2.1细胞工程概述 教案(苏教版选修3)

第一节细胞工程概述●课标要求1．讨论克隆技术的社会意义。

2．搜集通过动物体细胞核移植进行克隆的实例。

●课标解读1．了解细胞工程的发展。

2．简述细胞工程的基本技术。

3．举例说明细胞工程的应用。

●教学地位本节通过实例介绍了细胞工程的基本技术和细胞工程的应用，让学生对细胞工程有一个整体的了解，并激发学生的学习兴趣，并为下面两节植物细胞工程和动物细胞工程做好准备。

细胞工程的基本技术在生产上应用很广，因此在高考中考查的次数较多，多以选择题的形式考查。

●教法指导1．本节内容中细胞工程的基本技术和细胞工程的应用都是通过实例说明的，因此教学中要通过多媒体课件展示两方面的实例，让学生感受细胞工程的技术和应用的意义，也可让学生通过其他媒体搜集细胞工程技术和应用。

2．采用比较的方法对细胞工程的各项技术进行比较，加深对细胞工程技术的理解。

●新课导入建议通过课件展示花卉和苗木快速繁殖的工厂化生产。

以轰动全世界的克隆羊“多利”的诞生及山东曹县五里墩的克隆牛“福福”等的诞生为例，播放它们诞生的流程。

通过这些细胞工程的实例引出课题。

●教学流程设计课前自主探究：阅读教材P39～44有关内容，填写【课前自主导学】空白，完成思考交流1、2。

⇒步骤1：情景导课：以【新课导入建议】导入新课。

⇒步骤2：尝试作答【课前自主导学】部分的【正误判断】，检查自学效果。

⇒步骤3：学习细胞工程的概念，并让学生与基因工程进行比较，通过【课堂互动探究】探究1进行列表比较，通过例1强化。

步骤7：诵读【结论语句】，尝试构建最优知识网络图解，互评后参看【本课知识小结】的网络构建。

完成【当堂双基达标】。

⇐步骤6：通过多媒体展示细胞工程应用的实例，学生总结细胞工程的应用，通过【课堂互动探究】探究3归纳，通过例3强化。

⇐步骤5：通过多媒体展示细胞工程的各项技术，引导学生对细胞工程的各项技术进行比较，通过【课堂互动探究】探究2归纳总结，通过例2强化。

1.1907年，哈里森采用盖玻片悬滴培养蛙胚神经组织，开创了动物细胞培养的先河。

2．1937年，高特里特等人几乎同时离体培养了胡萝卜组织，这是首次成功进行的植物细胞与组织培养。

3．1972年，美国卡尔逊等人用硝酸钠作为促融合因子，成功地将2个不同种的烟草细胞原生质体进行融合，获得了世界上第一个体细胞杂交植株。

4．1997年，伊恩·维尔穆特等人利用成年芬兰白面母羊体细胞的细胞核与苏格兰黑面母羊的去核卵细胞首次克隆出绵羊“多利”。

1.(1)操作水平：细胞。

(2)条件：体外无菌条件下进行培养、繁殖。

(3)根据所使用技术的不同，细胞工程中可分为植物细胞与组织培养、细胞融合、细胞核移植、染色体工程等。

(4)目的：使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变。

(5)结果：改良生物品种、创造新品种和加速繁育生物个体，以及获得某些有用的细胞代谢产物的技术。

2．分类根据研究对象分为：植物细胞工程、动物细胞工程、微生物细胞工程。

1．细胞工程和基因工程的操作对象有什么不同？【提示】细胞工程的操作对象是细胞，基因工程的操作对象是DNA分子。

3．细胞工程的基本技术(1)植物细胞与组织培养技术：在无菌条件下分离植物细胞或组织，将其放在适当的培养基上，给予必要的生长条件，使它们在体外继续生长、增殖与分化，形成新的组织、器官和个体的技术。

(2)细胞融合技术：采用自然或人工的方法使2个或多个不同细胞融合为一个细胞的技术。

常用的促融合方法有生物法、化学法和物理法等。

植物细胞融合前需要用纤维素酶等去除细胞壁。

(3)细胞核移植技术：将一个细胞的细胞核转移到另一个去除细胞核的细胞中，从而使受体细胞获得新的遗传信息，产生新的生命现象的技术。

(4)染色体工程：人们按照一定的设计，有计划地消减、添加或替换同种或异种染色体，从而达到定向改变遗传性状和选育新品种的一种技术。

2．在去掉细胞壁的时候为什么想到用酶解法？且用纤维素酶和果胶酶？【提示】用酶解法是在常温条件下进行的，不会影响原生质体的生命活动。

根据酶的专一性和细胞壁的化学成分，故选纤维素酶和果胶酶处理。

1.快速培养花卉及濒危植物：利用离体的植物细胞、组织或器官在特定的条件下，通过脱分化、再分化等过程培育新植株，如培育名贵花卉郁金香等。

2．获得无病毒作物：植物分生区附近，如茎尖、根尖，因很少被病毒感染，甚至无病毒，而被用来培育无病毒植株。

3．开发洁净能源减少环境污染：如利用单细胞生物在特定条件下产生的氢气作为燃料。

4．繁殖优良家畜品种及濒危动物。

5．在医疗领域的应用(1)开发和生产各种疫苗、抗体等生物活性物质。

(2)通过细胞工程培育不同的人体细胞、组织或器官，成为器官移植的新来源等。

细胞工程利用基因工程中的转基因技术实现转基因植物和动物的培养。

2．细胞工程中获得的新细胞株可用于蛋白质工程生产药物或酶制剂。

3．细胞工程为发酵工程提供了稳定的培养对象，以完成生物制品的规模化生产。

1．植物组织培养的过程不需在无菌条件下进行。

(×)【提示】植物组织培养需要在无菌条件下进行，防止杂菌污染导致培养物迅速死亡。

2．植物体细胞融合的最终目的是产生杂种植株。

(√)3．染色体工程使生物的遗传性状发生的变异属于基因重组。

(×)【提示】属于染色体变异。

4．植物组织培养产生的新个体能保持亲代的优良性状。

(√)【问题导思】①基因工程和细胞工程的操作水平、技术方法有什么不同？ ②基因工程和细胞工程的相同点是什么？细胞工程与基因工程相比，下列叙述错误的是( )A ．细胞工程是在细胞或细胞器水平上进行的操作，而基因工程则是在分子水平上进行的操作B ．细胞工程与基因工程都属于人为操作C ．两者所造成的改变均是按人的意愿来进行的D ．两者目前都能较为容易地实现人们的意愿【审题导析】 比较基因工程和细胞工程的操作水平、实施目的、技术方法等内容。

【精讲精析】 基因工程和细胞工程虽然都取得了很大的研究和应用成就，但是还没有达到较为容易实现的程度。

【答案】 D①细胞工程的基本技术有哪些？ ②细胞工程技术的手段有哪些？不同融合方法的比较不同融合方法的目的是相同的，都是要获得融合的细胞；不同融合方法所依据的原理也是相同的，即都依据细胞膜所具有的流动性。

(2013·平顶山高二月考)下列不属于细胞工程技术的是( )A ．利用植物体细胞杂交技术获得多倍体植物B ．利用体细胞融合技术生产单克隆抗体C ．通过大规模的细胞培养生产紫杉醇抗癌D ．利用细菌的连续培养技术生产谷氨酸 【审题导析】 (1)明确细胞工程的基本技术。

(2)知道细胞工程与发酵工程的区别与联系。

【精讲精析】①细胞工程都有哪些方面的应用？ ②举例说明细胞工程在生物育种上的应用。

1．快速培养花卉及濒危植物利用离体的植物细胞、组织或器官在特定的条件下，通过脱分化、再分化等过程培育新植株。

(1)利用的技术：植物细胞与组织培养。

(2)过程：离体的植物细胞、组织或器官――→脱分化愈伤组织――――→再分化根、芽―→植物体。

2．获得无病毒作物植物分生区附近，如茎尖、根尖，因很少被病毒感染，甚至无病毒，而被用来培育无病毒植株。

3．开发洁净能源减少环境污染利用细胞工程产氢技术，将蓝藻、绿藻、光合细菌等单细胞生物在特定的条件下产生的氢气作为燃料，是开发洁净新能源的途径之一，对减轻环境污染具有重要意义。

4．繁殖优良家畜品种及濒危动物(1)利用的技术：体细胞克隆技术。

(2)意义：在快速繁殖具有优良性状的畜牧新品种、濒临灭绝的珍贵动物的种族繁衍等方面具有重大意义。

(2012·无锡高二检测)如图所示为农作物新品种的育种方式，请据图回答下列问题。

(1)图示育种方式涉及的生物工程技术有：_______、_________、_________。

(2)⑤过程中常用的载体是__________；⑤过程表示的基因操作步骤是__________________________________。

(3)上述育种与传统杂交育种相比，突出优点是__________________________________________________。

【审题导析】图示提供的解题的关键信息为：①②③④过程为体细胞杂交育种；⑤②③④过程为基因工程育种。

【精讲精析】(1)图中⑤过程涉及基因工程，①过程为植物体细胞杂交，两者都需要植物细胞与组织培养技术的支持。

(2)基因工程中的载体为质粒，⑤过程是转化受体细胞。

(3)不管是基因工程育种还是植物体细胞杂交育种，都会打破物种的界限——生殖隔离，实现生物性状的定向改变。

【答案】(1)基因工程植物细胞与组织培养植物体细胞杂交(细胞融合)(2)质粒转化受体细胞(3)打破生殖隔离、克服了远源杂交不亲和的障碍1．植物组织培养的细胞或组织是离体的细胞或组织，其来源有：体细胞、生殖细胞(如花粉)、融合成的杂种细胞或通过基因工程改造后的细胞等。

2．由于植物组织培养的目的和条件不同，培养的结果可是愈伤组织细胞、分化成的球状胚或完整的植物体。

本课知识小结网络构建结论语句1．植物组织培养和细胞核移植技术的生物学原理是细胞全能性。

2．细胞融合技术依据的生物学原理是细胞膜的流动性。

3．细胞工程技术实现了不同物种间杂交，形成了前所未有的新杂交物种。

4．植物组织培养成功的关键是避免微生物污染，因此应在无菌条件下进行。

1．(2013·江苏高考)某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。

为尽快推广种植，可应用多种技术获得大量优质苗，下列技术中不能选用的是() A．利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗B．采用花粉粒组织培养获得单倍体苗C．采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上D．采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养【解析】茎段扦插、幼芽嫁接、植物组织培养都是无性繁殖，可以大量快速得到与原有性状相同的个体，A、C、D均可选用，采用花粉粒离体培养可获得单倍体幼苗，但由于花粉粒为雄配子，发育来的单倍体植株会发生性状分离，不能保持亲代的优良性状，B错误。

【答案】 B2．(2013·连云港高二检测)下列属于植物组织培养的是()A．花粉培养成单倍体植株B．芽发育成枝条C．根尖分生区发育成成熟区D．未受精的卵发育成植株【解析】植物组织培养是指离体的植物器官、组织或细胞经脱分化、再分化形成完整植物体的过程。

花粉能培养成单倍体植株，是在一定条件下离体形成的；芽发育成枝条、根尖分生区发育成成熟区，是体内分化的器官和组织形成了机体的一部分；未受精的卵发育成植株，不是在人工培养的情况下进行，而是在母体的调控下完成。

【答案】 A3．下列关于细胞融合的叙述，不正确的是()A．采用自然或人工的方法使2个或多个不同细胞融合为一个细胞B．在促融合因子的作用下，仅仅使细胞核发生融合C．常用的促融合因子有电场、聚乙二醇等D．在植物细胞融合前需用纤维素酶等去除细胞壁【解析】在促融合因子的作用下，细胞之间的质膜发生粘连、融合，细胞质发生融合，进而发生核融合，形成杂种细胞。