课件52张PPT。第1课时 基因工程的发展历程和工具第一章 第一节 基因工程概述学习导航
1.结合教材P7～9，简述基因工程的发展历程。
2.结合教材P9～12，举例说出限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用、特点。
3.概述质粒的含义、特性及其在基因工程中的作用。
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基因工程的基本工具的作用和特点。课堂导入
方式一 抗虫棉的研究开发是我国发展农业转基因技术，打破跨国公司垄断，抢占国际生物技术制高点的成功事例。抗虫棉的应用使棉铃虫得到了有效控制，使杀虫剂用量降低了70%～80%，有效保护了农业生态环境，减少了农民喷药中毒事故，为棉花生产和农业的可持续发展做出了巨大贡献。
师：要实现抗虫基因在棉花中的表达，提前要做哪些关键工作？
生：要将抗虫基因切割下来；要将抗虫基因整合到棉花的DNA上。
师：这里存在一个基因转移的实际问题，就是如何将控制抗虫的基因转入棉花细胞的问题。师：中国有句俗语叫“没有金刚钻儿，不揽瓷器活儿”。科学家们在实施基因工程之前，苦苦求索，终于找到了实施基因工程的三种“金刚钻儿”，使基因工程的设想成为了现实。这三种“金刚钻儿”是什么？有什么特点和具体作用？下面我们就来学习这方面的内容。
方式二 科学设想，能否让禾本科植物也能固定空气中的氮？能否让细菌“吐出”蚕丝？能否让微生物产生人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？经过多年努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。这一技术是在DNA分子水平上进行的，在微小的DNA分子上进行的操作，需要专用的工具。这些工具是什么？各自的作用是什么？让我们一起来了解一下吧！一、基因工程的发展历程二、基因工程操作的两种工具酶内容索引当堂检测三、基因工程中的工具——载体一、基因工程的发展历程基础梳理1.理论与技术基础的发展
1953年：沃森和克里克建立 结构模型。
↓
1957年：科恩伯格等首次发现 。
↓
1958年：梅塞尔森和斯塔尔发现 的机理。克里克提出
。
↓DNA聚合酶DNA分子双螺旋DNA半保留复制中心法则1961～1966年：尼伦伯格等破译 。
↓
1967年：罗思和赫林斯基等发现运转工具 和 。
↓
1970年：特明和巴尔的摩各自在RNA病毒中发现 酶。史密斯等人分离到 。
↓
1977年：桑格首次完成基因组的测序工作。遗传密码质粒DNA连接酶逆转录限制性核酸内切酶猿猴病毒SV40的DNA
↑
同一种限制性核酸内切酶
↓
λ噬菌体的DNADNA连接酶重组的 分子②成就：世界上首次DNA分子 。2.重组DNA技术的发展
(1)1972年科学家伯格等实验
①过程杂种DNA体外重组大肠杆菌质粒DNA(含卡那霉素抗性基因)
↑
同一种限制性核酸内切酶
↓
另一种大肠杆菌质粒DNA(含四环素抗性基因)DNA连接酶____________(2)1973年科学家科恩等实验重组DNA分子大肠杆菌转化 ―→子代大肠杆菌(双重抗性)(3)不同物种间DNA重组实验
①过程：非洲爪蟾核糖体蛋白基因的DNA片段＋大肠杆菌质粒―→ 重组DNA―→ 大肠杆菌―→ 转录出相应 。
②成就：打破了传统的种间遗传物质不能交换的重重壁垒，开创了
。 mRNA基因工程3.基因工程的概念剪切拼接重新组合基因基因产物体外遗传性状问题探究1.有性生殖中的基因重组是随机的，且只能在同一物种间进行。基因工程操作导致的基因重组与前述基因重组有何区别？答案答案 基因工程可以在不同物种间进行基因重组，并且方向性强，可以定向地改变生物的性状。2.基因工程的理论基础
(1)不同生物的DNA分子能拼接起来的原因分析
①基本组成单位相同：都是四种 。
②双链DNA分子的空间结构相同：都是规则的 。
③DNA碱基对之间的关系相同：均遵循严格的 原则。
(2)外源基因能够在受体内表达，并使受体表现出相应的性状的原因分析
①基因的功能特点：控制生物体性状的 单位，具有相对独立性。
②遗传信息的传递方向都遵循 。
③生物界共用一套 。脱氧核苷酸双螺旋结构碱基互补配对结构和功能中心法则遗传密码拓展应用1.科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是
A.定向提取生物体内的DNA分子
B.定向地对DNA分子进行人工“剪切”
C.在生物体外对DNA分子进行改造
D.定向地改造生物的遗传性状解析 基因工程能按照人们的意愿通过相关技术操作赋予生物以新的遗传特性。答案解析2.目前，科学家把兔子血红蛋白基因导入大肠杆菌细胞中，在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白。下列不是这一先进技术的理论依据的是
A.所有生物共用一套遗传密码
B.基因能控制蛋白质的合成
C.兔子血红蛋白基因与大肠杆菌的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成，
都遵循相同的碱基互补配对原则
D.兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先答案解析解析 题干表述的是目的基因导入受体细胞并得以表达的过程，目的基因在不同生物细胞中能够表达出相同的蛋白质，说明控制其合成的信使RNA上的密码子是共用的，相同的密码子决定相同的氨基酸，A正确；
基因是通过转录出信使RNA，进而控制蛋白质的合成，B正确；
基因是有遗传效应的DNA片段，只要是双链DNA都遵循碱基互补配对原则，其组成原料都是四种脱氧核苷酸，C正确；
生物之间是否有共同的原始祖先与转基因技术之间没有必然关系，D错误。二、基因工程操作的两种工具酶基础梳理1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(又称限制酶)
(1)来源：主要从原核生物中分离出来。
(2)特点：具有 。
①识别DNA分子上特定的 序列。
②断开每条链中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的 。脱氧核苷酸特异性(专一性)磷酸二酯键(3)识别序列
①组成：大多数由 组成。
②特点：一般具有 。
(4)作用结果：产生 末端或 末端。
2.“分子针线”——DNA连接酶
(1)作用：连接DNA分子基本骨架之间的 。
(2)结果：形成重组DNA分子。6个核苷酸黏性平口回文序列磷酸二酯键问题探究1.仔细观察下列两种限制酶作用示意图，尝试回答下列问题：
(1)两种限制酶的识别序列和切割位点分别是什么？ 答案答案 EcoRⅠ的识别序列为GAATTC，切割位点是在G和A之间。HaeⅢ的识别序列有AGGCCT，切割位点在G和C之间。(2)由以上分析可知限制酶的作用是什么？有何作用特点？答案答案 限制酶的作用是：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。特点是特异性地识别和切割双链DNA分子。答案 DNA连接酶的作用部位为①，形成了磷酸二酯键。DNA连接酶和限制性核酸内切酶作用部位都是磷酸二酯键，但作用结果不同，前者是断裂磷酸二酯键，形成DNA片段，后者是形成磷酸二酯键，连接DNA片段。2.如图1所示，E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶均可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，相当于把梯子两边的扶手的断口连接起来。DNA连接酶和限制性核酸内切酶的关系如图2所示：
由图可知DNA连接酶的作用部位是“①”还是“②”，形成了什么化学键？与限制性核酸内切酶相比作用部位和作用结果有何异同？ 答案答案 不相同。DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来，而DNA聚合酶是将单个的脱氧核苷酸加到已有的DNA片段上。3.DNA连接酶和DNA聚合酶的异同
(1)DNA连接酶和DNA聚合酶均能形成磷酸二酯键，二者的作用对象相同吗？为什么？答案(2)比较DNA连接酶和DNA聚合酶的异同点脱氧核苷酸不需要DNA的一条链脱氧核苷酸4.在右图中标出限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶和DNA解旋酶的作用部位。答案 如图所示答案限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶作用于a处化学键，而解旋酶作用于b处化学键。 拓展应用3.下表为常用的限制性核酸内切酶(限制酶)及其识别序列和切割位点，由此推断以下说法中，正确的是
注：Y表示C或T，R表示A或G
A.一种限制酶只能识别一种核苷酸序列
B.限制酶切割后一定形成黏性末端
C.不同的限制酶可以形成相同的黏性末端
D.限制酶的切割位点在识别序列内部 答案解析解析 根据表格内容可以推知，每种限制酶都能识别特定的核苷酸序列，但不一定只能识别一种序列，如限制酶HindⅡ，A项错误；
限制酶切割后能形成黏性末端或平口末端，如限制酶HindⅡ切割后露出平口末端，B项错误；
不同的限制酶切割后可能形成相同的黏性末端，如限制酶BamHⅠ和Sau3AⅠ切割后露出的黏性末端相同，C项正确；
限制酶的切割位点可以位于识别序列的外侧，如Sau3AⅠ，D项错误。一题多变
判断正误：
(1)一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列( )
(2)限制性核酸内切酶的活性受温度、pH的影响，总有一个最合适的条件( )×解析 限制性核酸内切酶只能够识别双链DNA分子的某种特定的脱氧核苷酸序列，不能识别RNA分子的核糖核苷酸序列，错误。答案解析√解析 同其他的酶一样，限制性核酸内切酶同样受温度和pH的影响，而且具有发挥最大催化效率的最适温度和最适pH，正确。
(3)限制性核酸内切酶能破坏相邻脱氧核苷酸之间的化学键( )
(4)限制性核酸内切酶不只存在于原核生物中，其合成场所是核糖体( )解析 限制性核酸内切酶催化的是特定部位磷酸二酯键的断裂，属于水解反应，正确。答案解析√√解析 限制性核酸内切酶主要从原核生物中分离纯化，也有来自真核细胞的，其本质是蛋白质，在核糖体上合成，正确。解析 DNA连接酶和DNA聚合酶都是催化2个脱氧核苷酸分子之间形成磷酸二酯键。但DNA连接酶是在2个DNA片段之间形成磷酸二酯键，将2个DNA片段连接成重组DNA分子；DNA聚合酶是将单个的脱氧核苷酸分子加到已存在的DNA片段上形成磷酸二酯键，合成新的DNA分子。4.下列关于DNA连接酶作用的叙述，正确的是
A.将单个核苷酸加到某个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键
B.将断开的2个DNA片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键
C.连接2条DNA链上碱基之间的氢键
D.只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来，而不能将两者之间
的平口末端进行连接答案解析三、基因工程中的工具——载体1.常用的载体：质粒、λ噬菌体的衍生物、 等。 是最早应用的载体，它是细菌细胞中的一类 的、结构简单、独立于细菌____
之外，并具有 能力的 状DNA分子。
2.质粒的基本结构
(1)重组质粒进入受体细胞后要扩增产生更多的带有目
的基因的质粒，因此应具备 。
(2)重组质粒进入受体细胞后要进行鉴定和筛选，一般
利用质粒上特殊的 。
(3)为了便于外源DNA分子的插入，要求质粒必须有一个至多个_________
的切割位点。 基础梳理质粒动、植物病毒拟核祼露DNA自我复制复制原点环标记基因限制性核酸内切酶问题探究右图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图探究以下问题：
1.a代表的物质和质粒都能进行自我复制，
它们的化学本质都是什么？
2.某目的基因切割末端为 ，
为使质粒和目的基因连接在一起，质粒
应有的一段核苷酸序列及被限制酶切割
的末端分别是什么？ 答案 DNA。答案 －ACGCGT－ CGCGT－
－TGCGCA－； A－答案3.氨苄青霉素抗性基因，能控制某物质的合成，该物质能抵抗氨苄青霉素，使含有该基因的生物能在含氨苄青霉素的环境中存活。因此，氨苄青霉素抗性基因在基因工程载体上能起什么作用？
4.由以上分析总结作为载体必须具备哪些条件？ 答案 用作标记基因，供重组DNA的鉴定与选择。答案答案 作为载体必须具备的条件：
(1)必须有一个至多个限制酶切割位点；
(2)必须具备自我复制的能力；
(3)必须有标记基因。标记基因的筛选原理
(1)前提：载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。
(2)过程：含有某抗生素抗性基因的载体导入受体细胞，抗性基因在受体细胞内表达，受体细胞对该抗生素产生抗性，然后在培养基中加入该抗生素。拓展提升 (3)结果：在培养基上，被抗生素杀死的是没有抗性的受体细胞，没被杀死的具有抗性的受体细胞得以筛选。如下图：拓展应用5.质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内。某细菌质粒上有标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转入成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，如图所示是外源基因插入位置(插入点有a、b、c)，请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是
A.①是c；②是b；③是a B.①是a和b；②是a；③是b
C.①是a和b；②是b；③是a D.①是c；②是a；③是b 答案解析解析 ①细菌能在含氨苄青霉素和四环素的培养基上生长，说明抗氨苄青霉素基因和抗四环素基因没有被破坏，所以插入点是c。
对②细菌来说，能在含氨苄青霉素的培养基上生长，而不能在含四环素的培养基上生长，说明其抗氨苄青霉素基因正常而抗四环素基因被破坏，插入点为b。
③细菌不能在含氨苄青霉素的培养基上生长，说明其抗氨苄青霉素基因被插入而破坏，故插入点为a。一题多变
判断正误：
(1)为供外源DNA插入质粒，质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点( )
(2)质粒上的特殊标记基因可以供外源DNA片段插入质粒( )
(3)细菌核区的DNA也常被用做载体( )×答案√×受体细胞核苷酸磷酸二酯键当堂检测1.下列有关基因工程诞生的说法，不正确的是
A.基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展
起来的
B.工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能
C.遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据
D.基因工程必须在同物种间进行√23451解析 基因工程可在不同物种间进行，它可打破生殖隔离的界限，定向改造生物的遗传性状。答案解析2.下列关于限制酶和DNA连接酶的说法中，正确的是
A.其化学本质都是蛋白质
B.DNA连接酶可恢复DNA分子中的氢键
C.在基因工程中DNA聚合酶可以替代DNA连接酶
D.限制酶切割后一定能产生黏性末端√答案23415解析 限制酶和DNA连接酶的化学本质都是蛋白质。解析234153.已知某种限制酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指。如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被酶切断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是
A.3 B.4 C.9 D.12 √答案解析解析 解本题的关键是要理解“在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断”，即一个DNA分子可能被切了一个位点，也可能被切了两个或三个位点，要分开考虑，不要遗漏和重复。切一个位点情况下可得到a和bcd、ab和cd、abc和d；切两个位点情况下可得到a、b和cd；a、bc和d；ab、c和d；切三个位点情况下可得到a、b、c、d。一共可以得到九种片段，分别是a、b、c、d、ab、abc、bc、bcd、cd。234154.下列有关细菌质粒的叙述，正确的是
A.质粒是存在于细菌细胞中的一种颗粒状的细胞器
B.质粒是细菌细胞中能自我复制的小型环状DNA分子
C.质粒只有在侵入宿主细胞后在宿主细胞内才能复制
D.细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行2341√答案5解析 质粒是细菌细胞质中能自我复制的小型环状DNA分子，可以在细菌细胞内或宿主细胞内复制。解析5.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。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质，如图表示了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—，请回答下列问题：23415(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时需要的酶是___________。限制酶DNA连接酶答案23415解析23415解析 基因工程所用的工具酶是限制酶和DNA连接酶。不同生物的基因之所以能整合在一起，是因为基因的组成、碱基配对方式和空间结构是相同的。将目的基因导入受体细胞，离不开载体的协助，基因工程中用的载体除质粒外，还有动植物病毒、λ噬菌体的衍生物等。(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“插入”到羊的染色体内，原因是__________
______________________________，“插入”时用的工具是_____，其种类有___________________________________。 答案 碱基配对方式和空间结构是相同的载体基因的组成、答案23415—G↓GATCC—
―→质粒、动植物病毒、λ噬菌体的衍生物等课件43张PPT。第2课时 获取目的基因、构建基因表达载体第一章 第一节 基因工程概述学习导航
1.概述获取目的基因的方法，特别说明PCR的原理。
2.结合图1－10，说出基因表达载体的构建。
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获取目的基因的途径及基因表达载体的构建。课堂导入
方式一 抑制疾病传播的转基因蚊子
巴西等拉美国家深受致倦库蚊的危害。致倦库蚊可携带多种病毒和寄生虫，能够传播脑炎、丝虫等传染病，而这些传染病常年在拉美国家肆虐。为了抑制疾病的传播，巴西科学家培育出了一种转基因雄性致倦库蚊。科学家在雄性致倦库蚊体内植入一种特殊基因，当具该基因的转基因雄蚊与野生雌蚊交配时，这种基因可以进入雌蚊的基因组，并使雌蚊死亡，从而减少了该种蚊子的数量，达到抑制疾病传播的目的。怎样才能最终得到转基因雄蚊呢？让我们一起来学习基因工程的基本操作程序吧！方式二 师：出示我国有知识产权的转基因抗虫棉的培育图解：
问：转基因抗虫棉的培育需要哪些步骤？
学生看图并回答：首先要获得目的基因，其次将目的基因连接到Ti质粒上，然后将重组的Ti质粒导入受体细胞，最后要重建转基因植物。
根据学生回答补充：还需检测抗虫基因是否已经进入棉花植株，并由此引出基因工程的四部曲。 一、获取目的基因内容索引当堂检测二、构建基因表达载体一、获取目的基因基因组文库：包含某种生物 的基因文库
部分基因文库：包含某种生物 的基因文库基础梳理1.通过基因文库获取目的基因
(1)概念
先用 等方法将某种生物细胞的整个基因组DNA切割成大小合适的片段，再将这些片段分别和 连接起来，导入受体菌的群体并 起来，各个受体菌分别含有这种生物的 ，这个群体称为基因文库。
(2)种类 载体酶切储存不同基因全部基因部分基因2.通过PCR技术扩增目的基因
(1)原理： 。
(2)基本过程
①加入反应物质：在离心管中加入所需要的模板DNA、 、4种_____
以及 酶。
②变性：加热至 ℃左右，使DNA中的 键断裂，双链解开。
③退火(复性)：冷却到55 ℃左右， 与单链DNA相应互补序列结合。
④延伸：加热至72 ℃左右，在 酶的作用下，沿模板延伸子链，最终合成2条DNA分子。DNA分子半保留复制引物脱氧核苷酸TaqDNA聚合94引物TaqDNA聚合氢(3)若PCR过程中，扩增循环的次数是n，则目的基因的量将被扩增 倍。
(4)PCR技术中因为需要在高温下进行，因此TaqDNA聚合酶需要有什么特性？
3.通过化学方法直接人工合成目的基因
如果目的基因较小， 又已知，可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。2n答案 具有热稳定性。脱氧核苷酸序列问题探究1.从基因文库中获取目的基因
(1)cDNA文库是从某种生物的某一细胞中提取出mRNA，经逆转录过程获得的基因文库，为什么该基因文库仅含有该生物的部分基因？答案答案 由于基因的选择性表达，某种生物的某一细胞中仅有部分基因转录出mRNA，所以由该细胞中的mRNA逆转录得到的基因文库仅含该生物的部分基因。(2)结合概念，从范围上比较基因组文库和cDNA文库(部分基因文库)之间的大小关系： 。
(3)基因文库的组建过程所包含基因工程的步骤
①目的基因的获取：将某种生物体内的DNA全部提取出来，选用适当的
，将DNA切成一定范围大小的 。
②重组质粒的构建：将所获得的DNA片段分别与 连接起来。
③目的基因导入受体细胞：将 导入受体菌的群体中储存。基因组文库>cDNA文库限制酶DNA片段载体重组质粒2.PCR技术与DNA复制的比较解旋酶催化DNA在高温下变性解旋细胞内(主要在细胞核内)细胞外(主要在PCR扩增仪中)解旋酶、DNA聚合酶热稳定的DNA聚合酶脱氧核苷酸双链四种脱氧核苷酸DNA聚合酶两种人工合成目的基因的方法比较
(1)逆转录法
主要用于相对分子质量较大而又不知其序列的基因，它是以目的基因的mRNA为模板，借助逆转录酶合成碱基互补的单链DNA，然后在DNA聚合酶的作用下合成双链DNA。其过程如下图：归纳总结 (2)化学合成法
即依照某一蛋白质的氨基酸序列，通过密码子推算出其基因序列，然后直接合成目的基因。其过程如下图：
由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，不能直接用于基因的扩增和表达，因此，在获取真核细胞中的目的基因时，一般是用人工合成目的基因的方法。 拓展应用1.为从根本上解决水稻中的高植酸问题，可将植酸酶基因导入水稻，培育低植酸转基因水稻品种。下图是获取植酸酶基因的流程。据图回答下列问题：解析 B过程是以RNA为模板合成DNA的逆转录过程，需要的酶是逆转录酶；目的基因Ⅰ和Ⅱ除可从构建的文库中分离外，还可以分别利用图中DNA和cDNA为模板直接进行PCR扩增，该过程中所用酶的显著特点是耐高温。(1)B过程需要的酶是________。
(2)图中基因组文库_____ (填
“小于”“大于”或“等于”)
cDNA文库。
(3)目的基因Ⅰ和Ⅱ除可从构建
的文库中分离外，还可以分别
利用图中______和_______为模板直接进行PCR扩增，该过程中所用酶的显著特点是_______。 答案解析逆转录酶大于DNAcDNA耐高温解析 PCR技术扩增的原理是DNA半保留复制，需要耐高温的DNA聚合酶催化，并以脱氧核苷酸为原料。一题多变
判断正误：
(1)直接分离目的基因的方法其优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性( )
(2)由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，一般使用人工合成的方法( )
(3)目前人工合成目的基因的方法主要有两种，分别是逆转录法和化学合成法( )
(4)PCR技术的原理是DNA复制，需要RNA聚合酶催化DNA合成( )√答案√×解析√认清基因组文库法与逆转录法获取目的基因的不同
(1)酶：前者需要限制酶；后者需要逆转录酶。
(2)原料：前者不需要原料；后者需要脱氧核苷酸。
(3)结构：前者基因中含有启动子，能转录；后者基因中没有启动子，只将编码序列导入受体细胞，故无法进行转录。2.以下为形成cDNA(图中的单链DNA)过程和PCR扩增过程示意图。据图分析，下列说法正确的是
A.催化①过程的酶是RNA聚合酶
B.④过程发生的变化是引物与单链DNA结合
C.催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶，都能耐高温
D.如果RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%，则一个双链DNA中， A与U之和也占该DNA碱基含量的40% 答案解析解析 由题意可知，①②③④⑤分别表示逆转录、DNA的复制、DNA解链、引物结合到互补DNA单链及互补链的合成，B正确；
①过程由逆转录酶催化完成，A错；
催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶，过程⑤是在72 ℃的高温条件下进行的，只有该过程中的酶需耐高温，C错；
在DNA分子中有T无U，D错。3.如图表示基因工程中获取水稻某目的基因的不同方法。下列相关叙述中正确的是
A.三种方法都需要酶并均在体外进行
B.①②③碱基对的排列顺序均相同
C.三种方法均属于人工合成法
D.方法a不遵循中心法则 解析答案解析 这三种方法都是在体外进行的，且都用到酶(方法a需要逆转录酶和DNA聚合酶；方法b需要限制酶；方法c需要DNA聚合酶)，A正确；
通过方法a得到的目的基因不含有内含子，通过方法c得到的目的基因的碱基序列可能有多种，因此①②③碱基对的排列顺序不都相同，B错误；
图示a和c属于人工合成法，而b是从供体细胞的DNA中直接分离目的基因的方法，C错误；
方法a遵循中心法则，D错误。二、构建基因表达载体基因表达载体的构建(如图)
(1)启动子：位于 的一段核苷酸序
列，是 识别、结合的部位，能驱动
基因 。
(2)终止子：是一段特殊的DNA片段，是载体上
的核苷酸序列。
(3)标记基因：是为了鉴别受体细胞中是否含有 。常用的标记基因主要是 、某些 。
(4)目的基因：目的基因插在 和 之间。 基础梳理RNA聚合酶目的基因上游转录合成相应的mRNA终止目的基因转录目的基因抗性基因启动子生化表型基因终止子问题探究结合基因表达载体模式图分析以下问题：
1.用字母和文字表示基因表达载体的组成。
2.启动子和终止子与起始密码子和终止密码子是一回事吗？ 答案 基因表达载体的组成：[a]启动子＋[b]终止子＋[c]标记基因＋[d]复制原点＋[e]目的基因。答案 不是一回事，启动子和终止子位于DNA上，是基因表达载体必需的部分。而起始密码子和终止密码子位于mRNA上，决定翻译的开始和结束。答案3.为什么目的基因要插入启动子和终止子之间？答案 启动子使转录开始，是RNA聚合酶识别和结合的部位；终止子位于基因的尾端，使转录终止；只有顺序正确，目的基因才能正常转录。答案4.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。请据图回答下列问题：(1)结合下图重组质粒的构建过程分析：
图中①为 ，②为 。 答案同一种限制酶DNA连接酶答案 不能。因为SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因。质粒上的抗性基因是标记基因。标记基因用于鉴定受体细胞是否成功导入目的基因，以便将含目的基因的细胞筛选出来，若被破坏，无法进一步筛选。(2)构建基因表达载体时，能否用SmaⅠ酶切割质粒？为什么？答案答案 可以防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化。(3)与只使用EcoRⅠ相比较，使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点是什么？(1)选用同一种限制酶切割目的基因和载体的原因：选用同一种限制酶切割会产生相同的黏性末端，可以在DNA连接酶的作用下将切割的目的基因和载体连接起来。
(2)基因工程操作时往往用两种限制酶分别切割目的基因的两端以及载体的原因：①如果用一种限制酶切割，目的基因两侧的末端以及质粒切口的两个末端都是互补的，因此连接时可能会出现载体与载体、目的基因与目的基因、目的基因与载体三种连接情况，而符合要求的只有载体与目的基因的连接。②如果用两种不同的限制酶进行切割就可以有效避免载体与载体以及目的基因与目的基因的连接，提高连接的有效性。总结提升 解析 由于受体细胞有植物、动物和微生物之分，以及目的基因导入受体细胞的方式不同，所以基因表达载体的构建也会有所差别，不可能千篇一律。拓展应用4.下图为基因表达载体的模式图，下列有关基因工程中载体的说法，错误的是
A.基因表达载体的构建是在生物体外完成的
B.任何基因表达载体的构建都是一样的，没有差别
C.图中启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别
和结合的部位
D.抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导
入了目的基因 解析答案5.如图是利用基因工程技术培育转基因植物生产可食用疫苗的部分过程示意图，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性核酸内切酶。下列说法错误的是
A.图示过程是基因工程的核心步骤
B.表达载体构建时需要用到限制酶SmaⅠ
C.抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗
原基因的细胞筛选出来
D.除图示组成外，表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构 答案解析解析 图示过程为基因表达载体的构建过程，是基因工程中的核心步骤。构建过程中需要将目的基因完整切割下来，此时要用到限制酶PstⅠ、EcoRⅠ。限制酶SmaⅠ不可用，它会破坏目的基因的完整性。抗卡那霉素基因是标记基因，目的是便于鉴定和筛选含有目的基因的细胞。基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等。从自然界已有物种中分离:从基因文库中获取
通过PCR技术扩增目的基因
通过化学方法直接人工合成目的基因目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可遗传
至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用?______
______ _________
________ ____________________________目的标记操
作
程
序获取目的基因目的基因：主要指编码蛋白质的结构基因方法构建基因表达载体组成：____基因+启动子+终止子+____基因导入目的基因检测和鉴定目的基因当堂检测1.基因工程的基本操作程序有：①使目的基因与载体相结合；②将目的基因导入受体细胞；③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求；④获取目的基因。正确的操作顺序是
A.③②④① B.②④①③
C.④①②③ D.③④①②√23451解析 基因工程的主要操作步骤顺序是：获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测和鉴定。答案解析2.如图为基因表达载体的模式图，若结构X是表达载体所必需的，则X最可能是
A.氨苄青霉素抗性基因
B.启动子
C.限制酶
D.DNA连接酶 √答案23415解析 启动子是该表达载体所必需的，它应位于插入基因的前端，功能是启动插入基因的转录过程。解析234153.以下甲、乙两图表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法，下列说法中错误的是
A.甲方法可建立该细菌的基因组文库
B.乙方法可建立该细菌的cDNA文库
C.甲方法要以脱氧核苷酸为原料
D.乙方法需要逆转录酶参与 √答案解析解析 甲方法是从细菌的DNA中直接提取，故可以建立该细菌的基因组文库；乙方法是由mRNA逆转录获取目的基因，故可以建立该细菌的cDNA文库。乙方法需要逆转录酶并以脱氧核苷酸为原料。4.下列有关PCR技术的说法，不正确的是
A.PCR技术的原理是DNA双链复制
B.PCR扩增中必须有解旋酶才能解开双链DNA
C.PCR是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术
D.利用PCR技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸
序列2341√答案5解析 PCR扩增中不使用解旋酶，是利用高温破坏氢键解开双链DNA的，B错误。解析5.下图为含铁量较高的转基因水稻的培育过程示意图，请分析回答下列问题：23415(1)获得铁结合蛋白基因有两条途径：一是以铁结合蛋白基因的mRNA为模板，在逆转录酶的催化下，合成互补的单链DNA，然后在___________作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的______序列，
推测出相应的mRNA序
列，再推测其DNA的
序列，利用__________
(仪器)合成目的基因。DNA聚合酶氨基酸答案23415DNA合成仪(2)重组Ti质粒的结构除了含有标记基因、目的基因、终止子和复制原点外，还必须有_______，它是___________结合的部位。启动子RNA聚合酶答案23415课件40张PPT。第3课时 导入、检测和鉴定目的基因第一章 第一节 基因工程概述学习导航
1.理解目的基因导入受体细胞的方法。
2.掌握检测与鉴定目的基因的方法。
重难点击
1.目的基因导入受体细胞的方法。
2.检测和鉴定目的基因的方法。课堂导入
方式一 通过前面的学习，我们了解了基因工程中目的基因的获取及基因表达载体的构建。
在目的基因与载体连接成重组DNA分子以后，下面的重要工作主要是将其导入受体细胞进行扩增和筛选，获得大量的重组DNA分子，这就是外源基因的无性繁殖，即克隆(cloning)。
由于外源基因与载体构成的重组DNA分子性质不同、宿主细胞不同，将重组DNA导入宿主细胞的具体方法也不相同。方式二 目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测和鉴定才能知道。这是基因工程的第四步工作。以上步骤完成后，在全部的受体细胞中，真正能够摄入重组DNA分子的受体细胞是很少的。因此，必须通过一定的手段对受体细胞中是否导入了目的基因进行检测。检测的方法有很多种，例如，大肠杆菌的某种质粒具有青霉素抗性基因，当这种质粒与外源DNA组合在一起形成重组质粒，并被转入受体细胞后，就可以根据受体细胞是否具有青霉素抗性来判断受体细胞是否获得了目的基因。重组DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。一、导入目的基因内容索引当堂检测二、检测和鉴定目的基因一、导入目的基因基础梳理将目的基因导入受体细胞的方法和过程DNAT－DNA感受显微注射态DNA分子农杆菌转化感受态细胞显微注射问题探究1.农杆菌转化法的分析
(1)将基因表达载体导入农杆菌细胞时，应怎样处理农杆菌细胞？ 答案答案 基因表达载体(重组质粒)导入农杆菌细胞时，要用Ca2＋处理农杆菌细胞，使其处于感受态，利于重组质粒的导入。(2)在用土壤农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞的过程中，为什么一定要将目的基因插入到Ti质粒的T－DNA上？答案答案 农杆菌中的Ti质粒上的T－DNA(可转移的DNA)可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞的染色体DNA上。2.植物基因工程常用的受体细胞为什么可以是体细胞，而动物基因工程一般只用受精卵？
3.为什么微生物细胞适合作为基因工程的受体细胞？ 答案答案 植物体细胞的全能性较高，可经植物组织培养过程形成完整植物体，因此受体细胞可以是体细胞；动物体细胞的全能性受到严格限制，因此动物基因工程中的受体细胞一般只用受精卵。答案 微生物细胞具有繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少的优点。拓展应用1.农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下感染植物，因而在植物基因工程中得到了广泛的运用。如图为农杆菌转化法的示意图，试回答下列问题：解析 一般农杆菌不能感染的植物是单子叶植物，可感染双子叶植物和裸子植物。利用其感染性，可实现目的基因导入植物细胞。真正可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上的是农杆菌T－DNA片段，因此目的基因必须插入到该部位才能成功。(1)一般情况下农杆菌不能感染的植物是___________，利用农杆菌自然条件下感染植物的特点，能实现_______________________。具体原理是在农杆菌的Ti质粒上存在T－DNA
片段，它具有可转移至受体细胞
并整合到受体细胞____________
上的特点，因此只要将携带外源
基因的DNA片段插入到__________________(部位)即可。答案解析单子叶植物将目的基因导入植物细胞染色体的DNAT－DNA片段(内部)解析 根据T－DNA这一转移特点，可以推测该DNA片段能控制合成DNA连接酶、限制酶以实现与双子叶植物细胞染色体DNA的整合。(2)根据T－DNA这一转移特点，推测该DNA片段上可能含有控制________
___________酶合成的基因。答案解析DNA连接酶、限制解析 植物细胞受伤后可产生酚类物质，促进农杆菌向植物细胞转移。(3)图中c过程中，能促进农杆菌向植物细胞转移的物质是___类化合物。答案解析酚解析 植物基因工程中除了农杆菌转化法之外，还有基因枪法和花粉管通道法等。(4)植物基因工程中除了农杆菌转化法之外，还可采取_________________
_______ (至少写出两种)。答案解析基因枪法、花粉管通道法一题多变
判断正误：
(1)获得上述转基因植物的核心步骤是a( )
(2)用含有重组Ti质粒的土壤农杆菌去感染植物细胞，从而把目的基因导入植物细胞，在这个过程中所有细胞都导入了目的基因( )
(3)在过程a中只需要DNA连接酶参与( )
(4)用含有重组Ti质粒的土壤农杆菌去感染植物细胞，要经过植物组织培养才能获得表现出新性状的植物( )
(5)因病毒能够侵染正常细胞，有的病毒还能将自己的核酸整合到宿主细胞的染色体上，所以动植物病毒也可作为基因工程的载体( )×答案√√×√农杆菌转化法中两次拼接、两次导入的辨析
第一次拼接是将目的基因拼接到Ti质粒的T－DNA的中间部位，第二次拼接(非人工操作)指被插入目的基因的T－DNA拼接到受体细胞染色体的DNA上；第一次导入是将含目的基因的Ti质粒重新导入农杆菌，第二次导入(非人工操作)是指含目的基因的T－DNA导入受体细胞。解析 不同受体细胞导入目的基因的方法不同，每种方法都有利弊。目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，该方法比较经济和有效；目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法；目的基因导入大肠杆菌细胞最常用的转化方法就是用钙离子处理细胞，使细胞的生理状态发生改变，完成转化。2.下列关于目的基因导入受体细胞的描述，不正确的是
A.基因枪法导入植物体细胞的方法比较经济和有效
B.显微注射技术是转基因动物中采用最多的方法
C.大肠杆菌最常用的转化方法，是使细胞的生理状态发生改变
D.农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞最常用的方法答案解析二、检测和鉴定目的基因目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测和鉴定才能知道。基础梳理1.DNA水平检测：采用 。主要做法是用 标
记的已知DNA片段作 检测受体细胞。如果能发生特异性结合，说明目的基因已经插入转基因生物 中。放射性同位素DNA分子杂交法基因探针染色体的DNA2.RNA水平检测：采用 技术。用已标记的 作为探针与待测生物体内提取的 分子杂交，观察是否出现杂交带。
3.蛋白质水平检测：采用 法。从待测转基因生物中提取 ， 用相应的 进行杂交，若有杂交带出现，表明目的基因已经表达了。
4.个体水平检测：对个体的 进行检测。目的基因分子杂交mRNA抗原—抗体杂交蛋白质抗体生物学特定性状问题探究1.观察目的基因的检测示意图(如下图所示)，回答下列问题：
(1)检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，采用DNA分子杂交技术。这种技术的主要做法是什么？答案 主要做法是用标记了放射性同位素的目的DNA片段作为探针，检测受体细胞的DNA中有无目的基因。显示出杂交带，说明目的基因已经插入染色体DNA中。答案(2)DNA分子杂交的原理是什么？除了用于目的基因的检测与鉴定以外，试举例说明还有哪些应用？ 答案 碱基互补配对原则。还可用于亲子鉴定、刑事侦察、生物亲缘关系确定等。答案(3)检测目的基因是否转录出了mRNA，采用分子杂交技术，这种技术与DNA分子杂交技术有何异同？答案 相同之处是都采用分子杂交技术，不同之处是从转基因生物中提取的是mRNA，同样用标记的目的基因作探针，与mRNA杂交，如果显示出杂交带，则表明目的基因转录出了mRNA。答案(4)检测目的基因是否翻译出蛋白质的方法是什么？其原理是什么？答案 抗原—抗体杂交法。原理是抗原能与相应抗体特异性结合。2.检测棉花中导入的抗虫基因是否表达的最简便的方法是什么？答案 用叶片饲养棉铃虫，观察棉铃虫是否死亡。答案关于不同分子检测的原理、场所、探针的异同
(1)原理：转录水平的检测原理与复制水平的检测原理是相似的，只是被检测的物质不再是转基因生物的基因组DNA，而是转基因生物细胞内的mRNA；翻译水平的检测，则是利用抗原与抗体特异性结合的原理。
(2)场所：不论是复制水平、转录水平还是翻译水平的检测，都是在体外进行的。
(3)探针：在DNA分子、mRNA分子上检测目的基因是否插入、目的基因是否转录时，用的探针都是放射性同位素等标记的含有目的基因的DNA片段。归纳总结 拓展应用3.目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是
①检测受体细胞的染色体上是否有目的基因 ②检测受体细胞是否有致病基因 ③检测目的基因是否转录出了mRNA ④检测目的基因是否翻译出了蛋白质
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②④答案4.判断正误
(1)如果检测出标记基因表达的性状，说明载体已导入受体细胞( )
(2)检测目的基因是否翻译成蛋白质是目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关键( )
(3)DNA探针用来检测目的基因是否导入( )
(4)鉴定转化的基因是否成功表达，在分子水平上可应用的方法是抗原—抗体杂交( )×答案√√×目的基因的检测与鉴定的方法汇总_______________
分子杂交技术?
____________杂交?导入植物细胞?
导入动物细胞?
导入微生物细胞分子水平检测___________目的基因检测和
鉴定DNA分子杂交法基因工程的基本操作程序获取目的基因?
构建基因表达载体导入目的基因_____水平的鉴定抗原—抗体个体当堂检测1.将目的基因导入玉米茎尖分生区细胞和小鼠受精卵，应分别采用的方法是
A.显微注射法 农杆菌转化法
B.基因枪法 花粉管通道法
C.农杆菌转化法 显微注射法
D.基因枪法 显微注射法√23451解析 玉米是单子叶植物，对单子叶植物来说，常用的方法是基因枪法；对于动物细胞来说，常用的方法是显微注射法。答案解析2.下图表示一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是
A.X是能合成胰岛素的细菌细胞
B.质粒是细胞核或拟核外能自主复制的小型环状DNA
C.目的基因与质粒的重组只需要DNA连接酶
D.该细菌的性状被定向改造 √答案23415解析23415解析 分析题意和图示可知：重组质粒导入的是细菌细胞，所以X是能合成胰岛素的细菌细胞，A正确。
质粒是一种常用载体，是在细胞核或拟核外能自主复制的小型环状DNA，B正确。
基因与载体的重组需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶，C错误。
基因工程的特点是能够定向改造生物的性状，D正确。234153.下列关于基因表达载体导入微生物细胞的叙述中，不正确的是
A.常用原核生物作为受体细胞，是因为原核生物繁殖快，且多为单细胞，
遗传物质相对较少
B.受体细胞所处的一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态称为感受态
C.感受态细胞吸收DNA分子需要适宜的温度和酸碱度
D.感受态细胞吸收重组表达载体DNA分子的液体只要调节为适宜的pH即
可，没必要用缓冲液√答案解析解析 将基因表达载体导入微生物细胞时，需在一定条件(如适宜的温度、pH等)下，将基因表达载体和感受态的微生物细胞混合培养，在培养过程中，可能会影响pH的变化，因此要加入缓冲液，以保持适宜的pH。4.检测转基因生物染色体DNA上是否插入了目的基因的常用方法是
A.DNA分子杂交技术
B.荧光分子标记技术
C.放射性同位素标记技术
D.显微注射技术2341√答案5解析 检测目的基因常采用DNA分子杂交技术，即在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素进行标记，以此作为基因探针，并使基因探针与基因组DNA杂交，若显示出杂交带，则表明目的基因已插入染色体DNA中。解析5.1957年，生物学家了解到，病毒感染的细胞能产生一种因子，这种因子能作用于其他细胞，干扰病毒的复制，故将其命名为干扰素；从1987年开始，用基因工程方法生产的干扰素进入了工业化生产，并且大量投放市场。
(1)若已知干扰素的氨基酸序列，则获取目的基因的较简单方法是____________；目的基因还可以从_______文库中获取，而从cDNA文库中不一定能得到，原因是________________________________________
________________________。23415人工合成法基因组答案 cDNA是由生物发育的某个时期的mRNA逆转录
产生的(其他合理答案也可)解析23415解析 若已知干扰素的氨基酸序列，则可以通过人工合成的方法获得目的基因；cDNA文库是部分基因文库，因为cDNA是由生物发育的某个时期的mRNA逆转录产生的，所以cDNA文库中不一定有目的基因，最好从基因组文库中获取。解析 检测目的基因使用DNA分子杂交法；检测蛋白质采用的是抗原—抗体杂交技术。(3)转基因技术是否成功，需要对受体细胞进行分子水平的检测，首先是检测受体细胞______________上是否插入了目的基因，这是目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关键。检测方法是采用________________。最后还要检测目的基因是否翻译成了相应的蛋白质，利用的技术是____________________。染色体的DNADNA分子杂交法答案23415抗原—抗体杂交技术解析(2)用限制酶处理质粒和目的基因后，用__________酶处理，可形成基因表达载体，该载体的化学本质是_____。DNA连接DNA解析 用限制酶处理载体和目的基因后，将目的基因与载体连接，需要使用DNA连接酶处理，基因与载体的化学本质是相同的，都是DNA。课件48张PPT。第二节 关注基因工程第一章 基因工程学习导航
1.举例说出基因工程在动、植物方面的应用。
2.举例说明基因诊断和基因治疗的原理和过程。
3.关注转基因生物的安全性问题。
4.举例说出生物武器的危害。
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1.基因工程在动、植物方面的应用。
2.基因治疗的原理和过程。课堂导入
方式一 基因工程自20世纪70年代兴起后，在短短的几十年间，得到了飞速的发展，目前已经成为生物科学的核心技术。基因工程在实际应用领域——农牧业、工业、环境、能源和医疗卫生等方面，也展示出美好的前景。我们今天就一起来分享一下它的成果吧！方式二 胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每100 kg胰腺只能提取4～5 g胰岛素。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。1979年，科学家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组，并在大肠杆菌内实现了表达。1982年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了30%～50%。可以看出利用转基因微生物生产药物与传统的制药相比的优越性：无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品、降低生产成本，减少生产人员和管理人员，而且可以解决传统制药中原料来源不足的问题。
基因工程取得了哪些丰硕成果，还有哪些进展，让我们一起来学习吧。一、植物基因工程和动物基因工程二、基因工程与人体健康内容索引当堂检测三、转基因生物的安全性问题和生物武器的危害性一、植物基因工程和动物基因工程基础梳理1.植物基因工程
(1)应用领域
①用于提高农作物的 、抗虫、 和抗盐碱能力等方面。
②改善农作物的 和利用植物 等方面。抗病抗除草剂品质生产药物抗虫细胞渗透压除草剂(2)应用实例2.动物基因工程
(1)应用领域：改善 、提高动物 、生产 、作器官移植供体等。
(2)应用实例(连线)：畜产品品质生长速度药物3.转基因生物
(1)含义：利用基因工程技术导入 培育出的、能够将新性状____
给后代的生物。
(2)优点：能打破常规育种难以突破的 之间的界限。外源基因稳定地遗传物种问题探究1.培育抗逆作物的意义
(1)从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉相比在害虫防治方面的优越性： 。
(2)种植转基因抗虫棉若干年后，害虫会不会对转基因抗虫棉产生抗性？为什么？答案答案 会。害虫会因遗传物质发生改变产生对转基因抗虫棉的抗性。减少了化学农药的使用量，降低了环境污染2.关于动物基因工程改良的动物品种
(1)为提高动物的生长速度，需将外源生长激素基因导入动物体内，应该选择哪种细胞作为受体细胞？试分析原因。
(2)为什么将乳糖酶基因导入奶牛基因组能降低牛奶中的乳糖含量？ 答案答案 受精卵。受精卵体积较大，操作较容易，含营养物质丰富，也能保障发育成的个体所有细胞都含有外源基因，全能性较高。答案 乳糖酶基因在奶牛乳腺细胞中表达出乳糖酶，可以分解乳汁中的乳糖。3.分析用转基因动物生产药物的过程，思考以下问题：
(1)就药物基因而言，最理想的表达场所是哪里？
(2)乳腺生物反应器有哪些优点？
(3)讨论用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？ 答案答案 转基因动物的乳腺。答案 产量高、质量好、成本低、易提取。答案 ①获取目的基因；②构建基因表达载体；③显微注射导入哺乳动物受精卵中；④将受精卵送入母体内发育成转基因动物。拓展应用1.目前人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉，以下说法正确的是
A.苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后直接进入棉花的叶肉细
胞表达
B.抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，可通过传粉、受精的方法，使抗虫
性状遗传下去
C.标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因
D.转基因抗虫棉经过种植，棉铃虫不会产生抗性，这样可以有效消灭
棉铃虫答案解析解析 苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后需用农杆菌转化法导入棉花的叶肉细胞，不能直接进入棉花的叶肉细胞表达，A项错误；
叶肉细胞是体细胞，其基因不能通过有性生殖进行遗传，可以通过植物组织培养技术，使抗虫性状遗传下去，B项错误；
构建好的基因表达载体中必须含有标记基因，以便于确定目的基因是否进入受体细胞内，C项正确；
棉铃虫抗性的产生是基因突变的结果，但抗虫棉的自然选择会使棉铃虫的抗性基因频率升高，D项错误。2.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高了30多倍，以下与此有关的叙述中，正确的是
A.“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物
B.“提高基因的表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白
蛋白基因
C.只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛
乳腺细胞中是纯合的
D.转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故
不能合成人白蛋白答案解析解析 体细胞中出现新基因有可能是基因突变导致的，故A错误；
“提高基因的表达水平”是指增强白蛋白基因表达，白蛋白基因数目没有增多，故B错误；
“转基因动物”一般用到的受体细胞是受精卵，发育个体的几乎所有细胞中都有相同的外源基因，故C错误；
转基因牛的白蛋白基因也是选择性表达的，在肌肉细胞中不能表达，故D正确。二、基因工程与人体健康基础梳理1.基因工程药物：利用转基因工程菌生产多种药物。
2.基因诊断(又称DNA诊断)
(1)方法： 。
(2)目的：判断患者是否出现 或 等。
3.基因治疗
(1)方法：利用正常基因 缺陷基因。
(2)基本步骤：包括 ；目的基因的表达； 。基因异常基因检测携带病原体置换或弥补目的基因的转移安全措施的实施答案 利用转基因细菌不能直接生产糖蛋白类的产品，因为细菌中只有核糖体，没有内质网和高尔基体等其他细胞器。问题探究1.以下是转基因微生物生产过程图解(以可生产干扰素的酵母菌的培育过程为例)，思考回答：
(1)通过基因工程直接得到的药物的化学本质是什么？
(2)为什么利用转基因细菌不能直接生产有活性的干扰素等化学本质为糖蛋白的药物？ 答案答案 一般是蛋白质。2.结合ADA基因缺陷症基因治疗流程，分析相关图解，填空并回答问题。逆转录病毒ADA基因T淋巴细胞T淋巴
细胞正常ADA基因细胞染色体(1)在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因操作工具中的
。此基因工程中的目的基因和受体细胞分别是什么？
(2)基因治疗是利用基因工程产品治疗人类疾病吗？ 答案 目的基因是腺苷酸脱氨酶(ADA)基因，目的基因的受体细胞是T淋巴细胞。答案答案 基因治疗只是将正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，并没有利用基因工程生产的药物。载体(或基因的运载工具)(3)基因治疗是对有缺陷的细胞进行修复吗？
(4)基因治疗把健康的外源基因导入患者的哪些细胞中？ 答案 不是。细胞中的缺陷基因并未修复，而是和正常基因同时存在。答案答案 基因治疗并非把健康的外源基因导入患者的所有细胞中，而只是导入某些功能细胞中，且是体细胞。(5)完善如下基因治疗图：基因载体重组DNA分子拓展应用3.利用细菌大量生产人类干扰素，下列叙述错误的是
A.用适当的酶对载体与人类干扰素基因进行切割与黏合
B.用适当的化学物质处理受体细菌表面，将重组DNA导入受体细菌
C.通常通过检测目的基因产物来检测重组DNA是否已导入受体细菌
D.受体细菌能合成人类干扰素说明目的基因完成了表达答案解析解析 用适当限制酶切割人类干扰素基因和载体，产生相同的黏性末端，再用DNA连接酶将其连接，A项正确；
用Ca2＋处理细菌细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的感受态状态，B项正确；
通常用抗性标记和测序来确定重组DNA是否已导入受体细胞，C项错误；
目的基因导入受体细胞后，可以合成相应的蛋白质产物，说明其已完成表达，D项正确。解析 基因治疗只是将正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未修复，和正常基因同时存在，基因治疗也不是切除病变基因或诱发其突变，因而B、C、D的说法都不符合基因治疗的概念。4.《人类基因治疗》报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力，并且没有严重的副作用。基因治疗是指
A.把健康外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的
B.对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的
C.运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常
D.运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的答案解析三、转基因生物的安全性问题和生物武器的危害性1.关注转基因生物的安全性
(1)转基因植物的安全性
①食用安全问题：长期食用某种转基因食品是否会导致某种“毒素”在人体内积累。
②生态系统的安全问题
a.转基因植物的扩散对 有无影响。
b.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。
c.若大面积种植转基因植物，其残体分解物、根部分泌物等是否会对____
造成大规模的负面效应等。
(2)转基因动物的安全性：如转基因动物对 的影响、对________
的影响等。基础梳理生物多样性与环境扩散漂移生态人体健康生态系统2.转基因生物安全性的保障措施
建立相应的 机制，更加理性地利用转基因生物。
3.生物武器的危害性
(1)可用微生物种类
①细菌：霍乱弧菌、 等。
②病毒：埃博拉病毒、 等。
(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 或药物的基因插入致病的细菌或病毒中。
③用于研制针对某一特定种群的生物武器。评估及预警炭疽杆菌天花病毒致病基因抗普通疫苗答案 在生产和生活的某些方面，人类已离不开转基因技术成果，因此应充分利用其优点，同时关注、限制其缺点。问题探究1.对转基因生物安全性的争论
(1)关于转基因生物安全性的争论有哪些？
(2)假如外源基因是转移到农作物的叶绿体DNA上的，能通过花粉传播吗？为什么？
2.理性看待转基因技术
(1)如何正确对待转基因技术取得的成果？ 答案 食物安全、生物安全、环境安全。答案 不能。因为精子受精完成时，只是细胞核基因进入了受精卵。答案答案 对待生物武器的态度是在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。对待转基因生物安全性的态度是趋利避害，而不能因噎废食。(2)对转基因生物的风险防范措施有哪些？
3.生物武器的作用途径有哪些？
4.对待生物武器的态度与转基因生物安全性的态度有何不同？ 答案 ①立法监控；②多环节监控；③安全评价。答案 吸入、误食、皮肤接触、蚊虫叮咬等。答案(1)生物战剂侵入人体的4条途径
①吸入：生物战剂污染空气，通过呼吸道吸入，感染致病。
②误食：食用被生物战剂污染的水、食物而得病(如霍乱、痢疾等)。
③皮肤接触：生物战剂如炭疽杆菌、鼠疫杆菌，可以直接或间接经过皮肤、黏膜、伤口进入人体。
④昆虫叮咬：人被带有生物战剂的昆虫叮咬后，会因血液被污染而患病。归纳总结 (2)关于常规武器和生物武器的判断
①常规武器是核武器、化学武器、生物武器等大规模杀伤、破坏武器以外的武器，它是进行战争的基本手段。
②生物武器是以生物战剂杀伤有生力量和破坏植物生长的武器统称。具有局限性，容易受到温度、地形、风向等多种条件的影响。拓展应用5.二十世纪九十年代，乌干达木薯业遭到了病害的毁灭性打击。科学家研究其原因发现，是一种新的病毒引发的疾病，而这种新病毒是由两种已知病毒重组产生的。这一事实有力地支持了下列的观点是
A.转基因生物有可能成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物
的生存
B.导入转基因生物的外源基因有可能与感染转基因生物的某些细菌或病原
体杂交，从而重组出对人类或其他生物有害的病原体
C.转基因植物的抗除草剂基因，有可能通过花粉传播进入杂草中，使杂草
成为除不掉的“超级杂草”
D.抗虫棉能抵抗棉铃虫，但随着棉铃虫抗性的增强，抗虫棉有可能被淘汰答案6.下列关于生物武器的叙述中，不确切的是
A.生物武器是造价昂贵，却具有大规模杀伤性的武器
B.生物武器是致病微生物、毒素和其他生物活性物质的总称
C.生物武器可以直接或者通过食物、生活必需品等散布
D.生物武器一旦使用，将对军队和平民造成大规模的杀伤后果答案解析解析 生物武器包括致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌等，与常规武器、核武器和化学武器相比成本低廉，容易获得。这些病原菌直接或者通过食物、生活必需品等散布到敌方，可以对军队和平民造成大规模的杀伤后果。供体抗病药物当堂检测1.提高农作物抗盐碱和抗干旱能力的目的基因是
A.抗除草剂基因
B.调节细胞渗透压的基因
C.抗冻蛋白基因
D.Bt毒蛋白基因√23451解析 由于盐碱和干旱对农作物的危害与细胞内渗透压调节有关，所以可以利用一些调节细胞渗透压的基因来提高农作物抗盐碱和抗干旱的能力。答案解析2.下列不属于利用基因工程技术制取的药物是
A.从大肠杆菌体内制取白细胞介素
B.在酵母菌体内获得干扰素
C.在青霉菌体内获取青霉素
D.在大肠杆菌体内获取胰岛素√答案23415解析 运用基因工程技术可以使外源基因在受体细胞中表达生产基因产品，A、B、D均为外源基因的表达，而青霉菌产生青霉素是一种正常基因的正常表达，故青霉素不属于基因工程药物。解析234153.生物武器的危害有传染性强的特点，针对这一特点，下列哪项不是防治生物武器的有效措施
A.提前接种和个人的防护
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√答案解析解析 防护生物武器，既要注意环境消毒，又要注意动植物灭菌，因为动植物都可以成为传染源。4.动物乳腺生物反应器是一项利用转基因动物的乳腺代替传统的生物发酵，进行大规模生产可供治疗人类疾病或用于保健的活性蛋白质的现代生物技术。目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品。大致过程如图所示。23415下列有关说法，错误的是
A.通过③形成的重组质粒具有人的药用蛋白基因、启动子、终止子和标
记基因即可
B.④通常采用显微注射法
C.在转基因母牛的乳腺细胞中人的药用蛋白基因才会得以表达，因此可
以从乳汁中提取药物
D.该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取 2341√答案5解析23415解析 要让药用蛋白基因在乳腺细胞内表达并分泌含药物的乳汁，重组质粒上还必须具有乳腺蛋白基因的启动子等调控组件，A项错误；
转基因动物通常利用的受体细胞是受精卵，采用显微注射法，B项正确；
只有母牛到达泌乳期，乳腺细胞才会表达相应的药用蛋白基因，乳汁中含有药物，C正确；
从乳汁里提取药物，优点突出，使动物本身成为“批量生产药物的工厂”，D项正确。5.科学家们对一位缺乏腺苷酸脱氨酶基因而患先天性体液免疫缺陷症的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的白细胞取出做体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。
(1)基因治疗是把健康的_________导入有_________的细胞中，以达到治疗疾病的目的。23415外源基因基因缺陷答案解析23415解析 基因治疗就是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。逆转录病毒的作用是作为载体，将目的基因(腺苷酸脱氨酶基因)导入白细胞中，目的基因在受体细胞中经过转录和翻译，表达产生腺苷酸脱氨酶。人的不同基因所含有的脱氧核苷酸的种类、数目及排列顺序是不同的。(2)在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程操作工具中的_____________________。此基因工程中的目的基因是________________，
目的基因的受体细胞是______。
(3)将转基因细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由于白细胞中能合成______________。
(4)人的腺苷酸脱氨酶基因与胰岛素基因相比，其主要差别是__________
___________________________。载体(或基因的运载工具)腺苷酸脱氨酶基因腺苷酸脱氨酶白细胞答案23415的种类、数目及排列顺序不同脱氧核苷酸课件34张PPT。第三节 蛋白质工程第一章 基因工程学习导航
1.结合教材P35，概述蛋白质工程的概念和基本原理。
2.结合教材P35～37，说出蛋白质工程的基本过程。
3.结合教材P38～39，举例描述蛋白质工程的应用和发展。
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蛋白质工程的概念和基本原理。课堂导入
方式一 人类可以创造出自然界不存在的蛋白质吗？答案是肯定的。例如：科学家已生产出一种以前必须从南极鱼类身体中提取的抗冻蛋白质。这一技术可用于储存大量新鲜的动植物和人类的组织细胞，防止形成冰晶，破坏脆弱的细胞膜和细胞的内部结构。你想了解这方面的知识吗？请跟着我一起学习：蛋白质工程。方式二 基因工程的诞生，为克服远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望，并取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白……至此，人们也只是实现了自然界现有基因在转基因生物中的表达。但一个新问题出现了，生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。
于是要对现有蛋白质进行改造，制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们又开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。一、蛋白质工程概述内容索引当堂检测二、蛋白质工程的应用一、蛋白质工程概述基础梳理1.蛋白质工程的概念
(1)基础： 的结构和功能之间的关系。
(2)手段：借助计算机辅助设计、 和重组DNA技术改造 。
(3)目的： 天然蛋白质，甚至创造自然界 的蛋白质。
(4)关键技术：基因工程。
2.蛋白质工程的流程
预期功能―→ 蛋白质 。
3.蛋白质工程的关键技术
蛋白质工程的关键技术是 。蛋白质工程又被称为 。 基因定点诱变蛋白质基因不存在定向改造氨基酸序列基因基因工程第二代基因工程4.对蛋白质改进的三种类型氨基酸的性质和特点不存在氨基酸序列功能预期蛋白质分子多肽链片段基因工程蛋白质分子氨基酸残基5.两种改变蛋白质结构的技术
(1) ：适用于已知空间结构的蛋白质。
(2) ：适用于不能预先确定诱变位点的蛋白质。定点诱变技术非定点诱变技术答案 (1)中心法则如下：
(2)获取目的基因的方法是人工合成法。 问题探究对照右面蛋白质工程的基本过程，分析回答问题：
1.请写出中心法则，并说明蛋白质工程中获取目的基因的方法。 答案2.基因工程合成的蛋白质有哪些不足？答案答案 在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。3.对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？ 答案答案 应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造，主要原因如下：(1)任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可能会遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，但被改造过的蛋白质分子也是无法遗传的。
(2)对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。4.基因的定点诱变技术是改变蛋白质结构的核心技术之一，试从以下各项分析此技术。脱氧核苷酸DNA聚合酶和DNA连接酶突变位点PCR技术空间结构完全清楚的蛋白质目的性和针对性5.非定点诱变技术的适用对象和特点是什么？答案答案 (1)适用对象：对于不能预先确定诱变位点的蛋白质，可采用非定点诱变技术来进行蛋白质的改造。
(2)特点：非定点诱变突变位点多，有时甚至会产生意想不到的改造效果。有关蛋白质工程的三点提醒
(1)任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白质也是无法遗传下去的。
(2)蛋白质工程在改造基因时需要与基因工程有关的工具酶。改造后的基因需要表达出相应的蛋白质，同样需将改造或合成的基因导入受体细胞。
(3)蛋白质工程中经过处理得到的新基因与基因突变得到的新基因有较大差别，基因突变的新基因中含有不编码蛋白质的序列，而蛋白质工程中的新基因则没有。归纳总结 拓展应用1.科学家将β--干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素分子上的半胱氨酸变成丝氨酸，结果大大提高了β--干扰素的抗病毒活性，并且提高了储存稳定性。该生物技术为
A.蛋白质工程 B.基因工程
C.基因突变 D.细胞工程解析 题干中的操作涉及的基因显然不再是原来的基因，其合成的β--干扰素也不是天然β--干扰素，而是经过改造的，是具有人类所需优点的蛋白质，因而整个过程利用的生物技术为蛋白质工程。解析答案解析 富含赖氨酸的蛋白质是自然界中已有的蛋白质，基因工程只是把该蛋白质基因转入玉米细胞，并使之合成该蛋白质，属于基因工程；更换赖氨酸合成过程中的天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的个别氨基酸，是对自然界中已有的蛋白质进行改造，属于蛋白质工程。2.将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米细胞，可以提高玉米中的赖氨酸含量；更换赖氨酸形成过程中的天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的个别氨基酸，使两种酶的活性提高，也可以提高玉米中的赖氨酸含量。以上两种技术分别属于
A.基因工程、基因工程 B.蛋白质工程、蛋白质工程
C.基因工程、蛋白质工程 D.蛋白质工程、基因工程解析答案答案 不相同。蛋白质工程的实质是定向改造或生产人类所需的蛋白质，基因工程的实质是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，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。一题多变
上述两种提高玉米中赖氨酸含量的技术的实质相同吗？为什么？答案二、蛋白质工程的应用1.改造酶的结构，提高酶的热稳定性。
2.生物工程制药
(1)实例1：鼠源杂交瘤抗体的改造。
①改造方法：在 上对抗体进行重组，产生人恒定区和鼠可变区嵌合抗体。
②结果：对人体的不良反应减少。
(2)实例2：对t-PA的改造。
①t-PA功能：溶解血栓块，医治心肌梗死等疾病。
②改造方法：将t-PA分子中的天冬酰胺替换为 。
③结果：t-PA在血液循环中停留时间延长，疗效更加显著。基础梳理基因水平谷氨酰胺3.疾病诊断
(1)方法： 法。
(2)原理： 的特异性结合。
(3)实例：SARS病毒的检测与诊断。
4.基因工程和蛋白质工程的优缺点
(1)基因工程：原则上只能生产自然界中 的蛋白质。
(2)蛋白质工程
①能更充分地利用自然界中存在的蛋白质。
②能在 上对蛋白质进行再设计和改造，进而创造出________
的蛋白质。蛋白质芯片抗原—抗体已经存在分子水平自然界中不存在答案 依据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计和改造，进而创造出自然界中不存在的蛋白质。问题探究1.从理论上分析，蛋白质工程的最基本原理就是中心法则的逆推，但是由某一氨基酸序列推导出的目的基因为什么有多种？
2.为什么说蛋白质工程是第二代基因工程？
3.蛋白质工程的目标是什么？ 答案 一种氨基酸可以由一种或几种不同的密码子决定，这样推导出的基因也就有多种。答案 蛋白质工程离不开基因工程，改造基因后，要通过基因工程生产人类需要的蛋白质。答案基因工程和蛋白质工程的对比归纳总结 拓展应用3.下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：
(1)代表蛋白质工程操作思路的过程是_______；代表中心法则内容的是_______(填写数字)。
(2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容：
①_____；②_____；③_____；④__________；⑤__________。
(3)蛋白质工程的目的是__________________________________________
_________________，通过_______________实现。
(4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是_____的。 答案④⑤①②③转录 根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的
结构进行分子设计 基因合成或改造翻译折叠分子设计DNA合成相反4.科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效型药品，阅读教材，结合资料完成下述分析。如图是用蛋白质工程设计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)通过人工合成DNA形成的新基因应与_____结合后转移到___________
________中才能得到准确表达。 答案蛋白质的预期功能载体受体细胞大肠杆菌等(3)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。
(4)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__________
_______________________________________________________________
___________________________________。答案基因工程蛋白质工程 根据新的胰岛素模型中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪来合成出新的胰岛素基因结构预测与设计医药生产当堂检测1.蛋白质工程的基本流程正确的是
①蛋白质分子结构设计 ②DNA合成 ③预期蛋白质功能 ④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列
A.①→②→③→④ B.④→②→①→③
C.③→①→④→② D.③→④→①→②√23451解析 蛋白质工程是根据人们的需要首先要预期相应功能，然后对其空间结构进行设计，目前这一步是科学家们仍未完全掌握的，根据相应的氨基酸序列推导出基因中的碱基序列，再利用人工合成法合成相应的目的基因。答案解析2.蛋白质工程与基因工程相比，其突出特点是
A.蛋白质工程能生产人类需要的基因产物
B.蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质
C.蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现
D.蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第三代基因工程√答案23415解析 蛋白质工程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，以满足人类的生产和生活的需求，是延伸出来的第二代基因工程。解析234153.以下蛋白质工程中，目前已成功的是
A.对胰岛素进行改造，生产速效型药品
B.蛋白质工程应用于微电子方面
C.生产体外耐储存的干扰素
D.用蛋白质工程生产血红蛋白√答案解析解析 A已经实现，B、C、D三项目前尚未实现，只是蛋白质工程的发展前景，有待于进一步研究和设计。4.蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质的原因是
A.缺乏改造蛋白质所必需的工具酶
B.改造基因易于操作且改造后能够遗传
C.人类对大多数蛋白质高级结构知之甚少
D.蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，操作难度大2341√答案5解析 由于基因控制蛋白质的合成，所以对蛋白质设计改造可通过对基因进行修饰或合成来完成，且改造后的基因能够遗传给子代。解析5.2008年诺贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光蛋白(GFP)方面作出突出贡献的科学家。绿色荧光蛋白能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光，这样借助GFP发出的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况，帮助推断蛋白质的功能。GFP基因可作为目的基因用于培育绿色荧光小鼠，如图表示培育绿色荧光小鼠的基本流程：
请根据上述材料回答下列问题：
(1)用于培育绿色荧光小鼠的基因表达载体的组成必须有启动子、标记基因、__________和________等。图中过程②常用的方法是__________。 23415GFP基因终止子答案显微注射法(2)GFP基因与目的基因一起构建到载体上不影响目的基因的表达，也不影响由目的基因控制合成的蛋白质的结构与功能，且对细胞无毒害作用，因此GFP基因可以作为基因表达载体上的_________。
(3)目前科学家们通过_______工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等，该工程是直接改造GFP分子，还是改造GFP基因？________________
______________。标记基因蛋白质答案23415改造GFP基因(绿色荧光蛋白基因)课件42张PPT。章末整合提升第一章 基因工程知识系统构建规律方法整合内容索引热点考题集训知识系统构建基因表达载体目的基因检测和鉴定DNA链接限制性核酸内切生长速度药物基因治疗热稳定性1.限制性核酸内切酶可识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并在特定位点上切割DNA分子。
2.质粒作为基因工程的载体需具备的条件有：能在宿主细胞内稳定保存并自我复制；具有一个至多个限制酶切割位点；具有标记基因。
3.基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个基因表达载体的组成，除了目的基因外，还必须有启动子、终止子以及标记基因等。4.将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。将目的基因导入动物细胞常用显微注射法，导入微生物细胞常用感受态细胞法(Ca2＋处理法)。
5.检测目的基因是否导入受体细胞常用DNA分子杂交法；检测是否转录，常用分子杂交法；检测是否翻译，常用抗原—抗体杂交技术。
6.蛋白质工程并不是直接改造蛋白质分子的结构，而是通过基因操作来实现对天然蛋白质的改造。
7.蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→利用基因工程技术合成新的蛋白质。规律方法整合整合一 几种重要酶的比较在基因工程中逆转录酶也常被使用。逆转录酶又称RNA指导的DNA聚合酶，是以RNA为模板合成DNA所需的酶。逆转录酶催化的反应叫逆转录。在这个过程中，遗传信息流动的方向是从RNA到DNA，正好与转录过程相反，故称逆转录。特别提醒
例1 下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶、RNA聚合酶作用的正确顺序是
A.①②③⑤④ B.①②④③⑤
C.①④②③⑤ D.①④③⑤② 答案解析解析 图中①是限制性核酸内切酶切割DNA分子；
②是DNA连接酶将两个DNA分子的缝隙缝合起来；
③是在解旋酶的作用下DNA分子双链解开成单链；
④为DNA复制时以解开的两条单链为模板，在DNA聚合酶的作用下合成脱氧核苷酸子链；
⑤是以DNA的一条链为模板，在RNA聚合酶作用下转录产生RNA。整合二 易混概念辨析
基因工程的基本操作程序中存在多组易混的概念，它们是学习中的难点，只有把它们的区别和联系搞清楚，才能正确掌握关于基因工程的基本操作程序的知识。下面是对几组易混概念的辨析。1.基因文库、基因组文库、部分基因文库
(1)从定义上区分
①基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。基因文库是指储存有某种生物基因的菌群的总称。
②基因组文库：如果基因文库中含有一种生物的所有基因，这种基因文库叫做基因组文库。
③部分基因文库：指含有一种生物的一部分基因的基因文库，如cDNA文库。
(2)从范围上区分：基因文库包含基因组文库和部分基因文库。基因组文库有某一种生物的全部基因，它的范围要大于部分基因文库。
2.启动子、终止子、起始密码子、终止密码子
(1)从定义上区分
①启动子：位于编码区上游紧靠转录起点的位置。它的主要功能是引导RNA聚合酶与基因的正确部位结合。只有在启动子存在时，RNA聚合酶才能准确地从转录起点开始，沿着编码区正常地进行转录。②终止子：位于编码区下游紧靠转录终点的位置。它的特殊的碱基排列顺序能够阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来。
③密码子：指信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。信使RNA上四种碱基的组合方式有64种，其中，决定氨基酸的密码子有61种，3种是终止密码子。 ④终止密码子：是信使RNA上能够终止蛋白质合成的密码子。
⑤起始密码子：位于信使RNA上，是蛋白质合成开始的信号，有两种：AUG、GUG。
(2)从本质上区分：启动子和终止子都是DNA分子中具有调控作用的脱氧核苷酸序列，而起始密码子和终止密码子都位于信使RNA上，分别是翻译的起始位置和终止位置，终止密码子不能决定任何一种氨基酸。对于相似或相关概念，通过比较分析的方法找出区别与联系，会加深对这些知识的理解与掌握。
例2 基因表达载体中启动子的作用是
A.使目的基因的导入更容易
B.具有RNA聚合酶的结合部位，启动转录过程
C.鉴别受体细胞是否导入目的基因
D.具有DNA聚合酶的结合部位，启动复制过程解析 启动子在表达载体中位于目的基因的首端，具有RNA聚合酶的结合部位，可启动转录过程。鉴别受体细胞是否导入目的基因是标记基因的作用。故B正确。答案解析热点考题集训1.EcoRⅠ和SmaⅠ限制酶识别的序列均由6个核苷酸组成，但切割后产生的结果不同，其识别序列和切割位点(图中箭头处)分别如下图所示，请据图分析下列说法正确的是
A.所有限制酶的识别序列均由6个核苷酸组成
B.SmaⅠ切割后产生的是黏性末端
C.用DNA连接酶连接平口末端和黏性末端的效率一样
D.细菌细胞内的限制酶可以切割外源DNA，防止外源DNA入侵 √答案解析2345178910623451解析 也有少数限制酶的识别位点由4、5或8个核苷酸序列组成，故A错误；
据图分析，SmaⅠ限制酶切割后产生的是平口末端，故B错误；
用DNA连接酶连接平口末端的效率比黏性末端低，故C错误；
细菌细胞内限制酶可以切割外源DNA，防止外源DNA入侵，是一套完善的防御机制，故D正确。7891062.下面是3种限制酶对DNA分子的识别序列和剪切位点图(箭头表示切点，切出的断面为黏性末端)。相关叙述错误的是
限制酶1：—↓GATC— 限制酶2：—CCGC↓GG—
限制酶3：—G↓GATCC—
A.不同的限制酶有不同的识别序列和切割位点，体现了酶的专一性
B.限制酶2和3识别的序列都包含6个碱基对
C.限制酶1和3剪出的黏性末端相同
D.能够识别和切割RNA分子内一小段核苷酸序列的酶只有限制酶2√答案解析23451789106解析 酶具有专一性，不同的限制酶有不同的识别序列和切割位点，A项正确；
据图可知，限制酶2和3识别的序列分别是—CCGCGG—和—GGATCC—，均为6个碱基对，B项正确；
限制酶1和3剪出的黏性末端相同，均为GATC，C项正确；
限制酶只能识别特定的DNA序列，因此三种限制酶均不能识别和切割RNA中核糖核苷酸序列，D项错误。234517891063.下列有关基因工程的叙述，正确的是
A.DNA连接酶的作用是使互补的黏性末端之间发生碱基A与T，C与G之
间的配对
B.基因工程中使用的载体最常见的是大肠杆菌
C.载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞并可促进目的基因
的表达
D.基因工程造成的变异，实质上相当于人为的基因重组，但却产生了定
向变异√23451789106答案解析23451789106解析 DNA连接酶的作用对象是磷酸二酯键，A错误；
基因工程中使用的载体最常见的是质粒，B错误；
载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞，但是不能促进目的基因的表达，C错误；
基因工程能按照人们的意愿定向地改造生物的遗传性状，其原理是基因重组，D正确。4.我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达，培育出了抗虫棉。下列叙述不正确的是
A.抗虫基因的提取和运输需要专用的工具和载体
B.重组DNA分子中增加一个碱基对，不一定导致毒蛋白的毒性丧失
C.抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递到近缘作物，从而造成基因污染
D.转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花对抗生素抗性来确定的√答案解析23451789106解析 抗虫基因的提取和运输都需要工具酶(限制酶和DNA连接酶)和载体，故A正确；
DNA分子包括内含子和外显子，所以DNA分子中增加一个碱基对，不一定影响蛋白质的功能，故B正确；
转基因作物可通过花粉将外源基因传递到近缘作物，从而造成基因污染，故C正确；
转基因棉花是否具有抗虫特性，应该直接用害虫来食用棉花叶片，做毒性检测，抗生素抗性检测往往用于对标记基因进行检测，以确定外源基因是否导入受体细胞，故D错误。234517891065.下面是获得抗虫棉的技术流程示意图。有关叙述错误的是
A.基因表达载体构建过程中需要限制酶和DNA连接酶
B.图中愈伤组织分化产生的再生植株的基因型一般都相同
C.卡那霉素抗性基因中含有相关限制酶的识别和切割位点
D.转基因抗虫棉有性生殖产生的部分后代不能稳定保持抗虫性状 √答案解析2345178910623451789106解析 基因表达载体构建过程中需要限制酶对目的基因和载体进行切割，需要DNA连接酶将目的基因和载体进行连接，A正确。
愈伤组织分化产生的再生植株若不发生突变，其基因型都是一样的，B正确。
卡那霉素抗性基因中不能含有限制酶的识别和切割位点，否则破坏了抗性基因，C错误。
进行有性生殖会发生基因重组，部分后代抗虫性状不能稳定遗传，D正确。6.随着转基因技术的发展，“基因污染”应运而生，下列关于基因污染的说法中，不正确的是
A.转基因作物可能通过花粉扩散到它的近亲作物上，从而污染生物基因库
B.杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性
C.基因污染是一种不可以增殖的污染
D.基因污染难以清除√答案解析解析 基因污染指基因工程中的目的基因转移到生物体内可能对生物多样性、生态环境和人体健康造成潜在风险和威胁，而且会随着生物的繁殖过程不断增殖，故C项是错误的。23451789106解析 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，如对蛋白质直接改造，即使成功也不能遗传。7.科学家为提高玉米中赖氨酸含量，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104位的氨基酸由天冬酰胺变成异亮氨酸，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√答案解析234517891068.下列关于基因工程技术的叙述，正确的是
A.切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列
B.PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应
C.载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因
D.抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达√答案解析23451789106解析 限制酶的识别序列多数为6个核苷酸序列，也有少数为4、5或8个核苷酸序列，A错误；
DNA聚合酶只能催化脱氧核苷酸合成DNA片段，不能催化其他反应，B错误；
控制抗生素合成的基因不在质粒上，通常采用载体质粒上的抗生素抗性基因作为筛选标记基因，C错误；
抗虫基因成功插入到植物细胞染色体上后，是否能正常表达，还需要其他控制元件如启动子、终止子等控制，D正确。234517891069.某些适应寒冷环境的生物，能够产生一类抑制冰晶生长(能降低水溶液冰点的大分子)的蛋白质，即抗冻蛋白。科学家利用昆虫抗冻蛋白(AFPS)基因的异源表达，现已成功地提高了双子叶植物——烟草的抗冻能力。请分析回答下列相关问题：
(1)为使抗冻蛋白基因在烟草细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的抗冻蛋白基因片段正确插入基因表达载体的________和________之间。答案解析23451789106启动子终止子解析 为使抗冻蛋白基因在烟草细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的抗冻蛋白基因片段正确插入基因表达载体的启动子和终止子之间。(2)利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有_____、___________________________________________________、4种脱氧核糖核苷酸和DNA模板，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。23451789106答案引物耐热性的DNA聚合酶(或TaqDNA聚合酶)(两空位置可互换)解析解析 利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加一对引物、耐热性的DNA聚合酶(或TaqDNA聚合酶)、4种脱氧核糖核苷酸和DNA模板。(3)将AFPS基因导入烟草细胞中，常用____________法，此操作过程中使用的载体是________。若要检测烟草是否产生了抗冻蛋白，一般采用________________法检测杂交带。23451789106答案农杆菌转化Ti质粒抗原—抗体杂交解析解析 将目的基因导入植物细胞中，常用农杆菌转化法，此操作过程中使用的载体是Ti质粒。检测目的基因是否翻译成相应的蛋白质，可采用抗原—抗体杂交技术。(4)假如用得到的二倍体转基因抗冻植株自交，子代中抗冻与不抗冻植株的数量比为15∶1，可推测该抗冻基因整合到了___________________(填“一对同源染色体的一条上”“两条非同源染色体上”或“一对同源染色体的两条上”)。23451789106答案两条非同源染色体上解析解析 假如用得到的二倍体转基因抗冻植株自交，子代中抗冻与不抗冻植株的数量比为15∶1(为9∶3∶3∶1的变式)，说明该抗冻基因整合到了两条非同源染色体上，遵循基因的自由组合定律。10.如图所示为正常人和镰刀型细胞贫血症患者血红蛋白基因的部分区域及镰刀型细胞贫血症的基因治疗过程，请据图回答下列问题：23451789106图1 图2(1)根据图1正常人与患者血红蛋白基因碱基序列比较，可知镰刀型细胞贫血症是由于__________造成的。23451789106答案基因突变解析解析 根据图1正常人与患者血红蛋白基因碱基序列比较，正常人的C/G对换成了A/T对从而导致患病，可知镰刀型细胞贫血症是由于发生了碱基对的替换，是基因突变造成的。(2)已知限制酶E识别序列为CCGG，若用限制酶E分别完全切割正常人和患者的血红蛋白基因部分区域(见图1)，那么正常人的会被切成____个片段；如果某人的血红蛋白基因部分区域经限制酶E完全切割后，共出现170、220、290和460个碱基对的四种片段，那么该人的基因型是______(以P＋表示正常基因，P－表示异常基因)。23451789106答案3P＋P－解析23451789106解析 已知限制酶E识别序列为CCGG，正常人的基因含有两个CCGG序列，会被切两次，成为3个片段；如果某人的血红蛋白基因部分区域经限制酶E完全切割后，共出现170、220、290和460个碱基对的四种片段，说明前三者是正常基因被切割的结果，后者不能被切，说明为异常基因，所以该人的基因型是P＋P－。(3)根据图2基因治疗过程写出以下结构或细胞的名称：
A.________________________________；C.动物病毒；D.______细胞。
(4)该方法属于________(填“体内”或“体外”)
基因治疗，其特点是_________________________。23451789106答案合成血红蛋白的正常基因(目的基因)造血干体外操作复杂，但效果较为可靠解析解析 根据图2基因治疗过程可知A为目的基因；C为动物病毒；D为造血干细胞。解析 该方法属于体外基因治疗，其特点是操作复杂但效果较为可靠。课件56张PPT。第一节 受精和胚胎发育第三章 胚胎工程学习导航
1.结合教材P72～73，概述哺乳动物的精子和卵子的发生过程。
2.结合教材P74～75，说出哺乳动物的受精过程。
3.结合教材P75～77，概述哺乳动物胚胎发育的基本过程及主要特点。
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1.哺乳动物的精子和卵子的发生过程。
2.哺乳动物的受精过程。
3.哺乳动物胚胎发育的基本过程。课堂导入
方式一 黑脚雪貂目前已成为世界上濒危的哺乳动物之一。成年黑脚雪貂平均身长0.5米，体重1千克，毛色浅黄。美国史密森国家动物园科学家利用两只死亡多年的雄性雪貂的冷冻精液，通过人工授精，成功培育出了两只雪貂宝宝，所用精液采集于1997年和1998年并被冷冻保存长达10年之久。雪貂宝宝的培育成功，为这种世界上濒临灭绝的哺乳动物的保护提供了有效方法。动物的精子是怎样形成的？雪貂宝宝经过了怎样的发育过程呢？请进入本节的学习。方式二 英国人W·希普于1890年在剑桥大学将纯种安哥拉兔的两个4细胞胚胎移植到一只毛色特征完全不同的比利时兔的输卵管内，结果生出两只纯种的安哥拉兔。这是世界上第一例胚胎移植，胚胎工程由此创始。什么是胚胎工程呢？胚胎工程的操作对象、技术手段、理论基础分别是什么？想了解这些，就让我们先来学习这一节：受精和胚胎发育。一、哺乳动物生殖细胞的发生二、体内受精内容索引当堂检测三、哺乳动物胚胎发育的基本过程一、哺乳动物生殖细胞的发生基础梳理1.精子的发生
(1)场所：哺乳动物睾丸的 。
(2)时期： 。
(3)过程：曲细精管内壁上的每个初级精母细胞经过 形成4个
，再经过 过程形成 。该过程需要支持细胞提供营养，精子形成后进入曲细精管的管腔中。性成熟后曲细精管减数分裂精细胞分化(变形)精子 →精子头的主要部分
高尔基体→头部的_____
→精子的尾
线粒体→聚集在中段形成_________
其他物质→原生质滴(最后脱落)精子(包括头、中段、尾)如图(4)变形细胞核顶体中心体线粒体鞘2.卵子的发生
(1)场所：在雌性动物的 内发生、 内完成。
(2)时间：初级卵母细胞的形成在 ；减数第一次分裂是在_______
完成的；减数第二次分裂是在 中完成的。精子
细胞卵巢输卵管胎儿期排卵前精子和卵子结合的过程(3)完成下列卵子的发生和成熟示意图有丝透明带卵细胞膜第一极体受精第二极体问题探究结合右面哺乳动物精子和卵细胞的发生及成熟的图解，探究以下问题：
1.精子的发生
(1)精子形成分哪三个阶段？发生的主要变化分别是什么？ 答案答案 (2)精子变形时，细胞中很多结构都会消失，为什么细胞核和线粒体会保留下来？答案答案 细胞核是精子遗传物质的储存场所，而线粒体则是精子进行有氧呼吸产生能量的主要场所。2.卵子的发生
(1)一个卵泡中能形成几个卵子？答案答案 一个。(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？
(3)刚排出的卵子是成熟的卵子吗？ 答案 排卵是指卵子从卵泡中排出。答案 刚排出的卵子尚未完全成熟，有的处于减数第一次分裂时期，如马；有的处于减数第二次分裂时期，如羊、猪。3.精子和卵子发生的比较睾丸曲细精管卵巢输卵管性成熟后不均等拓展应用1.下图表示高等动物卵子的发生过程，请据图回答下列问题：
(1)图中A是________，B是_____，E(过程)是指_____，阶段C是指个体发育的________(时期)，阶段D是指个体发育的________(时期)。
(2)当观察到第二极体时，可以表明___________________。
(3)能发生染色体的着丝点分裂的阶段是_____(填序号)。 答案问题导析合子第一极体受精胎儿期初情期后卵子已经完成了受精①④问题导析 (1)回顾知识：卵子发生的过程为：
；卵子发生的场所是 。
(2)明确图中数字和字母的含义：图中①为 ，可增加卵原细胞的数量，卵原细胞进一步演变为初级卵母细胞；②③④为 ，只有在受精后，次级卵母细胞才能最终完成减数第二次分裂，因此E是
，B是 ；卵泡的形成是在胎儿期，减数分裂是从初情期后开始的，因此阶段C为 ，阶段D为 。 返回上页答案有丝分裂卵巢减数分裂受精合子胎儿期初情期后一题多变
精子开始形成的时期是________，精子形成过程中不同于上图卵子形成过程的最主要区别是需要_____，精子形成过程保留下来的主要结构是_______和_______。答案初情期变形细胞核线粒体精子和卵子发生的4个易错点分析
(1)性原细胞与精子、卵子的产生方式不同。性原细胞经有丝分裂产生；精子(卵子)是由精(卵)原细胞经减数分裂形成的。
(2)精子和卵子的发生时间是不同的。雌性动物卵泡的形成和在卵巢中的储备，是在出生前完成的，雄性动物发育到初情期开始产生精子。
(3)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。
(4)不同动物排出的卵子成熟程度不同。有的排出的可能是初级卵母细胞(如马、犬等)，有的可能是次级卵母细胞(如猪、羊等)。二、体内受精基础梳理1.精子的获能：成熟的精子必须在雌性动物的 (子宫和输卵管)中经历一段时间，从而获得 的过程。
2.受精的过程
3.受精的实质：卵子的 与精子的 融合。
4.阻止多个精子同时受精的屏障：卵子外面的 和 发生变化而不再接受其他精子。
5.受精的标志：观察到卵细胞膜和透明带之间有 。 受精能力生殖道透明带细胞核细胞核透明带卵细胞膜两个极体问题探究根据下面哺乳动物受精过程示意图，探究以下问题：
1.准备阶段
刚刚采集到的哺乳动物的精子和卵子能立刻受精吗？为什么？ 答案答案 不能。精子要获能后才具有受精能力，卵子必须进一步成熟到减数第二次分裂中期才能受精。2.受精过程
(1)精子和卵子在什么部位结合？结合的标志是什么？
(2)受精过程中防止多精入卵的屏障有哪些？其意义是什么？
(3)受精完成的标志是什么？ 答案答案 精、卵在输卵管内结合。结合的标志是卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体。答案 防止多精入卵的屏障有两个：透明带反应、卵细胞膜反应。其意义是保证子代细胞中染色体数目正常。答案 雌、雄原核融合形成合子标志着受精完成。区分“顶体反应”“透明带反应”“卵细胞膜反应”的方法
(1)从发生时间看
①顶体反应发生在精子与卵子相遇时。
②透明带反应发生在精子触及卵细胞膜的瞬间。
③卵细胞膜反应发生在精子入卵后。归纳总结 (2)从生理作用看
①顶体反应是顶体内释放的酶直接溶解卵丘细胞间的物质，使精子穿越放射冠。
②透明带反应是防止多个精子穿过透明带，是防止多精入卵受精的第一道屏障。
③卵细胞膜反应也可防止其他精子入卵，是防止多精入卵受精的第二道屏障。拓展应用2.在受精过程中，下列说法正确的是
①精子必须发生顶体反应，释放顶体酶 ②顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带、卵细胞膜 ③卵细胞恢复并很快完成了第一次成熟分裂 ④精子和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌原核 ⑤透明带反应防止了多精子入卵受精的发生
A.①②⑤ B.①④⑤
C.②③④ D.②④⑤答案问题导析解析问题导析 (1)受精过程包括： 、进入 、原核形成和 结合。
(2)防止多精入卵受精的两道屏障： 、 。返回上页答案透明带反应精子穿过放射冠和透明带卵细胞膜卵细胞膜反应配子解析 在受精过程中，精子与卵子相遇时，精子顶体释放顶体酶，溶解卵丘细胞间的物质，形成精子穿过放射冠的通道，之后与卵细胞膜接触，随即产生阻止后来精子进入透明带的反应；当精子接触卵细胞膜后，卵细胞膜立即发生阻止其他精子再进入卵内的生理反应；在受精过程中，卵子已经完成了MⅠ分裂，且处于MⅡ分裂中期，只有完成受精作用后，才继续完成MⅡ分裂，受精后精子和卵子的核膜都破裂，之后形成的雄原核、雌原核再融合在一起，即形成合子。返回上页3.如图是某种哺乳动物的生殖和发育的过程图解，请据图回答下列问题：
(1)写出A、B所示生理过程的名称：A__________；B_____。答案减数分裂受精(2)在A过程中卵子的形成需要经过两次分裂，减数第一次分裂是在雌性动物______前后完成的，减数第二次分裂是在___________过程中完成的；精子细胞需变形才能成为成熟的精子，精子细胞的________变为精子头部的主要部分，________发育为精子头部的顶体，______演变为精子的尾。答案细胞核排卵精、卵结合中心体高尔基体(3)B过程是在雌性动物的________中完成的。精、卵结合过程中，阻止多精子入卵的两道屏障分别是___________和____________。
(4)在C过程中，细胞分裂的方式是_____分裂。 答案有丝输卵管透明带反应卵细胞膜反应一题多变
精子各部分结构在受精过程中分别有什么作用？答案 ①顶体：顶体反应形成精子穿越放射冠和透明带的通路。
②头：精卵结合后，控制遗传特性和代谢活动。
③尾：运动，使精子穿越放射冠、透明带到达卵细胞膜。
④线粒体鞘：为尾部运动提供能量。答案受精过程认识的三个误区
(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。
(2)受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体，而受精完成的标志为雌、雄原核的融合。
(3)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。三、哺乳动物胚胎发育的基本过程1.胚胎发育的含义
指 发育成幼体的过程，包括桑椹胚、 、 、胚层分化和胚体形成等主要阶段。
2.人的胚胎发育[注：( )中填发育场所]基础梳理囊胚受精卵原肠胚受精卵胎儿输卵管囊胚原肠胚子宫子宫问题探究早期胚胎发育从受精卵开始到原肠胚，结合下图探究以下问题：
1.胚胎发育的起点是 。
2.受精卵最初发育的场所是 。
3.桑椹胚阶段前的细胞在发育上都有什么特点？ 答案 桑椹胚阶段前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。受精卵输卵管4.胚卵期特点减小增加增加减少增加不变减少5.囊胚与原肠胚的比较囊胚原肠内胚胎发育过程图解归纳总结 拓展应用4.下图表示高等动物的个体发育过程，下列说法中正确的是
A.图中①过程表示胚胎发育，胚胎发育是在子宫中进行的
B.受精卵卵裂过程中，每个细胞的体积不断增大
C.桑椹胚期的胚胎从透明带中伸展出来，称为孵化
D.①过程的细胞分裂方式是有丝分裂 答案问题导析问题导析 (1)胚胎发育是指受精卵发育成为 ，卵子和精子在______
中完成受精后，发育也就开始了，因此胚胎发育的初期是在 中进行的。
(2)受精卵卵裂过程中，分裂后的每个细胞的体积越来越 。
(3)早期胚胎发育过程中， 由于细胞增殖使细胞数量增多，且出现了 腔，因此体积进一步扩大，会从 中伸展出来，这一过程叫做孵化。返回上页答案囊胚期输卵管输卵管囊胚小透明带幼体一题多变
如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，请据图回答下列问题：
(1)本题图中A、B、C三个阶段中，对应上题图①过程中囊胚和原肠胚的是______。答案B、C解析解析 图中A是桑椹胚，B是囊胚，C是原肠胚。(2)写出图中各标号的名称：[2]________，[4]________，[5]_______，[7]________，[8]________。答案囊胚腔内细胞团内胚层原肠腔外胚层解析解析 图B中[1]是滋养层，[2]是内细胞团，[3]是透明带，[4]是囊胚腔；图C中[5]是外胚层，[6]是滋养层，[7]是原肠腔，[8]是内胚层。解析 桑椹胚细胞具有全能性；囊胚期开始出现细胞分化，已分化为滋养层细胞和内细胞团；原肠胚已有胚层分化，分化为外胚层、内胚层，在内、外胚层之间将形成中胚层。(3)A时期的细胞具有发育上的_____性，B时期开始出现________，C时期开始出现_________。答案全能细胞分化胚层分化解析(4)[2]将来发育成_______________。答案胎儿的各种组织解析 内细胞团将来发育为胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育为胎膜和胎盘。解析(5)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只能由一个精子和一个卵子结合的生理基础是_________________________。 答案透明带反应和卵细胞膜反应解析 受精时的透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障。解析早期胚胎发育认识的三个误区
(1)误认为子宫是唯一的发育场所。受精卵形成后即在输卵管内开始进行有丝分裂，输卵管为受精卵发育的最初场所。
(2)误认为胚胎发育过程中胚胎体积一直在增大。卵裂时期胚胎总体积基本不变，每个细胞的体积在减小。
(3)误认为胚胎发育过程中有机物总量在增加。早期胚胎发育消耗卵细胞提供的营养物质，有机物总量减小，但有机物种类增加。 输卵管曲细精管获能卵裂囊胚原肠胚当堂检测1.下列不是精子和卵子发生的区别的是
A.初级精母细胞和初级卵母细胞在个体发育过程中的形成时间
B.MⅠ和MⅡ的时间连续性
C.成熟生殖细胞是否经过变形
D.成熟生殖细胞中染色体的数量√23451解析 初级精母细胞是在雄性动物初情期开始后由精原细胞分裂形成，而初级卵母细胞是在胎儿期形成的；精子的形成过程中减数分裂是连续的，卵子产生时先通过MⅠ形成次级卵母细胞，在精子和卵子结合过程中才完成MⅡ；精子形成还需要变形，卵子不需要变形；成熟的精子和卵子都是减数分裂形成的，都含有亲本体细胞一半数目的染色体。答案解析2.下列过程中，哪些发生在精子入卵后
①精子继续完成减数第二次分裂 ②精子发生顶体反应 ③发生卵细胞膜反应 ④卵子完成减数第二次分裂，形成雌原核
A.③④ B.①③④
C.②③ D.①④√答案23415解析 解析234153.受精过程完成的标志是
A.释放第二极体
B.雌、雄原核形成
C.雌、雄原核融合形成合子
D.第一次卵裂√答案解析 雌、雄原核充分发育后，相向移动，彼此接触，二者体积缩小、合并，两组核染色体合为一组形成合子，即受精卵，至此受精过程完成。解析4.能正确表示高等动物胚胎发育顺序的是
A.受精卵→卵裂→囊胚→原肠胚→组织器官的分化
B.卵→卵裂→囊胚→原肠胚→组织器官的分化
C.受精卵→囊胚→原肠胚→幼体
D.受精卵→桑椹胚→囊胚→原肠胚→组织器官的分化2341√答案55.某高等生物生殖发育周期如下图所示，请据图回答下列问题：
(1)生物个体发育是从_______开始的，主要进行_____分裂，发育成熟后，通过[ ]_________产生配子。 23415受精卵有丝答案解析 受精卵是生物个体发育的起点，发育过程中主要进行有丝分裂，成熟个体通过A过程，即减数分裂产生配子。解析A减数分裂(2)图中B过程是______，哺乳动物的该过程是在_______中进行的。受精输卵管答案23415解析 B指受精过程，哺乳动物的受精过程是在雌性动物的输卵管中进行的。解析(3)A、B两过程的重要意义是______________________________________
_____________________________________。 保持生物亲代和子代体细胞中染色体数目的恒定，对生物的遗传和变异具有重要意义答案23415解析 受精作用保证了亲子代体细胞中遗传物质的相对稳定，对生物的遗传和变异具有重要意义。解析课件40张PPT。第1课时 胚胎工程的主要技术第三章 第二节 胚胎工程及其应用学习导航
1.理解胚胎工程的原理及主要技术手段的方法与过程。
2.掌握胚胎移植的生理学基础、基本程序和意义。
重难点击
1.体外受精技术和胚胎移植技术。
2.胚胎分割技术。课堂导入
方式一 “超时空女婴”：1986年白血病患者克里斯在16岁时(接受放疗前)冷冻了部分自己的精子。2008年，克里斯与妻子梅洛迪决定用22年前保存的冷冻精子接受试管受精手术。2008年6月，医生从梅洛迪的卵巢中提取出15枚卵子。最后共有7枚卵子受精发育成胚胎，医生将两枚胚胎植入到梅洛迪的子宫中。2009年2月25日，梅洛迪在一家医院中顺利生下了3.37千克重的女婴斯特拉。
美国医学专家称，冷藏了22年的精子依然能够孕育生命，创下了一项世界医学史纪录，斯特拉也被称作是“来自1986年的超时空女婴”。如何进行体外受精及胚胎的早期培养，让我们一起来学习这些知识吧。方式二 现状：国产奶牛年均产奶量3 000公斤左右；国际良种奶牛年均产奶量10 000公斤左右；我国蒙古黄牛均重300 kg；海福特肉用牛2岁体重可达800 kg。
如何实现良种牛快速大量繁殖呢？
问题：(1)引进一头良种成年奶牛需要3～5万元。(2)牛的生育率低，一头牛一胎只生一个，一生只能生育4～5次。牛的生育率虽然很低，但是牛的卵母细胞却相当的多，其卵巢中卵母细胞数目要比一生中排卵数多1 000倍左右。公牛产生的精子数目就更多了。
设想：通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经过移植产生后代，这就是试管动物技术。
实现良种牛快速大量繁殖要采用胚胎工程技术。一、胚胎工程与体外受精技术内容索引当堂检测二、胚胎工程的其他技术一、胚胎工程与体外受精技术基础梳理1.胚胎工程
(1)技术手段： 技术、胚胎 技术、胚胎 技术、胚胎冷冻保存技术、性别控制技术和胚胎干细胞技术等。
(2)操作的主要对象：生殖细胞、 和 细胞。
(3)理论基础： 。
2.体外受精技术
(1)概念：哺乳动物的精子和卵子在 的环境中完成_____
的技术。移植体外受精分割受精卵早期胚胎胚胎发育学体外人工控制受精过程(2)基本原理：人工模拟体内环境，包括营养、 、pH等，促使
成熟，同时使 ，最终完成 等。
(3)采集精子
①采集方法：主要是 。
②获能方法：将精子放入一定浓度的 或 溶液中，实现精子获能。温度假阴道法初级卵母细胞精子获能受精作用肝素A23187(钙离子载体)(4)采集卵母细胞
对于较小型的动物，还可以采用 处理的方法，使其 。
(5)受精：在人为控制的适宜条件下和专用的 中，___________
和培养成熟的卵子，同时培养一段时间，可以完成受精过程。 促性腺激素受精溶液超数排卵获能的精子问题探究完善下面的体外受精图。思考下列问题：MⅡ期获能精子获能1.采集到的卵母细胞是否都能直接与获能的精子受精？请分析原因。答案 并不是都可以直接与获能的精子受精。
(1)通过促性腺激素处理的，从输卵管中冲取的卵子可直接与获能的精子在体外受精；
(2)从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集的卵母细胞或者活体采卵得到的卵母细胞要在体外经过人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。答案2.受精
(1)精子和卵子只能在受精液中完成受精吗？请说明理由。
判断： (填“是”或“不是”)。
理由： 。
(2)从精子、卵子结合的场所分析体外受精和人工授精是否相同？请说明理由。
判断： (填“相同”或“不同”)。
理由：________________________________________________________
。不是精子和卵子可在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程不同完成体外受精是在体外完成精子、卵子的结合，而人工授精是在体内比较自然受精、人工授精和体外受精的异同点归纳总结 拓展应用1.判断正误
(1)哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤( )
(2)收集精子的方法主要是假阴道法( )
(3)采集的卵母细胞可直接与精子受精( )√答案√×2.哺乳动物体外受精的过程是
①采卵 ②收集精子 ③卵母细胞的人工培养 ④精子获能处理 ⑤精子和成熟卵子在受精溶液中共同培养 ⑥精子用CaCl2处理 ⑦卵母细胞用一定浓度的肝素溶液处理 ⑧体外受精 ⑨受精卵培养
A. B.
C. D. 答案问题导析问题导析 (1)哺乳动物的体外受精主要包括 的采集和培养、
的采集与获能和受精几个主要步骤。
(2)一定浓度的肝素溶液是用于精子的 。
(3)CaCl2溶液可用于基因工程处理 细胞，增加其细胞膜的通透性，以利于 的导入。返回上页答案体外获能卵母细胞精子细菌重组载体一题多变
(1)______(填序号)过程的目的是采集卵母细胞并培养成熟，可通过注射___________促进雌性动物超数排卵。
(2)_____(填序号)过程的目的是促进精子和卵细胞结合，完成受精作用。受精是在获能溶液或___________溶液中进行的，而早期胚胎培养是在发育培养液中进行。答案①③促性腺激素⑤⑧专用的受精体外受精技术的两个注意点
(1)用促性腺激素处理时，只能注射不能饲喂：促性腺激素是肽类化合物，饲喂会因消化道的消化作用而失去原有的效用。
(2)精子获能处理前应离心处理：精液由精子和精清两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下精液中的精子无法获能。精子获能处理前进行离心处理，目的是除去精清以利于精子获能。二、胚胎工程的其他技术1.胚胎移植技术
(1)含义：将良种母畜配种后，从其生殖道取出 或通过体外受精及其他方式(如转基因、核移植)得到的胚胎，再移植到同种的、________相同的其他雌性动物的体内，使它们进一步发育为新个体的技术。基础梳理生理状态早期胚胎(2)实例：牛胚胎移植过程 早期胚胎发情期同期发情普通母
牛子宫普通母牛(3)意义：对提高 的繁殖能力和加速品种改良的意义是十分重大的。
2.胚胎分割技术
(1)含义：用 将 平均分割成二分胚、四分胚甚至八分胚，经 培养后植入受体，以得到同卵双生或 后代的技术。
(2)应用：可为转基因技术、 技术以及家畜育种提供材料。
3.胚胎冷冻保存技术
(1)含义：将动物的 或分割后的胚胎，采用特殊的保护剂，使其长期保存在 环境下。
(2)优点：不受 和 的限制，简化 的过程。早期胚胎优良品种家畜机械方法体内或体外同卵多生性别控制时间早期胚胎超低温地域引种答案 不是。如果分割份数过多，就难以做到均等分割，且每一份的细胞数目越少，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率会降低，得到的后代就越少。问题探究1.胚胎移植的实质是什么？
2.胚胎移植时，可以将早期胚胎移植到不同种的雌性动物的子宫内吗？
3.在进行胚胎分割时，是否分割份数越多得到的后代就越多？说明原因。 答案 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移，能保持原来的优良性状。答案 不可以。胚胎移植时只能移植到同种雌性动物的子宫内。答案4.在对胚胎进行分割时，为什么要将内细胞团均等分割？答案 对囊胚期的胚胎进行分割时一定要将内细胞团均等分割，若分割不均，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。答案拓展应用3.如图为胚胎移植的基本程序及早期胚胎发育过程，请据图回答下面的问题：(1)请将上面空格处的内容补充完整：①__________，②_________。
(2)胚胎移植的实质是__________________________________________，超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射___________。
(3)从A到F中，适宜于牛的胚胎移植的时期有______。问题导析答案早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移同期发情胚胎移植促性腺激素E、F问题导析 (1)胚胎移植的实质是早期胚胎在 条件下
的转移。
(2)适宜于胚胎移植的时期是 。
(3)E为 ，F为 。返回上页答案桑椹胚或囊胚期相同生理环境空间位置桑椹胚囊胚一题多变
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？
_______________________________________________________________________________________答案不一定相同。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。排卵、超数排卵和冲卵的含义
(1)排卵：排卵是指从卵泡中排出卵子，排出的是初级卵母细胞或次级卵母细胞。
(2)超数排卵：是指给供体母畜注射促性腺激素，使其发情，一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的卵子，用于体外受精和早期胚胎培养。
(3)冲卵：是指用配制好的冲卵液，借助特制的冲卵装置，将供体母畜子宫或输卵管中的胚胎冲洗出来。4.如图是牛胚胎分割示意图，请据图回答下列问题：
(1)进行胚胎分割时，应选择发育到_____________时期的胚胎进行操作。
(2)②指的是_______。
(3)通过胚胎分割产生的两个或多个个体共有的特点是__________________。
(4)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意_________________________
__________________________。 问题导析答案具有相同的遗传物质桑椹胚或囊胚囊胚腔影响胚胎的恢复和进一步发育要将内细胞团均等分割，以免问题导析 (1)胚胎分割的材料选择：选取的胚胎应处于 或
。
(2)分割的结果及特点：经分割产生的个体来源于同一个细胞，其
相同，遗传性状也相同。
(3)注意事项和关键：胚胎分割要将 均等分割，以免影响胚胎的恢复和进一步发育。返回上页答案遗传物质桑椹胚囊胚囊胚的内细胞团一题多变
(1)胚胎分割的理论基础是_______________。
(2)做DNA分析性别鉴定是取自________处的细胞。答案细胞具有全能性滋养层胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的异同 技术
技术
技术
胚胎冷冻保存技术体外受精胚胎移植胚胎工程的主要技术胚胎分割当堂检测1.胚胎工程的核心技术是
A.胚胎分割与融合
B.体外受精和胚胎移植
C.胚胎性别鉴定
D.胚胎冷冻保存技术√23451解析 体外受精技术是胚胎移植技术、胚胎分割技术、转基因技术、性别控制技术等不可缺少的组成部分，胚胎移植是胚胎工程技术的最后一道“工序”。答案解析2.可以与获能精子进行体外受精的卵母细胞需要培养到什么时期
A.MⅠ期 B.MⅡ(中期)
C.桑椹胚期 D.囊胚期√答案23415解析 卵母细胞培养到MⅡ中期时就可以受精了，因为MⅡ中期卵母细胞细胞核、细胞质已成熟，而MⅠ期卵母细胞细胞核、细胞质尚未成熟，其细胞质不能支持胚胎的全程发育。解析解析 胚胎移植的生理学基础之一表现在：受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，因此在进行胚胎移植时没有必要进行免疫检查。在胚胎移植时应选择有健康体质和正常繁殖能力的个体作为受体，选择遗传性能和生产性能优秀的个体作为供体。在用激素对供、受体进行同期发情处理的基础上，还要对供体用促性腺激素进行超数排卵处理，以得到更多的胚胎。胚胎的移植方法有手术法和非手术法两种。234153.下列过程在胚胎移植中没有必要进行的是
A.对供体、受体要进行选择
B.要用激素对供体进行超数排卵处理
C.供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应
D.胚胎移植常采用手术法和非手术法两种方法√答案解析4.下列有关生物工程的叙述，错误的是
A.进行胚胎移植时，可选用如图所示时期的胚胎
B.进行胚胎移植时，该胚胎移植到任何同种动物子宫内都能继续发育
C.如图是胚胎发育过程中的囊胚示意图，其中③为内细胞团细胞，具有
发育的全能性
D.胚卵期胚胎中细胞数目和DNA总量在不断增加 2341√答案55.下图是科学家培育试管转基因牛的过程示意图，据图回答下列问题：
(1)过程①通常用___________处理，可达到超数排卵的目的。
(2)图中1是______，2是_______，3是________。
(3)过程②中为保证抗病基因在受精卵中稳定存在并表达，需要先将该基因与_____结合，该过程用到的酶是_____________________________。
(4)过程③进行时，受体应处于适合的生理状况，此时可利用激素对受体进行________处理。③过程若要同时产生多个相同的转基因牛通常用到的技术是_____________。 23415促性腺激素透明带答案滋养层内细胞团载体限制性核酸内切酶和DNA连接酶 同期发情胚胎分割技术课件37张PPT。第2课时 胚胎工程的应用第三章 第二节 胚胎工程及其应用学习导航
1.结合教材P86～87，举例说出胚胎工程在畜牧业生产上的应用。
2.理解干细胞的概念、分类、来源、特点及分离途径与方法。
3.举例说明胚胎干细胞的应用，并了解胚胎干细胞的研究进展及其所面临的各种挑战。
重难点击
1.利用胚胎工程繁殖良种家畜的过程。
2.胚胎干细胞来源、特点及分离途径与方法。课堂导入
方式一 牛的繁殖率非常低，一头牛一年只能繁殖一头犊牛，现有一雄一雌两头良种奶牛以及数头本地奶牛，试问采用何种措施可在一年内繁殖数头良种奶牛？请结合已学过的现代生物技术思考。
方式二 美国研究人员表示，实验首次证明，使用人类胚胎干细胞研制出的血小板可修复实验鼠的受损组织，人类未来有望源源不断地制造出起作用的血小板，捐血有可能成为历史。此外，研究人员还认为，用这种方式制造出的血小板并不包含任何遗传物质，这消除了癌症肿瘤可能进入受体体内的风险，因而不会给病人健康带来危害，可以在临床治疗上大展拳脚。一、胚胎工程在畜牧业生产上的应用内容索引当堂检测二、胚胎工程在医学及科学研究上的应用一、胚胎工程在畜牧业生产上的应用基础梳理1.大量繁育家畜良种采集胚胎优良供体(1)图中①是超数排卵，一般采用注射 的方法进行。②是
处理，目的是 。
(2)③是 ，④是 ，⑤中包含 技术、_____
技术。
(3)该过程大大提高了良种家畜的繁殖能力，也可以用于 。
2.控制家畜后代的性别比例：家畜的性别是由 决定的。通过分离 以及 的方法，可以控制家畜的性别比例。让受体和供体处于相同的生理状态促性腺激素受精胚胎冷冻保存胚胎移植胚胎拯救濒危动物性染色体X精子和Y精子分割、移植鉴别胚胎性别同期发情答案 不具有，后代的遗传性状是由供体决定的，受体只是提供了胚胎发育的场所，不影响后代的遗传特性。问题探究1.胚胎移植的生理学基础
(1)为什么同种动物之间进行胚胎移植易于成功？
(2)为什么应对供体和受体母畜进行同期发情处理？
(3)胚胎移植的后代具有供体和受体共同的遗传性状吗？ 答案 这里的“同种”是指“同物种”，同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征。答案答案 同期发情处理使供、受体生殖器官的生理变化相同，为胚胎提供相同的生理环境。2.胚胎移植的基本程序
(1)胚胎移植过程中，对供、受体的选择有哪些要求？
①供体： 。
②受体： 。
(2)胚胎移植中胚胎来源有哪些？遗传性能和生产性能优秀有健康的体质和正常繁殖能力答案 转基因、核移植、体外受精、体内受精、胚胎分割等。答案3.控制家畜后代的性别比例(1)分离精子的方法比较XYYX碱酸(2)图中过程①通常采用 技术。在这个过程中获能的精子与发育到 期的卵子相遇时，会发生 反应，释放出有关的酶溶解卵子外围的放射冠及透明带。
(3)为了确保得到所需性别的试管牛，往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定，请简要写出一种对早期胚胎进行性别鉴定的方法。体外受精减数第二次分裂中答案 DNA分子杂交技术(利用基因探针鉴定或分析胚胎细胞的染色体组型)。顶体答案(1)在牛的胚胎移植过程中，对受、供体进行同期发情处理，最常用的激素为孕激素，供体的超数排卵用促性腺激素处理。
(2)产下的犊牛性状取决于供体公、母牛，性别取决于公牛提供了何种类型的精子，二者与受体牛没有关系。归纳总结 拓展应用1.培育“试管山羊”的基本过程如下图所示，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.丙过程中的细胞分裂方式为有丝分裂，从原肠胚阶段开始出现细胞分化 答案解析解析 甲过程的目的是采集卵母细胞并培养成熟，可通过注射促性腺激素促进母山羊超数排卵；乙过程的目的是促进精子和卵细胞结合，完成受精作用；受精是在获能溶液或专用的受精溶液中进行，而早期胚胎培养是在发育培养液中进行；胚胎发育过程中的细胞分裂方式均为有丝分裂，从囊胚阶段开始出现细胞分化。2.下列关于胚胎工程的应用说法不正确的是
A.胚胎工程技术包括胚胎移植、胚胎分割、体外受精等技术
B.试管牛的培育过程属于克隆过程
C.提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体叫“受体”
D.胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程答案解析 试管牛的培育过程属于有性生殖过程，而克隆是无性生殖。解析二、胚胎工程在医学及科学研究上的应用1.干细胞
(1)含义：动物(包括人)胚胎及某些器官中具有 和___________
的原始细胞。
(2)按照分化潜能的大小，可分为以下三类： 、多能干细胞、
。
2.胚胎干细胞
(1)来源：由 中未分化的细胞或从 中分离出来的一类细胞。基础梳理多向分化潜能自我复制专能干细胞全能干细胞原始性腺早期的胚胎(2)特点
①形态：体积小、核大、 明显。
②功能：具有发育的 。
(3)对人体胚胎干细胞的研究的主要用途
①揭示人与动物的 及影响其发育的因素。
②在研究新药对各种细胞的药理和毒理实验中，胚胎干细胞为__________
的研究提供了材料。
③为细胞或组织移植提供 的材料。
④用胚胎干细胞 出来的组织细胞治疗顽症。全能性核仁发育机制细胞水平上诱导分化无免疫原性问题探究目前胚胎干细胞是胚胎工程的前沿课题之一，也是当今生命科学研究的热门课题之一。结合下图思考下列问题：1.胚胎干细胞的来源与特点
(1)受精卵是最原始的细胞，随着胚胎发育的进行， 时期开始出现分化，出现 和滋养层。
(2) 将来发育成胎儿的各种组织，是全能干细胞的来源，滋养层将来发育为 。
(3)胚胎干细胞在体外培养的条件下，可以 。因此，胚胎干细胞未分化或未完全分化，一旦生理需要，它们可以按照一定的途径通过分裂分化产生机体所需要的细胞。内细胞团囊胚内细胞团胎膜和胎盘只增殖，不分化答案 通过胚胎干细胞体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，从而解决供体器官不足问题，另一方面，由于是自身细胞经诱导分化形成的，所以无免疫排斥反应。2.胚胎干细胞的主要用途
(1)胚胎干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么？
(2)胚胎干细胞为什么可以解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题？ 答案 胚胎干细胞具有发育的全能性，可以被诱导分化形成新的组织细胞，经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。答案(3)目前如何实现胚胎干细胞在体外培养条件下维持不分化状态和定向分化？答案 胚胎干细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸、丁酰环腺苷酸等化学物质时，就可以诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化。答案拓展应用3.胚胎干细胞是从哺乳动物或人的早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，具有发育的全能性，它可进一步分化发育成各种不同的组织细胞。如图所示为人体干细胞的培养过程，请问图中属于胚胎干细胞的是
A.囊胚 B.内细胞团
C.血液组织干细胞 D.各种血细胞 答案根据上题示意图填空：
(1)细胞在分化过程中往往由于高度分化而完全失去_______的能力，最终________。但机体在发展适应过程中，保留了一部分未分化的原始细胞，称为_______。一旦需要，这些______就会按照发育途径通过分裂、分化而产生所需细胞，以保证局部损伤组织的修复。
(2)个体发育过程中最原始的细胞是_______。
(3)干细胞在临床上应用的最大优点是移植器官和患者无_________反应。答案衰老死亡再分裂干细胞干细胞受精卵免疫排斥一题多变辨别滋养层细胞与饲养层细胞
(1)滋养层细胞：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层细胞最终发育成胎膜和胎盘。
(2)饲养层细胞：一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。干细胞在畜牧业生产中的应用在医学和
科学研究
上的应用大量繁殖_________
控制家畜后代的________胚胎干细胞及其研究进展胚胎干细胞的应用胚胎干细胞研
究面临的挑战概念?
分类胚胎干细胞特点?
移植胚胎干细胞进展_________________
为研究新药提供实验材料
为细胞或组织移植提供 的材料，用于疾病治疗
创造动物新品种胚胎干细胞的安全性问题?
胚胎干细胞研究面临的难题
干细胞的研究领域家畜良种性别比例胚胎工
程的应用组织或器官的修复无免疫原性当堂检测1.进行动物胚胎移植时，必须考虑的事项是
A.供体动物与受体动物生理状态的一致性
B.受体动物对供体胚胎的免疫排斥反应
C.受体动物的子宫与供体胚胎建立组织上和生理上的联系
D.早期胚胎能否从供体子宫内完整地分离出来√2341解析 早期胚胎与供体子宫不会建立组织上的联系。受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，并能建立组织上和生理上的联系，是动物胚胎发育和胚胎移植时的固有属性，因此在进行胚胎移植时不是必须考虑的。答案解析2.如图是胚胎干细胞分离途径示意图。下列说法正确的是
A.图中A所示细胞将来能够发育成胎膜和胎盘
B.胚胎干细胞的体积和细胞核都较小
C.胚胎干细胞可以分化成不同的组织细胞
D.利用胚胎干细胞培育的人造器官正在大规模应用 √答案2341解析2341解析 图中A是内细胞团细胞，将来能够发育成除胎膜和胎盘外的其他组织和器官。胚胎干细胞的体积较小，细胞核较大。在体外培养情况下，胚胎干细胞可以分化成不同的组织细胞。利用胚胎干细胞可以诱导形成器官，但目前并没有大规模应用。解析 胚胎干细胞具有多向分化的潜能，可以分化为各种细胞、组织，甚至器官。用胚胎干细胞治疗疾病应将胚胎干细胞定向诱导为相应的细胞或组织，移植替换病变部位的细胞或组织。23413.帕金森氏综合征是由于大脑某个部位的脑细胞受损，而使其相应的功能丧失导致的。若用胚胎干细胞移植治疗该症病人，应该是
A.将胚胎干细胞直接植入病变部位
B.将胚胎干细胞通过血液输送到病变部位
C.将胚胎干细胞定向诱导为相应的神经元来替代受损的脑细胞
D.将胚胎干细胞定向诱导为脑细胞，通过血液输送到受损部位√答案解析4.下图为哺乳动物胚胎分割和性别鉴定示意图。请据图回答下列问题：
(1)胚胎分割时，一般采用发育良好、形态正常的____________。对胚胎进行分割时，要特别注意将________均等分割，否则会影响分割后的胚胎恢复和进一步发育。来自同一胚胎分割产生的后代具有相同的遗传物质，因此，胚胎分割可以看做动物________________的方法之一。 2341桑椹胚或囊胚内细胞团答案无性繁殖(或克隆)解析2341解析 胚胎分割要选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，分割时要注意将内细胞团均等分割，有利于分割后胚胎的恢复和进一步发育。胚胎分割产生的后代遗传物质相同，属于无性繁殖。(2)①过程分割出的少量滋养层细胞用来做性别鉴定，该技术常采用的方法是___________________________。2341用基因探针进行DNA分子杂交答案解析 应用胚胎分割进行性别鉴定时，要用Y染色体的DNA制成探针，进行DNA分子杂交，阳性反应为雄性，否则为雌性。解析(3)通常胚胎干细胞可以从____________________(写出两种方法)中分离得到。2341早期胚胎或原始性腺答案解析 哺乳动物胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。解析(4)早期胚胎中的胚胎干细胞，不仅可以被应用于哺乳动物胚胎性别鉴定，还可被应用于__________________________________________________
_______________________________________________________________等领域。2341 治疗人类的某些顽症(如老年痴呆症、糖尿病等)或胚胎干细
胞体外诱导分化培育出人造组织器官用于器官移植或研究体外细胞分化答案解析 胚胎干细胞可用于治疗某些顽症，培育出人造组织器官进行移植，研究细胞分化等。解析课件49张PPT。章末整合提升第三章 胚胎工程知识系统构建规律方法整合内容索引热点考题集训知识系统构建受精卵囊胚胚胎移植胚胎分割家畜改良 组织或
器官修复1.防止多精入卵有两道屏障：一是透明带反应，二是卵细胞膜反应。
2.判断卵子是否受精的标志是在卵细胞膜与透明带的间隙能观察到两个极体，受精作用完成的标志是雌、雄原核融合形成合子。
3.试管动物技术运用的技术手段主要有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。
4.哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤。5.从卵巢采集的卵母细胞需在体外培养到MⅡ中期才能与获能的精子受精。
6.动物胚胎一般在桑椹胚或囊胚阶段进行移植。胚胎移植前一般用激素对供、受体进行同期发情处理。
7.胚胎分割的对象是桑椹胚或囊胚，在对囊胚分割时，应注意将内细胞团均等分割。
8.胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。规律方法整合整合一 克隆动物、试管动物、转基因动物的异同(以羊为例)例1 人的血清白蛋白在临床上需求量很大，通常从血液中提取。由于艾滋病等人类感染性疾病造成的威胁与日俱增，使人们对血液制品心存疑虑。生物技术的发展和应用使利用动物生产人的血清白蛋白成为可能，右图是上海某研究所培育生产出血清白蛋白奶牛的流程。请据图回答下列问题：(1)雌性奶牛胚胎细胞是
A.雌性奶牛产生的卵细胞
B.雌性奶牛体内的受精卵
C.能发育成雌性奶牛的受精卵
D.从奶牛胚胎上取出的细胞，这个奶牛胚胎将发育成
雌性奶牛
(2)此操作流程涉及的现代生物技术有动物细胞培养、_________、_______、胚胎分割和胚胎移植。 答案基因工程核移植(3)将人的血清白蛋白基因导入奶牛胚胎受体细胞时，常用的方法是____________；选择早期胚胎细胞作为外源基因受体的原因是______________________
__________________________________。
(4)重组细胞1的特点是_________________________
___________________。
(5)重组细胞2的特点是_________________________
_____________________。 答案显微注射法 早期胚胎细胞具有全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达 细胞核内的DNA分子中含有人体血清白蛋白基因 细胞核与去核卵母细胞重组，具备发育成胚胎的可能(6)早期胚胎培养在发育培养液中，培养液的成分比较复杂，除了一些无机盐和有机盐类外，还需添加______________________________________等物质。
(7)小牛1、2、3的性别是_____性，性状______(填“相同”或“不同”)。
(8)以上实例说明转基因克隆动物可以作为动物乳腺生物反应器，生产医药蛋白。在医药卫生领域，你认为除此之外，转基因克隆动物在治疗人类疾病时还有哪些用途？
____________________________________________________________________________________________________________________________________。答案维生素、激素、氨基酸、核苷酸、动物血清雌相同转基因克隆动物的细胞、组织和器官可以作为异体移植的供体；人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，形成相应的组织、器官后，可用于组织器官的移植解析 “试管牛”是通过在试管中进行体外受精，然后将受精卵进行早期胚胎培养，将获得的胚胎再利用胚胎移植技术植入母体内，在母体内发育和产出牛的过程。例2 请回答胚胎工程和基因工程方面的问题：
(1)应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经过体外受精、____________、________以及在母体中发育和产出等过程。答案解析早期胚胎培养胚胎移植解析 促性腺激素能够作用于卵巢细胞使其产生更多的性激素从而促进卵母细胞的生成。解析 为使精卵成功结合需要对精子进行获能处理；处于卵母细胞减数第二次分裂中期的细胞为次级卵母细胞和第一极体。(2)在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其_______。另外，培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和__________。解析答案获能第一极体(3)通常奶牛每次排出一枚卵母细胞，采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞，常使用的激素是____________________________。促性腺激素(其他合理答案也可) 解析 基因工程的操作步骤为：获取目的基因、基因表达载体的构建、导入目的基因、检测和鉴定目的基因。农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的一种方法，目的基因导入动物细胞通常需采用显微注射法；如果将该基因表达载体导入受精卵中，受精卵能够分裂、分化获得产生人干扰素的转基因牛。(4)利用基因工程可以获得转基因牛，从而改良奶牛的某些性状。基因工程的四个基本操作步骤是______________、基因表达载体的构建、_____________和___________________。将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是___________(显微注射法、农杆菌转化法)，为获得能大量产生人干扰素的转基因牛，该基因表达载体应导入的受体细胞是_______(受精卵、乳腺细胞)。解析导入目的基因 答案获取目的基因检测和鉴定目的基因 显微注射法受精卵整合二 胚胎工程与细胞工程的比较
1.胚胎工程
胚胎工程是由体外受精技术、胚胎移植技术、胚胎分割技术、性别控制技术和胚胎干细胞技术等组成的现代生物技术。经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内产生后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程操作的主要对象是生殖细胞、受精卵和早期胚胎细胞。胚胎发育学是胚胎工程的理论基础。
2.细胞工程
细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器的水平上的操作，按照人的意愿去改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的综合科学技术。解析 构建基因表达载体时，一般需用同一种限制酶切割目的基因和载体，以产生相同的黏性末端，并用DNA连接酶连接成重组表达载体；常用的载体是质粒。例3 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下图，请回答下列问题：
(1)过程①中最常用的运载工具是______，所需要的酶是限制酶和___________。 答案解析质粒DNA连接酶解析 利用胰蛋白酶可将动物组织分散成单个细胞。动物细胞培养时，需将细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是维持培养液的pH。(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___________________。解析答案胰蛋白酶维持培养基(液)的pH解析 运用超数排卵法可获得更多的卵母细胞，常用的激素是促性腺激素。成熟卵母细胞在核移植前要进行去核处理。(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。解析答案促性腺激素去核解析 核移植时获得的重组细胞经过早期胚胎培养，可以获得早期胚胎。为获得更多胚胎，可以使用胚胎分割技术。(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。解析答案(早期)胚胎培养胚胎分割例4 世界卫生组织解释克隆为“遗传上同一的机体或细胞系(株)的无性繁殖”。相对于植物克隆而言，动物尤其是高等动物的克隆比较困难，下图表示哺乳动物克隆的几种方法的主要步骤，据图回答下列问题：
(1)方法2获得的小牛的遗传物质来源于____________________；通过方法3得到的胚①、②中的遗传物质是否完全相同？__________。 答案解析供体1、供体2和供体3完全相同解析 方法2是将供体1、供体2有性生殖获得的早期胚胎核移植获得小牛，其遗传物质来源于供体1、供体2和供体3；方法3是胚胎分割，得到的胚①、②中的遗传物质是完全相同的。解析 核移植时核供体细胞是早期胚胎的内细胞团细胞，受体细胞最好是MⅡ中期卵母细胞。(2)细胞B取自囊胚的__________，具有全能性；细胞C应取自供体3的_____________细胞。解析答案MⅡ中期卵母内细胞团解析 细胞体外培养需要满足的条件是无菌无毒的环境、充足的营养、适宜的温度和pH及气体环境。(3)细胞A、B、C在进行D过程之前需要进行细胞体外培养，培养时需要满足的条件是_____________________________________________________。解析答案无菌无毒的环境、充足的营养、适宜的温度和pH及气体环境解析 克隆为“遗传上同一的机体或细胞系(株)的无性繁殖”，克隆也可以理解为复制、拷贝，分为DNA分子水平(特定DNA片段通过重组DNA技术插入到一个载体如质粒和病毒等中，然后在宿主细胞中进行自我复制所得到的大量完全相同的该DNA片段的“群体”)、细胞水平(指由一个单一的共同祖先细胞分裂所形成的一个细胞群体)、个体水平(是指基因型完全相同的两个或更多的个体组成的一个群体)三个层次的含义。(4)克隆也可以理解为复制、拷贝，结合世界卫生组织的定义，你认为还有哪些现代生物技术也属于克隆？______________________________________________。解析答案单克隆抗体、植物组织培养、PCR等(答出两点即可)(5)你是否支持进行胚胎干细胞的研究，为什么？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
___________________________________________________________。答案支持，胚胎干细胞的研究，有利于治疗人类某些顽症(治疗性克隆)，以及
揭示细胞分化和细胞凋亡的机理等；反对，胚胎干细胞取自胚胎，胚胎也
是生命，另外可能被用于克隆人研究，引起伦理问题等(合理即可)热点考题集训1.下图表示精子入卵后，发生(或引起的)一系列变化形成受精卵的过程，下列叙述错误的是
A.图中X指卵细胞膜反应，Y指卵子的减数第二次分裂
B.经图中Y过程只形成了雌原核
C.精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合
D.精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶 √答案解析2345178910623451解析 透明带反应形成第一道屏障，卵细胞膜反应是第二道屏障，在受精过程中卵子完成减数第二次分裂，A正确；
精子入卵后被激活的卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体后形成雌原核，B错误；
精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合，C正确；
精子入卵后其尾部留在外面并在溶酶体的作用下自溶，D正确。7891062.下图为受精作用及胚胎发育示意图，a、b代表两个发育时期，下列叙述不正确的是
A.①过程发生同源染色体分离
B.②过程通过有丝分裂增殖
C.a时期可分离得到胚胎干细胞
D.①→④过程，细胞分化程度逐渐增大 √答案解析23451789106解析 精子和卵子的结合过程，不存在同源染色体的分离，A错误；
②过程属于受精卵的分裂，通过有丝分裂增殖，B正确；
a时期为囊胚期，其中的内细胞团可分离得到胚胎干细胞，C正确；
①→④过程是受精作用及胚胎发育，细胞分化程度逐渐增大，D正确。234517891063.下列关于现代生物工程的叙述，正确的是
A.体外受精是获能的精子和成熟的卵子在动物的血清中受精
B.克隆产蛋率高的鸡时需要对鸡进行同期发情处理，保证移植的克隆胚胎
顺利成活
C.利用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞时，主要借助了T－DNA的
功能
D.动物细胞培养和植物组织培养所用培养基物理状态相同√23451789106答案解析23451789106解析 体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在专用的受精溶液中受精的过程，A错误；
克隆产蛋率高的鸡不需要胚胎移植，B错误；
农杆菌中的Ti质粒上的T－DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上，C正确；
动物细胞培养用的是液体培养基，而植物组织培养用的是固体培养基，D项错误。4.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√答案解析23451789106解析 精子要经过获能处理后才具有受精能力，卵子必须培养到减数第二次分裂中期才具有受精能力，体外受精可以在相应溶液中完成，故A正确；
受精卵一般发育到桑椹胚或囊胚阶段进行胚胎移植，故B错误；
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，血清中含有不清楚的成分，故C正确；
试管婴儿首先进行体外受精获得受精卵，然后利用早期胚胎培养将受精卵培养到桑椹胚或囊胚阶段再进行胚胎移植，故D正确。234517891065.下图是应用生物工程技术，实现利用牛的乳腺细胞生产人体血清白蛋白的操作流程。下列有关叙述错误的是
A.细胞①中已含有人体血清白蛋白基因
B.获取细胞②的技术为核移植
C.与图示技术相比，试管牛培育过程特有的生物技术是体外受精
D.早期胚胎发育到囊胚期时，需要取其内细胞团做DNA分析，进行性别
鉴定 √答案解析2345178910623451789106解析 结合题意和图解信息，细胞①是供核细胞，应含有所需的目的基因——人体血清白蛋白基因，A正确；
图中细胞②明显为通过核移植技术得到的重组细胞，B正确；
图示技术不涉及体外受精过程，而试管牛培育过程需要有体外受精，C正确；
早期胚胎发育到囊胚期时，需要取其滋养层细胞做DNA分析，进行性别鉴定，D错误。6.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√答案解析23451789106解析 进行胚胎分割要用桑椹胚或囊胚期的胚胎。7.下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述，正确的是
A.乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养
B.细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行
C.采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的
D.培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质√答案解析23451789106解析 乳腺癌细胞的分裂能力比乳腺细胞强，所以乳腺癌细胞比乳腺细胞更容易进行离体培养，A项错误；
细胞核移植发生在同种或异种生物的细胞之间，B项错误；
胚胎分割的份数越多，操作的难度越大，移植的成功率也越低，所以胚胎分割技术产生同卵多胚的数量有限，C项正确；
培养早期胚胎的培养液中维生素、激素起调节作用，不是能源物质，D项错误。234517891068.下列关于高等哺乳动物胚胎工程的相关叙述，错误的是
A.体外受精时对精子要进行获能的处理，卵母细胞也需要培养至MⅡ中期
B.进行胚胎移植时，可以从供体的输卵管或子宫角取出早期胚胎
C.受精作用和卵裂过程发生于输卵管，胚卵期细胞数量不断增多，胚胎体
积不断增大
D.试管动物和克隆动物都具有两亲本的遗传特性，前者属于有性生殖，
后者属于无性生殖√答案解析23451789106解析 体外受精时，精子要进行获能处理，卵母细胞也需要培养到减数第二次分裂中期才具备受精能力，故A正确；
进行胚胎移植时，可以从供体的输卵管或子宫角取出早期胚胎，故B正确；
受精作用和卵裂过程发生于输卵管，胚卵期细胞数量不断增多，总体积基本不变，故C错误；
试管动物需要体外受精，后代具有两亲本的性状，属于有性生殖，克隆动物的细胞核中的遗传物质和细胞质中的遗传物质来自两个不同的亲本，因此也具有两个亲本的性状，属于无性生殖，故D正确。234517891069.2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”，三亲婴儿的培育过程可选用如下图所示技术路线。
据图回答下列问题：
(1)由于女性自然周期产生的卵子太少，捐献者在取卵前通常需要注射________激素，促使一次有更多的卵泡发育。 答案解析23451789106促性腺解析 要进行超数排卵需要注射促性腺激素。(2)重组细胞需培养到________期，重组细胞体外培养所需的气体主要是O2和CO2，CO2的主要作用是_________________。23451789106答案MⅡ中维持培养液的pH解析解析 重组细胞培养到减数第二次分裂中期(MⅡ中期)，培养液中的二氧化碳的主要作用是维持培养液的pH。(3)从受精卵到三亲婴儿的培育还需要______________和__________等技术。23451789106答案早期胚胎培养胚胎移植解析解析 从受精卵到三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术，才能进行正常发育。解析 三亲婴儿的培育技术能避免母亲的线粒体遗传病，因为其只需要母亲提供细胞核，而线粒体是细胞质基因。但不能避免红绿色盲基因传递给后代，因为红绿色盲基因属于细胞核基因。三亲婴儿的染色体有1/2是来自母亲提供的细胞核，1/2来自父亲提供的细胞核。(4)三亲婴儿的培育技术____(填“能”或“不能”)避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，而______(填“能”或“不能”)避免母亲的红绿色盲基因传递给后代。三亲婴儿的染色体___________(填比例)来自母亲提供的细胞核。23451789106答案能不能1/2(或50%)解析10.随着我国“全面二胎”政策的实施，一些高龄夫妇借助试管婴儿技术实现了自己的愿望，结合所学知识回答下列问题：
(1)哺乳动物的体外受精主要包括_______________、___________和受精等几个主要步骤。
(2)受精后形成的受精卵要移入_____培养液中继续培养一段时间再移植到母体内，早期胚胎发育到_____阶段的某一时刻，会冲破_______，称之为“孵化”。23451789106答案卵母细胞的采集精子的获取发育透明带囊胚(3)为了及时检测受孕情况，科学家利用人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体，制出了早孕试纸。要获得该抗体，需要先将__________________注射到小鼠体内，培养一段时间之后，将从小鼠脾脏中提取出的B淋巴细胞和小鼠的________细胞融合，通过________筛选，从而获得阳性克隆的杂交瘤细胞，并最终获得人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体。23451789106答案人绒毛膜促性腺激素骨髓瘤两次课件49张PPT。第一节 细胞工程概述第二章 细胞工程学习导航
1.结合教材P45，了解细胞工程的发展历程。
2.简述细胞工程的基本技术。
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细胞工程的基本技术。课堂导入
方式一 “君子”兰的快速繁殖“春风欲擅秋风巧，催吐
幽兰继落梅”，素有“天下第一香”之称的兰花，以其优
美高雅的叶片和芳香艳丽的花朵，成为自古以来文人墨客吟诗作赋的对象。但是，兰花在自然条件下播种繁殖的难度很大，需要较长时间才能获得少量幼苗。如何才能满足人们对兰花的需求呢？科学家在细胞全能性的理论基础上发现了兰花快速繁殖的技术——植物组织培养。植物组织培养是植物细胞工程的核心技术，植物细胞工程的基本技术还有哪些？这些基本技术的一般操作程序是怎样的？让我们通过本节来学习探讨吧！ 方式二 山东省金乡县是全国闻名的大蒜之乡。该县农科所与中国农科院联合成功开发和培育出的品质好、产量高的新品种——脱毒大蒜，是植物细胞工程的又一成果。什么是细胞工程？细胞工程是如何发展起来的？包括哪些基本技术？在哪些方面得到了应用？一、细胞工程的发展和基本技术内容索引当堂检测二、细胞融合技术和细胞核移植技术一、细胞工程的发展和基本技术基础梳理1.细胞工程的发展植物组织动物细胞培养体细胞杂交克隆2.细胞工程的基本技术
(1)细胞工程的概念
①应用原理： 生物学和 生物学。
②操作水平： 水平或 水平。
③操作目的：按照人的意愿去改变细胞内的 或获得 。
(2)细胞工程的分类
①根据操作对象不同，分为 工程和 工程等。
②根据所使用技术不同，分为 、细胞融合技术和
等。细胞分子细胞细胞器遗传物质植物细胞细胞产品植物组织培养技术动物细胞细胞核移植技术3.植物组织培养技术
(1)细胞的全能性：具有某物种全套 的细胞都具有发育成为一个 的潜能。
(2)植物组织培养技术概念分析
①条件：a.无菌和人工培养；b.离体。
②过程：a.脱分化；b.再分化。
③目的：a.获得细胞产品；b.形成完整的植株。
(3)原理：细胞 。
(4)最常用的材料： 、 、幼嫩的叶片和花药等。遗传物质新的生物个体全能性根尖茎尖(5)过程器官原生质体已分化愈伤组织功能薄壁细胞再分化胚芽问题探究1.分析下述资料，回答相关问题：
资料 美国科学家斯图尔德曾经应用植物组织培养技术，将二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养，最终发育成完整的新植株(如图)。
(1)这一科学实验能证明什么？
(2)理论上每种植物的活细胞都具有全能性，原因是什么？ 答案答案 证明胡萝卜韧皮部细胞具有全能性。答案 正常的植物细胞具有发育成该物种个体所需的全部遗传物质。(3)配子(卵和精子)中染色体数比正常体细胞减少了一半，配子是否还有全能性？为什么？答案答案 有。因为体细胞中染色体成对存在，配子中染色体数虽减半，但仍含有完整的染色体组，具有控制生物性状的全部基因。2.细胞全能性大小分析
(1)受精卵和体细胞相比，哪一个的全能性更容易体现？为什么？
(2)分析下列实例是否体现了细胞的全能性并给出原因。
①植物花药离体培养获得植株。
②利用植物细胞培养技术生产细胞产物如紫草素。
③种子培育成植株。 答案 受精卵。受精卵可以在自然条件下发育成新个体。答案 是。花药离体培养获得单倍体植株，体现了花药细胞的全能性。答案 否。发育成完整生物个体才能体现细胞的全能性，而生产紫草素等细胞产物只是将紫草细胞等培养成愈伤组织。答案 否。种子的胚已是新植物的幼体，其发育成完整植株的过程相当于植物长大。答案3.以下是植物组织培养的过程，试回答：
(1)①②分别是什么过程？
(2)在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？ 答案 脱分化、再分化。答案 避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。答案(3)若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？答案 培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞，故愈伤组织中不会含有叶绿体。答案(4)植物组织培养中的脱分化阶段，培养的组织细胞是自养型还是异养型？为什么？答案 脱分化过程中细胞营异养生活，因为此时细胞没有叶绿体，并且一般要避光培养，无法进行光合作用。答案4.培养基中的激素配比
(1)植物组织培养所用的培养基中，在脱分化和再分化过程中起关键作用的激素是什么？答案 生长素和细胞分裂素。答案(2)生长素与细胞分裂素的比值高低对植物组织培养的影响不同，探讨比值不同时所产生的影响。促进根分化、抑制芽形成促进芽分化、抑制根形成促进愈伤组织形成5.植物组织培养的结果
为什么说从繁殖方式上看，植物组织培养的繁殖方式是无性繁殖？答案答案 植物组织培养是在细胞有丝分裂和细胞分化的基础上实现的，此过程并没有生殖细胞的产生，所以是无性繁殖。(1)植物组织培养过程
①培养条件：无菌和人工培养；离体。
②过程：脱分化；再分化。
③目的：获得细胞产品；形成完整的植株。 归纳总结 ④脱分化和再分化的比较
(2)生长素和细胞分裂素用量及比例对植物组织培养的影响：“比值高，根分化；比值低，芽分化；比值适中，不分化”。即“高根低芽中愈伤”。 拓展应用1.植物细胞的全能性是指
A.具有核、膜、质，细胞结构完整，能进行各种生理活动
B.只具有膜和质，同样能进行各种生理活动
C.植物体细胞所具有的发育成完整个体的潜能
D.具有本物种全套遗传物质的特定细胞解析 具有某种植物全套遗传信息的任何一个细胞，都有发育成完整新植物体的潜能，也就是说，每个植物的活细胞都具有全能性。解析答案解析 受精卵发育成完整个体的能力最强，全能性最高，A正确；
生物体内的细胞由于分化，基因在不同的细胞中选择性表达，因而体内细胞并没有表达出全能性，B正确；
卵细胞是高度分化的细胞，C错误；
离体的植物细胞可以通过组织培养表达出全能性，D正确。2.下列有关细胞全能性的叙述中，不正确的是
A.受精卵在自然条件下能形成完整个体，因此全能性最高
B.生物体内细胞由于分化，全能性不能表达
C.卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高
D.植物细胞在一定条件下离体培养能表现出全能性解析答案明辨植物细胞全能性的2个易误点
(1)植物的种子发育成完整植株，不能体现细胞的全能性。因为种子中的胚已完成了早期发育，相当于新植物的幼体，而没有体现出细胞具有发育成完整植物体的潜能。
(2)细胞表达全能性的标志是发育成完整个体而不是形成某种组织或者器官。解析 将花粉培养成单倍体植株，即花药离体培养，属于植物组织培养，A正确；
芽发育成枝条是自然生长过程，不属于植物组织培养，B错误；
根尖分生区发育为成熟区是自然生长过程，不属于植物组织培养，C错误；
植物组织培养包括脱分化和再分化等过程，而受精卵是个体发育的起点，发育成植株无脱分化等过程，D错误。3.下列属于植物组织培养的是
A.花粉培养成单倍体植株 B.芽发育成枝条
C.根尖分生区发育为成熟区 D.受精卵发育成植株解析答案4.下图表示四倍体兰花叶片通过植物组织培养形成植株的过程，下列相关叙述中正确的是
A.②和③阶段会发生减数分裂
B.①阶段需生长素而③阶段需细胞分裂素
C.①阶段有细胞增殖但无细胞分化
D.此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体 问题导析答案问题导析 (1)图中①是 ，②、③是 。②和③阶段会发生
分裂。
(2)①阶段和③阶段都需要 ，只是二者比例不同。
(3)此兰花的花药离体培养所得植株为 。答案返回上页脱分化再分化有丝生长素和细胞分裂素单倍体二、细胞融合技术和细胞核移植技术1.细胞融合技术
(1)概念：采用自发或人工的方法使 细胞融合为一个细胞的技术。
(2)促融合方法：生物法(如病毒诱导融合法)、化学法(如聚乙二醇诱导融合法)、物理法(如 )等。
(3)基本流程：在促融因子的作用下， 发生粘连、破裂→______
发生融合→发生 融合→形成 细胞。基础梳理两个或多个电场诱导融合法细胞膜细胞质核杂种(4)应用：“白菜—甘蓝”的培育过程分离的原生质体分离的原生质体再分化脱分化酶解法①去除细胞壁的酶解法中用到的酶是 。
②植物体细胞杂交完成的标志是 。
③植物体细胞杂交过程中还用到的细胞工程技术有 技术。
④植物体细胞杂交的最大突破是克服了不同植物之间的 ，实现远缘物种之间的核质组合。
2.细胞核移植技术
(1)概念：把一个动物细胞的 移入一个已经去除细胞核的 细胞中，使其 并发育为一个新的胚胎，最终发育为一个动物个体的技术。
(2)常用方法： 技术。答案纤维素酶和果胶酶新细胞壁的形成杂交屏障植物组织培养细胞核卵母重组显微操作问题探究1.植物体细胞杂交的原理和过程
(1)将来自不同植物的两个体细胞融合时，首先遇到的障碍是什么？怎样解除此障碍？
(2)将两个不同种的植物细胞A和B去除细胞壁后，经一定的方法促融，只考虑两两融合，可以形成几种融合细胞？哪种融合细胞才是符合要求的？答案 细胞壁阻碍细胞间的融合。用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。答案 三种(AA、BB、AB)。AB融合细胞才是符合要求的。答案(3)杂交过程中细胞融合及杂交完成的标志分别是什么？
(4)植物体细胞杂交过程体现了哪些原理？ 答案 杂种细胞再生出细胞壁；培育成杂种植株。答案 ①植物体细胞杂交实现的基础：细胞膜的流动性；
②植物组织培养的基础：植物细胞的全能性。答案2.杂交的结果和意义
(1)杂种植物在遗传上有何特点？从染色体组成上看杂种植株的变异属于哪一种？
(2)与传统有性杂交相比，植物体细胞杂交技术的优点是什么？ 答案 遗传物质来自两个亲本，具有双亲的遗传性状。染色体数目变异。答案 克服了植物远缘杂交不亲和的障碍，打破了物种之间的生殖隔离。答案(1)植物体细胞杂交过程归纳总结 (2)细胞工程能够在不同生物之间进行物种间的杂交，形成前所未有的新物种。
(3)细胞工程的所有实验都要求在无菌条件下进行，常用的措施有：用紫外线、化学试剂对实验室消毒，使用超净工作台，生物材料要彻底的消毒，实验用的器械、器皿等应进行灭菌。拓展应用5.下图为“番茄—马铃薯”的培育过程示意图，有关叙述正确的是
A.获得a、b细胞需要用胰蛋白酶和果胶酶处理
B.诱导a、b细胞融合的化学试剂一般用秋水仙素
C.a、b细胞融合为c细胞的原理是生物膜具有流动性
D.d、e、f过程表示植物的组织培养过程，e、f分别为脱分化和再分化 解析答案解析 植物体细胞在杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体；a、b细胞融合为c细胞的原理是细胞膜的流动性；诱导a、b细胞融合的化学试剂一般是聚乙二醇；d、e分别为脱分化和再分化。6.A种植物细胞(基因型为Aa)和B种植物细胞(基因型为Bb)去掉细胞壁后，诱导两种细胞的原生质体融合，形成单核的杂种细胞。则经过组织培养得到的杂种植株是
A.二倍体，基因型为AaBb
B.二倍体，基因型为AAaaBBbb
C.四倍体，基因型为AaBb
D.四倍体，基因型为AAaaBBbb解析 杂种植株为四倍体，基因型为AaBb。解析答案植物体细胞杂交后的植物染色体组数
(1)染色体组数目＝A、B两个细胞内染色体组数之和。
(2)植物体细胞杂交后的植物，有几个染色体组就称为几倍体。例如，二倍体白菜和二倍体甘蓝体细胞杂交得到的白菜—甘蓝有四个染色体组，为四倍体。动物细胞培养杂交植株克隆细胞融合细胞核当堂检测1.下列哪种细胞的全能性最容易得到表达
A.青蛙的皮肤细胞
B.胡萝卜的韧皮部细胞
C.小白鼠的肝脏细胞
D.人皮肤的生发层细胞√23451解析 细胞分化程度越高，全能性越低，皮肤细胞和生发层细胞是高度分化的细胞，全能性较低。动物细胞实现全能性的能力比植物细胞低，所以全能性最高的细胞是胡萝卜的韧皮部细胞。答案解析2.如图为植物组织培养过程，有关说法不正确的是
A.b试管中细胞全能性最高
B.d试管中培育出的个体都是纯合子
C.a→b的过程不需要光照
D.a→d的细胞分裂方式都是有丝分裂 √答案23415解析 试管中的试管苗来源相同，都是通过植物组织培养发育而成的，植株的基因型相同，但不一定是纯合子。解析234153.1958年，美国科学家斯图尔德应用植物组织培养技术，将二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养，最终发育成完整的新植株。下列关于这一科学事实的叙述中，错误的是
①该实验证明了植物细胞具有全能性 ②此种生殖产生的后代有广泛的变异 ③韧皮部细胞通过减数分裂增加细胞数目 ④此种生殖产生的后代能保持亲本的性状
A.①② B.②③
C.②④ D.③④√答案解析解析 体细胞组织培养属于无性繁殖，其后代能保持亲本的性状，变异性小；体细胞不能进行减数分裂。4.植株甲是二倍体水稻，利用植株甲获得了植株乙，而后利用植株甲和乙又获得了植株丙和丁。培养过程如图所示。下列有关叙述正确的是
A.用秋水仙素处理植株甲的雌蕊柱头可获得植株乙
B.植株丙与植株丁的体细胞中染色体组的数目相同
C.植株甲与植株乙正交和反交所得种子的胚乳的基
因型不同
D.获得植株丙和植株丁的过程都属于有性繁殖 2341√答案5解析 用秋水仙素处理植株甲萌发的种子或幼苗可得到植株乙；图示丙植株体细胞中染色体组数应为3，而丁植株体细胞中染色体组数应为6；获得植株丙的过程为有性繁殖，获得植株丁的过程为无性繁殖。解析5.科学家利用细胞工程培育了“白菜—甘蓝”杂种植株，如图所示，请据图回答下列问题：
(1)由D形成F过程所依据的原理是______________，从本质上讲，“白菜—甘蓝”杂种植株具有的性状是_______________的结果。 23415细胞的全能性基因选择性表达答案解析 D→F的过程说明细胞具有全能性，杂种植株具有的性状是基因选择性表达的结果。解析(2)若“白菜—甘蓝”杂种植株为四倍体，则该植株的花粉经离体培养得到的植株是____倍体。单答案23415解析 凡是由未受精的配子发育而成的个体都是单倍体。解析(3)“白菜—甘蓝”杂种植株的食用部分是叶，但叶又易受昆虫危害而影响产量，科学家又利用基因工程培育出带有抗虫基因的“白菜—甘蓝”植株，请你设计实验，检测此植株的抗虫基因是否表达。
①取昆虫幼虫放到带有抗虫基因的“白菜—甘蓝”植株甲上，再取等量生活状态基本一致的昆虫幼虫放在____________________________植株乙上。
②适宜条件下培养一段时间后，分别观察__________的生活情况。
③若______________________________，说明甲植株的抗虫基因未得到表达；若__________________________________________________________
_____________，说明甲植株的抗虫基因得到表达。长势相似的普通“白菜—甘蓝” 昆虫幼虫答案23415甲、乙植株上昆虫幼虫均正常生活 甲植株上昆虫幼虫死亡，乙植株上昆虫幼虫正常生活(②、③其他答案合理即可)解析 应注意实验设计的对照原则、等量原则及单一变量原则。 解析课件49张PPT。第二节 植物细胞工程的应用第二章 细胞工程学习导航
1.举例说出植物组织培养技术的应用。
2.简述人工种子的制备方法、过程及其意义。
3.举例说出植物细胞培养技术的应用。
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举例说出植物组织和细胞培养的应用。课堂导入
方式一 拯救国家极危植物——虎颜花
虎颜花为野牡丹科单种属植物，原产广东，为罕见的野生观赏植物，有重要的科研价值。虎颜花叶片基生，叶形巨大、美丽，呈心形，上有老虎斑纹，故称虎颜花。国际自然保护联盟已将虎颜花列为极危物种。为拯救虎颜花，我国华南植物园的科学家对虎颜花进行了组织培养，获得1万株试管苗，又利用生态恢复技术，使虎颜花成功回归野外。这体现了植物细胞工程的实际应用。那么植物细胞工程技术在生产生活中还有哪些方面的应用呢？让我们进入本节的学习，一起来了解吧！方法二 具有小灵芝草之称的金钗石斛是一种名贵的中草药，它具有生津益胃、润肺止咳之功效。金钗石斛的有效化学成分为大黄酚和β－谷甾醇。那么我们能否在工厂内大量生产这两种物质呢？
能！取金钗石斛的茎尖或根尖组织，并培养为愈伤组织，再放入液体培养基中进行悬浮培养，获得大量的金钗石斛细胞，从混合液中分离纯化大黄酚和β－谷甾醇即可。
这是植物细胞工程实际应用的一个实例，要了解更多这方面的信息，请跟随教材一起来学习吧。一、植物组织培养技术的应用内容索引当堂检测二、植物细胞培养技术的应用一、植物组织培养技术的应用基础梳理1.快速繁殖技术
(1)概念：植物组织培养时，需要严格执行一定的程序， 在实验室的培养瓶中生长发育，整个生产过程实现微型化、精密化，所以又被称为“ ”。
(2)特点
①保持优良植物品种的 。
②高效快速地实现种苗的大量繁殖。
(3)实例：蝴蝶兰、生菜、杨树等。微型繁殖技术幼苗遗传特性2.培育无病毒植物
(1)选材部位：植物 附近的部位。
(2)优点：提高作物的产量和品质。
(3)实例：马铃薯、甘薯和甘蔗等。
3.人工种子
(1)概念：将在 中得到的 、不定芽、顶芽或腋芽，包埋在具有养分和保护功能的包被中，得到的在适宜的条件下能够生根发芽的颗粒体。分生区植物组织培养胚状体(2)优点
①不受 因素的制约。
②繁殖速度快。
③有利于保存 。
(3)应用：濒危植物保护、经济植物快速繁殖等。环境优良性状问题探究1.微型繁殖
右图为兰花的微型繁殖，据图回答下列问题：
(1)微型繁殖的技术手段及所依据的原理分别是什么？
(2)从繁殖类型看，微型繁殖的优点是什么？ 答案答案 植物组织培养；细胞的全能性。答案 微型繁殖属于无性繁殖，可以保持所繁殖品种的一切性状(因为植物组织培养过程中细胞进行的是有丝分裂，此过程中细胞内的遗传物质不发生改变)。(3)从所需条件看，微型繁殖与传统育种方法相比有哪些优点？答案答案 微型繁殖是在具有一定人工设施的室内生产，可以不受季节、气候和地域等自然条件的限制。2.比较脱毒草莓与未脱毒草莓
(1)为什么许多通过无性繁殖的作物繁殖多代之后产量会下降？
答案 对于无性繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传播给后代。病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低，品质变差。答案(2)作物脱毒进行组织培养时一般选取什么部位？为什么？答案 茎尖分生区。植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。答案3.结合下面人工种子的结构示意图，探究下列问题：
(1)常规的种子繁殖存在哪些缺陷？
答案 ①周期长；
②发生性状分离而丧失其优良特性；
③受到季节、气候和地域的限制。答案答案 人工种子的胚状体是无性繁殖的结果，常规种子的胚是有性繁殖的结果。(2)人工种子的胚状体和常规种子的胚在来源上有何区别？ 答案答案 ①针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂(人工种皮)中应具有适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。
②为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。(3)人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分。人工种皮中应该具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？答案可依据植物组织培养的特点理解各“繁殖新途径”的优点
(1)根据植物组织培养“无性繁殖，后代能保持亲本优良性状”的特点，理解微型繁殖、人工种子的优点。
(2)根据植物组织培养“外植体用量少，培养周期短”的特点，理解微型繁殖、人工种子的优点。
(3)根据植物组织培养“取材广泛，可根据生产需要取材”的特点，理解作物脱毒的优点。
(4)根据植物组织培养“在实验室或工厂进行，可人工控制，不受季节等限制”的特点，理解微型繁殖、人工种子的优点。归纳总结 拓展应用1.如图为培育甘蔗脱毒苗的两条途径，研究发现经②过程获得的幼苗脱毒效果更好。下列相关叙述错误的是
A.①过程所取茎尖中的叶原基具有较高
的分裂、分化能力
B.②过程的作用可能是阻碍病毒等进入茎尖分生组织
C.③④过程中基因的选择性表达导致了细胞脱分化
D.培养基A、B中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同 解析 ③④过程中基因的选择性表达导致了细胞再分化，C错误。解析答案答案 不一定。如培养植物的花粉细胞，得到的是单倍体，与亲本性状不完全一致。一题多变
(1)经植物组织培养技术培育出的脱毒苗抗病毒吗？
(2)从植物体上获取的任何细胞，经组织培养得到的植株与亲本性状一定都完全一致吗？ 答案 不抗病毒。“脱毒”与“抗毒”不同，前者指的是本身无病毒，受病毒感染的机会少，而后者指的是能抵抗病毒的感染。答案脱毒苗与抗毒苗的区别
脱毒苗是选择植物的茎尖(刚形成，不含有病毒)进行组织培养而获得的，属于细胞工程的范畴。抗毒苗是把某抗病基因导入植物细胞，属于基因工程的范畴。解析 人工种子能发育成完整的植株，说明其细胞内含有个体发育所需要的全套遗传物质，因此依据的原理是细胞的全能性，人工种子是经过植物组织培养技术得到的。2.人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体，它能像种子一样萌发生长，长成植物。人工种子的核心部位是被外层物包埋的具有类似于胚功能的胚状体。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的“人工种子”。根据材料分析回答下列问题：
(1)人工种子依据的原理是________________，
培育胚状体利用了____________技术。 解析答案植物细胞的全能性植物组织培养解析 包裹胚状体的胶质有保护胚状体的作用，同时又可以为胚状体提供营养物质，所以可看作种皮及胚乳或子叶。(2)包埋胚状体的胶质可看作自然种子的哪部分结构？
__________________________。解析答案种皮及提供营养的胚乳或子叶解析 使植物细胞彼此分离可以使用纤维素酶和果胶酶，因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。(3)如果外植体是植物的茎尖，通过①过程的处理可使细胞彼此分离，①过程中可加入
A.蛋白酶 B.淀粉酶
C.纤维素酶和果胶酶 D.胰蛋白酶解析答案(4)②过程表示脱分化过程，其实质是___________________；③表示再分化过程，其实质是_________________。
(5)由人工种子萌发成的植株是否可育？_______。解析 脱分化的实质是使细胞恢复分裂能力，而再分化的实质是基因的选择性表达。解析答案使细胞恢复分裂能力基因的选择性表达不一定解析 人工种子是否可育取决于培育胚状体所用的材料。答案 不可育。若植物体的基因型为DdTt，利用花药离体培养得到的“花粉胚”长成的植株基因型可能为DT、Dt、dT、dt，均属于单倍体，因此不可育。一题多变
(1)经图示过程得到的人工种子基因型是否相同？
(2)若题图中植物体的基因型为DdTt，利用花药离体培养得到的“花粉胚”长成的植株可育吗？为什么？ 答案 相同。答案二、植物细胞培养技术的应用1.植物细胞代谢产物的工厂化生产
(1)技术手段： 。
(2)优点： ，不受季节、外部环境等条件的限制。
(3)实例：人参、金鸡纳树、红豆杉等的细胞产物都已实现了工厂化生产。
2.单位体育种
(1)方法： 。基础梳理植物细胞培养技术快速、高效花药离体培养(2)过程
花药 植株 植株。
(3)优点
①后代是纯合子，能稳定遗传。
②明显 了育种年限。
(4)实例：小麦、小黑麦、玉米、辣椒、油菜等。纯合子缩短单倍体问题探究1.细胞产物的工厂化生产
分析工厂化生产人参皂甙干粉的流程，探究下列问题：
(1)归纳细胞产物工厂化生产的过程。 答案 答案(2)细胞产物工厂化生产实质上是植物组织培养的过程，在生产中通常要培养到什么阶段？
(3)与传统的从植物体内提取相比，工厂化生产细胞产物有哪些优点？ 答案 愈伤组织。答案 没有时间、地点、环境的影响，克服了植物体生长缓慢的缺点，提取方便等。答案2.单倍体育种
(1)以流程图的形式表示单倍体育种过程。
(2)该过程可分为哪两个阶段？分别利用了什么原理？ 答案 分为花药离体培养为单倍体植株和秋水仙素诱导单倍体幼苗细胞染色体数目加倍两个阶段。分别利用了植物细胞的全能性和染色体(数目)变异的原理。答案拓展应用3.下图是利用某植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图，据图判断下列说法错误的是
A.过程②通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为有丝分裂前期
B.通过过程①得到的植株既有纯合子又有杂合子
C.过程①属于植物的组织培养，在此过程中必须使用一定量的植物激素
D.与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种年限 解析答案解析 该过程是单倍体育种过程，所以过程①是花药离体培养，获得的是单倍体，基因型为AB、Ab、aB、ab 4种，经染色体加倍后的植株B都为纯合子；过程②使用秋水仙素使染色体数目加倍，作用的机理是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，到后期染色单体分开后不能向细胞两极移动；过程①属于植物的组织培养，需要生长素和细胞分裂素的诱导。一题多变
(1)题中过程①包括哪两个阶段？
(2)单倍体幼苗经秋水仙素诱导处理后得到的都是纯合子吗？试分析原因。 答案 包括脱分化和再分化两个阶段。答案答案 不一定。对于二倍体植物形成的单倍体，这句话是对的。对于多倍体，这句话不对。例如，四倍体植物(AAaa)形成的单倍体幼苗(基因型有AA、Aa、aa三种)，经秋水仙素诱导后形成的仍然是四倍体，基因型分别为AAAA、AAaa、aaaa，其中AAaa是杂合子。单倍体育种与多倍体育种的异同
(1)相同点：单倍体育种和多倍体育种均需要用秋水仙素诱导染色体数目加倍。
(2)不同点：单倍体育种需要植物组织培养先形成单倍体幼苗，但多倍体育种一般不使用植物组织培养技术。4.辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域，其获得途径如图所示。下列叙述错误的是
A.图中愈伤组织、脱毒苗和高产细胞系的获得都体现了植物细胞的全能性
B.图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的脱分化和再分化过程
C.②过程中需要用适宜配比的生长素和细胞分裂素溶液处理
D.用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是纤维素酶和果胶酶 解析答案解析 细胞的全能性是指已经分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能，图中脱毒苗的获得体现了植物细胞的全能性，愈伤组织和高产细胞系的获得都没有体现植物细胞的全能性，A错误；
图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的脱分化和再分化过程，B正确；
再分化过程中需要用适宜配比的生长素和细胞分裂素溶液处理，以诱导细胞分化的方向，C正确；
用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是纤维素酶和果胶酶，以分解植物细胞之间的成分，D正确。培养目的不同，利用植物组织培养技术到达的阶段不同
(1)微型繁殖、脱毒苗、单倍体育种：到完整植株。
(2)人工种子：到胚状体阶段。
(3)细胞产物的工厂化生产：可以培养到植株阶段，也可以培养到愈伤组织阶段。_____繁殖?
培育无病毒植物?
制造________植物细胞代谢产物的__________
______育种快速人工种子工业化生产单倍体植物细胞工程的应用植物组织培养
技术的应用植物细胞培养
技术的应用当堂检测1.下列属于植物的微型繁殖技术的是
A.兰花的茎尖组织培育成兰花幼苗
B.水稻种子萌发并长成新个体
C.扦插的葡萄枝长成新个体
D.柳树芽发育成枝条√23451解析 水稻种子萌发并长成新个体、柳树芽发育成枝条均属于个体发育部分；扦插的葡萄枝长成新个体属于无性生殖中的营养生殖。答案解析2.人工种子比天然种子有许多优越性，下列对其优越性的叙述不正确的是
A.可使自然状态下不结实的植物得以繁殖
B.方便储藏和运输
C.可随意改变植物的遗传性状
D.可快速、大量繁殖√答案23415解析 人工种子是通过细胞工程完成的，所以可使在自然条件下不结实或结实困难的植物得以繁殖；天然种子的大量储藏和运输也是相当困难的，人工种子则克服了这些缺点，人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，因此，可以很方便地储藏和运输；天然种子在生产上受季节的限制，而人工种子的生产则不受季节限制，而且快捷高效。解析234153.下列关于细胞产物的工厂化生产的叙述中，错误的是
A.细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一
B.培养过程中需要脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞
C.培养的愈伤组织需要经过再分化产生特定的组织细胞后才能产生特
定的细胞产物
D.培养的细胞收集后一般要破碎提取有效成分√答案解析解析 在细胞产物的工厂化生产过程中只需要悬浮培养愈伤组织细胞，利用愈伤组织细胞的分裂和代谢产生所需要的产物即可，不需要再分化。4.下列属于植物细胞工程实际应用的是
①制备水稻的人工种子 ②培育抗盐碱的烟草 ③培育抗虫棉 ④培育单育1号烟草 ⑤生产四倍体草莓 ⑥从野生人参细胞内提取人参甙干粉 ⑦培育无子西瓜 ⑧生产脱毒马铃薯 ⑨工厂化生产紫杉醇
A.①②③⑤⑧⑨
B.①②④⑧⑨
C.①②③④⑧⑨
D.①②③④⑤⑥⑦⑧⑨2341√答案5解析23415解析 植物细胞工程的核心技术是植物组织培养技术，其在生产上的每一项实际应用都是利用的植物组织培养技术。所以，只要分析这几个实例有没有涉及植物组织培养技术即可。
①利用的是植物组织培养中的胚状体；
②指的是植物组织培养中的愈伤组织细胞经诱变后发育成的突变体；
③虽然是转基因技术，但也用到植物组织培养技术；
④指的是单倍体育种；
⑤⑦均属于多倍体育种，不涉及组织培养；
⑥不涉及植物组织培养；
⑧是利用植物组织培养生产脱毒苗；
⑨是细胞产物的工厂化生产，涉及植物组织培养。5.下图所示为农作物新品种的育种方式，请据图回答下列问题：
(1)图示育种方式涉及到的生物工程技术有：________、_____________、________________________。 23415基因工程植物组织培养答案解析 图中⑤过程涉及到基因工程，①过程为植物体细胞杂交，两者都需要植物组织培养技术的支持。解析植物体细胞杂交(细胞融合)(2)②③过程分别为________、________。23415脱分化再分化答案解析 图中②为脱分化的过程，可获得愈伤组织，然后经过③再分化而得到胚状体。解析(3)⑤过程中常用的载体是_______；⑤过程表示的基因操作步骤是________________________。23415解析 基因工程中常用的载体为质粒。⑤过程是将目的基因导入到某种植物受体细胞中。解析质粒将目的基因导入受体细胞答案(4)上述育种与传统杂交育种相比，突出的优点是______________________
__________________________________________________________。答案23415 打破了生殖隔离、实现了遗传物质的定向改变、克服了远缘杂交不亲和的障碍，育种周期短解析 不管是基因工程育种还是植物体细胞杂交育种，都会打破物种的界限——生殖隔离，实现生物性状的定向改变。解析课件57张PPT。第三节 动物细胞工程的应用(Ⅰ)第二章 细胞工程学习导航
1.概述动物细胞与组织培养的原理、方法及应用。
2.在理解细胞核移植基本过程的基础上，掌握动物体细胞克隆的过程和意义。
重难点击
1.动物细胞与组织培养的原理、方法及应用。
2.动物体细胞克隆的过程和意义。课堂导入
方式一 2003年，四川少年小林点燃鞭炮，导致面部、四肢被严重烧伤并感染。为了挽救儿子的生命，小林的爸爸、妈妈向医生恳求“割皮救儿”，烧伤整形科主任魏平最终同意进行这场罕见的亲体皮肤移植手术。为了全覆盖孩子身体上被深度烧伤并发生感染的创面，医生把取自父子俩的皮肤全部剪成指甲盖大小的皮块，儿子和爸爸的皮肤相隔相嵌，估计父亲的皮肤至少能在其儿子身上存活半年甚至更长时间，这就给儿子自身皮肤的生长带来了生机，孩子的痊愈指日可待。思考：
1.小林在皮肤烧伤之后，很容易得病，为什么？
2.选取植皮时，理论上选择谁的皮肤最好？为什么？
3.自身的健康皮肤是有限的，能不能通过其他途径获得自身的皮肤？方式二 古代神话里孙悟空用自己的汗毛变成无数个小孙悟空的离奇故事，表达了人类对复制自身的幻想。1978年，美国科幻小说家罗维克(D.Rorvick)写了一本名叫《克隆人》(The Cloning of a man)的书，内容是一位富商将自己体细胞核移植到一枚去核卵中，然后将其在体外卵裂成的胚胎移植到母体子宫中，经过足月的怀孕，最后生下了一个健康的男婴，这个男婴就是一个克隆人。
现在，克隆人已经不是科幻小说里的梦想，而是呼之欲出的现实。由于克隆人可能带来复杂的后果，一些生物技术发达的国家，现在大都对此采取明令禁止或者严加限制的态度。
克隆人，真的如潘多拉盒子里的魔鬼一样可怕吗？我们应该怎样正确看待克隆技术呢？一、动物细胞与组织培养内容索引当堂检测二、动物细胞核移植与体细胞克隆一、动物细胞与组织培养基础梳理1.概念
(1)操作环境：在 模拟 环境。
(2)操作目的：使组织或细胞 、 并维持原有的 和 。
2.培养过程
(1)取材：动物 或出生后不久的 动物的器官或组织。
(2)步骤
①动物细胞培养
动物组织 分散成悬浮细胞―→ 中培养―→ 形成一层细胞―→ 转移到新培养液中继续培养动物体内体外继续生长增殖结构功能胚胎幼龄胰蛋白酶培养皿②动物组织培养
动物组织―→ 剪碎组织块―→ 用 冲洗―→将组织块移入_______中―→ 贴壁培养
3.培养条件
(1)条件： 、温度适宜、 充足、pH合适等。
(2)培养基种类(根据营养物质来源划分)
①天然培养基：主要取自 、动物组织提取液和鸡胚汁等。其特点是成分复杂、 。
②合成培养基：人工配制的，其成分 、便于控制实验条件，使用时需加入 。生理盐水无菌培养瓶气体、营养物质营养价值高动物血清一定的动物血清明确4.原代培养和传代培养
(1)原代培养
①含义：从供体获取细胞与组织后的 培养。
② 未发生很大变化，适合用于药物测试、基因表达等实验研究。
(2)传代培养
①含义：将原代培养的细胞 后转入 培养瓶中继续培养。初次细胞的生物学特性分离稀释新的②原因：在原代培养过程中，由于 的限制、 的消耗等导致细胞的生长和增殖逐渐减缓。
③特点：传代培养10～50次后，细胞增殖会明显减缓，甚至完全停止。
5.应用
主要应用于医药领域，为疫苗、干扰素、 等生物制品的大规模生产提供了全新的手段。培养空间营养物质单克隆抗体问题探究1.动物细胞培养的过程
(1)从细胞增殖特点上分析原代培养和传代培养的细胞分裂的不同。
①原代培养： 。
②传代培养：__________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________。细胞分裂旺盛，一般表现为细胞贴壁生长和接触抑制 细胞在传至10～50代左右时，细胞增殖缓慢，甚至完全停止，此时细胞普遍表现为衰老和凋亡的特征，但也有少部分细胞的细胞核型可能会发生变化，会朝着等同于癌细胞的方向发展(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什么成分？用胃蛋白酶可以吗？为什么？答案答案 用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。不可以。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶(适宜pH为2)在此环境中没有活性，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适用于细胞培养时的处理。2.动物细胞培养的条件
(1)判断下列不同材料进行细胞培养时的难易程度。
①幼龄与老龄动物的组织细胞： 。
②分化程度低的与分化程度高的组织细胞： 易于培养。幼龄动物的组织细胞易于培养分化程度低的组织细胞答案 血清和血浆中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等，人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚。因此细胞培养时，为保证细胞能顺利生长和繁殖，一般需添加血清、血浆等天然成分。(2)动物细胞培养为什么需要无菌、无毒的环境？
(3)为什么探究动物细胞培养时，要在培养基中加入血清、血浆等天然成分？ 答案 细菌、真菌和病毒等均可造成细胞培养环境的污染，而离体培养的细胞已失去了对微生物和有毒物质的防御能力，一旦受到污染或自身代谢物质积累等，培养的细胞就会死亡。答案答案 95%空气加5%CO2的混合气体。O2维持细胞代谢，CO2维持培养液的pH。(4)动物细胞培养需要控制的气体环境是怎么样的？各自起什么作用？答案3.动物细胞培养与植物组织培养的比较植物细胞的全能性细胞增殖血清植物器官、组织或细胞动物早期胚胎、幼龄动物的器官或组织原传解析 由原代培养换瓶进行传代培养时，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理贴壁生长的细胞，A项正确；
细胞的癌变一般发生于50代后的细胞培养过程中，B项错误；
正常进行分裂的细胞会出现接触抑制现象，C项正确；
动物细胞培养的场所是CO2培养箱，培养箱内含有95%的空气加5%的CO2的混合气体，为动物细胞提供适宜的气体环境，D项正确。拓展应用1.下列关于动物细胞培养的叙述中，不正确的是
A.传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞
B.细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中
C.正常分裂的细胞在培养瓶中会出现接触抑制现象
D.动物细胞培养一般需要使用CO2培养箱解析答案答案 第一次处理的是剪碎的动物组织块，第二次处理的是原代培养时贴壁生长的细胞。一题多变
(1)正常细胞为何表现出接触抑制？
(2)在动物细胞培养过程中两次用到胰蛋白酶，分别处理的是什么？ 答案 正常细胞的细胞膜表面具有糖蛋白，细胞之间存在黏着性而表现为接触抑制。答案2.某研究小组为测定药物对肝肿瘤细胞的治疗效果，准备对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培养。下列有关说法正确的是
A.在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时，可用胃蛋白酶处理
B.细胞培养应在CO2培养箱中进行，CO2的作用是作为细胞代谢原料
C.取甲细胞进行培养，传至10～50代就会完全停止
D.乙细胞在原代培养过程中，最终会出现停止增殖的现象答案问题导析问题导析 (1)胃蛋白酶的最适pH大约为2，这一环境下细胞往往会受到破坏，不利于培养，所以一般用 酶而不用 蛋白酶处理细胞。
(2)培养箱中CO2的作用是 。
(3)在适宜条件下，肝肿瘤细胞可以 。
(4)正常肝细胞在 培养过程中会出现 现象，停止增殖。返回上页答案胰蛋白胃调节培养液的pH无限增殖原代接触抑制二、动物细胞核移植与体细胞克隆1.克隆
指遗传上完全相同的 或来自同一祖先的生物个体的________
群体。用体细胞核移植技术进行的克隆称为 。
2.体细胞克隆
(1)操作：将供体体细胞的 注入受体 中。
(2)发育阶段：经过培养发育成 ，进而形成 。
(3)关键技术： 。基础梳理分子、细胞无性繁殖体细胞克隆细胞核去核卵细胞胚胎动物个体细胞核移植技术3.克隆动物过程
4.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 。 融合的细胞种间体细胞新物种经济价值5.应用
(1)畜牧生产方面：加速家畜 进程，促进 。
(2)保护濒危物种方面：增加动物的 。
(3)医药卫生领域：转基因克隆动物作为 ，生产医用蛋白。
(4)治疗人类疾病：转基因克隆动物细胞、组织和器官作为 的供体等。优良畜群的繁育存活数量遗传改良生物反应器异种移植问题探究1.受体细胞的选择和处理
(1)完善下列表格，说明选择MⅡ中期的卵母细胞作为受体细胞的原因。卵黄多，营养丰富，为胚胎发育提供充足的营养此时具备受精能力，细胞质中含有能刺激重组细胞进行分裂、分化并形成重组胚胎的物质答案 不是。克隆过程中细胞核只来自供体，因此克隆羊“多莉”的核遗传物质是对供体核遗传物质的100%复制，而其细胞质中的遗传物质来自母羊B的细胞质。(2)将受体细胞去核的原因是什么？
2.克隆动物的遗传物质和性状与亲本的关系
克隆羊“多莉”的产生过程如下：
(1)“多莉”的遗传物质是对母羊A的100%的复制吗？并分析原因。 答案 保证克隆动物的遗传物质最大程度地来自有重要利用价值的动物。答案(2)从“多莉”的产生过程可以看出“多莉”有三个亲本，探究“多莉”的性状表现与三个亲本的关系并分析原因。
①与母羊A的关系：______________________________________________
____。
②与母羊B的关系： 。
③与母羊C的关系： 。与母羊C无关，因母羊C没有为新个体提供遗传物质大多数性状与母羊A相同,因细胞核中的基因与母羊A 少数性状与母羊B相同，因细胞质中的基因来自母羊B，受细胞质基因控制的性状与母羊B相同一样(3)动物体细胞核移植属于有性生殖还是无性生殖？并分析原因。答案 无性生殖。动物体细胞核移植最终得到个体的细胞核中遗传物质完全来自一个个体，不是精卵受精得到的，因此属于无性生殖。答案3.生殖性克隆与治疗性克隆
(1)图A、图B分别表示哪种克隆方式？ 答案 图A表示生殖性克隆，图B表示治疗性克隆。答案(2)生殖性克隆与治疗性克隆最主要的区别是什么？答案 克隆的目的不同，生殖性克隆是用于生育，产生新个体；治疗性克隆的目的是治疗人类疾病。答案答案 主要有：①克隆人严重地违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用。
②克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念。
③克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。(3)克隆人可能会引发哪些伦理问题？答案答案 我们没有必要去追究他是出于什么目的被克隆出来的，也没有必要去争论该成果有什么科学价值，而应该把克隆人当作我们社会中的一个普通成员，尊重他的人权、人格。要用他做实验时，必须征得他自愿同意，绝不能伤害他的身心健康。我们应该以平常心态看待克隆人，使克隆人获得和我们一样的生存和发展条件。(4)克隆人如果真的来到人间，我们应该怎样正确对待他们？答案(1)核移植过程的相关分析
①为了确保核移植形成的克隆动物的遗传物质全部来自有优良性状的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移植到受体细胞之前，必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏掉。
②细胞融合的原理是细胞膜具有一定的流动性。而克隆动物的形成则利用了动物细胞核的全能性。
③细胞融合后构建重组胚胎，并移植到代孕母体内获得克隆动物，需要胚胎工程技术的支持。归纳总结 (2)治疗性克隆与生殖性克隆的比较3.下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病的过程图解。请据图回答下列问题：
(1)图中①所示的结构名称是______。
(2)图中③④所示的生物技术名称分别是__________、_________________
_________________________________。
(3)过程③通常用去核的卵母细胞作为受体细胞的原因除了它体积大、易操作、营养物质丰富外，还因为它______________________________。拓展应用答案核移植技术细胞核转基因技术(或基因工程、DNA重组技术、基因拼接技术)含有促进细胞核全能性表达的物质 (4)过程④通常用②作为受体细胞的原因是___________________________
________________________________。
(5)图示方法与一般的异体核移植相比最大的优点是_____________________，该种基因治疗所属类型为____________。答案细胞移植无免疫排斥反应早期胚胎细胞分化程度低，全能问题导析性高，可诱导分化为各种组织、器官体外基因治疗问题导析 (1)①是从供体(患者)体细胞中分离出的 。
(2)③表示 技术，④表示 技术。
(3)核移植的受体细胞一般是 ，原因是它体积大、易操作，含有供胚胎发育的 ，它还含有促进细胞核 表达的物质。
(4)早期胚胎中的细胞分化程度 ，全能性 ，可诱导分化成各种组织器官。
(5)图示培育出的细胞(胰岛B细胞)核遗传物质来自 ，所以移植后不会发生 反应；图中所示基因治疗是体外转基因，故所属类型为
。返回上页答案核移植细胞核转基因MⅡ中期的卵母细胞营养物质全能性低高患者本人免疫排斥体外基因治疗一题多变
(1)图中的健康胰岛B细胞基因可采用________技术导入动物细胞中。
(2)图中重组细胞A在培养液中培养成早期胚胎的过程中是否发生基因重组？____。 答案否显微注射判断有性生殖与无性生殖的两种方法
(1)从概念上判断：①有性生殖是指经两性生殖细胞结合而成的合子或有性配子直接发育成个体的生殖方式；②无性生殖是指不经过生殖细胞的结合而由亲本直接产生子代的生殖方式。
(2)从培养细胞的种类上判断：①组织培养中培养的不是体细胞而是有性配子或合子时，才属于有性生殖；②植物组织培养、植物体细胞杂交和动物细胞核移植都属于无性生殖。4.治疗性克隆有希望最终解决供体器官的短缺和器官移植出现的排异反应的问题。如图表示治疗性克隆的过程，下列说法正确的是
A.上述过程利用了动物体细胞融合技术
B.上述过程实现了动物细胞的全能性
C.胚胎干细胞的不断增殖和分化潜能保证①过程的进行
D.图示克隆技术有悖于伦理问题，因此我国政府提出不赞成、不允许、不
支持、不接受的“四不”原则 答案问题导析问题导析 (1)识图辨析，确认治疗性克隆主要利用了 技术，该技术体现了 。
(2)我国政府的态度：禁止 克隆人，原则是不赞成、不允许、不支持、不接受任何 克隆人的实验，但不反对治疗性克隆。返回上页答案体细胞核移植动物体细胞核的全能性生殖性生殖性(1)正常情况下，去核的卵母细胞取自于女性卵巢排卵后在输卵管中发育至_________________期的卵母细胞。
(2)治疗性克隆所用的技术名称是____________________________________。
(3)已知患者是红绿色盲的女性，图中提供卵母细胞的为完全正常的年轻女性。移植器官后，该患者所生孩子中红绿色盲的情况是_____________
______________。答案体细胞核移植技术(胚胎干细胞培养技术) 减数第二次分裂中男孩是红绿色盲，女孩不一定一题多变胰蛋白酶胰蛋白酶天然培养基合成培养基细胞核移植当堂检测1.动物细胞工程常用的技术手段中，最基础的是
A.动物细胞培养
B.动物细胞融合
C.动物组织培养
D.胚胎细胞核移植√23451答案2.动物细胞培养与植物组织培养的重要区别在于
A.培养基不同
B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行
C.动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能
D.动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株√答案23415解析 动物细胞培养的培养基与植物组织培养的培养基不同，动物细胞培养一般用液体培养基，而植物组织培养一般用固体培养基，与植物组织培养的培养基相比，动物细胞培养的培养基中还要加入动物血清等；它们都是在无菌条件下进行的，故A项正确；B、C、D项的叙述错误。解析234153.如图为某哺乳动物的生殖过程图，下列叙述正确的是
A.动物个体2为克隆动物，c为高度分化的体细胞
B.动物个体2的遗传性状与提供b细胞的母体完全不同
C.产生动物个体2的生殖方式为有性生殖
D.e细胞为完成减数分裂的卵细胞 √答案解析解析 通过克隆技术培育的动物称为克隆动物，提供细胞核的是高度分化的体细胞，A项正确；
考虑细胞质基因，应该是“有相同之处”，B项错误；
动物的克隆实际上是无性生殖过程，C项错误；
e细胞是处于减数第二次分裂中期的卵母细胞，并没有完全完成减数分裂，D项错误。4.下列有关生物工程的说法，正确的是
A.克隆技术发展的过程是：微生物的克隆→个体水平的克隆→遗传工程
克隆
B.动物细胞培养时，如果缺少氨基酸供应，细胞一般会停留在细胞周期
的分裂期
C.提高细胞克隆成功率，需在培养基中加入动物血清，使用CO2培养箱
调节pH
D.利用人工诱变手段可获得生产人干扰素的工程菌2341√答案5解析23415解析 克隆技术发展的过程是：微生物的克隆→遗传工程的克隆→个体水平的克隆；动物细胞培养时，如果缺少氨基酸供应，细胞一般会停留在细胞周期的分裂间期，因为间期需要氨基酸合成蛋白质；动物细胞克隆时加入动物血清可为细胞提供多种营养物质、激素及生长因子，CO2的主要作用是维持培养液的pH；诱变育种方法的缺点是有利变异少，诱变的方向和性质不能控制，所以不能通过诱变获得生产人干扰素的工程菌，而通常采用的是基因工程技术。5.科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆(如图所示)，请结合图示回答下列相关问题：
(1)在进行细胞培养之前，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分离，形成单个细胞，这个过程中需要利用________酶处理。 23415胰蛋白答案解析 实践中常用胰蛋白酶处理动物组织细胞使其分散开来。解析(2)用于核移植的供体细胞，一般选用传代10代以内的细胞，原因是____________________________________________________。23415该种细胞代谢旺盛、分裂能力强，且遗传物质没有发生改变答案解析 传代10代以内的细胞代谢旺盛、分裂能力强，遗传物质没有发生改变，适于作核移植的供体细胞。解析(3)在进行原代培养时，细胞增殖的方式是__________，此外，细胞增殖还表现出__________和接触抑制等特点。23415解析 在进行原代培养时，细胞以有丝分裂的方式进行增殖，同时表现出贴壁生长和接触抑制的现象。解析有丝分裂贴壁生长答案(4)将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中，去除卵母细胞的细胞核目的是_________________________________________________。23415解析 去除卵母细胞的细胞核目的是使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。解析使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞答案(5)将重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛后，该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质相同的犊牛，但也不是100%的复制，原因最可能是_______________________________________________________________
________________。答案23415 ①生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制；②生物的性状还受环境因素的影响解析 生物的性状是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果，同时，生物的性状还受环境的影响，因此，克隆动物不可能是供体奶牛100%的复制品。解析课件46张PPT。第三节 动物细胞工程的应用(Ⅱ)第二章 细胞工程学习导航
1.结合教材P65～66，概述动物细胞融合的原理、方法、过程，并与植物体细胞杂交进行比较。
2.结合教材P66图2－17，概述单克隆抗体的制备方法、过程和应用。
重难点击
单克隆抗体的制备和应用。课堂导入
方式一 1970年，有两位科学家做了人—鼠细胞融合的实验，以证明细胞膜的流动性。思考该如何实现人—鼠细胞的融合，动物细胞融合后还有什么用途呢？植物体细胞杂交可得到杂种植株，动物细胞融合后能像电影上一样形成杂种动物个体吗？方式二 “太空婚礼”
2002年12月30日，两场筹备了10年的“太空婚礼”首
次在神舟四号飞船上举行，植物细胞“新人”是黄花
烟草和革新一号烟草叶肉细胞原生质体，动物细胞
“新人”是小鼠B淋巴细胞和骨髓瘤细胞，两批新人
同时在“产房”——电融合仪内孕育新生命。
请思考：
新人一的婚礼流程是怎样的？爱情结晶是什么？
新人二的婚礼流程又是怎样的？爱情结晶会是什么呢？
要想知道答案，就让我们一起来进入今天的课题吧！一、动物细胞融合内容索引当堂检测二、单克隆抗体一、动物细胞融合基础梳理1.概念：是指在一定的条件下将两个或多个动物细胞融合为一个细胞的过程，也叫细胞杂交。
2.原理： 。
3.诱导融合的方法：物理法( 法)、化学法(_____________
法)和生物法( 法)。其中广泛应用的是 法。细胞膜的流动性电场诱导融合聚乙二醇诱导融合病毒诱导融合物理4.过程
5.应用范围
(1)研究表明，不同类型的动物细胞之间能进行融合，形成 ，如鼠—鸡、鼠—猴杂种细胞等。
(2)动物细胞融合技术的最重要的用途之一是制备 。 杂种细胞单克隆抗体答案 不可以，还需要筛选。因为诱导融合的手段只是促使细胞间的融合，不能保证所有的细胞都发生融合，形成的融合细胞也有多种，因此需要筛选。问题探究1.结合下面动物细胞融合的过程，探究下列问题：
(1)融合处理后的细胞是否可以直接用于培养，为什么？ 答案(2)动物细胞融合完成的标志是什么？答案答案 动物细胞融合完成的标志是来自不同细胞的两个或多个细胞核融合成一个细胞核。(3)动物细胞融合与植物原生质体融合所用的诱导方法有何不同？答案答案 动物细胞融合可用灭活的病毒进行诱导。2.细胞融合技术与有性杂交相比有哪些优点？答案答案 有性杂交有着十分严格的时空关系和物种界限。动物细胞融合则不同，它通过人工的方法克服了存在于物种之间的遗传屏障，从而能够按照人们的意愿，把不同物种的不同组织类型的细胞融合在一起。3.动物细胞融合与植物体细胞杂交的对比细胞膜的流动性纤维素酶、果胶胰蛋白灭活的病毒杂种细胞单克隆抗体杂种植株1.如图表示将人成纤维细胞与小鼠细胞进行融合，获得部分杂交细胞的过程(注：杂交细胞中人类的染色体会随机丢失，各种杂种细胞保留人类染色体的种类和数量是不同的)。请回答下列问题：
(1)图中诱导动物细胞融合常用的诱导因素有_________________________
_______________________(至少写出两种)，细胞融合后，再用特定的_______培养基进行筛选，得到杂交细胞。 拓展应用解析答案聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电场诱导(写出两种即可)选择性解析 诱导动物细胞融合的因素包括物理因素(如电场诱导)、化学因素(如聚乙二醇)、生物因素(如灭活的病毒)。通过选择性培养基将杂交细胞筛选出来。解析 动物细胞培养液一般包括糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、动物血清、动物血浆。(2)培养杂交细胞时，根据细胞所需营养物质的种类和数量严格配制培养基，此外经常会在培养基中加入_______________。培养过程中细胞需置于含CO2的混合气体的培养箱中培养，CO2的主要作用是维持培养液的___。解析答案动物血清、血浆pH解析 人体细胞中含有24种染色体，分别是22种常染色体和2种性染色体(即X染色体和Y染色体)。(3)若只考虑人成纤维细胞与小鼠细胞两两融合形成的杂交细胞，假如每种杂交细胞只保留了人的1条染色体，从染色体组成的角度考虑，杂交细胞可能有___种。解析答案24一题多变
在人成纤维细胞与小鼠细胞进行融合的混合体系中可能有几种细胞？(只考虑细胞两两融合)答案 在混合体系中可能有五种细胞，即三种融合细胞和两种未融合细胞。答案2.下列对植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较，描述正确的是
A.动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，诱导融合的方法
也完全相同
B.只有植物体细胞杂交可跨越种属间的生殖隔离，突破了有性杂交方法
的局限，使远缘杂交成为可能
C.利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为生产单克隆抗体
开辟了新途径
D.目前科学家终于实现了两个植物物种间的体细胞杂交，得到了同时具
有两个物种遗传物质的超级植物，并使它们的性状全部得以体现答案解析解析 动物细胞融合的诱导方法有生物方法，如用灭活的病毒，而植物原生质体融合没有生物方法；两个植物物种间的体细胞杂交，得到了同时具有两个物种遗传物质的超级植物，并不一定使它们的性状都能得以体现，这是基因选择性表达的结果。生物工程技术产生后代个体的遗传物质或基因来源
(1)转基因生物：目的基因来自外源生物，绝大多数基因来自两个亲本。
(2)杂种植株：遗传物质来自融合的两个亲本细胞。
(3)经细胞培养获得的动物细胞：遗传物质只来自一个亲本。
(4)动物细胞融合形成的杂交细胞：遗传物质来自融合的两个亲本细胞。
(5)克隆动物：细胞核中的遗传物质来自供体动物，细胞质中的遗传物质来自提供卵母细胞的动物个体。二、单克隆抗体1.制备过程
(1)第一步：向免疫小鼠体内注射特定的 ，然后从小鼠体内获得已免疫的 细胞；培养骨髓瘤细胞，为融合做准备。
(2)第二步：用 法、聚乙二醇法、 法等，诱导两种细胞发生融合，这时得到的融合细胞除了杂交瘤细胞，还有 相互融合的细胞和 相互融合的细胞。基础梳理抗原蛋白B淋巴电场仙台病毒B淋巴细胞骨髓瘤细胞(3)第三步：用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞。然后再从杂交瘤细胞群中选出能产生 的杂交瘤细胞。这时候的杂交瘤细胞既能____
同时又能 。
(4)第四步：克隆化培养杂交瘤细胞。
(5)第五步：将杂交瘤细胞在 培养或注射到小鼠 内增殖，从____
或小鼠的 中提取单克隆抗体。分泌体外特定抗体腹腔细胞抗体大量增殖培养液腹水(1)融合过程中一共有五种细胞(一般只考虑了细胞两两融合)，未融合的有两种，已融合的有三种，符合要求的只有杂交瘤细胞。
(2)两次筛选：第一次利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞，第二次是筛选出能分泌特定抗体的杂交瘤细胞。小贴士 2.杂交瘤细胞的特点： ，产生 。
3.单克隆抗体的优点： ， ，产量大，容易标准化生产。
4.单克隆抗体的应用
(1)治疗 ，目前进入临床试验的单克隆抗体中有 以上用于治疗各种肿瘤。
(2)单克隆抗体还可以用于治疗由于 的紊乱导致的各种疾病。
(3)单克隆抗体用于 的治疗等等。单克隆抗体恶性肿瘤无限增殖30%免疫系统纯度高特异性强器官移植问题探究结合下面制备单克隆抗体的流程，探究下列问题：
1.单克隆抗体的制备过程
(1)思考制备单克隆抗体时，不直接
用经过免疫的B淋巴细胞(浆细胞)获
得单克隆抗体的原因是什么？ 答案 用于获得杂交瘤细胞的B淋巴细胞为浆细胞，是高度分化的动物细胞，培养时很难恢复分裂能力，不能进行无限增殖，难以获得单克隆抗体。答案(2)单克隆抗体制备过程中用到的技术手段有 。
(3)选择杂交瘤细胞的两步筛选的目的分别是：
①第一步筛选的目的： 。
②第二步筛选的目的： 。获得杂交瘤细胞动物细胞培养、动物细胞融合获得能产生所需单一抗体的杂交瘤细胞2.单克隆抗体的应用
(1)与从血清中提取的抗体相比，单克隆抗体主要的优点有__________
。
(2)“生物导弹”可用于临床癌症的治疗，请根据功能分析“生物导弹”的组成及优点。答案 组成：“生物导弹”＝单克隆抗体＋化学药物(或放射性同位素或细胞毒素)。优点：疗效高、毒副作用小。答案灵敏度高，并能大量制备特异性强、制备单克隆抗体过程中的两次筛选归纳总结 拓展应用3.右图是单克隆抗体制备流程的简明示意图。下列有关叙述正确的是
A.①是从已免疫的小鼠脾脏中获得
的效应T细胞
B.②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成
C.③同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性
D.④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群 答案解析解析 ①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的B淋巴细胞(浆细胞)，A项错误；
胰蛋白酶可使组织分散为单个细胞，B项错误；
③为杂交细胞，若是B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交细胞，才同时具有B淋巴细胞(可产生抗体)和骨髓瘤细胞(可无限增殖)的特性，C项错误；
④是经筛选后获得的能够分泌特异性抗体的杂交瘤细胞，D项正确。一题多变
(1)体外培养骨髓瘤细胞，会不会出现接触抑制现象？为什么？
(2)体外培养③时，应提供什么条件？ 答案 不会。骨髓瘤细胞是一种癌细胞，细胞表面的糖蛋白减少，失去了接触抑制作用。答案答案 无菌、无毒的环境；必要的营养物质，如葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等；适宜的温度和pH；提供氧气和二氧化碳。4.研究单克隆抗体治疗癌症的思路是
A.利用单克隆抗体特异性地对抗癌细胞
B.以单克隆抗体作抗癌药物杀死癌细胞
C.抗癌物质在克隆细胞中大量合成
D.单克隆抗体携带抗癌药物特异性地与癌细胞结合答案解析解析 单克隆抗体主要用于治疗癌症，可制成“生物导弹”，生物导弹就是单克隆抗体＋放射性同位素或化学药物或细胞毒素，这其实是借助单克隆抗体的定位导向作用将药物定向带到癌细胞，靠药物在原位杀死癌细胞。这种治疗疗效高，副作用小，位置准确。两个或多一细胞膜的流动性聚乙二醇诱导融合法B淋巴细胞杂交瘤细胞单克隆抗体特异性强、灵敏度高并能大量制备当堂检测1.下列关于动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，叙述正确的是
A.诱导融合的方法完全相同
B.所用的技术手段完全相同
C.所采用的原理完全相同
D.都能形成杂种细胞√23451答案解析解析 两种细胞工程技术都要进行细胞融合，但融合的方法不完全相同；诱导的方法，除动物细胞的融合常用灭活的病毒做诱导剂外，其他的两者基本相同；两者采用的原理不同，动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性，最终形成的是杂种细胞。植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和细胞的全能性。2.单克隆抗体在医疗、诊断等方面发挥着越来越重要的作用。科学家米尔斯坦和科勒设计了一个用已免疫的B淋巴细胞制备单克隆抗体的实验，下图为其实验流程图。则相关的叙述或说法中，不正确的是
A.a是骨髓瘤细胞，②表示在选择性培养基上
进行培养
B.制备单克隆抗体时，选择B淋巴细胞的原因
是它能分泌多种特异性抗体
C.③过程如在体外培养，则需要无菌、无毒，
营养充足，温度、pH适宜等环境条件
D.诱导动、植物细胞融合常用的一种化学诱导剂是聚乙二醇 √答案23415解析23415解析 对于B淋巴细胞来说，每一种B淋巴细胞经特定抗原刺激只能产生一种特异性抗体。根据单克隆抗体制备的流程判断：a是骨髓瘤细胞、b是杂交瘤细胞。
①是诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的过程。
②表示在选择性培养基上进行培养、筛选能产生单一抗体的杂交瘤细胞的过程。
③包括体外培养和注入小鼠腹腔内培养。选择性培养基只允许杂交瘤细胞生长、增殖，其他细胞不能生存。动物细胞培养需具备的条件是：无菌、无毒，营养充足，温度适宜，pH适宜，充足的空气。诱导细胞融合时常用聚乙二醇作诱导剂。234153.利用单克隆抗体研制而成的“生物导弹”由两部分组成，一是“瞄准装置”，二是杀伤性“弹头”。下列对此描述不正确的是
A.“瞄准装置”是由识别肿瘤的单克隆抗体构成
B.“弹头”是由放射性同位素、化学药物或细胞毒素等物质构成
C.“弹头”中的药物有选择杀伤肿瘤细胞的功能
D.“生物导弹”是利用细胞工程技术制备出来的√答案解析解析 “弹头”中的药物既能杀伤肿瘤细胞，也能杀伤正常细胞，不具有选择性。“生物导弹”中的“瞄准装置”是由专一识别特定肿瘤细胞的单克隆抗体构成；“弹头”是由杀死肿瘤细胞的放射性同位素、化学药物或细胞毒素等物质构成；“生物导弹”是利用动物细胞融合、动物细胞培养等细胞工程技术制备出来的。4.下图表示抗人体胃癌的单克隆抗体的制备过程，有关叙述不正确的是
A.图中实验小鼠注射的甲是能与抗人体胃癌抗体特异性结合的抗原
B.利用聚乙二醇、灭活的病毒和电场诱导等方法均可诱导细胞融合获得乙
C.用特定的选择性培养基对乙筛选，融合细胞均能生长，未融合细胞均
不能生长
D.丙需进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选后可获得大量能分泌所
需抗体的丁 2341√答案5解析23415解析 选择性培养基只能让特定的符合条件的细胞存活下来，在题目给定的选择性培养基上，只有杂交瘤细胞才能够存活；图中实验小鼠注射的甲是能与抗人体胃癌抗体特异性结合的抗原；利用聚乙二醇、灭活的病毒和电场诱导等方法均可诱导动物细胞融合；丙为能无限增殖和分泌抗体的杂交瘤细胞；为获得大量专一性抗体，需进行克隆化培养和抗体检测、多次筛选。5.科学家从某些能无限增殖细胞的细胞质中分离出无限增殖调控基因(prG)，该基因能激发许多动物细胞的分裂，
这为单克隆抗体的制备提供了更为广
阔的前景。请回答下面的问题：
(1)利用细胞融合技术制备单克隆抗
体，一般选用的是____________和
___________________________融合。 23415骨髓瘤细胞答案解析 制备单克隆抗体选用的融合细胞一般为骨髓瘤细胞(能无限增殖)与经过免疫的B淋巴细胞(能产生特异性抗体)。解析经过免疫的B淋巴细胞(浆细胞) (2)有人提出，可以直接通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体，其思路如图所示。
①酶A是指_______，酶B是指___________。23415限制酶答案解析 图示Ⅰ过程为获取目的基因，需用限制酶切取出目的基因片段；由于目的基因导入成功率并不高，故常需进行导入检测；由于Ⅲ的细胞具有“无限增殖”的调控基因，故可进行无限增殖，从而产生大量的单克隆抗体。解析DNA连接酶②对已导入重组质粒的Ⅱ进行“检测”的原
因是______________；Ⅲ指代的细胞具有的
特点_______________________________。
③有人提出用细胞核移植技术构建重组细胞来
生产单克隆抗体，试用相关的图示及文字表示该过程。23415既能无限增殖又能产生特异性抗体答案答案 如图所示导入成功率很低课件40张PPT。章末整合提升第二章 细胞工程知识系统构建规律方法整合内容索引热点考题集训知识系统构建细胞全能性体细胞杂交流动单克隆抗体制备动物细胞培养1.植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术的理论基础都有细胞的全能性，后者还有细胞膜的流动性；动物细胞核移植技术的原理是动物细胞核的全能性。
2.人工诱导原生质体融合的方法有物理法(离心、振动、电场诱导)和化学法(聚乙二醇处理)，而动物细胞融合还可以用灭活的病毒诱导。
3.植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒，因此用分生区组织进行组织培养，再生的植株就不会或极少感染病毒。4.动物细胞培养一般选用胚胎或幼龄动物的组织，细胞在培养过程中会出现细胞贴壁(生长)和接触抑制的现象。培养的条件包括：无菌、无毒的环境，适宜的营养、温度和pH及气体环境。
5.杂交瘤细胞是由经免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合而成的，具有既能无限增殖又能产生专一抗体的能力。
6.制备单克隆抗体过程中第一次筛选是为了获得杂交瘤细胞，第二次筛选是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞。
7.单克隆抗体最主要的优点是特异性强、灵敏度高，并可大量制备。主要用途有：作为诊断试剂、用于治疗疾病和运载药物。规律方法整合整合一 植物激素在组织培养中的作用
生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，其作用及特点如下表： 解析 植物组织培养的材料叫外植体。例1 请回答下列有关植物组织培养的问题：
(1)用于植物组织培养的植物材料称为_______。
(2)组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称为________________。答案解析外植体脱分化(或去分化)解析 植物组织培养的核心过程是脱分化与再分化，脱分化指由分化状态变为未分化状态，再分化指由未分化状态变为分化状态。解析 仔细分析所给示意图，可知植物激素X与植物激素Y浓度比为1时，利于愈伤组织的形成；大于1时利于细胞群分化出芽；小于1时利于细胞群分化出根。(3)在再分化阶段所用的培养基中，含有植物激素X和植物激素Y。逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如图所示。据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系。
①当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时，______________________
________。答案解析未分化细胞群经分裂形成愈伤组织 ②当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时，______________________；
③当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时，______________________。答案未分化细胞群分化形成芽未分化细胞群分化形成根解析 植物组织培养是一种无性繁殖技术，有利于保持亲本的优良性状。(4)生产上用试管苗保存植物的优良性状，其原因是_________________
_______________________________________。答案解析 组织培养形成试管苗
的过程属于无性繁殖，后代不发生性状分离整合二 单克隆抗体制备的关键思路及筛选原因
1.关键思路及操作依据
(1)关键思路
①克隆单一的B淋巴细胞，形成细胞群。
②将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，获得杂交瘤细胞。
(2)用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的原因
①每一个B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体；不同种类的B淋巴细胞分泌的抗体不同。
②B淋巴细胞在体外培养时不能无限增殖；骨髓瘤细胞能够无限增殖。2.单克隆抗体制备过程中的筛选及原因
(1)第一次筛选是在B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后，因为有三种融合情况(只考虑细胞两两融合)：B淋巴细胞与B淋巴细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合、B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，而只有B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞才是需要的杂种细胞。
(2)第二次筛选需先在多孔培养皿上培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始培养，然后再筛选出能产生特异性抗体的细胞群。由于该细胞群是由单个杂交瘤细胞克隆来的，所以产生的抗体一定是化学性质单一、特异性强的单克隆抗体。
特别提醒 上述B淋巴细胞为经过免疫的B淋巴细胞。解析 灭活的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。例2 1975年科学家首次利用B淋巴细胞杂交瘤技术制备出单克隆抗体。请据图回答下列问题：
(1)病原体注入小鼠体内后，要经过_____细胞
处理后，才能被免疫细胞识别。答案解析吞噬(2)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_________________________________的
特点。
(3)单克隆抗体的特点是______________________
________________________________。
根据图示写出应用杂交瘤技术获得单克隆抗体的
两种主要方法____________________________。 答案毒或聚乙二醇既能产生特异性抗体，又能无限增殖 特异性强，纯度高、并可大量制备(或专一性强、灵敏度高)体外培养法和动物体内培养法灭活的病热点考题集训1.关于影响植物组织培养的因素，下列说法正确的是
A.不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料培养的难易程度
相同
B.在植物组织培养中，培养基中必须添加植物激素
C.植物激素中生长素和细胞分裂素的作用是相互独立的
D.pH、温度、光照条件等对植物组织培养特别重要√答案解析2345178910623451解析 不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料也会因年龄、保存时间的长短等导致培养的难易程度不同；在植物组织培养中，培养基中常常要添加植物激素，但不是都必须添加植物激素，如菊花茎段组织培养比较容易，不必添加植物激素；各种植物激素的作用是相互联系的，而不是相互独立的。7891062.为了培育菊花新品种，科学家利用二倍体野生夏菊和六倍体栽培秋菊进行杂交，培育过程如图所示。下列有关叙述正确的是
A.d植株含有夏菊和秋菊的遗传物质
B.与②过程有关的细胞器只有高尔基体比较活跃
C.①过程常选择酶解法去壁，一般在低渗溶液中进行
D.野生夏菊和栽培秋菊自然杂交后是四倍体，属于同一物种 √答案解析23451789106解析 d植株含有野生夏菊和栽培秋菊的遗传物质，A正确；
②过程是杂种细胞形成细胞壁，有关的细胞器有高尔基体、线粒体，B错误；
①过程为去除细胞壁的过程，植物体细胞杂交的实质是植物原生质体的融合，所以在融合前需要使用酶解法(纤维素酶和果胶酶)去除植物的细胞壁，获得植物的原生质体，此操作一般在等渗溶液中进行，如在低渗溶液中进行，则去掉细胞壁的原生质体会因吸水而涨破，C错误；
野生夏菊和栽培秋菊自然条件下不能杂交，存在生殖隔离，属于不同物种，D错误。234517891063.有关细胞全能性的叙述，正确的是
A.植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因
B.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性
C.植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因发生了改变
D.紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性√23451789106答案解析解析 细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，同样具有全能性；植物体内细胞没有表现出全能性是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果；种子是器官，种子发育成植株是个体正常发育的过程，不能反映全能性；细胞表达全能性的前提是处于离体状态。4.用甘薯的茎尖分生组织离体培养，可快速繁殖脱毒的种苗。下列说法不正确的是
A.该过程依据的主要原理是植物细胞的全能性
B.形成脱毒的种苗只经过细胞分裂，没有细胞分化的发生
C.显微镜下观察处于细胞周期中的细胞，在多数细胞中看不到染色体
D.甘薯的茎尖细胞中含有甘薯的全套遗传物质√答案解析23451789106解析 植物组织培养的原理是植物细胞的全能性，A正确；
该过程中细胞都通过有丝分裂方式增殖，由茎尖分生组织到脱毒苗经过植物组织培养，要发生细胞分化过程，B错误；
细胞周期包括分裂间期和分裂期，其中分裂间期所占的时间长，因此显微镜下观察细胞周期中的细胞，绝大多数细胞处于分裂间期，看不到染色体，C正确；
甘薯的茎尖细胞是由受精卵有丝分裂形成的，含有甘薯的全套遗传物质，D正确。234517891065.实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如图所示。下列叙述错误的是
A.甲过程需要对实验小鼠进行消毒
B.乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶处理
C.丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型
D.丁过程得到的细胞具有异质性 √答案解析2345178910623451789106解析 动物细胞培养需要无毒无菌的环境，甲过程是指从实验小鼠身上取下皮肤组织，该过程需要对小鼠进行消毒处理，A项正确；
乙过程表示将得到的皮肤组织分散成单个细胞制备成细胞悬液，可用胰蛋白酶进行处理，B项正确；
丙过程表示原代培养，此时的细胞仍能保持正常的二倍体核型，C项错误；
丁过程表示传代培养，少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性，这些细胞已经发生突变，正在朝着等同于癌细胞的方向发展，D项正确。6.美国德克萨斯州科学家培育出世界上第一只克隆猫，这只小猫毛色花白，看上去完全不像生养它的花斑猫妈妈，也不完全像为它提供细胞核的基因猫妈妈。对该克隆猫毛色的解释合理的选项是
①基因重组所造成的结果
②提供卵细胞的雌猫细胞质基因表达的结果
③表现型是基因型与环境共同作用的结果
④生养它的花斑猫妈妈的基因表达的结果
A.① B.②③
C.②③④ D.①②③④√答案解析23451789106解析 ①细胞核移植没有发生基因重组，因而不是基因重组所造成的结果，错误；
②由于动物细胞的细胞质中的线粒体内含有少量的遗传物质DNA，所以提供卵细胞的雌猫细胞质基因能表达出性状，正确；
③基因的表达受环境因素的影响，所以表现型是基因型与环境共同作用的结果，正确；
④生养它的花斑猫妈妈与小猫之间只有营养物质的交换，没有基因的交流，错误。因此对该克隆猫毛色的解释合理的是②③，选B。234517891067.将特定药物与单克隆抗体相结合制成的“生物导弹”，能够用于杀死人类某些癌细胞。其过程如图所示。下列有关叙述错误的是
A.①过程的原理和植物原生质体融合的原理基本相同
B.经①形成的杂交瘤细胞都能无限增殖并产生特定抗体
C.②过程需要筛选并克隆单个杂交瘤细胞
D.抗体的靶向作用使③过程具有高度特异性 √答案解析23451789106解析 ①过程的原理和植物原生质体融合的原理基本相同，都是细胞膜的流动性，A正确。
经①形成的杂交瘤细胞不一定都能产生特定抗体，需要经过抗体阳性检测，筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞，B错误。
②过程需要采用抗体阳性检测，筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞，然后进行克隆化培养(包括体内培养和体外培养)，C正确。
抗体的靶向作用使③过程具有高度特异性，D正确。234517891068.核苷酸合成有两个途径，物质A可以阻断其中的全合成途径(如下图)。正常细胞内含有补救合成途径所必需的转化酶和激酶，制备单克隆抗体时选用的骨髓瘤细胞中缺乏转化酶。现用加入H、A、T三种物质的“HAT培养基”来筛选特定的杂交瘤细胞。关于筛选原理的叙述，正确的是
A.免疫的B淋巴细胞及其互相融合
细胞因全合成途径被A阻断而在
HAT培养基上不能增殖
B.骨髓瘤细胞及其互相融合细胞因无法进行上述两个途径而在HAT培养基上不
能增殖
C.杂交瘤细胞因为可以进行上述两个途径所以能在HAT培养基上大量增殖
D.HAT培养基上筛选出的所有杂交瘤细胞既能大量增殖又能产生高纯度的目标抗体 √答案解析23451789106解析 免疫的B淋巴细胞及其互相融合细胞均属于成熟细胞，不能增殖，A错误；
骨髓瘤细胞及其互相融合细胞缺乏转化酶，又因HAT培养基中的物质A阻断了全合成途径，所以在HAT培养基上不能增殖，B正确；
杂交瘤细胞因为可以进行补救合成途径，故能够在HAT培养基上大量增殖，C错误；
HAT培养基上筛选出的杂交瘤细胞能大量增殖，也能产生抗体，但不一定产生特异性抗体，D错误。234517891069.红豆杉是濒危植物，其树皮产生的紫杉醇对癌症有一定的疗效。如图是红豆杉植物组织培养和细胞培养的流程图。请据图回答下列问题：
(1)图中②为愈伤组织，通过B过程可最终产生新的植株，通过C过程可产生大量细胞，则图中A、B、C分别表示的过程为________________________。其中B过程的实质是_________________。 答案解析23451789106脱分化、再分化、有丝分裂基因的选择性表达23451789106解析 图中①为红豆杉离体的植物器官、组织或细胞(外植体)，②为愈伤组织，③为试管苗(胚状体)，④为植物体，⑤为大量的红豆杉细胞；再分化的实质是细胞内基因的选择性表达。⑤的培养目的是使细胞快速增殖，一般采用液体培养基进行培养，在培养过程中通入无菌空气是为了保证细胞生长过程中氧气的供应，不断搅拌的目的是让细胞和培养液充分接触；液体培养的后期，由于细胞有害代谢产物的积累，以及营养物质的消耗，导致细胞数量减少，其代谢产物减少；红豆杉的花药经培养可获得单倍体，再经秋水仙素处理，可使染色体加倍，快速获得纯种植株；由于该植株的基因型为DdTt，则获得的纯种植株的基因型有DDTT、DDtt、ddTT、ddtt四种。(2)对⑤的培养一般要采用_____培养基，并要不断通入无菌空气进行搅拌，其目的是________________________________________。
(3)对⑤的培养可获得代谢产物——紫杉醇，但培养后期紫杉醇产量下降，其原因包括___________________________________等。
(4)若①是红豆杉(基因型为DdTt)的花药，可选用____(填编号)制成人工种子，该“种子”萌发的幼苗用_________处理，可快速获得纯种植株，该植株的基因型为________________________。23451789106答案液体保证氧气的供应、使细胞和培养液充分接触活细胞数量减少，某些代谢产物的积累③秋水仙素DDTT或DDtt或ddTT或ddtt10.美国科学家已经在实验室中成功培育出膀胱，并顺利移植到7名患者体内。这种技术为那些急需器官移植的患者带来福音。回答下列问题：
(1)科学家从患者的膀胱上取下一小块活细胞样本，将其中的肌肉细胞和膀胱上皮细胞分别置于不同的培养皿中培养。在培养之前，需用__________
___________处理以分散细胞，细胞在培养皿中的培养过程属于___代培养。与植物组织培养相比，动物细胞培养的培养基的主要不同点是含有_______________。23451789106答案胰蛋白酶(或解析解析 动物细胞培养之前要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，动物细胞培养的培养基与植物组织培养的培养基，含有的营养成分的主要不同点是前者含有动物血清。胶原蛋白酶)原动物血清、血浆(2)约1周后将培养皿中培养的细胞放在由胶原质制成的支架上继续培养，再过7周左右，原先的数万个细胞已经繁殖到15亿个左右，布满支架，膀胱上皮在内，肌肉在外，形成新膀胱。细胞数目大量增加，其增殖方式是_________，这些细胞形成肌肉和膀胱上皮的过程中要经过_________。23451789106答案有丝分裂解析解析 动物细胞培养涉及的是细胞的有丝分裂。这些细胞形成肌肉和膀胱上皮的过程中要经过细胞分化。细胞分化(3)医生将新膀胱移植到患者膀胱的上面，这样新器官会继续生长并与老器官重组取代老器官中丧失功能的部分。新器官与老器官的重组______(填“是”或“不是”)基因重组；新膀胱移植后，______(填“会”或“不会”)引起免疫排斥反应。23451789106答案不是不会解析解析 新器官与老器官的遗传物质相同，因此新器官与老器官的重组不属于基因重组。新老器官具有相同的蛋白质等物质，因此新膀胱移植后，不会成为抗原。(4)除上述方法外，还可将患者的体细胞核移入去核的________中，利用体细胞________技术，形成相应组织、器官用于疾病的治疗。23451789106答案卵母细胞核移植解析解析 除上述方法外，还可采用体细胞核移植的方法形成相应的组织、器官，即将患者的体细胞核移入去核的卵母细胞中形成重组细胞，进一步培育形成相应的组织、器官。课件38张PPT。第一节 生态工程及其原理第四章 生态工程学习导航
1.简述生态工程的概念。
2.简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容。
3.尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。
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生态工程的基本原理。课堂导入
方式一 云南，“彩云之南”，我国一个美丽的省份，有丰富的动植物资源，也有众多水域分布，更是远近闻名的旅游胜地。但是2009年至2012年，在这片美丽的土地上，却在承受着巨大的痛苦——旱灾。这是天灾还是人祸？右图是相关的图片。
结合这幅图，同学们思考一下几个问题：
(1)在云南持续发生这样的大旱，原因到底是什么？
(2)经济的发展带来社会进步，但是我们的环境问题却越来越严重，我们到底需要什么样的经济发展的新思路才能避免对环境的破坏呢？ 方式二 金字塔农场是一种设想的未来农业发展模式
(如图)，由埃里克·埃林森教授和迪克森·戴斯波米尔教
授联手设计。在农田资源有限的地球，如何满足日益
增长的人口对食物的需求是所有政府必须要面对和解决的问题。金字塔农场正是一个富有创意的解决之道。除了种植水果和蔬菜外，金字塔农场还装有一个加热和加压系统，能够将污水转换成水和碳，为机器和照明设备提供能量。金字塔农场实质就是一个一个完整的生态系统，这个农场的设计需要遵循什么原理，还有，这样的金字塔农场有何优点，有没有值得改进的地方，就让我们通过本节课来一起了解吧！一、生态工程的概念内容索引当堂检测二、生态工程的基本原理一、生态工程的概念基础梳理1.原理和方法： 、 等学科。
2.途径：通过 、 和技术组装。
3.目标： 或 已破坏的生态环境， 传统的生产方式，并提高生态系统的生产力，达到 、 和 同步发展。系统学生态学系统设计调控重建修复改善经济效益社会效益生态效应问题探究阅读教材内容，结合下面的材料，回答相关问题。
资料1 1998年夏季，长江洪水泛滥，根本原因是长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减小。
资料2 石油农业大量使用化肥、农药、机械等，已造成资源破坏和农业环境污染，对社会的可持续发展造成很大障碍。
1.洪灾的发生反映出传统经济发展模式存在什么问题？答案答案 传统的经济发展模式不注重生态环境的保护，没有考虑生态成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。2.石油农业为什么难以满足社会发展的需求？答案答案 石油农业产生的废弃物和有害物质的数量庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。解析 生态工程是指人类应用生态学、系统学等学科的基本原理和方法，通过系统设计、调控和技术组装，修复或重建已破坏的生态环境，改善传统的生产方式，并提高生态系统的生产力，达到经济效益、生态效益和社会效益同步发展的工程体系。与传统的工程相比，生态工程是一类少消耗、高效益、可持续的工程体系。拓展应用1.下列关于生态工程的叙述中，错误的是
A.它是无消耗、高效益的工程
B.追求经济与生态的双赢
C.实现废物资源化的良性循环
D.实现了能量的多级利用解析答案2.下列关于生态工程的叙述，不正确的是
A.当人类赖以生存的生态系统出现严重的问题时，生态工程应运而生
B.生态工程能够减少环境污染
C.生态工程以充分利用环境和资源为前提，生产出更多的产品
D.生态工程力求达到生态效益、经济效益和社会效益的协调统一答案问题导析问题导析 (1)生态工程产生的背景：传统经济模式正在毁坏 、 、
和生物资源，消耗地球赠给我们的自然资本。
(2)生态工程的目的： 或 已破坏的生态环境， 传统的生产方式，并提高生态系统的生产力，达到 、 和 同步发展。
(3)生态工程的特点是 、 、 。答案返回上页水大气土壤修复重建改善经济效益生态效应社会效益少消耗高效益可持续一题多变
若按照C项所述模式发展，将会导致什么后果？答案答案 会造成生态环境失衡、破坏。二、生态工程的基本原理1.物质循环再生原理
(1)核心：生态学中的 原理。
(2)含义：物质不断地在各类生态系统中进行 和 ，实现物质的 利用。
2.物种多样性原理
(1)核心：生态学中 与 关系的原理。
(2)含义：物种多样性程度较高的生态系统 也较高。基础梳理物质循环区域小循环物种多样性全球大循环分层、分级生态系统稳定性抵抗力稳定性3.协调与平衡原理
(1)核心：生态学中 的原理。
(2)含义：维持生物与环境的协调与平衡，需要考虑 。如果超过 ，就会引起系统的 。
4.整体性原理
(1)核心： 、 和 相统一的原理。
(2)含义：生态工程是一个社会—经济—自然复合系统，只有 各种关系，才能保障系统的 。环境承载力环境承载力生态学失衡和破坏生物与环境相适应经济学系统学平衡与稳定统一协调5.系统学与工程学原理
(1)核心：系统学原理的核心是系统学中 的原理，工程学原理的核心是 。
(2)含义：当我们进行生态工程的设计时，要充分考虑 内部 之间的结构，通过优化这种结构，达到 功能的目的。系统结构决定功能系统整体性原理人工生态系统改善系统不同成分问题探究1.物质循环再生原理
分析教材P100图4－2农作物秸秆多级利用示意图，总结物质循环再生的含义。答案 物质能够在各类生态系统中，进行区域小循环和全球大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。答案2.物种多样性原理
结合教材P101图4－4“人工林与天然林”，比较人工林与天然林的区别。可得出怎样的启示？ 答案 人工林比较干燥的环境不利于地表植物的生长，生物多样性程度低下，缺少天敌对害虫的控制，一旦发生虫害，极易造成林木的大面积损害；天然林地表植物种类丰富，物种多样性程度高，抵御不良环境能力强。物种多样性程度较高的生态系统抵抗力稳定性也较高。答案3.协调与平衡原理
(1)“协调”与“平衡”原理中，“协调”主要指：___________________
。“平衡”主要指： 。
(2)从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西北地区进行防护林建设时，应选择哪些树种？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？答案 ①应选择本地树种，如沙棘、山杏、刺槐、合欢等。
②注意牲畜数量不能超过草地的承载量；减少过度放牧现象；在有条件的地方，人工种植牧草。生物与环境协调，强调生物与环境相适应种群数量与环境承载力要平衡4.整体性原理
(1)分析“社会—经济—自然”复合系统，思考“整体”主要包括哪些方面？
答案 包括社会、经济、自然三方面。答案(2)进行生态工程建设时应考虑哪些问题？ 答案答案 不但应考虑自然生态系统的规律，还要考虑经济和社会等系统的影响力。答案 桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系的，其中能量是多级利用，物质是循环利用。答案5.系统学与工程学原理(1)桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程。试分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。 (2)桑基鱼塘的建设主要遵循了什么生态工程原理？答案 系统学与工程学原理。答案(3)你能举出系统总体功能大于各部分之和的例子吗？答案 豆科作物和固氮菌的共生就是一例。固氮菌为豆科作物提供氮素，而豆科作物为固氮菌提供能量和其他营养，两者的共生使豆科作物能够在氮素缺乏的土地上生长。当把它们分开时，两者的生长都要受到影响。答案拓展应用3.判断正误
(1)在建设高新农业时，沼气池的建立遵循物质循环再生原理( )
(2)根据协调与平衡原理，一个生态系统中种群的数量不应超过环境容纳量( )
(3)“总体功能大于各部分之和的效果”是系统的结构决定功能原理( )
(4)在建设生态工程时，既要考虑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( )答案√√×√4.下图是“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.整体性原理
C.物质循环再生原理 D.协调与平衡原理 答案问题导析问题导析 (1)审图明确“无废弃物农业”的特点：该系统对物质进行了
、 ，如利用粪便等合成有机肥，减少了对化肥的使用，降低了成本，减轻了对环境的污染。
(2)“无废弃物农业”利用的是 。答案返回上页循环往复分层分级利用物质循环再生原理生态工程的概念
生态工程的基本特点： 、高效益、______ 再生原理
物种多样性原理
协调与平衡原理
原理基本原理系统学与工程学原理 原理
原理少消耗可持续物质循环整体性系统结构决定功能生态工程及其原理系统整体性当堂检测1.实现循环经济的最重要的手段之一是
A.发展“石油农业”
B.生态工程
C.清除污染物
D.禁止产出污染物√23451解析 生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。答案解析2.生态农业是一个在生态上自我维持的农业生产系统，其特点是在保持和改善系统内的生态平衡、不对其周围环境造成明显改变的情况下，求得最大生产力和可持续发展。下列关于生态农业的叙述中，不正确的是
A.生态农业中食物链的营养级之间能量传递效率大大提高了
B.生态农业比传统农业的抵抗力稳定性高
C.生态农业设计的指导原则是能量的多级利用和物质的循环再生
D.生态农业属于人工生态系统，对病虫害一般采用生物的方法防治√答案23415解析 生态农业中生态系统的营养结构变复杂了，但食物链的营养级之间的能量传递效率不变，A项错误。解析234153.下列生态工程的基本原理中，是1＋1＞2的是
A.物种多样性原理
B.系统整体性原理
C.协调与平衡原理
D.系统学与工程学原理√答案4.“三北防护林工程”建设中注意了以下两个问题：(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2341√答案55.珠江三角洲的农民利用自然条件，建立该地特有的农业生态系统良性循环模式：桑基鱼塘和蔗基鱼塘。如图为桑基鱼塘和蔗基鱼塘模式图，请据图回答下列问题：
(1)该人工生态系统最基本的生物成
分是________________。 23415生产者、分解者答案解析 生态系统最基本的成分为生产者和分解者，生产者、消费者和分解者之间的物质循环和能量流动达到动态平衡是维持生态系统功能的必要条件。解析(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在营养结构上具有__________的特点。
(3)蚕粪等进入鱼塘经过________的作用，形成了________，被植物利用。流向对人类最有益的部分23415食物链短分解者答案无机物(4)概括地说，该生态系统功能的维持，取决于它的___________________
______________________________________________________。23415答案 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)该系统能体现系统学与工程学原理吗？____，请简要说明：__________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。能答案23415 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功能大于各部分之和的效果课件40张PPT。第二节 生态工程实例第四章 生态工程学习导航
1.举例说明治污生态工程，概述人工湿地的作用机理。
2.举例概述生态恢复工程。
3.结合实例阐明生态农业工程。
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我国生态工程的实例分析。课堂导入
方式一 进入21世纪，伴随着人类生产、生活方式的变化及乡村城市化和城乡一体化的深入，农业已从传统的生产形式逐步转向景观、生态、健康、医疗、教育、观光、休闲、度假等方向。农业观光园的出现，就等于扩大了人类的生存空间，为人类生存和需求创
造了更好的、更易适应的环境条件。
结合以上内容请同学们思考下面问题：
(1)农业观光园有什么样的价值？
(2)结合本地的实际，请你来设计一个有特色的农业观光园，你有何设想？
可能我们也没有办法一下子想出一个理想的方案，那我们就来看看一些具体的例子吧。看看专家们在碰到具体的生态学问题时是如何处理的？ 方式二 上海血铅超标事件
2011年9月初，康桥地区儿童在入园、入学前进行体检当中，陆续发现部分儿童血液的含铅量超标，此后对当地1 306名儿童进行血铅检测，发现49名儿童血铅超标，其中以1～3岁儿童为主。联合调查组认定，血铅超标主要是儿童接触环境中含铅灰尘经消化系统摄入体内所致。
结合以上内容，大家思考一下，在经济发达的上海出现此类严重的污染事件，说明了什么？面对严重的环境污染问题，我们有什么样的具体措施？我们可以从今天要学习的内容中找到一些可以借鉴的方法和思路。一、治污生态工程二、生态恢复工程内容索引当堂检测三、生态农业工程、生态城市一、治污生态工程基础梳理1.内容
包括污水治理生态工程、 、湖泊或水源地治理生态工程等。
2.主要涉及方面
的处理、 的研制、 的治理、塑料的再生利用等。
3.实例
“人工湿地”生态工程：人为建设的利用湿地净化污水的生态工程。固体、液体和有机废弃物城市垃圾处理生态工程湖区污染生物肥料问题探究1.什么是“人工湿地”？
2.“人工湿地”是如何净化污水的？ 答案答案 “人工湿地”是人为建设的利用湿地净化污水的生态工程，是将石、砂、土壤等材料按照一定的比例组成基质，并栽种经过选择的水生、湿生植物，构成类似于自然湿地状态的工程化湿地系统。答案 “人工湿地”净化污水的过程十分复杂，包括利用基质、植物、微生物的物理、化学、生物的三重协同作用，对污水进行净化处理，其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、水分蒸腾和养分吸收等。3.人工湿地污水处理系统有何优点？
4.人工湿地的重要组成成分之一是水生植物，它在污水的净化中起着怎样的作用？ 答案答案 低成本、低能耗，有较高的生态效益和经济效益。答案 植物可以吸收水体中的铵盐、硝酸盐以及磷酸盐，同时植物的根系可吸附和富集重金属和有毒有害物质，这些物质在植物被收割后又离开了水体。植物密集并交织在一起的根系也能对固体颗粒起到拦截吸附作用。此外，植物为微生物的生长提供了更大的吸附表面积，还能为水体输送氧气等。5.人工湿地中的微生物是降解水体污染物的主力军，试分析它在人工湿地中的作用。答案答案 好氧微生物将废水中大部分有机物分解为CO2和H2O，厌氧微生物将有机物分解成CO2和CH4等。人工湿地中的某些原生动物，将污水中的有机颗粒作为营养物质吸收。拓展应用1.判断正误
(1)治污生态工程涉及固体、液体和有机废弃物的处理( )
(2)人工湿地中起作用的主要是水生植物和微生物( )
(3)人工湿地中起作用的微生物只能是好氧微生物( )答案√√×拓展应用2.湿地生态系统具有较强的净化功能，被誉为“地球之肾”，下列对此有关的叙述错误的是
A.“人工湿地”是模拟自然湿地的人工生态系统
B.“人工湿地”是利用湿地净化污水的生态工程
C.“人工湿地”成本低、耗能少
D.“人工湿地”对污水的净化作用是通过不同类型的水生植物实现的答案解析 “人工湿地”是人为建设的利用湿地净化污水的生态工程，成本低、耗能少。其净化作用是通过不同类型的水生植物和微生物的共同作用实现的。解析二、生态恢复工程基础梳理1.概念
对于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)： 。
3.实例
(1)矿山废弃地生态恢复工程：在植被恢复的过程中，要注意选择 、
的树种，优先选择 树种，尽量选择适应性强的__________
。恢复植被保护、修复和改善生长快抗逆性强固氮乡土树种和先锋树种(2)林业生态建设
①目标： 。
②基础： 。
③依据： 。
(3)西部的生态治理：西部环境恶化的实质是 。优化土地利用维护环境与发展经济发挥水土资源和生物资源的生产潜力水土流失问题探究1.从生态学的角度分析，要使生态退化逆转，首先应该进行哪一步的恢复？
2.一般地说，矿山废弃地生态恢复工程的关键是什么？应该如何进行选择？ 答案答案 要实现一个地区环境的好转，首先要恢复这一地区的植被，逐步恢复生物群落，并形成合理、高效的食物链，才能在演替的过程中保持长期的稳定与平衡。答案 关键在于植被恢复，以及为植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。所以在矿山废弃地植被恢复过程中，要注意选择生长快、抗逆性强的树种，优先选择固氮树种，尽量选择适应性强的乡土树种和先锋树种，注意树种的多功能效益。3.我国西部地区环境恶化，有哪些表象？其最突出的矛盾是什么？
4我国对西部的生态治理采取的政策是什么？ 答案答案 西部地区环境恶化的表象是植被减少、地力减退、粮食产量下降、自然灾害加剧。而水土流失是西部生态问题中最本质、最突出的矛盾。答案 落实退耕还林、还草政策。拓展应用3.在矿山废弃地生态恢复工程中，关键的措施是
A.人工制造表土 B.特殊隔离
C.土壤侵蚀控制 D.植被恢复答案解析 任何生态系统的发展都离不开生产者，恢复生态系统，首要的是恢复植被。解析4.如图为矿区废弃地的生态恢复工程流程图，请据图回答下面的问题：
(1)该恢复工程中,①是指_________________________________________(措施)。
(2)恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？
_____________________________________。
(3)该生态工程所遵循的主要原理是__________________________。 问题导析答案采取工程机械措施平整压实土地，人工制造表土矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长整体性原理、协调与平衡原理问题导析 (1)该恢复工程中①应表示采取工程机械措施 ，人工制造 。
(2)矿区废弃地恢复植被的措施是植树和种草，不宜种植农作物，原因是
，不适宜农作物的生长，因此种植适应性强，耐旱的灌木、草和树。
(3)该恢复工程遵循了 、 等。返回上页答案矿区土壤条件恶劣平整压实土地协调与平衡原理整体性原理表土生态工程建设的三个易错点
(1)在进行生态工程建设时，应根据当地的实际条件，因地制宜，不能生搬硬套。
(2)在进行生态工程建设时，应积极利用自然生态系统的强大自我恢复力，节省投资。
(3)生态系统的恢复力有限，不能认为有了生态工程，就可以走发达国家“先污染、破坏，后治理”的老路。三、生态农业工程、生态城市1.生态农业工程
(1)依据： 。
(2)前提： 。
(3)特点： 、 的农业生产。
(4)目的：促进物质在系统内的 使用，以最少的投入获取最大的经济效益和 。基础梳理多层次生态学理论多功能循环和重复环境与经济的协调发展生态效益2.生态城市
(1)含义：基于 三个系统并高度统一的 的城市。
(2)特点
①注重 。
②保持 。
③实现 等。社会、经济、自然可持续发展完整性高效和谐性可持续性问题探究1.留民营村进行的农业建设的主要措施有哪些？
2.简述留民营村生态农业的社会效益和环境效益。 答案 调整生产结构，开发利用新能源和大力植树造林；对太阳能、生物能和有机废弃物进行了综合利用。答案答案 (1)社会效益：向社会提供粮食、蔬菜、肉、奶、蛋、饲料、加工食品等多种农副产品。
(2)环境效益：降低污染、净化空气、改变农田结构，有效地保护了土地资源。拓展应用5.下列关于生态农业的叙述，不正确的是
A.生态学原理是其主要理论基础
B.实现了对能量和物质的多级循环利用
C.实现废物资源化，实现能量的多级利用，减少环境污染
D.对害虫进行生物防治有利于保护生物多样性，提高了农业生态系统的
稳定性答案解析解析 生态农业模式的建立，实现了物质的循环利用和能量的多级利用，不能实现能量的循环利用。6.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___________。答案物质循环再生原理解析解析 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，也具有良好的生态效益和社会效益。物种多样性原理整体性原理(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？
__________________________________________________________。 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 答案 如下图所示答案解析解析 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、用之不竭的目的，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。解析 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农作物的系统总能量利用率相比会大大增加。(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.由于各级产物都可利用，减少了废物污染 解析答案(4)根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，应使食物链越长和营养级越多越好。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？
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
__________________。答案不正确。因为食物链越长，各营养级中的生物数量难以达到一定规模，
影响经济效益；营养级越多，高层次营养级生物获得的能量越少，该营
养级生物数量也越少解析 从能量流动逐级递减的特点分析，食物链不能无限延长，一般不超过5个营养级。解析生态恢
复工程治污生
态工程生态农
业工程当堂检测1.下列不属于我国生态工程建设实例的是
A.沼气工程
B.桑基鱼塘
C.防沙治沙工程
D.焚烧城市生活垃圾√2341解析 焚烧城市生活垃圾一方面未实现废物资源化，另一方面会产生污染，不属于我国生态工程建设实例。答案解析2.如图为生态养猪模式。从图中可知该生态工程属于
A.物质循环利用的生态工程
B.山区小流域综合治理与开发的生态工程
C.节水和废水处理与应用的生态工程
D.清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程 √答案2341解析 从题图中看出，该生态工程实现了废水的循环利用。解析23413.下列关于我国生态工程与西方发达国家生态工程的比较中，正确的是
①西方国家的生态工程以治理环境污染和恢复被破坏的生态系统为主要目标，我国的生态工程注重生态环境与经济、社会效益相结合 ②西方国家的生态工程应用范围比我国小 ③我国的生态工程难以设计出标准化、易操作的生态工程样板
A.①②③ B.②
C.③ D.②③√答案解析2341解析 发达国家与我国的生态工程建设强调的重点有所不同，西方国家的生态工程除了治理环境污染的目标外，主要是通过介于工程和依靠自然恢复力的一种中间途径，集中于对破坏的生态系统进行生态恢复。我国的生态工程走有中国特色的道路，不但要重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益相结合。总体来看，发达国家的生态工程的应用范围比我国小，也不那么强调经济效益。不过，目前我国的生态工程还有一些不足之处，如缺乏定量化模型指导，难以设计出标准化、易操作的生态工程样板等。4.如图是我国南方开始尝试的农业生态系统的结构模式图，其中利用植物秸秆为原料生产的燃料乙醇，是一种“绿色能源”，可减少对石油资源的依赖，请据图回答下列
问题：
(1)该生态系统的主要成分是
__________。蘑菇在该生态
系统中的成分属于________。 2341水稻、杂草分解者答案解析 生态系统中的主要成分是生产者，蘑菇营腐生生活，应属于分解者。解析(2)生态系统的主要功能是物质循环和能量流动，从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要目的是___________________________
______________________________________________________________________________________________________。
建立该生态工程所遵循的基本原理包括_____________________________
______________等(至少答两个)。2341 实现生态系统内能量和物质的多
级利用，提高农产品的产量，减少环境污染(合理地调整生态系统中的能量
流动关系，提高能量利用率，减少环境污染)答案解析 物质循环再生原理、整体性原理、
物种多样性原理解析 图示的农业生态系统实现了物质的多级循环利用，在资源有限的条件下有较多的产出，从而取得更大的经济效益、社会效益和生态效益，所以其遵循的原理有整体性原理、物质循环再生原理，由于增加了营养结构的复杂程度，所以也遵循物种多样性原理。2341课件34张PPT。章末整合提升第四章 生态工程知识系统构建规律方法整合内容索引热点考题集训知识系统构建治污生态工程协调与平衡物质循环再生整体性系统学与工程学生态农业工程1.生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废物资源化。
2.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、系统学与工程学原理。
3.治污生态工程主要涉及的方面包括固体、液体和有机废弃物的处理，生物肥料的研制、湖区污染的治理、塑料的再生利用等。
4.生态恢复工程的功能是恢复生物群落，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。
5.生态城市的特点是社会、经济、自然三个系统高度统一，注重高效和谐性、保持整体性和实现可持续性。规律方法整合整合一 生态工程所遵循的基本原理1.物质循环再生原理
物质能够在各类生态系统中，进行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。2.物种多样性原理
物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。生物多样性程度高，可以为各类生物的生存提供多种机会和条件。众多的生物通过复杂的食物链和食物网联系起来，就可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高生态系统的生产力。
实例：(1)反面：辽宁西部的章古台地区，单一种植樟子松，由于缺少昆虫天敌相生相克的食物链，而成为一片不毛之地。
(2)正面：由珊瑚虫和某些藻类共生组成的珊瑚礁区，物种繁多，系统稳定。3.协调与平衡原理
指生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力，即某种环境所能养活的生物种群的最大数量。协调主要指根据当地的环境条件引种或栽种适应当地环境的生物，因此在建设生态工程时，不要盲目引种或栽种；平衡是指某环境条件下生物种群的数量与环境承载力要平衡，如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。4.整体性原理
所谓生态工程的整体性原理，是指人类所处的自然系统、经济系统和社会系统所构成的巨大复合系统，三者相互影响而形成的统一整体。它既包括自然系统的生物与环境、生物与生物之间的相互影响，又包括经济和社会等系统的影响力，只有把生态与经济和社会有机地结合起来，才能从根本上达到建设生态工程的目的。
实例：在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴及收入等。5.系统学与工程学原理
(1)系统的结构决定功能原理：生态工程需要考虑系统内部不同成分之间的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。
实例：我国南方水网地区的桑基鱼塘模式。
(2)系统整体性原理：系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现整体功能大于各部分之和的效果，即“1＋1＞2”。
在生态工程原理的基础上，通过系统设计和调控技术组装，对已被破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，追求生态、经济、社会效益的统一。在生态系统建设中，往往同时遵循多个生态工程的原理，而不能把它们割裂开来。解析 如果违反生态工程的整体性原理，农民的生计得不到保证，随时会发生“前面造林，后面砍树”的现象。
例1 下列有关生态工程的原理和事例中，错误的是答案解析整合二 生态农业的设计
1.生态农业的概念
生态农业是以生态学理论为依据，以环境与经济的协调发展为前提，在一定区域内，因地制宜地规划、组织和开展多层次、多功能的农业生产。2.生态农业的基本原理
生态学的基本原理是发展生态农业的主要理论基础。我们知道，生态系统中能量多级利用和物质循环再生是生态学的一条基本原理。而食物链则是生态系统能量流动和物质循环的主要渠道，因此食物链既是一条能量转换链，又是一条物质传递链，从经济上看还是一条增值链。因此，遵循这一原理，就可以合理设计食物链，充分利用当地自然资源，利用动物、植物和微生物之间的相互依存关系，使生态系统中的物质和能量被分层次地充分利用，使生产一种产品时产生的有机废物成为生产另一种产品的投入，也就是实行无废物生产，提供尽可能多的洁净产品。既充分利用机械设备、化肥、农药，又减少环境污染。3.生态农业的特点
生态农业可以实现对物质和能量的多级利用；减少对能源和资源的消耗，减少环境污染。具体优点突出表现在：
(1)减少化肥使用量，降低农业投入。
(2)收获多种产品，增加经济效益。
(3)净化环境，降低人和家畜的发病率。
4.生态农业空间方面的设计
包括“平面空间”和“垂直空间”
(1)“平面空间”：在一定的区域内，确定各种农作物的种类和各种农业产业所占的比例及分布区域，是比较宏观的，即农业区规划或农业规划布局。(2)“垂直空间”：利用生态学的原理，将不同的种群科学地组合成复合生产系统，达到最充分、最合理地利用环境资源的目的。可以微观地解决一个比较小的范围内的生态组合，例如一片稻田、一个庭院、一座小山、一个池塘等。在一片农田中应该从地上和地下两个方面科学搭配。地上部分包括不同作物在不同层次空间上茎、叶的配置，最大限度地利用光、热、水、气等自然资源。地下部分是要使不同农作物的根系分布在不同的土层中，以便更好地利用土壤中的矿质元素。我国南方的桑基鱼塘就是人工建立的高产、稳产的生态农业系统。例2 有位农民在自家庭院里搞了一个小型生态农业，使0.25亩的庭院创收达几万元。其物质和能量流动如下图所示，下列对该系统的叙述中不正确的是
A.该系统中，人的因素非常关键，其中生产者是葡萄
B.该系统体现了物质、能量多级利用和高效转化
C.该系统内蚯蚓和甲烷菌为分解者
D.猪在其中为三级消费者 答案解析解析 从生态系统的角度看，一个家庭庭院也是一个人工生态系统，在这个生态系统中有生产者、消费者和分解者，并且人的作用非常突出。该生态系统属于一种小型的农业生态工程，体现了物质和能量的多级利用和高效转化。猪以鸡粪为食，猪从鸡中获得的能量为零，猪不属于三级消费者。热点考题集训1.材料1 实施沼气工程，是我国政府为改善农村环境和发展农村经济大力推广的一种生态工程。
材料2 地衣中的真菌和苔藓互利共生，当把它们分开时，两者都不能正常生长。
材料3 居住在林区的农民，“靠山吃山”是他们生活的根本。当进行林业工程建设时，一方面号召农民种树，另一方面考虑林区农民的生活问题，使改善生态和发展经济结合起来，才能真正做到造林护林。
上述材料所依据的生态工程主要原理依次是
①物质循环再生原理 ②物种多样性原理 ③协调与平衡原理 ④整体性原理 ⑤系统整体性原理 ⑥系统的结构决定功能原理
A.①⑤④ B.②④⑥ C.③④⑤ D.①③④√答案解析23451623451解析 物质循环再生原理：物质能够在各类生态系统中进行区域小循环和全球大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。单独存在时，两种生物都不能很好地生活，但是在一起的时候就出现了一种1＋1>2的效果，体现了系统整体性原理。所谓生态工程的整体性原理，是指人类所处的自然系统、经济系统和社会系统所构成的巨大复合系统，三者相互影响而形成统一整体。62.为了解决粮食生产和环境保护问题，实现农业可持续发展，当前科学、有效的途径是
①合理开发海洋，寻找新的粮食资源 ②控制人口增长，协调人与自然和谐发展 ③增加化肥和农药的使用，提高作物产量 ④开荒辟地，围湖造田，扩大粮食种植面积 ⑤利用现代生物技术，培育具有较高光合效率的作物品种
A.①②⑤ B.①②③
C.①③④ D.③④⑤√答案解析234516解析 实现农业可持续发展，要防止片面追求当前和局部的利益，而忽视长远和整体利益，而③④就属于获得当前的、局部的利益而忽视了长远和整体利益的实例。2345163.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.微生物能利用农作物通过光合作用储存的能量
B.多途径利用农作物可提高该系统的能量利用率
C.沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用
D.沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者 √234516答案解析234516解析 在该农业生态系统中，农作物可以成为家畜的饲料和人的食物，家畜也能成为人的食物，沼气池中的微生物可以利用农作物的秸秆、人和家畜粪便中的有机物，而沼液和沼渣又可以为农作物提供肥料，沼气池发酵产生的沼气又能成为人类的能源物质，实现了能量的多级利用，提高了该生态系统的能量利用率；沼气池中的微生物在该生态系统中的地位属于分解者；能量不能循环利用，所以C项错误。4.下图表示利用自然生态系统净化污水的一种大面积、敞开式污水处理池塘(即氧化塘)，请据图分析，下列叙述错误的是234516A.由图示看，氧化塘净化污水的途径有物理沉降和生物分解
B.图中A表示的物质是氧气和有机物，B表示的物质是二氧化碳和矿物质等
C.随着距水面深度的不断增加，不同水层微生物的新陈代谢类型也在发生着
变化，其中它们的异化作用类型的变化是需氧型→兼性厌氧型→厌氧型
D.氧化塘实现净化污水的原理主要是利用细菌和藻类的寄生关系来分解有
机污染物 √答案解析234516解析 从图中可以看出，对流入的污水进行处理主要是利用物理沉降、微生物的分解和藻类植物的光合作用进行的。由图可知，细菌和藻类生活在一起彼此有利，细菌通过分解有机物，为藻类生长提供二氧化碳、水、矿物养料；藻类的光合作用为细菌的分解作用提供氧气和有机物。不同水层由于受到物理扩散、生物消耗等因素的影响，水中溶氧量随水深度的增加而减少，其中生存的生物类群也会因此而变化。故D错误。234516解析 建立该人工生态系统的目的是使能量最大限度地流向对人类最有益的部分，因其食物链相对较短，能量损耗较少，故能量利用率较高；生态系统功能的维持依赖于它的各功能类群(生产者、消费者及分解者)之间能量流动和物质循环相对稳定。5.珠江三角洲的农民充分利用自然条件，建立了该地特有的蔗基鱼塘和桑基鱼塘。请据图回答下面的问题：
(1)这种人工生态系统最基本的生物因素是
_______________。要使它长期稳定发展，
除了有稳定的_______来源，各类生物要
______________。 234516答案解析生产者和分解者能量保持相对稳定234516(2)建立此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在营养结构上具有_________的特点。
(3)蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过_______的分解作用，又被桑基、蔗基所利用。蚕粪中的氨经过________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_______________________________
______________________________________
___________。答案答案流向对人类最有益的部食物链短分解者硝化细菌硝酸盐和亚硝酸盐 生产者、消费者和分解者之间的能量流动和物质循环在较长的时间内保持相对的稳定性分6.下图为“人工湿地”各环节生物组成示意图，请据图回答下列问题：
(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？__________________________________________
_______________________________________________________________________。 解析234516答案水生植物和微生物 水生植物吸收、转化污水中的N、P等无机物，促
进好氧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
有机物解析 湿地生态系统处于水、陆生态系统之间，对于水的变化非常敏感，水的流入能给湿地注入营养物质，水的流出又经常从湿地带走生物和无机物。“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。234516(2)该人工湿地主要通过哪些途径去除污水中的污染物？
________________________________________________________________
_____________。234516答案通过物理、化学作用沉淀、吸附、过滤，水生植物的吸收、转化，微生物
的分解和转化(3)你知道哪些湿地生态系统？
____________________。
(4)湿地除了具有净化作用外，还有哪些作用？
_________________________________________________________________________________________________________________________。 234516答案河流、池塘、湖泊等提供水源，补充地下水，调节流量，蓄洪防旱，保护堤岸，防风，调节
区域气候，保留营养物质，防止盐水入侵，提供可利用的资源等
