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专题3 胚胎工程第1节体内受精和早期胚胎发育[重难点]重点：1.哺乳动物精子和卵子的发生2.哺乳动物的受精过程3.哺乳动物的胚胎发育难点：1.哺乳动物受精过程中精子的获能、顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用的概念和生理功能。
2.哺乳动物胚胎发育个阶段的主要特点。
[知识精讲]教材梳理知识点一精子和卵子的发生1.精子的发生〔1〕场所：睾丸的曲细精管〔2〕时间：从初情期到生殖机能衰退阶段。
〔3〕过程：精子的发生过程大体可以分为三个阶段：第一阶段：初级精母细胞的形成阶段。
第二阶段：初级精母细胞的分裂阶段。
第三阶段：精子细胞的变形阶段。
在学习精子的发生过程时应注意以下几点：①精原细胞的形成：精原细胞是由体细胞经细胞分化形成初始的精原细胞，初始的精原细胞经数次有丝分裂形成能进行减数分裂的精原细胞。
②精原细胞和初级精母细胞的区别：精原细胞在进行减数分裂时，首先要进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，由精原细胞变成初级精母细胞。
精原细胞内每条染色体上有一个DNA分子，而初级精母细胞内每条染色体上有两个DNA分子。
③一个精原细胞经过一次复制和两次连续的分裂，形成四个含单倍染色体的精子细胞。
该过程的学习要结合必修2策中精子的形成过程理解。
④在精细胞的变形过程中，细胞发生较大的变化，如下：⑤动物精子的大小与动物的体型大小无关。
2.卵子的发生〔1〕场所：卵巢〔2〕时间：哺乳动物在出生前〔胎儿时期〕完成卵泡的形成和在卵巢内的储备，到性成熟时经减数分裂形成卵子。
〔3〕过程：卵子的发生过程大体可以分为两个阶段：第一阶段：初级卵母细胞的形成阶段。
第二阶段：初级卵母细胞分裂形成卵子阶段。
在学习卵子的发生过程时应注意以下几点：①卵原细胞的形成：卵原细胞是由体细胞经细胞分化形成初始的卵原细胞，初始的卵原细胞经数次有丝分裂形成能进行减数分裂的卵原细胞。
②卵原细胞和初级卵母细胞的区别：同精原细胞和初级精母细胞一样，染色体复制前是卵原细胞，复制后是初级卵母细胞。
生物选修三知识点专题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。
高中生物专题一第1节 DNA重组技术的基本工具知能提升新人教版选修3一、单项选择题1．能有效地打破物种的界限，定向地改造生物的遗传性状，培育新的农作物优良品种的生物技术是( )A．基因工程技术B．诱变育种技术C．杂交育种技术D．组织培养技术答案：A2．下述有关基因工程相关知识的叙述正确的是( )A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体B．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C．目的基因是指重组DNA质粒D．只要检测出受体细胞中含有目的基因，那么，目的基因一定能成功地进行表达解析：载体不是工具酶；重组DNA质粒是目的基因和载体重组后形成的；目的基因转录是否成功仅仅在受体细胞中检测出目的基因是不够的，最重要的是受体生物或细胞表现出我们所需要的性状。
答案：B3．水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中由三种氨基酸构成发光环，现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记。
在转基因技术中，这种蛋白质的作用是( ) A．促使目的基因导入受体细胞中B．促使目的基因在受体细胞中复制C．促使目的基因容易被检测出来D．促使目的基因容易成功表达答案：C4．下列有关DNA连接酶的叙述正确的是( )①催化具有相同的黏性末端的DNA片段之间连接②催化具有不同的黏性末端的DNA 片段之间连接③催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成④催化脱氧核糖与磷酸之间的磷酸二酯键的形成A．①② B．③④C．①④ D．②③解析：在DNA重组技术中，两个DNA片段间必须有相同的黏性末端才能互补配对，进行结合；具有相同黏性末端的DNA分子连接时DNA连接酶的作用是催化脱氧核苷酸链的脱氧核糖与磷酸之间磷酸二酯键的形成，即把“梯子”的“扶手”缝合起来。
答案：C5．下列哪项叙述不是载体必须具备的条件( )A．具有某些标记基因B．决定受体细胞的生存C．能够在受体细胞中复制D．有多个限制酶切割位点答案：B6．据下图所示，有关工具酶功能的叙述错误的是( )A．限制酶可以切断a处B．DNA聚合酶可以连接a处C．解旋酶可以使b处解开D．DNA连接酶可以连接c处解析：限制酶切割DNA分子时破坏的是DNA链中的磷酸二酯键，如图a处。
专题一第四节一、选择题1．蛋白质工程中需要直接进行操作的对象是( D )A．氨基酸结构B．蛋白质空间结构C．肽链结构D．基因结构2．下列说法错误的是( D )A．科学家通过对胰岛素的改造，已经使其成为速效型药品B．我们可以将蛋白质工程应用于微电子方面C．用蛋白质工程方法制成的电子元件具有体积小，耗电少和效率高的特点D．蛋白质工程成功的例子不多，主要是因为蛋白质种类太少，原料不足[解析]通过对胰岛素进行改造，已经使其成为速效性药品，A正确；通过蛋白质工程方法制造成电子元件正在探索中，应用于微电子方面，B正确；用蛋白质工程方法制成的电子元件具有体积小，耗电少和效率高的特点，C正确；蛋白质工程成功的例子不多，主要是因为对大多数蛋白质的高级结构了解还不是很够，D错误。
所以D选项是正确的。
3．科学家为提高玉米中赖氨酸含量，计划将天冬氨酸激酶的第352位苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的氨基酸由天冬氨酸变成异亮氨酸，这样就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。
下列对蛋白质的改造，操作正确的是(C)A．直接通过分子水平改造蛋白质B．直接改造相应的mRNAC．对相应的基因进行操作D．重新合成新的基因4．当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是(C)A．都与天然产物完全相同B．都与天然产物不相同C．基因工程药物与天然产物相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同D．基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同5．(2017·潍坊检测)下列关于蛋白质工程和基因工程的比较，不合理的是(C)A．基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白质B．蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成C．当得到可以在－70℃条件下保存半年的干扰素后，在相关酶、氨基酸和适宜的温度、pH条件下，干扰素可以大量自我合成D．基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的[解析]基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白质；蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成，这样产生的改变才能遗传下去；蛋白质不是遗传物质，不可能自我合成；由于基因工程和蛋白质工程都是对基因进行操作，因此，基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的。
6．蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括哪几种(B)①进行少数氨基酸的替换②对不同来源的蛋白质的拼接③从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质④直接改变蛋白质的空间结构A．①②B．①②③C．②③④D．①②④7．葡萄糖异构酶(GI)在工业上应用广泛，为提高其热稳定性，科学家对GI基因进行体外定点诱变，以脯氨酸(Pro138)替代Gly138，含突变体的重组质粒在大肠杆菌中表达，结果最适反应温度提高10～12℃。
这属于(B)A．基因工程B．蛋白质工程C．发酵工程D．酶工程[解析]酶工程的重点在对于已存在的酶合理充分利用(如加酶洗衣粉、嫩肉粉等)，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。
通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。
因此，答案选B。
8．猪的胰岛素用于人体降低血糖浓度效果不明显，原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的胰岛素不同。
为了使猪胰岛素临床用于人治疗糖尿病，用蛋白质工程的蛋白质分子设计的最佳方案是(A)A．将猪胰岛素进行一个不同氨基酸的替换B．将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的胰岛素C．将猪胰岛素和人的胰岛素混合在一起治疗糖尿病D．根据人的胰岛素设计制造一种全新的胰岛素9．下列关于蛋白质工程应用的叙述不正确的是(C)A．蛋白质工程可以改造酶的结构，提高酶的热稳定性B．通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性C．利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素D．蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰，合成速效型胰岛素制剂10．(江苏镇江2017一模)中华鲟是地球上最古老的脊椎动物，被称为“活化石”。
研究者试图通过蛋白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质，使其更加适应现在的水域环境。
以下说法错误的是( D )A．该工程可以定向改变蛋白质分子的结构B．改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的C．改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种D．改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质[解析]蛋白质工程通过改造基因从而实现定向改造蛋白质结构，改造后仍然是同一个物种，不太可能产生生殖隔离，A、B、C正确；改造的基因能够遗传下去．所以改造后的中华鲟的后代也能产生改造的蛋白质，D错误。
11．下列有关蛋白质工程的说法正确的是(C)A．蛋白质工程无需构建基因表达载体B．通过蛋白质工程改造后的蛋白质的性状不遗传给子代C．蛋白质工程需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质的[解析]蛋白质工程是对基因进行修饰改造或重新合成，然后进行表达，须构建基因表达载体，A错误；通过蛋白质工程蛋白质工程是对基因进行修饰改造或重新合成，然后进行表达，改造后的蛋白质的性状能遗传给子代，B错误；蛋白质工程是对基因进行修饰改造或重新合成，需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶，C正确；蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质的，D错误。
所以C选项是正确的。
12．下列关于蛋白质工程的进展和应用前景的叙述中不正确的是( B )A．通过对基因结构的定点突变实现玉米赖氨酸合成的关键酶结构的改变属于蛋白质工程B．将人的胰岛素基因导入大肠杆菌细胞内，使大肠杆菌生产人的胰岛素的技术属于蛋白质工程C．对蛋白质进行分子设计必须从蛋白质的功能特点入手D．通过对基因结构的改造生产出的自然界中从未存在的蛋白质种类目前还很少[解析]蛋白质工程实质是通过对基因结构的改造来实现对蛋白质的改造的技术，故A 正确；将人的胰岛素基因导入大肠杆菌，生产的仍然是人的胰岛素，并没有产生自然界不存在的蛋白质，故B错误；蛋白质工程的途径是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，找到相对应的核糖核苷酸序列，然后找到相应的脱氧核糖核苷酸序列，故C正确；通过基因结构的改造生产出的自然界不存在的蛋白质产品较少，故D正确。
二、非选择题13．枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的特性，但极易被氧化而失效。
1985年，美国的埃斯特尔将枯草杆菌蛋白酶分子中的第222位氨基酸替换后，虽然其水解活性有所下降，但抗氧化能力大大提高。
用这种水解酶作为洗涤剂的添加剂，可以有效地除去血渍、奶渍等蛋白质污渍。
(1)改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是__蛋白质工程__。
(2)改造后的枯草杆菌中的控制合成蛋白酶的基因与原来相比，至少有__1__个碱基对发生变化。
(3)利用生物技术改造蛋白质，提高了蛋白质的__稳定__性，埃斯特尔所做的工作是对已知蛋白质进行__少数氨基酸的替换__。
14．绿色荧光蛋白(GFP)能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光，这样借助GFP发出的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况，帮助推断蛋白质的功能。
如图为我国首例绿色荧光蛋白(GFP)转基因克隆猪的培育过程示意图，据图回答：(1)图中通过过程①、②形成重组质粒，需要限制酶切取目的基因、切割质粒。
限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GA TCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。
在质粒上有酶I的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点。
在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？__可以连接__，理由是__由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的(或是可以互补的)__。
(2)过程③将重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞时，采用最多也最有效的方法是__显微注射技术__。
(3)如果将切取的GFP基因与抑制小猪抗原表达的基因一起构建到载体上，GFP基因可以作为基因表达载体上的标记基因，其作用是__鉴定受体细胞中是否含有目的基因__。
获得的转基因克隆猪，可以解决的医学难题是__供体器官不足和免疫排斥__。
(4)目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等，采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是：__②①③④__(用序号表示)。
①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列②蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计③蓝色荧光蛋白基因的修饰(合成)④表达出蓝色荧光蛋白15．下图表示形成鼠—人嵌合抗体的过程。
请据图回答：(1)改造鼠源抗体，生产鼠—人嵌合抗体，属于__蛋白质工程__(生物工程)的范畴。
图示该过程中，根据预期的嵌合抗体功能，设计嵌合抗体的结构，最终必须对__基因__进行操作。
(2)从鼠杂交瘤细胞中获得可变区的特定基因，然后与人的抗体恒定区基因连接，需要的工具酶是__限制性核酸内切酶和DNA连接酶__。
重组基因是否翻译成蛋白质，需要从转基因鼠中分离、提取__蛋白质__，利用相应的抗体进行抗原—抗体杂交。
(3)在鼠—人嵌合抗体进入人体内后，识别抗原的区域是__可变__区，引起人体免疫反应的主要是__恒定__区；经过改造的鼠—人嵌合抗体，与鼠源杂交瘤抗体相比较，突出的优点是__对人体的不良反应(或过敏反应等副作用)减少__。
[解析]根据题目的图示，可以看到是对蛋白质进行了改造，将鼠抗体的可变区与人抗体的恒定区进行了组合，这种操作属于蛋白质工程。
蛋白质工程最终要通过对基因的改造、合成来对蛋白质进行改造。
抗原具有特异性，不同的抗原需要不同的抗体来特异性地识别，所以识别不同抗原的区域应该是可变的。
