生物學案：第章第節(jié)植物細胞工程

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精第二節(jié)植物細胞工程學習目標重難點1。簡述細胞全能性的概念。2．能說出植物組織培養(yǎng)的過程和方法。3．能記住植物體細胞雜交技術。重點:1．能解決植物組織培養(yǎng)過程中的問題。2．能分析出植物體細胞雜交培育新品種過程中涉及的植物細胞工程的問題。難點：能區(qū)分出植物全能性、脫分化、再分化、原生質體的概念。一、植物組織培養(yǎng)1．細胞全能性（1）概念：細胞都具有發(fā)育成為完整新個體的____.（2）原因：雖然生物體的細胞在形態(tài)、結構和功能上存在很大的差別,但是幾乎每一個細胞內(nèi)都含有該物種的____________,具有發(fā)育成完整個體所必需的________.2．植物組織培養(yǎng)（1）概念：指依據(jù)__________原理，在無菌條件下，分離植物的____、____、____或________，并在培養(yǎng)基上培養(yǎng)，在適宜的條件下使其長成部分或完整____的技術。（2)材料：最常用的培養(yǎng)材料是植株的____、____、____或____等。（3）過程：分離______→______誘導形成________→再分化形成____、____→繼續(xù)培育形成完整的______。(4）條件：保證____條件，并將其放到適宜的______上.（5）培養(yǎng)基成分：通常包括水、無機營養(yǎng)、有機營養(yǎng)、天然附加物和生長物質等。①無機營養(yǎng)：包括________、________。②有機營養(yǎng)：主要有____、______和______；糖可以給植物組織提供____，并有調(diào)節(jié)______的作用。③天然附加物：椰子乳、____________、__________和__________或番茄汁等。④生長物質：常用的有______和__________。3．人工種子(1）概念：指植物組織培養(yǎng)中得到的體細胞______，包埋在含有營養(yǎng)和保護物質的包被中，在適宜條件下能夠發(fā)芽出苗的顆粒體.（2）組成：一般由人工種皮、人工胚乳和胚狀體組成。①人工種皮：保持胚狀體的____和__________，所用材料應有____、____、對胚狀體無毒害作用等特性。一般用________制作人工種皮。②人工胚乳：主要成分有________、____________和______,一般是將這些物質包裹在______中。③優(yōu)點:制造不受________的制約；繁殖速度快，可在短時間內(nèi)提供大量____；胚狀體是經(jīng)____________產(chǎn)生的，故其有利于保存該種系的優(yōu)良性狀。預習交流為什么生物體的細胞都含有該物種的全套遺傳物質?二、植物細胞培養(yǎng)1．概念：植物細胞培養(yǎng)是將組織培養(yǎng)過程中形成的愈傷組織或其他易分散的組織置于__________中進行____培養(yǎng)，得到分散游離的________，通過繼代培養(yǎng)使細胞增殖，從而獲得大量的________的技術。2．與植物組織培養(yǎng)的區(qū)別植物細胞培養(yǎng)的目的不是使細胞形成____乃至更多的植物體，而是通過大規(guī)模的細胞培養(yǎng)以獲得植物細胞或人類所需要的細胞____________。3．應用:工業(yè)化生產(chǎn)________，如抗腫瘤藥物______、__________等。預習交流金釵石斛是一種名貴的中草藥，具有滋陰清熱、生津益胃、潤肺止咳之功效，因而又有小靈芝草之稱,在臨床上的需求量較大。金釵石斛的有效化學成分為大黃酚和β—谷甾醇.試想我們能否設法用有限的金釵石斛生產(chǎn)大量的大黃酚和β—谷甾醇呢？三、植物細胞工程與育種1．植物體細胞雜交的意義:克服__________________.2．原生質體（1)概念：指去除植物細胞壁后，獲得的裸露的植物細胞結構等.（2）制備過程及應用。eq\x(植物的、細胞)eq\o(→,\s\up7(酶、酶)，\s\do5(去除細胞壁）)eq\x(原生質體)eq\o（→，\s\up7（法）,\s\do5(或相對密度漂浮法)）eq\x(\a\al(分離純化，鑒定活性）)→eq\x(細胞培養(yǎng)或）（3)原生質體仍具有細胞全能性，故其具有再生______、進行連續(xù)分裂并長成________的能力。原生質體除了能實現(xiàn)誘導融合外,還能攝入____、____、____、細菌、細胞器等外源物質，是植物細胞工程進行遺傳操作如________的良好材料。預習交流原生質體為什么也具有全能性？答案:一、1。（1）潛能（2）全套遺傳物質全部基因2．（1）細胞全能性器官組織細胞原生質體植株（2）莖尖根尖葉片花藥（3)外植體脫分化愈傷組織根芽小植株(4)無菌培養(yǎng)基（5）大量元素微量元素糖維生素氨基酸碳源滲透壓酵母提取液玉米胚乳麥芽浸出物生長素細胞分裂素3．（1)胚狀體（2)活力有利于萌發(fā)韌性耐壓海藻酸鈉無機鹽碳水化合物蛋白質微膠囊環(huán)境因素種苗人工無性繁殖預習交流：答案：進行有性生殖的生物體的細胞都是由受精卵經(jīng)有絲分裂而來的，有絲分裂產(chǎn)生的子代細胞其遺傳物質與親代細胞相同。二、1.液體培養(yǎng)基懸浮懸浮細胞細胞群體2．組織次生代謝產(chǎn)物3．植物產(chǎn)品紫杉醇食品添加劑預習交流：答案：取金釵石斛的莖尖或根尖組織,并培養(yǎng)為愈傷組織→放入液體培養(yǎng)基中,進行懸浮培養(yǎng)→得到游離的懸浮細胞→篩選→采用液體培養(yǎng)基在生物發(fā)生器內(nèi)，利用發(fā)酵技術進行培養(yǎng)→獲得大量的金釵石斛細胞→從混合液中分離純化大黃酚和β谷甾醇。三、1.不同植物之間雜交不親和的障礙2．（2)葉片根尖纖維素果膠低速離心體細胞雜交（3）細胞壁完整植株DNA質粒病毒基因轉移預習交流：答案：植物的原生質體是植物細胞除去細胞壁以外的細胞結構，包括細胞膜、細胞質與細胞核，其中細胞核和細胞質內(nèi)分布著控制本物種所有性狀的遺傳信息或全部基因，故原生質體具有全能性。在預習中，還有哪些問題需要你在聽課時加以關注？請在下列表格中做個備忘吧!我的學困點我的學疑點一、細胞的全能性1．什么是細胞的分化？2．細胞分化的過程中，會發(fā)生遺傳物質的改變嗎？3．什么是細胞的全能性？4．細胞具有全能性的原因是什么？5．在正常條件下，細胞的全能性都會表現(xiàn)出來嗎?進行植物組織培養(yǎng)時，經(jīng)常選用植物的根尖、莖尖或花藥,原因是（).A．分化程度高,全能性不容易表現(xiàn) B．分化程度高,全能性容易表現(xiàn)C．分化程度低,全能性不容易表現(xiàn) D．分化程度低，全能性容易表現(xiàn)細胞具有全能性與脫分化和再分化（1)細胞全能性的原因:生物體的每個細胞都具有發(fā)育成完整個體所必需的全部基因。(2）細胞全能性的比較：受精卵＞生殖細胞＞體細胞；植物細胞＞動物細胞；分化程度低的細胞＞分化程度高的細胞。（3）細胞全能性的實現(xiàn)：①植物細胞在離體、一定的營養(yǎng)物質、激素和其他外界條件下，經(jīng)脫分化和再分化可實現(xiàn)其全能性，發(fā)育為完整個體;②離體的動物體細胞，全能性受到限制，但其細胞核仍具有全能性，需借助卵細胞的細胞質才能表現(xiàn)出來.二、植物組織培養(yǎng)1．植物組織培養(yǎng)技術的原理是什么?2．植物組織培養(yǎng)技術通常選用的材料有哪些?3．植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基含有哪些成分?4．什么是脫分化？什么是再分化?什么是愈傷組織？甘薯種植多年后易積累病毒而導致品種退化。目前生產(chǎn)上采用莖尖分生組織離體培養(yǎng)的方法快速繁殖脫毒的種苗，以保證該品種的品質和產(chǎn)量水平。該過程不涉及細胞的（）。A．有絲分裂B．脫分化 C．減數(shù)分裂D．全能性植物組織培養(yǎng)過程分析及應用（1)過程:離體組織器官接種到誘導培養(yǎng)基誘導出愈傷組織→接種到分化培養(yǎng)基植物體。（2）離體材料一般選取幼嫩部位,如莖尖、根尖、形成層等。（3）操作所用器械、培養(yǎng)基都要滅菌，離體材料要進行消毒，整個培養(yǎng)過程應進行無菌操作。（4）在愈傷組織的誘導階段應避光，進行暗培養(yǎng)有利于細胞的脫分化，而在愈傷組織的分化再生階段要進行光照。（5）誘導培養(yǎng)基和分化培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分相同，但在激素的種類、含量及比例上有所區(qū)別。（6)植物組織培養(yǎng)的目的不同，培養(yǎng)階段也不同：若是進行植物微型繁殖，應培養(yǎng)成植株幼苗;若是生產(chǎn)人工種子,應培養(yǎng)成具有生根發(fā)芽能力的胚狀體；若是生產(chǎn)細胞產(chǎn)品，則可培養(yǎng)到愈傷組織，從大量培養(yǎng)的愈傷組織中提取產(chǎn)品，如紫草素、紫杉醇等。三、植物體細胞雜交1．在進行植物體細胞雜交之前，為什么要去除細胞壁?通常用什么方法去除細胞壁？去除細胞壁以后的植物細胞叫什么？2．怎樣誘導兩個不同原生質體的融合?原生質體融合完成的標志是什么？這與細胞中哪種細胞器有關？通過植物體細胞雜交，獲得一個雜種植株，需要的步驟是(）。A．獲取原生質體→誘導原生質體融合→組織培養(yǎng)→得到雜種植株B．獲取原生質體→原生質體融合→組織培養(yǎng)→雜種植株C．獲取細胞→原生質體融合→組織培養(yǎng)→雜種植株D．獲取細胞→細胞融合→組織培養(yǎng)→雜種植株植物體細胞雜交過程答案：問題導學活動與探究一：1．答案：生物體的細胞在形態(tài)、結構和功能上存在很大的差異，這是細胞分化的結果。2．答案：不會。3．答案：細胞都具有發(fā)育成為一個新個體的潛能.細胞的這種特性稱為細胞的全能性。4．答案：幾乎每一個細胞內(nèi)都含有該物種的全套遺傳物質，具有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因。5．答案：在生物的生長發(fā)育過程中，細胞并不會表現(xiàn)出全能性，而是分化成各種組織和器官。這是因為在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會有選擇性地表達出各種蛋白質，從而構成生物體的不同組織和器官.遷移與應用:D解析:植物的根尖、莖尖或花藥分化程度低,全能性容易表現(xiàn),易培養(yǎng)成植株?；顒优c探究二：1．答案：植物組織培養(yǎng)技術所依據(jù)的原理是植物細胞的全能性。2．答案：進行植物組織培養(yǎng)時,最常用的培養(yǎng)材料是植株的莖尖、根尖、葉片和花藥等.3．答案：植物培養(yǎng)基的成分通常包括水、無機營養(yǎng)、有機營養(yǎng)、天然附加物和生長物質等。4．答案：（1)脫分化是指由已經(jīng)高度分化的植物細胞在離體的條件下，誘導其形成愈傷組織的過程,也稱為去分化。(2)再分化是指愈傷組織在培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)，重新誘導分化形成根、芽等器官的過程。（3）愈傷組織是一團沒有特定結構和功能并處于旺盛分裂狀態(tài)的薄壁細胞。愈傷組織在一定的培養(yǎng)條件下也可誘導形成類似胚的結構（胚狀體)。胚狀體具有胚芽和胚根，在合適的條件下可發(fā)育成為新的植株。遷移與應用：C解析：莖尖分生組織不易被病毒侵染，可作為植物脫毒的材料；該過程要經(jīng)過脫分化和再分化過程；分裂方式是有絲分裂，原理是細胞的全能性.活動與探究三：1．答案：由于植物細胞壁阻礙了植物細胞的融合，所以在進行植物體細胞雜交之前,必須要先去除細胞壁；去除細胞壁一般采用酶解法;即用纖維素酶和果膠酶處理植物細胞；去除細胞壁以后的細胞叫原生質體。利用了酶的專一性原理。2．答案：人工誘導原生質體融合的方法可以分為兩大類——物理法和化學法。物理法包括離心、振動和電刺激等；化學法一般是用聚乙二醇(PEG)作為誘導劑來誘導細胞融合。原生質體融合完成的標志是形成新的細胞壁；與之形成有關的細胞器是高爾基體。遷移與應用：A解析：植物體細胞雜交過程中需首先獲得有活力的原生質體，而原生質體的融合需要在人為誘導下完成，故B、C、D三項都不正確。1．（2012·廣東理綜，2)培育草莓脫毒苗所采用的主要技術是（）。A．組織培養(yǎng)B．細胞雜交 C．顯微注射D．核移植2．下列有關植物細胞工程應用的敘述，不正確的是(）。A．以根尖、莖尖為材料利用組織培養(yǎng)技術可獲得具有抗病毒的新品種B．利用組織培養(yǎng)技術獲得人工種子，能保持親本的性狀C．利用組織培養(yǎng)技術獲得紫草素，實現(xiàn)了細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)D．利用植物體細胞雜交技術獲得“蘿卜-甘藍"，克服了生物遠源雜交不親和的障礙3．對人工種子正確的解釋是（)。A．通過科學手段人工合成的種子 B．利用植物組織培養(yǎng)技術獲得的種子C．種皮能夠自我生成的種子 D．人工種子發(fā)芽率低4．以下實例不能說明植物細胞具有全能性的是（).A．胡蘿卜韌皮部細胞培育出植株B．紫色糯性玉米種子培育出植株C．轉入抗蟲基因的棉花細胞培育出植株D．番茄與馬鈴薯體細胞雜交后培育出植株5．運用下列各種細胞工程技術培育生物新品種，操作過程中能形成愈傷組織的是（）.①植物組織培養(yǎng)②植物體細胞雜交③動物細胞培養(yǎng)④轉基因植物的培育A．①②③B．①②④C．①③④D．①②③④答案：1．A解析：脫毒苗是利用莖尖分生區(qū)細胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)技