高中生物一輪復(fù)習(xí)必背知識(shí)（選修三）

第1單元基因工程

>記憶網(wǎng)絡(luò)圖解

?限制性核酸

內(nèi)切酶

?DNA連接酬

?基因進(jìn)入受

體細(xì)胞的載體

?植物基因工程

四個(gè)操作步驟多種應(yīng)用>?動(dòng)物基因工程

?基因工程藥物

?基因治療

?目的基因的獲取

?基因表達(dá)載體的構(gòu)建

?將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

?目的基因的檢測(cè)與鑒定

蛋白質(zhì)工程

基本原理]進(jìn)展和前景

1.1DNA重組技術(shù)的基本工具

個(gè)核心考點(diǎn)背記

1.1.1基因工程的概念

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(duì)象基因

操作水平DNA分子水平

基本過程剪切-?拼接-?導(dǎo)人-?表達(dá)

結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物

1.1.2限制性核酸內(nèi)切酶一一“分子手術(shù)刀”

(1)存在：主要存在于原核生物中。

(2)特性：一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核甘酸序列，并且能在

特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。

(3)識(shí)別的序列的特點(diǎn)：呈現(xiàn)堿基互補(bǔ)對(duì)稱，無論是奇數(shù)個(gè)一

堿基還是偶數(shù)個(gè)堿基，都可以找到一條中心軸線，如圖，中.

心軸線兩側(cè)的雙鏈八上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的。

如：以GO。。中心線為軸，兩側(cè)堿基互補(bǔ)對(duì)稱；CE0G以“為

CGCGGGTCCT

軸，兩側(cè)堿基互補(bǔ)對(duì)稱。

（4）切割后末端的種類：DNA分子經(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（如圖所示）。當(dāng)限制酶在

它識(shí)別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開時(shí)，產(chǎn)生的是黏

性末端，而當(dāng)限制酶在它識(shí)別序列的中心軸線處切開時(shí)，產(chǎn)生的則是

平末端。

切割分子時(shí)產(chǎn)生的兩種不同末端（箭頭表示酶的切割位置）

中軸線

特別提示

①限制性核酸內(nèi)切酶是一類酶而不是一種酶。

②限制性核酸內(nèi)切酵作用的化學(xué)鍵為磷酸二酯鍵，而不是氫鍵。

③不同種類的限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別與切割的位點(diǎn)不同。這與酶的專

一性是一致的。

1.1.3DNA連接酶——分子縫合針

種類E?coIiDNA連接酶T4DNA連接酶

來源大腸桿菌噬菌體

功能特性只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性縫合兩種末端，但連接

末端之間的磷酸二酯鍵連接起來平末端之間的效率較低

都縫合碳酸二酯鍵,如圖：

相同點(diǎn)

，—一1V——t———1————|一.I

CTTAA占G|

1.1.4基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”

(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具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(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。

(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(dú)立于

細(xì)菌擬核DNA之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。

(3)其他載體：噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒。

綜合

限制酶、DNA連接酶、DNA聚合酶與解旋酶

項(xiàng)J限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶

DNA分子

作用底物DNA分子脫氧核甘酸DNA分子

片段

磷酸二堿基對(duì)間的

作用部位磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵

酯鍵氫鍵

形成黏性末形成重組形成新的形成單鏈

作用結(jié)果

端或平末端DNA分子DNA分子DNA分子

1.2基因工程的基本操作程序

弋核心考點(diǎn)背記

1.2.1基因工程的基本操作流程

生物人

材料工

中獲A

成

取

1.2.2目的基因的獲取

(1)從基因文庫(基因組文庫或cDNA文庫)中獲取

文庫類型cDNA文庫基因組文庫

文庫大小小大

基因中啟動(dòng)子無有

基因中內(nèi)含子無有

基因多少某種生物的部分基因某種生物的全部基因

物種之間的基因交流可以部分基因可以

基因文庫的組建過程就包含基因工程的基本操

作步驟。從基因文庫中獲取目的基因的優(yōu)點(diǎn)是

說明

操作簡便，缺點(diǎn)是工作f大，具有一定的盲目

性

(2)人工合成目的基因：常用的方法有化學(xué)合成法和反轉(zhuǎn)錄法。

化學(xué)合成法：蛋白質(zhì)—處一氨基酸序列31_＞RNA堿基序列

上LDNA堿基序列——＞用4種脫氧核甘酸人工合成目的基因

反轉(zhuǎn)錄法：分離出供體細(xì)胞mRNA蚪專錄■蟹一＞單鏈DNA.34.笆＞合

成目的基因

（3）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因：通過PCR（多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）可

對(duì)已獲取的目的基因進(jìn)行擴(kuò)增，在短時(shí)間內(nèi)獲取大量目的基因。

PCR技術(shù)DNA復(fù)制

DNA變性（90?95°C）TDNA復(fù)制起始，DNA引物

退火（復(fù)性55?60℃）生成-?DNA片段生成-?

過程

-?子鏈延伸（70?75℃）RNA引物水解-?完整的

重復(fù)循環(huán)DNA分子形成

原則堿基互補(bǔ)配對(duì)

相同

模板、原料（dCTP、dATP、dGTP、dTTP）、能量、

點(diǎn)條件

酶、引物等

解旋氫鍵在高溫下斷裂、雙解旋酶催化氫鍵逐步斷

方式鏈全部解開裂

場所體外主要在細(xì)胞核中

不

引物DNARNA

同

熱穩(wěn)定DNA從聚合酶解旋酶、DNA聚合酶、

點(diǎn)酶

（Taq酶）DNA連接酶等

在短時(shí)間內(nèi)形成大量的

結(jié)果形成完整的DNA分子

DNA片斷

1.2.3基因表達(dá)載體的構(gòu)建一基因工程的核心

(1)基本過程：一■、弋＞

動(dòng)子插入具

①用同一種限制酶分別切割載體與含目

的基因的DNA分子，產(chǎn)生互補(bǔ)的黏性末

端或平末端。

②用DNA連接酶將載體與目的基因“縫

合”起來，形成重組DNA(基因表達(dá)載體)。

③將重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞進(jìn)行增殖和篩選。

(2)表達(dá)載體的組成：目的基因十啟動(dòng)子十終止子十標(biāo)記基因。

①啟動(dòng)子：一段特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端。它是與RNA

聚合酶結(jié)合的部位。

②終止子：一段特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的尾端。作用是使轉(zhuǎn)

錄過程停止。

③標(biāo)記基因：一般為抗生素基因或熒光基因等，其作用是鑒別受體細(xì)

胞中是否含有目的基因(目的基閩是否導(dǎo)入成功)。

1.2.4將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

細(xì)胞類型常用方法受體細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程

農(nóng)桿菌將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上T轉(zhuǎn)

植物細(xì)胞體細(xì)胞入農(nóng)桿菌-?導(dǎo)入植物細(xì)胞-?整合到受體

轉(zhuǎn)化法

細(xì)胞的DNA上

將含有目的基因的表達(dá)載體提純-?取卵

顯微注

■?獲得受精卵一顯微注射-?早期胚胎培

動(dòng)物細(xì)胞受精卵

射技術(shù)養(yǎng)-?胚胎移植-?發(fā)育成為具有新性狀的

動(dòng)物

微生物核胞用Ca?+處理細(xì)胞-?感受態(tài)細(xì)胞-?重組表

Ca?+處理法達(dá)載體DNA分子與感受態(tài)細(xì)胞混合T感

細(xì)胞原細(xì)

受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子

1.2.5目的基因的檢測(cè)和表達(dá)

類型步驟檢測(cè)內(nèi)容方法結(jié)果

目的基因是否進(jìn)入DNA分子雜交（DNA和DNA否功

第一步

受體細(xì)胞之間）是成

分子目的基因是否轉(zhuǎn)錄分子雜交技術(shù)（DNA和RNA顯示

第二步

檢測(cè)出信使RNA之間）出雜

目的基因是否翻譯抗原一抗體雜交方法

第三步交帶

出蛋白質(zhì)

個(gè)體包括抗蟲、抗病的接種實(shí)驗(yàn)，以確定是否有抗性以及抗性的程

水平度；基因工程產(chǎn)品與天然產(chǎn)品的活性比較，以確定功能是否相

檢測(cè)同等

1.3基因工程的應(yīng)用

令核心考點(diǎn)背記

1.3.1植物基因工程的應(yīng)用

外源基因類型及舉例成果舉例

抗蟲基因、Bt毒蛋白基因、蛋抗蟲水稻、抗蟲棉、抗

抗蟲轉(zhuǎn)基因植物白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制蟲玉米

劑基因、植物凝集素基因

⑴抗病毒基因：病毒外殼蛋白抗病毒煙草、抗病毒小

抗病轉(zhuǎn)基因植物基因、病毒復(fù)制酶基因；⑵抗麥、抗病毒番茄、抗病

真菌基因：幾丁質(zhì)酶基因、抗毒甜椒

毒素合成基因

抗逆基因：調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓基抗鹽堿和抗干旱的煙

抗逆轉(zhuǎn)基因植物因、抗凍蛋白基因、抗除草劑草、抗寒番茄、抗除草

基因劑的大豆和玉米

優(yōu)良性狀基因：提高必需氨基

改良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基酸含量的蛋白質(zhì)編碼基因、控高賴氨酸玉米、耐儲(chǔ)存

因植物制番茄成熟的基因、與花青素番茄、新花色矮牽牛

代謝有關(guān)的基因

1.3.2動(dòng)物基因工程的應(yīng)用

外源基因類型及舉例成果舉例

提高生長速度的轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因

外源生長激素基因

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物魚

改善畜產(chǎn)品品質(zhì)乳汁中含乳糖較少的

腸乳糖酶基因

的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物轉(zhuǎn)基因牛

生產(chǎn)藥物的轉(zhuǎn)基藥用蛋白基因十乳腺蛋白轉(zhuǎn)基因動(dòng)物具有乳腺

因動(dòng)物基因的啟動(dòng)子生物反應(yīng)器

外源的抗原決定基因表達(dá)

作器官移植供體無免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)

的調(diào)節(jié)因子或除去供體的

的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物基因豬

抗原決定基因

1.3.3基因工程藥物

(1)來源：轉(zhuǎn)基因工程菌。

(2)成果：細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。

(3)作用：預(yù)防和治療人類腫瘤、心血管疾病、遺傳病、各種傳染

病、糖尿病、類風(fēng)濕等疾病。

1.3.4乳腺生物反應(yīng)器與微生物生產(chǎn)的比較

「

乳腺生物反應(yīng)器微生物生產(chǎn)

基因結(jié)構(gòu)動(dòng)物基因結(jié)構(gòu)與人類基與人類基因結(jié)構(gòu)不同

因結(jié)構(gòu)相同

由于缺少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等

與天然蛋白質(zhì)活性沒有

基因表達(dá)細(xì)胞器，產(chǎn)物可能不具有生物

區(qū)別

活性

產(chǎn)物提取從乳汁中較易分離提取從細(xì)胞中提取，較為復(fù)雜

生產(chǎn)設(shè)備畜牧業(yè)生產(chǎn)、提取設(shè)備工業(yè)生產(chǎn)，設(shè)備精良

注意：

乳腺生物反應(yīng)器受生物性別的限制，若從動(dòng)物尿液中提取目的基因產(chǎn)

物則不受性別限制。

1.3.5基因治療

(1)概念:把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能,

從而達(dá)到治療疾病的目的。

(2)基因治療的方法

\項(xiàng)

外源基因類

過程特點(diǎn)成果舉例

型\型及舉例

從人體內(nèi)獲得某種

細(xì)胞，細(xì)胞培養(yǎng)，

體外基腺甘酸脫氨體外完成基因轉(zhuǎn)操作復(fù)雜，治療復(fù)合型

因治療酶基因移，篩選并擴(kuò)增培但成功率高免疫缺陷癥

培養(yǎng)，⑤重新輸入

患者體內(nèi)

治療遺傳性外源基因一>載體治療遺傳性

體內(nèi)基操作簡單，

囊性纖維化攜帶轉(zhuǎn)移>體內(nèi)囊性纖維化

因治療成功率低

病的基因相應(yīng)組織細(xì)胞病

注意：

①基因治療并非把健康的外源基因?qū)牖颊叩乃屑?xì)胞中，而只是導(dǎo)

入某些功能細(xì)胞中，且是體細(xì)胞。②基因治療是治療人類遺傳病的根

本方法，但由于尚未全面了解基因調(diào)控機(jī)制和疾病的分子機(jī)理，基因

治療只處于初期的臨床試驗(yàn)階段。

1.3.6基因檢測(cè)與基因治療的比較

目的基因作用備注

制作相應(yīng)探針，利用DNA分子雜交

基因檢測(cè)原理，快速、準(zhǔn)確檢測(cè)人類某種疾臨床應(yīng)用階段

病

僅處于初期的臨床試

把健康的外源基因?qū)胗谢蛉?/p>

驗(yàn)階段，仍有許多問

基因治療陷的細(xì)胞中，可分為體外基因治療

題和困難制約該技術(shù)

和體內(nèi)基因治療

的開展

1.4蛋白質(zhì)工程的崛起

個(gè)核心考點(diǎn)背記

1.4.1基因工程及不足

(1)實(shí)質(zhì)：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)、后者可以產(chǎn)

生它本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，進(jìn)而表現(xiàn)出新性狀。

(2)不足：在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。

(3)天然蛋白質(zhì)的不足

天然蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符

合人類生產(chǎn)和生活的需要。

1.4.2蛋白質(zhì)工程的概念

蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作

為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造

一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。

1.4.3蛋白質(zhì)工程的基本原則

基礎(chǔ)蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及與生理功能的關(guān)系

通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，

概念手段

或制造一種新的蛋白質(zhì)

目的獲得滿足人類生產(chǎn)和生活需求的蛋白質(zhì)

原理由預(yù)期的蛋白質(zhì)找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核甘酸序列（基因）

脫氧核甘酸序列（基因）

流程

小NA7轉(zhuǎn)錄A凄NA嗎肽格折疊）具有空間結(jié)―表達(dá)生物特節(jié)

口壬轉(zhuǎn)錄C5NA構(gòu)的蛋白質(zhì)>的功能或性為

1.4.4基因工程和蛋白質(zhì)工程的比較

基因工程蛋白質(zhì)工程

操作環(huán)境

生物體外生物體外

（場所）

操作核心基因基因

操作起點(diǎn)目的基因預(yù)期的蛋白質(zhì)功能

確定蛋白質(zhì)功能-?應(yīng)有的鬲級(jí)結(jié)構(gòu)

剪切-?拼接-?導(dǎo)入-?應(yīng)具備的折疊狀態(tài)-?應(yīng)有氨基酸

基本過程

-?表達(dá)序列-?應(yīng)有的堿基序列-?改造的蛋

白質(zhì)

定向改造或生產(chǎn)人定向改造生物的遺傳特性，以獲得人

實(shí)質(zhì)

類所需的蛋白質(zhì)類所需的生物類型或生物產(chǎn)品

生產(chǎn)自然界已存在

結(jié)果可以創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質(zhì)

的蛋白質(zhì)

(1)蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來的第二代

基因工程

聯(lián)系

(2)基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質(zhì)工程進(jìn)

行修飾、改造

第2單元細(xì)胞工程

＞記憶網(wǎng)絡(luò)圖解

2.1植物細(xì)胞工程

O核心考點(diǎn)背記

2.1.1細(xì)胞工程的含義

原理和方法細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)

操作水平細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平

目的按照人的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品

分類植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程

2.1.2細(xì)胞的全能性

(1)含義：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個(gè)細(xì)胞，都具有發(fā)

育成完整生物體的潛能。每個(gè)生物細(xì)胞都具有全能性的特點(diǎn)。

(2)細(xì)胞全能性的原因

生物體的每個(gè)細(xì)胞都含有該物種所特有的全套遺傳信息，都有發(fā)育成

為個(gè)體所需要的全部基因。從理論上來說，一個(gè)染色體組中含有發(fā)育

為該物種的個(gè)體所需的全部基因。

(3)細(xì)胞全能性大小的比較

①植物細(xì)胞〉動(dòng)物細(xì)胞(動(dòng)物細(xì)胞只有細(xì)胞核具有全能性)。

②受精卵＞生殖細(xì)胞(精子、卵細(xì)胞)＞體細(xì)胞。

③體細(xì)胞：分化程度低的＞分化程度高的，細(xì)胞分裂能力強(qiáng)的＞細(xì)胞分

裂能力弱的，幼嫩的細(xì)胞〉衰老的細(xì)胞。

(4)實(shí)現(xiàn)植物細(xì)胞全能性的條件

材料離體的細(xì)胞、組織或器官

培養(yǎng)基種類齊全、比例合適的營養(yǎng)物質(zhì)及一定的植物激素

①無菌操作；②光照：愈傷組織的培養(yǎng)最初避光培養(yǎng)、后

外界條件

期見光培養(yǎng)

2.1.3植物組織培養(yǎng)技術(shù)

（1）理論基礎(chǔ)（原理）：細(xì)胞全能性

（2）過程

‘外植體（離體）脫八住

的植物器官、一J

、組織、細(xì)胞））

（3）培養(yǎng)條件：營養(yǎng)物質(zhì)（水、無機(jī)鹽、蔗糖、氨基酸和有機(jī)酸等）、

激素（如細(xì)胞分裂素、生長素等）及其他條件（無菌、適宜的溫度和

pH等）。

（4）材料的選擇與處理

①幼嫩的組織脫分化較為容易，如莖尖、根尖、形成層細(xì)胞易脫分化，

而植物的莖、葉和成熟的組織則較難。

②對(duì)外植體要進(jìn)行消毒處理，而對(duì)各種器械要徹底滅菌。

注意

①植物組織培養(yǎng)中用到的有機(jī)碳源一般為蔗糖，蔗糖還可起到調(diào)節(jié)滲

透壓的作用。

②誘導(dǎo)愈傷組織再分化形成胚狀體或叢芽及生根的過程中，要進(jìn)行換

瓶處理，以改變培養(yǎng)基中的激素濃度及配比。

③愈傷組織再分化形成植物幼苗時(shí)，需光照處理，以便誘導(dǎo)葉綠體的

形成。

思維拓展

植物細(xì)胞工程中的“脫分化”與“再分化”

（1）脫分化和再分化的比較

比較內(nèi)容脫分化再分化

過程細(xì)胞-?愈傷組織愈傷組織-?幼苗

排列疏松、高度液泡化的

特點(diǎn)有根、芽

薄壁細(xì)胞

無菌、離體；適宜的營養(yǎng)；無菌、離體;適宜的營養(yǎng)；生

需要條件

生長素和細(xì)胞分裂素長素和細(xì)胞分裂素；光照

(2)影響脫分化、再分化的因素

植

物［細(xì)胞分裂素濃度與生浮濃濃度相當(dāng)時(shí)：生成傷組織

激細(xì)胞分裂素濃度〉生長長素濃度：促進(jìn)癡

主細(xì)胞分裂素濃度〈生長長素濃度：促進(jìn)飾

素i

2.1.4植物體細(xì)胞雜交技術(shù)

(1)概念:將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞,

并將其培育成新的植物體的技術(shù)。

(2)原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性和細(xì)胞的全能性。

(3)基礎(chǔ)：植物組織培養(yǎng)。

(4)過程

特別講解

①植物體細(xì)胞雜交的障礙:a.植物細(xì)胞都有細(xì)胞壁。根據(jù)酶的專一性

原理，用纖維素酸和果膠醉去除細(xì)胞壁。b.原生質(zhì)體融合。人工誘導(dǎo)

方法包括物理法，如離心、振動(dòng)、電激；化學(xué)法，如聚乙二醇(PEG)

等。

②雜種細(xì)胞的篩選:誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合后，將原生質(zhì)體轉(zhuǎn)移到適當(dāng)?shù)?/p>

培養(yǎng)基上，使原生質(zhì)體再生細(xì)胞壁。人工誘導(dǎo)會(huì)形成多種融合細(xì)胞，

可采用機(jī)械方法、生理學(xué)或遺傳學(xué)方法篩選出雜種細(xì)胞，并將其進(jìn)一

步培養(yǎng)成雜種植林。

③雜種植林遺傳物質(zhì)的變化：細(xì)胞融合屬于染色體變異，雜種植林的

染色體數(shù)通常是兩親本細(xì)胞染色體數(shù)目之和，形成異源多倍體。

④植物體細(xì)胞雜交的原理：原生質(zhì)體融合的過程利用了細(xì)胞膜的流動(dòng)

性，雜種細(xì)胞發(fā)育成雜種植林利用了細(xì)胞的全能性。植物體細(xì)胞雜交

可以打破生殖隔離。

2.1.5植物繁殖的新途徑

(1)微型繁殖：不僅可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性，還可以高效快

速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖

(2)作物脫毒：生產(chǎn)上許多無性繁殖作物均受到病毒的侵染，從而

導(dǎo)致品種嚴(yán)重退化，產(chǎn)量降低和品質(zhì)變差。利用植物分生組織(如莖

尖、根尖)進(jìn)行培養(yǎng)，可以使新長成的植株脫除病毒。

(3)人工種子：植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、

不定芽、頂芽或腋芽，包上人工種皮就可形

成人工種子。

右圖是人工種子的結(jié)構(gòu)示意圖。

人工種皮中可以加入適量的養(yǎng)分、無機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生

素、有益菌等，以利于胚狀體生長發(fā)育成幼苗。

2.1.6作物新品種的培育

(1)單倍體育種：花藥離體培養(yǎng)過程就是植物組織培養(yǎng)過程。

花藥離體培養(yǎng)〉單倍體幼苗秋吟仙素誘導(dǎo)>純合子

染色體加倍

單倍體育種的優(yōu)點(diǎn)是后代不發(fā)生性狀分離，都是純合子，能夠穩(wěn)定遺

傳，明顯縮短了育種年限。

(2)突變體的利用：在植物組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細(xì)胞一直處

于不斷的分生狀態(tài)，因此容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力(如射線、化

學(xué)物質(zhì)等)的影響而發(fā)生突變。

從這些產(chǎn)生突變的個(gè)體中可以篩選出對(duì)人們有用的突變體，進(jìn)而培育

成新品種。

(3)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：可以利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)大量生產(chǎn)某

些細(xì)胞產(chǎn)物，如蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。

2.1.7植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交

名稱植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交

細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性和細(xì)胞的

原理細(xì)胞的全能性

全能性

離體的植物器官、組織或細(xì)胞植物細(xì)胞A

［去壁

，脫分化

原生質(zhì)體A、人丁

■敷傷組織

融合的原生質(zhì)AB

原生質(zhì)體B，誘導(dǎo)

過程，再分化，再生壁

、、芽或胚狀體

隹《屐珊胞AB

植物細(xì)胞B、，脫分化

雜種植株舞色愈傷、&織

底物體

(1)取材：選取有形成層的(1)去壁方法：酶解法，所用的酶

注意

部位最容易誘導(dǎo)形成愈傷組是纖維素酶和果膠酶

事項(xiàng)織(2)人工誘導(dǎo)融合的方法：物理法：

(2)光照：在愈傷組織的誘離心、振動(dòng)、電激；化學(xué)方法：聚乙

導(dǎo)階段往往要暗培養(yǎng)，有利二醇

于細(xì)胞的脫分化產(chǎn)生愈傷組

織。當(dāng)愈傷組織分化出芽和

葉時(shí)，一定要有光照，有利

于葉片內(nèi)葉綠素的合成

2.2動(dòng)物細(xì)胞工程

令核心考點(diǎn)背記

2.2.1動(dòng)物細(xì)胞工程

基礎(chǔ)技術(shù)手段應(yīng)用

動(dòng)物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞核移植、(1)深入探索并改造生物的

培養(yǎng)技術(shù)細(xì)胞融合、單克隆抗體制備遺傳特性

等(2)大量培養(yǎng)細(xì)胞

2.2.2動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)

(1)概念：從動(dòng)物機(jī)體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個(gè)細(xì)胞,

然后，放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長和增殖。

(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的操作流程

特別說明

①動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，一般選取幼齡動(dòng)物的組織、器官，其細(xì)胞的分化

程度較低，增殖能力強(qiáng)，有絲分裂旺盛，容易培養(yǎng)。

②在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，一般情況下10代以前的細(xì)胞核型不變，

10代以后有些細(xì)胞核型發(fā)生改變，50代以后的細(xì)胞可能發(fā)生癌變。

③胰蛋白酶在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中的作用包括將組織分散成單個(gè)細(xì)

胞，以及將貼壁細(xì)胞從瓶壁上分離下來，這樣做的目的是避免動(dòng)物細(xì)

胞的接觸抑制現(xiàn)象。

技巧方法

原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)

區(qū)別兩種“培養(yǎng)”的關(guān)鍵是看用胰蛋白酶處理的對(duì)象。

①第一次：用胰蛋白酶對(duì)剪碎的動(dòng)物組織進(jìn)行處理，分散后培養(yǎng)，即

為原代培養(yǎng)。

②第二次：細(xì)胞培養(yǎng)過程中出現(xiàn)接觸抑制，用胰蛋白剩走其從瓶壁上

脫離下來，分散到多個(gè)培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)，即為傳代培養(yǎng)。

概念辨析：細(xì)胞貼壁(貼壁生長)和接觸抑制

①細(xì)胞貼壁：培養(yǎng)液中分散的動(dòng)物細(xì)胞，置于適宜的條件下，能夠分

裂，這些細(xì)胞貼附在培養(yǎng)瓶壁上，稱為細(xì)胞貼壁，或貼壁生長。

②接觸抑制：當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞就會(huì)停止

分裂增殖的現(xiàn)象。

(3)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的基本條件

①無菌、無毒的環(huán)境：對(duì)培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行無菌處理，通常

還要在細(xì)胞培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素，并定期更換培養(yǎng)液。

②營養(yǎng)：需要有糖、氨基酸、促生長因子、無機(jī)鹽、微量元素等營養(yǎng)

物質(zhì)，將細(xì)胞所需的上述營養(yǎng)物質(zhì)按其種類和所需數(shù)量嚴(yán)格配置而成

的培養(yǎng)基稱為合成培養(yǎng)基，在使用合成培養(yǎng)基時(shí)，通常需加入血清、

血漿等一些天然成分。

③溫度和pH:哺乳動(dòng)物細(xì)胞體外培養(yǎng)的適宜溫度多為(36.5±0.5)℃,

多數(shù)細(xì)胞生存的適宜陽為7.2?7.4。

④氣體環(huán)境：細(xì)胞培養(yǎng)所需的氣體主要有和通常為95%空氣加

5%。。2的混合氣體。CO2氣體能夠調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pHo

2.2.3植物組織培養(yǎng)與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的比較

植物組織培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)

原理細(xì)胞全能性細(xì)胞增殖

培養(yǎng)基的

固體液體(合成培養(yǎng)基)

物理性質(zhì)

培養(yǎng)基水、無機(jī)鹽、維生素、蔗糖、葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽、

的成分氨基酸、激素、瓊脂等維生素、動(dòng)物血清等

結(jié)果新的植株或組織新的細(xì)胞系或細(xì)胞株

①微型繁殖①蛋白質(zhì)生物制品的生產(chǎn)

②作物脫毒②皮膚一材料的培育

應(yīng)用

③生產(chǎn)人工種子③檢測(cè)有毒物質(zhì)

④生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物④生理、病理、藥理學(xué)研究

條件均需無菌操作，需適宜的溫度、pH、O2等條件

2.2.4動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用

(1)生產(chǎn)病毒疫苗、單克隆抗體、干擾素等。

(2)利用動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)中的細(xì)胞貼壁生長和接觸抑制的特點(diǎn),

可用燒傷病人自己的健康皮膚細(xì)胞培養(yǎng)出大量的自身薄層皮膚細(xì)胞,

以供植皮所需。

(3)培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞用于檢測(cè)有毒物質(zhì)，判斷物質(zhì)的毒性。

2.2.5動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物

(1)原理：動(dòng)物體細(xì)胞核具有全能性

(2)過程:

(3)條件及原因

①體細(xì)胞核移植技術(shù)要選擇MII期的卵母細(xì)胞作受體細(xì)胞。因?yàn)镸II

期卵母細(xì)胞體積大，易操作，含有促使細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)和營

養(yǎng)條件。

②在供體細(xì)胞的細(xì)胞核移至受體細(xì)胞之前，必須將受體細(xì)胞的遺傳物

質(zhì)去掉或?qū)⑵淦茐摹?/p>

③培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞一般傳代至10?50代左右時(shí)，部分細(xì)胞核型可能

會(huì)發(fā)生變化，而10代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型。因

此，在體細(xì)胞核移植中，通常采用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞。

④核移植時(shí)，一般不選擇生殖細(xì)胞作為供核細(xì)胞，因?yàn)樯臣?xì)胞與正

常體細(xì)胞相比，遺傳物質(zhì)減半。

特別說明

動(dòng)物體細(xì)胞不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個(gè)體，原因是動(dòng)物體細(xì)胞的全

能性受到限制。用體細(xì)胞核移植技術(shù)能夠得到克隆動(dòng)物，說明動(dòng)物體

細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。

(4)結(jié)果

①克隆動(dòng)物的性狀與核供體生物的性狀基本相同，但不是完全相同，

因?yàn)椋嚎寺?dòng)物的細(xì)胞質(zhì)遺傳物質(zhì)來自于受體卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)。生

物的性狀不僅與遺傳物質(zhì)有關(guān)，還受環(huán)境的影響。

②核移植過程中細(xì)胞核只來自于一個(gè)個(gè)體，因此核遺傳物質(zhì)與供體個(gè)

體的相同，屬于無性繁殖，不會(huì)改變生物體的基因型。

(5)動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用

①畜牧生產(chǎn)方面：培育良種動(dòng)物。

②保護(hù)涉瓦危物種。

③醫(yī)藥衛(wèi)生方面：生產(chǎn)醫(yī)用蛋白、器官和組織移植等。

(6)動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題

①成功率低。

②克隆技術(shù)的各個(gè)環(huán)節(jié)有待進(jìn)一步改進(jìn)。

③克隆動(dòng)物存在健康問題，表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷。

2.2.6動(dòng)物細(xì)胞融合

(1)動(dòng)物細(xì)胞融合：兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的過程。

融合后形成的具有原來兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞，移為雜

交細(xì)胞。

(2)誘導(dǎo)方法：化學(xué)法(聚乙二醇)，滅活的病毒，物理法(離心、

振動(dòng)、電激等)。

(3)動(dòng)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、腫瘤和生物新品種培育的重要手段。

2.2.7單克隆抗體

(1)血清抗體與單克隆抗體

名稱產(chǎn)生特點(diǎn)

一般從血清中分離，產(chǎn)量低，純度

血清抗體由單個(gè)B淋巴細(xì)胞分泌

低，特異性差

單克隆抗體由雜交瘤細(xì)胞分泌特異性強(qiáng)，靈敏度高，能大量制備

(2)單克隆抗體的制備

B淋巴細(xì)胞體內(nèi)培養(yǎng)

產(chǎn)監(jiān)雜交瘤細(xì)胞)一■單克隆抗體

骨髓瘤細(xì)胞體外培養(yǎng)

(3)制備單克隆抗體過程中有兩次篩選

第一次篩選是將未融合的B淋巴細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞以及BB融合、瘤

瘤融合的細(xì)胞通過選擇培養(yǎng)基淘汰，篩選出B瘤融合的細(xì)胞。

第二次篩選是將產(chǎn)生特定抗體的B瘤細(xì)胞通過細(xì)胞培養(yǎng)用相應(yīng)抗原

檢測(cè)的辦法篩選出來。因?yàn)閺捏w內(nèi)取免疫過的B淋巴細(xì)胞時(shí)取出很多

種，形成的雜交瘤細(xì)胞有很多種，所以需篩選出產(chǎn)生特定抗體的雜交

瘤細(xì)胞。

(4)獲取單克隆抗體的場所

①若在培養(yǎng)基中進(jìn)行雜交瘤細(xì)胞培養(yǎng)，則從培養(yǎng)液中提取。

②若在小鼠或其他動(dòng)物腹腔中培養(yǎng)，則從腹水中提取。

(5)單克隆抗體的作用

①作為診斷試劑：準(zhǔn)確識(shí)別各種抗原物質(zhì)的細(xì)微差異，并與一定抗原

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)。

②用于治療疾病和運(yùn)載藥物：主要用于癌癥治療，可制成“生物導(dǎo)彈”,

也有少量用于治療其他疾病。

注意

(1)植物體細(xì)胞雜交前需要去除細(xì)胞壁，制備原生質(zhì)體，然后再入

工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合，而動(dòng)物細(xì)胞可直接誘導(dǎo)融合。

(2)植物體細(xì)胞雜交最終獲得雜種植林，而動(dòng)物細(xì)胞融合通常用來

獲得雜種細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物，還不能獲得雜種動(dòng)物。

2.2.8動(dòng)物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交的比較

項(xiàng)目動(dòng)物細(xì)胞融合植物體細(xì)胞雜交

細(xì)胞膜的流動(dòng)性和植物細(xì)胞

原理細(xì)胞膜的流動(dòng)性

的全能性

融合前提分散成單個(gè)細(xì)胞去除細(xì)胞壁

誘導(dǎo)融離心、振動(dòng)、電激；聚乙二醇；離心、振動(dòng)、電激；聚乙二醇

合方法滅活病毒等等

結(jié)果獲得雜種細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物獲得雜種植株

用途制備單克隆抗體等培育作物新品種等

意義使遠(yuǎn)緣雜交成為可能克服遠(yuǎn)緣雜交的障礙

思維拓展

(1)核移植和植物體細(xì)胞雜交產(chǎn)生的后代中都含有兩個(gè)親本的遺傳

物質(zhì)；植物組織培養(yǎng)和人工種子產(chǎn)生的后代中都只哈^一■個(gè)親本的遺傳

物質(zhì)。

(2)植物細(xì)胞培養(yǎng)中去掉細(xì)胞壁的原因是這層細(xì)胞壁阻礙了植物體

細(xì)胞雜交融合；動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中用胰蛋白酶處理動(dòng)物組織的目的是使

組織分散成單個(gè)細(xì)胞。

第3單元胚胎工程

＞記憶網(wǎng)絡(luò)圖解

體內(nèi)受精胚胎發(fā)育

*

內(nèi)

體精子

原

精

受

幼

腸A

胚

與

體

胚

發(fā)

胎

育

Ir

早

，

胚

期

胚

胚

體

胎精子采集

胚

胎

胎

外

工f

胎

移

分

受

程

精

植

割

卵子采集與

胚胎干細(xì)胞

3.1體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育

個(gè)核心考點(diǎn)背記

3.1.1胚胎工程的概念

是指對(duì)動(dòng)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)，

如體外受精、胚胎培養(yǎng)、胚胎分割、胚胎移植、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棺到雌性動(dòng)物體內(nèi)產(chǎn)生后代，以滿

足人類的各種需求。

3.1.2精子的發(fā)生

(1)場所：睪丸。

(2)時(shí)期：從初情期開始直到生殖機(jī)能衰退。

(3)過程：發(fā)生的過程大體可分三個(gè)階段。

(4)精子的變形

’細(xì)胞核T成為精子頭的主要部分

精高爾基體T發(fā)育為精子頭部的頂體

子J中心體-?演變?yōu)榫拥奈?/p>

細(xì)線粒體-?聚集在尾的基部形成線粒體鞘

胞［細(xì)胞內(nèi)的其他物質(zhì)-?濃縮為原生質(zhì)滴，最后脫落

(5)精子的形態(tài)：外形似蝌蚪，分頭、頸和尾三大部分。

3.1.3卵細(xì)胞的形成

(1)形成部位：卵巢

(2)卵細(xì)胞的形成

①形成過程(如圖所示)

體時(shí)，說明卵子已經(jīng)完成了受精。

注意

剛排出的卵子尚未完全成熟，僅完成減數(shù)第一次分裂，需要在輸卵

管內(nèi)進(jìn)一步成熟，直到減數(shù)第二次分裂的中期才能與精子結(jié)合完成受

精過程。排出的印子是在輸卵管內(nèi)與精子受精的。

3.1.4精子和卵子發(fā)生的比較

項(xiàng)目精子發(fā)生卵子發(fā)生

睪丸曲細(xì)精管卵巢（Ml）、輸卵管（Mil）（場所不

場所

（場所唯一）唯一）

性別分化的開始，卵泡（含次級(jí)卵母

細(xì)胞和第一極體）的形成和在卵巢內(nèi)

時(shí)間初情期后的儲(chǔ)備，是在出生前（胎兒時(shí)期）完

區(qū)成的，減II是在精子和卵子的結(jié)合

過程中（即受精過程中）完成的

別Ml和MlI是連續(xù)

的，需要變形；Ml和Mil是不連續(xù)的，不需要變形，

過程特點(diǎn)

細(xì)胞質(zhì)均等分細(xì)胞質(zhì)不均等分配

酉己

形成4個(gè)精子細(xì)

結(jié)果形成1個(gè)卵細(xì)胞和3個(gè)極體

胞

原始生殖細(xì)胞的增殖為有絲分裂：生殖細(xì)胞的成熟為減

相同點(diǎn)數(shù)分裂；成熟過程均經(jīng)一次復(fù)制和兩次分裂，子細(xì)胞中

染色體數(shù)目減半

3.1.5受精作用

（1）受精作用的概念：精子和卵子結(jié)合形成合子（即受精卵）的過

程。

（2）受精作用的場所:輸卵管

（3）受精作用的過程

①受精前的準(zhǔn)備階段：

精子獲能：精子必須在雌性動(dòng)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(zhǔn)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：

第一步：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)的卵丘細(xì)胞，透明帶反應(yīng)是防止多精人卵受精的第一

道屏障。

第二步：精子進(jìn)入卵黃膜。卵黃膜封閉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：配子結(jié)合。雌雄原核融合形成合子(受精卵)。

(4)受精作用的意義：維護(hù)每種生物前后代體細(xì)胞中染色體數(shù)目的

恒定；對(duì)于生物的遺傳和變異十分重要。

3.1.6胚胎發(fā)育的過程

原幼

受卵裂簽)分贅、分裂、

精分花＞腸分化”

卵胚胚邑體

V—>

具有囊胚腔十＞具有原腸腔三個(gè)胚層：

胚胎發(fā)育

(1)卵裂期的特點(diǎn)：細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞數(shù)目增加，但胚胎總

體積不增加，或略有縮小。

(2)桑根胚前的每一個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全

能細(xì)胞。

(3)囊胚時(shí)期細(xì)胞開始出現(xiàn)分化，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來發(fā)育成胎兒的各種

組織，滋養(yǎng)層細(xì)胞將來發(fā)育成胎膜和胎盤；出現(xiàn)囊胚腔。

(4)原腸腔時(shí)期的細(xì)胞進(jìn)一步發(fā)育，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層細(xì)胞形成外胚層,

發(fā)育成神經(jīng)系統(tǒng)、感覺器官、表皮及其附屬結(jié)構(gòu)。下方的細(xì)胞形成內(nèi)

胚層，發(fā)育成肝、胰等腺體，以及呼吸道、消化道上皮。滋養(yǎng)層發(fā)育

為胎兒的胎膜和胎盤。

3.2體外受精和早期胚胎培養(yǎng)

O核心考點(diǎn)背記

3.2.1試管動(dòng)物（嬰兒）

“試管動(dòng)物或嬰兒”是指通過體外受精和胚胎移植技術(shù)而產(chǎn)生的動(dòng)物

或嬰兒。

其過程如下：

繁殖方式是有性生殖。培