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第2章细胞工程（学案28）
学习目标
1、植物的组织培养
2、动物的细胞培养与体细胞克隆
3、细胞融合与单克隆抗体
预习探究
1.细胞工程
(1)操作水平：。
(2)目的：按照人的意愿来改变细胞内的或获得。
2.植物细胞的全能性
(1)概念：具有某种生物全部的任何一个细胞，都具有发育成的潜能。
(2)原理：细胞内含有本物种的。
(3)全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的和其他适宜外界条件。
3.植物组织培养技术
(1)原理：植物细胞具有。
(2)过程

4.植物细胞工程的应用
(1)微型繁殖：优点是能够。
(2)作物脱毒：利用等无毒组织进行微型繁殖。
(3)培育：可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。
(4)作物新品种的培育：单倍体育种和突变体的利用。
(5)细胞产物的工厂化生产：即利用技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。
5.动物细胞培养条件
①无菌、无毒的环境：对和所有培养用具进行无菌处理，添加，定期更换培养液以清除。
②营养：除正常的有机和无机营养外，需加入等一些天然成分。
③适宜的温度和pH：温度为℃(哺乳动物)，pH为。
6.动物细胞融合
(1)原理：。
(2)融合方法：聚乙二醇(PEG)、、电激等。
(3)意义：突破了的局限，使成为可能，也为制造
开辟了新途径。
7.单克隆抗体
(1)制备过程
(2)优点：特异性强、，可大量制备。
(3)用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和。
④气体环境：含95%空气加5%CO2的混合气体，其中后者的作用是。
(3)应用：生物制品的生产、检测、医学研究。
8.动物体细胞核移植技术和克隆动物
(1)动物体细胞核移植技术的过程
(2)原理：。
(3)结果：。
课堂探究
1.动物细胞培养过程中，也需要将动物细胞分散开来，这与观察植物细胞的有丝分裂中的解离作用类似。两种处理方法的结果最大的区别是什么？

2．通过动物体细胞核移植技术获得的克隆动物，其遗传物质是否和供核细胞的遗传物质完全一样？

3.单克隆抗体制备过程中，第一次筛选和第二次筛选的目的有何不同？

当堂达标
1.下图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列叙述不正确的是()
A.该途径依据的原理是植物细胞具有全能性
B.过程①需控制好培养基中植物激素的比例
C.经过程①细胞的形态和结构发生了变化
D.过程③需使用液体培养基，有利于细胞增殖
2.“白菜—甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、耐热性强和易于储藏等优点。如图是“白菜—甘蓝”的杂交过程示意图。以下说法正确的是()
A.除去细胞壁形成原生质体，可运用的酶是纤维素酶、淀粉酶和果胶酶
B.通常可诱导上述原生质体相互融合的方法是PEG和灭活的病毒诱导
C.杂种细胞形成的标志是诱导产生了新的细胞壁
D.愈伤组织形成“白菜—甘蓝”植物体必须经过脱分化和再分化两个过程
3.某研究小组为测定某种药物对体外培养细胞的毒性，准备对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培养。下列叙述正确的是()
A.制备肝细胞悬液时，可用胃蛋白酶处理肝组织块
B.恒温培养箱中的CO2浓度维持在5%左右，以促进细胞呼吸
C.为了保证细胞培养所需的无毒环境，需大量添加各种抗生素
D.本实验应设置对照实验，以检测药物对甲、乙细胞的毒性大小
4.如图所示为哺乳动物生殖的过程。其中b为卵细胞，c为体细胞。下列叙述不正确的是()
A.形成动物①②的过程分别属于有性生殖和无性生殖
B.产生动物②的过程中可发生基因突变、基因重组等
C.动物②的产生表明动物细胞的细胞核具有全能性
D.a、b、c细胞的形成过程，仅c细胞为有丝分裂
5.关于下面制备单克隆抗体过程示意图的叙述，不正确的是()
A.①表示已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞均是从小鼠的脾脏中提取的
B.②促进细胞融合的方法可以利用聚乙二醇作介导
C.④中的筛选是通过抗原—抗体反应进行的
D.⑤可以无限增殖
6.植物叶肉细胞原生质体的分离和培养的主要过程可用下面所示图解简单表示：
叶片――――――――――→a洗净、灭菌、切条、酶解原生质体悬液――――→b过滤、离心纯净的原生质体―――――→c培养基中培养愈伤组织―→d胚状体―→e植株
(1)培育胚状体利用了__________________这一项生物技术，胚状体再继续培养，则可培育出完整的植株，这体现了________________。培养基中除了含有一定的营养外，还必须含有____________________等植物激素，还需要对培养基进行严格的________________。
(2)如果愈伤组织是三七叶肉细胞培养产生的，若为了获得三七的细胞产物，则只需要培养到________________；若为了获得三七的人工种子，则需要培养到________________。如果愈伤组织是棉花叶肉细胞培养产生的，通过基因工程要获取抗虫棉，目的基因导入棉花愈伤组织细胞常用的方法是________________法。
(3)从叶片的叶肉细胞到获得胚状体的过程中，必须要经过________________。
①无丝分裂　②有丝分裂　③减数分裂　④原代培养　⑤传代培养　⑥植物体细胞杂交　⑦细胞融合　⑧脱分化　⑨再分化
7.野生黑芥(染色体数为2A)具有黑腐病的抗性基因，而花椰菜(染色体数为2B)易感染黑腐病菌而患病，用生物工程技术获得抗黑腐病杂种黑芥—花椰菜植株，操作流程如图。请据图回答下列问题：
(1)图中涉及到的生物工程技术有________________。过程①PEG的作用是______________，此时培养液需要保持一定渗透压的目的是________________。
(2)经过①操作后，筛选出融合的杂种细胞，进而脱分化形成________________，经过②________________形成杂种植株。
(3)若要分析杂种植株的染色体变异类型，应剪取该植株根尖和双亲植株的根尖，制成临时装片，然后在显微镜下观察比较有丝分裂中期染色体的________________。
(4)用上述方法培养的该杂种植株含有的染色体数目是________________；用黑腐病菌感染杂种植株，筛选出具有________________________________的杂种植株。
8.科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株，为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质，其培育过程如图所示，请据图回答下列问题：
(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理有________________________________。
(2)过程①常用的酶是____________________，细胞融合完成的标志是__________________。
(3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂____________诱导融合，在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面荧光的不同可观察到__________种不同的原生质体(只考虑细胞两两融合的情况)，当观察到______________________________________时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。
(4)过程③和过程④依次为_______________________________________________________，
过程④中的培养基常添加的植物激素是__________________________。
(5)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含______条染色体。若杂种细胞培育成的“番茄—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____________植株。

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人教版高中生物选修三2.1.1植物细胞工程的基本技术学案

作为杰出的教学工作者，能够保证教课的顺利开展，准备好一份优秀的教案往往是必不可少的。教案可以让学生们能够在上课时充分理解所教内容，帮助教师营造一个良好的教学氛围。教案的内容要写些什么更好呢？下面是小编为大家整理的“人教版高中生物选修三2.1.1植物细胞工程的基本技术学案”，欢迎大家阅读，希望对大家有所帮助。

2.1.1植物细胞工程的基本技术

1.举例说明植物细胞具有全能性。
2.简述植物组织培养的原理。
3.概述植物组织培养技术。
4.举例说出植物体细胞杂交技术及其应用。

一、细胞的全能性
1.概念：具有某种生物的任何一个细胞，都具有发育成，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点。
2．现实表现：在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种。
3．原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有地表达出各种，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同。
二、植物组织培养技术
1.原理：植物细胞的。
2．过程：离体的植物器官、组织、细胞――→一定的营养、激素愈伤组织――→含有不同激素成分的培养基再分化胚状体或丛芽―→试管苗。
3．脱分化：已的细胞经过诱导后，失去其特有的而转变成未分化细胞的过程。
4．植物组织培养的条件
(1)的植物细胞、组织、器官。
(2)和人工控制。
(3)培养在上。
(4)给予的培养条件。
三、植物体细胞杂交技术
1.概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成，并把杂种细胞培育成的技术。
2．过程：细胞――→纤维素酶果胶酶不同种细胞原生质体――→人工诱导原生质体
――→再生细胞壁杂种细胞――→组织培养杂种植株。
3．意义：因为不同种生物之间存在隔离，此项技术在克服不同生物的障碍上，取得了巨大的突破。
思考交流
1．体细胞具有全能性，由它产生的生殖细胞也具有全能性吗？为什么？

2．在去掉细胞壁的时候为什么想到用酶解法，且用纤维素酶和果胶酶？

正误判断
1．植物的种子能发育成完整的植株，体现了细胞的全能性。()
2．植物组织培养的过程不需要在无菌条件下进行。()
3．植物体细胞杂交与细胞膜的流动性无关。()
4．只要将两个去壁的植物细胞放在一起就能发生融合。()

一、细胞的全能性
什么是细胞的全能性？细胞具有全能性的原因是什么？在证明细胞全能性方面，动物与植物存在什么不同？植物细胞实现全能性的条件有哪些？

一般来说：（1）随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。(生殖细胞较特殊，其分化程度高，全能性也高)；（2）体细胞：分化程度低的＞分化程度高的；细胞分裂能力强的＞细胞分裂能力弱的；幼嫩的细胞＞衰老的细胞。
例1　下列有关植物细胞全能性的叙述中，正确的是()
A．植物体只有高度分化的体细胞才具有发育成完整个体的潜能
B．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同
C．植物细胞的全能性是植物体细胞杂交技术的理论基础
D．植物细胞脱分化过程体现了植物细胞的全能性
　C
二、植物组织培养技术
植物组织培养的原理是什么？具体步骤有哪些？在植物组织培养的培养基中经常添加的植物激素有哪些？

例2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。请据图回答下列问题：
(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括________和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和________两类植物激素。
(2)此过程依据的原理是________。A和B阶段主要进行的分裂方式是________，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞________等。
(3)此过程要无菌操作，主要是指对________进行灭菌消毒。B阶段需要光照，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是________的结果。
(5)A、B两过程能否在同一培养基上进行？________________________________________。
　(1)无机物　生长素
(2)细胞的全能性　有丝分裂　分化
(3)培养基　芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件
(4)基因选择性表达
(5)不能
三、植物体细胞杂交
植物体细胞杂交的原理是什么？操作流程是怎样的？植物体细胞杂交成功的标志是什么？

例3白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。以白菜和甘蓝进行体细胞杂交可得到“白菜—甘蓝”杂种幼苗。
(1)白菜和甘蓝是两个不同的物种，存在________隔离。自然条件下，这两个物种间不能通过________的方式产生后代。从杂交细胞到获得“白菜—甘蓝”杂种幼苗，所依据的理论基础是植物细胞具有______________。
(2)白菜和甘蓝的体细胞在融合前应先用________________处理两种细胞的细胞壁获得原生质体，再用____________作为促融剂诱导原生质体融合进而获得杂种细胞，杂种细胞继续培养，________(填“需要”或“不需要”)进行脱分化。
(3)经筛选获得的“白菜—甘蓝”杂种幼苗体细胞中的染色体是________条。
(1)生殖　杂交(有性生殖)　全能性(2)纤维素酶、果胶酶　聚乙二醇(PEG)　需要(3)38

课堂达标
1．细胞工程技术是一门综合科学技术，下列哪项技术不属于细胞工程()
A．有性杂交　B．体细胞杂交C．组织培养D．细胞核移植
2．在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的()
A．消毒灭菌B．适宜的温度C．充足的光照D．适宜的养料和激素
3．下列属于植物组织培养的是()
A．花粉培养成单倍体植株B．芽发育成枝条
C．根尖分生区发育成成熟区D．受精卵发育成植株
4．植物体细胞融合完成的标志是()
A．细胞膜发生融合B．产生新的细胞壁
C．细胞质发生融合D．细胞核发生融合
5．下列有关植物体细胞杂交的叙述，错误的是()
A．有可能把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上
B．需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁
C．利用聚乙二醇可以促进原生质体融合
D．植物体细胞杂交就是将不同的植物体细胞融合成杂种细胞
6．下图为“番茄—马铃薯”的培育过程示意图，请据图回答问题。
(1)在“番茄—马铃薯”的培育过程中，运用了植物细胞工程中的________________技术，原理是
________________________________________________________________________。
(2)可用______________________对番茄和马铃薯细胞进行处理获得原生质体；诱导番茄和马铃薯原生质体融合的化学试剂一般用__________________________________。
(3)愈伤组织常用作诱变育种的理想材料，理由是_________________________________________。
(4)不同物种生物之间存在着天然的________，用传统的有性杂交方法不可能得到二者的杂种后代，而体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲和的障碍。
(5)植物组织培养的培养基中除了含有一定的营养物质之外，还必须含有______________，从而促进愈伤组织的形成和再分化。
课外强化
1．以下不能说明细胞全能性的实验是()
A．玉米花粉粒培育出植株
B．转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育出植株
C．烧伤病人的健康细胞培养出皮肤
D．核移植获得的组装细胞培育出的鲤鲫移核鱼
2．韧皮部细胞是高度分化的植物细胞，用韧皮部细胞进行组织培养可以形成愈伤组织。下列叙述错误的是()
A．该愈伤组织是细胞经过脱分化和细胞分裂形成的
B．该愈伤组织的细胞没有全能性
C．该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成
D．该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构
3．下列关于运用植物组织培养技术产生新个体的叙述，错误的是()
A．属于无性生殖
B．主要理论依据是植物细胞具有全能性
C．培养过程中由于人工培养基含大量营养，不需光照就能发育成完整植株
D．人工培养基中含植物生长发育所需的全部营养物质，包括矿质元素、糖、维生素等
4．下图为植物组织培养过程，有关说法错误的是()
A．b试管中细胞全能性最高
B．d试管中培育出的个体都是纯合子
C．a→b的过程需要激素的刺激
D．a→d的细胞分裂都是有丝分裂
5．下列对植物组织培养过程中的脱分化，叙述正确的是()
A．植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞的过程
B．体内分化的细胞形态、结构和功能发生改变的过程
C．高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程
D．愈伤组织分裂产生大量相同细胞的过程
6．某二倍体植物是杂合子，下图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图回答问题。
(1)图中①表示的是该花粉培养过程中的________过程，②表示的是________过程。X代表的是_________________，③表示的是________过程，④表示的是诱导________过程。
(2)图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过哪一条途径主要取决于培养基成分中________________________________________________________________________
的种类及其浓度配比，最后获得的来源于未成熟花粉的完整植株都称为________植株(甲)。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明未成熟花粉具有__________________________。
(3)对植株甲进行________，才能使其结实产生后代(乙)，否则植株甲只有通过________的方式才能产生后代(丙)。乙、丙两种植株中，能产生可育花粉的是________植株，该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因组成种类数为________种，该群体植株产生可育花粉的基因组成种类数为________种。花药离体培养在育种上的特殊意义是________________，从而开辟育种新途径。

人教版高中生物选修三2.1.2植物细胞工程的实际应用学案

经验告诉我们，成功是留给有准备的人。高中教师要准备好教案，这是每个高中教师都不可缺少的。教案可以让学生能够在课堂积极的参与互动，帮助高中教师提前熟悉所教学的内容。那么怎么才能写出优秀的高中教案呢？经过搜索和整理，小编为大家呈现“人教版高中生物选修三2.1.2植物细胞工程的实际应用学案”，欢迎大家与身边的朋友分享吧！

2.1.2植物细胞工程的实际应用

1.理解植物细胞工程在植物繁殖、作物新品种的培育、细胞产物的工厂化生产中的作用。
2.说出植物细胞工程的实际应用。

一、植物繁殖的新途径
1.微型繁殖
(1)概念：用于优良品种的技术。
(2)特点：属于繁殖，能够保持的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。
(3)实例：20世纪60年代，荷兰的科学家就成功地实现了利用来培育兰花。
2．作物脱毒
(1)选材部位：植物的附近。
(2)选材原因：分生区附近的病毒极少，甚至。
(3)实例：目前采用培养技术来脱除病毒，在、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等主要经济作物上已获得成功。
3．人工种子
(1)概念：以植物组织培养得到的、、顶芽和腋芽等为材料，经过人工包装得到的种子。
(2)特点
①后代。
②不受、和限制。
(3)实例：我国已成功地把芹菜、花椰菜、桉树和水稻的胚状体制备成了人工种子。
二、作物新品种的培育
1.单倍体育种
(1)过程：花药离体培养―→单倍体植株――→染色体加倍纯合子植株。
(2)优点
①后代是纯合子，能稳定遗传。
②明显缩短了育种的年限。
2．突变体的利用
(1)产生原因：在植物的组织培养过程中，易受和(如射线、化学物质等)的影响而。
(2)利用：筛选出对人们有用的，进而培育成新品种。
三、细胞产物的工厂化生产
1.细胞产物种类：、脂肪、糖类、、香料、生物碱等。
2．技术：技术。
3．实例：我国利用植物组织培养技术实现了大量生产；另外，三七、紫草和银杏的也都已经实现了工厂化生产。
思考交流
1．植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？

2．脱毒苗培育时常用茎尖作材料，为什么不用根尖或其他分生区呢？

正误判断
1．微型繁殖技术实际是通过植物组织培养技术来完成的。()
2．进行作物脱毒时，只能选取无病毒的茎尖进行组织培养。()
3．利用人工种子繁殖时，其后代无性状分离。()
4．单倍体育种不能得到作物新品种。()
5．人参皂甙的工厂化生产利用了植物细胞的全能性。()

一、植物繁殖的新途径
什么是植物的微型繁殖？其实质和原理分别是什么？什么是人工种子？人工种子主要由哪几部分组成？

二、作物新品种培育方法的比较
作物新品种的培育方法主要有哪几种？单倍体育种与花药离体培养有何异同？人工种子与单倍体育种有什么区别？

例1下图所示为植株繁殖的四种人工方式示意图，请据图回答：
原生质体
(1)图中单倍体植株通常的获取方式是________。若图中单倍体细胞含2个染色体组，A有4个染色体组，则③过程所用化学试剂的作用是_________________________________________。
(2)图中B和C过程的不同点是________________________________________，这种不同主要的决定因素是________________________。
(3)若想在C过程中获得突变体，进而培育成新品种植株，应用物理诱变或化学诱变的方法处理________。(4)若要获得水稻的“人工种子”，则应选用图中的________结构，该结构与正常受精卵形成的________有类似的结构和发育过程。
(5)若D为胡萝卜—羊角芹，②过程常用的物理方法有________________等；经融合处理后，已经融合的细胞类型有________________种(若融合的细胞只考虑两两融合)。
(1)花药离体培养　抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成
(2)B过程中形成的是胚状体，而C过程形成的是丛芽　细胞分裂素与生长素的比值
(3)愈伤组织
(4)胚状体　胚
(5)离心、振动、电激　3

课堂达标
1．下图为植物组织培养的基本过程，若制作人工种子，生产治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，应分别选用编号()
①――→脱分化②――→再分化③―→④
A．④②　B．③②C．③④D．④③
2．甘薯种植多年后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是()
A．选择优良品种进行杂交B．进行远缘体细胞杂交
C．利用芽尖进行组织培养D．人工诱导基因突变
3．下列对人工种子正确的叙述是()
A．通过科技手段人工合成的种子
B．利用植物组织培养技术获得的种子
C．种皮能够自我生成的种子
D．人工种子发芽率低
4．用杂合子种子尽快获得纯合子植株的方法是()
A．种植→F2→选出性状不分离者→纯合子
B．种植→秋水仙素处理→纯合子
C．种植→生长素处理→纯合子
D．种植→花药离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理→纯合子
5．下列育种措施，可以增加植物突变体出现的是()
A．采用嫁接方法培育苹果新品种
B．将鱼的抗冻蛋白基因导入烟草受精卵中，培育抗冻烟草
C．用紫外线对组织培养中的愈伤组织进行照射
D．使用秋水仙素对棉花植株进行处理
6．植物组织培养是克隆植物的一种方法，过程如下图所示，回答相应的问题。
(1)为了获得脱毒植株，外植体往往取自植物的花芽、叶芽等处的分生组织，其原因是________________________________________________________________________。
(2)培养皿中的培养基除添加营养物质外，还需要添加植物激素，其目的是诱导外植体________________________________________________________________________。
(3)在生产实践中为获得大量的细胞产物(如紫杉醇)，可将①________放入液体培养基中经机械作用分散成单个细胞，制备成细胞浮液，再经过________即可获得大量细胞。
(4)组织培养过程需要植物生长和繁殖的最适条件，否则在光学显微镜下可能观察到发生________________异常，进而使植物出现遗传不稳定甚至不育。
(5)植物组织培养技术不仅应用于花卉、果树的快速、大量繁殖以及脱毒植株的获取，还广泛用于______________、________________、________________等育种过程中。

课外强化
1．某株名贵花卉用种子繁殖时会发生性状分离，为了防止性状分离并快速繁殖，可利用该植物体的一部分器官或组织进行离体培养，但不能采用该植株的()
A．茎尖B．芽C．叶片D．花粉粒
2．在下列各育种方式中，与组织培养技术无关的是()
A．利用花药离体培养得到单倍体植株
B．秋水仙素处理二倍体幼苗，获得四倍体植株
C．通过组织培养培育人工种子
D．通过体细胞杂交培养“番茄—马铃薯”杂种植株
3．右图表示一人工种子，下列与人工种子培育生产过程有关的叙述，不正确的是()
A．人工种子一般用离体的植物细胞通过组织培养技术获得
B．胚状体是由愈伤组织分化而成，离体细胞只有形成愈伤组织才能表现出全能性
C．同一批次的人工种子可以保证具有相同的基因型
D．胚状体是由未分化的、具有分裂能力的细胞构成的
4马铃薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程涉及细胞的()
①有丝分裂　②分化　③减数分裂　④全能性
A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④
5．百合利用它的球茎进行无性繁殖，种植的世代多了，以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。在最短时间内获得大量无病毒幼苗的最佳方法是()
A．花药离体培养B．选取成熟组织进行培养
C．利用茎尖进行组织培养D．人工诱导基因
6．下面为番茄植物组织培养过程的流程图解，以下相关叙述不正确的是()
植物叶片――→a叶组织块――→b愈伤组织――→c有生根发芽能力的胚状体结构――→d人工种子――→e种苗
A．脱分化发生在b步骤，形成愈伤组织，在此过程中植物激素发挥了重要作用
B．再分化发生在d步骤，是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程
C．从叶组织块到种苗形成的过程说明番茄叶片细胞具有全能性
D．人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题
7．下图列举了几种植物的育种方式，请据图回答相关问题。
(1)甲育种方式称为________________。
(2)通过丁种方式可以获得脱毒苗，培养过程中c常常取用茎尖的原因是_________________________。
(3)乙方式处理植物的愈伤组织能获得较好效果，原因是______________________________。
(4)丙方式将外源目的基因导入受体植物细胞，最常采用的方法是____________。在通过丙方式获得转基因植株的过程中，核心步骤是__________________________________________。
(5)甲、丙两种育种方式与传统杂交育种方式相比，其优点是________________________________。

人教版高中生物选修三第一章基因工程学案

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选修三第一章基因工程（学案27）
学习目标
1．基因工程的诞生(Ⅰ)。
2.基因工程的原理及技术(Ⅱ)。
3.基因工程的应用(Ⅱ)。
4.蛋白质工程(Ⅰ)。
课前探究
1.基因工程的概念
(1)供体：提供。(2)操作环境：。(3)操作水平：水平。
(4)原理：。(5)受体：表达目的基因。(6)本质：性状在受体体内的表达。
(7)优点：克服的障碍，定向改造生物的。
2.DNA重组技术的基本工具
(1)限制性核酸内切酶(简称：)
①主要是从生物中分离纯化出来的。
②作用：识别特定的并切开特定部位的两个核苷酸之间的。
③结果：产生或平末端。
(2)DNA连接酶
①种类：按来源可分为E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。
②作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的。
③DNA连接酶和限制酶的关系
(3)载体
①种类：、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
②质粒的特点：
2.基因工程的操作过程与应用
1．基因工程的基本操作步骤
(1)获得目的基因
①目的基因：人们所需要的基因。如：人的胰岛素基因、白细胞介素基因、植物的抗病基因等。
②获取方法
(2)形成重组DNA分子
一般用分别切割含有的供体DNA分子和载体DNA(如质粒)，使其产生相同的，然后用将两者连接在一起，形成。
(3)将重组DNA分子导入受体细胞
①常用的受体细胞：、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。
②导入方法举例：用质粒作为载体，宿主细胞应该选择，用处理大肠杆菌，增加其的通透性，使含有目的基因的进入大肠杆菌宿主细胞。
(4)筛选含有目的基因的受体细胞
①筛选原因：并不是所有的细胞都接纳了。
②筛选方法举例：质粒上有抗生素如四环素的，所以含有这种重组质粒的受体细胞就能够在有的培养基中生长，而没有接纳的细胞则不能生长，这样就能筛选出含有的受体细胞。
(5)目的基因的表达：目的基因在中表达，产生人们需要的。
3．基因工程的应用
(1)基因工程与遗传育种
①转基因植物：培育优点
②转基因动物
(2)基因工程与疾病治疗
①基因工程药物：如通过大肠杆菌生产胰岛素治疗糖尿病，通过酵母菌生产乙肝疫苗等。
②基因治疗指的是向目标细胞中引入的基因，以基因的缺陷，达到治疗的目的。
3.蛋白质工程
(1)流程图
写出流程图中字母代表的含义：
A.，B.，C.，D.，E.。
(2)结果：改造了现有蛋白质或制造出。
(3)应用：主要集中应用于对进行改造，改良生物性状。

　限制性核酸内切酶、DNA连接酶等酶的作用
如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是()
A.①②③④B.①②④③
C.①④②③D.①④③②
若要利用某目的基因(见图甲)和P1噬菌体载体(见图乙)构建重组DNA(见图丙)，限制性核酸内切酶的酶切位点分别是BglⅡ(A↓GATCT)、EcoRⅠ(G↓AATTC)和Sau3AⅠ(↓GATC)。下列分析合理的是()
A.用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
B.用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
C.用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
D.用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
1.确定限制酶的种类
(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类
①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择。
②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择。
③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。
(2)根据质粒的特点确定限制酶的种类
①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的。
②质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶
会破坏标记基因；如果所选酶的切点不止一个，则切割重组后可能会丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。
　目的基因的获取及基因表达载体的构建
下图是利用基因工程技术生产可食用疫苗的部分过程，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性核酸内切酶。下列有关说法中正确的是()

A.抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来
B.图示中构建基因表达载体时，需用到一种限制性核酸内切酶
C.一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列
D.图示过程是基因工程的核心步骤，所需的限制性核酸内切酶均来自原核生物
如图为抗虫棉的培育过程，请据图回答下列问题：
(1)该基因工程中的目的基因和载体分别是什么？一般情况下，为什么要用同一种限制酶处理目的基因和载体？
(2)该实例中，采用何种方法导入目的基因？为什么目的基因可以整合到染色体的DNA上？
(3)该实例中，检测目的基因是否表达常见的方法有哪两种？
如图表示用化学方法合成目的基因Ⅰ的过程。据图分析，下列叙述正确的是()
A.过程①需要DNA连接酶
B.过程②需要限制性核酸内切酶
C.目的基因Ⅰ的碱基序列是已知的
D.若某质粒能与目的基因Ⅰ重组，则该质粒和目的基因Ⅰ的碱基序列相同
　蛋白质工程概念和过程的辨析
现代生物技术并不是各自独立的，而是相互联系、相互渗透的。下图表示利用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白的流程示意图，请分析回答下列问题：

(1)该生产流程中应用到的现代生物技术有__________、______________(写出其中两种)。
(2)图中A、B分别表示____________________________、______________________。
(3)为提高培育成功率，进行②过程之前，对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行________检测，对受体动物的处理是用____________进行同期发情处理。
(4)蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质，原因是___________________________________________________。
当堂达标
1.(2015·全国Ⅱ，40)已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：
(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的____________________进行改造。
(2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰________基因或合成________基因，所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括______________的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：_______________________________________________________________。
(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过__________________和____________________，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物________进行鉴定。
2.将苏云金杆菌Bt蛋白的基因导入棉花细胞中，可获得抗棉铃虫的转基因棉，其过程如下图所示：
注：农杆菌中Ti质粒上只有T?DNA片段能转移到植物细胞中。
(1)过程①需用同种__________________酶对含Bt基因的DNA和Ti质粒进行酶切。为将过程②获得的含重组质粒的农杆菌筛选出来，应使用________培养基。
(2)过程③中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养，旨在让________进入棉花细胞；除尽农杆菌后，还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养，目的是_________________________________。
(3)若过程④仅获得大量的根，则应在培养基中增加__________________以获得芽；部分接种在无激素培养基上的芽也能长根，原因是_________________________________________。
(4)检验转基因棉的抗虫性状，常用方法是_____。种植转基因抗虫棉能减少_____的使用，以减轻环境污染。
D.蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因
11.下图是某种动物蛋白质工程示意图，请据图回答下列问题：

(1)目前，蛋白质工程中难度最大的是图中编号______所示的过程，实现③过程的依据有________________。
(2)在⑤过程中，________连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端。
(3)为获得较多的受精卵进行研究，⑥过程需用激素做____________处理。若⑥过程所得的卵母细胞是从屠宰母畜的卵巢中获得的，则体外受精前的⑧过程表示在体外人工培养卵母细胞到__________________期。
(4)为提高培育成功率，进行⑩过程之前，需对胚胎进行质量检查，应取部分滋养层细胞，以_______________为探针进行DNA分子杂交检测。对受体动物需要用特定的激素进行________________处理。

人教版高中生物选修三1.3基因工程的应用学案

一名优秀的教师在教学方面无论做什么事都有计划和准备，作为教师就要精心准备好合适的教案。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣，帮助教师能够井然有序的进行教学。教案的内容具体要怎样写呢？为了让您在使用时更加简单方便，下面是小编整理的“人教版高中生物选修三1.3基因工程的应用学案”，仅供参考，欢迎大家阅读。

1.3　基因工程的应用

1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。
2.关注基因工程的进展。
3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。

一、植物基因工程硕果累累
植物基因工程技术主要用于提高农作物的能力、改良农作物的品质、利用植物生产等方面。
二、动物基因工程及基因工程药物
1.动物基因工程应用的几个方面
项目应用基因来源或处理成果
提高动物的生长速度　外源基因转基因绵羊、转基因鲤鱼
改善畜产品的品质　基因转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少
转基因动物生产药物　药用基因＋蛋白基因的启动子乳腺生物反应器
转基因动物作器官移植的供体抑制或除去基因结合培育出没有的转基因克隆猪器官
2.基因工程药物
(1)方式：利用基因工程培育“”来生产药品。
(2)成果：利用“工程菌”可生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
三、基因治疗
1.概念：把导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。
2．类型：基因治疗和基因治疗。
3．成果：将腺苷酸脱氨酶基因导入患者的淋巴细胞，治疗。

思考交流
通过基因治疗的患者体内是否还存在与该病有关的缺陷基因？

正误判断
1．基因工程育种与传统育种相比并无优势。()
2．通过植物基因工程可以减少农药的使用量。()
3．利用乳腺生物反应器生产的蛋白质与天然的蛋白质不同。()
4．所有遗传病都可以通过基因治疗彻底治好。()

1．基因检测与基因治疗的比较
目的基因的作用备注
基因
检测制作相应，利用原理，快速、准确地检测人类某种疾病临床应用阶段
基因
治疗把的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，可分为和两种方法仅处于初期的临床试验阶段，仍有许多问题和困难制约该技术的开展
2.两种基因治疗途径的比较
途径
比较体外基因治疗体内基因治疗
不
同
点方法

特点操作复杂，但效果可靠方法较简单，但效果难以控制
相同点都是将外源基因导入靶细胞，以纠正基因.

例1继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答下列问题：
(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用的方法是________________。
(2)进行基因转移时，通常要将外源基因转入________中，原因是____________________________。
(3)通常采用____________技术检测外源基因是否插入到小鼠的基因组。
(4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的________细胞中特异表达。
　(1)显微注射法(2)受精卵(或早期胚胎)　受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中表达(3)DNA分子杂交(4)膀胱上皮

课堂达标
1．下列转基因植物与所选用的目的基因对应错误的是()
A．抗虫棉——Bt毒蛋白基因
B．抗病毒转基因烟草——几丁质酶基因
C．抗盐碱和抗旱植物——调节细胞渗透压的基因
D．耐寒的番茄——抗冻基因
2．抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是()
A．抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒
B．抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性
C．抗病毒转基因植物可以抗害虫
D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异
3．21世纪被认为是生物学的世纪，目前基因芯片可以在很短的时间内观察到病变细胞，并分析出是因哪个基因变异而引起的疾病。以下与基因芯片有关的叙述中，不正确的是()
A．利用基因芯片可以进行基因鉴定B．利用基因芯片可以改造变异基因
C．利用基因芯片可以检测变异基因D．基因芯片技术能识别碱基序列
4．“工程菌”是指()
A．用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类细胞株系
B．用遗传工程的方法，把相同种类不同株系的菌类通过杂交得到的新细胞株系
C．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系
D．从自然界中选取的能迅速增殖的菌类
5．近年来基因工程的发展非常迅速，科学家可以用DNA探针和外源基因导入的方法进行遗传病的诊断和治疗，下列做法不正确的是()
A．用DNA探针检测镰刀型细胞贫血症
B．用DNA探针检测病毒性肝炎
C．用导入外源基因的方法治疗半乳糖血症
D．用基因替换的方法治疗21三体综合征
6．番茄营养丰富，是人们喜爱的一类果蔬。但普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐储藏。为满足人们的生产、生活需要，科学家们通过基因工程技术，培育出了抗软化、保鲜时间长的番茄新品种。操作流程如下图，请回答下列问题。
抗软化番茄的培育过程示意图
(1)过程①需要的工具酶有_____________________。
(2)构建基因表达载体时，除了要在重组DNA中插入外源基因外，还需要有___________________________。
(3)提取目的基因采用的限制性核酸内切酶的识别序列和切点是—↓GATC—。在目的基因的两侧各有1个酶的切点，请画出目的基因两侧被限制酶切割后形成的黏性末端的过程示意图。
(4)在番茄新品种的培育过程中，将目的基因导入受体细胞的方法叫做________________。目的基因能在植物体内稳定遗传的关键是___________________________。
(5)从图中可见，mRNA1和mRNA2的结合直接导致了______无法合成，最终使番茄获得了抗软化的性状。
课外强化
1．转基因技术在植物品种改良方面应用广泛，其中一项基因工程就是改造CO2固定酶。其目的是()
A．提高光合作用效率B．延长果实的储藏期
C．培育新作物品种D．提高植物的抗性
2．抗病毒转基因植物所采用的基因，使用最多的是()
①病毒外壳蛋白基因　②几丁质酶基因
③抗毒素合成基因④病毒的复制酶基因
A．①②③　B．③④C．②③④D．①④
3.转基因食品已大量进入我们的日常生活，如转基因西红柿、转基因草莓等，涉及的问题甚至关系到国家之间的贸易竞争，上图为“霸占中国市场的转基因大豆油”的部分图示。下列关于转基因大豆的叙述不正确的是()
A．培育过程中可能用到抗病、抗虫等抗性基因
B．目的基因的受体细胞可以是大豆受精卵，也可以是体细胞
C．转基因大豆的种植过程中减少了农药等的使用量，生产成本更低
D．固氮菌的固氮基因也是必需的目的基因之一
4．科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是()
①该技术将导致定向变异②DNA连接酶把目的基因与载体黏性末端的碱基对连接起来
③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料④受精卵是理想的受体细胞
A．①②③④B．①③④C．②③④D．①②④
5．科学家将含有人的α－抗胰蛋白酶基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育的羊能分泌含α－抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及()
A．DNA按照碱基互补配对原则自我复制
B．DNA以其一条链为模板合成RNA
C．RNA以自身为模板自我复制
D．按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质
6．1976年，美国的H·Boyer教授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转入大肠杆菌体内，并获得表达，这是人类第一次获得的转基因生物。上述的“表达”是指该基因在大肠杆菌体内()
A．能进行DNA的复制B．能进行转录
C．能合成人的生长激素D．能控制合成人的生长抑制素释放因子
7．下列不属于利用基因工程技术制取的药物是()
A．从大肠杆菌体内制取白细胞介素B．在酵母菌体内获得干扰素
C．利用青霉菌获取青霉素D．在大肠杆菌内获得胰岛素
8．某研究小组进行了甲型H1N1流感病毒的疫苗研制工作，下图为他们前期研究工作的简要操作流程图：
(1)实验步骤①所代表的反应过程是________；在步骤②之间扩增H基因常采用的方法是________________________________________________________________________
________。
(2)步骤②构建重组表达载体A和重组表达载体B必须使用的酶是______________________________。
(3)构建重组表达载体时，一般需要将H基因与载体结合，常用作基因工程载体的是________；在检测受体细胞中是否已经导入目的基因时，常常要借助载体上________的表达。
(4)某志愿者接种甲型H1N1流感病毒的疫苗后，第15天感染甲型H1N1流感病毒，则体内________细胞将迅速增殖分化形成________细胞，从而产生大量抗体；当该病毒侵入人体细胞后所引起的免疫反应是________与宿主细胞紧密接触并使其裂解。
(5)机体能合成数百万种特异性抗体，抗体种类如此多的原因是其结构中的
________________________________________________________________________。

文章来源：http://m.jab88.com/j/54500.html

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