【步步高】高中生物 第二章 课时6细胞工程概述 苏教版选修3 .doc

第二章细胞工程第6课时细胞工程概述目标导航1.了解细胞工程的发展历程。2.简述细胞工程的基本技术，如植物细胞与组织培养技术、细胞融合技术、细胞核移植技术、染色体工程等。3.了解细胞融合的方法。4.举例说出细胞工程在遗传育种、生产药品、食品等方面的应用。一、细胞工程的发展11907年，哈里森采用_培养蛙胚神经组织细胞，开创了动物_的先河。21937年，高特里特等人培养了_，首次成功进行_。31972年，卡尔逊用_作为促融合因子，成功的将两个不同种的烟草细胞_融合，获得了第一个_。41997年伊恩维尔穆特利用成年芬兰白面母羊_与黑面母羊的_首次克隆出绵羊“多利”。二、细胞工程的基本技术1细胞工程的概念：以_为基本单位，在体外_条件下进行培养、繁殖或利用_、_等技术，使细胞某些_按照人们的意愿发生改变，从而改良_、创造新品种和加速繁育生物个体，以及获得某些有用的_的技术。2分类(1)根据研究对象的不同：分为_、_和微生物细胞工程。(2)根据所用技术的不同：分为植物_、_、_、_等。3细胞工程的基本技术(1)植物细胞与组织培养技术：是在_条件下分离植物_，将其放在适当的培养基上，给予必要的生长条件，使它们在体外继续_，形成新的_的技术。(2)细胞融合技术：采用_的方法使_不同细胞融合为_的技术。融合方法有_、_和_。(3)细胞核移植技术：是将一个细胞的_转移到另一个去除细胞核的细胞中去，从而使受体细胞获得_，产生新的生命现象的技术。(4)染色体工程：是人们按照一定的设计，有计划地_同种或异种染色体，从而达到_和选育新品种的一种技术。三、细胞工程的应用及与其他生物工程的关系1细胞工程的应用：(1)快速培养花卉及_。(2)获得_作物。(3)开发_，减少环境污染。(4)繁殖_及_。2细胞工程与其他生物工程的关系(1)细胞工程利用基因工程中的_实现转基因植物和动物的培养；(2)细胞工程中获得的新细胞株可用于_生产_；(3)细胞工程还为_提供了稳定的培养对象，以完成生物制品的规模化生产。知识点一细胞工程和细胞工程的发展1下列技术中，一般不属于细胞工程的是()a1907年哈里森进行的蛙胚神经组织培养b1972年卡尔逊获得了体细胞杂交植株c1982年帕米特采用显微注射技术获得了巨型小鼠d1997年维尔穆特利用核移植技术克隆出绵羊多利2下列关于细胞工程的叙述错误的是()a细胞工程仅仅在细胞整体水平上定向改变遗传物质b细胞工程需要严格的无菌条件c细胞工程的技术包括植物细胞与组织培养、细胞融合、细胞核移植、染色体工程d细胞工程可以用于作物新品种的改良或繁育知识点二细胞工程的基本技术3在以下4种利用细胞工程技术培育出的新个体中，遗传物质完全来自一个亲本的是()a细胞核移植 b细胞融合c染色体工程 d细胞组织培养4下列关于细胞融合的叙述，不正确的是()a采用自然或人工的方法使两个或多个不同细胞融合为一个细胞b在促融合因子的作用下，仅仅使细胞核发生融合c常用的促融合方法有电场诱导融合法、聚乙二醇诱导融合法等d在细胞融合前需用纤维素酶等去除细胞壁知识点三细胞工程的应用及与其他生物工程的关系5马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是()a选择优良品种进行杂交b进行远缘植物体细胞杂交c利用芽尖进行组织培养d人工诱导基因突变6下列与细胞工程无关的技术是()a抗软化番茄的培育 b无病毒作物的获得c克隆动物的产生 d葡萄的嫁接基础落实1下列技术中，一般来说不属于细胞工程的范围的是()a染色体工程 b植物组织培养c细胞融合 d基因探针的应用2中科院动物研究所成员通过将大熊猫体细胞的细胞核移植到去核后的兔子卵细胞中，成功地培育出大熊猫的早期胚胎。这项研究成果属于()a杂交育种 b细胞工程c基因工程 d染色体工程3下列关于细胞工程技术的叙述中，错误的是()a20世纪 7080年代已经培育出动植物之间杂交的新品种b植物细胞间融合时需去除细胞壁c核移植时主要借助显微操作仪d多倍体育种属于染色体工程的重要应用4下列不属于细胞工程应用的是()a繁殖优良家畜品种 b生产药物c培育组织器官 d生产转基因产品5植物组织培养的理论根据是()a培养基中的营养物质全面 b细胞的全能性c细胞的分裂 d细胞的分化6在植物体细胞杂交技术中，常用来去除细胞壁的酶是纤维素酶和果胶酶，这是因为()a这些酶容易制取b细胞壁的主要成分是纤维素和果胶c纤维素酶、果胶酶价格便宜d用这些酶便于操作7下列不属于细胞工程技术的是()a利用植物体细胞杂交技术获得多倍体植物b利用体细胞融合技术生产单克隆抗体c通过大规模的细胞培养生产香精、色素和杀虫剂等d利用细菌的连续培养技术生产谷氨酸能力提升8下列有关细胞工程的说法，错误的是()a美国科学家哈里森开创了动物细胞培养的先河b根据研究的对象不同，细胞工程主要包括植物组织与细胞培养、细胞融合、细胞核移植、染色体工程c细胞工程在农业、林业生产以及在医疗领域都有广泛的应用d细胞工程与其他生物工程关系密切，相辅相成9下列关于细胞工程的基本技术的描述错误的是()a细胞工程可分为植物细胞工程、动物细胞工程和微生物细胞工程b植物细胞与组织培养技术要在严格无菌的条件下进行c细胞融合需要的促融合的方法包括物理法、化学法和生物法d染色体工程可以用于染色体转移的研究，对基因定位的研究没有意义10一只羊的卵母细胞核被另一只羊的体细胞核置换后，这个卵母细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下了一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能()a有选择地繁殖某一性别的家畜b繁殖家畜中的优秀个体c用于保存物种d改变动物的基因型11甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的()a有丝分裂 b分化c减数分裂 d全能性12.“白菜甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长周期短、耐热性强和易贮藏等优点。如图是“白菜甘蓝”的培育过程示意图。请回答下列问题：(1)过程应使用_酶。(2)过程常用的化学试剂是_。(3)过程的细胞分裂方式为_。(4)通常情况下，白菜和甘蓝不能杂交成功，原因是_，上述方法克服了该障碍。综合拓展13转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有pst、sma、ecor、apa等四种限制性核酸内切酶切割位点。请回答： (1)构建含抗病基因的重组质粒a时，应选用限制性核酸内切酶_，对_进行切割。(2)培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使重组质粒a中含有_，作为标记基因。(3)香蕉组织细胞具有_，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中 、依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的_。第6课时细胞工程概述知识清单一、1.盖玻片悬滴细胞培养2.胡萝卜组织植物细胞与组织培养3.硝酸钠原生质体体细胞杂交植株4.体细胞的细胞核去核卵细胞二、1.细胞无菌细胞融合核移植生物学特性生物品种细胞代谢产物2(1)植物细胞工程动物细胞工程(2)细胞与组织培养细胞融合细胞核移植染色体工程3(1)无菌细胞或组织生长、增殖与分化组织、器官和个体(2)自然或人工2个或多个一个细胞生物法物理法化学法(3)细胞核新的遗传信息(4)消减、添加或替换定向改变遗传性状三、1.(1)濒危植物(2)无病毒(3)洁净能源(4)优良家畜品种濒危动物2.(1)转基因技术 (2)蛋白质工程药物或酶制剂(3)发酵工程对点训练1c帕米特采用显微注射技术将经过重组的带有大鼠生长激素基因的质粒转入小鼠受精卵内，并将早期胚胎植入小鼠体内妊娠，分娩出了带有大鼠生长激素基因的巨型小鼠，这一实验被认为是基因工程发展史上的一个里程碑。思路导引了解教材中关于细胞工程发展简史的内容，独立判断各选项。知识链接细胞工程的发展(1)1907年，美国哈里森采用盖玻片悬滴培养蛙胚神经组织，观察到细胞的生长现象，并记录到存活数周的细胞，开创动物细胞培养的先河。(2)1937年，法国科学家高特里特等人几乎同时离体培养了胡萝卜组织，并使组织增殖。这是首次成功进行的植物细胞与组织培养。(3)1972年，美国卡尔逊等人用硝酸钠作为促融合因子，成功地将两个不同种的烟草细胞原生质体进行融合，获得世界上第一个体细胞杂交植株。(4)1997年，英国科学家伊恩维尔默特利用成年芬兰白面母绵羊体细胞与苏格兰黑面母羊的去核卵细胞首次克隆出绵羊“多利”。2a细胞工程是以细胞为基本单位，在体外进行操作，改变细胞的遗传物质，这种对遗传物质的改变可以是在细胞整体水平上进行，也可以是在细胞器水平上进行，如染色体工程。思路导引理解细胞工程的含义、操作要求、分类，以及细胞工程的应用，综合分析解答。知识链接细胞工程是指以细胞为基本单位，在体外无菌条件下进行培养、繁殖或利用细胞融合、核移植等技术，使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变，从而改良生物品种、创造新品种和加速繁育生物个体，以及获得某些有用的细胞代谢产物的技术。3d细胞核移植是将一个细胞的细胞核转移到另一个去除细胞核的细胞中，但去核细胞的细胞质中有部分遗传物质，所以具有两个亲本的遗传性状；细胞融合可以实现两个同种或异种细胞之间的融合，具双亲遗传性状；细胞组织培养是利用体细胞进行无性繁殖的技术；染色体工程是人们按照一定的设计，有计划地消减、添加或替换同种或异种染色体，其遗传物质不一定来自于同一个亲本。知识链接细胞工程的基本技术(1)植物细胞与组织培养技术依据原理：植物细胞的全能性。培养对象：离体的植物细胞或组织。培养条件：体外无菌条件和必要的生长条件。培养目的：使离体植物细胞或组织生长、增殖与分化，形成新的组织、器官和个体的技术。(2)细胞融合技术融合原理：细胞膜的流动性。融合对象：2个或多个不同细胞。促融合方法：生物法(如病毒诱导融合法)、化学法(如聚乙二醇诱导融合法)、物理法(如电场诱导融合法)。融合结果：形成杂种细胞。融合过程：2个或多个不同细胞的质膜发生粘连、破裂细胞质发生融合发生核融合形成杂种细胞。融合意义：突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。注意植物细胞融合前还需要用纤维素酶和果胶酶等去除细胞壁。(3)细胞核移植技术概念：细胞核移植技术是将一个细胞的细胞核转移到另一个去除细胞核的细胞中去，从而使受体细胞获得新的遗传信息，产生新的生命现象的技术。处理方法：用微吸管把一个细胞中的细胞核吸出后直接转移到另一个去除细胞核的细胞中。体细胞：提供细胞核。卵细胞：提供细胞质。操作仪器：显微操作仪。(4)染色体工程处理方法：消减、添加或替换同种或异种染色体。目的：定向改变遗传性状和选育新品种。应用：用于培育抗病新品种(如多倍体育种)；也是基因定位和染色体转移等基因研究的有效手段。4b在促融合因子的作用下，细胞之间的质膜发生粘连、破裂，细胞质发生融合，进而发生核融合，形成杂种细胞。思路导引回忆细胞融合的含义；知道细胞融合的三种方法。归纳提升细胞融合的方法不同方法的目的是相同的，都是要获得融合的细胞；不同方法所依据的结构基础也是相同的，即都依据细胞膜所具有的流动性。 类型区别生物法化学法物理法诱导剂(方法)疮疹病毒、仙台病毒、天花病毒、腮腺炎病毒等聚乙二醇、高浓度钙离子等电场常用方法灭活的仙台病毒诱导聚乙二醇诱导电场诱导优点易培养，对各种动物细胞都适宜，融合率高使用方便，诱导细胞融合频率高频率高，对细胞无毒害，操作简便，可重复性好5.c组织培养属于无性繁殖方式。植株的芽或茎尖很少被病毒感染甚至是无病毒，通过组织培养可以很好地保护这一性状。知识链接细胞工程的应用(1)快速培养花卉及濒危植物利用离体的植物细胞、组织或器官在特定的条件下，通过脱分化、再分化等过程培育新植株。利用的技术：植物细胞与组织培养。(2)获得无病毒作物植物分生区附近，如茎尖、根尖，因很少被病毒感染，甚至无病毒，而被用来培育无病毒植株。利用的技术手段是植物细胞与组织培养技术。(3)开发洁净能源，减少环境污染利用细胞工程产氢技术，将蓝藻、绿藻、光合细菌等单细胞生物在特定的条件下产生的氢气作为燃料，是开发洁净新能源的途径之一，对减轻环境污染具有重要意义。(4)繁殖优良家畜品种及濒危动物利用的技术：体细胞克隆技术。意义：在快速繁殖具有优良性状的畜牧新品种、濒临灭绝的珍贵动物的种族繁衍等方面具有重大意义。6d细胞工程主要包括植物细胞与组织培养、细胞融合、细胞核移植、染色体工程等。抗软化番茄的培育和无病毒作物的获得均利用到了植物细胞与组织培养，克隆动物的产生则应用到了细胞核移植技术，葡萄的嫁接属于营养生殖，与细胞工程无关。思路导引先明确细胞工程的内容：细胞工程(按技术分)再对照选项逐一辨析归纳提升细胞工程与其他生物工程的关系(1)细胞工程利用基因工程中的转基因技术实现转基因植物和动物的培养。(2)细胞工程中获得的新细胞株可用于蛋白质工程生产药物或酶制剂。(3)细胞工程还为发酵工程提供了稳定的培养对象，以完成生物制品的规模化生产。课后作业1d根据所使用技术的不同，细胞工程主要包括植物细胞与组织培养、细胞融合、细胞核移植、染色体工程等内容。2b该项研究成果利用了细胞核移植技术和动物细胞培养技术，都属于细胞工程。3a1972年，卡尔逊用硝酸钠作为促融合因子，成功的将两个不同种的烟草细胞原生质体融合，获得了第一个体细胞杂交植株。4d5b组织培养利用的植物器官或组织都是高度分化了的植物细胞。这些细胞只有保持全能性，才能培育出完整的植株，即才能进行组织培养。因此，组织培养的理论根据是细胞的全能性。6b在植物体细胞杂交过程中，细胞壁起着阻碍作用，所以必须要先去除，但又不能伤害细胞内的原生质体，故利用酶的专一性来选择酶的种类。植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，而原生质体表面的细胞膜，其主要成分是蛋白质、脂质和少量的糖，所以在温和条件下应用纤维素酶和果胶酶分解去除植物细胞的细胞壁，从而获得原生质体。7d利用细菌的连续培养技术生产谷氨酸属于发酵工程。8b根据研究对象的不同，细胞工程领域可分为植物细胞工程、动物细胞工程和微生物细胞工程；根据所使用技术的不同，细胞工程主要包括植物细胞与组织培养、细胞融合、细胞核移植、染色体工程等内容。9d染色体工程是人们按照一定的设计，有计划地消减、添加或替换同种或异种染色体，从而达到定向改变遗传性状和选育新品种的一种技术。染色体工程在培育抗病新品种上有重要意义，而且也是基因定位和染色体转移等基础研究的有效手段。10d生物的各种性状是由遗传物质dna控制的。由细胞核内的dna控制的遗传叫细胞核遗传，由细胞质内dna(主要存在于线粒体、叶绿体)控制的遗传叫细胞质遗传。目前的克隆技术是将一个体细胞核移入一个去核的卵母细胞，经过试管培养一段时间后，再移入另一个体的子宫内发育、分娩的技术，通过该技术能够保持亲本的优良性状，能够保持性别不变，亦能够用于保存物种，但不能改变动物的基因型，这是因为基因型的改变是通过动物的有性生殖(减数分裂)完成的。11c植物组织培养的原理是植物细胞的全能性。过程是：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体。此过程是一个无性繁殖的过程，细胞增殖的方式是有丝分裂，并且涉及细胞的分化。12(1)纤维素酶和果胶(2)聚乙二醇(3)有丝分裂(4)存在生殖隔离，远缘杂交不亲和解析过程是去除细胞壁的过程，常用的方法是酶解法；用诱导剂诱导细胞融合，进而用组织培养法可获得杂种植株。由于白菜、甘蓝为不同物种，存在生殖隔离，利用上述方法可克服远缘杂交不亲和的难题。13(1)pst、ecor含抗病基因的dna、质粒(2)抗卡那霉素基因(3)全能性脱分化、再分化解析(1)从图可看出，只有pst、ecor两种酶能保持抗病基因结构的完整性，所以构建含抗病基因的重组质粒a时，应选用限制性核酸内切酶pst、ecor两种酶，对抗病基因的dna和质粒进行切割。(2)卡那霉素能抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使重组质粒a中含有抗卡那霉素基因，以此作为标记基因。(3)香蕉组织细胞具有全能性，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中、依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的脱分化和再分化。归纳提升(1)植物组织培养中的脱分化、再分化过程的比较 过程名称过程形成体特点条件脱分化由离体细胞成为愈伤组织排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团离体；提供营养物质(有机物、无机物)；提供激素(生长素、细胞分裂素等)；提供其他适宜条件(温度、无菌)再分化由愈伤组织成为丛芽或胚状体有根、芽或有生根发芽的能力(2)植物激素是启动细胞分裂、细胞分化的关键因素。3d愈伤组织是一团排列疏松而无规则、高度液泡化的、呈无定形状态的、具有分生能力的薄壁细胞，不具有特定的结构和功能，a项错误；二倍体植株的花粉中只含一个染色体组，培养得到的个体为单倍体，高度不育，只有幼苗用秋水仙素处理后得到的植株才能稳定遗传，b项错误；人工种子中包裹的是再分化形成的胚状体或不定芽、顶芽和腋芽等，但不能是愈伤组织，c项错误；用特定的选择培养基可筛选出所需的突变体类型，如植物耐盐突变体筛选可利用加适量nacl的培养基进行，d项正确。思路导引熟知植物组织培养的过程；知道人工种子是如何制备的；会区分植物组织培养中的外植体来源(如来源于体细胞还是配子细胞)。知识链接