2017 2018高中生物21細(xì)胞工程概述課件蘇教版選修3

1、第二章第二章 細(xì)胞工程細(xì)胞工程 第一節(jié) 細(xì)胞工程概述 情境導(dǎo)入情境導(dǎo)入 組培試管藕 世界首例“ 試管藕” 在武漢市蔬菜科學(xué)研究所誕生,在此基礎(chǔ)上,科研人員近年來(lái)又成功研制出一種新的蓮藕繁殖技術(shù)“蓮藕組培快繁技術(shù)” 。如今微型藕種已出口到美國(guó)、新加坡、印度及東南亞,武漢市蔬菜科學(xué)研究所成為名副其實(shí)的 “ 世界藕種繁殖基地” 。 課程目標(biāo)課程目標(biāo) 1 .識(shí)記細(xì)胞工程的概念。 2 .說(shuō)明細(xì)胞的全能性。 3 .說(shuō)明植物組織培養(yǎng)的過(guò)程。 4 .簡(jiǎn)述細(xì)胞融合和細(xì)胞核移植技術(shù)。 5 .說(shuō)明植物體細(xì)胞雜交的過(guò)程。 一 二 三 四 五 一、細(xì)胞工程的發(fā)展 1.1907年,美國(guó)科學(xué)家哈里森培養(yǎng)蛙胚神經(jīng)組織,觀察到

2、細(xì)胞生長(zhǎng)現(xiàn)象,開(kāi)創(chuàng)了動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的先河。 2.1937年,法國(guó)科學(xué)家高特里特等人幾乎同時(shí)離體培養(yǎng)了胡蘿卜組織,并使細(xì)胞增殖。這是首次成功進(jìn)行的植物組織培養(yǎng)。 3.1972年,美國(guó)科學(xué)家卡爾遜等人用硝酸鈉作為促融合因子,成功地將2個(gè)不同種的煙草細(xì)胞原生質(zhì)體進(jìn)行融合,獲得了世界上第一個(gè)體細(xì)胞雜交植株。 4.1996年,英國(guó)科學(xué)家韋爾穆特等人利用成年芬蘭白面母羊體細(xì)胞細(xì)胞核與蘇格蘭黑面母羊去核卵細(xì)胞首次克隆出綿羊“ 多莉” 。 一 二 三 四 五 二、細(xì)胞工程的基本技術(shù) 1.細(xì)胞工程的概念 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(guò)細(xì)胞或細(xì)胞器水平上的操作,按照人的意愿去改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得

3、細(xì)胞產(chǎn)品的綜合性科學(xué)技術(shù)。 2.細(xì)胞工程的分類 (1)根據(jù)研究對(duì)象的不同分類:植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程等。 (2)根據(jù)所使用技術(shù)的不同分類:植物組織培養(yǎng)技術(shù)、細(xì)胞融合技術(shù)、細(xì)胞核移植技術(shù)。 3.從理論上說(shuō),應(yīng)用細(xì)胞工程技術(shù)不僅可以在不同的植物之間、動(dòng)物之間、 微生物之間進(jìn)行物種間的雜交,甚至可以在植物、 動(dòng)物和微生物之間進(jìn)行物種間的雜交,以形成前所未有的新物種。 一 二 三 四 五 三、植物組織培養(yǎng)技術(shù) 1.細(xì)胞全能性 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,但是幾乎每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都具有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全套遺傳物質(zhì),因此,這些含有該物種全套遺傳物質(zhì)的細(xì)胞都具有發(fā)育成為一個(gè)新的

4、生物個(gè)體的潛能,細(xì)胞的這種特性稱為細(xì)胞全能性。 2.植物組織培養(yǎng) (1)概念:依據(jù)細(xì)胞全能性原理,在無(wú)菌條件下,分離植物的器官、組織、細(xì)胞或原生質(zhì)體(稱為外植體),并在培養(yǎng)基上培養(yǎng),在適宜的條件下使其發(fā)育成部分或完整植株的技術(shù)。 (2)常用培養(yǎng)材料:所選材料細(xì)胞要有分裂能力,如植株的莖尖、根尖、葉片和花藥等。 一 二 三 四 五 (3)過(guò)程。 外植體(分離的植物器官、 組織、 細(xì)胞或原生質(zhì)體)(無(wú)菌,適宜的培養(yǎng)基) 愈傷組織(一團(tuán)沒(méi)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) 胚狀體或根和芽 完整植物體 用消毒劑除去外植體表面的微生物 (4)條件無(wú)菌條件 適宜的培養(yǎng)基 一 二 三 四 五 (

5、5)培養(yǎng)基的成分:通常包括水分、無(wú)機(jī)鹽、碳源、氮源、維生素等。 (6)植物細(xì)胞的脫分化(或去分化):由已經(jīng)分化的植物細(xì)胞形成愈傷組織的過(guò)程。 (7)再分化:愈傷組織繼續(xù)培養(yǎng),重新誘導(dǎo)分化形成胚狀體或根和芽等的過(guò)程。 (8)愈傷組織:一團(tuán)無(wú)特定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能,處于旺盛分裂狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。 (9)胚狀體(也稱體細(xì)胞胚):類似胚的結(jié)構(gòu),具有胚芽和胚根,在合適條件下可發(fā)育成新的植株。 (10)培養(yǎng)基中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的相對(duì)濃度影響愈傷組織分化。生長(zhǎng)素含量高于細(xì)胞分裂素時(shí),主要誘導(dǎo)根原基形成;細(xì)胞分裂素含量高于生長(zhǎng)素時(shí),主要誘導(dǎo)芽原基形成。 一 二 三 四 五 四、細(xì)胞融合技術(shù) 1.概念:采用自發(fā)或

6、人工的方法使兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞融合為一個(gè)細(xì)胞的技術(shù)。 2.細(xì)胞融合過(guò)程:細(xì)胞膜融合細(xì)胞質(zhì)融合細(xì)胞核融合。 3.促融方法:生物法、物理法、化學(xué)法。 4.植物體細(xì)胞雜交技術(shù) (1)概念。 植物體細(xì)胞雜交就是在一定條件下把不同種植物的體細(xì)胞融合成 雜種細(xì)胞,并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。 一 二 三 四 五 (2)過(guò)程。 去除細(xì)胞壁:利用果膠酶和纖維素酶去除細(xì)胞壁,獲得原生質(zhì)體。 人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合:常用的促融合方法有生物法(如病毒誘導(dǎo)融合法)、化學(xué)法(如聚乙二醇誘導(dǎo)融合法)、物理法(如電場(chǎng)誘導(dǎo)融合法)等。植物細(xì)胞融合前還需要用纖維素酶等去除細(xì)胞壁。 雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁后,通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)

7、獲得雜種植株。 (3)意義。 克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交的障礙。 一 二 三 四 五 五、細(xì)胞核移植技術(shù) 1.動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)的概念:把一個(gè)動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核移入一個(gè)已經(jīng)去除細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中,使其重組并發(fā)育為一個(gè)新胚胎,最終發(fā)育為一個(gè)動(dòng)物個(gè)體的技術(shù)。 2.核移植技術(shù)最早是利用顯微操作的方法將卵母細(xì)胞的細(xì)胞核取出,再注入其他細(xì)胞的細(xì)胞核。 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 細(xì)胞工程技術(shù) 問(wèn)題導(dǎo)引 “ 番茄馬鈴薯” 雜交株同時(shí)具有番茄和馬鈴薯的一些形態(tài)特征,但是沒(méi)有產(chǎn)生可結(jié)實(shí)的花、果實(shí)以及真正意義上的塊莖。為什么 “ 番茄馬鈴薯” 沒(méi)有如科學(xué)家們所想象的那樣:地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯? 提示:生

8、物基因的表達(dá)不是孤立的,它們之間是相互調(diào)控、相互影響的,所以“ 番茄馬鈴薯” 雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì),但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)相互干擾,不能像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序地表達(dá)。 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 名師精講 細(xì)胞工程基本技術(shù)的比較 植物細(xì) 胞與組 織培養(yǎng) 技術(shù) 概念 在無(wú)菌條件下分離植物細(xì)胞或組織,將其放在適當(dāng)培養(yǎng)基上,給予必要的生長(zhǎng)條件,使其在體外繼續(xù)生長(zhǎng)、增殖與分化,形成新的組織、器官和個(gè)體的技術(shù) 條件或操作手段 無(wú)菌、離體、適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基、必要的生長(zhǎng)條件 結(jié)果 形成新的 組織、器 官和個(gè)體 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 細(xì)胞融 合技術(shù)

9、 是采用自然或人工的方法,使兩個(gè)或多個(gè)不同細(xì)胞融合為一個(gè)細(xì)胞的技術(shù) 是將一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到另一個(gè)去除細(xì)胞核的細(xì)胞中,使受體細(xì)胞獲得新的遺傳信息,產(chǎn)生新的生命現(xiàn)象的技術(shù) 促融合因子、植物細(xì)胞融合前需用纖維素酶等去除細(xì)胞壁 顯微操作儀 形成雜 種細(xì)胞 細(xì)胞核 移植 技術(shù) 重組形成 新細(xì)胞 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 規(guī)律總結(jié)細(xì)胞工程中常用的誘導(dǎo)細(xì)胞融合方法的比較 誘導(dǎo)劑 常區(qū) 用 別 方法 優(yōu)點(diǎn) 聯(lián)系 生物法 滅活的仙臺(tái)病毒、皰疹病毒、天花病毒、腮腺炎病毒等 化學(xué)法 聚乙二醇、 高濃度的鈣離子、 溶血卵磷脂 物理法 電場(chǎng) 滅活的仙臺(tái)病毒誘導(dǎo) 聚乙二醇誘導(dǎo) 電場(chǎng)誘導(dǎo) 易培養(yǎng)、 融合率

10、高,對(duì)各融合率高,對(duì)細(xì)胞無(wú)使用方便,誘導(dǎo)融種動(dòng)物細(xì)胞都適合,誘毒害、操作簡(jiǎn)便、合率高 導(dǎo)劑易培養(yǎng) 重復(fù)性好 融合的目的相同,都是要獲得融合的細(xì)胞;融合的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)相同,都依據(jù)細(xì)胞膜的流動(dòng)性 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 【例題 1】下列生物工程技術(shù)的應(yīng)用中不屬于細(xì)胞工程的是( ) A.通過(guò)試管動(dòng)物大量繁殖優(yōu)良動(dòng)物 B.通過(guò)體細(xì)胞克隆技術(shù)培育出克隆牛 C.利用含有人胰島素基因的大腸桿菌生產(chǎn)胰島素 D.將某人的肝癌細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室中繁殖為一個(gè)細(xì)胞系 解析:含有人胰島素基因的大腸桿菌是轉(zhuǎn)基因生物,屬基因工程的成果。而試管動(dòng)物、 克隆技術(shù)、 細(xì)胞培養(yǎng)都是在細(xì)胞水平上操作的生物工程技術(shù)。 答案:C

11、探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 細(xì)胞的全能性和植物組織培養(yǎng)技術(shù) 問(wèn)題導(dǎo)引 普陀耳櫪是我國(guó)特有的一種喬木,現(xiàn)今僅有一棵,長(zhǎng)在舟山群島普陀寺后面的一座山峰上。雖然它是雌雄同株,具有用種子繁殖后代的潛力,但是由于受海風(fēng)的影響,始終沒(méi)有繁殖。因此,該樹(shù)種面臨著滅絕的危險(xiǎn)。你能不能想個(gè)辦法對(duì)其進(jìn)行挽救? 提示:取普陀耳櫪的莖尖、根尖等幼嫩組織,誘導(dǎo)其脫分化形成愈傷組織,在一定條件下將愈傷組織誘導(dǎo)為胚狀體。然后,在胚狀體外面包裹上人工胚乳和人工種皮制成“ 人工種子” 。 最后,將大量的“ 人工種子” 接種到適宜的培養(yǎng)基上,培育出大量普陀耳櫪種苗,并在合適的時(shí)機(jī)把種苗種植在適宜的土地上,讓其發(fā)育為普

12、陀耳櫪植株。 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 名師精講 1 .細(xì)胞全能性的內(nèi)涵和原因 (1)內(nèi)涵:高度分化的細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。 (2)原因:具有該物種的全部遺傳信息。 2 .實(shí)現(xiàn)全能性的條件 材料 離體的植物細(xì)胞、組織或器官 培養(yǎng)基 種類齊全、比例合適的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及一定的植物激素 外界條件 無(wú)菌操作、光照 3 .細(xì)胞全能性的標(biāo)志:由細(xì)胞發(fā)育成完整的個(gè)體。 4 .不同細(xì)胞的全能性比較 (1)受精卵(全能性最高)卵細(xì)胞(具有較高的潛在全能性)體細(xì)胞(全能性較低)。 (2)未分化或分化程度低的細(xì)胞分化程度高的體細(xì)胞。 (3)植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞;增殖細(xì)胞不增殖的細(xì)胞。 (4)隨著細(xì)胞

13、分化的程度不斷提高,細(xì)胞的全能性逐漸減小。 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 5.植物細(xì)胞表達(dá)全能性的條件 (1)具有完整細(xì)胞結(jié)構(gòu),處于離體狀態(tài)。 (2)在一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、植物激素(主要是生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素等)和其他外界條件的作用下,就可能表現(xiàn)出全能性,發(fā)育成完整的植株。 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 特別提醒在植物體內(nèi),細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出全能性,而是分化成為不同的組織和器官,這是基因在特定的時(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果。但它們的遺傳潛力并沒(méi)有喪失,全部的遺傳信息仍然被保存在DNA的序列中,一旦脫離原來(lái)組織和器官的束縛成為游離狀態(tài)的細(xì)胞,在一定的營(yíng)養(yǎng)條件下,并在植物激素的誘導(dǎo)下

14、,就能表現(xiàn)出全能性,發(fā)育成完整的植株。 細(xì)胞全能性的針對(duì)對(duì)象是多細(xì)胞生物的細(xì)胞,而非單細(xì)胞生物的細(xì)胞。 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 6.植物組織培養(yǎng)的過(guò)程分析 (1)愈傷組織:細(xì)胞排列疏松而無(wú)規(guī)則,是一種高度液泡化的呈無(wú)定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。 (2)脫分化:由離體的植物器官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過(guò)程。 (3)再分化:從愈傷組織分化出具有分生能力的根和芽的過(guò)程。 (4)影響脫分化、再分化的因素。 細(xì)胞分裂素濃度與生長(zhǎng)素濃度相當(dāng)時(shí):生成愈傷 植物 組織 激素 細(xì)胞分裂素濃度生長(zhǎng)素濃度:促進(jìn)發(fā)芽 細(xì)胞分裂素濃度生長(zhǎng)素濃度:促進(jìn)生根探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 特別提醒 培養(yǎng)基

15、中的 主要激素 生長(zhǎng)素或2,4D(生長(zhǎng)素類似物) 生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素 自身產(chǎn)生的各種植物激素 光照 條件 避光 需光 需光 名稱 過(guò)程 形成體特點(diǎn) 脫分化 再分化 營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、 生殖生長(zhǎng) 由外植體成為愈傷組織 由愈傷組織成為幼苗或胚狀體 發(fā)育成完整的植物體 排列疏松、高度液泡化的薄壁細(xì)胞團(tuán) 有根、芽或有生根發(fā)芽的能力 由根、莖、葉、花、果實(shí)、種子組成 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 【例題 2】下列對(duì)細(xì)胞全能性的表述,正確的是( ) A.離體的植物細(xì)胞均能表現(xiàn)出全能性 B.肝臟細(xì)胞是高度分化的動(dòng)物細(xì)胞,沒(méi)有全能性 C.花粉可培育成單倍體植株是細(xì)胞全能性的表現(xiàn) D.植物體內(nèi)細(xì)胞由于分化,全

16、能性不能表達(dá) 解析:離體的植物細(xì)胞要表現(xiàn)出全能性還需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、 植物激素和其他適宜外界條件。肝臟細(xì)胞是高度分化的動(dòng)物細(xì)胞,全能性受到限制,但其細(xì)胞核仍具有全能性。 分化的植物細(xì)胞具有全能性,但細(xì)胞要表達(dá)全能性必須要在一定條件下離體培養(yǎng)。 答案:C 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 變式訓(xùn)練 1下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)的敘述,錯(cuò)誤的是( ) A.培養(yǎng)基中添加蔗糖的目的是提供營(yíng)養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓 B.培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例會(huì)影響愈傷組織的生長(zhǎng)和分化 C.離體器官或組織的細(xì)胞都必須通過(guò)脫分化才能形成愈傷組織 D.同一株綠色開(kāi)花植物不同部位的細(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)獲得的愈傷組織的基因型相同 解析:同

17、一株綠色開(kāi)花植物的體細(xì)胞與生殖細(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)獲得的愈傷組織的基因型不同。 答案:D 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 植物體細(xì)胞雜交技術(shù) 問(wèn)題導(dǎo)引 以不同種植物為材料培養(yǎng)新品種,雜交育種技術(shù)能否達(dá)到育種目的?如果答案是否定的,請(qǐng)嘗試列舉能達(dá)到該目的的育種新技術(shù)。 提示:雜交育種技術(shù)不能達(dá)到育種目的。 能達(dá)到該目的的育種新技術(shù)包括基因工程技術(shù)、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)等。 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 名師精講 1 .原理:細(xì)胞膜的流動(dòng)性和細(xì)胞的全能性。 2 .基礎(chǔ):植物組織培養(yǎng)。 3 .操作過(guò)程 步驟 原生質(zhì)體的獲得 雜種細(xì)胞的形成 雜種植株的產(chǎn)生 方法 酶解法(纖維素酶、果膠酶)去

18、除細(xì)胞壁,得到原生質(zhì)體 通過(guò)一定的技術(shù)手段(電激、聚乙二醇誘導(dǎo)等)進(jìn)行人工誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)原生質(zhì)體的融合 對(duì)雜種細(xì)胞用植物組織培養(yǎng)的方法進(jìn)行培育 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 4.體細(xì)胞融合成功以后,既有AB型雜種細(xì)胞,也能形成AA型和BB型兩種融合細(xì)胞,但只有AB型細(xì)胞是植物體細(xì)胞雜交所需要的雜種細(xì)胞,因此在雜種細(xì)胞形成后還應(yīng)有一個(gè)篩選過(guò)程。 5.細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是產(chǎn)生新的細(xì)胞壁。 6.植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志是獲得雜種植株而不是獲得雜種細(xì)胞。 7.優(yōu)點(diǎn):克服了植物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,在培育作物新品種方面具有廣闊的應(yīng)用前景,如科學(xué)家已經(jīng)培育出了白菜甘藍(lán)、 煙草海島煙草等種間雜種。 探究

19、點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 特別提醒雜種細(xì)胞產(chǎn)生的標(biāo)志是新細(xì)胞壁的形成。植物體細(xì)胞雜交技術(shù)包括植物細(xì)胞融合和植物組織培養(yǎng)兩個(gè)過(guò)程,結(jié)果是產(chǎn)生新的植株。 從生殖類型上看,植物體細(xì)胞雜交技術(shù)沒(méi)有有性生殖細(xì)胞的形成和結(jié)合,應(yīng)屬于無(wú)性生殖;從變異類型上看,應(yīng)是染色體數(shù)目變異。假設(shè)用于體細(xì)胞雜交的雙方細(xì)胞都有2個(gè)染色體組,則雜種細(xì)胞及由雜種細(xì)胞發(fā)育而來(lái)的雜種植株有4個(gè)染色體組,被稱為四倍體。 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 8.植物組織培養(yǎng)與植物體細(xì)胞雜交的比較 植物組織培養(yǎng) 原理 細(xì)胞的全能性 植物體細(xì)胞雜交 細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性和細(xì)胞的全能性 過(guò)程 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探

20、究點(diǎn)四 續(xù)表 注意事項(xiàng) 植物組織培養(yǎng) 選材:選取根尖、莖尖、形成層部位,最容易誘導(dǎo)脫分化 光照:脫分化過(guò)程不需光照,再分化過(guò)程一定要有光 植物體細(xì)胞雜交 去細(xì)胞壁的方法:酶解法,所用的酶是纖維素酶和果膠酶 人工誘導(dǎo)融合的方法: 物理法:電場(chǎng)誘導(dǎo)融合法 化學(xué)法:聚乙二醇誘導(dǎo)融合法 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 特別提醒(1)植物體細(xì)胞雜交過(guò)程中無(wú)有性生殖細(xì)胞的結(jié)合,屬于無(wú)性生殖。(2)從雜種植物的染色體組成看,染色體數(shù)目增加,屬于染色體數(shù)目的變異。 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 【例題 3】下圖是植物體細(xì)胞雜交過(guò)程示意圖,據(jù)圖分析回答問(wèn)題。 (1)圖中過(guò)程是 ,目前最常用的方

21、法是 。 (2)過(guò)程的發(fā)生,必須進(jìn)行 ,其方法有 法和 法,原生質(zhì)體融合的關(guān)鍵是 的融合,其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是 。 (3)融合后的原生質(zhì)體會(huì)再生出細(xì)胞器,新的細(xì)胞壁的產(chǎn)生與細(xì)胞內(nèi) (細(xì)胞器)有關(guān)。 (4)在過(guò)程中,細(xì)胞分裂的主要方式是 。 (5)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),其根本原因是 。 (6)若遠(yuǎn)緣雜交親本A和B都是二倍體,則雜種植株為 倍體。 (7)從理論上講,雜種植株的育性為 ,運(yùn)用傳統(tǒng)有性雜交方法能否實(shí)現(xiàn)? 。試說(shuō)明理由: 。 (8)利用植物體細(xì)胞雜交的方法培育作物新品種的過(guò)程中,遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循孟德?tīng)栠z傳定律?為什么? 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二

22、探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 解析:植物體細(xì)胞雜交的障礙是細(xì)胞壁,其主要成分是纖維素和果膠,通常采用纖維素酶和果膠酶除去細(xì)胞壁,此方法稱為酶解法。 獲得原生質(zhì)體后需要人工誘導(dǎo)細(xì)胞融合,采用的方法有物理法和化學(xué)法。細(xì)胞原生質(zhì)體融合的關(guān)鍵是細(xì)胞膜的融合,利用的是細(xì)胞膜的流動(dòng)性,融合成功后原生質(zhì)體能重新形成新的細(xì)胞壁,此時(shí)與細(xì)胞壁形成有關(guān)的高爾基體的活動(dòng)較為活躍。圖中過(guò)程細(xì)胞數(shù)目增多的方式為有絲分裂。 植物體細(xì)胞雜交的目的是使具有不同遺傳組成的兩種植物細(xì)胞融合,獲得具有兩種植物遺傳物質(zhì)的雜種植株。 若兩種植物細(xì)胞中各有兩個(gè)染色體組,則形成的雜種細(xì)胞中染色體組數(shù)為4,從理論上講雜種植株是可育的。由于兩種植物間存

23、在著生殖隔離,因此欲獲得如上所述遺傳組成的雜種植株不能通過(guò)有性雜交實(shí)現(xiàn)。 兩種植物體細(xì)胞融合的過(guò)程雖然使不同的遺傳物質(zhì)集中到了雜種植株體內(nèi),但整個(gè)過(guò)程屬于無(wú)性繁殖,故不遵循孟德?tīng)栠z傳定律。 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 答案:(1)去除細(xì)胞壁 酶解法(用纖維素酶和果膠酶處理) (2)人工誘導(dǎo) 物理 化學(xué) 細(xì)胞膜 細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性 (3)高爾基體 (4)有絲分裂 (5)兩種植物的性狀 雜種細(xì)胞中具有兩種植物的遺傳物質(zhì) (6)四 (7)可育 不能 因?yàn)閮煞N植物之間存在生殖隔離 (8)不遵循。整個(gè)過(guò)程不是有性生殖過(guò)程。 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 變式訓(xùn)練 2植物體細(xì)胞雜

24、交育種具有比一般雜交育種更為突出的優(yōu)點(diǎn),如用此方法培育普通小麥,會(huì)使育種過(guò)程簡(jiǎn)單且時(shí)間大大縮短。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)( ) A.使雜種細(xì)胞的全能性大大提高 B.使育種周期明顯縮短,減少了盲目性 C.克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 D.能保持雜種優(yōu)勢(shì) 解析:普通雜交育種一般只能在同種生物的不同基因型個(gè)體之間進(jìn)行。由于不同種生物之間存在生殖隔離,所以通過(guò)種間雜交育種很難實(shí)現(xiàn)。 而植物體細(xì)胞雜交育種突破了種間生殖隔離的限制,克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,能產(chǎn)生出自然界中沒(méi)有的新品種。 答案:C 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 基因工程與細(xì)胞工程的比較 問(wèn)題導(dǎo)引 基因工程育種、細(xì)胞工程育種各自的優(yōu)點(diǎn)是什么? 提

25、示:基因工程育種打破了物種界限,能定向地改造生物遺傳性狀;細(xì)胞工程育種可克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,擴(kuò)大了用于雜交的親本的范圍,部分細(xì)胞工程能定向改變生物的遺傳性狀。 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 名師精講 基因工程和細(xì)胞工程都是為了定向改造生物,但是它們也存在著明顯的不同,總結(jié)如下表。 操作水平 應(yīng)用 基因工程 分子水平(基因水平) 培育轉(zhuǎn)基因生物或獲得目的基因的產(chǎn)物 細(xì)胞工程 細(xì)胞水平 (細(xì)胞器水平) 改良生物、創(chuàng)造新品種、快速繁育生物、獲得細(xì)胞代謝產(chǎn)物 特別提醒基因工程育種主要體現(xiàn)在一種生物的基因控制的性狀,在另一種生物體中得到了表達(dá);細(xì)胞工程育種卻是兩種生物的性狀都得到了表達(dá)。

26、 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 【例題 4】下列有關(guān)細(xì)胞工程與其他生物工程的關(guān)系的敘述,錯(cuò)誤的是( ) A.細(xì)胞工程利用基因工程中轉(zhuǎn)基因技術(shù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植物和動(dòng)物培養(yǎng) B.細(xì)胞工程獲得的新細(xì)胞株可用于蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)藥物或酶制劑 C.細(xì)胞工程為發(fā)酵過(guò)程提供穩(wěn)定的培養(yǎng)對(duì)象,完成生物制品的規(guī)?；a(chǎn) D.細(xì)胞工程與基因工程都屬于分子水平上的操作 解析:細(xì)胞工程和基因工程分別屬于細(xì)胞水平上的操作和分子水平上的操作。 答案:D 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 判斷正誤(正確的畫(huà)“”,錯(cuò)誤的畫(huà)“”)。 1.基因工程和細(xì)胞工程操作水平都是分子水平。( ) 提示: 細(xì)胞工程操作水平是細(xì)胞水平(

27、細(xì)胞器水平)。 2.理論上,每個(gè)正常活細(xì)胞都具有全能性。( ) 提示: 3.植物的每個(gè)細(xì)胞在植物體內(nèi)和體外都能表現(xiàn)出全能性。( ) 提示: 植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性需在植物體外。 4.愈傷組織是外植體脫分化和再分化后形成的。( ) 提示: 愈傷組織是外植體脫分化后形成的。 5.在植物組織培養(yǎng)的過(guò)程中,脫分化階段不需要光照,再分化階段需要給予光照的條件。( ) 提示: 探究點(diǎn)一 探究點(diǎn)二 探究點(diǎn)三 探究點(diǎn)四 6.滅活的病毒可用于誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合。( ) 提示: 滅活的病毒不能用于誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合。 7.獲得了雜種細(xì)胞就標(biāo)志著植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的成功。( ) 提示: 獲得了雜種植株標(biāo)志著植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的成功。 8.細(xì)胞膜具有流動(dòng)性是植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的主要原理。( ) 提示: 9.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)是獨(dú)立于