《植物細胞工程的基本技術(shù)》教案

專題2細胞工程2.1．1《植物細胞工程的基本技術(shù)》教案一、教材分析《植物細胞工程的基本技術(shù)》是人教版高中生物選修三《現(xiàn)代生物科技專題》專題2第一節(jié)《植物細胞工程》第1節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，主要學(xué)習(xí)細胞的全能性、植物組織培養(yǎng)技術(shù)、植物體細胞雜交技術(shù)等三方面內(nèi)容，其中，植物細胞的全能性是植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)，而植物體細胞雜交技術(shù)又是在植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。二、教學(xué)目標1、知識與技能：（1）、簡述植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交技術(shù)。（2）、嘗試進行植物組織培養(yǎng)。2、．過程與方法：嘗試植物組織培養(yǎng)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰σ约坝掠趯嵺`的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。3、情感、態(tài)度和價值觀：體驗植物組織培養(yǎng)技術(shù)，通過聯(lián)系知識與生產(chǎn)實踐的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生對生物學(xué)科的興趣與熱愛生物學(xué)的情感。三、教學(xué)重點難點1、教學(xué)重點：（1）、植物組織培養(yǎng)的原理和過程。（2）、植物體細胞雜交的原理。2、教學(xué)重點：植物組織培養(yǎng)的實驗四、教學(xué)方法：1、學(xué)案導(dǎo)學(xué)法2、講授為主結(jié)合討論的方法五、課時安排：1課時六、教學(xué)過程(一)1、課前預(yù)習(xí)：（1）、請分別理出細胞全能性和植物組織培養(yǎng)的知識結(jié)構(gòu)和層次。（2）、對高一必修課中與上述兩知識點有關(guān)的內(nèi)容進行全面地復(fù)習(xí)。（3）、找出新舊知識之間的聯(lián)系與區(qū)別。2、預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑檢查落實了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對性。（二）情景導(dǎo)入、展示目標。顯示三幅圖，教師按圖講解，以引入新課。教師引導(dǎo)學(xué)生觀看專題的首頁的三幅圖，題圖的愚意是表明細胞工程是在細胞水平的操作，它包含植物細胞工程和動物細胞工程等方面。在本章引言中通過列舉細胞工程的應(yīng)用，把學(xué)生帶進細胞工程的科技領(lǐng)域。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)細胞工程的概念及基本技術(shù)。（三）合作探究、精講點撥。【問題探究】1、什么是細胞工程？分類？2、什么是植物組織培養(yǎng)？其原理是什么？3、為什么在生物正常發(fā)育過程中，每個細胞不會表現(xiàn)出全能性？4、什么是脫分化？什么是再分化？提出問題，引出細胞的全能性的復(fù)習(xí)簡述植物組織培養(yǎng)的大體過程5、簡述植物組織培養(yǎng)的大體過程？6、在植物組織培養(yǎng)的整個過程中，為什么要強調(diào)無菌操作？7、植物組織培養(yǎng)的全過程說明了植物細胞的什么特點？8、什么是植物體細胞雜交技術(shù)？9、用傳統(tǒng)的雜交育種方法為什么不易得到兩種親緣關(guān)系較遠的雜種植株？10、如何去除植物細胞的細胞壁？[精講點撥]要點1細胞工程(1)概念：細胞工程是指應(yīng)用細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過細胞水平或細胞器水平上的操作，按照人的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。(2)分類：根據(jù)操作對象的不同，細胞工程分為植物細胞工程和動物細胞工程。(3)植物細胞工程的基本技術(shù)有植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交。要點2植物組織培養(yǎng)（1）過程首先要通過細胞的脫分化過程，培養(yǎng)出愈傷組織，然后再從愈傷組織分化形成小植株。這里所說的細胞脫分化就是讓已經(jīng)分化的細胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細胞的過程。在植物中，一些分化的細胞，經(jīng)過激素的誘導(dǎo)，可以脫分化為具有分生能力的薄壁細胞，進而形成植物的愈傷組織。愈傷組織在一定的培養(yǎng)條件下，又可以再分化出幼根和芽，形成完整的小植株。（2）圖示過程（3）原理具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能，也就是說，每個生物細胞都具有全能性的特點。在理論上，生物的任何一個細胞都具有發(fā)育成完整植株的潛力。（4）概念植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽。最終形成完整的植株。（5）生物體上的體細胞不表達全能性的原因在生物的生長發(fā)育過程中，細胞并不會表現(xiàn)出全能性，而是分化成各種組織和器官。這是因為在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會有選擇性地表達出各種蛋白質(zhì)，從而構(gòu)成生物體的不同組織和器官。（6）胡蘿卜組織培養(yǎng)的實驗方法步驟①將胡蘿卜根用自來水充分洗凈，削去外皮，并切成段(約10cm)。用酒精棉球擦手消毒。②在超凈工作臺(或接種箱)上將胡蘿卜段用酒精溶液消毒30s后，立即用無菌水清洗2～3次，再用次氯酸鈉溶液處理30min后，立即用無菌水清洗2～3次。③用無菌的濾紙吸去胡蘿卜段表面的水分。然后，在消毒瓷磚上，用無菌的解剖刀將胡蘿卜段切成1cm厚的橫切片，再選取有形成層的部位，切取lcm3左右的小塊。④將胡蘿卜組織塊接種到培養(yǎng)基上，用錫箔紙封蓋瓶口，并用橡皮筋扎緊。然后，在培養(yǎng)瓶上貼上標簽，寫明材料名稱、接種日期和小組號。⑤將接種后的胡蘿卜組織塊，放在23～26℃⑥培養(yǎng)一段時間后，將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到分化培養(yǎng)基上，培養(yǎng)一段時間后，胡蘿卜的愈傷組織就可以誘導(dǎo)出試管苗。然后將試管苗移栽到大田，培養(yǎng)成正常植株。要點3植物體細胞雜交（1）步驟先利用纖維素酶和果膠酶去除這層細胞壁，獲得具有活力的原生質(zhì)體。接著進行原生質(zhì)體間的融合，并培養(yǎng)融合的原生質(zhì)體獲得再生出細胞壁的雜種細胞。再將雜種細胞進行植物組織培養(yǎng)獲得雜種植株。（2）概念植物體細胞雜交就是將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞。并把雜種細胞培育成新的植物體的技術(shù)。（3）誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法分為兩類：物理法和化學(xué)法。物理法包括離心、振動、電激等；化學(xué)法一般是用聚乙二醇作為誘導(dǎo)劑來誘導(dǎo)細胞融合。（4）圖示過程（5）育種上的優(yōu)點由于不同種植物存在生殖隔離，普通雜交方法無法獲得雜種植株。植株體細胞雜交技術(shù)克服了遠緣雜交不親和的障礙，獲得雜種植株。（6）植株體細胞雜交技術(shù)尚未解決的問題雜種植株并未按照人們的期望表現(xiàn)性狀，還有待于進一步研究。（7）雜種植株——白菜甘藍的優(yōu)點同普通白菜相比，具有生長期短、耐熱性強和易于貯藏等優(yōu)點。（四）反思總結(jié)，當(dāng)堂檢測。【知識網(wǎng)絡(luò)體系】概念原理：生物學(xué)原理和分子生物學(xué)原理概念原理：生物學(xué)原理和分子生物學(xué)原理水平：細胞整體水平或細胞器水平目的：改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)，獲得細胞產(chǎn)品細胞的全能性：概念、原因、大小過程：外植體→愈傷組織→胚狀體→植物體脫分化：形成愈傷組織再分化：植物細胞選擇性表達，形成胚狀體特點：子代與親代性狀高度遺傳植物細胞工程去細胞壁：纖維素酶、果膠酶誘導(dǎo)劑：PEG融合完成的標志：新細胞壁的形成過程：原生質(zhì)體融合+組織培養(yǎng)植物體細胞雜交植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)教師組織學(xué)生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進行當(dāng)堂檢測。設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)并對所學(xué)內(nèi)容進行簡單的反饋糾正。（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)。我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了植物細胞工程的基本技術(shù)，那么，植物細胞工程有哪些應(yīng)用呢？在下一節(jié)課我們一起來學(xué)習(xí)植物細胞工程有應(yīng)用。這節(jié)課后大家可以先預(yù)習(xí)這一部分，著重分析三個方面的應(yīng)用。并完成本節(jié)的課后練習(xí)及課后延伸拓展作業(yè)。設(shè)計意圖：布置下節(jié)課的預(yù)習(xí)作業(yè)，并對本節(jié)課鞏固提高。教師課后及時批閱本節(jié)的延伸拓展訓(xùn)練。七、板書設(shè)計（一）、細胞工程：1、概念、2、原理3、分類（二）、植物細胞工程1、植物組織培養(yǎng)：實驗過程：脫分化再分化移栽離體的植物組織、器官、細胞——→愈傷組織——→胚狀體—→試管苗—→植株（消毒）（誘導(dǎo)培養(yǎng)基）（分化培養(yǎng)基）（大田）2、

植物體細胞雜交：（1）概念、（2）過程：（3）原理（4）意義八、教學(xué)反思本課的設(shè)計采用了課前下發(fā)預(yù)習(xí)學(xué)案，學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，找出自己迷惑的地方。課堂上師生主要解決重點、難點、疑點、考點、探究點以及學(xué)生學(xué)習(xí)過程中易忘、易混點等，最后進行當(dāng)堂檢測，課后進行延伸拓展，以達到提高課堂效率的目的。一、選擇題1．植物組織培養(yǎng)是指（） A．離體的植物器官或細胞培育成愈傷組織

B．愈傷組織培育成植株

C．離體的植物器官、組織或細胞培養(yǎng)成完整植物體

D．愈傷組織形成高度液泡化組織2．植物體細胞雜交要先去除細胞壁的原因是（） A.植物體細胞的結(jié)構(gòu)組成中不包括細胞壁

B.細胞壁使原生質(zhì)體失去活力

C.細胞壁阻礙了原生質(zhì)體的融合

D.細胞壁不是原生質(zhì)的組成部分3．植物體細胞雜交的結(jié)果是（）

A.產(chǎn)生雜種植株B．產(chǎn)生雜種細胞

C．原生質(zhì)體融合D．形成愈傷組織4．科學(xué)家把天竺葵的原生質(zhì)體和香茅草的原生質(zhì)體進行誘導(dǎo)融合，培育出的驅(qū)蚊草含有香茅醛，能散發(fā)出一種特殊的達到驅(qū)蚊且對人體無害的效果。下列關(guān)于驅(qū)蚊草培育的敘述中，錯誤的是（） A．驅(qū)蚊草的培育屬于細胞工程育種，其優(yōu)點是能克服遠源雜交不親和的障礙 B．驅(qū)蚊草培育過程要用到纖維素酶、果膠酶、PEG等試劑或離心、振動、電刺激等方法 C．驅(qū)蚊草培育過程是植物體細胞雜交，不同于植物組織培養(yǎng)，無愈傷組織和試管苗形成 D．驅(qū)蚊草不能通過天竺葵和香茅草雜交而獲得是因為不同物種間存在生殖隔離5．（2005，上海）將胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)成幼苗時，下列條件中不需要的是（） A、具有完整細胞核的細胞 B、一定的營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素 C、離體狀態(tài) D、導(dǎo)入指定基因6．植物體細胞雜交的目的中錯誤的是（）A.把兩個植物體的優(yōu)良性狀集中在雜種植株上 B.獲得雜種植株C.克服遠源雜交不親和的障礙 D.實現(xiàn)原生質(zhì)體的融合

7．植物組織培養(yǎng)的用途中不正確的是（）A.快速繁殖B.生產(chǎn)新品種C．生產(chǎn)生物堿D．生產(chǎn)白細胞介素－2

8．A種植物的細胞和B種植物細胞的結(jié)構(gòu)如右圖所示（僅顯示細胞核），將A、B兩種植物細胞去掉細胞壁后，誘導(dǎo)二者的原生質(zhì)體融合，形成單核的雜種細胞，若經(jīng)過組織培養(yǎng)后得到了雜種植株，則該雜種植株是（） A．二倍體；基因型是DdYyRr B．三倍體；基因型是DdYyRr C．四倍體；基因型是DdYyRr D．四倍體；基因型是DDddYYyyRRrr9．以下關(guān)于原生質(zhì)的敘述，正確的是（）

A、原生質(zhì)泛指細胞內(nèi)的基質(zhì)B、原生質(zhì)就是細胞質(zhì)

C、一個動物細胞就是一團原生質(zhì)D、細胞膜、細胞核和細胞壁是原生質(zhì)10．不能人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法是（）A.振動B.電刺激C.PEG試劑D．重壓

11．植物細胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是（）A.給予適宜的營養(yǎng)和外界條件B.導(dǎo)入其他植物細胞的基因C.脫離母體后，給予適宜的營養(yǎng)和外界條件D.將成熟篩管的細胞核移植到去核的卵細胞內(nèi)

12．細胞具有全能性的原因是（）A.生物體細胞具有使后代細胞形成完整個體的潛能B.生物體的每一個細胞都具有全能性C.生物體的每一個細胞都含有個體發(fā)育的全部基因D.生物體的每一個細胞都是由受精卵發(fā)育來的

13．植物組織培養(yǎng)過程中的脫分化是指（）A.植物體的分生組織通過細胞分裂產(chǎn)生新細胞B．未成熟的種子經(jīng)過處理培育出幼苗的過程C．植物的器官、組織或細胞，通過離體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織的過程D.取植物的枝芽培育成一株新植物的過程

14.下列植物細胞全能性最高的是（）A.形成層細胞B.韌皮部細胞C.木質(zhì)部細胞D.葉肉細胞

15．植物組織培養(yǎng)過程的順序是（）①離體的植物器官、組織或細胞②根、芽③愈傷組織④脫分化⑤再分化⑥植物體A．①④③⑤②⑥B．①④③②⑤⑥C．①⑤④③②⑥D(zhuǎn)．⑥①④③⑤②16．（2005，上海）將胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)成幼苗時，下列條件中不需要的是（）A．具有完整細胞核的細胞 B．一定的營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素C．離體狀態(tài) D．導(dǎo)入指定基因17．下列有關(guān)細胞工程的敘述不正確的是（）A.在細胞整體水平上定向改變遺傳物質(zhì)B．在細胞器水平上定向改變遺傳物質(zhì)C．在細胞器水平上定向改變細胞核的遺傳物質(zhì)D．在細胞整體水平上獲得細胞產(chǎn)品18．下列細胞全能性最高的是（）A．植物的卵細胞B．植物的精子細胞C．被子植物的受精卵D．被子植物的的葉肉細胞19．植物體細胞融合完成的標志是（）A、產(chǎn)生新的細胞壁 B、細胞膜發(fā)生融合C、細胞膜發(fā)生融合 D、細胞膜發(fā)生融合

20.植物體細胞雜交的目的是（）A.用酶解法去掉細胞壁分離出有活力的原生質(zhì)體B.以人工誘導(dǎo)法使兩個不同植物的原生質(zhì)體融合C.用植物組織培養(yǎng)法培養(yǎng)融合的原生質(zhì)體得到雜種植株D.通過以上三者來完成21.下列提法正確的是：（）

A、原生質(zhì)專指細胞質(zhì)B、人體內(nèi)的水都屬于原生質(zhì)

C、細胞核不是原生質(zhì)D、一個動物細胞就是一團原生質(zhì)22．（多選）有關(guān)原生質(zhì)體的下列敘述中，正確的是A．組成原生質(zhì)體的主要生命物質(zhì)是蛋白質(zhì)和核酸B．原生質(zhì)體包括細胞膜、液泡膜及兩者之間的原生質(zhì)C．被脫掉細胞壁的植物裸露細胞是原生質(zhì)體D．原生質(zhì)體只能用于植物細胞工程23．(2006，廣雅中學(xué)考題)（多選）下圖為植物組織培養(yǎng)過程示意圖，則下列敘述正確的是A．植物組織培養(yǎng)依據(jù)的生物學(xué)原理是細胞的全能性B．③④過程是指植物的營養(yǎng)生長和生殖生長階段C．將①經(jīng)脫分化培養(yǎng)成②時，再植上人造種皮即可獲得人工種子D．②③的再分化過程中，誘導(dǎo)②生根的激素為細胞分裂素和生長素二、非選擇題1．下圖是植物組織培養(yǎng)的簡略表示。據(jù)此回答：

脫分化

再分化

①——→②——→③——→④（1）①表示，它能被培養(yǎng)成為④的根本原因是。（2）②表示，它與①相比分化程度，全能性。（3）若想制作人工種子，應(yīng)該選用（填編號）。（4）若①是花藥，則④是，繼續(xù)對其使用處理可獲得正常植株，該過程稱為。（5）若①是胡蘿卜根尖細胞，則培養(yǎng)成的④的葉片的顏色是，這說明根尖細胞。（6）若利用此項技術(shù)制造治療燙傷、割傷的藥物——紫草素，培養(yǎng)將進行到（填編號）。2．右圖為植物體細胞雜交過程示意圖。據(jù)圖回答：（1）步驟①是，最常用的方法是。（2）步驟③一般常用的化學(xué)試劑是，目的是。

(3)在利用雜種細胞培育成為雜種植株的過程中，運用的技術(shù)手段是，其中步驟④相當(dāng)于，步驟⑤相當(dāng)于。（4）植物體細胞雜交的目的是獲得新的雜種植株。使能夠在新的植物體上有所表現(xiàn)，其根本原因。（5）若遠源雜交親本A和B都是二倍體，則雜種植株為倍體。（6）從理論上講，雜種植株的育性為。若運用傳統(tǒng)有性雜交方法能否實現(xiàn)？，原因是。因此，這項研究對于培養(yǎng)作物新品種方面的重大意義在于。（7）利用植物體細胞雜交的方法培育作物新品種過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循孟德爾的遺傳規(guī)律？為什么？。創(chuàng)新應(yīng)用訓(xùn)練1．（2004，江蘇）紫草素是紫草細胞的代謝產(chǎn)物，可作為生產(chǎn)治療燙傷藥物的原料。用組織培養(yǎng)技術(shù)可以在生物反應(yīng)器中通過培養(yǎng)紫草細胞生產(chǎn)紫草素。下圖記錄了生物反應(yīng)器中紫草細胞產(chǎn)量、紫草素產(chǎn)量隨培養(yǎng)時間發(fā)生的變化。（1）在生產(chǎn)前，需先加入紫草細胞作為反應(yīng)器中的“種子”。這些“種子”是應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)，將紫草葉肉細胞經(jīng)過________________________而獲得的。這項技術(shù)的理論基