(金版方案)2019高考生物二輪練習(xí)“學(xué)案”資料：第43講細(xì)胞工程

返回學(xué)案43細(xì)胞工程（一）1.細(xì)胞工程的概念（1）原理和方法：細(xì)胞生物學(xué)和

。（2）操作水平：

或細(xì)胞器水平。（3）工程目的：按照人們的意愿來(lái)改變

或

。（4）種類：

和

。2.植物細(xì)胞工程的原理是

，即具有某種生物全部

的任何一個(gè)細(xì)胞，都具有發(fā)育成

的潛能。全能性表達(dá)的條件是具有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，處于

狀態(tài)，提供一定的

、

和其他適宜的外界條件。3.植物組織培養(yǎng)技術(shù)的過(guò)程：高度

的器官、組織或細(xì)胞

愈傷組織幼根和芽→完整植株。再分化分子生物學(xué)細(xì)胞水平細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)獲得細(xì)胞產(chǎn)品植物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程植物細(xì)胞具有全能性遺傳信息完整個(gè)體離體營(yíng)養(yǎng)激素分化脫分化4.據(jù)圖填空（1）①過(guò)程為去除

，獲得具有活力的原生質(zhì)體，常用方法是酶解法，所用到的酶是

。（2）②過(guò)程是

的融合。人工誘導(dǎo)融合的方法基本分為兩大類——物理法和化學(xué)法。物理法包括

、振動(dòng)、電激等；化學(xué)法一般用

作為誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)細(xì)胞融合。（3）③過(guò)程是原生質(zhì)體融合后再生出

，這是原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志。在此過(guò)程中原生質(zhì)體內(nèi)活躍的細(xì)胞器是

。植物細(xì)胞壁纖維素酶和果膠酶原生質(zhì)體離心聚乙二醇（PEG）細(xì)胞壁高爾基體考點(diǎn)1植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交的比較＊考點(diǎn)精講＊名稱植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交原理細(xì)胞的全能性細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性和細(xì)胞的全能性過(guò)程名稱植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交選材選取根尖、莖尖、形成層部位，最容易誘導(dǎo)脫分化不同植物細(xì)胞融合后形成的雜種細(xì)胞技術(shù)操作脫分化、再分化等除脫分化、再分化外，還要用酶解法去除細(xì)胞壁，用一定方法誘導(dǎo)細(xì)胞融合關(guān)系植物組織培養(yǎng)是植物體細(xì)胞雜交的基礎(chǔ)，植物體細(xì)胞雜交所用的技術(shù)更復(fù)雜說(shuō)明：（1）不同細(xì)胞的全能性不同，具體表現(xiàn)為受精卵﹥生殖細(xì)胞﹥體細(xì)胞，離體細(xì)胞的全能性表達(dá)與分化程度呈負(fù)相關(guān)，但生殖細(xì)胞除外。（2）脫分化形成愈傷組織的過(guò)程中不需要光，再分化過(guò)程需要光，因?yàn)橛鷤M織利用有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分，而試管苗需要進(jìn)行光合作用合成有機(jī)物。（3）植物體細(xì)胞雜交過(guò)程中，用酶解法去除細(xì)胞壁時(shí)所用的酶是纖維素酶和果膠酶；人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法有離心、振動(dòng)、電激（物理法）和用聚乙二醇處理（化學(xué)法）。＊典例剖析＊【例1】科學(xué)家把天竺葵的原生質(zhì)體和香茅草的原生質(zhì)體進(jìn)行誘導(dǎo)融合，培育出的驅(qū)蚊草含有一種能驅(qū)蚊且對(duì)人體無(wú)害的香茅醛。下列關(guān)于驅(qū)蚊草培育的敘述，錯(cuò)誤的是（）

A.驅(qū)蚊草的培育屬于細(xì)胞工程育種，其優(yōu)點(diǎn)是能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙

B.驅(qū)蚊草培育過(guò)程要用到纖維素酶、果膠酶、PEG等試劑或離心、振蕩、電激等方法

C.驅(qū)蚊草的培育過(guò)程是植物體細(xì)胞雜交，不同于植物組織培養(yǎng)，無(wú)愈傷組織和試管苗形成

D.驅(qū)蚊草不能通過(guò)天竺葵和香茅草雜交而獲得是因?yàn)椴煌锓N間存在生殖隔離解析：植物體細(xì)胞雜交獲得雜種植株的優(yōu)點(diǎn)是克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。具體的方法是，先進(jìn)行植物體細(xì)胞雜交，再對(duì)融合后的細(xì)胞進(jìn)行組織培養(yǎng)。C【知識(shí)鏈接】（1）植物體細(xì)胞雜交的終點(diǎn)是培育成雜種植株，而不是形成雜種細(xì)胞就結(jié)束。雜種植株具備兩種植株的遺傳特征，原因是雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì)。（2）體細(xì)胞雜交即兩個(gè)細(xì)胞融合成一個(gè)細(xì)胞，不管染色體、基因組還是染色體組都采用直接相加的方法。若一個(gè)植物細(xì)胞含有2N條染色體，2個(gè)染色體組，基因型為Aabb，另一個(gè)植物細(xì)胞含有2M條染色體，2個(gè)染色體組，基因型為ccDd，則新植株應(yīng)為四倍體，其體細(xì)胞中染色體為2N+2M，基因型為AabbccDd。（3）用植物體細(xì)胞雜交培育新品種的過(guò)程中，遺傳物質(zhì)的傳遞不遵循孟德爾的遺傳定律。只有有性生殖進(jìn)行減數(shù)分裂的過(guò)程中才符合遺傳定律，而植物體細(xì)胞雜交沒有此過(guò)程。＊對(duì)應(yīng)訓(xùn)練＊1.如圖是兩種二倍體植物細(xì)胞（甲、乙）融合并培育新植株的過(guò)程，下列有關(guān)分析正確的是（）A.過(guò)程①需要將植物組織置于含有纖維素酶和果膠酶的溶液中，且溶液中的滲透壓應(yīng)大于細(xì)胞液滲透壓B.過(guò)程②要用聚乙二醇等方法誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合，主要依據(jù)是細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性C.過(guò)程④⑤⑥需要根據(jù)生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程更換不同的培養(yǎng)基D.最終得到的植株相對(duì)于甲、乙而言發(fā)生了染色體數(shù)目變異，不具有可育性解析：過(guò)程①需要將植物組織置于含有纖維素酶和果膠酶的溶液中，且溶液中的滲透壓應(yīng)等于細(xì)胞液滲透壓，使細(xì)胞維持正常形態(tài)；誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的主要依據(jù)是細(xì)胞膜具有流動(dòng)性；過(guò)程④⑤⑥需要根據(jù)生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程更換不同的培養(yǎng)基，誘導(dǎo)生芽、生根；最終得到的植株相對(duì)于甲、乙而言發(fā)生了染色體數(shù)目變異，由于存在同源染色體，具有可育性。答案：C考點(diǎn)2植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用＊考點(diǎn)精講＊1.植物繁殖的新途徑（1）微型繁殖微型繁殖就是用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，也叫快速繁殖技術(shù)。繁殖過(guò)程中的分裂方式是有絲分裂，親、子代細(xì)胞內(nèi)DNA不變，所以能夠保證親、子代遺傳特性不變。（2）作物脫毒①解決的問(wèn)題：無(wú)性繁殖的作物，感染的病毒在體內(nèi)逐年積累，產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差。②解決方法：切取一定大小的莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)，再生的植株就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗。③理論基礎(chǔ)：植物分生區(qū)附近病毒極少，甚至無(wú)病毒。④成果：采用莖尖組織培養(yǎng)技術(shù)，已獲得脫毒的馬鈴薯、草莓、甘薯、菠蘿和香蕉等。（3）人工種子①獲取方法：以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過(guò)人工薄膜包裝得到的種子（如圖所示）。②解決的問(wèn)題：一些植物繁殖周期長(zhǎng)，數(shù)年后才能結(jié)出種子；有些作物優(yōu)良雜種的后代因發(fā)生性狀分離而喪失其優(yōu)良特性；常規(guī)種子的生產(chǎn)受季節(jié)、氣候和地域的限制，并且占用大量的土地。2.單倍體育種和突變體利用的比較項(xiàng)目原理優(yōu)點(diǎn)成果單倍體育種染色體變異明顯縮短育種年限單育Ⅰ號(hào)煙草品種，Ⅱ號(hào)水稻和京花1號(hào)小麥品種等突變體利用基因突變產(chǎn)生新基因，大幅度改良某些性狀抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的野生煙草等3.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)用人工培養(yǎng)的愈傷組織提取細(xì)胞中的某種成分，如紫草素、香料等。說(shuō)明：（1）利用植物組織培養(yǎng)制造人工種子時(shí)，需要將外植體培養(yǎng)到胚狀體階段，人工種子發(fā)育初期需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)由人工胚乳提供。（2）利用植物組織培養(yǎng)生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物時(shí)，有時(shí)只需將外植體培養(yǎng)到愈傷組織，從愈傷組織中獲得產(chǎn)物。＊典例剖析＊【例2】植物組織培養(yǎng)的過(guò)程可以歸納為：①②③④,下列敘述錯(cuò)誤的是（）

A.②→③的再分化過(guò)程中，當(dāng)細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素的濃度比值較低時(shí)，有利于根的生長(zhǎng)

B.植物組織培養(yǎng)所依據(jù)的原理是植物細(xì)胞的全能性

C.③→④過(guò)程是植物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)階段

D.③包裹上人造種皮可獲得人工種子脫分化再分化解析：③→④為幼苗長(zhǎng)成植株的過(guò)程，為營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。C【知識(shí)鏈接】（1）植物激素：影響脫分化、再分化的重要因素。細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素共同使用時(shí)，能強(qiáng)力地促進(jìn)愈傷組織的形成，兩者不同濃度的配比在再分化過(guò)程中分別對(duì)誘導(dǎo)根或芽的產(chǎn)生起關(guān)鍵作用。當(dāng)細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素的濃度比高時(shí)，有利于芽的產(chǎn)生；濃度比低時(shí)，有利于根的產(chǎn)生。（2）光照：對(duì)于植物組織培養(yǎng)來(lái)說(shuō)，光照條件非常重要，包括光照強(qiáng)度、時(shí)間和波長(zhǎng)。但在愈傷組織的誘導(dǎo)階段往往要暗培養(yǎng)，而在再分化的過(guò)程中一定要有光照。愈傷組織誘導(dǎo)階段的暗培養(yǎng)有利于細(xì)胞脫分化產(chǎn)生愈傷組織，如果在光照條件下容易分化產(chǎn)生維管等組織，則不利于產(chǎn)生大量的愈傷組織。（3）無(wú)菌：如果在培養(yǎng)基上有細(xì)菌等微生物存在，它們比植物細(xì)胞具有更強(qiáng)的新陳代謝能力，比植物細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖的更快，而且它們會(huì)產(chǎn)生毒素，使培養(yǎng)基上的植物細(xì)胞死亡。因此，培養(yǎng)過(guò)程中要求消毒、滅菌，并且要求無(wú)菌操作。（4）生物體細(xì)胞不能表達(dá)全能性的原因：植物體細(xì)胞內(nèi)的基因選擇性表達(dá)。＊對(duì)應(yīng)訓(xùn)練＊2.下列屬于植物的微型繁殖技術(shù)的是（）

A.蘭花的芽尖組織培育成蘭花幼苗

B.水稻種子萌發(fā)并長(zhǎng)成新個(gè)體

C.扦插的葡萄枝條長(zhǎng)成新個(gè)體

D.柳樹芽發(fā)育成枝條解析：題中B、D項(xiàng)所述內(nèi)容為植物的個(gè)體發(fā)育，C項(xiàng)屬于生物的營(yíng)養(yǎng)繁殖。A1.如圖是人工種子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，對(duì)其敘述不正確的是（）

A.人工種子的胚乳中含有胚狀體發(fā)育所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還可以添加植物激素

B.人工種子可以工業(yè)化生產(chǎn)，播種人工種子可節(jié)省大量的糧食

C.人工種子克服了有些作物品種繁殖能力差、結(jié)籽困難或發(fā)芽率低等問(wèn)題

D.人工種子的胚狀體還未分化出胚芽、胚軸和胚根等結(jié)構(gòu)解析：人工種子是以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)人工薄膜包裝得到的種子。因此，人工種子的胚狀體已經(jīng)分化出胚芽、胚軸、胚根等結(jié)構(gòu)。D2.將基因型為Aa的植株的花粉和基因型為Bb的植株的花粉，除去細(xì)胞壁后，進(jìn)行原生質(zhì)體融合，可以得到多少種基因型不同的細(xì)胞（僅考慮兩個(gè)細(xì)胞的融合）（）

A.6種B.8種C.10種D.12種解析：將基因型為Aa的植株的花粉和基因型為Bb的植株的花粉，除去細(xì)胞壁后，進(jìn)行原生質(zhì)體融合，會(huì)有三種形式的融合，得到8種基因型的細(xì)胞。B3.據(jù)圖所示植物體細(xì)胞雜交技術(shù)流程回答相關(guān)問(wèn)題：（1）若運(yùn)用傳統(tǒng)有性雜交（即用番茄、馬鈴薯雜交），能否得到雜種植株？

，為什么？

。（2）在利用雜種細(xì)胞培育雜種植株的過(guò)程中，運(yùn)用的技術(shù)手段是

，依據(jù)的原理是

。其中，過(guò)程②稱為

技術(shù)，與過(guò)程③密切相關(guān)的具有單層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器為

，過(guò)程④相當(dāng)于

，⑤過(guò)程涉及的分裂方式為

。（3）已知番茄、馬鈴薯分別為二倍體、四倍體，則“番茄—

馬鈴薯”屬于

倍體植株。（4）隨“神六”太空旅行的種苗中，最受關(guān)注的是柴油樹試管苗。柴油樹種子含有的柴油是植物細(xì)胞的代謝產(chǎn)物，可用植物組織培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)柴油的工業(yè)化生產(chǎn)。若利用此技術(shù)，將柴油樹細(xì)胞培養(yǎng)到過(guò)程

（填字母編號(hào)）即可。答案：（1）不能不同物種的植物存在生殖隔離（2）植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞的全能性原生質(zhì)體融合