课件59张PPT。第一讲 基因工程概述一、基因工程的概念理解目的基因体外分子基因重组受体远源杂交不亲和二、基因工程的工具——酶与载体
1.限制性核酸内切酶和DNA连接酶识别切割黏性末端黏性末端重组DNA分子2.载体——运载工具
(1)功能：将_________导入受体细胞，并使其在受体细胞中
_______________。
(2)种类：_____、_______以及一些动植物病毒。
(3)质粒：本质是细菌细胞中小型________分子。
三、基因工程的一般过程
1.获取目的基因
2.制备____________
3.转化受体细胞
4.筛选_________
5.实现功能表达外源基因稳定遗传和表达质粒噬菌体环状DNA重组DNA分子重组细胞1.基因工程是利用重组DNA技术将外源DNA直接导入有机体的生
物技术。( )
【分析】不一定是直接导入，现在大部分是将目的基因与载体
DNA相连成为重组载体，然后再把这种重组DNA分子导入受体细
胞。
2.(2010浙江T2A)用限制性核酸内切酶可以切割烟草花叶病毒
的核酸。( )
【分析】限制性核酸内切酶是用来切割DNA分子的，而烟草花
叶病毒的核酸是RNA。××3.提取目的基因和切割载体使用同一种限制性核酸内切酶。
( )
【分析】用同一种限制性核酸内切酶切割能形成相同的黏性末
端，形成重组DNA分子。
4.基因工程过程中都用到碱基互补配对。( )
【分析】转化受体细胞和筛选出获得目的基因的受体细胞步骤
中不出现碱基互补配对。
5.分子水平检测目的基因可用DNA分子杂交方法。( )
【分析】可以利用DNA探针检测目的基因存在与否，判断目的
基因是否成功导入。√×√考点 一 基因工程的工具?
1.工具酶与其他酶的比较
(1)几种酶的比较：(2)限制性核酸内切酶与DNA连接酶的关系(如图)：
①限制性核酸内切酶不切割自身DNA的原因：原核生物中不存
在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
②DNA连接酶起作用时不需要模板。2.载体的作用和条件
(1)作用：
①作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。
②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。
(2)具备的条件：
①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。
②有一个至多个限制性核酸内切酶切割位点，以便与外源基因连接。
③具有特殊的标记基因，以便进行筛选。【高考警示】
载体的酶切位点及与膜载体的区别
(1)切割质粒需使用限制性核酸内切酶1次，切割目的基因则需要使用相同的限制性核酸内切酶2次。因为质粒是环状DNA，而目的基因在DNA分子链上。
(2)质粒DNA分子上限制性核酸内切酶切割位点的选择必须保证至少有一个标记基因是完整的，如果标记基因全部被切开则不便于鉴定与选择。(3)基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内；膜载体是蛋白质，与细胞膜的选择透过性有关。【典例1】(2012·新课标全国卷)根据基因工程的有关知识，
回答下列问题：
(1)限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型
有 和 。
(2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：
为使载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ
切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，该酶必须具有
的特点是 。(3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即
DNA连接酶和 DNA连接酶。
(4)反转录作用的模板是 ，产物是 。若要在体外获得大量反转录产物，常采用 技术。
(5)基因工程中除质粒外， 和 也可作为载体。
(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是? 。【解析】(1)当限制性核酸内切酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制性核酸内切酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端。(2)为使载体与目的基因相连，不同的限制性核酸内切酶应该切出相同的黏性末端。(3)DNA连接酶根据其来源的不同分为两类，一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为E·coliDNA连接酶，另一类是从T4噬菌体中分离出来的，称为T4DNA连接酶。(4)反转录是指以RNA为模板在逆转录酶的作用下合成DNA的过程，可以在体外短时间内大量扩增DNA的技术叫PCR(多聚酶链式反应)技术。(5)基因工程中可以作为载体的除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。(6)大肠杆菌细胞有细胞壁和细胞膜，能阻止质粒(外源DNA)等物质的进入，通过Ca2+处理细胞，使细胞处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态(这种细胞称为感受态细胞)后才能作为受体细胞。答案：(1)黏性末端 平末端
(2)切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的末端相同
(3)E·coli T4
(4)mRNA(或RNA) cDNA(或DNA) PCR
(5)λ噬菌体的衍生物 动植物病毒
(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱【变式训练】下列有关基因工程的叙述，正确的是( )
A.DNA连接酶的作用是将两个黏性末端的碱基连接起来
B.目的基因导入受体细胞后，受体细胞即发生基因突变
C.目的基因与载体结合的过程发生在细胞外
D.常使用的载体有大肠杆菌、噬菌体和动植物病毒等
【解析】选C。DNA连接酶的作用是连接黏性末端和平末端之间的磷酸二酯键，A错；目的基因导入受体细胞后，实现了与受体细胞基因的重组，受体细胞不一定发生基因突变，B错；基因表达载体的构建是在细胞外进行的，C对；大肠杆菌不具备载体的基本条件，因此不能作为载体，D错。考点 二 基因工程的一般过程?
1.获取目的基因的方法
(1)通过基因文库获取目的基因：直接从生物基因组中分离目的基因。
(2)通过PCR技术扩增目的基因：在体外通过酶促反应有选择地大量扩增目的基因或序列。
(3)通过化学方法直接人工合成：在已知DNA分子核苷酸序列的基础上直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。2.重组DNA分子的形成
(1)形成过程：(2)工具酶作用：
①限制性核酸内切酶主要切割外源DNA，对自身的DNA不起作用，具有自身保护的特点。
②限制性核酸内切酶只识别双链DNA分子中特定核苷酸序列，对RNA不起作用。
③用DNA连接酶连接时，可形成3种不同的连接物：目的基因—载体连接物、载体—载体连接物、目的基因—目的基因连接物，导入受体细胞后，可利用抗性基因的差异进行筛选。3.将重组DNA分子导入受体细胞4.筛选含有目的基因的受体细胞和目的基因的表达【高考警示】
(1)目的基因的插入位点不是随意的：
基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。
(2)两次使用的限制性核酸内切酶通常为同一种酶，这样形成的黏性末端碱基之间互补，便于连接。
(3)基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受体细胞)没有碱基互补配对现象：
第一步存在逆转录法获得DNA，第二步存在黏性末端连接现象，第四步检测存在分子水平杂交方法。【典例2】下图为科学家通过基因工程方法培育转基因抗虫棉的大致过程。请据图分析回答：(1)图中①过程需要的酶有 。
(2)农杆菌中的Ti质粒上T-DNA具有 的特点。图中②过程的方法称为 。
(3)目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键是 ，检测时常采用的方法是 。【解析】(1)图中①过程是构建重组质粒，需要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶。(2)农杆菌中的Ti质粒上T-DNA是可转移的DNA，所以具有可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体DNA上的特点。图中②过程是将重组质粒导入受体细胞，此方法称为农杆菌转化法。(3)目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键是目的基因是否插入到受体细胞的染色体DNA上，可以采用多种方法来进行检测，常用DNA分子杂交技术。答案：(1)限制性核酸内切酶和DNA连接酶
(2)可转移至受体细胞并且整合到受体细胞的染色体DNA上
农杆菌转化法
(3)目的基因是否插入到受体细胞的染色体DNA上 DNA分子杂交技术【互动探究】(1)如果把棉株换成人，导入受体细胞的方法改变吗？
提示：需用显微注射法。植物细胞与动物细胞具有不同的特点，导入的方法是根据操作的需要进行的，常用的导入植物细胞的方法是农杆菌转化法、花粉管通道法等，导入动物细胞的方法是显微注射法。
(2)图中检测目的基因是否表达用什么方法？
提示：DNA-RNA分子杂交法，抗原-抗体杂交法。
基因工程中目的基因的检测与鉴定分三步：检测目的基因是否整合在受体内，目的基因是否转录，目的基因是否翻译。【变式训练】在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是( )
A.用限制性核酸内切酶切割抗除草剂基因片段
B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C.将重组DNA分子导入烟草花叶病毒内
D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞【解析】选C。限制性核酸内切酶用来切割获取抗除草剂基因片段，A正确；DNA连接酶可以将获取的目的基因和载体结合，构建基因的表达载体，B正确；可以将获取的重组DNA分子导入到烟草受体细胞中，目的基因会在其中表达，使烟草具备抗除草剂的特性，欲筛选出抗除草剂的转基因烟草，可以将烟草放在含除草剂的培养基中培养，观察其是否能够正常生长，C错误、D正确。1.(2013·苏州模拟)在基因表达载体的构建中，下列说法不正确的是( )
①一个表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子
②有了启动子才能驱动基因转录出mRNA
③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止
④所有基因表达载体的构建是完全相同的
A.②③ B.①④ C.①② D.③④【解析】选B。基因表达载体的构建是基因工程的核心内容。一个表达载体的组成，除了目的基因外，还有启动子、终止子和标记基因等。启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制转录的开始；终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束。基因表达载体在构建上有差别，不能千篇一律。2.下列不属于获取目的基因的方法的是( )
A.从基因文库中获取
B.转录法
C.反转录法
D.根据已知氨基酸序列合成法
【解析】选B。获取目的基因的方法有两种：一种方法是直接分离基因，另一种方法是人工合成。直接分离基因也就是“鸟枪法”；人工合成基因又有两种方法：反转录法和根据已知氨基酸序列合成法。所谓转录是指以DNA分子为模板合成信使RNA的过程，此过程不能获得基因。3.切割DNA的工具是限制性核酸内切酶，主要是从原核生物中分离纯化而来，下列有关限制性核酸内切酶的叙述错误的是
( )
A.限制性核酸内切酶种类很多，不同的限制性核酸内切酶识别不同的核苷酸序列
B.基因表达载体中的标记基因，含有限制性核酸内切酶切割位点
C.限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用恰好相反
D.在原核生物中，限制性核酸内切酶的作用是切割异源DNA，防止异源DNA入侵【解析】选B。基因表达载体中的标记基因有检测目的基因是否导入受体细胞的作用，若含有限制性核酸内切酶切割位点，被限制性核酸内切酶切割后不再具有标记作用。4.利用基因工程技术可使大肠杆菌生产人的胰岛素。下列相关叙述正确的是( )
A.人和大肠杆菌在合成胰岛素时，转录和翻译的场所是相同的
B.DNA连接酶能把两个黏性末端经碱基互补配对后留下的缝隙“缝合”
C.通过检测，大肠杆菌中没有胰岛素产生则可判断重组质粒未导入受体菌
D.在培养大肠杆菌的工程菌过程中，获得目的基因的工具酶有限制性核酸内切酶和DNA聚合酶【解析】选B。本题主要考查基因工程的基本工具以及基本操作步骤。人是真核生物，转录的场所主要在细胞核，大肠杆菌是原核生物，转录的场所在细胞质，所以A错误；DNA连接酶的作用是在基因工程第二步将目的基因与载体连接成重组DNA分子或形成基因表达载体，它能把两个黏性末端经碱基互补配对后留下的缝隙“缝合”，所以B正确；大肠杆菌中没有胰岛素产生，可能是重组质粒虽然导入受体菌，但目的基因未表达，所以C错误；获得目的基因的工具酶只有限制性核酸内切酶，所以D也错误。5.(多选)下列有关基因工程的叙述，不正确的是( )
A.载体上的标记基因有利于促进目的基因在受体细胞中表达
B.用逆转录法合成胰岛素基因时可以从胰岛B细胞中提取相关的模板
C.目的基因导入受体细胞后，引起受体细胞的变异属于基因突变
D.限制性核酸内切酶和DNA聚合酶是基因工程中两类常用的工具酶【解析】选A、C、D。载体上的标记基因是为了便于检测目的基因是否导入受体细胞；目的基因导入受体细胞后，引起受体细胞的变异属于基因重组；基因工程中两类常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶。6.通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，下图表示这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是-G↓GATCC-，请回答：(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是 ，人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中需要的酶是 。
(2)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。
(3)人体蛋白质基因之所以能连接到羊的染色体DNA中，原因是 ，人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的工具是 。
(4)此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指 。【解析】(1)切割目的基因需用限制性核酸内切酶，连接目的基因与载体需用DNA连接酶。
(2)首先要按照碱基互补配对原则，由已知的一条链完成质粒双链上的碱基序列，再根据切点写出切割形成的黏性末端。
(3)要求回答基因能够拼接的原因，不同生物的DNA化学组成和空间结构相同，即都具有相同的物质基础和结构基础。目的基因导入受体细胞需要先与载体结合，最常用的载体是质粒，也可以用动物病毒。
(4)基因的表达是指基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状，即通过转录和翻译过程合成相应的蛋白质。答案：(1)限制性核酸内切酶 DNA连接酶
(2)
(3)具有相同的物质基础和结构基础(有互补的碱基序列)
细菌质粒或病毒
(4)人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质7.(2012·浙江高考)天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是( )
A.提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆(反)转录获得互补的DNA，再扩增基因B
B.利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因B
C.利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞
D.将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞【解析】选A。A项正确，获取目的基因的方法有从基因文库中获取，包括基因组文库和cDNA文库。从cDNA文库获取就是先获取mRNA，再逆(反)转录获得互补的DNA，然后扩增；B项错误，限制性核酸内切酶用于切割目的基因而不是获取目的基因；C项错误，利用DNA连接酶将基因B与质粒连接；D项错误，基因B与质粒连接形成重组质粒再导入农杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞。8.(2012·四川高考)将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新置入大肠杆菌的细胞内，通过发酵就能大量生产人生长激素。下列叙述正确的是( )
A.发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初级代谢产物
B.大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传
C.大肠杆菌质粒标记基因中腺嘌呤与尿嘧啶含量相等
D.生长激素基因在转录时需要解旋酶和DNA连接酶【解析】选B。因为人的生长激素基因是目的基因，导入大肠杆菌后，可以合成人的生长激素，这不是大肠杆菌所必需的，属于次级代谢产物，由此判断A错误；大肠杆菌产生的人生长激素，这是重组基因表达的结果，而且这种变异可以遗传，由此判断B正确；大肠杆菌的质粒是自我复制的双链DNA分子，其中腺嘌呤与胸腺嘧啶的含量相等，由此判断C错误；生长激素基因在转录时，需要RNA聚合酶，由此判断D错误。9.(2011·浙江高考)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是( )
A.每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒
B.每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
C.每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada
D.每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子【解题指南】(1)知识储备：
①重组质粒必须具备的条件。
②目的基因导入成功的标志。
(2)解题关键：
①明确每个质粒至少含一个限制性核酸内切酶的识别位点。
②由题干信息“成功表达腺苷酸脱氨酶”推出目的基因成功导入，并能表达腺苷酸脱氨酶分子。【解析】选C。A项，ada为目的基因，大肠杆菌为受体细胞，将目的基因导入大肠杆菌时如果能成功表达说明每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒；B项，要让目的基因与质粒形成重组质粒，两者必须用同种限制性核酸内切酶切割，所以每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点；C项，质粒作为载体的条件之一是有多种限制性核酸内切酶的识别位点，但每种限制性核酸内切酶只有一个识别位点，只能插入一个目的基因(ada)；D项，ada导入大肠杆菌成功的标志是表达腺苷酸脱氨酶，因此每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子。10.(2012·江苏高考)图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。请回答下列问题：(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由 连接。
(2)若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段，产生的末端是
末端，其产物长度为 。
(3)若图1中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有 种不同长度的DNA片段。(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制性核酸内切酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制性核酸内切酶是 。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加 的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是 。【解题指南】(1)知识储备：
①基因表达载体构建的过程。
②限制性核酸内切酶识别序列的特点。
(2)解答本题的关键是：
①准确识别各种限制性核酸内切酶的切割位点。
②重组质粒中最少含有一种抗性基因。【解析】(1)两条脱氧核苷酸链之间的碱基通过氢键相连，一条脱氧核苷酸链之间的碱基通过脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖连接。
(2)根据限制酶SmaⅠ识别的碱基序列可知，限制酶SmaⅠ切割产生的末端为平末端，在图1序列中共有2个SmaⅠ的切割位点，完全切割后形成3种不同长度的产物，分别为537 bp、790 bp、661 bp。(3)图1中有SmaⅠ的两个识别序列，完全切割后产生3个不同长度的DNA片段，若虚框中的碱基被T-A替换，则产生2个DNA片段，其中1个DNA片段与上次切割的相同，因此经完全切割后共产生4种不同长度的DNA片段。
(4)切割目的基因可选用限制酶BamHⅠ和限制酶MboⅠ，但限制酶MboⅠ可将质粒中的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因都破坏，而限制酶BamHⅠ只破坏抗生素A抗性基因，因此只能选用限制酶BamHⅠ；重组质粒中含有抗生素B抗性基因，因此可在含抗生素B的培养基上培养。答案：(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖
(2)平 537 bp、790 bp、661 bp
(3)4
(4)BamHⅠ 抗生素B 同种限制性核酸内切酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接课件58张PPT。第二、三讲 基因工程的应用 蛋白质工程一、基因工程的应用
1.转基因生物外源基因物种之间2.动、植物基因工程的应用抗病产品产量产品品质药用蛋白光合作用效率储藏期次生代谢产物二、转基因生物的安全性与生物武器
1.关注转基因生物的安全性
(1)食用安全问题：
长期食用某种转基因食品是否会导致_____________在人体内
积累。
(2)环境安全问题：
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_________到其他物种体内而导致自
然界的混乱。某种“毒素”生物多样性扩散漂移③若大面积种植转基因植物，其___________、___________等
是否会对生态与环境造成大规模的负面效应等。
2.转基因生物安全性的保障措施
(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___________机制。残体分解物根际分泌物知情权评估及预警3.生物武器的危害性
(1)所用微生物种类：
将下列生物武器的种类与相应实例连线：(2)被用作生物武器的方法：
①将_________插入不致病的微生物体内。
②将_________________的基因插入致病细菌或病毒中。
③用于研制针对某一特定种群的生物武器。致病基因抗普通疫苗或药物三、蛋白质工程
1.蛋白质工程概念基因定向改造自然界不存在2.类型
(1)大改：设计并制造出自然界中___________________。
(2)中改：在蛋白质分子中替代_________________________
_____。
(3)小改：改造蛋白质分子中____________________________
_____。不存在的全新蛋白质某一个肽段或一个特定的结构域某活性部位的1个或几个氨基酸残基3.基本过程
4.应用
(1)改造酶的结构，提高酶的_________。
(2)生物工程制药。
(3)疾病_____。结构预测与设计蛋白质纯化热稳定性诊断1.要获得转基因植物，可选用植物的体细胞作受体细胞，然后
通过组织培养技术获得；如果要获得转基因动物，可选用动物
的体细胞作受体细胞，然后通过动物细胞培养技术获得。( )
【分析】植物的整个细胞具有全能性，而动物的细胞全能性受
到了限制，故转基因动物多通过转移目的基因到动物的受精卵
中。
2.通过转基因方式获得的抗虫棉具有永久抗虫的能力。( )
【分析】抗虫棉的存在导致昆虫抗虫基因发生改变，昆虫抗性
增加，抗虫棉不再抗虫，抗性降低。××3.用限制性核酸内切酶切割得到的人胰岛素基因，导入大肠杆
菌细胞后能得到有效的表达。( )
【分析】不能得到有效的表达。因为人胰岛素基因是真核细胞
内的基因，其结构和原核细胞内的基因不同，所需要的启动子
原核生物中没有；另外它的表达还需要特定的细胞器高尔基
体、内质网等，而大肠杆菌中缺少这些细胞器。
4.(2011四川T5D)应用DNA探针技术可以检测转基因抗冻番茄植
株中目的基因的存在及表达。( )
【分析】DNA探针技术不能检测基因是否完全表达，目的基因
的完全表达应该检测表达产物蛋白质。××5.蛋白质工程是指通过对蛋白质的氨基酸或蛋白质的空间结构
进行操作，来改造蛋白质的技术。( )
【分析】蛋白质工程是指通过基因修饰或基因合成，先改造控
制蛋白质合成的基因，通过改造基因间接改造蛋白质。
6.(2010江苏T18B)转抗虫基因的植物不会导致昆虫群体抗性基
因频率增加。( )
【分析】由于植物与害虫间是相互选择的，转抗虫基因的植物
可使昆虫群体抗性基因频率增加。××7.某些基因足以使植物体内某些代谢途径发生变化，导致转基
因农作物营养成分改变。( )
【分析】这种情况在转基因植物体内可能存在，从而影响到转
基因植物的安全性。√考点 一 基因工程的应用?
1.比较转基因动、植物
(1)区别：(2)联系：
①培育的流程和技术环节基本一致；所用的工具和操作原理基本相同；
②都能加快育种的进程，缩短时间，克服远源杂交不亲和障碍；
③都能获得一些具有优良性状的个体。2.基因治疗与基因诊断【高考警示】
(1)并非所有个体都可作为乳腺生物反应器：
操作成功的应该是雌性个体，个体本身的繁殖速度较高，泌乳量、蛋白含量等都是应该考虑的因素。
(2)基因治疗后，缺陷基因没有改变：
基因治疗是把正常基因导入受体细胞中，以表达正常产物从而治疗疾病，原来细胞中存在缺陷的基因没有清除或改变。【典例1】据报道，美国佛罗里达大学的亨利·丹尼尔教授利用基因工程，研制出转基因莴苣，可用其中的有效药物成分制造胰岛素胶囊来治疗糖尿病。如图所示是获得转基因莴苣的技术流程，请据图回答下列问题：(1)①过程需要的酶有 。
(2)为了便于筛选，质粒A上应具有 。
(3)接受重组质粒的受体细胞可能有三种情况：如果受体细胞是土壤农杆菌，则导入它是为了 ，以便于得到大量的含目的基因的土壤农杆菌。然后用土壤农杆菌侵染受体细胞C2，受体细胞C2可以是 或其他细胞，然后应用组织培养技术，经 和 过程，形成转基因莴苣。
(4)这种药物是从转基因莴苣中提取制得的，也必须制成粉末状，装入胶囊后才能使用，因为服用剂量必须仔细加以控制，如果服用的量太大，可能导致患者出现 症状。【解析】基因表达载体的构建要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶，且切割载体和目的基因用同一种限制性核酸内切酶；载体上抗生素抗性标记基因的作用是便于筛选和选择；在基因工程中，受体细胞有三种类型，有植物细胞、动物细胞、微生物细胞，导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法；人体内的激素具有高效性。答案：(1)同一种限制性核酸内切酶和DNA连接酶
(2)抗生素抗性标记基因
(3)重组质粒的筛选与扩增 受精卵(答成体细胞或具体的植物细胞或受精卵都可以) 脱分化 再分化
(4)低血糖【互动探究】(1)B由哪几部分组成？
提示：复制原点、目的基因和抗生素抗性标记基因。
(2)图示中可能涉及到哪些生物技术？
提示：转基因技术、植物组织培养。考点 二 转基因生物的安全性?
理性看待转基因生物
(1)转基因生物的优缺点分析：
优点：
①解决粮食短缺问题；
②减少农药使用，减少环境污染；
③增加食物营养，提高附加值；
④增加食物种类，提升食物品质；
⑤提高生产效率，带动相关产业发展。缺点：
①可能产生新病毒或新过敏原；
②可能产生抗除草剂的杂草；
③可能使疾病的传播跨越物种障碍；
④可能会损害生物多样性；
⑤可能干扰生态系统的多样性。
(2)对待转基因生物的正确态度是趋利避害，不能因噎废食。【思维拓展】
由转基因联系到的知识
(1)联系基因工程的基本工具：基因工程中必用的基本工具包括限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体。
(2)联系基因工程的操作程序：转基因技术的操作步骤包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因的导入和基因的检测与鉴定。
(3)联系生态系统：转基因生物可能会损害生物多样性，也可能干扰生态系统的多样性。【典例2】对番茄的研究发现，害虫损伤番茄的叶片后，叶上的细胞壁能释放一种类激素因子，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。人们尝试着将蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内，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。试分析以下问题：(1)将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米细胞内时，最常采用的方法是 。
(2)将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内，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果显著，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。你认为这种担忧有必要吗？试以学过的知识进行简要的分析说明：
。【解析】本题考查对转基因生物安全性的理解。具体分析如下：
(1)将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法，除此之外，还有基因枪法和花粉管通道法等。
(2)将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入到玉米体内，属于基因工程范畴，它的原理是基因重组。
(3)抗玉米螟的抗虫玉米只是用基因工程转入特定的基因，并不是对任何害虫均有作用，另外随着变异和选择的进行，玉米螟变异个体会越来越适应环境，故也要防治害虫。
(4)对于转基因生物的安全性问题，是一个开放性的题目，给出支持自己观点的论据即可。答案：(1)农杆菌转化法
(2)基因重组
(3)不赞成。因为该种转基因玉米能抵抗玉米螟，但并不能抵抗所有的害虫
(4)①有必要。这种转基因玉米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没必要。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没必要。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被破坏，因此不会对人的消化造成影响(答案合理即可)考点 三 蛋白质工程与基因工程?【高考警示】
(1)蛋白质工程中的生物性状可以稳定遗传，原因是控制新性状的遗传物质被改变并可以稳定遗传。
(2)蛋白质工程与DNA分子重组技术是分不开的，常用到基因工程工具酶，如限制性核酸内切酶和DNA连接酶。【典例3】(2013·常州模拟)科学家为提高玉米中的赖氨酸含量，计划将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中的第104位的氨基酸由天冬氨酸变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。下列对蛋白质的改造，操作正确的是( )
A.直接通过分子水平改造蛋白质
B.直接改造相应的mRNA
C.对相应的基因进行操作
D.重新合成新的基因【解析】选C。蛋白质工程的目的是对蛋白质进行改造，从而使蛋白质功能可以满足人们的需求。而蛋白质功能与其高级结构密切相关，蛋白质高级结构又非常复杂，所以直接对蛋白质改造非常困难，而蛋白质是由基因控制合成的，对基因进行操作却容易得多。另外，改造后的基因可以遗传，如果对蛋白质直接改造，即使成功也不能遗传。【变式训练】蛋白质工程中需要进行直接操作的对象是( )
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】选D。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生活需要。因此，归根到底，还是要对基因进行改造。1.利用基因工程培育抗虫作物的直接优点是( )
A.减少虫害的发生 B.害虫不会产生抗性
C.减少农药的用量 D.作物不会染病
【解析】选A。利用基因工程培育的抗虫作物，对害虫具有一定的抗性，减少了虫害的发生；减少了农药的用量属于间接优点；种植抗虫作物较长时间后，害虫可能会出现抗性；抗虫作物只能减少虫害，对细菌、病毒等造成的病害不起作用。2.下列关于蛋白质工程的说法，正确的是( )
A.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作
B.蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子
C.对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的
D.蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的
【解析】选B。蛋白质工程是第二代基因工程，是对基因的改造从而改变蛋白质的结构，整个过程是中心法则的逆转，与天然蛋白质合成的过程不同，并能够生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子。3.与常规武器相比，生物武器具有的特点是( )
①传染性强
②污染面积广，不易被发现
③有一定的潜伏期
④像核武器一样破坏建筑物
⑤自然条件下的大雪、低温、干燥、日晒等不影响生物武器的杀伤力
A.①②③ B.②③④⑤
C.①②③④⑤ D.①②③④【解析】选A。所谓生物武器是指用来杀伤人员、牲畜和毁坏农作物的致病性微生物及其毒素，它的杀伤破坏作用靠的是生物与生物之间的克制。生物武器的施放装置包括炮弹、炸弹、火箭弹、导弹弹头和布撒器、喷雾器、气溶胶发生器等。用生物杀死有生力量和毁坏植物的武器统称为生物武器。生物武器的特点主要有致命性、传染性强、生物专一性、面积效应大、危害时间长、难以发现等。4.近年来基因工程的发展非常迅猛，科学家可以用DNA探针和外源基因导入的方法进行遗传病的诊断和治疗，下列做法中不正确的是( )
A.用DNA探针检测镰刀型细胞贫血症
B.用DNA探针检测病毒性肝炎
C.用导入外源基因的方法治疗半乳糖血症
D.用基因替换的方法治疗21三体综合征【解析】选D。镰刀型细胞贫血症是由于基因突变引起的疾病，用β-珠蛋白的DNA探针可以检测到；用DNA探针也可以很方便地检测出人体内是否存在相关病毒；半乳糖血症是由于基因突变导致体内缺少半乳糖苷转移酶，理论上将正常的半乳糖苷转移酶基因导入半乳糖血症患者的体内，就可以治疗这种疾病；21三体综合征是由于患者多了一条21号染色体，属于染色体异常遗传病，不能用基因替换的方法治疗。5.(多选)关于现代生物工程技术应用的安全性，下列说法正确的是( )
A.对待生物武器的态度应明确而坚定，即坚决禁止生物武器
B.中国对于克隆的态度是不反对治疗性克隆，可以有限制地进行克隆人的实验
C.对转基因植物外源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，要马上停止实验，并销毁重组生物【解析】选A、C、D。中国对于克隆的态度是不反对治疗性克隆，禁止进行克隆人的实验。6.日本某大学人谷明教授等把菠菜的基因植入猪的受精卵内，成功地培育出了不饱和脂肪酸含量高的猪。在对这种猪的脂肪组织进行分析后发现，它们体内的不饱和脂肪酸含量要比一般的猪高大约20%。植入猪受精卵的菠菜基因控制菠菜根部的一种酶(FAD2)，这种酶能够将饱和脂肪酸转换为不饱和脂肪酸。
(1)高不饱和脂肪酸猪的诞生，运用了?_______工程。
(2)菠菜基因之所以能够植入猪细胞内，并大量复制的物质基础是 。(3)具有菠菜基因的猪，体内不饱和脂肪酸要比一般猪高大约20%，说明 。
(4)从进化的角度看，菠菜和猪具有 。
(5)猪DNA分子被“嫁接”上菠菜基因，并不影响猪体内其他基因的表达，说明 。
(6)检测和鉴定目的基因已经导入受体时，DNA探针上DNA碱基序列为ATTAGGCA，则检测出的目的基因序列为 。
(7)将菠菜基因导入猪的受精卵的方法是 ，倘若受体细胞是大肠杆菌，则将目的基因导入前要对大肠杆菌做的处理是 。【解析】菠菜的基因植入猪的受精卵内成功地培育出了不饱和脂肪酸含量高的猪，利用了基因工程；菠菜基因之所以能够植入猪细胞内并大量复制的物质基础是由脱氧核苷酸组成的双链DNA结构相同，在复制时都遵循碱基互补配对原则，由此表明它们有共同的原始祖先；菠菜基因导入动物受精卵的方法是显微注射法，若受体细胞是大肠杆菌，则用Ca2+处理细胞，使细胞处于感受态。答案：(1)基因
(2)由脱氧核苷酸组成的双链DNA结构相同，在复制时都遵循碱基互补配对原则
(3)菠菜基因已在猪体内成功表达
(4)共同的原始祖先
(5)基因是遗传物质结构和功能的基本单位
(6)ATTAGGCA
TAATCCGT
(7)显微注射法 用Ca2+处理细胞，使细胞处于感受态7.(2012·江苏高考)下列关于人类基因组计划的叙述，合理的是( )
A.该计划的实施将有助于人类对自身疾病的诊治和预防
B.该计划是人类从细胞水平研究自身遗传物质的系统工程
C.该计划的目的是测定人类一个染色体组中全部DNA序列
D.该计划的实施不可能产生种族歧视、侵犯个人隐私等负面影响【解析】选A。A项正确，该计划的实施将有助于人类了解疾病的分子机制，为这些疾病的诊断、预防和治疗提供理论依据；B项错误，该计划是人类从分子水平研究自身遗传物质的系统工程；C项错误，该计划的目的是完成人类24条染色体上全部基因的遗传图、物理图、全部碱基的序列测定和转录图；D项错误，该计划的实施有可能产生种族歧视、侵犯个人隐私等负面影响。8.(2009·广东高考)(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】本题考查了基因工程、蛋白质工程、胚胎工程、生态工程的基本技术，并且深入考查基础知识。对蛋白质改造时，首先要知道蛋白质的结构，由氨基酸序列构成的一级结构和折叠组装成的空间结构。转基因技术有四个基本步骤，常采用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞，因为农杆菌容易侵染植物细胞。重组质粒被导入动物受体细胞时，经常用显微注射法，而胚胎分割移植能快速繁育优良种畜。基因工程能够使个体表现出人们所需要的性状，减少环境中磷的污染，但可能会随个体的杂交，扩散到环境中去，造成基因污染。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→大豆植株再生→鉴定
(3)显微注射法 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课件56张PPT。第一、二讲 细胞工程概述
植物细胞工程一、细胞工程的基本技术及应用
1.细胞工程的概念
(1)操作水平：_____。
(2)方法技术：体外_____条件下进行培养、繁殖或利用_____
_____、核移植等技术改造细胞。
(3)实施目的：使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改
变，从而_____________、创造新品种和_________________，
以及获得某些有用的_____________。细胞无菌细胞融合改良生物品种加速繁育生物个体细胞代谢产物2.细胞工程的基本技术
(1)植物细胞与组织培养技术：在_____条件下分离植物细胞或
组织，将其放在适当的_______上，给予必要的生长条件，使
它们在体外继续_________________，形成新的组织、器官和
个体的技术。
(2)细胞融合技术：采用自然或人工的方法使两个或多个不同
细胞融合为一个细胞的技术。常用的促融合方法有：_____
___、化学法和_______等。植物细胞融合前需用_________等
去除细胞壁。无菌培养基生长、增殖与分化生物法物理法纤维素酶(3)细胞核移植技术：将一个细胞的_______转移到另一个___
_________的细胞中，从而使受体细胞获得新的_________，产
生新的生命现象的技术。
(4)染色体工程：人们按照一定的设计，有计划地___________
_______同种或异种染色体，从而达到定向改变遗传性状和___
_________的一种技术。细胞核去除细胞核遗传信息消减、添加或替换选育新品种3.细胞工程的应用(连线)二、植物组织培养与植物细胞培养
1.植物组织培养
理论基础：_____________。
2.最常用的材料
茎尖、根尖、叶片和花药等。
3.过程(以胡萝卜的根为例)细胞的全能性愈伤组织胚状体4.植物细胞培养
(1)细胞来源：组织培养过程中形成的_________或其他易分散
的组织。
(2)培养方法：在液体培养基中进行_____培养。
(3)培养结果：通过继代培养获得大量_________。
(4)培养目的：获得人类所需的_________________。
(5)培养过程：筛选细胞 获得次生代谢产物含量高、生长迅
速的_______无性繁殖系 _________ 发酵生产 次级
代谢产物_________。愈伤组织悬浮细胞群体细胞次生代谢产物单细胞扩大培养分离提纯(6)优点：
①可大量生产具有生理活性的_____________；
②生产过程快速、高效，而且不受季节、_________等条件的
限制 次生代谢产物外部环境三、植物细胞工程与育种
1.利用植物体细胞杂交技术培育新品种
(1)植物体细胞杂交过程：原生质体融合愈伤组织(2)实例：白菜—甘蓝品种的获得。
2.单倍体诱导与利用
(2)优点：缩短_________、获得纯系等。愈伤组织秋水仙素育种周期1.植物产生的种子能发育成新个体，是种子细胞全能性的体
现。( )
【分析】细胞全能性是指已分化的细胞发育成新个体的潜能，
而种子属于器官。种子发育成新的个体，属于正常的个体发育
过程，与已分化的细胞全能性无关。
2.(2012江苏T22A)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗，体现了细胞
的全能性。( )
【分析】棉花根尖细胞经诱导形成幼苗，这是将高度分化的细
胞培育成了完整个体，因而体现了细胞的全能性。×√3.同一株绿色开花植物不同部分的细胞经组织培养获得的愈伤
组织细胞基因都是相同的。( )
【分析】同一株绿色开花植物的体细胞和花粉细胞组织培养得
到的愈伤组织细胞基因不相同。
4.在植物组织培养的过程中，脱分化阶段不需要光照，再分化
阶段需要给予光照的条件。( )
【分析】由于光会阻碍组织的脱分化，所以脱分化培养阶段应
避光培养，在无光的条件下愈伤组织长得更快。再分化时需光
照，进行光合作用，促进植株生长。×√5.(2012广东T2B)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是细胞杂
交。( )
【分析】草莓植株分生区细胞不含病毒或含病毒的量少，可以
利用茎尖(或根尖)经植物组织培养技术培养出脱毒幼苗。
6.将愈伤组织包埋在人工种皮中，就形成了人工种子。人工种
皮需要具有透气与透水等特点。( )
【分析】将胚状体包上人工种皮和营养物质即成为人工种子。××7.在植物组织培养中，都需要对培养基灭菌，还都需要用到
CO2培养箱。( )
【分析】植物组织培养不需要CO2培养箱，而动物的细胞培养
则要放入由95%的空气再加5%CO2组成的CO2培养箱中，CO2起到
调节pH的作用。
8.(2011上海T22A)外植体可以来自植物的任何细胞。( )
【分析】用于组织培养的外植体来自于离体的器官、组织中含
有细胞核的活细胞。××考点 植物细胞工程?
1.理论基础：细胞的全能性
2.细胞全能性的比较
(1)生物体内：
①受精卵的全能性最高。
②生殖细胞也具有较高的潜在全能性(如植物花粉或精子及蜜蜂的卵细胞)。③体细胞的全能性较低(含有该物种特有的全套遗传物质，理论上也具有全能性。但在生物体内，特定的时间、空间使体细胞只能表达特定的基因，因而全能性难以表现)。
(2)生物体外：离体的植物细胞，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，可能表现出全能性，发育成完整的植株。3.植物组织培养和植物细胞培养的比较4.植物体细胞杂交
(1)原理：细胞膜的流动性，细胞的全能性。
(2)过程：(3)意义和成果：
①意义：克服远源杂交不亲和的障碍、大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。
②成果：“白菜—甘蓝”等。【高考警示】
有关植物组织培养过程中条件的分析
(1)脱分化形成愈伤组织的过程不需要光，再分化过程需要光，因为愈伤组织利用有机营养成分，而试管苗需要进行光合作用以自养。
(2)植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素不同，因为培养的目的不同(生根或生芽)。【典例】下图所示为植株繁殖的四种人工方式示意图，请据图回答：(1)图中单倍体植株通常的获取方式是 。若图中单倍体细胞含2个染色体组，A有4个染色体组，则③过程所用化学试剂的作用是 。
(2)图中B和C过程的不同点是 ，这种不同主要的决定因素是 。
(3)若想在C过程中获得突变体，进而培育成新品种植株，应用物理诱变或化学诱变的方法处理 。(4)若要获得水稻的人工种子，则应选用图中的 结构，该结构与正常受精卵形成的?______有类似的结构和发育过程。
(5)若D为胡萝卜—羊角芹，②过程常用的物理方法有 等；经融合处理后，含有的细胞类型有 种(若融合的细胞只考虑两两融合)。【解析】(1)图中A过程表示单倍体育种，获取单倍体时常用花药离体培养的方法。若要使单倍体的染色体加倍，变成A植株，则需要在③过程中用秋水仙素处理幼苗，以抑制纺锤体的形成过程。
(2)图中B和C过程都是体细胞的组织培养，其不同点是B过程中形成的是胚状体，而C过程形成的是丛芽，这种不同主要的决定因素是细胞分裂素与生长素的比值。
(3)在组织培养过程中获得突变体，一般用物理诱变或化学诱变的方法处理愈伤组织，再由愈伤组织经再分化形成突变植株。(4)若要获得水稻的人工种子，则应选用图中的胚状体结构，该结构与正常受精卵形成的胚有类似的结构和发育过程。
(5)若D为植物细胞融合的过程，②过程常用的物理方法有离心、振动、电激等；经融合处理后，不一定所有细胞都参与融合过程，所以含有的细胞类型有5种：正常的胡萝卜细胞、正常的羊角芹细胞、胡萝卜-胡萝卜融合细胞、羊角芹-羊角芹融合细胞和胡萝卜-羊角芹融合细胞，而两两融合的为3种。答案：(1)花药离体培养 抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成
(2)B过程中形成的是胚状体，而C过程形成的是丛芽 细胞分裂素与生长素的比值
(3)愈伤组织
(4)胚状体 胚
(5)离心、振动、电激 3【互动探究】(1)③过程使用的化学试剂是什么？还有其他方法吗？
提示：一定浓度的秋水仙素溶液，还可进行低温处理。目的都是抑制纺锤体的形成，秋水仙素处理与低温处理都可以达到这一目的。
(2)C过程中如何进行物理诱变或化学诱变？
提示：利用紫外线、X射线、碱基类似物等处理连续进行细胞分裂的愈伤组织。具有细胞周期的细胞在外界物理或化学因素的诱导下基因突变的频率才会比较高。【拓展延伸】
植物细胞工程的应用
1.植物繁殖的新途径
(1)通过植物组织培养技术快速繁殖优良品种。
特点：①保持优良品种的遗传特性；
②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。2.细胞产物的工业化生产
细胞产物有蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。
3.作物新品种的培育
(1)植物组织培养是转基因植物培育过程中的最后一环。
(2)利用植物组织培养技术培育单倍体，用于单倍体育种。
(3)利用植物体细胞杂交培育新品种。4.人工种子
(1)获取方法：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，用人工薄膜包装。(2)解决的问题：
①一些植物繁殖周期长，数年后才能结出种子；
②有些优良作物杂种的后代因发生性状分离而丧失其优良特性；
③常规种子的生产受季节、气候和地域的限制，并且占用大量的土地。【高考警示】
(1)利用植物组织培养生产细胞产物时，有时只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤组织中获取产物，如利用组织培养技术来大量生产人参皂甙干粉。
(2)人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。1.植物细胞表现出全能性的必要条件和增殖方式是( )
A.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件；减数分裂
B.导入其他植物细胞的基因；有丝分裂
C.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内；减数分裂
D.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件；有丝分裂【解析】选D。植物脱分化过程中仅涉及有丝分裂，减数分裂发生在有性生殖过程中；植物的体细胞由于基因的选择性表达没有体现细胞的全能性，只有脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件，才能表达全能性。2.用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，则关于该愈伤组织的说法错误的是( )
A.是细胞经过脱分化和分裂形成的
B.细胞没有全能性
C.是由排列疏松的薄壁细胞组成的
D.可以形成具有生根发芽能力的胚状结构
【解析】选B。愈伤组织是经脱分化形成的高度液泡化、无定形的薄壁细胞，具有全能性，可以再分化为根、芽，进而形成新植株。3.下图为胡萝卜的离体组织在一定条件下培育形成试管苗的过
程示意图，有关叙述正确的是( )
A.利用此过程获得的试管苗可能为杂合子
B.①②过程中都会发生细胞的增殖和分化
C.多倍体植株的培育需经过如图所示过程
D.此过程依据的生物学原理是细胞膜具有流动性【解析】选A。植物的组织培养过程是无性繁殖的过程，如果离体的组织来自纯合子，将来得到的试管苗是纯合子，如果离体的组织来自杂合子，将来得到的试管苗是杂合子；①为脱分化，②为再分化，脱分化过程没有细胞的分化；用秋水仙素处理萌发的种子和幼苗培养就可获得多倍体植株，不需组织培养过程；植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性而不是细胞膜的流动性。4.(2013·无锡模拟)在植物体细胞杂交实验中，如果要获得性状优良的作物新品种，不用必须考虑( )
A.两种高等植物间的生殖隔离
B.选择具有期望的某些优良性状的亲本
C.亲本细胞的融合技术
D.愈伤组织形成和再分化
【解析】选A。植物体细胞杂交的最大优势就是实现不同种之间的远源杂交，因此要获得性状优良的作物新品种，就不用考虑物种间是否存在生殖隔离，因此选A。5.(多选)现有甲、乙两种植物(均为二倍体纯种)，其中甲种植物的光合作用能力高于乙种植物，但乙种植物很适宜在盐碱地种植，且相关性状均为核基因控制。要利用甲、乙两种植物的优势，培育出高产、耐盐的植株，有多种生物技术手段可以利用。下列所采用的技术手段中，理论上可行的是( )
A.利用植物体细胞杂交技术，可获得满足要求的四倍体杂种目的植株
B.将乙种植物耐盐基因导入到甲种植物的受精卵中，可培育出目的植株C.两种植物杂交后，得到的F1再利用单倍体育种技术，可较快获得纯种的目的植株
D.诱导两种植物的花粉融合，并培育成幼苗，幼苗用秋水仙素处理，可培育出目的植株【解析】选A、B、D。A项，利用植物体细胞杂交技术，将两种植物的细胞融合，获得杂种细胞后再经过组织培养可获得杂种植株，杂种植株具有两种植物的优良性状，这在理论上是可行的；B项，将乙种植物的耐盐基因导入到甲种植物的受精卵中，获得的转基因植物既有耐盐性状，又有光合作用强的优点，理论上是可行的；C项，由于两种植物存在着生殖隔离，无法完成杂交，即使能够杂交，所得F1也不能产生正常可育的配子，因而不能用于单倍体育种。D项，诱导两种植物的花粉融合后，可获得杂种细胞，培育成幼苗后，再用秋水仙素处理，可培育出染色体加倍的目的植株，该植株也可能具有两种植物的优良性状，理论上也是可行的。6.下图为植物细胞融合的大致过程，请据图回答：(1)A、B在融合之前已用 处理，除去了 ；A、B到C的过程中，常用的物理方法是 ，融合完成的标志是 。
(2)A、B经过C形成的D细胞还要应用 技术才能把D培养成植株。
(3)在A、B到C的过程中，所形成的C有 种(只考虑两个细胞的相互融合)，分别是 ，其中培养成杂种植株的应该是 类型的组合。【解析】(1)植物细胞融合前要用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁，形成原生质体；(2)细胞融合成功的标志是形成新的细胞壁，杂种细胞通过植物组织培养可培育成杂种植株；(3)若只考虑两个细胞的相互融合，则产生AA、BB、AB 3种融合细胞，得到杂种植株的组合应该是AB型的组合。
答案：(1)纤维素酶和果胶酶 细胞壁 电激、振动、离心 产生新的细胞壁 (2)植物组织培养
(3)3 AA、AB、BB AB7.(2011·江苏高考)下列有关植物组织培养的叙述，正确的是
( )
A.愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞
B.二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株
C.用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子
D.植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养而获得【解析】选D。愈伤组织是一团呈无定形结构，高度液泡化的薄壁细胞，A错；二倍体植株的花粉经过组织培养得到的是不能稳定遗传且高度不育的单倍体植株，B错；人工种子是由人工薄膜、胚状体和营养物质(人工胚乳)三部分构成，C错。8.(多选)(2010·江苏高考)明党参是我国珍稀药用植物，对其进行保护性开发利用的方法有( )
A.设计细胞培养反应器，实现药用成分的工厂化生产
B.大量培养愈伤组织，直接提取药用成分
C.大规模栽培组织培养苗，获取药用成分
D.利用组织培养获得胚状体，制成人工种子【解析】选A、B、C、D。本题考查了植物组织培养技术的应用。对明党参进行保护性开发可采用设计细胞培养反应器的方法，也可通过大量培养愈伤组织，直接提取，还可通过大量培育培养苗而获取药用成分，还可获取人工种子进行大面积种植。9.(2012·江苏高考)某研究组对籼稻开展了组织培养及相关研究，请回答下列问题：
(1)2，4-D常用于籼稻愈伤组织的诱导，对形态的发生有一定的抑制作用。为促进愈伤组织再分化，在配制分化培养基时需
(填“升高”“保持”或“降低”)2，4-D的浓度。
(2)当籼稻愈伤组织在只含有细胞分裂素的培养基上培养时，出现具有分生能力的绿色芽点，但不能继续出芽，通常在培养基中添加 ，以促进幼苗形成。(3)研究中用显微镜可以观察到的现象是 (填下列序号)。
①绿色芽点细胞排列松散
②刚融合的籼稻和稗草杂交细胞发生质壁分离
③胚状体细胞中有叶绿体
④分化的愈伤组织内各细胞的形态大小一致(4)经组织培养筛选获得的籼稻叶绿素突变体，其叶绿素a与叶绿素b的比值显著大于对照，叶绿素总量不变。某同学用 (填序号：①绿色；②红色；③蓝紫色；④黄色)光照射突变体和对照叶片，检测到两者光合放氧速率差异不大。若取等量色素提取液进行层析，会发现突变体第 条色素带(自上而下)窄于对照组。
(5)胚乳(3n)由一个精子与两个极核受精发育而成。若用籼稻种子的胚乳诱导愈伤组织，培育三倍体，需适时剔除胚，以免胚的存在影响愈伤组织细胞的 ，还可避免再生苗中混有 。【解题指南】解答本题的关键是：
(1)明确愈伤组织培养过程中不同时期需用的激素种类与含量。
(2)明确叶绿素a和叶绿素b在色素带上的位置及对光的吸收。
【解析】(1)2，4-D有利于愈伤组织的形成，不利于愈伤组织的再分化，因此分化培养基中应降低2，4-D的浓度。
(2)出现具有分生能力的绿色的芽点，但不能继续出芽说明细胞的分裂受到了阻碍，因此应添加适量的生长素。(3)绿色芽点属于分生组织，细胞排列紧密；刚融合的杂交细胞还没有形成大液泡，不能发生质壁分离；将单个细胞或组织培养到胚状体时，需进行光照，说明此时胚状体中含有叶绿体；分化的细胞具有不同的形态结构。
(4)叶绿素a和叶绿素b对绿光和黄光吸收较少，用这两种光照射含叶绿素a和叶绿素b不同的叶片时，检测到的光合放氧速率差异不大；叶绿素b位于色素带的最下方，突变体中叶绿素b的含量下降，因此最下方的色素带变窄。
(5)在组织培养过程中胚更容易发育成愈伤组织，而且由胚发育成的个体为二倍体。答案：(1)降低 (2)适量的生长素
(3)③ (4)①④ 4
(5)增殖与分化 二倍体幼苗课件59张PPT。第三讲 动物细胞工程一、动物细胞培养与体细胞克隆
1.动物细胞培养过程胰蛋白酶悬浮一层(1)_____培养：从供体获取组织或细胞后的初次培养。
(2)_____培养：将原代培养的细胞分离稀释后转入新的培养瓶
中继续培养。
2.动物细胞培养的条件
(1)无菌、无毒：对培养液和所有培养用具无菌处理，添加___
_____，定期更换培养液以清除代谢产物。
(2)营养：除正常的有机和无机营养外，加入_________。
(3)适宜的温度和pH：温度为_________(哺乳动物)，pH为
_________。
(4)气体环境：含____的空气加5%CO2的混合气体。原代传代抗生素动物血清37℃左右7.2～7.495%3.动物细胞培养的应用
生物制品的生产、检测_________、医学研究。
4.细胞核移植与动物体细胞克隆
(1)克隆：指遗传上完全相同的分子、细胞或来自同一祖先的
生物个体的_________群体。
(2)体细胞克隆：将供体体细胞的______与受体去核卵细胞的
_______进行人工组合，借助于卵细胞的发育能力，经过培养
发育成胚胎进而形成个体的技术。其关键是_____________
___。有毒物质无性繁殖细胞核细胞质细胞核移植技术(3)细胞核移植：利用_________技术等将某种动物细胞的___
_____移入同种或异种动物的去除细胞核的成熟_______内的技
术。
(4)克隆动物过程：显微操作细胞核卵细胞体细胞融合的细胞(5)克隆技术的意义：
在克服动物_____杂交繁殖障碍、创造_______等方面具有重要
的科学意义和潜在的经济价值。
二、细胞融合和单克隆抗体
1.动物细胞融合
(1)原理：_______________。
(2)融合方法：______________、灭活的病毒、电激等。
(3)意义：突破了_____________的局限，克服了___________
_____________，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物
新品种培育的重要手段。种间新物种细胞膜的流动性聚乙二醇(PEG)有性杂交方法不同生物远缘杂交的障碍2.单克隆抗体
(1)制备：特定的抗原蛋白B淋巴细胞杂交细胞(2)优点：特异性强、纯度高、_________，可大量制备等。
(3)用途：作为_________；用于治疗疾病和_________。产生特定抗体培养液腹水灵敏度高诊断试剂运载药物1.(2012江苏T22D)小鼠体细胞经诱导培育成小鼠，体现了细胞
的全能性。( )
【分析】细胞的全能性是指高度分化的细胞，仍具有发育成完
整个体的潜能。小鼠体细胞是高度分化的细胞，经诱导培育成
小鼠，体现了细胞的全能性。
2.与植物细胞一样，动物细胞也可培养成一个动物体。( )
【分析】动物细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母
细胞中，重组并发育成胚胎，才能发育为一个动物体。√×3.体细胞核移植方法生产的克隆动物的性状与体细胞供体动物
完全相同。( )
【分析】克隆动物的细胞核遗传物质来自供体细胞，细胞质中
的遗传物质来自卵母细胞，同时生物的性状受环境的影响。
4.动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法完全相同。
( )
【分析】植物原生质体融合的方法：离心、振动、电激、聚乙
二醇(PEG)等；动物细胞融合的方法：灭活的病毒、聚乙二
醇、电激等。××5.(2010浙江T4B)克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会
发生改变。( )
【分析】克隆培养法中细胞都是由一个细胞经过有丝分裂而得
到的，所以细胞的基因型相同，多数不会发生改变。
6.动物细胞培养与植物组织培养依据的原理都是细胞的全能
性。( )
【分析】动物细胞培养是利用细胞的增殖能力，植物组织培养
依据的原理是细胞的全能性。××7.(2010广东T24B)技术(或仪器)与应用匹配正确的是杂交瘤技
术——制备单克隆抗体。( )
【分析】杂交瘤技术是指将小鼠的具有无限增殖能力的骨髓瘤
细胞与特定B淋巴细胞结合，产生大量的单克隆抗体的技术。
8.将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行诱导融合，培养液中融合后
的细胞即为杂交瘤细胞。( )
【分析】融合后的细胞有B-B融合、瘤-瘤融合及B-瘤融合三种
类型，其中B-瘤融合细胞即杂交瘤细胞。√×考点 一 植物组织培养、动物细胞培养和核移植的比较?【高考警示】
动物细胞培养与植物细胞培养的区别
(1)植物组织培养和动物细胞培养过程都存在细胞的培养过程，但植物细胞可以先分裂再分化，而动物细胞只分裂不分化。
(2)区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养。贴壁生长到一定程度需要用胰蛋白酶处理，然后再分瓶培养，原代培养结束，开始了传代培养。(3)植物组织培养成的植株与提供外植体的植株完全相同，而动物细胞核移植形成的个体与供体大部分性状相同，也有部分性状与受体相同。【典例1】(2013·徐州模拟)人的血清白蛋白(HAS)在临床上需求量很大，通常从血液中提取。但由于艾滋病病毒等的威胁与日俱增，使人们对血液制品的使用顾虑重重。如果应用现代生物科学技术，将人的血清白蛋白基因导入奶牛细胞中，那么利用牛的乳汁生产血清白蛋白就会安全、高效地满足人类需求。下图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解，根据图示回答：(1)以上过程涉及的现代生物技术中，属于细胞工程的有 。
(2)在基因工程中，我们称①为目的基因，请举出获取目的基因的主要方法：? (至少答两种)。在①进入③之前要构建基因表达载体，这是基因工程的核心，除目的基因外，基因表达载体还必须含有 ，将①导入③的常用方法是 。
(3)图中②一般经过 处理可以得到③，从③到④的过程中一般利用未受精的卵母细胞去核后作为受体细胞，对卵母细胞的去核处理一般选择在 期进行。(4)用④细胞进行培养发育成胚胎时，一般不超过?____代，原因是 __________ ，此培养过程与植物细胞培养所用的培养基有何不同？ 。【解析】(1)图中形成④的过程为核移植，由重组细胞发育成⑤的过程需经动物细胞培养。
(2)获取目的基因的方法主要有PCR扩增技术、人工合成法和从基因文库中提取法，获取的目的基因导入动物细胞常用显微注射法。
(3)动物组织分散成单个细胞常用胰蛋白酶处理，对卵母细胞的去核处理一般选择在MⅡ时期。
(4)动物细胞培养时，一般不超过10代，超过10代后细胞的核型可能会发生变化。答案：(1)核移植技术、动物细胞培养
(2)基因文库中提取、PCR技术扩增、人工化学合成(两种即可) 复制区、复制原点、标记基因 显微注射法
(3)胰蛋白酶 MⅡ(或减数第二次分裂中)
(4)10 10代以内的细胞，细胞核型不发生变化
此培养基中加入动物血清、血浆等【变式训练】某同学在学习“细胞工程”时，列表比较了动植物细胞工程的有关内容，你认为有几处错误( )A.0 B.1 C.2 D.3
【解析】选D。动物的组织块剪碎后只能用胰蛋白酶处理，而不能用胃蛋白酶处理；植物的原生质体的促融方法可用物理法或化学法，而不用生物法；植物组织培养的培养基中所用的糖是蔗糖，有时也加葡萄糖和果糖。考点 二 动物细胞融合与单克隆抗体?
1.植物体细胞杂交与动物细胞融合比较2.单克隆抗体的制备
(1)制备过程：(2)关键点分析：
①细胞融合完成的标志：细胞核融合成一个核。
②制备单克隆抗体时选用一种经抗原处理的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行细胞融合，筛选出杂交瘤细胞，它兼有两个亲本细胞的特性——在体外培养条件下能不断增殖，同时能产生具有某种特异性的抗体。
③获取单克隆抗体的场所：若在培养基中进行杂交瘤细胞培养，则从培养液中提取；若在小鼠或其他动物腹腔中培养，则从腹水中提取。【拓展延伸】
动物细胞融合与植物体细胞杂交的区别
(1)植物体细胞杂交与动物细胞融合中酶的作用对象不同，纤维素酶和果胶酶作用于细胞壁，而胰蛋白酶等作用于细胞间质。
(2)诱导动物细胞融合可用灭活的病毒。灭活的病毒保持了其抗原性，但毒性消失。
(3)植物杂交细胞在激素诱导下能表达出全能性，但动物杂交细胞的全能性不能表达。【典例2】人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，制备抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。下图是抗HCG单克隆抗体的制备流程示意图，请分析回答：(1)制备单克隆抗体过程中要用到 和 技术。
(2)制备单克隆抗体过程中，给小鼠注射的HCG相当于 ，使小鼠产生分泌相应 的淋巴细胞，此过程属于特异性免疫中的 免疫。
(3)在细胞内DNA的合成一般有两条途径，主要途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基喋呤可以阻断此途径。另一辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷酸存在的情况下，经酶催化作用合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。①利用DNA合成途径不同的特点配制的HAT培养基含有多种成分，其中添加的 成分具有筛选杂交瘤细胞的作用。
②最终筛选获得的杂交瘤细胞的特点是 。【解析】图解表示了制备抗HCG单克隆抗体的过程。(1)制备单克隆抗体的过程要用到动物细胞培养和动物细胞融合技术。(2)给小鼠注射的HCG相当于抗原，使小鼠产生分泌相应抗体的淋巴细胞，此过程为体液免疫。(3)根据题目信息HAT培养基中添加氨基喋呤可以阻断骨髓瘤细胞的DNA合成，而筛选出杂交瘤细胞。杂交瘤细胞既能无限繁殖，又能产生特异性抗体。
答案：(1)动物细胞培养 动物细胞融合
(2)抗原 抗体 体液
(3)①氨基喋呤 ②能无限增殖并分泌特异性抗体【互动探究】如何检测杂交瘤细胞是否产生HCG单克隆抗体？
提示：可利用抗体与抗原的特异性结合原理检测。杂交瘤细胞产生的单克隆抗体，是一种分泌蛋白，能够和特定的抗原结合产生特定的反应，因此可用来检测抗体的产生。【变式训练】(多选)单克隆抗体(单抗)实质上是单个效应B细胞通过克隆形成的细胞群产生的化学性质单一、特异性强的免疫球蛋白。下列有关叙述中，错误的是( )
A.单抗作为生物导弹能定向杀死癌细胞
B.单抗制备的过程要用到动物细胞培养和细胞融合技术
C.在单抗制备的过程中必须经过至少两次细胞筛选
D.只有用物理或化学方法诱导，才能促使B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞【解析】选A、D。单抗只能定向到达癌细胞所在部位，杀死癌细胞的是生物导弹中的药物。诱导B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞的融合有三种方法：灭活病毒处理、物理法、化学法。1.(2013·苏州模拟)用于动物细胞培养的细胞，最好选用
( )
A.任何个体的细胞
B.成熟个体的体细胞
C.动物的受精卵
D.胚胎或幼龄动物的器官和组织细胞【解析】选D。失去分裂能力的、高度分化的动物细胞是不能进行培养的；胚胎或幼龄动物的器官和组织细胞分化程度低，分裂能力强，适于进行细胞培养。2.用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是
( )
A.都需用CO2培养箱
B.都需用液体培养基
C.都要在无菌条件下进行
D.都可体现细胞的全能性【解析】选C。植物细胞培养用固体培养基，不需用CO2培养箱；植物细胞培养可得到完整的植物个体，体现了细胞的全能性，动物细胞培养获得的是动物细胞或代谢产物，未体现细胞的全能性；植物细胞培养和动物细胞培养均需要在无菌条件下进行。3.(多选)我国科学家在山东莱阳农学院培养出了克隆牛“康康”和“双双”，其过程如图所示：下列叙述中正确的是( )
A.该过程利用了动物细胞核的全能性
B.A母牛和B母牛与“康康”“双双”之间不存在真正意义上的亲子代关系
C.该过程体现的方法为拯救濒危动物提供了一种新思路
D.“康康”、“双双”之间若进行器官移植，则会发生免疫排斥反应【解析】选A、B、C。细胞核移植技术产生动物个体的原理是利用动物细胞核的全能性；因为A、B母牛并没有将遗传物质传递给“康康”、“双双”，故从遗传学角度来说，它们之间并没亲子代关系；细胞核移植(克隆)技术的应用之一是拯救濒危物种，扩大其种群数量；“康康”、“双双”的核遗传物质并没有差别，若进行器官移植不会发生免疫排斥反应。4.如图表示用于预防和治疗禽流感的单克隆抗体生产过程，请回答下列问题：(1)若A细胞是小鼠的骨髓瘤细胞，则B细胞取自 体内的B淋巴细胞，促进d过程的诱导剂是 。
(2)假设仅考虑两个细胞的融合，则可形成 种类型的C细胞，因此需用 筛选出具有 特点的D细胞用于培养。D细胞的名称是 。
(3)在细胞培养所用的培养基中除需要加入糖、氨基酸、促生长因子、无机盐和微量元素外，通常还需加入 等一些天然成分。
(4)目前注射禽流感疫苗是预防禽流感的一种措施。决定禽流感病毒在人体细胞中增殖变化的物质是 ，而决定其抗原特异性的物质位于病毒的 上。【解析】解答本题的关键是正确理解单克隆抗体的制备过程和
原理，结合体液免疫的原理，认识到只有能分泌抗体的B淋巴
细胞与骨髓瘤细胞结合后得到相应的杂交瘤细胞才能大量产生
抗体。决定某一生物具有某一性状的根本因素是该生物的遗传
物质(DNA或RNA)。由单个杂交瘤细胞经过克隆(无性繁殖)形成
细胞群，再由细胞群产生化学性质单一、特异性强的抗体，即
单克隆抗体。当骨髓瘤细胞与B淋巴细胞进行融合后，两两融
合的细胞有三种类型，即瘤-瘤细胞、B淋巴-B淋巴细胞、瘤-B淋巴细胞。单克隆抗体的制备过程中还用到了动物细胞培养技术，在动物细胞培养的培养基中一般添加动物血清、血浆。禽流感病毒能在人体内迅速增殖分化，从根本上来说这是由禽流感病毒的遗传物质RNA决定的。
答案：(1)感染禽流感病毒的动物或人 聚乙二醇或灭活的病毒
(2)3 选择性培养基 既能无限增殖又能产生特异性抗体 杂交瘤细胞
(3)血清、血浆
(4)禽流感病毒的RNA 衣壳5.(2011·江苏高考)关于现代生物技术应用的叙述，错误的是
( )
A.蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质
B.体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体
C.植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒
D.动物细胞培养技术可用于转基因动物的培养【解析】选B。本题考查蛋白质工程与细胞工程等相关知识，意在考查学生的判断分析能力。基因工程产生的是自然界中原有的蛋白质，而蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质，A项正确；克隆动物应用的是细胞核移植技术，而制备单克隆抗体应用的是动物细胞融合技术，B项错误；用茎尖进行植物组织培养可获得脱毒苗，C项正确；动物细胞培养技术可用于转基因动物的早期胚胎培养，D项正确。6.(2012·上海高考)关于哺乳动物细胞体外培养的难易程度，下列表述正确的是( )
A.乳腺癌细胞易于乳腺细胞；胚胎细胞易于脂肪细胞
B.乳腺细胞易于乳腺癌细胞；胚胎细胞易于脂肪细胞
C.乳腺细胞易于乳腺癌细胞；脂肪细胞易于胚胎细胞
D.乳腺癌细胞易于乳腺细胞；脂肪细胞易于胚胎细胞
【解析】选A。哺乳动物的乳腺细胞和脂肪细胞都是高度分化的细胞，体外培养难度大，乳腺癌细胞能够恶性增殖，容易进行体外培养，胚胎细胞具有很强的分裂增殖能力，容易进行体外培养，故A正确。7.(2009·江苏高考)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)同时也要注意选择抗生素的种类和剂量来抑制细菌生长。
(4)乙组和丁组没有做处理，向乙(或丁)组装置中放置肝脏小块作为对照实验，有机物X有毒性，可诱发染色体断裂，所以要观察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，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具有解毒作用课件65张PPT。第三章 胚胎工程一、动物胚胎发育的基本过程
1.受精作用
(1)场所：_______。
(2)精子的准备：成熟与_____。
①成熟：在_____中完成。
②获能：成熟的精子必须在雌性动物的生殖管道(_____和___
_____)中经历一段时间才能获得_________的过程。输卵管获能附睾子宫输卵管受精能力(3)过程：
①精、卵细胞膜融合：获能的精子穿过次级卵母细胞的_____
___，两细胞的_______融合，精子的遗传物质进入卵细胞。
②两个重要反应：_________发生变化，不再接受其他精子进入，阻止多个精子受精；激活次级卵母细胞继续完成_______
_____分裂。
③核融合：卵子的_______与精子的_______融合便形成一个单细胞_______。透明带细胞膜卵细胞膜减数第二次细胞核细胞核受精卵2.哺乳动物的胚胎发育受精卵囊胚原肠胚胎儿二、胚胎工程的主要技术与应用
1.胚胎工程
(1)技术手段与操作对象(连线)：(2)理论基础：___________。
2.体外受精技术
人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，促使_________
_____成熟，同时使_________，最终完成_________，并有计
划地保存胚胎等。
3.胚胎移植技术
(1)含义：将良种母畜配种后，从其生殖道取出_______或___
_______，移植到_________相同的同种母畜体内，使之继续发
育成为新个体的技术。胚胎发育学初级卵母细胞精子获能受精作用受精卵早期胚胎生理状态(2)实例(牛胚胎移植过程)：发情同期发情普通母牛子宫普通母牛(3)意义：发挥_____________的潜能，产生大量优质后代。
4.胚胎分割技术
(1)含义：用_________的方法将一枚胚胎分割成二分胚、四分
胚甚至八分胚，经___________培养后植入受体，以得到同卵
双生或同卵多生后代的技术。
(2)应用：可为___________、_________技术以及家畜育种提
供材料。优良种畜繁殖显微手术体内或体外转基因技术性别控制5.动物性别控制技术
(1)含义：通过人为干预，使动物按照___________繁衍所需性
别的后代的技术。
(2)应用：
①防止与_____有关的遗传病的发生。
②控制动物的_____以提高动物生产的经济价值。人们的愿望性别性别三、胚胎干细胞的移植及应用
1.干细胞
(1)概念：动物(包括人)胚胎及某些器官中具有_________和
_________潜能的原始细胞，是重建、修复病损或衰老组织、
器官功能的种子细胞。
(2)分类：专能干细胞、___________、全能干细胞。自我复制多向分化多能干细胞2.胚胎干细胞的应用
(1)为新药的_________________等细胞水平的研究提供材料，
大大减少了新药研究所需动物的数量，降低了成本。
(2)将给人类带来全新的医疗手段。
(3)结合_________等技术培育生长快、抗病力强、高产的家畜
品种等。药理、药效、毒理基因工程1.成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精
能力。( )
【分析】体外条件下，成熟的精子没有受精能力，必须在获能
溶液中培养一定时间后才能和成熟的卵子在受精专用的培养液
中完成受精作用。
2.排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是指卵泡从卵巢中排出。
( )
【分析】成熟卵泡是指卵泡细胞发育到最后阶段，卵增大，突
出于卵巢表面，呈液泡状，当卵泡破裂时，即进行排卵。√√3.精子和卵细胞的形成都是在初情期。( )
【分析】初情期后，精原细胞经过减数分裂形成4个精子；卵
子的形成起始于胚胎发育早期，胚胎性别分化以后，即进行分
裂形成初级卵母细胞，然后经过减数分裂才能形成卵子。
4.(2009江苏T8A)卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断
增加。( )
【分析】卵裂期细胞的分裂导致细胞数目的增加，细胞分裂时
所需的营养物质来自受精时的卵细胞，随着分裂次数的增加，
有机物消耗越来越多，因此该期有机物的总量是不断减少的。××5.胚胎切割的份数越多，操作技术的难度会越大，移植的成功
率也越低。( )
【分析】胚胎移植的成功率与切割的份数有关，切割份数越
多，细胞内物质的均匀分配越难，因此移植的成功率也越低。√考点 一 体内受精和早期胚胎发育?
1.精子和卵子的发生的比较2.受精作用
(1)精子获能：
刚刚排出的精子，必须在雌性动物的生殖道中经历一段时间，发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，此过程叫精子获能。
(2)卵子的准备：
动物排出的卵子都要在输卵管内进一步成熟，当达到减数第二次分裂的中期时，才具备与精子受精的能力。(3)受精阶段：
①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。
②次级卵母细胞膜发生透明带反应，阻止多精受精，并完成减数第二次分裂。
③两细胞核融合，成为一个单细胞受精卵。3.胚胎发育【高考警示】
(1)受精标志≠受精完成的标志：
①卵子是否受精的标志是第二极体的形成(即在透明带和卵黄膜间隙观察到两个极体)。
②受精完成的标志是雌雄原核融合成含二倍染色体的合子。
(2)排卵与受精：
①排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是指卵泡从卵巢中排出。
②成熟的精子必须获能后才具备受精能力。动物排出的卵子只有达到减Ⅱ中期时，才具备与精子受精的能力。【典例1】(2012·浙江高考)下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是( )
A.绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性
B.卵裂期细胞的体积随分裂次数的增加而不断增大
C.囊胚的滋养层细胞具有发育全能性
D.原肠胚发育分化形成内外两个胚层【解析】选A。胚胎发育的卵裂期，细胞的总体积基本不变，因此细胞的体积会随着分裂次数的增加而不断减小。囊胚的滋养层细胞不具有发育全能性，只能发育成胎盘和胎膜，内细胞团细胞才具有发育全能性。原肠胚发育分化形成内中外三个胚层。【变式训练】高等哺乳动物受精后不久，受精卵开始进行细胞分裂，经桑葚胚、囊胚、原肠胚和组织器官的分化，最后发育成一个完整的幼体。如图是胚胎发育过程中某阶段示意图，有关叙述不正确的是( )A.①②依次为滋养层、内细胞团
B.高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵→卵裂期→桑葚胚期→囊胚期→原肠胚期→幼体，其中最关键的时期是原肠胚期
C.高等哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于囊胚期，终止于生命结束
D.进行胚胎分割时，应选择原肠胚期的胚胎进行【解析】选D。图示为囊胚期结构，图中①②依次为滋养层、内细胞团；高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵→卵裂期→桑葚胚期→囊胚期→原肠胚期→幼体，其中原肠胚分化形成三胚层，将来分化成不同的器官，是最关键的时期。分化发生于整个生命过程，在胚胎时期达到最大程度。胚胎分割应选择在囊胚或桑葚胚期。考点 二 胚胎工程的主要技术与应用?
1.胚胎移植——借腹怀胎
(1)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。
(2)生理学基础：
①供、受体生殖器官的生理变化是相同的。②哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这就为胚胎的收集提供了可能。
③受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。
④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。2.胚胎分割——无性繁殖
(1)实质：
胚胎分割技术是把一个胚胎的细胞分成两组或多组，经过短暂培养使其修复、发育后，再一同或分别移植到不同的代孕母体中妊娠并产生多胎的技术，这种技术又称做人工同卵多胎技术。胚胎分割可成倍增加胚胎数量，是一种快速繁殖种畜的方法，属于动物无性繁殖或克隆的方法之一。
(2)要点：
①材料选择：发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。
②囊胚期分割要求：内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。③过程图解：【高考警示】
胚胎移植易错分析
(1)同种动物之间进行胚胎移植易成功。这里的“同种”是指“同物种”。
(2)作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种，供体则为优良品种。
(3)进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，注意在囊胚阶段分割时，内细胞团要均等分割。(4)试管婴儿技术为有性生殖，胚胎分割移植为无性生殖。胚胎移植是有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎是由受精卵形成的，还是由核移植技术形成的重组细胞发育而成的。【典例2】(2011·浙江高考)培育“试管山羊”的基本过程如图所示。若要培育成功，下列叙述正确的是( )A.甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵
B.乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟
C.丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液
D.丁过程中早期胚胎须移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内【解析】选A。对小型动物而言，一般采用注射促性腺激素的方法来促进雌性个体的超数排卵，A项正确；乙过程为体外受精过程，B项错误；乙过程即受精时用获能培养液或者专门的受精溶液，丙过程为体外胚胎培养过程，所用溶液为发育培养液，C项错误；对代孕母羊的要求只是身体健康，而对它的性状无要求，D项错误。【互动探究】(1)现有一头良种雄性黄牛，请你根据图中相关过程提供一种简便的方法，使这头公牛在一年内繁殖数千头自己的后代。
提示：人工授精。人工授精可以提高精子的利用率，提高雄性个体的生殖潜能。通过假阴道法、手握法、电刺激法等方法收集这头良种雄性黄牛的精子，然后对多头母牛进行人工授精，可使这头公牛在一年内繁殖数千头自己的后代。
(2)根据图示过程，说出采用什么方法可以使普通黄牛产下奶牛、良种肉牛等多品种小牛。
提示：可采用体外受精→早期胚胎的体外培养→胚胎移植的方法。【变式训练】关于胚胎分割移植，以下说法正确的是( )
A.胚胎分割移植可产生基因型完全相同的新个体
B.胚胎分割次数越多，产生的新个体也越多
C.胚胎分割移植属于有性生殖
D.胚胎分割若在囊胚期，不仅内细胞团要均等分割，滋养层也要均等分割，否则不易成功【解析】选A。胚胎分割时，应选择发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚，若在囊胚期则只对内细胞团均等分割，而且分割次数越多，成功比例越小。由于分割的胚胎是由一个受精卵经过有丝分裂形成的，所以核中的遗传物质相同，该技术可看作动物无性繁殖。考点 三 胚胎干细胞(ES细胞)?
1.干细胞分类2.胚胎干细胞的应用前景
ES细胞的分离和成功培养是胚胎工程中的重大成就之一，在基础生物学、畜牧学和医学上都具有十分重要的应用价值。
(1)ES细胞可用于治疗人类的某些顽症：利用ES细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。
(2)用于器官移植：通过ES细胞体外诱导分化，可以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。(3)ES细胞是在体外条件下研究细胞分化的理想材料，为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段。
(4)ES细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。【高考警示】
胚胎干细胞的特点
(1)是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，包括人类早期胚胎的囊胚的内细胞团，具有胚胎细胞的特性。
(2)能长期维持未分化状态，又有全能分化的潜能和无限增殖的能力，在体外培养时仍能维持正常和稳定的染色体组型，在特定的环境诱导下，能分化成各类细胞系。
(3)是细胞的源头，是惟一不死的全能或多能细胞，并能够无限分化，它能制造机体需要的全部细胞。【典例3】(2012·天津高考)下列有关干细胞的叙述，错误的是( )
A.自体干细胞移植通常不会引起免疫排斥反应
B.胚胎干细胞在体外培养能增殖但不能被诱导分化
C.组织细胞的更新包括细胞凋亡和干细胞增殖、分化等过程
D.造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力，可用于治疗白血病【解析】选B。自体干细胞不属于异物，不会引起自身的免疫排斥反应，故A选项正确；胚胎干细胞具有全能性，在体外培养可以增殖、分化，故B选项错误；组织细胞的更新包括增殖、分化和凋亡过程，故C选项正确；造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力，可以治疗白血病，故D选项正确。1.华南虎是国家一级保护动物，可采用试管动物技术进行人工繁殖，该技术包括的环节有( )
①转基因 ②核移植 ③体外受精
④体细胞克隆 ⑤胚胎移植
A.①③ B.①④ C.②⑤ D.③⑤
【解析】选D。试管动物技术利用了体外受精和胚胎移植，未涉及转基因、核移植以及体细胞克隆技术。2.下列有关哺乳动物精子和卵子的发生以及受精作用的叙述，正确的是( )
A.采集到的精子和卵子相遇即可发生受精作用
B.排卵就是排出成熟卵子的过程
C.卵子形成时的分裂过程均在卵巢内完成
D.受精作用的完成标志着胚胎发育的开始【解析】选D。采集到的精子需经过获能处理后，才能与卵子发生受精作用；动物排卵排出的大多是次级卵母细胞，不是成熟卵子；卵子排出后需在输卵管中进一步完成成熟的过程才能受精，卵子形成时的分裂过程不全是在卵巢内完成的；卵子的细胞核与精子的细胞核融合便形成一个单细胞受精卵，受精过程的完成，标志着胚胎发育的开始。3.下列干细胞中，不能分化发育成红细胞的是( )
A.胚胎干细胞 B.造血干细胞
C.骨髓干细胞 D.神经干细胞
【解析】选D。按照分化潜能的大小，将干细胞依次分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞三类。由于动物细胞的分化是不可逆的，所以全能干细胞(如胚胎干细胞)可以分化为各种干细胞或组织细胞，多能干细胞(如造血干细胞)可以分化为专能干细胞(如骨髓干细胞)和多种组织细胞，专能干细胞(如骨髓干细胞)只能分化为一类细胞。题中的神经干细胞是一种专能干细胞，它只能分化为神经细胞，而不能分化为红细胞。4.下列是有关胚胎工程的叙述，正确的是( )
A.培养胚胎干细胞时需抑制胚胎干细胞的生长和分化
B.“试管动物”的产生与动物细胞培养技术无关
C.将原肠胚的内细胞团均等分割，可以获得同卵双胞胎或多胞胎
D.体外受精时需要做卵母细胞的采集和培养
【解析】选D。培养胚胎干细胞时需抑制胚胎干细胞的分化；“试管动物”需要通过动物细胞培养技术获得卵裂球或囊胚，然后进行胚胎移植；胚胎分割应对囊胚的内细胞团进行分割。5.(多选)下列有关哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是( )
A.移植用的胚胎一般取桑葚胚或囊胚
B.滋养层细胞发育成胎膜和胎盘
C.分割囊胚阶段的内细胞团不要求均等
D.卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加
【解析】选A、B。因桑椹胚或囊胚时期的细胞分化程度小，所以移植的胚胎一般取桑椹胚或囊胚；滋养层细胞发育成胎膜和胎盘是在原肠胚期；对囊胚阶段的内细胞团要求均等分割；卵裂期胚胎中细胞数目增加，但有机物总量在不断减少。6.随着人们生活水平的提高，乳制品需求量越来越大，为了扩大生产，提高产崽率，要进行良种牛的培育。下图为胚胎移植的基本程序及早期胚胎发育的过程，请据图回答：(1)用 处理使供、受体母牛同期发情。
(2)冲卵实质上是用特定装置将供体母牛子宫内的 冲洗出来。
(3)从A到E中，适宜于牛的胚胎移植的时期有 。
(4)图中标号3为 ，它将来发育为胎膜和胎盘。
(5)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代基因型相同吗？为什么？ 。【解题指南】(1)知识储备：冲卵、胚胎发育。
(2)解题关键：
①同期发情处理的激素及冲卵的实质；
②胚胎移植的最佳时期。【解析】(1)用激素处理使供、受体母牛同期发情。(2)冲卵的实质是冲洗出早期胚胎。(3)必须进行一定次数的细胞分裂，才能为胚胎的正常发育创造有利条件，D、E是适宜的移植时期。(4)胎膜和胎盘由滋养层发育而来。(5)移入的胚胎可能是由多个不同的受精卵发育来的，它们的基因型可能相同，也可能不同。如果是经过胚胎分割移植产生的后代，基因型就相同。答案：(1)激素 (2)早期胚胎 (3)D、E
(4)滋养层 (5)不一定相同。因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来，它们的基因型可能相同，也可能不同7.(2012·江苏高考)通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是( )
A.对供体和受体母牛都要进行相同激素处理
B.受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行
C.对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植
D.胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低【解析】选D。对供体和受体母牛进行同期发情处理时，所用激素相同，但对供体母牛进行超数排卵要用促性腺激素，受体母牛则不需要，A错；受精可在体内进行，B错；冲卵得到的胚胎不是原肠胚，而是发育到桑葚胚或囊胚阶段，C错；到目前为止，最常见的是分割产生的同卵双胎，而同卵多胎成功的比例很小，D正确。8.(2011·江苏高考)下列关于胚胎工程的叙述，错误的是
( )
A.体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精
B.受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植
C.早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清
D.试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术【解析】选B。体外受精是指获能的精子与成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精的过程，A项正确；胚胎移植应在早期胚胎培养至桑椹胚或囊胚期进行，B项错误；早期胚胎培养液中含有一些无机盐和有机盐类，含维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及激素、血清等物质，动物细胞培养液的成分为糖类、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素，还有血清等成分，故C项正确；试管婴儿技术与试管动物技术类似，包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术等，D项正确。9.(2010·江苏高考)下列关于利用胚胎工程技术繁殖优质奶羊的叙述，错误的是( )
A.对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理
B.人工授精后的一定时间内，收集供体原肠胚用于胚胎分割
C.利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎
D.一次给受体母羊植入多个胚胎，可增加双胞胎和多胞胎的比例
【解析】选B。本题考查了胚胎工程及理解问题的能力。进行胚胎分割要用囊胚或桑椹胚期的胚胎，B项错误。10.(2012·山东高考)毛角蛋白Ⅱ型中间丝(KIFⅡ)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。(1)过程①中最常用的运载工具是 ，所需要的酶是限制酶和 。
(2)在过程②中，用 处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中，将成纤维细胞置于5% CO2的气体环境中，CO2的作用是 。
(3)在过程③中，用 处理以获取更多的卵(母)细胞。成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行 处理。
(4)从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是 。在胚胎移植前，通过 技术可获得较多胚胎。【解析】(1)过程①为基因工程的步骤之一，最常用的运载工具为质粒，在此过程中所需的酶是限制酶和DNA连接酶。
(2)过程②为动物细胞工程中的动物细胞培养，要用胰蛋白酶(胶原蛋白酶)处理皮肤组织块，使其分散成单个细胞；CO2的作用是维持培养基(液)的pH。
(3)过程③为动物细胞工程中的核移植技术，用促性腺激素、促滤泡素或孕马血清等处理可以获得更多的卵细胞；成熟卵细胞在核移植前需要进行去核处理。
(4)重组细胞要进行早期胚胎培养，发育到桑椹胚或囊胚才能移植；通过胚胎分割技术可以获得较多的胚胎。答案：(1)质粒 DNA连接酶
(2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) 维持培养基(液)的pH
(3)促性腺激素(或促滤泡素，孕马血清) 去核
(4)(早期)胚胎培养 胚胎分割课件53张PPT。第四章 生态工程一、生态工程及其原理
1.生态工程的概念物质循环再生结构与功能协调生态系统群落合理利用自然资源加强环境保护分层多级生产潜力环境污染2.生态工程的原理
(1)物种共生原理：
主要包括_____、_____等多种关系，构成了生态系统的_____
_____和_____机制。
(2)生态位原理：
①实例：林冠层与林下层的鸟类占据不同的_____，摄取不同
的_____。
②意义：可以构建一个具有_______、_______的稳定而高效的
生态系统。共生竞争自我调节反馈空间食物多层次多种群(3)物种多样性原理：
①内容：生物多样性_____，生态系统就_______。
②意义：可实现对_____充分利用并_____系统的稳定性。
(4)食物链原理：
食物链是实现生态系统中_________、_________和_________
的基础，也是_________设计的重要因素。越高越稳定资源增加物质循环能量流动信息传递生态工程二、生态工程的实例
1.治污生态工程
(1)内容：固体、液体及___________的处理，_________的研
制与试用，_________的生态治理，塑料的再生利用等。
(2)实例：“人工湿地”生态工程是利用_____________的人为
建设的生态工程。
2.生态恢复工程
(1)概念：对受到不同程度干扰或破坏的生态系统的_________
_________。
(2)首要步骤(第一步)：_________。有机废弃物生物肥料湖区污染湿地净化污水保护、修复和改善恢复植被(3)实例：
①矿山废弃地生态恢复工程：在植被恢复过程中，要注意选择
_________________的树种，优先选择固氮树种，尽量选择适
应强的乡土树种和先锋树种。
②林业生态建设：
a.目标：维护环境与发展经济。
b.基础：_____________。
c.潜力：发挥___________________的生产潜力。
③西部的生态治理：西部地区环境恶化的实质是___________
_____。生长快、抗逆性强优化土地利用水土资源和生物资源水土资源的丧失3.生态农业
(1)生态农业概念理解(连线)：(2)实例：_________生态农业。
4.生态城市
(1)含义：是基于_____、_____、_____三个系统并高度统一的
___________城市。
(2)特点：主要包括注重___________、保持_______和实现___
_______等。留民营村社会经济自然可持续发展高效和谐性整体性可持续性1.建立不同的生态工程时要遵循相同的原理。( )
【分析】建立不同的生态工程时要因地制宜，依据不同的原
理，不能相互照搬。
2.(2008广东T16C)要实现人与自然的和谐发展，就必须发展生
态农业，实现物质和能量的多级利用。( )
【分析】发展生态农业依据的是物质循环再生原理，实现物质
的循环利用和能量的多级利用。×√3.实现生态经济可以违背生态学的基本原理。( )
【分析】实现生态经济一定要遵循生态学的基本原理，如果违
背生态学的基本原理，就一定由盛转衰，最终导致崩溃。
4.小流域综合治理生态工程不需要遵循整体性原理。( )
【分析】整体性原理涉及社会-经济-自然复合而成的巨大系
统，进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规
律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力，因此小流域综合
治理生态工程也必须遵循整体性原理。××5.(2008广东T16A)要实现人与自然的和谐发展，必须通过生物
技术手段，转化淀粉生产可再生能源。( )
【分析】为实现人与自然的和谐发展，可以通过各种生物技术
手段，通过物质循环再生等原理实现物质的循环利用和能量的
多级利用；淀粉就是直接可利用的能源物质，转化淀粉生产可
再生能源只是改变了能量的利用形式，该过程必有能量的损
失，不可取。
6.生态工程是解决生态危机的有效途径。( )
【分析】重视生态环境保护的同时，更要注重与经济、社会效
益的结合，其中生态工程是解决生态危机的有效途径。×√考点 一 生态工程的原理?【高考警示】
建立生态工程务必遵循的基本原理
(1)建立不同的生态工程时要依据不同的原理，因地制宜，不能相互照搬。
(2)生态经济一定要遵循生态学的基本原理，如果违背生态学的基本原理，就一定由盛转衰，最终导致崩溃。
(3)生态工程建设的目的就是遵循自然物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益同步发展。【典例1】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、种蘑菇、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，沼气的生产如图所示：
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)在该生态农场中存在如图所示的物质循环过程，据图分析不符合生态工程原理的叙述是( )A.物质经过多级利用，实现了良性循环
B.每一级生产环节都获得产品，提高了生态经济效益
C.由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用率降低
D.由于各级产物都可以利用，减少了废物和污染
(4)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、
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，即物质循环再生原理。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)能量沿着食物链流动时，能量逐级递减，传递效率大约为10%～20%，因此最高营养级获得的总能量最低。但系统的总能量包括各生产环节上输出的产品能量，显然这个系统总能量利用率与单种作物的系统总能量利用率相比大大增加。
(4)从能量流动逐级递减特点分析，食物链不能无限延长，一般维持在5～6级。答案：(1)物质循环再生 物种多样性 整体性
(2)①
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)C(4)不正确。因为食物链太长，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，高层次营养级生物获得的能量较少，该营养级生物数量也较少【变式训练】在“三北防护林”工程建设中注意到以下两个问题，①考虑到树种的生态适应性问题；②考虑到树种多样性问题。这分别体现了生态工程的哪些原理( )
A.系统学原理和物种多样性原理
B.协调与平衡原理和物种多样性原理
C.整体性原理和物种多样性原理
D.物种多样性原理与整体性原理【解析】选B。生态工程的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理；选择的树种必须适应当地环境，属于协调与平衡原理；要增加物种的多样性，使生态系统更稳定，属于物种多样性原理。考点 二 生态工程的实例?【思维拓展】
由生态工程联系到的知识
(1)联系生态系统的组成：生态系统由非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者组成。
(2)联系生态系统的功能：物质循环、能量流动、信息传递是生态系统的三大功能。
(3)联系物质循环和能量流动的特点：物质可以循环再利用，能量不能循环利用，能量是单向流动、逐级递减的。【典例2】某城市在建设过程中，更加注重生态文明的建设，如利用人工建立的湿地公园对生活污水进行净化处理，形成藻菌共生的污水净化系统，还可以利用藻类蛋白养鱼、养鸭等而获得良好的经济效益。下面是利用人工湿地净化生活污水的原理简图。请据图回答问题：(1)输入人工湿地的能量为 。
(2)人工湿地中的芦苇属于挺水植物，绿藻属于浮游植物，黑藻属于沉水植物，这一现象体现了群落具有 结构。
(3)该人工湿地中的芦苇、藻类等植物生长迅速，其主要原因是 。
(4)细菌、真菌等微生物的分解作用是净化污水的重要途径，为了提高分解的效率，可采取的有效措施是 。(5)用恰当的箭头和文字完成该人工湿地碳循环图解。
(6)某生物兴趣小组在实地调查了该人工湿地后，在大力赞赏
利用湿地对生活污水进行净化处理的同时，还向相关部门提出
应加强对重点污染源的控制这一合理的建议，其依据的生态学
理由是 。【解析】本题主要考查湿地生态系统的作用、应用及生态工程遵循的原则。
(1)输入人工湿地的能量包括被湿地中的植物固定的光能和污水中有机物所含的化学能。
(2)人工湿地中的芦苇属于挺水植物，绿藻属于浮游植物，黑藻属于沉水植物，这一现象体现了群落具有垂直结构。
(3)由于细菌、真菌等微生物分解污水中的有机物为植物生长提供了充足的氮、磷等矿质营养和光合作用所需的CO2，所以该人工湿地中的芦苇、藻类等植物生长迅速。(4)细菌、真菌等微生物的分解作用是净化污水的重要途径，其分解作用是指微生物的呼吸作用，有的微生物的呼吸作用需要氧气，因此，为了提高分解的效率，可采取向水体中适当地通入空气等措施。
(5)该人工湿地碳循环图解中应标出光合作用、呼吸作用以及微生物的呼吸作用等生理过程。另外，生活污水中的有机物是被微生物分解利用的。
(6)加强对重点污染源的控制是因为生态系统的自我调节能力是有限的，超过了一定限度，就会使得生态系统遭到破坏。答案：(1)光能和污水有机物中的化学能
(2)垂直
(3)细菌、真菌等微生物能分解污水中的有机物，为植物生长提供了充足的氮、磷等矿质营养和光合作用所需的CO2
(4)向水体中适当地通入空气(5)如图
(6)生态系统的自我调节能力是有限的1.下列不属于生态工程建设目的的是( )
A.对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善
B.防止环境污染
C.单纯追求粮食产量
D.促进人类社会和自然环境的和谐发展【解析】选C。根据生态工程的概念可知，防止环境污染，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，促进人类社会和自然环境的和谐发展都是生态工程建设的目的。只有C项不正确，单纯追求粮食产量有可能影响整个生态系统的和谐发展。2.建立生态农业时巧设、增设食物链的目的不包括( )
A.努力实现物质和能量的分层多级利用
B.减轻对环境的污染、提高抵抗力稳定性
C.加强生物防治，控制有害生物的危害
D.食物链延长，消耗能量环节增多，系统总能量利用率降低
【解析】选D。生态农业中巧设、增设食物链，提高了生态系统的抵抗力稳定性，实现了能量的多级利用，使能量尽可能多地流向对人类最有益的部分，系统总能量利用率并没有降低。3.某草原牧区，在进行草场建设时，既注重不同牧草种类的搭配种植，又对单位面积内的放牧量做了一定控制。这种做法体现了( )
A.实行“循环经济”的原则
B.低消耗、多效益原则
C.遵循物种多样性和协调与平衡原理
D.建立自然—社会—经济复合系统【解析】选C。物种多样性和协调与平衡原理都是生态工程建设应当遵循的原理。进行牧区草场建设时，既要考虑系统结构和功能的复杂性，又要考虑生物与环境的协调平衡，才能保证生态系统的稳定。4.根据图示说明我国现有的生产模式严重违反了什么生态工程原理( )A.物种共生原理
B.生态位原理
C.食物链原理
D.物种多样性原理
【解析】选C。污染物的积累是由于生态系统中物质循环途径发生了障碍，生产模式没有遵循食物链原理。5.(多选)(2013·南京模拟)设计生态工程的常用方法之一是给食物链(网)“加环”，下图就是一种“加环”示意图，据图判断下列说法不正确的是( )A.用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了能量的反复利用
B.用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益
C.用蛆蛹粪便作有机肥还田，利用了生态系统的物质和能量循环原理
D.在离开人的管理条件下，该生态工程仍可能正常运转
【解题指南】
(1)考查实质：农业生态工程的特点、生态系统的特点。
(2)解题关键：明确生态农业所遵循的原理，以及生态系统中能量流动和物质循环的特点。【解析】选A、C、D。由图可知，给食物链(网)“加环”的做法突出了“无废弃物农业”，实现了物质的区域小循环，做到了物质的循环再生和能量的多级利用，物质是循环的，但能量是不循环的；该生态系统是一个人工生态系统，人类的活动起着比较重要的作用，若离开人的管理，该生态工程将不能正常运转。6.(2010·全国卷Ⅰ)如图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是( )A.微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量
B.沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者
C.沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用
D.多途径利用农作物可提高该系统的能量利用率
【解析】选C。在生态系统中，能量流动是单向的，不能循环利用，故C项错误。该系统中，沼气池中的微生物能利用农作物固定的太阳能，属于分解者，选项A、B正确；物质和能量的多级利用，减少了能量的流失，提高了能量利用率，选项D正确。7.(2011·江苏高考)池塘养殖普遍存在由于饵料、鱼类排泄物、换水不及时等引起的水体污染现象，研究者设计了一种循环水池塘养殖系统(如下图)。请回答下列问题：
(1)与自然池塘相比，人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性
。人工养殖池塘水体的N、P含量容易升高，会引起水体的富营养化；藻类等浮游生物大量繁殖、加之死亡后被微生物分解，引起水体的溶氧量下降，造成鱼类等死亡，进一步破坏了生态系统的稳态，这种调节方式称为 调节。
(2)与传统养殖池塘相比，该养殖系统增加的生态工程设施有
。可以通过在这些设施内栽植水生植物、放养滤食动物等措施，起到对水体的 ，有效减少水体中的N、P等含量。(3)该养殖系统设计为前一池塘上层水流入后一池塘底部，实现水层交换，其目的是 、 。
(4)该养殖系统中串联的池塘不宜过多，因为 。
(5)保持池塘水体中适当的N、P含量是必要的，该养殖系统可以通过 、 进行调控。【解析】与自然池塘相比，人工养殖池塘生态系统动植物种类稀少，营养结构简单，恢复力稳定性高。该养殖系统增加了生态塘和潜流湿地等设施，可以通过在这些设施内栽植水生植物、放养滤食动物等措施，起到对水体的净化作用，有效减少水体中的N、P等含量。该养殖系统中串联的池塘不宜过多，因为后面池塘水体中的N和P含量(浓度)会越来越高。为了保持池塘水体中适当的N、P含量，该养殖系统可以通过补水和排水、水泵控制水的流量(循环频次)进行调控。答案：(1)高 正反馈
(2)生态塘和潜流湿地 净化作用
(3)增加水中的溶氧量 提高饵料的利用率
(4)后面池塘水体中的N和P含量(浓度)会越来越高
(5)补水和排水 水泵控制水的流量(循环频次)
