【课件】2023届高三生物一轮复习课件：第十单元++细胞工程

[课标要求]1.阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程。2.概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞，继而培育成新植物体的技术。3.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率。第十单元

第3课时

植物细胞工程细胞工程细胞工程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。原理和方法操作水平目的分类细胞生物学、分子生物学和发育生物学细胞器、细胞或组织获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品动物细胞工程和植物细胞工程细胞工程1.细胞的全能性

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。细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，即细胞具有全能性。体现细胞全能性的标志？细胞→完整个体或其他各种细胞在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现全能性的原因？基因在特定时间、空间条件下选择性表达全能性大小比较：分化程度越低，全能性越高如何激活细胞的全能性呢？一、植物组织培养2.菊花的组织培养——流程根、芽植物体脱分化再分化培养条件：①无菌②营养物质③适宜环境（温度、PH、光等）④植物激素：

细胞分裂素生长素如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…遮光一定的光照芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞愈伤组织离体的植物器官、组织或细胞（外植体）愈伤组织重新分化为芽、根等器官失去特有结构和功能转变成未分化的细胞植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键。生长素和细胞分裂素的比例和浓度都会影响植物细胞的发育方向。一、植物组织培养消毒取材接种培养移栽用酒精擦拭双手和超净工作台台面。将流水充分冲洗后的外植体（幼嫩的茎段）。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。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。将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18～22℃的培养箱中培养。定期观察和记录愈伤组织的生长情况。15～20d后，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。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。每天观察记录生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。70%酒精30S无菌水2-3次次氯酸钠溶液30min2-3次无菌水洗切割与接种3.菊花的组织培养——过程一、植物组织培养去壁①去壁①融合

②再生新壁③脱分化④再分化⑤移栽植物细胞融合植物组织培养植物体细胞杂交酶解法方法：物理方法（电融合法、离心法）化学方法（聚乙二醇融合法、高Ca2+-高pH融合法）纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因？使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常可遗传变异类型：染色体数目变异二、植物体细胞杂交技术2.植物体细胞杂交和有性杂交的辨析二、植物体细胞杂交技术外植体脱分化愈伤组织再分化胚状体再生植株1.细胞产物的工厂化生产2.突变体的利用4.微型繁殖5.作物脱毒3.人工种子（补充）6.单倍体育种7.植物体细胞杂交8.转基因植物的培育植物繁殖的新途径作物新品种的培育三、植物细胞工程的应用(1)植物繁殖的新途径无毒组织胚状体三、植物细胞工程的应用(2)作物新品种的培育：单倍体育种、________的利用。突变体(3)细胞产物的工厂化生产：即利用______________技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。植物组织培养采用液体培养基，培养到愈伤组织阶段，得到的是愈伤组织细胞的代谢产物。三、植物细胞工程的应用1.(2022重庆)植物体细胞通常被诱导为愈伤组织后才能表现全能性。研究发现，愈伤组织的中层细胞是根或芽再生的源头干细胞，其在不同条件下，通过基因的特异性表达调控生长素、细胞分裂素的作用，表现出不同的效应（见如表）。已知生长素的生理作用大于细胞分裂素时有利于根的再生；反之，有利于芽的再生。下列推论不合理的是

A.WOX5失活后，中层细胞会丧失干细胞特性

B.WOX5+PLT可能有利于愈伤组织中生长素的积累

C.ARR5促进细胞分裂素积累或提高细胞对细胞分裂素的敏感性

D.体细胞中生长素和细胞分裂素的作用可能相互抑制条件基因表达产物和相互作用效应①WOX5维持未分化状态②WOX5+PLT诱导出根③WOX5+ARR2，抑制ARR5诱导出芽C2.(2022辽宁)蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变。褐变会引起细胞生长停滞甚至死亡，导致蓝莓组织培养失败。下列叙述错误的是

A.花青素通常存在于蓝莓细胞的液泡中

B.适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率以减少褐变

C.在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变

D.宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体D3.花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株，流程如右图。下列相关叙述错误的是A.①通常将植物细胞置于含纤维素酶和果胶酶的30%的蔗糖溶液中B.细胞融合成功的标志是再生出细胞壁，此时细胞内高尔基体和线粒体

活动明显增强C.可通过观察叶绿体的有无来初步筛选杂种细胞D.用此方法获得新品种的育种原理是染色体变异A4.马铃薯普通栽培种是同源四倍体，这使得马铃薯的杂交育种变得十分困难。若要通过二倍体马铃薯杂交来改良品种，则必须破解马铃薯单倍体、二倍体和四倍体的基因组，实现难度同样很大。但植物细胞工程技术为马铃薯育种提供了可行的育种方案。下列相关植物细胞工程的说法，不合理的是

A.利用组织培养可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖

B.利用茎尖分生组织培养脱毒苗，使植株具备抗病毒的能力，产品质量得到提高

C.利用原生质体融合实现体细胞杂交，可以克服杂交不亲和的障碍，充分利用遗传资源

D.利用培养的愈伤组织进行诱变育种，可以显著提高变异频率，获得有用的突变体B[课标要求]1.阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。动物细胞培养是动物细胞工程的基础。2.阐明动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程。3.阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段，使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。4.概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术。5.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。第十单元

第4课时

动物细胞工程糖类、氨基酸无机盐、维生素……无菌、无毒的环境适宜的温度、pH和渗透压适宜的气体环境+合成培养基血清人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，在使用合成培养基时，通常需要加入血清等一些天然成分。一般使用液体培养基，也称培养液。如何维持无菌、无毒的环境？适宜的温度、pH和渗透压分别是多少？适宜的气体环境包括？分别有什么作用？如何保持该气体环境？环境、培养液、培养环境无菌操作；定期更换培养液；抗生素等温度：（36.5±0.5）℃pH7.2-7.2适宜的渗透压95%空气和5%CO2;培养皿或松盖培养瓶；一、动物细胞培养1.条件取动物组织用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理分散成单个细胞解决悬浮生长贴壁生长(大多数）细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等接触抑制传代培养细胞悬液原代培养分瓶培养①原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。②细胞贴壁：某些细胞需要贴附于某些基质表面才能增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。③接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。④传代培养：分瓶后的细胞培养。加培养液在培养皿或培养瓶内细胞分裂受阻悬浮培养的细胞: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制成细胞悬液，分瓶培养①收集细胞一、动物细胞培养2.过程

来源或存在功能及应用胚胎干细胞(ES细胞)成体干细胞诱导多能干细胞(iPS细胞)早期胚胎能够分化成为动物体内的任何细胞，并进一步形成组织、器官甚至生物个体成体组织或器官，包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞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。体外诱导体细胞产生能分化成为具有特定功能的细胞，用于治疗疾病。避免免疫排斥反应。干细胞应用面临的问题:存在着导致肿瘤发生的风险。一、动物细胞培养3.干细胞的培养及其应用体外诱导小鼠成纤维细胞诱导多能干细胞iPS临床治疗人类疾病多种体细胞定向诱导分化如：白血病、帕金森病、阿尔茨海默病等移植取成纤维细胞等iPS细胞转入相关因子细胞发生转化分化胰岛细胞神经元血细胞肠上皮细胞心肌细胞肝细胞病人iPS细胞用于治疗人类疾病示意图胚胎干细胞应用：一、动物细胞培养1.为了初步检测药物X和Y的抗癌活性，在细胞培养板的每个孔中加入相同数量的肝癌细胞，使其贴壁生长，实验组加入等体积相同浓度的溶于二甲基亚砜(溶剂)的药物X或Y，培养过程及结果如下图所示。下列有关叙述错误的是A.细胞培养液中通常需要加入血清B.可用胰蛋白酶处理使肝癌细胞脱落下来并进行计数C.对照组中应加入等体积的无菌蒸馏水D.根据实验结果，可以初步判断药物X的抗癌效果较好C2．研究小组发现，将四个特定基因通过一定方法导入处于分化终端的体细胞(如成纤维细胞等)中，可诱导其形成具有胚胎干细胞样分化潜能的诱导性多能干细胞(iPS细胞)，再诱导可分化出人体特定细胞和组织。下列叙述错误的是 (

)A．iPS细胞的研究可解决异体组织或器官排斥难题B．体细胞与iPS细胞的功能有差异，形态没有差异C．将特定基因导入体细胞中可能会中断原有基因的表达D．iPS细胞分化为人体特定细胞的过程遗传信息基本不变B23若要得到大量的单一抗体，我们该如何去做？资料：人们发现，在动物发生免疫反应的过程中，体内的浆细胞可以产生多达百万种以上的特异性抗体，但是每个浆细胞只分泌一种化学性质单一、特异性强的抗体。要想获得大量的单一抗体，必须用克隆单个B淋巴细胞形成细胞群。单克隆抗体存在什么问题？你有什么解决方案？浆细胞不能增殖基因工程与癌细胞融合二、动物细胞融合和单克隆抗体要获得既能无限增殖又能产生抗体的细胞。一个极富创造力的方案：1975年，英国科学家米尔斯坦和德国科学家科勒设计实验获得了单克隆抗体。1984年获得诺贝尔生理学或医学奖。一个B淋巴细胞B淋巴细胞群

单克隆抗体产生克隆化培养单克隆抗体（产量高、纯度高、特异性强）要实现这一方案，需要解决哪些困难？细胞融合、筛选、大规模培养二、动物细胞融合和单克隆抗体动物细胞融合技术1.原理？细胞膜的流动性2.诱导的手段？灭活病毒、PEG、电融合等3.融合后细胞的类型？AA、AB、BB成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段。为单克隆抗体的制备开辟了新途径。4.应用：二、动物细胞融合和单克隆抗体单克隆抗体的制备过程a.注射抗原的目的？b.诱导融合的方法？c.两次筛选的目的和方法？d.克隆化培养？e.筛选出的杂交瘤细胞的特点？f.单克隆抗体的优点？二、动物细胞融合和单克隆抗体知识拓展抗体检测的方法——抗原-抗体杂交法在单克隆抗体制备过程中，两次筛选的目的和方法是不相同的。将杂交瘤细胞群稀释，约每孔1个细胞进行培养（克隆化培养）一段时间后，检测各孔上清液中细胞分泌的抗体上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔多孔细胞培养板抗体检测板分泌抗体能跟特定抗原结合的细胞即为所需杂交瘤细胞阳性孔二、动物细胞融合和单克隆抗体单克隆抗体的应用(2021·山东，15)一个抗原往往有多个不同的抗原决定簇，一个抗原决定簇只能刺激机体产生一种抗体，由同一抗原刺激产生的不同抗体统称为多抗。将非洲猪瘟病毒衣壳蛋白p72注入小鼠体内，可利用该小鼠的免疫细胞制备抗p72的单抗，也可以从该小鼠的血清中直接分离出多抗。下列说法正确的是A.注入小鼠体内的抗原纯度对单抗纯度的影响比对多抗纯度的影响大B.单抗制备过程中通常将分离出的浆细胞与骨髓瘤细胞融合C.利用该小鼠只能制备出一种抗p72的单抗D.p72部分结构改变后会出现原单抗失效而多抗仍有效的情况D1.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。2.原理：动物细胞核的全能性4.种类：胚胎细胞核移植：体细胞核移植：细胞分化程度低，表现全能性容易受体细胞：减数分裂Ⅱ中期（MⅡ期）的卵母细胞细胞分化程度高，表现全能性十分困难3.生殖方式：无性生殖二、动物细胞核移植技术1.选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原因①卵母细胞体积大，易操作②含促使细胞核表达全能性的物质和营养条件2.将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因：对卵母细胞损伤较小；保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内3.“去核”去的是什么？纺锤体-染色体复合物4.克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？①线粒体中的DNA（细胞质中的DNA）同时来自供体细胞和受体卵母细胞②环境也会影响克隆动物的性状；③可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异。二、动物细胞核移植技术前景畜牧业：加速家畜_________进程，促进优良畜群繁育生物多样性保护：保护濒危物种医药卫生①作为____________生产医用蛋白；②_______________的细胞、组织或器官可作为异种移植的供体；③人核移植___________经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官，将它们移植给患者可避免免疫排斥反应问题①克隆动物成功率_______；②克隆动物存在_____问题，表现出遗传和生理缺陷遗传改良生物反应器转基因克隆动物胚胎干细胞非常低健康应用前景和存在的问题二、动物细胞核移植技术归纳总结细胞工程的各种技术手段及其原理总结2．中国科学家宣布克隆出了五只有节律缺陷的基因编辑猴。本次克隆猴所用的核供体细胞来自一只成年猴。此供体猴是几年前，科学家通过向猴受精卵中注射CRISPR/Cas9的方法得到的基因敲除猴，它生来就缺少控制动物节律的核心基因——BMAL1基因，因此它从小就患有睡眠障碍症。科学家从供体猴体内提取一些细胞，然后以这些细胞为核供体培养出了五只BMAL1基因敲除克隆猴。以下说法错误的是()

A.克隆猴患有睡眠障碍，说明已分化细胞的细胞核不具有全能性

B.将供体猴的体细胞核导入去核卵母细胞中，一般采用显微注射技术

C.核供体猴与基因敲除克隆猴的培育过程中繁殖方式不同

D.受环境因素的影响，五只克隆猴的表型可能出现差异A[课标要求]1.简述胚胎形成经过了受精及早期胚胎发育等过程。2.简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。第十单元

第5课时

胚胎工程胚胎工程理论基础常用技术及应用体外受精胚胎移植胚胎分割1.生理学基础2.步骤终端技术终端技术1.分别采集精子和卵母细胞2.成熟培养和精子获能3.在培养液中培养，促使完成受精定义、选择胚胎和仪器用具、过程、优势和问题对生殖细胞、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。胚胎工程获能原核1.受精受精的标志:

PK受精完成的标志：观察到两个极体（透明带和卵细胞膜之间）或观察到雌雄原核。雌雄原核融合，形成合子。一、胚胎工程的理论基础卵裂期细胞数目达到32个，排列紧密，形似桑椹。每个细胞具有全能性，属于全能性细胞。受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑椹胚囊胚原肠胚早期胚胎发育的起始场所在输卵管，在透明带内进行有丝分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积不增加。项目变化细胞数目每个细胞体积DNA总量每个细胞内的DNA总量有机物总量物质种类增多减小增多不变减少增多2.早期胚胎发育一、胚胎工程的理论基础细胞开始出现分化内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。滋养层将来发育成胎盘和胎膜囊胚进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的囊腔——囊胚腔。囊胚进一步扩大会导致透明带破裂破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。卵裂期受精卵2细胞胚4细胞胚8细胞胚桑椹胚囊胚原肠胚2.早期胚胎发育一、胚胎工程的理论基础原肠胚三胚层的发育外胚层：表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官中胚层：皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、循环系统、排泄系统、生殖系统内胚层：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体2.早期胚胎发育一、胚胎工程的理论基础2.下图表示精子入卵后，发生(或引起)的一系列变化形成受精卵的过程。下列叙述错误的是A.图中X指卵细胞膜反应，Y指卵子的减数分裂ⅡB.经图中Y过程只形成了雌原核C.精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合D.精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶√4.如图为受精作用及胚胎发育示意图，a、b代表两个发育时期。下列叙述错误的是A.①过程发生同源染色体分离B.②过程通过有丝分裂增殖C.胚胎发育到③过程开始发生分化D.处于a时期的胚胎中具有囊胚腔√试管动物:是指通过人工操作使卵细胞在体外受精，培养发育为早期胚胎后，在进行移植生产的个体。思考：如何培育试管奶牛？精子卵子受精卵早期胚胎子宫个体体外受精早期胚胎发育胚胎移植二、胚胎工程技术及其应用1.试管动物①过程：包括_______________、__________和_____等步骤卵母细胞的采集精子的获取受精卵巢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②意义：是提高动物繁殖能力的有效措施，可以为胚胎移植提供可用胚胎场所：培养液二、胚胎工程技术及其应用1.试管动物①概念：

指将通过___________________得到的胚胎，移植到_______、____________的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术体外受精及其他方式同种的生理状态相同胚胎来源：体外受精及其他方式得到的胚胎体内受精、转基因技术、动物细胞核移植技术等供体和受体供体：提供胚胎的个体遗传性状优良，生产能力强产生具有优良遗传特性的胚胎选择标准：职能：受体：接受胚胎的个体选择标准：职能：有健康体质和正常繁殖能力承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务2.胚胎移植二、胚胎工程技术及其应用人工授精a.将胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗？c.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？d.经受体孕育的后代，其遗传特性与供体还是受体保持一致？同期发情处理不能，需要移植到同种的、生理状态相同的受体体内。b.如不能，需要在胚胎移植前对受体进行怎样的操作？不会和供体保持一致遗传性状优良，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2.胚胎移植二、胚胎工程技术及其应用意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力；缩短供体繁殖周期,增加一生繁殖后代数量。超数排卵处理受体承担生育任务2.胚胎移植二、胚胎工程技术及其应用(1)概念：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

或

的技术。(2)仪器设备：体视显微镜和

。(3)材料：发育良好、形态正常的

。若分割囊胚阶段的胚胎时，要

。(4)意义：促进

的繁殖，产生的遗传性状

的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；胚胎移植前进行

、

等，对于人工控制

、动物繁育健康后代具有重要意义。同卵双胎多胎显微操作仪桑葚胚或囊胚将内细胞团均等分割优良动物品种相同性别鉴定遗传病筛查动物性别3.胚胎分割二、胚胎工程技术及其应用做DNA分析，鉴定性别胚胎移植已知性别胚胎选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚分割囊胚时，要将内细胞团均等分割思考：胚胎分割属于有性繁殖还是无性繁殖？进行胚胎分割时，是否分割次数越多越好？3.胚胎分割二、胚胎工程技术及其应用下列有关胚胎工程的说法，正确的是（

）A．透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障。

B．卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加。

C．在胚胎发育过程中，细胞的分化出现在桑葚胚期。

D．在胚胎移植中，对供体母畜要用促性腺激素进行超数排卵处理。

E．可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植。

F．为避免代孕绵羊对植入胚胎产生排斥反应，应注射免疫抑制剂。

G．利用胚胎分割技术