人教版 选修3 植物细胞工程的实际应用 学案
人教版 选修3 植物细胞工程的实际应用 学案
[学习目标] 1.说明植物细胞工程在植物繁殖方面的应用。2.列举植物细胞工程在作物新品种培育方面的应用。3.概述细胞产物的工厂化生产的原理。
方式一 拯救国家极危植物——虎颜花
虎颜花为野牡丹科单种属植物，原产广东，为罕见的野生观赏植物，有重要的科研价值。虎颜花叶片基生，叶形巨大、美丽，呈心形，上有老虎斑纹，故称虎颜花。国际自然保护联盟已将虎颜花列为极危物种。为拯救虎颜花，我国华南植物园的科学家对虎颜花进行了组织培养，获得1万株试管苗，又利用生态恢复技术，使虎颜花成功回归野外。这体现了植物细胞工程的实际应用。那么植物细胞工程技术在生产生活中还有哪些方面的应用呢？让我们进入本节的学习，一起来了解吧！
方式二 具有小灵芝草之称的金钗石斛是一种名贵的中草药，它具有生津益胃、润肺止咳之功效。金钗石斛的有效化学成分为大黄酚和β－谷甾醇。那么我们能否在工厂内大量生产这两种物质呢？
能！取金钗石斛的茎尖或根尖组织，并培养为愈伤组织再放入液体培养基中进行悬浮培养，获得大量的金钗石斛细胞，从混合液中分离纯化大黄酚和β－谷甾醇即可。
这是植物细胞工程实际应用的一个实例，要了解更多这方面的信息，请跟随教材一起来学习吧。
一、植物繁殖的新途径
1．微型繁殖
(1)概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
(2)特点??? ①无性繁殖，保持优良品种的遗传特性
②高效快速地实现种苗的大量繁殖③可实现产业化生产
2．作物脱毒
(1)选材部位：无病毒的植物分生区附近的部位。
(2)优点：提高作物的产量和品质。
(3)实例：脱毒马铃薯的培育。
3．人工种子
(1)概念：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
(2)优点
①繁殖周期短。
②后代不发生性状分离，能够保持亲本的优良性状。
③不受季节、气候和地域的限制，并可节约土地。
归纳总结关于人工种子
(1)各部分的功能
针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂(人工种皮)中应具有适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。
(2)制备流程：诱导植物愈伤组织的形成→体细胞胚的诱导→体细胞胚的成熟→机械化包装→储藏或种植。
(3)两个误区
①人工种子不是有性生殖，而是无性繁殖，可以完全保持优良品种的遗传特性。
②人工种子萌发的植株不一定都可育，茎尖、芽尖、花粉等细胞都可以培育成胚状体，制作人工种子，若是用花粉发育来的胚状体制备人工种子，则其萌发的植株一般不可育。
例1如图为培育甘蔗脱毒苗的两条途径，研究发现经②过程获得的幼苗脱毒效果更好。下列相关叙述错误的是( )
A ．①过程所取茎尖中的叶原基具有较高的分裂、分化能力
B ．②过程的作用可能是阻碍病毒等进入茎尖分生组织
C ．③④过程中基因的选择性表达导致了细胞脱分化
D ．培养基A 、B 中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同
答案 C
解析 ③④过程中基因的选择性表达导致了细胞再分化，C 错误。
例2 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
答案 B
解析 为了使优质苗的生物性状不发生性状分离，可采用茎段扦插诱导生根技术快速育苗，也可采用将幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上的方法或用茎尖、幼叶等部位的组织进行植物组织培养获得大量优质苗；花粉粒是减数分裂的产物，利用花粉粒离体培养得到的是单倍体苗，其高度不育，且会发生性状分离，因此B 项方案不能选用。
二、作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产
1．单倍体育种
(1)原理：细胞的全能性和染色体变异。
(2)过程：花药――→离体培养单倍体植株――→人工诱导染色体加倍稳定遗传的优良品种。
(3)优点
①子代是能稳定遗传的纯合子。
②明显缩短育种年限。
2．突变体的利用
(1)原理 ①基因突变(用射线或诱变剂处理分生细胞，主要是指愈伤组织细胞)。 ②植物细胞的全能性(由突变细胞培育得到突变体植株)。
(2)过程
(3)利用：筛选出有用的突变体，培育新品种。如培育抗病、抗盐、含高蛋白、高产的新品种植物。
(4)实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草等。
3．细胞产物的工厂化生产
(1)种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。
(2)技术：植物组织培养技术。
(3)过程
外植体――→脱分化愈伤组织――→分散开细胞悬液――→发酵提取
细胞产物 (4)实例：人参、三七、紫草和银杏的细胞产物都已实现工厂化生产。
归纳总结
1．植物组织培养与植物细胞培养的比较
项目
植物组织培养 植物细胞培养 目的 获得植物体 获得细胞产物
过程
实例
获得脱毒苗 人参皂甙的生产
2.几种育种方法的比较
项目
原理 优点 缺点 成果 植物体细细胞的全能能克服不同生物远不能让杂种植株烟草—海岛烟草、
胞杂交 性和细胞膜
的流动性 缘杂交不亲和的障碍，扩大了可用于
杂交的亲本组合的
范围 完全按照人们的要求表现出亲代的性状 胡萝卜—羊角芹、白菜—甘蓝等
单倍体育
种 染色体变异和细胞全能
性 一般情况下，所得品种能稳定遗传，明显缩短育种年限 技术复杂，操作困难 单育1号烟草品种、中花8号水稻、中花11号水稻和
京花1号小麦等
体细胞诱
变育种 基因突变和植物细胞的
全能性 可产生新基因，大幅度改良某些性状 基因突变具有不
定向性和多害少利性，需要处理大量的突变材
料，才能筛选出
目标品种
抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草等 基因工 程育种 基因重组 目的性强，育种周期短，打破了物种界限，可以定向改造生物的遗传性状 技术复杂，转基
因生物及其产物
具有一定的安全
隐患 抗虫棉、产人胰岛素的大肠杆菌等
例3 下图是利用某植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图，据图判断下列说法错误的是( )
花粉――→①植株A ――→②植株B
A ．过程②通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为有丝分裂前期
B ．通过过程①得到的植株既有纯合子又有杂合子
C ．过程①属于植物的组织培养，在此过程中必须使用一定量的植物激素
D ．与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种年限
答案 B
解析 该过程是单倍体育种过程，所以过程①是花药离体培养，获得的是单倍体，基因型为AB 、Ab 、aB 、ab 4种，经染色体加倍后的植株B 都为纯合子；过程②使用秋水仙素使染色体数目加倍，作用的机理是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，到后期染色单体分开后不能
向细胞两极移动；过程①属于植物的组织培养，需要生长素和细胞分裂素的诱导。 例4 下列生物工程技术的实际应用过程中，能形成愈伤组织的是( )
①作物脱毒 ②细胞产物的工厂化生产 ③生产人工种子 ④转基因植物的培养
A ．①②③
B ．①②④
C ．①③④
D ．①②③④
答案 D
解析 作物脱毒、细胞产物的工厂化生产、生产人工种子都是植物细胞工程的实际应用，其技术基础是植物的组织培养技术，都有脱分化形成愈伤组织的过程。转基因植物的培养利用的是基因工程技术和植物组织培养技术，该过程中也要形成愈伤组织。
植物细胞工程的实际应用??????? 植物繁殖的新途径??
? 微型繁殖作物脱毒
制造人工种子作物新品种的培育??? 单倍体育种突变体的利用细胞产物的工厂化生产
1．植物的微型繁殖技术是指( )
A ．植物体细胞杂交技术
B ．嫁接
C ．营养繁殖
D ．植物组织培养
答案 D
解析 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，叫植物的微型繁殖技术，也叫快速繁殖技术。
2．人工种子是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。下列与人工种子的形成过程无关的是( )
A ．细胞的脱分化和再分化
B．细胞全能性
C．细胞的有丝分裂
D．细胞的减数分裂
答案 D
解析人工种子的获得应用了植物组织培养技术，该技术不涉及细胞的减数分裂。
3．下列属于植物细胞工程实际应用实例的是( )
①制造人工种子②培育抗盐植物③培育抗病毒烟草④培育单倍体⑤生产脱毒植株A．①②③④B．①③④⑤
C．①②④⑤D．②③④⑤
答案 C
解析培育抗病毒烟草是转基因技术的应用。
4．下列生物技术的应用实例中，运用的原理与其他各项不同的是( )
A．利用生物反应器悬浮培养人参细胞，提取人参皂甙
B．利用花药离体培养获取植物单倍体植株
C．将转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育成植株
D．通过植物组织培养获得人工种子并发育成植株
答案 A
解析利用生物反应器提取人参皂甙，其原理是植物细胞培养，单倍体育种、转基因育种和人工种子利用的原理是植物细胞的全能性，则A项利用的原理与其他选项不同。
5．人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体，它能像种子一样萌发生长，长成植物。人工种子的核心部位是个被外层物包埋的具有类似于胚功能的胚状体。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的“人工种子”。根据材料分析回答下列问题：
(1)人工种子依据的原理是________________________，培育胚状体利用了________________技术。
(2)包埋胚状体的胶质可看作自然种子的哪部分结构？
________________________________________________________________________。(3)如果外植体是植物的茎尖，通过①过程的处理可使细胞彼此分离，①过程中可加入( ) A．蛋白酶B．淀粉酶
C．纤维素酶和果胶酶D．胰蛋白酶
(4)②过程表示脱分化过程，其实质是________________________；③表示再分化过程，其实质是________________________。
(5)由人工种子萌发成的植株是否可育？
________________________________________________________________________。
答案(1)植物细胞的全能性植物组织培养(2)种皮及提供营养的胚乳或子叶(3)C (4)使细胞恢复分裂能力基因的选择性表达(5)不一定
解析(1)人工种子能发育成完整的植株，说明其细胞内含有个体发育所需要的全套遗传物质，因此依据的原理是细胞的全能性，人工种子是经过植物组织培养技术得到的。(2)包裹胚状体的胶质有保护胚状体的作用，同时又可以为胚状体提供营养物质，所以可看作种皮及胚乳或子叶。(3)使植物细胞彼此分离可以使用纤维素酶和果胶酶，因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。(4)脱分化的实质是使细胞恢复分裂能力，而再分化的实质是基因的选择性表达。(5)人工种子是否可育取决于培育胚状体所用的材料。
[对点训练]
题组一植物繁殖的新途径
1．下列属于植物的微型繁殖技术的是( )
A．兰花的茎尖组织培育成兰花幼苗
B．水稻种子萌发并长成新个体
C．扦插的葡萄枝长成新个体
D．柳树芽发育成枝条
答案 A
解析水稻种子萌发并长成新个体、柳树芽发育成枝条均属于个体发育部分；扦插的葡萄枝长成新个体属于无性生殖中的营养生殖。
2．胚状体是在植物组织培养的哪一阶段上获得的( )
A．愈伤组织的形成中B．再分化
C．形成完整植株D．脱分化
答案 B
解析植物体的根、茎、叶细胞一般都具有全能性，在一定的营养和激素条件下，可以脱分化形成愈伤组织。将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其再分化生成胚状体或丛芽，所以胚状体是在植物组织培养的再分化阶段形成的。
3．人工种子比天然种子有许多优越性，下列对其优越性的叙述不正确的是( )
A．可使自然状态下不结实的植物得以繁殖
B．方便储藏和运输
C．可随意改变植物的遗传性状
D．可快速、大量繁殖
答案 C
解析人工种子是通过细胞工程完成的，所以可使在自然条件下不结实或结实困难的植物得以繁殖；天然种子的大量储藏和运输也是相当困难的，人工种子则克服了这些缺点，人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，因此，可以很方便地储藏和运输；人工种子是经组织培养获得的，与提供组织细胞的亲代的遗传特性相同；人工种子的生产则不受季节限制，可快速、大量繁殖。
4．下列哪一项不是植物繁殖的新途径( )
A．微型繁殖B．细胞核移植
C．人工种子D．作物脱毒
答案 B
解析植物组织培养是指利用特定的培养基将离体的植物细胞、组织或器官培养成完整植株的过程。花药的离体培养、基因工程中的受体细胞的培养、植物体细胞杂交后杂种细胞的培养以及植物的大量快速繁殖都要用到植物组织培养技术，植物繁殖的新途径包括微型繁殖、作物脱毒、人工种子，而细胞核移植不是植物繁殖的新途径。
题组二作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产
5．下列哪一项不是单倍体育种的优点( )
A．缩短育种年限B．得到稳定遗传的优良品种
C．突变率高D．节约人力、物力
答案 C
解析由于单倍体育种通过染色体加倍后当年就可获得纯合的、能稳定遗传的正常植株，所以缩短了育种年限，节约了人力和物力。
6．用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：
下列有关此种育种方法的叙述，正确的是( )
A．这种育种方法叫杂交育种
B．过程④必须使用生长素处理
C．这种方法的最大优点是缩短育种年限
D．③过程必须经过受精作用
答案 C
解析该育种方法为单倍体育种，可大大缩短育种年限，①是杂交，②是减数分裂；③是花药离体培养，④是用秋水仙素处理使单倍体的染色体数目加倍。③过程利用了植物组织培养技术，不需要受精，而是由雄配子直接发育成幼苗。
7．下图为利用体细胞诱变育种技术获得抗除草剂白三叶草新品种的过程。下列叙述不正确的是( )
A．该育种过程依据的原理有基因突变和植物细胞具有全能性
B．过程①②培养基中，不同植物生长调节剂的浓度比例不同
C．白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA和RNA种类相同
D．过程③通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒除草剂
答案 C
解析白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA种类相同，因为基因的选择性表达，RNA
和蛋白质的种类是有差异的。
8．下列关于细胞产物的工厂化生产的叙述中，错误的是( )
A．细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一
B．培养过程中需要脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞
C．培养的愈伤组织需要经过再分化产生特定的组织细胞后才能产生特定的细胞产物D．培养的细胞收集后一般要破碎提取有效成分
答案 C
解析在细胞产物的工厂化生产过程中只需要悬浮培养愈伤组织细胞，利用愈伤组织细胞的分裂和代谢产生所需要的产物即可，不需要再分化。
[综合强化]
9．辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域，其获得途径如图所示。下列叙述错误的是( )
A．图中愈伤组织、脱毒苗和高产细胞系的获得都体现了植物细胞的全能性
B．图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的脱分化和再分化过程
C．②过程中需要用适宜配比的生长素和细胞分裂素溶液处理
D．用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是纤维素酶和果胶酶
答案 A
解析细胞的全能性是指已经分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能，图中脱毒苗的获得体现了植物细胞的全能性，愈伤组织和高产细胞系的获得都没有体现植物细胞的全能性，A 错误；图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的脱分化和再分化过程，B正确；再分化过程中需要用适宜配比的生长素和细胞分裂素溶液处理，以诱导细胞分化的方向，C正确；用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是纤维素酶和果胶酶，以分解植物细胞之间的成分，D正确。
10．下图表示利用高秆抗锈病玉米(基因型为AaBb，两对基因独立遗传)的花粉细胞生产人工种子的过程。下列叙述不正确的是( )
A．通过①过程两两融合得到的细胞基因型有9种
B．②③过程培养基中植物激素的配比不同
C．过程④需用秋水仙素处理才能获得可育的人工种子
D．人工种子的种皮中加入植物生长调节剂可促进丛芽的发育
答案 C
解析根据自由组合定律，亲代产生4种基因型的花粉(AB、Ab、aB、ab)，2粒花粉细胞融合(类似于AaBb个体自交)可产生9种基因型的融合细胞；图中②③分别代表植物组织培养的脱分化和再分化阶段，这两个阶段目的不同，培养基中生长素、细胞分裂素的含量和比例不同；融合细胞中染色体组与正常植株相同，过程④直接培育的人工种子是可育的；人工种子的种皮中加入植物生长调节剂可促进丛芽的发育。
11．培育农作物新品种的过程中，常利用植物组织培养技术。下列叙述正确的是( ) A．培育转基因的外植体得到的新个体属于基因突变个体
B．在植物组织培养过程中用理化因素诱导可获得大量有益突变体
C．单倍体育种中经减数分裂和组织培养两个过程能获得纯合二倍体
D．在培养基中加入不同浓度的氯化钠溶液，可筛选出抗盐植株
答案 D
解析培育转基因的外植体得到的新个体属于转基因植物；基因突变是不定向的，在植物组织培养过程中用理化因素诱导不一定获得大量有益突变体；单倍体育种中经组织培养和秋水仙素处理这两个过程才能获得纯合二倍体。
12．下列有关植物细胞工程应用的叙述，不正确的是( )
A．利用组织培养技术培育脱毒苗，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，能保持亲本的优良性状
C．利用细胞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”，克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍
答案 A
解析脱毒苗是用含病毒极少、甚至无病毒的茎尖等植物分生组织培养而成的，再生的植株可能不带病毒，但并非它具备了抗病毒的能力。
13．下图所示为植株繁殖的四种人工方式示意图，请据图回答下列问题：
(1)图中单倍体植株通常的获取方式是______________。若图中单倍体细胞含有2个染色体组，A有4个染色体组，则③过程所用化学试剂的作用是___________。
(2)图中B和C过程的不同点是____________________________________，这种不同的主要决定因素是____________________________。
(3)若想在C过程中获得突变体，进而培育成新品种植株，应用物理诱变或化学诱变的方法处理____________。
(4)若要获得水稻的“人工种子”，则应选用图中的________结构，该结构与正常受精卵形成的________有类似的结构和发育过程。
(5)若D过程获得的是胡萝卜—羊角芹，②过程常用的物理方法有_____________等；经融合处理后，已经融合的细胞类型有________种(若融合的细胞只考虑两两融合)。
答案(1)花药离体培养抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成(2)B过程中形成的是胚状体，而C过程中形成的是丛芽细胞分裂素与生长素的比值(3)愈伤组织(4)胚状体胚(5)离心、振动、电激 3
解析(1)图中A过程表示单倍体育种，获取单倍体时常用花药离体培养的方法。若要使单倍体的染色体数目加倍，变成A植株，则需要在③过程中用秋水仙素处理幼苗，以抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成。(2)图中B和C过程都是体细胞的组织培养，其不同点是B过程中形成的是胚状体，而C过程中形成的是丛芽，这种不同的主要决定因素是细胞分裂素与生长素的比值。(3)在组织培养过程中获得突变体，一般用物理诱变或化学诱变的方法处理愈伤组织，再由愈伤组织经再分化形成突变植株。(4)若要获得水稻的“人工种子”，则应选用图中的胚状体结构，该结构与正常受精卵形成的胚有类似的结构和发育过程。(5)D为植物体细胞杂交获得杂种植株的过程，②过程常用的物理方法有离心、振动、电激等；经融合处理后，已经融合的细胞类型有3种(只考虑细胞的两两融合)：胡萝卜—胡萝卜融合细胞、羊角芹—羊角芹融合细胞和胡萝卜—羊角芹融合细胞。
14．(2014·江苏，29节选)为了获得植物次生代谢产物，先用植物外植体获得愈伤组织，然后在液体培养基中悬浮培养。请回答下列问题：
(1)外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为________。
(2)在愈伤组织悬浮培养时，细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如下图所示。细胞干重在12 d 后下降的原因有__________________________；培养液中蔗糖的作用是________________、________________。
(3)多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经________________处理，会产生染色体加倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目，压片前常用纤维素酶和________酶解离愈伤组织。若愈伤组织细胞(2n)经诱导处理后，观察到染色体数为8n的细胞，合理的解释是__________________、________________________。
答案(1)脱分化(2)蔗糖浓度下降，pH降低提供能源调节渗透压(3)秋水仙素(低温) 果胶经加倍到4n的细胞处于有丝分裂后期经加倍到8n的细胞处于有丝分裂中期
解析(1)外植体经诱导形成愈伤组织的过程称为脱分化。
(2)观察图示可知，12 d后蔗糖浓度和pH都下降到较低水平，影响能量的供应和酶的活性，导致细胞干重下降。除提供能量外，培养液中的蔗糖还具有调节渗透压的作用。
(3)在细胞分裂过程中，用低温或秋水仙素处理，都可抑制纺锤体的形成，使子染色体不能移向两极，从而使细胞中染色体数目加倍。愈伤组织的细胞之间含有纤维素和果胶，欲将其分散成单个细胞，压片前需用纤维素酶和果胶酶处理。愈伤组织细胞经诱导处理后，有的细胞染色体数目加倍(4n)，有的细胞染色体数目未加倍(2n)，也可能有的细胞在连续分裂中每次都因低温或秋水仙素抑制了纺锤体的形成，导致细胞中染色体数目连续加倍，出现染色体数目为8n的细胞。所以染色体数目加倍到4n的细胞处于有丝分裂后期时染色体数目为8n，染色体数目加倍到8n的细胞处于有丝分裂中期时染色体数目也为8n。
15．红豆杉是濒危植物，其树皮产生的紫杉醇对癌症有一定的疗效。下图是红豆杉植株组织培养和细胞培养的流程图，请据图回答下列问题：
(1)图中②为愈伤组织，通过B过程可最终产生新的植株，通过C过程可产生大量细胞，则图中A、B、C分别表示的过程为______________________________。
其中B过程的实质是______________________。
(2)对⑤的培养一般要采用________培养基，并要不断通入无菌空气并进行搅拌，其目的是______________________________________________。
(3)对⑤的培养可获得代谢产物——紫杉醇，但培养后期紫杉醇产量下降，其原因包括______________________________________等。
(4)若①是红豆杉(基因型为DdTt)的花药，可选用__________(填编号)制成人工种子，该“种子”萌发的幼苗用________处理，可快速获得纯种植株，该植株的基因型为____________________________。
答案(1)脱分化、再分化、有丝分裂基因的选择性表达(2)液体保证氧气的供应、使细胞和培养液充分接触(3)活细胞数量减少，某些代谢产物积累(4)③秋水仙素DDTT、DDtt、ddTT、ddtt
解析(1)图中①为红豆杉离体的植物器官、组织或细胞(外植体)，②为愈伤组织，③为试管苗(胚状体), ④为植物体，⑤为大量的红豆杉细胞；再分化的实质是细胞内基因的选择性表达。
(2)对⑤的培养目的是快速增殖细胞，一般采用液体培养基进行培养。在培养过程中通入空气是为了保证细胞生长过程中氧气的供应，不断搅拌的目的是让细胞和培养液充分接触。(3)培养的后期，由于细胞代谢产物的积累，以及营养物质的消耗等，导致细胞数量减少，其代谢产物减少。(4)红豆杉的花药经培养可获得单倍体，再经秋水仙素处理，可使染色体数目加倍，快速获得纯种植株。如果亲本的基因型为DdTt，则获得纯种植株的基因型有DDTT、DDtt、ddTT、ddtt四种。
高中生物选修三 胚胎移植学案
胚胎工程应用及前景——胚胎移植导学案 教学目标： （一）知识与技能：理解胚胎移植的概念、生理学基础 掌握胚胎移植的基本程序 举例说明胚胎移植的意义 （二）过程与方法：运用所学知识解释有关胚胎工程的生物学现象 （三）情感态度与价值观：认同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用 关注胚胎工程的研究进展和应用价值 教学重点： 1、胚胎移植的概念及生理学基础 2、胚胎移植基本程序 3、胚胎移植的意义及应用 教学难点：胚胎移植的生理学基础、基本程序 基本知识网络： 一、概念：是指将雌性动物的，或者通过及其他方式得到的胚胎，移植到的、相同的其他动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。 供体：受体：处理： 实质：；地位： 二、胚胎移植生理基础 探究一： ●准备移植的小牛胚胎移植到任何一头母牛的子宫内都能发育吗？ ●动物体内的早期胚胎容易取出来吗？ ●供体与受体之间进行胚胎移植会不会发生免疫排斥反应？ 三、胚胎移植过程 探究二：阅读教材77页，讨论回答 1、供受体母牛的选择和处理： 供体：受体： 处理：具体做法： （2）超数排卵处理 方法： 具体做法： （3）配种或人工受精 精子来源： 受精方式： （4）胚胎的收集 时间： 冲卵： （5）胚胎检查 检查胚胎的发育状况，处于或 （6）胚胎的保存或移植 胚胎去向：或 储存温度：摄氏度的中保存 （7）胚胎的移植 方法一： 具体做法：引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口。方法二： 将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。（8）对受体母牛进行的检查 （9）受体母牛产下胚胎移植的犊牛 犊牛性状： 胚胎移植成功的标志： 四、胚胎移植的应用与意义 探究三：讨论教科书75页，图3—17，阐述胚胎移植的意义 1、 2、 3、 4、
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专题1 基因工程 基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过________________________，赋予生物以 _____________________，创造出______________________________________。基因工程是在____________上进行设计和施工的，又叫做__________________。 1. （1 （2 （3 2. (1)两种DNA ②区别：E· (2)与DNA 酸二酯键。 3. （1 （2 _____________________的双链___________DNA （3）其它载体： _________________________________ (二)基因工程的基本操作程序 第一步：__________________________ 1.目的基因是指： ______________________________________________________ 。 2.目的基因可采取_______________-获得，也可以用_____________________。人工合成目的基因的常用方 法有________________和_________________。 3.PCR技术扩增目的基因 （1）原理：_____________________ 将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是________________，其次还有基因枪法和花粉管通道法等。将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 _______________。此方法的受体细胞多是 ____________。将目的基因导入微生物细胞：★原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少， 最常用的原核细胞是 ____________，其转化方法是：先用 ________处理细
2.1 第1课时植物细胞工程的基本技术(学案)-高中生物人教版(2019)选择性必修第三册
第1课时植物细胞工程的基本技术 课标内容要求 1.阐明植物组织培养是在一定的条件下，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。 2．概述植物体细胞杂交是将不同来源的植物体细胞在一定的条件下融合成杂种细胞，继而培育新植物体的技术。 核心素养对接 1.科学思维：说明植物组织培养和植物体细胞杂交的原理；以流程简图的形式表示植物组织培养技术和植物体细胞杂交的过程。 2．科学探究：查阅资料，尝试探究植物生长素和细胞分裂素使用比例对植物组织培养的影响。 自主学习 一、植物细胞的全能性 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．生长发育过程中细胞没有表现全能性的原因 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。 二、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．全能性表达过程 (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，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，再分化出芽、根等器官，进而形成完整的小植株。 (3)激素的作用：植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。 3．操作流程 外植体的消毒：将流水冲洗后的外植体用酒精消毒30 s， 用无菌水清洗2～3次后，再用次氯酸钠溶液处理30 min，用无 菌水清洗2～3次。 ↓ 外植体的分割：用无菌滤纸吸去表面的水分，用解剖刀将外植 体切成0.5～1 cm长的小段。 ↓
生物选修三植物细胞工程知识点清单(自主整理适合学生识记)
植物细胞工程知识点清单 （一）植物组织培养 1.理论基础（原理）：细胞全能性 2.全能性概念：具有某生物发育所需全部遗传信息的细胞，都具有发育成完整个体的潜能。 3、过程：外植体—脱分化—愈伤组织—再分化—丛芽、不定根—新植株 4、相关概念及实验注意事项 ①外植体：离体植物器官、组织、细胞 ②愈伤组织：高度液泡化，无固定形态的薄壁细胞。全能性高，分化程度低 ③外植体消毒：70%酒精30s—无菌水冲洗—次氯酸钠30min—无菌水冲洗 ④取材：选取形成层部位 ⑤脱分化：23~26o C，避光 ⑥再分化：将愈伤组织转接到分化培养基，光照下培养 ⑦生长素/ 细胞分裂素：比值高—促进生根；比值低—促进发芽 5、植物组织培养概念：在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官，组织，细胞培养在人工配置的培养基上，诱导其产生愈伤组织，丛芽，最终形成完整的植株。 6、地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。 （二）植物体细胞杂交 1、植物体细胞杂交概念：将不同种的植物细胞，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过程。 2、过程及注意事项： ①去除细胞壁：酶解法（纤维素酶、果胶酶），获得原生质体 ②原生质体融合方法：物理法（离心、震荡、电刺激）；化学法：聚乙二醇 ③细胞融合成功的标志：杂种细胞再生细胞壁 3、融合结果：获得杂种细胞，进而获得杂种植株。 A细胞+B细胞所得杂种植株遗传物质=A+B 4、成功例子：番茄—马铃薯；烟草—海岛烟草；胡萝卜—羊角芹；白菜—甘蓝 5、优点：克服远缘杂交不亲和障碍 6、局限性：不能按照人的要求表达性状 （三）植物细胞工程应用 1、微型繁殖：可以高效快速地实现种苗的大量繁殖（观赏植物，经济林木，无性繁殖作物） 2、作物脱毒：采用茎尖等分生区组织培养来除去病毒（因为分生区附近的病毒极少或没有） 如：马铃薯；草莓；甘蔗；菠萝、香蕉等经济作物 3、人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经人工薄膜包装得到的种子。优点：完全保持优良品种的遗传特性，不受季节的限制；方便储藏和运输 4、作物新品种培育：单倍体育种 5、突变体利用：在组织培养中会出现突变体，通过从有用的突变体中选育出新品种（如筛选抗病、抗盐、含高蛋白的突变体） 6、细胞产物的生产：通过能够产生对人们有利的产物的细胞进行组织培养，从而让它们能够产生大量的细胞产物。 如：生产人参皂甙，三七，紫草，银杏等。 （定向诱导愈伤组织细胞分化为产生特定物质的细胞，提纯产物）
高中生物选修3精品学案：1.3 基因工程的应用
1.3 基因工程的应用 学习目标 1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。(重难点) 2.关注基因工程的进展。(重点) 3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。(重点) |基础知识| 植物基因工程的成果 1.植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。 (1)抗虫转基因植物 ①杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。 ②成果：抗虫植物：棉、玉米、马铃薯、番茄等。 (2)抗病转基因植物 ①植物的病原微生物：病毒、真菌和细菌等。 ②抗病基因种类：a.抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因。 b.抗真菌基因：几丁质酶基因和抗毒素合成基因。 ③成果：抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。 (3)抗逆转基因植物 ①抗逆基因：调节细胞渗透压基因使作物抗碱、抗旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因，使作物抗除草剂。 ②成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。 (4)利用转基因改良植物品质 ①优良基因：必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因。 ②成果：转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。 2.动物基因工程的成果
(1)提高动物的生长速度 ①生长基因：外源生长激素基因。 ②成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。 (2)改善畜产品的品质 ①优良基因：肠乳糖酶基因。 ②成果：转基因牛产生的牛奶，乳糖含量少。 (3)用转基因动物生产药物 ①基因来源：药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子。 ②成果：乳腺生物反应器。 (4)用转基因动物作器官移植的供体 ①器官供体：抑制或除去抗原决定基因。 ②成果：利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官。 3.基因工程药物 (1)来源：转基因工程菌。 (2)成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 4.基因治疗 (1)概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。 (2)成果：将腺苷酸脱氧酶基因导入患者的淋巴细胞。 |自查自纠| 1.科学家利用转基因技术培育了抗玉米螟玉米，种植该玉米的农田就不需要进行防虫管理了。(×) 2.利用转基因改良植物品质，目的基因一定是控制该性状的基因。(×) 3.基因工程育种比传统育种所需的时间短，并且可以解决远缘亲本难以杂交的问题。(√) 4.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，能获得产生人干扰素的菌株。(√) 5.通过基因工程生产干扰素与传统的生产方法相比较，患者的治疗费用大大提高了。(×)
高中生物选修三基因工程知识点
高中生物选修三基因工程知识点 基因工程：是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 （一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 （3）结果： 经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 （1）两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。 （2）与DNA聚合酶作用的异同：
（2）目的：获取大量的目的基因 （3）原理：DNA双链复制 （4）过程： 第一步：加热至90～95℃DNA解链为单链； 第二步：冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合； 第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。 （5）特点：指数(2^n)形式扩增 第二步：基因表达载体的构建(核心) 1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。 2.组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因 （1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA 聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。 （2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。（3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。 第三步：将目的基因导入受体细胞 1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。 2.常用的转化方法：
高中生物2.1.1植物细胞工程的基本技术学案人教版选修3
2.1.1植物细胞工程的基本技术 【学习目标】1、说出细胞全能性的含义，简述植物的组织培养 2、简述植物体细胞杂交技术 【学习重点】1、植物组织培养的原理和过程 2、植物体细胞杂交的原理 【基础回扣】细胞的全能性与细胞分化 1、细胞的全能性：细胞全能性的原因（内因）：生物体的每个细胞都含有遗传信息，都有发育成为所必需的。细胞在生物体内没有表现全能性的原因：在生物体内细胞不表现全能性，而是为不同的组织、器官，其原因在于。（1）实现细胞全能性的条件（外因）：（必要条件）、一定的（水、无机盐、维生素、氨基酸等）、激素（、）、适宜的条件（适宜的、）。（2）细胞全能性大小比较。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（配子、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。 （3）细胞全能性的应用：植物的组织培养，动物的核移植（即克隆）。 2、细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在、和功能上发生稳定性差异的过程。分化的实质是：。 【预习导学】细胞工程是指应用生物学和生物学的原理和方法，通过水平或水平的操作，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。 一、植物组织培养技术：,在和人工控制的条件下，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，诱导其产生组织、丛芽，最终形成完整植株。原理：植物细胞具有。 1、过程,高度的组织脱分化组织再分化幼根和芽完整植株。 ①脱分化：的植物器官、组织或细胞产生的过程。②再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成等器官的过程。③愈伤组织：排列疏松、无规则，高度液泡化的无定型状态的薄壁细胞。④激素使用：、共同使用能强烈刺激愈伤组织的形成；细胞分裂素、生长素浓度比影响再分化过程中根和芽的发生： 二、植物体细胞杂交技术：将不同种植物，在一定条件下融合成细胞，并把杂种细胞 1、图解 2、原理：和。 3、去除细胞壁的方法：。细胞融合的方法：。细胞融合的标志：。 【疑难解析】1、植物组织培养操作的特点：（1）外植体选择时，由于外植体的脱分化难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而有很大差异。花和幼嫩的组织脱分化较为容易，而植物的茎、叶和成熟的老组织则较难。另外制备外植体时应选取有形成层的部分，因为形成层细胞易脱分化。（2）消毒。如果培养基上有细菌等微生物存在时，它们比植物细胞生长、繁殖得更快，而且它们会产生毒素，使培养的植物细胞很快中毒死亡。因此在培养过程中要求进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作。（3）光照。离体的植物细胞、组织和器官脱分化形成愈伤组织时，需避光处理。愈伤组织再分化形成植物幼苗时，需光照处理。（4）激素调控：生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成；当细胞分裂素的效应高于生长素时，主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成。 【基础检测】 1、下列人体细胞中分化程度最低．的是（） A．胚胎干细胞B．造血干细胞C．胰腺细胞D．肌肉细胞 2、（06．北京）以下不能 ．．说明细胞全能性的实验是（） A．菊花花瓣细胞培育出菊花新植株B．紫色糯性玉米种子培育出植株 C．转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株D．番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株 3、（06．江苏）细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列不．正确的是（） A．分化发生在生物体的整个生命进程中B．分化是基因在特定的时间和空间下选择性表达的结果C．未离体的体细胞不会表现出全能性D．分化过程中遗传物质发生了改变 【基础巩固】 1、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 2、甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养方法快速繁殖脱毒种苗，以保证该品种品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得过程涉及细胞（） A、有丝分裂 B、分化 C、减数分裂 D、全能性 3、（04·广东）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、叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性 4、在植物体细胞杂交技术中，其技术的重要一环是将营养细胞的细胞壁除去，通常是采用纤维素酶和果胶酶的酶解破壁法处理。如将去掉了细胞壁的成熟植物细胞置于清水中，细胞将：（） A、皱缩 B、胀破 C、呈球形 D、保持原状 5、经诱导融合得到的杂种细胞还需经过下列哪项措施才能得到杂种植株 A、分离杂种细胞直接接种便可获得 B、筛选鉴定杂种细胞后，再经植物组织培养才能获得植株 C、让杂种细胞自交获纯系植株 D、杂种细胞经传代培养成植株 6、（多选）下列有关植物体细胞杂交的叙述，正确的是（） A、用酶解法去掉细胞壁，分离有活力原生质体 B、诱导两种植物原生质体融合，形成杂种细胞 C、植物体细胞杂交最终目的是获得细胞代谢产物 D、植物体细胞杂交可以打破生殖隔离 7、A种植物的细胞和B种植物细胞的结构如右图所示（仅显示细 胞核），将A、B两种植物细胞去掉细胞壁后，诱导二者的原生质体 融合，形成单核的杂种细胞，若经过组织培养后得到了杂种植株， 则该杂种植株基因型是（） A、DDddYYyyRRrr B、DdYy C、DdYyRr D、DdddYYyyRRrr 8、科学家把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合， 培育出的驱蚊草含有香茅醛，能散发出一种特殊的达到驱蚊且对人 体无害的效果。下列关于驱蚊草培育的叙述中，错误的是（） A．驱蚊草的培育属于细胞工程育种，其优点是能克服远源杂交不亲和的障碍
高中生物选修三训练《植物细胞工程》
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 课时训练5植物细胞工程的基本技术 1.植物细胞表现出全能性的必要条件是()。 A.给予适宜的营养和外界条件 B.导入其他植物细胞的基因 C.脱离母体后,给予适宜的营养和外界条件 D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内 解析:植物细胞全能性是指具有细胞核的高度分化的植物细胞,在离开母体后,在适宜的营养和外界条件下,细胞首先发生脱分化,然后恢复细胞分裂形成愈伤组织,再在一定的诱导因素作用下发生分化,最后形成具有根、茎、叶的完整植株。高度分化的植物细胞的全能性只有在离开母体后才能表现出来。成熟筛管细胞无细胞核,D项错误。B项中,导入其他植物细胞的基因属于基因工程,与细胞的全能性没有必然的联系。 答案:C 2.可以成为植物组织培养条件的是()。 ①CO2②有机物③生长素④细胞分裂素⑤水⑥矿质元素 A.①③⑤⑥ B.②③⑤⑥ C.②③④⑤⑥ D.①②⑤⑥ 解析:植物组织培养的条件是营养物质、激素和其他适宜条件,在愈伤组织形成之前不能进行光合作用,不需要CO2。 答案:C 3.植物体细胞杂交是利用不同物种的两个细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是指()。 A.不同植物的精子与卵子的融合 B.不同植物原生质体的融合 C.完整的两个体细胞的融合 D.植物花粉细胞的两两融合 解析:植物体细胞杂交是不同植物的原生质体融合为一个杂种细胞的过程。精、卵结合过程为受精作用,花粉细胞不是体细胞。 答案:B 4.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:形成愈伤组织,需要在消毒灭菌条件下进行是肯定的,因为只有在消毒灭菌条件下,才能保证培养出的组织细胞不被感染,否则培养基内将长出许多霉菌,与离体细胞争夺营养与生存空间,不能形成愈伤组织。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,因此不需要光照。 答案:C 5.不能用于人工诱导原生质体融合的方法是()。
高中生物选修三基因工程主要知识点
高中生物选修三基因工程主要知识点（1.1、1.2） 一、基因工程：按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。 一、基因工程的三大工具：限制性核酸内切酶—“分子手术刀”；DNA连接酶—“分子缝合针”；基因进入受体细胞的载体—“分子运输车”。 二、限制性核酸内切酶的特点：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且是每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 三、限制酶识别序列的特点：反向对称，重复排列。 四、限制酶在原核生物中的作用：切割外源DNA，保护细菌细胞。 五、为什么限制酶不剪切原核生物自身的DNA分子？原核生物本身不含相应特异性序列；对DNA分子进行甲基化修饰。 六、两种常见的DNA连接酶：E〃coli DNA连接酶：源自大肠杆菌，只连接黏性末端；T4DNA连接酶：提取自T4噬菌体，两种末端均可连接，连接平末端效率低。 七、DNA连接酶和DNA聚合酶的相同点：都是蛋白质；都能生成3'磷酸二酯键。不同：前者在两个片段之间形成3'磷酸二酯键，后者只能将单个核苷酸连接到已有片段上；前者不需要模版，后者需要。 八、载体需要满足的条件：有一到多个限制酶切点；对受体细胞无害；导入基因能在受体细胞内复制和表达；有某些标记基因；分子大小合适。 九、质粒：一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。 十、标记基因的作用：鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。 十一、三类载体：质粒；λ噬菌体的衍生物；动植物病毒。 十二、获取目的基因的方法：说法一：从自然界已有的物种中分体（鸟枪法、反转录法）、用人工的方法合成；说法二：从基因文库中获取（鸟枪法、反转录法）、利用PCR技术合成、用化学方法人工合成。 十三、基因库：一个物种中全部个体的全部基因的总和；基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，个个受体菌分别含有这种生物的不同的基因；基因组文库：含有某种生物全部基因的基因文库；部分基因文库：只含有一种生物部分基因的基因文库；cDNA文库：用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中。 十四、 文库类型cDNA文库基因组文库 文库大小小大 启动子无有 内含子无有 基因多少某种生物的部分基因某种生物的全部基因 物种间基因交流可以部分基因可以 十五、人工合成目的基因的两个条件：基因比较小；核苷酸序列已知。 十六、目的基因：主要是指编码蛋白质的基因，也可以使一些具有调控作用的因
高中生物选修三学案：1.3 基因工程的应用 学案
1．3 基因工程的应用 1．举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。(重点) 2.了解基因工程的进展。 3．了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。(难点 ) 一、植物基因工程的成果(阅读教材P17～P20) 植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。 1.抗虫和抗病转基因植物 抗虫转基因植物抗病转基因植物 基因 种类 Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基 因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集 素基因等 (1)抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒 的复制酶基因； (2)抗真菌基因：几丁质酶基因和抗毒素合 成基因 成果 水稻、棉花、玉米、马铃薯、番茄 等 抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的 转基因小麦、甜椒、番茄等意义减少化学农药的使用，降低生产成本，减少环境污染等 2 (1)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因使作物抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。 (2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。 3．利用转基因改良植物的品质
植物基因工程成果表现 “三抗一优良”，三抗是指“抗虫”“抗病”和“抗逆”，一优良是指转入的优良基因表达的性状表现优良。 二、动物基因工程的前景(阅读教材P20～P21) 应用项目基因来源成果提高动物的生长速度外源生长激素基因转基因绵羊、转基因鲤鱼 改善畜产品的品质肠乳糖酶基因转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少 转基因动物生产药物药用蛋白基因＋乳腺蛋白基 因的启动子 乳腺(房)生物反应器 转基因动物作器官移植的供体抑制或除去抗原决定基因 利用克隆技术培育没有免疫 排斥反应的猪器官2123 1.药物来源：转基因的“工程菌”。 2.成果：重组人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 四、基因治疗(阅读教材P23～P24) 1.概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。 2．成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者淋巴细胞中，治疗复合型免疫缺陷症。 3．方法 (1)体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，如T淋巴细胞，进行培养。然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。 (2)体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。 连一连 判一判 (1)转基因抗虫棉的Bt毒蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌。(×) (2)“转基因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物。(×)
2.1.(1)植物细胞工程 教学设计
2.1.1植物细胞工程基本技术 【内容与解析】 本节课要学的内容植物细胞工程基本技术指的是植物组织培养，其核心是植物组织培养的原理和过程,由于它还与植物体细胞杂交的原理、植物细胞工程应用的实例等有…紧密的联系,所以在本学科有…重要的地位，。教学的重点是植物组织培养的原理和过程，解决重点的关键是植物组织培养的实验。【教学目标与解析】 1．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 2．目标解析 （1）简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术就是要学生知道组培过程中的每一个步骤且要明白每个过程中的特点，植物体细胞杂交技术是要学生知道它的定义和如何实现这个过程中的每一步骤。 【问题诊断分析】 在本节课的教学中，学生可能遇到的问题是植物体细胞杂交的原理不理解，产生这一问题的原因是…学生对这类问题的认识尚浅。要解决这一问题，就要…给予学生一定的理论知识，及事例分析。 【教学过程】 问题一：为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？ 设计意图：…通过此问题引出植物组织培养 师生活动; 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？ 问题二：植物组织培养技术： 问题1．植物组织培养技术的概念是什么？ 问题2．植物组织培养技术的原理是什么？ 问题3．植物组织培养技术通常选用的材料有哪些？ 问题4．植物组织培养的培养基含有哪些成分？ 问题5．分析图2—5，概述植物组织培养技术的基本过程。 问题6．什么是脱分化？什么是再分化？什么是愈伤组织？ 展示马铃薯——番茄杂种植株的图片，根据设想来引出植物体细胞杂交 问题三：植物体细胞杂交技术： 问题1．什么是植物体细胞杂交技术？它具有什么优点？ 问题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？ 问题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器有关？ 问题4．为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？ 问题5．如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？ 问题6．如何将杂种细胞培育成杂种植株？ 问题7．分析图2—9，概述植物体细胞杂交的基本过程。 1
新课标高中生物选修三全套导学案
新课标高中生物选修三全套导学案 1、简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用 2、认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新 DNA重组技术所需的三种基本工具的作用；基因工程载体需要具备的条件 1、基因工程的原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外类型和生物产品。由于基因工程是在水平上进行设计和施工的，因此又叫做。 2、限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 切割DNA的工具是，又称 这类酶在生物体内能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保持细胞原有的遗传信息。 由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶。 DNA分子经限制酶切割产生的DNA的片段，末端通常有两种形式，即和 例1、下列关于限制酶的说法正确的是 A、限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中很少 B、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 C、不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端
D、限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键 3、DNA连接酶——“分子缝合针” 根据DNA连接酶的来源不同，可以将它分为两类： 一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为E?coliDNA连接酶。E?coliDNA连接酶只能将连接起来，不能将双链DNA的片段平末端之间进行另一类是从分离出来的，称为T4DNA连接酶。T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA的片段互补的，又可以“缝合”双链DNA的片段 例2、下图为DNA分子的切割和连接过程。 (1)EcoRI是一种与。 (2)不同来源DNA的片段结合，在这里需要的酶应是连接酶，此酶的作用是在与之间形成键，而起“缝合”作用的。还有一种连接平末端的连接酶是。 4、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 基因操作过程中使用载体两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。 现在通常使用的载体是，它是一种相对分子质量较小、独立于拟核DNA之外的环状DNA，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。 质粒通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以复制，也可整合细菌拟核DNA中，随着拟核DNA的复制
新人教版高中生物选修三专题1基因工程教学设计
新人教版高中生物选修三教学设计 专题1基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具 教学设计 一、教材分析 《 DNA重组技术的基本工具》是人教版生物选修三专题一《基因工程》的第一节，本节内容主要是介绍了DNA重组技术的三种基本工具，是学习《基因工程的基本操作程序》的基础和前提。 二、教学目标 1．知识目标： （1）简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程。 （2）简述DNA重组技术所需的三种基本工具。 2．能力目标： 运用所学DNA重组技术的知识，模拟制作重组DNA模型。 3．情感、态度和价值观目标： （1）关注基因工程的发展。 （2）认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。 三、教学重点和难点 1、教学重点 DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。 2、教学难点 基因工程载体需要具备的条件。 四、学情分析 学生在必修课中已经学习过关于基因工程的基础知识，对于本部分内容已经有了初步了解，所以学习起来应该不会有太大的困难。 五、教学方法 1、学案导学：见学案。 2、新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精
讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习 六、课前准备 1．学生的学习准备：预习《DNA重组技术的基本工具》，初步把握DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。 2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。 七、课时安排：1课时 八、教学过程 (一) 预习检查、总结疑惑。 检查学生落实预习情况并了解学生的疑惑，使教学具有针对性。 （二）情景导入、展示目标。 教师首先提问： （1）我们以前在哪部分学习过基因工程？（必修二从杂交育种到基因工程） （2）回想一下，转基因抗虫棉是怎样培育出来的？经过了哪些主要步骤？ （实质是基因工程的基本操作程序：目的基因的获取，基因表达载体的构建，将目的基因导入受体细胞，目的基因的检测与鉴定） 从这节课开始，我们将深入学习基因工程，今天我们来学习DNA重组技术的基本工具。我们来看本节课的学习目标。（多媒体展示学习目标，强调重难点） （三）合作探究、精讲点拨。 学生每两人为一组（可以是同桌），结合教材，思考并回答学案上的问题。 1、基因工程的概念 什么是基因工程？ 想一想，基因工程是如何发展起来的？ 2、科技探索之路（阅读课本P2—3页） （1）基因工程是在哪些学科的基础上发展起来的？ （2）哪些基础理论的突破催生了基因工程？ （3）哪些技术发明促进了基因工程的实施？ （4）你觉得，基因工程的诞生和发展能否离不开理论研究和技术创新？ 3、限制性核酸内切酶——“分子手术刀” （1）从噬菌体侵染细菌的实验来看，细菌等单细胞原核生物容易受到自然界外源DNA
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
一、细胞工程的概念与分类 1．概念：都具有发育成8完整生物体的潜能。 2 3 操作(防止杂菌污染)；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 2
3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 ――→ (2)过程 取材：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 ↓ 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 ↓ 移栽：将试管苗移栽到大田，培养成正常植株 四、植物体细胞杂交技术 1 2．过程
3 1．判断下列叙述的正误。 (1)细胞工程是按照人的意愿来改变细胞的结构或获得细胞产品的一门综合科学技术。( ×) (2)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。( √) (3)脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程。( √) (4)任何细胞都具有全能性，任何细胞都能表现出全能性。( ×) (5)植物体细胞杂交技术的最终目的是得到杂种细胞。( ×)
(6)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。( √) (7)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。( ×) (8)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。( ×) (9)同一株绿色开花植物不同部位的细胞经组织培养获得的愈伤组织基因型不一定相同。( √) (10)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。( ×) 2．(2019·伊市期末)下列有关植物细胞全能性的叙述，正确的是( ) A．植物体只有高度分化的体细胞才具有发育成完整个体的潜能 B．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 C．植物细胞的全能性是植物体细胞杂交技术的理论基础 D．高度分化的植物细胞随时可能表现出全能性 解析：选C 植物体的体细胞和生殖细胞都具有发育成完整个体所必需的全部基因，都具有发育成完整个体的潜能，A错误；植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是基因的选择性表达，B错误；植物细胞的全能性是植物体细胞杂交技术的理论基础，C正确；高度分化的植物细胞只有在离体的条件下才可能表现出全能性，D错误。
【人教版】高二生物选修三教学案：3.3-胚胎工程的应用及前景(含答案)
3.3胚胎工程的应用及前景 目标导航 1.结合牛胚胎移植示意图，说出胚胎移植的生理基础，以及具体操作程序。2.根据胚胎发育各个阶段的特点，简述进行胚胎分割的注意事项及其实际意义。3.依据胚胎干细胞的分离途径，说出胚胎干细胞的分类、功能和用途。 一、胚胎移植(阅读P74－78) 1．胚胎工程技术 胚胎工程技术目前在生产中应用较多的是家畜的胚胎移植、胚胎分割和体外生产胚胎技术。2．胚胎移植 (1)概念 ①对象：雌性动物体内的早期胚胎或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎。 ②移植条件：同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内。 ③供体：在胚胎移植中提供胚胎的个体。 ④受体：在胚胎移植中接受胚胎的个体。 ⑤地位：是胚胎工程的最后一道“工序”。 (2)胚胎移植的意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，大大缩短了供体本身的繁殖周期，增加供体一生繁殖后代的数量。 (3)胚胎移植成功的保障(生理学基础)
二、胚胎分割(阅读P78－79) 1．概念：指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。 2．主要仪器设备：实体显微镜和显微操作仪。 3．繁殖方式：无性生殖。 4．特点：后代遗传性状相同。 5．操作程序 (1)选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中。 (2)用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将祼半胚移植入受体。分割囊胚阶段的胚胎时要注意将内细胞团均等分割。此时还可用分割针分割滋养层，做胚胎DNA分析性别鉴定。 三、胚胎干细胞(简称ES或EK细胞)(阅读P80－83) 1．来源：由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。 2．特点 (1)在形态上表现为：体积小、细胞核大、核仁明显。 (2)在功能上：具有发育的全能性。 (3)在体外培养的条件下，可以只增殖，而不分化。可以对它进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。 3．应用前景 ES细胞的分离和培养成功是胚胎工程中的重大成就之一，在基础生物学、畜牧学和医学上都具有十分重要的应用价值。
中图版选修3基因工程学案
基因工程、细胞工程 ........... I核心自查.................... 、基因工程 i.基本工具: ⑴工具酶。 ①限制性核酸内切酶(又称限制酶):切割目的基因和载体(断开磷酸二酯键)。 ②DNA连接酶：缝合DNA片段断口处外侧链(形成磷酸二酯键)。 (2)载体应具备的条件。 ①能在宿主细胞内稳定存在并复制：便于目的基因的表达。 ②有一至多个限制酶切割位点：便于外源DNA分子的插入。 ③具有标记基因：鉴定与选择重组DNA分子。 2?基本操作程序： (1)目的基因的获取。 ①基因文库获取，②PCR技术扩增，③化学方法直接人工合成。 (2)基因表达载体的构建。 ①启动子：启动转录。 ②目的基因：控制需要的特定性状。 ③终止子：终止转录。 ④标记基因：筛选重组细胞。 (3)将目的基因导入受体细胞。 ①导入植物细胞：最常用方法是农杆菌转化法，另外还有花粉管通道法和基因枪法。 ②导入动物细胞：最常用方法是显微注射法。 ③导入微生物细胞：常用Ca2+处理使受体细胞处于感受态。 ⑷目的基因的检测与鉴定。— ①分子水平检测：以目的基因单链作探针，进行分子杂交；抗原一抗体杂交。 ②个体水平鉴定：抗虫、抗病的接种实验。 3.应用: (1)植物基因工程。 ①抗虫、抗病、抗逆转基因植物； ②利用转基因改良植物的品质。 (2)动物基因工程。 ①提高动物生长速度；②改善畜产品的品质；③用转基因动物生产药物；④用转基因动 物作器官移植的供体。 (3)基因工程药物。 ⑷基因治疗。 ①体外基因治疗：②体内基因治疗。 二、植物组织培养与动物细胞培养的比较
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2019-2020学年人教版选修三 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 1．概念：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：9全套遗传信息。 3．全能性表达条件：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(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 1．13植物细胞的全能性。 2．14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 cm 3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 ↓ 移栽：将试管苗移栽到大田，培养成正常植株 四、植物体细胞杂交技术 1．概念：将不同种的植物20体细胞，在一定条件下融合成21杂种细胞，并把杂种细胞培育成22新的植物体的技术。 2．过程 3．意义：克服了不同生物26远缘杂交的障碍。