2024届高三生物一轮复习：细胞工程知识梳理
高三生物一轮复习课件动物细胞工程
拓展 提升科学思维
3.科学家已尝试采用多种方法来制备iPS细胞，尝试说出几种获取iPS细 胞的方法。（结合教材46页）
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。iPS细胞最初是由成纤维细胞转 化而来的，后来发现已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。
成纤维细胞 T细胞和B细胞
导入特定基因
导入特定蛋白 小分子化合物诱导
iPS 细胞
治疗阿尔茨海默症 治疗心血管疾病
突破 强化关键能力
1.(2023·山西运城高三模拟)对某种动物的肝肿瘤细胞进行细胞培养，下
列说法错误的是（C ）
A.在利用肝组织块制备细胞悬液时，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理 B.动物细胞培养应在含5%CO2的CO2培养箱中进行，CO2的作用维持培 养液的pH C.为了防止动物细胞培养过程中受污染，可向培养液中加入适量的干扰素 D.在合成培养基中，通常需加入血清等一些天然成分
应用： ①人造皮肤的构建； ②动物分泌蛋白的规模化生产； ③用于药理及细胞发育方面的研究。
考点一 动物细胞培养
4.培养的条件：
糖类、氨基酸、无 机盐、维生素 …
培养基的构成：合成培养基 + 血清等天然成分
将细胞所需的营养物 质按种类和所需量严 格配制而成的培养基
含人类未知、细胞生长增
殖所必需的物质，满足细
动物细胞培养 原理：细胞的增殖
的概念和原理 在适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术
动
物
动物细胞培养
(1)营养条件 (2)无菌、无毒的环境
细 的条件
(3)温度、pH和渗透压
胞
(4)气体环境
培 动物细胞培养 取动物 单个 细胞 原代 传代
2024年高考生物一轮复习知识清单：细胞的生命历程
2024年高考生物一轮复习知识清单：细胞的生命历程一、有丝分裂（一）细胞增殖1、真核细胞的增殖方式有丝分裂：真核生物主要的细胞分裂方式无丝分裂：如蛙的红细胞减数分裂：有性生殖细胞（精子、卵细胞）的形成方式2、细胞周期概念：连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。
分裂间期：占90%~95%，分裂间期所占时间长，因此在装片中多数细胞处于分裂间期。
3、细胞增殖的意义是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
4、细胞不能无限长大表面积与体积的关系的限制：细胞的体积越大，表面积与体积的比值越小，细胞与外界物质交换的效率越低。
反之越高。
二、有丝分裂（一）植物细胞有丝分裂的过程1、分裂间期物质准备：DNA复制；有关蛋白质的合成；细胞有适度的生长注意：染色体复制（数量不加倍）；核膜、核仁都有，核内是染色质2、分裂期前期：染色质螺旋化染色体；两极发出纺锤丝形成纺锤体；核仁解体，核膜消失中期：每条染色体的着丝粒两侧，都有纺锤丝附着。
每条染色体的着丝粒排列在赤道板上。
染色体形态稳定后期：每个着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开。
分开后的染色体，由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动。
注意：染色体数目加倍，而且被平均分为（形态、数目相同的）两组。
末期：①染色体解螺旋染色质。
②纺锤丝逐渐消失。
③核膜、核仁重新出现。
④赤道板的位置上出现细胞板，细胞板逐渐扩展形成新的细胞壁。
3、有丝分裂过程中每条染色体的变化分裂间期前期中期后期末期（形态：染色质）4、有丝分裂过程中核DNA与染色体数目的变化G1：为DNA复制做准备S：DNA复制G2：为分裂期做准备G1 S G2（二）动物细胞与植物细胞有丝分裂的区别1、相同点：染色体变化与核DNA变化完全相同（核变化相同）2、区别：前期：纺锤体形成方式不同（动：中心粒发出星射线；植：两极发出纺锤丝）末期：细胞质分裂方式不同（动：细胞膜由中部向内凹陷；植：由细胞板扩展形成新的细胞壁）注意：中心粒在间期倍增，（三）有丝分裂的意义将亲代细胞的染色体经过复制（关键是DNA的复制）之后，精确地平均分配到两个子细胞中。
高三一轮复习生物细胞工程知识清单
生物背诵清单植物细胞工程①选材是植物组织培养取得成功的条件之一，胡萝卜组织培养实验中要强调切取含有形成层部分，原因是形成层部位的细胞分裂能力强，分化程度低，容易诱导形成愈伤组织②植物组织培养首先要通过脱分化过程，脱分化是指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而转变为未分化细胞。
脱分化完成后形成愈伤组织，之后还要通过再分化过程。
③从脱分化到再分化需要更换新的培养基，其原因是？诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素比例不同。
再分化要进行照光培养，其作用是？诱导叶绿素的形成，使试管苗能进行光合作用④经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的遗传特性，这种繁殖方式属于无性繁殖。
植物微型繁殖技术的特点高效、快速地实现种苗的大量繁殖，保持优良品种的遗传特性。
若要获得草莓脱毒苗需剥取茎尖，原因是该部位病毒极少，甚至无病毒。
⑤植物体细胞杂交技术的两个步骤是原生质体的融合和植物组织培养，对应的原理分别是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。
制备原生质体时原生质体培养液需保持与细胞液浓度一致，试分析其原因：维持原生质体内外渗透压平衡，防止原生质体在高渗溶液中失水皱缩或在低渗溶液中吸水膨胀甚至破裂。
植物原生质体融合过程常利用化学试剂聚乙二醇(PEG)诱导融合，⑥杂合原生质体能被培养成移栽成活的品种的根本原因是植物细胞具有全能性⑦植物体细胞杂交得优点：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种。
⑧杂种细胞能表现出两个亲本的遗传性状根本原因是？同时具有两个亲本的遗传物质。
该技术的最大优点表现在？打破生殖隔离，实现远缘杂交育种⑨由于植物细胞的次生代谢物含量很低，从植物组织提取会大量破坏植物资源，有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到，因此人们期望利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。
该过程细胞往往培养到愈伤组织原因是愈伤组织分裂能力强，代谢旺盛，产生次生代谢产物多。
2024版高考生物一轮总复习第十三单元细胞工程第1讲细胞工程课件
重难探究·素养达标
重点一 植物细胞工程
[深度讲解] 1.植物组织培养与植物体细胞杂交的区别与联系
名称 植物组织培养
植物体细胞杂交
原理 细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性
名称 过程
植物组织培养 离体的植物器官、组 织或细胞
↓脱分化 愈伤组织
↓再分化 根、芽或胚状体
↓发育 植物体
融合的情况)。( √ )
2.热图导析 下图为制备单克隆抗体和多克隆抗体的示意图，据图分析，回答下列问 题。
(1)与多克隆抗体相比，单克隆抗体的优点有哪些? _提__示__：__单__克__隆__抗__体__的__优__点__是__特__异__性__强__、__灵__敏__度__高__，__可__大__量__制__备_______。 (2)图中第一次筛选和第二次筛选的目的有何不同? _提__示__：__(2_)_第__一__次__筛__选__的__目__的__是__筛__选__出__杂__交__瘤__细__胞__，__第__二__次__筛__选__的__目__的__是__ _筛__选__出__能__产__生__所__需__单__克__隆__抗__体__的__杂__交__瘤__细__胞_______________________。
2.深挖教材 植物组织培养所用培养基的组成：___无__机__营__养__成__分_______(包括水分、无 机盐)、有机营养成分(包括小分子糖类、氨基酸、核苷酸)、激素、 ___琼__脂___四部分。
3.热图导析 据图分析植物体细胞杂交的过程，回答下列问题。
(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理：___提__示__：__细__胞__膜__的__流__动__性__、__植__物_ _细__胞__的__全__能__性____________。 (2)如何根据细胞膜表面的荧光判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而 成的?__提__示__：__融__合__的__细__胞__表__面__既__有__红__色__荧__光__又__有__绿__色__荧__光___________。 (3)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则“番茄— 马铃薯”细胞在有丝分裂后期含有多少条染色体?__提__示__：__2_(_m_+_n__)条____。
2024届高三一轮复习生物：基于情境教学的高考一轮复习第25讲+细胞工程课件
促进愈伤组织的生长
简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤
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。
具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件
Q3:MS培养基中添加蔗糖的目的是什么？培养基采用什么方法灭菌？灭菌时应先灭菌后分装还是先分装后灭菌 ？
作为碳源和维持渗透压湿热灭菌（高压蒸汽灭菌）先分装后灭菌
Q4：对外植体进行消毒还是灭菌？植物组织培养要求无菌操作的目的是什么？
需要;融合后会形成不同种类的细胞; 用选择培养基筛选
（4）过程③密切相关的细胞器是什么？
高尔基体
(5)过程2的原理是什么?由杂种细胞d培育成新植株体现了什么原理?
细胞膜的流动性;植物细胞的全能性
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。
不具有
【情境5】研究发现可以利用射线处理雪莲的愈伤组织，以获得具有某种抗病性状的雪莲突变体。
愈伤组织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 (如射线、化学物质等》 的影响而产生突变
2025届高考生物一轮总复习第10单元生物技术与工程第50讲动物细胞工程
特定的细胞或 组织
胚胎干细胞
教材深挖 1.[选择性必修3第44页正文]“在使用合成培养基时,通常需要加入血清等一 些天然成分。”血清中含有哪些促进细胞代谢和生长的物质? 提示 蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。 2.[选择性必修3第44页“旁栏思考”]进行动物细胞培养时常用胰蛋白酶分 散细胞,这说明细胞间的物质主要是什么?不能用胃蛋白酶的原因是什么? 提示 蛋白质。胃蛋白酶作用的适宜pH为1.5左右,而动物细胞培养的适宜 pH为7.2~7.4,胃蛋白酶在此环境中没有活性。
解析 多能干细胞形成多层皮肤组织的过程中,遗传物质并未发生改变,只 发生了基因的选择性表达,A项错误;多能干细胞培养形成多层皮肤组织,未 分化成其他各种细胞或发育成完整个体,不能体现动物体细胞的全能性,B 项错误;研究结果表明,多能干细胞经培养能形成多层皮肤组织,包含毛囊、 皮脂腺和神经元回路,但不能说明其能分化成人体内的各种组织和器官,D 项错误。
链高考·前挂后连 (1)用胰蛋白酶将囊胚内细胞团的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞。
[2020·江苏卷]( × ) (2)胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养。
[2020·江苏卷]( √ ) (3)动物细胞的传代培养次数通常是无限的。[2010·浙江卷]( × ) (4)自体干细胞移植通常不会引起免疫排斥反应。[2012·天津卷]( √ ) (5)胚胎干细胞在体外培养能增殖但不能被诱导分化。[2012·天津卷]( × ) (6)造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力,可用于治疗白血病。
不能 无限增殖;骨髓瘤细胞能 无限增殖 ;B淋巴细胞与骨髓瘤细胞 融合得到 杂交瘤 细胞,既能无限增殖,又能产生特异性抗体。
(2)制备过程 B淋巴细胞 选择培养基
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细胞工程
一、植物细胞工程
理论基础
细胞全能性：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。
植物细胞具有全能性的原因:一般生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传信息，即都有发育成完整个体所必需的全部遗传信息。
①生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织和器官，这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。
②植物细胞全能性表达的条件: 植物细胞一旦成为离体状态，在一定的营养条件和植物激素（细胞分裂素和生长素）的诱导下，细胞就能表现出全能性。
（一）、植物组织培养技术（无性繁殖）
1、原理：植物细胞的全能性
2、概念：在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞、培养在培养基上，并给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。
3、过程：
4、用途：
（1）微型快速繁殖：保持优良性状（无性繁殖，有丝分裂），不受季节限制（室内生产），适合自动化管理，有利于进行工厂化生产
（2）作物脱毒（植物分生区—无毒或者少毒，如茎尖），脱毒作物产量高，品质好；
（3）人工种子（胚状体+人工薄膜）；
（4）单倍体育种：花药离体培养→单倍体→秋水仙素处理使染色体数目加倍→稳定遗传植物
①后代往往都是纯合子，能稳定遗传；②明显缩短育种年限
（5）突变体利用：植物组织培养过程中，细胞处于分生状态，易受影响产生突变，需筛选
（6）细胞产物的工厂化生产——愈伤组织生产代谢产品
（二）、植物体细胞杂交技术
1、定义：不同种植物体细胞融合形成杂种细胞，并培育成新植物体（植物体细胞不能直接杂交）
2、理论基础：细胞的全能性和细胞膜的流动性
3、过程：
融合
①方法：
物理法包括离心、振动、电激等。
化学法一般用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂融合，高Ca2+—高pH融合法。
②结果：三种（A—A、A—B、B—B），筛选出杂种细胞A—B
去壁
由于植物细胞壁由纤维素和果胶构成，故用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁
4、培养杂种细胞：进行植物组织培养
5、杂交终点：得到杂种植物
6：杂种植物特征：含有两种植物的遗传物质，所以具备两种植物的遗传特征
7、意义：打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和障碍
8：遗传：如果两种植物都是可育的，则杂种植物也是可育
（三）、植物组织培养与植物体细胞杂交的关系
植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂。
植物体细胞杂交除脱分化、再分化之外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合。
二、动物细胞工程
（一）、动物细胞培养（其他动物细胞工程技术的基础）
1、概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织（常选用动物胚胎或幼龄动物的器官或组织，分裂旺盛），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。
2、细胞贴壁：将细胞悬液放入培养瓶内，置于适宜环境中培养，悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上。
3、细胞的接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖的现象。
4、原代培养：通常指分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养。
5、传代培养：分瓶之后的细胞培养。
6、原理：细胞增殖，有丝分裂
7、条件：
①无菌、无毒的环境：添加一定量的抗生素；应定期更换培养液，防止代谢产物积累
②营养：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。
通常需加入血清、血浆等
③温度：哺乳动物多是36.5℃±0.5℃；pH：7.2～7.4。
④气体环境：含95%空气加5%CO2的混合气体，CO2的作用是维持培养液的pH。
8、过程：
9、应用：制备病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体，检测有毒物质（根据变异细胞占全部培养细胞的比例来判断该物质的毒性）、培养医学研究的各种细胞，基因工程中动物细胞做受体时。
（二）、动物体细胞核移植技术和克隆动物
1、种类：胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。
全能性不同
2、受体：去核卵(母)细胞，细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富。
3、原理：只体现了细胞核的全能性，即动物细胞核中具有该种动物全套的遗传信息。
4、结果：发育成动物个体
5、繁殖：无性繁殖
6、涉及技术：动物细胞培养技术、动物细胞融合技术、核移植技术（核心）、胚胎移植技术等。
7、过程：供体一般不选择生殖细胞，遗传物质减半
8、应用
①加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育；
②保护濒危物种，增大存活数量；
③生产珍贵的医用蛋白；
④作为异种移植的供体；
⑤用于组织器官的移植等。
8、存在的问题：克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。
（三）、动物细胞融合
1、概念：也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。
2、原理：细胞膜的流动性
3、方法：聚乙二醇、电激、灭活的病毒（动物细胞工程特有的方法）等。
融合完成标志：核融合
4、意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能，为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育提供可能，也为制造单克隆抗体开辟了新途径。
5、用途：制备单克隆抗体。
（1）一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。
从血清中分离的抗体特异性差、纯度低、产量低。
而骨髓瘤细胞能够大量繁殖却不能产生特异性抗体。
于是将二者的优点结合起来形成杂交细胞，制备单克隆抗体。
（2）单克隆抗体制备过程：
①用特定抗原对小鼠进行免疫的原因：B淋巴细胞要经过免疫过程，即接触抗原，增殖分化为有特异性免疫功能的B淋巴细胞，才能产生相应的抗体，所以，与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是浆细胞。
②两次筛选的目的：第一次是在诱导融合之后，利用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞；第二次是对上述杂交瘤细胞进行筛选，采用专一抗体检验的方法筛选出能产生所需特定抗体的杂交瘤细胞。
（3）特点：既能大量繁殖，又能产生专一的抗体。
（特异性强，灵敏度高）（4）作用
作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。
用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症治疗，可制成“生物导弹”，也可用于治疗其它疾病。