第2章細(xì)胞工程

第1節(jié)植物細(xì)胞工程

01植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)

1.P36從社會(huì)中來：其芽葺葺，其葉青青，猶綠衣郎，挺節(jié)獨(dú)立，可敬可幕。迨夫花開，凝晴滾露，萬態(tài)千妍，蒸

風(fēng)自來，四坐芬郁，豈非入蘭室乎!豈非有國香乎!”這是我國歷史上第一部蘭譜一《金漳蘭譜》(宋.趙時(shí)庚)

中對(duì)蘭花的一段描述。從古至今，我國人民都把蘭花看作高潔、典雅的象征，很多人喜歡養(yǎng)蘭花。但是，

蘭花種子通常發(fā)育不全，在自然條件下萌發(fā)率極低;傳統(tǒng)分株繁殖的方法又存在繁殖周期長(zhǎng)、繁殖率低等問

題，如果靠自然繁殖，蘭花的價(jià)格可想而知了。如何能讓名貴的蘭花大量、快速地繁殖，從而走入尋常百

姓家呢？

2.P36探究?實(shí)踐：菊花的組織培養(yǎng)

(1)接種34d后，檢查外植體的生長(zhǎng)情況，統(tǒng)計(jì)有多少外植體被污染，有多少能正常生長(zhǎng)，并分析它們被污

染的原因。根了嗎？

(2)你培養(yǎng)出愈傷組織了嗎？如果培養(yǎng)出來了，從剛接種的外植體到長(zhǎng)出愈傷組織經(jīng)歷了多少天?這些愈傷組

織進(jìn)?步分化出芽和

(3)觀察外植體的分化情況，填好結(jié)果記錄表，并及時(shí)分析結(jié)果。

(4)你培育的幼苗移栽到露地后，能夠正常生長(zhǎng)嗎？

3.P38練習(xí)與應(yīng)用

一、概念檢測(cè)

1.下圖是利用甲、乙兩種植物的各自優(yōu)勢(shì)，通過植物細(xì)胞工程技術(shù)培育高產(chǎn)、耐鹽的雜種植株的實(shí)驗(yàn)流程圖。

下列有關(guān)敘述，錯(cuò)誤的是（）

甲枕物細(xì)陽??/甲原生殖體PEG

A.進(jìn)行a處理時(shí)能用胰蛋白酶乙植物細(xì)胞/處理.乙原生磯體法導(dǎo)?

B.b是誘導(dǎo)融合后得到的雜種細(xì)胞

珊鵬分裂

C.c是培養(yǎng)后得到的具有耐鹽性狀的幼芽

用帕捷濃度為0.6%的

進(jìn)行選擇時(shí)要將植株種在高瑟環(huán)境中口的植株意傷蛆織

D.d選杼固體用養(yǎng)用培養(yǎng)

2.科學(xué)家在制備原生質(zhì)體時(shí)，有時(shí)使用蝸牛消化道提取液來降解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁。據(jù)此分析，蝸牛消化道

提取液中可能含有什么成分？

二、拓展應(yīng)用

“番茄一馬鈴薯”雜種植株沒有如科學(xué)家所想象的那樣，地上結(jié)番茄，地下長(zhǎng)馬鈴薯，這是為什么?

02植物細(xì)胞工程的應(yīng)用

4.P38到社會(huì)中去：市場(chǎng)上有一種叫作“手指植物''的工藝品受到很多人的歡迎。這些“手指植物”通常培育在

裝有彩色固體培養(yǎng)基的小玻璃瓶中，只要保證充足的光照和適宜的溫度，不需要額外補(bǔ)充水分或營養(yǎng)物質(zhì)，

它們就能在玻璃瓶中生長(zhǎng)三四個(gè)月之久。學(xué)習(xí)了本節(jié)課之后，你也可以嘗試制作“手指植物”。如果有商店正

在出售這種植物，你還可以做個(gè)市場(chǎng)調(diào)查，了解它們的銷售情況和經(jīng)濟(jì)效益，分析它們?yōu)槭裁词軞g迎，并

寫出調(diào)查報(bào)告。

5.P42練習(xí)與應(yīng)用

一、概念檢測(cè)

1.判斷下列表述是否正確。

(I)用花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株和用秋水仙素處理萌發(fā)幼苗得到多倍體植株，都需要用到植物培養(yǎng)技術(shù)。

()

⑵細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)主要是利用促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)的培養(yǎng)條件，提高了單個(gè)細(xì)胞中次生代謝物的含量。()

2.生產(chǎn)中培育香蕉脫毒苗常用的方法是()

A.人工誘導(dǎo)基因突變B.選擇優(yōu)良品種進(jìn)行雜交C.進(jìn)行遠(yuǎn)緣植物體細(xì)胞雜交D.取莖尖分生組織進(jìn)行

組織培養(yǎng)

二、拓展應(yīng)用

1.紫色非甜.玉米(基因型為AASuSu)和白色甜玉米(基因型為asusu)雜交(Su和su代表對(duì)等位基因)，得到的

F(AaSusu)再進(jìn)行自交，R,會(huì)有紫色甜玉米的表型產(chǎn)生。如果運(yùn)用常規(guī)育種方法，應(yīng)該如何篩選出純合的紫

色甜玉米?如果利用花藥培養(yǎng)的技術(shù)，又應(yīng)該怎樣做呢?請(qǐng)你設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的思路。

2.甜葉菊是一種菊科植物，植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右，而它的熱量卻很低，所以它逐漸

成為一些用糖行業(yè)歡迎的新糖源。甜口I,菊的種子小，發(fā)芽率低，種子繁殖遺傳性狀不穩(wěn)定;而桿插植株的根

系弱,且需要原始材料多，這些都會(huì)限制甜葉菊的生產(chǎn)。假如你是某甜葉菊生產(chǎn)公司的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，該公司

當(dāng)前運(yùn)行狀況良好，但一直未能解決種子發(fā)芽率低的問題。為了提高公司的甜葉菊繁育效率，你應(yīng)該如何

作出決策，并請(qǐng)說出理由。

第2節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程

01動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)

LP#從社會(huì)中來：在治療大面積燒傷時(shí)，通常采用的方法是取燒傷病人的健康皮膚進(jìn)行自體移植。但對(duì)這

樣的病人來說，自體健康皮膚非常有限，使用他人皮膚來源又不足，而且會(huì)產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)。那么，怎

（2）皿果誘導(dǎo)iPS細(xì)胞定向分化為生殖細(xì)胞的技術(shù)發(fā)展成熟，該技術(shù)可能會(huì)有哪些應(yīng)用？又可能帶來哪些問題?

02動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)與單克隆抗體

5.P49旁欄思考題：19世紀(jì)30年代，科學(xué)家曾在患肺結(jié)核、天花和麻疹等疾病的病人的病理組織中觀察到

多核細(xì)胞。如何解釋這?現(xiàn)象？ADC

6*5。思考?討論：?jiǎn)慰寺】贵w的應(yīng)用

（1）ADC的抗體和藥物各具有什么作用?

ADC的件川機(jī)制示意圖

（2）除了細(xì)胞毒素，還有哪些物質(zhì)理論上可以作為ADC偶聯(lián)的藥物?

（3）單克隆抗體診斷試劑盒和ADC在臨床應(yīng)用上各具有什么優(yōu)勢(shì)?

（4）單克隆抗體在臨床上還有哪些應(yīng)用?你可以課后搜集資料，然后以“單克隆抗體在臨床上的應(yīng)用”為主題,

出一期黑板報(bào)或制作電子板報(bào)宣傳相關(guān)知識(shí)。

6.R］練習(xí)與應(yīng)用

一、概念檢測(cè)

1.下列關(guān)于動(dòng)物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交比較的敘述，錯(cuò)誤的是（）

A.它們的原理都涉及細(xì)胞膜的流動(dòng)性B.都可以用也融合法或PEG融合法誘導(dǎo)融合

C.融合前都需用纖維素酶或果膠酶處理細(xì)胞D.前者主要為了獲得細(xì)胞產(chǎn)品，后者主要為了獲得雜種

植株

2.科學(xué)家以SARS病毒的核衣殼蛋白為抗原，制備出了單克隆抗體。下列相關(guān)敘述，正確的是（）

A.利用該單克隆抗體可以診斷是否感染SARS病毒

B.體外培養(yǎng)單個(gè)B淋巴細(xì)胞可以獲得針對(duì)SARS病毒的單克隆抗體

C.將等量B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞混合，.經(jīng)誘導(dǎo)后融合的細(xì)胞即為雜交瘤細(xì)胞

D.將純化的核衣殼蛋白反復(fù)注射到小鼠體內(nèi)，從小鼠血清中分離出的抗體為單克隆抗體

二、拓展應(yīng)用

假如你掌握了動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù),你想用這種技術(shù)來解決什么問題?解決這一問題的大致思路是怎樣的?這樣

做會(huì)有什么風(fēng)險(xiǎn)?請(qǐng)查閱相關(guān)資料，完善自己的思路，并形成文字報(bào)告，與同學(xué)交流。

03動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物

LP”思考?討論：有關(guān)體細(xì)胞核移植的問題

（1）在將體細(xì)胞的核移植到卵母細(xì)胞之前，為什么必須先對(duì)卵母細(xì)胞進(jìn)行去核操作？

（2）你認(rèn)為用上述體細(xì)胞核移植技術(shù)培育的克隆動(dòng)物，是對(duì)體細(xì)胞供體動(dòng)物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎?為什么?

（3）體細(xì)胞核移植技術(shù)與誘導(dǎo)iPS細(xì)胞相比，有什么相似或不同之處?請(qǐng)你預(yù)測(cè)它們應(yīng)用前景的差異。

2.巴5到社會(huì)中去：

提示：根據(jù)查閱資料了解的信息，分析回答問題。（P55）

3.R5練習(xí)與應(yīng)用

一、概念檢測(cè)

I.假設(shè)世界上最后一頭野驢剛死亡，以下使它“復(fù)生”的方案中可行的是（）

A.將野驢的基因?qū)爰殷H的受精卵中，培育出新個(gè)體

B.將野驢的體細(xì)胞取出，利用組織培養(yǎng)培育出新個(gè)體

C.將野驢的體細(xì)胞兩兩融合，再經(jīng)組織培養(yǎng)培育出新個(gè)體

D.將野驢的體細(xì)胞核移植到家驢的去核卵母細(xì)胞中，經(jīng)孕育培育出新個(gè)體

2.2017年，某國批準(zhǔn)了首例使用細(xì)胞核移植技術(shù)培育“三親嬰兒”的申請(qǐng)。其培育

過程可選用如下技術(shù)路線。據(jù)圖分析下列敘述，錯(cuò)誤的是（）6艮

A.該技術(shù)涉及動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞核移植等操作

B.該技術(shù)可避免母親的線粒體遺傳病基囚傳遞給后優(yōu)

C.捐獻(xiàn)者攜帶的紅綠色育基因能夠遺傳給“三親嬰兒”母皿”O(jiān)*（&靠M

D“三親嬰兒”同時(shí)擁有自己父親、母親及卵母細(xì)胞捐獻(xiàn)者的部分基因

二、拓展應(yīng)用

殳精用

1.大熊貓是我國的國寶。盡管我國政府采取了許多保護(hù)措施，但由于大熊貓的

繁殖能力低，幼仔成活率也低，它的數(shù)量仍然非常少。有科學(xué)家嘗試采用體細(xì)胞核移植技術(shù)來克隆大熊貓。

請(qǐng)你結(jié)合本節(jié)所學(xué)內(nèi)容并搜集相關(guān)資料了解這方面的研究進(jìn)展。也有人不贊成進(jìn)行克隆大熊貓的研究，認(rèn)

為保護(hù)大熊貓的最好措施就是保護(hù)現(xiàn)有大熊貓及其生存環(huán)境，對(duì)此你有什么看法？

2.2003年，世界上第一只用體細(xì)胞克隆的動(dòng)物多利，因患有嚴(yán)重的肺部疾病被實(shí)施了安樂死。它只活了7

歲，而普通綿羊的平均壽命在12歲左右。多利的死亡引發(fā)了關(guān)于克隆動(dòng)物是否早衰的爭(zhēng)論。一些研究者認(rèn)

為，克隆動(dòng)物的端粒比較短，基因表達(dá)不正常，早衰是種必然現(xiàn)象。另一些研究者則認(rèn)為，克隆動(dòng)物的遺

傳物質(zhì)是正常的，日前發(fā)現(xiàn)的早衰跡象是在克隆過程中的一再技術(shù)問題造成的;或者克隆動(dòng)物在發(fā)育過程中

出現(xiàn)了變異，早衰只是偶然現(xiàn)象。請(qǐng)你搜集資料，尋找支持各方觀點(diǎn)的研究證據(jù)。你也可以調(diào)查克隆動(dòng)物

存在的其他問題，并說明科學(xué)家是如何解決這些問題的。

第3節(jié)胚胎工程

01胚胎工程的理論基礎(chǔ)

1.汽6從社會(huì)中來：我國對(duì)奶類的總需求量很大，但與奶業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比，我國奶牛的單產(chǎn)水平還存在一

定差距。奶牛品種是影響產(chǎn)奶量的主要因素之一，而引進(jìn)一頭成年奶牛往往需要數(shù)萬元，高昌的價(jià)格使得

靠大量引進(jìn)優(yōu)良品種來提高產(chǎn)量不太可行。能不能讓引進(jìn)的良種奶牛快速、大量繁殖呢?遺憾的是，牛的生

育率很低，一頭母牛一胎一般只產(chǎn)一頭犢牛，一生約生育四五次。如何解決這個(gè)難題呢？

2.P59思考?討論：不同動(dòng)物受精卵發(fā)育的比較

幾種動(dòng)物受精印發(fā)可及其進(jìn)入子宮的時(shí)間表

進(jìn)入子客時(shí)受精卵的

受精即發(fā)肓的時(shí)間

動(dòng)物/h發(fā)音天畋和發(fā)育階段

加兵

2細(xì)身4細(xì)矍8細(xì)就16細(xì)旗桑復(fù)任天發(fā)育階及

小區(qū)24~3838~5050~6060?7068~803桑莖疑

編單36?38424867-72963~416細(xì)施

瘠21?5151?6666?7290~110110~1142-2.54~6爾庵

馬2430~3650?607298~1066囊胚

牛27?4244~6546~9096~120120?)444~58~16細(xì)施

注：馬、牛為排卵后時(shí)間,其他動(dòng)物為交配后時(shí)間e

（1）表中哪種動(dòng)物的胚胎在進(jìn)入子宮時(shí)發(fā)育程度最高?

（2）將體外培養(yǎng)的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時(shí)，應(yīng)選擇至少發(fā)育到什么階段的胚胎?如果換成牛又該怎樣

處理？

（3）為什么說關(guān)于動(dòng)物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會(huì)為胚胎工程提供理論基礎(chǔ)？請(qǐng)結(jié)合所學(xué)習(xí)的內(nèi)容

舉例說明。

3.P59練習(xí)與應(yīng)用

一、概念檢測(cè)

1.判斷下列表述是否正確。

（1）在自然條件下，受精是在雌性動(dòng)物的子宮中完成的.（）

⑵精子需要獲能才能與卵子結(jié)合，而卵子一經(jīng)排出就具備受精能力。（）

（3）胚胎發(fā)育的場(chǎng)所是輸卵管和子宮。（）

2.下列有關(guān)哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育的敘述，錯(cuò)誤的是（）

A.在桑甚胚階段，胚胎的內(nèi)部開始出現(xiàn)含有液體的腔

B.胚胎干細(xì)胞是一類未分化的細(xì)胞，可以從早期胚胎中分離獲得

C.美甚胚的細(xì)胞一般都具有全能性，囊胚的細(xì)胞逐漸分化

D.受精卵早期分裂時(shí)，胚胎中細(xì)胞數(shù)目不斷增加，但胚胎的總體積并不增加

二、拓展應(yīng)用

1.精母細(xì)胞在變成精了的過程中，很多結(jié)構(gòu)會(huì)消失，而細(xì)胞核與線粒體都保留了下來，請(qǐng)嘗試用你所了解的

哺乳動(dòng)物受精的相關(guān)知識(shí)來解釋這一現(xiàn)象。

2.精子在雌性動(dòng)物的生殖道內(nèi)是如何獲能的?除了教材中介紹的，防止多精入卵的機(jī)制還有哪些?感興趣的話,

請(qǐng)通過查閱相關(guān)資料或請(qǐng)教專家來進(jìn)行了解。關(guān)于受精作用，你還能提出其他問題嗎？

02胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用

LP62思考?討論：胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)

(1)將檢驗(yàn)合格的胚胎移植到任何一個(gè)受體的子宮內(nèi)，胚胎都能正常發(fā)育嗎？如果不能，在胚胎移植前應(yīng)

該對(duì)受體進(jìn)行怎樣的處理？

(2)受體會(huì)不會(huì)對(duì)來自供體的胚胎發(fā)生免疫排斥反應(yīng)?

(3)胚胎移植后，經(jīng)受體孕育的后代，其遺傳特性與供體還是受體保持致?為什么?

(4)胚胎移植實(shí)質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件卜.空間位置的轉(zhuǎn)移。你認(rèn)為這樣的概括正確嗎？為什

么？

2.Py到社會(huì)中去：荷斯坦奶牛的產(chǎn)奶量很高。某良種公司引進(jìn)了純種荷斯坦奶牛，并用胚胎分割技術(shù)繁育

了良種荷斯坦奶牛群體。如果你是一名科技專欄的記者，現(xiàn)在需要寫一篇關(guān)于用胚胎分割技術(shù)繁育良種奶

牛的報(bào)道，請(qǐng)寫出你準(zhǔn)備向胚胎工程專家提出的三個(gè)問題，然后與其他同學(xué)交換問題，再以訪談錄的形式

回答他提出的問題(可通過查閱網(wǎng)絡(luò)、書籍.上的資料或向?qū)＜艺?qǐng)教等方式解決自己回答不出的問題).

3.Pa練習(xí)與應(yīng)用

一、概念檢測(cè)

1.體外受精和胚胎移植都是在醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，上應(yīng)用較多的胚胎工程技術(shù)。判斷卜列相關(guān)表述是否正確。

(1)采集來的卵母細(xì)胞和精子可以直接用于體外受精。()

(2)經(jīng)胚胎移植產(chǎn)生的后代，其遺傳特性與受體保持一致。()

(3)進(jìn)行胚胎移植前，要對(duì)供體和受體進(jìn)行免疫檢查，以防止發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。()

2.杜泊羊以其生長(zhǎng)速度快、肉質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，成為受廣大消費(fèi)者喜歡的綿羊品利％科研工作者通過胚胎工程快

速繁殖杜泊羊的流程如下圖所示。?生杜濟(jì)攀.哪卅旭也

(1)請(qǐng)將圖中括號(hào)內(nèi)的內(nèi)容補(bǔ)充完整。A文精卵

雄性社沼羊-"二》精f

()

(2)為了獲得數(shù)量較多的卵母細(xì)胞，可以對(duì)雌性杜泊羊進(jìn)行怎樣的處分找7...()

理，)杜^羊-------與京呈通■-----------早期胚肺

(3)在進(jìn)行體外受精操作之前，還要對(duì)獲得的卵母細(xì)胞和精子進(jìn)行怎樣的處理?

二、拓展應(yīng)用

北方白犀牛曾經(jīng)廣泛分布于非洲中部等地，但由于猖撅的盜獵和自然棲息地的喪失，它們的數(shù)量不斷減少。

2018年3月，世界.上最后頭雄性北方白犀牛去世，該物種僅剩下兩頭雌性。在此之前，研究人員設(shè)法保存

了北方白犀牛的精子。請(qǐng)回答下列問題。

(1)我們可以使用哪些現(xiàn)代生物技術(shù)來人工繁育北方向犀牛?運(yùn)用這些技術(shù)一定能繁育成功嗎?請(qǐng)說出你的理

由。

(2)如果繁育成功，這樣人工繁育的種群與野生種群相比，有什么區(qū)別?

(3)如果繁育不成功，這一物種將永遠(yuǎn)從地球上消失，從中我們能得到怎樣的教訓(xùn)I?

3.P的復(fù)習(xí)與提高

1.若下圖表示細(xì)胞工程操作中的某些過程，請(qǐng)回答下列問題。

A.B如果A.B分別是白菜和甘藍(lán)的原生質(zhì)體，則C細(xì)胞再生出細(xì)胞壁后需要通過什么技術(shù)才能發(fā)育成雜種

植株“白菜甘藍(lán)”?若白菜和甘藍(lán)朵交產(chǎn)生了子代，該子代是否可育?為什么？

(2)若該圖表示抗丙肝病毒的單克隆抗體制備過程中的一環(huán)，A細(xì)胞是小鼠骨髓瘤細(xì)胞。則B細(xì)胞表示什么?

符合要求的C細(xì)胞應(yīng)具有哪些特點(diǎn)？

A.B如果A.B分別是取自優(yōu)良奶牛的卵細(xì)胞和精子。在進(jìn)行體外受精時(shí)。般要把A細(xì)胞培養(yǎng)到什么時(shí)期？B細(xì)

胞則要經(jīng)過什么處理才能與A細(xì)胞結(jié)合為受精卵？

2.2015年10月，我國科學(xué)家居呦呦因發(fā)現(xiàn)青菌素可以有效降低瘧疾患者的死亡率而獲得了諾貝:爾生理學(xué)或

醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。青蒿素類藥物的市場(chǎng)需求很大，請(qǐng)你根據(jù)所學(xué)內(nèi)容及以下信息，提出一條提高青葛索類藥物產(chǎn)量

的研究思路。

(1)青蒿素的衍生物雙氯青蒿素也是很好的抗瘧疾藥物，并且它的藥物活性比青葛素的高很多；

(2)青蒿素是從黃花葛中提取的，在黃花蒿產(chǎn)生青蒿素的代謝過程中。某些酶(如FPSIW)起決定性作用：

(3)野生黃花蒿在生長(zhǎng)過程中，處于花蕾期時(shí)體內(nèi)青離索含量最高；

(4)研究人員在對(duì)黃花蒿進(jìn)行組織培養(yǎng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)它的重傷組織中沒有青藍(lán)素，但是由愈傷組織再分化形成的

芽和苗中均有青蒿素：

(5)四倍體黃花蒿體內(nèi)青蒿素的含最比二倍體高38%,但四倍體植株比二倍體植株矮小很多。

3.在章首頁中介紹的體細(xì)胞克隆猴的培育過程中，我國科學(xué)家經(jīng)過多年的反復(fù)試驗(yàn)，可