高中生物 专题2 第1节 第1课时 植物细胞工程的基本技术课件 新人教版选修3.ppt

成才之路 生物 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 细胞工程 专题二 维尔穆特博士证实 从理论上来说 利用同样方法 人也可以复制出 克隆人 一旦成为现实 世界上将有可能生存着完全一样的众多 克隆人 生物技术诞生后 人们产生了许多奇思妙想 通过细胞工程技术 有的已经变为现实 有的正在努力变成现实 本专题内容包括两部分 即 植物细胞工程 和 动物细胞工程 主要讲述了植物细胞工程基本原理和技术 实际应用及动物细胞的培养 动物体细胞核移植技术 克隆动物 细胞融合和单克隆抗体等内容 本专题内容在现代生物科技专题中占有重要地位 也是高考热点之一 应着重掌握 生物技术各个分支领域是相互渗透 相互促进的 细胞是生物体结构和功能的基本单位 细胞工程中的技术是其他生物工程的基础 细胞工程是建立在对细胞结构 功能 生理等研究基础上的新技术 在必修模块 分子与细胞 中 我们已学过动植物细胞的结构和功能 细胞的分化和全能性 在必修模块 遗传与进化 中 我们已学过生物变异在育种上的应用 在必修模块 稳态与环境 中 我们学习过人体内环境及免疫的知识 而这些都是学习本专题的知识基础 细胞工程是生物工程的重要内容 现在的高考更加侧重于考查学生能力 因此将有关的学科知识置于细胞工程科研成果的背景材料中考查学生分析综合问题的能力 仍是今后新高考的热点 会涉及 动物细胞的培养 单克隆抗体的制备 利用基因工程技术育种等热点 尤其是单克隆抗体的制备近几年高考考查次数较多 本专题在学习时应注重 1 知识的前后联系 加强对基本概念和原理的理解和记忆 2 变换形式 将课本图解转化为流程图来加深理解和记忆 培养图文转换的能力 3 通过列表格 作比较 我们不仅可以把握生命现象的本质还可以找出基本规律 如比较不同育种方式的原理和优缺点 可以有效地培育生物新品种等 4 注重与实践相结合 将相关的原理与生产实践和现代科技发展的成果结合起来 强化对知识的理解和应用 尤其是注意不同原理和技术在解决同一问题时的组合运用 增强探究能力 发展发散思维能力 5 通过实际操作加强对植物组织培养概念的理解 培养实验操作和探究能力 6 注重收集阅读相关资料 通过讨论开拓视野 培养创新精神 第一节植物细胞工程 专题二 第一课时植物细胞工程的基本技术 1 了解细胞工程的含义 2 掌握植物组织培养技术的过程及用途 重点 3 理解植物体细胞杂交技术的过程 重 难点 一 细胞工程的含义及分类1 含义 1 原理和方法 细胞生物学和 2 操作水平 细胞水平或 3 目的 按照人们的意愿来改变 或 2 种类根据操作对象不同 可分为 细胞工程和 细胞工程 分子生物学 细胞器水平 细胞内遗传物质 获得细胞产品 植物 动物 二 植物细胞的全能性1 理论 具有某种生物 的任何一个细胞具有发育成 的潜能 也就是说 每个生物细胞都有 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 而是分化成各种 3 原因 在特定的时间和空间条件下 细胞中的基因会 地表达出各种 分化形成不同的细胞 从而构成生物体的不同 全部遗传信息 完整生物体 全能性 全能性 组织和器官 有选择性 蛋白质 组织和器官 三 植物组织培养技术1 植物组织培养 1 前提 离体的植物 组织 细胞 2 条件 和人工配制的 适宜的 3 结果 诱导产生 丛芽 最终形成完整的 器官 无菌 培养基 培养条件 愈伤组织 植株 全能性 完整植株 愈伤组织 分化 结构和功能 体细胞 杂种细胞 新的植物体 不同植物体 融合 愈伤组织 思维激活 1 若培养物取自植物的幼茎 叶片等含有叶绿体的部分 愈伤组织中是否会含有叶绿体 2 去除植物细胞壁为什么要用纤维素酶和果胶酶 3 植物细胞a和b去除细胞壁后的原生质体融合后有几种 答案 1 培养物经过诱导后 失去其特有的结构和功能而转变为未分化细胞 愈伤组织中不含有叶绿体 2 因为植物细胞壁的化学成分是纤维素和果胶 酶具有专一性 纤维素酶和果胶酶能够催化分解细胞壁 而对细胞膜没有破坏作用 3 三种 a a b b a b 一 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个体的潜能 2 细胞表现其全能性的条件 1 离体状态 2 培养基中除含有一定的水分 无机盐外 还要添加一定的植物激素 如生长素 细胞分裂素 这有助于愈伤组织分化为不同组织 器官 3 在植物组织培养的前期对光照无需求 在后期需要光照条件 这有利于细胞生长 分化 3 细胞全能性的物质基础 生物体的每一个细胞都含有本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 4 全能性细胞来源 生物体细胞一般都是由受精卵经有丝分裂形成 形成的子细胞 体细胞 与母细胞 受精卵 核内的基因相同 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 但在生物体上时不能表现出其全能性 只能通过细胞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 知识贴士 全能性的差异 植物细胞 动物细胞 动物细胞只有细胞核具有全能性 受精卵 生殖细胞 配子 精子 卵细胞 体细胞 体细胞 分化程度低 分化程度高 幼嫩的细胞 衰老的细胞 细胞分裂能力强的 细胞分裂能力弱的 下列围绕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 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 a项错误 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 c项错误 种子发育成植株 是正常生命历程 未反映全能性 d项错误 细胞全能性的表达前提是离体培养的细胞 组织或器官 b项正确 答案 b 以下关于细胞全能性的描述错误的是 a 利用海岛烟草韧皮部细胞培育出植株体现了细胞的全能性b 受精卵的全能性最高c 水稻种子培育出植物表现了细胞的全能性d 只有在离体的条件下细胞的全能性才能得以体现 答案 c 解析 本题综合考查了细胞全能性的概念 不同细胞全能性的比较 细胞表现全能性的条件等基础知识 细胞的全能性是指高度分化的体细胞仍然具有发育成完整个体的潜能 c选项中利用水稻种子培育出植株是一个完整的个体发育过程 不能说明细胞的全能性 3 影响植物细胞脱分化 再分化的关键因素是植物激素 特别是当细胞分裂素和生长素共同使用时 根据诱导的需求 对二者要按一定比例合理使用 4 愈伤组织 排列疏松 无规则 高度液泡化的无定形状态的薄壁细胞 3 理论基础 细胞的全能性 4 实验 胡萝卜的组织培养 1 实验原理植物的根 茎 叶细胞都具有全能性 在一定的营养和激素条件下 可以脱分化形成愈伤组织 将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上 就可以诱导其再分化生成胚状体和丛芽 进而培育成完整的小植株 2 实验关键 取材 应选择含形成层的部分 易于诱导形成愈伤组织 全程无菌操作 包括接种用具 接种环境和接种材料 接种过程 培养过程 植物激素的比例适当 知识贴士 植物组织培养过程中光照条件非常重要 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 因为在光照条件下容易分化产生维管组织 不利于产生大量的愈伤组织 下图表示基因型为aabb的水稻的花药通过无菌操作 接入试管后 在一定条件下形成试管苗的培育过程 下列相关叙述错误的是 a 愈伤组织是花粉细胞通过有丝分裂后形成的不规则的细胞团b 在愈伤组织的形成过程中 必须从培养基中获得水 无机盐和小分子的有机物等营养物质 c 为促进花粉细胞分裂生长 在培养基中应加入适宜浓度的生长素等植物激素d 试管苗可能出现的基因型有aabb或aabb或aabb或aabb 解析 花粉是通过减数分裂形成的 其基因型为ab或ab或ab或ab 由花粉发育而来的个体未经秋水仙素处理 是单倍体 答案 d 有关植物组织培养过程中的细胞脱分化的说法 不正确的是 a 已经分化的细胞失去特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程b 已经分化的细胞转变成为具有分生能力的薄壁细胞 进而形成植物的愈伤组织的过程c 离体的植物组织在一定的培养条件下分化出根和芽的过程d 离体的植物组织在脱分化形成愈伤组织的过程中必须经过有关激素的诱导 答案 c 解析 离体的组织在一定的培养条件下 先脱分化形成植物的愈伤组织 才可以再分化出根和芽 形成完整的植株 而分化出根和芽的过程属于再分化 三 植物体细胞杂交1 概念 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 2 理论基础 植物细胞的全能性 细胞膜的流动性 3 过程 如下图 4 植物体细胞杂交过程中明确的几个问题 1 除去细胞壁的方法 酶解法 2 诱导原生质体融合的方法 物理法有离心 振动 电激 化学法有用聚乙二醇作诱导剂等 3 杂种细胞成功的标志 植物新细胞壁的形成 5 与传统有性杂交相比 其优越性表现在 1 克服了不同植物之间远缘杂交不亲和的障碍 2 打破物种之间的生殖隔离 扩大了遗传重组的范围 知识贴士 体细胞融合成功以后 既有ab型杂种细胞 还能形成aa型和bb型两种融合细胞 但只有ab型细胞是植物体细胞杂交所形成的杂种细胞 因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程 植物体细胞杂交过程仍以植物组织培养为前提 通过植物组织培养完成杂种植株的培育过程 植物体细胞杂交目前仍有许多理论和技术问题没有解决 离推广应用仍有一定距离 植物体细胞杂交的过程是 a 用酶解法去掉植物细胞的细胞壁 分离出有活力的原生质体的过程b 以人工诱导方法使两个不同植物的原生质体融合的过程c 用植物组织培养法培养融合的原生质体 得到杂种植株的过程d 通过以上三项来完成 解析 植物体细胞杂交的过程实际上是用酶解法去掉植物细胞的细胞壁 分离出有活力的原生质体 然后用人工诱导方法使植物体细胞原生质体融合后 形成的杂种细胞进一步经组织培养形成杂种植株的过程 答案 d 将烟草和大豆的原生质体混合后 将原生质体转移到适当的培养基上培养 使原生质体再生出细胞壁 这时 在细胞混合物中 可用显微镜观察到的细胞有 烟草 大豆杂种细胞 烟草细胞 大豆细胞 烟草 烟草细胞 大豆 大豆细胞a b c d 答案 d 解析 解答本题必须明确以下要点 1 原生质体间的融合 可以是同种细胞之间 也可以是非同种细胞之间 2 原生质体有可能发生融合 也可能不发生融合 综合以上两点 均有可能存在 1 植物组织培养中的脱分化 再分化等过程的比较 2 植物体细胞杂交植物的染色体组数 1 染色体组数目 甲 乙两个细胞内染色体组数之和 2 植物体细胞杂交后的植物 有几个染色体组就称为几倍体 3 举例 二倍体白菜和二倍体甘蓝体细胞杂交得到的白菜 甘蓝有四个染色体组 为四倍体 特别提醒 两个细胞融合成一个细胞 不管染色体数 染色体组数都可采用两细胞相关数值直接相加的方法 美国科学家将分离得到的成熟的胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养 由单个细胞发育成了完整的新植株 过程图解如图 请回答与之有关的问题 1 科学家所用的这种生物技术叫做 依据的理论基础是植物细胞具有 性 过程称为 过程称为 c经 形成d 2 通过 过程产生的愈伤组织细胞与根的韧皮部细胞在染色体数目上是否相同 染色体上所含的遗传物质是否相同 细胞的形态结构是否相同 3 在培养过程中 除了提供水分 无机盐 糖类 维生素以及氨基酸外 还需要在培养基中加入 同时 在培养过程中 除必需的温度 光照和氧气等外界条件外 成功的另一个关键是操作过程必须保证 4 从育种的角度来看 植物组织培养与有性生殖相比 优势主要有 列举两条 解析 图示展示了一个植物组织培养的