植物细胞工程1植物组织培养(1)组织培养操作流程.ppt
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1、一、植物细胞工程一、植物细胞工程1植物组织培养植物组织培养(1)组织培养操作流程组织培养操作流程脱分化脱分化再分化再分化(2)培养条件:营养物质培养条件:营养物质(水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸等机酸等)、激素、激素(如细胞分裂素、生长素等如细胞分裂素、生长素等)及其他条件及其他条件(无菌、适宜的温度和无菌、适宜的温度和pH等等)。(3)原理:细胞的全能性原理:细胞的全能性含义:生物体的细胞具有发育细胞形成完整个体的含义:生物体的细胞具有发育细胞形成完整个体的。物质基础:生物的每一个细胞都包含有该物种所特有物质基础:生物的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套的全套
2、,都有发育成完整个体所必需的,都有发育成完整个体所必需的。2植物体细胞杂交植物体细胞杂交(1)操作流程操作流程潜能潜能遗传物质遗传物质全部基因全部基因(2)原理:细胞膜的原理:细胞膜的和细胞的全能性。和细胞的全能性。(3)意义:克服远缘杂交不亲和的障碍,培育出自然界中原来意义:克服远缘杂交不亲和的障碍,培育出自然界中原来不存在的优良品种。不存在的优良品种。流动性流动性3植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用(1)植物繁殖的新途径:植物繁殖的新途径:、作物脱毒、作物脱毒、。(2)作物新品种的培育:单倍体育种、突变体的利用。作物新品种的培育:单倍体育种、突变体的利用。(3)的工厂化生产。的工厂化生产
3、。微型繁殖微型繁殖人工种子人工种子细胞产物细胞产物二、动物细胞工程二、动物细胞工程1动物细胞培养动物细胞培养(1)操作流程操作流程(2)原理:原理:。(3)条件:条件:的环境,适宜的的环境,适宜的、和气体和气体环境。环境。(4)结果:获得细胞群。结果:获得细胞群。(5)应用:生物制品的生产、转基因动物培养、检测应用:生物制品的生产、转基因动物培养、检测的毒性、医学研究等。的毒性、医学研究等。细胞增殖细胞增殖无菌、无毒无菌、无毒营养营养温度、温度、pH有毒物质有毒物质2动物细胞核移植与动物克隆动物细胞核移植与动物克隆(1)操作流程操作流程(2)原理:动物原理:动物细胞核的全能性细胞核的全能性(4
4、)存在的问题:成功率存在的问题:成功率;克隆动物的健康问题;克隆动物;克隆动物的健康问题;克隆动物食品的食品的问题。问题。3单克隆抗体单克隆抗体(1)操作流程操作流程 低低安全性安全性(2)优点:化学性质专一,优点:化学性质专一,并可大量,并可大量制备制备特异性强特异性强灵敏度高灵敏度高考点一考点一植物的组织培养与植物体细胞杂交植物的组织培养与植物体细胞杂交命命题题解解读读植物的组织培养与植物体细胞杂交在农业植物的组织培养与植物体细胞杂交在农业生产中的应用极为广泛,成为新课标高考的热生产中的应用极为广泛,成为新课标高考的热点,近几年在高考试题中的比重逐渐提升。考点,近几年在高考试题中的比重逐渐
5、提升。考查形式以简答题为主,常与植物育种等知识结查形式以简答题为主,常与植物育种等知识结合以图解的形式呈现,以考查基本概念和获取合以图解的形式呈现,以考查基本概念和获取信息的能力为主。信息的能力为主。示例示例1(2011潍坊模拟潍坊模拟)野生马铃薯品种的植株具有较强的野生马铃薯品种的植株具有较强的抗病、抗虫、抗盐碱、抗寒能力,但块茎不能食用。俄、德、抗病、抗虫、抗盐碱、抗寒能力,但块茎不能食用。俄、德、芬兰专家共同做实验研究,用野生马铃薯与马铃薯的体细胞芬兰专家共同做实验研究,用野生马铃薯与马铃薯的体细胞进行杂交,培育出了生活能力强的杂交系马铃薯。据图分析进行杂交,培育出了生活能力强的杂交系马
6、铃薯。据图分析回答问题:回答问题:(1)(1)过程植物细胞原生质体的分离需经过酶解,其中过程植物细胞原生质体的分离需经过酶解,其中”酶酶 解解”所用的酶应该包括所用的酶应该包括_。(2)(2)过程需要用到聚乙二醇过程需要用到聚乙二醇(PEG)(PEG)。其目的是。其目的是 _ _。(3)(3)请用文字和箭头表示出请用文字和箭头表示出、过程的实验流程过程的实验流程 _ _。 由此过程可以看出植物细胞有形成再生组织的可能性,由此过程可以看出植物细胞有形成再生组织的可能性, 这是这是_的表现。的表现。(4)(4)一般在培养基上培养一般在培养基上培养24244848小时后,大部分原生质体已再小时后,大
7、部分原生质体已再 生出细胞壁。可以取样,通过生出细胞壁。可以取样,通过_实验实验 来鉴别细胞壁是否已经再生。来鉴别细胞壁是否已经再生。(5)(5)请说明运用此植物体细胞杂交法的最大好处:请说明运用此植物体细胞杂交法的最大好处: _ _。解析解析(1)根据图示过程可判断,根据图示过程可判断,是利用酶解法去除植物是利用酶解法去除植物细胞壁的过程,该过程所利用的酶是纤维素酶和果胶酶。细胞壁的过程,该过程所利用的酶是纤维素酶和果胶酶。(2)是诱导原生质体融合的过程,从而获得杂种细胞。是诱导原生质体融合的过程,从而获得杂种细胞。(3)图示中图示中是杂种细胞经过脱分化、再分化形成植物幼苗是杂种细胞经过脱分
8、化、再分化形成植物幼苗的过程,该过程体现出植物细胞的全能性。的过程,该过程体现出植物细胞的全能性。(4)具有细胞壁的植物细胞可进行细胞的质壁分离及复原,以具有细胞壁的植物细胞可进行细胞的质壁分离及复原,以此来鉴别原生质体是否已再生出细胞壁。此来鉴别原生质体是否已再生出细胞壁。(5)植物体细胞杂交不通过有性生殖,故可以克服有性生殖远植物体细胞杂交不通过有性生殖,故可以克服有性生殖远缘杂交不亲和的障碍,培育出兼有两物种品质的优良物种。缘杂交不亲和的障碍,培育出兼有两物种品质的优良物种。答案答案(1)纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶(2)诱导原生质体融合诱导原生质体融合植物细胞具有全能性植物细胞具有
9、全能性(4)植物细胞质壁分离与复原植物细胞质壁分离与复原(5)可使本来存在生殖隔离的物种进行杂交,培育出兼有两可使本来存在生殖隔离的物种进行杂交,培育出兼有两物种品质的优良新物种或克服不同生物远缘杂交不亲和的物种品质的优良新物种或克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍障碍(1)细胞全能性表达的条件细胞全能性表达的条件离体、无菌;离体、无菌;一定的营养物质:水、无机盐、蔗糖、一定的营养物质:水、无机盐、蔗糖、维生素等;维生素等;激素的要求:主要是细胞分裂素和生长素;激素的要求:主要是细胞分裂素和生长素;培养条件:适宜的温度和光照培养条件:适宜的温度和光照(培养后期培养后期)以及气体环境以及气体环境等。
10、等。(2)植物组织培养选取根尖、茎尖、形成层部位等分生组织,植物组织培养选取根尖、茎尖、形成层部位等分生组织,这些组织最容易诱导脱分化。这些组织最容易诱导脱分化。(3)植物体细胞杂交需用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁;植植物体细胞杂交需用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁;植物细胞融合成功的标志为产生新的细胞壁。物细胞融合成功的标志为产生新的细胞壁。(4)诱导植物原生质体融合的方法有物理法诱导植物原生质体融合的方法有物理法(离心、振动、电离心、振动、电激激)和化学法和化学法(聚乙二醇聚乙二醇)两类。两类。(5)通过植物体细胞杂交所得到的杂种细胞,不管是染色体基通过植物体细胞杂交所得到的杂种细胞,不管是染色
11、体基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。因组还是染色体组都采用直接相加的方法。(6)植物体细胞杂交区别于传统植物有性杂交的优点是能克植物体细胞杂交区别于传统植物有性杂交的优点是能克服生殖隔离的限制。服生殖隔离的限制。1(2010新课标全国卷新课标全国卷)请回答:请回答:(1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的以保持品种的_,繁殖种苗的速度,繁殖种苗的速度_。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养,最终能够形成完离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养,最终能够形成完整的植株,说明该叶肉细胞具有该植物的全部整的植株,说明该叶肉细胞具有
12、该植物的全部_。(2)把试管苗转接到新的培养基上时,需要在超净工作台把试管苗转接到新的培养基上时,需要在超净工作台上进行,其原因是避免上进行,其原因是避免_的污染。的污染。(3)微型繁殖过程中,适宜浓度的生长素单独使用可诱导试微型繁殖过程中,适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗管苗_,而与,而与_配比适宜时可促进芽的增殖。配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长,促使愈伤组织产生和生长,需要若要抑制试管苗的生长,促使愈伤组织产生和生长,需要使用的生长调节剂是使用的生长调节剂是_(脱落酸、脱落酸、2,4D)。(4)将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段将某植物试管苗培养在含不同浓
13、度蔗糖的培养基上一段时间后,单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析,时间后,单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析,随着培养基中蔗糖浓度的增加,光合作用强度的变化趋势随着培养基中蔗糖浓度的增加,光合作用强度的变化趋势是是_,单株鲜重的变化趋势是,单株鲜重的变化趋势是_。据图判断,。据图判断,培养基中不含蔗糖时,试管苗光合作用产生的有机物的量培养基中不含蔗糖时,试管苗光合作用产生的有机物的量_(能、不能能、不能)满足自身最佳生长的需要。满足自身最佳生长的需要。(5)据图推测,若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合据图推测,若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力,应作用能力,应_(
14、降低,增加降低,增加)培养基中蔗糖浓度,培养基中蔗糖浓度,以便提高试管苗的自养能力。以便提高试管苗的自养能力。解析:解析:(1)叶肉细胞具有该植物的全部遗传信息,因此可经叶肉细胞具有该植物的全部遗传信息,因此可经组织培养成为完整个体。组织培养成为完整个体。(2)在组织培养过程及将试管苗转在组织培养过程及将试管苗转接到新培养基上时,要无菌操作,防止微生物污染。接到新培养基上时,要无菌操作,防止微生物污染。(3)在在微型繁殖中,不同阶段要使用不同的激素。生长素可诱导微型繁殖中,不同阶段要使用不同的激素。生长素可诱导生根,与细胞分裂素混合使用,在一定浓度配比下可促进生根,与细胞分裂素混合使用,在一定
15、浓度配比下可促进生芽。生芽。2,4D可促进愈伤组织生长。可促进愈伤组织生长。(4)从题图看出,随蔗从题图看出,随蔗糖浓度增大,光合作用强度在下降,而单株鲜重是先增后糖浓度增大,光合作用强度在下降,而单株鲜重是先增后降,培养基中不含蔗糖时,试管苗制造的有机物不能满足降,培养基中不含蔗糖时,试管苗制造的有机物不能满足自身需要。自身需要。(5)要提高试管苗光合作用能力,应适量降低蔗要提高试管苗光合作用能力,应适量降低蔗糖浓度。糖浓度。答案:答案:(1)遗传性快遗传信息遗传性快遗传信息(2)微生物微生物(3)生根生根细胞分裂素细胞分裂素2,4D(4)逐渐减小逐渐减小先增加后下降不能先增加后下降不能(5
16、)降低降低考点二考点二动物细胞培养与核移植技术动物细胞培养与核移植技术命命题题解解读读对本考点的考查主要以简答题的形式呈现。对本考点的考查主要以简答题的形式呈现。常与一些社会热点和科技前沿知识相关联,以常与一些社会热点和科技前沿知识相关联,以相关的重要成果为背景进行命题,考查考生应相关的重要成果为背景进行命题,考查考生应用基本原理分析解决实际问题的能力。预计用基本原理分析解决实际问题的能力。预计2012年高考中,与基因工程、胚胎工程相结合年高考中,与基因工程、胚胎工程相结合的试题仍会出现。的试题仍会出现。示例示例2动物器官的体外培养技术对于研究器官的生理、动物器官的体外培养技术对于研究器官的生
17、理、病理过程及其机制意义重大。下图是一个新生小鼠的肝脏小病理过程及其机制意义重大。下图是一个新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图。请回答下列问题:块培养装置示意图。请回答下列问题:(1)肝脏切成小薄片,这有利于肝脏细胞肝脏切成小薄片,这有利于肝脏细胞_。(2)气室中充入气室中充入5%CO2气体的主要作用是气体的主要作用是_。(3)培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长,但要注意选择抗培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长,但要注意选择抗生素的生素的_,以保证抗生素对肝脏,以保证抗生素对肝脏无害。无害。(4)有机物有机物X有毒性,可诱发染色体断裂。利用上图所示装置和有毒性,可诱发染色体断裂。利用上图所示
18、装置和所提供的下列材料用具,探究肝脏小块对有机物所提供的下列材料用具,探究肝脏小块对有机物X是否具有是否具有解毒作用。解毒作用。材料用具:肝脏小块、外周血淋巴细胞、淋巴细胞培养材料用具:肝脏小块、外周血淋巴细胞、淋巴细胞培养液液、植物凝集素、植物凝集素(刺激淋巴细胞分裂刺激淋巴细胞分裂)、显微镜、载玻片、显微镜、载玻片、盖玻片、玻璃皿盖玻片、玻璃皿、滴管、吉姆萨染液、滴管、吉姆萨染液(使染色体着色使染色体着色)、有、有机物机物X溶液等。溶液等。实验过程:实验过程:在淋巴细胞培养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞,取在淋巴细胞培养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞,取4等份,备用。等份,备用。利用甲、乙
19、、丙、丁利用甲、乙、丙、丁4组上图所示装置,按下表步骤操作组上图所示装置,按下表步骤操作(“”“”表表示已完成的步骤示已完成的步骤)。甲甲乙乙丙丙丁丁步骤一:加入肝脏培养液步骤一:加入肝脏培养液步骤二:加入有机物步骤二:加入有机物X溶液溶液步骤三:放置肝脏小块步骤三:放置肝脏小块上表中还需进行的操作是上表中还需进行的操作是_。培养一段时间后,取培养一段时间后,取4组装置中的等量培养液,分别添加组装置中的等量培养液,分别添加到到4份备用的淋巴细胞培养液中继续培养。份备用的淋巴细胞培养液中继续培养。一段时间后取淋巴细胞分别染色、制片。在显微镜下观察一段时间后取淋巴细胞分别染色、制片。在显微镜下观察
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