資源簡介

第1節　植物細胞工程
第1課時　植物細胞工程的基本技術
課標內容要求 核心素養對接
1.闡明植物組織培養是在一定的條件下，將離體植物器官、組織和細胞在適宜的培養條件下誘導形成愈傷組織，并重新分化，最終形成完整植株的過程。2．概述植物體細胞雜交是將不同植物體細胞在一定的條件下融合成雜合細胞，繼而培育新植物體的技術。 1．科學思維：采用模型與建模、歸納與概括的方法掌握植物組織培養和植物體細胞雜交的流程。2．科學探究：依據實驗步驟，制訂實驗方案，合作交流，完成菊花的組織培養的操作，并如實記錄實驗數據，得出實驗結論。
一、植物細胞的全能性
1．概念：細胞經分裂和分化后，仍然具有產生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能。
2．生長發育過程中細胞沒有表現全能性的原因
在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性地表達。
二、植物組織培養技術
1．概念：將離體的植物器官、組織或細胞等，培養在人工配制的培養基上，給予適宜的培養條件，誘導其形成完整植株的技術。
2．菊花的組織培養
(1)植物細胞全能性的表達過程
①脫分化：讓已經分化的細胞經過誘導后，失去其特有的結構和功能，轉變成未分化細胞的過程。
②再分化：脫分化產生的愈傷組織，在一定的培養條件下，再分化出芽、根等器官，進而形成完整的小植株。
③激素的作用：植物激素中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素。
(2)操作流程
外植體的消毒：將流水充分沖洗后的外植體用酒精消毒30 s，用無菌水清洗2～3次后，再用次氯酸鈉溶液處理30 min，用無菌水清洗2～3次。
　↓
外植體的分割：用無菌濾紙吸去表面的水分，用解剖刀將外植體切成0.5～1 cm長的小段。
　↓
接種：在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3～1/2插入誘導愈傷組織的培養基中。
　↓
培養：將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養瓶置于18～22℃的培養箱中培養。定期觀察和記錄愈傷組織的生長情況。
　↓
轉移培養：將生長良好的愈傷組織轉接到誘導生芽的培養基上。長出芽后，再將其轉接到誘導生根的培養基上，進一步誘導形成試管苗。
　↓
移栽：將試管苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖上，壯苗后再移栽入土。
三、植物體細胞雜交技術
1．概念
將不同來源的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術。
2．過程
(1)去壁：用纖維素酶和果膠酶去除植物細胞壁，獲得原生質體。
(2)誘導原生質體融合的方法
①物理法：電融合法、離心法等。
②化學法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。
3．意義
克服不同種生物遠緣雜交的不親和性。
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．植物的每個細胞在植物體內和體外都能表現出細胞的全能性。 (×)
提示：具有某種生物全部遺傳信息的細胞在離體的情況下才能表現出全能性。
2．脫分化和再分化是植物組織培養的重要過程。 (√)
3．在植物組織培養過程中需要給予光照，以誘導脫分化過程。 (×)
提示：植物組織培養過程中，脫分化過程是要求避光培養的。
4．植物體細胞雜交要先去除細胞壁的原因是細胞壁阻礙了原生質體的融合。
(√)
5．植物體細胞雜交過程中，細胞融合成功的標志是產生新的細胞壁。 (√)
　植物組織培養
1．植物組織培養的過程
(1)外植體：用于植物組織培養的離體的植物器官、組織或細胞。
(2)脫分化：已經分化的細胞，經過誘導，失去其特有的結構和功能，轉變成未分化細胞的過程。
(3)愈傷組織：細胞排列疏松且無規則、高度液泡化、呈無定形狀態的薄壁細胞團。
(4)再分化：脫分化產生的愈傷組織繼續進行培養，又可以重新分化出根或芽等器官的過程。
2．植物組織培養技術的注意事項
(1)外植體的選擇與制備
①外植體的選擇：外植體脫分化的難易因植物種類、器官來源及生理狀況的不同而不同。一般來說，植物的花和幼嫩的組織脫分化相對比較容易，而植物的莖、葉和成熟的組織較難。
②制備外植體首先要消毒，其次要選取有形成層的部分，因為形成層細胞易脫分化。
(2)無菌操作
植物組織培養成功的關鍵是避免微生物的污染，所有實驗用具要嚴格滅菌，接種過程要進行嚴格的無菌操作。
(3)光照的控制
對于植物組織培養來說，光照條件非常重要。
①脫分化階段：避光培養，有利于脫分化產生愈傷組織(如果是在光照條件下，容易分化產生維管等組織，不利于產生大量的愈傷組織)。
②再分化階段：一定要有光照，有利于葉片內葉綠素的合成。
(4)植物激素的使用
生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵性激素，兩類激素的濃度及用量的比例等都會影響實驗結果。
生長素/細胞分裂素的值 作用效果
比值高 促進根的分化、抑制芽的形成
比值低 促進芽的分化、抑制根的形成
比值適中 促進愈傷組織的形成
1．在植物組織培養過程中，為什么要進行一系列的消毒、滅菌，并且要求無菌操作？
提示：避免雜菌在上面迅速生長消耗營養，且有些雜菌會危害培養物的生長。
2．在組織培養過程中，誘導愈傷組織的培養基、誘導生芽的培養基和誘導生根的培養基的成分有什么不同？
提示：三種培養基成分的不同是生長素和細胞分裂素的比例不同。
3．誘導愈傷組織期間一般不需要光，后續培養過程中，為什么每日要給予適當時間和強度的光照？
提示：后續培養過程中，給予適當時間和強度的光照的目的是誘導葉綠素的形成，進一步形成葉綠體進行光合作用。
4．若培養物取自植物的幼莖、葉片等含有葉綠體的部位，愈傷組織中是否會含有葉綠體？
提示：培養物經過誘導后，失去其特有的結構和功能而轉變成未分化細胞，愈傷組織中不含有葉綠體。
1．(2021·湖北省適應性測試)植物組織培養過程中，無菌操作步驟至關重要。下列關于無菌操作的敘述，錯誤的是(　　)
A．不耐高溫的植物激素需過濾除菌后才能添加到已滅菌的培養基中
B．超凈工作臺可用紫外線消毒，鑷子、剪刀可灼燒滅菌
C．植物材料用次氯酸鈉消毒后接種到培養基中
D．玻璃培養皿常采用干熱滅菌法滅菌
C　[對不耐高溫的植物激素除菌時無法用高壓蒸汽滅菌法，可以用濾膜過濾除菌，再添加到已滅菌的培養基中，A正確；接種室和超凈工作臺等，可用紫外線進行消毒，鑷子、剪刀等金屬器具可灼燒滅菌，B正確；植物組織培養中的外植體用70%的酒精和次氯酸鈉進行消毒，外植體取出后，在無菌水中漂洗了消毒液后才能接種到培養基中，C錯誤；玻璃培養皿常采用干熱滅菌法滅菌，D正確。]
2．培養胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過程如圖所示。
回答下列問題：
(1)利用胡蘿卜根段進行組織培養可以形成試管苗。用分化的植物細胞可以培養成完整的植株，這是因為植物細胞具有__________________。
(2)步驟③切取的組織塊中要帶有形成層，原因是__________________。
(3)從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養基，其原因是_______________。在新的培養基上愈傷組織通過細胞的________過程，最終可形成試管苗。
(4)步驟⑥要進行照光培養，其作用是_______________。
(5)經組織培養得到的植株，一般可保持原品種的__________，這種繁殖方式屬于________繁殖。
[解析]　(1)分化的植物細胞可以培養成完整的植株，這是因為植物細胞具有全能性。(2)在本實驗中，切取胡蘿卜塊時要切取含有形成層的部分，原因是形成層容易誘導形成愈傷組織。(3)決定植物細胞脫分化和再分化的關鍵因素是植物激素的種類和比例，步驟⑤(誘導愈傷組織形成)和步驟⑥(誘導愈傷組織分化形成試管苗)所需的生長素和細胞分裂素的比例不同，故從步驟⑤到步驟⑥需更換培養基。愈傷組織通過細胞的再分化過程形成試管苗。(4)步驟⑥需要照光培養，其作用是誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用。(5)組織培養沒有經過兩性生殖細胞的結合，因此屬于無性繁殖，組織培養得到的植株保持了原品種的遺傳特性。
[答案]　(1)全能性(或形成完整植株所需的全部基因)　(2)形成層容易誘導形成愈傷組織　(3)誘導愈傷組織形成和誘導愈傷組織分化形成試管苗所需的生長素和細胞分裂素的比例不同　分化(或再分化)　(4)誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用　(5)遺傳特性　無性
　植物體細胞雜交
1．原理
(1)細胞膜的流動性：原生質體融合的過程。
(2)植物細胞的全能性：雜種細胞發育成雜種植株。
2．操作過程
步驟 圖解 技術
原生質體的獲取 纖維素酶和果膠酶去掉細胞壁獲得原生質體
原生質體的融合 物理法：電融合法、離心法等化學法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等
雜種植株的形成 植物組織培養
3．雜種植株遺傳物質的變化
(1)細胞融合屬于染色體變異，雜種植株的染色體數通常是兩親本細胞染色體數之和。
(2)染色體組數通常也是兩親本細胞染色體組數之和，形成異源多倍體。
4．植物體細胞雜交育種的優點和局限性
(1)優點：克服遠緣雜交不親和的障礙。
(2)局限性：目前仍有許多理論和技術問題未解決，還不能讓雜種植物按照人們的需求表現出雙親的優良性狀。
1．從結果上看雜種植株在遺傳上有何特點？從雜種植株的染色體組成上看屬于何種變異？
提示：遺傳物質來自兩個親本，具有雙親的遺傳性狀。染色體數目增加，屬于染色體數目變異。
2．從新品種培育的角度分析，植物體細胞雜交技術最大的優點是什么？
提示：克服了不同種植物遠緣雜交不親和的障礙，使不同種植物雜交成為可能。
3．科學家采用植物體細胞雜交的方法得到了“番茄—馬鈴薯”雜種植物，但這種植物并沒有地上結番茄，地下長馬鈴薯。你如何解釋這一現象？
提示：基因之間、基因與基因產物之間、基因與環境之間存在著復雜的相互作用，兩種生物的基因結合到一個細胞中之后，不能按照原來的順序表達了。
(2021·重慶市適應性測試改編)某研究人員設計了下列技術路線，以期獲得甘藍和蘿卜體細胞雜交植株。
請回答下列問題：
(1)制備原生質體時，常用兩種酶處理，分別是_________。誘導原生質體融合常用的化學誘導劑是________。原生質體融合成功的標志是______________。圖中X是________。
(2)為誘導融合體產生不定芽，通常應在培養基中加入兩類植物激素，其中起主要作用的是____________________。
(3)若想獲得抗鹽植株，可選用融合原生質體作為人工誘變的材料，原因是_________，且需在含較高濃度的NaCl培養基中篩選。
[解析]　(1)植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，所以制備原生質體，需要用纖維素酶和果膠酶將細胞壁分解，誘導原生質體融合常用的化學誘導劑是PEG(聚乙二醇)。原生質體融合成功的標志是雜種細胞再生成細胞壁；圖中X經過離體培養，可以形成試管苗，所以X是愈傷組織。
(2)植物組織培養中常加入細胞分裂素和生長素，當生長素與細胞分裂素的比值低時，有利于芽的形成，所以起主要作用的是細胞分裂素。
(3)由于融合原生質體包含了兩個物種的全部遺傳信息，且具有全能性，所以可選用融合原生質體作為人工誘變的材料。
[答案]　(1)纖維素酶和果膠酶　PEG(聚乙二醇)　雜種細胞再生成細胞壁　愈傷組織　(2)細胞分裂素　(3)具有分裂分化能力，突變頻率高，融合原生質體包含了兩個物種的全部遺傳信息，且具有全能性
　
(1)由愈傷組織進行細胞分化時，一般要先誘導其生芽，然后誘導其生根，可通過控制培養基中生長素和細胞分裂素的比例來實現。
(2)體細胞融合后培養基中共有5種細胞類型(A、B、AA、BB、AB)，其中融合細胞類型有3種(AA、BB、AB)，而真正符合要求的是AB，因此要對融合細胞進行篩選(注明：不考慮三個或三個以上細胞的融合)。
下面是某科研小組研究某植物組織培養過程中的實驗數據，請思考并回答問題：
編號 植物生長調節劑濃度/(mg/L) 愈傷組織誘導率/%
2，4 D 6 BA
1 3 0 52.1±2.2
2 5 0 55.2±2.1
3 3 0.1 42.4±1.9
4 5 0.1 46.9±2.0
5 7 0.1 38.6±1.4
6 3 0.3 43.7±2.8
本案例考查學生演繹與推理的科學思維能力及實驗設計和對實驗結果的交流討論的能力。
(1)表中2，4 D和6 BA分別是什么類型的植物生長調節劑？(科學思維)
(2)誘導愈傷組織的最佳植物生長調節劑濃度是多少？(科學探究)
(3)誘導愈傷組織的培養基中加入的3%的蔗糖的作用是什么？(科學思維)
(4)該實驗需要不需要光照條件？(生命觀念)
提示：(1)2，4 D是生長素類調節劑、6 BA是細胞分裂素類調節劑。
(2)5 mg/L 2，4 D，不添加6 BA。
(3)提供營養，調節滲透壓。
(4)不需要光照條件。
[課堂小結]
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1.細胞經分裂和分化后，仍然具有產生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能。2.植物組織培養的原理是植物細胞的全能性，主要過程包括脫分化和再分化。3.生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素。4.植物組織培養成功的關鍵是避免微生物的污染，所有實驗用具要嚴格滅菌，接種過程進行嚴格的無菌操作。5.植物細胞融合依據的生物學原理是細胞膜的流動性，融合成功的標志是雜種細胞再生出細胞壁。
1．下列有關植物細胞全能性的說法，錯誤的是(　　)
A．體細胞具有發育成完整個體所必需的全部基因
B．高度分化的細胞只有處于離體狀態時才有可能表現出全能性
C．植物細胞的全能性是植物組織培養的理論基礎之一
D．從一粒玉米種子長成一棵植株體現了細胞具有全能性
D　[植物的體細胞具有發育成完整個體所必需的全部基因，即植物細胞的全能性，也是植物組織培養的理論基礎之一，A、C正確；高度分化的細胞只有處于離體狀態且有適宜的生長條件時才有可能表現出全能性，B正確；從一粒玉米種子長成一棵植株是自然生長過程，不能體現植物細胞的全能性，D錯誤。]
2．下列關于“菊花的組織培養”實驗的敘述，不正確的是(　　)
A．該實驗的理論依據是植物細胞具有全能性
B．在本實驗中，應將切好的外植體全部插入培養基中
C．實驗過程中需要注意器械的滅菌和實驗人員的無菌操作
D．整個培養過程需要適宜的溫度和一定的營養條件
B　[在菊花的組織培養實驗中，應將切好的外植體的1/3～1/2插入誘導愈傷組織的培養基中，B錯誤。]
3．在離體的植物器官、組織或細胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下列哪一項條件是不需要的(　　)
A．消毒滅菌　 B．適宜的溫度
C．充足的光照 D．適宜的養料和激素
C　[形成愈傷組織，需要在消毒滅菌條件下進行。因為只有在消毒滅菌條件下，才能保證培養出的組織、細胞避免感染，否則培養基內將長出許多微生物，與離體細胞爭奪營養與生存空間，使其不能形成愈傷組織。由于此階段形成的是愈傷組織，并沒有形成具有根、莖、葉的植物體，因此不需要光照。]
4．下圖表示以某種雜合體名貴花卉的綠色葉片為材料，利用植物組織培養技術繁殖該植物過程中岀現的不同結果。下列分析正確的是(　　)
A　　　B　　　　C
A．不同結果的岀現主要是由是否提供光照造成的
B．A通過脫分化得到B通過再分化得到C
C．利用花粉粒進行單倍體育種也能培養岀該雜合子花卉
D．B組細胞的全能性高于A組和C組
D　[不同結果的出現主要是細胞分裂素與生長素的比例不同導致的，A錯誤；愈傷組織B在不同植物激素比例下分化為A根或C叢芽，B錯誤；利用花粉進行單倍體育種得到的一般為純合子，C錯誤；B組細胞分化程度很低，其全能性最高，D正確。]
5．下圖是植物體細胞雜交過程示意圖，如果A、B植物均為二倍體，據圖分析回答：
(1)圖中所示過程的原理有__________________________。
(2)圖中的①過程是________________________________。
(3)植物體細胞融合成功的標志是____________，其產生與細胞內________(細胞器)有關。
(4)③和④過程分別是________和________過程。則該雜種植株有________個染色體組。
(5)該技術最顯著的優勢是____________________。
[解析]　(1)植物體細胞雜交過程中有原生質體A和原生質體B的融合過程，其原理是細胞膜具有流動性；將雜種細胞培育成新的個體，其原理是植物細胞具有全能性。
(2)圖中的①過程是去除植物細胞壁，制備原生質體。
(3)植物體細胞融合成功的標志是形成新的細胞壁，植物細胞壁的形成與高爾基體有關。
(4)雜種細胞通過脫分化形成愈傷組織，再經再分化形成雜種植株。圖中雜種植株是由兩個二倍體細胞融合成的雜種細胞培育成的新個體，含有四個染色體組。
(5)植物體細胞雜交可以克服遠緣雜交不親和的障礙。
[答案]　(1)細胞膜具有流動性、植物細胞具有全能性
(2)(去壁)制備原生質體　(3)形成新的細胞壁　高爾基體　(4)脫分化　再分化　四　(5)克服遠緣雜交不親和的障礙第2課時　植物細胞工程的應用
課標內容要求 核心素養對接
舉例說明植物細胞工程利用快速繁殖、脫毒、次生代謝物生產、育種等方式有效提高了生產效率。 1.科學探究：基于生產和生活需要，通過查閱相關資料，設計并實施恰當可行的實驗方案。2．社會責任：列舉植物組織培養技術在生產實踐中的應用，說明植物細胞工程對生產的影響。
一、植物繁殖的新途徑
1．快速繁殖
(1)快速繁殖技術：快速繁殖優良品種的植物組織培養技術。
(2)特點
2．作物脫毒
(1)選材部位：植物的分生區附近。
(2)選材原因：分生區附近的病毒極少，甚至無病毒。
(3)實例：目前采用莖尖組織培養技術來脫去病毒，在馬鈴薯、草莓、甘蔗、菠蘿、香蕉等主要經濟作物上已獲得成功。
二、作物新品種的培育
1．單倍體育種
(1)過程：花藥離體培養―→單倍體植株純合子植株。
(2)優點
①后代是純合子，能穩定遺傳。
②明顯縮短了育種的年限。
2．突變體的利用
(1)產生原因：在植物的組織培養過程中，易受培養條件和誘變因素(如射線、化學物質等)的影響而產生突變。
(2)利用：篩選出對人們有用的突變體，進而培育成新品種。
三、細胞產物的工廠化生產
1．次生代謝物
(1)定義：不是植物基本生命活動所必需的產物。
(2)種類：小分子有機化合物，如酚類、萜類和含氮化合物等。
(3)作用：在植物抗病、抗蟲等方面發揮重要作用，還是藥物、香料和色素等的重要來源。
2．方法：對單個植物細胞或細胞團進行培養使其增殖。
3．優勢：不占用耕地，幾乎不受季節、天氣等的限制，對于社會、經濟、環境保護具有重要意義。
4．應用：紫杉醇、紫草寧、人參皂苷等。
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．葡萄的扦插、桃樹的嫁接、石榴的壓條繁殖方式都屬于微型繁殖。
(×)
提示：題述繁殖方式屬于無性繁殖，不屬于微型繁殖。微型繁殖是指用于快速繁殖優良品種的植物組織培養技術。
2．脫毒苗培育所選的組織培養材料可以來自植株的任何部位。 (×)
提示：培育脫毒苗時選用的通常是莖尖等分生組織，原因是該組織附近的病毒極少，甚至無病毒。
3．單倍體育種和突變體培育的遺傳學原理是一致的。 (×)
提示：單倍體育種的原理是染色體變異和植物細胞的全能性，突變體育種的原理是基因突變和植物細胞的全能性。
4．突變體培育通常對植物的愈傷組織進行誘變處理，而工廠化生產的細胞產物也來自愈傷組織細胞。 (√)
5．工廠化生產的細胞次生代謝物，其化學成分都是蛋白質。 (×)
提示：次生代謝物一般不是植物基本生命活動所必需的產物，不是蛋白質。
　四種育種方法的比較
列表比較
育種方法 原理 過程 優點
快速繁殖 細胞的全能性 脫分化、再分化 保持優良品種的遺傳特性
突變體的利用 基因突變、細胞的全能性 誘變處理后組織培養 提高突變率，獲得優良性狀
單倍體育種 細胞的全能性、染色體變異 花藥離體培養、秋水仙素誘導染色體數目加倍 明顯縮短育種年限
植物體細胞雜交 細胞膜的流動性、細胞的全能性 原生質體融合、雜種細胞組織培養 打破生殖隔離，實現遠緣雜交
1．馬鈴薯、草莓和香蕉脫毒苗產量和品質明顯提高，為什么小麥和玉米脫毒苗卻基本沒有變化？
提示：馬鈴薯、草莓和香蕉進行無性繁殖，感染的病毒很容易傳遞給子代，而小麥和玉米是通過種子繁殖，感染的病毒不容易傳遞給子代。
2．為什么用物理或化學因素處理愈傷組織更易誘發突變？產生的變異一定符合需要嗎？
提示：因為愈傷組織細胞處在分裂過程中，細胞要進行DNA分子的復制，因此更易發生突變。由于突變是不定向的，產生的變異不一定符合需要。
1．現代生物技術可以利用植物體的任何一個活體部分，包括莖尖、葉片和花藥等，在一定的條件下使它發育成完整
的植株。這種技術可以在較短時間內大量繁殖、培育新品種及防止病毒的危害等。下列關于該生物技術的敘述，正確的是 (　　)
①常用莖尖或花藥培養獲得脫毒苗
②其應用之一是快速繁殖
③這種技術屬于細胞工程
④該技術一定要用到纖維素酶和果膠酶
A．①②④ B．②③
C．①④ D．①②③④
B　[該技術為植物組織培養技術。常用莖尖培養獲得脫毒苗，而花藥離體培養獲得的是單倍體，往往是高度不育的，①錯誤；植物組織培養技術的應用之一是快速繁殖，②正確；植物組織培養技術屬于植物細胞工程，③正確；在植物體細胞雜交技術中用到了纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，而題中所述技術中不涉及，④錯誤。]
2．如圖是利用某植物(基因型為AaBb)產生的花粉進行單倍體育種的示意圖，據圖判斷錯誤的是(　　)
A．過程②通常使用的試劑是秋水仙素，作用時期為有絲分裂前期
B．通過過程①得到的植株既有純合子又有雜合子
C．過程①屬于植物的組織培養，在此過程中必須使用一定量的植物激素
D．與雜交育種相比，該育種方法的優點是能明顯縮短育種年限
B　[該過程是單倍體育種過程，所以過程①是花藥離體培養，獲得的是單倍體，基因型包括AB、Ab、aB、ab 4種，經染色體加倍后的植株B都為純合子；過程②使用秋水仙素使染色體數目加倍，作用機理是抑制有絲分裂前期紡錘體的形成，到后期染色單體分開后不能向細胞兩極移動；過程①屬于植物組織培養，需要生長素和細胞分裂素的誘導。]
　植物組織培養與植物細胞培養的比較
列表比較
項目 植物組織培養 植物細胞培養
目的 獲得植物體 獲得細胞產物
原理 植物細胞的全能性 細胞增殖
過程
應用 快速繁殖、作物脫毒、單倍體育種等 細胞產物的工廠化生產，如紫草寧、人參皂苷、紫杉醇等
1．如圖是通過植物細胞工程技術獲得紫杉醇的途徑，下列敘述正確的是(　　)
―→紫杉醇
A．該途徑體現了植物細胞的全能性
B．過程①需控制好培養基中植物激素的比例
C．經過程①細胞的形態和結構未發生變化
D．過程③需使用固體培養基，有利于細胞增殖
B　[細胞全能性以細胞發育成個體為標志，而圖中并沒有形成完整植物體，A項錯誤；過程①是脫分化，而決定植物脫分化和再分化的關鍵因素是培養基中植物激素的種類和比例，因此該過程需控制好培養基中植物激素的比例，經該過程細胞的形態和結構發生了變化，成為高度液泡化的薄壁細胞，B項正確、C項錯誤；過程③需使用液體培養基，有利于細胞增殖，D項錯誤。]
2．下列關于細胞產物的工廠化生產的敘述，錯誤的是(　　)
A．細胞產物的工廠化生產是植物細胞工程的重要用途之一
B．培養過程中需要脫分化形成愈傷組織，然后懸浮培養愈傷組織細胞
C．愈傷組織需要經過再分化產生特定的組織細胞后才能產生特定的細胞產物
D．培養的細胞收集后，一般要破碎提取其有效成分
C　[細胞產物的工廠化生產是植物細胞工程的重要用途之一，A正確；培養過程中需要脫分化形成愈傷組織，然后懸浮培養愈傷組織細胞，B正確；愈傷組織不需要再分化就能產生特定的細胞產物，C錯誤；培養的細胞收集后，一般要將其破碎提取有效成分，D正確。]
某植物有A、B兩品種?？蒲腥藛T在設計品種A組織培養實驗時，參照品種B的最佳激素配比(見下表)進行預實驗。
據表回答：
品種B組織培養階段 細胞分裂素濃度(μmol/L) 生長素濃度(μmol/L)
Ⅰ.誘導形成愈傷組織 m1 n1
Ⅱ.誘導形成幼芽 m2 n2
Ⅲ.誘導生根 m3 n3
本案例考查學生實驗設計和實施實驗方案的能力。
(1)Ⅰ階段時為什么通常選擇莖尖、幼葉等作為外植體？(科學思維)
(2)為確定品種A的 Ⅰ 階段的最適細胞分裂素濃度，參照品種B的激素配比(m1>2.0)，以0.5 μmol/L為梯度，設計5個濃度水平的實驗，5個濃度的設置分別是多少？(科學探究)
(3)Ⅲ階段時，科研人員分別選用濃度低于或高于n3 μmol/L的生長素處理品種A幼芽，要使其都達到最佳生根效果，選用低濃度生長素時的處理方法和選用高濃度生長素時的處理方法有什么不同？(科學思維)
提示：(1)細胞分化程度低，容易誘導產生愈傷組織。
(2)(m1－1.0)μmol/L、(m1－0.5)μmol/L、m1 μmol/L、(m1＋0.5)μmol/L、(m1＋1.0)μmol/L。
(3)低濃度生長素用浸泡法(長時間處理)，高濃度生長素用沾蘸法(短時間處理)。
[課堂小結]
知 識 網 絡 構 建 核 心 語 句 背 誦
1.微型繁殖實際是一種無性繁殖，可以保持優良品種的遺傳特性。2.植物頂端分生區附近的病毒極少，甚至無病毒，因此采用莖尖組織培養能脫去病毒。3.單倍體育種極大縮短了育種年限，節約了大量的人力和物力。4.培養的細胞一直處于不斷增殖狀態，因此容易受到培養條件和誘變因素的影響而產生突變。5.次生代謝物是植物代謝產生的一些一般認為不是植物基本生命活動所必需的產物。
1．通過植物組織培養技術繁育農作物，其優點不包括(　　)
A．加快繁育速度　　　 B．保持親本優良性狀
C．培育出無病毒植株 D．改變植物的基因型
D　[植物組織培養技術不僅可以保持優良親本的遺傳特性，還可以高效快速地實現種苗的大量繁殖，A、B項均正確；利用該技術還可以培育脫毒苗，因為選材部位是植物分生區附近的新生組織，沒有或極少感染病毒，所以由培育的脫毒苗長成的植株是無病毒植株，C項正確；經該技術培育的植株跟親本基因型相同，D項錯誤。]
2．(2020·江蘇徐州檢測)利用馬鈴薯的塊莖進行無性繁殖，種植的世代多了以后往往會因感染病毒而減產，為此農戶都希望得到無病毒的幼苗進行種植。獲得無病毒幼苗的最佳辦法是(　　)
A．選擇優良品種進行雜交
B．在田間噴灑消毒劑
C．利用莖尖進行組織培養
D．人工誘導基因突變
C　[進行作物脫毒時常采用莖尖作為外植體，原因是莖尖病毒極少，切取一定大小的莖尖進行組織培養，再生的植株就可能不帶病毒，C符合題意。]
3．科研人員用甲基磺酸乙酯處理野生煙草的愈傷組織后，培育出了抗鹽堿的煙草。甲基磺酸乙酯的作用是(　　)
A．誘發愈傷組織細胞發生突變
B．誘導愈傷組織細胞中染色體數目加倍
C．對愈傷組織進行消毒
D．誘導愈傷組織再分化出芽和根
A　[甲基磺酸乙酯是一種化學物質，能有效誘發愈傷組織細胞發生突變，從而形成符合生產要求的突變新品種，A正確。]
4．利用植物組織培養技術從紅豆杉細胞中提取抗癌藥物紫杉醇，不需要進行的是(　　)
A．選擇適當的分化培養基培育紅豆杉幼苗
B．選取合適的外植體并對其進行消毒
C．外植體需接種在無菌的固體培養基上培養
D．控制植物激素的種類和比例，誘導產生愈傷組織
A　[要獲得細胞產物，只需要培養到愈傷組織階段即可，不需要培育紅豆杉幼苗，A符合題意。]
5．應用植物組織培養技術，不僅可實現種苗的快速繁殖，培育無病毒植株，也可加快作物及苗木育種。下面是培育柑橘耐鹽植株的實驗流程：
莖段→→
回答下列問題：
(1)愈傷組織是由離體的莖段經________過程形成的，此時愈傷組織細胞________(填“具有”或“不具有”)細胞的全能性。
(2)對愈傷組織進行了兩次處理，其中γ射線照射的目的是_____________，用γ射線不直接處理莖段而是處理愈傷組織，原因是___________________；
在培養基中添加的物質X為________。
(3)植物組織培養技術也被廣泛應用于其他作物的育種中。在培育的白菜—甘藍、三倍體無子西瓜以及農桿菌轉化法獲得的抗蟲棉中，必須用到植物組織培養技術的是____________________。
[解析]　(1)離體的莖段經過脫分化過程可形成愈傷組織，此時愈傷組織具有未分化的特點，細胞依然具有較高的全能性。(2)圖中對愈傷組織進行了兩次處理，第一次處理是用γ射線照射誘發愈傷組織細胞發生基因突變。愈傷組織細胞分裂能力強，易受到培養條件和外界環境的影響而發生基因突變。第二次處理是抗鹽接種實驗，即在培養基中加入NaCl(或鹽)，適應一定濃度鹽的愈傷組織才可以生長，不適應的愈傷組織死亡。(3)作物育種研究中常用農桿菌轉化法將含抗蟲基因的Ti質粒導入植物體細胞中，再利用植物組織培養技術獲得抗蟲的農作物。運用植物體細胞雜交技術培育白菜—甘藍雜種植株，需要采用植物組織培養技術將雜種細胞培養成雜種植株。
[答案]　(1)脫分化　具有　(2)誘發基因突變　愈傷組織細胞分裂能力強，易誘發基因突變　NaCl(或鹽)　(3)白菜—甘藍、抗蟲棉第2節　動物細胞工程
第1課時　動物細胞培養
課標內容要求 核心素養對接
1.闡明動物細胞培養是從動物體獲得相關組織、分散成單個細胞后，在適宜的培養條件下讓細胞生長和增殖的過程。動物細胞培養是動物細胞工程的基礎。2．簡述干細胞在生物醫學工程中有廣泛的應用價值。 1．生命觀念：運用穩態與平衡觀，分析動物細胞培養的條件。2．科學思維：采用歸納與概括、演繹與推理等方法，用文字和圖示說明動物細胞培養的過程。3．社會責任：對干細胞培養用于人類疾病治療等社會熱點問題進行科學評價。
一、動物細胞培養的概念
從動物體中取出相關的組織，將它分散成單個細胞，然后在適宜的培養條件下，讓這些細胞生長和增殖的技術。
二、動物細胞培養的條件
1．營養條件
(1)合成培養基：將細胞所需的營養物質按種類和所需量嚴格配制而成。
(2)天然成分：血清等。
(3)一般使用液體培養基，即培養液。
2．無菌、無毒的環境
(1)培養液和培養用具滅菌處理。
(2)無菌環境下操作。
(3)培養液定期更換的目的：清除代謝物，防止細胞代謝物積累對細胞自身造成危害。
3．溫度、pH和滲透壓
(1)適宜的溫度：哺乳動物多以(36.5±0.5) ℃為宜。
(2)適宜的pH：多數細胞生存的適宜pH為7.2～7.4。
(3)適宜的滲透壓。
4．氣體環境：95%空氣和5%CO2。
(1)O2的作用：細胞代謝所必需的。
(2)CO2的主要作用：維持培養液的pH。
三、動物細胞培養的過程
基于動物細胞培養的過程，完成下面的問題：
(1)過程①的處理方法有：機械法或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理的方法。
(2)過程②為原代培養，培養的動物細胞有兩類：
①懸浮在培養液中生長增殖；
②貼附于某些基質表面生長增殖。
(3)進行過程③時，懸浮培養的細胞直接用離心法收集；貼壁細胞需要使用胰蛋白酶等處理，然后用離心法收集。
(4)過程③為傳代培養，進行過程③的原因主要有：細胞密度過大、有害代謝物積累、營養物質缺乏和接觸抑制等。
四、干細胞培養及其應用
1．干細胞功能：在一定條件下，可以分化成其他類型的細胞。
2．干細胞的存在：早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中。
3．干細胞的種類
(1)
(2)
(3)
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．多數動物細胞培養過程中其培養液所需的適宜pH為6.8～7.0。 (×)
提示：多數動物細胞培養過程中其培養液所需的適宜pH為7.2～7.4。
2．動物細胞培養要定期更換培養液，其目的是便于清除代謝物，防止代謝物積累對細胞自身造成傷害。 (√)
3．動物細胞培養技術的原理是動物細胞的全能性。 (×)
提示：動物細胞培養技術的原理是細胞增殖。
4．制備肝細胞懸液時先用剪刀剪碎肝組織，再用胃蛋白酶處理。 (×)
提示：應該用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理。
5．培養動物細胞的第一代(即第一次細胞增殖)被稱為原代培養。 (×)
提示：原代培養指動物組織經處理后的初次培養。
6．胚胎干細胞和成體干細胞都具有形成機體的所有組織和器官，甚至個體的潛能。 (×)
提示：成體干細胞具有組織特異性，只能分化成特定的細胞或組織，不具有發育成完整個體的能力。
　動物細胞培養的過程
1．動物細胞培養過程
2．動物細胞培養過程中酶的處理
(1)用酶“兩次”處理的目的：第一次使用的目的是使組織細胞分散開；第二次使用的目的是使細胞從瓶壁上脫離下來，便于分散后繼續培養。
(2)使細胞分散開的原因：一是能保證細胞所需要的營養供應；二是能保證細胞內有害代謝物的及時排出。
(3)不能用胃蛋白酶處理：由于大多數動物細胞培養的適宜pH為7.2～7.4，而胃蛋白酶發揮作用的最適pH為2.0左右，因此不能用胃蛋白酶使細胞分散開。
3．有關動物細胞培養知識點可歸納為4個“2”
(1)培養材料為“2”：即動物胚胎、幼齡動物的組織和器官。
(2)培養過程為“2”：即原代培養、傳代培養。
(3)胰蛋白酶使用“2”次：即原代培養和傳代培養中均使用，目的是使細胞分散開。
(4)細胞生長特點有“2”個：即貼壁生長和接觸抑制。
1．動物細胞培養過程中有接觸抑制現象，這一現象說明了細胞膜具有什么功能？細胞膜接受信息后，細胞停止分裂又說明了什么？
提示：細胞培養過程中的接觸抑制說明了細胞膜能進行細胞間的信息交流。細胞膜接受信息后，細胞停止分裂，說明了細胞膜接受的信息能夠傳遞到細胞核。
2．為什么動物細胞培養中有貼壁生長的特性？
提示：動物細胞膜上有糖蛋白使細胞具有黏著性。
3．根據癌細胞的特點，思考一下培養的癌細胞有沒有接觸抑制現象。
提示：癌細胞細胞膜上糖蛋白減少，細胞的黏著性降低，在適宜的條件下可以無限增殖，因此培養的癌細胞無接觸抑制現象，在培養瓶中能夠生長成多層。
1．下圖為腎臟上皮細胞培養過程示意圖，下列敘述不正確的是(　　)
甲　　　乙　　丙　　　丁
A．甲→乙過程需要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理
B．丙過程指細胞在添加血清的合成培養基中進行原代培養
C．丙和丁過程均會出現細胞貼壁和接觸抑制現象
D．丁過程是傳代培養的細胞，該過程體現了動物細胞的全能性
D　[甲→乙是組織細胞的分離，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶分解細胞間蛋白質，制備細胞懸液，A項正確；丙過程還未分瓶，屬于原代培養，培養基中需要添加血清，B項正確；在動物細胞培養過程中會出現細胞貼壁和接觸抑制的現象，C項正確；丁過程已經分瓶培養，屬于傳代培養，丁過程并沒有體現動物細胞的全能性，D項錯誤。]
2．如圖所示是某動物細胞培養時，培養液中活細胞和死亡細胞密度統計結果，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．實驗中要控制胰蛋白酶溶液濃度和處理時間，以免損傷細胞
B．培養液中應適當加入青霉素、鏈霉素，以避免雜菌污染
C．曲線bc段變化的主要原因是培養液中營養物質不足及有害代謝物積累等
D．培養至第6 d時，新產生的細胞數等于死細胞數
D　[實驗中要控制胰蛋白酶溶液濃度和處理時間，以免損傷細胞，A正確；培養液中應適當加入青霉素、鏈霉素等一定量的抗生素，以避免雜菌污染，B正確；曲線bc段表示活細胞密度減少，而此時間段內死細胞密度增加，產生這種變化的主要原因是培養液中營養物質不足及有害代謝物積累等，C正確；培養至第6 d時，活細胞數等于死細胞數，D錯誤。]
　動物細胞培養與植物組織培養的比較
列表比較
項目 植物組織培養 動物細胞培養
不同點 理論基礎 植物細胞的全能性 細胞增殖
前處理 無菌、離體 無菌；用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理
取材 植物較幼嫩的部位或花藥等 動物胚胎、幼齡動物的器官或組織
培養基性質 固體 液體
培養基成分 水、礦質元素、蔗糖、維生素、植物激素等 糖類、氨基酸、無機鹽、維生素等
結果 最終產生新個體，體現了細胞的全能性 產生大量細胞，不形成新個體
相同點 ①都需人工條件下的無菌操作；②都需要適宜的溫度、pH等條件；③都進行有絲分裂，都不涉及減數分裂
1．動物細胞培養和植物組織培養的目的有什么不同？
提示：動物細胞培養是為了獲得大量的動物細胞或細胞產物；植物組織培養是為了獲得新個體或細胞產物。
2．動物細胞培養和植物組織培養過程中細胞分裂的方式相同嗎？
提示：相同，都是有絲分裂。
下列屬于動物細胞培養與植物組織培養的區別的是(　　)
A．動物細胞培養基與植物細胞培養基的成分有所不同
B．動物細胞培養不需要在無菌條件下進行
C．動物細胞培養可發生遺傳物質改變，而植物組織培養不能
D．植物組織培養和動物細胞培養都體現了細胞的全能性
A　[動物細胞培養所用的培養基與植物組織培養所用的培養基的成分不同，如培養動物細胞的培養基需加入血清，而植物組織培養所用的培養基則不需加入血清；動物細胞培養與植物組織培養都需要在無菌、人工控制的條件下進行；動物細胞培養與植物組織培養過程中都可發生遺傳物質的改變；植物組織培養最終能夠形成完整的植物體，能體現植物細胞的全能性，動物細胞最終不能被培養成新的動物，不能體現動物細胞的全能性。]
為了初步檢測藥物X和Y的抗癌活性，在細胞培養板的每個孔中加入相同數量的肝癌細胞，實驗組加入等體積相同濃度的溶于二甲基亞礬(溶劑)的藥物X或Y，培養過程及結果如下所示。
實驗結果
組別 細胞個數(個/孔)
對照 7.8×106
藥物X 6.7×104
藥物Y 5.3×105
本案例考查學生設計對照實驗和對實驗結果的交流討論的能力。
(1)對照組應加入的成分是什么？(科學探究)
(2)根據實驗結果，判斷藥物X、藥物Y有沒有抗癌作用？如果有抗癌作用，哪一種藥物抗癌效果更好？(科學探究)
提示：(1)對照組中應加入等體積的二甲基亞礬(溶劑)。
(2)藥物X、藥物Y都有抗癌作用。藥物X的抗癌效果更好。
[課堂小結]
知 識 網 絡 構 建 核 心 語 句 背 誦
1.動物細胞培養的培養基為液體培養基，含有糖類、氨基酸、無機鹽、維生素等成分，還要加入血清等天然成分。2.培養動物細胞的CO2培養箱中含有95%的空氣和5%的CO2。3.原代培養和傳代培養均需用胰蛋白酶處理使其分散成單個細胞。4.培養的動物細胞有貼壁生長和接觸抑制現象。5.干細胞包括胚胎干細胞和成體干細胞。6.體細胞經體外誘導能夠形成類似胚胎干細胞的誘導多能干細胞。
1．下列哪項條件不是動物細胞培養所需要的(　　)
A．無菌、無毒的環境
B．充足的營養物質
C．適宜的溫度和pH
D．95%的空氣和5%的氧氣
D　[二氧化碳培養箱的氣體條件是95%的空氣和5%的二氧化碳。]
2．動物細胞培養過程的順序是(　　)
①原代培養　②傳代培養　③胰蛋白酶處理組織，形成單個細胞，制成細胞懸液
A．①②③　　B．①③②　　C．②①③　　D．③①②
D　[動物細胞培養是用動物胚胎或幼齡動物器官通過胰蛋白酶處理制成細胞懸液，再通過原代培養和傳代培養得到細胞株。]
3．動植物體的體細胞進行離體培養，下列敘述正確的是(　　)
A．都需用CO2培養箱
B．都需用液體培養基
C．都要在無菌條件下進行
D．都可體現細胞的全能性
C　[植物組織培養不需要用CO2培養箱，用的是固體培養基。動物細胞培養是為了獲得更多的動物細胞，不能體現細胞的全能性。]
4．關于iPS細胞及應用的說法，正確的是(　　)
A．iPS細胞是從早期胚胎中獲取的
B．造血干細胞是一種iPS細胞
C．采用不同的方法可將成纖維細胞誘導產生iPS細胞
D．iPS細胞誘導基因突變可分化成各種組織細胞
C　[iPS細胞是體細胞體外誘導產生的干細胞，誘導iPS細胞產生的方法有多種。iPS細胞分化成各種組織細胞是基因選擇性表達的過程。]
5．某研究小組進行藥物實驗時，以動物肝細胞為材料，測定藥物對體外培養細胞的毒性。供培養的細胞有甲、乙兩種，甲細胞為肝腫瘤細胞，乙細胞為正常肝細胞。請回答下列有關動物細胞培養的問題。
(1)將數量相等的甲細胞和乙細胞分別置于培養瓶中培
養，培養液及其他培養條件均相同。一段時間后，觀察到甲細胞數量比乙細胞數量________。
(2)在動物細胞培養時，通常在合成培養基中加入適量血清，其原因是__________。細胞培養應在含5% CO2的恒溫培養箱中進行，CO2的作用是____________________。
(3)在兩種細胞生長過程中，當乙細胞鋪滿瓶壁時，其生長________。藥物實驗需要大量細胞，兩種細胞頻繁傳代，甲細胞比乙細胞可以傳代的次數更_______。若用動物的肝臟組織塊制備肝細胞懸液，需要用____________處理。
(4)為了防止細胞培養過程中細菌的污染，可向培養液中加入適量的____________。
[解析]　癌細胞具有無限增殖的特點，故相同培養條件下，肝腫瘤細胞數量多于正常肝細胞數量。動物細胞培養需提供無菌環境，如向培養液中加入適量的抗生素可防止細菌的污染；需提供一定的營養，如向培養基中加入適量血清，以便補充合成培養基中缺乏的物質；需提供一定的氣體環境，如向恒溫培養箱中加入5%的CO2，目的是維持培養液的pH。
[答案]　(1)多　(2)血清可以補充合成培養基中缺乏的物質　維持培養液的pH　(3)停止　多　胰蛋白酶　(4)抗生素第2課時　動物細胞融合技術與單克隆抗體
課標內容要求 核心素養對接
1.闡明動物細胞融合是指通過物理、化學或生物學等手段，使兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程。2．概述細胞融合技術是單克隆抗體制備的重要技術。 1．生命觀念：運用結構與功能觀，理解動物細胞融合的原理和過程。2．科學思維：結合具體實例，以流程圖的形式表示單克隆抗體的制備過程。3．社會責任：說明單克隆抗體的特點及應用。
一、動物細胞融合技術
1．概念
使兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的技術。
2．誘導原理和結果
(1)誘導原理：細胞膜的流動性。
(2)誘導結果：形成雜交細胞。
3．誘導方法：PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導法等。
4．意義：突破了有性雜交的局限，使遠緣雜交成為可能。
5．動物細胞融合技術的應用
(1)成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和培育生物新品種等的重要手段。
(2)用于制備單克隆抗體。
二、單克隆抗體及其應用
1．制備原理
(1)B淋巴細胞的特點：一種B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體，B淋巴細胞在體外不能(填“能”或“不能”)無限增殖。
(2)骨髓瘤細胞的特點：能無限增殖。
(3)雜交瘤細胞的特點：既能大量增殖，又能產生特異性抗體。
2．制備過程
基于單克隆抗體制備的過程，完成下列問題。
(1)A操作注射特定的抗原，目的是可以從小鼠的脾中得到產生特定抗體的B淋巴細胞。
(2)雜交瘤細胞技術選擇融合的兩種細胞：細胞①多種B淋巴細胞，細胞②骨髓瘤細胞。
(3)過程B和C為誘導細胞融合的過程，獲得的細胞③是多種(填“一種”或“多種”)。
(4)細胞③到細胞④的過程使用特定的選擇培養基進行篩選，只有細胞④雜交瘤細胞才能生長，其他細胞不能生長。
(5)細胞⑤來源于細胞④(填數字序號)，細胞⑤為抗體檢測呈陽性的雜交瘤細胞，其分泌的抗體能與特定的抗原結合。
(6)培養雜交瘤細胞的方法是注射到小鼠腹腔和D體外培養，從培養液或小鼠腹水中可提?、迒慰寺】贵w。
3．應用
(1)診斷試劑。如：利用同位素或熒光標記的單克隆抗體，定位診斷腫瘤、心血管畸形。
(2)治療疾病。
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．動物細胞融合過程中既有細胞膜融合也有核的融合。 (√)
2．與植物原生質體融合相比，動物細胞融合特有的誘導因素有聚乙二醇、滅活的病毒。 (×)
提示：動物細胞融合特有的誘導因素為滅活的病毒。
3．用特定的抗原對小鼠進行免疫后，從小鼠脾臟中只能得到一種B淋巴細胞。 (×)
提示：免疫后的小鼠從脾臟中獲取的是多種B淋巴細胞。
4．單克隆抗體是單個B淋巴細胞增殖并產生的抗體。 (×)
提示：單克隆抗體是雜交瘤細胞產生的抗體。
5．單克隆抗體制備過程中的兩次篩選目的相同。 (×)
提示：第一次篩選的目的是獲得雜交瘤細胞，而第二次篩選是為了獲得能分泌所需抗體的雜交瘤細胞。
　動物細胞融合
1．融合的原理與過程
(1)原理：細胞膜的流動性。
(2)過程：動物細胞融合的過程包括細胞膜融合、細胞質融合和細胞核融合。其中細胞膜融合是細胞融合的先導，在細胞膜融合中體現出細胞膜具有一定的流動性，細胞融合的實質是核融合。動物細胞融合完成的標志是兩個或多個細胞核融合為一個細胞核。如下圖(以滅活的病毒誘導為例)：
2．融合的結果
形成單核雜交細胞，具有原來兩個或多個細胞的遺傳信息，可表現出兩個或多個親本的特點。
3．動物細胞融合與植物體細胞雜交的比較
項目 植物體細胞雜交 動物細胞融合
細胞融合原理 細胞膜的流動性、細胞的全能性 細胞膜的流動性
細胞融合方法 用纖維素酶、果膠酶去除細胞壁后誘導原生質體融合 用胰蛋白酶或膠原蛋白酶使組織分散成單個細胞后，誘導細胞融合
誘導手段 ①物理法：電融合法、離心法等；②化學法：PEG融合法、高Ca2＋—高pH融合法等 ①物理、化學法：與植物體細胞雜交的相同；②生物法：滅活病毒誘導法
結果 獲得雜種植株 獲得雜種細胞，以生產細胞產品
用途 培育植物新品種 制備單克隆抗體、病毒疫苗、干擾素等
1．什么是滅活？滅活病毒誘導細胞融合的原理是什么？
提示：滅活是指用物理或化學手段使病毒或細菌失去感染能力，但是并不破壞這些病原體的抗原結構。滅活病毒誘導細胞融合的原理是病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠與細胞膜上的糖蛋白發生作用，使細胞互相凝聚，細胞膜上的蛋白質分子和脂質分子重新排布，細胞膜打開，細胞發生融合。
2．動物細胞融合與植物原生質體融合的原理相同嗎？
提示：相同，都依據細胞膜的流動性。
1．下圖表示用仙臺病毒誘導動物細胞融合的部分過程，下列相關敘述正確的是(　　)
A．細胞A和細胞B必須為同種細胞才能融合
B．細胞C同時有細胞A和細胞B的遺傳物質
C．該融合過程體現了細胞膜具有選擇透過性
D．植物細胞的融合過程與動物細胞完全相同
B　[不同種的細胞也能融合，如人、鼠細胞融合，A項錯誤；如題圖所示，細胞A和細胞B融合成一個細胞，細胞C同時有細胞A和細胞B的遺傳物質，B項正確；該融合過程體現了細胞膜具有一定的流動性，C項錯誤；植物細胞的融合通常要先去掉細胞壁，該過程與動物細胞不完全相同，D項錯誤。]
2．下列關于動物細胞融合與植物體細胞雜交技術的說法，正確的是(　　)
A．基本原理相同
B．誘導細胞融合的方法相同
C．細胞融合前的處理過程相同
D．融合后都需要進行篩選
D　[植物體細胞雜交的原理為細胞膜的流動性、植物細胞的全能性，而動物細胞融合利用的是細胞膜的流動性和細胞增殖；動物細胞融合常用滅活的病毒誘導，而植物體細胞雜交不能；動物細胞融合前需用胰蛋白酶或膠原蛋白酶使細胞分散開，植物體細胞雜交常用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁；誘導融合后會形成多種融合細胞，還有未融合細胞，因此要進行篩選。]
　單克隆抗體
1．血清抗體與單克隆抗體的比較
名稱 產生 特點
血清抗體 由B淋巴(漿)細胞分泌 一般從血清中分離，產量低、純度低、特異性差
單克隆抗體 由雜交瘤細胞分泌 特異性強、靈敏度高，能大量制備
2．制備過程
3．制備單克隆抗體過程中的兩次篩選
項目 第一次篩選 第二次篩選
篩選原因 誘導融合后得到多種雜交細胞，另外還有未融合的細胞 從小鼠體內提取的B淋巴細胞有很多種，形成的雜交瘤細胞也有很多種
篩選方法 用特定的選擇培養基篩選：未融合的細胞和同種細胞融合后形成的細胞都會死亡，只有融合的雜交瘤細胞才能生長 用多孔培養皿培養，在每個孔只有一個雜交瘤細胞的情況下開始克隆化培養和抗體檢測，經多次篩選得到能產生特異性抗體的細胞群
篩選目的 得到雜交瘤細胞 得到能分泌所需抗體的雜交瘤細胞
細胞內DNA的合成一般有兩條途徑，主要途徑是在細胞內由糖和氨基酸合成核苷酸，進而合成DNA，而氨基喋呤可以阻斷此途徑。輔助途徑是在次黃嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情況下，經酶的催化作用合成DNA，而骨髓瘤細胞的DNA合成沒有此輔助途徑。如何利用DNA合成途徑不同的特點配制培養基篩選出雜交瘤細胞？請說明原理。
提示：在培養基中加氨基喋呤就可以篩選出雜交瘤細胞。因為培養基中加入氨基喋呤后，骨髓瘤細胞和兩兩融合的骨髓瘤細胞由于其唯一的DNA合成途徑被抑制而不能增殖。B淋巴細胞本身不增殖，兩兩融合的B淋巴細胞也不增殖，只有雜交瘤細胞通過輔助途徑合成DNA進行增殖。
1．(2020·北京檢測)下列關于單克隆抗體制備的說法，正確的是(　　)
A．將特定抗原注射到小鼠體內，可以從小鼠血清中獲得單克隆抗體
B．經特定抗原免疫過的B淋巴細胞在體外培養時可分泌單克隆抗體
C．誘導B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合后，發生融合的細胞均為雜交瘤細胞
D．篩選出雜交瘤細胞后，需利用特定抗原再次篩選分泌單克隆抗體的細胞
D　[制備單克隆抗體過程中，可在體外雜交瘤細胞的培養液中，或體內小鼠腹水中獲得純化的單克隆抗體，A錯誤；免疫過的B淋巴細胞高度分化，不能增殖，無法分泌單克隆抗體，B錯誤；發生融合的細胞可能有三種：B淋巴細胞－B淋巴細胞、B淋巴細胞－骨髓瘤細胞、骨髓瘤細胞－骨髓瘤細胞，C錯誤；制備單克隆抗體時，需篩選兩次，第一次得到雜交瘤細胞，第二次得到既能無限增殖又能產生單克隆抗體的雜交瘤細胞，D正確。]
2．下圖為雜交瘤細胞制備示意圖。骨髓瘤細胞由于缺乏次黃嘌呤磷酸核糖轉移酶(HGPRT－)，在HAT篩選培養液中不能正常合成DNA，無法生長。下列敘述不正確的是(　　)
A．可用滅活的仙臺病毒誘導細胞融合
B．兩兩融合的細胞都能在HAT培養液中生長
C．雜交瘤細胞需進一步篩選才能用于生產
D．細胞膜的流動性是細胞融合的基礎
B　[誘導動物細胞融合的方法有電激、聚乙二醇、滅活的病毒(如滅活的仙臺病毒)等，A正確；兩兩融合的細胞包括免疫B細胞與免疫B細胞融合的具有同種核的細胞、骨髓瘤細胞與骨髓瘤細胞融合的具有同種核的細胞、免疫B細胞與骨髓瘤細胞融合的雜交瘤細胞，骨髓瘤細胞雖然能無限增殖，但缺乏次黃嘌呤磷酸核糖轉移酶，免疫B細胞雖然有次黃嘌呤磷酸核糖轉移酶，但不具有無限增殖的本領，所以在HAT篩選培養液中，兩兩融合的具有同種核的細胞都無法生長，只有雜交瘤細胞才能生長，B錯誤；因每個免疫B細胞只分泌一種特異性抗體，因此在HAT篩選培養液中篩選出來的眾多的雜交瘤細胞所分泌的抗體，不一定都是人類所需要的，還需要進一步把能分泌人類所需要抗體的雜交瘤細胞篩選出來，C正確；動物細胞融合是以細胞膜的流動性為基礎的，D正確。]
為研制抗病毒A的單克隆抗體，某同學以小鼠甲為實驗材料設計了以下實驗流程。請思考回答：
本案例考查學生模型與建模、演繹與推理的科學思維能力及實驗方案實施的能力。
(1)實驗前對小鼠甲應做怎樣的處理？處理的目的是什么？(科學思維)
(2)怎樣以小鼠甲的脾臟為材料制備單細胞懸液的？(科學思維)
(3)圖中篩選1從融合細胞中篩選出雜交瘤細胞的方法是什么？(科學思維)
(4)圖中篩選2含多次篩選，篩選所依據的基本原理是什么？(生命觀念)
(5)若要使能產生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞大量增殖，可采用哪些方法？(科學思維)
提示：(1)實驗前對小鼠甲應注射病毒A，目的是誘導小鼠甲產生能夠分泌抗病毒A抗體的B淋巴細胞。
(2)取小鼠甲脾臟剪碎，用胰蛋白酶處理使其分散成單個細胞，加入培養液制成單細胞懸液。
(3)使用只能讓雜交瘤細胞生長的選擇培養基培養細胞。
(4)抗原與抗體的反應具有特異性。
(5)將雜交瘤細胞注射到小鼠腹腔內增殖或將雜交瘤細胞在體外培養。
[課堂小結]
知 識 網 絡 構 建 核 心 語 句 背 誦
1.動物細胞融合是指兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程。2.動物細胞融合常用的誘導方法有PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導法。3.動物細胞融合的主要用途是制備單克隆抗體。4.雜交瘤細胞是由經免疫的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合而成的，具有既能無限增殖又能產生特定抗體的能力。5.制備單克隆抗體過程中第一次篩選是為了獲得雜交瘤細胞，第二次篩選是為了獲得能產生特定抗體的雜交瘤細胞。6.單克隆抗體最主要的優點是特異性強、靈敏度高，并可大量制備。7.單克隆抗體的主要用途有：作為診斷試劑、用于治療疾病和運載藥物。
1．動物細胞融合的原理是(　　)
A．細胞膜的流動性
B．細胞膜的選擇透過性
C．細胞質的流動性
D．細胞質酶的活性
A　[細胞能融合的原理是細胞膜具有流動性。]
2．將小鼠的骨髓瘤細胞與一種免疫B淋巴細胞融合，融合后的細胞經培養產生單克隆抗體，其依據是(　　)
A．骨髓瘤細胞可以產生抗體，但不能無限增殖
B．淋巴細胞只有與骨髓瘤細胞融合才能產生抗體
C．骨髓瘤細胞可以無限增殖，且能產生抗體
D．淋巴細胞可以產生抗體，但不能無限增殖，骨髓瘤細胞可以無限增殖
D　[B淋巴細胞能分泌抗體，但是在體外培養條件下，B淋巴細胞不能無限增殖，如果把一種B淋巴細胞與能在體外大量增殖的骨髓瘤細胞進行融合，所得到的融合細胞就能大量增殖，并產生足夠數量的特定抗體，故選D。]
3．在單克隆抗體制備過程中，對骨髓瘤細胞和B淋巴細胞誘導融合后，要用特定的選擇培養基篩選出雜交瘤細胞。在這種培養基上不能存活、增殖的細胞是(　　)
①B淋巴細胞?、诠撬枇黾毎、跙淋巴細胞自身融合細胞?、芄撬枇黾毎陨砣诤霞毎、蓦s交瘤細胞
A．①②③④　 B．①③⑤
C．②④ D．①③
A　[在題中所述特定的選擇培養基上，能夠存活、增殖的細胞只有雜交瘤細胞。]
4．運用細胞工程技術獲得單克隆抗體時，下列操作不必要的是(　　)
A．對小動物注射抗原　
B．融合并篩選雜交瘤細胞
C．培養雜交瘤細胞
D．將胰蛋白酶注入小鼠腹腔
D　[胰蛋白酶在動物細胞培養時用到，是加到培養基中用于分離細胞的。]
5．下圖表示單克隆抗體的制備過程，請據圖回答下列問題：
(1)據圖可知，________________技術是動物細胞工程技術的基礎，而________技術突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能。
(2)圖中過程①常用的誘導因素是________，過程②常在________培養基中完成。
(3)A細胞為________細胞，其特點是________________。
(4)合成的單克隆抗體最終可以從________和________中提取。
[解析]　(1)動物細胞工程技術的基礎是動物細胞培養，細胞融合技術突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能。(2)過程①中誘導細胞融合的方法很多，常用的主要有生物法，如用滅活的病毒，化學法，如用聚乙二醇(PEG)和物理法，如電激等。過程②是單克隆抗體技術的篩選過程，是在特定的選擇性培養基上進行的。(3)A細胞為雜交瘤細胞，雜交瘤細胞具有既能迅速大量增殖，又能產生特定抗體的特點。(4)雜交瘤細胞的培養一般有體外培養和體內培養兩種方式，體外培養是在液體培養基中培養，培養后從培養液中提取單克隆抗體；體內培養是在小鼠腹腔中培養，培養后從小鼠腹水中提取單克隆抗體。
[答案]　(1)動物細胞培養　細胞融合　(2)滅活的病毒(或聚乙二醇)　選擇性　(3)雜交瘤　既能迅速大量增殖，又能產生特定抗體　(4)培養液　小鼠腹水第3課時　動物體細胞核移植技術和克隆動物
課標內容要求 核心素養對接
闡明動物細胞核移植一般是將體細胞核移入一個去核的卵母細胞中，并使重組細胞發育成新胚胎，繼而發育成動物個體的過程。 1．科學思維：以文字和圖示表述體細胞核移植的過程。2．社會責任：說明體細胞核移植的應用及對生殖性克隆人等社會議題進行理性判斷。
一、動物細胞核移植技術
1．概念
(1)供體：動物的一個細胞的細胞核。
(2)受體：去掉細胞核的卵母細胞。
(3)結果：形成重組細胞并發育成新胚胎，繼而發育成動物個體。
2．分類
種類 難易程度 原因
胚胎細胞核移植 較容易 分化程度低，全能性容易表現
體細胞核移植 較難 分化程度高，全能性難表現
二、體細胞核移植的過程
基于體細胞核移植的過程，完成下列問題：
(1)過程A為采集卵母細胞，該細胞在體外需要培養到MⅡ期。
(2)過程B為顯微操作去核的過程，過程C為將供體細胞注入去核的卵母細胞。
(3)過程D為選取供體高產奶牛的體細胞培養。
(4)過程E為通過電融合法，形成重構胚的過程。
(5)過程F用物理或化學方法激活重構胚，使其完成細胞分裂和發育進程。
(6)G產生的犢牛與供體奶牛遺傳物質基本相同。
三、體細胞核移植技術的應用前景及存在的問題
1．應用前景
(1)畜牧生產方面：加速家畜遺傳改良進程，促進優良畜群繁育。
(2)醫藥衛生領域
①轉基因克隆動物作為生物反應器，生產珍貴的醫用蛋白。
②轉基因克隆動物的細胞、組織和器官可以作為異種移植的供體。
③人的核移植胚胎干細胞經誘導分化，形成相應的細胞、組織、器官后，可用于組織器官的移植。
(3)了解胚胎發育及衰老過程。
(4)用克隆動物做疾病模型，使人們更好地追蹤研究疾病的發展過程和治療疾病。
(5)保護瀕危物種方面：保護瀕危物種，增加瀕危動物的存活數量。
2．存在問題
(1)體細胞核移植技術的成功率非常低。
(2)克隆動物存在健康問題，表現出遺傳和生理缺陷等。
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．動物體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植。 (√)
2．體細胞核移植過程中采用MⅡ期卵母細胞作為受體細胞。 (√)
3．經細胞核移植培育出的新個體只有一個親本的遺傳性狀。 (×)
提示：經細胞核移植培育出的新個體應該含有兩個親本的遺傳性狀。
4．克隆特定疾病模型的動物可用于疾病的研究和藥物開發。 (√)
5．克隆動物技術成功率很高。 (×)
提示：體細胞核移植技術的成功率非常低。
　動物體細胞核移植和克隆動物
1．核移植操作過程解讀
(1)原理：動物細胞核的全能性，而不是動物細胞的全能性。因動物體細胞的全能性受到限制，不能經培養直接發育成完整個體。用體細胞核移植技術能夠得到克隆動物，說明動物體細胞的細胞核具有全能性。
(2)受體細胞：MⅡ期的卵母細胞。選用該細胞的原因：
①卵母細胞的細胞質內存在激發細胞核全能性表現的物質。
②卵母細胞體積大，便于操作。
③卵母細胞內卵黃多，營養物質豐富。
(3)注入去核的卵母細胞：
①細胞核移植技術中注入去核卵母細胞中的不是供體細胞核，而是整個細胞，伴隨著兩細胞融合，體現出細胞膜具有一定的流動性的結構特點。
②核移植時，一般先用電融合法使供體和受體細胞融合，再用物理或化學方法激活受體細胞，使其完成細胞分裂和發育進程。
(4)涉及的生物技術：動物細胞培養技術、動物細胞融合技術、核移植技術、胚胎移植技術等。其中，核移植是核心技術。
2．克隆動物的遺傳特點
克隆動物的親本有3個，即體細胞核供體、卵母細胞細胞質供體和代孕母體。
(1)體細胞核供體：克隆動物細胞核基因來自體細胞核供體，克隆動物的性狀與體細胞核供體基本相同。
(2)卵母細胞細胞質供體：克隆動物的細胞質基因來自卵母細胞，克隆動物的性狀與卵母細胞供體部分相同。
(3)代孕母體：沒有為克隆動物提供遺傳物質，克隆動物的性狀與代孕母體沒有直接關系。
1．通過體細胞核移植產生的克隆動物是有性生殖還是無性生殖？
提示：通過體細胞核移植產生的克隆動物沒有經過生殖細胞的結合，屬于無性生殖。
2．為什么核移植技術獲得的動物與供核動物性狀不完全相同？
提示：(1)克隆動物絕大部分DNA來自供體細胞核，但其核外線粒體中的DNA來自受體卵母細胞。
(2)性狀是基因與環境共同作用的結果。供核動物生活的環境與克隆動物所生活的環境不會完全相同，其性狀也不可能和供核動物完全相同。
(3)在個體發育過程中有可能發生基因突變，產生供核動物沒有的性狀。
1．(2020·山東滕州一中高二月考)下列有關體細胞核移植過程的敘述，不正確的是(　　)
A．在體外將從卵巢采集到的卵母細胞培養到MⅡ中期
B．通過顯微操作技術去除卵母細胞的細胞核和第一極體
C．使用電刺激等方法激活重組細胞使其完成細胞分裂和發育
D.動物胚胎細胞核移植的難度高于體細胞核移植
D　[由于動物胚胎細胞分化程度低，表現全能性相對容易，而動物體細胞分化程度高，表現全能性十分困難，因此，動物體細胞核移植的難度高于胚胎細胞核移植。]
2．2018年《細胞》期刊報道，中國科學家率先成功地應用體細胞對非人靈長類動物進行克隆，獲得兩只克隆猴——“中中”和“華華”。回答下列問題：
(1)“中中”和“華華”的獲得涉及核移植過程，核移植是指__________________。通過核移植方法獲得的克隆猴，與核供體相比，克隆猴體細胞的染色體數目________(填“減半”“加倍”或“不變”)。
(2)哺乳動物的核移植可以分為胚胎細胞核移植和體細胞核移植，胚胎細胞核移植獲得克隆動物的難度_______(填“大于”或“小于”)體細胞核移植，其原因是________________。
(3)在哺乳動物核移植的過程中，若分別以雌性個體和雄性個體的體細胞作為核供體，通常，所得到的兩個克隆動物體細胞的常染色體數目______(填“相同”或“不同”)，性染色體組合_______(填“相同”或“不同”)。
[解析]　(1)動物核移植是將動物的一個細胞的細胞核，移入一個已經去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發育為動物個體。用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物，與核供體相比，其細胞的染色體數目不變。(2)由于動物胚胎細胞分化程度低，恢復其全能性相對容易，而動物體細胞分化程度高，恢復其全能性十分困難，所以，胚胎細胞核移植獲得克隆動物的難度明顯低于體細胞核移植。(3)哺乳動物雌性和雄性個體的體細胞中常染色體數目相同，所以分別以雌性和雄性個體的體細胞為供體，克隆動物體細胞的常染色體數目相同，但其性染色體組合不同。
[答案]　(1)將動物的一個細胞核，移入一個已去掉細胞核的卵母細胞中，形成重組細胞并發育成新胚胎，繼而發育成動物個體　不變　(2)小于　胚胎細胞分化程度低，恢復全能性相對容易　(3)相同　不同
科學家培育克隆羊時，使用了3種細胞核的供體細胞，分別將這些細胞核移入去核卵母細胞中，形成重組細胞，發育成重組胚胎，這些重組胚胎的發育情況如表所示。
細胞核供體細胞的類型 妊娠數/受體母羊數
乳腺上皮細胞 1/13
胚胎成纖維細胞 4/10
早期胚胎細胞 14/27
本案例考查學生演繹與推理的科學思維能力和對實驗結果的交流討論的能力。
據此實驗結果，得出什么結論？(科學探究)
提示：動物體細胞核移植的難度高于胚胎細胞的核移植；早期胚胎細胞作為核移植的供體細胞妊娠成功率最高。
[課堂小結]
知 識 網 絡 構 建 核 心 語 句 背 誦
1.動物細胞核移植的技術是將動物一個細胞的細胞核移入去核的卵母細胞中，使這個重新組合的細胞發育成新胚胎，繼而發育成動物個體的技術。2.哺乳動物核移植可以分為胚胎細胞核移植和體細胞核移植。3.體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植。4.在體細胞核移植中，從卵巢中采集的卵母細胞，要培養到MⅡ期。5.克隆動物與核供體動物的遺傳物質基本相同。
1．(2020·江蘇蘇州期末)我國首只克隆貓“大蒜”的誕生，標志著我國在克隆領域邁進了一大步。此克隆貓的成功誕生說明了(　　)
A．動物的體細胞核具有全能性
B．動物的體細胞具有不死性
C．動物的體細胞核可以單獨存活
D．動物的體細胞具有全能性
A　[克隆貓是經過核移植獲得的，該過程只體現了動物的體細胞核的全能性。]
2．(2020·河北張家口期中)下列有關核移植的說法錯誤的是(　　)
A．通過核移植得到的細胞稱為重組細胞
B．哺乳動物體細胞核移植的難度高于胚胎細胞核移植
C．核移植得到克隆動物的過程屬于無性生殖
D．動物體細胞表現全能性的難易程度與其分化程度無關
D　[動物體細胞表現全能性的難易程度與其分化程度有關，如分化程度低，表現全能性相對容易。]
3．(2020·天津高考)在克隆哺乳動物過程中，通常作為核移植受體細胞的是去核的(　　)
A.卵原細胞　　 B．初級卵母細胞
C．次級卵母細胞 D．卵細胞
C　[在克隆哺乳動物過程中，通常選擇MⅡ期的去核卵母細胞作為受體細胞，即次級卵母細胞。]
4．從同一頭牛中取多個供體細胞培養出多頭克隆牛，這些牛在性狀上卻并不完全相同，下列有關原因敘述錯誤的是(　　)
A．基因可能發生變異
B．核基因發生基因重組
C．受體細胞的細胞質基因不同
D．性狀變異可由環境條件引起
B　[題述克隆牛在性狀上不完全相同的原因是基因可能發生變異，受體細胞的細胞質基因不同，性狀變異可由環境條件引起，A、C、D正確；克隆屬于無性生殖，該過程中核基因不會發生基因重組，B錯誤。]
5．現有A和B兩個肉牛品種，A品種牛的細胞組成可表示為A細胞核、A細胞質，B品種牛則為B細胞核、B細胞質。
(1)如果要獲得一頭克隆牛，使其細胞由A細胞核和B細胞質組成，基本步驟是從A品種牛體內取出體細胞，進行體外培養。然后再從培養細胞中取出________注入B品種牛的________卵母細胞，經過某種刺激和培養后，可形成胚胎，該胚胎被稱為________，將該胚胎移入代孕母牛的________中，通過培育可達到目的。
(2)一般來說，要想大量獲得這種克隆牛比較難，原因之一是卵母細胞的數量________，為解決這一問題，可以用________激素處理B品種母牛。
(3)克隆牛的產生說明____________具有全能性?？寺∨５男誀钪饕憩F________品種牛的特征。由A、B兩品種雜交得到的牛與克隆牛相比，雜交牛細胞核的遺傳物質來自________個親本，細胞質來自________性親本，克隆牛和雜交牛的遺傳物質組成________(填“相同”或“不同”)。
[答案]　(1)細胞核　去核　重構胚　子宮　(2)不足　促性腺　(3)動物體細胞核　A　兩　雌　不同第3節　胚胎工程
第1課時　胚胎工程的理論基礎
課標內容要求 核心素養對接
簡述胚胎形成經過了受精及早期發育的過程。 1．生命觀念：以精子和卵細胞的結構為例，闡述細胞的結構與功能的適應。2．科學思維：以過程圖的形式表示受精作用和胚胎發育的過程。
一、胚胎工程
1．概念：對生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞進行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎移植到雌性動物體內生產后代，以滿足人類的各種需求。
2．主要技術：體外受精、胚胎移植和胚胎分割。
二、受精
1．概念：精子與卵子結合形成合子(即受精卵)的過程。
2．場所：雌性動物的輸卵管內。
3．準備階段
(1)精子的結構：
基于精子的結構，完成下圖的填寫：
(2)精子獲能：
①原因：剛排出的精子不能(填“能”或“不能”)立即與卵子受精。
②場所：雌性動物的生殖道。
(3)卵子的結構：
基于卵子的結構，完成下圖的填寫：
(4)卵子的準備：
①原因：動物排出的卵子成熟程度不同，可能是初級卵母細胞(如馬、犬)，可能是次級卵母細胞(如豬、羊)。
②成熟場所：輸卵管。
③成熟時期：MⅡ期。
4．受精階段
基于受精作用的過程，完成下列問題：
(1)過程A為精子與卵子相遇，精子釋放多種酶，溶解卵細胞膜外的結構，穿越透明帶。
(2)過程B為精子觸及卵細胞膜，透明帶發生生理反應，阻止后來的精子進入透明帶。
(3)過程C為精子進入卵細胞膜，卵細胞膜發生生理反應，拒絕其他精子進入卵內。
基于C細胞發生的變化，完成以下問題：
①精子變化：精子的核膜破裂形成新的核膜，比原來的精子的核大(填“大”“相等”或“小”)，稱為[①]雄原核。
②卵子變化：卵子完成減數分裂Ⅱ，排出第二極體，形成[②]雌原核。
(4)過程D為雌雄原核相向移動，核膜消失，這個含有兩個染色體組的合子為受精卵。
(5)過程E受精結束，受精卵開始發育。
三、胚胎早期發育
1．場所：輸卵管。
2．過程
受精卵
　↓
卵裂期
　↓
桑葚胚：卵裂產生的子細胞逐漸形成致密的細胞團形似桑葚
　↓
　↓
孵化：囊胚進一步擴大，會導致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來
　↓
原腸胚：形成外胚層、內胚層和中胚層→各種組織、器官
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．剛排出的精子即能與卵子受精。 (×)
提示：精子必須在生殖道中獲能后才能與卵子受精。
2．精子和卵子相遇結合形成受精卵的部位是子宮。 (×)
提示：精子和卵子相遇形成受精卵的部位是輸卵管。
3．精子入卵后被激活的卵子完成減數分裂Ⅱ，排出第二極體，形成雌原核。 (√)
4．囊胚期細胞還沒有分化。 (×)
提示：囊胚期細胞已分化形成內細胞團和滋養層細胞。
5．原腸胚變大導致透明帶破裂而孵化出來。 (×)
提示：發生孵化的是囊胚。
　受精作用
1．受精前的準備
(1)精子獲能：剛剛排出的精子，不能立即與卵子受精，必須在雌性動物生殖道發生相應的生理變化后，才能獲得受精能力。
(2)卵子的準備：卵子一般在排出2～3 h后才能被精子穿入，動物排出的卵子成熟程度不同，都要在輸卵管內進一步成熟，當達到MⅡ期時，才具備與精子受精的能力。
2．受精階段
過程 主要變化
第一步：精卵相遇 釋放多種酶，溶解卵細胞膜外的結構
第二步：精子接觸卵細胞膜 透明帶發生生理反應(防止多精入卵的第一道屏障)
第三步：精子入卵 卵細胞膜發生生理反應(防止多精入卵的第二道屏障)，雌、雄原核形成
第四步：受精卵形成 雌雄原核靠近，核膜消失，形成合子
1．兩道屏障防止多精入卵，其意義是什么？
提示：兩道屏障防止多精入卵，保證受精卵中遺傳物質與親代體細胞一致，從而保證遺傳的穩定性。
2．受精的標志和受精完成的標志分別是什么？
提示：受精的標志是第二極體的形成，受精完成的標志是雌、雄原核融合成合子。
1．下列有關哺乳動物受精作用的敘述錯誤的是(　　)
A．剛剛排出的精子要在雌性動物生殖道內發生相應生理變化才能獲得受精的能力
B．精子變形過程中線粒體聚集到尾的基部，精子穿越透明帶等結構需要多種酶
C．卵子在輸卵管內發育到MⅡ期時才具備受精的能力
D．精子觸及卵細胞膜的瞬間卵細胞膜發生生理反應
D　[剛剛排出的精子要在雌性動物生殖道內發生相應生理變化才能獲得受精的能力即精子獲能，A正確；精子變形過程中線粒體聚集到尾的基部，精子穿越透明帶等結構需要多種酶，B正確；卵子在輸卵管內發育到MⅡ期時才具備受精的能力，C正確；精子觸及卵細胞膜的瞬間透明帶發生生理反應，D錯誤。]
2．下圖表示精卵相遇時的卵子示意圖?；卮鹣铝袉栴}：
(1)寫出各部分名稱：①________；②________；③________。
(2)當精子穿越________，進入透明帶，即發生________反應，這是防止多精入卵受精的第________道屏障。
(3)精子入卵細胞膜后，卵細胞膜會立即發生一種生理反應，拒絕其他精子再進入卵內，這種生理反應稱為__________反應，這是防止多精入卵受精的第二道屏障。
(4)精子入卵后，形成一個新的核即________。與此同時，被激活的卵子完成減數第二次分裂，排出________后形成________。
[解析]　(1)據圖分析可知：圖中①為放射冠，②為透明帶，③為第一極體。
(2)當精子穿越放射冠，進入透明帶，即發生透明帶反應，這是防止多精入卵受精的第一道屏障。
(3)精子入卵后，卵細胞膜會立即發生一種生理反應，即卵細胞膜反應，這是防止多精入卵受精的第二道屏障。
(4)精子入卵后，形成一個新的核即雄原核。與此同時，被激活的卵子完成減數第二次分裂，排出第二極體后形成雌原核。
[答案]　(1)放射冠　透明帶　第一極體
(2)放射冠　透明帶　一
(3)卵細胞膜　(4)雄原核　第二極體　雌原核
　胚胎早期發育
1．早期胚胎發育的過程
(1)胚胎發育的起點是受精卵，受精卵形成后即在輸卵管內進行有絲分裂，此時胚胎開始發育，即胚胎發育的最初場所是輸卵管，以后逐步向子宮移動，最后在子宮內著床，直至發育成為成熟的胎兒。
(2)桑葚胚階段細胞均未分化，細胞具有全能性，是胚胎分割的最佳時期。
(3)囊胚階段開始出現細胞分化，但內細胞團細胞仍具有全能性，可用于胚胎分割。
(4)原腸胚階段細胞進一步分化，已分化形成外、中、內三個胚層。
(5)早期胚胎發育的營養物質來自卵黃，后期通過胎盤從母體吸收營養物質。
2．卵裂期細胞或物質的變化規律
項目 變化 項目 變化
細胞數目 增多 每個細胞內的DNA總量 不變
每個細胞體積 減小 有機物總量 減少
DNA總量 增多 物質種類 增多
1．胚胎發育過程中開始出現細胞分化的階段和細胞分化最顯著的階段分別是哪些時期？細胞分化的原因是什么？
提示：開始出現細胞分化的階段是囊胚期。細胞分化最顯著的階段是原腸胚的三個胚層分化形成各種組織、器官。細胞分化的原因是細胞內基因的選擇性表達。
2．胚胎發育卵裂期細胞中有機物、DNA的含量和細胞體積有什么特點？為什么？
提示：卵裂期細胞中有機物減少、每個細胞中DNA的含量基本不變，細胞體積減小。從受精卵到囊胚階段總體積不變，但細胞數目增多，所以每個細胞體積減小；伴隨細胞分裂，細胞數目增多，總DNA含量增多，但每個細胞中DNA含量保持相對穩定；該過程中有機物總量減少，因為細胞一直通過呼吸消耗有機物但不從外界吸收。
1．(2020·海南?？谄谥?下列有關早期胚胎發育過程中各階段的敘述，錯誤的是(　　)
A．滋養層細胞將發育為胎膜和胎盤
B．內細胞團可發育成胎兒的各種組織
C．高等哺乳動物細胞的分化開始于桑葚胚階段
D．胚胎從透明帶中伸展出來的過程發生于囊胚階段
C　[囊胚階段沿透明帶內壁擴展和排列的滋養層細胞將發育為胎膜和胎盤，A正確；囊胚階段聚集在胚胎一端的內細胞團將來發育成胎兒的各種組織，B正確；高等哺乳動物細胞的分化開始于囊胚階段，桑葚胚階段還沒有發生細胞分化，C錯誤；囊胚進一步擴大，會導致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫作孵化，D正確。]
2．下圖表示高等動物的個體發育過程，下列說法正確的是(　　)
→→→→→
A．受精卵卵裂形成囊胚的過程中，每個細胞體積不斷增大
B．受精卵發育為桑葚胚的過程是在透明帶內完成的
C．在胚胎發育過程中，幼體所需要的原料全部來自卵黃
D．原腸胚是進行胚胎移植的最好時期
B　[受精卵形成囊胚的過程中，主要發生了卵裂，卵裂過程中，每個細胞的體積不斷縮小，細胞的總體積基本不變或略有縮小，A錯誤；受精卵發育為桑葚胚的過程是在透明帶內完成的，B正確；早期胚胎發育中所需原料來自卵黃，幼體所需原料主要來自母體，C錯誤；原腸胚時期細胞分化程度高，移植成功率很低，最好在此前進行移植，不同動物胚胎移植時間不同，如牛、羊一般在桑葚胚或囊胚階段移植，小鼠、家兔等要在更早階段進行，D錯誤。]
下表為不同動物受精卵發育成胚胎進入子宮的時間，依據下表分析回答
本案例考查學生的演繹與推理的科學思維能力和對實驗結果的交流與討論的能力。
(1)小鼠和牛的胚胎進入子宮時的時期分別是胚胎發育的什么時期？(科學思維)
(2)馬的胚胎進入子宮的時期可能是胚胎發育的什么時期？(科學思維)
(3)三種動物胚胎進入子宮時發育程度最高的是哪種動物？(科學思維)
提示：(1)小鼠和牛的胚胎進入子宮時的時期分別是胚胎發育的桑葚胚時期和16細胞的卵裂期。
(2)馬的胚胎進入子宮的時期可能是囊胚期。
(3)三種動物胚胎進入子宮時的發育程度最高的是馬。
[課堂小結]
知 識 網 絡 構 建 核 心 語 句 背 誦
1.精子獲能后才有受精能力；卵子發育到MⅡ期，才具備與精子受精的能力。2.受精過程在輸卵管內完成。3.防止多精入卵的兩道屏障：(1)透明帶反應。(2)卵細胞膜反應。4.雌、雄原核充分發育后，相互融合形成受精卵。5.囊胚細胞分化形成內細胞團和滋養層。內細胞團發育成胎兒的各種組織，滋養層發育成胎膜和胎盤。6.囊胚進一步擴大，導致透明帶破裂而孵化出來。
1．下列有關精子獲能的說法，正確的是(　　)
A．精子獲得受精的能量
B．精子獲能是在雄性動物生殖道內完成的
C．精子獲得受精的能力
D．精子獲得尾部擺動所需的能量
C　[精子獲能是指精子在雌性動物生殖道發生相應的生理變化獲得受精能力，而不是獲得能量，A錯誤；精子獲能是在雌性動物生殖道內完成的，B錯誤；精子獲能是指精子獲得受精的能力，而不是精子獲得尾部擺動所需的能量，C正確、D錯誤。]
2．卵子的成熟部位和受精部位分別是(　　)
A．卵巢、卵巢 B．卵巢、輸卵管
C．輸卵管、輸卵管 D．輸卵管、子宮
C　[卵子成熟和受精的部位均為輸卵管。]
3．(2020·吉林白城期末改編)下列關于體內受精過程的排序，正確的是(　　)
①受精卵第一次分裂開始　②釋放第二極體　③獲能后的精子與卵子相遇并釋放多種酶?、芫哟┰铰鸭毎ね獾慕Y構　⑤雌、雄原核的形成?、迌蓚€原核靠近，核膜消失
A．①②③④⑤⑥ B．③②④⑤⑥①
C．④⑤②①③⑥ D．③④②⑤⑥①
D　[體內受精的具體過程為③獲能后的精子與卵子相遇并釋放多種酶―→④精子穿越卵細胞膜外的結構―→精子入卵―→②卵子完成減數分裂Ⅱ并排出第二極體―→⑤雌、雄原核的形成―→⑥雌、雄原核靠近，核膜消失―→①受精卵第一次分裂開始，D正確。]
4．下列能正確表示高等動物早期胚胎發育順序的是(　　)
A．受精卵→卵裂期→原腸胚→囊胚→組織器官的分化
B．受精卵→卵裂期→原腸胚→組織器官的分化
C．受精卵→卵裂期→桑葚胚→原腸胚→幼體
D．受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原腸胚→組織器官的分化
D　[高等動物早期胚胎發育依次經過受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原腸胚→組織器官的分化。]
5．胚胎工程應用前景廣闊，請回答：
(1)胚胎工程是指對動物_____________所進行的多種顯微操作和處理技術，該技術包括__________、________和________等。
(2)防止多個精子和卵子受精的生理機制包括_____________。
(3)受精卵在________內形成后，即開始發育。胚胎發育早期的一段時間是在透明帶內進行的，這一時期稱為________，其顯著特點是胚胎的總體積________，發育到________時期，透明帶破裂，這一過程叫________，之后經________時期后分化形成組織器官。
[答案]　(1)生殖細胞、受精卵或早期胚胎　體外受精　胚胎移植　胚胎分割　(2)透明帶反應和卵細胞膜反應　(3)輸卵管　卵裂期　不增加　囊胚　孵化　原腸胚第2課時　胚胎工程技術及其應用
課標內容要求 核心素養對接
簡述胚胎工程包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等技術。 1．科學思維：以文字和圖示表示哺乳動物的體外受精和胚胎移植的過程。2．社會責任：說明體外受精、胚胎移植和胚胎分割技術在畜牧業生產中的應用。
一、胚胎工程技術
1．技術種類：體外受精、胚胎移植和胚胎分割。
2．意義：挖掘動物的繁殖潛力。
二、體外受精
基于體外受精技術的步驟，完成填寫：
(1)過程A為卵細胞的采集，從卵巢中獲取后需要培養到①MⅡ期才能具有受精的能力。
(2)精子的獲取過程中，采集的精液先進行②離心處理，然后再進行B精子獲能后才具有受精的能力。
(3)獲能的精子和成熟的卵子置于適當的培養液中共同培養，進行過程C體外受精。
(4)意義：
①提高動物繁殖能力的有效措施。
②為胚胎移植提供可用的胚胎。
三、胚胎移植
1．概念：是指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態相同的雌性動物體內，使之繼續發育為新個體的技術。
2．程序(以牛胚胎移植為例)
3．意義
(1)胚胎移植的優勢可以充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力。
①縮短供體的繁殖周期。
②使供體后代數是自然繁殖的十幾倍到幾十倍。
(2)胚胎移植作為胚胎工程的最終技術環節，還將推動胚胎工程其他技術的研究和應用。
四、胚胎分割
1．概念：采用機械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經移植獲得同卵雙胎或多胎的技術。
2．所需主要儀器設備：體視顯微鏡和顯微操作儀。
3．操作對象及要求：選擇發育良好、形態正常的桑葚胚或囊胚，將它移入盛有操作液的培養皿中，在顯微鏡下用分割針或分割刀分割。在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內細胞團均等分割。
4．意義
(1)可以促進優良動物品種的繁殖，產生的遺傳性狀相同(填“相同”或“不同”)的后代，是進行遺傳學研究的寶貴材料。
(2)在胚胎移植前，進行性別鑒定、遺傳病篩查等，對于人工控制動物性別、動物繁育健康后代具有重要意義。
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．為了獲得更多的卵母細胞，需用性激素對供體進行處理。 (×)
提示：為了獲得更多的卵母細胞，需用促性腺激素對供體進行處理。
2．受精卵發育到原腸胚階段才能進行胚胎移植。 (×)
提示：胚胎移植時應在原腸胚以前，一般在桑葚胚或囊胚階段，也可能在更早的時期。
3．胚胎移植一般應在同種的雌性供體和受體之間進行，因為兩者生理特征相近，易于成功。 (√)
4．胚胎移植時，供體母畜需要具備優良的遺傳性能。 (√)
5．胚胎分割時需將原腸胚的內細胞團均等分割。 (×)
提示：胚胎分割時需將囊胚的內細胞團均等分割。
6．利用胚胎分割技術可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎。 (√)
　胚胎移植
1．移植胚胎的來源及生殖方式
(1)核移植無性生殖
(2)體外受精有性生殖
(3)體內受精→沖卵→移植→有性生殖
2．胚胎移植的生理學基礎及意義
生理學基礎 意義
哺乳動物發情排卵后，同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的 為供體的胚胎移入受體提供相同的生理環境
哺乳動物的早期胚胎形成后，在一定時間內不會與母體子宮建立組織上的聯系，而是處于游離狀態 提供胚胎收集的基礎
受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發生免疫排斥反應 提供移入胚胎存活的基礎
供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯系，但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響 提供保留遺傳特性的基礎
3．胚胎移植時兩次激素的使用
(1)第一次用孕激素：對供、受體進行同期發情處理。
(2)第二次用促性腺激素：對供體進行超數排卵處理。
4．胚胎移植過程中的兩次檢查
(1)第一次檢查：在收集胚胎后，對胚胎進行質量檢查。
(2)第二次檢查：在胚胎移植后，對受體母牛進行妊娠檢查。
1．試管動物與克隆動物有什么不同？
提示：(1)生殖方式不同：試管動物屬于有性生殖，克隆動物屬于無性生殖。(2)培育的技術手段不同：試管動物需采用體外受精、胚胎移植等技術，克隆動物需采用核移植、胚胎轉移技術。(3)是否遵循遺傳定律：試管動物遵循遺傳定律，克隆動物不遵循遺傳定律。
2．超數排卵處理中為什么使用的是促性腺激素而不是性激素？
提示：性激素是由性腺產生并釋放的，長期使用外源性激素會導致性腺萎縮。促性腺激素由垂體產生并釋放，作用于性腺，可以促進排卵，并且不會使性腺萎縮。
1．(2019·江蘇高二期中)牛胚胎移植試驗的主要流程如下，下列相關敘述正確的是(　　)
①供體超數排卵→②配種→③胚胎收集→④________→⑤胚胎移植→⑥子代小牛
A．①過程需要注射有關激素，目的是獲得更多的卵母細胞并完成減數分裂
B．③過程是以哺乳動物早期胚胎與子宮建立了組織上的聯系為前提
C．④過程是“對胚胎進行質量檢查”，可移植的胚胎應發育到囊胚或原腸胚
D．⑤過程成功率的高低主要取決于供、受體生理狀況是否一致
D　[①過程為對供體進行超數排卵處理，需要注射促性腺激素，目的是誘發卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子，A項錯誤；哺乳動物的早期胚胎形成后，在一段時間內不會與母體子宮建立組織上的聯系，而是處于游離狀態，這就為③過程胚胎的收集提供了可能，B項錯誤；胚胎移植過程中可移植的胚胎應發育到桑葚胚或囊胚，C項錯誤；哺乳動物發情排卵后，不管是否妊娠，在一段時間內，同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的，這就為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環境，從而決定了⑤過程胚胎移植的成功率，D項正確。]
2．試管動物技術正廣泛應用于畜牧業生產。請根據試管牛的生產流程圖回答相關問題：
(1)①②過程分別表示________、________。
(2)對供體母牛的要求是_________________，通常母牛每次只排出一枚卵母細胞。
(3)在體外培養受精卵時，需要滿足以下條件：____________、營養、溫度和pH以及氣體環境。
(4)生產上常用______________期的胚胎進行②過程。
[解析]　(1)由題圖可知，①②過程分別表示體外受精、胚胎移植。(2)培育試管牛首先選擇遺傳性狀優良和生產能力強的母牛。(3)體外培養受精卵時，首先需要無菌、無毒的環境，防止被污染，還要有一定的營養物質，及適宜的外界環境條件。(4)等胚胎發育到桑葚胚或囊胚期時進行胚胎移植。
[答案]　(1)體外受精　胚胎移植　(2)遺傳性能和生產性能優秀　(3)無菌、無毒的環境　(4)桑葚胚或囊胚
　胚胎分割
1．胚胎分割的基礎
2．胚胎分割的實例(哺乳動物胚胎分割和性別鑒定)
3．注意問題
(1)分割要均等。分割囊胚的內細胞團時，一定要均等，若分割不均，會出現含內細胞團多的部分正常發育的能力強，少的部分發育受阻或發育不良，甚至不能發育。
(2)分割份數不能過多。分割的份數越多，每一份的細胞數會越少，不但難以做到均等分割，而且作為囊胚期的內細胞團的細胞所受的影響會越大。因此，分割的份數越多，技術難度會越大，移植后的恢復和發育的難度越大，移植成功率降低。
1．胚胎分割的對象是什么？選擇此時期的胚胎進行分割的原因是什么？
提示：桑葚胚或囊胚階段的胚胎。桑葚胚階段尚未出現細胞分化，具有全能性；囊胚階段的內細胞團具有全能性。
2．分割囊胚期的胚胎時為什么強調將內細胞團均等分割？而鑒定胚胎的性別做DNA分析時卻是取樣的滋養層？
提示：因為囊胚的內細胞團將來發育成胎兒的各種組織，滋養層發育成胎盤、胎膜。囊胚的內細胞團要均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發育。取滋養層細胞做DNA分析鑒定性別，不會影響胎兒的發育。
3．從后代核遺傳物質上分析，胚胎分割動物和克隆動物生殖方式相同嗎？
提示：相同。兩者都屬于無性繁殖。
1．(2020·河北邢臺月考)下列有關胚胎分割的敘述，錯誤的是(　　)
A．選擇發育良好、形態正常的桑葚胚或囊胚進行分割
B．對囊胚進行胚胎分割時要保證將內細胞團均等分割
C．胚胎分割產生的后代個體表型一定完全相同
D．胚胎分割可以看成動物的無性繁殖或克隆
C　[選擇發育良好、形態正常的桑葚胚或囊胚進行分割，A正確；對囊胚階段的胚胎分割時，要將內細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發展，B正確；表型由基因型和環境共同決定，胚胎分割產生的后代個體基因型相同，表型不一定完全相同，C錯誤；來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質，因此胚胎分割可以看作動物的無性繁殖或克隆，D正確。]
2．下圖為牛胚胎性別鑒定和分割示意圖，請據圖回答下列問題：
(1)填出圖中字母所代表的結構名稱：
A________；B________；C________；D________。
(2)寫出甲、乙、丙過程的技術名稱：
甲____________；乙____________；丙____________。
(3)進行乙過程時，所取的樣本是________。進行甲過程時，所使用的主要儀器設備是________________，本過程的技術關鍵是____________________。
(4)盡管胚胎分割技術在多種動物中取得成功，但仍然存在一些問題，同時很難取得同卵多胎，成功率最高的是________。
[解析]　(1)根據囊胚的結構可知圖中字母所代表的結構名稱分別是：A為囊胚腔，B為透明帶，C為滋養層，D為內細胞團。(2)圖中甲、乙、丙過程表示的技術分別是胚胎分割、做DNA分析性別鑒定、胚胎移植。(3)進行乙過程時，所采取的樣本是滋養層細胞；進行甲過程時，所使用的基本儀器是顯微操作儀和體視顯微鏡；本過程的技術關鍵是將內細胞團均等分割。(4)盡管胚胎分割技術在多種動物中已取得成功，但仍然存在一些問題，如剛出生的動物體重偏輕，毛色和斑紋上還存在差異等。同時很難取得同卵多胎，成功率較高的是同卵雙胎。
[答案]　(1)囊胚腔　透明帶　滋養層　內細胞團　(2)胚胎分割　做DNA分析性別鑒定　胚胎移植　(3)滋養層細胞　顯微操作儀和體視顯微鏡　將內細胞團均等分割　(4)同卵雙胎
下圖表示移植卵裂期胚胎和囊胚的流產率與受孕婦女年齡的關系，據圖思考回答：
本案例考查學生實驗設計和對實驗結果的交流與討論的能力。
(1)據圖分析實驗的自變量是什么？因變量是什么？(科學探究)
(2)分析實驗結果得出哪些結論？(科學探究)
提示：(1)實驗的自變量年齡和胚胎，因變量流產率。
(2)①卵裂期胚胎移植的成功率高于囊胚期胚胎移植的成功率。②受孕婦女年齡越大，胚胎移植的流產風險越高。
[課堂小結]
知 識 網 絡 構 建 核 心 語 句 背 誦
1.體外受精技術主要包括卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等過程。2.采集到的卵母細胞和精子要分別在體外進行成熟培養和獲能處理才能完成受精。3.胚胎移植實質上是早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。4.動物的胚胎只有移植到同種且生理狀態相同的雌性動物體內才能成功。5.胚胎移植的優勢是可以充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力。6.胚胎分割應選擇形態正常的桑葚胚或囊胚，在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內細胞團均等分割。
1．(2020·山東棗莊滕州一中高二月考)下列關于牛體外受精、胚胎工廠化生產的敘述中，正確的是(　　)
A．精子和卵子結合形成受精卵后即可移入母牛子宮
B．采集的卵母細胞應立即與精子共同放入培養液形成受精卵
C.成熟的卵子與處理后的精子相遇形成的受精卵需培養到一定階段才可移植
D．體外受精胚胎的工廠化生產是指胚胎發育和受精過程都在體外進行
C　[成熟的卵子與獲能的精子相遇形成的受精卵，需培養到一定階段(桑葚胚或囊胚)才可以移植，A項錯誤，C項正確；采集的卵母細胞需要培養成熟才能與獲能的精子結合，B項錯誤；體外受精胚胎的工廠化生產即受精過程和早期胚胎發育在體外進行，但移植后的胚胎發育過程在受體子宮進行，D項錯誤。]
2．(2020·河北滄州質檢)下列關于胚胎移植的優點，敘述錯誤的是(　　)
A．充分發揮雌性優良個體的繁殖能力
B．大大縮短了供體本身的繁殖周期
C．經移植可得到多個后代
D．胚胎移植可以提取藥物
D　[胚胎移植是指將雌性動物的早期胚胎，或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態相同的雌性動物的體內，使之繼續發育為新個體的技術。胚胎移植的意義：①加速育種工作和改良品種；②大量節省購買種畜的費用；③一胎多產；④保存品種資源和瀕危物種；⑤可充分發揮優秀個體的繁殖潛力，即縮短繁殖周期，增加一生繁殖的后代數量。綜上所述，D錯誤。]
3．胚胎分割是一種現代生物技術，關于這一技術的敘述正確的是(　　)
A．胚胎分割可以將早期胚胎任意分割成多份
B．胚胎分割技術可以獲得同卵雙胎或多胎
C．胚胎分割技術屬于有性生殖方式，因此不屬于克隆
D．胚胎分割技術可以分割任意時期胚胎
B　[胚胎分割常選擇桑葚胚或囊胚時期的胚胎，早期胚胎不能被任意分割成多份。胚胎分割可以看作動物無性繁殖或克隆的方法之一。]
4．表型不同的母牛生出基因型相同的小牛，產生這一結果最可能的原因是(　　)
A．試管動物培養 B．胚胎移植
C．胚胎分割移植 D．受精卵移植
C　[胚胎分割可以看作動物的無性繁殖或克隆的方法之一，供移植的胚胎來自同一個受精卵，這樣表型不同的母牛最可能生出基因型相同的小牛。]
5．下圖為胚胎移植過程示意圖，請回答以下問題。
(1)胚胎移植對甲、乙、丙牛的要求分別是________、________和________。丁牛為________。
(2)過程①②分別是________和________。
(3)欲得到更多的后代牛丁，可將收集得到的胚胎進行_______。
[解析]　(1)胚胎移植時所用的供體公牛和母牛均為優良牛，受體牛為普通牛即可。
(2)仔細觀察圖解，過程①②③分別為同期發情處理、胚胎移植和超數排卵。
(3)欲得到更多的后代牛丁，可將收集得到的早期胚胎進行胚胎分割。
[答案]　(1)優良母?！∑胀概！灹脊！∮袃r值的后代(優良牛)　(2)同期發情處理　胚胎移植　(3)胚胎分割　植物細胞工程與其他模塊相關知識的交匯點
[素能建構]
交匯點1　植物組織培養技術、植物體細胞雜交與必修課程模塊1分子與細胞中“細胞的分化”“細胞的全能性”和“細胞膜的流動性”交匯考查
(1)細胞全能性的原因是已分化的體細胞(或細胞核)具有本物種個體發育所需要的全部基因。
(2)植物組織培養——植物細胞的全能性。
(3)植物體細胞雜交——細胞膜的流動性和植物細胞的全能性。
交匯點2　植物組織培養技術、植物體細胞雜交與選擇性必修課程模塊1穩態與調節中“植物的激素調節”交匯考查
(1)植物激素中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素。
(2)植物組織培養的培養基中，生長素與細胞分裂素比例適中時，有利于愈傷組織的形成；生長素/細胞分裂素比例升高，有利于根的分化；生長素/細胞分裂素比例降低，有利于芽的分化。
交匯點3　植物體細胞雜交過程中原生質體的制備，與必修課程模塊1中“細胞壁的化學組成和結構”和“酶的專一性”交匯考查
(1)植物體細胞雜交時首先需要用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，說明植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠。
(2)本質：酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數酶是蛋白質。
(3)合成場所：若酶的成分是蛋白質，則其合成場所是核糖體。
(4)特性：具有專一性。
交匯點4　植物組織培養和植物體細胞雜交與必修課程模塊2中的“基因突變、染色體變異、染色體組、誘變育種、單倍體育種、多倍體育種”等交匯考查
(1)若將植物細胞A(染色體數為a)和植物細胞B(染色體數為b)雜交，經組織培養形成的雜種植物中體細胞染色體數為a＋b。
(2)花藥離體培養——單倍體育種——染色體數目變異。
(3)愈傷組織誘變處理——誘變育種——基因突變。
[對應練習]
1．將基因型為AaBb的水稻(具有24條染色體)的葉肉細胞通過無菌操作接入含有全部營養成分的培養基的試管中，在一定條件下形成試管幼苗，其過程如下圖所示：
―→
(1)圖中的①叫________，圖中的②叫________，②過程所需要的條件有____________________________。
(2)在形成愈傷組織的過程中，必須不斷地從培養基中獲得________、________和小分子有機物等營養物質。
(3)如果④是無病毒植株，則水稻的細胞應選用________或________細胞。其培養成的植株的基因型為________。
(4)如果某種細胞選用的是水稻花粉細胞，則④稱為________?；蛐涂赡苁莀____________。植株特點為________________，需用________處理，使其恢復正常體細胞染色體數，其基因型為___________________。
[解析]　(1)題圖表示植物組織培養過程，其中①表示脫分化，②表示再分化，②過程所需要的條件有光照、溫度、一定的營養物質和激素。
(2)植物組織培養的培養基中包含無機營養成分、有機營養成分、激素和瓊脂等，因此在形成愈傷組織的過程中，必須不斷地從培養基中獲得水分、無機鹽和小分子有機物等營養物質。
(3)如果④是無病毒植株，則應選用莖尖、根尖細胞，原因是這部分組織分生能力強，帶有的病毒少；④是基因型為AaBb的水稻植株的體細胞植物組織培養形成的，其基因型與該水稻植株相同，即為AaBb。
(4)如果某種細胞選用的是水稻花粉細胞，則④稱為單倍體?；蛐涂赡苁莂B、ab、Ab、AB，單倍體植株的特點為植株弱小，高度不育，需用一定濃度的秋水仙素處理，使得染色體數目加倍，其基因型為aaBB、aabb、AAbb、AABB。
[答案]　(1)脫分化　再分化　光照、溫度、一定的營養物質和激素　(2)水分　無機鹽　(3)莖尖　根尖　AaBb　(4)單倍體　aB、ab、Ab、AB　植株弱小，高度不育　秋水仙素　aaBB、aabb、AAbb、AABB
2．科學家利用植物體細胞雜交技術成功獲得了番茄—馬鈴薯雜種植株，為了便于雜種細胞的篩選和鑒定，科學家利用紅色熒光和綠色熒光分別標記番茄和馬鈴薯的原生質體膜上的蛋白質，其培育過程如圖所示：
(1)植物體細胞雜交依據的生物學原理有_______________。
(2)過程①常用的酶是__________________，細胞融合完成的標志是________________。
(3)在鑒定雜種原生質體時可用顯微鏡觀察，根據細胞膜表面熒光的不同可觀察到________種不同的原生質體，當觀察到_________________時可判斷該原生質體是由番茄和馬鈴薯的原生質體融合而成的。
(4)過程③和過程④依次為______________，過程④中的培養基常添加的植物激素是______________。
(5)若番茄細胞中有m條染色體，馬鈴薯細胞中有n條染色體，則“番茄—馬鈴薯”細胞在有絲分裂后期有__________條染色體。若雜種細胞培育成的“番茄—馬鈴薯”植株為四倍體，則此雜種植株的花粉經離體培養得到的植株屬于________倍體植株。
[解析]　(1)植物體細胞雜交就是將不同種植物的體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，再利用植物組織培養技術把雜種細胞培育成新的植物體的技術，所以植物體細胞雜交依據的生物學原理有細胞膜的流動性和植物細胞的全能性。
(2)過程①是去除植物細胞的細胞壁獲得原生質體，而植物細胞細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，依據酶的專一性，常用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁。細胞融合完成的標志是雜種細胞再生出新的細胞壁。
(3)依題意，科學家利用紅色熒光和綠色熒光分別標記番茄和馬鈴薯原生質體膜上的蛋白質，所以融合后根據細胞膜表面呈現熒光的不同可觀察到3種不同類型的原生質體：紅色熒光標記的番茄原生質體及其融合后的原生質體、綠色熒光標記的馬鈴薯原生質體及其融合后的原生質體、紅色熒光和綠色熒光共同存在的番茄與馬鈴薯的原生質體融合后所形成的原生質體。當觀察到融合的細胞表面既有紅色熒光又有綠色熒光時，可判斷該原生質體是由番茄和馬鈴薯的原生質體融合而成的。
(4)過程③表示將雜種細胞培育成愈傷組織，屬于植物組織培養過程中的脫分化；過程④表示將愈傷組織培育成植物體，該過程屬于再分化，培養基常添加的植物激素是生長素和細胞分裂素。
(5)雜種細胞的染色體數為融合前兩種細胞染色體數之和，即(m＋n)條。“番茄—馬鈴薯”細胞在有絲分裂后期，著絲粒分裂、姐妹染色單體分開，使得雜種細胞中的染色體數目加倍為2(m＋n)條。雜種植株的花粉經離體培養形成的植株屬于單倍體。
[答案]　(1)細胞膜的流動性、植物細胞的全能性
(2)纖維素酶和果膠酶　形成新的細胞壁
(3)3　融合的細胞表面既有紅色熒光又有綠色熒光
(4)脫分化和再分化　生長素和細胞分裂素
(5)2(m＋n)　單
　動物細胞工程與其他模塊相關知識的交匯點
[素能建構]
交匯點1　動物細胞培養與必修課程模塊1中“細胞的有絲分裂”“酶的專一性”“細胞膜的成分和功能”“細胞分化和細胞的全能性”等交匯考查，與選擇性必修模塊1中“內環境的成分和理化性質”交匯考查
(1)動物細胞培養的原理是細胞增殖。
(2)動物細胞之間有膠原蛋白、彈性蛋白、纖黏蛋白等成分，用胰蛋白酶處理，才能分解這些蛋白質。
(3)動物細胞貼壁生長是由于動物細胞膜上有糖蛋白，使細胞具有黏著性。培養的動物細胞出現接觸抑制說明細胞膜能進行細胞之間的信息交流，并將信息傳遞到細胞核。
(4)干細胞能夠增殖并分化成其他類型的細胞。
(5)動物細胞培養的培養液的成分和理化性質都與內環境相似。
交匯點2　動物體細胞核移植與必修課程模塊1中的“動物細胞核的全能性”，必修課程模塊2中“減數分裂”“細胞核遺傳和細胞質遺傳”等交匯考查
(1)體細胞核移植說明動物細胞的細胞核具有全能性。
(2)體細胞核移植中卵母細胞應培養到減數第二次分裂中期。
(3)克隆動物的細胞核基因來自供體細胞，細胞質基因來自供體細胞和卵母細胞。
交匯點3　動物細胞融合技術與單克隆抗體與必修課程中“細胞膜的結構特點”“癌細胞的特點”和選修課程模塊1中“體液免疫”等知識交匯考查
(1)動物細胞融合的原理是細胞膜的流動性。
(2)骨髓瘤細胞能夠無限增殖，具有癌細胞的特點。
(3)受到抗原刺激后動物體內的B淋巴細胞能夠增殖分化成為漿細胞，漿細胞能夠產生抗體。
[對應練習]
1．現今，禽流感疫情有逐漸蔓延的趨勢，有些國家還出現了人感染的病例?，F在，科學家們已陸續從病死的家禽和候鳥體內分離得到了H5N1亞型禽流感病毒，若要生產可以用于預防和治療禽流感的抗體，請根據下面的單克隆抗體制備過程示意圖回答有關問題：
(1)若A細胞是小鼠骨髓瘤細胞，則B細胞是取自____________體內的___________細胞，促進d過程的常用誘導劑是________或________。
(2)假設僅考慮某兩個細胞的融合，則可形成________種類型的C細胞。因此需用________培養基篩選出____________(填特點)的D細胞用于培養。D細胞的名稱是____________。
(3)目前注射禽流感疫苗是預防禽流感的一種措施。我們已經知道，決定禽流感病毒在人體細胞中增殖變化的物質是________，而決定其抗原特異性的物質位于________。據此分析制備禽流感疫苗的主要思路：_________________。
[解析]　(1)若A細胞是小鼠骨髓瘤細胞，則B細胞是已免疫的B淋巴細胞(漿細胞)，取自被H5N1亞型禽流感病毒感染的動物或人。促進d過程細胞融合常用的誘導劑是聚乙二醇(PEG)或滅活的病毒。
(2)假設僅考慮某兩個細胞的融合，則可形成3種類型的C細胞，分別是B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合成的雜交瘤細胞、B淋巴細胞相互融合形成的細胞、骨髓瘤細胞相互融合形成的細胞。因此需用選擇培養基篩選出D雜交瘤細胞，其特點是既能無限增殖又能產生特異性抗體。
(3)決定禽流感病毒在人體細胞中增殖變化的物質是病毒的RNA，而決定其抗原特異性的物質位于病毒的衣殼上。因此制備禽流感疫苗的主要思路是將禽流感病毒滅活或減毒(或利用基因工程技術生產禽流感病毒的衣殼蛋白)。
[答案]　(1)感染病毒的動物或人　已免疫的B淋巴　聚乙二醇(PEG)　滅活的病毒　(2)3　選擇　既能無限增殖又能產生特異性抗體　雜交瘤細胞　(3)病毒的RNA　病毒的衣殼上　將禽流感病毒滅活或減毒(或利用基因工程技術生產禽流感病毒的衣殼蛋白)
2．科學家通過轉基因技術獲得了含有人生長激素基因的奶牛，如果要加速轉基因奶牛的繁殖速度，可以對此轉基因奶牛進行克隆(如圖所示)。
(1)在進行細胞培養之前，要對取自轉基因奶牛的組織進行分離，形成單個細胞，這一過程中需要利用________酶處理。不能用纖維素酶與果膠酶的原因是______________。
(2)轉基因奶牛的克隆成功，說明動物的________具有全能性。
(3)將進行細胞培養的供體細胞注入去核的卵母細胞中，去掉卵母細胞細胞核的目的是______________________。
(4)將重組細胞在培養液中培養成的重組胚胎移入受體母牛體內，就會生出與供體奶牛遺傳性狀相同的犢牛，但也有可能出現性狀上的某些差異，原因可能是___________________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(5)利用體細胞核移植技術得到的克隆牛從生殖方式上看屬于________(填“有性生殖”或“無性生殖”)。
[解析]　(1)對動物組織進行分離，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理，才能形成單個細胞。因為酶具有專一性，所以植物細胞工程中的纖維素酶和果膠酶不能將動物細胞分開。(2)克隆動物的成功證明了動物細胞的細胞核具有全能性。(3)去掉卵母細胞的細胞核后，重組細胞的遺傳物質主要來自供體細胞的細胞核，其性狀主要由供體細胞的細胞核物質決定。(4)由重組細胞發育而來的犢牛與供體牛的性狀不完全相同，因為重組細胞的遺傳物質主要來自供體細胞核，少量來自卵母細胞的細胞質，性狀還受到環境的影響。(5)體細胞核移植沒有經過兩性生殖細胞的結合，所以從生殖方式上來看屬于無性生殖。
[答案]　(1)胰蛋白(或膠原蛋白)　酶具有專一性
(2)細胞核　(3)使犢牛的性狀主要由供體細胞核物質決定　(4)①生物的性狀受到細胞核和細胞質物質的共同控制；②生物的性狀還受環境因素的影響　(5)無性生殖
　胚胎工程與其他模塊知識的交匯點
[素能建構]
交匯點1　胚胎工程的理論基礎與必修課程模塊2中的“減數分裂、受精作用”和必修課程模塊1中“細胞分裂、細胞分化”交匯考查
(1)減數第一次分裂的主要特征：同源染色體先聯會，后分離；結果導致染色體數目減半。
(2)減數第二次分裂的主要特征：染色體不再復制；每條染色體的著絲粒分裂，姐妹染色單體分開，分別移向細胞兩極。
(3)受精作用使受精卵中的染色體數目又恢復到體細胞的染色體數目，減數分裂和受精作用對于維持每種生物前后代體細胞中染色體數目的恒定，對于生物的遺傳和變異，都是十分重要的。
(4)在個體發育中，由一個或一種細胞增殖產生的后代，在形態結構和生理功能上發生穩定性差異的過程叫細胞分化。細胞分化的原因是細胞內基因進行了選擇性表達。
交匯點2　胚胎工程技術及應用與選擇性必修模塊1中“免疫調節”交匯考查
(1)免疫類型：人體的免疫分為非特異性免疫和特異性免疫，特異性免疫又包括體液免疫和細胞免疫。
(2)抗原：能夠引起機體產生特異性免疫反應的物質。
(3)免疫過程：
①體液免疫：B細胞受抗原刺激后增殖、分化，大部分分化為漿細胞，產生抗體，少部分分化為記憶細胞。
②細胞免疫：細胞毒性T細胞受抗原刺激后，分化形成新的T細胞，細胞毒性T細胞裂解被抗原入侵的宿主細胞。
[對應練習]
1．中山大學眼科中心主任葛堅領導的研究小組培育成了猴鼠嵌合體——“猴鼠”，期待將成果用于人體角膜等組織或器官的移植?；卮鹣铝袉栴}：
(1)人體器官移植面臨的主要問題有供體器官短缺和________，目前臨床上通過應用免疫抑制劑抑制________的增殖來提高器官移植的成活率。
(2)①過程中，培養基需通過______________來保證無菌、無毒環境，然后加入誘導因子，作用是________________。再將皮膚干細胞注入小鼠囊胚的________部位，最終培養成組織或器官。
(3)實驗中雌鼠和代孕母鼠需要同時注射激素，在操作上稱為____________。②過程中，所選代孕母鼠應滿足的條件是________________。
(4)研究發現猴鼠嵌合體的器官可替代人體器官，但其表面的某些抗原決定簇仍可引起排異。為此，科學家在猴鼠嵌合體基因組中，導入某些調節因子對器官進行改造并取得成功，所導入調節因子的作用是____________________。
[解析]　(1)人體器官移植面臨的主要問題有供體器官短缺和免疫排斥，目前臨床上通過應用免疫抑制劑抑制T細胞的增殖來提高器官移植的成活率。
(2)①過程中，培養基需通過添加一定量的抗生素并定期更換培養液來保證無菌、無毒環境，然后加入誘導因子，作用是促使皮膚細胞恢復分裂增殖能力。再將皮膚干細胞注入小鼠囊胚的內細胞團部位，最終培養成組織或器官。
(3)實驗中雌鼠和代孕母鼠需要同時注射激素，在操作上稱為同期發情處理。②過程中，所選代孕母鼠應滿足的條件是同種、健康、生理狀態相同的其他雌鼠。
(4)研究發現猴鼠嵌合體的器官可替代人體器官，但其表面的某些抗原決定簇仍可引起排異。為此，科學家在猴鼠嵌合體基因組中，導入某些調節因子對器官進行改造并取得成功，所導入調節因子的作用是抑制抗原決定簇基因的表達。
[答案]　(1)免疫排斥　T細胞　(2)添加一定量的抗生素并定期更換培養液　促使皮膚細胞恢復分裂增殖能力　內細胞團　(3)同期發情處理　同種、健康、生理狀態相同的其他雌鼠　(4)抑制抗原決定簇基因的表達
2．某課題組為解決本地純種牛產奶量低的問題，引進了含高產奶基因但對本地適應性差的純種公牛。
(1)擬進行如下雜交：
A(具高產奶基因的純種)×♀B(具適宜本地生長基因的純種)―→C
選擇B作為母本，原因之一是胚胎能在母體內正常_______。若C中的母牛表現為適宜本地生長，但產奶量并未提高，說明高產奶是_______性狀。為獲得產奶量高且適宜本地生長的母牛，根據現有類型，最佳雜交組合是_______，后代中出現這種母牛的概率是_______(假設兩對基因分別位于不同對常染色體上)。
(2)用以上最佳組合，按以下流程可加速獲得優良個體。
精子要具有受精能力，需對其進行________處理；卵子的成熟在過程________中完成。在過程④的培養基中含有葡萄糖，其作用是________。為篩選出具有優良性狀的母牛，過程⑤前應鑒定胚胎的__________。子代母牛的優良性狀與過程________的基因重組有關。
[解析]　(1)用具有適宜本地生長基因的純種母牛作母本的原因之一是胚胎能在母體內正常生長發育。設控制產奶量高低的基因分別用T、t表示，控制適應性強弱的基因分別用R、r表示。雜交后代C中的母牛表現為適應性強但產奶量并未提高，說明高產奶、低適應性均為隱性性狀，則推導出A的基因型為ttrr，B的基因型為TTRR，C的基因型為TtRr。通過回交，即C牛與A牛雜交(TtRr×ttrr)，獲得高產奶量且適應性強的母牛的概率為1/2×1/2×1/2＝1/8。
(2)在體外受精過程中，從供體公牛獲得的精子經獲能處理后，才具有受精能力。從供體母牛采集的卵子經培養達到MⅡ中期后在與精子受精過程中最終成熟。由于受精作用的隨機性，為篩選出具有優良性狀的母牛，在胚胎移植前應鑒定胚胎的性別、是否具有高產奶基因和適應本地生長的基因。由于公牛為隱性純合子，所以子代母牛的優良性狀與供體母牛減數分裂產生卵子的過程中的基因重組有關。
[答案]　(1)生長發育　隱性　A×♀C　1/8　(2)獲能　③　供能　性別、高產奶和適宜本地生長的基因?、?/p>

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