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第2讲细胞工程-2-1.植物的组织培养(Ⅱ)。2.动物细胞培养与体细胞克隆(Ⅱ)。3.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)。-3-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结植物组织培养与植物体细胞杂交1.细胞工程的概念-4-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.细胞的全能性(1)含义: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体的潜能。(2)物质基础:细胞内含有本物种全部的遗传信息。(3)植物细胞全能性表达的条件:具有完整的细胞结构,处于离体状态,提供一定的营养、激素和其他适宜的外界条件。教材深挖植物体未离体的组织、细胞并未表现出全能性,可能的原因是什么?提示:在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会选择性地表达出各种蛋白质,分化形成不同的细胞,从而构成生物体的不同组织。-5-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结3.植物组织培养技术(1)原理:植物细胞具有全能性。(2)过程-6-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结4.植物体细胞杂交技术(1)概念: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)操作流程①过程a为去除细胞壁获得具有活力的原生质体,用到的酶是纤维素酶和果胶酶。-7-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结②过程b是原生质体的融合,其原理是细胞膜具有一定流动性。人工诱导的物理方法包括离心、振动、电激等;化学法一般用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。③过程c是原生质体融合后再生出细胞壁,这是原生质体融合成功的标志。④过程d是植物组织培养,其原理是植物细胞的全能性。(3)意义:克服了远缘杂交不亲和的障碍。-8-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结5.植物细胞工程的应用(1)植物繁殖的新途径①微型繁殖:优点是能够保持优良品种的遗传特性,快速实现大量繁殖。②作物脱毒:利用茎尖、根尖等无病毒组织进行微型繁殖,获得无病毒植株。③培育人工种子:可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。(2)作物新品种的培育:单倍体育种和突变体的利用。(3)细胞产物的工厂化生产:即利用植物组织培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。-9-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(1)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性。(√)(2)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性。(×)(3)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的。(×)(4)利用物理法或化学法,可以直接将两个植物细胞进行诱导融合。(×)(5)用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性。(×)(6)再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志。(√)-10-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物,甲含有效成分A,乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。为了培育该新型药用植物,可取甲和乙的叶片,先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,获得具有活力的原生质体,再用化学诱导剂诱导二者融合,形成的融合细胞进一步培养形成愈伤组织,然后经过再分化(或分化)形成完整的杂种植株。这种培育技术称为植物体细胞杂交技术。-11-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结回答下列问题。(1)上述杂种植株属于多倍体,多倍体是指。(2)假设甲与乙有性杂交的后代是不育的,而上述杂种植株是可育的,造成这种差异的原因是。(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖,怎样制作人工种子?答案:(1)由受精卵发育而来的,体细胞中含有三个或三个以上的染色体组的个体(2)在减数分裂过程中,前者染色体联会异常,而后者染色体联会正常(3)经组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等材料用人工薄膜包装后可得人工种子。-12-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向1植物组织培养1.(2019全国Ⅲ卷)培养胡萝卜根组织可获得试管苗,获得试管苗的过程如图所示。切取洁净的胡萝卜根段→对根段进行消毒→切取1cm3左右①②③带有形成层的组织块→接种组织块→诱导组织块形成愈伤组织④⑤→诱导愈伤组织形成试管苗⑥-13-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结回答下列问题。(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株,这是因为植物细胞具有。(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层,原因是。(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基,其原因是。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的过程,最终可形成试管苗。(4)步骤⑥要进行照光培养,其作用是。(5)经组织培养得到的植株,一般可保持原品种的,这种繁殖方式属于繁殖。-14-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结答案:(1)全能性(或答:形成完整植株所需的全部基因)(2)形成层容易诱导形成愈伤组织(3)诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同分化(或答:再分化)(4)诱导叶绿素的形成,使试管苗能够进行光合作用(5)遗传特性无性-15-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结解析:(1)高度分化的植物细胞具有形成该物种完整植株的全部基因,具有发育成完整植株的潜能,即具有全能性,因此用分化的植物细胞可以培养成完整的植株。(2)形成层细胞分化程度低,容易诱导形成愈伤组织,因此步骤③切取的组织块中要带有形成层。(3)步骤⑤为诱导形成愈伤组织,步骤⑥为诱导愈伤组织形成试管苗,形成不同组织、器官所需的植物激素的比例不同,且随培养时间的增加,培养基中营养物质不断减少,有害代谢产物逐渐积累,会抑制植物的生长,因此需要更换培养基。(4)形成试管苗后,叶片的形成使植物具备了进行光合作用的条件,而叶片中叶绿素的形成需要光,因此要将试管苗在光下培养。(5)植物组织培养过程中细胞进行有丝分裂和再分化,能够保持原品种的遗传特性。植物组织培养没有经过两性生殖细胞的融合,这种繁殖方式属于无性繁殖。-16-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向2植物体细胞杂交的过程分析2.科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株,为了便于杂种细胞的筛选和鉴定,科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质,其培育过程如下图所示。请据图回答下列问题。-17-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(1)植物体细胞杂交技术依据的生物学原理有。(2)过程①常用的酶是。细胞融合完成的标志是。(3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂诱导融合。在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察,根据细胞膜表面的荧光标记不同可观察到种不同的原生质体(只考虑细胞两两融合的情况),当观察到时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。(4)过程③和过程④依次为,过程④中的培养基常添加的植物激素是。-18-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(5)若番茄细胞内有m条染色体,马铃薯细胞内有n条染色体,则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含条染色体。若杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体,则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于植株。答案:(1)细胞膜的流动性、植物细胞的全能性(2)纤维素酶和果胶酶再生出新的细胞壁(3)聚乙二醇(或PEG)三融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光(4)脱分化和再分化生长素和细胞分裂素(5)2(m+n)单倍体-19-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结解析:(1)植物体细胞杂交技术包括原生质体融合和培育杂种植株两大步骤,两者的原理分别是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。(2)去除细胞壁常用的酶是纤维素酶和果胶酶。细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁。(3)化学促融剂是聚乙二醇。两两融合的原生质体有三种:番茄—番茄、马铃薯—番茄、马铃薯—马铃薯,其中杂种细胞的细胞表面有两种颜色的荧光。(4)过程③和过程④分别表示脱分化和再分化,诱导细胞分化所用的植物激素主要是生长素和细胞分裂素。(5)“番茄—马铃薯”体细胞有(m+n)条染色体,有丝分裂后期染色体数目加倍。由配子发育成的个体均为单倍体。-20-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向3植物细胞工程的应用3.(2019全国Ⅱ卷)植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比,这种微型繁殖技术的特点是(答出2点即可)。(2)通过组织培养技术,可把植物组织细胞培养成胚状体,再通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子(如图所示),这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质,因此应含有植物激素、和等几类物质。-21-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(3)用脱毒苗进行繁殖,可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗,可以选取植物的进行组织培养。(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是(用流程图表示)。答案:(1)能保持植物原有的遗传特性,繁殖速度快(2)有利于胚状体进行呼吸作用矿质元素糖(3)茎尖(4)含目的基因的细胞愈伤组织小植株-22-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结解析:(1)基于植物组织培养技术的微型繁殖实现了植物克隆,属于无性繁殖技术。与常规的种子繁殖方法(有性生殖)相比,微型繁殖技术可以保持植物原有的遗传特性,快速实现种苗的大量繁殖。(2)人工种子的人工种皮要保证胚状体正常的生命活动,一方面要有透气性,使胚状体能够进行呼吸作用;另一方面要有子叶或胚乳的功能,为胚状体生长发育提供必需的植物激素、矿质元素和糖等几类物质。(3)植物分生区附近(如茎尖)的病毒很少,甚至无病毒。用茎尖进行组织培养,再生的植株就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗。(4)将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株,应首先对含有目的基因的细胞进行脱分化处理获得愈伤组织,然后诱导其再分化,即可获得试管苗(小植株)。-23-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结1.植物激素对植物组织培养的影响(1)按照不同的顺序使用生长素和细胞分裂素,会得到不同的实验结果。使用顺序实验结果先使用生长素,后使用细胞分裂素有利于细胞分裂,但细胞不分化先使用细胞分裂素,后使用生长素细胞既分裂也分化同时使用分化频率提高-24-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(2)当同时使用生长素和细胞分裂素时,两者用量的比例会影响植物细胞的发育方向。生长素/细胞分裂素植物细胞的发育方向高有利于根的分化、抑制芽的形成低有利于芽的分化、抑制根的形成适中促进愈伤组织的生长-25-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.植物体细胞杂交过程中杂种细胞的类型及检测方法(1)诱导产生的细胞类型(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B)①未融合的细胞:A和B。②两两融合的细胞:AA、BB和AB。③多细胞融合体。-26-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(2)检测方法:对诱导产生的细胞进行植物组织培养,然后根据得到的植物性状进行判断。①若只表现出一种植物的性状,说明是未融合细胞。②若得到的是具有两种亲本性状的植物,说明是杂种植株。③若得到的是两种亲本性状的植物,且一种植物的性状得到加强,则可能是多细胞融合体。④若得到的是一种植物的性状,但是效果得到加强,则是同种细胞融合的结果。-27-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结3.植物体细胞杂交后的遗传物质分析(1)遗传特性:杂种植株中含有两种植物的遗传物质,故杂种植株具备两种植物的遗传特性。(2)染色体组①染色体组数=两种植物体细胞内染色体组数之和。②植物体细胞杂交形成的杂种植株,有几个染色体组就称为几倍体。-28-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结动物细胞培养与动物体细胞核移植技术1.动物细胞培养(1)动物细胞培养的过程-29-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结①细胞贴壁:悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上。②接触抑制:细胞数目不断增多,当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会出现停止分裂增殖的现象。教材深挖动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用有什么不同?提示:第一次是用胰蛋白酶处理剪碎的组织使之分散成单个细胞,第二次是用胰蛋白酶使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来,分散成单个细胞。-30-核心梳理提能探究考