高考生物学一轮复习知识清单背诵版本《细胞工程》 ⊙

第1节 植物细胞工程

第1课时 植物细胞工程的基本技术

一、植物细胞的全能性

1．概念：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。

2．生长发育过程中细胞没有表现全能性的原因

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。

二、植物组织培养技术

1．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。

2．全能性表达过程

(1)脱分化：让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能，转变成未分化细胞的过程。

(2)再分化：脱分化产生的愈伤组织，在一定的培养条件下，再分化出芽、根等器官，进而形成完整的小植株。

(3)激素的作用：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激素。

3．操作流程

外植体的消毒：将流水冲洗后的外植体用酒精消毒30 s，

用无菌水清洗2～3次后，再用次氯酸钠溶液处理30 min，用无菌水清洗2～3次。

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外植体的分割：用无菌滤纸吸去表面的水分，用解剖刀将外植体切成0.5～1 cm长的小段。

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接种：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。

↓

培养：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。

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转移培养：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。

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移栽：将试管苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩上，壮苗后再移栽入土。

三、植物体细胞杂交技术

1．概念

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。

2．过程

(1)去壁：用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，获得原生质体。

(2)诱导原生质体融合的方法

①物理法：电融合法、离心法等。

②化学法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2^＋－高pH融合法等。

3．意义

克服不同种生物远缘杂交的不亲和性。

第2课时　植物细胞工程的应用

一、植物繁殖的新途径

1．快速繁殖

(1)快速繁殖技术：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。

(2)特点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

2．作物脱毒

(1)选材部位：植物的分生区附近。

(2)选材原因：分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。

(3)实例：目前采用茎尖组织培养技术来脱去病毒，在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等主要经济作物上已获得成功。

二、作物新品种的培育

1．单倍体育种

(1)过程：花药离体培养―→单倍体植株染色体加倍纯合子植株。

(2)优点

①后代是纯合子，能稳定遗传。

②明显缩短了育种的年限。

2．突变体的利用

(1)产生原因：在植物的组织培养过程中，易受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。

(2)利用：筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。

三、细胞产物的工厂化生产

1．次生代谢物

(1)概念：植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物。

(2)作用：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。

2．生产技术手段：植物组织培养技术。

3．优点：生产速度快。

4．实例：利用紫草细胞的组织培养生产的紫草宁具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。利用红豆杉细胞的组织培养生产的紫杉醇具有高抗癌活性。

第2节　动物细胞工程

第1课时　动物细胞培养

一、概念

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。

二、动物细胞培养的条件

1．无菌、无毒的环境培养液和培养用具灭菌处理，无菌环境下进行操作更换培养液，清除代谢物

2．营养营养物质：糖类、氨基酸、无机盐、维生素等血清、血浆：补充培养液中尚未研究清楚的成分)

3．温度和pH温度：哺乳动物多以36.5±0.5 ℃为宜pH：7.2～7.4)

4．气体环境O2：细胞代谢所必需的CO2：维持培养液的pH)

三、动物细胞培养的过程

1．悬浮生长：细胞悬浮在培养液中生长增殖。密度过大时，由于有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏，细胞分裂受阻。

2．细胞贴壁：多数细胞贴附在瓶壁上生长。

3．接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂生长的现象称为细胞的接触抑制。

4．原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。

5．传代培养：分瓶后的细胞培养。传代培养时，悬浮生长的细胞直接用离心法收集；贴壁生长的细胞要先用胰蛋白酶等处理，再用离心法收集。

四、干细胞的培养及其应用

1．干细胞功能：在一定条件下，可以分化成其他类型的细胞。

2．干细胞的存在：早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。

3．干细胞的种类

第2课时　动物细胞融合技术与单克隆抗体

一、动物细胞融合技术

1．概念

使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。

2．诱导原理和结果

(1)诱导原理：细胞膜的流动性。

(2)诱导结果：形成杂交细胞。

3．诱导方法：PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。

4．意义：突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。

5．动物细胞融合技术的应用

(1)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。

(2)用于制备单克隆抗体。

二、单克隆抗体

1．制备原理

(1)B淋巴细胞特点：一种B淋巴细胞分泌一种特异性抗体。

(2)骨髓瘤细胞特点：能在体外大量增殖。

(3)杂交瘤细胞特点：B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞，既能无限增殖又能产生大量特定抗体。

2．制备过程

3．单克隆抗体的优点

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。

4．单克隆抗体的应用

(1)作为诊断试剂，具有准确、高效、简易、快速的优点。

(2)用于治疗疾病和运载药物。

第3课时　动物体细胞核移植技术和克隆动物

一、动物细胞核移植技术

1．概念

(1)供体：动物一个细胞的细胞核。

(2)受体：去掉细胞核的卵母细胞。

(3)结果：形成重组细胞并发育成新胚胎，最终发育成动物个体。

2．种类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植。两者中难度较高的是体细胞核移植。

3．原理：动物细胞核具有全能性、细胞膜具有一定的流动性。

二、体细胞核移植的过程

三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题

1．应用前景

(1)畜牧生产方面：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

①转基因克隆动物作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白。

②转基因克隆动物的细胞、组织和器官可作为异种移植的供体。

③人的核移植胚胎干细胞经诱导分化，形成相应的细胞、组织、器官后，可用于组织器官的移植。

(3)了解胚胎发育及衰老过程。

(4)用克隆动物做疾病模型，使人们更好地追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病。

(5)保护濒危物种方面：保护濒危物种，增加濒危动物的存活数量。

2．存在问题

(1)体细胞核移植技术的成功率非常低。

(2)克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷等。

第3节　胚胎工程

第1课时　胚胎工程的理论基础

一、胚胎工程

1．概念：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。

2．主要技术：体外受精、胚胎移植和胚胎分割。

二、受精

1．概念：精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。

2．场所：雌性动物的输卵管内。

3．过程

三、胚胎早期发育

1．场所：输卵管。

2．过程

受精卵

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卵裂期①细胞分裂方式：有丝分裂②细胞数量不断增加，胚胎总体积并不增加)

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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

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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

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原肠胚：形成外胚层、内胚层和中胚层→各种组织、器官

第2课时　胚胎工程技术及其应用

一、体外受精

1．试管动物：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。

2．体外受精技术的主要步骤：卵母细胞的采集、精子的获取和受精。

3．过程

二、胚胎移植

1．概念：是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。

2．胚胎移植的基本程序

3．胚胎移植的意义

(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。

三、胚胎分割

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，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。

2．所需主要仪器设备：体视显微镜和显微操作仪。

3．操作对象及要求：选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，将它移入盛有操作液的培养皿中，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。

4．胚胎分割的意义

(1)促进优良动物品种的繁殖，产生遗传性状相同的后代用于遗传学研究。