&选修三2.1.1植物细胞工程的基本技术（共32张PPT）
文档属性
| 名称 | &选修三2.1.1植物细胞工程的基本技术（共32张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.7MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2021-06-07 21:50:08 | ||
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文档简介
专题2 细胞工程
这样的生物技术主要属于何种生物工程？
细胞工程
&1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆动物--克隆羊多莉诞生于英国。
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，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。
什么叫细胞工程？
细胞工程
应用的原理和方法
研究的水平
研究的目的
细胞生物学和分子生物学
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
概念
分类
植物细胞工程
动物细胞工程
2.1 植物细胞工程
§2.1.1 植物细胞工程的基本技术
植物组织培养
利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
愈伤组织
根、芽
植物体
脱分化
再分化
①离体
②无菌
③营养：有机物 无机盐 水分
④一定的外界条件
⑤植物激素：
细胞分裂素 生长素
遮光
一定的光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
排列疏松而无规则，
高度液泡化的呈无定
形状态的薄壁细胞
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
植物组织培养技术
1、为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完整植物体？
植物细胞具有全能性。
2、什么是细胞的全能性？
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，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点 。
探究：
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因选择性的表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官。
3、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和器官？
5、细胞表现全能性
的条件有哪些？
4、大小：
受精卵
生殖细胞
体细胞
＞
＞
2）
植物细胞＞动物细胞
1）
3）分化程度低的细胞＞分化程度 高的细胞
4）分裂能力强的细胞＞分裂能力弱的细胞
①离体
②无菌
③营养：有机物 无机盐 水分
④一定的外界条件
⑤植物激素：
细胞分裂素 生长素
1、有关全能性的表述中，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，因此全能性最高
Ｂ．生物体内的细胞由于分化，其全能性没有表达
Ｃ．卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高
Ｄ．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性
C
趁热打铁：
2.下列植物细胞全能性最高的是（ ）
A.形成层细胞 B.韧皮部细胞 C.木质部细胞 D.叶肉细胞
A
要把一块植物的组织通过培养得到一株完整植株, 应该如何操作呢?
请同学们阅读P34实验，完成P35讨论题。
(1)在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
防止杂菌污染，杂菌生长快，会和培养物争夺营养。而且杂菌生长过程中会产生有害的物质，会导致培养物迅速死亡。
讨论讨论
(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？
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。
(3)请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。
模型构建模型构建
植物材料
(离体、消毒)
脱分化
无菌接种、诱导
愈伤组织
再分化
诱导
试管苗
移栽到大田，培养成正常植株
植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，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。
一、植物组织培养技术
1、定义
离体的植物器官、组织或细胞
愈伤组织
胚状体或丛芽
植物体
外植体
脱分化
植物激素：
细胞分裂素、生长素
再分化
2、过程(重点）
植物组织培养条件：
含有全部营养成分的培养基、植物激素、无菌环境、一定的温度、空气、适宜的pH、适时光照等。
遮光
光照
理论基础：
植物细胞的全能性。
强调几个概念：
（1）愈伤组织：
离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种高度液泡化、无定形状态薄壁细胞，组成排列疏松无规则的组织。
（2）植物细胞的脱分化：
是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。
（3）脱分化的实质和结果分别是什么？
实质:恢复细胞的全能性过程
结果:形成愈伤组织
（4）植物细胞的再分化：
脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化成根或芽等器官的过程。
1.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
C
反馈练习
2.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要（ ）
A.具有完整细胞核的细胞 B.离体状态
C.导入外源基因 D.一定的营养物质和激素
C
3、若用“① ② ③ ④”表示植物组织培养的过程。请回答：
（1） ①表示 ，
能被培养成为④的根本原因是
（2） ②表示
脱分化
再分化
离体的植物器官、组织或细胞
植物细胞具有全能性
愈伤组织
理想图
因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。
科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，将融合的细胞培养成植株，来实现这一美妙的设想。
二、植物体细胞杂交技术
这幅番茄—马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？
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？
2．有没有一种温和的去壁方法呢？
3．为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？
4．如何将两个来源不同的原生质体进行融合？
5．如何将融合好的细胞（杂种细胞）培育成植株？
阅读教材P36-P37，请思考：
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
1、过程
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
二、植物体细胞杂交技术
细胞融合的基础：
细胞膜的流动性
去壁
去壁
纤维素酶果胶酶
原生质体
植物细胞
原生质体融合
离心、振动电刺激、
聚乙二醇
再生细胞壁
杂种细胞
去分化
愈伤组织
杂种植株
激素
筛选
等量
激素
再分化
植物体细胞杂交过程示意图
2、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。
3、意义
在克服不同种生物远缘杂交的障碍上，取得了巨大的突破，从而扩大了可用于杂交的亲本组合。
4.未能解决的问题：未能让杂种植物按照人们
的需要表现出亲代的优良性状。
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。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，所以杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯。
白菜
甘蓝
白菜－甘蓝
“白菜－甘蓝”同普通白菜相比，具有生长周期短、耐热性强和易于贮藏等优点。
比较
植物组织培养技术
植物体细胞杂交技术
所属范畴
原理
步骤
意义
联系
无性繁殖
植物细胞全能性
①脱分化
②再分化
保持优良性状
繁殖速度快、大规模生产
提高经济效益
杂交技术应用了组织培养
克服不同种生物之间远源杂交不亲和的障碍
①去除细胞壁
②融合形成杂种细胞
③组织培养
细胞膜流动性
植物细胞全能性
染色体变异、基因重组
1.科学家用植物细胞杂交方法，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株，如图，其中①～⑤表示过程，英文字母表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题：
自我评价
（1）实现过程②的技术是_______________，在此之前使用______________酶处理细胞以除去细胞壁。如果将已除去壁的植物细胞放入等渗溶液中，细胞是何形状？_____________。过程②如放在神舟七号飞船上更易进行，这是因为__________________。与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器是_________。
诱导原生质体融合
纤维素酶和果胶
球状
失去重力作用的影响
高尔基体
（2）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，依据的原理是________________，其中过程④相当于__________过程，⑤涉及的分裂方式为____________。若利用此技术生产治疗癌症的抗癌药物——紫杉醇，培养将进行到________（填字母编号）。
（3）若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内含n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞内含_____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几倍体植株？______________。
植物细胞的全能性
脱分化
有丝分裂
e
m+n
单倍体
（5）用传统的方法能否得到上述杂种植株？_______
理由：____________________________
这项研究对于培育作物新品种有何重大意义：___________________________________________________________________________
不能
不同种生物之间存在生殖隔离
克服了缘缘杂交不亲和的障碍，扩大了用于杂交的亲本的组合范围
（4）如果形成c细胞的a、b细胞都是番茄细胞，那么更简单的得到番茄植株f的处理方法是_______________________________________________。
用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的番茄种子或幼苗
课后作业
1.完成
教材《同步作业》《东方思维》2.1
2.针对性研究错题或重点复习教材必考部分，补缺补差
这样的生物技术主要属于何种生物工程？
细胞工程
&1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆动物--克隆羊多莉诞生于英国。
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，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。
什么叫细胞工程？
细胞工程
应用的原理和方法
研究的水平
研究的目的
细胞生物学和分子生物学
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
概念
分类
植物细胞工程
动物细胞工程
2.1 植物细胞工程
§2.1.1 植物细胞工程的基本技术
植物组织培养
利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
愈伤组织
根、芽
植物体
脱分化
再分化
①离体
②无菌
③营养：有机物 无机盐 水分
④一定的外界条件
⑤植物激素：
细胞分裂素 生长素
遮光
一定的光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
排列疏松而无规则，
高度液泡化的呈无定
形状态的薄壁细胞
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
植物组织培养技术
1、为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完整植物体？
植物细胞具有全能性。
2、什么是细胞的全能性？
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，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点 。
探究：
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因选择性的表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官。
3、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和器官？
5、细胞表现全能性
的条件有哪些？
4、大小：
受精卵
生殖细胞
体细胞
＞
＞
2）
植物细胞＞动物细胞
1）
3）分化程度低的细胞＞分化程度 高的细胞
4）分裂能力强的细胞＞分裂能力弱的细胞
①离体
②无菌
③营养：有机物 无机盐 水分
④一定的外界条件
⑤植物激素：
细胞分裂素 生长素
1、有关全能性的表述中，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，因此全能性最高
Ｂ．生物体内的细胞由于分化，其全能性没有表达
Ｃ．卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高
Ｄ．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性
C
趁热打铁：
2.下列植物细胞全能性最高的是（ ）
A.形成层细胞 B.韧皮部细胞 C.木质部细胞 D.叶肉细胞
A
要把一块植物的组织通过培养得到一株完整植株, 应该如何操作呢?
请同学们阅读P34实验，完成P35讨论题。
(1)在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
防止杂菌污染，杂菌生长快，会和培养物争夺营养。而且杂菌生长过程中会产生有害的物质，会导致培养物迅速死亡。
讨论讨论
(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？
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。
(3)请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。
模型构建模型构建
植物材料
(离体、消毒)
脱分化
无菌接种、诱导
愈伤组织
再分化
诱导
试管苗
移栽到大田，培养成正常植株
植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，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。
一、植物组织培养技术
1、定义
离体的植物器官、组织或细胞
愈伤组织
胚状体或丛芽
植物体
外植体
脱分化
植物激素：
细胞分裂素、生长素
再分化
2、过程(重点）
植物组织培养条件：
含有全部营养成分的培养基、植物激素、无菌环境、一定的温度、空气、适宜的pH、适时光照等。
遮光
光照
理论基础：
植物细胞的全能性。
强调几个概念：
（1）愈伤组织：
离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种高度液泡化、无定形状态薄壁细胞，组成排列疏松无规则的组织。
（2）植物细胞的脱分化：
是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。
（3）脱分化的实质和结果分别是什么？
实质:恢复细胞的全能性过程
结果:形成愈伤组织
（4）植物细胞的再分化：
脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化成根或芽等器官的过程。
1.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
C
反馈练习
2.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要（ ）
A.具有完整细胞核的细胞 B.离体状态
C.导入外源基因 D.一定的营养物质和激素
C
3、若用“① ② ③ ④”表示植物组织培养的过程。请回答：
（1） ①表示 ，
能被培养成为④的根本原因是
（2） ②表示
脱分化
再分化
离体的植物器官、组织或细胞
植物细胞具有全能性
愈伤组织
理想图
因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。
科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，将融合的细胞培养成植株，来实现这一美妙的设想。
二、植物体细胞杂交技术
这幅番茄—马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？
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？
2．有没有一种温和的去壁方法呢？
3．为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？
4．如何将两个来源不同的原生质体进行融合？
5．如何将融合好的细胞（杂种细胞）培育成植株？
阅读教材P36-P37，请思考：
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
1、过程
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
二、植物体细胞杂交技术
细胞融合的基础：
细胞膜的流动性
去壁
去壁
纤维素酶果胶酶
原生质体
植物细胞
原生质体融合
离心、振动电刺激、
聚乙二醇
再生细胞壁
杂种细胞
去分化
愈伤组织
杂种植株
激素
筛选
等量
激素
再分化
植物体细胞杂交过程示意图
2、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。
3、意义
在克服不同种生物远缘杂交的障碍上，取得了巨大的突破，从而扩大了可用于杂交的亲本组合。
4.未能解决的问题：未能让杂种植物按照人们
的需要表现出亲代的优良性状。
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。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，所以杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯。
白菜
甘蓝
白菜－甘蓝
“白菜－甘蓝”同普通白菜相比，具有生长周期短、耐热性强和易于贮藏等优点。
比较
植物组织培养技术
植物体细胞杂交技术
所属范畴
原理
步骤
意义
联系
无性繁殖
植物细胞全能性
①脱分化
②再分化
保持优良性状
繁殖速度快、大规模生产
提高经济效益
杂交技术应用了组织培养
克服不同种生物之间远源杂交不亲和的障碍
①去除细胞壁
②融合形成杂种细胞
③组织培养
细胞膜流动性
植物细胞全能性
染色体变异、基因重组
1.科学家用植物细胞杂交方法，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株，如图，其中①～⑤表示过程，英文字母表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题：
自我评价
（1）实现过程②的技术是_______________，在此之前使用______________酶处理细胞以除去细胞壁。如果将已除去壁的植物细胞放入等渗溶液中，细胞是何形状？_____________。过程②如放在神舟七号飞船上更易进行，这是因为__________________。与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器是_________。
诱导原生质体融合
纤维素酶和果胶
球状
失去重力作用的影响
高尔基体
（2）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，依据的原理是________________，其中过程④相当于__________过程，⑤涉及的分裂方式为____________。若利用此技术生产治疗癌症的抗癌药物——紫杉醇，培养将进行到________（填字母编号）。
（3）若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内含n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞内含_____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几倍体植株？______________。
植物细胞的全能性
脱分化
有丝分裂
e
m+n
单倍体
（5）用传统的方法能否得到上述杂种植株？_______
理由：____________________________
这项研究对于培育作物新品种有何重大意义：___________________________________________________________________________
不能
不同种生物之间存在生殖隔离
克服了缘缘杂交不亲和的障碍，扩大了用于杂交的亲本的组合范围
（4）如果形成c细胞的a、b细胞都是番茄细胞，那么更简单的得到番茄植株f的处理方法是_______________________________________________。
用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的番茄种子或幼苗
课后作业
1.完成
教材《同步作业》《东方思维》2.1
2.针对性研究错题或重点复习教材必考部分，补缺补差