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专题1基因工程

一．基因工程的概念及操作工具

（一）基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

是在水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。

（二）基因工程的变异原理是：

（三）基因工程的基本工具：

1.“分子手术刀”——

（1）来源：

主要是从中分离纯化出来的。

（2）功能：

识别双链DNA分子中的核苷酸序列，断开_________部位的，因此具有性。

（3）实例：

EcoRⅠ识别________________，断开_______________________

SmaⅠ识别________________，断开_______________________

（4）结果：

产生末端和末端。

2．“分子缝合针”——

（1）作用：

_______________________________________________________________

（2）种类：

_____________________________

①相同点：

都缝合。

②区别：

E·coliDNA连接酶连接

T4DNA连接酶连接，但连接平末端的之间的效率较。

（3）与DNA聚合酶作用的异同:

DNA聚合酶只能将加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。

DNA连接酶是连接，形成磷酸二酯键。

3.“分子运输车”——

（1）运载体具备的条件：

①

②

③

④

思考：

标记基因的作用：

是为了鉴定受体细胞中，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。

常用的标记基因是。

（2）最常用的载体是____________,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNA之外，并具有的双链DNA分子。

（3）其它载体：

二．基因工程的基本操作程序（共分成四步）

（一）第一步：

1.目的基因是指：

编码蛋白质的结构基因。

2.获得目的基因的方法有、和。

3.基因文库：

（1）概念：

含有某种生物DNA片段的。

（2）种类：

和。

（3）cDNA是指由产生的DNA片段。

跟正常的真核基因相比，它缺少

和。

4.PCR技术:

（1）原理：

（2）过程：

第一步：

加热至90～95℃，

第二步：

冷却到55～60℃，

第三步：

加热至70～75℃，

（3）条件：

。

5.人工合成基因方法的适用范围：

（二）第二步：

，是基因工程的核心。

1.目的：

使目的基因在受体细胞中稳定存在，并遗传至下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。

2.组成：

（1）启动子：

是一段有特殊结构的，位于基因的，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。

（2）终止子：

也是一段有特殊结构的，位于基因的。

将终止基因的转录。

（三）第三步：

1.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_____________等。

农杆菌转化法:

a.适用范围：

_____________

b原理：

c.过程:

（2）将目的基因导入动物细胞：

最常用的方法是。

此方法的受体细胞多是。

因为_________________________________________

（3）将目的基因导入微生物细胞：

__________________________________________

2.重组质粒导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是

（四）第四步:

1.首先要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，这是目的基因能否在受体细胞

内稳定遗传的关键，方法是采用

2.其次还要检测目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用，这是检测目的基因是否发挥功能作用的第一步。

问：

前两步检测都需使用探针，探针是

3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取，用相应的

进行,还可以进行个体水平的鉴定，如

。

三．基因工程的应用

1.植物基因工程：

抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。

2.动物基因工程：

（1）用转基因动物生产药物：

乳房生物反应器具体是将与重组在一起，导入中，可以通过分泌的乳汁来生产所需要的药品。

此方法培育的动物应为性。

（2）用转基因动物作器官移植的供体：

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

，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。

3.用基因工程生产药物：

构建工程菌（将药用蛋白基因导入菌类细胞内）

4.基因治疗：

把导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。

基因治疗的种类及其优缺点？

四．蛋白质工程

1.概念:

蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过________

__，对现有蛋白质进行，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。

2.蛋白质工程崛起的缘由：

3.蛋白质工程的直接操作对象：

。

4．基本途径：

5.成功的例子不多，原因是

专题2细胞工程

一．植物细胞工程

（一）理论基础（原理）：

细胞的全能性

细胞全能性：

①概念：

具有某种生物全部的任何一个，都具有发育成

的潜能。

②大小：

分化程度高的分化程度低的

分裂能力强的分裂能力弱的

植物细胞动物细胞

③表现全能性需要的条件：

（二）技术手段有植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术

（三）植物组织培养技术：

1.过程：

______________———→_____________———→__________―→______________

结合书上实验，总结脱分化和再分化的条件：

2．用途：

（1）微型繁殖，培育新个体：

利用植物组织培养技术培育新个体的方式属于生殖。

所以该技术不仅可以保持优良亲本的，还可以

地实现种苗的大量繁殖。

（2）作物脱毒，培育无病毒植株：

因为植物的附近所含病毒极少，甚至无毒。

所以可以切取一定大小的进行植物组织培养，从而获得脱毒苗。

（3）制造神奇的人工种子：

以植物组织培养得到、、等为材料，经包装得到的种子，即人工种子，可代替天然种子，克服天然种子缺陷。

（4）用于单倍体育种：

如以基因型为aabb和AABB的植物个体为亲本杂交，培育AAbb的新品种。

亲本杂交得F1（AaBb），开花后获取花药，内含精子（AB、Ab、aB、ab四

种类型）；对其花药进行，得到；然后在

期用处理；得到了正常的__________植株（AABB、

AAbb、aaBB、aabb四种类型），最后从中选择满足要求的个体，自交，收

获种子。

最大优点是：

。

思考：

（1）花药的外面有花药壁，花药壁细胞在组织培养的过程中，可以表现全能性吗?

（2）如果能，它发育的个体是二倍体还是单倍体？

（3）如果是二倍体，如何与精子发育的单倍体分开？

（5）利用突变体，培育新品种：

在植物组织培养的过程中，由于组织一直处于不断的分生状态，因此易受到或因素的影响而发生。

从这些突变体中筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种

（6）细胞产物的工厂化生产：

通过对能产生对人们有利的细胞产物的细胞进行组织培养，从而让它们能够产生大量的细胞产物。

3．地位：

是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。

（四）植物体细胞杂交技术

1.方法步骤：

①_____________________________

②_____________________________

③

小结：

1.去壁的方法是___________________

2.诱导融合的方法有法（包括等）和法（一般是用作为诱导剂）

3.融合成功的标志是：

。

2.意义：

二．动物细胞工程

（一）理论基础：

（二）技术手段：

动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体

（三）动物细胞培养

1.概念：

动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的，将它分散成，

然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。

2.流程：

取动物组织块（常用动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）—→剪碎—→用

处理分散成—→制成—→转入培养瓶中进行培养—→

贴满瓶壁的细胞，会出现—→需重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散

成单个细胞—→转入培养瓶中进行继续培养。

思考：

原代培养和传代培养的区别？

3.细胞贴壁和接触抑制：

悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为___________。

细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为_____________。

此时培养的细胞为

层。

4．需要条件：

（4个）

①：

培养液应进行处理。

通常还要在培养液中添加一定量的________，以防止培养过程中的污染。

此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。

②：

合成培养基成分：

糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。

通常需加入_____________等天然成分。

③：

适宜温度：

哺乳动物多是36.5℃＋0.5℃；pH：

7.2～7.4。

④：

95%＋5%。

O2是所必需的，

CO2的主要作用是。

5.应用：

培养医学研究的各种细胞。

制备病毒疫苗：

具体方法是用病毒去侵染培养的动物细胞，以获得大量的病毒，

再对病毒进行处理，处理后的病毒即为疫苗。

制备单克隆抗体、培育转基因动物

检测有毒物质：

依据有毒物质可以使细胞发生染色体变异的原理，物质的毒性越

大，突变细胞所占的比例。

思考：

可否用基因工程生产病毒疫苗？

具体方法？

（四）动物体细胞核移植技术

1.概念：

将动物的一个细胞的，移入一个已去掉的

中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成动物个体。

用核移植的方法得到的动物称为。

思考：

选用去核卵母细胞的原因：

卵母细胞，且卵母细胞

含有。

2.过程：

从高产奶牛体内提取体细胞，进行；

同时采集卵母细胞，在体外培养到，然后。

通过显微操作将细胞核注入去核卵母细胞中，通过使两细胞融合，形成重组细胞。

再通过或方法，激活重组细胞，使其完成细胞分裂和发育过程，形成重组胚胎。

将胚胎通过移入受体（代孕）母牛体内。

生出与供体奶牛基因相同的犊牛。

3.体细胞核移植技术的应用：

①加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育

②保护濒危物种，增大存活数量

③生产珍贵的医用蛋白

④转基因克隆动物的细胞、组织和器官可作为异种移植的供体

⑤人的核移植经过诱导分化，形成的组织、器官，可用于组织器官的移

植等，能克服器官移植的等问题。

4.存在的问题：

克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。

（五）动物细胞融合技术

1.概念：

也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。

融合后形成

的具有原来两个或多个细胞遗传信息的细胞，称为。

2.融合的方法:

有方法、方法、方法。

常用的有、、等。

3.意义：

最大用途是生产。

（六）生产单克隆抗体

1.抗体：

由桨细胞受抗原刺激后产生，且一种桨细胞只分泌一种抗体。

常规抗体从中分离，具有产量低、纯度低、特异性差的缺点。

2.单克隆抗体

（1）概念：

由单一种类的B细胞出细胞群，由这样的细胞群产生的抗体。

（2）制备过程：

①给小鼠注射特定的________，使其产生免疫反应,并从小鼠体内提取B淋巴细胞（种）。

②用动物细胞培养的方法培养_____________并提取。

③用一定方法促使两者融合（融合后的培养基中，存活的细胞大约有种。

只考虑两两融合）④在特定的____________上筛选出融合的___________。

（特点是____________________

__）

⑤然后对它进行_____________和__________（筛选出____________）

最后将杂交瘤细胞在____________或___________________，从____________或

_____________中可得到大量的单克隆抗体。

（3）优点：

（4）应用：

作为诊断试剂：

准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，

具有准确、高效、简易、快速的优点。

用于治疗疾病和运载药物：

主要用于治疗癌症治疗，可制成“”，也有少量用于治疗其它疾病。

专题3胚胎工程

一.动物胚胎发育的基本过程

（一）精子的发生：

1.发生场所：

2.发生时间：

3.过程：

（1）精原细胞先进行数次，产生大量的，其中部分细胞经过染色体复制和其他物质的合成，形成。

（2）该细胞再进行减数分裂（包括和），形成______________。

（3）精细胞形成精子的过程需要变形。

变形过程中，___________为精子头的主要部分，____________发育为头部的顶体，___________演变为精子的尾，__________在尾基部形成线粒体鞘，其他物质浓缩为___________直至脱落。

（二）卵子的发生：

1.发生场所：

2.发生时间：

3.过程：

在_________期，卵原细胞进行有丝分裂，并进一步演变成

进入________后，初级卵母细胞先有适度的生长，长出然后继续分裂，MⅠ分

裂在完成，形成的次级卵母细胞和第一极体进入输卵管准备

受精；MⅡ分裂是在_____________完成的。

（三）受精：

1.受精前的准备：

精子的准备：

在雌性动物的内，精子要__________后，才获得受精能力。

卵子的准备：

在内，排出的卵子进一步成熟到______才具备受精能力。

2．受精：

[卵子周围的结构由外到内依次为：

_________、_________、________]

（1）精子穿越放射冠和透明带

______后的精子与卵子相遇时，首先后发生，使顶体释放酶，溶解放

射冠和透明带，形成精子穿越的孔道。

（2）精子进入卵细胞膜

（3）雌雄原核形成及融合

思考：

①防止多精子入卵受精的两道屏障依次是。

②卵子受精标志是；

受精完成标志是

（四）胚胎发育：

1.____________：

细胞进行_______，细胞数量增加，但胚胎总体积__________；

2.____________：

细胞数为个左右的细胞团。

[之前的所有细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属__________细胞]；

3.____________：

细胞开始___________，其中个体较大的细胞称为_____________，将来发育成；而个体较小的细胞称为_______________，将来发育成；随着胚胎的进一步发育，胚胎内部逐渐出现

_________。

[注：

囊胚的扩大会导致透明带的破裂，胚胎伸展出来，这一过程叫孵化]；

4.____________：

内细胞团表层形成，下方细胞形成，由内胚层包围的囊腔叫。

[细胞分化在该时期达到最大限度——分化的方向最多]

二、胚胎工程

1.概念（59页）：

是对动物或所进行的多种显微操作和处理技术，如：

_________、________、________、________等技术。

2.体外受精[属有性生殖过程]：

哺乳动物的体外受精主要包括、和等几个主要步骤。

（1）卵母细胞的采集的方法：

对体型小的动物：

用____________处理，从输卵管冲取卵子（可直接受精）；

对体型大的动物从____________中采集卵母细胞（要在体外培养成熟）

（2）精子的采集方法：

假阴道法、手握法和电刺激法

（3）获能的方法：

法和法

培养法：

即将精子放入人工配制的中，培养一段时间。

可用于、

、等的精子。

化学诱导法：

即将精子放入一定浓度的或中，用化学药物诱导精子获能。

可用于、等的精子。

3．胚胎的早期培养：

（1）培养液成分：

、、、、、、

等营养成分。

（2）当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。

4.胚胎移植：

（1）概念：

是指将早期胚胎移植到_____种、相同的其他______性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。

是生产胚胎的体和孕育胚胎的体共同繁殖后代的过程，是胚胎工程的最后一道“工序”。

思考：

胚胎移植中早期胚胎的来源？

（2）优势：

可以充分发挥的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期。

（3）胚胎移植的生理学基础：

①种动物的供、受体生殖器官的生理变化是_________的，这就为供体胚胎移入受体提供了相同的。

[所以在胚胎移植中必须对供体和受体用_______进行处理]

②早期胚胎形成后与母体处于_________状态，为胚胎的收集提供可能。

③受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生____________反应，为胚胎在受体的存活提供了可能。

④移入受体的供体胚胎的遗传特性在孕育过程中_____________________。

（4）胚胎移植的程序：

①对供、受体牛进行选择，用激素对供、受体母牛进行_____________处理；

②对供体母牛用激素做____________处理；

③选择同种优秀公牛___________[注：

体内受精]；

④胚胎的__________，也叫[此时胚胎处于游离状态]；

⑤对胚胎进行质量检查[此时胚胎应发育到_____________]；

胚胎移植或冷冻保存；

检查受体母牛是否受孕；

产下胚胎移植的犊牛。

5.胚胎分割：

（1）概念：

用机械方法将__________切割成2、4、8等分等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术[可看作是___________________]

（2）基本过程：

选择发育良好、形态正常的__________、移入培养皿中，用分割针或分割刀片将其切开，吸出其中的半个胚胎注入透明带中或直接将裸半胚移植入受体。

[注意：

___________要均等分割，否则会影响胚胎的恢复和进一步发育]

6．胚胎干细胞培养

（1）胚胎干细胞的来源：

由___________或___________中分离出来的一类细胞，又叫ES或EK细胞。

（2）胚胎干细胞的特征：

形态上____________________________________；

功能上具有_____________________，在体外培养下，ES细胞可以

___________________

（3）应用：

①可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律；

②是在体外条件下研究的理想材料，在培养液中加入，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。

ES细胞在

上，或在添加的培养液中，能够维持不分化的状态。

③可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合症、少年糖尿病等；

④利用可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能；

⑤随着组织工程技术的发展，通过ES细胞体外诱导分化，定向培育出人造组织器官，用于器官移植，解决和器官移植后的问题。

专题4生物技术的安全性和伦理问题

1.转基因生物的安全性争论：

（1）基因生物与食物安全：

反方观点：

反对“实质性等同”、出现滞后效应、出现新的过敏原、营养成分改变

正方观点：

有安全性评价、科学家负责的态度、无实例无证据

（2）转基因生物与生物安全：

对生物多样性的影响

反方观点：

扩散到种植区之外变成野生种类、成为入侵外来物种、重组出有害的病原体、成为超级杂草、有可能造成“基因污染”

正方观点：

生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播距离有限、花粉存活时间有限

（3）转基因生物与环境安全：

对生态系统稳定性的影响

反方观点：

打破物种界限、二次污染、重组出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通过食物链进入人体

正方观点：

不改变生物原有的分类地位、减少农药使用、保护农田土壤环境

2.生物技术的伦理问题

（1）克隆人：

两种不同观点，多数人持否定态度。

中国政府的态度：

四不原则：

不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验。

（2）设计试管婴儿：

试管婴儿——体外受精，胚胎移植

设计试管婴儿——体外受精，，胚胎移植。

（3）基因身份证：

否定的理由：

个人基因资讯的泄漏造成基因歧视，势必造成遗传学失业大军、造成个人婚姻困难、人际关系疏远等严重后果。

肯定的理由：

通过基因检测可以及早采取预防措施，适时进行治疗，达到挽救患者生命的目的。

3.生物武器

（1）种类：

致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌。

（2）散布方式：

吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆虫叮咬等。

（3）特点：

致病力强、多数具传染性、传染途径多、污染面广、有潜伏期、不易被发现、危害时间长等。

（4）禁止生物武器公约及中国政府的态度：

在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反

对生物武器及其技术和设备的扩散。

专题5生态工程

一．生态工程建设的目的：

遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到和的同步发展。

二．遵循的基本原理：

1.原理:

即一个生产过程的废弃物变成下一个生产过程的原料，实现无废弃物生产。

2.原理:

即通过增加系统中物种的数量，复杂食物网，以提高生态系统的抵抗力稳定性。

3.原理:

即增加物种数量的同时，要处理好生物与环境的协调与平衡，考虑环境容纳量。

协调的含义是新增的物种：

。

平衡的含义是新增物种的数量

。

4.原理:

即要同时考虑系统、系统和系统。

5.原理:

（1）系统的原理：

考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。

（2）系统原理：

实现总体功能大于各部分之和的效果.