第2章 细胞工程 章末 核心素养统率下的单元整体教学设计(课件PPT)-【新课程学案】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版2019 单选）

章末 核心素养统率下的 单元整体教学设计 CONTENTS 目录 1 3 生命观念 科学探究 2 科学思维 4 社会责任 NO.1 生命观念 本章教材侧重于引导学生运用生命观念来理解细胞工程及其相关技术的原理。例如,教材在“动物细胞工程”一节中介绍动物细胞培养的条件时指出,动物机体提供了充足的营养、稳定的内环境等适宜的条件,才能使体内的细胞维持正常的生命活动,这体现了稳态与平衡观。教材在介绍植物组织培养、动物细胞培养等技术时,都提到人工提供适宜的营养基质(培养基)可以满足它们的生长需求,这体现了生命的物质性。动物体细胞核移植技术的原理体现了细胞的结构对其功能的影响。 [浸润素养] 1.下列关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述,错误的是(　　) A.动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同 B.动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶 C.烟草叶片离体培养能产生新个体,小鼠细胞离体培养能增殖 D.动物细胞培养可用于检测有毒物质,植物茎尖培养可用于作物脱毒 √ 解析:动物细胞培养和植物组织培养所用培养基存在差异,A正确;动物细胞培养过程中要加入胰蛋白酶,而植物组织培养过程中不用,B错误;植物细胞具有全能性,所以烟草叶片离体培养能形成新个体,而小鼠细胞离体培养能增殖,C正确;植物组织培养中常用根尖、茎尖等培养无病毒植物个体,而动物细胞培养的一个重要应用是检测有毒物质,D正确。 2.(2024·重庆一中期末)北方白犀牛曾经广泛分布于非洲中部等地,但由于猖獗的盗猎和自然栖息地的丧失,它们的数量不断减少,2018年3月,仅剩两头雌性个体,在此之前,研究人员设法保存了少量北方白犀牛精子用于拯救该物种。下列说法正确的是 (　　) A.可利用人工授精、胚胎移植等无性繁殖技术培育北方白犀牛的试管动物 B.可利用雌性北方白犀牛体细胞核移植技术进行克隆,得到多头子代后让其自行繁衍 C.可利用两头雌性个体的体细胞两两融合,再经胚胎培养培育出新个体 D.可在体视显微镜下进行内细胞团的均等分割以获得同卵双胎或多胎的北方白犀牛 解析:人工授精有精卵结合形成受精卵的过程,为有性繁殖技术,A错误;利用雌性北方白犀牛体细胞核移植技术进行克隆,得到的子代均为雌性,无法相互交配繁殖,B错误; √ 由于动物细胞全能性的限制,目前仍无法利用动物细胞融合技术培育动物新个体,且将白犀牛的体细胞两两融合得到杂交细胞,该细胞的染色体数目是北方白犀牛体细胞的两倍,遗传物质发生了改变,C错误;可在体视显微镜下进行内细胞团的均等分割以获得同卵双胎或多胎的北方白犀牛,D正确。 NO.2 科学思维 　运用归纳法比较植物体细胞杂交与多倍体育种及有性杂交 1.植物体细胞杂交和多倍体育种的比较 项目 植物体细胞杂交 多倍体育种 不同点 原理 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 染色体数目变异 方法 通过原生质体融合和植物组织培养得到杂种植株 常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,使染色体数目加倍 项目 植物体细胞杂交 多倍体育种 不同点 染色体 来源和 数目 变化 通过植物体细胞杂交得到的(杂种)植株中染色体数目是两融合细胞中的染色体数目之和,且染色体一般来自两种不同的植物体 通过染色体加倍得到的多倍体植株中的染色体数与原植株中的染色体数是倍数关系,且染色体来自同一个体,加倍的是同源染色体 相同点 通过改变细胞或植株染色体的数目来改变遗传物质,从而改变生物体的性状,从中选育出符合人们要求的新品种 续表 2.植物体细胞杂交和有性杂交的过程对比分析 (A、B代表染色体条数) 　[浸润素养] 1.为培育具有市场竞争力的无子柑橘,研究者设计如下流程。相关叙述不正确的是 A.过程①需使用胰蛋白酶处理 B.实现过程②依赖膜的流动性 C.过程③需应用植物组织培养技术 D.三倍体植株可产生无子柑橘 √ 解析:过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理,A错误;实现过程②原生质体的融合依赖膜的流动性,B正确;过程③需应用植物组织培养技术将杂种细胞培育成杂种植株,C正确;三倍体植株减数分裂时联会紊乱,不能产生正常配子,因此可产生无子柑橘,D正确。 2.如图为植物细胞工程的过程示意图,据图回答问题: (1)据图可看出植物细胞工程的基础过程是[⑤]_______________ __________(填过程名称)。   解析:植物细胞工程包括植物细胞培养、植物组织培养和植物体细胞杂交,据图可看出植物细胞工程的基础过程是[⑤]脱分化形成愈伤组织。 脱分化形成 愈伤组织　 (2)除胚状体外,人工种子的结构还包括____________________。   解析:除胚状体外,人工种子的结构还包括人工胚乳和人工种皮。 (3)单倍体育种的过程是___________________ (用数字和箭头表示)。   解析:单倍体育种的过程包括花药离体培养形成单倍体幼苗、诱导单倍体幼苗染色体加倍后再筛选,即③→⑤→⑦→⑨→⑩。 人工胚乳和人工种皮 ③→⑤→⑦→⑨→⑩ (4)诱导两种植物细胞融合成杂种细胞的化学方法是______________ ______________________________。  解析:诱导两种植物细胞融合成杂种细胞的化学方法是聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH融合法。 聚乙二醇(PEG) 融合法、高Ca2+—高pH融合法 (5)通过④→⑤→⑥培养紫草细胞来提取紫草宁的过程的优点是_____________________________________________________。   解析:通过④→⑤→⑥培养紫草细胞来提取紫草宁的过程的优点是不受天气、季节和土壤等条件的限制,可工厂化大规模生产。 不受天气、季节和土壤等条件的限制,可工厂化大规模生产 (6)据图设计一个通过植物细胞工程利用二倍体西瓜培育三倍体无子西瓜植株的方案。 答案:方案一:利用二倍体西瓜的花药培养成单倍体的西瓜植株,再将二倍体西瓜与单倍体西瓜的体细胞通过体细胞杂交后,培养成植株,从中筛选出三倍体西瓜。　 方案二:取二倍体西瓜早期发育的种子的胚乳进行植物组织培养,即可获得三倍体无子西瓜。 解析:利用二倍体西瓜通过植物细胞工程培育三倍体无子西瓜植株的方案:方案一:利用二倍体西瓜的花药培养成单倍体的西瓜植株,再将二倍体西瓜与单倍体西瓜的体细胞通过体细胞杂交后,培养成植株,从中筛选出三倍体西瓜。方案二:取二倍体西瓜的早期发育的种子的胚乳进行植物组织培养,即可获得三倍体无子西瓜。 NO.3 科学探究 在单克隆抗体制备过程中,要用特定的HAT选择培养基筛选出杂交瘤细胞,筛选的过程利用了哺乳动物DNA合成的原理。哺乳动物DNA合成可分为两条途径:一是全合成途径,可被氨基蝶呤(A)阻断;二是补救合成途径,在次黄嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)存在情况下,利用次黄嘌呤(H)和胸腺嘧啶脱氧核苷(T)补救性合成DNA。 正常细胞中存在HGPRT,而骨髓瘤细胞中不存在HGPRT。在培养基中含有H、A、T的情况下,会导致骨髓瘤细胞和B细胞死亡,只有杂交瘤细胞才能存活并增殖,原因是培养基含有A且骨髓瘤细胞中不存在HGPRT,因此,骨髓瘤细胞不能用全合成途径和补救合成途径合成DNA,不能增殖而导致死亡;B细胞没有分裂增殖能力,也会死亡;杂交瘤细胞可以利用B细胞中的HGPRT,通过补救途径合成DNA,可正常分裂增殖。将筛选出的杂交瘤细胞进行克隆化培养和专一抗体检测,便可获得足够数量的能够分泌所需抗体的杂交瘤细胞。 　[浸润素养] 1.细胞合成DNA通常有2条途径:第1条途径是利用糖和氨基酸合成核苷酸,进而合成DNA;第2条途径是通过HGPRT利用核苷酸的前体合成核苷酸,进而合成DNA。HAT培养基是基本培养基添加了次黄嘌呤(H)、氨基蝶呤(A)和胸腺嘧啶脱氧核苷(T),A可以阻断DNA合成的第1条途径,H和T则是第2条途径中合成核苷酸的原料。HAT培养基可以用于单克隆抗体制备中杂交瘤细胞的选择,小鼠骨髓瘤细胞是一类HGPRT代谢缺陷型细胞。下列说法正确的是(　　) A.小鼠免疫B细胞和骨髓瘤细胞融合后,培养基上会有3种类型的细胞 B.HAT培养基中未融合的骨髓瘤细胞在A的阻遏下因不能合成DNA而死亡 C.HAT培养基中未融合的免疫B细胞仍具有增殖能力而持续进行细胞分裂 D.HAT培养基中选择出的杂交瘤细胞都能无限增殖和产生所需单克隆抗体 √ 解析:若不考虑两个以上的细胞融合,小鼠免疫B细胞和骨髓瘤细胞融合后,培养基上会有5种类型的细胞,但最终生存下来的只有杂交瘤细胞,A错误;由于小鼠骨髓瘤细胞是一类HGPRT代谢缺陷型细胞,因此骨髓瘤细胞合成DNA是第1条途径,但是A可以阻断DNA合成的第1条途径,所以HAT培养基中未融合的骨髓瘤细胞在A的阻遏下因不能合成DNA而死亡,B正确;免疫B细胞属于高度分化的细胞,不再增殖,C错误;HAT培养基中选择出的杂交瘤细胞都能无限增殖,但不是都能产生所需单克隆抗体,D错误。 2.某种抗体—药物偶联物(ADC)的结构及其作用原理如图甲所示,没有与肿瘤细胞结合的ADC一段时间后被机体清除。阿霉素是一种抗肿瘤药,可抑制DNA和RNA的合成,对正常细胞也有一定毒性。回答下列问题: (1)图甲中ADC由两部分构成,其中一部分被称为“瞄准装置”,它作用的原理是____________________。活化阿霉素可直接抑制细胞中基因的_____________过程。  解析:抗体具有特异性,“瞄准装置”的作用原理是抗体抗原特异性结合。阿霉素可抑制DNA和RNA的合成,说明活化阿霉素可直接抑制细胞中基因的复制和转录过程。 抗原抗体特异性结合 复制和转录 (2)核酸合成有两条途径,如图乙所示,其中物质A可以阻断全合成途径。正常细胞内含有补救合成途径所必需的转化酶和激酶,制备单克隆抗体时选用的骨髓瘤细胞中缺乏转化酶。可将加入H、A、T三种物质的HAT培养基作为制备单克隆抗体时的选择培养基。 ①融合前将小鼠脾脏中的B细胞和骨髓瘤细胞分别置于含HAT的选择培养基中培养,一段时间后培养基中____ (填“有”或“无”)细胞增殖,原因是______________________________________________________ ____________________________________________。  ②通过HAT培养基筛选出的细胞是______________,理由是____________________________________________________________ ______________________。  无 B细胞不能增殖,骨髓瘤细胞在HAT培养基中既不能进行全合 成途径也不能进行补救合成途径,从而不能增殖 杂交瘤细胞 杂交瘤细胞具有B细胞和骨髓瘤细胞双方的遗传物质,可以进行补救 合成途径又能无限增殖 解析:①免疫的B细胞属于高度分化的细胞,不能进行增殖;根据题意可知,骨髓瘤细胞中缺乏转化酶,因此不能进行补救合成途径,在含HAT的选择培养基中其全合成途径又被阻断,故无法在HAT培养基上增殖。②通过HAT培养基筛选出的细胞是杂交瘤细胞,理由见答案。 NO.3 社会责任 本章介绍了大量利用细胞工程技术解决生产、环境保护及人类健康问题的实例,有利于学生建立科学技术观,使他们认识到社会的进步离不开科学技术的发展,从而激发他们学习科学技术的热情,培养运用科学技术造福人类的社会责任感和使命感。教材中还指出了技术应用可能存在的一些伦理问题,引导学生认识到要理性地运用生物技术。本章习题中对大熊猫保护、北方白犀牛繁育有关问题的探讨,则可以让学生意识到生物多样性是人类可持续发展的重要基础,保护生物多样性是全人类的责任。 [浸润素养] 1.Vero细胞因不能合成抗病毒蛋白干扰素,因而广泛应用在病毒性疫苗生产上。将病毒接种到Vero细胞后,经细胞培养、病毒灭活及提纯,可制成病毒灭活疫苗。下列叙述错误的是(　　) A.悬浮培养的细胞可直接用离心法收集 B.当病毒达到一定数量时会影响细胞的增殖 C.培养细胞的器具和试剂都需进行高压蒸汽灭菌 D.培养细胞的时候既需要氧气也需要二氧化碳 √ 解析:悬浮培养的细胞可直接用离心法收集,A正确;病毒是寄生型生物,寄生在活细胞内,故当病毒达到一定数量时会影响细胞的增殖,B正确;培养动物细胞的器具常进行干热灭菌,培养液要进行高压蒸汽灭菌,试剂一般不用进行高压蒸汽灭菌,C错误;培养细胞的时候既需要氧气(细胞呼吸利用)也需要二氧化碳(维持培养液的pH),D正确。 2.中国科学家用一种简单的化学物质诱导方法,将成年鼠皮肤细胞制成多潜能干细胞,并用这种细胞培育出多只健康的小鼠。这是一项革命性的研究成果,是比克隆羊“多莉”更彻底更方便的克隆技术。下列叙述错误的是 (　　) A.皮肤细胞制成多潜能干细胞的过程,类似于植物组织培养中的脱分化 B.多潜能干细胞培育出多只小鼠的过程,不需要用到胚胎移植技术 √ C.多潜能干细胞与皮肤细胞的基因型相同,化学物质的作用是诱导基因表达 D.此项技术可用自身细胞实现器官克隆,避免外来器官移植发生免疫排斥 解析:皮肤细胞是高度分化的细胞,而多潜能干细胞的分化程度很低,所以皮肤细胞制成多潜能干细胞的过程,类似于植物组织培养中的脱分化,A正确;多潜能干细胞培育出多只小鼠的过程,需要用到胚胎移植技术,B错误;多潜能干细胞是皮肤细胞经化学物质诱导后形成的,所以基因型相同,化学物质的作用是诱导基因表达,C正确;此项技术可用自身细胞实现器官克隆,由于是自身细胞克隆出来的器官,所以可以避免外来器官移植发生免疫排斥,D正确。 3.为了检测药物X、Y和Z的抗癌效果,采用细胞培养板添加溶于DMSO溶剂的三种药物培养肺癌细胞,培养过程及结果如图所示。下列说法不正确的是 (　　) A.细胞培养液中通常需要加入一定量的血清等天然成分 B.对照组中应加入等体积的生理盐水,并在CO2培养箱中培养肺癌细胞 C.起始肺癌细胞数量应保持一致 D.根据实验结果,药物X的抗癌效果比药物Y好,药物Z没有抗癌作用 √ 解析:由于人们对动物细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚,在细胞培养液中通常需要加入一定量的血清等天然成分,A正确;由题干信息可知,三种药物是溶于DMSO溶剂的,则对照组中应加入等体积的DMSO溶剂,以排除体积和溶剂等无关因素的影响,B错误;遵循实验的单一变量原则,起始肺癌细胞数量作为无关变量应保持一致,C正确;分析实验结果,加入药物X的癌细胞个数比加入药物Y的癌细胞个数少,且都少于对照组,说明药物X的抗癌效果比药物Y好,加入药物Z的癌细胞个数比对照组多,药物Z无抗癌作用,D正确。 4.(2024·安徽亳州期中)实验发现小鼠的体细胞中转入四种基因就可以诱导产生一种与胚胎干细胞功能类似的诱导多能干(iPS)细胞。科学家将获得的iPS细胞分化为T细胞以期用于传染病的治疗。下列有关叙述错误的是 (　　) A.诱导产生iPS细胞的过程中细胞发生形态、结构的改变 B.iPS细胞中含有本物种生长发育所需的遗传信息 C.研制iPS细胞的原理类似于植物细胞的脱分化与再分化 D.KLF4能够抑制细胞凋亡和衰老,可使细胞无限增殖 √ 解析:iPS细胞是由体细胞诱导分化而成的,该过程中有细胞形态、结构的改变,A正确;iPS细胞内具有本物种的全套遗传信息,B正确;小鼠的体细胞中转入四种基因就可以诱导产生一种与胚胎干细胞功能类似的诱导多能干(iPS)细胞,类似于植物组织培养中的脱分化过程,C错误;据题图可知,KLF4能够抑制细胞凋亡和衰老,可实现细胞的无限增殖,从而产生肿瘤细胞,D正确。 5.(2024·天津耀华中学校考)农业生产中,获得异源多倍体植物的常见方式如下图(A、B、C、D代表不同物种的一个染色体组),不正确的是 (　　) A.图中丙含有A和B两个染色体组,因没有同源染色体,不能正常联会导致高度不育 B.操作①常处理幼苗,获得染色体组加倍的丁,恢复育性 C.操作②常采用纤维素酶和果胶酶处理,过程③通过脱分化即可形成杂种植株辛 D.方法一一般只能用于亲缘关系较近的不同物种,方法二则能实现远缘杂交育种 √ 解析:方法一表示杂交育种,图中丙含有A和B两个染色体组,没有同源染色体,不能正常联会导致丙高度不育,A正确;秋水仙素能诱导染色体数目加倍,操作①常采用秋水仙素处理幼苗,由此获得染色体组加倍的丁,恢复育性,B正确;方法二表示植物体细胞杂交,植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶,因此操作②用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,过程③通过脱分化、再分化过程能形成杂种植株辛,C错误;方法一表示杂交育种,一般只能用于亲缘关系较近的不同物种,方法二表示植物体细胞杂交,能实现远缘杂交育种,D正确。 章末质量检测(二)　细胞工程 (单击进入电子文档) 本课结束 $$