第2章 细胞工程（图文版知识清单）生物人教版选择性必修3

第1节 植物细胞 考点1细胞的全能性★★★★★ 1.概念：细胞经分製和分化后，仍然具有 产生完整生物体或分化成其他各种细胞的 浦能。 2.原因：细胞内含有本物种 全套的遗传信息。 3.在生物的生长发育过程 中，并不是所有的细胞都 全套遇传信息 表现出全能性的原因：在 特定的时间和空间条件下， 细胞中的 基因会选择性地表达。 4.全能性表达的条件： ①高体状态；②无菌环境； ③适宜的营养（无机物，有机物 和植物激素)； ④适宜的温度，pH等外界条件。 5.全能性大小比较： 受精卵生殖细胞>体细胞； 植物细胞>动物细胞； ·分化程度低的细胞>分化程度高的细胞； ·分裂能力强的细胞>分裂能力弱的细胞： 脱分化 视完整植株 外植体 愈伤组织 【特别提醒】： 进行植物组织培养时，加入激素 的比例会影响外植体发展的方向： 生长素比例高促进根的分化， 细胞分裂素比例高促进芽的分化。 工程一知识清单 考点2植物组织培养技术★★★★☆ 1.定义：将离体的植物器官，组织或细胞 (外楂体)，培养在人工配制的培养基上， 给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植 株的技术。 2.原理：植物细胞的全能性。 3.完整过程：外植体（离体的植物器官， 组织或细胞)→脱分化→愈伤组织（排列 疏松，高度液泡化的薄壁细胞团)→再分 化→胚状体或丛芽→完整植株。 4.关键步骤分析： ·脱分化：已经分化的细胞失去其特有的结 构和功能，转变成未分化的细胞，进而形成 不定形的薄壁组织团块。需避光培养，培养 基中添加生长素和细胞分裂素。 ·再分化：愈伤组织重新分化出根，芽等器 官。需要光照培养，通过调整生长素和细胞 分裂素的比例控分化方向（生长素比例 高促进根的分化，细胞分裂素比例高促进 芽的分化)。 5.实验操作注意事项：全程无菌操作，外植 体消毒(70%酒精30s→无菌水冲洗→5%次 氯酸钠30min→无菌水冲洗干净)，培养基 需高压蒸汽灭苗。 6.地位：是植物体细胞杂交，作物脱毒，单 倍体育种等技术的基础。 【易错辨析】植物组织培养的结果 易错表现 正确理解 认为最终得到的是组 植物组织培养技术 织或铝官就是完整的 最终得到的是完整 植物组织培养技术 个体 第1节植物细胞工程-知识卡片 會考点3植物体细胞杂交技术★★☆☆☆ 1.定义： 指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技术。 回+回 2.原理： 细胞膜的流动性 (原生质体融合阶段) → 植物细胞的全能性 (杂种细胞培育成植株阶段) 3.完整过程： ①去壁 去壁 纤维素酶+果胶酶 原生质体 ②原生质体融合 诱导融合 方法：物理法（离心、电融合）、 化学法(PEG、高Ca2+-高pH) ③再生细胞壁 形成细胞壁 特别提醒：标志着杂种细胞形成 杂种细胞 ④植物组织培养 植物组织培养己 分化司 再分化， 杂种细胞（形成愈伤组织） 杂种植株 4.意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。 5.存在问题：杂种植株可能出现性状分离，部分遗传物质无法 表达，需要进一步筛选和改良。 【易错辨析】植物体细胞杂交技术的结果 易错表现：认为最终得到的是杂种 正确理解：植物体细胞杂交技术最 细胞就是完整的植物体 终得到的是完整个体 细胞杂交技术 八关键是完整个体！ 第1节植物细胞工程-知识清单 考点4植物细胞工程的应用★★★★☆ 1.作物繁殖的新途径 (1)微型繁殖 物 概念：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 大量 优点：保持遗传特性，速度快，不受限制 应用：花卉、果树工业化生产 [特别提醒】 工程的应 植物组织培养 微型繁殖是无性生殖 (2)作物脱毒 保持亲本优良性状。 茎尖 原理：顶端分生区无病毒或极少 脱毒苗 (病毒运输慢于细胞分裂) 优点：获得脱毒苗，提高产量和品质 应用：马铃薯、草莓、甘蔗 (3)人工种子 人工胚乳 保持遗传特性 作物新品种的培育 提供营养 胚状体 核心 不受季节限制，随时播种 提供遗传物质 便于储存运输 人工种皮 添加生长洞节剂 保护作用 [特别提醒】胚状体是核心结构，相当于天然种子的胚。 2.作物新品种的培育 明显缩短育种年限(2-3年) (1)单倍体育种 快速获得纯合子 火-→玉 秋水仙素 纯合二倍体筛选 优良 处理 植株 新品种 花药 花药离体培养 单倍体植株n 纯合二倍体植株(2n) 例：小麦、水稻、烟草 [特别提醒】原理是染色体变异和植物细胞全能性。 (2)突变体的利用 原理：培养细胞增殖快，易发生突变 方法：诱变处理+筛选 产物的产 应用：抗盐碱、抗病虫害作物， 愈伤组织 高产细胞产物突变体 示例：抗除草制大豆 3.细胞产物的工厂化生产 8o>⊙ ,效率高，工业化 离体条件下 增殖 不受限制 单个植物 保护生态 人参 红豆杉 细胞/细胞团： 细胞产物 提取例药物（如人参皂甙，紫杉醇） 香料（薄荷油）、生物碱、 大型反应器 蛋白质、脂肪、糖类 象节动辨物细胞工程 考点1动物细胞培养技术 1.定义： 动物细胞培养是指从动物体中取出相关的组织， 将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下， 让这些细胞生长和增殖的技术。 2.原理：细胞增殖（有丝分裂） 3.完整过程： ⑦1 取材（取胚胎/幼龄组织） ②分散处理（胰蛋白酶/胶原蛋白酶 )of 会☆ ↓ (避免时间过长损伤细胞膜) ③ 原代培养(10代以内，保持正常的二倍体核型 ↓ ④传代培养（重新处理，分瓶培养） 8o 4.培养条件： 无菌、无毒环境→定期更换培养液清代谢物 凹营养条件→液体培养基（培养液），加入血清！ ④温度、pH和渗透压36.5±0.5℃ pH7.2~7.4 特别提醒 凸气体环境 95%空气，5%C02 动物细胞工程和 C02维持pH 植物细胞工程的对比 5.应用： 动物细胞工程用液体培 养基；植物细胞培养用 O生产生物制品（疫苗、干扰素】 固体培养基 O基因工程受体细胞 0检测有毒物质 O研究细胞生理、病理 第2节动物细胞工程 考点2干细胞培养及其应用★★★☆ 1干细胞分布 存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等 多种组织和器官中。 2.千细胞分类 全能性 ,神经 胚胎干细胞(ES细胞)：存在于早期胚胎中。 →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宫 甚至个体的潜能。 成体干细胞：是成体组织或器官内的干细胞，包括造血干细胞、神经 干细胞和精原干细胞等。 一般认为，具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或 组织，不具有发育成完整个体的能力。 (特别提醒：造血干细胞 是发现最早、研究最多、 NSC 应用也最为成熟的一类。 骨髓、外周血、脐带血 3.特点 ☑有自我更新能力 ☑有分化潜能 ☑与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。 4.医学上的应用 中 造血干细胞：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。 神经干细胞：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)。 诱导多能干细胞(PS细胞)：体外诱导小鼠成纤维细胞，获得类似胚胎 干细胞的一种类一种细胞。 已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导。 【重要】PS细胞的应用前优于胚胎的原因： ①诱导过程无须破坏胚胎 Fibroblast T/B cell iPS cell ②可来源于病人自身体细胞，移植回体 内的，理论上可以避免免疫排斥反应。 第2节动物细胞工程 考点3单克隆抗体的制备及应用★★★★★ 1.传统抗体 2.单克隆抗体 缺点 优点 产量低、纯度低、特异 特异性强（针对单一抗原表位） 性差、易交叉反应 灵敏度高、可大量制备 多克隆抗体 人→血清提取 3.制备原理 B淋巴细胞（产生抗体，不能无限增殖） 杂交瘤细胞（兼具二者能力） 骨髓瘤细胞（不产抗体， 能无限增殖) 三种细胞的核心特点对比 特别提醒 B淋巴细胞：特异性抗体，无限增殖X 骨髓瘤细胞：特异性抗体X,无限增殖√ 4.完整制备过程 杂交瘤细胞：特异性抗体√，无限增殖√ 免疫小鼠 细胞融合 第一次筛选 单克隆抗体的提取 &Y 体外培养) PEG/灭活病毒诱导 细胞融合 小鼠腹水 HAT培养基 第二次筛选← 第一次筛选 特别提醒P 3←一 9> 第一次筛选： ●第一次筛选： 克隆化培养和抗体检测 目的-选出杂交瘤细胞 ●第二次筛选： 方法-HAT培养基 的：选出能产生特异性 方法-抗原-抗体杂交 抗体的杂交瘤细胞 5.单克隆抗体的应用 方法：抗原抗体杂交 诊断疾病 治疗疾病 科研应用 乙研流制 生物导弹(1带统物的分子) 蛋白质 生物导弹-有疫治疗 定位、纯化和检测 癔胚抗原CEA 免疫治疗一利妥昔单抗 第2节动物细胞工程-知识清单 考点4动物细胞核移植技术★★☆☆ 定义 ★ 【特别提醒】 将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母 是核的全能性， 细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新 不是动物细胞 的全能性！ 胚胎，继而发育成动物个体的技术。 二 类型 胚胎细胞核移植 体细胞核移植 【易错辨析】 克隆成功率差 供体细胞：胚胎细胞 。1 供体细胞：体细胞 别：胚胎细胞核 ·分化程度：低 分化程度：高©了 比体细胞核更容 。克隆成功率：高 克隆成功率：低 易表达全能性！ 三、体细胞核移植的完整过程 以克隆牛为例 去核卵母细胞 1.供体准备 2.受体准备 显微操作去核术 (M川期卵母细胞) 第一极体 3.细胞核移植*电融合法 电融合法 廊活式发净剂4.激活重构胚米 【方法】电剌激、Ca2载体、 乙醇、蛋白酶合成抑制剂等。 5.胚胎培养桑椹胚/囊胚 阶段 .胚胎培养* 克隆牛 6.胚胎移植*→7.分娩→ 四、原理 动物细胞核的全能性（已分化的动物体细胞的细胞 核仍含有本物种全套遗传信息，在适宜条件下可发 育成完整个体)。 五、应用与问题 9 甘1，畜牧生产：加速遗传改良、促进优良畜群繁育 2.医药卫生：生产医用蛋白、器官移植供体（避免免疫排斥） 医学研究模型 。3.保护濒危物种 六、存在问题：成功率极低、克 隆动物存在健康问题、伦理争论。 ☆☆ 。00 ￥第3节} 胚胎工程知识清单 量考点1胚胎工程的概念与核心技术★★☆女☆ 1.概念：对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行显微操作和处理 →胚胎移植→生产后代。 胚胎 *胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割等。 胚胎移植 2.理论基础：哺乳动物的体内受精和早期胚胎发育规律。 3.核心技术：胚胎移植是胚胎工程最后一道“工序”。 享考点2体内受精和早期胚胎发育★★★☆☆ 1.受精 肝素、Ca2*载体 (1)精子获能：刚刚排出的精子在雌性动物生殖道发生 生理变化，获得受精能力。 (2)卵子的准备：卵子发育到减数第二次分裂中期(MⅡ) 才有受精能力。 卵子 (3)受精阶段：精子与卵子结合形成合子（受精卵）。 MI期 场所：输卵管。 过程：①释放酶，接触卵细胞膜 ②穿越透明带：精子触及，透明带反应阻止后续精子，入卵。 ③卵细胞膜反应：精子入卵，拒绝其他精子。 ④原核形成与融合：雄、雌原核充分发育，相向移动，融合 形成合子。 特别提醒 ①精子需获能，卵子需发育到MⅡ中期才具受精能力。 ②防止多精入卵的三道防线及时间： 获能精子遇卵：释放酶。 防止多精入卵— 获能 卵膜 精子触及卵膜：透明带反应。 精子入卵后：卵细胞膜反应。 ③受精的标志： 观察到两个极体或雌、雄原核。 受精完成的标志：雌雄原核融合。 考点2体内受精与早期胚胎发育 早期胚胎发育 1.发育场所 输卵管 场所：输卵管（早期）→子宫（后期) 子宫 2.胚胎早期发育阶段 *特别提醒* 受精卵是全能性最 高的细胞； 桑椹胚之前的细胞 具有发育全能性。 囊胚开始 桑椹胚 囊胚 始出现细胞分化， ·有丝分裂形成 滋养层 全能性降低。↓ ·细胞数约32个 →将来发育成胎膜和胎盘 ● 每个细胞全能性 ·每个细胞具全能性 内细胞团 细胞出现分化 →将来发成胎儿各种组织 ↓ 囊胚腔 孵化 孵化 孵化过程在囊 胚胎从透明带 胚腔阶段发生 中伸展出 *易错辨析* 原肠胚 原肠腔VS囊胚腔： 外胚层 原肠腔最终发育成 中胚层 消化管； 内胚层 原肠腔 囊胚腔在原肠胚期 逐渐缩小消失。 ·此时具有三个胚层 孵化过程在囊胚阶 ·进一步分化形成各组织、器官、系统 段发生。 第3节胚胎工程 知识清单 考点3体外受精和早期胚胎培养 1.体外受精 ·【概念】 *模拟体内受精，使卵子和精子在体外条件下成熟和受精 培养为早期胚胎后，再经移植产生后代。 。【主要步骤】 ①卵母细胞的采集和培养 【特别提醒】 采卵母细胞→体外培养→MⅡ中期 一定要培养到 (具备受精能力) MⅡ中期 ②精子的采集和获能 采集精子→ 获能（利用获能液：如 肝素、Ca2+ 肝素、Ca2+/雌性生殖道) ③ 受精 【易错辨析】 获能精子+成熟卵子→适当培养液 受精是在体外 →完成受精 培养液中，而 非体内 早期胚胎培养&移植 我的总结&疑问：