学年高中生物浙科版选修三教师用书第2章 克隆技.docx

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学年高中生物浙科版选修三教师用书第2章克隆技

第一节

什么是克隆

第二节

植物的克隆

课　标　解　读

重　点　难　点

1.比较有性繁殖与无性繁殖，简述克隆的含义。

2.通过举例，概述克隆的基本条件。

3.结合单细胞培养成完整植株的示意图，理解细胞的全能性及简述植物组织培养的程序。

4.联系植物克隆的实例，阐明植物克隆的概念、成就及应用前景。

1.克隆的定义及其基本条件。

（重点）

2.植物细胞的全能性的含义。

（重点）

3.植物组织培养。

（重难点）

无性繁殖与克隆

1.克隆就是无性繁殖，即只要不通过两个分子、两个细胞或两个个体的结合，只由一个模板分子、母细胞或母体直接形成新一代分子、细胞或个体。

2．在分子水平上，基因克隆是指某种目的基因的复制、分离过程。

3．在细胞水平上，细胞克隆技术应用在杂交瘤制备单克隆抗体的操作中。

4．在个体水平上，植物可由母体的特定部位或结构产生新个体，而动物的克隆较复杂，经历了由胚胎细胞克隆到体细胞克隆的发展过程。

5．克隆的基本条件：

具有完整基因组的细胞核的活细胞；能有效调控细胞核发育的细胞质物质；完成胚胎发育的必要的环境条件。

1．克隆技术的发展经历了哪几个阶段？

请尝试举例加以说明。

【提示】　微生物克隆，如菌落的形成；遗传工程克隆，如DNA克隆或基因克隆；个体水平上克隆，如克隆动物。

植物细胞的全能性

1.基本含义：

植物体的每一个生活细胞，都具有发育成完整植株的潜能。

2．全能性的原因：

每个细胞都含有本物种所特有的全套遗传物质。

3．特点：

不同植物或同种植物不同基因型个体间，细胞全能性的表达程度大不相同。

2．有人说只要找到秋海棠的一个细胞，就能再生出秋海棠，这依据的生物学原理是什么？

【提示】　能让一个细胞发育成一个个体，依据的是细胞的全能性。

植物组织培养

1.原理：

植物细胞具有全能性。

2．过程：

离体的植物器官、组织或细胞

愈伤组织

根、芽―→植物体。

3．植物组织培养的一般程序

（1）配制含有适当营养物质和植物生长调节剂并含有琼脂的培养基，进行灭菌。

（2）从消毒的根、茎或叶上切取组织块。

（3）将组织块放在固体培养基上进行培养，获得愈伤组织。

（4）以适当配比的营养物质和生长调节剂诱导愈伤组织，直到再生出新植株。

4．愈伤组织：

是指在植物组织创伤表面形成的一种相对没有分化的、高度液泡化的、活的薄壁细胞团。

5．细胞培养：

指处于适当液体培养条件的单个植物细胞，经过培养基中成分的诱导，可发生类似与受精卵发育成胚的过程，即从单细胞依次到细胞团、球形胚、心形胚和胚状体，最后再生出完整的植株。

6．培养物的胚胎发生和器官形成能力下降的可能原因

（1）染色体畸变、细胞核变异或非整倍体产生等，而且不可逆。

（2）细胞或组织中激素平衡被打破，或细胞对外源生长物质的敏感性发生改变。

（3）随着时间推移，由于其他各种原因产生了缺乏成胚性的细胞系。

7．植物细胞培养和器官培养的意义

（1）可以在实验室环境进行植物受精过程和植物自受精卵进行的胚胎发育过程，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。

（2）可以进行遗传工程的操作，完成与植物生长发育有关的重要基因或影响因素的研究。

（3）可以通过实验手段培育植物新品种。

3.

图中①、②过程的选用的培养基相同吗？

【提示】　不相同。

原生质体培养与植物细胞工程

1.植物原生质体的获得方法：

在0.5～0.6mol/L的甘露醇溶液环境（较高渗透压）下用纤维素酶和果胶酶混合液处理根尖、叶片、愈伤组织或悬浮培养细胞，将细胞壁消化除去来获得。

2．植物细胞工程的概念和操作过程是：

培养植物细胞（包括原生质体），借助基因工程方法，将外源遗传物质（DNA）导入受体细胞（包括原生质体受体）中，或通过细胞融合、显微注射等将不同来源的遗传物质重新组合，再通过对这些转基因细胞或重组细胞进行培养，获得具有特定性状的新植株。

4．尝试写出植物的全能性要表现出来需要哪些条件？

【提示】　植物细胞表现全能性的条件为：

（1）脱离母体；

（2）有一定的营养激素；（3）无菌；（4）适宜的温度等条件。

1．通过胚胎细胞克隆出的山羊属于个体水平上的克隆。

（√）

2．生物体的体细胞的细胞核含有此生物体全部的遗传信息。

（×）

【提示】　细胞质中的线粒体、叶绿体中含有少量的DNA即也含有遗传信息。

3．胚胎细胞克隆不属于严格意义上的动物克隆。

（√）

4．经单细胞特殊培养形成的愈伤组织为一种高度分化的活的薄壁细胞团组成的新生组织。

（×）

【提示】　愈伤组织为一种相对没分化的薄壁细胞。

5．适当的激素和细胞分裂素配比可以诱导根的分化。

（×）

【提示】　可诱导芽的分化，而不是根的分化。

6．在培养基上加入不同浓度的NaCl，可使培养的细胞发生染色体变异，从而筛选出抗盐或抗病变异体。

（×）

【提示】　发生了基因突变。

对三个水平上的克隆的理解

【问题导思】

①三个水平上的克隆分别是什么？

②细胞分裂的克隆、胚胎细胞克隆兔分别属于哪种克隆？

③克隆需要哪三个基本条件？

1．分子水平

克隆一般指DNA克隆（也叫分子克隆）。

含义是将某一特定DNA片断通过重组DNA技术插入到一个载体（如质粒和病毒等）中，然后在宿主细胞中进行自我复制所得到的大量完全相同的该DNA片断的“群体”。

2．细胞水平

克隆的实质是由一个单一的共同祖先细胞分裂所形成的一个细胞群体。

其中每个细胞的基因都相同。

比如，使一个细胞在体外的培养液中分裂若干代所形成的一个遗传背景完全相同的细胞集体即为一个细胞克隆。

又如，在脊椎动物体内，当有外源物（如细菌或病毒）侵入时，会通过免疫反应产生特异的识别抗体。

产生某一特定抗体的所有浆细胞都是由一个B细胞分裂而成。

这样的一个浆细胞群体也是一个细胞克隆。

细胞克隆是一种低级的生殖方式——无性繁殖，即不经过两性结合，子代和亲代具有相同的遗传性。

生物进化的层次越低，越有可能采取这种繁殖方式。

3．个体水平

克隆是指基因型完全相同的两个或更多的个体组成的一个群体。

比如，两个同卵双胞胎即为一个克隆。

因为他（她）们来自同一个受精卵，所以遗传背景完全一样。

克隆的本质是无性繁殖，克隆的技术主要是植物组织培养、细胞培养等，在这些过程中不出现减数分裂，只有有丝分裂和分化，因此可以保证遗传物质的稳定性。

如出现变异，也应该是有丝分裂和分化中可能存在的基因突变和染色体畸变，而不考虑基因重组。

　下列有关克隆的叙述，不正确的一项是（　　）

A．利用PCR技术扩增人的胰岛素基因

B．将人的胰岛素基因整合到细菌的DNA中

C．嫁接在果树生产上用以保持品种优良特性

D．细胞克隆技术在利用杂交瘤细胞制备单克隆抗体的操作中得到充分运用

【审题导析】　理解克隆的概念：

（1）不是两个分子、两个细胞或两个个体的结合。

（2）最后一定形成新一代分子、细胞或个体。

【精讲精析】　A项属于分子水平上的克隆；B项利用的原理是基因重组，属于基因工程范畴；C项嫁接属于个体水平上的克隆，能保持亲本的优良特性。

【答案】　B

　（2016·金华测试）下列现象不属于克隆的是（　　）

A．由一个DNA分子复制了许多一样的子代DNA分子

B．纯种白花豌豆的子代都开白花

C．绵羊“多莉”的产生过程

D．一个大肠杆菌在培养基上形成了一个菌落

【审题导析】　解答此题的关键在于掌握克隆的本质是无性繁殖即由一个模板复制出许多相同后代。

【精讲精析】　A、C、D分别是分子、个体、细胞水平的克隆，B选项的豌豆自花受粉植物，白花豌豆为纯合子，其后代不会发生性状分离，所以子代全为白花，属于有性生殖。

【答案】　B

植物组织培养与细胞的全能性

【问题导思】

①为什么细胞有全能性？

②细胞全能性体现的条件有哪些？

③植物组织培养的原理过程是怎样的？

④如何诱导愈伤组织产生根或芽？

1．细胞全能性

（1）概念

生物体的细胞具有发育成完整个体的潜能，细胞的这种特性叫做细胞的全能性。

（2）生物体细胞具有全能性的原因

生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传信息，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。

（3）细胞全能性体现的条件

①离体（必要条件）。

②一定的营养物质（水、无机盐、维生素和氨基酸等）。

③激素（细胞分裂素、生长素等）。

④适宜条件（适宜温度、光、pH等）。

（4）细胞全能性大小的比较

①比较大小的依据：

细胞全能性体现所要求条件的难易程度。

②一般情况下细胞全能性大小的比较顺序。

植物体细胞>动物体细胞（核有全能性）。

受精卵细胞>生殖细胞>体细胞。

2．植物组织培养技术

（1）植物组织培养原理

植物细胞的全能性，即具有某种植物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整植株的潜能。

（2）植物组织培养的过程（如图）

离体的植物器官、组织或细胞

愈伤组织

根、芽―→植物体。

（3）脱分化、再分化的比较

①细胞脱分化：

已分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转化成未分化细胞的过程。

②生物体细胞不能表达全能性的原因：

植物体细胞内的基因选择性表达。

③脱分化和再分化的比较

比较内容

脱分化

再分化

过程

细胞→愈伤组织

愈伤组织→幼苗

形成体特点

排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团

有根、芽

需要条件

①离体

②适宜的营养

③生长素和细胞分裂素

①离体

②适宜的营养

③生长素和细胞分裂素

④光照

④影响脱分化、再分化的因素

影响脱分化、再分化的重要因素为植物激素。

当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈的促进愈伤组织的形成，两者不同浓度的配比在再分化过程中，分别对诱导根或芽的产生起关键作用。

当细胞分裂素与生长素的浓度比高时，有利于芽的产生；浓度比低时，有利于根的产生。

正确理解细胞的全能性

（1）全能性表达的标志：

已分化的细胞能形成完整的个体。

（2）全能性的原理：

细胞具有发育成完整个体所必需的“全套”基因而不是“全部”基因，因此含染色体组的配子中有全套基因，同样具有全能性。

　有关全能性的叙述，不正确的是（　　）

A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高

B．生物体内细胞由于分化，全能性不能表达

C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高

D．植物细胞离体培养在一定条件下，能表现出全能性

【审题导析】　解答本题的关键是：

明确细胞的全能性大小与细胞分化及分化的程度、细胞全能性实现的条件的关系。

【精讲精析】　本题需从以下几方面入手分析：

①受精卵是个体发育的起点，在自然条件下，通过细胞的分裂、分化形成完整的个体，所以全能性最高；②体内每一个体细胞都是通过有丝分裂形成的，都含有发育成完整个体所必需的全部基因，理论上讲都应该具有全能性，但由于分化，基因在不同的细胞中选择性表达，因而体细胞并不能表现出全能性；③卵细胞在一定条件下，全能性表现比体细胞高，但与受精卵相比，细胞的分化程度较高；④分化的植物细胞具有全能性，但要表达全能性，必须在一定条件下离体培养。

【答案】　C

　如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________和________。

（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_