选修三2.1植物组织培养技术

专题2 细胞工程2.1.1植物细胞工程基本技术学案（学案一）姓名班级自主学习尝试总结一、细胞工程1．概念：应用和的原理和方法，通过或上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的或获得的一门综合科学技术。

2．分类：根据操作对象不同，可分为、。

二、植物组织培养技术1．原理：植物细胞具有，具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成的潜能。

2．过程离体植物的−−→−脱分化 _ 组织−−→−再分化幼根和芽或胚状体−−→−发育完整植株。

3. 植物组织培养：在和的条件下，将的植物器官、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、丛芽，最终形成完整植株。

三、植物体细胞杂交技术1．概念：不同种植物的，在一定条件下融合成，并把杂种细胞培育成新的的技术。

2.植物体细胞杂交步骤：课内探究小组合作植物组织培养技术：1．植物组织培养技术的概念是什么？2．植物组织培养技术的原理是什么？梁河县第一中学生物选修3《现代生物科技专题》学案高二备课组3．植物组织培养技术通常选用的材料有哪些？4．植物组织培养的培养基含有哪些成分？5．分析图，概述植物组织培养技术的基本过程。

6．什么是脱分化？什么是再分化？什么是愈伤组织？问题为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？1、什么是细胞的全能性？表现全能性的条件？2、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？3、克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？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？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？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？4．分析图，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。

《植物组织培养技术》讲义一、植物组织培养技术的概述植物组织培养技术是一种在无菌条件下，将植物的离体器官、组织或细胞培养在人工配制的培养基上，使其生长、分化并发育成完整植株的技术。

这项技术具有广泛的应用前景，如快速繁殖优良品种、脱毒苗的培育、植物新品种的选育、植物次生代谢产物的生产等。

植物组织培养的基本原理是植物细胞的全能性，即每个植物细胞都具有发育成完整植株的潜在能力。

然而，在自然条件下，由于细胞受到各种分化信号的影响，这种全能性通常无法表现出来。

通过组织培养技术，提供适宜的营养和环境条件，解除细胞的分化抑制，使其重新恢复分裂和分化的能力。

二、植物组织培养的基本设备和条件（一）实验室设计植物组织培养实验室通常包括准备室、接种室和培养室。

准备室用于器具的清洗、干燥和培养基的配制；接种室要求无菌环境，进行外植体的接种操作；培养室则为培养物提供适宜的温度、光照和湿度条件。

（二）设备和器具1、超净工作台：提供无菌操作的工作区域。

2、高压灭菌锅：对培养基、器具等进行灭菌处理。

3、培养箱：精确控制温度、光照和湿度。

4、天平：用于称量化学试剂。

5、显微镜：观察细胞和组织的形态结构。

（三）培养基的成分1、大量元素：包括氮、磷、钾、钙、镁等。

2、微量元素：如铁、锰、锌、铜等。

3、有机成分：如维生素、氨基酸、糖类等。

4、植物生长调节剂：如生长素、细胞分裂素等，对细胞的分裂、分化和生长起着重要的调节作用。

（四）无菌操作技术无菌操作是植物组织培养成功的关键。

操作人员需经过严格的培训，在操作过程中，使用酒精消毒双手和工具，在超净工作台中进行操作，避免微生物的污染。

三、植物组织培养的基本过程（一）外植体的选择和处理外植体的选择要考虑植物的种类、部位和生理状态。

一般选择生长旺盛、无病虫害的部位，如茎尖、叶片、花药等。

外植体在接种前需进行表面消毒，常用的消毒剂有酒精、次氯酸钠等。

（二）初代培养将消毒后的外植体接种到初代培养基上，诱导其脱分化形成愈伤组织或直接分化出芽和根。

选修3《现代生物科技专题》知识点总结专题2 细胞工程（一）植物细胞工程1.植物组织培养技术（1）原理：植物细胞的全能性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＞动物细胞脱分化再分化发育（2）过程：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织胚状体植物体常用的植物激素生长素和细胞分裂素。

（3）用途：微型繁殖、作物脱毒（选材应该选择茎尖组织）、制造人工种子、单倍体育种（最大的优点是明显缩短育种年限，得到的全为纯种）、筛选突变体、细胞产物的工厂化生产。

（4）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。

2.植物体细胞杂交技术（1）原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性（2）过程：去壁的方法：酶解法；诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电激等。

化学法是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。

（4）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。

（二）动物细胞工程1. 动物细胞培养（1）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。

（2）原理：细胞增殖（3）动物细胞培养的流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。

（4）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。

细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。

（5）动物细胞培养需要满足以下条件①无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。

通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。

此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。

②营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。

通常需加入血清、血浆等天然成分。

[基础对点]知识点一植物繁殖的新途径1.通过植物组织培养技术繁育农作物，其优点不包括()A．加快繁育速度B．保持亲本优良性状C．培育出无病毒植株D．改变植物的基因型[答案] D[解析]植物组织培养技术不仅可以高效快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性，并通过作物脱毒提高作物产量，改善作物品质，A、B、C不符合题意，D符合题意。

2．马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。

获得无毒幼苗的最佳方法是()A．选择优良品种进行杂交B．选择远缘植物体细胞杂交C．利用芽体进行组织培养D．人工诱导基因突变[答案] C[解析]进行植物脱毒苗培育时，常采用茎尖或根尖作为外植体，原因是茎尖或根尖病毒极少甚至无病毒，因此切取一定大小的茎尖或根尖进行组织培养，再生的植株就可能不带病毒，C正确。

3. 下面为人工种子图示，下列与其培育过程有关的叙述中，错误的是()A．人工种子一般用离体的植物细胞通过组织培养技术获得B．胚状体是由愈伤组织分化而成，离体体细胞只有形成愈伤组织才能表现出全能性C．同一批次的人工种子可以保证具有相同的基因型D．胚状体是由未分化的、具有分裂能力的细胞构成的[答案] D[解析]人工种子是通过植物组织培养到胚状体阶段，再经过人工薄膜包装得到的，A正确；离体体细胞经脱分化形成愈伤组织，然后再分化生成胚状体，发育成完整植株，表现全能性，B正确；由于植物组织培养属于无性繁殖，因此同一批次生产的人工种子基因型相同，C正确；胚状体已具有根、芽的分化，但仍具有分裂能力，D错误。

知识点二作物新品种的培育4.在植物组织培养过程中，容易获得突变体的主要原因是()A．培养的细胞一直处于不断分裂的分生状态B．培养基营养丰富，易于植物生长C．纺锤丝的形成容易受抑制D．DNA复制容易受抑制[答案] A[解析]在植物组织培养过程中，由于培养的细胞一直处于不断分裂的分生状态，容易受培养条件和外界压力的影响而产生突变，A正确。

2．1植物细胞工程2．1.1植物细胞工程的基本技术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．理论上每个活细胞都具有全能性。

3．细胞全能性的大小依次是：受精卵>生殖细胞>体细胞。

4．植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。

5．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。

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

植物细胞的全能性[自读教材·夯基础]1．细胞工程的概念2．细胞的全能性(1)含义：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)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。

1．请比较基因工程和细胞工程的概念，总结二者的不同。

提示：(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。

提示：活细胞都具有发育成该物种个体所需的全套遗传物质。

[跟随名师·解疑难]1．细胞全能性的实质已经分化的体细胞(或细胞核)仍具有本物种个体发育所需要的全套遗传物质，即每个细胞都有发育成个体所需要的全部基因。

2．细胞全能性大小的比较(1)植物细胞>动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性)。

(2)受精卵>生殖细胞(精子、卵细胞)>体细胞。

(3)体细胞：分化程度低的>分化程度高的；细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的；幼嫩的细胞>衰老的细胞。

(4)随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。

专题2 《植物组织培养技术》一.设计思路本节课遵循《高中生物课程标准》倡导的提高生物科学素养的基本理念来设计。

植物组织培养的内容与当前生物技术热点和生产生活实际紧密相连，所以本节课应重视学生理解能力、实际应用能力的培养。

将《植物组织培养技术》的知识作为本节课的理论基础，将科学问题解决的过程作为本节课的教学主线，并通过设置一些相互衔接的问题，引导学生思考，将课堂交还给学生，让其在老师的指导下，自主地解决实际问题、获取相关知识，同时提高自身的生物学素养。

二、教学分析1、教材分析“植物细胞工程的基本技术”是人教版高中生物学教材《现代生物科技专题》(选修3)专题2“细胞工程”的内容，涉及的知识点主要有细胞的全能性、植物组织培养技术，其中植物组织培养的原理和过程是教学的重点，植物组织培养的实验是教学的难点。

2、学情分析虽然必修模块中细胞全能性、细胞分化和单倍体育种等方面的知识已为本节课的学习奠定了一定的理论基础，但是相关的实验技术难度较高、过程抽象，这就会给学生的理解带来一定的困难。

教学中应结合多媒体手段，采用创设情境、层层设疑、小组讨论等方法，让学生完成知识的自主构建，并激发他们的科学探究意识。

3、教学重点与难点分析（1）重点：细胞的全能性和植物组织培养技术（2）难点：植物组织培养技术三、教学目标1.知识目标简述细胞全能性的概念；简述植物组织培养的过程、方法和应用；2.能力目标在质疑、探究的学习过程中，培养独立思考，推理判断和创造性思维能力；通过联系农业生产实际，培养活学活用，理论联系实际的能力。

3.情感态度和价值观目标认同科学是一个不断发展的过程，激发探索生命奥秘的热情；渗透科学思想的教育，理解科学、技术、社会与环境四者之间的关系。

四、教学策略与手段本节课根据生物工程内容的特点，从引导学生从科学、技术、社会与环境四个层面进行构建，具体指导以技术操作流程为核心，在此基础上分析操作的原理（科学），分析应用（社会、环境）与技术的联系。

《植物组织培养技术》讲义一、植物组织培养技术的概述植物组织培养技术是一种在无菌条件下，将植物的离体器官、组织或细胞培养在人工配制的培养基上，使其发育成完整植株的技术。

这项技术具有广泛的应用，包括植物快速繁殖、品种改良、脱毒苗培育、基因工程等领域。

植物组织培养技术的发展可以追溯到 20 世纪初。

经过多年的研究和实践，如今已经成为植物生物技术领域的重要手段之一。

二、植物组织培养技术的基本原理植物细胞具有全能性，即每个植物细胞都包含着该物种的全部遗传信息，在适宜的条件下，具有发育成完整植株的潜能。

在组织培养过程中，通过调节培养基的成分、激素的种类和浓度，以及环境条件（如温度、光照等），可以诱导植物细胞脱分化形成愈伤组织，再经过再分化形成芽、根等器官，最终发育成完整的植株。

三、植物组织培养的基本流程1、外植体的选择与消毒外植体是指用于组织培养的植物材料，如茎尖、叶片、茎段、花药等。

选择生长健壮、无病虫害的外植体，并进行严格的消毒处理，以去除表面的微生物。

2、培养基的制备培养基是植物组织培养的重要物质基础，通常包含大量元素、微量元素、有机成分、植物生长调节剂等。

根据不同的培养目的和植物种类，需要配制不同成分和比例的培养基。

3、接种在无菌条件下，将消毒后的外植体接种到培养基上。

接种过程要迅速、准确，避免外植体受到污染。

4、培养将接种后的培养物放置在适宜的环境条件下进行培养。

培养条件包括温度、光照、湿度等。

在培养过程中，要定期观察培养物的生长情况，并及时处理出现的问题。

5、继代培养当培养物生长到一定阶段后，需要进行继代培养，即将其转移到新的培养基上，以促进其生长和增殖。

6、生根与移栽当培养物分化出芽和根后，进行生根培养，待根系发育良好后，将植株移栽到土壤中，使其适应自然环境。

四、植物组织培养中的关键技术1、无菌操作技术无菌操作是植物组织培养成功的关键。

在整个操作过程中，要严格遵守无菌操作规程，对实验器具、培养基、外植体等进行彻底的消毒，防止微生物的污染。

植物细胞工程的基本技术一、细胞工程的概念二、细胞的全能性1．含义：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．物质基础：细胞内含有本物种全部的遗传信息。

3．植物细胞全能性表达条件：具有完整的细胞结构；处于离体状态；提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。

三、植物组织培养技术1．理论基础 植物细胞的全能性。

2．基本过程 离体的器官、组织或细胞――→①A ――→②B ――→发育完整植株图中①过程为脱分化，②过程为再分化，A 表示愈伤组织，B 表示丛芽或胚状体。

3．胡萝卜的组织培养[填图]1.植物组织培养技术的理论基础是植物细胞的全能性。

2．植物组织培养的基本过程：外植体――→脱分化愈伤组织――→再分化丛芽或胚状体――→发育完整植株3．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。

4．去除细胞壁制备原生质体用到的酶是纤维素酶和果胶酶。

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

6．植物体细胞杂交技术克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍。

四、植物体细胞杂交技术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[据图填空](1)过程①为去除细胞壁获得原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。

(2)过程②为原生质体的融合，人工诱导的物理法包括离心、振动、电激等，化学法一般用聚乙二醇作诱导剂。

(3)过程③为融合的原生质体再生出细胞壁，这是原生质体融合成功的标志。

(4)过程④为脱分化，过程⑤为再分化。

3．意义：克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍。

1．下列生物技术不属于细胞工程领域的是( )A．植物组织培养技术B．转基因技术C．克隆技术 D．植物体细胞杂交技术解析：选B 细胞工程是在细胞水平或细胞器水平上进行的操作。

转基因技术的操作对象为基因，即DNA分子水平上的操作技术，属于基因工程。

2．植物组织培养的理论根据是( )A．培养基中营养物质全面 B．细胞的全能性C．细胞的分裂 D．细胞的分化解析：选B 植物细胞只有保持其全能性，才能发育成完整的植株，因此，植物组织培养的理论根据是细胞的全能性。

植物细胞工程的基本技术【教学目标】1．知识目标：（1）简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。

（2）尝试进行植物组织培养。

2．能力目标：尝试植物组织培养技术，培养学生实验能力以及勇于实践的科学精神和科学态度。

3．情感、态度和价值观目标：体验植物组织培养技术，通过联系知识与生产实践的关系，激发学生对生物学科的兴趣与热爱生物学的情感。

【教学重难点】1．重点：（1）植物组织培养的原理和过程。

（2）植物体细胞杂交的原理。

2．难点：植物组织培养的实验。

【教学过程】一、预习检查、总结疑惑。

检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

二、情景导入、展示目标。

通过列举细胞工程的应用，把学生带进细胞工程的科技领域。

引导学生总结细胞工程的概念及基本技术。

三、合作探究、精讲点拨。

（一）问题探究1．什么是细胞工程？分类？2. 什么是植物组织培养？其原理是什么？3．为什么在生物正常发育过程中，每个细胞不会表现出全能性？4．什么是脱分化？什么是再分化？提出问题，引出细胞的全能性的复习简述植物组织培养的大体过程。

5．简述植物组织培养的大体过程？6．在植物组织培养的整个过程中，为什么要强调无菌操作？7．植物组织培养的全过程说明了植物细胞的什么特点？8．什么是植物体细胞杂交技术？9．用传统的杂交育种方法为什么不易得到两种亲缘关系较远的杂种植株？10．如何去除植物细胞的细胞壁？（二）精讲点拨1．细胞工程概念细胞工程：是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平，按照人们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。

应用的原理和方法：细胞生物学和分子生物学。

研究的水平：细胞整体水平或细胞器水平。

研究的目的：按照人们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．植物细胞工程植物细胞的全能性。

定义：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性。

2.1.1 植物细胞工程的基本技术学习目标1.通过查阅资料、小组讨论，能够简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。

2.通过资料分析，能够列举植物细胞工程的实际应用。

3.尝试进行植物组织培养。

学习重、难点学习重点1.植物组织培养的原理和过程。

2.植物体细胞杂交的原理。

3.植物细胞工程应用的实例。

学习难点植物组织培养的实验。

知识要点梳理一、细胞工程的概念和分类1.概念（1）应用原理：细胞生物学和分子生物学。

（2）操作水平：细胞水平或细胞器水平。

（3）操作目的：按照人的意愿改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。

2.分类根据操作对象的不同分为植物细胞工程和动物细胞工程。

二、植物细胞的全能性1.概念：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，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点。

2.现实表现：在生物的生长发育过程中，细胞并不表现全能性，而是分化成各种组织和器官。

3.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，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同组织和器官。

三、植物组织培养技术1.原理：植物细胞具有全能性。

2.过程：高度分化的组织−−−→脱分化愈伤组织−−−→再分化幼根和芽→完整植株。

3.概念：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，最终形成完整的植株。

四、植物体细胞杂交技术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：不同种体细胞−−−−→纤维素酶果胶酶不同种细胞原生质体――――→人工诱导原生质体融合――――→再生细胞壁杂种细胞――――→组织培养杂种植株。

3.意义：因为不同种生物之间存在生殖隔离，此项技术在克服不同生物远缘杂交的障碍上，取得了巨大的突破。