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第17讲细胞工程、胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题-2-一、细胞工程1.容易混淆的三种细胞——杂种细胞、重组细胞和杂交细胞(1)杂种细胞:植物体细胞杂交过程中,两种细胞去掉细胞壁之后形成的原生质体融合,融合的原生质体出现细胞壁之后形成的细胞叫杂种细胞。(2)重组细胞:体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞之后形成的细胞叫重组细胞。(3)杂交细胞:动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞。-3-2.从结果分析克隆技术的原理(1)植物体细胞杂交植物体细胞杂交包含两个过程:一是植物细胞融合;二是杂种细胞的植物组织培养。其最终结果是形成杂种植株,产生一个生物体。因此,植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和细胞的全能性。(2)动物细胞融合动物细胞融合形成杂交细胞,杂交细胞进行细胞培养,获得大量的克隆细胞,但没有形成生物体。因此,动物细胞融合的原理是细胞增殖和细胞膜的流动性,不包括细胞的全能性。-4-3.细胞工程的几个流程图的比较(1)植物组织培养-5-(2)植物体细胞杂交-6-(3)核移植(4)动物细胞培养-7-(5)动物细胞融合-8-(6)单克隆抗体的制备-9-二、胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题1.早期胚胎发育过程的分析-10-2.胚胎工程的操作流程-11-胚胎移植是有性生殖还是无性生殖,取决于胚胎是由受精卵发育而成的,还是由核移植技术形成的重组细胞发育而成的,或经胚胎分割形成的胚胎发育而成的。-12-3.胚胎工程中常考的6个“两”(1)两种标志①受精的标志:卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体。②受精完成的标志:雌雄原核融合完成。(2)胚胎移植过程中两次使用激素①对供受体进行同期发情处理。②用于供体的超数排卵。(3)胚胎移植过程中两次检查①对收集的胚胎进行检查。②对受体是否妊娠进行检查。-13-(4)两次冲卵①胚胎移植过程冲出的是早期胚胎。②体外受精过程冲出的是卵母细胞。(5)可移植或分割的胚胎的两个时期:桑椹胚和囊胚。(6)胚胎干细胞的两个来源:早期胚胎和原始性腺。-14-4.胚胎工程各技术间的关系-15-考点一考点二细胞工程考向1植物细胞工程1.(2019全国Ⅱ理综)植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比,这种微型繁殖技术的特点是(答出2点即可)。-16-考点一考点二(2)通过组织培养技术,可把植物组织细胞培养成胚状体,再通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子(如图所示),这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质,因此应含有植物激素、和等几类物质。(3)用脱毒苗进行繁殖,可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗,可以选取植物的进行组织培养。(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是(用流程图表示)。-17-考点一考点二答案:(1)能保持植物原有的遗传特性,繁殖速度快(2)有利于胚状体进行呼吸作用矿质元素糖(3)茎尖(4)含目的基因的细胞愈伤组织小植株-18-考点一考点二2.科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株。为了便于杂种细胞的筛选和鉴定,科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质,其培育过程如下图所示。-19-考点一考点二(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理有。(2)过程①常用的酶是,细胞融合完成的标志是。(3)植物原生质体融合常利用(化学试剂)诱导。在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察,根据细胞膜表面的荧光的不同可观察到种不同的两两融合类型的原生质体,当观察到时,可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。(4)过程③和过程④依次为,过程④中的培养基常添加的植物激素是。(5)若番茄体细胞内有m条染色体,马铃薯体细胞内有n条染色体,则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含条染色体。若杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体,则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于植株。-20-考点一考点二答案:(1)细胞膜的流动性、植物细胞的全能性(2)纤维素酶和果胶酶形成了新的细胞壁(3)聚乙二醇(或PEG)3融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光(4)脱分化和再分化生长素和细胞分裂素(5)2(m+n)单倍体-21-考点一考点二考向2动物细胞工程3.下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图,请据图回答问题。-22-考点一考点二(1)单克隆抗体技术是技术的重要应用。(2)B淋巴细胞是由动物体中的细胞增殖、分化、发育而来的。(3)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。(4)单克隆抗体技术的两次筛选过程,分别筛选。(5)与常规的血清抗体相比,单克隆抗体最大的优越性体现在。答案:(1)(动物)细胞融合(2)骨髓造血干(3)灭活的病毒(4)杂交瘤细胞和产生特异性抗体的杂交瘤细胞(顺序颠倒不可)(5)特异性强、灵敏度高、可大量制备-23-考点一考点二4.(2018全国Ⅲ理综)2018年《细胞》期刊报道,中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆,获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。回答下列问题。(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程,核移植是指。通过核移植方法获得的克隆猴,与核供体相比,克隆猴体细胞的染色体数目(填“减半”“加倍”或“不变”)。(2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植,胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度(填“大于”或“小于”)体细胞核移植,其原因是。(3)在哺乳动物核移植的过程中,若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体,通常,所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目(填“相同”或“不同”),性染色体组合(填“相同”或“不同”)。-24-考点一考点二答案:(1)将动物的一个细胞核,移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中不变(2)小于胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对容易(3)相同不同-25-考点一考点二通易错动物细胞工程中的2个易错点(1)在动物细胞培养过程中,一般情况下,10代以内的细胞核型不变,10代以后,有些细胞的核型可能会发生改变,50代以后的细胞可能发生癌变。(2)核移植获得的克隆动物与提供细胞核的亲本性状可能不同。①克隆动物遗传物质来自两个亲本。②发育过程中可能发生基因突变或染色体变异。③外界环境条件可能引起不遗传的变异。-26-考点一考点二胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题考向1胚胎工程的操作流程及应用1.胚胎移植是胚胎工程技术的最后一道“工序”。下图是胚胎移植的基本程序,请分析并回答下列问题。-27-考点一考点二(1)图中超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射。(2)配种时,卵母细胞在输卵管内进一步成熟,当卵母细胞处于时,才具备与精子受精的能力。(3)“冲卵”实质上是用特定装置,将供体母牛子宫内的冲洗出来。(4)冲卵后,对胚胎进行质量检查,然后培养到阶段才能进行胚胎移植。(5)在此基础之上,通过技术可以提高胚胎利用率,获得更多遗传物质相同的犊牛。答案:(1)促性腺激素(2)减数第二次分裂的中期(3)早期胚胎(4)桑椹胚或囊胚(5)胚胎分割-28-考点一考点二2.下图表示转基因牛的培育过程。请据图回答问题。(1)在正常的生殖过程中,受精的标志是。(2)流程A和B分别指和。方法C常用。(3)为同时获得多个完全相同的子代个体,可在进行B操作之前进行。(4)在A中可以获得大量胚胎干细胞,其在功能上具有发育的。-29-考点一考点二答案:(1)在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体(2)早期胚胎培养(动物组织培养)胚胎移植显微注射法(3)胚胎分割(4)全能性-30-考点一考点二3.世界首个细胞核移植“三亲”男婴已诞生。下图是该男婴的培育过程示意图,请据图回答下列问题。-31-考点一考点二(1)上述“三亲婴儿”的核DNA由双亲提供,质DNA由提供。由此可见,“三亲婴儿”的意义在于可以避免子代患控制的遗传病。(2)过程③在体外进行时需要对精子进行处理,卵母细胞应处于MⅡ期。(3)过程④是早期胚胎培养,受精卵在中发育。培养液除含一些无机盐和有机盐外,还需添加维生素、激素、氨基酸、等营养成分,以及等物质。(4)过程⑤是技术。取囊胚期的细胞可以对移植前的胚胎进行性别鉴定。通常采用SRY-PCR的鉴定方法,在该PCR扩增过程中,若消耗引物分子14个,则DNA扩增了次。-32-考点一考点二答案:(1)捐献者乙细胞质DNA(2)获能中(3)发育培养液核苷酸血清(4)胚胎移植滋养层3-33-考点一考点二考向2生物技术的安全性和伦理问题4.重症联合免疫缺陷(SCID)是一种罕见的遗传病,该病是由腺苷脱氨酶(ADA)缺陷所致,ADA活性下降将使细胞损伤或死亡,导致细胞体液免疫缺陷。SCID为伴X染色体隐性遗传病,虽然编码ADA的基因也发现有缺失突变,但大部分为碱基置换突变。(1)某研究小组利用一种经过修饰的腺病毒作为,将治疗SCID的正常基因导入胚胎干细胞内,胚胎干细胞经形成骨髓细胞,然后移植入患者体内。这种对SCID患者进行治疗的方法称为。-34-考点一考点二(2)有一对正常的夫妇生了一个患SCID的儿子,他们希望通过试管婴儿技术再生一个健康的孩子。试管婴儿的基本程序:首先为女性注射,实现超数排卵,然后从卵巢中吸取卵母细胞,培养到MⅡ中期;再使成熟的卵子与获能的精子经形成受精卵,然后将受精卵移入中继续培养以获得早期胚胎;从早期胚胎中取出一个细胞进行,选择无致病基因的胚胎进行移植。答案:(1)载体细胞分化(定向诱导分化)体外基因治疗(2)促性腺激素体外受精发育培养液遗传学诊断(基因检测、性别鉴定)-35-考点一考点二5.治疗性克隆是指把患者的体细胞核移植到卵母细胞中,构建成重组胚胎,体外培养到一定时期后分离出ES细胞,获得的ES细胞定向分化为所需的特定类型细胞(如神经细胞、肌肉细胞和血细胞),用于治疗。请回答下列问题。(1)治疗性克隆采用的技术有、早期胚胎培养和。将患者体细胞注入去核卵母细胞后,用物理或化学方法激活受体细胞,使其完成和发育进程。(2)为治疗遗传性糖尿病,可将胰岛素基因导入ES细胞中,再将此重组细胞定向诱导分化后,筛选得到能的胰岛样细胞,并扩增培养后输入患者体内。这种治疗方法称为。(3)若想粗提取ES细胞中的DNA,可利用DNA不溶于溶液,但细胞中的脂质和某些蛋白质易溶于此溶液的原理。-36-考点一考点二答案:(1)(动物)体细胞核移植胚胎干细胞培养细胞分裂(2)分泌胰岛素体外基因治疗(3)酒精(冷酒精)