2023屆新高考生物備考復習

現代生物技術專題

基因工程

一、基因工程的概念

基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，通過體外DNA重組和轉基因技術，賦予生物以新的遺傳特性，創

造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工的，又叫做DNA重

組技術。

二、基因工程的原理及技術

原理：基因重組

技術：（一）基因工程的基本工具

1.“分子手術刀”——限制性核酸內切酶（限制酶）

（1）來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。其原因是原核細胞易受外源DNA的侵襲，具有限制酶的原核細胞

可選擇性地破壞不同于自身DNA的外來DNA,從而適應環境。

（2）功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種技定的核甘酸序列，并且使每一條鏈中控定部位的兩個核甘酸之間的磷

酸二酯鍵斷開,因此具有專一/特異性。

（3）結果：經限制酶切割產生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。

（4）用兩種限制酶同時處理質粒和含目的基因的片段,主要優點是可以仿止質粒和含目的基因的外源DNA片段自身

環化（也能防止反接/隨意鏈接）。

2.“分子縫合針”一一DNA連接酶

⑴兩種DNA連接酶（E-coliDNA連接酶和T,DNA連接酶）的比較：

①相同點：都縫合磷酸二酯鍵。

②區別：E-coliDNA連接酶來源于大腸桿菌,只能將雙鏈DNA片段互補的皴生末端之間的磷酸二酯鍵連接起來；而

T..DNA連接酶來源于T,噬菌體，能縫合兩種末端,但連接平末端的之間的效率較低。

⑵比較有關的DNA酶

①DNA水解酶：能夠將DNA水解成四種脫氧核苔酸,徹底水解成瞬酸、脫氧核糖和4種含氨堿基

②DNA解旋酶：能夠將DNA或DNA的某一段解成兩條長鏈，作用的部位是堿基和堿基之間的氫鍵。注意：使DNA解

成兩條長鏈的方法除用解旋酶以外，在適當的高溫（如94℃）、重金屬鹽的作用下,也可使DNA解旋。

③DNA聚合酶：能將單個的核甘酸通過磷酸二酯鍵連接己有的DNA片段。

④DNA連接酶：在兩個DNA片段之間通過磷酸二酯鍵連接在一起。注意比較DNA聚合酶和DNA連接酶的異同點。

3.“分子運輸車”一一邕住

（1）載體具備的條件：①能在受體細胞中復制并穩定保存（能自我復制）。②具有一至多個限制酶切點，供外源

DNA片段插入。③具有標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。

（2）最常用的載體是理，它是一種裸露的、結構簡單的、獨立于細菌擬核DNA之外,并具有自我復制能力的雙鏈

環狀DNA分子。其它載體：入噬菌體的衍生物、動植物病毒

（3）運載體使用的目的：①是用它做運載工具，將目的基因轉運到宿主細胞中去。②是利用它在受體細胞內對目

的基因進行大量復制。

（二）基因工程的基本操作程序

第一步：目的基因的獲取

1.目的基因是指：編碼蛋白質的結構基因.

2.獲得目的基因的方法

（1）從基因文庫中獲取目的基因：

基因文庫包括基因組文庫和cDNA文庫

①將某種生物體內的DNA全部提取出來，選用適當的限制酶，將DNA切成一定范圍大小的DNA片段，然后將這些片

段分別與載體連接起來，導入受體菌的群體中儲存，每個受體菌都含有了一段不同的DNA片段。這個群體包含了這

種生物的所有基因。這種基因文庫叫基因組文庫。

②有些基因文庫比較小，只包含了一種生物的一部分基因，這種基因文庫叫做部分基因文庫，如cDNA文庫（用某

種生物發育的某個時期的mRNA反轉錄產生的多種互補DNA（也叫cDNA）片段，與載體連接后儲存在一個受體菌群

中，這個受體菌群體叫做這種生物cDNA文庫。）

怎樣提取：根據目的基因有關信息，例如，根據基因的核甘酸序列，基因的功能，基因在染色體的位置，基因的轉

錄產物mRNA以及基因的表達產物蛋白質等特性來獲取目的基因。

⑵利用PCR技術擴增目的基因：（多聚酶鏈式反應）

原理：DNA雙鏈復制

前提：一段已知目的基因的核甘酸序列，根據這一序列合成引物。

條件：a..四種脫氧核苔酸b.DNA的兩條鏈為模板c.熱穩定DNA聚合酶（Taq酶或TaqDNA聚合酶）

d.一對引物（一小段單鏈DNA或RNA,一般20?30個堿基，能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對）

e.溫度控制和緩沖液

PCR技術擴增過程：（在PCR擴增儀中完成）

a、DNA變性（90C-95C）：雙鏈DNA模板在熱作用下，氫鍵斷裂，形成單鏈DNA

b、復性（55℃-60℃）：系統溫度降低，引物與DNA模板結合,形成局部雙鏈

c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下,從引物的5'端T3'端延伸,合成與模板互補的DNA鏈

⑶人工合成：

①反轉錄法：以目的基因轉錄成的信使RNA為模板，反轉錄成互補的單鏈DNA,然后在酶的作用下合成雙鏈DNA,

從而獲得所需的基因。

目的基因轉錄成的mRNA逆轉錄0成?單鏈_^荃亙赴幽DNA雙鏈DNA（目的基因）

②根據已知的氨基酸序列合成DNA法：

蛋白質中氨基酸的序列里*mRNA中的堿基序列推測.DNA堿基序列目的基化學方法.合成?因

目的基因

第二步：基因表達載體的構建--------基因工程的核心

1.目的：使目的基因在受體細胞中穩定存在,并且可以遺傳至下一代,使目的基因能夠表達和發揮作用。

2.組成：目的基因+啟動子+終止子+標記基因

（1）啟動子：是一段有特殊結構的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶識別和結合的部位,能驅動基因技

錄出mRNA,最終獲得所需的蛋白質。

（2）終止子：也是一段有特殊結構的DNA片段，位于基因的尾端,RNA聚合酶脫離的部位,終止轉錄。

（3）標記基因的作用：是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因,從而將含有目的基因的細胞篩選出來。常用的

標記基因是抗生素基因O

第三步：將目的基因導入受體細胞一

微生物細胞作為轉基因受體細胞的優點是繁殖快，多為單細胞,遺傳物質相對較少。

1.轉化的概念：是目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩定和表達的過程。

2.常用的轉化方法：

將目的基因導入植物細胞：采用最多的方法是農桿菌轉化法,其次還有基因槍法和花粉管通道法等。

①農桿菌轉化法中農桿菌的作用是可感染植物，所含的質粒能將目的基因轉移并整合到受體細胞染色體DNA中

②農桿菌轉化法原理：植物受損傷時傷口處分泌物（酚類化合物）可吸引農桿菌T農桿菌中Ti質粒上的T-DNA可

轉移至受體細胞并整合到受體細胞染色體DNA上（若將目的基因插入到T質粒的T-DNA上，則目的基因將被一起

帶入）。

將目的基因導入動物細胞：最常用的方法是顯微注射技術。此方法的受體細胞多是受精卵。

將目的基因導入微生物細胞：感受態細胞法；大腸桿菌細胞最常用的轉化方法是：首先用Ca"處理細胞，使細胞處

于一種能吸收周圍環境中DNA分子的生理狀態,這種細胞稱感受態細胞。

3.重組細胞導入受體細胞后，篩選含有基因表達載體受體細胞的依據是標記基因是否表達。

第四步：目的基因的檢測和表達

1.檢測轉基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因,方法是采用DNA分子雜交技術。

2.檢測目的基因是否轉錄出了mRNA,方法是采用分子雜交技術（用標記的目的基因作探針與mRNA雜交）。

3.檢測目的基因是否翻譯成蛋白質,方法是從轉基因生物中提取蛋白質,用相應的抗體進行抗原一抗體雜交。

4.有時還需進行個體生物學水平的鑒定。如轉基因抗蟲植物是否出現抗蟲性狀。

5.轉基因抗蟲或抗病農作物個體檢測方法是用相應害蟲或病原體分別感染轉基因和非轉基因植株（做拉去逋揖病的

接種實驗）,觀察比較植物的抗蟲性或抗病性。

6.轉移的基因能在受體細胞內表達的原因是生物界共用同一套遺傳密碼。

三、基因工程的應用

1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉基因植物，利用轉基因改良植物的品質。

2.動物基因工程：提高動物生長速度、改善畜產品品質、用轉基因動物生產藥物。

3.基因治療：把正常的外源基因導入病人體內，使該基因表達產物發揮作用。包括體內基因治療和體外基因治療

四、蛋白質工程的概念

蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規律及其生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現有蛋白質

進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求。

（1）蛋白質工程崛起的緣由：基因工程只能生產自然界已存在的蛋白質

（2）蛋白質工程的基本原理：它可以根據人的需求來設計蛋白質的結構，又稱為第二代的基因工程。

基本途徑：從預期的蛋白質功的出發，設計預期的蛋白質結構，推測應有的氨基酸序列，找到相對應的脫氧核皮酸

左列（基因）以上是蛋白質工程特有的途徑；以下按照基因工程的一般步驟進行。（注意：目的基因只能用人工合

成的方法）

設計中的困難：如何推測非編碼區以及內含子的脫氧核甘酸序列

細胞工程

一、細胞工程概念的理解：

1.細胞工程：指應用細胞生物學和分子生物學的原理和方法，通過某種工程學手段，在細胞整體水平或細胞器水平

上，按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合科學技術。

應用的原理和方法：細胞生物學和分子生物學

研究的水平：細胞整體水平或細胞器水平

研究的目的：按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品

2.細胞的全能性：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞，都具有發育成完整個體的潛能

3.原因：生物體的每個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質,都有發育成為完整個體所需的全部基因

4.全能性高低：①受精卵〉生殖細胞〉體細胞

②植物細胞〉動物細胞（僅細胞核具全能性）

5.生物體內的細胞沒有表現出全能性原因：在特定時間與空間條件下，細胞中的基因會有選擇性的表達出各種蛋

白質，從而構成生物體的不同組織和器官。

二、植物細胞工程

（-）植物的組織培養

L概念：在無菌和人工控制的條件下將離體的植物器官、組織、細胞，培養在人工配制的培養基上，給予一定的培

養條件，誘導產生愈傷組織和胚狀體，最終形成完整的植株。

2原理：植物細胞的全能性

脫分化再分化

3、過程：離體的植物器官、組織或細胞-------?愈傷組織-------?形成芽、根-----?試管苗----?植物體

、------------------營養物質、一激素.（遮光素、.光_______________________________

無

脫分化：讓已經分化的細胞,經過誘導后，失去其特有的結構和功能而轉變成未分化細胞的過程,又稱去分化。

愈傷組織：通過脫分化和細胞分裂，形成一種高度液泡化,由無定形狀態薄壁細胞組成的排列疏松無規則的組織

再分化：脫分化產生的愈傷組織在培養過程中重新分化根或芽等器官的過程。

植物組織培養時應該選擇幼嫩的植物組織,如根尖、莖尖、形成層細胞等,易于脫分化。

4植物組織培養的條件：①離體:②一定的營養物質和激素（生長素、細胞分裂素）

③適宜的條件（無菌、適宜的溫度、pH、光照等）

5激素用量的比例對植物組織培養中的作用

生長素/細胞分裂素①比值遹一促進根的分化、抑制芽的形成

（2）比值迄史一-?促進愈傷組織的形成

③比值他一-?促進芽的分化，抑制根的形成

6用途：微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、單倍體育種、細胞產物的工廠化生產。

A植物繁殖

微型繁殖：用于快速繁殖優良品種的植物組織培養技術

特點：保持優良品種的遺傳特性；高效快速的實現種苗的大量繁殖

作物脫毒：采用翠組織培養來除去病毒（因為植物分生區附近的病毒極少或沒有）

人工種子：以植物組織培養得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經人工薄膜包裝得到的種子。優點：完

全保持優良品種的遺傳特性，不受季節的限制；方便儲藏和運輸

B作物新品種培育

①單倍體育種：

a過程：植株（AaBb）通過減數分裂得到花粉（AB、Ab、aB、ab四種類型）；對花粉進行花藥離體培養（技術是

植物組織培養）；得到單倍體植株;對其幼苗時期進行秋水仙素處理;得到了正常的死合二倍體植株（AABB、AAbb、

aaBB、aabb四種類型）。b優點：明顯縮短育種年限

②突變體利用：在組織培養中會出現突變體，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）

C細胞產物的生產：通過能夠產生對人們有利的產物的細胞進行組織培養，從而讓它們能夠產生大量的細胞產物。

（3）地位：是培育轉基因植物、植物體細胞雜交培育植物新品種的最后一道工序。

（-）植物體細胞雜交技術

1概念：用兩個來自于不同植物的體細胞融合成一個雜種細胞，再通過組織培養獲得雜種植株。

2原理：①植物細胞的全能性②細胞膜具一定流動性

3意義：克服了遠緣雜交不親和的障礙。

4過程：

①去細胞壁:酶解法：纖維素酶和果膠

植

物

細②原生質體融合:誘導融合的方法:物

胞

A理法包括離心、振動、電刺激等。化學

法一般是用聚乙二醇（PEG）作為誘導劑.

③再生出細胞壁：融合完成/雜種細胞形

成的標志

植④脫分化

物

⑤再分化

細

胞與雜交育種相比,植物體細胞雜交的優

B勢是克服遠緣雜交不親和的障礙,獲得

雜種植株。

二、動物細胞工程

（-）動物細胞培養

1、概念：動物細胞培養就是從動物機體中取出相關的組組，將它分散成單個細胞,然后放在適宜的培養基中,讓

這些細胞生長和增殖。

2、原理：細胞增殖

3、動物細胞培養的流程：取動物組織塊（動物胚胎或幼齡動物的器官或組織）＜剪碎f用胰蛋白酶或膠原蛋白酶

處理分散成單個細胞一制成細胞懸液一轉入培養瓶中進行原代培養一貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白

酶處理分散成單個細胞繼續傳出培養.

4、細胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上,稱為細胞貼壁。細胞數目不斷增多，當貼壁細

胞分裂生長到表面相互抑制時,細胞就會停止分裂增殖,這種現象稱為細胞的接觸抑制。

5、動物細胞培養需要滿足以下條件

①無菌、無毒的環境:培養液應進行無菌處理。通常還要在培養液中添加一定量的抗生素,以防培養過程中的污染。

此外，應定期更換培養液,防止代謝產物積累對細胞自身造成危害。

②營養:合成培養基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等。通常需加入血清、血漿等天然成分。

動物細胞培養需要添加血清的原因是人類對細胞所需營養沒有完全搞清,而動物血清成分復雜,可保證細胞

營養需要

③溫度:適宜溫度：哺乳動物多是36.5C+0.5℃；pH：7.2?7.4。

④氣體環境:95%空氣+5%CO2。Oz是細胞代謝所必需的,CO?的主要作用是維持培養液的pH。

6、動物細胞培養技術的應用：①生產蛋白質生物制品：病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等;②用于基因工程；

③）用于檢測有毒物質④用于生理、病理、藥理等方面的研究，為治療和預防疾病提供理論依據如篩選抗癌藥物

（二）動物體細胞核移植技術和克隆動物

1、概念：將動物的一個細胞核，移入一個已經去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發育成為一個新的胚胎，這

個新的胚胎最終發育為動物個體（克隆動物）

2、哺乳動物核移植可以分為膠胎細胞核移植（比較容易，原因：分化程度低，恢復全能性相對容易）和體細胞核

移植（比較難）。

3、選用去核卵（母）細胞的原因：體積大，容易操作、營養豐富、含有促使細胞核表達全能性的物質和營養條件

4、體細胞核移植的大致過程是：

高產奶牛（提供體細胞）進行細胞培養;同時采集卵母細胞，在體外培養到減二分裂中期的卵母細胞,去核（房蟄

操作）;將供體細胞注入去核卵母細胞；通過電刺激使兩細胞融合,供體核進入受體卵母細胞，構建重組胚胎；將

胚胎移入受體（代孕）母牛體內；生出與供體奶牛遺傳基因相同的犢牛

供體細胞〈供核）------＞細胞培養一＞?體細胞

細胞融合通過什么手段激活受體細

_________*重組

注入“胞，構建重組胚胎？

細胞

卵巢卵母細胞誘導方法：物理或化學方法

去核----＞無核卵母細胞（電脈沖、鈣離子載體、乙

（Mil中期：供質）

醇、蛋白酶合成抑制劑）邀

胚胎移植活受體細胞,完成細胞分裂

構建重組胚胎-------^代孕母體_____＞生出與供體奶牛遺傳和發育進程

基礎相同的犢牛

5、用于核移植的供體細胞一般都選用傳代10代以內的細胞原因：10代以內的細胞能保持正常的二倍體核型

6、體細胞核移植技術的應用：①加速家畜遺傳改良進程，促進良畜群繁育；②保護瀕危物種，增大存活數量；

③生產珍貴的醫用蛋白；④作為異種移植的供體；⑤用于組織器官的移植等“

7、體細胞核移植技術存在的問題：成功率仍然很低、克隆動物存在著健康問題、表現出遺傳和生理缺陷等（如體

型過大、異常肥胖、發育困難、臟器缺陷、免疫失調等）、克隆動物食品的安全性問題。

（三）動物細胞融合

1、動物細胞融合也稱細胞雜交,是指兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程。融合后形成的具有原來西仝

或多個細胞遺傳信息的單核細胞,稱為雜交細胞。

2、動物細胞融合與植物原生質體融合的原理基本相同，誘導動物細胞融合的方法與植物原生質體融合的方法類似,

常用的誘導因素有聚乙二醇、滅活的病毒（特有方法）、電刺激等。

3、動物細胞融合的意義：克服了遠緣雜交的不親和性,成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物生物新品種培

直的重要手段。

（四）單克隆抗體

1.抗體：一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產量低、純度低、特異性差。

2、單克隆抗體的制備過程：

對免疫小鼠注射特定的抗原蛋白（目的使小鼠產生了效應B細胞）；提取B淋巴細胞；同時用動物細胞培養的方法

培養骨髓瘤細胞并提取；促使它們細胞融合［注：融合的結果是有很多不符合要求的；如有2個B淋巴細胞融合的

細胞等，所以要進行篩選］;在特定的選擇培養基上篩選事融合的雜種細胞［特點是能迅速大量增殖，又能產生專一

的抗體］;然后對它進行克隆化培養和抗體檢測［篩選出能夠分泌所需抗體的雜種細胞］;最后將雜交瘤細胞在體外

做大規模培養或注射入小鼠腹腔內增殖，從細胞培養液或小鼠腹水中可得到大量的單克隆抗體。

B-B細胞3、雜交瘤細胞的特點：既能大量繁殖,

淋巴細胞又能產生專一的抗體。

B…細胞出匚雜交瘤細胞

4、單克隆抗體的優點：特異性強，靈

骨胞病細胞/（B-疝細胞）

敏度高，并能大量制備。

、瘤-瘤細胞5、單克隆抗體的作用：作為診斷試劑:

準確識別各種拉蜃物質的細微差異，并

跟一定抗原發生特異性結合,具有準

體外培養

克隆化培養r確、高效、簡易、快速的優點。用于治

---------＞雜交瘤細胞＜單克隆抗體療疾病和運載藥物:主要用于治療癌癥

抗體檢測治療,可制成“生物導彈”,也有少量

i小鼠腹腔內增殖’用于治療其它疾病。

胚胎工程

一、細胞工程概念的理解：

1、概念：胚胎工程指對動物早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術,如胚胎移植、體外受精、胚胎分

割、胚胎干細胞培養等技術。經過處理后獲得的胚胎，還需要移植到雌性動物體內生產后代，以滿足人類大各種需

求。

操作對象：早期胚胎和配子

技術手段：胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養等

理論基礎：哺乳動物的受精卵和早期胚胎的發育規律

二、體內受精和早期胚胎發育

（-）精子和卵子的發生

1.精子的發生

（1）發生場所：睪丸

（2）時間：初情期——生殖機能衰老

（3）精子發生的過程

第一階段：初級精母細胞的形成：精原細胞經過有絲分裂產生多個初級精母細胞。

第二階段：精子細胞的形成：初級精母細胞經減數分裂形成含有單倍染色體的精子細胞。

第三階段：變形：精子細胞變形成精子

①.細胞核為精子頭的主要部分②.高爾基體發育為頭部的頂體

（3）.中心體演變為精子的尾④.線粒體在尾的基部形成線粒體鞘膜

⑤.細胞內其他物質一一原生質滴（球狀,最后脫落）［線粒體為精子運動提供能量］

2.卵子的發生：

（1）發生部位：卵巢成熟場所：輸卵管（2）發生時間：胚胎出現性別分化以后

（3）卵子發生過程：

動物的胚胎在性別分化以后,雌性胎兒卵巢內的卵原細胞，通過有絲分裂增加其數量，演變為初級卵母細胞，被卵

泡細胞包圍形成卵泡。初級卵母細胞經過減數分裂變為成熟的卵子。

減數第一次分裂是在雌性動物排卵前后完成，結果是產生1個次級卵母細胞和第一極體（進入輸卵管準備受精）；

減數第二次分裂是在精子和卵子結合的過程完成的，結果是產生1個成熟卵子和第二極體。

（4）卵子受精的重要標志：在卵細胞膜和透明帶的間隙觀察到兩個極體

（5）精子和卵子在發生上的重要區別：哺乳動物卵泡的形成和在卵巢內的儲備，是在出生前（胎兒時期）完成的

（二）受精

1、概念:指精子和卵子結合形成合子（即受精卵）的過程。

2、場所:受精是在輸卵管內完成的。

4、過程：

（1）受精前的準備階段：

準備階段1：精子獲能：精子必須在雌性動物生殖道內發生相應生理變化后,才能獲得受精能力：。

準備階段2：卵子的準備：卵子在輸卵管內達到減數第二分裂中期（Mil中）時,才具備受精能力。

（2）受精階段：包括精子穿越放射冠和透明帶,進入卵細胞膜,原核形成和配子結合。

卵子周圍的結構由外到內：放射冠、透明帶、卵細胞膜

受精階段：

①頂體反應（穿越放射冠）：精子釋放頂體酶溶解卵丘細胞之間的物質，穿越放射冠

苞）透明帶反應（穿越透明帶）：頂體酶可將透明帶溶出孔道，精子穿入，在精子觸及卵黃膜的瞬間阻止后來精子

進入透明帶的生理反應［它是防止多精子入卵受精的第一道屏障］

③卵細胞膜反應（進入卵細胞膜）：精子進入卵黃膜精子外膜和卵細胞膜融合，精子入卵后，卵細胞膜會拒絕其

他精子再進入卵內的過程［它是防止多精子入卵受精的第二道屏障］

④原核形成（雄原核形成和雌原核形成）配子結合成受精卵：

（三）胚胎發育

1、卵裂期：細胞進行有絲分裂，細胞數量增加，胚胎總體積不增加或略有縮小；

2、早期胚胎發育的幾個階段：

（1）桑植胚：①32個細胞左右的胚胎；②細胞都具有全能性（之前所有細胞都能發育成完整胚胎的潛能屬全能

細胞）

（2）囊胚：細胞開始分化；內細胞團將化發育成胎兒的各種組織,滋養層（為胚胎和胎兒發育提供營養）將來發

育成胎膜、胎盤;胚胎內部逐漸出現囊胚腔［注：囊胚的擴大會導致透明帶的破裂，胚胎伸展出來，這一過程叫孵化］。

聚集在胚胎一端個體較大的細胞稱為內細胞團

（3）原腸胚：①內細胞團表層的細胞形成外胚層,②下方的細胞形成內胚層,出現原腸腔。

三、體外受精和早期胚胎培養

試管動物技術：通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養發育成早期胚胎后，再經移

植產生后代的技術。

試管動物技術過程：第一步：體外受精第二步：胚胎的早期培養第三步：胚胎移植

（-）體外受精（有性生殖過程）

1、概念：采取雌性動物的卵細胞和雄性動物的精子，使其在試管中受精。主要包括卵細胞的采集、精子的獲取和

受精等幾個主要步驟。

①.卵母細胞的采集和培養：

采集卵母細胞的方法

A.實驗動物如小鼠、兔，以及家畜豬、羊等卵細胞的采集：

最常用的方法是卵巢經過超數排卵處理,具體做法是給供體注射促性腺激素,使一頭母畜一次排出比自然情況

下多幾倍到十幾倍的卵子，之后從榆卵管中沖取卵子,直接與獲能的精子在體外受精（可直接受精）。

B.大家畜或大型動物，如牛，卵細胞的采集：

從屠宰場己屠宰母畜的卵巢中采集卵母細胞（要在體外培養成熟）

C.活體采卵：對充分發揮優良母畜的繁殖潛力具有重要意義

借助超聲波（B超）探測儀、內窺鏡或腹腔鏡等工具確定卵泡位置，直接從活體動物中吸取泡卵液（連同卵母細

胞）取出，在體外進行人工培養，使其成熟。（卵母細胞的成熟培養：CO?培養箱）

②精子的收集和獲能

A收集精子的方法有：假陰道法，手提法，電剌激法

B在體外受精前，要對精子進行獲能處理。

通常采用的體外獲能方法有培養法和化學誘導法兩種。

對于嚙齒動物、家兔和豬的精子，一般采用培養法；對于牛、羊等家畜的精子常用化學法。

培養法：精子在獲能液中獲能。

化學誘導法：精子在一定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中，用化學藥物誘導獲能。

③受精

獲能的精子和培養成熟的卵子，一般情況下在獲能溶液或專用受精溶液中完成受精過程

（二）胚胎的早期培養

1、概念：是應用人工創造條件，對獲取的早期胚胎進行體外培養。

2、培養液成分：水、無機鹽、糖類、維生素、氨基酸、激素、核甘酸、血清等

3、胚胎培養發育到適宜階段時，可將其取出向受體移植或冷凍保存。

4、不同動物胚胎移植時間不同：牛、羊：桑格胚或囊胚階段

小鼠、家兔：卵裂期或囊胚階段試管嬰兒：8個或16個細胞階段

四、胚胎工程的應用及前景

（-）.胚胎移植

1、概念:將雌性動物的早期胚胎,或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同種的.生理狀態相同的其他雌

性動物的體內，使之發育為新個體的技術。通過轉基因、核移植、體外受精獲得的胚胎必須移植給受體才能獲得后

代。

受體：接受胚胎的個體。供體：提供胚胎的個體。

地位:是胚胎工程其它技術的最后一道工序

2、胚胎移植的優勢/意義：可充分發揮雌性優良個體的繁殖潛能，縮短繁殖周期，增加一生繁殖的后代數量

3、胚胎移植的生理學基礎：

1）供體和受體相同的生理環境［對供體和受體進行同期發情處理］2）早期胚胎處于游離狀態,為胚胎收集提供了可能

3）受體對移入子宮的胚胎基本不發生排斥反應4）胚胎與受體建立正常的聯系，但遺傳物質沒變

4、胚胎移植的基本流程：

①對供、受體的選擇和處理。選擇遺傳特性和生產性能優秀的供體,有健康的體質和正常繁殖能力的受體,供體和

受體是同一物種。并用激素進行同期發情處理,用促性腺激素對供體母牛做超數排卵處理。

②配種或人工授精。

③對胚胎的收集、檢查、培養或保存。配種或輸精后第7天，用特制的沖卵裝置,把供體母牛子宮內的胚胎沖洗出

來（也叫沖卵）。對胚胎進行質量檢查,此時的胚胎應發育到桑格胚或囊胚階段。直接向受體移植或放入一196℃的

液氮中保存。

④對鹿臉進行移植（方法：手術法和非手術法）。

⑤移植后的檢查。對受體母牛進行是否妊娠的檢查。

5.胚胎移植成功與否的重要條件：

（1）胚胎移植一般應在厘蜜的雌性供體和受體之間進行。（2）進行胚胎移植的供體和受體的生理狀態要相同。

6、胚胎移植的實質是早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。

（二）胚胎分割

(1)概念：是指采用機械方法將早期胚胎切割2等份、4等份等，經移植獲得同卵雙胎或多胎的技術。

(2)意義：來自同一胚胎的后代具有粗圓的遺傳物質，屬于無性繁殖。

(3)材料：發育良好，形態正常的桑格胚或囊胚。(桑根胚至囊胚的發育過程中，細胞開始分化，但其全能性仍很

商，也可用于胚胎分割。)

(4)操作過程：對囊胚階段的胚胎分割時，要將內細胞團均等分割,否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發育。

(三)胚胎干細胞

1、哺乳動物的胚胎干細胞簡稱ES或EK細胞，來源于早期胚胎或從原始性腺中分離出來。

2、具有胚胎細胞的特性,在形態上表現為體積小,細胞核大,核生明顯；在功能上，具有發育的全能性,可分化

為成年動物體內任何一種組織細胞。另外，在體外培養的條件下，可以增殖而不發生分化,可進行冷凍保存,也可

進行遺傳改造。(ES細胞在飼養層細胞上,或在添加抑制因子的培養液中,能夠維持不分化的狀態)

3、胚胎干細胞的主要用途是：①可用于研究哺乳動物個體發生和發育規律;②是在體外條件下研究細胞分化的理

想材料，在培養液中加入分化誘導因子,如牛黃酸等化學物質時，就可以誘導ES細胞向不同類型的組織細胞分化，

這為揭示細胞分化和細胞凋亡的機理提供了有效的手段;③可以用于治療人類的某些頑疾,如帕金森綜合癥、少年

糖尿病等；④利用可以被誘導分化形成新的組織細胞的特性,移植ES細胞可使壞死或退化的部位得以修復并恢復

正常功能；⑤隨著組織工程技術的發展，通過ES細胞體外誘導分化,定向培育出人造組織器官,用于器官移植,

解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。

五、生物技術的安全性和倫理問題

1.轉基因生物的安全性爭論：

(1)基因生物與食物安全：

反方觀點：反對“實質性等同”、出現滯后效應、出現新的過敏原、營養成分改變

正方觀點：有安全性評價、科學家負責的態度、無實例無證據

(2)轉基因生物與生物安全：對生物多樣性的影響

反方觀點：擴散到種植區之外變成野生種類、成為入侵外來物種、重組出有害的病原體、成為超級雜草、有可能造

成“基因污染”

正方觀點：生命力有限、存在生殖隔離、花粉傳播距離有限、花粉存活時間有限

(3)轉基因生物與環境安全：對生態系統穩定性的影響

反方觀點：打破物種界限、二次污染、重組出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通過食物鏈進入人體

正方觀點：不改變生物原有的分類地位、減少農藥使用、保護農田土壤環境

2.生物技術的倫理問題

(1)克隆人：兩種不同觀點，多數人持否定態度。

否定的理由：克隆人嚴重違反了人類倫理道德,是克隆技術的濫用；克隆人沖擊了現有的婚姻、家庭和兩性關系等

傳統的倫理道德觀念；克隆人是在人為的制造在心理上和社會地位上都不健全的人。

肯定的理由：技術性問題可以通過胚胎分級、基因診斷和染基體檢查等方法解決。不成熟的技術也只有通過實踐才

能使之成熟。

中國政府的態度：禁止生殖性克隆，不反對治療性克隆.四不原則:不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性

克隆人的實驗。

⑵試管嬰兒：兩種目的試管嬰兒的區別兩種。不同觀點，多數人持認可態度。

否定的理由：把試管嬰兒當作人體零配件工廠，是對生命的不尊重;早期生命也有活下去的權利，拋棄或殺死多余

胚胎，無異于“謀殺”。

肯定的理由：解決了不育問題，提供骨髓中造血干細胞救治患者最好、最快捷的方法,提供骨髓造血干細胞并不會

對試管嬰兒造成損傷。

(3)基因身份證：

否定的理由：個人基因資訊的泄漏造成基因歧視,勢必造成遺傳學失業大軍、造成個人婚姻困難、人際關系疏遠等

嚴重后果。

肯定的理由：通過基因檢測可以及早采取預防措施,適時進行治療，達到挽救患者生命的目的。

3.生物武器

(1)種類：致病菌、病毒、生化毒劑，以及經過基因重組的致病菌。

(2)散布方式：吸入、誤食、接觸帶菌物品、被帶菌昆蟲叮咬等。

(3)特點：致病力強、多數具傳染性、傳染途徑多、污染面廣、有潛伏期、不易被發現、危害時間長等。

(4)禁止生物武器公約及中國政府的態度：在任何情況下不發展、不生產、不儲存生物武器，并反對生物武器及其

技術和設備的擴散。

六、生態工程的原理(識記)

(1)生態工程建設的目的：遵循自然界物質循環的規律，充分發揮資源的生產潛力，防止環境污染，達到經濟效

益和生態效益的同步發展。

(2)生態經濟：通過實行循環經濟的原則，使一個系統產出的污染物能夠成為本系統或另一個系統的生產原料，

從而實現廢棄物的資源化。［實現手段：生態工程］

（3）基本原理：物質循環再生原理［如無廢棄物農業］

物種多樣性原理［提高生態系統的抵抗力穩定性］

協調與平衡原理［處理生物與環境的協調與平衡，考慮環境容納量］

整體性原理［考慮自然系統、經濟系統和社會系統的統一］

系統性和工程學原理［系統的結構決定功能原理：考慮系統內部不同組分之間的結構，通過改變和優化結構，達到改

善系統功能的目的；系統整體性原理：實現總體功能大于各部分之和的效果］

16生態工程的實例（識記）

（1）農村綜合發展型生態工程：解決問題：在農村實現經濟效益、社會效益和生態效益的全面提高運

用原理物質循環再生原理；整體性原理；物種多樣性原理

（2）小流域綜合治理生態工程：解決問題：水土流失情況

運用原理整體性原理、協調與平衡原理等

（3）大區域生態系統恢復工程：解決問題：西北地區的土地荒漠化

運用原理：協調與平衡原理、生物多樣性原理等

（4）濕地生態恢復工程：解決問題：濕地的大面積縮小

濕地的功能：具有蓄洪防旱，調節區域氣候，控制土壤侵蝕，自然凈化污水等。

處理方法采用工程和生物措施相結合，如廢水處理、點源和非點源污染控制、土地處理工程等使濕地得以恢復。

（5）礦區廢棄地的生態恢復工程：解決問題：由于采礦業所造成的重金屬污染

措施人工制造表土、多層覆蓋、特殊隔離、植被恢復等

（6）城市環境生態工程：解決環境污染問題

措施進行城市規劃和合理布局；推廣“環境友好技術”和低污染清潔生產工藝；對垃圾進行分類處理，并實現垃

圾資源化利用等

實例問題原理對策案例

實現物質的多級循環利竇店村以

建立綜合

農村綜合發展用，在資源有限的條件物質循環再生原理，整體沼氣為中

發展型生

型生態工程下有較多的產出，以解性原理、物種多樣性原理心的生態

態工程

決人多地少的矛盾工程

運用多種

甘肅隴南

整體性原理協調與平衡原原理，應

小流城綜合治縣“九子

小流城的水土流失理、因地制宜的原理、工用多種措

理生態工程登科”模

程學施綜合治

式

理

“三北”

退耕還林

大區域生態系防護林退

土地荒漠化還草、植

統恢復工程耕還林還

樹造林等

協調與平衡原理、整體性草工程

原理、物種多樣性江西都陽

濕地生態恢復才空制J污染、湖.濕地

濕地的縮小和破壞

工程退田還湖生態恢復

工程

系統學和工程學原理、物赤山等市元

礦區廢棄地的種多樣性、協調與平衡原修復土地、寶山礦區

礦區生態環境的破壞

生態恢復工程理、恢復植被生態恢復

整體性原理等工程

城市綠化、

物質循環再生原理、物種污水凈化、污水及垃

城市環境生態

環境污染多樣性、協調與平衡原理、廢棄物處圾處理、

工程

整體性原理等理、合理城市綠化

布局等

原理理論基礎內容意義實例

物質能夠在各類生態系統中

物質循進行區域小循環和全球地質大循可避免環境污染

環再生物質循環環，循環往復，分層分級利用，及其對系統穩定無廢棄物農業

原理從而達到取之不盡，用之不竭的和發展的影響

效果

物種多而繁雜的生態系統具

有較高的抵抗力穩定性。生物多

三北防護林建

樣性程度高，可以為各類生物的