本。良种家畜的精液冻存后可以长距离运输到需要的地方进行人工授精，减少了家畜的运输成本。21·cn·jy·com
【答案】 D
9．良种试管牛的繁殖过程是：用激素促进甲牛多排卵，然后把卵子在体外与人工采集的乙牛的精子进行受精，在特定培养基上培育成胚胎，再把胚胎送入经过激素处理的丙牛的子宫内，孕育成试管牛。下列相关叙述错误的是( ) A．精卵结合前都需进行培养
B．“促进甲牛多排卵”的激素是孕激素
C．甲牛、乙牛对试管牛核基因的贡献相同
D．该技术可应用于加快优良种畜的繁殖
【解析】 对于大型动物采集的是卵母细胞，都需经体外人工培养成熟后，才具备受精能力，精子也需要进行培养使其获能；促进动物多排卵的激素是促性腺激素；试管牛的核遗传物质一半来自甲牛的卵子，一半来自乙牛的精子；该技术可充分发挥良种母畜的优良特性，可用于加快优良种畜的繁殖。www.21-cn-jy.com
【答案】 B
10．中科院动物研究所研究小组已培育出中国首例转基因猕猴。这一研究成果标志着中国科学家在灵长类转基因动物研究方面达到世界领先水平。下图是转基因猕猴培育过程示意图，据图回答。2·1·c·n·j·y
(1)过程②中常用________技术将目的基因导入受精卵。
(2)如果⑤过程在体外进行，那么卵母细胞需要培养到____________，精子需要进行____________，常用的处理方法有_______________________________。
(3)在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2维持细胞呼吸外，还需要提供CO2气体以维持_____________________________________________________【来源：21·世纪·教育·网】
________________________________________________________________。
(4)图中⑦过程称为_______________________________________________，
为使代孕雌猴与供体雌猴生殖器官的生理变化相同，此前需对代孕雌猴做______________________________________________________________处理。
(5)若要同时获得多只与此转基因猕猴相同的小猴，可采用________________________________________________________________技术。
若选用囊胚期的胚胎，操作过程中要特别注意的问题是____________________________________________________________________。
【解析】 (1)过程②是将目的基因导入动物受精卵的过程，常用方法是显微注射法。
(2)如果⑤受精作用过程在体外进行，则卵母细胞需要培养到M Ⅱ中期，精子需要进行获能处理，常用的处理方法有培养法或者化学诱导法。21·世纪*教育网
(3)体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2维持细胞呼吸外，还需要提供CO2气体以维持培养液的pH。2-1-c-n-j-y
(4)⑦过程是将早期胚胎移入受体子宫发育，属于胚胎移植；为使代孕雌猴与供体雌猴生殖器官的生理变化相同，需对代孕雌猴做同期发情处理。21*cnjy*com
(5)若要同时获得多只与此转基因猕猴相同的小猴，可采用胚胎分割技术。若选用囊胚期的胚胎，操作过程中要特别注意将内细胞团均等分割。【版权所有：21教育】
【答案】 (1)显微注射 (2)M Ⅱ 中期 (精子)获能处理 培养法或者化学诱导法 (3)培养液的pH21教育名师原创作品
(4)胚胎移植 同期发情 (5)胚胎分割 将内细胞团均等分割
[能力提升]
11．软骨发育不全为常染色体显性遗传病，基因型为HH的个体早期死亡。一对夫妻均为该病患者，希望通过胚胎工程技术辅助生育一个健康的孩子。下列做法错误的是( )
A．首先经超排卵处理后进行体外授精
B．从囊胚中分离细胞，培养后检测基因型
C．根据检测结果筛选基因型为hh的胚胎
D．将胚胎培养至原肠胚期后移植到子宫
【解析】 通过胚胎工程技术辅助生育是指利用试管婴儿技术，先经超排卵处理获得卵子，再将成熟的卵子与获能的精子进行体外授精，A项正确；因健康孩子的基因型是hh，故需对胚胎时期的细胞进行基因检测，B、C两项正确；对人类来说，早期胚胎在8～16个细胞时期即可移植，D项错误。【出处：21教育名师】
【答案】 D
12．下列哪种技术能使不同母畜生出相同基因型的幼仔( )
A．有性生殖 B．人工授精
C．胚胎移植 D．胚胎分割移植
【解析】 题中的A、B、C三项都属于有性生殖的范围。在有性生殖过程中，亲本的基因通过基因重组形成多种基因型的后代，所以它们产生的后代基因型相同的概率很小。胚胎分割移植是把同一早期胚胎分割后移植到不同母畜子宫内发育，由于早期胚胎细胞来源于同一个细胞——受精卵，所以这些母畜生出的幼仔的遗传物质完全一样。
【答案】 D
13．利用下列细胞工程技术培养出的新个体中，一定具有两个亲本的遗传性状的是( )
①细胞和组织培养 ②细胞融合
③动物胚胎移植 ④克隆技术
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
【解析】 细胞和组织培养与克隆技术都属于无性繁殖的范畴，因此不具备两个亲本的遗传性状，而细胞融合是不同物种细胞进行融合，动物胚胎移植技术中胚胎是由受精卵发育而成，都具备两个亲本的遗传性状。21cnjy.com
【答案】 B
14．胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。
(1)从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目的是__________；从良种公牛采集的精子需________后才能进行受精作用。21*cnjy*com
(2)在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外，还需要提供________气体以维持________________。
(3)图中过程A称为________，它在胚胎工程中的意义在于____________________。
(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将目的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是________；获得转基因母牛后，如果________________即说明目的基因已经表达。【来源：21cnj*y.co*m】
【解析】 (1)采集的卵母细胞培养到减数第二次分裂中期才具有受精能力，采集的精子获能后才能进行受精。(2)体外培养受精卵需要提供CO2以维持培养液的pH。(3)过程A为胚胎移植，能够充分发挥优良母畜的繁殖潜力，提高繁殖率。(4)将目的基因导入动物细胞用显微注射法。若在转基因牛的乳汁中含有人的白细胞介素，说明目的基因已成功表达。
【答案】 (1)使卵母细胞成熟(或：使卵母细胞获得受精能力) 获能 (2)CO2 培养液(基)的pH (3)胚胎移植 提高优良母畜的繁殖率 (4)显微注射法 牛奶中含有人类白细胞介素(或：牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素)
15．下图为经过体外授精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程，请回答下列问题。
(1)A细胞是________，在进行体外授精前要对精子进行________处理。
(2)进行胚胎分割时，应选择发育到________时期的胚胎进行操作。
(3)②指的是____________________。
(4)通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同遗传性状的根本原因是__
________________________________________________________________。
(5)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意___________________________
________________________________________________________________。
(6)受体母牛必须和供体牛属于_____________________________________。
移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是______________________
________________________________________________________________。
【解析】 (1)分析图形可知，A细胞是处于减Ⅱ中期的次级卵母细胞；进行体外授精前要对精子进行获能处理。www-2-1-cnjy-com
(2)进行胚胎分割时，应选择发育到桑椹胚或囊胚时期的胚胎进行操作，且内细胞团要均等分割。
(3)②是囊胚腔，①是内细胞团。
(4)通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同遗传性状的根本原因是具有相同的遗传物质。
(5)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意要将内细胞团均等分割，以免影响胚胎的恢复和进一步发育。
(6)受体母牛必须和供体牛属于同一物种。移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应。
【答案】 (1)(次级)卵母细胞 获能 (2)桑椹胚或囊胚 (3)囊胚腔 (4)具有相同的遗传物质
(5)胚胎分割要将内细胞团均等分割，以免影响胚胎的恢复和进一步发育
(6)同一物种 受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应
第二节 良种化胚胎工程
1．比较人工授精和胚胎移植在家畜良种改造中的优缺点。(重难点)
2．通过互联网或其他途径获取有关胚胎工程及其应用的资料。
人 工 授 精 与 胚 胎 移 植
1．人工授精
(1)概念
指用相应的器械采集公畜的精液，再将其注入到正在发情的母畜的生殖道中，使母畜受孕的过程。
(2)步骤
①选用具有优良性状的公畜进行人工采精。
②对获取的精液样品进行检查以确定精液的质量，高质量的精液可以放入液氮罐中冻存(备用和运输)或直接用于授精。21cnjy.com
③将鲜精或冻存复苏的精液用人工方法注入正在发情的母畜生殖道中，使精子和卵细胞结合受精。
④母畜经自然妊娠后，生出具有优良性状的幼仔。
(3)意义
①可以有效地发挥优良公畜的特性，显著提高配种效率。
②最大限度地减少种公畜的饲养数量，节约饲养成本。
③优良公畜的精液可长期保存并易于运输。
2．胚胎移植
(1)过程
①给良种母畜注射适宜剂量的促性腺激素，使其排出众多的卵细胞，称为超数排卵。
②采用人工授精或自然交配的方式，使良种公畜的精子在良种母畜体内同众多的卵细胞受精，并发育成早期胚胎。www.21-cn-jy.com
③用人工方法取出这些早期胚胎(称为冲胚)，移植到多个“代孕妈妈”的子宫内继续发育，最后分娩出良种个体。【来源：21·世纪·教育·网】
④良种母畜经一段时间恢复后可继续进行超数排卵，以提供尽可能多的优质胚胎供移植使用。
(2)辅助手段
①胚胎冻存：将早期胚胎置于一定的培养液中，再加入一定量的防冻保护剂，然后缓慢地降温，最后放入液氮中保存，这些胚胎解冻后，洗去防冻保护剂，经适当培养后就可用于移植了。21·世纪*教育网
②胚胎分割：将早期胚胎分成 2等份或更多，分别移植到不同的“代孕妈妈”体内获得“人工同卵多胎的技术”。2-1-c-n-j-y
③植入前性别的鉴定：通过不同的手段对胚胎性别进行鉴定，按限定性别进行移植以生产所需性别的幼仔。
探讨：人工授精和受精作用的场所一样吗？
提示：一样，场所都是输卵管。
探讨：你能让普通黄牛一胎产下奶牛、良种肉牛等多品种小牛吗？如何才能实现这种“多子”现象呢？
提示：能，可以通过体外授精、早期胚胎的培养、胚胎移植共同结合来实现。
探讨：让一普通黄牛一胎产生多个品种完全一样的小牛，可采用哪些技术？
提示：胚胎分割、胚胎移植。
1．胚胎移植的生理学基础
(1)哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的，这为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。
(2)哺乳动物的早期胚胎形成后，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，这为胚胎的收集提供了可能。21·cn·jy·com
(3)受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。
(4)供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。21*cnjy*com
2．胚胎移植的基本程序
说明：
(1)对供体、受体选择的要求
①供体：要选择具有人类所需优良遗传性状的公畜和母畜。
②受体：选择具有正常孕育、生殖后代能力的同种健康母畜。
(2)两次激素处理
①用孕激素对受体母畜和供体母畜进行同期发情处理。
②用促性腺激素对供体母畜进行超数排卵处理。
(3)获取胚胎供体的方法
①雌性动物体内的早期胚胎。
②通过体外授精和早期胚胎的培养得到。
③通过哺乳动物体细胞核移植及培养得到。
(4)实质
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
3．胚胎移植成功与否的两个重要条件
(1)胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。这里的“同种”是指“同物种”。
(2)进行胚胎移植的供、受体生理状态要相同
①供、受体雌性动物的发情时间一致。
②移入受体子宫内胚胎的位置应与其在供体子宫内的位置相同或相似。
4．胚胎移植的意义
(1)加速育种工作和品种改良。
(2)节省大量购买种畜的费用。
(3)一胎多产。
(4)保存优良品种资源和濒危物种。
(5)可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
①大大缩短了供体本身的繁殖周期。
②增加供体一生繁殖后代的数量。
5．胚胎分割
(1)胚胎分割的基础和特点
①理论基础：细胞的全能性。
②物质基础：每个细胞核内具有相同的遗传物质。
③特点：每个后代具有相同的遗传特性。
(2)胚胎的选择：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
(3)基本操作程序：
良种胚胎多个胚胎受体良种个体
1．下列有关胚胎移植的叙述，错误的是( )
A．胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道工序
B．胚胎移植将早期的胚胎移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内
C．胚胎移植实际上是孕育胚胎的受体繁殖后代的过程
D．胚胎工程中通过任何一项技术获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代
【解析】 胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。在胚胎工程中通过任何一项技术，如转基因、核移植或体外授精等技术获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代。因此，胚胎移植又是胚胎工程其他技术的最后一道工序。
【答案】 C
2．某女性患有输卵管阻塞和红绿色盲，其丈夫表现正常，该夫妇借助试管婴儿技术，“借腹生子”，一次生殖过程中生出的两个孩子，如图所示。请分析回答：
(1)过程X若想顺利进行必须满足两个条件：
A来自父方的精子要进行________。
B来自母方的卵子要______________________________________________。
(2)过程Y的细胞分裂方式是________。该过程早期在________进行。(填“体内”或“体外”)【来源：21cnj*y.co*m】
(3)________(生物技术)是甲、乙产生的最后一道工序。一般来说，该技术操作比较合适的时期是________。【出处：21教育名师】
(4)这两个孩子性别是否相同？________(填“是”或“否”)。若借助人工手段获得这样两个胎儿，需要用到的技术手段是________。【版权所有：21教育】
(5)如果你是医生，在设计试管婴儿的时候你应该建议这对夫妇选择生下哪种性别的孩子？________；为什么？____________________________________。
(6)代孕母亲开始阶段要和该女性患者同时注射某种激素，进行这一操作的目的是_____________________________________________________________。
【答案】 (1)获能 培养至M Ⅱ 中期 (2)有丝分裂 体外 (3)胚胎移植 桑椹胚或囊胚 (4)是 胚胎分割 (5)女性 母亲色盲父亲正常生下女儿必正常生下儿子必为色盲21教育名师原创作品
(6)使供受体生理变化相同，提供胚胎发育所需的生理环境
体 外 授 精 和 胚 胎 培 养
1．原因
在正常繁育中，母畜的生殖潜能没有充分发挥出来，使良种母畜的卵母细胞没有充分利用。
2．过程
(1)注射激素，使良种母畜同时产生更多的卵母细胞，利用超声波引导法从母畜体内采集这些细胞，或从屠宰母畜的卵巢中获取。21*cnjy*com
(2)在人工模拟环境下使卵母细胞成熟获得受精的能力。
(3)在适合精卵结合的体外条件下使成熟的卵母细胞受精。
(4)培养受精卵，使之完成卵裂和早期发育。
(5)采用胚胎移植的方法繁育优质的后代。
探讨：哺乳动物的体外授精包括哪些主要的步骤？
提示：哺乳动物的体外授精主要包括卵母细胞的采集、精子的获能和授精等主要步骤。
探讨：采集的卵母细胞，都要体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精，可能的原因有哪些？
提示：①卵子从输卵管中冲出也要经历类似精子获能的过程。
②体外人工培养至减数第二次分裂中期时，才算成熟。
探讨：从澳大利亚和新西兰引进国际一流良种无角道赛特肉用绵羊和布尔肉用山羊，你能否设计一种快速繁殖子代个体，而又大大缩短良种本身繁殖周期的方法？简述其具体过程。
提示：分别取道赛特肉用绵羊和布尔肉用山羊的卵母细胞和精子，然后做如图处理：
1．体外授精
(1)含义：指哺乳动物的精子和卵细胞在体外人工控制的环境中完成受精的过程。
(2)基本原理：人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，使卵细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用，并有计划地保存胚胎等。
(3)操作
①卵母细胞的采集和培养：卵巢经超数排卵处理后，使用超声监视器确定卵泡的位置，插入穿刺针吸取卵泡液，取出卵母细胞，在体外进行人工培养，促进其成熟。
②精子的采集和获能：从附睾中取出成熟的精子，放入培养液中培养，使精子达到获能状态。
③受精：获能的精子和成熟后的卵细胞在体外合适的环境下共同培养一段时间，便可受精。
(4)图示如下：
2．胚胎的早期培养
(1)培养液的成分及用途
①成分
两“盐”：无机盐和有机盐；
两“素”：维生素和激素；
两“酸”：氨基酸和核苷酸；
另有水、血清等。
②用途：当精子与卵子在体外授精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植，或冷冻保存。
1.以下是制定并研究设计的“试管牛”工厂化生产技术流程，其中正确的顺序应是( )
①卵母细胞的采集和培养 ②精子的采集和获能
③画出“试管牛”工厂化生产技术流程图 ④受精
⑤胚胎的早期培养
A．①②③④⑤ B．①②④⑤③
C．①②④③⑤ D．①②⑤④③
【解析】 本题考查“试管牛”等体外授精和早期胚胎培养的程序。一般流程是先获取卵母细胞和精子并处理，再经受精后，进行早期胚胎培养，并画出流程图。
【答案】 B
2．一对表现正常的夫妇，其家族中都有遗传性囊性纤维化病(常染色体隐性遗传病)患者。医生对他们进行了遗传咨询后，决定运用试管婴儿的方法实现他们的优生愿望。
(1)医生首先为女性注射____________，刺激卵泡成长，实现控制性超数排卵，然后在局部麻醉下从卵巢中吸取________，并在显微镜下将其移到含特殊培养液的培养皿中，置于37 ℃培养箱中培养。
(2)从男性体内采集精子经过________处理，其方法通常采用________和____________。处理后的精子与卵子放在含有____________的同一培养皿中完成____________。
(3)将受精卵移入发育培养液中继续培养，检查____________________，分别对多个胚胎的细胞进行基因检测，选择出无致病基因的胚胎(________个细胞阶段)植入母亲________内，避免遗传病孩子的出生。21世纪教育网版权所有
【解析】 试管婴儿技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植后产生后代的技术。具体过程是：(1)医生首先为女性注射促性腺激素，从而促进超数排卵；然后从卵巢中吸取卵母细胞，并在显微镜下将其移到含特殊培养液的培养皿中，置于37 ℃培养箱中培养。(2)再从男性体内采集精子并进行获能处理，使精子获能的方法www-2-1-cnjy-com
有培养法和化学诱导法；处理后的精子与卵子放在含有受精培养液(或获能液)的同一培养皿中完成体外授精。(3)然后将受精卵移入发育培养液中继续培养，检查受精状况和发育能力，待发育到桑椹胚或囊胚时，为避免遗传病孩子的出生，分别对多个胚胎的细胞进行基因检测，选择出无致病基因的胚胎(8～16个细胞阶段)植入母亲子宫内。
【答案】 (1)促性腺激素 卵母细胞
(2)获能 培养法 化学诱导法 受精培养液(或获能液) 体外授精
(3)受精状况和发育能力 8～16 子宫
1．下列说法中正确的是( )
A．从动物体内获取的精子不能直接与卵细胞结合完成受精过程
B．体外授精的胚胎必须培养到桑椹胚才可移植到母体内
C．胚胎移植可移植到其他任一动物体内
D．同卵双生是由于1个卵子与2个精子完成了受精过程所致
【解析】 从体内获取的精子必须经获能处理后才能与卵细胞结合形成受精卵，所以A项正确。对于不同生物而言，胚胎移植的时间不同，有些在几个细胞时期进行，有些在桑椹胚期进行。同卵双生是由于1个受精卵经过细胞分裂分成两部分，各部分单独发育成一个新个体所致。2·1·c·n·j·y
【答案】 A
2．关于早期胚胎培养的说法，不正确的是( )
A．发育培养液的成分通常含有血清
B．发育培养液的成分较一般动物细胞培养液的成分简单
C．动物种类不同，进行胚胎移植的早期胚胎所处阶段不同
D．进行胚胎移植之前，可将培养到适宜时期的早期胚胎进行保存。
【解析】 进行胚胎早期培养的发育培养液，与动物细胞培养液相似，但成分稍复杂。
【答案】 B
3．如图所示，经过胚胎移植，荷斯坦小奶牛具有与供体母牛相似的特性。因此，它对充分发挥优良母牛的繁殖潜力，推广利用优良雌性配子，加速畜群改良等都有极其重要的实际生产价值，在动物遗传学和繁殖生理学的研究中也具有重要作用。
胚胎移植示意图
(1)你认为黄牛生出荷斯坦小奶牛的生殖方式是________________。
(2)在选择优秀种公牛的精子时，应选择含________染色体的精子才可繁育出良种雌性小奶牛。
(3)优秀种公牛精液，要经过______________(生理过程)才具有受精能力。
(4)为了获得较多的卵母细胞，对供体母牛的处理措施是__________________。
(5)胚胎移植的用途有_____________________________________________
________________。(举两例)
【解析】 黄牛生出荷斯坦小奶牛利用了体外授精技术，属于有性生殖。优秀种公牛精子中的性染色体有含X的或含Y的，要使繁育出的良种小奶牛为雌性，应选择含X染色体的精子与成熟的卵细胞体外授精。采集的精子要放入培养液中培养，使精子达到获能状态，才能够穿入到卵细胞内部。超数排卵采用给母牛注射促性腺激素的方式，因为该激素本质是多肽，口服无效。胚胎移植可用于快速繁育良种家畜、克隆哺乳动物、克服人类的不孕症等。
【答案】 (1)有性生殖 (2)X (3)精子获能 (4)注射促性腺激素 (5)快速繁育良种家畜、克隆哺乳动物21教育网
4．随着人们生活水平的提高，乳制品需求量越来越大，为了扩大生产，提高产崽率，要进行良种牛的培育。下图为胚胎移植的基本程序及早期胚胎发育的过程，请据图回答：
(1)用________处理使供、受体母牛同期发情。
(2)用________处理供体母牛，使其超数排卵，以获取更多的卵(母)细胞。
(3)从A到E中，适宜于牛的胚胎移植的时期有________。
(4)图中标号3为外部细胞，它将来发育为____________。
(5)利用____________技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。
(6)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代基因型相同吗？为什么？________________________________________________________________
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
【解析】 (1)用孕激素处理可使供、受体母牛同期发情。
(2)用促性腺激素处理供体母牛，可使其超数排卵，以获取更多的卵(母)细胞。
(3)从A到E中，适宜于牛的胚胎移植的时期有D(桑椹胚期)、E(囊胚期)。
(4)图中标号3为外部细胞，将来发育为绒毛膜和胎盘。
(5)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。
(6)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代基因型不一定相同；因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来，它们的基因型可能相同，也可能不同。
【答案】 (1)孕激素 (2)促性腺激素 (3)D、E
(4)绒毛膜和胎盘 (5)胚胎分割
(6)不一定相同。因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来，它们的基因型可能相同，也可能不同
课堂小结：
网络构建
核心回扣
1.人工授精技术是指应用相应的器械采集公畜的精液，再将其注入到正在发情的母畜生殖道中，使母畜受孕的过程。
2.人工授精的主要步骤：人工采精→精液检查→人工授精→妊娠产幼仔。
3.胚胎移植的大致步骤：超数排卵→人工授精或自然交配→胚胎移植→分娩。
课件45张PPT。正在发情 优良性状 质量 液氮罐 正在发情 自然妊娠 优良性状 优良公畜 种公畜 精液 促性腺激素 超数排卵 自然交配 冲胚 子宫 超数排卵 优质胚胎 液氮 解冻 2等份 代孕妈妈 胚胎性别 生殖潜能 卵母细胞 卵母细胞 超声波引导 受精 成熟的卵母细胞 胚胎移植 学业分层测评(十一)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．下列不属于胚胎工程优点的是( )
A．胚胎分割提高了家畜胚胎的利用率
B．胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
C．胚胎移植可以产生定向基因突变
D．可以保存品种资源和濒危物种
【解析】 胚胎分割提高家畜胚胎的利用率，胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，但不能改变基因型，不能产生定向基因突变，胚胎工程可保存品种资源和濒危物种。
【答案】 C
2．以性染色体组成为XY的牛早期胚胎细胞核取代卵细胞核，经多次卵裂后，植入母牛子宫孕育，所生牛犊( )
A．为雌性 B．性别不能确定
C．为雄性 D．雌、雄比例为1∶1
【解析】 因细胞核来自于雄性个体，核移植后所发育成的个体的性染色体组成为XY，故性别为雄性。
【答案】 C
3．动物嵌合体技术的产物可以是( )
A．重组胚 B．核移植个体
C．嵌合体动物 D．杂合体动物
【解析】 动物嵌合体技术可以形成嵌合体胚胎，然后发育成嵌合体动物。
【答案】 C
4．下列哪一个过程能够形成嵌合体动物( )
A．精子和卵细胞结合
B．体细胞核与去核受精卵结合
C．两种不同的受精卵嵌合在一起培养
D．两种相同的早期胚胎细胞嵌合在一起培养
【解析】 嵌合体是由不同的受精卵或早期胚胎镶嵌在一起培养而成的，即镶嵌在一起的细胞是两种或多种不同的细胞。题中A项属于受精，B项属于核移植技术。
【答案】 C
5．由同一个胚胎得到的核移植个体在遗传性状上之所以相同，原因是( )
A．供体核来源于同一受精卵发育成的胚胎细胞
B．供体核注入的去核受精卵相同
C．重组胚胎的发育条件完全相同
D．利用胚胎分割移植技术培育而成的
【解析】 同一胚胎细胞是由受精卵这一个细胞增殖而来的，所以这些细胞中含有相同的遗传物质。将这些细胞的细胞核取出后，注入到去核卵细胞中，使之发育成的重组胚胎细胞中含有相同的遗传物质，因此形成的核移植个体的遗传性状相同。
【答案】 A
6．一般情况下，下列细胞中分化程度由高到低的顺序依次是( )①卵细胞 ②受精卵 ③胚胎干细胞 ④造血干细胞 ⑤神经细胞21·世纪*教育网
A．⑤①②③④ B．⑤③①②④
C．⑤①④②③ D．⑤①④③②
【解析】 这五种细胞中，神经细胞是高度特化的体细胞，卵细胞也发生了较高程度的细胞分化，而受精卵是尚未分化的细胞，胚胎干细胞和造血干细胞的分化程度都很低，但造血干细胞是由胚胎干细胞进一步分化形成的，故选D。www-2-1-cnjy-com
【答案】 D
7．科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并分泌抗体。下列叙述不正确的是( )
A．该技术将导致定向的变异
B．受精卵是理想的受体细胞
C．垂体分泌的促性腺激素能促进浆细胞产生抗体
D．可采用人工合成法获得目的基因
【解析】 垂体分泌的促性腺激素能促进性器官分泌性激素，不能促进浆细胞产生抗体。
【答案】 C
8．德国某大学有人设想将山羊(甲)和绵羊(乙)通过嵌合体技术产生出一只嵌合体小羊(丙)。此羊发育成熟后正常繁殖，后代的性状( )www.21-cn-jy.com
A．一定与嵌合体羊(丙)相似
B．一定与山羊(甲)相似
C．一定与绵羊(乙)相似
D．一定不与嵌合体羊(丙)相似
【解析】 嵌合体羊体内有两种细胞，但没有杂合细胞，因此，形成的生殖细胞可能是山羊的或绵羊的但一定不会是嵌合的。21教育网
【答案】 D
9．继哺乳动物乳腺“生物反应器”研发成功后，膀胱“生物反应器”的研究也取得了一定进展。科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并能分泌到尿液中。构建“生物反应器”的受体细胞及目的基因表达的细胞分别是( )
A．体细胞、体细胞 B．体细胞、膀胱上皮细胞
C．受精卵、体细胞 D．受精卵、膀胱上皮细胞
【解析】 利用膀胱“生物反应器”生产药用蛋白，受体细胞必须是具有全能性的受精卵，目的基因表达的细胞是膀胱上皮细胞，通过尿液提取药物。21cnjy.com
【答案】 D
10．2n/4n嵌合体胚胎是指用四倍体(4n)胚胎与二倍体胚胎(2n)或胚胎干细胞(ES细胞)进行聚合，形成由二倍体和四倍体细胞组成的嵌合体。2n/4n嵌合体胚胎的构建常用方法如下图，请据图分析回答：【来源：21·世纪·教育·网】
(1)受精卵是胚胎发育的开端，图中的卵细胞达到________时期，才具备受精的能力，而精子需经过________过程才能和卵细胞结合。2-1-c-n-j-y
(2)2n的ES细胞来自胚胎发育过程的________期，本实验中从功能上说明了该细胞__________________________________。
(3)2n/4n嵌合体胚胎的构建用到的现代生物工程技术主要有：___________________________________________________________________。
(4)ES细胞经嵌合体方法培育的动物与核移植方法培育的动物相比，遗传物质来源的区别主要是什么？
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
【解析】 (1)具有受精能力的卵细胞实际上是处于第二次减数分裂中期的次级卵母细胞。精子必须先在雌性生殖道停留一段时间，才具备使卵子受精的能力，这一过程称为精子获能。
(2)囊胚期的细胞未分化，具有发育的全能性。
(3)2n/4n嵌合体胚胎的构建用到的现代生物工程技术主要有：动物细胞培养、动物细胞融合和胚胎移植。
【答案】 (1)减数第二次分裂中期 精子获能
(2)囊胚 具有发育的全能性 (3)动物细胞培养、动物细胞融合和胚胎移植 (4)用ES细胞经嵌合体方法克隆的动物是完全的复制体，而用核移植方法克隆的动物只是核型一致，但胞质类型却不一定相同【出处：21教育名师】
[能力提升]
11．下列有关动物基因工程的说法，错误的是( )
A．将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速度
B．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大降低
C．利用基因工程技术，得到的乳腺生物反应器可以解决很多重要的药品的生产问题
D．用转基因动物作为器官移植的供体时，由于导入的是调节因子，而不是目的基因，因此无法抑制抗原的合成
【解析】 用转基因动物作为器官移植的供体时，由于抑制或除去了抗原决定基因，能够抑制抗原的合成。
【答案】 D
12．上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高了30多倍，标志着我国转基因研究向产业化的目标又迈进了一大步。以下与此有关的叙述中，正确的是( ) 【导学号：99310060】2·1·c·n·j·y
A．人白蛋白基因开始转录时，在DNA聚合酶的作用下以DNA分子的一条链为模板合成mRNA
B．所谓“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因
C．人们只能在转基因牛的乳汁中获取到人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中是纯合的，在其他细胞中则是杂合的21世纪教育网版权所有
D．如果人白蛋白基因的序列是已知的，可以用化学方法合成该目的基因
【解析】 人白蛋白基因开始转录时，在RNA聚合酶的作用下以DNA分子的一条链为模板合成mRNA；所谓“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中的人白蛋白基因更多地进行转录、翻译，产生更多的人白蛋白；人们只能在转基因牛的乳汁中获取到人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中表达。21·cn·jy·com
【答案】 D
13．通过“基因敲除”技术培育出的嵌合体猪可为人类提供( )
A．高蛋白食品
B．不含某种蛋白质的肉食
C．免疫排斥反应大大降低的供体器官
D．与人完全相同的供体器官
【解析】 通过“基因敲除”技术培育出的嵌合体猪不含主要组织相容性抗原基因，猪的器官移植到人体后会大大降低免疫排斥反应。21教育名师原创作品
【答案】 C
14．下图是以两栖类动物卵所做的实验图解，看图回答问题：
(1)通过图中实验，可得出什么结论？受体细胞为什么要用卵细胞？
(2)重新组合的细胞[图中(1)]发育成蝌蚪时要经历哪几个阶段？
(3)利用该重组细胞[图中(1)]克隆蝌蚪时，应利用发育过程中哪个时期的胚胎细胞进行分离？
(4)若此动物是哺乳动物，图示过程与两栖类动物相同的是________，不同的是________。
【答案】 (1)分析图可知，已分化的小肠上皮细胞的细胞核移植到去除细胞核的卵细胞中，可发育成一个新的个体，该过程即为克隆，由此可得出的结论是已分化的肠上皮细胞的细胞核含有和受精卵一样的全套基因，细胞核具有全能性。21*cnjy*com
用卵细胞的原因：一是由于卵细胞体积大便于操作；二是由于卵细胞的细胞质中使动物体细胞核表现全能性的物质。【来源：21cnj*y.co*m】
(2)卵裂期→囊胚期→原肠胚期→组织器官形成。
(3)卵裂期和囊胚期的内细胞团还没有出现细胞的分化，因此用该时期的胚胎细胞分离可培养成许多一模一样的个体。21*cnjy*com
(4)都需要形成重组细胞 哺乳动物的胚胎需移植到另一只哺乳动物的子宫中发育
15．图为牛胚胎移植过程示意图，请回答下列问题。
(1)②阶段常用________激素对供体母牛进行处理，其目的是获得更多的卵子。
(2)冲卵的生理基础是_____________________________________________。
(3)胚胎移植时，为保证成活率这时的胚胎应发育到________或________阶段。
(4)若要通过④获得遗传物质完全相同的多个新个体，可对③阶段检查合格的胚胎进行________技术处理，该过程中应注意对________进行均等分割。【版权所有：21教育】
(5)克隆动物培育的过程与图示繁殖过程相比，克隆动物特有的技术手段是________技术，这两种动物繁殖的方式相比，实质性的区别为前者是________繁殖。
【解析】 (1)要使供体超数排卵，②阶段常用促性腺激素处理，目的是获得更多的卵子。
(2)冲卵的生理基础是早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫建立联系。
(3)胚胎移植时，为保证成活率，胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段。
(4)要通过④胚胎移植获得遗传物质完全相同的多个新个体，可对③阶段检查合格的胚胎进行胚胎分割处理，要保证对内细胞团进行均等分割。
(5)克隆动物培育的过程与图示繁殖过程相比，克隆动物特有的技术手段是核移植技术，这两种动物繁殖的方式相比，实质区别为前者是无性繁殖，后者是有性生殖。
【答案】 (1)促性腺 (2)早期胚胎形成后处于游离状态，未与母体子宫建立联系 (3)桑椹胚 囊胚 (4)胚胎分割 内细胞团 (5)核移植 无性
第三节 胚胎工程的新进展
1．说出胚胎细胞核移植的概念、特点和应用。(重点)
2．简述嵌合体的含义和应用。(难点)
3．举例说明转基因动物技术的用途。
胚 胎 细 胞 核 移 植
1．概念
把早期胚胎细胞的核取出后注入到去核的卵细胞中，使之在体内或体外发育成早期胚胎甚至成熟个体的技术。由此得到的早期胚胎称为重组胚，发育成的动物个体称为核移植个体。
2．特点
(1)因供体核来源于同一个胚胎，所以所有的核移植个体在遗传性状上是完全相同的。
(2)通过连续胚胎细胞核移植的方式培育出的动物，完全保留了亲代的遗传性状。
(3)可无限度地获得遗传性状完全相同的后代。
3．应用
对扩大优良家畜的繁殖以及拯救濒危野生动物具有重大意义。
探讨：结合动物细胞核移植的过程，分析为什么体细胞核移植较胚胎细胞核移植更困难？
提示：动物体细胞比胚胎细胞分化程度高，分裂能力弱，实现细胞核的全能性更困难。
探讨：下图为某哺乳动物生殖过程示意图(b为卵细胞)，据图思考相关问题：
(1)动物个体①②的产生分别属于什么生殖方式？
提示：有性生殖和无性生殖。
(2)图中a、b、c三种细胞产生的方式一样吗？
提示：不一样，a、b为减数分裂，c为有丝分裂。
(3)动物个体②的产生表明了什么？
提示：动物个体②的产生表明高度分化的动物细胞核也具有发育成完整个体的潜在能力。
1．胚胎细胞核移植与体细胞核移植技术的比较
(1)不同点
来源不同，胚胎细胞核移植的细胞核来自早期胚胎细胞，而体细胞核移植的细胞核来自已分化了的体细胞。
(2)相同点
都是将细胞核注入到去核卵细胞中，都是利用了细胞核的全能性，都属于克隆技术。
2．细胞核移植技术的几个易错点
(1)细胞核移植技术中，注入去核卵母细胞中的也可以是整个细胞。
(2)核移植技术的供体细胞不能选择生殖细胞的细胞核，因为生殖细胞与正常体细胞相比，遗传物质是减半的。21教育网
(3)哺乳动物细胞核移植可分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。胚胎细胞核移植较易成功，体细胞核移植较难成功。www.21-cn-jy.com
(4)该技术形成重组细胞发育成一个新个体，体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。
(5)克隆属于无性繁殖，产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。
1．进行哺乳动物克隆，细胞核供体细胞不能是( )
A．乳腺细胞 B．卵细胞
C．胃腺细胞 D．胚胎细胞
【解析】 细胞核移植的供体细胞可以是胚胎细胞或体细胞，但不能是生殖细胞。
【答案】 B
2．我国科学家2001年在山东莱阳农学院培养出克隆牛“康康”和“双双”的过程如下图，请分析回答：
(1)a、b所指细胞工程的名称分别是________和________。
(2)“康康”和“双双”之间能否进行器官移植？_____________________。
为什么？_______________________________________________________。
(3)实施细胞工程时，所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是___________________________________________________________________。
【答案】 (1)核移植 胚胎移植
(2)能 它们具有几乎完全相同的遗传物质，移植后不会发生免疫排斥反应
(3)卵细胞体积大，易于操作；卵细胞含有使细胞核的全能性表现出来的物质
嵌 合 体 与 转 基 因 动 物
1．嵌合体
(1)含义
将不同品种甚至不同种的受精卵或早期胚胎镶嵌在一起，体外培养至囊胚，再通过“代孕妈妈”最终培育出具有不同遗传性状的完整个体。21cnjy.com
(2)应用
①建立实验动物遗传病的模型，研究治疗方案和筛选药物。
②在家畜改良方面，由于嵌合体动物可集不同品种动物的基因于一体，就有可能把亲代动物的优良遗传性状集中表现出来，从而形成具有高度杂种优势的杂合个体。
2．转基因动物
(1)动物转基因技术
科学家将大鼠的生长激素基因导入小鼠受精卵中，再将受精卵移植到代孕母鼠体内发育，结果得到了带有大鼠生长激素基因的转基因小鼠。这种鼠成年体重是正常小鼠的两倍，被称为“超级小鼠”。2·1·c·n·j·y
(2)动物“生物反应器”
将药用蛋白的外源基因导入雌性家畜的体内，并使之在家畜的乳腺中特异性表达出相应的产物。
探讨：嵌合体身上具有不同遗传性状的原因是什么？
提示：嵌合体可集不同品种动物的基因于一体。
探讨：分析用转基因动物生产药物的过程，思考以下问题：
①就药物基因而言，最理想的表达场所是哪里？
②乳腺生物反应器有哪些优点？
③讨论用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器操作过程是怎样的？
提示：①转基因动物的乳腺。
②产量高、质量好、成本低、易提取。
③a.获取目的基因；b.构建基因表达载体；c.显微注射导入哺乳动物受精卵中；d.将受精卵送入母体内发育成转基因动物。21·世纪*教育网
探讨：分析用转基因动物作器官移植的供体时，应采取什么措施？
提示：抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因。
1．嵌合体与植物体细胞杂交技术的比较
(1)植物体细胞杂交，又称植物细胞融合，是指将植物不同种、属甚至科间的原生质体通过人工方法诱导融合，然后进行离体培养，使其成为杂种植物的技术。该杂种植物的细胞中含两种植物的遗传物质。www-2-1-cnjy-com
(2)嵌合体是遗传学上用以指不同遗传性状嵌合或混杂表现的个体。可以用不同种的受精卵或早期胚胎镶嵌在一起，经体外培养、胚胎移植，最终培育出具有不同遗传性状的完整个体。2-1-c-n-j-y
2．用转基因动物生产药物
(1)转基因生物：科学家将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的受精卵中，然后，将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。21*cnjy*com
(2)乳腺生物反应器或乳房生物反应器：优点是产量高、质量好、成本低、易提取。操作过程：获取目的基因(例如血清白蛋白基因)→构建基因表达载体(在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子)→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎移入母体动物→发育成转基因动物(只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达)。
1．嵌合体动物之所以能表现出不同动物的性状，原因是( )
A．它的每个体细胞中含有不同动物的遗传信息
B．它的不同体细胞中可能含有不同的遗传信息
C．它的每个体细胞中都含有相同的遗传信息
D．它的不同体细胞中都含有相同的遗传信息
【解析】 假若某嵌合体动物是由两种受精卵或早期胚胎镶嵌在一起培养而成的，这个动物体就是由两种不同遗传信息的细胞组成的，即此动物能表现出两种动物的遗传特性。镶嵌在一起的这两种动物细胞增殖和分化为各种组织细胞，形成了嵌合体动物。嵌合体培育过程中存在着细胞间的嵌合，但不存在细胞融合。【来源：21·世纪·教育·网】
【答案】 B
2．继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答： 21·cn·jy·com
(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是________________。
(2)进行基因转移时，通常要将外源基因转入________中，原因是__________________________________________________________________。
(3)通常采用________技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。
(4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的________细胞中特异表达。
【解析】 在基因工程中，若受体细胞是动物细胞，常采用显微注射的方法导入目的基因。若要使小鼠膀胱上皮细胞合成人的生长激素，在进行基因转移时，当作受体细胞的通常是受精卵，其原因是受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中得以表达。检测目的基因是否插入到受体细胞的基因组，通常采用的是DNA分子杂交技术。
【答案】 (1)显微注射法 (2)受精卵(或早期胚胎) 受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中得以表达 (3)DNA分子杂交(DNA分子探针) (4)膀胱上皮【出处：21教育名师】
1．胚胎细胞核移植与胚胎移植的最大区别是( )
A．将早期胚胎植入受体母畜体内
B．将胚胎细胞核取出后注入去核卵细胞中
C．胚胎培养
D．可用于培育优良家畜
【解析】 胚胎细胞核移植的主要内容是将供体的细胞核注入去核卵细胞中，而胚胎移植是将早期胚胎植入合适的“代孕妈妈”的子宫中。这两个过程中都需要胚胎培养技术，都可以用于优良家畜的繁殖。21世纪教育网版权所有
【答案】 B
2．1982年，美国科学家运用基因工程技术得到体型巨大的“超级小鼠”，其运用的方法是( )
A．把植物的生长素基因和细胞分裂素基因分别注入到小白鼠的受精卵中
B．把牛的生长激素基因和大象的生长激素基因分别注入到小白鼠的卵细胞中
C．把人的生长激素基因和牛的生长激素基因分别注入到小白鼠的受精卵中
D．把人的生长激素基因和牛的生长激素基因分别注入到小白鼠的卵细胞中
【解析】 人的生长激素基因和牛的生长激素基因是在小白鼠的受精卵中得到表达的。
【答案】 C
3．长期以来优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶颈，近年来发展起来的细胞工程技术和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机。下面是科学家快速繁殖良种奶牛的两种方法，请据图回答：21教育名师原创作品
(1)在试管牛E和克隆牛G的培育过程中都必须用到的两项技术是____________和____________。21*cnjy*com
(2)________作用激活次级卵母细胞完成减数第二次分裂。
(3)科学家将人的α-抗胰蛋白酶基因转入上图的重构卵中，发现克隆牛G的乳汁中含人的α-抗胰蛋白酶，说明________________________得到表达。
(4)培育中要对母牛D注射__________激素，其目的是______________，以便将胚胎移至母牛D的子宫内。
【解析】 (1)在试管牛E是采用体外授精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术形成的；克隆牛G是采用核移植、早期胚胎培养和胚胎移植等技术形成的，所以它们培育过程中都必须用到的生物技术有早期胚胎培养(动物细胞培养)和胚胎移植。
(2)受精作用激活次级卵母细胞完成减数第二次分裂。
(3)克隆牛G的乳汁中含人的α-抗胰蛋白酶，说明人的α-抗胰蛋白酶基因得到表达。
(4)培育中要对母牛D注射孕激素，使其同期发情，以便将胚胎移至母牛D的子宫内。
【答案】 (1)动物细胞培养 胚胎移植
(2)受精
(3)人的α-抗胰蛋白酶基因
(4)孕 使其同期发情
4．原有基因通过DNA重组技术得以改造的动物称为转基因动物。现在这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，人类控制蛋白质合成的基因可以替代羊染色体上的相似基因，下图表示这一技术的基本过程。请回答：【来源：21cnj*y.co*m】
(1)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊染色体内，原因是____________
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是________。将人体蛋白质基因“插入”羊体细胞染色体中的酶是________。
(3)举出两例说明转基因技术的应用：________________________________
________________________。
【解析】 (1)人体蛋白质基因要能够“插入”到羊染色体内，要求人的DNA分子和羊染色体的DNA分子必须具有相同的空间结构和化学组成。(2)基因的“剪刀”是限制性内切酶，基因的“针线”是DNA连接酶。(3)实际的例子还有：培育抗虫棉、基因治疗、在动物的乳腺细胞中培育人类需要的激素、抗体、酶等。【版权所有：21教育】
【答案】 (1)人和羊DNA分子的空间结构、化学组成相同 (2)限制性内切酶 DNA连接酶 (3)①培育抗虫棉；②提供器官移植的来源(其他合理答案亦可)
课堂小结：
网络构建
核心回扣
1.胚胎细胞核移植是指借助显微操作技术，把早期胚胎的核取出，将其注入到预先去核的卵细胞中，使之在体内或体外发育成早期胚胎甚至成熟个体。
2.胚胎细胞核移植技术对扩大优良家畜的繁殖，以及拯救濒危野生动物具有重大意义。
3.嵌合体是指利用胚胎工程的方法，将不同种的受精卵或早期胚胎镶嵌在一起，体外培养至囊胚，再将其移植到一个“代孕妈妈”体内，最终培育出具有不同遗传性状的完整个体。
4.由于早期胚胎细胞具有发育的全能性，利用这一特性，使之为人类服务。人们可以结合基因工程、细胞工程等手段，对哺乳动物的胚胎进行某种人为的工程技术操作，定向改造动物的性状。
课件32张PPT。细胞的核 去核的卵细胞 重组胚 核移植个体 完全相同 遗传性状 完全相同 优良家畜 濒危 不同品种 不同种 囊胚 代孕妈妈 不同遗传性状 遗传病 基因 优良遗传性状 高度杂种优势 生长激素基因 大鼠生长激素基因 外源基因 雌 代孕 微专题突破
细胞工程技术的比较
1．植物组织培养与植物体细胞杂交的比较
名称
植物组织培养
植物体细胞杂交
原理
细胞的全能性
细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性
过程
应用
①繁殖
②培育新品种
③生产细胞产品
克服远缘杂交不亲和的障碍，培养作物新品种
2.动物细胞培养与动物体细胞核移植
动物细胞培养
动物体细胞核移植
原理
细胞增殖
动物细胞核的全能性
过程
结果
获得细胞群
获得克隆动物
应用
①生产生物制品
②用于基因工程
③检测有毒物质
①加速家畜遗传改良进程，促进良种繁育
②保护濒危物种
③生产医用蛋白
④提供克隆器官、组织等
1．用动植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是( )
A．都需用CO2培养箱
B．都需用液体培养基
C．都要在无菌条件下进行
D．都可体现细胞的全能性
【解析】 动物细胞培养所用的培养基是液体培养基，其中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等；而植物组织培养所用的培养基则是固体培养基，成分包括矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素等。二者均需要在无菌条件下进行，以防止杂菌污染。动物培养用CO2培养箱，植物不用。植物细胞离体培养体现了细胞的全能性，而动物是细胞核的全能性。21世纪教育网版权所有
【答案】 C
2．下列有关细胞工程的叙述不正确的是( )
A．细胞融合技术、克隆技术、细胞培养技术属于细胞工程技术
B．同种动物可通过细胞融合技术培育出新品种
C．植物细胞工程采用的各项技术手段的理论基础是细胞的全能性
D．植物组织培养是将植物细胞置于包含植物生长和发育所需的全部营养成分的固体培养基上进行培养
【解析】 细胞工程包括植物细胞工程和动物细胞工程，而细胞融合技术、克隆技术、细胞培养技术均属于此，故A项正确。植物细胞工程的理论基础是细胞的全能性，即细胞具有发育为完整个体的潜能，故C项正确。植物组织培养是在固体培养基上进行的，故D项正确。同种动物可通过细胞融合技术得到融合的细胞，不能发育成动物个体，故B项错误。
【答案】 B
3．下列关于细胞工程的叙述，错误的是( )
A．电融合法可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合
B．去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理
C．小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫小鼠的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体
D．某种植物甲、乙两品种的体细胞杂种与甲、乙两品种杂交后代的染色体数目相同
【解析】 利用物理(电融合法、振荡、离心)和化学的方法既可诱导植物原生质体融合，也可促进动物细胞融合；植物细胞杂交常先用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞，获得有活力的原生质体，用胰蛋白酶处理动物组织使之分散成单个细胞；将小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫的B淋巴细胞融合得到杂交瘤细胞，杂交瘤细胞既能产生抗体又能无限增殖，经克隆后生成的细胞群可产生单克隆抗体；甲、乙两品种的体细胞杂交后代的染色体数目是甲、乙两品种染色体数目之和，甲、乙两品种杂交后代的染色体数目是甲、乙两品种配子染色体数目之和。21cnjy.com
【答案】 D
4．关于现代生物技术应用的叙述，错误的是( )
A．蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质
B．体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体
C．植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒
D．动物的细胞培养技术可用于转基因动物的培育
【解析】 动物体细胞核移植技术可用于克隆动物，动物细胞融合可用于制备单克隆抗体，由此分析B项是错误的。21教育网
【答案】 B
5．普通红星苹果植株上有一个芽变，科技工作者对它进行了如下处理，培育出了新品种高产短枝型玫瑰红。培育过程如下： www.21-cn-jy.com
(1)科技工作者采用________技术培育出了苹果新品种，其核心是诱导[ ]__________________和[ ]____________________。2·1·c·n·j·y
(2)实验前试管和培养基应进行________________处理，另外还需要适宜的温度和pH。
(3)试管②中形成的细胞团叫________________，这些细胞的形态特点是___________________________________________________________________，
A过程主要进行的细胞分裂方式是_________________________________。
(4)试管③中形成的类似于种子胚的结构是______，形成这一结构除了细胞分裂外，还进行了________等。21·世纪*教育网
(5)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶肉细胞具有叶绿素，这是基因____________________的结果。www-2-1-cnjy-com
(6)由“芽变”培育成完整的苹果植株，证明了________________________
_______________________________________________________________。
【解析】 此题综合考查了植物组织培养的过程及所需条件等方面的知识。植物组织培养是将离体的植物组织、器官或细胞接种到经消毒灭菌的培养基中。由外植体发育成试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织经细胞有丝分裂和细胞分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶片中叶绿素的合成需要光照条件。
【答案】 (1)植物组织培养 A 脱分化 B 再分化 (2)灭菌 (3)愈伤组织 排列疏松、高度液泡化、壁薄 有丝分裂 (4)胚状体 细胞分化 (5)选择性表达 (6)植物细胞具有全能性2-1-c-n-j-y
6．已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤细胞中尽管没有S途径，但能不断分裂增殖。将这两种细胞在培养皿中混合，加促融剂促进细胞融合，获得杂种细胞，并生产单克隆抗体。请回答：21*cnjy*com
(1)生产单克隆抗体时，一般不直接利用一个B淋巴细胞，主要原因是___________________________________________________________________。
(2)①过程中，常用的与植物细胞融合相同的诱导剂是________________________。
(3)②过程为________培养，培养液中还需通入气体，其中通入CO2的目的主要是______________。21·cn·jy·com
(4)④表示杂交瘤细胞的扩大培养，其既可在体外培养，也可注射到小鼠________内培养。体内培养与体外培养相比，其优点是______________________【来源：21·世纪·教育·网】
_______________________________________________________________。
(5)为了从培养液中分离出杂种细胞，需在③过程向培养液中加入________________，理由是杂交瘤细胞可利用________________途径合成DNA，从而才能在该培养液中增殖。
【解析】 B淋巴细胞不能无限增殖，因此应与骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞。动物细胞融合和植物体细胞杂交都可用聚乙二醇作诱导剂。在动物细胞培养中CO2的作用主要是维持培养液的pH。加入氨基嘌呤后，D途径被阻断，只有杂交瘤细胞才能增殖。
【答案】 (1)B淋巴细胞不能无限增殖 (2)聚乙二醇 (3)细胞 维持培养液的pH (4)腹腔 无需再提供营养物质以及无菌环境，操作简便 (5)氨基嘌呤 淋巴细胞中的S
课件19张PPT。学业分层测评(四)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件( )
①无毒的环境 ②无菌的环境 ③合成培养基需加血浆 ④温度与动物体温相近 ⑤需要O2，不需要CO2 ⑥CO2能调节培养液pH21cnjy.com
A．①②③④⑤⑥ B．①②③④
C．①③④⑤⑥ D．①②③④⑥
【解析】 一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件：无菌、无毒的环境，与体内培养相同的营养，适宜的温度和pH，还要有适量的CO2。21·世纪*教育网
【答案】 D
2．关于动物细胞培养的叙述错误的是( )
A．用于培养的细胞最好取自健康动物体内的组织细胞
B．将所取的组织先用胰蛋白酶或胶原蛋白酶进行处理并分散成单个细胞，再稀释制成细胞悬液培养
C．在培养瓶中要定期用胰蛋白酶或胶原蛋白酶进行处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖
D．传代培养的细胞在传至10～50代左右时，增殖会逐渐减慢，以至于完全停止，所培养的细胞全部衰老死亡www-2-1-cnjy-com
【解析】 为保证动物细胞培养过程中细胞的增殖，应先用胰蛋白酶使细胞分散开，解除细胞的接触抑制，并分瓶培养；细胞一般能传至10～50代，有的甚至能继续分裂增殖。
【答案】 D
3．下列关于动物细胞培养的叙述中，正确的是( )
A．动物细胞培养的目的就是为获得细胞分泌蛋白
B．动物细胞培养前要用胰蛋白酶处理使细胞分散开
C．动物细胞培养通常不会出现接触抑制现象
D．可以通过细胞培养技术获得完整的动物个体
【解析】 动物组织中的细胞有接触抑制现象，要使其细胞增殖，培养前必须用胰蛋白酶处理使细胞分散开。
【答案】 B
4．下列动物细胞培养过程中，属于原代培养的是( )
A．用胰蛋白酶使组织分散成单个细胞的过程
B．从机体取得细胞后首次进行培养的过程
C．出现接触抑制现象后取下的细胞的培养过程
D．生物制药厂通过细胞培养的方法生产细胞产物
【解析】 原代培养是指从机体取得动物细胞后接着进行的培养。出现接触抑制后取下的细胞再培养过程叫传代培养。21世纪教育网版权所有
【答案】 B
5．下列关于动物细胞培养的叙述，不正确的是( )
A．培养基为液体培养基
B．培养结果只能获得大量细胞及生物制品，而不能获得生物体
C．需要氧气来满足细胞代谢的需要，不需要二氧化碳
D．通过细胞培养可以检测有毒物质，判断某物质的毒性
【解析】 动物细胞一般用液体培养基来培养，需要无菌环境、基本营养物质、适宜的温度和pH、一定量的O2和CO2等；由于动物细胞分化程度高，虽然细胞核内具有该物种的全套遗传物质，但单个细胞不能形成完整个体，所以目前还不能通过动物细胞的培养获得新个体；通过动物细胞培养可以生产生物制品，可以培养皮肤移植的材料，还可以检测有毒物质等；动物细胞培养过程中，需要氧气满足细胞代谢，需要二氧化碳维持pH。
【答案】 C
6．在进行动物细胞培养时，通常选用的培养材料是( )
A．衰老退化的动物组织细胞
B．成熟动物个体的体细胞
C．动物的受精卵
D．动物胚胎或幼龄动物个体的细胞
【解析】 培养的动物细胞大部分取自动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织。
【答案】 D
7．下列哪种营养物质是动物细胞培养中不需要的( )
A．淀粉 B．氨基酸
C．无机盐 D．水
【解析】 动物细胞培养过程中需要从外界吸收多种营养物质，如氨基酸、葡萄糖、无机盐、维生素等。淀粉是大分子有机物，动物细胞一般不能吸收大分子有机物作为营养物质。
【答案】 A
8．动物体内的细胞不易受到外界细菌、病毒等微生物的感染，原代培养的细胞( )
A．对微生物有一定的防御能力
B．细胞培养环境中可以有一定量的微生物
C．对微生物已失去了防御能力
D．刚离体的细胞必须生活在无菌条件下，以后的培养对无菌条件的要求不严格
【解析】 动物体具有一定免疫力，是因为动物体具有非特异性免疫系统和特异性免疫系统，对各种病原微生物有一定的防御能力，使机体细胞都生活在“无菌”条件下，而离体的动物细胞失去了对各种微生物的防御能力，因此，动物细胞培养的环境中不能存在微生物，否则，动物细胞就会死亡。21·cn·jy·com
【答案】 C
9．动物细胞培养技术的用途有( )
①生产有价值的生物制品，如病毒疫苗、干扰素等
②生产基因工程技术中所用的受体细胞
③可以用于检测有毒物质
④培养的各种细胞可直接用于生理、病理、药理等方面的研究
A．①② B．①②③
C．②③④ D．①②③④
【答案】 D
10．科学家用接受移植者的体内细胞在实验室中成功培育出“新膀胱”，并顺利移植到患者体内，未见排异现象，给成千上万等待器官移植的患者带来福音。“新膀胱”培育及移植过程如图所示。www.21-cn-jy.com
根据图示信息回答下列问题。
(1)a过程属于细胞工程中的________，需要将肌肉和膀胱上皮分散成单个细胞，除将其剪碎外，还需用________酶处理。【来源：21·世纪·教育·网】
(2)培育过程中，首先对培养液和培养皿等用具进行________处理。培养液应含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素等，通常还加入________、________等一些天然成分。
(3)a过程是在37 ℃左右的恒温箱内进行的。恒温箱内应满足一定的气体条件，主要指________和________，前者的作用是____________________，后者的作用是____________________。2-1-c-n-j-y
(4)a过程大约持续一周，相当于________培养。
(5)b过程由数万个细胞繁殖到数亿个细胞是________的结果，由这些细胞再分别形成肌肉和膀胱上皮的过程要经过_________________________________。
(6)用接受移植者的体内细胞培育出“新膀胱”不会发生排异现象，请举一个与之相似的实例：___________________________________________________2·1·c·n·j·y
________________________________________________________________。
【解析】 本题以“新膀胱”的培育过程为背景材料，考查动物细胞培养。动物细胞培养过程应尽量使培养液成分与体内营养成分相同，所以需要添加葡萄糖、氨基酸、无机盐、动物血清等。细胞培养所需要的气体主要有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。细胞数目的增加是有丝分裂的结果。用自身健康体细胞进行细胞培养得到的“新细胞”，与原来体细胞具有相同的抗原决定簇，植入自体后不会发生排异现象。
【答案】 (1)动物细胞培养 胰蛋白
(2)灭菌 动物血清 血浆(鸡胚浸出液)
(3)O2 CO2 参与细胞的呼吸作用 维持培养基的pH (4)原代 (5)细胞分裂 细胞分化
(6)用取自烧伤病人皮肤的健康细胞进行培养，获得大量自身的皮肤细胞，移植后也不会发生排异现象
[能力提升]
11．下列有关动物细胞、组织培养的表述中，正确的是( )
A．动物细胞培养中，含5%CO2的恒温培养箱用来调控pH值和温度
B．动物组织培养过程中不会出现组织分化
C．传代培养的细胞因最接近于体内细胞的生长特性，常用于药物测试研究
D．动物细胞培养过程中，首先要用胃蛋白酶处理部分组织使细胞分散成单个
【解析】 在动物细胞培养过程中，含5%的CO2的恒温培养箱中可以调控温度，其中CO2可以调节培养液的pH，故A正确；动物组织培养过程中加入诱导因子可以诱导组织分化，故B错误；传代培养的细胞因为遗传物质可能发生变化，因此并不接近体内细胞，故C错误；动物细胞培养时，需要用到胰蛋白酶处理使细胞分散成单个细胞，故D错误。
【答案】 A
12．下列是动物细胞培养过程所用的工具酶是( )
A．限制性内切酶 B．DNA连接酶
C．胰蛋白酶 D．果胶酶
【解析】 明确限制性内切酶、DNA连接酶、果胶酶和胰蛋白酶的功能动物细胞培养过程中，需要用胰蛋白酶处理动物组织使其分散成单个细胞。【来源：21cnj*y.co*m】
【答案】 C
13．在动物细胞培养过程中，使用胰蛋白酶的目的是( )
A．使动物组织分散为单个细胞进行培养
B．去掉细胞壁成为原生质体
C．去掉细胞膜暴露出原生质体，便于细胞融合
D．促进蛋白质水解为多肽
【解析】 在动物细胞培养过程中使用胰蛋白酶处理的目的是使动物组织分散为单个细胞，进行悬浮培养。
【答案】 A
14．动物细胞的培养常用于生理、病理、药理等方面的研究。如图是动物细胞培养的部分过程。 【导学号：99310025】21*cnjy*com
(1)图中A与B处理所用的物质是________。
(2)在细胞的分裂增殖过程中，为了确定DNA合成的时间长短，加入以3H标记的________(从腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶中选一种)最合适。
(3)图中分装的过程称为________培养，成活的细胞叫做________，一般能传40～50代，其遗传物质______(填“改变”或“不变”)。但在培养到50代后，细胞会往癌变方向发展，此时的细胞团叫做________，其遗传物质______(填“改变”或“不变”)。人类保存的细胞一般是________代以内的细胞，采取的主要保存措施是____________。
【解析】 将组织取出来后，先用胰蛋白酶等处理使组织分散成单个细胞，然后配制成一定浓度的细胞悬浮液，再将该悬浮液放入培养瓶中，这个过程称为原代培养。把原代培养增殖的细胞定期用胰蛋白酶从瓶壁上脱离下来，制成悬浮液，分装到两个或两个以上的培养瓶中培养，这称为传代培养。原代培养的细胞一般传至10代左右就不容易传下去了，细胞的生长会出现停滞，大部分细胞衰老死亡，极少数存活，能传到40～50代，这种传代细胞叫做细胞株。50代后又出现不能再传下去的现象，但是有部分细胞的遗传物质发生了改变，并具有癌变的特点，有可能在适宜的培养条件下无限制地传下去，这种传代细胞称为细胞系。另外，细胞增殖的过程中，DNA复制所需原料为四种脱氧核苷酸，其中胸腺嘧啶是DNA所特有的，所以用3H标记的胸腺嘧啶确定DNA合成的时间长短最合适。【出处：21教育名师】
【答案】 (1)胰蛋白酶 (2)胸腺嘧啶 (3)传代 细胞株 不变 细胞系 改变 10 降低温度【版权所有：21教育】
15．据美国25个州的调查，吸烟开始年龄与肺癌死亡率呈负相关，若将不吸烟者肺癌死亡率定为1.00%时，15～19岁开始吸烟者为19.68%,20～24岁为10.08%,25岁以上为4.05%。说明吸烟开始年龄越早，肺癌发生率与死亡率越高。吸烟会诱发许多症的发生，某科研小组欲通过实验验证。21教育名师原创作品
(1)实验材料。一定浓度的香烟烟雾冷凝物质(用生理盐水配制)、小白鼠的乳腺细胞悬液、生理盐水、显微镜、含培养基的培养瓶若干个等。21*cnjy*com
(2)实验原理：动物细胞经过多代培养后，细胞如果发生癌变，则细胞形态会发生改变，细胞不能贴壁生长。
(3)实验目的：___________________________________________________。
(4)实验步骤(动物细胞培养具体过程不要求叙述)
①…
(5)设计一张记录实验结果的表格
【解析】 (3)本实验属于验证类实验，根据题意和实验材料可以推知实验目的是：验证香烟烟雾冷凝物质会促进小白鼠乳腺细胞的癌变。21教育网
(4)根据实验目的，本实验应分成两组，自变量是一定浓度的香烟烟雾冷凝物质，对照组加入等量的生理盐水，培养一段时间后，观察细胞的形态和贴壁生长情况。
(5)设计表格时，应包含自变量和因变量，即实验组(一定浓度的香烟烟雾冷凝物质)和对照组，因变量为细胞形态和是否贴壁生长即可。
【答案】 (3)验证香烟烟雾冷凝物质会促进小白鼠乳腺细胞的癌变
(4)①取含有培养基的培养瓶两个均放入等量的小白鼠乳腺细胞悬液，编号A和B。
②在A瓶中加入一定量一定浓度的香烟烟雾冷凝物质，在B瓶中加入等量的生理盐水。
③放在相同条件下培养一段时间(多次培养后)，用显微镜观察细胞形态的变化和观察细胞是否正常贴壁生长
(5)A、B两组细胞形态和细胞贴壁生长记录表
编号
处理
结果观察
细胞形态
的变化
细胞是否
贴壁生长
A
一定量一定浓度的
香烟烟雾冷凝物质
B
等量的生理
盐水作对照
第二章 细胞工程
第一节 动物细胞培养
1．简述动物细胞培养的基本条件和过程。(重点)
2．说明细胞株与细胞系的特点和区别。(难点)
3．简述动物细胞培养的意义。
动 物 细 胞 培 养 的 概 念 与 基 本 条 件
1．动物细胞培养的概念
细胞培养是细胞工程中最基础的技术，它是把机体的某一组织或器官取出，分散为单个细胞，使其在人工培养条件下继续生存、生长甚至增殖的过程。【来源：21·世纪·教育·网】
2．细胞培养的基本条件
(1)严格的无毒无菌条件
离体培养的细胞已失去了对微生物和有毒物质的防御能力。
(2)基本营养物质和生长因子
(3)适宜的温度和酸碱度
(4)气体环境
探讨：动物细胞培养时采取哪些措施得到无菌、无毒的环境？
提示：(1)对培养液、所有的培养用具进行无菌处理。
(2)在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。
(3)定期更换培养液，以清除代谢产物，防止对细胞自身造成伤害。
探讨：动物细胞进行培养时为什么通常添加动物血清？
提示：血清中由于含有许多未知成分，会对细胞的生长和增殖有促进作用。
一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件：(1)无菌、无毒的环境；(2)营养，如需要糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。在使用合成培养基时，通常需加入血清、血浆等一些天然成分；(3)适宜的温度和pH；(4)适宜的气体环境。
1．下列关于动物细胞培养液的叙述，不正确的是( )
A．为了防止培养过程中出现细菌污染，可以在培养液中添加抗生素
B．细胞培养液中必须有糖、氨基酸等化合物以及动物血清等天然成分
C．空气中再混入5%的CO2主要作用是维持培养液的pH
D．培养液应该定期更换防止代谢产物积累对细胞自身造成危害
【解析】 动物细胞培养液通常需要加入动物血清、血浆，有时也采用无血清培养。
【答案】 B
2．体外培养小鼠肝脏细胞，对于研究器官的生理、病理过程及其机制意义重大。下图是一个培养新鲜小鼠的肝脏的装置示意图。请回答下列问题。21cnjy.com
(1)操作前，要将小鼠肝脏切成小薄片，并且用________酶处理，获得单个细胞，有利于肝脏细胞_______________________________________________21·世纪*教育网
________________________。
(2)图中的培养液相当于小鼠体内肝脏细胞直接生活的________，其理化性质主要包括____________________等三个方面。www-2-1-cnjy-com
(3)气室中充入5%CO2和95%O2，其中O2的作用是
______________________________________________________________，
其反应式为：__________________________________________________。
(4)在培养过程中要在无菌无毒的环境中进行，通常还选择合适的菌种，在培养液中添加一定量的抗生素，目的是_________________________________。【来源：21cnj*y.co*m】
此外还要定期更换培养液，以便清除________________________________，
防止对肝细胞造成伤害。
(5)有机物X有毒性，可诱发染色体断裂。利用上图所示装置和提供的下列材料用具，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用。21教育名师原创作品
材料用具：肝脏小块，外周血淋巴细胞，淋巴细胞培养液，植物凝集素(刺激淋巴细胞分裂)；显微镜，载玻片，盖玻片，玻璃皿，滴管；吉姆萨染液(使染色体着色)，有机物X溶液等。实验过程：
①在淋巴细胞培养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞，取4等份，备用。
②利用甲、乙、丙、丁4组按上图所示装置。按下表步骤操作(“√”表示已完成的步骤)。
甲
乙
丙
丁
步骤一：加入肝脏培养液
√
√
√
√
步骤二：加入有机物X溶液
√
√
步骤三：放置肝脏小块
√
上表中还需进行的操作是_________________________________________，
作为对照组。
③培养一段时间后，取4组装置中的等量培养液，分别添加到4等份备用的淋巴细胞培养液中继续培养。
④一段时间后取培养到________期的淋巴细胞分别染色、制片。在显微镜下观察________________，并对比分析。若_______________________________
_______________________________________________________________，
则说明肝脏小块对有机物X具有解毒作用。
【解析】 (1)将肝脏组织分解成单个细胞用胰蛋白酶处理，有利于肝脏细胞充分接触营养液，吸收氧气和营养物质、排出CO2和代谢废物。21世纪教育网版权所有
(2)培养液是细胞生活的直接环境，相当于内环境，内环境的理化性质包括渗透压、温度、酸碱度三个方面。
(3)动物细胞培养的气体环境包括氧气和二氧化碳，氧气的作用是细胞进行有氧呼吸所必需的，有氧呼吸反应式为21·cn·jy·com
C6H12O6＋6O2＋6H2O12H2O＋6CO2＋能量
(4)培养基中加抗生素的作用是抑制细菌生长或者防止污染，定期更换培养液目的是清除肝细胞的代谢产物对肝细胞造成伤害。【版权所有：21教育】
(5)由表中各步骤所加物质可知，缺少只向乙(或丁)组装置中放置与甲组等体积的小鼠肝脏小块的对照。植物凝集素能刺激淋巴细胞分裂，可用显微镜观察有丝分裂中期染色体的形态和数目来判断肝脏是否具有解毒作用，若丙组淋巴细胞出现异常，而甲组的淋巴细胞正常，则说明肝脏小块对有机物X具有解毒作用。21*cnjy*com
【答案】 (1)胰蛋白 充分接触营养液，吸收氧气和营养物质、排出CO2和代谢废物
(2)组织液(或内环境) 渗透压、温度、pH或者酸碱度
(3)小鼠肝细胞进行有氧呼吸所必需
反应式为：C6H12O6＋6O2＋6H2O12H2O＋6CO2＋能量
(4)为了抑制细菌生长或者防止污染 肝细胞的代谢产物
(5)只向乙(丁)组装置中放置与甲组等体积的小鼠肝脏小块，而丙组不添加 有丝分裂中 染色体形态和数目 丙组淋巴细胞出现异常，而甲组的淋巴细胞正常
动 物 细 胞 培 养 的 过 程 与 意 义
1．细胞培养的过程
(1)过程图解
(2)过程分析
①原理：细胞的有丝分裂。
②阶段：包括原代培养和传代培养两个阶段。
③培养细胞生长的特点：贴壁生长和接触抑制。
④培养结果：形成了细胞株或细胞系。
⑤冻存及复苏：保存细胞的措施主要是降低温度。复苏时，将冻存细胞迅速放入37_℃温水中解冻。
2．细胞培养的意义
(1)生产生物制品。如酶、生长因子、疫苗、单克隆抗体等。
(2)进行有毒物质和药物的检测。
(3)应用于临床治疗。如利用患者的皮肤细胞培养的人工皮肤，治疗大面积烧伤或烫伤病人，可避免免疫排斥反应。www.21-cn-jy.com
(4)应用于细胞生物学的研究。如细胞全能性的揭示等。
动物细胞的培养过程可用下面的流程图表示：
探讨：为什么要将动物组织分散成单个细胞？
提示：分散后能与培养液充分接触，更易进行物质交换。
探讨：动物胚胎或幼龄动物的器官或组织剪碎后用胰蛋白酶处理的目的是什么？
提示：动物胚胎或器官剪碎后用胰蛋白酶分解组织细胞间质中的胶原蛋白，从而使组织分散成单个细胞。
探讨：所有细胞的生长都存在接触抑制吗？
提示：癌细胞不具有接触抑制的特点。
1．培养过程
(1)原理：细胞增殖。
(2)选材：一般取自幼龄动物的器官或组织，因为这些组织或器官的生命力旺盛，分裂能力强。
(3)将动物细胞分散成单个细胞培养的原因：
①保证细胞所需要的营养供应。
②保证细胞内有害代谢产物的及时排出。
2．相关概念的辨析
(1)原代培养和传代培养：
①含义不同：
a．组织细胞分散成单个细胞后的初次培养称为原代培养。
b．细胞生长到贴满瓶壁时用胰蛋白酶处理，继续培养的过程称为传代培养。
②细胞增殖特点不同：
a．原代培养：细胞分裂旺盛，一般表现为细胞贴壁生长和接触抑制。
b．传代培养：传至10～50代时，细胞增殖缓慢，甚至完全停止，此时细胞普遍表现为衰老和凋亡特征，但也有少部分细胞会发生突变，会朝着等同于癌细胞的方向发展。
(2)贴壁生长及接触抑制
①贴壁生长：动物细胞在液体培养基中悬浮生长一段时间之后，大部分细胞会贴附在培养瓶壁上生长。
②接触抑制：细胞进行有丝分裂，数目增加到表面相互接触时，停止分裂增殖，出现接触抑制现象。
1．下列有关动物细胞培养的叙述中，不正确的是( )
A．用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织
B．将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞
C．在培养瓶中要定期用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离，制成悬浮液
D．动物细胞培养只能传50代左右，所培养的细胞会衰老死亡
【解析】 胚胎或幼龄动物的器官或组织细胞与成体细胞相比具有较强的分生能力，所以动物细胞培养时一般采用胚胎或幼龄动物的器官或组织细胞；将所取的组织先用胰蛋白酶进行处理，因为胰蛋白酶可以分解组织细胞间质中的胶原蛋白，从而使组织分散成单个细胞，有利于进行培养；动物细胞培养传至50代左右，大部分会衰老、死亡，但有极少数细胞(细胞系)能够生存下来，可以继续培养。21教育网
【答案】 D
2.回答下列有关动物细胞培养的问题。
(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面________时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的________。此时，瓶壁上形成的细胞层数是________。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是______________________。
(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现______________的现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成________________细胞，这种细胞的黏着性________，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量________。2·1·c·n·j·y
(3)在细胞培养过程中，通常在________条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中________的活性降低，细胞________的速率降低。21*cnjy*com
(4)给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤组织当作___________________________________进行攻击。【出处：21教育名师】
【解析】 (1)动物细胞培养过程中具有贴壁生长和接触抑制的特点，若要进行传代培养应先用胰蛋白酶处理，使其从瓶壁上分离下来。
(2)在传代培养过程中，随着传代次数的增多，绝大多数细胞停止分裂，进而衰老甚至死亡，极少数细胞遗传物质发生改变，克服细胞寿命的自然极限，获得不死性，这种细胞黏着性降低，细胞膜表面的蛋白质(糖蛋白)减少。
(3)低温可以抑制酶的活性，从而降低细胞的新陈代谢速率。
(4)皮肤移植后发生排斥反应，是因为机体把移植的皮肤组织当作抗原进行攻击。
【答案】 (1)相互接触 接触抑制 单层(或一层) 胰蛋白酶
(2)衰老甚至死亡 不死性 降低 减少
(3)冷冻(或超低温、液氮) 酶 新陈代谢
(4)抗原
1．在动物细胞培养过程中，下列处理不恰当的是( )
【导学号：99310021】
A．培养液和培养用具要进行无菌处理
B．提供种类齐全的营养物质
C．提供纯氧以保证细胞的呼吸作用
D．保证提供适宜的温度和pH
【解析】 动物细胞培养需要无菌条件，因此培养液和培养用具要进行无菌处理，故A正确；动物细胞新陈代谢需要各类营养物质，因此需要提供种类齐全的营养物质，故B正确；动物细胞培养需要一定的气体环境，即95%的氧气和5%的二氧化碳，故C错误；动物细胞培养需要适宜的温度和pH，故D正确。2-1-c-n-j-y
【答案】 C
2．在动物细胞培养中下列叙述正确的是( )
A．动物细胞培养的目的是获得大量的细胞分泌蛋白
B．动物细胞培养前要用胰蛋白酶处理使细胞分散
C．细胞遗传物质的改变发生于原代培养过程中
D．培养至50代后能继续传代的传代细胞叫细胞株
【解析】 动物细胞培养的目的是获得大量的细胞；细胞遗传物质的改变发生于传代细胞的细胞系中；培养至50代后仍能继续传代的传代细胞叫细胞系。
【答案】 B
3.右图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据此回答。
(1)容器A中放置的是动物器官或组织。它一般取自____________________。
(2)容器A中的动物器官或组织首先要进行的处理是__________，然后用________酶处理，这是为了使细胞分散开来，这样做的目的是_______________。
(3)培养首先在B瓶中进行，瓶中的培养基成分有____________________等。
(4)为了把B瓶中的细胞分装到C瓶中，用________处理，然后配制成________，再分装。
(5)在C瓶中正常培养了一段时间后，发现细胞增殖缓慢以至于完全停止，少数细胞________发生变化获得不死性。
【答案】 (1)胚胎或幼龄动物的器官或组织
(2)剪碎组织 胰蛋白 使细胞与培养液充分接触
(3)促生长因子、糖、氨基酸、无机盐和动物血清
(4)胰蛋白酶 细胞悬液
(5)形态、结构(或遗传物质)
4．某研究小组进行药物试验时，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，甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。请回答下列有关动物细胞培养的问题：
(1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养，培养液及其它培养条件均相同。一段时间后，观察到甲细胞数量比乙细胞数量________。
(2)在动物细胞培养时，为了补充合成培养基中缺乏的物质，通常在合成培养基中加入适量的____________。细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是_______________________________________________________。
(3)在两种细胞生长过程中，当乙细胞铺满瓶壁时，其生长________________。药物试验需要大量细胞，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)已知癌细胞X基因过量表达与肝肿瘤的发生密切相关，要试验一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响，可将甲细胞分为A、B两组，A组细胞培养液中加入____________，B组细胞培养液中加入无菌生理盐水，经培养后，从A、B两组收集等量细胞，通过分别检测X基因在A、B两组细胞中的________或________合成水平的差异，确定Y的药效。
【解析】 (1)因为甲细胞是癌细胞，没有接触抑制现象，所以一段时间后，观察到甲细胞数量比乙细胞数量多；
(2)在动物细胞培养时，通常在合成培养基中加入适量动物血清，因动物细胞所需要的有些物质还不清楚；细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是维持培养液pH；
(3)乙细胞铺满瓶壁时，其生长停止，因发生了接触抑制；甲细胞比乙细胞可以传代的次数更多；肝脏组织块制备肝细胞悬液用胰蛋白酶消化处理，使细胞分散开，以利于培养；
(4)A组细胞培养液中加入Y作为实验组；通过分别检测X基因在A、B两组细胞中的转录产物mRNA或表达产物相应的蛋白质合成水平的差异，进而确定Y的药效。
【答案】 (1)多 (2)动物血清 维持培养液pH
(3)停止 多 胰蛋白酶 (4)Y mRNA 蛋白质
课堂小结：
网络构建
核心回扣
1.在进行体外培养时，必须模拟细胞在体内生存的良好环境和物质代谢过程，为其提供必需的营养物质、适宜的酸碱度、渗透压、温度、二氧化碳以及严格的无菌条件。
2.细胞的培养过程分为原代培养和传代培养。
3.体外培养的细胞生长特点是贴壁生长和接触抑制。
4.应用细胞培养技术可生产生物制品，进行有毒物质和药物检测、人工皮肤的移植等。
课件38张PPT。知识点一知识点二学业分层测评当堂即时达标最基础 组织或器官 单个细胞 增殖 微生物 有毒物质 生长因子 葡萄糖 维生素 核苷酸 动物血清 鸡胚浸出液等 36.5 ℃±0.5 ℃ 7.2～7.4 呼吸作用 维持培养基的pH 原代培养 传代培养 贴壁生长 接触抑制 细胞株 细胞系 降低温度 37 ℃温水 生长因子 疫苗 有毒物质 药物 患者 免疫排斥 细胞生物学 学业分层测评(五)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．下列有关植物细胞全能性的叙述，正确的是( )
A．只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全部基因
B．高度分化的细胞处于离体状态时不能表现出全能性
C．植物细胞的全能性是植物组织培养技术的理论基础之一
D．配子不能表现出全能性的原因是它所含的基因比体细胞减少一半
【解析】 配子也具有发育成完整个体所必需的全部基因，花药离体培养证明配子也具有并且能表现出全能性，细胞表达全能性的首要前提是处于离体状态。
【答案】 C
2．通过植物组织培养技术繁育农作物，其优点不包括( )
A．加快繁育速度 B．保持亲本优良性状
C．培育出无病毒植株 D．改变植物的基因型
【解析】 植物组织培养不能改变植物的基因型。
【答案】 D
3．下列属于组织培养的是( )
A．花粉培育成单倍体植株
B．芽发育成枝条
C．根尖分生区发育成成熟区
D．未受精卵发育成植株
【解析】 植物组织培养的过程简要概括为：离体的植物器官、组织或细胞经脱分化，形成愈伤组织，然后经再分化，形成根、茎、芽等器官，并进一步培养出完整的植株。花药离体培养是组织培养的新技术，花药细胞具有全能性；芽发育成枝条、根尖分生区发育成成熟区是正常的生长过程；未受精卵发育成植株是孤雌生殖。21cnjy.com
【答案】 A
4．要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要( ) A．具有完整细胞核的细胞
B．离体状态
C．导入外源基因
D．一定的营养物质和激素
【解析】 要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，需要具有完整细胞核的细胞，细胞处于离体状态，培养基中含有一定的营养物质和激素。【来源：21·世纪·教育·网】
【答案】 C
5．离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的( )
A．消毒灭菌 B．适宜的温度
C．充足的光照 D．适宜的养料和激素
【解析】 植物组织培养技术是将植物离体的器官、组织或细胞，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，培养成完整植株的技术。解答本题的方法和技巧：形成愈伤组织，需要在消毒灭菌条件下进行是肯定的，因为只有在消毒灭菌条件下，才能保证培养出的组织细胞是正常的组织细胞，否则培养基内将长出许多霉菌，与离体细胞争夺营养与生存空间，形不成愈伤组织。由于此阶段形成的是愈伤组织，并没有形成具有根、茎、叶的植物体，因此不需要光照。www.21-cn-jy.com
【答案】 C
6．下列关于植物组织培养的叙述，错误的是( )
A．外植体可以来自于植物的任何细胞
B．培养应在无菌条件下进行
C．以花粉作为外植体可得到单倍体植株
D．不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同
【解析】 植物组织培养的原理是细胞的全能性，所以作为植物组织培养的细胞必须有完整的细胞核。
【答案】 A
7．下列关于植物组织培养技术产生新个体的叙述错误的是( )
A．属于无性生殖
B．主要理论依据是植物细胞具有全能性
C．培养过程中由于人工培养基含大量营养，不需光照就能发育成完整植株
D．人工培养基中含植物生长发育所需的全部营养物质，包括矿质元素、糖、维生素等
【解析】 植物组织培养属于无性生殖，依据的理论基础为细胞的全能性；在人工培养基中含有植物生长发育所需的全部营养物质；组织培养的脱分化阶段不需要光，但是再分化阶段需要光。2·1·c·n·j·y
【答案】 C
8．下图为植物组织培养过程，有关说法不正确的是( )
A．B试管中细胞全能性最高
B．D试管中培育出的个体都是纯合子
C．A→B的过程不需要光照
D．A→D的细胞分裂都是有丝分裂
【解析】 D试管中的试管苗是通过植物组织培养而培育成的，植株的基因型相同，但不一定是纯合子。
【答案】 B
9.右图是人工种子的结构简图，对其叙述不正确的是( )
【导学号：99310029】
A．人工种子的胚乳中含有胚状体发育所需要的营养物质，还可以添加农药和植物激素
B．人工种子可以工业化生产，播种人工种子可节省大量粮食
C．人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题
D．人工种子的胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构
【解析】 人工种子是在植物组织培养过程中，愈伤组织再分化发育到球状胚体阶段，包上人工种皮而成。人工种子的胚状体已经分化出了胚芽、胚根和胚轴等结构。
【答案】 D
10．用植物激素诱导烟草组织体外培养的实验结果如下。
实验组别
1
2
3
4
激素种类及
浓度关系
6-BA
6-BA＞
IBA
6-BA＝
IBA
6-BA
＜IBA
结果
组织块产生愈伤组织
愈伤组织分化出芽
愈伤组织不断生长
愈伤组织有长根趋势
(1)6-BA属于________类激素，其作用是________。
(2)IBA属于__________类激素，它在本实验中的作用是________。
(3)在植物组织培养中，脱分化作用的激素组合是实验________和实验________中的激素浓度关系，再分化时可用的激素组合是实验________和实验________中的激素浓度关系。
(4)植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有________，它的成分至少应该含有________、________等。21·cn·jy·com
(5)判断愈伤组织是否产生，依据是看是否产生了____________________________的细胞。www-2-1-cnjy-com
【解析】 此题考查植物组织培养过程中所需要的条件。在培养过程中，组织细胞除需要无机物和小分子有机物外，还需要调节细胞脱分化、再分化的细胞分裂素类和生长素类植物激素。当细胞分裂素与生长素共同作用且浓度大体相等时，能强烈促进愈伤组织的形成；当细胞分裂素浓度与生长素浓度比值高时，有利于芽的分化；当细胞分裂素浓度与生长素浓度比值低时，有利于根的分化。21*cnjy*com
【答案】 (1)细胞分裂素 促进细胞分裂 (2)生长素 促进生根 (3)1 3 2 4 (4)营养物质 小分子有机物 矿质元素 (5)排列疏松、无定形、高度液泡化
[能力提升]
11．下图为某植物的培育过程，请据图判断下列说法中错误的是( )
A．A→F不能体现细胞的全能性
B．C中是高度液泡化的薄壁细胞
C．植株A和F中的染色体组数不同
D．植株F一般不能直接应用于生产
【解析】 A→F为花药的离体培养过程，能体现细胞的全能性。该过程为：花药细胞愈伤组织试管苗F植株，但F植株是单倍体植株，植株弱小且高度不育，一般不能直接应用于生产，需经秋水仙素处理其幼苗得到可育的纯合子，方可应用于生产。
【答案】 A
12．下面是将四倍体兰花的叶片通过植物组织培养形成植株的示意图，相关叙述中正确的是( )
A．②阶段会发生减数分裂过程
B．①阶段需要生长素而③阶段需要细胞分裂素
C．此过程体现植物细胞具有全能性
D．此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体
【解析】 ②阶段形成胚状体是细胞分裂和分化的结果，不会发生减数分裂过程；①③阶段都需要生长素和细胞分裂素的参与，但不同阶段需要的比例不同；花药离体培养得到的植株为单倍体；此过程是由离体的结构发育成完整植株，因此体现了植物细胞的全能性。
【答案】 C
13．甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程没有涉及细胞的( )21·世纪*教育网
A．有丝分裂 B．分化
C．减数分裂 D．全能性
【解析】 在这个过程中通过细胞的有丝分裂增加细胞的数目，通过细胞的分化使来自同一细胞的这些细胞的功能发生差异最终形成完整的植株，这也体现了植物细胞的全能性。减数分裂只发生在有性生殖细胞的形成过程中。2-1-c-n-j-y
【答案】 C
14．基因型为AaBb的水稻(含24条染色体)的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗(如图所示)，请回答下列问题： 【来源：21cnj*y.co*m】
(1)愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得________________等营养物质。【出处：21教育名师】
(2)要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有________和________两类激素。
(3)愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是
________________能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。
(4)试管苗的细胞核中含________条脱氧核糖核苷酸链。
(5)培育成的试管苗可能出现的基因型有______________________________
________________________________________________________________。
【解析】 要准确解答此题需要从以下几个方面入手：
①愈伤组织的形成过程中，不断地从培养基中吸取营养物质。供生物细胞生活的营养物质主要有无机物(水、无机盐)、有机物(糖类、脂类、蛋白质、维生素)等物质。
②植物激素的种类很多，要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有细胞分裂素和生长素两大类激素。
③试管苗是花药离体培养后得到的单倍体植株。它有叶绿体，可以进行光合作用。
④单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，由水稻的基因型为AaBb可知此水稻为二倍体。已知水稻的体细胞中含有24条染色体，则单倍体细胞中含有12条染色体，12个DNA分子。每个DNA分子由两条平行的脱氧核糖核苷酸链盘旋而成，所以试管苗的细胞核中含有24条脱氧核糖核苷酸链。试管苗的部分细胞可进行有丝分裂，G2期的细胞核中含有24个DNA分子，则此时含有48条脱氧核糖核苷酸链。基因型为AaBb的水稻产生配子时，依据基因的自由组合定律可知，雌雄配子各有四种，即AB、aB、Ab、ab。
【答案】 (1)水、无机盐、维生素和小分子有机物
(2)细胞分裂素 生长素 (3)叶绿体
(4)24或48 (5)AB、aB、Ab、ab
15．回答下列有关植物组织培养的问题。
(1)植物组织培养的原理是__________________，用于植物组织培养的植物材料和条件是____________。21教育网
(2)组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称为________。
(3)在再分化阶段所用培养基中，含有植物激素X和植物激素Y。逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如图所示。据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系：【版权所有：21教育】
①当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时，
_______________________________________________________________。
②当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时，
_______________________________________________________________。
③当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时，
_______________________________________________________________。
(4)若植物激素Y是生长素，在植物组织培养中其主要作用是___________________________________________________________________；
则植物激素X的名称是________。
(5)生产上用试管苗保留植物的优良性状，其原因是
_______________________________________________________________。
【解析】 (1)在植物组织培养中，原理是细胞的全能性。人们将离体的植物组织、器官、细胞进行培养的过程是植物组织培养；(2)植物组织培养的核心过程是脱分化与再分化，脱分化指由分化状态变为未分化状态，再分化指由未分化状态变为分化状态；(3)仔细分析所给示意图，可知植物激素X与植物激素Y浓度比为1时，有利于愈伤组织的形成，大于1时有利于细胞群分化出芽，小于1时有利于细胞群分化出根；(4)生长素在植物组织培养中的主要作用是促进细胞生长、分裂和分化，植物组织培养过程中除需要生长素外还需要细胞分裂素，二者共同起作用；(5)植物组织培养是一种无性繁殖技术，有利于保持亲本的优良性状。21世纪教育网版权所有
【答案】 (1)植物细胞的全能性 离体的植物组织、器官和细胞 (2)脱分化 (3)①未分化细胞群经分裂形成愈伤组织 ②未分化细胞群分化形成芽21教育名师原创作品
③未分化细胞群分化形成根 (4)促进细胞的生长(伸长)、分裂和分化 细胞分裂素 (5)组织培养形成试管苗的过程属于无性繁殖，后代不发生性状分离21*cnjy*com
第二节 植物组织培养
1．理解植物细胞全能性的含义。
2．简述植物组织培养的过程。(重点)
3．说出植物组织培养技术的应用。(难点)
植 物 细 胞 的 全 能 性 与 植 物 组
织 培 养 技 术
1．植物细胞的全能性
(1)含义
植物体的每一个活细胞都具有形成完整植物体的遗传潜能。
(2)物质基础
植物体的全部体细胞都具有发育为完整个体所必需的全套遗传物质。
(3)现实表现
①在植物体内，细胞分化成为不同的组织和器官。
②原因：基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。
(4)体现全能性的必需条件
①脱离原来组织器官的束缚，成为游离状态。
②一定的营养条件和植物激素的诱导。
2．植物组织培养技术
(1)植物组织培养的概念
①培养对象：外植体(即离体的植物器官、组织或细胞)。
②条件：a.无菌，b.含有营养物质的培养基，c.适宜的光照、温度、湿度等环境条件。
③结果：形成完整植株。
④核心：诱导脱分化和再分化。
(2)原理
植物细胞的全能性。
(3)过程
探讨：植物的种子能发育成完整的植株，是否体现了细胞的全能性？为什么？
提示：没有，因为种子中的胚已完成了早期发育，相当于新植物体的幼体，发育成完整植株的过程，相当于植物的长大。21世纪教育网版权所有
探讨：美国科学家将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成了完整植株，培养过程如下图所示。2·1·c·n·j·y
此实验说明了什么问题？
提示：分化的植物细胞仍具有全能性。
探讨：在菊花的组织培养操作完成了3～4天后，观察同一温室中的外植体，发现有的瓶内外植体正常生长，有的瓶内外植体死亡，你认为外植体死亡的原因可能有哪些？
提示：接种时培养基灭菌不彻底；接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体；培养过程中保持温度、pH的适宜，但没有及时调整各种营养物质和激素的比例。
1．植物细胞全能性表达所需条件
(1)体细胞未表现全能性的原因：基因的选择性表达。
(2)体现细胞全能性的条件：
材料
离体的细胞、组织或器官
培养基
种类齐全、比例合适的营养物质及一定的植物激素
外界条件
①无菌操作
②光照：愈伤组织培养最初避光培养，后期见光培养
③适宜的湿度、温度
2.脱分化和再分化的比较
过程名称
过程
形成体特点
脱分化
离体细胞→
愈伤组织
排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团
再分化
愈伤组织→
幼芽或胚状体
有根、芽或有生根发芽的能力
3.植物组织培养应注意的问题
(1)无菌：植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌，接种过程进行严格的无菌操作。www.21-cn-jy.com
(2)取材：外植体的遗传特征、取材位置都会影响愈伤组织的再分化能力。
(3)营养比：培养基中必须含有植物生长发育所需要的全部营养物质，其中生长素和细胞分裂素用量的比例对器官的生成起决定作用。21·世纪*教育网
(4)光照时期：愈伤组织培养最初避光培养，后期见光培养。
(5)培养顺序：试管苗培养，要先进行生芽培养，再进行生根培养，试管苗培养要在光照条件下进行。
1．下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是( )
A．玉米种子萌发长成新植株
B．小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞
C．小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株
D．胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株
【解析】 玉米种子萌发长成新植株不能体现体细胞全能性。小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞，并没有发育成个体，所以不能体现细胞全能性。小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株体现的是植物生殖细胞的全能性。www-2-1-cnjy-com
【答案】 D
2．下图所示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。【来源：21cnj*y.co*m】
(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________和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和________两类植物激素。21·cn·jy·com
(2)此过程依据的原理是__________________。A和B阶段主要进行的分裂方式是________，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞________等。【版权所有：21教育】
(3)此过程要无菌操作，主要是指对____________进行灭菌消毒。B阶段需要光照，原因是______________________________________________________21教育名师原创作品
_______________________________________________________________。
(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________的结果。
【解析】 此题综合考查了植物组织培养过程，所需条件等方面的知识。植物组织培养是用离体的植物组织、器官或细胞接种到经消毒灭菌的培养基中，培养基含有供组织细胞生长发育所需要的无机物和小分子有机物，还有供调节细胞脱分化和再分化的细胞分裂素和生长素。由外植体发育到试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织经细胞有丝分裂和分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶片中叶绿素的合成需要光照条件。
【答案】 (1)无机物 生长素
(2)植物细胞的全能性 有丝分裂 分化
(3)培养基 芽发育成叶，叶片的叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件 (4)选择性表达
物 组 织 培 养 的 应 用
1．植物快速繁殖
建立植物的无性繁殖系。
2．培育无病毒植株
植物分生组织的生长点细胞一般不含病毒，取生长点等无病毒部位培养，可获得大量无病毒植株。
3．生产植物产品
植物在代谢过程中产生一些有机化合物，如人参皂甙、奎宁等，可用作药物、杀虫剂等。
4．制造人工种子
组织培养产生的胚状体结构，外面包裹提供养分的胶囊，再包上一层具有保护功能的外膜，形成类似于种子的球状结构，可解决有些优良品种育种困难的问题。
探讨：人们利用植物的快速繁殖技术来进行工厂化育苗生产，这是利用了该项技术的哪些特点？
提示：快速繁殖技术的特点：①繁殖速度快；②“高保真”(因为是无性繁殖)；③不受自然生产季节的限制(因为在具有一定人工设施的室内生产)。21教育网
探讨：常采用茎尖组织培养技术来去除病毒，为什么？
提示：在茎尖分生组织中，细胞繁殖十分迅速，病毒还来不及侵入，因此就成为植物体相对无病毒的特殊区域。
探讨：人工种子之所以神奇，是由于它具有天然种子不可比拟的特点，想一想，它们具有哪些特点？
提示：①它解决了有些作物品种某些遗传性状的改变、繁殖能力差、结籽困难或发芽率低等问题。
②人工种子可以工业化生产，提高农业的自动化程度。
③人工胚乳中除含有胚状体发育所需的营养物质外，还可以添加各种附加成分。
④用人工种子播种可以节约粮食。
快速繁殖与作物脱毒、人工种子、单倍体育种
(1)作物脱毒、人工种子、单倍体育种的培育过程均采用快速繁殖的技术。作物脱毒主要是强调快速繁殖的取材一定是无毒的(如茎尖、根尖)，这样才能繁殖出无毒的幼苗。
(2)人工种子采用的也是快速繁殖的技术，但是只需培育得到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽，包上人工种皮就可形成人工种子。人工种子与快速繁殖得到的幼苗一样能保持亲本的优良性状，另外还不受气候、季节和地域的限制。【来源：21·世纪·教育·网】
(3)单倍体育种的优点是后代无性状分离，都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短育种年限。单倍体育种从本质上说属于无性生殖，但这一点与快速繁殖有所区别。单倍体育种首先要进行花药离体培养，采用的还是快速繁殖的技术，然后用秋水仙素处理，获得纯合子。
1．下列有关植物细胞工程应用的叙述不正确的是( )
A．植物快速繁殖具有高效、快速的特点
B．用组织培养技术繁殖的植物体不产生突变
C．用马铃薯、草莓的茎尖培养可获得脱毒苗
D．利用组织培养获得的胚状体可制造人工种子
【解析】 在植物的组织培养过程中会发生细胞分裂的过程，而在细胞分裂过程中有可能会发生基因突变。
【答案】 B
2.人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体，它能像种子一样萌发生长，长成植物。人工种子的核心部件是个被外层物包埋的具有类似于胚功能的胚状体。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的“人工种子”。
(1)人工种子依据的原理是_________________________________________，
培育胚状体利用了___________________________________________技术。
(2)包埋胚状体的胶质可看作自然种子的哪部分结构？
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)如果外植体是植物的茎尖，通过①的处理可使细胞彼此分离，①过程中可加入( )
A．蛋白酶 B．淀粉酶
C．果胶酶 D．胰蛋白酶
(4)②过程表示脱分化过程，其实质是_______________________________；
③表示再分化过程，其实质是_____________________________________。
(5)由人工种子萌发成的植株是否一定可育？_________________________。
【解析】 (1)人工种子能发育成完整植株，说明其细胞内含有个体发育所需要的全部遗传物质，因此依据的原理是细胞的全能性，人工种子是经过植物组织培养技术得到的。
(2)包裹胚状体的胶质有保护胚状体的作用，同时又可以为胚状体提供营养物质，所以可看成种皮及胚乳或子叶。2-1-c-n-j-y
(3)使植物细胞彼此分离可以使用纤维素酶和果胶酶，因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。
(4)脱分化的实质是使细胞恢复分裂能力，而再分化的实质是基因的选择性表达。
(5)人工种子是否可育取决于培育胚状体所用的材料。
【答案】 (1)植物细胞的全能性 植物组织培养
(2)种皮及提供营养的胚乳或子叶
(3)C (4)使细胞恢复分裂能力 基因的选择性表达
(5)不一定
1．通过植物组织培养( )
A．获得的植株都不会出现变异
B．可以证明高度分化的植物细胞具有全能性
C．只能将外植体培养形成愈伤组织
D．可以大量繁殖无子番茄
【解析】 植物组织培养的过程：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织幼根、幼芽―→完整的植物体。在此过程中经过细胞的分裂、分化，在分裂的过程中可能产生变异；通过植物组织培养获得的个体与母本相同；无子番茄是用生长素类似物处理未受粉的雌蕊(或子房)得到的。
【答案】 B
2．下图为植物组织培养的基本过程，则制作人工种子及生产治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，所选用的材料的编号分别是( )21*cnjy*com
①②③―→④
A．④② B．③②
C．③④ D．④③
【解析】 制作人工种子应选用愈伤组织分化后的胚状体；可利用愈伤组织中的大量紫草细胞生产紫草素。
【答案】 B
3．美国科学家将分离得到的成熟的胡萝卜根韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成了完整的新植株。过程图解如下图，回答与之有关的问题：21cnjy.com
(1)科学家所用的这种生物技术叫做________。依据的理论基础是________。②过程称为________，③过程称为________，C经____________________形成D。
(2)通过②过程产生的愈伤组织细胞与根的韧皮部细胞在染色体数目上是否相同？________；染色体上所含的遗传物质是否相同？________；细胞的形态结构是否相同？________。【出处：21教育名师】
(3)在培养过程中，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素及氨基酸外，还需要在培养基中加入________。同时，在培养过程中，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程必须保证________。21*cnjy*com
(4)从育种的角度来看，植物组织培养与有性繁殖相比，优势主要有_________________________________________________________。(列举两条)
【解析】 本题考查了植物组织培养的条件、过程及应用等方面的知识。愈伤组织的形成是一个脱分化过程，需不断地从培养基中获取营养(无机营养和有机营养)，并需要有一定比例的生长素和细胞分裂素来促进细胞脱分化形成愈伤组织；愈伤组织再分化形成根、芽等器官，进而发育成幼小植株。整个培养过程中，其遗传物质没有发生改变，因而培育成的后代能保持亲本的优良特性。
【答案】 (1)植物组织培养 植物细胞具有全能性 脱分化 再分化 细胞分裂和细胞分化 (2)相同 相同 不同 (3)植物激素(或植物激素类似物) 无菌 (4)能保持母本的优良性状；培养周期短，繁殖效率高；能培育无病毒植物(列出2条即可)
4．某二倍体植物是杂合子，下图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图回答下列问题。
(1)图中①表示的是该花粉培养过程中的________过程，②表示的是________过程，X代表的是__________，③表示的是________过程，④表示的是诱导________过程。
(2)图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过哪一条途径主要取决于培养基成分中________的种类及其浓度配比，最后获得的来源于未成熟花粉的完整植株都称为________植株(甲)。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明未成熟花粉具有________________。
(3)对植株甲进行________，才能使其结实产生后代(乙)，否则植株甲只有通过__________的方式才能产生后代(丙)。乙、丙两种植株中，能产生可育花粉的是________植株，该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因组成种类数为________种，该群体植株产生可育花粉的基因组成种类数为________种。花药培养在育种上的特殊意义是______________，从而开辟育种新途径。
【解析】 (1)分析所给图示，弄清数字和字母所代表的含义。①表示脱分化过程；②表示再分化过程。愈伤组织的再分化的方式主要有不定芽方式和胚状体方式两种，不定芽方式是在某些条件下，愈伤组织中的分生细胞发生分化，形成不同的器官原基，再逐渐形成芽和根；胚状体方式是由愈伤组织细胞诱导分化出具有胚芽、胚根、胚轴的胚状结构，进而长成完整植株。因此X表示胚状体，③表示生长发育过程，④则表示继续分化形成胚根的过程。
(2)调节培养基中激素的浓度和种类可以调节细胞的分化方向，如植物细胞的分化常受细胞分裂素及生长素比例的调节，当细胞分裂素与生长素的浓度比值高时，可诱导芽的形成，反之则有促进生根的趋势。花粉离体培养长成的个体叫单倍体，说明花粉具有全能性。
(3)育种工作者常用花药离体培养的方法来获得单倍体植株，然后经过人工诱导使染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。这种方法得到的植株，不仅能够正常生殖，而且每对染色体上的成对基因都是纯合的，自交产生的后代不会发生性状分离，大大缩短了育种年限。
【答案】 (1)脱分化 再分化 胚状体 分化(或发育) 生根 (2)激素 单倍体 细胞的全能性
(3)染色体加倍 无性繁殖 乙(或经过染色体加倍的) 一 多 缩短育种年限
课堂小结：
网络构建
核心回扣
1.植物细胞的全能性是指植物体的每一个活细胞都具有形成完整植物体的遗传潜能。
2.植物组织培养技术的核心是诱导离体的植物器官、组织或细胞脱分化和再分化。
3.外植体是指离体的植物器官、组织或细胞。
4.影响再分化的环境因素有：植物激素的种类和比例、培养基的成分和物理性质、温度和光照等。
课件39张PPT。遗传潜能 完整个体 全套遗传物质 组织和器官 选择性表达的结果 游离 植物激素 外植体 器官 无菌 光照 完整植株 脱分化 再分化 全能性 无性繁殖系 分生组织 生长点 代谢 人参皂甙 奎宁 胚状体 养分 保护功能 学业分层测评(六)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．如图是“白菜—甘蓝”杂种植株的培育过程。下列说法正确的是( )
A．培育出的“白菜—甘蓝”植株是单倍体
B．该培育过程遵循孟德尔的遗传规律
C．上述过程中包含着减数分裂和细胞分化等过程
D．“白菜—甘蓝”杂种植株具有两个亲本的性状
【解析】 杂种植株是利用“白菜—甘蓝”杂交细胞，经植物组织培养而形成的，其细胞数目的增加靠有丝分裂来完成，组织和器官的形成是通过细胞分化实现的。杂种植株的2个染色体组来自白菜，2个染色体组来自甘蓝，是异源四倍体，因含有两个远缘亲本的遗传物质，所以具有两个亲本的遗传性状。生物进行有性生殖才遵循孟德尔的遗传规律，而图示育种过程不属于有性生殖，不遵循孟德尔的遗传规律。21·世纪*教育网
【答案】 D
2．植物体细胞杂交是利用不同物种的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程，该过程是指( )
A．不同植物的精子和卵细胞的融合
B．不同植物细胞原生质体的融合
C．完整的两个体细胞的融合
D．植物花粉细胞的两两融合
【解析】 植物体细胞杂交指的是体细胞，A和D是生殖细胞，所以应排除。在进行植物体细胞杂交时，由于细胞壁会阻碍体细胞杂交，因此，首先采用酶解法去除细胞壁，分离出有活力的原生质体，然后进行融合。所以，植物体细胞杂交实际上是两个不同植物细胞原生质体的融合。21教育网
【答案】 B
3．植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是( )
A．植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁
B．细胞壁使原生质体失去活力
C．细胞壁阻碍了原生质体的融合
D．细胞壁不是原生质的组成部分
【解析】 细胞膜具有一定的流动性，是细胞融合的前提条件，但植物细胞细胞膜的外面，还有细胞壁的保护。
【答案】 C
4．植物体细胞杂交的目的是( )
A．用酶解法去掉细胞壁分离出有活力的原生质体
B．以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合
C．用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种植株
D．通过以上三者来完成
【解析】 植物体细胞杂交就是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。www.21-cn-jy.com
【答案】 C
5．与传统育种相比，植物体细胞杂交在培育作物新品种方面的重大突破表现在( ) 【导学号：99310033】【版权所有：21教育】
A．证明杂交细胞具有全能性
B．克服远缘杂交不亲和的障碍
C．缩短育种周期，减少盲目性
D．快速培育无病毒植株，保留杂种优势
【解析】 植物体细胞杂交技术应用于作物新品种的培育，其最主要的意义在于克服了远缘杂交不亲和的障碍。在作物育种中，目的最强的育种方法是基因工程，能缩短育种年限的育种方法是单倍体育种。【来源：21·世纪·教育·网】
【答案】 B
6．我国“神九”飞船已顺利发射并与“天宫一号”成功对接。在飞船上，科学家进行了空间动物细胞融合实验，该实验所依据的原理和促进细胞融合的方法分别是( )
A．细胞的全能性；灭活病毒诱导融合
B．细胞的全能性；电融合
C．细胞膜的流动性；灭活病毒诱导融合
D．细胞膜的流动性；电融合
【解析】 细胞融合的理论基础是细胞膜的流动性，在“神九”飞船上进行动物细胞融合所用融合方法是电融合。21世纪教育网版权所有
【答案】 D
7．关于应用动物细胞工程技术获取单克隆抗X抗体的具体操作步骤如下，其中对单克隆抗体制备的相关叙述中不正确的是( )【出处：21教育名师】
①将X抗原注入小鼠体内，获得能产生抗X抗体的B淋巴细胞
②从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞
③利用促细胞融合因子使两种细胞发生融合
④将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔培养
⑤筛选出能产生抗X抗体的杂交瘤细胞
⑥从腹水中提取抗体
A．实验顺序应当是①②③⑤④⑥
B．④过程中产生多个杂交瘤细胞的过程也为克隆
C．③过程获得的细胞均可无限增殖
D．③到⑤的过程中通常要经过两次筛选
【解析】 解答本题的关键是知道单克隆抗体制备的过程，理解其原理。只有骨髓瘤细胞与B淋巴细胞的融合体才可以无限增殖。2-1-c-n-j-y
【答案】 C
8．能使动物细胞融合的特有诱导因子是( )
A．离心 B．灭活的病毒
C．电融合 D．振动
【解析】 在体外培养条件下，动物细胞会自发融合，但是频率很低。因此，一般都需要添加具有诱导细胞融合效应的生物药剂或化学药剂，或者采用电融合技术，人为地促进细胞融合。常用的动物细胞融合的诱导因子是聚乙二醇、灭活的病毒和电融合等。其中聚乙二醇既可用于促进植物原生质体融合，又可用于促进动物细胞融合。而灭活的病毒只能用于促进动物细胞的融合，如灭活的仙台病毒是最常用的诱导因子，其诱导原理是病毒具有侵染细胞的能力，优点是融合率高，对各种动物细胞都适用。21*cnjy*com
【答案】 B
9．动物细胞融合目的中最重要的是( )
A．克服远缘杂交不亲和
B．制备单克隆抗体
C．培育新物种
D．生产杂种细胞
【解析】 动物细胞融合不像植物体细胞杂交那样主要是为了克服远缘杂交不亲和，以培育新品种为目的。另外，植物体细胞杂交还应用了植物细胞的全能性，而动物细胞作为整体，它的全能性受到限制，目前只见到高度分化的细胞核在去核卵细胞中表现全能性，还未见到融合细胞核表现出全能性的例子，因此动物细胞融合不能用来培育新的物种。生产杂种细胞不是细胞融合的主要目的，只是细胞融合完成后所形成的结构的名称。
【答案】 B
10．破伤风杆菌侵入哺乳动物后能产生破伤风毒素，使动物致死。为获得抗破伤风毒素的单克隆抗体，可以采用如下图所示的办法： 2·1·c·n·j·y
请据图回答下列问题：
(1)细胞融合所用的细胞A应是________，要使两种细胞融合，可用________作为诱导剂。
(2)过程中有两次筛选，第一次筛选的细胞B是________细胞，第二次筛选的细胞C是________细胞。www-2-1-cnjy-com
(3)实验前用破伤风杆菌感染老鼠，诱导老鼠产生抗体属于特异性免疫的________。进行感染时需划破老鼠皮肤进行接种，划破的伤口应深一些还是浅一些？为什么？_________________________________________________________
________________________________________________________________。
【解析】 (1)实验目的是获取抗破伤风毒素的单克隆抗体，产生抗体的是经免疫的B淋巴细胞。为使细胞相互融合，必须有一定的诱导剂辅助，常用的有灭活的病毒、聚乙二醇(PEG)等。【来源：21cnj*y.co*m】
(2)经诱导后的细胞不一定融合，且融合的细胞也有多种，可能是A与A融合、A与瘤细胞融合或瘤细胞与瘤细胞融合，所以要用一定的方法筛选。而筛选出来的杂交瘤细胞产生的抗体不一定是抗破伤风毒素的抗体，所以要再一次筛选，选出产生抗破伤风毒素抗体的杂交瘤细胞。
(3)抗体的产生属于特异性免疫的体液免疫。另外，破伤风杆菌是厌氧生物，为使感染成功，需接种得深一些。
【答案】 (1)经免疫的B淋巴细胞 灭活的病毒或聚乙二醇(PEG)等 (2)杂交瘤 能产生抗破伤风毒素抗体的杂交瘤 (3)体液免疫 深一些；因为破伤风杆菌是厌氧生物
[能力提升]
11．用细胞工程技术将天竺葵与香茅草杂交产生了驱蚊香草，有关培育过程的叙述错误的是( )
A．需要用酶解法制备原生质体
B．愈伤组织的代谢类型是自养型
C．克服了远缘杂交不亲和的障碍
D．包含了有丝分裂和细胞分化的过程
【解析】 愈伤组织多数无叶绿素无法进行光合作用，是异养型。
【答案】 B
12．用a表示骨髓瘤细胞，b表示B淋巴细胞，则细胞融合过程中两次筛选的目的分别为( )
A．a、aa、ab、bb、b→a、aa、ab→ab细胞
B．a、aa、ab、bb、b→ab、bb、b→ab细胞
C．a、aa、ab、bb、b→ab→产生特定抗体的ab细胞
D．a、aa、ab、bb、b→aa→能无限增殖的aa细胞
【解析】 第一次筛选是获得杂交瘤细胞，即ab。第二次筛选是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞。
【答案】 C
13．下图是单克隆抗体制备流程的简明示意图。下列有关叙述，正确的是( )
A．①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T淋巴细胞
B．②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成
C．③同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性
D．④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群
【解析】 本题考查动物细胞工程中的制备单克隆抗体。①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的B淋巴细胞，A项错误；胰蛋白酶可使组织分散为单个细胞，B项错误；③为杂交细胞，若是B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交细胞，才同时具有(效应)B淋巴细胞(可产生抗体)和骨髓瘤细胞(可无限增殖)的特性，C项错误；④是经筛选后获得的能够分泌特异性抗体的杂交瘤细胞，D项正确。21教育名师原创作品
【答案】 D
14．下图为细胞融合的简略过程，请据图回答有关问题。
(1)若A、B是植物细胞，在细胞融合之前已用__________________处理，除去了________。A、B到C的过程中，常用的物理方法是________、________、________。融合完成的标志是________。形成的D细胞还要应用________技术培养成植株。
(2)若A、B是动物细胞，一般取自____________________________________，然后用__________________处理使其分散开。与植物细胞融合相比，其特有的诱导融合手段是__________________，所形成的D称为________。21·cn·jy·com
(3)若该过程是制备单克隆抗体，A为小鼠B淋巴细胞，那么，在获得此细胞之前，小鼠已被注射了________。注射后小鼠体内产生了相应的________，同时形成了少量的__________________。由D细胞连续分裂产生大量细胞的过程称为____________________。这种细胞既能无限增殖，又能分泌________。图中B为__________________。
(4)若该过程仍是制备单克隆抗体，在A、B到C的过程中，所形成的C有________种(只考虑两个细胞的相互融合)。用来培养的D细胞应该是________，从中选择出它的方法是________________培养。获得D后，常用的培养方法是__________________和__________________。21*cnjy*com
【解析】 本题是一道综合性比较强的习题，主要考查了两部分内容，即植物细胞工程和动物细胞工程。在植物细胞工程的有关内容中应注意，植物原生质体融合完成的标志是杂种细胞再生出细胞壁。在动物细胞工程的有关内容中应注意，第(4)小题的第一个空为3种细胞，原因是已限定了条件：“只考虑两个细胞的相互融合”。
【答案】 (1)纤维素酶和果胶酶 细胞壁 电融合 振动 离心 产生细胞壁 植物组织培养
(2)动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织 胰蛋白酶 用灭活的病毒诱导细胞融合 杂交细胞
(3)抗原 免疫反应 浆细胞、抗体、记忆细胞 克隆(细胞培养) 特异性抗体(单克隆抗体) 骨髓瘤细胞 (4)3 杂交瘤细胞 用特定的选择培养基 体外培养液中培养 小鼠腹腔内增殖
15．人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，制备抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。下图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图，请分析回答问题： 【导学号：99310035】
(1)制备单克隆抗体过程中要用到________和________技术。
(2)制备单克隆抗体过程中，给小鼠注射的HCG相当于________，使小鼠产生分泌相应________的淋巴细胞，此过程属于特异性免疫中的________免疫。21cnjy.com
(3)在细胞内DNA的合成一般有两条途径，主途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基嘌呤可以阻断此途径；另一辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶催化作用合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。
①利用DNA合成途径不同的特点配制的HAT培养基含有多种成分，其中添加的________成分具有筛选杂交瘤细胞的作用。
②最终筛选获得的杂交瘤细胞的特点是______________________________。
(4)此过程生产的单克隆抗体可以与__________________特异性结合，从而诊断早孕。
【解析】 (1)制备单克隆抗体过程中要用到动物细胞培养和动物细胞融合技术。(2)给小鼠注射HCG，使小鼠进行体液免疫，生成产生相应抗体的淋巴细胞。(3)骨髓瘤细胞的DNA合成只有一条途径，在培养基中加入氨基嘌呤，阻断了骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合体的增殖。杂交瘤细胞有两种合成DNA的途径，因此在选择培养基上杂交瘤细胞能生存并无限增殖。经免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生单一抗体。(4)此单克隆抗体是针对人绒毛膜促性腺激素(HCG)作抗原产生的，可以与人绒毛膜促性腺激素(或HCG)特异性结合。
【答案】 (1)动物细胞培养 动物细胞融合 (2)抗原 抗体 体液 (3)①氨基嘌呤 ②能无限增殖并分泌特异性抗体 (4)人绒毛膜促性腺激素(或HCG)
第三节 细胞融合技术
1．举例说出细胞融合技术。(重点)
2．简述单克隆抗体的制备过程。(难点)
细 胞 融 合 技 术 与 作 物 育 种
1．细胞融合技术
(1)细胞融合
①概念：两个或两个以上的同种或异种细胞融合成一个细胞的过程。
②原理：细胞膜的流动性。
③结果：形成杂交细胞。
(2)细胞融合技术
用人工方法诱导细胞融合，并在一定条件下使融合细胞分化再生、形成新物种或新品种的过程。
(3)细胞融合的诱导方法
①常用方法：聚乙二醇诱导、病毒诱导、电融合技术。
②与聚乙二醇诱导的细胞融合相比，电融合技术的优点
ⅰ.重复性强，对原生质体伤害小。
ⅱ.装置精巧，方法简单，免去了聚乙二醇诱导后的洗涤过程。
ⅲ.诱导过程可控制性强。
2．细胞融合与作物育种
(1)意义
可在亲缘关系较远的物种间实现基因转移，创造出自然界没有的新物种。
(2)实例
“白菜—甘蓝”种间杂种、“薯番茄”属间杂种。
探讨：动物细胞融合与植物原生质体融合所用的诱导方法有何不同？
提示：动物细胞融合可用灭活的病毒进行诱导。
探讨：经诱导融合得到的融合细胞还需经过下列哪项措施才能得到杂种植株？
提示：筛选鉴定杂种细胞后，再经植物组织培养才能获得植株。
探讨：科学家通过体细胞杂交培育而成的“白菜—甘蓝”为什么能表现出两种植物的遗传性状？
提示：体细胞杂交培育而成的“白菜—甘蓝”具有两个亲本的遗传物质，因此能表现出两种植物的遗传性状。
1．植物体细胞杂交与植物组织培养
(1)植物组织培养是利用单一亲本的组织或细胞，经培养使之增殖、分化为一个完整植株。其后代一般均能保持该亲本的遗传性状(花药离体培养除外)。21教育网
(2)植物体细胞杂交的本质是将两种不同来源的原生质体，在人为的条件下进行诱导融合。由于植物细胞的全能性，因此融合之后的杂种细胞，可以再生出具有双亲性状的杂种植株。因此，这种细胞融合也被称为体细胞“杂交”。21cnjy.com
(3)两者的联系是：首先，两种技术的原理都是利用植物细胞的全能性；另外，融合的植物细胞必须经过植物组织培养过程才能最终发育为杂种植株，这就是说，植物组织培养技术是植物体细胞杂交的基础。21·cn·jy·com
2．植物体细胞杂交和动物细胞融合比较
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；植物细胞的全能性
细胞膜的流动性
过程
去壁以后诱导原生质体融合
使细胞分离后诱导细胞融合
诱导方法
物理法(离心、振动、电融合)、化学法(聚乙二醇)
物理法(电融合)、化学法(聚乙二醇)、生物法(灭活的病毒)
意义
克服远缘杂交不亲和的障碍
打破生殖隔离，使远缘杂交成为可能
用途
获得杂种植株
制备单克隆抗体
1.动物细胞融合和植物原生质体融合比较，在动物细胞融合中有特殊性的是( )
A．融合的原理 B．融合的优点
C．融合的诱导手段 D．融合的过程
【解析】 除了物理、化学法外，动物细胞融合还可以用灭活的病毒来诱导。
【答案】 C
2．下图为植物体细胞杂交过程示意图。
据图回答：
(1)步骤①是_____________________________________________________，
最常用的方法是_________________________________________________。
(2)步骤③一般常用的化学试剂是________，目的是
_______________________________________________________________。
(3)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是________________，其中步骤④相当于________，步骤⑤相当于________。【来源：21·世纪·教育·网】
(4)植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，使________能够在新的植物体中有所表现，其根本原因是________________________________________。
(5)若远缘杂交亲本A和B都是二倍体，则杂种植株为________倍体。
(6)从理论上讲，杂种植株的育性为________。若运用传统有性杂交方法能否实现？________，原因是____________________________________________
_______________________________________________________________。
因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于______________。
(7)利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？ ________。因为____________________________。
【答案】 (1)去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体 酶解法 (2)聚乙二醇 诱导不同植物体细胞的原生质体融合 (3)植物组织培养 脱分化 再分化21·世纪*教育网
(4)远缘杂交亲本的遗传特征 杂种植株获得了双亲的遗传物质 (5)四 (6)可育 不能 不同种生物之间存在生殖隔离 克服远缘杂交不亲和的障碍2-1-c-n-j-y
(7)否 有性生殖的过程中进行减数分裂才遵循孟德尔的遗传规律
细 胞 融 合 与 单 克 隆 抗 体
1．抗体
B淋巴细胞产生的，其特点是具有特异性，化学本质是蛋白质。
2．单克隆抗体
源自一个B淋巴细胞的克隆所产生的抗体只会特异性地作用于一种抗原决定簇。
3．单克隆抗体的制备
(1)过程
杂交瘤细胞
―→单克隆抗体
(2)杂交瘤细胞的特点：既能大量增殖，又能产生特异性的抗体。
(3)单克隆抗体的优点：理化性质单一、与抗原结合的特异性强等。
4．单克隆抗体的应用
(1)疾病诊断、防治和致病机理的研究等。
(2)用于治疗疾病：制成“药物导弹”。
探讨：为什么要对小鼠注射抗原？
提示：以获得能产生相应抗体的B淋巴细胞(浆细胞)。
探讨：制备单克隆抗体时，为什么要选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞？
提示：每一个B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体，但不能无限增殖；骨髓瘤细胞可大量快速增殖，却不能产生抗体。若将两种细胞融合在一起，既能产生一种特异性抗体又能快速增殖。2·1·c·n·j·y
探讨：B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经聚乙二醇处理后，培养液中存在哪几种细胞？
提示：未融合的B淋巴细胞、未融合的骨髓瘤细胞、B－B融合细胞、瘤—瘤融合细胞、B—瘤融合细胞。
探讨：选择杂交瘤细胞的两步筛选的目的各是什么？
提示：第一步筛选的目的是获得杂交瘤细胞；第二步筛选的目的是获得能产生所需单一抗体的杂交瘤细胞。
1．单克隆抗体的制备过程
2．单克隆抗体制备过程中应注意的问题
(1)关键的操作：①对免疫小鼠注射特定的抗原；②融合；③筛选；④培养杂交瘤细胞、制备单克隆抗体。
(2)选择灭活的病毒或聚乙二醇来诱导细胞融合，由此形成的杂交细胞有多种，若仅考虑细胞两两融合的情况，融合细胞有三种，即两个B淋巴细胞的融合细胞、两个骨髓瘤细胞的融合细胞、一个B淋巴细胞与一个骨髓瘤细胞的融合细胞(杂交瘤细胞)。需要筛选才能获得能产生单克隆抗体的杂交瘤细胞。【来源：21cnj*y.co*m】
(3)整个过程需要经过两次筛选，第一次筛选获得杂交瘤细胞，第二次筛选获得能产生单克隆抗体的杂交瘤细胞。【出处：21教育名师】
(4)培养杂交瘤细胞的方法有体内培养和体外培养。前者的优点是培养条件简单，无需配制培养液；要在短期内获得大量单克隆抗体，可采用体外培养的方法。
1.单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞融合后，要用特定的培养基筛选出杂交瘤细胞，在这种培养基上不能存活增殖的细胞是( )【版权所有：21教育】
①B淋巴细胞
②小鼠骨髓瘤细胞
③B淋巴细胞自身融合细胞
④小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞
⑤杂交瘤细胞
A．①②③④ B．①③⑤
C．②④ D．②③
【解析】 单克隆抗体的制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞融合时，发生了以下三种情况：未发生融合的细胞(B淋巴细胞，小鼠骨髓瘤细胞)；自身融合的细胞(B淋巴细胞自身融合，小鼠骨髓瘤细胞自身融合)；骨髓瘤细胞与单个B淋巴细胞融合的杂交瘤细胞。杂交瘤细胞是制备单克隆抗体所必需的，因此将其筛选出来。21教育名师原创作品
【答案】 A
2．下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。
(1)________技术是制备单克隆抗体技术的基础。
(2)在图中HAT培养上，未融合的________和融合的________都会死亡，只有融合的杂种细胞才能生长。动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导剂外，还可以采用________。21*cnjy*com
(3)单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最主要的优点是__________________________________________________________________。
(4)选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的迅速______________特点，又具备淋巴细胞的______________特点，经过选择性培养的杂交瘤细胞，还需进行________和________，经多次筛选，就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。最后将杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养，或小鼠腹腔内增殖，从________或________中，就可以提取出大量的单克隆抗体了。21世纪教育网版权所有
(5)淋巴细胞是由动物体________中的________细胞分化、发育而来的。
【解析】 细胞融合技术最主要的应用就是制备单克隆抗体，动物细胞融合和植物细胞融合的不同点在于动物细胞融合可以使用灭活的病毒进行诱导。灭活是指使病毒失去感染能力，但是具有诱导细胞融合的能力。
【答案】 (1)动物细胞培养 (2)亲本细胞 具有同核的细胞 灭活的病毒 (3)理化性质单一、与抗原结合的特异性强 (4)在体外大量增殖 分泌专一抗体 克隆化培养 抗体检测 细胞培养液 小鼠腹水 (5)骨髓 造血干
1．与植物体细胞杂交相比，动物细胞融合的原理及其特有的诱导因子分别是( ) 【导学号：99310031】
A．细胞膜的流动性、离心
B．细胞膜的流动性、灭活的病毒
C．细胞的全能性、电刺激
D．细胞的全能性、灭活的病毒
【解析】 植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性、植物细胞的全能性，动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性；动物细胞融合的常用诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电融合技术等，其中灭活的病毒是其特有的诱导因子，而聚乙二醇、电融合技术均可用于诱导植物体细胞杂交。
【答案】 B
2．下列关于单克隆抗体的制备和应用的叙述中，不正确的是( )
A．B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合，一般不需要灭活的病毒或聚乙二醇诱导
B．融合后形成的杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生单克隆抗体
C．体外培养时，一个B淋巴细胞可以产生抗体，但不能无限增殖
D．单克隆抗体与常规抗体相比，理化性质单一、与抗原结合的特异性强
【解析】 B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合时可采用聚乙二醇、电融合技术或灭活的病毒促融；融合后的杂交瘤细胞既有B淋巴细胞的特点，又有骨髓瘤细胞的特点，因此杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生单克隆抗体；杂交瘤细胞产生的单克隆抗体与常规抗体相比，特异性强，灵敏度高，优越性明显。www.21-cn-jy.com
【答案】 A
3．“白菜—甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长周期短，耐热性强和易于储存等优点。下图是“白菜—甘蓝”的杂交过程示意图，请据图回答：
(1)在上述过程中，除去细胞壁的方法是________。
(2)图中白菜原生质体和甘蓝原生质体能融合形成一个杂种细胞，所依据的生物学原理是_______________________________________________________。www-2-1-cnjy-com
(3)通常情况下，白菜和甘蓝杂交是不成功的，原因是
_______________________________________________________________。
(4)通过细胞工程获得的“白菜—甘蓝”植株是否可育？为什么？________
_______________________________________________________________。
(5)白菜细胞与甘蓝细胞的原生质体融合成功的标志是___________________________________________________________________。
(6)愈伤组织的细胞特点是_________________________________________。
【答案】 (1)酶解法(用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁)
(2)细胞膜的流动性 (3)存在生殖隔离 (4)可育；减数分裂过程中，同源染色体能正常进行联会，能产生正常的有性生殖细胞，再经受精作用形成受精卵并最终发育成种子 (5)杂种细胞再生出细胞壁 (6)无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞
4．下图所示为细胞融合技术的一些过程：
(1)从A、B细胞到C细胞的过程中，必须用________处理。
(2)若A、B细胞为植物细胞，那么这样的细胞已经用酶降解脱掉了________，这种酶可能是________酶，由此生成的A和B细胞称为________。21*cnjy*com
(3)若A细胞为骨髓瘤细胞，B细胞为B淋巴细胞，那么D细胞称为________细胞，由D细胞连续分裂产生大量细胞的过程，称为________过程。这种细胞既能无限增殖，又能产生________。
(4)若A为人细胞，B为鼠细胞，并分别用红、绿荧光染料标记细胞膜上的蛋白质，在形成C细胞时，细胞一半发红色荧光，一半发绿色荧光。到D细胞阶段，两种颜色的荧光均匀分布，请解释原因。
________________________________________________________________
【解析】 此题是对植物体细胞杂交、动物细胞融合以及细胞膜的特性比较全面的考查。植物细胞外有一层细胞壁，阻碍了植物体细胞的杂交。因此，植物体细胞杂交的第一步是去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。要去掉细胞壁就要利用酶的专一性这一特点。因为细胞壁主要成分为纤维素和果胶，所以要用纤维素酶、果胶酶分解植物细胞的细胞壁。第二步就是让不同植物体细胞的原生质体融合，融合必须通过一定的技术手段进行人工诱导。单克隆抗体制备过程需得到化学性质单一、特异性强的抗体。科学家发现，在动物发生免疫过程中，每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体，要想获得大量的单一抗体，必须用单个B淋巴细胞进行克隆，形成细胞群。但在体外培养条件下，一
个B淋巴细胞不可能无限增殖，这就需要B淋巴细胞与骨髓瘤细胞在灭活的仙台病毒或聚乙二醇的诱导下融合，再筛选出杂交瘤细胞。杂交瘤细胞继承了双亲细胞的遗传物质，既能分泌特异性抗体，又能大量增殖。最后考查了细胞膜的结构特点：具有一定的流动性。
【答案】 (1)诱导剂 (2)细胞壁 纤维素(或果胶) 原生质体 (3)杂交瘤 克隆 特异性抗体 (4)细胞膜上的蛋白质是可以运动的(或细胞膜具有流动性)。
课堂小结：
网络构建
核心回扣
1.两个或两个以上的同种或异种细胞融合成一个细胞的过程，叫做细胞融合。
2.细胞融合的方法有聚乙二醇、灭活的病毒、电融合。
3.一个B淋巴细胞只能针对一种抗原决定簇产生一种特异性的抗体。
4.融合的杂交瘤细胞既能像骨髓瘤细胞那样无限增殖，又能像B淋巴细胞那样产生和分泌特异性的抗体。
5.单克隆抗体具有理化性质单一，与抗原结合的特异性强等优点。
课件38张PPT。同种 异种 杂交细胞 人工方法 分化再生 新物种 聚乙二醇 病毒 原生质体 洗涤 可控制性 基因转移 新物种 白菜—甘蓝 薯番茄 B淋巴细胞 特异性 蛋白质 一个B淋巴细胞 抗原决定簇 B淋巴 杂交瘤细胞 单克隆抗体 特异性 理化性质 特异性强 致病机理 药物导弹 学业分层测评(七)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．高等动物随着胚胎发育，仅有少数细胞依然具有分化成其他细胞类型和构建组织器官的能力，这类细胞称为干细胞，如造血干细胞。下图中最能完整显示正常机体内干细胞基本特征的是( )【出处：21教育名师】
【解析】 干细胞可以分裂产生新的干细胞，也可以分化成特定功能的细胞。
【答案】 D
2．按照细胞分化潜能由大到小排列顺序，正确的是( )
A．全能干细胞 →专能干细胞 →多能干细胞
B．多能干细胞 →胚胎干细胞 →专能干细胞
C．胚胎干细胞→骨髓造血干细胞→ 髓系祖细胞
D．胚胎干细胞 →多能干细胞 →造血干细胞
【解析】 全能干细胞(如胚胎干细胞)的分化潜能最大，多能干细胞(如骨髓造血干细胞)次之，专能干细胞(如髓系祖细胞)最小。2·1·c·n·j·y
【答案】 C
3．利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，能实现此过程的最重要原因是( )
A．细胞分裂 B．细胞特化
C．细胞分化 D．细胞增殖
【解析】 胚胎干细胞具有发育的全能性，可以被诱导分化形成新的组织细胞，移植胚胎干细胞可使坏死或退化部位的细胞得以修复并恢复正常功能，因此治疗肝衰竭主要是利用这一特性而实现的。www.21-cn-jy.com
【答案】 C
4．胚胎干细胞是全能干细胞，可定向诱导分化为各种细胞、组织器官甚至于个体。胚胎干细胞研究的目的不包括( )21教育网
A．为烧伤病人植皮 B．为肾病患者进行肾移植
C．为不孕者培育婴儿 D．研究细胞分化机制
【解析】 胚胎干细胞在体外培养，可以定向分化为各种专能干细胞或组织细胞，也可以发育成生物器官甚至于完整的个体，但人们研究胚胎干细胞不是用于人类的生殖，而是用于病人的细胞移植或器官移植。细胞分化的机制目前还不十分明了，胚胎干细胞这一原始细胞的体外培养是研究细胞分化的理想材料。【版权所有：21教育】
【答案】 C
5．关于胚胎干细胞功能特性的叙述不正确的是( )
A．具有发育的全能性
B．体外培养可以分化成各种组织、器官
C．可冷冻保存也可以进行遗传改造
D．可以进行增殖
【解析】 胚胎干细胞分化程度低，具有发育全能性，A正确；体外培养胚胎干细胞，只分裂不分化，加入某些诱导因子可诱导其分化成不同的组织器官，进行器官移植，B错误；胚胎干细胞冷冻保存经进行遗传改造后，可以治疗人类疾病，C正确；体外培养胚胎干细胞，可以通过细胞有丝分裂而进行增殖，D正确。21·cn·jy·com
【答案】 B
6．下图表示某科学家对动物细胞的研究内容，其中不属于干细胞工程的是( )
A．a B．b
C．c D．d
【解析】 干细胞工程是指在体外对干细胞进行操作，最终将干细胞培养成人们需要的各种细胞、组织甚至器官。d项是将干细胞培育成了个体，是细胞工程中的克隆技术，不属于干细胞工程技术。
【答案】 D
7．从理论上讲，任何涉及丧失正常细胞的疾病，都可以通过移植由胚胎干细胞分化而来的特异细胞或组织来治疗。下列说法不正确的是( )
A．用神经细胞治疗帕金森综合征
B．用胰岛细胞治疗糖尿病
C．用心肌细胞修复坏死的心肌
D．用甲状腺细胞治疗侏儒症
【解析】 侏儒症是由于生长激素分泌不足造成的，是由于垂体细胞不正常引起的。应该用垂体细胞来治疗。
【答案】 D
8．将经处理后的胚胎干细胞，移植到因胰岛受损而患糖尿病的小白鼠体内后，该鼠血糖浓度趋于正常。上述事实说明( )2-1-c-n-j-y
A．该过程体现了胚胎干细胞的全能性
B．移植的细胞中所有基因都得到表达
C．干细胞经处理后进行了定向分化
D．移植的细胞具有无限增殖的能力
【解析】 根据题意，将经处理后的胚胎干细胞，移植到因胰岛受损而患糖尿病的小白鼠体内后，该鼠血糖浓度趋于正常，说明移植到患病小鼠体内的胚胎干细胞分化形成了胰岛B细胞，分泌胰岛素使该鼠血糖浓度趋于正常，因此说明了干细胞经处理后进行了定向分化，C正确。21世纪教育网版权所有
【答案】 C
9．胚胎干细胞是哺乳动物成人早期胚胎中的细胞，可以进一步分裂、分化成各种组织干细胞，再进一步分化成各种不同的组织。下列叙述错误的是( )
A．各种组织干细胞分化形成不同的组织细胞是基因选择性表达的结果
B．胚胎干细胞有细胞周期，神经干细胞分化形成的神经细胞没有细胞周期
C．造血干细胞分化形成红细胞、白细胞的过程是不可逆的
D．肝脏干细胞分化成肝脏细胞的过程体现了细胞的全能性
【解析】 干细胞分化形成不同的形态、结构和功能的组织细胞是基因选择性表达的结果，高度分化的细胞不能再分裂，如神经细胞。 一般分化了的细胞将一直保持分化后的状态，具有不可逆性。21教育名师原创作品
【答案】 D
10．下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请回答下列问题。
(1)图中分化程度最低的干细胞是________。在体外培养条件下，培养液中加入________因子，可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。
(2)在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因____________的结果。
(3)某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的，骨髓治疗的实质是将上图的________细胞移植到患者体内。
(4)若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留在细胞周期的________期。
(5)在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用________细胞与骨髓瘤细胞融合，经多次筛选最终得到能分泌____________的杂交瘤细胞。
【解析】 (1)图中分化程度最低的干细胞是胚胎干细胞，全能性最高，在体外培养条件下，培养液中加入分化诱导因子，该种干细胞可诱导分化形成不同类型的组织细胞。
(2)细胞分化是细胞中基因选择性表达的结果。
(3)骨髓是人体的造血组织，存在造血干细胞，骨髓移植实质上是将造血干细胞移植到患者体内。
(4)细胞周期包括分裂间期和分裂期，间期完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。若用药物抑制DNA的复制，则可使细胞停留在分裂的间期。
(5)单克隆抗体制备过程中的细胞融合阶段，用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，经多次筛选最终得到能分泌一种特异性抗体的杂交瘤细胞。www-2-1-cnjy-com
【答案】 (1)胚胎干细胞 分化诱导 (2)选择性表达 (3)造血干 (4)间 (5)B淋巴 特异性抗体
[能力提升]
11．下列有关干细胞的叙述，错误的是( )
A．自体干细胞移植通常不会引起免疫排斥反应
B．胚胎干细胞在体外培养能增殖但不能被诱导分化
C．组织的细胞更新包括细胞凋亡和干细胞增殖分化等过程
D．造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力，可用于治疗白血病
【解析】 通过联想干细胞及其生命历程的基础知识解答本题。自体干细胞及其增殖分化产生的组织细胞对自身没有抗原性，自体移植时不会发生免疫排斥反应，A项正确；干细胞的增殖分化及细胞的凋亡都是组织的细胞更新过程，C项正确；骨髓造血干细胞具有分化成多种血细胞的能力，因此骨髓造血干细胞移植是目前治疗白血病的最有效方法，D项正确；胚胎干细胞是全能干细胞，理论上可以分化为所有类型的体细胞，在培养基中满足适宜的条件可以将其定向诱导分化成多种组织和器官，B项错误。21·世纪*教育网
【答案】 B
12．干细胞移植现已成为治疗糖尿病的一种临床新技术。自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为胰岛样细胞，以替代损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列叙述正确的是( )
A．骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成不同，基因表达产物不同
B．骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成相同，基因表达存在差异
C．胰腺组织微环境造成骨髓干细胞基因丢失，分化成为胰岛样细胞
D．胰腺组织微环境对骨髓干细胞分化无影响，分化是由基因决定的
【解析】 同一生物体不同的组织细胞由同一个受精卵发育而来，具有相同的基因组成，但由于基因的选择性表达，表达产物不同，从而导致细胞分化，故A项错误，B项正确；在细胞分化过程中基因并不丢失，故C项错误；细胞分化是由基因控制的，但也受细胞生活的微环境的影响，故D项错误。
【答案】 B
13．科学家将人体皮肤细胞改造成了多能干细胞——“iPS细胞”，人类“iPS细胞”可以形成神经元等人体多种组织细胞。以下有关“iPS细胞”的说法，正确的是( )
A．iPS细胞分化为神经细胞的过程体现了细胞的全能性
B．iPS细胞有细胞周期，它分化形成的神经细胞一般不具有细胞周期
C．iPS细胞可分化形成多种组织细胞，说明“iPS细胞”在分裂时很容易发生突变
D．iPS细胞分化成人体多种组织细胞，是因为它具有不同于其他细胞的特定基因
【解析】 “iPS细胞”是一种多能干细胞，而多能干细胞既能分裂又能进行细胞分化，形成不同的组织、器官。细胞的全能性是指已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，应该体现在由该细胞形成新个体的过程中。高度分化的细胞如神经细胞等是不能再进行细胞分裂的，不能进行分裂的细胞不具有细胞周期。细胞分化是基因选择性表达的结果，而多细胞生物的每一体细胞都源自一个受精卵，因而都具有相同的遗传信息。
【答案】 B
14．下图是“万能细胞”的诞生过程，图中OCT4、SOX2、NANOG和LIN28是在胚胎干细胞中能高度表达并决定其“全能性”的四个基因，将改造后的“万能细胞”植入小鼠身体上，植入的细胞长成了“肿瘤”，“肿瘤”中出现了神经、骨髓、肌肉等多种类型的细胞。请据图回答下列问题：21*cnjy*com
(1)胚胎干细胞在功能上具有发育的________。
(2)图中逆转录病毒的作用是__________________________，过程③利用了逆转录病毒的______________特性。【来源：21cnj*y.co*m】
(3)“万能细胞”经体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，这样培育的特殊细胞或器官移回病人体内与异体器官移植相比，最大的优点是____________
________________________________________________________________。
(4)你支持“应立法保护利用胚胎干细胞进行克隆性治疗”吗？请陈述理由：_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
【答案】 (1)全能性 (2)作为基因工程中的载体 感染(宿主细胞) (3)不会产生免疫排斥反应
(4)支持，通过胚胎干细胞克隆人体组织、器官，可以用来治疗人类许多顽症(反对，通常要损毁早期胚胎才可能获得胚胎干细胞，胚胎是生命的开端，以牺牲一个生命的代价去挽救另一个生命，是违背伦理道德的)21*cnjy*com
15．科学家将四种遗传基因导入皮肤细胞，发现皮肤细胞可转化为具有胚胎干细胞特性的细胞即诱导多能干细胞(iPS)。回答下列问题：
(1)哺乳动物的胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，胚胎干细胞具有与早期胚胎细胞相似的形态结构：________、________、________。
(2)将四种遗传基因导入皮肤细胞需要用到的工具酶有________、________。iPS的形成说明导入的四种遗传基因能够影响皮肤细胞中基因的__________。皮肤细胞能够被诱导形成iPS，是因为皮肤细胞具有________。【来源：21·世纪·教育·网】
(3)在培养iPS的培养液中加入__________，可以诱导iPS分化成不同的组织和器官，解决器官移植中的________和________两大难题。培养胚胎干细胞的培养液中还必须加入________、________。细胞培养所需的气体主要有________。
【解析】 (1)哺乳动物的胚胎干细胞的来源是早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞；在结构上体积小、细胞核大、核仁明显。21cnjy.com
(2)将外源基因导入皮肤细胞需要用到的工具酶为限制性内切酶和DNA连接酶；多能干细胞的形成过程说明导入的四种遗传基因可以影响基因的表达；皮肤细胞与多能干细胞都具有全套的遗传信息，因此具有全能性。
(3)在培养干细胞中需要加入分化诱导因子可以诱导干细胞进行分化成器官和组织，正好可以解决器官移植过程中的两个重要问题，即供体器官短缺和免疫排斥的问题；培养胚胎干细胞的培养液中必须加入动物激素、动物血清等物质；动物细胞培养所需要的气体环境为氧气和二氧化碳。
【答案】 (1)体积小 细胞核大 核仁明显
(2)限制性内切酶 DNA连接酶 表达(或转录、翻译) 全套的遗传信息
(3)分化诱导因子 供体器官短缺 免疫排斥 动物激素 动物血清 二氧化碳和氧气
第四节 干细胞工程
1．描述干细胞分类。(重点)
2．举例说出胚胎干细胞的移植。(难点)
干 细 胞 的 概 念 及 其 分 类
1．干细胞
具有自我更新和分化发育潜能的原始细胞。
2．干细胞分类(依据分化潜能的大小)
(1)全能干细胞：具有形成机体的任何组织或器官直至形成完整个体的潜能，如受精卵。
(2)多能干细胞：具有分化成多种组织的潜能，但不能发育成完整的个体，如骨髓造血干细胞。
(3)专能干细胞：只能分化成某一类型的细胞，如神经干细胞。
探讨：全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞全能性的大小顺序为？
提示：全能干细胞＞多能干细胞＞专能干细胞。
探讨：各类干细胞都能形成一个完整个体吗？
提示：各类功能干细胞都具有发育的全能性，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞，但只有全能干细胞才具有发育成完整个体的潜能。21·世纪*教育网
探讨：胚胎发育过程中不同干细胞之间存在怎样的关系？
提示：受精卵→全能干细胞→多能干细胞→专能干细胞。
1．对干细胞的理解
(1)干细胞是机体内未分化或未完全分化的细胞，它们的增殖和分化，可以实现机体组织细胞的更新，也可以发育成某一组织、器官。【来源：21cnj*y.co*m】
(2)机体内的一般体细胞已经发生了分化，而这种分化一般是不可逆的，所以分化了的体细胞一般失去了分裂增殖能力，即细胞的自我更新能力。21教育名师原创作品
2．干细胞类型比较
名称
全能干细胞
多能干细胞
专能干细胞
特点
具有形成机体的任何组织或器官直至形成完整个体的潜能
具有分化成多种细胞或组织的潜能，但不能发育成完整的个体
只能分化成某一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞
举例
受精卵、胚胎干细胞
造血干细胞
神经干细胞
应用
用于病人的器官移植等
造血干细胞移植是治疗血液系统疾病、遗传性血液病等的有效手段
通过神经干细胞移植治疗脑瘫、头颅外伤等病症
1．下列关于胚胎干细胞的叙述，哪项是不正确的( )
A．动物胚胎的每一个细胞都是胚胎干细胞
B．胚胎干细胞具有分化为动物各种组织的潜能
C．胚胎干细胞的遗传物质在质和量上与受精卵相同
D．胚胎干细胞在体外可被诱导分化为不同的组织类型
【解析】 胚胎干细胞主要来源于囊胚期的内细胞团；由于其分化的全能性，也可在体外培养时诱导为不同的机体组织；细胞分化是基因选择性表达的过程，细胞中的遗传物质并不发生改变。2·1·c·n·j·y
【答案】 A
2．脐血是新生婴儿脐带在被结扎后由胎盘脐带流出的血。
(1)留下脐血，主要是脐血中含有大量________的造血干细胞。从免疫学角度分析，脐血自身移植的优点是____________。【来源：21·世纪·教育·网】
(2)干细胞是一类具有分裂能力的细胞，可以分为____________、____________、____________。【版权所有：21教育】
(3)观察下图，分析干细胞与各种细胞之间的关系，用一句话概括说明。__________________________________________________________________。
【解析】 干细胞是指具有分化能力的细胞，具有再生各种组织器官和完整个体的能力，在生命成长和发育中起主干作用，医学界将其称为“万能细胞”，它可以分为全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞。脐血中含有大量未成熟的造血干细胞，进行移植属自体移植，排斥反应很小。21*cnjy*com
【答案】 (1)未成熟 排斥反应小
(2)全能干细胞 多能干细胞 专能干细胞
(3)血液和淋巴中的各种细胞都是从造血干细胞中分化而来的。
干 细 胞 工 程 与 干 细 胞 移 植
1．干细胞工程
指在体外对干细胞进行操作，包括体外增殖、定向诱导、分化、基因修饰和组织形成等，最终将干细胞培养成人们所需要的各种细胞、组织甚至器官。
2．造血干细胞移植
(1)造血干细胞的基本特征：自我维持和自我更新。
(2)分化过程
①正常情况下——自我维持
造血干细胞祖细胞成熟的血细胞。
②在损伤、修复等情况下——自我更新
造血干细胞通过对称性有丝分裂，迅速实现自我更新，即造血干细胞―→造血干细胞。
(3)来源
主要来自骨髓、动员后的外周血和脐带血。
(4)意义
成为临床治疗某些血液系统疾病、遗传性血液病、顽固性自身免疫性疾病、严重免疫缺陷疾病以及癌症化学治疗与放射性治疗后免疫力低下等的有效手段。
3．胚胎干细胞移植
(1)胚胎干细胞的定向诱导分化
根据不同的移植对象和要求，将胚胎干细胞定向诱导分化为各种功能性细胞或相应的干细胞。
(2)操作过程
分离培养的胚胎干细胞
遗传操作
胚胎干细胞库
定向诱导分化
各种功能性细胞或相应的干细胞
移植输入
患者体内
探讨：目前限制胚胎干细胞移植技术的关键是什么？
提示：胚胎干细胞定向诱导分化条件不能确定，从而限制了此技术的临床应用。
探讨：干细胞可通过哪些途径获得？
提示：①从体外培养的早期胚胎获得。
②从早期流产的胎儿获得。
③从克隆的胚胎获得。
④从成体获得。
探讨：某人患有严重的肝衰竭，如果你是医生，那么该患者能利用胚胎干细胞培养治疗吗？
提示：能。因为利用ES细胞能诱导分化形成新的组织细胞，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。21·cn·jy·com
1．造血干细胞移植类型
(1)按照造血干细胞的来源部位，可将造血干细胞移植分为骨髓移植、外周血干细胞移植和脐带血干细胞移植。www.21-cn-jy.com
(2)按照造血干细胞来自患者自身与否，可将造血干细胞移植分为自体移植和异体移植。
2．胚胎干细胞移植
利用胚胎干细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植胚胎干细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。目前，在动物实验方面，用胚胎干细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑难病症。也许在不久的将来，当我们身体的某一类细胞功能出现异常或退化时，就可以通过诱导胚胎干细胞定向分化来及时修补。2-1-c-n-j-y
1．通过特定方法，科学家将小鼠和人已分化的体细胞成功地转变成了类胚胎干细胞。有关分化的体细胞和类胚胎干细胞的描述，正确的是( )www-2-1-cnjy-com
A．类胚胎干细胞能够分化成多种细胞
B．分化的体细胞丢失了某些基因
C．二者功能有差异，但形态没有差异
D．二者基因组相同，且表达的基因相同
【解析】 类胚胎干细胞具有胚胎干细胞的特点。细胞内基因的选择性表达形成了功能不同的体细胞，但仍含有本物种的全部基因。21*cnjy*com
【答案】 A
2．阅读如下材料：
资料甲：传统哺乳动物的胚胎干细胞是在经核移植构建成重组胚胎的过程中获得的。
资料乙：现代在哺乳动物的体细胞中导入4个多能性相关的基因、2种特殊组蛋白的基因，在添加特殊化合物的培养基中培养，能快速获得诱导性多能干细胞(iPS)。但是，这种方法诱导的多能干细胞必须应用逆转录病毒才能进行基因组整合。21cnjy.com
资料丙：应用iPS已经成功培养和分化出心肌、神经、胰腺、骨等多种体细胞和不同的组织，多能干细胞的研究在器官再生、修复和疾病治疗方面极具应用价值。
回答下列问题：
(1)iPS建立的过程需将病毒介导后的细胞接种于饲养层细胞上，并于ES细胞专用培养体系中培养，以维持不分化状态；所用逆转录病毒相当于基因工程中的________，且病毒应对生物体________。
(2)在体外培养条件下，培养液中加入________因子，可诱导iPS向不同类型的组织细胞分化，分化的实质是细胞中基因________的结果。
(3)对上述两种方法获得的由自体干细胞诱导分化形成的相应组织、器官进行移植，与传统器官移植相比，其优点是可避免发生________反应。
【答案】 (1)(运)载体 无害 (2)分化诱导 选择性表达 (3)免疫排斥
1．动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对右图的相关叙述中，错误的是( ) 【导学号：99310036】
A．a过程表示干细胞能自我更新
B．b、c过程表示干细胞具有分化能力
C．a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同
D．b过程形成的细胞直接组成器官，可供器官移植使用
【解析】 干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。它包括胚胎干细胞和成体干细胞。干细胞的发育受多种内在机制和微环境因素的影响。胚胎干细胞是全能的，具有分化为几乎全部组织和器官的能力。b过程形成的细胞可直接组成组织，但不能直接组成器官。
【答案】 D
2．现有一个婴儿在出生后医院为他保留了脐带血，在以后他生长发育过程中如果出现了某种难以治疗的疾病，就可以通过血液中的干细胞来为其治病。下列关于这个实例的说法，正确的是( )
A．用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，需要激发细胞的所有全能性
B．用脐带血中的干细胞能治疗这个孩子所有的疾病
C．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术
D．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，应该长期给他使用免疫抑制物
【解析】 用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，不需要激发细胞的所有全能性。用脐带血中的干细胞只能培育出人体的许多器官用来移植，但不是所有疾病都能治疗，如流行性疾病。如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术，使干细胞发育成器官。由于用他的干细胞培育出的器官是由自身的细胞培育成的，不发生免疫排斥反应，所以不用长期给他使用免疫抑制物。
【答案】 C
3．脐带血是新生婴儿脐带被结扎后由胎盘脐带流出的血。脐带血中含有大量未成熟的造血干细胞，将脐血干细胞进行移植，对白血病、再生障碍性贫血等恶性血液病具有疗效。与骨髓干细胞移植相比，脐血干细胞移植属自体移植，不会因寻找适合骨髓的等待而延误治疗时机，且排斥反应很小，医疗费用也较低。此外，脐血干细胞移植作为恶性肿瘤治疗的辅助疗法，能明显减轻化疗所引发的不良反应。造血干细胞的分化如下：
(1)临床上使用的造血干细胞，除材料中提到的来源外，还来自________和________。
(2)干细胞是一类具有分裂能力的细胞，由上图可知，造血干细胞经分裂、分化可形成不同功能的细胞，这是造血干细胞中______________的结果。21教育网
(3)图中T淋巴细胞是在人体的________(器官)中成熟的。当受到外来抗原的刺激后将产生效应T淋巴细胞，进行________免疫。
(4)上图给出的细胞中能产生抗体的是________。
(5)科学家们试图利用干细胞来进行动物克隆或人体器官的克隆，以解决医疗难题。请问，以干细胞为克隆材料优于一般体细胞的理由是：干细胞具有较高的________。
【解析】 临床上使用的造血干细胞主要来源于骨髓、动员后的外周血和脐带血。造血干细胞是未成熟的多能干细胞，具有很强的分裂能力和较高的全能性，能分化形成各种造血祖细胞，再经定向诱导形成各种功能性血细胞，这是基因选择性表达的结果。其中，B淋巴细胞和T淋巴细胞就是由造血干细胞形成的淋巴祖细胞分化而来的。B淋巴细胞在骨髓中成熟，再分化成效应B淋巴细胞，分泌抗体，参与体液免疫。T淋巴细胞在胸腺中成熟，再分化形成效应T淋巴细胞，参与细胞免疫。【出处：21教育名师】
【答案】 (1)骨髓 动员后的外周血
(2)基因选择性表达 (3)胸腺 细胞
(4)效应B淋巴细胞 (5)全能性
4．胚胎干细胞(ES细胞)在基础生物学、畜牧学和医学上具有十分重要的价值，其应用前景吸引众多科学家投入到这一研究领域中。根据相关知识，回答下列问题：
(1)哺乳动物的胚胎干细胞(ES细胞)是由________或原始性腺中分离出来的一种细胞，在功能上具有____________，即可以分化出成年动物体内任何一种组织细胞。
(2)ES细胞也是研究体外细胞分化的理想材料，ES细胞在饲养层细胞上能维持不分化的状态。在培养基中加入________可诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。
(3)ES细胞的另一个应用前景为体外诱导分化，从而培育出人造组织器官，进而解决临床上存在的供体器官不足和________问题。此外，科学家还试图用基因工程方法对动物器官进行改造：向器官________(填“供体”或“受体”)基因组中导入某种调节因子，以抑制________(填“抗原”或“抗体”)决定基因的表达，或设法除去该基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因动物器官。21世纪教育网版权所有
【解析】 (1)胚胎干细胞(ES细胞)是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，在功能上具有发育的全能性，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。
(2)ES细胞也是研究体外细胞分化的理想材料，ES细胞在饲养层细胞上能维持不分化的状态，在培养液中加入(分化)诱导因子可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。
(3)ES细胞的另一个重要的应用前景为体外诱导分化，从而培育出人造组织器官，进而解决临床上存在的供体器官不足和免疫排斥问题。此外科学家还试图用基因工程方法对动物器官进行改造：向器官供体基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去该基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因动物器官。
【答案】 (1)早期胚胎 发育的全能性
(2)(分化)诱导因子
(3)免疫排斥 供体 抗原
课堂小结：
网络构建
核心回扣
1.干细胞是指具有自我更新和分化发育潜能的原始细胞。
2.干细胞可分为三种类型：全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。
3.干细胞工程是指在体外对干细胞进行操作，包括体外增殖、定向诱导、分化、基因修饰和组织形成等，最终将干细胞培养成人们所需的各种细胞、组织甚至器官。
4.造血干细胞的基本特征是自我维持和自我更新。
课件33张PPT。自我更新 分化发育 任何组织或器官 个体 受精卵 多种组织 完整的个体 造血干细胞 某一类型 神经干细胞 自我维持 自我更新 不对称有丝分裂 祖细胞 成熟的血细胞 体外 体外增殖 分化 细胞 器官 对称性有丝 自我更新 骨髓 动员后的外周血 脐带血 血液系统 自身免疫 免疫缺陷 功能性 相应的干细胞 遗传操作 定向诱导分化 功能性 相应的干细胞 移植输入 学业分层测评(八)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．下列各项不属于克隆的是( )
A．在体外，通过PCR技术将某个DNA分子片段进行大量扩增
B．细菌的分裂增殖
D．通过胚胎分割移植获得几乎相同的多个个体
D．一株玉米上结有多粒种子
【解析】 克隆是无性生殖，有分子、细胞、个体三个水平的不同含义。D属于有性生殖。
【答案】 D
2．美国食品和药物管理局2008年1月15日宣布，经过克隆的牛、猪和山羊以及它们的后代均可以安全食用，克隆牛产的奶也可安全食用。除个体水平的克隆外，还有分子、细胞、器官等水平的克隆，下列不属于克隆技术的是( )【来源：21cnj*y.co*m】
A．从出生不久的小鼠心脏取下细胞在体外离体培养成细胞系
B．使某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达
C．农业生产上利用马铃薯的芽繁殖马铃薯
D．将单个B淋巴细胞进行无性繁殖
【解析】 A、D属于细胞水平的克隆，C项是指营养生殖，也属于克隆。B项属于转基因技术。
【答案】 B
3．一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能( )
A．有选择地繁殖某一性别的家畜
B．繁殖家畜中的优秀个体
C．用于保存物种
D．改变动物的基因型
【解析】 克隆就是无性繁殖，其本质就是遗传物质不变，所以克隆的后代保持供核母本的性状。
【答案】 D
4．在克隆羊的培育过程中，将♂B羊(aa)的体细胞核移入♀A羊的卵细胞中，这种生殖方式和克隆羊发育成熟时所分泌的性激素依次是( )【出处：21教育名师】
A．无性繁殖、雄激素 B．无性繁殖、雌激素
C．有性生殖、雄激素 D．有性生殖、雌激素
【解析】 克隆羊的培育属于无性繁殖(克隆)。克隆动物的性别是由细胞核中的性染色体决定的，题中的克隆羊的细胞核来自雄羊，克隆出的小羊为雄性。雄性小羊在发育过程中产生的性激素必然是雄激素。2·1·c·n·j·y
【答案】 A
5．下列有关体细胞核移植技术的说法不正确的是( )
A．体细胞核移植技术在多种动物中获得了成功，成功率非常高
B．克隆技术的各个环节有待于进一步改进
C．大多数克隆动物还存在一些遗传和生理缺陷类的健康问题
D．克隆动物食品的安全性问题仍然存有争议
【解析】 尽管体细胞核移植技术已经在许多动物中获得了成功，但其成功率仍然非常低。
【答案】 A
6．乙马的卵细胞核被甲马的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入丙马的子宫内发育，结果产下一只马驹。下列叙述正确的是( )【来源：21·世纪·教育·网】
【导学号：99310043】
A．直接在体外对甲马的体细胞进行诱导也能培养出胚胎来
B．马驹的性状完全与甲马相同
C．此项技术可用于保护濒危物种
D．该过程可以很好地证明动物细胞的全能性
【解析】 动物的体细胞不能发育成胚胎，只能通过核移植技术，完成克隆。克隆动物马驹的性状多数与甲相同。克隆不能证明动物细胞的全能性。www-2-1-cnjy-com
【答案】 C
7．美国德克萨斯州科学家培育出世界上第一只克隆猫，这只小猫毛色花白，看上去完全不像生养它的花斑猫妈妈，也不完全像为它提供细胞核的基因猫妈妈。对该克隆猫毛色的解释合理的是( )21*cnjy*com
①发生了基因突变 ②提供卵细胞的雌猫细胞质基因进行了表达 ③表现型是基因型与环境共同作用的结果 ④代孕花斑猫妈妈的基因进行了表达21*cnjy*com
A．① B．②③
C．②③④ D．①②③④
【解析】 克隆猫的基因主要来自于重组细胞核提供者，其细胞质基因来自于卵母细胞提供者，代孕者不提供遗传物质。因此，其毛色完全不像生养它的花斑猫妈妈，也不完全像为它提供细胞核的基因猫妈妈。其实，即使其遗传物质完全来自于核提供者——基因猫，毛色也未必就与之完全相同，因为生物的表现型也会受到环境的影响。
【答案】 B
8．下列对动物核移植技术的描述不正确的是( )
A．哺乳动物核移植包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植，动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎核移植
B．体细胞核移植的过程中可通过显微操作方法移去受体细胞的细胞核
C．通过体细胞核移植方法生产的克隆动物没有传统意义上的父母
D．通过体细胞核移植方法生产的克隆动物是对供体细胞动物进行的100%的复制
【解析】 通过体细胞核移植产生的动物的核基因与供体完全相同，质基因则来自受体卵细胞的线粒体，所以体细胞核移植不是对供体动物进行100%的复制。
【答案】 D
9．如图为某哺乳动物生殖过程图，正确的叙述是( )
A．个体2为克隆动物，c为高度分化的体细胞
B．个体2的遗传性状与提供b细胞的母羊完全不同
C．产生动物个体2的生殖方式为有性生殖
D．e细胞为完成减数分裂的卵细胞
【解析】 通过克隆技术培育的动物称为克隆动物，提供细胞核的是高度分化的体细胞，A项正确。B项考虑细胞质基因，应该是“有相同之处”；动物的克隆实际上是无性生殖过程，C项错误；e细胞是处于减数第二次分裂中期的卵母细胞，并没有完全完成减数分裂，D项错误。21世纪教育网版权所有
【答案】 A
10．现有A和B两个肉牛品种，A品种牛的细胞组成可表示为A细胞核、A细胞质，B品种牛则为B细胞核、B细胞质。21·世纪*教育网
(1)如果要获得一头克隆牛，使其细胞由A细胞核和B细胞质组成，基本步骤是：从A品种牛体内取出体细胞，进行体外培养，然后再从培养细胞中取出________注入B品种牛的________卵母细胞，经过某种刺激和培养后，可形成胚胎，该胚胎被称为________，将胚胎移入代孕母牛的________中，通过培育可达到目的。2-1-c-n-j-y
(2)上述过程中运用了动物细胞工程的哪些技术？
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(3)克隆牛的产生说明________________具有全能性。由A、B两品种杂交得到的牛与克隆牛相比，杂交牛细胞核的遗传物质来自________个亲本，细胞质来自________性亲本，克隆牛和杂交的遗传物质组成________(填“相同”或“不同”)。21cnjy.com
(4)请举一例，说明克隆牛培育成功的实际意义。
【解析】 动物的克隆所用的方法是核移植，也就是把动物体细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，然后经过某些刺激和培养后可形成重组胚胎，再移入代孕动物的子宫中继续发育，从而获得克隆个体。克隆动物的成功说明了动物体细胞核具有全能性，克隆动物的遗传物质与提供细胞核的个体基本一致。在体细胞克隆动物中不仅用到了核移植，还用到了动物细胞培养。
【答案】 (1)细胞核 去核 重组胚胎 子宫
(2)动物细胞核移植和动物细胞培养
(3)动物体细胞核 两 雌 不同
(4)保护濒危物种，繁育优良品种，医学上克隆器官等
[能力提升]
11．最近，科学家利用猪的动脉血管以及能够模拟胚胎环境的新型生物反应器，成功地在实验室内培育出新的动脉血管。这种培养新血管的技术可能不需要( )
A．“克隆”技术
B．去核卵细胞
C．激发血管细胞的“全能性”
D．激发血管细胞发育成血管的潜能
【解析】 因为高度分化的动物细胞不具有全能性，因此要使动脉血管细胞恢复分生能力，必须使用“克隆”技术。“克隆”时要将体细胞的细胞核转移到去核卵细胞中。此技术要激发的是血管细胞发育成血管的潜能，而不是“全能性”，也就是说要激发特定方向的分化，而不是多方向的分化。
【答案】 C
12．培育“多利”羊的方法被称为“克隆”。以下四项中与此方法在本质上最相近的是( )
A．将兔的早期胚胎分割后，分别植入两只母兔子宫内，并最终孕育成两只一样的兔
B．将人的抗病毒基因嫁接到烟草的DNA分子上，培育出了具有抗病毒能力的烟草新品种
C．将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞
D．将人的精、卵在体外授精，待受精卵发育到囊胚期时，再植入女性子宫内发育成“试管婴儿”
【解析】 B项利用的是基因工程的原理；C项是动物细胞融合；D项是体外授精和胚胎移植，属于有性生殖的范畴。
【答案】 A
13．如图为克隆羊“多利”的培育过程示意图。下列各项有关表述不正确的是( )
A．由于细胞核基因完全来自甲羊，所以克隆羊“多利”的性状与甲羊完全一致
B．克隆羊“多利”的培育过程中采用的生物技术有核移植
C．乙羊的去核卵细胞为重组细胞基因表达提供了细胞内的环境条件
D．此过程说明高度分化的动物细胞核也具有全能性
【解析】 生物的性状是由细胞核基因和细胞质基因共同控制的，还要受环境的影响。题中“多利”的细胞核基因来自甲羊，而细胞质基因主要来自乙羊，所以“多利”羊的性状应与甲羊基本相同，同时受乙羊和环境的影响。21教育名师原创作品
【答案】 A
14．世界上第一只克隆羊“多利”的培育程序如图所示，据图回答以下问题。
(1)A是甲母羊的________细胞，它是通过________分裂产生的。图中①是用________的方法移去其细胞核。
(2)B是乙母羊的________细胞，它是通过________分裂产生的。图中②是将其细胞核移入C内形成D________的技术，此项技术叫________。21·cn·jy·com
(3)若甲母羊的基因型是HH，乙母羊的基因型是hh，则“多利”的面部颜色为________________，基因型为________。
【解析】 “多利”的培育过程如下：取白脸母羊(乙)的乳腺细胞(体细胞)体外培养。取黑脸母羊(甲)的卵细胞，用显微操作的方法移去细胞核。用电融合的方法，将乳腺细胞与去核的卵细胞融合成杂交细胞，从而将乳腺细胞的细胞核植入去核的卵细胞中，实现了核移植。杂交卵细胞经电刺激进行分裂，发育成早期胚胎，利用胚胎移植技术将其移入丙母羊的子宫内，妊娠、产出“多利”。毛色性状是由核基因控制的，因而“多利”的基因型及毛色应与核供体相同。
【答案】 (1)卵 减数 显微操作 (2)体 有丝 重组细胞 核移植 (3)白色 hh
15．美国威斯康星州的一个奶牛场有一头奶牛，年产奶量达30.8 t，我国奶牛年平均产奶量仅为3～4 t。某人用该高产奶牛的耳朵细胞，采用核移植技术获得高产奶牛(如图)。 【导学号：99310044】
(1)目前完成①的方法有______________________、____________、________________、化学物质处理等。【版权所有：21教育】
(2)③过程中选择去核卵母细胞作为受体细胞的原因是_____________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(3)④过程所利用的技术是____________________，其原理是___________________________________________________________________。
(4)该实验的成功说明已分化的耳朵细胞的细胞核中含有与________________一样的全套基因，这种繁殖方式属于________________。21教育网
【解析】 (1)去核的方法有显微操作去核法、梯度离心、紫外光短时间照射及化学物质处理等方法。
(2)在核移植中常用去核卵母细胞作为受体细胞，是因为卵母细胞内含有丰富的营养物质，体积比较大，容易操作。www.21-cn-jy.com
(3)④过程属于动物细胞培养，其原理是细胞增殖。
(4)该实验的成功证明了动物细胞核有全能性，因为细胞核中含有和受精卵一样的全套基因。
【答案】 (1)显微操作去核 梯度离心 紫外光短时间照射
(2)卵母细胞体积大，易操作，营养物质丰富且细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质
(3)动物细胞培养 细胞增殖
(4)受精卵 无性繁殖
第五节 克隆技术
1．简述动物体细胞克隆的一般过程。(重难点)
2．列举克隆技术的应用前景。(重点)
克 隆 的 概 念 与 克 隆 技 术 的
研 究 历 程
1．克隆的概念
指从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的分子、细胞或个体。也可表示整个无性繁殖的过程。21cnjy.com
2．克隆技术的研究历程
时间
科学家
成果
1952年
布里格斯和金
将豹蛙囊胚期细胞的核移植到去核的豹蛙卵细胞中，成功育出豹蛙幼体。
20世纪
60年代
初
戈登等
将非洲爪蟾蝌蚪的肠上皮细胞核移植到去核的卵母细胞中，获得了完整蝌蚪和成体非洲爪蟾。
1996年
世界第一例克隆羊——“多利”诞生。
探讨：“多利”羊的诞生说明了什么问题？
提示：动物细胞的细胞核也具有全能性。
探讨：科学家将雌黑鼠乳腺细胞的细胞核，移入白鼠去核的卵细胞内，待发育成早期胚胎后植入褐鼠的子宫，该褐鼠产下的小鼠的体色和性别是什么？21·世纪*教育网
提示：黑、雌。
1．克隆的概念
(1)概念：克隆就是无性繁殖，具体地说，是指从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的分子、细胞或个体。【版权所有：21教育】
(2)克隆有3个不同层次的含义。
①在分子水平上，克隆一般指DNA克隆(也叫分子克隆)，含义是将某一特定DNA片段通过重组DNA技术插入到载体(如质粒和病毒等)中，然后在宿主细胞中进行自我复制所得到的大量完全相同的该DNA片段的“群体”。21教育名师原创作品
②在细胞水平上，克隆是指由一个单一的细胞分裂所形成的细胞群体。
③在个体水平上，克隆是指基因型完全相同的两个或更多的个体组成的一群个体。
a．植物个体的克隆
如由一个胡萝卜中的体细胞发育成一群遗传背景完全一样的胡萝卜群体，就是克隆。
b．动物个体的克隆
用动物体细胞克隆动物，实际是通过核移植实现的。
2．克隆的条件
生物(特别是高等动物)的克隆需要以下基本条件：
(1)具有包含物种完整基因组的细胞核的活细胞(如乳腺上皮细胞)。
(2)能有效调控细胞核发育的细胞质物质(如去核卵的细胞质)。
(3)完成胚胎发育的必要的环境条件(如诱导核—质重组细胞生长、分化的实验条件和怀胎母体的子宫环境)。【来源：21·世纪·教育·网】
1．下列有关克隆的叙述，不正确的一项是( )
A．生物体通过体细胞进行的无性繁殖
B．将某肿瘤细胞体外培养繁殖成一个细胞系
C．扦插和嫁接实质上也是克隆
D．将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA中
【解析】 克隆实质上就是一种无性繁殖，它包括未经有性生殖细胞的结合而大量增殖所获得的生物产品。该题选项中，A、B、C三项均属此例。而D仅将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA中，未能进行无性增殖，故不属于克隆。2-1-c-n-j-y
【答案】 D
2．1952～1953年，美国科学家斯提瓦用胡萝卜根的悬浮培养细胞进行人工培养，发现单个细胞能通过像受精卵发育成胚一样的途径，发育成完整植株。1997年英国的维尔穆特等人从白面母绵羊体内取出乳腺上皮细胞静息培养，然后把它的核移入黑面母绵羊去核的卵细胞中形成重组细胞，并将重组细胞培养成胚胎，将胚胎植入另一只母羊的子宫内，获得了克隆羊多利。21*cnjy*com
阅读这段材料后，回答下列问题：
(1)文中的悬浮培养细胞和乳腺上皮细胞均为________。
(2)斯提瓦的实验证明了________________。维尔穆特的实验证明了________________。从细胞结构和遗传角度分析，两位科学家实验结论的得出，根本原因在于_______________________________________________________。21*cnjy*com
(3)斯提瓦和维尔穆特实验的差别在于_______________________________。
(4)维尔穆特的实验技术又称为________技术。该技术的经济意义在于：①_________________________；②________________________。
【答案】 (1)体细胞 (2)植物细胞具有全能性 动物细胞核具有全能性 体细胞中含有本物种的全套遗传物质 (3)培养基成分不同 (4)克隆 繁殖优良品种 生产供器官移植的各种器官、组织
动 物 体 细 胞 克 隆 的 一 般 过 程 、
应 用 前 景 及 存 在 的 问 题
1．动物克隆的一般过程及应用前景
(1)克隆的一般过程
以“多利”的培育过程为例
(2)克隆技术的应用前景
①快速培育具有优良品质的家畜，并且可以保证家畜的优良性状不会丢失。
②通过生物反应器(如乳腺、膀胱)生产基因工程药物。
③保护动物遗传资源和生物多样性的有效手段之一。
④治疗性克隆。
2．克隆技术存在的问题
(1)克隆动物的成功率很低。
(2)克隆动物的夭折率较高，不少体细胞克隆动物患有先天性疾病或出现生理缺陷。
探讨：动物体细胞核移植中供体细胞选择多少代以内的培养细胞？为什么？
提示：10代以内，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。
探讨：受体细胞一般选择什么时期的去核卵母细胞？为什么？
提示：M Ⅱ中期，因为该时期的细胞具有体积大，易操作，并含有促使细胞核全能性表达的物质和营养条件等优点。21世纪教育网版权所有
探讨：通过体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%复制吗？为什么？
提示：不是。绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外还有少量的DNA，即线粒体中的DNA是来自于受体卵母细胞；其次生物的性状还受环境的影响。www-2-1-cnjy-com
1．动物克隆的一般过程
2．过程分析
(1)为了确保核移植形成的克隆动物的遗传物质全部来自于有优良性状的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移植到受体细胞内之前，必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏掉。21教育网
(2)细胞融合的原理是细胞膜具有一定的流动性。而克隆动物的形成则利用了动物细胞核的全能性。
(3)细胞融合后构建重组胚胎，并移植到代孕母体内获得克隆动物，需要胚胎工程技术的支持。
3．结果
(1)克隆动物的性状与核供体生物的性状基本相同，但不是完全相同，其原因包括：
①克隆动物的细胞质遗传物质来自于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，还受环境的影响。
(2)基因型与供体相同：核移植过程中细胞核只来自供体，因此核遗传物质是对供体核遗传物质的100%复制，其基因型与供体相同。【出处：21教育名师】
1．在克隆多利羊的过程中，下列哪项技术没有运用到( )
A．细胞培养技术 B．细胞核移植技术
C．胚胎移植技术 D．基因工程技术
【解析】 多利羊的培育过程是：将一只母羊(A羊)卵细胞的细胞核吸出，得到不含核的卵细胞。然后，将实验室中培养的另一只母羊(B羊)的乳腺上皮细胞的细胞核注入到无细胞核的卵细胞中并进行电刺激，这样就通过核移植技术形成了一个同时含有B羊核遗传物质和A羊细胞质的重组卵细胞。融合后的卵细胞经过体外细胞培养形成早期胚胎。然后把这个胚胎移植到第三只羊(C羊)的子宫中，让C羊为胚胎提供发育场所和营养物质，这个过程利用了胚胎移植技术。胚胎就在C羊子宫内发育成熟。C羊产下的羊就是克隆羊多利。从以上分析可以看出，多利产生的过程中没有使用基因工程技术。
【答案】 D
2．下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病的过程图解。请据图回答下列问题：
(1)图中①所示的结构名称是________。
(2)图中③④所示的生物技术名称分别是________、________。
(3)过程③通常用去核的卵母细胞作为受体细胞的原因除了它体积大、易操作、营养物质丰富外，还因为它
_______________________________________________________________。
(4)过程④通常用②作为受体细胞的原因是___________________________
_______________________________________________________________。
(5)图示方法与一般的异体核移植相比最大的优点是________，该种基因治疗所属类型为________。
【解析】 (1)①是从供体(患者)体细胞分离出的细胞核。
(2)③表示核移植技术，④表示转基因技术。
(3)核移植的受体细胞一般是卵母细胞，原因是它体积大、易操作，含有供胚胎发育的营养物质，它还含有促进细胞核全能性表达的物质。www.21-cn-jy.com
(4)早期胚胎中的细胞分化程度低，全能性高，可诱导分化成各种组织器官。
(5)图示培育出的细胞(胰岛B细胞)核遗传物质来自患者本人，所以移植后不发生免疫排斥反应；图中所示基因治疗是体外转基因，故所属类型为体外基因治疗。
【答案】 (1)细胞核
(2)核移植技术 转基因技术(或基因工程、DNA重组技术、基因拼接技术)
(3)含有促进细胞核全能性表达的物质
(4)这些细胞分化程度极低，具有全能性，可以定向地诱导分化为各类细胞
(5)没有免疫排斥反应 体外基因治疗
1．下列哪项不属于克隆技术的应用( )
A．促进优良畜群繁育
B．保护濒危物种
C．获得组织器官异体移植的供体
D．培育抗虫棉
【解析】 培育抗虫棉利用的是基因工程技术。
【答案】 D
2．不能作为组织培养、细胞培养或克隆的生物材料的是( )
A．花粉 B．幼叶
C．卵细胞 D．人血中的红细胞
【解析】 人血中的红细胞是成熟的红细胞，没有细胞核，不能作为组织培养、细胞培养或克隆的生物材料。
【答案】 D
3．世界上第一只克隆绵羊“多利”的培育程序如下图所示。请看图后回答：
(1)写出图中a、b所指的细胞工程名称：
a________；b________。
(2)实施细胞工程a时，所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是：____________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)“多利”面部的毛色是________。请根据遗传学原理说明判断依据___________________________________________________________________。
(4)继植物组织培养之后，克隆绵羊的培育成功，证明动物细胞的细胞核也具有________________。21·cn·jy·com
(5)请举一例，说明克隆绵羊培育成功的实际意义：___________________
_______________________________________________________________。
【解析】 在克隆羊“多利”的培育过程中，从图解来看，显然a属于细胞核移植，b属于胚胎移植。在运用细胞核移植技术时，所选的受体细胞大多采用动物去核的卵细胞，主要原因是：卵细胞体积大，便于操作，含营养物质丰富，能够为体细胞核提供表达全能性的环境。第(3)问中，涉及“多利”面部的毛色，这可以根据细胞核遗传和细胞质遗传的特点来推断。由于细胞核遗传占主导地位，所以“多利”的面部毛色应与提供乳腺细胞核的白面绵羊的相同，而实际上也是这样。在第(4)问中“多利”的培育成功证明已分化的高等动物细胞的细胞核与高等植物细胞一样也具有全能性。第(5)问是一个开放性的问题，需平时多读点有关生命科学最新研究成果方面的资料。2·1·c·n·j·y
【答案】 (1)细胞核移植 胚胎移植
(2)卵细胞体积大，易操作，含营养物质丰富，能够为体细胞核提供表达全能性的环境
(3)白色 “多利”的全部细胞核基因都来自白面绵羊的乳腺细胞核
(4)全能性
(5)保存濒危物种，繁殖动物优良品种，医学上克隆人体器官等
4．2006年中国首例带有抗疯牛病转基因体细胞的克隆牛顺利降生。作为克隆牛，其培育过程如下图所示： 【导学号：99310042】【来源：21cnj*y.co*m】
(1)细胞A是______________，细胞B是________。
(2)一个重组细胞D发育成丁牛生出，涉及的细胞增殖方式是________，丁牛体内有众多细胞类型，如成熟的红细胞无核能够运输氧气，而浆细胞内有发达的内质网能够分泌抗体，神经元具有许多突起能够产生并传导兴奋，这是__________________的结果。
(3)丁牛的性别和________牛的性别相同，原因是______________________
_______________________________________________________________。
(4)能否直接用细胞A体外培养形成胚胎，并将其移植到丙牛子宫内发育成健康小牛？为什么？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
(5)培育抗疯牛病克隆牛所使用的技术手段是________________________，运用的生物学原理有________________________________。
(6)上述方法培育出克隆动物，与植物组织培养技术培育出完整的植株相比，获得的后代在遗传物质方面有什么不同？________________________________
________________________________________________________________
【解析】 从“重组细胞”到动物个体出生的过程中，细胞增殖不会有减数分裂方式，这一情况同自然状态下受精卵发育成动物个体类似；牛的性别决定方式是XY型，由细胞核内性染色体控制其性别；动物克隆从目前来看，只能是“核移植”，并没有真正做到产生的动物与原来被克隆的动物在遗传物质上100%的相同。
【答案】 (1)高度分化的体细胞 卵母细胞 (2)有丝分裂 基因选择性表达 (3)甲 牛的性别由细胞内的性染色体决定，丁牛的性染色体与甲牛相同 (4)目前不能，高度分化的动物体细胞由于基因的选择性表达而失去了进一步的分裂分化能力。 (5)动物细胞培养、核移植和胚胎移植、转基因技术 动物细胞(核)的全能性、基因重组 (6)在遗传物质上(不考虑发育过程中的变异)，植物组织培养形成的植株与提供体细胞的植株完全相同，克隆动物体内有卵母细胞细胞质的基因，所以克隆动物的遗传物质与提供体细胞核的动物不完全相同。
课堂小结：
网络构建
核心回扣
1.克隆是指从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的分子、细胞或个体。
2.体细胞克隆动物的成功，证明了动物的细胞核也具有全能性。
3.动物体细胞克隆所涉及的生物技术有：动物细胞培养、细胞融合、核移植、胚胎移植等。
4.利用体细胞克隆技术，可以获取遗传物质相同的细胞作为供体进行核移植，且对这些供体细胞进行一系列复杂的遗传操作，从而为大规模繁育动物优良品种和生产转基因动物提供了有效方法。
课件35张PPT。无性繁殖 遗传特性相同 无性繁殖 囊胚期 豹蛙卵细胞 肠上皮 去核的卵母 多利 优良品质 基因工程药物 遗传资源 生物多样性 很低 夭折率 生理缺陷 章末综合测评(三)
(时间：45分钟，分值：100分)
一、选择题(共8个小题，每题5分，共40分)
1．下列不属于胚胎工程技术的是( )
A．体外授精 B．胚胎分割、胚胎移植
C．胚胎培养 D．转基因鲤鱼的培育
【解析】 胚胎工程有许多种技术，例如体外授精、胚胎移植、胚胎分割等，这些技术的成功一般都要通过移植到雌性动物体内产生后代来实现。转基因鲤鱼的培育属于基因工程。【版权所有：21教育】
【答案】 D
2．胚胎工程的核心技术是( )
A．胚胎分割与融合 B．体外授精和胚胎移植
C．胚胎性别鉴定 D．胚胎冷冻保存技术
【解析】 体外授精技术是胚胎移植技术、克隆技术、转基因技术、性别控制技术不可缺少的组成部分，而胚胎移植是胚胎工程技术的最后一道“工序”。
【答案】 B
3．胚胎移植技术已在畜牧业生产中得到广泛应用，下列说法中错误的是( )
A．胚胎移植可充分发挥优良母牛的繁殖能力，一年内可得到几头甚至几十头良种牛犊
B．应用胚胎移植可使母牛提高生产能力
C．应用胚胎移植可以代替种畜的引进，丰富品种资源
D．胚胎移植可在畜牧业生产中产生新的品种，改良品种资源
【解析】 利用胚胎移植技术可以发挥优良母畜的繁殖能力，加快家畜改良的速度，保存遗传资源，但胚胎移植并不能产生新品种，不能改良品种资源，一般用基因工程的方法来改良品种。21·cn·jy·com
【答案】 D
4．下列关于胚胎分割的说法中，正确的是( )
A．选择发育良好、形态正常的原肠胚
B．需在电子显微镜下进行操作
C．用解剖刀切开后用镊子迅速取出
D．囊胚阶段分割注意内细胞团要等分
【解析】 胚胎分割移植中，在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，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。21·世纪*教育网
【答案】 D
5．下列关于促进雌性动物大量排卵的叙述中，正确的是( )
A．给未成年的雌性动物注射大量的相关激素，使其排卵
B．给性成熟的雌性动物注射大量的相关激素，使其超数排卵
C．给未成年的雌性动物注射一定的相关激素，使其排卵
D．给性成熟的雌性动物注射一定的相关激素，使其超数排卵
【解析】 雌性动物排卵要等到性成熟以后，此时注射一定的促性腺激素可以促进其超数排卵，从而提高其生殖能力。21教育网
【答案】 D
6．下图为克隆羊多利的培育过程，其中Ⅰ～Ⅶ代表有关过程，a～h代表有关结构或个体。以下叙述错误的是( )2-1-c-n-j-y
A．d的细胞数目达到32个左右时，此时d被称为桑椹胚
B．当胚胎内部出现含有液体的囊胚腔时，此时胚胎为囊胚，其中聚集在胚胎一端、个体较大的细胞为内细胞团 21*cnjy*com
C．Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅵ过程证明了供体细胞的核具有全能性，多利的性状与代孕母羊无关
D．过程Ⅴ取出细胞f是造血干细胞，其全能性远高于胚胎干细胞
【解析】 图中d表示早期胚胎，为桑椹胚，继续发育为囊胚。图示核移植过程证明了动物体细胞核具有全能性。胚胎干细胞分化程度比造血干细胞低，全能性高。
【答案】 D
7．利用胚胎移植，可以开发遗传特性优良的母畜繁殖潜力，较快地扩大良种畜群。下列有关早期胚胎的来源中，错误的是( ) 21教育名师原创作品
A.受精卵早期胚胎
B.受精卵早期胚胎
C.重组细胞早期胚胎
D．受精卵重组细胞早期胚胎
【解析】 人工授精实质是体内受精，形成的受精卵是在输卵管发育成早期胚胎，而不是体外培养形成的早期胚胎。21*cnjy*com
【答案】 B
8．如图表示某胚胎工程的流程图。据图分析下列叙述正确的是( )
①→培养→胚胎→②→新个体
A．若该工程表示的是胚胎分割技术，则①可以是卵裂球
B．若该工程表示的是核移植技术，则①的形成不需要卵母细胞的参与
C．无论是哪种工程，培养细胞的培养液中都要加入胚胎成纤维细胞
D．②需注射促性腺激素，以达到超数排卵和同期发情的目的
【解析】 胚胎分割技术是将桑椹胚或者囊胚的内细胞团均等分割，所以①可以是桑椹胚或囊胚这样的卵裂球。若该工程代表核移植技术，重组细胞的形成则需要去核的卵母细胞作为材料；无论是哪种工程，培养动物细胞都不需要加入胚胎成纤维细胞，而是除了必需营养成分外需要加入动物血清或血浆；如果②过程需注射促性腺激素进行超数排卵或同期发情处理，则不应该在胚胎发育成新个体的过程中。
【答案】 A
二、非选择题(共60分)
9．(15分)克隆羊的成功培育轰动世界，它不仅奠定了克隆性治疗疾病的基础，解决了器官移植中供体不足的问题，同时也给人类带来了一些过去尚未遇到的问题。下图为人类对克隆羊技术的拓展和应用，请据图回答：
(1)图中所涉及的现代生物技术有________________和________等。若让动物1能够产生出人体胰岛素，还需要的技术是________________。
(2)图中两个克隆动物长大后，各方面特征与雄性动物相同，这说明____________具有全能性，早期胚胎发育在________阶段以前的细胞都是全能细胞。
(3)使用培养基进行胚胎干细胞培养时，通常要加入________等天然成分，除了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中，还需要保证细胞生活所需的________。
(4)图中“从内细胞团到胚胎干细胞”的培养过程中，一般用________处理内细胞团，使之分散成单个细胞。
【解析】 (1)克隆动物的培育过程的技术核心就是动物细胞核移植技术，得到的重组细胞发育成克隆动物的过程需要早期胚胎培养技术(动物细胞培养)和胚胎移植技术；若要克隆动物表现出其他生物的性状，需要通过基因工程定向改造。
(2)动物体细胞核移植体现的是动物体细胞核的全能性；早期胚胎发育到囊胚阶段开始出现分化的细胞，由受精卵发育到桑椹胚阶段没有细胞分化，细胞都具有全能性。
(3)动物细胞的体外培养需要加入动物血清或血浆以保证全面的营养，培养过程中需要适宜的温度、pH等条件。
(4)动物细胞体外培养时取出的组织块需要利用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，使其分散为单个细胞再进一步培养。
【答案】 (1)动物细胞核移植 胚胎移植 动物细胞培养、基因工程(或DNA重组技术) (2)体细胞核 桑椹胚 (3)血清、血浆 温度和pH (4)胰蛋白酶
10．(15分)随着科学技术的发展，人们可以根据人类的需求来改造生物的性状，在许多领域取得了可喜的成果。下图是利用奶牛乳汁生产血清白蛋白的图解，据图回答：
(1)在此过程中涉及的现代生物技术主要有____________________________
________________________________________________________________。
(2)在基因工程中，我们称②为________，在②进入③之前要用__________________________等工具来构建基因表达载体，能实现②进入③的常用方法是____________。2·1·c·n·j·y
(3)图中①一般经________处理可以得到③，从③到④的过程中一般用未受精的卵细胞去核后作为受体，不用普通的体细胞，原因是_____________________
________________________________________________________________。
(4)从下图A～D中选出④到⑤的过程中正确的操作方法：________，把⑤送入⑥的最佳时期是________期。
(5)⑦是⑥生出的后代，那么⑦的遗传性状和________最相似，为什么？____
____________________，如果②的数量太少常用________来扩增。要实现⑦批量生产血清白蛋白，则要求
③的性染色体是________，利用该方法得到的动物叫做________。
(6)用这种方法生产药物与工厂化生产药物的优越性在于________________________。⑦和某些转基因羊可通过分泌乳汁来生产人类所需药物，这类的转基因动物被称为______________。【来源：21·世纪·教育·网】
【解析】 图中②为目的基因，目的基因导入受体细胞③之前要用限制性内切酶、DNA连接酶和载体等工具来构建基因表达载体，然后使用显微注射法把其导入受体细胞。由组织得到单个细胞，必须使用胰蛋白酶处理，核移植过程中，由于卵细胞大，细胞质中含有刺激细胞核全能性表达的物质，因此选用卵细胞的细胞质作为细胞核的受体。胚胎分割的关键是要把内细胞团均等分割。⑦的核基因与荷斯坦奶牛一致，因此其性状与荷斯坦奶牛最相似；目的基因的扩增通过PCR技术完成，由于血清白蛋白从乳汁中提取，因此必须培育母牛，其性染色体为XX，培育出的这种动物称为转基因克隆动物。
【答案】 (1)基因工程、动物细胞核移植技术、动物细胞培养和胚胎移植技术
(2)目的基因 限制性内切酶、DNA连接酶和载体 显微注射法
(3)胰蛋白酶 卵细胞大、易操作，细胞质中含有刺激细胞核全能性表达的物质，体细胞的细胞核在卵细胞质中才能表现出全能性【来源：21cnj*y.co*m】
(4)C 桑椹胚和囊胚
(5)荷斯坦奶牛 因为个体⑦的核遗传物质大部分来自荷斯坦奶牛，⑥主要为胚胎发育提供营养和场所 PCR技术 XX 转基因克隆动物
(6)节约资源、降低成本等 乳腺(房)生物反应器
11．(15分)如图表示利用胚胎工程培育优质奶牛的基本流程：
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
(1)桑椹胚是胚胎细胞数目为________个左右的胚胎，这个阶段的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜力，属于________。补充填写早期胚胎发育的几个重要阶段：受精卵→桑椹胚→________→________。优质奶牛的培育过程需要进行胚胎移植，移植后的胚胎能在受体子宫中存活，其生理基础是_______________21世纪教育网版权所有
________________________________________________________________。
(2)在优质奶牛的培育过程中，为了能够快速繁殖，常用体外授精技术，其过程为：
该过程中卵母细胞可以直接在体外授精吗？________(填“能”或“不能”)，在进行体外授精前要对精子进行________处理。21cnjy.com
(3)若要同时获得多头与此优质奶牛相同的小牛，可进行胚胎分割。应选择发育到________时期的胚胎进行操作，进行分割时，应注意将________分割，通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同的________。www.21-cn-jy.com
(4)胚胎干细胞(简称ES细胞或EK细胞)是由________胚胎或者原始性腺中分离出来的一类细胞，具有很强的________能力和多向________的潜能。ES细胞将会给人类移植医学带来一场革命，原因是ES细胞可以被诱导分化形成新的________，还可以培育出新的________。
【解析】 (1)桑椹胚的胚胎细胞数为32个左右，每个细胞都具有全能性，属于全能细胞。早期胚胎发育的阶段为受精卵→桑椹胚→囊胚→原肠胚。受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应，这是外来胚胎成活的生理基础。
(2)只有进行到减数第二次分裂中期的卵子才具有受精能力。受精前，精子要进行获能处理。
(3)胚胎分割移植应选取发育到桑椹胚或囊胚期的胚胎，在分割时应将内细胞团均等分割。
(4)胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，具有很强的增殖能力和分化潜能。
【答案】 (1)32 全能细胞 囊胚 原肠胚 受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应 (2)不能 获能 (3)桑椹胚或囊胚 内细胞团均等 遗传物质【出处：21教育名师】
(4)早期 增殖 分化 组织细胞 组织器官
12．(15分)下面分别是试管婴儿和克隆羊培养过程的介绍材料，请阅读并回答后面的问题。
a．试管婴儿
试管婴儿是指通过体外授精与胚胎移植的方式使妇女受孕而生出的婴儿。人类第一例试管婴儿于1978年7月23日诞生在英国，婴儿名叫路易斯布朗。她的母亲由于输卵管堵塞不能生育。妇产科医生与剑桥大学的生物学教授合作，成功地从婴儿母亲卵巢滤泡中取出卵细胞，并采取了婴儿父亲的精液，使卵细胞和精子在试管中成功完成受精。把受精卵放在盛有特制营养液的试管中，保持和体温一样的温度，使受精卵发育到胚胎时期，再移植到母亲的子宫内，完成发育过程直至诞生一个健康的婴儿。
b．克隆羊的培育过程(见下图)
(1)多利羊和路易斯布朗分别是通过什么生殖方式获得的？两种生殖方式的本质区别是什么？
(2)在繁殖多利羊和路易斯布朗的过程中是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？
(3)继植物组织培养之后，克隆绵羊的培养成功证明了________________________。
(4)用克隆技术其实并不会克隆出一个“希特勒”，这是因为：第一，克隆动物的遗传物质还有一部分来自母亲，即还受________遗传的影响。第二，生物的性状是遗传物质与________之间相互作用的结果。www-2-1-cnjy-com
(5)被去掉遗传信息的卵细胞能继续单独存活吗？为什么？
(6)遗传工程现已取得长足的发展，并在许多方面得到应用；不过，在遗传工程发展过程中，也可能出现负面影响。试各举一例加以说明。
【解析】 本题以“试管婴儿”和“克隆”为背景，综合考查了生殖类型、全能性等生物学知识。多利羊属于无性生殖，路易斯布朗属于有性生殖。多利羊的培育成功证明了动物细胞核也具有全能性。由于孟德尔的遗传定律只适用于有性生殖过程，因而多利繁殖过程不遵循孟德尔的遗传定律，路易斯布朗的繁殖过程遵循孟德尔的遗传定律。生物的性状受到细胞核内、细胞质中遗传物质和外界环境的共同影响，因而克隆技术不会克隆出“希特勒”。细胞是一个整体，细胞核或细胞质不能单独存在。
【答案】 (1)多利羊是通过无性生殖(克隆)获得的，路易斯布朗是通过有性生殖方式获得的。两者的本质区别是有无两性生殖细胞的形成与结合。
(2)多利羊的培育不遵循孟德尔的遗传规律，路易斯布朗的培育遵循孟德尔的遗传规律。因为多利羊的培育过程中没有减数分裂和两性生殖细胞的结合，而路易斯布朗的培育过程中有减数分裂和两性生殖细胞的结合。
(3)动物细胞核具有全能性
(4)细胞质 外界环境
(5)不能。因为细胞是一个统一的整体，只有保持其完整性，才能正常地完成各项生命活动。
(6)应用：可用于癌症治疗、基因治疗、转基因植物、转基因动物等。若知道某种遗传疾病是由基因引起的，则可通过基因工程的方法，把这种引起疾病的基因去除，换上正常的基因，从而达到治病的目的。负面影响如：重组的基因可能使细菌、病毒发生突变而成为超级细菌、超级病毒；重组基因的生物可能会产生一些难以预测的危害。
章末综合测评(二)
(时间：45分钟，分值：100分)
一、选择题(共8个小题，每题5分，共40分)
1．下列关于植物组织培养技术的叙述，正确的是( )
①这种技术利用了植物细胞的全能性 ②这种技术可以克隆生物体 ③这种技术属于细胞工程的应用领域之一 ④这种技术是一种无性繁殖的方式21*cnjy*com
A．① B．①②
C．①②③ D．①②③④
【解析】 植物组织培养培育成的植株的体细胞和最初离体培养的细胞中遗传物质完全相同，所以是离体培养细胞的克隆(无性繁殖)过程。21教育名师原创作品
【答案】 D
2．1958年，美国科学家斯图尔德应用植物组织培养技术，将二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养，最终发育成完整的新植株(如图)。关于这一科学事实，下列叙述中正确的是( )
①该实验证明了植物细胞具有全能性
②此种生殖产生的后代有广泛的变异
③韧皮部细胞通过减数分裂增加数目
④此种生殖产生的后代能保持亲本的性状
A．①④ B．②③
C．②④ D．③④
【解析】 植物组织培养属于无性生殖，其后代能保持亲本的性状，变异性小；体细胞不进行减数分裂。
【答案】 A
3．下列关于克隆条件的叙述中，错误的是( )
A．由于花药不含体细胞的全部基因，因而花药不能发育成完整植株
B．生物克隆的基本条件是细胞具有发育全能性
C．具有能有效调控细胞核发育的细胞质物质
D．具有完成胚胎发育的环境条件，如温度等
【解析】 花药虽不含有体细胞的全部基因，但具有发育成本物种生物的整套遗传物质，可通过花药离体培养技术培育成单倍体植株。21*cnjy*com
【答案】 A
4．利用细胞工程方法，以SARS病毒核衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体。下列相关叙述正确的是( )
【导学号：99310046】
A．用纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，产生的血清抗体为单克隆抗体
B．体外培养单个效应B细胞可以获得大量针对SARS病毒的单克隆抗体
C．将等量效应B细胞和骨髓瘤细胞混合，经PEG诱导融合后的细胞均为杂交瘤细胞
D．利用该单克隆抗体与SARS病毒核衣壳蛋白特异性结合的方法可诊断出病毒感染者
【解析】 经过抗原刺激后的B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合，产生杂交瘤细胞，克隆化培养后的杂交瘤细胞能产生理化性质单一、与抗原结合的特异性强的单克隆抗体。SARS病毒感染者体内有病毒核衣壳蛋白质，用相应的单克隆抗体与之发生特异性结合的方法可加以诊断。【来源：21cnj*y.co*m】
【答案】 D
5．关于番薯杂种植株，下列叙述不正确的是( )
A．若番茄细胞内含m条染色体，马铃薯细胞内含n条染色体，则“番薯”细胞内含(m＋n)条染色体
B．过程②结束后需要淘汰自身融合的细胞
C．过程③不存在细胞分裂
D．这项技术已经广泛应用到杂种植物的培育中
【解析】 番茄与马铃薯的体细胞融合后染色体数目应为(m＋n)条。由于杂种植株没有像人们想象的那样达到预期效果，所以还未被广泛应用。细胞融合过程中会产生“番茄—番茄”细胞、“马铃薯—马铃薯”细胞、“番茄—马铃薯”细胞，而第三种是人们想要的，则应淘汰前两种融合细胞。③过程为融合过程直到产生新的细胞壁。21教育网
【答案】 D
6．下列与细胞工程技术相关的表述中，不正确的是( )
A．植物体细胞杂交技术可以克服常规的远缘杂交不亲和障碍
B．动物细胞培养与植物组织培养所用的培养基成分基本相同
C．动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同
D．植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性
【解析】 植物体细胞杂交可以把来自不同植物的细胞融合在一起，克服了自然状态下植物间远缘杂交不亲和障碍；融合后的细胞能培育成一个植物个体，体现了植物细胞全能性；细胞融合原理是膜的流动性；植物细胞培养基除基本成分外还需要植物激素，而动物细胞培养液需加动物血清。
【答案】 B
7．生物技术的发展速度很快，已灭绝生物的“复生”将不再是神话。如果世界上最后一只野驴刚死亡，以下提供的“复生”野驴个体的方法中能够成功的是( )
A．将野驴的体细胞取出，利用细胞培养技术，可培育成新个体
B．将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育成新个体
C．取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵细胞中，经孕育培养成新个体
D．将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，培育成新个体
【解析】 野驴的体细胞的全能性已经受到限制，不能经过培养形成新个体；将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，培育成的是带有野驴基因的家驴；野驴的体细胞核中具有发育成野驴的全部基因，因此通过核移植技术，可使野驴“复生”。2·1·c·n·j·y
【答案】 C
8．请根据下图，对表格中的说法进行判断( )
项目
说法
①
若a、b分别对应为骨髓瘤细胞和B淋巴细胞
则d能产生单克隆抗体是b的遗传物质选择性表达的结果
②
若d形成有性杂交后代
则a和b融合形成d的过程叫受精作用
③
若d形成无性杂种植株
则采用了细胞工程中的核移植技术
④
若d形成无性杂种植株，由于杂种细胞具有双亲叶绿体
则可能培育出比有性杂交品种光合作用性能更好的植株
A.全部正确 B．三项正确
C．二项正确 D．一项正确
【解析】 若d形成无性杂种植株，则该过程为植物体细胞杂交，该过程没有采用核移植技术。
【答案】 B
二、非选择题(共60分)
9．(15分)如图所示为植株繁殖的四种人工方式示意图，请据图回答：
(1)图中单倍体植株通常的获取方式是________________。若图中单倍体细胞含2个染色体组，A有4个染色体组，则③过程所用化学试剂的作用是________
____________________。
(2)图中B和C过程的不同点是______________________________________，
这种不同主要的决定因素是________________________________________。
(3)若想在C过程中获得突变体，进而培育成新品种植株，应用物理诱变或化学诱变的方法处理____________。www.21-cn-jy.com
(4)若要获得水稻的人工种子，则应选用图中的________结构，该结构与正常受精卵形成的________有类似的结构和发育过程。【来源：21·世纪·教育·网】
(5)若D为胡萝卜—羊角芹，②过程经融合处理后，已经融合的细胞类型有________种(若融合的细胞只考虑两两融合)。21·世纪*教育网
【解析】 本题主要考查植物细胞工程的原理和应用。(1)图中A过程表示单倍体育种，获取单倍体时常用花药离体培养的方法。若要使单倍体的染色体加倍，变成A植株，则需要在③过程中用秋水仙素处理幼苗，以抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成。(2)图中B和C过程都是体细胞的组织培养，其不同点是B过程中形成的是胚状体，而C过程中形成的是丛芽，这种不同主要的决定因素是细胞分裂素与生长素的比值。(3)在组织培养过程中获得突变体，一般用物理诱变或化学诱变的方法处理愈伤组织，再由愈伤组织经再分化形成突变植株。(4)若要获得水稻的人工种子，则应选用图中的胚状体结构，该结构与正常受精卵形成的胚有类似的结构和发育过程。(5)D为植物体细胞杂交的过程，②过程经融合处理后，已经融合的细胞类型有3种(只考虑两两融合)：胡萝卜—胡萝卜融合细胞、羊角芹—羊角芹融合细胞和胡萝卜—羊角芹融合细胞。21cnjy.com
【答案】 (1)花药离体培养 抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成 (2)B过程中形成的是胚状体，而C过程形成的是丛芽 细胞分裂素与生长素的比值 (3)愈伤组织 (4)胚状体 胚 (5)321·cn·jy·com
10．(15分)下图为某同学根据杂交瘤细胞技术的方法设计的生产破伤风杆菌抗体的实验方案，据此回答问题。www-2-1-cnjy-com
(1)该方案能达到预期效果吗？________，原因是
________________________________________________________________。
(2)图中②为________过程，常用________________作为诱导剂，该细胞继承了__________________，因此不仅能分泌________，还有___________________的本领。
(3)破伤风杆菌的抗体最终可以从______________和________中提取。
(4)该方案的目的是_______________________________________________。
【解析】 题中图为单克隆抗体制备过程的示意图。在制备单克隆抗体时，是利用了已免疫的B淋巴细胞产生单一抗体的特点和骨髓瘤细胞在体外培养条件下无限增殖的特点，在获得杂交瘤细胞时，需要人工诱导已免疫B淋巴细胞和骨髓瘤细胞进行融合，方法通常用灭活的病毒或聚乙二醇。图中的B淋巴细胞不是免疫的B淋巴细胞，所以该实验不能达到预期效果。获得杂交瘤细胞经筛选后可在小鼠体内或体外培养而获得单克隆抗体。
【答案】 (1)不能 没有将抗原注入小鼠体内，无法获得产生此种抗体的效应B细胞 (2)细胞融合 灭活的病毒(或聚乙二醇) 双亲细胞的遗传物质 特异性抗体 在体外培养条件下大量繁殖 (3)培养液 小鼠腹水 (4)制备单克隆抗体21世纪教育网版权所有
11．(15分)据图回答下列问题。
(1)在进行细胞培养之前，要对取自转基因奶牛的组织进行分离，形成单个细胞，这一过程中需要利用________酶处理，不能用纤维素酶与果胶酶的原因是____________________。2-1-c-n-j-y
(2)转基因奶牛的克隆成功，说明动物细胞的________具有全能性。
(3)将进行细胞培养的供体细胞核注入去核的卵母细胞中，去掉卵母细胞核的目的是_____________________________________________________________
________________________________________________________________。
(4)重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛体内就会生出与供体奶牛遗传性状相同的犊牛，但也有可能出现性状上的某些差异，原因可能是___
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
【解析】 (1)对组织进行分离，用胰蛋白酶处理，才能形成单个细胞。因为酶具有专一性，所以植物细胞工程中的工具酶不能将动物细胞分开。【出处：21教育名师】
(2)克隆动物的成功证明了动物细胞的细胞核具有全能性。
(3)去掉卵母细胞核后，重组细胞的遗传物质主要来自供体细胞核，其性状主要由供体细胞核决定。
(4)重组细胞发育而来的犊牛与供体牛不完全相同，因为重组细胞的遗传物质主要来自供体细胞核，少量来自卵母细胞的细胞质，性状还受环境的影响。【版权所有：21教育】
【答案】 (1)胰蛋白 酶具有专一性 (2)细胞核
(3)使犊牛的性状主要由供体细胞核决定
(4)①生物的性状受细胞核和细胞质共同控制；②生物的性状还受环境因素的影响
12．(15分)自然界中有一种含有叶绿体的原生动物——眼虫，这说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活。某同学提出问题“动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？”他尝试设计出下列具体的实验方案。结合实验方案回答：
(1)①中选的植物细胞中，必须有的细胞器是________。
(2)③过程所用的酶是________和________。
(3)④过程除了用电融合之外，还可以用________、________等做诱导因素。
(4)⑤过程动物细胞体外培养需要满足的条件是________、________、________、________。
(5)在整个实验过程中，要强调所用的器械的灭菌和实验人员的无菌操作，原因是_______________________________________________________________
________________________________________________________________。
(6)在⑤⑥过程中，通常要添加血清，原因是____________________________
________________________________________________________________。
(7)如果让动植物杂交种批量培养生产，可以用________技术。
(8)动植物杂交种细胞是否有细胞壁？________。
【答案】 (1)叶绿体 (2)纤维素酶 果胶酶 (3)灭活的病毒 聚乙二醇(振荡、离心、生物、化学因素等) (4)无菌、无毒的环境 营养 温度和pH 气体环境 (5)组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡 (6)人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚，通常加入血清、血浆等一些天然成分 (7)动物细胞培养 (8)无
