《植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)》教案

專題2細(xì)胞工程2.1．1《植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)》教案一、教材分析《植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)》是人教版高中生物選修三《現(xiàn)代生物科技專題》專題2第一節(jié)《植物細(xì)胞工程》第1節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，主要學(xué)習(xí)細(xì)胞的全能性、植物組織培養(yǎng)技術(shù)、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)等三方面內(nèi)容，其中，植物細(xì)胞的全能性是植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)，而植物體細(xì)胞雜交技術(shù)又是在植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。二、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能：（1）、簡述植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。（2）、嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)。2、．過程與方法：嘗試植物組織培養(yǎng)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约坝掠趯?shí)踐的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。3、情感、態(tài)度和價(jià)值觀：體驗(yàn)植物組織培養(yǎng)技術(shù)，通過聯(lián)系知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生對(duì)生物學(xué)科的興趣與熱愛生物學(xué)的情感。三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)1、教學(xué)重點(diǎn)：（1）、植物組織培養(yǎng)的原理和過程。（2）、植物體細(xì)胞雜交的原理。2、教學(xué)重點(diǎn)：植物組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)四、教學(xué)方法：1、學(xué)案導(dǎo)學(xué)法2、講授為主結(jié)合討論的方法五、課時(shí)安排：1課時(shí)六、教學(xué)過程(一)1、課前預(yù)習(xí)：（1）、請分別理出細(xì)胞全能性和植物組織培養(yǎng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)和層次。（2）、對(duì)高一必修課中與上述兩知識(shí)點(diǎn)有關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行全面地復(fù)習(xí)。（3）、找出新舊知識(shí)之間的聯(lián)系與區(qū)別。2、預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑檢查落實(shí)了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對(duì)性。（二）情景導(dǎo)入、展示目標(biāo)。顯示三幅圖，教師按圖講解，以引入新課。教師引導(dǎo)學(xué)生觀看專題的首頁的三幅圖，題圖的愚意是表明細(xì)胞工程是在細(xì)胞水平的操作，它包含植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程等方面。在本章引言中通過列舉細(xì)胞工程的應(yīng)用，把學(xué)生帶進(jìn)細(xì)胞工程的科技領(lǐng)域。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)細(xì)胞工程的概念及基本技術(shù)。（三）合作探究、精講點(diǎn)撥?！締栴}探究】1、什么是細(xì)胞工程？分類？2、什么是植物組織培養(yǎng)？其原理是什么？3、為什么在生物正常發(fā)育過程中，每個(gè)細(xì)胞不會(huì)表現(xiàn)出全能性？4、什么是脫分化？什么是再分化？提出問題，引出細(xì)胞的全能性的復(fù)習(xí)簡述植物組織培養(yǎng)的大體過程5、簡述植物組織培養(yǎng)的大體過程？6、在植物組織培養(yǎng)的整個(gè)過程中，為什么要強(qiáng)調(diào)無菌操作？7、植物組織培養(yǎng)的全過程說明了植物細(xì)胞的什么特點(diǎn)？8、什么是植物體細(xì)胞雜交技術(shù)？9、用傳統(tǒng)的雜交育種方法為什么不易得到兩種親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的雜種植株？10、如何去除植物細(xì)胞的細(xì)胞壁？[精講點(diǎn)撥]要點(diǎn)1細(xì)胞工程(1)概念：細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上的操作，按照人的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。(2)分類：根據(jù)操作對(duì)象的不同，細(xì)胞工程分為植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程。(3)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)有植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交。要點(diǎn)2植物組織培養(yǎng)（1）過程首先要通過細(xì)胞的脫分化過程，培養(yǎng)出愈傷組織，然后再從愈傷組織分化形成小植株。這里所說的細(xì)胞脫分化就是讓已經(jīng)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。在植物中，一些分化的細(xì)胞，經(jīng)過激素的誘導(dǎo)，可以脫分化為具有分生能力的薄壁細(xì)胞，進(jìn)而形成植物的愈傷組織。愈傷組織在一定的培養(yǎng)條件下，又可以再分化出幼根和芽，形成完整的小植株。（2）圖示過程（3）原理具有某種生物全部遺傳信息的任何一個(gè)細(xì)胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能，也就是說，每個(gè)生物細(xì)胞都具有全能性的特點(diǎn)。在理論上，生物的任何一個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成完整植株的潛力。（4）概念植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制條件下，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。最終形成完整的植株。（5）生物體上的體細(xì)胞不表達(dá)全能性的原因在生物的生長發(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。（6）胡蘿卜組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)方法步驟①將胡蘿卜根用自來水充分洗凈，削去外皮，并切成段(約10cm)。用酒精棉球擦手消毒。②在超凈工作臺(tái)(或接種箱)上將胡蘿卜段用酒精溶液消毒30s后，立即用無菌水清洗2～3次，再用次氯酸鈉溶液處理30min后，立即用無菌水清洗2～3次。③用無菌的濾紙吸去胡蘿卜段表面的水分。然后，在消毒瓷磚上，用無菌的解剖刀將胡蘿卜段切成1cm厚的橫切片，再選取有形成層的部位，切取lcm3左右的小塊。④將胡蘿卜組織塊接種到培養(yǎng)基上，用錫箔紙封蓋瓶口，并用橡皮筋扎緊。然后，在培養(yǎng)瓶上貼上標(biāo)簽，寫明材料名稱、接種日期和小組號(hào)。⑤將接種后的胡蘿卜組織塊，放在23～26℃⑥培養(yǎng)一段時(shí)間后，將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到分化培養(yǎng)基上，培養(yǎng)一段時(shí)間后，胡蘿卜的愈傷組織就可以誘導(dǎo)出試管苗。然后將試管苗移栽到大田，培養(yǎng)成正常植株。要點(diǎn)3植物體細(xì)胞雜交（1）步驟先利用纖維素酶和果膠酶去除這層細(xì)胞壁，獲得具有活力的原生質(zhì)體。接著進(jìn)行原生質(zhì)體間的融合，并培養(yǎng)融合的原生質(zhì)體獲得再生出細(xì)胞壁的雜種細(xì)胞。再將雜種細(xì)胞進(jìn)行植物組織培養(yǎng)獲得雜種植株。（2）概念植物體細(xì)胞雜交就是將不同種的植物體細(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技術(shù)。（3）誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法分為兩類：物理法和化學(xué)法。物理法包括離心、振動(dòng)、電激等；化學(xué)法一般是用聚乙二醇作為誘導(dǎo)劑來誘導(dǎo)細(xì)胞融合。（4）圖示過程（5）育種上的優(yōu)點(diǎn)由于不同種植物存在生殖隔離，普通雜交方法無法獲得雜種植株。植株體細(xì)胞雜交技術(shù)克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，獲得雜種植株。（6）植株體細(xì)胞雜交技術(shù)尚未解決的問題雜種植株并未按照人們的期望表現(xiàn)性狀，還有待于進(jìn)一步研究。（7）雜種植株——白菜甘藍(lán)的優(yōu)點(diǎn)同普通白菜相比，具有生長期短、耐熱性強(qiáng)和易于貯藏等優(yōu)點(diǎn)。（四）反思總結(jié)，當(dāng)堂檢測。【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系】概念原理：生物學(xué)原理和分子生物學(xué)原理概念原理：生物學(xué)原理和分子生物學(xué)原理水平：細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平目的：改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)，獲得細(xì)胞產(chǎn)品細(xì)胞的全能性：概念、原因、大小過程：外植體→愈傷組織→胚狀體→植物體脫分化：形成愈傷組織再分化：植物細(xì)胞選擇性表達(dá)，形成胚狀體特點(diǎn)：子代與親代性狀高度遺傳植物細(xì)胞工程去細(xì)胞壁：纖維素酶、果膠酶誘導(dǎo)劑：PEG融合完成的標(biāo)志：新細(xì)胞壁的形成過程：原生質(zhì)體融合+組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)教師組織學(xué)生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進(jìn)行當(dāng)堂檢測。設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)并對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行簡單的反饋糾正。（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)。我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)，那么，植物細(xì)胞工程有哪些應(yīng)用呢？在下一節(jié)課我們一起來學(xué)習(xí)植物細(xì)胞工程有應(yīng)用。這節(jié)課后大家可以先預(yù)習(xí)這一部分，著重分析三個(gè)方面的應(yīng)用。并完成本節(jié)的課后練習(xí)及課后延伸拓展作業(yè)。設(shè)計(jì)意圖：布置下節(jié)課的預(yù)習(xí)作業(yè)，并對(duì)本節(jié)課鞏固提高。教師課后及時(shí)批閱本節(jié)的延伸拓展訓(xùn)練。七、板書設(shè)計(jì)（一）、細(xì)胞工程：1、概念、2、原理3、分類（二）、植物細(xì)胞工程1、植物組織培養(yǎng)：實(shí)驗(yàn)過程：脫分化再分化移栽離體的植物組織、器官、細(xì)胞——→愈傷組織——→胚狀體—→試管苗—→植株（消毒）（誘導(dǎo)培養(yǎng)基）（分化培養(yǎng)基）（大田）2、

植物體細(xì)胞雜交：（1）概念、（2）過程：（3）原理（4）意義八、教學(xué)反思本課的設(shè)計(jì)采用了課前下發(fā)預(yù)習(xí)學(xué)案，學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，找出自己迷惑的地方。課堂上師生主要解決重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)、探究點(diǎn)以及學(xué)生學(xué)習(xí)過程中易忘、易混點(diǎn)等，最后進(jìn)行當(dāng)堂檢測，課后進(jìn)行延伸拓展，以達(dá)到提高課堂效率的目的。一、選擇題1．植物組織培養(yǎng)是指（） A．離體的植物器官或細(xì)胞培育成愈傷組織

B．愈傷組織培育成植株

C．離體的植物器官、組織或細(xì)胞培養(yǎng)成完整植物體

D．愈傷組織形成高度液泡化組織2．植物體細(xì)胞雜交要先去除細(xì)胞壁的原因是（） A.植物體細(xì)胞的結(jié)構(gòu)組成中不包括細(xì)胞壁

B.細(xì)胞壁使原生質(zhì)體失去活力

C.細(xì)胞壁阻礙了原生質(zhì)體的融合

D.細(xì)胞壁不是原生質(zhì)的組成部分3．植物體細(xì)胞雜交的結(jié)果是（）

A.產(chǎn)生雜種植株B．產(chǎn)生雜種細(xì)胞

C．原生質(zhì)體融合D．形成愈傷組織4．科學(xué)家把天竺葵的原生質(zhì)體和香茅草的原生質(zhì)體進(jìn)行誘導(dǎo)融合，培育出的驅(qū)蚊草含有香茅醛，能散發(fā)出一種特殊的達(dá)到驅(qū)蚊且對(duì)人體無害的效果。下列關(guān)于驅(qū)蚊草培育的敘述中，錯(cuò)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)蚊草培育過程要用到纖維素酶、果膠酶、PEG等試劑或離心、振動(dòng)、電刺激等方法 C．驅(qū)蚊草培育過程是植物體細(xì)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?yàn)椴煌锓N間存在生殖隔離5．（2005，上海）將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成幼苗時(shí)，下列條件中不需要的是（） A、具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞 B、一定的營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素 C、離體狀態(tài) D、導(dǎo)入指定基因6．植物體細(xì)胞雜交的目的中錯(cuò)誤的是（）A.把兩個(gè)植物體的優(yōu)良性狀集中在雜種植株上 B.獲得雜種植株C.克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙 D.實(shí)現(xiàn)原生質(zhì)體的融合

7．植物組織培養(yǎng)的用途中不正確的是（）A.快速繁殖B.生產(chǎn)新品種C．生產(chǎn)生物堿D．生產(chǎn)白細(xì)胞介素－2

8．A種植物的細(xì)胞和B種植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)如右圖所示（僅顯示細(xì)胞核），將A、B兩種植物細(xì)胞去掉細(xì)胞壁后，誘導(dǎo)二者的原生質(zhì)體融合，形成單核的雜種細(xì)胞，若經(jīng)過組織培養(yǎng)后得到了雜種植株，則該雜種植株是（） A．二倍體；基因型是DdYyRr B．三倍體；基因型是DdYyRr C．四倍體；基因型是DdYyRr D．四倍體；基因型是DDddYYyyRRrr9．以下關(guān)于原生質(zhì)的敘述，正確的是（）

A、原生質(zhì)泛指細(xì)胞內(nèi)的基質(zhì)B、原生質(zhì)就是細(xì)胞質(zhì)

C、一個(gè)動(dòng)物細(xì)胞就是一團(tuán)原生質(zhì)D、細(xì)胞膜、細(xì)胞核和細(xì)胞壁是原生質(zhì)10．不能人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法是（）A.振動(dòng)B.電刺激C.PEG試劑D．重壓

11．植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是（）A.給予適宜的營養(yǎng)和外界條件B.導(dǎo)入其他植物細(xì)胞的基因C.脫離母體后，給予適宜的營養(yǎng)和外界條件D.將成熟篩管的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞內(nèi)

12．細(xì)胞具有全能性的原因是（）A.生物體細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個(gè)體的潛能B.生物體的每一個(gè)細(xì)胞都具有全能性C.生物體的每一個(gè)細(xì)胞都含有個(gè)體發(fā)育的全部基因D.生物體的每一個(gè)細(xì)胞都是由受精卵發(fā)育來的

13．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)過處理培育出幼苗的過程C．植物的器官、組織或細(xì)胞，通過離體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織的過程D.取植物的枝芽培育成一株新植物的過程

14.下列植物細(xì)胞全能性最高的是（）A.形成層細(xì)胞B.韌皮部細(xì)胞C.木質(zhì)部細(xì)胞D.葉肉細(xì)胞

15．植物組織培養(yǎng)過程的順序是（）①離體的植物器官、組織或細(xì)胞②根、芽③愈傷組織④脫分化⑤再分化⑥植物體A．①④③⑤②⑥B．①④③②⑤⑥C．①⑤④③②⑥D(zhuǎn)．⑥①④③⑤②16．（2005，上海）將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成幼苗時(shí)，下列條件中不需要的是（）A．具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞 B．一定的營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素C．離體狀態(tài) D．導(dǎo)入指定基因17．下列有關(guān)細(xì)胞工程的敘述不正確的是（）A.在細(xì)胞整體水平上定向改變遺傳物質(zhì)B．在細(xì)胞器水平上定向改變遺傳物質(zhì)C．在細(xì)胞器水平上定向改變細(xì)胞核的遺傳物質(zhì)D．在細(xì)胞整體水平上獲得細(xì)胞產(chǎn)品18．下列細(xì)胞全能性最高的是（）A．植物的卵細(xì)胞B．植物的精子細(xì)胞C．被子植物的受精卵D．被子植物的的葉肉細(xì)胞19．植物體細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是（）A、產(chǎn)生新的細(xì)胞壁 B、細(xì)胞膜發(fā)生融合C、細(xì)胞膜發(fā)生融合 D、細(xì)胞膜發(fā)生融合

20.植物體細(xì)胞雜交的目的是（）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(gè)不同植物的原生質(zhì)體融合C.用植物組織培養(yǎng)法培養(yǎng)融合的原生質(zhì)體得到雜種植株D.通過以上三者來完成21.下列提法正確的是：（）

A、原生質(zhì)專指細(xì)胞質(zhì)B、人體內(nèi)的水都屬于原生質(zhì)

C、細(xì)胞核不是原生質(zhì)D、一個(gè)動(dòng)物細(xì)胞就是一團(tuán)原生質(zhì)22．（多選）有關(guān)原生質(zhì)體的下列敘述中，正確的是A．組成原生質(zhì)體的主要生命物質(zhì)是蛋白質(zhì)和核酸B．原生質(zhì)體包括細(xì)胞膜、液泡膜及兩者之間的原生質(zhì)C．被脫掉細(xì)胞壁的植物裸露細(xì)胞是原生質(zhì)體D．原生質(zhì)體只能用于植物細(xì)胞工程23．(2006，廣雅中學(xué)考題)（多選）下圖為植物組織培養(yǎng)過程示意圖，則下列敘述正確的是A．植物組織培養(yǎng)依據(jù)的生物學(xué)原理是細(xì)胞的全能性B．③④過程是指植物的營養(yǎng)生長和生殖生長階段C．將①經(jīng)脫分化培養(yǎng)成②時(shí)，再植上人造種皮即可獲得人工種子D．②③的再分化過程中，誘導(dǎo)②生根的激素為細(xì)胞分裂素和生長素二、非選擇題1．下圖是植物組織培養(yǎng)的簡略表示。據(jù)此回答：

脫分化

再分化

①——→②——→③——→④（1）①表示，它能被培養(yǎng)成為④的根本原因是。（2）②表示，它與①相比分化程度，全能性。（3）若想制作人工種子，應(yīng)該選用（填編號(hào)）。（4）若①是花藥，則④是，繼續(xù)對(duì)其使用處理可獲得正常植株，該過程稱為。（5）若①是胡蘿卜根尖細(xì)胞，則培養(yǎng)成的④的葉片的顏色是，這說明根尖細(xì)胞。（6）若利用此項(xiàng)技術(shù)制造治療燙傷、割傷的藥物——紫草素，培養(yǎng)將進(jìn)行到（填編號(hào)）。2．右圖為植物體細(xì)胞雜交過程示意圖。據(jù)圖回答：（1）步驟①是，最常用的方法是。（2）步驟③一般常用的化學(xué)試劑是，目的是。

(3)在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植株的過程中，運(yùn)用的技術(shù)手段是，其中步驟④相當(dāng)于，步驟⑤相當(dāng)于。（4）植物體細(xì)胞雜交的目的是獲得新的雜種植株。使能夠在新的植物體上有所表現(xiàn)，其根本原因。（5）若遠(yuǎn)源雜交親本A和B都是二倍體，則雜種植株為倍體。（6）從理論上講，雜種植株的育性為。若運(yùn)用傳統(tǒng)有性雜交方法能否實(shí)現(xiàn)？，原因是。因此，這項(xiàng)研究對(duì)于培養(yǎng)作物新品種方面的重大意義在于。（7）利用植物體細(xì)胞雜交的方法培育作物新品種過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循孟德爾的遺傳規(guī)律？為什么？。創(chuàng)新應(yīng)用訓(xùn)練1．（2004，江蘇）紫草素是紫草細(xì)胞的代謝產(chǎn)物，可作為生產(chǎn)治療燙傷藥物的原料。用組織培養(yǎng)技術(shù)可以在生物反應(yīng)器中通過培養(yǎng)紫草細(xì)胞生產(chǎn)紫草素。下圖記錄了生物反應(yīng)器中紫草細(xì)胞產(chǎn)量、紫草素產(chǎn)量隨培養(yǎng)時(shí)間發(fā)生的變化。（1）在生產(chǎn)前，需先加入紫草細(xì)胞作為反應(yīng)器中的“種子”。這些“種子”是應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)，將紫草葉肉細(xì)胞經(jīng)過________________________而獲得的。這項(xiàng)技術(shù)的理論基