第2章 细胞工程章末复习 学案-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

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第2章 细胞工程章末复习学习目标1.通过植物细胞工程的复习，分析植物组织培养与植物体细胞杂交的核心技术，并归纳二者的联系与区别，形成知识体系。（科学思维）2.通过动物细胞工程的复习，掌握动物细胞培养、单克隆抗体制备的基本原理，分析不同生物技术的应用场景，提升综合归纳能力。（生命观念、科学思维）3.通过克隆动物与试管动物的比较分析，培养类比推理能力，并运用所学技术探讨生物多样性保护的策略，增强保护生物多样性的社会责任感。（生命观念、科学思维、社会责任）自主预习一、植物细胞工程1.什么是细胞的全能性？植物细胞具有全能性的原因是什么？2.写出菊花的组织培养的基本操作步骤（文字+箭头形式）。3.植物体细胞杂交的原理是什么？人工诱导原生质体融合的方法有哪些？4.细胞产物的工厂化生产利用的是什么技术？什么是次生代谢产物？二、动物细胞工程1.写出动物细胞培养的条件。2.诱导动物细胞融合的常用方法有哪些？3.单克隆抗体制备过程中两次筛选的方法及目的是什么？写出单克隆抗体的优点。4.概述动物体细胞核移植的基本过程，其原理是什么？三、胚胎工程1.阻止多精入卵的机制是什么？受精及受精完成的标志是什么？2.写出胚胎早期发育的基本过程（文字+箭头形式）。3.写出胚胎移植的概念及实质。4.（1）胚胎移植过程中，两次使用的激素及目的分别是什么？（2）两次检查的对象分别是什么？ 课堂探究任务一、植物细胞工程资料1：猕猴桃是一种品质鲜嫩、营养丰富的水果。我国研究人员利用“中华猕猴桃”和“美味猕猴桃”两个不同种培育出了更加优良的品种，其过程如图所示。1.“中华猕猴桃”和“美味猕猴桃”用有性杂交方法很难得到可育后代的原因是什么？图示过程所应用的技术是什么？该技术的原理是什么？2.过程②③的处理方法分别是什么？3.图中 = 5 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑤ = 6 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑥过程使用的培养基需要更换吗？为什么？4.猕猴桃新品种栽培过程中易受病毒侵染，造成品质退化。某研究小组尝试通过组织培养技术获得脱毒苗。思考：如何选择外植体获得幼苗？获得的幼苗具有抗毒特性吗？【迁移应用】某研究小组想获得“抗毒”猕猴桃新品种，从基因突变角度，请写出获得“抗毒”猕猴桃新品种的思路。任务二、动物细胞工程（一）知识回顾：比较植物体细胞杂交与动物细胞融合（二）结合所学知识分析资料，完成下列问题。资料2：某病毒颗粒表面有一特征性的大分子结构蛋白S(含有多个不同的抗原决定基，每一个抗原决定基能够刺激机体产生一种抗体)。为了建立一种灵敏、高效检测S蛋白的方法，研究人员采用杂交瘤技术制备了抗－S单克隆抗体(如图)。资料3：科学家将能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体与药物结合，制成了抗体—药物偶联物(ADC)，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤，ADC的作用机理如图所示。1.结合资料2，图示中对骨髓瘤细胞进行培养要满足哪些条件？ 2.结合资料2，思考：如何诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合？细胞融合后如何得到可产生所需抗体的杂交瘤细胞？ 【思考】制备的单克隆抗体A和单克隆抗体B是相同的单克隆抗体吗？为什么？3.结合资料3，思考：ADC的抗体和药物各具有什么作用？ADC在临床应用上具有什么优势？【迁移应用】抗原表位指抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团，是抗原与T细胞或B细胞表面的抗原识别受体及抗体特异性结合的基本结构单位。下图为单克隆抗体的制备过程，下列叙述错误的是（　　） A. 可用灭活的病毒诱导骨髓瘤细胞与 B 淋巴细胞融合B. 经选择培养基筛选所得杂交瘤细胞能够产生的抗体共3种C. 克隆化培养和抗体检测后的每个杂交瘤细胞只能产生1种抗体D. 由图可知，利用一种抗原经杂交瘤技术可以获得多种单克隆抗体任务三、克隆动物与试管动物资料4：在体细胞克隆猴培育过程中，为调节相关基因的表达，提高胚胎的发育率和妊娠率，研究人员将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重构胚，同时用组蛋白脱乙酰酶抑制剂(TSA)处理，具体培育流程如图所示。资料5：如图表示研究人员利用胚胎工程培育“试管猴”的过程。1.结合材料4，思考：选择胎猴的体细胞进行核移植的理由是什么？对母猴的卵母细胞去核去的是什么物质？灭活的仙台病毒所起的作用是什么？【思考】用Kdm4d的mRNA和TSA对重构胚进行处理，这两种物质发挥作用的机制是什么？2. 结合资料5，思考：在体外受精前，如何对精子和卵母细胞进行处理？进行步骤③时，应选择什么时期的胚胎？操作时应注意什么？【归纳总结】试管猴与克隆猴的比较【迁移应用】对于北方白犀牛，可采用克隆、试管等技术进行繁育，如果繁育不成功，这一物种将永远从地球上消失，从中我们能得到怎样的教训？1.菊花的组织培养需要严格的无菌操作，下列说法不正确的是（　　）A.培养基和其他器械要进行灭菌B.接种前用体积分数为70%的酒精擦拭工作台C.用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，一旦感染杂菌则前功尽弃D.将菊花茎段插入时应注意方向，不应倒插，是为了防止杂菌污染2．宋代诗人苏轼的诗中写到“日啖荔枝三百颗，不辞长作岭南人”。作为“南国四大果品”之一，荔枝果肉多汁、酸甜可口，营养价值很高。下图是科研人员利用现代生物技术培育无核荔枝的流程图。下列叙述错误的是（　　）  A.过程①获得的原生质体具有的结构包括细胞膜、细胞质及细胞核B.过程②不仅需要用灭活的病毒诱导原生质体融合，还需要诱导原生质体再生出细胞壁C.过程③获得的无核荔枝可能具有荔枝A和荔枝B的优良性状D.三倍体荔枝的培育过程中用到了植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术等3．单克隆抗体技术在生物工程中占有重要的地位,下列有关单克隆抗体应用的叙述，错误的是（　　）A.单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异B.作为诊断试剂,可定位诊断肿瘤、心血管畸形、白化病等疾病C.单克隆抗体自身也能用于治疗疾病D.在ADC（抗体—药物偶联物）中，单克隆抗体的作用是定位而不是杀伤4. (不定项)2018年1月25日两只克隆猴登上学术期刊《细胞》的封面。克隆猴“中中” 和“华华”在中国诞生，是中国科学家伟大的杰作。克隆猴和克隆羊的具体操作细节不同，但克隆的原理相同。下列相关叙述不正确的是（　　）A.胚胎细胞核移植比体细胞核分化程度低，表现全能性比较困难B.非人灵长类供体细胞核在去核卵母细胞中比较容易恢复其分化前的状态C.克隆技术可以促进优良畜群的繁育，也可用于拯救一些濒危动物D.克隆猴所利用的细胞核可以是卵细胞或精子中的细胞核5.辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如图所示。回答下列问题。    (1)图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的 和 过程，要获得脱毒苗，对外植体的取材要求是 ，理由是 。(2)培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值 （填“高”或“低”）时，有利于生根。对培养基彻底灭菌时，应采取的灭菌方法是 。(3)细胞产物工厂化生产是植物组织培养技术的重要应用。高产细胞系必须在 （填“固体”或“液体”）培养基中培养，再从中提取辣椒素。【课堂小结】细胞工程的各种技术手段及原理总结参考答案自主预习一、植物细胞工程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。原因：每个细胞都有发育成完整个体所必需的全部遗传物质。2.外植体消毒→取材→接种→脱分化→愈伤组织→再分化→幼苗→移栽。3.细胞膜具有流动性、植物细胞的全能性。电融合法、离心法、聚乙二醇融合法、高Ca2+—高pH融合法。4.植物细胞培养。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。二、动物细胞工程1.营养条件，无菌、无毒的环境，适宜的温度（36±0.5℃）、pH（7.2~7.4）和渗透压，气体环境（含有95%空气和5%CO2的混合气体）。2.PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法3.第一次筛选：用特定的选择培养基筛选，获得杂交瘤细胞；第二次筛选：克隆化培养和抗体检测，获得产生所需抗体的杂交瘤细胞。优点：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。细胞融合→重构胚→代孕动物→子代。4.采集卵母细胞，培养至MII期→去核 供体体细胞培养原理：动物细胞核具有全能性。三、胚胎工程1.透明带发生生理反应、卵细胞膜发生生理反应。受精的标志是在透明带和卵细胞膜间观察到两个极体或观察到雌雄原核；受精完成的标志是雌雄原核融合形成合子。2.受精卵→2细胞→4细胞→8细胞→桑葚胚→囊胚。3.概念：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。实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。4.（1）第一次对受体、供体用孕激素处理，进行同期发情处理；第二次对供体注射外源促性腺激素，用于供体的超数排卵。第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。课堂探究任务一、1.它们之间存在生殖隔离。植物体细胞杂交技术。细胞膜具有流动性、植物细胞的全能性。2.②过程：酶解法，即用纤维素酶和果胶酶处理。③过程：电融合法、离心法、聚乙二醇融合法、高Ca2+—高pH融合法。3.需要更换。 ⑤过程为脱分化，细胞分裂素与生长素的比值约等于1；⑥过程为再分化，先生芽，培养基中细胞分裂素与生长素的比值大于1，再更换培养基生根，培养基中细胞分裂素与生长素的比值小于1。4.取猕猴桃植株的顶端分生区部位。不具有。【迁移应用】。任务二、（一）知识回顾（二）结合所学知识分析资料，完成下列问题。1.营养条件，无菌、无毒的环境，适宜的温度（36±0.5℃）、pH（7.2~7.4）和渗透压，气体环境（含有95%空气和5%CO2的混合气体）。2.PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法。 第一次筛选：用特定的选择培养基筛选，获得杂交瘤细胞；第二次筛选：克隆化培养和抗体检测，获得产生所需抗体的杂交瘤细胞。【思考】不是。该实验制备的是抗－S单克隆抗体，因此抗原为S蛋白，S蛋白含有多个不同的抗原决定基，每一个抗原决定基能够刺激机体产生一种抗体，则按照图示过程可产生多种类型的杂交瘤细胞，单克隆抗体A和单克隆抗体B来自不同的杂交瘤细胞，故二者不是相同的单克隆抗体。3. 抗体的作用：特异性识别肿瘤细胞表面的受体，将连接的药物输送到靶细胞。药物的作用：对肿瘤细胞进行杀伤，发挥治疗效应。ADC能够协同发挥抗体特异性识别的靶向作用和对肿瘤细胞的杀伤作用，因此它在临床上具有靶点清楚、毒副作用小等优点。 【迁移应用】B任务三、1. 动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易。 纺锤体－染色体复合物。 诱导体细胞与去核卵母细胞融合。【思考】这两种物质都是通过改变组蛋白的表观遗传修饰来调控基因表达。组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA可以表达组蛋白去甲基化酶，该酶能降低组蛋白的甲基化水平；组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA可以抑制组蛋白脱乙酰酶的作用，提高组蛋白的乙酰化水平。2.使精子获能；将卵母细胞培养至MII期。囊胚。将内细胞团进行均等分割。【归纳总结】【迁移应用】提示：多种多样的生物是生态系统的重要组成部分，是一个个独特的基因库。任何一个物种的灭绝都可能产生多米诺效应，使其他相关物种受到影响，进而威胁到生态系统的平衡与稳定。保护濒危的野生动物，保护生物多样性刻不容缓。当堂训练1.D 2.B 【解析】过程①表示去除细胞壁，获得的原生质体包括细胞膜、细胞质及细胞核，A正确；过程②诱导植物原生质体融合时，不能用灭活的病毒作为促融剂，B错误；由于无核荔枝具备荔枝A单倍体和荔枝B的遗传物质，所以无核荔枝可能具有荔枝A和荔枝B的优良性状，C正确；三倍体荔枝的培育过程中用到了植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术等，D正确。3.B 4.ABD 5.(1) 脱分化（或去分化） 再分化 切取一定大小的茎尖组织 茎尖组织含病毒极少，甚至无病毒(2) 高 高压蒸汽灭菌(3)液体项目植物体细胞杂交动物细胞融合原理  细胞融合前的处理方法 用 或 使细胞分散成单个细胞诱导细胞融合的方法电融合法、离心法 、聚乙二醇(PEG)融合法 、高Ca2+─高pH融合法PEG融合法 、电融合法 、灭活病毒诱导法细胞融合成功的标志 细胞核的融合主要用途获得完整的杂种植株主要用于制造单克隆抗体 意义 突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能比较项目试管猴克隆猴技术基础生殖方式发育起点核DNA来源后代性状遗传多样性技术手段目的原理植物组织培养植物体细胞杂交动物细胞培养动物细胞融合动物体细胞核移植项目植物体细胞杂交动物细胞融合原理细胞膜具有流动性、植物细胞的全能性细胞膜具有流动性细胞融合前的处理方法用果胶酶和纤维素酶去除细胞壁用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散成单个细胞诱导细胞融合的方法电融合法、离心法 、聚乙二醇(PEG)融合法 、高Ca2+─高pH融合法PEG融合法 、电融合法 、灭活病毒诱导法细胞融合成功的标志再生出细胞壁细胞核的融合主要用途获得完整的杂种植株主要用于制造单克隆抗体 意义打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种 突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能比较项目试管猴克隆猴技术基础体外受精、胚胎早期培养、胚胎移植动物细胞培养、动物体细胞核移植、胚胎移植生殖方式有性生殖无性繁殖发育起点受精卵重构胚核DNA来源亲本双方供核方后代性状双亲特点主要与供核方相同遗传多样性较高低