2024届高考生物一轮总复习第十单元生物技术与工程第34讲细胞工程和胚胎工程课件.pptx

第十单元生物技术与工程第34讲细胞工程和胚胎工程【课标要求】1.阐明植物细胞工程包括组织培养和体细胞杂交等技术2.阐明动物细胞工程包括细胞培养、核移植、细胞融合和干细胞的应用等技术3.简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程4.简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术5.活动：利用植物组织培养技术培育菊花或其他植物幼苗，并进行栽培6.活动：收集单克隆抗体在临床上实际应用的资料，并进行交流分享考点一植物细胞工程1细胞工程的概念2植物组织培养技术(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2)植物组织培养：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3)原理：植物细胞的全能性4)条件：离体的植物细胞、组织、器官(统称外植体)无菌和人工培养培养在人工制备的培养基上给予适宜的培养条件5)过程(如菊花的组织培养)3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)原理：细胞膜的流动性，植物细胞的全能性3)过程4)意义：在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。

提醒：有关植物细胞杂交的三个易错点两个不同品种的植物细胞A、B进行杂交，错认为融合的原生质体只有AB类型，其实还可能有AA和BB融合的原生质体，需要经过筛选，选出AB融合的原生质体错认为植物体细胞杂交属于有性生殖植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合，因此不属于有性生殖，应为无性生殖错认为杂种植株的变异类型属于基因重组杂种植株的变异类型属于染色体变异，其染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体4植物细胞工程的应用(1)植物繁殖的新途径快速繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫作微型繁殖提醒：微型繁殖是无性繁殖，进行有丝分裂，其遗传物质不变作物脱毒2)作物新品种的培育单倍体育种提醒：二倍体的单倍体育种，得到的一般是纯合子，后代不发生性状分离，能稳定遗传突变体的利用3)细胞产物的工厂化生产次生代谢：不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行是一类小分子有机化合物，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细胞产物的工厂化生产：人们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。

植物细胞培养：指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原理：细胞增殖提醒：工厂化生产不一定要培养出植物体，一般培养到愈伤组织阶段，从愈伤组织细胞的培养液中就可提取细胞产物通过植物细胞的培养来获得能够产生对人们有利产物的细胞，从而获得大量的细胞产物目前获得的产物主要有蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等1植物细胞的全能性项目内容定义细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物或分化成其他各种细胞的潜能原因生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的全套基因大小比较受精卵生殖细胞体细胞；分化程度低的细胞分化程度高的细胞；植物细胞动物细胞体现利用植物的一片花瓣、一粒花粉，甚至一个细胞，都可以繁殖出新的植株续上表2.植物激素在植物组织培养中的作用生长素/细胞分裂素植物组织的发育方向高有利于根的分化，抑制芽的形成低有利于芽的分化，抑制根的形成适中促进愈伤组织的生长简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤提醒：由愈伤组织进行细胞分化时，一般要先诱导其生芽，然后诱导其生根，可通过控制培养基中生长素和细胞分裂素的比例来实现光照：在愈伤组织诱导阶段，对有些植物来说，避光培养有利于细胞脱分化形成愈伤组织。

当愈伤组织再分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性细胞的全能性指的是细胞的一种潜在能力，这种潜在能力只有在特定的环境中才能表现出来，而不是指细胞在任何条件下都能发育成完整的生物体植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖，少数为葡萄糖和果糖，原因是蔗糖既可提供充足的碳源，又可维持相对适中的渗透压，而葡萄糖和果糖在与蔗糖提供相同数量碳源的前提下，其造成的渗透压可能过高3植物组织培养与植物体细胞杂交的比较4植物体细胞杂交与植物有性杂交的比较设白菜细胞含2x条染色体，2个染色体组；甘蓝细胞含2y条染色体，2个染色体组项目不同物种体细胞杂交不同物种有性杂交同一物种杂交过程续上表子代染色体数目2x2yxy2x(白菜)或2y(甘蓝)子代染色体组数422子代是几倍体异源四倍体异源二倍体同源二倍体子代是否可育可育不可育可育繁殖方式无性繁殖有性繁殖有性繁殖变异类型染色体变异染色体变异-考向1结合植物组织培养的过程，考查科学探究1(2022浙江温州)下图表示植物组织培养过程，下列相关叙述正确的是()A外植体用化学试剂消毒后需经蒸馏水冲洗才可用于接种B若外植体是带侧芽的菊花茎段，则过程可不经脱分化过程C过程所需的培养基中无机盐浓度比过程中的高D过程需将试管苗置于干旱环境中培养以适应环境解析：外植体用化学试剂消毒后需经无菌水冲洗才可用于接种，A项错误；带侧芽的菊花茎段生长旺盛，容易发生再分化过程，因此，若外植体是带侧芽的菊花茎段，过程可不经脱分化过程，B项正确；过程所需的培养基中生长素浓度比过程中的高，从而促进生根，C项错误；过程需将试管苗的封口膜打开，让试管苗在培养箱内生长几日，随后再移植到消过毒的蛭石或珍珠岩环境下培养以适应环境，而不是干旱环境，D项错误。

答案：B考向2结合植物体细胞杂交，考查科学探究2(2022山东济南)科学家用植物体细胞杂交技术，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄马铃薯”杂种植株，培育过程如下图所示，其中表示过程，af表示细胞、组织或植株据图回答下列问题：(1)在植物体细胞杂交技术中，过程常用_酶处理植物细胞以除去细胞壁2)过程表示_，依据的生物学原理是_3)与过程密切相关的具有单层膜结构的细胞器是_4)在 利 用 杂 种 细 胞 培 育 杂 种 植 株 的 过 程 中，依 据 的 原 理 是_，其中过程表示_过程，过程涉及的细胞分裂方式为_5)若番茄细胞内含m条染色体，马铃薯细胞内含n条染色体，则“番茄马铃薯”杂种植株的体细胞内含_条染色体；若由杂种细胞培育成的“番茄马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株为几倍体？_6)如果形成c的原生质体a、b来源于同一株番茄，那么更常用且有效地得到番茄植株f的处理方法是_解析：(2)过程表示诱导原生质体融合，依据的生物学原理是细胞膜具有流动性3)过程是杂种细胞再生出细胞壁，在此过程中高尔基体起重要作用4)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是植物细胞的全能性，图中过程表示脱分化，过程表示再分化，在过程中细胞进行有丝分裂。

5)植物体细胞杂交得到的杂种细胞中染色体数目是番茄细胞和马铃薯细胞中染色体数目之和，即mn；若培育成的杂种植株是四倍体，则该杂种植株的花粉经离体培养得到的植株是单倍体，因为其是由配子(如花粉)发育而来的6)利用同一株植物的体细胞融合得到的植株是同源多倍体，获得同源多倍体更常用且有效的方法是利用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的植物种子或幼苗答案：(1)纤维素酶和果胶(2)诱导原生质体融合细胞膜具有流动性(3)高尔基体(4)植物细胞的全能性脱分化有丝分裂(5)mn单倍体(6)用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的番茄种子或幼苗考向3围绕植物细胞工程的应用，考查社会责任3(2022山东泰安)马铃薯块茎中含有大量的淀粉，能为人体提供丰富的热量，且富含蛋白质、氨基酸、多种维生素及矿物质，尤其是其中的维生素种类是所有粮食作物中最全的，因此，马铃薯成为全球第四大重要粮食作物马铃薯的普通栽培种是同源四倍体，四倍体杂交后代性状分离现象严重，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的育种提供了可行的方案。

下列有关植物细胞工程的说法，不合理的是()A利用植物组织培养技术可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖B利用茎尖分生组织培育脱毒苗，能使植株具备抗病毒的能力，同时使产品质量得到提高C利用培养的愈伤组织进行诱变育种，可以显著提高基因突变率，获得有用的突变体D利用原生质体的融合实现体细胞杂交，可以克服杂交不亲和的障碍，充分利用遗传资源解析：植物组织培养技术可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，A项正确；利用茎尖分生组织培育脱毒苗是因为茎尖分生组织细胞中不含病毒，而不是因为其含有抗病毒基因，此方法不一定能使植株具备抗病毒的能力，B项错误；利用培养的愈伤组织进行诱变育种，可以显著提高基因突变率，获得有用的突变体，C项正确；利用原生质体的融合实现体细胞杂交可打破生殖隔离，克服杂交不亲和的障碍，充分利用遗传资源，D项正确答案：B考点二动物细胞工程1动物细胞培养(1)概念：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2)地位：动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、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3)原理：细胞增殖4)培养条件：一般用液体培养基。

5)培养过程提醒：(1)区分原代培养和传代培养的关键是看用胰蛋白酶处理的对象和是否分瓶分瓶前，第一次用胰蛋白酶对动物组织进行处理后的培养是原代培养第二次用胰蛋白酶处理，使细胞从瓶壁上脱离下来，分瓶后的细胞培养为传代培养2)细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制2干细胞培养及其应用(1)概念：干细胞是一类具有自我更新能力及分化潜能的细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关2)来源：早期胚胎、骨髓和脐带血等3)干细胞的分类及功能种类胚胎干细胞成体干细胞诱导多能干细胞来源早期胚胎骨髓、脐带血等；是成体组织或器官内的干细胞(如：造血干细胞、精原干细胞、神经干细胞等)体细胞(如成纤维细胞等)续上表特点能分化成任何一种细胞、组织或器官，甚至成为个体分化成特定的细胞或组织能诱导分化成类似胚胎干细胞的细胞应用分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等造血干细胞用于治疗白血病，神经干细胞用于治疗帕金森病、阿尔茨海默病等治疗镰状细胞贫血、阿尔茨海默病、心血管疾病等3.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)方法：PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法等3)原理：细胞膜具有流动性4)结果：融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息5)意义：突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能6)应用：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为制造单克隆抗体开辟了新途径4单克隆抗体及其应用(1)原理：细胞膜的流动性和细胞增殖2)制备过程3)单克隆抗体的特点：能准确识别抗原的细微差异，与特异抗原发生特异性结合，并可大量制备4)单克隆抗体的应用被广泛用作诊断试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用用于运载药物和治疗疾病提醒：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获取小鼠已经免疫的B淋巴细胞的部位：脾诱导融合的方法：动物细胞融合特有的诱导方法为用灭活的病毒处理，其他物理、化学诱导融合的方法与植物体细胞杂交过程中诱导原生质体融合的方法基本相同杂交细胞：在诱导因素的作用下进行细胞。