第七单元 第33讲 细胞工程-【金版教程】2024高考生物一轮复习解决方案全书word（新教材，经典版）

第33讲　细胞工程 一　细胞工程的概念 1．原理和方法：应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法。 2．操作水平：细胞器、细胞或组织水平。 3．目的：获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品。 4．分类：根据操作对象的不同，分为植物细胞工程和动物细胞工程。 二　细胞的全能性 1．含义：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。 2．原因：生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的全套基因。 3．植物细胞全能性表达条件：具有完整的细胞结构；处于离体状态；提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。 4．全能性大小 植物细胞：受精卵＞生殖细胞＞体细胞。 动物细胞：受精卵＞生殖细胞＞体细胞(动物细胞全能性受限制，但细胞核具有全能性)。 植物体中未离体的组织、细胞并未表现出全能性，可能的原因是：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达出各种蛋白质，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同组织。 三　植物组织培养技术 1．概念：指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。 2．原理：植物细胞的全能性。 3．重要概念 4．实验：菊花的组织培养 (1)实验原理 ①植物细胞一般具有全能性。 ②外植体 ③植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。 (2)操作步骤——菊花的组织培养 取材、 消毒 ①用流水充分冲洗外植体(幼嫩的茎段)；酒精擦拭双手和超净工作台；②外植体的消毒：用酒精消毒30 s，然后立即用无菌水清洗2～3次；再用次氯酸钠溶液处理30 min后，立即用无菌水清洗2～3次；③用解剖刀将外植体切成0.5～1 cm长的小段 接种 将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基，诱导脱分化，长出愈伤组织 转接 ①将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上；②长出芽后再转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗 移栽 将试管苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土 (3)注意事项 ①实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌。接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌。 ②接种时注意外植体的方向，不要倒插。 ③诱导愈伤组织期间一般不需要光照，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。 ④当同时使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向 生长素/细胞分裂素 植物细胞的发育方向 比值高 有利于根的分化、抑制芽的形成 比值低 有利于芽的分化、抑制根的形成 比值适中 促进愈伤组织的形成 简记：“高”根，“低”芽，“中”愈伤 四　植物体细胞杂交技术 1．概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。 2．原理：细胞膜的流动性和细胞的全能性。 3．操作流程 (1)过程a为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。 (2)过程b是原生质体的融合，其原理是细胞膜具有一定流动性。人工诱导的方法有物理法，包括电融合法、离心法等；化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。 (3)过程c是原生质体融合后再生出细胞壁，这是原生质体融合成功的标志。 (4)过程d是植物组织培养形成杂种植株，其原理是植物细胞具有全能性。 4．意义：在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展现出独特的优势。 5．局限性：目前有许多理论和技术未解决，还不能让杂种植物按照人们的需要表现出双亲的性状。 五　植物细胞工程的应用 1．植物繁殖的新途径 2．作物新品种的培育 (1)单倍体育种(一般用于二倍体) ①过程 花药离体培养→单倍体植株正常植株。 ②原理：染色体变异。 ③优点：当年就可得到纯合子，能稳定遗传；极大地缩短育种年限。 (2)突变体的利用 ①过程：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖状态，因此容易受到培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而发生突变。然后筛选出对人们有用的突变体。 ②原理：基因突变。 3．细胞产物的工厂化生产 (1)次生代谢物 ①本质：小分子有机化合物(如酚类、萜类和含氮化合物等)。 ②作用：在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。 (2)细胞产物的工厂化生产 ①定义：利用植物细胞培养来获得目标产物的过程就是细胞产物的工厂化生产。 ②植物细胞培养：指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。 ③优点：它不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。 ④实例：紫草宁(世界上首