课件8张PPT。选修3 现代生物科技专题2013高考导航
高考点击
1.基因工程的诞生(A)
2.基因工程的原理及技术(A)
3.基因工程的应用(B)
4.蛋白质工程(A)
5.植物的组织培养(B)6.动物的细胞培养与体细胞克隆(A)
7.细胞融合与单克隆抗体(A)
8.动物胚胎发育的基本过程(A)
9.胚胎工程的基本理论(A)
10.胚胎干细胞的移植(A)
11.胚胎工程的应用(B)12.转基因生物的安全性问题(A)
13.生物武器对人类的威胁(A)
14.生物技术中的伦理问题(A)
15.生态工程的原理(A)
16.生态工程的实例及应用(B)
考纲解读
细胞工程是生物工程的重要内容，它是应用细胞生物学和分子生物学的方
法，通过工程学手段在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内遗传物质或获得产品的一门综合性学科。近两年单克隆抗体、试管婴儿、动物体细胞培养、植物组织培养、生物膜系统的结构、功能和在实践中的应用等相关知识都在高考题中进行了考查。
基因工程、蛋白质工程、胚胎工程、生态工程在高考试卷中的赋分比例也有所增加，因为现代生物科技在医药卫生、农牧业、食品工业和环境保护等方面都有广阔应用前景，充分体现了理论联系实际，关注社会热点、科研发展等。本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放课件155张PPT。第一章 基因工程一、基因工程概述
1．概念：是指在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞，并使重组基因在_____________内表达，产生出人类所需要的基因产物的技术。受体细胞特定核苷酸磷酸二酯黏性末端或平口末端(2)DNA连接酶：通过形成____________
将黏性末端或__________连接起来。磷酸二酯键平口末端小型环状DNA分子标记基因限制酶切点复制3．基本步骤
(1)获取目的基因。
(2)制备重组DNA分子：用同一种限制性核酸内切酶切割质粒的目的基因，用DNA连接酶将黏性末端连接形成
________________。重组DNA分子(3)转化__________。
(4)筛选重组细胞。
(5)实现功能表达。受体细胞思考探究
1．DNA连接酶与DNA聚合酶有什么区别？
【提示】 DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，因此，DNA连接酶不需要模板。
二、基因工程的应用
1．基因工程的应用
(1)动物方面：可以提高抗病能力、提高产品质量、改善___________、生产药用蛋白等。产品品质(2)植物方面：可以提高植物光合作用效率、延长果实的储藏期、提高植物次生代谢产物的含量、提高植物的抗性等。
(3)基因诊断：又称__________，是采用_____________的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体等。DNA诊断基因检测(4)基因治疗：是指利用正常基因
______或______缺陷基因的治疗方法。
2．转基因生物的安全性问题
(1)转基因生物与食品安全
深入研究长期食用转基因食品是否会导致某种毒素在人体内积累。置换弥补(2)转基因生物与环境安全
①转基因植物的扩散对_____________
有无影响。
②导入的目的基因是否会扩散漂移到其他物种而导致自然界的混乱。生物多样性③若大面积种植转基因植物，其残体分解物、根据分泌物等是否对
_________________造成大规模的负面效应等。生态与环境(3)措施
①保障公众对所购食品是否来源于转基因生物拥有__________。
②国家应建立相应的_________及预警机制。
3．生物武器知情权评估(1)种类
(2)特点
①传染性强。
②污染面广，危害时间长。直接喷洒的生物气溶胶，可随风飘到较远的地
区，杀伤范围可达数百至数千平方
米。在适宜条件下，生物武器存活时间较长，不易被发现。③难以防治。
④具有一定的潜伏期。
⑤受自然条件影响大。
(3)局限性
①生物武器主要指病原微生物，它们的生存、_________、死亡易受环境条件的影响。繁殖②受地形、风向等多种条件影响。
③生物武器使用不易控制，使用不当可能危害本方安全。思考探究
2．转基因牛与正常牛相比最大的特点是什么？
【提示】 转基因牛与正常牛相比最大的特点是在基因组中含有外源的基
因，从而具有正常牛没有的性状。三、蛋白质工程
1．要点
(1)前提：了解蛋白质的结构与功能关系。
(2)关键技术：_____________。
(3)核心技术：基因定点诱变技术。
(4)目的：定向地改造或创造自然界不存在的___________。基因工程蛋白质2．类型
(1)大改：目标是设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质。
(2)中改：指在蛋白质中替代某一个
_______或一个________________。
(3)小改：指通过基因工程中的定点诱变技术，有目的地改造蛋白质中某活性部位的_____________氨基酸。肽段特定的结构域1个或几个3．技术过程4．应用
(1)工业：改造酶的结构，有目的的提高酶的热稳定性。
(2)医药：鼠—人嵌合抗体、单体速效胰岛素。
(3)环境保护。1．与DNA有关的几种酶比较2.基因工程的载体特别提醒
(1)获取目的基因和切割载体时使用同一种限制性核酸内切酶，目的是产生相同的黏性末端。(2)获取一个目的基因需限制酶剪切两
次，共产生4个黏性末端或平口末端。
(3)限制酶切割位点的选择必须保证标记基因的完整性，以便于检测。即时应用
1．(2010·江苏单科)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：(1)一个图1所示的质粒分子经SmaⅠ切割前后，分别含有________个游离的磷酸基团。
(2)若对图中质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越____。(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是_____________________________。
(4)与只使用EcoRⅠ相比较，使用BamHⅠ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止___________________________。(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入__________________酶。
(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_________________________。(7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在__________________________的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。解析：本题考查基因工程的限制性内切酶的作用特点。
(1)质粒切割前是双链环状DNA分子，所有磷酸基团参与形成磷酸二酯键，故不含游离的磷酸基团。从图1可以看出，质粒上只含有一个SmaⅠ的切点，因此被切割后，质粒变为线性双链DNA分子，因每条链上含有一个游离的磷酸基团，因此切割后含有两个游离的磷酸基团。
(2)由题目可知，SmaⅠ识别的DNA序列只有G和C，而G和C之间可以形成三个氢键，A和T之间可以形成二个氢键，所以SmaⅠ酶切位点越多，热稳定性就越高。(3)质粒抗生素抗性基因为标记基因，由图2可知，标记基因和外源DNA目的基因中均含有SmaⅠ酶切位点，都可以被SmaⅠ破坏，故不能使用该酶剪切质粒和含有目的基因的DNA。(4)只使用EcoRⅠ，则质粒和目的基因两端的黏性末端相同，用连接酶连接时，会产生质粒和目的基因自身连接物，而利用BamHⅠ和Hind Ⅲ剪切时，质粒和目的基因两端的黏性末端不同，用DNA连接酶连接时，不会产生自身连接产物。(5)质粒和目的基因连接后获得重组质粒，该过程需要连接酶作用，故混合后加入DNA连接酶。
(6)质粒上的抗性基因为标记基因，用于鉴别和筛选含有重组质粒的受体细胞。(7)目的基因为蔗糖转运蛋白基因，所用的受体细胞为丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，若将重组质粒导入了受体细胞，则受体细胞应能从培养基中吸收蔗糖，故应在以蔗糖为唯一碳源的培养基上进行培养。答案：(1)0、2 (2)高 (3)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因 (4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化 (5)DNA连接 (6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞 (7)蔗糖为唯一含碳营养物质
1．目的基因的获取
(1)直接分离：从自然界已有的物种中分离，如从基因文库中获取。
(2)人工合成目的基因①已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。
②以RNA为模板，在逆转录酶作用下人工合成。(3)利用PCR技术扩增目的基因
①原理：DNA双链复制。
②条件：模板、四种游离的脱氧核苷
酸；热稳定的DNA聚合酶、引物等③过程：加热至94 ℃，DNA解链→冷却到40～60 ℃，引物结合到互补DNA链→加热至72 ℃左右，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。2．基因表达载体的构建3．将目的基因导入受体细胞4.目的基因的检测和鉴定即时应用
2．(2011·海南单科)回答有关基因工程的问题：
(1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生__________末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生________(相同、不同)黏性末端的限制酶。(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是_____________________。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用________处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为________________。为了检测胰岛素转录的mRNA是否翻译成____________________，常用抗原—抗体杂交技术。(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的________中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的________________________上。解析：(1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平口末端。当限制酶在它识别序列的中心轴两侧将DNA切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中心轴线切开时，产生的是平口末端。要使目的基因和质粒直接进行连接，应使用同种限制酶切割目的基因和质
粒，使二者产生相同黏性末端。
(2)一个基因表达载体的组成，除含有目的基因外，还必须有启动子、终止子和标记基因。启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因首端，是RNA聚合酶识别和结合部
位，可以驱动目的基因转录出mRNA。在用表达载体转化大肠杆菌时，为便于表达载体进入，常用CaCl2处理大肠杆菌。要检测目的基因是否转录出对应的mRNA，可采用分子杂交技术，即用目的基因片段作探针，与mRNA杂交，如果显示出杂交带，则表明目的基因转录出了mRNA。(3)运用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时，要先将目的基因插入农杆菌Ti质粒的T－DNA中，然后将该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入到植物细胞的染色体DNA上。答案：(1)平口 相同 (2)驱动胰岛素基因转录出mRNA CaCl2溶液(或Ca2＋) 分子杂交技术 蛋白质 (3)T－DNA 染色体DNA特别提醒
(1)转基因生物的优缺点(2)对待转基因生物的正确态度是趋利避害，不能因噎废食。即时应用
3．在对番茄的研究中发现，害虫损伤番茄叶片后，叶上的细胞壁能释放出一种类激素因子，这种物质通过细胞组织扩散到茎和其他叶片上，启动了蛋白酶抑制剂的基因，开始高效合成蛋白酶抑制剂，并在茎叶中迅速积累，以对付害虫的再次侵袭。蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，因此害虫取食后，就会因无法消化食物而被杀死。
人们尝试着将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米，让玉米获得与番茄相似的抗虫性状，以对付异常猖獗的玉米螟(一种玉米害虫)。试分析回答下列问题：
(1)番茄的蛋白酶抑制剂很可能是在茎叶细胞的________上合成的。
(2)将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米内，使玉米形成新的性状，这种变异属于_______________________。(3)能抗玉米螟的抗虫玉米的生态效益显著，有人认为抗虫玉米就是无虫玉米，不必防治害虫。你是否赞成这种说法？说明理由。_____________________________。(4)有人对食用这种转基因玉米的安全性感到担忧，你认为这种担忧有道理吗？试以学过的知识进行简要的分析说明。解析：(1)番茄的蛋白酶抑制剂是由基因控制合成的，其化学本质应为蛋白
质，在核糖体上合成。(2)玉米获得了外源基因，产生了新的性状，应属于基因重组。(3)玉米获得的抗虫性状，仅对玉米螟有效，对于其他害虫无抗
性，所以还要防治其他害虫。(4)转基因抗虫玉米的安全性问题具有两面性，可能存在问题，如干扰人体消化系统；也可能没必要担忧，因人类与害虫的消化酶存在差异，或目的基因表达的蛋白酶抑制剂经玉米煮熟后结构被破坏，不会对人的消化造成影响。本题具有开放性，回答时，要结合所学知识，深入分析。答案：(1)核糖体 (2)基因重组 (3)不赞成。转基因玉米能抵抗玉米螟，但并不能抵抗所有的害虫 (4)如：①有道理。这种转基因玉米的果实中可能含有蛋白酶抑制剂，食用后可能抑制人体消化酶的活性，使人无法对食物进行消化而患病。②无必要。因为人与害虫消化酶的结构存在差异，玉米的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，但对人可能无影
响。③无必要。人类食用的通常是煮熟后的玉米食品，玉米蛋白酶抑制剂在高温下已经被破坏，因此不会对人的消化造成不良影响。(合理即可)
1．蛋白质工程与基因工程的比较2.蛋白质组计划与人类基因组计划的比较即时应用
4．(2012·常州模拟)胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程设计的速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题：(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是_________________。
(2)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么？____________________________。(3)新的胰岛素基因与载体(质粒)结合过程中需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。已知限制性核酸内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—。请画出质粒被限制性核酸内切酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端________。DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求？________。(4)若将含有新的胰岛素基因的重组DNA分子导入植物细胞中，最常用的有效做法是____________________。
(5)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有________、________和发酵工程。(6)下列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分子的结构，使之更加符合人类需要
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，定向改变分子的结构C．蛋白质工程能生产自然界中不曾存在的新型蛋白质分子
D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又称为第二代基因工程解析：蛋白质工程的目的是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计，因此图中构建新的胰岛素模型的依据是预期胰岛素即速效胰岛素的功能。合成的目的基因应与载体构建成基因表达载体后导入受体细胞中才能得以表达。利用蛋白质工程生产自然界原本不存在的新的胰岛素，需要对原有的胰岛素进行改造，根据新的胰岛素中氨基酸的序列推测出其基因中的脱氧核糖核苷酸序列，再人工合成新的胰岛素基因，形成目的基因。改造好的目的基因需要通过基因工程来生产基因产物，并且在生产过程中需要借助工程菌，所以还需要进行发
酵，因此该过程涉及蛋白质工程、基因工程和发酵工程。答案：(1)蛋白质的预期功能
(2)根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核糖核苷酸序
列，然后利用DNA合成仪来合成新的胰岛素基因(4)农杆菌介导转化技术
(5)蛋白质工程 基因工程 (6)B(3)视角1 洞察高考热点 (2011·山东理综)人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。(1)卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可以从处死的雌鼠________中获取。
(2)图中的高血压相关基因作为_______，质粒作为________，二者需用______________________切割后连接成重组载体，该过程与质粒上含有________有关。(3)子代大鼠如果________________和________________，即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模型。(4)在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是_____、早期胚胎培养和胚胎移植。
【解析】 (1)胚胎工程中卵母细胞的采集常从活体输卵管中获取，也可以从已处死的雌性动物卵巢中获取。(2)图示为转基因技术在胚胎工程中的应
用，图中的高血压相关基因为目的基因，质粒作为载体。构建重组质粒时，需用同种限制酶切割目的基因和质粒分子，由于二者有相同限制酶切割位点，二者可以连接形成基因表达载体。(3)目的基因的表达检测可以分别在分子水平和个体水平检测，即检测体内是否产生相关蛋白质和是否出现高血压症状。(4)题中转基因大鼠培育过程中，用到的生物技术有转基因技术、体外受精技术、早期胚胎培养和胚胎移植技术，其中后三者从属于胚胎工程技术。【答案】 (1)卵巢
(2)目的基因 载体 同种限制性核酸内切酶(或：同种限制酶) 限制酶切割位点
(3)检测到体内有相关蛋白 出现高血压
(4)体外受精归纳总结
(1)乳腺生物反应器受生物性别的限制，若从动物尿液中提取目的基因产物则不受性别限制。(2)基因治疗是治疗人类遗传病的根本方
法，但由于尚未全面了解基因调控机制和疾病产生的分子机理，基因治疗目前只是处于初期的临床试验阶段。(3)基因工程的目的不同，可选用的受体细胞不同。若生产基因工程药品，受体细胞一般选用微生物，利用微生物繁殖速度快的特点，可在短期内获得大量产品。[变式训练] (1)饲料加工过程温度较高，要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用蛋白质工程技术对其进行改造时，首先必须了解植酸酶的________，然后改变植酸酶的________，从而得到新的植酸酶。(2)培育转植酸酶基因的大豆，可提高其作为饲料原料时磷的利用率。将植酸酶基因导入大豆细胞常用的方法是____________________。请简述获得转基因植株的完整过程：____________________________。(3)为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通过________转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期后可通过________方法，从而一次得到多个转基因猪个体。(4)若这些转基因动、植物进入生态环境中，对生态环境有何影响？____________________________。
解析：(1)蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质的功能出发推测出蛋白质的结
构，从而推测出相应的氨基酸序列，再对基因进行改造从而得到新的蛋白质。而不能直接改造蛋白质，因为它不能遗传。(2)基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法。转基因植株培育的完整过程必须包含四个步骤，即基因工程的四个操作步骤。(3)重组质粒导入动物细胞常用的方法叫显微注射法，想得到多个具有相同遗传物质的个体的方法是胚胎分割移植。(4)转基因生物进入生态环境，对生态环境的影响应从正反两方面评价，只要答案合理就可以。答案：(1)空间结构 氨基酸序列
(2)农杆菌转化法 外源植酸酶基因→农杆菌→大豆细胞→鉴定
(3)显微注射 胚胎分割
(4)减少环境中磷的污染，但基因可能扩散到环境中，引起基因污染(答案合理即可)视角2 体验方法要点
对基因工程操作的点拔
1、基因文库中不是直接保管相应基因，基因文库中的基因保存在受体菌中。2、在基因工程的四个操作步骤中，只有第三步将目的基因导入受体细胞不需碱基互补配对，其余三个步骤都涉及碱基互补配对。
3、原核生物繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，有利于目的基因的复制与表达，因此常采用大肠杆菌等原核生物作为受体细胞。4、植物细胞的全能性较高，可经植物组织培养过程成为完整植物体，因此受体细胞可以是受精卵也可以是体细胞；动物基因工程中的受体细胞一般是受精卵。 土壤农杆菌是一种能引起双子叶植物产生冠瘿瘤的土壤细菌，它带有一个大的质粒叫Ti质粒，它是携带细菌DNA向宿主植物基因组转化所需信息的重要片段，只有T—DNA片段才能转入植物细胞的基因组。结构如右图及转化过程如下图所示，回答相关问题：(1)从细胞结构的特点与复杂程度看，土壤农杆菌属于____细胞，其质粒是能够自主____________的环状DNA分
子。(2)为了使某种植物具有抗旱性状而又不引起植物产生冠瘿瘤，需对Ti质粒进行修饰，即去除瘤基因，将抗旱基因转移至____________，然后在一定条件下将外植体在含____________的稀释培养基上培养，此时修饰的T—DNA转入植物细胞并整合到植物基因组中。(3)将上述外植体置于一个含有某种抗生素的合适培养基中进行筛选，发生转化的外植体开始增殖，形成愈伤组
织，其特点是__________，通过产生不定芽和体细胞胚再长出整个植物。(4)基因转化是否成功应对转基因植物进行鉴定，可以直接在________水平对转基因植物与非转基因植物进行比较；为获得纯合的转基因植株，还需要对转基因植株进行严格的________。【解析】 (1)土壤农杆菌属于原核细
胞，其质粒能够自主复制。
(2)目的基因要插入T—DNA上，外植体与含目的基因的土壤农杆菌混合培
养，修饰的T—DNA转入植物细胞并整合到植物基因组中。(3)愈伤组织是高度液泡化的、没有分化的活的薄壁细胞团。
(4)对转基因植物进行鉴定，转基因植物与非转基因植物进行比较，是在个体水平(表现型)。导入目的基因的转基因植物是杂合子，为获得纯合的转基因植株，还需要对转基因植株进行严格的自交。【答案】 (1)原核 复制
(2)T—DNA 土壤农杆菌
(3)没有分化的活的薄壁细胞团
(4)个体(表现型) 自交[变式训练] (2012·南京模拟)如图为获得抗虫棉的技术流程。在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanr)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。请据图回答：
(1)A过程所用的载体是______________，需要的工具酶有____________和______________。
(2)C过程的培养基除含有必需的营养物质、琼脂和激素外，还需加入________。(3)由图中离体棉花叶片组织获得转基因抗虫棉植株可采用__________________技术，该技术所依据的原理是_________________________。(4)如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，D过程应该用放射性同位素(或荧光分子)标记的________作为探针。
(5)如果从个体生物学水平来鉴定，D过程可用的最简单检测方法是____________________________。解析：(1)图中作为载体的是含kanr质
粒，基因工程中的工具酶有DNA连接酶和限制性核酸内切酶。
(2)C过程的培养基为选择培养基，为了筛选出含有目的基因的重组质粒，培养基中应含有卡那霉素。(3)离体植物组织培育植株采用植物组织培养技术，依据的原理是植物细胞的全能性。
(4)再生植株检测应该检验是否抗虫，因此要用放射性同位素标记抗虫基因。
(5)可以用棉铃虫食用再生植株，通过虫子的是否死亡判断是否为抗虫植株。答案：(1)含kanr质粒 限制性核酸内切酶 DNA连接酶(两种酶顺序可颠倒) (2)卡那霉素 (3)植物组织培养 植物细胞全能性 (4)抗虫基因 (5)让棉铃虫食用再生植株(抗虫接种实验)视角3 突破易错疑点
对“基因诊断”和“基因治疗”辨析不清
1、基因诊断是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体；基因治疗指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。2、基因治疗的现状——目前处于初期的临床试验阶段。
3、用于基因治疗的基因种类：从健康人体分离得到正常的基因、反义基因、编码可以杀死癌细胞的蛋白酶基因。4、基因治疗只是导入正常的基因，并未替换原来的基因，原有的致病基因与导入的正常基因都能表达。如果导入的正常基因是作为显性基因存在，则有疗效，也就是说，基因治疗只可治疗隐性遗传病。[自我挑战] (2012·徐州模拟)在人类的遗传病中，有一种重症联合免疫缺陷病(简称SCID)，这种患者缺乏正常的人体免疫功
能，只要稍被细菌或病毒感染，就会发病死亡。经研究证实，SCID病人细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶(简称ADA)的基因发生了突变。目前，人们已经找到了治疗该疾病的方案。如图：(1)载体必须具备的条件是(多选)( )
A．能在宿主细胞中复制并保存
B．具有多个限制性核酸内切酶切割位点，以便与外源基因连接
C．具有标记基因，便于进行筛选
D．是环状形态的DNA分子(2)在图示过程中，所用到的基因操作工具分别是_____________________。
(3)研究人员将ADA注入淋巴细胞，而不是其他细胞，其原因是______________________________________________________________。(4)图中的治疗方法是____(“体内”或“体外”)基因治疗法，这是对基因工程生物技术的应用。请列举除了在医学领域，该生物技术在其他领域的一些成就。(举两例)________________。【解析】 (1)载体是把目的基因导入受体细胞并使其复制、表达的工具，因此基因工程载体需具备以下条件：①能在宿主细胞中复制并保存以便于目的基因的复制与保存；②具有多个限制性核酸内切酶切割位点，以便与目的基因连接；③具有标记基因，便于进行筛选。(2)构建基因表达载体时，需用同种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体，再用DNA连接酶连接，通过基因表达载体将目的基因导入受体细胞。(3)腺苷酸脱氨酶基因在淋巴细胞内可进行基因表达，因此应将腺苷酸脱氨酶基因导入人体淋巴细胞才能产生腺苷酸脱氨酶。(4)由题意知，腺苷酸脱氨酶基因在体外完成了转移，筛选出含有腺苷酸脱氨酶的基因的受体细胞后导入患者体
内，该过程属于体外基因治疗。转基因技术还可应用在形成转基因动物、转基因植物、转基因微生物等方面。【答案】 (1)ABC (2)限制性核酸内切酶、DNA连接酶、载体 (3)腺苷酸脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功能所必需的，而淋巴细胞才能产生抗体等免疫物质 (4)体外 如抗虫转基因植物，抗逆转基因植物等[强化训练]基因敲除是根据DNA重组原理发展起来的一门新兴技术。通常用设计好的DNA片段替代动物细胞内的基因片段，从而达到基因敲除的目的。运用基因敲除技术构建基因敲除动物模型是研究基因功能中较为普遍的一种方法，其基本原理如下图所示：
请回答下列问题：
(1)在将目的基因导入受体细胞前，需要构建一个基因表达载体。一个理想的基因表达载体，通常由启动子、终止子、目的基因和________等四部分组成。在此过程中，所需使用的相关工具酶是_____________________。(2)如果要获得一只含目的基因的小鼠，则选择的受体细胞通常为________，基因导入该细胞时，可以采用_________等方法。
(3)上述途径所获得的动物，其后代并非每一个个体都含目的基因，原因是___________________________。(4)假设通过基因敲除构建了一个非球形红细胞性贫血(Ⅱ型)模型动物，该动物因丙酮酸激酶缺陷或葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G-6-PD)缺陷，使红细胞膜变化引起红细胞自溶现象，但若向该动物注射ATP后，自溶现象可明显降
低。由此可表明，基因对生物性状的控制方式之一是：_____________。(5)某实验小组向正常小鼠胚胎细胞内导入某“X基因”后，发现靶基因能正常转录形成mRNA，但细胞内却不再合成相应蛋白质，其原因最可能是____________________________。答案：(1)标记基因 限制酶、DNA连接酶 (2)受精卵 显微注射法(或病毒感染法) (3)转基因动物为杂合体，在形成生殖细胞时等位基因发生分离 (4)基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状 (5)“X基因”转录形成的mRNA与靶基因控制合成的mRNA杂交，抑制其控制合成相应酶(蛋白质)(或抑制了目的基因的翻译过程)
课件136张PPT。第三章 胚胎工程一、哺乳 动物生殖细胞的发生、受精作用及胚胎发育思考探究
1.细胞核移植技术克隆动物中，所取的受体细胞(卵细胞)是真正的卵细胞
吗？
【提示】 在哺乳动物中，这样的卵细胞其实是次级卵母细胞。二、胚胎工程的主要技术与应用
1．理论基础：胚胎发育学。
2.操作对象：主要是生殖细胞、
__________、___________。受精卵早期胚胎3.主要技术及应用
(1)体外受精技术
①概念：指哺乳动物的精子和卵子在___________________的环境中完成受精过程的技术。体外人工控制②基本内容：是人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，使初级卵母细胞成熟，同时使_______________，
最终完成受精作用，并有计划地保存胚等。精子获能③应用：研究哺乳动物生殖细胞的发
生；受精和早期胚胎发育机制；家畜品种改良；其它胚胎技术不可缺少的组成部分。(2)胚胎移植技术
①概念：指将良种母畜配种后，从其生殖道取出________或___________，
移植到生理状态相同的同种母畜体
内，使之继续发育成为新个体的技术被形象的称为“借腹怀胎”。受精卵早期胚胎②过程：在发情期，___________、体外人工授精使母畜怀孕；从良种母牛体内取出早期胚胎；普通母牛与良种母牛同期发情，将胚胎移植到普通母牛子宫内，普通母牛开始妊娠；产生大量的优质后代。超数排卵③关键技术：超数排卵、_________、
胚胎采集。
④应用：提高优良品种家畜的繁殖
力；加速品种改良。同期发情(3)胚胎分割技术
①概念：用显微手术的方法将一枚胚胎分割成二分胚、四分胚甚至八分胚，经体内、体外培养后植入受体，以得到
___________或同卵多生后代的技术，被视为一种____________的方法。同卵双生胚胎克隆②应用：为转基因技术、性别控制提供活胚材料；为获得遗传上同质的后代以及家畜育种提供有价值的材料。
(4)胚胎冷冻技术①概念：是将动物的早期胚胎，通过特殊的保护剂和降温措施，使其长期保存在超低温环境下。
②应用：可使胚胎移植不受时间和地域的限制，简化引种过程。(5)胚胎性别控制技术：指通过人为
干预，使动物按照人们的愿望繁衍所需_______的后代的技术。
性别思考探究
2．胚胎工程在拯救濒危动物、家畜良种繁育的推广中的作用是什么？
【提示】 可以加快濒危动物、家畜良种的繁育速度。三、胚胎干细胞的研究及其应用
1．概念：动物(包括人)胚胎及某些器官中具有自我复制和多向分化的原始细胞，是重建、修复_____________组织、器官的种子细胞。
2．分类依据：___________的大小。病损或衰老分化潜能3．种类
(1)专能干细胞：只能分化成____________
或功能密切相关的两种类型的细胞如成肌细胞。
(2)多能干细胞：具有分化成多种细胞或组织的潜能，但却失去了________________的能力如造血干细胞。一种类型发育成完整个体(3)全能干细胞：
①概念：可以分化为全身200多种细胞，如神经细胞，进一步形成机体的所有组织、器官。
②种类：a．成体干细胞：存在于胎儿、儿童和成人组织中的多能干细胞。功能：在特定条件下，能产生新的干细胞，或按照一定程序分化而成新的功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平
衡。
应用：在临床医学上有广泛的应用。b．胚胎干细胞：囊胚中心的腔称为囊胚腔，腔内一侧的细胞群，称为
__________，这些细胞具有________，
称为胚胎干细胞。
功能：可进一步分裂、分化，形成组织和器官，再进一步发育成个体。内细胞团全能性③应用：理论研究，揭示人体发育过
程；给人类带来全新的医疗手段，例如治疗人类的某些顽症，培育出无免疫原性的组织器官，用于器官移植；为药理和毒理研究提供原料；改良并创造动物新品种。1．精子与卵子发生的比较特别提醒
(1)哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前完成的，而精子的形成是从初情期开始的。
(2)卵巢是卵子形成、卵泡存在的场所，内部有许许多多不同发育阶段的卵泡，只有成熟的卵泡可释放出卵子。2.受精作用
(1)场所：输卵管中。
(2)过程
①受精前的准备
a．精子的获能：成熟的精子必须在雌性动物的生殖管道中经历一段时间才能获得受精能力，此过程叫获能。b．卵子的准备：卵子都要在输卵管中进一步成熟，到减数第二次分裂中期
时，才具备受精能力。
②受精
a．获能精子穿过次级卵母细胞的透明带使两细胞的细胞膜融合。b．次级卵母细胞膜发生透明带反应，阻止多个精子进入，并完成减数第二次分裂。
c．两细胞核融合，成为一个单细胞受精卵。特别提醒
对于受精的标志和受精完成的标志应该区分开，受精的标志是第二极体的形成，受精完成的标志是雌雄原核融合成合子。即时应用
1．关于受精过程的叙述错误的是( )
A．获能后的精子与卵子相遇后，释放顶体酶穿过透明带进入放射冠
B．透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障C．精子与卵黄膜相互融合，精子入卵
D．雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂
解析：选A。本题考查受精原理。哺乳动物的受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，原核和配子结合。获能后的精子与卵子相遇后，首先释放顶体酶穿过放射冠进入透明带，当精子接触卵黄膜的瞬间，会产生透明带反应，阻止多个精子进入透明带。精子与卵黄膜相互融合，精子入卵后，形成雄原核，此时卵子完成减数第二次分裂，形成雌原核，二者相互融合形成受精卵，受精过程完成。
1．体外受精技术
(1)体外受精的原理：人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等)，使初级卵母细胞成熟和精子获能，最终完成受精和胚胎保存。(2)体外受精主要操作步骤：
①卵母细胞的采集
方法一：对小型动物一般采用促性腺激素处理，排卵后直接从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受
精。方法二：对大型动物一般采用从活体的卵巢中吸取卵母细胞，经体外人工培养成熟后与获能的精子在体外受精。
②精子的采集和获能
采集方法：假阴道法、手握法和电刺激法等。获能方法：培养法和诱导法。
③受精：获能精子和成熟卵子在共同培养一段时间后便可受精。
2．胚胎的早期培养技术
(1)培养的目的：检测受精状况和受精卵的发育能力。(2)培养液的成分：水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等。
(3)胚胎去向：冷冻保存、移植到受体动物子宫内培养。
3．胚胎分割技术(1)选择的胚胎：发育良好的，形态正常的桑葚胚或囊胚。
(2)使用的主要仪器：实体显微镜和显微操作仪。
(3)特点：后代具有相同的遗传物质。
4．胚胎移植
(1)基本程序(2)胚胎移植的生理学基础
①哺乳动物排卵后，同种供受体生殖器官的生理变化是相同的，这是胚胎能够移入受体的生理基础。②早期胚胎形成后，未与母体子宫建立联系，而是处于游离状态，这是胚胎收集的生理基础。
③受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这是胚胎在受体内能够存活的生理基础。④供体胚胎可与受体子宫建立联系，且不影响供体胚胎的遗传特性，这是供体胚胎正常发育的生理基础。
(3)实质：是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性状能保持其原来的优良特性。(4)优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，从而大大缩短了供体本身的繁殖周期，大大推动了畜牧业的发展。
(5)胚胎移植成功与否要有两个条件
①胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。②进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。
(6)胚胎移植的意义：①加速育种工作和品种改良；②大量节省购买种畜的费用；③一胎多产；④保存品种资源和濒危物种；⑤可充分发挥优秀个体的繁殖潜能，缩短繁殖周期，增加一生繁殖的后代数量。名师点睛
胚胎工程的三种技术比较：即时应用
2．牛胚胎移植的基本程序如图，请据图回答：(1)图中a、b、c过程分别是指________、________、________。
(2)供体母牛的主要职能是_____________________________；
受体母牛必须具备___________________________。(3)为了提高牛胚胎的利用率，常采取的方法是______________________________；
处理的时期是____________；理由是_______________________________________________________________。(4)从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞，称为ES或EK细胞。这类细胞的形态特征有______________________________。
(5)你认为胚胎移植技术在生产实践中的主要意义有哪些？
________________________________。解析：(1)a过程是良种母畜在激素刺激下的超数排卵。b是用人工方法将母畜体内已经开始发育的受精卵取出的冲卵过程。c是将符合移植要求的早期胚胎移植到受体母畜子宫内的过程。(2)供体母牛的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎，受体母牛则是提供胚胎发育场所，所以受体母牛应具有健康的体质和健康的繁殖能力。(3)因在桑葚胚和囊胚期细胞还未开始分
化，所以应在此时期进行分割。(4)因受精卵早期的分裂速度很快，细胞来不及生长，下一次分裂就开始，所以形成的胚胎干细胞(ES或EK细胞)的特点是细胞体积小、细胞核大、核仁明显。答案：(1)超数排卵 冲卵 胚胎移植 (2)提供具有优良遗传特性的胚胎 健康的体质和健康的繁殖能力 (3)胚胎分割移植 桑葚胚或囊胚期 此时还未出现细胞分化
(4)体积小、细胞核大、核仁明显 (5)胚胎移植技术可以加快优良种畜的繁殖速度，迅速推广新品种1．干细胞的类型2.胚胎干细胞的主要技术与应用
(1)制备新的组织、器官，应用于临床上的器官再生和移植，解决目前临床上供体器官不足的问题或生产人体内具有特殊生理功能的稀有蛋白质。(2)结合基因工程等在试管中改良、创造动物新品种，培育出生长快、抗病力强、高产的家畜品种，进行药理和毒理试验，进行病理研究，探讨新的治疗方法。3.胚胎干细胞的研究领域
(1)建立并完善维持胚胎干细胞体外增殖与定向诱导分化的体系。
(2)研究转基因或核移植胚胎干细胞的增殖与分化及其调控机制。
(3)诱导分化细胞的性能分析与鉴定。(4)体外重构重要的组织与器官，探索克服移植排异等的技术与方法。特别提醒
(1)胚胎干细胞是在体外条件下研究细胞分化的理想材料，在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸等化学物质
时，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段。(2)利用可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植胚胎干细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。(3)随着组织工程技术的发展，通过胚胎干细胞体外诱导分化，定向培育出人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。即时应用
3．(原创)近十几年的研究发现，脐带血中含有可以重建人体造血和免疫系统的造血干细胞，可用于造血干细胞移植。现在有一个婴儿在出生后医院为他保留了脐带血，在以后他生长发育过程中如果出现了某种难治疗的疾病，就可以通过血液中的干细胞来为其治病，关于这个实例说法正确的是( )A．用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，需要激发细胞的所有全能性
B．用脐带血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的疾病C．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术
D．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，应该长期给他使用免疫抑制药物解析：选C。用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，不需要激发细胞的所有全能性。用脐带血中的干细胞只能培育出人体的许多器官，用来移植，但不是所有疾病都能治疗，如流行性疾病。如果要移植用他的干细胞培育出的器
官，需要用细胞培养技术。如果要移植用他的干细胞培育出的器官，由于是自身的细胞培育成的，没有免疫排斥反应，所以不用长期给他使用免疫抑制药物。
1．治疗性克隆与生殖性克隆
2.试管婴儿技术与设计试管婴儿技术名师点睛
胚胎移植、核移植及胚胎分割移植的遗传特性
胚胎移植所产生的后代具有双亲的遗传特性。核移植所产生的后代胚胎具有提供细胞核和细胞质个体的遗传特性。分割移植是将早期胚胎分割的技术，尽管也兼有双亲的遗传物质，但彼此间的遗传特性则基本相同。
即时应用
4．(2012·苏州模拟)克隆羊的成功轰动世界，它不仅奠定了疾病克隆性治疗的基础又解决了器官移植中供体不足的问题，同时也给人类带来了一些过去尚未遇到的问题。下图为人类对克隆羊技术的拓展图和应用。请据图回答问题。(1)图中所涉及的现代生物技术有________、________和________等。
(2)图中婴儿长大后，外貌、性别和其他特征与原型男人相同，这说明________________________________________________________________________具有全能性。(3)使用培养基进行胚胎干细胞培养时，通常要加入________等天然成分，除了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中，还需要保证细胞生活所需的________；早期胚胎发育在________阶段以前的细胞是全能细胞。(4)图中从“内细胞团到胚胎干细胞”的培养过程中，必须用________处理内细胞团，使之分散成单个细胞。干细胞形成组织、器官必须要进行________和________。(5)在体外培养胚胎干细胞能否获得动物器官？_________________________
为什么？______________________________________________________________。解析：(1)该图利用了细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植等技术。(2)克隆过程说明动物细胞核具有全能性。(3)动物细胞培养液的成分包括葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。动物细胞培养的条件：无菌、无毒的环境；营养物质；适宜温度和pH(36.5±0.5 ℃，7.2～7.4)；气体环境(氧气和二氧化碳)等。
(4)动物细胞培养过程常用胰蛋白酶处理组织，以使之分散成单个细胞。(5)胚胎干细胞在体外培养条件下一般只能增殖进行细胞分裂，不能发生细胞分化。答案：(1)核移植 胚胎移植 动物细胞培养(另外写细胞融合也可) (2)动物体细胞核 (3)血清 温度和pH 桑葚胚 (4)胰蛋白酶 细胞的分裂 分化 (5)不能 胚胎干细胞在体外培养条件下一般只增殖而不发生分化视角1 洞察高考热点 (2010·山东理综)胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。
(1)从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目的是____________________；从良种公牛采集的精子需________后才能进行受精作用。(2)在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外，还需要提供________气体以维持_____________________________。
(3)图中过程A称为________，它在胚胎工程中的意义在于
_____________________________。(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将目的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是_____________；获得转基因母牛后，如果__________________________即说明目的基因已经表达。【解析】 (1)从良种母牛采集的卵母细胞都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。(2)动物细胞培养的条件之一是提供气体环境：O2和CO2，前者的作用是维持细胞正常代
谢，后者的作用是维持培养液的pH。(3)图中过程A为胚胎移植，意义是充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能，提高繁殖率。(4)将目的基因导入动物细胞的常用方法是显微注射法；获得转基因母牛后，若在其乳汁中含有人类白细胞介素，则说明目的基因得到了表达。【答案】 (1)使卵母细胞成熟(或：使卵母细胞获得受精能力) 获能
(2)CO2 培养液(基)的pH
(3)胚胎移植 提高优良母畜的繁殖率
(4)显微注射法 牛奶中含有人类白细胞介素(或：牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素)归纳总结
试管动物与克隆动物的比较[变式训练] 下面是以小鼠为对象进行的研究工作，请分析回答问题。
(1)进行小鼠胚胎工程操作时，首先在光控周期下(光照14 h，黑暗10 h)饲养成年雌鼠，并注射促性腺激素，目的是_____________________________。然后从雌鼠输卵管中取出卵子，在一定条件下培养成熟；并从雄鼠附睾中取出精子，在一定条件下培养一段时
间，目的是__________________。再在37 ℃，5% CO2条件下，精卵共同作用4 h，冲洗后继续培养。定时在显微镜下观察胚胎的变化，第5天可以看到胚胎发生收缩，细胞间隙扩大，接着胚胎内部出现裂隙，这是胚胎____期开始的标志。(2)如果体外受精后，在精核与卵核融合之前，用微型吸管吸除雄核，再用细胞松弛素B处理(作用类似于用秋水仙素处理植物细胞)，处理后的受精卵可发育成小鼠。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是_____________________________。(3)如果将小鼠甲的体细胞核移入小鼠乙的去核卵细胞中，由重组细胞发育成小鼠丙，则小鼠丙的基因来源于_____________________________。(4)如果将外源基因导入小鼠受精卵，则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵DNA中。这种受精卵有的可发育成转基因小鼠，有的却死亡。请分析因外源基因插入导致受精卵死亡的最可能原因________________________。解析：(1)在胚胎工程中为获得更多的个体，通常使用促性腺激素处理，使雌性个体产生更多的卵母细胞即超数排卵法，这里还要注意，从母体获得的细胞不是成熟的卵细胞，而是发育到减Ⅱ时期的卵母细胞，只有受到精子的刺激才能继续分裂。从雄性个体中获得精子也不能直接与卵细胞受精，需要在雌性生殖道内获
能，或者在体外条件下，用专用的培养液培养。受精卵的发育过程中，胚胎发生收缩，细胞间隙扩大，接着胚胎内部出现裂隙，这是胚胎囊胚期开始的标志。(2)细胞松弛素B处理除去雄核的“受精卵”，作用类似于用秋水仙素处理植物细胞，可以得到纯合子并缩短育种时间。(3)克隆动物的基因包括核基因和质基因，核基因来源于供体细胞
核，质基因来自卵母细胞。(4)外源基因的插入可能使有的受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表达，从而出现受精卵死亡。答案：(1)促进排卵(或超数排卵) 使精子获能 囊胚 (2)容易获得纯合子并缩短育种时间 (3)小鼠甲(体细胞)的核基因和小鼠乙(卵细胞)的细胞质基因 (4)外源基因的插入使受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表达视角2 体验方法要点
胚胎发育学是胚胎工程的理论基础
1、起点是受精卵分裂，在输卵管内完成受精作用时即已开始，直至发育成为成熟的胎儿。2、卵裂期的特点：细胞有丝分裂使细胞数目增加，但胚胎总体积并不增加或略缩小，因此每个细胞的体积会随分裂的进行不断缩小，但核内遗传物质并未减少。
3、桑葚胚以前的细胞均未分化，细胞全能性最高，是胚胎分割的最佳时期。4、桑葚胚至囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。
5、原肠胚的特点：个体发育中分化能力最强，细胞已分化形成外、中、内三个胚
层。
6、个体发育过程中从桑葚胚阶段开始初步分化，分化出内细胞团和滋养层细胞。 人的血清白蛋白(HSA)在临床上需求量很大，通常从人血中提取。但由于艾滋病病毒(HIV)等人类感染性病原体造成的威胁与日俱增，使人们对血液制品顾虑重
重。应用基因工程和克隆技术，将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中，利用牛的乳汁生产血清白蛋白，既提高了产量，又有了安全保障。如图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解，根据图回答：
(1)一般情况下，良种奶牛所产生的能用于体外受精的卵母细胞往往数量不
足，请举出一种可以获得更多卵母细胞的方法：_______________________________________________________________。(2)在基因工程中，我们称②为________，在②进入③之前要用____________________等工具来构建基因表达载体，能实现②进入③的常用方法是______________________________________________________________。(3)图中①一般经______________处理可以得到③，从③到④过程中一般利用未受精的卵细胞去核后作为受体，而不用普通的体细胞，原因是①____________________；②____________________。(4)过程a是进行动物早期胚胎的体外培养，培养液中除了含有各种无机盐、维生素、葡萄糖、氨基酸、核苷酸等营养成分外，还要添加______________________________________________________________。(5)⑥是⑤生出的后代，那么⑥的遗传性状和______最相似，为什么？____________________________。
如果②的数量太少，常用________来扩
增，要实现⑥大批量生产血清白蛋白，则要求③的性染色体是________，利用该方法得到动物叫做转基因克隆动物。【解析】 (1)用激素对雌畜进行超数排卵处理，是获得大量卵母细胞的有效办法。
(2)②为目的基因，③是受体细胞(动物细胞)，将目的基因导入受体细胞用的工具有限制性核酸内切酶和DNA连接酶、载体。②进入③的常用方法是显微注射法。(3)细胞培养可以获得大量的细胞，要将待培养组织分散成单个细胞，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将细胞分散开。动物克隆操作过程中要将来源于体细胞的核移植到去核卵细胞中，其原因是去核卵细胞内含有的细胞质成分更能促进细胞核的分化，并且卵细胞大，易操作。(4)动物细胞培养液中除了含有各种无机盐、维生素、葡萄糖、氨基酸、核苷酸等营养成分外，还要添加动物血
清，因为其中含有某些促进细胞增殖分化的未知物质。(5)⑥为克隆动物，其核基因来自供细胞核的供体细胞(荷斯坦奶牛)，质基因来自去核卵细胞。因此⑥的主要性状像荷斯坦奶牛；如果目的基因过少，可借助PCR技术进行目的基因的扩增；要实现⑥批量生产血清白蛋白，则要求③的性染色体为XX，因为只有雌性动物的生殖期才能泌乳。【答案】 (1)用促性腺激素处理良种奶牛
(2)目的基因 限制性核酸内切酶和DNA连接酶、载体 显微注射法
(3)胰蛋白酶 卵细胞中含有的细胞质成分更能促进细胞核的分化 卵细胞
大，易操作(4)动物血清
(5)荷斯坦奶牛 因为④(发育成⑥的最初细胞)的细胞核来自①，细胞核是细胞代谢和遗传性状的控制中心 PCR技术 XX[互动探究] 如果要得到更多的遗传特性完全相同的荷斯坦小奶牛，还能用什么技术手段？操作时应注意什么？
【提示】 胚胎分割技术。分割时一定注意对内细胞团均等分割。视角3 突破易错疑点
对胚胎移植理解不到位的易错点
1、同种动物之间进行胚胎移植易于成
功。这里的“同种”是指“同物种”。2、不同动物其胚胎移植的时间不同。牛、羊要培养到桑葚胚或囊胚阶段；小鼠、家兔在桑葚胚前；人胚胎可在4个细胞阶段移植；几乎所有动物不能到原肠胚阶段移植，因为此时分化程度高，移植成功率很低。[自我挑战] (2012·扬州月考)长期以来，优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶颈，近年来发展起来的细胞工程和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机，请据图完成下列问题：(1)在试管牛和克隆羊的培育过程中都必须用到的生物技术有_______、_______(至少写出两项)。
(2)和受精有关的过程有：①第一次卵裂开始；②释放第二极体；③顶体反应；④穿越透明带；⑤雌、雄原核的形成；⑥核膜消失，雌、雄原核融合。
其正确的顺序为__________ (填序号)。(3)超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射____________；冲卵实质上是用特定装置，将供体母牛子宫内的________冲洗出来。
(4)从A到E中，适宜于牛的胚胎移植时期有________；图中标号3为________________，它将来可发育为胎膜和胚盘。(5)动物的早期胚胎移植到同种且________与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染
色，其原因是活细胞膜_____________________________。(6)试管牛E的性别为________，克隆羊多利的性状和________最接近，原因是_________________________。
【解析】 在试管牛和克隆羊的培育过程中都必须用到的生物技术就是动物细胞培养、胚胎移植、卵母细胞的采集技术。特别是动物细胞培养，是细胞工程非常基础的技术。受精有关的过程比较复杂，根据课本上的知识和题意可以确定为③④②⑤⑥①。促性腺激素在胚胎移植中有非常重要的作用，包括超数排卵和同情发情处理。从A到E中，分别是受精卵、二细胞胚胎、四细胞胚胎、桑葚胚和囊胚，适宜于牛的胚胎移植时期有桑葚胚和囊胚。动物的早期胚胎移植到同种且生理状态与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。生理状态相同更有利于胚胎的存活。克隆是无性繁殖，所以其子代的雌、雄取决于所取的雌、雄个体的供体细胞。
【答案】 (1)动物细胞培养、胚胎移植、卵母细胞的采集技术
(2)③④②⑤⑥①(3)促性腺激素 (早期)胚胎
(4)DE 滋养层细胞
(5)生理状态 对物质的吸收具有选择透过性
(6)雌性或雄性(不能确定) 白面绵羊 因为克隆羊多利的细胞核来自于白面绵羊，生物体的性状主要是由细胞核基因控制的课件129张PPT。第二章 细胞工程一、细胞工程概述
1．概念：以细胞为基本单位，在体外
_______条件下进行培养、繁殖或利用细胞融合、_________等技术，使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变。无菌核移植从而改良生物品种、创造新品种和加速繁育生物个体，以及获得某些有用的细胞代谢产物的技术。
2．类型
(1)据研究对象不同：植物细胞工程，___________工程，微生物细胞工程。
动物细胞(2)据所用技术不同：植物____________
培养、____________、细胞核移植、染色体工程。
3．应用
(1)快速繁殖：利用离体的植物组织细胞、________________在特定条件下，培育新植株。细胞与组织细胞融合组织或器官(2)获得无病毒作物：植物__________
附近，因很少感染病毒，甚至无病
毒，而被用来培育无病毒植株。
(3)开发洁净的能源、减少环境污染：利用细胞工程产氢技术，是开发洁净能源的途径之一。分生区(4)繁殖优良家畜品种及濒危动物：体细胞_____________的具体应用。
4．意义：改变了传统的育种方式、生产方式。
二、植物细胞工程克隆技术2．组织培养基一般含有五类成分：水、无机营养、有机营养、天然附加物、生长物质。
3．原理：细胞的全能性
(1)含义：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的________。潜能(2)物质基础：生物的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套___________，
都有发育成完整个体所必需的
_____________。
4.应用：作物快速繁殖，无病毒植物的培育，细胞产品的生产，____________
的制造，转基因植物的培育。遗传物质全部基因人工种子思考探究
1．植物细胞培养过程需要经过再分化吗？
【提示】 不需要，愈伤组织一直进行细胞分裂。三、动物细胞工程
1．动物细胞培养
(1)培养基：选用液体培养基，通常含葡萄糖、氨基酸、无机盐、_______、
核酸、嘌呤、嘧啶、激素和生长因子
等。维生素(2)取材：大都取自___________或出生不久的幼龄动物的器官或组织。
(3)过程：动物胚胎(4)应用：蛋白质生物制品的生产；移植皮肤细胞的培养；检测有毒物质；医学研究。
2．动物体细胞克隆
(1)操作流程
(2)原理：动物__________________。细胞核的全能性(4)存在的问题：成功率______；克隆动物的健康问题；克隆动物食品的
_________问题。
3．细胞融合与单克隆抗体
(1)动物细胞融合
①促融剂：除物理学和化学法外，还常用______________。低安全性灭活的病毒单克隆抗体②特点：化学性质单一，________强，
灵敏度高。
③应用：单抗诊断盒，生物导弹。特异性思考探究
2．动物组织培养与植物组织培养的目标有什么不同？
【提示】 动物细胞组织培养是为了获取大量的细胞群，而植物组织培养的目标通常是为了获取完整的植物个体。1．细胞全能性
(1)原理：细胞含有本物种全部的遗传信息。(2)体内细胞全能性不表达的原因：基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结
果。
(3)细胞全能性表达的条件：完整细胞核；离体；无菌；一定的营养、激素；适宜的外界条件。(4)细胞全能性大小与细胞分化程度成反
比。
(5)全能性大小
植物细胞：受精卵>生殖细胞>体细胞
动物细胞：受精卵>生殖细胞>胚胎干细胞>体细胞核(动物细胞全能性受限制，但细胞核具有全能性)3.应用
(1)植物繁殖的新途径
①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
特点有：
a．保持优良品种的遗传特性。b．高效快速地实现种苗的大量繁殖。
②作物脱毒：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。
③人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
(2)作物新品种的培育：单倍体育种和突变体的利用名师点睛
人工种子的优点：可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖；保持亲本的优良性状，因该过程为无性繁殖；节约粮食，减少种子的使用；可以控制添加一些物质，如除草剂、农药、促进生长的激素、有益菌等。即时应用
1．(2010·安徽理综)草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代，导致产量降低、品质变差。运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本过程如下：(2)在过程①中，常用的MS培养基主要成分包括大量元素、微量元素和________，在配制好的培养基中，常常需要添加________，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织，接种后2～5 d，若发现外植体边缘局部污染，原因可能是________________。(3)在过程②中，愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根，但分化出了芽，其原因可能是__________________。
解析：植物微型繁殖时常采用茎尖或根尖作为外植体，原因是茎尖或根尖病毒极少，因此切取一定大小的茎尖或根尖进行组织培养，再生的植株就可能不带病毒。MS培养基的成分主要包括水、无机盐、有机小分子物质以及植物激素等，植物激素的比例能够影响芽的分化和根的分化，如细胞分裂素的比例大于生长素的比例，则有利于芽的分化，反之则有利于根的分化。接种前培养基一定要进行高温灭菌，接种时一定要在无菌条件下进行操作，以免引起杂菌污染。答案：(1)茎尖(或根尖) 茎尖(或根尖)病毒极少，甚至无病毒
(2)有机物 植物激素 外植体消毒不彻底
(3)培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比值偏低
1．植物组织培养和动物细胞培养的比较2.动物细胞培养与体细胞克隆的比较特别提醒
(1)动物细胞培养中两次用到胰蛋白酶，第一次用胰蛋白酶处理剪碎的组织使之分散成单个细胞，第二次使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来。
(2)动物细胞培养液的特点：液体培养基，其中含动物血清。(3)悬浮液中的细胞会出现贴壁生长和接触抑制现象。
(4)原代培养与传代培养的分界点为分瓶继续培养。
(5)核移植选卵细胞做受体细胞原因：①体积大，易于操作；②卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养；③含有激发重组细胞分裂分化的物质。(6)核移植产生的克隆动物与提供细胞核的亲本不同的原因：
①克隆动物细胞质基因来源于另一个亲本，所以与植物组织培养不同(只来自于一个亲本)，即克隆动物遗传物质来自2个亲本。②在发育过程中可能发生基因突变、染色体变异导致性状改变。
③外界环境条件的影响引起不可遗传的变异。即时应用
2．(原创)意大利妇科专家安蒂诺里在2011年3月3日接受某报社采访时声称，他已制造出3名克隆人，目前11岁，生活在东欧，除此之外，不能透露太多具体信息。下列有关克隆人的说法，错误的是(多选)( )A．克隆人是一种
有性生殖方式
B．克隆人证明了
人体的体细胞核具
有全能性C．在现有克隆技术条件下，成功率为100%
D．克隆人和供体并不完全一致
解析：选AC。克隆是一种无性繁殖，将人体的体细胞核移植到去核的卵细胞中，然后将其在体外卵裂成的早期胚胎移植到母体子宫中，便能发育成克隆人。因此克隆人证明了人体的体细胞核具有全能性，但克隆人和供体并不完全一致，要受细胞质中少数遗传物质的控制，同时要受环境的影响。现有克隆技术尚不成熟，所以成功率非常低。3．动物器官的体外培养技术对于研究器官的生理、病理过程及其机制意义重
大。下图是一个新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图。请回答下列问题：(1)肝脏切成小薄片，这有利于肝脏细胞______________________。
(2)气室中充入5%CO2气体的主要作用是____________________________。
(3)培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长，但要注意选择抗生素的______，以保证抗生素对肝脏无害。(4)有机物X有毒性，可诱发染色体断裂。利用上图所示装置和所提供的下列材料用具，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用。材料用具：肝脏小块、外周血淋巴细胞、淋巴细胞培养液、植物凝集素(刺激淋巴细胞分裂)、显微镜、载玻片、盖玻片、玻璃皿、滴管、吉姆萨染液(使染色体着色)、有机物X溶液等。
实验过程：①在淋巴细胞培养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞，取4等份，备用。
②利用甲、乙、丙、丁4组上图所示装
置，按下表步骤操作(“√”表示已完成的步骤)。上表中还需进行的操作是_________________________。
③培养一段时间后，取4组装置中的等量培养液，分别添加到4份备用的淋巴细胞培养液中继续培养。④一段时间后取淋巴细胞分别染色、制片。在显微镜下观察__________________，并对比分析。若丙组淋巴细胞出现异常，而甲组的淋巴细胞正常，则说明______________________________。解析：本题考查动物细胞培养的相关知识。(1)把肝脏切成小薄片，有利于肝脏细胞的呼吸代谢，即吸收氧气和营养物质、排出代谢废物。(2)气室中充入5%CO2的作用是形成碳酸来维持培养液适宜的pH。(3)要注意选择抗生素的种类和数量来抑制细菌生长。(4)乙组或丁组没有处理，应向乙(或丁)组装置中放置肝脏小块作为实验对照。有机物X有毒性，可诱发染色体断裂，所以观察指标是淋巴细胞的染色体形态和数量是否变化。甲组添加肝脏小块，淋巴细胞染色体正常，丙组没有添加而出现染色体异常，说明肝脏小块对有机物X具有解毒作用。答案：(1)吸收氧气和营养物质、排出代谢废物
(2)维持培养液适宜的pH
(3)种类和剂量
(4)②向乙(或丁)组装置中放置肝脏小块 ④染色体形态和数量 肝脏小块对有机物X具有解毒作用1．杂交瘤细胞的特点：既能大量繁
殖，又能产生专一性的抗体。
2．单克隆抗体的优点：特异性强，纯度高，灵敏度高，容易标准化生
产。3．单克隆抗体的作用
(1)作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。
(2)用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其他疾病。4．2次筛选的目的及方法
(1)在特定的选择性培养基上，未融合的亲本细胞(B淋巴细胞和骨髓瘤细胞)和融合的具有同种核的细胞(BB融合细胞、瘤瘤融合细胞)都会死亡，只有融合的杂种细胞(杂交瘤细胞)才能生长。这种杂种细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生单一的特异性抗体。(2)经选择性培养的杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞(很多种杂交瘤细胞)，需经克隆化培养和抗体检测，经多次筛选后可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。特别提醒
(1)诱导融合的2种细胞名称及作用
免疫过的B淋巴细胞—产生抗体。
骨髓瘤细胞—无限增殖。
(2)诱导动物细胞融合与植物原生质体融合的不同方法动物细胞诱导融合的特有方法——灭活的病毒诱导。
(3)2种培养方法及提取单克隆抗体的场所
①体外培养——培养液提取。
②体内小鼠腹腔中培养——小鼠腹水中提取。即时应用
4．下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。(1)________技术是单克隆抗体技术的基
础。
(2)根据培养基的用途分类，图中HAT培养基属于________培养基。
(3)单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是_____________。(4)动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导剂外，还可以采用______________________。
(5)选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞________________的特点，又具备淋巴细胞______________________的特点。(6)淋巴细胞是由动物体________中的________细胞分化、发育而来的。
(7)杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是__________。解析：(1)单克隆抗体是通过细胞融合、动物细胞培养制备的，其中动物细胞培养是动物细胞工程的基础。
(2)由图示信息可知：图中所用的培养基是选择培养基，目的是筛选出杂交瘤细
胞，并将杂交瘤细胞分开，筛选之后进行扩大培养，从而获得大量抗体。(3)单克隆抗体与常规抗体相比，特异性
强，灵敏度高，可被广泛应用到疾病诊断、治疗和预防等方面。
(4)动物细胞融合除了使用离心、振动、电刺激等物理方法和聚乙二醇等化学方法诱导外，通常还采用灭活的病毒诱导融合。(5)抗体是由免疫过的B淋巴细胞分泌的，每一种B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体，要想得到大量的单一抗
体，必须将同一种B淋巴细胞大量克
隆，但在体外培养的条件下，一个B淋巴细胞不能无限增殖，而骨髓瘤细胞可以在体外无限增殖，因此，通过细胞融合得到既能分泌特异性抗体、又能无限增殖的杂交瘤细胞。
(6)淋巴细胞是由动物体骨髓中的造血干细胞分化、发育而来的。
(7)杂交瘤细胞培养过程中需要吸收氨基酸、葡萄糖，它们是通过主动运输进入细胞内的。答案：(1)动物细胞培养 (2)选择 (3)特异性强，灵敏度高 (4)灭活的病毒 (5)在体外大量增殖 分泌特异性抗体 (6)骨髓 造血干 (7)主动运输视角1 洞察高考热点 2010·课标全国理综)请回答：
(1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的________，繁殖种苗的速度________。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部________。
(2)把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免________的污染。(3)微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗________，而与__________配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需要使用的生长调节剂是________(脱落酸、2,4-D)。(4)将某植物试
管苗培养在含
不同浓度蔗糖
的培养基上一
段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是__________，单株鲜重的变化趋势是______________。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量________(能、不能)满足自身最佳生长的需要。(5)据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应________(降低，增加)培养基中蔗糖浓
度，以便提高试管苗的自养能力。
【解析】 (1)植物组织培养属于无性繁
殖，后代能够保持亲本的遗传特性。植物微型繁殖技术能够实现快速繁殖。植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，即已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。(2)植物组织培养接种和试管苗转接过程中都需要无菌操
作，以避免微生物(杂菌)污染。(3)微型繁殖培养基中使用的生长素与细胞分裂素比例不同，可以分别诱导根、芽的形成。使用高浓度的植物生长素类似物(如2,4-D)可以抑制试管苗的生长。(4)(5)分析图中曲线可知：光合作用强度随着培养基中蔗糖浓度的增大而下降，但单株鲜重的变化趋势是先增加后下降。培养基中不含蔗糖时，光合作用强度最大，但由于该时期光合作用产生的有机物积累量较少，不能满足自身最佳生长的需要。在蔗糖浓度为1%左右时，单株鲜重达到最大，此时有机物的量满足自身最佳生长需要。【答案】 (1)遗传特性 快 遗传信息
(2)微生物
(3)生根 细胞分裂素 2,4-D
(4)逐渐减小 先增加后下降 不能
(5)降低归纳总结
(1)植物激素：影响脱分化、再分化的重要因素为植物激素。当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强力地促进愈伤组织的形成，两者不同浓度的配比在再分化过程中，分别对诱导根或芽的产生起关键作用。当细胞分裂素与生长素的浓度比高时，有利于芽的产生；浓度比低时，有利于根的产生。
(2)光照：对于植物组织培养来说，光照条件非常重要，包括光照强度、时间和波长。但在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养，而在分化再生的过程中一定要有光照。愈伤组织诱导阶段的暗培养有利于细胞的脱分化产生愈伤组织，如果在光照条件下容易分化产生维管等组织，则不利于产生大量的愈伤组织。(3)无菌：如果在培养基上有细菌等微生物存在，它们比植物细胞具有更强的新陈代谢能力，比植物细胞生长繁殖得更
快，而且它们会产生毒素，使培养基上的植物细胞死亡。因此，在培养过程中要求一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作。[变式训练] 某同学在进行组织培养过程中发现只分裂而不分化出芽和根，可能原因是( )
A．未见阳光
B．培养时间不到
C．培养基营养过多
D．细胞分裂素和生长素配比不对解析：选D。愈伤组织产生根或芽，取决于生长素和细胞分裂素的浓度比值：当细胞分裂素/生长素的比值低时，诱导根的分化；两者比值处于中间水平，愈伤组织只生长不分化；两者比值高时，诱导芽的形成。视角2 体验方法要点
辨析动物细胞培养及单克隆抗体的方法
1、动物细胞培养时选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培养的原因：幼龄动物组织或胚胎的细胞分化程度低，增殖能力很强，更易于培养。2、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蛋白质。分散细胞时不能用胃蛋白
酶。因为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。3、制备单克隆抗体时选用一种抗原处理的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。4、在诱导剂的作用下进行细胞的诱导融合，形成的杂种细胞有三种：AA型、BB型、AB型，只有AB型才是我们所需要的杂种细胞，所以需要用选择性培养基进行筛选。5、相比较植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方式为灭活的病毒处理，其他物理化学诱导融合的手段与植物体细胞杂交过程中原生质体融合方法相同。
动物细胞培养技术是单克隆抗体制备的基础。
回答下列相关问题
(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面________时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的________。此时，瓶壁上形成的细胞层数是________。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是____________________________。
(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现______________的现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成________细胞，该种细胞的黏着性________，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量__________________________。(3)下列各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解，请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。顺序是______________________________________________________________。(4)病原体注入小鼠体内后，要经过________细胞处理后形成抗原—MHC复合体，才能被免疫细胞识别。(5)制备单克隆抗体所用的B淋巴细胞一般从脾中采集，然后以__________________作诱导剂，使B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。通过筛选和克隆培养，获得的杂交瘤细胞具有______________________特点。(6)单克隆抗体的特点是____________________________。
根据上图写出应用杂交瘤技术获得单克隆抗体的两种主要方法_____________________________。【解析】 在动物细胞培养过程中，细胞会表现出接触抑制现象，此时是单层细胞。用胰蛋白酶可以使贴壁细胞从瓶壁上分离开来。随着细胞传代培养代数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡的现象，但极少数细胞可以连续增殖，有些细胞会因遗传物质改变而变成不死性细胞。灭活的仙台病毒和聚乙二醇均可诱导动物细胞融合。杂交瘤细胞同时具有两个亲代细胞的遗传特性。可以在体外也可以在体内培养杂交瘤细胞获得单克隆抗体。【答案】 (1)相互接触 接触抑制 单层(或一层) 胰蛋白酶 (2)衰老甚至死亡 不死性 降低 减少
(3)
(4)巨噬(5)灭活的仙台病毒或聚乙二醇 既能产生特异性抗体，又能无限增殖
(6)特异性强，纯度高(或：专一性强、灵敏度高) 体外培养法和动物体内培养法
[互动探究] (1)上题中要想获得大量的单克隆抗体，为什么必须用单个的B淋巴细胞进行无性繁殖形成细胞群？
(2)单克隆抗体与血清抗体有何区别？
【提示】 (1)每一个B淋巴细胞组织只分泌一种特异性抗体。(2)单克隆抗体：由单个B淋巴细胞通过无性繁殖(克隆)形成细胞群，由它们产生出化学性质单一，特异性强的抗体。
血清抗体：从动物血清中分离所得的抗体，产量低、特异性差、纯度低，反应不够灵敏。视角3 突破易错疑点
关于动物体细胞克隆的易错点分析
1、细胞核移植技术中注入去核卵母细胞中的不是供体细胞核，而是整个细
胞，伴随着两细胞融合，体现细胞膜的结构特点：具有一定的流动性。2、该技术形成重组细胞发育成一个新个体，体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。
3、克隆属于无性繁殖，产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。4、核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同：
(1)克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外线粒体中的DNA是来自于受体卵细胞。(2)性状是基因与环境共同作用的结果。供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其性状也不可能和供核动物完全相同。(3)在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。[自我挑战]世界上第一只克隆绵羊“多利”和我国第一只转基因牛“滔滔”的培育程序分别如下图所示，请据图回答：(1)请写出培育克隆绵羊中①②所指的细胞工程技术名称：
①___________；②_____________。
(2)培育克隆绵羊实施细胞工程①时，所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是______________________。(3)培育转基因牛过程中的关键环节是如图中的( )
A．① B．② C．③ D．④
(4)在转基因牛的培育中，图中D与亲本A、B牛的最根本区别是__________________________。(5)继植物组织培养之后，克隆绵羊的培育成功，证明动物细胞的细胞核也具有____________________。
(6)如果要使出生的动物整合率在理论上提高到100%，那么，应在什么时候进行鉴定？___________________________。【解析】 克隆绵羊的培育过程，所用的生物技术包括细胞核移植技术、动物细胞培养和胚胎移植技术，其中关键技术是细胞核移植技术。转基因牛的培育过程，所用生物技术是基因工程、动物细胞培养和胚胎移植技术，其中的关键技术是基因工程技术，转基因牛与普通牛的最根本区别是在基因组中含有外源基因，为使外源基因的整合率达到100%，应在胚胎移植之前经生物学鉴定后，再通过胚胎移植技术培育出转基因牛。【答案】 (1)细胞核移植技术 胚胎移植技术 (2)卵细胞体积大，有利于操作，且卵细胞能在核移植后，发育成新个体 (3)A (4)转基因牛D基因组中含有外源基因，而A、B牛基因组中不含有外源基因 (5)全能性 (6)应在胚胎移植之前对胚胎细胞做生物学鉴定课件81张PPT。第四章 生态工程一、生态工程的概念和原理
1.概念：指应用生态系统中___________
与物质循环再生原理、结构与功能相协调原则，结合系统分析的最优化方法而设计的促进物质被分层___________的生产工艺系统。物种共生多级利用2．目标：促进自然界____________的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到_____________与____________的同步发展。良性循环生态效益经济效益3．特征：低消耗、多效益、可持续。
4．原理：物种共生原理、__________原理、物种多样性原理、___________
原理。生态位食物链思考探究
1．生态工程除遵循生态学原理外，还需要遵循什么？
【提示】 系统学原理、工程学原理等二、关注生态工程的建设
1．生态工程建设的基本过程：拟定目标与本底调查、系统分析、可行性评价与决策、技术设计，其中_________
是整个生态工程建设的核心环节。技术设计2．我国生态工程建设的实例
(1)治污生态工程：包括污水治理生态工程、城市垃圾处理生态工程、湖泊或水源地治理生态工程等。(2)生态恢复工程：生态工程建设中，恢复当地的生物群落，形成合理、高效的食物链，并在演替过程中保持长期的稳定与平衡。(3)生态农业：在一定区域内，因地制宜地规划、组织和开展________、
________的农业生产。
(4)生态城市：是基于______、______、
______三个系统并高度统一的可持续发展城市。其特点是注重____________、保持整体性和实现可持续性等。多层次多功能社会经济自然高效和谐思考探究
2．现代农业的主要特点是什么？
【提示】 以保持生态平衡为主导思想，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生态效益和经济效益。建设生态工程所遵循的原理如下表分析特别提醒
(1)生态工程的建设应遵循以上几个原理，但不同的生态系统遵循的原理可能不同。
(2)建立不同的生态工程时，要因地制宜，可通过适当满足物种生存、生长或繁殖的环境条件来提高物种的适应能力。即时应用
1．(2012·盐城质检)如图是“无废弃物农业”物质和能量流动图，该图所体现的主要生态工程原理是( )
A．物种多样性原理
B．物种共生原理
C．物质循环再生原理
D．生态位原理解析：选C。由图可知，该图突出了“无废弃物农业”，实现了物质的区域小循环，做到了物质和能量的分层分级利用，因此主要体现了生态工程物质循环再生原理。
1．生态工程建设的基本过程2.生态工程建设的设计方法特别提醒
三北”防护林工程建设要注意的问题
首选应考虑树种的生态适应性问题，种植适宜的品种，宜林则林，宜灌则
灌，宜草则草；其次要考虑树种的多样性，保证防护林体系的稳定性；最后不同地区应根据当地情况采取不同的策略，如条件恶劣的地区就该结合自然恢复力，而农区的防护林中农田防护林网可能占较大比重。即时应用
2．下图为“人工湿地”各环节生物组成示意图，请据图回答：(1)在人工湿地处理污水过程中，起净化作用的生物有_____________，不同生物各起什么作用？____________________________。
(2)该人工湿地主要通过哪些途径去除污水中的污染物？
__________________________。(3)你知道哪些生态系统是湿地吗？请查阅有关资料列举几个。
_____________________________。
(4)湿地除了具有净化作用外，还有哪些作用？请查阅有关资料回答_____________________________。解析：“人工湿地”是模拟自然湿地的人工生态系统。它的组成成分包括土壤、各类水生植物和水等。人工湿地的净化作用
是通过湿地环境中所发生的物理、化学和生物作用的综合效应实现的。答案：(1)水生植物和微生物 水生植物吸收、转化污水中的N、P等无机物，促进细菌等微生物对水体中有机物的分解；微生物分解和转化污水中的有机物(2)通过物理、化学作用沉淀、吸附、过滤和水生植物的吸收、转化及微生物的分解和转化
(3)河流、池塘、湖泊等
(4)提供水源，补充地下水，调节流量，控制洪水，保护堤岸，保留营养物质，防止盐水入侵，提供可利用的资源等视角1 洞察高考热点 (2011·新课标理综)现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。回答问题：
(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过________呼吸将有机物分解。(2)植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了________ (生态系统、群落、种群)。在植物池的食物网中，植物位于第________营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于________所固定的________能。(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、____________和______________等原理。
(4)一般来说，生态工程的主要任务是对_____________________进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。【解析】 (1)依据题干提供的信息分析，污水流经厌氧沉淀池时，有些微生物能通过无氧呼吸分解有机物；流经曝气池时，有些微生物能通过有氧呼吸分解有机物；流经兼氧池后，微生物能通过有氧呼吸和无氧呼吸分解有机物。(2)据本小题提供的信息可推知植物池中所有的生物构成了群落。植物处于食物链的第一营养级；植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于生产者所固定的太阳能。(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理等。(4)根据小题中提供的信息可推测出，生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境或受损的生态系统进行修复。【答案】 (1)无氧和有氧(或细胞)
(2)群落 一 生产者 太阳
(3)物质循环再生 物种多样性
(4)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)归纳总结
生态工程的应用归类[变式训练] 为加强水体治理，珠江流域某城市构建了较大面积的人工湿地。
(1)当污染物随水流进入该湿地时，湿地水体中碳元素的迁移和转化途径如下
图。请用箭头和文字补充虚线框中的碳转化途径。(2)一段时间后，湿地中出现了轮虫等浮游动物，可控制绿藻等浮游植物的增殖；管理员还放养了一些鱼和鸭，为城市增添自然气息。请写出可能存在食物链(两条)。
___________________________。(3)如果含有重金属的工业废水进入该系统，请根据生态学基本原理，指出可能产生哪些负面影响。
______________________________________________________________。解析：考查对生态系统结构和功能以及物质循环等基本知识的理解和掌握，考查应用所学知识分析和完善图表、解析生态修复、环境保护等相关生物学现象和问题等能力。答案：(1)
(2)绿藻→轮虫→鱼 黑藻→鱼→鸭
(3)重金属进入食物链，危害人体健康；重金属无法降解，易引发第二次污染视角2 体验方法要点
对生态农业的综合分析
1、设计方案的原则
生态农业的设计方案应当符合以下原则：
(1)应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则；(2)应当能够构成一个合理的生产结构；
(3)应当体现充分利用自然界的物质和能量资源；
(4)应当体现减少环境污染的原则；
(5)应当充分考虑经济、社会和生态的综合效益；(6)所设计的生态农业，从理论上看应当能够实现良性循环。
2、对设计方案的分析
学生应当运用生态学知识，对所设计的生态农业进行预测性的分析，如资源和能源的利用情况、农产品增产情
况、农药和化肥使用的减少情况等。3、建立生态农业系统的最终目的是实现对能量的多级利用，提高能量的利用率，使能量尽可能多地流入对人类有益的部分。 (2012·无锡模拟)南京古泉生态农场是生态农业的典范。该农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、种植农作物、养蘑菇、种桑养蚕、种植果树等多个生产过程合理地有机结合起来，成为一种高效良性的循环，生态效益达到了良性发展。请就此生态农场的特点，完成下列问题：
(1)该生态农场充分体现了生态工程基本原理中的____________________、__________________和______________原理。(2)该系统工程的核心之一是沼气池，沼气的制作如图所示：①在图中标出箭头，表示生产过程中的物质循环。
②如果将“无机物——农田”这一环节去掉，对生态农业系统有何影响？___________________________。(3)据生态工程中的物种多样性这一原
理，有人认为生态农业建设中，应使食物链和营养级越长越多越好。请你结合所学有关生态工程原理，分析该结论是否正确，为什么？【解析】 (1)生态工程中的生态农业是建立在物质循环再生与物种多样性和整体性等原理基础上的，在实现经济效益的同时，也取得了良好的生态效益和社会效益。(2)物质循环的特点是循环往复、分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭。如果把“无机物→农田”这一环节去
掉，势必会造成物质循环受到破坏，土壤无机物得不到及时补充，土壤肥力会下降。(3)从能量流动逐级递减的特点分析，食物链越长，最高营养级获得的能量越少。【答案】 (1)物质循环再生原理 物种多样性原理 整体性
(2)①如图所示：②土壤中的无机物得不到补充，物质循环受到破坏，土壤肥力下降
(3)不正确。因为食物链长，各食物链中的生物数量难以达到一定规模，影响经济效益；营养级多，高层营养级生物获得的能量较少，该营养级生物数量也较少。[互动探究]生态农业能提高能量的传递效率，从而实现物质和能量的循环利用吗？
【提示】 生态农业的建立只能提高能量的利用率，从而实现物质和能量的分层次多级利用。视角3 突破易错疑点
对一些生态工程具体实例所用的生态学原理辨析不清
1．单一人工林比天然混和林稳定性低，易爆发虫害——物种多样性原理。
2．草原确定合理载畜量，不能过度放牧——平衡原理。3．引种考虑适应环境——协调原理。
4.林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题——系统整体性原理。
5．整体性原理6．整体性原理和系统整体性原理的比较
整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个系统的稳定与平衡，例如林业建设中自然系统、社会系统与经济系统的关系问题，即种树的同时考虑经济收入、粮食、燃料等问题。系统整体性原理指整体大于部分之和，即1＋1>2。目的是保持系统有很高的生产力，具体是指互利共生的生物体现系统整体性原理。[自我挑战] (2012·盐城模拟)珠江三角洲的农民充分利用自然条件，建立该地特有的农业生态系统的良性循环模式：桑基鱼塘和蔗基鱼塘。下图为桑基鱼塘和蔗基鱼塘模式图，据图回答下列问题：(1)该模式所依据的主要原理是_____________________________，
该人工生态系统最基本的生物成分是____________________________________________________________。(2)建立这一生态系统的目的是使生产者固定的能量__________________；其能量利用率高的原因是其在营养结构上具有________________的特点。
(3)蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过________的作用，形成了________，被植物利
用。(4)概括地说，该生态系统功能的维持，取决于它的__________________________。
(5)该系统能体现系统学和工程学原理吗？请简要说明。
____________________________。【解析】 (1)桑基鱼塘、蔗基鱼塘模式主要遵循的是系统学和工程学原理中系统的结构决定功能的原理。在一个生态系统中最基本的要有生产者和分解者，物质循环才能得以顺利进行。
(2)前一问结合必修3研究能量流动的意义回答。后一问注意是从营养结构即食物链(网)的角度来回答。(3)蚕粪、蔗叶所含的有机物不能直接被植物利用，必须通过分解者分解成无机物才能被吸收和利用。
(4)首先明确生态系统的功能主要是能量流动和物质循环，故生态系统功能的维持，取决于它的生产者、消费者和分解者之间的物质循环和能量流动在较长的时间内保持动态平衡。(5)桑基鱼塘和蔗基鱼塘模式，一方面将很多单个生产系统优化组合，有机地结合在一起(系统的结构决定功能原理)，另一方面系统的各组分之间要有适当的比例关系(系统整体性原理)。【答案】 (1)系统的结构决定功能原理 生产者、分解者
(2)流向对人类最有益的部分 食物链短，多级利用
(3)分解者 无机物(4)生产者、消费者和分解者之间的物质循环和能量流动在较长的时间内保持动态平衡
(5)能。系统中的各组分及其相互关系是经过精心设计的，是一种优化结构，各部分的功能得到充分发挥，使能量、物质、信息的转换和流通达到了总体大于各部分之和的效果
