1、选择性必修3生物技术与工程知识点考点复习提纲目录第1章 发酵工程第1节 传统发酵技术的应用第2节 微生物 的培养技术及应用第3节 发酵工程及其应用第2章 细胞工程第1节 植物细胞工程第2节 动物细胞工程第3节 胚胎工程第3章 基因工程第1节 重组DNA技术的基本工具第2节 基因工程的基本操作程序第3节 基因工程的应用第4节 蛋白质工程的原理和应用第4章 生物技术的安全性与伦理问题第1节 转基因产品的安全性第2节 关注生殖性克隆人第3节 禁止生物武器第1章发酵工程第1节传统发酵技术的应用一、发酵与传统发酵技术1. 发酵：人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物
2、的过程。2. 传统发酵技术（1）概念：直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术（2）特点：以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式和作坊式的（3）实例：利用酵母、曲霉和毛霉（起主要作用）等微生物发酵制作腐乳二、尝试制作传统发酵食品1. 制作泡菜、果酒和果醋所用菌种的比较乳酸菌酵母菌醋酸菌生物学分类原核生物真核生物原核生物代谢类型异养厌氧异养兼性厌氧异养好氧最适生长温度约为28 3035 主要应用泡菜的腌制、乳制品的发酵酿酒、制作馒头和面包制作各种风味的醋2. 泡菜制作的原理、步骤及注意事项（1）原理：C6H12O
3、6 2C3H6O3（乳酸）+能量。（2）步骤：盐水配制菜料加工密封菜坛（3）注意事项材料的选择及用量a. 蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。b. 用清水和食盐配制质量分数为5%20%的盐水，盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用，一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的杂菌。防止杂菌污染：泡菜坛洗净并消毒处理、蔬菜洗净并晾干等。氧气需求a . 要选择密封性良好的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。b. 向泡菜坛坛盖边沿的水槽中注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水。控制适宜的发酵温度：温度过高易导致杂菌滋生，温度过低
4、不利于乳酸菌发酵，会使发酵时间延长。3. 果酒、果醋制作的原理及步骤（1）酵母菌发酵制作果酒的原理有氧条件： C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量无氧条件： C6H12O6 2C2H5OH酒精+2CO2+能量（2）醋酸菌发酵制作果醋的原理O2、糖源都充足时： C6H12O6+2O2 2CH3COOH乙酸+2H2O+2CO2+能量缺少糖源时： C2H5OH+O2 CH3COOH乙酸+H2O+能量（3）步骤三、果酒泡菜制作过程中乳酸菌数量、乳酸含量和亚硝酸盐含量的变化情况乳酸菌数量乳酸含量亚硝酸盐含量发酵初期少（有O2，乳酸菌活动受抑制）少增加（硝酸盐还原菌的作用）发酵中期
5、最多（乳酸积累，抑制杂菌活动）增多、pH下降下降（硝酸盐还原菌被抑制，部分亚硝酸盐被分解）发酵后期减少（乳酸继续积累，pH继续下降，抑制乳酸菌活动）继续增多，pH继续下降，直至稳定下降至相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）变化曲线特别提醒亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的。四、果酒和果醋的制作1. 发酵装置图分析装置图结构目的充气口醋酸发酵时连接充气泵进行充气，酒精发酵时关闭充气口排气口用来排出发酵过程中产生的气体长而弯曲的胶管防止空气中微生物的污染出料口便于取料，及时监测发酵的情况2. 产物检测果酒的制作果醋的制作相同嗅味、品尝等不同通过酸性重铬酸钾检验酒精
6、通过酸碱指示剂（pH试纸）检测发酵前后发酵液的pH变化3. 制作果酒和果醋过程中的注意事项（以葡萄酒和葡萄醋的制作为例）（1）材料的选择与处理：选择新鲜的葡萄，榨汁前先冲洗后再去除枝梗和腐烂的籽粒。对于果酒的自然发酵，冲洗不要反复进行，以免酵母菌数量减少，发酵周期延长。（2）发酵条件的控制葡萄汁装入发酵瓶中时，要留有大约1/3的空间，目的是先让酵母菌进行有氧呼吸耗尽O2后，再进行酒精发酵，同时防止发酵过程中产生的CO2使发酵液溢出。酒精发酵过程中先通O2以利于酵母菌大量繁殖，然后密闭充气口以利于酵母菌进行酒精发酵。发酵过程中，适时打开排气口，排出产生的CO2。醋酸发酵为有氧发酵，需适时通过充气
7、口充入无菌空气。严格控制温度：1830 利于酵母菌的酒精发酵；3035 利于醋酸菌的醋酸发酵。（3）防止杂菌污染发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精洗净，并用体积分数为70%的酒精消毒，杀灭部分微生物,减少杂菌污染。酒精发酵时，装入葡萄汁后发酵瓶要密封或后期密闭充气口。无氧、偏酸性、1830 的条件下适合酵母菌的生存，不利于绝大多数其他微生物的生存。第2节 微生物 的培养技术及应用一、培养基的配制1. 培养基的概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。2. 培养基的种类 3. 培养基的组成成分（1）主要营养物质： 水、碳源、氮源和无机盐。（2）其他条件：pH、特殊营养物质
8、（如维生素）和O2的需求。培养的微生物需要满足的特殊条件乳酸杆菌培养基中添加维生素霉菌一般将培养基调至酸性细菌一般将培养基调至中性或弱碱性厌氧微生物需要提供无氧的条件二、无菌技术消毒和灭菌项目条件结果常用方法应用范围消毒较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物煮沸消毒日常用品巴氏消毒不耐高温的液体化学药物消毒操作的空间、操作者的衣着和手等紫外线消毒接种室、接种箱或超净工作台等灭菌强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子湿热灭菌培养基等干热灭菌玻璃器皿、金属用具等灼烧灭菌接种工具等归纳拓展与煮沸消毒法相比，巴氏消毒法的优点是在达到消毒目的的同时，营养物质损失少
9、。三、微生物的纯培养（以酵母菌的纯培养为例）1. 相关概念（1）培养物：在微生物学中，接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体（2）纯培养物：由单一个体繁殖所获得的微生物群体。（3）纯培养：获得纯培养物的过程。（4）菌落：分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体。2. 酵母菌纯培养的实验步骤（1）制备培养基温馨提示 制备固体培养基时最后要将冷却凝固的平板 倒置 ，以防止冷凝水滴落在培养基上引发污染。（2）接种和分离酵母菌平板划线法操作步骤操作内容接种环灭菌将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环的金属丝烧红取菌种a在火焰旁冷却接种环。同时
10、，拔出装有酵母菌培养液的试管的棉塞b将试管口通过火焰c在火焰附近用接种环蘸取一环菌液d将试管口通过火焰，并塞上棉塞平板划线a在火焰附近将皿盖打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划三至五条平行线，盖上皿盖b灼烧接种环，待其冷却后，从第一次划线的末端开始作第二次划线。重复以上操作，作第三、四、五次划线。注意不要将最后一次的划线与第一次的划线相连（3）培养酵母菌：将接种后的平板和一个未接种的平板倒置，放入28 左右的恒温培养箱中培养2448 h。四、微生物的选择培养和计数1. 选择培养基（1）概念：在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称为选择培养基。
11、（2）实例：筛选土壤中分解尿素的细菌的选择培养基以尿素为唯一氮源。2. 稀释涂布平板法（1）菌液稀释：10 g土样与90 mL无菌水混合，取1 mL上清液加入盛有9 mL无菌水的试管中，依次等比稀释。（2）涂布平板：取0. 1 mL菌液，滴加到培养基表面涂布器灭菌涂布平板。3. 微生物的数量测定项目稀释涂布平板法显微镜直接计数法原理当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌利用特定的细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下观察、计数，然后再计算一定体积的样品中微生物的数量计算公式每克样品中的菌落数=（C
12、V）MC：某稀释度下平板上生长的平均菌落数；V：涂布平板时所用的稀释液的体积（mL）；M：稀释倍数每毫升原液所含微生物数量：每小格平均微生物数量40010000稀释倍数缺点当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落不能区分死菌和活菌结果比实际值偏小比实际值偏大五、土壤中分解尿素的细菌的分离与计较1. 实验原理（1）分解尿素的原理：土壤中的细菌之所以能分解尿素，是由于它们体内能合成脲酶，这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起到催化作用。（2）筛选菌株的原理：利用以尿素作为唯一氮源的选择培养基，可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。2. 实验流程（1）土壤取样：取距地表38cm的土壤层（2
13、）样品的稀释：将11031107倍稀释的稀释液分别涂布到平板上培养，以保证能从中选择出菌落数为30300的平板进行计数（3）接种：用稀释涂布平板法接种（4）培养：3037培养12天（5）观察与计数六、两种常用接种方法的比较项目平板划线法稀释涂布平板法主要步骤连续划线操作系列稀释操作和涂布平板操作接种工具接种环涂布器注意事项(1)接种环的灼烧第一次划线前：杀死接种环上的微生物，避免污染培养物；每次划线后：杀死残留菌种，保证每次划线菌种来自上次划线末端；划线结束后：杀死残留菌种，避免污染环境和感染操作者。(2)灼烧接种环之后，要冷却后再进行操作，以免温度过高杀死菌种。(3)划线时最后一次的划线不要
14、与第一次的划线相连。(4)划线力度要适当，防止用力过大将培养基表面划破(5)培养皿盖不能完全打开，应只打开一条缝隙(1)稀释操作：每支试管及其中的9 mL无菌水、移液管等均需灭菌。(2)涂布平板涂布器用酒精消毒，取出时，让多余酒精在烧杯中滴尽，然后将蘸有少量酒精的涂布器在火焰上灼烧；不要将过热的涂布器放入盛放酒精的烧杯中，以免引燃其中的酒精；酒精灯与培养皿之间的距离要合适，移液管管头不能接触任何物体；培养皿盖不能完全打开，应只打开一条缝隙相同点都能获得单细胞菌落不同点不能对微生物计数能对微生物计数七、选择培养和鉴别培养基的比较1. 原理类型原理选择培养基人为提供有利于目的菌生长的条件（包括营养
15、、温度和pH等），同时抑制或阻止其他微生物的生长鉴别培养基在培养基中加入某种指示剂或化学药品，用于鉴别不同种类的微生物2. 实例类型实例选择培养基培养基中加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌培养基中加入高浓度的食盐用于分离得到金黄色葡萄球菌以尿素作为唯一氮源的培养基用于分离分解尿素的细菌不添加氮源的培养基用于分离固氮微生物石油是唯一碳源时，可以抑制不能利用石油的微生物的生长，使能够利用石油的微生物生长，达到分离能消除石油污染的微生物的目的培养基放在高温环境中培养能得到耐高温的微生物鉴别培养基伊红亚甲蓝琼脂培养基可以鉴别大肠杆菌（菌落呈深紫色，并有金属光泽）八、微生物的筛选与鉴别方法1. 微生物的筛选
16、方法单菌落挑取法利用平板划线法或稀释涂布平板法接种到固体培养基表面，直接根据微生物菌落的特征利用单菌落挑取的方法获得目的微生物选择培养法利用选择培养基对微生物进行选择培养，直接获得目的微生物鉴别培养法利用鉴别培养基使目的微生物菌落呈现特有的特征，然后筛选目的微生物2. 微生物的鉴别方法菌落特征鉴别法根据微生物在固体培养基表面形成的菌落的形状、大小和颜色等特征进行鉴别指示剂鉴别法如以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，培养某种微生物后，培养基变红说明该种微生物能够分解尿素染色鉴别法如利用刚果红染色法，根据培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈来筛选分解纤维素的微生物第3节 发酵工程及其应用
17、一、发酵工程的基本环节1. 基本环节2. 环节分析（1）选育菌种时可从自然界中筛选，也可通过诱变育种或基因工程育种获得。（2）菌种扩大培养的目的是促使菌体快速增长，满足发酵生产需求。（3）发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，此阶段在了解发酵进程的同时，还要控制发酵条件（4）发酵产物有代谢物和微生物细胞本身，前者需要提取、分离和纯化，后者可通过过滤、沉淀等方法分离和干燥。二、发酵工程的应用1. 发酵工程的特点：生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理等。2. 应用应用内容实例在食品工业上的应用生产传统的发酵产品酱油、酒类生产各种各样的食品添加（1）通过黑曲霉的
18、发酵制得柠檬酸；（2）由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理就能制成味精 生产酶制剂-淀粉酶、-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶和脂肪酶等在医药工业上的应用生产抗生素、多种氨基酸、激素和免疫调节剂等生长激素释放抑制激素、乙型肝炎疫苗等在农牧业上的应用生产微生物肥料根瘤菌肥、固氮菌肥等生产微生物农药利用苏云金杆菌防治农林虫害等生产微生物饲料用单细胞蛋白制作微生物饲料在其他方面的应用能源物质上的应用利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等极端微生物的应用嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量3. 实例啤酒的工业化生产流程啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，其工
19、业化生产流程如下： （1）发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段，其中主发酵完成酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成；后发酵是在低温、密闭的环境下储存一段时间，以形成澄清、成熟的啤酒。（2）焙烤的目的是加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活。（3）蒸煮的目的是产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌。（4）在啤酒的发酵生产过程中，菌种的选育、对原材料的处理、发酵过程的控制、产品的消毒等，都有助于提高啤酒的产量和品质。第2章 细胞工程第1节 植物细胞工程一、细胞工程1. 概念剖析（1）原理、方法：应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法（2）操作水平：细胞器、细胞或组织水平（3
20、）目的：获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品2. 分类：植物细胞工程和动物细胞工程（含胚胎工程）。二、植物组织培养技术1. 概念：将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件,诱导其形成完整植株的技术。2. 原理：植物细胞的全能性。（1）细胞全能性的概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。（2）细胞具有全能性的根本原因是细胞中含有本物种生长发育的全套遗传信息。特别提醒 在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，原因是在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。3. 一般流程4. 实例菊花的组织培养（
21、1）方法步骤消毒：双手和超净工作台台面用酒精擦拭；外植体(幼嫩的茎段)：流水充分冲洗酒精消毒30s无菌水清洗23次次氯酸钠溶液处理30min无菌水清洗23次切段接种脱分化：已分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞形成愈伤组织：未分化、不定形的薄壁组织团块再分化：愈伤组织重新分化成芽、根等器官形成试管苗移栽（2）激素：生长素和细胞分裂素，这两种激素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。生长素用量与细胞分裂素用量的比例结果高利于根的分化低利于芽的分化适中促进愈伤组织的形成（3）注意事项实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌。接种操作必
22、须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌。接种时注意外植体的方向，不要倒插。 诱导愈伤组织期间一般不需要光照，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。三、集合植物体细胞杂交技术1. 概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。2. 原理： 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。3. 流程特别提醒植物细胞外层的细胞壁会阻碍细胞间的杂交，因此，在进行体细胞杂交之前，必须先去除这层细胞壁，再诱导原生质体融合。易错警示：植物体细胞杂交的结果不只是形成杂种细胞，最终要经过植物组织培养形成杂种植株。植物体细胞杂交属于无性生殖，这是因为植物
23、体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合。4. 意义：在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。四、植物细胞工程的应用1. 植物繁殖的新途径（1）快速繁殖（微型繁殖）：繁殖速度快，并可保持优良品种的遗传特性。（2）作物脱毒：植物顶端 分生区 附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒，故可利用茎尖进行组织培养获得脱毒苗。2. 作物新品种的培育（1）单倍体育种（以二倍体植株为例）流程：二倍体植株花药（或花粉）离体培养单倍体 纯合二倍体 优良品种优点：明显缩短育种年限，节约大量的人力和物力。实例：单育1号烟草。（2）突变体的利用遗传学原理：基因突变和染色体变异。流程。优点：大
24、幅度改良某些性状。实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草3. 细胞产物的工厂化生产（1）概念：利用植物细胞培养获得次生代谢物等目标产物的过程。知识拓展初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，在整个生命过程中一直进行。次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。（2）技术植物细胞培养概念：在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。优点：不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制。实例：紫草宁、紫杉醇、人参皂苷。五、求植物体细胞杂交后遗传物质分析和细胞类型分析1. 植物有性生殖与体细胞杂交中遗传物质的变化类型染色体数染色体组数基因型育性A植
25、物2M2Aa可育B植物2N2Bb可育有性生殖（AB）M+N2AB、Ab、aB、ab不可育体细胞杂交（A+B）2M+2N4AaBb可育2. 植物体细胞杂交过程中细胞类型及检测方法（1）诱导产生的细胞（假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B）未融合的细胞：A和B。两两融合的细胞：AA、BB和AB。多细胞融合体。（2）检测方法（以两两融合的细胞为例）通过观察细胞中的染色体数目和形态进行检测。借助荧光标记方法进行检测。对诱导产生的细胞进行植物组织培养，然后根据得到的植物性状进行判断。第2节 动物细胞工程一、动物细胞培养1. 概念：从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让
26、这些细胞生长和增殖的技术。2. 培养所需的基本条件（1）营养条件：糖类、氨基酸、无机盐、维生素等，此外，在使用合成培养基时，通常需加入血清等一些天然成分。（2）无菌、无毒的环境对培养液和所有培养用具进行灭菌处理。在无菌环境下进行操作。定期更换培养液，清除代谢物。（3）适宜的温度、pH和渗透压。（4）适宜的气体环境：95%空气+5%CO2 ，其中O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。3. 培养过程4. 相关概念（1）细胞贴壁：细胞贴附在培养瓶瓶壁上生长增殖的现象。（2）接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常停止分裂增殖的现象。（3）原代培养：分瓶之前的细胞培
27、养，即动物组织经处理后的初次培养。（4）传代培养：分瓶之后的细胞培养。二、干细胞培养及其应用1. 干细胞的种类、存在部位及特点种类存在部位特点胚胎干细胞（ES细胞）早期胚胎具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能，即具有发育全能性成体干细胞造血干细胞成体组织或器官内具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力神经干细胞精原干细胞2. 干细胞在医学上的应用（1）造血干细胞可用于治疗白血病及造血系统、免疫系统功能障碍等疾病。（2）神经干细胞可用于治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病。3. 诱导多能干细胞（iPS细胞）：诱导
28、过程无须破坏胚胎，且iPS细胞可来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可避免免疫排斥反应。 三、动物细胞融合技术与单克隆抗体1. 动物细胞融合技术（1）概念：使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。（2）原理：细胞膜的流动性。（3）方法：PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。特别提醒灭活病毒诱导法是诱导动物细胞融合特有的方法，不能用于诱导植物原生质体融合。（4）结果：形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的杂交细胞。（5）意义：突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。（6）应用：制备单克隆抗体等。2. 单克隆抗体及其应用（1）原理一种B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体，但其不能
29、大量增殖。骨髓瘤细胞能大量增殖，但不能分泌抗体。B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞既能迅速大量增殖，又能产生单一抗体。 （2）制备过程：（3）单克隆抗体的优点：准确识别抗原的细微差异,与特定抗原发生特异性结合，且可大量制备（4）单克隆抗体的应用用作诊断试剂。运载药物，如将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合，选择性杀伤肿瘤细胞治疗疾病。四、动物体细胞核移植技术和克隆动物1. 概念：将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的技术。2. 原理：动物细胞核的全能性。3. 类型类型特点胚胎细胞核移植动物胚胎细胞分化程度低，表现全
30、能性相对容易体细胞核移植动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难4. 体细胞核移植的过程知识拓展选用去核卵母细胞的原因：卵母细胞体积比较大，易操作；卵母细胞的细胞质多，营养丰富，含有能激发细胞核全能性表达的物质。5. 应用前景及存在的问题（1）应用前景畜牧业：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。医药卫生领域a. 克隆动物：作为生物反应器，生产医用蛋白；用于异种移植；了解胚胎发育及衰老过程；分析致病基因；为研究疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助。b. 胚胎干细胞：经诱导分化能形成相应的细胞、组织和器官，移植给患者可以避免发生免疫排斥反应。保护濒危物种。（2）存在的问题体细胞核移植技术的成
31、功率非常低。核移植的理论研究较为滞后。绝大多数克隆动物存在健康问题。五、制备植物组织培养与动物细胞培养的比较项目植物组织培养动物细胞培养理论基础植物细胞的全能性细胞增殖实验前处理无菌、离体无菌；用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间，将组织分散成单个细胞取材植物较幼嫩的部位或花药等动物胚胎或出生不久的幼龄动物的组织等培养基成分水、矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素、琼脂等糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素、动物血清等结果产生新个体产生大量细胞，不形成新个体相同点都需人工条件下的无菌操作；都需要适宜的温度、pH等条件；都进行有丝分裂，都不涉及减数分裂特别提醒植物组织培养最终能够
32、形成完整的植物体，体现了植物细胞的全能性；动物细胞培养不能体现动物细胞的全能性。六、制备单克隆抗体的过程中两次筛选的比较项目第一次筛选第二次筛选筛选原因诱导融合后得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激， 因此经选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞筛选方法用特定的选择培养基进行筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长对经选择培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选，就可得到能产生特异性抗体的细胞筛选目的得到杂交瘤细胞得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞七、制备通过体细胞核移植
33、技术得到的克隆动物的遗传物质和性状分析1. 遗传物质分析：克隆动物是由重组的细胞经培养而来的，该重组细胞的细胞质遗传物质来源于去核卵母细胞，细胞核遗传物质来源于供体细胞。2. 性状分析：克隆动物与供体的性状基本相同，而不是完全相同，原因如下：克隆动物的细胞质遗传物质来自去核卵母细胞；生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境的影响等。第3节 胚胎工程一、胚胎工程1. 概念：对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。 2. 技术手段：体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。二、受精1. 概念：精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的
34、过程。2. 场所：在自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。3. 过程（1）准备阶段精子获能：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发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。知识拓展精子获能的方法：直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。卵子的准备：卵子需要在输卵管内进一步成熟，到 M 期时，才具备与精子受精的能力（2）受精阶段特别提醒（1） 卵子受精的标志是观察到两个极体或者雌、雄原核。（2）受精作用完成的标志是雌、雄原核融合形成合子。归纳总结防止多精入卵的两道重要屏障：透明带反应和卵细胞膜反应。三、胚胎早期发育孵化的概念：囊胚进一步扩
35、大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来的过程。四、体外受精1. 试管动物的概念：通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。2. 步骤3. 意义：提高动物繁殖能力的有效措施；为胚胎移植提供可用的胚胎。五、胚胎移植1. 概念：将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内,使之继续发育为新个体的技术。 2. 生理学基础（1）同种动物的供体和受体生殖器官的生理变化是相同的，为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境。（2）受体对来自供体的胚胎基本上不会发生免疫排斥反应。（3）供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系，供体胚胎的遗传物质
36、在孕育过程中不会发生任何变化。3. 过程（以牛的胚胎移植为例）温馨提示（1）对供、受体的选择：供体要选择遗传性状优良、生产能力强的个体，受体要选择具有健康的体质和正常繁殖能力的个体。（2）两次激素使用：常使用孕激素对供、受体进行同期发情处理；常使用促性腺激素处理供体使其超数排卵。4. 意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。特别提醒通过转基因、核移植或体外受精等任何一项技术获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代，则胚胎移植是胚胎工程的最终技术环节。六、胚胎分割1. 概念：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：体视显微镜和显微操
37、作仪。3. 操作对象：发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。特别提醒（1）在分割囊胚阶段的胚胎时，要将内细胞团均等分割。（2）胚胎不能无限分割。4. 意义（1）促进优良动物品种的繁殖，产生遗传性状相同的后代。（2）进行性别鉴定、遗传病筛查等。特别提醒鉴定性别时，常取囊胚的滋养层细胞进行DNA分析。第3章 基因工程第1节 重组DNA技术的基本工具一、基因工程1. 别名：重组DNA技术2. 操作环境：生物体外3. 操作对象：基因4. 操作水平：DNA分子水平5. 结果：创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品6. 原理：基因重组7. 特点：定向改变生物的遗传性状二、DNA限制性内切核酸酶（限制酶）
38、“分子手术刀”1. 来源：主要是原核生物。2. 功能：识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开3. 作用结果（1）黏性末端 ：切割位置为识别序列的中心轴线两侧。（2）平末端：切割位置为识别序列的中心轴线处。4. 识别序列：大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，少数限制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。特别提醒原核细胞的DNA分子中不具有限制酶的识别序列，或对识别序列进行了修饰，从而使限制酶不能将其切开。这样，尽管原核细胞中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且还可以防止外源DNA的入侵。三、DNA连接酶“分子缝合针”1. 功能：将双链
39、DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。2. 种类项目E. coli DNA连接酶T4 DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体作用特点只连接黏性末端连接黏性末端和平末端，连接平末端的效率相对较低特别提醒只要黏性末端序列能碱基互补配对，其就能被DNA连接酶所连接。四、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”1. 作用：将外源基因送入受体细胞。2. 种类：质粒、噬菌体和动植物病毒等。3. 常用载体：质粒。（1）概念：质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。（2）具备的条件质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点，供外
40、源DNA片段（基因）插入其中。 能自我复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制。具有特殊的标记基因 ，便于重组DNA分子的筛选。特别提醒作为载体的动植物病毒应为DNA病毒。五、DNA的粗提取与鉴定1. 原理（1）提取原理DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，初步分离DNA和蛋白质。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，能溶于2 mol/L的NaCl溶液。（2）鉴定原理：DNA+二苯胺蓝色。2. 方法步骤第2节 基因工程的基本操作程序六、与DNA有关的四种酶的比较项目限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA片段脱氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷
41、酸二酯键氢键作用结果形成具有黏性末端或平末端的DNA片段形成重组DNA分子形成新的DNA分子形成单链DNA分子特别提醒DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸加到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键；DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。七、求载体上标记基因的标记原理载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗生素抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞具有抵抗相应抗生素的能力，在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以筛选出成功转入载体且标记基因表达的受体细胞，具
42、体示例如图所示：第2节 基因工程的基本操作程序一、目的基因的筛选与获取1. 目的基因：用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因，主要是指编码蛋白质的基因2. 筛选目的基因的方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。3. 利用PCR获取和扩增目的基因（1）PCR（聚合酶链式反应）：在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。（2）原理：DNA半保留复制 。（3）前提：要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。（4）DNA复制所需的基本条件组分作用解旋酶（体外用高温代替）打开DNA双链4种脱氧核苷酸合成DNA子链的原料DN
43、A母链提供DNA复制的模板DNA聚合酶催化合成DNA子链引物使DNA聚合酶能够从引物的3端开始连接脱氧核苷酸（5）PCR反应过程过程说明图解变性当温度超过90 时，双链DNA解聚为单链复性当温度下降到50 左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合延伸当温度上升到72 左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链（6）鉴定方法：琼脂糖凝胶电泳。二、基因表达载体的构建基因工程的核心1. 目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代；同时，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、复制原点等。（1）启动子：位于基因的上游，是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录。（2）终止子：位于基因的下游，终止转录。3. 构建过程：限制酶切割载体，使其出现一个切口