细胞工程学案MicrosoftWord文档.doc

课题：生物选修3 专题2 细胞工程导学案【学习目的】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【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【知识梳理】细胞工程的概念：细胞工程是指应用生物学和生物学的原理和方法，通过水平或水平的操作，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。 （一）植物细胞工程 1.常采用的技术手段有和等。2.理论基础（原理）：3.不同细胞全能性表达的难易限度：细胞干细胞细胞；细胞细胞4.植物组织培养技术（1）概念：植物的组织培养就是在和人工控制的条件下，将的植物器官、组织、细胞，培养在人工配置的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生、，最终形成完整的植株。（2）原理：植物细胞具有，即具有某种生物的任何一个细胞，都具有发育成的潜能。（3）植物组织培养的条件：，提供营养物质（水、无机盐、和有机酸等）、激素（如、等）和其他适宜条件（如、和等)。（4）过程：的器官、组织或细胞 分化 组织 分化 幼根和芽 完整植株（5）细胞脱分化：已的细胞，通过诱导后，失去其特有的而转变成未分化细胞的过程。（6）体内的细胞不表达全能性的因素：，从而构成植物的不同组织和器官。（7）生长素和细胞分裂素在植物体内含量，因此植物组织培养中常用人工合成的生长素类似物和细胞分裂素类似物。细胞分裂素/生长素的比例，有助于外植体，比例升高有助于愈伤组织形成丛芽，比例减少则有助于。（8）进行植物组织培养时应注意的问题：对外植体要进行解决，而对各种器械要。接种过程要进行严格的。愈伤组织培养：最初培养，后期培养。诱导愈伤组织再分化形成胚状体或丛芽及生根的过程中，要先进行培养，再进行培养，并要进行解决，以改变培养基中的激素配比及浓度。试管苗培养要在条件下进行，以便诱导的形成。（9）脱分化和再分化的比较比较内容脱分化再分化过程外植体幼苗形成体特点、的薄壁细胞有根、芽需要条件a.离体b.适宜的营养c.生长素/细胞分裂素的比例适中d.不需光a. b. c.生长素/细胞分裂素的比例或诱导生根或生芽d. 光照基础练习一1以下不能说明细胞具有全能性的实验是（ ）。A胡萝卜韧皮部细胞哺育出植株 B紫色糯性玉米种子哺育出植株C转入抗虫基因的棉花细胞哺育出植株 D番茄与马铃薯体细胞杂交后哺育出植株2植物组织培养过程中的脱分化是指（ ）。A植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞B未成熟的种子通过长期培养，培养出幼苗的过程C植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程D取植物的枝芽哺育成一株新植物的过程3在脱分化形成愈伤组织的过程中，下列各项为非必要条件的是（ ）A培养基需要消毒灭菌 B给予适宜的温度 C给予充足的光照 D给予适宜的养料和激素4. 下图是植物组织培养的简略表达。请据此回答：(1)表达 ,它能被培养成的主线因素是 。(2)表达 。(3)若想制作人工种子,应当选用(填编号) 。人工种子的优点有:_(4)若是花药,则是 ,这项技术可用在 上。(5)若是胡萝卜的根尖细胞,则培养的的叶片的颜色是 ,这说明根尖细胞 5.植物体细胞杂交技术（1）概念：植物体细胞杂交就是将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成，并把哺育成新的植物体的技术。（2）过程：去除细胞壁的方法为。人工诱导的方法：a. 法涉及离心、振动、等；b.化学法一般是用。指，指。（3）融合成功的标志是。（4）植物体细胞杂交运用了细胞膜具有一定的和细胞的的原理。（5）意义：克服了的障碍。（6）植物体细胞杂交的障碍植物细胞都有。根据酶的专一性原理，用和去除。融合。运用原理，需用人工方法诱导。（7）杂种细胞的类型：有三种：、AB，符合规定的只有，需要用培养基进行。（8）杂种植株遗传物质的变化：细胞融合属于，杂种植株的染色体数通常是细胞染色体数目之和，形成异源多倍体。6.植物细胞工程的实际应用（1）植物繁殖的新途径微型繁殖：既保持优良品种的，又能地实现种苗的大量繁殖。作物脱毒：运用植物组织（如、）进行培养，可以使新长成的植株脱除病毒。人工种子：植物组织培养得到的、或，包上就可以形成人工种子。人工种子由、胶质和三部分组成，其中的胶质相称于单子叶植物种子的或双子叶植物种子的。人工种皮的制备是结构和功能的研究进一步到分子水平的体现。人工种皮中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等，以利于胚状体生长发育成幼苗。（2）作物新品种的哺育育种：育种过程中的过程就是植物组织培养过程。其优点是后代不发生，都是纯合子，可以，明显缩短了。的运用：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处在不断的状态，因此容易受到培养条件和外界压力（如射线、化学物质等）的影响而发生。从这些产生的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而哺育成新品种。（3）的工厂化生产：可以运用植物组织培养技术大量生产某些细胞产物，如蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。基础练习二1.植物体细胞杂交是运用不同种植物的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是指（ ）A.不同植物精子和卵细胞的融合 B.不同植物原生质体的融合C.完整的两个体细胞的融合 D.植物花粉细胞的两两融合2.科学家把天竺葵和香茅草进行体细胞杂交，哺育出的驱蚊草具有香茅醛，能散发出一种特殊的气味，达成驱蚊且对人体无害的效果。下列关于驱蚊草哺育的叙述中，错误的是（ ）A.驱蚊草的哺育属于细胞工程育种，其优点是能克服远源杂交不亲和的障碍。B.驱蚊草哺育过程要用纤维素酶、果胶酶、PEG等试剂。C.哺育过程中形成的愈伤组织，其代谢方式是自养需氧。D.在由杂种细胞形成杂种植株的过程中，包含了有丝分裂和细胞分化。3.植物体细胞杂交的过程是（ ）A.用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体B.以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合C.用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种植株D.通过以上三者完毕4.有关原生质体的下列叙述中，对的的是（ ）组成原生质体的重要生命物质是蛋白质和核酸 原生质体涉及细胞膜、液泡膜及两膜之间的原生质被脱掉细胞壁的细胞是原生质体 原生质体只能用于植物细胞工程A. B. C D. 5.通过植物体细胞杂交，获得一个杂种植株需要的环节是（ ）A.分离原生质体诱导原生质体融合组织培养得到杂种植物B.分离原生质体原生质体直接融合组织培养杂种植株C.获取细胞原生质体融合组织培养杂种植株D.获取细胞原生质体直接融合组织培养杂种植株课堂测试1.下列属于组织培养的是（ ）A.花粉哺育成单倍体植株 B.芽发育成枝条C.根尖分生区发育成成熟区 D.未受精卵发育成植株2.愈伤组织的细胞类型和愈伤组织分化后形成的结构分别是A 薄壁细胞、外植体 B. 厚壁细胞、胚状体 C.薄壁细胞、胚状体 D. 厚壁细胞、外植体3. 愈伤组织是一类 （ ）A高度渡泡化呈无定形的具有分生能力的薄壁细胞B排列紧密呈正方形的一群薄壁细胞C具有特定的结构和功能的植物组织D经细胞再分化过程产生的具有分生能力的薄壁细胞4、右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：（1）环节是，最常用的方法是。（2）环节一般常用的化学试剂是，目的是。(3)在运用杂种细胞哺育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是，其中环节 相称于，环节相称于。（4）植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株。使可以在新的植物体上有所表现，其主线因素。（5）若远源杂交亲本A和B都是二倍体，则杂种植株为倍体。（6）从理论上讲，杂种植株的育性为。若运用传统有性杂交方法能否实现？，因素是。因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于。（7）运用植物体细胞杂交的方法哺育作物新品种过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？。课堂测试1.下列属于组织培养的是（ ）A.花粉哺育成单倍体植株 B.芽发育成枝条C.根尖分生区发育成成熟区 D.未受精卵发育成植株2.愈伤组织的细胞类型和愈伤组织分化后形成的结构分别是A 薄壁细胞、外植体 B. 厚壁细胞、胚状体 C.薄壁细胞、胚状体 D. 厚壁细胞、外植体3. 愈伤组织是一类 （ ）A高度渡泡化呈无定形的具有分生能力的薄壁细胞B排列紧密呈正方形的一群薄壁细胞C具有特定的结构和功能的植物组织D经细胞再分化过程产生的具有分生能力的薄壁细胞4、右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：（1）环节是，最常用的方法是。（2）环节一般常用的化学试剂是，目的是。(3)在运用杂种细胞哺育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是，其中环节 相称于，环节相称于。（4）植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株。使可以在新的植物体上有所表现，其主线因素。（5）若远源杂交亲本A和B都是二倍体，则杂种植株为倍体。（6）从理论上讲，杂种植株的育性为。若运用传统有性杂交方法能否实现？，因素是。因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在 于。（7）运用植物体细胞杂交的方法哺育作物新品种过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？。（二）动物细胞工程 1动物细胞工程常用的技术手段有、等，其中是其他动物细胞工程技术的基础。2.动物细胞培养（1）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的，将它分散成，然后放在适宜的中，让这些细胞。 （2）流程：取动物胚胎或幼龄动物的器官或组织剪碎用或解决分散成制成转入培养瓶中进行培养贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶解决分散成单个细胞继续培养。（3）原代培养：人们通常将动物组织消化后的称为原代培养。（4）细胞贴壁和接触克制：悬液中分散的细胞不久就贴附在瓶壁上，称为。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的。（5）动物细胞培养需要满足以下条件：培养液应进行解决。通常还要在培养液中添加一定量的，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止。：合成培养基。成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入等天然成分。温度和pH：哺乳动物适宜温度：；多数细菌适宜pH：。气体环境：95%空气5%CO2。O2是所必需的，CO2的重要作用是。（6）动物细胞培养技术的应用：、。3.动物体细胞核移植技术和克隆动物（1）概念：动物细胞核移植是将动物的细胞核移入一个已经的细胞中，使其重组并发育成一个，这个新的胚胎最终发育 为动物个体。可以分为核移植（比较容易）和核移植（比较难）。（2）原理：的全能性（3）过程：如右图用于核移植的供体细胞一般都选用传代以内的细胞，由于这样的细胞能保持正常的核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。通过细胞核移植方法生产的克隆动物，并不是对核供体动物100%的复制，由于生物的性状除受控制以外，还受和的影响。动物细胞核移植通常用时期的细胞作为受体细胞。因素是：该种细胞，容易操作；，营养丰富；能激发重组细胞分裂分化；具有受精能力。（4）体细胞核移植技术的应用：促进；保护；生产珍贵的；作为异种移植的；用于组织器官的移植等。（5）体细胞核移植技术存在的问题：成功率；克隆动物的健康问题：表现出缺陷等；克隆动物食品的安全性问题。4.动物细胞融合（1）概念：也称，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。（2）原理：。（3）诱导融合的方法：、等。（4）意义：突破有性杂交方法的局限，使成为也许；成为研究、和等的重要手段；制备。5.单克隆抗体（1）制备流程：（如右图）取相应B细胞前必须先注射。诱导融合的两种细胞名称及作用。免疫过的细胞（浆细胞）；细胞增殖。两次筛选的目的及方法：第一次：在特定的培养基（HAT）上，筛选出既能，又能产生的细胞。第二次：克隆化培养和检测，选择出能的杂交瘤细胞。（2）单克隆抗体特点：化学性质专一、，并能大量制备。（3）应用：作为：准确辨认各种物质并特异性结合。用于和：制成“”。 生物选修3 专题2 细胞工程导学案答案【知识梳理】细胞 分子 细胞 细胞器 （一）植物细胞工程 1. 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 2. 细胞全能性3. 不同 受精卵 生殖 体 植物 动物 4. （1） 无菌 离体 愈伤组织 丛芽 （2） 全能性 所有遗传信息 完整个体 （3） 离体 蔗糖 氨基酸 细胞分裂素 生长素 无菌 适宜的温度 pH （4） 离体 脱 愈伤 再 （5） 分化 形态、结构和功能 （6） 体内细胞的基因会选择性表达出各种蛋白质 （7） 很低 适中 脱分化 再分化 生根 （8） 消毒 彻底灭菌 无菌操作 避光 见光 生芽 生根 换瓶 光照 叶绿素 （9）脱分化和再分化的比较比较内容脱分化再分化过程外植体 愈伤组织 愈伤组织幼苗形成体特点 排列疏松、 高度液泡化的薄壁细胞有根、芽需要条件a.离体b.适宜的营养c.生长素/细胞分裂素的比例适中d.不需光a. 离体b. 适宜的营养c.生长素/细胞分裂素的比例高或 低诱导生根或生芽d. 需光照5.（1）杂种细胞 杂种细胞 （2）酶解法 a. 物理 电激 b. 聚乙二醇(PEG) 脱分化 再分化 （3） 杂种细胞再生出细胞壁 （4） 流动性 全能性 （5） 远缘杂交不亲和 （6） 细胞壁 纤维素酶 果胶酶 原生质体 细胞膜的流动性 （7） AA BB AB 选择 筛选 （8） 染色体变异 两亲本 6. （1） 遗传特性 高效快速 分生 茎尖 根尖 胚状体 不定芽 顶芽 腋芽 人工种皮 人工种皮 胚状体胚乳 子叶 生物膜 （2） 单倍体 花药离体培养 性状分离 稳定遗传 育种年限 突变体 分生 突变 突变 （3） 细胞产物 （二）动物细胞工程 1 动物细胞培养 动物细胞核移植 动物细胞融合 生产单克隆抗体动物细胞培养技术 2. （1） 组织 单个细胞 培养基 生长和繁殖 （2） 胰蛋白酶 胶原蛋白酶 单个细胞 细胞悬液 原代 传代 （3） 初次培养 （4） 细胞贴壁 互相接触 接触克制 （5） 无菌、无毒的环境 无菌 抗生素 代谢产物积累对细胞自身导致危害 营养： 血清、血浆 36.50.5 7.27.4 细胞有氧呼吸 维持培养液的pH（6） 制备病毒疫苗 制备单克隆抗体 检测有毒物质 培养医学研究的各种细胞3.（1） 去掉细胞核 卵母 新的胚胎 胚胎细胞 体细胞 （2） 动物细胞核 （3） 10代 二倍体 （细胞）核基因 （细胞）质基因 外界环境 减中期 去核卵(母) 比较大 细胞质多 （4） 优良畜群繁育 濒危物种 医用蛋白 供体 （5） 低 遗传和生理4.（1） 细胞杂交 （2） 生物膜的流动性 （3） 聚乙二醇 灭活的病毒 电激 （4） 远缘杂交 细胞遗传 细胞免疫 肿瘤 生物新品种哺育 单克隆抗体 5.（1） 相应抗原 B淋巴 产生抗体 骨髓瘤 无限 选择 迅速大量繁殖 特异性抗体 杂交瘤 抗体 分泌所需抗体（2） 特异性强 灵敏度高 （3） 诊断试剂 抗原 治疗疾病 运载药物 生物导弹