串讲课件02 细胞工程-2024-2025学年高二生物下学期期末考点大串讲（苏教版2019）

高二期末复习考点串讲 苏教版2019 •生物•高二•下学期 期末复习 复习专题二 细胞工程 （3大考点） 思维导图 细胞工程 1.概念 利用 ，在无菌条件下，将 的植物器官、组织、细胞或 等，在 上培养，使其发育成 植株的技术。 细胞全能性 离体 原生质体 培养基 部分或完整 知识点1：植物细胞工程 一.植物组织培养技术 产生完 整生物体 分化成其他各种细胞 生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的全套基因 所有的细胞都 表现出全能性 选 择性地表达 植物细胞的全能性 2.主要步骤 外植体 表面 无菌水 无菌 脱分化 结构和功能 发育途径 分 生能力 愈伤 组织 ①植物组织培养的理论基础(或原理)是什么？ 植物细胞的全能性。 ②在上述植物组织培养过程中进行了哪些无菌操作？ 实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌，接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌；用酒精擦拭双手和超净工作台台面、对外植体进行消毒。 ③在植物组织培养的过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？ 植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对培养条件的要求较高。用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。而培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。 ④上述过程中诱导愈伤组织和诱导生芽、生根两个阶段所需条件有什么不同？ 提示　光照条件不同：诱导愈伤组织是脱分化，不需要光照；诱导生芽、生根是再分化，需要光照。培养基类型不同：诱导愈伤组织利用脱分化培养基，诱导生芽和生根利用生芽培养基和生根培养基。 ⑤从繁殖方式上看，植物组织培养属于 繁殖，因为__________ ___________________________________________________________________________。 无性 植物组织培 养是在细胞有丝分裂和细胞分化的基础上实现的，此过程并没有生殖细胞的产生 特殊的植物组织培养——花药离体培养 生殖方式为特殊的有性生殖，培养过程中只涉及有丝分裂 花药 试管苗 脱分化 再分化 愈伤组织 单倍体：植株矮小、高度不育 秋水仙素 诱导 纯合品种 1.概念：指将自发或人工融合的 培育成新品种植物体的技术。 2.原理：体细胞杂交利用了细胞质膜的 ，杂种细胞培育成杂种植株利用了 。 杂种细胞 流动性 植物细胞的全能性 二、植物体细胞杂交技术 3.基本过程 纤维素酶和果胶 原生质体 聚乙二醇 原生质体 愈伤 组织 细胞膜的流动性 植物细胞具有全能性 (1)科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？理由是什么？ 纤维素酶和果胶酶。因为植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶组成，利用酶的专一性，在降解植物细胞细胞壁时要利用纤维素酶和果胶酶。 (2)两两融合后的细胞一定是杂种细胞吗？诱导融合后的培养瓶中的细胞有哪几类？ 不一定，融合的细胞类型有三种AA、BB和AB，在培养瓶中还有A、B等未融合的细胞。 (3)上述细胞融合过程的完成与什么细胞器密切相关？ 线粒体和高尔基体。 (4)若一植物细胞A含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞B含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则： ①上述所获得杂种植株遗传特性有何特点？ 杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。 ②上述所获得杂种植株应为 ，其体细胞中染色体数为______ 条， 个染色体组，基因型为 。 ③上述所获得杂种植株的花粉经离体培养得到的植株属于 植株。 ④上述植物体细胞杂交的过程中，遗传物质的传递遵循孟德尔遗传定律吗？ 异源四倍体 (2x＋ AabbccDd 2y) 单倍体 不遵循。 4 有关植物体细胞杂交的3个易错点 ①误认为植物体细胞杂交的结果只是形成杂种细胞。 植物体细胞杂交的结果最终要经过组织培养形成杂种植株。 ②误认为植物体细胞杂交属于有性生殖。 植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合，因此不属于有性生殖，应为无性生殖。 ③误认为杂种植株的变异类型属于基因重组。 杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，属于异源多倍体，所以变异类型为染色体变异。 易错提醒 4.意义：克服不同种植物之间杂交的不亲和障碍， ，实现远缘物种之间的 ，培育植物新品种。 打破生殖隔离 核质融合 1. 实现种苗的快速繁殖 保持优良品种的遗传特性 三.植物细胞工程的应用 2. 植物生长点部位 3. 液氮 遗传 4.细胞产物的工厂化生产 (1)次生代谢物：是一类小分子有机化合物，在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。 (2)细胞代谢产物的工厂化生产：人们利用 来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。 (3)植物细胞培养：是指在　　条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其　　的技术。 植物细胞培养 离体 增殖 初生代谢是生物生长和生存所　　的代谢活动，因此，在整个生命过程中一直进行着；次生代谢　　生物生长所必需的，一般在特定的组织和器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。 必需 不是 5. 单倍体育种、　　　的利用。 突变体 1.动物细胞核移植技术 (1)概念分析 ①供体：动物一个细胞的 。 ②受体：去除细胞核的成熟 。 ③结果：重新组合的细胞发育成 ，继而发育成动物新个体。 ④原理： 。 (2)哺乳动物核移植类型： 细胞核移植和体细胞核移植。 细胞核 卵母细胞 新的胚胎 动物体细胞核具有全能性 胚胎 知识点2：动物细胞工程 一.动物细胞核移植技术及其应用 2.体细胞核移植的过程 细胞培养 去核 重组细胞 （重构胚） 供体 通过显微操作去核 显微注射法 (1)动物核移植技术的理论基础(原理)是什么？克隆动物属于有性生殖还是无性繁殖？ 动物细胞核的全能性。克隆动物属于无性繁殖。 (2)为什么体细胞核移植较胚胎细胞核移植更困难？ 由于动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易；而动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难。因此动物体细胞核移植的难度就明显高于胚胎细胞核移植。 (3)受体细胞为什么选用卵母细胞？ 体积大，易操作；去核时易于同时吸走第一极体；含有激发细胞核全能性的物质。 (4)为什么不是取供体细胞核进行核移植操作，而是将供体细胞整个注入去核卵母细胞中？ 保证供核不被破坏，使克隆动物更像供体动物，操作也方便。 (5)在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？ 为使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的核遗传物质去掉或将其破坏。 (6)克隆动物是对体细胞供体动物100%的复制吗？为什么？ 不是；克隆动物细胞核中的遗传物质来自供体动物，但细胞质中的遗传物质同时来自供体细胞和受体卵母细胞。此外，生物性状还受环境因素的影响。 前景 畜牧业：加速家畜_________进程，促进优良畜群繁育 生物多样性保护：拯救濒危物种 医药卫生 ①作为____________生产医用蛋白； ②_______________的细胞、组织或器官可作为异种移植的供体； ③人核移植___________经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官，将它们移植给患者可避免免疫排斥反应 问题 ①克隆动物成功率_______；②克隆动物存在_____问题，表现出遗传和生理缺陷 遗传改良 生物反应器 转基因克隆动物 胚胎干细胞 非常低 健康 3、应用前景和存在的问题 1、动物细胞培养的条件 营养 ①无机物：无机盐等 ②有机物：糖类、氨基酸、维生素、促生长因子、_____等 无菌、 无毒 环境 ①对培养液和所有培养用具进行灭菌处理 ②在无菌环境下进行操作 ③定期更换_______，以便清除代谢物，必要时添加抗生素 温度、pH和渗透压 ①温度：哺乳动物细胞多以_____________为宜 ②pH：多数动物细胞生存的适宜pH为_________ 气体环境 血清 培养液 36.5±0.5 ℃ 7.2～7.4 95%空气和5% CO2 二.动物细胞培养及干细胞技术 26 2.动物细胞的培养过程 无菌 胰蛋 白酶 悬 浮细胞 接种 原代 一层 新培 养液 传代 细胞贴壁和接触抑制 ①细胞贴壁是指体外培养的细胞贴附在瓶壁生长的现象；接触抑制是指当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖的现象。 ②细胞贴壁生长对培养瓶的要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。 ③打破接触抑制现象的方法是将贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。 (1)为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清？ 提示　血清中含有多种未知的促细胞生长因子等营养物质，这是细胞生长和增殖所必需的。 (2)培养前为什么分散成单个细胞？ 提示　①成块组织中细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长与增殖；②利于与培养液充分接触，保证O2与营养供应和代谢物及时排出。 (3)将组织分散成单个细胞时为什么要用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理？胃蛋白酶可以吗？ 提示　胰蛋白酶可以将动物组织细胞间的蛋白质成分酶解，使细胞分散开，获得单个细胞。胃蛋白酶的最适pH为1.5，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性。多数动物细胞培养的适宜pH为7.1～7.3，胃蛋白酶在此环境中没有活性，所以不可以用胃蛋白酶。 (4)定期更换培养基的目的是什么？ 提示　以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。 (5)幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较，分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较，哪些细胞更易于培养？为什么？ 提示　幼龄动物的细胞和分化程度低的细胞更易培养，原因是这些细胞分裂能力强。 (6)如何区分原代培养和传代培养？ 提示　关键看用胰蛋白酶处理的对象和是否分瓶，分瓶前，第一次用胰蛋白酶对动物组织进行处理后的培养为原代培养；而用胰蛋白酶处理将贴壁生长的细胞从瓶壁脱离下来，分瓶后的培养为传代培养。 归纳总结 动物细胞培养和植物组织培养的比较 项目 动物细胞培养 植物组织培养 理论基础 _________ __________________ 培养前处理 无菌；用机械的方法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理，使组织分散成单个细胞 无菌、离体 取材 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织 植物幼嫩的部位或花药等 细胞增殖 植物细胞的全能性 归纳总结 动物细胞培养和植物组织培养的比较 培养基性质 ______ ______ 培养基成分 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________ 结果 ______________________________________ _________________ 液体 固体 葡萄糖、氨基酸、无机盐、微量元素、促生长因子、维生素和动物血清等 水、矿质元素、蔗糖、 维生素、植物激素和 琼脂等 细胞培养产生大量细胞，不形成新个体 可产生新个体 归纳总结 动物细胞培养和植物组织培养的比较 应用 人造皮肤的构建、动物分泌蛋白的规模化生产 快速繁殖、作物脱毒、细胞产物的工厂化生产和单倍体育种等 相同点 ①都需人工条件下的无菌操作；②都需要适宜的温度、pH等条件；③都进行有丝分裂，都不涉及减数分裂 3.干细胞技术 (1)干细胞 ①概念：动物(包括人)胚胎及某些器官中同时具有 和________ 的细胞。 ②分类：单能干细胞、 、全能干细胞。 (2)应用 干细胞技术应用于 、新药研制和开发。 自我更新 分化能力 多能干细胞 疾病治疗 ________ 骨髓、脐带血等 体细胞(如成纤维细胞等) 具有分化为成年动物体内的___________________________________________________ _甚至个体的潜能 具有组织特异性，只能分化成_________________，不具有发育成完整个体的能力 能诱导分化成类似_____ _______的细胞 分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等 造血干细胞用于治疗白血病，神经干细胞用于治疗帕金森病、阿尔茨海默病等 治疗镰状细胞贫血、阿尔茨海默病、心血管疾病等 早期胚胎 任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织或器官 特定的细胞或组织 胚胎 干细胞 归纳总结 体外诱导小鼠成纤维细胞 诱导多能干细胞 iPS 临床治疗人类疾病 多种体细胞 定向诱导分化 如：白血病、帕金森病、阿而茨海默病等 移植 取成纤维细胞等 iPS细胞 转入相关因子 细胞发生转化 分化 胰岛细胞 神经元 血细胞 肠上皮细胞 心肌细胞 肝细胞 病人 iPS细胞用于治疗人类疾病示意图 胚胎干细胞应用： 1.动物细胞融合技术 (1)概念：在一定的条件下将 个或 个动物细胞通过物理、化学或生物方法结合形成 个细胞的技术。 (2)条件：常用的促融方法有生物方法(如 融合法)、化学方法(如 诱导融合法)、物理方法(如 诱导融合法)。 (3)原理： 。 (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____ 。 两 多 一 病毒诱导 聚乙二醇 电场 细胞质膜的流动性 杂种 细胞 三.动物细胞融合技术和单克隆抗体 2.单克隆抗体的制备 (1)制备原理 ①浆细胞特点：浆细胞只分泌 种特定抗体。 ②骨髓瘤细胞特点：能在体外 。 ③杂交细胞的特点：既能 ，又能产生足够数量的 。 一 大量增殖 大量增殖 特定抗体 动物细胞融合 动物细胞培养 给小鼠注射特定的抗原蛋白 B淋巴细胞（免疫） 骨髓瘤细胞 杂交细胞 杂交瘤细胞 单克隆抗体 能分泌所需抗体 的杂交瘤细胞 第一次筛选 第二次筛选 诱导融合 选择培养基 克隆化培养，专一抗体检验 体外培养或小鼠腹腔内增殖 特异性强 灵敏度高 可大量制备 既能大量繁殖又能产生专一抗体 (2)制备过程 ①图中给小鼠注射特定的抗原蛋白，其目的是什么？ 提示　刺激机体发生免疫应答，从而产生特定的浆细胞。 ②若仅考虑细胞的两两融合，在获取杂交细胞的过程中，淘汰的细胞有几种类型？为什么？ 提示　有未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞两种类型。出现不同类型是因为细胞融合不是100%的，且是随机的。 第一次筛选获得杂交瘤细胞 ①细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基喋呤阻断。 ②人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但不能分裂增殖。 ③鼠骨髓瘤细胞中只有D途径，没有S途径，但能不断分裂增殖。 筛选出杂交瘤细胞方法？ B淋巴细胞及同型融合细胞 不能无限增殖，死亡 骨髓瘤细胞及同型融合细胞 不能无限增殖，死亡 杂交瘤细胞 能无限增殖，生长 培养基中加入氨基嘌呤 抗体检测的方法——抗原-抗体杂交法 在单克隆抗体制备过程中，两次筛选的目的和方法是不相同的。 将杂交瘤细胞群稀释，约每孔1个细胞进行培养（克隆化培养） 一段时间后，检测各孔上清液中细胞分泌的抗体 上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔 多孔细胞培养板 抗体检测板 分泌抗体能跟特定抗原结合的细胞即为所需杂交瘤细胞 阳性孔 ①作为诊断试剂 诊断疾病 ②运载药物 治疗疾病 ③作为药物治疗疾病 ③单克隆抗体的应用 制备单克隆抗体靶向制剂是单克隆抗体在临床上实际应用的一方面；由于单克隆抗体可以 地识别抗原，在疾病诊断上也有一定的临床价值。 高度特异性 1.精子和卵子的发生 (1)精子的发生 ①场所：雄性动物的 。 ②过程 睾丸的曲细精管 有丝 初级 精母 次级 精母 时期：初情期及生殖机能减退 知识点3：胚胎工程 1.哺乳动物胚胎发育的基本过程 源于选择性必修3 P73“知识链接”：精细胞变形形成精子，其中高尔基体发育成 ， 发育成精子的尾，线粒体聚集在中段形成 ，细胞质逐渐浓缩脱落。 顶体 中心体 线粒体鞘 精子大小与动物体型大小无关 (2)卵子的发生 ①场所：雌性动物的 内（发生）。（进一步成熟：输卵管） ②过程 卵巢 第二极体 卵细胞 减数 第二次 卵原细胞→ 胎儿期，性别分化以后 初情期——生殖机能减退 ③受精 精子穿越卵细胞质膜外的结构 　↓ 透明带反应(阻止多精入卵的第一道屏障) 　↓ 精子进入卵细胞质膜(卵细胞质膜反应：阻止多精入卵的第二道屏障) 　↓ 形成 　↓ 雌、雄原核融合 (受精完成的标志) 原核 2.哺乳动物(人)胚胎发育过程 受精卵 有丝分裂 桑葚胚 滋养层 囊胚腔 内细胞团 三 桑葚胚 囊胚 细胞数量不断增加但胚胎总体积并不增加 细胞均具有全能性 将来发育成胎膜和胎盘 将来发育成胎儿的各种组织(细胞具有全能性） 透明带 孵化着床 1.胚胎工程的概念 受精卵 细胞 受精 二.胚胎工程技术及其应用 (1)精子的采集和获能 采集：主要是__________ 获能：放入一定浓度的 溶液中实现获能 假阴道法 肝素或相应的Ca2＋载体 (2)卵母细胞的采集和培养 采集大型动物时：一般采用_______ 采集较小型动物时 法 法：用 处理 抽吸法 机械破碎 超数排卵 促性腺激素 (3)体外受精： 和培养成熟的卵母细胞在人为控制的适宜条件下和专用的受精溶液中完成受精作用。 获能的精子 2.体外受精技术 转基因、核 移植和体外受精 同种的、 产生胚胎的供体和孕育胚胎的 受体共同繁殖后代 同时发情排卵但未经 配种 2.胚胎移植 (1)概念 (2)过程 同期 发情 超数排卵 人工授精 妊娠 实质： 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 根据上图思考回答以下问题： ①为什么应对供体和受体母畜进行同期发情处理？ 使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相似的生理环境。 ②在牛的胚胎移植过程中有两次使用激素、两次检查，其目的分别是什么？ 第一次用激素对受、供体进行同期发情处理，第二次用促性腺激素处理使供体超数排卵。第一次是对收集的胚胎进行质量检查，第二次是对受体母畜是否妊娠进行检查。 ③胚胎移植的优势是什么？ 可以发挥雌性优良个体的繁殖能力。 超数排卵是指应用外源___________，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。 促性腺激素 胚胎移植的生理学基础 同种动物 生理变化 游离 免疫排斥 遗传特性 3.胚胎分割技术 (1)概念 ①方法：机械方法。 ②分割份数：将早期胚胎切割成 等。 ③目的：获得 。 (2)定位：被视为一种 方法。（无性繁殖） (3)仪器设备：体视显微镜和　　　　　。 (4)材料：形态正常、发育良好的 。若分割囊胚阶段的胚胎时，要　　　　　　　　　。 (5)意义：促进　　　　　　的繁殖，产生的遗传性状　　的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；胚胎移植前进行　　 、　　　　　等，对于人工控制　　　　、动物繁育健康后代具有重要意义。 二分胚、四分胚甚至八分胚 同卵双生或同卵多生后代 胚胎克隆 桑椹胚或囊胚 显微操作仪 将内细胞团均等分割 优良动物品种 相同 性别鉴定 遗传病筛查 动物性别 概念辨析 “克隆羊”“试管羊”“转基因羊”的产生过程及分析比较 名称 产生过程 克隆羊   试管羊   转基因羊   概念辨析 “克隆羊”“试管羊”“转基因羊”的产生过程及分析比较 名称 不同点 相同点 主要生物技术 遗传物质 遗传性状 生殖方式 克隆羊 A羊核基因，B羊质基因 ________________________ _________ 都用到胚胎移植技术、动物细胞培养技术 试管羊 A、B羊核基因，B羊质基因 __________ _________ 转基 因羊 目的基因、双亲基因 目的基因性状、双亲性状 _________ 动物体细胞核移植技术 早期胚胎培养 胚胎移植 几乎全部表 现A羊性状 无性生殖 有性生殖 有性生殖 双亲性状 体外受精 早期胚胎培养 胚胎移植 DNA重组技术 早期胚胎培养 胚胎移植 (4)过程：外植体愈伤组织细胞悬液细胞产物 $$