内容正文:
考点1 细胞工程
考点2 基因工程
专题十二 细胞工程与基因工程
1
真题大数据
考点 核心知识 考频 年份与卷别
细胞工程 植物组织培养技术 24次 2025:河北卷(2)、黑吉辽蒙卷、江苏卷、浙江第一次卷、陕晋宁青卷
植物体细胞杂交技术 12次 2025:河北卷、陕晋宁青卷
动物细胞培养的培养 20次 2025:湖北卷、广东卷、河北卷、黑吉辽蒙卷、安徽卷
单克隆抗体及其应用 10次 2025:湖南卷、河北卷、黑吉辽蒙卷、安徽卷
胚胎工程 24次 2025:山东卷、广东卷、河北卷、黑吉辽蒙卷、江苏卷、安徽卷、陕晋宁青卷
考点1 细胞工程
1.植物细胞工程
植物组织培养技术
脱分化:已经高度分化的植物细胞,经诱导后, 失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程,即形成愈伤组织
再分化:脱分化产生的愈伤组织继续进行培养,又重新分化成根或芽等器官
根、芽
植物体
植物激素:细胞分裂素、生长素
离体的植物器官、组织或细胞
愈伤组织
外植体
脱分化
再分化
菊花的组织培养
过程:外植体消毒→接种培养→转接培养→移栽、培养
条件:离体、一定营养物质、激素(生长素、细胞分裂素)等
培养基状态:固体培养基(需再分化生根培养基及生芽培养基)
体内细胞未表现全能性的原因:基因的选择性表达
光照的应用:脱分化阶段不需要给予光照,再分化阶段需要给予光照,以利于叶绿素的形成
考点1 细胞工程
植物组织培养中激素的应用
使用顺序
先使用生长素,后使用细胞分裂素:有利于细胞分裂,但细胞不分化。
先使用细胞分裂素,后使用生长素:细胞既分裂也分化。
同时使用:分化频率提高。
用量(生长素用量比细胞分裂素用量)
比值高:有利于根的分化,抑制芽的形成。
比值低:有利于芽的分化,抑制根的形成。
比值适中:促进愈伤组织的形成。
考点1 细胞工程
植物体细胞杂交技术
概念
不同来源的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培养成新植物体的技术
原理
原生质层的融合依赖于细胞膜的流动;杂种细胞培育成杂种植株的过程是组织培养,利用了细胞的全能性
人工诱导原生质体融合的方法
物理法和化学法。物理法包括电融合法、离心法等;化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH融合法等。
考点1 细胞工程
过程
原生质层融合成功的标志是杂种细胞再生出细胞壁
意义:植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等方面展现出独特的优势
考点1 细胞工程
植物细胞工程的应用
作物脱毒:选取植物顶端分生区附近(如茎尖)的组织进行组织培养,再生的植株可能不带病毒,从而获得脱毒苗。
次生代谢物:是一类小分子有机化合物,不是植物基本生命活动所必需的产物,含量较低,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。 如紫草宁、紫杉醇、人参皂苷。
考点1 细胞工程
2.动物细胞工程
动物细胞培养
动物细胞培养的条件
营养:将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配置而成的培养基,称为合成培养基,培养动物细胞一般使用液体培养基
无菌、无毒的环境:培养液需要定期更换,以便清楚代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身产生危害
温度、pH和渗透压:培养室中控制,使之达到36.5 ± 0.5℃, pH为7.2~7.4
气体环境:O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH。通常是95%的空气和5%CO2的混合气体
考点1 细胞工程
动物细胞培养的过程
指从动物机体内取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后放在适宜的培养基中,让这些细胞生长和增殖。
原理:细胞分裂增殖
幼龄动物
剪碎组织
原代细胞培养
取动物器官
和组织
细胞悬浮液
传代细胞培养
胰蛋白酶处理
单个细胞
胰蛋白酶处理
单个细胞
考点1 细胞工程
干细胞
全能干细胞
多能干细胞
专能干细胞
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞,称为干细胞
考点1 细胞工程
动物细胞融合技术
植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
细胞融合原理 细胞膜的流动性 细胞膜的流动性
细胞融合的方法 去除细胞壁后诱导原生质体融合 使细胞分散后诱导细胞融合
诱导方法 物理(离心、振荡、电刺激)、化学(聚乙二醇) 聚乙二醇融合法、灭活的病毒诱导法、电融合法
用途 获得杂种植株 制备单克隆抗体
考点1 细胞工程
单克隆抗体
单个杂交瘤细胞克隆产生的化学性质单一、特异性强、灵敏度高的抗体
优点:与常规抗体相比,单克隆抗体产量高,特异性强,灵敏度高
注射抗原
B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
细胞融合、筛选
杂交瘤细胞
细胞培养
筛选,继续培养
足够数量的、能产生特定抗体的细胞群
体外培养
注射到小鼠腹腔
单克隆抗体
考点1 细胞工程
动物体细胞核移植技术和克隆技术
将动物的一个细胞的细胞核,移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中,使其重组并发育成一个新的胚胎,这个新的胚胎最终发育为动物个体
克隆(clone)是指通过无性生殖而产生的遗传上均一的生物群,即具有完全相同的遗传组成的一群细胞或者生物的个体
细胞核移植
电融合法
胚胎移植
妊娠、出生
去核卵细胞
体细胞核
重组细胞
早期胚胎(或重组胚胎)
母体子宫
个体
胚胎细胞核移植:
体细胞核移植:
细胞分化程度低,恢复
全能性容易
细胞分化程度高,恢复
全能性困难
考点1 细胞工程
3.胚胎工程
受精
受精前的准备阶段
精子获能:精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后,才获得受精能力的生理现象
卵子的准备:在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期,才具有与精子受精的能力
受精阶段
精子触及卵细胞膜的瞬间,卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应,阻止后来的精子进入透明带。精子入卵后,卵细胞膜会立即发生生理反应,阻止其他精子进入
原核形成:雄原核形成和雌原核形成
配子结合:雌雄原核融合形成合子(受精卵)
考点1 细胞工程
胚胎早期发育
受精卵
卵裂期
桑葚胚
囊胚(内含囊胚腔)
原肠胚(内含原肠腔)
胎儿形成
在透明带内进行有丝分裂,细胞数量不断增加,但胚胎总体积并不增加,或略有减少。
由具有全能性细胞构成,细胞数在32个左右,排列紧密,形似桑葚
内细胞团:发育成胎儿各组织
滋养层细胞:发育成胎膜和胎盘
最初发育在输卵管进行有丝分裂
滋养层
外胚层
中胚层
内胚层
原肠腔
考点1 细胞工程
体外受精
获能的精子和培养成熟的卵子置于适当的培养液中共同培养一段时间
卵巢
卵母细胞
新鲜或解冻的精液
卵母细胞
培养
精子离心处理
受精卵培养
体外受精
获能精子
MII中期
卵母细胞
MI中期卵母细胞
精子获能
考点1 细胞工程
胚胎移植
供体体细胞
细胞培养
体细胞
卵巢卵母细胞
MⅡ期卵母细胞
去核
无核卵母细胞
注入
细胞融合
重组细胞
重组胚胎
胚胎移植
代孕母体
生出与供体遗传物质相同的个体
发育
考点1 细胞工程
胚胎分割
采用机械方法将早期胚胎分割成2等份,4等份或8等份等,经移植获得同卵双胎或同卵多胎的技术
后代具有相同的遗传物质,因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一
理论基础:动物胚胎细胞的全能性
时期
①桑葚胚:每个细胞都有全能性,分割无要求
②囊胚:对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要将内细胞团均等分割
考点1 细胞工程
应考基础训练
1.草莓采用组织培养技术得到脱毒苗,可恢复其原有的优质高产特性,流程如下。下列操作不可行的是( )
外植体→愈伤组织→丛生芽→试管苗
A.选择芽尖作为外植体可减少病毒感染
B.培养基中加入抗生素可降低杂菌的污染
C.将丛生芽切割后进行继代培养可实现快速繁殖
D.提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成丛生芽( )
2.下列关于动物细胞培养技术的叙述,错误的是
A.用胰蛋白酶处理可使动物组织分散成单个细胞
B.动物细胞培养技术是动物细胞工程技术的基础
C.贴附性细胞培养时会出现细胞贴壁和接触抑制现象
D.动物细胞培养液中通入5%的CO2可促进细胞呼吸
D
D
3.青蒿素主要用于恶性疟疾的症状控制以及耐氯喹虫株的治疗。为了快速检测青蒿素,科研人员利用细胞工程技术制备了抗青蒿素的单克隆抗体,其基本操作过程如图。下列叙述错误的是( )
A.过程①注射相应抗原后即可从小鼠脾脏中提取细胞甲
B.过程②可用灭活的病毒诱导融合,过程⑤若在体内进行则操作更简单
C.过程③常使用选择培养基,过程④常使用抗原—抗体杂交技术
D.过程③④的筛选方法不同,细胞丙、丁遗传物质也不同
4.下列有关体外受精的叙述,错误的是( )
A.从雌牛输卵管中冲取的卵子,可直接与获能的精子受精
B.获能的精子穿越透明带的同时释放顶体酶溶解卵细胞膜
C.透明带反应和卵细胞膜反应是阻止多精入卵的两道屏障
D.精子入卵后,卵子完成减数第二次分裂并排出第二极体
A
B
4.(2025山东卷)利用动物体细胞核移植技术培育转基因牛的过程如图所示,下列说法错误的是( )
A.对牛乙注射促性腺激素是为了收集更多的卵母细胞
B.卵母细胞去核应在其减数分裂Ⅰ中期进行
C.培养牛甲的体细胞时应定期更换培养液
D.可用PCR技术鉴定犊牛丁是否为转基因牛
B
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