高中生物 专题二 细胞工程 2.1.1 植物细胞工程的基本技术课时作业 新人教版选修3

2．1 植物细胞工程

2．1.1 植物细胞工程的基本技术

目标导航 1.以胡萝卜的组织培养为例，简述植物组织培养技术的原理和过程。2.结合教材图2－5，描述植物体细胞杂交技术的原理和过程。

一、细胞工程和细胞的全能性(阅读P32－34)

1．细胞工程的含义

原理和方法细胞生物学和分子生物学

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遗传物质或获得细胞产品

分类植物细胞工程和动物细胞工程

2.

(1)定义：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。

(2)植物细胞全能性实现的条件：离体、提供适宜的营养条件和激素。

(3)影响全能性表达的原因：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。

二、植物组织培养(阅读P34－36)

1．理论基础：植物细胞的全能性。

2．前提：离体的植物器官、组织、细胞。

3．条件：无菌和人工控制条件下、人工配制的培养基上、适宜的营养条件。

4．结果：诱导产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整植株。

5．胡萝卜的组织培养过程

三、植物体细胞杂交技术(阅读P36－37)

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。

2．过程

(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(PEG)诱导。

3．意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。

判断正误：

(1)细胞工程是通过分子水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。( )

(2)在理论上，生物的每个细胞都具有发育成完整植株的潜力。( )

(3)细胞全能性的大小依次是：受精卵>生殖细胞>体细胞。( )

(4)植物的种子能发育成完整的植株，体现了细胞的全能性。( )

(5)植物组织培养的理论基础是基因的选择性表达。( )

(6)离体的植物组织在一定的培养条件下分化出根和芽的过程属于脱分化。( )

(7)植物体细胞杂交的理论基础是细胞膜的流动性和细胞的全能性。( )

(8)人工诱导原生质体融合的方法有物理法(离心、振动、电激等)和化学法(聚乙二醇处理)。( )

答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×(6)×(7)√(8)√

一、植物组织培养技术

1．植物细胞的全能性

(1)原因：分化的体细胞(或细胞核)具有本物种个体发育所需要的全部基因。

(2)体现：在适合条件(如离体状态等)下，有些分化的细胞能恢复分裂、重新分化并发育成完整的新个体。

(3)全能性大小比较：①受精卵(全能性最高)＞卵细胞(也具有较高的潜在全能性)＞体细胞(全能性较低)。②未分化或分化程度低的细胞＞分化程度高的体细胞。③植物细胞＞动物细胞；增殖的细胞＞不增殖的细胞。④随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐减小。2．植物组织培养的过程

外植体(离体的植物器官、组织或细胞)――→

脱分化

愈伤组织――→

再分化

根、芽―→植物体。

名称过程形成体特点培养基光脱分化

由外植体脱分化为

愈伤组织

排列疏松、高度液

泡化的薄壁细胞团

生长素与细胞分裂

素的比例适中

避光再分化

由愈伤组织分化为

幼苗或胚状结构

有根、芽或有生根

发芽的能力

上述比例小需光营养生长、生殖生

长

发育成完整的植物

体

由根、茎、叶、花、

果实、种子组成

自身产生各种激素需光

(1)灭菌：①所有的实验用具严格灭菌。②接种过程严格的无菌操作。

(2)严格控制光照：在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养，而在分化再生的阶段一定要有光照。因为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，若有光照则容易分化产生维管组织，不利于产生大量的愈伤组织。

(3)植物激素在植物组织培养中的应用

生长素/细胞分

裂素的比值

作用效果 比值高时

有利于根的分化，抑制芽的形成 比值低时

有利于芽的分化、抑制根的形成 比值适中时

促进愈伤组织的形成

1．请比较基因工程和细胞工程的概念，总结二者的不同。

答案 (1)操作水平：基因工程是分子水平的操作，细胞工程是细胞水平或细胞器水平的操作。

(2)目的：基因工程的目的是创造出符合人们需要的新的生物类型和生物产品，细胞工程的目的是按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。

2．理论上每种活细胞都具有全能性，请分析细胞具有全能性的原因。

答案 活细胞都具有发育成该物种个体所需的全套遗传物质。 3．为什么在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性？

答案 在特定的时间和空间条件下，细胞内的基因进行选择性表达。

4．结合胡萝卜的组织培养实验，思考下列问题：

(1)在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？ 答案 避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。

(2)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？

答案 胡萝卜根的形成层容易诱导形成愈伤组织，其他部分如叶、花也能培养成小植株，只是稍微困难些。

(3)诱导愈伤组织的过程中是否都应避光培养？

答案 不一定。用不同植物或同一植物不同部位的组织细胞，诱导出愈伤组织所需的条件不一定相同。

(4)若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？ 答案 培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，愈伤组织中不含有叶绿体。

1．下图表示四倍体兰花叶片通过植物组织培养形成植株的过程，相关叙述中正确的是( )

四倍体兰花叶片――→①愈伤组织――→②胚状体――→③植株

A ．②和③阶段会发生减数分裂

B ．①阶段需生长素而③阶段需细胞分裂素

C ．①阶段有细胞增殖但无细胞分化