苏教版选修3 细胞工程概述 学案

第二节 植物细胞工程体的概念。

一、植物组织培养1．细胞全能性（1）概念：细胞都具有发育成为完整新个体的____。

（2）原因：虽然生物体的细胞在形态、结构和功能上存在很大的差别，但是几乎每一个细胞内都含有该物种的____________，具有发育成完整个体所必需的________。

2．植物组织培养（1）概念：指依据__________原理，在无菌条件下，分离植物的____、____、____或________，并在培养基上培养，在适宜的条件下使其长成部分或完整____的技术。

（2）材料：最常用的培养材料是植株的____、____、____或____等。

（3）过程：分离______→______诱导形成________→再分化形成____、____→继续培育形成完整的______。

（4）条件：保证____条件，并将其放到适宜的______上。

（5）培养基成分：通常包括水、无机营养、有机营养、天然附加物和生长物质等。

①无机营养：包括________、________。

②有机营养：主要有____、______和______；糖可以给植物组织提供____，并有调节______的作用。

③天然附加物：椰子乳、____________、__________和__________或番茄汁等。

④生长物质：常用的有______和__________。

3．人工种子（1）概念：指植物组织培养中得到的体细胞______，包埋在含有营养和保护物质的包被中，在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体。

（2）组成：一般由人工种皮、人工胚乳和胚状体组成。

①人工种皮：保持胚状体的____和__________，所用材料应有____、____、对胚状体无毒害作用等特性。

一般用________制作人工种皮。

②人工胚乳：主要成分有________、____________和______，一般是将这些物质包裹在______中。

③优点：制造不受________的制约；繁殖速度快，可在短时间内提供大量____；胚状体是经____________产生的，故其有利于保存该种系的优良性状。

课题：第二节植物细胞工程（第一课时）一、学习目标1、说出细胞全能性的含义及其在植物组织培养中的应用（B）2、尝试进行植物组织培养，体验植物组织培养技术（B）3、简述植物体细胞杂交技术（B）4、例举植物细胞工程的实际应用（B）二、学习重点难点1、植物组织培养的原理和过程2、植物体细胞杂交的原则三、使用说明及方法指导1.完成教学案填空内容，习题。

2.可以合作探究与同学讨论。

四、自主复习内容：1．什么是细胞工程？它和基因工程有什么区别？2．什么是植物细胞的全能性？植物细胞具有全能性的原因是什么？思考与讨论：1.什么是细胞的分化？细胞分化的过程中，会发生遗传物质的改变2．在正常条件下，细胞的全能性都会表现出来吗？3．分析图2—5，概述植物组织培养技术的基本过程。

4．什么是脱分化？什么是再分化？什么是愈伤组织？愈伤组织的特点？5．什么是植物体细胞杂交技术？它具有什么优点？6．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？【分析】（1）由于植物细胞壁阻碍了植物细胞的融合，所以在进行植物体细胞杂交之前，必须要先去除细胞壁。

（2）去除细胞壁一般是采用酶解法，即用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞以得到具有活力的原生质体。

这里是利用了酶的专一性原理7．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8．分析图2—9，概述植物体细胞杂交的基本过程。

（1）说出①～⑤步骤表示的含义。

（2）将植物细胞A和植物细胞B的得到的原生质体诱导融合，在培养基上至少存在几种类型的细胞（只考虑两个细胞的融合）？五、教学流程（一）、知识回顾，导入新课一、植物组织培养（必修1内容）1、植物细胞的全能性（1）生物细胞的全能性生物体细胞一般都是受精卵经有丝分裂形成，因而都含有生物一整套遗传物质，都具有发育成完整个体的潜能。

但在生物体上有时不能表现出其全能性，只能通过分化形成不同的组织、器官，这是在特定的环境、激素等的影响下基因选择性表达的结果。

第一节细胞工程概述1．了解细胞工程的发展。

2．掌握细胞工程的基本技术。

(重、难点)3．理解细胞工程的应用。

(重点)知识点一| 细胞工程及植物组织培养技术1．细胞工程的发展(1)操作原理和方法：细胞生物学和分子生物学。

(2)操作水平：细胞或细胞器水平。

(3)操作条件：体外无菌条件下进行培养繁殖。

(4)操作目的：按照人的意愿去改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的综合性科学技术。

(5)分类：①根据研究对象：a．植物细胞工程；b．动物细胞工程等。

②根据使用技术：a ．植物组织培养技术；b ．细胞融合技术；c ．细胞核移植技术等。

3．植物组织培养技术(1)细胞全能性：含有一个物种全套遗传物质的细胞都具有发育成为一个新的生物个体的潜能，细胞的这种特性称为细胞全能性。

(2)植物组织培养：指依据细胞全能性原理，在无菌条件下，分离植物的器官、组织、细胞或原生质体，并在培养基上培养，在适宜的条件下使其发育成部分或完整植株的技术。

(3)培养材料：最常用的是植物的茎尖、根尖、幼嫩的叶片和花药等，也称外植体。

(4)一般过程：外植体(分离的植物器官、组织、细胞或原生质体)(无菌，适宜的培养基) ↓脱分化愈伤组织(一团没有特定结构和功能并处于旺盛分裂状态的薄壁细胞) ↓再分化 胚状体或根和芽 ↓ 完整植物体(5)条件⎩⎪⎨⎪⎧用消毒剂除去外植体表面的微生物无菌条件适宜的培养基(6)培养基的成分：通常包括水分、无机盐、碳源、氮源、维生素等。

(7)植物细胞的脱分化(或去分化)：由已经分化的植物细胞形成愈伤组织的过程。

(8)再分化：愈伤组织继续培养，重新诱导分化形成胚状体或根和芽等的过程。

[合作探讨]下图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下，形成试管苗的培育过程，请据图分析：探讨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？提示：防止杂菌感染。

探讨2：图中A是什么过程？为什么该过程要求“避光条件”下培养？B是什么过程？该过程也需要“避光条件”培养吗？提示：脱分化；脱分化过程中，光照易诱导分化产生导管等组织，不利于形成愈伤组织。

2.1细胞工程概述学案苏教版选修三课标领航通过本节的学习1•了解细胞工程的发展。

2.简述细胞工程的基本技术。

3 •举例说出细胞工程的应用。

情景导引山东的金乡县是全国闻名的大蒜之乡。

该县农科所与中国农科院联合成功开发和培育出的品质好、产量高的新品种一一脱毒大蒜，是细胞工程的又一成果。

什么是细胞工程？是如何发展起来的？包括哪些基本技术？在哪些方面得到了应用？一细胞工程的发展二、细胞工程的基本技术1细胞工程的概念(1) 单位：细胞。

(2) 条件：体外_____ 条件下进行培养、繁殖。

(3) 技术手段：植物细胞与组织培养、____________ 、细胞核移植等。

(4) 目的：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 _____________________2.分类(1)根据研究对象分为：①植物细胞工程。

②动物细胞工程。

③_______________ 。

(2)根据所使用技术的不同分为：①植物细胞与组织培养技术：在无菌条件下分离植物细胞或组织，将其放在适当的培养基上，给予必要的生长条件，使它们在体外继续生长、增殖与分化，形成新的组织、器官和个体的技术。

②细胞融合技术：采用自然或人工的方法使2个或多个不同细胞融合为________________的技术，常用的促融合方法有生物法、化学法和物理法等。

植物细胞融合前用去除细胞壁。

③细胞核移植技术：将一个细胞的细胞核转移到另一个 _______________ 的细胞中，从而使________ 得新的遗传信息，产生新的生命迹象的技术。

④染色体工程：人们按照一定的设计，有计划地消减、添加或替换同种或异种染色体，从而达到 ______ ■改变遗传性状和选育新品种的一种技术。

思考感悟1.1978年，梅尔彻斯等人首次获得了马铃薯与番茄的属间体细胞杂种。

他们将培育的二倍体马铃薯品系和番茄叶片细胞进行融合，所产生的杂交株被称为“马铃薯一番茄”。

教学过程3•植物组织培养技术通常选用的材料有哪些？【讲述】进行植物组织培养时，最常用的培养材料是植株的茎尖、根尖、叶片和花药等。

4•植物组织培养的培养基含有哪些成分？【讲述】进行植物组织培养时，首先用消毒剂除去外植体表面的微生物，在无菌条件下将其放到适宜的培养基上。

组成培养基的成分通常包括水、无机营养、有机营养、天然附加物和生长物质等。

【分析】无机营养是指各种大量兀素和微量兀素，有机营养主要有蔗糖、维生素和氨基酸等，生长物质常用的有生长素和细胞分裂素。

5.分析图2 —5，概述植物组织培养技术的基本过程。

A B外植体1 ＞触伤组织1 ＞胚状体1 ＞试管苗6 •什么是脱分化？什么是再分化？什么是愈伤组织？【分析】(1)脱分化是指由已经高度分化的植物细胞在离体的条件下，诱导其形成愈伤组织的过程，也称为去分化。

(2)再分化是指愈伤组织在培养基上继续培养，重新诱导分化形成根、芽等器官的过程。

(3)愈伤组织是一团没有特定结构和功能并处于旺盛分裂状态的薄壁细胞。

愈伤组织在一定的培养条件下也可诱导形成类似胚的结构称为胚状体。

它具有胚芽和胚根，在合适的条件下可发育称为新的植株。

二、植物体细胞杂交技术：1.什么是植物体细胞杂交技术？它具有什么优点？【分析】植物体细胞杂交就是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。

该技术是一种非常有用的遗传育种手段，可以克服不冋种植物之间杂交的不亲和障碍，实现远源物种之间的核质组合，从而获得新品种植株。

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？【分析】(1 )由于植物细胞壁阻碍了植物细胞的融合，所以在进行植物体细胞杂交之前，必须要先去除细胞壁。

(2)去除细胞壁一般是采用酶解法，即用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞以得到具有活力的原生质体。

这里是利用了酶的专一性原理。

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？【分析】人工诱导原生质体融合的方法可以分为两大类一一物理法和化学法。

课题第二章细胞工程第一节细胞工程概述四、达标检测1.美国科学家哈里森最初培育的动物细胞是（）A 蛙胚骨髓干细胞B 蛙胚神经细胞C 蛙胚肝细胞 D蛙胚表皮细胞2.下列关于细胞工程的理解中，正确的是（）A 细胞工程是指细胞融合技术B 细胞工程不能创造新的品种C 克隆绵羊“多利”是细胞工程的产物D 细胞工程是指以细胞为单位的培养技术3.细胞核移植技术是指（）A 将一个细胞核移植到另一个细胞核内的技术B 将一个细胞核移植到另一个细胞内的技术C将一个细胞核移植到另一个去细胞核的细胞内的技术D 借助于酶解技术将一个细胞核移植到另一个细胞内的技术4.在植物细胞融合过程中，下列可以用来除去植物细胞壁的是（）A 盐酸B 聚乙二醇C 电场D 纤维素酶5.下列关于细胞工程应用的说法中，错误的是（）A 应用细胞工程可以改造细胞的遗传信息B 应用细胞工程可以获得有用的细胞代谢产物C 应用细胞工程可以培育具有优良性状的人D 应用细胞工程可以培育新的生物品种6.为了通过细胞工程获得无病毒作物，培育时一般采用植物的（）A 叶片表皮细胞B 根毛细胞C 茎尖细胞D 微管束细胞7.下列各项中，可以通过细胞工程用于开发洁净能源减少环境污染的生物是（）A蓝藻 B 硝化细菌 C 分解石油的“工程菌” D 酵母菌五、学习小结和课外作业：1、学习小结：2、上本作业：1.分析并比较基因工程与细胞工程的特点，说出细胞工程的优点。

3、课本或资料选题：课本“评价指南”38页第1、2、3、4、5题。

4、补充练习：A 1.下列各项中，不是植物细胞与组织培养技术的植物是（）A 无菌B 离体细胞或组织C 细胞融合D 适当的营养条件2.从理论上分析，下列关于细胞工程技术应用的说法中，正确的是（）A 只能用于同种的物种之间B 只能用于植物与植物之间C 只能用于植物与动物之间D 可以在植物、动物、微生物之间进行3.下列关于细胞工程与其他生物工程关系的说法中，错误的是（）A 细胞工程是现代生物技术中的重要组成部分B 细胞工程为蛋白质工程提供新的细胞株C 细胞工程是发酵过程的上游技术D 细胞工程为基因工程提供转基因的材料4.下列关于杂种细胞的形成的说法中，正确的是（）A 杂种细胞可以是2个或多个细胞的融合B 杂种细胞要在电场、聚乙二醇和纤维素酶等促融因子的作用下才能融合C 细胞融合成功的标志是细胞膜粘连、破裂，细胞质发生融合D 细胞融合技术必须采用人工的方法才能进行5.种子的主要部分是由受精卵发育而来的。

第一节细胞工程概述一、细胞工程的基本技术1．细胞工程是指以____为基本单位，在体外无菌条件下进行培养、繁殖或利用________、______等技术，使细胞的某些生物学特征按照人们的意愿发生____，进而改良生物品种、创造新____和加速繁殖生物个体，以及获得某些有用的____________的技术。

2．根据研究细胞类型分为____细胞工程、____细胞工程和______细胞工程。

3．植物细胞与组织培养技术是指在______条件下，分离植物____或____，将其放在适宜的______上，给予必要的________，使它们在体外继续生长、增殖与____，形成新的____、____和____的技术。

4．细胞融合技术是指采用自然或人工的方法使两个或多个细胞融合为________的技术。

在__________的作用下，细胞之间的____发生粘连、破裂，______发生融合，进而发生______，形成________。

5．细胞核移植技术是指主要借助__________，用微吸管将一个细胞的______吸出后直接转移到另一个去除______的细胞中去，从而使受体细胞获得新的________，产生新的生命现象的技术。

6．染色体工程是指人们按照一定的设计，有计划地____、____或替换同种或异种染色体，从而达到定向改变生物________和选育新品种的一种技术。

预习交流试说明细胞工程的哪些技术可以形成前所未有的新物种？二、细胞工程的应用1．细胞工程技术现已改变了传统的____方式、____方式，为人类提供了更丰富的食品。

它不仅在农业、____生产中被广泛应用，还在____领域得到广泛应用，如用细胞工程技术开发和生产各种____、____等生物活性物质，丰富了人类战胜各种疾病的手段；又如通过细胞工程培育不同的人体____、____或____，成为器官移植的新来源。

2．细胞工程利用基因工程中的转基因技术实现____________和______的培养；由细胞工程获得的新细胞株可用于__________生产药物或酶制剂；细胞工程还能为____工程提供稳定的培养对象，以完成生物制品的规模化生产。

第一节细胞工程概述1.细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞或细胞器水平上的操作，按照人们的意愿去改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的综合性科学技术。

2．细胞工程根据研究对象的不同分为植物细胞工程和动物细胞工程等；根据所使用技术的不同，分为植物组织培养、细胞融合和细胞核移植等技术。

3．植物组织培养的主要过程是：选材→消毒→接种→诱导分化→诱导再分化→炼苗移植。

对应学生用书1．细胞工程的概念(1)细胞工程的含义：(2)细胞工程的类型①据操作对象：植物细胞工程和动物细胞工程等。

②据使用技术：植物组织培养技术、细胞融合技术和细胞核移植技术等。

2．植物组织培养技术(1)细胞的全能性：①含义：生物体的细胞都具有发育成为一个新的生物个体的潜能。

②根本原因：几乎每一个细胞内都含有该物种的全套遗传物质，具有发育成为完整个体所必需的全部基因。

(2)植物组织培养的概念：①原理：植物细胞的全能性。

②条件：无菌、适宜的营养等。

③常用材料：植株的器官、组织、细胞或原生质体等。

④场所：培养基中。

(3)植物组织培养的主要步骤：1．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？提示：在特定的时间和空间条件下，细胞内的基因进行了选择性表达。

2．植物的种子发育成完整植株，是否体现了细胞的全能性？为什么？提示：没有。

因为细胞的全能性是指已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能，而种子中的胚已完成了早期发育，相当于新植物体的幼体，没有体现细胞发育成完整植物体的能力。

3．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？提示：避免杂菌污染培养基。

培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌在生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。

(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？提示：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。

第二章细胞工程、植物组织培养和动物细胞培养的比较二、植物体细胞杂交和动物细胞融合比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合(单克隆抗体制备)理论基础细胞的全能性、细胞膜的流动性细胞膜的流动性、细胞增殖处理用纤维素酶、果胶酶除去细胞壁注射特定抗原免疫处理正常小鼠促融(1) 物理法：离心、振动、电激；(2) 化学法：聚乙二醇(1) 物理法：离心、振动、电激；(2) 化学法：聚乙二醇；(3) 生物法：灭活的病毒意义及用途①克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展杂交的亲本组合范围；②克服有性杂交的母系遗传，获得细胞质基因的杂合子，研①制备单克隆抗体；②诊断、治疗、预防疾病。

例如：肿瘤定位诊断，放射性抗体7肿瘤；生物导弹治疗，抗体一抗癌药物7肿瘤过程结果用途获得新个体或细胞产品①快速繁殖名贵花卉和果树；②培养无病毒植物、转基因植物;③大规模生产药物、食品添加剂、香料、色素等相同点都需人工条件下的无菌操作大量产生细胞或细胞产物①生产蛋白质制品如病毒疫苗、抗体等；②检测有毒物质;③研究药理病理;④移植治疗干扰素、单克隆专题训练1植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是A .壁虎断尾后重新长出尾部B .蜜蜂的未受精卵细胞发育成雄蜂C .用体外培养的皮肤治疗烧伤病人D .小鼠腺细胞的自我复制3•下列关于细胞工程的叙述中，错误的是 （ ）A .植物细胞融合必须先制备原生质体B .试管婴儿技术包括人工授精和胚胎移植两方面C .经细胞核移植培育出的新个体只具有一个亲本的遗传性状D .用于培养的植物器官或组织属于外植体 4.下列有关原生质体的叙述中，正确的是 （ ）A •组成原生质体的主要生命物质是水和蛋白质B •原生质体包括细胞膜、液泡膜及两者之间的原生质C .去掉细胞壁的植物裸露细胞是原生质体D •原生质体只能用于植物细胞工程 5•下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是 （ ）A •材料只能取自动物胚胎细胞B •培养中的人的B 淋巴细胞能够无限地增殖C .人的成熟红细胞经过培养能形成细胞株D •用胰蛋白酶处理肝组织可获得单个肝细胞 6.英国科学家维尔穆特首次用羊的体细胞俘L 腺细胞）成功地培育出一只小母羊，取名为多利”这一方法被称之为 克隆”，以下四项中与此方法在本质上不同的是（ ）A •噬菌体侵染细菌并实现繁殖的过程B .用胡萝卜韧皮部细胞培育出完整的新植株C .我国科学家鲍文奎培育出八倍体小黑麦①细胞的全能性 ②离体植物器官、 组织或细胞 ③根、芽 ④生长素和细胞分裂素 ⑤生长素和乙烯 ⑥愈伤组织⑦再分化 ⑧脱分化⑨植物体A .①、②⑧⑥⑦③⑨、④B . ①、②⑧⑥⑦③⑨、⑤C .①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤D . ①、②⑨⑧⑥⑦③、④2•在下列自然现象或科学研究成果中，能为是（）动物细胞具有全能性”观点提供直接证据的究细胞质遗传D .生物学家将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系7．动物体内的细胞不易受到外界细菌、病毒等微生物的感染，原代培养的细胞 A ．对微生物有一定的防御能力B .细胞培养环境中可以有一定量的微生物C .对微生物已失去了防御能力D .刚离体的细胞必须生活在无菌条件下，以后的培养对无菌条件的要求不严格 8.植物细胞工程与动物细胞工程中所用的技术与原理不相符的是9.利用细胞工程方法，以 SARS 病毒核衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体。