新課標(biāo)高中生物選修3

選修3復(fù)習(xí)學(xué)案一、

基因工程〔一〕基因工程的概念概念：基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，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(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。原理：基因重組〔二〕基因工程的根本工具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別離純化出來的?！?〕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?！?〕結(jié)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〔大腸桿菌、T4噬菌體〕的比擬：①相同點(diǎn)：都縫合磷酸二酯鍵。②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(bǔ)的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來；而T4DNA連接酶能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效率較低。(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。3.“分子運(yùn)輸車”——〔運(yùn)〕載體〔1〕載體具備的條件：①能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。②具有一至多個限制酶切點(diǎn)，供外源DNA片段插入。③具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。④對受體細(xì)胞無害?！?〕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(dú)立于細(xì)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?！?〕其它載體：噬菌體的衍生物、動植物病毒(三)基因工程的根本操作程序第一步：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。原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)與真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)的異同點(diǎn)真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)要比原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，編碼區(qū)間隔的、不連續(xù)，能夠編碼蛋白質(zhì)的序列被不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列分隔開來，成為一種斷裂的形式，分為：外顯子：能夠編碼蛋白質(zhì)的序列；內(nèi)含子：不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列基因組文庫局部基因文庫〔cDNA基因組文庫局部基因文庫〔cDNA文庫〕從基因文庫中獲取〔基因組文庫、cDNA文庫〕用化學(xué)方法直接人工合成用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因3.PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因〔1〕原理：DNA雙鏈復(fù)制〔2〕過程：第一步變性：加熱至90～95℃DNA解鏈；第二步退火：冷卻到55～60℃，第三步延伸：加熱至70～75℃，第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建〔目的基因與運(yùn)載體結(jié)合〕1.目的：使目的基因在受體細(xì)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(dá)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(diǎn)〔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)?！?〕終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的尾端?！?〕標(biāo)記基因的作用：是為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)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(xì)胞_1.轉(zhuǎn)化的概念：是目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。2.常用的轉(zhuǎn)化方法：將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有基因槍法和花粉管通道法等。將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞：最常用的方法是顯微注射技術(shù)。此方法的受體細(xì)胞多是受精卵。將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞：CaCl2處理使細(xì)菌成為感受態(tài)細(xì)胞3.重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后，篩選含有基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)是標(biāo)記基因是否表達(dá)。第四步：目的基因的檢測和鑒定1.檢測首先要檢測轉(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)。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)記的目的基因單鏈作探針與mRNA進(jìn)行核酸分子雜交。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(jìn)行抗原－抗體雜交。2.鑒定：有時(shí)還需進(jìn)行個體生物學(xué)水平的鑒定。如抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等思考：真核生物的基因?qū)爰?xì)菌細(xì)胞后，不能正常發(fā)揮成效的可能原因被細(xì)菌體內(nèi)的限制性內(nèi)切酶破壞。②該基因指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)不能在細(xì)菌體內(nèi)正確修飾和表達(dá)。③細(xì)菌的RNA聚合酶不能識別真核基因的位點(diǎn)，致使不能啟動轉(zhuǎn)錄。④細(xì)菌細(xì)胞中沒有切除內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄局部的酶。〔四〕基因工程的應(yīng)用1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因改進(jìn)植物的品質(zhì)。2.動物基因工程：提高動物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物。3.基因治療：把正常的外源基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用?！参濉郴蚬こ痰囊饬x：能夠打破生物種屬的界限〔即打破生殖隔離，克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙〕，在分子水平上定向改變生物的遺傳特性。〔六〕蛋白質(zhì)工程的概念〔第二代的基因工程〕基因工程在原那么上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，1.從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)2.設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)3.推測應(yīng)用的氨基酸序列4.找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列5.人工合成新的目的基因6.將此目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞表達(dá)練習(xí)：一、判斷正誤1．限制性內(nèi)切酶能識別和切割RNA2.利用DNA連接酶復(fù)制目的基因3.DNA連接酶和RNA聚合酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需工具酶4.可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒5.基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法是一致的6.顯微注射技術(shù)是最為有效的一種將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法7.大腸桿菌是常用的微生物受體8.基因工程經(jīng)常以抗菌素抗性基因?yàn)槟康幕?.診斷苯丙酮尿癥的探針是指合成苯丙羥化酶的雙鏈DNA片段10.選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞主要是因?yàn)榧?xì)菌繁殖快、遺傳物質(zhì)少11.只要目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞就能成功實(shí)現(xiàn)表達(dá)12.DNA連接酶將黏性末端的堿基連接起來13.人工合成目的基因不用限制性核酸內(nèi)切酶14.采用反轉(zhuǎn)錄的方法得到的目的基因有內(nèi)含子15.基因非編碼區(qū)對于目的基因在塊莖中的表達(dá)是不可缺少的16.工程菌”是指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類細(xì)胞株系17.基因治療是指用DNA探針修復(fù)缺陷基因18.重組DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶和運(yùn)載體二、填空題：1、以重組DNA技術(shù)為核心的基因工程正在改變著人類的生活。請答復(fù)以下問題。⑴獲得目的基因的方法通常包括和。⑵切割和連接DNA分子所使用的酶分別是和。⑶運(yùn)送目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體一般選用病毒或，后者的性狀呈。⑷由于重組DNA分子成功導(dǎo)入受體細(xì)胞的頻率，所以在轉(zhuǎn)化后通常需要進(jìn)行操作。⑸將人胰島素基因分別導(dǎo)入大腸桿菌與酵母菌，從兩者中生產(chǎn)的胰島素在功能和序列上是相同的。答案：〔1〕化學(xué)合成〔人工合成〕從基因文庫中獲取、PCR〔2〕限制性核酸內(nèi)切酶〔限制酶〕DNA連接酶〔連接酶〕〔3〕質(zhì)粒小型環(huán)狀〔雙鏈環(huán)狀、環(huán)狀〕〔4〕低篩選〔5〕氨基酸2、將動物致病菌的抗原基因?qū)腭R鈴薯制成植物疫苗，飼喂轉(zhuǎn)基因馬鈴薯可使動物獲得免疫力。以下是與植物疫苗制備過程相關(guān)的圖和表。請根據(jù)以上圖表答復(fù)以下問題?！?〕在采用常規(guī)PCR方法擴(kuò)增目的基因的過程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物體內(nèi)的DNA聚合酶，其最主要的特點(diǎn)是?！?〕PCR過程中退火〔復(fù)性〕溫度必須根據(jù)引物的堿基數(shù)量和種類來設(shè)定。表1為根據(jù)模板設(shè)計(jì)的兩對引物序列，圖2為引物對與模板結(jié)合示意圖。請判斷哪一對引物可采用較高的退火溫度？__________。〔3〕圖1步驟③所用的DNA連接酶對所連接的DNA兩端堿基序列是否有專一性要求？?！?〕為將外源基因轉(zhuǎn)入馬鈴薯，圖1步驟⑥轉(zhuǎn)基因所用的細(xì)菌B通常為?！?〕對符合設(shè)計(jì)要求的重組質(zhì)粒T進(jìn)行酶切，。假設(shè)所用的酶均可將識別位點(diǎn)完全切開，請根據(jù)圖1中標(biāo)示的酶切位點(diǎn)和表2所列的識別序列，對以下酶切結(jié)果作出判斷。①采用EcoRⅠ和PstⅠ酶切，得到_________種DNA片斷。②采用EcoRⅠ和SmaⅠ酶切，得到_________種DNA片斷。答案：〔1〕耐高溫2〕引物對B〔3〕否〔4〕農(nóng)桿菌〔5〕①2②1DNA連接酶對序列沒有要求，但需要被鏈接的DNA的接頭為同尾酶酶切造成的可互補(bǔ)的末端或平末端。Tm值(解鏈溫度)=4(G+C)＋2(A+T)復(fù)性溫度=Tm值-(5～10℃退火溫度：取決于反響體系中引物的濃度，引物長度及其核苷酸的組成，溫度以比引物擴(kuò)增的Tm值［〔A+T〕X2+〔C+G〕X4］低5°為宜二、克隆技術(shù)〔細(xì)胞工程〕〔一〕克隆1.個體通過無性繁殖可以連續(xù)傳代并形成群體，這樣的群體稱為無性繁殖系2.克隆就是指無性繁殖系〔名詞〕；是通過單個細(xì)胞，特別是來自特定個體的單個體細(xì)胞進(jìn)行無性繁殖，從而產(chǎn)生新個體的過程或技術(shù)〔動詞〕3.無性生殖①．概念：不經(jīng)過兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合，由母體直接產(chǎn)生新個體的生殖方式。②．種類:工程種類工程種類概念舉例共同點(diǎn)分裂生殖由一個生物體直接分裂成為兩個新個體。這兩個新個體，大小和形狀根本相同。草履蟲細(xì)菌新個體是由母體直接產(chǎn)生出來，新個體所含的遺傳物質(zhì)與母體的相同，因而新個體能夠保持母體的一切性狀。出芽生殖在母體的一定部位上長出芽體。芽體長大以后從母體上脫落下來，成為與母體一樣的新個體。水螅、酵母菌孢子生殖真菌和一些植物，能夠產(chǎn)生一種無性的生殖細(xì)胞，稱孢子。孢子在適宜的環(huán)境條件下，能夠萌發(fā)并長成新植株。根霉、鐵線蕨營養(yǎng)生殖植物體營養(yǎng)器官的一局部，在與母體脫離后，能夠發(fā)育成為一個新個體。草莓、馬鈴薯4.有性生殖①.概念：由親本產(chǎn)生有性生殖細(xì)胞，經(jīng)過兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合，成為合子，再由合子發(fā)育成新個體的生殖方式。②.意義：產(chǎn)生的后代具備了雙親的遺傳特性，具有更強(qiáng)的生活力和變異性，對于生物的生存和進(jìn)化具有重要的意義。5.克隆的理論根底：從理論上說，由于細(xì)胞核具有基因組全套遺傳信息，生物的體細(xì)胞有潛力直接發(fā)育成胚胎和形成與核供體完全相同的個體克隆〔具有發(fā)育的全能性〕，但實(shí)際上動物胚胎發(fā)育的條件和基因調(diào)控機(jī)理復(fù)雜，動物克隆的實(shí)現(xiàn)并非是一件簡單的事。6.克隆的條件：細(xì)胞〔主要是包含遺傳物質(zhì)的細(xì)胞核〕具有發(fā)育全能性是生物克隆的根本條件〔嚴(yán)格說是克隆的潛能〕。實(shí)際研究說明，生物〔特別是高等動物〕克隆的根本條件：〔1〕具有包含物種完整基因組的細(xì)胞核的活細(xì)胞；〔2〕能有效調(diào)控細(xì)胞核發(fā)育的細(xì)胞質(zhì)物質(zhì)；〔3〕完成胚胎發(fā)育的必要的環(huán)境條件。〔二〕植物細(xì)胞工程1、植物組織培養(yǎng)技術(shù)調(diào)控：生長素和細(xì)胞分裂素的比例調(diào)控：生長素和細(xì)胞分裂素的比例再分化植物體根、芽〔胚狀體〕再分化植物體根、芽〔胚狀體〕愈傷組織〔未分化〕外植體〔分化〕脫分化條件條件營養(yǎng)條件：水、無機(jī)鹽、蔗糖、氨基酸、維生素等激素：生長素類和細(xì)胞分裂素類營養(yǎng)條件：水、無機(jī)鹽、蔗糖、氨基酸、維生素等激素：生長素類和細(xì)胞分裂素類溫度：無菌：特點(diǎn)：無定形狀態(tài)、薄壁細(xì)胞、高度液泡化、排列疏松無規(guī)那么光光〔3〕條件：離體、無菌、營養(yǎng)物質(zhì)、激素、光照等其他適宜條件?！?〕用途：微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、單倍體育種、突變體的利用、細(xì)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(shí)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?yàn)橹参锓稚鷧^(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(diǎn)：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(yùn)輸②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(jìn)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(shí)期進(jìn)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〕。b優(yōu)點(diǎn)：明顯縮短育種年限，迅速獲得純系植株。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(xì)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(xì)胞進(jìn)行組織培養(yǎng)，從而讓它們能夠產(chǎn)生大量的細(xì)胞產(chǎn)物?！?〕地位：是培育轉(zhuǎn)基因植物、植物體細(xì)胞雜交培育植物新品種的最后一道工序。2.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)〔1〕過程：雜種細(xì)胞AB的篩選雜種細(xì)胞AB的篩選①去壁的方法：酶解法〔纖維素酶和果膠酶〕②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?！?〕意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，培育作物新品種的又一途徑。〔二〕動物細(xì)胞工程1.動物細(xì)胞培養(yǎng)〔a〕〔1〕概念：動物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動物機(jī)體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細(xì)胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長和繁殖。〔2〕動物細(xì)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(xì)胞→制成細(xì)胞懸液→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進(jìn)行原代培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細(xì)胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細(xì)胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)?！?〕細(xì)胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細(xì)胞貼壁。細(xì)胞數(shù)目不斷增多，當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到外表相互抑制時(shí)，細(xì)胞就會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制?！?〕動物細(xì)胞培養(yǎng)需要滿足以下條件①無菌、無毒的環(huán)境：培養(yǎng)液應(yīng)進(jìn)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(xì)胞自身造成危害。②營養(yǎng)：合成培養(yǎng)基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機(jī)鹽、微量元素等。通常需參加血清、血漿等天然成分。③溫度：適宜溫度：哺乳動物多是36.5℃＋0.5℃；pH：④氣體環(huán)境：95%空氣＋5%CO2。O2是細(xì)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(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)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(xì)胞。2.動物體細(xì)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(xì)胞核移植〔比擬容易〕和體細(xì)胞核移植〔比擬難〕?！?〕選用去核卵(母)細(xì)胞的原因：卵(母)細(xì)胞比擬大，容易操作；卵(母)細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)多，營養(yǎng)豐富?！?〕體細(xì)胞核移植的大致過程是：高產(chǎn)奶牛〔提供體細(xì)胞〕進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)；同時(shí)采集卵母細(xì)胞，在體外培養(yǎng)到減二分裂中期的卵母細(xì)胞，去核〔顯微操作〕[注：為什么要用卵細(xì)胞？它可以提供充足的營養(yǎng)；操作簡便；細(xì)胞質(zhì)不會抑制細(xì)胞核全能性的表達(dá)]；將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞；通過電刺激使兩細(xì)胞融合，供體核進(jìn)入受體卵母細(xì)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(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用：①加速家畜遺傳改進(jìn)進(jìn)程，促進(jìn)良畜群繁育；②保護(hù)瀕危物種，增大存活數(shù)量；③生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白；④作為異種移植的供體；⑤用于組織器官的移植等?！?〕體細(xì)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(xì)胞融合〔1〕動物細(xì)胞融合也稱細(xì)胞雜交，是指兩個或多個動物細(xì)胞結(jié)合形成一個細(xì)胞的過程。融合后形成的具有原來兩個或多個細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞，稱為雜交細(xì)胞。〔2〕動物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理根本相同，誘導(dǎo)動物細(xì)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、電刺激等?！?〕動物細(xì)胞融合的意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，成為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫瘤和生物生物新品種培育的重要手段?！?〕動物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交的比擬：細(xì)胞工程植物體細(xì)胞雜交動物細(xì)胞融合理論根底細(xì)胞的全能性、細(xì)胞膜的流動性細(xì)胞增殖、細(xì)胞膜的流動性融合前處理酶解法去除細(xì)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(xì)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(xì)胞的融合〔物、化、生法〕雜交瘤細(xì)胞的篩選與培養(yǎng)專一抗體檢驗(yàn)陽性細(xì)胞培養(yǎng)單克隆抗體的提純結(jié)果獲取雜種植株獲得雜種細(xì)胞，以生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)品用途和意義克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和障礙，大大擴(kuò)展雜交的親本組合范圍應(yīng)用：白菜-甘藍(lán)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：一種效應(yīng)B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體。從血清中別離出的抗體產(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(xì)胞〕；提取B淋巴細(xì)胞；同時(shí)用動物細(xì)胞培養(yǎng)的方法培養(yǎng)骨髓瘤細(xì)胞并提??；促使它們細(xì)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(xì)胞融合的細(xì)胞等，所以要進(jìn)行篩選]；在特定的選擇培養(yǎng)基上篩選出融合的雜種細(xì)胞[特點(diǎn)是能迅速大量增殖，又能產(chǎn)生專一的抗體]；然后對它進(jìn)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種細(xì)胞]；最后將雜交瘤細(xì)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(xì)胞培養(yǎng)液或小鼠腹水中可得到大量的單克隆抗體?！?〕雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn)：既能大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體。〔4〕單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn)：特異性強(qiáng)，靈敏度高，并能大量制備。〔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(xì)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(diǎn)。用于治療疾病和運(yùn)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。1.植物組織培養(yǎng)與動物細(xì)胞培養(yǎng)的比擬植物組織培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)原理細(xì)胞的全能性細(xì)胞的增殖培養(yǎng)基的物理性質(zhì)固體液體〔合成培養(yǎng)基〕培養(yǎng)基的成分水、礦質(zhì)元素、維生素、蔗糖、氨基酸、瓊脂、激素等葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素、動物血清等結(jié)果培育成新的植株或組織培育成細(xì)胞系或細(xì)胞株培養(yǎng)目的①植株快速繁殖②脫毒植株的培育③人工種子④生產(chǎn)藥物、殺蟲劑等⑤轉(zhuǎn)基因植物的培育①蛋白質(zhì)生物制品的生產(chǎn)②皮膚移植材料的培育③檢測有毒物質(zhì)④生理、病理、藥理學(xué)研究取材植物幼嫩的部位或花藥等動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織其他條件均為無菌操作，需要適宜的溫度、pH、O2等條件3．生物技術(shù)與育種技術(shù)原理優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)誘變育種基因突變提高生物廉價(jià)的頻率，使后代變異性狀較快穩(wěn)定；可大幅度改進(jìn)某些性狀，縮短育種進(jìn)程盲目性大，需大量處理供試材料雜交育種基因重組使位于不同個體的優(yōu)良性狀集中于一個個體周期長，難以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙單倍體育種染色體變異獲得個體均為純種，明顯縮短育種年限技術(shù)復(fù)雜，須與雜交育種配合、且需細(xì)胞工程參與多倍體育種染色體變異器官大，提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分適用于植物，動物方面難以展開基因工程育種分子遺傳學(xué)原理打破物種界限，定向地改造生物遺傳性狀技術(shù)要求高細(xì)胞工程育種細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)原理、基因突變植物體細(xì)胞雜交可以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，擴(kuò)大了用于雜交的親本范圍；定向改造生物遺傳性狀遠(yuǎn)緣雜種不能按人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀4、細(xì)胞增殖：無絲分裂〔蛙的紅細(xì)胞〕①真核細(xì)胞分裂的方式：有絲分裂〔形成體細(xì)胞〕最主要的分裂方式減數(shù)分裂〔形成生殖細(xì)胞〕②細(xì)胞周期：細(xì)胞周期是連續(xù)分裂的細(xì)胞從前次分裂完成到后次分裂完成所經(jīng)歷的過程，包括兩次分裂之間的分裂間期和正在分裂的分裂期。③過程分裂間期前期中期后期末期變化DNA分子復(fù)制，有關(guān)蛋白質(zhì)合成核膜、核仁消失，紡錘體、染色體出現(xiàn)著絲點(diǎn)排列在細(xì)胞中央的赤道板上著絲點(diǎn)分裂，姐妹染色單體別離核膜、核仁出現(xiàn)，紡錘體、染色體消失，細(xì)胞中央出現(xiàn)細(xì)胞板染色體形態(tài)復(fù)制螺旋化排隊(duì)別離解旋DNA含量2N4N4N4N4N4N2N染色體數(shù)2N2N2N4N4N2N單體數(shù)04N4N4N00④有絲分裂的意義遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定對于生物十分重要，染色體上有遺傳物質(zhì)，必須準(zhǔn)確而萬無一失地傳遞給后代！紡錘絲的形成保證了每個染色體分裂后平均分配到兩個子細(xì)胞中去。從而保證染色體的的遺傳物質(zhì)在親代與子代細(xì)胞之間穩(wěn)定的傳遞。一、判斷題：1、從理論上講，由于細(xì)胞核具有基因組全套遺傳信息，生物的體細(xì)胞有潛力直接發(fā)育成胚胎和形成與核供體完全相同的個體克隆。2、基因克隆技術(shù)和細(xì)胞克隆技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。3、胚胎細(xì)胞克隆屬于嚴(yán)格意義上的動物克隆4、植物組織切口處的細(xì)胞在創(chuàng)傷的刺激下發(fā)生脫分化而繼續(xù)進(jìn)行分裂增殖、形成愈傷組織。5、由于植物細(xì)胞具有全能性，不同種類植物或同種植物的不同基因型個體，細(xì)胞全能性的表達(dá)程度相同。6、植物細(xì)胞工程技術(shù)就是在原生質(zhì)體培養(yǎng)的根底上的原生質(zhì)體融合技術(shù)。7、細(xì)胞系泛指可能傳代的細(xì)胞，細(xì)胞株是具有特殊性質(zhì)的細(xì)胞系。8、細(xì)胞克隆的要求必須保證別離出來的細(xì)胞是一個或多個別離的細(xì)胞。9、核移植就是利用一個細(xì)胞的細(xì)胞核〔供體核〕來取代另一個細(xì)胞中的細(xì)胞核，形成一個重建的“合子”。10、羅斯林研究所克隆成功的綿羊“多莉”，是利用胚胎細(xì)胞進(jìn)行核移植克隆的。11、從理論上講，生物體的每一個活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。但是，同一個體的不同組織卻表現(xiàn)不同的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能，這是因?yàn)樵诜只倪^程中細(xì)胞的基因型會發(fā)生變化。12、離體的植物器官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過程叫做脫分化，也叫去分化。13、能克服遠(yuǎn)源雜交不親和的技術(shù)是：基因工程、細(xì)胞融合和胚胎移植。14、將胡蘿卜韌皮部的細(xì)胞放入配制的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，獲得了許多完整的植株，這種繁殖方式和現(xiàn)代生物技術(shù)分別屬于：出芽生殖和組織培養(yǎng)。15、具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞，離體狀態(tài)，導(dǎo)入外源基因、一定的營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素，均是將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株的必要條件。16、用高度分化的植物細(xì)胞、組織和器官進(jìn)行組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織，該愈傷組織是由排列疏松的薄壁細(xì)胞組成。17、科學(xué)家用小鼠的骨髓瘤細(xì)胞與經(jīng)過免疫的B淋巴細(xì)胞融合，得到的雜交細(xì)胞能夠用于癌癥的治療。18、動物克隆技術(shù)能夠有選擇的繁殖某一性別的家畜。19、我國從荷蘭引進(jìn)了十幾頭性狀優(yōu)良的乳牛，畜牧工作者為了推廣這一優(yōu)良品種，利用本地的雌性黃牛，迅速繁殖出一大批純種荷蘭乳牛，這種成熟的繁育方法是：胚胎分割移植。20、原代培養(yǎng)的細(xì)胞一般傳至10代左右便會出現(xiàn)生長停滯。21、利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)可克服生殖隔離的限制，培育遠(yuǎn)緣雜種22、不同種植物原生質(zhì)體融合的過程屬于植物體細(xì)胞雜交過程23、用動、植物成體的體細(xì)胞進(jìn)行離體培養(yǎng)都可表達(dá)細(xì)胞的全能性且都需用CO2培養(yǎng)箱都須用液體培養(yǎng)基24、卵裂期胚胎中細(xì)胞數(shù)目和有機(jī)物總量在不斷增加25、胚胎分割時(shí)需將原腸胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割26、胚胎干細(xì)胞具有細(xì)胞核大、核仁小和蛋白質(zhì)合成旺盛等特點(diǎn)27、胚胎干細(xì)胞是一類未分化細(xì)胞，可從早期胚胎中別離獲取二、簡答題1、右圖為細(xì)胞融合的簡略過程，請據(jù)圖答復(fù)：〔1〕假設(shè)A、B是植物細(xì)胞，在細(xì)胞融合之前已用_____________處理，除去了_______；由A、B到細(xì)胞C的過程中，常用的物理方法是____________________。融合完成的標(biāo)志是________?！?〕假設(shè)A、B是植物細(xì)胞，那么形成的D細(xì)胞還要應(yīng)用_______________________技術(shù)把D培養(yǎng)成植株?！?〕假設(shè)A、B是動物細(xì)胞，一般取自_____，然后用使其分散開來；由A、B到C的過程中，常用的不同于植物細(xì)胞融合的手段是_________，A、B融合為C的過程說明了細(xì)胞膜具有?！?〕假設(shè)該過程是制備單克隆抗體，A為小鼠效應(yīng)B細(xì)胞，那么，在獲得此細(xì)胞之前，小鼠已經(jīng)被注射了。注射后小鼠身體發(fā)生了相應(yīng)的免疫反響，生成了_______________________________________________，圖中B為____________?！?〕假設(shè)該過程仍是制備單克隆抗體，在A、B到C的過程中，所形成的C有種〔只考慮兩兩融合的細(xì)胞〕，用來培養(yǎng)的D細(xì)胞應(yīng)該是______。從中篩選出它的方法是用______培養(yǎng)基培養(yǎng)，獲得D后，常用的培養(yǎng)方法是培養(yǎng)和___________培養(yǎng)。答案：纖維素酶和果膠酶細(xì)胞壁離心振動電刺激產(chǎn)生新的細(xì)胞壁植物組織培養(yǎng)幼齡動物的組織或器官或胚胎胰蛋白酶滅活的病毒誘導(dǎo)流動性抗原效應(yīng)B細(xì)胞、記憶細(xì)胞、抗體骨髓瘤細(xì)胞3雜交瘤細(xì)胞特定選擇培養(yǎng)基體外體內(nèi)2、有性生殖的生物產(chǎn)生后代需進(jìn)行受精作用，植物體細(xì)胞雜交要進(jìn)行原生質(zhì)體的融合，單克隆抗體的制備需進(jìn)行動物細(xì)胞融合，可見細(xì)胞的融合技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用。以下為細(xì)胞融合的簡略過程，據(jù)圖答復(fù)相關(guān)問題：(1)假設(shè)a、b分別是基因型為Hhrr、hhRr兩個煙草品種的花粉，且這兩對基因分別位于兩對同源染色體上。由于一對隱性純合基因(rr或hh)的作用，在光照強(qiáng)度大于800lx時(shí)都不能生長。要想從融合細(xì)胞的培養(yǎng)液中別離出基因型為HhRr的雜種細(xì)胞，較為簡便的篩選方法是▲。(2)假設(shè)a、b表示兩種植物體細(xì)胞，那么由d細(xì)胞形成雜種植株的原理是▲，這種育種方法的優(yōu)點(diǎn)是▲。(3)假設(shè)a、b分別為骨髓瘤細(xì)胞和效應(yīng)B淋巴細(xì)胞，那么d細(xì)胞特點(diǎn)是▲。由d細(xì)胞產(chǎn)生的抗體與普通血清抗體相比擬，具有▲的特點(diǎn)。生產(chǎn)上一般不能通過直接培養(yǎng)效應(yīng)B細(xì)胞的方法生產(chǎn)單克隆抗體的主要原因是▲。(4)以下各圖表示單克隆抗體制備過程的各階段圖解，請用箭頭把代表各圖解的字母按單克隆抗體制備過程的順序連接起來。順序是▲(2分)40．(8分)(1)大于800lx光照(2)植物細(xì)胞的全能性克服了遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙(3)既能無限繁殖，又能產(chǎn)生特定的抗體特異性強(qiáng)、靈敏度高、化學(xué)性質(zhì)單一(答出兩個可得1分)效應(yīng)B細(xì)胞高度分化，不能增殖(4)(2分)三、胚胎工程胚胎工程是指對動物〔主要是哺乳動物〕早期胚胎或配子所進(jìn)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(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的胚胎，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?！惨弧丑w內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育1、體內(nèi)受精2、動物胚胎發(fā)育受精卵形成場所是母體的輸卵管上段?！?〕卵裂期：特點(diǎn)：細(xì)胞有絲分裂，細(xì)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(diǎn)：胚胎細(xì)胞數(shù)目到達(dá)32個左右時(shí)，胚胎形成致密的細(xì)胞團(tuán)，形似桑椹。是全能細(xì)胞?！?〕囊胚：特點(diǎn)：細(xì)胞開始出現(xiàn)分化〔該時(shí)期細(xì)胞的全能性仍比擬高〕。聚集在胚胎一端個體較大的細(xì)胞稱為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，將來發(fā)育成胎兒的各種組織；而滋養(yǎng)層細(xì)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(kuò)大會導(dǎo)致透明帶的破裂，胚胎伸展出來]〔3〕原腸胚：特點(diǎn)：有了三胚層的分化，具有囊胚腔和原腸腔。[細(xì)胞分化在胚胎期到達(dá)最大限度]〔4〕器官的系統(tǒng)的構(gòu)建形成幼體〔二〕胚胎工程技術(shù)1、體外受精[屬有性生殖過程]：a卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng)對動物用促性腺激素處理，促進(jìn)超數(shù)排卵b精子的采集和獲能對嚙齒動物、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〔放在肝素或鈣離子載體溶液中〕2、早期胚胎的體外培養(yǎng)：a培養(yǎng)液成分：無機(jī)鹽、有機(jī)鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等b當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜的階段時(shí)，可將其取出向受體移植或冷凍保存。將體外培養(yǎng)的早期胚胎移植到受體子宮時(shí)，應(yīng)選擇發(fā)育至桑椹胚或囊胚期的胚胎，從而有利于提高妊娠率。3、胚胎干細(xì)胞〔1〕定義：哺乳動物的胚胎干細(xì)胞簡稱ES或EK細(xì)胞，來源于早期胚胎或從原始性腺中別離出來?！?〕特征：在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小，細(xì)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(xì)胞。另外，在體外培養(yǎng)的條件下，胚胎干細(xì)胞可以只增殖而不發(fā)生分化，這就要求培養(yǎng)時(shí)參加抑制因子或先制備一層細(xì)胞，這種細(xì)胞可分泌一些抑制細(xì)胞分化的物質(zhì)，稱為飼養(yǎng)層細(xì)胞。此外，胚胎干細(xì)胞還可進(jìn)行冷凍保存，也可進(jìn)行遺傳改造。〔3〕主要用途是：①可用于研究哺乳動物個體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律；②是在體外條件下研究細(xì)胞分化的理想材料，在培養(yǎng)液中參加分化誘導(dǎo)因子，如牛黃酸等化學(xué)物質(zhì)時(shí)，就可以誘導(dǎo)ES細(xì)胞向不同類型的組織細(xì)胞分化，這為揭示細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡的機(jī)理提供了有效的手段；③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；④利用可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞的特性，移植ES細(xì)胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能；⑤隨著組織工程技術(shù)的開展，通過ES細(xì)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，解決供體器官缺乏和器官移植后免疫排斥的問題。4、胚胎分割(1)概念：是指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割2等份、4等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。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，可看作克隆。(2)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(xì)胞開始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割?！?3)顯微操作過程：對囊胚階段的胚胎分割時(shí)，要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，否那么會影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。5、胚胎移植(1)定義：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，作為受體的雌性動物應(yīng)為常見或存量大的品種?！?2)胚胎移植的意義：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)根底：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(shí)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)生免疫排斥反響。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，但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響。(4)根本程序主要包括：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(jìn)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。④對胚胎進(jìn)行移植。⑤移植后的檢查。對受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查?！?〕地位：如轉(zhuǎn)基因、核移植，或體外受精等任何一項(xiàng)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”?！踩痴f明細(xì)胞的分化舉例說明細(xì)胞的全能性1、細(xì)胞分化〔1〕概念：在個體發(fā)育中，由一個或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。〔2〕原因：不同的細(xì)胞中遺傳信息的執(zhí)行情況是不同的?！?〕特點(diǎn)：普遍性、持久性、穩(wěn)定性、不可逆性〔4〕意義：細(xì)胞分化是生物個體發(fā)育的根底。2、細(xì)胞全能性的概念〔1〕定義：生物體內(nèi)，已經(jīng)分化的細(xì)胞，仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。植物細(xì)胞具有全能性；動物細(xì)胞核保持全能性?！?/p>