1、基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶的识别序列和切点是GGATCC；限制酶的识别序列和切点是GATC。请据图分析：切割目的基因时宜选择限制酶还是限制酶切割质粒呢？请说明理由。提示由题图及题干信息知，目的基因两侧分别含GGATCC序列和GATC序列，若使用酶切割，只能切断一侧，不能切断另一侧，若使用酶切割，则可同时切断两侧，从而切出目的基因，同理，质粒中也含两种酶识别位点，且两识别位点均位于标记基因部位。若使用酶切割质粒，则可同时破坏两个标记基因，使用酶切割则可保留Gene 作标记基因，故切割目的基因应选择酶，切割质粒应选择酶。1基因工程的基本原理和理论基
2、础概括（如下图）2限制酶选择的注意事项（1）根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择Pst。不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择Sma。为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用Pst 和EcoR 两种限制酶（但要确保质粒上也有这两种酶的切点）。（2）根据质粒的特点确定限制酶的种类所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶Sma 会破坏标记基因；如果所选酶的切点
3、不是一个，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。3.易错警示！基因工程操作基本工具的8个易错点（1）限制酶是一类酶，而不是一种酶。（2）限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。（3）在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。（4）将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个黏性末端。（5）不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。（6）限制酶切割位点应位于标记基因之外，不
4、能破坏标记基因，以便进行检测。（7）基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。（8）基因工程中有3种工具，但工具酶只有2种。三基因工程操作的基本步骤1目的基因的获取目前有两种途径：一是直接提取目的基因，如从基因文库中获取。二是人工合成目的基因，常用的方法有化学合成法和反转录法。2基因表达载体的构建（1）基因表达载体的组成（2）构建过程3将目的基因导入受体细胞细胞类型常用方法受体细胞转化过程植物细胞农杆菌转化法体细胞将目的基因插入Ti质粒的TDNA上转入农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞的DNA上动
5、物细胞显微注射技术受精卵将含有目的基因的表达载体提纯取卵获得受精卵显微注射早期胚胎培养胚胎移植发育成为具有新性状的动物微生物细胞Ca2处理增大细胞膜通透性原核细胞或酵母菌用Ca2处理细胞感受态细胞重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合感受态细胞吸收4.目的基因的检测与鉴定四、基因工程的应用1基因工程的应用（1）动物基因工程：用于提高动物生长速度从而提高产品产量；用于改善畜产品品质；用转基因动物生产药物；用转基因动物作器官移植的供体等。（2）植物基因工程：培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物；利用转基因改良植物的品质。（3）基因诊断：又称为DNA诊断，是采用基因检测的方法来判断患者
6、是否出现了基因异常或携带病原体。（4）基因治疗：指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。实例：ADA基因缺陷症的基因治疗。2转基因生物的安全性与生物武器（1）转基因生物存在安全性问题的原因目前对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调控机制等都了解得相当有限。目的基因往往是异种生物的基因。外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。（2）对转基因生物安全性的争论：主要在食物安全、生物安全和环境安全三个方面存在激烈的争论。（3）理性对待转基因技术：趋利避害，不能因噎废食。（4）生物武器生物武器的种类（连一连）中国政府的态度：在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备
7、的扩散。二、蛋白质工程1概念理解（1）基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。（2）操作：基因修饰或基因合成。改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。（4）目的：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计。2蛋白质工程的设计流程专题二细胞工程最新考纲1植物的组织培养（）。2.动物的细胞培养与体细胞克隆（）。3.细胞融合与单克隆抗体（）。一、植物细胞工程1细胞工程（1）操作水平：细胞水平或细胞器水平。（2）目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。2植物细胞的全能性（1）概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。（2）原理：细胞内
8、含有本物种的全部遗传信息。（3）全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。3植物组织培养技术（1）概念理解培养对象：离体的植物组织、器官或细胞。培养条件：无菌、人工配制的培养基、相关激素等人工控制条件。培养结果：产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。（2）操作流程4植物体细胞杂交技术将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。（3）流程分析过程a为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。过程b是原生质体的融合，其原理是细胞膜具有一定的流动性。诱导b融合的两种方法：物理法包括离心、振
9、动、电激等；化学法一般用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。过程c是原生质体融合后再生出细胞壁。过程d是植物组织培养技术，其原理是细胞的全能性。（4）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。5植物细胞工程的应用（1）植物繁殖的新途径（2）作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用。（3）细胞产物的工厂化生产：培养到愈伤组织阶段。研究人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响，实验结果如下图，请思考。（1）实验结果表明，茎尖大小与脱毒率、成苗率关系如何？（2）马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为多少mm?提示（1）据图可知，茎尖越小脱毒率越高，成苗率越低。（2）当茎尖大小为0.27 mm时
10、脱毒率和成苗率相对都较高。二、动物细胞工程1动物细胞培养动物细胞工程技术的基础（1）动物细胞的培养过程（2）培养条件无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理，添加抗生素，定期更换培养液以清除代谢产物。营养：除正常的有机和无机营养外，加入血清、血浆等一些天然成分。适宜的温度和pH：温度为36.50.5_（哺乳动物），pH为7.27.4。气体环境：含95%空气加5%CO2的混合气体，其中后者的作用是维持培养液的pH。（3）应用：生物制品的生产、检测有毒物质、医学研究。2动物体细胞核移植技术和克隆动物（1）动物体细胞核移植技术的过程动物体细胞核具有全能性。产生新个体。3动物细胞融合和单克
11、隆抗体的制备（1）动物细胞融合原理：细胞膜的流动性。融合方法：聚乙二醇（PEG）、灭活的病毒、电激等。意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能，也为制造单克隆抗体开辟了新途径。（2）单克隆抗体制备过程优点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。1 用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。1植物组织培养的过程2条件（1）离体：这是因为在生物体内基因的表达在空间和时间上具有选择性。（2）营养条件：水、无机盐、维生素等营养物质，以及激素（生长素和细胞分裂素）。（3）环境条件适宜的温度、pH确保酶的活性。无菌这是因为细菌等微生物繁殖快，消耗营养物质多，同时产生有害的代谢产物，毒害植物细胞。光照
12、这是因为光照有利于细胞内叶绿素的形成和光合作用的进行。3植物组织培养与植物体细胞杂交的比较名称植物组织培养植物体细胞杂交原理细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性过程应用繁殖培育新品种生产细胞产品克服远缘杂交不亲和的障碍，培育作物新品种易错警示！（1）植物体细胞杂交获得的杂种细胞的类型有三种（以上图为例）：AA型、BB型、AB型，符合要求的只有AB型，需要进行筛选。（2）杂种细胞形成的标志：新的细胞壁的生成。（3）杂种植株遗传物质的变化：杂种植株的变异类型属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体1比较动物细胞培养、核移植与动物细胞融比较
13、动物细胞培养核移植动物细胞融合细胞增殖动物细胞核的全能性细胞膜的流动性相同分化程度的细胞群与供体基本相同的个体杂交细胞关键环节细胞增殖（分裂）、细胞癌变核融合、细胞分化人工诱导细胞膜融合生产生物制品基因工程检测有毒物质加速良种繁育保护濒危物种生产医用蛋白提供克隆器官、组织等获得杂种细胞，制备细胞产物如单克隆抗体特别提醒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接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。2植物体细胞杂交与动物细胞融合（单克隆抗体的制备）的比较动物细胞融合（单克隆抗体的制备）细胞膜的流动性、细胞
14、的全能性细胞膜的流动性、细胞增殖融合前处理酶解法（纤维素酶、果胶酶）去除细胞壁注射特定抗原，免疫处理正常小鼠促融方法（1）物理法：离心、振动、电激等；（2）化学法：聚乙二醇（PEG）（1）物理法、化学法：与植物细胞融合相同；（2）生物法：灭活的病毒意义和用途克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展杂交的亲本组合范围（1）制备单克隆抗体；（2）诊断、治疗、预防疾病专题三胚胎工程及生物技术的伦理问题1动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础（）。2.胚胎干细胞的移植（）。3.胚胎工程的应用（）。一、体内受精和早期胚胎发育1精子与卵子的发生2受精过程“四步曲”3.早期胚胎发育二、体外受精和早期胚胎培养1
15、体外受精（1）卵母细胞的采集和培养（2）精子的采集和获能（3）受精：获能的精子和培养成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精作用。2胚胎的早期培养（1）目的：检查受精状况和受精卵的发育能力。（2）培养液成分巧记（3）胚胎处理：体外移植或冷冻保存。三、胚胎工程的应用及前景1胚胎移植（1）地位：胚胎工程其他技术的最后一道工序。（2）过程：（3）意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。（1）胚胎移植的供体和受体必须是同种生物，同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征。（2）两次检查：收集胚胎检查；移植后是否妊娠检查。（3）冲卵含义：冲出早期胚胎，不是冲出卵子。2胚胎分割（1）材料：发育良好，形态
16、正常的桑椹胚或囊胚。（2）实质：胚胎分割可增加动物后代，其实质是动物的无性生殖即克隆。（3）分割要求：对囊胚分割时，注意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。3胚胎干细胞早期胚胎或原始性腺。（2）特点：形态上，体积小、核大、核仁明显；功能上具有发育的全能性；体外培养条件下可以增殖而不分化。请仔细分析下图，并回答：（1）试管婴儿与设计试管婴儿培育程序分别包含上面的哪些序号？（2）试管婴儿与设计试管婴儿在技术环节上的主要差异是什么？（3）在胚胎移植时下列中哪一项没有必要进行？对供体动物和受体动物进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应用激素对供体动物做超数排卵处理对供体、受体动物进
17、行选择，并用激素进行同期发情处理冲卵后，对胚胎进行质量检查提示（1）、（2）图示过程中是试管婴儿的培育过程，是设计试管婴儿培育的过程。后者比前者多了胚胎移植前的“遗传学诊断”。（3）胚胎移植时，经同期发情处理后，受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，故不必进行。胚胎工程中八大“两”（1）受精过程中防止多精入卵的两道屏障第一道屏障为精子穿越透明带后的“透明带反应”，第二道屏障为精子入卵后的“卵细胞膜反应”。（2）体外受精时精子获能的两种常用方法培养法和化学诱导法。（3）胚胎工程中两次使用“促性腺激素”对供体使用促性腺激素，以促其“多排卵”；对供、受体使用促性腺激素以作“同期发情处理”。
18、（4）胚胎移植时把握的两个发育期桑椹胚期和囊胚期。（5）胚胎移植过程中的两次检查对胚胎进行质量检查（此时应发育到桑椹胚或囊胚阶段）；对受体母牛进行是否妊娠的检查。（6）胚胎早期培养时培养液中三个“两”两盐（无机盐、有机盐）、两素（激素、维生素）、两酸（氨基酸、核苷酸）（7）胚胎分割中须关注的两个部位滋养层（可用于取样作DNA分析鉴定性别）、内细胞团（须将其均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育）（8）引发伦理争论的两大技术生殖性克隆人、设计试管婴儿1胚胎发育过程2受精过程中的“三大反应”与防止多精入卵受精的“两道屏障”（1）顶体反应：精子膜和顶体外膜发生一系列改变并释放顶体酶的过程即
19、为顶体反应。顶体反应的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道，是精子和卵子结合必不可少的条件。（2）透明带反应：精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，称做透明带反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。（3）卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，称为卵细胞膜反应，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。（1）动物排出卵子的成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等；有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等，但它们都要在输卵管内进一步成熟，当达到减数第二次分裂的中期时，才具有与精子受精的能力。（2）受精的标志是在卵黄膜和透明带的间隙观察
20、到两个极体；受精完成的标志是雌、雄原核融合成合子，受精卵是个体发育的开始。1胚胎移植的四大生理基础（1）胚胎“移入”的生理基础哺乳动物在发情排卵后的最初一段时期，不论是否妊娠，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化相同（2）胚胎“收集”的生理基础早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于“游离”状态（3）胚胎在受体内“存活”的生理基础受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生“免疫排斥”反应（4）移植后胚胎得以“继续发育”的生理基础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任何影响2克隆动物、试管动物与转基因动物遗传特性比较项目克隆动物
21、试管动物转基因动物概念用核移植的方法获得的动物用体外受精的方法获得的动物由被转入了目的基因的受精卵发育成的动物技术体外受精DNA重组技术生殖方式无性繁殖有性生殖有性生殖或保持原生殖方式遗传特性主要与供核个体相同具备双亲的遗传性状具备原受精卵及被转入的目的基因两方的遗传特异性相同点三者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植等技术，且移植所选胚胎一般是桑椹胚或囊胚期的胚胎。（1）判断用于移植的胚胎来源及生殖方式（2）界定“人工授精”与“体外受精”人工授精是用人工的方法将公畜的精子注入母畜生殖道内，使精卵细胞结合；体外受精是将人工获取的精子和卵母细胞在体外完成受精。这两者的本质都是两性生殖细胞的结合，只不过前
22、者是在体内完成的，后者是在体外完成的。专题四生态工程1简述生态工程的原理（）。2.生态工程的实例（）。一、生态工程与生态经济1生态工程建设的根本目的：遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。2生态工程的特点：少消耗、多效益、可持续。3生态经济：通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废物资源化。二、生态工程所遵循的基本原理1物质循环再生原理物质在生态系统中循环往复，逐层分级利用。（如无废弃物农业）2物种多样性原理物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。3协调与平衡原理生
23、物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。4整体性原理人类处于社会经济自然复合而成的巨大系统中。进行生态工程建设时，不但要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。5系统学和工程学原理包括系统的结构决定功能原理和系统整体性原理。如图是“无废弃物农业”物质和能量流动图，该图所体现的主要生态工程原理是什么？该设计方案大大提高了能量传递效率，对吗？提示物质循环再生原理。不对，该设计通过“沼气池”这一环节大大提高了能量“利用率”，而不是能量“传递效率”。三、生态工程实例（连一连）四、生态工程的发展前景1“生物圈2号”生态工程实验的启示：使我们认识到人与自然和谐共处的重要性，深化了我们
24、对自然规律的认识。2发展前景：我们需要走有中国特色的道路，即不但要重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合。1几种常考生态工程原理举例（1）单一人工林比天然混交林稳定性低，易爆发虫害物种多样性原理。（2）草原确定合理载畜量，不能过度放牧协调与平衡原理。（3）引种考虑适应环境协调与平衡原理。（4）林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题整体性原理2区分生态工程的整体性原理与系统整体性原理的比较（1）整体性原理整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个系统的稳定与平衡，例如林业建设中自然系统、社会系统与经济系统的关系问题，即种树的同时考虑经济收入，粮食、燃料等问题，如图所示
25、：（2）系统整体性原理系统整体性原理强调整体大于部分之和，即“112”，目的是保持系统有很高的生产力，互利共生的生物能体现系统整体性原理，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣中藻类和真菌等。3生态工程与传统工程的比较生态工程传统工程基本理论生态学、工程学工程学调控机制人为辅助下的自我调节人为调控与自然环境的关系协调破坏主要能源太阳能化学能生物多样性保持减少（1）在六类生态工程实例中除“矿区废弃地的生态恢复工程外，其余五大生态工程均涉及整体性”原理。（2）除“矿区废弃地生态恢复工程”及“农村综合发展型”生态工程外，均涉及“协调与平衡”原理。（3）只有“农村综合发展型生态工程”涉及“物质循环再生”原
26、理。（4）只有“农村综合发展型生态工程”及“大流域生态系统恢复工程”涉及“物种多样性”原理。（5）只有“小流域综合治理生态工程”及“矿区废弃地生态恢复工程”涉及“工程学”原理。1农业生态系统的设计原则（1）应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则；（2）应当能够构成一个合理的生产结构；（3）应当充分利用自然界的物质和能量资源；（4）应当体现减少环境污染的原则；（5）应当充分考虑经济、社会和生态的综合效益；（6）所设计的农业生态系统，从理论上看应当能够实现良性循环。2不同生态工程中的关键点（1）农村综合发展型生态工程：核心是沼气工程，优点是开发可更新资源，减少环境污染。（2）小流域综合治理生态工程：“综合”表现在同时考虑到生态效益和经济效益，不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，各具特色。（3）大区域生态系统恢复工程：考虑树种生态适应性问题，种植适宜品种；考虑树种多样性，保证防护林体系稳定性。（4）湿地生态恢复工程：主要措施：退耕还湖；主要困难：解决迁出湖区居民的生计问题。（5）矿区废弃地的生态恢复工程：种植耐旱的灌木、草和树；确定合理载牧量；改良表土。（6）城市环境生态工程：解决大气污染措施：禁止使用有铅汽油；水污染：减少或禁止污水排放，进行污水净化。精品教案
