2019新人教版高中生物选择性必修三第二章重点知识点归纳总结(细胞工程)

第二章 细胞工程 第一节 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生物工程。

1．原理和方法：细胞 生物学和分子 生物学。

2．操作水平：细胞 水平或细胞器 水平。

3．目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质 或获得细胞产品 。

一、植物细胞工程的基本技术1. 细胞的全能性：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_。

2. 细胞具有全能性的原因（物质基础）生物体的细胞中都含有该物种的全套遗传物质_，都有_发育成为完整个体所需的全部遗传信息_。

1. 生物体生长发育过程中细胞不表现全能性的原因（不离体的细胞无法表现出全能性的原因） 在特定的时间时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达 2. 全能性大小比较（1）受精卵、体细胞、生殖细胞 __受精卵＞生殖细胞＞体细胞____（2）分化程度高的细胞、分化程度低的细胞__分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞_____ （3）分裂能力强的细胞、分裂能力弱的细胞 __分裂能力强的细胞＞分裂能力弱的细胞____ （4）植物细胞、动物细胞__植物细胞＞动物细胞__________ （5）幼嫩的细胞、衰老的细胞__幼嫩的细胞＞衰老的细胞____ （一）植物组织培养技术1. 概念：植物组织培养是指将_离体_的植物_器官__、_组织_或_细胞_（称为_外植体_）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. 原理：__植物细胞的全能性__3. 生殖方式：_无性生殖__4. 分裂方式：__有丝分裂__5. 过程：外植体――愈伤组织―再分化胚状体或丛芽――→发育植株脱分化：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__，转变成_未分化的细胞__的过程。

再分化：_愈伤组织_能重新_分化_成_芽、根等器官_的过程。

探究.实践：菊花的组织培养 （1）原理①植物细胞一般具有_全能性__；①在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过_脱分化_和__再分化__，形成_胚状体__，长出__芽和根_，进而发育成_完整的植株_；①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，它们的_浓（2）材料用具①外植体：_幼嫩的菊花茎段__：经常选择根尖（分生区）、茎的韧皮部（形成层）等分裂能力强、分化程度低的区域作为材料，容易诱导形成愈伤组织。

①体积分数为70%的酒精：对手、超净工作台、外植体进行消毒。

①质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液：对外植体进行消毒。

①无菌水：清洗外植体。

①培养基：包括无机营养成分（水和无机盐）、有机营养成分（蔗糖、氨基酸、维生素等）、特定浓度和比例的激素（主要是生长素和细胞分裂素）。

（3）方法步骤①消毒—②外植体切段—③接种—④脱分化—⑤再分化—⑥移栽培养 6.植物组织培养中细胞表现出全能性的条件 （1）离体 （最关键）； （2）严格的无菌条件 ； （3）适宜的培养条件；（4）适宜 浓度和比例 的激素； （5）一定的营养条件；（二）、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.原理：__植物细胞的全能性、细胞膜具有一定的流动性__3.生殖方式：_无性生殖_4.分裂方式：__有丝分裂__5.可遗传变异类型：_染色体（数目）变异__6.意义：__打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种__ 8.过程：→原生质体融合―→愈伤组织―（1）去除细胞壁①去壁原因：_细胞壁阻碍着细胞间的杂交__ ①方法：_酶解法_①所用酶：_纤维素酶和果胶酶__ （2）原生质体间的融合①原理：__细胞膜具有一定的流动性_①方法：物理法：_电融合法、离心法__；化学法； 聚乙二醇（PEG ）融合法、高Ca2+-高pH 融合法 。

（3）再生出新的细胞壁再生出新的细胞壁 、高尔基体和线粒体。

（4）植物组织培养——脱分化、再分化①原理：_植物细胞的全能性__①植物体细胞杂交完成的标志：_培育出杂种植株__二、植物细胞工程的应用（一）植物繁殖的新途径1.微型繁殖（1）概念：用于_快速繁殖优良品种_的__植物组织培养技术_；（2）优点：①_可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖_；①__可以保持优良品种的遗传特性_。

（3）实例：_观赏植物、经济林木、无性繁殖作物、濒危植物__。

2.作物脱毒（1）适用范围_无性繁殖的作物__（2）进行作物脱毒的原因：用无性繁殖的方式进行繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传给后代，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低、品质变差_。

（3）外植体选材部位：_植物顶端分生区附近部位，如茎尖__。

（4）选分生区的原因：_植物顶端分生区附近病毒极少，甚至无病毒__。

（5）优点：__脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物_。

3.单倍体育种（1）定义：通过_花药_（或_花粉_）培养获得__单倍体植株___，然后经过__诱导染色体加倍__，_当年__就能培育出__遗传性状相对稳定_的__纯合二倍体植株__。

（2）原理：_染色体（数目）变异__和_植物细胞的全能性_（3）优点：①_大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力_。

②__可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料_。

4.突变体的利用（1）过程：（2）诱变处理对象：一般为_愈伤组织_。

（3）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，因此它们容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变_。

（4）原理：__基因突变_和__植物细胞的全能性__。

（5）优点：通过人工诱变提高愈伤组织的突变率，从而筛选获得抗病、抗盐、高产、优质的新品种，加快育种进程__。

（6）缺点：__突变具有不定向性和低频性，因此需大量处理实验材料___5.细胞产物的工厂化生产（1）植物的代谢产物分类：①初生代谢产物：初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动；产物：糖类、脂质、蛋白质、核酸等②次生代谢产物：次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行；产物：一类小分子有机化合物：如酚类、萜类和含氮化合物等（2）细胞产物的工厂化生产的目标产物：__次生代谢产物__（3）技术—_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。

（4）细胞产物的工厂化生产的一般过程（5）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。

第二节动物细胞工程一、动物细胞培养1.概念：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.原理：__细胞增殖__3.地位：__动物细胞工程的基础__4.关键操作：_原代培养_和__传代培养_。

（一）动物细胞培养的条件1.营养（1）成分①已知成分将细胞所需的__营养物质_（糖类、氨基酸、无机盐、维生素等）按其_种类__和_所需量__严格配制而成的培养基，称为_合成培养基_。

②未知成分使用合成培养基时，通常需加入_血清_等一些天然成分。

（2）培养基的物理性质培养动物细胞一般使用_液体培养基__，也称为_培养液__。

2.无菌、无毒的环境①对_培养液_和_所有培养用具_进行_灭菌_处理；①在_无菌环境__下进行操作；①还需要__定期更换培养液__。

3.温度、pH和渗透压（1）适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以__36.5±0.5①_为宜。

（2）适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为_7.2-7.4_。

（3）适宜的渗透压：维持适宜渗透压的目的_维持细胞正常的形态和功能__。

4.气体环境（1）组成：动物细胞培养所需气体主要有_O2_和_CO2_。

（2）气体作用：①O2：_O2是细胞代谢所必需的_；①CO2：_CO2的主要作用维持培养液的pH__。

（二）动物细胞培养的过程①原代培养：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。

①传代培养：将_分瓶后_的细胞培养称为传代培养；①细胞贴壁：__大多数_体外培养的细胞需要__贴附于某些基质表面__才能生长增殖，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；①接触抑制：当_贴壁_细胞生长到_表面相互接触_时，细胞通常会_停止分裂增殖__。

1.取动物组织（1）取材：__动物胚胎__或__幼龄动物__的组织、器官。

（2）取材原因：_细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养___。

2.制成细胞悬液（1）制成细胞悬液的步骤：①__将组织分散成单个细胞__；①__用培养液将细胞制成细胞悬液__（2）将组织分散成单个细胞的原因：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_；①__能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换_。

（3）将组织分散成单个细胞的方法：①__机械法__；①___用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间___。

3.原代培养将_细胞悬液__放入__培养皿或培养瓶_内4.分瓶、传代培养悬浮生长类：__直接用离心法收集_；贴壁生长类：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；将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养。

5.植物组织培养与动物细胞培养的比较（三）干细胞培养及其应用1.分布干细胞存在于_早期胚胎__、_骨髓_和__脐带血__等多种组织和器官中。

2.分类干细胞包括__胚胎干细胞_和_成体干细胞__等（1）胚胎干细胞（简称ES细胞）①分布：存在于_早期胚胎_中①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___。

（2）成体干细胞①分布：存在于_成体组织或器官内__中①类别：包括_骨髓__中的_造血干细胞__、_神经系统_中的__神经干细胞__、_睾丸_中的__精原干细胞_等。

①特点：_一般认为，成体干细胞具有组织特异性，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___。

3.干细胞的应用（1）原理：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。

（2）应用：造血干细胞：治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病。