(金版方案)2019高考生物二轮练习“学案”资料：第43讲细胞工程

返回学案43细胞工程（一）1.细胞工程的概念（1）原理和方法：细胞生物学和

。（2）操作水平：

或细胞器水平。（3）工程目的：按照人们的意愿来改变

或

。（4）种类：

和

。2.植物细胞工程的原理是

，即具有某种生物全部

的任何一个细胞，都具有发育成

的潜能。全能性表达的条件是具有完整的细胞结构，处于

状态，提供一定的

、

和其他适宜的外界条件。3.植物组织培养技术的过程：高度

的器官、组织或细胞

愈伤组织幼根和芽→完整植株。再分化分子生物学细胞水平细胞内的遗传物质获得细胞产品植物细胞工程动物细胞工程植物细胞具有全能性遗传信息完整个体离体营养激素分化脱分化4.据图填空（1）①过程为去除

，获得具有活力的原生质体，常用方法是酶解法，所用到的酶是

。（2）②过程是

的融合。人工诱导融合的方法基本分为两大类——物理法和化学法。物理法包括

、振动、电激等；化学法一般用

作为诱导剂诱导细胞融合。（3）③过程是原生质体融合后再生出

，这是原生质体融合成功的标志。在此过程中原生质体内活跃的细胞器是

。植物细胞壁纤维素酶和果胶酶原生质体离心聚乙二醇（PEG）细胞壁高尔基体考点1植物组织培养和植物体细胞杂交的比较＊考点精讲＊名称植物组织培养植物体细胞杂交原理细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性过程名称植物组织培养植物体细胞杂交选材选取根尖、茎尖、形成层部位，最容易诱导脱分化不同植物细胞融合后形成的杂种细胞技术操作脱分化、再分化等除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定方法诱导细胞融合关系植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂说明：（1）不同细胞的全能性不同，具体表现为受精卵﹥生殖细胞﹥体细胞，离体细胞的全能性表达与分化程度呈负相关，但生殖细胞除外。（2）脱分化形成愈伤组织的过程中不需要光，再分化过程需要光，因为愈伤组织利用有机营养成分，而试管苗需要进行光合作用合成有机物。（3）植物体细胞杂交过程中，用酶解法去除细胞壁时所用的酶是纤维素酶和果胶酶；人工诱导原生质体融合的方法有离心、振动、电激（物理法）和用聚乙二醇处理（化学法）。＊典例剖析＊【例1】科学家把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合，培育出的驱蚊草含有一种能驱蚊且对人体无害的香茅醛。下列关于驱蚊草培育的叙述，错误的是（）

A.驱蚊草的培育属于细胞工程育种，其优点是能克服远缘杂交不亲和的障碍

B.驱蚊草培育过程要用到纤维素酶、果胶酶、PEG等试剂或离心、振荡、电激等方法

C.驱蚊草的培育过程是植物体细胞杂交，不同于植物组织培养，无愈伤组织和试管苗形成

D.驱蚊草不能通过天竺葵和香茅草杂交而获得是因为不同物种间存在生殖隔离解析：植物体细胞杂交获得杂种植株的优点是克服远缘杂交不亲和的障碍。具体的方法是，先进行植物体细胞杂交，再对融合后的细胞进行组织培养。C【知识链接】（1）植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成杂种细胞就结束。杂种植株具备两种植株的遗传特征，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。（2）体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。若一个植物细胞含有2N条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一个植物细胞含有2M条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体为2N+2M，基因型为AabbccDd。（3）用植物体细胞杂交培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律。只有有性生殖进行减数分裂的过程中才符合遗传定律，而植物体细胞杂交没有此过程。＊对应训练＊1.如图是两种二倍体植物细胞（甲、乙）融合并培育新植株的过程，下列有关分析正确的是（）A.过程①需要将植物组织置于含有纤维素酶和果胶酶的溶液中，且溶液中的渗透压应大于细胞液渗透压B.过程②要用聚乙二醇等方法诱导原生质体融合，主要依据是细胞膜具有选择透过性C.过程④⑤⑥需要根据生长发育进程更换不同的培养基D.最终得到的植株相对于甲、乙而言发生了染色体数目变异，不具有可育性解析：过程①需要将植物组织置于含有纤维素酶和果胶酶的溶液中，且溶液中的渗透压应等于细胞液渗透压，使细胞维持正常形态；诱导原生质体融合的主要依据是细胞膜具有流动性；过程④⑤⑥需要根据生长发育进程更换不同的培养基，诱导生芽、生根；最终得到的植株相对于甲、乙而言发生了染色体数目变异，由于存在同源染色体，具有可育性。答案：C考点2植物细胞工程的实际应用＊考点精讲＊1.植物繁殖的新途径（1）微型繁殖微型繁殖就是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫快速繁殖技术。繁殖过程中的分裂方式是有丝分裂，亲、子代细胞内DNA不变，所以能够保证亲、子代遗传特性不变。（2）作物脱毒①解决的问题：无性繁殖的作物，感染的病毒在体内逐年积累，产量降低，品质变差。②解决方法：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。③理论基础：植物分生区附近病毒极少，甚至无病毒。④成果：采用茎尖组织培养技术，已获得脱毒的马铃薯、草莓、甘薯、菠萝和香蕉等。（3）人工种子①获取方法：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子（如图所示）。②解决的问题：一些植物繁殖周期长，数年后才能结出种子；有些作物优良杂种的后代因发生性状分离而丧失其优良特性；常规种子的生产受季节、气候和地域的限制，并且占用大量的土地。2.单倍体育种和突变体利用的比较项目原理优点成果单倍体育种染色体变异明显缩短育种年限单育Ⅰ号烟草品种，Ⅱ号水稻和京花1号小麦品种等突变体利用基因突变产生新基因，大幅度改良某些性状抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草等3.细胞产物的工厂化生产用人工培养的愈伤组织提取细胞中的某种成分，如紫草素、香料等。说明：（1）利用植物组织培养制造人工种子时，需要将外植体培养到胚状体阶段，人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。（2）利用植物组织培养生产细胞产物时，有时只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤组织中获得产物。＊典例剖析＊【例2】植物组织培养的过程可以归纳为：①②③④,下列叙述错误的是（）

A.②→③的再分化过程中，当细胞分裂素与生长素的浓度比值较低时，有利于根的生长

B.植物组织培养所依据的原理是植物细胞的全能性

C.③→④过程是植物的营养生长和生殖生长阶段

D.③包裹上人造种皮可获得人工种子脱分化再分化解析：③→④为幼苗长成植株的过程，为营养生长。C【知识链接】（1）植物激素：影响脱分化、再分化的重要因素。细胞分裂素与生长素共同使用时，能强力地促进愈伤组织的形成，两者不同浓度的配比在再分化过程中分别对诱导根或芽的产生起关键作用。当细胞分裂素与生长素的浓度比高时，有利于芽的产生；浓度比低时，有利于根的产生。（2）光照：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，而在再分化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，则不利于产生大量的愈伤组织。（3）无菌：如果在培养基上有细菌等微生物存在，它们比植物细胞具有更强的新陈代谢能力，比植物细胞生长繁殖的更快，而且它们会产生毒素，使培养基上的植物细胞死亡。因此，培养过程中要求消毒、灭菌，并且要求无菌操作。（4）生物体细胞不能表达全能性的原因：植物体细胞内的基因选择性表达。＊对应训练＊2.下列属于植物的微型繁殖技术的是（）

A.兰花的芽尖组织培育成兰花幼苗

B.水稻种子萌发并长成新个体

C.扦插的葡萄枝条长成新个体

D.柳树芽发育成枝条解析：题中B、D项所述内容为植物的个体发育，C项属于生物的营养繁殖。A1.如图是人工种子的结构简图，对其叙述不正确的是（）

A.人工种子的胚乳中含有胚状体发育所需要的营养物质，还可以添加植物激素

B.人工种子可以工业化生产，播种人工种子可节省大量的粮食

C.人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差、结籽困难或发芽率低等问题

D.人工种子的胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构解析：人工种子是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经人工薄膜包装得到的种子。因此，人工种子的胚状体已经分化出胚芽、胚轴、胚根等结构。D2.将基因型为Aa的植株的花粉和基因型为Bb的植株的花粉，除去细胞壁后，进行原生质体融合，可以得到多少种基因型不同的细胞（仅考虑两个细胞的融合）（）

A.6种B.8种C.10种D.12种解析：将基因型为Aa的植株的花粉和基因型为Bb的植株的花粉，除去细胞壁后，进行原生质体融合，会有三种形式的融合，得到8种基因型的细胞。B3.据图所示植物体细胞杂交技术流程回答相关问题：（1）若运用传统有性杂交（即用番茄、马铃薯杂交），能否得到杂种植株？

，为什么？

。（2）在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，运用的技术手段是

，依据的原理是

。其中，过程②称为

技术，与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为

，过程④相当于

，⑤过程涉及的分裂方式为

。（3）已知番茄、马铃薯分别为二倍体、四倍体，则“番茄—

马铃薯”属于

倍体植株。（4）随“神六”太空旅行的种苗中，最受关注的是柴油树试管苗。柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物，可用植物组织培养实现柴油的工业化生产。若利用此技术，将柴油树细胞培养到过程

（填字母编号）即可。答案：（1）不能不同物种的植物存在生殖隔离（2）植物组织培养植物细胞的全能性原生质体融合