选修三：2.1植物细胞工程的基本技术(精)
人教版选修3 专题2 2.1.1 植物细胞工程的基本技术 学案
2.1 植物细胞工程
2.1.1 植物细胞工程的基本技术
学习目标：1.了解细胞工程的含义。2.理解植物细胞的全能性。(重点) 3.掌握植物组织培养技术的过程及用途。(重点) 4.理解植物体细胞杂交技术的过程。(重点)
一、细胞工程的概念与种类
1．概念
(1)原理和方法：细胞生物学和分子生物学。
(2)操作水平：细胞水平或细胞器水平。
(3)目的：按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。
2．种类
根据操作对象不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程。
二、植物细胞的全能性
1．概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点。
2．现实表现：在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。
3．影响细胞全能性表现的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有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．表达时两个重要的过程
(1)脱分化：让已经分化的细胞，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。
(2)再分化：脱分化产生的愈伤组织在一定的培养条件下，再分化出幼根和芽，形成完整的小植株。
三、植物组织培养技术
1．原理：植物细胞的全能性。
2．过程：离体的植物器官、组织、细胞
―――――――――→一定的营养、激素脱分化愈伤组织――――――――――――→含有不同激素成分的培养基再分化
胚状体或丛芽―→试管苗。
3．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．植物组织培养的条件
(1)离体的植物细胞、组织、器官。
(2)无菌和人工控制。
(3)培养在人工制备的培养基上。
(4)给予适宜的培养条件。
5．实验：胡萝卜的组织培养
(1)原理：离体的植物器官、组织或细胞――→脱分化愈伤组织――→再分化幼根和芽→完整植物体。
人教版选修三 2.1.1 植物细胞工程的基本技术 学案
专题2 细胞工程
2．1 植物细胞工程
2.1.1 植物细胞工程的基本技术
[学习目标] [核心素养]
1.简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。
2.理解植物组织培养的原理和过程，植物体细胞杂交的原理。
3.尝试进行植物组织培养。 1.科学探究：结合具体实验，与同学交流讨论，尝试设计植物组织培养技术的流程简图。
2.科学思维：结合“胡萝卜的组织培养”实验，了解组织培养技术已取得的进展和尚未解决的问题，认同科学是一个不断发展的过程，激发探索科学奥秘的兴趣。
一、细胞工程的概念与分类
原理和方法 应用1细胞生物学和2分子生物学的原理和方法
操作水平 细胞水平或细胞器水平
目的 按照人的意愿来改变细胞内的3遗传物质或获得4细胞产品
分类 5植物细胞工程和6动物细胞工程
二、植物细胞的全能性
1．概念：具有某种生物全部7遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成8完整生物体的潜能。
2．原理：细胞内含有本物种的9全套遗传信息。
3．全能性表达条件：具有完整的细胞结构；处于10离体状态；11无菌操作(防止杂菌污染)；提供一定的营养、激素(主要是12生长素和细胞分裂素等)和其他适宜外界条件。 三、植物组织培养技术
1．理论基础：13植物细胞的全能性。
2．培养对象：14离体的植物器官、组织或细胞。
3．培养条件：在15无菌和人工控制条件下、人工配制的培养基上、适宜的培养条件。
4．培养结果：诱导产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。
5．实验：胡萝卜的组织培养
(1)原理
离体的植物组织、器官、细胞――――――――――→一定的营养、激素脱分化愈伤组织――――――――――→含有不同激素成分的培养基16再分化17胚状体或丛芽→试管苗。
(2)过程
取材：消毒后选取有18形成层的部位，切取1 cm3左右的小块，因为该部位容易诱导形成愈伤组织
↓
接种：将组织块接种到诱导培养基上，诱导出愈伤组织
↓
培养：在23～26 ℃恒温避光条件下培养一段时间。再将愈伤组织转接到19分化培养基上培养诱导出试管苗
高中生物 2 细胞工程 2.1.1 植物细胞工程的基本技术课后习题 新人教版选修3
2.1.1植物细胞工程的基本技术
课时演练·促提升
1.植物细胞的全能性是指( )
A.具有细胞核、细胞膜和细胞质,细胞结构完整,能进行各种生理活动
B.只具有膜和质,同样能进行各种生理活动
C.植物体细胞所具有的发育成完整个体的潜能
D.具有本物种全套遗传物质的特定细胞
答案:C
2.植物的花瓣具有全能性的根本原因是( )
A.具有完整的细胞结构
B.具有该植物的全部基因
C.离体培养
D.激素诱导
解析:具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物体的潜能,也就是说,每个生物细胞都具有全能性的特点。由定义不难确定全能性的根本原因是细胞具有该物种生长发育所需的全部基因,完整的细胞结构、离体培养和激素诱导是全能性表现出来所需的外界条件,不是根本原因。
答案:B
3.下列有关细胞全能性的叙述,正确的是( )
A.植物只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因
B.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性
C.植物体内某些体细胞没有表现出全能性,其原因是所含基因不同
D.紫色糯性玉米种子培育成植株,这反映了植物种子具有全能性
解析:细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因,而配子也具有这样的全套基因,同样具有全能性,故A项错误;植物体内细胞没有表现出全能性,这是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果,故C项错误;种子发育成植株,是正常生命历程,不属于全能性,D项错误。只有B项是正确的,细胞全能性的表达前提是离体状态。
答案:B
4.下列关于细胞全能性的叙述,不正确的是( )
A.胡萝卜的韧皮部细胞全能性比胡萝卜的受精卵低
B.小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞不能体现细胞的全能性
C.蜜蜂的卵细胞能发育成雄蜂,体现了细胞的全能性
D.个体发育过程中,随着细胞的分化,细胞分化程度越来越高,全能性也越高
解析:分化程度越高的细胞,其全能性越低。
2.1.1植物细胞工程的基本技术
2.1.1 植物细胞工程
教学目标
1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术
2、列举植物细胞工程的实际应用
3、尝试进行植物组织培养
教学重点
1、植物组织培养的原理和过程
2、植物体细胞杂交的原理
3、植物细胞工程应用的实例
教学难点
植物组织培养的实验
教学过程
复习：
细胞分化：
1、概念：在个体发育过程中，由一种或一个细胞通过增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程
注意：不改变细胞数目，不改变遗传，增加了细胞种类
2、原因：相同的基因在特定的时间和空间内进行选择性表达的结果
3、特点：
①普遍性：单细胞生物没有细胞分化
②持久性：细胞分化存在于生物体的整个生命进程中，但在胚胎时期达到最大限度
③不可逆性：分化的细胞要维持分化后的状态直到死亡
4、结果：产生了不同的组织和器官
5、意义：个体发育的基础（包括细胞分裂和细胞分化）
细胞全能性：
1、概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能(起点：细胞、组织、器官；终点：完整个体)
举例：壁虎断尾后再生（×）；皮肤烧伤后再生（×）；种子长成幼苗（√）；植物扦插（√）；
受精卵发育成婴儿（√）；
2、物质基础：每个细胞里有该种生物全套的遗传信息（所以单个卵细胞或精子也可发育成完整个体，体现全能性）
3、条件：①离体 ②营养物质 ③外界条件
4、发挥顺序
植物细胞》动物细胞
受精卵＞生殖细胞（卵＞精子）＞体细胞
体细胞：分裂能力强的细胞＞分裂能力弱的细胞（分化程度低＞分化程度高）
注意：①受精卵是未分化的细胞，所以全能性最高
②生殖细胞是分化程度高，全能性也高（特例）
细胞工程：是指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，按照人们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。
分类：植物细胞工程和动物细胞工程
一、植物组织培养
1、理论基础：植物细胞全能性
人教版选修3 2.1.1 植物细胞工程的基本技术 作业
2．1.1 植物细胞工程的基本技术
一、选择题
1．植物细胞的全能性是指( )
A．具有核、膜、质，细胞结构完整，能进行各种生理活动
B．只具有膜和质，同样能进行各种生理活动
C．植物体细胞所具有的发育成完整个体的潜能
D．具有本物种全套遗传物质的特定细胞
解析：选C。具有某种植物全套遗传信息的任何一个细胞，都有发育成完整新植物体的潜能，也就是说，每个植物细胞都具有全能性。
2．下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的过程是( )
A．克隆羊“多利”的培育
B．小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞
C．小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株
D．胡萝卜根韧皮部细胞经植物组织培养发育成新植株
解析：选D。细胞的全能性是指已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。克隆羊“多利”的培育过程说明动物细胞的细胞核具有发育的全能性，故A项不符合题意；骨髓造血干细胞形成各种血细胞，仅仅是细胞分化的过程，没有形成完整的个体，没有体现细胞的全能性，B项不符合题意；花粉离体培养发育成单倍体植株，经历了细胞分化，体现的是花粉(生殖细胞)的全能性，没有体现体细胞的全能性，C项不符合题意；胡萝卜根韧皮部细胞经植物组织培养发育成新植株，该过程既发生了细胞分化，又体现了体细胞的全能性，D项符合题意。
3．用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的
D．该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状体结构
解析：选B。植物组织培养的原理是植物细胞的全能性。植物细胞只有在脱离了植物体、并在一定的外部因素的作用下，经细胞分裂形成愈伤组织，才能表现出全能性，再由愈伤组织细胞发育、分化形成新的植物体。 4．下列有关植物体细胞杂交的叙述，错误的是( )
A．有可能把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上
最新人教版选修3 2.1.1 植物细胞工程的基本技术 作业
专题2 细胞工程
2．1 植物细胞工程
2．1.1 植物细胞工程的基本技术
理一理
判一判
1.愈伤组织是外植体经脱分化和再分化后形成的。(×)
2．植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出全能性。(×)
3．在植物组织培养过程中，细胞的遗传物质一般都发生改变。(×)
4．在植物组织培养过程中需要给予光照，以诱导脱分化过程。(×)
5．利用物理法或化学法，可以直接将两个植物细胞进行诱导融合。(×)
6．将基因型为Aa植株的花粉和基因型为Bb植株的花粉，除去细胞壁后，进行原生质体融合(仅考虑两两融合)，可以得到6种基因型不同的融合细胞。(×)
7．同一株绿色开花植物不同部位的细胞经组培获得的愈伤组织基因型不一定相同。(√)
8．与传统育种相比，植物体细胞杂交在培育作物新品种方面的重大突破表现在证明杂种细胞具有全能性。(×)
悟一悟 1.外植体的选择：外植体脱分化的难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而不同。一般来说，植物的花和幼嫩的组织脱分化相对比较容易，而植物的茎、叶和成熟的组织较难。
2．无菌操作：植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌，接种过程要进行严格的无菌操作。
3．光照的控制：对于植物组织培养来说，光照条件非常重要。在愈伤组织的诱导阶段往往要避光培养，有利于细胞脱分化产生愈伤组织(如果是在光照条件下，容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织)。当愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。
4．原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性，杂种细胞发育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。
5．植物体细胞杂交过程中无有性生殖细胞的结合，属于无性生殖。
6．杂种植株的染色体来源于两种植物，变异类型是染色体数目的变异，形成的是异源多倍体。
7．由于杂种植株含有两个亲本的遗传物质，因此理论上应具有两个亲本的遗传性状。
8．培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律。
【人教版】生物选修三：2.1.1《植物细胞工程的基本技术》课后习题(含答案)
2.1.1植物细胞工程的基本技术
课时演练·促提升
1.植物细胞的全能性是指( )
A.具有细胞核、细胞膜和细胞质,细胞结构完整,能进行各种生理活动
B.只具有膜和质,同样能进行各种生理活动
C.植物体细胞所具有的发育成完整个体的潜能
D.具有本物种全套遗传物质的特定细胞
答案:C
2.植物的花瓣具有全能性的根本原因是( )
A.具有完整的细胞结构
B.具有该植物的全部基因
C.离体培养
D.激素诱导
解析:具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物体的潜能,也就是说,每个生物细胞都具有全能性的特点。由定义不难确定全能性的根本原因是细胞具有该物种生长发育所需的全部基因,完整的细胞结构、离体培养和激素诱导是全能性表现出来所需的外界条件,不是根本原因。
答案:B
3.下列有关细胞全能性的叙述,正确的是( )
A.植物只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因
B.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性
C.植物体内某些体细胞没有表现出全能性,其原因是所含基因不同
D.紫色糯性玉米种子培育成植株,这反映了植物种子具有全能性
解析:细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因,而配子也具有这样的全套基因,同样具有全能性,故A项错误;植物体内细胞没有表现出全能性,这是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果,故C项错误;种子发育成植株,是正常生命历程,不属于全能性,D项错误。只有B项是正确的,细胞全能性的表达前提是离体状态。
答案:B
4.下列关于细胞全能性的叙述,不正确的是( )
A.胡萝卜的韧皮部细胞全能性比胡萝卜的受精卵低
B.小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞不能体现细胞的全能性
C.蜜蜂的卵细胞能发育成雄蜂,体现了细胞的全能性
D.个体发育过程中,随着细胞的分化,细胞分化程度越来越高,全能性也越高
解析:分化程度越高的细胞,其全能性越低。
高中生物专题2细胞工程2.1植物细胞工程2.1.1.1植物细胞工程的基本技术练习选修3
植物细胞工程的基本技术
[随堂检测]
1．下列有关细胞全能性的叙述，不正确的是( )
A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高
B．生物体内的体细胞由于细胞分化，全能性不能表达
C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性最高
D．植物细胞在一定条件下离体培养能表现出全能性
解析：选C。受精卵是个体发育的起点，在自然条件下，通过细胞的分裂、分化形成完整的个体，所以受精卵的全能性最高；生物体内的每一个体细胞(除红细胞外)都是由受精卵通过有丝分裂形成的，都含有发育成完整个体所必需的全部基因，理论上讲都应该具有全能性，但由于细胞分化，基因在不同的细胞中选择性表达，因而体细胞并没有表现出全能性；卵细胞在一定条件下，全能性比体细胞高，但与受精卵不同，卵细胞的分化程度也很高；分化的植物细胞尽管具有全能性，但如果全能性要表达，植物细胞必须在一定条件下进行离体培养。
2．某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉，其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”。下列有关叙述错误的是( )
A．消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害
B．在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞
C．出芽是细胞再分化的结果，受基因选择性表达的调控
D．生根时，培养基通常应含α萘乙酸等生长素类调节剂
解析：选B。消毒剂的使用既要杀死材料表面微生物，又要防止伤害组织细胞，影响组织培养；植物细胞融合是指经纤维素酶和果胶酶处理后得到的原生质体的诱导融合，带有细胞壁的愈伤组织细胞不能诱导融合形成染色体加倍的细胞；出芽和生根都是细胞再分化的结果，其实质是基因的选择性表达；α萘乙酸为生长素类似物，可诱导愈伤组织生根。
3．(2018·陕西西安七十中高二期末)下列关于影响植物组织培养的因素的叙述不正确的是( )
A．幼嫩组织较成熟组织易培养成功
B．给外植体消毒用体积分数为70%的酒精
高中生物专题2细胞工程2.1植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术练习选修3
植物细胞工程的基本技术
[随堂检测]
1．下列有关细胞全能性的叙述，不正确的是( )
A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高
B．生物体内的体细胞由于细胞分化，全能性不能表达
C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性最高
D．植物细胞在一定条件下离体培养能表现出全能性
解析：选C。受精卵是个体发育的起点，在自然条件下，通过细胞的分裂、分化形成完整的个体，所以受精卵的全能性最高；生物体内的每一个体细胞(除红细胞外)都是由受精卵通过有丝分裂形成的，都含有发育成完整个体所必需的全部基因，理论上讲都应该具有全能性，但由于细胞分化，基因在不同的细胞中选择性表达，因而体细胞并没有表现出全能性；卵细胞在一定条件下，全能性比体细胞高，但与受精卵不同，卵细胞的分化程度也很高；分化的植物细胞尽管具有全能性，但如果全能性要表达，植物细胞必须在一定条件下进行离体培养。
2．某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉，其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”。下列有关叙述错误的是( )
A．消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害
B．在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞
C．出芽是细胞再分化的结果，受基因选择性表达的调控
D．生根时，培养基通常应含α萘乙酸等生长素类调节剂
解析：选B。消毒剂的使用既要杀死材料表面微生物，又要防止伤害组织细胞，影响组织培养；植物细胞融合是指经纤维素酶和果胶酶处理后得到的原生质体的诱导融合，带有细胞壁的愈伤组织细胞不能诱导融合形成染色体加倍的细胞；出芽和生根都是细胞再分化的结果，其实质是基因的选择性表达；α萘乙酸为生长素类似物，可诱导愈伤组织生根。
3．(2018·陕西西安七十中高二期末)下列关于影响植物组织培养的因素的叙述不正确的是( )
A．幼嫩组织较成熟组织易培养成功
B．给外植体消毒用体积分数为70%的酒精
人教版高中生物选修三专题2细胞工程2.1植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术教学案含解析
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. 植物细胞工程的基本技术
一、细胞工程的概念
二、细胞的全能性
1．含义：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
2．物质基础：细胞内含有本物种全部的遗传信息。
3．植物细胞全能性表达条件：具有完整的细胞结构；处于离体状态；提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。
三、植物组织培养技术
1．理论基础
植物细胞的全能性。
2．基本过程
离体的器官、组织或细胞――→①A――→②B――→发育完整植株
图中①过程为脱分化，②过程为再分化，A表示愈伤组织，B表示丛芽或胚状体。
3．胡萝卜的组织培养[填图] 1.植物组织培养技术的理论基础是植物细胞的全能性。
2．植物组织培养的基本过程：
外植体――→脱分化愈伤组织――→再分化丛芽或胚状体――→发育完整植株
3．植物体细胞杂交的理论基础是细胞膜的流动性和细胞的全能性。
4．去除细胞壁制备原生质体用到的酶是纤维素酶和果胶酶。
5．人工诱导原生质体融合的方法有物理法(离心、振动、电激)和化学法(聚乙二醇处理)。
6．植物体细胞杂交技术克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍。
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四、植物体细胞杂交技术
1．概念：将不同种的植物体细胞，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[据图填空]
(1)过程①为去除细胞壁获得原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。
(2)过程②为原生质体的融合，人工诱导的物理法包括离心、振动、电激等，化学法一般用聚乙二醇作诱导剂。
(3)过程③为融合的原生质体再生出细胞壁，这是原生质体融合成功的标志。
(4)过程④为脱分化，过程⑤为再分化。
3．意义：克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍。
1．下列生物技术不属于细胞工程领域的是(..)
A．植物组织培养技术...B．转基因技术
C．克隆技术..............D．植物体细胞杂交技术
解析：选B.细胞工程是在细胞水平或细胞器水平上进行的操作。转基因技术的操作对象为基因，即DNA分子水平上的操作技术，属于基因工程。