重点高中生物选修3《现代生物科技专题》知识梳理

1、重点高中生物选修3?现代生物 科技专题?知识梳理作者:日期:选修3?现代生物科技专题?知识梳理专题1 基因工程1.1 基因工程的诞生一、基因工程的诞生1、20世纪中叶，根底理论取得了重大突破? DNA是遗传物质的证明：1944艾弗里等人? DNA双螺旋结构和中心法那么确实立：1953年沃森和克里克 建立了 DNA双螺旋结构模型。1958年，梅塞尔松和斯塔尔用实验证明了DNA的半保存复制，随后不久确立了中心法那么。?遗传密码的破译：1963年，尼伦贝格 等破译了遗传密码。2、技术的创造使基因工程的实施成为可能?基因转移载体的发现?工具酶的创造? DNA合成和测序技术的创造? DNA体外重组的实现

2、?重组DNA表达实验的成功：1973年，博耶和科恩将两种不同来源的 DNA分子进行体外重组，并首次实现了在大肠杆菌中的表达， 至此，基因工程正式问世。?第一例转基因动物问世：1980年，科学家首次通过显微注射法，培育出世界上第一个转基因动物。这一实验被认为是基因工程开展史上的一个里程碑。? PCR技术的创造：1985年，科学家 莫里斯创造。二、基因工程的概念是指在体外通过人工剪切和拼接等方法，对生物的基因进行 改造和重新组合，然后导入受体细胞 并使重组基因在受体细胞中 表达，产生人类需要的 基因产物 的技术。又称 重组DNA技术。思考：1 基因工程的物质根底是：所有生物的DNA均由四种脱氧核苷

3、酸组成 。2 基因工程的结构根底是：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。1.2 基因工程的原理及技术一、基因工程的工具 一一酶与载体1、分子手术刀： 限制性核酸内切酶 简称限制酶。1来源：主要从 原核生物 中别离和纯化。2 特点：每种限制酶只能识别 一种特定的核苷酸序列，并在 特定的位点上切割DNA分子。切割的化学键：磷酸二酯键2切割方式错位切：产生黏性末端。平切：产生平口末端。2、分子针线：DNA连接酶。1类型：E coliDNA连接酶、T4DNA连接酶等。2 作用：可以将两个 DNA片段之间

4、的2各缺口通过 磷酸二酯键 同时连接起来。3、运载工具：载体。1种类：质粒常用、噬菌体、可起载体作用的 动植物病毒。2质粒：DNA分子。来源：是细菌细胞质中一种很小的环状、双链 条件：具有 一个至多个限制酶切割位点。 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。 具有某些 标记基因。供重组DNA的 鉴定和选择 能“友好地“借居在受体细胞内；二、基因工程的一般过程与技术苏教版人教版1、获得目的基因1、目的基因的获取2、制备重组DNA分子2、基因表达载体的构建3、转化受体细胞3、将目的基因导入受体细胞4、筛选出获得目的基因的受体细胞4、目的基因的检测与鉴定5、培养

5、受体细胞并诱导目的基因的表达1、目的基因的获取1目的基因：主要是指编码蛋白质的结构基因。从基因文库中获取目2获取方法厂从自然界已有物种中分I人工合成补充：聚合酶链式反响技术123的基因PCR技术PCR:即聚合酶链式反响PCR技术：在体外通过酶促反响有选择地大量扩增目的基因或序列的技术。 方法：引曹H变性；DNAWJSE殖伸：协聪龙性DNA聚 合ffij Tuqtt从引物 起始处仃互科陋的合战引物姑合到 互补DNA銀2、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，并且可以遗传给下一代，同时, 达和发挥作用。2组成：目的基因使目的基因可以能够表+ 启动子 +终止子 +标记基因RN

6、A聚合鉴别受3构建步骤：用同一种限制酶酶识别和信号，体细胞从而产生 相同的黏性末是再用切割目的基因和载体，形成的分子称： 重组DNA分子或重组质粒。【特别提示】插入的目的基因只是目的基因局部，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。DNA连接酶连接。3、将目的基因导入受体细胞转化1受体种类不同，导入方法不同导入植物细胞：农杆菌转化法常用、基因枪法、花粉管通道法。帆培界舎冇口的览囚舎有TI咸粒的贯组TI烦:就的霞Htfl将H的學肉抽入 樂色访的DNA-Pj - MMB#废现出新性状的植抹导入动物细胞：显微注射法。导入微生物细胞：Ca2+处理法。2受体细胞的种类植物：可

7、以是受精卵、体细胞可经组织培养成完整个体动物：受精卵因为动物细胞的全能性受到抑制3 转化实质：目的基因整合到受体细胞的染色体DNA上。4、目的基因的检测与鉴定1分子检测 检测转基因生物的染色体 DNA是否插入了目的基因DNA分子杂交法 检测目的基因是否转录出了 mRNA 分子杂交法 检测目的基因是否翻译出了蛋白质抗原一抗体杂交法2个体生物学水平鉴定检测转基因生物是否具有了我们所需要的遗传特性。三、基因工程育种1、方法：提取目的基因 t装入载体t导入受体细胞t基因表达t筛选出符合要求的新品种2、原理：基因重组。3、 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。4、缺点：技术复杂，

8、存在平安性问题。5、实例：抗软化番茄的培育。i出用lldlNAI I*K *4 "f41-Mt駅 H « T 7B M 噸榆删M it ft m 础叮 It bl 代 *+： mw1.3基因工程的应用一、转基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。二、基因工程的应用1、植物基因工程抗虫转基因植物一减轻农药对环境的污染抗病转基因植物途J*蛋白质工程基因修饰 或基因合成，对现有蛋白电箱罩柿 * 冋*4*彳鼻aie. jfeLiMiwru r m> 12,maLH*抗逆转基因植物利用转基因改进植物的品质2、动物基因工程提

9、高动物的生长速度改善畜产品的品质用转基因动物生产药物乳腺生物反响器用转基因动物作器官移植的供体3、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。4、基因诊断和基因治疗1方法基因诊断：采用基因检测的方法 DNA分子杂交技术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：是指利用正常基因 置换或弥补缺陷基因的的治疗方法。' 体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，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。体内基因治疗：用基因工程的方法，直接向人体组织细胞中转移基因的方法。2

10、实例：ADA基因缺陷症基因治疗机理一、蛋白质工程崛起的缘由基因工程原那么上只能生产自然界 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。二、蛋白质工程的概念指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为根底，通过 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需求。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。三、蛋白质工程的原理1、天然蛋白质合成：基因t表达转录和翻译形成氨基酸序列的多肽链t形成具有高级结构的蛋白质t行使生物功能。中心法那么2、蛋白质工程：从预期的蛋白质功能

11、出发T设计预期的蛋白质结构T推测应有的氨基酸序列T找到相对应的脱氧核苷 酸序列基因L蛋 Liift 二维结构责n质工程源程国fft期功能 生物功並四、蛋白质工程的类型1类型1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。2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。3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、定点诱变技术见右图五、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、在生物工程制药领域，蛋白

12、质工程也有广泛的应用。Kx_(CK4it专题2 克隆技术2.1 细胞工程概述一、细胞工程的概念是指以细胞为根本单位，在体外无菌条件下，进行培养、繁殖或利用细胞融合、核移植等技术，使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变，从而改进生物品种、创造新品种 和加速繁育生物个体，以及获得某些有用的细胞代谢产物的技术。二、细胞工程的类型1、 按研究对象可分为：植物细胞工程、动物细胞工程、微生物细胞工程2、按所用技术可分为：植物组织培养、植物体细胞杂交动物细胞培养、动物细胞融合和单克隆抗体制备、细胞核移植技术和动物体细胞克隆2.2 植物的组织培养一、植物细胞的全能性1、概念：生物体内几乎每一个细胞内都含有

13、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，因此，这些细胞都具有发育成为一个新的生物个体的潜能。细胞的这种特性称为 细胞全能性。2、 理论依据：生物体内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基因的表达具有选择性。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。6、植物细胞的全能性是

14、植物细胞工程的根底。【特别提示】目前的实验证明，离体的植物体细胞的全能性得到了充分的表达(如植物组织培养)，而离体的动物体细胞，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)，然而需要卵细胞质才能表达出来。二、植物细胞工程(一)植物组织培养1概念：是指依据细胞全能性的原理，在无菌条件下，别离植物的器官、组织、细胞或原生质体(称为 外植体)，并在培养基上培养，在适宜的条件下使其长成局部或完整植株的技术。2、理论根底：植物细胞的全能性。3、过程：附离相关体念的"愈再分化,胚状体T试管苗愈伤组织：是一团没有伤定结构和功分化 脱分化：由 已分化的植物细胞形成 愈伤组织的

15、过程。再分化：愈伤组织组长一段时间后再移植到新的培养基(人教版：分化培养基)上继续培养，重新诱导 分化形成根、芽等器官的过程。4、条件：首先用消毒剂除去外植体外表的微生物，在 无菌条件下将其放到适宜的培养基上。培 有五类成分：旺盛分裂状态 的薄壁细胞。黑甘一般养基(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 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。(5) 天然附加物：如椰子乳、酵母提取物等。5、应用(1) 微型繁殖：不仅可以保持优良品种的遗传

16、特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。(2) 作物脱毒：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：不受环境因素的制约，一年四季都可以进行工厂化生产；繁殖速度快，可在短时间内提供大量种苗； 有利于保存该种系的优良性状。(4) 转基因植物的培育(5) 生产药物、杀虫剂等。6、细胞工程育种之一植物组织培养育种方法：离体的植物器官、组织或细胞t愈伤组织t根、芽等器官t植物体原理：植物细胞的全能性优点：快速

17、繁殖、培育无病毒植株等缺点：技术要求高、培养条件严格实例：制备人工种子(二)植物体细胞杂交1、2、3、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。理论根底：植物细胞的全能性。过程附：(1)(2)叮临I弩和卑庖% 鳩生园悴r融唇 杂种再直即 杂种抿塔巧 创胸细胞斛维糾雄就豊B原生质体原生质体：是指去除植物 细胞壁后获得的裸露的植物细胞结构等。 诱导植物细胞融合的方法：細胞f 物理法：离心、振动、电激等。丫化学法：一般用 聚乙二醇PEG作为诱导剂。4、意义：克服远源杂交不亲和的障碍5、细胞工程育种之方法 原理 优点 缺点 实例O植物体细胞杂交育

18、种去掉细胞壁T诱导原生质体融合T组织培养T植物体植物细胞的全能性变异原理：染色体变异；融合原理：细胞膜克服远源杂交不亲和的障碍，培育出作物新品种。技术复杂，不能按人们的需要表现出亲代的优良性状。番茄一马铃薯的培育具有一定的流动性2.3rt±Mj小臥*痘擇剽削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 动物细胞工程的根底。用于培养的动物细胞和组织大多取自动物胚胎或出生不久的 幼龄动物的器官或组织。2、过程：见下列图转入培养戕中 进疔原代堵养瞰劝物组织块C曲碎如织-

19、用胰绸白薛处理形 /為分散咸单个细胞用培养液稀带制成细胞悬浪贴謀粧蟹的细胞用膜蛋白酗处珅 分散成单亍細胞*制成细胸悬權相关概念细胞贴壁：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。接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到外表相 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。原代培养：是指从供体获取组织或细胞后 的初次培养。传代培养：将原代培养的细胞别离稀释后 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，但有少局部细胞 克服细胞寿命的自然极限，获得 不死性，烤入培养戒中 进行传代增养这些细胞已经发生了突变，正在朝

20、着等同于癌细胞的方向开展。 3、条件：1无菌、无毒的环境? 培养液和培养用具进行无菌处理? 培养液中添加一定量的 抗生素? 定期更换培养液2营养? 葡萄糖、氨基酸、维生素、无机盐、微量元素、促生长因子等。? 合成培养基中还需参加动物 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 36.5土 0.5 C为宜。? PH :多数细胞最适PH为。4气体环境?细胞培养所需气体主要是02和CO 2, 02是细胞代谢所必需的，C02的主要作用是 维持培养液的PH。?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% CO 2的混合气体的培养箱中进行

21、培养。附：培养基的的种类按来源分天然培养基：主要取自动物血清、 动物组织提取液和鸡胚汁等，具有营养价值咼、成分复杂的特点。-合成培养基：是人工配制的，具有成清楚确、便于控制实验条件的特点。4、应用:1许多有重要价值的生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等，都可以借助动物细胞的大规模 培养来生产。2作为基因工程的受体细胞。3用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性。4用于医学研究二、细胞核移植和动物体细胞克隆一细胞核移植：是一种利用显微操作技术将某种动物细胞的细胞核移入冋种或异种动物的去除细胞核的成熟卵细胞内的技术。二动物体细胞克隆1、 概念：将供体体细胞的 细胞核与受体去核卵细胞 的细胞质进行

22、人工组合，借助于卵细胞的发育能力,经过培养发育成胚胎，进而形成个体的技术。关键：细胞核移植克隆：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 多利的产生过程舉由芬兰白 面埒羊的乳直址刪艷堀丽分裂矗喝忖期肛曲另一馬必格 兰Hili樹羊 的干宫中*3、应用前景1 在畜牧生产中，可以加速家畜遗传改进进程，促进优良畜群 繁育;2在保护濒危物种 方面，可以增加这些动物的存活数量；3在医疗卫生领域:转基因克隆动物可以作为生物反响器，生产许多珍贵的医用蛋白;在治疗人类疾病时，转基因克隆动物细胞、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

23、相应的组织、器官后可以用于组织、 器官的移植。4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；5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开展过程和治疗疾病。4、细胞工程育种之三一一动物细胞核移植育种方法：细胞核移植t重组细胞t培养成早期胚胎t胚胎移植原理：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。缺点：导致生物品系减少，个体生存能力下降。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基因工程 育种细胞工程育种比拟植物组织培养 育种植物体细胞杂交 育种动物细胞核移植 育种基因重组植物细胞的全能植物细胞的全能性动物细

24、胞核的全能性原理性变异原理：染色体变异； 融合原理：细胞膜具有一 定的流动性方法提取目的基因T装 入载体t导入受体 细胞T基因表达t 筛选出符合要求的 新品种离体的植物器 官、组织或细胞 t愈伤组织T 根、芽T植物体去掉细胞壁T诱导原 生质体融合T组织培 养细胞核移植T重组细 胞T培养成早期胚胎 T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

25、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。白菜一甘蓝的培育、“番茄一马铃薯的 培育。“多利羊等克隆动 物的培育。2.4动物细胞融合与单克隆抗体一动物细胞融合1概念：指在一定条件下将亠2个或多个动物细胞融合为一个细胞的过程。融合成的细胞称为杂交细胞2、过程附:不导动物细胞来合的诱去导因杂交细胞主要有物理法如 电激、化学法如聚乙二醇、生物法如灭活的病毒3、意义：克服远源杂交的不亲和性 。二单克隆抗体1制备:畑茨小飙&电澈、¥i 占的仙白病毎-f i动物细胞培养机弟中说卑怕呛孑乂

26、憎箱址 i*rr J特屈机悴立Pt L牛机呻的：pea览*存亠：/ 、用特定的选杼培一养基进行伽选4动物细胞培养2、优点：特异强、灵敏度高、并可能大量制备。3、应用：1作为诊断试剂单克隆抗体特异强、 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主要用于癌症治疗，也有少量用于其他疾病治疗。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。专题3 胚胎工程3.1动物胚胎发育的根本过程一、哺乳动物生殖细胞的发生和受精作用一精子的发生1、场所:2、时间：3、过程

27、：第一阶段：第二阶段： 精母细胞，第三阶段：睾丸初情期苏教版：性成熟位于曲细精管管壁的精原细胞进行数次有丝分裂，产生多个初级精母细胞。 初级精母细胞连续进行两次分裂即减数分裂，包括 每个次级精母细胞再分裂一次产生2个精子细胞。圆形的精子细胞经过变形成为精子。M I和M n,第一次分裂产生 2个次级二卵子的发生1、场所：卵巢2、时间及过程：胎儿期 动物的胚胎在性别分化后以后，卵原细胞通过有丝分裂不断增加数量，并进一步演变为初级卵母细胞，这时，它被卵泡细胞包围，形成 卵 泡。'lQ曲几t肓童并嶽i. 逆明孑丹吐6牌朋厨J氏址艸畔團胞第一程烯-IM D *eT+ 毎二桃悻初情期后苏教版：性成

28、熟减数第一次分裂：是在雌性动物排卵前后.完成的，结果产生1个初级卵母细胞 和1个第一极体，进入 输卵管，准备与精子受精。减数第二次分裂：是在精子和次级卵母细胞减n中期结合的过程中形成的，次级卵母细胞经分裂产生1个卵子和1个第二极体。当在卵黄膜和透明带的间隙观察到2个极体时，说明卵子已经完成了受精，这是判断卵子是否受精的重要标志三受精 准备阶段1精子获能刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的生殖道子宫和输卵管发生相应的生理变化后，才能获得受精的能力，这种现象称为“精子获能。苏教版：卵泡液、输卵管分泌物、血清等液体可使精子获能准备阶段2卵子的准备卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程

29、。动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞，有的可能是初级卵母细胞，它们都要在输卵管内进一步成熟，当到达减数第二次分裂中期时，才具备 与精子受精的能力。受精阶段1场所：输卵管2 主要过程哺乳动物：精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，原核形成和配子结合。获能后的精子与卵子相遇时，首先发生 顶体反响，使顶体内的顶体酶释放出来，以溶解透明带外面的 放射冠由卵泡细胞构成的放射状结构，形成精子穿越的通道。精子穿越透明带后，在接触卵黄膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反响，这个反响 称作透明带反响。这是防止多精子入卵受精的第一道屏障。精子外膜与卵黄膜相互融合，精子入卵。精子入卵后，卵

30、黄膜会立即发生一种生理反响，拒绝其他精 子再进入卵内，这种生理反响称作 卵黄膜封闭作用。这是防止多精子入卵受精的第二道屏障。精子入卵后的另一个变化，是尾部脱离，并且原有的核膜破裂；随后，精子形成一个新的核膜，最后 形成一个比原来精子核还大的 雄原核。与此同时，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。雄、雌原核充分发育后，相向移动，彼此接触，二者体积缩小、合并，形成一个含二倍染色体的合子，即受精卵。受精过程至此结束，受精卵的发育也由此开始。村二、哺乳动物胚胎发育的根本过程1、胚胎发育概念：激屛圧I"瞿和耽盘 内轴削闭O鮒儿各静蛆戏内补展 中KS是指受精卵

31、发育成幼体的过程，包括卵裂、囊胚、原肠胚、胚层分化 等主要阶段。卵裂期细胞数目为 32个左右时的胚胎，叫做 桑椹胚 2、胚胎发育过程：苏教版：胚胎发育分为 3个阶段胚卵期受精卵t第1周末7胚胎期第 2周t第8周7胎儿期第 9周始3.2胚胎工程的理论根底、胚胎工程的概念： 是指对动物 早期胚胎 或配子所进行的多种 显微操作和技术处理，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。二、胚胎工程概念的理解：技术：体外受精技术、胚胎移植技术、胚胎分割技术、胚胎干细胞移植 技术、胚胎冷冻保存技术、性别控 制技术等操作对象：生殖细胞、受精卵和早期胚胎细胞三、 胚胎工程的理论根

32、底：胚胎发育学3.3胚胎干细胞的移植一干细胞1概念：是动物包括人胚胎及某些器官中具有自我复制和多向分化潜能 的原始细胞，是重建、修复病损或衰老组织、器官功能的种子细胞。2、类型：专能干细胞：只能分化为一种或功能密切相关的两种细胞。如上皮组织基底层的干细胞，肌肉中的成肌细胞。 多能干细胞：能分化为多种细胞或组织。如造血干细胞。全能干细胞：能分化为各种细胞、组织或器官。如胚胎干细胞。二胚胎干细胞 1概念：是在人胚胎发育早期的 囊胚受精后约56d中未分化的细胞。人教版：是由 早期胚胎或原始性腺 别离出来的一类细胞，简称 ES或EK细胞。 2、特点人教版形态上：体积小，细胞核 大、核仁明显。功能上：具

33、有发育的全能性。3、胚胎干细胞的别离途径：见下列图鮒儿4、胚胎干细胞的应用1用于治疗人类的某些顽症。人类的某些顽症是由于细胞坏死、退化或功能异常引起的，如帕金森综合症、少年糖尿病和老年痴 呆等。利用ES细胞可以被 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。目前，在动物实验方面，用ES细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功治愈糖尿病、肝衰竭等。也许将来当我们身体某一类细胞功能出现异常或退化时，可以通过诱导ES细胞定向分化来及时修补。2 通过诱导ES细胞体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，解决目前临床上供体器官缺乏 和器官移 植后免疫排斥的问题。3ES细

34、胞是研究体外 细胞分化 的理想材料。3.4胚胎工程的应用一、体外受精1概念：是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成 受精过程的技术。主要包括卵母细胞的采集、精子的获能和受精等 几个主要步骤。人工模拟体内环境，包括营养、温度、PH等，使初级卵母细胞成熟，同时使精子 获能，最终完成受精作用，并有方案地保存胚胎一m于胃心瞇理2、过程:3、意义:见右图加快优良家畜的繁殖速度、胚胎早期培养1概念：精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液 中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。当胚胎发育到适宜阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。2、 胚胎培养液：成分包括无机盐、有机盐、维生

35、素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，及血清等物质。3、牛体外受精胚胎工程化生产流程：札比條览祥聊rl Ti11卩母机植 程的养翊韩F1曲堆三、胚胎移植1、概念：是指将良种母畜他方式得到的胚胎供体配种后，从其生殖道取出，移植到生理状态相同 的同种母畜人教版：或通过体外受精及其 受体体内，使之继续发育成为新个体的技术。受精卵或早期胚胎2、过程：见右图【特别提示】 用于移植的胚胎应为桑葚胚或囊胚。 胚胎移植的供体和受体必须是同种生物，同一物种的动 物才有可能具有相同的生理特征。 作为供体的是优良品种，受体的雌性动物那么是常见或存 量大的品种。3、 关键技术：超数排卵促性腺激素处理、人工授精、 同期发

36、情、胚胎采集等。4、意义：大大缩短了供体本身的繁殖周期，充分发挥雌 性优良个体的繁殖潜能。产4：人亂优期嬴代 2 側救卄卵捡用 制朴I人丄授轿5、胚胎移植的生理学根底1供、受体生殖器官的生理变化是相同的2哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态,这就为胚胎的收集提供了可能。3受体对移入子宫的外来胚胎根本上不发生免疫排斥反响，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。4供体胚胎可与子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中 不受任何影响。四、胚胎分割1概念：用显微手术的方法将一枚胚胎分割成二分胚、四分胚甚至八分胚，经体内或体外

37、培养后植入受 体，以得到同卵双生或同卵多生后代的技术。这种方法可视为一种胚胎克隆方法。2、材料：发育良好，形态正常的 桑椹胚或囊胚。注意：对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，否那么会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育3、意义：提高家畜的胚胎利用率。三胚胎冷冻保存技术1概念：将动物的早期胚胎，通过特殊的保护剂和降温措施，使其长期保存在超低温环境下。2、意义：可以使胚胎移植不受时间和地域的限制，简化引种过程。五性别控制技术1概念：通过人为干预，使动物按照人们的愿望繁衍所需性别的后代的技术。2、应用：? 在临床上，防止与性别有关的遗传病胎儿的出生；? 在畜牧业生产上，按生产需要控制动

38、物性别以提高经济效益。3、牛胚胎性别鉴定和分割技术：专题4生物技术的平安性和伦理问题一、转基因生物的平安性问题1对转基因生物平安性的担忧：1食用是否平安：? 转基因生物可能产生毒性蛋白、新的过敏原，导致营养成分的改变。2对生态系统的影响；? 对生物多样性的影响；? 导入的目的基因是否会扩散到其他物种而导致自然界的混乱；? 转基因植物的残体分解物、根际分泌物等是否会对生态与环境造成大规模的负面效应等。2、我们应该采取的态度和措施1对于转基因生物及其产品，我们应该科学地认识、评估和利用，保障公众的知情权；2国家应建立相应的评估及预警机制，更加理性地利用转基因生物。二、生物武器对人类的威胁1生物武器

39、的危害性1许多细菌和病毒具有强大的感染力和致病力；2利用转基因技术，在一些不致病的微生物体内插入致病基因，或在一些致病的细菌或病毒中插入能 对抗普通疫苗或药物的基因；3人类基因组方案的完成也为生物武器的研制创造了条件。如，不同种群基因组成的特性的说明，就 匕 有可能被用于研制针对特定种群的生物武器。2、禁止生物武器的措施1 1972年4月10日，苏、美、英签署了?禁止生物武器公约?，我国1984年参加。2全球刑警合作，共防生物袭击。三、生物技术中的伦理问题1、热点讨论1克隆人人教版1争论焦点? 反对者认为，克隆人严重违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用，克隆人冲击了现有的婚姻、 家庭和两性关系

40、等传统的伦理道德观念，克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全 的人等；由于克隆技术尚不成熟，很有可能孕育出有严重生理缺陷的孩子。? 支持者认为，克隆人是一项科学研究，既然是科学，就应该允许科学家研究克隆人；担忧可 能孕育出有生理缺陷孩子的问题可以通过基因诊断、染色体检查等方法得到解决，不成熟的技术 只有通过实践，才能使之成熟。2中国政府的态度：? 禁止生殖性克隆人，不反对治疗性克隆。? 四不原那么：不赞成、不允许、不支持、不接受。2、热点讨论2设计试管婴儿 人教版1设计试管婴儿与为解决不孕夫妇的生育问题的试管婴儿区别：设计试管婴儿需要对胚胎进行基因检测，选择符合配型要求的胚胎，然后用

41、其干细胞如造血干细 胞进行移植，从而治疗白血病、贫血病等疾病。而为解决不孕夫妇的生育问题的试管婴儿那么不需要。2争论焦点反对者认为，把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重，那些配型不适宜的胚胎又将如何 处理？大局部人那么认为，设计试管婴儿是符合伦理道德的，因为这是父母出于强烈的爱子之心，千方百计救 治自己孩子的行为。3、 热点讨论3是否需要“基因身份证人教版1基因身份证：记录有个人某些基因如致病基因和易感基因资讯的身份证，便于医生对疾病进行 诊治。2争论焦点反对者认为，完全没有必要，因为：目前人类对基因结构及基因间相互作用，要想通过基因检测达 到预防疾病的目的是困难的，况且人类的多基因

42、病，既与基因有关，由于环境与习惯有关；个人基 因资讯的泄露所造成的基因歧视已经在社会上出现了。支持者认为，有必要，因为：虽然基因不是决定一切的，但是有一些遗传性疾病在后代中复现率很 高，通过基因检测可以及早采取预防措施，适时进行治疗，到达挽救患者生命的目的；对于基因歧 视现象，可以通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法得以解决。专题5生态工程5.1 生态工程的根本原理一、生态工程提出的原因? 传统的经济模式正在毁坏水、大气、土壤和生物资源，消耗地球增给我们的自然资本。“循? 为了实现可持续开展， 经济开展必须生态学规律，走生态经济之路。生态经济主要是通过实行环经济的原那么，使一个系统产出的

43、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。二、生态工程的概念生态工程是指人类应用生态学和系统学等学科的根本原理和方法，通过系统设计、调控和技术组装， 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、并提高生态系统的生产力，从而促进 人类社会和自然环境的和谐开展。产生：是人类学习自然生态系统智慧的结晶，是 生态学、工程学、系统学、经济学等学科交叉而产生的新兴学科。目的：遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，到达经济效益和生态效益的同步开展。特征：与传统的工程相比，

44、生态工程是一类低消耗、多效益、可持续的工程体系。三、生态工程的原理at-1 .iifinitt'一物质循环再生原理1、 解释：地球以有限的空间和资源，长久维持着众多生物的生存、繁衍和开展，奥秘就在于物质实现了循环往复、分层分级利用，从而到达取之不尽，用之不竭的效果。而在没有物质循环的系统，就会产生废弃物，造成环境污染，并最终影响到系统的稳定和开展。2、举例：“无废弃物农业“无废弃物农业如右图是我国古代传统农业的辉煌成就之一，也是生态工程最早、最生动的一种模式。土壤肥力是一切农业生产特别是种植业的根底，我们的祖先之所以维持土壤肥力几千年，其中的诀窍就在于实现了物质的循环利用。二物种多样性

45、原理农业和林业生产为追求最大1、解释：一般而言，物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。产量，常常忽略生物多样性而连年种植单一品种，这往往会造成病虫害增加，环境恶化。生物多样性程度高，可以为各类生物的生存提供多样的时机和条件。众多的生物通过食 物链关系互相依存，就可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高系统 生产力。即使某个物种由于某种原因而死亡，也会有其他物种占据它原来的生态位置， 从而防止了系统结构或功能的失衡。2、举例：人工单一樟子常常会遭到松林松毛虫的肆虐，一种小小的杨树天牛曾经将几十亿株杨树毁于一旦；而珊瑚礁区存在于养分稀少的深海中，但其中的生物种类却非常多，保持着很高的稳定性。三协调与平衡原理1、解释：在进行生态工程建设时，生物与环境的协调与平衡也是需要考虑的问题之一。处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。环境承载力又称环境容纳 量是指某种环境所能养活的生物种群的数量，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。2、 举例：我国西北一些地区年降雨量小于450mm，是只适宜种植灌木和生产亠亠俏费睡命韓£草的地区，但却被硬性规定