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专题23　细胞工程
新高考生物一轮专题复习
考点1　植物细胞工程
知识　植物细胞工程
一、植物组织培养技术
1.理论基础:植物细胞的全能性。
(1)原理:细胞内含本物种全套遗传信息。
(2)全能性表达的条件:离体、一定的激素和营养等。
(3)全能性大小的比较:分化程度低的细胞>分化程度高的细胞。
2.过程

知识归纳
1.愈伤组织:未分化的不定形薄壁组织团块。
2.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激素,它们的浓度、比例等都会
影响植物细胞的发育方向。
生长素/细胞分裂素 结果
比值>1 利于根的分化
比值<1 利于芽的分化
比值=1 促进形成愈伤组织
3.实例:菊花的组织培养。

　　脱分化过程中要遮光,再分化过程中需要光照的原因:脱分化时光照,外植体往往容易形成维
管组织,而不易形成愈伤组织;再分化时给予适当光照能诱导叶绿素的合成。
知识拓展
1.一般选择植物幼嫩的组织作为植物组织培养的材料的原因:幼嫩的组织容易诱导形成愈伤组
织。
2.植物组织培养过程中培养基中添加蔗糖的作用:提供碳源、提供能量、调节渗透压。
二、植物体细胞杂交技术
1.原理:细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。
2.操作流程

3.诱导原生质体融合的方法: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。
4.融合成功的标志:再生出细胞壁。
5.意义:打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等。
三、植物细胞工程的应用
1.植物繁殖的新途径
(1)快速繁殖(微型繁殖):优点是繁殖速度快,并可保持优良品种的遗传特性。
(2)作物脱毒:植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少,甚至无病毒,可用茎尖进行组织培养,获得
脱毒苗。
(3)实例:脱毒马铃薯、脱毒草莓等。
2.作物新品种的培育
(1)单倍体育种
①过程(以玉米为例):花药(或花粉) 单倍体植株 纯合植株 优良品种。
②优点:稳定遗传,缩短育种年限。
(2)突变体的利用
①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,因此它们易受培养条件和诱变
因素的影响而产生突变,从中筛选有用的突变体,进而培育成新品种。
②实例:抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。
3.细胞产物的工厂化生产
(1)一般途径:外植体 愈伤组织 细胞悬液 细胞产物。
(2)初生代谢产物:是生物生长和生存所必需的代谢产物,如糖类、脂质、蛋白质、核酸等。
(3)次生代谢产物:不是生物生长所必需的,一般是在特定组织或器官中,在特定条件下产生的一类
小分子有机化合物,如酚类、萜类和含氮化合物等。
(4)实例:紫草宁、紫杉醇和人参皂苷等的生产。
1.(2022辽宁,14)宜选用成熟叶片为材料制备外植体。 (　 )
答案
2.(2022浙江6月选考,23)植物组织培养时,外植体须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒。
(　 )
答案
3.(2021福建,11)利用植物体细胞杂交技术获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状。 (　 )
答案
4.(2021江苏,5)提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值,有利于诱导生根。 (　 )
答案　√
5.(2020山东,13)常用灭活的病毒诱导植物原生质体融合。 (　 )
答案
针对训练
6.(2019江苏,20)原生质体虽无细胞壁但仍保持细胞的全能性。 (　 )
答案　√
7.(2018天津理综,2)植物组织培养中,形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导。
(　 )
答案　√
8.(2019全国Ⅱ,38)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比,这种微型
繁殖技术的特点有　　　　　　　　　　　　　　　　　 (答出2点即可)。
答案　能保持植物原有的遗传特性、繁殖速度快
考点2　动物细胞工程与胚胎工程
知识1　动物细胞工程
一、动物细胞培养
1.地位:动物细胞工程常用的技术包括动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合等。 其中
动物细胞培养是动物细胞工程的基础。
2.培养条件
(1)无菌、无毒的环境:①培养液和培养用具灭菌;②无菌操作;③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伤害)。
(2)营养:糖类、氨基酸、无机盐、维生素等,使用合成培养基时,通常还需加入血清等一些天然成
分。
(3)温度、pH和渗透压:培养哺乳动物细胞的适宜温度多为(36.5±0.5)℃,多数动物细胞生存的适宜
pH为7.2~7.4。
(4)气体环境:在含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中培养。O2是细胞代谢所必需的,
CO2的主要作用是维持培养液的pH。
3.培养过程
(1)原代培养:分瓶之前的细胞培养,即动物组织经处理后的初次培养。
(2)传代培养:分瓶后的细胞培养。

注意 可借助载体将特定基因导入细胞中,直接将特定蛋白导入细胞中或者用小分子化合物等
来诱导形成iPS细胞。
4.干细胞
二、动物细胞融合技术与单克隆抗体
1.动物细胞融合技术
(1)原理:细胞膜的流动性。
(2)常用方法:PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。
(3)结果:形成杂交细胞。
(4)意义:突破了有性杂交的局限,使远缘杂交成为可能。
(5)应用:制备单克隆抗体等。
知识归纳　灭活的病毒诱导细胞融合的原理
　　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,使细胞互相凝聚,细胞膜
上的蛋白质分子和脂质分子重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合。
2.单克隆抗体
(1)制备过程

　　常用96孔板培养和筛选杂交瘤细胞,每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞,通过培养让其增
殖为单克隆。
知识归纳
1.杂交瘤细胞的特点:既能迅速大量增殖,又能产生抗体。
2.两次筛选的目的:第一次筛选的目的是获得杂交瘤细胞,采用的是特定的选择培养基,在该培养
基中,只有杂交瘤细胞可以存活。第二次筛选的目的是将能产生特定抗体的杂交瘤细胞筛选出来,
采用的是抗原—抗体杂交技术。
(2)优点:能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。
(3)应用
①作为诊断试剂:在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。
②运载药物:如抗体—药物偶联物(ADC)通常由抗体、接头和药物组成。如通过将细胞毒素(药
物)与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合,实现对肿瘤细胞的选择性杀伤。

ADC的作用机制示意图
③治疗疾病。
三、动物体细胞核移植技术和克隆动物
1.原理:动物细胞核具有全能性。
2.分类:胚胎细胞核移植(胚胎细胞分化程度低,表现全能性相对容易)和体细胞核移植(体细胞分化
程度高,表现全能性十分困难)。
3.过程

注:MⅡ期卵母细胞常采用显微操作法去核。
4.应用前景:畜牧业(加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育)、医药卫生(如生产医用蛋白)以
及其他领域。
知识归纳
1.选择MⅡ卵母细胞作为受体细胞的原因:细胞比较大,容易操作;细胞质多,营养物质丰富;含有激
发细胞核全能性表达的物质。
2.克隆动物的遗传物质并非全部来自核供体动物:克隆动物绝大部分DNA来自核供体动物的细胞
核,但其细胞核外的DNA,即线粒体中的DNA可同时来自核供体细胞和受体卵母细胞。
9.(2022湖北,7)进行动物细胞培养时,血清应经过高温处理后加入培养基。 (　 )
答案
10.(2022江苏,14)培养心肌细胞的时候既需要氧气也需要二氧化碳。 (　 )
答案　√
11.(2022江苏,19)动物细胞工程中,可加入灭活的病毒促进细胞融合。 (　 )
答案　√
12.(2021江苏,11)将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合后融合的细胞即为杂交瘤细胞。 (　 )
答案
13.(2021辽宁,13)克隆动物的遗传性状完全来源于供体。 (　 )
答案
针对训练
14.(2020天津,1)在克隆哺乳动物过程中,通常作为核移植受体细胞的是去核的初级卵母细胞。
(　 )
答案
15.(2021湖南,22)与胚胎细胞核移植技术相比,体细胞核移植技术的成功率更低,原因是　　　
　　　　　　 。
答案　体细胞分化程度高,表现全能性十分困难
知识2　胚胎工程
一、胚胎工程的理论基础
1.受精
(1)精子获能:在雌性动物的生殖道获得受精能力。
(2)卵子的准备:在输卵管中进一步成熟,到MⅡ期时,才具备与精子受精的能力。
(3)受精过程

2.胚胎早期发育
(1)受精卵:胚胎发育起点。
(2)卵裂:细胞的数量不断增加,但胚胎的总体积并不增加。
(3)桑葚胚:卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团,形似桑葚,此时细胞未分化。
(4)囊胚

　　囊胚进一步扩大会导致透明带破裂,胚胎从其中伸展出来,这一过程叫作孵化。
(5)原肠胚:出现三个胚层和原肠腔。
二、胚胎工程技术及其应用
1.体外受精:主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。

知识归纳
　　将精子培养在人工配制的获能液中可使其获能。常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。
2.胚胎移植
(1)基本步骤(以牛胚胎移植为例)
知识归纳
1.两次使用激素:使用激素对供、受体进行同期发情处理;使用外源促性腺激素对供体进行超数排
卵处理。
2.一般在桑葚胚或囊胚阶段进行胚胎移植。小鼠应选择至少发育到桑葚胚阶段的胚胎进行移
植。牛在自然情况下,胚胎虽然最早可在8~16细胞阶段进入子宫,但为了提高移植后胚胎的发育
率和妊娠率,在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。
(2)优势:充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。大大缩短了供体本身的繁殖周期,增加了供体的后
代数。
(3)实质:早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
易混易错 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。
3.胚胎分割
(1)材料:发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。
(2)实质:胚胎分割可增加动物后代,其实质是动物的无性繁殖或克隆。
(3)过程
(4)操作要求:分割囊胚阶段的胚胎时,要注意将内细胞团均等分割。
16.(2022江苏,4)将小鼠桑葚胚分割成2等份获得同卵双胎的过程属于有性生殖。 (　 )
答案
17.(2021江苏,11)早期胚胎需移植到经同期发情处理的同种雌性动物体内发育成个体。 (　 )
答案　√
18.(2020浙江1月选考,17)从雄性奶牛中采集到的成熟精子遇到卵子即可进入卵子内。 (　 )
答案
19.(2020山东,14)用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子。 (　 )
答案　√
20.(2020山东,14)胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植。 (　 )
答案
21.(2018江苏,10)胚胎工程中,应使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应。 (　 )
答案
针对训练
22.(2017江苏,14)胚胎分割中,分割的胚胎细胞有相同的遗传物质,因此发育成的个体没有形态学
差异。 (　 )
答案
23.对囊胚阶段的胚胎为什么要将内细胞团均等分割 　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　 。
答案　内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,若分割时不能将内细胞团均等分割,会出现含内细胞
团少的部分发育受阻或发育不良,甚至不能发育等问题

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