(金版方案)2019高考生物二輪練習“學案”資料：第43講細胞工程

返回學案43細胞工程（一）1.細胞工程的概念（1）原理和方法：細胞生物學和

。（2）操作水平：

或細胞器水平。（3）工程目的：按照人們的意愿來改變

或

。（4）種類：

和

。2.植物細胞工程的原理是

，即具有某種生物全部

的任何一個細胞，都具有發(fā)育成

的潛能。全能性表達的條件是具有完整的細胞結(jié)構(gòu)，處于

狀態(tài)，提供一定的

、

和其他適宜的外界條件。3.植物組織培養(yǎng)技術的過程：高度

的器官、組織或細胞

愈傷組織幼根和芽→完整植株。再分化分子生物學細胞水平細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)獲得細胞產(chǎn)品植物細胞工程動物細胞工程植物細胞具有全能性遺傳信息完整個體離體營養(yǎng)激素分化脫分化4.據(jù)圖填空（1）①過程為去除

，獲得具有活力的原生質(zhì)體，常用方法是酶解法，所用到的酶是

。（2）②過程是

的融合。人工誘導融合的方法基本分為兩大類——物理法和化學法。物理法包括

、振動、電激等；化學法一般用

作為誘導劑誘導細胞融合。（3）③過程是原生質(zhì)體融合后再生出

，這是原生質(zhì)體融合成功的標志。在此過程中原生質(zhì)體內(nèi)活躍的細胞器是

。植物細胞壁纖維素酶和果膠酶原生質(zhì)體離心聚乙二醇（PEG）細胞壁高爾基體考點1植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交的比較＊考點精講＊名稱植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交原理細胞的全能性細胞膜具有一定的流動性和細胞的全能性過程名稱植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交選材選取根尖、莖尖、形成層部位，最容易誘導脫分化不同植物細胞融合后形成的雜種細胞技術操作脫分化、再分化等除脫分化、再分化外，還要用酶解法去除細胞壁，用一定方法誘導細胞融合關系植物組織培養(yǎng)是植物體細胞雜交的基礎，植物體細胞雜交所用的技術更復雜說明：（1）不同細胞的全能性不同，具體表現(xiàn)為受精卵﹥生殖細胞﹥體細胞，離體細胞的全能性表達與分化程度呈負相關，但生殖細胞除外。（2）脫分化形成愈傷組織的過程中不需要光，再分化過程需要光，因為愈傷組織利用有機營養(yǎng)成分，而試管苗需要進行光合作用合成有機物。（3）植物體細胞雜交過程中，用酶解法去除細胞壁時所用的酶是纖維素酶和果膠酶；人工誘導原生質(zhì)體融合的方法有離心、振動、電激（物理法）和用聚乙二醇處理（化學法）。＊典例剖析＊【例1】科學家把天竺葵的原生質(zhì)體和香茅草的原生質(zhì)體進行誘導融合，培育出的驅(qū)蚊草含有一種能驅(qū)蚊且對人體無害的香茅醛。下列關于驅(qū)蚊草培育的敘述，錯誤的是（）

A.驅(qū)蚊草的培育屬于細胞工程育種，其優(yōu)點是能克服遠緣雜交不親和的障礙

B.驅(qū)蚊草培育過程要用到纖維素酶、果膠酶、PEG等試劑或離心、振蕩、電激等方法

C.驅(qū)蚊草的培育過程是植物體細胞雜交，不同于植物組織培養(yǎng)，無愈傷組織和試管苗形成

D.驅(qū)蚊草不能通過天竺葵和香茅草雜交而獲得是因為不同物種間存在生殖隔離解析：植物體細胞雜交獲得雜種植株的優(yōu)點是克服遠緣雜交不親和的障礙。具體的方法是，先進行植物體細胞雜交，再對融合后的細胞進行組織培養(yǎng)。C【知識鏈接】（1）植物體細胞雜交的終點是培育成雜種植株，而不是形成雜種細胞就結(jié)束。雜種植株具備兩種植株的遺傳特征，原因是雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì)。（2）體細胞雜交即兩個細胞融合成一個細胞，不管染色體、基因組還是染色體組都采用直接相加的方法。若一個植物細胞含有2N條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb，另一個植物細胞含有2M條染色體，2個染色體組，基因型為ccDd，則新植株應為四倍體，其體細胞中染色體為2N+2M，基因型為AabbccDd。（3）用植物體細胞雜交培育新品種的過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞不遵循孟德爾的遺傳定律。只有有性生殖進行減數(shù)分裂的過程中才符合遺傳定律，而植物體細胞雜交沒有此過程。＊對應訓練＊1.如圖是兩種二倍體植物細胞（甲、乙）融合并培育新植株的過程，下列有關分析正確的是（）A.過程①需要將植物組織置于含有纖維素酶和果膠酶的溶液中，且溶液中的滲透壓應大于細胞液滲透壓B.過程②要用聚乙二醇等方法誘導原生質(zhì)體融合，主要依據(jù)是細胞膜具有選擇透過性C.過程④⑤⑥需要根據(jù)生長發(fā)育進程更換不同的培養(yǎng)基D.最終得到的植株相對于甲、乙而言發(fā)生了染色體數(shù)目變異，不具有可育性解析：過程①需要將植物組織置于含有纖維素酶和果膠酶的溶液中，且溶液中的滲透壓應等于細胞液滲透壓，使細胞維持正常形態(tài)；誘導原生質(zhì)體融合的主要依據(jù)是細胞膜具有流動性；過程④⑤⑥需要根據(jù)生長發(fā)育進程更換不同的培養(yǎng)基，誘導生芽、生根；最終得到的植株相對于甲、乙而言發(fā)生了染色體數(shù)目變異，由于存在同源染色體，具有可育性。答案：C考點2植物細胞工程的實際應用＊考點精講＊1.植物繁殖的新途徑（1）微型繁殖微型繁殖就是用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術，也叫快速繁殖技術。繁殖過程中的分裂方式是有絲分裂，親、子代細胞內(nèi)DNA不變，所以能夠保證親、子代遺傳特性不變。（2）作物脫毒①解決的問題：無性繁殖的作物，感染的病毒在體內(nèi)逐年積累，產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差。②解決方法：切取一定大小的莖尖進行組織培養(yǎng)，再生的植株就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗。③理論基礎：植物分生區(qū)附近病毒極少，甚至無病毒。④成果：采用莖尖組織培養(yǎng)技術，已獲得脫毒的馬鈴薯、草莓、甘薯、菠蘿和香蕉等。（3）人工種子①獲取方法：以植物組織培養(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（如圖所示）。②解決的問題：一些植物繁殖周期長，數(shù)年后才能結(jié)出種子；有些作物優(yōu)良雜種的后代因發(fā)生性狀分離而喪失其優(yōu)良特性；常規(guī)種子的生產(chǎn)受季節(jié)、氣候和地域的限制，并且占用大量的土地。2.單倍體育種和突變體利用的比較項目原理優(yōu)點成果單倍體育種染色體變異明顯縮短育種年限單育Ⅰ號煙草品種，Ⅱ號水稻和京花1號小麥品種等突變體利用基因突變產(chǎn)生新基因，大幅度改良某些性狀抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的野生煙草等3.細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)用人工培養(yǎng)的愈傷組織提取細胞中的某種成分，如紫草素、香料等。說明：（1）利用植物組織培養(yǎng)制造人工種子時，需要將外植體培養(yǎng)到胚狀體階段，人工種子發(fā)育初期需要的營養(yǎng)物質(zhì)由人工胚乳提供。（2）利用植物組織培養(yǎng)生產(chǎn)細胞產(chǎn)物時，有時只需將外植體培養(yǎng)到愈傷組織，從愈傷組織中獲得產(chǎn)物。＊典例剖析＊【例2】植物組織培養(yǎng)的過程可以歸納為：①②③④,下列敘述錯誤的是（）

A.②→③的再分化過程中，當細胞分裂素與生長素的濃度比值較低時，有利于根的生長

B.植物組織培養(yǎng)所依據(jù)的原理是植物細胞的全能性

C.③→④過程是植物的營養(yǎng)生長和生殖生長階段

D.③包裹上人造種皮可獲得人工種子脫分化再分化解析：③→④為幼苗長成植株的過程，為營養(yǎng)生長。C【知識鏈接】（1）植物激素：影響脫分化、再分化的重要因素。細胞分裂素與生長素共同使用時，能強力地促進愈傷組織的形成，兩者不同濃度的配比在再分化過程中分別對誘導根或芽的產(chǎn)生起關鍵作用。當細胞分裂素與生長素的濃度比高時，有利于芽的產(chǎn)生；濃度比低時，有利于根的產(chǎn)生。（2）光照：對于植物組織培養(yǎng)來說，光照條件非常重要，包括光照強度、時間和波長。但在愈傷組織的誘導階段往往要暗培養(yǎng)，而在再分化的過程中一定要有光照。愈傷組織誘導階段的暗培養(yǎng)有利于細胞脫分化產(chǎn)生愈傷組織，如果在光照條件下容易分化產(chǎn)生維管等組織，則不利于產(chǎn)生大量的愈傷組織。（3）無菌：如果在培養(yǎng)基上有細菌等微生物存在，它們比植物細胞具有更強的新陳代謝能力，比植物細胞生長繁殖的更快，而且它們會產(chǎn)生毒素，使培養(yǎng)基上的植物細胞死亡。因此，培養(yǎng)過程中要求消毒、滅菌，并且要求無菌操作。（4）生物體細胞不能表達全能性的原因：植物體細胞內(nèi)的基因選擇性表達。＊對應訓練＊2.下列屬于植物的微型繁殖技術的是（）

A.蘭花的芽尖組織培育成蘭花幼苗

B.水稻種子萌發(fā)并長成新個體

C.扦插的葡萄枝條長成新個體

D.柳樹芽發(fā)育成枝條解析：題中B、D項所述內(nèi)容為植物的個體發(fā)育，C項屬于生物的營養(yǎng)繁殖。A1.如圖是人工種子的結(jié)構(gòu)簡圖，對其敘述不正確的是（）

A.人工種子的胚乳中含有胚狀體發(fā)育所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，還可以添加植物激素

B.人工種子可以工業(yè)化生產(chǎn)，播種人工種子可節(jié)省大量的糧食

C.人工種子克服了有些作物品種繁殖能力差、結(jié)籽困難或發(fā)芽率低等問題

D.人工種子的胚狀體還未分化出胚芽、胚軸和胚根等結(jié)構(gòu)解析：人工種子是以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)人工薄膜包裝得到的種子。因此，人工種子的胚狀體已經(jīng)分化出胚芽、胚軸、胚根等結(jié)構(gòu)。D2.將基因型為Aa的植株的花粉和基因型為Bb的植株的花粉，除去細胞壁后，進行原生質(zhì)體融合，可以得到多少種基因型不同的細胞（僅考慮兩個細胞的融合）（）

A.6種B.8種C.10種D.12種解析：將基因型為Aa的植株的花粉和基因型為Bb的植株的花粉，除去細胞壁后，進行原生質(zhì)體融合，會有三種形式的融合，得到8種基因型的細胞。B3.據(jù)圖所示植物體細胞雜交技術流程回答相關問題：（1）若運用傳統(tǒng)有性雜交（即用番茄、馬鈴薯雜交），能否得到雜種植株？

，為什么？

。（2）在利用雜種細胞培育雜種植株的過程中，運用的技術手段是

，依據(jù)的原理是

。其中，過程②稱為

技術，與過程③密切相關的具有單層膜結(jié)構(gòu)的細胞器為

，過程④相當于

，⑤過程涉及的分裂方式為

。（3）已知番茄、馬鈴薯分別為二倍體、四倍體，則“番茄—

馬鈴薯”屬于

倍體植株。（4）隨“神六”太空旅行的種苗中，最受關注的是柴油樹試管苗。柴油樹種子含有的柴油是植物細胞的代謝產(chǎn)物，可用植物組織培養(yǎng)實現(xiàn)柴油的工業(yè)化生產(chǎn)。若利用此技術，將柴油樹細胞培養(yǎng)到過程

（填字母編號）即可。答案：（1）不能不同物種的植物存在生殖隔離（2）植物組織培養(yǎng)植物細胞的全能性原生質(zhì)體融合