高中生物選修3知識點(diǎn)總結(jié)

選修3《現(xiàn)代生物科技專題》知識點(diǎn)總結(jié)

專題1基因工程基因工程的概念

基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。

（一）基因工程的基本工具

1.“分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）（1）來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。

（2）功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷

酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。

（3）結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。2.“分子縫合針”DNA連接酶

(1)兩種DNA連接酶（EcoliDNA連接酶和T4-DNA連接酶）的比較：①相同點(diǎn)：都縫合磷酸二酯鍵。

②區(qū)別：EcoliDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來；

而T4DNA連接酶能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效率較低。

(2)與DNA聚合酶作用的異同:

DNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個(gè)DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶DNA聚合酶不同點(diǎn)連接的DNA模板連接的對象相同點(diǎn)作用實(shí)質(zhì)雙鏈不要模板2個(gè)DNA片段單鏈要模板單個(gè)脫氧核苷酸加到已存在的單鏈DNA片段上形成磷酸二酯鍵化學(xué)本質(zhì)蛋白質(zhì)3.“分子運(yùn)輸車”載體（1）載體具備的條件：①能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。

②具有一至多個(gè)限制酶切點(diǎn)，供外源DNA片段插入。③具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。

（2）最常用的載體是質(zhì)粒,它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨(dú)立于細(xì)菌染色體之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)

狀DNA分子。

（3）其它載體：λ噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的獲取

1.目的基因是指：編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。

2.原核基因采取直接分離獲得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉(zhuǎn)錄法_和化學(xué)合成法_。3.PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因

（1）PCR的含義：是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。（2）目的：獲取大量的目的基因（3）原理：DNA雙鏈復(fù)制

（4）過程：第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈為單鏈；

第二步：冷卻到55～60℃，引物與兩條單鏈DNA結(jié)合；

第三步：加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成。

n

（5）特點(diǎn)：指數(shù)(2)形式擴(kuò)增

第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建(核心)

1.目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。2.組成：目的基因＋啟動(dòng)子＋終止子＋標(biāo)記基因

（1）啟動(dòng)子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質(zhì)。

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（2）終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的尾端。

（3）標(biāo)記基因的作用：是為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。常用的標(biāo)記基因是抗生素基因。

第三步：將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞_

1.轉(zhuǎn)化的概念：是目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。2.常用的轉(zhuǎn)化方法：

將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞：采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有基因槍法和花粉管通道法等。將目的基因?qū)�入�?dòng)物細(xì)胞：最常用的方法是顯微注射技術(shù)。方法的受體細(xì)胞多是受精卵。

將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞：原核生物作為受體細(xì)胞的原因是繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少，最常用的原核細(xì)胞是大腸桿菌，其轉(zhuǎn)化方法是：先用Ca2+處理細(xì)胞，使其成為感受態(tài)細(xì)胞，再將重組表達(dá)載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合，在一定的溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程。3.重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后，篩選含有基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)是標(biāo)記基因是否表達(dá)。第四步：目的基因的檢測和表達(dá)

1.首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子雜交(DNA-DNA)技術(shù)。2.其次還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA，方法是采用分子雜交(DNA-RNA)技術(shù)。3.最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是采用抗原抗體雜交技術(shù)。4.有時(shí)還需進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。如生物抗蟲或抗病的鑒定等。（三）基因工程的應(yīng)用

1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。2.動(dòng)物基因工程：提高動(dòng)物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物。3.基因治療：把正常的外源基因?qū)�入病人體內(nèi)，使該基因表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用。

4.基因診斷：又稱為DNA診斷，是采用基因檢測的方法來判斷患者是否出現(xiàn)了基因異常或攜帶病原體。（四）蛋白質(zhì)工程的概念

蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。（基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)）

轉(zhuǎn)錄翻譯

蛋白質(zhì)工程的基本途徑：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列

找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）★蛋白質(zhì)工程與基因工程區(qū)別

專題2細(xì)胞工程（一）植物細(xì)胞工程

1.理論基礎(chǔ)（原理）：細(xì)胞全能性

全能性表達(dá)的難易程度：受精卵＞生殖細(xì)胞＞干細(xì)胞＞體細(xì)胞；植物細(xì)胞＞動(dòng)物細(xì)胞2.植物組織培養(yǎng)技術(shù)

（1）過程：離體的植物器官、組織或細(xì)胞—→愈傷組織—→試管苗—→植物體

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（2）用途：微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、單倍體育種、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。（3）地位：是培育轉(zhuǎn)基因植物、植物體細(xì)胞雜交培育植物新品種的最后一道工序。（二）動(dòng)物細(xì)胞工程1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)

（1）概念：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動(dòng)物機(jī)體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個(gè)細(xì)胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，

讓這些細(xì)胞生長和繁殖。

（2）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的流程：取動(dòng)物組織塊（動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的器官或組織）→剪碎→用胰蛋白酶或膠原蛋白

酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞→制成細(xì)胞懸液→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進(jìn)行原代培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細(xì)胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。

（3）細(xì)胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細(xì)胞貼壁。細(xì)胞數(shù)目不斷增多，當(dāng)貼壁

細(xì)胞分裂生長到表面相互抑制時(shí)，細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。（4）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要滿足以下條件①無菌、無毒的環(huán)境：培養(yǎng)液應(yīng)進(jìn)行無菌處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素，以防培養(yǎng)過程中的污染。

此外，應(yīng)定期更換培養(yǎng)液，防止代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞自身造成危害。

②營養(yǎng)：合成培養(yǎng)基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機(jī)鹽、微量元素等。通常需加入血清、血漿等天然成分。③溫度：適宜溫度：哺乳動(dòng)物多是36.5℃＋0.5℃；pH：7.2～7.4。

④氣體環(huán)境：95%空氣＋5%CO2。O2是細(xì)胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。

（5）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用：制備病毒疫苗、制備單克隆抗體、檢測有毒物質(zhì)、培養(yǎng)醫(yī)學(xué)研究的各種細(xì)胞。2.動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物

（1）哺乳動(dòng)物核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植（比較容易）和體細(xì)胞核移植（比較難）。

（2）選用去核卵(母)細(xì)胞的原因：卵(母)細(xì)胞比較大，容易操作；卵(母)細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)多，營養(yǎng)豐富。卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)可使體細(xì)胞細(xì)胞核全能性得到表達(dá)。（3）體細(xì)胞核移植的大致過程是：（右圖）

核移植

胚胎移植

（4）體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用：

①加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)良畜群繁育；②保護(hù)瀕危物種，增大存活數(shù)量；③生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白；④作為異種移植的供體；⑤用于組織器官的移植等。

（5）體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題：

克隆動(dòng)物存在著健康問題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。3.動(dòng)物細(xì)胞融合

（1）動(dòng)物細(xì)胞融合也稱細(xì)胞雜交，是指兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的過程。融合后形成的具有原來兩

個(gè)或多個(gè)細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞，稱為雜交細(xì)胞。

（2）動(dòng)物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同，誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的方法與植物原生質(zhì)體融合的方法類

似，常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電刺激等。

（3）動(dòng)物細(xì)胞融合的意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，成為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫瘤和生物生物新品種

培育的重要手段。4.單克隆抗體

（1）抗體：一個(gè)B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產(chǎn)量低、純度低、特異性差。（2）單克隆抗體的制備過程：

兩次篩選:第一次篩選出雜交瘤細(xì)胞，第二次篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞。（3）雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn)：既能大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體。

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（4）單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn)：特異性強(qiáng)，靈敏度高，并能大量制備。

（5）在腹腔內(nèi)增殖的優(yōu)點(diǎn)：不需要特定的培養(yǎng)基，不需要嚴(yán)格的外界條件。（6）篩選的時(shí)候用：特定的選擇性培養(yǎng)基進(jìn)行篩選。抗原注入小鼠體內(nèi)

分離

B淋巴細(xì)胞骨髓瘤細(xì)胞

細(xì)胞融合

雜交瘤細(xì)胞

細(xì)胞培養(yǎng)

選擇培養(yǎng)細(xì)胞小鼠內(nèi)培養(yǎng)基

體內(nèi)培養(yǎng)體外培養(yǎng)

從腹水提取從培養(yǎng)液提取

單克隆抗體

（5）單克隆抗體的作用：

①作為診斷試劑：準(zhǔn)確識別各種抗原物質(zhì)的細(xì)微差異，并跟一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合，具有準(zhǔn)確、高效、簡易、快速的優(yōu)點(diǎn)。

②用于治療疾病和運(yùn)載藥物：主要用于治療癌癥治療，可制成“生物導(dǎo)彈”（借助單克隆抗體的導(dǎo)向作用），也有少量用于治療其它疾病。

專題3胚胎工程〖3.1體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育〗

胚胎工程的建立

場所：睪丸的曲細(xì)精管

時(shí)間：從初情期開始，到生殖機(jī)能衰退

精子的發(fā)生1）精原細(xì)胞→多個(gè)初級精母細(xì)胞（通過數(shù)次有絲分裂）

過程2）1個(gè)初級精母細(xì)胞→2個(gè)次級精母細(xì)胞→4個(gè)精子細(xì)胞（通過減數(shù)分裂，即MI和MII）

3）精子細(xì)胞→精子（通過變形）

場所：卵巢

時(shí)間：從胎兒時(shí)期開始（胎兒時(shí)期完成了卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備）卵子的發(fā)生1）卵原細(xì)胞→初級卵母細(xì)胞

過程2）1個(gè)初級卵母細(xì)胞→1個(gè)次級卵母細(xì)胞＋第一極體（排卵前后完成）

3）1個(gè)次級卵母細(xì)胞→1個(gè)卵子＋第二極體（精子和卵子結(jié)合過程中完成）

概念：精子和卵子結(jié)合成合子（受精卵）的過程。受精場所：雌性的輸卵管內(nèi)

1）受精前的準(zhǔn)備階段1：精子獲能

過程2）受驚前的準(zhǔn)備階段2：卵子的準(zhǔn)備（到減數(shù)第二次分裂中期，具備與精子受精的能力）

a.精子穿越放射冠和透明帶：頂體反應(yīng)，透明帶反應(yīng)

3）受精階段b.進(jìn)入卵黃膜：卵黃膜封閉作用

c.原核形成和配子結(jié)合

卵裂期：細(xì)胞在透明帶中進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體體積并不增加，或略有減小。早期胚胎發(fā)育桑椹胚：胚胎細(xì)胞達(dá)32個(gè)左右，每一個(gè)細(xì)胞都是全能細(xì)胞

囊胚：有囊胚腔，出現(xiàn)孵化過程。內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，將來發(fā)育成胎兒的各種組織。滋養(yǎng)層將發(fā)育成胎膜和胎盤。

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原腸胚：內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞形成外胚層和內(nèi)胚層，滋養(yǎng)層發(fā)育成胎膜和胎盤，內(nèi)胚層包圍著原腸腔

〖3.2體外受精和早期胚胎培養(yǎng)〗

試管動(dòng)物技術(shù)：通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎（桑葚胚或囊胚）后，

再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。

方法一：用促性腺激素處理，使其超數(shù)排卵，從中輸卵管沖取精子（針對

卵母細(xì)胞的采集實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，家畜豬、羊等）

方法二：從屠宰母畜卵巢中采集

方法三：借助超聲波探測儀、內(nèi)窺鏡、腹腔鏡等工具直接從活體母畜

卵巢中吸�。ㄡ槍Υ蠹倚蠡虼笮蛣�(dòng)物，如牛）體外受精卵母細(xì)胞的培養(yǎng)：在體外人工培養(yǎng)成熟

精子的采集：方法有假陰道法、手握法和電刺激法等

精子的獲能：方法有培養(yǎng)法（通過獲能培養(yǎng)液）、化學(xué)誘導(dǎo)法（通過肝素或鈣離子載體A23187）

獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫�溶�?/p>

受精：獲能的精子＋培養(yǎng)成熟的卵子完成受精胚胎早期培養(yǎng)條件：受精卵在發(fā)育培養(yǎng)液中培養(yǎng)

培養(yǎng)液成分：無機(jī)鹽、有機(jī)鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等

〖3.3胚胎工程的應(yīng)用及前景〗

概念：是指將雌性動(dòng)物的早期胚胎，或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到

同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動(dòng)物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。其中提供胚胎的個(gè)體叫供體（遺傳特性和生產(chǎn)性能優(yōu)秀），接受胚胎的個(gè)體叫受體（有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力）。應(yīng)用：胚胎移植是轉(zhuǎn)基因、核移植、或體外受精等技術(shù)的最后一道“工序”現(xiàn)狀：在牛的胚胎移植中，技術(shù)方法更為簡便、實(shí)用。

意義：可充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體繁殖潛力。供體主要職能只是產(chǎn)生優(yōu)良特性的胚胎，縮短繁殖周期

胚胎移植成功與否關(guān)系到：供體和受體的生理狀況

胚胎移植1）供、受體生殖器官的生理變化相同，為胚胎提供相同的生理環(huán)境

生理學(xué)基礎(chǔ)2）早期胚胎沒有與母體子宮建立組織聯(lián)系，為胚胎收集提供可能

3）受體對外來胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，為胚胎的存活提供可能

4）胚胎能與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但其遺傳物質(zhì)在孕育過程中不受影響1）供、受體的選擇和處理（使用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理、（促性腺激素）超數(shù)排卵處理）2）配種或人工受精

基本程序3）胚胎收集（沖卵（早期胚胎））、檢查（胚胎發(fā)育到桑椹胚或囊胚）、培養(yǎng)或保存（－196℃的液氮）

4）胚胎移植：手術(shù)法（引出子宮和卵巢將其注入）；非手術(shù)法（用移植管將其送入子宮）5）移植后的檢查（是否妊娠）等

概念：指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割成2、4或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。

儀器設(shè)備：實(shí)體顯微鏡和顯微操作儀意義：來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，屬于無性繁殖。

操作程序1）選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培養(yǎng)皿

胚胎分割2）用分割針或分割刀切開胚胎，吸出半個(gè)，注入空透明帶或直接將裸半胚移植給受體。分割囊胚時(shí)要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，否則會(huì)影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。此時(shí)還可用分割針分割滋養(yǎng)層，

做胚胎DNA分析性別鑒定。

局限：剛出生的動(dòng)物體重偏低，毛色和斑紋上存在差異，同卵多胎的可能性有限。

概念：由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細(xì)胞。簡稱ES或EK細(xì)胞。特點(diǎn)形態(tài)上：體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯

功能上：具有發(fā)育的全能性，即可分化為成年動(dòng)物體任何一種組織細(xì)胞；在體外可

胚胎干細(xì)胞增殖而不發(fā)生分化；可冷凍保存；可進(jìn)行遺傳改造

1）移植ES細(xì)胞修復(fù)壞死或退化部位，治愈糖尿病、肝(心)衰竭、成骨不良等病癥

意義2）ES細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化，可培育人造組織器官，解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題

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3）ES細(xì)胞在牛黃酸、丁酰環(huán)腺苷酸等分化誘導(dǎo)因子作用下可向不同類型組織細(xì)胞分化

（一）動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過程

1、胚胎工程是指對動(dòng)物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。（二）胚胎干細(xì)胞

3、胚胎干細(xì)胞的主要用途是：

①可用于研究哺乳動(dòng)物個(gè)體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律；

③可以用于治療人類的某些頑疾，如帕金森綜合癥、少年糖尿病等；（三）胚胎工程的應(yīng)用

1.體外受精和胚胎的早期培養(yǎng)

不同動(dòng)物胚胎移植的時(shí)間不同。(牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚階段才能進(jìn)行移植，小鼠、家兔等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可在更早的階段移植，人的體外受精胚胎可在8-16個(gè)細(xì)胞階段移植。)專題4生物技術(shù)的安全性和倫理問題（一）轉(zhuǎn)基因生物的安全性爭論：(1)基因生物與食物安全：

反方觀點(diǎn)：反對“實(shí)質(zhì)性等同”、出現(xiàn)滯后效應(yīng)、出現(xiàn)新的過敏原、營養(yǎng)成分改變正方觀點(diǎn)：有安全性評價(jià)、科學(xué)家負(fù)責(zé)的態(tài)度、無實(shí)例無證據(jù)(2)轉(zhuǎn)基因生物與生物安全：對生物多樣性的影響

反方觀點(diǎn)：擴(kuò)散到種植區(qū)之外變成野生種類、成為入侵外來物種、重組出有害的病原體、成為超級雜草、有可能造

成“基因污染”

正方觀點(diǎn)：生命力有限、存在生殖隔離、花粉傳播距離有限、花粉存活時(shí)間有限(3)轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全：對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

反方觀點(diǎn)：打破物種界限、二次污染、重組出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通過食物鏈進(jìn)入人體正方觀點(diǎn)：不改變生物原有的分類地位、減少農(nóng)藥使用、保護(hù)農(nóng)田土壤環(huán)境（二）生物技術(shù)的倫理問題

(1)克隆人：兩種不同觀點(diǎn)，多數(shù)人持否定態(tài)度。

否定的理由：克隆人嚴(yán)重違反了人類倫理道德，是克隆技術(shù)的濫用；克隆人沖擊了現(xiàn)有的婚姻、家庭和兩性關(guān)系等

傳統(tǒng)的倫理道德觀念；克隆人是在人為的制造在心理上和社會(huì)地位上都不健全的人。

肯定的理由：技術(shù)性問題可以通過胚胎分級、基因診斷和染色體檢查等方法解決。不成熟的技術(shù)也只有通過實(shí)踐才

能使之成熟。

中國政府的態(tài)度：禁止生殖性克隆，不反對治療性克隆。四不原則：不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性

克隆人的實(shí)驗(yàn)。

(2)試管嬰兒：兩種目的試管嬰兒的區(qū)別兩種。不同觀點(diǎn)，多數(shù)人持認(rèn)可態(tài)度。

否定的理由：把試管嬰兒當(dāng)作人體零配件工廠，是對生命的不尊重；早期生命也有活下去的權(quán)利，拋棄或殺死多余

胚胎，無異于“謀殺”。

肯定的理由：解決了不育問題，提供骨髓中造血干細(xì)胞救治患者最好、最快捷的方法，提供骨髓造血干細(xì)胞并不會(huì)

對試管嬰兒造成損傷。

(3)基因身份證：

否定的理由：個(gè)人基因資訊的泄漏造成基因歧視，勢必造成遺傳學(xué)失業(yè)大軍、造成個(gè)人婚姻困難、人際關(guān)系疏遠(yuǎn)等

嚴(yán)重后果。

肯定的理由：通過基因檢測可以及早采取預(yù)防措施，適時(shí)進(jìn)行治療，達(dá)到挽救患者生命的目的。（三）生物武器

(1)種類：致病菌、病毒、生化毒劑，以及經(jīng)過基因重組的致病菌。(2)散布方式：吸入、誤食、接觸帶菌物品、被帶菌昆蟲叮咬等。

(3)特點(diǎn)：致病力強(qiáng)、多數(shù)具傳染性、傳染途徑多、污染面廣、有潛伏期、不易被發(fā)現(xiàn)、危害時(shí)間長等。(4)禁止生物武器公約及中國政府的態(tài)度

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專題1基因工程

基因工程的概念

基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。

（一）基因工程的基本工具

1.“分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）（1）來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。

（2）功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部

位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。

（3）結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。2.“分子縫合針”DNA連接酶

(1)兩種DNA連接酶（EcoliDNA連接酶和T4-DNA連接酶）的比較：①相同點(diǎn)：都縫合磷酸二酯鍵。

②區(qū)別：EcoliDNA連接酶來源于T4噬菌體，只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端之間

的磷酸二酯鍵連接起來；而T4DNA連接酶能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效率較低。

(2)與DNA聚合酶作用的異同:DNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核苷酸片段的末

端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個(gè)DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。3.“分子運(yùn)輸車”載體

（1）載體具備的條件：①能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。

②具有一至多個(gè)限制酶切點(diǎn)，供外源DNA片段插入。③具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。

（2）最常用的載體是質(zhì)粒,它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨(dú)立于細(xì)菌染色體之外，并具

有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。

（3）其它載體：噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒

(二)基因工程的基本操作程序

第一步：目的基因的獲取

1.目的基因是指：編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。

2.原核基因采取直接分離獲得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉(zhuǎn)錄法_和化學(xué)合成法_。3.PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因（1）原理：DNA雙鏈復(fù)制

（2）過程：第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈；第二步：冷卻到55～60℃，引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈；第三步：加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補(bǔ)鏈的合成。第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建

1.目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。

2.組成：目的基因＋啟動(dòng)子＋終止子＋標(biāo)記基因

（1）啟動(dòng)子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質(zhì)。

（2）終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的尾端。

（3）標(biāo)記基因的作用：是為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。常用的標(biāo)記基因是抗生素基因。第三步：將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞_

1.轉(zhuǎn)化的概念：是目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。2.常用的轉(zhuǎn)化方法：

將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞：采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有基因槍法和花粉管通道法等。

將目的基因?qū)�入�?dòng)物細(xì)胞：最常用的方法是顯微注射技術(shù)。此方法的受體細(xì)胞多是受精卵。

將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞：原核生物作為受體細(xì)胞的原因是繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少，最常用的原核細(xì)胞是大腸桿菌，其轉(zhuǎn)化方法是：先用Ca處理細(xì)胞，使其成為感受態(tài)細(xì)胞，再將重組表達(dá)載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合，在一定的溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程。

3.重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后，篩選含有基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)是標(biāo)記基因是否表達(dá)。第四步：目的基因的檢測和表達(dá)

1.首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子雜交技術(shù)。

2.其次還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，方法是采用用標(biāo)記的目的基因作探針與mRNA雜交。

3.最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原－抗體雜交。

4.有時(shí)還需進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。如轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀。

2+

（三）基因工程的應(yīng)用

1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。2.動(dòng)物基因工程：提高動(dòng)物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物。3.基因治療：把正常的外源基因?qū)�入病人體內(nèi)，使該基因表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用。

（四）蛋白質(zhì)工程的概念

蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。（基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)）

轉(zhuǎn)錄翻譯

專題2細(xì)胞工程

（一）植物細(xì)胞工程

1.理論基礎(chǔ)（原理）：細(xì)胞全能性

全能性表達(dá)的難易程度：受精卵＞生殖細(xì)胞＞干細(xì)胞＞體細(xì)胞；植物細(xì)胞＞動(dòng)物細(xì)胞2.植物組織培養(yǎng)技術(shù)

（1）過程：離體的植物器官、組織或細(xì)胞—→愈傷組織—→試管苗—→植物體

（2）用途：微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、單倍體育種、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。（3）地位：是培育轉(zhuǎn)基因植物、植物體細(xì)胞雜交培育植物

新品種的最后一道工序。

3.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（1）過程：

（2）誘導(dǎo)融合的方法：物理法包括離心、振動(dòng)、電刺激等�；瘜W(xué)法一般是用聚乙二醇（PEG）作為誘導(dǎo)劑。（3）意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。

（二）動(dòng)物細(xì)胞工程1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)

（1）概念：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動(dòng)物機(jī)體中取出相關(guān)的組

織，將它分散成單個(gè)細(xì)胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長和繁殖。

（2）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的流程：取動(dòng)物組織塊（動(dòng)物胚胎或幼

齡動(dòng)物的器官或組織）→剪碎→用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞→制成細(xì)胞懸液→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進(jìn)行原代培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細(xì)胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。

（3）細(xì)胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細(xì)胞貼壁。細(xì)

胞數(shù)目不斷增多，當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互抑制時(shí)，細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。（4）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要滿足以下條件①無菌、無毒的環(huán)境：培養(yǎng)液應(yīng)進(jìn)行無菌處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素，

以防培養(yǎng)過程中的污染。此外，應(yīng)定期更換培養(yǎng)液，防止代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞自身造成危害。

②營養(yǎng)：合成培養(yǎng)基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機(jī)鹽、微量元素等。通常需加入

血清、血漿等天然成分。

③溫度：適宜溫度：哺乳動(dòng)物多是36.5℃＋0.5℃；pH：7.2～7.4。

④氣體環(huán)境：95%空氣＋5%CO2。O2是細(xì)胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。

（5）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用：制備病毒疫苗、制備單克隆抗體、檢測有毒物質(zhì)、培養(yǎng)

醫(yī)學(xué)研究的各種細(xì)胞。

2.動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物

（1）哺乳動(dòng)物核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植（比較容易）和體細(xì)胞核移植（比較難）。（2）選用去核卵(母)細(xì)胞的原因：卵(母)細(xì)胞比較大，容易操作；卵(母)細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)多，營養(yǎng)豐富。

（3）體細(xì)胞核移植的大致過程是：（右圖）

核移植

胚胎移植

（4）體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用：

①加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)良畜群繁育；②保護(hù)瀕危物種，增大存活數(shù)量；③生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白；④作為異種移植的供體；⑤用于組織器官的移植等。

（5）體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題：

克隆動(dòng)物存在著健康問題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。3.動(dòng)物細(xì)胞融合

（1）動(dòng)物細(xì)胞融合也稱細(xì)胞雜交，是指兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的過程。

融合后形成的具有原來兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞，稱為雜交細(xì)胞。（2）動(dòng)物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同，誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的方法與植

物原生質(zhì)體融合的方法類似，常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電刺激等。（3）動(dòng)物細(xì)胞融合的意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，成為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、

腫瘤和生物新品種培育的重要手段。（4）動(dòng)物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交的比較：比較項(xiàng)目細(xì)胞融合的原理細(xì)胞融合的方法誘導(dǎo)手段用法植物體細(xì)細(xì)胞膜的流動(dòng)性去除細(xì)胞壁后誘離心、電刺激、克服了遠(yuǎn)緣雜交胞雜交導(dǎo)原生質(zhì)體融合振動(dòng)，聚乙二醇的不親和性，獲得等試劑誘導(dǎo)雜種植株除應(yīng)用植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞細(xì)胞膜的流動(dòng)性使細(xì)胞分散后誘制備單克隆抗體雜交手段外，再加融合導(dǎo)細(xì)胞融合的技術(shù)之一滅活的病毒誘導(dǎo)

4.單克隆抗體

（1）抗體：一個(gè)B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產(chǎn)量低、純度低、特異性差。

（2）單克隆抗體的制備過程：

抗原注入小鼠體內(nèi)分離B淋巴細(xì)胞細(xì)胞融合雜交瘤細(xì)胞細(xì)胞培選擇培養(yǎng)細(xì)胞注入小體內(nèi)培養(yǎng)從腹水提取單克隆抗體培養(yǎng)基體外培養(yǎng)從培養(yǎng)液提骨髓瘤細(xì)胞（3）雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn)：既能大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體。（4）單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn)：特異性強(qiáng)，靈敏度高，并能大量制備。

（5）單克隆抗體的作用：

①作為診斷試劑：準(zhǔn)確識別各種抗原物質(zhì)的細(xì)微差異，并跟一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合，

具有準(zhǔn)確、高效、簡易、快速的優(yōu)點(diǎn)。②用于治療疾病和運(yùn)載藥物：主要用于治療癌癥治療，可制成“生物導(dǎo)彈”，也有少量

用于治療其它疾病。

專題3胚胎工程

（一）動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過程

1、胚胎工程是指對動(dòng)物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如胚胎移植、

體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。2、動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過程

（1）受精場所是母體的輸卵管上段。

（2）卵裂期：特點(diǎn)：細(xì)胞有絲分裂，細(xì)胞數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體體積并不增加，或略有減小。

（3）桑椹胚：特點(diǎn)：胚胎細(xì)胞數(shù)目達(dá)到32個(gè)左右時(shí)，胚胎形成致密的細(xì)胞團(tuán)，形似桑椹。是全能細(xì)胞。

（4）囊胚：特點(diǎn)：細(xì)胞開始出現(xiàn)分化（該時(shí)期細(xì)胞的全能性仍比較高）。聚集在胚胎一端個(gè)體較大的細(xì)胞稱為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，將來發(fā)育成胎兒的各種組織。中間的空腔稱為囊胚腔。（5）原腸胚：特點(diǎn)：有了三胚層的分化，具有囊胚腔和原腸腔。

（二）胚胎干細(xì)胞

1、哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞簡稱ES或EK細(xì)胞，來源于早期胚胎或從原始性腺中分離出來。2、具有胚胎細(xì)胞的特性，在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小，細(xì)胞核大，核仁明顯；在功能上，具

有發(fā)育的全能性，可分化為成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。另外，在體外培養(yǎng)的條件下，可以增殖而不發(fā)生分化，可進(jìn)行冷凍保存，也可進(jìn)行遺傳改造。3、胚胎干細(xì)胞的主要用途是：

①可用于研究哺乳動(dòng)物個(gè)體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律；

②是在體外條件下研究細(xì)胞分化的理想材料，在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子，如牛黃酸等化學(xué)物質(zhì)時(shí)，就可以誘導(dǎo)ES細(xì)胞向不同類型的組織細(xì)胞分化，這為揭示細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡的機(jī)理提供了有效的手段；

③可以用于治療人類的某些頑疾，如帕金森綜合癥、少年糖尿病等；

④利用可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞的特性，移植ES細(xì)胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能；

⑤隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展，通過ES細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化，定向培育出人造組織器官，用于器官移植，解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。

（三）胚胎工程的應(yīng)用

1.體外受精和胚胎的早期培養(yǎng)(1)卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng)：

主要方法：用促性腺激素處理，使其排出更多的卵子，然后，從輸卵管中沖取卵子，直接與獲能的精子在體外受精。第二種方法：從剛屠宰母畜的卵巢中采集卵母細(xì)胞；第三種方法是借助超聲波探測儀、腹腔鏡等直接從活體動(dòng)物的卵巢中吸取卵母細(xì)胞。采集的卵母細(xì)胞，都要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精。(2)精子的采集和獲能：在體外受精前，要對精子進(jìn)行獲能處理。

(3)受精：獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵細(xì)胞在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫�溶液中完成受精過程。(4)胚胎的早期培養(yǎng)：精子與卵子在體外受精后，應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。培養(yǎng)液成分較復(fù)雜，除一些無機(jī)鹽和有機(jī)鹽外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分，以及血清等物質(zhì)。當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜的階段時(shí)，可將其取出向受體移植或冷凍保存。不同動(dòng)物胚胎移植的時(shí)間不同。(牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚階段才能進(jìn)行移植，小鼠、家兔等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可在更早的階段移植，人的體外受精胚胎可在8~16個(gè)細(xì)胞階段移植。)2.胚胎移植

(1)胚胎移植是指將雌性動(dòng)物的早期胚胎，或者通過體外受精及其它方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其它雌性動(dòng)物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。其中提供胚胎的個(gè)體稱為“供體”，接受胚胎的個(gè)體稱為“受體”。（供體為優(yōu)良品種，作為受體的雌性動(dòng)物應(yīng)為常見或存量大的品種。）

地位：如轉(zhuǎn)基因、核移植，或體外受精等任何一項(xiàng)胚胎工程技術(shù)所生產(chǎn)的胚胎，都必須經(jīng)過胚胎移植技術(shù)才能獲得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。

(2)胚胎移植的意義：大大縮短了供體本身的繁殖周期，充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖能力。

(3)生理學(xué)基礎(chǔ)：①動(dòng)物發(fā)情排卵后，同種動(dòng)物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的。這就為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。

②早期胚胎在一定時(shí)間內(nèi)處于游離狀態(tài)。這就為胚胎的收集提供了可能。

③受體對移入子宮的外來胚胎不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。這為胚胎在受體的存活提供了可能。④供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響。

(4)基本程序主要包括：

①對供、受體的選擇和處理。選擇遺傳特性和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的供體，有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的受體，供體和受體是同一物種。并用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理，用促性腺激素對供體母牛做超數(shù)排卵處理。②配種或人工授精。

③對胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存。配種或輸精后第7天，用特制的沖卵裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來(也叫沖卵)。對胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查，此時(shí)的胚胎應(yīng)發(fā)育到桑椹或胚囊胚階段。直接向受體移植或放入－196℃的液氮中保存。④對胚胎進(jìn)行移植。

⑤移植后的檢查。對受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查。3.胚胎分割

(1)概念：是指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割2等份、4等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。

(2)意義：來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，屬于無性繁殖。

(3)材料：發(fā)育良好，形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。（桑椹胚至囊胚的發(fā)育過程中，細(xì)胞開始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。）

(4)操作過程：對囊胚階段的胚胎分割時(shí)，要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，否則會(huì)影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。

專題4生物技術(shù)的安全性和倫理問題

（一）轉(zhuǎn)基因生物的安全性爭論：

(1)基因生物與食物安全：

反方觀點(diǎn)：反對“實(shí)質(zhì)性等同”、出現(xiàn)滯后效應(yīng)、出現(xiàn)新的過敏原、營養(yǎng)成分改變正方觀點(diǎn)：有安全性評價(jià)、科學(xué)家負(fù)責(zé)的態(tài)度、無實(shí)例無證據(jù)(2)轉(zhuǎn)基因生物與生物安全：對生物多樣性的影響

反方觀點(diǎn)：擴(kuò)散到種植區(qū)之外變成野生種類、成為入侵外來物種、重組出有害的病原體、成為超級雜草、有可能造成“基因污染”

正方觀點(diǎn)：生命力有限、存在生殖隔離、花粉傳播距離有限、花粉存活時(shí)間有限(3)轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全：對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

反方觀點(diǎn)：打破物種界限、二次污染、重組出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通過食物鏈進(jìn)入人體

正方觀點(diǎn)：不改變生物原有的分類地位、減少農(nóng)藥使用、保護(hù)農(nóng)田土壤環(huán)境

（二）生物技術(shù)的倫理問題

(1)克隆人：兩種不同觀點(diǎn)，多數(shù)人持否定態(tài)度。

否定的理由：克隆人嚴(yán)重違反了人類倫理道德，是克隆技術(shù)的濫用；克隆人沖擊了現(xiàn)有的婚姻、家庭和兩性關(guān)系等傳統(tǒng)的倫理道德觀念；克隆人是在人為的制造在心理上和社會(huì)地位上都不健全的人。

肯定的理由：技術(shù)性問題可以通過胚胎分級、基因診斷和染色體檢查等方法解決。不成熟的技術(shù)也只有通過實(shí)踐才能使之成熟。

中國政府的態(tài)度：禁止生殖性克隆，不反對治療性克隆。四不原則：不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人的實(shí)驗(yàn)。

(2)試管嬰兒：兩種目的試管嬰兒的區(qū)別兩種。不同觀點(diǎn)，多數(shù)人持認(rèn)可態(tài)度。

否定的理由：把試管嬰兒當(dāng)作人體零配件工廠，是對生命的不尊重；早期生命也有活下去的權(quán)利，拋棄或殺死多余胚胎，無異于“謀殺”。

肯定的理由：解決了不育問題，提供骨髓中造血干細(xì)胞救治患者最好、最快捷的方法，提供骨髓造血干細(xì)胞并不會(huì)對試管嬰兒造成損傷。(3)基因身份證：

否定的理由：個(gè)人基因資訊的泄漏造成基因歧視，勢必造成遺傳學(xué)失業(yè)大軍、造成個(gè)人婚姻困難、人際關(guān)系疏遠(yuǎn)等嚴(yán)重后果。

肯定的理由：通過基因檢測可以及早采取預(yù)防措施，適時(shí)進(jìn)行治療，達(dá)到挽救患者生命的目的。

（三）生物武器

(1)種類：致病菌、病毒、生化毒劑，以及經(jīng)過基因重組的致病菌。

(2)散布方式：吸入、誤食、接觸帶菌物品、被帶菌昆蟲叮咬等。

(3)特點(diǎn)：致病力強(qiáng)、多數(shù)具傳染性、傳染途徑多、污染面廣、有潛伏期、不易被發(fā)現(xiàn)、危害時(shí)間長等。

(4)禁止生物武器公約及中國政府的態(tài)度

專題5生態(tài)工程一、生態(tài)工程的基本原理

項(xiàng)目理論基礎(chǔ)物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然復(fù)合系統(tǒng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理：分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式系統(tǒng)整體性

意義可避免環(huán)境污染及其對系統(tǒng)穩(wěn)定和發(fā)展生物多樣性程度高，可提高系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性可避免系統(tǒng)的失衡和破壞統(tǒng)一協(xié)調(diào)各種關(guān)系，保障系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定改變和優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以改善功能保持很高的系統(tǒng)生產(chǎn)力8

實(shí)例無廢棄物農(nóng)業(yè)“三北”防護(hù)林建設(shè)中的單純林問題，珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性問題太湖富營養(yǎng)化問題林業(yè)建設(shè)中自然系統(tǒng)與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的關(guān)系問題桑基魚塘珊瑚礁藻類和珊瑚蟲的關(guān)系原理：整體大于部分二、生態(tài)工程的實(shí)例和發(fā)展前景1、生態(tài)工程的實(shí)例分析類型主要原理物質(zhì)循環(huán)再生原理、農(nóng)村綜合發(fā)展型生整體性原理、物種多態(tài)工程樣性原理整體性原理、協(xié)調(diào)與小流域綜合治理生平衡原理、工程學(xué)原態(tài)工程理注意問題①核心：沼氣工程②優(yōu)點(diǎn)：農(nóng)林牧副漁全面發(fā)展；開發(fā)可更新資源，減少環(huán)境污染①“綜合”表現(xiàn)在同時(shí)考慮到生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益②不同氣候帶、不同自然條件和不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的地區(qū)，生態(tài)工程模式應(yīng)各具特色物種多樣性原理、協(xié)工程建設(shè)中應(yīng)注意的問題調(diào)與平衡原理、整體①考慮樹種生態(tài)適應(yīng)性問題，種大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢性原理植適宜品種復(fù)工程②考慮樹種多樣性，保證防護(hù)林體系穩(wěn)定③不同地區(qū)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r采取不同策略濕地生態(tài)恢復(fù)工程協(xié)調(diào)與平衡原理、整①主要措施：退耕還林體性原理②主要困難：解決遷出湖區(qū)居民的生計(jì)問題系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原①種植耐旱的灌木、草和樹礦區(qū)廢棄地的生態(tài)理②確定合理載牧量恢復(fù)工程③改良表土協(xié)調(diào)與平衡原理、整①解決大氣污染措施：禁止使用城市環(huán)境生態(tài)工體性原理有鉛汽油程②水污染：減少或禁止污水排放，進(jìn)行污水凈化一、生態(tài)工程的概念生態(tài)工程是指應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生原理、結(jié)構(gòu)與功能相協(xié)調(diào)原則，結(jié)合系統(tǒng)分析的最優(yōu)化方法而設(shè)計(jì)的促進(jìn)物質(zhì)被分層多級利用的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。

二、生態(tài)工程的基本原理

生態(tài)工程的設(shè)計(jì)所依據(jù)的是生態(tài)學(xué)和工程學(xué)原理1、生態(tài)學(xué)原理（1）物種共生原理：自然界任何一種生物都不能離開其他生物而單獨(dú)生存和繁衍，存在著共生、競爭等關(guān)系，這構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)和反饋機(jī)制。

（2）生態(tài)位原理：生態(tài)系統(tǒng)中各種生物都占有一定的生態(tài)位，依據(jù)此原理，可構(gòu)建一個(gè)具有多層次、多種群的穩(wěn)定而高效的生態(tài)系統(tǒng)。

（3）食物鏈原理：食物鏈/食物網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞的基礎(chǔ)，物種間的食物關(guān)系是生態(tài)工程設(shè)計(jì)的重要因素。

（4）物種多樣性原理：生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性越高，抵抗力穩(wěn)定性越陷越高，生態(tài)系統(tǒng)就越穩(wěn)定。（如“三北防護(hù)林”蟲害、珊瑚礁區(qū)的生機(jī)）

2、工程學(xué)原理

（1）物質(zhì)循環(huán)再生原理：物質(zhì)能在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復(fù)，分層分級利用。我國古代的“無廢棄物農(nóng)業(yè)”利用收集到的一切可能的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)肥料，改善了土壤結(jié)構(gòu)，培育了土壤微生物，實(shí)現(xiàn)了N、P、K等元素的循環(huán)利用。

（2）協(xié)調(diào)與平衡原理：要處理好生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，生態(tài)系統(tǒng)中的生物數(shù)量不能超過環(huán)境承載力（環(huán)境容納量）的限度。太湖等水體富營養(yǎng)化，導(dǎo)致水葫蘆和藻類瘋長現(xiàn)象；西北衰敗的楊樹和繁茂的當(dāng)?shù)貥浞N間的大反差。

（3）整體性原理：生態(tài)工程建設(shè)，不但要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，還要考慮到社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等系統(tǒng)的影響力。只有應(yīng)用整體性原理，才能統(tǒng)一協(xié)調(diào)當(dāng)前與長遠(yuǎn)、局部與整體、開發(fā)與環(huán)境建設(shè)之間的關(guān)系，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。

三、生態(tài)工程建設(shè)的基本過程

1.生態(tài)工程建設(shè)的核心環(huán)節(jié)是技術(shù)設(shè)計(jì).2.生態(tài)工程設(shè)計(jì)的方法及實(shí)例（1）食物鏈（網(wǎng)）的“相接”，如稻田養(yǎng)魚農(nóng)業(yè)生態(tài)工程。（2）食物鏈（網(wǎng)）的“加環(huán)”，如玉米芯的充分利用。3.生態(tài)工程在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到有利于人和自然兩方面，突出低消耗、多效益、可持續(xù)的特征。

二、我國生態(tài)工程建設(shè)的實(shí)例1.治污生態(tài)工程

（1）內(nèi)容：主要涉及固體、液體、有機(jī)廢物的處理，生態(tài)肥料的研制與試用，湖區(qū)污染的生態(tài)治理，塑料的再生利用。（2）實(shí)例“人工濕地”生態(tài)工程：

（1）濕地的重要特點(diǎn)之一是生物多樣性豐富，濕地生態(tài)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的功能，被譽(yù)為“地球之腎”。（2）“人工濕地”的凈化作用是通過濕地環(huán)境中所發(fā)生的物理、化學(xué)和生物作用的綜合效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，由不同類型的水生植物和微生物的共同作用來完成。

（3）水生植物可吸收、轉(zhuǎn)化污水中的N、P等物質(zhì)，還能促進(jìn)細(xì)菌等微生物對污水的處理和凈化。

【拓展】人工濕地是一個(gè)綜合的生態(tài)系統(tǒng)，它應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理，結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，在促進(jìn)廢水中污染物質(zhì)良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境的再污染，獲得污水處理與資源化的最佳效益。

2.生態(tài)恢復(fù)工程

（1）生態(tài)恢復(fù)工程的第一步是恢復(fù)植被.（2）實(shí)例

a.礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)工程：在礦區(qū)廢棄地的生態(tài)修復(fù)中，植被要注意選擇生長快和抗逆性強(qiáng)的樹種，優(yōu)先選擇負(fù)擔(dān)樹種，盡量選擇適應(yīng)性強(qiáng)的鄉(xiāng)土樹種和先鋒樹種，注意樹種的多功能效益。

b.西部的生態(tài)治理

水土流失是西部生態(tài)問題中最本質(zhì)、最突出的矛盾。3.生態(tài)農(nóng)業(yè)工程

生態(tài)農(nóng)業(yè)以保持生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)平衡為主導(dǎo)思想，促進(jìn)物質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)和重復(fù)使用,以最少的投入獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

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