高考生物总复习 选考专题二 细胞工程学案

高考生物总复习选考专题二细胞工程学案

细胞工程

第1课时植物组织培养技术学习目标：

1、简述细胞全能性的概念含义

2、植物组织培养的过程和方法

一、细胞工程的概念指以细胞为基本单位，在体外无菌条件下进行培养、繁殖或利用细胞融合、核移植等技术，使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变，从而改良生物品种、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。

1、原理和方法：应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法。

2、操作水平：细胞水平或细胞器水平。

3、工程目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。

二、分类根据操作对象不同，可分为植物细胞工程、动物细胞工程和微生物细胞工程。

三、技术应用I、植物细胞工程

（一）植物组织培养

1、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。

2、理论基础：植物细胞的全能性。（1）概念：每个细胞都

包含该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需

的全部基因。（2）原因：生物体的任一细胞都含有本物种的全部遗传信息。（3）生物体上的细胞未表现出全能性，而是形成特定的组织器官，其原因是：细胞中的基因进行了选择性表达，使细

胞分化成不同的组织和器官（4）表现出全能性的条件：完整的细胞核、脱离母体、无菌、一定的营养、激素；适宜的外部条件。（5）全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞

3、目的：获取植株。

4、选材：植物茎尖、根尖、叶片和花药等。

5、过程（1）外植体需消毒，可用体积分数70%的酒精。各类器具需经过灭菌处理，在无菌条件下操作。若选取外植体是花

药，则此过程称为花药（花粉）离体培养。（2）细胞分化：植物的个体发育过程中，细胞在形态、结构和生理功能上都会出现稳

定性差异，形成这些差异的过程叫做细胞分化。（3）分化的实质:基因选择性表达的结果。（4）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。此过程应作遮光处理。（5）愈伤组织的特点：没有特定结构和功能并

处于旺盛分裂状态的薄壁细胞（排列疏松高度液泡化，无定形状态）。愈伤组织由于分裂旺盛，细胞增殖较迅速，更容易受到外界环境的干扰而发生突变（包括基因突变和染色体变异）。当细胞分裂素和生长素的含量，配比相等时，愈伤组织只生长不分化；配比高时利于芽的分化；比例低时利于根的分化。（6）再分化与脱分化所用的培养基成分不同。再分化时需要光照处理。再分化成根、芽或胚状体等。（7）胚状体：也称体细胞胚，类似胚的结构，具有胚芽和胚根，在合适条件下可发育称为新的植株。再分化成胚状体与再分化成根、芽的所处条件不同。

6、条件①离体状态。②无菌、无毒环境。③适宜的温度、PH、光照等。④特定的培养基：水、无机营养、有机营养、天然附加物、生长物质。也可在培养基中添加抗生素或杀菌物质，来避免污染。

7、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。专题二

细胞工程

第2课时植物组织培养技术的应用学习目标：

1、列举植物细胞工程的实际应用（1）、植物组织培养技术

8、应用（1）微型繁殖植物组织培养可以保持优良品种的遗传特性，可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。（2）作物脱毒植物分生区附近，如茎尖、根尖、因很少被病毒感染，甚至无病毒。生产上常选用茎尖进行组织培养，再生出的植株就有可能不

带病毒。注意：产生的植株只是无病毒植株，而不具备抗病毒的特性。要获得抗病毒特性，可采用基因工程的方法。（3）制造人工种子①人工种子结构：a、人工种皮：所用材料应有韧性、耐压、对胚状体无毒害，最常用海藻酸钠制作，具有保护作用。b、人工胚乳：一些营养物质，如无机盐、碳水化合物和蛋白质。c、胚状体。②优点：不受环境因素的制约，一年四季都可以进行工厂化生产；繁殖速度快，可在短时间内提供大量种苗；胚状体是经人工无性繁殖产生的，有利于保存该种系的优良性状。（4）作物新品种的培育①单倍体育种。②诱变育种的材料。③转基因植物的培育。

（二）植物细胞培养

1、概念：将植物组织培养过程中形成的愈伤组织或其它易分散的组织置于液体培养基中，进行悬浮培养，得到分散的悬浮细胞，再利用细胞群体产生人类所需的细胞次生代谢产物。

2、原理：细胞增殖。

3、目的：不是使细胞形成组织乃至植物体，而是通过大规模的细胞培养以获得人类所需的细胞次生代谢产物。

4、应用①药用原料，如紫杉醇（抗肿瘤药物），人参皂苷。

②食品添加剂，如各种天然的香精、食用色素、甜味剂。③保健食品，如螺旋藻。

专题二

细胞工程

第3课时植物体细胞杂交技术学习目标：

1、简述植物体细胞杂交技术

（三）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。

2、目的：培育出种间或属间杂种。

3、原理：细胞膜流动性和植物细胞全能性

4、过程：（1）原生质体：指去除植物细胞壁后获得的裸露的植物细胞结构等。其来源可以是各种植物的叶片、根尖等部位，也可以从愈伤组织中获得。（2）制备原生质体的方法是: 酶解法,所用的酶是纤维素酶和果胶酶。基本过程是先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,然后利用低速离心或采用相对密度漂浮法对原生质体进行分离纯化并鉴定其活性,再用于细胞培养或体细胞杂交。（3）人工诱导原生质体融合的方法有: 物理法（离心，振动，电刺激）和化学法（聚乙二醇，英文缩写PEG）。（4）原生质体融合完成的标志是: 杂种细胞再生出细胞壁。在此过程中最活跃的细胞器是高尔基体或高尔基体和线粒体。（5）融合细胞的类型有3种（只考虑两两融合的情况）；染色体组数为2M+2N 。可育。判断植物是否可育：第一，要有同源染色体。第二，同源染色体要能进行正常的联会。如三倍体无籽西瓜，体细胞中有同源染色体，但在减数分裂过程中，同源染色体联会发生紊乱，不能形成正常的生殖细胞，因此不可育，无籽。