高中生物选修3细胞工程

第35讲细胞工程

[考纲明细] 1.植物的组织培养(Ⅱ) 2.动物细胞培养与体细胞克隆(Ⅱ) 3.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)

考点1植物组织培养与植物体细胞杂交

1．细胞工程的概念与理论基础

(1)细胞工程

①操作水平：□01细胞水平或细胞器水平。

②目的：按照人的意愿来改变细胞内的□02遗传物质或获得□03细胞产品。

(2)植物细胞的全能性

①概念：具有某种生物全部□04遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成□05完整生物体的潜能。

②原理：细胞内含有本物种的□06全套遗传信息。

③全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于□07离体状态，提供一定的□08营养、激素和其他适宜外界条件。

④细胞全能性大小与细胞分化程度成反比。

⑤全能性大小：

植物细胞：受精卵＞生殖细胞＞体细胞

动物细胞：受精卵＞生殖细胞＞体细胞核(动物细胞全能性受限制，但细胞核具有全能性)

2．植物组织培养

(1)理论基础：植物细胞的□01全能性。

(2)操作流程

①离体的器官、组织或细胞常称为□02外植体。

②a过程为□03脱分化，b过程为□04再分化，A表示□05愈伤组织，B表示□06丛芽或胚状体。

3．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□01新的植物体的技术。

(2)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的□02流动性，杂种细胞培育成杂种植株

利用了植物细胞的□03全能性。

(3)过程

4．植物细胞工程的实际应用

(1)植物繁殖的新途径

①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。

特点⎩⎨⎧ a.保持优良品种的遗传特性b.高效快速地实现种苗的大量繁殖

②作物脱毒技术：是选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。

③人工种子：以植物组织培养得到的□01胚状体、□02不定芽、□03顶芽和□04腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。

(2)作物新品种的培育

①单倍体育种

实质：花药离体培养过程就是植物组织培养过程。

优点：后代不发生□06性状分离，都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短了□

07育种年限。

②突变体的利用：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发生突变。从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。

(3)细胞产物的工厂化生产

①细胞产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。

②培养阶段：愈伤组织阶段。

③技术基础：植物组织培养技术。

1．(选修3 P 36“小知识”改编)固体培养基中的无机营养成分包括水分、无机盐；有机营养成分包括小分子糖类、氨基酸等物质。

2．(选修3 P38思考与探究T1)为什么“番茄—马铃薯”超级杂交植株没有如科学家所想象的那样地上长番茄、地下结马铃薯？

提示生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以“番茄—马铃薯”超级杂种植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，不能再像番茄或马铃薯植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。

3．(选修3 P38思考与探究T2)原生动物眼虫中含有叶绿体，说明植物细胞的细胞器可以在某些动物细胞存活。据此推测动植物细胞间可以实现杂交吗？如果可以，设计具体实验方案。

提示根据眼虫的特点，动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。具体的实验方案如图所示：

4．人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分，请探讨：人工种皮中应该具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？

提示针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中可以加入适量的养分、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。

题组一植物组织培养过程

1．(2018·江苏高考)花药离体培养是重要的育种手段。下图是某二倍体植物花药育种过程的示意图，下列叙述正确的是()

A．为了防止微生物污染，过程①所用的花药需在70%乙醇中浸泡30 min B．过程②的培养基中需添加较高浓度的细胞分裂素以利于根的分化

C．过程③逐步分化的植株中可筛选获得纯合的二倍体

D．过程④应将炼苗后的植株移栽到含有蔗糖和多种植物激素的基质上

答案 C

解析为了防止微生物污染，过程①所用的花蕾需在70%乙醇中浸泡30 s，A错误；过程②的培养基中，当生长素与细胞分裂素的比值适中，且生长素含量高于细胞分裂素时，有利于根的分化，B错误；进行过程③的愈伤组织经过了秋水仙素的处理，故其分化后的植株中可筛选获得纯合的二倍体，C正确；经炼苗后的幼苗是能进行光合作用且能独立进行代谢的植株，故幼苗的生长基质中不用添加蔗糖和多种植物激素，D错误。

2．(2017·海南高考)甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题：

(1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ____。

(2)甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是(填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”)。

(3)图中A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是。A 中的愈伤组织是叶肉细胞经________形成的。

(4)若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，________(填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是