高中生物人教版选修三同步导学:2.1.1 植物细胞工程的基本技术(理解+掌握+应用)

2.1植物细胞工程

2.1.1植物细胞工程的基本技术

1.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.理论上每个活细胞都具有全能性。

3.细胞全能性的大小依次是:受精卵>生殖

细胞>体细胞。

4.植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。

5.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。

6.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)。

植物细胞的全能性

[自读教材·夯基础]

1.细胞工程的概念

2.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)影响全能性表达的原因: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。

1.请比较基因工程和细胞工程的概念,总结二者的不同。

提示:(1)操作水平:基因工程是分子水平的操作,细胞工程是细胞水平或细胞器水平的操作。

(2)目的:基因工程的目的是创造出符合人们需要的新的生物类型和生物产品,细胞工程的目的是按照人的意愿改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。

2.理论上每种活细胞都具有全能性,请分析细胞具有全能性的原因。

提示:活细胞都具有发育成该物种个体所需的全套遗传物质。

[跟随名师·解疑难]

1.细胞全能性的实质

已经分化的体细胞(或细胞核)仍具有本物种个体发育所需要的全套遗传物质,即每个细胞都有发育成个体所需要的全部基因。

2.细胞全能性大小的比较

(1)植物细胞>动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性)。

(2)受精卵>生殖细胞(精子、卵细胞)>体细胞。

(3)体细胞:分化程度低的>分化程度高的;细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的;幼嫩的细胞>衰老的细胞。

(4)随着细胞分化程度的不断提高,细胞的全能性逐渐降低。

3.植物细胞表现全能性的条件

材料离体的细胞、组织或器官

培养基种类齐全、比例合适的营养物质及一定的植物激素

外界条件①无菌操作;②光照:愈伤组织的形成和生长需要避光培养,分化培养需见光

[特别提醒]

(1)全能性一定由一个细胞(或细胞核)发育成完整个体中体现出来,反之,不能称为全能性。如选择干细胞培育成某一器官,其过程不属于细胞的全能性。

(2)全能性的原理是细胞具有发育成完整个体所必需的“全套”基因而不是“全部”基因,因此含一个染色体组的配子中也有全套基因,同样具有全能性。

植物组织培养

1.理论基础

植物细胞的全能性。

2.操作流程

离体的器官、组织或细胞――→脱分化

愈伤组织――→再分化

试管苗

(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,进而形成愈伤组织的过程。

(2)再分化:愈伤组织在一定的培养条件下,分化出幼根和芽,进而形成完整小植株的过程。

3.胡萝卜的组织培养过程

4.植物组织培养技术概念

在无菌和人工控制条件下,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,最终形成完整的植株。

结合胡萝卜的组织培养实验,思考下列问题:

(1)在植物组织培养过程中,为什么要进行一系列的消毒、灭菌,并且要求无菌操作? 提示:避免杂菌在上面迅速生长消耗营养,且有些杂菌会危害培养物的生长。 (2)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?

提示:胡萝卜根的形成层容易诱导形成愈伤组织,其他部分如叶、花也能培养成小植株,只是稍微困难些。

(3)诱导愈伤组织的过程中是否都应避光培养?

提示:不一定。用不同植物、同一植物不同部位的组织细胞,诱导出愈伤组织所需的条件不一定相同。

[跟随名师·解疑难]

1.植物组织培养的过程

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――――――――→不同激素成分的培养基

再分化胚状体或丛芽→试管苗。

2.植物组织培养中脱分化与再分化过程的比较

过程名称过程形成体特点条件

脱分化离体器官、组织、细胞成

为愈伤组织

排列疏松、高度液泡化的

薄壁细胞团

①离体;②提供营养物质

(有机物、无机物);③提

供激素(生长素、细胞分

裂素等);④提供其他适

宜条件(温度、无菌等)

再分化愈伤组织成为幼苗或胚

状体结构

有根、芽或有生根发芽的

能力

3.植物激素在植物组织培养中的作用

生长素/细胞分裂素的比值作用效果

比值高时促进根分化、抑制芽形成

比值低时促进芽分化、抑制根形成

比值适中促进愈伤组织形成

[特别提醒]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。

植物体细胞杂交

[自读教材·夯基础]

1.概念

将两个来自不同种植物的体细胞,在一定条件下融合成一个杂种细胞,并且把杂种细胞培养成新的植物体的方法。

2.过程

(1)去壁:用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁,获得原生质体。

(2)诱导原生质体融合的方法:

①物理法:离心、振动、电激等。

②化学法:用聚乙二醇(PEG)诱导。

1.结合教材P36图2-5思考下列问题:

(1)如何去除植物体细胞的细胞壁?

(2)原生质体融合的原理是什么?

(3)原生质体融合完成的标志是什么?

提示:(1)利用纤维素酶和果胶酶。

(2)细胞膜具有一定的流动性。

(3)杂种细胞再生出细胞壁。

2.植物体细胞杂交产生的“白菜—甘蓝”,用传统的方法可否产生?

提示:不能,因为不同物种之间存在生殖隔离。

[跟随名师·解疑难]

1.植物体细胞杂交的过程

①过程是原生质体的获取。常用方法是酶解法去除细胞壁,所用到的酶是纤维素酶和果胶酶。这样可以获得具有活力的原生质体。

②过程是原生质体间的融合。该过程必须要借助一定的技术手段进行人工诱导。人工诱导的方法基本分为两大类——物理法和化学法。物理法包括离心、振动、电激等,化学法一般用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂来诱导细胞融合。

③过程是杂种细胞形成。杂种细胞形成的标志是杂种细胞再生出细胞壁。在此过程中活跃的细胞器是高尔基体。

④⑤过程是杂种植株的产生。通过植物组织培养的方法将杂种细胞培育成杂种植株。

2.植物体细胞杂交过程中的注意事项

(1)植物体细胞杂交的培养基中要添加蔗糖且浓度略大于植物细胞质浓度,目的是蔗糖不仅为原生质体提供营养,而且还能维持一定的渗透压,使原生质体保持正常的形态。

(2)体细胞融合成功后培养基中共有5种细胞类型(A、B、AA、BB、AB),其中融合细胞类型有3种(AA、BB、AB),而真正符合要求的是AB,因此要对融合细胞进行筛选。

(3)体细胞杂交过程中涉及遗传知识:

①从生殖类型上看,植物体细胞杂交技术没有生殖细胞的形成和结合,应属于无性生殖,变异类型应是染色体数目的变异,但由于含有两个亲本的遗传物质,因此具有两个亲本的遗传性状。

②体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞,不管染色体、基因组还是染色体组都采用直

接相加的方法。若一植物细胞含有2x 条染色体,2个染色体组,基因型为Aabb ,另一植物细胞含有2y 条染色体,2个染色体组,基因型为ccDd ,则新植株应为异源四倍体,其体细胞中染色体为(2x +2y )条,4个染色体组,基因型为AabbccDd 。

③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,只有在有性生殖进行减数分裂过程中才符合遗传定律,而体细胞杂交没有此过程。

细胞全能性与植物组织培养

[例1] 的是( )

四倍体兰花叶片――→①

愈伤组织――→②

胚状体――→③

植株 A .②和③阶段会发生减数分裂

B .①阶段需生长素而③阶段需细胞分裂素

C .①阶段有细胞增殖但无细胞分化

D .此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体 [思路点拨]

[精讲精析] 图中①是脱分化,②、③是再分化。②和③阶段会发生有丝分裂。①阶段和③阶段都需生长素和细胞分裂素,只是二者比例不同。此兰花的花药离体培养所得植株为单倍体。

[答案] C

易错提醒 具有全能性≠实现全能性

(1)理论上每个活细胞都具有全能性。

(2)只有发育为完整个体才能说实现了细胞全能性,即实现全能性的终点是个体,而不是组织、器官等。

下列有关细胞全能性的叙述,正确的是( )

A .植物体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;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;种子发育成植株,是正常生命历程,不属于全能性;细胞全能性的表达前提是离体培养的细胞、组织或器官。

答案:B

植物体细胞杂交

[例2]

(1)过程①②是用________________________处理细胞的细胞壁,后经③过程诱导原生质体融合,实际融合的过程中原生质体可能会形成________________________种细胞团(只考虑两个细胞融合的情况)。④是______________的过程,与此过程密切相关的细胞器主要是________________________。

(2)在⑤过程培养中,除了提供水分、无机盐、糖类、维生素以及氨基酸外,还需要在培养基中加入

____________________________________________________________________。

同时,在培养过程中,除必要的温度、光照和氧气等外界条件外,成功的另一个关键是操作过程中必须保证________。

(3)若番茄细胞内含A条染色体,马铃薯细胞内含B条染色体,将番茄和马铃薯采用杂交育种方法培育(假设能成功),得到的后代应含________________________条染色体,还必须用________________________来处理幼苗,才能得到可育的“番茄—马铃薯”植株,此时体细胞中含有________条染色体。

(4)若番茄是二倍体,马铃薯是四倍体,则杂种植株为________倍体。

[思路点拨]

[精讲精析](1)分析题图可知,图中①②表示酶解法去除细胞壁的过程,此过程中所用的酶是纤维素酶和果胶酶。③过程是人工诱导细胞融合的过程,如果只考虑两个细胞融合的

情况,则会有“番茄—番茄”细胞、“番茄—马铃薯”细胞、“马铃薯—马铃薯”细胞三种细胞团;④是融合后的原生质体重新生出细胞壁的过程,植物细胞中的高尔基体与细胞壁的形成关系密切。

(2)植物组织培养过程中除提供必需的营养物质外,还需要提供一定配比的激素和无菌的环境。

(3)由减数分裂和受精作用的知识可知,番茄和马铃薯如果杂交成功,则子代应包含(A +B)/2条染色体,由于这些染色体中无同源染色体,因此只有通过秋水仙素诱导等方法使染色体加倍才可育,此时体细胞中染色体数为(A+B)条。

(4)二倍体番茄和四倍体马铃薯体细胞杂交得到的是异源六倍体。

[答案](1)纤维素酶、果胶酶3再生出细胞壁高尔基体

(2)激素无菌

(3)(A+B)/2秋水仙素A+B(4)六

归纳拓展

(1)杂种植株染色体组数的判断:

植物体细胞杂交得到的杂种植株是异源多倍体,其染色体组数为两种杂交细胞染色体组数的和。

(2)杂交细胞需要筛选:

植物体细胞杂交过程中,细胞之间的融合是随机的,会产生很多种类型的融合细胞,因此,要得到所需要的杂交细胞,需要进一步的筛选。

[随堂基础巩固]

1.有关全能性的叙述,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.生物体内细胞由于分化,全能性不能表达

C.卵细胞与受精卵一样,细胞未分化,全能性很高

D.植物细胞在一定条件下离体培养能表现出全能性

解析:卵细胞是高度分化的细胞,并不是未分化的细胞。

答案:C

2.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中,下列哪一项条件一般是不需要的()

A.消毒灭菌B.适宜的温度

C.充足的光照D.适宜的养料和激素

解析:由于此阶段形成的是愈伤组织,并没有形成具有根、茎、叶的植物体,因此一般

不需要光照。

答案:C

3.A种植物细胞(基因型为Aa)、B种植物细胞(基因型为Bb)去掉细胞壁后,诱导两种细胞的原生质体融合,形成单核的杂种细胞。则经过组织培养得到的杂种植株是() A.二倍体,基因型为AaBb

B.二倍体,基因型为AAaaBBbb

C.四倍体,基因型为AaBb

D.四倍体,基因型为AAaaBBbb

解析:杂种植株为四倍体,基因型为AaBb。

答案:C

4.下图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作,接入试管后,在一定条件下,形成试管苗的培育过程,请据图回答下列问题:

(1)要促进细胞分裂生长,培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括________和小分子有机物,激素包括细胞分裂素和________两类植物激素。

(2)此过程依据的原理是____________________。A和B阶段主要进行的分裂方式是________,B阶段除了细胞分裂外,还进行细胞________等。

(3)此过程需要无菌操作,主要是指对________进行灭菌消毒。B阶段需要光照,原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)试管苗的根细胞没有叶绿素,而叶的叶肉细胞具有叶绿素,这是基因________的结果。

解析:植物组织培养是用离体的植物组织、器官或细胞接种到经消毒灭菌的培养基中,培养基含有供细胞生长发育所需要的无机物和小分子有机物,还有调节细胞脱分化和再分化的细胞分裂素和生长素。由外植体发育到试管苗,脱分化阶段细胞进行有丝分裂,再分化阶段愈伤组织经细胞有丝分裂和分化形成试管苗,此阶段需要光照,原因是叶片中叶绿素的合成需要光照条件。

答案:(1)无机物生长素

(2)细胞的全能性有丝分裂分化

(3)培养基芽发育成叶,叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件

(4)选择性表达

[课时跟踪训练]

(满分50分时间25分钟)

一、选择题(每小题2分,共20分)

1.下列植物组织细胞,在条件适宜的情况下,最能表达其全能性的是()

A.茎韧皮部细胞 B.叶肉细胞

C.受精卵D.根尖分生区细胞

解析:受精卵的全能性最高,全能性最容易表达。

答案:C

2.生物体内细胞没有表现出全能性,而是分化为不同的组织、器官,这是因为() A.细胞丧失了全能性

B.基因的选择性表达

C.不同的细胞内基因不完全相同

D.在个体发育的不同时期,细胞内的基因发生了变化

解析:生物体内的细胞表现不出全能性,是因为发生了基因的选择性表达而分化为不同的组织和器官。

答案:B

3.植物体细胞杂交尚未解决的问题有()

A.去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体

B.将杂种细胞培育成植株

C.让杂种植物按照人们的需要表现亲代的优良性状

D.尚未培育出属间杂种植物

解析:目前植物体细胞杂交产生的杂种植株并没有完全表现出人们所需要的性状。

答案:C

4.植物体细胞融合完成的标志是()

A.产生细胞壁B.细胞质发生融合

C.细胞核发生融合D.细胞膜发生融合

解析:植物体细胞融合的过程既有细胞膜、细胞质的融合,又有细胞核的融合。植物细胞最外层为细胞壁,融合前应去掉细胞壁,融合完成的标志是再生出新的细胞壁。

答案:A

5.下列属于组织培养的是()

A.花粉培养成单倍体植株

B.植物的枝条插到土里发育成新的个体

C.根尖分生区发育成成熟区

D.未受精的卵发育成个体

解析:B项不是在无菌和人工控制条件下发育的,是在正常环境下,所以仍属自然发育过程。C项是通过细胞的分化形成组织的过程。D项中未受精的卵发育成个体在自然条件下也可发生,属于有性生殖中的孤雌生殖。

答案:A

6.用细胞工程技术将天竺葵与香茅草杂交产生了驱蚊香草,有关培育过程的叙述错误的是()

A.需要用酶解法制备原生质体

B.愈伤组织是一群已经分化的薄壁细胞

C.克服了远缘杂交不亲和的障碍

D.包含了有丝分裂和细胞分化的过程

解析:天竺葵与香茅草两种细胞经酶解法获得的原生质体融合后,在一定条件下可以脱分化形成愈伤组织,愈伤组织是一群未分化的薄壁细胞。

答案:B

7.植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是()

①体细胞全能性②离体植物器官、组织或细胞

③根、芽④生长素和细胞分裂素⑤生长素和乙烯

⑥愈伤组织⑦再分化⑧脱分化⑨植物体

A.①、②⑦⑥⑧③⑨、④ B. ①、②⑧⑥⑦③⑨、④

C.①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤ D. ①、②⑨⑧⑥⑦③、⑤

解析:植物组织培养的原理是细胞的全能性;培养过程的顺序是离体植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织,愈伤组织再分化得到根、芽,由根、芽分化成植物体;所用激素是生长素和细胞分裂素。

答案:B

8.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,可以得到多少种基因型不同的细胞(不考虑三个及三个以上的细胞融合)() A.6种B.8种

C.10种D.12种

解析:用于融合的花粉基因型为A、a和B、b,既可自身融合,又可两两相互融合。

答案:C

9.以下为植物体细胞杂交技术流程图,其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞,所含有的染色体组分别是AA和BB。据图分析不.正确的是()

A.图中①过程发生的化学变化是纤维素和果胶水解

B.经过②和③过程形成的c细胞只有AABB这一种类型

C.过程②一般使用聚乙二醇作为诱导剂

D.过程④和⑤分别是脱分化和再分化

解析:将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养,经过细胞融合,c的细胞类型包括没有融合的细胞、相同细胞的融合和不同细胞的融合,即AA、BB、AAAA、BBBB、AABB。

答案:B

10.利用植物体细胞杂交技术将白菜和甘蓝(均为二倍体)培育成“白菜—甘蓝”杂种植株(如图所示),下列说法正确的是()

A.图示“白菜—甘蓝”植株不能结子

B.植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞

C.上述过程中包含着有丝分裂、细胞分化和减数分裂等过程

D.“白菜—甘蓝”杂种植株所具有的性状是基因选择性表达的结果

解析:“白菜—甘蓝”属于异源四倍体,有同源染色体,是可育的,能结子;植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种植株;上述过程包括去壁、原生质体融合、植物组织培养等过程,其结果是形成“白菜—甘蓝”幼苗,并未发育到性成熟个体,因此整个过程中没有减数分裂过程;任何性状都是基因选择性表达的结果。

答案:D

二、非选择题(共30分)

11.(11分)请完成下列问题:

(1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的________,繁殖种苗的速度________。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养,最终能够形成完整的植株,说明该叶肉细胞具有该植物的全部________。

(2)把试管苗转接到新的培养基上时,需要在超净工作台上进行,其原因是避免________的污染。

(3)微型繁殖过程中,适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗________,而与________配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长,促使愈伤组织产生和生长,需要使用

的生长调节剂是__________(填“脱落酸”或“2,4-D”)。

(4)将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后,单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析,随着培养基中蔗糖浓度的增加,光合作用强度的变化趋势是________,单株鲜重的变化趋势是________。据图判断,培养基中不含蔗糖时,试管苗光合作用产生的有机物的量________(填“能”或“不能”)满足自身最佳生长的需要。

(5)据图推测,若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力,应________(填“降低”或“增加”)培养基中蔗糖浓度,以便提高试管苗的自养能力。

解析:(1)叶肉细胞具有全能性,具有该植物的全部遗传信息,可经组织培养成为完整个体。

(2)在组织培养全过程及将试管苗转接到新培养基上时,要无菌操作,防止微生物污染。

(3)在微型繁殖中,不同阶段要使用不同的激素。生长素可诱导生根,与细胞分裂素混合使用,在一定配比下可促进生芽。2,4-D可促进愈伤组织生长。

(4)从题图看出,随蔗糖浓度增大,光合作用强度在下降,而单株鲜重是先增后降。培养基中不含蔗糖时,试管苗制造的有机物不能满足自身需要。

(5)要提高试管苗光合作用能力,应适当降低蔗糖浓度。

答案:(1)遗传特性快遗传信息

(2)微生物(3)生根细胞分裂素2,4-D

(4)逐渐减小先增加后下降不能(5)降低

12.(8分)回答下列有关植物组织培养的问题。

(1)用于植物组织培养的植物材料称为________。

(2)组织培养中的细胞,从分化状态转变为未分化状态的过程称为________。

(3)在再分化阶段所用培养基中,含有植物激素X和植物激素Y。逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比,未分化细胞群的变化情况如下图所示。据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系:

①当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时,

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________;

②________________________________________________________________________

________________________________________________________________________;

③________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)若植物激素Y是生长素,在植物组织培养中其主要作用是_______________________ _____________________________________________;则植物激素X的名称是____________。

(5)生产上用试管苗保存植物的优良性状,其原因是_______________________________

________________________________________________________________________。

解析:(1)植物组织培养的材料叫外植体。(2)植物组织培养的核心过程是脱分化与再分化,脱分化指细胞由分化状态变为未分化状态的过程,再分化指细胞由未分化状态变为分化状态的过程。(3)仔细分析所给示意图可知,植物激素X与植物激素Y的浓度比为1时,有利于愈伤组织的形成;大于1时,有利于细胞群分化出芽;小于1时,有利于细胞群分化出根。(4)生长素在植物组织培养中的主要作用是促进细胞生长、分裂和分化,植物组织培养过程中除需要生长素外还需要细胞分裂素,二者共同起作用。(5)植物组织培养是一种无性繁殖技术,有利于保持亲本的优良性状。

答案:(1)外植体(2)脱分化(3)①未分化细胞群经分裂形成愈伤组织②当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时,未分化细胞群分化形成芽③当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时,未分化细胞群分化形成根(4)促进细胞的生长(伸长)、分裂和分化细胞分裂素(5)组织培养形成试管苗的过程属于无性生殖,后代不发生性状分离13.(11分)通过细胞工程技术,利用甲、乙两种植物的各自优势(甲耐盐、乙高产),培育高产耐盐的杂种植株。请完善下列实验流程并回答问题:

(1)A是________________酶,B是______________,D是具有________优良性状的幼芽。D长成的幼苗需要选择的原因是_______________________________________________。

(2)由C形成植株的过程利用了________技术,形成愈伤组织需要经过________过程,愈伤组织形成D需要经过________过程。整个培养过程要在________条件下进行。

(3)植物体细胞融合成功的标志是_____________________________________________。

目前植物体细胞杂交还存在许多问题没有解决,如____________________________,尽管如此,这项新技术在__________________________等方面取得的重大突破还是震撼人心的。

解析:图中A是用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,B是融合的原生质体,C是杂种细胞,D是具有耐盐性状的杂种植株。

答案:(1)纤维素酶和果胶融合的原生质体耐盐有耐盐高产和耐盐不高产两种

(2)植物组织培养脱分化再分化无菌

(3)再生出新的细胞壁不能按照人的意愿表

达两个亲本的性状克服远缘杂交不亲和的障碍

人教版高中生物选修3知识点整理及重点题型梳理植物细胞工程植物克隆技术

精品文档用心整理 人教版高中生物选修三 知识点梳理 重点题型(常考知识点)巩固练习 常考知识点 植物细胞工程(植物克隆技术) 【学习目标】 1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。 2、体验植物组织培养技术。 3、列举植物细胞工程的实际应用。 【要点梳理】 要点一:克隆——无性繁殖系【植物细胞工程(植物克隆技术)369167 克隆】 1.分子水平的克隆: DNA 复制上很多碱基序列相同的DNA 2.细胞水平的克隆 细胞细胞分裂很多遗传物质相同的细胞 3.个体水平的克隆 组织、器官细胞分裂遗传背景相同的新个体 要点二:植物细胞工程的基本技术 1.细胞的全能性 (1)遗传基础 生物体细胞一般都是由受精卵经有丝分裂形成的,因而都含有生物体的一整套遗传物质,都具有发育成完整个体的潜能。 (2)不能表现的原因 在生物体上不能表现出其全能性,只能通过细胞分化形成不同的组织、器官,这是因为在特定的环境、激素等的影响下基因选择性表达的结果。 2.植物细胞表现其全能性的条件 (1)脱离母体。 (2)植物组织培养时,培养基中除含有一定的水分、无机盐外,还要添加一定的植物激素(如生长素、细胞分裂素),这有助于愈伤组织分化为不同组织和器官。 (3)在植物组织培养的前期对光照无需求,在后期需要光照条件,这有利于细胞生长、分化。 3.植物组织培养 (1)过程: 在无菌条件下,将植物体的器官或组织片段(如芽、根尖或花药)切下来,放在适当的人工培养基上进行离体培养,这些器官或组织就会进行细胞分裂,形成新的组织。这种组织的细胞排列疏松而无规则,是一团无定形的薄壁细胞——愈伤组织。原来已经分化,并且具有一定功能的体细胞(或性细胞),丧失了原有的结构和功能,又重新恢复了分裂功能,叫做细胞的脱分化。将处于脱分化状态的愈伤组织,移植到合适的培养基上继续培养(在适当的光照、温度等条件下)愈伤组织就会重新进行分化,产生出植物的各种组织和器官(如根、茎、叶

2.1《植物细胞工程的基本技术》教学案概要

专题2 细胞工程 2.1.1《植物细胞工程的基本技术》教案 一、教材分析 《植物细胞工程的基本技术》是人教版高中生物选修三《现代生物科技专题》专题2第一节《植物细胞工程》第1节课的教学内容,主要学习细胞的全能性、植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术等三方面内容,其中,植物细胞的全能性是植物组织培养的基础,而植物体细胞杂交技术又是在植物组织培养的基础上发展起来的。 二、教学目标 1、知识与技能: (1)、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。 (2)、尝试进行植物组织培养。 2、.过程与方法: 尝试植物组织培养技术,培养学生实验能力以及勇于实践的科学精神和科学态度。 3、情感、态度和价值观: 体验植物组织培养技术,通过联系知识与生产实践的关系,激发学生对生物学科的兴趣与热爱生物学的情感。 三、教学重点难点 1、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。 四、教学方法: 1、学案导学法 2、讲授为主结合讨论的方法 五、课时安排:1课时 六、教学过程 一、细胞工程的概念 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,通过水平或水平上的操作,按照人的意愿来改变细胞内的或获得 的一门综合科学技术。根据操作对象的不同,可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。 二、细胞的全能性 1.概念:高度的细胞,仍然具有发育成的潜能。 2.细胞具有全能性的原因:细胞内含有本物种的全部___________。 3.在理论上,生物的任何一个细胞都具有的潜能,但在生物的生长发育过程中,细胞并不表现出性,而是分化成各种。这是因为在特定的和条件下,细胞中

的基因会地表达出各种,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 分化程度低的体细胞_____分化程度高的体细胞 思考探讨 1.(1)愈伤组织有什么特点 (2)植物体内的细胞为什么不能表现全能性 (3)受精卵和体细胞相比,那种细胞的全能性更容易体现 三、植物组织培养技术 1.原理:植物细胞的性。 阅读胡萝卜的组织培养试验思考 1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些? 2.在植物组培过程中,为什么要进行一系列的消毒,灭菌,并且要求无菌操作? 3、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 4、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养? 5、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技术的流程图,并与同学交流。 3.植物组织培养操作流程 小结植物组织培养的

高中生物人教版选修三同步导学:2.1.1 植物细胞工程的基本技术(理解+掌握+应用)

2.1植物细胞工程 2.1.1植物细胞工程的基本技术 1.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.理论上每个活细胞都具有全能性。 3.细胞全能性的大小依次是:受精卵>生殖 细胞>体细胞。 4.植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。 5.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。 6.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)。 植物细胞的全能性 [自读教材·夯基础] 1.细胞工程的概念 2.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)影响全能性表达的原因: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。

1.请比较基因工程和细胞工程的概念,总结二者的不同。 提示:(1)操作水平:基因工程是分子水平的操作,细胞工程是细胞水平或细胞器水平的操作。 (2)目的:基因工程的目的是创造出符合人们需要的新的生物类型和生物产品,细胞工程的目的是按照人的意愿改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。 2.理论上每种活细胞都具有全能性,请分析细胞具有全能性的原因。 提示:活细胞都具有发育成该物种个体所需的全套遗传物质。 [跟随名师·解疑难] 1.细胞全能性的实质 已经分化的体细胞(或细胞核)仍具有本物种个体发育所需要的全套遗传物质,即每个细胞都有发育成个体所需要的全部基因。 2.细胞全能性大小的比较 (1)植物细胞>动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性)。 (2)受精卵>生殖细胞(精子、卵细胞)>体细胞。 (3)体细胞:分化程度低的>分化程度高的;细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的;幼嫩的细胞>衰老的细胞。 (4)随着细胞分化程度的不断提高,细胞的全能性逐渐降低。 3.植物细胞表现全能性的条件 材料离体的细胞、组织或器官 培养基种类齐全、比例合适的营养物质及一定的植物激素 外界条件①无菌操作;②光照:愈伤组织的形成和生长需要避光培养,分化培养需见光 [特别提醒] (1)全能性一定由一个细胞(或细胞核)发育成完整个体中体现出来,反之,不能称为全能性。如选择干细胞培育成某一器官,其过程不属于细胞的全能性。 (2)全能性的原理是细胞具有发育成完整个体所必需的“全套”基因而不是“全部”基因,因此含一个染色体组的配子中也有全套基因,同样具有全能性。 植物组织培养 1.理论基础 植物细胞的全能性。 2.操作流程

2020年春高中生物专题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学案(含解析)新人教版选修3

植物细胞工程的基本技术 1.了解细胞工程的含义。 2.掌握植物组织培养技术的过程及用途。(重点) 3.理解植物体细胞杂交技术的过程。(重点) 一、细胞工程的概念(阅读教材P 31) 二、植物细胞的全能性(阅读教材P 33~P 34) 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.表达过程 (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,进而形成完整的小植株。 (3)影响细胞全能性表现的原因:生长发育过程中,在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会选择性表达出各种蛋白质,从而构成不同的组织和器官。 三、植物组织培养技术(阅读教材P 34~P 36) 1.理论基础(原理):植物细胞全能性。 2.植物组织培养的基本过程 高度分化的组织――→脱分化形成愈伤组织――→再分化幼根和芽―→完整植株。 (1)前提:离体的植物器官、组织、细胞。 (2)条件:无菌、人工控制下、人工配制的培养基、适宜的培养条件。 (3)结果:诱导产生愈伤组织、丛芽,最终形成完整植株。 四、植物体细胞杂交技术(阅读教材P 36~P 37) 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

3.融合成功的标志:杂种原生质体再生出细胞壁。 4.意义:克服不同种生物远缘杂交的不亲和性。 连一连 (1)植物的种子能发育成完整的植株,体现了细胞的全能性。(×) (2)(2018·绵阳高二期末)离体的植物组织在一定的培养条件下分化出根和芽的过程属 于脱分化。(×) (3)愈伤组织出现了细胞的分化。(×) (4)植物体细胞杂交利用了植物组织培养技术。(√) (5)植物原生质体融合的原理是植物细胞的全能性。(×) (6)植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞。(×) 植物细胞的全能性 探究1 植物细胞具有全能性的证据

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教学案含解析新人教版选修3

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。

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。 2.植物组织培养的理论根据是( ) A.培养基中营养物质全面 B.细胞的全能性 C.细胞的分裂 D.细胞的分化 解析:选B 植物细胞只有保持其全能性,才能发育成完整的植株,因此,植物组织培养

生物学选择性必修3同步学案:2-1 植物细胞工程 第1课时 植物细胞工程的基本技术

生物学选择性必修3同步学案 2-1植物细胞工程 第1课时植物细胞工程的基本技术学有目标——新课程标准必明记在平时——核心语句必背 1.阐明细胞全能性的概念。2.概述植物组织培养的基本过程。 3.描述植物体细胞杂交技术的基本过程。 4.尝试进行菊花的组织培养。1.植物组织培养的基本过程: 外植体――→ 脱分化 愈伤组织――→ 再分化 芽、根―→完整植株2.植物组织培养技术的理论基础是植物细胞的全能性,植物体细胞杂交技术的理论基础是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。 3.去除细胞壁制备原生质体用到的酶是纤维素酶和果胶酶。 4.人工诱导原生质体融合的方法有物理法(电融合法和离心法)和化学法(聚乙二醇融合法、高Ca2+高pH融合法)。 [理清主干知识] 一、细胞工程的概念与分类 原理和方法细胞生物学、分子生物学和发育生物学 操作水平细胞器、细胞或组织水平 目的获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品 分类植物细胞工程和动物细胞工程 二、细胞的全能性 1.概念:细胞经分裂和分化后,仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。 2.生物体内细胞不能表现全能性的原因: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。 三、植物组织培养技术 1.概念:将离体的植物器官、组织或细胞等,培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其形成完整植株的技术。 2.理论基础:植物细胞的全能性。 3.基本过程

(1)脱分化:在一定的激素和营养等条件的诱导下,已经分化的细胞可以经过脱分化,即失去其特有的结构和功能,转变成未分化的细胞,进而形成愈伤组织的过程。 (2)愈伤组织:脱分化产生的不定形的薄壁组织团块。 (3)再分化:愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。 4.菊花的组织培养 四、植物体细胞杂交技术 1.概念:将不同来源的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新植物体的技术。 2.过程 不同种的植物细胞― ―→①原生质体――→②融合后的原生质体――→③杂种细胞――→④愈伤组织――→⑤杂种植株 (1)过程①表示去除细胞壁。 (2)过程②表示诱导原生质体融合。 (3)过程③表示杂种细胞再生出细胞壁。 (4)过程④和⑤分别表示脱分化和再分化。 3.意义:在打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等方面展示出独特的优势。 [诊断自学效果] 1.判断下列叙述的正误 (1)高度分化的成熟叶肉细胞不具有细胞的全能性(×) (2)植物种子萌发形成幼苗体现了植物细胞的全能性(×) (3)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性(×)

人教版生物选修三讲义:专题2 2.1.1 植物细胞工程的基本技术 含答案

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。 (2)过程: 取材:消毒后选取根的形成层部位,切取1 cm 3左右的小块,因为该部位容易诱导形成愈伤组织

人教版高中生物选修三学练测:专题2 2.1 2.1.1 植物细胞工程的基本技术 含解析

专题2 2.1 2.1.1 植物细胞工程的基本技术 一、选择题 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,能通过细胞的分裂、分化形成完整的个体,所以受精卵的全能性最高,A正确;体细胞是由受精卵通过有丝分裂形成的,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,B正确;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,C错误;分化的植物细胞如果全能性要表达出来,需在一定条件下进行离体培养,D正确。 2.下列关于植物组织培养的叙述,错误的是() A.培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压 B.培养基中的生长素和细胞分裂素使用顺序影响愈伤组织的生长和分化C.离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织 D.同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织遗传物质相同 [解析]选D采用绿色开花植物的生殖器官部位(如花药)进行培养获得的愈伤组织的遗传物质只有体细胞的一半。 3.下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是() A.玉米种子萌发长成新植株 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组织培养发育成新植株 [解析]选D种子萌发长成植株是由幼体到成体的正常生长发育过程,虽有细胞分化,但不能体现细胞的全能性,A错;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,不能体现细胞的全能性,B错;花药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错;胡萝卜根韧皮部细胞经植物组织培养发育成新植株体现出体细胞的全能性,D符合题意。 4.下面关于植物细胞工程的叙述,正确的是() A.叶肉细胞脱分化后可形成无定形状态的薄壁细胞 B.叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织 C.融合植物叶肉细胞时,应先去掉细胞膜 D.叶肉细胞只要离体就可以表现出全能性 [解析]选A叶肉细胞脱分化后可形成愈伤组织,愈伤组织是高度液泡化,无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松、无规则的组织,A正确,B错误;融合植物叶肉细胞时,应先去掉细胞壁,C错误;叶肉细胞离体后还需要特定的环境、营养等条件才能表现出全能性,D错误。 5.诱导甲种植物细胞(基因型为Aa)和乙种植物细胞(基因型为Bb)的原生质体融合,形成单核的杂种细胞。则经过组织培养得到的杂种植株是() A.二倍体,基因型为AaBb B.二倍体,基因型为AAaaBBbb C.四倍体,基因型为AaBb D.四倍体,基因型为AAaaBBbb [解析]选C杂种植株为四倍体,基因型为AaBb。 6.下图为植物组织培养技术过程,有关说法不正确的是()

高中生物 专题2 2.1.1 植物细胞工程的基本技术教案 新人教版选修3-新人教版高二选修3生物教案

植物细胞工程的基本技术 [教学目标] 1、知识与技能 〔1〕理解植物细胞的全能性; 〔2〕说出实现细胞全能性的条件; 〔3〕掌握植物组织培养的概念及原理; 〔4〕简述植物组织培养流程。 2、过程与方法 〔1〕尝试自主学习和合作学习; 〔2〕学会应用比较、归纳方法分析实验; 〔3〕尝试进行实验设计及实验方案的写作。 3、情感态度与价值观 〔1〕参与小组合作交流,体验合作学习的乐趣; 〔2〕认识生物科学的价值。 [教学重点] 1、植物细胞的全能性; 2、植物组织培养的原理和过程。 [教学难点] 1、植物细胞的全能性; 2、植物组织培养的原理和过程。 [课时安排] 2课时 [教学过程] 一、新课导入 请大家欣赏屏幕上的图片。自然界中无论是绚丽多姿的花草,还是碧绿参天的大树,大多都是通过种子播种或扦插的方式实现繁殖的。大家想一下,假如没有这两种方法,我们能不能

也繁殖出大量的幼苗?[思考与交流]学生分组讨论,设想用不同的方法繁殖下一代。各小组选派代表陈述观点。学生的结论可能有较多,老师肯定学生合理的想法,借助生活实例〔如:兰花的生产〕引导得出结论:利用植物的一片叶子、一瓣花瓣,甚至一粒花粉,也可以得到千千万万的幼小植株〔展示微型繁殖的菊花〕。 [问题思考] 为什么用菊花的花瓣就可以培育出一株完整的植株呢?带着这个问题我们来学习植物细胞工程的基本技术。 二、新课学习 老师启发学生回顾《必修1 分子与细胞》学习过的有关细胞的分化和细胞全能性的内容。老师介绍植物的发育:受精卵→细胞分裂→早期胚细胞→分裂、分化→不同的组织、器官〔花、根、茎〕,以提问的方式由一个学生回答:什么是细胞分化。〔个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和功能上发生稳定差异的过程,叫做细胞分化〕。 老师提示:菊花花瓣是已经高度分化的组织了,但其细胞都是来源于受精卵。引导同学得出菊花的花瓣可以培育出一株完整的植株的原因:花瓣每个细胞都含有像受精卵一样的全套遗传信息,都具有发育成完整个体的全部基因。从而总结出细胞全能性的概念及全能性的基础。 1.细胞全能性 〔1〕概念:指已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能。 〔2〕细胞全能性的基础:每个细胞都含有该物种特有的全套遗传信息,都具有发育成完整个体的全部基因。 [提问]每个细胞都有全能性,但不同细胞的细胞全能性表达的难易程度是否相同? 此问题由一个学生回答,老师加以引导补充。 〔3〕细胞全能性程度:受精卵>早期胚细胞>生殖细胞>体细胞;植物细胞>动物细胞 [提问]细胞全能性表达的难易程度跟细胞的分化程度有什么关系呢? 此问题由另一个学生回答,老师加以引导,帮助其完成。 师:受精卵,有没分化呢?生:没有。

高中生物《植物细胞工程》教案1 新人教版选修3

专题2 2.1 植物细胞工程 一、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。 二、教学重点和难点 1.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。 2.教学难点 植物组织培养的实验。 三、教学策略 本节教材内容对学生来说,虽说在必修模块中学了一些细胞的知识,但仍然是一个新的领域,学习起来有一定的困难。教师可采用讲授为主结合讨论的方法进行教学。具体建议如下。 在细胞的全能性及细胞分化的实质、植物组织培养技术这部分内容的教学中,首先可用教材上的菊花图引入本节的标题,同时提出一个问题──为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢?以引入本节课的第一个问题──细胞的全能性及分化。关于细胞的全能性和细胞分化这部分内容,因为学生在必修模块中学过,所以可以提问的方式让学生回顾,教师再根据学生的回答情况按教材上的内容进行讲解。然后再通过“怎样把植物的一个花瓣培育成完整的植株”这个问题引入本节课的重点及难点问题──植物组织培养技术。教材这部分的内容是通过实验“胡萝卜的组织培养”来进行讨论和总结的,应当尽量创造条件完成这个实验。在不具备完成该实验条件的学校,可以带领学生参观组培实验室,或让学生观看植物组织培养技术的录像片。同时结合教材的讨论题进行教学,还可再补充两个问题: (1)离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理,能否培养成完整植物体? (2)决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么? 在植物体细胞杂交技术及植物繁殖的新途径的教学中,首先可通过教材上的番茄—马铃薯实例引入,让学生思考20世纪60年代,一些科学家提出这样一个设想:让番茄与马铃薯杂交,培育出地上结番茄果实,地下结马铃薯块茎的植物。如果要实现这一设想,你认为可以采用哪些方法?这样一来一下子就把学生吸引到本节课要解决的问题──植物体细胞杂交技术上。随后让学生分析植物体细胞杂交技术的概念,再根据此概念,结合学生原有的植物细胞结构特点、酶的特性及新学习的植物组织培养技术的知识来回答下述问题:(1)要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起,遇到的第一个障碍是什么? (2)有没有一种温和的去细胞壁的方法? (3)如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞,下一步该对此细胞做何种处理? (4)如何将杂种细胞培育成杂种植株?与学生一起讨论后,再按教材上的植物体细胞杂交技术流程图进行总结,重点讲解以下内容。 ①流程图中为了简化,仅画了一个马铃薯的原生质体与一个番茄的原生质体之间的融合,可真正在实际操作过程中,是把许多马铃薯的原生质体和许多番茄的原生质体放在一起,让它们自由融合,再从中筛选出所需的杂种细胞。 ②由于不同种的细胞其细胞膜的特点不一样,如不作任何处理,把它们放在一起,让它们自然融合是不可能的,所以原生质体间的融合必须要人工诱导。最后要特别强调植物体细胞杂交技术的意义,以及植物体细胞杂交已取得的进展和尚未解决的问题,使学生认同科学是一个不断发展的过程,激发学生探索生命科学奥秘的兴趣及勇于质疑的科学精神。 在植物繁殖新途径的教学中,首先可由植物组织培养技术引入,让学生回忆植物组织培养技术的基本原理和过程,思考利用这项技术能做哪些工作?再逐一讲解微型繁殖技术、作物脱毒及人工种子。 微型繁殖技术的特点教师需从教材中提炼出来:①繁殖速度快;②“高保真”(因为是无性繁殖);③不受自然生长季节的限制(因为在具有一定人工设施的室内生产)。 关于植物组织培养的其他应用,应当参照教材的思路,先介绍生产实践中遇到的问题,说明社会生产的实际需要,再介绍科技人员是如何应用植物组织培养技术解决这些问题的。例如,关于在作物脱毒中的应用,应当先介绍长期进行无性繁殖的作物,易积累感染的病毒,导致产量降低,品质变差,而植物的分生区一般不会感染病毒,用分生区的细胞进行组织培养,就能得到大量的脱毒苗。这样进行教学,一是能够让学生更好地理解先进技术的应用价值,二是能够调动学生的学习兴趣,三是有利于培养学生分析问题、解决问题的能力。 在细胞产物的工厂化生产的教学中,尽管此内容是植物组织培养技术在另一方面的重要应用,但由于学生对此内容易于理解,所以教师可先让学生阅读教材,再结合资料分析,师生共同讨论资料分析中的讨论题。 四、答案和提示 2.1.1植物细胞工程的基本技术 (一)思考与探究 1.为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样,地上长番茄、地下结马铃薯? 提示:1978年,梅尔彻斯(Melchers)等人首次获得了马铃薯与番茄的属间体细胞杂种。他们将培育的二倍体马铃薯品系和番茄叶片细胞进行融合,所产生的杂交株被称为“马铃薯番茄”。像大多数杂种一样,杂交株同时具有马铃薯和番茄的形态特征。其中一些植株形成了“类似块茎的生殖根”,但是没有产生可结实的花、果实以及真正意义上的块茎。到目前为止“马铃薯—番茄”一类的体细胞杂交植物还不能产生经济效益,但是其研究价值不可忽视。 至于马铃薯—番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结马铃薯,主要原因是:生物基因的表达不是孤立的,它们之间是相互调控、相互影响的,所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质,但这些遗传物质的表达受到相互干扰,不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达,杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。 2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物──眼虫,说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活,请探讨:动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗?如果理论上可行,请设计出具体实验方案。 提示:根据眼虫的特点,动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。具体的实验方案可以设计如下: (二)正文中讨论题

人教版高中生物选择性必修3同步培优第2章细胞工程第1节植物细胞工程第1课时植物细胞工程的基本技术

第2章第1节一 一、选择题 1.植物细胞表现出全能性的必要条件是(B) A.给予适宜的营养和外界条件 B.脱离母体后,给予适宜的营养和外界条件 C.导入其他植物细胞的基因 D.将叶肉细胞的细胞核移植到去核的卵细胞内 解析:植物细胞表现出全能性的条件是:细胞离体和适宜的外界条件、一定的营养(无机、有机成分)和植物激素,B正确。 2.在植物体内,茎的顶端分生组织的细胞具有细胞周期,但不能表现出全能性,是因为(C) A.细胞核失去了全能性 B.不同的细胞基因是不同的 C.细胞中基因的表达有选择性 D.细胞核中的基因发生了变异 解析:茎顶端分生组织的细胞,其细胞核没有失去全能性,A错误;同一个体的所有体细胞都是由同一个受精卵经分裂、分化形成的,都具有相同的遗传物质,B、D错误;由于细胞中基因的选择性表达,使得茎顶端分生组织的细胞具有细胞周期,但不能表现出全能性,C正确。 3.下列关于植物组织培养的叙述,正确的是(C) A.需要对外植体进行严格的灭菌处理,以防止杂菌污染 B.在培养过程中需要给予适宜的光照,以诱导脱分化过程 C.培养基中所添加的激素种类和含量对培养过程起重要的调节作用 D.若制备人工种子,外植体只需培养成愈伤组织即可 解析:外植体一般只消毒,不进行灭菌处理,以保持外植体的活性,A错误;愈伤组织的诱导一般不需要光照,在后续的培养过程中,每日需要给予适当时间和强度的光照,B错误;培养基中所添加的激素种类和含量对培养过程起重要的调节作用,C正确;若制备人工种子,外植体需培养成胚状体,再用人工种皮包裹,D错误。 4.如图表示优质玉米的培育过程,请据图判断下列说法,错误的是(D)

高二生物选修3专题2第1节第1部分植物细胞工程基本技术教案

高二生物选修3专题2第1节第1部分植物细胞工程基本技术教案《2.1.1植物细胞工程的基本技术》教学设计一、教学目标: 知识目标1.简述植物细胞全能性的含义。 2.简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。 3.尝试或了解植物组织培养过程。 能力目标1.通过对植物组织培养和植物体细胞杂交的过程设计,培养知识的迁移能力。 2.通过对基本概念、基本原理的正确理解和掌握,逐步形成判断、分析、综合等思维能力。 情感、态度和价值观目标通过对植物组织培养和植物体细胞杂交的设计,体验植物组织培养,激发学生勇于探索、敢于实践科学精神。 二、学情分析学生已经具备了一定的细胞学基础,一些内容和原理在必修模块中已埋下伏笔,但作为一项新内容。尤其是植物体细胞杂交技术,学生以前没有涉及,因此在理解上存在困难。教师在教学中可采用创设情景、问题驱动、层层设疑并结合讨论的方法实现教学目标。 三、重难点教学重点: 1.植物组织培养的原理和过程。 2.植物体细胞杂交的原理和过程。 教学难点: 植物组织培养的实验。 四、教学过程2.1第一学时活动一、导入:在正式上课之前,我们先来看一个新闻报道。 现实真的有点残酷,我相信同学们也在思考,如果我们不对这些濒危植物加以保护,不久之后它们将会从我们的身边消失,如何挽救这一现状呢?我们可以用到植物组织培养技术,这属于我们要研究的专题二细胞工程的范畴。

所谓细胞工程他指的就是在利用分子生物学以及细胞生物学的原理,在细胞整体水平或者是细 胞器水平上,按照人们的意愿去改变细胞内的遗传物质进而获得细胞产品的一项技术,根据操作的 对象,我们可以把它分成植物细胞工程和动物细胞工程这两部分,那么,这节课我们共同学习植物 细胞工程的相关内容。 活动二、活动温故知新:我们来看张图片,这么多美丽的菊花,带给我们视觉的享受,但是这 些菊花并不是通过有性生殖这样的传统技术去种植得到的,而是通过菊花的花瓣来培育整个植株, 那为什么用菊花的花瓣就可以培育成整个植株呢?它的原理是?对,细胞的全能性,这也是我们今 天所要学习的植物细胞工程的理论基础细胞全能性是我们必修一的内容,我们来回顾一下: 1.什么是细胞的全能性呢? 2.为什么细胞会具有全能性呢? 3.理论上来讲,每个细胞都有发育成完 整个体的潜能,但是不同细胞它的全能性的程度相同吗?①我们来比较一下,这几种细胞它的全能 性的高低,受精卵生殖细胞还有体细胞谁的全能性最高啊?也就是说受精卵是最容易发育成完整个 体的②那植物细胞和动物细胞相比呢?植物细胞的全能性更容易体现出来那么既然植物细胞的全能 性比较高,我们怎么把它的全能性给它表现出来呢?也就是说,用什么样的技术可以把一块组织去 培育成一个完整个体呢?关于植物组织培养这项技术,在必修一的时候我们有一个初步的认识,还 记不记得当时我们用什么实验材料了?用胡萝卜的根的细胞来进行组织培养,那这个图大家还记得吗?我们先用这个胡萝卜的根的细胞然后经过诱导,得到的这个叫什么?在由愈伤组织去诱导得到 什么?胚状体,然后去生根发芽得到幼苗,最后发育成一个个体,和原来的一模一样,这是我们对 植物组织培养的一个初步了解,活动三、活动合作探究、精讲点拨:今天,我们来阅读一下教材 33-35页,来详细研究一下植物组织培养技术的方法,在阅读的同时,思考前面的这几个问题。 3min讨论一下3min我们首先来看第一个问题,请同学回答一下1.在植物组培过程中,为什么要进 行一系列的消毒、灭菌,并且要求无菌操作?避免杂菌在上面迅速生长消耗营养,且有些杂菌会危 害培养物的生长。所以我们看植物组织培养过程要在超净工作台上进行,都是无菌的。切取的时候 也要对外植体进行消毒 2.那我们在切取的时候,比如胡萝卜作为实验材料,我们选择的是胡萝卜的,这四部分哪部分的细胞最好呢?①为什么?容易形成愈伤组织!细胞分裂旺盛。

高中生物_2.1.1 植物细胞工程的基本技术教学设计学情分析教材分析课后反思

2.1.1植物细胞工程的基本技术教学设计 一、教材分析 《植物细胞工程的基本技术》是专题2《细胞工程》的第一节的第一部分内容,也是《细胞工程》的核心内容之一,涉及的知识点主要有细胞的全能性、植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术。 二、教学目标 知识目标: 1.简述理解掌握植物组织培养的原理和流程 2.简述植物体细胞杂交技术的原理和流程 能力目标: 1.尝试植物组织培养技术,培养学生实验能力以及勇于实践的科学精神和科学态度。 2.运用细胞的基础知识,分析细胞工程的理论基础。 情感态度价值观: 1.体验植物组织培养技术 2.通过联系知识与生产实践的关系,激发学生对生物学科的兴趣与热爱生物学的情感。 三、教学重点和难点 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。 教学难点: 植物组织培养的实验 四、学情分析 本节教材内容对学生来说,虽说在必修模块中学了一些细胞的知识,但仍然是一个新的领域,学习起来有一定的困难。 五、教学方法 学案导学法、探究讨论法、直观教学法、多媒体辅助教学 六、课前准备 1、学生的学习准备:预习《植物细胞工程的基本技术》,完成相关的导学案 2、教师的教学准备:多媒体课件制作,设计课前预习学案,课内探究学案

七、课时安排:1课时 八、教学过程 (一)导入新课,展示目标 教学设计:导言“东晋人陶渊明写了“采菊东篱下,悠然见南山”的名句,而菊花也逐渐成了超凡脱俗的隐逸者之象征。历代文人墨客爱菊者不乏其人。每年秋天的菊花展都吸引众多的游客。现在需要短时间内准备数千盆各种菊花盆栽。”展示图片,提出问题“假设你是一个花卉培植基地的专家,现主办方邀请你们负责这个工作。那么你敢接受这项任务吗?”引出课题及教学目标。 设计意图:精彩的导言和精美的图片,容易引起学生的兴趣,活跃课堂。思考题,唤起学生求知的欲望,以高昂的热情进入学习角色。 (二)温故知新,复习细胞全能性 教学设计:对同学们所交导学案的相关内容进行评价,展示优秀作业。并通过全批全改精准把握学生知识点的掌握情况,进行进一步的归纳总结和即时训练。 设计意图:通过填写导学案,检查学生对细胞全能性的掌握情况,可以做到有的放矢,避免盲目性,并节约课堂时间 (三)问题驱动,观看视频 教学设计:给出一系列问题,让学生带着问题观看菊花组织培养的操作视频。 01.从植物生长发育角度总结植物组织培养的流程 02.结合预习深入理解几个重要概念:外植体、愈伤组织、脱分化、再分化、胚状体 03.从技术角度总结植物组织培养包括哪些环节? 04.培养基中需要添加哪些成分? 05.培养过程中需要注意的环境条件? 06.在操作中需要注意的问题有哪些? 设计意图:由于高中实验室条件的限制,没办法直接组织学生进行实际操作,因此通过问题驱动,让学生有目的,有目标的观看视频,提高观看的有效性。 (四)合作探究、精讲点拨 教学设计:学生每四至六人为一组,进行合作探究,交流观看体会,思考并回答相关的问题,并动手绘制植物组织培养的流程。进过充足的讨论后,由小组派代表进行展示讲解。教师和其他组同学进行纠正补充,进一步进行归纳总结。 1. 植物组织培养技术的流程

植物细胞工程的基本技术教案

教案 2.1.1 植物细胞工程的基本技术

2.1.1 植物细胞工程的基本技术 一、教学目标 1.说出植物细胞工程的基本原理。 2.简述细胞全能性的概念。 3.简述植物组织培养的过程与方法。 4.通过菊花组织培养的实验操作,进一步掌握植物组织培养技术。 二、教学重难点 1.教学重点 植物组织培养的原理和过程。 2.教学难点 植物组织培养的实验。 三、教学过程 【导入】从社会中来:“其茅葺,其叶青青,犹绿衣郎,挺节独立,可敬可慕。迨(dài)夫花开,凝晴滚露,万态千妍,薰(xūn)风自来,四坐芬郁,岂非入兰室乎!岂非有国香乎!”这是我国历史上第一部兰谱——《金漳(zhānɡ)兰谱》(宋·赵时庚)中对兰花的一段描述。从古至今,我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征,很多人喜欢养兰花。但是,兰花种子通常发育不全,在自然条件下萌发率极低;传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题,如果靠自然繁殖,兰花的价格可想而知了。如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖,从而走入寻常百姓家呢? 提示:植物组织培养技术 【新课讲授】植物细胞工程的基本技术 植物细胞工程包括植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术。植物细胞工程

的理论基础是什么?答:细胞的全能性。 多媒体展示相关的思考题,组织学生阅读教材P34的内容,结合已学知识,以小组为单位思考、讨论: 1.什么是细胞的全能性? 2.理论上讲,细胞具有全能性的原因是什么? 3.生物体生长发育过程中细胞不能表现全能性的原因是什么? 4.一般的,细胞全能性的大小与分化程度高低有什么关系? 5.举出细胞表现出全能性和未表现出全能性的实例。 【细胞的全能性】 1.全能性定义:细胞经过分裂和分化后,仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。 2.具有全能性的原因:生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。 3.生物体生长发育过程中细胞不能表现全能性的原因: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(从而形成生物体的不同组织和器官) 4.细胞全能性与分化程度高低的关系:一般来说,细胞分化程度越高,细胞全能性越低。 5.(1)表现出全能性的例子 利用菊花茎段培养获得试管苗; 利用胡萝卜的韧皮部细胞培养获得胡萝卜幼苗; 通过花药离体培养,获得单倍体幼苗; (2)未表现出全能性的例子 芽原基的细胞只能发育为芽,叶原基的细胞只能发育为叶; *思考: 1.是不是所有的活细胞都具有全能性? 2.种子发育成植株体现了全能性了吗?

云南省德宏州梁河县第一中学人教版高中生物选修三学案:2.1.1植物细胞工程基本技术 Word版缺答案

专题2 细胞工程 2.1.1植物细胞工程基本技术学案(学案一) 姓名班级 自主学习尝试总结 一、细胞工程 1.概念:应用和的原理和方法,通过或上的操作,按照人的意愿来改变细胞内的或获得的一门综合科学技术。 2.分类:根据操作对象不同,可分为、。 二、植物组织培养技术 1.原理:植物细胞具有,具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成的潜能。 2.过程 离体植物的 − −→ −脱分化 _ 组织− −→ −再分化幼根和芽或胚状 体 − −→ −发育完整植株。 3. 植物组织培养:在和的条件下,将的植物器官、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、丛芽,最终形成完整植株。 三、植物体细胞杂交技术 1.概念:不同种植物的,在一定条件下融合成,并把杂种细胞培育成新的的技术。 2.植物体细胞杂交步骤: 课内探究小组合作 植物组织培养技术: 1.植物组织培养技术的概念是什么? 2.植物组织培养技术的原理是什么? 梁河县第一中学生物选修3《现代生物科技专题》学案高二备课组

3.植物组织培养技术通常选用的材料有哪些? 4.植物组织培养的培养基含有哪些成分? 5.分析图,概述植物组织培养技术的基本过程。 6.什么是脱分化?什么是再分化?什么是愈伤组织? 问题为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢? 1、什么是细胞的全能性?表现全能性的条件? 2、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体? 3、克隆羊“多莉”的诞生说明了什么? 4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性,而是分化成不同的组织器官? 植物体细胞杂交技术: 1.什么是植物体细胞杂交技术?它具有什么优点? 2.在进行植物体细胞杂交之前,为什么要去除细胞壁?通常用什么方法去除细胞壁?去除细胞壁以后的植物细胞叫什么? 3.怎样诱导两个不同原生质体的融合?原生质体融合完成的标志是什么?这与细胞中哪种细胞

选修三 高二生物 2.1植物细胞工程的基本技术

2.1植物细胞工程的基本技术 1.从基因型为Aa的某种植物营养器官中获取细胞,显微镜观察结果如图所示。下列对该图示细胞的叙述错误的是() A.X和Z细胞的形态不同,但核DNA一般相同 B.将X和Y细胞融合并经组织培养形成的植株为四倍体 C.将Y细胞离体培养成幼苗后用秋水仙素处理,所得植株可产生3种配子 D.若将X细胞离体培养成完整植株,培养过程要用纤维素酶和果胶酶处理 2.下列有关植物细胞工程应用的叙述,不正确的是() A.以根尖、茎尖为材料利用组织培养技术可获得具有抗病毒的新品种 B.利用组织培养技术获得人工种子,能保持亲本的性状 C.利用组织培养技术获得紫草素,实现了细胞产物的工厂化生产 D.利用植物体细胞杂交技术获得“白菜—甘蓝”,克服了生物远缘杂交不亲和的障碍 3.下列有关植物组织培养的叙述,正确的是() A.植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养而获得 B.二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株 C.植物组织培养过程中可发生染色体畸变、基因突变、基因重组 D.愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞 4.下列选项中,不需要采用植物组织培养技术的是() A.利用花药离体培养得到单倍体植株 B.利用基因工程培养抗虫棉的棉花植株 C.利用细胞工程培养“番茄—马铃薯”植株 D.利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到相应的多倍体植株 5.下图表示利用植物体细胞杂交技术获得植物白菜—甘蓝的过程,以下说法错误的是() A.①过程表示利用酶解法去除细胞壁获得原生质体的过程 B.②过程常用聚乙二醇诱导原生质体融合 C.③过程中高尔基体活动旺盛 D.最终获得的植物体细胞内含19条染色体 6.下列过程中,需要采用植物组织培养技术的是() ①利用花药离体培养得到单倍体植株 ②利用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗,获得四倍体西瓜植株 ③利用基因工程培育抗棉铃虫的植株 ④利用细胞工程培育“白菜—甘蓝”植株

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