(共34张PPT)
人教版（2019）高中生物选择性必修3
第一章 发酵工程
复习课
复习内容
一.传统发酵技术的应用
二.微生物的基本培养技术
三.微生物的选择培养和计数
四.发酵工程及应用
制作果酒
制作果醋
酵母菌-真菌
醋酸菌-细菌
（一）制作泡菜果酒果醋的微生物：
制作泡菜
乳酸菌-细菌
乳酸链球菌
乳酸杆菌
（作酸奶）
一.传统发酵技术的应用
菌种 名称 生物分类 代谢类型 适宜温度 发酵对氧的需求
乳酸菌 ---
酵母菌
醋酸菌
真核生物
异养兼
性厌氧
原核生物
异养
好氧
30—35℃
一直需氧
原核生物
异养厌氧
密闭不需氧
（二）微生物繁殖方式和代谢特点
28℃
（18-30℃）
前期需氧，
后期不需氧
C2H5OH+O2 →CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
酶
C6H12O6 →2C2H5OH（酒精）+2 CO2+能量
酵母菌先在有氧条件下大量繁殖
再在无氧条件下进行酒精发酵
酶
3.果醋制作
醋酸菌在氧气、糖源充足时,将糖分解成醋酸
C6H12O6 +2O2→2CH3COOH+ 2CO2+2H2O+能量
酶
当缺少糖源时，将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸
2.果酒制作
1.泡菜制作
乳酸菌在无氧条件下将糖分解成乳酸
C6H12O6 →2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
（三）微生物的发酵反应式
C6H12O6+ 6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量
酶
配制盐水
用清水和食盐配制质量百分比为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用；煮沸盐水的目的：杀灭盐水中的微生物并除去水中溶解氧
将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；
装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满；
向坛盖边缘的水槽中注满水，并在发酵过程中应经常向水槽中补充水；
根据室内温度控制发酵时间；
将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖
原料处理、蔬菜装坛
加盐水
封坛发酵
（四）制作泡菜
发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵前期
发酵中期
发酵后期
变化曲线
减少（乳酸积累，pH下降，抑制乳酸菌活动）
继续增多，最后保持稳定
下降至保持相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）
少（O2抑制乳酸菌活动）
少
增加（硝酸盐还原菌的作用）
最多（乳酸积累，抑制其他菌活动）
增多
达到最多后开始下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）
总结提升
制作果酒和果醋的过程
实验用具消毒
挑选-冲洗葡萄
榨汁装瓶
果酒检测
酒精发酵
果醋发酵
①榨汁机器具用洗洁精清洗干净，并晾干
②发酵瓶要用温水冲洗，并用体积分数为70%的酒精消毒，
①先清水冲洗1-2次，再去除枝梗
②不能反复冲洗，防止洗去野生酵母菌
①将温度控制在18～30℃进行发酵， ②在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12d。
①取样检测酒精含量：在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈灰绿色；②酵母菌数量镜检
①加入醋酸菌后的发酵温度为30～35℃， ②实时通入空气
用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（注意：要留有大约1/3的空间），盖好瓶盖。
（五）制作果酒和果醋
（1）①葡萄汁装入发酵瓶时，要留出大约留大约1/3的空间，原因是什么？
②果酒制作每隔一段时间需拧松瓶盖，目的是是什么？（注意：不是打开）
。
③在 、 的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其它微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。
果酒和果醋制备的注意事项
①为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气；
②防止发酵过程产生CO2使发酵液溢出。
及时排出发酵过程中产生的CO2，防止发酵液溢出；拧松的目的是防止杂菌的污染。
18—30℃
无氧
一.传统发酵技术的应用
(2)制醋时，将瓶盖打开，是为了什么？
制醋所用到的是醋酸菌，是好氧细菌，打开瓶盖是为了创造有氧条件
(3)①制酒过程中发酵液的变化：发酵液（会或不会） 出现气 泡 ；紫色葡萄皮的 进入发酵液，使葡萄酒呈 色。
②制醋过程中发酵液的变化：一般 （会或不会） 出现气泡 ，发 酵完成时，在发酵液的液面会出现一层菌膜，是 菌膜。
会
花青素
深红色
不会
醋酸菌
果酒和果醋制备的注意事项
一.传统发酵技术的应用
项目 果酒制作 果醋制作
发酵菌种
菌种来源
菌种代谢类型
菌种细胞类型
发酵原理 在有氧条件下： 在无氧条件下： 氧气、糖源都充足时：
缺少糖源时：
发酵 条件 温度
时间
氧气
酵母菌
果酒制作与果醋制作的比较
醋酸菌
主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌
异养兼性厌氧型
异养需氧型
真核细胞
原核细胞
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量
酶
空气中的野生型醋酸菌
C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量
酶
C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量
酶
18-30℃
30-35℃
10-12d
7-8d
初期需氧，后期不需氧
需要氧气
总结提升
设计果酒发酵装置 拓展
充气口
排气口
排出 CO2
出料口
便于取样检查和放出发酵液
制酒时关闭（醋酸发酵时补充氧气）
排气口胶管长而
弯曲的作用？
防止空气中杂菌污染
果酒的发酵装置示意图
一.传统发酵技术的应用
例2.果酒和果醋含丰富的有机酸、氨基酸、维生素，有良好的营养和保健作用，受到消费者的喜爱。请根据果酒和果醋的制作流程和装置回答有关问题:
（1）图中A过程指 ,B过程是指 ,去除葡萄的枝梗应在A过程 (填“之前”或“之后”)。
（2）图中酒精发酵和醋酸发酵中涉及的主要微生物在细胞结构上的主要区别是
。
（3）从装置图可以看出，加入发酵瓶中的果浆只占发酵瓶的2/3，目的是
。
（4）制果醋时，要适时通过[ ] 进行充气，原因是
。
冲洗
酒精发酵
之后
是否有以核膜为界的细胞核
让酵母菌在有氧条件下大量繁殖；防止发酵过程产生CO2使发酵液溢出。
①
充气口
醋酸菌是需氧型细菌，发酵过程需要氧气的参与
1.微生物的类群
原核生物 (细菌、蓝细菌等)
原生生物 (草履虫、衣藻）如草履虫、衣藻等)
真菌 (酵母菌、霉菌）如酵母菌、霉菌等)
酵母菌
青霉菌
大型真菌
球菌
蓝细菌
放线菌
草履虫
衣藻
病毒（无细胞结构）
禽流感病毒
SARS病毒
（难以用肉眼观察的微小生物的统称）
真核生物
二.微生物的基本培养技术
（一）培养基的配制
1.培养基概念：
人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。
2.培养基作用：
用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。
（ ①提供微生物繁殖所需各种营养， ②异养微生物的能源）
二.微生物的基本培养技术
划分 培养基种类 特点 用途
物理 性质
化学 成分
用途
不加凝固剂
加凝固剂，如琼脂
工业生产
观察微生物的运动、分类鉴定。
微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种
含化学成分不明确的天然物质
工业生产
培养基成分明确
分类、鉴定
在培养基中加入某种化学物质,以抑制不需要的微生物的生长,促进所需要的微生物的生长
培养、分离出特定微生物。
在培养基中加入某种指示剂或化学药品,用以鉴别不同种类的微生物
鉴别不同种类微生物
选择培养基
液体培养基
半固体培养基
固体培养基
天然培养基
合成培养基
鉴别培养基
3.培养基类型：
二.微生物的基本培养技术
4.培养基的营养构成:
（1）基本成分：
碳源、氮源、水、无机盐
1）碳源：
无机碳源：
CO2、CO32-、HCO3-
有机碳源：
葡萄糖、牛肉膏等
自养微生物
异养微生物
2）氮源：
无机氮源：
NH4＋、NO3-、NH3等
有机氮源：
蛋白胨、尿素、氨基酸等
注：含C、H、O、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源
3）无机盐：
Ca、K 、Mg为大量元素
Zn、Cu、Mn、Co、Mo等微量元素
二.微生物的基本培养技术
固氮微生物
类型 适用范围 操作方法
消 毒
灭 菌
较为温和理化方法，杀死部分微生物（不包括芽孢、孢子）
强烈的理化方法，杀死所有微生物（包括芽孢、孢子）
煮沸消毒法
日常生活
100 ℃煮沸5～6 min
巴氏消毒法
不耐高温的液体
62～65 ℃煮30 min或80-90 ℃煮30s-1 min
化学药剂
生物活体、水源等
擦拭等,如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源
紫外线
紫外线照射30 min
灼烧灭菌
接种的金属工具、接种时用的试管口或瓶口等
直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧
干热灭菌
耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具等
物品放入干热灭菌箱,160～170 ℃加热2～3h
湿热灭菌
培养基等,生产和实验室常用
高压蒸汽灭菌锅内,100 kPa,温度121 ℃,15～30 min
消毒与灭菌的比较
接种室、接种箱，超净工作台
（二）无菌技术
2.步骤
（1）制备培养基
配制
培养基
称取去皮马铃薯200g，切成小块，加水1000ml，加热煮沸至马铃薯软烂，用纱布过滤。向滤液中加入20g葡萄糖（也可用蔗糖代替）、15~20g琼脂，用蒸馏水定容至1000ml。
灭菌
将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加棉塞，包上牛皮纸，并用皮筋勒紧，再放入高压蒸汽灭菌锅中，在压力为100kPa、温度为121℃的条件下，灭菌15~30min。将5～8套培养皿包成一包，用几层牛皮纸包紧，放入干热灭菌箱内，在160～170℃灭菌2h。
倒平板
待培养基冷却到50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。
（三）微生物的纯培养
二.微生物的基本培养技术
（2）接种和分离酵母菌
通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面。经过数次划线后培养可以分离得到单菌落。
连续划线法
分区划线法
2.步骤
（三）微生物的纯培养
二.微生物的基本培养技术
平板划线的具体操作步骤
1
2
3
4
5
灼烧接种环
蘸取菌液
第1区接种
灼烧接种环
第2区接种
灼烧接种环
第3区接种
第5区接种
注意：
①接种环只蘸一次菌液,但要在培养基不同位置连续划线多次。
②划线首尾不能相接
③每次划线前接种环进行灭菌
4.发酵法生产酒精后的废液(pH 4.3)含有大量有机物，可用于培养、获得白地霉菌体，生产高蛋白饲料。培养、制取白地霉菌体的实验过程示意图如下。请据图回答下列问题：
(1)实验过程中培养白地霉的培养基是____________ 。培养基定量分装前，先调节________ ，分装后用棉塞封瓶口，最后________处理。
(2)图中①过程称为______，从甲到丁的培养过程是为了__________。白地霉菌的代谢类型为________ 。
废液上清液
pH
灭菌
接种
扩大培养
异养需氧型
常用微生物分离方法比较
比较 平板划线法 稀释涂布平板法
工具
原理 在数次划线后培养，可以分离到由一个细菌细胞繁殖而来的肉眼可见的细胞群体，即菌落。 在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细菌细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。
特点 方法简单，但不适宜计数 单菌落更易分开，可以计数，但操作复杂。
结果
共同点 使培养基上形成由单个细菌细胞繁殖而来的子细胞群体——菌落 三.微生物的选择培养和计数
接种环
涂布器
思考：
某两位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数。从对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下两种统计结果：甲同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230；乙同学在该浓度下涂布了A、B、C三个平板，统计的菌落数分别为21、212、256，该同学以这三个平板上菌落数的平均值163作为统计结果。
请评价这两位同学的实验结果的有效性：
1.甲同学________________；
原因是________________；
2.乙同学________________；
原因是_____________________________；
实验操作不合理
未设置重复实验组
结果计算不合理
21与另外两组数值相差太大，应舍去
1.发酵工程的基本环节
选育菌种:可以从自然界中筛选,也可通过诱变育种或基因工程获得
扩大培养
发酵罐内发酵:发酵工程的中心环节。在了解发酵进程的同时,还要控制发酵条件。如环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖,而且会影响微生物代谢物的形成
接种
灭菌:不能有杂菌污染。如在青霉素生产过程中如果污染了杂菌,某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解掉
分离、提纯产物:
(1)若产品是微生物本身,可采用过滤、沉淀等方法;
(2)若产品是代谢物,可根据产物性质采取适当的措施
获得产品
中心环节
四.发酵工程及应用
1．某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究，下列叙述错误的是( )
A．夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理
B．乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C．正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
D．可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵
B
四.发酵工程及应用
1.生产传统的发酵产品
2.生产各种各样的食品添加剂
3.生产酶制剂
（一）在食品工业上的应用
（1）酿酒酵母发酵啤酒；
（2）霉菌（如黑曲霉）产生的蛋白酶可以将蛋白质水解成小分子肽和氨基酸，经过淋洗、调制成酱油。
（1）黑曲霉发酵产生柠檬酸；
（2）谷氨酸棒状杆菌发酵产生谷氨酸，用于生产味精。
四.发酵工程及应用
（二）在医药工业上的应用
（1）采用基因工程的方法，将植物或动物的基因转移到微生物中，获得具有某种药物生产能力的微生物
实例：
①利用经过基因改造的微生物生产生长激素释放抑制激素；
②利用基因工程改造的微生物生产疫苗。将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物就可以作为疫苗使用。如某种乙型肝炎疫苗的生产。
（2）直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品
实例：通过诱变的青霉菌发酵生产青霉素
③未来利用微生物生产过去只能从植物中分离提取的紫杉醇、青蒿素前体等化合物；
（三）在农牧业上的应用
（1）生产微生物肥料
根瘤菌肥、固氮菌肥
②微生物肥料的作用：
Ⅰ生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长；
Ⅱ有的微生物肥料可以抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的发生.
（2）生产微生物农药
①微生物农药的作用机理：
利用微生物或其代谢物来防治病虫害
②实例：
苏云金杆菌、白僵菌、井冈霉素（一种放线菌产生的抗生素）
③防治类型：
生物防治
①微生物肥料的种类：
（3）生产微生物饲料
单细胞蛋白
（微生物菌体）
（四）在其他方面的应用
发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域，在助力解
决 和 等方面的重大问题上，作出了越来越大的贡献。
粮食、环境、健康
能源
1.解决资源短缺和环境污染问题
利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质
2.对极端微生物（生活在高温、高压、高盐和低温环境）的利用
利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂
发酵工程 传统发酵技术
不 同 点 菌种 通过微生物 技术筛选或其它技术生产的优良菌种，大多 是 菌种 原材料中天然存在的 菌种
发酵 方式 发酵为主 固体发酵或__________发酵为主
对发酵条件的控制 严格_____操作，防止杂菌污染。通过 技术对发酵条件精确地控制，使发酵条件处于最佳状态。 不是无菌操作，容易受到 污染。对发酵条件不能严格控制，易
受 影响。
生产规模和产品 生产规模大，实现了工业化生产。原料来源丰富，成本_____，产物_____，产量_____。 通常是 或作坊式的，产量低。生产往往受 和原料限制。产品风味品种比较_____，质量 。
相同点 都是利用了__________的作用 联系 发酵工程是在传统发酵技术的基础上发展起来的 纯培养
单一
混合
液体
半固体
无菌
现代工程
杂菌
外界条件
低
多样
高
家庭式
季节
单一
不稳定
微生物
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人教版（2019）高中生物选择性必修3
第二章 细胞工程
复习课
移栽成活
复习内容
一.植物细胞工程的基本技术
二.植物细胞工程的应用
三.动物细胞培养
四.动物细胞融合技术与单克隆抗体
五.动物体细胞核移植技术和克隆动物
六.胚胎工程的理论基础
七.胚胎工程技术及其应用
一.植物细胞工程的基本技术
植物组织培养技术
植物体细胞杂交技术
移栽成活
一、植物细胞工程的基本技术
1.全能性定义：
细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
2.具有全能性的原因：
生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。
3.体现全能性的标志：
细胞→ 完整个体或其他各种细胞
实例：胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株
受精卵发育成个体（动植物）
蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰
用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株
4.不体现全能性的实例：
芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶
5.不体现全能性的原因：
基因在特定时间、空间条件下选择性表达
根、芽
植物体
脱分化
再分化
培养条件：
①无菌
②营养物质
③适宜环境条件（温度、PH、光等）
④植物激素：
细胞分裂素 生长素
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
（一）植物组织培养技术--过程
遮光
一定的光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
排列不规则，高度液泡化，呈不定形状态的薄壁细胞
愈伤组织
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
愈伤组织重新分化为芽、根等器官
失去特有结构和功能转变成未分化的细胞
一.植物细胞工程的基本技术
浓度和比例不同
胚状体
人工种皮+胚状体=人工种子
Q：启动细胞分裂、脱分化和再分化的因素是什么？
（1）离体状态
（2）无菌操作
（3）种类齐全、比例适合的营养物质
（4）植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）诱导和调节
（5）适宜的外界条件（温度、pH、光照等）
---细胞表现全能性的条件
归纳
幼 苗
愈伤组织
脱分化
CTK/IAA比例适合
再分化
CTK/IAA比例先增大再减小
植物组织培养过程示意图
完整植株
外植体
生长素与细胞分裂素的比值 作用效果
高 有利于根的分化,抑制芽的形成
低 有利于芽的分化,抑制根的形成
适中 促进愈伤组织形成
细胞A
细胞B
原生质体B
原生质体A
人工诱导融合，并筛选
融合原生质体
再生出细胞壁
杂合细胞AB
脱分化
愈伤组织
再分化
杂合植株
去壁
去壁
植物细胞融合
植物组织培养
植物体细胞杂交
酶解法
一.植物细胞工程的基本技术
（二）植物体细胞杂交
融合完成的
标志
Q：细胞壁的形成过程中，什么细胞器活动加强？
植物组织培养 植物体细胞杂交技术
所属范畴
原理
步骤
意义
联系 无性繁殖
植物细胞全能性
①脱分化
②再分化
保持优良性状 繁殖速度快 大规模生产提高经济效益
植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养技术
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种
①去除细胞壁②融合形成杂种细胞③组织培养
细胞膜流动性和植物细胞全能性
染色体变异
总结提升
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②一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_____。
去掉细胞壁分离出
酶解法
聚乙二醇（PEG）
诱导原生质体融合
脱分化
再分化
植物组织培养
原生质体
牛刀小试
作物新品种的培育
微型繁殖
作物脱毒
植物细胞工程的实际应用
单倍体育种
突变体的利用
细胞产物的工厂化生产
植物繁殖的新途径
二.植物细胞工程的应用
石斛
百年牡丹树
连翘
脱毒草莓
普通草莓
无性繁殖
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
C
牛刀小试
选择
亲本
有性
杂交
F1代
花粉离
体培养
单倍体
植 株
诱 导
染色体加倍
可 育
纯合子
选择所
需类型
（二）作物新品种的培育
单倍体育种
后代都是纯合子，能稳定遗传
明显缩短育种年限，加速育种进程
(1)方法:
花药的离体培养获得单倍体植株，染色体加倍,选择稳定遗传优良品种。
(3)优点:
(2)过程:
二.植物细胞工程的应用
植物组织培养技术
秋水仙素处理目的？
（3）原理：
突变（基因突变和染色体变异）、植物细胞的全能性。
（4）优点：
提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。
难以控制突变方向，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。
（5）缺点：
（1）产生:
植物组织培养中，愈伤组织部分细胞不断分裂易突变
（2）利用:
筛选对人们有利的突变体,进而培育成新品种
2.突变体的利用
（三）细胞产物的工厂化生产
2.一般组织培养到愈伤组织即可，
因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。
1.细胞产物种类：
蛋白质，脂肪，糖类，药物，香料，生物碱等
初生代谢产物
次生代谢产物
植物细胞培养技术
动物细胞培养技术
动物细胞融合技术
动物体细胞核移植技术
糖类、氨基酸、无机盐、维生素 …
无菌、无毒的环境
适宜的温度、pH和渗透压
适宜的气体环境
培养基的构成：
合成培养基 + 血清等天然成分
一般用液体培养基，
也称为培养液
①培养液、培养用具：灭菌处理；
②无菌操作；
③适量添加抗生素；
④定期更换培养液，以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
36.5±0.5℃
pH：7.2-7.4
维持培养液的pH
95%空气 + 5%CO2 的CO2 培养箱
O2：细胞代谢所必需
动物细胞工程的三大技术
三.动物细胞培养
取动物胚胎或幼龄动物组织
用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理
分散成单个细胞
解决
悬浮生长
贴壁生长
(大多数）
细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等
接触抑制
传代培养
细胞悬液
原代培养
分瓶
培养
①原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。
②细胞贴壁：大多数细胞需要贴附于某些基质表面才能增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。
③接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。
④传代培养：分瓶后的细胞培养。
加培养液
在培养皿或培养瓶内
悬浮培养的细胞:直接用离心法收集
贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集
细胞分裂受阻
②制成细胞悬液，分瓶培养
①收集细胞
相关概念
分化程度低，分裂能力强，易培养。
比较项目 植物组织培养 动物细胞培养
原理
培养基性质
培养基特有成分
培养结果
培养目的
获得细胞及代谢产物
植物细胞的全能性
许多细胞
植物体
快速繁殖、培育无病毒植株等
葡萄糖、动物血清
蔗糖、植物激素
液体培养基
固体培养基
细胞增殖
植物组织培养和动物细胞培养的比较：
三.动物细胞培养
03早期胚胎中具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。胚胎干细胞分布特点局限性必须从胚胎中获取 ，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。干细胞培养及其应用ES细胞成体干细胞举例造血干细胞（骨髓、外周血和脐带血中）神经干细胞（神经系统中）精原干细胞（睾丸中）具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力特点诱导多能干细胞iPS细胞通过体外诱导小鼠成纤维细胞得到的类似胚胎干细胞的一种细胞①诱导过程无须破坏胚胎；②iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。优点概念已分化的T细胞、B细胞存在肿瘤发生的风险02动物细胞融合技术动物细胞融合动物细胞培养给小鼠注射特定的抗原B淋巴细胞（免疫）骨髓瘤细胞杂交细胞杂交瘤细胞单克隆抗体能分泌所需抗体的杂交瘤细胞第一次筛选第二次筛选诱导融合选择培养基克隆化培养，专一抗体检验体外培养或小鼠腹腔内增殖既能迅速增殖又能产生专一抗体原理：细胞膜的流动性、细胞增殖能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备。1、注射抗原的目的是？2、诱导融合的方法有哪些？与植物的区别？3、两次筛选的目的分别是？4、大量增殖杂交瘤细胞获得单克隆抗体的方法？5、B淋巴细胞、骨髓瘤细胞、杂交瘤细胞分别有什么特点？6、单克隆抗体的优点？02单克隆抗体及其应用1、诊断试剂——最广泛应用抗原-抗体杂交法主要用于癌症治疗。2、运载药物单克隆抗体+药物=“生物导弹”单克隆抗体+接头+药物（如细胞毒素）=ADC（抗体-药物偶联物）3、治疗疾病植物体细胞杂交动物细胞融合原理细胞融合前的处理方法诱导细胞融合的方法细胞融合成功的标志结果主要用途意义细胞膜具有一定的流动性、植物细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性用果胶酶和纤维素酶去除细胞壁用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散成单个细胞电融合法、离心法；聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法再生出细胞壁细胞核的融合获得完整的杂种植株主要用于制造单克隆抗体打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能比较动物细胞融合与植物体细胞杂交形成杂种植株形成杂种细胞
理论基础
动物体细胞核的全能性
胚胎细胞核移植
原理：
类型：
体细胞核移植
采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
从供体高产奶牛身上取体细胞
显微操作去核
（梯度离心、紫外线照射、化学物质处理）
对体细胞进行培养
去核的卵母细胞
供体细胞
电融合法
将供体细胞注入去核的卵母细胞
重构胚
用物理或 化学方法激活重构胚，使其完成 细胞分裂和发育
早期胚胎
将胚胎移入受体（代孕）母牛体内
生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
操作过程
应用前景
畜牧业
保护濒危物种
医药卫生
03
动物体细胞核移植技术和克隆动物
去核：纺锤体——染色体复合物
①对卵母细胞损伤较小；
②保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。
加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
①作为生物反应器生产医用蛋白；
②转基因克隆动物的细胞、组织或器官可用于异种移植；
③人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化形成相应的细胞组织或器官，可用于器官移植
分化程度低，表现全能性相对容易
非人灵长类困难：
（1）供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复到分化前的功能状态；
(2)技术不完善
无性繁殖
胚胎工程
理论基础
常用技术及应用
1.体外受精
2.胚胎移植
3.胚胎分割
1.生理学基础
2.步骤
终端技术
终端技术
1.分别采集精子和卵母细胞
2.成熟培养和精子获能
3.在培养液中培养，促使完成受精
定义、选择胚胎和仪器用具、过程、优势和问题
胚胎工程
精子穿越卵细胞膜外的结构，如透明带
释放出多种酶，以溶解这些结构
精子接触卵细胞膜
透明带反应
精子形成雄原核、卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体，形成雌原核
精子入卵
卵细胞膜反应
精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带
精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内
防止多精入卵的两个屏障
精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。
雄原核
雌原核
放出第二极体
第一极体
1.过程
受精阶段
雌、雄原核靠近
核膜消失，形成受精卵。
第一次卵裂即将开始
雌雄原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失。这个含有两个染色体组的合子就是受精卵。受精过程结束后，受精卵的发育也就开始了。
形成一个细胞核
2、受精的标志：
观察到两个极体或雌、雄原核。
3、受精完成的标志：
雌雄原核形成合子
多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体，因此观察到的两个极体为一个第一极体，一个第二极体；
1、场所：输卵管、子宫胚胎早期发育022、过程：胎盘和胎膜发育成各种组织项目变化细胞数目胚胎的总体积每个细胞体积DNA总量每个细胞内的DNA总量有机物总量增加减小增多不变减少不增加卵裂期中胚层外胚层内胚层逐渐分化形成各种组织、器官等小结and拓展：胚胎发育 vs 个体发育
全能细胞
细胞分化
幼体
继续分化
出生发育
性成熟个体
孵化
卵裂期
胚胎发育
胚后发育
个体发育
内细胞团
滋养层细胞
囊胚腔
外胚层
中胚层
内胚层
（原肠腔）
（二）胚胎移植
遗传性状优良、生产能力强供体母牛
健康的体质、正常的繁殖能力受体母牛
多种激素同期发情处理
促性腺激素
超数排卵
供体公牛
发情配种或人工授精
收集胚胎并检查
胚胎移植
妊娠检查
分娩（胚胎移植的犊牛）
1. 该过程中两次使用激素：
2. 该过程中的两次检查：
3. 胚胎移植成功与否要有两个条件：
第一次对受、供体进行同期发情处理；
第二次用于供体的超数排卵。
第一次对收集的胚胎进行检查；
第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。
胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。
进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。
七.胚胎工程技术及其应用
4.胚胎移植的实质：
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
发育良好、形态正常的桑葚胚或者囊胚
【例4】 (深圳3月)牛胚胎移植的基本程序如图所示，请据图回答：
(1)图中a、b、c过程分别是指__________、_______、__________。
超数排卵
胚胎收集
胚胎移植
对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割。
若不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。
七.胚胎工程技术及其应用
（三）胚胎分割
例.胚胎分割是一种现代生物技术。关于这一技术的叙述正确的是（ ）
A.胚胎分割可以将早期胚胎任意分割成多份
B.胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎
C.胚胎分割技术属于有性生殖方式，因此不属于克隆
D.胚胎分割技术可以分割任意时期胚胎
B
牛刀小试
移栽成活
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基因工程专题复习
限制酶
DNA连接酶
载体
对受体细胞无害；
①有一个至多个限制酶切割位点；
②有特殊的标记基因；
③能自我复制或能整合到宿主DNA上随受体DNA同步复制。
质粒、噬菌体 、动植物病毒等
基因工程的基本工具
作为载体的条件
种类：
磷酸二酯键
来源：
主要来源于原核生物
特点：
作用部位：
识别特定核苷酸序列
结果：
形成黏性末端或平末端
连接部位：磷酸二酯键
种类：E.coliDNA连接酶（黏）、T4 DNA连接酶（平、黏）
作用： 把两条双链DNA片段拼接起来
Q1：为什么原核细胞中的核酸序列不会被限制酶破坏？
Q2：原核细胞中含有限制酶的意义？
“分子手术刀”
“分子缝合针”
“分子运输车“
便于重组DNA分子的筛选
来源不同，在大小、结构、复制方式以及插入外源DNA片段的大小有差异。
关于目的基因的筛选
标记基因——
便于重组质粒的筛选；
便于筛选目的基因是
否导入受体细胞
其实重组质粒是无法通过标记基因筛选的，用工具酶处理后得到的重组质粒溶液中有多种，接着去转化，就会转化出各种各样的细胞，利用标记基因的特性，使用选择培养基就可以把不含标记基因的其他非正常转化细胞去掉，这时候只剩下两种细胞（含普通质粒的、含重组质粒的），再通过DNA分子杂交技术（PCR技术）把含有目的基因的筛选出来，接着再用分子杂交技术把能够转录的筛选出来。
名称 作用部位 作用结果
限制酶
DNA连接酶
DNA聚合酶
DNA(水解)酶
解旋酶
磷酸二酯键
碱基对之间的氢键
将DNA切成两个片段
磷酸二酯键
将两个DNA片段连接为一个DNA分子
磷酸二酯键
将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端
磷酸二酯键
将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸
将双链DNA分子局部解旋为单链
Q：在切割含“目的基因”的DNA分子时，需用限制酶切割___次此DNA分子，断4个磷酸二酯键, 产生____个末端。
2
4
04DNA的粗提取与鉴定称取，切碎，放入研钵，倒入，充分研磨。在漏斗中垫上纱布过滤研磨液，4℃冰箱中静置后取；或将研磨液倒入塑料离心管中离心，取。在上清液中加入体积相等的、溶液,静置2~3min，溶液中出现的就是粗提取的DNA。2.去除杂质——3.DNA的析出——1.破碎细胞——洋葱研磨液上清液上清液预冷的95%酒精白色丝状物方法步骤用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物；或将溶液倒入塑料离心管中离心，取沉淀物晾干。析出DNAQ：破碎动物细胞与植物细胞的方法一样吗？Q：能否选择猪血？Q：如果是体积分数为70%的冷酒精进行提取会怎样？04DNA的粗提取与鉴定将丝状物或沉淀物溶于溶液中，加入试剂，混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min4.DNA的鉴定——二苯胺2mol/L的NaCl方法步骤空白对照组：在等体积的NaCl溶液中加入二苯胺试剂，将试管置于同等沸水浴中加热5min。思考：如何评价结果？——看提取物颜色——看与二苯胺反应颜色的深浅DNA纯度DNA的量（DNA在2mol/L的NaCl溶液中溶解度最高，也可以溶解于其他浓度NaCl中）
总结
1.目的基因的筛选和获取-前提
利用PCR获取和扩增
化学方法人工合成
2.构建基因表达载体-核心
目的基因、启动子、终止子、标记基因
3.将目的基因导入受体细胞-关键
农杆菌转化法(植物)、显微注射法(动物) 、
感受态细胞转化法(微生物);
4.目的基因的检测与鉴定-保证
分子检测：是否插入、转录、翻译
个体水平：是否具有抗性以及抗性强度等。
基因工程的基本操作程序（4个步骤）
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。
使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可进行遗传、表达和发挥作用。
载体进入受体细胞稳定表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。
才能确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达。
1.目的基因的概念
2.可作为目的基因的实例有哪些（了解）
3.筛选适合的目的基因：
4.利用PCR获取和扩增目的基因：
1）依据什么进行筛选
2）Bt抗虫蛋白的抗虫原理（了解）
3）Bt抗虫蛋白为什么不会对人畜产生危害（了解）
4）获取目的基因的具体方法有哪些？
1）PCR的概念； 2）DNA复制所需的基本条件；3）引物的概念；4）PCR反应的条件；
5）描述PCR反应的过程；6）变性、复性、延伸温度是多少；7）PCR反应的场所？
8）用PCR可以直接扩增mRNA吗？
9）DNA体内复制与体外复制（PCR技术）条件的比较；
10）什么是dNTP（知道既可以，不用记住）
11）设计引物的依据是什么；使用的一对引物的序列能相同吗；引物设计有什么要求（或引物失效的原因）；每种引物内部不能发生局部碱基互补配对的原因是什么；两种引物之间不能在局部发生碱基互补配对的原因是什么；两种引物都结合在DNA模板链的_____端，脱氧核苷酸连接在引物的_____端进行延伸？
12）变性过程破坏的是哪种化学键？是否需要酶？延伸过程是否需要ATP供能？PCR为什么需要引物？PCR扩增的结果？为什么呈指数形式扩增？复制多少次能得到完整的目的基因？
01目的基因的筛选和获取思考：3.PCR技术获取目的基因时至少要经过几次循环才能从DNA分子中分离出目的基因？【导学案P51】5’3’5’5’第一次循环第二次循环3’5’第三次循环3’3’02基因表达载体的构建目的：确保基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代；使目的基因能够表达和发挥作用。（核心工作）启动子：位置：基因的上游功能：RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。复制原点：DNA复制的起始位点目的基因：能控制表达所需要的特殊性状终止子：位置：基因的下游功能：终止转录标记基因：便于重组DNA分子的筛选和鉴定。02基因表达载体的构建（核心工作）如何构建抗虫棉的基因表达载体？①用一定的限制酶切割载体，使其出现一个切口。②用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的DNA片段。③将切下的Bt基因片段拼接到载体的切口处，再加入适量DNA连接酶，形成了一个重组DNA分子。载体基因表达载体使用一种DNA限制酶进行切割，共有几种连接情况？
问题探讨
载体
目的基因
自连
片段间的连接
目的基因自连
质粒自连
目的基因与质粒连接
目的基因与目的基因连接
质粒与质粒连接
正向连接 反向连接
1
1’
2
2’
1
2
2’
1’
2
2’
1’
1
Q：用同一种限制酶切割，若考虑两两相连，则DNA连接酶连接DNA片段会出现几种情况？
问题探讨
选择两种不同的限制酶同时对目的基因和质粒切割
-G
-CTTAA
-A
-TCTAG
-G
-CTTAA
如何防止目的基因和质粒的自身环化以及目的基因的反向连接？
将目的基因导入植物细胞
将目的基因导入动物细胞
将目的基因导入微生物细胞
花粉管通道法
-- Ca2+转化法
-- 显微注射法
目的基因导入细胞方法
农杆菌转化法
我国科学家独创
常用
构建表达载体
导入农杆菌
导入植物细胞
新性状植株
（2）农杆菌转化法操作程序
1.目的基因导入植物细胞
植物组织培养
Ti-DNA将目的基因插入植物细胞染色体DNA
将目的基因插入到Ti质粒上的T-DNA中
032.目的基因导入动物细胞将目的基因导入受体细胞（1）常用方法：（2）受体细胞:显微注射法受精卵①体积大，易操作。②易表现出全能性。（3)过程：构建基因表达载体并提纯利用显微注射将基因表达载体注入动物的受精卵中早期胚胎培养胚胎移植获得具有新性状的动物（1）常用方法：Ca2+转化法原核细胞（常选择大肠杆菌）目的：可使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。（2）受体细胞：优点：繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对较少，易于培养。3.目的基因导入微生物细胞03将目的基因导入受体细胞Ca2+感受态细胞吸收种类 项目 植物细胞 动物细胞 微生物细胞
常用方法
受体细胞
转化 过程 目的基因插入Ti质粒的T DNA上→导入植物细胞→整合到受体细胞的染色体DNA中→表达 目的基因表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物 Ca2＋处理细胞→能吸收周围环境中DNA分子的生理状态细胞→重组的基因表达载体导入细胞中
农杆菌转化法
显微注射法
Ca2＋处理法
体细胞或受精卵
受精卵
原核细胞
04目的基因的检测与鉴定思考：结合基因表达的过程，推测可以从哪些方面进行检测与鉴定？类型检测内容方法分子水平的检测个体生物学水平的鉴定受体细胞的染色体DNA上是否插入了目的基因目的基因是否转录出了mRNAPCR等技术目的基因是否翻译成蛋白质抗原-抗体杂交技术个体是否具有相应性状抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等一、基因工程在农牧业方面的应用
基因工程的应用
1.转基因抗虫植物
2.转基因抗病植物
3.转基因抗除草剂植物
4.改良植物的品质
5.提高动物的生长速率
6.改善畜产品的品质
二、基因工程在医药卫生领域的应用
1.利用基因工程能生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。
2.利用基因工程培育出可以降解多种污染物的“超级细菌”来处理环境污染。
3.优点：相比从天然产物中提取的酶，用基因工程技术获得的工业用酶的纯度更高、生产成本显著降低、生产效率较高。
三、基因工程在食品工业方面的应用
动物基因工程
植物基因工程
1.对微生物或动植物的细胞进行基因改造，使它们能够生产药物。
2.利用基因工程技术，可以让哺乳动物批量生产药物，如乳腺生物反应器。
3.用转基因动物作器官移植的供体等。
单元知识网络
1.抗虫基因（Bt蛋白基因）
2.抗病基因（从某些真菌、病毒获取）
3.抗除草剂基因
4.必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、
植物花青素代谢相关的基因
5.外源生长激素基因
6.肠乳糖酶基因（乳糖不耐受）
对应的目的基因？
比较项目 乳腺（房）生物反应器 基因工程菌生产药物
基因结构
基因产物
受体细胞
导入方式
生产条件
产物提取
哺乳动物基因的结构与人类结构基本相同
细菌或酵母菌等生物的基因结构与人类基因结构有较大差异
与天然蛋白质几乎完全相同
细菌细胞内缺少内质网、高尔基体等细胞器，合成的蛋白质可能不具有生物活性
哺乳动物的受精卵
微生物细胞
显微注射法
Ca2+处理法（感受态细胞法）
不需要严格的灭菌，温度等外界条件对其影响不大
需严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件
从动物乳汁中提取，相对简单
（一般经过工业发酵后）从微生物细胞（或发酵液）中提取，相对复杂
分析比较：
DNA片段的扩增及电泳鉴定
1.DNA体外扩增的原理
PCR利用了DNA热变性原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。
PCR仪实质上就是一台能够自动调控温度的仪器，一次PCR一般要经历30次循环。
2.DNA片段电泳鉴定的原理
DNA分子具有可解离的基团，在一定的PH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。
在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构像等有关。
凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来。
探究.实践
项目 蛋白质工程 基因工程
操作对象
操作起点
操作水平
操作流程
结果
实质
联系 基因
基因
DNA分子水平
DNA分子水平
预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→找到并改变对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新基因→获得所需要的蛋白质
目的基因的筛选与获取→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
可生产自然界没有的蛋白质
只能生产自然界已有的蛋白质
定向改造或生产人类所需要的蛋白质
定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品
①蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程；
②蛋白质工程离不开基因工程，其包含基因工程的基本操作。
预期蛋白质功能
目的基因
蛋白质工程和基因工程的比较
四、蛋白质工程的应用
1.研发速效胰岛素类似物（了解）
2.延长干扰素体外保存时间（了解）
3.降低人对小鼠单克隆抗体的免疫反应（了解）
4.其他相关内容（了解）
5.蛋白质工程的现状：蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要原因是什么？
◆蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而这种高级结构往往十分复杂。
6.为什么蛋白质工程改造基因而不是直接改造蛋白质？（熟悉）
①蛋白质的高级结构十分复杂，直接改造难度大；
②蛋白质是由基因编码的，改造了基因可以间接改造蛋白质；
③基因可以遗传，蛋白质无法遗传。
基础判断
(1)切割质粒的限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核苷酸序列( )
(2)载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因( )
(3)限制酶只能用于切割目的基因( )
(4)DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来( )
(5)限制性内切核酸酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶( )
(6)E.coli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端( )
(7)当作载体的质粒DNA分子上至少含一个限制酶切割位点( )
错
错
错
错
错
错
对
基础判断
(8)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达( )
(9)用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列( )
(10)外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制( )
(11)表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原点( )
(12)将目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法( )
(13)为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体( )
(14)抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体上也未必能正常表达( )
对
对
错
错
对
错
对
基础判断
(15)转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测( )
(16)检测目的基因是否导入受体细胞用抗原—抗体杂交技术( )
(17)将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株( )
(18)利用乳腺生物反应器能够获得干扰素，这是因为将干扰素基因导入了动物的乳腺细胞中( )
(19)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用( )
(20)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质( )
(21)蛋白质工程可以合成自然界中不存在的蛋白质( )
错
错
对
错
错
对
对
基础判断
(22)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( )
(23)转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中( )
(24)种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性( )
(25)转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加( )
(26)如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不会存在安全性问题( )
(27)转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中( )
(28)中国政府禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆( )
错
错
对
错
错
对
对
练习巩固
考向一 基因工程工具酶的应用
1.某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法，将基因a与载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述，正确的是
A.获取基因a的限制酶的作用部位是图中的①
B.基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA连
接酶、质粒
C.连接基因a与载体的DNA连接酶的作用部位是图中的②
D.一种限制酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列，并在特定的切点上
切割DNA分子
√
练习巩固
考向二 基因工程载体的应用
2.质粒是基因工程最常用的载体，下列有关质粒的说法正确的是
A.质粒不仅存在于细菌中，也存在于某些病毒中
B.细菌的基因只存在于质粒上
C.质粒为小型环状DNA分子，存在于细菌拟核DNA之外的细胞质中
D.质粒是基因工程中的重要工具酶之一
√
练习巩固
考向三 目的基因的获取
3.(2020·中国人民大学附中高三摸底)在核酸分子杂交技术中，常常使用已知序列的单链核酸片段作为探针(探针是指以放射性同位素、生物素或荧光染料等进行标记的已知核苷酸序列的核酸片段)。为了获得B链作探针，可应用PCR技术进行扩增，应选择的引物种类是
A.引物1与引物2
B.引物3与引物4
C.引物2与引物3
D.引物1与引物4
√
练习巩固
考向四 基因工程的基本操作程序
4.土壤农杆菌侵染植物细胞时，Ti质粒上的T－DNA片段转入植物细胞的基因组中。利用农杆菌以Ti质粒作为载体进行转基因，下列相关叙述正确的是
A.目的基因应插入T－DNA片段外，以防止破坏T－DNA
B.用Ca2＋处理农杆菌，以利于其侵染植物细胞
C.Ti质粒是一种环状DNA分子，属于细菌的拟核DNA
D.T－DNA片段有利于介导外源DNA整合到植物细胞的染色体DNA上
√
练习巩固
考向五 基因工程的应用
5..红细胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生成的一种激素物质，是当今最成功的基因工程药物，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限，目前临床使用的红细胞生成素主要来自基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(rhEPO)。其简要生产流程如图，下列相关叙述正确的是
A.过程①用到的工具酶有DNA聚合酶、
限制酶和DNA连接酶
B.构建的重组表达载体中终止子的作用是终止翻译过程
C.检测重组细胞是否表达出rhEPO常用抗原—抗体杂交技术
D.用乳腺生物反应器生产EPO可将人EPO基因导入哺乳动物体细胞获得
√
练习巩固
考向六 蛋白质工程
6.某生物中发现一种基因的表达产物是具有较强抗菌性和溶血性的多肽P1，科研人员预期在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的蛋白质药物，下一步要做的是
A.合成编码多肽P1的DNA片段
B.构建含目的肽DNA片段的表达载体
C.设计抗菌性强但溶血性弱的蛋白质结构
D.利用抗原—抗体杂交的方法对表达产物进行检测
√
练习巩固
考向七 DNA的粗提取与鉴定
7.(2020·江苏海安高级中学高三月考)下列有关“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是
A.新鲜猪血、菜花等动植物材料均可用于DNA的粗提取
B.植物材料需先研磨破碎细胞
C.DNA只能溶于2 mol/L的NaCl溶液
D.溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺试剂后，颜色呈紫色
√
练习巩固
考向八 DNA片段的扩增及电泳鉴定
8.利用PCR可以在体外进行DNA片段的扩增，下列有关“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验的相关叙述，错误的是
A.PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高
压灭菌处理
B.PCR利用了DNA的热变性原理
C.PCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出之后，迅速融化
D.在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的
枪头都必须更换
√
深挖教材
1.限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别______________________，并在特定
的位点进行切割。限制酶主要来源于原核生物，不能切割原核细胞自身DNA分子的
原因是____________________________________________________________。
一种特定的核苷酸序列
原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰
2.识别DNA分子中不同核苷酸序列，但能切割产生相同黏性末端的不同限制酶，被
称为同尾酶。在基因工程中使用同尾酶的意义是______________________________
________________。
在构建基因表达载体时，扩大切割位点的选择范围
3.构建基因表达载体的目的是_______________________________________________
__________________________________________。
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；同时使目的基因能够表达和发挥作用
4.不能将目的基因插入载体的标记基因中，是因为_____________________________
________________________________________________________________________
_____________________________________________________。
标记基因可用于鉴定目的基因是否成功导入受体细胞，以便将含目的基因的细胞筛选出来，若标记基因中有目的基因插入，则标记基因被破坏，无法进行后续的鉴定和筛选
5.基因工程不能完全满足人们生产和生活的需要，是因为基因工程原则上_________
_______________________。
只能生产自然界中已存在的蛋白质
6.通过对基因进行操作来实现对天然蛋白质的改造的原因有_____________________
________________________________________________________________________
___________________________________。
蛋白质具有十分复杂的空间结构，基因的结构相对简单，容易改造；改造后的基因可以遗传给下一代，直接对蛋白质进行改造无法遗传给后代
7.转入生长激素基因的鱼生长速度快，饵料转化率高。但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼存在生态安全性问题，我国科学家只将三倍体的转基因鱼投入自然系统。请根据材料思考回答下列问题：
（1）转基因鱼成功的物质基础是______________________________________。
各种细胞生物都以DNA分子作为遗传物质
（2）从保障生态安全性上分析，只投放三倍体鱼的原因是_____________________
___________________________________________________________。
三倍体鱼不能繁殖，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
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人教版（2019）高中生物选择性必修3
第四章 生物技术的安全性与伦理问题
章节复习课
复习内容
一.转基因产品的安全性
二.关注生殖性克隆人
三.禁止生物武器
生物技术在造福人类社会的同时也可能带来安全与伦理问题
章节导图
转基因产品的安全性引发社会的广泛关注
我国禁止生殖性克隆人
世界范围内应全面禁止生物武器
日常生活中的转基因产品
转基因技术在应用过程中带来的影响
转基因产品的安全性
转基因成果令人叹为观止
对转基因产品安全性的争论
理性看待转基因技术
生殖性克隆与治疗性克隆
生殖性克隆人面临的伦理问题
我国禁止生殖性克隆人
警惕用新技术研究生殖性克隆人
生物武器的种类、特点和危害
我国镇府的态度
转基因成果
一、转基因产品的安全性
下列关于基因工程的叙述,错误的是( )
A.在医药卫生方面,运用基因工程获取白细胞介素和溶血栓剂
B.农业上利用基因工程主要培育高产、稳定、品质优良和具有抗逆性的农作物
C.利用某些转基因生物可以合成干扰素
D.转基因生物和转基因食品对人类没有危害,全部安全
答案 D
解析 基因工程在医药卫生方面的应用主要是获取胰岛素、白细胞介素、溶血栓剂等药物,A项正确;在农业生产上利用基因工程主要是培育高产、稳定、品质优良和具有抗逆性的农作物,B项正确;利用某些转基因生物可以合成干扰素,C项正确;转基因生物和食品的安全性存在争议,D项错误。
牛刀小试1
[归纳提升]
争论焦点 反对者观点 赞成者观点
食物安全 ①担心出现滞后效应,担心出现新的过敏原,担心营养成分改变; ②担心会引发宗教信仰类争论 ①多环节、严谨的安全性评价,可以保证转基因食物的安全;
②尚未发现因食用转基因食物而影响人体健康的实例
转基因产品引发的安全性争论
生物安全 ①可能成为“入侵的外来物种”; ②可能重组出有害病原体; ③有可能使杂草成为除不掉的“超级杂草” ①转基因农作物生命力有限,扩散到种植区外,会很快死亡;
②要表现出被赋予的新性状,必须具有一定的条件和种植技术;
③由于生殖隔离,难以与其他植物杂交;
④花粉传播距离有限,存活时间有限
环境安全 ①打破物种原有界限,改变生态系统中能量流动和物质循环; ②重组的微生物可能造成二次污染; ③有毒蛋白或过敏蛋白可能通过食物链进入其他动物和人体内 ①转基因并不会改变生物原有的分类地位,不会破坏生态系统的稳定性;
②转基因抗虫作物的种植可减少农药的使用;
③抗除草剂作物的种植,可保护农田土壤环境
下列观点缺乏科学依据的是( )
A.转基因植物与其他物种的植物存在生殖隔离
B.许多农作物花粉的传播距离有限,绝对不会造成其他生物的安全问题
C.尽管植物花粉的存活时间有限,但也可能会对其他生物造成危害
D.转基因抗虫棉往往与非抗虫棉间行种植
答案 B
解析 尽管农作物的花粉传播的距离有限,花粉存活时间有限,但转基因植物的花粉还是有可能通过花粉传播而进入其他植物中,使其他植物具有某些特殊性状。
牛刀小试2
治疗性克隆与生殖性克隆的比较
项 目 治疗性克隆 生殖性克隆
不同点 概念 利用克隆技术产生特定细胞、组织和器官(皮肤、神经或肌肉等)用于治疗性移植 是指将克隆技术用于生育的目的,即用于产生人类个体
目的 治疗人类疾病 用于生育,产生完整个体
水平 细胞水平 个体水平
相同点 都属于无性繁殖,遗传物质不变
二、关注生殖性克隆人
治疗性克隆有望最终解决供体器官的短缺和器官移植出现的排异反应。如图表示治疗性克隆的过程,下列有关叙述错误的是( )
牛刀小试3
D
A.上述过程利用了动物细胞核移植、动物细胞培养等技术
B.上述过程充分说明动物细胞具有全能性
C.①过程的完成离不开胚胎干细胞的增殖和分化潜能
D.①②过程都未发生DNA复制和蛋白质合成
[归纳提升]
试管婴儿与设计
试管婴儿的比较
二、关注生殖性克隆人
下图表示培育试管婴儿的两条途径,下列相关叙述正确的是( )
A.途径1为培育试管婴儿,途径2为设计试管婴儿
B.利用这两条途径获得试管婴儿的目的是完全一致的
C.①表示体内受精过程,在输卵管中进行
D.②为早期胚胎培养过程,该过程要在培养液中加入血清
牛刀小试4
答案 D
解析 途径1进行了遗传学诊断,表示设计试管婴儿,则途径2表示试管婴儿,A项错误;此两条途径获得试管婴儿的目的不同,前者主要是避免遗传病的发生,后者主要是解决不育不孕问题,B项错误;①表示体外受精过程,C项错误;②为早期胚胎培养过程,该过程要在培养液中加入血清,D项正确。
生物武器的种类
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。
（一）生物武器的种类
致病菌
鼠疫菌杆菌、霍乱弧菌、炭疽杆菌、波特淋菌等
病毒
天花病毒、动物痘病毒、黄热病毒、委内瑞拉马脑炎病毒等
生化毒剂
肉毒杆菌毒素
重组基因技术制造全新的致病菌
重组蜡状杆菌，重组流感病毒，新型鼠痘病毒等
总结
1.通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散步。
2.经由呼吸道、消化道和皮肤等侵入人、畜体内。
（二）生物武器的传播途径
自我检测
1.生物武器已经极大地威胁到人类的生存。判断下列有关生物武器描述的正误。
(1)生物武器可通过吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆虫叮咬等侵入人体。( )
(2)生物武器会威胁人、畜的生命和健康,但不危害植物。( )
(3)生物武器一般由致病微生物、毒素、昆虫以及装载它们的容器和投掷物组成。( )
(4)我国对生物武器坚持“四不”原则,即不赞成、不支持、不发展和不生产生物武器。( )
√
×
√
×
牛刀小试5
生物武器的危害性有传染性强的特点,针对这一特点,下列哪项不是防治生物武器的有效措施 ( )
A.提前接种和个人防护
B.发现病人立即报告,及时隔离
C.注意切断传播途径
D.只注意环境消毒,不注意动植物灭菌
答案 D
解析 防治生物武器,既要注意环境消毒,又要注意动植物灭菌,因为动植物都可能成为传染源。
牛刀小试6
总结
1、致病力强：少量的致病菌就可以使人死亡；死亡率高。
2、较隐蔽：不易被发现，易传播，发病有潜伏期。
3、攻击范围广（传染性强）：污染面积大，危害时间长，传染途径多，人类容易感染。
4、治疗困难：很多疾病没有治疗的特效药。
5、难以发现：很多生化毒剂无色、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。
（三）生物武器的特点
生物武器是指有意识地利用致病微生物、毒素、昆虫侵袭敌人的军队、人口、农作物或牲畜等目标,以达到战争目的的一类武器。根据它们的类型,预测下列不是生物武器危害性特点的是( )
A.传染性强
B.传染范围广
C.传播途径多
D.传播不受气候影响
答案 D
牛刀小试7
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