高三生物选修3一轮知识梳理.doc

基因工程一、基因工程的诞生（一）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。技术手段：体外DNA重组和转基因技术目的（结果）：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或生物产品操作水平：（DNA）分子水平操作环境：体外操作对象：DNA分子二、基因工程的原理（实质）基因重组 基因工程的优点：与杂交育种相比：能克服远缘杂交不亲和的障碍；与诱变育种相比：能定向改变生物性状。三、基因工程的过程（一）DNA重组技术的基本工具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。约4000种。（2）功能（特点）：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。注意：限制酶切割的键：磷酸二酯键限制酶能完成上述功能体现了酶的专一性。这类酶在生物体内能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保持细胞原有的遗传信息。（3）结果：产生黏性末端和平末端。(详见书P5图)2.“分子缝合针”DNA连接酶(1) DNA连接酶的种类及其比较种类来源作用作用特点作用结果EcoliDNA连接酶大肠杆菌形成磷酸二酯键只连接黏性末端得到重组DNAT4DNA连接酶T4噬菌体可连接黏性末端和平末端，但连接平末端效率低注意：DNA连接酶连接形成的键是：磷酸二酯键作用实质作用时间作用过程作用结果DNA连接酶催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键与DNA复制时间无直接关系DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键将存在的DNA片段连接成重组DNA分子DNA聚合酶催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键DNA复制时将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键合成新的DNA分子 (2) 与DNA聚合酶的比较3.“分子运输车” 载体（运载体） （1）作用：将目的基因送到宿主（受体）细胞中，利用它在宿主细胞中对目的基因进行大量复制（2）种类： 质粒（最常用的）：是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。化学本质：（小型环状）DNA分子噬菌体的衍生物动植物病毒（3）载体必须具备的条件及其原因：能在受体细胞中复制并稳定保存，便于目的基因的保存及复制。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。（其他条件如：必须是安全的，大小要合适）(二)基因工程的基本操作程序目的基因的获取 基因表达载体的构建 （核心步骤）将目的基因导入到受体细胞 目的基因的检测与鉴定第一步：目的基因的获取1.目的基因是指： 编码蛋白质的结构基因 。2.获取目的基因的途径：两大种从自然界中已有的物种中分离用人工方法合成获取目的基因的具体方法有三：从基因文库中获取利用PCR技术扩增 人工方法合成 反转录法（利用所获得的mRNA进行反转录）用化学方法直接合成 （通过DNA合成仪，但要求基因小，核苷酸序列已知）注意：原核细胞中的基因一般 用直接分离法获得，真核细胞的基因一般 用人工方法合成。3.基因文库（1）概念： （2）种类 基因组文库：含有一种生物的所有的基因cDNA文库：含有一种生物的一部分基因（利用细胞中的mRNA进行反转录通常可得到cDNA文库）4.PCR技术扩增目的基因（1）原理：DNA复制原理（2）过程：第一步：加热变性：加热至9095，使DNA解旋成为单链；第二步：退火：降低温度到5560，使引物结合到互补DNA链；第三步：延伸：加热至7075，在热稳定DNA聚合酶催化下，从引物起进行互补链的合成。（3）扩增的前提：要有一段已知目的基因的核苷酸序列（以便合成引物）(设计引物对的依据)（4）扩增结果：目的基因成指数形式扩增（约2n）注意：PCR技术中利用的DNA聚合酶是热稳定DNA聚合酶，有耐高温的特点。第二步：基因表达载体的构建是基因工程的核心 1.构建基因表达载体的目的（作用）：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.基因表达载体的组成：目的基因启动子终止子标记基因（+复制原点）（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。（2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段 ，位于基因的尾端，是转录终止信号。（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，从而筛选出含有目的基因的细胞。常用的标记基因如抗生素基因、荧光基因、色素基因等。第三步：将目的基因导入受体细胞_1.转化的概念：指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达的过程。2.常用的导入方法：将目的基因导入植物细胞： 农杆菌转化法：植物中采用最多的方法农杆菌的特点：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力；Ti质粒的T-DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上。转化过程：目的基因插入Ti质粒的T-DNA上农杆菌农杆菌侵染植物细胞，其中的Ti质粒导入植物细胞目的基因整合到植物细胞染色体DNA中目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。基因枪法：是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高。花粉管通道法注意：植物的受体细胞包括受精卵和体细胞。将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 显微注射技术。操作程序：将含有目的基因的表达载体（重组DNA）提纯取受精卵 显微注射将注射了目的基因的受精卵移植到 雌 性动物的 输卵管或子宫内 内发育具有新性状的动物。注意：动物的受体细胞一般是 受精卵。将目的基因导入微生物细胞：原核生物特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。转化过程：用 Ca2+ 处理细胞 感受态 细胞将重组DNA分子与感受态细胞混合 感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。3.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。注意：微生物中常用的受体细胞如 大肠杆菌、酵母菌 。第四步：目的基因的检测和表达1.检测：在 分子 水平上进行首先要检测 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分子杂交技术。其次还要检测 目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用分子杂交技术即用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。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。2. 鉴定是在 个体生物学水平 进行的。如 转基因抗虫植物是否出现抗虫性状 。如可用棉铃虫食用棉花叶，观察棉铃虫是否死亡。强调：目的基因成功表达的标志是： 合成了相应的产物或表现出相应的性状在四个操作步骤中，发生碱基互补的有： 第1、2、4步骤目的基因能成功整合到受体细胞的基因组中，其原因是： （从化学组成、结构、遵循的原则上看） 两种生物的DNA分子的基本组成单位相同（脱氧核苷酸）、空间结构相同(规则的双螺旋结构)、都遵循碱基互补配对原则目的基因能在受体细胞中表达产生出与原来相同的物质的原因是： 不同生物共用一套遗传密码 （它们合成蛋白质的方式相同）目的基因能在受体细胞中表达而不影响其它基因的表达，说明（原因是）： 基因是控制生物性状的结构和功能的基本单位，具有一定的独立性四、基因工程的应用(详见教材)A.植物基因工程的成果：植物基因工程技术主要用于提高农作物的 抗逆 能力，以及改良农作物的 品质 和利用植物生产 药物 等方面。（一）抗虫转基因植物 (二)抗病转基因植物 (三)抗逆转基因植物 (四)利用转基因改良植物的品质B动物基因工程的成果动物基因工程技术可以提高动物的 生长速度 、改善 畜产品 的品质、建立生物反应器生产 药物 、用转基因的动物做器官移植的 供体 等。(一)提高动物的生长速度1促进生长的基因：生长激素 基因。 (二)改善畜产品的品质 (三)转基因动物生产药物1举例：将药用蛋白基因+ 乳腺蛋白基因的启动子等构成重组DNA，再导入哺乳动物受精卵。2成果：目前在牛或山羊等的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、生长激素、血清白蛋白等。乳腺（乳房）生物反应器：操作过程获取目的基因（例如血清蛋白基因）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等）显微注射导入哺乳动物受精卵中形成早期胚胎经胚胎移植，发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）转基因动物进入泌乳期后通过分泌乳汁生产所需药品(四)转基因动物作器官移植的供体1器官移植的最大难题：免疫排斥反应2器官供体的处理：导入某种调节因子来抑制抗原决定基因的表达或除去抗原决定基因。（五）生产基因工程药物：例如人胰岛素、人生长激素、干扰素、白细胞介素-2、乙肝疫苗等。C基因治疗1概念：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。2成果：将腺苷脱氢酶基因导入患者的淋巴细胞。3. 类型：体外基因治疗和体内基因治疗注意：DNA分子杂交技术的应用包括以下几方面： 目的基因的检测和鉴定中检测目的基因是否导入到受体细胞，检测目的基因是否正常转录亲子鉴定 分析物种亲缘关系 诊断某些疾病 事故中失事人员的鉴别 犯罪分子的鉴别等五、蛋白质工程的概念（一）蛋白质工程崛起的缘由：1基因工程的实质：将一种生物的基因 转移到另一生物体内，使后者产生本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。2基因工程的不足：只能生产自然界已经存在的蛋白质，它的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定符合人类生产和生活的需要。3蛋白质工程目的：生产符合人们生活需要的并非自然界已存在的蛋白质 。注意：基因工程原则上只能产生自然界已经存在的蛋白质，而蛋白质工程则能产生原本不存在的蛋白质。（二）蛋白质工程基本原理1目标：根据人们对蛋白质 功能的特定需求，对 蛋白质 结构进行分析设计。2原理：由于基因能控制蛋白质的合成，因此由预期的蛋白质人工合成相应的基因，再利用基因控制合成相应的蛋白质。3过程：预期 蛋白质功能 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. 直接操作对象： 基因结构 （三）蛋白质工程的进展和前景注意：蛋白质工程中的目的基因只能用人工合成的方法设计中的困难：如何推测非编码区以及内含子的脱氧核苷酸序列六、转基因生物和转基因食品的安全性问题：1转基因生物存在安全性的原因：(1)目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。(2)目的基因往往是异种生物的基因。(3)外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。2转基因生物的安全性(1)转基因生物与食物安全反方：反对“实质性等同”、担心出现滞后效应、出现新的过敏原、营养成分改变等。正方：有安全性评估、科学家负责的态度、无实例无证据说明转基因食物有问题、支持“实质性等同”等。实质性等同：指在转基因农作物中只要某些重要成分没有发生改变，就可以认为与天然品种“没有差别”，因此没必要再进行安全性检测。(2)转基因生物与生物安全对生物多样性的影响反方：扩散到种植区之外变成野生种类或成为杂草、成为入侵的外来物种、重组出有害的病原体、产生超级杂草、有可能造成“基因污染”等。正方：生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播距离有限、花粉存活时间有限等。(3)转基因生物与环境安全对生态系统稳定性的影响反方：打破自然物种原有界限改变物质循环能量流动关系、二次污染、重组出有害的病原微生物、毒蛋白或过敏蛋白等可能通过食物链进入人体等。正方：不会改变生物原有的分类地位、可减少农药使用、保护农田土壤环境等。细胞工程一、细胞工程的概念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水平上的操作，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。应用的原理和方法：细胞生物学和分子生物学研究的目的：按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品操作水平：细胞水平或细胞器水平二、细胞工程的类型植物细胞工程、动物细胞工程三、细胞工程技术包括：l 植物组织培养、植物体细胞杂交l 动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、细胞核移植技术等第一部分：植物细胞工程一、植物细胞的全能性1、概念：理论上，任何一个细胞都具有发育成为一个完整生物体的潜能。细胞的这种特性称为细胞全能性。2、原因：几乎每一个细胞内都含有该物种的全套遗传物质，具有发育成为完整个体所必需的全部基因。3、全能性大小的判断（1）受精卵配子体细胞（2）植物细胞动物细胞（3）分化程度低的细胞分化程度高的细胞4、实现全能性的条件（1）离体状态。 （2）环境条件适宜（如营养物质、激素、温度等）。5、体细胞未表现出全能性的原因 在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因有选择性地表达。即未离体细胞只能在机体的调控下定向分化，不能表达其全能性。【特别提示】目前实验证明，离体的动物体细胞，其全能性受到限制，但其细胞核仍然保持全能性（如克隆技术培养动物个体）。二、植物细胞工程（一）植物组织培养1、概念：是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞（称为外植体），培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整植株。2、理论基础：植物细胞的全能性。再分化（分化培养基）脱分化3、过程：离体的器官、组织、细胞胚状体（或根、芽）试管苗植物体愈伤组织注意：相关概念l 愈伤组织：是一团没有特定结构和功能、排列疏松、不规则、具有分裂能力的薄壁细胞。l 脱分化：让已分化的细胞，经过诱导后失去特有的结构和功能，转变成未分化细胞的过程。l 再分化：由愈伤组织再分化形成根、芽（或胚状体或丛芽）等器官的过程。4、条件：首先用消毒剂除去外植体表面的微生物，在无菌条件下将其放到适宜的培养基上。培养基一般有以下成分：（1）水（2）无机营养：包括大量元素和微量元素。（3）有机营养：主要有蔗糖、维生素、氨基酸。（4）生长物质：指植物激素，常用的有生长素和细胞分裂素，离体培养物的根芽分化取决于激素间的比例。此外，赤霉素对刺激细胞的伸长也有一定的作用。 生长素和细胞分裂素的配比中：生长素的配比高时，愈伤组织分化形成根，生长素的配比低时，愈伤组织分化形成芽，二者的配比适中时，愈伤组织不分化。5、应用（1）微型(快速)繁殖：不仅可以保持优良品种的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。（2）作物脱毒（培育无病毒植株）：植物分生区附近，如茎尖、根尖，很少被病毒感染，甚至无病毒，因而被用来培育无病毒植株。（3）制备人工种子概念：是指在植物组织培养中得到的体细胞胚状体，包埋在含有营养物质和保护物质的包被中，在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体。优点： l 不受环境因素的制约，一年四季都可以进行工厂化生产；l 繁殖速度快，可在短时间内提供大量种苗；l 有利于保存该种系的优良性状。（4）培育作物新品种：如转基因植物的培育、单倍体育种、突变体的利用（5）大量生产细胞产物：如：蛋白质、脂肪、糖类、香料、药物、生物碱、杀虫剂等。（二）植物体细胞杂交1、概念：就是将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。 2、理论基础：植物细胞的全能性。3、过程注意：(1)原生质体：是指去除植物细胞壁后获得的裸露的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核。(2)去壁方法：酶解法，即用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。(3)诱导植物细胞融合的方法：物理法：离心、振动、电激等。化学法：一般用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。(4)杂种细胞形成（原生质体融合完成）的标志：再生出新的细胞壁4、意义：一定程度上克服远源杂交不亲和的障碍，扩展了可用于杂交的亲本组合范围。注意：(1)植物体细胞杂交的实质是：不同植物体细胞的原生质体的融合(2)植物体细胞杂交的结果: 得到杂种植株(3)植物体细胞杂交得到的细胞种类（只考虑两两融合）：三种（A-A、B-B、A-B）(4)原理：变异原理：染色体变异、基因重组；原生质体融合原理：细胞膜具有一定的流动性杂种细胞培育成完整植株的原理：植物细胞的全能性(5)细胞工程育种方法: 植物组织培养育种、植物体细胞杂交育种（实例：番茄马铃薯的培育，但目前只获得杂交植株，没有表现出人们需要的性状）第二部分 动物细胞的培养与体细胞克隆一动物细胞培养1概念：就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。这项技术是动物细胞工程的基础。用于培养的动物细胞和组织大多取自健康的动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织。2过程：见下图相关概念l 细胞贴壁：培养时悬液中分散的细胞很快就会贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。l 接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。l 原代培养：是指从供体获取组织或细胞后的初次培养。l 传代培养：将原代培养的细胞分离稀释后转入新的培养瓶中继续培养。（一般情况下，传代培养10-50次后，细胞增殖会明显放缓，甚至完全停止，但有少部分细胞克服细胞寿命的自然极限，获得不死性，这些细胞已经发生了突变，正在朝着等同于癌细胞的方向发展。）注意：(1)为何动物细胞培养过程中要将组织分散成单个细胞？分散成单个细胞后容易培养，细胞易于与周围环境进行物质交换(吸收O2和营养物质、排出代谢产物)(2) 如何将动物组织分散成单个的细胞呢？先用剪刀剪碎,再用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理(3) 胰蛋白酶的作用是什么呢？由此可说明细胞间起联系作用的物质中主要含有什么成份？胰蛋白酶可催化蛋白质水解细胞间起联系作用的物质中主要含有蛋白质(4) 能够用胃蛋白酶代替胰蛋白酶吗？为什么？不能，胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性。胰蛋白酶作用的适宜环境pH为7.28.4。多数动物细胞培养的适宜pH为7.27.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适宜用于细胞培养。(5) 动物细胞培养取材时，一般是取胚胎组织或幼龄动物的组织或器官，请解释原因？胚胎组织或幼龄动物的组织或器官分裂、增殖旺盛(6) 人类一般保存、使用的是哪类细胞呢？为什么？10代以内的细胞，因为1050代时，部分细胞的细胞核型可能发生变化，有少部分还发生突变向癌细胞方向发展(7)动物细胞培养最终是否能培养成完整动物体？不能(8)动物细胞培养的原理是什么？细胞增殖(9)动物细胞培养的特点：贴壁生长、接触抑制3条件：（1）无菌、无毒的环境：a.培养液和培养用具进行无菌处理 b.培养液中添加一定量的抗生素c.定期更换培养液（2）营养a.葡萄糖、氨基酸、维生素、无机盐、微量元素、促生长因子等。b.合成培养基中还需加入少量动物血清、血浆等（3）温度和pH 温度：细胞体外培养的温度一般与动物的体温相近，哺乳动物多以36.50.5为宜。 PH：多数细胞最适PH为7.2-7.4。（4） 气体环境 a.细胞培养所需气体主要是O2和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。 b.进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，将其置于95%空气加5% CO2的混合气体的培养箱中进行培养。4应用：（1）生产生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。（2）培养基因工程中转基因动物所需的受体细胞。（3）用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性。（4）用于生理、病理 、药理等方面的医学研究5植物组织培养和动物细胞培养的比较二、细胞核移植和动物体细胞克隆（一）细胞核移植：概念：动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核移入一个已经去除细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成动物个体。类型；包括体细胞核移植（细胞分化程度高，恢复全能性难）和胚胎细胞核移植（细胞分化程度低，恢复全能性容易）。（二）克隆动物1概念：用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。（克隆：是指遗传上完全相同的分子、细胞或来自同一祖先的生物个体的无性繁殖群体。）2过程：（）克隆羊“多利”的产生过程（）体细胞核移植的一般过程注意：a. 细胞融合的方法：电刺激；将重组细胞构建成重组胚胎的方法：用物理或化学方法激活细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。b. 卵母细胞是取自减数第二次分裂中期的次级卵母细胞，利用显微操作去核法去除其细胞核，同时去除的还有第一极体。c. 克隆动物培养过程中涉及的生物工程技术有：核移植、胚胎移植、动物细胞培养d. 取卵母细胞作受体细胞的原因是：体积大，易操作，含有促使细胞核全能性实现的物质。e新个体中的遗传物质主要来自供体细胞，但也有卵母细胞的细胞质中遗传物质。f试管动物和克隆动物的主要区别：繁殖方式：前者属于有性生殖，后者属于无性生殖；细胞核中遗传物质来源：前者由精子、卵细胞各提供一半，后者全部来自供体动物细胞。3应用前景（1）在畜牧业生产中，可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；（2）保护濒危物种，增加这些动物的存活数量；（3）在医疗卫生领域：l 转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白；l 培育可用于移植的供体组织器官l 研究克隆动物和克隆细胞可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程；l 用克隆动物做疾病模型，能使人们更好的追中踪研究疾病的发展过程和治疗疾病。4细胞工程育种之三动物细胞核移植育种原理：动物细胞核的全能性 优点：快速繁殖优良品种，保存濒危物种，有选择地繁殖某性别的动物。 实例：“多利”羊等克隆动物的培育 附：现代生物技术育种小结 类型 比较 基因工程育种细胞工程育种植物组织培养育种植物体细胞杂交育种动物细胞核移植育种原理基因重组植物细胞的全能性植物细胞的全能性（变异原理：染色体变异；融合原理：细胞膜具有一定的流动性）动物细胞核的全能性方法提取目的基因构建基因表达载体导入受体细胞基因表达筛选出符合要求的新品种离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体去掉细胞壁诱导原生质体融合再生细胞壁形成杂种细胞植物组织培养杂种植株细胞核移植重组细胞培养成早期胚胎胚胎移植优点目的性强，可以按照人们的意愿定向改造生物；育种周期短。快速繁殖、培育无病毒植株等克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出作物新品种。快速繁殖优良品种，保存濒危物种，有选择地繁殖某性别的动物。缺点技术复杂，存在安全性问题。技术要求高、培养条件严格。技术复杂，不能按人们的需要表现出亲代的优良性状。导致生物品系减少，个体生存能力下降。举例抗软化番茄、转基因鲤鱼等。制备人工种子、试管苗的培育、培养转基因植物等。白菜甘蓝的培育、“番茄马铃薯”的培育。“多利”羊等克隆动物的培育。5体细胞核移植技术存在的问题成功率很低；克隆技术的各个环节有待进一步改进；绝大多数克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷；对克隆动物食品的安全性问题存在争议等等。6克隆技术引起的伦理问题观点理由不赞成(1)克隆人严重违反了人类伦理道德(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)克隆人是人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人(4)克隆技术尚不成熟，有可能孕育出有严重生理缺陷的孩子赞成(1)技术性问题可以通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等方法得到解决(2)不成熟的技术只有通过实践才能逐步成熟。中国政府的态度中国政府的观点：禁止生殖性克隆人，不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验。不反对治疗性克隆。三、动物细胞融合与单克隆抗体（一）动物细胞融合1概念：指在一定条件下将2个或多个动物细胞融合为一个细胞的过程。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。杂交细胞诱导融合不同来源的细胞2过程 3诱导动物细胞融合的方法主要有物理法（如电激、离心、振动）、化学法（如聚乙二醇）、生物法（如灭活的病毒）4意义：克服远源杂交不亲和的障碍。5应用：是研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段；最重要的用途在于制备单克隆抗体。6植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较见右表（二）单克隆抗体1.获得抗体的老方法及其不足之处传统的抗体生产方法是向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需要的抗体。 这种方法生产的抗体产量和纯度都很低，而且制备的抗体特异性差。B淋巴细胞受抗原刺激后，增殖分化产生浆细胞，进而产生抗体。2.单克隆抗体的制备过程、图解注意：(1)如何获取、从何处获取B淋巴细胞？（这里的B细胞实际是效应B细胞）先注射特定的抗原，刺激B细胞增殖分化成效应B细胞，从小鼠脾脏中获取效应B细胞。(2)诱导融合的方法？用灭活的病毒或聚乙二醇PEG诱导(3)如果只考虑细胞两两融合会得到几种类型的细胞？ 三种(4)整个过程中共有几次筛选？筛选的目的是？ 有两次筛选，第一次是用特定的选择培养基选择出杂交瘤细胞；第二次是筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞群 。3.单克隆抗体的概念、优点概念：用单个B淋巴细胞克隆形成细胞群，这样的细胞群就有可能产生出化学性质单一、特异性强的抗体单克隆抗体。优点：纯度高、特异强、灵敏度高、并能大量制备。4.单克隆抗体的应用：（1）作为体外诊断试剂，如可制成单抗诊断盒l 单克隆抗体特异强、灵敏度高，所以能准确识别各种抗原物质的差异，并跟一定抗原发生特异性结合。因此单克隆抗体在诊断的应用上具有准确、高效、简易、快速的特点。（2）治疗疾病和运载药物l 主要用于癌症治疗，也有少量用于其他疾病治疗。l 可把抗癌细胞的单克隆抗体与放射性同位素、化学药物或细胞毒素相结合，制成“生物导弹”。胚胎工程胚胎工程概念胚胎工程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，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。注意： 操作对象：动物早期胚胎或配子技术：胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术理论基础：哺乳动物的受精和早期胚胎的发育规律胚胎工程的许多技术实际是在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。一、体内受精和早期胚胎发育（一）精子的发生1场所：睾丸的曲细精管内2时间：雄性动物从初情期开始，直到生殖机能衰退3过程：三个阶段（记住起、止点及主要变化）精原细胞精子细胞变形中的主要变化：1.细胞核精子头的主要部分2.高尔基体头部的顶体3.中心体精子的尾4.线粒体线粒体鞘(聚集在尾的基部)5.细胞内其他物质原生质滴(球状，最后脱落) 有丝分裂第一阶段 多个精原细胞 染色体复制 初级精母细胞 M第二阶段 次级精母细胞 M精子细胞第三阶段 变形 精子4精子的形态：外形似蝌蚪，分头、颈、尾三大部分。思考：精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。而线粒体则是有氧呼吸释放能量的主要场所。精子的线粒体集中于尾的基部形成线粒体鞘膜，是精子维持生存和运动的“动力工厂”或“发动机”。（二）卵子的发生1场所：卵巢2时间：动物胚胎在性别分化后，卵原细胞通过有丝分裂产生更多的卵原细胞，再经减数第一次分裂间期复制形成初级卵母细胞；减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成；减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程完成的3过程： 卵原细胞有丝分裂多个卵原细胞 胎儿期染色体复制初级卵母细胞（被卵泡细胞包围,形成卵泡）M（排卵前后完成） 次级卵母细胞 第一极体 M （在受精过程完成） 初情期后 卵子 第二极体 两个第二极体退化消失思考：一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？ 正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？ 排卵是指卵子从卵泡中排出刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成减数第一次分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵子是在输卵管内与精子受精的。卵子受精的标志？ 在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。4精、卵形成的比较不同点场 所开始时间细胞增殖方式减数分裂过程子细胞数目是否变形精子睾丸初情期以后先有丝分裂后减数分裂M和M连续,细胞质均等缢裂4个精子变形卵子卵巢输卵管性别分化以后胎儿出生前（胎儿期）先有丝分裂后减数分裂M和M不连续,细胞质不均等缢裂1个卵细胞3个极体不变形相似点：最初阶段均进行有丝分裂，不断增加精（卵）原细胞的数量；经过一次减数分裂（M和M）才能形成精子和卵子。（三）受精1概念：指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。2受精的标志：在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时。 受精完成的标志：雌、雄原核融合成一个细胞核。 3场所：输卵管4意义：维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定 ；对于生物的遗传和变异十分重要。 受精前的准备阶段 精子获能 卵子的准备5过程 精子穿越放射冠和透明带（图形见 （发生顶体反应、透明带反应）选修3P65） 受精阶段 精子进入卵黄膜 （发生卵黄膜封闭作用） 原核形成 配子结合关于受精前的准备阶段：1)精子获能：指精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才获得受精能力的生理现象。2)卵子的准备：在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期，才具有与精子受精的能力。关于受精阶段：1)顶体反应：顶体内的酶（顶体酶）释放出来，溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路。2)透明带反应：是指精子触及卵黄膜的瞬间产生的反应，其作用是阻止后来的精子进入透明带避免多精子入卵受精，这是防止多精子入卵受精的第一道屏障。3)卵黄膜封闭作用：指精子入卵后，卵黄膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。这是防止多精子入卵受精的第二道屏障。注意：精子入卵后的第一变化是出现卵黄膜封闭作用，另一变化是尾部脱离，原有的核膜破裂，形成新核膜形成了雄原核；精子入卵后还引起卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体后，形成雌原核。4)原核形成： 雄原核形成和雌原核形成。5)配子结合： 雌雄原核融合形成合子(受精卵)。（两组核染色体合为一组，形成一个含二倍染色体的合子）（四）胚胎发育1.起点：受精卵2.阶段：卵裂期桑椹胚囊胚原肠胚组织、器官、系统的形成（胎儿）3.各期特点 细胞分裂方式为有丝分裂卵裂期 细胞数目增加 胚胎总体积不增加或略有缩小； 每个细胞体积减小； 总DNA数目增加； 有机物总量减少桑椹胚 胚胎细胞数目达到32个左右时进入此期 此前细胞都具有发育成完整胚胎的潜能（是全能细胞） 较大细胞形成内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织 细胞开始出现分化囊胚 较小细胞形成滋养层（位置紧贴透明带内壁） 胚胎内部出现囊胚腔孵化：指囊胚进一步扩大，导致透明带的破裂，胚胎从其中伸展出来的过程 外胚层 （内细胞团表层的细胞形成外胚层，内细胞团表层下方的细胞有3个胚层 中胚层 形成内胚层，由这两部分细胞发育成中胚层）原肠胚 内胚层 内有原肠腔 滋养层发育为胎儿的胎膜和胎盘二、体外受精和早期胚胎培养试管动物技术概念：指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育成早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。（一）体外受精 步骤 ：1、卵母细胞的采集和培养 2、精子的采集和获能 3、受精1、卵母细胞的采集和培养采集方法采集部位适用生物所采卵母细胞的准确名称能否直接受精用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，再从输卵管中取出卵子输卵管小鼠、兔、猪、羊等次级卵母细胞能活体采集法即借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等从活体卵巢中吸取卵母细胞；卵巢牛等大家畜或大型动物初级卵母细胞不能大型动物如牛主要从已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞2、精子的采集和获能 采集方法：假阴道法、手握法、电刺激法采集到的精子是否可以马上参与受精：不能，要进行获能处理获能方法及适用生物：精子体外获能方法具体过程适用生物培养法在人工配制的获能液中培养啮齿动物、家兔、猪等化学法在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187中用化学药物诱导牛、羊等家畜3、受精 所用溶液：在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程（二）胚胎的早期培养 受精卵移入发育培养液中培养的目的是：检查受精状况和受精卵的发育能力。早期胚胎培养液的成分：水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清早期胚胎的去向：向受体移植或者冷冻保存早期胚胎何时进行移植：通常是在桑椹胚或者囊胚阶段试管动物与克隆动物比较试管动物 克隆动物生殖方式有性生殖 无性生殖细胞核DNA来源精子、卵细胞各提供一半全部来自供体细胞核技术手段体外受精、胚胎移植、动物细胞培养 核移植技术、胚胎移植、动物细胞培养遗传规律遵循孟德尔遗传定律 不遵循孟德尔遗传定律三、胚胎工程的应用及前景（一）胚胎移植1概念：将雌性动物的早期胚胎，或者通过其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之发育为新个体的技术。2胚胎移植的实质：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3胚胎的来源：转基因获得的胚胎、核移植获得的胚胎、体外受精获得的胚胎、雌性动物体内的早期胚胎等4供体的主要职能：产生具有优良遗传特性的胚胎；受体的职能：担任繁重而漫长的妊娠和育仔的任务5胚胎移植在胚胎工程中的地位：是胚胎工程其他技术的最后一道工序6胚胎移植的优势：可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力，大大缩短供体本身的繁殖周期7意义：1)加速育种工作和品种改良；2)大量节省购买种畜