人教版生物选修三【全】高考复习可以用哦修改版

1、 基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过并通过体外体外DNADNA重组重组和和转基因转基因等技术，赋予生物以新等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在物类型和生物产品。由于基因工程是在DNADNA分子水平分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做上进行设计和施工的，因此又叫做DNADNA重组技术重组技术。专题一专题一 基因工程基因工程一、一、DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具（一）限制性核酸内切酶“分子手术刀”1.1.分布：分布

2、：2.2.特点：特点： 特异性特异性，即能够识别双，即能够识别双链链DNADNA分子的某种分子的某种特定核苷特定核苷酸序列酸序列，并且切割每一条链，并且切割每一条链中中特定部位特定部位的两个核苷酸之的两个核苷酸之间的间的磷酸二酯键磷酸二酯键，使之断开，使之断开。主要从原核生物中分离纯化出来主要从原核生物中分离纯化出来G A AG A A T T CT T CC T TC T T A A GA A GG GC T T C T T A AA AG GA AA A T T C T T CC C CC C C G G GG G GG G GG G G C C CC C CC C CC C CG G G

3、G G GG G GG G GC C CC C C 中轴线中轴线 EcoEcoRR（在（在G G与与A A之间切割）之间切割）SmaSma（在（在G G与与C C之间切割）之间切割）粘性末端粘性末端平末端平末端切割切割DNADNA分子产生的两种不同的末端（箭头表示酶的切割位点）分子产生的两种不同的末端（箭头表示酶的切割位点）3.3.结果：结果：在识别序列中轴线两侧切割，产生粘性末端；在识别序列中轴线两侧切割，产生粘性末端；在识别序列中轴线处切割，产生平末端。在识别序列中轴线处切割，产生平末端。GC T T A AA A T T CGGC T T A AA A T T CG（二）DNA连接酶“分

4、子缝合针”GC T T A AA A T T CG（二）（二）DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”（二）DNA连接酶“分子缝合针”2.2.连接酶的部位：连接酶的部位：磷酸二酯键，不是氢键磷酸二酯键，不是氢键GC T T A AA A T T CG磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键1.连接酶的作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的使之成为一个完整的DNADNA分子分子3.3.连接酶的类型连接酶的类型（按来源分类）（按来源分类）(1)E.coli DNA连接酶：连接酶：(来源于大肠杆菌来源于大肠杆菌)只能连接双链只能连接双链DNA片

5、段互补片段互补的粘性末端的粘性末端(2) T4 DNA连接酶：连接酶：（来源于（来源于T4噬菌体）噬菌体）既可以连接双链既可以连接双链DNA片段片段 互补的互补的粘性末端，又可以粘性末端，又可以“缝合缝合”双链双链DNA片段的平末端片段的平末端（三）基因进入受体细胞的载体（三）基因进入受体细胞的载体“分子运输车分子运输车”1.1.作用：作用：2.2.条件：条件： 能在宿主细胞内复制并稳定地保存；能在宿主细胞内复制并稳定地保存； 具有多个限制酶切位点具有多个限制酶切位点, ,便于目的基因插入；便于目的基因插入； 具有标记基因，便于筛选；具有标记基因，便于筛选； 必需是安全的，对宿主细胞无害。必需

6、是安全的，对宿主细胞无害。 将外源基因送入受体细胞将外源基因送入受体细胞3.3.种类：种类： 质粒、质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒噬菌体的衍生物、动植物病毒质粒质粒 细菌拟核细菌拟核DNA之外能自主之外能自主复制的小型双链环状复制的小型双链环状DNA分子；分子； DNA分子上具有多个限制分子上具有多个限制酶切割位点；酶切割位点； 只能在宿主细胞中进行自只能在宿主细胞中进行自我复制；我复制； DNA分子上具有特殊的标分子上具有特殊的标记基因；记基因； 对宿主细胞无影响。对宿主细胞无影响。二、基因工程的基本操作程序二、基因工程的基本操作程序获取目的基因获取目的基因构建表达载体构建表达载体导入受体

7、细胞导入受体细胞目的基因检测与鉴定目的基因检测与鉴定第一步第一步第二步第二步第三步第三步第四步第四步（一）目的基因的获取（一）目的基因的获取1.1.从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因（1 1）基因组文库）基因组文库 将含有某种生物不同基因的许多片段，导入受体菌的将含有某种生物不同基因的许多片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。称为基因文库。 受体菌包含了某种生物所有的基因，该受体菌群受体菌包含了某种生物所有的基因，该受体菌群体称为这种生物的基因组文库。体称为这种生物的基因组文库。（2

8、 2）部分基因文库）部分基因文库 受体菌包含了一种生物部分基因，该受体菌群体称受体菌包含了一种生物部分基因，该受体菌群体称为这种生物的部分基因文库，如为这种生物的部分基因文库，如cDNA文库。文库。（3 3）基因文库的构建）基因文库的构建l基因组文库的构建基因组文库的构建提取某生物提取某生物全部全部DNA用适当用适当限制酶切割限制酶切割许许 多多DNA片段片段与载体连接与载体连接导入受体菌群导入受体菌群该生物基该生物基因组文库因组文库（每个受体菌含有一段不同的（每个受体菌含有一段不同的DNA片段）片段）lcDNA文库的构建文库的构建mRNA反转录形成反转录形成mRNA逆转录酶逆转录酶杂交双链杂

9、交双链核酸酶核酸酶H单链单链DNADNA聚合酶聚合酶双链双链DNA与载体连接与载体连接导入受体菌群导入受体菌群该生物该生物cDNA文库文库2.2.利用利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因(1) (1) 原理原理PCR是聚合酶链式反应（是聚合酶链式反应（polymerase chain reaction）,它它是利用是利用DNA 双链复制的原理，将基因的核苷酸序列不断双链复制的原理，将基因的核苷酸序列不断的加以复制，使其数量呈的加以复制，使其数量呈指数方式指数方式增加。因为整个过程增加。因为整个过程是在是在体外体外进行，所以又叫做进行，所以又叫做体外体外DNA扩增技术扩增技术。(2)

10、 (2) 过程过程高温变性高温变性（9095）低温退火低温退火（5560）中温延伸中温延伸（7075）p双链双链DNA是在高温条件下解链为单链是在高温条件下解链为单链DNA的，因此整个的，因此整个 过程不需要解旋酶。过程不需要解旋酶。 多次多次重复重复(3)(3)特点：特点：指数形式扩增指数形式扩增p双链双链DNA是在高温条件下解链为单链是在高温条件下解链为单链DNA的，因此整个的，因此整个 过程不需要解旋酶。过程不需要解旋酶。 推推测测推推测测合合成成3.3.通过通过DNADNA合成仪直接合成目的基因合成仪直接合成目的基因DNA合成仪合成仪蛋白质的氨蛋白质的氨基酸顺序基酸顺序mRNA核苷酸序

11、列核苷酸序列基因基因DNA的的核苷酸序列核苷酸序列目的目的基因基因 当基因比较小、蛋白质的氨基酸序列可以测得或核当基因比较小、蛋白质的氨基酸序列可以测得或核苷酸序列已知时，可采用此种方法。苷酸序列已知时，可采用此种方法。（二）基因表达载体的构建（二）基因表达载体的构建 用限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目用限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成连接形成重组重组DNA分子分子，即，即基因表达载体基因表达载体。质粒质粒目的基

12、因目的基因限制酶限制酶DNA连接酶连接酶重组重组DNA（二）基因表达载体的构建（二）基因表达载体的构建1.1.构建目的构建目的 使目的基因在受体细胞中使目的基因在受体细胞中稳定存在稳定存在，并且，并且可遗传可遗传给下给下一代，同时，使目的基因能够一代，同时，使目的基因能够表达表达和和发挥作用发挥作用。2.2.构建零件及其作用构建零件及其作用（1 1）目的基因）目的基因（2 2）启动子）启动子 RNA聚合酶识聚合酶识别和结合的一段特殊结构的别和结合的一段特殊结构的DNA片段片段，位于基因的首端，位于基因的首端，RNA聚合酶与之结合才能驱动聚合酶与之结合才能驱动基因转录出基因转录出mRNA，进而获

13、得，进而获得需要的蛋白质。需要的蛋白质。（二）基因表达载体的构建（二）基因表达载体的构建（3）终止子）终止子 一段特殊结构一段特殊结构的的DNA片段片段，位于基因的尾，位于基因的尾端，作用是使转录在所需要端，作用是使转录在所需要的地方停止。的地方停止。（4）标记基因）标记基因 鉴别受体细胞中鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。目的基因的细胞筛选出来。（二）基因表达载体的构建（二）基因表达载体的构建2.2.构建零件及其作用构建零件及其作用复制原点：真核生物不需要复制原点：真核生物不需要（三）将目的基因导入受体细胞（三）将目的基因导入受体细

14、胞 将目的基因导入受体细胞并且在受体细胞内将目的基因导入受体细胞并且在受体细胞内维持稳维持稳定和表达定和表达的过程称为的过程称为转化转化。 基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌和动植物细胞等。土壤农杆菌和动植物细胞等。 导入受体细胞的方法主要是借鉴导入受体细胞的方法主要是借鉴细菌或病毒侵染细细菌或病毒侵染细胞胞的途径，且因受体细胞的不同而不同。的途径，且因受体细胞的不同而不同。（1 1）农杆菌转化法）农杆菌转化法1.1.导入植物细胞导入植物细胞（2 2）其他方法）其他方法 基因枪法基因枪法 花粉管通道法（我国科学家首创）花粉管通

15、道法（我国科学家首创）移移 植植显微显微注射注射发发育育2.2.导入动物细胞导入动物细胞 ( (显微注射技术显微注射技术) )含目的基因含目的基因的表达载体的表达载体动动 物物 的的受受 精精 卵卵含目的基因含目的基因的受精卵的受精卵早早 期期胚胚 胎胎雌性动物输雌性动物输卵管或子宫卵管或子宫转基因转基因动动 物物分裂分裂 分化分化3.3.导入微生物细胞导入微生物细胞(2)(2)优点优点 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少、操繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少、操作简单、价格低廉。作简单、价格低廉。(3)(3)常用受体细胞常用受体细胞 大肠杆菌（大肠杆菌（E.coliE.coli）(1)(

16、1)过程过程 制备感受态细胞：用制备感受态细胞：用Ca2+（CaCl2）处理细菌，使细菌易于接）处理细菌，使细菌易于接 受外源受外源DNA分子。分子。 重组重组DNA分子与感受态细胞混合孵育，完成转化。分子与感受态细胞混合孵育，完成转化。(Ca(Ca2+2+ 处理法处理法) )（四）目的基因的检测与鉴定（四）目的基因的检测与鉴定 目的基因目的基因是否真正插入受体细胞的是否真正插入受体细胞的DNA中，中，是否能是否能够在受体细胞中稳定遗传和正确表达够在受体细胞中稳定遗传和正确表达，只有通过检测、，只有通过检测、鉴定才能得知。鉴定才能得知。 常用的检测手段主要从常用的检测手段主要从分子水平分子水平

17、和和个体水平个体水平进行。进行。适当限制适当限制酶切割酶切割用同位素标记的用同位素标记的目的基因片段杂交目的基因片段杂交1.1.分子水平分子水平（1）检测转基因生物的染色体）检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因上是否插入了目的基因 提取受体生提取受体生物全部物全部DNA许多许多DNA片段片段显显 出出杂交带杂交带（表明目的基因已插入）（表明目的基因已插入）（分子杂交技术）（分子杂交技术）(2) 检测目的基因是否转录出了检测目的基因是否转录出了mRNA 提取受体生提取受体生物的物的mRNA用同位素标记的用同位素标记的目的基因片段杂交目的基因片段杂交显显 出出杂交带杂交带（表明目的基因

18、已转录出了（表明目的基因已转录出了mRNA） 检测检测DNA利用的是利用的是DNA与与DNA杂交，检测杂交，检测mRNA利利用的是用的是DNA与与mRNA杂交。杂交。1.1.分子水平分子水平 （分子杂交技术）（分子杂交技术）（3）检测目的基因是否翻译出蛋白质）检测目的基因是否翻译出蛋白质 （抗原（抗原抗体杂交技术）抗体杂交技术）提取受体生提取受体生物的蛋白质物的蛋白质与相应抗体杂交与相应抗体杂交显显 出出杂交带杂交带（表明目的基因已形成蛋白质产品）（表明目的基因已形成蛋白质产品）1.1.分子水平分子水平 （分子杂交技术）（分子杂交技术）2.2.个体水平个体水平例：例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后

19、不出现中毒症状，用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。1.用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述 不正确的是不正确的是 （ ） A.常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒 B.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达 C.DNA连接酶和连接酶和 RNA聚合酶是构建重组质粒必需

20、的工具酶聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶 D.可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒 C2.下列关于基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是（下列关于基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是（ ）A.一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B.限制性内切酶的活性受温度的影响限制性内切酶的活性受温度的影响C.限制性内切酶能识别和切割限制性内切酶能识别和切割RNAD.限制性内切酶可从原核生物中提取限制性内切酶可从原核生物中提取C含重组质粒含重组质粒土壤农杆菌土壤农杆菌抗虫基因抗虫基

21、因含含kanr质质粒粒重组质粒重组质粒A构建构建土壤农杆菌土壤农杆菌导入导入B培养选择培养选择侵侵 染染转基因转基因抗虫植株抗虫植株离体棉花离体棉花叶片组织叶片组织愈伤组织愈伤组织C诱导选择诱导选择再生植株再生植株分化分化D检测检测3.3.在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kankanr r）常作为标记）常作为标记 基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。 下图为获得抗虫棉的技术流程。下图为获得抗虫棉的技术流程。 请据图回答：请据图回答：（1）A过程需要的酶

22、有过程需要的酶有_。（2）B过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是 _。（3）C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加 入入_。（4）如果利用）如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，分子杂交原理对再生植株进行检测，D过程应该用过程应该用 _ _ _作为探针。作为探针。限制性内切酶和限制性内切酶和DNA连接酶连接酶具有标记基因；能在宿主细胞内复制并稳定保存具有标记基因；能在宿主细胞内复制并稳定保存卡那霉素卡那霉素放射性同位素（或荧光分子）标记后的抗虫基因

23、放射性同位素（或荧光分子）标记后的抗虫基因（5）科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔）科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔 遗传规律。遗传规律。将转基因植株与将转基因植株与_杂交，其后代中抗卡那霉素杂交，其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为型与卡那霉素敏感型的数量比为1：1。若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型 的数量比为的数量比为_。若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养，则获得若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养，则获得 的再生植株群体中抗

24、卡那霉素型植株占的再生植株群体中抗卡那霉素型植株占_%。含重组质粒含重组质粒土壤农杆菌土壤农杆菌抗虫基因抗虫基因含含kanr质粒质粒重组质粒重组质粒A构建构建土壤农杆菌土壤农杆菌导入导入B培养选择培养选择侵侵 染染转基因转基因抗虫植株抗虫植株离体棉花离体棉花叶片组织叶片组织愈伤组织愈伤组织C诱导选择诱导选择再生植株再生植株分化分化D检测检测非转基因植株非转基因植株3：1100三、基因工程的应用三、基因工程的应用（一）植物基因工程（一）植物基因工程u抗虫转基因植物抗虫转基因植物u抗病转基因植物抗病转基因植物u抗逆转基因植物抗逆转基因植物u改良植物品质改良植物品质如如转基因抗虫棉（水稻）转基因抗虫

25、棉（水稻） 减轻农药对环境的污染减轻农药对环境的污染抗病毒（细菌、真菌）转基因植物，抗病毒（细菌、真菌）转基因植物，如如抗病毒转基因小麦、抗病毒转基因抗病毒转基因小麦、抗病毒转基因烟草等烟草等如如转鱼抗冻蛋白基因番茄、转鱼抗冻蛋白基因番茄、转基因抗除草剂玉米转基因抗除草剂玉米如如富含赖氨酸的转基因玉米、富含赖氨酸的转基因玉米、转番茄基因的延熟番茄转番茄基因的延熟番茄（二）动物基因工程（二）动物基因工程三、基因工程的应用三、基因工程的应用u提高动物生长速度提高动物生长速度u改善畜产品的品质改善畜产品的品质u生产药物生产药物u做器官移植供体做器官移植供体如如转生长激素基因鲤鱼转生长激素基因鲤鱼如如

26、低乳糖转基因牛（转肠乳糖酶基因）低乳糖转基因牛（转肠乳糖酶基因）如如乳腺生物反应器乳腺生物反应器利用基因工程利用基因工程改造供体器官改造供体器官，抑制或去抑制或去除除供体器官供体器官抗原决定基因的表达抗原决定基因的表达，获得，获得没有免疫排斥反应没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官的转基因克隆猪器官（三）基因工程药物三、基因工程的应用利用基因工程技术，通过微生物生产蛋白质类药品。u生长激素u干扰素u胰岛素（四）基因治疗三、基因工程的应用 基因治疗就是将正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。基因治疗是治疗遗传病最有效的手段。u体外基因治疗 从病人体内获得某种细胞

27、，进行培养，在体外完成基因转移，筛选成功转移的细胞扩增培养，再重新输入患者体内的治疗方法。（四）基因治疗u体内基因治疗直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。SCID的基因工程治疗的基因工程治疗四、蛋白质工程四、蛋白质工程 以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作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，通过为基础，通过基因修饰基因修饰或或基因合成基因合成，对，对现有现有蛋白质进行蛋白质进行改造改造，或，或制造一种新的蛋白质制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生，以满足人类对生产和生活的需求。活的需求。四、蛋白质工程四、蛋白质工程（一）原理（一）原理（二）过程（二）过程基因基因

28、DNA生物功能生物功能预期功能预期功能mRNA转录转录氨基酸序列氨基酸序列多肽链多肽链翻译翻译蛋白质蛋白质三维结构三维结构折叠折叠DNA合成合成分子设计分子设计中心法则的逆推中心法则的逆推专题二专题二 细胞工程细胞工程 细胞工程细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过原理和方法，通过细胞整体水平细胞整体水平或或细胞器水平细胞器水平上的上的操作，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或操作，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。获得细胞产品的一门综合科学技术。 按照操作对象不同，可分为植物细胞工程和动按照操作对象不同，

29、可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。物细胞工程两大领域。植植 物物 细细 胞胞 工工 程程 植物组织培养是在无菌和人工控制条件下，植物组织培养是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。一、理论基础一、理论基础细胞的全能性细胞的全能性1.1.概念：概念：细胞全能性是指细胞全能性是指细胞细胞具有具有形成机体形成机体所有细胞类型所有细胞类型 的能力，是细胞的一种特征。的

30、能力，是细胞的一种特征。2.2.基础：基础：生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套 遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部 基因。基因。3.3.全能性大小全能性大小 受精卵受精卵 生殖细胞生殖细胞 体细胞体细胞 体细胞（分化程度低的细胞体细胞（分化程度低的细胞 分化程度高的细胞）分化程度高的细胞） 植物细胞植物细胞 动物细胞动物细胞二、植物细胞工程的基本技术二、植物细胞工程的基本技术（一）植物组织培养技术（一）植物组织培养技术离体器官离体器官组织细胞组织细胞 脱分化：已经高度分化的植物细胞经诱导后，脱分

31、化：已经高度分化的植物细胞经诱导后，失去失去特有的结构和特有的结构和功能而转变成功能而转变成未分化细胞未分化细胞的过程，即形成愈伤组织。的过程，即形成愈伤组织。 再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又重新分化重新分化成根成根或芽等器官。或芽等器官。植物体植物体愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化营养激素营养激素根、芽根、芽再分化再分化营养激素营养激素1、过程、过程2、条件、条件 离体、提供营养的培养基、激素及其他适宜条件离体、提供营养的培养基、激素及其他适宜条件（温度、（温度、O2、pH、无菌、光照）。、无菌、光照）。二、植物细胞工程的基本技术二、植物

32、细胞工程的基本技术（一）植物组织培养技术（一）植物组织培养技术（二）植物体细胞杂交技术（二）植物体细胞杂交技术AB去去掉掉细细胞胞壁壁原生质体原生质体A原生质体原生质体B原生质体融合原生质体融合融合原生质体融合原生质体杂种细胞杂种细胞 1、过程、过程愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株植物细胞植物细胞A A植物细胞植物细胞B B愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化杂种植物杂种植物再分化再分化植植物物组组织织培培养养去去壁壁杂种细胞杂种细胞生壁生壁原生质体原生质体A A原生质体原生质体B B酶解法酶解法 融合原生质体融合原生质体诱诱 导导 融融合合2、意义、意义 与有性杂交（种内）相比，植物体细胞杂交与有性

33、杂交（种内）相比，植物体细胞杂交克服了远克服了远缘杂交不亲合的障碍缘杂交不亲合的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围（种间、属间），并且培育出了许多在生产上有较高范围（种间、属间），并且培育出了许多在生产上有较高应用价值的杂种植株品种。应用价值的杂种植株品种。三、植物细胞工程的实际应用三、植物细胞工程的实际应用1 1、微型繁殖、微型繁殖u概念：概念：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫也叫快速繁殖技术快速繁殖技术。u特点：特点： 繁殖速度快，即具有繁殖速度快，即具有高效性高效性 保持优良品种的遗传特性，即具有保持优良品

34、种的遗传特性，即具有高保真性高保真性2 2、培育脱毒作物、培育脱毒作物u 原因：原因：无性繁殖的作物，感染的病毒易传播给无性繁殖的作物，感染的病毒易传播给后代，病毒在作物体内逐年积累，会导致作物产后代，病毒在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低，品质变差。量降低，品质变差。u 材料：材料：植物分生区（如茎尖）。植物分生区（如茎尖）。u 方法：方法：切取茎尖进行组织培养，获得切取茎尖进行组织培养，获得脱毒苗脱毒苗。三、植物细胞工程的实际应用三、植物细胞工程的实际应用u技术：技术：组织培养组织培养u特性：特性：在适宜条件下可以萌发长成幼苗在适宜条件下可以萌发长成幼苗u优点优点后代无性状分离，保持优

35、良特性后代无性状分离，保持优良特性不受季节、气候和地域的限制不受季节、气候和地域的限制3 3、人工种子、人工种子 植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等包裹在人工薄膜（腋芽等包裹在人工薄膜（人工种皮人工种皮）内形成的结构。）内形成的结构。三、植物细胞工程的实际应用三、植物细胞工程的实际应用 某二倍体植物是杂合子，图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养某二倍体植物是杂合子，图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图回答：基上培养产生完整植株的过程。据图回答：（1）图中表示的是该花粉培养过程中的）图中表示的是该花粉培养过程中的 过

36、程，表示过程，表示的是的是 过程，过程，X代表的是代表的是 ，表示的是，表示的是 过过程，表示的是诱导程，表示的是诱导 过程。过程。（2）图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过那一条途）图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过那一条途径主要取决于培养基成分中径主要取决于培养基成分中 的种类及其浓度配比，最后获得的种类及其浓度配比，最后获得的来源与未成熟花粉的完整植株都称为的来源与未成熟花粉的完整植株都称为 植株（甲）。未成植株（甲）。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明为成熟花粉具有熟花粉经培养能形成完整植株，说明为成熟花粉具有 。愈伤组织愈伤组织花药中未花药中未成熟的花粉成

37、熟的花粉丛芽（芽）丛芽（芽）完整植株完整植株X脱分化脱分化再分化再分化胚状体胚状体分化分化( (发育发育) )生根生根激素激素单倍体单倍体细胞的全能性细胞的全能性愈伤组织愈伤组织花药中未花药中未成熟的花粉成熟的花粉丛芽（丛芽（芽）芽）完整植株完整植株X（3 3）对植株进行）对植株进行 ，才能使其结实，才能使其结实产生后代（乙），否则植株甲只有通过产生后代（乙），否则植株甲只有通过 的方式的方式才能产生后代（丙）。乙、丙两种植株中，能产生可育花粉的是才能产生后代（丙）。乙、丙两种植株中，能产生可育花粉的是 植株，该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因组成种类为植株，该植株群体中每一植株产生可育花

38、粉的基因组成种类为 种，花药培养在育种上的特殊意义是种，花药培养在育种上的特殊意义是 ，从而开辟育种新途径。从而开辟育种新途径。染色体加倍处理染色体加倍处理无性繁殖无性繁殖乙乙一一缩短育种周期缩短育种周期动动 物物 细细 胞胞 工工 程程一、动物细胞培养一、动物细胞培养（一）概念（一）概念 从动物机体中从动物机体中取出取出相关组织，将它相关组织，将它分散分散成成单个细胞，放在适当的单个细胞，放在适当的培养基培养基中，使之中，使之生长和生长和增殖增殖的技术。的技术。动物动物组织块组织块剪碎剪碎胰蛋白酶胰蛋白酶单个单个细胞细胞加培养加培养液制成液制成细胞细胞悬浮液悬浮液10501050代细胞代细胞

39、（二）过程（二）过程贴壁贴壁细胞细胞原代培养原代培养脱离、分瓶脱离、分瓶传代培养传代培养细胞群细胞群 少部分细胞突破细少部分细胞突破细胞寿限，获得不死性胞寿限，获得不死性（三）动物细胞培养的条件（三）动物细胞培养的条件1. 1. 无菌、无毒的环境无菌、无毒的环境添加一定量的抗生素，定期更换培养液。添加一定量的抗生素，定期更换培养液。2. 2. 营养物质营养物质 糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素以及糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素以及动物或人血清动物或人血清等。等。3. 温度和温度和pH温度温度pH4. 气体环境气体环境与体内相近与体内相近 36.50.57.27.4O2CO2细

40、胞代谢所必需细胞代谢所必需维持维持pH大规模培养生产蛋白质生物制品（病毒疫苗、干大规模培养生产蛋白质生物制品（病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体）扰素、单克隆抗体）获得大量自体的皮肤细胞，解决烧伤病人的植皮获得大量自体的皮肤细胞，解决烧伤病人的植皮问题问题检测有毒物质，判断某种物质的细胞毒性检测有毒物质，判断某种物质的细胞毒性筛选抗癌药物，为治疗和预防癌症及其他疾病提筛选抗癌药物，为治疗和预防癌症及其他疾病提供理论依据供理论依据（四）动物细胞培养技术的应用（四）动物细胞培养技术的应用二、动物细胞核移植技术和克隆动物二、动物细胞核移植技术和克隆动物（一）概念（一）概念 动物细胞核移植技术是将动物的一个

41、细胞的细胞核，移动物细胞核移植技术是将动物的一个细胞的细胞核，移入到一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成入到一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，该胚胎最终发育成完整的动物个体。一个新的胚胎，该胚胎最终发育成完整的动物个体。（二）类型（二）类型 胚胎细胞核移植胚胎细胞核移植 体细胞核移植体细胞核移植容易容易困难困难u利用核移植技术得到的动物称为利用核移植技术得到的动物称为克隆动物克隆动物。（三）体细胞核移植的过程（三）体细胞核移植的过程（以高产奶牛为例）（以高产奶牛为例）体细胞体细胞培养培养取出核取出核甲牛甲牛乙牛乙牛M卵卵母细胞母细胞去除核去除核去核卵去核

42、卵母细胞母细胞重组重组卵细胞卵细胞核植入核植入卵裂卵裂早期早期胚胎胚胎代孕母牛丙代孕母牛丙移植移植体细胞群体细胞群克隆牛克隆牛细胞核移植细胞核移植胚胎移植胚胎移植物理或化学方法激活物理或化学方法激活三、动物细胞融合和单克隆抗体三、动物细胞融合和单克隆抗体（一）动物细胞融合技术（一）动物细胞融合技术 动物细胞融合也称细胞杂交，指两个或多个动动物细胞融合也称细胞杂交，指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。物细胞结合形成一个细胞的过程。u融合后形成的具有两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，融合后形成的具有两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为称为杂交细胞杂交细胞。1 1、概念、概念2 2、过程、

43、过程不同不同DNA的两个细胞的两个细胞灭活病毒诱导细胞融合灭活病毒诱导细胞融合（先质后核先质后核）融合后的杂交细胞进融合后的杂交细胞进行有丝分裂行有丝分裂（二）单克隆抗体技术（二）单克隆抗体技术l 每一个每一个B淋巴细胞只合成和分泌一种特异性抗体。淋巴细胞只合成和分泌一种特异性抗体。 由单个由单个B B淋巴细胞克隆形成的细胞群产生的化学性质单一、淋巴细胞克隆形成的细胞群产生的化学性质单一、特异性强的抗体就是特异性强的抗体就是单克隆抗体单克隆抗体。l B淋巴细胞：能产生抗体，淋巴细胞：能产生抗体，体外培养不能无限增殖体外培养不能无限增殖。l 骨髓瘤细胞：体外培养可无限传代，骨髓瘤细胞：体外培养可

44、无限传代，不能产生抗体不能产生抗体。（二）单克隆抗体技术（二）单克隆抗体技术骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞抗原抗原小鼠小鼠B淋巴细胞淋巴细胞体外培养体外培养体内培养体内培养单克隆抗体单克隆抗体杂交瘤细胞杂交瘤细胞融合融合 筛选筛选产生特定产生特定抗体抗体的杂交瘤细胞的杂交瘤细胞培养培养 筛选筛选 现有现有A和和B两个肉牛品种，两个肉牛品种，A品种牛的细胞组成可表示为品种牛的细胞组成可表示为A细胞核、细胞核、A细胞质，细胞质，B品种牛则为品种牛则为B细胞核、细胞核、B细胞质。细胞质。（1）如果要获得一头克隆牛，使其细胞由）如果要获得一头克隆牛，使其细胞由A细胞核和细胞核和B细胞细胞质组成，基本步骤是，从质

45、组成，基本步骤是，从A品种牛体内取出体细胞，进行体品种牛体内取出体细胞，进行体外培养。然后再从培养细胞中取出外培养。然后再从培养细胞中取出_注入注入B品种牛的品种牛的_卵母细胞，经过某处刺激和培养后，可形成胚胎，卵母细胞，经过某处刺激和培养后，可形成胚胎，该胚胎被称为该胚胎被称为 ，将该胚胎移入代孕母牛的，将该胚胎移入代孕母牛的_中，通过培育可达到目的。中，通过培育可达到目的。细胞核细胞核去核去核重组胚胎重组胚胎子宫子宫（2）一般来说，要想大量获得这种克隆牛比较难，原因）一般来说，要想大量获得这种克隆牛比较难，原因之一是卵母细胞的数量之一是卵母细胞的数量_，为解决这一问题，可以，为解决这一问题

46、，可以用用_激素处理激素处理B品种母牛。品种母牛。（3）克隆牛的产生说明）克隆牛的产生说明_具有全能性。克隆具有全能性。克隆牛的性状主要表现牛的性状主要表现_品种牛的特征。由品种牛的特征。由A、B两品种两品种杂交得到的牛与克隆牛相比，杂交牛细胞核的遗传物质来杂交得到的牛与克隆牛相比，杂交牛细胞核的遗传物质来自自_个亲本，细胞质来自个亲本，细胞质来自_性亲本，克隆牛和性亲本，克隆牛和杂交牛的遗传物质组成杂交牛的遗传物质组成_（相同，不同）。（相同，不同）。不足不足促性腺促性腺A动物体细胞核动物体细胞核2雌雌不同不同2.2.下图表示用生物工程制备人抗下图表示用生物工程制备人抗A A抗体的过程。请回

47、答下列问题。抗体的过程。请回答下列问题。(1)(1)人的红细胞膜表面有被称为人的红细胞膜表面有被称为凝集原的特异凝集原的特异_：从免疫：从免疫学角度看，这种凝集原是学角度看，这种凝集原是_。(2)(2)图中细胞中图中细胞中1 1是小鼠体内注入是小鼠体内注入人人A A型血红细胞后而获得的型血红细胞后而获得的_细胞，这种细胞具有产细胞，这种细胞具有产生生_的的特点，但难以在体外培养。甲培特点，但难以在体外培养。甲培养皿中培养的细胞养皿中培养的细胞2 2，是从患骨，是从患骨髓瘤的小鼠体内获取的骨髓瘤细髓瘤的小鼠体内获取的骨髓瘤细胞，这种细胞在体外培养时能胞，这种细胞在体外培养时能_，但不会产生，但不

48、会产生抗体。抗体。糖蛋白糖蛋白抗原抗原浆浆单一的特异性（抗单一的特异性（抗A A）抗体）抗体快速大量增殖快速大量增殖(3)(3)为了能充分发挥上述两种细胞为了能充分发挥上述两种细胞各自的特点，经特殊处理，在促各自的特点，经特殊处理，在促细胞融合因子的作用下，使两种细胞融合因子的作用下，使两种细胞发生融合，形成图中的细胞细胞发生融合，形成图中的细胞3 3，这种细胞称为这种细胞称为_。把它。把它在乙培养皿中进行培养，则能产在乙培养皿中进行培养，则能产生大量的细胞群，这种方法称为生大量的细胞群，这种方法称为_。(4)(4)过程的主要目的过程的主要目的_。通过过程或的培养方法能产通过过程或的培养方法能

49、产生大量生大量_抗体。抗体。杂交瘤细胞杂交瘤细胞克隆克隆筛选出能筛选出能产生单一抗产生单一抗A A抗体的杂交瘤细胞抗体的杂交瘤细胞抗抗A单克隆单克隆专题三专题三 胚胎胚胎工程工程 胚胎工程指对动物早期胚胎或配子所进行的多胚胎工程指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如体外受精、胚胎移植、种显微操作和处理技术，如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到雌性动物体内生产后代，得的胚胎，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。以满足人类的各种需求。体内受精和早期胚胎发育体内受精和

50、早期胚胎发育一、精子和卵子的发生一、精子和卵子的发生（一）精子的发生（一）精子的发生1.1.场所场所睾丸睾丸2.2.时间时间初情期初情期生殖机能衰退生殖机能衰退DNADNA复制复制生长、生长、DNA复制复制减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂精原细胞（精原细胞（2N）初级精母细胞（初级精母细胞（2N）次级精母细胞（次级精母细胞（N）精细胞（精细胞（N）精子（精子（N ）变形变形减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂精原细胞（精原细胞（初级精母细胞（初级精母细胞（）次级精母细胞（次级精母细胞（精细胞（精细胞（精子（精子（变形变形3.3.过程过程精细胞变形为精子精细胞变形为精子细胞核细胞核高尔基体高尔基体中

51、心体中心体线粒体线粒体细胞内其他物质细胞内其他物质精子头的主要部分精子头的主要部分头部的顶体头部的顶体精子的尾精子的尾线粒体鞘线粒体鞘( (尾的基部尾的基部) )原生质滴原生质滴( (球状球状, ,最后脱落最后脱落) )精细胞变形为精子精细胞变形为精子1.1.场所：场所： 卵巢卵巢2.2.时间：时间： 性别分化以后性别分化以后（二）卵子的发生（二）卵子的发生3.3.过程过程卵原细胞卵原细胞有丝分裂有丝分裂初级卵母细胞初级卵母细胞胎儿期胎儿期初级卵母细胞生初级卵母细胞生长，透明带形成长，透明带形成MM分裂分裂合子合子+ +第二极体第二极体初情期后初情期后初级卵母细胞初级卵母细胞次级卵母细胞次级卵

52、母细胞第一极体第一极体MM分裂分裂透明带透明带受精受精2N2N2NN卵黄膜卵黄膜2N排卵排卵二、受精二、受精1.1.概念概念精子与卵子结合形成合子（即受精精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。卵）的过程。2.2.场所场所输卵管输卵管3.3.过程过程准备阶段准备阶段受精阶段受精阶段 准备阶段准备阶段（1 1）精子获能）精子获能: :精子在雌性动物的生殖道发精子在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化，获得受精能力的生理过生相应的生理变化，获得受精能力的生理过程。程。（2 2）卵子的准备）卵子的准备: :在输卵管中发育到在输卵管中发育到减数第减数第二次分裂的中期二次分裂的中期。此期的卵子才具有与精

53、子。此期的卵子才具有与精子受精的能力。受精的能力。 受精阶段受精阶段（1 1）精子穿越放射冠和透明带）精子穿越放射冠和透明带l顶体反应：顶体反应：顶体内的酶释放出来，并溶解放射顶体内的酶释放出来，并溶解放射冠的卵丘细胞之间以及透明带的组成物质，形成冠的卵丘细胞之间以及透明带的组成物质，形成精子穿越放射冠和透明带的通道。精子穿越放射冠和透明带的通道。l透明带反应：透明带反应：精子接触卵黄膜的瞬间，产生阻精子接触卵黄膜的瞬间，产生阻止其他精子进入透明带的反应。这是防止多精入止其他精子进入透明带的反应。这是防止多精入卵受精的第一道屏障。卵受精的第一道屏障。（2 2）精子进入卵黄膜）精子进入卵黄膜卵黄

54、膜封闭作用：卵黄膜封闭作用：精子入卵后，卵黄膜会立即发精子入卵后，卵黄膜会立即发生一种生理反应，阻止其他精子再进入卵内。这生一种生理反应，阻止其他精子再进入卵内。这是防止多精入卵受精的第二道屏障。是防止多精入卵受精的第二道屏障。 当精子与卵黄膜接触时，立即被卵黄膜的微绒当精子与卵黄膜接触时，立即被卵黄膜的微绒毛抱合，随后，精子外膜与卵黄膜融合，精子头毛抱合，随后，精子外膜与卵黄膜融合，精子头部进入卵细胞质。部进入卵细胞质。（3 3）原核形成）原核形成 雄原核形成和雌原核形成雄原核形成和雌原核形成 精子入卵后，核膜破裂，接着形成新的核膜，精子入卵后，核膜破裂，接着形成新的核膜，最后形成一个比原来

55、精子核还大的核，即最后形成一个比原来精子核还大的核，即雄原核雄原核，也称也称精原核精原核。 精子入卵后，激活了静息在减数第二次分裂中精子入卵后，激活了静息在减数第二次分裂中期的次级卵母细胞，使其很快完成第二次分裂，排期的次级卵母细胞，使其很快完成第二次分裂，排出第二极体后，形成一个成熟的卵子，即出第二极体后，形成一个成熟的卵子，即雌原核雌原核，也称也称卵原核卵原核。（4 4）配子结合）配子结合 雌雄原核融合形成合子雌雄原核融合形成合子( (受精卵受精卵) ) 雌雄原核充分发育后，相互靠近，彼此接触，雌雄原核充分发育后，相互靠近，彼此接触，二者体积缩小、合并，核膜解体，两组核染色体二者体积缩小、

56、合并，核膜解体，两组核染色体合为一组，形成一个含二倍染色体的合子，即受合为一组，形成一个含二倍染色体的合子，即受精卵。精卵。卵子受精的标志卵子受精的标志 卵黄膜和透明带的间隙可以观察到卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个两个极体极体时，说明卵子已经完成了受精。时，说明卵子已经完成了受精。三、胚胎发育三、胚胎发育受精卵受精卵桑椹胚桑椹胚囊胚囊胚（内含囊胚腔）（内含囊胚腔）原肠胚原肠胚（内含原肠腔）（内含原肠腔）胎儿胎儿卵卵裂裂试管动物技术试管动物技术 通过人工操作使卵子和精子在通过人工操作使卵子和精子在体外体外条件下条件下成成熟熟和和受精受精，并通过，并通过培养培养发育成发育成早期胚胎早期胚胎后，

57、再经后，再经移植移植产生产生后代后代的技术。的技术。一、体外受精一、体外受精1.卵母细胞的收集和培养卵母细胞的收集和培养u超数排卵技术：超数排卵技术： 利用利用促性腺激素促性腺激素处理，使得卵巢中有更多处理，使得卵巢中有更多的卵泡发育，更多的卵被排出，这个过程就称为的卵泡发育，更多的卵被排出，这个过程就称为超数排卵超数排卵。 分别分别采集雌性动物的卵细胞和雄性动物的采集雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在精子，使其在体外体外完成受精的过程。完成受精的过程。u精子的获能精子的获能2.精子的收集和获能精子的收集和获能 一、体外受精一、体外受精 培养法培养法 化学诱导法化学诱导法人工配制的人工配

58、制的获能液获能液处理（啮齿类动处理（啮齿类动物、家兔、猪等动物精子）物、家兔、猪等动物精子）一定浓度的肝素溶液或钙离子载体一定浓度的肝素溶液或钙离子载体A23187A23187溶液处理（牛、羊等动物精子）。溶液处理（牛、羊等动物精子）。3.受精受精 在在获能溶液获能溶液或专用的或专用的受精溶液受精溶液中完成受精过程。中完成受精过程。二、胚胎的早期培养二、胚胎的早期培养将受精卵在人工环境下培养成早期胚胎的过程。将受精卵在人工环境下培养成早期胚胎的过程。培养液：培养液：水、无机盐、有机盐、维生素、水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等。激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等。三

59、、胚胎移植三、胚胎移植 将雌性动物体内的早期胚胎将雌性动物体内的早期胚胎, ,或者通过其他方式或者通过其他方式得到的胚胎，移植到得到的胚胎，移植到同种同种的、的、生理状态相同生理状态相同的其他的其他雌性动物雌性动物的体内，使之的体内，使之发育为新个体发育为新个体的技术。的技术。 供体：提供胚胎的个体供体：提供胚胎的个体 受体：接受胚胎的个体受体：接受胚胎的个体胚胎移植的基本程序胚胎移植的基本程序选择及同期发情处理选择及同期发情处理超数排卵处理超数排卵处理配种或人工受精配种或人工受精胚胎收集胚胎收集胚胎检测胚胎检测胚胎保存胚胎保存胚胎移植胚胎移植妊娠检查妊娠检查分娩分娩 胚胎移植一般应在同种的雌

60、性供体和受体之间进胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。行。（不发生免疫排斥）（不发生免疫排斥） 进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。（同期发情处理）（同期发情处理）u胚胎移植成功与否的两个条件胚胎移植成功与否的两个条件四、胚胎分割四、胚胎分割 采用机械方法将采用机械方法将早期胚胎早期胚胎切割成切割成2 2等份、等份、4 4等份等份或或8 8等份等，经移植获得等份等，经移植获得同卵双胎同卵双胎或或多胎多胎的技术。的技术。 来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质 胚胎分割是动物无性繁殖或克隆的方法之一胚胎分