《植物细胞工程的基本技术》教案（一）

7/92.1.1植物细胞工程的基本技术一、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。二、教学重点和难点1.教学重点（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。2.教学难点植物组织培养的实验三、教学策略本节教材内容对学生来说，虽说在必修模块中学了一些细胞的知识，但仍然是一个新的领域，学习起来有一定的困难。教师可采用讲授为主结合讨论的方法。四、教学过程教学过程1、课前预习，布置预习作业2、创设情境引入新课3、学习新课——植物细胞工程的基本技术细胞的全能性a定义b原因c植物细胞表现出全能性的必要条件教学过程（2）植物细胞工程的基本技术细胞脱分化a概念b实质c结果植物细胞工程的基本技术的流程图脱分化处理的必要（3）植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术概念过程1去除细胞壁过程2：诱导原生质体融合a是关键环节b.人工诱导方法c.植物体细胞杂交技术的流程图植物体细胞杂交技术的意义教学内容生：1．请分别理出细胞全能性和植物组织培养的知识结构和层次。2．对高一必修课中与上述两个知识点有关的内容进行全面、充分地复习。3．找出新旧知识之间的联系与区别。师：引导学生观看专题的首页的三幅图，题图的愚意是表明细胞工程是在细胞水平的操作，它包含植物细胞工程和动物细胞工程等方面。在章引言中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。师：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，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。根据操作对象的不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。师：为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？生：细胞的全能性师：对，是细胞的全能性，我们一起把细胞的全能性知识复习起来师：投影显示质疑问题。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“多利”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？对于问题4：教师启发学生将题目读懂弄透，对新旧知识进行必要的加工和整合，再得出结论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？生：细胞的全能性：师：何为细胞的全能性？生：已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。师：为什么已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能生：原因：生物体的每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。师：回答得很好师：植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？生：植物细胞表现出全能性的必要条件：离体、提供营养物质、激素及其他适宜条件。3、克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？师：动物细胞随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能变窄，这是指整体细胞而言。（细胞核，它含有保持物种遗传性所需的全套基因，而且并没有因细胞分化而丢失基因，因此高度分化细胞的细胞核仍具有全能性）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？师：在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官。师：如何用植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？生：植物细胞工程的基本技术生：概括其过程：离体的植物器官，组织或细胞脱分化形成愈伤组织，再分化根、芽，最终形成植物师：脱分化的概念是什么？师：脱分化的概念：分化的细胞经诱导后，失去特有的结构功能转变成末分化的细胞的过实程。实质：是恢复细胞的全能性的过程（脱去细胞分化）师：脱分化的结果是什么？生：形成愈伤组织师：下面学生根据植物细胞工程的基本技术的过程讨论书本上的讨论生：回答书本讨论1，2，3生：讨论题1植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。师：回答很好生：胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。师生一起：完成植物细胞工程的基本技术的流程图师：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？2、决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？生：1、不能，因为细胞已经分化，失去了分裂能力。师：植物激素的种类和比例。特别是生长素和细胞分裂素的协同调控作用在组培中非常重要，被称为“激素杠杆”。师生一起归纳：植物细胞培养的概念：无菌和在人工控制的条件下将体的植物器官组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予一定的培养，诱导产生愈伤组织，芽丛，最终形成完整的植株。它植物是细胞工程的主要技术师：20世纪60年代，有的科学家提出这样一个设想：让番茄和马铃薯杂交，培育出一种地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。这就要用到植物体细胞杂交技术。师生：植物体细胞杂交技术的概念师：1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？生：去除细胞壁师：2.有没有一种温和的去细胞壁的方法？生：有，用酶，纤维素酶和果胶酶去细胞壁师：补充：酶有专一性，而细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以用纤维素酶和果胶酶去壁将不会对其内的原生质体造成损伤。师：（3）如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？生：植物组织培养，培育成新的植物体师：以上就是植物体细胞杂交技术的第一个关键步骤，过程二关键步骤如何？师：细胞壁去除之后，另一个关键环节就是原生质体融合，而把原生质体的放在一起会自然融合吗？生：必须要一定的技术进行人工诱导。师：人工诱导方法有哪些？生：人工诱导的方法物理法：离心、振动、电激。化学：聚乙二醇（PEG）作诱导剂师生：师：①流程图中为了简化，仅画了一个马铃薯的原生质体与一个番茄的原生质体之间的融合，可真正在实际操作过程中，是把许多马铃薯的原生质体和许多番茄的原生质体放在一起，让它们自由融合，再从中筛选出所需的杂种细胞。②由于不同种的细胞其细胞膜的特点不一样，如不作任何处理，把它们放在一起，让它们自然融合是不可能的，所以原生质体间的融合必须要人工诱导。师：植物体细胞杂交技术的意义如何？生：克服远源杂交不亲和的障碍，培育出自然界中没有的、具有优良品质的新品种师生：成果：白菜_甘蓝等教学手段和方法学生复习旧的知识显示三幅图，教师按图讲解，以引入新课，课件显示本节课的标题2.1．1植物细胞工程的基本技术。提出问题，引出细胞的全能性的复习课件显示问题，学生思考启发学生回答问题学生一一回答问题这个内容学生回答不全，教师补充这个内容学生回答不全，教师补充学生观看植物细胞工程的基本技术的录像片胡萝卜的组织培养，教师引导学生概括其过程，教师给以引导新的概念，教师阐明学生讨论书本上的讨论题学生归纳师生一起完成植物细胞工程的基本技术的流程图解进一步提出问题学生讨论学生回答第二个问题教师点拨师生一起归纳植物细胞培养的概念设置情境引出新的知识师生一起学习重点概念学生阅读书本回答问题教师补充多媒体展示电激法将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合师生共同总结植物体细胞杂交技术的流程图植物体细胞杂交技术流程图进行总结说明学生为主，教师引导预期目标复习旧知识，为学习新的知识奠定基础。使直白的教学内容变得有思维力度。复习旧知识，为学习新的知识奠定基础。细胞的全能性的相应知识回忆分清植物细胞全能性与动物全能性的不同学生掌握概念把本节课的难点——植物细胞工程的基本技术的过程分解成问题讨论解决培养学生的总结能力，使学生体验到科学是一个探究过程，使学生把握关键知识归纳重点概念自然过度到植物体细胞杂交技术的内容，利于后面知识的理解培养学生的阅读能力及解决问题的能力解决技术的第一个关键步骤自然转入第二个过程的学习体现知识的准确运用培养思维的广阔性学生明确这节知识结构，掌握重难点五、经典例题剖析1.下列属于组织培养的是（）A.花粉培养成单倍体植株B.芽发育成枝条C.根尖分生区发育成成熟区D.未受精的卵发育成植株解析：解答此题需从以下几个方面入手：首先，组织培养是指离体的植物器官、组织或细胞经脱分化形成愈伤组织，再经再分化形成具有根、芽结构的胚状体，然后由胚状体发育成完整植物体的过程。花粉粒能培养成单倍体，是在离体条件下培养形成的。第二，芽发育成枝条、根尖分生区发育成成熟区，是体内分化的器官和组织形成了机体的一部分，未受精的卵发育成植物体，这就是自然情况下单倍体的形成过程，是在母体的调控下完成的。答案：A2.在细胞工程原生质体融合育种技术中，其技术的重要一环是将营养细胞的细胞壁除去，通常是采用纤维素酶和果胶酶的酶解破壁法处理。如将去掉了细胞壁的成熟植物细胞置于清水中，细胞将（）A.皱缩B.胀破C.呈球形D.保持原状解析：成熟植物去壁后，置于清水中，由于细胞内外浓度差较大，又无细胞壁保护，细胞会大量吸水，直至细胞破裂。答案：B3.不能用于人工诱导原生质体融合的方法是（）A.振动B.电刺激C.PEGD.重压解析：原生质体是除去细胞壁的植物细胞，它实际上就是植物细胞的原生质部分。当进行植物体细胞杂交时，先用纤维素酶、果胶酶除去细胞壁，分离出具有活力的原生质体，获得原生质体后就可以进行植物体细胞杂交了。植物体细胞杂交的过程实质是不同植物体细胞的原生质体融合的过程。将不同植物体细胞放在一起培养，必须通过一定的技术手段进行人工诱导。诱导方法有物理法和化学法两大类。物理法就是利用离心、振动、电刺激等促使原生质体融合；化学法是用聚乙二醇等试剂作为诱导剂诱导细胞的原生质体融合，聚乙二醇简称为PEG。重压不能促使原生质体的融合。答案：D4.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（）A.消毒灭菌B.适宜的温度C.充足的光照D.适宜的养料和激素解析：解答该题需从如下三个方面入手分析：①由离体的植物器官、组织或细胞形成愈伤组织的过程是植物组织培养过程中的一个阶段。该阶段要进行细胞的增殖和细胞的脱分化，这就必须要有适宜的养料和激素，必须要有适宜的温度，这样，才能保证细胞进行正常的新陈代谢。②由离体的植物器官、组织形成愈伤组织必须是在无菌条件下，只有在这样的条件下，才能保证培养产