高中生物選修細(xì)工胞程學(xué)案(帶答案)

1、專題二 細(xì)胞工程21 植物細(xì)胞工程【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、描述植物組織培養(yǎng)的原理和過程。2、簡述植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。3、嘗試進行植物組織培養(yǎng)?！局仉y點】1、描述植物組織培養(yǎng)的原理和過程。2、簡述植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。學(xué)以致用一、細(xì)胞工程1概念：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)操作對象不同，可分為 植物細(xì)胞工程 、 動物細(xì)胞工程 。二、植物細(xì)胞的全能性1概念：高度 分化 的細(xì)胞，仍然具有發(fā)育成 完整生物體 的潛能。2細(xì)胞具有全能性的原

2、因：細(xì)胞內(nèi)含有本物種的全部_ 遺傳信息 _。3在理論上，生物的任何一個細(xì)胞都具有 發(fā)育成完整植株 的潛能，但在生物的生長發(fā)育過程中，細(xì)胞并不表現(xiàn)出 全能性 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(xì)胞中的基因會 選擇性 地表達出各種 蛋白質(zhì) ，從而構(gòu)成生物體的不同組織和器官。4細(xì)胞全能性大小比較：(填或)受精卵_生殖細(xì)胞_體細(xì)胞植物細(xì)胞的體細(xì)胞_動物細(xì)胞的體細(xì)胞胚胎干細(xì)胞 其它干細(xì)胞 體細(xì)胞三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1原理：植物細(xì)胞具有 全能性 。2過程 離體植物的 器官、組織或細(xì)胞 _ 愈傷 組織幼根和芽或胚狀體 完整植株。3細(xì)胞脫分化：已 分化 的細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)

3、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。4植物組織培養(yǎng)：在 無菌 和 人工控制 的條件下，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，最終形成完整植株。思考：合作探究1. 離體的器官、組織或細(xì)胞如果不進行脫分化處理，能否培養(yǎng)成完整的植物體？為什么？ 不能，當(dāng)已分化的植物器官、組織或細(xì)胞脫離母體后，在一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素等外界條件作用下分化形成愈傷組織（一種相對沒有分化的細(xì)胞團），繼而在植物激素等誘導(dǎo)下發(fā)生再分化，才能表達出全能性。發(fā)育成完整植株。離體的器官、組織或細(xì)胞如果不進行脫分化處理將衰老凋亡。 2 / 12

4、2. 植物組織培養(yǎng)需要在什么條件下進行？ 無菌，離體，營養(yǎng)，激素，適宜培養(yǎng)條件 3. 植物組織培養(yǎng)所用培養(yǎng)基成分包含的激素種類應(yīng)該有哪些？它們的作用是什么？ 生長素，脫分化、愈傷組織分化出根；細(xì)胞分裂素，脫分化、愈傷組織分化出芽 4. 在組織培養(yǎng)實驗中，為什么切取胡蘿卜根的形成層，其他部分也能培養(yǎng)成小植株嗎？ 形成層細(xì)胞全能性較高。其他部分也能培養(yǎng)成植株，只是較困難。 5.為什么在脫分化形成愈傷組織時不需要光，而在由愈傷組織再分化成試管苗時需要光照呢？ 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(dǎo)階段往往要暗培養(yǎng)，而在分化再生的過程中一定要有光照。愈傷組

5、織誘導(dǎo)階段的暗培養(yǎng)有利于細(xì)胞的脫分化產(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，不利于產(chǎn)生大量的愈傷組織。 <植物組織培養(yǎng)過程中注意的問題> (1)該過程從繁殖方式上應(yīng)為無性繁殖，細(xì)胞分裂方式為有絲分裂，包含脫分化和再分化兩個階段。 (2)愈傷組織是脫分化、高度液泡化的細(xì)胞，故細(xì)胞內(nèi)無葉綠體，不能進行光合作用，只能以現(xiàn)成有機物來提供物質(zhì)和能量；其代謝方式為異養(yǎng)、需氧；有細(xì)胞壁，有大液泡，故仍可進行質(zhì)壁分離；該過程進行有絲分裂，故愈傷組織應(yīng)是具有細(xì)胞周期的細(xì)胞；愈傷組織為脫分化后形成的細(xì)胞，故應(yīng)視為無分化的細(xì)胞(同受精卵一樣，未分化)。四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1概念：不同種植

6、物的 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)。2過程植物組織培養(yǎng)物理法：離心、振動、電激等化學(xué)法：聚乙二醇酶解法：纖維素酶，果膠酶再生細(xì)胞壁3原理：植物細(xì)胞融合依據(jù)的原理：細(xì)胞膜的流動性；形成雜種植物依據(jù)的原理：細(xì)胞的全能性。4.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的優(yōu)點： 克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交的障礙 。思考：1. 原生質(zhì)體、原生質(zhì)層和原生質(zhì)有什么不同？ 原生質(zhì)體指脫去細(xì)胞壁的植物。原生質(zhì)層指成熟植物細(xì)胞的細(xì)胞膜、液泡膜和兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。 原生質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)生命物質(zhì)的總稱。 2.如果只考慮兩兩融合，會得到幾種融合的細(xì)胞？是否存在未融合的細(xì)胞？下一步該如何種處理？ 3種。

7、存在未融合細(xì)胞。下一步要進行雜種細(xì)胞的篩選及體細(xì)胞雜種的鑒定 3. 番茄是二倍體，馬鈴薯是四倍體，則植物體細(xì)胞雜交獲得的雜種植株番茄馬鈴薯為幾倍體？ 異源六倍體 4.為什么“番茄-馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？ 基因選擇性表達 學(xué)以致用1不能用于人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法是 （ ）A振動       B電刺激     CPEG            D重壓2

8、要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，不需要 （ ）A具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞        B離體狀態(tài) C導(dǎo)入外源基因               D一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素3與傳統(tǒng)的有性雜交法相比，植物體細(xì)胞雜交的最大優(yōu)點是              &#

9、160;    （   ）A可使兩個親本的優(yōu)良性狀組合到一起  B可以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙C可以培育出高產(chǎn)性狀明顯的新品種    D可以降低生成成本，提高接濟效益4植物體細(xì)胞雜交的過程實質(zhì)是                           &

10、#160;      （   ）A細(xì)胞質(zhì)融合的過程                     B細(xì)胞核融合的過程C細(xì)胞膜融合的過程                 

11、0;  D細(xì)胞原生質(zhì)體融合的過程5通過植物體細(xì)胞雜交，獲得一個雜種植株需要的步驟是 （ ）A分離原生質(zhì)體誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合組織培養(yǎng)得到雜種植物B分離原生質(zhì)體原生質(zhì)體直接融合組織培養(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)胞原生質(zhì)體直接融合組織培養(yǎng)雜種植株6高度分化的植物細(xì)胞、組織和器官進行組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織，下列敘述錯誤的是 （ ）A該愈傷組織是細(xì)胞經(jīng)過脫分化和分裂形成的B該愈傷組織的細(xì)胞沒有全能性C該愈傷組織是由排列疏松的薄壁細(xì)胞組成D該愈傷組織可以形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)7以下不能說明細(xì)胞具有全能性的實驗是 （ ）A胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培育出植株B紫色糯性玉米

12、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8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)過長期培養(yǎng)，培養(yǎng)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9在脫分化形成愈傷組織的過程中，下列各項為非必要條件的是 （ ）A培養(yǎng)基需要消毒滅菌 B給予適宜的溫度 C給予充足的光照 D給予適宜的養(yǎng)料和激素10植物體細(xì)胞雜交的過程是 （ ）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

13、得到雜種植株D通過以上三者完成11科學(xué)家把天竺葵和香茅草進行體細(xì)胞雜交，培育出的驅(qū)蚊草含有香茅醛，能散發(fā)出一種特殊的氣味，達到驅(qū)蚊且對人體無害的效果。下列關(guān)于驅(qū)蚊草培育的敘述中，錯誤的是 （ ）A驅(qū)蚊草的培育屬于細(xì)胞工程育種，其優(yōu)點是能克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙。B驅(qū)蚊草培育過程要用纖維素酶、果膠酶、PEG等試劑。C培育過程中形成的愈傷組織，其代謝方式是自養(yǎng)需氧。D在由雜種細(xì)胞形成雜種植株的過程中，包含了有絲分裂和細(xì)胞分化。2.1.2 植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 列舉植物細(xì)胞過程的實際應(yīng)用【重難點】植物細(xì)胞過程應(yīng)用的實例作物脫毒培養(yǎng)和人工種子的培育知識梳理一、植物繁殖的新途徑1.微型繁殖

14、（1）微型繁殖技術(shù)：用于 快速繁殖 優(yōu)良品種的 植物組織培養(yǎng) 技術(shù)。（2）特點：保持優(yōu)良品種的 遺傳特性 。高效快速地實現(xiàn)種苗 大量繁殖 。（3）實例：20世紀(jì)60年代，荷蘭的科學(xué)家就成功地實現(xiàn)了利用 組織培養(yǎng)技術(shù) 來培育蘭花。2.作物脫毒（1）材料：植物的 分生區(qū) （如 莖尖 ）。分生區(qū)附近的病毒極少，甚至 無病毒 。（2）脫毒苗：切取 一定大小的莖尖 進行組織培養(yǎng)獲得的。3.人工種子（1）概念：一植物組織培養(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。（2）特點：后代無 性狀分離 。不受 季節(jié) 、 氣候 和 地域 限制。二、作為新品種的培育染色體加

15、倍1.單倍體育種（1）方法： 花藥 離體培養(yǎng) 單倍體 植株 純合子植株。（2）優(yōu)點：后代是純合子，能 穩(wěn)定遺傳 。明顯縮短了 育種年限 。2.突變體的利用（1）產(chǎn)生原因：在植物的組織培養(yǎng)過程中，易受 培養(yǎng)條件 和 外界壓力 （如 射線 、 化學(xué)物質(zhì) 等）的影響而 產(chǎn)生突變 。（2）利用：篩選出對人們有用的 突變體 ，進而培育成 新品種 。三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1.細(xì)胞產(chǎn)物種類： 蛋白質(zhì) 、脂肪、糖類、 藥物 、香料、生物堿等。2.技術(shù)：植物 組織培養(yǎng) 技術(shù)。3.實例：我國利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)實現(xiàn)了大量生產(chǎn) 人參皂甙干粉 ；另外，三七、紫草和銀杏的 細(xì)胞產(chǎn)物 也都已經(jīng)實現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)。注意：獲

16、取細(xì)胞產(chǎn)品的時期應(yīng)為脫分化之后再分化之前的愈傷組織；制作人工種子需再分化后形成的胚狀體階段。4.生物育種方法比較技術(shù)原理優(yōu)點缺點誘變育種基因突變提高生物變異的頻率，使后代變異頻率較快穩(wěn)定；可大幅度改良某些性狀，縮短育種進程盲目性大，需大量處理供試材料雜交育種基因重組使位于不同個體的優(yōu)良性狀，集中于一個個體周期長，難以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙單倍體育種染色體變異獲得個體均為純種，明顯縮短育種年限技術(shù)復(fù)雜，須與雜交育種配合、且需利用細(xì)胞工程參與多倍體育種染色體變異器官大，提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分適用于植物，動物方面難以實現(xiàn)基因工程育種基因重組打破物種界限，定向改造生物遺傳性狀存在技術(shù)上、安全上、倫理道德

17、上的問題細(xì)胞工程育種細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)原理、基因突變植物體細(xì)胞雜交可以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙；擴大了用于雜交的親本組合范圍；定向改變生物遺傳性狀體細(xì)胞誘變育種，同前述誘變育種。遠(yuǎn)緣雜種不能按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀體細(xì)胞誘變育種同誘變育種學(xué)以致用1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，以保證該品種和產(chǎn)量水平。這種通過分生組織離體培養(yǎng)獲得種苗的過程不涉及細(xì)胞的 （ ）A有絲分裂 B分化 C減數(shù)分裂 D全能性2人參皂苷粉是人參中重要的藥用成分，以前只能通過從人參中提取，產(chǎn)量極低，因而價格較貴。目前，可以通過下列哪項技術(shù)迅速

18、大量獲取 （ ）A基因工程 B植物組織培養(yǎng) C植物體細(xì)胞雜交 D發(fā)酵工程3胚狀體是在植物組織培養(yǎng)的哪一階段上獲得的 （ ）A愈傷組織 B再分化 C形成完整植株 D取離體組織4下列哪一項不是植物繁殖的新途徑 （ ）A微型繁殖 B作物脫毒 C雙受精 D人工種子5馬鈴薯利用塊莖進行無性繁殖，種植的世代多了以后往往會感染病毒而減產(chǎn)，為此農(nóng)戶都希望得到無病毒的幼苗進行種植。獲得無病毒幼苗的最佳辦法（ ）A選擇優(yōu)良品種進行雜交 B進行遠(yuǎn)緣植物體細(xì)胞雜交C利有莖尖進行組織培養(yǎng) D人工誘導(dǎo)基因突變6如下圖是人工種子的結(jié)構(gòu)簡圖，對其敘述不正確的是 （）A人工種子胚乳中含有胚狀體發(fā)育所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，還可添加農(nóng)藥和植物激素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