1.1 DNA重组技术的基本工具
教学过程 教学内容 教学手段和方法 预期目标
1.创设情境，引入对基因重组技术工具的学习。2.学习 “分子手术刀”──限制酶。3.学习“分子缝合针”──DNA连接酶。4.学习“分子运输车”──基因进入受体细胞的载体。5.布置作业。 师：1973年转基因微生物──转基因大肠杆菌问世；1980年第一个转基因动物──转基因小鼠诞生；1983年第一例转基因植物──转基因烟草出现，实现了一种生物的某些性状在另一种生物中的表达。同学们，性状的表达与我们从前学过的什么过程有关？生：与基因控制蛋白质的合成有关。师：假若这是一个DNA上的能指导合成某种药物蛋白的基因(老师用手指出纸条上的该区段)，而这是一条烟草的DNA(老师拿出另一纸条)。同学们分析，要实现药物基因在烟草中的表达，提前要做哪些关键工作？生：1. 要将药物基因切割下来；2. 要将药物基因整合到烟草的DNA上。师：同学们说得对！但还应该实际考虑问题，这两条纸带所代表的DNA是在同一个细胞中吗？生：不是。师：所以这里就存在一个基因转移的实际问题，谁能具体说一下？生：就是如何将控制合成药物的基因转入烟草细胞的问题。师：同学们思考的问题，正是科学家们思考的问题。刚才我们所探讨的工作，都是在分子水平上进行的，切割也好，连接也好，转移也好，无一例外。中国有句俗语叫“没有金刚钻儿，不揽瓷器活儿”。科学家们在实施基因工程之前，苦苦求索，终于找到了实施基因工程的三种“金刚钻儿”，使基因工程的设想成为了现实。这三种“金刚钻儿”，一是准确切割DNA的工具，“分子手术刀”──限制酶；二是DNA片段的连接工具，“分子缝合针”──DNA连接酶；三是基因转移工具，“分子运输车”──基因进入受体细胞的载体。下面我们就来学习这方面的内容。师：在进入对限制酶的学习时，你们可能最关心的是这种工具酶到哪里去寻找。我们不妨从以往学过的知识谈起，引起思考。自然界中有各种生物，它们所处的环境不是真空。一些生物的DNA可能进入另一种生物的细胞中。这种可能，同学们可用什么实例来说明？生：噬菌体侵染细菌的实验。师：那么现今存在的生物为什么没有在长期的进化过程中被外源DNA的入侵而绝灭，仍能保持一种稳定状态呢？生：生物体有的有免疫系统，如动物；有的有保护作用的组织、器官，如植物 ( http: / / www.21cnjy.com / " \o "欢迎登陆21世纪教育网 )。师：那么作为单细胞的生物来讲，怎么会有那么复杂的结构和系统？它如何来抵抗入侵的外源DNA，保护自身呢？生：只有让外来的DNA失效，才能保护自身。师：那么怎样才能让DNA失效？生：用DNA酶，因为在必修课本中学过。师：用DNA酶，那么生物自身的DNA不也要失效了吗？生：一种特殊的酶，能切割外来的DNA，而对自身不切割。师：根据你们的分析可知，这种酶可能是一种不同于DNA酶的、我们还没有认识的酶。我们讨论至此，同学们是否有了从哪里获得这种酶的意向？生：到单细胞的生物中去找。师：科学家的基本意向也和同学们一样。单细胞生物比多细胞生物更容易受到外源DNA的侵入。在长期的进化过程中，使其必须有处理外源DNA的酶。科学家们经过不懈的努力，终于从原核生物中分离纯化出这种酶，叫做限制酶。迄今已从近300种微生物中分离出4 000种限制酶。这种酶与我们以前知道的DNA酶的作用是不同的。请同学们看书，学习限制酶特有的作用。师：书中告诉我们这种特殊的酶有什么作用？生：它们能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。师：以上这句话，说出了两层意思。一是识别特定核苷酸序列。请同学们看图，EcoRI只能识别GAATTC的核苷酸序列，SmaI只识别CCCGGG的核苷酸序列。第二层意思是从特定部位的两个核苷酸之间切开。请同学们看图，EcoRI就从G和A之间切开，SmaI就从C和G之间切开。师：刚才我们提到科学家们已经分离出4 000多种限制酶。由于酶的不同，它们识别的特定核苷酸序列也不同，这样就为我们切割DNA提供了多种特定的“手术刀”。但它们切割DNA后形成的末端有两种可能，请同学看图回答。生：一种形成黏性末端，一种形成平末端。师：那么这两种末端是如何形成的呢？请从书中找到答案。生：限制酶在它识别序列的中心位置两侧将DNA两条单链分割开，就形成黏性末端，而从识别序列的中心位置切开就产生平末端。师：切断的DNA片段要与受体细胞的DNA连接，同学们根据以往学习的经验，能说出用什么酶吗？生：用DNA复制中的DNA聚合酶。师：同学们想到用DNA聚合酶是很正常的，但是现在我们学习的这种连接与DNA复制中的连接有所不同。请看书后议论，由同学来回答。生：DNA连接酶是将双链的DNA片段连接起来，而DNA聚合酶则是将一个个脱氧核苷酸连接起来。师：同学们说得对，但还不深刻。比如刚才说DNA连接酶是将双链的DNA片段连接起来，就是说DNA连接酶是同时连接双链的切口，而DNA聚合酶只是在单链上将一个个脱氧核苷酸连接起来。相同之处都是通过形成磷酸二酯键来连接的。请同学们在图中正确指出其位置。师：开始时，我们学习了限制酶切割后有两种不同的结果，一种产生黏性末端，一种产生平末端。那么恢复它们的连接，所用DNA连接酶是否可以不加选择？同学们应从书中求得真知，自己解答这个问题。生：应该有所选择。因为E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间连接起来。 T4 DNA连接酶既可“缝合”双链黏性末端， 也可“缝合”双链DNA的平末端， 但平末端之间连接的效率比较低。师：单纯的DNA片段是很难导入受体细胞的，所以我们将切割下来的目的基因导入受体细胞就需要有一个“分子运输车”帮助。不是任何的“分子运输车”都可以用来作目的基因进入受体细胞的载体的。其中的理由要从实际情况出发考虑才能清楚。下面老师提出四个问题供大家思考。1.假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？2.作为载体没有切割位点将怎样？3.目的基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？4.如果载体对受体细胞有害将怎样？不能分离会怎样？生：1.导入受体细胞的目的基因不能复制，将在细胞增殖中丢失。2.载体没有切割位点，外源的目的基因不可能插入。3.如果载体上有遗传标记基因，这样，在载体进入受体细胞后，就可通过标记基因的表达来检测。4.载体对受体有害，将影响受体细胞新陈代谢，进而使转入的目的基因也无立足之地。载体不能分离，就不能获得更多带有目的基因的载体。师：可见以上内容，都是在选择合适载体时必须考虑的。请同学们阅读课文，归纳出充当基因进入受体细胞载体的必要条件。生：1. 能自我复制；2. 有切割位点；3. 有遗传标记基因；4. 对受体细胞无害、易分离。师：目前通常利用的载体是“质粒”。质粒是能“友好”寄宿在细菌细胞内的小型的环状DNA。下面让我们通过插图一起来认识质粒，尤其要在质粒载体结构模式图上找出刚才归纳几个条件的具体体现。生：找到“复制原点”──说明质粒能复制并能带着插入的目的基因一起复制。找到“目的基因的插入位点”──说明质粒有切割位点。找到“氨苄青霉素抗性基因”──说明有标记基因的存在，将来可用含青霉素的培养基鉴别。找到此质粒来自大肠杆菌──说明没有危害，大肠杆菌是非致病菌，大肠杆菌分裂快，也便于从大量复制个体中分离出来。1.完成书后练习题。2.认真完成模拟制作──DNA重组模型。希望大家动手、动脑协调配合，体会每一步骤在基因重组中的真实含义。最后结束时加强反思，回答书中提出的两个问题。 拿出两种不同颜色的等宽的纸条。学生讨论。第三个内容不好回答，教师要引导。赞扬也是教育的一种方式。引导大家思考。学生讨论。讨论中及时发现有创新思维的学生，鼓励发表意见。学生再次议论。及时鼓励学生。学生看书。教师点拨。学生看插图。学生看书。学生看书，接着议论。教师点拨。利用插图。看书学习。将局部问题整合到实际工作的全过程中思考。学生讨论。学生归纳。学生结合插图寻找。课内与课外结合。 联系旧知识，使学生认识到基因工程也是建立在基因控制蛋白质合成的基础理论上的，不可割裂。抽象变直观，增强诱思的效果。使学生认识到科学的发展有赖于技术的创新。以上教学也是将三种操作工具整合到一个完整的过程之中。将直白的教学内容变得有思维力度。培养学生思维的创造性。以上教学改变直白的教学方式，通过诱思，提高学生的思维能力。引导学生与DNA酶作对比，在比较中准确认识限制酶。让文字与插图结合，使抽象的文字在直观的插图中得以体现。联系旧知识，提供一个比较的对象，在比较中加深对DNA连接酶的认识。提高学生思维的深刻性。准确认识DNA连接酶的作用部位。解决本课的难点。提出问题，诱导思考，解决难点。培养思维的广阔性。培养学生的归纳能力。利用插图加深对载体必须具备条件的认识。体现基础知识的准确运用。在运用中加深对基础知识的深层
经典例题剖析
下图表示限制酶切割某DNA的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是( )
A．CTTAAG，切点在C和T之间 B．CTTAAG，切点在G和A之间
C．GAATTC，切点在G和A之间 D．CTTAAC，切点在C和T之间
【解析】 由图不难看出该限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切点是G与A之间。
答案C
基础试题训练
1．在基因工程中，科学家所用的“剪刀”、“针线”和“载体”分别是指( )
A.大肠杆菌病毒、质粒、DNA连接酶 B.噬菌体、质粒、DNA连接酶
C.DNA限制酶、RNA连接酶、质粒 D.DNA限制酶、DNA连接酶、质粒
2．不属于质粒被选为基因运载体的理由是 ( )
A．能复制 B.有多个限制酶切点 C．具有标记基因 D．它是环状DNA
3．下列四条DNA分子，彼此间间具有粘性末端的一组是 ( )
① ②
③ ④
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
4．质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是
①能自主复制 ②不能自主复制 ③结构很小 ④蛋白质 ⑤环状RNA ⑥环状DNA ⑦能“友好”地“借居”
A．①③⑤⑦ B．①④⑥ C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦
5．有关基因工程的叙述中，错误的是 ( )
A．DNA连接酶将黏性未端的碱基对连接起来
B．限制性内切酶用于目的基因的获得
C．目的基因须由载体导入受体细胞
D．人工合成目的基因不用限制性内切酶
6．实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限性内切酶。一种限制性内切酶能识别DNA子中的GAATTC顺序，切点在G和A之间，这是应用了酶的( )
A．高效性 B.专一性
C．多样性 D.催化活性受外界条件影响
7．人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是( )
A . 提高受体细胞在自然环境中的耐药性
B. 有利于对目的基因是否导入进行检测
C. 增加质粒分子的分子量
D．便于与外源基因连接
8．下列属于基因运载体所必须具有的条件是(多选) ( )
A、具有某些标志基因
B、具有环状的DNA分子
C、能够在宿主细胞内复制
D、具有多种限制性内切酶
9．下列哪些可作为基因工程技术中常用的基因运载工具(多选) ( )
A．大肠杆菌 B． 质粒
C．动物病毒 D． 线粒体
10．在重组DNA技术中，不常用到的酶是
A、限制性内切酶 B、DNA聚合酶
C、DNA连接酶 D、反转录酶
11．多数限制性核酸内切酶切割后的DNA末端为
A、平头末端 B、3突出末端 C、5突出末端 D、粘性末端
12．在基因工程中通常所使用的质粒是
A、细菌的染色体DNA B、细菌染色体外的DNA
C、病毒染色体DNA D、噬菌体DNA
13．(2006深圳一模考题)研究人员想将生长激素基因通过质粒介导入大肠杆菌细胞内，以表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因：A是抗链霉素基因，B是抗氨苄青霉素基因，且目的基因不插入到基因A、B中，而大肠杆菌不带任何抗性基因，则筛选获得“工程菌”的培养基中的抗抗生素首先应该
A、仅有链霉素 B、仅有氨苄青霉素
C、同时有链霉素和氨苄青霉素 D、无链霉素和氨苄青霉素
14．(05全国Ⅰ)镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。检测这种碱基序列改变必须使用的酶是
A. 解旋酶 B. DNA连接酶 C. 限制性内切酶 D、RNA聚合酶
创新应用训练
1.番茄在运输和贮藏过程中，由于过早成熟而易腐烂。应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟激素的合成，可使番茄贮藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种。这种转基因番茄已于1993年在美国上市，请回答：
(1)促进果实成熟的重要激素是_______。
(2)在培育转基因番茄的操作中，所用的基因的“剪刀”是__________ ，基因的“针线”是_______________，基因的“运输工具”是_______。
(3)与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是______、_________和________________________________。
2、(05天津理综)限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是_G↓GATCC_，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是_↓GATC_。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切点。
(1)请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。
(2)请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
(3)在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接？为什么？
基础试题训练
1、D 2、D 3、D 4、【解析】 质粒是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状的DNA分子，它能“友好”地“借居”在宿主细胞中。【答案】C 5、A 6、B 7、B 8、AC 9、BC 10、 11、D 12、B 13、C 14、C
创新应用训练
1、(1)乙烯 (2)限制性内切酶 DNA连接酶 载体
(3)目的性强 育种周期短 克服远源杂交的障碍
2、(1)
(2)
(3)可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的(或是可以互补的)
T A G G
C C A T
T A C C
G G T A动物细胞工程
一、教学目标
1.简述动物细胞培养的过程、条件及应用。
2.简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景。
3.举例说出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用。
二、教学重点和难点
1.教学重点
(1)动物细胞培养的过程及条件。
(2)用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。
(3)单克隆抗体的制备和应用。
2.教学难点
(1) 用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。
(2) 单克隆抗体的制备过程。
三、教学策略
有了第一节的基础，学生对本节内容易于理解。因此，本节教学采用讲授、自学、讨论等相结合的教学方法。具体建议如下。
在动物细胞培养的教学中，可把这部分内容归纳成三个问题：(1)为什么要进行动物细胞的培养？(2)什么是动物细胞的培养？(3)怎样进行动物细胞的培养？第三个问题是本节课的重点。关于动物细胞的培养过程，教师可参照教材中的动物细胞培养过程示意图进行讲解，讲解中要注意区分原代培养和传代培养这两个概念。对于动物细胞培养的条件，则要从学生已有的内环境的知识出发，启发学生自己动脑思考这个问题，以加深对培养条件的理解。
在动物体细胞核移植技术及克隆动物的教学中，可首先让学生列举所知道的克隆动物，调动学生已有的知识。随后可向学生提问：克隆动物的方法与植物组织培养一样吗？然后向学生说明目前动物体细胞克隆是通过核移植技术来实现的，以引入本节课的主题。关于核移植技术发展简史，可让学生在课堂上阅读，本节课的重点和难点是在动物体细胞核移植技术过程，教材中选用了一个非常好的素材──以诞生在我国的高产克隆奶牛为例，来说明体细胞核移植的过程。教师应充分利用和挖掘教材内容，带领学生一步步弄清动物体细胞核移植技术的过程。对于体细胞核移植技术的应用前景和存在的问题这部分内容，可结合本节教材“思考与探究”中的有关问题，以及“拓展视野”中的有关克隆羊多利的早衰问题等，让学生讨论。
在细胞融合和单克隆抗体的教学中，教师可先启发学生回顾植物体细胞杂交技术的过程，再通过动植物细胞异同点的对比，引导学生大胆推测出动物细胞融合与植物原生质体融合的原理及方法基本相同，以培养学生的知识迁移能力。随后通过教材上的用灭活病毒诱导动物细胞融合过程的示意图，重点讲解为什么灭活的病毒可用来做诱导物，并指出动物细胞的融合也需要把多个两种细胞放在一起，让它们随机融合后，再从中筛选杂交细胞。最后教师要讲明动物细胞融合技术的意义和应用，以便自然过渡到单克隆抗体上来。
关于单克隆抗体的教学，教师要利用好教材提供的材料，突出从问题入手的思路，先介绍医疗实践中仅靠细胞培养难以获得大量抗体，然后，一步一步启发学生讨论怎样解决这个问题。要把科学家在研制单克隆抗体过程中，通过大胆的想像，创造性地解决问题的过程作为本节教学的重点和亮点，使学生在获得单克隆抗体知识的同时，受到创新精神的教育。
四、答案和提示
2.2.1动物细胞培养和核移植技术
(一)思考与探究
1.幼龄与老龄动物的组织细胞比较，分化程度低的与分化程度高的组织细胞比较，哪一种更易于培养？思考一下，这是什么道理？
提示：细胞的衰老与动物机体的衰老有着密切的关系，细胞的增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物则相反。所以，一般来说幼年动物的组织细胞比老年动物的组织细胞易于培养。同样，组织细胞的分化程度越低，则增殖能力越强，所以更容易培养。
2.动物细胞培养要经过脱分化的过程吗？为什么？
提示：脱分化又称去分化，是指分化细胞失去特有的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程。植物的任何一部分，甚至单个细胞都具有长成完整植株的能力。但要发育成完整植株，必须先脱分化，脱分化的细胞具有发育成任何组织的能力，然后进行再分化，形成完整植株。植物细胞培养主要用于农林生产中的作物、苗木育种，快速繁育种苗、培育无病毒植株等，这就要求植物的组织或细胞先进行脱分化。动物细胞的培养有各种用途，一般而言，动物细胞培养不需经过脱分化过程。因高度分化的动物细胞发育潜能变窄，失去了发育成完整个体的能力，所以，动物细胞也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程了。要想使培养的动物细胞定向分化，通常采用定向诱导动物干细胞，使其分化成所需要的组织或器官。
3.1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达(Lucinda)的奶牛，年产奶量为30.8 t，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为3～4 t。
(1)能利用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达吗？请说明理由。
提示：可以用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达。卢辛达的产奶量很高，说明它有高产奶的遗传基础，利用卢辛达的体细胞克隆的奶牛其遗传物质基本上全部来自该奶牛，其克隆牛具有高产的遗传基础，如果精心培育和饲养，有可能在世界范围内推广，克隆牛再与高产的公牛自然繁殖，可得到很多高产的后代，从而加快奶牛改良进程。
但同时需注意，该克隆牛不能无限制地推广，其数量不宜过多，尤其是在小范围内不能无限的繁殖，以避免奶牛群出现近亲繁殖而引起种质衰退。
(2)如果将克隆高产奶牛卢辛达的任务交给你，你将如何对它进行克隆？
提示：首先从卢辛达耳朵(也可用别的组织、器官，耳朵在活体上容易取)上剪取一小块组织，在体外培养获得该组织(如软骨组织)的细胞。从屠宰场取废弃的牛卵巢，抽取卵母细胞体外培养成熟。用显微针去除卵母细胞的核，再将耳细胞注入卵母细胞，用电刺激方法使卵母细胞与体细胞融合，这时供体核就进入了受体卵母细胞，再用电刺激或化学物质激活注入了体细胞核的卵母细胞，使其完成减数分裂和发育过程。核移植胚胎在体外短时间培养后，挑选正常卵裂的胚胎植入经同期发情处理的受体母牛体内。
4.体细胞核移植技术在研究和应用上还存在什么问题？请你查阅资料，了解这方面的前沿动态。
提示：在研究方面，克隆动物基因组重新编程的机制尚不清楚，克隆技术效率低，克隆动物畸形率高、死亡率高、易出现早衰等问题。这些问题尚在研究中。
在应用上，生产克隆动物费用昂贵，距大规模应用还有一定距离。
(二)正文中讨论题
【讨论1】
多细胞动物和人体的细胞都生活在内环境中，根据你所学的内环境的知识，思考并讨论以下问题：
1.体外培养细胞时需要提供哪些物质？
提示：充足的营养供给、适宜的温度、适宜的pH和气体环境。
2.体外培养的细胞需要什么样的环境条件？
提示：无菌、无毒的环境。
【讨论2】
1.在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？
提示：为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏。
2.用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，想一想，这是为什么？
提示：培养的动物细胞一般当传代至10～50代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代10代以内的细胞。
3.你认为用上述体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？
提示：克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外还有少量的DNA，即线粒体中的DNA是来自于受体卵母细胞。所以，用教材中所述的方法克隆的动物不是供核动物完全相同的复制。
此外，即便动物的遗传基础完全相同，但动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，核供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其形成的行为、习性也不可能和核供体动物完全相同，从这一角度看，克隆动物不会是核供体动物100%的复制。
(三)寻根问底
胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗？为什么？
提示：胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白外，长时间的作用也会消化细胞膜蛋白，对细胞有损伤作用，因此必须控制好胰蛋白酶的消化时间。
(四)旁栏思考题
1.进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？
提示：用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性。胰蛋白酶作用的适宜环境pH为7.2～8.4。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适宜用于细胞培养时的消化。
2.为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清？
提示：血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等，其中蛋白质主要为白蛋白和球蛋白。氨基酸有多种，是细胞合成蛋白质的基本成分，其中有些氨基酸动物细胞本身不能合成(称为必需氨基酸)，必须由培养液提供。血清激素有胰岛素、生长激素等及多种生长因子(如表皮生长因子、成纤维细胞生长因子、类胰岛素生长因子等)；血清还含有多种未知的促细胞生长因子、促贴附因子及其他活性物质，能促进细胞的生长、增殖和贴附。因此，细胞培养时，要保证细胞能够顺利生长和增殖，一般需添加10%～20%的血清。
2.2.2动物细胞融合与单克隆抗体
思考与探究
1.植物体细胞杂交技术与动物细胞融合技术有什么不同？
提示：植物体细胞杂交技术与动物细胞融合技术基本相同，不同的是植物体细胞融合前需去掉细胞壁，然后再融合；动物细胞融合是两个体细胞直接融合。
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？
提示：哺乳动物感染抗原后，其体内会形成相应的B淋巴细胞，B淋巴细胞能分泌相应的抗体凝聚或杀死这些抗原。动物在免疫反应的过程中，每一种B淋巴细胞能分泌一种特异性抗体，要想获得大量的特异性抗体，必须使能分泌该单一抗体的B淋巴细胞大量增殖。B淋巴细胞具有产生单一抗体的能力，但不能在体外增殖；骨髓瘤细胞是一种癌细胞，它能在体外培养条件下无限增殖，但不能产生抗体。因此，把一种B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行细胞融合，产生杂交瘤细胞，它会兼有两个亲本细胞的特性──在体外培养条件下能不断增殖，同时能产生出某种特异性的抗体。
五、知识拓展
1.动物细胞培养技术是如何发展起来的？
1907年，哈里森 (Harrison)在无菌条件下用淋巴液作培养基，培养蛙胚神经组织存活数周，并观察到神经细胞突起的生长过程，由此创建了盖片覆盖凹窝玻璃悬滴培养法，奠定了动物组织体外培养的基础。之后，又有人将悬滴培养法改良为双盖片培养，提高了传代效率并减少了污染。1923年，卡雷尔(Carrel)设计了卡氏瓶培养法，扩大了组织生存空间。 1951年， 厄尔 (Earle) 发明了体外培养动物细胞的人工合成培养基。1951年，波米拉(Pomerat)设计了灌流小室，使细胞生活在不断更新的培养液中，便于作显微摄影和细胞代谢的研究。1957年，格拉夫(Graff)用灌流技术进一步提高了细胞悬浮培养的效率。1957年，杜尔贝科(Dulbecco)等人采用胰蛋白酶消化处理和应用液体培养基的方法，获得了单层细胞培养。单层培养法的出现，对组织培养的发展起了很大的推动作用。此后单层培养成为组织培养普遍应用的技术。20世纪60年代后，动物细胞大规模培养技术开始起步，并逐步发展。20世纪80年代后，随着基因工程和其他细胞工程技术的发展，细胞培养技术已成为转基因技术、生物制药及其他许多技术的基础，在现代生物技术中发挥着重要的作用。
2.为什么动物细胞要分散成单个细胞培养？用酶消化的是什么物质？
细胞原代培养时可以分散成单个细胞培养，也可以用细胞群(团)、组织块培养，经传代培养后，最终都为细胞培养。
分散成单个细胞、细胞群(团)后容易培养，细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出；而用大块组织培养时，内部细胞的营养供应和代谢废物的排出都较困难，因此，这些细胞在体外长时间的生存和生长就较困难。同时，分散成单个细胞培养，可使得在细胞水平操作的其他技术得以实现。
用酶消化的是细胞间基质，细胞间基质主要成分有胶原蛋白、层粘连蛋白、纤粘连蛋白、弹性蛋白等成分。用蛋白酶可使其消化，从而使细胞相互分离。
3.动物细胞培养液是由哪些化学成分组成的？
糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。
4.体细胞核移植技术为什么要选择MII期的卵母细胞做受体细胞？
细胞核移植技术中能用作受体细胞的通常有MII期卵母细胞和受精卵(合子)。早期核移植技术中常用受精卵，后来基本上用MII期卵母细胞取代了受精卵，主要因为两者的细胞质环境不同。有人认为重组需要的因子存在于MII期卵母细胞的胞质中，而在原核形成时这些因子已被降解或用光，因此，原核扩张后受精卵去核可引起胞质中重组因子缺乏。成熟促进因子(MPF)是卵母细胞细胞质中重要的胞质影响因子，MPF的活性在卵母细胞减数分裂的MI期和MII期达到最高，受精或激活后，MPF迅速灭活，因此，MII期卵母细胞中MPF活性高，而受精卵中MPF活性低。MPF水平的高低可影响供体核染色质的状态和复制。MII期卵母细胞细胞核、细胞质已成熟，而MI卵母细胞细胞核、细胞质尚未成熟，其细胞质不能支持胚胎的全程发育，因此，尽管MI期卵母细胞MPF活性也高，但不能用作受体卵母细胞。
也有人认为用去核合子做受体时，可能由于合子去核时一些早期发育必需的因子随原核的去除而被去掉了，而使去核受精卵缺乏发育能力。
因此，目前广泛采用MII期卵母细胞做受体。
5.已成功的动物细胞融合实例还有哪些？
生物种类 细胞来源 成功年代
酵母菌_鸡 原生质体_血红细胞 1975年
人_胡萝卜 腹水癌细胞_原生质体 1976年
人_小鼠 纤维肉瘤细胞_畸胎瘤细胞 1978年
要知道更多的实例，需经常查阅更多科研报道。
6.为什么不用两个而要用多个细胞进行动物细胞间的融合？
就目前常用的细胞融合方法来看，不管是用物理的、化学的方法，还是生物的方法，其融合率都不可能是100%。仅用两个细胞融合，其效率太低，不一定能得到融合细胞。更重要的是，即使两个细胞已发生融合，但并不一定是研究者期望得到的细胞类型。目前动物细胞融合技术最有价值的应用就是单克隆抗体的制备。我们以制备单克隆抗体为例来说明这一问题。我们知道，体内产生的特异性抗体种类可多达百万种以上，但是每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体，如果仅取一个脾细胞(含B淋巴细胞)和一个瘤细胞杂交，我们不能确定该脾细胞分泌的抗体是否正是我们所需要的；若用大量的脾细胞和瘤细胞进行融合，就可以从融合细胞中筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。
7.如何进行杂交瘤细胞的抗体检测及克隆化培养？
融合后的细胞经选择性培养基培养后，能存活的细胞就是杂交瘤细胞。但这些杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞，通常用“有限稀释法”来选择。将杂交瘤细胞稀释，用多孔细胞培养板培养，使每孔细胞不超过一个，通过培养让其增殖。然后检测各孔上清液中细胞分泌的抗体(常用酶联免疫吸附试验法)，那些上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔。阳性孔中的细胞还不能保证是来自单个细胞，挑选阳性孔的细胞继续进行有限稀释，一般需进行3～4次，直至确信每个孔中增殖的细胞为单克隆细胞。该过程即为杂交瘤细胞的克隆化培养。关注转基因技术的伦理问题
『课标解读』
1、知识方面
简述克隆人、试管婴儿、基因检测等生物技术在应用中可能和已经带来的利与弊。
2、情感态度与价值观方面
认同对生物技术伦理问题讨论的必要性。
通过讨论、阅读、查找资料等活动，关注上述问题可能给人类生活带来的影响，形成自身的心理准备和理性的思考。
3、能力方面
面对来自媒体和他人关于转基因技术的伦理问题的不同观点，能够运用已有的生物学知识进行辨析，初步形成客观的科学的评价能力。
『网络构建』
概念 _____性克隆：指利用克隆技术产生特定细胞和组织(皮肤、神经或肌肉等)用于治疗性移植。
生殖性克隆：指将克隆技术用于生育目的，即用于产生______________。
克隆人 1)有人认为：社会应该允许科学家研究克隆人，伦理道德观念可以改变
2)伦理学家：克隆人_____________________，是克隆技术的滥用；是在人为制造不健全的人
争论 3)生物学家：克隆技术尚不成熟，可能克隆出严重____________的孩子
4)坚持做克隆人的科学家：技术性问题可通过________、基因诊断和___________等得到解决
5)中国政府：禁止______________，坚持四不原则(不赞成、_________、不支持、_________任
何生殖性克隆人实验)，不反对___________克隆人。
概念：是指体外受精形成的胚胎在植入母体孕育___，根据人们的需要，将胚胎的一个细胞取
____试管婴儿 出，进行某些_______。当检测结果符合__________时，再把胚胎植入母体孕育。
1)有人认为：把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重；抛弃或杀死配型
争论 不合适的胚胎无异于“谋杀”。
2)很多人认为：这符合人类伦理道德，体现了父母强烈的爱子之心；是救治患者最好、
最快捷的方法之一；提供骨髓中___________不会对试管婴儿造成损伤。
概念：把个人的致病基因和易感基因检测出来，记录在磁卡上，做成个人基因身份证。
基因身份证 1)人类对基因结构及基因相互作用尚缺乏足够认识，通过基因检测达到预防疾病
反方 的目的困难；多基因病与基因、环境和生活习惯都有关；正常基因在加工或修
争论 饰中出现错误而致病；许多遗传病还没有有效治疗办法。
2)个人基因资讯泄露会造成___________，导致失业、婚姻困难、人际关系疏远等
正方 1)通过基因检测可及早采取预防措施，适时治疗，挽救患者生命
2)对于基因歧视可通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法得以解决
答案：
治疗 人类个体 严重违反人类伦理道德 生理缺陷 胚胎分级 染色体检查 生殖性克隆人 不允许 不接受 治疗性 设计 前 基因检测 人们需要 造血干细胞 基因歧视
『重难点归纳』
一、伦理学家和科学家看待克隆人的角度的区别：
伦理学家主要是从伦理学、社会学和心理学角度看问题，而科学家更多的是从科学的可行性和科学意义的角度看问题。
二、为什么捐出一部分骨髓救治他人，不会给捐献者的身体健康造成损伤？
所谓捐献骨髓，实际上只是从你的骨髓中分离出一部分造血干细胞供移植。因为造血干细胞在人的骨髓中相对较多，而在外周血液中却很少。干细胞的一个重要特点是自我更新能力很强，被分离走的那部分造血干细胞，很快就会被“补齐”。因此捐献骨髓不会影响捐献者身体健康。医生只是在医学公认的安全条件下，分离出捐献者有限数量的造血干细胞，而且整个抽取、分离过程，都是在设备良好的大医院中进行的，一般不会对捐献者造成意外伤害。
三、为解决不孕夫妇的生育问题而出现的试管婴儿，“设计试管婴儿”有何区别？
所谓“设计试管婴儿”，实际上就是指体外受精形成的胚胎(几个细胞期)在植入母体孕育前，根据人们的需要，将胚胎的一个细胞取出，进行某些基因检测。当检测结果符合人们需要时，再把胚胎植入母体孕育。一般我们所说的做试管婴儿，不必经过基因检测这一步骤。
四、获得一张个人基因身份证有无必要？
(1)现在要对个人所有基因进行检测不现实。因为还有不少基因没得到确定。即使只是对个别或少数基因的检测，也不必每人都需要。现在西方国家对某几种致病基因进行筛检时，接受测定的人也只是有这类遗传病家族史的个人，或这类疾病的高危个人。目的是使他们能及早采取防范措施，如养成良好生活习惯、定期检查身体、适时手术等。(2)有某种致病基因，并不一定就会患病。患某种疾病，往往不是由单一原因引起的。况且已知人的很多疾病是多基因病，它是由遗传因素和环境因素共同决定的。如果有良好的生活习惯等，往往可以使人避免患上某些遗传性疾病。(3)有许多疾病，测定其致病基因是相当困难的。因此科学家认为不如测定其所表达的蛋白质更为快捷、有效。(4)基因检测给受试者造成的心理负担或压力必须考虑到。特别是给出似是而非的结论之后，往往会使受试者无所适从。(5)现在记录有个人某些遗传信息的“身份证”已经出现，但仅仅是试验性质的。至于说拿着它去看病，起码在可以预见的将来是言过其实。(6)将“基因身份证”上记录的信息和它的作用等问题弄清楚之后，才能决定要不要它。比如，现在有的试验性基因身份证仅仅记录个人特有的某一对或某几对等位基因信息，它可能在验明正身方面起更大的作用，这类基因身份证要它也无妨。
『复习策略』
本节内容既要了解到克隆技术、体外受精和胚胎移植技术，以及基因检测技术在人类生活中的积极作用，同时还要关注它们带来的有关伦理问题。虽然这些问题目前在一定范围内还存在争议，但若干年以后，却是同学们在未来的生活中所要面对的，并与切身利益有一定的相关性。
『例题剖析』
【例1】(99年上海)世界上第一只克隆绵羊“多利”的培育程序如下图所示。请看图后回答：
(1)写出图中a、b所指的细胞工程名称：
a____________，b__________
(2)实施细胞工程a时，所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是：_________________________________________。
(3)“多利”面部的毛色是__________，请根据遗传学原理说明判断的原因是：___________________________________。
(4)继植物组织培养之后，克隆绵羊的培育成功，证明动物细胞也具有_______________________________。
(5)请举一例,说明克隆绵羊培育成功的实际意义_______________________________。
【解析】：本题考查了与克隆技术相关的细胞工程知识、遗传信息的表达、细胞的全能性及克隆技术的应用等知识。
【答案】：(1)细胞核移植，胚胎移植；(2)卵细胞体积大，易操作，通过发育可直接表现出性状来；(3)白色，“多利”的全部细胞核基因来自白面绵羊；(4)全能性；(5)保存濒危物种、繁育优良品种、医学上克隆器官……
『限时训练』
一、基础训练:
1、关于克隆，不正确的是( )
A. 独立细胞繁殖系
B. 后代完全由一个细胞复制
C. 后代会因为基因突变或染色体变异而导致表现型各不相同
D．后代具有完全相同的遗传物质
2、下列方法中不属于克隆的是( )
A. 同卵双胞胎 B. 胚胎切割
C. 植物的扦插育种 D. 成体细胞的核移植
3、克隆的实质是( )
A．胚胎分割 B．胚胎移植 C. 核移植 D．单性生殖
4、下列说法，正确的是( )
A. 克隆人在理论上是可以，技术上也没有不可逾越的难关
B. 在医学上，通过遗传病基因检测后，进行胎儿性别的选择也是违法的
C. 治疗性克隆和生殖性克隆是一回事
D. 用于器官移植时，可以克隆人
5、基因检测的好处在于( )
A．及早采取预防措施，适时进行治疗
B．受检者带来巨大的心理压力
C. 利于基因治疗
D．可以预知未来
6、克隆人胚胎引发了许多关于科技与伦理的争论。有人欢呼，科学技术的发展将改变一切，有人惊呼，它将引发道德危机，对此，我们应持的正确态度是( )
①摒弃现有道德规范，推动科技发展 ②发挥道德规范作用，限制科技的负面效应
③科技的发展必须以现有道德为准绳 ④调整现有道德规范，适应科技发展
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
7、(多选)生物技术的发展引起了各种争论，这是由于下列哪些原因引起的( )
A．政治制度和经济发展水平 B．传统和伦理观念
C. 宗教信仰和历史背景 D．价值观
8、(多选)有的伦理学家极力反对克隆人，他们认为克隆人( )
A．严重地违反了人类伦理道德 B．冲击了现有的伦理道德观念
C. 是心理不正常的人 D．没有正常的社会关系
9、(多选)生物学家反对克隆人，他们的观点是( )
A．现在就做克隆人很有可能孕育出有严重生理缺陷的孩子
B．克隆技术尚不成熟，重构胚胎成功率低，胚胎移植着床率低
C. 流产率高、胎儿畸形率高、出生后死亡率高
D．不利于人类的发展和生物的进化
10、(多选)坚持做克隆人的科学家则认为，可以通过( )解决以上这些问题
A．基因诊断 B．基因筛选
C. 染色体检查 D．胚胎分级
11、(多选)对于中国来说，关于生物技术的应用和发展的判断以及所立的法规，都必须( )
A．符合科学发展的必然规律 B．符合自己的国情，
C. 符合国家的最高利益 D．有利于促进国家经济的发展
12、(多选)中国政府对于克隆人的态度是( )
A. 不赞成、不允许、不支持 B. 不反对治疗性克隆
C. 禁止生殖性克隆 D. 可以有限制的进行生殖性克隆人的实验
13、(多选)有关克隆的实际意义，正确的是( )
A．生物学和医药研究
B．对濒危、珍稀的野生动物实施克隆，保护生物多样性
C．可以克隆出许多科学家、艺术家、运动健将和各类优秀人才，为社会服务
D．获得更多的优秀动物个体用于生产
14、(多选)个人基因资讯的泄露会造成的基因歧视，可能涉及的方面包括( )
A．人际关系 B．宗教 C. 婚姻 D．就业
15、(多选)对于转基因生物，公众争论的焦点在以下几个方面( )
A.食物安全 B. 生物安全 C. 环境安全 D. 伦理道德
16、(多选)公众担心转基因生物( )
A. 对人类后代的基因有潜在的影响 B. 会影响生物多样性
C. 会产生过敏蛋白或毒性蛋白 D. 对环境造成新的污染或破坏
二、能力提高：
1、仔细阅读下文，回答问题：
20世纪90年代中期，在美国加利福尼亚州，有一名19岁的姑娘安妮莎患了白血病，需要进行骨髓移植。然而，安妮莎惟一哥哥的骨髓配型并不适合于她，同时在骨髓库中也找不到与她配型合适的骨髓。在人们十分焦急的时候，安妮莎父母突发奇想：再生一个配型合适的孩子为安妮莎提供骨髓。然后，他们通过设计试管婴儿(植入前对胚胎进行遗传学诊断)，如愿以偿地生下了一个配型适合于安妮莎的女婴，等这个女婴出生两个月后，就抽取其骨髓造血干细胞，移植给安妮莎，结果使安妮莎得救了。
2000年9月，又有一位名叫玛尼的女孩患上了一种致命的贫血病，需要进行造血干细胞移植，这个女孩的父母也通过设计试管婴儿的办法，生下了一位名叫安蒂姆的男婴，医生用其脐带血中造血干细胞挽救了玛尼的生命。
2002年初，英国一位名叫扎因·哈什米的3岁男孩患上了地中海贫血症，他的父母也是通过设计试管婴儿办法，用新生儿脐带血中的造血干细胞挽救了扎因的生命。当该消息公布之后，马上又有6对夫妇提出类似申请，等待审批；另有10对夫妇对这种方法进行了咨询。
(1)“设计试管婴儿”与“试管婴儿”有何区别？
(2)脐带血是新生婴儿脐带在被结扎后由胎盘脐带流出的血。采集利用新生儿脐带血，可用于挽救生命的原理是什么？
(3)我国首家“生命银行”__协和脐血干细胞自体储存库正式向市民开放，家长可把孩子出生时的脐血放在这里零下196℃的液氮深低温罐中保存，当孩子日后万一患血液疾病或恶性肿瘤等症时，便可取出脐血为他移植治疗。将脐血干细胞移植，与骨髓干细胞移植相比，脐血移植属于_______移植，从免疫学角度分析，它的优点有__________，并且不会因寻找适合骨髓的等待而延误治疗时机，医疗费用也较低。基因工程的应用
一、 教学目标
1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。
2.关注基因工程的进展。
3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。
二、教学重点和难点
1.教学重点
基因工程在农业和医疗等方面的应用。
2.教学难点
基因治疗。
三、教学策略
1.加强收集信息和处理信息环节的指导。
基因工程的应用是基因工程基本操作程序的一个必然结果。如果本节只作为成果的学习，那么就显得思维力度不足了。为此，建议加强指导学生收集和处理信息这一环节。具体做法如下：
无论是学习转基因植物方面的应用，还是学习转基因动物方面的应用，乃至转基因工程菌生产药物方面的应用，首先必须寻找目的基因。教师可利用表1_1，指导学生整理课本中提供的信息，填写此表。这样做既可以调动学生学习的积极性，也增强了他们分析和处理信息的能力。
表1_1 转基因生物与目的基因的关系
转基因生物 目的基因 目的基因从何来
抗虫棉 Bt毒蛋白基因 苏云金芽孢杆菌
抗真菌立枯丝核菌的烟草 几丁质酶基因和抗毒素合成基因
抗盐碱和干旱作物 调节细胞渗透压的基因
耐寒的番茄 抗冻蛋白基因 鱼
抗除草剂大豆 抗除草剂基因
增强甜味的水果 降低乳糖的奶牛
甜味基因 肠乳糖酶基因
生产胰岛素的工程菌 人胰岛素基因 人
指导学生提高处理信息的能力，还可以体现在对教材内容的重组上。例如，我们可以解决当前世界上存在的重大问题作为主题，如以解决“粮食”、“环境污染”、“能源危机”、“攻克不治之症”等问题作为主题，让学生将课文中的知识或学生知道的课外的基因工程应用方面的知识进行重组。这样的活动不仅培养了学生处理信息的能力，还会使学生感悟到肩负的社会责任，从而激发用科学技术报效祖国的志向。
2.课文中的一些难点，建议采用小组讨论，师生共同归纳的方法学习。
课文中有几处是学生学习感兴趣的知识，但文字说明不多，学生学习有一定难度。例如 “什么叫乳腺生物反应器”、 “什么叫工程菌”、 “什么是基因治疗” 等。教师可创设问题情境，让学生讨论，加深用已有知识认识新事物的能力。学生想不到的地方，可由师生共同归纳。例如，学习乳腺生物反应器时，学生提出“给我们讲讲乳腺生物反应器究竟是怎么回事”。这时教师可提出以下问题，让学生讨论。
(1)用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质(如教材中列举的血清白蛋白、抗凝血酶等)比工厂化生产的优越之处有哪些？
(2)用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？
第一个问题，既可以解决乳腺生物反应器的优越性问题，而且显示了社会需求是乳腺生物反应器这一创新成果产生的动力。学生在充分讨论和发表观点的基础上，师生共同归纳出乳腺生物反应器的优点：①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。
第二个问题，用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过程相同。而不同之处可由教师提出：为了将目标产品在奶中形成，需要使用乳腺组织中特异表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成表达载体。
操作过程大致归纳为：获取目的基因(例如血清白蛋白基因)→构建基因表达载体(在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子)→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动物→发育成转基因动物(只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达)。
关于工程菌的学习，也可结合基因工程操作程序，予以说明，并结合微生物生长和代谢的特点，说明工程菌生产药物的优越性。
关于基因治疗，可结合课文中的具体实例，归纳出大致治疗过程。至于是否采用讨论方式，可根据课堂时间而定。如果时间紧，也可采用教师引导学习的方法。
四、 答案和提示
思考与探究
根据所学内容，试概括写出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。
提示：基因工程可以生产人类需要的药物，如胰岛素、干扰素等。我们吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程产品。农业生产中的抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆等都已进入商品化生产，上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。
五、 知识拓展
1.利用微生物生产药物的优越性何在
所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比有以下优越性：
(1)利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。
(2)可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年科学家用2 000 L大肠杆菌发酵液得到100 g胰岛素，相当于从1 000 kg猪胰脏中提取的量。又如，生长素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中提取生长素。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。
(3)降低生产成本，减少生产人员和管理人员。
2.在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳蛋白基因可以抗病毒侵染？
关于病毒外壳蛋白 (coat protein，CP)基因导入植物后的抗病毒机理，目前有几种假说。一种假说认为：CP基因在植物细胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后，会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。另一种假说认为：植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。然而最近的研究表明，如果将病毒的外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒RNA之间的相互作用起到了抗性作用。
利用CP介导的抗病毒性还存在一些问题：①转基因植物对病毒的抗性有局限性，仅限于特定的病毒(被使用CP基因的病毒)或密切相关的病毒；②转基因植物大多数只是发病延缓，一般为两周，并非根治；③潜在着植物表达的外壳蛋白包被与另一种病毒形成新的杂合病毒的危险。
经典例题剖析
1．不属于基因工程方法生产的药物是
A．干扰素 B．白细胞介素
C．青霉素 D．乙肝疫苗
【解析】 基因工程生产的药物有胰岛素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品、乙肝疫苗等。而青霉素是发酵工程的产品之一。
【答案】 C
基础试题训练
1．若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环保上的重要意义是( )
A．减少氮肥的使用量，降低生产成本 B．减少氮肥的使用量，节约能源
C．避免氮肥过多引起环境污染 D．改良土壤结构
2．基因治疗是指( )
A.对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的
B.把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的
C.运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常
D.运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的
3．疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传病的根本途径是( )
A．口服化学药物 B．注射化学药物
C. 采用基因疗法替换致病基因 D.利用辐射或药物诱发致病基因突变
4．上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指( )
A.提供基因的动物 B.基因组中增加外源基因的动物
C.能产生白蛋白的动物 D.能表达基因信息的动物
5．在基因诊断技术中，所用的探针DNA分子中必须存在一定量的放射性同位素，后者的作用是 ( )
A．为形成杂交的DNA分子提供能量
B．引起探针DNA产生不定向的基因突变
C. 作为探针DNA的示踪元素
D．增加探针DNA的分子量
6．诊断苯丙酮尿症所用的探针是 ( )
A．32P半乳糖甘转移酶基因 B．荧光标记的苯丙氨酸羧化酶
C. 荧光标记的β_珠蛋白基因 D．3H苯丙氨酸羧化酶基因
7．基因工程生产胰岛素的主要原因是 ( )
A.工艺简单，容易操作 B.生产量大，价格较低
C.所生产的胰岛素可以用于口服 D.所生产的胰岛素疗效大大提高
8．75年，科学家用基因工程的方法创造出了一种能分解石油的“超级细菌”，下列关于此种细菌的说法正确的是 ( )
A.与一般细菌相比它体积特别巨大 B.它是现在唯一能分解石油的细菌
C.它同时能分解石油中的四种烃类 D.与一般细菌相比，它繁殖速度极快
9．下说法正确的是 ( )
A．所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B．质粒是基因工程中惟一的运载体
C．运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D．基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复
10．用于鉴定转化于细胞是否含重组 DNA的最常用方法是
A、抗药性选择 B、分于杂交选择
C、RNA反转录 D、免疫学方法
11、(05江苏)能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是
A．单倍体育种 B．杂交育种 C．基因工程育种 D．多倍体育种
12．下列育种需要使用生物工程技术的是(多选)( )
高产青霉素菌株 B.能分泌含抗体的乳汁的母牛
C.生长较快的鲤鲫鱼 D.利于贮藏的白菜_甘蓝
13．下列关于基因工程成果的概述，正确的是(多选)( )
在医药卫生方面，主要用于诊断治疗疾病
在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物
在畜牧养殖业上培育出了体型巨大、品质优良的动物
在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化
14、用现代生物技术培育生物新品种，其优越性在于(多选) ( )
A．克隆技术可以快速繁殖优良形状的家畜
B．现代转基因生物技术可以迅速改变生物的基因组成
C．现代生物技术可以迅速使新品种形成群落
D．现代生物技术可以克服远源杂交不亲和的障碍
创新应用训练
1、1990年对一位缺乏腺苷脱氨酶基因，而患先天性体液兔疫缺陷病的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。
(1)在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的_____________，此基因工程中的目的基因是___________，目的基因的受体细胞是_______________。
(2)将转基因白细胞多次回输到患者体内后，兔疫能力趋于正常是由于产生了___________，产生这种物质的两个基本步骤是______________、_____________________。
2．(14分)将人的抗病毒干扰基因“嫁接”到烟草的DNA分子中，可使烟草获得抗病毒的能力，形成转基因产品。试分析回答：
(1)烟草转基因产品的获得属于 ( )
A.基因工程 B.细胞工程 C.微生物工程 D.酶工程
(2)人的基因工程之所以能接到植物体中去，原因是：________。
烟草具有抗病毒能力，说明烟草体内产生：__________。
不同生物间基因移植成功，说明生物共有一套______，从进化的角度看，这些生物具有_______。
烟草DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某个基因，实际并不影响遗传信息的表达功能。这说明______________。
该工程应用与、于实践，将给农业、医药等诸多领域带来革命，目前已取得了许多成就，请你列举你所知道的或你所设想应用该工程的三个具体实例：___________。
有人认为，转基因新产品也是一把双刃剑，有如船能载舟也能覆舟，甚至可能带来灾难性的后果，你是否支持这一观点？如果支持，请你举出一个可能出现的灾难性后果的实例：____________________________。
3．干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取0．05 mg干扰素，因而其价格昂贵，平民百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：
(1)从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的________，并使之与一种叫质粒的DNA结合，然后移植到酵母菌内，从而让酵母素来_______________________。
(2)酵母菌能用_____方式繁殖，速度很快，所以能在较短的时间内大量生产____。利用这种方法不仅产量高，并且成本较低。
(3)科学家陈炬在这方向也作出了突出贡献，他成功地把人的干扰素基因嫁接到了烟草的DNA分子上，其物质基础和结构基础是______________________________。
(4)烟草具有了抗病毒能力，这表明烟草体内产生了________，由此可见，烟草和人体合成蛋白质的方式是_____，从进化的角度来考虑，证明了人和植物的起源______。
4、(05江苏)在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体，把目的基因重组入Ti质粒上的T_DNA片段中，再将重组的T_DNA插入植物细胞的染色体DNA中。
(1)科学家在进行上述基因操作时，要用同一种_________分别切割质粒和目的基因，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过________而黏合。
(2)将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的T_DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因植株自交F1代中，仍具有抗除草剂特性的植株占总数的__________，原因______________________ 。
(3)种植上述转基因油菜，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”。如果把目的基因导入叶绿体DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是:
_________________________________。植物细胞工程的实际应用课标要求
1、能力要求
1、理解微型繁殖技术的应用
2、了解单倍体育种过程和优点
3、了解细胞产物的的生产和意义
2、内容要求
1、掌握微型繁殖和植物组织培养的联系
2、掌握作物脱毒、人工种子的制备过程和意义
3、了解单倍体育种和突变体的利用
4、了解细胞产物的例子
知识网络体系
重难热点归纳
微型繁殖与无性生殖
微型繁殖是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，实际上是无性生殖的一种。在繁殖的过程中，细胞进行有丝分裂，因此亲、子代细胞内DNA相同，具有相同的基因，因此能保证亲、子代遗传特性不变。利用这种技术能高效快速实现种苗的大量繁殖。
微型繁殖与作物脱毒、人工种子、单倍体育种
作物脱毒、人工种子、单倍体育种的培育过程均有采用微型繁殖的技术。作物脱毒主要是强调微型繁殖的取材一定是无毒(的如茎尖、根尖)，才能繁殖出无毒的幼苗。
人工种子采用的还是微型繁殖的技术，但是只需培育得到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽，包上人工种皮就可形成人工种子。人工种子与微型繁殖得到的幼苗一样能保持亲本的优良性状，另外还可不受气候、季节和地域的限制。
单倍体育种的优点是后代无性状分离，后代都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短育种年限。单倍体育种从本质上说属于有性生殖，这一点与微型繁殖有所区别。但单倍体育种首先要进行花药离体培养，采用还是微型繁殖的技术，然后用秋水仙素处理，获得纯合子。
经典例题剖析
1.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的
A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性
[解析]考查植物组织培养的原理、过程。植物组织培养的原理是植物细胞的全能性。过程是：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体。此过程是一个无性繁殖的过程，细胞数目增多的方式是有丝分裂，并且涉及细胞的分化。
[答案]C
2.基因型为AaBb的水稻(含24条染色体)的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：
(1)愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得_____________等营养物质。
(2)要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_____________和________________两类激素。
(3)愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_____________能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。
(4)试管苗的细胞核中含_________条脱氧核糖核苷酸链。
(5)培育成的试管苗可能出现的基因型有_____________。
[解析]考查对植物组织培养过程的掌握。要准确解答此题需要从以下几个方面入手：
①愈伤组织的形成过程中，不断地从培养基中吸取营养。供生物细胞生活的营养物质主要有无机物(水、无机盐)、有机物(糖类、脂类、蛋白质、维生素)等物质。
②植物激素的种类很多，要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有细胞分裂素和植物生长素两大类。
③试管苗是花药离体培养后得到的单倍体植株。其有叶绿体，可以进行光合作用。
④单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，由水稻的基因型为AaBb可知此水稻为二倍体。已知水稻的体细胞中含有24条染色体，则单倍体细胞中含有12条染色体，12个DNA分子。每个DNA分子由两条平行的脱氧核糖核苷酸链盘旋而成，所以试管苗的细胞核中含有24条脱氧核苷酸链。基因型为AaBb的水稻产生配子时，依据基因的自由组合定律，结果♀、♂配子各有四种，即AB、aB、Ab、ab。
[答案](1)水、无机盐、维生素和小分子有机物 (2)细胞分裂素 植物生长素 (3)叶绿体 (4)24 (5)AB、aB、Ab、ab
基础试题训练
一、选择题
1．马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是 ( )
A．选择优良品种进行杂交
B．进行远缘植物体细胞杂交
C．利有芽尖进行组织培养
D．人工诱导基因突变
2．用植物组织培养技术，可以培养或生产出 ( )
A．食品添加剂 B．无病毒植物 C.人工种子 D．前三项都是
3.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的( )
A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性
4．科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是 ( )
A．彼此性状相似 B．变异频率较高
C．单倍体 D．都是纯合子
5．水稻(基因型为AaBb)的花药通过无菌操作，接入试管，经过如下过程培育试管苗。以
下选项中正确的是( )
A．a用花药离体培养法获得单倍体植株；b通过有丝分裂产生愈伤组织；c培养基中至少应有乙烯和脱落酸；d试管苗的生长发育不需要光照
B．a用花药离体培养法获得二倍体植株； b通过减数分裂产生愈伤组织；c培养基中至少应有生长素和细胞分裂素；d试管苗的生长发育不需光照
C．a用花药离体培养法获得单倍体植株；b通过有丝分裂产生愈伤组织；c培养基中至少应有生长素和细胞分裂素；d试管苗的生长发育需要光照
D．a用花药离体培养法获得二倍体植株；b通过有丝分裂产生愈伤组织；c培养基中至少应有乙烯和脱落酸；d试管苗的生长发育需要光照
6．植物的微型繁殖技术是指( )
A．植物体细胞杂交技术 B．嫁接
C．营养繁殖 D．植物组织培养
7．下列哪一项不是单倍体育种的优点 ( )
A．缩短育种年限 B．变异率高
C．得到稳定遗传的优良品种 D．节约人力、物力
8．胚状体是在植物组织培养的哪一阶段上获得的( )
A．愈伤组织 B．再分化
C．形成完整蜘蛛 D．取离体组织
9．人参皂苷干粉可以通过下列何种技术获得 ( )
A．杂交育种 B．植物细胞培养
C．多倍体育种 D．单倍体育种
10．运用植物组织培养技术，可以培育或生产出( )
A．细胞产物__生物碱 B．无病毒植物
C．人工种子 D．以上都是
11．下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是 ( )
A．花药离体培养得到单倍体植株
B．秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株
C．人工种子的培育
D．“番茄__马铃薯”杂种植株的培育过程
12．植物的微型繁殖的优点是( )
A．取材少 B．培养周期短
C．繁殖率高 D．以上都是
13．对人工种子正确的解释是( )
A．通过科学手段人工合成的种子
B．利用植物组织培养技术获得的种子
C．种皮能自我生成的种子
D．人工种子发芽率低
14．(2005，广东)两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是( )
A．单倍体育种 B．杂交育种 c．人工诱变育种 D．细胞工程育种
15．下列叙述中，与植物体细胞杂交密切相关的是ABC
A利用离心、振动、电刺激等诱导 B 利用聚乙二醇(PEG)等试剂诱导
C 克服远缘杂交不亲和的障碍 D 快速繁殖、培育无病毒植物
二、非选择题
1.植物组织培养的培养基中加有激素。下表是培养基中两种植物激素在不同比例时的实验结果。请分析回答：
1 2 3 4
激素种类及浓度关系 6_BA 6_BA＞IBA 6_BA=IBA 6_BA＜IBA
结果 组织块产生愈伤组织 愈伤组织分化出芽 愈伤组织不断生长 愈伤组织有长根趋势
(1)6_BA属于_____________类激素，它的作用是________________。
(2)IBA属于_____________类激素，它在本实验中的作用是__________________。
(3)在植物组织培养中，脱分化可用的激素组合是实验_____________和实验_____________中的激素浓度关系，再分化时可用的激素组合是实验_____________和实验_____________中的激素浓度关系。
(4)植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有_______________________，它的成分至少应该含有_______________________、_______________________等。
(5)判断愈伤组织是否产生，依据是看是否产生了____________的细胞。
2.植物组织培养技术应用广泛。科学家通过植物组织培养方法，诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状结构，然后将胚状体包埋在个亿 能提供营养的胶质中，便形成“人工种子”。我国科学家利用组织培养技术已成功地在烟草、水稻、小麦等植物上诱导出胚状体。
(1)通过试管培养植物组织，获得胚状体要经过_____________、_____________过程。
(2)用于植物组织培养的培养基中除了植物激素、蔗糖和维生素等有机物外，还应有____________，且操作过程应在____________条件下进行。
(3)若胚状体在试管中继续培养，则可培育出完整的植株幼苗，这体现了植物细胞的____________。
3．美国科学家将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成完整的新植株(如下图)。请据图回答：
(1)这种生殖方式属于___________________。
(2)图中③过程叫________________，④过程叫_____________，此处的“细胞团”在生物学上叫做_______________________。
(3)本实验说明植物细胞具有___________________。
(4)在培养试管植物时，试管内应加入植物所必需的矿质元素。其中应大量供给的元素是___________________。
4.中科院上海植物生理生态研究所在“神舟四号”飞船进入太空后为一对“新人”__黄花烟草原生质体和革新一号烟草原生质体举办了特殊的“婚礼”。将两个“新人”放入融合器中，当充满液体的融合器加上直流电场，两个原本相互游离的细胞一下子贴到一起，开始了“窃窃私语”。紧接着，在瞬间高压脉冲的作用下，细胞膜被击出了一个小孔，透过这微小的空间，两股细胞质展开了“心灵沟通”。渐渐地，细胞核也扭摆着“亲热”起来，20min后，它们俩已是你中有我，我中有你，一个新生命就这样诞生了。地面实验结果显示：用于融洽的两个“新人”，一个开的是粉花(标记为“一号”)，一个开的是黄花(标记为“二号”)融合后的细胞再生植株开的是黄花，但形状却和一号相同(称“一号形状”，另一个称“二号形状”)。这种“太空烟草”比普通烟草个子矮，株秆粗，烟叶多，是我国太空育种试验的一项重大成果。据此回答下列问题：
(1)由于细胞的密度不同，因此在地面上进行细胞融合非常困难。从理论上讲，在太空中细胞更容易融合，可能的原因是______________。在显微镜下观察，“新人”的细胞膜融合在一起，使细胞呈圆球状，这是因为膜具有_____________特性。“细胞婚礼”中用到的诱导融合技术是__________________。
(2)两种烟草原生质体融合时，________类型是我们需要的，这样的细胞经组织培养后，再生的植株属____________倍体。
(3)植物体细胞融合技术与传统的有性杂交相比，其优点是_____________。
(4)“太空烟草”能稳定遗传吗？为什么？______________________________。
。
创新应用训练
1．传统农作物育种途径往往是通过杂交获得，随着生物工程技术的不断发展，新品种的培育途径逐渐被扩宽。目前至少有7种培育农作物新品种的途径被广泛应用。下图为水稻的几种不同的育种方法示意图。请据图回答：
(1)图中A、D方向所示的途径表示_____________育种方式，A→B→C的途径表示_____________育种方式。两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的途径是__________。这两种育种方式相比较，后者优越性主要表现在____________________________________。
(2)B方法为________________________。
(3)E方法原理为________________________。上述培育新品种的方法中原理相同的有_______________。
(4)G所示过程可以采用花粉粒通道法，这是基因工程操作“四步曲”的___________环节。检测目的基因是否表达的方法有_______________。
(5)科学家从悬浮培养的单细胞或胚囊中，通过植物组织培养技术获得胚状体，并将其包埋在一个能提供营养的胶质中，外包裹上人造种皮，制成人工种子。目前，我国科学家利用植物组织培养技术已在烟草、水稻、小麦和玉米等植物上成功诱导出胚状体，而美、日等国正着手将人工种子商品化。离体细胞进行植物组织培养获得胚状体需要通过______________、____________过程。人工种子中包埋胚状体的胶质可看作玉米种子的________结构。
(6)由人工种子萌发出的植株与天然种子萌发出的植株有何区别？___________________________________________
参考答案：
一、选择题
CDCAC DBBBD BDBA(ABC)
二、非选择题
1、(1)细胞分裂素 促进细胞分裂 (2)生长素 促进生根 (3) 1 3 2 4
(4)营养物质 有机物 矿质元素 (5)排列松散、无定形、高度液泡化
2、 (1)脱分化 再分化(2)水和无机盐 无菌(3)全能性
3、(1)无性生殖 (2)脱分化 再分化 愈伤组织 (3)全能性 (4)N、P、S、K、Ca、Mg
4.(1)重力作用很弱 细胞膜有具一定的流动性 电刺激诱导融合
(2)自身融合 多(或四) (3)克服了远缘杂交不亲和的障碍
(4)如果“太空烟草”为纯合子，无性繁殖和有性繁殖都能稳定遗传；如果为杂合子，无性繁殖能稳定遗传，有性繁殖会出现性状分离。培养过程中也可能会发生基因突变
三、应用创新
1、(1)杂交育种1 单倍体育种1 A→B→C1 能较快得到纯合体，缩短育种年限1
(2)花药离体培养1
(3)基因突变1 A、D和G(或B、K、F)2
(4)目的基因导入受体细胞 1 DNA杂交等1
(5)脱分化 1 再分化 1 胚乳1
(6)天然种子萌发出的植株属于有性生殖，可能因性状分离而丧失其优良特性
微型繁殖
作物脱毒
人工种子
植物细胞工程的实际应用
植物繁殖的新途径
单倍体育种
突变体的利用
细胞产物的工厂化生产
作物新品种的培育植物细胞工程的基本技术
一、教学目标
1. 简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。
2. 列举植物细胞工程的实际应用。
3. 尝试进行植物组织培养。
情感态度和价值观
体验植物组织培养技术
能力方面
尝试植物组织培养技术
二、教学重点和难点
1.教学重点
(1) 植物组织培养的原理和过程。
(2) 植物体细胞杂交的原理。
(3) 植物细胞工程应用的实例。
2.教学难点
植物组织培养的实验
三、教学策略
本节教材内容对学生来说，虽说在必修模块中学了一些细胞的知识，但仍然是一个新的领域，学习起来有一定的困难。教师可采用讲授为主结合讨论的方法。
四、教学手段
录像、软件。
五、教学过程
教学过程1、课前预习，布置预习作业2、创设情境引入新课3、学习新课植物细胞工程的基本技 术细胞的全能性a定义b原因c植物细胞表现出全能性的必要条件教学过程(2)植物细胞工程的基本技术细胞脱分化a概念b实质c结果植物细胞工程的基本技术的流程图脱分化处理的必要(3)植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术概念过程1去除细胞壁过程2诱导原生质体融合a是关键环节b人工诱导方法:物理： 离心.振动.电激。化学:聚乙二醇(PFG)作诱导剂c植物体细胞杂交技术的流程图植物体细胞杂交技术的意义4、总结新学知识5、布置作业 教学内容生：1．请分别理出细胞全能性和植物组织培养的知识结构和层次。2．对高一必修课中与上述两知识点有关的内容进行全面、充分地复习。3．找出新旧知识之间的联系与区别。师：引导学生观看专题的首页的三幅图，题图的愚意是表明细胞工程是在细胞水平的操作，它包含植物细胞工程和动物细胞工程等方面。在章引言中通过列举细胞工程的应用，把学生带进细胞工程的科技领域。引导学生总结细胞工程的概念。师：细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，在细胞整体水平或细胞器水平，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。根据操作对象的不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。师：为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？生：细胞的全能性师：对，是细胞的全能性，我们一起把细胞的全能性知识复习起来师：投影显示质疑问题。1、什么是细胞的全能性？表现全能性的条件？2、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？3、克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？对于问题4：教师启发学生将题目读懂弄透，对新旧知识进行必要的加工和整合，再得出结论2、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？生：细胞的全能性：师：何为细胞的全能性？生：已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。师：为什么已分化的细胞仍然具有发育教学内容成完整个体的潜能生：原因：生物体的每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。师：回答得很好师：植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？生：植物细胞表现出全能性的必要条件：离体、提供营养物质、激素及其他适宜条件。3、克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？师：动物细胞随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能变窄，这是指整体细胞而言。(细胞核，它含有保持物种遗传性所需的全套基因，而且并没有因细胞分化而丢失基因，因此高度分化细胞的细胞核仍具有全能性)4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？师：在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官。师：如何把植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？生：植物细胞工程的基本技术生：概括其过程：离体的植物器官，组织或细胞脱分化形成愈伤组织，再分化根、芽，最终形成植物师：脱分化的概念是什么？师：脱分化的概念：分化的细胞经诱导后，失去特有的结构功能转变成末分化的细胞的过实程。实质：是恢复细胞的全能性的过程(脱去细胞分化)师：脱分化的结果是什么？生：形成愈伤组织师：下面学生根据植物细胞工程的基本技术的过程讨论书本上的讨论生：回答书本讨论1，2，3生：讨论题1植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。师：回答很好生：胡萝卜的其他部分(如茎、叶、花)也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。师生一起：完成完成植物细胞工程的基本技术的流程图师：1、离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整的植物体？2、决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？生：1、不能，因为细胞已经分化，失去了分裂能力。师：植物激素的种类和比例。特别是生长素和细胞分裂素的协同调控作用在组培中非常重要，被称为“激素杠杆”。师生一起归纳：植物细胞培养的概念：无菌和在人工控制的条件下将体的植物器官组织．细胞，培养在人工配制的培养基上，给予一定的培养，诱导产生愈伤组织，芽丛，最终形成完整的植株．它植物是细胞工程的主要技术师：20世纪60年代，有的科学家提出这样一个设想：让番茄和马铃薯杂交，培育出一种地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。这就要用到植物体细胞杂交技术。师生：植物体细胞杂交技术的概念师：1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？生：去除细胞壁师：2.有没有一种温和的去细胞壁的方法？生：有,用酶，纤维素酶和果胶酶去细胞壁师：补充：酶有专一性，而细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以用纤维素酶和果胶酶去壁将不会对其内的原生质体造成损伤。师：(3)如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？生：植物组织培养，培育成新的植物体师：以上就是植物体细胞杂交技术的第一个关键步骤，过程二关键步骤如何？师：细胞壁去除之后，另一个关键关键环节就是原生质体融合，而把原生质体的放在一起会自然融合吗？生：必须要一定的技术进行人工诱导。师：人工诱导方法有哪些？生：人工诱导的方法物理法：离心.振动.电激。化学:聚乙二醇(PFG)作诱导剂师生：师：① 流程图中为了简化，仅画了一个马铃薯的原生质体与一个番茄的原生质体之间的融合，可真正在实际操作过程中，是把许多马铃薯的原生质体和许多番茄的原生质体放在一起，让它们自由融合，再从中筛选出所需的杂种细胞。② 由于不同种的细胞其细胞膜的特点不一样，如不作任何处理，把它们放在一起，让它们自然融合是不可能的，所以原生质体间的融合必须要人工诱导。师：植物体细胞杂交技术的意义如何？生：克服远源杂交不亲和的障碍，培育出自然界中没有的、具有优良品质的新品种师生：成果：白菜_甘蓝等书后思考与探究 教学手段和方法学生复习旧的知识显示三幅图，教师按图讲解，以引入新课，课件显示本节课的标题2.1．1植物细胞工程的基本技术。提出问题，引出细胞的全能性的复习课件显示问题，学生思考启发学生回答问题学生一一回答问题教学手段和方法这个内容学生回答不全，教师补充这个内容学生回答不全，教师补充学生观看植物细胞工程的基本技术的录象片胡萝卜的组织培养，教师引导学生概括其过程，教师给以引导新的概念，教师阐明学生讨论书本上的讨论题学生归纳师生一起完成植物细胞工程的基本技术的流程图解进一步提出问题学生讨论学生回答第二个问题教师点拔师生一起归纳植物细胞培养的概念设置情境引出新的知识师生一起学习重点概念学生阅读书本回答问题教师补充多媒体展示电激法将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合师生共同总结植物体细胞杂交技术的流程图植物体细胞杂交技术流程图进行总结说明师生共同找出成果学生为主，教师引导学生完成，下节课由学生回答 预期目标复习旧知识，为学习新的知识奠定基础。使直白的教学内容变得有思维力度。复习旧知识，为学习新的知识奠定基础。预期目标细胞的全能性的相应知识回忆分清植物细胞全能性与动物全能性的不同 使学生体验到科学是一个探究过程，从而解决难点学生掌握概念把本节课的难点植物细胞工程的基本技术的过程分解成问题讨论解决培养学生的总结能力，使学生体验到科学是一个探究过程，使学生把握关键知识归纳重点概念自然过度到植物体细胞杂交技术的内容利于后面知识的理解培养学生的阅读能力及解决问题的能力解决技术的第一个关键步骤自然转入第二个过程的学习学生体验科学技术是不断发展的过程体现知识的准确运用培养思维的广阔性学生明确这节知识结构，掌握重难点
经典例题剖析
1.下列属于组织培养的是：
A.花粉培养成单倍体植株
B.芽发育成枝条
C.根尖分生区发育成成熟区
D.未受精的卵发育成植株
[解析]解答此题需从以下几个方面入手：首先，组织培养是指离体的植物器官、组织或细胞经脱分化形成愈伤组织，再经再分化形成具有根、芽结构的胚状体，然后由胚状体发育成完整植物体的过程。花粉粒能培养成单倍体，是在离体条件下培养形成的。第二，芽发育成枝条、根尖分生区发育成成熟区，是体内分化的器官和组织形成了机体的一部分，未受精的卵发育成植物体，这就是自然情况下单倍体的形成过程，是在母体的调控下完成的。
[答案] A
2.在细胞工程__原生质体融合育种技术中，其技术的重要一环是将营养细胞的细胞壁除去，通常是采用纤维素酶和果胶酶的酶解破壁法处理。如将去掉了细胞壁的成熟植物细胞置于清水中，细胞将：
A.皱缩
B.胀破
C.呈球形
D.保持原状
[解析]成熟植物去壁后，置于清水中，由于细胞内外浓度差较大，又无细胞壁保护，细胞会大量吸水，直至细胞破裂。
[答案]B
3.不能用于人工诱导原生质体融合的方法是
A.振动 B.电刺激 C.PEG D.重压
[解析]原生质体是除去细胞壁的植物细胞，它实际上就是植物细胞的原生质部分。当进行植物体细胞杂交时，先用纤维素酶、果胶酶除去细胞壁，分离出具有活力的原生质体，获得原生质体后就可以进行植物体细胞杂交了。植物体细胞杂交的过程实质是不同植物体细胞的原生质体融合的过程。将不同植物体细胞放在一起培养，必须通过一定的技术手段进行人工诱导。诱导方法有物理法和化学法两大类。物理法就是利用离心、振动、电刺激等促使原生质体融合；化学法是用聚乙二醇等试剂作为诱导剂诱导细胞的原生质体融合，聚乙二醇简称为PEG。重压不能促使原生质体的融合。
[答案]D
4.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的
A.消毒灭菌 B.适宜的温度
C.充足的光照 D.适宜的养料和激素
[解析]解答该题需从如下三个方面入手分析：
①由离体的植物器官、组织或细胞形成愈伤组织的过程是植物组织培养过程中的一个阶段。该阶段要进行细胞的增殖和细胞的脱分化，这就必须要有适宜的养料和激素，必须要有适宜的温度，这样，才能保证细胞进行正常的新陈代谢。
②由离体的植物器官、组织形成愈伤组织必须是在无菌条件下，只有在这样的条件下，才能保证培养产生出的细胞是正常细胞，否则培养基内将长出许多霉菌，与离体细胞争夺营养与生存空间，形不成愈伤组织。
③由于此阶段形成的是愈伤组织，并没有形成具有根、茎、叶的植物体，因此不需要光照。
[答案]C
5.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要
A.具有完整细胞核的细胞
B.离体状态
C.导入外源基因
D.一定的营养物质和激素
[解析]考查植物组织培养的知识。要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，需要具有完整细胞核的细胞，细胞处于离体状态，培养基中含有一定的营养物质和激素。
[答案]C
基础试题训练
一、选择题
1．植物组织培养是指 ( )
A．离体的植物器官或细胞培育成愈伤组织
B．愈伤组织培育成植株
C．离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体
D．愈伤组织形成高度液泡化组织
2．植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是( )
A.植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁
B.细胞壁使原生质体失去活力
C.细胞壁阻碍了原生质体的融合
D.细胞壁不是原生质的组成部分
3．植物体细胞杂交的结果是( )
A.产生杂种植株 B．产生杂种细胞
C．原生质体融合 D．形成愈伤组织
4．科学家把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合，培育出的驱蚊草含有香茅醛，能散发出一种特殊的达到驱蚊且对人体无害的效果。下列关于驱蚊草培育的叙述中，错误的是 ( )
A．驱蚊草的培育属于细胞工程育种，其优点是能克服远源杂交不亲和的障碍
B．驱蚊草培育过程要用到纤维素酶、果胶酶、PEG等试剂或离心、振动、电刺激等方法
C．驱蚊草培育过程是植物体细胞杂交，不同于植物组织培养，无愈伤组织和试管苗形成
D．驱蚊草不能通过天竺葵和香茅草杂交而获得是因为不同物种间存在生殖隔离
5．(2005，上海)将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是 ( )
A、具有完整细胞核的细胞 B、一定的营养物质和植物激素
C、离体状态 D、导入指定基因
6．植物体细胞杂交的目的中错误的是 ( )
A.把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上 B.获得杂种植株
C.克服远源杂交不亲和的障碍 D.实现原生质体的融合
7．植物组织培养的用途中不正确的是 ( )
A.快速繁殖 B.生产新品种 C．生产生物碱 D．生产白细胞介素－2
8．A种植物的细胞和B种植物细胞的结构如右图所示(仅 显示细胞核)，将A、B两种植物细胞去掉细胞壁后，诱导二者的原生质体融合，形成单核的杂种细胞，若经过 组织培养后得到了杂种植株，则该杂种植株是 ( ) A．二倍体；基因型是DdYyRr
B．三倍体；基因型是DdYyRr
C．四倍体；基因型是DdYyRr
D．四倍体；基因型是DDddYYyyRRrr
9．以下关于原生质的叙述，正确的是 ( )
A、原生质泛指细胞内的基质 B、原生质就是细胞质
C、一个动物细胞就是一团原生质 D、细胞膜、细胞核和细胞壁是原生质
10．不能人工诱导原生质体融合的方法是( )
A.振动 B.电刺激 C.PEG试剂 D．重压
11．植物细胞表现出全能性的必要条件是( )
A.给予适宜的营养和外界条件
B.导入其他植物细胞的基因
C.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件
D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内
12．细胞具有全能性的原因是 ( )
A.生物体细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能
B.生物体的每一个细胞都具有全能性
C.生物体的每一个细胞都含有个体发育的全部基因
D.生物体的每一个细胞都是由受精卵发育来的
13．植物组织培养过程中的脱分化是指 ( )
A.植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞
B．未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程
C．植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程
D.取植物的枝芽培育成一株新植物的过程
14.下列植物细胞全能性最高的是 ( )
A.形成层细胞 B.韧皮部细胞 C.木质部细胞 D.叶肉细胞
15．植物组织培养过程的顺序是 ( )
①离体的植物器官、组织或细胞 ②根、芽 ③愈伤组织 ④脱分化
⑤再分化 ⑥植物体
A．①④③⑤②⑥ B．①④③②⑤⑥
C．①⑤④③②⑥ D．⑥①④③⑤②
16．将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是( )
A．具有完整细胞核的细胞 B．一定的营养物质和植物激素
C．离体状态 D．导入指定基因
17．下列有关细胞工程的叙述不正确的是 ( )
A. 在细胞整体水平上定向改变遗传物质
B．在细胞器水平上定向改变遗传物质
C．在细胞器水平上定向改变细胞核的遗传物质
D．在细胞整体水平上获得细胞产品
18．下列细胞全能性最高的是 ( )
A．植物的卵细胞
B．植物的精子细胞
C．被子植物的受精卵
D．被子植物的的叶肉细胞
19．植物体细胞融合完成的标志是 ( )
A、产生新的细胞壁 B、细胞膜发生融合
C、细胞膜发生融合 D、细胞膜发生融合
20.植物体细胞杂交的目的是( )
A.用酶解法去掉细胞壁分离出有活力的原生质体
B.以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合
C.用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种植株
D.通过以上三者来完成
21.下列提法正确的是： ( )
A、原生质专指细胞质 B、人体内的水都属于原生质
C、细胞核不是原生质 D、一个动物细胞就是一团原生质
22．(多选)有关原生质体的下列叙述中，正确的是
A．组成原生质体的主要生命物质是蛋白质和核酸
B．原生质体包括细胞膜、液泡膜及两者之间的原生质
C．被脱掉细胞壁的植物裸露细胞是原生质体
D．原生质体只能用于植物细胞工程
23．(2006，广雅中学考题)(多选)下图为植物组织培养过程示意图，则下列叙述正确的是
A．植物组织培养依据的生物学原理是细胞的全能性
B．③ ④过程是指植物的营养生长和生殖生长阶段
C．将①经脱分化培养成②时，再植上人造种皮即可获得人工种子
D．② ③的再分化过程中，诱导②生根的激素为细胞分裂素和生长素
二、非选择题
1．下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：
脱分化 再分化
①__→②__→③__→④
(1)①表示_____，它能被培养成为④的根本原因是________。
(2)②表示____，它与①相比分化程度_____，全能性_____。
(3)若想制作人工种子，应该选用(填编号)____。
(4)若①是花药，则④是____，继续对其使用_____处理可获得_____正常植株，该过程称为_____。
(5)若①是胡萝卜根尖细胞，则培养成的④的叶片的颜色是___，这说明根尖细胞__________。
(6)若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物__紫草素，培养将进行到(填编号)_______。
2．右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：
(1)步骤①是___________，最常用的方法是________。
(2)步骤③一般常用的化学试剂是____，目的是________。
(3)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是_______，其中步骤④相当于________，步骤⑤相当于____。
(4)植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株。使________能够在新的植物体上有所表现，其根本原因_______。
(5)若远源杂交亲本A和B都是二倍体，则杂种植株为________倍体。
(6)从理论上讲，杂种植株的育性为___。若运用传统有性杂交方法能否实现？_____，原因是_____。因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于___________。
(7)利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？_______。
创新应用训练
1．(2004，江苏)紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。用组织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。
(1)在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”。这些“种子”是应用组织培养技术，将紫草叶肉细胞经过________________________而获得的。这项技术的理论基础是_______________________。
(2)从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生长呈现______________________________规律；影响紫草素产量的因素是_____________________和________________________。
(3)在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是_________________________和_______________________________________________。
参考答案：
一、选择题
CCACD DDCCD CCCAA DCCACD (AC) (ABD)
二、非选择题
1、(1)离体的植物器官、组织或细胞 植物的全能性
(2)愈伤组织 低 高
(3)③(4)单倍体植株 秋水仙素 纯合 单倍体育种
(5)绿色 含有与叶绿体形成相关的基因(6)②
2、(1)去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体 酶解法
(2)PEG 诱导不同植物体细胞的原生质体融合
(3)植物组织培养 脱分化 再分化
(4)远源杂交亲本的遗传特征 杂种植株获得双亲的遗传物质
(5)四
(6)可育 不能 因为不同种生物之间存在生殖隔离 克服远源杂交不亲和的障碍
(7)否 有性生殖的过程中进行减数分裂，才遵循孟德尔的遗传规律
三、应用创新
1、(1)脱分化(或脱分化形成愈伤组织) 细胞的全能性
(2)S型增长 细胞数量 细胞所处的生长期
(3)保证氧气供应充足 使细胞与培养液充分接触生态工程的基本原理
『课标解读』
1、知识方面
简述生态工程的概念，关注生态工程的建设。
简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容。
2、情感态度与价值观方面
关注生态工程建设。初步形成物质循环利用、协调与平衡、多样性、局部与整体相统一的观点，树立可持续发展的观念。
3、能力方面
尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。
『网络构建』
生态工程建设目的：遵循自然界______________的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止______________，达
到______________和_______________的同步发展。(少消耗、多效益、___________)
生态经济：主要是通过实行“____________”原则，使一个系统产生出的污染物，能够成为本系统或者另一个
系统的__________，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是___________。
1)_______________原理：物质能在生态系统中循环往复，_____________________
2)_______________原理：物种繁多复杂的生态系统具有较高的_____________________
生态工程原理 3)_______________原理：生态系统的生物数量不能超过___________(环境容纳量)的限度
4)_______________原理：生态系统建设要考虑自然、_________、_________的整体影响
5)_______________原理 系统的结构决定_____原理：要通过改善和优化系统结构改善功能
系统整体性原理：系统各组分间要有适当的__________，使得能量、
物质、信息等的转换和流通顺利完成，并实现总
体功能大于各部分________的效果，即“1+1>2”
答案：
物质循环 环境污染 经济效益 生态效益 可持续 循环经济 生产原料 生态工程 物质循环再生 分层分级利用 物种多样性 抵抗力稳定性 协调与平衡 环境承载力 整体性 经济 社会 系统学和工程学 功能 比例关系 之和
『重难点归纳』
一、分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。
桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系的，能量的流动包含在物质的循环利用过程中，随着食物链的延伸逐级递减。能量的多级利用和物质的循环利用：桑叶喂蚕，蚕产蚕丝；桑树的凋落物和蚕粪落到鱼塘中，作为鱼饲料，经过鱼塘内的食物链过程，可促进鱼生长；甘蔗可榨糖，糖渣喂猪，猪的排泄物进入鱼塘；鱼的排泄物及其他未被利用的有机物和底泥经微生物的分解，又可作为桑和甘蔗的有机肥料。桑基鱼塘巧妙地利用了很难利用的大片低湿地，发展了多种经营，为农民创造了多种收入的门路，完全符合“无废弃农业”的要求。
二、导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？
根本原因：长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。直接原因：1998年度的罕见降雨。但这也与全球温室气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。解决长江洪水泛滥的措施有：我国政府提出的“积极营造长江中上游水源涵养林和水土保持林”计划，即以生物措施为主，结合工程措施，提高森林覆盖率；“退耕还湖”和改革不合理耕作方式等。在进行生态工程建设时，要考虑到怎样解决农村(尤其是湖区或山区的迁出人员)的能源来源问题以及如何提高农民的经济收入。
三、何谓“石油农业”？“石油农业”的生产模式应当怎样改进？
“石油农业”大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。由于其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。“石油农业”的生产模式在不同的国家有不同的改进措施。例如，在我国，人多地少，应该大力发展生态农业。实施的具体措施包括：可以根据田间作物的需要适量施用高效、低毒、低残留的农药，多施有机肥，提高作物对水、肥等资源的利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用，实现物质的多级利用，等等。一方面要不断提高土地的产出水平；另一方面要减少农业活动对环境的污染，促进社会的可持续发展。
四、如何理解“污染物是放错地方的资源”？
对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。
五、为什么我国要大力发展沼气工程？
21世纪是实现我国农业现代化的关键历史阶段，现代化的农业应该是高效的生态农业。沼气工程把农业生产、农村经济发展和生态环境保护、资源高效利用融为一体，不仅较好地解决了农村的能源来源问题，而且实现了废弃物的再循环利用和资源化，创造了新的生态产业，如沼气设施的建设和维护，促进了以农牧结合为中心的多种经营，从而为农村剩余劳动力提供了就业机会，促进了农村的综合发展。目前沼气工程存在的问题有：北方地区沼气产气在冬天不稳定，需要加热；沼气的一次性投资较大，相当部分的农民财力有困难；对沼气的研究较薄弱，例如，对发酵过程中有关微生物及一些酶的研究。应当加强这方面的研究，以促进沼气工程的推广。
『复习策略』
本节内容需重点掌握生态工程遵循的五项基本原理，应结合课本给出的案例，通过案例理解原理，通过原理分析讨论案例。生态系统的基本原理，包括生态学、系统学和工程学的原理。其中前四个原理可结合必修模块第五章《生态系统及其稳定性》中的内容来学习，而系统学和工程学原理，应计算机网络结构示意图，重在理解“结构决定功能”，“总体功能大于部分之和”。
『限时训练』
一、基础训练：
1、我国“三北防护林”，虽然取得了巨大的生态和经济效益，但由于没有完全按照自然生态规律办事，也产生了不少问题。例如，辽宁西部的章古台地区，由于单一种植樟子松树，使松毛虫因为没有天敌而肆虐一时，使很多地方几乎成了不毛之地。这个事实说明了( )
A．樟子松树的抗虫能力很差
B．松毛虫的危害性很强，并专一性的侵害樟子松树
C．生物多样性对生态系统的重要性
D．由于植物种类达单一，导致松毛虫只能侵害樟子松树
2、人类设计生态工程的根本目标是( )
A．促进自然界良性循环的前提下，达到生态效益与经济效益的同步发展
B．促进自然界良性循环的前提下，防治环境污染，提高经济效益
C．防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步发展
D．促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步发展
3、在“人工湿地”生态系统中，对废水净化起主要作用的是( )
A．微生物的分解和转化作用以及相关的物理、化学作用，如沉淀、吸附、过滤等
B．微生物的分解和转化作用
C．相关的物理、化学作用，如沉淀、吸附、过滤等
D．微生物的分解和转化作用以及化学作用，如沉淀、吸附、过滤等
4、下列关于生态工程的叙述中，错误的是( )
A.生态工程是生态学和工程学的结合
B.生态工程追求经济和生态的双赢
C.应用物种多样性原理和物质循环再生原理
D.生态工程是无消耗、多效益的工程
5、生态工程的调控机制是( )
A．人为调控 B．自我调控 C．人为辅助下的自我调节 D．不需要调控
6、下列关于“人工湿地”的说法中，错误的是( )
A．浮水植物、挺水植物可为根际提供氧化的微环境，促进好氧细菌对废水中有机物的分解
B．沉水植物的根际保持厌氧状态，利于厌氧细菌的活动
C.“人工湿地”对污水的净化作用是通过不同类型的水生植物和微生物的共同作用实现的
D．水生植物能吸收、转化污水中的氮、磷、铜等物质
7、在植被的恢复初期，不应选择的植物是( )
A．引进的新树种 B．固氮树种
C．先锋树种 D．适应性强的树种
8、1998年长江下游发生特大洪灾，其中原因之一是( )
A．长江口热带风暴 B．长江上游森林植被破坏严重
C．水库泻洪过快 D．北方风沙使河床变浅
9、黄河是我国的母亲河，但如今黄河已经成为世界罕见的“悬河”。治理黄河最根本的措施是( )
A．加强黄河两岸堤坝的修筑 B．对黄河河床底部的泥沙清淘
C．大力培育水生生物 D．解决黄土高原的水土流失问题
10、人类对生物圈中绿色植物的严重破坏，也是造成大气表层的臭氧层减少的原因，这是因为在绿色植物的光合作用过程中( )
A．吸收C02 B．吸收太阳能 C．产生化学能 D．产生02
11、环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，下列名词与环境污染有关的是( )
①酸雨②臭氧空洞③“白色污染”④温室效应⑤赤潮⑥光化学污染⑦噪声
A.①③④⑤ B.①②③④⑥⑦ C. ③④⑤⑥⑦ D.①②③④⑤⑥⑦
12、在我国西部大开发的战略中，“保护天然林”和“退耕还林(草)”是两项重要内容。采取这两项措施的首要目标是( )
A．开展生态旅游 B．发展畜牧业 C．增加木材产量 D．改善生态环境
13、(多选)生态工程是( )等学科交叉而产生的新兴学科。
A．生态学 B．工程学 C．系统学 D．经济学
14、(多选)我们的祖先实施的“无废弃物农业”，使我国的土壤维持了几千年的肥力，其实这种模式就是生态工程最早和最生动的模式，这种模式的诀窍在于( )
A．积极种植能够固氮的豆科植物
B．收集一切可能的有机物
C．采集某种特殊植物，将其根茎叶加水一起捣碎榨汁，作为肥料
D．采用堆肥和沤肥等多种方法，把有机物转变为有机肥料
15、(多选)进行生态工程建设时要考虑到以下哪些问题( )
A．宗教信仰 B．经济和社会的影响力
C．社会习惯和法律制度 D．自然生态系统规律
16、(多选)生态工程体系的特点是( )
A．少消耗 B．多效益 C．可持续 D．多投资
17、(多选)下列属于以生态环境保护为目标而建立的林业生态工程的是( )
A．水土保持生态工程 B．防风固沙生态工程
C．水源涵养生态工程 D．城市垃圾处理生态工程
18、(多选)下列各项中属于世界公认的三大环境问题的是( )
A．酸雨 B．臭氧层衰竭 C．人口急剧增长 D．温室效应
19、(多选)生态工程所遵循的基本原理有( )
A. 物质循环再生原理 B. 单一调控原理 C. 协调与平衡原理
D. 整体性原理 E. 系统学和工程学原理 F. 物种多样性原理
20、(多选)下列关于生态农业叙述，正确的是( )
A. 生态农业实现了对能量和物质的多级利用
B. 生态学的基本原理是发展生态农业的主要理论基础
C. 生态农业使废物资源化，提高能量的转化效率，减少环境污染
D. 在生态系统中增加有害生物的天敌种群，可减轻有害生物的危害
二、能力提高：
1、下列叙述违背生态工程中生态学原理的是( )
A. 充分考虑环境因子对生物的影响
B. 尽可能减少种间竞争所产生的耗损
C. 以单一种群获得经济效益的最大化
D. 实现生态系统的良性循环
2、下列观点不符合生态农业建设思路的是( )
A. 调整产业结构，开发多种经营
B. 保持生态系统内的生态平衡
C. 以高能量获得农业的高产量
D.循环利用农业有机废弃物
3、(多选)现代生物技术可应用于生态建设，正确的是( )
A．基因工程中抗虫、抗病转基因植物的种植减少了农药的使用
B．细胞工程中组织培养技术的应用，可对城市环境进行综合治理
C．酶工程的原理可以用于沼气工程中对菌群的控制
D．胚胎工程中胚胎移植可以用于保护濒危野生动物，保护生物多样性
三、创新设计：
1、阅读以下资料，回答下列问题：
自2000年10月开展“南京莫愁湖物理生态示范实验研究”开始，相继引种了浮水植物、沉水植物共计10余种，在围隔区内已经形成了以沉水植物为优势的水生植物群落。试验区内营养盐的浓度得到有效控制，如试验区内氨氮和总氮仅分别为试验区外的1/13和1/5，有效地改善了水质。
(1)此项生态工程依据的生态学原理有______________________、______________________、_______________________、________________________和_____________________________。
(2)生态工程的调控机制是_________________________，主要利用的能源是____________。
(3)一些发达国家的生态工程建设主要依据生态系统的_______________________，达到了以________________为主，________________为辅的程度。而在我国的生态工程建设中，______________仍起着较大作用，强调按预期目标，因地制宜地调整复合生态系统的结构和功能。
(4)生态工程的主要目的在于_______________________________________________________。
『答案』禁止生物武器
『课标解读』
1、知识方面
列举生物武器的主要种类。
举例说出生物武器给人类带来的威胁。
2、情感态度与价值观方面
形成坚决禁止生物武器、维护世界和平的态度。
3、能力方面
初步形成客观的科学的评价能力。
『网络构建』
生物武器种类：包括___________、_________、______________，以及经过______________的致病菌等。
病原体散布途径：_________或通过食物、________________等散布到敌方。
二战中：日军建细菌武器工厂，用中国人做活体实验；用细菌武器，使几十万中国百姓死亡等
二战后：某些国家发展细菌武器、生化毒剂，如炭疽杆菌(传染性极强，感染者死亡率极高)、
生物武器危害 _________________(阻滞神经末梢释放____________而引起肌肉麻痹，极少量就能
使人致死)、天花病毒等
目前：有些国家用____________制造全新致病菌，使感染者突然发病，无药可医，受害国极度
恐慌，机构瘫痪。如新型____________，转基因蜡状杆菌，含毒素基因的流感病毒等
禁止生物武器：签署《_________________》；中美联合声明在任何情况下不发展、不生产、________生物武器，
并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
答案：
致病菌 病毒 生化毒剂 基因重组 直接 生活必需品 肉毒杆菌毒素 乙酰胆碱 重组基因技术 鼠痘病毒 禁止生物武器公约 不储存
『重难点归纳』
一、生物武器的特点主要有哪些？
致命性、传染性强、生物专一性、面积效应大、危害时间长、难以发现等。(1)致命性、传染性强。一旦发生病例，易在人群中迅速传染流行，造成人员伤亡，甚至造成社会恐慌。(2)生物专一性。生物武器可以使人、牲畜感染得病，并能危及生命，但是不破坏无生命物体，例如武器装备建筑物等。(3)面积效应大。现代生物武器可将生物战剂分散成气溶胶状达到杀伤目的。这种气溶胶技术在适当气象条件下可造成大面积污染。(4)危害时间长。在适当条件下，有的致命微生物可以存活相当长的时间，如Q热病原体在毛、棉布、土壤中可存活数月，球孢子菌的孢子在土壤中可以存活4年，炭疽杆菌芽胞在阴暗潮湿土壤中甚至可存活10年。(5)难以发现。生物战剂气溶胶无色、无味，不容易发现，若在夜间或多雾时偷偷使用就更难及时发现。目前主要的生物武器有6种：炭疽杆菌、鼠疫杆菌、天花病毒、出血热病毒、兔热病杆菌和肉毒杆菌毒素。
『复习策略』
通过本节内容的学习要能列举生物武器的种类，并能举例说出生物武器对人类带来的威胁。对待生物武器的态度应明确而坚定──坚决禁止生物武器。体内受精和早期胚胎发育
学习目标：
1、简述哺乳动物的精子和卵子的发生及受精过程。
2、简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。
3、认同胚胎工程建立及发展的意义。
学习重点
1、哺乳动物精子和卵子的发生
2、哺乳动物的受精过程
3、哺乳动物的胚胎发育
学习难点
1、哺乳动物受精过程中精子获能、顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用的概念和生理功能。
2、哺乳动物的胚胎发育各阶段的主要特点。
学习过程：
知识点 观察与思考 归纳与结论
胚胎工程 仔细观察P59图，思考：胚胎工程的概念。(注：胚胎工程是在研究胚胎移植的理论和技术的基础上建立起来的) 胚胎工程是指______________________________，如__________________________________________________________________等技术。
一、精子和卵子的发生 回忆减数分裂：1、精子的发生阅读P61，观察图3－2，讨论回答有关问题：(1)哺乳动物精子的发生场所。(2)各种家畜精子发生的过程如何？ 进行_________的生物，在_____的生殖细胞发展为______的生殖细胞的过程中，要经过减数分裂。其结果是：新产生的生殖细胞中的染色体数目，比______的生殖细胞的减少了_________。(1)哺乳动物精子的发生是在_____内完成的。雄性动物从________期开始，直到__________衰退。(2)第一阶段：位于________________________先分裂为两个细胞，然后进行数次___________，产生多个________________。第二阶段：___________连续进行两次分裂(即___________)：MⅠ产生两个___________，MⅡ共产生____个含___________的___________细胞。第三阶段：____经过变形，________变为________的主要部分，_______发育为头部的____，_____演变为________，________聚集在____的基部形成____。同时，其它物质浓缩为球状，叫____________。
观察P62图3－3，思考讨论问题：1、哺乳动物成熟的精子分为哪几部分？与动物体型大小有没有关系？2、P62“讨论”：精子细胞变成精子过程中，细胞核和线粒体都保留，如何理解此现象？为何精子中的线粒体集中在尾的基部？ 1、哺乳动物成熟的精子分为________________，与动物体型大小关系是______________。2、细胞核和线粒体都是_____________中的重要部分。其中，细胞核是_____________________的场所，也是参与__________________________的控制中心。而线粒体则是精子进行_____________的场所。精子中的线粒体集中在尾的基部形成____________，是________________________。
2、卵子的发生阅读P62－63，观察图3－5，讨论有关问题：(1)哺乳动物卵子的发生场所。(2)哺乳动物卵子的发生过程。(3)精子和卵子在发生上的重要区别是什么？(4)刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？(5)精子和卵子发生主要有哪些相似点或不同点？ (1)卵子的发生是在_____________内完成的。(2)卵原细胞通过_______________________，演变为__________，被_________包围，形成卵泡。MⅠ是在雌性动物_________完成的，结果是产生______________和_________；MⅡ是在_______________________完成的，产生_____________和_____________。判断卵子是否受精的重要标志是__________________。一个卵泡中能形成___成熟的卵子。(3)哺乳动物_________的形成和在________内的储备，是在______________(即__________)完成的。(4)尚未完全成熟，仅完成_______________，需要在_________内进一步成熟，直到减数第二次分裂的_______期，才能与精子结合完成受精过程。(5)相似之处：细胞分裂的最初阶段为__________。不断增加生殖原细胞的数量；经过两次_______________才能形成____________________。不同之处：由一个精原细胞分裂最后可产生多个_________；一个卵原细胞最后只能生成__________。________的形状为蝌蚪状；_______为球形。多数哺乳动物________的形成和在______________的贮备是在胎儿出生前完成。
3、受精仔细阅读P64－65，图3－6，思考讨论以下问题：(1)什么是受精？包括哪几个阶段？(2)受精的过程怎样？受精的场所如何？(3)以精子的运行途径为线索，设计简图说明哺乳动物的受精过程。 (1)受精是_____________(即________)的过程。它包括_________________和___________。(2)准备阶段1－___________。刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在____________发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。准备阶段2―__________，动物排出的可能是_________也可能是__________，都要在________内进一步成熟，达到__________时，才具备与精子受精的能力。受精阶段：受精过程主要包括__________________、__________、_____________。精子与卵子相遇，首先发生__________，精子穿入________，接触__________，穿过__________，接触__________。多精入卵受精的第一道屏障是__________，第二道屏障是__________。精子入卵后另一变化：_____________________________，两组______合为一组，形成________。
二、胚胎发育 阅读P66－67，思考讨论：1、卵裂期特点如何？2、早期发育的胚胎分为哪几个阶段？各有哪些变化？ 1、卵裂期特点是__________________________。2、_________，这一阶段前每个细胞都属于__________；________，个体较大者称为________，个体较小的细胞称为________，将来发育成_____________，胚胎内部出现________；_______，进一步发育形成________、________、________、________________。
知识拓展：
胚胎工程(embryo biotechnolory)
利用人工方法影响、改变动物胚胎品质发育和进程的一种生物技术。在低等生物,人们早已着手控制或改变其胚胎发育速度,研究各部分形成的机制,现在也应用于高等脊椎动物,特别是哺乳类动物中的家畜和野生动物。胚胎工程内容包括胚胎移植、胚胎培养、胚胎分割、性别鉴定、胚胎细胞嵌合、批细胞核移植、体外受精、基因导入等，所有这些都是在胚胎早期附植前进行的。蛋白质工程的崛起
一、 教学目标
1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
2.简述蛋白质工程的原理。
3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
二、 教学重点和难点
1.教学重点
(1)为什么要开展蛋白质工程的研究？
(2)蛋白质工程的原理。
2.教学难点
蛋白质工程的原理。
三、 教学策略
1.建议采用“问题_探究_新问题_再探究”的教学模式。本节内容是基因工程的延伸和发展。由于蛋白质工程刚刚起步，学习内容较少。如何学得充实，又让学生悟出些终身学习的道理，建议采用“问题_探究_新问题_再探究”的教学模式。
新课一开始，可以带领学生回忆原有知识：要想让一种生物的性状在另一种生物中表达，在种内可以用常规杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了。基因工程的诞生，为克服这一远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望。于是取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白……至此，人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。但一个新问题出现了，生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。为了加深这一点的认识，可调动学生从书中找实例(干扰素例子、工业用酶的例子)加以佐证。于是要对现有蛋白质进行改造，制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们又开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。
2.建议加强与已有知识的联系，用逆向思维的方法解决新问题。
学生在必修课中已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如图1_4所示。
图1_4 遗传信息的流动方向
这是学习新知识的基础。既然蛋白质的功能是由DNA决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造DNA。所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。结合课本中插图，可以较明确地说明这一点。
还有两点教学建议需要说明。第一，蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件支撑的，正如课本中开头描述的，它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展而诞生的，也与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关(本书“前沿动态”中有简要介绍)。第二，说明蛋白质工程目前的现状：成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构，而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少。这样学习，可以使学生认识到科学探索之路的漫长、艰辛和永无止境。
四、 答案和提示
(一)思考与探究
1.蛋白质工程是应怎样的需求而崛起的？
提示(供教师在教学中参考)：蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要。而结构生物学对大量蛋白质分子的精确立体结构及其复杂的生物功能的分析结果，为设计改造天然蛋白质提供了蓝图。分子遗传学的以定点突变为中心的基因操作技术为蛋白质工程提供了手段。
在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产中没有活性或活性很低。这是因为工业生产中每一步的反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活。提高蛋白质的稳定性是工业生产中一个非常重要的课题。一般来说，提高蛋白质的稳定性包括：延长酶的半衰期，提高酶的热稳定性，延长药用蛋白的保存期，抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性丧失等。
下面举一个如何通过蛋白质工程来提高重组β_干扰素专一活性和稳定性的例子。干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。将人的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生的干扰素的抗病毒活性为106 U/mg，只相当于天然产品的十分之一，虽然在大肠杆菌中合成的β_干扰素量很多，但多数是以无活性的二聚体形式存在。为什么会这样？如何改变这种状况？研究发现，β_干扰素蛋白质中有3个半胱氨酸(第17位、31位和141位)，推测可能是有一个或几个半胱氨酸形成了不正确的二硫键。研究人员将第17位的半胱氨酸，通过基因定点突变改变成丝氨酸，结果使大肠杆菌中生产的β_干扰素的抗病性活性提高到108 U/mg，并且比天然β_干扰素的贮存稳定性高很多。
在基础理论研究方面，蛋白质工程是研究多种蛋白质的结构和功能、蛋白质折叠、蛋白质分子设计等一系列分子生物学基本问题的一种新型的、强有力的手段。通过对蛋白质工程的研究，可以深入地揭示生命现象的本质和生命活动的规律。
2.蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？
答：基因工程是遵循中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列，可以创造自然界不存在的蛋白质。
3.你知道酶工程吗？绝大多数酶都是蛋白质，酶工程与蛋白质工程有什么区别？
提示：酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用两方面组成的。酶工程的应用主要集中于食品工业、轻工业以及医药工业中。α_淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构酶这三个酶连续作用于淀粉，就可以代替蔗糖生产出高果糖浆；蛋白酶用于皮革脱毛胶以及洗涤剂工业；固定化酶还可以治疗先天性缺酶病或是器官缺损引起的某些功能的衰竭等。至于我们日常生活中所见到的加酶洗衣粉、嫩肉粉等，就更是酶工程最直接的体现了。通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。因此，酶工程的重点在于对已存酶的合理充分利用，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。当然，随着蛋白质工程的发展，其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。
(二)正文中讨论题
某多肽链的一段氨基酸序列是：…_丙氨酸_色氨酸_赖氨酸_甲硫氨酸_苯丙氨酸_…
讨论： (1) 怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。
(2) 确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因(DNA)？
答：(1)每种氨基酸都有对应的三联密码子，只要查一下遗传密码子表，就可以将上述氨基酸序列的编码序列查出来。但是由于上述氨基酸序列中有几个氨基酸是由多个三联密码子编码，因此其碱基排列组合起来就比较复杂，至少可以排列出16种，可以让学生根据学过的排列组合知识自己排列一下。首先应该根据三联密码子推出mRNA序列为GCU(或C或A或G)UGGAAA(或G)AUGUUU(或C)，再根据碱基互补配对规律推出脱氧核苷酸序列：CGA(或G或T或C)ACCTTT(或C)TACAAA(或G)。
(2)确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改造它，通过人工合成的方法或从基因库中获取。
(三)异想天开
能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入合适的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢？
提示：理论上讲可以，但目前还没有真正成功的例子。一些报道利用细菌生产人类需要的蛋白质往往都是自然界已经存在的蛋白质，并非完全是人工设计出来而自然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭新而又具有生命功能作用的蛋白质，而且一个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所担心的。
(四)旁栏思考题
1.你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？
提示：人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组组织宣告成立。之后，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美国科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。
“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织／器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划，总部设在北京，目前有16个国家和地区的80多个实验室报名参加。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。
人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论支持。
2.对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？
答：毫无疑问应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：
(1)任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。
(2)对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。
经典例题剖析
1、蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是( )
A、氨基酸结构 B、蛋白质空间结构 C、肽链结构 D、基因结构
【解析】 蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产或或生活需要。因此，归根到底，还是要对基因进行改造。
【答案】D
2、科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高β_干扰素的抗病性活性，并且提高了储存稳定性，该生物技术为( )
A、基因工程 B、蛋白质工程 C、基因突变 D、细胞工程
【解析】 基因工程是通过对基因的操作，将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体，原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产或或生活需要。本题中合成的β干扰素不是天然的，因此，属于蛋白质工程。
【答案】B
基础试题训练
1、蛋白质工程的实质是 ( )
A、改变氨基酸结构 B、改造蛋白质结构
C、改变肽链结构 D、改造基因结构
2、基因工程的实质是 ( )
A、基因重组 B、基因突变 C、产生新的蛋白质 D、产生新的基因
3、干扰素经过改造可长期储存，从蛋白质水平上应改变的是 ( )
A、光氨酸 B、精氨酸 C、谷氨酸 D、半光氨酸
4、蛋白质工程制造的蛋白质是 ( )
A、天然蛋白质 B、稀有蛋白质
C、自然界中不存在的蛋白质 D、血红蛋白质
5、蛋白质工程的基础是 ( )
A、基因工程 B、细胞工程
C、酶工程 D、发酵工程
6、玉米是生产赖氨酸的好材料，可是产量低，需要改变什么结构就能提高产量？ ( )
A、天冬氨酸激酶 B、二氢吡啶二羧合成酶
C、肽酶 D、A、B都是
7、天然蛋白质合成遵循的法则是 ( )
A、中心法则 B、转录
C、翻译 D、复制
8、关于蛋白质工程的说法错误的是 ( )
A、蛋白质工程能定向改造蛋白质的分子结构，使之更加符合人类的需要
B、蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子结构
C、蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子
D、蛋白质工程又称为第二代基因工程
9、蛋白质工程的基本操作程序正确是 ( )
①蛋白质分子结构合成 ②DNA合成
③mRNA合成 ④蛋白质的预期功能
⑤根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列
A、①→②→③→④→⑤→①
B、⑤→④→③→②→①→②
C、④→①→⑤→②→③→①
D、②→③→⑤→①→②→④
10、下列各项与蛋白质结构多样性无关的是 ( )
A、氨基酸的种类、数目、排列顺序 B、构成蛋白质的多肽链的数目
C、构成蛋白质的肽链的空间结构 D、氨基酸至少含一个氨基和一个羧基
11、蛋白质工程中直接操作的对象是 ( )
A、氨基酸的结构 B、蛋白质空间结构
C、肽链结构 D、基因结构
12、当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是 ( )
A、都与天然产物完全相同
B、都与天然产物不相同
C、基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同
D、基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同
创新应用训练
蛋白质工程的目标是根据对蛋白质_________________的特定需求，对蛋白质__________
进行分子设计，根据______________法则便可以改造天然蛋白质，例如：玉米的赖氨酸含量低，原因是赖氨酸合成过程中的两个关键的酶___________________、_______________
的活性受赖氨酸浓度的影响，如果我们将___________________ 中的第352位的苏氨酸变为________________________ ，把 ________________________中第104位的天冬酰氨变成________________________，就可以提高玉米中的赖氨酸含量提高2_5倍。胚胎工程的应用及前景
学习目标：
1、举例说出胚胎移植。
2、认同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用。
3、举例说出胚胎分割。
4、关注胚胎工程的研究进展和应用价值。
学习重难点
1、胚胎移植的生理学基础、基本程序和应用。
2、胚胎分割的应用意义。
3、胚胎干细胞研究的意义。
4、胚胎干细胞的概念和分离途径。
学习过程
知识点 观察与思考 归纳与结论
一、胚胎移植 仔细阅读P74，图3_16，思考讨论：胚胎移植的概念及其在胚胎工程中的地位 胚胎工程技术目前在生产中应用较多的是家畜的________、___________和_____________。胚胎移植是指将__________________，或者通过__________________，移植到_______、________________________，使之继续发育为____________________。其中提供胚胎的个体称为________，接受胚胎的个体称为________。地位：如_______、________，或________等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎，都必须经过 ________技术才能获得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”
1、胚胎移植的现状和意义认真阅读P75，思考讨论：(1)胚胎移植的现状，(2) 胚胎移植在充分发挥雌性优良个体繁殖潜力方面的意义 (1)以奶牛为例，一头良种母牛一年生下的后代可达数十头，远远超过在_________________所得的后代数量。近十年来，牛、羊的胚胎移植在我国部分地区已进入______________。(2)供体的主要职能变为__________________________，繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由______取代，大大缩短了____本身的繁殖周期。超数排卵：是指将______________________，使其发情，并能排出数量较多的____________，经合理的____________，可以获得数量较多的______________________。
2、胚胎移植的生理学基础认真阅读P76，思考讨论：(1)胚胎移植的生理学基础的四点内容是什么？(2)在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？例如，供、受体的发情时间要一致吗？供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相同或相似吗？(3)胚胎移植实质上是早期在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗？ (1)四点内容：第一，哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，____________、_______________________，这就为______________提供了相同的生理环境。第二，哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与____________________的联系，而是处于______________，这就为______________提供了可能。第三，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生______________，这为胚胎在受体内的存活______________。第四，______________可与______________建立正常的生理和组织联系，但移入受体的______________________，在孕育过程中不受任何影响。(2)应对供体和受体母畜进行______________，使它们的生理条件达到______________，这样才能使供体的胚胎移入受体后有_________________________，这是胚胎移植成功与否的关键。因此，必须做到供、受体母畜的______________。同时还要做到移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置______________，移入胚胎一侧的受体子宫角对应的卵巢必须有____________存在。(3) 胚胎移植成功率的高低与供、受体生理环境条件一致性密切相关。只有供、受体生理环境_________，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育。所以我们可以把胚胎移植简单概括为______________________________。这样的概括是____________。
3、胚胎移植的基本程序认真阅读P77，图3_19，思考讨论：胚胎移植的基本程序包括哪些？每一步技术操作的作用如何？ 以家畜的胚胎移植为例，基本程序主要包括：①__________________。选择有_________和_________优秀的供体，__________________的受体，并用_______进行同期_____处理，用______对供体母牛做_________处理。②_________或_________。③对胚胎的______、_______、_________或_______。__________后第7天，用特制的_________，把供体母牛子宫内的______________(也叫_______)。对胚胎进行________，此时的胚胎应发育到______________阶段。直接向受体_______或放入_____________________。④对胚胎进行_______。常采用的方法可以用_______和__________。⑤___________________。对受体母牛进行______________。
二、胚胎分割 仔细阅读P78_79，思考讨论：1、什么是胚胎分割？它在畜牧生产上有何意义？2、囊胚期的内细胞团有何功能？对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意什么？为什么？3、如何进行牛胚胎的分割？ 1、胚胎分割是指采用___________将早期胚胎切割成______、_______或______等，经移植获得___________的技术。来自同一胚胎的后代具有___________，因此，胚胎分割可以看做动物_________________的方法之一。目前以___________和___________最高。2、内细胞团一般到_______阶段才出现，它是发育为胚胎本身的_________，将来发育成胎儿的各种组织。进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的_______或_______，将其移入盛有_______的培养皿中，然后，用_______或_______进行分割。具体操作程序：用______________切开，吸出其中的_______，注入______________中，或直接将_____________________。对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意将__________________，否则会影响分割后___________________________。3、牛胚胎的分割如图3－23所示。到目前为止，最常见的是经分割产生的__________，而__________成功的比例都很小。
三、胚胎干细胞 仔细阅读P80_81，思考讨论：1、胚胎干细胞的来源。2、胚胎干细胞的功能和主要特点是什么？3、胚胎干细胞的主要用途如何？4、查阅资料，了解胚胎干细胞的研究历史是怎样的？ 1、哺乳动物的胚胎干细胞简称_____或______细胞，来源于__________或从______________中分离出来。2、具有_________的特性，在形态上表现为_________小，_________大，_________明显；在功能上，具有_____________，可分化为______________体内任何一种_________。另外，在体外培养的条件下，可以__________________，可进行________保存，也可进行__________________。3、胚胎干细胞的主要用途是：①可用于研究哺乳动物__________________；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_________向__________________，这为揭示_________和_________的机理提供了有效的手段；③可以用于治疗__________________，如_________、_________等；④利用可以被诱导分化形成________________的特性，移植_________可使坏死或退化的部位得以__________________；⑤随着__________________的发展，通过体外诱导分化，定向培育_________________，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后__________________的问题。动物细胞培养和核移植技术
教学过程 教学内容 教学手段和方法 预期目标
1、回顾植物细胞工程的技术手段，引入动物细胞工程内容的学习2、学习新课：一、动物细胞培养(1)概念(2)原理(3)过程(4)条件(5)应用3、学习新课：二、动物体细胞核移植技术和克隆动物(1)概念(2)分类(3)原理(4)过程(5)应用(6)局限4、小结5、作业或活动 师：同学们，前面我们一起学习了植物细胞工程的相关知识，请大家来回顾一下其涉及的主要技术手段。生：有植物组织培养和植物体细胞杂交等。师；今天我们开始一起来学习动物细胞工程的内容，请大家阅读课本P44引言，介绍动物细胞工程的常用技术手段：动物细胞培养、核移植技术、动物细胞融合、生产单克隆抗体等，其中动物细胞培养技术是基础技术。现在先来学习动物细胞培养和核移植技术师：为什么要进行动物细胞培养？生：(沉默)师：我们一起来看课文本小节的引言的两个实例。师：同学们，要解决这些问题，离不开动物细胞培养技术。那么什么是动物细胞培养呢？生：(情绪高涨)从动物机体中取出相关组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。师：很好！从概念中我们不难看出，该技术实施的原理是什么？生：细胞增殖。师：怎样进行动物细胞的培养？需要哪些条件？指导学生阅读P44_46内容，结合插图或投影过程示意图，最好能制成动画。师生共同归纳过程：取材→分散→配制悬液→原代培养→传代培养。在各个箭头上注明处理方法。注意：原代培养和传代培养原代培养：取材水解后的初次培养；传代培养：原代培养后再处理后的后续培养。两者先后关系，不能倒置，其原理相同。后者一般至10代，也有至40-50代，但细胞核型可能会改变，从而癌变。师：大家想一想，目前使用的或冷冻保存的细胞常常是10代以内，是什么道理？生：以保证细胞正常的二倍体核型。师生讨论P44的两个旁栏思考题复习：内环境及其稳态知识，并思考和讨论以下问题：体外细胞培养需要哪些营养物质？需要怎样的合适环境条件？(阅读讨论后)环境条件：灭菌处理、抗生素、定期更换培养基营养条件：与体内基本相同，有糖、氨基酸、无机盐、必需元素、血清、血浆等温度和PH： 接近体温，PH7。2_7。4气体环境：O2和CO2(5%)师：物细胞培养能否象植物组织培养那样获得克隆个体？生：众说纷纭。师：不能，因为动物细胞的全能性受到分化程度的限制，发育成个体的潜能渐弱。那么这项技术有哪些用途呢？(1)生产生物制品(2)提供基因工程的受体细胞(3)检测有毒物质的毒性(4)用于病理、生理、药理研究比较：培养基的状态、成分；技术依据的原理；过程；结果等方面。师：刚才我们讲过利用上述技术无法克隆动物个体，那么能否克隆？有没有别的方法？生：有(声音洪亮)师：大家说得对！什么方法？生：动物核移植技术。板书概念内容(略)师：胚胎细胞核移植和体细胞核移植，后者难度较大。我们来学习后者。体细胞核的全能性教师板画过程图：取材→培养→显微注射到去核的次级卵母细胞→重组细胞→重组胚胎→受体雌性动物→克隆动物。讨论：P49的三个思考题，初步理解技术的局限性。改良动物，提高繁殖率保护濒危物种生产转基因产品；治疗疾病等成功率低。有待改进。健康问题。安全问题师：本节课我们学习了动物细胞培养和核移植技术，大家要能说出原理、过程和应用(结果)，体验到科学的伟大力量。教材P50思考与探究4道题，上网查阅资料 阅读并笔注，要求学生注意动物细胞培养，不能说成动物组织培养；而植物组织培养不能说成植物细胞培养。板书或投影标题2，2动物细胞工程板书或投影标题2。2。1动物细胞培养和核移植技术可结合课本插图或用投影补充一些有关这方面的例子可在学生阅读自学后，让学生抛开书本，口述，教师简明地板书，带领学生体会和剖析要点，领略大概过程。这是本节学习的重点，关于培养过程，可参照课本P45示意图讲解，注意两个培养概念的区分。注意与植物组织培养的比较。难度不大，让学生回答，相互修正完善。师生归纳小结，教师板书注意与植物组织培养比较，把知识学通、学活。可列表比较，让学生一目了然。让学生同时思考P46旁栏题，阅读下面的小知识卡片。指导学生阅读并学会归纳有哪几个方面的用途用预先准备好的小黑板或投影出示。学生会迅速阅读教材，引发新的内容的学习让学生分析大体思路回顾所学知识诱发学生思考原因这是重点与难点，结合演示(多媒体)，理解技术要领和关键所在。尝试让学生画图。学生笔注结合“多利羊”实例，让学生畅所欲言。课后完成，待讲评。 让学生了解动物细胞工程的技术手段，激发其求知欲望激发学生热爱科学、关注科学的意识通过剖析，旨在培养学生分析和解决问题的能力，也有助学生审题能力的加强。通过比较弄清概念间的本质差异和内在联系。培养学生的求异和求同思维能力。通过思考，培养知识的迁移能力关注科学技术的不同，培养学生严谨的科学态度。通过这样的提问，能引起学生的共鸣。激趣诱思让学生认同科学不断发展、不断创新。有助于理解，效果好培养了能力。理解STS间的关系激发学生立志献身科学的情感态度。提出本节课的最终学习目标
经典例题剖析
1.为了使用于培养的动物组织细胞分散开以便配制成一定浓度的细胞悬浮液，选取来的动物组织应选用下列哪种物质处理
A.胃蛋白酶
B.胰蛋白酶
C.盐酸
D.胰脂肪酶
[解析]在动物组织细胞的间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质，它们将细胞网络起来形成具有一定的弹性和韧性的组织和器官，而弹性纤维易被胰蛋白酶在中性略偏碱性环境下催化分解，而胃蛋白酶在pH为1.8左右催化效率最高，此环境动物细胞被破坏。
[答案]B
2.下列属于动物细胞培养与植物组织培养主要区别的是
A.培养基成分不同
B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行
C.动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能
D.动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株
[解析]考查动物细胞培养与植物组织培养的主要区别。动物细胞培养与植物组织培养有许多相似之处，也有许多不同点。其主要不同点是它们的培养基的成分不同。动物细胞培养的培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐和维生素，另外还有动物血清。植物组织培养所需要的培养基包含植物生长和发育的全部营养成分，如矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加物，没有动物血清。
[答案]A
3.在克隆多利羊的过程中，下列哪项技术没有运用到
A.细胞培养技术
B.细胞核移植
C.胚胎移植技术
D.基因工程技术
[解析]考查克隆羊产生的过程。多利羊的培育过程是：将一只母羊(A羊)卵细胞的细胞核吸出，得到不含核的卵细胞。然后，将实验室中培养的另一只母羊(B羊)的乳腺上皮细胞的细胞核注入到无细胞核的卵细胞中并进行电刺激，这样就通过核移植技术形成了一个同时含有A羊核遗传物质和B羊细胞质的重组卵细胞。融合后的卵细胞经过体外细胞培养形成早期胚胎。然后把这个胚胎移植到第三只羊(C羊)的子宫中，让C羊为胚胎发育提供发育场所和营养物质，这个过程利用了胚胎移植技术。胚胎就在C羊子宫内发育成熟。C羊产下的羊就是克隆羊多利。从以上分析可以看出，多利产生的过程中没有使用基因工程技术。
[答案]：D
基础试题训练
一、选择题
1．下列与动物细胞培养有关的表述中，不正确的是 ( )
A．培养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清
B．原代培养的细胞一般传至10代左右便会出现生长停滞
C．动物细胞培养一般能够传到40～50代，但其遗传物质发生了改变
D．动物细胞培养可用于检测有毒物质和获得大量自身健康细胞
2．生物技术的发展速度很快，已灭绝生物的“复生”将不再是神话。如果世界上最后一只野驴刚死亡，以下较易成功“复生”野驴的方法是 ( )
A．将野驴的体细胞取出，利用组织培养技术，经脱分化、再分化，培育成新个体
B．将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育成新个体
C．取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵细胞中，经孕育培养成新个体
D．将野驴的基因导入家驴的受精卵中，培育成新个体
3．一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能 ( )
A．有选择地繁殖某一性别的家畜 B．繁殖家畜中的优秀个体
C．用于保存物种 D．改变动物的基因型
4．下列哪_项属于克隆( )
A．将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA分子中
B．将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内
C．将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞
D．将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系
5．有关全能性的叙述，不正确的是 ( )
A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高
B．生物体内细胞由于分化全能性不能表达
C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高
D．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性
6．下列属于组织培养但不是克隆的是 ( )
A．将花粉离体培养成单倍体植株 B．芽发育成枝条
C．根尖分生区发育成成熟区 D．上皮细胞无性繁殖产生的细胞群
7．动物细胞培养液和植物组织培养液的共有成分是 ( )
A．葡萄糖 B．蔗糖
C．动物血清 D．维生素
8．单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞诱导融合后，要用特定培养基筛选出杂交瘤细胞。在这种培养基上不能存活、增殖的细胞是( )
①B淋巴细胞 ②小鼠骨髓瘤细胞
③B淋巴细胞自身融合细胞 ④小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞
⑤杂交瘤细胞
A．①②③④ B．①③⑤ C．②④ D．①③
9．动物细胞培养的细胞来自于 ( )
A．任何个体的细胞 B．只能取自动物胚胎细胞
C．只能取自幼龄动物的组织细胞 D．胚胎或幼龄动物的器官和组织细胞
10．(2005，广东)关于单克隆抗体，下列叙述不正确的是 ( )
A、可以制成诊断盒．用于疾病的珍断 B、可以与药物结合，用于病变细胞的定向治疗
C、可以利用基因工程技术生产 D、可以在生物体内生产，不能体外生产
11．动物细胞工程常用的技术手段中，最基础的是 ( )
A.动物细胞培养 B．动物细胞融合 C．单克隆杭体 D．胚胎、核移植
12．细胞株的特点是 ( )
A．遗传物质没有改变，可以无限传代
B．遗传物质发生改变，不可无限传代
C．遗传物质没有改变，不可无限传代
D．遗传物质发生改变，且有癌变特点，可以无限传代
13．关于杂交瘤细胞的不正确叙述是 ( )
A．有双亲细胞的遗传物质 B．不能无限增殖
C.可分泌特异性抗体 D．体外培养条件下可大量增殖
14.动物细胞融合技术最重要的用途是 ( )
A.克服远源杂交不亲和 B.制各单克隆抗体
C.培育新品种 D.生产杂种细胞
15.“生物导弹”是指 ( )
A.单克隆抗体 B.杂交瘤细胞
C.产生特定抗体的B淋巴细胞 D.在单抗上连接抗癌药物
16.在动物细胞培养中有部分细胞可能在培养条件下无限制地传代下去，这种传代细胞称之为:
A．原代培养 B．传代培养 C．细胞株 D．细胞系
17.如果用动物的细胞进行克隆实验应该选择的细胞核不能是 ( )
A、乳腺细胞的 B、卵细胞的 C、胃腺细胞的 D、囊胚时期的胚胎细胞的
18．(多选)美国杜克大学医疗中心的一个研究小组利用成年猪的动脉血管细胞和模拟胚胎环境的新型生物反应器,成功地在实验室里培育出新的动脉血管.这种血管的外形和功能都与真的血管一样,这一研究成果是生物组织培养领域的重大进展.下列关于以上技术的叙述中,正确的是:
A．属于“克隆” B．可能要利用去核卵细胞
C．关键是激发血管细胞的全能性 D．关键是激发血管细胞发育成血管的潜能
二、非选择题
1.中国科学院动物研究所陈大元研究员带领的科研小组，首先选择了兔子卵细胞作为受体卵。他们采用了两种核移植方法，即电融合法和核直接注射法，把大熊猫的体细胞核移入兔的去核卵细胞质中。经过精心的实验，他们已得到了大熊猫的重构胚。实验结果显示，大熊猫的3种体细胞移植到兔去核卵母细胞中均可以卵裂，并进行早期发育，3种供体细胞核移植的融合率在55%~59%之间；融合后的重构卵进行培养后，囊胚率以乳腺细胞最高，而骨骼肌细胞的最低；重构囊胚细胞的染色体数目为42条，与供体(大熊猫)细胞染色体数目相同，与受体动物家兔的染色体数(44条)不同。经DNA指纹分析，也证明了重构囊胚细胞的遗传特性为大熊猫的遗传特性。实验还证明，卵细胞质使体细胞核去分化不具有特异性。大熊猫异种重构胚能否在寄母子宫着床乃至进行全程发育还是道难题，现正在深入实验。
根据以上材料，回答下列问题：
(1)下面叙述除哪项外都是动物克隆技术的益处？_____________。
A.探索异种克隆技术，拯救濒危物种
B.克隆技术与转基因技术结合，使异种器官移植成为可能
C.克隆技术的重要性在于复制出一个动物或一批生物
D.克隆技术的研究将帮助人类认识衰老过程
(2)“去分化”是指____________。
(3)细胞分化为囊胚，囊胚由许多细胞构成，其细胞增殖方式为_____________。
(4)科技预测：请预测大熊猫异种重构胚如果着床成功并顺利产生发育，其表现性状可能是_____________。
A.大熊猫的特点
B.兔子的特点
C.兼有大熊猫与兔子的特点
D.不具生殖能力
2.1952~1953年，美国科学家斯提瓦用胡萝卜根的悬浮培养细胞进行人工培养，发现单个细胞能像受精卵发育成胚一样的途径，发育成完整植株。1997年英国维尔穆特等人从白面母绵羊体内取出乳腺上皮细胞静息培养，然后把它的核移入黑面母绵羊去核的卵细胞中形成重组细胞，并将重组细胞培养成胚胎，将胚胎植入另一母羊的子宫内后获得了克隆羊多利。
阅读这段材料后，回答下列问题：
(1)文中的悬浮培养细胞和乳腺上皮细胞均为____________。
(2)斯提瓦的实验证明了____________。维尔穆特的实验证明了_____________。从细胞结构和遗传角度分析，两位科学家实验结论的得出，根本原因在于____________。
(3)斯提瓦和维尔穆特实验的差别在于____________。
(4)维尔穆特的实验技术又称为_____________________技术。该技术的经济意义在于：①_____________；②____________。
创新应用训练
1．(2006，广雅中学考题)CCTV一2于2005年4月7日报道，卫生部4月6日发布了《苏丹红危险性报告评估》，报道中提到苏丹红一号是一种人工色素(工业染料)，它在人体内代谢生成相应的胺类。科研人员欲采用一定的技术手段探究苏丹红是否对人体有危害。请回答：
(1)根据所学的动物细胞工程知识，你认为采取下列哪种技术手段最合适：_________
动物细胞融合 B．动物细胞培养 C．胚胎移植 D．核移植
(2)根据上述选择，请你设计一个实验来探究“苏丹红一号”是否对人体有危害。
[1]该实验的原理是：_____________________________________________________
________________________________________________________________________
[2]实验方法步骤：
①材料准备：从医院妇产科获取所需要的原材料组织，浓度为O．09％“苏丹红一号”试剂，高倍显微镜，培养瓶若干，配制好的培养液，剪刀，培养箱，所需要的酶。
②制备检测细胞：
a．配制细胞悬浮液：
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
b．将悬浮液分装到两个以上的培养瓶中，置于培养箱中培养一段时间。
③检测过程：
___________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________。
④实验结果观察、分析得出结论。(略)
参考答案：
一、选择题
CCDDC ADADD ACBBD DB (ABD)基因工程的基本操作程序
教学过程 教学内容 教学手段和方法 预期目标
1.课前预习，引入对基因工程的基本操作程序的学习。2.学习目的基因的获取2.1从基因文库中获取目的基因 2.2利用PCR技术扩增目的基因3. 学习基因表达载体的构建4. 将目的基因导入受体细胞4.1将目的基因导入植物细胞4.2将目的基因导入动物细胞4.3将目的基因导入微生物细胞5. 学习目的基因的检测与鉴定6.布置作业 课前准备：通过预习解决以下问题基因工程的基本操作程序主要包括哪几个步骤？试分析每一步骤的必要性。师：通过预习同学们都能解决第一个问题，基因工程的基本操作程序包括……生：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。师：第二个问题我们可以将它拆分成四个小问题逐个儿解决：为什么要有“目的基因的获取”这一步？先请一个同学将基因工程的原理告诉大家。生：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。师：这既是基因工程的原理又是其概念，通过这一表述中的“创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品”你得出什么样的信息？生：这是基因工程的优点也是基因工程的目的，可以实现这一目标的只有目的基因，有了目的基因我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。师：很好，良好的开端等于成功的一半，我们继续往下分析为什么要有“表达载体的构建”这一步？生：构建表达载体的目的是为了使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能表达和发挥作用。(教材P11)师：看来同学们课前已经进行了精心预习了，那么第三步 “目的基因导入受体细胞”它又是出于什么目的呢？生：单独的DNA片段──目的基因是不能稳定遗传的，含有目的基因的表达载体只有进入受体细胞，并且维持稳定和表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。(教材P12)师：最后一步“目的基因的检测与鉴定”呢？生：这是因为目的基因是否真正插入受体细胞的DNA中，是否能够在受体细胞中稳定遗传和正确表达，只有通过检测、鉴定才能得知。(教材P13)师：看来基因工程的每个操作步骤都是必不可少的，下面我们按照基因工程的操作步骤，对每一程序的相关技术和方法进行学习一、目的基因的获取通俗地讲就是将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。阅读教材9～11页相关内容，回答下列问题：什么是目的基因，举例说明。生：目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因，例如，与生物抗逆性有关的基因、与优良品质相关的基因、与生物药物和保健品有关的基因、与毒物降解有关的基因，以及与工业所需用酶相关的基因等。师：同样目的基因还可以是一些具有调控作用的因子。目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。师：获得目的基因的方法有哪些？生：可以从基因文库中获取目的基因，还可以利用PCR技术扩增目的基因。师：什么是基因文库？生：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。师：什么是部分基因文库？生：只含有一种生物的一部分基因，这样的基因文库叫做部分基因文库。师：基因文库包含了某种生物的全部基因，又可称为基因组文库，如果将每个基因看成一本书则基因文库就可以比喻成国家图书馆，这里的资料既多又齐全，而部分基因文库只包含了该生物的部分基因，如，cDNA文库，因此部分基因文库只能比喻成某个市或单位的图书馆。阅读教材P11的生物技术资料卡，比较cDNA文库和基因组文库的区别。师：怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因？生：根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA，以及基因翻译产物蛋白质等特性来获取目的基因。师：很好。除了这种方法我们还可以利用PCR技术扩增目的基因。PCR是聚合酶链式反应(polymerase chain reaction)的缩写，是一项再生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。通过此技术，可获取大量的目的基因。通过阅读教材完成下列填空。原理：____________(DNA的复制)条件：__________________________(已知基因的核苷酸序列，四种脱氧核苷酸，一对引物，DNA聚合酶)方式：以______(指数)方式扩增，即___(2n)(n为扩增循环的次数)结果：__________________________(使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增)过程：a、DNA变性(90℃_96℃)：目的基因DNA受热变性，__________(氢键断裂)，形成______________(DNA单链)。b、退火(复性25℃_65℃)：系统温度降低，_____(引物)与______(DNA模板)结合，形成局部双链。c、延伸(70℃_75℃)：合成链在____________(DNA聚合酶)作用下进行延伸，合成与模板互补的DNA。 师：此外，如果基因比较小，核苷酸序列又已知，也可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。二、基因表达载体的构建这是实施基因工程的第二步也是基因工程的核心。1.用一定的_________(限制酶)切割质粒，使其出现一个切口，露出_________(黏性末端)。2.用_____________(同一种限制酶)切断目的基因，使其产生__________(相同的黏性末端)。3.将切下的目的基因片段插入质粒的______(切口)处，再加入适量_______(DNA连接酶)，形成了一个重组DNA分子(重组质粒)师：看图1_10基因的表达载体模式图总结基因表达载体的组成。生：基因表达载体是由复制原点，目的基因，启动子，终止子，标记基因师：它们各自的作用是什么呢？生：启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。生：终止子位于基因的尾端，是一段特殊结构的DNA短片段，使转录在所需要的地方停止下来。生：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。师：并不是所有的基因表达载体都是一样，根据受体细胞的不同它们也会有相应的变化。三、将目的基因导入受体细胞师：将目的基因导入受体细胞的方法，目前开发出来的已有很多种，每种方法都有其利弊，适合于不同的受体细胞，在具体实施过程中，究竟选哪种方法，要根据具体情况而定。1、将目的基因导入植物细胞常用的方法有农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法，阅读教材P12回答下列问题：你能说说农杆菌转化法的大概过程吗？根据农杆菌可将目的基因导入双子叶植物的机理，你能分析出农杆菌不能将目的基因导入单子叶植物的原因吗？生：根瘤农杆菌具有趋化性，即植物的受伤组织会产生一些糖类和酚类物质吸引根瘤农杆菌向受伤组织集中，而研究表明这种物质是在双子叶植物的细胞壁中合成的，通常不存在于单子叶植物中，这也是单子叶植物不被根瘤农杆菌侵染的原因。如果想将一个抗病基因导入单子叶植物，理论上你认为该怎么做？生：①选择合适的农杆菌菌株，②加趋化和诱导的物质使农杆菌向植物受伤组织靠拢。2、将目的基因导入动物细胞显微注射技术是转基因动物中采用最多，也是最为有效的一种将目的基因导入动物细胞的方法。3、将目的基因导入微生物细胞思考：为什么选用微生物作为受体细胞？生：原核生物具有一些其他生物没有的特点：繁殖快，多为单细胞、遗传物质相对较少等，因此，早期的基因工程都用原核生物作为受体细胞。师：大肠杆菌细胞最常用的转化方法是:首先用Ca2+ 处理细胞,以增大细菌细胞壁的通透性,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞.第二步是将重组表达载体DNA分子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.第二步目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。思考：为什么要用Ca2＋处理细胞？生：因为大肠杆菌等细菌的细胞壁成分主要是肽聚糖，因此一般要先用Ca2＋处理，以增加细菌细胞壁的通透性。四、目的基因的检测与鉴定师：受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？生：不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。师：这是基因工程的最后一步也是检查基因工程是否做成功的一步。它可以从以下三个是方面进行检测：检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，一般采用的方法是DNA分子杂交。采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。 检测目的基因是否转录出mRNA方法是分子杂交。检测目的基因是否翻译成蛋白质进行抗原_抗体杂交。作业：1. 教材15页“思考与探究”第4题2. 教材11页“寻根问底” 学生讨论。引导大家思考。赞扬也是教育的一种方式。学生讨论。讨论中及时发现有创新思维的学生，鼓励发表意见。学生再次议论。及时鼓励学生。学生看书。教师点拨。学生看插图。学生看书。学生看书，接着议论。。。看书学习。学生讨论。将局部问题整合到实际工作的全过程中思考。学生归纳。学生结合插图寻找分析插图看书学习。教师点拨学生讨论，讨论中及时发现有创新思维的学生，鼓励发表意见。教师点拨 加强预习环节使学生认识每一步骤的必要性将直白的教学内容变得有思维力度。以上教学也是将四个操作过程整合到一个完整的过程之中引导学生对基因组文库和部分基因文库作对比，在比较中加深认识。让文字与插图结合，使抽象的文字在直观的插图中得以体现。提高学生思维的深刻性。解决本课的难点。以填空的形式，诱导思考，解决难点。利用插图加深对载体必须具备条件的认识。培养学生的归纳能力。体现基础知识的准确运用。在运用中加深对基础知识的深层次理解培养思维的广阔性。以上教学改变直白的教学方式，通过诱思，提高学生的思维能力。
经典例题剖析
［例1］下列有关基因工程技术的正确叙述是
A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体
B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列
C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快
D．只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达
【解析】 基因操作的工具有限制酶、连接酶，一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列。运载体是基因的运输工具，目的基因进入受体细胞后，受体细胞表现出特定的性状，才说明目的基因完成了表达，基因工程的结果是让目的基因完成表达，生产出目的基因的产物，选择受体细胞的重要条件就是能够快速繁殖。
【答案】 C
［例2］应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到探测疾病的目的。基因探针是指
A．用于检测疾病的医疗器械
B．用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子
C．合成β_球蛋白的DNA
D．合成苯丙羟化酶DNA片段
【解析】 基因诊断是用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA作探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。
基础试题训练
1、构建基因组DNA文库时，首先雷分离细胞的
A、染色体DNA B、线粒体DNA C、总mRNA D、tRNA
2．在基因工程中，把选出的目的基因(共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌岭脱氧核苷酸是460个)放入DNA扩增仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是( )
A.540个 B.8100个 C.17280个 D.7560个
2．在基因工程中，科学家常用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是( )
A.结构简单，操作方便 B.遗传物质含量少
C. 繁殖速度快 D.性状稳定，变异少
3．因工程的操作步骤：①使目的基因与运载体相结合，②将目的基因导入受体细胞，③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求，④提取目的基因，正确的操作顺序是( )
A．③②④① B.②④①③ C．④①②③ D．③④①②
4．工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是 ( )
A．人工合成基因 B．目的基因与运载体结合
C．将目的基因导入受体细胞 D．目的基因的检测和表达
5．就分于结构而论，质粒是( )
A、环状双链DNA分子 B、环状单链DNA分于
C、环状单链RNA分子 D、线状双链DNA分子
6．聚合酶链反应可表示为( )
A、PEC B、PER C、PDR D、PCR
7．在已知序列信息的情况下，获取目的基因的最方便方法是( )
A、化学合成法 B、基因组文库法
C、CDNA文库法 D、聚合酶链反应
8．有关基因工程的叙述正确的是 ( )
A.限制性内切酶只在获得目的基因时才用
B.重组质粒的形成在细胞内完成
C.质粒都可作运载体
D.蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料
9．不属于目的基因与运载体结合过程的是 ( )
A．用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端
B．用同种限制酶切割目的基因露出黏性末端
C. 将重组DNA导入受体细胞中进行扩增
D．将切下的目的基因插入到质粒切口处
10．科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶蛋白。以下有关该基因工程的叙述错误的是( )
A．采用反转录的方法得到的目的基因
B．基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的
C．马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞
D．用不同种限制酶处理质粒和含有目的基因的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA分子
11．基因工程常用的受体细胞有( )
①大肠杆菌 ②枯草杆菌 ③支原体 ④动植物细胞
A．①②③④ B．①②③
C．②③④ D．①②④
12．用DNA探针检测饮用水中病毒的具体方法是( )
A．与被检测病毒的DNA碱基序列进行比较
B．与被检测病毒的DNA碱基序列进行组合
C．与被检测病毒的DNA碱基序列进行杂交
D．A、B、C三种方法均可
13．1976年，美国的H.Boyer教授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转移到大肠杆菌，并获得表达，此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌( )
A．能进行DNA复制 B.能传递给细菌后代
C. 能合成生长抑制素释放因子 D.能合成人的生长素
14．在遗传工程技术中，限制性内切酶主要用于( )
A．目的基因的提取和导入
B．目的基因的导入和检测
C．目的基因与运载体结合和导入
D．目的基因的提取和与运载体结合
15、(05广东)以下有关基因工程的叙述，正确的是( )
A. 基因工程是细胞水平上的生物工程
B．基因工程的产物对人类全部是有益的
C．基因工程产生的变异属于人工诱变
D．基因工程育种的优点之一是目的性强
16．(多选)一个基因表达载体的构建应包括( )
A．目的基因 B．启动子 C．终止子 D．标记基因
创新应用训练
1、在药品生产中，有些药品如干扰素，白细胞介素，凝血因子等，以前主要是从生物体的组织、细胞或血液中提取的，由于受原料来源限制，价价十分昂贵，而且产量低，临床供应明显不足。自70年代遗传工程发展起来以后，人们逐步地在人体内发现了相应的目的基因，使之与质粒形成重组DNA，并以重组DNA引入大肠杆菌，最后利用这些工程菌，可以高效率地生产出上述各种高质量低成本的药品，请分析回答：
(1)在基因工程中，质粒是一种最常用的___________________，它广泛地存在于细菌细胞中，是一种很小的环状______________分子。
(2)在用目的基因与质粒形成重组DNA过程中，一般要用到的工具酶是_________________
和__________________。
(3)将含有“某激素基因”的质粒导入细菌细胞后，能在细菌细胞内直接合成“某激素”，则该激素在细菌体内的合成包括________________和___________两个阶段。
(4)在将质粒导入细菌时，一般要用_________________处理细菌，以增大 ____________________________。
2、下图是将人类的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图，所用的载体为质粒A。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒导入细菌B后，其上的基因能得到表达。请回答下列问题：(注：质粒中的a点即是四环素抗性基因的存在位置，又是与目的基因的结合点；斜线部分为抗氨苄青霉素基因)
(1)人工合成目的基因的途径一般有哪两条？
(2)如何将目的基因和质粒结合成重组质粒？
(3)目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不高，导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒A，只有极少数导入的是重组质粒。可通过以下步骤鉴别得到的细菌是否导入了质粒A或重组质粒；将得到的细菌涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的就是导入了质粒A和重组质粒的细菌，反之则没导入。使用这种方法鉴别的原因是什么？
(4)若把通过鉴定证明导入了普通质粒A或重组质粒的细菌放在含有四环素的培养基上培养，发生的现象是什么？
(5)导入细菌B细胞的目的基因成功表达的标志是什么？
3、科学家通过基因工程培育抗虫棉时，需要从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，“放入”棉花的细胞中与棉花的DNA结合起来并发挥作用，请回答下列有关问题：
(1)从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是______，此工具主要存在于________中，其特点是_________。
(2)苏云金芽孢秆菌一个DNA分子上有许多基因，获得抗虫基因常采用的方法是“鸟枪法”。具体做法是：用________酶将苏云金芽孢杆菌的_____切成许多片段，然后将这些片段___，再通过____转入不同的受体细胞，让它们在各个受体细胞中大量______，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把______分离出来。
(3)进行基因操作一般要经过的四个步骤是______________、_______________、_______________、_____________________。
基础试题训练
1、A 2、C 3、C 4、C 5、A 6、D 7、D 8、D 9、C 10、D
11、【解析】 基因工程常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞。答案：D
12、【解析】 用DNA探针检测饮水中病毒的具体方法是使用一个特定的DNA片段制成探针，与被检测的病毒DNA杂交，从而检测出饮用水中病毒来。答案：C
13、C 14、D 15、D 1６、ABCD
【答案】
创新应用训练
1、(1)基因的运载体 DNA
(2)限制性内切酶 DNA连接酶 (3) 转录 翻译
(4) 氯化钙 细菌细胞壁的通透性
2、【解析】 此题是对基因操作“四步曲”比较全面的考查，而且注意联系实际。
(1)据课本内容知人工合成基因的两条途径是：①将从细胞中提取分离出的目的基因作为模板，转录成mRNA单链DNA双链DNA；②据蛋白质中氨基酸序列mRNA中碱基序列DNA碱基序列目的基因。
(2)将目的基因和质粒结合形成重组质粒的过程是：①用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有粘性末端的切口；②用同种限制酶切割目的基因，产生相同的粘性末端；③将切下的目的基因片段插入到质粒的切口处，再加入适量的DNA连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。
(3)检测质粒或重组质粒是否导入受体细胞，均需利用质粒上某些标记基因的特性。即对已经做了导入处理的、本身无相应特性的受体细胞进行检测，根据受体细胞是否具有相应的特性来确定。抗氨苄青霉素基因在质粒A和重组质粒上，且它与目的基因是否插入无关，所以，用含氨苄青霉素这种选择培养基培养经导入质粒处理的受体细胞，凡能生长的则表明质粒导入成功；不能生长的则无质粒导入。
(4)抗四环素基因不仅在质粒A上，而且它的位置正是目的基因插入之处，因此当目的基因插入质粒A形成重组质粒时，此处的抗四环素基因的结构和功能就会被破坏，含重组质粒的受体细胞就不能在含四环素的培养基上生长，而质粒A上无目的基因插入的，抗四环素基因结构是完整的，这种受体细胞就能在含四环素的培养基上生长。
(5)基因成功表达的标志是受体细胞通过转录、翻译合成相应的蛋白质，即人的生长激素。
【答案】 (1)①将从细胞中提取分离出的目的基因作为模板，转录成mRNA单链DNA双链DNA；②据蛋白质中氨基酸序列mRNA中碱基序列DNA碱基序列目的基因。
(2)①用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有粘性末端的切口；②用同种限制酶切割目的基因，产生相同的粘性末端；③将切下的目的基因片段插入到质粒的切口处，再加入适量的DNA连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。
(3)普通质粒A和重组质粒都含有抗氨苄青霉素基因。
(4)有的能生长，有的不能生长。导入普通质粒A的细菌能生长，因为普通质粒A上有抗四环素基因；导入重组质粒的细菌不能生长，因为目的基因插在抗四环素基因中，抗四环素基因的结构被破坏。
(5)受体细胞通过转录、翻译合成相应的蛋白质，即人的生长激素。
3、(1)限制性内切酶 微生物 一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸系列，并在特定的点位切割
(2)限制性内切酶 DNA 分别与载体结合 载体 复制 带有目的基因的DNA片段
(3)提取目的基因 目的基因与载体结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和表达体外受精和早期胚胎培养
学习目标：
1、简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。
2、简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。
3、认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。
学习重点
1、体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。
2、哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。
学习难点
1、卵母细胞的采集和培养。
2、精子的采集和获能。
学习过程
知识点 观察与思考 归纳与结论
试管动物技术 思考：试管动物技术的概念 试管动物技术是指通过_______________并通过_________________________________________。
一、从试管牛说起 阅读P69，思考讨论：体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义
二、体外受精 1、卵母细胞的采集和培养仔细阅读P70，思考讨论：(1) 卵母细胞的采集和培养的主要方法是什么？(2)其它方法如何？ (1)主要方法是： ___________处理，___________________，然后，从____________，直接与______________________。(2)第二种方法：从刚______________________；第三种方法是直接从__________________，叫___________。需借助______________________。采集的___________，都要在体外经___________后，才能与___________受精。
2、精子的采集和获能仔细阅读P71，思考讨论：(1)收集精子的方法有几种？各有什么具体要求？(2)精子的获能方法通常包括哪几种？具体操作如何？ (1)A：___________，采用________的方法，模仿____________________________设计的装置，它能够满足_________________________________的要求，同时配有相适应的_____________________。B：_________，只适用于猪和犬等体型较小，易于控制的家畜。C：___________，这种方法多用于野生或经济动物。(2)在体外受精前，要对精子进行获能处理。对于啮齿动物、家兔和猪等动物的精子，一般采用___________，即将取自附睾的精子，放入__________________中，培养一段时间后，精子就可获能；对于牛、羊等家畜的精子常采用___________，即将精子放在____________________________________________。
3、受精仔细阅读P72图3_14，思考受精过程 简单绘制“哺乳动物体外受精示意图”：
三、胚胎的早期培养 仔细阅读P72_73，思考讨论：1、哺乳动物胚胎培养液的成分如何？2、牛体外受精胚胎工厂化生产流程图3、思考讨论：比较哺乳动物体内胚胎的形成、体外胚胎的发育各需要完成哪些环节？ 1、精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入___________中继续培养，以检查__________________的发育能力。培养液成分较复杂，除__________和___________外，还需添加______________________等营养成分，以及___________等物质。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向_____移植或___________。不同动物胚胎移植的时间不同。2、绘制流程图：3、体内胚胎形成需要经过：______________________、_________和___________；体外胚胎的发育需要完成：_____________、___________和________________。
巩固练习：
1．中科院动物所和福州大熊猫研究中心合作，通过将大熊猫细胞核植入去核后的兔子卵细胞中，在世界上最早克隆出一大批大熊猫早期胚胎，表明我国大熊猫人工繁殖研究再次走在世界前列。下列描述与克隆无关的是( )
A.“复制” B.无性繁殖 C.组织培养 D.人类基因组计划
2．超数排卵的做法正确的是( )
A．口服促性腺激素 B．注射促性腺激素
C．口服或注射促性腺激素 D．以上方法均不正确
3．胚胎早期培养需要用液体培养基，此培养液的成分是( )
A．水、无机盐、维生素、激素、有机盐、氨基酸、核苷酸、血清等
B．蔗糖、水、无机盐、维生素、激素
C．蔗糖、水、无机盐、氨基酸、核苷酸、血清
D．水、无机盐、维生素、有机盐、淀粉等
4．下列关于屠宰场和“胚胎工厂”合建的说法正确的是( )
①可保证屠宰场的肉是鲜肉，防止实验过长，肉变质②有利于生产大量的胚胎和胚胎工程所需要的原材料 ③不够卫生，不能合建 ④从屠宰场废弃的卵巢中可直接获取卵细胞
A．①②④ B． ②④ C．①② D．③
5．下列关于培育试管婴儿的叙述，不正确的是( )
A．培育试管婴儿要进行体外受精过程 B．试管婴儿的发育场所主要在试管内
C．试管婴儿的发育场所主要在母体内 D．试管婴儿具有双亲的遗传特性
6．卵母细胞的采集之前，用_____________处理雌性个体，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子，又叫______。收集精子的方法有______法、______法和______法等。
答案：促性腺激素 冲卵 假阴道 手握 电刺激
7．在体外受精前，要对精子进行获能处理。通常采用的方法有__________、___________两种，其中后者是将精子放在一定浓度的____________中，用化学药物诱导精子获能。
答案：培养 化学诱导 肝素或钙离子载体A23187溶液
8．胚胎发育到适宜的阶段时，将其取出向_____________或_____________。
答案：受体移植 冷冻保存
拓展题
9．以下是制定并研究设计的“试管牛”工厂化生产技术流程，其中正确的顺序是( )
①卵母细胞的采集和培养 ②精子的采集和获能
③画出“试管牛”工厂化生产技术流程 ④受精 ⑤胚胎的早期培养
A．①②③④⑤ B．①②④⑤③ C．①②④③⑤ D．①②⑤③④
10．哺乳动物胚胎的早期培养所用培养液成分一般都比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需添加___________、____________、__________、__________等营养成分，以及___________等物质。
答案：维生素 激素 氨基酸 核苷酸 血清
知识拓展：
何谓试管婴儿技术
“试管婴儿”是指分别将卵子与精子取出后，在体外 (培养皿中) 使其受精，并发育成胚胎后，再植回母体子宫内。因此，胚胎在体外培养的时间只有几天，最重要的目的是确定精卵能结合成功，并筛选好的胚胎植回母体，以增加怀孕成功的机会。
“试管婴儿”技术主要包括：
1．超排卵 2．卵泡监测 3．取卵手术 4．精卵体外处理 5．体外受精
6．胚胎的体外培养 7．胚胎移植
“试管婴儿”技术是一项高、精、尖技术，需要具备一组有经验及专门技术的人员，一定的仪器，必需的药品。“试管婴儿”费用包括药物费用及手术费用，由于促排卵的药品费用较高，卵子受精、胚胎发育所需外界条件高，所以做一例“试管婴儿”的费用也较高。因为每一名患者所用的药物剂量不同，所以每个做IVF的患者所需的费用也有所不同，一般来讲，年龄轻、卵巢反应性好的患者需要的费用较低，具体费用应向生殖医学中心的医生咨询。
“试管婴儿”的成功率是大家非常关心的一个问题，一般情况下，一对正常育龄夫妻每月的自然妊娠机率不超过27%，通俗一点，就是说每对夫妇不是每个月想要小宝宝都能得到的。同样“试管婴儿”也不是每个治疗周期都会成功，我所目前“试管婴儿”的成功率为37%，这一比例在国内居领先水平。国外好的辅助生殖中心“试管婴儿”的成功率一般为30～40%。
目前“试管婴儿”技术可帮助几乎所有类型的不孕症患者，但由于其费用较高，尚难以在国内普及，但我们认为如果存在需要进行“试管婴儿”技术助孕的特征，应及早来辅助生殖中心诊治，以提高其成功率。
胚胎冷冻保存
胚胎冷冻保存： 要建立胚胎库和长途运送胚胎，就需要解决胚胎冷冻保存问题。冷冻保存的方法大体可分为缓慢冷冻、快速冷冻、玻璃化冷冻三类。快速冷冻的主要操作过程如下：
1．冷冻液： 一般用加有10％～20％的胎犊血清(FCS)的杜氏磷酸盐缓冲液(PBS)来配制，防冻剂可采用甘油或二甲亚枫(DMSO)等。也可用1摩尔浓度的甘油作为冷冻液。
2．冷冻： 将胚胎洗净后置于1摩尔浓度的甘油溶液中，在室温下平衡10分钟，用O．25毫升细管包装胚胎，用聚乙醇粉末封口。细管放人0℃冷冻仪，以1℃／分钟速度降温，－7℃诱发结晶(用在液氮中冷却的镊子夹细管含胚段上端1／3处)。随后将冷冻仪以0．5℃／分钟(O．3～O．8℃分钟)降至_30℃，投入液氮。
3．解冻： 于35℃水浴中解冻后，剪断封口，将胚胎回收于干燥洁净表面皿内；分别间隔5分钟，依次通过1摩、O．75摩、0．5摩、O．25摩的甘油磷酸盐缓冲液，最后通过10％胎犊血清__磷酸盐缓冲液洗2～3次，然后进行移植或体外培养。 生态工程的实例和发展前景
『课标解读』
1、知识方面
举例说出生态工程的实例，说出这些实例所运用的主要生态工程原理。
评述生态工程发展前景，说出生态工程的局限性，举例说出我国生态工程的特点。
2、情感态度与价值观方面
重视理论联系实际。
3、能力方面
分析并评价生态工程的实例，运用生态工程原理尝试设计简单的生态工程。
『网络构建』
问题：怎样用有限资源，取得经济、社会、生态效益全面提高？
______________生态工程 对策：建立农村综合发展型生态工程
案例：北京郊区窦店村的以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程
问题：小流域(河流各级支流的集水区域)水土流失比较严重
______________生态工程 对策：应用生态工程的整体原理、__________原理，及工程学等原理，通过
保土蓄水、耕作、林草、生物等措施，层层设防控制___________
案例：甘肃陇南地区的“九子登科”治理模式
问题：荒漠化(原因：________、过度放牧、________、不合理利用水资源)
大区域生态系统恢复工程 对策：实施一系列森林或草原植被恢复的生态工程、水土保持的生态工程
案例：__________________工程、___________工程、_____________工程等
实例 问题：地球80％的湿地资源遭破坏
____________工程 对策：采用工程和生物措施相结合，如废水处理、____________污染控制、土地处
理工程，植物物种的引进种植，及建立缓冲带等，使受干扰的湿地得以恢复
案例：鄱阳湖生态恢复工程
问题：矿区土体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏
__________的生态恢复工程 对策：人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工
程等，关键是____________及其所必需的________________的重建
案例：赤峰市元宝山矿区生态恢复工程
问题：城市严重的环境污染，如过量垃圾、煤不完全燃烧、汽车尾气、噪音等
城市环境生态工程 对策：进行城市_____________；推广“_____________技术”和低污染清洁生产工
艺，减少污染产出；治理污染，___________________利用；建立监督法制
案例：加强绿地建设；采用水生植物、湿地生态净化工程；采用_________________净
化污水；垃圾分类处理；树立____________________典范
实验：制造__________________系统，验证人类离开地球，仅靠太阳能能否维持生存，
“生物圈2号” 但经过4年试验，以失败告终
启示：使我们认识到与自然和谐共处的重要性，深化了我们对自然规律的认识，即自
前景 然界给人类提供的生命支持服务是_____________。
分析：不但要重视对生态环境的保护，更要注重与_________________的结合
我国生态工程发展前景 不足：缺乏_______________的指导，缺乏高科技含量
前景：随着社会、经济发展，及可持续发展战略的实施，发展前景广阔
答案：
农村综合发展型 小流域综合治理 协调与平衡 土壤侵蚀 过度樵采 盲目开垦 退耕还林还草 防沙治沙 “三北”防护林 湿地生态恢复 点源和非点源 矿区废弃地 植被恢复 土壤微生物群落 生态分区 环境友好 废弃物资源化 浮床生态工艺法 城市环境建设 人工模拟生命支持 无价之宝 经济、社会效益 定量化模型
『重难点归纳』
一、农村综合发展型生态工程案例主要运用了哪些生态工程的基本原理？有何特点？
运用了物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理等。这个案例以沼气工程为核心，农林牧副渔各业全面发展，增加了劳动力就业机会，促进了经济发展；同时又降低了环境污染，促进了农村的可持续发展。
二、小流域的综合治理，“综合”表现在哪些方面？
“综合”表现在它一改以前的单纯造林和蓄水、减沙等工程模式，同时考虑到了生态效益和经济效益：不但注重通过还林、还草、筑坝等措施达到蓄水、降低土壤侵蚀的生态效果；还考虑如何提高人们的生活水平。例如，不但种植农作物，还同时种植经济作物来提高人们的收入；考虑到了种植薪柴林解决人们的燃料来源问题。各种措施的结果是建立一个稳定、持久、高效的生态系统。
三、兴建三北防护林工程的意义：
三北防护林跨越13个省、直辖市、自治区，对我国具有重要的意义：生态环境的质量关系到这一地区人民的生产和生活问题，对维护社会稳定具有重要意义；更重要的是，这一地区的生态环境关系到下游地区人民的生产、生活和经济发展，如黄河上游的水土流失容易导致下游地区的洪水泛滥，而危害巨大的沙尘暴的发生也与这一地区的土地沙漠化关系密切；同时这里自然矿产资源丰富，对我国的经济发展和国家安全具有重要战略意义。这一地区区域广阔，气候、自然条件复杂，总体经济发展水平较低等情况也决定了这个工程需要较长的时间，非一朝一夕之功。
四、什么叫湿地？湿地的作用有哪些？
目前国际上公认的湿地定义是《湿地公约》做出的，即：湿地系指不问其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者包括低潮时水深不超过6米的水域。湿地包括多种类型，沼泽、泥炭地、湿草甸、湖泊、河流及洪泛平原、河口三角洲、滩涂、珊瑚礁、红树林、水库、池塘、水稻田等都属于湿地。湿地被誉为地球的“肾脏”，具有蓄洪防旱，调节区域气候，控制土壤侵蚀，自然净化污水，为迁飞的鸟类和多种动、植物提供栖息地，以及为人们提供休闲娱乐的环境等功能。湿地缩小会导致局部气候恶劣、地下水位下降、生物多样性降低、迁飞鸟类绝迹等。
五、城市的水污染问题应当采取哪些措施来解决？城市居民应承担什么责任和义务？
减少或禁止工厂的污水排放；进行污水净化回收利用；实行雨水和污水分流。每一个城市居民都应该树立节水意识、宣传节水的意义，家庭生活中应该使用无磷洗衣粉和洗涤剂，制止或减少生活中的水污染行为。
六、发达国家与我国的生态工程建设强调的重点有所不同，为什么？
发达国家经济发展水平较高，人均土地、水等资源占有量较多，所以这些国家的生态工程往往注重生态恢复，而较少注重经济效益。而我国人口较多，人均土地、水资源和能源占有量少，所以在进行生态工程时，一定要注重生态效益、社会效益和经济效益的统一。
七、我国北方沙尘暴问题日益严重的主要原因是什么？
沙尘暴的形成及其大小，直接取决于风力、气温、降水及与其相关的土壤表层状况。气候异常、高空气流运动、气温升高是造成沙尘暴的主要原因；降水稀少导致表层土壤干燥、疏松；植被破坏、沙化土地不断扩展是沙尘暴频繁发生的重要原因，而这与人类的毁林毁草开荒、过度放牧、滥樵滥采等破坏活动密切相关；同时城市建设中工地裸露也是扬沙浮尘天气的原因之一。
八、什么是“四位一体”农业生态工程？
“四位”指沼气池、猪禽舍、厕所及日光温室四部分，是庭院经济与生态农业相结合的一种生产模式。它的运行原理为：日光温室的增温效应可使蔬菜等作物在冬天也能正常生长；同时也使猪禽免受严寒而快速生长；温室内的植物为动物提供氧气，同时吸收二氧化碳；人、猪、禽的粪尿及蔬菜废弃物和秸秆等物质投入沼气池产气，同时温室的高温也提高了沼气在冬天的产气稳定性；沼液和沼渣又是蔬菜的良好肥料，有助于减少蔬菜的病虫害，提高蔬菜的产量和质量。“四位一体”充分应用了物质循环和生物多样性等原理，提高了单位土地面积的产出，同时减少了环境污染，大大提高了农业的综合效益。“四位一体”的物质循环见右图。
九、什么叫精确农业？
精确农业(precision agriculture，PA)，或称精细农业、精准农业，是大约20年前在美国明尼苏达大学的土壤学者倡导下开始探索的环境保护型农业的通称。作为基于信息高科技的集约农业，PA将遥感、地理信息系统、全球定位系统等技术与作物生长模型、作物_土壤养分动态等农学技术，以及传感技术、电脑控制喷洒施肥装置等农业机械技术结合起来，实现在农业生产全过程中对农作物、土地、土壤从宏观到微观的实时监测，进行因地(土地空间分布)制宜地精确施肥和用药，做到增产、节肥(药)、节水和减少农业化学品对环境的污染，同时实现生产率的提高和可持续发展。
『复习策略』
通过本节内容的学习，要能列举生态工程的实例，并能运用生态工程原理尝试设计简单的生态工程。在分析生态工程案例时既要遵循生态学原理，又要考虑社会、经济等各种因素，不能片面的只从生态学角度分析，此外还要多结合身边实际进行学习。
『限时训练』
一、基础训练：
1、我国的“三北”防护林是一项规模空前的生态建设工程，被誉为“绿色万里长城建设工程”。下列不属于植树造林在保护环境方面要求的是( )
A．调节气候 B．防风固沙，防止荒漠化
C．提供木材 D．维持大气的碳_氧平衡
2、生态恢复工程的第一步是( )
A．恢复这一地区的生物群落 B．恢复植被
C．形成合理、高效的食物链 D．保持一定的动物数量
3、西部生态问题中最本质、最突出的矛盾是( )
A．植被减少 B．地力减退
C．水土流失 D．光、热等资源缺乏
4、为配合西部大开发，国家林业局目前计划在西部地区实施三大重点生态工程，以下不属于这三大工程的是( )
A．在长江上游、黄河上中游地区实施造林绿化工程
B．在西北、华北北部和东北西部的风沙干旱地区实施防沙治沙工程
C．在东北、内蒙古等重点国有林区实施天然林资源保护工程
D．在沿海实施植树造林工程
5、被誉为“世界生态工程之最”的是( )
A．退耕还林还草生态工程 B．三北防护林生态工程
C．湿地生态净化工程 D．草原植被恢复生态工程
6、湿地是地球上独特的生态系统，被誉为( )
A．“鸟类天堂” B．地球的“肾脏”
C．地球的“心脏” D．“污水净化器”
7、我国湿地面积位居世界( )
A．第一位 B．第二位 C．第三位 D．第四位
8、下列关于生态农业的叙述中，错误的是( )
A．生态农业是以环境与经济协调发展为前提的
B．生态农业以保持生态系统内的生态平衡为主导思想
C．以高投人获得农业的高产量
D．生态农业开展多种经营
9、下列不属于我国生态工程建设实例的是( )
A. 沼气工程 B．桑基鱼塘
C．防沙治沙工程 D. 焚烧城市生活垃圾
10、关于小流域综合治理工程应用原理，不正确的是( )
A．整体原理 B．协调与平衡原理
C．工程学原理 D. 少消耗高产出原理
11、下列关于湿地生态系统的作用的说法，错误的是( )
A．涵养水源、蓄洪防旱
B. 调节区域气候，自然净化污水
C．为迁飞鸟类和多种动植物提供栖息地，保护生物多样性
D．大量种植高产农作物，解决粮食物问题
12、下列生态系统中属于人工建造的是( )
A．城市生态系统 B．草原生态系统
C．湿地生态系统 D．海洋生态系统
13、随着城市化进程的加快，一方面促进了城市的繁荣，另一方面也带来了严重的环境污染，下列选项中与城市环境污染无关的是( )
A．汽车尾气排放造成大气污染 B．过度开发利用土地造成植被减少
C．土木工程建设带来噪音污染 D．产生大量生活垃圾造成环境污染
14、南京古泉生态农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、养蚯蚓、养蘑菇和种植果树等生长过程合理地组合在一起，形成一个良好循环系统。下列相关说法错误的是( )
A．沼气池中生物的异化作用类型随时间变化的顺序依次是需氧型、兼性厌氧型、厌氧型
B．从生态学角度看，人与畜禽的关系只是捕食关系
C．农场内各种农产品的生产互相协调、互惠互利实现了对能量和物质的多级利用
D．果园内以猪粪、鸡粪为饵料养殖的蚯蚓能改良土壤，在该生态系统中属于分解者
15、全国化肥网点262个实验结果表明，氮、磷、钾肥最佳经济配比为1 :0.28:0.32。目前太湖地区氮、磷、钾肥使用配比为1 : 0.25:0.05，由此造成太湖地区土壤肥力失调，污染物流失严重，对水体污染也较严重。请据此回答下列问题：
(1)太湖地区的污染物流失，主要是指( )
A. 氮 B. 磷 C．钾 D. ABC都是
(2)太湖地区污染物所造成的水体污染，其现象主要是( )
A．赤潮 B．水华 C. 生物富集作用 D. 重金属污染
16、“生物圈2号”是模拟地球生态系统、全封闭的人工生态循环系统，其建造目的( )
A．验证人类在离开地球的情况下，完全依靠人工生态系统，能否生存。
B．验证人类在离开地球的情况下，利用人工生态系统，仅依靠太阳，能否生存。
C．验证人类在人工生态系统中的存活能力
D．验证密闭立体钢架结构的人工生态系统建筑物是否适合人类居住
17、(多选)“生物圈2号”经过4年的试验，工程最终失败了，分析其原因是( )
A．二氧化碳含量猛增，氧气量减少
B．食物不足，导致全部动物死亡
C．温度失调，“大气和海洋”比例与地球相差甚远
D．人为操作失误
18、(多选)“生物圈2号”的失败给人类带来了深刻的经验教训，使我们认识到( )
A．与自然和谐共处的重要性
B．自然界给人来提供的声明支持服务是无价之宝
C．随着人类科技的进步，人类最终还是可以完全模拟出自然生态系统
D．人类没用能力去完全模拟出自然生态系统
19、(多选)西方发达国家生态工程建设强调的重点是( )
A．经济效益
B．依靠介于生态工程和自然恢复力的中间途径
C．大面积的进行生态工程建设
D．集中对开矿后的废弃地和湿地进行生态恢复
20、(多选)由于国情不同，我国的生态工程建设需走中国特色的道路，以下观点正确的是( )
A．重视生态环境保护与经济效益结合
B．重视生态环境保护与社会效益结合
C．加大投资力度，把生态建设工程放在首位
D．我国还属于发展中国家，应把经济建设放在首位
21、1998年长江洪水泛滥原因为二，一是上游水土流失，使蓄水保水能力降低；二是中下游湖泊淤积，使湖泊调节能力下降。这两方面原因都是与________活动有直接关系，说明了只有遵循生态学原理，才能谋求________与________和谐相处，实现_____和______可持续发展。
22、20世纪60年代以来，人类社会面临的重大问题________、________、________、________和________，它们的解决都离不开生态学理论。
二、能力提高：
1、阅读下列资料，回答下列问题：
生态农业是21世纪农业发展的方向，它遵循可持续发展的原则，以不危及后人发展为前提，在人类生产活动干预下，用科学的发展观，获取生物群体共生，生态和谐，质量安全，优质高效的农业生产载体，也可称为人工生态系统。生态农业建设的核心是：整体、协调、循环、再生、增效。面对整个国土进行科学规划；协调农业各业并使农业生产过程中的技术整合、生产与加工并重，销售与市场对接；循环是投人与产出及生产过程中物质、能量的良性利用；再生是向附加值递进；增效是指经济、生态、社会综合效应的可持续发展。
(1)生态农业以________________理论为依据，以_____________协调发展为前提，在一定区域内，因地制宜地规划、组织和开展多层次、多功能的农业生产。生态农业以保持生态系统内的______________为主导思想，促进物质在系统内循环和重复使用，以最少的投入获取最大的经济效益和生态效益。
(2)生态工程应在_______________、_____________、_______________和_____________等方面取得最佳效果并达到预期目标。
2、阅读以下资料，回答下列问题：
上海市化工区与联合国环境署合作建设人工湿地生态化废水工程，实现区内污水零排放。从侧算时的日排废水15万吨，到目前实际日排废水1.5万吨，再到几年后的零排放。这是人工湿地用于污水处理的一个实例。
(1)湿地是开放水域与陆地之间过渡性的生态系统，其重要特点之一是____________。湿地处于水、陆生态系统之间，对于水的运动和滞留等变化非常敏感，水的流入能给湿地注入________，水的流出又经常从湿地带走_________。
(2)湿地生态系统具有较强的净化功能，被誉为____________________。
(3)人工湿地的组成成分包括土壤、各类水生植物(包括______________、______________和______________)和水等。
(4)人工湿地对污水的净化作用是通过_____________________作用的综合效应实现的。
三、创新设计：
1、阅读下列资料，回答下列问题：
◎新闻材料一：“黄龙”再降西安。据新华社讯：3月27日，西安市区黄尘弥漫，这是继3月22日西安一场泥雨后，“黄龙”再次降临西安。
(1)从生态因素分析，导致“黄龙”再降西安的主要原因是我国西北地区植被_______________；引起“黄龙”再降的人为因素可以归纳为：_______________________________。
◎新闻材料二：专家调查表明：黑土地土壤严重恶化。据《华北信息报》1月27日报道，黑龙江省一些专家、学者日前根据新近的调查结果发出警告：黑土地已严重恶化。分布在松嫩平原的10.8万km2的东北黑土地，是世界著名的高产土壤。然而，这片黑土地由于严重的水土流失和掠夺式的经营方式，土壤生产能力正呈下降趋势。黑土层已由50年前平均厚度40_100 cm，下降到如今的20_40 cm，有的地方已经裸露出有机质含量极低的泛黄母质层。专家们的调查显示：东北地区水土流失面积已达1/3以上，成为我国商品粮基地中水土流失最严重的地区之一。
(2)黑土地土壤流失严重，说明森林具有_________________________的作用。
◎新闻材料三：我国西部174个县在2000年先行退耕34.33万公顷。
(3)科学家研究认为，沙尘暴的发生必须具有风和沙源两个条件，退耕还林、还草是西部生态建设的一项紧迫任务。从治理沙尘暴的角度思考，“还林”的作用是______________，“还草”的作用是_______________。
◎新闻材料四：我国将实施6大林业重点工程：①天然林保护，②“三北”和长江中下游地区等重点防护林的建设，③退耕还林、还草，④环北京地区防沙治沙，⑤野生动植物保护及自然保护区的建设，⑥速生丰产材林的林业产业基地建设
(4)从根本上说，我国实施六大林业工程的目标就是要提高________，搞好生态环境建设。
『答案』动物细胞融合与单克隆抗体
教学过程 教学内容 教学手段和方法 预期目标
1.实例引入新课──细胞融合。2.复习提问。 3.学习新课──细胞融合。(1)动物细胞融合的概念。(2)动物细胞融合的过程。(3)动物细胞融合的意义和应用。4.学习新课──单克隆抗体。(1)单克隆抗体的概念。(2)单克隆抗体的生产过程。(3)克隆抗体的应用。5.小结。6.布置作业或实践活动。 师：1970年，有两位科学家做了一个人_鼠细胞融合的实验，以证明细胞膜上的蛋白质分子是运动的。那么，如何实现人_鼠细胞的融合，以及动物细胞融合后还有什么用途呢？这就是今天我们这节课要学习的内容。 师：由于动物细胞融合与前面所学的植物体细胞杂交技术相似，所以我们通过两个问题，来回顾一下有关植物体细胞杂交技术的基本知识。第一个问题是：植物体细胞杂交技术的过程是怎样的？生：先用酶去除两种植物细胞的细胞壁，使之成为原生质体，再用物理或化学的方法，诱导两种原生质体融合成杂种细胞，最后用植物组织培养的方法把杂种细胞培育成新的植物体。师：第二个问题是：动植物细胞在结构上有何区别？生：动物细胞无细胞壁、无明显的液泡、无质体。师：有了以上的基本知识，首先让我们一起来看看有关动物细胞融合的概念。请大家翻开课本P52，阅读第二自然段。师：动物细胞融合的基本原理与植物原生质体融合的基本原理是否相同？生：应该相同。师：对，动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，那么动物细胞融合的具体过程是否也和植物原生质体融合的过程一样呢？生：应该基本一样吧？师：对，下面我们以灭活病毒诱导动物细胞融合过程为例，来理解动物细胞融合的过程。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，但动物细胞融合时可用灭活的病毒作为诱导剂，你们知道这是为什么吗？请阅读课本P52的生物技术资料卡，思考并回答下面问题：为什么灭活的病毒能作为诱导剂？生：因为灭活的病毒能使细胞膜上的蛋白质分子和脂质重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。师：对，那么不灭活的病毒能作为诱导剂吗？生：不能，因为不灭活的病毒会感染细胞，而不能诱导细胞融合。师：回答得非常好！从示意图中我们可以看出，把两个不同的动物细胞放在一起，用灭活的病毒处理细胞后，它们就先质融合，再核融合，进而形成杂交细胞，这个细胞有丝分裂后仍能形成两个完整的杂交细胞。想一想，在动物细胞融合的实际操作过程中，是只用单个的两种细胞来融合吗？请你们再次结合植物体细胞杂交的过程，思考这个问题。生：我记得在植物体细胞杂交过程的实际操作过程中，是把多个两种细胞放在一起，让它们融合的。师：回答正确。生：为什么在进行两种细胞融合时必须用多个细胞呢？ 师：这个问题问得很好，请同学们课下思考并讨论这个问题。如果能查阅到有关资料，你们就能更全面地回答这个问题。在弄清楚动物细胞融合的原理和过程后，还需说明的是任何一项技术的发现，都不是凭空产生的，必定有一个发展的过程，下面我们来阅读课本P52中的小字，了解一下动物细胞融合技术的发展简史。从动物细胞融合技术发展简史的资料中，我们能切实体验到这个技术是在不断发展的，那么，实现动物细胞融合有什么意义呢？大家都知道，物种间由于存在生殖隔离使得有性杂交方法有局限性，而细胞融合技术能打破生殖隔离，使远缘杂交成为可能。具体成功的实例见大屏幕。正因为如此，细胞融合技术已广泛应用于细胞学、遗传学、免疫学及生物新品种培育等领域，但此技术还有一个十分重要的用途，就是制备单克隆抗体。有同学听说过单克隆抗体一词吗？生：(大多数同学回答不出来。)师：在弄清什么是单克隆抗体之前，我们先来了解以下两个问题：第一个问题，传统的抗体生产方法及缺陷是什么？请同学们在阅读课本P52的最后一自然段的基础上，讨论这个问题。生：传统的抗体生产方法是向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需要的抗体。这种生产抗体的方法产量和纯度都很低，而且制备的抗体特异性差。师：回答得很好！下面我们再来讨论第二个问题：B淋巴细胞有什么特点？请同学们继续阅读课本P53第一自然段，讨论并回答这个问题。生：B淋巴细胞能产生抗体，但每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。师：很好！正是由于B淋巴细胞的这个特点，所以要想获得大量的单一抗体，必须用单个B淋巴细胞进行无性繁殖，也就是通过克隆形成细胞群，这样的细胞群就有可能产生出化学性质单一、特异性强的抗体，即单克隆抗体，这就是单克隆抗体的概念。可遗憾的是，在体外培养的条件下，一个B淋巴细胞是不可能无限增殖的，那么，科学家是怎样解决这一问题的呢？想一想，能利用细胞融合技术来制备单克隆抗体吗？请大家先阅读课本P53~54单克隆抗体制备的文字及示意图，再思考回答问题。师：两位科学家极富创造性的设想是什么？生：如果把一种B淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞进行融合，所得到的融合细胞既能大量增殖，又能产生足够数量的特定抗体。师：对，正是科学家先有了这个极富创造性的设想，然后再锲而不舍地把设想变为现实，才创造出单克隆抗体。想一想，如果把B淋巴细胞和骨髓瘤细胞放在一起时，会有几种融合方式？生：有B淋巴细胞间的融合、骨髓瘤细胞间的融合以及B淋巴细胞与骨髓瘤细胞间的融合。师：回答得非常好！那么，B淋巴细胞和骨髓瘤细胞间融合所形成的能产生抗体的杂交瘤细胞是如何筛选出来的？生：先用选择性培养基筛选出杂种细胞，再进行抗体检测和克隆化培养就能得到杂交瘤细胞。师：对，基本的过程就是这样。那么，科学家又是如何利用杂交瘤细胞来生产抗体的呢？生：第一种方法是：将杂交瘤细胞在体外大规模培养，从细胞培养液中就能提取大量的单克隆抗体；第二种方法是：把杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖，再从小鼠腹腔中提取单克隆抗体。师：完全正确。正是由于这两位科学家的杰出贡献，他们于1984年双双获得诺贝尔生理学或医学奖。有关单克隆抗体的应用。请大家阅读课本P54~55的内容，阅读后，请一位同学归纳一下单克隆抗体有哪些主要的用途。最好能结合其中的一个用途，如“生物导弹”问题，谈一谈你对其应用前景的认识。师：本节课我们学习了有关动物细胞融合和单克隆抗体的内容，通过本节课的学习，大家应不仅能说出动物细胞融合的过程、单克隆抗体的生产过程，而且应能充分体验科学是一个过程及科学、技术、社会三者之间的关系。师：课后作业为课本P55“思考与探究”的三道题，如有条件，可按课本中实践活动的要求组织学生完成。 投影人_鼠细胞融合过程的图片，教师按图讲解，以引入新课，写出或投影本节课的标题──2.2.2动物细胞融合与单克隆抗体。如果学生回答不全，则可投影植物体细胞杂交技术流程图。教师讲解和学生讨论的方法相结合，以突出本节课的重点。师生一起阅读教材，教师按教材上的概念给学生讲解。投影用灭活病毒诱导动物细胞融合过程的示意图。学生阅读生物技术资料卡，思考并回答问题。让学生再次回顾植物体细胞杂交过程，思考并回答问题。给学生留下更多地思维空间。让学生自己阅读动物细胞融合技术的发展简史。把教参上的已成功的动物细胞融合实例打在大屏幕上。学生阅读和讨论相结合，以突破本节课的难点。由于教材上没有单克隆抗体的概念，所以应在黑板上写出或投影在大屏幕上。先让学生阅读教材，再采用师生共同讨论的方法学习此部分内容。此问题对学生来讲稍难些，教师可提醒学生看图或相应的文字。学生阅读教材，讨论，教师可投影有关应用的资料。课后完成，下节课由学生回答。 激发学生学习兴趣。复习旧知识，为学习新知识奠定基础。 了解动物细胞融合的概念。培养学生运用已有知识解决新问题的能力。了解动物细胞融合的过程。培养学生的阅读能力及自主解决问题的能力。培养思维的广阔性。联系旧知识，提供一个比较的对象，以此达到知识迁移的目的。培养学生交流的能力及查阅相关资料的能力。体验科学技术是一个不断发展的过程。自然过渡到单克隆抗体的内容。把本节课的难点问题分解成问题串逐一讨论解决。了解单克隆抗体的概念。提出问题，诱导思考，步步深入地了解单克隆抗体的生产过程。培养学生的阅读及识图能力，使学生体验到科学是一个探究过程，科学研究需要创新的意识和合作精神。了解单克隆抗体的应用，体验科学、技术、社会三者间的关系。提出本节课最终的学习目标。
经典例题剖析
1.科学家用小鼠骨髓瘤细胞与某种细胞融合，得到杂交细胞，经培养可产生大量的单克隆抗体，与骨髓瘤细胞融合的是
A.经过免疫的B淋巴细胞
B.不经过免疫的T淋巴细胞
C.经过免疫的T淋巴细胞
D.不经过免疫的B淋巴细胞
[解析]此题考查对细胞工程的了解。单克隆抗体的产生是利用了细胞工程中的细胞融合技术。小鼠的骨髓瘤细胞与经过免疫的B淋巴细胞融合成杂交瘤细胞，在体外培养的条件下无限繁殖，产生特异性的单一抗体。
[答案]A
2.动物细胞融合的目的中最重要的是
A.克服远源杂交不亲和
B.制备单克隆抗体
C.培育新物种
D.生产杂种细胞
[解析]考查动物细胞融合的目的。动物细胞融合就是指不同动物细胞的原生质融合，形成杂种细胞的过程。动物细胞融合技术最重要的用途是制备单克隆抗体。
[答案]B
3.下列有关动物细胞培养的叙述，不正确的是
A.用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织
B.将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞
C.在培养瓶中要定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离，制成悬浮液
D.动物细胞培养只能传50代左右，所培养的细胞就会衰老死亡
[解析]动物细胞培养的过程是：先制备培养液，然后取动物细胞，用于培养的细胞大都来自胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织。将组织取出后，用胰蛋白酶等处理使组织分散成单个细胞，将单个细胞配制成一定浓度的细胞悬浮液，再将悬浮液放入培养瓶中在培养箱中培养。细胞在培养瓶中贴壁生长，细胞的数目越来越多，需定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离下来，再配制成悬浮液，分到两个瓶中继续培养。动物细胞培养50代可成为细胞系，50代以前10代以后称为细胞株。50代以后生存下来的细胞的遗传物质发生了变化，也就是说细胞发生了癌变，癌细胞会无限增殖。
[答案]D
4.能使动物细胞融合的特有的诱导因子是
A.离心
B.灭活的病毒
C.电刺激
D.振动
[解析]在体外培养条件下，动物细胞会自发融合，但是频率很低。因此，一般都需要添加具有诱导细胞融合效应的生物药剂或化学药剂，或者采用电融合技术，人为地促进细胞融合。常用的动物细胞融合的诱导因子是聚乙二醇和灭活的病毒。其中聚乙二醇既可用于促进植物原生质体融合，又可用于促进动物原生质体融合。而灭活的病毒只能用于促进动物细胞的融合，如灭活的仙台病毒是最常用的诱导因子，其诱导原理是因为病毒具有侵染细胞的能力，优点是融合率高，对各种动物细胞都适用。
[答案]B
基础试题训练
一、选择题
1．单克隆抗体制备过程中使用的骨髓瘤细胞是一种缺陷型细胞，在含有次黄嘌呤、氨基喋呤和胸腺嘧啶的培养基(HAT)中无法生长；而小鼠脾细胞是正常细胞，在HAT培养基上可正常存活。用聚乙二醇诱导细胞融合后，经过数代培养，最终可在HAT培养基上存活并能产生单克隆抗体的细胞是 ( )
A．骨髓瘤细胞之间形成的融合细胞 B．脾细胞之间形成的融合细胞
C．骨髓瘤细胞与脾细胞之间形成的融合细胞 D．脾细胞
2．(2006，广雅中学考题)研究单克隆抗体治疗癌症的思路是 ( )
A．利用单克隆抗体特异性地对抗癌细胞
B．以单克隆抗体作抗癌药物杀死癌细胞
C．抗癌物质在克隆细胞中大量合成
D．单克隆抗体携带抗癌药物特异性地与癌细胞结合
3．(2001，天津、山西理综卷)科学家用小鼠骨髓瘤细胞与某种细胞融合，得到杂交细胞，经培养可产生大量的单克隆抗体，与骨髓瘤细胞融合的是( )
A．经过免疫的B淋巴细胞 B．不经过免疫的T淋巴细胞
C．经过免疫的T淋巴细胞 D．不经过免疫的B淋巴细胞
4．(2004年，全国)用动物细胞工程技术获取单克隆抗体，下列实验步骤中错误的是( )
A．将抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的B淋巴细胞
B．用纤维素酶处理B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞
C．用聚乙二醇作诱导剂，促使能产生抗体的B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合
D．筛选杂交资金积累细胞，并从中选出能产生所需抗体的细胞群，培养后提取单克隆抗体
5．只能使动物细胞融合的常用诱导方法是 ( )
A．PEG B．灭活的病毒 C．电刺激 D．离心
6．单克隆抗体是由下列哪种细胞产生的 ( )
A、B淋巴细胞 B．T淋巴细胞 C．骨髓瘤细胞 D．杂交瘤细胞
7．用于动物细胞培养的组织和细胞大都取自胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织，其主要
原因是这样的组织细胞 ( )
A.容易产生各种变异 B．具有更强的全能性
C.取材十分方便 D．分裂增殖的能力强
8.动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，正确的是( )
①诱导融合的方法完全相同 ②所用的技术手段不相同 ③所采用的原理完全相同 ④都能形成杂种细胞
A.①② B.①③
C.②④ D.③④
9．动物细胞融合和植物原生质融合决定于 ( )
A.细胞膜的流动性 B．细胞膜的选择透过性
C.细胞质的流动性 D．细胞质酶的活性
10.从母羊甲的体细胞中取出细胞核，注入到母羊乙去掉核的卵细胞中，融合后的细胞经卵裂形成早期胚胎，再植入到另一只母羊丙的子宫内，出生小羊的大多数性状 ( )
A.难以预测 B.像甲 C.像乙 D.像丙
11.“生物导弹”是指 ( )
A.单克隆抗体 B.杂交瘤细胞
C.产生特定抗体的B淋巴细胞 D.在单抗上连接抗癌药物
12.动物细胞工程技术的基础是 ( )
A.动物细胞融合 B.单克隆抗体 C.胚胎移植 D.动物细胞培养
13．下列哪_项属于克隆 ( )
A．将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA分子中
B．将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内
C．将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞
D．将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系
14．单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞诱导融合后，要用特定培养基筛选出杂交瘤细胞。在这种培养基上不能存活．增殖的细胞是
①B淋巴细胞 ②小鼠骨髓瘤细胞
③B淋巴细胞自身融合细胞 ④小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞
⑤杂交瘤细胞
A．①②③④ B．①③⑤ C．②④ D．①③
15．(2005年，广东)关于单克隆抗体，下列叙述不正确的是 ( )
A．可以制成诊断盒．用于疾病的诊断
B．可以与药物结合，用于病变细胞的定向治疗
C．可以利用基因工程技术生产
D．可以在生物体内生产，不能体外生产
16．(多选)下列关于单克隆抗体的制备和应用的叙述中，正确的是( )
A．B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合，一般不需要灭活的仙台病毒或聚乙二醇诱导
B．融合后形成的杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生单克隆抗体
C．体外培养时，一个效应B淋巴细胞可以产生抗体，但不能无限增殖
D．单克隆抗体与常规抗体相比，特异性强，灵敏度高，优越性明显
17．(多选)1975年米尔斯坦和柯勒成功地获得了单克隆抗体。下列细胞中与单克隆抗体的制备有关的是( )
A.效应B细胞 B．T淋巴细胞
C.骨髓瘤细胞 D．杂交瘤细胞
二、非选择题
1.下图是单克隆抗体制备过程示意图，据图回答：
(1)图中A过程是从小鼠的脾脏中取得_____________细胞，该细胞能够产生_____________。从小鼠体内提取分离该细胞之前，应给小鼠注射_____________类物质。
(2)B过程是一个_____________过程，该过程的进行需要灭活的_____________或_____________的诱导。
(3)单克隆抗体在疾病的诊断、治疗和预防方面，与常规抗体相比，其特点是_________________。
2.(06佛山一模)两场筹备了10年的“太空结合”首次在神舟八号飞船上举行了,“新人”之一是小白鼠B淋巴细胞和骨髓瘤细胞,新人在“产房”__电融合仪内孕育新生命。160min后,中国首批“太空娃娃”终于顺利诞生。“太空娃娃”诞生和地面实验如图所示。请回答下列问题：
(1)小白鼠B淋巴细胞和骨髓瘤细胞能融合在一起,体现了细胞膜具有__________的特点。
(2)若用于SARS的预防上,则宜采用_______细胞。科学工作者正在研究治疗癌症使用的生物导弹是_______。
(3)B淋巴细胞和T淋巴细胞都是由________________细胞形成的。这种相同细胞的后代,在形态、结构和生理功能上产生稳定差异的过程,叫做_________________________________________。
(4)鼠的淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后,在培养时通过_______________(有丝/减数)分裂方式大量繁殖。细胞中染色体数目与淋巴细胞相比有何特点？_____________；要观察融合后的细胞中的染色体形态、数目,可用一定浓度的_________________________________________________处理。
(5)融合的细胞具有两种细胞的特性,即_________________和____________________。
3．1975年科学家首次利用B淋巴细胞杂交瘤技术制备出单克隆抗体。请观察下图，回答问题：
(1)单克隆抗体是指__________________________________________________，其特点是__________________________________________________。
(2)1984年以来，科学家针对如右图所示的单克隆抗体来自_________________，应用于人体，会作为___________产生_________________，加速排斥反应，以及完整的抗体分子的相对分子质量过大，难以穿透肿瘤组织，达不到有效治疗的浓度等问题，制备出可用于肿瘤治疗的相对分子质量小的单克隆抗体。
(3)制备单克隆抗体的B淋巴细胞一般从_________(器官)______________
中采集。从下表看，用于筛选杂交瘤细胞的是特定________的____________培养基。
(4)大量制备单克隆抗体的方法主要有两种：
①体外培养法，可获得10μg/mL的抗体；②动物体内诱生法可获得5~20mg/mL的抗体。你选择的方法及原因是______________________________________。
培养基特殊成分 主要作用
次黄嘌呤 骨髓瘤细胞不能利用
氨基蝶嘌呤 阻断DNA合成
胸腺嘧啶核苷 脾细胞用于合成DNA
创新应用训练
2．右图为某同学根据杂交瘤技术的方法，设计的生产破伤风杆菌抗体的实验方案。据图回答：
(1)该方案能达到预期效果吗？_____。原因是____。
(2)图中②为___过程，常用____作为诱导剂。该细胞继承了___，因此不仅能分泌___，还有____本领。
(3)该方案的目的是__。
参考答案：
一、选择题转基因生物的安全性
『课标解读』
1、知识方面
举例说出对转基因生物安全性问题的不同观点及论据。
2、情感态度与价值观方面
关注转基因生物的安全性问题，认同对生物技术安全性问题讨论的必要性。
形成对待转基因生物安全性问题的理性、求实的态度。
3、能力方面
在互联网上查阅和收集相关信息，在课堂上就问题展开充分讨论，能够对不同的观点运用生物学知识加以理解和辨析。
『网络构建』
1)利用重组微生物进行基因制药等
转基因成果 2)转基因家畜、家禽：生长迅速，营养品质优良，___中含营养物质、珍贵药物或人类所需蛋白
3)转基因植物：具有抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆等性状。种植面积最大的国家有美国、阿根
廷、_______、中国。种植最多的转基因植物有_____和_____，棉花和油菜次之。
一方 观点：不能对转基因食物安全性掉以轻心
理由：①反对“______________”，②担心出现滞后效应，③担心出现新的过敏源，
食物安全 ④担心营养成分改变，⑤担心会侵犯宗教信仰者或素食者的权益
一方 观点：转基因食物潜在的安全隐患可在技术上进行克服
理由：①“实质性等同”是对安全性评价的起点，不是终点；②多环节、严谨的安全
性评价，③科学家的负责态度可防止过敏蛋白出现，④至今未发现转基因食物
影响健康的实例，⑤采取_________________，防止贻误技术发展
一方 观点：转基因植物可能会对生物多样性构成潜在的风险和威胁
安 理由：①转基因植物扩散到种植区外变成野生种或杂草，②转基因植物竞争能力强，
全 生物安全 可能成为“________________”，③转基因植物的外源基因与细菌或病毒杂交，
性 重组出有害的病原体，④可能使杂草成为有________________的“超级杂草”
争 一方 观点：转基因农作物不大可能对生物多样性构成威胁
论 理由：①转基因农作物扩散到种植区会很快死亡，②转基因农作物表现出新性状必须
具有一定条件和种植技术，③存在______________，很难与其他植物杂交，④
农作物传粉距离有限，⑤__________存活时间有限
一方 观点：转基因生物会对生态系统稳定性和人类生活环境造成破坏
理由：①转基因植物打破自然物种的原有界限，可能破坏生态系统稳定性；②重组微
环境安全 生物产生的________可能造成二次污染，③重组DNA与微生物杂交是否会产
生有害病原微生物，④转基因植物花粉中的有毒蛋白可能通过______进入生物
一方 观点：不必对环境安全问题做出过度反应，有的转基因生物有利于环境保护
理由：①转基因生物移入的是已存在的外源基因，不会破坏生态系统稳定性；②抗虫
农作物可减少____________________，保护了环境；③种植抗除草剂农作物的
农田，管理容易，保护其土壤环境；④某些新闻报道不实
正确做法：________________，而不能________________
理性看待转基因技术 1)制定政策和法规，如《基因工程安全管理办法》
采取措施 2)遵守科学研究道德
答案：
奶 加拿大 大豆 玉米 实质性等同 举证排除法 入侵的外来物种 抗除草剂基因 生殖隔离 花粉 中间产物 食物链 农药使用量 趋利弊害 因噎废食
『重难点归纳』
一、我国为了保证转基因食物的安全性，都采取了哪些监控和预防措施？
(1)立法是监控农业转基因生物安全的有力措施。例如，中国已制定了《农业生物基因工程安全管理实施办法》、《转基因农产品安全管理临时措施》和《农业转基因生物标识管理办法》等法规。(2)多环节监控。转基因农作物研究、从实验室走向大田试验各阶段，以及产品商品化都有相应法规或规定进行严格的监控，只有在每一阶段试验获得认可证书后，才可进入下一阶段。比如，大田试验就分为：①中间试验阶段，②环境释放阶段，③生产试验阶段。(3)安全评价内容具体而严格。食物安全性评价内容：营养成分是否改变？是否存在抗营养因子？是否存在毒性、过敏性蛋白等。环境安全评价内容：转基因植物是否变得易得病？对周围植物有什么影响？是否可能变成杂草？会不会把外源基因转移给其他生物等。
二、转基因生物会不会影响生态系统中原有的动态平衡？加剧环境污染？危害其他动植物？
可能性不大，但要提高警惕。随着时间的推移，人们发现这类危险似乎不大，因为科学家转入的仅是有限的一种或几种基因；而转入的基因是否可能会对其他生物或环境造成危害，都是经过认真分析、实践的，一旦发现有害后果，科学家就会停止实验；转基因生物从实验室到自然界释放，都要经过一系列安全评价、审批。此外，还有相关法规监控。但是，为了对公众健康负责、对社会负责，我们对于转基因生物可能影响生态系统中的原有动态平衡，或者加剧环境污染，或者危害其他动植物、人体的健康的危险,仍要提高警惕。
三、何谓外来物种入侵？为什么外来物种入侵会造成严重的危害？
外来物种入侵是指有意或无意的人类活动，将某物种从一个地区引入其他地区，给当地的生态系统和社会经济造成明显的损害。外来物种入侵的危害有：(1)外来物种进入新的生态系统之后，由于没有天敌，极易造成生长失控，破坏生态系统的结构。比如，外来的植物疯长，可以对本地一年生和多年生植物的结构比例造成严重影响，通过对植被的生长和结构的影响，从而造成物质循环和能量流动的改变。又如，外来的动物种类，由于它们的选择性觅食和破坏，也会造成物质循环和能量流动的改变。物质循环和能量流动的改变会对生态系统造成严重破坏，比如，有人将美洲食人鲳引入，这一入侵物种就可能会对当地生态系统造成长久性的破坏。(2)外来物种在新的生态系统中，通过与当地物种竞争营养或食物、分泌释放化学物质、形成大面积单优势群落等方式，直接影响本地物种的生存，加速某些生活力较弱的物种的消失。在全世界濒危植物名录中，大约有35%～46%是由外来物种入侵所造成的。即入侵的外来物种可能会造成生物多样性减少。(3)外来物种进入新的生态系统后，作为掠夺者、寄生者或病原体，会使受害者和寄主的数量发生变化。尤其是外来物种在适宜的生态和气候条件下，往往会对当地的农业或林业带来严重的损害，即所谓的爆发生物灾害。(4)有些外来植物产生的花粉，是当地居民从未接触过的物质，从而可能成为对人类健康造成威胁的新过敏源。比如，日本引种的杉树，大面积栽种后，杉树产生的花粉已经成了日本人产生过敏反应的重要过敏源。又如豚草，它已在包括中国在内的许多国家泛滥成灾，而豚草的花粉是重要的过敏源。豚草花粉引起的过敏反应称为“枯草热”，它已给许多国家人民的身体健康带来了严重的危害。
『复习策略』
本节内容要注重于学习的过程，过程比单纯获得现成的结论更重要。通过学习，不仅要加强对转基因生物安全性多层面多角度的关注，而且能以科学的态度予以思考，在态度取向上，“应该趋利避害，而不能因噎废食”──理性地看待转基因技术。
『限时训练』
一、基础训练：
1、“转基因动物”是指( )
A．含有可利用基因的动物 B. 基因组中插入外源基因的动物
C．本身具有抗体蛋白类的动物 D. 能表达基因信息的动物
2、想要获得既高产又抗病毒、抗寒、抗旱、抗除草剂等多重优点的农作物，以下哪种方法能做到( )
A．细胞融合技术 B.转基因技术 C.组织培养技术 D.人工诱变
3、转基因抗虫棉可以有效地用于棉铃虫的防治。在大田中种植转基因抗虫棉的同时，间隔种植少量非转基因的棉花或其他作物，供棉铃虫取食。这种做法的主要的是( )
A．维持棉田物种多样性 B．减缓棉铃虫抗性基因频率增加的速度
C．使食虫鸟有虫可食 D．维持棉田生态系统中的能量流动
4、关于转基因技术的应用，不正确的是( )
A．可以将抗病虫害、抗除草剂等基因转入农作物使其具有相应的抗性
B. 可以使用DNA重组的微生物，生产稀缺的基因药物
C. 可以通过转基因技术使奶牛变成生物反应器，使它们的奶中富含某种营养物质、珍贵药材或人类所需要的蛋白质
D. 将不同生物的DNA进行转移和重组，可以创造出新物种
5、科学家运用转基因技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因DXT转移到大白菜细胞中，培育出抗虫效果很好的优质大白菜，减少了农药的使用量，减轻了农药对环境的污染。下列说法正确的是( )
A．DXT基因的编码区由内合子和外显子组成
B．DXT基因能在大自菜细胞中正常表达
C．转基因大白菜培育的过程中，可以用灭活的病毒作为运载体
D．转基因大白菜能抵抗各种病害虫
6、如果科学家通过转基因技术，成功改造了某女性血友病患者的造血干细胞，使其凝血功能全部恢复正常，那么预测该女性与正常男性结婚后所生子女的表现型为( )
A．儿子、女儿全部正常 B．儿子、女儿中各一半正常
C．儿子全部患病、女儿全部正常 D．儿子全部正常，女儿全部患病
7、“实质性等同”是指( )
A．转基因农作物中只要某种重要成分没有改变，就可以认为与天然品种“没有差别”
B．转基因农作物和天然品种没有区别
C．转基因农作物和天然品种只有细微区别，可以忽略不计，所以“没有差别”
D．转基因农作物和天然品种虽然有区别，但并没有改变其物种的任何特性，所以“没有差别”
8、在转基因生物或其产品研究过程中，必须遵循科学研究道德，其中不正确的是( )
A．把重组DNA的转移仅限制在遗传上具有特定缺陷的生物上
B．对用大肠杆菌作为转基因受体的菌株，限定必须使用在42℃便会死去的菌株
C．对外源DNA要进行认真选择，避免产生对人体有害的或过敏的蛋白质
D．一旦发现转基因生物出现了安全性问题，要马上停止试验，并销毁重组生物
9、20世纪90年代，北京大学陈章良教授成功地将固氮基因整合到了小麦的DNA分子中。他利用的生物技术是( )
A．转基因技术 B．克隆技术 C．细胞杂交 D．杂交育种
10、全球种植量最多的转基因农作物是( )
A．玉米和棉花 B．油菜和棉花 C．大豆和玉米 D．大豆和油菜
11、(多选)目前，全球种植转基因农作物的国家已经有十几个，种植面积最大的前四个国家是( )
A．中国 B．美国 C．阿根廷 D．日本 E.加拿大 F.荷兰
12、(多选)中国科学院院士、华中农业大学教授张启发曾指出：“农业转基因技术可保障( )
A．农业的可持续发展 B．生物多样性
C．是创造经济效益的重要途径 D．是解决世界温饱问题的根本途径
二、能力提高：
1、(04北京理综)转基因抗虫棉可以有效地用于棉铃虫的防治。在大田中种植转基因抗虫棉的同时，间隔种植少量非转基因的棉花或其他作物，供棉铃虫取食。这种做法的主要目的是
A. 维持棉田物种多样性
B. 减缓棉铃虫抗性基因频率增加的速度
C. 使食虫鸟有虫可食
D. 维持棉田生态系统中的能量流动
2、目前，市面上有一种叫食人鱼的观赏鱼，原产亚马逊河，其雄性鱼体色鲜艳，个体较小，雌性鱼体色浅黄，个体较大。食人鱼的繁殖速度快，食性复杂，性格极为残暴，猎物一旦被它咬到，溢出血腥，它就会疯狂无比，撕咬猎物直到剩下一堆骨头。请回答：
(1)食人鱼凶猛特性的形成是_______的结果。
(2)食人鱼雄鱼体色鲜艳而雌鱼体色浅黄，这在生理学上称为_______。
(3)你认为食人鱼一旦进入我国江河湖泊，会对当地的生态环境造成怎样的影响？请分析说明。
三、创新设计：
1、阅读以下材料，回答问题：
自1984年第一例转基因鱼在我国诞生以来，转基因鱼研究取得长足进步。如转入生长激素(GH)基因的鱼生长速度快,饵料转化率高。但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，需研究转基因鱼对生态系统的压力及外源基因的扩散问题。最近，我国科学家只是将三倍体的转基因鱼投入自然系统。
(1)转基因鱼成功的物质基础是___________________________________。
(2)已知人的GH是一个含有191个氨基酸的蛋白质，若将人的GH基因转移到鱼体内，则转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是_________。(2分)
(3)转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率，以至生长高于非转基因鱼，蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。其可能的原因是____________________________。(2分)
(4)鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，试分析引起生态安全性问题的原因是______________________________________________________。(2分)
(5)多倍体鱼类对控制过度繁殖是有效的，刘筠等最近培育成功的三倍体“湘云鲫”，其形成过程是___________________________________，试从保障生态安全性问题分析只投放三倍体鱼的原因是_______________________________________________________。(2分)
『答案』
一、基础训练：
1.B 2.B 3.B 4.D 5.B 6.C 7.A 8.B 9.A 10.C 11.ABCE 12.AD
二、能力提高：
1.B 2.(1)自然选择 (2)第二性征 (3)生态系统的营养结构发生变化，生物多样性改变(使本地物种的生存受到影响并最终导致本地物种灭绝，使物种单一化)。 生态系统的自动调节能力下降，稳定性(平衡)受到影响。(其他合理答案也可)
三、创新设计：
1.(1)遗传物质都是DNA (2)1146 (3)合成了大量生长激素，生长激素能促进蛋白质合成 (4)转基因鱼与同种野生鱼杂交，使野生鱼带有转基因，具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他物种竞争，引起生态危机。 (5)转基因的二倍体个体加倍为四倍体转基因个体，然后二倍体与四倍体杂交形成三倍体。 三倍体不能繁殖，可以人工控制养殖数量和范围，避免发生杂交，竞争引起生态危机。植物细胞工程
一、学生分析(略)
二、教材分析
第一小节《植物细胞工程的基本技术》讲述了细胞的全能性、植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术等三方面内容，其中，植物细胞的全能性是植物组织培养的基础，而植物体细胞杂交技术又是在植物组织培养的基础上发展起来的。第二小节《植物细胞工程的实际应用》讲述了植物繁殖的新途径、作物新品种的培育，以及细胞产物的工厂化生产等三方面的内容。
三、教学目标设计
教学重点：(1) 植物组织培养的原理和过程。(2) 植物体细胞杂交的原理。
(3) 植物细胞工程应用的实例。
教学难点：植物组织培养的实验。
四、教学策略设计
采用讲授为主结合讨论的方法进行教学。在细胞的全能性及细胞分化的实质、植物组织培养技术这部分内容的教学中，首先可用教材上的菊花图引入本节的标题，同时提出一个问题──为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？以引入本节课的第一个问题──细胞的全能性及分化。通过“怎样把植物的一个花瓣培育成完整的植株”这个问题引入本节课的重点及难点问题──植物组织培养技术。教材这部分的内容是通过实验“胡萝卜的组织培养”来进行讨论和总结的。在植物体细胞杂交技术及植物繁殖的新途径的教学中，首先可通过教材上的番茄_马铃薯实例引入，把学生吸引到本节课要解决的问题──植物体细胞杂交技术上。随后让学生分析植物体细胞杂交技术的概念，再根据此概念，结合学生原有的植物细胞结构特点、酶的特性及新学习的植物组织培养技术的知识来学习。
五．教学过程设计
1． 菊花图引入，提问：为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？以引入本节课的第一个问题──细胞的全能性及分化(愈伤组织、脱分化、再分化)。
2． “怎样把植物的一个花瓣培育成完整的植株”问题，引入本节课的重点及难点问题──植物组织培养技术。内容：理论基础、过程、类型和应用并概括出植物组织培养技术的流程图
(通过实验“胡萝卜的组织培养”来进行讨论和总结；补选修1 P32、P37菊花的组织培养与月季的花药培养 P85常用的消毒灭菌操作方法)
3．番茄_马铃薯实例引入植物体细胞杂交技术及植物繁殖的新途径的教学，分析植物体细胞杂交技术的概念(原生质体制备和融合、杂种细胞的筛选方法、鉴定方法) 设问：(1)要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？(2)有没有一种温和的去细胞壁的方法？(3)如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？(4)如何将杂种细胞培育成杂种植株？按植物体细胞杂交技术流程图进行总结选修2 P45。
4．植物繁殖新途径和作物新品种的培育，首先由植物组织培养技术引入，让学生回忆植物组织培养技术的基本原理和过程，思考利用这项技术能做哪些工作？ 讲解：微型繁殖技术、作物脱毒及人工种子；单倍体育种、突变体的利用；细胞产物的工厂化生产
5． 重点讲解“思考与探究”
六．课后反思
