人教版（2019）高中生物選擇性必修3 生物技術(shù)與工程 核心知識點復(fù)習(xí)提綱

【新教材】人教版（2019）高中生物選擇性必修3生物技術(shù)與工程核心知識點復(fù)習(xí)提綱

第一章發(fā)酵工程

第一節(jié)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用

1、發(fā)酵：利用微生物，在適宜條件下，將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的

過程。

2、菌種特點：

乳酸菌：

（1）代謝類型：厭氧型微生物;生殖方式：分裂方式

（2）反應(yīng)簡式：C6Hl206f2c3H603（乳酸）+能量

酵母菌：

（1）代謝類型：兼性厭氧菌型微生物真菌；生殖方式：出芽生殖

（2）在有氧條件下,酵母菌進(jìn)行有氧呼吸,大量繁殖。C6H120e+602-6C02+6H20

（3）在無氧條件下,酵母菌能進(jìn)行酒精發(fā)酵。C6H120fi-2C2H,0H+6C02

（4）20c左右最適宜酵母菌繁殖酒精發(fā)酵時一般將溫度控制在18c-25c

——醋酸菌

（1）代謝類型：是異養(yǎng)需氧型；生殖方式為二分裂

（2）當(dāng)氧氣、糖源都充足時,醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸;

（3）當(dāng)缺少糖源時,醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?再將乙醛變?yōu)榇姿帷2H50H+02-CH3C00H+H20

（4）醋酸菌最適生長溫度為30?35℃

3.制作泡菜，果酒和果醋

（1）制作泡菜步驟：配置鹽水煮沸f冷卻待用一選食材洗凈均勻切塊狀一裝半壇至八分滿

一倒入冷卻后的鹽水沒過食材并蓋好~水槽注水一適宜溫度發(fā)酵成品

（2）制作果酒和果醋步驟：挑選葡萄一沖洗~榨汁一酒精發(fā)酵一果酒（一醋酸發(fā)酵一果醋）

有兩條途徑生成醋酸：直接氧化和以酒精為底物的氧化。

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充，口

4、充氣口是在醋酸發(fā)酵時連接充氣泵進(jìn)行充氣用的；排氣口是在排氣口

酒精發(fā)酵時用來排出二氧化碳的；出料口是用來取樣的。排氣口要

通過一個長而彎曲的膠管與瓶身相連接，其目的是防止空氣中微生

物的污染。開口向下的目的是有利于二氧化碳的排出。使用該裝置出料口例

制酒時,應(yīng)該關(guān)閉充氣口;制醋時,應(yīng)該充氣口連接氣泵，輸入氧氣

5,利用右圖制作果酒、果醋時，在發(fā)酵過程中，每隔12h

將瓶蓋擰松一次（注意，不能打開瓶蓋）目的是放出二氧化

碳。當(dāng)發(fā)酵產(chǎn)生酒精后，對裝置的處理是打開瓶蓋，蓋上一

層紗布,進(jìn)行制葡萄醋的發(fā)酵。

6,防止發(fā)酵液被污染：①榨汁機要清洗干凈，并晾干②發(fā)酵裝置要清洗干凈，并用體積分?jǐn)?shù)

70%的酒精消毒,或用洗潔精洗滌。③裝入榨好的葡萄汁后，封閉充氣口。

7,控制好發(fā)酵條件：①將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶，留大約三分之一的空間。②制葡萄酒的過程中,

將溫度嚴(yán)格控制在將?25℃,時間控制在10到20天，可通過出料口發(fā)酵的情況進(jìn)行及時的

監(jiān)測。③在制葡萄醋的過程中,將溫度嚴(yán)格控制在30?35℃,時間控制在7到8天，并注意

適時通過充氣口充氣。

第二節(jié)微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用

一.培養(yǎng)基的配置

1.培養(yǎng)基：人們按照微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的不同需求,配制出供其生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)。用以培

養(yǎng)，分離，鑒定，保存微生物或積累代謝廢物。

2.培養(yǎng)基分類：液體體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基

3.培養(yǎng)基的化學(xué)成分包括：水、無機鹽、碳源、氮源,止匕外。還要滿足微生物生長對

PH,特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的要求。例如，培養(yǎng)乳酸桿菌時需要在培養(yǎng)基中添加維生素,培養(yǎng)

霉菌時須將培養(yǎng)基的pH調(diào)至酸性,培養(yǎng)細(xì)菌是需要將pH調(diào)至中性或微堿性,培養(yǎng)厭氧型微生

物是則需要提供無氧的條件。

一無菌技術(shù)

1,獲得純凈培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止外來雜菌的污染；主要包括滅菌和消毒。

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消毒與滅菌的區(qū)別

消毒指使用較為溫和的物理或化學(xué)方法僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對人體有害的微生物（不

包括芽抱和抱子）。消毒方法常用煮沸消毒法,巴氏消毒法（對于一些不耐高溫的液體）還有

化學(xué)藥劑（如酒精、氯氣、石炭酸等）消毒、紫外線消毒。

滅菌則是指使用強烈的理化因素殺死物體內(nèi)外所有的微生物,包括芽抱和他子。滅菌方法有炮

燒滅菌、干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌。

2.滅菌方法：

①接種環(huán)、接種針、試管口等使用灼燒滅菌法;

②玻璃器皿、金屬用具等使用干熱滅菌法，所用器械是干熱滅菌箱；

③培養(yǎng)基、無菌水等使用高壓蒸汽滅菌法，所用器械是高壓蒸汽滅菌鍋。

④表面滅菌和空氣滅菌等使用紫外線滅菌法，所用器械是紫外燈。

比較項理化因素的作用強度消滅微生物的數(shù)量芽孑包和泡子能否被消滅

消毒較為溫和部分生活狀態(tài)的微不能

生物

滅菌強烈全部微生物能

3.微生物的純培養(yǎng)

（1）純培養(yǎng)物：由單一個體繁殖所獲得的微生物群體稱為純培養(yǎng)物。

（2）微生物的純培養(yǎng)步驟：配制培養(yǎng)基，滅菌，接種，分離和培養(yǎng)等。

一一酵母菌的純培養(yǎng)：

（1）微生物接種的方法最常用的是平板劃線法和稀釋涂布平板法。

（2）平板劃線法是通過接種環(huán)在瓊脂固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線的操作。將聚集的菌種逐步稀

釋分散到培養(yǎng)基的表面。在數(shù)次劃線后培養(yǎng)，可以分離到由一個細(xì)胞繁殖而來的肉眼可見的子

細(xì)胞群體，這就是菌落。

（3）稀釋涂布平板法是將菌液進(jìn)行一系列的梯度稀釋,然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到

瓊脂固體培養(yǎng)基的表面，進(jìn)行培養(yǎng)。分為系列稀釋操作和涂布平板操作兩步。

（4）用平板劃線法和稀釋涂布平板法接種的目的是：使聚集在一起的微生物分散成單個細(xì)胞，

從而能在培養(yǎng)基表而形成單個的菌落，以便于純化菌種。

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（5）平板劃線法操作步驟：

①將接種環(huán)放在火焰上灼燒，直到接種環(huán)燒紅。②在火焰旁冷卻接種環(huán),并打開棉塞。

③將試管口通過火焰。④將已冷卻的接種環(huán)伸入菌液中蘸取一環(huán)菌液。

⑤將試管通過火焰，并塞上棉塞。⑥左手將皿蓋打開一條縫隙，右手將沾有菌種的接種環(huán)迅速

伸入平板內(nèi)，劃三至五條平行線,蓋上皿蓋。注意不要劃破培養(yǎng)皿。⑦灼燒接種環(huán),待其冷卻

后，從第一區(qū)域劃線的末端開始往第二區(qū)域內(nèi)劃線。重復(fù)以上操作，在三、四、五區(qū)域內(nèi)劃線。

注意不要將最后一區(qū)的劃線與第一區(qū)相連。⑧將平板倒置放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

二，微生物的選擇培養(yǎng)基和計數(shù)

——選擇培養(yǎng)基：在微生物學(xué)中，將允許特定獨類的微生物生長，同時抑制或阻止其他種類微

生物生長的培養(yǎng)基，稱作選擇培養(yǎng)基。

1,尿素是一種重要的農(nóng)業(yè)氮肥，尿素并不能直接被農(nóng)作物吸收。只有當(dāng)土壤中的細(xì)菌將尿素

分解成氨之后,才能被植物利用。土壤中的細(xì)菌之所以能分解尿素，是因為他們能合成服酶

2,微生物的選擇培養(yǎng)

統(tǒng)計菌落數(shù)目

（1）測定微生物數(shù)量的常用方法有稀釋涂布平板法（活菌計數(shù)法）和顯微鏡直接計數(shù)。

（2）稀釋涂布平板法統(tǒng)計樣品中活菌的數(shù)目的原理

當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時,培養(yǎng)基表面生長的一個菌落,來源于樣品稀釋液中的一個活菌。通

過統(tǒng)計平板上的菌落數(shù)，就能推測出樣品中大約含有多少活細(xì)菌。為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，一般設(shè)

置3?5個平板，選擇菌落數(shù)在30?300的平板進(jìn)行計數(shù),并取平均值。統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比

活菌的實際數(shù)目低，這是因為當(dāng)兩個或多個細(xì)胞在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落。因

此，統(tǒng)計結(jié)果一般用菌落數(shù)而不是活菌數(shù)來表示。

采用此方法的注意事項：①選擇菌落數(shù)在30-300的平板上計數(shù)。②需培養(yǎng)計算出三個或三個

以上的平板菌落求平均數(shù)。③統(tǒng)計的菌落往往比活菌的實際數(shù)目低。

每克樣品中的菌落數(shù)=（C+V）XM其中，C代表某一稀釋度下平板上生長的平均菌落數(shù)，V代

表涂布平板時所用的稀釋液的體積（ml）,M代表稀釋倍數(shù)。

設(shè)置對照

——實驗設(shè)計

（1）土壤取樣：同其他生物環(huán)境相比，土壤中的微生物，數(shù)量最大，種類最多。在富含有機

質(zhì)的土壤表層，有更多的微生物生長。

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（2）樣品的稀釋：樣品的稀釋程度將直接影響平板上生長的菌落數(shù)目。在實際操作中，通常

選一定稀釋范圍的樣品液進(jìn)行培養(yǎng)，以保證獲得菌落數(shù)在30~300之間、適于計數(shù)的平板。

（3）微生物的培養(yǎng)與觀察

不同種類的微生物，往往需要不同的培養(yǎng)溫度和培養(yǎng)時間。細(xì)菌30~37c「2天

每隔24小時統(tǒng)計一次菌落數(shù)目，選取菌落數(shù)目穩(wěn)定時的記錄作為結(jié)果,這樣可以防止因培養(yǎng)

時間不足而導(dǎo)致一樓菌落的數(shù)目。一般來說，在一定的培養(yǎng)條件下（相同的培養(yǎng)基、唯獨及培

養(yǎng)時間），同種微生物表現(xiàn)出穩(wěn)定的菌落特征。形狀、大小、隆起程度、顏色。

第三節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用

一一發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)：選育菌種一擴大培養(yǎng)一培養(yǎng)基的配制f滅菌一接種一發(fā)酵一產(chǎn)品的

分離提純一獲得產(chǎn)品

一一發(fā)酵工程的應(yīng)用

b在食品工業(yè)上的應(yīng)用：生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品,生產(chǎn)食品添加劑,生產(chǎn)酶制劑。

2,在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用：生產(chǎn)微生物肥料,生產(chǎn)微生物農(nóng)業(yè),生產(chǎn)微生物飼料。

3,在醫(yī)藥工業(yè)上及其他方面的應(yīng)用。

第二章細(xì)胞工程

第一節(jié)植物細(xì)胞工程

（一）植物組織培養(yǎng)

1.理論基礎(chǔ)（原理）：細(xì)胞全能性

2.全能性概念：具有某生物發(fā)育所需全部遺傳信息的細(xì)胞，都具有發(fā)育成完整個體的潛能。

3、過程：外植體一脫分化一愈傷組織一再分化一叢芽、不定根一新植株

4、相關(guān)概念及實驗注意事項

①外植體：離體植物器官、組織、細(xì)胞

②愈傷組織：高度液泡化，無固定形態(tài)的薄壁細(xì)胞。全能性高，分化程度低

③外植體消毒：70%酒精30s一無菌水沖洗一次氯酸鈉30min一無菌水沖洗

④取材：選取形成層部位

⑤脫分化：23~26℃,避光

（6）再分化：將愈傷組織轉(zhuǎn)接到分化培養(yǎng)基，光照下培養(yǎng)

⑦生長素/細(xì)胞分裂素：比值高一促進(jìn)生根;比值低一促進(jìn)發(fā)芽

5、植物組織培養(yǎng)概念：在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官，組織，細(xì)胞培養(yǎng)在人

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工配置的培養(yǎng)基上，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織，叢芽，最終形成完整的植株。

6、地位：是培育轉(zhuǎn)基因植物、植物體細(xì)胞雜交培育植物新品種的最后一道工序。

（二）植物體細(xì)胞雜交

1、植物體細(xì)胞雜交概念：將不同種的植物細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞,并把雜種細(xì)

胞培育成新的植物體的過程。

植物姐胞甲W乳原生質(zhì)體甲

植物如配浮乳原生質(zhì)體乙

質(zhì)體￡謂》雜種細(xì)胞脫邠;愈傷組織邨訛?雜種植株

2、過程及注意事項：

①去除細(xì)胞壁：酶解法（纖維素酶、果膠酶）,獲得原生質(zhì)體

②原生質(zhì)體融合方法：物理法（離心、震蕩、電刺激）;化學(xué)法：聚乙二醇

③細(xì)胞融合成功的標(biāo)志：雜種細(xì)胞再生細(xì)胞壁

3、融合結(jié)果：獲得雜種細(xì)胞，進(jìn)而獲得雜種植株。

A細(xì)胞+B細(xì)胞所得雜種植株遺傳物質(zhì)=A+B

4、成功例子：番茄一馬鈴薯；煙草一海島煙草；胡蘿卜一羊角芹；白菜一甘藍(lán)

5、優(yōu)點：克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙

6、局限性：不能按照人的要求表達(dá)性狀

（三）植物細(xì)胞工程應(yīng)用

1、微型繁殖:可以高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖（觀賞植物，經(jīng)濟(jì)林木，無性繁殖作物）

2、作物脫毒:采用莖尖等分生區(qū)組織培養(yǎng)來除去病毒（因為分生區(qū)附近的病毒極少或沒有）

3、人工種子:以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料,經(jīng)人工薄膜包

裝得到的種子。優(yōu)點：完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性，不受季節(jié)的限制；方便儲藏和運輸

4、作物新品種培育:單倍體育種

5、突變體利用:由于培養(yǎng)細(xì)胞一直處在不斷增殖的狀態(tài),因此她們?nèi)菀资艿脚囵B(yǎng)條件和誘導(dǎo)

因素的影響而產(chǎn)生突變。在組織培養(yǎng)中會出現(xiàn)突變體，通過從有用的突變體中選育出新品種（如

篩選抗病、抗鹽、含高蛋白的突變體）

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6、細(xì)胞產(chǎn)物的生產(chǎn)：通過能夠產(chǎn)生對人們有利的產(chǎn)物的細(xì)胞進(jìn)行組織培養(yǎng),從而讓它們能夠

產(chǎn)生大量的細(xì)胞產(chǎn)物。如：生產(chǎn)人參皂忒，三七，紫草，銀杏等。

（定向誘導(dǎo)愈傷組織細(xì)胞分化為產(chǎn)生特定物質(zhì)的細(xì)胞，提純產(chǎn)物）

第二節(jié)動物細(xì)胞工程

一.動物細(xì)胞培養(yǎng)

（1）概念：動物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動物機體中取出相關(guān)的組織,將它分散成單個細(xì)胞,然后放

在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長和繁殖。

（2）原理：細(xì)胞增殖

（3）動物細(xì)胞培養(yǎng)需要滿足以下條件：

①無菌、無毒的環(huán)境:培養(yǎng)液應(yīng)進(jìn)行無菌處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素，

以防培養(yǎng)過程中的污染。此外，應(yīng)定期更換培養(yǎng)液,防止代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞自身造成危

騫

②營養(yǎng):合成培養(yǎng)基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等。由于人們對細(xì)

胞所需要的營養(yǎng)物質(zhì)尚未完全研究清楚,因此在合成培養(yǎng)基時，通常需加入血清、血漿等天

然成分。

③溫度:適宜溫度:哺乳動物多是36.5c+0.5℃；pH：7.2?7.4。

④氣體環(huán)境:95%空氣+5胱0次是細(xì)胞代謝所必需的,CO?的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。

（4）動物細(xì)胞培養(yǎng)的流程：取動物組織塊（動物胚胎或幼齡動物的器官或組織）~剪碎一用

胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細(xì)胞f制成細(xì)胞懸液f轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進(jìn)行原

代培養(yǎng)f貼滿瓶壁的細(xì)胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細(xì)胞繼續(xù)傳

代培養(yǎng)。

（5）細(xì)胞貼壁和接觸抑制:懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細(xì)胞貼壁。細(xì)胞數(shù)

目不斷增多，當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互抑制時,細(xì)胞就會停止分裂增殖,這

種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。

二.動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物

1.動物細(xì)胞融合技術(shù)

（1）是指兩個或多個動物細(xì)胞結(jié)合形成一個細(xì)胞的過程。融合后形成的具有原來兩個或多個

細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞,稱為雜交細(xì)胞。

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(2)原理：細(xì)胞膜的流動性

(3)動物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同,誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合的方法與植物原

生質(zhì)體融合的方法類似，常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電刺激等。

(4)動物細(xì)胞融合的意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，成為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫

瘤和生物生物新品種培育的重要手段。制備單克隆抗體(最重要的用途)

2.單克隆抗體及其應(yīng)用

(1)抗體：一個B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產(chǎn)量低、純度

低、特異性差。細(xì)胞融合完成的標(biāo)志：細(xì)胞核融合成一個核。

(2)單克隆抗體的制備過程：

兩次篩選:第一次篩選出雜交瘤細(xì)胞,第二次篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞。

①第一次篩選：將未融合的B-淋巴細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞以及

BB融合、瘤瘤融合等的細(xì)胞通過選擇培養(yǎng)基淘汰，篩選出B-瘤融合的細(xì)胞。

②第二次篩選：將產(chǎn)生特定抗體的B-瘤細(xì)胞通過細(xì)胞培養(yǎng)用相應(yīng)抗原檢測的辦法篩選出來。

(3)獲取單克隆抗體的場所

①若在培養(yǎng)基中進(jìn)行雜交瘤細(xì)胞培養(yǎng),則從培養(yǎng)

液中提取。

②若在小鼠或其他動物腹腔中培養(yǎng)，則從腹水中

提取。釀領(lǐng)?釀?

多種雜交細(xì)胞

(4)雜交瘤細(xì)胞的特點：既能大量繁殖，又能

產(chǎn)生專一的抗體。心翻醛解

(5)單克隆抗體的優(yōu)點：特異性強，靈敏度高,并能大量制備。

(6)在腹腔內(nèi)增殖的優(yōu)點：不需要特定的培養(yǎng)基,不需要嚴(yán)格的外界條件。

(7)篩選的時候用：特定的選擇性培養(yǎng)基進(jìn)行

⑥⑥王■名驗船

篩選。

I克隆上述雜交細(xì)胞

(8)單克隆抗體的作用：⑥織奮展神饞

B?箕

①作為診斷試劑:準(zhǔn)確識別各種抗原物質(zhì)的細(xì)

I贊尚雪種2滁細(xì)嬲褊4胞

微差異，并跟一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合,具有暹

注肘到小鼠體內(nèi)^^隹北道芳

確、高效、簡易、快速的優(yōu)點。

,電克隆抗體單克隆抗體

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②用于治療疾病和運載藥物:主要用于治療癌癥治療,可制成“生物導(dǎo)彈”（借助單克隆抗

體的導(dǎo)向作用）,也有少量用于治療其它疾病。

（9）植物體細(xì)胞雜交與動物細(xì)胞融合比較

細(xì)胞工程植物體細(xì)胞雜交動物細(xì)胞融合

實質(zhì)內(nèi)容改變遺傳物質(zhì)、產(chǎn)生新的性狀，獲得細(xì)胞產(chǎn)品（使后代具有雙親的特性）

理論基礎(chǔ)細(xì)胞膜的流動性、植物細(xì)胞全能性細(xì)胞膜的流動性、細(xì)胞增殖

誘導(dǎo)手段物理法：離心、振動、電激物理法：離心、振動、電激

化學(xué)法：聚乙二醇（PEG）化學(xué)法：聚乙二醇

生物法：滅活病毒（滅活仙臺病毒）

過程去細(xì)胞壁（纖維素酶、果膠酶）一原獲得分離的單個動物細(xì)胞（胰蛋白酶

生質(zhì)體融合（獲得雜種原生質(zhì)體）一處理）一誘導(dǎo)融合形成雜交細(xì)胞一動

植物細(xì)胞物細(xì)胞培養(yǎng)（細(xì)胞產(chǎn)品）

的篩選和培養(yǎng)（獲得植株）

應(yīng)用白菜一甘藍(lán)等雜種植物單克隆抗體的制備（雜交瘤細(xì)胞）

意義和①克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，大①制備單克隆抗體；②診斷、治

用途大擴展雜交親本的組合范圍；②克療、預(yù)防疾病，如單抗診斷盒、

服有性雜交的母系遺傳的局限性，“生物導(dǎo)彈”治療癌癥

獲得細(xì)胞質(zhì)基因的雜合子，研究細(xì)

胞質(zhì)遺傳

三.動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物

1，動物體細(xì)胞核移植技術(shù)

（1）概念：將動物的一個細(xì)胞的細(xì)胞核,移入一個已經(jīng)去核的卵母細(xì)胞中,使其重組并發(fā)育

成一個新的胚胎,這個胚胎最終發(fā)育為動物個體的技術(shù)。

（2）哺乳動物核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植（比較容易）和體細(xì)胞核移植（比較難）。

（3）選用去核卵（母）細(xì)胞的原因：卵（母）細(xì)胞比較大,容易操作；卵（母）細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)多,營

養(yǎng)豐富。卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)可使體細(xì)胞細(xì)胞核全能性得到表達(dá)。

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（3）體細(xì)胞核移植的大致過程是：（右圖）

①伴隨著兩細(xì)胞融合，體現(xiàn)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特

點一一具有一定的流動性。

②該技術(shù)形成的重組細(xì)胞發(fā)育成一個新個

體，體現(xiàn)了細(xì)胞核的全能性而非動物細(xì)胞的

全能性。

（4）體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用：

①加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)良畜群繁育;

②保護(hù)瀕危物種，增大存活數(shù)量；

③生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白；

④作為異種移植的供體；

⑤用于組織器官的移植等。

（5）體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題：克隆動物存在著健康問題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。

胚胎工程

1胚胎工程：是指對生殖細(xì)胞,受精卵或早期胚胎細(xì)胞所進(jìn)行的多種顯微操作和處理，然后

獲得的胚胎移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。胚胎工程技術(shù)技術(shù)包括體

外受精、胚胎移植、胚胎分割等技術(shù)。

2受精：精子和卵子結(jié)合成合子（受精卵）的過程。包括受精前的準(zhǔn)備階段和受精階段，哺乳

動物受精在輸卵管內(nèi)完成。

3準(zhǔn)備階段1一一精子獲能

（1）精子的準(zhǔn)備：剛剛排出的精子，不能立即與卵子受精，必須在雌性動物生殖道發(fā)生相應(yīng)

的生理變化后，才能獲得受精能力精子的外形：哺乳動物成熟的精子外形似蝌蚪?，分3一、

頊—和尾三大部分。不同種動物精子的形態(tài)相似，大小略有不同，與動物的體型大小

無關(guān)

（2）準(zhǔn)備階段2：卵子的準(zhǔn)備：動物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初級卵母細(xì)胞（馬、

犬），有的可能是次級卵母細(xì)胞（豬牛羊），但它們都要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟,當(dāng)達(dá)到

MH中期時,才具備與精子受精的能力。

4受精階段：哺乳動物的受精過程主要包括：精子穿越透明帶，進(jìn)入卵細(xì)胞膜，雌雄原核

形成和融合，卵裂期開始。

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早期胚胎發(fā)育過程：受精卵卵裂期桑植胚囊胚原腸胚胎兒形成

■—?------->----?----?----?

卵裂期：細(xì)胞在輸卵菅內(nèi)中進(jìn)行有絲分裂，數(shù)量增加,胚胎總體積并不增加或略有減小

桑根胚：這個階段前的每一個細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全能細(xì)胞

囊胚：包括內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層細(xì)胞,有囊胚腔。囊胚從透明帶中伸展出來稱為孵化。

原腸胚：內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層的細(xì)胞形成外胚層，下方的細(xì)胞形成內(nèi)胚層。這時的胚胎稱為原腸胚，

由內(nèi)胚層包圍的囊腔叫原腸腔。滋養(yǎng)層則發(fā)育為胎兒的胎膜和胎盤。

二胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用

——體外受精：試管動物技術(shù)是指人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精。

——胚胎移植：是指將體外受精獲得的早期胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動

物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。

3.基本程序：

（1）供、受體的選擇和處理（使用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理、（促性腺激素）超數(shù)排卵處理）

（2）配種或人工受精

（3）胚胎收集（沖卵（早期胚胎））、

（4）檢查（胚胎發(fā)育到桑根胚或囊胚）

（5）胚胎移植：手術(shù)法（引出子宮和卵巢將其注入）；非手術(shù)法（用移植管將其送入子宮）

5）移植后的檢查（是否妊娠）

4,意義：可充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體繁殖潛力。供體主要職能只是產(chǎn)生優(yōu)良特性的胚胎，縮短

繁殖周期。

—胚胎分割：采用機械方法將早期胚胎切割成2、4或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多

胎的技術(shù)。

2.儀器設(shè)備：體視顯微鏡和顯微操作儀

3.意義：來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，屬于無性繁殖。

4.操作程序：

（1）選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的囊胚,移入盛有操作液的培養(yǎng)皿

（2）用分割針或分割刀切開胚胎,吸出半個，注入空透明帶或直接將裸半胚移植給受體。分

割囊胚時要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割,否則會影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。此時還可用分

割針分割滋養(yǎng)層,做胚胎DNA分析性別鑒定。

5.局限：剛出生的動物體重偏低，毛色和斑紋上存在差異，同卵多胎的可能性有限。

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第三章基因工程

第一節(jié)重組DNA技術(shù)的基本工具

一，基因工程：基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計，通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生

物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品?；蚬こ淌窃贒NA

分子水平上進(jìn)行設(shè)計和施工的,又叫做DNA重組技術(shù)。

操作水平：DNA分子水平

原理：基因重組

優(yōu)點：1.突破物種界限2.定向改造生物的遺傳特性

（一）基因工程的基本工具

1.“分子手術(shù)刀“限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）

（1）來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。

（2）功能：能夠識別特定的核注酸序列，并在特定的切點切割,因此具有專一性。

（3）作用的化學(xué)鍵：切割磷酸二酯鍵

（4）結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。

2.“分子縫合針”一一DNA連接酶

（1）作用：將兩個具有相同粘性耒端的DNA片段連接起來，形成重組DNA

（2）連接的化學(xué)鍵：磷酸二酯鍵

（3）與DNA聚合酶作用的異同：

DNA聚合酶只能將單個核甘酸加到已有的核甘酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。

DNA連接酶是連接兩個DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。

DNA連接酶DNA聚合酶

不同點連接的DNA雙鏈單鏈

模板不要模板要模板

連接的對象2個DNA片段單個脫氧核甘酸添加到已存在的單鏈DNA片段上

相同點作用實質(zhì)形成磷酸二酯鍵

化學(xué)本質(zhì)蛋白質(zhì)

3.“分子運輸車”一一運載體

（1）載體具備的條件：①能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。

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②具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。

③具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。

(2)最常用的載體是質(zhì)粒,它是一種環(huán)狀DNA分子。

(3)其它載體：噬菌體、動植物病毒

第二節(jié)基因工程的基本操作程序

第一■步：目的基因的獲取

1.篩選合適的目的基因

2..PCR技術(shù)擴增目的基因(知道目的基因兩端的核甘酸序列)

(l)PCR的含義：是一項在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。

(2)目的：獲取大量的目的基因

(3)原理：DNA雙鏈復(fù)制

(4)過程：第一步：變性，加熱至90C以上DNA解鏈為單鏈;(高溫解旋)

第二步：復(fù)性，冷卻到50℃左右,引物與兩條單鏈DNA結(jié)合；

第三步：延伸，加熱至72左右C,熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始進(jìn)行互補鏈的合成。

(5)特點：指數(shù)(2")形式擴增

第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建(核心)

1.目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達(dá)

和發(fā)揮作用。

2.組成：目的基因+啟動子+終止子+標(biāo)記基因

(1)啟動子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因的上游,是RNA聚合酶識別和結(jié)合的

部位，能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄mRNA。

(2)終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的下游,使轉(zhuǎn)錄停止。

(3)標(biāo)記基因的作用：鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選

出來。

第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

1.轉(zhuǎn)化的概念：是目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。

2.常用的轉(zhuǎn)化方法：

將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞:采用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,其次還有顯微注射器和花粉管通

道法等。

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將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞:最常用的方法是顯微注射技術(shù)。方法的受體細(xì)胞多是受精卵。

將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞：用Ca2+處理細(xì)胞,促進(jìn)細(xì)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程)

原核生物作為受體細(xì)胞的優(yōu)點：繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少

第四步：目的基因的檢測和表達(dá)

1.首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子雜交(DNA-

DNA)技術(shù)。

2.其次還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA,方法是采用分子雜交(DNA-RNA)技術(shù)。

3.最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是采用抗原一抗體雜交技術(shù)。

4.有時還需進(jìn)行個體生物學(xué)水平的鑒定。如生物抗蟲或抗病的鑒定等。、

(三)基因工程的應(yīng)用

基因工程的應(yīng)用

1.在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用：轉(zhuǎn)基因抗蟲植物，轉(zhuǎn)基因抗病植物，轉(zhuǎn)基因除草劑植物，改良植物

的的品質(zhì)，提高動物的生長速率，改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)

2.在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用：乳腺生物反應(yīng)器等

3.在食品工業(yè)方面的應(yīng)用等

第三節(jié)蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用

1,蛋白質(zhì)工程的：蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ),

通過改造或合成基因，來改造現(xiàn)有蛋白質(zhì),或制造二一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類的生產(chǎn)和生活

的需求。

2,蛋白質(zhì)工程崛