第2章 细胞工程（复习课件）生物人教版选择性必修3

该高中生物学单元复习课件系统梳理了细胞工程的核心内容，涵盖植物组织培养、体细胞杂交、动物细胞培养、单克隆抗体及胚胎工程等，通过归纳总结的核心提纲和对比表格，将各技术的原理、流程与应用串联，构建完整知识网络。 其亮点在于以生命观念和科学思维为导向，设计实验探究活动如分析植物组培中激素比例对分化的影响，通过典例分析和综合训练分层提升，既培养学生探究实践能力，又帮助教师精准把握学情，提升复习效率。

第2章 细胞工程 单元复习 人教版选择性必修3 复习目标 一、掌握核心流程与基本原理 能完整复述植物组织培养的基本流程，并解释各环节的原理与关键条件。 理解植物体细胞杂交的技术流程及其克服远缘杂交障碍的意义。 掌握动物细胞培养的基本过程及其与植物组织培养的异同。 二、理解关键技术与应用价值 能辨析植物组织培养与动物细胞培养在营养条件、培养方式、应用目的上的区别。 理解单克隆抗体制备流程及其在诊断、治疗中的应用。 掌握胚胎工程关键技术及其在动物育种中的应用。 三、提升实验探究与设计能力 能分析植物组培中激素比例对分化方向的影响，并设计实验验证。 能设计单克隆抗体制备流程中筛选杂交瘤细胞的实验方案，理解选择培养基的原理。 能针对“克隆动物是否完全复制供体”等问题进行遗传与环境因素的综合分析。 思维导图 思维导图 思维导图 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 细胞工程概念 指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。 应用的原理和方法 研究的水平 研究的目的 细胞生物学和分子生物学 细胞整体水平或细胞器水平 按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品(定向改造） 6 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 一、植物组织培养 1.植物组织培养的概念： 指离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工控制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其分化为完整植株的技术。 2.植物组织培养的原理： 植物细胞的全能性 ①全能性定义： 细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能 ②具有全能性的原因： 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。 ③体现全能性的标志： 细胞→ 完整个体或其他各种细胞 7 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 3.植物组织培养的过程： 一般过程： 幼 苗 愈伤组织 ① CTK/IAA比例适合 ② CTK/IAA比例先增大在减小 完整植株 外植体 8 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 （1）在诱导形成愈伤组织阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体？ （2）指图中①②分别表示什么过程？ （3）愈伤组织的特点是什么？ （4）决定细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素是？它们如何影响影响植物细胞的发育方向？ （5）脱分化阶段是否需要光照？__________________； 再分化阶段需要给予光照，为什么？ 生长素和细胞分裂素的浓度和比例 未分化、不定形、高度液泡化的薄壁细胞 细胞分裂能力强，分化程度低,容易诱导产生愈伤组织 不需要 有利于叶绿素的合成 脱分化、再分化 9 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 酒精消 毒30s 材料： 幼嫩的菊花茎段 流水 冲洗 次氯酸钠溶 液处理30min → → 无菌水清 洗2～3次 → → 无菌水清 洗2～3次 4.探究▪实践：菊花的组织培养 （1）外植体的消毒 消毒与无菌水冲洗 10 用解剖刀将外植体切 成0.5～1cm长的小段 将消过毒的外植体 置于无菌培养皿中 用无菌滤纸吸去 表面的水分 （2）外植体的切断 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 11 无菌操作 在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中 注意：接种时注意外植体的方向，不要倒插！ （将“形态学上端”朝上，下端朝下） 用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记 （3）接种外植体 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 大量元素 （含量较多，如图示） 微量元素 （含量较多，如图示） 为其提供营养 （3）接种外植体 13 培养基及培养条件： 激素比例1：1、置于黑暗、 提供有机碳源（蔗糖） 有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。 将接种了外植体的锥形瓶置于18-22℃的培养箱培养 脱分化 定期观察愈伤组 织的生长情况 （4）诱导愈伤组织 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 培养15～20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上 注意顺序，先诱导生芽，再诱导生根；该过程每日需要给予适当时间和强度的光照！ 长出芽后，将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。 （5）诱导生芽生根 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日 用流水清洗掉根部的培养基 将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。 （6）移栽 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 （7）结果分析与评价： 用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。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。 1.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？ 与生长素的极性运输有关 2.为什么外植体不能倒插？ 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 17 问题：番茄、马铃薯存在生殖隔离，无法进行杂交，如何可以得到杂种植物？ A细胞 B细胞 愈伤组织 杂种植株 ① ① ③ 1.①是什么过程，利用什么方法？ 2.②过程常用方法有哪些？ 融合成功的标志是什么？若只考虑两两融合，融合细胞有几种，符合要求的是哪种？ 3.③④过程分别是什么？ A原生质体 B原生质体 去除细胞壁；酶解法（纤维素酶、果胶酶） 正在融合的原生质体 再生出细胞壁 ② ④ AB融合 3 脱分化 再分化 物理方法：电融合法、离心法； 化学方法：PEG融合法、高Ca2+一高pH融合法 二、植物体细胞杂交技术 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 18 A细胞 B细胞 愈伤组织 杂种植株 ① ① ③ A原生质体 B原生质体 正在融合的原生质体 再生出细胞壁 ② ④ 脱分化 再分化 4.植物体细胞杂交技术涉及到的技术手段有哪些？对应的原理是什么？ 植物细胞融合技术 植物组织培养技术 （细胞膜的流动性) （植物细胞的全能性) 问题：番茄、马铃薯存在生殖隔离，无法进行杂交，如何可以得到杂种植物？ 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 19 问题：番茄、马铃薯存在生殖隔离，无法进行杂交，如何可以得到杂种植物？ A细胞 B细胞 愈伤组织 杂种植株 ① ① ③ A原生质体 B原生质体 正在融合的原生质体 再生出细胞壁 ② ④ 脱分化 再分化 5.植物体细胞杂交完成的标志是什么？ 6.通过上述分析，概括植物体细胞杂交的概念？ 培育成新植物体 将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的方法。 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 20 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 问题：番茄、马铃薯存在生殖隔离，无法进行杂交，如何可以得到杂种植物？ A细胞 B细胞 愈伤组织 杂种植株 ① ① ③ A原生质体 B原生质体 正在融合的原生质体 再生出细胞壁 ② ④ 脱分化 再分化 7.番茄（2n=24）、马铃薯（4n＝48），用植物体细胞杂交技术得到的植株的染色体数目有多少？ 此变异类型是什么？ 8.假设能将两种植物进行有性杂交，则后代植株的染色体数是多少？ 染色体（数目）变异 72条 36条 21 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 问题：番茄、马铃薯存在生殖隔离，无法进行杂交，如何可以得到杂种植物？ A细胞 B细胞 愈伤组织 杂种植株 ① ① ③ A原生质体 B原生质体 正在融合的原生质体 再生出细胞壁 ② ④ 脱分化 再分化 9.植物体细胞杂交技术和传统有性杂交技术相比的优点是什么？ 10.最终“超级作物”没有如科学家所想象的生长，这是为什么？ 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种 杂种植株虽然有两个遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，不能有序表达 22 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识梳理 植物组织培养 植物体细胞杂交技术 原理 过程 意义 联系 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 植物细胞的全能性 外植体 愈伤组织 脱分化 再分化 根、芽或胚状体 植物体 生长发育 植物细胞A 植物细胞B 原生质体A 去壁 原生质体B 去壁 人工诱导 融合的原生质体AB 杂种细胞AB 愈伤组织 脱分化 再生细胞壁 杂种植株 再分化 保持优良性状,繁殖速度快、大规模生产提高经济效益 植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养技术 克服不同种生物远缘杂交的障碍 23 知识剖析 考点01 植物细胞工程 典例分析 图示植物原生质体制备、分离和检测的流程。下列相关叙述正确的是（ ） C A．步骤①添加盐酸以去除细胞壁 B．步骤②吸取原生质体放入无菌水中清洗 C．原生质体密度介于图中甘露醇和蔗糖溶液密度之间 D．台盼蓝检测后应选择蓝色的原生质体继续培养 24 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 三、植物细胞工程的应用 1.植物繁殖的新途径 高效、快速地实现种苗的大量繁殖 保持优良品种的遗传特性 植物顶端分生区附近(如 茎尖) 也叫微型繁殖技术 本质：无性生殖 25 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 2.作物脱毒 【背景】马铃薯和草莓都是无性繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传播给后代。病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低，品质变差。 a.植物分生区细胞病毒少，甚至没有病毒 b.分生物细胞分化程度低，分裂能力强，全能性更高 取材：分生区（如茎尖、根尖） (植物组织培养) 脱毒苗 (1)脱毒苗是选择植物的分生区如茎尖进行植物组织培养而获得的，属于细胞工程。 (2)抗毒苗是把某抗病毒基因导入受体细胞中，并通过一定的方法培养形成的，属于基因工程。 *脱毒苗≠抗毒苗 26 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 3.作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用。 （1）单倍体育种 过程： F1代 花粉离体培养 单倍体幼苗 正常植物 花粉 愈伤 组织 单倍体幼苗　 脱分化 再分化 染色体加倍 纯合二倍体 原理： 染色体数目变异、植物细胞的全能性 优点： 明显缩短育种年限 秋水仙素处理 27 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 组织培养时，由于培养的细胞一直处于不断的分生状态，易受培养条件和外界压力（如射线，化学物质等）的影响而产生突变。 原理： 过程： 基因突变和植物细胞的全能性。 外植体 新品种 筛选培育 愈伤组织 脱分化 多种突变体　 诱导分化 诱变处理 （2）突变体育种 28 知识剖析 考点01 植物细胞工程 知识讲解 （1）次生代谢物：是一类　 　 　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。（不是生长所必需） （2）细胞产物的工厂化生产：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。 小分子 植物细胞培养 离体 增殖 先得到愈伤组织，再用液体培养基扩大培养 4.细胞产物的工厂化生产 29 知识剖析 考点01 植物细胞工程 典例分析 例.紫杉醇具有良好抗癌作用。科研人员用植物外植体获得愈伤组织,然后在液体培养基中进行细胞悬浮培养,以获得更多紫杉醇。下列叙述错误的是(　 　) D A.诱导愈伤组织需要考虑外植体的取材部位、培养基组成和激素种类等 B.由愈伤组织得到悬浮细胞可以使用纤维素酶和果胶酶进行处理 C.使用液体培养基并振荡有利于细胞获取氧气和营养物质,促进细胞生长 D.利用植物细胞培养技术获得初生代谢物紫杉醇能避免大量破坏野生红豆杉种群 30 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 一、动物组织细胞培养 动物体 组织 单个细胞 细胞生长和增殖 取出 分散 适宜条件 ①从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖； ②能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。 细胞增殖（有丝分裂） 原理： 对象: 目的: 获得细胞或细胞产物；不能获得完整动物个体 胚胎或幼龄动物的细胞 幼龄个体的细胞分化程度低、分裂能力强，易培养。 地位: 动物细胞工程的基础 1.概念 31 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 2.培养条件 （1）营养条件 ①培养基构成： 糖类、氨基酸、无机盐、维生素等 + 血清等天然成分 合成培养基 将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基。 （人们对动物细胞所需营养物质尚未全部研究清楚， 动物血清中某些含人类未知、细胞生长增殖所必需的物质。) ②培养基的物理性质： 液体培养基（也称为培养液） 培养瓶 培养皿 无菌 防止细菌污染 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添加一定量的抗生素 无毒 定期更换培养液 清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。 （2）无菌、无毒的环境 32 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 （3）适宜的温度、pH和渗透压 ①适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以 为宜； ②适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为 ； ③适宜的渗透压： 36.5 ± 0.5℃ 7.2～7.4 （与相应动物内环境的理化性质保持一致） 维持细胞正常的形态和功能。 CO2培养箱 （4）适宜的气体环境 ①主要气体成分： ②培养仪器： ——细胞代谢所必需的 ——维持培养液的pH O2 CO2 用培养皿或松盖培养瓶， 在含有___________和_________的混合气体的____________ 95%空气 5%CO2 CO2培养箱 培养皿 松盖培养瓶 33 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 5.培养过程 取动物组织块 制成细胞悬液 原代培养 分散成 单个细胞 传代培养 分瓶 用机械法 或用胰蛋白酶、 胶原蛋白酶等处理 加培养液 在培养皿或 培养瓶内 悬浮生长类 贴壁生长类 (大多数细胞） 细胞密度过大、 有害代谢物积累、 营养物质缺乏等 接触抑制 细胞分裂受阻 解决 细胞悬液 细胞贴壁、接触抑制 悬浮培养的细胞:直接用离心法收集 贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集 ②加培养液制成细胞悬液，分瓶培养 ①收集细胞 34 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 适宜条件分瓶培养 动物组织块 分散成单个细胞 加培 养液 细胞悬液 原代培养 放入培养瓶在适宜条件 传代培养 （1）什么样的动物材料更容易成功呢？ 动物胚胎或幼龄动物的组织、器官因为该细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养。 6.动物细胞培养过程中需注意的问题 （2）用什么方法可以将动物组织块分散成单个细胞？ 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 （3）常用胰蛋白酶分散细胞，这说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？ 说明细胞间的物质主要是蛋白质。 胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就失去活性，多数动物细胞培养的适宜pH为7.2~7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性 35 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 （4）体外培养动物细胞分为哪两类？ ①悬浮生长细胞：细胞能够悬浮在培养液中生长増殖 ②贴壁生长细胞：细胞需要贴附于某些基质表面才能增殖（主要类型） （5）如何区分原代培养和传代培养？ 关键是看用胰蛋白酶处理的对象和是否分瓶 ①分瓶前，第一次用胰蛋白酶对动物组织进行处理后的培养是原代培养。 ②第二次用胰蛋白酶处理，使细胞从瓶壁上脱离下来，分瓶后的细胞培养为传代培养。 原代培养不仅仅包括第一代细胞，还包括了后续几代（通常至第十代）的细胞。　 36 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 保持细胞正常的二倍体核型(遗传物质不改变)； 部分细胞的细胞核型可能会发生变化，增殖缓慢，甚至完全停止 大部分细胞衰老死亡 遗传物质 改变 （6）正常细胞能否一直传代培养下去？ 50代细胞： 无限传代： 细胞系 10~50代： 细胞株 ＜10代： 少数细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性， 这些细胞已经发生了突变，正朝癌细胞发展 判断：培养动物细胞的第一代(即第一次细胞增殖)被称为原代培养。( ) × 原代培养不仅仅包括第一代细胞，还包括了后续几代（通常至第十代）的细胞。 37 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识梳理 比较项目 植物组织培养 动物细胞培养 原理 培养基性质 培养基特有成分 培养过程 培养结果 培养目的 相同点 获得细胞或细胞产物 常用固体培养基 完整植株 动物血清 常用液体培养基 细胞增殖（有丝分裂） 植物细胞的全能性 获得大量细胞 快速繁殖等 植物激素 ①培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂； ②均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件。 原代培养、传代培养 脱分化、再分化 植物组织培养和动物细胞培养的比较 38 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 二、干细胞的培养及应用 1.干细胞概念： 2.分布： 3.分类（按来源）： 动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。 干细胞存在于___________、_______和_________等多种组织和器官中。 早期胚胎 骨髓 脐带血 （1）胚胎干细胞 (简称ES细胞) ①分布 ②特点 ③应用实例 ④局限性： 早期胚胎中 结构特点： 功能特点：具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞， 并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。 细胞体积小，细胞核大、核仁明显 目前科学家已分离出了小鼠、兔、牛、猴和人等的ES细胞， 在体外培养可分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等细胞。 必须从胚胎中获取，涉及伦理问题，因而限制了在医学上的应用。 39 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 （2）成体干细胞 ①分布： ②常见类型： ③特点： ④作用： 成体组织或器官中 造血干细胞 神经干细胞 精原干细胞 （骨髓、外周血和脐带血中） （神经系统中） （睾丸中） 造血干细胞 具有组织特异性，只能在特定的组织中分化成特定的细胞或组织， 不具有发育成完整个体的能力。 有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等 密切相关。 ⑤应用实例： 治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病等） 治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病。 造血干细胞→ 神经干细胞→ 40 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 （3）诱导多能干细胞（iPS细胞） ①概念： ②制备方法： ③优点： ④应用实例： 通过体外诱导成纤维细胞得到的类似胚胎干细胞的一种细胞。 ①借助载体将特定基因导入细胞 ③用小分子化合物诱导形成 ②将特定蛋白导入细胞 ①诱导过程无须破坏胚胎； ②iPS细胞可取自病人的体细胞， 理论上可以避免免疫排斥反应。 科学家普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。 ①可治疗镰状细胞贫血症； ②在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展。 (成纤维细胞或已分化的T细胞、B细胞） ⑤面临的问题： 存在导致肿瘤发生的风险。 ⑥应用展望： 干细胞将在再生医学、药物安全性与有效性检测等领域发挥大作用。 41 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 三、动物细胞融合 1.概念： 指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。 2.原理： 细胞膜具有一定的流动性 3.结果： 形成杂交细胞 4.诱导方法： 与植物原生质体融合的方法相同 物理法 电融合法等 化学法 聚乙二醇（PEG）融合法 生物法 灭活病毒诱导法 动物细胞融合特有 细胞核的融合 →具有原来两个或多个细胞的遗传信息。 6. 意义： 突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。 至今，种间、属间、科间、甚至动物和植物之间的细胞融合都已获得了成功。 5.融合实质及完成的标志： 42 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识梳理 植物体细胞杂交 动物细胞融合 原理 细胞融合前的 处理方法 诱导细胞融合 的方法 细胞融合成功 的标志 意义 主要用途 细胞膜具有一定的流动性 植物细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性 用果胶酶和纤维素酶去壁 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散成单个细胞 电融合法、高Ca2+-高pH融合法； 离心法、聚乙二醇（PEG）融合法 聚乙二醇（PEG）融合法、 电融合法、灭活病毒诱导法 再生出细胞壁 细胞核的融合 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种 突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能 获得完整的杂种植株 主要用于制造单克隆抗体 植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较 43 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 定义： 分布： 传统抗体的生产方法： 传统抗体生产方法的缺陷： 血清（主要）、组织液及外分泌液（如乳汁中，为新生儿提供抗体） 向动物反复注射某种抗原 使动物 产生抗体 从动物血清中 分离所需抗体 产量低、纯度低，特异性差。 机体受抗原刺激后产生的，能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。 抗 体 动物细胞融合 杂交瘤细胞 动物细胞培养 单克隆抗体 骨髓瘤细胞 （癌细胞，能无限增殖） 一个B淋巴细胞 （只分泌一种特异性抗体） 方案： 7.单克隆抗体及应用 44 注射到腹腔 多种杂交细胞 细胞融合 诱导融合 抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞 体外培养 培养骨髓瘤细胞 骨髓瘤细胞 注射抗原 多种B淋巴细胞 用特定抗原对小鼠免疫，并从其脾中获取能产生特定抗体的B淋巴细胞 用特定的选择培养基进行筛选：只有融合的杂交瘤细胞才能生长 多轮次的克隆化培养和抗体检测 体外大规模培养 或注射到小鼠腹腔内增殖 从培养液或小鼠腹水中获得大量的单克隆抗体 杂交瘤细胞 单克隆抗体 45 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 项目 第一次筛选 第二次筛选（需要多次筛选） 筛选原因 目的 方法 诱导融合后得到多种杂交细胞，还有未融合细胞等 用特定的选择培养基进行筛选：未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂种细胞才能生长。 筛选出杂交瘤细胞 由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞。 用96孔板培养，在每个孔中尽量接种一个杂交瘤细胞的情况下进行克隆化培养和抗体检测，经过多次筛选得到足够数量的能分泌所需抗体的细胞。 筛选出分泌所需抗体的杂交瘤细胞 单克隆抗体制备过程： 46 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 （1）作为诊断试剂——最广泛的应用 抗原-抗体特异性结合 抗人绒毛促性腺激素单克隆抗体 诊断原理： 新冠病毒抗原检测试剂盒 8.单克隆抗体的应用： 47 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 （2）用于运载药物 【资料】使用高效的细胞毒素类药物进行化疗，可以有效杀伤肿瘤细胞。但细胞毒素没有特异性，在杀伤肿瘤细胞的同时还会对健康细胞造成伤害，这限制了它在临床上的应用。抗体—药物偶联物（ADC）通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC通常由抗体、接头和药物（如细胞毒素）三部分组成，它的作用机制如下图所示。 48 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 （3）用于治疗疾病 49 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 四、体细胞核移植技术 1.概念： 将动物的一个细胞的细胞核，移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。 用核移植的方法得到的动物 称为克隆动物。 胚胎细胞核移植 体细胞核移植 ——细胞分化程度高，表现全能性十分困难 ——细胞分化程度低，表现全能性容易 2.原理： 3.生殖方式： 4.类型： 动物细胞核的全能性 无性生殖 50 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 （1）动物体细胞核移植技术证明了？（原理） 该技术证明了： 已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。 （2）从遗传物质的角度分析，克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？ ② 生物性状还受环境因素的影响。 ① 克隆动物遗传物质来源 核遗传物质: 全部来自 。 供体动物的细胞核 质遗传物质: 一部分来自 细胞， 另一部分来自 。 供体 受体卵母细胞 ③ 克隆动物在个体发育过程中有可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异。 表现型 = 基因型 + 环境 5.体细胞核移植的过程 51 知识剖析 考点02 动物细胞工程 知识讲解 前景 畜牧业 加速家畜 进程、促进优良畜群繁育 医药 卫生 ①作为 生产医用蛋白； ② 的细胞、组织或器官可以用于异种移植； ③人核移植 经过诱导分化形成相应的细胞、组织或器官，可用于器官移植 科学 研究 ①研究克隆动物可使人类更深入地了解 及衰老过程； ②克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它们之间的对比来分析______ ； ③克隆特定疾病模型的动物，为研究 和开发相应的药物提供帮助 保护濒危物种 问题 ①成功率 ；②绝大多数克隆动物存在 问题，表现出______________ 遗传改良 生物反应器 转基因克隆动物 胚胎干细胞 胚胎发育 致病基因 致病机制 非常低 健康 遗传和生理缺陷 增加濒危物种的存活数量 6.体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 52 知识剖析 考点02 动物细胞工程 典例分析 例1.肿瘤坏死因子α（TNF-α）是一种细胞因子，高浓度时可以引发疾病。研究者利用细胞工程技术制备了TNF-α的单克隆抗体，用于治疗由TNF-α引发的疾病，制备流程如下图。下列叙述正确的是（　　） A．①是从小鼠的血液中获得的骨髓瘤细胞 B．②含未融合细胞、同种核及异种核融合细胞 C．③需用特定培养基筛选得到大量的杂交瘤细胞 D．④需在体外或小鼠腹腔进行克隆化培养和抗体检测 B 53 知识剖析 考点02 动物细胞工程 典例分析 例2.如图是利用体细胞核移植技术克隆优质奶牛的简易流程图,下列有关叙述正确的是(　　) A.后代丁的遗传性状由甲和丙的遗传物质共同决定 B.过程①需要提供95%空气和5% CO2的混合气体 C.过程②常使用显微操作法对受精卵进行处理 D.过程③将激活后的重组细胞培养至原肠胚后移植 B 54 知识剖析 考点03 胚胎工程 知识讲解 操作对象 技术种类 工程实质 理论基础 动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞 体外受精、胚胎移植、胚胎分割 在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。 哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律 一、胚胎工程 1.胚胎工程的概念 55 知识剖析 考点03 胚胎工程 知识讲解 受精前的准备阶段 受精阶段: 准备阶段Ⅰ:精子获能 准备阶段Ⅱ:卵子的准备 精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。 哺乳动物的输卵管内。 受精 定义 阶段 细胞膜的功能：进行细胞间信息交流 细胞膜具有：一定的流动性 2.胚胎工程的理论基础 56 知识剖析 考点03 胚胎工程 知识讲解 2.胚胎工程的理论基础 体内：在 使精子获能； 体外：培养在 中使其获能； 雌性动物生殖道 人工配制的获能液 肝素、Ca2+载体 卵子要在 内进一步成熟，达到 时，才具备与精子受精的能力。 输卵管 减数第二次分裂中期 (1)准备阶段——精子获能 透明带 卵细胞膜 核 (纺锤体—染色体复合物) 第一极体 (2)准备阶段——卵子的准备 精子获能指精子获得受精能力，而不是获得能量。 57 知识剖析 考点03 胚胎工程 知识讲解 精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带 精子释放多种酶溶解膜外结构 精子接触卵细胞膜 透明带反应 精子触及卵细胞的瞬间，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 精子形成雄原核、卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核 卵细胞膜反应 精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内 精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核——雄原核 防止多精入卵的两个屏障 (3)受精过程 58 知识剖析 考点03 胚胎工程 知识讲解 雌、雄原核靠近 核膜消失，形成受精卵。第一次卵裂即将开始 两个极体 雌雄原核 受精标志 卵子完成减数分裂Ⅱ 输卵管 精子入卵激活后 发生场所： 发生时间： 受精的标志： a.观察到两个极体（透明带和卵细胞膜之间） b.观察到雌、雄原核。 受精完成的标志： 雌、雄原核融合形成合子 雌、雄原核靠近 核膜消失，第一次卵裂即将开始 (3)受精过程 59 知识剖析 考点03 胚胎工程 知识讲解 有丝分裂 增多 并不增加 子细胞形成致密的细胞团 胎儿的各种组织 胎膜和胎盘 表面的细胞层 向内迁移的细胞 (4)早期胚胎发育 60 知识剖析 考点03 胚胎工程 知识讲解 4.胚胎工程技术及其应用 卵巢 MⅡ期卵母细胞 体外受精 获能精子 精子离心处理 新鲜或解冻的精液 受精卵培养 去除精浆，以利于精子获能 (提取纯度较高精子) 胚胎早期培养的基本条件:①营养条件、②无菌、无毒的环境条件③适宜的温度、pH和渗透压、④适宜的气体环境 目的 体外 培养 1.过程： 包括 、 和 等步骤 卵母细胞的采集 精子的获取 受精 肝素等 适当的培养液 （1）体外受精 61 知识剖析 考点03 胚胎工程 知识讲解 供体：提供胚胎 受体：接受胚胎 胚胎移植 将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。 （遗传性状优良，生产能力强） （有健康体质和正常繁殖能力） 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。 1.概念 2.实质 （2）胚胎移植 62 知识剖析 考点03 胚胎工程 知识讲解 优良供体母牛 受体母牛 受体发情 同期发情处理 超数排卵处理 发情配种 或人工受精 胚胎移植 收集胚胎并检查 对受体进行妊娠检查 具有优良性状的后代 优良公牛 注射外源促性腺激素 诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。 冲卵 排出早期胚胎 Q1:同期发情处理的目的是什么？ Q2:如何进行超数排卵？ Q3:超数排卵的目的是什么？ Q4:冲卵的目的是什么？ 正常繁殖或两三个月后进行另一次移植 确保供体和受体的生殖器官处于相同的生理状态，使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致 (一般用孕激素或雌激素) 直接注射性激素，通过负反馈调节会导致性腺萎缩。 (放入-196℃的液氮中保存) 3.过程 63 知识剖析 考点03 胚胎工程 知识讲解 显微操作仪 采用___________将____________切割成___________________________等，经移植 获得__________________的技术 1.概念： 机械方法 早期胚胎 2等份、4等份或8等份 同卵双胎或多胎 2.理论依据: 早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性。 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。 体视显微镜和显微操作仪 3.特点: 4.适合分割的胚胎: 5.主要仪器设备: 发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚。 注：分割囊胚时，要将内细胞团均等分割 体视显微镜 （3）胚胎分割 64 知识剖析 考点03 胚胎工程 知识讲解 6.胚胎分割示意图： 做DNA分析， 鉴定性别 选取滋养层细胞。 因为内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，如果取了内细胞团细胞，可能会影响胎儿以后的发育。而滋养层细胞将来发育成胎儿的胎盘和胎膜，只为胚胎提供营养；同时滋养层细胞和内细胞团细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂和细胞分化形成，具有相同的遗传物质。 65 知识剖析 考点03 胚胎工程 知识梳理 项目 胚胎分割动物 体细胞核移植克隆动物 相同点 不 同 点 胚胎的 来源 遗传 物质 起点 都属于无性繁殖或克隆，最终技术是胚胎移植 雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎 通过核移植技术获得的重组胚胎 胚胎分割动物具有相同的遗传物质，两个亲本提供的核遗传物质一样多 克隆动物的核遗传物质主要由供体细胞核提供 经过受精作用或其他方式形成的一个细胞 经过核移植技术形成的一个细胞 比较胚胎分割动物和体细胞核移植克隆动物 66 知识剖析 考点02 动物细胞工程 典例分析 例.胚胎工程技术的迅速发展实现了优良家畜品种的大量繁殖，能显著提高畜产品质量改善人民生活，还可以解决濒危动物繁育的问题。下列有关哺乳动物胚胎工程的叙述，正确的是(　 　) A.刚采集到的卵母细胞即可与获能处理后的精子在体外受精 B.在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体，标志着卵子受精 C.卵裂在透明带内进行，此时胚胎细胞数量和总体积不断增加 D.为了获得大量同卵多胚，可对囊胚或桑葚胚进行无限次分割 B 67 综合训练 例1.水母雪莲是我国的一种名贵药材，主要活性成分为次生代谢产物黄酮。水母雪莲生长缓慢，长期的掠夺性采挖导致该药材资源严重匮乏。研究人员开展了悬浮培养水母雪莲细胞合成黄酮的工程技术研究，结果如表所示。下列叙述错误的是（　　） 转速（r/min） 55 65 75 85 相对生长速率 0.21 0.25 0.26 0.25 细胞干重（g/L） 7.5 9.7 11.4 9.5 黄酮产量（g/L） 0.2 0.27 0.32 0.25 A．黄酮产量与细胞干重呈正相关 B．黄酮是水母雪莲细胞生存和生长所必需的 C．氧气供给对于水母雪莲细胞生长、分裂和代谢是必需的 D．转速为75r/min时既利于细胞分裂，又利于黄酮的积累 B 68 综合训练 例2.多种方法获得的早期胚胎，均需移植给受体才能获得后代。下图列举了几项技术成果。 下列叙述正确的是(　　) A.经胚胎移植产生的后代，其遗传特性与受体均保持一致 B.①过程需获得MⅡ期的去核卵母细胞 C.②能大幅改良动物性状 D.③可通过②技术实现扩大化生产，①②可通过③技术实现性状改良 D 69 综合训练 例3.孕酮具有促进子宫内膜增生，为受精卵着床做准备的作用。某奶牛场发现一头高产奶量母牛生产两胎后重复配种均未成功妊娠，该牛可正常排卵但孕酮量低于正常母牛。为获得该母牛的后代，下列说法正确的是（　　） A．运用体外受精或人工授精技术可提高该牛的妊娠率 B．使用外源促性腺激素处理该牛获得更多卵子进而可获得多枚胚胎 C．体外受精或人工授精后形成受精卵移植到健康受体可提高存活率 D．使用该牛MⅡ期卵母细胞的细胞核进行核移植可获得可育后代 C 70 归纳总结 单元核心提纲 1.植物组织培养 原理：植物细胞全能性 流程：外植体→愈伤组织→生芽→生根→移栽 关键：激素比例（生长素/细胞分裂素）、无菌操作、光照控制 2.植物体细胞杂交 原理：细胞膜流动性 + 全能性 流程：原生质体制备→融合→杂种细胞→再生植株 意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交 3.动物细胞培养 原理：细胞增殖（有丝分裂） 条件：液体培养基+血清、适宜气体（5% CO₂）、无菌环境 分类：原代培养、传代培养 归纳总结 单元核心提纲 4.干细胞与iPS细胞 分类：胚胎干细胞、成体干细胞、诱导多能干细胞（iPS细胞） 应用：再生医学、药物筛选、疾病模型构建 5.动物细胞融合与单克隆抗体 方法：PEG、电融合、灭活病毒 流程：B细胞+骨髓瘤细胞→杂交瘤细胞→筛选→克隆化培养 应用：诊断试剂、ADC药物、疾病治疗 归纳总结 单元核心提纲 6.体细胞核移植（克隆） 原理：动物细胞核全能性 流程：核移植→重组细胞→早期胚胎→移植→克隆动物 特点：无性繁殖，遗传物质主要来自供体核 7.胚胎工程 技术：体外受精、胚胎移植、胚胎分割 应用：良种繁育、濒危动物保护、基因编辑动物构建 单元复习 感谢观看 THANKS 人教版选择性必修3 外植体　愈伤组织 细胞悬液　细胞产物　  外植体愈伤组织 $