生物學(xué)案：第章第節(jié)植物細(xì)胞工程

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第二節(jié)植物細(xì)胞工程學(xué)習(xí)目標(biāo)重難點(diǎn)1。簡(jiǎn)述細(xì)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(xì)胞雜交技術(shù)。重點(diǎn):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(xì)胞雜交培育新品種過程中涉及的植物細(xì)胞工程的問題。難點(diǎn)：能區(qū)分出植物全能性、脫分化、再分化、原生質(zhì)體的概念。一、植物組織培養(yǎng)1．細(xì)胞全能性（1）概念：細(xì)胞都具有發(fā)育成為完整新個(gè)體的____.（2）原因：雖然生物體的細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上存在很大的差別,但是幾乎每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都含有該物種的____________,具有發(fā)育成完整個(gè)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(zhǎng)成部分或完整____的技術(shù)。（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(dǎo)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(jī)營(yíng)養(yǎng)、有機(jī)營(yíng)養(yǎng)、天然附加物和生長(zhǎng)物質(zhì)等。①無機(jī)營(yíng)養(yǎng)：包括________、________。②有機(jī)營(yíng)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(zhǎng)物質(zhì)：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(xì)胞______，包埋在含有營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)物質(zhì)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(yīng)有____、____、對(duì)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(zhì)包裹在______中。③優(yōu)點(diǎn):制造不受________的制約；繁殖速度快，可在短時(shí)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(yù)習(xí)交流為什么生物體的細(xì)胞都含有該物種的全套遺傳物質(zhì)?二、植物細(xì)胞培養(yǎng)1．概念：植物細(xì)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(jìn)行____培養(yǎng)，得到分散游離的________，通過繼代培養(yǎng)使細(xì)胞增殖，從而獲得大量的________的技術(shù)。2．與植物組織培養(yǎng)的區(qū)別植物細(xì)胞培養(yǎng)的目的不是使細(xì)胞形成____乃至更多的植物體，而是通過大規(guī)模的細(xì)胞培養(yǎng)以獲得植物細(xì)胞或人類所需要的細(xì)胞____________。3．應(yīng)用:工業(yè)化生產(chǎn)________，如抗腫瘤藥物______、__________等。預(yù)習(xí)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(rùn)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(xué)成分為大黃酚和β—谷甾醇.試想我們能否設(shè)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(xì)胞工程與育種1．植物體細(xì)胞雜交的意義:克服__________________.2．原生質(zhì)體（1)概念：指去除植物細(xì)胞壁后，獲得的裸露的植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)等.（2）制備過程及應(yīng)用。eq\x(植物的、細(xì)胞)eq\o(→,\s\up7(酶、酶)，\s\do5(去除細(xì)胞壁）)eq\x(原生質(zhì)體)eq\o（→，\s\up7（法）,\s\do5(或相對(duì)密度漂浮法)）eq\x(\a\al(分離純化，鑒定活性）)→eq\x(細(xì)胞培養(yǎng)或）（3)原生質(zhì)體仍具有細(xì)胞全能性，故其具有再生______、進(jìn)行連續(xù)分裂并長(zhǎng)成________的能力。原生質(zhì)體除了能實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)融合外,還能攝入____、____、____、細(xì)菌、細(xì)胞器等外源物質(zhì)，是植物細(xì)胞工程進(jìn)行遺傳操作如________的良好材料。預(yù)習(xí)交流原生質(zhì)體為什么也具有全能性？答案:一、1。（1）潛能（2）全套遺傳物質(zhì)全部基因2．（1）細(xì)胞全能性器官組織細(xì)胞原生質(zhì)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(zhǎng)素細(xì)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(jī)鹽碳水化合物蛋白質(zhì)微膠囊環(huán)境因素種苗人工無性繁殖預(yù)習(xí)交流：答案：進(jìn)行有性生殖的生物體的細(xì)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(xì)胞其遺傳物質(zhì)與親代細(xì)胞相同。二、1.液體培養(yǎng)基懸浮懸浮細(xì)胞細(xì)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(yù)習(xí)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(jìn)行懸浮培養(yǎng)→得到游離的懸浮細(xì)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(shù)進(jìn)行培養(yǎng)→獲得大量的金釵石斛細(xì)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(xì)胞雜交（3）細(xì)胞壁完整植株DNA質(zhì)粒病毒基因轉(zhuǎn)移預(yù)習(xí)交流：答案：植物的原生質(zhì)體是植物細(xì)胞除去細(xì)胞壁以外的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核，其中細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)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(zhì)體具有全能性。在預(yù)習(xí)中，還有哪些問題需要你在聽課時(shí)加以關(guān)注？請(qǐng)?jiān)谙铝斜砀裰凶鰝€(gè)備忘吧!我的學(xué)困點(diǎn)我的學(xué)疑點(diǎn)一、細(xì)胞的全能性1．什么是細(xì)胞的分化？2．細(xì)胞分化的過程中，會(huì)發(fā)生遺傳物質(zhì)的改變嗎？3．什么是細(xì)胞的全能性？4．細(xì)胞具有全能性的原因是什么？5．在正常條件下，細(xì)胞的全能性都會(huì)表現(xiàn)出來嗎?進(jìn)行植物組織培養(yǎng)時(shí)，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(xì)胞具有全能性與脫分化和再分化（1)細(xì)胞全能性的原因:生物體的每個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全部基因。(2）細(xì)胞全能性的比較：受精卵＞生殖細(xì)胞＞體細(xì)胞；植物細(xì)胞＞動(dòng)物細(xì)胞；分化程度低的細(xì)胞＞分化程度高的細(xì)胞。（3）細(xì)胞全能性的實(shí)現(xiàn)：①植物細(xì)胞在離體、一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件下，經(jīng)脫分化和再分化可實(shí)現(xiàn)其全能性，發(fā)育為完整個(gè)體;②離體的動(dòng)物體細(xì)胞，全能性受到限制，但其細(xì)胞核仍具有全能性，需借助卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)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(shù)的原理是什么?2．植物組織培養(yǎng)技術(shù)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(dǎo)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(zhì)和產(chǎn)量水平。該過程不涉及細(xì)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(yīng)用（1)過程:離體組織器官接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基誘導(dǎo)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(jìn)行消毒，整個(gè)培養(yǎng)過程應(yīng)進(jìn)行無菌操作。（4）在愈傷組織的誘導(dǎo)階段應(yīng)避光，進(jìn)行暗培養(yǎng)有利于細(xì)胞的脫分化，而在愈傷組織的分化再生階段要進(jìn)行光照。（5）誘導(dǎo)培養(yǎng)基和分化培養(yǎng)基的營(yíng)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(jìn)行植物微型繁殖，應(yīng)培養(yǎng)成植株幼苗;若是生產(chǎn)人工種子,應(yīng)培養(yǎng)成具有生根發(fā)芽能力的胚狀體；若是生產(chǎn)細(xì)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(xì)胞雜交1．在進(jìn)行植物體細(xì)胞雜交之前，為什么要去除細(xì)胞壁?通常用什么方法去除細(xì)胞壁？去除細(xì)胞壁以后的植物細(xì)胞叫什么？2．怎樣誘導(dǎo)兩個(gè)不同原生質(zhì)體的融合?原生質(zhì)體融合完成的標(biāo)志是什么？這與細(xì)胞中哪種細(xì)胞器有關(guān)？通過植物體細(xì)胞雜交，獲得一個(gè)雜種植株，需要的步驟是(）。A．獲取原生質(zhì)體→誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合→組織培養(yǎng)→得到雜種植株B．獲取原生質(zhì)體→原生質(zhì)體融合→組織培養(yǎng)→雜種植株C．獲取細(xì)胞→原生質(zhì)體融合→組織培養(yǎng)→雜種植株D．獲取細(xì)胞→細(xì)胞融合→組織培養(yǎng)→雜種植株植物體細(xì)胞雜交過程答案：?jiǎn)栴}導(dǎo)學(xué)活動(dòng)與探究一：1．答案：生物體的細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上存在很大的差異，這是細(xì)胞分化的結(jié)果。2．答案：不會(huì)。3．答案：細(xì)胞都具有發(fā)育成為一個(gè)新個(gè)體的潛能.細(xì)胞的這種特性稱為細(xì)胞的全能性。4．答案：幾乎每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都含有該物種的全套遺傳物質(zhì)，具有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全部基因。5．答案：在生物的生長(zhǎng)發(fā)育過程中，細(xì)胞并不會(huì)表現(xiàn)出全能性，而是分化成各種組織和器官。這是因?yàn)樵谔囟ǖ臅r(shí)間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會(huì)有選擇性地表達(dá)出各種蛋白質(zhì)，從而構(gòu)成生物體的不同組織和器官.遷移與應(yīng)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?dòng)與探究二：1．答案：植物組織培養(yǎng)技術(shù)所依據(jù)的原理是植物細(xì)胞的全能性。2．答案：進(jìn)行植物組織培養(yǎng)時(shí),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(jī)營(yíng)養(yǎng)、有機(jī)營(yíng)養(yǎng)、天然附加物和生長(zhǎng)物質(zhì)等。4．答案：（1)脫分化是指由已經(jīng)高度分化的植物細(xì)胞在離體的條件下，誘導(dǎo)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(dǎo)分化形成根、芽等器官的過程。（3）愈傷組織是一團(tuán)沒有特定結(jié)構(gòu)和功能并處于旺盛分裂狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。愈傷組織在一定的培養(yǎng)條件下也可誘導(dǎo)形成類似胚的結(jié)構(gòu)（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(yīng)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(xì)胞的全能性.活動(dòng)與探究三：1．答案：由于植物細(xì)胞壁阻礙了植物細(xì)胞的融合，所以在進(jìn)行植物體細(xì)胞雜交之前,必須要先去除細(xì)胞壁；去除細(xì)胞壁一般采用酶解法;即用纖維素酶和果膠酶處理植物細(xì)胞；去除細(xì)胞壁以后的細(xì)胞叫原生質(zhì)體。利用了酶的專一性原理。2．答案：人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法可以分為兩大類——物理法和化學(xué)法。物理法包括離心、振動(dòng)和電刺激等；化學(xué)法一般是用聚乙二醇(PEG)作為誘導(dǎo)劑來誘導(dǎo)細(xì)胞融合。原生質(zhì)體融合完成的標(biāo)志是形成新的細(xì)胞壁；與之形成有關(guān)的細(xì)胞器是高爾基體。遷移與應(yīng)用：A解析：植物體細(xì)胞雜交過程中需首先獲得有活力的原生質(zhì)體，而原生質(zhì)體的融合需要在人為誘導(dǎo)下完成，故B、C、D三項(xiàng)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(shù)是（）。A．組織培養(yǎng)B．細(xì)胞雜交 C．顯微注射D．核移植2．下列有關(guān)植物細(xì)胞工程應(yīng)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(shù)可獲得具有抗病毒的新品種B．利用組織培養(yǎng)技術(shù)獲得人工種子，能保持親本的性狀C．利用組織培養(yǎng)技術(shù)獲得紫草素，實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)D．利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得“蘿卜-甘藍(lán)"，克服了生物遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙3．對(duì)人工種子正確的解釋是（)。A．通過科學(xué)手段人工合成的種子 B．利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)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(shí)例不能說明植物細(xì)胞具有全能性的是（).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．轉(zhuǎn)入抗蟲基因的棉花細(xì)胞培育出植株D．番茄與馬鈴薯體細(xì)胞雜交后培育出植株5．運(yùn)用下列各種細(xì)胞工程技術(shù)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(xì)胞雜交③動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)④轉(zhuǎn)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(xì)胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)技