（北京专用）2020届高考生物一轮复习 专题27 克隆技术与胚胎工程教师用书（PDF，含解析）

专题２７克隆技术与胚胎工程真题多维细目表真题涉分考点植物细胞工程动物细胞工程胚胎工程题型难度设题情境试题结构素养要素２０１９北京ꎬ４６植物组织培养选择中原型情境的实验探究问题并列科学思维、科学探究２０１８北京ꎬ２９(４)２多能干细胞非选择中原型情境的基础判断问题并列科学思维、科学探究２０１６北京ꎬ３０６单克隆抗体非选择中原型情境的基础判断问题并列科学思维、科学探究２０１５北京ꎬ５６植物组织培养选择中原型情境的基础判断问题并列科学思维、科学探究２０１４北京ꎬ５６植物组织培养动物细胞培养选择易原型情境的基础判断问题并列科学思维、科学探究十年均分２.６考频常见考法命题规律与趋势０１考查内容１.高考对本专题的考查涉及植物细胞工程、动物细胞工程等知识ꎮ２.对植物细胞工程的考查多集中在植物组织培养的应用ꎬ对动物细胞工程的考查多集中在克隆动物培育、单克隆抗体的制备等知识ꎮ３.基因工程内容的考查多集中在基因表达载体的构建、相关的筛选、鉴定方法等知识ꎮ０２题型难度１.考查题型中选择题和非选择题均有ꎮ２.纵观近几年高考试题ꎬ高考对本专题的考查难度适中且基本稳定ꎬ对基础知识掌握的要求较高ꎮ０３关联考点１.本专题试题通常融合细胞工程、胚胎工程进行综合考查ꎬ也有以生物品种繁育、单克隆抗体制备为背景的单独考查ꎮ２.试题多以优良植物品种培育、特殊蛋白质制品的生产为背景ꎬ对植物组织培养、动物细胞培养过程及其所需条件进行考查ꎮ０４命题规律１.结合高考对能力考查的要求ꎬ克隆技术中的植物细胞工程可能仍是未来高考对本专题考查的重点ꎮ２.以动物体细胞核移植、单克隆抗体制备为背景的动物细胞培养也可能在高考中出现ꎮ０５核心素养试题通过良种繁育、蛋白质制品制备过程分析等形式ꎬ体现了对科学探究和科学素养的考查ꎮ０６备考建议１.熟记植物细胞工程、动物细胞工程相关的基本知识ꎮ总结解题方法ꎬ并能归类、活用、延伸ꎮ２.通过必要的题型训练ꎬ巩固基础知识、掌握解答本专题试题的方法ꎮ１４８　　５年高考３年模拟Ｂ版(教师用书)对应学生用书起始页码Ｐ２９３考点１植物细胞工程　　一、细胞工程的概念与理论基础１.细胞工程(１)操作水平:细胞水平或细胞器水平ꎮ(２)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ꎮ２.植物细胞的全能性(１)概念:具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞ꎬ都具有发育成完整生物体的潜能ꎮ(２)原理:细胞内含有本物种的全套遗传信息ꎮ(３)全能性表达的条件:具有完整的细胞结构ꎬ处于离体状态ꎬ提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件ꎮ(４)细胞全能性大小与细胞分化程度成反比ꎮ(５)全能性大小:①植物细胞:受精卵生殖细胞体细胞ꎮ②动物细胞:受精卵生殖细胞体细胞核(动物细胞全能性受限制ꎬ但细胞核具有全能性)ꎮ二、植物组织培养１.理论基础:植物细胞的全能性ꎮ２.操作流程离体的器官、组织或细胞ａ→Ａｂ→Ｂ发育→完整植株(１)离体的器官、组织或细胞常称为外植体ꎮ(２)ａ过程为脱分化ꎬｂ过程为再分化ꎬＡ表示愈伤组织ꎬＢ表示丛芽或胚状体ꎮ３.植物激素在植物组织培养中的作用生长素与细胞分裂素的比值作用效果比值高时促进根分化、抑制芽形成比值低时促进芽分化、抑制根形成比值适中促进愈伤组织形成　　三、植物体细胞杂交１.概念:将不同种的植物体细胞ꎬ在一定条件下融合成杂种细胞ꎬ并把杂种细胞培育成新的植物体的技术ꎮ２.原理:体细胞杂交利用了细胞膜的流动性ꎬ杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性ꎮ３.过程植物细胞Ａ、Ｂ　用纤维素酶和果胶酶处理ꎬ去掉细胞壁↓原生质体Ａ、Ｂ　　↓诱导融合物理法:离心、振动、电激化学法:ＰＥＧ作为诱导剂融合的原生质体　↓再生出细胞壁(融合完成的标志)杂种细胞脱分化→愈伤组织再分化→丛芽发育→杂种植株４.意义:克服不同种生物远缘杂交的不亲和性ꎮ四、植物细胞工程的实际应用１.植物繁殖的新途径(１)微型繁殖:用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术ꎮ特点①保持优良品种的遗传特性②高效快速地实现种苗的大量繁殖{(２)作物脱毒技术:是选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养ꎬ获得脱毒苗的技术ꎮ(３)人工种子:以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料ꎬ经过人工薄膜包装得到的种子ꎮ２.作物新品种的培育(１)单倍体育种实质:花药离体培养过程就是植物组织培养过程ꎮ流程:花药离体培养→单倍体幼苗秋水仙素诱导染色体数目加倍→纯合子ꎮ优点:后代不发生性状分离ꎬ都是纯合子ꎬ能够稳定遗传ꎬ明显缩短了育种年限ꎮ(２)突变体的利用:在植物组织培养过程中ꎬ由于培养细胞一直处于不断的分生状态ꎬ因此容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发生突变ꎮ从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体ꎬ进而培育成新品种ꎮ３.细胞产物的工厂化生产(１)细胞产物:蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等ꎮ(２)培养阶段:愈伤组织阶段ꎮ(３)技术基础:植物组织培养技术ꎮ考点２动物细胞工程　　一、动物细胞培养１.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ꎮ其中动物细胞培养是其他动物细胞工程技术的基础ꎮ２.动物细胞培养(１)过程动物组织剪碎胰蛋白酶处理→细胞悬浮液原代培养→细胞贴满瓶壁胰蛋白酶处理分瓶传代培养→１０~５０代细胞核型(遗传物质)改变继续传代培养→细胞获得不死性(２)培养条件①无菌、无毒:通常在培养液中添加一定量的抗生素ꎬ以防培养过程中的污染ꎮ此外ꎬ定期更换培养液ꎬ防止代谢产物积累对细胞自身造成危害ꎮ②营养:除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素外ꎬ通常还需加入血清、血浆等天然成分ꎮ③适宜温度和ｐＨ:对于大多数哺乳动物来说ꎬ适宜的温度为３６.５±０.５℃ꎻ对于多数细胞来说ꎬ适宜的ｐＨ为７.２~７.４ꎮ④气体环境:ＣＯ２和Ｏ２ꎮＯ２是细胞代谢所必需的ꎬＣＯ２的主要作用是维持培养液的ｐＨꎮ３.动物体细胞的克隆(１)过程:动物体细胞克隆包括动物细胞核移植和胚胎移植两个过程ꎮ(２)核移植的原理是动物细胞核具有全能性ꎮ􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题２７　克隆技术与胚胎工程１４９　　(３)核移植的分类:胚胎细胞核移植和体细胞核移植ꎮ(４)选用去核卵(母)细胞的原因:卵(母)细胞比较大ꎬ容易操作ꎻ卵(母)细胞细胞质多ꎬ营养丰富ꎬ含有促进核全能性表达的物质ꎮ(５)体细胞核移植技术存在的问题:克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等ꎮ４.动物细胞融合及单克隆抗体制备(１)动物细胞融合原理:细胞膜具有流动性ꎮ(２)动物细胞融合方法:物理法(离心、振动、电激)、化学法和生物法(灭活的病毒)ꎮ(３)动物细胞融合应用———制备单克隆抗体①单克隆抗体:由单一Ｂ细胞克隆产生的高度均一、仅针对某一特定抗原的抗体ꎮ通常用骨髓瘤细胞和免疫过的Ｂ淋巴细胞形成的杂交瘤细胞制备ꎮ②单克隆抗体的制备原理免疫原理:效应Ｂ淋巴细胞能产生特异性抗体用灭活病毒诱导动物细胞融合原理:利用病毒　　对宿主细胞的穿透性使效应Ｂ淋巴细胞与　　骨髓瘤细胞融合动物细胞培养技术:对杂交瘤细胞进行体内、　　体外培养ìîíïïïïïïï③单克隆抗体的特点:特异性强ꎬ灵敏度高ꎬ并可大量制备ꎮ　　(１)幼龄动物与老龄动物的组织细胞比较ꎬ分化程度低的与分化程度高的组织细胞比较ꎬ哪一种更易于培养?[提示]　细胞的衰老与动物机体的衰老有着密切的联系ꎬ细胞的增殖能力与供体的年龄有关ꎬ幼龄动物细胞增殖能力强ꎬ有丝分裂旺盛ꎬ老龄动物则相反ꎮ所以ꎬ一般来说幼龄动物的组织细胞比老年动物的组织细胞易于培养ꎮ同样ꎬ分化程度越低的组织细胞ꎬ其增殖能力越强ꎬ所以更容易培养ꎮ　　(２)动物细胞培养要经过脱分化的过程吗?为什么?[提示]　动物细胞的培养有各种用途ꎬ一般而言ꎬ动物细胞培养不需经过脱分化过程ꎮ因高度分化的动物细胞发育潜能变低ꎬ不易发育成完整个体ꎬ所以一般来说ꎬ动物细胞没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程ꎮ要想使培养的动物细胞定向分化ꎬ通常会定向诱导动物干细胞ꎬ使其分化成所需要的组织或器官ꎮ　　(３)为什么对动物细胞进行培养时ꎬ通常要添加血清?[提示]　血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等ꎬ其中蛋白质主要为白蛋白和球蛋白ꎮ氨基酸有多种ꎬ是细胞合成蛋白质的基本单位ꎬ其中有些氨基酸(如必需氨基酸)动物细胞本身不能合成ꎬ必须由培养液提供ꎮ血清含有激素(如胰岛素、生长激素等)及多种生长因子(如表皮生长因子、成纤维细胞生长因子、类胰岛素样生长因子等)ꎻ血清还含有多种未知的促细胞生长因子、促贴附因子及其他活性物质ꎬ能促进细胞的生长、增殖和贴附ꎮ因此ꎬ在细胞培养时ꎬ要保证细胞能够顺利生长和增殖ꎬ一般需添加体积分数为１０％~２０％的血清ꎮ考点３胚胎工程　　一、体内受精和早期胚胎发育１.精子与卵子的发生项目精子的发生卵子的发生场所睾丸曲细精管卵巢续表项目精子的发生卵子的发生时间从初情期开始从胚胎出现性别分化后变形需变形不需变形分裂均等分裂不均等分裂结果形成４个精子形成１个卵子和３个极体　　２.受精(１)精子获能:刚排出的精子ꎬ不能立即与卵子受精ꎬ必须在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化后ꎬ才能获得受精能力ꎮ(２)卵子的准备:卵子要在输卵管内进一步成熟ꎬ到ＭⅡ中期ꎬ才具备与精子受精的能力ꎮ(３)受精过程主要包括:精子穿过放射冠和透明带ꎬ进入卵细胞膜ꎬ原核形成和融合ꎮ３.早期胚胎发育过程　受精卵卵裂分裂方式:有丝分裂特点:细胞数目增多ꎬ但总体积不增加ꎬ或略有减小↓桑椹胚:该时期细胞属于全能细胞　　↓囊胚内细胞团:发育为胎儿的各种组织滋养层细胞:发育为胎膜和胎盘囊胚腔:内含液体ìîíïïïï　　↓原肠胚—出现了三个胚层和原肠腔二、体外受精与早期胚胎培养１.体外受精２.早期胚胎培养(１)培养液成分:无机盐、有机盐(两盐)ꎻ维生素、激素(两素)ꎻ氨基酸、核苷酸(两酸)ꎬ另外还有水、血清等ꎮ(２)胚胎去向:向受体移植或冷冻保存ꎮ三、胚胎移植、胚胎分割与胚胎干细胞培养１.胚胎移植(１)地位:胚胎工程其他技术的最后一道工序ꎮ(２)主要过程:􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋１５０　　５年高考３年模拟Ｂ版(教师用书)对供、受体的选择和处理选择:遗传性能和生产性能优秀的供体、有健康的体质和正常繁殖能力的受体处理:同期发情处理和对供体母畜进行超数排卵处理ìîíïïïï配种或进行人工授精对胚胎的收集、检查、处理　　↓收集:冲卵检查:对胚胎进行质量检查ꎬ这时胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段处理:直接向受体移植或放入－１９６℃的液氮中保存ìîíïïïïïï胚胎移植—方法:手术法和非手术法　　↓胚胎移植后的检查—检查受体母牛是否妊娠↓↓(３)意义:充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能ꎮ２.胚胎分割(１)材料:发育良好ꎬ形态正常的桑椹胚或囊胚ꎮ(２)实质:胚胎分割可增加动物后代数目ꎬ其实质是动物的无性繁殖或克隆ꎮ(３)注意:对囊胚分割时ꎬ注意将内细胞团均等分割ꎬ否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育ꎮ３.胚胎干细胞(ＥＳ或ＥＫ细胞)(１)来源:早期胚胎或原始性腺ꎮ(２)特点:形态上ꎬ体积小、核大、核仁明显ꎻ功能上ꎬ具有发育的全能性ꎻ体外培养条件下可以增殖而不分化ꎮ(３)培养过程受精卵早期胚胎→并转入培养皿中分离内细胞团→胚胎干细胞加饲养层　→分裂不加饲养层　→分化四、生物技术的安全性、伦理问题１.转基因生物的安全性(１)转基因生物存在安全性问题的原因①目前对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调控机制等都了解得相当有限ꎮ②目的基因往往是异种生物的基因ꎮ③外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的ꎮ(２)对转基因生物安全性的争论:在食物安全、生物安全、环境安全三个方面存在激烈的争论ꎮ(３)理性对待转基因技术:趋