1、选修三知识点人教版专题一 基因工程一、 应用技术：体外DNA重组和转基因等技术二、 基本工具（一） 限制性核酸内切酶1、 主要来源：原核生物2、 特点： 识别特定的核苷酸序列（或碱基序列） 切割特定位点上的磷酸二酯键 3、结果： 切点不在中轴线上 切点在中轴线上（二）DNA连接酶 1、种类： EcoliDNA连接酶只能连接黏性末端 T4DNA连接酶可以连接黏性末端和平末端（效率较低） 2、与DNA聚合酶区别： DNA聚合酶发挥作用时需要DNA模板 DNA连接酶连接两个DNA片段（DNA片段+DNA片段），DNA聚合酶是将脱氧核苷酸连接到DNA上（DNA片段+脱氧核苷酸） 3、载体： 质粒本质：
2、小型环状双链DNA噬菌体的衍生物动植物病毒4、 必须具备什么条件才能充当载体： 能自我复制并稳定保存 至少有一个限制酶切割位点 有特殊的标记基因 注意：基因工程中被用作载体的质粒都是经过人工改造的质粒三、基本操作程序：目的基因的获取、基因表达载体的构建（核心）、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和鉴定。 （一）目的基因的获取 常用的方法：1、从基因文库中获取 基因组文库 部分基因文库：如cDNA文库 2、化学方法人工合成 PCR扩增技术（聚合酶链式反应）原理：DNA双链复制 所需材料：DNA模板、引物、热稳定DNA聚合酶、4种脱氧核苷酸等 （二）基因表达载体的构建组成：启动子 +目的基因
3、+ 终止子 + 标记基因等 RNA聚合酶识别 鉴别和筛选 和结合的部位注意：标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。（如：抗生素抗性基因）（三）将目的基因导入受体细胞（植物细胞、动物细胞、微生物） 定义：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达 的过程，称为转化。 1、植物细胞 农杆菌转化法（双子叶植物和裸子植物）最常用方法基因枪法（单子叶植物常用） 花粉管通道法（我国的转基因抗虫棉采用此法） 注意：农杆菌中的Ti质粒上的TDNA（可转移的DNA）可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。 2、动物细胞显微注射法 （受精卵
4、） 3、微生物细胞（微生物特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少）Ca2+处理法 第一步：微生物细胞 感受态细胞 Ca2+处理 第二步：将重组表达载体DNA分子溶于缓冲溶液中与感受态细胞混合，在一定温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。 （四）目的基因的检测和鉴定 1、分子水平上检测 检测是否插入目的基因DNA分子杂交技术 目的基因是否转录出mRNA分子杂交技术 目的基因是否翻译成蛋白质抗原抗体杂交 注意：用被放射性同位素标记（荧光标记）的目的基因 制作2、个体水平上鉴定：如抗虫或抗病接种实验四、基因工程的应用 （一）植物基因工程应用 1、提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫
5、、抗病等） 2、改良农作物的品质 3、利用植物生产药物 （二）动物基因工程应用 1、提高动物生长速率 2、改善畜产品的品质 3、用转基因动物生产药物乳腺生物反应器或乳房生物反应器 注意：要将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的受精卵中 4、作器官移植的供体 （三）基因治疗（将正常基因导入患者缺陷细胞） 1、体外基因治疗 2、体内基因治疗五、蛋白质工程 1、实质：改造基因 2、目的：对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。 3、成功例子：通过对胰岛素的改造，已使其成为速效型药品等 4、难题：对大多数的高级结构
6、的了解还很不够专题二 细胞工程操作水平：细胞水平或细胞器水平一、 植物细胞工程（一）植物组织培养技术1、原理：植物细胞的全能性2、过程： 离体的器官、 脱分化 愈伤组织 再分化 胚状体 幼苗组织、细胞 （避光条件） 或丛芽 注意：细胞脱分化：就是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去原有的结构和功能而转变成未分化的过程(二）植物体细胞杂交技术 去壁 人工诱导 （酶解法） 细胞融合 过程 1、用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 2、细胞融合原理：细胞膜具有一定的流动性 3、其中中假设2个细胞融合可形成3种类型的融合细胞 4、人工诱导方法 物理法：离心、振动、电激等 化学试剂：聚乙二醇 5、融合成功的标志：
7、杂种细胞再生出细胞壁 6、脱分化 再分化优势：克服远缘杂交不亲和的障碍 （三）实际应用 1、植物繁殖的新途径 微型繁殖快速微型繁殖、微型繁殖技术 优点：高效快速繁殖、保持优良性状、不受生长季节限制 作物脱毒：茎尖组织培养技术神奇的人工种子 胚状体、不定芽、顶芽和腋芽 + 人工种皮（薄膜）+ 人工胚乳 2、作物新品种的培育 单倍体育种 突变体的利用： 化学或物理诱变 筛选植物的愈伤组织 处理 突变体 高抗、高产、优质的突变体 3、细胞产物的工厂化生产（四）植物生长调节剂作用（拓展内容可看可不看） 1、生长素类诱导细胞的分裂和根的分化 2、细胞分裂素类促进细胞的分裂或从愈伤组织和器官上分化出不定芽
8、 3、赤霉素类刺激培养细胞的伸长 注意：生长素含量细胞分裂素 脱分化和根源基的形成 生长素含量细胞分裂素 再分化和芽原基的形成二、动物细胞工程 常用技术：动物细胞培养（基础）、动物细胞核移植、动物细胞融合、单克隆抗体 （一）动物细胞培养 1、过程： （胚胎或幼龄动物的组织或器官） (胰蛋白酶或胶原蛋白酶) 原代培养 （初次培养） 胰蛋白酶处理 传代培养注意：1、正常细胞培养特点 贴壁生长 （单层细胞） 接触抑制2、目前使用或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型3、细胞在传至1050代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止，部分细胞的细胞核型可能会发生变化4、50代以后
9、细胞获得不死性（发生了突变），正在朝着等同于癌细胞的方向发展 2、培养条件 无菌无毒环境细胞培养液中添加一定量的抗生素 营养糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等制成合成培养基，通常还需加入血清、血浆等一些天然成分 温度和PH哺乳动物：36.5 0.5 PH值：7.27.4气体环境95%空气和5%CO2 ：O2细胞代谢所必需的，CO2维持培养液的PH3、应用：生产生物制品病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等检测有毒物质 用于生理、病理、药理等方面的研究（二）动物细胞核移植和克隆动物 1、原理：高度分化细胞的细胞核具有全能性2、概念：将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使
10、其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体（克隆动物）。 3、分类: 胚胎细胞核移植（胚胎细胞分化程度低难度相对较低） 体细胞核移植（体细胞分化程度高难度相对较高） 4、体细胞核移植过程： （减中期卵母细胞） （动物细胞培养） （去核除去细胞核 和第一极体） 供体细胞注入去核的卵母细胞（核移植技术） 早期胚胎培养和胚胎移植技术（牛犊性别：雌性； 性状：与核供体生物基本一致）（三）动物细胞融合与单克隆抗体 1、动物细胞融合过程： 诱导因素 物理方法：电激等 化学方法：聚乙二醇 生物方法：灭活的病毒杂交细胞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2、单克隆抗体单克隆抗体
11、制备的目的或意义：得到一种杂种细胞即能在体外大量增殖，又能产生一种特异性抗体。 第一次筛选 第二次筛选注意：1、取已免疫的B淋巴细胞（或浆细胞）和骨髓瘤细胞融合 2、第一次筛选：用特定的选择性培养基筛选出杂交瘤细胞；第二次筛选：筛选出能产生特异性（专一）抗体的杂交瘤细胞克隆化培养和抗体检测 3、最后，将杂交瘤细胞在体外培养（动物细胞培养），或体内培养（注射到小鼠腹腔内增殖） 4、单克隆抗体最主要优点：特异性强、灵敏度高、可大量制备 应用： 作为诊断试剂：利用同位素标记的单克隆抗体，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病 优点：准确、高效、简易、快速用于治疗疾病和运载药物： “生物导弹”把单克隆抗体跟
12、反射性同位素、化学药物或细胞毒素相结合 其中单克隆抗体作用：导向作用专题三 胚胎工程一、 体内受精和早期胚胎发育场所：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（通过数次有丝分裂）过程 2）1个初级精母细胞2个次级精母细胞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：从胎儿时期开始（胎儿时期完成了卵泡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（胎儿时期）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 （初情期以后）（精子和卵子结合
13、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：精子获能 过程 2）受精前的准备阶段2：卵子的准备a.精子穿越放射冠和透明带：顶体反应，透明带反应（防止多精入卵的第一道屏障）3）受精阶段 b.进入卵黄膜：卵细胞膜反应（防止多精入卵的第二道屏障）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，每一个细胞都是全能细胞囊胚（内细胞团+滋养层）：有囊胚腔，出现了囊胚从透明带中伸展出来的孵化过程原肠胚：内细胞团细胞形成外胚层和内胚层，滋养层发育成胎膜和胎盘，内胚层包围着原肠腔二、 体外受精
14、和早期胚胎培养试管动物技术：通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后 方法一：用促性腺激素处理，使其超数排卵，从中输卵管冲取卵子（针对实验动物，家畜猪、羊等）卵母细胞的采集 方法二：从屠宰母畜卵巢中采集方法三：借助超声波探测仪、内窥镜、腹腔镜等工具直接从 活体母畜卵巢中吸取（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：方法有假阴道法、手握法和电刺激法等精子的获能：方法有培养法（通过获能培养液）、化学诱导法（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
15、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、血清等三、胚胎工程的应用及前景概念：是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，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，接受胚胎的个体叫受体。应用：胚胎移植是转基因、核移植、或体外受精等技术的最后一道“工序”现状：在牛的胚胎移植中，技术方法更为简便、实用。意义：可充分发挥雌性优良个体繁殖潜力。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：供体和受体的生理状况胚胎移植 1）供、受体生殖器官的生
16、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，为胚胎收集提供可能3）受体对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，为胚胎的存活提供可能4）胚胎能与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但其遗传物质不受影响1）供、受体的选择和处理（使用激素进行同期发情处理、超数排卵处理）2）配种或人工受精基本程序 3）胚胎收集（冲卵）、检查（胚胎发育到桑椹胚或囊胚）、培养或保存（196的液氮）4）胚胎移植：手术法（引出子宫和卵巢将其注入）；非手术法（用移植管将其送入子宫）5）移植后的检查（是否妊娠）等 概念：指采用机械方法将早期胚胎切割成2、4或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的
17、技术。 仪器设备：实体显微镜和显微操作仪操作程序 1）选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿胚胎分割 2）用分割针或分割刀切开胚胎，吸出半个，注入空透明带或直接将裸半胚移植给受体。分割囊胚时要将内细胞团均等分割。此时还可用分割针分割滋养层，做胚胎DNA分析性别鉴定。局限：刚出生的动物体重偏低，毛色和斑纹上存在差异，同卵多胎的可能性有限。概念：由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。简称ES或EK细胞。特点 形态上：体积小、细胞核大、核仁明显 功能上：具有发育的全能性，即可分化为成年动物体任何一种组织细胞；在体外可胚胎干细胞 增殖而不发生分化；可冷冻保存；可进行遗传改造
18、1）移植ES细胞修复坏死或退化部位，治愈糖尿病、肝(心)衰竭、成骨不良等病症 意义 2）ES细胞体外诱导分化，可培育人造组织器官 3）ES细胞在牛黄酸、丁酰环腺苷酸等诱导因子作用下可向不同类型组织细胞分化 （特殊处理性别鉴定：SRYPCR法）核移植技术和胚胎分割移植技术比较比较项目原理相同过程不同核移植均利用细胞的全能性，属于无性生殖胚胎分割移植生物工程技术应用的组合（1）转基因植物培育：基因工程植物组织培养；（2）转基因动物培育：基因工程动物细胞培养胚胎移植；（3）核移植（克隆）动物培养：核移植动物细胞培养胚胎移植；（4）胚胎移植：体外受精（或自然受精）动物细胞培养胚胎移植；（5）植物体细胞
19、杂交：植物体细胞杂交植物组织培养；专题五 生态工程一、生态工程建设的目的就是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，达到经济效益和生态效益的同步发展。与传统工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。二、生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。三、生态工程所遵循的五大基本原理1、物质循环再生原理：实现能量和物质的多级利用，提高能量和物质的利用率2、物种多样性原理（生态系统稳定性）：物种繁多而复杂的生态系统3、协调与平衡原理：生物与环境的协调与平衡主要是生物数量不超过环境承载力的限度4、整体性原理：社会经济自然复合而成的巨大系统5、系统学和工程学原理 系统的结构决定功能原理：改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。如分布式结构要比集中式和环式结构的可靠性高 系统整体性原理：系统各组分之间要有适当的比例关系，实现“1+12”如豆科植物与固氮菌
