高中生物選修3細(xì)胞工程學(xué)案

化專題二細(xì)胞工程化2植細(xì)胞工程【學(xué)習(xí)目標(biāo)】、描述植物組織培養(yǎng)的原理和過程。、簡述植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。、嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)?！局仉y點(diǎn)】、描述植物組織培養(yǎng)的原理和過程。、簡述植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。學(xué)致一、細(xì)胞工程．概念：應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的理和方法，通過細(xì)胞水或細(xì)器水上的操作按照人的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺物質(zhì)或得

細(xì)胞產(chǎn)品

的一門綜合科學(xué)技術(shù)。．分類：根據(jù)操作對象不同，可分為植物細(xì)胞工程、動細(xì)胞工程。二、植物細(xì)胞的全能性．概念：高度分化的細(xì)，仍然具有發(fā)育成完生物體的能。．細(xì)胞具有全能性的原因：細(xì)胞內(nèi)含有本物種的全遺傳信息。．在理論上，生物的任何一個細(xì)胞都具有發(fā)育成完整植株的能，但在生的生長發(fā)育過程中，細(xì)胞并不表現(xiàn)出全性性而是分成各種組和器官。這是因?yàn)樵谔囟ǖ臅r(shí)和空間條件下，細(xì)胞中的基因會選性地表達(dá)出各種蛋質(zhì)，從而構(gòu)成生物體的不同組織和器官4．細(xì)胞全能性大小比較填﹥或﹤)受精卵﹥___殖細(xì)______體細(xì)胞植物細(xì)胞的體細(xì)___動物細(xì)胞的體細(xì)胞胚胎干細(xì)胞﹥其干細(xì)胞﹥體細(xì)胞三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)．原理：植物細(xì)胞具有．過程

全能性

。離體植物的

器官、組織或細(xì)胞

愈傷

組織

幼根和芽或胚狀體

完整植株。．細(xì)胞脫分化：已

分化

的細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的

結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過程。．植物組織培養(yǎng)：在

無菌

和

人工控制

的條件下，將

離體

的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生

愈傷組織

、叢芽，最終形成完整植株。思考：合作探究離的器官、組織或細(xì)胞如果不進(jìn)行脫分化處理，能否培養(yǎng)成完整的植物體？為么？不能，當(dāng)已分化的植物器官、組織或細(xì)胞脫離母體后，在一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素等外界條件作下分化形成愈傷組織（一種相對沒有分化的細(xì)胞團(tuán)），繼而在植物激素等誘導(dǎo)下發(fā)生再分化，才能表達(dá)出全能。發(fā)育成完整植株。離體的器官、組織或細(xì)胞如果不進(jìn)行脫分化處理將衰老凋亡。植組織培養(yǎng)需要在什么條件下進(jìn)行？無菌，離體，營養(yǎng)，激素，適宜培養(yǎng)條件植組織培養(yǎng)所用培養(yǎng)基成分包含的激素種類應(yīng)該有哪些？它們的作用是什么？生長素，脫分化、愈傷組織分化出根；細(xì)胞分裂素，脫分化、愈傷組織分化出芽

在織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，為什么切取胡蘿卜根的形成層，其他部分也能培養(yǎng)成小植株嗎？形成層細(xì)胞全能性較高。其他部分也能培養(yǎng)成植株，只是較困難。為什么脫分化形成愈傷組織時(shí)不需要光，而在由愈傷組織再分化成試管苗時(shí)需要光照呢？對于植物組織培養(yǎng)來說光照條非常重要括光照強(qiáng)度間和波長但在愈傷組織的誘導(dǎo)階往往要暗培養(yǎng)，而在分化再生的過程中一定要有光照。愈傷組織誘導(dǎo)階段的暗培養(yǎng)有利于細(xì)胞的脫分化產(chǎn)生愈傷織，如果在光照條件下容易分化產(chǎn)生維管等組織，不利于產(chǎn)生大量的愈傷組織。<植物組織培養(yǎng)過程中注意的問>(1)該過程從繁殖方式上應(yīng)為無性繁殖，細(xì)胞分裂方式為有絲分裂，包脫分化和再分化兩個階段。(2)愈傷組織是脫分化、高度液泡化的細(xì)胞，故細(xì)胞內(nèi)無葉綠體，不能行光合作用，只能以現(xiàn)成有機(jī)物來提供物質(zhì)和能量；其代謝方式為異養(yǎng)、需氧；有細(xì)胞壁，有大液泡，故仍可進(jìn)行質(zhì)壁分離；該過程進(jìn)行絲分裂，故愈傷組織應(yīng)是具有細(xì)胞周期的細(xì)胞；愈傷組織為脫分化后形成的細(xì)胞，故應(yīng)視為無分化的細(xì)同受精卵一樣，未分化。四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)．概念：不同種植物的

體細(xì)胞

，在一定條件下融合成

雜種細(xì)胞

，并把雜種細(xì)胞培育成新的

植物體的術(shù)。．過程酶解法：纖維素酶，果膠酶再生細(xì)胞壁

物理法：離心、振動、電激等化學(xué)法：聚乙二醇植物組織培養(yǎng)3．原理：植物細(xì)胞融合依據(jù)的理：細(xì)胞膜的流動性；形成雜種植物依據(jù)的原理：細(xì)胞的全能性。植物體胞雜交技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交的障礙。思考：原生體、原生質(zhì)層和原生質(zhì)有什么不同？原生質(zhì)體指脫去細(xì)胞壁的植物。原生質(zhì)層成植細(xì)胞的細(xì)胞膜、液泡膜和兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。

原生質(zhì)

．．．．．．．．．．是細(xì)胞內(nèi)生命物質(zhì)的總．．．．．．．．．．如果只慮兩兩融合，會得到幾種融合的細(xì)胞？是否存在未融合的細(xì)胞？下一步該如何種處理？3種存在未融合細(xì)胞。下一步進(jìn)行雜種細(xì)胞的篩選及體細(xì)胞雜種的鑒定番是二倍體，馬鈴薯是四倍體，則植物體細(xì)胞雜交獲得的雜種植株番茄－馬鈴薯為幾倍體？異源六倍體為什么番馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？基因選擇性表達(dá)學(xué)致1．不能于人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體合的方法是（）A振動B電刺激CPEG

D．重壓2．要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)完整植株，不需要

（）A具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞C．入外源基因

B離體狀態(tài)．一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素3．與傳統(tǒng)的有性雜交法相比，物體細(xì)胞雜交的最大優(yōu)點(diǎn)是（）A可使兩個親本的優(yōu)良性狀組合到一起．可以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙C．以培育出高產(chǎn)性狀明顯的新品種

D．以低生成成本，提高接濟(jì)效益4．植物體細(xì)胞雜交的過程實(shí)質(zhì)（）A細(xì)胞質(zhì)融合的過程C．胞膜融合的過程

B．細(xì)胞核融合的過程D．胞生質(zhì)體融合的過程5．通過植物體細(xì)胞雜交，獲得個雜種植株需要的步驟是（）A分離原生質(zhì)體→誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合→組織培養(yǎng)→得到雜種植物B分離原生質(zhì)體→原生質(zhì)體直接融合→組織培養(yǎng)→雜種植株C．取細(xì)胞→原生質(zhì)體融合→組織培養(yǎng)→雜種植株D．取胞→原生質(zhì)體直接融合→組織培養(yǎng)→雜種植株．高度分化的植物細(xì)胞、組織和器官進(jìn)行組織培養(yǎng)可以形愈傷組織，下列敘述錯誤的是（）A該愈傷組織是細(xì)胞經(jīng)過脫分化和分裂形成的B．該愈傷組織的細(xì)胞沒有全能性C．愈傷組織是由排列疏松的薄壁細(xì)胞組成D．愈組織可以形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)．以下不能說明細(xì)胞具有全能性的實(shí)驗(yàn)是（）A胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培育出植株B．紫色糯性玉米種子培育出植株C．入抗蟲基因的棉花細(xì)胞培育出植株D．茄馬鈴薯體細(xì)胞雜交后培育出植株．植物組織培養(yǎng)過程中的脫分化是指（）A植物體的分生組織通過細(xì)胞分裂產(chǎn)生新細(xì)胞B未成熟的種子經(jīng)過長期培養(yǎng)，培養(yǎng)出幼苗的過程C．物的器官、組織或細(xì)胞，通過離體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織的過程D．植的枝芽培育成一株新植物的過程．在脫分化形成愈傷組織的過程中，下列各項(xiàng)為必條件的是（）A培養(yǎng)基需要消毒滅菌C．予充足的光照

B給予適宜的溫度D．予宜的養(yǎng)料和激素．植物體細(xì)胞雜交的過程是（）A用酶解法去掉細(xì)胞壁，分離出有活力的原生質(zhì)體

．．B以人工誘導(dǎo)法使兩個不同植物的原生質(zhì)體融合．．C．植物組織培養(yǎng)法培養(yǎng)融合的原生質(zhì)體得到雜種植株D．過上三者完成．科學(xué)家把天竺葵和香茅草進(jìn)行體細(xì)胞雜交，培育出的驅(qū)蚊草含有香醛，能散發(fā)出一種特殊的氣味，達(dá)到驅(qū)蚊且對人體無害的效果。下列關(guān)于驅(qū)蚊草培育的敘述中，錯誤的是（）A驅(qū)蚊草的培育屬于細(xì)胞工程育種，其優(yōu)點(diǎn)是能克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙。B驅(qū)蚊草培育過程要用纖維素酶、果膠酶PEG試劑。C．育過程中形成的愈傷組織，其代謝方式是自養(yǎng)需氧。D．由種細(xì)胞形成雜種植株的過程中，包含了有絲分裂和細(xì)胞分化?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】列植物細(xì)胞過的實(shí)際應(yīng)用【重難點(diǎn)】植物細(xì)胞過程應(yīng)用的實(shí)例作物脫毒培養(yǎng)和人工種子的培育知梳一、植物繁殖的新途徑微型繁

植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用（1微型繁殖技術(shù)：用于

快速繁殖

優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)

技術(shù)。（2特點(diǎn)：保持優(yōu)良品種的

遺傳特性

。高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗

大量繁殖

。（3實(shí)例：世紀(jì)年代，荷蘭的科學(xué)家就成功地實(shí)現(xiàn)了利用作物脫

組織培養(yǎng)技術(shù)來培育蘭花。（1材料：植物的

分生區(qū)

（如莖

）。分生區(qū)附近的病毒極少，甚至

無病毒

。（2脫毒苗：切取人工種

一定大小的莖尖

進(jìn)行組織培養(yǎng)獲得的。（1概念：一植物組織培養(yǎng)得到的

胚狀體

、

不定芽

、頂芽和

腋芽

等為材料，經(jīng)過人工

薄膜包裝得到的種子。（2特點(diǎn)：后代無

性狀分離

。不受

季節(jié)

、氣

和地

限制。二、作為新品種的培育單倍體種（1）方法：

花藥

離體培養(yǎng)

單倍體植株

染色體倍

純合子植株。（2優(yōu)點(diǎn)：后代是純合子，能

穩(wěn)定遺傳

。顯短了

育種年限

。突變體利用（1產(chǎn)生原因：在植物的組織培養(yǎng)過程中，易受

培養(yǎng)條件

和

外界壓力

．．．．．．．（如射線．．．．．．．

、

化學(xué)物質(zhì)

等）的影響而

產(chǎn)生突變

。（2利用：篩選出對人們有用的

突變體

，進(jìn)而培育成

新品種

。三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)種類：技術(shù)：物

蛋白質(zhì)組織培養(yǎng)

、脂肪、糖類、技術(shù)。

藥物

、香料、生物堿等。實(shí)例：我國利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)實(shí)了大量生產(chǎn)

人參皂甙干粉

；另外，三七、紫草和銀杏的

細(xì)胞產(chǎn)物也都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)。注意：獲取細(xì)胞產(chǎn)品的時(shí)期應(yīng)為脫分化之后再分化之前的愈傷組織；制作人工種子需再分化后形成的胚狀體階段。生物育方法比較技術(shù)誘變育種雜交育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種細(xì)胞工程育種

原理基因突變基因重組染色體變異染色體變異基因重組細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)原理、基因突變

優(yōu)點(diǎn)提高生物變異的頻率，使后代變異頻率較快穩(wěn)定；可大幅度改良某些性狀，縮短育種進(jìn)程使位于不同個體的優(yōu)良性狀，集中于一個個體獲得個體均為純種，明顯縮短育種年限器官大，提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分打破物種界限，定向改造生物遺傳性狀植體細(xì)胞雜交可以克服遠(yuǎn)緣交不親和的障礙；擴(kuò)大了用于雜交的親本組合范圍向變生物遺傳性狀細(xì)誘變育種，同前述誘變育種。

缺點(diǎn)盲目性大，需大量處理供試材料周期長，難以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙技術(shù)復(fù)雜，須與雜交育種配合、且需利用細(xì)胞工程參與適用于植物，動物方面難以實(shí)現(xiàn)存在技術(shù)上、安全上、倫理道德上的問題遠(yuǎn)雜種不能按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀體細(xì)胞誘變育種同誘變育種學(xué)致．甘薯種植多年后易積累病毒而導(dǎo)致品種退化，目前生產(chǎn)上采用莖尖分生組織離體養(yǎng)的方法快速繁殖脫毒的種苗，以保證該品種和產(chǎn)量水平。這種通過分組織離體培養(yǎng)獲得種苗的過程不涉及細(xì)胞的（）A有絲分裂

B分化

C．?dāng)?shù)分裂

D．能．參皂苷粉是人參中重要的藥用分，以前只能通過從人參中提取，產(chǎn)量極低，因而價(jià)格較貴目前，可以通過下列哪項(xiàng)技術(shù)迅速大量獲?。ǎ〢基因工程

B．物組織培養(yǎng)

C．物體細(xì)胞雜交

．發(fā)酵工程．胚狀體是在植物組織培養(yǎng)的哪一階段上獲得的（）A愈傷組織

B再分化

．形成完整植株

D．離組織．下列哪一項(xiàng)不植物繁殖的新途徑（）A微型繁殖

B作物脫毒C．雙受精

D．人工種子．鈴薯利用塊莖進(jìn)行無性繁殖，植的世代多了以后往往會感染病毒而減產(chǎn)，為此農(nóng)戶都希望到無病毒的幼苗進(jìn)行種植。獲得無病毒幼苗的最佳辦法（）A選擇優(yōu)良品種進(jìn)行雜交C．有莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)

B．行遠(yuǎn)緣植物體細(xì)胞雜交D．工導(dǎo)基因突變．如下圖是人工種子的結(jié)構(gòu)簡圖，對其敘述不正的（）

A人工種子胚乳中含有胚狀體發(fā)育所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，還可添加農(nóng)藥和植物激素B人工種子可以工業(yè)化生產(chǎn)，播種人工種子可節(jié)省大量糧食C．工種子克服了有些作物品種繁殖能力差