高考生物一轮复习 2.75 植物细胞工程课件 新人教版选修3.ppt

专题2细胞工程 复习时应注意植物组织培养的条件 植物体细胞杂交的目的 动物细胞培养的过程及条件以及单克隆抗体制备中杂交细胞的选取 能够利用本章所学的基本原理解释生活中白菜 甘蓝 番茄 马铃薯等植物的来源 知道花卉及农作物的快速繁殖技术 还要了解脱毒苗的培育等植物学问题和动物的克隆 动物胚胎分割移植的快速繁殖等动物学问题 本专题是当前生命科学研究的热点和前沿之一 易与细胞的结构 功能及基因工程联系考查 是高考的热点之一 各考点都有较多试题涉及 而且考查的难度和综合性都有增加的趋势 在考试形式上 非选择题出现的频率增加 1 注意与前面所学知识如细胞的基本结构 细胞的增殖 分化等有关内容进行整合联系 2 通过实例和图表来复习植物组织培养的理论依据和具体过程及植物体细胞杂交的特点和过程 掌握植物微型繁殖技术 单倍体育种的原理 3 动物细胞培养过程中要特别注意需无菌操作 要了解其过程如分离细胞 原代培养 传代培养等 能够比较动物细胞融合与植物体细胞杂交的异同点 明确单克隆抗体是建立在动物细胞融合和动物细胞培养的理论基础之上的 第七十五课时植物细胞工程 考点一植物组织培养 基础知识整合 1 植物组织培养的概念 植物组织培养就是在和条件下 将离体的 培养在人工配制的上 给予 诱导其产生 最终形成 无菌 人工控制 植物器官 组织 细胞 培养基 适宜的培养条件 愈伤组织 丛芽 完整的植株 2 植物组织培养的理论基础 原理 即具有某种生物的任何一个细胞 都具有发育成的潜能 3 植物组织培养的技术流程植物材料消毒 接种到 诱导出 接种到上 完整植株 植物细胞的全能性 全部遗传信息 完整生物体 诱导培养基 愈伤组织 分化培养基 幼苗 知识拓展 1 植物组织培养过程的分析 1 该过程体现了细胞的全能性 2 全能性高低的比较 受精卵 最高 卵细胞 精子 体细胞 植物体细胞 动物体细胞 胚胎干细胞 其他干细胞 体细胞说明 卵细胞和精子是已分化的细胞 而受精卵和胚胎干细胞未分化 动物体细胞全能性目前只表现出细胞核全能性 2 植物组织培养的条件 1 离体 在体内因为基因的选择性表达 其全能性不能表现出来 2 无菌 细胞在有菌条件下会因微生物的存在影响其正常代谢和分裂 分化 使组织培养失败 所以培养基 外植体 接种到培养基上的组织细胞 所用操作工具及操作环境必须严格消毒 如无菌水 无菌滤纸 无菌解剖刀 无菌工作台等 3 培养基成分 无机营养成分 h2o和无机盐 有机营养成分 蔗糖 氨基酸等 激素 生长素类和细胞分裂素类 当生长素 细胞分裂素这一比例大时 主要诱导脱分化和根原基形成 当比例小时 主要诱导再分化和芽原基的形成 琼脂 作为凝固剂 形成固体培养基 培养基中添加蔗糖 而不是葡萄糖 的目的是不仅可提供营养 还可调节渗透压 4 环境条件 脱分化避光 再分化需光 光可使细胞内形成叶绿体 叶绿素 进行光合作用 适宜的ph和充足的氧气 3 植物组织培养的过程比较 4 植物组织培养过程中注意的问题 1 取材 选取有形成层的部位最容易诱导形成愈伤组织 2 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 3 愈伤组织是脱分化 高度液泡化细胞 指细胞内有很多的小液泡 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 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 故应视为未分化的细胞 同受精卵一样 未分化 4 获取细胞产品的时期应为脱分化之后再分化之前的愈伤组织 制作人工种子需要再分化后形成的胚状体阶段 典例精析 例1 2011江苏 下列有关植物组织培养的叙述 正确的是 a 愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞b 二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株c 用人工薄膜将胚状体 愈伤组织等分别包装可制成人工种子d 植物耐盐突变体可通过添加适量nacl的培养基培养筛选而获得 d 考查类型 本题考查植物组织培养的过程及应用 解析 愈伤组织是在植物组织培养过程中 经过诱导使已经分化的细胞失去其特有的结构和功能而转变成的未分化的细胞 二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到的植株是单倍体 这是高度不育的 不能稳定遗传 人工种子是把胚状体和人工胚乳用人工种皮包装好 添加nacl的培养基属于选择培养基 可筛选耐盐植物突变体 方法归纳 愈伤组织 花药组织培养 人工种子 选择培养基等基本概念要理解到位 考点二植物体细胞杂交技术和植物细胞工程的实际应用 基础知识整合 1 植物体细胞杂交技术的概念 植物体细胞杂交就是将不同种的植物 在一定条件下融合成 并且把杂种细胞培育成的技术 2 植物体细胞杂交技术的过程 融合包括膜融合和 融合的标志是 植物体细胞杂交技术的最终结果是获得 而不是 体细胞 杂种细胞 新的植物体 核融合 再生出细胞壁 杂种植株 杂种细胞 3 诱导融合的方法 物理法包括等 化学法一般是用作为诱导剂 4 植物体细胞杂交技术的意义 5 植物细胞工程的实际应用 1 植物繁殖的新途径微型繁殖 是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 实际上是生殖的一种 在繁殖的过程中 细胞进行分裂 因此亲 子代细胞内dna相同 具有相同的基因 因此能保证亲 子代遗传特性不变 利用这种技术能高效快速实现种苗的大量繁殖 离心 振动 电激 聚乙二醇 peg 克服了生物远缘杂交的障碍 无性 有丝 作物脱毒 由于植物附近的病毒极少 甚至无病毒 由茎尖进行组织培养 再生的植株就有可能不带病毒 从而获得脱毒苗 用脱毒苗进行繁殖 种植的作物就不会或极少感染病毒 人工种子 采用的还是微型繁殖的技术 但是只需培育得到 和 包上就可形成人工种子 人工种子与微型繁殖得到的幼苗一样能保持亲本的优良性状 另外还可不受气候 季节和地域的限制 分生区 胚状体 不定芽 顶芽 腋芽 人工种皮 2 作物新品种的培育单倍体育种 优点是后代无性状分离 后代都是 能够稳定遗传 明显 单倍体育种从本质上说属于有性生殖 这一点与微型繁殖有所区别 但单倍体育种首先要进行花药离体培养 采用的还是微型繁殖的技术 然后用处理 获得纯合子 作物脱毒 人工种子 单倍体育种的培育过程均有采用微型繁殖的技术 突变体的利用 在植物的组织培养过程中 由于培养细胞一直处于不断的分生状态 因此容易受到和的影响而产生 从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的 进而培育成新品种 纯合子 缩短育种年限 秋水仙素 培养条件 外界压力 突变 突变体 3 细胞产物的工厂化生产植物组织培养技术除了在农业上的应用外 还广泛应用于的工厂化生产 这一应用只需培养到阶段即可 常见的细胞产物有蛋白质 脂肪 糖类 药物 香料 生物碱等 细胞产物 愈伤组织 知识拓展 1 植物体细胞杂交的原理 膜的流动性和细胞的全能性 2 植物体细胞杂交的过程该图是两种不同品种的植物细胞a b进行细胞融合的过程 c 用酶解法去掉细胞壁 获得原生质体的过程 所用酶为纤维素酶和果胶酶 d 在诱导剂的作用下进行诱导融合 先进行膜的融合 再进行核的融合 最后形成杂种细胞e e细胞有三种 aa型 bb型 ab型 只有ab型才是我们所需要的杂种细胞 所以需要进行筛选 g 表示细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成 f 表示进行组织培养 常用的诱导方法物理法 离心 振动 电激 化学法 聚乙二醇 peg 3 植物体细胞杂交技术的目的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 杂种植株特征 具备两种植物的遗传特征 原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质 4 该技术在育种上应用时最大的优点 克服远缘杂交的障碍 典例精析 例2 据图回答下列问题 1 过程 是用处理细胞的细胞壁 后经 过程诱导原生质体融合 实际融合的过程中原生质体可能会形成 种细胞团 只考虑两个细胞融合的情况 是的过程 与此过程密切相关的细胞器是 纤维素酶和果胶酶 3 细胞壁再生 高尔基体 2 在 过程培养中 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 除必要的温度 光照和氧气等外界条件外 成功的另一个关键是操作过程中必须保证 3 若已知番茄细胞内含a条染色体 马铃薯细胞内含b条染色体 将番茄和马铃薯采用杂交育种方法培育 假设能成功 得到的后代应含 a b 2条染色体 还必须用来处理幼苗 才能得到可育的番茄 马铃薯植株 此时体细胞中含有条染色体 4 若番茄是二倍体 马铃薯是四倍体 则杂种植株为 倍体 植物激素 无菌 秋水仙素 a b 六 解析 1 图示表示植物体细胞杂交过程 图中 表示利用纤维素酶 果胶酶去除细胞壁获得原生质体的过程 原生质体融合后可能形成三种细胞 即两个番茄原生质体融合 两个马铃薯原生质体融合 一个番茄原生质体与一个马铃薯原生质体融合 图中 是杂种细胞细胞壁再生的过程 与该过程密切相关的细胞器是高尔基体 因高尔基体与植物细胞壁形成有关 2 组织培养过程中所利用的培养基是固体或半固体的 必须含有一定的营养物质 植物激素和一定的外界条件 外植体才能脱分化进而进行再分化形成试管苗 3 番茄产生的生殖细胞中含有a 2条染色体 马铃薯产生的生殖细胞中含有b 2条染色体 利用杂交育种获得的后代体细胞中所含有的遗传物质各包含两亲本的一半 即 a b 2 此植株是高度不育的 必须利用秋水仙素处理使其染色体数目加倍 即细胞中染色体数目为a b条 植株可育 4 番茄细胞含2个染色体组 马铃薯细胞含4个染色体组 则杂种植物含6个染色体组 为异源六倍体 课时练习七十七一 选择题 每小题只有一个正确选项 1 关于现代生物技术相关知识的叙述 其中正确的是 a 动物细胞培养与植物组织培养均需使用胰蛋白酶处理b 试管苗 试管牛和克隆羊都属于无性生殖且能保持母本性状c 用限制酶切割一个dna分子 获得一个目的基因 同时有两个磷酸二酯键被水解d 植物体细胞杂交 能克服远缘杂交的障碍 培育出的新品种一定不是单倍体 d 2 下图为植物细胞融合及组织培养过程示意图 下列说法不正确的是 a 植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍b 杂种细胞经过 和 过程可以培育成杂种植株说明杂种细胞具有全能性c 尽管愈伤组织可以进行光合作用 但其培养基中仍需要糖类 氨基酸等有机营养d 若a的基因型为rr b的基因型为yy 则最终形成的杂种植株的基因型为rryy c 3 下列关于运用植物组织培养技术产生新个体的叙述错误的是 a 属于无性生殖 主要理论依据是植物细胞具有全能性b 愈伤组织可作为基因工程的受体 其细胞特点是排列疏松 无规则 高度液泡化c 整个培养过程都不需要光照的条件d 人工培养基中含植物生长发育所需的全部营养物质 包括矿质元素 糖 维生素等 c 4 有关植物体细胞杂交的叙述 错误的是 a 有可能把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上b 需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁c 利用聚乙二醇可以促进原生质体融合d 植物体细胞杂交就是将不同的植物体细胞融合成杂种细胞 d 5 在下列选项中 没有采用植物组织培养技术的是 a 利用花药离体培养得到单倍体植株b 利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 得到多倍体植株c 抗虫棉的培育d 人工大量生产人参皂甙干粉 b 6 某科技活动小组将二倍体番茄植株的花粉按下图所示的程序进行实验 根据图所示实验 分析错误的是 a 由花粉培养成植株a 体现了该植物的生殖细胞具有全能性b 植株a一定为单倍体植株 其特点之一是高度不育c 在植株b细胞中 每对染色体上的成对基因都是纯合的d 由花粉培养成植株a 缩短了育种年限 d 7 在生物工程中需用到多种工具酶 下列关于生物工程中酶的作用的叙述 不正确的是 a 纤维素酶可用于植物体细胞杂交b 胰蛋白酶可用于动物细胞培养c 限制性核酸内切酶只用于提取目的基因d dna连接酶可用于dna片段的拼接 c 8 植物学家将胡萝卜的韧皮部细胞分离出来 将单个细胞放在特定的条件下培养 获得了完整的植株若干 这些植株所不具有的特点是 a 彼此性状极为相似b 植株的变异频率很低c 具有根 茎 叶等器官d 都是纯合子植株9 植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是 a 植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁b 细胞壁使原生质体失去活力c 细胞壁阻碍了原生质体的融合d 细胞壁不是原生质的组成部分 b c 10 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香茅醛 能散发出一种特殊的达到驱蚊且对人体无害的气味 下列关于驱蚊草培育的叙述中 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 振动 电激等方法c 驱蚊草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 c 11 很久以前科学家在土壤中发现某种细菌能制造一种对昆虫有毒的蛋白质 当时许多人就想把编码这一蛋白质的基因 抗虫基因 转移到农作物中 以降低昆虫对农作物造成的危害 20世纪90年代 美国科学家采用基因工程技术首次培育出抗虫玉米新品种 下图为这一转基因玉米的主要培育过程 以下叙述正确的是 a 基因工程中 常用的运载体有质粒和细菌b 转基因玉米的培育成功不涉及细胞全能性c 运用了基因工程技术和植物组织培养技术d 目的基因与运载体结合时 必须用不同种限制酶和dna连接酶 c 12 用杂合子种子尽快获得纯合子植株的方法是 a 种植 f2 选性状不分离者 纯合子b 种植 秋水仙素处理 纯合子c 种植 花药离体培养 单倍体幼苗 秋水仙素处理 纯合子d 种植 秋水仙素处理 花药离体培养 纯合子 c 13 人参皂甙干粉可以通过下列何种技术获得 a 杂交育种b 植物组织培养c 多倍体育种d 单倍体育种14 两个亲本的基因型分别为aabb和aabb 这两对基因按自由组合定律遗传 要培育出基因型为aabb的新品种 最简捷的方法是 a 单倍体育种b 杂交育种c 人工诱变育种d 细胞工程育种 b a 二 非选择题 15 下图是植物组织培养的简略表示 据此回答 1 表示 它能被培养成为 的根本原因是 2 表示 它与 相比分化程度 全能性 3 若想制作人工种子 应该选用 填编号 离体的植物组织或器官 植物细胞的全能性 愈伤组织 低 高 4 若 是花药 则 是 继续对其使用处理可获得正常植株 该过程称为 5 若 是胡萝卜根尖细胞 则培养成的 的叶片的颜色是 这说明根尖细胞 6 若利用此项技术制造治疗烫伤 割伤的药物 紫草素 培养将进行到 填编号 单倍体植株 秋水仙素 纯合 单倍体育种 绿色 含有与叶绿体形成相关的基因 16 下图为 番茄 马铃薯 的培育过程示意图 请据图回答 1 在 番茄 马铃薯 的培育过程中 运用了植物细胞工程中的技术 原理是 细胞融合和植物组织培养 细胞膜的流动性和细胞的全能性 2 可用对番茄和马铃薯细胞进行处理获得原生质体 诱导番茄和马铃薯原生质体融合的化学试剂一般用 3 愈伤组织常作为诱变育种的理想材料 理由是 4 不同物种生物之间存在着天然的 用传统的有性杂交方法不可能得到二者的杂种后代 而体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲和的障碍 5 植物组织培养的培养基中除了含有一定的营养物质之外 还必须含有 从而促进愈伤组织的形成和再分化 而用合成培养基体外培养动物细胞时 通常需加入等一些天然成分 纤维素酶和果胶酶 聚乙二醇 peg 愈伤组织处于不断分裂的状态 容易受到培养条件的影响而产生基因突变 生殖隔离 植物激素 植物生长调节剂 血清 血浆 17 中科院上海植物生理研究所在 神舟四号 飞船进入太空后为一对 新人 黄花烟草原生质体和革新一号烟草原生质体举办了特殊的 婚礼 将两个 新人 放入融合器中 当充满液体的融合器加上直流电场 两个原本相互游离的细胞一下子贴到一起 开始了 窃窃私语 紧接着 在瞬间高压脉冲的作用下 细胞膜被击出了一个小孔 透过这微小的空间 两股细胞质展开了 心灵沟通 渐渐地 细胞核也扭摆着 亲热 起来 20min后 它们俩已是你中有我 我中有你 一个新生命就这样诞生了 地面实验结果显示 用于融合的两个 新人 一个开的是粉花 标记为 一号 一个开的是黄花 标记为 二号 融