2024-2025學(xué)年高中生物第二章細(xì)胞工程第一節(jié)細(xì)胞工程概述學(xué)案蘇教版選修3

PAGEPAGE1第一節(jié)細(xì)胞工程概述學(xué)習(xí)導(dǎo)航明目標(biāo)、知重點難點簡述細(xì)胞工程的基本技術(shù)。(重、難點)舉例說出細(xì)胞工程的應(yīng)用。(難點)一、閱讀教材P45完成細(xì)胞工程的發(fā)展時間人物事務(wù)意義1907年哈里森培育蛙胚神經(jīng)組織開創(chuàng)了動物細(xì)胞培育的先河1937年高特里特等離體培育胡蘿卜組織首次勝利進(jìn)行植物組織培育1972年卡爾遜等將2個不同種煙草細(xì)胞原生質(zhì)體融合獲得世界上第一個體細(xì)胞雜交植株1996年韋爾穆特等將成年芬蘭白面母羊體細(xì)胞的細(xì)胞核移入蘇格蘭黑面母羊去核卵細(xì)胞中，進(jìn)行培育首次克隆出綿羊“多莉”二、閱讀教材P46～51分析細(xì)胞工程的基本技術(shù)1．概念細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過細(xì)胞或細(xì)胞器的水平上的操作，依據(jù)人的意愿去變更細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的綜合性科學(xué)技術(shù)。2．分類(1)依據(jù)操作對象的不同eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(植物細(xì)胞工程,動物細(xì)胞工程))(2)依據(jù)所用技術(shù)不同eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(植物組織培育技術(shù),細(xì)胞融合技術(shù),細(xì)胞核移植技術(shù)))3．植物組織培育是指依據(jù)細(xì)胞全能性原理，在無菌條件下，分別植物的器官、組織、細(xì)胞或原生質(zhì)體，并在培育基上培育，在相宜的條件下使其發(fā)育成部分或完整植株的技術(shù)。4．細(xì)胞融合技術(shù)是采納自發(fā)或人工的方法使兩個或多個細(xì)胞融合為一個細(xì)胞的技術(shù)。常用的促融合方法有生物法、化學(xué)法和物理法等。植物細(xì)胞融合前還須要用纖維素酶等去除細(xì)胞壁。5．動物細(xì)胞核移植技術(shù)是把一個動物細(xì)胞的細(xì)胞核移入一個已經(jīng)去除細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育為一個新的胚胎，最終發(fā)育為一個動物個體的技術(shù)。判一判(1)植物組織培育的過程不需在無菌條件下進(jìn)行。(×)(2)快速培育花卉及瀕危植物須要在離體條件下進(jìn)行。(√)(3)植物體細(xì)胞融合的最終目的是產(chǎn)生雜種植株。(√)(4)植物組織培育產(chǎn)生的新個體能保持親代的優(yōu)良性狀。(√)(5)體細(xì)胞克隆技術(shù)培育的克隆動物屬于有性繁殖。(×)填一填植物組織培育技術(shù)[學(xué)生用書P23]結(jié)合教材P46～48的內(nèi)容，完成下面的探究。探究1視察并分析下面植物組織培育過程圖，理解植物組織培育的原理(1)該圖表示用胡蘿卜根韌皮部細(xì)胞培育成完整的正常植株的過程，體現(xiàn)了植物細(xì)胞的全能性。(2)培育材料：莖尖、根尖、幼嫩的葉片和花藥等。(3)培育過程離體的植物器官、組織、細(xì)胞或原生質(zhì)體eq\o(→,\s\up7(脫分化))愈傷組織eq\o(→,\s\up7(再分化))根、芽或胚狀體→試管苗。①愈傷組織：是一團(tuán)沒有特定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能，并處于旺盛分裂狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。②脫分化：指已經(jīng)分化的植物細(xì)胞形成愈傷組織的過程。③再分化：愈傷組織重新被誘導(dǎo)分化形成根、芽等器官的過程。(4)培育條件：體外無菌條件和必要的生長條件。(5)培育目的：使離體植物細(xì)胞或組織生長、增殖與分化，發(fā)育成部分或完整植株的技術(shù)。探究2依據(jù)探究1分析胡蘿卜根組織培育過程主要過程：選材(選擇生長較好的胡蘿卜根作為材料)→消毒(體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精溶液消毒30s→用無菌水洗凈→用體積分?jǐn)?shù)為20%的次氯酸鈉溶液處理30min→用無菌水沖洗多次)→接種(將外植體接種到相宜的培育基上)→誘導(dǎo)脫分化→誘導(dǎo)再分化→煉苗移植。1．植物細(xì)胞的全能性(1)實現(xiàn)全能性的條件材料離體的植物細(xì)胞、組織或器官培育基種類齊全、比例合適的養(yǎng)分物質(zhì)及肯定的植物激素外界條件無菌操作、光照(2)細(xì)胞全能性的標(biāo)記：由細(xì)胞發(fā)育成完整的個體。(3)植物細(xì)胞表達(dá)全能性的條件①具有完整細(xì)胞結(jié)構(gòu)，處于離體狀態(tài)。②在肯定的養(yǎng)分物質(zhì)、植物激素(主要是生長素、細(xì)胞分裂素等)和其他外界條件的作用下，就可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株。(4)影響脫分化、再分化的因素eq\a\vs4\al(植物,激素)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(細(xì)胞分裂素濃度與生長素濃度相當(dāng)時：生成愈傷組織,細(xì)胞分裂素濃度＞生長素濃度：促進(jìn)發(fā)芽,細(xì)胞分裂素濃度＜生長素濃度：促進(jìn)生根))2．植物組織培育過程離體的植物器官、組織、細(xì)胞或原生質(zhì)體eq\o(→,\s\up7(肯定的養(yǎng)分、激素),\s\do5(脫分化))愈傷組織eq\o(→,\s\up7(含有不同激素成分的培育基),\s\do5(再分化))胚狀體或叢芽(試管苗)eq\o(→,\s\up7(移栽))植株。突破1植物細(xì)胞的全能性1．下列發(fā)生了細(xì)胞分化且能體現(xiàn)體細(xì)胞全能性的生物學(xué)過程是()A．玉米種子萌發(fā)長成新植株B．小鼠骨髓造血干細(xì)胞形成各種血細(xì)胞C．小麥花粉經(jīng)離體培育發(fā)育成單倍體植株D．胡蘿卜根韌皮部細(xì)胞經(jīng)組織培育發(fā)育成新植株解析：選D。已分化的細(xì)胞具有發(fā)育成完整個體的潛能叫做細(xì)胞的全能性。種子萌發(fā)長成植株是由幼體到成體的正常生長發(fā)育過程，雖有細(xì)胞分化，但不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性，故A項不符合題意；骨髓造血干細(xì)胞形成各種血細(xì)胞，僅僅是細(xì)胞分化的過程，沒有完整個體的形成，體現(xiàn)不出細(xì)胞全能性，B項不符合題意；花粉離體培育發(fā)育成單倍體植株，經(jīng)驗了細(xì)胞分化，體現(xiàn)的是花粉(生殖細(xì)胞)的全能性，沒有體現(xiàn)體細(xì)胞的全能性，C項不符合題意；胡蘿卜根韌皮部細(xì)胞經(jīng)植物組織培育發(fā)育成新植株，該過程既有細(xì)胞分化，又體現(xiàn)出體細(xì)胞的全能性，D項符合題意。突破2植物組織培育的基本過程2．植物組織培育依據(jù)的原理、培育過程的依次及誘導(dǎo)的植物激素分別是()①體細(xì)胞全能性②離體植物器官、組織、細(xì)胞或原生質(zhì)體③根、芽④生長素和細(xì)胞分裂素⑤生長素和乙烯⑥愈傷組織⑦再分化⑧脫分化⑨植物體A．①②⑧⑥⑦③⑨④B．①②⑦⑥⑧③⑨⑤C．①⑥②⑨⑧③⑦⑤D．①②⑨⑧⑥⑦③④解析：選A。植物組織培育依據(jù)的原理是植物體細(xì)胞的全能性；培育過程的依次是：離體植物器官、組織、細(xì)胞或原生質(zhì)體經(jīng)脫分化形成愈傷組織，經(jīng)再分化形成根、芽等，進(jìn)一步形成植物體；誘導(dǎo)的植物激素是生長素和細(xì)胞分裂素。突破3植物組織培育中的留意事項3．“取材→消毒→愈傷組織培育→出芽→生根→移栽”。下列有關(guān)敘述，錯誤的是()A．消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又要留意削減消毒劑對細(xì)胞的損害B．在愈傷組織培育中加入細(xì)胞融合的誘導(dǎo)劑，可獲得染色體加倍的細(xì)胞C．出芽是細(xì)胞再分化的結(jié)果，受基因選擇性表達(dá)的調(diào)控D．生根時，培育基通常應(yīng)含萘乙酸等生長素類調(diào)整劑解析：選B。消毒主要是為了殺死材料表面的微生物，同時要留意削減對植物細(xì)胞的損害，A項正確；植物細(xì)胞融合前必需先去除細(xì)胞壁才能誘導(dǎo)融合，干脆在愈傷組織培育中加入細(xì)胞融合的誘導(dǎo)劑，不能得到融合細(xì)胞，B項錯誤；出芽從細(xì)胞水平上看，是細(xì)胞分化的結(jié)果，從分子水平上看，是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，C項正確；生長素類調(diào)整劑可促進(jìn)愈傷組織生根，因此生根時，培育基中應(yīng)含有生長素類調(diào)整劑，D項正確。細(xì)胞融合技術(shù)[學(xué)生用書P24]探究1視察下圖，分析細(xì)胞融合技術(shù)過程(1)融合原理：細(xì)胞膜的流淌性。(2)融合對象：兩個或多個不同細(xì)胞。(3)促融合方法：生物法(如病毒誘導(dǎo)融合法)、化學(xué)法(如聚乙二醇誘導(dǎo)融合法)、物理法(如電場誘導(dǎo)融合法)。(4)融合結(jié)果：形成雜種細(xì)胞。(5)融合過程：兩個或多個不同細(xì)胞的質(zhì)膜發(fā)生粘連、裂開→細(xì)胞質(zhì)發(fā)生融合→細(xì)胞核發(fā)生融合→形成雜種細(xì)胞。(6)融合意義：突破有性雜交的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能。探究2結(jié)合教材“白菜—甘藍(lán)”的培育過程，歸納植物體細(xì)胞雜交的一般方法1．植物體細(xì)胞雜交離不開植物組織培育。2．植物體細(xì)胞雜交過程屬于無性生殖，遺傳物質(zhì)的傳遞不遵循孟德爾的遺傳定律。(1)雜種植株遺傳物質(zhì)的變更：細(xì)胞融合屬于染色體變異，雜種植株的染色體數(shù)通常是兩親本細(xì)胞染色體數(shù)目之和；染色體組數(shù)通常也是兩親本細(xì)胞染色體組數(shù)目之和，形成異源多倍體。(2)雜種細(xì)胞的類型有三種：AA、BB、AB，符合要求的只有AB。體細(xì)胞融合勝利以后，既能形成AB型雜種細(xì)胞，還能形成AA型和BB型兩種融合細(xì)胞，但只有AB型細(xì)胞是植物體細(xì)胞雜交所形成的雜種細(xì)胞，因此在雜種細(xì)胞形成后還應(yīng)有一個篩選過程。3．植物體細(xì)胞雜交育種的優(yōu)點和局限性(1)優(yōu)點：克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。(2)局限性：目前仍有很多理論和技術(shù)問題未解決，還不能讓雜種植物依據(jù)人們的需求表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀。突破1細(xì)胞融合技術(shù)1．植物細(xì)胞融合和動物細(xì)胞融合的比較中，正確的是()A．誘導(dǎo)融合的方法完全相同B．所用的技術(shù)手段完全相同C．所采納的原理完全相同D．都能形成雜種細(xì)胞解析：選D。植物細(xì)胞融合與動物細(xì)胞融合都是兩種生物的體細(xì)胞融合，融合而成的細(xì)胞都是雜種細(xì)胞。eq\a\vs4\al()幾種細(xì)胞融合方法的比較類型區(qū)分生物法化學(xué)法物理法誘導(dǎo)劑皰疹病毒、仙臺病毒、天花病毒、腮腺炎病毒等聚乙二醇、高濃度鈣離子等電場常用方法仙臺病毒誘導(dǎo)融合法聚乙二醇誘導(dǎo)融合法電場誘導(dǎo)融合法優(yōu)點易培育，對各種動物細(xì)胞都相宜，融合率高運用便利，誘導(dǎo)細(xì)胞融合頻率高頻率高，對細(xì)胞無毒害作用，操作簡便，可重復(fù)性好缺點有些病毒(如仙臺病毒)不穩(wěn)定，在保存過程中融合活性會降低；而且病毒進(jìn)入細(xì)胞后，可能對細(xì)胞的生命活動產(chǎn)生干擾有些物質(zhì)(如聚乙二醇)有肯定的毒性，對有些細(xì)胞(如卵細(xì)胞)不適用目前沒有發(fā)覺突破2植物體細(xì)胞雜交2．科學(xué)家利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)勝利獲得了番茄—馬鈴薯雜種植株，為了便于雜種細(xì)胞的篩選和鑒定，科學(xué)家利用紅色熒光和綠色熒光分別標(biāo)記番茄和馬鈴薯的原生質(zhì)體膜上的蛋白質(zhì)，其培育過程如圖所示。據(jù)圖回答下列問題：(1)植物體細(xì)胞雜交依據(jù)的生物學(xué)原理有__________________________________________________________________________________________________________。(2)過程①常用的方法是________，細(xì)胞融合完成的標(biāo)記是________________。(3)植物原生質(zhì)體融合過程常利用化學(xué)試劑________誘導(dǎo)融合，在鑒定雜種原生質(zhì)體時可用顯微鏡視察，當(dāng)視察到融合的細(xì)胞表面_____________________________________，可推斷該原生質(zhì)體是由番茄和馬鈴薯融合而成的。(4)過程③和過程④依次為_______________________________________________，過程④中的培育基常添加的植物激素有____________________________________________________。(5)若番茄細(xì)胞內(nèi)有m條染色體，馬鈴薯細(xì)胞中含n條染色體，則“番茄—馬鈴薯”細(xì)胞在有絲分裂后期含____________條染色體。若雜種細(xì)胞培育成的“番茄—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________植株。答案：(1)細(xì)胞膜的流淌性、植物細(xì)胞的全能性(2)酶解法形成了新的細(xì)胞壁(3)聚乙二醇(或PEG)既有紅色熒光又有綠色熒光(4)脫分化和再分化生長素和細(xì)胞分裂素(5)2(m＋n)單倍體eq\a\vs4\al()植物細(xì)胞融合技術(shù)(1)植物細(xì)胞融合前須要用纖維素酶和果膠酶等去除細(xì)胞壁。(2)不同融合方法的目的是相同的，都是要獲得融合的細(xì)胞；不同融合方法所依據(jù)的原理也是相同的，即都依據(jù)細(xì)胞膜的流淌性。(3)植物細(xì)胞融合后再生出細(xì)胞壁標(biāo)記著植物細(xì)胞融合結(jié)束。細(xì)胞核移植技術(shù)[學(xué)生用書P25]依據(jù)下圖，分析細(xì)胞核移植技術(shù)。(1)體細(xì)胞：供應(yīng)細(xì)胞核。(2)卵母細(xì)胞：供應(yīng)細(xì)胞質(zhì)。(3)操作儀器：顯微操作儀。(1)細(xì)胞工程與基因工程的操作水平有什么不同？提示：細(xì)胞工程的操作水平屬于細(xì)胞或細(xì)胞器水平，而基因工程的操作水平屬于DNA分子水平。(2)基因工程和細(xì)胞工程的變異分別屬于哪種變異類型？提示：基因工程產(chǎn)生的變異屬于基因重組，細(xì)胞工程產(chǎn)生的變異屬于染色體變異。細(xì)胞工程基本技術(shù)的比較項目概念條件或操作手段結(jié)果植物細(xì)胞與組織培育技術(shù)在無菌條件下分別植物細(xì)胞或組織，將其放在適當(dāng)培育基上，賜予必要的生長條件，使其在體外接著生長、增殖與分化，形成新的組織、器官和個體的技術(shù)無菌、離體、適當(dāng)?shù)呐嘤?、必要的生長條件形成新的組織、器官和個體細(xì)胞融合技術(shù)是采納自然或人工的方法，使兩個或多個不同細(xì)胞融合為一個細(xì)胞的技術(shù)促融合因子、植物細(xì)胞融合前需用纖維素酶等去除細(xì)胞壁形成雜種細(xì)胞細(xì)胞核移植技術(shù)是將一個細(xì)胞的細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到另一個去除細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使受體細(xì)胞獲得新的遺傳信息，產(chǎn)生新的生命現(xiàn)象的技術(shù)顯微操作儀重組形成新細(xì)胞1．下列關(guān)于細(xì)胞工程技術(shù)操作的敘述，不正確的是()A．操作水平是分子或細(xì)胞水平B．培育瀕危植物和無毒作物都有兩個重要的過程C．體細(xì)胞雜交植株的培育須要除去細(xì)胞壁D．核移植須要借助顯微操作儀對細(xì)胞核進(jìn)行操作解析：選A。細(xì)胞工程的操作水平是細(xì)胞水平。2．下列有關(guān)細(xì)胞工程的說法，錯誤的是()A．美國科學(xué)家哈里森開創(chuàng)了動物細(xì)胞培育的先河B．依據(jù)探討的對象不同，細(xì)胞工程主要包括植物組織培育、細(xì)胞融合、細(xì)胞核移植等C．細(xì)胞工程在農(nóng)業(yè)、林業(yè)生產(chǎn)以及在醫(yī)療領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用D．細(xì)胞工程與其他生物工程關(guān)系親密，相輔相成解析：選B。依據(jù)探討對象的不同，細(xì)胞工程領(lǐng)域可分為植物細(xì)胞工程、動物細(xì)胞工程等；依據(jù)所運用技術(shù)的不同，細(xì)胞工程主要包括植物組織培育、細(xì)胞融合、細(xì)胞核移植等。核心學(xué)問小結(jié)[網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建][關(guān)鍵語句]1.植物組織培育是在無菌且相宜的條件下使離體細(xì)胞或組織發(fā)育成部分或完整植株的技術(shù)。2.細(xì)胞融合技術(shù)依據(jù)的生物學(xué)原理是細(xì)胞膜的流淌性。常用的促融合方法有生物法、化學(xué)法和物理法等。植物細(xì)胞融合前須要用纖維素酶等去除細(xì)胞壁。細(xì)胞融合技術(shù)實現(xiàn)了不同物種間雜交，形成了前所未有的新雜交物種。3.植物組織培育的生物學(xué)原理是植物細(xì)胞具有全能性，動物細(xì)胞核移植技術(shù)的原理是動物細(xì)胞核具有全能性。[隨堂檢測]學(xué)問點一細(xì)胞工程的發(fā)展1．下列技術(shù)中，一般不屬于細(xì)胞工程的是()A．1907年哈里森進(jìn)行的蛙胚神經(jīng)組織培育B．1972年卡爾遜獲得了體細(xì)胞雜交植株C．1982年帕米特采納顯微注射技術(shù)獲得了巨型小鼠D．1996年韋爾穆特利用核移植技術(shù)克隆出綿羊“多莉”解析：選C。帕米特采納顯微注射技術(shù)將經(jīng)過重組的帶有大鼠生長激素基因的質(zhì)粒轉(zhuǎn)入小鼠受精卵內(nèi)，并將早期胚胎植入小鼠體內(nèi)妊娠，分娩出了帶有大鼠生長激素基因的巨型小鼠，這一試驗被認(rèn)為是基因工程發(fā)展史上的一個里程碑。學(xué)問點二細(xì)胞工程的基本技術(shù)2．胚狀體是在植物組織培育的哪一階段上獲得的()A．愈傷組織 B．再分化C．形成完整植株 D．取離體組織解析：選B。植物體的根、莖、葉細(xì)胞一般都具有全能性，在肯定的養(yǎng)分和激素條件下，可以脫分化形成愈傷組織。將愈傷組織轉(zhuǎn)接到含有不同激素成分的培育基上，就可以誘導(dǎo)其再分化生成胚狀體或根、芽，所以胚狀體是在植物組織培育的再分化階段形成的。3．下列對細(xì)胞全能性的表述，正確的是()A．離體的植物細(xì)胞均能表現(xiàn)出全能性B．肝臟細(xì)胞是高度分化的動物細(xì)胞，沒有全能性C．花粉可培育成單倍體植株是細(xì)胞全能性的表現(xiàn)D．植物體內(nèi)細(xì)胞由于分化，全能性不能表達(dá)解析：選C。離體的植物細(xì)胞要表現(xiàn)出全能性還需養(yǎng)分物質(zhì)、植物激素和其他相宜外界條件。肝臟細(xì)胞是高度分化的動物細(xì)胞，全能性受到限制，但其細(xì)胞核仍具有全能性。分化的植物細(xì)胞具有全能性，但細(xì)胞要表達(dá)全能性必須要在肯定條件下離體培育。4．為了增加菊花花色類型，探討者從其他植物中克隆出花色基因C(圖1)，擬將其與質(zhì)粒(圖2)重組，再借助農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花中。下列操作與試驗?zāi)康牟环氖?)A．用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ和連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒B．用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織，將C基因?qū)爰?xì)胞C．在培育基中添加卡那霉素，篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細(xì)胞D．用分子雜交方法檢測C基因是否整合到菊花染色體上解析：選C。目的基因C和質(zhì)粒都有可被EcoRⅠ切割的酶切位點，另外須要DNA連接酶將切好的目的基因和質(zhì)粒連接起來，A項正確；愈傷組織全能性較高，是志向的植物受體細(xì)胞，將目的基因?qū)胫参锸荏w細(xì)胞的方法通常為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，B項正確；質(zhì)粒中含有潮霉素抗性基因，因此選擇培育基中應(yīng)當(dāng)加入潮霉素，C項錯誤；運用分子雜交方法可檢測目的基因是否整合到受體染色體上，D項正確。5．如圖表示利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得雜種植物白菜—甘藍(lán)的過程，以下說法錯誤的是()A．①過程表示利用酶解法去除細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體的過程B．②過程常用聚乙二醇誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合C．③過程中高爾基體活動旺盛D．最終獲得的雜種植物體細(xì)胞內(nèi)含19條染色體解析：選D。圖中①是去除細(xì)胞壁的過程，常利用酶解法(纖維素酶和果膠酶)去除細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體，故A項正確；②是誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的過程，常用的誘導(dǎo)方法有物理法(電刺激、離心、振動)和化學(xué)法(聚乙二醇)，故B項正確；③是形成新細(xì)胞壁的過程，植物細(xì)胞中高爾基體與細(xì)胞壁的形成有關(guān)，因此該過程中高爾基體活動旺盛，故C項正確；最終獲得的雜種植物體細(xì)胞內(nèi)含有兩個親本的全部遺傳物質(zhì)，即含有20＋18＝38條染色體，故D項錯誤。6．中科院上海生理與生態(tài)探討所為“神舟”四號上一批特別“新人”——煙草細(xì)胞舉辦了特別的“婚禮”。將兩個“新人”放入融合室中，當(dāng)充溢液體的融合室中加入直流電場，兩個原本相互游離的細(xì)胞一下子就貼到了一起，起先“竊竊私語”。緊接著，在瞬間高壓脈沖的作用下，細(xì)胞膜被擊出了小孔，透過這微小的通道，兩股細(xì)胞質(zhì)綻開了“心靈的溝通”。慢慢地，細(xì)胞核也扭捏著“親熱”起來，20min后，兩細(xì)胞已是你中有我，我中有你，一個新的生命就這樣誕生了。地面試驗結(jié)果顯示：用于融合的兩個“新人”，一號開的是粉花，二號開的是黃花。融合后的細(xì)胞再生植株開的是黃花，但性狀卻和一號相同(稱一號性狀，另一個稱二號性狀)。請回答相關(guān)問題：(1)由于細(xì)胞的密度不同，因此在地面上細(xì)胞配對融合特別困難。從理論上講，在太空中細(xì)胞融合更簡潔，緣由是________________________________________________。(2)在“細(xì)胞婚禮”實行前，必需對“新人”進(jìn)行特別處理，方法是________________。在顯微鏡下視察，“新人”的細(xì)胞膜融合在一起，細(xì)胞呈圓球狀，這是因為________________________________________________________________________。(3)粉花和黃花、一號性狀和二號性狀屬于________，一號性狀屬于________。(4)從染色體組成看，再生植株屬于________體。解析：(1)植物細(xì)胞融合的原理是細(xì)胞膜的流淌性，即膜上分子運動，因此，在地面試驗室中融合，因受到重力的影響，分子運動的方向、速度等都受到限制。(2)植物細(xì)胞融合的實質(zhì)是原生質(zhì)體的融合，而細(xì)胞壁阻礙了這一過程，因此試驗中必需利用纖維素酶、果膠酶等處理細(xì)胞，以除去細(xì)胞壁。(3)同種生物同一性狀的不同表現(xiàn)稱為相對性狀，融合后的雜種植物細(xì)胞中具有兩種性狀的相關(guān)基因，而表現(xiàn)出來的卻為一號性狀，因此可以推斷限制一號性狀的基因在細(xì)胞中為顯性基因。答案：(1)在微重力的條件下，重力的沉降現(xiàn)象消逝了(2)用纖維素酶、果膠酶等除去細(xì)胞壁沒有細(xì)胞壁，細(xì)胞膜具有流淌性(3)相對性狀顯性性狀(4)多倍[課時作業(yè)]一、選擇題1．下列關(guān)于細(xì)胞工程技術(shù)的敘述中，錯誤的是()A．以細(xì)胞為基本單位進(jìn)行操作B．植物細(xì)胞間融合時須要去除細(xì)胞壁C．核移植時主要借助顯微操作儀D．20世紀(jì)70～80年頭已經(jīng)培育出動植物之間雜交的新品種解析：選D。細(xì)胞工程發(fā)展到現(xiàn)在還沒有培育出動植物之間的雜交新品種，體細(xì)胞的雜交還只局限于在植物與植物、動物與動物、微生物與微生物之間進(jìn)行。2．下列關(guān)于運用植物組織培育技術(shù)產(chǎn)生新個體的敘述，錯誤的是()A．屬于無性生殖B．主要理論依據(jù)是植物細(xì)胞具有全能性C．培育過程中由于人工培育基含大量養(yǎng)分，不需光照就能發(fā)育成完整植株D．人工培育基中含植物生長發(fā)育所需的全部養(yǎng)分物質(zhì)，包括礦質(zhì)元素、糖、維生素等解析：選C。植物組織培育是依據(jù)植物細(xì)胞具有全能性的理論，利用植物離體的器官、組織或細(xì)胞，在無菌和相宜的人工培育條件下，誘導(dǎo)出愈傷組織、不定芽、不定根，最終形成完整的植株，屬于無性生殖。人工培育基中雖含有植物生長發(fā)育所需的全部養(yǎng)分物質(zhì)，但仍需光照、溫度等條件。3．當(dāng)植物細(xì)胞脫離了原來所在植物體的器官或組織而處于離體狀態(tài)時，下列有可能使其表現(xiàn)出全能性，并發(fā)育成完整植株的是()A．細(xì)胞分裂素 B．生長素C．肯定的養(yǎng)分物質(zhì) D．以上三者均是解析：選D。植物組織培育的培育基的組成有無機(jī)成分(水和無機(jī)鹽)、有機(jī)養(yǎng)分成分、激素(生長素和細(xì)胞分裂素)、瓊脂。4．韌皮部細(xì)胞是高度分化的植物細(xì)胞，用韌皮部細(xì)胞進(jìn)行組織培育可以形成愈傷組織，下列敘述錯誤的是()A．該愈傷組織是細(xì)胞經(jīng)過脫分化和細(xì)胞分裂形成的B．該愈傷組織的細(xì)胞沒有全能性C．該愈傷組織由排列疏松的薄壁細(xì)胞組成D．該愈傷組織可以形成具有生根發(fā)芽實力的胚狀結(jié)構(gòu)解析：選B。愈傷組織是由離體的植物器官、組織或細(xì)胞通過細(xì)胞分裂產(chǎn)生的，此過程稱為植物細(xì)胞的脫分化。愈傷組織中的細(xì)胞排列疏松而無規(guī)則，主要是一種高度液泡化的呈無定形態(tài)態(tài)的薄壁細(xì)胞。愈傷組織具有全能性，在肯定條件下接著培育，細(xì)胞會發(fā)生再分化，生成芽和根，進(jìn)而發(fā)育成完整植株。愈傷組織的形態(tài)發(fā)生方式主要有不定芽方式和胚狀體方式兩種。其中，胚狀體方式是指由愈傷組織細(xì)胞誘導(dǎo)分化出具有胚芽、胚根和胚軸的胚狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而長成完整植株。5．植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是()A．賜予相宜的養(yǎng)分和外界條件B．導(dǎo)入其他植物細(xì)胞的基因C．脫離母體后，賜予相宜的養(yǎng)分和外界條件D．將成熟篩管的細(xì)胞核移植到去核的卵母細(xì)胞內(nèi)解析：選C。植物細(xì)胞全能性得以表現(xiàn)的必要條件是細(xì)胞脫離母體、養(yǎng)分物質(zhì)和植物激素以及相宜的外界條件。6．植物體細(xì)胞雜交育種具有比一般雜交育種更為突出的優(yōu)點，如用此方法培育一般小麥，會使育種過程簡潔且時間大大縮短。這個優(yōu)點()A．使雜種細(xì)胞的全能性大大提高B．使育種周期明顯縮短，減小了盲目性C．克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙D．能保持雜種優(yōu)勢解析：選C。一般雜交育種一般只能在同種生物的不同基因型個體之間進(jìn)行，由于不同種生物之間存在生殖隔離，所以通過種間雜交育種很難實現(xiàn)。而植物體細(xì)胞雜交育種突破了種間生殖隔離的限制，克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，能產(chǎn)生出自然界中沒有的新品種。7．下列關(guān)于細(xì)胞融合的敘述，不正確的是()A．采納自發(fā)或人工的方法使兩個或多個不同細(xì)胞融合為一個細(xì)胞B．在促融合因子的作用下，僅僅使細(xì)胞核發(fā)生融合C．常用的促融合因子有電場、聚乙二醇等D．在植物細(xì)胞融合前需用纖維素酶等去除細(xì)胞壁解析：選B。在促融合因子的作用下，細(xì)胞之間的細(xì)胞膜發(fā)生粘連、裂開，細(xì)胞質(zhì)發(fā)生融合，進(jìn)而發(fā)生核融合，形成雜種細(xì)胞。8．我國科學(xué)工作者曾勝利地將分別屬于兩個科的植物，煙草和菠菜雜交勝利，從而獲得一種新型的煙草品種。在此過程中，下列不是必需的是()A．雜交前要除去兩種細(xì)胞的細(xì)胞壁B．原生質(zhì)體融合后，要選出煙草—菠菜融合細(xì)胞加以培育C．要誘導(dǎo)愈傷組織進(jìn)行再分化D．原生質(zhì)體融合前要先脫分化解析：選D。脫分化發(fā)生在原生質(zhì)體融合后，當(dāng)形成新的細(xì)胞壁后再進(jìn)行植物組織培育的過程就發(fā)生了脫分化。9．某愛好小組擬用組織培育繁殖一種珍貴花卉，其技術(shù)路途為“取材→消毒→愈傷組織培育→出芽→生根→移栽”。下列有關(guān)植物組織培育的敘述錯誤的是()A．植物組織培育過程中要留意細(xì)胞分裂素和生長素的相宜比例B．用纖維素酶和果膠酶水解法獲得的植物細(xì)胞原生質(zhì)體失去了全能性C．同種植物的不同基因型個體的細(xì)胞全能性表達(dá)程度會大不相同D．植物愈傷組織經(jīng)液體懸液培育可以得到具有胚性細(xì)胞特征的單細(xì)胞解析：選B。用纖維素酶和果膠酶水解法只是破壞了細(xì)胞壁，獲得的植物細(xì)胞原生質(zhì)體仍有全能性。10．將甲、乙兩個物種的二倍體植物體細(xì)胞融合的雜交細(xì)胞，用植物組織培育的方法培育成植株，此植株是()A．二倍體 B．三倍體C．四倍體 D．單倍體解析：選C。因甲、乙兩種植物均是二倍體，故由它們的體細(xì)胞融合成的雜交細(xì)胞及由該細(xì)胞發(fā)育成的植株均含有四個染色體組。11．下圖為植物組織培育過程，有關(guān)說法正確的是()A．試驗中②試管細(xì)胞全能性最高B．④試管中培育出的個體都是純合子C．①→②的過程須要光照D．①→④過程培育基保持不變解析：選A。①試管中的組織塊經(jīng)脫分化形成②試管中的愈傷組織，愈傷組織是未分化的細(xì)胞，全能性最高；植物組織培育屬于無性生殖，不變更基因型，所以產(chǎn)生的個體基因型與母本是相同的，可能是純合子也可能是雜合子；脫分化形成愈傷組織的過程中須要避光培育，不須要光照；在植物組織培育的不同階段須要的條件不同，培育基中所含有的物質(zhì)比例也不同，如生長素和細(xì)胞分裂素比例適中時有利于形成愈傷組織，比例高時，有利于根的分化。12．超氧化物歧化酶(SOD)是一種源于生命體的活性物質(zhì)。如圖為人工培育含SOD植物新品種的過程，相關(guān)敘述正確的是()eq\a\vs4\al(植物細(xì)胞,（二倍體）)eq\o(→,\s\up14(SOD基因),\s\do10(①))新細(xì)胞eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(②))愈傷組織eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(③))胚狀體→新品種A．①過程只能用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入SOD基因B．②③過程所用的激素種類和比例都相同C．SOD催化反應(yīng)的機(jī)制是為反應(yīng)供應(yīng)活化能D．圖示育種過程體現(xiàn)了植物細(xì)胞的全能性解析：選D。目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法有：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法，A錯誤；②脫分化、③再分化過程所用的激素種類相同是細(xì)胞分裂素和生長素，但比例不同，B錯誤；SOD催化反應(yīng)的機(jī)制是為反應(yīng)降低活化能，C錯誤；植物組織培育的原理是植物細(xì)胞的全能性，D正確。二、非選擇題13．葉肉細(xì)胞原生質(zhì)體的分別和培育的主要過程可以用下面的圖解簡潔表示，依據(jù)圖解完成問題：eq\a\vs4\al(\x(葉片)\o(→,\s\up7(洗凈、滅菌),\s\do5(切條、酶解))原生質(zhì)體懸浮液)eq\o(→,\s\up7(過濾),\s\do5(離心))eq\x(純凈的原生質(zhì)體)eq\o(→,\s\up7(培育))eq\x(愈傷組織)Ｋ(1)圖解中“酶解”所用的酶應(yīng)當(dāng)包括________和________。(2)原生質(zhì)體的結(jié)構(gòu)由__________________________________________三部分組成。(3)在培育基的成分中，除了各種養(yǎng)分成格外，還必需含有________、____________才能誘導(dǎo)獲得愈傷組織。(4)一般在培育基上培育24～48小時后，大部分原生質(zhì)體已再生出細(xì)胞壁?？梢酝ㄟ^取樣，利用25%蔗糖溶液以及其他用具，通過________________________試驗來鑒別細(xì)胞壁是否已經(jīng)再生。解析：對植物細(xì)胞酶解的目的是除去細(xì)胞壁，植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠，因此酶解所需的酶是纖維素酶和果膠酶。原生質(zhì)體包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核三部分。在植物組織培育的培育基中必需含有合適比例的生長素和細(xì)胞分裂素才能促使原生質(zhì)體形成愈傷組織。植物細(xì)胞有無細(xì)胞壁再生，可以通過質(zhì)壁分別和復(fù)原的試驗來驗證。答案：(1)纖維素酶果膠酶(2)細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核(3)生長素細(xì)胞分裂素(4)植物細(xì)胞的質(zhì)壁分別和復(fù)原14．如圖所示為胡蘿卜的韌皮部細(xì)胞通過無菌操作，接入試管后，在肯定條件下，形成試管苗的培育過程。請據(jù)圖回答下列問題：(1)要促進(jìn)細(xì)胞分裂生長，培育基中應(yīng)有養(yǎng)分物質(zhì)和激素。養(yǎng)分物質(zhì)包括____________和小分子有機(jī)物，激素包括細(xì)胞分裂素和______________兩類植物激素。(2)此過程依據(jù)的原理是________________。A和B階段主要進(jìn)行的分裂方式是______________，B階段除了細(xì)胞分裂外，還進(jìn)行細(xì)胞____________等。(3)此過程要無菌操作，主要是指對____________進(jìn)行滅菌消毒。B階段須要光照，緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)試管苗的根細(xì)胞沒有葉綠素，而葉的葉肉細(xì)胞具有葉綠素，這是____________的結(jié)果。(5)A、B兩過程能否在同一培育基上進(jìn)行？_____________________________。解析：植物組織培育是用離體的植物組織、器官或細(xì)胞接種到經(jīng)消毒滅菌的培育基中，培育基中含有供組織細(xì)胞生長發(fā)育所須要的無機(jī)物和小分子有機(jī)物，還有供調(diào)整細(xì)胞脫分化和再分化的細(xì)胞分裂素和生長素。由外植體發(fā)育到試管苗，脫分化階段細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂；再分化階段愈傷組織經(jīng)細(xì)胞有絲分裂和分化形成試管苗，此階段須要光照，緣由是葉肉細(xì)胞中葉綠素的合成須要光照條件。由于細(xì)胞分裂素和生長素對脫分化、再分化的作用不同，因此需配制不同濃度比值的生長素、細(xì)胞分裂素培育基，通過轉(zhuǎn)接以便順當(dāng)完成脫分化和再分化。答案：(1)無機(jī)物生長素(2)植物細(xì)胞的全能性有絲分裂分化(3)培育基芽發(fā)育成葉，葉肉細(xì)胞中葉綠素的合成須要光照條件(4)基因選擇性表達(dá)(5)不能15．通過細(xì)胞工程技術(shù)，利用甲、乙兩種植物的各自優(yōu)勢(甲耐鹽、乙高產(chǎn))，培育高產(chǎn)耐鹽的雜種植株。請完善下列試驗流程并回答問題：(1)A是________________酶，B是______________，D是具有________優(yōu)良性狀的幼芽。D長成的幼苗須要選擇的緣由是__________________________