高中生物选修3细胞工程学案(带答案)

专题二细胞工程

2．1植物细胞工程

【学习目标】

1、描述植物组织培养的原理和过程。

2、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。

3、尝试进行植物组织培养。

【重难点】

1、描述植物组织培养的原理和过程。

2、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。

学以致用

一、细胞工程

1．概念：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．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。

二、植物细胞的全能性

1．概念：高度分化的细胞，仍然具有发育成完整生物体的潜能。

2．细胞具有全能性的原因：细胞内含有本物种的全部__ 遗传信息___。

3．在理论上，生物的任何一个细胞都具有发育成完整植株的潜能，但在生物的生长发育过程中，细胞并不表现出全能性性，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，细胞中的基因会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．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

胚胎干细胞﹥其它干细胞﹥体细胞

三、植物组织培养技术

1．原理：植物细胞具有全能性。

2．过程

离体植物的器官、组织或细胞

−

−→

−脱分化_ 愈伤组织−

−→

−再分化幼根和芽或胚状体

−

−→

−发育完整植株。

3．细胞脱分化：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：在无菌和人工控制的条件下，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，最终形成完整植株。

思考：合作探究

1.离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整的植物体？为什么？

不能，当已分化的植物器官、组织或细胞脱离母体后，在一定的营养物质、激素等外界条件作用下分化形成愈伤组织（一种相对没有分化的细胞团），继而在植物激素等诱导下发生再分化，才能表达出全能性。发育成完整植株。离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理将衰老凋亡。

2.植物组织培养需要在什么条件下进行？

无菌，离体，营养，激素，适宜培养条件

3.植物组织培养所用培养基成分包含的激素种类应该有哪些？它们的作用是什么？

生长素，脱分化、愈伤组织分化出根；细胞分裂素，脱分化、愈伤组织分化出芽

4. 在组织培养实验中，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？ 形成层细胞全能性较高。其他部分也能培养成植株，只是较困难。

5.为什么在脱分化形成愈伤组织时不需要光，而在由愈伤组织再分化成试管苗时需要光照呢？

对于植物组织培养来说，光照条件非常重要，包括光照强度、时间和波长。但在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养，而在分化再生的过程中一定要有光照。愈伤组织诱导阶段的暗培养有利于细胞的脱分化产生愈伤组织，如果在光照条件下容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织。

<植物组织培养过程中注意的问题>

(1)该过程从繁殖方式上应为无性繁殖，细胞分裂方式为有丝分裂，包含脱分化和再分化两个阶段。

(2)愈伤组织是脱分化、高度液泡化的细胞，故细胞内无叶绿体，不能进行光合作用，只能以现成有机物来提供物质和能量；其代谢方式为异养、需氧；有细胞壁，有大液泡，故仍可进行质壁分离；该过程进行有丝分裂，故愈伤组织应是具有细胞周期的细胞；愈伤组织为脱分化后形成的细胞，故应视为无分化的细胞(同受精卵一样，未分化)。

四、植物体细胞杂交技术

1．概念：不同种植物的 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．原理：植物细胞融合依据的原理：细胞膜的流动性；形成杂种植物依据的原理：细胞的全能性。 4.植物体细胞杂交技术的优点： 克服不同生物远缘杂交的障碍 。

思考：1. 原生质体、原生质层和原生质有什么不同？

原生质体指脱去细胞壁的植物。原生质层指成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质。 原生质

再生细胞壁

植物组织培养

酶解法：纤维素酶，果胶酶

物理法：离心、振动、电激等 化学法：聚乙二醇

是细胞内生命物质的总称。

2.如果只考虑两两融合，会得到几种融合的细胞？是否存在未融合的细胞？

下一步该如何种处理？

3种。存在未融合细胞。下一步要进行杂种细胞的筛选及体细胞杂种的鉴定

3. 番茄是二倍体，马铃薯是四倍体，则植物体细胞杂交获得的杂种植株番茄－马铃薯为几倍体？

异源六倍体

4.为什么“番茄-马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？

基因选择性表达

学以致用

1．不能

．．用于人工诱导原生质体融合的方法是（）

A．振动B．电刺激C．PEG D．重压

2．要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要

．．．（）

A．具有完整细胞核的细胞B．离体状态

C．导入外源基因 D．一定的营养物质和激素

3．与传统的有性杂交法相比，植物体细胞杂交的最大优点是（）

A．可使两个亲本的优良性状组合到一起B．可以克服远缘杂交不亲和的障碍

C．可以培育出高产性状明显的新品种D．可以降低生成成本，提高接济效益

4．植物体细胞杂交的过程实质是（）

A．细胞质融合的过程 B．细胞核融合的过程

C．细胞膜融合的过程D．细胞原生质体融合的过程

5．通过植物体细胞杂交，获得一个杂种植株需要的步骤是（）

A．分离原生质体→诱导原生质体融合→组织培养→得到杂种植物

B．分离原生质体→原生质体直接融合→组织培养→杂种植株

C．获取细胞→原生质体融合→组织培养→杂种植株

D．获取细胞→原生质体直接融合→组织培养→杂种植株

6．高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误

．．的是（）

A．该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的

B．该愈伤组织的细胞没有全能性

C．该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成

D．该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构

7．以下不能

．．说明细胞具有全能性的实验是（）

A．胡萝卜韧皮部细胞培育出植株

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

8．植物组织培养过程中的脱分化是指（）

A．植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞

B．未成熟的种子经过长期培养，培养出幼苗的过程

C．植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程

D．取植物的枝芽培育成一株新植物的过程

9．在脱分化形成愈伤组织的过程中，下列各项为非．必要条件的是（）

A．培养基需要消毒灭菌B．给予适宜的温度

C．给予充足的光照D．给予适宜的养料和激素

10．植物体细胞杂交的过程是（）

A．用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体