高考必看現(xiàn)代生物技術(shù)專題

1、選修3 現(xiàn)代生物技術(shù)專題精要知識點匯總專題1 基因工程（一）基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設(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)。（二）基因工程的原理：基因重組1.1 基因工程的基本工具一、“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，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。3、結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段

2、末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。二、“分子縫合針”DNA連接酶1、兩種DNA連接酶（E·coliDNA連接酶和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，但連接平末端之間的效率較低。2、與DNA聚合酶作用的異同: DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。三、“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)

3、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。2、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)制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。3、其它載體：噬菌體的衍生物、動植物病毒 1.2 基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的獲取1.目的基因主要是指： 編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因 。2.原核基因采取直接分離獲得，真核基因是人工合成。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.從基因文庫中獲取目的基因 （1） 基因文庫：將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導(dǎo)入受體菌的群體中儲存，各個受體菌分別含有這種生物的不

4、同的基因，這些受體菌稱為這種生物的基因文庫。（2）基因組文庫：如果一個基因文庫含有某種生物的全部基因，這個基因文庫就是該種生物的基因組文庫。（3）部分基因文庫：如果一個基因文庫含有某種生物的一部分基因，這個基因文庫就是該種生物的部分基因文庫。4. PCR技術(shù)擴增目的基因（1）什么是PCR？ PCR是一項在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。通過這一技術(shù)，可以在短時間內(nèi)大量擴增目的基因。（2）原理：DNA雙鏈復(fù)制（3）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聚合酶從引物起始進行互補鏈的合成。第二步：基因表達

5、載體的構(gòu)建 (這一步是基因工程的核心)1. 目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時，使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。2. 組成：啟動子目的基因終止子標(biāo)記基因（1）啟動子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，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：位于基因的尾端，也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA短片段 ，它能使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止下來。（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)記基因是抗生素抗性基因。第三步：將目的基因?qū)胧荏w細胞1. 轉(zhuǎn)化的概念：是目的

6、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：（1）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 基因槍法和 花粉管通道法等。（2）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 受精卵。（3）將目的基因?qū)胛⑸锛毎?早期的基因工程用原核生物作為受體細胞的原因：原核生物繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少等。 應(yīng)用最為廣泛的微生物受體細胞是：大腸桿菌 大腸桿菌細胞最常用的轉(zhuǎn)化方法是：第一步，用Ca2+ 處理細胞,使細胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)，這種細胞稱為感受態(tài)細胞。第二步，將重組表達載體

7、DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細胞混合，在一定的溫度下促進感受態(tài)細胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程。3. 重組細胞導(dǎo)入受體細胞后，篩選含有基因表達載體受體細胞的依據(jù)是標(biāo)記基因是否表達。第四步：目的基因的檢測與鑒定 （這是檢查基因工程是否做成功的一步）1. 首先要檢測 轉(zhuǎn)基因生物的染色體的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 標(biāo)記的目的基因作探針與mRNA雜交。3. 最后檢測 目的基因是否翻譯成蛋白質(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。如

8、 轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀 。1.3 基因工程的應(yīng)用1. 植物基因工程：抗蟲、抗病、其他抗逆轉(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：用于提高動物生長速度；用于改善畜產(chǎn)品品質(zhì)；用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物（乳腺生物反應(yīng)器）；用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體。3. 基因治療：把正常的外源基因?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。基因治療又可分體外基因治療和體內(nèi)基因治療。1.4 蛋白質(zhì)工程的崛起蛋白質(zhì)工程的概念： 是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(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)進行改造，或制造一種新的蛋白

9、質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。（基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)）（1）蛋白質(zhì)工程崛起的緣由：基因工程只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)（2）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。（3）蛋白質(zhì)工程的基本途徑：從預(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專題2 細胞工程1、細胞工程的概念：是指應(yīng)用細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法

10、，通過細胞水平或細胞器水平上的操作，按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。 2、根據(jù)操作對象的不同，細胞工程可分為 植物細胞工程 和 動物細胞工程。2.1 植物細胞工程一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1、原理：植物細胞具有 全能性 ，即具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞，都具有發(fā)育成完整個體的潛能。2、 過程： （脫分化） （再分化）離體的植物器官、組織或細胞 -愈傷組織 -幼根和芽 完整植株 3、幾個概念(1) 外植體： 從活植物體上切下進行培養(yǎng)的那部分組織或器官。(2) 細胞脫分化： 已 分化 的細胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去 其特有的結(jié)構(gòu)和功能 而轉(zhuǎn)變成未分化細胞的過程。

11、(3) 愈傷組織: 離體的植物器官、組織或細胞，在培養(yǎng)一段時間以后，通過細胞分裂，形成一種高度液泡化、無定形狀態(tài)薄壁細胞組成的排列疏松無規(guī)則的組織。( 愈傷組織細胞特點：是具有分生能力的薄壁細胞。)（4）再分化： 脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化根或芽等器官的過程。 （5）植物組織培養(yǎng): 在 無菌 和人工控制的條件下，將 離體 的植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生 愈傷 組織、叢芽，最終形成完整植株。4、植物組織培養(yǎng)的條件：（1）細胞離體（2）一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件（如含有全部營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、濕度、空氣、無菌環(huán)境、適

12、合的PH、適時光照等）。5、決定植物細胞脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是 植物激素（主要是生長素與細胞分裂素）。當(dāng)生長素含量高于細胞分裂素時，主要誘導(dǎo)植物組織脫分化和根原基的形成；而當(dāng)細胞分裂素的效應(yīng)高于生長素時，則主要誘導(dǎo)植物組織再分化和芽原基的形成。6、生物生長發(fā)育過程中，細胞不表現(xiàn)全能性的原因：基因的選擇性表達。7、植物組織培養(yǎng)的用途：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)。（1） 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

13、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）（2） 作物新品種培育 單倍體育種：單倍體育種的過程：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；在單倍體的幼苗時期用秋水仙素處理；得到了正常的純合二倍體植株（AABB、AAbb、aaBB、aabb四種類型）。單倍體育種的優(yōu)點：明顯縮短育種年限。 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、含高蛋白的突變體）（3） 細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：通過對能夠產(chǎn)生對人

14、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。如人參皂苷的工廠化生產(chǎn)。8、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。二、植物體細胞雜交技術(shù)1、過程（圖解）：植物細胞A植物細胞B雜種細胞愈傷組織雜種植株 2、注意點: 去細胞壁所用的物質(zhì)： 纖維素酶和果膠酶 ；誘導(dǎo)融合的方法：物理法包括離心、振動、電刺激 等?；瘜W(xué)法一般是用 聚乙二醇（PEG）作為誘導(dǎo)劑。融合完成的標(biāo)志： 雜種細胞再生出細胞壁 ； 過程： 植物細胞融合及植物組織培養(yǎng) ；3、植物體細胞雜交的概念：是將不同種的植物 體細胞 ，在一定條件下融合成 雜種 細胞，并把雜種細胞培養(yǎng)成新的植物體的技

15、術(shù)。 4、意義：打破不同種生物間的生殖隔離限制，在一定程度上克服了遠緣雜交不親和的障礙，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍。2.2 動物細胞工程 動物細胞工程常用的技術(shù)手段有：動物細胞培養(yǎng)、動物細胞核移植、動物細胞融合、生成單克隆抗體等。其中 動物細胞培養(yǎng)技術(shù) 是其他動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)。一、 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

16、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)過程中的污染。此外，應(yīng)定期更換培養(yǎng)液，防止代謝產(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。溫度和pH ： 適宜溫度：哺乳動物多是36.50.5； pH：7.2

17、7.4。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)的應(yīng)用：制備病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等；檢測有毒物質(zhì)；培養(yǎng)醫(yī)學(xué)研究所需用的各種細胞。二、動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物1、概念：動物核移植就是將動物的一個細胞的細胞核，移入一個已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體。用核移植方法得到的動物稱為克隆動物。2、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）。 3、選用去核卵(母)細胞的原因：卵(母)細胞比較大，容易操作；卵(母)細胞細胞質(zhì)多，營養(yǎng)

18、豐富。4、體細胞核移植的大致過程（以牛為例）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)到減數(shù)第二次分裂中期，去核（顯微操作）注：為什么要用卵細胞？它可以提供充足的營養(yǎng)；操作簡便；細胞質(zhì)不會抑制細胞核全能性的表達；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。5、體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用：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。6、體細胞核移植技術(shù)存在的問題：成功率低；克

19、隆技術(shù)的各個環(huán)節(jié)有待改進；克隆動物存在著健康問題，表現(xiàn)出 遺傳和生理 缺陷等。三、動物細胞融合1、概念：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（PEG）、滅活的病毒、電激 等。3、動物細胞融合的意義：突破了有性雜交方法的局限，使 遠緣雜交 成為可能, 成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物新品種培育等 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

20、細胞雜交動物細胞融合理論基礎(chǔ)細胞膜的流動性、細胞的全能性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（PEG）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：雜種植株的再生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)專一抗體檢驗陽性細胞培養(yǎng)單克隆抗體的提純意義和用途意義：克服了遠緣雜交不親和的障礙，大大擴展了用于雜交的親本組合范

21、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5、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)生了效應(yīng)B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??；促使它們細胞融合注：融合的結(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，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

22、的雜種細胞；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。（3）雜交瘤細胞的特點：既能迅速大量繁殖，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，并可能大量制備。（5）單克隆抗體的作用：作為診斷試劑：準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”（由抗癌細胞的單克隆抗體結(jié)合化學(xué)藥物而成），也有少量用于治療其它疾病。專題3 胚胎工程1、胚胎工程的概念：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

23、體外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需要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。2、胚胎工程的理論基礎(chǔ)：哺乳動物的受精卵和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律 3.1 內(nèi)體受精和早期胚胎發(fā)育一、精子和卵子的發(fā)生 （一）精子的發(fā)生1、發(fā)生場所：睪丸2、時間： 初情期生殖機能衰老3、精子發(fā)生的過程 （1）精子細胞變形中的主要變化： （2）成熟精子外形似蝌蚪，分頭、頸和尾三大部分。不同種動物精子的形態(tài)相似，大小略有不同，與動物的體型大小無關(guān)。 （二）卵子的發(fā)生1、發(fā)生部位：卵巢2、時間： 減數(shù)第一次分裂在雌性動物排卵前后完成；減數(shù)第二次分裂在精子和卵子結(jié)合的過程中完成

24、。3、卵子發(fā)生的過程在胎兒時期，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，減一分裂在排卵前后完成，形成次級卵母細胞和第一極體進入輸卵管準備受精；減二分裂是在受精過程中完成的。 4、判斷卵子是否受精的重要標(biāo)志： 當(dāng)在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時，說明卵子已經(jīng)完成了受精。 （ 受精完成的標(biāo)志是：雌、雄原核融合為合子。）5、哺乳動物精子和卵子的發(fā)生主要有哪些相似點和不同點？ 相似之處：細胞分裂的最初階段為有絲分裂，不斷增加性原細胞的數(shù)量；經(jīng)過減數(shù)分裂（MI和MII）才能形成精子或卵子。不同之處：由一個精原細胞分裂最后可產(chǎn)生多個精子；一個卵原細胞最后只能生成一個卵子。精子的形狀

25、為蝌蚪狀；卵子為球形。 特別提醒：精子和卵子在發(fā)生上的重要區(qū)別是哺乳動物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的貯備是在胎兒出生前完成。 二、受精1.概念：是精子和卵子結(jié)合形成合子（即受精卵）的過程。2.場所：輸卵管3.過程：（1)受精前的準備階段: 精子獲能:精子必須在雌性動物的生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后,才獲得受精能力的生理現(xiàn)象。 卵子的準備:在輸卵管中發(fā)育到減數(shù)第二次分裂的中期,才具有與精子受精的能力。（2)受精階段: 精子穿越放射冠和透明帶 頂體反應(yīng)：使頂體內(nèi)的酶釋放出來并溶解放射冠內(nèi)卵丘細胞之間的物質(zhì)。 透明帶反應(yīng)：是防止多精入卵受精的第一道屏障。 精子進入卵黃膜 卵黃膜封閉作用：是防止多精入卵受精的

26、第二道屏障。 原核形成 雄原核形成和雌原核形成。 配子結(jié)合 雌雄原核融合形成合子(受精卵)。4.意義：維持每種生物前后代體細胞中染色體數(shù)目的恒定 ；對于生物的遺傳和變異十分重要。三、胚胎發(fā)育（1）受精場所是母體的輸卵管。（2）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。 （3）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。是全能細胞。（4）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。中間的空腔稱為囊胚腔。（5）原腸胚：特點：有了三胚層的分化

27、，具有囊胚腔和原腸腔。 3.2 體外受精和早期胚胎培養(yǎng)試管動物技術(shù)：是指通過人工操作使卵子和精子在 體外條件 下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育為 早期胚胎 后，再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。一、體外受精屬有性生殖過程包括的主要步驟： 卵母細胞的采集、精子的獲取和受精 等1、卵母細胞的采集和培養(yǎng) 方法一： 對于體型小的動物，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。方法二： 從剛屠宰母畜的卵巢中采集卵母細胞；方法三： 借助超聲波探測儀、內(nèi)窺鏡或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、

28、精子的采集和獲能（1）收集精子的方法：假陰道法、手握法和電刺激法； （體外受精前，要對精子進行獲能處理）（2）獲能方法： 對嚙齒動物、兔、豬等的精子用 培養(yǎng)法（放入人工配制的獲能液中）；對牛、羊等精子用化學(xué)法（放在一定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中）。 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。二、胚胎的早期培養(yǎng)：1、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)，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。2、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)。3、當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜的

29、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4個細胞階段移植。)3.3 胚胎工程的應(yīng)用及前景一、胚胎移植1、概念：是指將雌性動物的早期胚胎，或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內(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，作為受體的雌性動物應(yīng)為常見或存量大的品種。）胚胎移植實際上是生產(chǎn)胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程。2、地位：如轉(zhuǎn)基因、核移

30、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，胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序”。3、意義（或優(yōu)勢）：可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力，縮短供體本身的繁殖周期。4、胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)：（1）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。（2）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。（3）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。（4）供體胚胎可與受體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影響。5

31、、胚胎移植的基本程序：（1）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。（2）配種或人工授精。（3）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)育到桑椹或胚囊胚階段。直接向受體移植或放入196的液氮中保存。（4）對胚胎進行移植。（5）移植后的檢查。對受體母牛進行是否妊娠的檢查。二、胚胎分割1、概念：是指采用機械方法將早期胚胎切割2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植

32、獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)可看作是動物無性繁殖或克隆。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：選擇良好的桑椹胚或囊胚移入培養(yǎng)皿中，用分割針或分割刀片將其切開，吸出其中的半個胚胎注入透明帶中或直接移植給受體。注意：對囊胚階段的胚胎分割時，內(nèi)細胞團要均等分割，否則會影響胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育。三、胚胎干細胞1、胚胎干細胞的含義：簡稱ES或EK細胞， 是由 早期胚胎 或 原始性腺 中分離出來的一類細胞。2、特征：具有胚胎細胞的特性，在形態(tài)上表現(xiàn)

33、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。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

34、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；可用于研究哺乳動物個體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律；專題4 生物技術(shù)的安全性和倫理問題一、轉(zhuǎn)基因生物的安全性爭論 ：1、基因生物與食物安全：反方觀點： 反對“實質(zhì)性等同”、出現(xiàn)滯后效應(yīng)、出現(xiàn)新的過敏原、營養(yǎng)成分改變正方觀點： 有安全性評價、科學(xué)家負責(zé)的態(tài)度、無實例無證據(jù)2、轉(zhuǎn)基因生物與生物安全：對生物多樣性的影響反方觀點：擴散到種植區(qū)之外變成野生種類、成為入侵外來物種、重組出有害的病原體、成為超級雜草、有可能造成“基因污染”正方觀點：生命力有限、存在生殖隔離、花粉傳播距離有限、花粉存活時間有限3、轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全：對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定

35、性的影響反方觀點：打破物種界限、二次污染、重組出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通過食物鏈進入人體正方觀點：不改變生物原有的分類地位、減少農(nóng)藥使用、保護農(nóng)田土壤環(huán)境二、生物技術(shù)的倫理問題1、克隆人：兩種不同觀點，多數(shù)人持否定態(tài)度。（1）否定的理由：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)的倫理道德觀念；克隆人是在人為的制造在心理上和社會地位上都不健全的人。（2）肯定的理由：技術(shù)性問題可以通過胚胎分級、基因診斷和染色體檢查等方法解決；不成熟的技術(shù)也只有通過實踐才能使之成熟。（3）中國政府的態(tài)度：禁止生殖性克隆，不反對治療性克隆。四不原則：不贊成、

36、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人的實驗。2、設(shè)計試管嬰兒：（設(shè)計試管嬰兒與試管嬰兒的區(qū)別：前者需進行基因檢測）兩種不同觀點，多數(shù)人持認可態(tài)度。（1）否定的理由：把試管嬰兒當(dāng)作人體零配件工廠，是對生命的不尊重；早期生命也有活下去的權(quán)利，拋棄或殺死多余胚胎，無異于“謀殺”。（2）肯定的理由：解決了不育問題，提供骨髓中造血干細胞是 救治患者最好、最快捷 的方法，提供骨髓造血干細胞并不會對試管嬰兒造成損傷。3、基因身份證：（1）否定的理由：個人基因資訊的泄漏造成 基因歧視，勢必造成 遺傳性失業(yè)大軍、造成 個人婚姻困難、人際關(guān)系疏遠 等嚴重后果。（2）肯定的理由：通過 基因檢測 可以及早采取預(yù)防措

37、施，適時進行治療，達到挽救患者生命的目的。三、生物武器 1、種類：致病菌、病毒、生化毒劑，以及經(jīng)過基因重組的致病菌。2、散布方式：吸入、誤食、接觸帶菌物品、被帶菌昆蟲叮咬等。3、特點：致病力強、多數(shù)具傳染性、傳染途徑多、污染面廣、有潛伏期、不易被發(fā)現(xiàn)、危害時間長等。4、禁止生物武器公約及中國政府的態(tài)度：在任何情況下不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲存生物武器，并反對生物武器及其技術(shù)和設(shè)備的擴散。專題5 生態(tài)工程5.1 生態(tài)工程的基本原理1、生態(tài)工程概念：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)境和諧發(fā)展。2、生態(tài)工程建設(shè)的目的： 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