高中生物一轮复习必背知识（选修三）

第1单元基因工程

>记忆网络图解

•限制性核酸

内切酶

•DNA连接酬

•基因进入受

体细胞的载体

•植物基因工程

四个操作步骤多种应用>•动物基因工程

・基因工程药物

•基因治疗

•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

蛋白质工程

基本原理]进展和前景

1.1DNA重组技术的基本工具

个核心考点背记

1.1.1基因工程的概念

基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术

操作环境生物体外

操作对象基因

操作水平DNA分子水平

基本过程剪切-►拼接-►导人-►表达

结果人类需要的基因产物

1.1.2限制性核酸内切酶一一“分子手术刀”

(1)存在：主要存在于原核生物中。

(2)特性：一种限制酶只能识别一种特定的核甘酸序列，并且能在

特定的切点上切割DNA分子。

(3)识别的序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是奇数个一

碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如图，中.

心轴线两侧的双链八上的碱基是反向对称重复排列的。

如：以GO。。中心线为轴，两侧碱基互补对称；CE0G以“为

CGCGGGTCCT

轴，两侧碱基互补对称。

（4）切割后末端的种类：DNA分子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（如图所示）。当限制酶在

它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏

性末端，而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是

平末端。

切割分子时产生的两种不同末端（箭头表示酶的切割位置）

中轴线

特别提示

①限制性核酸内切酶是一类酶而不是一种酶。

②限制性核酸内切酵作用的化学键为磷酸二酯键，而不是氢键。

③不同种类的限制性核酸内切酶识别与切割的位点不同。这与酶的专

一性是一致的。

1.1.3DNA连接酶——分子缝合针

种类E•coIiDNA连接酶T4DNA连接酶

来源大肠杆菌噬菌体

功能特性只能将双链DNA片段互补的黏性缝合两种末端，但连接

末端之间的磷酸二酯键连接起来平末端之间的效率较低

都缝合碳酸二酯键,如图：

相同点

，—一1V——t———1————|一.I

CTTAA占G|

1.1.4基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”

(1)载体具备的条件

①能在受体细胞中复制并稳定保存。

②具有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入。

③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。

(2)最常用的载体是质粒，它是一种裸露的、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双链环状DNA分子。

(3)其他载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒。

综合

限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶与解旋酶

项J限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶

DNA分子

作用底物DNA分子脱氧核甘酸DNA分子

片段

磷酸二碱基对间的

作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键

酯键氢键

形成黏性末形成重组形成新的形成单链

作用结果

端或平末端DNA分子DNA分子DNA分子

1.2基因工程的基本操作程序

弋核心考点背记

1.2.1基因工程的基本操作流程

生物人

材料工

中获A

成

取

1.2.2目的基因的获取

(1)从基因文库(基因组文库或cDNA文库)中获取

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

物种之间的基因交流可以部分基因可以

基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操

作步骤。从基因文库中获取目的基因的优点是

说明

操作简便，缺点是工作f大，具有一定的盲目

性

(2)人工合成目的基因：常用的方法有化学合成法和反转录法。

化学合成法：蛋白质—处一氨基酸序列31_＞RNA碱基序列

上LDNA碱基序列——＞用4种脱氧核甘酸人工合成目的基因

反转录法：分离出供体细胞mRNA蚪专录■蟹一＞单链DNA.34.笆＞合

成目的基因

（3）利用PCR技术扩增目的基因：通过PCR（多聚酶链式反应）可

对已获取的目的基因进行扩增，在短时间内获取大量目的基因。

PCR技术DNA复制

DNA变性（90〜95°C）TDNA复制起始，DNA引物

退火（复性55〜60℃）生成-►DNA片段生成-►

过程

-►子链延伸（70〜75℃）RNA引物水解-►完整的

重复循环DNA分子形成

原则碱基互补配对

相同

模板、原料（dCTP、dATP、dGTP、dTTP）、能量、

点条件

酶、引物等

解旋氢键在高温下断裂、双解旋酶催化氢键逐步断

方式链全部解开裂

场所体外主要在细胞核中

不

引物DNARNA

同

热稳定DNA从聚合酶解旋酶、DNA聚合酶、

点酶

（Taq酶）DNA连接酶等

在短时间内形成大量的

结果形成完整的DNA分子

DNA片断

1.2.3基因表达载体的构建一基因工程的核心

(1)基本过程：一■、弋＞

动子插入具

①用同一种限制酶分别切割载体与含目

的基因的DNA分子，产生互补的黏性末

端或平末端。

②用DNA连接酶将载体与目的基因“缝

合”起来，形成重组DNA(基因表达载体)。

③将重组DNA导入受体细胞进行增殖和筛选。

(2)表达载体的组成：目的基因十启动子十终止子十标记基因。

①启动子：一段特殊结构的DNA片段，位于基因的首端。它是与RNA

聚合酶结合的部位。

②终止子：一段特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。作用是使转

录过程停止。

③标记基因：一般为抗生素基因或荧光基因等，其作用是鉴别受体细

胞中是否含有目的基因(目的基闽是否导入成功)。

1.2.4将目的基因导入受体细胞

细胞类型常用方法受体细胞转化过程

农杆菌将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上T转

植物细胞体细胞入农杆菌-►导入植物细胞-►整合到受体

转化法

细胞的DNA上

将含有目的基因的表达载体提纯-►取卵

显微注

■►获得受精卵一显微注射-►早期胚胎培

动物细胞受精卵

射技术养-►胚胎移植-►发育成为具有新性状的

动物

微生物核胞用Ca?+处理细胞-►感受态细胞-►重组表

Ca?+处理法达载体DNA分子与感受态细胞混合T感

细胞原细

受态细胞吸收DNA分子

1.2.5目的基因的检测和表达

类型步骤检测内容方法结果

目的基因是否进入DNA分子杂交（DNA和DNA否功

第一步

受体细胞之间）是成

分子目的基因是否转录分子杂交技术（DNA和RNA显示

第二步

检测出信使RNA之间）出杂

目的基因是否翻译抗原一抗体杂交方法

第三步交带

出蛋白质

个体包括抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性的程

水平度；基因工程产品与天然产品的活性比较，以确定功能是否相

检测同等

1.3基因工程的应用

令核心考点背记

1.3.1植物基因工程的应用

外源基因类型及举例成果举例

抗虫基因、Bt毒蛋白基因、蛋抗虫水稻、抗虫棉、抗

抗虫转基因植物白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制虫玉米

剂基因、植物凝集素基因

⑴抗病毒基因：病毒外壳蛋白抗病毒烟草、抗病毒小

抗病转基因植物基因、病毒复制酶基因；⑵抗麦、抗病毒番茄、抗病

真菌基因：几丁质酶基因、抗毒甜椒

毒素合成基因

抗逆基因：调节细胞渗透压基抗盐碱和抗干旱的烟

抗逆转基因植物因、抗冻蛋白基因、抗除草剂草、抗寒番茄、抗除草

基因剂的大豆和玉米

优良性状基因：提高必需氨基

改良品质的转基酸含量的蛋白质编码基因、控高赖氨酸玉米、耐储存

因植物制番茄成熟的基因、与花青素番茄、新花色矮牵牛

代谢有关的基因

1.3.2动物基因工程的应用

外源基因类型及举例成果举例

提高生长速度的转基因绵羊、转基因

外源生长激素基因

转基因动物鱼

改善畜产品品质乳汁中含乳糖较少的

肠乳糖酶基因

的转基因动物转基因牛

生产药物的转基药用蛋白基因十乳腺蛋白转基因动物具有乳腺

因动物基因的启动子生物反应器

外源的抗原决定基因表达

作器官移植供体无免疫排斥反应的转

的调节因子或除去供体的

的转基因动物基因猪

抗原决定基因

1.3.3基因工程药物

(1)来源：转基因工程菌。

(2)成果：细胞因子、抗体、疫苗、激素等。

(3)作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、各种传染

病、糖尿病、类风湿等疾病。

1.3.4乳腺生物反应器与微生物生产的比较

「

乳腺生物反应器微生物生产

基因结构动物基因结构与人类基与人类基因结构不同

因结构相同

由于缺少内质网、高尔基体等

与天然蛋白质活性没有

基因表达细胞器，产物可能不具有生物

区别

活性

产物提取从乳汁中较易分离提取从细胞中提取，较为复杂

生产设备畜牧业生产、提取设备工业生产，设备精良

注意：

乳腺生物反应器受生物性别的限制，若从动物尿液中提取目的基因产

物则不受性别限制。

1.3.5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)基因治疗的方法

\项

外源基因类

过程特点成果举例

型\型及举例

从人体内获得某种

细胞，细胞培养，

体外基腺甘酸脱氨体外完成基因转操作复杂，治疗复合型

因治疗酶基因移，筛选并扩增培但成功率高免疫缺陷症

培养，⑤重新输入

患者体内

治疗遗传性外源基因一>载体治疗遗传性

体内基操作简单，

囊性纤维化携带转移>体内囊性纤维化

因治疗成功率低

病的基因相应组织细胞病

注意：

①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。②基因治疗是治疗人类遗传病的根

本方法，但由于尚未全面了解基因调控机制和疾病的分子机理，基因

治疗只处于初期的临床试验阶段。

1.3.6基因检测与基因治疗的比较

目的基因作用备注

制作相应探针，利用DNA分子杂交

基因检测原理，快速、准确检测人类某种疾临床应用阶段

病

仅处于初期的临床试

把健康的外源基因导入有基因缺

验阶段，仍有许多问

基因治疗陷的细胞中，可分为体外基因治疗

题和困难制约该技术

和体内基因治疗

的开展

1.4蛋白质工程的崛起

个核心考点背记

1.4.1基因工程及不足

(1)实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内、后者可以产

生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新性状。

(2)不足：在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。

(3)天然蛋白质的不足

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。

1.4.2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与生物功能的关系作

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，以满足人类生产和生活的需求。

1.4.3蛋白质工程的基本原则

基础蛋白质分子的结构规律及与生理功能的关系

通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，

概念手段

或制造一种新的蛋白质

目的获得满足人类生产和生活需求的蛋白质

原理由预期的蛋白质找到相对应的脱氧核甘酸序列（基因）

脱氧核甘酸序列（基因）

流程

小NA7转录A凄NA吗肽格折叠）具有空间结―表达生物特节

口壬转录C5NA构的蛋白质>的功能或性为

1.4.4基因工程和蛋白质工程的比较

基因工程蛋白质工程

操作环境

生物体外生物体外

（场所）

操作核心基因基因

操作起点目的基因预期的蛋白质功能

确定蛋白质功能-►应有的鬲级结构

剪切-►拼接-►导入-►应具备的折叠状态-►应有氨基酸

基本过程

-►表达序列-►应有的碱基序列-►改造的蛋

白质

定向改造或生产人定向改造生物的遗传特性，以获得人

实质

类所需的蛋白质类所需的生物类型或生物产品

生产自然界已存在

结果可以创造出自然界不存在的蛋白质

的蛋白质

(1)蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代

基因工程

联系

(2)基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进

行修饰、改造

第2单元细胞工程

＞记忆网络图解

2.1植物细胞工程

O核心考点背记

2.1.1细胞工程的含义

原理和方法细胞生物学和分子生物学

操作水平细胞水平或细胞器水平

目的按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品

分类植物细胞工程和动物细胞工程

2.1.2细胞的全能性

(1)含义：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发

育成完整生物体的潜能。每个生物细胞都具有全能性的特点。

(2)细胞全能性的原因

生物体的每个细胞都含有该物种所特有的全套遗传信息，都有发育成

为个体所需要的全部基因。从理论上来说，一个染色体组中含有发育

为该物种的个体所需的全部基因。

(3)细胞全能性大小的比较

①植物细胞〉动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性)。

②受精卵＞生殖细胞(精子、卵细胞)＞体细胞。

③体细胞：分化程度低的＞分化程度高的，细胞分裂能力强的＞细胞分

裂能力弱的，幼嫩的细胞〉衰老的细胞。

(4)实现植物细胞全能性的条件

材料离体的细胞、组织或器官

培养基种类齐全、比例合适的营养物质及一定的植物激素

①无菌操作；②光照：愈伤组织的培养最初避光培养、后

外界条件

期见光培养

2.1.3植物组织培养技术

（1）理论基础（原理）：细胞全能性

（2）过程

‘外植体（离体）脱八住

的植物器官、一J

、组织、细胞））

（3）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）。

（4）材料的选择与处理

①幼嫩的组织脱分化较为容易，如茎尖、根尖、形成层细胞易脱分化，

而植物的茎、叶和成熟的组织则较难。

②对外植体要进行消毒处理，而对各种器械要彻底灭菌。

注意

①植物组织培养中用到的有机碳源一般为蔗糖，蔗糖还可起到调节渗

透压的作用。

②诱导愈伤组织再分化形成胚状体或丛芽及生根的过程中，要进行换

瓶处理，以改变培养基中的激素浓度及配比。

③愈伤组织再分化形成植物幼苗时，需光照处理，以便诱导叶绿体的

形成。

思维拓展

植物细胞工程中的“脱分化”与“再分化”

（1）脱分化和再分化的比较

比较内容脱分化再分化

过程细胞-►愈伤组织愈伤组织-►幼苗

排列疏松、高度液泡化的

特点有根、芽

薄壁细胞

无菌、离体；适宜的营养；无菌、离体;适宜的营养；生

需要条件

生长素和细胞分裂素长素和细胞分裂素；光照

(2)影响脱分化、再分化的因素

植

物［细胞分裂素浓度与生浮浓浓度相当时：生成伤组织

激细胞分裂素浓度〉生长长素浓度：促进痴

主细胞分裂素浓度〈生长长素浓度：促进饰

素i

2.1.4植物体细胞杂交技术

(1)概念:将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞,

并将其培育成新的植物体的技术。

(2)原理：细胞膜的流动性和细胞的全能性。

(3)基础：植物组织培养。

(4)过程

特别讲解

①植物体细胞杂交的障碍:a.植物细胞都有细胞壁。根据酶的专一性

原理，用纤维素酸和果胶醉去除细胞壁。b.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杂种细胞的筛选:诱导原生质体融合后，将原生质体转移到适当的

培养基上，使原生质体再生细胞壁。人工诱导会形成多种融合细胞，

可采用机械方法、生理学或遗传学方法筛选出杂种细胞，并将其进一

步培养成杂种植林。

③杂种植林遗传物质的变化：细胞融合属于染色体变异，杂种植林的

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。

④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林利用了细胞的全能性。植物体细胞杂交

可以打破生殖隔离。

2.1.5植物繁殖的新途径

(1)微型繁殖：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：生产上许多无性繁殖作物均受到病毒的侵染，从而

导致品种严重退化，产量降低和品质变差。利用植物分生组织(如茎

尖、根尖)进行培养，可以使新长成的植株脱除病毒。

(3)人工种子：植物组织培养得到的胚状体、

不定芽、顶芽或腋芽，包上人工种皮就可形

成人工种子。

右图是人工种子的结构示意图。

人工种皮中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生

素、有益菌等，以利于胚状体生长发育成幼苗。

2.1.6作物新品种的培育

(1)单倍体育种：花药离体培养过程就是植物组织培养过程。

花药离体培养〉单倍体幼苗秋吟仙素诱导>纯合子

染色体加倍

单倍体育种的优点是后代不发生性状分离，都是纯合子，能够稳定遗

传，明显缩短了育种年限。

(2)突变体的利用：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处

于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力(如射线、化

学物质等)的影响而发生突变。

从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育

成新品种。

(3)细胞产物的工厂化生产：可以利用植物组织培养技术大量生产某

些细胞产物，如蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。

2.1.7植物组织培养和植物体细胞杂交

名称植物组织培养植物体细胞杂交

细胞膜具有一定的流动性和细胞的

原理细胞的全能性

全能性

离体的植物器官、组织或细胞植物细胞A

［去壁

，脱分化

原生质体A、人丁

■敷伤组织

融合的原生质AB

原生质体B，诱导

过程，再分化，再生壁

、、芽或胚状体

隹《屐珊胞AB

植物细胞B、，脱分化

杂种植株舞色愈伤、&织

底物体

(1)取材：选取有形成层的(1)去壁方法：酶解法，所用的酶

注意

部位最容易诱导形成愈伤组是纤维素酶和果胶酶

事项织(2)人工诱导融合的方法：物理法：

(2)光照：在愈伤组织的诱离心、振动、电激；化学方法：聚乙

导阶段往往要暗培养，有利二醇

于细胞的脱分化产生愈伤组

织。当愈伤组织分化出芽和

叶时，一定要有光照，有利

于叶片内叶绿素的合成

2.2动物细胞工程

令核心考点背记

2.2.1动物细胞工程

基础技术手段应用

动物细胞动物细胞培养、细胞核移植、(1)深入探索并改造生物的

培养技术细胞融合、单克隆抗体制备遗传特性

等(2)大量培养细胞

2.2.2动物细胞培养

(1)概念：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。

(2)动物细胞培养的操作流程

特别说明

①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

程度较低，增殖能力强，有丝分裂旺盛，容易培养。

②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。

③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。

技巧方法

原代培养与传代培养

区别两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象。

①第一次：用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，分散后培养，即

为原代培养。

②第二次：细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白剩走其从瓶壁上

脱离下来，分散到多个培养瓶中继续培养，即为传代培养。

概念辨析：细胞贴壁(贴壁生长)和接触抑制

①细胞贴壁：培养液中分散的动物细胞，置于适宜的条件下，能够分

裂，这些细胞贴附在培养瓶壁上，称为细胞贴壁，或贴壁生长。

②接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止

分裂增殖的现象。

(3)动物细胞培养的基本条件

①无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理，通常

还要在细胞培养液中添加一定量的抗生素，并定期更换培养液。

②营养：需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等营养

物质，将细胞所需的上述营养物质按其种类和所需数量严格配置而成

的培养基称为合成培养基，在使用合成培养基时，通常需加入血清、

血浆等一些天然成分。

③温度和pH:哺乳动物细胞体外培养的适宜温度多为(36.5±0.5)℃,

多数细胞生存的适宜阳为7.2〜7.4。

④气体环境：细胞培养所需的气体主要有和通常为95%空气加

5%。。2的混合气体。CO2气体能够调节培养基的pHo

2.2.3植物组织培养与动物细胞培养的比较

植物组织培养动物细胞培养

原理细胞全能性细胞增殖

培养基的

固体液体(合成培养基)

物理性质

培养基水、无机盐、维生素、蔗糖、葡萄糖、氨基酸、无机盐、

的成分氨基酸、激素、琼脂等维生素、动物血清等

结果新的植株或组织新的细胞系或细胞株

①微型繁殖①蛋白质生物制品的生产

②作物脱毒②皮肤一材料的培育

应用

③生产人工种子③检测有毒物质

④生产细胞产物④生理、病理、药理学研究

条件均需无菌操作，需适宜的温度、pH、O2等条件

2.2.4动物细胞培养技术的应用

(1)生产病毒疫苗、单克隆抗体、干扰素等。

(2)利用动物细胞培养技术中的细胞贴壁生长和接触抑制的特点,

可用烧伤病人自己的健康皮肤细胞培养出大量的自身薄层皮肤细胞,

以供植皮所需。

(3)培养的动物细胞用于检测有毒物质，判断物质的毒性。

2.2.5动物体细胞核移植技术和克隆动物

(1)原理：动物体细胞核具有全能性

(2)过程:

(3)条件及原因

①体细胞核移植技术要选择MII期的卵母细胞作受体细胞。因为MII

期卵母细胞体积大，易操作，含有促使细胞核全能性表达的物质和营

养条件。

②在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的遗传物

质去掉或将其破坏。

③培养的动物细胞一般传代至10〜50代左右时，部分细胞核型可能

会发生变化，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因

此，在体细胞核移植中，通常采用传代10代以内的细胞。

④核移植时，一般不选择生殖细胞作为供核细胞，因为生殖细胞与正

常体细胞相比，遗传物质减半。

特别说明

动物体细胞不能经培养直接发育成完整个体，原因是动物体细胞的全

能性受到限制。用体细胞核移植技术能够得到克隆动物，说明动物体

细胞的细胞核具有全能性。

(4)结果

①克隆动物的性状与核供体生物的性状基本相同，但不是完全相同，

因为：克隆动物的细胞质遗传物质来自于受体卵母细胞的细胞质。生

物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境的影响。

②核移植过程中细胞核只来自于一个个体，因此核遗传物质与供体个

体的相同，属于无性繁殖，不会改变生物体的基因型。

(5)动物体细胞核移植技术的应用

①畜牧生产方面：培育良种动物。

②保护涉瓦危物种。

③医药卫生方面：生产医用蛋白、器官和组织移植等。

(6)动物体细胞核移植技术存在的问题

①成功率低。

②克隆技术的各个环节有待进一步改进。

③克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷。

2.2.6动物细胞融合

(1)动物细胞融合：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，移为杂

交细胞。

(2)诱导方法：化学法(聚乙二醇)，灭活的病毒，物理法(离心、

振动、电激等)。

(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。

2.2.7单克隆抗体

(1)血清抗体与单克隆抗体

名称产生特点

一般从血清中分离，产量低，纯度

血清抗体由单个B淋巴细胞分泌

低，特异性差

单克隆抗体由杂交瘤细胞分泌特异性强，灵敏度高，能大量制备

(2)单克隆抗体的制备

B淋巴细胞体内培养

产监杂交瘤细胞)一■单克隆抗体

骨髓瘤细胞体外培养

(3)制备单克隆抗体过程中有两次筛选

第一次筛选是将未融合的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞以及BB融合、瘤

瘤融合的细胞通过选择培养基淘汰，筛选出B瘤融合的细胞。

第二次筛选是将产生特定抗体的B瘤细胞通过细胞培养用相应抗原

检测的办法筛选出来。因为从体内取免疫过的B淋巴细胞时取出很多

种，形成的杂交瘤细胞有很多种，所以需筛选出产生特定抗体的杂交

瘤细胞。

(4)获取单克隆抗体的场所

①若在培养基中进行杂交瘤细胞培养，则从培养液中提取。

②若在小鼠或其他动物腹腔中培养，则从腹水中提取。

(5)单克隆抗体的作用

①作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并与一定抗原

发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。

②用于治疗疾病和运载药物：主要用于癌症治疗，可制成“生物导弹”,

也有少量用于治疗其他疾病。

注意

(1)植物体细胞杂交前需要去除细胞壁，制备原生质体，然后再入

工诱导原生质体融合，而动物细胞可直接诱导融合。

(2)植物体细胞杂交最终获得杂种植林，而动物细胞融合通常用来

获得杂种细胞或细胞产物，还不能获得杂种动物。

2.2.8动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较

项目动物细胞融合植物体细胞杂交

细胞膜的流动性和植物细胞

原理细胞膜的流动性

的全能性

融合前提分散成单个细胞去除细胞壁

诱导融离心、振动、电激；聚乙二醇；离心、振动、电激；聚乙二醇

合方法灭活病毒等等

结果获得杂种细胞或细胞产物获得杂种植株

用途制备单克隆抗体等培育作物新品种等

意义使远缘杂交成为可能克服远缘杂交的障碍

思维拓展

(1)核移植和植物体细胞杂交产生的后代中都含有两个亲本的遗传

物质；植物组织培养和人工种子产生的后代中都只哈^一■个亲本的遗传

物质。

(2)植物细胞培养中去掉细胞壁的原因是这层细胞壁阻碍了植物体

细胞杂交融合；动物细胞培养中用胰蛋白酶处理动物组织的目的是使

组织分散成单个细胞。

第3单元胚胎工程

＞记忆网络图解

体内受精胚胎发育

*

内

体精子

原

精

受

幼

肠A

胚

与

体

胚

发

胎

育

Ir

早

，

胚

期

胚

胚

体

胎精子采集

胚

胎

胎

外

工f

胎

移

分

受

程

精

植

割

卵子采集与

胚胎干细胞

3.1体内受精和早期胚胎发育

个核心考点背记

3.1.1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处理技术，

如体外受精、胚胎培养、胚胎分割、胚胎移植、胚胎干细胞培养等技

术，经过处理后获得的胚胎还需移棺到雌性动物体内产生后代，以满

足人类的各种需求。

3.1.2精子的发生

(1)场所：睾丸。

(2)时期：从初情期开始直到生殖机能衰退。

(3)过程：发生的过程大体可分三个阶段。

(4)精子的变形

’细胞核T成为精子头的主要部分

精高尔基体T发育为精子头部的顶体

子J中心体-►演变为精子的尾

细线粒体-►聚集在尾的基部形成线粒体鞘

胞［细胞内的其他物质-►浓缩为原生质滴，最后脱落

(5)精子的形态：外形似蝌蚪，分头、颈和尾三大部分。

3.1.3卵细胞的形成

(1)形成部位：卵巢

(2)卵细胞的形成

①形成过程(如图所示)

体时，说明卵子已经完成了受精。

注意

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。排出的印子是在输卵管内与精子受精的。

3.1.4精子和卵子发生的比较

项目精子发生卵子发生

睾丸曲细精管卵巢（Ml）、输卵管（Mil）（场所不

场所

（场所唯一）唯一）

性别分化的开始，卵泡（含次级卵母

细胞和第一极体）的形成和在卵巢内

时间初情期后的储备，是在出生前（胎儿时期）完

区成的，减II是在精子和卵子的结合

过程中（即受精过程中）完成的

别Ml和MlI是连续

的，需要变形；Ml和Mil是不连续的，不需要变形，

过程特点

细胞质均等分细胞质不均等分配

酉己

形成4个精子细

结果形成1个卵细胞和3个极体

胞

原始生殖细胞的增殖为有丝分裂：生殖细胞的成熟为减

相同点数分裂；成熟过程均经一次复制和两次分裂，子细胞中

染色体数目减半

3.1.5受精作用

（1）受精作用的概念：精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过

程。

（2）受精作用的场所:输卵管

（3）受精作用的过程

①受精前的准备阶段：

精子获能：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。

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。

②受精阶段：

第一步：精子穿越放射冠和透明带。顶体反应使顶体内的酶释放出来

并溶解放射冠内的卵丘细胞，透明带反应是防止多精人卵受精的第一

道屏障。

第二步：精子进入卵黄膜。卵黄膜封闭作用是防止多精人卵受精的第

二道屏障。

第三步：原核形成。雄原核形成和雌原核形成。

第四步：配子结合。雌雄原核融合形成合子(受精卵)。

(4)受精作用的意义：维护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。

3.1.6胚胎发育的过程

原幼

受卵裂签)分赘、分裂、

精分花＞肠分化”

卵胚胚邑体

V—>

具有囊胚腔十＞具有原肠腔三个胚层：

胚胎发育

(1)卵裂期的特点：细胞进行有丝分裂，细胞数目增加，但胚胎总

体积不增加，或略有缩小。

(2)桑根胚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。

(3)囊胚时期细胞开始出现分化，内细胞团将来发育成胎儿的各种

组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘；出现囊胚腔。

(4)原肠腔时期的细胞进一步发育，内细胞团表层细胞形成外胚层,

发育成神经系统、感觉器官、表皮及其附属结构。下方的细胞形成内

胚层，发育成肝、胰等腺体，以及呼吸道、消化道上皮。滋养层发育

为胎儿的胎膜和胎盘。

3.2体外受精和早期胚胎培养

O核心考点背记

3.2.1试管动物（婴儿）

“试管动物或婴儿”是指通过体外受精和胚胎移植技术而产生的动物

或婴儿。

其过程如下：

繁殖方式是有性生殖。培