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2019-2020年高三生物總復(fù)習(xí) 第48講植物細(xì)胞工程教案 【考綱要求】 細(xì)胞工程 考綱要求 具體內(nèi)容 (1)細(xì)胞的全能性 (2)植物組織培養(yǎng) (3)植物體細(xì)胞雜交 I I Ⅱ 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 (1)植物組織培養(yǎng)的技術(shù) 實(shí)驗(yàn)與探究能力 【考點(diǎn)分析】 知識(shí)點(diǎn) 試卷類型 題型 xx全國(guó)理綜 非選擇題 植物細(xì)胞工程 xx海南生物 選擇題 xx江蘇生物 非選擇題 xx全國(guó)Ⅰ生物 選擇題 xx浙江生物 選擇題 【考點(diǎn)預(yù)測(cè)】 從近幾年高考試題看，植物細(xì)胞工程主要圍繞植物細(xì)胞的全能性、植物體細(xì)胞雜交及植物組織培養(yǎng)的流程、條件進(jìn)行考查；動(dòng)物細(xì)胞工程主要集中在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、單克隆抗體技術(shù)、細(xì)胞核移植在克隆動(dòng)物、治療性克隆方面的應(yīng)用。今年高考命題中，動(dòng)物克隆、單克隆抗體的制備、植物體細(xì)胞雜交將是高考的熱點(diǎn)，在復(fù)習(xí)中應(yīng)重點(diǎn)掌握。 本專題內(nèi)容側(cè)重考查克隆技術(shù)方面的應(yīng)用。從近幾年新課標(biāo)改革地區(qū)生物試題看注重考查植物細(xì)胞的全能性、植物組織培養(yǎng)、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、單克隆抗體等知識(shí)點(diǎn)。 考查知識(shí)點(diǎn)分布主要集中在植物組織培養(yǎng)、植物體細(xì)胞雜交、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物細(xì)胞融合、細(xì)胞核移植、單克隆抗體制備等，以非選擇題為主?？傮w上來(lái)說(shuō)本單元的考查難度較高，且作為選做題出現(xiàn)。在復(fù)習(xí)的過(guò)程中，要多加強(qiáng)理解和與現(xiàn)代科技的應(yīng)用等。 【知識(shí)梳理】 1. 植物全能性 2. 植物組織培養(yǎng) 3. 植物體細(xì)胞雜交 4. 植物細(xì)胞工程的應(yīng)用 【重點(diǎn)解析】 考點(diǎn)一、植物組織培養(yǎng) 1．細(xì)胞的全能性 (1)生物體細(xì)胞一般都是由受精卵經(jīng)有絲分裂形成，因而都含有生物一整套遺傳物質(zhì)，都具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。但在生物體上時(shí)不能表現(xiàn)出其全能性，只能通過(guò)細(xì)胞分化形成不同的組織、器官，這是在特定的時(shí)間和空間條件下 基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。 (2)細(xì)胞表現(xiàn)其全能性的條件：①離體狀態(tài)；②培養(yǎng)基中除含有一定的水分、無(wú)機(jī)鹽外，還要添加一定的植物激素(如生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素)，這有助于愈傷組織分化為不同組織、器官；③在植物組織培養(yǎng)的前期對(duì)光照無(wú)需求，在后期需要光照條件，這有利于細(xì)胞生長(zhǎng)、分化；④動(dòng)物細(xì)胞由于受到某些因素的制約，其全能性不易表達(dá)，但動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核具。有潛在的全能性。 3．植物細(xì)胞的分化、脫分化及再分化的條件 (1)細(xì)胞分化：基因在特定的時(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果。 (2)脫分化的條件：離體、一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件(如無(wú)菌、適宜的溫度等)。 (3)影響植物細(xì)胞脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是植物激素，特別是當(dāng)細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素共同使用時(shí)，根據(jù)誘導(dǎo)的需求，對(duì)二者要按一定比例合理使用。 考點(diǎn)二 植物體細(xì)胞雜交 1．理論基礎(chǔ) 植物細(xì)胞的全能性、細(xì)胞膜的流動(dòng)性 2．植物體細(xì)胞雜交的過(guò)程 3．除去細(xì)胞壁的方法 酶解法(用纖維素酶和果膠酶)。誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法：物理法有離心、振動(dòng)、電擊；化學(xué)法有聚乙二醇等。 4．雜種細(xì)胞成功的標(biāo)志 植物新細(xì)胞壁的形成 5．優(yōu)點(diǎn) 克服了不同生物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，可培育作物新品種。 考點(diǎn)三 植物細(xì)胞工程的應(yīng)用 1．植物繁殖的新途徑 (1)微型繁殖 是指用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。其實(shí)質(zhì)是植物組織培養(yǎng)，其原理是植物細(xì)胞的全能性，完成該過(guò)程的細(xì)胞分裂方式是有絲分裂。其優(yōu)點(diǎn)能保持親本的優(yōu)良性狀；可以迅速大量培育出新個(gè)體，有利于工廠化培育；選材少、培養(yǎng)周期短，繁殖率高，便于自動(dòng)化管理。 (2)培育無(wú)病毒植株 (3)制備人工種子 人工種子是指以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過(guò)人工薄膜包裝得到的種子。目前研制出的人工種子是由胚狀體、作為保護(hù)外殼的人工種皮和提供發(fā)育所需營(yíng)養(yǎng)的人工胚乳三部分構(gòu)成。 與天然種子相比較，其優(yōu)越性有：①可使在自然條件下不結(jié)實(shí)或種子昂貴的植物得以繁殖；②固定雜種優(yōu)勢(shì)；③快捷高效的繁殖方式；④可人為控制植物的生長(zhǎng)發(fā)育和抗逆性等等。 2．作物新品種的培育 (1)單倍體育種 (2)突變體育種 主要是通過(guò)基因突變和染色體變異獲得，可篩選出對(duì)人們有利的個(gè)體進(jìn)行培育成新品種。 3．工廠化生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物——生產(chǎn)人參皂甙千粉、生產(chǎn)紫杉醇等。 工廠化生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物是采用的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，一般培養(yǎng)到愈傷組織階段即可獲得大量的細(xì)胞產(chǎn)物。 例1下列有關(guān)植物細(xì)胞與組織培養(yǎng)的敘述中，錯(cuò)誤的是 A．花藥、胚不能作為組織培養(yǎng)的材料 B．植物細(xì)胞具有全能性 C．外植體是指用于培養(yǎng)的植物組織或器官 D．外植體可誘導(dǎo)出愈傷組織 解析： 考查了植物組織培養(yǎng)的有關(guān)知識(shí)。植物組織培養(yǎng)的理論根據(jù)是植物細(xì)胞的全能性。但是，在一個(gè)完整的植株上，各部分的體細(xì)胞只能表現(xiàn)一定的形態(tài)，承擔(dān)一 定的功能，這是由于受具體器官或組織所在環(huán)境影響的緣故。植物體的一部分一旦脫離原來(lái)所在的器官或組織，處于離體狀態(tài)時(shí)，在一定的營(yíng)養(yǎng)、激素等外界條件下，外植體(指從植物體上切下來(lái)的離體器官或組織)會(huì)進(jìn)行細(xì)胞分裂，脫分化形成愈傷組織。將處于脫分化狀態(tài)的愈傷組織移植到合適的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)，愈傷組織就會(huì)進(jìn)行再分化，并形成具有根、莖、葉的完整植株。組織培養(yǎng)根據(jù)培養(yǎng)的對(duì)象，可以分為器官培養(yǎng)、組織培養(yǎng)、胚胎培養(yǎng)、細(xì)胞培養(yǎng)和原生質(zhì)體培養(yǎng)(用機(jī)械、酸處理或酶溶解等方法除去細(xì)胞壁，分離出原生質(zhì)體進(jìn)行培養(yǎng))等，胚是可以作為組織培養(yǎng)材料的。 答案：A 例2科學(xué)家用植物體細(xì)胞雜交方法，將番茄的原生質(zhì)體和馬鈴薯的原生質(zhì)體融合，成功地培育出了“番茄一馬鈴薯”雜種植株，如圖，其中①～⑤表示過(guò)程，英文字母表示細(xì)胞、組織或植株。據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)實(shí)現(xiàn)過(guò)程②的技術(shù)是 ，在此之前使用酶處理細(xì)胞以除去細(xì)胞壁。如果將已除去細(xì)胞壁的植物細(xì)胞放入等滲溶液中，細(xì)胞是何形狀? 。 過(guò)程②如放在神舟七號(hào)飛船上則更易進(jìn)行，這是因?yàn)? 。與過(guò)程③密切相關(guān)的具有單層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器為 。 (2)在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植株的過(guò)程中，依據(jù)的原理是 ，其中過(guò)程④相當(dāng)于 過(guò)程，⑤涉及的分裂方式為 。若利用此技術(shù)生產(chǎn)治療癌癥的抗癌 藥物——紫杉醇，培養(yǎng)將進(jìn)行到 (填字母編號(hào))。 (3)若番茄細(xì)胞含m條染色體，馬鈴薯細(xì)胞含”條染色體，則“番茄一馬鈴薯”細(xì)胞內(nèi)含 條染色體；若雜種細(xì)胞培育成為“番茄一馬鈴薯”植株為四倍體，則此雜種植株的花粉經(jīng)離體培育得到的植株屬于 倍體植株。 (4)如果形成C細(xì)胞的a、b細(xì)胞都是番茄細(xì)胞，那么更簡(jiǎn)單的得到番茄植株f的處理方法是 。 (5)若a、b依次為小鼠骨髓瘤細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞，那么該方案的目的是 。若將該方案用在SARS的研究和治療上，則從理論上講C細(xì)胞的制備可采用 細(xì)胞和 的融合。如果分析出了所產(chǎn)生抗體的氨基酸序列，則可采用 方法，以 為原料合成出該SARS抗體的基因。 解析：(1)圖示②為原生質(zhì)體融合，欲實(shí)現(xiàn)該融合過(guò)程應(yīng)先用纖維素酶、果膠酶處理植物細(xì)胞，去除細(xì)胞壁；制備的原生質(zhì)體在等滲溶液中應(yīng)呈球形；圖示過(guò)程③表示再生出細(xì)胞壁，這與高爾基體有關(guān)。 (2)利用雜種細(xì)胞培育雜種植株，依據(jù)的原理是細(xì)胞的全能性。 (3)細(xì)胞融合后，雜種細(xì)胞核內(nèi)染色體數(shù)應(yīng)為兩融合細(xì)胞染色體數(shù)之和。 (4)若a、b細(xì)胞為同種植物細(xì)胞，則可直接通過(guò)人工誘導(dǎo)多倍體方法處理a或b細(xì)胞所在的萌發(fā)種子或幼苗，即可獲得與融合細(xì)胞相同遺傳物質(zhì)組成的多倍體。 (5)若a、b依次為小鼠骨髓瘤細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞，則進(jìn)行該 融合過(guò)程的目的是制備單克隆抗體。 答案：(1)原生質(zhì)體融合纖維素酶和果膠呈圓球形 太空中無(wú)重力干擾，更易進(jìn)行細(xì)胞融合 高爾基體 (2)細(xì)胞的全能性脫分化有絲分裂e (3)m+行單 (4)用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 (5)制備單克隆抗體小鼠的骨髓瘤 SARS患者或康復(fù)者的B淋巴細(xì)胞化學(xué)合成脫氧核苷酸 【實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練】 （09全國(guó)卷Ⅰ）1．下列關(guān)于植物體細(xì)胞雜交或植物細(xì)胞質(zhì)遺傳的敘述，錯(cuò)誤的是 A．利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)可克服生殖隔離的限制，培育遠(yuǎn)緣雜種 B．不同種植物原生質(zhì)體融合的過(guò)程屬于植物體細(xì)胞雜交過(guò)程 C．兩個(gè)不同品種的紫茉莉雜交，正交、反交所得F1的表現(xiàn)型一致 D．兩個(gè)不同品種的紫茉莉雜交，F(xiàn)1的遺傳物質(zhì)來(lái)自母本的多于來(lái)自父本的 答案：C 解析：植物體細(xì)胞雜交可以用兩種不同的植物細(xì)胞，從而可克服生殖隔離的限制，植物體細(xì)胞雜交的過(guò)程，實(shí)際上是不同植物體細(xì)胞的原生質(zhì)體融合的過(guò)程。紫茉莉枝葉的性狀的遺傳是細(xì)胞質(zhì)遺傳，兩個(gè)不同品種的紫茉莉雜交，正交、反交所得F1的表現(xiàn)型應(yīng)與母本一致，F(xiàn)1的遺傳物質(zhì)來(lái)自母本的多于來(lái)自父本的，因?yàn)槭芫阎械募?xì)胞質(zhì)幾乎全部來(lái)自母本。故C錯(cuò)誤。 （09浙江卷）2．用動(dòng)、植物成體的體細(xì)胞進(jìn)行離體培養(yǎng)，下列敘述正確的是 A．都需用培養(yǎng)箱 B．都須用液體培養(yǎng)基 C．都要在無(wú)菌條件下進(jìn)行 D．都可體現(xiàn)細(xì)胞的全能性 答案：C 解析：動(dòng)、植物成體的體細(xì)胞進(jìn)行離體培養(yǎng)都要在無(wú)菌條件下進(jìn)行，動(dòng)物成體的體細(xì)胞離體培養(yǎng)用液體培養(yǎng)基，不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性，植物成體的體細(xì)胞離體培養(yǎng)不一定用液體培養(yǎng)基，能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性。故C正確。 【名師點(diǎn)撥】 1．細(xì)胞工程與基因工程的關(guān)系 兩者的相同點(diǎn)是兩者均發(fā)生遺傳物質(zhì)的改變，產(chǎn)生了可遺傳的變異，二者都能打破物種界限，實(shí)現(xiàn)了物種間魄基因重組。兩者的不同點(diǎn)是兩者的操作水平不一樣，細(xì)胞工程是在細(xì)胞或細(xì)胞器水平上進(jìn)行操作，而基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行操作，其操作原理和方法也不相同。 2．脫分化和再分化 過(guò)程名稱 過(guò)程 形成體特點(diǎn) 條件 脫分化 由離體的植物細(xì)胞、組織或器官成為愈傷組織 細(xì)胞排列緊密，高度液泡化的無(wú)定型狀態(tài)的薄壁細(xì)胞 離體；有機(jī)物、無(wú)機(jī)物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；生長(zhǎng)素、細(xì)胞 分裂素等激素； 再分化 由愈傷組織成為根或芽 有生根或有發(fā)芽的能力 溫度、pH、無(wú)菌等適宜條件