2027届高三生物一轮复习课件：选必三第二章主干知识汇总

该高中生物学高考复习课件聚焦细胞工程、胚胎工程等高考核心模块，依据高考评价体系梳理了植物组织培养、动物细胞融合、胚胎移植等12个必考点，通过近三年真题分析明确"单克隆抗体制备""植物体细胞杂交"等高频考点占比超60%，归纳出实验流程填空、原理辨析等典型题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于"考点微拆解+真题情境化+素养导向"设计，如以2023年全国甲卷动物细胞培养真题为例，运用科学思维中的归纳演绎法解析原代与传代培养差异，结合生命观念中的结构与功能观突破"接触抑制"难点。特设"易错对比表"（如脱毒苗与抗毒苗区别）和"实验步骤模板"，助力学生掌握答题逻辑，教师可依托此课件实现考点精准突破与学情高效诊断。

细胞工程 细胞工程 定义：是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。 原理：细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科 目的：获得细胞、组织、器官、个体或其产品 操作水平：细胞器、细胞或组织水平 植物组织培养技术 定义：指将离体的植物器官、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(细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。) 生殖方式：无性生殖 分裂方式：有丝分裂 并不是所有的细胞都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。 总体流程 外植体 离体的分化程度高、分裂能力弱的细胞或组织 脱分化 在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为未分化的细胞，进而形成愈伤组织。 目的：恢复细胞的分裂能力 发生的生命活动：细胞分裂 愈伤组织 不定形的薄壁组织团块（代谢类型是异养需氧型） 再分化 脱分化产生的愈伤组织在一定的培养条件下，重新分化成芽、根等器官的过程 实质：基因的选择性表达 发生的生命活动：细胞分裂、分化 诱导生根→生芽或诱导产生胚状体 过程 生长素/细胞分裂素 光照条件 脱分化 比值适中(=1) 避光处理 再分化——生芽 比值低(<1) 光照处理 原因：叶绿素的合成需光照 再分化——生根 比值高(>1) 植物体细胞杂交技术 实验操作 灭菌 对培养基和所有器械进行灭菌。避免杂菌在培养基上生长消耗营养或对危及培养物的生长。 外植体制备 流水充分冲洗→体积分数70%的酒精消毒30s→无菌水清洗2-3次 消毒： →质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液处理30min→无菌水清洗2-3次 切段：用解剖刀将外植体切成0.5-1cm长的小段 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。 用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。将其置于18～22℃的培养箱中避光培养 注意：接种时注意外植体的方向，不要倒插！ 脱分化 再分化 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，再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。 炼苗移栽 ①打开封口膜，让试管苗在培养箱内生长几日 ②用流水清洗掉根部的培养基，将幼苗移植到消毒的蛭石或珍珠岩 ③待其长壮后再移栽入土，适时浇水、施肥，直至开花 植物体细胞杂交技术 植物体细胞杂交技术 定义 植物体细胞杂交是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。 原理 细胞膜具有一定的流动性 植物细胞的全能性 操作流程 去壁 利用酶解法【纤维素酶、果胶酶】去除细胞壁，形成原生质体 诱导融合原生质体 物理法：电融合法、离心法等； 化学法：聚乙二醇、高Ca2+ —高PH融合法 融合完成的标志：杂种细胞再生出细胞壁 相关细胞器：高尔基体（与细胞壁形成有关）、线粒体（提供能量） 植物组织培养 流程：融合细胞 愈伤组织 杂种植株 完整植株 脱分化 再分化 移栽 植物体细胞杂交完成的标志：获得杂种植株 注意：为保证原生质体正常形态，应保证原生质体位于等渗溶液中。 变异类型 染色体数目变异 变异类型 打破生殖隔离，实现远源杂交育种，培育植物新品种。 植物细胞工程的应用 快速繁殖 定义 也叫微型繁殖，是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 植物细胞的全能性 ①无性繁殖，保持优良品种的遗传特性。 ②高效、快速地实现种苗的大量繁殖。 ③可实现工厂化生产 原理 优点 作物脱毒 对象 无性繁殖的作物 选材部位 植物顶端分生区附近（如茎尖）。原因：病毒极少，甚至无病毒 方法 植物分生区病毒极少，切取茎尖进行组织培养获得脱毒苗。 优点 脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物 注意：脱毒苗≠抗毒苗 植物细胞工程的应用 突变体的利用 单倍体育种 单倍体 过程：花药/粉 花药（粉）离体培养 秋水仙素处理 纯合的二倍体 诱导染色体加倍 优点：①明显缩短育种年限（最主要）②获得纯合子 ③可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。 原理：基因突变和植物组织培养 原因：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此容易受到培养条件和诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。 过程： 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 突变体 筛选培育 新品种 诱变处理 原理： 突变(基因突变和染色体变异）和植物细胞的全能性。 优点： 提高变异的频率，加速育种进程；大幅度地改良某些性状。 植物细胞工程的应用 细胞产物的工厂化生产 细胞产物工厂化生产：利用植物细胞培养来获得目标产物的过程 植物细胞培养：在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术 优点：不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。 比较项目 植物组织培养 植物细胞培养 目的 获得植物体 获得细胞产物 原理  植物细胞的全能性 细胞增殖  应用 快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种等 实现细胞产物的工厂化生产 如紫杉醇、人生皂苷 培养基 固体培养基 液体培养基 比较项目 初生代谢 次生代谢 定义 初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，因此在整个生命过程中它一直进行着。 次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。 产物 初生代谢物 次生代谢物 过程： 外植体 脱分化 愈伤组织 细胞培养 细胞悬液 细胞群 细胞产物 动物细胞工程 动物细胞培养 定义 指动物机体中取出相关的组织,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繁殖的技术 原理 获得细胞或细胞产物；不能获得完整动物个体 细胞分裂 胚胎或幼龄动物的细胞 （分裂能力强，易培养） 培养对象 目的 地位 动物细胞培养是动物细胞工程的基础 动物细胞工程 动物细胞培养 培养条件 营养条件 合成培养基：将细胞所需的营养物质按照种类和所需量严格配制而成的培养基，称为合成培养基。 天然血清：含人类未知、细胞生长增殖所必需的物质，满足细胞对未知营养成分的需求。 糖类、氨基酸 无机盐、维生素等 物理性质：液体培养基（也称为培养液） 无菌无毒 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可根据实际情况适量添加抗生素 定期更换培养液（原因：清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害） 无菌要求： 无毒要求： 理化性质 适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以36.5±0.5℃为宜。 适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为7.2-7.4。 适宜的渗透压：维持细胞正常的形态和功能。 气体环境 ①气体组成 95%空气 5%CO2 ②培养装置: 培养皿或松盖培养瓶 CO2培养箱 置于 维持培养液的pH 细胞代谢所必需（ O2 ） 动物细胞工程 动物细胞培养 培养过程 组织处理 新鲜取材的动物组织 机械方法 胰蛋白酶、胶原蛋白酶 分散成单个细胞 原因：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。 细胞间的物质主要是蛋白质，因此可用胰蛋白酶和胶原蛋白酶分散细胞。胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，此时胃蛋白酶没有活性。 两类细胞 悬浮生长（少数）：细胞能够悬浮在培养液中生长增殖。 贴壁生长（多数）：细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖。 细胞增殖受阻的原因：细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等 细胞增殖受阻的原因：①细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏②接触抑制：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。 细胞贴壁：这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁 动物细胞工程 动物细胞培养 培养过程 原代培养与传代培养 原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。（分瓶之前） 传代培养：分瓶后的细胞培养。 分瓶培养的方法： ①悬浮细胞：直接用离心法收集 ②贴壁细胞：用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，再用离心法收集 在离心法后，将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养。 离心的作用： 在沉淀中得到细胞，同时去掉上清液中的胰蛋白酶。 癌细胞在动物细胞培养中的特点：无接触抑制现象；能够无限增殖 选用传代10代以内的细胞进行相关实验的目的：保持正常的二倍体核型 注意：传代10代≠分裂10次 （通常一次传代培养，细胞分裂3到5次出现接触抑制，因而需要再次传代） 动物细胞工程 干细胞 分布 动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。 早期胚胎、骨髓、脐带血等多种组织和器官中 定义 两类干细胞 胚胎 干细胞 分布：早期胚胎中 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。 局限性：必须从胚胎中获取 ，涉及伦理问题，因而限制了其医学应用 成体干细胞 分布：存在于成体组织或器官内的干细胞 特点：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。 常见类型 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） 发现最早 研究最多 应用最成熟 动物细胞工程 干细胞 干细胞的医学应用 干细胞与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。 正常的造血干细胞 移植 患者体内 修复或替换 受损的血细胞 治疗 白血病 造血系统、免疫系统功能障碍疾病 神经组织损伤和神经退行性疾病 帕金森病、阿尔茨海默病 正常的神经干细胞 移植 患者体内 修复或替换 受损神经组织 治疗 诱导多能干细胞 定义：通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞，简称iPS细胞。 制备方法 制备方法：①借助载体将特定基因导入细胞；②将特定蛋白导入细胞； ③用小分子化合物等诱导形成iPS细胞。 操作对象：成纤维细胞（最早）、T细胞、B细胞 医学应用：取病人成纤维细胞→诱导细胞转化为iPS细胞→ 诱导分化为各类组织细胞→将其移植给病人 优点：1.诱导过程无需破坏胚胎；2.可以避免免疫排斥反应。 问题：存在着导致肿瘤发生的风险。 动物细胞工程 动物细胞融合技术 使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。 细胞膜的流动性 定义： 原理： 融合方法 物理法——电融合法 化学法——PEG融合法 生物法——灭活病毒诱导法 灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但并不破坏它们的抗原结构 灭活病毒诱导法原理：病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞相互凝聚，细胞膜上的蛋白质和脂质重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。 动物细胞融合实质及完成的标志：细胞核的融合 意义：①突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能 ②成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段 ③杂交瘤技术为制造单克隆抗体开辟了新途径 动物细胞工程 杂交瘤技术制备单克隆抗体 获得B淋巴细胞 向小鼠注射特定抗原，并从其脾中提取B淋巴细胞 【特点：能产生特异性抗体，但不能无限增殖】 培养骨髓瘤细胞 特点：不能产生抗体，但能无限增殖 动物细胞融合 利用物理法、生物法或化学法进行细胞融合。 B细胞—B细胞 骨髓瘤细胞—骨髓瘤细胞 B细胞—骨髓瘤细胞 第一次 筛选 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，只有融合的杂交瘤细胞才生生长。 第二次 筛选 方法：克隆化培养→抗体检测【原理: 抗原—抗体特异性结合】 得到的杂交瘤细胞的特点：既能迅速大量增殖，又能产生抗体 经过多次筛选获得的杂交瘤细胞的特点：既能迅速大量增殖，又能产生所需特异性抗体。 单抗的获得 ①体外培养→从细胞培养液中获取单抗 ②将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内→从小鼠腹水中获取单抗 只考虑两两 融合可能获得 动物细胞工程 杂交瘤技术制备单克隆抗体 单克隆抗体的特点 单克隆抗体能准确地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。 单克隆抗体的应用 ①诊断试剂 原理：抗原抗体的特异性结合 利用同位素或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。 例子：早早孕诊断试剂盒（含抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体） 可检测的抗原：人绒毛膜促性腺激素(HCG) 【在孕妇的尿液中大量存在而在非妊娠妇女尿液中几乎不含有】 ②运载药物 重要的例子：抗体——药物偶联物（ADC） 组成：抗体(靶向运输)+药物(治疗效应，杀伤靶细胞)+接头(连接作用) 抗体—药物偶联物(ADC)的原理：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。 ③单克隆抗体自身也能用于治疗疾病 胚胎工程 胚胎工程的基本概念 胚胎工程：是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。 操作对象：生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞 技术手段：体外受精、胚胎移植和胚胎分割 工程实质：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 理论基础：哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律 胚胎工程 胚胎工程的理论基础 受精过程 基本概念 指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程 输卵管 场所： 定义： 受精过程体现了细胞膜具有一定的流动性及细胞间信息交流的功能。 受精作用的历程 准备阶段1——精子获能 精子获能：刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。【注意：不是能量】 精子获能方法：①直接利用雌性动物生殖道使精子获能；②将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等【常见有效成分：肝素、Ca2+载体】 体外获能的意义：为体外受精技术的建立奠定了基础。 准备阶段2——卵子的准备 排出的初级卵母细胞或次级卵母细胞 输卵管 进一步成熟 MII期 具备受精能力 注意：卵细胞的形成是一个不连续的过程。 胚胎工程 胚胎工程的理论基础 受精过程 受精作用的历程 精子穿越卵细胞膜外的结构 （如透明带） 释放出多种酶（顶体酶），以溶解卵细胞膜外的结构。 精子接触卵细胞膜 透明带反应：精子触及卵细胞膜瞬间，透明带迅速发生生理反应，阻止后来精子进入透明带。 精子入卵后 卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。 雄原核的形成：尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，形成雄原核（比原来的精子的核大） 雌原核的形成：完成MII，排出第二极体，形成雌原核 雌雄原核充分发育后 雌、雄原核靠近核膜消失形成合子，此后第一次卵裂即将开始 胚胎工程 胚胎工程的理论基础 受精过程 受精作用的历程 避免多精入卵的过程： ①透明带反应：精子触及卵细胞膜瞬间，透明带迅速发生生理反应，阻止后来精子进入透明带。 ②卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内 生理意义：维持各种生物前后代体细胞染色体数目的恒定，从而保证 遗传的稳定性。 两个标志： 受精的标志：观察到两个极体或雌、雄原核 受精完成的标志: 雌雄原核形成合子 2细胞 胚胎工程 胚胎工程的理论基础 胚胎的早期发育 受精卵 卵裂期 卵裂期 场所：输卵管 细胞分裂方式：有丝分裂 时期：受精卵→桑葚胚 细胞数目、DNA总量、有机物种类增加 胚胎总体积不增加 每个细胞内的DNA数不变 有机物总量、每个细胞体积减小 数量变化问题 桑葚胚 囊胚 原肠胚 桑葚胚为形似桑葚的实心胚胎，通常包括32个细胞。 特点：①细胞处于未分化状态； ②这一阶段及之前的每一个细胞都具有发育成 完整胚胎的潜能，属于全能细胞。 细胞开始分化 形成囊胚 内细胞团：发育为胎儿的各种组织 滋养层：发育为胎盘和胎膜 囊胚腔：内部含有液体 原肠胚 外胚层： 内胚层： 中胚层： 表面的细胞层 向内迁移的细胞 内外两个胚层之间 4细胞 8细胞 孵化：囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来 16细胞 胚胎工程 胚胎工程技术及其应用 试管动物 体外受精 试管动物是通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。 体外受精流程 1. 卵细胞的采集 从卵巢中采集卵母细胞，并将期培养至MII期 2. 精子的获取 将新鲜或解冻的精液进行离心操作后进行获能处理 离心的目的：去除精浆（含有抑制精子获能的物质）,以利于精子获能。 获能处理：利用含肝素或Ca2+载体的获能液，实现精子获能 3. 受精 在获能培养液或专用的受精培养液中完成受精过程，将获得的受精卵进行-196℃液氮保存或直接进行胚胎移植。 意义 ①是提高动物繁殖能力的有效措施 ②为胚胎移植提供可用的胚胎 胚胎工程 定义 胚胎移植 指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。 实质 早期胚胎在相同生理条件下空间位置的转移 意义 胚胎移植是胚胎工程的最终技术环节。 ①充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 ②大大缩短了供体本身的繁殖周期。 ③对供体施行超数排卵处理后，增加后代数量 地位 早期胚胎来源 体内受精、体外受精、转基因、核移植、胚胎分割 生理学基础 胚胎收集的基础：哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态。 胚胎移入的基础：哺乳动物发情排卵后，同种动物的供体、受体生殖器官的生理变化是相同的。 胚胎存活的基础：受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应 胚胎发育的基础：胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但胚胎的遗传特性在孕育过程中不受任何影响。 胚胎工程技术及其应用 胚胎工程 胚胎移植的流程 胚胎工程技术及其应用 对象选择 供体母牛：遗传性状优良，生产能力强 受体母牛：有健康的体质和正常繁殖能力 供体公牛：遗传性状优良 同期发情 操作方法：用外源孕激素处理供体母牛和受体母牛 操作目的：保证胚胎在移植前后，胚胎所处生理环境相同 超数排卵 操作方法：用外源促性腺激素处理供体母牛 操作目的：诱发卵巢排出比自然情况下更多的卵子 发情配种或人工授精 受精场所：输卵管 注意：人工授精≠体外受精 收集胚胎 操作方法：冲卵（获得胚胎） 胚胎检查 ①检查胚胎是否发育至桑葚胚或囊胚 ②检查胚胎质量 移植胚胎 操作方法：手术法或非手术法 妊娠检查 检查胚胎是否成功着床 胚胎工程 胚胎分割技术 胚胎工程技术及其应用 定义 采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。 理论基础 早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性。 生殖方式 无性繁殖（克隆的方法之一） 主要仪器 体视显微镜、显微操作仪、分割针、分割刀 操作对象 发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚。 原因：桑葚胚或囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性。 意义 ①促进优良动物品种的繁殖 ②产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料 ③胚胎移植前进行性别鉴定、遗传病筛查对于人工控制动物性别、动 物繁育健康后代具有重要意义。 局限性 ①分割次数越多，胚胎成活的概率越小。（现以二分胚胎为主） ②存在刚出生动物体重偏低，毛色、斑纹可能存在差异等问题。 胚胎工程 胚胎分割流程 胚胎工程技术及其应用 ①选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中 ②在显微镜下用分割针或分割刀分割，在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意 将内细胞团均等分割，以防止影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。 ③分割后的胚胎可直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体 DNA分析或性别鉴定时应选取滋养层细胞而非内细胞团原因： ①滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，用其做鉴定不会影响胚胎的恢复和进一步发育。 ②滋养层细胞和内细胞团细胞具有相同的遗传物质。 $