人教版高中生物選修3知識點總結(jié)改進版

1、高中生物選修3基礎(chǔ)知識總結(jié)專題一 基因工程 原理：基因重組基因工程的概念：基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴(yán)格的設(shè)計，通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品?；蚬こ淌窃贒NA分子水平上進行設(shè)計和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。 定向改造生物的遺傳性狀。（一）基因工程的基本工具1.“分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）（1）來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。（2）功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列（回文序列），并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。（注意“酯”的寫法）（3）結(jié)

2、果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。2.“分子縫合針”DNA連接酶(1)兩種DNA連接酶（E·coliDNA連接酶和基因工程的別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切 拼接導(dǎo)入 表達實質(zhì)基因重組結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物（定向的)T4DNA連接酶）的比較：相同點：都縫合磷酸二酯鍵。區(qū)別：E·coliDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來；而T4DNA連接酶來源于T4噬菌體，能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效率較低。(2)DNA聚合酶、RNA

3、聚合酶和DNA連接酶的比較：3.“分子運輸車”載體（1）載體具備的條件：能在受體細胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。 具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。 安全無毒 大小合適（2）最常用的載體是質(zhì)粒,它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于細菌染色體之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。（3）其它載體：噬菌體的衍生物、動植物病毒 (二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的獲取1.目的基因是指： 編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因或具有調(diào)控作用的因子。2.目的基因的獲取有三種方法：從基因文庫中獲?。籔CR擴增目的基因；人工化學(xué)法合成。原核基因采取直接分離獲得，真核基因

4、是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉(zhuǎn)錄法和化學(xué)合成法3.PCR技術(shù)擴增目的基因（1）原理：DNA復(fù)制（2）過程：第一步：加熱至9095DNA解鏈；第二步：冷卻到5560，引物結(jié)合到互補DNA鏈；第三步：加熱至7075，熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）從引物起始互補鏈的合成。（3）條件：模板、耐高溫的DNA聚合酶（Taq酶）、引物、脫氧核苷酸、精確的溫度控制、能量第二步：基因表達載體的構(gòu)建1.目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。2.組成：目的基因啟動子終止子標(biāo)記基因（復(fù)制原點）（1）啟動子：啟動目的基因的轉(zhuǎn)錄。是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段

5、，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質(zhì)。（2）終止子：終止目的基因的轉(zhuǎn)錄。也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段 ，位于基因的尾端。（3）標(biāo)記基因的作用：是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。常用的標(biāo)記基因是抗生素基因。第三步：將目的基因?qū)胧荏w細胞_1.轉(zhuǎn)化的概念：是目的基因進入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程。2.常用的轉(zhuǎn)化方法：將目的基因?qū)胫参锛毎翰捎米疃嗟姆椒ㄊ?農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有 基因槍法、花粉管通道法。將目的基因?qū)雱游锛毎鹤畛Ｓ玫姆椒ㄊ?顯微注射技術(shù)。此方法的受體細胞多是

6、 受精卵。將目的基因?qū)胛⑸锛毎篊a2+轉(zhuǎn)化法注意： 將目的基因?qū)胧荏w細胞，目前已開發(fā)出來的方法有很多種，每種方法都有利弊，適合于不同的受體細胞。究竟選用哪種方法，要根據(jù)具體情況而定。 以上介紹的幾種方法，在導(dǎo)入受體細胞之前，都必須進行目的基因表達載體的構(gòu)建，也就是說導(dǎo)入受體細胞的必須是重組DNA分子，而不能直接導(dǎo)入目的基因。第四步：目的基因的檢測和表達1.首先要檢測 轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子雜交技術(shù)。2.其次還要檢測 目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，方法是采用 用標(biāo)記的目的基因作探針與mRNA雜交，即分子雜交技術(shù)。3.最后檢測 目的基因是否翻譯

7、成蛋白質(zhì)，方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取 蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的 抗體進行 抗原抗體雜交。4.有時還需進行 個體生物學(xué)水平的鑒定，進行抗蟲抗病的接種試驗觀察植物是否出現(xiàn)抗蟲抗病性狀。（三）基因工程的應(yīng)用（一）植物基因工程碩果累累1. 抗蟲轉(zhuǎn)基因植物 2. 抗病轉(zhuǎn)基因植物3. 抗逆轉(zhuǎn)基因植物針對鹽堿、干旱、低溫、澇害等不利環(huán)境條件而培育的抗鹽堿、耐旱、耐寒、抗?jié)?. 利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)主要成果基因轉(zhuǎn)移方法轉(zhuǎn)基因高賴氨酸玉米將富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胗衩准毎斜磉_成功轉(zhuǎn)基因延熟番茄將控制番茄果實成熟的基因?qū)敕艳D(zhuǎn)基因矮牽牛將與植物花青素代謝有關(guān)的基因?qū)氚珷颗＾D(zhuǎn)基因煙草苗將螢火蟲的發(fā)光基因?qū)霟?/p>

8、草 （二）動物基因工程前景廣闊動物基因工程在動物品種改良、建立生物反應(yīng)器、器官移植等很多方面顯示了廣闊的應(yīng)用前景。1. 用于提高動物生長速度將外源生長激素基因?qū)雱游矬w內(nèi)，在其體內(nèi)合成大量生長激素2. 用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)3. 用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物乳腺（房）生物反應(yīng)器：用基因工程技術(shù)實現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程與轉(zhuǎn)基因動物操作過程相同。為了使目標(biāo)產(chǎn)品在奶中形成，需要使用乳腺組織中特異表達的啟動子，要在編碼目的蛋白質(zhì)的基因序列前加上乳腺組織中特異表達的啟動子構(gòu)建成表達載體。操作過程大致歸納為：獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）構(gòu)建基因表達載體（在血清白蛋白基因前加特異表達的啟動子）

9、顯微注射導(dǎo)入哺乳動物受精卵中形成胚胎將胚胎送入母體動物發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物（只有在產(chǎn)下的雌性個體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達）。4. 用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體 （三）基因工程藥物（主要是微生物）基因工程藥物種類：細胞因子、抗體、疫苗、激素等。原理：用基因工程的方法，使外源基因在工程菌細胞內(nèi)高效表達。用DNA重組技術(shù)生產(chǎn)的人類蛋白藥物種類（部分） （四）基因治療 （1）體外基因治療 （2）體內(nèi)基因治療基因治療是把正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，這是治療遺傳病的最有效的手段?？偨Y(jié)：動物基因工程的受體細胞是受精卵或胚胎干細胞，因為只有受精卵或胚

10、胎干細胞接受目的基因后才能發(fā)育成具有新性狀的動物個體。植物細胞工程的受體細胞可以是受精卵也可以是其他的體細胞。（四）蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程的基本原理：它可以根據(jù)人的需求來設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，又稱為第二代的基因工程?；就緩剑簭念A(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)，設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，推測應(yīng)有的氨基酸序列，找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）以上是蛋白質(zhì)工程特有的途徑；以下按照基因工程的一般步驟進行。（注意：目的基因只能用人工合成的方法）設(shè)計中的困難：如何推測非編碼區(qū)以及內(nèi)含子的脫氧核苷酸序列（1）基因工程和蛋白質(zhì)工程的比較基因工程蛋白質(zhì)工程相同均是基因工程，蛋白質(zhì)工程是第二代基因工程不同概念P1P27 黑體字目的

11、獲得自然界中已存在的蛋白質(zhì)獲得自然界中不存在的蛋白質(zhì)基本途徑遵循中心法則先中心法則的逆推，再遵循中心法則注意： 蛋白質(zhì)的工程的重點在于對已存在的蛋白質(zhì)進行分子改造，改造的對象是編碼蛋白質(zhì)的DNA序列。 對基因進行改造的蛋白質(zhì)可以遺傳下去，而直接改造蛋白質(zhì)卻不能遺傳。專題二 細胞工程（一）植物細胞工程 1.理論基礎(chǔ)（原理）：植物細胞全能性2.植物組織培養(yǎng)技術(shù)（1）過程：離體的植物器官、組織或細胞 愈傷組織 試管苗 植物體（2）用途：微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、單倍體育種、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。A. 植物繁殖微型繁殖：可以高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖作物脫毒：采用莖尖組織培養(yǎng)來除去病毒（因為

12、植物分生區(qū)附近的病毒極少或沒有）人工種子：以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)人工薄膜包裝得到的種子。優(yōu)點：完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性，不受季節(jié)的限制；方便儲藏和運輸B. 作物新品種培育單倍體育種：a過程：植株（AaBb）通過減數(shù)分裂得到花粉（AB、Ab、aB、ab四種類型）；對花粉進行花藥離體培養(yǎng)（技術(shù)是植物組織培養(yǎng)）；得到單倍體植株；對其幼苗時期進行秋水仙素處理；得到了正常的純合二倍體植株（AABB、AAbb、aaBB、aabb四種類型）。 優(yōu)點：明顯縮短育種年限C. 突變體利用：在組織培養(yǎng)中會出現(xiàn)突變體，通過從有用的突變體中選育出新品種（如篩選抗病、抗鹽、含高蛋白的

13、突變體。植物組織培養(yǎng)過程容易出現(xiàn)突變體）D. 細胞產(chǎn)物的生產(chǎn)：通過能夠產(chǎn)生對人們有利的產(chǎn)物的細胞進行組織培養(yǎng)，從而讓它們能夠產(chǎn)生大量的細胞產(chǎn)物。（3）地位：是培育轉(zhuǎn)基因植物、植物體細胞雜交培育植物新品種的最后一道工序。3.植物體細胞雜交技術(shù)（1）過程：去除細胞壁獲得原生質(zhì)體原生質(zhì)體融合雜種細胞雜種細胞的篩選雜種細胞再生出細胞壁植物組織培養(yǎng)（2）誘導(dǎo)融合的方法：物理法包括離心、振動、電激 等。 化學(xué)法是用聚乙二醇（PEG）作為誘導(dǎo)劑。（3）意義：克服了遠緣雜交不親和的障礙。（4）注意：脫分化起點：離體的植物器官、組織、細胞 （花粉） 終點：愈傷組織 再分化起點：愈傷組織 脫分化避光的原因：有利于

14、產(chǎn)生愈傷組織再分化需光的原因：有利于進行細胞分化和有機物的生成 植物體細胞雜交完成的標(biāo)志：形成新的細胞壁（高爾基體） 植物體細胞雜交的意義：克服遠緣雜交不親和的障礙（二）動物細胞工程 1. 動物細胞培養(yǎng)（1）概念：動物細胞培養(yǎng)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，讓這些細胞生長和繁殖。（2）動物細胞培養(yǎng)的流程：取動物組織塊（動物胚胎或幼齡動物的器官或組織）剪碎用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞制成細胞懸液轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進行原代培養(yǎng)貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。（3）細胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細胞很快就貼附

15、在瓶壁上，稱為細胞貼壁。細胞數(shù)目不斷增多，當(dāng)貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞就會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。（4）動物細胞培養(yǎng)需要滿足以下條件無菌、無毒的環(huán)境：培養(yǎng)液應(yīng)進行無菌處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素，以防培養(yǎng)過程中污染。此外，應(yīng)定期更換培養(yǎng)液，防止細胞代謝產(chǎn)物積累對細胞自身造成危害。營養(yǎng)：合成培養(yǎng)基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等。通常需加入血清、血漿等天然成分。溫度：適宜溫度：哺乳動物多是36.50.5；pH：7.27.4。氣體環(huán)境：95%空氣5%CO2。O2是細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。（5）動物細胞培養(yǎng)技術(shù)

16、的應(yīng)用：制備病毒疫苗、制備單克隆抗體、檢測有毒物質(zhì)、培養(yǎng)醫(yī)學(xué)研究的各種細胞。2.動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物（1）哺乳動物核移植可以分為胚胎細胞核移植（比較容易）和體細胞核移植（比較難）。（2）受體選用去核卵(母)細胞的原因：卵(母)細胞比較大，容易操作；細胞質(zhì)多，營養(yǎng)豐富。（3）體細胞核移植的大致過程是：高產(chǎn)奶牛（提供體細胞）進行細胞培養(yǎng)；同時采集卵母細胞，在體外培養(yǎng)到減二分裂中期的卵母細胞，去核（顯微操作）；將供體細胞注入去核卵母細胞；通過電刺激使兩細胞融合，供體核進入受體卵母細胞，構(gòu)建重組胚胎；將胚胎移入受體（代孕）母牛體內(nèi)；生出與供體奶牛遺傳基因相同的犢牛（4）體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用

17、：加速家畜遺傳改良進程，促進良畜群繁育； 保護瀕危物種，增大存活數(shù)量；生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白； 作為異種移植的供體； 用于組織器官的移植等。（5）體細胞核移植技術(shù)存在的問題：克隆動物存在著健康問題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。3.動物細胞融合（1）動物細胞融合也稱細胞雜交，是指兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程。融合后形成的具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞，稱為雜交細胞。（2）動物細胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同，誘導(dǎo)動物細胞融合的方法與植物原生質(zhì)體融合的方法類似，常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電激等。（3）動物細胞融合的意義：克服了遠緣雜交的不親和性，成為研究細胞遺傳、

18、細胞免疫、腫瘤和生物生物新品種培育的重要手段。（4）動物細胞融合與植物體細胞雜交的比較：細胞工程植物體細胞雜交動物細胞融合理論基礎(chǔ)細胞的全能性、細胞膜的流動性細胞增殖、細胞膜的流動性融合前處理酶解法去除細胞壁（纖維素酶、果膠酶）注射特定抗原，免疫處理正常小鼠誘導(dǎo)手段物理法:離心、振動、電激化學(xué)法：聚乙二醇（PEG）物理法:離心、振動、電激化學(xué)法：聚乙二醇生物法：滅活的病毒（滅活的仙臺病毒）誘導(dǎo)過程第一步：原生質(zhì)體的制備（酶解法）第二步：原生質(zhì)體融合（物、化法）第三步：雜種細胞的篩選和培養(yǎng)第四步：雜種植株的誘導(dǎo)與鑒定正常小鼠免疫處理動物細胞的融合（物、化、生法）雜交瘤細胞的篩選與培養(yǎng)專一抗體檢驗

19、陽性細胞培養(yǎng)單克隆抗體的提純用途和意義克服遠緣雜交的不親和障礙，大大擴展雜交的親本組合范圍應(yīng)用：白菜-甘藍等雜種植株（1）制備單克隆抗體(2)診斷、治療、預(yù)防疾病，例如“生物導(dǎo)彈”治療癌癥4.單克隆抗體（1）抗體：一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產(chǎn)量低、純度低、特異性差。（2）單克隆抗體的制備過程：對免疫小鼠注射特定的抗原蛋白（目的使小鼠產(chǎn)生漿細胞）；提取B淋巴細胞；同時用動物細胞培養(yǎng)的方法培養(yǎng)骨髓瘤細胞并提?。淮偈顾鼈兗毎诤献ⅲ喝诤系慕Y(jié)果是有很多不符合要求的；如有2個B淋巴細胞融合的細胞等，所以要進行篩選；在特定的選擇培養(yǎng)基上篩選出融合的雜種細胞特點是能迅速大量增殖

20、，又能產(chǎn)生專一的抗體；然后對它進行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測篩選出能夠分泌所需抗體的雜交瘤細胞；最后將雜交瘤細胞在體外做大規(guī)模培養(yǎng)或注射入小鼠腹腔內(nèi)增殖，從細胞培養(yǎng)液或小鼠腹水中可得到大量的單克隆抗體。總結(jié)：（1、3、2、3）1：注射特定抗原3：在考慮細胞兩兩融合的情況下，有三種雜交細胞，其中只有一種是雜交瘤細胞。2：兩次篩選在選擇培養(yǎng)基上篩選出雜交瘤細胞 利用特定培養(yǎng)基，進行多次抗體檢測篩選 ，篩選出能產(chǎn)生專一抗體的雜交瘤細胞3：三次培養(yǎng)：在選擇培養(yǎng)基上篩選時，即是培養(yǎng)的過程 在進行多次抗體檢測之前都需要克隆化培養(yǎng) 篩選好的雜交瘤細胞進行體內(nèi)或體外大規(guī)模培養(yǎng)。（3）雜交瘤細胞的特點：既能大量繁殖，

21、又能產(chǎn)生專一的抗體。（4）單克隆抗體的優(yōu)點：特異性強，靈敏度高，并能大量制備。 原理應(yīng)用技術(shù)植物體細胞雜交細胞膜的流動性、細胞全能性細胞融合、植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng) 細胞的增殖 動物細胞核移植 細胞核的全能性動物細胞培養(yǎng)、顯微注射、胚胎移植生產(chǎn)單克隆抗體細胞膜的流動性、細胞增殖動物細胞融合、動物細胞培養(yǎng)（5）單克隆抗體的作用：作為診斷試劑：準(zhǔn)確識別各種抗原物質(zhì)的細微差異，并跟一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合，具有準(zhǔn)確、高效、簡易、快速的優(yōu)點。用于治療疾病和運載藥物：主要用于治療癌癥治療，可制成“生物導(dǎo)彈”，也有少量用于治療其它疾病。拓展提升：1.在植物組織培養(yǎng)過

22、程中，為什么強調(diào)要無菌操作？污染后產(chǎn)生的雜菌會與培養(yǎng)物爭奪養(yǎng)料 雜菌在生長過程中會產(chǎn)生對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)2.植物組織培養(yǎng)過程中哪一階段需要光或不需要光？脫分化：不需要光 再分化：需要光（葉綠體）、分化培養(yǎng)基3.為什么選擇胡蘿卜含有形成層的部分? 因為這部分分裂比較旺盛，容易誘導(dǎo)形成愈傷組織4.植物體細胞雜交過程中細胞融合完成及雜交完成的標(biāo)志分別是什么？融合完成：產(chǎn)生新的細胞壁 雜交完成：產(chǎn)生雜種植株5.植物體細胞雜交的原理是什么？ 細胞膜具有一定的流動性 植物細胞的全能性 6.植物體細胞雜交的結(jié)果及意義（優(yōu)點）結(jié)果：產(chǎn)生雜種植株 意義：克服遠緣雜交不親和的障礙7.動物細胞培養(yǎng)的原理及選取的材料

23、是什么？原理：有絲分裂 材料：動物胚胎、幼齡動物的組織、器官或細胞8.細胞貼壁對培養(yǎng)瓶的要求是什么？（細胞接觸抑制）培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿的內(nèi)表面光滑、無毒，易于貼附9.動物細胞培養(yǎng)的條件有哪些？無菌、無毒的環(huán)境 營養(yǎng)條件（培養(yǎng)基成分） 溫度和PH 氣體環(huán)境（CO2的作用）10.動物細胞核移植選用的受體細胞及得到動物的名稱？受體細胞：減數(shù)第二次分裂中期的次級卵母細胞 動物的名稱：克隆動物 11.動物細胞核移植得到的動物的性狀與親代的性狀是否完全一致，為什么？不完全一致；因為大部分性狀與供體性狀相同，一部分性狀與受體性狀相同（細胞質(zhì)基因控制的性狀）12. 用于核移植的供體細胞為什么都選用傳代10代以內(nèi)的

24、細胞？10代以內(nèi)的細胞能保持正常的二倍體核型，不會發(fā)生基因突變。13.誘導(dǎo)植物體細胞雜交與動物細胞融合方法的區(qū)別？植物：物理法（離心、振動、電激）化學(xué)法（聚乙二醇）動物：物理法（離心、振動、電激）化學(xué)法（聚乙二醇） 生物法（滅活的病毒）14. 細胞融合的優(yōu)點及應(yīng)用優(yōu)點：克服遠緣雜交不親和的障礙 應(yīng)用：制備單克隆抗體（最主要的應(yīng)用）15. 單克隆抗體制備過程用到的技術(shù)動物細胞培養(yǎng)、動物細胞融合（克隆化培養(yǎng)和專一抗體檢驗陽性）專題三 胚胎工程（一）動物胚胎發(fā)育的基本過程1、胚胎工程是指對動物早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理

25、后獲得的胚胎，還需移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。（1）精子的發(fā)生：精原細胞先進行有絲分裂后進行減數(shù)分裂；變形過程中，細胞核為精子頭的主要部分，高爾基體發(fā)育為頂體，中心體演變?yōu)榫拥奈?，線粒體在尾基部形成線粒體鞘膜，其他物質(zhì)濃縮為原生質(zhì)滴直至脫落。線粒體為精子運動提供能量（2）卵子的發(fā)生：在胎兒時期，卵原細胞進行有絲分裂演變成初級卵母細胞被卵泡細胞包圍，減數(shù)第一分次裂在排卵前后完成，形成次級卵母細胞和第一極體進入輸卵管準(zhǔn)備受精；減數(shù)第二次分裂是在受精過程中完成的。（3）受精：精子獲能（在雌性動物生殖道內(nèi)）；卵子的準(zhǔn)備（排出的卵子要在輸卵管中進一步成熟到減數(shù)第二次分裂中期才具備

26、受精能力）；受精階段（卵子周圍的結(jié)構(gòu)由外到內(nèi)：放射冠、透明帶、卵黃膜）a.頂體反應(yīng)：精子釋放頂體酶溶解卵丘細胞之間的物質(zhì)，穿越放射冠。b.透明帶反應(yīng)：頂體酶可將透明帶溶出孔道，精子穿入，在精子觸及卵黃膜的瞬間阻止后來精子進入透明帶的生理反應(yīng)它是防止多精子入卵受精的第一道屏障；c.卵黃膜的封閉作用：精子外膜和卵黃膜融合，精子入卵后，卵黃膜會拒絕其他精子再進入卵內(nèi)的過程它是防止多精子入卵受精的第二道屏障；精子尾部脫落，原有核膜破裂形成雄原核，同時卵子完成減二分裂，形成雌原核注意：開始受精標(biāo)志：卵子的卵黃膜和透明帶間隙中有第二極體出現(xiàn)。完成受精標(biāo)志：雌雄原核融合成合子。（4）胚胎發(fā)育： 受精場所是母

27、體的輸卵管。卵裂期：特點：細胞有絲分裂，細胞數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體體積并不增加，或略有減小。 桑椹胚：特點：胚胎細胞數(shù)目達到32個左右時，胚胎形成致密的細胞團，形似桑椹。（之前所有細胞都能發(fā)育成完整胚胎的潛能屬全能細胞）。囊胚：特點：細胞開始出現(xiàn)分化（該時期細胞的全能性仍比較高）。聚集在胚胎一端個體較大的細胞稱為內(nèi)細胞團，將來發(fā)育成胎兒的各種組織而滋養(yǎng)層細胞將來發(fā)育成胎膜和胎盤。中間的空腔稱為囊胚腔注：囊胚的擴大會導(dǎo)致透明帶的破裂，胚胎伸展出來，這一過程叫孵化。原腸胚：特點：內(nèi)細胞團表層形成外胚層，下方細胞形成內(nèi)胚層，由內(nèi)胚層包圍的囊腔叫原腸腔。細胞分化在胚胎期達到最大限度（二）胚胎工程的

28、應(yīng)用1.體外受精和胚胎的早期培養(yǎng)體外受精屬有性生殖過程(1)卵母細胞的采集和培養(yǎng)：主要方法：用促性腺激素處理，使其排出更多的卵子，然后，從輸卵管中沖取卵子，直接與獲能的精子在體外受精。第二種方法：從剛屠宰母畜的卵巢中采集卵母細胞；第三種方法是借助超聲波探測儀、腹腔鏡等直接從活體動物的卵巢中吸取卵母細胞。采集的卵母細胞，都要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精。(2) 精子的采集和獲能：在體外受精前，要對精子進行獲能處理。(3) 受精：獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵細胞在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫^程。(4)胚胎的早期培養(yǎng)：精子與卵子在體外受精后，應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，以

29、檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。培養(yǎng)液成分較復(fù)雜，除一些無機鹽和有機鹽外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分，以及血清等物質(zhì)。當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜的階段時，可將其取出向受體移植或冷凍保存。不同動物胚胎移植的時間不同。(牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚階段才能進行移植，小鼠、家兔等實驗動物可在更早的階段移植，人的體外受精胚胎可在816個細胞階段移植。)2.胚胎移植(1)胚胎移植是指將雌性動物的早期胚胎，或者通過體外受精及其它方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其它雌性動物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。其中提供胚胎的個體稱為“供體”，接受胚胎的個體稱為“受體”。（供體為優(yōu)良品種

30、，作為受體的雌性動物應(yīng)為常見或存量大的品種。）地位：如轉(zhuǎn)基因、核移植，或體外受精等任何一項胚胎工程技術(shù)所生產(chǎn)的胚胎，都必須經(jīng)過胚胎移植技術(shù)才能獲得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。實質(zhì)：早期胚胎在相同生理環(huán)境下空間位置的轉(zhuǎn)移。(2) 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)良個體的繁殖能力。(3) 生理學(xué)基礎(chǔ)：動物發(fā)情排卵后，同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的。這就為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。早期胚胎在一定時間內(nèi)處于游離狀態(tài)。這就為胚胎的收集提供了可能。受體對移入子宮的外來胚胎不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。這為胚胎在受體的存活提供了可能。供體胚胎可與受體子宮建立正常的

31、生理和組織聯(lián)系，但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響。(4) 基本程序主要包括：對供、受體的選擇和處理。選擇遺傳特性和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的供體，有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的受體，供體和受體是同一物種。并用激素進行同期發(fā)情處理，用促性腺激素對供體母牛做超數(shù)排卵處理。配種或人工授精。對胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存。配種或輸精后第7天，用特制的沖卵裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來(也叫沖卵)。對胚胎進行質(zhì)量檢查，此時的胚胎應(yīng)發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段。直接向受體移植或放入196的液氮中保存。對胚胎進行移植。移植后的檢查。對受體母牛進行是否妊娠的檢查。3.胚胎分割(1)概念：是指采用機械方法將早期胚胎切

32、割2等份、4等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。(2)意義：來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，屬于無性繁殖。(3)材料：發(fā)育良好，形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。（桑椹胚至囊胚的發(fā)育過程中，細胞開始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。）(4)操作過程：對囊胚階段的胚胎分割時，要將內(nèi)細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育。拓展：1、試管動物技術(shù)中用到的技術(shù)手段有哪些？ 體外受精 動物細胞培養(yǎng) 胚胎移植2、轉(zhuǎn)基因動物、體細胞核移植必需用到的兩項技術(shù)是？ 動物細胞培養(yǎng) 胚胎移植 3、胚胎移植的胚胎，來源于：轉(zhuǎn)基因技術(shù)、核移植技術(shù)、體外受精、體內(nèi)受精、胚胎分割獲得的胚胎 4、怎樣

33、保證供、受體的生理狀態(tài)一致？ 用促性腺激素對供、受體進行同期發(fā)情處理7、沖卵是指沖出卵子嗎？它與排卵有何區(qū)別？沖卵：是把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來。 排卵：是指卵子從卵泡中排出（未成熟）8、胚胎分割得到的個體基因型、性狀是否完全相同？胚胎分割得到的個體基因型（遺傳物質(zhì)）完全相同，但個體性狀并不完全相同，如在體重、毛色、斑紋等方面還存在差異（操作技術(shù)、獲取營養(yǎng)、發(fā)育能力）9、胚胎分割、胚胎分割的工具、儀器分別是什么？（ 分割針或分割刀片；實體顯微鏡和顯微操作儀）、如何確定胚胎的性別？（取樣滋養(yǎng)層，做DNA分析性別鑒定）（三）胚胎干細胞1、哺乳動物的胚胎干細胞簡稱ES或EK細胞，來源于早期胚胎或

34、從原始性腺中分離出來。2、具有胚胎細胞的特性，在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小，細胞核大，核仁明顯；在功能上，具有發(fā)育的全能性，可分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細胞。另外，在體外培養(yǎng)的條件下，可以增殖而不發(fā)生分化，可進行冷凍保存，也可進行遺傳改造。3、胚胎干細胞的主要用途是：可用于研究哺乳動物個體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律；是在體外條件下研究細胞分化的理想材料，在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子，如牛黃酸等化學(xué)物質(zhì)時，就可以誘導(dǎo)ES細胞 向不同類型的組織細胞分化，這為揭示細胞分化和細胞凋亡的機理提供了有效的手段；可以用于治療人類的某些頑疾，如帕金森綜合癥、少年糖尿病等；利用可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細胞的特性，移植ES細胞可

35、使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能；隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展，通過ES細胞體外誘導(dǎo)分化，定向培育出人造組織器官，用于器官移植，解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。專題四 生物技術(shù)的安全性和倫理問題1.對轉(zhuǎn)基因生物的安全性的爭論（1）轉(zhuǎn)基因生物與食物安全一方觀點： 反對“實質(zhì)性等同” 擔(dān)心出現(xiàn)滯后效應(yīng) 擔(dān)心出現(xiàn)新過敏源 擔(dān)心營養(yǎng)成分改變 動物蛋白基因轉(zhuǎn)入農(nóng)作物與宗教信仰另一方觀點：“實質(zhì)性等同”的評價是起點，不是終點 多環(huán)節(jié)、嚴(yán)謹(jǐn)性、安全性評價發(fā)現(xiàn)過敏反應(yīng)，立即銷毀 至今未發(fā)現(xiàn)影響人健康（2）轉(zhuǎn)基因生物與生物安全一方觀點：轉(zhuǎn)基因植物擴散到種植區(qū)外，破壞了生態(tài)平衡后，成為雜草。轉(zhuǎn)基因的

36、外源基因可能與細菌、病毒雜交，威脅其它生物生存。外源基因轉(zhuǎn)入雜草成為“超級雜草”另一方觀點：轉(zhuǎn)基因生物某性狀到種植區(qū)外死亡 由于存在生殖隔離，很難雜交 花粉存活時間很短（3）轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全有可能打破物種界限，改變生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán) 造成二次污染或產(chǎn)生危害動、植物和人類的生物或產(chǎn)物。特別提示： 影響 破壞外來物種的入侵 生物多樣性 生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)a 首先認識到轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用前景是非常廣闊的，以基因工程為代表的一大批生物技術(shù)成果，進入人類的生產(chǎn)和生活，特別是在醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上發(fā)揮了極大的作用。b 、要正視轉(zhuǎn)基因技術(shù)帶來的安全性問題。切實認識到個別有害轉(zhuǎn)基因

37、生物的危害性，要趨利避害。c 、完善相應(yīng)的法令法規(guī)，利用法制手段確保轉(zhuǎn)基因生物的安全性。d 、增強科學(xué)家的法制意識，提高科學(xué)家的研究道德水平。2.克隆人、試管嬰兒、基因檢測比較生物技術(shù)名稱利弊克隆人是一項科學(xué)研究，是科學(xué)違反人類倫理道德，胚胎著床率低、流產(chǎn)率高、胎兒畸形率高、出生后死亡率高設(shè)計試管嬰兒解決夫婦的生育問題把嬰兒當(dāng)作人體零配件工廠，對生命不尊重基因檢測醫(yī)學(xué)上鑒定致病基因、易感基因基因隱私成為婚姻障礙3、生物武器（1）概念：是以生物戰(zhàn)劑殺傷敵方有生力量、毀滅動植物的各種武器和器材的總稱。（2）危害：傷害對方人員、動植物以及造成大面積殺傷。（3）舉例：炭疽桿菌、天花病毒等。（4）特點：

38、致病力強，傳染性大 有潛伏期 傳染面積大，危害時間長傳播途徑多 造價低，技術(shù)難度不大，隱蔽性強治療性克?。貉芯康哪康闹皇菫榱藦呐咛ブ腥〕龈杉毎糜卺t(yī)學(xué)研究和治療。生殖性克?。杭赐ǔＫf的克隆人。試管嬰兒：通過體外受精與胚胎移植的方式使婦女受孕而生出的嬰兒。其主要用于不孕夫婦的不孕設(shè)計試管嬰兒：方法同于試管嬰兒，只是在植入前對胚胎進行遺傳學(xué)診斷。其主要用于治療需要骨髓移植或造血干細胞移植、器官移植的疾病。調(diào)控缺乏及時準(zhǔn)確的監(jiān)測技術(shù)支持，缺乏理論性指導(dǎo)等。專題五 生態(tài)工程一、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

39、須生態(tài)學(xué)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(yīng)用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)等學(xué)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)境進行修復(fù)、重建，對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進行改善、并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，從而促進人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。產(chǎn)生：是人類學(xué)習(xí)自然生態(tài)系統(tǒng)“智慧”的結(jié)晶，是生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、系統(tǒng)學(xué)、經(jīng)濟學(xué)等學(xué)科交叉而產(chǎn)生的新興學(xué)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

40、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（一）物質(zhì)循環(huán)再生原理解釋：地球以有限的空間和資源，長久維持著眾多生物的生存、繁衍和發(fā)展，奧秘就在于物質(zhì)實現(xiàn)了循環(huán)往復(fù)、分層分級利用，從而達到取之不盡，用之不竭的效果。而在沒有物質(zhì)循環(huán)的系統(tǒng)，就會產(chǎn)生廢棄物，造成環(huán)境污染，并最終影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)展。（二）物種多樣性原理解釋：一般而言，物種繁多而復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的抵抗力穩(wěn)定性。農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)為追求最大產(chǎn)量，常常忽略生物多樣性而連年種植單一品種，這往往會造成病蟲害增加，環(huán)境惡化。生物多樣性程

41、度高，可以為各類生物的生存提供多樣的機會和條件。眾多的生物通過食物鏈關(guān)系互相依存，就可以在有限的資源條件下，產(chǎn)生或容納更多的生物量，提高系統(tǒng)生產(chǎn)力。即使某個物種由于某種原因而死亡，也會有其他物種占據(jù)它原來的生態(tài)位置，從而避免了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或功能的失衡。（三）協(xié)調(diào)與平衡原理解釋：在進行生態(tài)工程建設(shè)時，生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡也是需要考慮的問題之一。處理好生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，需要考慮環(huán)境承載力。環(huán)境承載力（又稱環(huán)境容納量）是指某種環(huán)境所能養(yǎng)活的生物種群的數(shù)量，如果生物的數(shù)量超過了環(huán)境承載力的限度，就會引起系統(tǒng)的失衡和破壞。（四）整體性原理解釋：人類是處在一個社會-經(jīng)濟-自然復(fù)合成的巨大系統(tǒng)中。進行生態(tài)工程建設(shè)時，不但要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，更重要的是，還要考慮到經(jīng)濟和社會等系統(tǒng)的影響力。此外，社會習(xí)慣、法律制度等也都對生態(tài)工程建設(shè)有著重要影響。 （五）系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理1、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理解釋：生態(tài)工程需要考慮系統(tǒng)內(nèi)部不同組分之間的結(jié)構(gòu)，通過改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，達到改善系統(tǒng)功能的目的。2、系統(tǒng)整體性原理解釋：系統(tǒng)各組分之間要有適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系，只有這樣才能順利完成能量、物質(zhì)、信息等的轉(zhuǎn)換和流通，并且實現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果，即“1+1>2”。四、生態(tài)工程