人教选择性必修3单元核心知识点总结：第2章细胞工程

人教选择性必修3单元核心知识点总结
第2章　细胞工程
细胞工程的发展历程
1.1958年，格登用非洲爪蟾进行体细胞核移植实验，成功培育出性成熟个体。同一时期，我国科学家童第周等开展了鱼类细胞核移植工作。（P33）
2.1975年，米尔斯坦和科勒等创立了单克隆抗体技术。（P33）
3.2017年，我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。（P33）
4.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的生物工程。（P31）
第1节　植物细胞工程
一、植物细胞工程的基本技术
1.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。（P34）
2.植物组织培养是指将离体的植物器官、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（如图）。（P35）
植物组织培养流程图
3.植物细胞一般具有全能性。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，即失去其特有的结构和功能，转变成未分化细胞，进而形成不定形的薄壁组织团块，这称为愈伤组织。愈伤组织能重新分化成芽、根等器官，该过程称为再分化。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，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。（P35“探究·实践”）
4.诱导愈伤组织期间一般不需要光照，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。（P36“探究·实践”）
5.在进行体细胞杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得原生质体。（P37）
6.人工诱导原生质体融合的方法基本可以分为两大类——物理法和化学法。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，融合后得到的杂种细胞再经过诱导可形成愈伤组织，并可进一步发育成完整的杂种植株（如图）。（P37～38）
植物体细胞杂交技术流程图
7.植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，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。（P38）
二、植物细胞工程的应用
1.用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，被人们形象地称为植物的快速繁殖技术，也叫作微型繁殖技术。它不仅可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性。（P39）
2.单倍体育种可以先通过花药（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，这极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。（P40）
3.植物细胞培养是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。（P41）
第2节　动物细胞工程
一、动物细胞培养
1.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。（P43）
2.一般来说，动物细胞培养需要满足以下条件。（P43）
3.在体外培养细胞时，必须保证环境是无菌、无毒的，即需要对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作。培养液还需要定期更换，以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。（P44）
4.动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。在进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，并将它们置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养。（P44）
5.动物细胞培养时细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。贴壁细胞在生长增殖时，除受上述因素的影响外，还会发生接触抑制现象，即当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖。（P44）
6.人们通常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，将分瓶后的细胞培养称为传代培养。在进行传代培养时，悬浮培养的细胞直接用离心法收集；贴壁细胞需要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。之后，将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养（如图）。（P45）
动物细胞培养过程示意图
7.在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。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，包括胚胎干细胞和成体干细胞等。（P46）
8.2006年，科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，将它称为诱导多能干细胞（简称iPS细胞），并用iPS细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血。（P46）
默写知识点：
1.细胞工程：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　　　　　　　　　　　　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的生物工程。
2.植物组织培养：是指将　　　　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.全能性：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生　　　　　　　　或分化成其他　　　　　　　　的潜能。
4.脱分化：在一定的　　　　和营养条件的诱导下，使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。
5.动物组织经处理后的初次培养称为　　　　培养，将分瓶后的细胞培养称为　　　　培养。
6.在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会　　　　　　。
7.在进行体细胞杂交之前，必须先利用　　　　酶和　　　　酶去除细胞壁，获得原生质体。
8.人工诱导原生质体融合的方法基本可以分为两大类——物理法和化学法。物理法包括_____________________________________________________________
　　　　、　　　　　　等；化学法包括　　　　　　　　融合法、高Ca2＋—高pH融合法等，融合后得到的杂种细胞再经过诱导可形成愈伤组织，并可进一步发育成完整的杂种植株。
9.在体外培养细胞时，必须保证环境是　　　　　　的，即需要对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作。培养液还需要定期更换，以便清除　　　　，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
10.动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是　　　　　　　　。在进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，并将它们置于含有　　　　　　　　的混合气体的CO2培养箱中进行培养。
二、动物细胞融合技术与单抗隆抗体
1.动物细胞融合技术（cell fusion technique）就是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。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。（P48）
2.动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同。诱导动物细胞融合的常用方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。（P48）
3.细胞融合技术突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。（P48）
4.制备单克隆抗体需要的技术手段：动物细胞融合和动物细胞培养。制备单克隆抗体的原理：细胞膜的流动性和细胞增殖。（P49）
5.单克隆抗体制备过程示意图。（P49）
米尔斯坦和科勒制备单克隆抗体过程的示意图
6.第一次筛选的目的是筛选出杂交瘤细胞，方法是用特定的选择性培养基培养。经过筛选后未融合的细胞或者融合后具有同种核型的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。（P49）
7.第二次筛选的目的是筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞，方法是专一抗体检验。（P49）
8.抗体——药物偶联物（ADC）通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。（P50“思考·讨论”）
三、动物体细胞核移植技术和克隆动物
1.动物细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，并使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。（P52）
2.减数分裂Ⅱ中期（MⅡ期）卵母细胞中的“核”其实是纺锤体—染色体复合物。文中所说的“去核”是去除该复合物。（P52“相关信息”）
3.哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。由于动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易，而动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难，因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。（P52）
4.下面以克隆高产奶牛为例，来说明体细胞核移植的大致过程（如图）。（P53）
5.目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法。也有人采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。（P54“相关信息”）
默写知识点：
1.动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同。诱导动物细胞融合的常用方法有　　　　　　　　法、电融合法和　　　　　　　　法等。
2.细胞融合技术突破了有性杂交的局限，使　　　　杂交成为可能。
3.制备单克隆抗体需要的技术手段：动物细胞融合和动物细胞培养。制备单克隆抗体的原理：　　　　　　　　和细胞增殖。
4.一种B淋巴细胞只能分泌一种抗体，B淋巴细胞在体外　　　　（填“能”或“不能”）无限增殖；骨髓瘤细胞能　　　　　　；B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的　　　　细胞，既能迅速大量增殖，又能产生专一的抗体。
5.单克隆抗体的制备过程：
6.单克隆抗体的优点：__________________________________________________
____________________________________________________________________
7.制备单克隆抗体过程中，若仅考虑细胞的两两融合，B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞融合后产生的细胞有　　　　　　　　　　　　　　　　3种类型，出现不同种类型是因为　　　　　　　　。
8.杂交瘤细胞的特点是_____________________________________________
________________________________________________________________。
9.体细胞核移植过程
10.核移植技术中必须先去掉受体卵母细胞的细胞核的原因是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
第3节　胚胎工程
一、胚胎工程的理论基础
1.胚胎工程是指对生殖细胞、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。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。（P56）
2.在自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。（P56）
3.掌握哺乳动物受精的过程（下图）（P57）
4.在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。然后，精子入卵。精子入卵后，卵细胞膜也会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。（P57）
5.精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫作雄原核。与此同时，精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体后，形成雌原核。（P57）
6.多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体。在实际胚胎工程操作中，常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志。（P58“相关信息”）
7.聚集在胚胎一端的细胞形成内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织；而沿透明带内壁扩展和排列的细胞，称为滋养层细胞，它们将来发育成胎膜和胎盘。（P58）
二、胚胎工程技术及其应用
1.哺乳动物的体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获能和受精等步骤。（P60）
2.采集到的卵母细胞和精子，要分别对它们进行成熟培养和获能处理，然后才能用于体外受精。（P60）
3.胚胎移植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。其中提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体叫“受体”。通过任何一项技术（如转基因、核移植和体外受精等）获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代。（P61）
4.以牛的胚胎移植为例，胚胎移植主要包括供体、受体的选择和处理，配种或人工授精，胚胎的收集、检查、培养或保存，胚胎的移植，以及移植后的检查等步骤（下图）。（P61）
5.胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。（P62“思考·讨论”）
6.进行胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。（62）
7.超数排卵是指应用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。（P62“相关信息”）
8.胚胎分割所需要的主要仪器设备为体视显微镜和显微操作仪。在进行胚胎分割时，应选择发育良好、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，然后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。（P62）
9.牛胚胎性别鉴定和分割示意图。（P63）
默写知识点：
1.胚胎工程：指对　　　　　　、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。胚胎工程技术包括　　　　　　、胚胎移植和　　　　　　等。
2.受精是精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的过程，包括受精前的准备阶段和受精阶段。在自然条件下，哺乳动物的受精在　　　　内完成。
3.受精过程：
4.胚胎早期发育的过程
受精卵形成后即在输卵管内进行_________________________________________
____________________________________________________________________，开始发育。
根据胚胎形态的变化可将早期发育的胚胎分为几个阶段。
5.哺乳动物的体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、　　　　　　　　和受精等步骤。
6.胚胎移植指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到　　　　的、　　　　　　　　相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
7.胚胎移植的过程（以牛的胚胎移植为例）
8.超数排卵是指应用外源　　　　　　　　，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
9.胚胎移植实质上是__________________________________________________
____________________________________________________________________。
10.进行胚胎移植的优势是______________________________________________
_____________________________________________________________________。
11.在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将　　　　均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
12.胚胎分割所需要的主要仪器设备为　　　　　　　　和显微操作仪。
13.胚胎分割的操作程序：
①选择发育良好、形态正常的　　　　　　或　　　　，移入盛有　　　　的培养皿中。
②对于不同　　　　的胚胎，分割的具体操作不完全相同。分割后的胚胎可以　　　　给受体，或经　　　　后，再移植给受体。
③还可用分割针取出　　　　，做DNA分析鉴定性别。
第2章　细胞工程（参考答案）
1.细胞器、细胞或组织　2.离体　3.完整生物　各种细胞
4.激素　5.原代　传代　6.选择性地表达　7.纤维素　果胶
8.电融合法　离心法　聚乙二醇(PEG)　9.无菌、无毒　代谢物
10.维持培养液的pH　95%空气和5%CO2
1.PEG融合　灭活病毒诱导　2.远缘　3.细胞膜的流动性
4.不能　无限增殖　杂交瘤　5.杂交瘤细胞　能产生所需抗体
6.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　7.B细胞自身融合、骨髓瘤细胞自身融合、杂交瘤细胞　细胞融合是随机的　8.既能迅速大量增殖，又能产生专一的抗体　9.MⅡ　显微操作　电融合　重构胚　重构胚　完成细胞分裂和发育进程　基本相同　10.保证核移植动物的核遗传物质全部来自供体细胞
生殖细胞　体外受精　胚胎分割　2.输卵管　3.获能　MⅡ期　卵细胞膜　雌、雄原核　4.有丝分裂　透明带　有机物　胎膜和胎盘　胎儿的各种组织　透明带　5.精子的获能　6.同种　生理状态　7.健康的体质　同期发情　超数排卵　人工授精　妊娠　8.促性腺激素　9.早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移　10.可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力　11.内细胞团　12.体视显微境　
13.①桑葚胚　囊胚　操作液　②发育阶段　直接移植　体外培养　③滋养层