专题02 细胞工程（7大考点+8点易错+6大妙招）（期末复习清单）高二生物下学期人教版

专题02 细胞工程 本章内容导览 1.思维导图 2.考点清单（7大考点） 3.素养提升清单（8个易错清单、6个妙招清单） 【考点01】植物组织培养★★☆☆☆ 1、植物组织培养技术 概念：将离体的 、组织或细胞等，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。 原理： 。 过程 2、菊花的组织培养 取材、消毒 ①用酒精擦拭双手和超净工作台台面； ②外植体的消毒 外植体→流水冲洗→酒精消毒30s→无菌水清洗2~3次→次氯酸钠溶液处理30min→无菌水清洗2~3次 ③将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中，用无菌滤纸吸去表面的水分 接种 将外植体切成 长的小段 ↓ 将外植体的 插入诱导 的培养基中 ↓ 用 或瓶盖封盖瓶口，并做好标记 培养 →15～20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导 的培养基上→长出芽后，再转接到诱导 的培养基上，进一步诱导形成试管苗 移栽 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 后，将试管苗移植到 的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土 栽培 将幼苗移栽后，每天观察并记录幼苗的 情况，适时浇水、施肥，直至开花 3、生长素与细胞分裂素的使用比例对植物组织培养的影响 生长素/细胞分裂素 植物细胞的发育方向 比值高 比值低 比值适中 1、植物细胞具有 ，是植物组织培养的理论基础，全能性表达需离体、适宜营养与激素等条件。 2、组织培养基本流程： ，最终发育为完整植株。 3、脱分化阶段：细胞失去原有形态结构，恢复分裂能力，不需光照，避光培养即可。 4、再分化阶段：细胞重新分化形成器官， ，利于叶绿素合成与光合作用进行。 5、生长素和细胞分裂素配比决定分化方向：比值高促生根，比值低促生芽，比例适中促愈伤组织形成。 6、培养基需严格灭菌，外植体仅做消毒处理，避免高强度灭菌损伤植物活细胞。 7、培养全程需无菌操作，杂菌污染会争夺营养、产生有害物质，导致培养材料腐烂死亡。 8、不同植物、不同部位外植体全能性有差异，分生区、幼嫩组织分化程度低，更易培养成功。 【考点02】植物体细胞杂交技术★★☆☆☆ 1.概念：植物体细胞杂交是指将__ _的_ _，在一定条件下_ _成__ __，并把__ __培育成_ _的技术； 2.原理：__ __ 3.意义：__ __ 4．在进行体细胞杂交之前，必须先利用 和 去除细胞壁，获得原生质体。 5．人工诱导原生质体融合的方法基本可以分为两大类——物理法和化学法。物理法包括 、 等；化学法包括 融合法、 融合法等，融合后得到的杂种细胞再经过诱导可形成愈伤组织，并可进一步发育成完整的杂种植株（如图）。 植物体细胞杂交技术流程图 7．植物体细胞杂交技术在打破 隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。 1、植物体细胞杂交的原理为 和 ，可克服远缘杂交不亲和的障碍。 2、植物体细胞杂交第一步需去除细胞壁，常用 ，获得原生质体。 3、原生质体融合方法：物理法（离心、振动、电融合）、化学法（ ），无生物诱导方法。 4、融合完成的标志是 ，并非细胞核融合或细胞形态恢复。 5、杂交细胞培育成完整植株，需经过脱分化、再分化的植物组织培养全过程。 6、杂种植株染色体组数为两亲本染色体组之和，属于 ，染色体数目发生改变。 7、体细胞杂交得到的杂种植株，具备双亲的遗传性状，但不一定表现优良性状，性状随机表达。 8、该技术最大优势是 ，实现不同物种间的基因交流，常规杂交育种无法做到。 【考点03】植物细胞工程的应用★★☆☆☆ 应用方向 原理 / 核心要点 优点 / 特点 快速繁殖 植物细胞的全能性 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 3. 材料少、周期短、繁殖率高，适合工厂化生产 作物脱毒 选取植物顶端分生区附近（如茎尖），此部分病毒极少，甚至无病毒 脱毒作物产量高，品质好 细胞产物的工厂化生产 利用植物细胞生产次生代谢物（非生命活动必需的小分子有机物，如酚类、萜类、含氮化合物） 生产速度快；不占用耕地，几乎不受季节、天气等限制 1、植物快速繁殖的核心技术是植物组织培养，原理为植物细胞的全能性，能高效、快速实现种苗大量繁殖并保持优良品种的遗传特性。 2、作物脱毒常选取植物顶端分生区附近（如茎尖） 作为材料，此区域病毒极少甚至无病毒，脱毒作物产量高、品质好。 3、脱毒苗≠抗病毒苗，脱毒苗只是不携带病毒，仍会感染病毒，无法通过组织培养获得真正的抗病毒植株。 4、细胞产物工厂化生产的技术手段为植物细胞培养，无需培育成完整植株，可直接利用愈伤组织细胞生产次生代谢物。 5、次生代谢物并非植物基本生命活动必需，包括酚类、萜类、含氮化合物等，生产不受季节、天气限制，效率高。 6、单倍体育种的关键步骤是花药离体培养 + 秋水仙素诱导染色体加倍，可明显缩短育种年限，快速获得纯合优良品种。 【考点04】动物细胞培养和干细胞★★☆☆☆ 1．动物细胞培养是指 。 2．一般来说，动物细胞培养需要满足以下条件。 3．在体外培养细胞时，必须保证环境是 的，即需要对培养液和所有培养用具进行 处理以及在 环境下进行操作。培养液还需要 更换，以便清除 ，防止 。 4．动物细胞培养所需气体主要有 。O2是 ，CO2的主要作用是 。在进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，并将它们置于含有 的混合气体的CO2培养箱中进行培养。 5．动物细胞培养时细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为 。悬浮培养的细胞会因 、 和 等因素而分裂受阻。贴壁细胞在生长增殖时，除受上述因素的影响外，还会发生 现象，即 。 6．人们通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养称为 培养，将分瓶后的细胞培养称为 培养。在进行传代培养时，悬浮培养的细胞直接用离心法收集；贴壁细胞需要重新用 等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集。之后，将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养（如图）。 7．干细胞培养及其应用 胚胎干细胞 成体干细胞 诱导多能干细胞(简称iPS细胞) 骨髓、脐带血和外周血 体细胞(如成纤维细胞等) 能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组织和器官甚至 分化成 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等；神经干细胞用于治疗帕金森病、阿尔茨海默病等 治疗小鼠的镰状细胞贫血、阿尔茨海默病、心血管疾病等 1、动物细胞培养的理论基础是细胞增殖，区别于植物组织培养的细胞全能性，动物体细胞一般不能发育为完整个体。 2、动物细胞培养流程：取动物组织块→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→原代培养→传代培养。 3、培养条件需严格控制无菌无毒环境、适宜温度 pH、气体环境，气体环境为 95% 空气加 5% CO₂，CO₂用于维持培养液 pH。 4、原代培养是初次培养，传代培养指分瓶后的继续培养，一般传至 10～50 代左右细胞增殖能力明显下降。 5、接触抑制是动物细胞培养的特有现象，细胞贴壁生长相互接触后，就会停止分裂增殖。 6、干细胞具有分裂和分化能力，胚胎干细胞分化潜能最高，可分化为动物体内多种组织细胞。 7、胚胎干细胞可从早期胚胎或原始性腺中分离获得，形态上体积小、细胞核大、核仁明显。 【考点05】动物细胞融合技术与单克隆抗体★★★★☆ 1．动物细胞融合技术（cell fusion technique）就是 。融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的 。 2．动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同。诱导动物细胞融合的常用方法有 融合法、 融合法和 法等。 3．单克隆抗体制备过程示意图。 米尔斯坦和科勒制备单克隆抗体过程的示意图 4．第一次筛选的目的是 ，方法是 。经过 后未融合的细胞或者融合后具有同种核型的细胞都会 ，只有融合的 才能生长。 5．第二次筛选的目的是 ，方法是 。 6．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 结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。 7.制备单克隆抗体过程中两次筛选的方法及目的 项目 第一次筛选 第二次筛选 筛选原因 诱导融合后得到多种融合细胞，另外还有未融合的细胞 由于小鼠在生活中还受到其他 的刺激，产生分泌其他抗体的淋巴细胞 筛选方法 用特定的 筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长 用96孔板进行 和 （每个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞），经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群 筛选目的 8.血清抗体与单克隆抗体比较 名称 产生 特点 血清抗体 由 分泌 一般从血清中分离，产量低、纯度低、特异性差 单克隆抗体 由 分泌 准确识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备 1、动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性，可突破远缘杂交不亲和障碍，是单克隆抗体制备的核心基础。 2、动物细胞融合诱导方法：物理法、化学法（PEG）、生物法（灭活病毒诱导），为动物细胞融合特有方式。 3、单克隆抗体制备选材：选用B 淋巴细胞（浆细胞）+ 骨髓瘤细胞融合，兼顾特异性产抗体与无限增殖能力。 4、杂交瘤细胞筛选分两步：先筛选融合的杂交瘤细胞，再筛选能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。 5、普通血清抗体为多克隆抗体，纯度低、特异性差；单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、可大量制备的优点。 6、杂交瘤细胞可在体外培养液中培养，或注入小鼠腹腔内增殖，从培养液或腹水中提取单克隆抗体。 7、单克隆抗体可用于治疗疾病、检测抗原、靶向治疗，本身不具备杀伤癌细胞的能力，可结合药物制成生物导弹。 【考点06】动物体细胞核移植技术和克隆动物★★☆☆☆ 体 细 胞 核 移 植 过程 (1)选取MⅡ期(减数分裂Ⅱ中期)卵母细胞作为受体的原因:MⅡ期的卵母细胞体积大,易操作;细胞质中含有促使细胞核全能性表达的物质和营养条件 (2)去核方法:显微操作法是普遍使用的去核方法。也可采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法,这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性 (3)克隆动物的遗传物质来源:①细胞核中的遗传物质来自供体细胞;②细胞质中的遗传物质来自去核卵母细胞和供体细胞 应用 (1)畜牧业:加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育;(2)医药卫生领域:如生产医用蛋白 存在问题 (1)成功率非常低;(2)绝大多数克隆动物存在健康问题,许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷 1、动物体细胞核移植技术的原理是动物细胞核的全能性，动物体细胞全能性受限，仅细胞核具备发育为完整个体的潜能。 2、核移植选材常用动物体细胞核 + 去核卵母细胞，卵母细胞需培养至减数第二次分裂中期，细胞质可为核发育提供条件。 3、去核卵母细胞的作用：为体细胞核提供细胞质环境，激活细胞核全能性，支持重构胚胎发育。 4、克隆动物的遗传物质主要来自供体细胞核，少量细胞质基因来自受体卵母细胞，并非与供体完全一模一样。 5、体细胞核移植流程：取供体细胞→取 MⅡ 期卵母细胞并去核→细胞核移植→重构胚培养→胚胎移植→克隆动物。 6、克隆动物属于无性生殖，无基因重组，不会产生新基因，不能培育新品种，只能复制亲本性状。 7、体细胞核移植技术成功率低，克隆动物普遍存在存活率低、早衰、生理缺陷等问题。 【考点07】胚胎工程★★☆☆☆ 1、受精阶段的主要过程及生理反应 步骤 主要过程 生理反应 第一步 精子释放多种酶溶解卵细胞膜外的一些结构(如透明带等)，接触卵细胞膜 透明带反应：阻止后来的精子进入透明带，是防止多精入卵受精的第一道屏障 第二步 精子入卵，尾部脱落 卵细胞膜反应：拒绝其他精子再进入卵内，是防止多精入卵受精的第二道屏障 第三步 精子核膜破裂后形成新核，卵子被激活完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体 形成雄原核和雌原核：受精的标志 第四步 雌、雄原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失 形成合子(受精卵)：个体发育的起点 2、胚胎早期发育 （1）场所： 。 （2）过程：早期发育的胚胎包括以下几个阶段：受精卵→① →② 。 （3）卵裂期的特点 ①细胞分裂方式： ，发生在透明带内。 ②有机物：有机物总量不断减少，但有机物 增加。 ③细胞体积：胚胎总体积不变或略有减小，但细胞数目 ，所以每个细胞体积减小。 ④细胞中DNA含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。 （4）桑葚胚：由卵裂产生的子细胞形成的 ，形似桑葚。 （5）囊胚：细胞逐渐分化，结构如图所示。 ① ——其细胞具有 性，将来发育成 。 ② ——沿透明带内壁扩展和排列的细胞，将来发育成 。 ③ ——胚胎内部含有液体的腔。 3、胚胎工程技术 技术名称 理论基础 核心操作 主要用途 关键要点 / 易错点 体外受精 受精作用原理 卵母细胞培养至 MⅡ 中期→精子获能处理→体外完成受精 获得早期胚胎，用于胚胎移植、试管动物培育 1. 卵母细胞需培养成熟，精子必须先获能2. 属于有性生殖 早期胚胎培养 细胞增殖、分化 将受精卵 / 重构胚置于专用培养液中，培养至桑椹胚或囊胚阶段 体外培育早期胚胎，为胚胎移植做准备 培养液含无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸及血清 胚胎移植 供体与受体生理环境一致性 选取合格早期胚胎，移植到同种、生理状态相同的雌性受体子宫内 繁育优良家畜，是胚胎工程最后一道工序 1. 受体需同期发情处理2. 胚胎遗传性状不受受体影响3. 充分发挥雌性优良个体繁殖潜力 胚胎分割 细胞全能性 对桑椹胚或囊胚进行机械分割，将分割胚胎移植孕育子代 快速繁育遗传性状完全相同的个体（同卵多胎） 1. 囊胚分割必须均等分割内细胞团，避免影响发育2. 属于无性生殖，产生克隆动物 胚胎干细胞培养 干细胞具有发育全能性 从早期胚胎、原始性腺中分离 ES 细胞，体外培养、诱导分化 细胞修复、器官移植、基础研究、新药检测 1. 特点：体积小、核大、核仁明显2. 可分化为各种组织细胞，体外培养可只增殖不分化 1、精子变形过程中细胞核变为精子头的主要部分，中心体演变为尾，线粒体聚集形成线粒体鞘，为精子运动供能。 2、卵母细胞需培育至减数第二次分裂中期才具备受精能力，是体外受精的必备条件。 3、受精的标志是透明带与卵细胞膜之间出现两个极体，受精完成的标志是雌雄原核融合形成合子。 4、早期胚胎发育顺序：受精卵→桑椹胚→囊胚→原肠胚，桑椹胚阶段细胞未分化，具有全能性。 5、囊胚分为内细胞团和滋养层细胞，内细胞团将来发育为胎儿组织，滋养层细胞发育为胎膜和胎盘。 6、胚胎移植前需对受体进行同期发情处理，使供体受体生理状态一致，为胚胎着床提供适宜环境。 7、胚胎分割应选择桑椹胚或囊胚，分割囊胚时需均等分割内细胞团，否则会导致胚胎发育不均或失败。 8、胚胎干细胞来源于早期胚胎或原始性腺，具有发育的全能性，可分化为动物体内任意组织细胞。 易错01.混淆植物组织培养与植物体细胞杂交的原理 （1）植物组织培养原理：植物细胞的全能性，单个细胞发育为完整植株。 （2）植物体细胞杂交原理：细胞膜的流动性＋植物细胞全能性，融合先依赖膜融合，培育成植株依赖全能性。 易错02.混淆脱分化、再分化的光照条件与功能 （1）脱分化：全程避光培养，光照会诱导细胞分化，阻碍愈伤组织形成。 （2）再分化：需要光照，利于叶绿素合成，保障幼苗光合作用正常进行。 易错03.混淆生长素与细胞分裂素的配比作用 （1）生长素比例高、细胞分裂素比例低：促进生根，利于根的分化。 （2）细胞分裂素比例高、生长素比例低：促进生芽，利于芽的分化。 （3）二者比例适中：只促进愈伤组织增殖，不发生器官分化。 易错04.混淆灭菌与消毒的适用对象 （1）培养基、培养器具、器械需要彻底灭菌，杜绝所有微生物。 （2）外植体、动植物组织只能消毒，灭菌会杀死活细胞，导致培养失败。 易错05.误解植物体细胞杂交的结果与特点 （1）体细胞杂交克服远缘杂交不亲和障碍，属于无性生殖，无基因重组。 （2）杂种植株含双亲全部染色体，为异源多倍体，但不一定表现双亲优良性状。 易错06.混淆动植物细胞培养的原理与特点 （1）植物组织培养：原理细胞全能性，最终可培育完整植株。 （2）动物细胞培养：原理细胞增殖，只能获得细胞群，不能发育为完整个体。 易错07.记错动物细胞培养的气体环境作用 （1）95%空气：满足细胞有氧呼吸的氧气需求。 （2）5%CO₂：维持培养液的pH，并非提供碳源。 易错08.混淆单克隆抗体制备的两次筛选目的 （1）第一次筛选：筛选出杂交瘤细胞，淘汰未融合、同种融合的细胞。 （2）第二次筛选：筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞，为核心关键筛选步骤。 妙招01.动植物细胞培养原理“一秒区分法” ①植物培养：核心原理细胞全能性，最终可由细胞发育为完整新植株； ②动物培养：核心原理细胞增殖，只能获得大量细胞，无法发育成完整个体。 妙招02.植物组培光照条件“阶段秒杀法” ①脱分化阶段：全程避光，防止细胞提前分化，保证顺利形成愈伤组织； ②再分化阶段：必须光照，促进叶绿素合成，保证幼苗正常生长发育。 妙招03.植物激素配比“高低定方向” ①生长素比例高、细胞分裂素低：诱导生根； ②细胞分裂素比例高、生长素低：诱导生芽； ③两种激素比例适中：只增殖不分化，形成大量愈伤组织。 妙招04.消毒灭菌场景“对象速判法” ①器具、培养基、培养液：必须灭菌，杀灭所有微生物及芽孢孢子； ②外植体、活体组织材料：只能消毒，防止杀死活细胞导致培养失败。 妙招05.植物体细胞杂交“两步判本质” ①看过程：原生质体融合靠细胞膜流动性，植株培育靠细胞全能性； ②看生殖：全程无受精、无配子结合，属于无性生殖，克服远缘杂交不亲和障碍。 妙招06.单克隆抗体制备“两次筛选定结果” ①第一次筛选：筛选出杂交瘤细胞，淘汰未融合、同种融合的无效细胞； ②第二次筛选：筛选出专一产特异性抗体的杂交瘤细胞，获得单克隆抗体。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 细胞工程 本章内容导览 1.思维导图 2.考点清单（7大考点） 3.素养提升清单（8个易错清单、6个妙招清单） 【考点01】植物组织培养★★☆☆☆ 1、植物组织培养技术 概念：将离体的植物器官、组织或细胞等，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。 原理：植物细胞的全能性。 过程 2、菊花的组织培养 取材、消毒 ①用酒精擦拭双手和超净工作台台面； ②外植体的消毒 外植体→流水冲洗→酒精消毒30s→无菌水清洗2~3次→次氯酸钠溶液处理30min→无菌水清洗2~3次 ③将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中，用无菌滤纸吸去表面的水分 接种 将外植体切成0.5～1cm长的小段 ↓ 将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中 ↓ 用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并做好标记 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→长出芽后，再转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗 移栽 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后，将试管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 栽培 将幼苗移栽后，每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花 3、生长素与细胞分裂素的使用比例对植物组织培养的影响 生长素/细胞分裂素 植物细胞的发育方向 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 1、植物细胞具有全能性，是植物组织培养的理论基础，全能性表达需离体、适宜营养与激素等条件。 2、组织培养基本流程：外植体→脱分化形成愈伤组织→再分化形成丛芽、生根，最终发育为完整植株。 3、脱分化阶段：细胞失去原有形态结构，恢复分裂能力，不需光照，避光培养即可。 4、再分化阶段：细胞重新分化形成器官，需要光照，利于叶绿素合成与光合作用进行。 5、生长素和细胞分裂素配比决定分化方向：比值高促生根，比值低促生芽，比例适中促愈伤组织形成。 6、培养基需严格灭菌，外植体仅做消毒处理，避免高强度灭菌损伤植物活细胞。 7、培养全程需无菌操作，杂菌污染会争夺营养、产生有害物质，导致培养材料腐烂死亡。 8、不同植物、不同部位外植体全能性有差异，分生区、幼嫩组织分化程度低，更易培养成功。 【考点02】植物体细胞杂交技术★★☆☆☆ 1.概念：植物体细胞杂交是指将__不同来_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； 2.原理：__植物细胞的全能性、细胞膜具有一定的流动性__ 3.意义：__打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种__ 4．在进行体细胞杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得原生质体。 5．人工诱导原生质体融合的方法基本可以分为两大类——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，融合后得到的杂种细胞再经过诱导可形成愈伤组织，并可进一步发育成完整的杂种植株（如图）。 植物体细胞杂交技术流程图 7．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示出独特的优势。 1、植物体细胞杂交的原理为细胞膜的流动性和植物细胞的全能性，可克服远缘杂交不亲和的障碍。 2、植物体细胞杂交第一步需去除细胞壁，常用纤维素酶和果胶酶酶解去除，获得原生质体。 3、原生质体融合方法：物理法（离心、振动、电融合）、化学法（PEG聚乙二醇诱导），无生物诱导方法。 4、融合完成的标志是再生出细胞壁，并非细胞核融合或细胞形态恢复。 5、杂交细胞培育成完整植株，需经过脱分化、再分化的植物组织培养全过程。 6、杂种植株染色体组数为两亲本染色体组之和，属于异源多倍体，染色体数目发生改变。 7、体细胞杂交得到的杂种植株，具备双亲的遗传性状，但不一定表现优良性状，性状随机表达。 8、该技术最大优势是打破物种生殖隔离，实现不同物种间的基因交流，常规杂交育种无法做到。 【考点03】植物细胞工程的应用★★☆☆☆ 应用方向 原理 / 核心要点 优点 / 特点 快速繁殖 植物细胞的全能性 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 3. 材料少、周期短、繁殖率高，适合工厂化生产 作物脱毒 选取植物顶端分生区附近（如茎尖），此部分病毒极少，甚至无病毒 脱毒作物产量高，品质好 细胞产物的工厂化生产 利用植物细胞生产次生代谢物（非生命活动必需的小分子有机物，如酚类、萜类、含氮化合物） 生产速度快；不占用耕地，几乎不受季节、天气等限制 1、植物快速繁殖的核心技术是植物组织培养，原理为植物细胞的全能性，能高效、快速实现种苗大量繁殖并保持优良品种的遗传特性。 2、作物脱毒常选取植物顶端分生区附近（如茎尖） 作为材料，此区域病毒极少甚至无病毒，脱毒作物产量高、品质好。 3、脱毒苗≠抗病毒苗，脱毒苗只是不携带病毒，仍会感染病毒，无法通过组织培养获得真正的抗病毒植株。 4、细胞产物工厂化生产的技术手段为植物细胞培养，无需培育成完整植株，可直接利用愈伤组织细胞生产次生代谢物。 5、次生代谢物并非植物基本生命活动必需，包括酚类、萜类、含氮化合物等，生产不受季节、天气限制，效率高。 6、单倍体育种的关键步骤是花药离体培养 + 秋水仙素诱导染色体加倍，可明显缩短育种年限，快速获得纯合优良品种。 【考点04】动物细胞培养和干细胞★★☆☆☆ 1．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。 2．一般来说，动物细胞培养需要满足以下条件。 3．在体外培养细胞时，必须保证环境是无菌、无毒的，即需要对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作。培养液还需要定期更换，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。 4．动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。在进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，并将它们置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养。 5．动物细胞培养时细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。贴壁细胞在生长增殖时，除受上述因素的影响外，还会发生接触抑制现象，即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。 6．人们通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养称为原代培养，将分瓶后的细胞培养称为传代培养。在进行传代培养时，悬浮培养的细胞直接用离心法收集；贴壁细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集。之后，将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养（如图）。 7．干细胞培养及其应用 胚胎干细胞 成体干细胞 诱导多能干细胞(简称iPS细胞) 早期胚胎 骨髓、脐带血和外周血 体细胞(如成纤维细胞等) 能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组织和器官甚至个体 分化成特定的细胞或组织 能诱导分化成类似胚胎干细胞的细胞 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等；神经干细胞用于治疗帕金森病、阿尔茨海默病等 治疗小鼠的镰状细胞贫血、阿尔茨海默病、心血管疾病等 1、动物细胞培养的理论基础是细胞增殖，区别于植物组织培养的细胞全能性，动物体细胞一般不能发育为完整个体。 2、动物细胞培养流程：取动物组织块→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→原代培养→传代培养。 3、培养条件需严格控制无菌无毒环境、适宜温度 pH、气体环境，气体环境为 95% 空气加 5% CO₂，CO₂用于维持培养液 pH。 4、原代培养是初次培养，传代培养指分瓶后的继续培养，一般传至 10～50 代左右细胞增殖能力明显下降。 5、接触抑制是动物细胞培养的特有现象，细胞贴壁生长相互接触后，就会停止分裂增殖。 6、干细胞具有分裂和分化能力，胚胎干细胞分化潜能最高，可分化为动物体内多种组织细胞。 7、胚胎干细胞可从早期胚胎或原始性腺中分离获得，形态上体积小、细胞核大、核仁明显。 【考点05】动物细胞融合技术与单克隆抗体★★★★☆ 1．动物细胞融合技术（cell fusion technique）就是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。 2．动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同。诱导动物细胞融合的常用方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。 3．单克隆抗体制备过程示意图。 米尔斯坦和科勒制备单克隆抗体过程的示意图 4．第一次筛选的目的是筛选出杂交瘤细胞，方法是用特定的选择性培养基培养。经过筛选后未融合的细胞或者融合后具有同种核型的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。 5．第二次筛选的目的是筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞，方法是专一抗体检验。 6．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。 7.制备单克隆抗体过程中两次筛选的方法及目的 项目 第一次筛选 第二次筛选 筛选原因 诱导融合后得到多种融合细胞，另外还有未融合的细胞 由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，产生分泌其他抗体的淋巴细胞 筛选方法 用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长 用96孔板进行克隆化培养和抗体检测（每个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞），经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群 筛选目的 得到杂交瘤细胞 得到既能分泌所需抗体又能大量增殖的杂交瘤细胞 8.血清抗体与单克隆抗体比较 名称 产生 特点 血清抗体 由浆细胞分泌 一般从血清中分离，产量低、纯度低、特异性差 单克隆抗体 由杂交瘤细胞分泌 准确识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备 1、动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性，可突破远缘杂交不亲和障碍，是单克隆抗体制备的核心基础。 2、动物细胞融合诱导方法：物理法、化学法（PEG）、生物法（灭活病毒诱导），为动物细胞融合特有方式。 3、单克隆抗体制备选材：选用B 淋巴细胞（浆细胞）+ 骨髓瘤细胞融合，兼顾特异性产抗体与无限增殖能力。 4、杂交瘤细胞筛选分两步：先筛选融合的杂交瘤细胞，再筛选能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。 5、普通血清抗体为多克隆抗体，纯度低、特异性差；单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、可大量制备的优点。 6、杂交瘤细胞可在体外培养液中培养，或注入小鼠腹腔内增殖，从培养液或腹水中提取单克隆抗体。 7、单克隆抗体可用于治疗疾病、检测抗原、靶向治疗，本身不具备杀伤癌细胞的能力，可结合药物制成生物导弹。 【考点06】动物体细胞核移植技术和克隆动物★★☆☆☆ 体 细 胞 核 移 植 过程 (1)选取MⅡ期(减数分裂Ⅱ中期)卵母细胞作为受体的原因:MⅡ期的卵母细胞体积大,易操作;细胞质中含有促使细胞核全能性表达的物质和营养条件 (2)去核方法:显微操作法是普遍使用的去核方法。也可采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法,这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性 (3)克隆动物的遗传物质来源:①细胞核中的遗传物质来自供体细胞;②细胞质中的遗传物质来自去核卵母细胞和供体细胞 应用 (1)畜牧业:加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育;(2)医药卫生领域:如生产医用蛋白 存在问题 (1)成功率非常低;(2)绝大多数克隆动物存在健康问题,许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷 1、动物体细胞核移植技术的原理是动物细胞核的全能性，动物体细胞全能性受限，仅细胞核具备发育为完整个体的潜能。 2、核移植选材常用动物体细胞核 + 去核卵母细胞，卵母细胞需培养至减数第二次分裂中期，细胞质可为核发育提供条件。 3、去核卵母细胞的作用：为体细胞核提供细胞质环境，激活细胞核全能性，支持重构胚胎发育。 4、克隆动物的遗传物质主要来自供体细胞核，少量细胞质基因来自受体卵母细胞，并非与供体完全一模一样。 5、体细胞核移植流程：取供体细胞→取 MⅡ 期卵母细胞并去核→细胞核移植→重构胚培养→胚胎移植→克隆动物。 6、克隆动物属于无性生殖，无基因重组，不会产生新基因，不能培育新品种，只能复制亲本性状。 7、体细胞核移植技术成功率低，克隆动物普遍存在存活率低、早衰、生理缺陷等问题。 【考点07】胚胎工程★★☆☆☆ 1、受精阶段的主要过程及生理反应 步骤 主要过程 生理反应 第一步 精子释放多种酶溶解卵细胞膜外的一些结构(如透明带等)，接触卵细胞膜 透明带反应：阻止后来的精子进入透明带，是防止多精入卵受精的第一道屏障 第二步 精子入卵，尾部脱落 卵细胞膜反应：拒绝其他精子再进入卵内，是防止多精入卵受精的第二道屏障 第三步 精子核膜破裂后形成新核，卵子被激活完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体 形成雄原核和雌原核：受精的标志 第四步 雌、雄原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失 形成合子(受精卵)：个体发育的起点 2、胚胎早期发育 （1）场所：输卵管。 （2）过程：早期发育的胚胎包括以下几个阶段：受精卵→①桑葚胚→②囊胚。 （3）卵裂期的特点 ①细胞分裂方式：有丝分裂，发生在透明带内。 ②有机物：有机物总量不断减少，但有机物种类增加。 ③细胞体积：胚胎总体积不变或略有减小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小。 ④细胞中DNA含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。 （4）桑葚胚：由卵裂产生的子细胞形成的致密细胞团，形似桑葚。 （5）囊胚：细胞逐渐分化，结构如图所示。 ①内细胞团——其细胞具有全能性，将来发育成胎儿的各种组织。 ②滋养层——沿透明带内壁扩展和排列的细胞，将来发育成胎膜和胎盘。 ③囊胚腔——胚胎内部含有液体的腔。 3、胚胎工程技术 技术名称 理论基础 核心操作 主要用途 关键要点 / 易错点 体外受精 受精作用原理 卵母细胞培养至 MⅡ 中期→精子获能处理→体外完成受精 获得早期胚胎，用于胚胎移植、试管动物培育 1. 卵母细胞需培养成熟，精子必须先获能2. 属于有性生殖 早期胚胎培养 细胞增殖、分化 将受精卵 / 重构胚置于专用培养液中，培养至桑椹胚或囊胚阶段 体外培育早期胚胎，为胚胎移植做准备 培养液含无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸及血清 胚胎移植 供体与受体生理环境一致性 选取合格早期胚胎，移植到同种、生理状态相同的雌性受体子宫内 繁育优良家畜，是胚胎工程最后一道工序 1. 受体需同期发情处理2. 胚胎遗传性状不受受体影响3. 充分发挥雌性优良个体繁殖潜力 胚胎分割 细胞全能性 对桑椹胚或囊胚进行机械分割，将分割胚胎移植孕育子代 快速繁育遗传性状完全相同的个体（同卵多胎） 1. 囊胚分割必须均等分割内细胞团，避免影响发育2. 属于无性生殖，产生克隆动物 胚胎干细胞培养 干细胞具有发育全能性 从早期胚胎、原始性腺中分离 ES 细胞，体外培养、诱导分化 细胞修复、器官移植、基础研究、新药检测 1. 特点：体积小、核大、核仁明显2. 可分化为各种组织细胞，体外培养可只增殖不分化 1、精子变形过程中细胞核变为精子头的主要部分，中心体演变为尾，线粒体聚集形成线粒体鞘，为精子运动供能。 2、卵母细胞需培育至减数第二次分裂中期才具备受精能力，是体外受精的必备条件。 3、受精的标志是透明带与卵细胞膜之间出现两个极体，受精完成的标志是雌雄原核融合形成合子。 4、早期胚胎发育顺序：受精卵→桑椹胚→囊胚→原肠胚，桑椹胚阶段细胞未分化，具有全能性。 5、囊胚分为内细胞团和滋养层细胞，内细胞团将来发育为胎儿组织，滋养层细胞发育为胎膜和胎盘。 6、胚胎移植前需对受体进行同期发情处理，使供体受体生理状态一致，为胚胎着床提供适宜环境。 7、胚胎分割应选择桑椹胚或囊胚，分割囊胚时需均等分割内细胞团，否则会导致胚胎发育不均或失败。 8、胚胎干细胞来源于早期胚胎或原始性腺，具有发育的全能性，可分化为动物体内任意组织细胞。 易错01.混淆植物组织培养与植物体细胞杂交的原理 （1）植物组织培养原理：植物细胞的全能性，单个细胞发育为完整植株。 （2）植物体细胞杂交原理：细胞膜的流动性＋植物细胞全能性，融合先依赖膜融合，培育成植株依赖全能性。 易错02.混淆脱分化、再分化的光照条件与功能 （1）脱分化：全程避光培养，光照会诱导细胞分化，阻碍愈伤组织形成。 （2）再分化：需要光照，利于叶绿素合成，保障幼苗光合作用正常进行。 易错03.混淆生长素与细胞分裂素的配比作用 （1）生长素比例高、细胞分裂素比例低：促进生根，利于根的分化。 （2）细胞分裂素比例高、生长素比例低：促进生芽，利于芽的分化。 （3）二者比例适中：只促进愈伤组织增殖，不发生器官分化。 易错04.混淆灭菌与消毒的适用对象 （1）培养基、培养器具、器械需要彻底灭菌，杜绝所有微生物。 （2）外植体、动植物组织只能消毒，灭菌会杀死活细胞，导致培养失败。 易错05.误解植物体细胞杂交的结果与特点 （1）体细胞杂交克服远缘杂交不亲和障碍，属于无性生殖，无基因重组。 （2）杂种植株含双亲全部染色体，为异源多倍体，但不一定表现双亲优良性状。 易错06.混淆动植物细胞培养的原理与特点 （1）植物组织培养：原理细胞全能性，最终可培育完整植株。 （2）动物细胞培养：原理细胞增殖，只能获得细胞群，不能发育为完整个体。 易错07.记错动物细胞培养的气体环境作用 （1）95%空气：满足细胞有氧呼吸的氧气需求。 （2）5%CO₂：维持培养液的pH，并非提供碳源。 易错08.混淆单克隆抗体制备的两次筛选目的 （1）第一次筛选：筛选出杂交瘤细胞，淘汰未融合、同种融合的细胞。 （2）第二次筛选：筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞，为核心关键筛选步骤。 妙招01.动植物细胞培养原理“一秒区分法” ①植物培养：核心原理细胞全能性，最终可由细胞发育为完整新植株； ②动物培养：核心原理细胞增殖，只能获得大量细胞，无法发育成完整个体。 妙招02.植物组培光照条件“阶段秒杀法” ①脱分化阶段：全程避光，防止细胞提前分化，保证顺利形成愈伤组织； ②再分化阶段：必须光照，促进叶绿素合成，保证幼苗正常生长发育。 妙招03.植物激素配比“高低定方向” ①生长素比例高、细胞分裂素低：诱导生根； ②细胞分裂素比例高、生长素低：诱导生芽； ③两种激素比例适中：只增殖不分化，形成大量愈伤组织。 妙招04.消毒灭菌场景“对象速判法” ①器具、培养基、培养液：必须灭菌，杀灭所有微生物及芽孢孢子； ②外植体、活体组织材料：只能消毒，防止杀死活细胞导致培养失败。 妙招05.植物体细胞杂交“两步判本质” ①看过程：原生质体融合靠细胞膜流动性，植株培育靠细胞全能性； ②看生殖：全程无受精、无配子结合，属于无性生殖，克服远缘杂交不亲和障碍。 妙招06.单克隆抗体制备“两次筛选定结果” ①第一次筛选：筛选出杂交瘤细胞，淘汰未融合、同种融合的无效细胞； ②第二次筛选：筛选出专一产特异性抗体的杂交瘤细胞，获得单克隆抗体。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $