普通高中課程標準實驗教科書選修3現代生物科技專題人民教育出版社生物室2010年5月2011年上學期大慶實驗中學制作唐海現代生物科技專題科學技術現代基因工程克隆技術胚胎工程生態工程基本概念和基本原理技術流程、操作和應用倫理問題生物技術的安全性與倫理問題社會交流、討論、辯論細胞工程專題22011年上學期大慶實驗中學制作唐海舊知回顧基因工程又叫做基因拼接技術或DNA重組技術。通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。基因工程的概念

1996年7月5日，世界上第一只體細胞克隆動物-----克隆羊多利誕生于英國，標志著一種新的生物技術---動物體細胞克隆技術面世，也揭開細胞工程更深層次發展的序幕!

細胞工程是指應用細胞生物學和分子生物學的原理和方法，通過細胞水平或細胞器水平上的操作，按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合科學技術。什么叫細胞工程？按操作對象分類植物細胞工程動物細胞工程細胞工程是細胞水平或細胞器水平上的生物技術；克隆多莉羊技術是

水平上的技術，培育抗蟲棉是

水平上的技術。細胞工程與基因工程相比：細胞分子思考:基因工程是分子水平上的生物技術。植物組織培養技術2.1植物細胞工程2.1.1植物細胞工程的基本技術回憶、思考1、植物組織培養的大致過程包括哪幾個階段？離體的器官、組織或細胞植物細胞具有全能性2、植物組織培養技術的理論基礎是什么？根和芽完整植株愈傷組織脫分化再分化發育幾個概念：愈傷組織：

離體的植物器官、組織或細胞，在培養一段時間以后，通過細胞分裂，形成一種高度液泡化、無定形狀態薄壁細胞組成的排列疏松無規則的組織。細胞分化概念：在個體發育中，由一個或一種細胞增殖產生的后代，在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異的過程。植物細胞的脫分化：植物細胞的再分化：脫分化產生的愈傷組織在一定的培養條件下中重新分化出幼根或芽等器官，進而形成完整小植株的過程。

已經分化的細胞，經過誘導后，失去其特有的結構和功能而轉變成未分化細胞的過程，叫脫分化，又稱去分化。過程名稱過程形成體特點條件脫分化再分化植物體離體部分愈傷組織排列疏松、具分生能力的薄壁細胞團愈傷組織幼苗或胚狀結構有根、芽或有生根發芽能力（已分化細胞失去特有結構功能成為未分化細胞）（未分化細胞在形態、結構、功能上發生穩定性差異）離體、恒溫、避光、激素、營養等恒溫、見光、激素、營養回憶、思考3、什么叫做細胞全能性？動物細胞具有全能性嗎？具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞，都具有發育成完整生物體的潛能，即每個細胞都具有全能性。4、生物體所有細胞全能性都一致嗎？受精卵>生殖細胞>體細胞；植物細胞>動物細胞

在生物體內，由于基因的程序性（選擇性）表達，細胞不能表現出全能性，而是分化成為不同的組織器官。問題：生物體內的細胞為什么沒有表現出全能性，而是分化成不同的組織器官？細胞的全能性1、定義：

指已經分化的細胞，仍具有發育成完整個體的潛能。

2、原因：

生物體的任何一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質，都有發育成為完整個體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個活細胞都應該具有全能性。

3、大小：

植物細胞的全能性受精卵生殖細胞體細胞＞＞科學利用菊花花瓣培養的菊花為什么植物的花瓣在植物體內沒有能發育成完整的植株呢？

Ａ．細胞失去了全能性Ｂ．細胞中的基因部分丟失Ｃ．細胞中的基因進行選擇性表達Ｄ．細胞中的基因變異不同C為什么植物的一個花瓣就可以培育出完整的植株呢？

怎樣才能由一塊組織通過培養得到一株完整植株,應該如何操作?一、植物組織培養技術1、植物組織培養的過程閱讀課本P34胡蘿卜的組織培養：討論并概括出植物組織培養技術的流程簡圖。1.植物細胞表現出全能性的條件有哪些？2.在植物組培過程中，為什么要進行一系列的消毒，滅菌，并且要求無菌操作？3.為什么切取胡蘿卜根的形成層，其他部分也能培養成小植株嗎？4.為什么誘導愈傷組織的過程中應避光培養？5.請同學們根據上述過程概括出植物組織培養技術的流程圖，并與同學交流。1.植物細胞表現出全能性的條件有哪些？細胞離體、一定的營養物質、激素和其他外界條件避免雜菌在上面迅速生長消耗營養，且有些雜菌會危害培養物的生長。想一想2.在植物組培過程中，為什么要進行一系列的消毒，滅菌，并且要求無菌操作？3、為什么切取胡蘿卜根的形成層，其他部分也能培養成小植株嗎？想一想胡蘿卜根形成層容易誘導成愈傷組織，其他部分如葉、花也能培養成小植株，只是稍微困難些。4、為什么誘導愈傷組織的過程中應避光培養？5、請同學們根據上述過程概括出植物組織培養技術的流程圖，并與同學交流。在有光時，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。切取形成層無菌接種誘導愈傷組織的形成試管苗的形成培養室移栽脫分化再分化離體的植物器官、組織或細胞愈傷組織根、芽植物體外植體脫分化植物激素：細胞分裂素、生長素再分化植物組織培養過程植物組織培養條件：含有全部營養成分的培養基、一定的溫度、空氣、無菌環境、適合的PH、適時光照等。根據上述過程，請同學們討論歸納出組織培養的概念。

2、概念：

植物組織培養就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細胞，培養在人工配制的培養基上，給予適宜的培養條件，誘導其產生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。實例：非洲紫羅蘭的組織培養因為不同種生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統的有性雜交方法是不可能做到這一點的。于是，這些科學家試圖用這兩種植物的體細胞進行雜交，來實現這一美妙的設想。二、植物體細胞雜交技術這幅番茄—馬鈴薯圖利用傳統有性雜交方法能實現嗎？為什么？二、植物體細胞雜交技術請思考：1．你認為兩個來自不同植物的體細胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？2．有沒有一種溫和的去壁方法呢？3．為什么兩個原生質體能發生融合，這與細胞膜的什么特性有關？4．如果兩個來源不同的原生質體發生了融合，下一步該做何處理？去壁去壁纖維素酶果膠酶原生質體植物細胞原生質體融合離心、振動、電刺激、聚乙二醇再生細胞壁雜種細胞去分化愈傷組織雜種植株激素篩選等量激素再分化1、植物體細胞雜交過程植物細胞的融合植物組織培養去壁的常用方法：酶解法（纖維素酶、果膠酶等）

原生質體融合方法：物理法：離心、振動、電刺激等化學法：聚乙二醇（PEG）2、概念將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術。3、成果和未解決的問題

成果：克服了不同生物遠緣雜交的障礙，出現自然界沒有的新品種。未解決的問題：未能讓雜種植物按照人們的需要表現出親代的優良。實例番茄-馬鈴薯煙草—海島煙草白菜—甘藍胡蘿卜—羊角芹2.1.2植物細胞工程的實際應用一、植物繁殖的新途徑1、微型繁殖

(1)微型繁殖技術：快速繁殖優良品種的植物組織培養技術。

(2)特點:

保持優良品種的遺傳特性；

高效快速地實現種苗的大量繁殖。2、作物脫毒(1)材料：無病毒的莖尖

(2)脫毒苗：切取莖尖進行組織培養獲得(3)優點：提高作物產量和品質一粒種子能長成一棵植物的奧秘究竟在哪里？3、神奇的人工種子雙子葉植物種子---菜豆種子的結構單子葉植物種子----玉米種子的結構使芽軸伸長幼葉葉莖側芽枝條葉芽（1）人工種子人工種子就是以植物組織培養得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等等為材料，經過人工薄膜包裝得到的種子。

1）天然種子由于在遺傳上具有因減數分裂引起的重組現象，因而會造成某些遺傳性狀的改變；天然種子在生產上受季節限制，一般每年只繁殖1～2次，有些甚至十幾年才繁殖一次。而人工種子則可以完全保持優良品種的遺傳特性，生產上也不受季節的限制。人工種子之所以神奇，是由于它具有天然種子不可比擬的特點，想一想它們具有哪些優點？

2）試管苗的大量貯藏和運輸也是相當困難的。人工種子則克服了這些缺點，人工種子外層是起保護作用的薄膜，類似天然種子的種皮，因此，可以很方便地貯藏和運輸。（2）人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長成小植株的關鍵部分，請探討人工種皮中應該具有的有效成分是什么？為了促進胚狀體的生長發育，我們還可以向人工種皮中加入哪些物質？針對植物種類和土壤等條件，在人工種子的包裹劑中還可以加入適量的養分、無機鹽、有機碳源以及農藥、抗生素、有益菌等。為了促進胚狀體的生長發育，還可以向人工種皮中加入一些植物生長調節劑。3、神奇的人工種子

(1)特點：后代無性狀分離；不受氣候，季節和地域限制。(2)技術：(3)結構：植物組織培養。人工薄膜胚狀體或不定芽或頂芽或腋芽。二、作物新品種的培育1、單倍體育種(1)方法：花藥的離體培養

(2)優點：

后代穩定遺傳，都是純合子；

明顯縮短育種年限。2、突變體的利用三、細胞產物的工廠化生產1、種類：蛋白質、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。

(1)產