高中生物选修细胞工程学案带答案.doc

专题二 细胞工程21 植物细胞工程【学习目标】1、描述植物组织培养的原理和过程。2、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。3、尝试进行植物组织培养。【重难点】1、描述植物组织培养的原理和过程。2、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。学以致用一、细胞工程1概念：应用 细胞生物学 和 分子生物学 的原理和方法，通过 细胞 水平或 细胞器 水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的 遗传物质 或获得 细胞产品 的一门综合科学技术。2分类：根据操作对象不同，可分为 植物细胞工程 、 动物细胞工程 。二、植物细胞的全能性1概念：高度 分化 的细胞，仍然具有发育成 完整生物体 的潜能。2细胞具有全能性的原因：细胞内含有本物种的全部_ 遗传信息 _。3在理论上，生物的任何一个细胞都具有 发育成完整植株 的潜能，但在生物的生长发育过程中，细胞并不表现出 全能性 性，而是分化成各种 组织和器官 。这是因为在特定的 时间 和 空间 条件下，细胞中的基因会 选择性 地表达出各种 蛋白质 ，从而构成生物体的不同组织和器官。4细胞全能性大小比较：(填或)受精卵_生殖细胞_体细胞植物细胞的体细胞_动物细胞的体细胞胚胎干细胞 其它干细胞 体细胞三、植物组织培养技术1原理：植物细胞具有 全能性 。2过程 离体植物的 器官、组织或细胞 _ 愈伤 组织幼根和芽或胚状体 完整植株。3细胞脱分化：已 分化 的细胞经过诱导后，失去其特有的 结构和功能 而转变成未分化细胞的过程。4植物组织培养：在 无菌 和 人工控制 的条件下，将 离体 的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生 愈伤组织 、丛芽，最终形成完整植株。思考：合作探究1. 离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整的植物体？为什么？ 不能，当已分化的植物器官、组织或细胞脱离母体后，在一定的营养物质、激素等外界条件作用下分化形成愈伤组织（一种相对没有分化的细胞团），继而在植物激素等诱导下发生再分化，才能表达出全能性。发育成完整植株。离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理将衰老凋亡。 2. 植物组织培养需要在什么条件下进行？ 无菌，离体，营养，激素，适宜培养条件 3. 植物组织培养所用培养基成分包含的激素种类应该有哪些？它们的作用是什么？ 生长素，脱分化、愈伤组织分化出根；细胞分裂素，脱分化、愈伤组织分化出芽 4. 在组织培养实验中，为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成小植株吗？ 形成层细胞全能性较高。其他部分也能培养成植株，只是较困难。 5.为什么在脱分化形成愈伤组织时不需要光，而在由愈伤组织再分化成试管苗时需要光照呢？ 对于植物组织培养来说，光照条件非常重要，包括光照强度、时间和波长。但在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养，而在分化再生的过程中一定要有光照。愈伤组织诱导阶段的暗培养有利于细胞的脱分化产生愈伤组织，如果在光照条件下容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织。 (1)该过程从繁殖方式上应为无性繁殖，细胞分裂方式为有丝分裂，包含脱分化和再分化两个阶段。 (2)愈伤组织是脱分化、高度液泡化的细胞，故细胞内无叶绿体，不能进行光合作用，只能以现成有机物来提供物质和能量；其代谢方式为异养、需氧；有细胞壁，有大液泡，故仍可进行质壁分离；该过程进行有丝分裂，故愈伤组织应是具有细胞周期的细胞；愈伤组织为脱分化后形成的细胞，故应视为无分化的细胞(同受精卵一样，未分化)。四、植物体细胞杂交技术1概念：不同种植物的 体细胞 ，在一定条件下融合成 杂种细胞 ，并把杂种细胞培育成新的 植物体 的技术。2过程植物组织培养物理法：离心、振动、电激等化学法：聚乙二醇酶解法：纤维素酶，果胶酶再生细胞壁3原理：植物细胞融合依据的原理：细胞膜的流动性；形成杂种植物依据的原理：细胞的全能性。4.植物体细胞杂交技术的优点： 克服不同生物远缘杂交的障碍 。思考：1. 原生质体、原生质层和原生质有什么不同？ 原生质体指脱去细胞壁的植物。原生质层指成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质。 原生质是细胞内生命物质的总称。 2.如果只考虑两两融合，会得到几种融合的细胞？是否存在未融合的细胞？下一步该如何种处理？ 3种。存在未融合细胞。下一步要进行杂种细胞的筛选及体细胞杂种的鉴定 3. 番茄是二倍体，马铃薯是四倍体，则植物体细胞杂交获得的杂种植株番茄马铃薯为几倍体？ 异源六倍体 4.为什么“番茄-马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？ 基因选择性表达 学以致用1不能用于人工诱导原生质体融合的方法是 （ ）A振动 B电刺激 CPEG D重压2要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要 （ ）A具有完整细胞核的细胞 B离体状态 C导入外源基因 D一定的营养物质和激素3与传统的有性杂交法相比，植物体细胞杂交的最大优点是 （ ）A可使两个亲本的优良性状组合到一起 B可以克服远缘杂交不亲和的障碍C可以培育出高产性状明显的新品种 D可以降低生成成本，提高接济效益4植物体细胞杂交的过程实质是 （ ）A细胞质融合的过程 B细胞核融合的过程C细胞膜融合的过程 D细胞原生质体融合的过程5通过植物体细胞杂交，获得一个杂种植株需要的步骤是 （ ）A分离原生质体诱导原生质体融合组织培养得到杂种植物B分离原生质体原生质体直接融合组织培养杂种植株C获取细胞原生质体融合组织培养杂种植株D获取细胞原生质体直接融合组织培养杂种植株6高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的是 （ ）A该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的B该愈伤组织的细胞没有全能性C该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成D该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构7以下不能说明细胞具有全能性的实验是 （ ）A胡萝卜韧皮部细胞培育出植株B紫色糯性玉米种子培育出植株C转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株D番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株8植物组织培养过程中的脱分化是指 （ ）A植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞B未成熟的种子经过长期培养，培养出幼苗的过程C植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程D取植物的枝芽培育成一株新植物的过程9在脱分化形成愈伤组织的过程中，下列各项为非必要条件的是 （ ）A培养基需要消毒灭菌 B给予适宜的温度 C给予充足的光照 D给予适宜的养料和激素10植物体细胞杂交的过程是 （ ）A用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体B以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合C用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种植株D通过以上三者完成11科学家把天竺葵和香茅草进行体细胞杂交，培育出的驱蚊草含有香茅醛，能散发出一种特殊的气味，达到驱蚊且对人体无害的效果。下列关于驱蚊草培育的叙述中，错误的是 （ ）A驱蚊草的培育属于细胞工程育种，其优点是能克服远源杂交不亲和的障碍。B驱蚊草培育过程要用纤维素酶、果胶酶、PEG等试剂。C培育过程中形成的愈伤组织，其代谢方式是自养需氧。D在由杂种细胞形成杂种植株的过程中，包含了有丝分裂和细胞分化。2.1.2 植物细胞工程的实际应用【学习目标】 列举植物细胞过程的实际应用【重难点】植物细胞过程应用的实例作物脱毒培养和人工种子的培育知识梳理一、植物繁殖的新途径1.微型繁殖（1）微型繁殖技术：用于 快速繁殖 优良品种的 植物组织培养 技术。（2）特点：保持优良品种的 遗传特性 。高效快速地实现种苗 大量繁殖 。（3）实例：20世纪60年代，荷兰的科学家就成功地实现了利用 组织培养技术 来培育兰花。2.作物脱毒（1）材料：植物的 分生区 （如 茎尖 ）。分生区附近的病毒极少，甚至 无病毒 。（2）脱毒苗：切取 一定大小的茎尖 进行组织培养获得的。3.人工种子（1）概念：一植物组织培养得到的 胚状体 、 不定芽 、顶芽和 腋芽 等为材料，经过人工 薄膜 包装得到的种子。（2）特点：后代无 性状分离 。不受 季节 、 气候 和 地域 限制。二、作为新品种的培育染色体加倍1.单倍体育种（1）方法： 花药 离体培养 单倍体 植株 纯合子植株。（2）优点：后代是纯合子，能 稳定遗传 。明显缩短了 育种年限 。2.突变体的利用（1）产生原因：在植物的组织培养过程中，易受 培养条件 和 外界压力 （如 射线 、 化学物质 等）的影响而 产生突变 。（2）利用：筛选出对人们有用的 突变体 ，进而培育成 新品种 。三、细胞产物的工厂化生产1.细胞产物种类： 蛋白质 、脂肪、糖类、 药物 、香料、生物碱等。2.技术：植物 组织培养 技术。3.实例：我国利用植物组织培养技术实现了大量生产 人参皂甙干粉 ；另外，三七、紫草和银杏的 细胞产物 也都已经实现了工厂化生产。注意：获取细胞产品的时期应为脱分化之后再分化之前的愈伤组织；制作人工种子需再分化后形成的胚状体阶段。4.生物育种方法比较技术原理优点缺点诱变育种基因突变提高生物变异的频率，使后代变异频率较快稳定；可大幅度改良某些性状，缩短育种进程盲目性大，需大量处理供试材料杂交育种基因重组使位于不同个体的优良性状，集中于一个个体周期长，难以克服远缘杂交不亲和的障碍单倍体育种染色体变异获得个体均为纯种，明显缩短育种年限技术复杂，须与杂交育种配合、且需利用细胞工程参与多倍体育种染色体变异器官大，提高产量和营养成分适用于植物，动物方面难以实现基因工程育种基因重组打破物种界限，定向改造生物遗传性状存在技术上、安全上、伦理道德上的问题细胞工程育种细胞生物学和分子生物学原理、基因突变植物体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲和的障碍；扩大了用于杂交的亲本组合范围；定向改变生物遗传性状体细胞诱变育种，同前述诱变育种。远缘杂种不能按照人们的需要表现出亲代的优良性状体细胞诱变育种同诱变育种学以致用1甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化，目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的 （ ）A有丝分裂 B分化 C减数分裂 D全能性2人参皂苷粉是人参中重要的药用成分，以前只能通过从人参中提取，产量极低，因而价格较贵。目前，可以通过下列哪项技术迅速大量获取 （ ）A基因工程 B植物组织培养 C植物体细胞杂交 D发酵工程3胚状体是在植物组织培养的哪一阶段上获得的 （ ）A愈伤组织 B再分化 C形成完整植株 D取离体组织4下列哪一项不是植物繁殖的新途径 （ ）A微型繁殖 B作物脱毒 C双受精 D人工种子5马铃薯利用块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法（ ）A选择优良品种进行杂交 B进行远缘植物体细胞杂交C利有茎尖进行组织培养 D人工诱导基因突变6如下图是人工种子的结构简图，对其叙述不正确的是 （）A人工种子胚乳中含有胚状体发育所需要的营养物质，还可添加农药和植物激素B人工种子可以工业化生产，播种人工种子可节省大量粮食C人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题D人工种子胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构7利用植物的茎尖、茎段、花药、花粉等，在无菌的条件下，放在玻璃器皿中人工配制的培养基上，使它发育成完整的植株。这种技术可以用来培育植物新品种，也可以在较短时间内大量繁殖植物，还可以防止植物病毒的危害。下列关于这种技术的叙述，正确的是 （ ）这种技术利用了植物的全能性 这种技术叫做组织培养，可以克隆生物体这种技术属于细胞工程的应用领域之一 这种技术是一种无性繁殖的方式A B C D