高考生物三轮复习回归教材：选择性必修3之细胞工程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。
植物细胞工程：植物组织培养、植物体细胞杂交动物细胞工程：动物细胞培养、动物细胞融合、动物细胞核移植第1节植物细胞工程一、植物组织培养（一）原理1、细胞的全能性：①定义：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。
②在植物体内，细胞只能表现出分化现象，不能表现出全能性。
③细胞分化的根本原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。
④细胞表现出全能性的根本原因：细胞中含有一种生物的全部遗传物质。
2、植物激素的调节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。
将愈伤组织接种到含有特定激素的培养基上，就可以诱导其再分化成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株。
（二）过程1、植物组织培养的一般的过程离体的植物器官、组织、细胞脱分化（失去其特有的结构和功能、转变成未分化的细胞的过程）再分化（先诱导生芽；再诱导生根）试管苗移栽植株2、菊花的组织培养过程菊花的幼茎段（外植体）：消毒（①流水冲洗②酒精消毒（30s）③无菌水冲洗④次氯酸钠溶液（30min）⑤无菌水冲洗）、切段、接种（不要倒插，形态学上端在上）、封瓶口脱分化（脱分化培养基；18~22℃；避光）再分化（先诱导生芽；再诱导生根）；每日适当时间和强度的光照植株二、植物体细胞杂交（一）原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性（二）过程制备原生质体（纤维素酶和果胶酶）、诱导原生质体融合（物理法：电融合法、离心法；化学法：聚乙二醇（PEG）融合法高Ca2+-高pH融合法）、再生出细胞壁、把杂种细胞培育成杂种植物、选择与移栽（三）意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种三、植物细胞工程的应用（一）植物繁殖的新途径1、快速繁殖：又叫微型繁殖技术。
①高效、快速地实现种苗的大量繁殖，②保持优良品种的遗传特性2、作物脱毒原理：植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒（二）作物新品种的培育1、单倍体育种做法：花药离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗使染色体数加倍优点：①极大地缩短了育种的年限。
②由于大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现，因此它也是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
2、突变体的利用对组织培养细胞进行诱变处理，从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
（三）细胞产物的工厂化生产初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，因此在整个生命过程中它一直进行着。
初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。
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。
次生代谢物是一类小分子有机化合物(如酚类、萜类和含氮化合物等），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。
例如：紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物，具有高抗癌活性，现在已被广泛用于乳腺癌等癌症的治疗。
第2节动物细胞工程一、动物细胞培养1.概念：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2.条件营养：细胞在体外培养时，培养基中应含有细胞所需要的各种营养物质。
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，称为合成培养基。
由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，因此在使用合成培养基时，通常需要加入血清等一些天然成分。
培养动物细胞一般使用液体培养基，也称为培养液。
无菌、无毒的环境：无菌：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。
无毒：还需要定期更换培养液，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。
温度、pH和渗透压：哺乳动物细胞培养：36.5±0.5℃为宜。
多数动物细胞生存的适宜pH为7.2~7.4。
渗透压也是动物细胞培养过程中需要考虑的一个重要环境参数。
气体环境：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。
（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）3.过程动物组织用机械方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理细胞悬液CO2培养箱，初次培养原代培养用胰蛋白酶处理后，分瓶培养传代培养细胞贴壁：多数细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，因此，贴附在培养瓶的瓶壁上（另一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖）接触抑制：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①多数细胞有细胞贴壁现象，少数能悬浮在培养液中生长②正常细胞都会停止分裂：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③细胞的收集：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。
将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养二、干细胞培养及其应用1、干细胞概念：在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。
有自我更新能力及分化潜能。
存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。
①胚胎干细胞（简称ES细胞）：存在于早期胚胎中，具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能（图2-13)。
自1981年科学家首次分离得到小鼠的ES 细胞后，目前科学家已经分离了兔、牛、猴和人等的ES细胞，并证明了ES细胞可以在体外分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等细胞。
②成体干细胞：成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞，包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞等。
一般认为，成体干细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力。
造血干细胞是发现最早、研究最多、应用也最为成熟的一类成体干细胞，主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中。
2、干细胞的应用①例如，将正常的造血干细胞移植到病人体内，恢复病人的造血和免疫功能，已成为治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病的一种重要手段；②神经干细胞在治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病等）方面有重要的应用价值。
③诱导多能干细胞，简称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。
优点：a、无须破坏胚胎，不涉及伦理问题；b、iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。
三、动物细胞融合技术1、定义：动物细胞融合技术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。
2、原理与方法：①原理：细胞膜的流动性（与植物原生质体融合的基本原理相同）②方法：PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。
灭活：是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但并不破坏它们的抗原结构。
灭活病毒诱导细胞融合的原理是：病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。
3、意义：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。
为制造单克隆抗体开辟了新途径。
四、单克隆抗体及其应用1、血清抗体：早期人们为了获得抗体，就向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需抗体。
用这种方法制备的抗体不仅产量低、纯度低，而且特异性差。
2、单克隆抗体（1）原理：①每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体；②骨髓瘤细胞能在体外大量增殖。
（2）过程：免疫小鼠（注射特定的抗原）培养骨髓瘤细胞脾脏中得到多种B淋巴细胞骨髓瘤细胞诱导融合多种杂交细胞用特定的选择培养基进行筛选（在该培养基上，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。
）杂交瘤细胞（特点：既能迅速大量增殖，又能产生抗体）克隆化培养和抗体检测，经多次筛选足够数量的既能大量增殖又能分泌所需抗体的杂交瘤细胞体外培养：从培养液中提取单克隆抗体体内培养：注射到小鼠腹腔内，从小鼠的腹水中提取单克隆抗体（3）单克隆抗体的特点：特异性强、灵敏度高、能大量制备（4）应用：诊断试剂；检测试剂五、动物体细胞核移植技术和克隆动物1、核移植概念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，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。
哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（更容易）和体细胞核移植。
2、核移植过程（以克隆高产奶牛为例）：在没有穿透卵母细胞透明带DNA注入去核的卵母细胞供体用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等）激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程用核移植或胚胎分割等无性繁殖的方法繁育的动物叫做克隆动物。
第3节胚胎工程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。
技术手段：体外受精、胚胎移植、胚胎分割应用：大量繁殖优良家畜品种一、胚胎工程的理论基础1、受精的概念：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，哺乳动物的受精在输卵管内完成。
2、受精的过程：（1）受精前的准备阶段精子获能：刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，这一生理现象称为“精子获能”。
使精子获能的方法有直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。
获能液的成分因动物种类不同而有所差异，常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。
卵子的准备：①动物排出的卵子成熟程度不同: 初级卵母细胞，如马、犬等；次级卵母细胞，如猪、羊等②排出的卵子要在输卵管内进一步成熟，到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。
（排卵后2～3h）（2）受精阶段①获能后的精子与卵子相遇时，首先它释放出多种酶，以溶解卵细胞膜外的一些结构，同时借助自身的运动接触卵细胞膜。
②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。
