【串讲课件】第2章 细胞工程（期中复习课件）高二生物下学期人教版

这是高中生物学人教版高二下学期期中考点串讲课件，聚焦细胞工程主题，涵盖植物细胞工程、动物细胞工程、胚胎工程三大考点，通过考点扫描、期中考情、提升演练模块，提供知识回顾、考点解析、试题训练等学习支架。 资料以生命观念为统领，通过对比表格（如植物与动物细胞培养比较）、流程图解（如单克隆抗体制备流程）培养科学思维，结合实验步骤（如植物组织培养消毒流程）和问题解答提升探究实践能力，考情分析助教师把握重点，试题训练帮学生巩固知识，提升期中备考效率。高二学生需深化细胞工程核心概念应对期中考核，资料系统梳理知识、解析考情、提供训练，助力学生高效复习，教师可依托资料优化教学，提升备考针对性。

第2章 细胞工程 期中考点串讲 高中生物 人教版高二下学期 目 录 CONTENTS 01 02 03 考点扫描 期中考情 提升演练 3大知识回顾·考点解析·考点突破 优质试题训练，助力成绩提升 把握考情，备考心中有数 期中考情 考试分值占比 1.常规占比：在本章独立命题时，分值一般在10-18 分之间，是期中试卷中分值占比最高、综合度最强的核心模块之一。 2.作为基础渗透：本章的细胞全能性、细胞培养、细胞融合等核心概念是全书生物技术的底层逻辑，其知识是理解后续基因工程、胚胎工程等题目的必要前提，间接影响分数可达 20-30 分甚至更高。 命题特点 1.基础性强：本章是现代生物科技的核心基础，考题多以识记和理解为主，直接考查课本上的核心概念、技术原理和操作流程，如植物组织培养的原理、动物细胞培养的条件、单克隆抗体制备的步骤等。 2.对比考查突出：将植物细胞工程与动物细胞工程进行比较，要求考生从多个维度（如原理、操作对象、技术手段、应用、特殊要求等）进行区分，是本章最核心的考法。 3.注重细节和易错点： 考查特殊例子（如：植物体细胞杂交可克服远缘杂交不亲和，动物细胞融合不能培育成完整个体；骨髓瘤细胞不分泌抗体） 考查易混概念（如：脱分化 vs 再分化、原代培养 vs 传代培养、原生质体 vs 原生质层） 考查操作细节（如：植物组织培养的激素配比、动物细胞培养的气体环境、单克隆抗体制备的两次筛选目的） 4.常与后续章节联系：作为核心技术章节，其内容是学习后面《基因工程》《胚胎工程》《生物技术安全与伦理》等章节的基础，命题时经常作为背景知识、技术载体综合考查。 期中考情 题型分布 1. 选择题（主要形式）：常考：细胞全能性的判断、植物 / 动物细胞工程的原理与技术区分、动物细胞培养的条件、单克隆抗体的特点与应用、细胞融合的诱导方法等。 2.填空题 / 简答题：常考：写出植物组织培养 / 植物体细胞杂交的流程、列出植物细胞工程与动物细胞工程的主要区别、分析单克隆抗体制备的关键步骤与原理、设计细胞工程相关的实验思路等。 备考策略与复习建议 1.回归教材，构建框架：精读课本，能自己画出本章的思维导图，将植物细胞工程、动物细胞工程的技术流程、原理、应用串联成完整体系，避免知识点零散。 2.狠抓基础，牢记核心：必须记熟：细胞全能性原理、植物组织培养步骤、植物体细胞杂交流程、动物细胞培养条件、单克隆抗体制备过程，这是得分的绝对基础。 3.列表对比，清晰记忆：画一个植物细胞工程与动物细胞工程的对比表格，从原理、技术、操作、应用等维度对比记忆，是攻克本章的最优方法。 4.精练真题，识别陷阱：重点分析错题，弄清楚每个选项对或错的原因，尤其注意那些 “例外” 和 “特殊”（如 “动物细胞培养不能培育成完整个体，植物细胞可以”“单克隆抗体的两次筛选目的不同”）。 5.重视实验，理解原理：对于细胞工程的操作，要记住步骤，更要理解其背后的原理（如为什么植物组织培养需要无菌？为什么动物细胞培养要加血清？为什么单克隆抗体特异性强？），这样才能应对灵活多变的考题。 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 5 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 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 6 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 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 （1）外植体的消毒 → 3.植物组织培养的过程 7 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 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 8 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 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 9 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 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 10 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 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 11 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 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 12 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 （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。 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 为什么外植体不能倒插？ 13 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 （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 14 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 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 15 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 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？ 16 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 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。 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？ 17 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 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 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？ 18 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 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 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？ 19 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 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 20 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 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 21 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 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 22 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 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 23 知 识 回 顾 考点扫描 考点01 植物细胞工程 （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 24 考点扫描 考点01 传统发酵技术的应用 考 点 解 析 植物组织培养 植物体细胞杂交 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 植物组织培养和植物体细胞杂交的比较 25 考 点 突 破 考点扫描 C 植物组织培养过程中的无菌技术包括培养环境、培养基、培养器械的消毒灭菌和植物材料(外植体)的消毒，对培养材料进行表面消毒时，一方面要考虑药剂的消毒效果；另一方面要考虑植物材料的耐受能力。 解题关键 如图表示生物兴趣小组以幼嫩的菊花茎段为材料，利用植物组织培养技术繁殖菊花过程中出现的不同结果。有关分析错误的是( ) A．甲、乙、丙三组细胞内的遗传物质基本相同 B．乙组细胞的全能性高于甲组和丙组细胞 C．甲组经脱分化得到乙组，乙组经再分化得到丙组 D．不同结果的出现与植物激素的浓度和比例有关 26 考 点 突 破 考点扫描 C 1.识图时，完整的植物细胞是不规则形，原生质体已失去细胞壁，是球形。去壁时为了不破坏细胞结构，常用酶解法，根据酶的专一性，常用纤维素酶和果胶酶。 2.细胞融合的过程中，两个细胞的染色体进入同一个细胞核中，因此染色体数直接求和。 解题关键 某二倍体药用植物甲(染色体组成为MM)含有有效成分A，二倍体药用植物乙(染色体组成为NN)含有有效成分B。科研小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物，设计了如下实验流程。下列说法错误的是 A．过程①通常用纤维素酶和果胶酶处理 B．过程②常使用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂 C．融合细胞c的染色体组成都是MMNN D．过程④⑤分别涉及细胞的脱分化和再分化 27 考 点 突 破 考点扫描 B 1．细胞产物一般是细胞的次生代谢物，不一定是蛋白质。 2．细胞培养一般是使细胞增殖，也可能会利用组织培养技术，先脱分化然后再分化获得所需的特定细胞后再进行培养。 下图表示工厂化生产紫杉醇的过程，对红豆杉愈伤组织进行液体悬浮培养分离出单细胞，再用组成为“普通培养基＋0.5 mg·L－1NAA＋0.5 mg·L－1BA(BA是一种细胞分裂素)＋25 g·L－1蔗糖”的培养液培养获得大量红豆杉细胞，下列叙述错误的是( ) A．培养液中添加的“NAA＋BA”可以促进愈伤组织细胞增殖 B．选取红豆杉树皮做外植体更容易获得紫杉醇 C．紫杉醇可能不是红豆杉细胞基本生命活动所 必需的物质 D．外植体使用及整个培养过程中需要保证严格的无菌环境 解题关键 28 知 识 回 顾 考点扫描 考点02 动物细胞工程 29 知 识 回 顾 考点扫描 考点02 动物细胞工程 一、动物细胞培养 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： 30 知 识 回 顾 考点扫描 考点02 动物细胞工程 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 31 知 识 回 顾 考点扫描 考点02 动物细胞工程 （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 32 知 识 回 顾 考点扫描 考点02 动物细胞工程 3.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 33 知 识 回 顾 考点扫描 考点02 动物细胞工程 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。 34 知 识 回 顾 考点扫描 考点02 动物细胞工程 （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→ 35 知 识 回 顾 考点扫描 考点02 动物细胞工程 （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。 36 知 识 回 顾 考点扫描 考点02 动物细胞工程 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： 37 知 识 回 顾 考点扫描 考点02 动物细胞工程 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。 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 38 考点扫描 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 39 知 识 回 顾 考点扫描 考点02 动物细胞工程 （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： 40 知 识 回 顾 考点扫描 考点02 动物细胞工程 （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。 41 知 识 回 顾 考点扫描 考点02 动物细胞工程 （3）用于治疗疾病 42 知 识 回 顾 考点扫描 考点02 动物细胞工程 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： 4.类型： 动物细胞核的全能性 无性生殖 3.生殖方式： 43 知 识 回 顾 考点扫描 考点02 动物细胞工程 （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 44 知 识 回 顾 考点扫描 考点02 动物细胞工程 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 45 考点扫描 考 点 解 析 考点02 动物细胞工程 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 46 考点扫描 考 点 解 析 考点02 动物细胞工程 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 47 考点扫描 考 点 解 析 考点02 动物细胞工程 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两次筛选比较 48 考 点 突 破 考点扫描 B 有关动物细胞培养可归纳为4个“2” 1．培养材料为“2”：即动物胚胎、幼龄动物的组织和器官。2．培养过程为“2”：即原代培养、传代培养。3．胰蛋白酶使用“2”次：即原代培养和传代培养中均使用，目的是使细胞分散。4．细胞生长特点有“2”个：即贴壁生长和接触抑制。 解题关键 2019年诺贝尔生理学或医学奖授予了在“细胞感知和适应氧气供应”研究中做出贡献的科学家。此项研究以能够表达人类促红细胞生成素的小鼠模型为材料，并借助动物细胞培养技术进行研究。下列相关叙述错误的是( ) A．培养过程中，应定期更换培养液，以便清除细胞代谢产物 B．培养过程中，要在培养基中加入一定量的血清，以防止培养过程中的污染 C．培养过程中，添加CO2的目的是维持培养液的pH D．用该技术培养的动物细胞可以用于筛选抗癌药物 49 考 点 突 破 考点扫描 D 克隆动物遗传物质来源：核内遗传物质全部来自供体细胞。细胞质中的遗传物质，一部分来自核供体细胞，另一部分来自受体卵母细胞。 解题关键 下列对动物核移植技术的描述错误的是( ) A．体细胞核移植的过程中可通过显微操作去核法去除卵母细胞中的核 B．用于体细胞核移植的卵母细胞通常要在体外培养到减数分裂Ⅱ中期 C．通过体细胞核移植方法生产的克隆动物与核供体性状并不完全相同 D．非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难，至今没有成功实例 50 知 识 回 顾 考点扫描 考点03 胚胎工程 51 知 识 回 顾 考点扫描 考点03 胚胎工程 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 52 知 识 回 顾 考点扫描 考点03 胚胎工程 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 53 知 识 回 顾 考点扫描 考点03 胚胎工程 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。 54 知 识 回 顾 考点扫描 考点03 胚胎工程 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 55 知 识 回 顾 考点扫描 考点03 胚胎工程 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 56 知 识 回 顾 考点扫描 考点03 胚胎工程 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 57 知 识 回 顾 考点扫描 考点03 胚胎工程 3.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 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 58 知 识 回 顾 考点扫描 考点03 胚胎工程 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。 概念 实质 （2）胚胎移植 59 知 识 回 顾 考点扫描 考点03 胚胎工程 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) 过程 60 知 识 回 顾 考点扫描 考点03 胚胎工程 显微操作仪 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 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 特点: 适合分割的胚胎: 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 采用___________将____________切割成___________________________等，经移植 获得__________________的技术 61 知 识 回 顾 考点扫描 考点03 胚胎工程 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。 62 考点扫描 考 点 解 析 考点03 胚胎工程 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 胚胎分割动物和体细胞核移植克隆动物的比较 63 考 点 突 破 考点扫描 C 胚胎移植成功与否的两个重要条件 1．胚胎移植一般应在同种(指“同物种”)的雌性供体和受体之间进行。 2．进行胚胎移植的供、受体生理状态要相同 (1)供、受体雌性动物的发情时间一致； (2)移入受体子宫内胚胎的位置应与其在供体子宫内的位置相同或相似。 牛胚胎移植的主要流程如下，下列相关叙述不正确的是( ) ①供体超数排卵→②配种→③胚胎收集→④____→⑤胚胎移植→⑥子代小牛 A．①过程需要注射促性腺激素，目的是获得更多的卵母细胞 B．③过程是以哺乳动物早期胚胎未与子宫建立组织上的联系为前提 C．④过程是“对胚胎进行质量检查”，可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚 D．⑤过程成功率的高低主要取决于供、受体生理环境的一致性 解题关键 64 提升演练 1.植物甲抗旱抗病性强但产量低，植物乙高产易感病。科研人员通过体细胞杂交培育兼具两者优点的杂种植株丙，流程如图。下列叙述错误的是（　　） A．过程①中甲乙原生质体制备时间不同，可能与细胞壁成分差异有关 B．杂种细胞通过植物组织培养成植物丙体现细胞全能性 C．配制诱导生芽的培养基需调高生长素/细胞分裂素比例 D．可通过观察杂种植株丙的染色体形态和数目，初步鉴定其遗传特性 C 提升演练 D 2.紫杉醇是从红豆杉的树皮中提取出来的一种具有抗肿瘤作用的药物。利用植物细胞悬浮培养技术将单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得大量紫杉醇，从而实现紫杉醇的工厂化生产。下列说法正确的是（　　） A．该培养过程所用的培养基为固体培养基 B．紫杉醇是细胞代谢所必需的营养物质 C．需要使用胶原蛋白酶处理细胞，使之分散为单个的悬浮细胞 D．利用悬浮培养技术生产紫杉醇，有利于对红豆杉的保护 提升演练 B 3.近年兴起的“科技食品”细胞培养肉是通过体外培养动物细胞制造出来的肉类，其生产流程如下图所示，相关叙述不正确的是（　　） A．肌卫星细胞应具有较强的细胞增殖和肌肉分化能力 B．肌肉组织分离成肌卫星细胞类似植物组织培养的再分化过程 C．培养基通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素等成分 D．生产细胞培养肉可能存在食品安全、技术滥用的风险 提升演练 D 4.下图为利用正常的小鼠细胞进行动物细胞培养的过程，①～④表示相关过程。下列相关叙述正确的是（    ） A．过程①可以使用机械法或胃蛋白酶等将组织分散成细胞 B．过程②和过程④中细胞只能贴壁生长 C．培养细胞2需要贴附于基质表面生长，可直接用离心法进行收集 D．培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素、血清等 提升演练 C 5.科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆（如图所示）。下列叙述错误的是    A．采集的卵母细胞去核是去除纺锤体与染色体复合物 B．动物的体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植 C．利用该技术生出的犊牛与供体奶牛的遗传物质与性状完全相同 D．该过程涉及的技术有动物细胞培养、核移植、胚胎移植技术等 提升演练 D 6.金菊花是多年生草本植物，是经长期人工选择培育出的名贵观赏花卉。如图表示某生物兴趣小组利用金菊花未开花的幼嫩枝条进行组织培养的过程。下列叙述正确的是（    ） A．过程①是获取离体的未开花的幼嫩枝条，用适宜浓度的酒精和次氯酸钠的混合液消毒 B．过程②形成的愈伤组织是一种固定形态的薄壁组织团，诱导产生愈伤组织时每日应给予适时光照 C．过程④是将培育形成的试管苗直接移栽入土，进一步培养成金菊花植物体 D．过程③诱导生芽培养基与诱导生根培养基相比，前者中细胞分裂素所占的比例和用量更高 提升演练 7.甲品种青花菜具有多种由核基因控制的优良性状，但其属于细胞质雄性不育品种。通过体细胞杂交，科研人员成功地将乙品种细胞质中的可育基因引入甲品种中，下图为该操作示意图。请据图回答下列问题： (1)图中A过程为 ，可采用 酶获得原生质体。 (2)诱导甲、乙原生质体融合的化学方法包括聚乙二醇融合法和 等，该过程成功的标志是 。 (3)杂种细胞诱导形成杂种植株的过程的两大关键步骤是 。 (4)植物体细胞杂交技术的生殖方式为 （填“有性”或“无性”）。 【答案】(1) 去除细胞壁 纤维素酶和果胶 (2) 高Ca+-高pH融合法 再生出细胞壁 (3)脱分化和再分化 (4)无性 提升演练 8.2n/4n嵌合体胚胎是指用四倍体(4n)胚胎与二倍体胚胎(2n)或胚胎干细胞(ES细胞)进行聚合，形成由二倍体和四倍体细胞组成的嵌合体。2n/4n嵌合体胚胎的构建常用方法如图，请据图分析回答： (1)受精卵是胚胎发育的开端，图中的卵细胞发育到 时期，才具备受精的能力，而精子需经过 过程才能和卵细胞结合。 (2)2N的ES细胞来自胚胎发育过程的 期，本实验中从功能上说明了该细胞 。 (3)2n/4n嵌合体胚胎的构建用到的现代生物工程技术主要有： 。 (4)ES细胞经嵌合体方法培育的动物与核移植方法培育的动物相比，遗传物质来源的区别主要是什么？ 。 【答案】(1) MⅡ 获能 (2) 囊胚 具有发育的全能性 (3)动物细胞的培养、动物细胞融合和胚胎移植 (4)用ES细胞经嵌合体方法克隆的动物是完全的复制体而用核移植方法克隆的动物只是核型一致但胞质类型却不一定相同。 外植体　愈伤组织 细胞悬液　细胞产物　  $