(二)胚胎干细胞

1、哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来。

2、具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。

3、胚胎干细胞的主要用途是：

①可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律；

②是在体外条件下研究细胞分化的理想材料，在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段；

③可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合症、少年糖尿病等；

④利用可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能；

⑤随着组织工程技术的发展，通过ES细胞体外诱导分化，定向培育出人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。

(一)动物胚胎发育的基本过程

1、胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。

2、动物胚胎发育的基本过程

(1)受精场所是母体的输卵管上段。

(2)卵裂期：特点：细胞有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积并不增加，或略有减小。　

(3)桑椹胚：特点：胚胎细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。是全能细胞。

(4)囊　 胚：特点：细胞开始出现分化(该时期细胞的全能性仍比较高)。聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。中间的空腔称为囊胚腔。

(5)原肠胚：特点：有了三胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔。

(二)动物细胞工程

　1. 动物细胞培养

(1)概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。

(2)动物细胞培养的流程：取动物组织块(动物胚胎或幼龄动物的器官或组织)→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。

(3)细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。

(4)动物细胞培养需要满足以下条件

①无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。

②营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血清、血浆等天然成分。

③温度：适宜温度：哺乳动物多是36.5℃+0.5℃；pH：7.2-7.4。

④气体环境：95%空气+5%CO₂。O₂是细胞代谢所必需的，CO₂的主要作用是维持培养液的pH。

(5)动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞。

2.动物体细胞核移植技术和克隆动物

(1)哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植(比较容易)和体细胞核移植(比较难)。

(2)选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富。

(3)体细胞核移植的大致过程是：(右图)

核移植

胚胎移植

(4)体细胞核移植技术的应用：

①加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育；　 ②保护濒危物种，增大存活数量；

③生产珍贵的医用蛋白；　　　　　　　　　　 ④作为异种移植的供体；

⑤用于组织器官的移植等。

(5)体细胞核移植技术存在的问题：

克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。

3.动物细胞融合

(1)动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的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。

(2)动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。

(3)动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物生物新品种培育的重要手段。

(4)动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较：

比较项目	细胞融合的原理	细胞融合的方法	诱导手段	用法
植物体细胞杂交	细胞膜的流动性	去除细胞壁后诱导原生质体融合	离心、电刺激、振动，聚乙二醇等试剂诱导	克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株
动物细胞融合	细胞膜的流动性	使细胞分散后诱导细胞融合	除应用植物细胞杂交手段外，再加灭活的病毒诱导	制备单克隆抗体的技术之一

4.单克隆抗体

(1)抗体：一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。

(2)单克隆抗体的制备过程：

(3)杂交瘤细胞的特点：既能大量繁殖，又能产生专一的抗体。

(4)单克隆抗体的优点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。

(5)单克隆抗体的作用：

① 作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。

② 用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其它疾病。

专题3　 胚胎工程

(一)植物细胞工程

1.理论基础(原理)：细胞全能性

全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞

2.植物组织培养技术

(1)过程：离体的植物器官、组织或细胞 ―→愈伤组织 ―→试管苗 ―→植物体

(2)用途：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。

(3)地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。

3.植物体细胞杂交技术

(1)过程：

(2)诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电刺激等。化学法一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。

(3)意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。

2、考点解读

本专题内容包括三部分，即《植物细胞工程》，《动物细胞工程》和《胚胎工程》，其中《植物细胞工程》可用2课时教学，《动物细胞工程》可用2课时教学。《胚胎工程》可用2课时教学。

第一节《植物细胞工程》包括两小节：《植物细胞工程的基本技术》和《植物细胞工程的实际应用》。第一小节，是让学生了解最基础的知识──植物细胞工程基本原理和技术，第二小节是让学生了解它的实际应用。第二节《动物细胞工程》包括动物细胞的培养、动物体细胞核移植技术及克隆动物、细胞融合和单克隆抗体四部分内容。

细胞工程是建立在对细胞结构、功能、生理等研究基础上的新技术，在必修模块《分子与细胞》中，学生已学过动植物细胞的结构和功能、细胞的分化和全能性；在必修模块《遗传和进化》中，学生已学过生物变异在育种上的应用；在必修模块《稳态与环境》中，学生学习过人体内环境及免疫的知识，而这些都是学习本专题的知识基础。生物技术各个分支领域是相互渗透、相互促进的。细胞是生物体结构和功能的基本单位，细胞工程中的技术是其他生物工程的基础。例如，细胞工程最主要和基础的技术是动植物细胞的培养技术，而基因工程中受体细胞的培养和筛选，胚胎工程中动物细胞的培养都需要细胞培养的技术。

关于植物组织培养的其他应用，应当参照教材的思路，先介绍生产实践中遇到的问题，说明社会生产的实际需要，再介绍科技人员是如何应用植物组织培养技术解决这些问题的。例如，关于在作物脱毒中的应用，应当先介绍长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差，而植物的分生区一般不会感染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，就能得到大量的脱毒苗。这样进行教学，一是能够让学生更好地理解先进技术的应用价值，二是能够调动学生的学习兴趣，三是有利于培养学生分析问题、解决问题的能力。植物的组织培养的复习要注意与必修整合(细胞及其代谢；植物激素；其他生物工程等)，动物的细胞培养与体细胞克隆的复习要注意注意原理、步骤、方法，细胞融合与单克隆抗体的复习要注意与必修整合(前者：细胞、遗传等；后者：细胞、免疫等)；注意技术步骤。

《体内受精和早期胚胎发育》《体外受精和早期胚胎培养》《胚胎工程的应用及前景》三节。本专题在总体内容安排上也体现了胚胎工程的发展脉络。首先对胚胎工程的理论基础──哺乳动物的受精和早期胚胎发育的规律，进行了较深入地讲述，在此基础上介绍了胚胎工程技术。目前，胚胎工程技术中应用较多的是体外受精和胚胎移植技术，因此，可以说它们是胚胎工程技术的基础；胚胎分割技术是继胚胎移植技术后迅速发展起来的技术，方法简单，效率更高；胚胎干细胞的培养不仅是胚胎工程的重要成就之一，它在基础生物学、畜牧学、医学上都有重要的应用价值，是当前研究的热门课题之一。教材基本是按照胚胎工程技术发展的时间顺序对其进行介绍的。

《体内受精和早期胚胎发育》部分是学习本专题的基础。由于义务教育生物课程标准和普通高中生物课程标准的必修部分，都没有明确的要求，这就使这部分内容，显得尤为重要，教学中应予重视。本部分教材主要讲述了哺乳动物的体内受精和早期胚胎发育规律这两部分内容。

关于哺乳动物的受精和早期胚胎发育规律的知识是胚胎工程的理论基础，哺乳动物的受精、精子和卵子发生的过程中的有关减数分裂的内容，学生已在高中生物必修模块中学习过，在此基础上学生能比较容易理解精子和卵子的发生过程。除此之外，学生通过报刊、电视等媒体对“试管动物”、“借腹怀胎”、体外受精、胚胎移植、胚胎干细胞等有关知识也有一定的了解。这些都是学生学习本专题的基础。

胚胎工程与其他专题的联系中的卵母细胞及受精卵的培养、胚胎分割及胚胎干细胞培养等技术与“基因工程”、“细胞工程”等现代生物科技专题有着密切联系，可以说“动物基因工程”、“动物细胞工程”等是胚胎工程的上游技术，而胚胎工程则属于下游技术。

教材中讲述的胚胎工程技术虽然多以家畜为例，但是一旦应用于人类，则会因“借腹怀胎”，“试管婴儿”等问题发生伦理方面的争议，从这个角度来看，本专题与《生物技术的安全性和伦理问题》专题也有着密切的联系。动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础的复习过程要注意脊椎动物(特别是人类)胚胎发育的基本过程(囊胚期与2整合)；根据作用对象的不同落实各类胚胎工程的理论基础(生殖细胞：体外受精，性别控制等；受精卵或早期胚胎：胚胎移植、分割、冷冻等)，胚胎干细胞的移植有可能与“生物技术中的伦理问题”整合出题：胚胎工程的应用也可以在提示出现新题境方面出题。

1、考点盘点

内容

说明

(1)植物的组织培养； 　 　 　 (2)动物的细胞培养与体细胞克隆； 　 　 　 (3)细胞融合与单克隆抗体； 　 　 　 (4)胚胎工程的理论基础； 　 　 　 　 (5)胚胎干细胞的移植, 胚胎工程的应用

说出细胞全能性的含义及其在植物组织培养中的应用 尝试进行植物组织培养,体验植物组织培养技术 简述植物体细胞杂交技术 列举植物细胞工程的实际应用 简述动物细胞培养的过程、条件及其应用 简述动物细胞培养的过程、条件及其应用 简述克隆动物的概念和原理 简述体细胞核移植技术和体细胞克隆及其应用前景，关注体细胞克隆技术的安全性和伦理性问题 简述动物细胞融合的方法和过程 说出单克隆抗体的制备过程及其应用 认同细胞学基础理论研究与技术开发之间的关系 关注细胞工程研究的发展和应用前景。 简述生殖细胞的形成过程 说出获取动物胚胎的一般方法 简述动物早期胚胎培养常用的方法及其基本原理 说出胚胎移植技术的概念及其应用 认同理论和技术的发展对胚胎工程的影响 举例说出胚胎干细胞的移植在基础生物学研究、医疗、畜牧业等方面的关注胚胎干细胞的研究对人类社会发展所带来的影响广泛应用及其发展前景 举例说出胚胎工程在畜牧业、医学实践等领域的应用 认同胚胎工程的发展对生产力的促进作用 收集胚胎工程研究和发展方面的资料，提高自己对信息的收集处理以及对问题的探究能力。

12.如图所示，在四面体ABCD中，E、F分别是线段AD、BC上的点，==，AB=CD=3，EF=，求AB、CD所成角的大小.

解　 如图所示，在线段BD上取一点G，使=.连接GF、GE、EF.

===，GE∥AB，且GE=AB=2，

同理，GF∥CD，且GF=CD=1，

在△EGF中，cos∠EGF==-,

∴∠EGF=120°.

由GF∥CD,GE∥AB可知,AB与CD所成的角应是∠EGF的补角为60°.

11.如图所示，在正方体ABCD-A₁B₁C₁D₁中，E、F分别为CC₁、AA₁的中点，画出平面BED₁F　

与平面ABCD的交线.

解　 在平面AA₁D₁D内，延长D₁F，

∵D₁F与DA不平行，

因此D₁F与DA必相交于一点，设为P，

则P∈FD₁，P∈DA.

又∵FD₁平面BED₁F，AD平面ABCD，

∴P∈平面BED₁F，P∈平面ABCD.

又B为平面ABCD与平面BED₁F的公共点，连接PB，

∴PB即为平面BED₁F与平面ABCD的交线.如图所示.

10.定线段AB所在的直线与定平面相交，P为直线AB外的一点，且P不在内，若直线AP、BP与分别交于C、D点，求证：不论P在什么位置，直线CD必过一定点.

证明　 设定线段AB所在直线为l,与平面交于O点，即l∩=O.

由题意可知，AP∩=C，BP∩=D，∴C∈，D∈.

又∵AP∩BP=P,

∴AP、BP可确定一平面且C∈，D∈.∴CD=∩.

∵A∈，B∈,∴l,∴O∈.∴O∈∩，即O∈CD.

∴不论P在什么位置，直线CD必过一定点.