选修3现代生物科技专题重点知识点
选修3《现代生物科技专题》知识点总结
专题1基因工程
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（EcoliDNA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：EcoliDNA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连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶DNA聚合酶连接的DNA不同点模板连接的对象作用实质双链不要模板2个DNA片段单链要模板单个脱氧核苷酸加到已存在的单链DNA片段上化学本质蛋白质3.“分子运输车”运载体（1）运载体具备的条件：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）最常用的运载体是质粒,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。
相同点形成磷酸二酯键二、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）PCR的含义：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：获取大量的目的基因
（3）原理：DNA双链复制
（4）过程：第一步：加热至90～95℃，DNA解链为单链；
第二步：冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合；
第三步：加热至70～75℃，TaqDNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。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1页共6页第三步：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。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(DNA-DNA)技术。2.其次还要检测目的基因是否转录出mRNA，方法是采用DNA分子杂交(DNA-RNA)技术。3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是采用抗原抗体杂交技术。4.有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如生物抗虫或抗病的鉴定等。
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。（3）地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。3.植物体细胞杂交技术（1）过程：
（2）诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电刺激等。化学法一般是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。
（3）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
二、动物细胞工程
1.动物细胞培养
（1）概念：动物细胞培养就是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，让这些细胞生长和繁殖。
（2）动物细胞培养的流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用胰蛋白酶或胶原
蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。
（3）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当
贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。（4）动物细胞培养需要满足以下条件
①无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过
程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。
②营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血清、血浆等
天然成分。
第2页共6页③温度：适宜温度：哺乳动物多是36.5℃＋0.5℃；pH：7.2～7.4。
④气体环境：95%空气＋5%CO2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。
（5）动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞。2.动物体细胞核移植技术和克隆动物
（1）哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。
（2）选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富。（3）体细胞核移植的大致过程是：（右图）
核移植
胚胎移植
3.动物细胞融合
（1）动物细胞融合也称细胞杂交，是指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，称为杂交细胞。
（2）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方
法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。（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、肿瘤和生物生物新
品种培育的重要手段。（4）动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较：
比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合原理细胞膜的流动性细胞膜的流动性方法去除细胞壁后诱导原生质体融合使细胞分散后诱导细胞融合诱导手段离心、电刺激、振动，聚乙二醇等试剂诱导除应用植物细胞杂交手段外，再加灭活的病毒诱导用法克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株制备单克隆抗体的技术之一
4.单克隆抗体
（1）抗体：一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。（2）单克隆抗体的制备过程：抗原注入小鼠体内
注入小鼠分离B淋巴细胞细胞融合骨髓瘤细胞杂交瘤细胞细胞培养选择培养细胞培养基体内培养从腹水提取体外培养从培养液提取单克隆抗体第3页共6页
（3）杂交瘤细胞的特点：既能大量繁殖，又能产生专一的抗体。（4）单克隆抗体的优点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。
（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，并跟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：主要用于治疗癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其它疾病。
专题3胚胎工程
一、体内受精和早期胚胎发育
胚胎工程的建立
场所：睾丸的曲细精管
时间：从初情期开始，到生殖机能衰退
精子的发生1）精原细胞→多个初级精母细胞（通过数次有丝分裂）
过程2）1个初级精母细胞→2个次级精母细胞→4个精子细胞（通过减数分裂，即MI和MII）
3）精子细胞→精子（通过变形）
场所：卵巢
时间：从胎儿时期开始（胎儿时期完成了卵泡的形成和在卵巢内的储备）卵子的发生1）卵原细胞→初级卵母细胞
过程2）1个初级卵母细胞→1个次级卵母细胞＋第一极体（排卵前后完成）
3）1个次级卵母细胞→1个卵子＋第二极体（精子和卵子结合过程中完成）
概念：精子和卵子结合成合子（受精卵）的过程。受精场所：雌性的输卵管内
1）受精前的准备阶段1：精子获能
过程2）受精前的准备阶段2：卵子的准备
a.精子穿越放射冠和透明带：顶体反应，透明带反应
3）受精阶段b.进入卵黄膜：卵黄膜封闭作用
c.原核形成和配子结合
卵裂期：细胞在透明带中进行有丝分裂
早期胚胎发育桑椹胚：胚胎细胞达32个左右，每一个细胞都是细胞
囊胚：有囊胚腔，出现了囊胚从透明带中伸展出来的孵化过程
原肠胚：内细胞团细胞形成外胚层和内胚层，滋养层发育成胎膜和胎盘，内胚层包围着原肠腔
二、体外受精和早期胚胎培养
试管动物技术：通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，
再经移植产生后代的技术。
方法一：用促性腺激素处理，使其超数排卵，从中输卵管冲取卵子（针对
卵母细胞的采集实验动物，家畜猪、羊等）
方法二：从屠宰母畜卵巢中采集
方法三：借助超声波探测仪、内窥镜、腹腔镜等工具直接从活体母畜
卵巢中吸取（针对大家畜或大型动物，如牛）体外受精卵母细胞的培养：在体外人工培养成熟
精子的采集：方法有假阴道法、手握法和电刺激法等
精子的获能：方法有培养法（通过获能培养液）、化学诱导法（通过肝素或钙离子载体A23187）
获能溶液或专用的受精溶液
受精：获能的精子＋培养成熟的卵子完成受精胚胎早期培养条件：受精卵在发育培养液中培养
培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等
第4页共6页三、胚胎工程的应用及前景
（一）动物胚胎发育的基本过程
1、胚胎工程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，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。
2、动物胚胎发育的基本过程
（1）受精场所是母体的输卵管上段。
（2）卵裂期：特点：细胞有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积并不增加，或略有减小。（3）桑椹胚：特点：胚胎细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。是全能细胞。（4）囊胚：特点：细胞开始出现分化（该时期细胞的全能性仍比较高）。聚集在胚胎一端个体较大的细胞
称为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。中间的空腔称为囊胚腔。（5）原肠胚：特点：有了三胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔。（二）胚胎干细胞
1、哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来。
2、具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。
⑤随着组织工程技术的发展，通过ES细胞体外诱导分化，定向培育出人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。
（三）胚胎工程的应用
1.体外受精和胚胎的早期培养(1)卵母细胞的采集和培养：
主要方法：用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。第二种方法：从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞；第三种方法是借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。采集的卵母细胞，都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。
(2)精子的采集和获能：在体外受精前，要对精子进行获能处理。
(3)受精：获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。
(4)胚胎的早期培养：精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。培养液成分较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。不同动物胚胎移植的时间不同。(牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚阶段才能进行移植，小鼠、家兔等实验动物可在更早的阶段移植，人的体外受精胚胎可在4个细胞阶段移植。)2.胚胎移植
(1)胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体”。（供体为优良品种，作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种。）
地位：如转基因、核移植，或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎，都必须经过胚胎移植技术才能获得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。
(2)胚胎移植的意义：大大缩短了供体本身的繁殖周期，充分发挥雌性优良个体的繁殖能力。
(3)生理学基础：①动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。
②早期胚胎在一定时间内处于游离状态。这就为胚胎的收集提供了可能。
③受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应。这为胚胎在受体的存活提供了可能。
④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。(4)基本程序主要包括：
①对供、受体的选择和处理。选择遗传特性和生产性能优秀的供体，有健康的体质和正常繁殖能力的受体，供体和受体是同一物种。并用激素进行同期发情处理，用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理。②配种或人工授精。
第5页共6页③对胚胎的收集、检查、培养或保存。配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫冲卵)。对胚胎进行质量检查，此时的胚胎应发育到桑椹或胚囊胚阶段。直接向受体移植或放入－196℃的液氮中保存。④对胚胎进行移植。
⑤移植后的检查。对受体母牛进行是否妊娠的检查。3.胚胎分割
(1)概念：是指采用机械方法将早期胚胎切割2等份、4等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。(2)意义：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，属于无性繁殖。
(3)材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。（桑椹胚至囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性
仍很高，也可用于胚胎分割。）
(4)操作过程：对囊胚阶段的胚胎分割时，要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
专题5生态工程
1）物质循环再生原理：物质能在生态系统中循环往复，分层分级利用2）物种多样性原理：物种繁多复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性
生态工程原理3）协调与平衡原理：生态系统的生物数量不能超过环境承载力（环境容纳量）的限度4）整体性原理：生态系统建设要考虑自然、经济、社会的整体影响
5）系统学和工程学原理系统的结构决定功能原理：要通过改善和优化系统结构改善功能
系统整体性原理：系统各组分间要有适当的比例关系，使得能量、
物质、信息等的转换和流通顺利完成，并实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1+1>2”
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扩展阅读：选修3 现代生物科技专题知识点
选修3现代生物科技专题知识点专题1基因工程一．知识网络
概念：又叫DNA重组技术，是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，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
基来源：主要从原核生物分离纯化
因限制性核酸内切酶（限制酶）作用：识别双链DNA中某种特定的核苷酸序列，工并使特定部位的磷酸二酯键断开程（“分子手术刀”）工结果：产生黏性末端或平末端具基来源：大肠杆菌
DNA本连接酶EcoliDNA连接酶作用：连接黏性末端“分子缝合针”T工4DNA连接酶来源：T4噬菌体
具作用：可连接两种末端常用载体：质粒能在受体细胞中复制并稳定保存基因进入受体细胞的载体必备条件具有一至多个限制酶切点（“分子运输车”）具有标记基因其他载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒
目的基因：主要指编码蛋白质的结构基因基因组文库部分基因文库（cDNA文库）基因工程的操作程序从基文库中获取目的基因目的基因的获取方法利用PCR技术扩增目的基因
用化学方法直接人工合成
基因表达载体的构建将目的基因导入受体细
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组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因将目的基因导入植物细胞：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法将目的基因导入动物细胞：显微注射法Ca2+含重组DNA分将目的基因导入微生物细胞：受体细胞↓感受态子的缓冲液感受态细胞吸细胞收DNA分子检测转基因生物的染色体DNA是否插入了目的基因（DNA分子杂交法）↓检测目的基因是否转录出了mRNA（分子杂交法）↓检测目的基因是否翻译成蛋白质（抗原抗体杂交法）胞
目的基因的检测与鉴定
抗虫转基因植物减轻农药对环境的污染植物基因工程抗病转基因植物抗逆转基因植物利用转基因改良植物的品质
基因工程应用
提高动物生长速度改善畜产品的品质动物基因工程用转基因动物生产药物用转基因动物作器官移植的供体基因工程药品的生产把正常基因导入体内，使该基因表达产物发挥作用基因治疗体外基因治疗方法体内基因治疗
基因工程操作中的几个问题
DNA连接酶、DNA聚合酶等的理解
蛋白质工程与基因工程比较项目蛋白质工程基因工程过程预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→推测脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质
获取目的基因→构建表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定定向地改造生物的遗传性状，以获得人类所需的生物类型或生物产品（基因的异体表达）生产自然界中已有的蛋白质区别实质定向改造或生产人类所需蛋白质结果生产自然界没有的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现
如果有一亲代DNA上某个碱基发生突变，一定会使其子代的性状发生改变吗？①体细胞中某基因发生改变，生殖细胞中不一定出现该基因；
②DNA上某个碱基对发生改变，它不一定位于基因的中能编码氨基酸的部位；
③若为父方细胞质内的DNA上某个碱基对发生改变，则受精后一般不会传给子代；
④若该亲代DNA上某个碱基对发生改变产生的是一个隐性基因，并将该隐性基因传给子代，而子代为杂合子，则隐性性状不会表现出来；
⑤根据密码子的兼并性，有可能翻译出相同的氨基酸；⑥性状表现是遗传基因和环境因素共同作用的结果，在某些环境条件下，改变了的基因可能并不会在性状上表现出来。
思考：真核生物的基因导入细菌细胞后，不能正常发挥功效的可能原因有哪些？
①被细菌体内的限制性内切酶破坏。②该基因指导合成的蛋白质不能在细菌体内正确修饰和表达。
③细菌的RNA聚合酶不能识别真核基因的位点，致使不能启动转录。④细菌细胞中没有切除内含子转录部分的酶。
专题2细胞工程
1.植物组织培养与动物细胞培养的比较原理培养基的物理性质培养基的成分水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂、激葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等植物组织培养细胞的全能性固体动物细胞培养细胞的增殖液体（合成培养基）素等结果培养目的培育成新的植株或组织①植株快速繁殖②脱毒植株的培育③人工种子④生产药物、杀虫剂等取材其他条件⑤转基因植物的培育植物幼嫩的部位或或花药等均为无菌操作，需要适宜的温度、pH、O2等条件（1）植物组织培养（图见教材）（2）动物细胞培养①概念：取动物体的相关组织分散成单个细胞后，在适宜培养基中使细胞生长和增殖的过程。
②基本过程：培养的动物细胞大都取自动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官组织，将组织取出来以后，先用胰蛋白酶或胶原蛋白酶进行处理，使细胞分散成单个细胞，然后配制一定浓度的悬浮液，在培养瓶中进行原代培养。随着细胞的生长和增殖，大多数细胞不适应悬浮生长，它们必须在固定的表面上生长和分裂，细胞在培养瓶中贴壁生长，随着细胞越来越多，贴壁生长的细胞分裂生长到表面相互接触时就停止分裂增殖，这种现象叫接触抑制。这样就需定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离下来，配成细胞悬浮液，分装到两个或两上以上的培养瓶中进行传代培养。在传代培养中出现细胞株和细胞系两种类型。（如图所示）
培育成细胞系或细胞株①蛋白质生物制品的生产②皮肤移植材料的培育③检测有毒物质④生理、病理、药理学研究动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织
2．植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较细胞融合原理细胞融合方法诱导手段用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁后诱导原生质体融合离心、电刺激、振动、显微操作、聚乙二醇等诱导结果用途获取杂种植株克服远缘杂交不亲和的障碍，扩展杂交亲本范围，培育新品种用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散后，诱导细胞融合与植物体细胞杂交相比，还可用灭活的病毒诱导获得杂种细胞，以生产细胞产品制备单克隆抗体、病毒疫苗、干扰素等植物体细胞杂交细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞的全能性动物细胞融合（1）植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交就是将不同种植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。植物体细胞杂交的障碍，一是植物细胞有细胞壁，二是如何诱导植物细胞融合。利用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，这样可保持原生质体的活性。去除细胞壁的原生质体再利用人工诱导的方法融合，人工诱导的方法包括物理法和化学法。物理法包括离心、振动、电激等，化学法一般是用聚乙二醇（PEG）诱导原生质体融合。原生质体融合后的细胞是杂种细胞，利用植物组织培养技术把杂种细胞培养成杂种植株。
（2）动物体细胞核移植
动物体细胞核移植依据的原理还是细胞的全能性。动物细胞的全能性随着动物细胞分化程度的提高而逐渐受到抑制，全能性表达很难，但是动物的细胞核内仍含有该种动物的全部遗传基因，具有发育成完整个体的潜能，即动物的细胞核仍具有全能性。但只靠动物的细胞核是不行的，必需提供促进细胞核表达全能性的物质和营养条件，还要保证细胞的完整性，这样去核的卵母细胞是最合适的细胞。因为卵母细胞体积大、易操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。通过核移植形成重组细胞，重组细胞必须通过细胞培养形成重组胚胎，然后才能进行胚胎移植，进入代孕母体，发育成成熟胚胎，产出即是克隆动物，该动物的核基因型与供体体细胞完全相同，该技术是一种无性繁殖技术。
（3）动物细胞融合、单克隆抗体制备
细胞融合是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，也叫细胞杂交。杂交细胞是具有两个或多个细胞的遗传信息的单核细胞。杂交细胞的形成需要人工诱导，如聚乙二醇（PEG）、灭活的仙台病毒、电激等。融合的细胞要繁殖就要进行动物细胞的培养，通过动物细胞的培养，杂交细胞表现出两个亲本各自的优良特点。
单克隆抗体的制备，首先应获得杂交瘤细胞，其过程是用已免疫的效应B细胞和骨髓瘤细胞杂交获得三种细胞：BB细胞、B瘤细胞、瘤瘤细胞，然后用选择培养基筛选获得杂交瘤细胞。杂交瘤细胞要发挥其繁殖快、产生特异性抗体的优点，应通过动物细胞培养才能实现。所以无论是动物细胞融合还是单克隆抗体的制备，都是以动物细胞培养为基础的。
3．生物技术与育种技术诱变育种原理基因突变优点提高生物便宜的频率，使后代变异性状较快稳定；可大幅度改良某些性状，缩短育种进程杂交育种基因重组使位于不同个体的优良性状集中于一个个体单倍体育种染色体变异获得个体均为纯种，明显缩短育种年限周期长，难以克服远缘杂交不亲和的障碍技术复杂，须与杂交育种配合、且需细胞工程参与多倍体育种染色体变异器官大，提高产量和营养成分适用于植物，动物方面难以展开基因工程育种分子遗传学原理打破物种界限，定向地改造生物遗传性状细胞工程育种细胞生物学和分子生物学原理、基因突变植物体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲远缘杂种不能按人们技术要求高缺点盲目性大，需大量处理供试材料和的障碍，扩大了用于杂交的亲本范围；的需要表现出亲代的定向改造生物遗传性状优良性状一、知识网络时间：初情期以后
场所：睾丸曲细精管二者重要区别：体精子的发生哺乳动物卵泡内过程：三个阶段的形成和在卵受巢内的储备是精在出生前完成和时间：性别分化以后的，而精子是从早卵子的发生场所：卵巢输卵管初情期开始的期过程胚胎工程胚受精前的准备阶段准备阶段1：精子获能胎受精准备阶段2：卵子的准备
发受精阶段：顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用育胚胎发育：受精卵→卵裂→桑椹胚→囊胚→原肠胚
试管动物技术：是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术
①促性腺激素处理卵母细胞的采集和培养②超声波探测仪、内窥镜等①假阴道法体外采集②手握法体受精精子的采集和获能③电刺激法外
受获能①培养法精②化学法
和受精：获能的精子和培养成熟的卵子发生作用
早期培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、胚早期胚氨基酸、核苷酸、血清等胎胎培养不同动物胚胎移植时间不同培定义
养现状和意义
胚胎移植生理学基础：与供体、受体的生理状况有关胚胎工程的基本程序应用及前景定义胚胎分割设备：实体显微镜和显微操作仪定义：由早期胚胎或原始性腺分离出来的一类细胞。胚胎干细胞应用
二．考点解析
1．精子、卵子的发生
两者都是在生殖器官内，经过减数分裂而形成的。关于两者的区别应注意以下几点：（1）卵泡的形成和卵巢内的储备，是在出生前完成的，这是两者在发生上的重要区别，但不是唯一区别。
（2）精子的发生中减数分裂的两次分裂是连续的，在曲细精管内进行的，场所是唯一的。卵子发生减数分裂的两次分裂是不连续的，第一次是在卵巢内完成，形成的次级精母细胞和第一极体进入输卵管，与精子的结合过程中完成第二次减数分裂。因此，场所在卵巢和输卵管两处，也不是唯一的。
（3）减数分裂中细胞质的分配、形成成熟性生殖细胞的数目、是否需要变形，都是两者在发生上的区别。
现将二者的发生比较如下：项目精子发生睾丸的曲细精管（场所惟一）卵子发生卵巢（MI）、输卵管（MII）（场所不惟一）场所别区时间初情期后性别分化后开始，卵泡（含次级卵母细胞和第一极体的形成）的形成和在卵巢内的储备，是在出生前（胎儿时期）完成的，减II是在精子和卵子的结合过程中（即受精过程中）完成的过程特点①MI和MII是连续的，①MI和MII是不连续的，不需要变形需要变形②细胞质均等分配结果相同点形成4个精子形成一个卵细胞和3个极体①原始生殖细胞的增殖为有丝分裂②生殖细胞的成熟为减数分裂③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2.受精作用
①成熟的精子并不代表具有受精的能力，必须获能后才具备受精能力，刚刚排出的精子，
不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，这一现象称为精子获能。
②排出的卵子并未成熟且成熟程度因动物种类不同而异，但只有达到减II中期时，才具备与精子受精的能力。
③对于受精阶段的理解，要先弄清卵母细胞的层层基本结构，才能掌握精子穿行的路线和发生的反应。
④对于受精的标志和受精完成的标志应该区分开，受精的标志是第二极体的形成，受精完成的标志是雌雄原核融合成合子。雌雄原核不能理解成卵子、精子原来的细胞核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。
⑤受精卵中的遗传物质中，核遗传物质一半来自精子（父方），一半来自卵子（母方），质遗传物质几乎全来自卵子。3.受精与胚胎的早期培养
精子和卵子受精后，应将受精卵放入发育培养液中继续培养。（1）发育培养液
①用途：精子和卵子在体外受精后，用于受精卵的继续培养。
②成分：水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、动物血清等。（2）过程（以牛为例）
大致为：体外受精→良种牛早期胚胎→胚胎移植→健康受体牛→良种犊牛→成熟期牛4.胚胎移植
（1）实质：是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性状能保持其原来的优良特性。这是胚胎工程的最后一道“工序”。
（2）基本程序
下面以牛胚胎移植为例，移植的基本程序如下：
②细胞质不均等分配
（3）胚胎移植成功与否的两个条件
一是胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。这是因为，同种动物之间的生理特征相近，进行胚胎移植易于成功。在这里同“种”是指同“物种”。例如：加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植给我国黄牛，生出了荷斯坦奶牛。
二是进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。5.胚胎干细胞
（1）胚胎干细胞，简称ES细胞或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，具有胚胎细胞的特性。
它能长期维持未分化状态，又有全能分化的潜能和无限增殖的能力，在体外培养时仍能维持正常和稳定的染色体组型，在特定的环境诱导下，能分化成各类细胞系。因此，它是唯一不死的全能或多能细胞，并能够无限分化，它能制造机体需要的全部细胞。
（2）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。
①ES细胞可用于治疗人类的某些顽症
利用ES细胞可以被诱导分化成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可以使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。
②培育成组织器官，用于器官移植。
③对ES细胞的培养和诱导，为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效手段。④ES细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。
专题5生态工程
一、知识网络
生态工程建设目的：遵循自然界的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止，达
到和的同步发展。（少消耗、多效益、）
生态经济：主要是通过实行“”原则，使一个系统产生出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一
是。
1）原理：物质能在生态系统中循环往复，2）原理：物种繁多复杂的生态系统具有较高的生态工程原理3）原理：生态系统的生物数量不能超过（环境容纳量）的限度
4）原理：生态系统建设要考虑自然、、的整体影响
5）原理系统的结构决定原理：要通过改善和优化系统结构改善功能
系统整体性原理：系统各组分间要有适当的，使
得能量、
物质、信息等的转换和流通顺利完成，并
实现总
体功能大于各部分的效果，即
“1+1>2”答案：
物质循环环境污染经济效益生态效益可持续循环经济生产原料生态工程物质循环再生分层分级利用物种多样性抵抗力稳定性协调与平衡环境承载力整体性经济社会系统学和工程学功能比例关系之和
二、考点解析
1、分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。
桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系的，能量的流动包含在物质的循环利用过程中，随着食物链的延伸逐级递减。能量的多级利用和物质的循环利用：桑叶喂蚕，蚕产蚕丝；桑树
的凋落物和蚕粪落到鱼塘中，作为鱼饲料，经过鱼塘内的食物链过程，可促进鱼生长；甘蔗可榨糖，糖渣喂猪，猪的排泄物进入鱼塘；鱼的排泄物及其他未被利用的有机物和底泥经微生物的分解，又可作为桑和甘蔗的有机肥料。桑基鱼塘巧妙地利用了很难利用的大片低湿地，发展了多种经营，为农民创造了多种收入的门路，完全符合“无废弃农业”的要求。2、导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？
根本原因：长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。直接原因：1998年度的罕见降雨。但这也与全球温室气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。解决长江洪水泛滥的措施有：我国政府提出的“积极营造长江中上游水源涵养林和水土保持林”计划，即以生物措施为主，结合工程措施，提高森林覆盖率；“退耕还湖”和改革不合理耕作方式等。在进行生态工程建设时，要考虑到怎样解决农村（尤其是湖区或山区的迁出人员）的能源来源问题以及如何提高农民的经济收入。
3、何谓“石油农业”？“石油农业”的生产模式应当怎样改进？
“石油农业”大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。由于其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。“石油农业”的生产模式在不同的国家有不同的改进措施。例如，在我国，人多地少，应该大力发展生态农业。实施的具体措施包括：可以根据田间作物的需要适量施用高效、低毒、低残留的农药，多施有机肥，提高作物对水、肥等资源的利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用，实现物质的多级利用，等等。一方面要不断提高土地的产出水平；另一方面要减少农业活动对环境的污染，促进社会的可持续发展。
4、如何理解“污染物是放错地方的资源”？
对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。
5、为什么我国要大力发展沼气工程？
21世纪是实现我国农业现代化的关键历史阶段，现代化的农业应该是高效的生态农业。沼气工程把农业生产、农村经济发展和生态环境保护、资源高效利用融为一体，不仅较好地解决了农村的能源来源问题，而且实现了废弃物的再循环利用和资源化，创造了新的生态产业，如沼气设施的建设和维护，促进了以农牧结合为中心的多种经营，从而为农村剩余劳动力提供了就业机会，促进了农村的综合发展。目前沼气工程存在的问题有：北方地区沼气产气在冬天不稳定，需要加热；沼气的一次性投资较大，相当部分的农民财力有困难；对沼气的研究较薄弱，例如，对发酵过程中有关微生物及一些酶的研究。应当加强这方面的研究，以促进沼气工程的推广。
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