2.2 动物细胞工程
2.2.1 动物细胞培养和核移植技术
【目标导航】 1.结合图2－16及相关内容，归纳动物细胞培养的过程、条件及应用。
2.结合图2－21，归纳通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程及应用前景。
一、动物细胞工程(阅读P 44) 基础 技术手段 应用 动物细胞培养技
术 动物细胞培养、体细胞核移植、细胞融合 ①深入探索并改造生物的遗
传特性 ②大量培养细胞
③单克隆抗体的制备等 44－461．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．过程 动物组织块或器官――――――――――――→剪碎胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理
单个细胞――→加培养液细胞悬液――→初次培养原代培养―→传代培养
3．相关概念
(1)细胞贴壁：悬液中分散的细胞贴附在瓶壁上。
(2)接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。
(3)原代培养：指动物组织消化后的初次培养。
(4)传代培养：贴满瓶壁的细胞，出现接触抑制后，需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖的培养过程。
4．培养条件
(1)无菌、无毒的环境：培养液中添加一定量的抗生素，并定期更换培养液，以清除代谢产物，防止对细胞自身造成危害。
(2)营养?????
无机物：无机盐、微量元素等有机物：糖、氨基酸、促生长因子、和天然成分：血清、血浆等
(3)温度和pH ?
???? 温度：哺乳动物多以36.5±0.5 ℃为宜pH ：多数细胞适宜pH 为7.2～7.4 (4)气体环境?????
O 2：细胞代谢所必需CO 2：维持培养液的pH 5．应用
(1)生产生物制品：如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。
(2)应用于基因工程：动物细胞是基因工程技术中常用的受体细胞。
(3)应用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性。
(4)用于生理、病理、药理等方面的研究，如筛选抗癌药物等。
三、动物体细胞核移植技术和克隆动物(阅读P 47－50)
1．概念
将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，最终发育为动物个体。
2．分类
包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植，其中胚胎细胞核移植较易成功。
3．过程
4．应用前景
(1)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。
(3)转基因克隆动物可作为生物反应器，生产许多医用蛋白。
(4)转基因克隆动物细胞、组织和器官可作为异种移植的供体。
(5)人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，形成相应的组织、器官后，可以用于组织器官的移植。
(6)研究胚胎发育及衰老过程，追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病。
5．存在问题
(1)成功率非常低(低/高)。
(2)绝大多数克隆动物还存在健康问题。
(3)克隆动物食品的安全性存在争议。
判断正误：
(1)动物细胞培养时，需要对细胞进行一次脱分化处理和两次胰蛋白酶处理。()
(2)恒温条件下进行动物细胞培养，细胞周期持续时间长短不随细胞培养进程而改变。()
(3)动物细胞培养技术可用于检测有毒物质、构建人造皮肤、大量生产药物蛋白。()
(4)为了防止培养过程中发生微生物污染，应将培养箱抽成真空以消毒、灭菌。()
(5)动物细胞核移植的原理是动物细胞核的全能性。()
(6)哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。()
(7)动物细胞在培养的过程中一些细胞会发生遗传物质的变化。()
(8)目前使用的或冷冻保存的细胞通常是10代以内的细胞，以保持正常的二倍体核型。()
(9)在动物细胞的培养过程中，培养液中可以不加入血清和血浆等物质。()
[答案](1)×(2)×(3)√(4)×(5)√(6)√(7)√(8)√(9)×
一、动物细胞培养
1．动物细胞培养过程分析
(1)过程：
(2)贴壁生长现象及接触抑制现象
①贴壁生长：动物细胞在液体培养基中悬浮生长一段时间之后，大部分细胞会贴附在培养瓶壁上生长。
②接触抑制：细胞进行有丝分裂，数目增加到表面相互接触时，停止分裂增殖，出现接触抑制现象。
(3)原代培养和传代培养
①原代培养：动物组织消化后的初次培养。
②传代培养：原代培养过程中，贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶培养，让细胞继续增殖。
2．动物细胞培养与植物组织培养的比较
比较项目植物组织培养动物细胞培养
生物学原理细胞的全能性细胞增殖
培养基性质固体液体
培养基成分蔗糖、氨基酸、水、矿物质、葡萄糖、氨基酸、促生长因子、
生长素、细胞分裂素、琼脂等无机盐、微量元素、水、血清、
血浆等
培养结果新的植株或组织大量新细胞或细胞产物应用
①快速繁殖
②培育无病毒植株
③细胞产物的工厂化生产
④制作人工种子
①生产病毒疫苗、干扰素、单
克隆抗体等
②检测有毒物质
③生理、病理、药理研究
培养条件无菌、适宜的温度和pH
取材植物器官、组织或细胞
动物早期胚胎、幼龄动物的器
官或组织
培养对象植物器官、组织或细胞分散的单个细胞
过程脱分化、再分化原代培养、传代培养细胞分裂、生长、
分化特点
①分裂：形成愈伤组织；②分
化：形成根、芽
①只分裂不分化；②贴壁生
长；③接触抑制
1．动物细胞培养为什么需要无菌、无毒的环境？
[答案]细菌、真菌和病毒等均可造成细胞培养环境的污染，而离体培养的细胞已失去了对微生物和有毒物质的防御能力，一旦受到污染或自身代谢物质积累等，培养的细胞就会死亡。
2．根据动物细胞培养的过程，思考下列问题：
(1)培养前为什么要将动物组织分散成单个细胞？
(2)动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶作用的对象有何不同？
[答案](1)分散后细胞能与培养液充分接触，更易进行物质交换。
(2)第一次是将组织块分散成单个细胞，第二次是将贴满瓶壁的细胞分散成单个细胞。
3．为什么进行动物细胞培养时，通常要添加血清？
[答案]血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等物质，而且还含有多种未知的促生长因子，能促进细胞的生长、增殖和贴附。
4．进行动物细胞培养为何常选用幼龄动物组织或胚胎作培养材料？动物细胞培养需要脱分化吗？
[答案]幼龄动物组织或胚胎的细胞分化程度低，增殖能力很强，更易于培养。动物细胞培养不需经过脱分化过程，因高度分化的动物细胞发育潜能变弱，失去了发育成完整个体的能力，所以，动物细胞也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程了。
1．某医院病理室为确诊一患者的肿瘤是良性的还是恶性的，切取了小块肿瘤组织进行培养。请回答下列问题：
(1)培养之前，肿瘤组织必须先用________等处理成单个细胞。
(2)若开始培养时，取一滴培养液观察，有100个肿瘤细胞，经过24 h培养后，取一滴稀释100倍后，再取一滴(设三次的“一滴”等量)观察，发现有64个肿瘤细胞，此肿瘤的细胞周期约为________ h。
(3)与正常细胞相比，在显微镜下可见明显增多的细胞器是________________(填两项)。
(4)某科研单位研制出一种新型药物X，据说对此类肿瘤有较好的疗效，请你设计一个方案加以验证。写出你所设计的实验步骤：
①将相同的培养液分为相等的两份，一份_______________，另一份______________；
②____________________________________________________________________;
③放在相同的条件下培养，________________________________。
[答案](1)胰蛋白酶(或“胶原蛋白酶”)(2)4(3)线粒体、核糖体(其他正确[答案]亦可)(4)①加入药物X不加入药物②将等量的肿瘤细胞置于两份培养液中③观察肿瘤细胞生长情况
【一题多变】
判断正误：
(1)动物细胞培养的原理是动物细胞的全能性。()
(2)原代培养的细胞是指从贴壁生长到发生接触抑制的细胞。()
(3)传代培养的细胞以有丝分裂方式增殖，在传代过程中其遗传物质保持不变。()
(4)只要培养条件适宜，细胞都可在体外无限繁殖。()
[答案](1)×(2)×(3)×(4)×
二、动物体细胞核移植技术和克隆动物
1．原理
克隆动物的形成利用了动物细胞核的全能性。
2．供体和受体的选择
(1)供体：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。而一般不选用生殖细胞作为供核细胞是因为生殖细胞与正常细胞相比，核遗传物质已减半。
(2)受体：去核的减数第二次分裂中期的卵母细胞。
①选取减数第二次分裂中期的卵母细胞的原因：一方面细胞大，易于操作；卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养。另一方面此时具备受精能力，细胞质中含有能刺激融合后重组细胞进行分裂分化并形成重组胚胎的物质。
②去核的原因：保证克隆动物的遗传物质最大程度地来自有重要利用价值的动物。
3．以克隆高产奶牛为例
1．为什么核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同？
[答案](1)克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外线粒体中的DNA是来自于受体卵母细胞。
(2)性状是基因与环境共同作用的结果。供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其性状也不可能和供核动物完全相同。
(3)在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。
2．结合动物细胞核移植的过程，分析为什么体细胞核移植较胚胎细胞核移植更困难。
[答案]由于动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易；而动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难。因此动物体细胞核移植的难度就明显高于胚胎细胞核移植。
2．下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病的过程图解。请据图回答下列问题：
(1)图中①所示的结构名称是____________________________________________。
(2)图中③④所示的生物技术名称分别是__________________、__________________。
(3)过程③通常用去核的卵母细胞作为受体细胞的原因除了它体积大、易操作、营养物质丰富外，还因为它____________________________________________________________ _______________________________________________________________________。
(4)过程④通常用②作为受体细胞的原因是___________________________________
________________________________________________________________________。
(5)图示方法与一般的异体核移植相比最大的优点是____________________________
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________，该种基因治疗所属类型为_________________________________________________。
【问题导析】(1)①是从供体(患者)体细胞分离出的细胞核。
(2)③表示核移植技术，④表示转基因技术。
(3)核移植的受体细胞一般是卵母细胞，原因是它体积大、易操作，含有供胚胎发育的营养物质，它还含有促进细胞核全能性表达的物质。
(4)早期胚胎中的细胞分化程度低，全能性高，可诱导分化成各种组织器官。
(5)图示培育出的细胞(胰岛B细胞)核遗传物质来自患者本人，所以移植后不发生免疫排斥反应；图中所示基因治疗是体外转基因，故所属类型为体外基因治疗。
[答案](1)细胞核(2)核移植技术转基因技术(或基因工程、DNA重组技术、基因拼接技术)(3)含有促进细胞核全能性表达的物质(4)早期胚胎细胞分化程度低，全能性高，可诱导分化为各种组织、器官(5)细胞移植无免疫排斥反应体外基因治疗【一题多变】
判断正误：
(1)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核个体的相同，属于无性繁殖。()
(2)克隆技术形成重组细胞发育成一个新个体，体现了动物细胞的全能性。()
(3)克隆动物可以作为异种移植的供体，克隆技术用于组织器官的移植。()
(4)克隆技术可以用于增加濒危动物数量，改善濒危物种的基因组成。()
(5)图中健康胰岛B细胞基因通常应该采用显微注射技术转入动物细胞中。()
(6)图中重组细胞A在培养液中培养成早期胚胎的过程中会发生基因重组。()
[答案](1)√(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×
1．动物细胞工程常用的技术手段中，最基础的是()
A．动物细胞培养B．动物细胞融合
C．动物组织培养D．胚胎细胞核移植
[答案] A
2．一般来说，动物细胞体外培养需要满足的条件有()
①无毒的环境②无菌的环境③合成培养基需加血清④温度与动物体温相近⑤需要O2，不需要CO2⑥95%空气加5%CO2无菌混合气体
A．①②③④⑤⑥B．①②③④
C．①③④⑤⑥D．①②③④⑥
[答案] D
3．下图为某哺乳动物的生殖过程图，正确的叙述是()
A．动物个体2为克隆动物，c为高度分化的体细胞
B．动物个体2的遗传性状与提供b细胞的母羊完全不同
C．产生动物个体2的生殖方式为有性生殖
D．e细胞为完成减数分裂的卵细胞
[答案] A
[解析]通过克隆技术培育的动物称为克隆动物，提供细胞核的是高度分化的体细胞，A项正确；B项考虑细胞质基因，应该是“有相同之处”；动物的克隆实际上是无性生殖过程，C项错误；e细胞是处于减数第二次分裂中期的卵母细胞，并没有完全完成减数分裂，D项错误。
4．2006年4月25日，中国首例带有抗疯牛病转基因体细胞的克隆牛在山东淄博顺利降生。它是莱阳农学院董雅娟、柏学进教授继2001年11月成功克隆出中国首例和第二例健康成活克隆牛之后完成的又一项重大成果。作为克隆牛，其培育过程图如下：
(1)细胞A是________，细胞B是________。
(2)一个重组细胞D发育成丁牛出生，涉及的细胞增殖方式是____________。丁牛体内有众多细胞类型，如成熟的红细胞无核能够运输氧气，而浆细胞内有发达的内质网能够分泌抗体，神经元具有许多突起能够产生并传导兴奋，这是____________的结果。
(3)丁牛的性别和________牛的性别相同，原因是______________________________
________________________________________________________________________。
(4)能否直接用细胞A体外培养形成胚胎，移植到丙牛子宫并发育成健康的小牛出生？为什么？
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
[答案](1)高度分化的体细胞卵母细胞(2)有丝分裂基因选择性表达(3)甲牛的性别由细胞内的性染色体决定，丁牛的性染色体与甲牛相同(4)目前不能，高度分化的动物体细胞由于基因的选择性表达而失去了进一步的分裂分化能力
策略与反思 纠错与归纳【学习目标】 1．理解生物技术安全性争论焦点，了解转基因技术安全性产生的原因； 2. 认同对生物技术伦理问题讨论的必要性，简述克隆人，试管婴儿，基 因检测等生物技术在应用中可能和已经带来的好坏。 3. 列举生物武器的主要种类；举例说出生物武器给人类带来的威胁。 【重点难点】 重点：理解生物技术的安全性和伦理问题 难点：理解生物技术的安全性和伦理问题 【使用说明与学法指导】 认真完成导学稿中的自主学习部分，梳理总结本章的知识内容并尝试构 建知识框架，对相应的内容进行记忆背诵。 【自主学习】 1.转基因生物引发安全性问题的原因是什么？ 2. 写出获得克隆人的具体过程。 3.治疗性克隆和生殖性克隆分别是什么?中国政府对生殖性克隆持什么 态度？你的看法呢？ 4．请说出‘设计试管婴儿’和‘基因身份证’的含义。并谈一谈你对这 两个技术的看法？
C．转基因抗虫棉 D．巨型小鼠 2．“实质性等同”是指（） A．转基因农作物中的成分完全没有发生改变 B．转基因农作物中的成分部分没有发生改变 C．转基因农作物中只要某种重要成分没有发生改变，就可以认为与天然品种“没有差别” D．“实质性等同”是对转基因农作物安全性的最终评价 3.中国政府的态度是禁止生殖性克隆人，不接受任何生殖性克隆人的实验，原因是（） A.大多数人对克隆人的研究持否定态度 B.克隆人不是正常的个体 C.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 D.克隆人的技术性问题无法得到解决 4．所谓的“设计试管婴儿”比一般所说的试管婴儿要多一步骤，是哪一步 ( ) A．体外受精 B．胚胎移植 C．基因检测 D．细胞核移植5．与常规武器相比，生物武器具有( ) ①传染性强②污染面积广，不易被发现③有一定的潜伏期 ④像核武器一破坏建筑物⑤自然条件下的大雪、低温、干燥、日晒等不影响生物武器的杀伤力 A．①②③ B．②③④⑤ C．①②③④⑤ D．①②③④ 6．对于用重组基因技术制造的全新致病菌，以下说法不正确的是( ) A．受感染者会突然发病B．受感染者无药可医 C．会造成极度恐慌D．可以用疫苗预防 7.2001年，美国“9·11”事件后，又发生了炭疽杆菌事件，给美国人造成了极大的恐慌，试根据这一事件完成下列问题。 (1)炭疽杆菌是________，采用________生殖。 (2)炭疽杆菌是生物武器之一，不过现在有的人通过转基因技术把 ________改造成像炭疽杆菌一样的致病菌。它的危害要比炭疽杆菌的危害大，原因是 ___________________________________________________________ ___________________________________________________________。
胚胎工程应用及前景——胚胎移植导学案 教学目标： （一）知识与技能：理解胚胎移植的概念、生理学基础 掌握胚胎移植的基本程序 举例说明胚胎移植的意义 （二）过程与方法：运用所学知识解释有关胚胎工程的生物学现象 （三）情感态度与价值观：认同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用 关注胚胎工程的研究进展和应用价值 教学重点： 1、胚胎移植的概念及生理学基础 2、胚胎移植基本程序 3、胚胎移植的意义及应用 教学难点：胚胎移植的生理学基础、基本程序 基本知识网络： 一、概念：是指将雌性动物的，或者通过及其他方式得到的胚胎，移植到的、相同的其他动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。 供体：受体：处理： 实质：；地位： 二、胚胎移植生理基础 探究一： ●准备移植的小牛胚胎移植到任何一头母牛的子宫内都能发育吗？ ●动物体内的早期胚胎容易取出来吗？ ●供体与受体之间进行胚胎移植会不会发生免疫排斥反应？ 三、胚胎移植过程 探究二：阅读教材77页，讨论回答 1、供受体母牛的选择和处理： 供体：受体： 处理：具体做法： （2）超数排卵处理 方法： 具体做法： （3）配种或人工受精 精子来源： 受精方式： （4）胚胎的收集 时间： 冲卵： （5）胚胎检查 检查胚胎的发育状况，处于或 （6）胚胎的保存或移植 胚胎去向：或 储存温度：摄氏度的中保存 （7）胚胎的移植 方法一： 具体做法：引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口。方法二： 将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。（8）对受体母牛进行的检查 （9）受体母牛产下胚胎移植的犊牛 犊牛性状： 胚胎移植成功的标志： 四、胚胎移植的应用与意义 探究三：讨论教科书75页，图3—17，阐述胚胎移植的意义 1、 2、 3、 4、
高中生物选修三专题一试 题 篇一：高中生物选修三专题一基因工程知识点 专题一基因工程 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。 （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。
黏性末端：当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。 平末端：当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的 磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。 (2)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 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，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。 ④对受体细胞无害。 （2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有
专题三3．1 体内受精和早期胚胎发育 （第1课时） 一、学习目标 1．简述哺乳动物的精子、卵子发生过程。 2．比较精子和卵子的发生的异同。 二、学习重难点：简述哺乳动物的精子和卵子的发生。 课前预习 1、精子的发生 （1）哺乳动物精子的发生是在_____内完成的。雄性动物从________期开始，直到__________衰退。 （2）第一阶段：位于_____________________先分裂为两个细胞，然后进行数次___________，产生大量精原细胞，进一步形成多个______________。 第二阶段：___________连续进行两次分裂（即___________）：MⅠ产生两个___________，M Ⅱ共产生____个含___________的___________细胞。 第三阶段：____经过变形，________变为________的主要部分，_______发育为头部的____，_____演变为________，________聚集在____的基部形成____。同时，其它物质浓缩为球状，叫____________。细胞核和线粒体都是_____________中的重要部分。其中，细胞核是_____________________的场所，也是参与__________________________的控制中心。而线粒体则是精子进行_____________的场所。 2、卵子的发生 （1）卵子的发生是在_____________内完成的。 （2）卵原细胞通过_______________________，演变为__________，被_________包围，形成卵泡。MⅠ是在雌性动物_________完成的，结果是产生______________和_________；M Ⅱ是在_______________________完成的，产生_____________和_____________。判断卵子是否受精的重要标志是__________________。一个卵泡中能形成___成熟的卵子。 （3）哺乳动物_________的形成和在________内的储备，是在______________（即__________）完成的。 课内学习 一、精子的发生 探究一：各种家畜精子发生的过程 1．请用箭头图绘出精子发生的过程的各阶段。 2．阅读P61，观察图3－2，精子变形发生了哪些变化？ 3．观察P62图3－3，哺乳动物成熟的精子分为哪几部分？与动物体型大小有没有关系？ 4．精子细胞变成精子过程中，细胞核和线粒体都保留，如何理解此现象？
1.3 基因工程的应用 学习目标 1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。(重难点) 2.关注基因工程的进展。(重点) 3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。(重点) |基础知识| 植物基因工程的成果 1.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。 (1)抗虫转基因植物 ①杀虫基因种类：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成果：抗虫植物：棉、玉米、马铃薯、番茄等。 (2)抗病转基因植物 ①植物的病原微生物：病毒、真菌和细菌等。 ②抗病基因种类：a.抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因。 b.抗真菌基因：几丁质酶基因和抗毒素合成基因。 ③成果：抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。 (3)抗逆转基因植物 ①抗逆基因：调节细胞渗透压基因使作物抗碱、抗旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因，使作物抗除草剂。 ②成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。 (4)利用转基因改良植物品质 ①优良基因：必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因。 ②成果：转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。 2.动物基因工程的成果
(1)提高动物的生长速度 ①生长基因：外源生长激素基因。 ②成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。 (2)改善畜产品的品质 ①优良基因：肠乳糖酶基因。 ②成果：转基因牛产生的牛奶，乳糖含量少。 (3)用转基因动物生产药物 ①基因来源：药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子。 ②成果：乳腺生物反应器。 (4)用转基因动物作器官移植的供体 ①器官供体：抑制或除去抗原决定基因。 ②成果：利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官。 3.基因工程药物 (1)来源：转基因工程菌。 (2)成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 4.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：将腺苷酸脱氧酶基因导入患者的淋巴细胞。 |自查自纠| 1.科学家利用转基因技术培育了抗玉米螟玉米，种植该玉米的农田就不需要进行防虫管理了。(×) 2.利用转基因改良植物品质，目的基因一定是控制该性状的基因。(×) 3.基因工程育种比传统育种所需的时间短，并且可以解决远缘亲本难以杂交的问题。(√) 4.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，能获得产生人干扰素的菌株。(√) 5.通过基因工程生产干扰素与传统的生产方法相比较，患者的治疗费用大大提高了。(×)
高中生物选修3基础知识复习提纲(最新详细) 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。 （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。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接 起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。 (2)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。 3.“分子运输车”——载体 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，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、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 （3）其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒 (二)基因工程的基本操作程序 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.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_。 3.PCR技术扩增目的基因 （1）原理：DNA双链复制 （2）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。 第二步：基因表达载体的构建 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出来。常用的标记基因是抗生素基因。 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达的过程。 2.常用的转化方法： 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等。 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。 将目的基因导入微生物细胞：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。 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。 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分子杂交技术。 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。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。 （三）基因工程的应用 1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。 2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。 3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。 （四）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） 转录翻译 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 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：离体的植物器官、组织或细胞―→愈伤组织―→试管苗―→植物体 （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。
生物选修三导学案（一） 第一章 基因工程 第一课时 1.1 基因工程概述 【教学目标】 1）通过学习ＤＮＡ重组技术的基本工具，模拟制作重组DNA 模型，初步掌握基因工程的基本方法提高动手能力 2）通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养观察能力。 3）通过对基本概念、基本原理、科学方法的正确理解和掌握，逐步形成比较、判断、推理、分析、综合等思维能力，具备能运用学到的生物学知识评价和解决某些实际问题的能力。 【课前导学】 1．1.1 DNA 重组技术的基本工具 一、基因工程的原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外 和 ，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。由于基因工程是在 水平上进行设计和施工的，因此又叫做 。 二、限制性核酸切酶 1、切割DNA 的工具是 ，又称 。 2、这类酶在生物体能将外来的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、由于这种切割作用是在DNA 分子部进行的，故名限制性核酸切酶（简称限制酶）。 4、DNA 分子经限制酶切割产生的DNA 片段，末端通常有两种形式，即 和 。 三、DNA 连接酶——“分子缝合针” 根据DNA 连接酶的来源不同，可以将它分为两类： 一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为coli E ?DNA 连接酶。coli E ?DNA 连接酶只能将 连接起来，不能将双链DNA 片段平末端之间进行连接。 另一类是从 分离出来的，称为T 4DNA 连接酶。T 4DNA 连接酶既可以“缝合”双链DNA 片段互补的 ，又可以“缝合”双链DNA 片段的 ，但连接 之间的效率比较低。 四、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 1、基因操作过程中使用载体两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞对目的基因进行大量的复制。 2、现在通常使用的载体是 ，它是一种相对分子质量较小、独立于拟核DNA 之外的环状DNA ，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。 3、质粒通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以 复制，也可整合细菌拟核DNA 中，随着拟核DNA 的复制而复制。 4、其他载体还有 和 等。 5、作为载体必须具备以下条件： 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存； 具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接； 具有某些标记基因，便于进行筛选，如对抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。
新课标高中生物选修三全套导学案 1、简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用 2、认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新 DNA重组技术所需的三种基本工具的作用；基因工程载体需要具备的条件 1、基因工程的原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外类型和生物产品。由于基因工程是在水平上进行设计和施工的，因此又叫做。 2、限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 切割DNA的工具是，又称 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。 由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶。 DNA分子经限制酶切割产生的DNA的片段，末端通常有两种形式，即和 例1、下列关于限制酶的说法正确的是 A、限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中很少 B、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 C、不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端
D、限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键 3、DNA连接酶——“分子缝合针” 根据DNA连接酶的来源不同，可以将它分为两类： 一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为E?coliDNA连接酶。E?coliDNA连接酶只能将连接起来，不能将双链DNA的片段平末端之间进行另一类是从分离出来的，称为T4DNA连接酶。T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA的片段互补的，又可以“缝合”双链DNA的片段 例2、下图为DNA分子的切割和连接过程。 (1)EcoRI是一种与。 (2)不同来源DNA的片段结合，在这里需要的酶应是连接酶，此酶的作用是在与之间形成键，而起“缝合”作用的。还有一种连接平末端的连接酶是。 4、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 基因操作过程中使用载体两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。 现在通常使用的载体是，它是一种相对分子质量较小、独立于拟核DNA之外的环状DNA，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。 质粒通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以复制，也可整合细菌拟核DNA中，随着拟核DNA的复制
选修3《现代生物科技专题》知识点总结 1.1 DNA重组技术的基本工具 1、基因工程的概念 又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基 因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向改造生物的遗传性状。 优点：定向地改造生物的遗传性状； 实现基因在不同物种之间的转移，迅速培育出生物新品种 2、基因拼接的理论基础： （1）大多数生物的遗传物质是DNA （2）DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。 （3）双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。 3、外源基因在受体内表达的理论基础： （1）基因是控制生物性状的独立遗传单位。 （2）遗传信息的传递都遵循中心法则。 （3）生物界共用一套遗传密码。 （一）基因工程的基本工具 1?“分子手术刀”一一限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是原核生物 （2）功能：能够识别双链DNA分子的特定的核苷酸序列，有特定的切割位点（专一性）。 （3）作用部位：磷酸二酯键 （3）结果：形成两种末端：黏性末端和平末端。 注意：用同种限制酶分别切割目的基因和载体，从而形成相同的黏性末端，然后用DNA连接酶将目的基因和载体连接起来 2?“分子缝合针” 一一DNA连接酶 ①作用：恢复磷酸二酯键。 ②种类：E?coliDNA连接酶：来源于大肠杆菌，连接黏性末端；
T4DNA连接酶：来源于噬菌体，连接黏性末端和平末端。 3. “分子运输车”--- 载体 (1)载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，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。 ④对受体细胞无害 (2)常用的载体：细菌的质粒、入噬菌体的衍生物、动植物病毒(天然质粒不能直接使用) 1.2 基因工程的基本操作程序 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. 方法：①从基因文库中获取目的基因 (方法：根据基因的核苷酸序列、基因的功能在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA 基因翻译产物蛋白质等特性。) ②利用PCR技术扩增目的基因(适用于已知目的基因的一段核苷酸序列) ③通过化学方法人工合成(适用于目的基因较小，或已知目的基因核苷酸序列) 3. 基因组文库与cDNA文库的区别 4. PCR技术扩增目的基因 (1)PCR的含义：全称多聚酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。 (2)目的：快速获取大量的目的基因 (3)原理：DNA M制 (4)使用的前提：已知目的基因的一段核苷酸序列 (5)条件：模板DNA、引物、热稳定DNA聚合酶、四种脱氧核苷酸 (6)过程：第一步：变性，加热至90?95C DNA解链为单链，断裂氢键； 第二步：退火，冷却到55?60C,引物与两条单链DNA结合，形成局部双链DNA
2.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体 目标导航 1.掌握动物细胞融合的原理和方法。2.结合图2－24，归纳单克隆抗体的制备过程及应用。 一、动物细胞融合(阅读P 52－53) 1．概念：两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，也称细胞杂交。 2．原理：细胞膜的流动性。 3．诱导融合的方法：(1)物理、化学方法：与植物体细胞杂交相同，如聚乙二醇、电激等。 (2)生物方法：灭活的病毒。 4．过程：不同遗传信息的两个或多个细胞――→灭活的病毒 PEG 、电激等 杂交细胞。 5．结果：形成杂交细胞。 6．意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段。如：利用动物细胞融合技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。 二、单克隆抗体(阅读P 52－54) 1．传统抗体的获得 (1)方法：①向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体；②从动物血清中分离所需抗体。 (2)缺陷：产量低、纯度低、特异性差。 2．单克隆抗体的制备 (1)制备原理 ①浆细胞特点：一种B 淋巴细胞产生一种单一抗体，B 淋巴细胞在体外不能(能/不能)无限增殖。 ②骨髓瘤细胞特点：能无限增殖。 ③杂交瘤细胞特点：B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到杂交瘤细胞，既能无限增殖，又能产生特异性抗体。 (2)制备过程 制备特异性 ①向小鼠注射特定抗原蛋白 ②从小鼠脾脏中获取相应B 淋巴细胞 B 淋巴细胞 ?
获得杂交①将鼠的骨髓瘤细胞与脾中形成的B淋巴细胞融合 ②用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞，该杂种细胞既能迅速大量繁殖又 能产生专一的抗体) 瘤细胞 ? 克隆化培养和抗体检测 ? 将杂交瘤细胞在体外培养或注射到小鼠腹腔中增殖 ? 提取单克隆抗体：从细胞培养液或小鼠的腹水中提取 (3)单克隆抗体优点：特异性强、灵敏度高、并可大量制备。 (4)单克隆抗体的应用 ①作为诊断试剂，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。 判断正误： (1)动物细胞融合也称细胞杂交，使远缘杂交成为现实。() (2)动物细胞融合常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电激等。() (3)动物细胞融合的主要用途是制备克隆动物。() (4)杂交瘤细胞是由经免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合而成的，具有既能无限增殖又能产生特定抗体的能力。() (5)单克隆抗体最主要的优点是特异性强、灵敏度高，并能大量制备。() (6)单克隆抗体可以用于治疗疾病。() (7)动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体能体现细胞的全能性。() (8)动物细胞核融合发生在杂种细胞的有丝分裂过程中。() 答案(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√(6)√(7)×(8)√ 一、动物细胞融合 1．对细胞膜融合过程的理解
3.3胚胎工程的应用及前景 目标导航 1.结合牛胚胎移植示意图，说出胚胎移植的生理基础，以及具体操作程序。2.根据胚胎发育各个阶段的特点，简述进行胚胎分割的注意事项及其实际意义。3.依据胚胎干细胞的分离途径，说出胚胎干细胞的分类、功能和用途。 一、胚胎移植(阅读P74－78) 1．胚胎工程技术 胚胎工程技术目前在生产中应用较多的是家畜的胚胎移植、胚胎分割和体外生产胚胎技术。2．胚胎移植 (1)概念 ①对象：雌性动物体内的早期胚胎或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎。 ②移植条件：同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内。 ③供体：在胚胎移植中提供胚胎的个体。 ④受体：在胚胎移植中接受胚胎的个体。 ⑤地位：是胚胎工程的最后一道“工序”。 (2)胚胎移植的意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，大大缩短了供体本身的繁殖周期，增加供体一生繁殖后代的数量。 (3)胚胎移植成功的保障(生理学基础)
二、胚胎分割(阅读P78－79) 1．概念：指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。 2．主要仪器设备：实体显微镜和显微操作仪。 3．繁殖方式：无性生殖。 4．特点：后代遗传性状相同。 5．操作程序 (1)选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中。 (2)用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将祼半胚移植入受体。分割囊胚阶段的胚胎时要注意将内细胞团均等分割。此时还可用分割针分割滋养层，做胚胎DNA分析性别鉴定。 三、胚胎干细胞(简称ES或EK细胞)(阅读P80－83) 1．来源：由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。 2．特点 (1)在形态上表现为：体积小、细胞核大、核仁明显。 (2)在功能上：具有发育的全能性。 (3)在体外培养的条件下，可以只增殖，而不分化。可以对它进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。 3．应用前景 ES细胞的分离和培养成功是胚胎工程中的重大成就之一，在基础生物学、畜牧学和医学上都具有十分重要的应用价值。
专题1 基因工程． 基因拼接的理论基础 (1)大多数生物的遗传物质是DNA。 (2)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。 (3)双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构．外源基因在受体内表达的理论基础 (1)基因是控制生物性状的独立遗传单位。 (2)遗传信息的传递都遵循中心法则。 (3)生物界共用一套遗传密码。 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。 （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。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键 连接起来；而T4DNA连接酶来源T4噬菌体，能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较 低。 (2)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。 3.“分子运输车”——载体 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，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、独立于细菌拟核之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 （3）其它载体：入噬菌体的衍生物、动植物病毒 (二)基因工程的基本操作程序 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和某些具有调控作用的因子。 2.原核基因采取直接分离（从基因文库中获取）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_。 3.PCR技术扩增目的基因 （1）原理：DNA双链复制 （2）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。 （3）条件：模板，引物，热稳定DNA聚合酶（taqDNA聚合酶） 第二步：基因表达载体的构建（基因工程中的最关键步骤） 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。
普通高中课程标准实验教科书——生物选修1[人教版] 果酒和果醋的制作 （阅读“果酒制作的原理”，引导考学生自学基础知识。） 一、知识内容 1．基础知识 1．1 果酒制作原理 （1）利用的微生物是酵母菌，其异化作用类型是兼性厌氧型，明确酵母菌发酵的反应式： ①有氧条件： ②无氧条件： （2）影响酒精发酵的主要环境条件有温度、氧气和pH。 ①酒精发酵是一般将温度控制在18～25℃范围内，在20℃时最适宜。 ②酒精发酵过程中，要保持缺氧、酸性环境。 〖思考1〗为什么在酒精发酵过程中往往“先通气后密封” 〖思考2〗酒精发酵过程中发生“先来水后来酒”现象，其原因是什么 〖思考3〗葡萄酒呈现深红色的原因 〖思考4〗酵母菌是如何进行生殖的 1．2 果醋制作原理 （1）利用的微生物是醋酸菌，其异化作用类型是需氧型。在氧气和糖源都充足时，降糖分解形成醋酸；当缺少糖源时可将乙醇转变成乙醛，并进一步转变成醋酸。明确醋酸发酵的反应式。 （2）醋酸发酵的最适宜温度为30～35 ℃。 〖思考5〗影响醋酸发酵的环境因素还有哪些 〖思考6〗醋瓶子、未喝干的啤酒瓶子放置久了，在醋和啤酒表面形成一层“白膜”。它是怎样形成的 2．实验设计 2．1 实验流程 〖思考7〗酒精发酵和醋酸发酵的区别和联系：
2．2 设计发酵装置：根据图1－4a、4b回答 （1）在酒精发酵过程中，每隔一段时间（12h）拧松瓶盖或打开排气口，其原因是什么（2）在醋酸发酵过程中，需要注意什么 （3）在图1－4b装置中： ①充气口的作用是在发酵中补充氧气； ②排气口的作用是在发酵中排出或残余气体； ③出料口的作用是便于； ④排气口胶管长而弯曲的作用是防止。 3．发酵操作 3．1材料选择和处理 选择新鲜优质的葡萄，然后依次冲洗、除去枝梗和榨汁。 〖思考9〗先冲洗后去枝梗的目的是什么 3．2 防止发酵液被污染 为防止发酵液被杂菌污染，实验中所用的、等器械进行消毒，并使发酵装置处于状态。 〖思考10〗在实际生产中，还要对发酵液进行煮沸处理，其目的是什么 3．3 控制发酵条件 （1）发酵液装瓶后保持的剩余空间。 （2）酒精发酵的温度要控制在℃范围内，发酵时间控制在天左右。（3）醋酸发酵的温度要控制在℃范围内，发酵时间控制在天左右，并保持不断。 〖思考11〗在发酵液装瓶后问什么要保持1/3的剩余空间 〖思考12〗在醋酸发酵过程中需要向发酵液中补充氧气，你认为最经济实用的方法是向发酵液中通入。 4．结果分析与评价 4．1实验现象：
专题1 1?1 DNA重组技术的基本工具 一、学习目标及重难点 1、简述DNA重组技术所需的三种基本工具。 2、认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。 学习重点：DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。 学习难点：基因工程载体需要具备的条件。 二、学习过程 1、基因工程的概念 回答：什么是基因工程？ 2、科技探索之路（基因工程是如何发展起來的？阅读课本P2—3页） 思考并回答： （1）基因工程是在哪些学科的基础上发展起来的？ （2）哪些基础理论的突破催生了基因工程？ （3）哪些技术发明促进了基因工程的实施？ （4）你觉得，基因工程的诞生和发展能否离不开理论研究和技术创新？ 3、限制性核酸内切酶一一“分子手术刀” 思考并冋答： （1）从噬菌体侵染细菌的实验来看，细菌等单细胞原核生物容易受到自然界外源DNA 的入侵，那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有什么保护机制？由此可知，限制酶可以从哪些生物中分离出来？ （2）限制酶是如何切割DNA分子的？ （3）参考课本P4图1—2,指出限制酶能破坏那个磷酸二酯键。 （4）以EcoRI为例，画出限制酶切割后形成的末端。 4、D NA连接酶一一“分子缝合针” 思考并冋答： （1）DNA连接酶是怎么分类的？ （2）DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事儿吗？有哪些区别？ （3）E?coliDNA连接酶和T4DNA连接酶作用效果一样大吗？为什么？ 5、基因进入受体细胞的载体一一“分子运输车” 思考并回答： （1）载体的作用是什么？为什么需要载体？把单独的DNA片段导入受体细胞不行吗？ （2）我们选用从霍乱弧菌中分离出来的质粒做载体，可以吗？为什么？ （3）我们能不能用肉眼直接观察到载体进入受体细胞？那如何鉴定呢？ （4）如果载体上没有限制酶切割位点，能否把目的基因运输进入受体细胞？ 6、活动：模拟操作重组DNA分子 （分组进行；完成后小组Z间进行交流） 四、当堂检测专题一1?2基因工程的基本操作程序
专题一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。 （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。 黏性末端：当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。 平末端：当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E·coli DNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coli DNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的 磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效 率较低。 (2)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 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，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。 ④对受体细胞无害。 （2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 （3）其它载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒
选修3《现代生物科技专题》知识点总结 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。 （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。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 E·coli DNA连接酶和TDNA连接酶（DNA连接酶）的比较： (1)两种4-①相同点：都缝合磷酸二酯键。 E·coli DNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；②区别：而TDNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。4(2)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。 3.“分子运输车”——载体 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，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、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
1．3 基因工程的应用 编定人：张宏艳审定人：金晓媛班念博 学习目标：1、列举基因工程在植物、动物、微生物方面的具体应用及取得的丰硕成果。 2、关注基因工程的进展。 3、认同基因工程的应用促进生产力的提高。 学习重点：基因工程在农业和医疗等方面的应用； 学习难点：基因治疗。 课前预习案 一、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能力，以及改良农作物的和利用植物生产等方面。 （一）抗虫转基因植物 1．杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、抑制剂基因、抑制剂基因、植物凝集素基因等。 2．成果：抗虫植物：棉、玉米、马铃薯、番茄等。 (二)抗病转基因植物 1．植物的病原微生物：、真菌和细菌等。 2．抗病基因种类 (1)抗病毒基因：病毒基因和病毒的复制酶基因。 (2)抗真菌基因：基因和抗毒素合成基因。 (3)成果：烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。 (三)抗逆转基因植物 1．抗逆基因：调节细胞基因使作物抗碱、抗旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因，使作物抗除草剂。 2．成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。 (四)转基因改良植物品质 1．优良基因：必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因。 2．成果：转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。 二、动物基因工程的成果 (一)提高动物的生长速度 1．生长基因：外源基因。 2．成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。 (二)改善畜产品的品质 1．优良基因：肠乳糖酶基因。 2．成果：转基因牛含量少。 (三)转基因动物生产药物 1．基因来源：药用基因+ 蛋白基因+启动子。 2．成果：乳腺生物反应器。 (四)转基因动物作器官移植的供体 1．器官供体：抑制或除去抗原决定基因。 2．成果：利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官。