师:同学们,大家好。今天我们学习人教版生物学选择性必修三第二章细胞工程一轮复习第一课时。本节课学习目标如下:一、能基于教材,通过有效阅读,理解并阐释细胞工程的相关技术内涵、原理及意义。二、能通过构建知识框架,理清知识之间的逻辑关系,掌握归纳与概括、建模与模型的方法,培养归纳、概括等科学思维能力和良好的学习习惯,认同植物细胞工程在农业生产方面发挥了重要作用。
本节课我们需要复习三个知识点:动植物细胞的培养、动植物细胞的融合、植物细胞工程的应用。
首先,我们一起复习细胞工程的概念。什么是细胞工程呢?在教材31页本章首页和65页本章小节的概念理解里都有详细描述。细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法,通过细胞器、细胞或组织水平上的操作,有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性生物工程,包括植物细胞工程和动物细胞工程等。从概念可以看出,细胞工程的操作环境基本在体外进行。
接下来,我们开始复习第一个知识点——动植物细胞的培养。
一、植物的组织培养技术
师:请同学们思考这个问题,动植物体内的细胞生活在何种环境中?将这些细胞在体外培养需要满足什么样的条件?
生:动植物细胞生活的环境是植物细胞所处的液体、气体及外界环境。如将这些细胞在体外培养,需要培养条件能模拟体内的环境。
师:没错,细胞培养所需的基本条件包括两方面,营养条件和其他条件。其中动物细胞培养营养条件包括细胞生活需要的糖类、氨基酸、无机盐、维生素等。其他条件是指无菌无毒的环境、适宜的温度、pH和渗透压、适宜的气体环境。植物细胞所需要的基本条件,除了上述条件外,还需要光照和激素调节。
基于上面的分析,我们回顾一下植物组织培养技术的一般流程。请同学们看到课本35页图2 - 1植物组织培养流程图,并将该流程图转化为文字和箭头的知识结构图。在植物组织培养流程图中,从外植体到幼苗阶段需要模拟植物细胞生活的环境。这里有几点值得重点关注:一是外植体必须是离体的细胞、组织或器官;二是脱分化和再分化过程需要有激素处理,且两种激素的比例不同,分化的结果也不同;三是对植物组织培养而言,脱分化和再分化过程还有光照控制的不同;四是整个操作过程和培养过程需要在无菌环境中进行,环境的温度和培养基的pH要适宜,营养条件要满足培养物需求。因为植物细胞具有全能性,所以细胞或组织可以经过培养发育成完整植株。现实中,我们可以根据需求利用该技术进行植物的批量繁殖,例如菊花的组织培养。请同学们翻到课本36、37页复习“探究实践菊花的组织培养”,关注方法步骤中的操作细节,并思考这样操作的原因。
稍微提醒大家,通过脱分化形成的愈伤组织细胞排列疏松,这些细胞是高度液泡化的薄壁细胞。经过再分化形成的芽发育成叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照。结合植物组织培养的理解和对菊花组织培养的复习,请完成该道选择题。
师:答案选D。外植体消毒时一般在75%的酒精中浸泡30秒,再用无菌水冲洗后,置于10%次氯酸钠溶液中浸泡10分钟,最后用无菌水多次冲洗。A选项错误,用封口膜封口可以防止外界杂菌侵入,但封口膜需要有一定的透气性,以满足植物细胞呼吸所需的氧气。B选项错误。组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质,原因是蛭石透气性好,吸水力强,但蛭石不能为组培苗提供营养。C选项错误,由愈伤组织再分化形成完整植株,一般有两种途径,一是器官发生途径,需要先在一种培养基上诱导芽的形成,再在另一种培养基上诱导根的形成;另一种为体细胞胚发生途径,即先形成胚状体,再发育成完整植株。不带叶片的菊花幼苗切断可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株。D选项正确。
动植物细胞生活环境有一定的差别,那么动物细胞的培养又该注意哪些事项呢?请大家翻到教材45页,复习动物细胞培养的过程,并将图2 - 12转化为文字和箭头组成的知识结构关系图。
师:这是老师转化的文字和箭头组成的知识结构关系图,请对照完善你转化的关系图。该过程需要提醒大家几个关键点:一是将组织制成细胞悬液时,需要用到胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理,将组织分散成单个细胞;二是原代培养和传代培养的概念;三是在细胞原代培养过程中有两种方式,一种是悬浮型培养,一种是贴壁型培养。普通的细胞贴壁培养一段时间后,随着细胞数目增多,会出现接触抑制现象;四是分瓶培养前也需要用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理。请同学们暂停1分钟完成该道练习。
师:反馈题答案选B。A选项,上述过程并未得到完整个体或各种细胞,故不能体现细胞的全能性,其原理是细胞增殖,A错误。B选项,上述过程主要是动物细胞培养技术,培养需要无毒、无菌和适宜配比的营养和气体条件,B正确。C选项,培养的材料应取分化程度较低的细胞,C错误。D选项,细胞培养肉制造过程中,肌肉细胞的培养需要借助合适的支架体系来防止细胞的接触抑制,成本较高,D错误。
接下来我们复习第二个知识点——动植物细胞的融合。
一、植物体细胞杂交技术
师:如果想要得到具有两个不同亲本的优良性状的番茄 - 马铃薯植株,能不能采用传统的杂交育种方式?
