高中生物 专题2 细胞工程 植物细胞工程的基本技术课件高中选修3生物课件

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―的脱―营分―养化、―激―素→ _愈__伤__组__织_ ―含―有―不同―激―再素―分成―化分―的―培―养→基 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。
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__分__化__培__养__基____上培养诱导出试管苗 ↓
移栽：将试管苗移栽到大田，培养成正常植株
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四、植物体细胞杂交 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。
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2．过程
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(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__(P_E__G_)__诱导。
6．植物细胞表现全能性的条件
结合所学知识，完善下面表格：
材料 _离__体__的___细胞、组织、器官
培养基
种类齐全、比例适当的营__养__物__质__、一定的植____激__素__ 及琼脂等
外界条件 无__菌__操__作__；光照的控制；酸碱度等
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【智涂笔记】 [易错警示] 有关细胞全能性的二点提醒 (1)细胞全能性的标志：发育成完整个体而不是形成某种组织或 者器官。 (2)体内细胞未表现全能性的原因：基因在特定的时间和空间条 件下选择性表达。
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“春风欲擅秋风巧，催吐幽兰继落梅。”素有“天下第一香” 之称的兰花(图 1)，以其优美高雅的叶片和芳香艳丽的花朵，自古 以来就是文人墨客吟诗作赋的对象。但是，兰花在自然条件下播种 繁殖的难度很大，需要较长时间才能获得少量幼苗。四川西部的某 处深山中，每逢春末夏初，远远地就可以看见一群群雪白的“鸽 子”，张开“双翅”迎风轻舞，美丽而祥和，这就是有着“植物活 化石”之称的“鸽子树”——珙桐 (图 2)。珙桐是我国特有的珍稀树 种，但因自然繁殖十分困难，野生 种群数量很少，已被列为国家一级 重点保护植物。有没有快速、大量 繁殖这些珍稀物种的好方法呢？
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3．配子(卵和精子)中染色体数比正常体细胞减少了一半，配子 是否还有全能性？为什么？
提示：有。因为体细胞中染色体成对存在，配子染色体数虽减 半，但仍含有完整的染色体组，具有控制生物性状的全套基因。
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4．受精卵和高度分化的体细胞都具有全能性，哪个更容易发 育成完整个体？哪个更容易表现出全能性？
2.1.1 植物(zhíwù)细胞工程的基本技术
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课前自主预习案
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。
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素养达成 1．简述细胞全能性的概念含义。(生命观念) 2．简述植物组织培养的过程和方法。(生命观念) 3．简述植物体细胞杂交技术。(生命观念) 4．在质疑、探究的学习过程中，培养学生独立思考，推理判 断和创造性思维能力。(科学探究)(科学思维) 5．通过联系农业生产实际，培养学生活学活用，理论联系实 际的能力。(科学探究)(科学思维) 6．认同科学是一个不断发展的过程，激发探索生命奥秘的热 情。(社会责任) 7．渗透科学思想的教育，理解科学、技术与社会三者之间的 关系。(社会责任)
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(3)不同细胞全能性的大小。 ①体细胞全能性：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。 ②不同细胞的全能性：受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞。 ③不同生物的细胞全能性：植物细胞>动物细胞。 (4)全能性与细胞分化的关系：随着细胞分化程度的不断提高， 细胞的全能性逐渐降低。
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解析：玉米种子萌发长成新植株属于自然生长过程，不能体现 细胞的全能性，A 错误；克隆羊的诞生说明高度分化的动物体细胞 核具有全能性，B 错误；用花粉培育成植株，可体现花粉细胞具有 全能性，C 错误；利用植物组织培养技术繁育花卉的原理是植物细 胞具有全能性，D 正确。
答案：D
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2．植物细胞全能性表达所需条件 (1)体细胞未表现全能性的原因：基因的选择性表达。 (2)植物细胞表现出全能性的条件 ①离体条件。 ②营养适宜及一定的植物激素。 ③无菌条件、注意温度、pH、光照等条件的控制。 3．个体发育过程中，细胞的分化程度越来越高，发育潜能越 来越窄，大多数高度分化的体细胞甚至失去了分裂和分化的能力， 成熟动植物体内仍有能继续分裂和分化的细胞： 动物：皮肤生发层细胞、造血干细胞 植物：根和茎的分生区细胞、形成层细胞
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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。
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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 cm3 左右的小块， 因为该部位容易诱导形成_愈__伤__组__织_ ↓
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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
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【师说核心】 1．细胞的全能性 (1)具有全能性的原因：一般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，都有发育成为完整个体所必需的全部基 因。 (2)现实体现：在生物的生长发育过程中，生物体内的细胞并不 会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。这是因为在特定的 时间和空间条件下，细胞内的基因会选择性表达。
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3．意义 克服不同种生物_远__缘__杂__交_不亲和的障碍。
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判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)细胞工程可以通过在分子水平上的操作，按照人的意愿来改 变细胞内的遗传物质。( × ) 细胞工程是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。 (2)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。( × ) 具有某种生物全部遗传信息的细胞在离体的情况下才能表现 出全能性。
提示：最容易表现出全能性的是受精卵，受精卵还没有分化， 个体发育其实就是受精卵不断分裂和分化的过程，越往后细胞的分 化程度越高，全能性越低。
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5．植物细胞具有全能性的证据 材料 美国科学家斯图尔德曾经应用植物组织培养技术，将二 倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养，最终发育成完整的新 植株(如图)。
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2．植物细胞表现出全能性的必要条件和增殖方式分别是( ) A．脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件；减数分裂 B．导入其他植物细胞的基因；有丝分裂 C．将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内；减数分裂 D．脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件；有丝分裂
解析：植物细胞表现全能性的条件：①离体的器官、组织或细 胞和适宜的外界条件；②一定的营养(无机、有机成分)和植物激素。 植物细胞组织培养形成植物体的过程，包括脱分化和再分化两个重 要的步骤，在这两个过程中细胞都是通过有丝分裂方式进行增殖 的。
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1.下列有关细胞全能性的叙述，正确的是( ) A．玉米种子萌发长成新植株，说明植物细胞具有全能性 B．克隆羊的诞生说明高度分化的动物体细胞具有全能性 C．用花粉培育成的植株往往高度不育，说明花粉细胞不具有 全能性 D．利用植物组织培养技术繁育花卉的原理是植物细胞具有全 能性
(1)这一科学实验证明了植物细胞具有_全__能__性___。 (2)上述胡萝卜的部分韧皮部细胞发育成完整新植物的原因是： __分__化__的__植__物__细__胞__仍__具__有__形__成__完__整__植__株__所__需__要__的__全__部__基__因____。
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课堂互动探究案 课程标准 1．植物细胞工程包括组织培养和体细胞杂交等技术 2．阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组 织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最 终形成完整植株的过程 3．概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融 合成杂合细胞，继而培育成新植物体的技术 4．举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产 物生产、育种等方式有效提高了生产效率
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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。
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答案：D
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3．以下不能说明细胞具有全能性的实验是( ) A．玉米花粉粒培育出植株 B．转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育出植株 C．烧伤病人的健康细胞培养出皮肤 D．胡萝卜韧皮部细胞培养出正常植株 解析：细胞的全能性是指生物体的细胞仍然具有发育成完整个 体的潜能。A、B、D 不符合题意；只有 C 没有得到完整个体，不 能体现细胞的全能性，C 符合题意。 答案：C
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探究点一 植物细胞的全能性 【师问导学】
1．理论上每种植物的活细胞都具有全能性，原因是什么？ 提示：正常的植物细胞具有发育成该物种个体所需的全部遗传 物质。
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2．植物的种子发育成完整植株是否体现了全能性？为什么？ 提示：不能。因为种子中的胚已经完成早期发育，相当于新植 株的幼体，并没有体现出细胞的全能性。
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(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。 ( ×)
植物组织培养主要是通过细胞分裂和分化实现的，遗传物质一 般不会发生改变。 (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。 ( ×) 植物组织培养过程中，脱分化过程是要求避光培养的。
(5)植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是细胞壁阻碍了原 生质体的融合。( √ )
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(6)生物体内的细胞分化和植物组织培养过程中的再分化的实 质是一样的，都是基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结 果。( √ )
(7)植物体细胞杂交技术的最终目的是得到杂种细胞。( × ) (8)植物体细胞杂交技术的最大优势是克服了不同种生物不能 进行有性杂交的障碍。( √ ) (9)植物体细胞杂交过程中，细胞融合成功的标志是产生新的细 胞壁。( √ )