高中生物选修3知识总结

1、第1单元 基因工程Ø 记忆网络图解1.1 DNA重组技术的基本工具² 核心考点背记1.1.1 基因工程的概念基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切拼接导入表达结果人类需要的基因产物1.1.2 限制性核酸内切酶一一“分子手术刀”（1）存在：主要存在于原核生物中。（2）特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。（3）识别的序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如图，中心轴线两侧的双链八上的碱基是反向对称重复排列的。如：以中心线

2、为轴，两侧碱基互补对称；以为轴，两侧碱基互补对称。（4）切割后末端的种类：DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式黏性末端和平末端（如图所示）。当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。切割分子时产生的两种不同末端(箭头表示酶的切割位置）特别提示限制性核酸内切酶是一类酶而不是一种酶。限制性核酸内切酵作用的化学键为磷酸二酯键，而不是氢键。不同种类的限制性核酸内切酶识别与切割的位点不同。这与酶的专一性是一致的。1.1.3 DNA连接酶分子缝合针种类E·coliDNA连接酶T4

3、DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体功能特性只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来缝合两种末端，但连接平末端之间的效率较低相同点都缝合碳酸二酯键,如图:1.1.4 基因进入受体细胞的载体“分子运输车”（1）载体具备的条件能在受体细胞中复制并稳定保存。具有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入。具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。（2）最常用的载体是质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。（3）其他载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒。综合限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶与解旋酶种类项目限制酶DNA连接酶DN

4、A聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键作用结果形成黏性末端或平末端形成重组DNA分子形成新的DNA分子形成单链DNA分子1.2 基因工程的基本操作程序² 核心考点背记1.2.1 基因工程的基本操作流程1.2.2 目的基因的获取（1）从基因文库（基因组文库或cDNA文库）中获取文库类型cDNA文库基因组文库文库大小小大基因中启动子无有基因中内含子无有基因多少某种生物的部分基因某种生物的全部基因物种之间的基因交流可以部分基因可以说明基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操作步骤。从基因文库中获取目的基因的优点

5、是操作简便，缺点是工作霣大，具有一定的盲目性（2）人工合成目的基因：常用的方法有化学方法直接人工合成和反转录法。化学合成法：蛋白质氨基酸序列RNA碱基序列DNA碱基序列用4种脱氧核苷酸人工合成目的基因反转录法：分离出供体细胞mRNA单链DNA合成目的基因（3）利用PCR技术扩增目的基因：通过PCR（多聚酶链式反应）可对已获取的目的基因进行扩增，在短时间内获取大量目的基因。PCR技术DNA复制过程DNA变性(9095)退火(复性5560)子链延伸(7075)重复循环DNA复制起始，DNA引物生成DNA片段生成RNA引物水解完整的DNA分子形成相同点原则碱基互补配对条件模板、原料(dCTP、dAT

6、P、dGTP、dTTP)、能量、酶、引物等不同点解旋方式氢键在高温下断裂、双链全部解开解旋酶催化氢键逐步断裂场所体外主要在细胞核中引物DNARNA酶热稳定DNA从聚合酶(Taq酶)解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等结果在短时间内形成大量的DNA片断形成完整的DNA分子1.2.3 基因表达载体的构建一基因工程的核心（1）基本过程:用同一种限制酶分别切割载体与含目的基因的DNA分子，产生互补的黏性末端或平末端。用DNA连接酶将载体与目的基因“缝合”起来，形成重组DNA(基因表达载体)。将重组DNA导入受体细胞进行增殖和筛选。（2）表达载体的组成：目的基因十启动子十终止子十标记基因。启动子：一段特

7、殊结构的DNA片段，位于基因的首端。它是与RNA聚合酶结合的部位。终止子：一段特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。作用是使转录过程停止。标记基因：一般为抗生素基因或荧光基因等，其作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因(目的基闽是否导入成功)。1.2.4 将目的基因导入受体细胞细胞类型常用方法受体细胞转化过程植物细胞农杆菌转化法体细胞将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上转入农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞的DNA上动物细胞显微注射技术受精卵将含有目的基因的表达载体提纯取卵获得受精卵显微注射早期胚胎培养胚胎移植发育成为具有新性状的动物微生物细胞Ca2+处理法核胞原细用Ca2+处理细胞感受态细胞重组

8、表达载体DNA分子与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子1.2.5 目的基因的检测和表达类型步骤检测内容方法结果分子检测第一步目的基因是否进入受体细胞DNA分子杂交（DNA和DNA之间）否功是成第二步目的基因是否转录出信使RNA分子杂交技术（DNA和RNA之间）显示出杂第三步目的基因是否翻译出蛋白质抗原一抗体杂交方法交带个体水平检测包括抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性的程度；基因工程产品与天然产品的活性比较，以确定功能是否相同等1.3 基因工程的应用² 核心考点背记1.3.1 植物基因工程的应用外源基因类型及举例成果举例抗虫转基因植物抗虫基因、Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑

9、制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因抗虫水稻、抗虫棉、抗虫玉米抗病转基因植物抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因；抗真菌基因:几丁质酶基因、抗毒素合成基因抗病毒烟草、抗病毒小麦、抗病毒番茄、抗病毒甜椒抗逆转基因植物抗逆基因：调节细胞渗透压基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因抗盐碱和抗干旱的烟草、抗寒番茄、抗除草剂的大豆和玉米改良品质的转基因植物优良性状基因：提高必需氨基酸含量的蛋白质编码基因、控制番茄成熟的基因、与花青素代谢有关的基因高赖氨酸玉米、耐储存番茄、新花色矮牵牛1.3.2 动物基因工程的应用外源基因类型及举例成果举例提高生长速度的转基因动物外源生长激素基因转基因绵羊、转基因

10、鲤鱼改善畜产品品质的转基因动物肠乳糖酶基因乳汁中含乳糖较少的转基因牛生产药物的转基因动物药用蛋白基因十乳腺蛋白基因的启动子转基因动物具有乳腺生物反应器作器官移植供体的转基因动物外源的抗原决定基因表达的调节因子或除去供体的抗原决定基因无免疫排斥反应的转基因猪1.3.3 基因工程药物（1）来源：转基因工程菌。（2）成果：细胞因子、抗体、疫苗、激素等。（3）作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。1.3.4 乳腺生物反应器与微生物生产的比较类型项目乳腺生物反应器微生物生产基因结构动物基因结构与人类基因结构相同与人类基因结构不同基因表达与天然蛋白质活性没有区别由

11、于缺少内质网、高尔基体等细胞器，产物可能不具有生物活性产物提取从乳汁中较易分离提取从细胞中提取，较为复杂生产设备畜牧业生产、提取设备工业生产，设备精良注意：乳腺生物反应器受生物性别的限制，若从动物尿液中提取目的基因产物则不受性别限制。1.3.5 基因治疗（1）概念:把正常基因导人病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。（2）基因治疗的方法项目类型外源基因类型及举例过程特点成果举例体外基因治疗腺苷酸脱氨酶基因从人体内获得某种细胞，细胞培养，体外完成基因转移，筛选并扩增培培养，重新输入患者体内操作复杂，但成功率高治疗复合型免疫缺陷症体内基因治疗治疗遗传性囊性纤维化病的基因外源

12、基因载体携带体内相应组织细胞操作简单，成功率低治疗遗传性囊性纤维化病注意：基因治疗并非把健康的外源基因导入患者的所有细胞中，而只是导入某些功能细胞中，且是体细胞。基因治疗是治疗人类遗传病的根本方法,但由于尚未全面了解基因调控机制和疾病的分子机理，基因治疗只处于初期的临床试验阶段。1.3.6 基因检测与基因治疗的比较目的基因作用备注基因检测制作相应探针，利用DNA分子杂交原理，快速、准确检测人类某种疾病临床应用阶段基因治疗把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，可分为体外基因治疗和体内基因治疗仅处于初期的临床试验阶段，仍有许多问题和困难制约该技术的开展1.4 蛋白质工程的崛起² 核心考

13、点背记1.4.1 基因工程及不足（1）实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内、后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新性状。（2）不足：在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。（3）天然蛋白质的不足天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。1.4.2 蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。1.4.3 蛋白质工程的基本原则概念基础蛋白质分子的结构规律及与生理功能的关系手段通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进

14、行改造，或制造一种新的蛋白质目的获得满足人类生产和生活需求的蛋白质原理由预期的蛋白质找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）流程脱氧核苷酸序列（基因）1.4.4 基因工程和蛋白质工程的比较基因工程蛋白质工程操作环境（场所）生物体外生物体外操作核心基因基因操作起点目的基因预期的蛋白质功能基本过程剪切拼接导入表达确定蛋白质功能应有的高级结构应具备的折叠状态应有氨基酸序列应有的碱基序列改造的蛋白质实质定向改造或生产人类所需的蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品结果生产自然界已存在的蛋白质可以创造出自然界不存在的蛋白质联系（1）蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程

15、（2）基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造第2单元 细胞工程Ø 记忆网络图解2.1 植物细胞工程² 核心考点背记2.1.1 细胞工程的含义原理和方法细胞生物学和分子生物学操作水平细胞水平或细胞器水平目的按照入的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品分类植物细胞工程和动物细胞工程2.1.2 细胞的全能性（1）含义：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。每个生物细胞都具有全能性的特点。（2）细胞全能性的原因生物体的每个细胞都含有该物种所特有的全套遗传信息，都有发育成为个体所需要的全部基因。从理论上来说，一个染色体组中含有发育

16、为该物种的个体所需的全部基因。（3）细胞全能性大小的比较植物细胞>动物细胞（动物细胞只有细胞核具有全能性）。受精卵>生殖细胞（精子、卵细胞）>体细胞。体细胞：分化程度低的>分化程度高的，细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的，幼嫩的细胞>衰老的细胞。（4）实现植物细胞全能性的条件材料离体的细胞、组织或器官培养基种类齐全、比例合适的营养物质及一定的植物激素外界条件无菌操作；光照：愈伤组织的培养最初避光培养、后期见光培养2.1.3 植物组织培养技术（1）理论基础（原理）：细胞全能性（2）过程（3）培养条件：营养物质(水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸等)、激素（如细胞

17、分裂素、生长素等）及其他条件（无菌、适宜的温度和pH等）。（4）材料的选择与处理幼嫩的组织脱分化较为容易，如茎尖、根尖、形成层细胞易脱分化，而植物的茎、叶和成熟的组织则较难。对外植体要进行消毒处理，而对各种器械要彻底灭菌。注意植物组织培养中用到的有机碳源一般为蔗糖，蔗糖还可起到调节渗透压的作用。诱导愈伤组织再分化形成胚状体或丛芽及生根的过程中，要进行换瓶处理，以改变培养基中的激素浓度及配比。愈伤组织再分化形成植物幼苗时，需光照处理，以便诱导叶绿体的形成。思维拓展植物细胞工程中的“脱分化”与“再分化”（1）脱分化和再分化的比较比较内容脱分化再分化过程细胞愈伤组织愈伤组织幼苗特点排列疏松、高度液泡

18、化的薄壁细胞有根、芽需要条件无菌、离体；适宜的营养；生长素和细胞分裂素无菌、离体;适宜的营养；生长素和细胞分裂素；光照（2）影响脱分化、再分化的因素2.1.4 植物体细胞杂交技术（1）概念:将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并将其培育成新的植物体的技术。（2）原理：细胞膜的流动性和细胞的全能性。（3）基础：植物组织培养。（4）过程特别讲解植物体细胞杂交的障碍:a.植物细胞都有细胞壁。根据酶的专一性原理，用纤维素酸和果胶醉去除细胞壁。b.原生质体融合。人工诱导方法包括物理法，如离心、振动、电激;化学法，如聚乙二醇（PEG)等。杂种细胞的筛选:诱导原生质体融合后，将原生质体转移到适

19、当的培养基上，使原生质体再生细胞壁。人工诱导会形成多种融合细胞，可采用机械方法、生理学或遗传学方法筛选出杂种细胞，并将其进一步培养成杂种植林。杂种植林遗传物质的变化：细胞融合属于染色体变异，杂种植林的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和,形成异源多倍体。植物体细胞杂交的原理:原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性，杂种细胞发育成杂种植林利用了细胞的全能性。植物体细胞杂交可以打破生殖隔离。2.1.5 植物繁殖的新途径（1）微型繁殖：不仅可以保持优良品种的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖（2）作物脱毒：生产上许多无性繁殖作物均受到病毒的侵染，从而导致品种严重退化，产量降低和品质变差。

20、利用植物分生组织（如茎尖、根尖）进行培养，可以使新长成的植株脱除病毒。（3）人工种子:植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽，包上人工种皮就可形成人工种子。右图是人工种子的结构示意图。人工种皮中可以加人适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等，以利于胚状体生长发育成幼苗。2.1.6 作物新品种的培育（1）单倍体育种：花药离体培养过程就是植物组织培养过程。花药单倍体幼苗 纯合子单倍体育种的优点是后代不发生性状分离，都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短了育种年限。（2）突变体的利用：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力（如射线、

21、化学物质等）的影响而发生突变。从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。（3）细胞产物的工厂化生产:可以利用植物组织培养技术大量生产某些细胞产物，如蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。2.1.7 植物组织培养和植物体细胞杂交名称植物组织培养植物体细胞杂交原理细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性过程注意事项（1）取材：选取有形成层的部位最容易诱导形成愈伤组织（2）光照：在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养,有利于细胞的脱分化产生愈伤组织。当愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成（1）去壁方法：酶解法，所用的酶是纤维素酶和果胶酶（2

22、）人工诱导融合的方法：物理法：离心、振动、电激;化学方法：聚乙二醇2.2 动物细胞工程² 核心考点背记2.2.1 动物细胞工程基础技术手段应用动物细胞培养技术动物细胞培养、细胞核移植、细胞融合、单克隆抗体制备等（1）深入探索并改造生物的遗传特性（2）大量培养细胞2.2.2 动物细胞培养（1）概念：从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。（2）动物细胞培养的操作流程特别说明动物细胞培养时，一般选取幼龄动物的组织、器官，其细胞的分化程度较低，增殖能力强，有丝分裂旺盛，容易培养。在动物细胞培养过程中，一般情况下10代以前的细胞核型不变

23、，10代以后有些细胞核型发生改变，50代以后的细胞可能发生癌变。胰蛋白酶在动物细胞培养过程中的作用包括将组织分散成单个细胞，以及将贴壁细胞从瓶壁上分离下来，这样做的目的是避免动物细胞的接触抑制现象。技巧方法原代培养与传代培养区别两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象。第一次：用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，分散后培养，即为原代培养。第二次：细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白剩走其从瓶壁上脱离下来，分散到多个培养瓶中继续培养,即为传代培养。概念辨析：细胞贴壁（贴壁生长）和接触抑制细胞贴壁：培养液中分散的动物细胞，置于适宜的条件下，能够分裂，这些细胞贴附在培养瓶壁上，称为细胞贴壁，或贴壁

24、生长。接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖的现象。（3）动物细胞培养的基本条件无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理，通常还要在细胞培养液中添加一定量的抗生素,并定期更换培养液。营养：需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等营养物质，将细胞所需的上述营养物质按其种类和所需数量严格配置而成的培养基称为合成培养基，在使用合成培养基时，通常需加入血清、血浆等一些天然成分。温度和pH：哺乳动物细胞体外培养的适宜温度多为（36.5±0.5），多数细胞生存的适宜阳为7.27.4。气体环境:细胞培养所需的气体主要有O2和CO2，通常为95%空气加

25、5%CO2的混合气体。CO2气体能够调节培养基的pH。2.2.3 植物组织培养与动物细胞培养的比较植物组织培养动物细胞培养原理细胞全能性细胞增殖培养基的物理性质固体液体(合成培养基)培养基的成分水、无机盐、维生素、蔗糖、氨基酸、激素、琼脂等葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等结果新的植株或组织新的细胞系或细胞株应用微型繁殖作物脱毒生产人工种子生产细胞产物蛋白质生物制品的生产皮肤材料的培育检测有毒物质生理、病理、药理学研究条件均需无菌操作，需适宜的温度、pH、O2等条件2.2.4 动物细胞培养技术的应用（1）生产病毒疫苗、单克隆抗体、干扰素等。（2）利用动物细胞培养技术中的细胞贴壁生长和接

26、触抑制的特点,可用烧伤病人自己的健康皮肤细胞培养出大量的自身薄层皮肤细胞，以供植皮所需。（3）培养的动物细胞用于检测有毒物质，判断物质的毒性。2.2.5 动物体细胞核移植技术和克隆动物（1）原理：动物体细胞核具有全能性（2）过程:（3）条件及原因体细胞核移植技术要选择M期的卵母细胞作受体细胞。因为M期卵母细胞体积大，易操作，含有促使细胞核全能性表达的物质和营养条件。在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏。培养的动物细胞一般传代至1050代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，通常采用传代10

27、代以内的细胞。核移植时，一般不选择生殖细胞作为供核细胞，因为生殖细胞与正常体细胞相比，遗传物质减半。特别说明动物体细胞不能经培养直接发育成完整个体,原因是动物体细胞的全能性受到限制。用体细胞核移植技术能够得到克隆动物,说明动物体细胞的细胞核具有全能性。（4）结果克隆动物的性状与核供体生物的性状基本相同，但不是完全相同，因为：克隆动物的细胞质遗传物质来自于受体卵母细胞的细胞质。生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境的影响。核移植过程中细胞核只来自于一个个体，因此核遗传物质与供体个体的相同，属于无性繁殖，不会改变生物体的基因型。（5）动物体细胞核移植技术的应用畜牧生产方面：培育良种动物。保护瀕危物

28、种。医药卫生方面：生产医用蛋白、器官和组织移植等。（6）动物体细胞核移植技术存在的问题成功率低。克隆技术的各个环节有待进一步改进。克隆动物存在健康问题,表现出遗传和生理缺陷。2.2.6 动物细胞融合（1）动物细胞融合：两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，移为杂交细胞。（2）诱导方法：化学法（聚乙二醇），灭活的病毒，物理法(离心、振动、电激等)。（3）动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育的重要手段。2.2.7 单克隆抗体（1）血清抗体与单克隆抗体名称产生特点血清抗体由单个B淋巴细

29、胞分泌一般从血清中分离，产量低，纯度低，特异性差单克隆抗体由杂交瘤细胞分泌特异性强，灵敏度高，能大量制备（2）单克隆抗体的制备（3）制备单克隆抗体过程中有两次筛选第一次筛选是将未融合的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞以及BB融合、瘤瘤融合的细胞通过选择培养基淘汰，筛选出B瘤融合的细胞。第二次筛选是将产生特定抗体的B瘤细胞通过细胞培养用相应抗原检测的办法筛选出来。因为从体内取免疫过的B淋巴细胞时取出很多种，形成的杂交瘤细胞有很多种，所以需筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞。（4）获取单克隆抗体的场所若在培养基中进行杂交瘤细胞培养,则从培养液中提取。若在小鼠或其他动物腹腔中培养，则从腹水中提取。（5）单克隆抗体

30、的作用作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异,并与一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。用于治疗疾病和运载药物：主要用于癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其他疾病。注意（1）植物体细胞杂交前需要去除细胞壁，制备原生质体，然后再人工诱导原生质体融合，而动物细胞可直接诱导融合。（2）植物体细胞杂交最终获得杂种植林，而动物细胞融合通常用来获得杂种细胞或细胞产物，还不能获得杂种动物。2.2.8 动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较项目动物细胞融合植物体细胞杂交原理细胞膜的流动性细胞膜的流动性和植物细胞的全能性融合前提分散成单个细胞去除细胞壁诱导融合方法离心、振动、电

31、激;聚乙二醇；灭活病毒等离心、振动、电激；聚乙二醇等结果获得杂种细胞或细胞产物获得杂种植株用途制备单克隆抗体等培育作物新品种等意义使远缘杂交成为可能克服远缘杂交的障碍思维拓展（1）核移植和植物体细胞杂交产生的后代中都含有两个亲本的遗传物质；植物组织培养和人工种子产生的后代中都只含一个亲本的遗传物质。（2）植物细胞培养中去掉细胞壁的原因是这层细胞壁阻碍了植物体细胞杂交融合；动物细胞培养中用胰蛋白酶处理动物组织的目的是使组织分散成单个细胞。第3单元 胚胎工程Ø 记忆网络图解3.1 体内受精和早期胚胎发育² 核心考点背记3.1.1 胚胎工程的概念是指对动物早期胚胎或配子所进行的多

32、种显微操作和处理技术，如体外受精、胚胎培养、胚胎分割、胚胎移楨、胚胎干细胞培养等技术,经过处理后获得的胚胎还需移棺到雌性动物体内产生后代，以满足人类的各种需求。3.1.2 精子的发生（1）场所：睾丸。（2）时期：从初情期开始直到生殖机能衰退。（3）过程:发生的过程大体可分三个阶段。（4）精子的变形 细胞核成为精子头的主要部分精 高尔基体发育为精子头部的顶体子 中心体演变为精子的尾细 线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘胞 细胞内的其他物质浓缩为原生质滴，最后脱落（5）精子的形态：外形似蝌蚪，分头、颈和尾三大部分。3.1.3 卵细胞的形成（1）形成部位：卵巢（2）卵细胞的形成形成过程（如图所示）卵子

33、受精的标志：当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。注意刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成减数第一次分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的印子是在输卵管内与精子受精的。3.1.4 精子和卵子犮生的比较项目精子发生卵子发生区别场所睾丸曲细精管（场所唯一）卵巢（MI）、输卵管（MII）（场所不唯一）时间初情期后性别分化的开始,卵泡(含次级卵母细胞和第一极体)的形成和在卵巢内的储备,是在出生前（胎儿时期）完成的，减II是在精子和卵子的结合过程中(即受精过程中)完成的过程特点MI和MII是连续的，需要变形；细胞质均等分配

34、MI和MII是不连续的，不需要变形，细胞质不均等分配结果形成4个精子细胞形成1个卵细胞和3个极体相同点原始生殖细胞的增殖为有丝分裂：生殖细胞的成熟为减数分裂；成熟过程均经一次复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半3.1.5 受精作用（1）受精作用的概念：精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。（2）受精作用的场所:输卵管（3）受精作用的过程受精前的准备阶段：精子获能：精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才获得受精能力的生理现象。卵子的准备：在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期，才具有与精子受精的能力。受精阶段：第一步：精子穿越放射冠和透明带。顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射

35、冠内的卵丘细胞，透明带反应是防止多精人卵受精的第一道屏障。第二步：精子进人卵黄膜。卵黄膜封闭作用是防止多精人卵受精的第二道屏障。第三步：原核形成。雄原核形成和雌原核形成。第四步：配子结合。雌雄原核融合形成合子（受精卵）。（4）受精作用的意义：维护每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定；对于生物的遗传和变异十分重要。3.1.6 胚胎发育的过程（1）卵裂期的特点：细胞进行有丝分裂，细胞数目增加，但胚胎总体积不增加，或略有缩小。（2）桑椹胚前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。（3）囊胚时期细胞开始出现分化，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘;出现囊胚

36、腔。（4）原肠腔时期的细胞进一步发育，内细胞团表层细胞形成外胚层，发育成神经系统、感觉器官、表皮及其附属结构。下方的细胞形成内胚层,发育成肝、胰等腺体，以及呼吸道、消化道上皮。滋养层发育为胎儿的胎膜和胎盘。3.2 体外受精和早期胚胎培养² 核心考点背记3.2.1 试管动物（婴儿）“试管动物或婴儿”是指通过体外受精和胚胎移植技术而产生的动物或婴儿。其过程如下：繁殖方式是有性生殖。培育“试管动物”的目的是加快优良种畜的繁殖速度；培育“试管婴儿”的目的是解决某些不孕问题。3.2.2 体外受精（1）体外受精的原理：人工模拟体内环境（包括营养、温度、pH等），使初级卵母细胞成熟和精子获能，最终

37、完成受精和胚胎培养。（2）体外受精主要操作步骤：卵母细胞的采集和培养；精子的采集和获能；受精。（3）卵母细胞的采集和培养分类举例采集卵母细胞的方法采集后的操作实验动物小鼠、猪、羊等用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子,从输卵管中冲取卵子可直接与获能的精子在体外受精大型动物如牛从屠宰母畜的卵巢中采集，也可以直接从活体动物的卵巢中吸取采集的卵母细胞都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精方法技巧卵母细胞采集的方法和操作的要领方法一：对于实验动物如小鼠、兔及家畜猪、羊等卵母细胞采集时，可先用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后在适当的时间从输卵管中冲取卵子，并使其直接与获能的精子在体外受

38、精。方法二：从刚屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞。后两种方法适用于大家畜和大型动物。方法三：直接从活体动物的卵巢中采集卵母细胞，叫活体采卵。需借助超声波探测仪、内窺镜或腹腔镜，直接从活的动物卵巢中吸取卵母细胞。后两种方法适用于大家畜和大型动物。（4）精子的采集和获能精子的采集名称含义适宜动物假阴道法是指用特制的假阴道，满足雄性动物交配时对压力、温度和润滑度的要求，同时配有与采精动物相适应的活台畜或假台畜,借助假阴道收集精液大家畜或大型动物手握法是指徒手或戴上乳胶手套直接把握雄性动物的阴茎，施以适当的压力和刺激，即可引起射精体型较小、易于控制的动物电刺激法用特制的电极伸入动物的

39、直肠，直接刺激位于腰荐部的射精中枢神经,引起射精野生或经济动物精子的获能体外受精前可采用培养法和化学诱导法对精子进行获能处理。精液由精子和精清两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此在一般情况下，精液中的精子无法获能。精子获能处理前进行离心处理，目的是除去精清以利于精子获能。（5）受精获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下都可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。3.2.3 胚胎的早期培养和生产试管牛的技术流程（1）培养液的成分及用途成分盐类：无机盐和有机盐；调节物质：维生素和激素；营养物质：氨基酸和核苷酸;另有水、血清等。用途：当精子与卵子在体外受精后，用于受精卵的继续培养

40、，以检查受精状况和受精卵的发育能力，当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。特别提醒胚胎的早期培养与动物细胞培养所用的培养液类似，但是二者所依据的原理和培养目的不同。早期胚胎培养的培养液成分巧记两“盐”：无机盐和有机盐。两“素”；维生素和激素。两“酸”：氨基酸和核苷酸。另有水、血清等。胚胎发育到适宜阶段时，既可向受体移植,也可冷冻保存。早期胚胎一般是指可用于移植的胚胎，即在原肠胚之前的囊胚、桑椹胚甚至更早的阶段胚胎。（2）“试管牛”工厂化生产的技术流程图3.3 胚胎工程的应用及前景² 核心考点背记3.3.1 胚胎移植（1）概念：是指将雌性动物体内的早期胚胎，或者通过

41、体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。（2）优势充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。大大缩短了供体本身的繁殖周期，增加供体一生繁殖后代的数量，从而推动了畜牧业的发展。（3）生理学基础及相应意义生理学基础意义同种动物的供、受体排卵后，生殖器官的生理变化是相同的为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态为胚胎的收集提供了可能受体对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应为胚胎在受体内存活提供了可能供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但其遗传特性不受影响为移植后

42、的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障（4）胚胎移植的基本程序思维深化胚胎移植中几个重要环节归纳供体选择的条件是具有优良遗传性能和生产性能的个体；受体选择的条件是健康体质，正常繁殖能力的同种个体。对供体多用促性腺激素处理，使之产生更多的卵细胞。冲卵本质是冲出早期胚胎。对早期胚胎在体外培养到桑椹胚或囊胚阶段进行移植。胚胎移植后一定要对母牛进行是否姓娘的检查。（5）实质早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换。3.3.2 胚胎分割（1）概念：指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术，所得后代遗传物质完全相同。（2）仪器设备:实体显微镜和显微操作仪。（3

43、）操作程序选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的器皿中。用分割针或分割刀切开胚胎，吸出其中的半个胚胎，注入空透明带或直接将裸半胚胎移植入受体。分割囊胚时要将内细胞团均等分割。此时还可用分割针分割滋养层，做胚胎DNA分析性别鉴别。局限刚出生的动物体重偏低，毛色和斑纹上存在差异。产生同卵多胚可能性有限。特别提醒试管婴儿技术为有性生殖，胚胎分割移植为无性生殖。胚胎移植是有性生殖还是无性生殖取决于胚胎是由受精卵形成的还是由核移植技术形成重组细胞发育而成的。3.3.3 胚胎干细胞（1）依据干细胞的分化程度进行分类干细胞分化能力举例全能干细胞能发育成机体的所有组织、器官及发育成完整个体的细

44、胞受精卵、胚胎干细胞等多能干细胞能分化成多种细胞或组织，但不能发育成完整个体的细胞造血干细胞等专能干细胞发育成专门的组织神经干细胞等（2）干细胞的获得途径从体外获得的胚胎获得；从早期流产的胎儿中获得;从克隆的胚胎中获得；从成体中获得。（3）胚胎发育过程中不同干细胞的发育分化过程：受精卵全能干细胞多能干细胞专能干细胞特别提醒利用胚胎干细胞克隆动物将胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物,操作流程如下：试管婴儿技术为有性生殖，胚胎分割移植为无性生殖：胚胎移植是有性生殖还是无性生迹取决于胚胎是由受精卵形成的还是由核移植技术形成重组细胞发育而成的。3.

45、3.4 双胞胎的形成人类的双胞胎被分为两类，即异卵双生和同卵双生。其中，异卵双生是两个卵分别受精的结果，同卵双生则源于同一受精卵。在卵裂和发育过种中，由于不明原因引起胚胎中的细胞相互分离而产生同卵双胞胎。这种分离可以是早期卵裂球之间的分离，分离的卵裂球各自发育成个体；也可以是同一囊胚中的内细胞团一分为二，各自发育成个体（如右图）。第4单元 生物技术的安全性和伦理问题Ø 记忆网络图解4.1 转基因生物的安全性² 核心考点背记4.1.1 转基因成果令人叹为观止（1）首次重组成功：1972年，美国人伯格：（2）转基因微生物具有重要经济价值的重组微生物，如可清除石油污染的假单胞杆菌

46、。利用DNA重组的微生物生产稀缺的生化药物，即基因制药。（3）转基因动物培育出生长迅速、营养品质优良的转基因家畜、家禽。把转基因动物变成生物反应器，让它们的奶中富含某种营养物质、珍贵药物或人类所需的蛋白质。（4）转基因植物科学家已培育出具有抗虫、抗病、抗逆、抗除草剂等全新性状的农作物。4.1.2 转基因生物安全性的争论（1）争论原因目前科学家对基因的结构、基因间的相互作用以及基因的调控机制都了解得相当有限。不少转移来的基因是异种生物的基因。外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。（2）安全性争论争论1转基因生物与食物安全不能对转基因食物安全性问题掉以轻心的理由不必担心转基因食物安全性的理由反

47、对“实质性等同”所谓“实质性等同”概念是对转基因农作物安全性评价的起点担心出现滞后效应多环节、严谨的安全性评估，可以保证转基因食物的安全担心出现新的过敏原科学家的负责态度，可防止新过敏原的产生担心营养成分改变至今尚未发现因食用转基因食物而影响人体健康的实例担心把动物蛋白基因转入农作物会侵犯宗教信仰者或素食者的杈益没有足够的证据证明转基因食物有问题争论2转基因生物与生物安全转基因生物可能会对生物多样性构成威胁的理由转基因生物不大可能对生物多样性构成威胁的理由可能会扩散到种植区以外，成为野生种类转基因农作物扩散到种植区以外就很快死亡可能会成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物的生存要表现出

48、新性状必须具有一定的水、肥等条件，以及配套的种植技术可能重组出对人类或其他生物有害的细菌或病毒由于生殖隔离的存在，使它们很难与其他植物杂交有可能使杂草成为除草剂除不掉的“超级杂草花粉传播的距离有限植物花粉存活时间有限争论3转基因生物与环境安全可能会对生态系统的稳定性和人类生活环境造成破坏的理由转基因生物有利于环境保护的理由打破了自然物种的原有界限，改变了生态系统中能量流动和物质循环转基因生物不会改变生物原有的分类地位，不会破坏生态系统的稳定性重组微生物可能对人类的生活环境造成二次污染转基因抗虫作物种植，减少了农药的使用量重组DNA与微生物杂交，可能产生有害的病原微生物抗除草剂农作物的种植，减轻

49、了农田管理的负担,保护了农田土壤环境转基因植物花粉中的有毒物质可以通过蜜蜂进入蜂蜜，再经过食物链传递由于新闻报道不实，增加了公众对转基因农作物的恐惧感4.1.3 理性看待转基因技术（1）转基因技术的优点和缺点优点缺点解决粮食短缺问题减少农药使用,从而减少环境污染节省生产成本，降低粮食售价增加食物营养，提高附加价值增加食物种类，提升食物品质促进生产效率，带动相关产业发展可能产生新病毒和新的过敏原可能产生抗除草剂的杂草可能使疾病的传播跨越物种障碍可能会损害农作物的生物多样性可能干扰生态系统的稳定性特别提醒实质性等同是指转基因生物与自然存在的传统生物在相同条件下进行性状表现的比较。比较的内容包括生理

50、性状、分子特征、营养成分、毒素含量和过敏原等是否具有等同性。如果实质上是相同的，就应该将转基因与传统生物同样对待，视为安全。（2）对待转基因生物的正确态度是趋利避害，不能因噎废食。（3）各个国家对转基因技术都制定了符合本国利益的政策和法规。4.2 关注生物技术的伦理问题² 核心考点背记4.2.1 克隆人（1）分类治疗性克隆：利用克隆技术产生特定的细胞、组织或器官，用于治疗性移植。生殖性克隆：将克降技术用于生育目的，即用于产生人类个体。（2）克隆技术引发的伦理问题观点理由不赞成克隆人严重违反了人类伦理道德；克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念：克隆人是在人为地制造

51、在心理上和社会地位上都不健全的人；克隆技术尚不成熟赞成技术性问题可以通过胚胎分级、基因诊断和染色体检査等方法得到解决；克隆人是一项科学研究，既然是科学，就应该允许研究克隆人中国政府的态度禁止生殖性克隆人，原则是不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验,但不反对治疗性克隆4.2.2 试管婴儿与设计试管婴儿（1）试管婴儿是利用体外受精和胚胎移植等技术繁殖个体，其主要目的是解决人类不孕夫妇的生育问题。（2）设计试管婴儿与试管婴儿相比需在胚胎移植前对胚胎进行遗传学诊断，以筛选符合特殊目的要求的胚胎，进而生出所需类型的婴儿。（3）设计试管婴儿引发的伦理问题观点理由不符合伦理道德把试管婴儿当作

52、人体零配件工厂,是对生命的不尊重早期的生命也有活下去的权利，抛弃或杀死多余的胚胎，无异于“谋杀”有人会滥用设计试管婴儿技术来设计婴儿性别等符合伦理道德设计试管婴儿是为了救人,是救治患者的最好、最快捷的办法之一提供骨髓中造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤脐带血是试管婴儿的“身外之物”政府观点中国卫生部在体外受精一胚胎移植及其衍生技术规范中规定，实施体外受精一胚胎移植及其衍生技术必须获得卫生部的批准证书4.2.3 基因检測（1）概念：指通过基因芯片对被检测者细胞中的DNA分子做检测，分析出被检测者所含的各种致病基因和疾病易感基因的情况的一种技术。（2）基因检测引发的伦理问题基因检测的优点：通过基因

53、检测可以及早采取预防措施，及早治疗，达到挽救患者生命的目的。基因检测引发的问题及解决办法。问题：目前人类对基因结构及基因间相互作用尚缺乏足够的认识,通过基因检测达到预防疾病的目的是很困难的，基因检测结果会给受检测者带来巨大的心理压力，个人基因资讯的泄漏会造成基因歧视。解决办法：对于基因歧视现象，可通过正确的知识传播、伦理道德教育和立法手段解决。4.3 禁止生物武器² 核心考点背记4.3.1 生物武器的种类（1）致病菌：鼠疫菌、霍乱弧菌、炭疽杆菌等。（2）生化毒剂：肉毒杆菌毒素等（3）病毒:天花病毒或某些动物的痘病毒等。（4）基因重组的致病生物：新型鼠痘病毒、带有炭疽杆菌特征的蜡状杆菌、具有种族感染特征的流感病毒等。4.3.2 生物武器的危害（1）吸入。生物战剂污染空气，可以通过呼吸道吸人