【正文】 基因連接到受體生物的DNA上，這樣受體生物就有了我們所需要的性狀。如ADP葡萄糖焦磷酸化酶是合成淀粉的關鍵物質，把大腸桿菌的ADP葡萄糖焦磷酸化酶基因導入到馬鈴薯中， 馬鈴薯塊莖的淀粉含量即可提高20%以上。目前農業(yè)上基因工程取得的成果主要有：轉基因的抗病植物：病毒病是農業(yè)生產上的主要病害之一，每年植物病毒病給我國的糧食作物、經濟作物造成的損失很大，僅煙草番茄兩種作物的損失就超過億元以上，目前還沒有有效的藥物來防治病毒病。利用基因工程技術把病毒的外殼蛋白基因導入到植物細胞中，已成功地獲得了抗病毒的植物。在這種植物體內，病毒侵染之后的繁殖速度大大下降，從而減輕病毒病的癥狀，或推遲病毒病的發(fā)生時間。目前幾年我國已獲得的抗病毒作物種類有煙草、馬鈴薯、黃瓜、番茄等等，抗細菌、真菌病害的轉基因植物也在積極研究之中。轉基因的抗蟲植物：Bt是種常用的生物農藥，其重要成分是蘇云金桿菌中的毒蛋白，它可以殺死害蟲。當人們把這種毒蛋白的基因轉移到棉花中后，棉花就可在葉子里自己合成毒蛋白，進而殺死棉鈴蟲，這就是人們常說的抗蟲棉，它不用使用農藥，省時省工，而且降低了環(huán)境污染。1998年我國的抗蟲棉種植面積已超過10萬畝，取得了很好的經濟和社會效益。除此之外，美國孟山都公司還用相似的方法育成了抗玉米螟玉米。轉基因的抗蟲水稻、抗蟲煙草、抗蟲番茄也已培育成功，預計不久的將來這些轉基因作物即可在生產中大面積運用。轉基因的耐貯番茄：乙烯是一種植物激素，它可以促進植物的果實成熟，科學家們通過轉基因技術，使番茄在果實中形成一種抑制乙烯合成的酶，乙烯的合成量大大降低，番茄不能正常轉色軟化，大幅度延長了貯存期。華中農業(yè)大學利用該項技術育成的番茄品種已通過品種審定，目前正在生產中推廣?，F(xiàn)在人們利用轉基因技術育成的轉基因植物可說是多種多樣，如抗除草劑的水稻、大豆、棉花、煙草、油菜、番茄、馬鈴薯、甜菜、花椰菜，轉基因的雄性不育油菜，高氨基酸含量的馬鈴薯，抗寒番茄等等。轉基因動物：動物轉基因技術目前研究最多的是轉生長激素基因，人們發(fā)現(xiàn)，將人的生長激素基因轉移到小鼠身上，小鼠會奇跡般地長大，體重可達到普通小鼠的兩倍；科學家們正試圖將人的生長激素基因轉移到牛、羊、豬、魚的身上，以期它們長得更快更大。藥用蛋白是一類十分昂貴的藥品，荷蘭科學家把編碼人的人乳鐵蛋白基因轉移到牛的身上，并從牛奶里提取出了大量的人乳鐵蛋白，大大降低了該藥物的生產成本，一頭牛就如同一個制藥廠?；蚬こ坛苯痈牧紕又参锲贩N外，它對農業(yè)還有一些間接起作用的例子，如作物凍害多數是由植物體內的水分結成冰晶造成的，形成冰晶的一個先決條件就是植物表面要附有大量的冰核細菌，如丁香假單胞菌、熒光假單胞菌等，假若通過轉基因技術將具有冰核基因的丁香假單胞菌和熒光假單胞菌變?yōu)楸嘶蛉笔е?，將它們噴到作物上即可起到預防凍害的作用。第四章 細胞工程一、 教材分析 本節(jié)是高中生物選修3第二章第一節(jié)，是本章的一個概述。本節(jié)的內容包括細胞工程的發(fā)展、細胞工程的基本技術以及細胞工程的應用三個部分。二、教學目標掌握植物細胞與組織培養(yǎng)技術、細胞融合技術、細胞核移植技術、染色體工程等。了解細胞融合的方法。舉例說出細胞工程在遺傳育種、生產藥品、食品等方面的應用。三、重點難點重點落實方案重點簡述細胞工程的基本技術；舉例說出細胞工程的應用難點難點簡述細胞工程的基本技術突破方法：以問題作為引導，使學生對相關的概念進行小知識點的分解，加強理解與記憶。同時配以相關的練習，做到講練結合，從而突破難點。四、教法、學法在本節(jié)的學習中仍遵循“先學后教，當堂訓練”的教學方法。教法，列出預習提綱，布置預習作業(yè)。，根據預習情況提出問題，在教師的誘導下，分析問題，最終得出結論，培養(yǎng)學生勤于思考的習慣，掌握善于思考的方法?！窠虒W建議，由學生閱讀、討論后解答，最后教師總結，體現(xiàn)學生在課堂上的主體地位。學法通過必修1到必修3的學習，學生已具備了細胞的結構、動植物細胞的比較、花藥離體培養(yǎng)技術、克隆及染色體的結構與功能等相關知識，為本節(jié)的學習打下了基礎。但是由于學習的時間較長，學生遺忘嚴重，教師應當在課前提醒學生對相關知識進行復習。另外，學生在閱讀時要對應教師所提出的問題有目的的去分析，將教材內容細化。五、課時安排：2課時第一課時：回眸歷史、細胞工程的基本技術第二課時：細胞工程的應用六、教學過程設計第一課時【自學指導一】2分鐘閱讀課本39頁回眸歷史——細胞工程的發(fā)展，結合課本圖文信息用1分鐘時間填寫《名師伴你行》17頁預習新起點 一 細胞工程的發(fā)展?！井斕糜柧氁弧棵麕?8頁例即講即練1（這一知識點較簡單，學生閱讀完后即可掌握，且課本中每個例子配有相應圖片，可提高學生學習興趣）【自學指導二】閱讀教材P40第12段內容3分鐘，嘗試理解并識記細胞工程的概念和分類。并從以下幾點進行分析與討論：操作水平：細胞水平和細胞器水平操作條件（環(huán)境）：體外無菌條件操作技術：植物細胞與組織培養(yǎng)、細胞融合技術、細胞核移植技術、染色體工程等目的：按照人們的意愿改造細胞的生物學特性結果：改良生物品種、創(chuàng)造新品種和加速繁育生物個體，獲得某些有用的細胞代謝產物分類：（此處均為課本知識點，解答難度較低，可由學生回答并進行相應的補充。）【自學指導語三】閱讀教材P40第34段及知識海洋5分鐘，回答下列問題：簡述植物細胞與組織培養(yǎng)技術的過程。說出細胞融合技術的概念。常用的促融合方法有哪些？促融合因子有哪些？分別有什么優(yōu)缺點？動物細胞融合與植物細胞融合有什么差異？ 為什么？后教環(huán)節(jié)： 植物細胞與組織培養(yǎng)技術（1） 依據原理：植物細胞的全能性（全能性的概念學生在必修1第五章第二節(jié)已經學習過，且在第二節(jié)中也有介紹，此處可簡單回憶）（2） 培養(yǎng)對象：離體的植物組織或細胞（3） 培養(yǎng)條件：體外無菌條件和必要的生長條件（4） 培養(yǎng)目的：使離體植物細胞或組織生長、增值、分化，形成新的組織、器官和個體的技術 細胞融合技術（1） 融合原理：細胞膜的流動性（結構特性）（2） 融合對象：2個或多個不同細胞（3） 促融合方法：生物法（病毒誘導融合法）；化學法（聚乙二醇誘導融合法、高濃度鈣離子等）；物理法（電場誘導融合法）（4） 融合結果：形成雜種細胞（5） 融合過程：2個或多個不同細胞的質膜發(fā)生粘連、破裂→細胞質發(fā)生融合→發(fā)生核融合→形成雜種細胞（拓展：融合后的細胞為異源多倍體，具有原融合細胞的全部遺傳物質，其染色體數目為原融合細胞染色體數目之和，且原融合細胞的性狀在雜交細胞培育的后代中均可顯現(xiàn)）【自學指導語四】閱讀教材P41 3分鐘，說出細胞核移植技術的概念和染色體工程的概念。 細胞核移植技術（1） 概念：細胞核移植技術是將一個細胞的細胞核轉移到另一個去除細胞核的細胞中去，從而使受體細胞獲得新的遺傳信息，產生新的生命現(xiàn)象的技術。（2） 處理方法：用微吸管把一個細胞中的細胞核吸出后直接轉移到另一個去除細胞核的細胞中（3） 供體細胞：提供細胞核（常用體細胞）（4） 受體細胞：提供細胞質（5） 操作儀器：顯微操作儀（拓展：移植后的細胞發(fā)育成的個體的基因型與表現(xiàn)型與提供細胞核的個體一致，但也可能受到基因突變、染色體變異及細胞質遺傳的影響） 染色體工程（1） 處理方法：消減、添加或替換同種或異種染色體（2） 目的：定向改變遺傳性狀和選育新品種（3） 應用：用于培育抗病新品種（如多倍體育種）；也是基因定位和染色體轉移等基礎研究的有效手段【當堂訓練二】一、 細胞工程的概念應用細胞生物學和分子生物學方法，借助工程學的試驗方法或技術，在細胞水平上研究改造生物遺傳特性和生物學特性，以獲得特定的細胞、細胞產品或新生物體的有關理論和技術方法的學科。 植物細胞工程原理1902年，德國植物學家Haberlandt提出了細胞全能性的假想。1934年，White首次定義為: 每個植物活細胞在合適的條件下，都有發(fā)育為胚的能力。70年代，擴大了以上定義范圍，認為：植物活細胞不但能形成胚狀體，而且能發(fā)育為完整植株。80年代初，認為：任何植物的離體細胞在人工培養(yǎng)下都具有它們母體植株的那種合成藥用成分的能力，即培養(yǎng)細胞的藥物生物合成的能力。細胞工程是生命科學領域的一個組成部分。就學科而言，它是涉及細胞生物學、發(fā)育生物學和遺傳學等多門學科的綜合科學。細胞工程以細胞培養(yǎng)技術、細胞融合技術為基礎，現(xiàn)已被廣泛應用于多個學科的基礎研究工作以及農業(yè)、醫(yī)藥與食品等生產中。近年來細胞工程的開發(fā)和應用主要集中在細胞雜交，快速無性繁殖和細胞育種等方面。細胞工程在新技術革命的浪潮中對農業(yè)、食品等傳統(tǒng)工藝革新有著重大的影響。二、植物原生質體的培養(yǎng)與融合1．細胞培養(yǎng)技術216。 細胞培養(yǎng)技術是指動物和植物細胞在體外無菌條件下的保存和生長。216。 即將機體內某一組織取出，使其分散成單個細胞，在體外人工的生長條件下培養(yǎng)，使細胞生長和不斷增殖。2．細胞融合技術216。 指兩種不同親株經酶法去除細胞壁得到兩個原生質體，并在助融劑作用下互相凝集并發(fā)生細胞間的融合，進而導致基因重組，獲得新菌株。216。 其融合頻率明顯高于常規(guī)雜交數倍至幾十倍。對促進基因重組、遺傳育種、選育優(yōu)良品系，以達到高產優(yōu)質具有重要實踐意義。三、植物細胞培養(yǎng)與次生代謝產物的生產 主要指植物細胞培養(yǎng)技術，以前稱之為植物組織培養(yǎng)，是一種將植物的組織、器官或細胞在適當的培養(yǎng)基上進行無菌培養(yǎng)技術。最常見的植物細胞培養(yǎng)技術有愈傷組織培養(yǎng)、懸浮細胞培養(yǎng)、器官培養(yǎng)、基尖分生組織培養(yǎng)、原生質體培養(yǎng)和固體化細胞培養(yǎng)幾大類型。四、植物花粉培養(yǎng) 無菌條件下取出花藥或從花藥中取出花粉?！糜谌斯づ囵B(yǎng)基上→形成花粉胚或愈傷組織→花粉植株（單倍體）。五、植物胚胎培養(yǎng)包括成熟胚培養(yǎng)、幼胚培養(yǎng)、胚珠培養(yǎng)、子房培養(yǎng)、胚乳培養(yǎng)、試管受精等類型。1904年Hanning最早成功培養(yǎng)蘿卜和辣根的胚。 胚培養(yǎng)技術（一）離體胚培養(yǎng)：包括成熟胚及幼胚的培養(yǎng)。 植物胚胎發(fā)生過程： 原胚－－球形胚－－心型胚－－魚雷胚－－子葉胚成熟胚培養(yǎng)： 成熟胚為子葉期以后的胚，其在簡單的培養(yǎng)基上即可萌發(fā)生長。對營養(yǎng)條件要求不嚴格。 主要用來繁殖不易萌發(fā)植物，或研究胚和胚乳及子葉的關系等。幼胚培養(yǎng)： 幼胚（心形胚階段）對培養(yǎng)條件和營養(yǎng)的要求都較高。 需要多種的營養(yǎng)和適宜的培養(yǎng)條件。 影響幼胚培養(yǎng)成功的因素主要包括幼胚發(fā)育時期、培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件等胚珠和子房培養(yǎng)： 胚珠培養(yǎng)： 包括授粉胚珠和未授粉胚珠的培養(yǎng)。 1942年最早在蘭花上獲得成功，縮短了授粉到成熟的時間。 1980年成功培養(yǎng)了未授粉的非洲菊、煙草的胚珠，獲得了單倍體植株。 胚乳的培養(yǎng) 胚乳在被子植物中是雙受精的產物，由極核和雄配子結合成的三倍體組織。而裸子植物胚乳在受精前形成，為單倍體。僅40多種植物進行胚乳培養(yǎng)研究，20種獲得再生植株，如獼猴桃等。多存在混倍現(xiàn)象。植物人工種子植物人工種子是指通過植物組織培養(yǎng)的方法獲得的，既有正常發(fā)育能力的材料，外面寶貝特定的物質，在適于條件下可以萌發(fā)成苗的植物幼體，也成為合成種子活日細胞種子。 第六章 植物組織培養(yǎng)技術一、植物組織培養(yǎng)的概念和意義 植物組織培養(yǎng)(Plant tissue cultre)： 在無菌條件下，把植物的外植體(器官、組織、細胞、原生質體等)接種到培養(yǎng)基(medium)上，在人為控制的條件下，使其長成完整的植株。 外植體(explant)：把由活植物體上切取下來以進行培養(yǎng)的那部分組織或器官叫外植體。初代培養(yǎng)：外植體的第一次培養(yǎng)。繼代培養(yǎng)：第二次以上的培養(yǎng)(由轉入新的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng))愈傷組織(Callus) 指植物在受傷后于其傷口表面形成的一團薄壁細胞。在組織培養(yǎng)中，是指在人工培養(yǎng)基上由外植體形成的一團無序生長的薄壁細胞。二、植物組織培養(yǎng)的特點 生長周期短，繁殖率高 培養(yǎng)條件可認為控制，利于工廠化生產 培養(yǎng)材料經濟，來源廣泛三、細胞分化與形態(tài)建成 單細胞的分離1．愈傷組織誘導不同的植物彩用不同的方法用不同的外植體誘導形成愈傷組織。愈傷組織反復繼代，使組織不斷增殖，提高愈傷組織的松散性。2．單細胞懸浮液的制備將愈傷組織在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，建立懸浮培養(yǎng)物，進而通過振蕩培養(yǎng)，使愈傷組織形成細胞團，小細胞團甚至是單細胞分散培養(yǎng)物，再進一步通過細胞篩過篩得到單細胞懸液。二、單細胞培養(yǎng)的方法（一）看護培養(yǎng)法指用一塊活躍生長的愈傷組織來看護單個細胞，并使其生長和增殖的方法?？烧T導形成單細胞培養(yǎng)系。Muir(1954)首先用此法培養(yǎng)出煙草單細胞株。Sharp(1972)成功將此法用于番茄的花粉培養(yǎng)，誘導花粉形成單倍體細胞系。基本操作步驟為：（1）在一個培養(yǎng)瓶中加入一定量厚的固體培養(yǎng)基，滅菌后備用。（2）在無菌的條件下，先將一小塊（1cm）活躍生長的愈傷組織接種到培養(yǎng)基上，再在愈傷組織塊上放一片（1cm178。）已滅菌的濾紙，然后放置一個晚上。（3）將分離出的單個細胞接種到培養(yǎng)基的濾紙上。（4）恒溫培養(yǎng)。此法簡便易行，效果好，易于成功。但是不能在顯微鏡下直接觀察細胞的生長過程。 微室培養(yǎng)法即將細胞培養(yǎng)在很少量的培養(yǎng)基中。在培養(yǎng)過程中可以連續(xù)進行顯微觀察，將一個細胞的生長、分裂和形成細胞團的全部過程記錄下來。 （二）微室培養(yǎng)法（1）微室內不能有氣泡。（2）最好微室的厚度不要超過20微米，蓋玻片 ～。（3）觀察時要保持溫度和培養(yǎng)時的一致。（三）平板培養(yǎng)法是將單個細胞與融化的瓊脂培養(yǎng)基均勻混合后平鋪一薄層在培養(yǎng)皿底上的培養(yǎng)方法。該方法是Bergmann(19