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1、选修3易考知识点背诵专题1 基因工程 基因工程的概念：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。操作环境操作对象操作水平基本过程结果生物体外基因DNA分子水平剪切拼接导入表达人类需要的基因产物原理：基因重组目的：创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。意义：能够打破生物种属的界限（即打破生殖隔离，克服远源杂交不亲和的障碍），在分子水平上定向改变生物的遗传特性。【思考】：（1）基因工程的物质基础是：所有生物的DNA均由四

2、种脱氧核苷酸组成。（2）基因工程的结构基础是：所有生物的DNA均为双螺旋结构。（3）一种生物的DNA上的基因之所以能在其他生物体内得以进行相同的表达，是因为它们共用一套遗传密码子。一、基因工程的基本工具1.“分子手术刀”限制性核酸内切酶（限制酶）（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，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，因此具有专一性。（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端（回文结构特点）。限制酶所识别的序列，无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧

3、的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。 2.“分子缝合针”DNA连接酶（1）分类：根据酶的来源不同，可分为EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶两类（2）功能：恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。两种DNA连接酶(EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶)的比较：相同点：都缝合磷酸二酯键区别：EcoIiDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能使黏性末端之间连接；T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端之间的效率较低。 (3)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。DN

4、A连接酶DNA聚合酶不同点连接的DNA双链单链模板不要模板要模板连接的对象2个DNA片段单个脱氧核苷酸加到已存在的单链DNA片段上相同点作用实质形成磷酸二酯键化学本质蛋白质（4）与DNA分子相关的酶限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶DNA酶作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸DNA分子DNA分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键磷酸二酯键作用结果形成粘性末端或平末端形成重组DNA分子形成新的DNA分子形成单链DNA分子形成单个的脱氧核苷酸3.“分子运输车”载体（1）作用：作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内；利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。（2）载体具备

5、的条件：能在受体细胞中自我复制，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制。具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。大小合适，对受体细胞无害。（3）最常用的载体是质粒。它常存在于原核细胞和酵母菌中，是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。（4）其它载体： 噬菌体的衍生物、动植物病毒4在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改选的。二、基因工程的基本操作程序步骤：目的基因的获取，基因表达载体的构建，将目的基因导入受体细胞，目的基因的检测与鉴定第一步：目的基因的

6、获取1.目的基因是指： 主要是指编码蛋白质的结构基因，也可以是一些具有调控作用的因子 。 基因的结构：基因是有遗传效应的DNA片段(注：RNA病毒为RNA)，分为编码区和非编码区。编码区：能转录出mRNA，原核生物中也就是能编码蛋白质的区段非编码区：不能转录出mRNA，也不能编码蛋白质的区段 原核细胞的基因结构与真核细胞的基因结构的异同点真核细胞基因结构要比原核细胞的基因结构复杂，编码区间隔的、不连续，能够编码蛋白质的序列被不能够编码蛋白质的序列分隔开来，成为一种断裂的形式，分为：外显子：能够编码蛋白质的序列；内含子：不能够编码蛋白质的序列（）原核细胞基因的结构非编码区中存在调控遗传信息表达的

7、核苷酸序列:编码区上游的RNA聚合酶结合位点，即启动子，可控制RNA聚合酶的结合。RNA聚合酶是一种蛋白质，能识别并结合调控序列中的结合位点，能催化DNA转录为RNA编码区下游有终止子，可控制RNA聚合酶的停止、脱落。（2）真核细胞基因的结构2.获目的基因的来源：从自然界中已有的物种中分离及人工合成。3. 目的基因的获取方法：（1）从基因文库中获取（基因组文库、cDNA文库）基本概念的理解：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。将某种生物体内的DNA全部提取出来，选用适当的限制酶，将DNA切成一定范围大小的DNA片

8、段，然后将这些片段分别与载体连接起来，导入受体菌的群体中储存，每个受体菌都含有了一段不同的DNA片段。这个群体包含了这种生物的所有基因。这种基因文库叫基因组文库。有些基因文库比较小，只包含了一种生物的一部分基因，这种基因文库叫做部分基因文库，如cDNA文库（用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA（也叫cDNA）片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群体叫做这种生物cDNA文库。）怎样提取：根据目的基因有关信息，例如，根据基因的核苷酸序列，基因的功能，基因在染色体的位置，基因的转录产物mRNA以及基因的表达产物蛋白质等特性来获取目的基因。基因组文库和部分基因文库

9、的比较：文库类型cDNA文库基因组文库文库大小小大基因中启动子无有基因中内含子无有基因多少某种生物的部分基因某种生物的全部基因物种间基因交流可以部分基因可以（2）用化学方法直接人工合成反转录法： 以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需的基因。目的基因转录成的mRNA 单链DNA双链DNA（目的基因）根据已知的氨基酸序列合成DNA法:蛋白质中氨基酸的序列mRNA中的碱基序列DNA碱基序列目的基因目的基因（3）用PCR技术扩增目的基因原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。

10、PCR技术扩增目的基因（1）PCR是聚合酶链性反应的缩写，发明人：穆里斯等人（2）原理：DNA双链复制 （3）实质：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。（4）前提：一段已知目的基因的核苷酸序列，根据这一序列合成引物。（5）条件：a.四种脱氧核苷酸 b.DNA的两条链为模板 c.热稳定DNA聚合酶(Taq酶）d.一对引物（一小段单链DNA或RNA，一般2030个碱基，能与DNA母链的一段碱基序列互补配对）e.温度控制和缓冲液（6）过程：第一步：（变性）加热至9095，DNA解链；双链DNA模板在热作用下，氢键断裂，形成单链DNA第二步：（复性）冷却到5560，引物结合到互补DNA链

11、；系统温度降低，引物与DNA模板结合，形成局部双链第三步：（延伸）加热至7075，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。在Taq酶的作用下，从 引物的5端3端延伸，合成与模板互补的DNA链PCR利用DNAR 热变性原理，PCR扩增仪实质上是一台能够自动调控调控的仪器。（7）特点：指数形式扩增PCR技术与DNA复制的比较PCR技术DNA复制相同点原理DNA双链复制(碱基互补配对)原料四种游离的脱氧核苷酸条件模板、酶等不同点解旋方式DNA在高温下变性解旋解旋酶催化场所体外复制主要在细胞核内酶热稳定的DNA聚合酶(Taq酶)细胞内含有的DNA聚合酶结果在短时间内形成大量的DNA片段形成整个DNA

12、分子第二步：基因表达载体的构建（核心）1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。2.组成：目的基因启动子终止子标记基因（1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。（2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段 ，位于基因的尾端。（3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选（插入灭活法）出来。常用的标记基因是抗生素基因。3. 条件：同种限制酶、DNA连接酶、ATP（目的基因、启动子、终止子、标记基因）4. 构

13、建步骤：用同一种限制酶切割目的基因和载体，从而产生相同的黏性末端，再用DNA连接酶连接。（形成的分子称：重组DNA分子或重组质粒。）【特别提示】1、插入的目的基因只是目的基因部分，其表达需要调控序列，因而用作载体的质粒前需有启动子，后需有终止子。2、用同种限制性核酸内切酶切割目的基因和质粒，得到相同的粘性末端，再用DNA连接酶连接可得到三中连接方式，即目的基因目的基因（目的基因环化）、目的基因质粒（重组质粒）、质粒质粒（质粒环化）。防止环化的方法是同时用两种限制性核酸内切酶切割目的基因和质粒。第三步：将目的基因导入受体细胞_1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表

14、达的过程。2.将目的基因导入受体细胞：常用的受体细胞：动植物细胞、大肠杆菌、土壤农杆菌、枯草杆菌等。将目的基因导入受体细胞的原理：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。3.常用的转化方法：（1）将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是 农杆菌转化法，其次还有 基因枪法和 花粉管通道法（抗虫棉，我国科学家独创）等。农杆菌转化法特点：易感染双子叶植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感染能力原理：Ti质粒上的T-DNA可以转移到受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上。（2）将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 显微注射技术。此方法的受体细胞多是 受精卵（也可以是卵细胞）。（3）将目的基因导入微生物细

15、胞：原核生物作为受体细胞的原因是 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少 ，最常用的原核细胞是 大肠杆菌 ，其转化方法是：先用 Ca2+ 处理细胞，使其成为 感受态细胞 ，再将 重组表达载体DNA分子 溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。 感受态细胞：大肠杆菌细胞最常用的转化方法是：首先用用钙离子处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，这种细胞称感受态细胞。总结：生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微注射技术Ca2处理法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入Ti质粒的TDNA上农杆菌导入植物

16、细胞整合到受体细胞的DNA表达将含有目的基因的表达载体提纯取卵（受精卵）显微注射受精卵发育获得具有新性状的动物Ca2处理细胞微生物细胞壁的通透性增加重组质粒与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子受体细胞的种类l 植物：可以是受精卵、体细胞（可经组织培养成完整个体）l 动物：受精卵（因为动物细胞的全能性受到抑制，受精卵的全能性高、分化程度低）4.转化的实质：目的基因整合到受体细胞的染色体DNA上。5.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。第四步：目的基因的检测和表达1.首先要检测 转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子杂交技

17、术。基因探针：是指用放射性同位素或荧光分子等标记的单链DNA分子2.其次还要检测 目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用 用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。3.最后检测 目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取 蛋白质，用相应的 抗体进行抗原抗体杂交。4.有时还需进行 个体生物学水平的鉴定，对转基因生物进行抗虫或抗病的接种实验。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。重组的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

18、基因完成了表达过程。例如，科学家最初做抗虫棉试验时，虽然已经检测出棉的植株中含有抗虫的基因，但让棉铃虫食用棉的叶片时，棉铃虫并没有被杀死，这说明抗虫基因还不能在高等植物中表达。科学家在研究的基础上，又一次对棉植株中的抗虫基因进行了修饰，然后再让棉铃虫食用棉的叶片，结果食用的第二天棉铃虫就中毒死亡了。这说明抗虫基因在棉植株中得到了表达。思考：真核生物的基因导入细菌细胞后，不能正常发挥功效的可能原因被细菌体内的限制性内切酶破坏。该基因指导合成的蛋白质不能在细菌体内正确修饰和表达。细菌的RNA聚合酶不能识别真核基因的位点，致使不能启动转录。细菌细胞中没有切除内含子转录部分的酶。三、基因工程的应用转基

19、因生物是指利用基因工程技术导入外源基因培育出的、能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。（一）植物基因工程：提高农作物的抗逆能力（如抗虫、抗病、抗除草剂、抗干旱、抗盐碱），利用转基因改良植物的品质和利用植物生产药物等方面。1.抗虫转基因植物(1)常用抗虫基因：用于抗虫（杀虫）的基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。(2)减轻农药对环境的污染2.抗病转基因植物(1)病原微生物：引起植物生病的微生物，主要有病毒、真菌和细菌。 （2）常用的抗病基因：a.抗病毒基因有：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；b.抗真菌基因有：几丁质酶基因和抗毒素合成基因3.抗

20、逆转基因植物环境条件对农作物的生产会造成很大影响，并且这些影响是多方面的，因此，抗逆性基因也有多种多样，如：抗盐碱和干旱的调节细胞渗透压基因、抗冻基因、抗除草剂基因等等。4.利用转基因改良植物的品质由于人们的食品含有的营养不平衡，不能满足人们对食品的要求，这样，可以通过转基因技术，使植物能够合成某些本来不能合成的物质。如科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量。基因工程育种方法：提取目的基因基因表达载体的构建（制备重组DNA分子）导入受体细胞目的基因表达筛选出符合要求的新品种原理：基因重组。优点：目的性强，可以按照人们

21、的意愿定向改造生物；育种周期短。缺点：技术复杂，存在安全性问题。实例：抗软化番茄的培育、转基因抗虫棉、转基因“超级小鼠”等。（二）动物基因工程：动物品种改良、建立生物反应器、器官移植。1.用于提高动物生长速度：由于外援生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得更快，将这类基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。如：转基因绵羊和转基因鲤鱼。2.用于改善畜产品的品质：基因工程可用于改善畜产品的品质。如：有些人对牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后会出现过敏、腹泻、恶心等不适症状，科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，这样所获得的牛奶其成分不受影响，但乳糖的含量大大减低。3.用转基因动物生产药物：动物反应器

22、最令人兴奋的是利用基因工程技术，使哺乳动物本身变成“批量生产药物的工厂” ，能产生如：抗凝血酶，血清白蛋白，生长激素，抗胰蛋白酶，等大量蛋白质类药品。操作过程：获取目的基因（例如血清白蛋白基因）构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子，如乳腺蛋白基因的启动子）显微注射导入哺乳动物受精卵中形成胚胎将胚胎送入母体动物发育成转基因动物。动物反应器包括乳腺反应器和膀胱反应器。前者受性别（只能是雌性）和年龄（哺乳期）的限制，但不用提取；后者不受性别和年龄的限制，但需要提取。动物反应器的优点：产量高；质量好；成本低；易提取。4.用转基因动物做器官移植的供体：目前，人体移植器官短缺是一个世界性

23、的难题，用其它动物的器官替代，又会出现免疫排斥现象，现在，科学家正试图利用基因工程方法对一些动物的器官进行改造，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。（三）基因工程药物的生产：如用转基因工程菌生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等。1.微生物的基因工程：利用转基因工程菌生产药物：如细胞因子，抗体，疫苗，激素（胰岛素），干扰素等，已形成工业化。2.工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系一般称为工程菌。3.微生物在基因工程中的应用研究工具酶主要来自微生物，最重要的目的基因供体库之一，目的基因的载体之一，作用受体细胞，提供用于发酵的工程菌。（四）基因治疗：（1）概念：基因治疗是

24、把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段。（不能修复缺陷基因）（2）方法：体外基因治疗和体内基因治疗体外基因治疗：先从病人体内获得某种相关细胞，进行培养，然后在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内，这种方法叫做体外基因治疗。体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治疗方法叫做体内基因治疗。说明：对于遗传病的治疗最根本的方法是进行基因替换或修复。基因治疗的最佳时期理论上是受精卵时期，这样可以使个体的每个细胞都含有正常基因，但在现实生活中是不可能的，因为不可能人人在受精卵时期进行基因检查。其次是对患

25、者进行相关细胞的基因替换，如：对于遗传性糖尿病患者，只对胰腺的B细胞进行基因替换，该个体就能正常分泌胰岛素，糖尿病得以治疗；但这种局部细胞的基因替换，并没有改变其它部位细胞的基因，如精原细胞，其后代很大可能还会患遗传性糖尿病。（3）实例：镰刀形细胞贫血症的治疗步骤过程获取正常的血红蛋白基因用限制性核酸内切酶从人的DNA分子中切取血红蛋白基因形成重组载体用同一种限制性核酸内切酶在载体DNA上切开一个切口，用DNA连接酶将正常血红蛋白基因连接在载体DNA上，形成重组载体重组载体的转化与筛选将携带正常血红蛋白基因的重组载体导入患者的造血干细胞中，并将重组载体插入到染色体。用选择培养基筛选出含重组质粒

26、的造血干细胞。将含正常血红蛋白基因的造血干细胞回输给患者骨髓将携带正常血红蛋白基因的造血干细胞输入患者骨髓中，此造血干细胞产生含正常血红蛋白的红细胞，以根治镰刀形细胞贫血症【区分】基因诊断、基因治疗基因诊断：采用基因检测（用基因探针，利用DAN分子杂交原理，鉴定被检测样本上的遗传信息，从而达到检测病症的目的，如镰刀形贫血症，苯丙酮尿症，癌症）的方法来判断患者是否出现了基因异常（如遗传病患者的基因缺陷）或是否携带病原体（如乙型肝炎病毒）等。基因治疗：基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗病症的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段。四、蛋白质工程的崛起1.蛋白质工

27、程崛起的缘由基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。2.蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）基因工程是其中的关键技术，因此，蛋白质工程又被称为第二代基因工程。3.蛋白质工程的原理（1）、天然蛋白质合成：基因表达（转录和翻译）形成氨基酸序列的多肽链形成具有高级结构的蛋白质行使生物功能。（中

28、心法则）（2）、蛋白质工程：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（基因）4.蛋白质工程的类型（1）、类型大改：是指根据氨基酸的性质和特点，设计并制造出自然界中不存在的全新蛋白质，使之具有特定的氨基酸序列、空间结构和预期的功能。中改：是指在蛋白质分子中替代某一肽段或一个特定的结构域。小改：是指通过基因工程中的定点诱变技术，有目的地改造蛋白质分子中某活性部位的1个或几个氨基酸残基，以改善蛋白质的性质和功能。（2）、定点诱变技术（看书P26积极思维，见右图）5、蛋白质工程的应用（1）、通过改造酶的结构，有目的地提高酶的热稳定性。（2）、在生物工程制

29、药领域，蛋白质工程也有广泛的应用。蛋白质工程与基因工程区别蛋白质工程基因工程实质通过改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质将目的基因从供体转移到受体细胞，并在受体细胞中表达结果合成自然界不存在的蛋白质只能生产自然界已存在的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出的第二代基因工程专题2 细胞工程（一）植物细胞工程 1.理论基础（原理）：细胞全能性 （1）含义：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。 （2）物质基础：生物的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成完整个体 所必需的全部基因。 （3）在生物体内细胞并没有表现出全能性的原因是基因在特定

30、的时间和空间条件下选择性表达，细胞分化形成不同的组织、器官。 （4）全能性的实例：花药的离体培养、植物的组织培养、克隆技术等（5）全能性表达的难易程度：受精卵生殖细胞干细胞体细胞；植物细胞动物细胞2.植物组织培养技术（1）过程：培养条件：营养物质（水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸等）、激素（如细胞分 裂素、生长素等）及其他条件（无菌、适宜的温度和pH等）（2） 脱分化和再分化的比较比较内容脱分化再分化过程外植体愈伤组织愈伤组织幼苗形成体特点排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞有根、芽需要条件a.离体b.适宜的营养c.生长素/细胞分裂素的比例适中d.不需光a.离体b.适宜的营养c.生长素/细胞分裂素的

31、比例高或低诱导生芽或生根d.光照提醒 愈伤组织再分化形成植物幼苗时，需光照处理，以便诱导叶绿素的形成。 生长素和细胞分裂素在植物体内含量很低，因此植物组织培养中常用人工合成的生长素类似物和细胞分裂素类似物。细胞分裂素/生长素的比例适中，有利于外植体脱分化，比例升高有利于愈伤组织再分化形成丛芽，比例降低则有利于生根。（2）用途：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。（3）地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。3.植物体细胞杂交技术（1）过程：.考点解读 （1）植物体细胞杂交的障碍 植物细胞都有细胞壁。根据酶的专一性原理，用纤维素酶和果胶

32、酶去除细胞壁。 原生质体融合。人工诱导方法包括物理法，如离心、振动、电激；化学法，如聚乙二醇（PEG）等。（2）杂种细胞的类型有三种：AA、BB、AB，符合要求的只有AB，需要进一步筛选。（3）杂种细胞AB形成的标志：新的细胞壁的生成。（4）杂种植株遗传物质的变化：细胞融合属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，形成异源多倍体。（5）植物体细胞杂交的原理：原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性，杂种细胞发育成杂种植株利用了细胞的全能性。（3）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。（二）动物细胞工程 1. 动物细胞培养（1）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，

33、将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。（2）动物细胞培养的流程：（3）原理：细胞增殖。（4）动物细胞培养时，一般选取幼龄动物的组织、器官，其细胞的分化程序较低，增殖能力强，有丝分裂旺盛，容易培养。（5）动物细胞培养需要满足以下条件无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。营养：合成培养基成分：葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血清、血浆等天然成分。温度：适宜温度：哺乳动物多是36.50.5；pH：7.27.4。气体环境：95%

34、空气5%CO2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。（6）胰蛋白酶在动物细胞培养过程中的作用包括将组织分散成单个细胞，以及将贴壁细胞从瓶壁上分离下来，这样做的目的是避免动物细胞的接触抑制现象。（7）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。（8）在动物细胞培养过程中，一般情况下10代以前的细胞核型不变，10代以后有些细胞核型发生改变，50代以后的细胞可能发生癌变。（9）动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养

35、医学研究的各种细胞。（10）拓展提升 动物细胞培养与植物组织培养的比较项目动物细胞培养植物组织培养相同点都需无菌条件；都进行有丝分裂不同点原理细胞的增殖细胞的全能性培养基液体培养基，水、无机盐、微量元素、糖（只能用葡萄糖）、氨基酸、促生长因子、动物血清或血浆等固体培养基，水、无机盐、糖(蔗糖/葡萄糖）氨基酸、有机酸、激素等其他营养物质目的获得细胞或细胞产物等快速繁殖、培育无病毒植株等2.动物体细胞核移植技术和克隆动物（1）哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。（2）选用去核卵(母)细胞的原因：卵（母）细胞质中含有能激发细胞核全能性表达的物质多；卵(母)细胞比

36、较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富。（3）原理：动物细胞核的全能性（不能说动物细胞全能性）。（4）供体细胞：取供体动物的体细胞培养，一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。（5）体细胞核移植的大致过程是：（6）克隆动物的形成过程用到的技术手段有：核移植技术、早期胚胎培养和胚胎移植技术。克隆动物的性别与提供细胞核的亲本相同；克隆动物的性状：大部分与提供细胞核的相同，少数与提供细胞质的动物相同（细胞质中也有少量遗传物质），同时还受妊娠动物的影响。7）体细胞核移植技术的应用：加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育； 保护濒

37、危物种，增大存活数量；生产珍贵的医用蛋白； 作为异种移植的供体；用于组织器官的移植等。（8）体细胞核移植技术存在的问题：克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。3.动物细胞融合（1）动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。（2）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。（3）动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育的重要手段。 （4

38、）动物细胞融合与植物体细胞杂交的不同细胞融合的原理细胞融合的方法诱导手段用法植物体细胞杂交细胞膜的流动性去除细胞壁后诱导原生质体融合离心、电刺激、振动，聚乙二醇等试剂诱导克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株动物细胞融合细胞膜的流动性使细胞分散后诱导细胞融合除应用植物细胞杂交手段外，再加灭活的病毒诱导制备单克隆抗体的技术之一4.单克隆抗体（1）抗体：一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。 （2）单克隆抗体的制备过程：注入小鼠细胞融合分离抗原注入小鼠体内B淋巴细胞骨髓瘤细胞杂交瘤细胞细胞培养选择培养细胞培养基体内培养体外培养从腹水提取从培养液提取单克隆

39、抗体考点解读 诱导融合的两种细胞名称及作用免疫过的B淋巴细胞（效应B细胞）产生抗体； 骨髓瘤细胞无限增殖。 诱导融合与原生质融合的不同方法动物细胞诱导融合的特有方法灭活病毒诱导。 两次筛选的目的及方法 在特定的选择性培养基上，未融合的亲本细胞（效应B细胞和骨髓瘤细胞）和融合的具有同种核的细胞（BB融合细胞、瘤瘤融合细胞）都会死亡，只有融合的杂种细胞（杂交瘤细胞）才能生长。这种杂种细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生单一的特异性抗体。经选择性培养的杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞（很多种杂交瘤细胞），需经克隆化培养和抗体检测，经多次筛选后就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。（3）原理

40、：细胞膜的流动性和细胞增殖。（4）杂交瘤细胞的特点：既能大量繁殖，又能产生专一的抗体。（5）单克隆抗体的优点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。（6）单克隆抗体的应用： 作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。 用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其它疾病。专题3.胚胎工程（1） 动物胚胎发育的基本过程1、胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足

41、人类的各种需求。2、动物胚胎发育的基本过程（1）受精作用发生的条件：精子获能、卵子发育到减中期；受精场所是母体的输卵管上段；受精过程： 获能精子顶体反应，释放水解酶，穿越放射冠透明带反应：第一道防止多精入卵屏障 卵黄膜封闭作用（第二道屏障）体内受精：获 能变形减数分裂标志：透明带和卵黄膜之间，观察到两个极体。（在输卵管内获能）（减I 、减II连读）精原细胞 精细胞 精子 具有受精能力的精子场所：睾丸的曲细精管内。 时间：初情期受精成熟排卵减I （受精完成的标志）受精卵场所：卵巢。时间：胎儿期（减II中期）卵子从卵泡内出来（卵泡内） 卵原细胞 次级卵母细 卵子 卵 子减II 完成 核融合 初情期

42、 输卵管精子变形： 细胞核 精子的头 高尔基体 顶体 中心体 精子的尾 线粒体 线粒体鞘 其他物质 原生质滴 附：精子和卵子的发生比较项目精子发生卵子发生区别场所睾丸曲细精管卵巢（减）、输卵管（减）时间初情期开始到生殖机能衰退性别分化后开始，卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前完成的，减是在精卵结合过程中完成的过程特点减和减是连续的，需变形；细胞质均等分配减和减是不连续的，不需变形；细胞质不均等分配结果形成4个精子形成1个卵细胞和2个极体（有的有3个极体）相同点原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂；生殖细胞成熟为减数分裂（2）卵裂期：特点：细胞有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积并不增加，

43、或略有减小，有机物总量减少。（3）桑椹胚：特点：胚胎细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。是全能细胞。（4）囊胚：特点：细胞开始出现分化（该时期细胞的全能性仍比较高）。聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为内细胞团（未分化的细胞），将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎盘和胚盘。中间的空隙称为囊胚腔。（5）原肠胚：特点:有了三胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔。 （二）胚胎干细胞1、 哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或从胎儿的原始性腺中分离出来。2、 具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显，蛋白质合成旺盛；在功能上，具有发育的全能

44、性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。3、 胚胎干细胞的主要用途：可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律；是在体外条件下研究细胞分化的理想材料，在培养液中加入分化诱导因子，如牛磺酸等化学物质时，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段；可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合症、少年糖尿病等；利用可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能；随着组织工程技术的发展，通过ES细胞体外诱导分化，定向培育出人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。（3） 胚胎工程的应用1. 体外受精和胚胎的早期培养（1） 卵母细胞的采集和培养：主要方法：a.实验动物以及家畜猪、羊等，用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后, 从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精； b.大家畜或大