2017年高中生物 第2章 基因工程 第1节 基因工程概述学案 苏教版选修3

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1、第一节　细胞工程概述1．了解细胞工程的发展。2．掌握细胞工程的基本技术。(重、难点)3．理解细胞工程的应用。(重点)　细胞工程及植物组织培养技术1．细胞工程的发展时间科学家实验过程贡献1907年哈里森用盖玻片悬滴培养蛙胚神经组织开创了动物细胞培养的先河1937年高特里特离体培养胡萝卜组织，并使细胞增殖成功进行了植物组织培养1972年卡尔逊用硝酸钠作为促融合因子，成功地将2个不同种的烟草细胞原生质体进行融合获得了世界上第一个体细胞杂交植株1996年韦尔穆特利用成年芬兰白面母羊体细胞的细胞核与苏格兰黑面母羊的去核卵细胞融合培养首次克隆出绵羊“多莉”2.细胞工程的概念及分

2、类(1)操作原理和方法：细胞生物学和分子生物学。(2)操作水平：细胞或细胞器水平。(3)操作条件：体外无菌条件下进行培养繁殖。(4)操作目的：按照人的意愿去改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的综合性科学技术。(5)分类：①根据研究对象：a．植物细胞工程；b．动物细胞工程等。②根据使用技术：a．植物组织培养技术；18b．细胞融合技术；c．细胞核移植技术等。3．植物组织培养技术(1)细胞全能性：含有一个物种全套遗传物质的细胞都具有发育成为一个新的生物个体的潜能，细胞的这种特性称为细胞全能性。(2)植物组织培养：指依据细胞全能性原理，在无菌条件下，分离植物的器官、组织、细

3、胞或原生质体，并在培养基上培养，在适宜的条件下使其发育成部分或完整植株的技术。(3)培养材料：最常用的是植物的茎尖、根尖、幼嫩的叶片和花药等，也称外植体。(4)一般过程：外植体(分离的植物器官、组织、细胞或原生质体)(无菌，适宜的培养基)↓脱分化愈伤组织(一团没有特定结构和功能并处于旺盛分裂状态的薄壁细胞)↓再分化胚状体或根和芽↓完整植物体（5）条件（6）培养基的成分：通常包括水分、无机盐、碳源、氮源、维生素等。（7）植物细胞的脱分化（或去分化）：由已经分化的植物细胞形成愈伤组织的过程。（8）再分化：愈伤组织继续培养，重新诱导分化形成胚状体或根和芽等的过程。合作探讨

4、]),下图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下，形成试管苗的培育过程，请据图分析：探讨1：在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？提示：防止杂菌感染。探讨2：图中A是什么过程？为什么该过程要求“避光条件”下培养？B是什么过程？该过程也需要“避光条件”培养吗？提示：脱分化；脱分化过程中，光照易诱导分化产生导管等组织，不利于形成愈伤组织。再分化；再分化过程中一定要有光照，利于组织分化和分化出的芽、叶进行光合作用。探讨3：植物组织培养所用的培养基中在脱分化和再分化中起关键作用的激素是什么？18提示：细胞分裂素和生长

5、素。探讨4：从繁殖方式上看，植物组织培养属于哪种繁殖方式？为什么？提示：无性繁殖。植物组织培养是在细胞有丝分裂和细胞分化的基础上实现的，此过程并没有生殖细胞的产生，所以是无性繁殖。思维升华]1.对细胞全能性的理解（1）理论依据,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。（2）细胞全能性的内涵和原因,①内涵：高度分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。②原因：具有该物种的全部遗传信息。(3)实现全能性的条件材料离体的植物细胞、组织或器官培养基种类齐全、比例合适的营养物质及

6、一定的植物激素外界条件无菌操作、光照(4)细胞全能性的标志：由细胞发育成完整的个体。(5)不同细胞的全能性比较①受精卵(全能性最高)＞卵细胞(具有较高的潜在全能性)＞体细胞(全能性较低)。②未分化或分化程度低的细胞＞分化程度高的体细胞。③植物细胞＞动物细胞；增殖细胞＞不增殖的细胞。④随着细胞分化的程度不断提高，细胞的全能性逐渐减小。(6)植物细胞表达全能性的条件①具有完整细胞结构，处于离体状态。②在一定的营养物质、植物激素(主要是生长素、细胞分裂素等)和其他外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。特别提醒]①在植物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化

7、成为不同的组织和器官，这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。但它们的遗传潜力并没有丧失，全部的遗传信息仍然被保存在DNA的序列中，一旦脱离原来组织和器官的束缚成为游离状态的细胞，在一定的营养条件下，并在植物激素的诱导下，就能表现出全能性，发育成完整的植株。②细胞全能性的针对对象是多细胞生物的细胞，而非单细胞生物的细胞。2．植物组织培养的培养基及培养过程(1)培养基的成分及作用成分主要内容作用水水(H2O)为细胞代谢提供液体条件，参与细胞代谢无机营养大量元素：N、P、S、K、Ca、Mg、Na等微量元素：Fe、Mn、Mo、B、Cu、Zn满足植物对各矿质元