2012高三生物总复习教案 第48讲 植物细胞工程
教学案
【考纲要求】
细胞工程
考纲要求
具体内容
(1)细胞的全能性
(2)植物组织培养
(3)植物体细胞杂交
I
I
Ⅱ
实验内容
(1)植物组织培养的技术
实验与探究能力
【考点分析】
知识点
试卷类型
题型
2008·全国·理综
非选择题
植物细胞工程
2008·海南·生物
选择题
2008·江苏·生物
非选择题
2009·全国Ⅰ·生物
选择题
2009·浙江·生物
选择题
【考点预测】
从近几年高考试题看，植物细胞工程主要围绕植物细胞的全能性、植物体细胞杂交及植物组织培养的流程、条件进行考查；动物细胞工程主要集中在动物细胞培养、单克隆抗体技术、细胞核移植在克隆动物、治疗性克隆方面的应用。今年高考命题中，动物克隆、单克隆抗体的制备、植物体细胞杂交将是高考的热点，在复习中应重点掌握。
本专题内容侧重考查克隆技术方面的应用。从近几年新课标改革地区生物试题看注重考查植物细胞的全能性、植物组织培养、动物细胞培养、单克隆抗体等知识点。
考查知识点分布主要集中在植物组织培养、植物体细胞杂交、动物细胞培养、动物细胞融合、细胞核移植、单克隆抗体制备等，以非选择题为主。总体上来说本单元的考查难度较高，且作为选做题出现。在复习的过程中，要多加强理解和与现代科技的应用等。
【知识梳理】
植物全能性
植物组织培养
植物体细胞杂交
植物细胞工程的应用
【重点解析】
考点一、植物组织培养
1．细胞的全能性
(1)生物体细胞一般都是由受精卵经有丝分裂形成，因而都含有生物一整套遗传物质，都具有发育成完整个体的潜能。但在生物体上时不能表现出其全能性，只能通过细胞分化形成不同的组织、器官，这是在特定的时间和空间条件下
基因选择性表达的结果。
(2)细胞表现其全能性的条件：①离体状态；②培养基中除含有一定的水分、无机盐外，还要添加一定的植物激素(如生长素、细胞分裂素)，这有助于愈伤组织分化为不同组织、器官；③在植物组织培养的前期对光照无需求，在后期需要光照条件，这有利于细胞生长、分化；④动物细胞由于受到某些因素的制约，其全能性不易表达，但动物细胞的细胞核具。有潜在的全能性。
3．植物细胞的分化、脱分化及再分化的条件
(1)细胞分化：基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。
(2)脱分化的条件：离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件(如无菌、适宜的温度等)。
(3)影响植物细胞脱分化、再分化的关键因素是植物激素，特别是当细胞分裂素和生长素共同使用时，根据诱导的需求，对二者要按一定比例合理使用。
考点二 植物体细胞杂交
1．理论基础
植物细胞的全能性、细胞膜的流动性
2．植物体细胞杂交的过程
3．除去细胞壁的方法
酶解法(用纤维素酶和果胶酶)。诱导原生质体融合的方法：物理法有离心、振动、电击；化学法有聚乙二醇等。
4．杂种细胞成功的标志
植物新细胞壁的形成
5．优点
克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍，可培育作物新品种。
考点三 植物细胞工程的应用
1．植物繁殖的新途径
(1)微型繁殖
是指用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。其实质是植物组织培养，其原理是植物细胞的全能性，完成该过程的细胞分裂方式是有丝分裂。其优点能保持亲本的优良性状；可以迅速大量培育出新个体，有利于工厂化培育；选材少、培养周期短，繁殖率高，便于自动化管理。
(2)培育无病毒植株
(3)制备人工种子
人工种子是指以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。目前研制出的人工种子是由胚状体、作为保护外壳的人工种皮和提供发育所需营养的人工胚乳三部分构成。
与天然种子相比较，其优越性有：①可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖；②固定杂种优势；③快捷高效的繁殖方式；④可人为控制植物的生长发育和抗逆性等等。
2．作物新品种的培育
(1)单倍体育种
(2)突变体育种
主要是通过基因突变和染色体变异获得，可筛选出对人们有利的个体进行培育成新品种。
3．工厂化生产细胞产物——生产人参皂甙千粉、生产紫杉醇等。
工厂化生产细胞产物是采用的植物组织培养技术，一般培养到愈伤组织阶段即可获得大量的细胞产物。
例1下列有关植物细胞与组织培养的叙述中，错误的是
A．花药、胚不能作为组织培养的材料
B．植物细胞具有全能性
C．外植体是指用于培养的植物组织或器官
D．外植体可诱导出愈伤组织
解析： 考查了植物组织培养的有关知识。植物组织培养的理论根据是植物细胞的全能性。但是，在一个完整的植株上，各部分的体细胞只能表现一定的形态，承担一
定的功能，这是由于受具体器官或组织所在环境影响的缘故。植物体的一部分一旦脱离原来所在的器官或组织，处于离体状态时，在一定的营养、激素等外界条件下，外植体(指从植物体上切下来的离体器官或组织)会进行细胞分裂，脱分化形成愈伤组织。将处于脱分化状态的愈伤组织移植到合适的培养基上继续培养，愈伤组织就会进行再分化，并形成具有根、茎、叶的完整植株。组织培养根据培养的对象，可以分为器官培养、组织培养、胚胎培养、细胞培养和原生质体培养(用机械、酸处理或酶溶解等方法除去细胞壁，分离出原生质体进行培养)等，胚是可以作为组织培养材料的。
答案：A
例2科学家用植物体细胞杂交方法，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“番茄一马铃薯”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：
(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。如果将已除去细胞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则更易进行，这是因为 。与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为 。
(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)若番茄细胞含m条染色体，马铃薯细胞含”条染色体，则“番茄一马铃薯”细胞内含 条染色体；若杂种细胞培育成为“番茄一马铃薯”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 倍体植株。
(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 。
(5)若a、b依次为小鼠骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，那么该方案的目的是 。若将该方案用在SARS的研究和治疗上，则从理论上讲C细胞的制备可采用 细胞和 的融合。如果分析出了所产生抗体的氨基酸序列，则可采用 方法，以 为原料合成出该SARS抗体的基因。
解析：(1)图示②为原生质体融合，欲实现该融合过程应先用纤维素酶、果胶酶处理植物细胞，去除细胞壁；制备的原生质体在等渗溶液中应呈球形；图示过程③表示再生出细胞壁，这与高尔基体有关。
(2)利用杂种细胞培育杂种植株，依据的原理是细胞的全能性。
(3)细胞融合后，杂种细胞核内染色体数应为两融合细胞染色体数之和。
(4)若a、b细胞为同种植物细胞，则可直接通过人工诱导多倍体方法处理a或b细胞所在的萌发种子或幼苗，即可获得与融合细胞相同遗传物质组成的多倍体。
(5)若a、b依次为小鼠骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，则进行该 融合过程的目的是制备单克隆抗体。
答案：(1)原生质体融合纤维素酶和果胶呈圆球形 太空中无重力干扰，更易进行细胞融合 高尔基体
(2)细胞的全能性脱分化有丝分裂e
(3)m+行单 (4)用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
(5)制备单克隆抗体小鼠的骨髓瘤 SARS患者或康复者的B淋巴细胞化学合成脱氧核苷酸
【实战训练】
（09全国卷Ⅰ）1．下列关于植物体细胞杂交或植物细胞质遗传的叙述，错误的是
A．利用植物体细胞杂交技术可克服生殖隔离的限制，培育远缘杂种
B．不同种植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交过程
C．两个不同品种的紫茉莉杂交，正交、反交所得F1的表现型一致
D．两个不同品种的紫茉莉杂交，F1的遗传物质来自母本的多于来自父本的
答案：C
解析：植物体细胞杂交可以用两种不同的植物细胞，从而可克服生殖隔离的限制，植物体细胞杂交的过程，实际上是不同植物体细胞的原生质体融合的过程。紫茉莉枝叶的性状的遗传是细胞质遗传，两个不同品种的紫茉莉杂交，正交、反交所得F1的表现型应与母本一致，F1的遗传物质来自母本的多于来自父本的，因为受精卵中的细胞质几乎全部来自母本。故C错误。
（09浙江卷）2．用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是
A．都需用培养箱 B．都须用液体培养基
C．都要在无菌条件下进行 D．都可体现细胞的全能性
答案：C
解析：动、植物成体的体细胞进行离体培养都要在无菌条件下进行，动物成体的体细胞离体培养用液体培养基，不能体现细胞的全能性，植物成体的体细胞离体培养不一定用液体培养基，能体现细胞的全能性。故C正确。
【名师点拨】
1．细胞工程与基因工程的关系
两者的相同点是两者均发生遗传物质的改变，产生了可遗传的变异，二者都能打破物种界限，实现了物种间魄基因重组。两者的不同点是两者的操作水平不一样，细胞工程是在细胞或细胞器水平上进行操作，而基因工程是在DNA分子水平上进行操作，其操作原理和方法也不相同。
2．脱分化和再分化
过程名称
过程
形成体特点
条件
脱分化
由离体的植物细胞、组织或器官成为愈伤组织
细胞排列紧密，高度液泡化的无定型状态的薄壁细胞
离体；有机物、无机物等营养物质；生长素、细胞
分裂素等激素；
再分化
由愈伤组织成为根或芽
有生根或有发芽的能力
温度、pH、无菌等适宜条件
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