中图版选修3 植物细胞工程导学案

高中生物选修3

1 2.1.1 植物细胞工程的基本技术

*学习目标

1．简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。

2．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

1． 植物组织培养的实验。

☆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。

*知识梳理

一、植物细胞工程的基本技术

1．基本原理／理论基础：植物细胞具有全能性（原因：每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因）。属于无性繁殖，现已推广应用。

☆细胞全能性比较：受精卵>生殖细胞>未分化细胞>成熟细胞

练习：植物细胞表现出全能性的必要条件是 。

2．基本概念：

①细胞脱分化：是指让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转化成未分化细胞的过程。

②细胞再分化：是指愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程

③植物组织培养：是指在无菌和人工条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。

4．愈伤组织特点 ：排列疏松、无规则、高度液泡化、无定形的未分化的薄壁细胞。

5．组织培养优点：取材少、耗时短、繁殖率高、便于自动化管理。 高中生物选修3

2 6．组织培养用途：快速繁殖名贵的花卉和果树；培育无病毒植物(采用根尖、茎尖组织)等。

7．细胞培养技术的条件：无菌操作

8．培养基的组成：无机营养成分、有机营养成分、激素、琼脂四部分组成。

培养基成分主要内容与作用

高中生物选修3

1

2.1 植物细胞工程

2.1.1 植物细胞工程的基本技术

[学习目标] 1.简述植物组织培养技术的原理和过程。2.描述植物体细胞杂交技术的原理和过程。

[核心素养] 1.科学探究：结合具体实例，尝试设计植物组织培养的流程简图。2.科学思维：了解组织培养的进展和尚待解决的问题，认同科学是一个不断发展的过程。

一、细胞工程和细胞的全能性

1.细胞工程的含义

原理和方法 细胞生物学和分子生物学 高中生物选修3

2 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.细胞的全能性

(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)植物细胞表现全能性的条件

①离体状态。

②营养物质：种类齐全、比例合适。

③植物激素：主要是生长素、细胞分裂素。

④外界条件：适宜的温度、pH和光照等。

⑤无菌操作。

归纳总结 高中生物选修3

3 1.植物细胞具有全能性的原因

植物高度分化的细胞仍含有该物种的全部遗传信息，具有发育成完整个体所需要的全套基因。

2.细胞全能性大小的分析

(1)体细胞全能性与细胞分化程度：分化程度低的＞分化程度高的。

(2)体细胞全能性与细胞分裂能力：分裂能力强的＞分裂能力弱的。

(3)不同类型细胞的全能性：受精卵＞生殖细胞＞体细胞。

(4)不同生物细胞的全能性：植物细胞＞动物细胞。

1.下列有关细胞全能性的叙述，正确的是( )

A.植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因

B.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时，才有可能表现出全能性

C.植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同

D.紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性

[答案] B

[解析] 细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，同样具有全能性；植物体内细胞没有表现出全能性，这是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果；种子是植物的器官，由种子发育成植株，是正常的生命历程，不属于全能性；细胞全能性表达的前提是离体培养的细胞、组织或器官。

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。 (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。

第 1 页 共 1 页 高中生物 植物细胞工程导学案 新人教版选修3

新人教版选修3

【学习目标】

1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。

1、植物组织培养的原理和过程。

2、植物体细胞杂交的原则。

【重点难点】

重点：植物组织培养的原理和过程。难点：植物组织培养的实验。

【使用说明与学法指导】

认真完成导学稿中的自主学习部分，梳理总结有植物组织培养的原理和过程及植物体细胞杂交的过程，对相应的内容进行记忆背诵。

【自主学习】

1、什么是细胞工程？

2、什么叫做植物细胞的全能性？

3、请写出植物组织培养的定义及简单的过程。

4、写出植物体细胞杂交的定义及具体过程。

【合作探究】

比较脱分化和再分化不同。比较内容脱分化再分化过程形成体特点需要条件

第 1 页 共 1 页 【当堂训练】

1、下列细胞的全能性最高的是( )

A、植物的卵细胞

B、植物的花粉

C、被子植物的受精卵

D、被子植物的叶肉细胞

2、下列属于组织培养的是 ( )

A、花粉培育成单倍体植株

B、芽发育成枝条

C、根尖分生区发育成成熟区

D、未受精的卵细胞发育成个体

3、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

4、愈伤组织细胞在一种包含所有必需物质的培养基中培养了几个小时，其中一种化合物具有放射性(氚标记)。当这些细胞被固定后镜检、利用放射自显影技术发现放射性物质集中于细胞核、线粒体和叶绿体。可以肯定标记的化合物是 （ ） A一种氨基酸

B、尿嘧啶核苷酸

第 1 页 共 1 页 C、胸腺嘧啶脱氧核苷酸

D、葡萄糖

5、植物M与N有性杂交不亲和，但科学家设法获得了两者的杂种植株。科学家最可能使用的方法是( )

A、将M嫁接到N上，或将N嫁接到M上

B、利用植物体细胞杂交工程技术手段，培养成一个杂种植株

C、将M的花粉授给N，再将所得种子培养成植株