人教版选修3专题2课题1植物细胞工程（共36张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版选修3专题2课题1植物细胞工程（共36张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 6.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2014-09-11 13:57:37 | ||
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文档简介
课件36张PPT。专题二 细胞工程学习目标1.明确细胞工程的概念
2.细胞工程的分类、植物细胞工程的主要内容
3.植物组织培养技术的基本操作、原理、条件
4.植物体细胞杂交技术的基本操作、原理细胞工程的概念 指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，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。 细胞工程理论基础细胞的全能性主要技术植物组织培养植物体细胞杂交动物细胞培养动物细胞融合单克隆抗体技术胚胎移植核移植植物细胞工程技术动物细胞工程技术异种植物细胞杂种细胞转基因植物异种动物细胞动物细胞群重组细胞体细胞细胞核早期胚胎受精卵去核卵细胞克隆动物试管婴儿动物细胞融合植物体细胞杂交植物组织培养动物细胞培养核移植胚胎移植体外受精前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术,
后者是分子水平上的生物技术。克隆多莉羊技术是 水平上的技术，
培育抗虫棉是 水平上的技术。
蛋白质工程是 水平上的技术。细胞工程与基因工程相比：细胞分子思考:分子所采用技术的理论基础 植物细胞工程通常采用的技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交植物细胞的全能性已分化的细胞仍具有发育成完整生物个体的潜能。 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。 1、定义： 2、基础：3、体内细胞未表现全能性的原因：基因选择性表达的结果 一、植物细胞工程的理论基础---细胞全能性4、全能性表达的条件（植物组织培养的条件）：
离体：离体细胞、组织或器官
适宜的外界环境条件：例如无菌、适宜的温度、湿度、光照等
培养基（一定的营养物质，激素等） 5、全能性的高低：有关细胞全能性的叙述，不正确的是（ ）
A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，
因此其全能性最高
B.生物体内细胞由于进行分化，全能性不能表达
C. 卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高
D.在一定条件下，植物细胞离体培养能表现出全能性C二、植物组织培养2、理论基础：植物细胞的全能性1、植物组织培养的概念 在无菌和人工控制的条件下,将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工控制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。[（无性生殖或有性生殖（花药离体培养）]下列属于植物组织培养的是（ ）
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A3.植物组织培养的过程胡萝卜外植体单个细胞愈伤组织脱分化胚状体再分化试管植物条件：
⑴离体
⑵一定的营养物质和激素（生长素、细胞分裂素） ⑶适宜的条件（无菌、适宜的温度、pH、光照等）
离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体外植体A、脱分化B、再分化植物组织培养过程1、A过程进行有丝分裂2、B过程进行有丝分裂同时也进行分化3、A不需光照，而B需光照，叶绿素的合成需光照植物激素调节：
（1）、在生长素存在的情况下，细胞分裂素的
作用呈现加强的趋势；
（2）、使用顺序影响实验结果：
（3）、激素用量的比例影响实验结果：
生长素用量比细胞分裂素用量，比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化，抑制根的形成；比值适中时，促进愈伤组织的生长。人工种子结构：
人工种皮+人工胚乳+胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）
优点：
1、可使自然条件下不结实或结实率低的植物得以繁殖；
2、不受气候、季节、地域的限制，一年四季都可以生产
3、能保持母本的优良性状
4、能快速高效繁殖
5、可人为控制植物的生长发育与抗逆性
试管苗大规模培养在植物组织培养的过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？
植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对培养条件的要求较高。
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。造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不规范等，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，实验前功尽弃。所以在组织培养实验中用到的植物材料和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定要规范，避免带入杂菌。 ×二、植物体细胞杂交1 概念：不同种植物的体细胞融合成一个杂种细胞，杂种细胞发育成新的植物体的方法2 理论基础：细胞膜的流动性和植物细胞的全能性3 过程：植物细胞A植物细胞B植物细胞A植物细胞B去壁(酶解法:纤维素酶和果胶酶)去壁原生质体：植物细胞去掉细胞壁的部分原生质体A原生质体B原生质体B诱导融合原生质体A诱导融合：物理法（离心、振动、电激）化学法（PEG,聚乙二醇）融合的原生质体融合的原生质体物化法再生壁杂种细胞脱分化愈伤组织脱分化再生壁再分化杂种植株再分化（无性生殖）植物体细胞杂交过程示意图4 意义：⑴克服了远源杂交不亲和性的障碍⑵扩展了用于杂交 的亲本范围5 未解决的问题：还不能让杂种植物按照人们的要求表现出亲代性状杂种植株融合的原生质体AB再生出细胞壁脱分化愈伤组织再分化植物细胞的融合植物组织培养植物细胞A原生质体B原生质体A杂种细胞AB去 壁去 壁人
工
诱
导方法？促进融合的方法？融合完成的
标志植物细胞B回顾、植物体细胞杂交基本过程酶解法（纤维素酶、果胶酶等）物理法：离心、振动、电刺激等
化学法：聚乙二醇（PEG） 植物A细胞植物B细胞去壁原生质体A原生质体B原生质体融合融合体杂种细胞愈伤组织杂种植株植物体细胞杂交过程示意图再生壁（标志）脱分化再分化体细胞融合植物组织培养1、为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。 思考与探究1、在下列选项中，不需要采用植物组织培养技术的是( )
A．利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株
B．利用花药离体培养得到单倍体植株
C．利用基因工程培养抗棉铃虫的棉花植株
D．利用细胞工程培养“番茄—马铃薯”杂种植株
A常见育种方式比较问题自然界中有一种含有叶绿体的原生动物──眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。 异想天开1、细胞全能性的概念、全能性大小的比较
2、植物组织培养的概念、原理、过程。
3、植物组织培养实验所需的条件：离体、无菌、培养基、 环境条件。
4、植物体细胞杂交的概念、原理、过程。本节课内容小结【解析】 只有将离体植物细胞或组织培养成具有生根发芽能力的胚状结构，再包上人造种皮，才能得到人工种子，而②是未分化的愈伤组织，不具有生根发芽能力，只有在分化培养基上培养后，才能用于制造人工种子。
【答案】 D2．(2011·苏北四市调研)下图为白菜与甘蓝体细胞杂交育成白菜—甘蓝杂种植株的示意图。请据此回答：
(1)图中①过程用到的酶是________，作用的结果是获得________。
(2)在②过程中，常用的化学诱导剂是________，若在容器中放置若干a、b，诱导完成且假设所有细胞发生了融合(只考虑细胞两两融合)，然后经③过程，形成的d细胞的类型有________种，从中选出________进行培养。
(3)图中④过程是________，④⑤过程合称________技术。【答案】 (1)纤维素酶和果胶酶 (具有活力)原生质体 (2)聚乙二醇(PEG) 3 杂种细胞 (3)脱分化 植物组织培养 (2011·泰州模拟)我国植物学家将名贵兰花的茎尖细胞放在培养基中进行培养，最终发育成完整的新植株。下图是细胞培养形成兰花植株示意图，请据图分析回答：(1)过程③和④分别表示__________和__________。
(2)在培养过程中，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素及氨基酸外，还需要在培养基中加入________________。同时，在培养过程中，除必需的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程必须保证________。
(3)从育种的角度看，植物组织培养与有性生殖相比，优势主要有(列举2条)：____________________________。
(4)植物组织培养的过程中，可以对__________进行化学或物理的诱变处理，促使其发生突变，再通过诱导分化形成植株，从中选育出优良品种。
(5)若将兰花的茎尖细胞换成兰花的花粉粒经组织培养形成植株，这种育种方法称为____________，其优点是________________。【答案】 (1)脱分化 再分化
(2)植物激素(或植物激素类似物) 无菌
(3)能保持亲本的优良性状；培养周期短，繁殖效率高；能培育无病毒植株 (4)愈伤组织
(5)单倍体育种 缩短育种年限【答案】 (1)脱分化 再分化
(2)植物激素(或植物激素类似物) 无菌
(3)能保持亲本的优良性状；培养周期短，繁殖效率高；能培育无病毒植株 (4)愈伤组织
(5)单倍体育种 缩短育种年限，培育的品种一定是纯种
(1)微型繁殖，实际上是一种无性繁殖，能保持亲本的一切优良性状，这项技术只运用了植物组织培养，因此该过程只涉及有丝分裂，不涉及减数分裂。
(2)微型繁殖具有选材少，培养周期短，繁殖率高，便于自动化管理等优点，有利于进行工厂化培养。
(3)作物脱毒，人工种子中的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽的获得采用的技术还是微型繁殖。 (2011·扬州模拟)如图为植物体细胞杂交流程图，请回答下列问题：(1)制备原生质体时，常用的酶是____________________。
(2)诱导原生质体融合常用的化学诱导剂是____________。
(3)杂种细胞再生出细胞壁，此过程与细胞内________(细胞器)有密切关系。在对杂种细胞进行植物组织培养时，通常还需要加入的两种植物激素是________________。通过该技术得到的杂种植株在形态上表现为________，其根本原因是__________________。
(4)通常情况下，马铃薯和番茄杂交是不成功的，原因是____________。该项研究解决了育种过程____________的问题。
(5)通过细胞工程获得的杂种植株是否可育，为什么？
________________________________________________。
6)若马铃薯是四倍体，番茄是二倍体，则杂种植株是____________倍体。【答案(1)纤维素酶、果胶酶(2)PEG(聚乙二醇)
(3)高尔基体 细胞分裂素和生长素 同时具有两个亲本的特性 具有双亲细胞的全部遗传物质
(4)存在生殖隔离 远缘杂交不亲和
(5)可育，因为马铃薯和番茄这两种植物各自都是可育的，杂种植株也可正常进行减数分裂，产生配子并能受精形成种子 (6)六
2.细胞工程的分类、植物细胞工程的主要内容
3.植物组织培养技术的基本操作、原理、条件
4.植物体细胞杂交技术的基本操作、原理细胞工程的概念 指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，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。 细胞工程理论基础细胞的全能性主要技术植物组织培养植物体细胞杂交动物细胞培养动物细胞融合单克隆抗体技术胚胎移植核移植植物细胞工程技术动物细胞工程技术异种植物细胞杂种细胞转基因植物异种动物细胞动物细胞群重组细胞体细胞细胞核早期胚胎受精卵去核卵细胞克隆动物试管婴儿动物细胞融合植物体细胞杂交植物组织培养动物细胞培养核移植胚胎移植体外受精前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术,
后者是分子水平上的生物技术。克隆多莉羊技术是 水平上的技术，
培育抗虫棉是 水平上的技术。
蛋白质工程是 水平上的技术。细胞工程与基因工程相比：细胞分子思考:分子所采用技术的理论基础 植物细胞工程通常采用的技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交植物细胞的全能性已分化的细胞仍具有发育成完整生物个体的潜能。 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。 1、定义： 2、基础：3、体内细胞未表现全能性的原因：基因选择性表达的结果 一、植物细胞工程的理论基础---细胞全能性4、全能性表达的条件（植物组织培养的条件）：
离体：离体细胞、组织或器官
适宜的外界环境条件：例如无菌、适宜的温度、湿度、光照等
培养基（一定的营养物质，激素等） 5、全能性的高低：有关细胞全能性的叙述，不正确的是（ ）
A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，
因此其全能性最高
B.生物体内细胞由于进行分化，全能性不能表达
C. 卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高
D.在一定条件下，植物细胞离体培养能表现出全能性C二、植物组织培养2、理论基础：植物细胞的全能性1、植物组织培养的概念 在无菌和人工控制的条件下,将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工控制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。[（无性生殖或有性生殖（花药离体培养）]下列属于植物组织培养的是（ ）
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A3.植物组织培养的过程胡萝卜外植体单个细胞愈伤组织脱分化胚状体再分化试管植物条件：
⑴离体
⑵一定的营养物质和激素（生长素、细胞分裂素） ⑶适宜的条件（无菌、适宜的温度、pH、光照等）
离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体外植体A、脱分化B、再分化植物组织培养过程1、A过程进行有丝分裂2、B过程进行有丝分裂同时也进行分化3、A不需光照，而B需光照，叶绿素的合成需光照植物激素调节：
（1）、在生长素存在的情况下，细胞分裂素的
作用呈现加强的趋势；
（2）、使用顺序影响实验结果：
（3）、激素用量的比例影响实验结果：
生长素用量比细胞分裂素用量，比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化，抑制根的形成；比值适中时，促进愈伤组织的生长。人工种子结构：
人工种皮+人工胚乳+胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）
优点：
1、可使自然条件下不结实或结实率低的植物得以繁殖；
2、不受气候、季节、地域的限制，一年四季都可以生产
3、能保持母本的优良性状
4、能快速高效繁殖
5、可人为控制植物的生长发育与抗逆性
试管苗大规模培养在植物组织培养的过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？
植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对培养条件的要求较高。
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。造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不规范等，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，实验前功尽弃。所以在组织培养实验中用到的植物材料和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定要规范，避免带入杂菌。 ×二、植物体细胞杂交1 概念：不同种植物的体细胞融合成一个杂种细胞，杂种细胞发育成新的植物体的方法2 理论基础：细胞膜的流动性和植物细胞的全能性3 过程：植物细胞A植物细胞B植物细胞A植物细胞B去壁(酶解法:纤维素酶和果胶酶)去壁原生质体：植物细胞去掉细胞壁的部分原生质体A原生质体B原生质体B诱导融合原生质体A诱导融合：物理法（离心、振动、电激）化学法（PEG,聚乙二醇）融合的原生质体融合的原生质体物化法再生壁杂种细胞脱分化愈伤组织脱分化再生壁再分化杂种植株再分化（无性生殖）植物体细胞杂交过程示意图4 意义：⑴克服了远源杂交不亲和性的障碍⑵扩展了用于杂交 的亲本范围5 未解决的问题：还不能让杂种植物按照人们的要求表现出亲代性状杂种植株融合的原生质体AB再生出细胞壁脱分化愈伤组织再分化植物细胞的融合植物组织培养植物细胞A原生质体B原生质体A杂种细胞AB去 壁去 壁人
工
诱
导方法？促进融合的方法？融合完成的
标志植物细胞B回顾、植物体细胞杂交基本过程酶解法（纤维素酶、果胶酶等）物理法：离心、振动、电刺激等
化学法：聚乙二醇（PEG） 植物A细胞植物B细胞去壁原生质体A原生质体B原生质体融合融合体杂种细胞愈伤组织杂种植株植物体细胞杂交过程示意图再生壁（标志）脱分化再分化体细胞融合植物组织培养1、为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。 思考与探究1、在下列选项中，不需要采用植物组织培养技术的是( )
A．利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株
B．利用花药离体培养得到单倍体植株
C．利用基因工程培养抗棉铃虫的棉花植株
D．利用细胞工程培养“番茄—马铃薯”杂种植株
A常见育种方式比较问题自然界中有一种含有叶绿体的原生动物──眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。 异想天开1、细胞全能性的概念、全能性大小的比较
2、植物组织培养的概念、原理、过程。
3、植物组织培养实验所需的条件：离体、无菌、培养基、 环境条件。
4、植物体细胞杂交的概念、原理、过程。本节课内容小结【解析】 只有将离体植物细胞或组织培养成具有生根发芽能力的胚状结构，再包上人造种皮，才能得到人工种子，而②是未分化的愈伤组织，不具有生根发芽能力，只有在分化培养基上培养后，才能用于制造人工种子。
【答案】 D2．(2011·苏北四市调研)下图为白菜与甘蓝体细胞杂交育成白菜—甘蓝杂种植株的示意图。请据此回答：
(1)图中①过程用到的酶是________，作用的结果是获得________。
(2)在②过程中，常用的化学诱导剂是________，若在容器中放置若干a、b，诱导完成且假设所有细胞发生了融合(只考虑细胞两两融合)，然后经③过程，形成的d细胞的类型有________种，从中选出________进行培养。
(3)图中④过程是________，④⑤过程合称________技术。【答案】 (1)纤维素酶和果胶酶 (具有活力)原生质体 (2)聚乙二醇(PEG) 3 杂种细胞 (3)脱分化 植物组织培养 (2011·泰州模拟)我国植物学家将名贵兰花的茎尖细胞放在培养基中进行培养，最终发育成完整的新植株。下图是细胞培养形成兰花植株示意图，请据图分析回答：(1)过程③和④分别表示__________和__________。
(2)在培养过程中，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素及氨基酸外，还需要在培养基中加入________________。同时，在培养过程中，除必需的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程必须保证________。
(3)从育种的角度看，植物组织培养与有性生殖相比，优势主要有(列举2条)：____________________________。
(4)植物组织培养的过程中，可以对__________进行化学或物理的诱变处理，促使其发生突变，再通过诱导分化形成植株，从中选育出优良品种。
(5)若将兰花的茎尖细胞换成兰花的花粉粒经组织培养形成植株，这种育种方法称为____________，其优点是________________。【答案】 (1)脱分化 再分化
(2)植物激素(或植物激素类似物) 无菌
(3)能保持亲本的优良性状；培养周期短，繁殖效率高；能培育无病毒植株 (4)愈伤组织
(5)单倍体育种 缩短育种年限【答案】 (1)脱分化 再分化
(2)植物激素(或植物激素类似物) 无菌
(3)能保持亲本的优良性状；培养周期短，繁殖效率高；能培育无病毒植株 (4)愈伤组织
(5)单倍体育种 缩短育种年限，培育的品种一定是纯种
(1)微型繁殖，实际上是一种无性繁殖，能保持亲本的一切优良性状，这项技术只运用了植物组织培养，因此该过程只涉及有丝分裂，不涉及减数分裂。
(2)微型繁殖具有选材少，培养周期短，繁殖率高，便于自动化管理等优点，有利于进行工厂化培养。
(3)作物脱毒，人工种子中的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽的获得采用的技术还是微型繁殖。 (2011·扬州模拟)如图为植物体细胞杂交流程图，请回答下列问题：(1)制备原生质体时，常用的酶是____________________。
(2)诱导原生质体融合常用的化学诱导剂是____________。
(3)杂种细胞再生出细胞壁，此过程与细胞内________(细胞器)有密切关系。在对杂种细胞进行植物组织培养时，通常还需要加入的两种植物激素是________________。通过该技术得到的杂种植株在形态上表现为________，其根本原因是__________________。
(4)通常情况下，马铃薯和番茄杂交是不成功的，原因是____________。该项研究解决了育种过程____________的问题。
(5)通过细胞工程获得的杂种植株是否可育，为什么？
________________________________________________。
6)若马铃薯是四倍体，番茄是二倍体，则杂种植株是____________倍体。【答案(1)纤维素酶、果胶酶(2)PEG(聚乙二醇)
(3)高尔基体 细胞分裂素和生长素 同时具有两个亲本的特性 具有双亲细胞的全部遗传物质
(4)存在生殖隔离 远缘杂交不亲和
(5)可育，因为马铃薯和番茄这两种植物各自都是可育的，杂种植株也可正常进行减数分裂，产生配子并能受精形成种子 (6)六