选修三基础知识学案.docx
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选修三基础知识学案
专题1基因工程
1.1DNA重组技术的基本工具
一、基因工程的概念
基因工程是指按照，进行严格的设计，并通过DNA重组和转基因等技术，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物类型和生物产品。
由于基因工程是在水平上进行设计和施工的,因此又叫做。
二、DNA重组技术的基本工具
1.“分子手术刀”——
2.“分子缝合针”——
3.“分子运输车”——
（一）限制性核酸内切酶
来源：
主要是从中分离纯化出来的。
功能：
能够识别双链DNA分子的某种核苷酸序列，并且使每一条链中部位的两个核苷酸之间的断开，因此具有性。
大多数限制酶的识别序列由个核苷酸组成。
经限制酶切割产生的DNA片段末端是怎样的？
经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：
和。
前者是限制酶在它识别序列的将DNA的两条链切开产生的，后者是限制酶在它识别序列的切开产生的。
（二）DNA连接酶
分类：
根据酶的来源不同，可分为两类：
一类是
从中分离得到的，称为；另一类是从中分离出来的，称为。
两种DNA连接酶的比较：
（1）相同点：
都缝合键。
（2）区别：
E·coliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的之间连接起来，而不能将双链DNA片段之间进行连接；而T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的，又可以“缝合”双链DNA片段的。
但连接平末端的之间的效率较。
（三）基因进入受体细胞的载体
1.载体具备的条件：
（1）
（2）
（3）
2.基因工程中使用的载体有：
、和等。
其中最常用的是。
质粒：
是一种的、、，并具有能力的。
1.2基因工程的基本操作程序
基因工程的基本操作程序：
基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：
、
、
、
。
（一）目的基因的获取
获取目的基因的方法：
（1）从中获取目的基因：
①基因文库：
将含有某种生物的许多DNA片段，导入受体菌的中储存，各个受体菌分别含有这种生物的，称为基因文库。
基因文库可大可小，如果它包含了一种生物所有的基因，就叫；如果它只包含一种生物的一部分基因，就叫，如。
②具体方法：
可根据基因的序列、基因的、基因在上的位置、基因的转录产物以及基因翻译产物等特性来获取目的基因。
（2）利用扩增目的基因：
原理：
前提：
过程：
（二）基因表达载体的构建（基因工程的核心）
（1）目的：
（2）组成：
①启动子：
是一段有特殊结构的，位于基因的，是识别和结合的部位，能驱动基因，最终获得所需的。
②终止子：
也是一段有特殊结构的，位于基因的。
③标记基因的作用：
；常用的标记基因是。
（三）将目的基因导入受体细胞
（1）转化的概念：
（2）常用的转化方法：
①将目的基因导入植物细胞：
采用最多的方法是，其次还有和
等。
②将目的基因导入动物细胞：
最常用的方法是。
此方法的受体细胞是。
③将目的基因导入微生物细胞：
原核生物作为受体细胞的原因是，最常用的原核细胞是，其转化方法是：
先用处理细胞，使其成为，再将溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。
（四）目的基因的检测与鉴定
（1）首先要检测，方法是采用。
（2）其次还要检测，方法是采用。
（3）最后检测，方法是从转基因生物中提取，用相应的进行杂交。
（4）有时还需进行的鉴定。
如一个抗虫或抗病的目的基因导入植物细胞后，是否赋予了植物抗虫或抗病特性，需要做实验。
1.3基因工程的应用
知识点
观察与思考
归纳与结论
植物基因工程硕果累累
思考:
植物基因工程技术主要在哪些方面获得了哪些成果?
分别举例说明。
植物基因工程技术主要用于提高农作物的能力，以及改变农作物的和利用植物生产等方面。
1、可培育转基因植物：
因为用化学农药防治害虫最大的危害是，因此可将具有杀虫活性的基因导入到农作物中。
用于杀虫的基因主要是、、和等，例如我国的转基因抗虫棉就是转入了基因培育出来的，它对具有较强的抗性。
2、可培育转基因植物：
使用最多的基因
是和。
3、可培育其他转基因植物：
例如将可以调节的基因，导入农作物体内来提高农作物的抗盐碱和抗干旱的能力；将鱼的基因导入烟草和番茄体内以增强耐寒能力。
4、可利用转基因工程改良植物的：
例如将富含的蛋白质编码基因导入玉米获得转基因玉米，将控制番茄果实的基因导入番茄，获得转基因延熟番茄。
动物基因工程前景广阔
1、动物基因工程主要有哪些发展前景？
分别举例说明。
2、什么是工程菌？
1、用于提高动物的生长：
主要是导入基因。
2、用于改善的品质：
例如将基因导入奶牛基因组，使转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低。
3、用转基因动物生产。
4、用转基因动物作的供体：
主要的方法是将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制的表达，或设法除去基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。
5、异军突起。
工程菌：
用的方法，使得到高效率表达的菌类细胞株系一般称为“工程菌”。
基因治疗曙光初照
思考:
根治人类遗传病的方法是什么？
基因治疗是把导入病人体内，使该基因的发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最的手段。
基因治疗可分为和两种方法。
1.4蛋白质工程的崛起
知识点
观察与思考
归纳与结论
蛋白质工程崛起的缘由
思考:
1、基因工程的实质是什么?
2、蛋白质工程取得了哪些成果？
基因工程的实质：
因此，基因工程在原则上只能生产的蛋白质，这些蛋白质符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要，我们可适当对其进行改变。
例如可将干扰素分子上的一个变成，使其长时间保存；将玉米中天冬氨酸激酶的第352位的变成，将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的变成，就可提高游离赖氨酸的含量。
蛋白质工程的基本原理
1、蛋白质工程的目标是什么？
2、天然蛋白质的合成过程怎样？
3、蛋白质工程的基本途径是什么？
1、蛋白质工程的目标是：
根据人们对的特定需求，对进行分子设计。
由于基因决定蛋白质，因此要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过来完成。
2、天然蛋白质的合成过程：
3、蛋白质工程的基本途径：
总结：
蛋白质工程是指以蛋白质分子的及其作为基础，通过
或，对进行改造，或，以满足人类的生产和生活的需求。
也就是说，蛋白质工程是在的基础上，延伸出来的第二代基因工程，是包含多学科的综合科技工程领域。
蛋白质工程的进展和前景
蛋白质工程取得的进展向人们展示出哪些诱人的前景？
例如：
科学家通过对的改造，已使其成为速效型药品；用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有、和的特点，因此有极为广阔的发展前景。
专题二细胞工程
细胞工程的定义：
是指应用___________和__________的原理和方法，通过_________或____水平的操作，按照人们的意愿来______________________或_______________的一门综合科学技术。
根据操作对象的不同可以分为____________和_________两大领域。
第一节植物细胞工程
1、植物细胞工程的基本技术
2、植物细胞工程常用的技术手段有两种，分别是____________和____________。
其理论基础是_____________。
3、细胞的全能性
（1）概念：
_____________________________________________。
因为生物体的每一个细胞含有该物种的__________，都有发育成完整生物个体所必须的________。
（2）细胞的全能性不能表达的原因是：
_____________________________。
（3）细胞全能性表达的条件是：
______________________________。
（4）全能性的差别：
受精卵细胞____生殖细胞____体细胞
植物体细胞____动物体细胞
4、植物组织培养技术
（1）原理：
___________________
（2）过程：
（）（）
（）（）
（3）几个有关的概念：
愈伤组织：
______________________________________________。
脱分化：
________________________________________________。
再分化：
________________________________________________。
（4）定义：
在_______和____________条件下，将_______、_________、________，培养在人工配制的________________，给予_________________诱导其产生_______、________，最终形成____________。
3、植物体细胞杂交技术
（1）定义：
就是将________________，在一定条件下融合成________________并把____________培育成____________的技术。
（2）过程：
植物细胞A（）________（）（）
植物细胞B（）_______________________
______________________________
常用的除去细胞壁的方法是：
___________，需要__________和__________酶。
诱导细胞融合通常有__________法和__________法。
__________法，包括_____、_____、_____，__________法；一般用__________作为诱导剂来诱导细胞融合。
（3）原理：
_______________和_______________。
（4）意义：
___________________________________。
（5）实例：
__________、__________、__________。
2.1.2植物细胞工程的实际应用
知识点
观察与思考
归纳与结论
植物繁殖的新途径
1、微型繁殖
人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化育苗生产，这是利用了该项技术的哪些特点？
2、作物脱毒
（1）为什么一些病毒会导致作物产量降低，品质变差？
（2）怎样可以获得脱毒苗呢？
3、什么是胚状体呢？
4、神奇的人工种子
（1）人工种子的特点是：
①后代无____________；②不受______、季节和______限制。
（2）人工种子的结构是：
______＋______或______或______或______。
（3）人工种子与天然种子相比具有哪些优点？
（4）了解植物人工种子制备技术的详细过程，设计出制备技术的主要流程图。
1、微型繁殖技术：
快速____________的植物组织培养技术。
也叫________。
它实际上是一种______繁殖。
繁殖过程的分裂方式是______，亲、子代细胞内的______不变，所以能够保证亲、子代______不变。
这种技术可以高效地快速实现种苗的大量繁殖。
2、微型繁殖的条件是培养基中加入细胞生命活动所需的___、_______和小分子______，还有____________，更重要的是所有加入物质必须是______的，操作过程必须是______条件下操作，这样繁殖的幼苗才是无毒的。
3、作物脱毒就是把已被病毒感染的植株进行脱毒，采用的技术还是微型繁殖技术，但是取材一定是无毒的，一般作物脱毒所用的原料是无病毒的______、______等。
4、人工种子的培育采用的技术是____________，首先利用植物______培养获得______、______、______或______等，然后包上____________就形成了人工种子。
5、人工种子是指通过____________培养的方法获得的具有正常______能力的材料，外面包被着特定的物质，在适宜的条件下可以发芽成苗的植物幼体。
此概念中包含的“具有正常发育能力的材料”通常是指______（目前国外有使用不定芽、顶芽和腋芽的），它可以由三种途径产生：
（1）________________________生；
（2）__________________；
（3）__________________。
对胚状体的基本要求是：
①________；②______几乎同时生长，不产生____________；③同步化程度______；④活力______；⑤形成的幼苗的形态与生长要______。
“外面包被着特定的物质”是指____________，制作人工种皮的材料有海藻酸钠、明胶、树脂、琼脂糖、淀粉等。
对人工种皮的要求是：
能保持______的活力，有利于____________和______。
选取的材料要有______，______，对胚状体______，含有胚状体发芽所需要的____________或____________，还应含有______，以防播种后微生物的侵害。
作物新品种的培育
1、单倍体育种
什么是单倍体？
2、突变体的利用
突变体是如何产生的？
3、通过查阅资料，除课本所介绍的以外，请你列举出植物组织培养技术在我们生活中的另外一些应用。
1、单倍体育种的方法：
______的离体培养，采用的技术是____________，获得______，然后用____________处理，获得______。
2、单倍体育种的优点：
①后代______，都是______；②明显____________，只需一年就可获得纯种。
3、请设计出一种花药组织培养进行单倍体育种的实验流程。
细胞产物的工厂化生产
思考讨论：
1、说说植物组织培养技术在节约资源、保护环境方面的重要意义。
2、是否可以通过组织培养技术来大量生产抗癌物质——紫杉醇？
1、细胞产物的种类：
______、______、______、______、______、______等。
2、细胞产物的工厂化生产所用的技术是____________。
《动物细胞培养》学案
1．动物细胞工程常用的技术手段有：
、、、
等。
其中是其他动物工程技术的基础。
2．为什么要进行动物细胞培养？
思考：
如何解决大面积烧伤病人自体健康肤源有限及单个细胞分泌抗体等蛋白质量很少的问题。
解决途径：
。
3．什么是动物细胞培养？
概念：
动物细胞培养（animalcellculture）就是
。
4．怎样进行动物细胞培养？
⑴条件
①思考：
动物细胞生活在内环境中，根据已有知识，思考并讨论在体外培养细胞时需要提供哪些物质急什么样的环境条件？
i）物质条件：
、、等。
ii）环境条件：
。
②思考：
i）动物细胞培养时通常要添加血清，为什么？
。
ii）细胞体外培养的温度多以为宜，pH多以为宜。
iii）培养时怎样创设气体环境？
。
CO2的作用是什么？
。
iv）通常采用哪些方法来保证所培养的细胞处于无菌、无毒的环境内？
。
⑵过程
①请试用文字、方框、箭头等构建动物细胞培养的模型。
②关键词辨析：
i）细胞贴壁：
。
细胞贴附瓶壁生长有什么样的要求？
。
ii）细胞的接触抑制：
。
iii）原代培养：
。
iv）传代培养：
。
传代培养中会出现“传代危机”，试解释之。
。
③思考：
i）进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间物质的成分主要是。
用蛋白酶行吗？
胰蛋白酶会不会把细胞“消化”掉呢？
如果会，该怎么办？
。
ii）目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内，为什么？
。
iii）列表比较植物组织培养与动物细胞融合：
比较项目
植物组织培养
动物细胞培养
原理
培养基性质
培养基特有成分
培养结果
培养目的
⑶请举例说出动物细胞培养技术的应用：
①大规模生产有重要价值的生物制品。
如：
、、等。
②动物细胞是基因工程技术中常用的受体细胞，因此，也离不开动物细胞的培养。
③培养的动物细胞还可以用于，判断某种物质的毒性。
④科学家培养正常或各种病变的细胞，用于、、等方面的研究。
如：
。
三、总结
动物细胞培养可以从以下3个问题进行归纳。
⑴为什么要进行动物细胞培养？
⑵什么是动物细胞培养？
⑶怎样进行动物细胞培养？
其中第3个问题是本课的重点。
关于动物细胞培养过程请阅读教材45页图2—16，注意区分原代培养和传代培养两个概念。
四、课堂反馈
1．动物细胞培养取材时，一般是取胚胎组织或幼龄动物的组织或器官，试解释原因？
2．动物细胞培养过程中为什么要将组织分散成单个细胞呢？
怎样将动物组织分散成单个的细胞呢？
3．传代培养的细胞能一直传代下去吗？
有些为何能一直传下去吗？
4．动物细胞培养就是为了得到这些细胞吗？
5．动物细胞培养液的主要成分是什么？
较植物组培培养基有何独特之处？
2.2.2动物细胞融合与单克隆抗体
知识点
观察与思考
归纳与结论
动物细胞融合
1、植物体细胞杂交技术与动物细胞融合技术有什么不同？
2.细胞融合技术与有性杂交有哪些优点呢？
3、假如你掌握了动物细胞融合技术，你想用它来解决什么问题？
1、动物细胞融合也称______，是指______或______动物细胞结合形成______细胞的过程。
融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为______。
2、动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理______，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有______、灭活的______、______等。
3、用灭活病毒诱导动物细胞融合过程：
灭活的病毒
不同______的两个细胞
PEG
______细胞
4、动物细胞融合的意义：
克服了______杂交的不亲和性，成为研究______、______、肿瘤和生物______培育的重要手段。
5、动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较：
比较项目
细胞融合的原理
细胞融合的方法
诱导手段
用法
植物体细胞杂交
细胞膜的流动性
去除细胞壁后诱导原生质体融合
离心、电刺激、振动、显微操作、聚乙二醇等试剂诱导
克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株
动物细胞融合
细胞膜的流动性
使细胞分散后诱导细胞融合
除应用植物细胞杂交手段外，再加灭活的病毒诱导
制备单克隆抗体的技术之一
单克隆抗体
1、单克隆抗体的制备
（1）什么是单克隆抗体？
（2）制备单克隆抗体时，为什么要选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞？
（3）米尔斯坦和柯勒为了大量制备专一的单克隆抗体而设计的方法是怎样的呢？
2、单克隆抗体的应用
单克隆抗体技术有哪些方面的应用呢？
1、抗体：
______细胞产生。
主要成分：
球蛋白具有______，从血清中分离出的抗体产量______、纯度______、特异性______。
2、单克隆抗体的制备过程：
给小鼠注射特培养______细胞
定的______
↓↓
从______中分离B淋巴细胞______细胞
∣∣
灭活病毒↓融合
↓↓↓
______细胞融合的同______细胞
种核细胞
↘↙
选择培养基↓
____________
克隆↓检测
____________
↙↘
小鼠______培养______培养
↓↓
______
3、杂交瘤细胞的特点：
既能大量______，又能产生______。
4、单克隆抗体的优点：
______强，______高，______大。
4、作为诊断试剂：
准确识别各种物质，并跟的结合具有、、、______的优点。
用于治疗疾病和运载药物：
主要用于治疗
，可制成“”，也有少量用于治疗其它疾病。
3.1体内受精和早期胚胎发育
『网络构建』
胚胎工程的建立
场所：
睾丸的曲细精管
时间：
从初情期开始，到生殖机能衰退
精子的发生1）精原细胞→多个初级精母细胞（通过数次分裂）
过程2）1个初级精母细胞→2个细胞→4个精子细胞（通过减数分裂，即MI和MII）
3）精子细胞→精子（通过变形）
场所：
卵巢
时间：
从时期开始（胎儿时期完成了的形成和在卵巢内的储备）
卵子的发生1）卵原细胞→初级卵母细胞
过程2）1个初级卵母细胞→1个次级卵母细胞＋第一极体（排卵前后完成）
3）1个次级卵母细胞→1个卵子＋第二极体（过程中完成）
概念：
精子和卵子结合成合子（受精卵）的过程。
受精场所：
雌性的输卵管内
1）受精前的准备阶段1：
过程2）受精前的准备阶段2：
卵子的准备
a.精子穿越和：
顶体反应，透明带反应
3）受精阶段b.进入卵黄膜：
作用
c.原核形成和配子结合
卵裂期：
细胞在透明带中进行有丝分裂
早期胚胎发育桑椹胚：
胚胎细胞达32个左右，每一个细胞都是细胞
囊胚：
有囊胚腔，出现了囊胚从透明带中伸展出来的过程
：
内细胞团细胞形成外胚层和内胚层，发育成胎膜和胎盘，内胚层包围着原肠腔
3.2体外受精和早期胚胎培养
『网络构建』
试管动物技术：
通过人工操作使卵子和精子在条件下成熟和，并通过培养发育为早期胚胎后，
再经移植产生后代的技术。
方法一：
用处理，使其超数排卵，从中冲取精子（针对
卵母细胞的实验动物，家畜猪、羊等）
方法二：
从屠宰母畜卵巢中采集
方法三：
借助、内窥镜、等工具直接从母畜
中吸取（针对大家畜或大型动物，如牛）
体外受精卵母细胞的培养：
在体外人工培养成熟
精子的采集：
方法有、手握法和电刺激法等
精子的：
方法有培养法（通过获能培养液）、法（通过肝素或钙离子载体A23187）
获能溶液或专用的受精溶液
受精：
获能的精子＋培养成熟的卵子完成受精
胚胎早期培养条件：
受精卵在发育培养液中培养
培养液成分：
无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、等
3.3胚胎工程的应用及前景
『网络构建』
概念：
是指将雌性动物的，或者通过及其他方式得到的胚胎，移植到
同种的、相同的其他动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。
其中提供胚胎的个体叫供体，接受胚胎的个体叫。
应用：
胚胎移植是、、或体外受精等技术的最后一道“工序”
现状：
在的胚胎移植中，技术方法更为简便、实用。
意义：
可充分发挥个体繁殖潜力。
供体主要职能只是产生优良特性的胚胎，缩短繁殖周期
胚胎移植成功与否关系到：
供体和受体的
胚胎移植1）供、受体的生理变化相同，为胚胎提供相同的生理环境
生理学基础2）早期胚胎没有与母体子宫建立组织联系，为提供可能
3）受体对外来胚胎
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