專題2 細胞工程 知識點梳理(含教材答案)

專題2細胞工程※細胞工程的概念：是指導應用細胞生物學和分子生物學的原理和方法，通過細胞水平或細胞器水平上的操作，按照人的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學技術。（是指以細胞為基本單位，在體外無菌條件下，進行培養(yǎng)、繁殖或利用細胞融合、核移植等技術，使細胞某些生物學特性按照人們的意愿發(fā)生改變，從而改良生物品種、創(chuàng)造新品種和加速繁育生物個體，以及獲得某些有用的細胞代謝產(chǎn)物的技術。）﹡應用的原理和方法：細胞生物學和分子生物學﹡操作水平：細胞（細胞器）水平的操作﹡研究的目的：按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品(定向改造）※細胞工程的類型1、按研究對象可分為：植物細胞工程、動物細胞工程、（微生物細胞工程）2、按所用技術可分為：植物組織培養(yǎng)、植物體細胞雜交動物細胞培養(yǎng)、動物細胞融合和單克隆抗體制備、細胞核移植技術和動物體細胞克隆一、植物細胞工程（屬于無性繁殖）﹡有性生殖、無性生殖1.無性生殖①．概念：不經(jīng)過兩性生殖細胞的結(jié)合，由母體直接產(chǎn)生新個體的生殖方式。②．種類:項目種類項目種類概念舉例共同點分裂生殖由一個生物體直接分裂成為兩個新個體。這兩個新個體，大小和形狀基本相同。草履蟲細菌新個體是由母體直接產(chǎn)生出來，新個體所含的遺傳物質(zhì)與母體的相同，因而新個體能夠保持母體的一切性狀。出芽生殖在母體的一定部位上長出芽體。芽體長大以后從母體上脫落下來，成為與母體一樣的新個體。水螅、酵母菌孢子生殖真菌和一些植物，能夠產(chǎn)生一種無性的生殖細胞，稱孢子。孢子在適宜的環(huán)境條件下，能夠萌發(fā)并長成新植株。根霉、鐵線蕨營養(yǎng)生殖植物體營養(yǎng)器官的一部分，在與母體脫離后，能夠發(fā)育成為一個新個體。草莓、馬鈴薯=3\*GB3③優(yōu)點：保持優(yōu)良品種的遺傳特征。2.有性生殖①.概念：由親本產(chǎn)生有性生殖細胞，經(jīng)過兩性生殖細胞的結(jié)合，成為合子，再由合子發(fā)育成新個體的生殖方式。②.意義：產(chǎn)生的后代具備了雙親的遺傳特性，具有更強的生活力和變異性，對于生物的生存和進化具有重要的意義。（一）理論基礎（原理）：細胞全能性1．細胞全能性的概念：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞都具有發(fā)育成完整生物體的潛能，也就是說，每個生物細胞都具有全能性的特點。2.理論依據(jù)：生物體內(nèi)幾乎每一個細胞內(nèi)都含有該物種的全套遺傳物質(zhì)，具有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因。3.全能性表達的難易程度：=1\*GB3①受精卵＞生殖細胞＞干細胞＞體細胞；=2\*GB3②植物細胞＞動物細胞；=3\*GB3③分化程度低的細胞>分化程度高的細胞4.實現(xiàn)全能性的條件（1）離體狀態(tài)。（2）環(huán)境條件條件適宜（如營養(yǎng)物質(zhì)、激素、溫度等）。5.植物體中體細胞未表現(xiàn)出全能性的原因理論上，生物的任何一個細胞都具有發(fā)育成完整植物的潛力，但是在生物的生長發(fā)育過程中，細胞并不會表現(xiàn)出全能性，而是分化成各種器官和組織，是因為在特定的時間和空間條件下，細胞的基因會有選擇的表達出各種蛋白質(zhì)，從而構成生物體的不同組織和器官。（基因選擇性表達。即未離體細胞只能在機體的調(diào)控下定向分化，不能表達其全能性。）【特別提示】目前的實驗證明，離體的植物體細胞的全能性得到了充分的體現(xiàn)（如植物組織培養(yǎng)）。離體的動物體細胞，其全能性受到限制，細胞核具有全能性（如克隆技術培養(yǎng)動物個體，需要去核卵細胞的細胞質(zhì)才能體現(xiàn)出來。）；動物體細胞克隆的關鍵是細胞核移植技術?！毎只?）概念：在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。（2）原因：不同的細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況是不同的。（3）特點：普遍性、持久性、穩(wěn)定性、不可逆性（4）意義：細胞分化是生物個體發(fā)育的基礎。（二）植物細胞工程的基本技術：植物組織培養(yǎng)，植物體細胞雜交技術1.植物組織培養(yǎng)技術(1)概念：是指依據(jù)細胞全能性的原理，在無菌和人工控制條件下，將離體的植物的器官、組織、細胞或原生質(zhì)體（稱為外植體），培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整植株。（長成部分或完整植株的技術。）(2)理論基礎：植物細胞的全能性。(3)條件：離體、無菌、營養(yǎng)物質(zhì)、激素、光照等其他適宜條件。首先用消毒劑除去外植體表面的微生物，在無菌條件下將其放到適宜的培養(yǎng)基上。培養(yǎng)基一般有五類成分：=1\*GB3①水=2\*GB3②無機營養(yǎng)：包括大量元素和微量元素。=3\*GB3③有機營養(yǎng)：主要有糖、維生素、氨基酸。=4\*GB3④生長物質(zhì)：指植物激素，常用的有生長素（利于生根）和細胞分裂素（利于生芽），離體培養(yǎng)物的根芽分化取決于激素間的比例。此外，赤霉素對刺激細胞的伸長也有一定的作用。=5\*GB3⑤天然附加物：如椰子乳、酵母提取物等。(4)過程：①離體的植物器官、組織或細胞―→脫分化―→愈傷組織―→再分化―→試管苗―→植物體（外植體消毒）生長素及細胞分裂素（避光）生長素及細胞分裂素（給光）②植物組織培養(yǎng)過程：取外植體（離體的器官、組織、細胞），注意要消毒（可用次氯酸鈉、無菌水處理，在超凈工作臺上操作）；將外植體接種到培養(yǎng)基，并封口（培養(yǎng)基成分：有機物、生長素、細胞分裂素、水、礦質(zhì)元素、瓊脂）；通過脫分化，形成愈傷組織（挑選出沒有被污染的）；進行轉(zhuǎn)接到分化培養(yǎng)基上，進行再分化（生長素濃度較高利于生根，細胞分裂素濃度較高利于生芽）；一段時間后誘導出試管苗；移栽到大田。注意：整個過程要進行無菌操作③圖示如下：調(diào)控：生長素和細胞分裂素的比例調(diào)控：生長素和細胞分裂素的比例植物體外植體（分化）愈傷組織（未分化）脫分化再分化根、芽（胚狀體）特點：無定形狀態(tài)、薄壁細胞、高度液泡化、排列疏松無規(guī)則營養(yǎng)條件：水、無機鹽、蔗糖、氨基酸、維生素等激素：生長素類和細胞分裂素類溫度：無菌：條件光植物體外植體（分化）愈傷組織（未分化）脫分化再分化根、芽（胚狀體）特點：無定形狀態(tài)、薄壁細胞、高度液泡化、排列疏松無規(guī)則營養(yǎng)條件：水、無機鹽、蔗糖、氨基酸、維生素等激素：生長素類和細胞分裂素類溫度：無菌：條件光﹡相關概念：愈傷組織：細胞排列疏松而無規(guī)則是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細胞,是一團沒有特定結(jié)構和功能并處于旺盛分裂狀態(tài)的薄壁細胞。脫分化：由已分化的植物細胞形成愈傷組織的過程。再分化：愈傷組織生長一段時間后再移植到新的培養(yǎng)基（人教版：分化培養(yǎng)基）上繼續(xù)培養(yǎng)，重新誘導分化形成根、芽等器官的過程。培養(yǎng)基：固體培養(yǎng)基，含有礦質(zhì)元素，碳源（蔗糖），氮源，植物激素，維生素(5)地位：是培育轉(zhuǎn)基因植物、植物體細胞雜交培育植物新品種的最后一道工序。﹡細胞工程育種之一——植物組織培養(yǎng)育種方法：離體的植物器官、組織或細胞→愈傷組織→根、芽等器官→植物體原理：植物細胞的全能性優(yōu)點：快速繁殖、培育無病毒植株等缺點：技術要求高、培養(yǎng)條件嚴格實例：制備人工種子2.植物體細胞雜交技術（1）概念：就是將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術。（2）、理論基礎：植物細胞的全能性、細胞膜的流動性。（3）、方法：去除細胞壁→誘導原生質(zhì)體融合→篩選雜種細胞→組織培養(yǎng)→植物體（4）、過程AA細胞B細胞纖維素酶和果膠酶A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體原生質(zhì)體融合再生壁雜種

細胞植物體纖維素酶和果膠酶附：a原生質(zhì)體：是指去除植物細胞壁后獲得的裸露的植物細胞結(jié)構等。b誘導植物細胞融合的方法：物理法：離心、振動、電激等?；瘜W法：一般用聚乙二醇（PEG）作為誘導劑。（5）融合實質(zhì)：原生質(zhì)體的融合（6）完成標志：雜種細胞再生出細胞壁（7）意義：克服遠源雜交不親和的障礙。打破特種之間的生殖隔離，擴大遺傳重組范圍。﹡細胞工程育種之二——植物體細胞雜交育種方法：去掉細胞壁→誘導原生質(zhì)體融合→組織培養(yǎng)→植物體原理：植物細胞的全能性（變異原理：染色體變異；融合原理：細胞膜具有一定的流動性）優(yōu)點：克服遠源雜交不親和的障礙，培育出作物新品種。缺點：技術復雜，不能按人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀。實例：番茄—馬鈴薯的培育【知識架構】雜種細胞雜種細胞AB的篩選(三)植物細胞工程的應用：探究植物科學理論的重要手段，微型繁殖、培養(yǎng)脫毒苗、生產(chǎn)人工種子、培養(yǎng)新品種（單倍體育種）、轉(zhuǎn)基因植物的培養(yǎng)，細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。1.植物繁殖a.微型繁殖：用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術。特點：不僅可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性，還可以高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖。b.作物脫毒：采用莖尖組織培養(yǎng)來除去病毒（因為植物分生區(qū)附近的病毒極少或沒有）植物分生區(qū)附近，如莖尖、根尖，由于細胞分裂快，很少被病毒感染，甚至無病毒，因而被用來培育無病毒植株。c.人工種子：概念：以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)人工薄膜包裝得到的種子。（是指在植物組織培養(yǎng)中得到的體細胞胚狀體，包埋在含有營養(yǎng)物質(zhì)和保護物質(zhì)的包被中，在適宜條件下能夠發(fā)芽出苗的顆粒體。也可用不定芽、頂芽和腋芽等為材料制作人工種子。）優(yōu)點：完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性，不受季節(jié)的限制；方便儲藏和運輸2.作物新品種培育：單倍體育種和突變體的利用。=1\*ROMANI．單倍體育種：a過程：植株（AaBb）通過減數(shù)分裂得到花粉（AB、Ab、aB、ab四種類型）；―→對花粉進行花藥離體培養(yǎng)（技術是植物組織培養(yǎng)），得到單倍體植株；―→對其幼苗時期進行秋水仙素處理，得到了正常的純合二倍體植株（AABB、AAbb、aaBB、aabb四種類型）。b優(yōu)點：明顯縮短育種年限，迅速獲得純系植株。=2\*ROMANII.突變體利用：在組織培養(yǎng)中會出現(xiàn)突變體，通過從有用的突變體中選育出新品種（如篩選抗病、抗鹽、含高蛋白的突變體）3.細胞產(chǎn)物的生產(chǎn)：通過能夠產(chǎn)生對人們有利的產(chǎn)物的細胞進行組織培養(yǎng)，從而讓它們能夠產(chǎn)生大量的細胞產(chǎn)物。細胞產(chǎn)物有蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等?！究偨Y(jié)】：植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交的比較名稱植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交原理細胞的全能性細胞膜具有一定的流動性和細胞的全能性過程注意事項①選材：選取根尖、莖尖、形成層部位、最容易誘導脫分化②光照：脫分化過程不需光照，再分化過程一定要有光①去細胞壁的方法：酶解法，所用的酶是纖維素酶和果膠酶②人工誘導融合的方法：物理法：離心、振動電激化學法：用聚乙二醇誘導【答案和提示】2.1.1植物細胞工程的基本技術（一）思考與探究1.為什么“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？提示：1978年，梅爾徹斯（Melchers）等人首次獲得了馬鈴薯與番茄的屬間體細胞雜種。他們將培育的二倍體馬鈴薯品系和番茄葉片細胞進行融合，所產(chǎn)生的雜交株被稱為“馬鈴薯番茄”。像大多數(shù)雜種一樣，雜交株同時具有馬鈴薯和番茄的形態(tài)特征。其中一些植株形成了“類似塊莖的生殖根”，但是沒有產(chǎn)生可結(jié)實的花、果實以及真正意義上的塊莖。到目前為止“馬鈴薯—番茄”一類的體細胞雜交植物還不能產(chǎn)生經(jīng)濟效益，但是其研究價值不可忽視。至于馬鈴薯—番茄沒有像人們預想的那樣地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯，主要原因是：生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯—番茄雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達，雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。2.自然界中有一種含有葉綠體的原生動物──眼蟲，說明植物的細胞器同樣可以在某些動物細胞中存活，請?zhí)接懀簞游锛毎c植物細胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請設計出具體實驗方案。提示：根據(jù)眼蟲的特點，動物細胞和植物細胞之間在理論上是可以實現(xiàn)雜交的。具體的實驗方案可以設計如下：（二）正文中討論題【實驗胡蘿卜的組織培養(yǎng)】1.在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強調(diào)所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？提示：植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營養(yǎng)成分，有利于培養(yǎng)物的生長，然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長，所以植物組織培養(yǎng)過程中污染現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導致培養(yǎng)物迅速死亡。造成培養(yǎng)基污染的因素有很多，一般包括：外植體帶菌、培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操作不規(guī)范等。所以在組織培養(yǎng)實驗中用到的植物材料和各種器械都要進行徹底地滅菌，實驗人員操作一定要規(guī)范，避免帶入雜菌。2.在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強調(diào)要切取含有形成層部分，原因是這部分容易誘導形成愈傷組織。請思考一下，胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實驗的方法進行驗證嗎？提示：胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導愈傷組織比較困難?？梢宰寣W生參考利用胡蘿卜根進行組織培養(yǎng)的實驗，嘗試設計出利用胡蘿卜的莖、葉、花進行組織培養(yǎng)的實驗流程。3.請根據(jù)上面的實驗過程，概括出植物組織培養(yǎng)技術的流程簡圖。提示：見上圖2.1.2植物細胞工程的實際應用（一）思考與探究1.通過查閱資料，請你再列舉出植物組織培養(yǎng)技術在我們生活中的另外一些應用。提示：a.拯救瀕危植物；

b.提供食品制作的原料；

c.利用愈傷組織進行轉(zhuǎn)基因操作。2.請查閱植物人工種子制備技術的詳細過程，設計出制備技術的主要流程圖。提示：誘導植物愈傷組織↓體細胞胚的誘導↓體細胞胚的成熟↓體細胞胚的機械化包裹↓貯藏或種植3.請查閱相關文獻，設計出一種植物花藥組織培養(yǎng)和染色體加倍的實驗流程。提示：花藥花粉細胞培養(yǎng)愈傷組織分化出小植物單倍體植株正常植株（二）正文中討論題1.人們利用植物的微型繁殖技術來進行工廠化育苗生產(chǎn)，這是利用了該項技術的哪些特點？提示：植物“微型”繁殖技術具有高效性和可以保持種苗的優(yōu)良遺傳特性的優(yōu)勢。工廠化大規(guī)模育苗生產(chǎn)正是利用了植物“微型”繁殖技術的這兩方面優(yōu)勢。利用植物“微型”繁殖技術我們可以在短時間中獲得大量的優(yōu)質(zhì)種苗。2.人工種子之所以神奇，是由于它具有天然種子不可比擬的特點，想一想它們具有哪些優(yōu)點？提示：人工種子的優(yōu)點：（1）天然種子由于在遺傳上具有因減數(shù)分裂引起的重組現(xiàn)象，因而會造成某些遺傳性狀的改變；天然種子在生產(chǎn)上受季節(jié)限制，一般每年只繁殖1～2次，有些甚至十幾年才繁殖一次。而人工種子則可以完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性，生產(chǎn)上也不受季節(jié)的限制。（2）試管苗的大量貯藏和運輸也是相當困難的。人工種子則克服了這些缺點，人工種子外層是起保護作用的薄膜，類似天然種子的種皮，因此，可以很方便地貯藏和運輸。3.人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長成小植株的關鍵部分，請?zhí)接懭斯しN皮中應該具有的有效成分是什么？為了促進胚狀體的生長發(fā)育，我們還可以向人工種皮中加入哪些物質(zhì)？提示：針對植物種類和土壤等條件，在人工種子的包裹劑中還可以加入適量的養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。為了促進胚狀體的生長發(fā)育，還可以向人工種皮中加入一些植物生長調(diào)節(jié)劑。4.高效抗癌的藥物紫杉醇，雖然能造福人類，但卻為瀕危的紅豆杉帶來一場滅頂之災。以“我們能否利用植物組織培養(yǎng)技術大量生產(chǎn)紫杉醇，從而拯救紅豆杉”為題，與同學展開討論，說出植物組織培養(yǎng)技術在節(jié)約資源、保護環(huán)境方面的重要意義。提示：可以利用植物組織培養(yǎng)技術來大量生產(chǎn)紫杉醇?，F(xiàn)在國內(nèi)外的科學家們正在研究利用植物細胞培養(yǎng)技術來大量培育紅豆杉細胞，希望利用這種方法來大量生產(chǎn)紫杉醇。國內(nèi)外許多實驗室開展了用組織培養(yǎng)法生產(chǎn)紫杉醇的研究，紅豆杉屬的11種植物現(xiàn)都在進行組織培養(yǎng)。ESCAgenetics公司宣布他們用細胞培養(yǎng)法所得紫杉醇的含量是樹皮的2～5倍。國內(nèi)外在分化細胞株系和培養(yǎng)條件方面做了不少工作，摸索了外植體、光照、培養(yǎng)基組成等因素對細胞培養(yǎng)及紫杉醇生成的影響?，F(xiàn)在工藝條件已基本摸清，正研究反應的放大技術等，有望實現(xiàn)通過細胞培養(yǎng)進行工業(yè)化生產(chǎn)紫杉醇的目標。【知識拓展】1.什么是細胞全能性?細胞全能性（celltotipotency）比較權威的定義是1984年國際組織培養(yǎng)協(xié)會做出的：“細胞全能性為細胞的某種特征，有這種能力的細胞保留形成有機體所有細胞類型的能力”。這個定義比一般所說的概念“一個細胞中包含著這種生物的全部遺傳信息（基因），在適當?shù)臈l件下可以發(fā)育成一個完整的生物體”更基本和全面。它不但包含了培養(yǎng)細胞再生成植株的情況（分化成各種類型的細胞，并以一定形式構建成植物），同時也包含了培養(yǎng)細胞生產(chǎn)次生代謝物的情況（不分化或只分化成某種類型細胞，但仍留著分化為其他細胞類型的能力）。前者成為組織培養(yǎng)和轉(zhuǎn)基因植物需要進行植株再生的理論基礎，后者成為像微生物發(fā)酵一樣培養(yǎng)細胞，生產(chǎn)人們所需要的次生代謝產(chǎn)物的理論基礎，如通過紅豆杉的細胞培養(yǎng)生產(chǎn)紫杉醇。2.植物組織培養(yǎng)技術是如何發(fā)展起來的？技術和理論是一對孿生兄弟，相輔相成，技術手段的發(fā)明會促進理論的創(chuàng)新，理論的創(chuàng)新又會指導技術的實踐活動。植物組織培養(yǎng)也是如此。早在1902年，哈伯蘭特（Haberlandt）提出高等植物的器官和組織可以不斷地分割，直至單個細胞的觀點，預言植物體細胞在適宜的條件下，有發(fā)育成完整植株的潛力，提出了植物細胞全能性的設想，并且用植物細胞組織進行了培養(yǎng)實驗。他雖然未能獲得再生植株，卻是植物組織培養(yǎng)的開創(chuàng)者。1902年他發(fā)表了著名論文《植物細胞離體培養(yǎng)實驗》，論文中提出的植物細胞全能性的理論是植物組織培養(yǎng)的理論基礎。從哈伯蘭特提出植物細胞全能性的理論，到1958年斯圖爾德（F.C.Steward）等人第一次用胡蘿卜根的韌皮部細胞證實了植物細胞的全能性，用了整整56年。56年中許多科學家做的事情歸納起來都是在探索哈伯蘭特提出的“植物細胞在適宜條件下，有發(fā)育成完整植株的潛力”中的適宜條件。20世紀60年代以后，植物組織培養(yǎng)進入了迅速發(fā)展階段，并逐步走向生產(chǎn)應用，如快繁脫毒、單倍體育種、種質(zhì)資源保存、生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物等，也為人工種子、細胞融合、轉(zhuǎn)基因植物等奠定了基礎。3.怎樣制備胡蘿卜培養(yǎng)基（供參考）？（1）誘導胡蘿卜愈傷組織在MS培養(yǎng)基［注］中加入質(zhì)量分數(shù)為0.5mg/L的6-BA和質(zhì)量分數(shù)為0.5mg/L的NAA（2）誘導胡蘿卜叢芽在MS培養(yǎng)基中加入質(zhì)量分數(shù)為2mg/L的KT和質(zhì)量分數(shù)為0.2mg/L的NAA（3）誘導胡蘿卜生根在1/2MS培養(yǎng)基中加入質(zhì)量分數(shù)為0.1mg/L的NAA［注］：MS培養(yǎng)基的配制方法見《選修1附錄3中八》。4.植物組織培養(yǎng)中的愈傷組織是如何形成及再分化的？植物組織培養(yǎng)中使用的外植體一般是高度分化了的細胞，在植物體中是不會再分裂繁殖的，只是執(zhí)行某種功能直至死亡。這些細胞在培養(yǎng)基上培養(yǎng)時會由原來的分化狀態(tài)，變成分生狀態(tài)的細胞，分裂產(chǎn)生愈傷組織，這個過程稱為脫分化（dedifferentiation）過程。這種轉(zhuǎn)變在細胞的形態(tài)結(jié)構和生理生化上都會產(chǎn)生一系列變化。組織培養(yǎng)的研究結(jié)果表明分化細胞的脫分化需要兩個條件，即創(chuàng)傷和外源激素。當細胞脫分化形成愈傷細胞后，經(jīng)過一段時期的分裂，細胞群體變成不是一種細胞類型的均一群，又會產(chǎn)生分化，形成分生細胞或分生細胞團，由此再生成植株有兩條途徑：一是形成體細胞胚（功能類似于受精過程產(chǎn)生的胚），通過體細胞胚形成再生植株。二是走器官發(fā)生的途徑再生植株，分生細胞在一定的誘導條件下重建芽的分生組織，分化出芽后再生根，成為完整的植株。5.為什么要在避光條件下培養(yǎng)愈傷組織？對于植物組織培養(yǎng)來說，光照條件非常重要，包括光照強度、時間和波長。但在愈傷組織的誘導階段往往要暗培養(yǎng)，而在分化再生的過程中一定要有光照。愈傷組織誘導階段的暗培養(yǎng)有利于細胞的脫分化產(chǎn)生愈傷組織，如果在光照條件下容易分化產(chǎn)生維管等組織，不利于產(chǎn)生大量的愈傷組織。6.什么是人工種子？人工種子（artificialseed）是指通過植物組織培養(yǎng)的方法獲得的具有正常發(fā)育能力的材料，外面包被著特定的物質(zhì)，在適宜的條件下可以發(fā)芽成苗的植物幼體。人工種子的概念中包含的“具有正常發(fā)育能力的材料”通常是指胚狀體（目前國外有使用不定芽、頂芽和腋芽的），它可以由三種途徑產(chǎn)生：（1）由已脫分化的外植體直接產(chǎn)生；（2）由愈傷組織產(chǎn)生；（3）由懸浮細胞培養(yǎng)產(chǎn)生。對胚狀體的基本要求是：①播種后能快速出苗；②根和芽幾乎同時生長，不產(chǎn)生愈傷組織；③同步化程度高；④活力強；⑤形成的幼苗的形態(tài)與生長要正常。“外面包被著特定的物質(zhì)”是指人工種皮，制作人工種皮的材料有海藻酸鈉、明膠、樹脂、瓊脂糖、淀粉等。對人工種皮的要求是：能保持胚狀體的活力，有利于貯藏運輸和萌發(fā)。選取的材料要有韌性，耐壓，對胚狀體無毒害，含有胚狀體發(fā)芽所需要的營養(yǎng)成分或植物激素，還應含有殺菌劑，以防播種后微生物的侵害。人工種子目前還存在不少問題。例如，現(xiàn)有重要經(jīng)濟價值的植物產(chǎn)生胚狀體能力弱，難以形成同步化的有強活力的胚狀體；成本較高；運輸貯藏以及機械化播種問題也未解決。因此，現(xiàn)在很少有人以生產(chǎn)為目的進行人工種子的研制。7.植物微型繁殖技術高效快速的實例有哪些？植物脫毒（virus-free）和離體快繁（invitropropagation）是目前植物組織培養(yǎng)應用最多、最有效的方面。生產(chǎn)上許多無性繁殖作物均受到病毒的侵染，從而導致品種的嚴重退化、減產(chǎn)和降低品質(zhì)。利用植物分生組織進行培養(yǎng)可以使新長成的植株脫去病毒。利用這種方法生產(chǎn)無病毒苗的農(nóng)作物有馬鈴薯、甘薯、大蒜、草莓、蘋果、香蕉等，并已大規(guī)模應用于生產(chǎn)。離體快繁技術可以使一些植物的擴增速度比常規(guī)方法快數(shù)萬倍乃至百萬倍，而且產(chǎn)生的幼苗遺傳背景均一，重復性好，不受季節(jié)和地區(qū)限制。目前世界上已建成很多年產(chǎn)百萬苗木的組培工廠，成為一種新興產(chǎn)業(yè)。離體快繁技術在觀賞植物、園藝植物、經(jīng)濟林木和無性繁殖作物上已得到廣泛應用。8．微型繁殖與無性生殖微型繁殖是用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術，實際上是無性生殖的一種。在繁殖的過程中，細胞進行有絲分裂，因此親、子代細胞內(nèi)DNA相同，具有相同的基因，因此能保證親、子代遺傳特性不變。利用這種技術能高效快速實現(xiàn)種苗的大量繁殖。9．微型繁殖與作物脫毒、人工種子、單倍體育種作物脫毒、人工種子、單倍體育種的培育過程均有采用微型繁殖的技術。作物脫毒主要是強調(diào)微型繁殖的取材一定是無毒（的如莖尖、根尖），才能繁殖出無毒的幼苗。人工種子采用的還是微型繁殖的技術，但是只需培育得到胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽，包上人工種皮就可形成人工種子。人工種子與微型繁殖得到的幼苗一樣能保持親本的優(yōu)良性狀，另外還可不受氣候、季節(jié)和地域的限制。單倍體育種的優(yōu)點是后代無性狀分離，后代都是純合子，能夠穩(wěn)定遺傳，明顯縮短育種年限。單倍體育種從本質(zhì)上說屬于有性生殖，這一點與微型繁殖有所區(qū)別。但單倍體育種首先要進行花藥離體培養(yǎng)，采用還是微型繁殖的技術，然后用秋水仙素處理，獲得純合子。二、動物細胞工程※常用的技術手段：動物細胞培養(yǎng)，動物細胞核移植，動物細胞融合，生產(chǎn)單克隆抗體。其中動物細胞培養(yǎng)技術是基礎技術（一）動物細胞培養(yǎng)1、概念：動物細胞培養(yǎng)就是從動物機體中取出相關的組織，將它分散成單個細胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞生長和繁殖。﹡這項技術是動物細胞工程的基礎。﹡用于培養(yǎng)的動物細胞和組織大多取自動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織。2、原理：細胞增殖3、動物細胞培養(yǎng)的流程：取動物組織塊（動物胚胎或幼齡動物的器官或組織）→剪碎→用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞→制成細胞懸液→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進行原代培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。附：相關概念細胞貼壁：培養(yǎng)時懸液中分散的細胞很快就會貼附在瓶壁上，稱為細胞貼壁。接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到表面相互相互接觸時，細胞就會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。原代培養(yǎng)：是指從供體獲取組織或細胞后的初次培養(yǎng)。傳代培養(yǎng)：將原代培養(yǎng)的細胞分離稀釋后轉(zhuǎn)入新的培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)。（一般情況下，傳代培養(yǎng)10-50次后，細胞增殖會明顯放緩，甚至完全停止，但有少部分細胞克服細胞壽命的自然極限，獲得不死性，這些細胞已經(jīng)發(fā)生了突變，即細胞內(nèi)遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變，細胞正在朝著等同于癌細胞的方向發(fā)展。）細胞株：原代細胞一般傳至10代左右細胞生長停滯，大部分細胞衰老死亡，少數(shù)細胞存活到40~50代，這種傳代細胞為細胞株。細胞系：細胞株傳代至50代后又出現(xiàn)細胞生長停滯狀態(tài)，只有部分細胞由于遺傳物質(zhì)的改變，使其在培養(yǎng)條件下可以無限制傳代，這種傳代細胞為細胞系。4、動物細胞培養(yǎng)需要滿足以下條件（1）無菌、無毒的環(huán)境：培養(yǎng)液應進行無菌處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素，以防培養(yǎng)過程中的污染。此外，應定期更換培養(yǎng)液，防止代謝產(chǎn)物積累對細胞自身造成危害。（2）營養(yǎng)：合成培養(yǎng)基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等。合成培養(yǎng)基中通常需加入血清、血漿等天然成分。（3）溫度：適宜溫度：哺乳動物多是36.5℃＋0.5℃；pH：（4）氣體環(huán)境：細胞培養(yǎng)所需氣體主要是O2和CO2，O2是細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的PH。進行細胞培養(yǎng)時，通常采用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶，將其置于95%空氣加5%CO2的混合氣體的培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。附：培養(yǎng)基的的種類（按來源分）天然培養(yǎng)基：主要取自動物血清、動物組織提取液和雞胚汁等，具有營養(yǎng)價值高、成分復雜的特點。合成培養(yǎng)基：是人工配制的，具有成分明確、便于控制實驗條件的特點。5、動物細胞培養(yǎng)技術的應用：（1）許多有重要價值的生物制品，如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等，都可以借助動物細胞的大規(guī)模培養(yǎng)來生產(chǎn)。（2）作為基因工程的受體細胞。（3）用于檢測有毒物質(zhì)，判斷某種物質(zhì)的毒性。（4）用于醫(yī)學研究。培養(yǎng)醫(yī)學研究的各種細胞。﹡植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的比較植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)原理細胞的全能性細胞的增殖培養(yǎng)基的物理性質(zhì)固體液體（合成培養(yǎng)基）培養(yǎng)基的成分水、礦質(zhì)元素、維生素、蔗糖、氨基酸、瓊脂、激素等葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、動物血清等結(jié)果培育成新的植株或組織培育成細胞系或細胞株培養(yǎng)目的①植株快速繁殖②脫毒植株的培育③人工種子④生產(chǎn)藥物、殺蟲劑等⑤轉(zhuǎn)基因植物的培育①蛋白質(zhì)生物制品的生產(chǎn)②皮膚移植材料的培育③檢測有毒物質(zhì)④生理、病理、藥理學研究取材植物幼嫩的部位或花藥等動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織其他條件均為無菌操作，需要適宜的溫度、pH、O2等條件（二）動物體細胞核移植技術和克隆動物細胞核移植是一種利用顯微操作技術將某種動物細胞的細胞核移入同種或異種動物的去除細胞核的成熟卵細胞內(nèi)的技術。1、動物核移植概念：是將動物的一個細胞的細胞核，移入一個已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發(fā)育成動物個體。（將供體體細胞的細胞核與受體去核卵細胞的細胞質(zhì)進行人工組合，借助于卵細胞的發(fā)育能力，經(jīng)過培養(yǎng)發(fā)育成胚胎，進而形成個體的技術。）（關鍵：細胞核移植技術）﹡克隆的含義：克?。╟lone）是指通過無性生殖而產(chǎn)生的遺傳上均一的生物群，即具有完全相同的遺傳組成的一群細胞或者生物的個體?，F(xiàn)在則指個體、細胞、基因等不同水平上的無性增殖物。（1）個體水平：在植物的無性增殖中，植物的發(fā)芽、插條等由同一個體通過無性生殖而增長的個體群均被視為克隆。采用組織培養(yǎng)方法可使植物細胞培養(yǎng)發(fā)育成完全的個體（愈傷組織），采用這種方法得到的具有相同基因型的個體群，也被稱為克?。辉趧游锏臒o性增殖中，典型的例子是采用核移植實驗方法，把分化細胞的核移植到一個事先去核的蛙卵中，讓其發(fā)育并得到克隆蛙?？寺游锞哂芯贿z傳性質(zhì)，在研究環(huán)境條件對發(fā)育、分化的影響以及藥物的檢測方面都是重要的實驗材料。（2）細胞水平：由一個細胞經(jīng)過有絲分裂生成的細胞群叫克隆。但如果培養(yǎng)細胞發(fā)生轉(zhuǎn)化，則很容易引起染色體變異。（3）基因水平：利用基因重組操作技術，使特定的基因與載體結(jié)合，在細菌等宿主中進行增殖，有可能得到均勻的基因群?？寺∈侵亟MDNA技術的核心部分。事實上，克隆技術現(xiàn)已被人們用來通過營養(yǎng)方式繁殖病毒等微生物和植物的純種，從而保證了這些生物基因組的準確連續(xù)性。細胞生物的克隆只需要營養(yǎng)培養(yǎng)基，而基因的克隆則需要某種載體復制子、特定的寄主細胞和營養(yǎng)培養(yǎng)基。﹡選用去核卵(母)細胞的原因：卵(母)細胞比較大，容易操作；卵(母)細胞細胞質(zhì)多，營養(yǎng)豐富；細胞質(zhì)不會抑制細胞核全能性的表達。）﹡在體細胞的細胞核移植到受體卵母細胞之前，為什么必須先去掉受體卵母細胞的核？為使核移植的胚胎或動物的遺傳物質(zhì)全部來自有重要利用價值的動物提供的體細胞，在供體細胞的細胞核移至受體細胞之前，必須將受體細胞的遺傳物質(zhì)去掉或?qū)⑵淦茐摹！咎貏e提示】目前的實驗證明，離體的植物體細胞的全能性得到了充分的體現(xiàn)（如植物組織培養(yǎng)），而離體的動物體細胞，其全能性受到限制，但其細胞核仍然保持全能性（如克隆技術培養(yǎng)動物個體），然而需要卵細胞質(zhì)才能體現(xiàn)出來。2、種類：哺乳動物核移植可以分為胚胎細胞核移植（比較容易）和體細胞核移植（比較難）。3、體細胞核移植的大致過程是：高產(chǎn)奶牛（提供體細胞）進行細胞培養(yǎng)；同時采集卵母細胞，在體外培養(yǎng)到減二分裂中期的卵母細胞，去核（顯微操作）[注：為什么要用卵細胞？它可以提供充足的營養(yǎng)；操作簡便；細胞質(zhì)不會抑制細胞核全能性的表達]；將供體細胞注入去核卵母細胞；通過電刺激使兩細胞融合，供體核進入受體卵母細胞，構建重組胚胎；將胚胎移入受體（代孕）母牛體內(nèi)；生出與供體奶牛遺傳基因相同的犢牛。（見下圖）﹡克隆羊“多利”的產(chǎn)生過程4、體細胞核移植技術的應用：（1）在畜牧生產(chǎn)中，可以加速家畜遺傳改良進程，促進優(yōu)良畜群繁育；（2）在保護瀕危物種方面，可以增加這些動物的存活數(shù)量；（3）在醫(yī)療衛(wèi)生領域：①轉(zhuǎn)基因克隆動物可以作為生物反應器，生產(chǎn)許多珍貴的醫(yī)用蛋白；②在治療人類疾病時，轉(zhuǎn)基因克隆動物細胞、組織和器官可以作為異體移植的供體；③人的核移植胚胎干細胞經(jīng)過誘導分化，形成相應的組織、器官后可以用于組織、器官的移植。（4）研究克隆動物和克隆細胞可使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過程；（5）用克隆動物做疾病模型，能使人們更好的追蹤研究疾病的發(fā)展過程和治療疾病的方法。5、體細胞核移植技術存在的問題：克隆動物存在著健康問題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。﹡細胞工程育種之三——動物細胞核移植育種方法：細胞核移植→重組細胞→培養(yǎng)成早期胚胎→胚胎移植原理：動物細胞核的全能性優(yōu)點：快速繁殖優(yōu)良品種，保存瀕危物種，有選擇地繁殖某性別的動物。缺點：導致生物品系減少，個體生存能力下降。實例：“多利”羊等克隆動物的培育附：現(xiàn)代生物技術育種小結(jié)類型比較基因工程育種細胞工程育種植物組織培養(yǎng)育種植物體細胞雜交育種動物細胞核移植育種原理基因重組植物細胞的全能性植物細胞的全能性（變異原理：染色體變異；融合原理：細胞膜具有一定的流動性）動物細胞核的全能性方法提取目的基因→裝入載體→導入受體細胞→基因表達→篩選出符合要求的新品種離體的植物器官、組織或細胞→愈傷組織→根、芽→植物體去掉細胞壁→誘導原生質(zhì)體融合→組織培養(yǎng)細胞核移植→重組細胞→培養(yǎng)成早期胚胎→胚胎移植優(yōu)點目的性強，可以按照人們的意愿定向改造生物；育種周期短。快速繁殖、培育無病毒植株等克服遠緣雜交不親和的障礙，培育出作物新品種。快速繁殖優(yōu)良品種，保存瀕危物種，有選擇地繁殖某性別的動物。缺點技術復雜，存在安全性問題。技術要求高、培養(yǎng)條件嚴格。技術復雜，不能按人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀。導致生物品系減少，個體生存能力下降。舉例抗軟化番茄、轉(zhuǎn)基因鯉魚等。制備人工種子、試管苗的培育、培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植物等。白菜—甘藍的培育、“番茄—馬鈴薯”的培育。“多利”羊等克隆動物的培育。（三）動物細胞融合1、概念：指在一定條件下將2個或多個動物細胞融合為一個細胞的過程。融合后形成的具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞，稱為雜交細胞。誘導因素不同來源的細胞雜交細胞2、過程誘導因素不同來源的細胞雜交細胞附：誘導動物細胞融合的方法主要有物理法（如電激）、化學法（如聚乙二醇）、生物法（如滅活的病毒）3、意義：克服遠源雜交的不親和性。成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物生物新品種培育的重要手段。4、動物細胞融合與植物體細胞雜交的比較：細胞工程植物體細胞雜交動物細胞融合理論基礎細胞的全能性、細胞膜的流動性細胞增殖、細胞膜的流動性融合前處理酶解法去除細胞壁（纖維素酶、果膠酶）注射特定抗原，免疫處理正常小鼠誘導手段物理法:離心、振動、電激化學法：聚乙二醇（PEG）物理法:離心、振動、電激化學法：聚乙二醇生物法：滅活的病毒（滅活的仙臺病毒）誘導過程第一步：原生質(zhì)體的制備（酶解法）第二步：原生質(zhì)體融合（物、化法）第三步：雜種細胞的篩選和培養(yǎng)第四步：雜種植株的誘導與鑒定正常小鼠免疫處理動物細胞的融合（物、化、生法）雜交瘤細胞的篩選與培養(yǎng)專一抗體檢驗陽性細胞培養(yǎng)單克隆抗體的提純結(jié)果獲取雜種植株獲得雜種細胞，以生產(chǎn)細胞產(chǎn)品用途和意義克服遠緣雜交的不親和障礙，大大擴展雜交的親本組合范圍應用：白菜-甘藍等雜種植株（1）制備單克隆抗體（2）診斷、治療、預防疾病，例如“生物導彈”治療癌癥（四）單克隆抗體1、抗體：一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產(chǎn)量低、純度低、特異性差。﹡概念：機體受抗原刺激后產(chǎn)生的，并且能與該抗原發(fā)生特異性結(jié)合的具有免疫功能的球蛋白。﹡分布：主要分布于血清中，也分布于組織液及外分泌液中。2、單克隆抗體的制備過程：對免疫小鼠注射特定的抗原蛋白（目的使小鼠產(chǎn)生了效應B細胞）；提取B淋巴細胞；同時用動物細胞培養(yǎng)的方法培養(yǎng)骨髓瘤細胞并提取；促使它們細胞融合[注：融合的結(jié)果是有很多不符合要求的；如有2個B淋巴細胞融合的細胞等，所以要進行篩選]；在特定的選擇培養(yǎng)基上篩選出融合的雜種細胞[特點是能迅速大量增殖，又能產(chǎn)生專一的抗體]；然后對它進行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測[篩選出能夠分泌所需抗體的雜種細胞]；最后將雜交瘤細胞在體外做大規(guī)模培養(yǎng)或注射入小鼠腹腔內(nèi)增殖，從細胞培養(yǎng)液或小鼠腹水中可得到大量的單克隆抗體。注入小鼠注入小鼠細胞融合分離抗原注入小鼠體內(nèi)B淋巴細胞骨髓瘤細胞雜交瘤細胞細胞培養(yǎng)選擇培養(yǎng)細胞培養(yǎng)基體內(nèi)培養(yǎng)體外培養(yǎng)從腹水提取從培養(yǎng)液提取單克隆抗體3、雜交瘤細胞的特點：既能大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體。4、單克隆抗體的優(yōu)點：特異性強，靈敏度高，并能大量制備。5、單克隆抗體的作用：①作為診斷試劑：準確識別各種抗原物質(zhì)的細微差異，并跟一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合，具有準確、高效、簡易、快速的優(yōu)點。②用于治療疾病和運載藥物：主要用于癌癥治療，也有少量用于其他疾病治療?？砂芽拱┘毎膯慰寺】贵w與放射性同位素、化學藥物或細胞毒素相結(jié)合，制成“生物導彈”【答案和提示】2.2.1動物細胞培養(yǎng)和核移植技術（一）思考與探究1.幼齡與老齡動物的組織細胞比較，分化程度低的與分化程度高的組織細胞比較，哪一種更易于培養(yǎng)？思考一下，這是什么道理？提示：細胞的衰老與動物機體的衰老有著密切的關系，細胞的增殖能力與供體的年齡有關，幼齡動物細胞增殖能力強，有絲分裂旺盛，老齡動物則相反。所以，一般來說幼年動物的組織細胞比老年動物的組織細胞易于培養(yǎng)。同樣，組織細胞的分化程度越低，則增殖能力越強，所以更容易培養(yǎng)。2.動物細胞培養(yǎng)要經(jīng)過脫分化的過程嗎？為什么？提示：脫分化又稱去分化，是指分化細胞失去特有的結(jié)構和功能變?yōu)榫哂形捶只毎匦缘倪^程。植物的任何一部分，甚至單個細胞都具有長成完整植株的能力。但要發(fā)育成完整植株，必須先脫分化，脫分化的細胞具有發(fā)育成任何組織的能力，然后進行再分化，形成完整植株。植物細胞培養(yǎng)主要用于農(nóng)林生產(chǎn)中的作物、苗木育種，快速繁育種苗、培育無病毒植株等，這就要求植物的組織或細胞先進行脫分化。動物細胞的培養(yǎng)有各種用途，一般而言，動物細胞培養(yǎng)不需經(jīng)過脫分化過程。因高度分化的動物細胞發(fā)育潛能變窄，失去了發(fā)育成完整個體的能力，所以，動物細胞也就沒有類似植物組織或細胞培養(yǎng)時的脫分化過程了。要想使培養(yǎng)的動物細胞定向分化，通常采用定向誘導動物干細胞，使其分化成所需要的組織或器官。3.1997年，美國威斯康星州的一個奶牛場有一頭名叫盧辛達（Lucinda）的奶牛，年產(chǎn)奶量為30.8t，創(chuàng)造了世界奶牛產(chǎn)奶量最高新紀錄。目前世界各國高產(chǎn)奶牛場奶牛，年平均產(chǎn)奶量一般為十幾噸，而我國奶牛產(chǎn)奶量年平均水平僅為3～4t。（1）能利用體細胞核移植技術克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達嗎？請說明理由。提示：可以用體細胞核移植技術克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達。盧辛達的產(chǎn)奶量很高，說明它有高產(chǎn)奶的遺傳基礎，利用盧辛達的體細胞克隆的奶牛其遺傳物質(zhì)基本上全部來自該奶牛，其克隆牛具有高產(chǎn)的遺傳基礎，如果精心培育和飼養(yǎng)，有可能在世界范圍內(nèi)推廣，克隆牛再與高產(chǎn)的公牛自然繁殖，可得到很多高產(chǎn)的后代，從而加快奶牛改良進程。但同時需注意，該克隆牛不能無限制地推廣，其數(shù)量不宜過多，尤其是在小范圍內(nèi)不能無限的繁殖，以避免奶牛群出現(xiàn)近親繁殖而引起種質(zhì)衰退。（2）如果將克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達的任務交給你，你將如何對它進行克??？提示：首先從盧辛達耳朵（也可用別的組織、器官，耳朵在活體上容易取）上剪取一小塊組織，在體外培養(yǎng)獲得該組織（如軟骨組織）的細胞。從屠宰場取廢棄的牛卵巢，抽取卵母細胞體外培養(yǎng)成熟。用顯微針去除卵母細胞的核，再將耳細胞注入卵母細胞，用電刺激方法使卵母細胞與體細胞融合，這時供體核就進入了受體卵母細胞，再用電刺激或化學物質(zhì)激活注入了體細胞核的卵母細胞，使其完成減數(shù)分裂和發(fā)育過程。核移植胚胎在體外短時間培養(yǎng)后，挑選正常卵裂的胚胎植入經(jīng)同期發(fā)情處理的受體母牛體內(nèi)。4.體細胞核移植技術在研究和應用上還存在什么問題？請你查閱資料，了解這方面的前沿動態(tài)。提示：在研究方面，克隆動物基因組重新編程的機制尚不清楚，克隆技術效率低，克隆動物畸形率高、死亡率高、易出現(xiàn)早衰等問題。這些問題尚在研究中。在應用上，生產(chǎn)克隆動物費用昂貴，距大規(guī)模應用還有一定距離。（二）正文中討論題【討論1】多細胞動物和人體的細胞都生活在內(nèi)環(huán)境中，根據(jù)你所學的內(nèi)環(huán)境的知識，思考并討論以下問題：1.體外培養(yǎng)細胞時需要提供哪些物質(zhì)？提示：充足的營養(yǎng)供給、適宜的溫度、適宜的pH和氣體環(huán)境。2.體外培養(yǎng)的細胞需要什么樣的環(huán)境條件？提示：無菌、無毒的環(huán)境?！居懻?】1.在體細胞的細胞核移植到受體卵母細胞之前，為什么必須先去掉受體卵母細胞的核？提示：為使核移植的胚胎或動物的遺傳物質(zhì)全部來自有重要利用價值的動物提供的體細胞，在供體細胞的細胞核移至受體細胞之前，必須將受體細胞的遺傳物質(zhì)去掉或?qū)⑵淦茐摹?.用于核移植的供體細胞一般都選用傳代10代以內(nèi)的細胞，想一想，這是為什么？提示：培養(yǎng)的動物細胞一般當傳代至10～50代左右時，部分細胞核型可能會發(fā)生變化，其細胞遺傳物質(zhì)可能會發(fā)生突變，而10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型。因此，在體細胞核移植中，為了保證供體細胞正常的遺傳基礎，通常采用傳代10代以內(nèi)的細胞。3.你認為用上述體細胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動物，是對體細胞供體動物進行了100%的復制嗎？為什么？提示：克隆動物絕大部分DNA來自于供體細胞核，但其核外還