专题22 细胞工程
包括6个考点，11个易错点
考点1 植物细胞工程
1 细胞工程
在细胞水平上按照人们的设计蓝图，有目的、有计划地对动植物细胞进行“施工”，使细胞的生物学特性发生改变，从而对生物进行创造设计的技术叫作细胞工程。
2 植物细胞的全能性
（1）概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
（2）原理：细胞内含有本物种的全部遗传信息。
（3）全能性表达的条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜的外界条件。
3 植物组织培养技术
（1）原理：植物细胞具有全能性。
（2）过程：
4 植物体细胞杂交技术
（1）概念：将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞，继而培育成新植物体的技术。
（2）过程：
5 植物细胞工程的应用
植物的快速繁殖；植物种苗脱毒；生产次生代谢产物；培育植物新品种。
考点2 动物细胞培养与核移植技术
1 动物细胞培养
（1）原理：细胞的增殖。
（2）培养条件：
①严格的无菌、无毒环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理，添加适量的抗生素；定期更换培养液以清除代谢产物，防止代谢产物积累对细胞造成伤害。
②充足的营养：除正常的有机营养和无机营养外，通常还需加入一定量的动物血清来补充生长因子。
③适宜的温度和pH：温度为36.5℃±0.5℃（哺乳动物），pH为7.2～7.4（多数细胞）。
④适宜的气体环境：一般由95%的空气和5%的CO2构成。
⑤稳定的渗透压：常见的渗透压保护剂有甘氨酸、甜菜碱、脯氨酸和苏氨酸等。
（3）动物细胞的培养过程：
（4）应用：动物细胞培养技术日趋成熟，已被广泛应用于生物制品的生产、临床治疗、药物检测等方面。
2 动物细胞核移植技术和克隆动物
（1）原理：动物体细胞核具有全能性。
（2）过程：
（3）结果：产生新个体。
（4）应用：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；保护濒危物种；生产各类药物；作为异种移植的供体；用于组织器官的移植等。
考点3 动物细胞融合与单克隆抗体的制备
1 动物细胞融合
（1）概念：两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，也称细胞杂交。
（2）条件：需要用聚乙二醇（PEG）、灭活的病毒或电激等诱导因素。
（3）原理：细胞膜的流动性。
（4）结果：形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。
（5）意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能；成为研究核质关系、基因调控、细胞免疫、肿瘤发生等基础理论的重要手段，为制备单克隆抗体开辟了新途径。
（6）植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较：
2 单克隆抗体
（1）制备过程：
（2）优点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。
（3）用途：诊断病毒感染引起的疾病；用于疾病的治疗（如运载药物）。
考点4 受精及早期胚胎发育
1 精子和卵细胞形成的比较
2 受精
（1）精子获能：新排出的精子不能立即使卵细胞受精，必须在雌性生殖道中发生一系列生理变化后，才具有受精能力。
（2）卵细胞的准备：卵细胞要在输卵管内进一步成熟，到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。
（3）受精过程：获能后的精子耗氧量增加，迅速游向卵细胞并与之结合。精子的头部进入卵细胞后不久，精核就与卵核相遇，使彼此的染色体会合在一起，形成受精卵。
3 早期胚胎发育
考点5 胚胎工程的应用
1 体外受精技术
将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过程的技术。
2 胚胎移植
将获得的早期胚胎植入母体，使之受孕并产生后代的技术。
（1）地位：是胚胎工程其他技术的最后一道工序。
（2）过程：
（3）意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
3 胚胎分割移植
（1）材料：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
（2）分割要求：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。
（3）意义：可显著增加胚胎数量，是一种快速繁殖良种动物的方法。
考点6 安全与伦理
1 转基因产品的安全性
（1）生物安全：
是指由于现代生物技术的开发和应用，对生态环境和人体健康产生的潜在威胁，及对其所采取的一系列有效预防和控制措施。
（2）有关转基因产品安全性的争论：
①导入的外源基因是否会对受体生物和生物多样性产生影响。
②转基因生物是否会给生态系统带来威胁。
③转基因食品对人类健康是否会造成影响。
（3）努力保障转基因产品的安全：
转基因技术一方面在解决人类社会面临的人口、环境、能源和资源等问题上发挥了积极作用，另一方面，转基因技术应用的安全性问题亦不容忽视。面对转基因技术的不断发展，我国不失时机地把握机遇，采取“大胆研究，自主创新，慎重推广，确保安全”的转基因技术研究战略，结合实际国情，通过有效的安全监管，使我国转基因技术紧跟世界前沿水平，以造福于中国和世界人民。
2 关注生物技术带来的伦理问题
3 世界范围内应全面禁止生物武器
（1）生物武器的概念：
生物武器是生物战剂及其施放装置的总称。
（2）生物武器的危害性：
致病性强、传染性大；污染面积大、危害时间长；施用简单、防治困难。
（3）生物武器的防护：
绝大多数生物战剂都是利用有传染性的微生物制成的，所以防护的根本策略是控制传染源并切断传播途径。
（4）我国政府的态度：
我国坚决支持禁止生物武器的主张，反对生物武器及其技术和设备的扩散。
易错点1：植物体细胞杂交过程中有关杂合细胞的类型及检测方法。
（1）诱导产物：假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B。
未融合的细胞：A和B；两两融合的细胞：AA、BB和AB；多细胞融合体。
（2）检测方法：对诱导产物中的细胞进行植物组织培养，然后根据得到的植物性状进行判断。
①若只表现出其中一种植物的性状，说明是未融合细胞。
②若得到的是具有两种亲本性状的植物，说明是杂合细胞。
③若得到的是具有两种亲本性状的植物，且一种植物的性状得到加强，则是多细胞融合体。
④若只表现出一种植物的性状且效果得到加强，则是同种细胞融合的结果。
易错点2：有关动物细胞培养的两组概念辨析。
（1）贴壁生长与接触抑制：大部分动物细胞在培养液中悬浮生长一段时间后，会贴附在培养瓶的表面生长，称为贴壁生长。当培养的细胞生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂，逐渐走向衰亡，这种现象称为接触抑制。
（2）原代培养与传代培养：
①原代培养：直接从动物体获取组织或细胞后，进行的第一次培养过程称为原代培养，也叫初代培养。
②传代培养：细胞由原代培养瓶中分离稀释后，转到新的培养瓶中继续培养的过程称为传代培养。
易错点3：植物组织培养与动物细胞培养比较。
易错点4：制备单克隆抗体的过程中两次筛选的方法及目的。
易错点5：具有全能性≠体现（实现）全能性。
（1）具有全能性：理论上，凡是具有细胞核的活细胞都具有全能性。
（2）体现（实现）全能性：只有发育成完整个体，才能说明体现（实现）了细胞的全能性。
易错点6：受精过程的3个易混点。
（1）精子获能是指精子获得受精的“能力”，而不是获得能量。
（2）排卵是指卵细胞从卵泡中排出，而不是指卵泡从卵巢中排出。
（3）受精的标志≠受精完成的标志：受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精过程完成的标志是雌、雄原核的融合。
易错点7：卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律。
（1）有机物：卵裂期胚胎没有和母体建立联系，不能从母体获取有机物，且一直进行呼吸消耗，故有机物的总量减少。
（2）细胞体积：胚胎的总体积基本不变或略有缩小，但细胞的数目增多，故每个细胞的体积变小。
（3）细胞中的DNA含量：随着细胞分裂，细胞的数目增多，故总DNA含量增多，但每个细胞中的核DNA含量保持相对稳定。
易错点8：试管动物与克隆动物的异同。
（1）性状不同：前者由父本和母本共同决定，后者一般与核供体相同。
（2）生殖方式不同：前者是有性生殖，后者是无性生殖。
（3）产生过程不同：前者经过了体外受精过程，后者经过了细胞核移植过程。
（4）细胞核遗传物质来源不同：前者来自父本和母本两个个体，后者仅来自一个个体（核供体）。
（5）相同之处：二者都经历了早期胚胎培养和胚胎移植的环节。
易错点9：干细胞的分类。
易错点10：治疗性克隆与生殖性克隆的比较。
易错点11：试管婴儿和设计试管婴儿的异同。
①过程区别：设计试管婴儿比试管婴儿多出的过程是上图中的d。
②技术手段不同：设计试管婴儿在胚胎移植前需要进行遗传学诊断和改造，而试管婴儿不需要。
③应用不同：试管婴儿的主要目的是通过体外受精解决不能自然生育的问题，而设计试管婴儿主要是通过遗传学诊断和改造等技术手段来决定后代的性别、外貌、智力、性格等，筛选出符合特殊要求的胚胎，进而生出特定类型的婴儿。
④相同点：二者都是体外受精，并在体外进行早期胚胎的培养，都要经过胚胎移植，都是有性生殖。
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