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1、专题一 基因工程第一节 基因工程的简介教学目的：1学问方面（1）理解基因工程的根本概念。（2）基因操作的工具和根本操作程序。（3）举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。2看法价值观方面（1）通过学习基因工程的概念，使学生相识到科学讨论须要的严谨，激发为祖国而奋斗的精神。（2）通过学习基因操作的工具和根本程序及应用，使学生树立构造与功能相统一的辩证唯物主义观念。3实力方面（1）通过对图片、动画等的视察，让学生学会科学的视察方法，培育视察实力。（2）通过利用课本以外的资料和网络信息解决学习中发觉的问题，培育学生的自主学习的实力。（3）通过多媒体课件对根本概念、根本原理的学习，引导学生主动参加教
2、学过程的探究活动，培育学生的获得新知的实力、分析和解决问题的实力及沟通与合作的实力。教学重点：基因操作的工具和根本程序及应用。教学难点：1限制酶和运载体的作用。2提取目的基因的方法和目的基因导入受体细胞的途径。3基因工程的应用。教学方法：以探究法、谈话法、材料教学法相结合。具体方法：1以具体事例讲解并描述，学生制作模型，使学生切身体会基因工程“剪、拼、接、转”的主要过程。2搜集资料，采纳思索、分析、想像、推断和辩论等方法，明确基因工程的应用。教学课时：3课时教学过程：第一课时：DNA重组技术的根本工具一复习导入新课教师活动：投影幻灯片，引导学生思索、分析讨论。1遗传的物质根底是什么？2生物体遗
3、传的根本单位是什么？3为什么生物界的各种生物间的性状有如此大的差异呢？4生物的性状是怎样表达的？5各种生物的性状都是基因特异性表达的结果，那么，人类能不能改造基因呢？使原来本身没有某一性状的生物而具有某个特定的性状呢？ 6各种生物间的性状千差万别，这是为什么呢？引导学生答复：生物体的不同性状是基因特异性表达的结果。教师举例：1青霉菌能产生对人类有用的抗生素青霉素2豆科植物的根瘤菌可以固定空气中的氮气3人的胰岛B细胞能分泌胰岛素调整血糖的浓度教师提问：以上几种生物各有其特定的性状，这些性状都是基因特异性表达的结果。但是人类能不能改造基因呢？在引导学生思索、探究的同时引出本节课题。二、讲授新课1基
4、因工程的概念：课前布置学生自学教材上的学问内容，让学生理解基因工程的概念，并引导学生答复表中内容。基因工程的别名基因拼接技术或DNA管理费用技术操作环境生物体外操作对象基因操作程度DNA分子程度根本过程剪切拼接导入表达结果人类须要的基因产物教师活动：投影问题引导学生讨论，引出基因操作的工具。基因工程的操作程度是在DNA分子程度进展的，所以用一般的操作工具可以在如此微观的条件下操作吗？2基因操作的工具基因工程培育抗虫棉的简要过程苏云金芽孢杆菌（有抗虫特性）提取抗虫基因一般棉花（无抗虫特性）棉花细胞（含抗虫基因）与运载体DNA拼接、导入棉花植株（有抗虫特性）教师活动：投影基因工程抗虫棉的简要过程。
5、（见下表）学习探究1：在基因工程培育抗虫棉的过程中，关键步骤或难点是什么？学生活动：分析、讨论，学生与教师共同对基因工程关键归纳总结。关键步骤一：抗虫棉从苏云金孢杆菌细胞内提取。关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA拼接。关键步骤三：抗虫基因进入棉花细胞。学习探究2：怎样才能在苏云金芽孢杆菌DNA分子中的众多基因中找到所需抗虫基因呢？又怎样将它从DNA长链中提取出来？又如何将提取出的抗虫基因与棉花细胞的DNA结合在一起呢？引导学生探究、分析、总结：（1）“分子手术刀”又叫基因剪刀限制性内切酶 分布：主要在微生物中 作用特点：特异性，即识别特定的核苷酸序列，切割特定的切点。 结果：产生黏性末端（碱基
6、互补配对）。播放投影幻灯片的实例。限制酶切割DNA分子示意图CGA A T TGCT T A A 黏性末端T T A AG|CCGA A T T（2）“分子缝合针”又叫基因针线DNA连接酶 连接部位：磷酸二酯键。DNA连接酶作用示意图CGA A T TGCT T A A 结果：两个一样的黏性末端的连接。学习探究3：用DNA连接酶连接两个一样的黏性末端要连接几个磷酸二酯键？用限制性内切酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？（3）“分子运输车”又叫基因的运输工具基因进入受体细胞的载体 作用：将外源基因送入受体细胞。 具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点；具有某些标记基因。
7、 种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。 质粒的特点： 质粒是基因工程中最常用的运载体；最常用的质粒是大肠杆菌的质粒；是细胞染色体外能自我复制的小型环状DNA分子；质粒的大小只有一般细菌染色体的1%左右；存在于很多细菌及酵母菌等微生物中；质粒的存在对宿主细胞生存没有确定性的作用；质粒的复制只能在宿主细胞内完成。（自身细胞中也可）学习探究4：1、质粒上会存在某些标记基因，这些标记基因有什么用处？ 2、要想将某个特定基因与质粒相连，须要用几种限制性内切酶和几DNA连接酶处理？课堂小结：基因工程的概念和的根本操作工具。课后记：本节课主要学习基因工程的根本概念和基因工程的根本操作工具，学生能充分利用自己查找
8、和教师供应的教学资料进展学习探究，效果较好。但学生在质粒的相识上还有待进一步进步。下节课应重新启发学生复习有关学问，进步学生的认知实力。第二课时基因工程的根本操作程序一、复习稳固，引出课题教师活动：以谈话的方式提出下列问题1、什么是基因工程？2、基因工程的工具酶有几种？分别是什么？3、基因的剪刀是什么？其主要作用是什么？4、基因的针线是什么？其主要作用是什么？5、基因的运输工具是什么？6、运载体必需具备的条件是什么？最常用的运载体是什么？7、质粒的构造是什么？学习探究1：有了基因操作的工具后，对基因是如何进展操作的呢？二、讲授新课引导学生按幻灯片中供应的问题进展阅读课文供应的材料，并讨论、分析
9、有关基因工程操作的根本程序。 举例说明什么是目的基因？ 从供体细胞DNA中干脆分别基因的方法叫什么？ 人工合成基因的方法有几种？其操作过程分别是怎样的？ 将目的基因与用限制内切酶处理后的运载体混合并用DNA连接酶处理后会出现几种结果？ 将目的基因的重组质粒导入细胞受体细胞的过程常用哪种化学试剂？其目的是什么？ 在目的基因的检测过程中，检测的对象是什么？通过观看材料，思索问题，引起师生在相关学问点上的共鸣。（1）目的基因的提取： 途径：从供体细胞的DNA基因文库中干脆提取目的基因（一般用于原核生物）；人工合成目的基因（一般用于真核生物）。 “鸟枪法”优点：操作简洁。缺点：操作量大，盲目性大 方法
10、： 逆转录法： 干脆合成法PCR技术根本操作方法见下图：鸟枪法的过程供体细胞中DNA限制酶很多DNA片段载入运载体导入受体细胞外源DNA扩增产生特定性状分别目的基因逆转录法的过程目的基因的mRNA逆转录酶单链DNA合成双链DNA（目的基因）根据已知氨基酸序列合成DNA的过程蛋白质的氨基酸序列推想mRNA的核苷酸序列推想构造基因的核苷酸序列化学合成目的基因质粒 DNA分子同一种限制酶处理一个切口的两个黏性末端两个切口的获得目的基因DNA连接酶重组DNA分子（重组质粒）（2）目的基因与运载体结合：学习探究：目的基因与运载体的结合的结果可能有向种状况？受体细胞：细菌氯化钙细胞壁的通透性增大重组质粒进
11、入受体细胞目的基因随受体细胞的繁殖而复制引导学生探究，归纳总结出相关内容。（3）将目的基因导入受体细胞：导入方法：借鉴细菌或病毒侵入细胞的途径。导入过程：运载体为质粒，受体细胞为细菌。（4）目的基因的检测和表达：引导学生生教材的有关内容，使学生明确检测与表达的区分，并可按以下形式归纳。检测：通过检测标记基因的有无来推断目的基因是否导入。表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。教学小结：引导学生复述。课后记：本节教学重点、难点是理清目的基因导入受体细胞及是否已导入、导入后是否得到了表达。通过学习讨论，学生根本上能驾驭本节的学问内容。但还未能娴熟驾驭本节的学问要领，这将运用练习来进一步
12、加以稳固。第三课时 基因工程的应用复习基因工程的操作的根本程序和重要工具。检查课前搜集到的有关基因工程应用的实例。（以学生汇报形式展示各自搜集到的资料）通过资料、教学图片展示，引出课题。1982年，帕尔蒂曼和布林斯坦等人构建了大鼠金属硫蛋白和人的生长激素交融基因，消费诞生长速度比正常小鼠快一倍的超级小白鼠。此后，很多试验室用人、猪、羊和牛的生长激素基因消费转基因小鼠时，都获得了类似结果。1988年，西曼克等人用猪的生长激素和大鼠MT交融基因，消费诞生长快、瘦肉率高和表现正常的转基因猪。印发基因工程讨论的现状资料（另见材料），引导学生阅读。学习探究：1人类在基因工程领域获得了哪些成就呢？2基因工
13、程在环境爱护过程中有何作用？通过学生汇报，讨论、分析、概括如下：一、基因工程与医药卫生：1消费基因工程药品：胰岛素、干扰素等。2用于基因诊断与基因治疗：概念见课件。二、基因工程与农业、食品工业：1农业上的应用：（1） 培育高产、稳质和具有优良品质的农作物。（2） 用基因工程的方法培育出具有各种抗逆性的作物新品种。2畜牧业上的应用：（1）培育人们所须要的各种优良品质的转基因动物。（2）利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达。3食品工业上的应用：为人类开拓新的食物来源。三、基因工程与环境爱护：1 环境监测：运动DNA分子杂交的方法进展检测。特点：快速、灵敏、准确、高效。2 环境净化。课堂小结：让
14、学生沟通对基因工程学习的体会，明确基因工程的前景和平安性。课后记：本节课通过学生汇报、沟通各自的材料搜集，共同讨论学问的相关内容，课堂气氛活泼，从争论中获得相关学问要点。但有极个别的学生对资料的搜集不够，仍需进一步引导。第二节 蛋白质工程的崛起教学目的1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。2.简述蛋白质工程的原理。3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。教学重点和难点1.教学重点（1）为什么要开展蛋白质工程的讨论？（2）蛋白质工程的原理。2.教学难点：蛋白质工程的原理。教学方法：探究法、导读法、分析沟通具体做法：1.建议采纳“问题探究新问题再探究”的教学形式。带着学生回忆原有学问：要想让一种生物的性状
15、在另一种生物中表达，在种内可以用常规杂交育种的方法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因沟通，就显得力不从心了。基因工程的诞生，为克制这一远缘杂交的障碍问题，带来了新的盼望。于是获得了丰硕成果：大肠杆菌为人类消费出了胰岛素，牛的乳腺生物反响器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白至此，人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。但一个新问题出现了，生物产生的自然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的构造、性能不能完全满意人类消费和生活的须要。为了加深这一点的相识，可调动学生从书中找实例（干扰素例子、工业用酶的例子）加以佐证。于是要对现有蛋白质进展改造，制造出目前从自
16、然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们又开场了新一轮的探究，蛋白质工程应运而生了。2.建议加强与已有学问的联络，用逆向思维的方法解决新问题。既然蛋白质的功能是由DNA确定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造DNA。所以蛋白质工程的原理应当是中心法则的逆推。教学课时：1课时教学过程：复习旧课，导出新课题：学习探究：1、基因工程的本质是什么？2、基因工程的根本操作程序有哪些？3、通过基因工程产生的蛋白质都是属于自然界的蛋白质，即各种生物经过漫长的进化过程中形成的。 随着人们生活的变更，自然界如今的蛋白质不肯定能满意人 类消费和生活的须要，那么，有什么方法可以获得人类所需的蛋白质呢？4、什么是蛋白质工程
17、？引导学生仔细阅读课文中的材料，引出课题。一、蛋白质工程的概念：根据蛋白质工程的概念，关注两方面的内容：1、蛋白质工程的根底：基因工程。2、蛋白质工程的本质：按意愿产生人们所须要的蛋白质。学习探究：1、对自然蛋白质进展改造，你认为应当干脆对蛋白质分子进展操作，还是通过参基因的操作来实现呢？2、蛋白质工程是怎样进展的呢？二、蛋白质工程的根本原理：1、蛋白质工程的目的：按人们对蛋白质功能的特定要求，对蛋白质的构造进展分子改造和设计。2、蛋白质合成的根本方法： 通过人工的方法，先确定所需蛋白质的根本功能，再按逆向推出相关基因的根本组成，再进展转录和翻译得到所需蛋白质。3、蛋白质工程的根本途径：确定蛋
18、白质功能应有的蛋白质高级构造应具备的折叠状态推想氨基酸序列找到或合成相应的碱基序列（基因）改造的蛋白质4、施行蛋白质工程的前提条件：理解蛋白质的构造和功能三、蛋白质改造的方法：基因定点诱变技术、重组DNA技术1、制造出自然界中不存在的全新蛋白质大改根据氨基酸性质和特点来改造，使之具有特定氨基酸序列、空间构造和预期功能。2、在蛋白质分子中替代一个肽段或一个特定的构造中改3、改造蛋白质分子中的几个氨基酸的残基小改通过基因工程的定点诱变技术，有目的改造，以改善蛋白质的性质和功能。引导学生阅读课文材料，讨论蛋白质工程在人类生活中的实际应用及进展状况。最终经分析讨论，得出相关结论。四、蛋白质质工程的应用
19、：1、进步蛋白质的热稳定性：主要是改造酶的构造，进步酶的热稳定性主要用于工业化消费（1）交换酶的部分氨基酸；（2）引入二硫键2、变更蛋白质的活性3、合成嵌合抗体，用于临床治疗五、蛋白质工程的进展和前景：课堂小结：蛋白质工程的根本原理课后记：本节内容少，且在已有学问的根底上较易驾驭。关键在明确所需蛋白质的功能，找出相关的基因构造即可。协助材料：（供教师在教学中为学生供应参考）：蛋白质工程的崛起主要是工业消费和根底理论讨论的须要。而构造生物学对大量蛋白质分子的准确立体构造及其困难的生物功能的分析结果，为设计改造自然蛋白质供应了蓝图。分子遗传学的以定点突变为中心的基因操作技术为蛋白质工程供应了手段。
20、在已讨论过的几千种酶中，只有极少数可以应用于工业消费，绝大多数酶都不能应用于工业消费，这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业消费中没有活性或活性很低。这是因为工业消费中每一步的反响体系中经常会有酸、碱或有机溶剂存在，反响温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活。进步蛋白质的稳定性是工业消费中一个特别重要的课题。一般来说，进步蛋白质的稳定性包括：延长酶的半衰期，进步酶的热稳定性，延长药用蛋白的保存期，抵挡由于重要氨基酸氧化引起的活性丧失等。下面举一个如何通过蛋白质工程来进步重组-干扰素专一活性和稳定性的例子。干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。将人的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进展表达，产生
21、的干扰素的抗病毒活性为106 U/mg，只相当于自然产品的特别之一，虽然在大肠杆菌中合成的-干扰素量很多，但多数是以无活性的二聚体形式存在。为什么会这样？如何变更这种状况？讨论发觉，-干扰素蛋白质中有3个半胱氨酸（第17位、31位和141位），推想可能是有一个或几个半胱氨酸形成了不正确的二硫键。讨论人员将第17位的半胱氨酸，通过基因定点突变变更成丝氨酸，结果使大肠杆菌中消费的-干扰素的抗病性活性进步到108 U/mg，并且比自然-干扰素的贮存稳定性高很多。在根底理论讨论方面，蛋白质工程是讨论多种蛋白质的构造和功能、蛋白质折叠、蛋白质分子设计等一系列分子生物学根本问题的一种新型的、强有力的手段。
22、通过对蛋白质工程的讨论，可以深化地提醒生命现象的本质和生命活动的规律。专题二 细胞工程第一节 植物细胞工程教学目的1学问方面：（1） 细胞的全能性。（2） 植物细胞工程的主要技术植物组织培育和植物体细胞杂交。2看法观念方面：（1） 通过介绍植物组织培育技术的开展史、植物体细胞杂交技术所获得的进展和尚未解决的问题，激发学生探究生命科学奇妙的爱好，通过学习使学生到达用开展的目光看问题、分析问题，勇于开拓、推陈出新。（2） 在植物细胞工程两在技术的学习中，浸透科学看法、科学方法和科学精神的养成教化，培育学生形成正确的的唯物主义世界观和人生观。3实力方面：（1） 合理利用录像、软件等多媒体课件，培育学
23、生的视察实力、分析应用实力和整合信息的综合实力。（2） 创设问题，在质疑、探究中培育学生独立思索、推理推断和创建性思维实力。（3） 通过联络消费生活实际，培育学生理论联络实际的实力。教学重点：1植物组织培育的原理和过程。2植物体细胞杂交的原理。3植物细胞工程应用的实例。教学难点：植物体细胞杂交教学方法：探究法、谈话法、讲授法相结合。具体教学思路：1课前布置预习；2温故知新，复习细胞全能性理论。3充分利用学生已有学问，借助多媒体教学手段，供应更多的资料供学生阅读，让学生探究学问的奇妙。4智能训练，实现学问的正向迁移。教学课时：2课时教学过程：教师活动：课堂课件展示，提出问题，导入新课。1结合基因
24、工程成果与展望的有关学问，简述“超级细菌”的培育过程。2假如将三种假单孢杆菌与第四种假单孢杆菌交融或将其内的细胞器移入第 四种假单孢杆菌体内，使之具有分解四种烃类化合物的功能。这样的生物技术应属于何种生物工程？学生活动：分析、讨论，归纳总结。（见课件）学生预习中出现的问题（见课件）一细胞的全能性：1 概念：2 实例：3 形成缘由：细胞内含有本物种的整套遗传物质。二植物组织培育：在学生充分复习、仔细预习的根底上，教师通过教学设问以谈话方式引导学生总结出植物组织培育的过程。相关问题：1 植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？2 离休的器官、组织或细胞假如不进展脱分化处理，能否培育成完好的植物体？3
25、 确定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？4 在植物组织培育过程中，为什么要进展一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？通过教师启发，学生讨论，共同归纳、总结。（见图）植物组织培育的应用方面：消费药物、食品添加剂、香料和杀虫剂。小结：在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官。当已分化的植物细胞、组织或器官脱离母体后（即脱分化），在肯定的养分物质、激素等外界条件作用下，脱分化形成愈伤组织（一种相对没有分化的细胞团），再在植物激素等诱导下发生再分化，才能表达出全能性，发育成完好的植株。问题情境：1在消费药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂时进展的过程属
26、于植物组织培育吗？（前者为植物细胞培育，即培育到愈伤组织即可；后者需诱导产生完好的植物体。）220世纪60年头，有的科学家提出了这样一个设想：让番茄和马铃薯杂交，培育出一种地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。假如要实现这一设想，你认为可以采纳哪些方法？引导学生阅读课文资料，答复下列问题：（1）要想让两个来自不同植物的体细胞交融在一起，遇到的第一个障碍是什么？（2）有没有一种温柔的去细胞壁的方法？（3）假如两个来源不同的原生质体发生交融形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？（4）如何将杂种细胞培育成杂种植株？组织学生分小组讨论、分析，得出相关结论。三植物体细胞杂交：1概念：用两个来自不
27、同植物的体细胞交融成一个杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的方法。过程原生质体制备：用酶解法去除细胞壁。纤维素酶果胶酶原生质体交融：膜交融核交融：高钙、高PH诱导膜交融：杂种细胞第一次有丝分裂时交融方法：物理方法化学方法：离心、振动、电刺激：聚乙二醇（PEG）机械法、生理法、遗传法杂种细胞的挑选和培育：杂种植株的再生与鉴定：由愈伤组织再培育出杂种植株的过程。2杂交的时间：植物细胞杂交是从细胞交融开场，到培育成的新植物体完毕。3过程：4.优点：克制远缘杂交不亲和的障碍，扩大杂交亲本范围，培育新品种。课堂小结：细胞全能性是植物组织培育的理论根底，而植物组织培育又是植物体细胞杂交的技术环节之一。智
28、能训练：课本的思索与探究课后记：通过学习本节学问，使学生理解了植物组织培育和植物体细胞杂交的进展状况和前景，也稳固了旧学问，驾驭了新知。本节课学生的阅读实力得到了增大的进步。第二课时植物细胞工程的实际应用学习讨论：印发课堂阅读资料。1.通过查阅资料，请你再列举出植物组织培育技术在我们生活中的另外一些应用。2.请查阅植物人工种子制备技术的具体过程，设计出制备技术的主要流程图。诱导植物愈伤组织体细胞胚的诱导体细胞胚的成熟体细胞胚的机械化包袱贮藏或种植3.请查阅相关文献，设计出一种植物花药组织培育和染色体加倍的试验流程。花药花粉细胞培育愈伤组织分化出小植物单倍体植株正常植株4人们利用植物的微型繁殖技
29、术来进展工厂化育苗消费，这是利用了该项技术的哪些特点？5人工种子之所以奇妙，是由于它具有自然种子不行比较的特点，想一想它们具有哪些优点？6人工种皮是保证包袱在其中的胚状体顺当生长成小植株的关键部分，请讨论人工种皮中应当具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，我们还可以向人工种皮中参加哪些物质？7高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福人类，但却为濒危的红豆杉带来一场灭顶之灾。以“我们能否利用植物组织培育技术大量消费紫杉醇，从而挽救红豆杉”呢？四、植物细胞工程的实际应用1、开拓植物繁殖的新途径：（1） 植物微型繁殖；（2） 培育无毒植株；（3） 制作人工种子。2、改进作物：（1） 单倍体育种：（
30、2） 突变体的利用。3、细胞产物的工厂化消费：消费人参皂甙干粉、消费红杉醇等。课堂小结：略随堂练习：见资料课后记：略学问拓展1.什么是细胞全能性细胞全能性（cell totipotency）比较权威的定义是1984年国际组织培育协会做出的：“细胞全能性为细胞的某种特征，有这种实力的细胞保存形成有机体全部细胞类型的实力”。这个定义比一般所说的概念“一个细胞中包含着这种生物的全部遗传信息（基因），在适当的条件下可以发育成一个完好的生物体”更根本和全面。它不但包含了培育细胞再生成植株的状况（分化成各种类型的细胞，并以肯定形式构建成植物），同时也包含了培育细胞消费次生代谢物的状况（不分化或只分化成某种
31、类型细胞，但仍留着分化为其他细胞类型的实力）。前者成为组织培育和转基因植物须要进展植株再生的理论根底，后者成为像微生物发酵一样培育细胞，消费人们所须要的次生代谢产物的理论根底，如通过红豆杉的细胞培育消费紫杉醇。2.植物组织培育技术是如何开展起来的？技术和理论是一对孪生兄弟，相辅相成，技术手段的独创会促进理论的创新，理论的创新又会指导技术的理论活动。植物组织培育也是如此。早在1902年，哈伯兰特（Haberlandt）提出高等植物的器官和组织可以不断地分割，直至单个细胞的观点，预言植物体细胞在相宜的条件下，有发育成完好植株的潜力，提出了植物细胞全能性的设想，并且用植物细胞组织进展了培育试验。他虽
32、然未能获得再生植株，却是植物组织培育的创始者。1902年他发表了闻名论文植物细胞离体培育试验，论文中提出的植物细胞全能性的理论是植物组织培育的理论根底。从哈伯兰特提出植物细胞全能性的理论，到1958年斯图尔德（F.C.Steward）等人第一次用胡萝卜根的韧皮部细胞证明了植物细胞的全能性，用了整整56年。56年中很多科学家做的事情归纳起来都是在探究哈伯兰特提出的“植物细胞在相宜条件下，有发育成完好植株的潜力”中的相宜条件。20世纪60年头以后，植物组织培育进入了快速开展阶段，并逐步走向消费应用，如快繁脱毒、单倍体育种、种质资源保存、消费次生代谢产物等，也为人工种子、细胞交融、转基因植物等奠定了
33、根底。3.怎样制备胡萝卜培育基（供参考）？（1）诱导胡萝卜愈伤组织在MS培育基注中参加质量分数为0.5 mg/L的6-BA和质量分数为0.5 mg/L的NAA（2）诱导胡萝卜丛芽在MS培育基中参加质量分数为2mg/L的KT和质量分数为0.2mg/L的NAA（3）诱导胡萝卜生根：在1/2MS培育基中参加质量分数为0.1 mg/L的NAA注：MS培育基的配制方法见选修1附录3中八。4.植物组织培育中的愈伤组织是如何形成及再分化的？植物组织培育中运用的外植体一般是高度分化了的细胞，在植物体中是不会再分裂繁殖的，只是执行某种功能直至死亡。这些细胞在培育基上培育时会由原来的分化状态，变成分生状态的细胞，
34、分裂产生愈伤组织，这个过程称为脱分化（dedifferentiation）过程。这种转变在细胞的形态构造和生理生化上都会产生一系列变更。组织培育的讨论结果说明分化细胞的脱分化须要两个条件，即创伤和外源激素。目前人们对于脱分化过程的本质还不清晰。分化细胞在细胞周期中是处于一种相对静止状态的细胞（G0期细胞），脱分化是要打破这种状态，使细胞进入细胞周期中的G1期，并沿着G1期S期G2期M期的循环进展细胞分裂，形成愈伤组织。如今发觉细胞周期受基因调控，一种称为编码细胞周期依靠性激酶CDK（cycilin dependent kinase）的基因和一种细胞周期蛋白（cyclin）可能与植物细胞脱分化的
35、第一次分裂启动有关。那么，什么因素诱导细胞周期调控基因的作用，培育理论证明与外源激素有关。至于激素如何诱导以及诱导作用的过程目前仍不清晰，有待深化讨论。分化细胞脱分化后细胞构造有两点明显的变更：一是在细胞内出现液泡蛋白；二是叶绿体转变成原质体。当细胞脱分化形成愈伤细胞后，经过一段时期的分裂，细胞群体变成不是一种细胞类型的均一群，又会产生分化，形成分生细胞或分生细胞团，由此再生成植株有两条途径：一是形成体细胞胚（功能类似于受精过程产生的胚），通过体细胞胚形成再生植株。二是走器官发生的途径再生植株，分生细胞在肯定的诱导条件下重建芽的分生组织，分化出芽后再生根，成为完好的植株。5.为什么要在避光条件
36、下培育愈伤组织？对于植物组织培育来说，光照条件特别重要，包括光照强度、时间和波长。但在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培育，而在分化再生的过程中肯定要有光照。愈伤组织诱导阶段的暗培育有利于细胞的脱分化产生愈伤组织，假如在光照条件下简洁分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织。6.什么是人工种子？人工种子（artificial seed）是指通过植物组织培育的方法获得的具有正常发育实力的材料，外面包被着特定的物质，在相宜的条件下可以发芽成苗的植物幼体。人工种子的概念中包含的“具有正常发育实力的材料”通常是指胚状体（目前国外有运用不定芽、顶芽和腋芽的），它可以由三种途径产生：（1）由已脱分化的外植体
37、干脆产生；（2）由愈伤组织产生；（3）由悬浮细胞培育产生。对胚状体的根本要求是：播种后能快速出苗；根和芽几乎同时生长，不产生愈伤组织；同步化程度高；活力强；形成的幼苗的形态与生长要正常。“外面包被着特定的物质”是指人工种皮，制作人工种皮的材料有海藻酸钠、明胶、树脂、琼脂糖、淀粉等。对人工种皮的要求是：能保持胚状体的活力，有利于贮藏运输和萌发。选取的材料要有韧性，耐压，对胚状体无毒害，含有胚状体发芽所须要的养分成分或植物激素，还应含有杀菌剂，以防播种后微生物的损害。人工种子目前还存在不少问题。例如，现有重要经济价值的植物产生胚状体实力弱，难以形成同步化的有强活力的胚状体；本钱较高；运输贮藏以及机
38、械化播种问题也未解决。因此，如今很少有人以消费为目的进展人工种子的研制。7.植物微型繁殖技术高效快速的实例有哪些？植物脱毒（virus-free）和离体快繁（in vitro propagation）是目前植物组织培育应用最多、最有效的方面。消费上很多无性繁殖作物均受到病毒的侵染，从而导致品种的严峻退化、减产和降低品质。利用植物分生组织进展培育可以使新长成的植株脱去病毒。利用这种方法消费无病毒苗的农作物有马铃薯、甘薯、大蒜、草莓、苹果、香蕉等，并已大规模应用于消费。离体快繁技术可以使一些植物的扩增速度比常规方法快数万倍乃至百万倍，而且产生的幼苗遗传背景均一，重复性好，不受季节和地区限制。目前世
39、界上已建成很多年产百万苗木的组培工厂，成为一种新兴产业。离体快繁技术在欣赏植物、园艺植物、经济林木和无性繁殖作物上已得到广泛应用。8.植物体细胞杂交的过程是怎样的？体细胞杂交是克制植物有性杂交不亲和性、打破物种之间的生殖隔离、扩大遗传重组范围的一种手段。操作过程包括：原生质体制备、原生质体交融、杂种细胞挑选、杂种细胞培育、杂种植株再生以及杂种植株鉴定等步骤。原生质体制备是用纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶将植物细胞壁分解掉，只留下细胞膜（质膜）包袱着细胞内含物。原生质体交融是指两个原生质体的质膜 重新组合排列形成一个质膜，其中含有两个细胞核。在细胞工程中一般是诱导交融，形成的交融细胞中所含有的两个
40、细胞核是来自不同的物种，称之为异核体（heterokaryon）。诱导交融的手段有化学诱导和物理诱导。在诱导因素的作用下形成的交融细胞进一步产生核交融，进展第一次有丝分裂。杂种细胞的挑选方法有：细胞系互补的选择方法，包括叶绿素缺失互补、养分缺陷互补和抗性互补等；利用物理特异性差异的选择方法：这是利用两个原生质体物理特异性差异的一种选择，包括原生质体的大小、颜色、浮密度等的不同来选择；利用生长特异性差异的选择方法。须要留意的是上述选择方法只合适部分杂交细胞的状况，有时无法选择，就不加选择地进展培育和再生成植株，然后对再生植株的杂种性状进展鉴定。杂种细胞培育方法与原生质体的培育方法相像。体细胞杂种
41、的鉴定方法有：形态学鉴定。利用杂种植株与双亲在表现型上的差异进展比较分析，如叶片大小与形态，花的形态与颜色、叶脉、叶柄、花梗及表皮毛有无等；细胞学鉴定。杂种植株细胞中的染色体数目是否比任何一方亲本细胞中的染色体数目增多？理论上讲假如染色体不丧失，杂种细胞中染色体数目应为双亲染色体数目之和。也可以用基因组原位杂交的分子细胞学方法进展鉴定；同功酶鉴定。同功酶是功能一样的酶的多重分子形态，它们是特异基因的产物。杂种细胞中的同功酶谱一般是双亲酶谱之和，但有时也会出现双亲没有的新带；分子生物学鉴定。常用的方法有限制性片段长度多态性（RFLP）、随机扩增多态性（RAPD）和扩增片段长度多态性（AFLP）等
42、。值得留意的是体细胞杂交尚存在一些问题：亲缘关系越远，染色体排挤丢失的现象就越严峻；由于是两个物种的全部遗传物质的合并，各种基因都在其中，选择符合须要的个体难度大；有时缺乏选择杂种细胞的有效方法。因此目前整体对称交融的工作比较少，而是采纳非对称交融，即一方亲本包括了全部遗传物质，另一方亲本只取一部分遗传物质，如用不具有核的原生质体与之进展交融。9.物理和化学方法诱导原生质体交融的根本原理是什么？化学交融的机制：常用化学交融方法有高pH高Ca2+法和聚乙二醇（PEG）法。高pH高Ca2+法诱导原生质体交融的根本原理是中和原生质体外表所带的电荷，使原生质体的质膜严密接触，从而有利于质膜的接触交融。
43、PEG处理原生质体可以使原生质体聚集促进交融，但PEG诱导交融的真正机制目前并不清晰。物理交融的机制：常用方法为电交融法。此法是先将两种原生质体以适当的比例混合成悬浮液，将其滴入电交融小室中，给小室两极以交变电流，使原生质体沿电场方向排列成串珠状，接着给以瞬间高强度的电脉冲，使原生质体膜产生部分破损而导致交融。10.工厂化消费人参皂甙的根本过程是什么？第一步，选择人参根作为外植体进展培育，产生愈伤组织，经过培育选择找到增殖速度快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为种质，其中一部分作为保存用，以备下一次消费用，一部分进展发酵消费。第二步，将第一步选择到的细胞株在发酵罐中的合适培育液中进展液体培养
44、，增加细胞数量。第三步，将发酵罐中培育的细胞进展破裂，从中提取人参皂甙。第二节 动物细胞工程教学目的1学问方面：（1） 动物细胞培育和核移植技术。（2） 简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景。（3） 简述动物细胞交融和单克隆抗体的制备及应用。2看法观念方面：（1） 初步培育学生勇于探究、不断创新的精神和合作精神。（2） 通过向学生介绍几种动物细胞工程技术的开展动态及一些新的讨论成果，使学生明确对生命奇妙的提醒愈加广泛和深化，形成终身学习的意识。3实力方面：（1） 学生通过阅读、自学、质疑、讨论、训练和总结等环节，逐步进步独立获得学问的实力、逻辑思维实力、分析问题和解决问题的实力。（2） 由植物体细胞杂交技术导出动物细胞交融过程，培育学生的学问迁移实力，思维实力。（3） 让学生尝试设计单克隆抗体的制备过程，使学生理解生物科学的相识形式，以开展学生的创建性实力。教学重点和难点：1.教学重点（1）动物细胞培育的过程及条件。（2）用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。（3）单克隆抗体的制备和应用。2.教学难点（1） 用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。（2） 单克隆抗体的制备过程。教学方法：采纳自学指导、启发探究、师生沟通等教学相结合。利用课件、资料等手段进展教学。教学课时：3课时（含稳固练习及讲评）教学过程：第一课时教师活动：播放课件，引导学生自学课本材料并答