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1、第36讲 克隆技术,-2-,-3-,教材梳理,题型探究,真题演练,植物的克隆 1.植物细胞的全能性和植物组织培养 (1)全能性:植物体的每个生活细胞都具有 上的全能性,因而都具有发育成 的潜能。 (2)植物细胞全能性表达的条件 离体、 。 一定的营养物质,如水、无机盐、蔗糖、维生素等。 。 (3)植物组织培养程序 配制培养基:配制含有适当 和 的半固体培养基 切取 的组织块,遗传,完整植株,无菌,植物生长调节剂,营养物质,植物生长调节剂,消毒,-4-,教材梳理,题型探究,真题演练,获得愈伤组织:由相对没有分化的活的薄壁细胞团组成的新生组织,-5-,教材梳理,题型探究,真题演练,2.细胞培养和器
2、官培养 (1)方法:主要是通过平衡的 配比进行调控,以实现器官的发生和形态建成。 适量的 和 配比,可诱导芽的分化。 适量的 及适当减除其他某些激素,可诱导生根。 (2)意义 可以在实验室、试管等器皿中进行植物 过程和自受精卵进行的植物 过程,以及调节控制这些过程的环境因素、遗传基础和分子及生理生化机理研究。 可以进行 的操作,完成与植物 有关的重要基因或影响因素的研究。 可以方便地通过 培育植物新品种。,植物激素,生长素,细胞分裂素,吲哚乙酸,受精,胚胎发育,遗传工程,生长发育,实验手段,-6-,教材梳理,题型探究,真题演练,3.原生质体培养与植物细胞工程 (1)原生质体培养,原生质体吸水胀
3、破,甘露醇,果胶酶,-7-,教材梳理,题型探究,真题演练,(2)植物细胞工程的操作过程,-8-,教材梳理,题型探究,真题演练,4.多途径的植物克隆实践 (1)培育抗逆、高产及优质的 。 (2)通过培养特定细胞系,实现能产生重要 的细胞的大量克隆和产物的工业化生产。 (3) 育种。 (4)诱发、筛选突变体。,转基因植株,次生代谢产物,单倍体,-9-,教材梳理,题型探究,真题演练,(1)图中基因工程的载体是 ,目的基因是 。甲乙过程需要的工具酶是 。 (2)基因工程的核心是 。 A.乙的构建 B.丙的形成 C.丁的筛选 D.戊的培育,考向一 植物细胞全能性和组织培养方法 【典例1-1】 利用生物工
4、程培育抗虫植物的过程如图所示。请据图回答下列问题。,-10-,教材梳理,题型探究,真题演练,(3)丁戊过程说明植物细胞具有 。在这个过程中,丁细胞在特定的刺激下发生 成为具有分裂能力的细胞,并且不断地分裂增殖形成愈伤组织。通过调节营养和生长调节剂的配比,从愈伤组织诱导出 ,并由此再生出新植株。 (4)丁戊过程中形成的愈伤组织,可通过液体悬浮培养分散成单细胞。下列特征中,这种细胞不具有的是 。 A.细胞质丰富 B.液泡大 C.可发育成胚状体 D.细胞核大,-11-,教材梳理,题型探究,真题演练,答案:(1)Ti质粒(甲) 抗虫基因 限制性核酸内切酶和DNA连接酶 (2)A (3)全能性 脱分化
5、芽和根 (4)B 解析:(1)图示为转基因植物的培育过程,在图示中,基因工程的载体是农杆菌的Ti质粒,目的基因是抗虫基因。甲到乙表示形成重组DNA分子的过程,需要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶。(2)基因工程的核心是构建重组DNA分子,分析图示,乙表示重组DNA分子的构建。(3)丁到戊表示植物细胞发育成完整植株的过程,体现了植物细胞具有全能性。由植物细胞发育成完整植株,一般会经历脱分化形成愈伤组织,然后愈伤组织再分化形成芽和根,最终发育成植株的过程。(4)愈伤组织细胞具有细胞核大,营养物质丰富,液泡小等特征,并保留发育成胚状体的能力。,-12-,教材梳理,题型探究,真题演练,归类提升植物克
6、隆有关的几种技术的比较,-13-,教材梳理,题型探究,真题演练,-14-,教材梳理,题型探究,真题演练,(1)据此烟草叶片原生质体分离和培养的流程图,下列分析错误的是( ) A.可用红墨水染色的方法检测原生质体有无活性 B.过程需在一定浓度的甘露醇溶液中用纤维素酶和果胶酶处理 C.过程要求生长素与细胞分裂素的比例合适 D.上述过程中可发生染色体畸变、基因突变和基因重组,考向二 原生质体培养与植物细胞工程 【典例1-2】 下面是烟草叶片原生质体分离和培养的流程图,请回答下列问题。,-15-,教材梳理,题型探究,真题演练,(2)将原生质体制成悬浮液培养分散的单细胞,这种单细胞具有 细胞的特性,在适
7、宜的培养基中,可以发育成 ,继续培养发育可以形成植株。 (3)若要用显微镜观察并计数悬浮液培养分散的单细胞,则需要把悬浮液滴加在 上,假如还要判定原生质体是否已形成细胞壁,可用 方法鉴别。 (4)欲通过原生质体培养得到愈伤组织,从培养基的成分考虑,配制培养基时需要注意的主要方面有 的适当配比和 的适当配比。,-16-,教材梳理,题型探究,真题演练,(5)下列有关高等植物原生质体制备和培养的叙述,正确的是( ) A.由于植物细胞壁的存在,植物的组织培养和克隆有一定的难度 B.加入0.6 mol/L甘露醇的目的是保护纤维素酶和果胶酶 C.从不同植物组织分离得到的原生质体亚显微结构相同 D.原生质体
8、是除细胞膜以外的细胞中有代谢活性的原生质部分,答案:(1)D (2)胚性 胚状体 (3)血细胞计数板 质壁分离 (4)营养物质 植物生长调节剂 (5)A,-17-,教材梳理,题型探究,真题演练,解析:(1)活细胞的细胞膜有选择透性,红墨水不能进入细胞内;死细胞的细胞膜失去选择透性,红墨水可以进入细胞内,所以可用红墨水染色的方法检测原生质体有无活性,A项正确。表示获得原生质体,需要在较高浓度的甘露醇溶液中,用纤维素酶和果胶酶混合液处理,B项正确。获得愈伤组织的过程需要生长素和细胞分裂素的比例合适,C项正确。基因重组发生在有性生殖过程中,图示过程中不会发生基因重组,D项错误。(2)将原生质体制成悬
9、浮液培养分散的单细胞,这种单细胞具有胚性细胞的特性,液泡小而细胞核大,在适宜的培养基中可以发育成胚状体,继续培养发育可以形成植株。(3)可用血细胞计数板对细胞进行计数。要判定原生质体是否已形成细胞壁,可用质壁分离的方法鉴别。,-18-,教材梳理,题型探究,真题演练,(4)欲通过原生质体培养得到愈伤组织,从培养基的成分考虑,配制培养基时需要注意的主要方面是营养物质及植物生长调节剂的适当配比。(5)由于植物细胞壁的存在,使植物组织培养和克隆有一定的难度,A项正确。制备原生质体时,加入0.6 mol/L甘露醇的目的是防止原生质体吸水胀破,B项错误。不同植物组织细胞的形态结构和功能不同,故从不同植物组
10、织分离得到的原生质体亚显微结构可能不同,C项错误。原生质体是指植物细胞去掉细胞壁后剩下的部分,包括细胞膜、细胞质和细胞核,D项错误。,-19-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向三 植物克隆的综合应用 【典例1-3】 (2018浙江宁波九校期末联考)苦荞富含黄酮类化合物等营养物质,在降血糖、降血脂等方面功效显著。查尔酮合成酶(CHS)是黄酮类化合物合成的关键酶,如图为将CHS基因导入苦荞,培育高产黄酮苦荞品系示意图。据图回答下列问题。,-20-,教材梳理,题型探究,真题演练,(1)基因工程的核心是 。 (2)可利用 、 方法获取CHS基因。 (3)过程中切开质粒的酶是 。它能在质粒特定的部位切
11、割的原因是 。 (4)过程分别是 。苦荞细胞能培养成植株的根本原因是 。 (5)为培育转基因苦荞植物,还可将该植物幼叶消毒后,用 酶混合液处理,获得原生质体。酶混合液中含有适宜浓度的甘露醇,其作用是 。将目的基因导入到原生质体,经培养形成愈伤组织,再通过 得到分散的胚性细胞,发育成 ,生长发育后获得该转基因植株。,-21-,教材梳理,题型探究,真题演练,(6)愈伤组织继代次数过多会丧失细胞全能性的表达能力,下列原因错误的是 。 A.愈伤组织发生遗传变异 B.愈伤组织不能分散成单细胞 C.愈伤组织中激素平衡发生改变 D.愈伤组织对外源激素敏感性发生改变,答案:(1)构建重组DNA分子 (2)从基
12、因文库中获取 化学方法合成或PCR扩增 (3)限制性核酸内切酶 能识别特定的核苷酸序列并在特定的位点切割DNA分子 (4)脱分化、再分化 植物细胞的全能性(或细胞中含有发育成完整个体所必需的全部基因) (5)纤维素酶和果胶(写全才可) 维持渗透压 液体悬浮培养 胚状体 (6)B,-22-,教材梳理,题型探究,真题演练,解析:(1)基因工程的核心是构建重组DNA分子。(2)CHS基因为目的基因,其获取方法有从基因文库中获取、化学方法合成或PCR扩增。(3)质粒的化学本质是DNA,切开质粒的酶是限制性核酸内切酶;由于限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列并在特定的切点上切割DNA分子,所以它能在质
13、粒特定的部位切割。(4)过程为植物的组织培养过程,分别是脱分化、再分化;由于植物细胞具有全能性,所以苦荞细胞能培养成植株。(5)植物细胞用纤维素酶和果胶酶处理,去除细胞壁,获得原生质体;制备原生质体时,酶混合液中含有适宜浓度的甘露醇,有利于维持渗透压;将目的基因导入到原生质体,经培养形成愈伤组织,再通过液体悬浮培养得到分散的胚性细胞,发育成胚状体,生长发育后获得该转基因植株。(6)愈伤组织继代次数过多会发生遗传变异、激素平衡的改变、对外源激素敏感性的改变,使得愈伤组织丧失细胞全能性的表达能力。,-23-,教材梳理,题型探究,真题演练,(2018浙江4月选考,32节选)回答与基因工程和植物克隆有
14、关的问题。 (1)将含某抗虫基因的载体和含卡那霉素抗性基因的载体pBI121均用限制性核酸内切酶EcoR酶切,在切口处形成 。选取含抗虫基因的DNA片段与切割后的pBI121用DNA连接酶连接,在两个片段相邻处形成 ,获得重组质粒。 (2)已知用CaCl2处理细菌,会改变其某些生理状态。取CaCl2处理过的农杆菌与重组质粒在离心管内进行混合等操作,使重组质粒进入农杆菌,完成 实验。在离心管中加入液体培养基,置于摇床慢速培养一段时间,其目的是 ,从而表达卡那霉素抗性基因,并大量增殖。,-24-,教材梳理,题型探究,真题演练,(3)取田间不同品种水稻的幼胚,先进行 ,然后接种到培养基中培养,幼胚发
15、生 形成愈伤组织,并进行继代培养。用含重组质粒的农杆菌侵染愈伤组织,再培养愈伤组织,以便获得抗虫的转基因水稻。影响愈伤组织能否成功再生出植株的因素有:培养条件如光温、培养基配方如植物激素配比、以及 (答出2点即可)。,答案:(1)粘性末端 磷酸二酯键 (2)转化 使CaCl2处理过的农杆菌恢复细胞的正常状态 (3)消毒 脱分化 水稻的基因型、愈伤组织继代的次数,-25-,教材梳理,题型探究,真题演练,解析:(1)构建重组质粒时限制性核酸内切酶剪切得到的是粘性末端,DNA连接酶连接两个DNA片段之间形成的是磷酸二酯键。(2)目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法。Ca2+处理方法增加细菌细胞壁的通
16、透性,让其处于感受态细胞,以利于重组质粒导入。故细胞要正常表达相关基因,应让其恢复为正常状态。(3)因不同种类植物或同种植物的不同基因型个体之间遗传的差异,细胞全能性的表达程度大小不同,小麦水稻等作物在多次继代培养后,会丧失细胞全能性的表达能力。,-26-,教材梳理,题型探究,动物的克隆 1.动物细胞、组织培养 (1)动物克隆的技术基础是 。 (2)动物细胞培养的过程:动物细胞培养包括 、 及 三个阶段。分散组织细胞常用的方法有 和 。 (3)原代培养和传代培养 原代培养:从 取出后立即进行的细胞、组织培养的过程。 传代培养:将 分成若干份,接种到若干份培养基中,使其继续生长、增殖。,动物的细胞和组织培
