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高中三年级生物

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    美国科学家将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养,由单个细胞发育成完整的新植株(如下图)。

    请分析:
    (1)这种生殖方式属于_______,所用的技术是_________。
    (2)分离出来的胡萝卜根细胞成为细胞团是通过________分裂来完成的。
    (3)细胞团中的相同的细胞在发育成胚状体和植株过程中,形态、结构和生理功能上出现了差异,这种现象叫做细胞的_____________。
    (4)本实验说明植物细胞具有________________。
    (5)在培养试管植物时,试管内应至少放入_____种矿质元素。其中应大量供给的元素是______________元素。植物缺少Ca时首先受到损伤的部位是________。(幼叶/老叶)。
    本题信息:2011年0128期末题生物读图填空题难度较难 来源:姚瑶
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本试题 “美国科学家将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养,由单个细胞发育成完整的新植株(如下图)。请分析:(1)这种生殖方式属于_______,所用的技术是_____...” 主要考查您对

植物的矿质营养

细胞的分化

生殖的类型

植物的组织培养技术

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植物的矿质营养:

1、高等绿色植物为了维持生长和代谢的需要而所吸收或利用的无机营养元素(通常不包括C,H,O)。
2、成分: 现在公认的植物必需元素有16种,即氢、碳、氧、氮、钾、钙、镁、磷、硫、氯、硼、铁、锰、锌、铜及钼。其中氢、碳、氧一般不看作矿质营养元素。  
(1)氮、钾、钙、镁、磷、硫等6种元素,植物所需的量比较大,称为常量元素。  
(2)氯、硼、铁、锰、锌、铜、钼,植物需要的量很微,称为微量元素。

知识拓展:

1、植物对水分的吸收和对矿质元素的吸收是相对独立的过程。
2、矿质元素的利用形式:N、P、Mg、Ca、Fe;蒸腾作用是矿质元素的运输动力;矿质元素以离子形式被根尖吸收。
3、这些元素的作用:
(1)必需元素参与生命物质的构成,调节酶的活性和细胞的渗透势和水势。
(2)植物对微量元素的需要量虽然很小,但微量元素有着重要的生理功能。
(3)必需营养元素缺乏时出现的症状称为缺素症,是营养元素不足引起的代谢紊乱现象。任何必需元素的缺乏都影响植物的生理活动,并明显地影响生长。患缺素症的植物虚弱、矮小,叶片小而变形,而且往往缺绿。根据缺素症的症状和在植株上发生的部位,可以鉴定所缺营养元素的种类。
4、元素主要功能缺乏症
N是蛋白质的组成成分,使植物枝繁叶茂,缺N时植株矮小,叶色发黄
Mg是合成叶绿素的必需元素,缺Mg叶色发黄
P元素构成DNA、RNA、ATP等,与果实成熟有关,缺P时植株特别矮小,叶色暗绿
K元素促进植物茎秆健壮,缺K时植株细弱,容易倒伏

细胞的分化及其意义:

1、细胞的分化的概念:在个体发育中,相同细胞的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
2、细胞分化的基础和实质
(1)分化的基础:每个细胞都含有一套与受精卵完全相同的染色体,即携带有本物种的全部遗传信息。
(2)分化的实质:是在遗传物质的控制下合成特异性蛋白质的过程,即基因的选择性表达。
3、细胞分化的过程
(1)从细胞水平分析:细胞形态、结构和功能改变的结果。
(2)从亚显微结构水平分析:细胞器的数目及细胞质基质成分和功能改变的结果。
(3)从分子水平分析
①蛋白质角度:蛋白质种类、数量、功能改变的结果。
②基因角度:基因选择性表达的结果,这是细胞分化的根本原因。
4、细胞分化的特点
(1)持久性:细胞分化贯穿于生物体整个生命历程中,在胚胎期达到最大限度。
(2)不可逆性:一般来说,分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。
(3)普遍性:是生物界中普遍存在的生命现象,是生物个体发育的基础。
(4)遗传物质不变性:细胞分化是伴随着细胞分裂进行的,亲代与子代细胞的形态、结构或功能发生改变,但细胞内的遗传物质却不变。
5、细胞分化的结果:形成形态、结构和功能不同的组织和器官。
6、细胞分化的意义
(1)细胞分化是生物界普遍存在的生命现象,是生物个体发育的基础。
(2)细胞分化使多细胞生物体内的细胞趋向专门化,有利于提高各种生物功能的效率。


 


细胞增殖与细胞分化的区别分析:

细胞增殖 细胞分化
细胞变化 数量增多 细胞形态、结构、生埋功能发生了稳定性差异,且这种差异是不可逆转的
发生时间 从受精卵开始,有些部位的细胞终生保持分裂能力,有的细胞发育到一定时期停止分裂 持久性变化,胚胎时期达最大限度
在个体发育中的意义 保持了亲代和子代间遗传物质的稳定性 没有细胞分化,生物体不能进行正常发育

细胞分化与细胞全能性的区别与联系:

细胞分化 细胞全能性
原理 细胞内基因的选择性表达 含本物种全套遗传物质
特点 持久性、不可逆性、普遍性 ①高度分化的植物体细胞表达全能性需要一定的条件;②动物已分化的体细胞的全能性受到限制,但细胞核仍具有全能性
结果 形成形态、结构、生理功能不同的细胞 形成新个体
 大小比较 细胞分化程度有高低之分,如体细胞>生殖细胞>受精卵  细胞全能性有大小之分,如受精卵>生殖细胞>体细胞
关系 ①两者的遗传物质都不发生变化 ②细胞的分化程度越高,全能性越小


知识点拨:

1、过程:受精卵→增殖为多细胞→分化为组织、器官、系统→发育为生物体
2、细胞分化程度由高至低的顺序是神经组织干细胞、骨髓造血干细胞、胚胎干细胞;造血干细胞还有可能分化成为其他组织的细胞,说明动物细胞也可能具有全能性,因为每个细胞都是由受精卵发育而来的,都具有全套的遗传物质。人们对干细胞的研究,可以对某些疾病进行治疗,可以进行医学上的组织修复,还可以帮助人们了解细胞的分化机制。


知识拓展:

1、细胞的分裂是细胞分化的基础。细胞的分裂与分化往往是相伴相随的,随着细胞分化程度的加深,细胞的分裂能力逐渐下降。
2、细胞分裂结束后,细胞生活有三种状态:一是继续分裂增殖,如根尖分生区细胞;二是暂不分裂增殖,如植株上受顶芽抑制的侧芽细胞;三是不再进入细胞周期而发生分化,如人体的红细胞、神经细胞等。 3、判断细胞全能性的表达与细胞分化的依据是二者的终点不同,细胞分化的终点是组织、器官;细胞全能性表达的终点是完整个体。
4、植物细胞的全能性易表现,动物细胞的全能性受限制,但动物细胞的细胞核仍具有全能性。
5、细胞全能性高低与分化的关系:细胞全能性高低与分化程度成负相关,分化程度越大,全能性越低。
6、管家基因与奢侈基因
(1)管家基因指所有细胞均要表达的一类基因,其产物是维持细胞基本生命活动所必需的,如呼吸酶基因。
(2)奢侈基因是指不同类型细胞特异性表达的基因,其严物赋予不同细胞特异的生理功能,如血红蛋白基因、胰岛素基因。
生殖的类型:

1、生殖的类型:包括无性生殖和有性生殖。
2、有性生殖产生的后代具双亲的遗传特性,由雌雄配子的结合形成。
3、有性生殖的意义:具有更大的生活能力和变异性,因此对生物的生存和进化具重要意义。对于进行有性生殖的生物来说,个体发育的起点是受精卵。
4、无性生殖的类型:出芽生殖、分裂生殖、孢子生殖、营养生殖
过程 举例
分裂生殖 1个母体2个新个体 单细胞生物,如细菌、变形虫等
出芽生殖 母体芽体新个体 酵母菌、水螅
孢子生殖 母体孢子新个体 真菌、放线菌、蕨类等
营养生殖 根、茎、叶新个体 高等植物

5、无性生殖的意义及应用:关键就在于无性生殖产生的后代保持母体的性状不变,如果母体具有某种优良性状需要保持并大量繁殖,则无性生殖为我们提供了理论基础。所以,在农业生产中常用扦插、嫁接来繁殖优良的花卉、果树品种。
有性生殖和无性生殖的区别:

无性生殖 有性生殖
不同点 母体 只有一个亲本参与 一般有两个亲本参与
生殖过程 (一般)无,即使有(孢子)也无性别之分,不结合 有,且有性别之分,一般需两两结合
生殖过程 由母体直接产生新个体 一般是有性生殖细胞合子新个体,也可以是有性生殖细胞新个体(如孤雌生殖)
性状保持情况 其子代是母体的直接延续,变异少,能保持秦代的性状 其子代是双亲遗传物质的重组体,变异多,不利于秦代性状的保持
子代生活力大小 有降低趋势 具有强大的生活力
对种族的影响 长期使用这种生殖方式,种族会衰退 使种族兴旺发达
对进化的作用 无促进作用 有促进作用
相同点 都是产生新个体,繁殖后代,使种族得以延续

知识拓展:

1、在无性生殖中,细菌等原核生物的分裂生殖不属于有丝分裂,而是一种特殊的“二分裂”方式形成两个子代细菌,但也不属于无丝分裂。
2、无丝分裂是真核细胞的一种分裂方式。根据植物细胞的“全能性” ,近几十年来发展起来一项无性繁殖的新技术——植物的组织培养 ( 克隆技术 ) 。
 
愈伤组织是在无菌条件下,通过细胞分裂产生的,没有发生分化的,无定形状态的薄壁细胞形成的细胞团。植物组织培养的优点是:取材少、培养周期短、繁育率高、便于自动化管理等。目前,这项技术已在花卉和果树的快速繁殖、培育无病毒植物等方面得到广泛应用。
植物组织培养技术:

1、植物组织培养过程:
(1)原理:植物细胞具有全能性。
(2)过程:

2、用途:
(1)微型繁殖
微型繁殖就是用于快速繁殖优良品神的植物组织培养技术,也叫快速繁殖技术。繁殖过程中的分裂方式是有丝分裂,亲、子代细胞内DNA不变,所以能够保证亲、子代遗传特性不变。
(2)作物脱毒
作物脱毒是利用茎尖、根尖等无毒组织,进行微型繁殖,所获幼苗是无毒的。
(3)人工种子:通过组织培养技术,可把植物组织的细胞培养成在形态及生理上与天然种子胚相似的胚状体,也叫作体细胞胚。这种体细胞胚有于叶、根、茎分生组织的结构。科学家把体细胞胚包埋在胶囊内形成球状结构,使其具备种子机能。所以,人工种子是一种人工制造的代替天然种子的颗粒体,可以直接播种于田间。
①制作方法:人工种子是利用植物组织培养获得胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等,然后包上人丁种皮就形成了人工种子,如图:

②优点:可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖;保持亲本的优良性状,因该过程为无性繁殖;节约粮食,减少种子的使用;可以控制添加一些物质,如除草剂、农药、促进生长的激素、有益菌等。 周期短,易储存和运输,不受气候和地域的限制。
(4)细胞产物的工厂化生产:从人工培养的愈伤组织细胞中提取某种成分,如紫草素、香料等。

 知识点拨:

1、植物组织培养的注意事项:
(1)接种时应注意的事项:①接种室要消毒;②无菌操作;③接种时要防止交叉污染;④接种完立刻盖好瓶口。
(2)外植体接种前,需要将接种室、接种箱灭菌和对外植体消毒的操作:
①接种前一天,将接种室的四个角落用甲醛溶液和高锰酸钾熏蒸。
②接种前1小时,在接种室内用喷雾器喷洒来苏水;桌椅也用来苏水擦拭;接种箱内用甲醛溶液和高锰酸钾熏蒸。
③将灭菌室和接种箱内用紫外灯灭菌。
④接种前,操作者用肥皂清洗双手,擦干,再用酒精棉球擦拭双手。
⑤用次氯酸钠溶液将外植体消毒。
2、在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中,需要的条件:①消毒灭菌;②一定浓度的植物激素;③适宜的温度;④充足的养料。
3、影响植物组织培养的因素:①培养基配制;②外植体选取;③激素的运用;④消毒;⑤温度、pH、光照。
4、植物组织培养中植物激素使用:物组织培养中关键性激素是生长素和细胞分裂素;同时使用生长素和细胞分裂素时,两者用量的比例影响植物细胞的发育方向;先使用细胞分裂素,后使用生长素,细胞既分裂5、植物组织培养过程中分化成的幼苗需要移栽,移栽时,应先将培养瓶的封口膜打开一段时间,让试管苗在培养间生长几日;移栽时需用流水清洗根部的培养基;最后幼苗需移植到消过毒的新环境下生活一段时间,等幼苗长壮后再移栽到土壤中。


知识拓展:

1、植物细胞的全能性
(1)概念:具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物体的潜能。
(2)原理:细胞内含有本物种的全部遗传信息。
(3)全能性表达条件:具有完整的细胞结构,处于离体状态,提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。
2、作物新品种培育
(1)单倍体育种:
①过程:植株(AaBb)通过减数分裂得到花粉(AB、Ab、aB、ab四种类型);对花粉进行花药离体培养(技术是植物组织培养);得到单倍体植株;对其幼苗时期进行秋水仙素处理;得到了正常的纯合二倍体植株(AABB、Aabb、aaBB、aabb四种类型)。
②优点:明显缩短育种年限
(2)突变体利用:在组织培养中会出现突变体,通过从有用的突变体中选育出新品种(如筛选抗病、抗盐、含高蛋白的突变体)
3、细胞产物的生产:通过能够产生对人们有利的产物的细胞进行组织培养,从而让它们能够产生大量的细胞产物。地位:是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。
4、植物组织培养的优点:
①不受生长季节限制地繁殖植物。
②不携带病毒。
③培养周期短。
④可用组培中的愈伤组织制取特殊的生化制品。
⑤可短时间大量繁殖,用于拯救濒危植物。
⑥可诱导之分化成需要的器官,如根和芽。
⑦解决有些植物产种子少或无的难题。如将香蕉进行组培得到人工种以方便移种。
5、培养基的制作:制备MS固体培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培。肉汤培养基以有机营养为主,MS培养基则需提供大量无机营养。制备MS固体培养基操作过程:配制母液时,无机物中大量元素浓缩10倍,微量元素浓缩100倍;激素类、维生索类以及用量较小的有机物一般可按1mg/mL的质量浓度单独配制成母液;将分装好的培养基连同其他器械一起进行高压蒸汽灭菌。
6、消毒和灭菌:外植体可以用酒精消毒;操作前手需用酒精消毒;培养基需用高压蒸汽灭菌。

 
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