生物選修3知識（附各測試、期中、期末測試）

選修3《現(xiàn)代生物科技專題》知識梳理

(附各專題測試、期中、期末測試)

專題1基因工程

i.i基因工程的誕生

一、基因工程的誕生

1、20世紀中葉，基礎(chǔ)理論取得了重大突破

?DNA是遺傳物質(zhì)的證明：1944艾弗里等人

?DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則的確立：

1953年沃森和克里克建立了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。1958年，梅塞爾松和斯塔爾用實臉證明了DNA

的半保留復制，隨后不久確立了中心法則。

?遺傳密碼的破譯：1963年，尼倫貝格等破譯了遺傳密碼。

2、技術(shù)的發(fā)明使基因工程的實施成為可能

?基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)

-工具酶的發(fā)明

?DNA合成和測序技術(shù)的發(fā)明

?DNA體外重組的實現(xiàn)

?重組DNA表達實驗的成功：

1973年，博耶和科恩將兩種不同來源的DNA分子實行體外重組，并首次實現(xiàn)了在大腸桿菌中的表達，

至此，基因工程正式問世。

?第一例轉(zhuǎn)基因動物問世：

1980年，科學家首次通過顯微注射法,培育出世界上第一個轉(zhuǎn)基因動物。這個實臉被認為是基因工程

發(fā)展史上的一個里程碑。

?PCR技術(shù)的發(fā)明：1985年，科學家莫里斯發(fā)明。

二、基因工程的概念

是指在住處通過人工“剪切”和“拼接”等方法，對生物的基因?qū)嵭懈脑旌椭匦陆M合,然后導入受體細胞

并使重組基因在受體細胞中萃，產(chǎn)生人類需要的基因產(chǎn)物的技術(shù)。又稱重組DNA技術(shù)。

思考：

(1)基因工程的物質(zhì)基礎(chǔ)是：所有生物的DNA均由四種脫氧核昔酸組成。

(2)基因工程的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是：所有生物的DNA均為雙螺旋結(jié)構(gòu)。

(3)一種生物的DNA上的基因之所以能在其他生物體內(nèi)得以實行相同的表達，是因為它們共用一套遺傳

密碼子。

1.2基因工程的原理及技術(shù)

一、基因工程的工具一酶與載體

1、分子手術(shù)刀：限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱限制酶)。

(1)來源：主要從原核生物中分離和純化。

(2)特點：每種限制酶只能識別二種特定的核甘酸序列，并在役定的位點上切割DNA分子。

(切割的化學鍵：磷酸二酯鍵)

(2)切割方式

錯位切：產(chǎn)生黏性末端。

平切：產(chǎn)生平口末端。

2、分子針線：DNA連接替。

(1)類型：E?coliDNA連接酶、TQNA連接酶等。

(2)作用：能夠?qū)蓚€DNA片段之間的2各缺口通過磷酸二酯鍵同時連接起來。

3、運載工具：起冬。

（1）種類：質(zhì)叁（常用）、噬菌體、可起載體作用的動植物病毒。

（2）質(zhì)粒：

來源：是細菌細胞質(zhì)中一種很小的環(huán)狀、雙鏈DNA分子。

條件：①具有一個至多個限制酶切割位點。

②能在受體細胞中自我復制,或整合到染色體DNA上，隨染色體DNA實行同步復制。

③具有某些標記基因。（供重組DNA的鑒定和選擇）

④能''友好”地“借居”在受體細胞內(nèi)；

二、基因工程的一般過程與技術(shù)

蘇教版人教版

1、獲得目的基因1、目的基因的獲取

2、制備重組DNA分子2、基因表達載體的構(gòu)建

3、轉(zhuǎn)化受體細胞3、將目的基因?qū)胧荏w細胞

4、篩選出獲得目的基因的受體細胞

4、目的基因的檢測與鑒定

5、培養(yǎng)受體細胞并誘導目的基因的表達

1、目的基因的獲取

（1）目的基因：主要是指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。

（2）獲取方法r從基因文庫中獲取目的基因

-從自然界已有物種中分離1利用PCR技術(shù)擴增目的基因

YI逆轉(zhuǎn)錄

I人工合成

補充：聚合酶鏈式反應技術(shù)（PCR技術(shù)）

（1）PCR：即聚合酶鏈式反應

（2）PCR技術(shù)：在體外通過酶促反應有選擇地大量擴增目的基因或序列的技術(shù)。

（3）方法:

引物1引物2

/

/

90~95C55~60c

_?______

復性：暗物結(jié)合到

變性：DNA解旋延仲：熱穩(wěn)定性DNA聚

互補DNA鏈合酶（Taq的）從引物

起始進行互補鏈的合成。

2、基因表達載體的構(gòu)建（核心）

（1）目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存有，并且能夠遺傳給下一代，同時，使目的基因能夠能夠表

達和發(fā)揮作用。

（2）組成：目的基因+啟動子+終止子+標記基因

鑒另t受體細胞

RNA聚合酶識別終止信號，

和結(jié)合部位，位于位于基因的中是否含有目

基因的首端。尾端。的基因。

（3）構(gòu)建步驟:

用同一種限制酶切割目的基因和載體,從而產(chǎn)生相顯的黏性末端，再用DNA連接酶連接。

（形成的分子稱：重組DNA分子或重組質(zhì)粒。）

【特別提示】

插入的目的基因僅僅目的基因部分，其表達需要調(diào)控序列，因而用作載體的質(zhì)粒前需有啟動子，后需

有終止子。

3、將目的基因?qū)胧荏w細胞（轉(zhuǎn)化）

（1）受體種類不同，導入方法不同

導入植物細胞：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（常用）、基因槍法、花粉管通道法。

導入動物細胞：顯微注射法。

導入微生物細胞：Ca?+處理法。

（2）受體細胞的種類

植物：能夠是受精卵、體細胞（可經(jīng)組織培養(yǎng)成完整個體）

動物：受精卵（因為動物細胞的全能性受到抑制）

（3）轉(zhuǎn)化實質(zhì)：目的基因整合到受體細胞的染色體DNA上。

4、目的基因的檢測與鑒定

（1）分子檢測

①檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA是否插入了目的基因（DNA分子雜交法）

②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA（分子雜交法）

③檢測目的基因是否翻譯出了蛋白質(zhì)（抗原一抗體雜交法）

（2）個體生物學水平鑒定

檢測轉(zhuǎn)基因生物是否具有了我們所需要的遺傳特性。

三、基因工程育種

1、方法：提取目的基因一裝入載體一導入受體細胞-基因表達一篩選出符合要求的新品種

2、原理：基因重組。

3、優(yōu)點：目的性強，能夠按照人們的意愿定向改造生物；育種周期筵。

4、缺點：技術(shù)復雜，存有安全性問題。

5、實例：抗軟化番茄的培育。

niRNAl和mRNA2配對導致

不能分成多聚半乳慚酹酸確

培育

抗軟化番茄及其抗軟化機現(xiàn)

1.3基因工程的應用

一、轉(zhuǎn)基因生物

是指利用基因工程技術(shù)導入外源基因培育出的、能夠?qū)⑿滦誀罘€(wěn)定地遺傳給后代的基因工程生物。

二、基因工程的應用

1、植物基因工程

抗蟲轉(zhuǎn)基因植物一減輕農(nóng)藥對環(huán)境的污染

抗病轉(zhuǎn)基因植物

抗逆轉(zhuǎn)基因植物

利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)

2、動物基因工程

提升動物的生長速度

改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)

用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物（乳腺生物反應器）

用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體

3、基因工程藥物的生產(chǎn)

如用轉(zhuǎn)基因工程菌生產(chǎn)細胞因子、抗體、疫苗、激素等。

4、基因診斷和基因治療

（1）方法

?基因診斷：采用基因檢測的方法（DNA分子雜交技術(shù)）來判斷患者是否出現(xiàn)了基因異常（如遺傳病

患者的基因缺陷）或是否攜帶病原體（如乙型肝炎病毒）等。

?基因治療：是指利用正常基因建或也充缺陷基因的的治療方法。

一體外基因治療:先從病人體內(nèi)獲得某種細胞，實行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選

途徑《成功轉(zhuǎn)移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。

【體內(nèi)基因治療:用基因工程的方法，直接向人體組織細胞中轉(zhuǎn)移基因的方法。

（2）實例：ADA基因缺陷癥基因治療機理

1.4蛋白質(zhì)工程

一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由

基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界三麥直的蛋白質(zhì)，這些天然蛋白質(zhì)是生物在長期進化過程中形成的，

它們的結(jié)構(gòu)和功能符合物種生存的需要,卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。

二、蛋白質(zhì)工程的概念

指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成,對現(xiàn)有蛋白

質(zhì)實行改造或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需求。

基因工程是其中的關(guān)鍵技術(shù),所以，蛋白質(zhì)工程又被稱為第二代基因工程。

三、蛋白質(zhì)工程的原理

1、天然蛋白質(zhì)合成：

克隆載體質(zhì)粒插入正常居因

基因一表達（轉(zhuǎn)錄和翻譯）一形成氨基

酸序列的多肽鏈一形成具有高級結(jié)構(gòu)的蛋

白質(zhì)f行使生物功能。（中心法則）

2、蛋白質(zhì)工程：

從預期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)一設(shè)計預期的

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一推測應有的氨基酸序列一找

到相對應的脫氧核甘酸序列（基因）

|基因|號子設(shè)七

|DNA|折疊'

蛋白質(zhì)工程流程圖

四、蛋白質(zhì)工程的類型

1、類型

-GAC-■G<C-

,翻譯,翻譯

T大口冬斌酸I-J內(nèi)經(jīng)酸卜

合成正常的蛋白質(zhì)合成突變的覆白質(zhì)（目的蛋白00

(1)大改：是指根據(jù)氨基酸的性質(zhì)和特點，設(shè)計并制造出自然界中不存有的全新蛋白質(zhì)，使之具有特定

的氨基酸序列、空間結(jié)構(gòu)和預期的功能。

(2)中改：是指在蛋白質(zhì)分子中替代某一肽段或一個特定的結(jié)構(gòu)域。

(3)小改：是指通過基因工程中的定點誘變技術(shù)，有目的地改造蛋白質(zhì)分子中某活性部位的1個或幾個

氨基酸殘基，以改善蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能。

2、定點誘變技術(shù)(見右圖)

五、蛋白質(zhì)工程的應用

1,通過改造酶的結(jié)構(gòu)，有目的地提升酶的熱穩(wěn)定性。

2、在生物工程制藥領(lǐng)域，蛋白質(zhì)工程也有廣泛的應用。

專題2克隆技術(shù)

2.1細胞工程概述

一、細胞工程的概念

是指以細胞為基本單位,在體外無菌條件下,實行培養(yǎng)、繁殖或利用細胞融合、核移植等技術(shù)，使細

胞某些生物學特性按照人們的意愿發(fā)生改變，從而改良生物品種、創(chuàng)造新品種和加速繁育生物個體,以及

獲得某些有用的細胞代謝產(chǎn)物的技術(shù)。

二、細胞工程的類型

1、按研究對象可分為：植物細胞工程、動物細胞工程、微生物細胞工程

2、按所用技術(shù)可分為：

?植物組織培養(yǎng)、植物體細胞雜交

?動物細胞培養(yǎng)、動物細胞融合和單克隆抗體制備、細胞核移植技術(shù)和動物體細胞克隆

2.2植物的組織培養(yǎng)

一、植物細胞的全能性

1、概念：生物體內(nèi)幾乎每一個細胞內(nèi)都含有該物種的全套遺傳物質(zhì)，具有發(fā)育成為完整個體所必需的全

部基因，所以，這些細胞都具有發(fā)育成為一個新的生物個體的潛能。細胞的這種特性稱為細胞全能性。

2、理論依據(jù)：生物體內(nèi)幾乎每一個細胞內(nèi)都含有該物種的全套遺傳物質(zhì),具有發(fā)育成為完整個體所必需

的全部基因。

3、全能性大小的判斷

(I)受精卵〉配子〉體細胞

(2)植物細胞〉動物細胞

(3)分化水準低的細胞〉分化水準高的細胞

4、實現(xiàn)全能性的條件

(1)離體狀態(tài)。

(2)環(huán)境條件條件適宜(如營法物質(zhì)、激素、溫度等)。

5、體細胞未表現(xiàn)出全能性的原因

基因的表達具有選擇性。即未離體細胞只能在機體的調(diào)控下定向分化，不能表達其全能性。

6、植物細胞的全能性是植物細胞工程的基礎(chǔ)。

【特別提示】

當前的實驗證明，離體的植物體細胞的全能性得到了充分的體現(xiàn)(如植物組織培養(yǎng))，而離體的動物

體細胞，其全能性受到限制，但其細胞核仍然保持全能性(如克隆技術(shù)培冰動物個體)，不過需要卵細胞

質(zhì)才能體現(xiàn)出來。

二、植物細胞工程

(-)植物組織培養(yǎng)

1'概念：是指依據(jù)細胞全能性的原理,在無菌條件下,分離植物的器官、組織、細胞或原生質(zhì)體（稱為

外植體）,并在培養(yǎng)基上培養(yǎng)，在適宜的條件下使其長成部分或完整植株的技術(shù)。

2、理論基礎(chǔ)：植物細胞的全能性。

3、過程：

禺體的器官、脫分化愈傷再分化

＞胚狀體一試管苗f植物體

組織、細胞絹處1（分化培養(yǎng)基）

附：相關(guān)概念

?愈傷組織：是一團沒有特定結(jié)構(gòu)和功能并處于旺盛分裂狀態(tài)的薄壁細胞。

?脫分化：由已分化的植物細胞形成愈傷組織的過程。

?再分化：愈傷組織生長一段時間后再移植到新的培養(yǎng)基（人教版：分化培養(yǎng)基）上繼續(xù)培

養(yǎng)，重新誘導分化形成根、芽等器官的過程。

4、條件：首先用逍妻型除去外植體表面的微生物，在至直條件下將其放到適宜的培養(yǎng)基上。培養(yǎng)基一般

有五類成分：

⑴水

（2）無機營養(yǎng)：包括大量元素和微量元素。

（3）有機營養(yǎng)：主要有糖、維生素、氨基酸。

（4）生長物質(zhì)：指植物激素，常用的有生長素和細胞分裂素,離體培養(yǎng)物的根芽分化取決于激素間的比

例。此外，赤塞素對刺激細胞的伸長也有一定的作用。

（5）天然附加物：如椰子乳、酵母提取物等。

5、應用

（1）微型繁殖：不但能夠保持優(yōu)良品種的遺傳特性，還能夠高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖。

（2）作物脫毒：植物分生區(qū)附近,如莖尖、根尖,很少被病毒感染，甚至無病毒,因而被用來培育無病

毒植株。

（3）制備人工種子

①概念：是指在植物組織培養(yǎng)中得到的體細胞續(xù)生，包埋在含有營養(yǎng)物質(zhì)和保護物質(zhì)的包被中,在適

宜條件下能夠發(fā)芽出苗的顆粒體。

②優(yōu)點：

?不受環(huán)境因素的制約，一年四季都能夠?qū)嵭泄S化生產(chǎn)；

?繁殖速度快，可在短時間內(nèi)提供大量種苗；

?有利于保存該種系的優(yōu)良性狀。

（4）轉(zhuǎn)基因植物的培育

（5）生產(chǎn)藥物、殺蟲劑等。

6、細胞工程育種之一一植物組織培養(yǎng)育種

方法：離體的植物器官、組織或細胞一愈傷組織一根、芽等器官一植物體

原理：植物細胞的全能性

優(yōu)點：快速繁殖、培育無病每植株等

缺點：技術(shù)要求高、培養(yǎng)條件嚴格

實例：制備人工種子

（二）植物體細胞雜交

1、概念：就是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(shù)。

2、理論基礎(chǔ)：植物細胞的全能性。

3、過程纖姐，映誘導植物姐

越田胞纖.電★險和品蛟與A原生質(zhì)體融合_雜種再生—雜種次培泰植物體

附.B細胞色幽之型原生質(zhì)體細胞細胞’詛機件

（1）原生質(zhì)體：是指去除植物細胞壁后獲得的裸露的植物細胞結(jié)構(gòu)等。

(2)誘導植物細胞融合的方法:

r物理法：皿、捶動、電激等。

1化學法：一般用等乙二醇(PEG)作為誘導齊心

4、意義：克服遠源雜交不親和的障礙。

5、細胞工程育種之二一植物體細胞雜交育種

方法：去掉細胞壁一誘導原生質(zhì)體融合一組織培養(yǎng)一植物體

原理：植物細胞的全能性(變異原理：染色體變異:融合原理：細胞膜具有一定的流動性)

優(yōu)點：克服遠源雜交不親和的障礙,培育出作物新品種。

缺點：技術(shù)復雜，不能按人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀。

實例：番茄一馬鈴薯的培育

2.3動物細胞的培養(yǎng)與體細

胞克隆

一、動物細胞培養(yǎng)

1、概念：就是從動物機體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細胞，然后，放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這

些細胞生長和增殖。這項技術(shù)是動物細胞工程的基礎(chǔ)。

用于培養(yǎng)的動物細胞和組織大多取自動物理檢或出生不久的繼動物的器官或組織。

2、過程：見下圖

相關(guān)概念

取動物組織塊

?細胞貼壁：培養(yǎng)時懸液中分散的細胞很快

就會貼附在瓶壁上，稱為細胞貼壁。

,剪碎組織

I?接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到表面相

八用胰蛋白酶處理形互相互接觸時，細胞就會停止分裂增殖，

…:、分散成單個細胞這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。

用培養(yǎng)卜稀釋制成?原代培養(yǎng)：是指從供體獲取組織或細胞后

細胞懸液的初次培養(yǎng)。

?傳代培養(yǎng)：將原代培養(yǎng)的細胞分離稀釋后

轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液中

轉(zhuǎn)入新的培養(yǎng)瓶中縫續(xù)培養(yǎng)。(一般情況

進行原代培養(yǎng)

下，傳代培養(yǎng)10-50次后,細胞增殖會明

貼滿瓶壁的細胞用胰蛋白酶處理顯放緩，甚至完全停止，但有少部分細胞

分散成單個細胞，制成細胞懸液

克服細胞壽命的自然極限，獲得不死性,

這些細胞已經(jīng)發(fā)生了窗變，正在朝著等同

于痣細胞的方向發(fā)展。)

3、條件：

(1)無菌、無毒的環(huán)境

?培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具實行無董處理

?培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素

?定期更換培養(yǎng)液

（2）營養(yǎng)

?葡萄糖、氨基酸、維生素、無機鹽、微量元素、促生長因子等。

?合成培養(yǎng)基中還需加入動物電造、血漿等

（3）溫度和PH

?溫度：細胞體外培養(yǎng)的溫度一般與動物的便退相近，哺乳動物多以36.5±0.5℃為宜。

?PH：多數(shù)細胞最適PH為72-7.4。

（4）氣體環(huán)境

?細胞培養(yǎng)所需氣體主要是g和C5,02是細胞代謝所必需的,C02的主要作用是維持培養(yǎng)液的PH。

?實行細胞培養(yǎng)時，通常采用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶，將其置于95%空氣加5%CO2的混合氣體的培養(yǎng)箱

中實行培養(yǎng)。

附：培養(yǎng)基的的種類（按來源分）

j天然培養(yǎng)基：主要取自動物血清、動物組織提取液和雞胚汁等，具有營養(yǎng)價值高、成分復雜的特點。

t合成培養(yǎng)基：是人工配制的，具有成分明確、便于控制實驗條件的特點。

4、應用：

（1）很多有重要價值的生物制品，如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等，都能夠借助動物細胞的大規(guī)模

培養(yǎng)來生產(chǎn)。

（2）作為基因工程的受體細胞。

（3）用于檢測有毒物質(zhì)，判斷某種物質(zhì)的毒性。

（4）用于醫(yī)學研究

二、細胞核移植和動物體細胞克隆

（-）細胞核移植：是一種利用顯微操作技術(shù)將某種動物細胞的細胞核移入同種或異種動物的去除細胞核

的成熟卵細胞內(nèi)的技術(shù)。

（二）動物體細胞克隆

1、概念：將供體體細胞的細胞核與受體去核卵細胞的細胞質(zhì)實行人工組合,借助于卵細胞的發(fā)育水平，

經(jīng)過培養(yǎng)發(fā)育成胚胎，進而形成個體的技術(shù)。（關(guān)鍵：細胞核移植）

（克?。菏侵高z傳上完全相同的分子、細胞或來自同一祖先的生物個體的無性繁殖群體。）

2、過程：（克隆羊“多利”的產(chǎn)生過程）

細胞分裂，形

取出芬蘭白_取出細胞核1.

面母羊的乳成早期胚胎

另一只蘇格

腺細胞

培養(yǎng)乳腺細胞包上蘭黑面母羊

的子宮中.

去除卵細胞

（代孕）

取出蘇格蘭中的細胞核重組細胞

重組胚胎

黑面母羊的一

卵細胞

3、應用前景

（1）在畜牧生產(chǎn)中，能夠加速家畜遺傳改良進程，促動優(yōu)良畜群繁育;

（2）在保護瀕危物種方面,能夠增加這些動物的存活數(shù)量；

（3）在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域：

■轉(zhuǎn)基因克隆動物能夠作為生物反應器,生產(chǎn)很多珍貴的醫(yī)用蛋白;

■在治療人類疾病時，轉(zhuǎn)基因克隆動物細胞、組織和器官能夠作為異體移植的供體;

■人的核移植胚胎干細胞經(jīng)過誘導分化，形成相對應的組織、器官后能夠用于組織、器官的移植。

（4）研究克隆動物和克隆細胞可使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過程；

（5）用克隆動物做疾病模型，能使人們更好的追中蹤研究疾病的發(fā)展過程和治療疾病。

4、細胞工程育種之三——動物細胞核移植育種

方法：細胞核移植一重組細胞一培養(yǎng)成早期胚胎一胚胎移植

原理：動物細胞核的全能性

優(yōu)點：快速繁殖優(yōu)良品種,保存瀕危物種,有選擇地繁殖某性別的動物。

缺點：導致生物品系減少，個體生存水平下降。

實例：“多利”羊等克隆動物的培育

附：現(xiàn)代生物技術(shù)育種小結(jié)

細胞工程育種

型基因工程

比殺、植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交動物細胞核移植

育種

育種育種育種

基因重組植物細胞的全能性植物細胞的全能性動物細胞核的全全性

（變異原理：染色體變異;

原理

融合原理：細胞膜具有一

定的流動性）

提取目的基因一裝入離體的植物器官、去掉細胞壁T誘導原生細胞核移植f重組細胞

載體T導入受體細胞組織或細胞T愈傷質(zhì)體融合T組織培養(yǎng)f培養(yǎng)成早期胚胎f胚

方法

一基因表達一篩選出組織一根、芽一植胎移植

符合要求的新品種物體

目的性強，能夠按照快速繁殖、培育工克服遠緣雜交不親和的快速繁殖優(yōu)良品種,保

優(yōu)點人們的意愿定向改造病毒植株等障礙,培育出作物新品存瀕危物種,有選擇地

生物；育種周期短。種。繁殖某性別的動物。

技術(shù)復雜，存有安全技術(shù)要求高、培養(yǎng)技術(shù)復雜，不能按人們導致生物品系減少，個

缺點性問題。條件嚴格。的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)體生存水平下降。

良性狀。

抗軟化番茄、轉(zhuǎn)基因制備人工種子、試白菜一甘藍的培育、“番“多利”羊等克隆動物

舉例鯉魚等。管苗的培育、培養(yǎng)茄一馬鈴薯”的培育。的培育。

轉(zhuǎn)基因植物等。

2.4動物細胞融合與單克隆抗體

（-）動物細胞融合

1、概念：指在一定條件下將2個或多個動物細胞融合為一個細胞的過程。（融合成的細胞稱為雜交細胞）

2、過程

不同來源的細胞.導因素A雜交細胞

附：誘導動物細胞融合的方法

主要有物理法（如電激）、化學法（如聚乙二醇）、生物法（如滅活的病理）

3、意義：克服遠源雜交的不親和性。

（-）單克隆抗體

1、制備:免疫小鼠之

夕注射特定的

動物細體

抗原蛋

n內(nèi)

胞培養(yǎng)注射小鼠

）電激、培

取出小鼠腳■PEG、養(yǎng)

克隆產(chǎn)生特定抗

肺.分離出.

B淋巴細胞?體的雜交細胞/從腹水中提取

單克隆抗體體

件髓冊細胞矽合形成外

/從培養(yǎng)液中提隰

雜交細胞檢驗雜交細胞是

否產(chǎn)牛.特定抗體

’—養(yǎng)

用特定的選擇培體外培養(yǎng)

動物細

培養(yǎng)書?觸痛細胞養(yǎng)基進行篩選。

胞培養(yǎng)

2、優(yōu)點：特異強、靈敏度高、并可能大量制備。

3、應用：

（1）作為診斷試劑

?單克隆抗體特異強、靈敏度高，所以能準確識別各種抗原物質(zhì)的差異，并跟一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合。

所以單克隆抗體在診斷的應用上具有準確、高效、簡易、快速的特點。

（2）治療疾病和運載藥物

?主要用于癌癥治療,也有少量用于其他疾病治療。

?可把抗癌細胞的單克隆抗體與放射性同位素、化學藥物或細胞毒素相結(jié)合，制成“生物導彈”。

專題3胚胎工程

3.1動物胚胎發(fā)育的基本過程

一、哺乳動物生殖細胞的發(fā)生和受精作用

（-）精子的發(fā)生

1、場所：睪丸

2、時間：初情期（蘇教版：性成熟）

3、過程：

第一階段：位于曲細精管管壁的施任典實行數(shù)次有絲分裂,

卯原細胞

產(chǎn)生多個初級精母細胞。胎JUMT看*分裂

第二階段：初級精母細胞連續(xù)實行兩次分裂（即減數(shù)分裂，高爾基體線粒體中小、體

包括MI和MII）,第一次分裂產(chǎn)生2個次級精母細胞,每個

次級精母細胞再分裂一次產(chǎn)生2個精子細胞。

頂體核線粒體鞘尾

第三階段：圓形的精子細胞經(jīng)過變形成為蚯。

（-）卵子的發(fā)生--------

1、場所：卵巢

初情期后|—%

2、時間及過程：

次鍛”母細度K

?胎兒期第一銀體x"',牛

M0^?■費

合于」

第二鉞體?*

動物的胚胎在性理險色后以后，卵廛組胞通過有絲分裂持續(xù)增加數(shù)量，并進一步演變?yōu)槌跫壜涯讣毎?

這時，它被卵泡細胞包圍，形成卵泡。

?初情期后（蘇教版：性成熟）

減數(shù)第一次分裂：是在雌性動物排卵朝卮完成的，結(jié)果產(chǎn)生1個初級卵母細胞和1個第一極體,進入

輸卵管，準備與精子受精。

減數(shù)第二次分裂：是在精子和次級卵母細胞（減II中期）結(jié)食的過程中形成的，次級卵母細胞經(jīng)分裂

產(chǎn)生I個卵子和1個第二極體。

（當在卵黃膜和透明帶的間隙觀察到2個極體時，說明卵子已經(jīng)完成了受精，這是判斷卯子是否受精

的重要標志）

（=）受精

準備階段I——精子獲能

剛剛排出的精子，不能立即與卵子受精，必須在雌性動物的生殖道（子宮和輸卵管）發(fā)生相對應的生

理變化后，才能獲得受精的水平，這種現(xiàn)象稱為“精子獲能”。

（蘇教版：卵泡液、輸卵管分泌物、血清等液體可使精子獲能）

準備階段2——卵子的準備

卵子在受精前也要經(jīng)歷類似精子獲能的過程。動物排出的卵子成熟水準不同，有的可能是次級卵母細

胞，有的可能是初級卵母細胞,它們都要在輸卵管內(nèi)進一步成熟,當達到減數(shù)第二次分裂中期時，才具備

與精子受精的水平。

受精階段

（1）場所：輸卵管

（2）主要過程（哺乳動物）：精子穿越放射冠和透明帶,進入卵黃膜,原核形成和配子結(jié)合。

獲能后的精子與卵子相遇時，首先發(fā)生頂體反應，使頂體內(nèi)的頂體酶釋放出來，以溶解透明帶外面的

放射冠（由卵泡細胞構(gòu)成的放射狀結(jié)構(gòu)），形成精子穿越的通道。

精子穿越透明帶后，在接觸卵黃膜的瞬間，會產(chǎn)生阻止后來的精子進入透明帶的生理反應，這個反應

稱作透明帶反應。這是防止多精子入卵受精的第一道屏障。

精子外膜與卵黃膜相互融合，精子入卵。精子入卵后，卵黃膜會立即發(fā)生一種生理反應，拒絕其他精

子再進入卵內(nèi)，這種生理反應稱作卵黃膜封閉作用。這是防止多精子入卵受精的第二道屏障。

精子入卵后的另一個變化，是尾部脫離，并且原有的核膜破裂；隨后，精子形成一個新的核膜，最后

形成一個比原來精子核還大的雄原核。與此同時，精子入卵后被激活的卵子完成減數(shù)第二次分裂，排出第

二極體后，形成雌原核。雄、雌原核充分發(fā)育后，相向移動，彼此接觸，二者體積縮小、合并，形成一

個含二倍染色體的合子，即受精卵。受精過程至此結(jié)束，受精卵的發(fā)育也由此開始。

是指受精卵發(fā)育成幼體的過程，包括卵裂、是胚、原腸胚、胚層分化等主要階段。

（卵裂期細胞數(shù)目為32個左右時的胚胎，叫做桑格胚）

2、胚胎發(fā)育過程：

蘇教版：胚胎發(fā)育分為3個階段

胚卵期（受精卵T第1周末）T胚胎期（第2周T第8周）T胎兒期（第9周始）

3.2胚胎工程的理論基礎(chǔ)

一、胚胎工程的概念：是指對動物早期胚胎或配子所實行的多種顯微操作和技術(shù)處理,經(jīng)過處理后獲得的

胚胎,還需移植到里性動物體內(nèi)產(chǎn)生后代，以滿足人類的各種需求。

二、胚胎工程概念的理解：

技術(shù)：體外受精技術(shù)、胚胎移植技術(shù)、胚胎分割技術(shù)、胚胎干細胞移植技術(shù)、胚胎冷凍保存技術(shù)、性別控

型技術(shù)等

操作對象：生殖細胞、受精卵和早期胚胎細胞

三、胚胎工程的理論基礎(chǔ)：胚胎發(fā)育學

3.3胚胎干細胞的移植

（-）干細胞

1、概念：是動物（包括人）胚胎及某些器官中具有自我復制和多向分化潛能的原始細胞,是重建、修復

病損或衰老組織、器官功能的種子細胞。

2、類型：

「專能干細胞：只能分化為一種或功能密切相關(guān)的兩種細胞。

如上皮組織基底層的干細胞，肌肉中的成肌細胞。

I多能干細胞：能分化為多種細胞或組織。如造血干細胞。

I全能干細胞：能分化為各種細胞、組織或器官。如胚胎干細胞。

（-）胚胎干細胞

1、概念：是在人胚胎發(fā)育早期的囊胚（受精后約5?6d）中未分化的細胞。

（人教版：是由早期胚胎或原始性腺分離出來的一類細胞,簡稱ES或EK細胞。）

2、特點（人教版）

形態(tài)上：體積小，細胞核大、核仁明顯。

功能上：具有發(fā)育的全能性。

3、胚胎干細胞的分離途徑：見下圖

胚胎干細胞分離培養(yǎng)

4、胚胎干細胞的應用

（1）用于治療人類的某些頑癥。

人類的某些頑癥是因為細胞壞死、退化或功能異常引起的，如帕金森綜合癥、少年糖尿病和老年癡

呆等。利用ES細胞能夠被誘導分化形成新的組織細胞的特性,移植ES細胞可使壞死或退化的部位得以修

復并恢復正常功能。當前，在動物實驗方面，用ES細胞誘導分化出的某些組織細胞已成功治愈糖尿病、

肝衰竭等。也許將來當我們身體某一類細胞功能出現(xiàn)異?；蛲嘶瘯r，能夠通過誘導ES細胞定向分化來即

時修補。

（2）通過誘導ES細胞體外誘導分化,能夠培育出人造組織器官，解決當前臨床上供體器官不足和器官移

植后免疫排斥的問題。

（3）ES細胞是研究體外軀蚯色的理想材料。

3.4胚胎工程的應用

一、體外受精

1、概念：是指哺乳動物的精子和卵子在蚯人

工控制的環(huán)境中完成受精過程的技術(shù)。主要包

括卵母細胞的采集、精子的獲能和受精等幾個

主要步驟。

人工模擬體內(nèi)環(huán)境，包括營養(yǎng)、溫度、PH

等，使初級卵母細胞感遴，同時使精子獲能,

最終完成受精作用，并有計劃地保存胚胎等。

2、過程：見右圖

3、意義：加快優(yōu)良家畜的繁殖速度。

二、胚胎早期培養(yǎng)

1、概念：精子與卵子在體外受精后，應將受精

卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng),以檢查受精狀

況和受精卵的發(fā)育水平。當胚胎發(fā)育到適宜階

段時，可將其取出向受體移植或冷凍保存。

2、胚胎培養(yǎng)液：成分包括無機鹽、有機鹽、維

生素、激素、氨基酸'核苔酸等營養(yǎng)成分,及血清等物質(zhì)。

3、牛體外受精胚胎工程化生產(chǎn)流程：

從屠宰場在保溫瓶中“放抽取卵

收集卵巢（生理鹽水）母細胞

1、概念:

是指將良種母畜（供體）配種后，從其生殖道取出受精卵或早期胚胎（人教版：或通過體外受精及其

他方式得到的胚胎），移植到生理狀態(tài)相同的同種母畜（受體）體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育成為新個體的技術(shù)。

2、過程：見右圖

胚胎采集（桑棋胚或囊胚）

【特別提示】

①用于移植的胚胎應為桑其胚或囊胚。

②胚胎移植的供體和受體必須是同種生物，同一物種的

動物才有可能具有相同的生理特征。

③作為供體的是優(yōu)良品種，受體的雌性動物則是常見或

存量大的品種。

3、關(guān)鍵技術(shù)：超數(shù)排卵（促性腺激素處理）、人工授精、

同期發(fā)情、胚胎采集等。

產(chǎn)生大量優(yōu)質(zhì)后代

4、意義：大大縮短了供體本身的繁殖周期，充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛能。

5、胚胎移植的生理學基礎(chǔ)

（1）供、受體生殖器官的生理變化是相同的

（2）哺乳動物的早期胚胎形成后，在一定時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于游離狀態(tài),

這就為胚胎的收集提供了可能。

（3）受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應，這為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能。

（4）供體胚胎可與子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但移入受體的供體胚胎的遺傳特性，在孕育過程中

不受任何影響。

四、胚胎分割

1、概念：用顯微手術(shù)的方法將一枚胚胎分割成二分胚、四分胚甚至八分胚，經(jīng)體內(nèi)或體外培養(yǎng)后植入受

體，以得到同卵雙生或同卵多生后代的技術(shù)。這種方法可視為一種胚胎克隆方法。

2、材料：發(fā)育良好，形態(tài)正常的桑格胚或囊胚。

（注意：對囊胚階段的胚胎實行分割時，要注意將內(nèi)細胞團均等分割,否則會影響分割后胚胎的恢復和

進一步發(fā)育）

3、意義：提升家畜的胚胎利用率。

（三）胚胎冷凍保存技術(shù)

1、概念：將動物的早期胚胎，通過特殊的保護劑和降溫措施，使其長期保存有超低溫環(huán)境下。

2、意義：能夠使胚胎移植不受時間和地域的限制，簡化引種過程。

（五）性別控制技術(shù)

1、概念：通過人為干預，使動物按照人們的愿望繁衍所需性別的后代的技術(shù)。

2、應用：

?在臨床上，避免與性別相關(guān)的遺傳病胎兒的出生：

?在畜牧業(yè)生產(chǎn)上，按生產(chǎn)需要控制動物性別以提升經(jīng)濟效益。

3、牛胚胎性別鑒定和分割技術(shù)：

內(nèi)細胞團

專題4生物技術(shù)的安全性和倫理問題

一、轉(zhuǎn)基因生物的安全性問題

1、對轉(zhuǎn)基因生物安全性的擔憂：

（1）食用是否安全：

?轉(zhuǎn)基因生物可能產(chǎn)生毒性蛋白、新的過敏原，導致營養(yǎng)成分的改變。

(2)對生態(tài)系統(tǒng)的影響；

?對生物多樣性的影響；

?導入的目的基因是否會擴散到其他物種而導致自然界的混亂：

?轉(zhuǎn)基因植物的殘體分解物、根際分泌物等是否會對生態(tài)與環(huán)境造成大規(guī)模的負面效應等。

2、我們應該采取的態(tài)度和措施

(1)對于轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品，我們應該科學地理解、評估和利用，保障公眾的知情權(quán)：

(2)國家應建立相對應的評估及預警機制，更加理性地利用轉(zhuǎn)基因生物。

二、生物武器對人類的威脅

1、生物武器的危害性

(1)很多細菌和病毒具有強大的感染力和致病力；

(2)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，在一些不致病的微生物體內(nèi)插入致病基因，或在一些致病的細菌或病毒中插入能

對抗普通疫苗或藥物的基因；

(3)人類基因組計劃的完成也為生物武器的研制創(chuàng)造了條件。如，不同種群基因組成的特性的闡明，就

有可能被用于研制針對特定種群的生物武器。

2、禁止生物武器的措施

(1)1972年4月10日，蘇、美、英簽署了《禁止生物武器公約》,我國1984年加入。

(2)世界刑警合作，共防生物襲擊。

三'生物技術(shù)中的倫理問題

1、熱點討論1——克隆人(人教版)

(1)爭論焦點

?反對者認為，①克隆人嚴重違反了人類倫理道德，是克隆技術(shù)的濫用，克隆人沖擊了現(xiàn)有的婚姻、

家庭和兩性關(guān)系等傳統(tǒng)的倫理道德觀點，克隆人是在人為地制造在心理上和社會地位上都不健全

的人等；②因為克隆技術(shù)尚不成熟，很有可能孕育出有嚴重生理缺陷的孩子。

?支持者認為，①克隆人是一項科學研究，既然是科學，就應該允許科學家研究克隆人；②擔心可

能孕育出有生理缺陷孩子的問題能夠通過基因診斷、染色體檢查等方法得到解決，不成熟的技術(shù)

只有通過實踐，才能使之成熟。

(2)中國政府的態(tài)度：

,禁止生殖性克隆人,不反對治療性克隆。

?四不原則：不贊成、不允許、不支持、不接受。

2、熱點討論2——設(shè)計試管嬰兒(人教版)

(I)設(shè)計試管嬰兒與為解決不孕夫婦的生育問題的試管嬰兒區(qū)別：

設(shè)計試管嬰兒需要對胚胎實行基因檢測，選擇符合配型要求的胚胎，然后用其干細胞(如造血干細

胞)實行移植，從而治療白血病、貧血病等疾病。而為解決不孕夫婦的生育問題的試管嬰兒則不需要。

(2)爭論焦點

?反對者認為，把試管嬰兒當作人體零配件工廠，是對生命的不尊重，那些配型不合適的胚胎又將如何

處理？

?絕絕大部分人則認為，設(shè)計試管嬰兒是符合倫理道德的，因為這是父母出于強烈的愛子之心，千方百

計救治自己孩子的行為。

3、熱點討論3——是否需要“基因身份證”(人教版)

(1)基因身份證：記錄有個人某些基因(如致病基因和易感基因)資訊的身份證，便于醫(yī)生對疾病實行

診治。

(2)爭論焦點

?反對者認為，完全沒有必要，因為：①當前人類對基因結(jié)構(gòu)及基因間相互作用，要想通過基因檢測達

到預防疾病的目的是困難的，況且人類的多基因病，既與基因相關(guān)，因為環(huán)境與習慣相關(guān)；②個人基

因資訊的泄露所造成的基因歧視已經(jīng)在社會上出現(xiàn)了。

?支持者認為，有必要，因為：①雖然基因不是決定一切的，但是有一些遺傳性疾病在后代中復現(xiàn)率很

高，通過基因檢測能夠及早采取預防措施，適時實行治療，達到挽救患者生命的目的；②對于基因歧

視現(xiàn)象，能夠通過準確的科學知識傳播、倫理道德教育和立法得以解決。

專題5生態(tài)工程

5.1生態(tài)工程的基本原理

一、生態(tài)工程提出的原因

＞傳統(tǒng)的經(jīng)濟模式正在毀壞水、大氣、土壤和生物資源，消耗地球增給我們的自然資本。

＞為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，經(jīng)濟發(fā)展必須生態(tài)學規(guī)律，走生態(tài)經(jīng)濟之路。生態(tài)經(jīng)濟主要是通過實行“循

環(huán)經(jīng)濟”的原則，使一個系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而

實現(xiàn)廢棄物的資源化，而實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟最重要的手段之一就是生態(tài)工程。

二'生態(tài)工程的概念

生態(tài)工程是指人類應用生態(tài)學和系統(tǒng)學等學科的基本原理和方法，通過系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)控和技術(shù)組裝，

對已被破壞的生態(tài)環(huán)境實行修復、重建，對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式實行改邕、并提升生態(tài)系

統(tǒng)的生產(chǎn)力，從而促動人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。

?產(chǎn)生：是人類學習自然生態(tài)系統(tǒng)“智慧''的結(jié)晶，是生態(tài)學、工程學、系統(tǒng)學、經(jīng)濟學等學科交叉而產(chǎn)

生的新興學科。

?目的：遵循自然界物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達到經(jīng)濟效益和生態(tài)

效益的同步發(fā)展。

?特征：與傳統(tǒng)的工程相比，生態(tài)工程是一類低消耗、多效益、可持續(xù)的工程體系。

三、生態(tài)工程的原理

（-）物質(zhì)循環(huán)再生原理

1、解釋：地球以有限的空間和資源，長久維持著眾多生物的生存、繁