专题09 生物技术与工程（14大考点+26大技巧）（知识清单）（浙江专用）2027年高考生物一轮复习讲练测

该高中生物学高考复习知识清单聚焦“生物技术与工程”专题，系统整合发酵工程、细胞工程、基因工程、胚胎工程四大核心技术，涵盖14大考点深研、105条核心速记及26项能力突破，构建完整知识体系。 清单采用“基础梳理-重难突破-能力进阶”分层设计，如发酵工程中对比灭菌与无菌操作技术，基因工程通过限制酶选择原则图解培养科学思维。特设教材深挖、易错提醒及实验活动指导，如植物组织培养中脱分化与再分化条件对比，助力学生自主复习，教师可依托考点分层高效指导备考。

专题09 生物技术与工程 目录导航 01知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架，搭建知识体系 02考点深研·知能分层突破——深挖高频考点，总结速记易错 · 基础梳理·自主夯基：105条核心速记 · 重难突破·考点深研：14大考点深研+教材深挖 · 能力进阶·方法提炼：26大能力突破 知识体系·核心脉络搭建 考点深研·知能分层突破 基础梳理・自主夯基——课前5分钟核心背默 1．发酵工程是采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接利用微生物的工作过程。 2．在培养某种微生物时，防止其他微生物混入，保持无菌物品及无菌区域不被污染的操作技术称为无菌技术。 3．由于自身的缺陷，有些微生物对培养基成分有特殊的需求，需要在培养基中有针对性地添加某些特定的维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶等有机化合物才能生长，这些化合物统称为生长因子。 4．“细菌喜荤，霉菌喜素”，是说细菌培养基中要含有较高的有机氮，因此常用蛋白胨和酵母提取物等来配制；霉菌培养基一般用可溶性淀粉加无机物配制，或用添加蔗糖的豆芽汁等配制。 5．根据培养基的化学成分可以把培养基分成合成培养基和天然培养基等。 6．化学成分完全清楚的培养基称为合成培养基。一般用于在实验室进行的、要求可重复性强的各种研究工作。 7．在实验室培养微生物的过程中，用来除掉各种微生物的简便易行的办法是加热。 8．在微生物实验中用121 ℃(1 kg/cm2压力)对实验器具和培养基进行15～20min的灭菌处理是比较安全的。 9．对含葡萄糖的培养基，也可采用适当降低温度、压力(112 ℃，500 g/cm2)以及延长时间(30 min)的高压灭菌方法灭菌。 10．在接种过程中，打开塞子后和塞上塞子前都要将瓶口或试管口在酒精灯火焰上灼烧灭菌。 11．在固体培养基上采用划线或稀释涂布的方法接种，通过培养能获得由一个细胞分裂形成的、肉眼可见的、有一定形态构造的子细胞集团，这样的细胞集团称为单菌落。 12．借助于显微镜、血细胞计数板也能在显微镜下直接对菌液中的酵母细胞进行计数。 13．在计数每一小方格中的细胞数时，为了避免重复计数压在小方格边缘线上细胞的数目，应只计数每一小方格上方和左侧线条上的细胞数(即“数上不数下”“数左不数右”)。 14．为了保证结果的可信度，消除误差，应对同一红细胞计数区中的细胞数进行3次计数后取平均值，再按比例进行换算。 15．在培养基中添加(或减去)某种化学成分，使得只有某些特定的微生物能够生长，其他微生物均不能生长，这样的培养基称为选择培养基。 16．菌株是指来自一种微生物的每一个来源不同的纯培养物。 17．泡菜是利用附生在蔬菜表面的植物乳杆菌、短乳杆菌和明串珠菌等发酵制成的。这些微生物一般为厌氧、兼性厌氧或微好氧菌。 18．发酵工业所使用的菌种需要满足以下5个条件：①应选择高产的菌种，使菌种的发酵产物中，需要的产物多，不需要的产物少；②培养基来源充足且廉价，被转化的效率高；③菌种发酵产物易于分离；④菌种对环境没有明显或潜在的危害；⑤菌种的遗传特性和生产能力稳定。 19．真空发酵是对发酵罐减压，使易挥发的发酵产物从发酵液中分离出来的技术。 20．吸附发酵是在发酵过程中加入对发酵产物具有特异性或非特异性吸附作用的吸附剂，从而使产物从发酵液中分离出来的技术。 21．细胞工程是指按照一定的设计方案，借助工程学的方法或技术，以生物组织、细胞和细胞器为对象进行操作，在细胞水平上改造生物遗传特性，以获得特定的细胞产物、细胞、组织、器官或新生物体的技术。 22．用于培养的植物的离体器官、组织等称为外植体。根据外植体的不同，可将植物组织培养分为器官培养、组织培养、细胞培养、原生质体培养等。 23．已分化的细胞中遗传物质一般不发生改变，植物体的每个生活细胞都具有该植物所包含的全部的遗传信息，因而具有发育成完整植株的潜能，这就是植物细胞的全能性。 24．离体条件下已分化的细胞经过诱导，失去特有的结构和功能，重新获得分裂能力，称为脱分化。 25．脱分化的细胞不断分裂增殖，产生无组织结构、松散的薄壁细胞团，称为愈伤组织。 26．愈伤组织细胞在一定条件下，可重新分化为各种类型的细胞，进而形成芽或根等，再生出新的植株，这个过程称为再分化。 27．离体植物器官、组织或细胞生长发育成完整植株的条件：适宜的温度、无菌条件、培养基中适宜浓度和配比的植物激素、充分而全面的营养物质等。 28．接种器具和培养基一般用高压蒸汽灭菌。培养基中若需要添加在高温灭菌条件下容易被破坏分解的活性物质，则需要将该物质过滤除菌后再在无菌条件下加入已灭菌的培养基中。 29．接种室和操作台常利用紫外灯照射灭菌。操作者要按照规范的无菌操作流程，在超净工作台中进行外植体的消毒、切割和接种。 30．植物需要依赖培养基中的有机碳源，而糖类既可作为碳源和能源物质，又参与维持培养基的渗透压。蔗糖、葡萄糖和果糖是较好的碳源，其中蔗糖最为常用。 31．植物组织培养可分为初代培养和继代培养。初代培养是指从植物体上分离下来的外植体的第一次培养。将初代培养获得的培养物转移到新的培养基上继续进行扩大培养称为继代培养。 32．人们早在1943年就发现植物生长点附近的病毒浓度很低甚至无病毒。如果利用组织培养方法，取一定大小的茎尖进行培养，再生的植株有可能不带病毒，从而获得脱病毒苗，再用脱病毒苗进行繁殖，则种植的作物就不会或极少发生病毒。 33．在组织培养过程中，培养物的细胞处于不断分裂状态，易受培养条件和外界压力(如射线和化学物质等)的影响而发生变异。在细胞和原生质体培养时进行人工诱变，诱变频率大于个体或器官水平，而且在较小的空间内一次可处理大量材料。 34．植物体细胞杂交是将两个来自不同种植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并将杂种细胞培育成新的植物体的技术。 35．没有了细胞壁的阻碍，原生质体更容易被转入外源基因，是植物基因工程的理想受体。同时，没有了坚硬致密的细胞壁的阻碍，植物细胞之间的融合得以实现。 36．获得原生质体的具体方法：在0.5～0.6 mol/L的甘露醇(或一定浓度的蔗糖)溶液环境(较高渗透压)下，用纤维素酶和果胶酶混合液处理根尖、叶片、愈伤组织或悬浮培养细胞，消化除去细胞壁，获得球形的原生质体。 37．植物体细胞杂交过程中，首先用酶解法获得原生质体，然后通过一定的技术手段如电刺激、离心、振荡、聚乙二醇等诱导，实现原生质体的融合。 38．依据植物细胞全能性原理，植物体细胞杂交技术是将细胞融合技术和植物组织培养技术相结合而发展起来的一项植物育种技术。 39．通过植物体细胞杂交技术，能克服远缘杂交的不亲和性，获得新品种。 40．动物细胞培养是从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适宜环境下让细胞生长和增殖的过程。 41．动物细胞培养液中常含有在高温条件下变性失去功能的物质，如血清等，因而对培养液的这些成分采用过滤除菌。 42．按培养基来源可分为天然培养基和合成培养基。天然培养基主要来自动物体液或动物组织分离提取液，如血清、淋巴液、鸡胚浸出液等。合成培养基是根据细胞生存所需物质的种类和含量，用人工方法模拟合成的，便于对各种成分进行人工控制和标准化。 43．原代培养是指细胞或组织离开有机体后的首次培养。 44．体外培养的动物细胞往往具有贴附生长和接触抑制等特点。 45．贴附是有机体细胞在体内生存和生长发育的基本方式，包括细胞与细胞间的相互接触和细胞与细胞外基质之间的相互接触。 46．是否接触抑制可作为区别正常细胞与癌细胞的标志之一。 47．原代培养物经首次传代成功后即成细胞系。能连续培养下去的细胞系称为连续细胞系或无限细胞系，不能连续培养下去的细胞系称为有限细胞系。 48．把一个单细胞从群体中分离出来单独培养，使之繁衍成一个新的细胞群体的技术，称为细胞克隆或克隆培养。 49．动物细胞核移植是指将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使其发育成动物个体的过程。利用该技术培育出的动物称为克隆动物。 50．羊成熟体细胞的成功克隆进一步证明：①高度分化的细胞经过一定技术处理，也可回复到类似受精卵时期的功能，表现出全能性；②在胚胎和个体发育中，细胞质具有调控细胞核发育的作用。 51．细胞融合就是在一些融合因子的作用下，将两个或两个以上的细胞合并成一个细胞的技术。 52．在聚乙二醇处理、电流刺激或病毒诱导等诱导因素的作用下，细胞膜会发生一定程度的损伤，细胞就可以实现相互粘连而融合在一起了。 53．1975年，细胞融合技术被应用于免疫学领域，利用淋巴细胞和癌细胞的融合，培育单克隆抗体。 54．由一个B淋巴细胞增殖形成的细胞群所产生的单一型抗体分子就称为单克隆抗体。 55．单克隆抗体的应用价值：①作为特异性的探针，研究相应抗原蛋白的结构、细胞学分布及功能；②可以快捷、准确地诊断和治疗一些疾病；③如果将抗癌药物连接到专门识别某种肿瘤细胞的单克隆抗体上，单克隆抗体就会像“生物导弹”一样携带抗癌药物准确地聚集到肿瘤细胞，专一地杀死肿瘤细胞，这样就避免了抗癌药物在消灭肿瘤细胞的同时对人体正常细胞的损伤。 56．受精作用是精子与卵细胞结合形成受精卵的过程。 57．以人为例，在受精作用过程中，精子和卵细胞会利用其表面的特异性识别蛋白进行精卵识别，这也是只有同种动物才能精卵结合的原因之一。 58．受精后，受精卵开始进行有序的有丝分裂，这个过程称为卵裂。卵裂过程所产生的细胞会越来越小，但总体积基本不变。 59．胚胎发育的2～8细胞期，其中的每一个细胞都具有全能性，即均可以发育成一个完整的个体。 60．卵裂的速度主要取决于受精卵中卵黄物质的含量和分布。 61．囊胚外表是一层扁平细胞，称为滋养层，胚胎的附属结构或胚外结构如绒毛膜、胚盘等就是由滋养层发育形成的。囊胚内部的细胞团不断增殖分化，将发育成完整的胚胎。 62．当受精卵进入子宫时，胚胎已经发育成具有内细胞团、滋养层和囊胚腔的囊胚。 63．体外受精是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。它的基本原理是人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，使初级卵母细胞发育成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用，并有计划地保存胚胎等。 64．利用体外受精获得试管动物的过程包括：①人工采集精子；②采集卵细胞；③人工体外受精。 65．采卵技术包括手术采卵(冲洗输卵管采卵)和非手术采卵(子宫冲卵)。 66．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。 67．胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎或通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为个体的技术。其中，提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体”。 68．胚胎工程不但可以充分发挥优良母畜的繁殖潜力，而且还可以在短期内获得大量目标个体。 69．胚胎分割是指借助显微操作技术将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕动物子宫中发育，产生同卵多仔后代的技术。 70．基因工程是指有意识地把一个人们所需要的基因转入另一个生物体中，使后者获得新的遗传性状或表达所需要产物的技术。通过在分子水平上对基因进行直接操控，打破常规育种难以突破的物种间的界限。基因工程的核心是构建重组的DNA分子。 71．限制性内切核酸酶，简称“限制酶”，主要存在于细菌等微生物中。 72．限制性内切核酸酶能够识别双链DNA上特定的一小段核苷酸序列，并催化其中特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键水解，使得DNA双链在特定的位置断开。断开后的DNA末端分为黏性末端和平末端两种。 73．从大肠杆菌中分离的E.coli DNA连接酶仅能连接黏性末端，而从T4噬菌体中分离的T4 DNA连接酶既可以连接两个互补的黏性末端，也可以连接两个平末端。 74．质粒是独立于细菌拟核DNA之外的较小的环状DNA分子，是一种常用载体。 75．DNA在2mol/L的NaCl溶液中溶解度高，且Na＋与DNA形成钠盐；DNA钠盐不溶于酒精而某些蛋白质能溶于酒精，若在提取液中加入95%的冷酒精，能使DNA钠盐形成絮状沉淀物而析出。 76．原核细胞基因中编码蛋白质的核苷酸序列是连续的，两端不能编码蛋白质的核苷酸序列对其具有调控作用。 77．启动子位于基因的“上游”，有RNA聚合酶结合的位点，控制转录的开始；终止子位于基因末端，当RNA聚合酶到达时，释放出RNA产物，转录结束。 78．真核细胞基因也具有启动子、终止子等调控序列，但是编码蛋白质的核苷酸序列是不连续的。编码蛋白质的序列称为外显子，外显子之间不能编码蛋白质的序列称为内含子。 79．把某种生物的基因组DNA切成适当大小，分别与载体组合，导入微生物细胞，形成克隆。基因组中所有DNA序列克隆的总汇被称为基因组文库。 80．由于基因的选择性表达，不同组织细胞的cDNA文库是不同的，同一组织细胞在不同的发育阶段，cDNA文库也会有差异。 81．聚合酶链式反应技术简称为PCR技术，是在DNA聚合酶作用下，在体外进行DNA大量扩增的一种分子生物学技术。 82．DNA聚合酶发挥作用时需要一小段双链核酸启动，因此在体外需要根据目的基因的核苷酸序列人工合成两段短的单链DNA，即引物，分别可以与两条DNA模板链复制起始端互补配对成小段双链。 83．模板DNA双链在高温下(90～95 ℃)氢键断裂，解旋成2条DNA单链，这个过程称为变性。 84．温度降低(50～60 ℃)后，2个引物分别与各自互补的DNA单链结合，称为退火。 85．扩增DNA片段的起点和终点由2个引物决定。 86．电泳是指带电粒子在电场作用下，向与其携带电荷相反的电极迁移的过程。不同带电粒子因分子大小、形状、所带电荷等因素不同，迁移速率也会有所差异。核酸是带有负电的生物大分子，其迁移速率主要受核酸片段长度的影响。 87．电泳缓冲液的作用是在电泳过程中维持合适的pH，并使溶液具有一定的导电性，利于核酸迁移。DNA片段根据长度大小在凝胶上分开，形成不连续的条带，每个条带包含的DNA片段长度是相同的。 88．DNA本身是无色的，可以用荧光或放射性染料对DNA进行标记，或使用亚甲基蓝将DNA染成蓝色。 89．DNA相对分子质量标准物(DNAMarker)是一组已知长度和含量的标准DNA片段混合物，在电泳中能作为参照物。不同的DNAMarker所含DNA片段长度和含量是不同的。 90．使目的基因既能扩增又能表达出相应蛋白质的载体，称为表达载体。表达载体包含适当的转录和翻译信号。 91．用同种限制性内切核酸酶剪切含有目的基因的DNA片段以及表达载体，然后用DNA连接酶将它们连接起来，可完成体外重组，形成重组的DNA分子。 92．自然条件下，细菌的转化效率很低，通过化学和物理方法的处理可以增强细菌捕获外源DNA的能力，成为感受态细胞。 93．将目的基因导入植物细胞时，常使用农杆菌转化法。自然条件下，根癌农杆菌的Ti质粒上的T－DNA片段能整合到植物染色体DNA中。 94．将目的基因插入质粒的T－DNA中，用重组Ti质粒转化农杆菌，再让农杆菌感染植物细胞，目的基因就会随T－DNA整合到植物染色体DNA中，最后通过植物组织培养技术可培育出完整的转基因植株。 95．PCR和核酸分子杂交技术可更加精准地鉴定受体细胞中是否转入了目的基因。运用PCR技术检测的简要步骤是：根据目的基因的序列设计PCR引物，利用待检DNA为模板进行PCR，再通过电泳或DNA测序技术鉴定PCR产物。 96．核酸分子杂交是指两个不同来源核酸单链的核苷酸之间碱基互补配对的过程。 97．核酸探针是带有放射性或荧光标记的具有特定核苷酸序列的DNA或RNA。 98．蛋白质工程是通过设计和改造编码蛋白质的基因，从而改变氨基酸序列，最终获得特定功能的蛋白质。 99．转基因生物(GMO)是指含有重组DNA的生物。我们平时常说的转基因食品(GMF)就是转基因生物本身或其加工产品，它可来自转基因的植物、动物、微生物等。 100．转基因作物的环境安全性主要体现在以下两个方面：①由于导入新的外源基因，转基因作物获得或增强了生存竞争和繁殖能力，使其在很多方面都强于亲本或野生种。②在自然条件下，栽培作物种内、栽培作物与其近缘野生种间、栽培作物和杂草之间都有可能发生基因漂移，即转入的基因可能会从转基因植物的体内扩散到环境中。 101．生命伦理是指在生命科学研究和技术应用中应当遵循的道德标准。 102．自主是指尊重人的尊严、价值，尊重实验对象，任何实验必须取得他们自愿、自行的同意。不伤害是指一种研究不能对实验人群、实验者造成伤害。善行是指生命科学要为人类造福，使每一个人都健康和幸福。公正包括资源分配的公正、利益分享的公正和风险承担的公正。 103．生殖性克隆，即克隆人研究，就是以产生新个体为目的的克隆。用生殖技术制造完整的克隆人，目的是产生一个独立生存的个体。 104．治疗性克隆，即从克隆胚胎中提取干细胞，然后将之培养成人们所需要的各种人体器官。 105．生物武器是指有意识地利用致病微生物、毒素、昆虫侵袭敌人的军队、人口、农作物或牲畜等目标，以达到战争目的的一类武器。 重难突破・考点深研——要点提炼 考点一 微生物的培养需要适宜条件 1.培养基为目标微生物提供适宜的生长环境 （1）微生物：人们对所有形体微小、肉眼不可见的生物的统称。 （2）培养基： 含义 满足微生物生长繁殖或积累代谢产物的需求而配制的混合养料 成分 微生物生长所需的水、无机盐、碳源、氮源、生长因子等 理化 特性 成分上 “细菌喜荤，霉菌喜素”。即细菌培养基中要含有较高的有机氮，常用蛋白胨和酵母提取物等来配制；霉菌培养基一般用可溶性淀粉加无机物配制，或用添加蔗糖的豆芽汁等配制 pH上 细菌通常要求在中性偏碱的环境中生长，霉菌要求在中性偏酸的环境中生长 分类 按物理特征 固体培养基 通常是在液体培养基中添加一定量的凝固剂制成的。“平板”易清楚观察到菌落，常用于微生物分离、鉴定、活菌计数等；“斜面”常用于菌种保存 液体培养基 是没有添加凝固剂的培养基，常用于大规模快速繁殖某种微生物 按化学成分 合成培养基 化学成分完全清楚，用于在实验室进行的、要求可重复性强的各种研究工作 天然培养基 化学成分不十分清楚或成分不恒定，成本较低，常用于大规模的生物发酵工业 【易错提醒】关于培养基的配制原则的三点提醒 （1）目的要明确：配制时应根据微生物的种类、培养目的等确定配制的培养基种类。 （2）营养要协调：注意各种营养物质的浓度和比例。 （3）pH要适宜：细菌为6.5~7.5，放线菌为7.5~8.5，真菌为5.0~6.0，培养不同微生物所需的pH不同 2.灭菌和无菌操作技术可以排除非目标微生物的干扰 （1）实验器具与培养基灭菌： 分类 具体内容 灭菌意义 获得微生物 “纯” 培养物的基础 灭菌方法 高压灭菌 灭菌后处理 实验器具 置于 60~80 ℃烘箱烘干，去除高压蒸汽冷凝生成的水分 培养基 在超净工作台内完成分装操作；分装过程避免培养基黏附于三角瓶口、试管口、培养皿内壁 （2）较高温度会分解的有机化合物的灭菌和使用过的器皿、废弃物的处理： ①对较高温度下会分解的物质，采用已灭菌的、孔径最小的G6玻璃砂漏斗过滤除菌，如对尿素、葡萄糖的灭菌。 ②对含葡萄糖的培养基，可采用适当降低温度、压力以及延长时间的高压灭菌方法灭菌。 ③所有使用过的器皿、废弃物等必须先经过高压灭菌后再洗涤或倾倒。 （3）接种过程中的灭菌和无菌操作： ①接种环和涂布器的灭菌： a.接种环：接种前先将接种环的环部、金属丝、金属丝与柄的连接部、连接部的上端在明火上灼烧，待冷却后再接种。 b.涂布器：使用时浸泡在75%的酒精中，接种前将涂布器在酒精灯火焰上灼烧，冷却后涂布。 ②瓶口或试管口的灭菌：接种过程中，打开塞子后和塞上塞子前都要将瓶口或试管口在酒精灯火焰上灼烧灭菌。 ③接种时要靠近酒精灯的火焰。 【特别提醒】 ①培养基分装时不要让培养基黏附在三角瓶口、试管口、培养皿内壁上，以避免非目标微生物污染。 ②对于受热易分解的物质（如尿素）和易焦化的物质（如葡萄糖），可以采用已在121 ℃下高压蒸汽灭菌的、孔径最小的G6玻璃砂漏斗进行过滤除菌后，再在超净工作台内添加到培养基中。 3.活动：配制可用于培养酵母菌的马铃薯蔗糖培养基 （1）目的要求：配制液体培养基和固体培养基。 （2）方法步骤： ①计算：根据配方计算出配制培养基所需的马铃薯、蔗糖和琼脂的用量。 ②配制20%马铃薯浸汁：取马铃薯去皮，称取所需量，切成丝或小块，加水至所需量。用酒精灯加热煮沸10 min后，用纱布过滤到500 mL三角瓶中，按所需量加入蔗糖，待其溶化后补足水至所需体积，摇匀。 ③制备斜面、固体和液体培养基： a.液体培养基：将部分上述马铃薯浸汁分装到2个50 mL三角瓶中，每瓶约20 mL，封口。 b.斜面培养基：按需要量称取琼脂，将其加入上述500 mL的三角瓶中，加热溶化后，将培养基用玻璃漏斗分装到2支试管（18 mm×180 mm）中，每支5～8 mL，加棉塞后，用牛皮纸包好。 c.固体培养基：将用于制备斜面培养基后剩余的培养基分装到250 mL三角瓶中，封口。 将上述固体、液体和斜面培养基放入高压灭菌锅，在1 kg/cm2、121 ℃条件下灭菌20 min，灭菌后将斜面培养基摆成斜面。 ④制作棉塞： 棉塞长度要保证既塞住瓶口（进入瓶口约3～4 cm），在瓶口外又要留有一定的长度（约2 cm），方便在接种时用无名指、小拇指取下来；棉塞粗细要适当，不容易脱落。制作棉塞所使用的棉花应该是普通棉花，而不能使用医用的脱脂棉。 【特别提醒】关于“配制可用于培养酵母菌的马铃薯蔗糖培养基”实验的两点提醒 （1）制备斜面培养基时的注意事项： ①注意控制好温度，防止培养基提前凝固。 ②不要让培养基粘在试管口。 ③试管中的液体量约为试管长度的1/4。 （2）制作棉塞应该使用普通棉花，而不能使用脱脂棉的原因是脱脂棉吸水后容易引起污染。 【深挖教材・长句特训】 1．（选修3 P7）培养基、双手和接种环分别采用什么方法进行灭菌或消毒处理？ 高压蒸汽灭菌、酒精擦拭、火焰灼烧。 2．（选修3 P7）培养工作结束后，培养基等废弃物能否直接倾倒，为什么？ 不能，因为实验使用过的废弃物对环境有不确定性的影响，必须先经过高压灭菌后再倾倒。 3．（选修3 P6）接种时为什么要靠近酒精灯的火焰？ 利用燃烧产生的上升气流减少空气中微生物落入培养基的可能性。 4．（选修3 P7）从功能上看尿素固体培养基属于选择培养基。 5．（选修3 P19）尿素固体培养基如何实现对能分解尿素的细菌的筛选？ 该培养基中唯一氮源为尿素，只有能合成脲酶的微生物才能够分解尿素，而不能合成脲酶的微生物不能分解尿素，会因缺乏氮源而无法生长繁殖，所以用该培养基能够筛选出能分解尿素的细菌。 考点二 目标微生物的分离、纯化与计数 1.采用划线或涂布的接种方法能够实现对目标微生物的分离和纯化 （1）单菌落：在固体培养基上采用划线或稀释涂布的方法接种，通过培养获得由一个细胞分裂形成的、肉眼可见的、有一定形态构造的子细胞集团。 （2）平板划线法： ①划线方法： C.多次连续平行划线 a.连续平行划线：从培养基上的一点出发，向左右连续划平行线至覆盖整个培养基表面。 b.扇形划线：从培养基的一点出发，向多方向多次划线，每划一条线要将接种环在酒精灯的火焰上灭菌，然后再次以同一起点变换方向划线。 c.多次连续平行划线：划线分3～4次进行。将培养皿旋转一定角度后，不需再次蘸取菌种，只需在上一次划线的末端区域直接开始划线即可。 ②培养结果：经过培养，在划线的尾部就能得到单菌落。 （3）稀释涂布平板法： ①涂布方法：先将菌液进行梯度稀释，并在培养皿侧面或底面做好标记后，将稀释度不同菌液各取0.1 mL，加在固体培养基表面，然后用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基平面上进行培养。 ②涂布结果：在稀释度适当的固体培养基表面能得到单菌落。 2.活动：接种、培养并分离酵母菌 （1）目的要求： ①用平板划线法或稀释涂布平板法接种酵母菌。 ②用液体培养基大量扩增酵母菌。 （2）方法步骤： ①制作平板： 先在培养皿底部做好标记，再向其中倒入未凝固的培养基。 ②接种： Ⅰ.平板划线法 在用接种环蘸取菌液进行接种前，应在酒精灯火焰上从接种环的圆环处依次向上灼烧灭菌。为避免灭菌后接种环的高温烫死菌种，应在挑取菌种前将接种环贴在培养容器内壁上降温。 Ⅱ.稀释涂布平板法（全程在酒精灯旁涂布操作） a. 用无菌水对酵母菌菌液进行一定浓度的稀释。 b. 取 0.1 mL 的稀释菌液加入平板中央。 c. 在使用蘸有酒精的涂布器对平板中的菌液进行涂布时，应先在火焰上使酒精燃烧尽。 Ⅲ.接种到液体培养基 在无菌条件下用接种环将菌液接种到液体培养基中，同时以不接种菌液的液体培养基作为对照。 ③培养：在 25 ℃下培养 24 h。 ④结果：获得单菌落后，可挑取菌落，并利用划线法接种至斜面培养基中。 （3）实验结果的分析： ①培养未接种的培养基的目的是检查培养基制备是否合格。未接种的培养基表面若有菌落生长，则说明培养基被污染，应该重新制备；若无菌落生长，则说明未被污染。 ②在接种酵母菌的固体培养基上可观察到独立的菌落，这些菌落在颜色、形状和大小上相似，酵母菌菌落一般表面光滑，多呈乳白色。 ③若在固体培养基中观察到不同形态的菌落，原因可能是菌液不纯，混入其他杂菌，或在实验操作过程中被杂菌污染。 3.微生物数量的测定 （1）稀释涂布平板法测定微生物数量 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 计算公式 每毫升菌液中微生物细胞的数量=某一稀释倍数下至少3个培养皿的平均菌落数÷菌液稀释液体积×稀释倍数 减小误差的两个方面 ①在保证能准确计数的前提下减小稀释度 ②将相同稀释度下的多组数值取平均值后再进行计算 （2）血细胞计数板计数法 原理 利用特定的血细胞计数板，在显微镜下计算一定体积的样品中微生物的数量 血细胞 计数板 计数区正中间的大方格为红细胞计数区，四角的四个大方格是白细胞计数区。红细胞计数区又用双线分成25（或16）个中方格，每个中方格再用单线分为16（或25）个小方格 实验步骤 “盖” 将专用的盖玻片盖在计数板上 “滴” 用吸管在中央平台盖玻片边缘滴加摇匀的酵母菌悬液，让菌液渗入盖玻片下直至充满计数区 “计” 计数区域 红细胞计数区（共400个小方格） 取样方法 对有25个中方格的红细胞计数区，可采用“五点取样”，即选取四个角和正中央的五个中方格（总计80个小方格）进行细胞计数 计数原则 为了避免重复计数，压在小方格边缘线上细胞的数目，应只计数每一小方格上方和左侧线条上的细胞数，即“数上不数下”“数左不数右” 消除误差 对同一红细胞计数区中的细胞数进行3次计数后取平均值，再按比例进行换算 计算公式 酵母细胞个数/mL=80个小方格细胞总数/80×400×10000×稀释倍数 【名师点拨】稀释涂布平板法与显微镜计数法的比较 （1）稀释涂布平板法：计数的是培养基上的菌落数，是活菌。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，导致计数值比实际值偏小。 （2）显微镜计数法：计数的是菌体本身，死菌、活菌都计算在内，导致计数值比实际值偏大。 4．影响微生物生长的因素 培养基中营养物质的浓度和比例 营养物质浓度 过高 过低 抑制微生物生长 不能满足微生物生长的需要 营养物质比例 微生物发酵生产谷氨酸时C/N为4∶1→C/N为3∶1 N/P为4.5 大量繁殖→繁殖减缓 微囊藻生长最好 生长条件 光能自养型 只提供水和无机盐，不提供有机物，但必须提供光照 需氧型微生物 应该进行振荡培养以保证氧气供应 厌氧型微生物 静置或在培养基表面添加用于隔绝空气的液体石蜡 5.选择培养基 （1）概念：在培养基中添加（或减去）某种化学成分，使得只有某些特定的微生物能够生长，其他微生物均不能生长。 （2）作用：从混杂的微生物群体中快速筛选出所需种类的目标微生物，也可以从已知种类的混杂的细胞群体中筛选出特定的细胞。 （3）几种选择培养基的举例： 特性 主要用途 设计原理 加入青霉素 分离酵母菌等真菌 青霉素能抑制非抗性细菌生长，对真菌无作用 不加氮源 分离固氮微生物 固氮微生物能利用空气中的氮气 不加碳源 分离自养型微生物 自养型微生物能利用无机碳源 【名师点拨】选择培养基与鉴别培养基的区别 一般来说，选择培养基能够筛选所需要培养的微生物，促进其生长，抑制其他微生物的生长。而鉴别培养基往往通过显色反应，只需用肉眼辨别颜色就能从近似菌落中找到目的菌菌落，但不能抑制其余种类的微生物生长。 6.活动：能分解尿素的微生物的分离与计数 （1）实验原理 ①分离原理： a.筛选以尿素为氮源的微生物，使用以尿素为唯一氮源的选择培养基进行培养； b.微生物含有的脲酶能通过降解尿素作为其生长的氮源。 ②鉴定原理： 微生物含有的脲酶能将尿素降解成氨，使培养基的碱性增强，pH 升高，从而使加入酚红指示剂的培养基变红。 （2）方法步骤 实验步骤 详细操作内容 制备培养基 1. 配制 100 mL LB 固体培养基；2. 配制 100 mL 尿素固体培养基 灭菌 整体物料在 112℃条件下灭菌 30 min 倒平板 1. 尿素溶液经G6玻璃砂漏斗过滤除菌，混入冷却至 60℃的尿素固体培养基，混匀分装4个培养皿，凝固待用； 2. LB 固体培养基于超净台内分装至 4 个培养皿，凝固待用 制备土壤细菌悬液 1. 灭菌试管按照梯度稀释倍数做好标记； 2. 1g 土壤 + 99mL无菌水振荡，得到10⁻²菌液；逐级吸取1mL菌液加入 9mL无菌水，配制系列梯度稀释菌液 接种（稀释涂布平板法） 1. 培养皿底部标注信息； 2. 酒精擦拭双手与超净工作台进行消毒； 3. 移液器由高稀释度到低稀释度，吸取0.1mL菌液滴入平板； 4. 涂布器浸 75% 酒精后灼烧灭菌，冷却后均匀涂布菌液。 培养 平板倒置放置，37℃恒温培养箱培养 24～48 h 【名师点拨】 1.尿素不能高温灭菌原因：尿素高温易分解，因此培养基整体高压灭菌后，尿素溶液采用G6 2.玻璃砂漏斗过滤除菌，温度降至60℃再加培养基，防止尿素受热失效。 3.涂布操作顺序：稀释度由大→小取样，可不用更换枪头，减少污染与操作步骤。 4.涂布器灭菌：涂布器灼烧后必须等待冷却，否则高温会直接杀死菌种。 5.倒置培养目的：防止冷凝水滴落至培养基表面造成菌落蔓延、污染。 【深挖教材・长句特训】 1.（选修3 P11）回答下列关于目标微生物的分离、纯化的问题： （1）如何判断培养基是否被杂菌污染？ 培养未接种的培养基，观察是否有菌落生长。如果有，说明培养基被杂菌污染。 （2）如果培养基出现不同颜色特征的菌落，你认为出现的原因是什么？ 可能是接种的菌种不纯或者无菌操作不规范等。 （3）仅从菌落特征是否能够认定你分离出了酵母菌？怎么进行进一步鉴定？ 不能；可以利用生化实验和染色及显微镜观察来进一步鉴定。 （4）判断液体培养基中接种酵母菌成功的依据是什么？ 和对照组相比，培养基变浑浊。 （5）平板倒置的目的是什么？ 防止水分过快挥发，防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。 2．（选修3 P19-20）根据教材P20尿素固体培养基配制，分析下列问题： （1）从物理性质看，该培养基属于固体培养基，从功能上看属于选择培养基。 （2）尿素固体培养基是如何实现对分解尿素的细菌的筛选的？ 该培养基中唯一氮源为尿素，只有能合成脲酶的微生物才能够分解尿素，而不能合成脲酶的微生物不能分解尿素，会因缺乏氮源而无法生长繁殖，所以用该培养基能够筛选出分解尿素的细菌。 （3）在尿素固体培养基中有许多菌落周围颜色未发生明显改变，应如何解释这一现象？ 这些未变色的菌落可能是自生固氮微生物或能直接吸收尿素并作为氮源的微生物，而不是能产生脲酶的微生物。 3.（选修3 P21）用稀释涂布平板法来统计样品中的活菌数时，通过统计平板上的菌落数就能推测出样品中的活菌数，其原理是当样品稀释度足够高时，平板上的一个菌落一般来源于样品稀释液中的一个活菌。 考点三 传统发酵技术 1.传统发酵食品和制作果酒、果醋 （1）传统发酵技术： 发酵产品 一些食品（干酪、泡菜）、饮料（马奶子酒）及调味品（酱、醋、豆豉等） 菌种 微生物种类多样，且许多传统发酵食品使用菌种都包含酵母菌和乳酸菌，酿造酱油的菌种有曲霉、酵母菌、乳酸菌等 影响发酵 产物风味 的因素 代谢产物不同 营养 物质 米曲霉分泌多种水解酶，分解产物不仅满足自身，还可供酵母菌、乳酸菌利用 风味 曲霉代谢生产的醇、酸、醛、酯、酚、缩醛和呋喃酮等多种成分构成了酱油复杂的香气 混菌 发酵 互利 酸奶发酵过程中的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的特定菌株 竞争 酱油发酵中的嗜盐片球菌在盐水发酵前期产生的乳酸抑制其他杂菌生长 其他 乳酸菌产生的乳酸和酵母菌发酵产生的酒精反应生成酯类，形成糯米酒的特殊风味 2．活动：体验传统发酵——利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋 （1）制作原理 ①果酒：酵母菌在无氧条件下，通过厌氧呼吸，将葡萄糖氧化为乙醇和二氧化碳。 ②果醋：醋酸菌在有氧条件下可将乙醇氧化为醋酸。 （2）方法步骤 实验步骤 具体操作要点 制备装置 矿泉水瓶盖开孔，插入弯折吸管短臂，凡士林密封缝隙，保证气密性同时可排气 处理材料 葡萄清洗晾干、带皮破碎分装至 1、2 两瓶；葡萄装填量≤容器容积1/2，可补充白糖提升酒精产量 酒精发酵 1号瓶加入活化干酵母，2号瓶不加酵母作对照；25 ℃环境密封发酵 7～10d，酵母菌无氧呼吸产生酒精 醋酸发酵 瓶身液面上方开孔通入空气，温暖条件下有氧发酵 24h，醋酸菌将酒精转化为醋酸 【名师点拨】 1.装置密封 + 吸管作用：凡士林密封保证果酒阶段无氧环境，吸管可排出发酵产生的 CO2，防止瓶内压强过大胀裂容器。 2.葡萄带皮发酵：葡萄果皮上附着野生酵母菌，同时果皮色素可以赋予果酒色泽；晾干目的是除去表面生水，避免杂菌污染。 3.装填不超过 1/2：预留空间容纳发酵产生的二氧化碳，防止发酵液溢出。 4.温度差异：酵母菌酒精发酵最适温度 25℃左右；醋酸菌最适生长温度为 30～35℃，因此醋酸发酵需要温暖环境且必须通气（醋酸菌严格好氧）。 5.对照设置：2号空白组可排除葡萄自身杂菌等无关变量对实验结果的干扰。 3．活动：体验传统发酵——利用乳酸菌发酵制作泡菜 （1）制作原理： 泡菜是利用附生在蔬菜表面的植物乳杆菌、短乳杆菌和明串珠菌等发酵制成的。这些微生物一般为厌氧、兼性厌氧或微好氧菌。它们的发酵产物不仅有乳酸，还会有醇、酯等。 （2）方法步骤： 实验步骤 具体操作内容 处理材料 1. 圆白菜、白萝卜清洗干净，裁切为 3~4 cm 小块； 2. 泡菜坛洗净，沸水冲刷内壁两次，彻底清除内壁油脂（油脂会造成泡菜腐败变质） 配制盐水 使用食盐 + 冷开水调配质量分数6%的泡菜腌制盐水 装坛 坛中放入蔬菜、花椒、八角、少量白酒；倒入配制好的盐水，液面完全浸没蔬菜，坛体基本装满 封坛发酵 坛盖密封，坛口水槽加水液封，隔绝外界氧气；密闭环境腌制 7 天左右完成发酵，泡菜可食用 【特别提醒】 1.无油脂要求：杂菌、霉菌容易在油脂中滋生，会引发泡菜发霉、发臭变质，全程器具、坛子必须除油。 2. 选用冷开水：沸水冷却后的开水已经杀灭水中杂菌，生水含微生物，易污染泡菜。 3. 盐水没过蔬菜：乳酸菌为厌氧菌，蔬菜暴露在空气中会被杂菌污染、氧化腐烂。 4. 坛口水封原理：形成无氧密闭环境，满足乳酸菌无氧发酵产生乳酸的需求，同时发酵产生的 CO₂可从水封处排出，平衡坛内气压。 5. 白酒的作用：少量白酒既能抑制部分杂菌繁殖，还可增添泡菜风味，不会抑制乳酸菌代谢。 6. 发酵时长：常温下7天左右乳酸积累达标，酸度合适；腌制时间过长乳酸浓度过高，泡菜口感过酸。 【深挖教材・长句特训】 1．观察A、B两个图，据图分析： （1）图中A可表示酒精发酵菌种的细胞模式图，A不同于B最显著的特征是A具有细胞核。 （2）图中B可表示醋酸发酵菌种的细胞模式图，该菌种可从变酸的酒表面的菌膜中获取，B没有线粒体（细胞器），故需氧呼吸的场所是细胞溶胶和细胞膜。 2．制作果酒和果醋时，瓶中的葡萄的总体积为什么不要超过矿泉水瓶体积的1/2？ 留有1/2的空间，其中的氧气能促进酵母菌快速繁殖。酵母菌发酵会产生CO2，葡萄过多可能导致发酵液溢出。 3．制作果醋时，为什么要给发酵好的果酒通入空气？ 醋酸菌是好氧菌，将酒精转化为醋酸时需要O2参与。 4．请分析下面的发酵装置，回答下列问题。 （1）充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；排气口是酒精发酵时用来排出CO2的；出料口是用来取样的。使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。 （2）排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接的目的是什么？ 目的是防止空气中微生物的污染。 5.（选修2 P24）对于新配制的泡菜原料，如果加入一些陈泡菜汁，可以缩短腌制时间，这是因为陈泡菜汁中有较多的发酵菌。 6.在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？ 不能。因为在进行发酵生产时，微生物及其代谢产物中都可能含有危害环境的物质。为了减少或避免污染物的产生和排放，实现清洁生产，应该对排出的气体和废弃培养液进行二次清洁或灭菌处理。 考点四 发酵工程 1．发酵工程的基本过程 2．发酵工业所使用的菌种需要满足以下5个条件 （1）应选择高产的菌种，使菌种的发酵产物中，需要的产物多，不需要的产物少。 （2）培养基来源充足且廉价，被转化的效率高。 （3）菌种发酵产物易于分离。 （4）菌种对环境没有明显或潜在的危害。 （5）菌种的遗传特性和生产能力稳定。 选育高产、优质的菌种是发酵工业的前提条件。 3．发酵工程的应用 大类 细分项目 具体内容 发酵工程优点 整体优势 ①生产条件温和； ②原料来源丰富、成本低廉； ③环境负荷小，废弃物易处理。 应用 举例 食品工业 产品品类丰富、产量大、经济产值高 医药工业 1. 绝大多数抗生素由微生物直接发酵获得，或是发酵产物经加工制得； 2. 普伐他汀、环孢菌素A等药物均为微生物发酵产物/衍生物。 工业化生产（酶制剂） 应用范围：食品行业、洗涤剂制造、纺织加工、皮革加工、造纸工业等诸多领域。 【深挖教材・长句特训】 1．（选修3 P24）大规模的发酵生产中，需要将选育出的优良菌种经过多次扩大培养，使菌种达到一定数量再接种，其目的是什么？ 缩短菌种在发酵罐中发酵的时间。 2．（选修3 P24）当pH低于5.0时，乳酸发酵受到抑制，此时向发酵液中加入离子交换树脂的作用是什么？ ①使产物乳酸及时脱离发酵液；②调节发酵液的pH。 3．（选修3 P24）怎样对发酵条件进行调控以满足微生物生长的需要？ 需要对温度、pH、溶解氧等发酵条件进行严格控制，同时添加必要的营养组分，保证发酵生产高效顺利进行。 4．（选修3 P24）在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？ 传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分，而是复杂的混合物，很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理，或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离和提纯产物。在发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。在产物的初分离阶段，常采用过滤、离心、沉淀、萃取和蒸馏等方法；在进一步纯化阶段，会采用离子交换、层析法、结晶法等方法。发酵工程产物无论是代谢产物还是菌体本身，都需要经过质检合格后才能成为正式产品。 考点五 植物组织培养 1.植物组织培养 （1）相关概念： 定义 在无菌和人工控制条件下，将离体的植物体器官、组织或细胞等培养在人工配制的培养基上，使其生成完整植株或使其细胞增殖并产生细胞代谢产物的技术 理论基础 外植体因脱离了母体的影响，一定条件下能实现其全能性（植物细胞的全能性） 分类 分类依据 根据外植体的不同进行分类 类型 器官培养、组织培养、细胞培养、原生质体培养等 培养过程 接种外植体→脱分化形成愈伤组织→愈伤组织再分化成苗 形成完整 植株的途径 途径①：若以植物的茎尖或带芽的茎段为外植体进行培养时，腋芽或顶芽可不经愈伤组织阶段，直接萌生成一株幼苗；当培养基中细胞分裂素浓度较高时，则利于腋芽或顶芽形成丛状苗 途径②（器官发生途径）：外植体脱分化形成愈伤组织，愈伤组织先在一种培养基上诱导形成芽，再在另一种培养基上形成根，最终发育形成完整植株 途径③（体细胞胚发生途径）：外植体脱分化形成愈伤组织，愈伤组织再分化形成胚状体，最终发育形成完整植株 （2）培养条件： 无菌条件 ①外植体表面需经消毒处理。常用的消毒剂是次氯酸钠、氯化汞和酒精； ②接种器具和培养基一般用高压蒸汽灭菌； ③接种室和操作台常用紫外灯照射杀菌； ④操作者要按照规范的无菌操作流程，在超净工作台中进行外植体 的消毒、切割和接种 营养条件 ①植物组织培养的培养基中通常含有水、无机盐、有机营养成分、琼脂、植物激素等，MS培养基是目前使用最广泛的植物培养基； ②无机盐为植物提供必需的矿质元素 ③有机营养成分中含有糖类、氨基酸、维生素等物质。糖类既可以作为碳源和能源物质，又参与维持培养基的渗透压。蔗糖、葡萄糖和果糖是较好的碳源，其中蔗糖最为常用。维生素往往以辅酶的形式参与细胞的蛋白质、脂质、糖代谢等重要活动 激素条件 生长素类和细胞分裂素类物质的比值 ①比值大时，有利于植物的根的形成； ②比值小时，促进植物的芽的形成； ③比值适中，促进愈伤组织的形成 【特别提醒】 诱导脱分化时，通常要避光培养；诱导再分化时，通常要给予适宜的光照。 3.植物组织培养通过多种途径有效地提高生产效率 （1）组织培养技术可快速繁殖植物 ①初代培养和继代培养： 初代培养是指从植物体上分离下来的外植体的第一次培养。将初代培养获得的培养物转移到新的培养基上继续进行扩大培养称为继代培养。因为初代培养的培养物可以不断继代培养，所以离体繁殖速度比常规方法通常要快数万倍。 ②植物克隆和克隆植物： 离体繁殖主要以营养器官为外植体，再生个体的遗传性与母体一致，因此称为植物克隆。组织培养再生的个体称为克隆植物，很好地保持品种的优良性状。 （2）组织培养技术可用于植物脱毒 植物生长点附近的病毒浓度很低甚至无病毒。取植物的茎尖进行组织培养，获得脱病毒苗，再用脱病毒苗进行繁殖，则种植的作物就不会或极少发生病毒。 （3）组织培养技术可用于生产人工种子 ①人工种子：将植物离体培养产生的体细胞胚、芽、愈伤组织等包埋在含有营养成分和保护功能的物质中制成的。 ②优点：不受季节限制，可以大量、快速繁殖优良品种。 【特别提醒】体细胞胚和合子胚的比较 项目 体细胞胚 合子胚 不同 由体细胞或生殖细胞分裂、分化而来，属于无性生殖 由受精卵（合子）发育而来，属于有性生殖 相同 都能发育成完整植株 （4）组织培养技术可用于细胞代谢产物的工业化生产 植物细胞、组织的培养可提取有价值的天然产物。 （5）组织培养技术可用于作物新品种的培育 ①细胞突变体的筛选： a.原理：在组织培养过程中，培养物的细胞处于不断分裂状态，易受培养条件和外界压力的影响而发生变异。 b.筛选：在细胞和原生质体培养时进行人工诱变，诱变频率大于个体或器官水平，而且在较小的空间内一次可处理大量材料。 c.实例：抗病虫、抗除草剂、耐寒、耐盐碱的品种。 ②单倍体育种： a.原理：染色体畸变和细胞的全能性。 b.过程：花药或花粉单倍体植株纯合可育植株。 c.优点：大大缩短育种周期。 d.实例：水稻中花1号、小麦京花1号等。 ③转基因植物的克隆： a.原理：基因重组。 b.过程：离体植物器官、组织、细胞、原生质体抗逆、高产及优质的转基因植株。 c.实例：赖氨酸含量高的转基因玉米。 4．活动：菊花的组织培养及幼苗的移栽 （1）实验原理：通过调节激素的比例可控制菊花外植体的生长发育 菊花茎段→发芽培养基（细胞分裂素类物质和生长素类物质的比值大）→丛状苗→生根培养基（一定浓度生长素）→分株培养，使其生根→移至草炭土或蛭石中继续生长→苗健壮后可移栽定植。 （2）方法步骤： 实验原理 ①用含细胞分裂素相对较多和生长素相对较少的发芽培养基培养菊花茎段，使其长出较多的丛状苗；②用含一定浓度生长素的培养基将丛状苗分株培养，使其生根；③将生根的试管植株移至草炭土或蛭石中继续生长，苗健壮后可移栽定植。 实验方法 菊花茎段→发芽培养基（细胞分裂素和生长素的比值大）→丛状苗→生根培养基（一定浓度生长素）→分株培养，使其生根→移至草炭土或蛭石中继续生长→苗健壮后可移栽定植 实验步骤 准备 ①提前打开接种室和超净工作台的紫外灯照射20~30 min后关闭。打开超净工作台的风机； ②用温水和肥皂洗手，更换衣服，戴口罩 消毒 ①用75%酒精擦拭双手、台面及实验用具； ②准备无菌纸； ③外植体消毒。将带芽的菊花枝条剪成一定大小，在洗涤灵稀释液中浸泡2 min，用流水冲洗干净后，在75%酒精中消毒30 s，再用流水冲洗后置于10%次氯酸钠溶液中消毒10 min，或者在0.1%氯化汞溶液中消毒5~7 min，然后用无菌水多次冲洗 接种 ①分割外植体。在无菌纸上用已在火焰灭菌后冷却的镊子和剪刀等器具切割菊花枝条为1 cm左右的茎段，每一茎段至少带有一个芽 ②装有培养基的瓶口用酒精擦拭消毒后，打开封口膜，让瓶口旋转通过火焰。用灼烧后冷却的镊子夹取茎段插入培养基中。接种后，瓶口过火焰，封上封口膜，标注接种日期等信息 培养 丛状苗 在18~25 ℃的条件下培养，每天光照10~12 h，直至得到菊花试管苗 生根 ①瓶口用酒精擦拭消毒，打开瓶盖，瓶口过火焰，用灼烧后冷却的镊子夹取试管苗 ②在无菌纸上将试管苗分割成单株后，接种在生根培养基中 ③将试管苗置于培养基培养。保持温度为20~28 ℃，每天光照10~12 h，约2~3星期后，试管苗长出健壮根系 移栽 炼苗→培养基质的灭菌→育苗盘的准备→试管苗的清洗→试管苗的栽种→培养及管理 【特别提醒】 （1）发芽培养基的参考配方为MS＋6-BA 1.0 mg/L＋NAA 0.1 mg/L，生根培养基的参考配方为MS＋NAA 0.1 mg/L； （2）外植体发芽和试管苗生根培养的光照条件相同，均为每天光照10～12 h；但两者的培养温度不同，前者为18～25 ℃，后者为20～28 ℃。 【深挖教材・长句特训】 1.（选修3 P43）为什么已分化的植物细胞仍具有发育成完整植株的潜能？ 已分化的细胞中遗传物质一般不发生改变，植物体的每个生活细胞都具有该植物所包含的全部遗传信息。 2.（选修3 P44）外植体发育成完整植株需要哪些主要条件？ ①适宜的温度；②无菌条件；③适宜浓度和配比的植物激素；④充分而全面的营养物质。 3．（选修3 P43）构建植物组织培养的流程图 如图 4．（选修3 P47）快速繁殖得到的产品会不会出现性状分离？原因是什么？ 不会；快速繁殖利用了植物组织培养技术，属于无性繁殖，可以保持亲本的优良性状。 5．（选修3 P47）经植物组织培养技术培育出的脱病毒苗抗病毒吗？为什么？ 不抗病毒。“脱毒”与“抗毒”不同，前者指的是本身病毒少，甚至无病毒，受病毒感染的机会少，而后者指的是能抵抗病毒的感染。 6.（选修3 P51“活动”）试管苗移栽后，用保鲜膜覆盖并定期打开的目的分别是什么？ 覆盖的目的是保温；打开的目的是通气。 考点六 植物体细胞杂交 1．获得原生质体的方法和目的 方法 目的 用较高渗透压溶液（在0.5~0.6 mol/L的甘露醇溶液或一定浓度的蔗糖溶液下）处理细胞 使细胞处于微弱的质壁分离状态，这样有利于完整的原生质体的释放，防止原生质体被破坏 用纤维素酶和果胶酶混合液处理根尖、叶片、愈伤组织或悬浮培养细胞 消化除去细胞壁，获得球形的原生质体 2．植物体细胞杂交的过程 （1）概念：将两个来自不同种植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并将杂种细胞培育成新的植物体的技术。 （2）原理：细胞膜的流动性（原生质体融合）、植物细胞的全能性（培育完整植株）。 （3）过程： ①用酶解法获得原生质体。 ②通过一定的技术手段如电刺激、离心、振荡、聚乙二醇等诱导，实现原生质体的融合。 ③一个融合体系中的细胞并非均为杂种细胞，同一体系中再生的植株也并非均为体细胞杂种植株：两个不同亲本的原生质体混合后经诱导融合，实际上得到的是各种原生质体的混合物，包括未融合的、部分融合的、同种细胞融合的、不同种细胞融合的原生质体。 （4）意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，实现不同物种间的基因交流,培育植物新品种。 （5）应用：广泛应用于多种植物的育种研究。 【特别提醒】 1.去除细胞壁原因：细胞壁不具备流动性，会阻碍原生质体接触融合。 2.杂种细胞鉴定：只有成功长出细胞壁，才代表成功获得杂种细胞。 3.植物体细胞杂交包括原生质体制备、原生质体融合和植物组织培养三个过程，没有发生过减数分裂，因此不会出现同源染色体的分离和自由组合行为，不遵循孟德尔定律，生殖类型为无性生殖。 4.如果没有染色体丢失，植物体细胞杂交育种所得新品种的染色体数目为两个亲本物种染色体数目的和，发生了染色体数目变异，通常为异源四倍体。 【深挖教材・长句特训】 1.（选修3 P56）在植物体细胞杂交过程中，酶解法去除细胞壁、原生质体融合和植物组织培养三个阶段的主要原理分别是什么？ 酶的专一性、细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。 2.（选修3 P56）在用酶解法降解细胞壁之前，为什么要先用较高渗透压溶液处理细胞？ 使细胞处于微弱的质壁分离状态，这样有利于完整的原生质体的释放，防止原生质体被破坏。 3.（选修3 P56）为什么说杂种细胞的鉴定和筛选、杂种植株的鉴定和选育是获得真正杂种植株的必要过程？ ①一个融合体系中的细胞并非均为杂种细胞；②同一体系中再生的植株并非均为体细胞杂种植株；③即使得到了杂种细胞，培养过程中也可能出现染色体的丢失、结构异常等情况。 考点七 动物细胞培养与核移植 1.动物体细胞可在体外适宜条件下进行培养 定义 从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适宜环境下让细胞生长和增殖的过程 原理 细胞增殖 培养条件 温度和pH 适宜温度为37±0.5 ℃（哺乳动物），适宜pH为7.2~7.4。造成培养基pH波动的主要物质是CO2，可通过给培养基提供恒定5%的CO2浓度，使之与培养基中的NaHCO3处于平衡状态 气体环境 95%的空气（保证细胞呼吸对氧气的需要）加5%的CO2（维持培养液的pH） 无菌、无毒的条件 ①对培养液和所有培养用具进行无菌处理；②培养基中添加抗生素；③对含有在高温条件下变性失去活性的物质的培养液如血清等，采用过滤除菌；④定期更换培养液以清除代谢产生的有毒物质 营养 通常用液体培养基，其基本成分包括水、无机盐、氨基酸、维生素、糖类、生长因子等。实际工作中往往将天然培养基与合成培养基结合使用，如在合成培养基中往往需要添加一定比例的血清或其他天然成分 价值 研究价值 培养正常或病变的细胞，可用于生理、病理、药理等方面的研究，例如，有毒物质的检测等 应用价值 ①用于烧伤患者的皮肤移植和相关损伤组织细胞的修复 ②获得细胞代谢产物，如动物疫苗、干扰素、单克隆抗体等 【特别提醒】 （1）动物细胞培养所用的液体培养基，并非完全的合成培养基，因为还添加了动物血清等天然成分； （2）为防止细胞代谢产生的有毒物质危害细胞，应定期更换培养液； （3）动物细胞培养时，CO2培养箱内应含有5%的CO2和95%的空气，而非5%的CO2和95%的O2。 2．动物细胞培养的过程（以贴附型细胞为例） （1）过程： 阶段 操作步骤 细胞类型 / 细胞系 核心特点 取材分散 取动物组织块→剪碎 + 胰蛋白酶处理 组织→单个细胞 分解胞间连接，解离细胞 配制悬液 分散成单个细胞加入适宜培养液混匀 细胞悬液 给细胞提供营养环境 初代培养 细胞悬液接种培养 原代培养细胞 贴壁生长、存在接触抑制 转接培养 胰蛋白酶消化细胞、分瓶接种扩增 传代培养细胞 延续细胞增殖过程 初期传代 持续常规传代培养 有限细胞系 二倍体细胞，不可无限传代 初次转化 细胞遗传物质发生变异 连续细胞系（良性） 无限增殖、保有接触抑制、不致癌 彻底恶变 细胞性状恶性突变 恶性细胞系 失去接触抑制，具备致癌性 【名师点拨】 （1）原代培养是指细胞或组织离开有机体后的首次培养；传代培养将原培养瓶内的细胞分离并稀释后转到多个培养瓶中继续进行的培养。 （2）癌细胞由于无接触抑制而能够继续移动和增殖，导致细胞向三维空间扩展，发生堆积。因此，是否接触抑制可作为区别正常细胞与癌细胞的标志之一。 （2）相关概念 ①原代培养：细胞或组织离开有机体后的首次培养。 ②传代培养： 定义 将原培养瓶内的细胞分离并稀释后转到多个培养瓶中继续进行的培养 时间 原代培养的贴壁细胞达到生长基质的80%表面面积后 处理方法 贴壁生长的细胞需经酶消化制成细胞悬液后才能传代 ③贴壁生长：体外培养时，绝大多数细胞仍然保持了贴壁生长的特性，必须贴附在某一固相支持物上如培养瓶壁上生长（来源于血液、淋巴组织的细胞以及某些肿瘤细胞不需要贴附在支持物上，而是呈悬浮生长状态） ④接触抑制：当细胞由于移动而相互靠近发生接触时，细胞不再移动，接触区域的细胞膜皱褶样活动停止，最终细胞分裂停止的现象。 3．细胞系、细胞株和细胞克隆 （1）细胞系和细胞株： 项目 概念 种类 特点 细胞系 原代培养物经首次传代成功后即成细胞系。  连续细胞系 能连续培养，遗传物质发生改变。有的是恶性细胞系；有的具不死性，但保留接触抑制，不致癌  有限细胞系 不能连续培养，通常为二倍体细胞  细胞株 从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞。具有恒定的染色体组型、病毒敏感性或抗性 连续细胞株 可连续多次传代 有限细胞株 传代次数有限 【特别提醒】 细胞系是泛指可传代的细胞，细胞株是具有特殊性质的细胞系。 （2）细胞克隆： 项目 具体内容 含义 把一个单细胞从群体中分离出来单独培养，使之繁衍成一个新的细胞群体的技术 最基本要求 分离出的细胞只能是一个，保证克隆起源于单个细胞 特点 细胞群源自同一祖细胞，基因型一致，遗传性状均一 应用 作为研究遗传规律与细胞生理特性的重要实验材料 3.通过细胞核移植克隆动物 （1）动物细胞核移植： ①概念：将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使其发育成动物个体的过程。利用该技术培育出的动物称为克隆动物。 ②原理：动物细胞核的全能性。 ③分类：包括胚胎细胞核移植（如囊胚期细胞核）和体细胞核移植（如肠上皮细胞核），其中胚胎细胞核移植较易成功。 ④过程（以绵羊“多莉”克隆过程为例）： ⑤结论： a.高度分化的细胞经过一定技术处理，也可回复到类似受精卵时期的功能，表现出全能性。 b.在胚胎和个体发育中，细胞质具有调控细胞核发育的作用。 （2）动物细胞核移植的应用价值和存在问题： ①应用价值： a.研究胚胎细胞的分化。 b.在药物生产、优良种畜的培育和繁殖、拯救濒危动物、治疗性克隆等方面，具有令人期待的实际应用价值。 ②存在问题：目前，核移植技术仍不尽成熟，通过该技术克隆动物还存在着成功率低、某些克隆动物早衰等问题。 【深挖教材・长句特训】 1．（选修3 P64）动物细胞培养的过程 ⑴幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较，分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较，哪些细胞更易于培养？为什么？ 幼龄动物的细胞和分化程度低的细胞更易培养，原因是这些细胞分裂能力强。 ⑵进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是什么？用胃蛋白酶可以吗？为什么？ 蛋白质；不可以。多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶（适宜pH为2左右）在此环境中没有活性，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适用于细胞培养时的处理。 ⑶动物细胞培养时，为什么要将动物组织分散成单个细胞？ 分散后的单个细胞能与培养液充分接触，更易进行物质交换。 2.（选修3 P72）克隆动物遗传物质来源：核基因全部来自提供细胞核的动物，细胞质基因：主要来自卵细胞。 3.（选修3 P72）动物体细胞核移植常选用去核卵（母）细胞，原因是什么？去核的原因是什么？ 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。去核的原因：保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞。 4．（选修3 P72）克隆羊“多莉”的产生过程属于有性生殖还是无性生殖？为什么？ 无性生殖；因为克隆动物既非受精卵发育形成，又非卵细胞或精子直接发育形成。 考点八 动物体细胞融合与单克隆抗体的制备 1．动物细胞融合 （1）概念：在一些融合因子的作用下，将两个或两个以上的细胞合并成一个细胞的技术。通过细胞融合可以产生具有新特性的细胞。 （2）诱导因素：聚乙二醇处理、电流刺激或病毒诱导等。 （3）应用：制备单克隆抗体。 2．单克隆抗体的制备 （1）多克隆抗体 ①获取方法：给动物注射相应抗原后从其血清中进行分离提取。 ②不足：很多种抗体混合在一起，特异性差。 （2）单克隆抗体 ①概念：由一个B淋巴细胞增殖形成的细胞群所产生的单一型抗体分子。 ②制备原理：每一种B淋巴细胞只产生一种特异的抗体，但B淋巴细胞的寿命有限，其在体外培养时不能无限生长繁殖。将寿命有限的B淋巴细胞与具有无限繁殖能力的骨髓瘤细胞进行融合，经筛选后就可以获得既能产生特异性抗体，又能在正常培养条件下进行无限增殖的杂交瘤细胞。通过对杂交瘤细胞进行传代培养，就能得到单克隆抗体。 ③制备过程 ④优点：纯度高，可大量制备，在应用时具有特异性强、灵敏度高的特点。 【特别提醒】 （1）用特定抗原对小鼠进行免疫的原因：诱导小鼠产生能分泌抗体的B淋巴细胞。 （2）获取小鼠经免疫的B淋巴细胞的部位：脾。 （3）诱导融合的方法：动物细胞融合特有的诱导方法为用灭活的病毒处理，其他物理、化学诱导融合的方法与植物体细胞杂交过程中诱导原生质体融合的方法基本相同. （4）诱导融合的结果：融合因子诱导后，共有未融合细胞、瘤细胞－瘤细胞融合细胞、B淋巴细胞-B淋巴细胞融合细胞、瘤细胞-B淋巴细胞融合细胞（即杂交瘤细胞）及细胞的多聚体等情况。 3.单克隆抗体的应用 （1）作为特异性的探针，研究相应抗原蛋白的结构、细胞学分布及功能。 （2）可以快捷、准确地诊断和治疗一些疾病。如利用脊髓灰质炎病毒的单克隆抗体做诊断试剂，在10分钟内就可以确诊患病儿童是否感染脊髓灰质炎病毒。 （3）将抗癌药物连接到专门识别某种肿瘤细胞的单克隆抗体上，单克隆抗体就会像“生物导弹”一样携带药物准确地聚集到肿瘤细胞，专一地杀死肿瘤细胞。 【特别提醒】血清抗体与单克隆抗体的区别 项目 血清抗体 单克隆抗体 产生 效应B细胞 杂交瘤细胞 特点 一般从血清中分离，产量低，纯度低，特异性差 特异性强，灵敏度高，可大量制备 4．活动：收集单克隆抗体在临床上实际应用的资料，并进行交流分享 （1）活动原理：单克隆抗体以其特异性强、灵敏度高、纯度高、可大量制备等优点，自其产生以来就迅速得到了广泛应用，尤其是在临床上的使用，解决了很多疾病的诊断和治疗难题。 （2）目的要求：请利用图书馆和互联网收集有关单克隆抗体在临床上实际应用的资料。 （3）活动提示：每位同学收集好资料后，要阅读、筛选资料，整理出核心要点，完成一份读书报告，并与同学交流。 【深挖教材・长句特训】 1．（选修3 P80）根据单克隆抗体的制备过程，回答以下问题。 （1）给小鼠注射特定抗原的目的是什么？ 目的是能从该小鼠的脾中得到可以产生特定抗体的B淋巴细胞。 （2）B淋巴细胞与骨髓瘤细胞经诱导融合后，培养基中共出现几种细胞？其中融合的细胞有几种？（如融合的话，只考虑两两融合） 共有5种细胞；其中融合的细胞有3种。 （3）如何筛选杂交瘤细胞？ 利用HAT选择培养基筛选。 （4）与单克隆抗体相比，从血清中分离得到的抗体特异性较差，其原因是什么？ 血清中获取的抗体是由多种抗体混合在一起的多克隆抗体，能够识别多种抗原，导致其特异性较差。 2．诱导动物细胞融合的常用方法有哪些？原生质体融合呢？ 诱导动物细胞融合的常用方法有聚乙二醇处理、电流刺激或病毒诱导等；诱导原生质体融合的常用方法有电刺激、离心、振荡和聚乙二醇处理等。 3.动物细胞融合技术的原理是什么？和原生质体融合的原理相同吗？ 动物细胞融合技术和原生质体融合的原理均为细胞膜的流动性。 考点九 受精作用与早期胚胎发育过程 1.胚胎工程的概念 分类 具体内容 补充说明 操作对象 生殖细胞（精子、卵细胞）、受精卵、早期胚胎细胞 取材为发育早期的生殖及胚胎相关细胞 操作目的 培育得到符合需求的目标动物个体 用于良种繁育、治疗性克隆、转基因动物制备等场景 技术手段 胚胎移植、体外受精、胚胎体外培养、胚胎分割、胚胎干细胞培养 胚胎移植是胚胎工程的最终必经步骤 2． 受精作用 板块 具体内容 定义 精子与卵细胞结合形成受精卵的生理过程 场所 输卵管（哺乳动物体内受精） 过程 ①精卵接触 依靠细胞表面特异性识别蛋白完成精卵专一识别 ②精子入卵 精子头部与卵细胞膜融合，精子细胞核进入卵细胞 ③原核形成 精核膨大形成雄原核；卵子完成减 Ⅱ 排出第二极体，卵核膨大形成雌原核 ④合子形成 雌雄原核染色体汇合组建新细胞核，受精卵染色体恢复体细胞数目 （1）卵子的成熟时期：排卵时卵子只完成减数第一次分裂（次级卵母细胞），受精时（ 精子的头部进入卵细胞后）才完成减数第二次分裂。 （2）当观察到两个极体时，说明卵子已受精。 （3）受精的实质：雌雄原核的染色体融合，并非两个细胞核直接融合。 （4）受精的两大意义：①维持前后代体细胞染色体数目恒定； ②使后代具备双亲遗传物质，增加遗传多样性。 3．早期胚胎发育（哺乳动物） （1）最初发育场所：输卵管。 （2）过程 （1）卵裂的速度主要取决于受精卵中卵黄物质的含量与分布。一般情况下，卵黄含量高（填“高”或“低”）的一级分裂慢。哺乳动物卵裂期的场所：母体的输卵管中。 （2）细胞中DNA含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。 （3）原肠胚继续分化，逐渐形成各种器官原基。 【深挖教材・长句特训】 1．分析课本P86图3－20，回答下列问题： （1）人体刚排出的卵子实际上是次级卵母细胞。 （2）当观察到两个极体时，说明卵子已受精。 （3）精子的头部进入卵细胞后，卵子完成减数第二次分裂。 2.（选修3 P87）回答有关胚胎早期发育的问题： (1)受精卵早期分裂时胚胎中有机物的总量和种类是如何变化的？ 提示　有机物的总量不断减少，但有机物的种类增加。 (2)受精卵早期分裂时胚胎中DNA总量和每个细胞中DNA含量有何变化？ 提示　胚胎中总DNA含量逐渐增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。 (3)细胞分化开始出现于哪个时期？胚胎发育过程中哪些细胞有全能性？ 提示　细胞分化开始出现于囊胚期，囊胚之前细胞未分化，为全能细胞，受精卵全能性最高，囊胚的内细胞团细胞属于全能细胞。 3.（选修3 P86）下图表示哺乳动物胚胎早期发育过程的几个阶段，请据图回答问题。 （1）写出各个阶段的名称：A.桑葚胚；B.囊胚；C.原肠胚。 （2）写出图中各标号的名称：[①]滋养层，[②]囊胚腔，[③]内细胞团，[④]外胚层，[⑤]内胚层，[⑥]中胚层。 （3）A阶段的细胞具有发育上的全能性，B阶段的细胞开始出现 分化，C阶段开始出现 三个胚层。 考点十 胚胎工程的技术手段 1．体外受精形成试管动物 （1）概念：哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。 （2）基本原理：人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，使初级卵母细胞发育成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用，并有计划地保存胚胎等。 （3）过程 人工采集精子—— ↓ 采集卵细胞——a. 运用采卵技术可以从卵巢中采集处于不同发育时期的卵细胞 b. 超数排卵：人为注射外源促性腺激素，促使卵巢排出较正常情况下更多的成熟卵细胞 c. 活体采卵的方法：盲采法、内窥镜法和 B型超声波导引法。 　　　↓ 人工体外受精——获能的精子和成熟后的卵细胞在体外合适的环境下共同培养一段时间，便可受精 （4）试管动物： 阶段 操作流程 核心要点 精子获取与处理 附睾→成熟精子→体外获能→获能精子 精子必须完成获能才能完成受精作用 卵母细胞获取与处理 卵巢（超数排卵）→卵母细胞→体外培养→成熟卵细胞 采集的卵母细胞未成熟，需体外培养至减数第二次分裂中期 受精阶段 获能精子 + 成熟卵细胞 → 体外受精 → 受精卵 体外受精是试管动物技术的核心环节 胚胎培养 受精卵胚胎体外培养早期胚胎 培养液需添加血清、维生素、氨基酸等营养物质 胚胎移植 早期胚胎移植代孕雌性子宫 胚胎移植是试管动物技术的最后一道关键工序 个体诞生 代孕母体孕育发育→试管动物 子代的遗传物质全部来自供体雌雄个体，代孕母体只提供发育场所 【名师点拨】试管动物的培育 （1）起点：受精卵； （2）生殖类型：试管动物属于有性生殖，因为经过了精卵结合的受精过程，区别于核移植的克隆动物（无性生殖）。 （3）超数排卵原理：向母畜注射促性腺激素，促使卵巢一次性排出更多卵母细胞。 （4）精子获能方法：啮齿类、家兔等常用培养法；牛、羊等家畜常用化学诱导法（肝素或钙离子载体 A23187 溶液处理）。 （5）意义：显著提高公畜的配种效率等。 2．胚胎体外培养 （1）培养液成分：除一些无机盐和有机物外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。 （2）胚胎去向 ①移植：牛、羊等动物的胚胎一般要培养到16细胞阶段（桑葚胚）或囊胚阶段才能进行移植，人的体外受精胚胎可在4细胞阶段移植。 ②冷冻保存。 3．胚胎移植 （1）概念：将雌性动物的早期胚胎或通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为个体的技术。其中，提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体”。 （2）过程： 步骤 处理对象 操作内容 作用意义 同期发情处理 供体母牛、受体母牛 注射促性腺激素统一发情周期 保证供、受体子宫生理环境一致，胚胎可正常存活着床 超数排卵 供体母牛 促性腺激素诱导卵巢大量排卵 一次性获取多枚卵子，提升胚胎产出数量 受精作用 供体雌雄 个体 公牛精子与母牛卵细胞受精，培育早期胚胎 获得携带优良性状的胚胎材料 胚胎移植 受体母牛 将早期胚胎移入受体子宫 完成胚胎的异位孕育 妊娠检查 + 繁育 受体母牛 检测受孕情况，正常饲养待产 确认移植成功，最终产下良种后代 （3）实质：胚胎的供体和受体共同繁殖后代的过程。 （4）意义：胚胎工程的最后一道必经“工序”。 （5）优势：充分发挥优良母畜的繁殖潜力，在短期内获得大量目标个体。 【名师点拨】 （1）两次激素作用区分 同期发情：常用促性腺激素，统一生理周期； 超数排卵：依靠促性腺激素促使卵泡大量发育排卵。 （2）移植时期：一般选取桑椹胚或囊胚阶段的胚胎进行移植，此时胚胎全能性高、移植成活率高。 （3）生理学基础：发情同期化、胚胎免疫排斥极低、胚胎可游离收集、受体不会改变胚胎遗传特性。 4．胚胎分割 （1）过程： 分类 具体内容 补充考点 定义 显微切割早期胚胎，移植后繁育同卵多仔的技术 无性生殖，子代基因型完全一致 胚胎选材 发育正常的桑椹胚、囊胚（囊胚及更早时期） 原肠胚阶段不适合分割，分化程度高、分割后存活率极低 分割环境 盛放培养液的无菌培养皿 维持胚胎细胞正常的生理活性 分割手段 显微切割针/切割刀机械分割、酶解法分散细胞 囊胚分割重点均分内细胞团 移植方式 分割胚胎直接移植/体外培养至囊胚后再移植 培养可提升分割胚胎的着床成活率 【名师点拨】 （2）应用： ①快速繁殖优良种畜，大幅提升良种繁育效率。 ②培养遗传特性相同的动物群，为生物学、医学、药学和畜牧学的研究提供实验动物。 ③用于胚胎性别的鉴定及遗传检测。 【特别提醒】有关胚胎分割的三点提醒 （1）实质：属于无性生殖，是动物克隆的方法之一，产出个体遗传性状完全相同。 （2）滋养层：分割时滋养层细胞不均分不会影响个体发育，仅内细胞团需要均分。 （3）分割要均等。分割囊胚的内细胞团时，一定要均等，若分割不均，会导致含内细胞团多的部分正常发育，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育。 （4）分割份数不能过多。分割的份数越多，每一份的细胞数会越少，越难做到均等分割，而且作为囊胚期的内细胞团的细胞所受的影响会越大。因此，分割的份数越多，技术难度会越大，移植后的恢复和发育的难度越大，移植成功率越低。 （5）同一胚胎经分割移植形成的后代具有相同的遗传物质，该过程中没有减数分裂、有性生殖细胞的形成、有性生殖细胞的结合，属于无性繁殖或克隆。 【深挖教材・长句特训】 1．胚胎分割产生同卵多仔后代，属于有性生殖吗？ 不属于，胚胎分割属于无性生殖。 2．胚胎分割时选择什么时期的胚胎？ 发育良好的囊胚或囊胚期以前的胚胎。 3．胚胎性别鉴定时为什么取滋养层细胞而不取内细胞团细胞？ 滋养层将来发育成绒毛膜和胚盘等，而内细胞团细胞将发育成完整的胚胎，如果取内细胞团做鉴定，将来胚胎发育可能不正常，故取对胚胎发育影响更小的滋养层细胞。 考点十一 基因工程的工具 1．基因工程的建立过程 模块 具体内容 核心作用 定义 人为将目的基因导入其他生物体，使受体生物获得新性状或合成目标产物 概括基因工程的操作本质与最终目的 发展历程 ①实验证明DNA为遗传物质 确定基因的化学本质，奠定物质理论基础 ②中心法则阐明遗传信息传递、表达机制 理清基因发挥作用的分子流程 ③破译遗传密码 证明生物界密码子通用性，支撑异源基因表达 ④工具酶与载体被发现 提供 DNA 剪切、连接、复制的实操工具 ⑤转基因技术成功实现 标志基因工程正式建立并投入实际应用 【名师点拨】对基因工程概念的理解 ①别名：重组 DNA 技术 ②操作环境：生物体外完成 DNA 的剪切、拼接、重组等全部操作 ③操作对象：基因（目的基因） ④操作水平：DNA 分子水平，属于分子生物学操作 ⑤原理：基因重组（人为定向的体外基因重组） ⑥最终目的：改造受体生物的遗传组成，培育出具备新性状的生物个体，或是让受体细胞合成人们所需的对应表达产物 2．基因工程的工具酶和载体 （1）限制性内切核酸酶（简称“限制酶”） 来源 主要来自细菌等微生物 作用 识别双链DNA上特定的一小段核苷酸序列，并催化其中特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键水解 识别方法 通常是4～8个核苷酸对，以6个核苷酸对最为常见；不同限制酶识别序列一般也各不相同 作用结果 DNA末端有凸出的单链部分称为黏性末端，DNA末端没有单链部分称为平末端 （2）DNA连接酶 种类 来源 作用特点 E.coli DNA连接酶 大肠杆菌 仅能连接黏性末端 T4 DNA连接酶 T4噬菌体 既可以连接互补的黏性末端，也可以连接平末端 （3）载体 ①特征 特征 作用 含有复制起点 能够独立自主复制并稳定存在 含有一种或多种限制酶的识别序列 方便外源基因插入载体中 具有标记基因 能够通过表型鉴别含有载体的细胞 ②种类 常用载体是质粒，有些动、植物病毒及噬菌体也可以作为载体。 【名师点拨】 质粒是独立于细菌拟核DNA之外的较小的环状DNA分子。大多数质粒的受体细胞是细菌，质粒在细菌内可以独立自主复制，具有多种限制酶识别序列，其携带的基因也会控制细菌的某些性状。 3.DNA的粗提取与鉴定 （1）实验原理： 实验步骤 所用试剂 作用原理 材料处理 SDS、EDTA SDS（十二烷基硫酸钠）：核蛋白变性，DNA 与蛋白质分离；EDTA（乙二胺四乙酸二钠）：抑制DNA酶，防止DNA被酶解 DNA溶解 2 mol/LNaCl 溶液 高浓度钠离子结合DNA生成钠盐，大幅提升DNA溶解度 DNA析出 95%冷酒精 DNA钠盐不溶于冷酒精，杂质蛋白可溶，DNA 以絮状沉淀析出 DNA鉴定 二苯胺试剂（沸水浴） 沸水浴条件下DNA与二苯胺反应，呈现蓝色 【名师点拨】 ①冷酒精作用：低温能够降低 DNA 溶解度，同时减少 DNA 分子变性降解，提纯效果更好； ②NaCl 浓度变化：0.14 mol/L NaCl 中 DNA 溶解度最低，可用来析出 DNA；2 mol/L 用于溶解 DNA； ③ 二苯胺鉴定必须严格进行沸水浴加热，常温下不会显色； ④析出的白色絮状物即为粗提取的 DNA。 （2）方法步骤： 操作步骤 具体操作内容 核心目的 研磨 10 g香蕉果肉 + 10 mL研磨液充分研磨 破碎细胞结构，释放出细胞中的 DNA 过滤 尼龙纱布过滤研磨液，滤液收集至离心管 去除固体组织残渣，保留含有DNA的滤液 离心 配平离心管，3000 r/min离心 2min，收集上清液 沉降去除细小固体杂质，提纯含DNA的上清液 加冷酒精 加入2倍体积冷酒精，玻璃棒缠绕絮状物 析出DNA，分离DNA与可溶性蛋白质杂质 鉴定 设置对照实验：实验组放入提取的白色絮状物 + 2 mL二苯胺试剂；对照组仅添加等量二苯胺试剂。两支试管置于95 ℃沸水浴加热10 min 依据水浴下DNA遇二苯胺变蓝的特性，鉴定DNA存在 【名师点拨】 点拨一 DNA与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同 项目 溶解规律 2 mol/L NaCl溶液 0.14 mol/L NaCl溶液 DNA 溶解 析出 蛋白质 NaCl溶液物质的量浓度从2 mol/L逐渐降低的过程中，蛋白质溶解度逐渐增大 部分发生盐析沉淀 溶解 点拨二 DNA的粗提取与鉴定实验的5点注意事项 （1）不能选择哺乳动物的红细胞，因其没有细胞核和线粒体等细胞器，几乎没有DNA。 （2）离心管必须配对平衡放置，防止离心机运转失衡损坏仪器。 （3）析出 DNA 时玻璃棒需缓慢同向搅拌，不可剧烈搅动，防止 DNA 分子断裂。 （4）二苯胺鉴定必须沸水浴加热，常温条件下不会发生显色反应。 （5）空白对照组作用：排除试剂本身颜色等无关变量对实验结果的干扰。 4.真核、原核基因的结构及获取目的基因 （1）真核、原核基因的结构 分区 结构组分 原核基因特点 真核基因特点 非编码区 启动子 RNA聚合酶结合位点，启动转录 RNA聚合酶结合位点，启动转录 终止子 终止转录、释放 RNA 终止转录、释放 RNA 编码区 序列排布 编码序列连续，无内含子、外显子之分 编码序列断裂分隔，分为外显子（可编码蛋白）、内含子（不可编码蛋白） 转录产物 mRNA 转录产物为成熟 mRNA，可直接翻译 初始转录物需剪切加工，去除内含子序列才形成成熟 mRNA 相同点 都由能够编码蛋白质的编码区和具有调控作用的非编码区组成 【名师点拨】 ①启动子、终止子都属于DNA 序列，不在 mRNA 上；起始密码、终止密码位于 mRNA 上。 ②内含子、外显子只存在于真核生物核基因的编码区，原核生物没有内含子。 ③非编码区虽不编码氨基酸，但具备重要的调控作用，是基因不可缺少的组成部分。 ④基因工程中载体的启动子、终止子序列，是保证目的基因在受体细胞正常转录的必要元件。 （2）获取目的基因的方法 ①化学合成法：需要已知目的基因全部序列，且成本较高，适于合成序列的较短基因。 ②建立基因文库： a.基因组文库：基因组DNA适当大小的DNA片段―→与载体组合―→导入微生物细胞―→克隆。 b.cDNA文库：mRNAcDNA―→与载体组合―→导入微生物细胞―→克隆。 【名师点拨】 不同组织细胞和同一组织细胞在不同的发育阶段，cDNA文库是有差异的，原因是基因的选择性表达。 ③通过聚合酶链式反应（PCR技术）扩增： 1. PCR 基本反应条件 组分 具体说明 酶 Taq DNA聚合酶（耐高温，不会在高温变性步骤失活） 模板 需要扩增的目的DNA分子双链 原料 四种脱氧核苷三磷酸（dNTP），作为合成子链的原料 引物 根据目的基因的核苷酸序列人工合成的两段单链DNA（20-30个核苷酸），分别与两条模板链的复制起点互补配对，定位扩增区间 2. 扩增循环三步流程（PCR仪温控自动完成） （1）变性（90-95 ℃） 高温使DNA双链间氢键断裂，双链解旋为两条游离DNA单链；细胞内DNA解旋依靠解旋酶，PCR 依靠高温物理解旋。 （2）退火（复性，50-60 ℃） 体系温度下降，上下游引物分别与各自互补的DNA单链结合配对。 （3）延伸（约72 ℃） 以两条单链DNA为模板、四种dNTP为原料，Taq DNA聚合酶从引物结合位置开始催化合成新的DNA互补子链。 3. PCR 扩增特点 ①每一轮循环DNA数量加倍，DNA总量呈指数扩增； ②扩增出的DNA片段长度、扩增区间（起点和终点），由2个引物的结合位点决定。 4. 产物的鉴定方法 ①电泳分离：不同长度DNA片段在凝胶中迁移速率不同，分离形成独立条带，同一条带内DNA片段长度一致； ②染色观察：使用荧光染料、放射性标记，或亚甲基蓝染色显现蓝色的DNA条带。 【名师点拨】 （1）PCR扩增的原理：模仿体内DNA复制。与体内DNA复制相比，PCR技术所用Taq DNA聚合酶特点是耐高温（最适温度约72℃）。PCR全程不需要解旋酶，依靠高温变性解旋；体内 DNA 复制需要解旋酶。 （2）在第3轮循环产物中开始出现目标DNA片段（两条核苷酸链等长的DNA分子）。 （3）引物只能结合模板链的 3'端，DNA子链合成方向固定为5'→3'。 （4）PCR产物长度严格对应上下游引物之间的模板序列，引物外侧的 DNA 序列不会被扩增。 （5）体内 DNA复制是边解旋边复制，PCR 是先整体变性解旋，再统一退火、延伸。 5.活动：PCR扩增DNA片段及凝胶电泳鉴定 （1）实验原理： ①PCR经过多次循环变性、退火、延伸三个步骤，可获得大量目的基因或DNA片段。 ②PCR技术扩增的酵母细胞中编码核糖体RNA的DNA部分片段，长度为841 bp，通过琼脂糖凝胶电泳进行鉴定。 ③使用亚甲基蓝对凝胶进行染色，再用75%酒精及蒸馏水脱色，观察并分析琼脂糖凝胶中的DNA条带。 （2）方法步骤： 第一阶段：PCR 扩增 ①加液：使用微量移液器将PCR体系各成分加入0.2 mL已灭菌的微量离心管中； ②离心：以3000r/min 转速离心30s，使反应液集中于微量离心管的底部； ③反应：将微量离心管放入PCR仪中，设置反应条件进行扩增；扩增后的 PCR 产物可储存在−20℃条件下。 第二阶段：琼脂糖凝胶电泳 1. 制备凝胶：将0.25g琼脂糖加入25 mL电泳缓冲液中→加热溶化后倒入胶盒，完全凝结后拔出梳子形成加样孔→取出胶托放入电泳槽，加入电泳缓冲液没过凝胶（加样孔一端朝向负极）； 2. 加样：向PCR产物中加入上样缓冲液并混合均匀→将 20μL样品混合液加到加样孔内→将20μLDNA Marker 与4μL上样缓冲液混匀后加入加样孔内； 3. 电泳：盖上电泳槽盖，80V电压下电泳25min，停止电泳（注意观察溴酚蓝不要迁移出凝胶）。 第三阶段：染色 方案一：0.1%亚甲基蓝溶液染色8 min → 75%酒精处理 1~1.5min，倒去酒精 → 加入冷的蒸馏水脱色 → 当出现清晰的蓝色区带时，倒去蒸馏水终止脱色； 方案二：0.002%亚甲基蓝溶液4℃冷藏过夜 → 第二天观察到清晰的蓝色区带时，倒去染液，终止染色。 第四阶段：观察 ①观察：在桌上铺一张白纸，在光下手持盛有凝胶的培养皿距白纸5 cm 以上，找到较为清晰的条带，观察条带的数目和位置； ②拍照：再将凝胶置于平的透明玻璃板上，放在三脚架上面进行观察并拍照； ③测量：用直尺紧贴凝胶表面测量并记录 DNA 条带迁移距离，即每个DNA条带中央到加样孔的距离； ④推测：根据已知Marker每个条带的位置和相应DNA片段长度，推测 PCR 产物长度。 【易错提醒】 （1）1个模板DNA分子经n轮扩增，共产生2n个DNA片段，共需引物2n＋1－2个。 （2）经过第3轮扩增后，扩增出的含目的基因的DNA片段才不带黏性末端（占1/4）。 （3）经过n轮扩增，扩增出的不带黏性末端的DNA片段所占比例为1－n·2（1－n）。 （4）为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量移液器、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压蒸汽灭菌。 （5）在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换。 （6）电极方向：DNA 分子带负电，电泳时由负极向正极移动，因此加样孔一端必须放在电泳槽负极（黑色电极）一侧。 （7）上样缓冲液作用： ①增大样品密度，使PCR样品能够沉入加样孔底部，不会扩散漂浮； ②自带溴酚蓝指示剂，用来直观指示电泳进程，预判 DNA 迁移位置。 （8） DNA Marker作用：作为分子量标准参照物，后续依靠 Marker条带位置，标待测 PCR 产物的 DNA 片段长度。 （9） 凝胶置于透明板拍照，白纸衬底便于观察条带。 【深挖教材・长句特训】 （选修3 P107）分析PCR过程示意图，思考下列问题： （1）PCR技术中DNA双链解旋的原理与体内DNA复制相同吗？为什么？ 不相同，PCR利用高温使DNA双链氢键断裂，解旋成2条DNA单链，而体内DNA复制利用解旋酶使DNA双链解旋。 （2）与体内DNA复制相比，PCR技术所用Taq DNA聚合酶有什么特点？ 耐高温。 （3）PCR扩增的是完整的模板DNA分子吗？ 不是，PCR扩增的仅仅是两种引物之间所对应的特定DNA片段。PCR扩增的起点和终点由2个引物决定。 （4）如果已知某目的基因的序列和结构，利用PCR筛选和扩增出该目的基因的关键是什么？ 根据目的基因两端的核苷酸序列设计引物。 （5）在第几轮循环产物中开始出现目标DNA片段（两条核苷酸链等长的DNA分子）? 第3轮。 （6）利用PCR扩增1个DNA片段，经过n次循环后，反应体系中共有多少个DNA片段，其中目标DNA片段（两条核苷酸链等长的DNA分子）有多少个，共消耗引物多少个？ 2n；2n－2n；2n＋1－2。 考点十二 基因工程的基本操作步骤 1．利用表达载体构建重组DNA分子 （1）克隆载体：用于大量扩增外源DNA的载体。 （2）表达载体： ①概念：使目的基因既能扩增又能表达出相应蛋白质的载体。 ②组成（以质粒为例）：表达载体包含适当的转录和翻译信号，例如，真核基因要在细菌中持续高水平地表达，质粒上除了复制起点、标记基因和多个限制酶的识别序列外，还需要加入细菌的启动子、终止子等。 （3）构建重组DNA分子： 【名师点拨】 （1）在实际操作中目的基因、质粒经DNA连接酶处理后，获得的产物可能有三种：①目的基因与目的基因连接物；②质粒与质粒连接物；③目的基因与质粒连接物。 （2）构建重组DNA分子时，可以选择用同一种限制酶或两种能产生相同末端的限制酶分别切割载体和目的基因所在的DNA分子，这两种方法分别简称为“单酶切法”和“双酶分别切割法”。此外，还可以选择用两种能产生不同黏性末端的限制酶分别同时切割载体和含有目的基因的DNA分子，这种新的方法被称为“双酶同时切割法”。 由图示可知，质粒经BamHⅠ和EcoRⅠ切割后，分别形成黏性末端1与2，目的基因所在的DNA分子经BamHⅠ和EcoRⅠ切割后，分别形成黏性末端3与4。“双酶同时切割法”能够避免载体和目的基因的自身环化，也能够避免载体与目的基因的反向连接。 2．将目的基因导入受体细胞 受体细胞 3.检测目的基因及其表达产物 （1）检测DNA： 目的 鉴定受体细胞中是否转入了目的基因 方法 ①借助载体上的标记基因检测 ②PCR技术检测：根据目的基因的序列设计PCR引物→利用待检DNA为模板进行PCR→再通过电泳或DNA测序技术鉴定PCR产物 ③核酸分子 杂交 核酸探针：带有放射性或荧光标记的具有特定核苷酸序列的DNA或RNA 过程：用化学方法使待检的DNA变性成单链并固定在硝酸纤维素膜上→加入探针→漂洗硝酸纤维素膜去除未互补结合的探针→检测硝酸纤维素膜的放射性或荧光，判断待检DNA中是否含有目的基因 （2）检测RNA、蛋白质及个体水平上的检测： 目的 确定目的基因是否正确表达。 方法 mRNA 核酸分子杂交技术 蛋白质 抗原—抗体杂交技术 个体 观察测定个体是否表现出目的基因控制的特定性状并稳定遗传 【深挖教材・长句特训】 1.（选修3 P115）下面为利用农杆菌转化法制备转基因植物的过程图，据图回答下列问题： （1）重组Ti质粒的构建需要哪些酶的作用？ 限制酶、DNA连接酶。 （2）在用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞的过程中，一定要将目的基因插入到Ti质粒的T－DNA上的原因是什么？ 原因是农杆菌中的Ti质粒上的T－DNA（可转移的DNA）可转移至被感染的细胞，并且整合到该细胞的染色体DNA上。 （3）将重组质粒导入农杆菌细胞时，应怎样处理农杆菌细胞？ 重组质粒导入农杆菌细胞时，要用Ca2＋处理农杆菌细胞，使其成为感受态细胞，利于重组质粒的导入。 2.（选修3 P118）目的基因及其表达产物的检测和鉴定方法。 （1）用什么方法可以更加精准地鉴定受体细胞中是否转入了目的基因？ PCR技术和核酸分子杂交技术。 （2）用什么方法检测目的基因是否转录和翻译？ 用核酸分子杂交技术检测目的基因是否转录出mRNA；用抗原—抗体杂交技术检测目的基因是否翻译出相应蛋白质。 （3）如果目的基因是抗虫基因，在个体水平上怎么检测？如果目的基因是耐盐基因呢？ 如果目的基因是抗虫基因，则要进行抗虫接种实验；如果目的基因是耐盐基因，则要用一定浓度的盐水浇灌。 考点十三 基因工程的应用与蛋白质工程 1．基因工程改善了人类生活品质 应用大类 细分应用方向 具体内容说明 诊断、治疗、研究疾病 运用核酸分子杂交、PCR等技术开展基因诊断 ①核酸分子杂交、PCR：检测人体携带的缺陷基因； ②PCR灵敏度高，可诊断机体是否被病原体感染。 导入正常基因实施基因治疗 ①基因治疗：向基因缺陷细胞导入正常功能基因，纠正、弥补基因缺陷以治疗疾病； ②RNA干扰技术拓展了基因治疗的途径。 转基因生物制备基因工程药物 ①转基因植物：生产人血红蛋白等药用蛋白； ②乳腺生物反应器：依靠哺乳动物乳腺生产蛋白类药物；③转基因微生物：结构简单、易操作、繁殖快，是生产蛋白质的理想 “分子工厂”。 转基因动物构建疾病研究模型 利用转基因技术敲除特定基因，观察生物性状变化，以此推导对应基因的生理功能、研究发病机理 法医鉴定 DNA 指纹技术鉴定个体信息 流程：限制酶切割→电泳→标记探针核酸杂交；DNA指纹具备个体特异性，用于个体身份识别、亲子鉴定 培育优良农牧品种 改良农作物品质 培育抗虫、抗病、抗逆、品质提升的各类转基因农作物 培育优良转基因动物 培育生长速率快、体型优良、综合性状优质的转基因动物 保护生态环境 构建转基因工程菌治理污染 改造可采矿、分解有毒污染物微生物的基因，培育易培养、具备环境修复能力的转基因工程菌 【名师点拨】乳腺生物反应器的三大优点与两大不足 （1）优点： ①乳汁可以连续合成。 ②频繁采集不会对动物产生危害。 ③乳汁成分相对简单、明确，便于药物的提纯。 （2）不足： ①技术不成熟。 ②产品具有的安全性问题。 2．蛋白质工程 板块 具体内容 含义 通过设计和改造编码蛋白质的基因，改变氨基酸序列，最终获得具备特定功能的蛋白质 操作流程 实例 改造β- 干扰素基因：将第17位半胱氨酸对应的cDNA 替换为丝氨酸对应的 cDNA；表达产物不会形成二聚体，蛋白活性接近天然蛋白，稳定性显著提升。 【特别提醒】 蛋白质工程的关键操作手段：设计、改造编码蛋白质的基因。 3．以测序为基础建立的基因数据库是人类共有的财富 （1）测序技术的发展使得人类获得了海量的生物数据。为了有效地储存并解读这些数据，多个国家和机构建立了庞大的生物信息数据库。 （2）科学家可以通过比对核酸或蛋白质的序列重新审视生命进化的历程。 【深挖教材・长句特训】 1.（选修3 P128）蛋白质工程为什么不直接改造蛋白质？ 改造基因易于操作，且改造后可遗传。 2.（选修3 P128）根据所需蛋白质的特定氨基酸序列，依据中心法则，逆推出的基因核苷酸序列是唯一的吗？为什么？ 一般是不唯一的，因为一种氨基酸可能会有多种密码子与之对应。 3.（选修3 P122）RT—PCR技术诊断是否感染某病毒的原理 通过咽拭子取样进行RT－PCR技术检测是目前临床上诊断该病毒感染疑似患者的常用方法，用于核酸检测的RT－PCR试剂盒的部分工作原理简图如下。回答下列问题： （1）RT－PCR是指以病毒的RNA为模板通过逆转录合成cDNA，并对cDNA进行PCR扩增的过程。进行RT－PCR过程中，需要加入的酶有哪些？ 逆转录酶和耐高温的Taq DNA聚合酶。 （2）利用RT－PCR试剂盒对该病毒进行检测时，除借助上述RT－PCR技术外，还需要有特异性探针。制作该探针的依据是什么？ 该病毒的（核糖）核苷酸序列。 考点十四 生物技术的安全与伦理 1．转基因产品已经进入人们的日常生活 应用领域 具体应用 说明 食品、农业 转基因作物推广 转基因作物在全球范围内迅速推广种植 转基因动物增产 转入生长激素基因的转基因猪、转基因鱼，显著提高养猪业和渔业产量 健康、医学 功能性转基因作物 富含 β- 胡萝卜素的黄金米、含疫苗的马铃薯等，可增进人类健康 药物生产 利用乳腺生物反应器、基因工程菌生产药物 环境保护 环境治理工程菌 能分解石油的 "超级细菌"，用于环境污染治理 2．理性看待转基因技术的应用 大类 细分条目 具体内容 出现争论的 原因 认知局限 人类对基因结构、基因间相互作用、基因调控机制的认识尚不充分 异种基因问题 转入基因功能已知，但大多取自异种生物，存在未知风险 插入随机性 外源基因随机整合到宿主基因组，易产生不可预估的后果 争论的 关键问题 转基因食品安全性 外源基因及其产物是否具有毒性；是否会诱发人体过敏反应 转基因作物环境安全 ①转基因作物竞争力变强，易打破原有生态平衡； ②可在同种作物、作物与野生近缘种、作物与杂草间发生基因漂移。 管控措施：科学检测与管理 美国、加拿大观点 监管对象为生物技术产品，而非生物技术本身 欧盟观点 转基因技术本身存在潜在风险，所有转基因相关活动均需开展安全评价并接受监管 我国管理策略 同步推进转基因技术研发与转基因作物安全性评价、监管工作 【名师点拨】 1.基因漂移：转基因作物的目的基因随花粉扩散，转移到野生植物、杂草体内，造成基因污染。 2.两大安全焦点：食品安全（对人体）、环境安全（对生态系统）。 3.各国管理逻辑差异：美式属于产品导向监管，欧盟属于过程导向监管，我国实行严格的全程安全评估管理制度。 3．我国禁止生殖性克隆人 （1）生殖性克隆人存在的各类问题 分类 具体内容 生物学风险 1. 动物克隆技术整体不成熟，克隆成功率极低； 2. 克隆个体易出现早衰等遗传、生理异常，存在大量未知医学难题； 3. 克隆个体遗传高度一致，种群易被同种病原体大规模侵染，引发疫病灾难。 伦理问题 克隆群体遗传同质化，易爆发群体性疫病危机，违背人类社会现有伦理秩序 通用伦理规范 开展克隆相关研究必须遵守：自主、不伤害、善行、公正四项基本原则 （2）我国对于克隆技术的官方态度 克隆类型 国家立场 生殖性克隆人 四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人相关实验 治疗性克隆 允许并支持，前提是全程受到严格法规监管，仅限医疗治疗方向的科学研究 【名师点拨】克隆个体核基因完全一致，但细胞质基因存在差异，并非 100% 完全一模一样。 4．世界范围内应全面禁止生物武器 板块 详细内容 定义 人为有意识利用致病微生物、毒素、昆虫，攻击敌方军队、民众、农作物、牲畜等目标，以此达成军事作战目的的武器 组成 整体构成：致病微生物、毒素、昆虫 + 承载容器与投放装置核心杀伤部分：微生物、毒素统称为生物战剂 特点 1. 具备传染性，易造成大范围疫情扩散； 2. 携带、施放方式简便隐蔽； 3. 研制门槛较低，人员杀伤、环境破坏强度大； 4. 无差别杀伤，无法精准区分敌我、平民与作战人员。 我国立场 原则：禁止生物武器，不发展、不生产、不储存生物武器，抵制生物武器扩散 我国防护体系 三大防护建设：预警体系、防控体系、疫苗库 【名师点拨】 1.生物战剂是生物武器产生伤害的核心物质。 2.生物武器最大危害在于传染扩散 + 无差别杀伤，极易引发区域性公共卫生灾难。 3.我国奉行严格的生物武器禁令，同时搭建全套防御系统应对生物武器威胁。 【深挖教材・长句特训】 （1）（选修3 P142）生命伦理的四大原则是什么？ 自主、不伤害、善行和公正。 （2）（选修3 P142）列举生殖性克隆所面临的伦理问题。（写出一条即可） ①克隆人的过程中出现了大量有缺陷的个体，会对社会造成极大的负担；②在经济不发达、法律不完善的国家，其生活难以保障，可能会成为社会不稳定因素；③其生理性状完全受到控制，人权问题难以得到保障，无法拥有完整正常的生活，悲观心理和宿命感可能更强烈；④因特殊身份产生的心理缺陷可能产生新的社会问题等。 （3）（选修3 P144）我国政府对生殖性克隆人所持的四不原则的主要内容是什么？ 不赞成、不允许、不支持、不接受任何形式的生殖性克隆人。 （4）（选修3 P145）相对于以前的器官移植治疗，治疗性克隆技术有何主要优点？ 能彻底解决器官移植中的排斥反应问题。 （5）（选修3 P147）相对于常规武器、核武器和化学武器，生物武器有哪些特点？ ①有传染性；②携带和投放相对简单等。 （6）（选修3 P148）列举两种能充当生物战剂的病原体。 ①天花病毒；②霍乱弧菌；③鼠疫杆菌；④炭疽杆菌等。 能力进阶·方法专项提炼 【专项突破01】 培养基的配制 1.培养基的成分及功能 成分 来源 功能 水 溶剂（有的需用蒸馏水或去离子水）、各类营养组分自带水分 细胞的重要组成成分 无机盐 无机化合物 维持细胞的生命活动 碳源 无机碳、有机碳 合成微生物自身的有机物；有机碳既是碳源又是能源 氮源 含氮的无机化合物和有机化合物 合成微生物自身的蛋白质等有机物 生长因子 有机化合物 满足某些微生物特殊的需求 2.培养基的类型 划分标准 培养基种类 特点 用途 按物理 特征 液体培养基 不加凝固剂 扩大培养或工业生产 固体培养基 加入凝固剂，如琼脂 微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种 按化学 成分 天然培养基 含化学成分不明确或成分不恒定的天然物质 工业生产 合成培养基 培养基的成分已明确 分类、鉴别 3.几种常见微生物的碳源、氮源与能源供应 微生物 碳源 氮源 能源 蓝细菌 CO2 NH、NO等 光能 硝化细菌 CO2 NH3 NH3的氧化 根瘤菌 糖类等有机物 N2 有机物 大肠杆菌 糖类、蛋白质等有机物 蛋白质等 有机物 【名师点拨】 (1)作为碳源的物质可为有机物，如葡萄糖，也可为无机碳，如CO2。最常用的无机氮源是铵盐和硝酸盐。 (2)生长因子是指在培养基中有针对性地添加的某些特定的维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶等有机化合物。某些微生物之所以需要补充生长因子，往往是由于缺乏合成作为生长因子的物质所需要的酶或合成能力有限。 (3)不同的微生物代谢需求不同，例如，“细菌喜荤，霉菌喜素”。微生物能量来源不同，自养型微生物利用光能或化学反应释放的能量；异养型微生物利用培养基中的有机物。 (4)对异养型微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源和能源。比如加入蛋白胨能提供氮源、碳源和生长因子；而琼脂仅作为凝固剂，一般不能为微生物生长提供能量和碳源。 (5)病毒为非细胞结构生物，只能在活细胞中营寄生生活，目前不能利用人工培养基来培养。　 【专项突破02】灭菌与无菌操作 1.灭菌、消毒与防腐 项目 消毒 灭菌 防腐 概念 使用较为温和的物理、化学方法杀死物体表面或内部一部分不需要的微生物 使用强烈的物理、化学方法杀灭物体表面以及内部的一切微生物（包括芽孢和孢子） 根据微生物生长繁殖的特点，通过控制理化因素抑制微生物生长繁殖的措施 常用 方法 消毒剂消毒法、煮沸消毒法、紫外线消毒法等 灼烧灭菌、G6玻璃砂漏斗过滤除菌、高压蒸汽灭菌 用除氧剂抑制需氧型微生物的繁殖，采用低温、盐腌、糖渍、干燥等防腐措施保存食物 适用 对象 活的实验材料、操作空间、不耐高温的液体、皮肤、水果或饮用水等 接种环、接种针、玻璃器皿、培养基以及实验使用过的器皿、废弃物等 食物 2.常见消毒和灭菌方法的比较 方法 适用范围 操作方法 消毒 煮沸消毒法 日常生活 100 ℃煮沸5~6 min 巴氏消毒法 不耐高温的液体 62~65 ℃煮30 min或80~90 ℃煮30 s~1 min 化学试剂消毒法 生物活体、水源等 擦拭等，如用酒精擦拭双手；用氯气消毒水源 灭菌 灼烧灭菌 接种工具、接种时用的试管口或瓶口等 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧 干热灭菌 耐高温、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿等 物品放入干热灭菌箱，温度设定为160~170 ℃，此温度范围内加热2~3 h可达到灭菌的目的 高压蒸汽灭菌 培养基、培养皿等，生产和实验室常用 高压蒸气灭菌锅内，1 kg/cm2压力，121 ℃，15~20 min G6玻璃砂漏斗 过滤除菌 遇高温会分解的物质（如尿素、葡萄糖） 将溶液导入灭菌过的G6玻璃砂漏斗，获得的滤液为无菌溶液 紫外线灭菌 房间、仪器设备 紫外线照射30 min 【专项突破03】纯净的目标微生物可通过分离和纯化获得 1.平板划线法中的相关操作问题 （1）3次灼烧接种环的目的 项目 目的 蘸取菌液前灼烧 避免接种环上可能存在的微生物污染菌种 每次划线前灼烧 杀死上一次划线结束后接种环上残留的菌种，使下一次划线时接种环上的菌种直接来源于上一次划线的末端 最后一次划线之后灼烧 及时杀死接种环上残留的菌种，避免菌种污染环境和感染操作者 （2）在灼烧接种环之后，待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。 2.两种纯化方法的比较 项目 划线分离法 涂布分离法 操作原理 连续划线。由于划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落 将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到固体培养基的表面，进行培养。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养皿表面形成单个菌落 操作工具 接种环 涂布器 使用要求 用时需灼烧 放置在70%酒精中，用时需灼烧 分离特点 操作简单，不易分离获得单菌落，不能计数 操作复杂，易分离获得单菌落，可以计数 分离结果（图示） 相同点 使聚集在一起的微生物分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落，以便于纯化菌种 【专项突破04】 显微镜计数法与选择培养 1.测定微生物数量的两种方法 对比项目 显微镜计数法 稀释涂布平板法 原理 利用特定的血细胞计数器，在显微镜下直接计数，计算一定体积样品中微生物的数量 当样品稀释度足够高时，培养基表面生长的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，推测样品中大约含有的活菌数 主要用具 显微镜、血细胞计数板 培养基、涂布器 计数依据 菌体本身 培养基上的菌落 优点 计数方便、操作简单 计数的是活菌 缺点 死菌、活菌都被计算在内 操作较复杂，统计的菌落数往往比活菌的 实际数目低；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 计算公式 每毫升菌液所含细胞数 = 80 个小方格细胞总数 / 80 × 400 × 10000 × 稀释倍数 每毫升菌液中微生物细胞数 = 平板上的平均菌落数 ÷ 涂布的菌液体积 × 稀释倍数 【专项突破05】微生物的选择培养 1.筛选目的菌株的三种方法 方法 特点 举例 利用营养缺陷型选择培养基进行的选择培养 通过控制培养基的营养成分，使营养缺陷型微生物不能正常生长 缺乏氮源的培养基可筛选固氮微生物 利用某种化学物质进行的选择培养 在培养基中加入某种化学物质，抑制某些微生物，同时选择所需的微生物 加入青霉素的培养基可抑制细菌，分离出真菌 利用培养条件进行的选择培养 改变微生物的培养条件 将培养基放在高温环境中培养，可分离出耐高温的微生物 2.几种常用的鉴别培养基 名称 主要用途 主要化学物质 特征性变化 伊红-亚甲蓝琼脂培养基 鉴别大肠杆菌 伊红、亚甲蓝 出现带金属光泽的深紫色菌落 刚果红培养基 鉴别纤维素分解菌 刚果红、纤维素 纤维素被分解后出现透明圈 油脂培养基 鉴别产脂肪酶菌株 食用油、吐温、中性红指示剂 由淡红色变成深红色 淀粉培养基 鉴别产淀粉酶菌株 可溶性淀粉、KI-I2（碘-碘化钾） 淀粉被水解后出现透明圈 H2S试验培养基 鉴别产H2S菌株 醋酸铅 产生黑色沉淀 3.微生物筛选过程中必要的两种对照培养基及其作用 维度 未接种的培养基 接种的全营养培养基 作用 判断有无杂菌污染 判断选择培养基有无筛选作用 现象 未接种的培养基上无菌落生长 全营养培养基上菌落数大于选择培养基 结论 未被杂菌污染 选择培养基有筛选作用 均起对照作用，以增强实验的说服力和科学性。 【专项突破06】 传统发酵技术 1.制作果酒和果醋的菌种和发酵条件的比较 项目 果酒制作 果醋制作 发酵菌种 菌种 酵母菌 醋酸菌 代谢类型 异养兼性厌氧型 异养需氧型 发酵条件 温度 25 ℃左右 30～35 ℃ 时间 7～10天 7～8天 氧气 前期需氧，后期无氧 一直需要充足的氧气 pH 酸性 酸性 联系 醋酸发酵可以在酒精发酵的基础上进行，酒精发酵为醋酸发酵提供原料 2.泡菜腌制过程中微生物（乳酸菌）、乳酸和亚硝酸盐含量的变化 项目 微生物类型 乳酸含量 亚硝酸盐含量 发酵初期 主要是不抗酸的大肠杆菌和酵母菌（假丝酵母）等微生物较为活跃，逐渐形成无氧状态，此时期乳酸菌数量和活动受到O2抑制 少 增加 发酵中期 乳酸菌活跃，产生大量乳酸，抑制大肠杆菌、酵母菌、霉菌等微生物的活动 增多 下降 发酵后期 乳酸积累，pH继续下降，乳酸菌的活性受到抑制 先继续增多，后相对稳定 下降至相对稳定 含量变化曲线 注意 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 【专项突破07】发酵工程需要的条件及基本环节 1.传统发酵技术所用到的乳酸菌、酵母菌和醋酸菌 对比项目 乳酸菌 酵母菌 醋酸菌 所属类型 细菌 真菌 细菌 代谢类型 异养厌氧型 异养兼性厌氧型 异养需氧型 发酵制品 酸奶、泡菜 酒、馒头 醋 最适温度 适宜温度 25 ℃ 30～35 ℃ 发酵原理 将葡萄糖分解成乳酸 将葡萄糖分解成酒精和 CO₂ 将葡萄糖或乙醇氧化成醋酸 2.发酵工程的基本环节及特点 基本环节 主要方法及目的 选育菌种 选育方法：从自然界中筛选；诱变育种；基因工程育种 扩大培养 快速增加菌种数量 发酵培养基的配制 结合菌种的代谢特点配制培养基 灭菌 避免因杂菌污染而影响产品品质和产量 接种 将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中 发酵罐内发酵 ①监测并控制温度、pH、溶解氧等发酵条件，使发酵全过程处于最佳状态； ②随时检测培养液中微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程，还要及时添加必需的营养组分等 分离、提纯产物 ①若发酵产品是菌体本身，可采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来； ②若发酵产品是微生物的代谢产物，则可采用真空发酵、吸附发酵、萃取发酵等方法提取 3.提取微生物代谢产物的三种方法 分离方法 含义 实例 真空发酵 对发酵罐减压，使易挥发的发酵产物从发酵液中分离出来的技术 在发酵罐上施以负压，提高酒精发酵速率 吸附发酵 在发酵过程中加入对发酵产物具有特异性或非特异性吸附作用的吸附剂，从而使产物从发酵液中分离出来的技术 在发酵液中加入离子交换树脂，既能使产物乳酸及时脱离发酵液，还可调节发酵液 pH 萃取发酵 两种水溶性高分子聚合物在同一水溶液中达到一定浓度后互不相溶，形成两相系统，不同生物产物分配在不同相中，通过相分离完成发酵产物分离 采用双水相萃取发酵产物 α- 淀粉酶 4.发酵工程的三大特点 （1）生产条件温和。 （2）原料丰富且价格低廉。 （3）废弃物对环境影响小且容易处理。 【特别提醒】发酵过程中的注意事项 （1）要得到符合要求的菌种，需要筛选并不断地选育或改良菌种，以保持菌种健壮旺盛的生命力。 （2）将菌种扩大培养才能满足大规模生产的需要。 （3）对发酵过程进行控制才能获得所需要的产品。 （4）控制发酵过程是保证发酵生产高效顺利进行的重要措施。 （5）菌种在不同的发酵阶段要求的环境条件是不同的。 （6）分离或提纯发酵产品是工业发酵制取产品必经的步骤。 【专项突破08】对植物全能性的理解 （1）植物细胞的全能性：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）生长发育过程中细胞没有表现全能性的原因：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）植物细胞全能性表现的条件： 材料 离体的器官、组织或细胞等 培养基 营养物质、植物激素类物质、琼脂等物质 无菌操作 外植体消毒、接种器具和培养基灭菌、规范的无菌操作流程 （4）全能性的大小比较： ①不同生物的细胞全能性：植物细胞>动物细胞。 ②不同细胞的全能性：受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞。 ③体细胞全能性：分化程度低的>分化程度高的，细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的。 ④不同种类植物或同种植物不同基因型个体间全能性表达程度大不相同。如小麦、玉米和水稻等作物的一些品种或品系的培养细胞所诱导出的再生植株，在多次继代培养后，会丧失细胞全能性的表达能力。 【特别提醒】 细胞具有全能性是因为细胞中具有发育成完整个体所必需的“全套基因”而不是“全部基因”，配子中有全套基因，因此仍然具有全能性。 （5）全能性表达过程 ①脱分化：让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能，转变成未分化细胞的过程。 ②愈伤组织：脱分化的细胞不断分裂增殖，产生无组织结构、松散的薄壁细胞团。 ③再分化：脱分化产生的愈伤组织，在一定的培养条件下，再分化出芽、根等器官，进而形成完整的植株。 ④激素的作用：植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。 【专项突破09】 植物组织培养的应用 1.植物组织培养中脱分化和再分化的比较： 项目 脱分化 再分化 过程 离体器官、组织或细胞→愈伤组织 愈伤组织→幼苗或胚状体 实质 细胞恢复分裂能力 基因选择性表达 形成体的特点 相对没有分化的排列疏松的薄壁细胞团 形成芽和根的顶端分生组织，并再生出新植株 条件 离体、适宜的营养物质、适当的植物生长调节剂、避光 离体、适宜的营养物质、适当配比的植物生长调节剂、需光 2.植物组织培养、细胞培养、器官培养和原生质体培养的关系： 植物细胞培养、器官培养和原生质体培养统称为植物组织培养，最终都能得到完整植株，但由于培养目的不同，有时需对愈伤组织进行特殊处理。它们之间的关系如下图所示： 3. 四种育种方法的比较 育种方法 原理 过程 优点 快速繁殖 细胞的全能性 脱分化、再分化 保持优良品种的遗传特性 突变体的利用 基因突变、细胞的全能性 对愈伤组织进行诱变处理后再筛选 提高突变率，获得优良性状 单倍体育种 细胞的全能性、染色体畸变 花药离体培养、秋水仙素诱导染色体数目加倍 明显缩短育种周期 转基因植物育种 基因重组、细胞的全能性 将外源基因导入离体植物细胞 定向改造植株的特性 【专项突破10】植物体细胞杂交技术 步骤 图解 技术 原生质体的获取 酶解法：纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 原生质体的融合 ①原理：细胞膜的流动性。 ② 杂种植株的形成 植物组织培养 （1）原生质体融合成功的标志是再生出细胞壁。 （2）植物体细胞杂交的结果是获得杂种植株。 【名师点拨】历年选考中对原生质体考查的大盘点 考查方向 具体操作/方式 详细内容说明 原生质体的制备 酶解法去除细胞壁 使用纤维素酶 + 果胶酶处理植物细胞，分解细胞壁结构，获得裸露的原生质体 原生质体的计数 显微镜计数法 借助血细胞计数板，在显微镜下完成原生质体的数量统计 原生质体的纯化 纯化手段 过滤纯化、离心纯化两种常用方式，去除酶液、细胞壁碎片等杂质，提纯原生质体 原生质体再生 恢复分裂条件 给纯化后的原生质体提供适宜培养条件，使其重新合成、再生出新的细胞壁，恢复完整细胞结构 原生质体的遗传改造应用 原生质体融合转基因技术 ①原生质体融合：体细胞杂交，克服远缘杂交不亲和障碍；②转基因技术：原生质体无细胞壁屏障，更易于外源目的基因导入，常用于植物基因工程受体材料。 【专项突破11】植物体细胞杂交技术在育种中的应用 1.植物体细胞杂交育种与传统杂交育种的比较； 对比维度 传统杂交育种 植物体细胞杂交育种 流程不同 杂交 + 选择 + 纯合化 原生质体融合 + 植物组织培养 亲本不同 必须为同种生物的两性亲本 可以为不同种植物的体细胞 子代不同 一般为二倍体植株 一般为四倍体杂种植株 周期不同 育种年限较长 当年就可获得 特点不同 操作较为简单 可以实现种间杂交 原理不同 基因重组 染色体数目变异 【特别提醒】获得多倍体的两种途径的染色体数目变化图示 2.单倍体育种与杂交育种的比较 对比维度 单倍体育种 杂交育种 流程不同 花药 (粉) 离体培养 + 人工诱导染色体加倍 杂交 + 选择 + 纯合化 亲本不同 只需雄性亲本的花药 (粉) 同一物种的两性亲本 原理不同 植物细胞的全能性、染色体数目变异 基因重组 周期不同 当年即可完成育种 一般需要 5～6 年 后代不同 培育出的个体一般为二倍体纯合子 后代中杂合子、纯合子同时存在 优点不同 可大大缩短育种年限 操作较为简便 共同点 ①生殖类型一致：二者都属于有性生殖范畴，都依托减数分裂产生配子，存在基因重组过程。 ②适用范围相同：只适用于同种生物，无法解决远缘物种间的育种问题。 ③育种目标一致：都能够筛选、获得遗传稳定的纯合优良品种。 ④前置步骤相通：单倍体育种第一步往往先要进行杂交，先依靠杂交育种获取含有多种优良性状的杂合亲本。 ⑤变异来源有交集：杂交育种核心变异是减数分裂的基因重组；单倍体育种前期花药形成同样发生基因重组。 3.单倍体育种与植物体细胞杂交育种的比较 对比维度 单倍体育种 植物体细胞杂交育种 共有联系 流程 花药离体培养 + 人工诱导染色体加倍 原生质体融合 + 植物组织培养 核心变异原理均包含染色体数目变异、植物细胞全能性 实验起点 花药（生殖细胞） 体细胞（体细胞） 均需要植物组织培养技术获得完整植株 育种终点 一般为二倍体纯合子植株，自交后代不会发生性状分离 一般为异源四倍体杂种植株 最终均可获得可育的完整植物体 育种优势 大幅缩短育种年限，子代直接为纯合个体 打破物种间生殖隔离，实现远缘杂交育种 均可培育具备优良性状的新品种 【名师点拨】适用范围区别 ①单倍体育种：仅限同种生物，多用于作物快速纯化优良品系； ②体细胞杂交：可用于不同物种间，克服远缘杂交不亲和难题。 【专项突破12】 动物细胞培养与植物组织培养的比较 对比项目 动物细胞培养 植物组织培养 共同联系 培养基状态 液体培养基 固体培养基 同属于细胞工程技术，全程都需要无菌环境操作 培养对象 动物细胞 植物细胞、植物组织或植物器官 均依托细胞的增殖、生命代谢完成培养过程 营养条件 水、无机盐、糖类、氨基酸、维生素、生长因子、动物血清等 水、无机盐、有机营养成分、植物激素等 都需要基础无机物、有机物供给细胞代谢 培养环境 无菌、无毒环境 无菌环境 必须严格控制杂菌污染，防止培养物霉变、坏死 核心关键步骤 原代培养、传代培养 脱分化、再分化 都需要调控培养条件，诱导细胞正常生长增殖 培养目的 获得大量增殖的动物细胞 培育得到完整的植物体 均可生产相关产物、获取目标生物材料 技术地位 整个动物细胞工程的基础 整个植物细胞工程的基础 是对应细胞工程各类技术的底层支撑技术 【特别提醒】 （1）血清与植物激素差异 动物血清含有多种未知的促生长因子，现阶段无法全部人工配制替代；植物依靠生长素、细胞分裂素配比调控脱分化与再分化。 （2）无菌、无毒区分 动物细胞培养除灭菌抑菌外，还要定期更换培养液去除细胞代谢废物，防止细胞自身中毒，因此要求“无菌 + 无毒”；植物组织培养只需保证无菌即可。 （3）全能性体现区别 植物组织培养最终发育为完整植株，体现“植物细胞全能性”；动物细胞培养仅实现细胞增殖，动物体细胞全能性无法体现。 （4）培养基凝固剂 植物固体培养基一般添加琼脂作为凝固剂，动物液体培养基不添加凝固物质。 【专项突破13】动物体细胞核移植 1.动物体细胞核移植（克隆动物）流程 （1）供核方处理：取供体动物体细胞 → 体细胞培养 → 分离提取细胞核； （2）受体细胞处理：采集卵细胞 → 去除细胞核 → 获得去核卵细胞（细胞质受体）； （3）核质重组：将体细胞核注入去核卵细胞，通过电脉冲诱导完成细胞融合，形成重组卵细胞； （4）胚胎发育：重组卵细胞经细胞分裂发育为早期胚胎； （5）胚胎移植与个体诞生：将早期胚胎移植至代孕母体子宫内孕育，最终产出克隆动物。 2.原理：动物细胞核的全能性，已分化体细胞的细胞核保留该生物全套遗传信息，卵细胞质可为细胞核全能性表达提供适宜环境。 3.去核方法：常用显微操作去核。 4. 各组分作用 ①体细胞细胞核：提供克隆个体全部核遗传物质，决定个体绝大部分性状； ②去核卵母细胞：提供细胞质环境、细胞质基因、营养物质、激活细胞核分裂分化的相关因子；去核卵母细胞的两大优势：体积大易操作、细胞质含有激发细胞核全能性表达的物质。 ③电脉冲：两大作用，一是促进核与卵细胞膜融合，二是激活重组细胞，使其启动细胞分裂。 5. 涉及技术 动物细胞培养、核移植技术、细胞融合、早期胚胎培养、胚胎移植 6.克隆动物遗传物质来源： （1）核基因：全部来自提供细胞核的动物。 （2）细胞质基因：主要来自卵细胞。 性状基本和供体个体一致，少量性状受细胞质基因、环境影响。 7.关键提醒 体细胞本身不具备全能性，只有体细胞核具备全能性，必须依托卵细胞质才能发育为完整个体。 【专项突破14】动物细胞融合及其应用 1.动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较 项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合 原理 细胞膜的流动性、细胞的全能性 细胞膜的流动性 步骤 酶解法去掉细胞壁后，诱导原生质体融合，形成杂种细胞，再经植物组织培养形成杂种植株 分散成单个细胞后诱导细胞融合，形成杂交细胞 方法 聚乙二醇（PEG）融合法、电刺激法、离心法、振荡法等 PEG融合法、电流刺激法、灭活病毒诱导法等 结果 形成杂种植株 形成杂交细胞，以生产细胞产品 意义 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种 突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能 2.制备单克隆抗体中两次筛选的比较 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 由于小鼠在生活中受到多种抗原的刺激，所以经选择性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筛选（如HAT选择培养基）。其中未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞（“B-B”细胞、“瘤—瘤”细胞）都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞（“B-瘤”细胞）才能生长 用多孔培养板培养，在每个孔中只有一个杂交瘤细胞的情况下开始单克隆培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群 筛选结果 得到杂交瘤细胞 得到能分泌特异性抗体的杂交瘤细胞 【特别提醒】 （1）动物细胞融合前不需要先用纤维素酶和果胶酶处理，因为动物细胞没有细胞壁。 （2）灭活病毒诱导法是诱导动物细胞融合的特有方法，不适合用于诱导植物原生质体融合。 （3）动物细胞融合和植物原生质体融合都能打破有性生殖对亲本的限制，实现远缘杂交。 【专项突破15】对受精作用的理解 （1）成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。 （2）多数哺乳动物的第一极体不进行减数第二次分裂，因而不会形成两个第二极体。 （3）人排出的卵子，并非卵细胞，而是次级卵母细胞，因此都需要在输卵管内进一步成熟，到MⅡ期时，才能与精子受精；精子入卵后，被激活的卵子才能完成减数第二次分裂。 （4）受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核，受精完成的标志是雌、雄原核的融合。 （5）受精卵细胞核中的遗传物质一半来自精子，一半来自卵子；但其细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵子。 （6）哺乳动物最初几次卵裂是在母体的输卵管中进行的，卵裂中的胚胎借助输卵管绒毛的运动朝子宫的方向迁移；当胚胎进入子宫时，胚胎已经发育成囊胚，囊胚进入母体子宫后植入子宫内膜中。 【专项突破16】 胚胎工程的技术手段 1.胚胎早期培养与动物细胞培养培养液的比较 培养液成分分类 胚胎早期培养培养液 动物细胞培养培养液 盐类 无机盐 无机盐 营养物质 有机物、氨基酸、核苷酸 氨基酸、糖类 调节物质 维生素、激素 维生素、生长因子 特殊物质 血清 血清 2.试管动物与克隆动物的比较 对比维度 克隆动物 试管动物 共同之处 技术流程 核移植→早期胚胎培养→胚胎移植 体外受精→早期胚胎培养→胚胎移植 都必须用到早期胚胎培养、胚胎移植两项核心技术 发育起点 核移植构建的重组卵细胞 体外受精得到的受精卵 起点均具备发育为完整个体的潜能 遗传物质 核基因全部来自供核个体，少量质基因来自去核卵母细胞，遗传物质主要单方提供 细胞核遗传物质分别来自父本精子、母本卵细胞，遗传物质源自双亲 子代核 DNA + 质 DNA 共同调控个体性状 生殖类型 无性生殖 有性生殖（经过减数分裂产生配子、受精作用） 最终都依靠母体孕育产出子代个体 【名师点拨】 （1）生殖方式区分关键：克隆全程无精子、卵细胞的受精结合，属于无性繁殖；试管动物依靠精卵体外受精，属于典型的有性生殖。 （2）性状表现差异：克隆动物性状几乎与供核个体一致；试管动物同时继承父母双方的遗传性状。 （3）共有技术地位：胚胎移植是两种技术获得活体子代的必经步骤，被称作胚胎工程的最后一道工序。 （4）细胞全能性角度：克隆依托动物体细胞核全能性；试管动物依托受精卵的全能性（受精卵全能性最高）。 3.胚胎分割动物与体细胞克隆动物的比较 对比项目 胚胎分割动物 体细胞克隆动物 二者共同点 胚胎来源 雌性动物早期胚胎、体外受精获得的胚胎 体细胞核移植构建的重组胚胎 均需要经过早期胚胎培养、胚胎移植获得子代个体，整体归属无性生殖范畴 遗传物质 遗传物质完全一致，核遗传物质由双亲受精共同提供 核遗传物质全部来自供核体细胞，细胞质遗传物质来自去核卵母细胞 子代个体基因型单一稳定，不会发生性状分离 发育起点 分割后的胚胎组织/ 胚胎细胞 核质融合形成的重组卵细胞 起点细胞均可在母体子宫内发育为完整个体 技术流程 胚胎分割 → 胚胎移植 核移植 → 早期胚胎培养 → 胚胎移植 胚胎移植都是繁育出活体动物的最终步骤 4.可移植胚胎的四大来源 胚胎产生途径 制备过程 生殖类型 对应技术体系 核移植获得胚胎 核移植 → 早期胚胎培养 无性生殖 体细胞核移植（克隆动物）技术 体外受精获得胚胎 体外受精 → 早期胚胎培养 有性生殖 试管动物技术 体内受精冲卵获取胚胎 体内自然受精 → 生殖道冲卵收集胚胎 有性生殖 体内受精 + 胚胎收集（胚胎移植常规繁育） 转基因受精卵发育胚胎 向受精卵导入目的基因 → 早期胚胎培养 有性生殖 基因工程 + 早期胚胎培养、胚胎移植 【名师点拨】 （1）唯一无性来源：只有核移植构建的重组胚胎属于无性生殖，其余三类胚胎均依托精卵受精过程，属于有性生殖。 （2）共性操作：四类胚胎最终都需要通过胚胎移植移入代孕母体子宫，才能发育为完整个体。 （3）转基因胚胎说明：转基因只是对受精卵的基因进行修饰改造，受精过程依旧存在，生殖本质不变，仍为有性生殖。 （4）体内受精胚胎获取方式：一般对供体母畜进行超数排卵、自然交配 / 人工授精后，利用冲卵装置从子宫内冲洗出早期胚胎。 5.胚胎移植时两次激素的使用 （1）第一次用孕激素等对供、受体进行同期发情处理； （2）第二次用促性腺激素对供体进行超数排卵处理。 【专项突破17】基因工程的工具 1.相关概念的比较 （1）启动子和起始密码子、终止子和终止密码子的比较： 名称 位置 功能 启动子 基因的非编码区，在编码区上游 RNA聚合酶结合的位点，控制转录开始 起始密码子 位于mRNA上的开始位置 翻译的开始，肽链延伸的第一个氨基酸的位点 终止子 基因的非编码区，在编码区下游 控制转录结束 终止密码子 位于mRNA的末端 翻译的结束，肽链延伸的终止 （2）比较cDNA文库和基因组文库 项目 cDNA文库 基因组文库 含义 只包含一种生物一部分基因的基因文库即部分基因文库 基因组文库是包含某种生物所有基因的基因文库 基因获得过程 mRNAcDNA→与载体组合→导入微生物细胞→ 克隆 基因组DNA适当大小的DNA片段→与载体组合→导入微生物细胞→克隆 文库大小 小 大 基因中启动子和终止子 无 有 基因中内含子 无 有 基因多少 某种生物的部分基因 某种生物的全部基因 （3）易混淆的酶比较： 名称 作用部位 作用底物 作用结果 应用 限制性内切核酸酶 磷酸二酯键 DNA 将DNA切断，形成黏性末端或平末端 基因工程和基因诊断、法医鉴定等 DNA连接酶 磷酸二酯键 DNA片段 将两个DNA片段连接成一个重组DNA分子 基因工程、DNA复制 DNA聚合酶 磷酸二酯键 脱氧核苷酸 将单个脱氧核苷酸连接到DNA子链末端，形成子代DNA DNA复制、PCR DNA酶（水解酶） 磷酸二酯键 DNA 将DNA水解成游离的脱氧核苷酸 水解DNA DNA解旋酶 氢键 DNA 打开DNA双链，形成DNA单链 DNA复制 RNA聚合酶 磷酸二酯键和氢键 DNA、核糖核苷酸 打开DNA双链的同时将单个核糖核苷酸连接到新合成的RNA单链末端 转录和RNA复制 逆转录酶 磷酸二酯键 脱氧核苷酸 将单个脱氧核苷酸连接到以RNA为模板逆转录形成的DNA单链末端 逆转录 【专项突破18】通过PCR扩增获取目的基因 1．PCR的阳性对照和阴性对照 （1）阳性对照：即Marker，推测PCR产物长度，判断PCR产物是否是目的片段。 （2）阴性对照：PCR的空白管，除了模板不加之外，其成分与其他管一样，证明没有其他模板污染。 2．PCR扩增结果的分析 在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。所以判断是否成功扩增出DNA片段的依据是：观察蓝色条带的数目和位置，通过和Marker对比来判断扩增的结果。 ①如果扩增不成功，可能的原因有漏加了PCR的反应成分，各反应成分的用量不当，PCR程序设置不当等。 ②如果扩增结果不止一条条带，可能的原因有引物设计不合理，它们与非目的序列有同源性或容易聚合形成二聚体；退火温度过低；DNA聚合酶的质量不好；模板被污染等。 3．PCR扩增DNA片段及凝胶电泳鉴定实验活动的对照组 除了不加酵母细胞悬液外，其成分和其他微量离心管一样。 4.比较PCR技术和体内DNA复制的不同点 项目 体内DNA复制 PCR技术 解旋方式 解旋酶催化 DNA在高温作用下变性解旋 场所 细胞内（主要在细胞核内） PCR仪内 酶 解旋酶、DNA聚合酶 耐高温的Taq DNA聚合酶 温度条件 细胞内温和条件 需控制温度，在较高温度下进行 结果 DNA分子 DNA片段或目的基因 【专项突破19】限制酶的选择原则 （1）根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类： ①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，以便将目的基因“切出”，如图甲可选择Pst Ⅰ。 ②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，以防破坏目的基因，如图甲不能选择Sma Ⅰ。 ③为避免目的基因和质粒的自身环化和反向连接，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Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ两种限制酶（但要确保质粒上也有这两种酶的切点），而且这种切点不会破坏所有的“标记基因”以及启动子和终止子。 （2）根据质粒的特点确定限制酶的种类： ①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。 ②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，应至少含有一个完好的标记基因，如图乙中限制酶pst Ⅰ因其会破坏标记基因而不宜选择。 ③所选限制酶切点不应位于复制起点处以破坏复制起点，如果所选限制酶的切点不止一个，则切割重组后可能会丢失某些片段，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。 ④所选限制酶，其切点应位于启动子与终止子之间，如图乙中Hind Ⅲ会破坏启动子，EcoRⅠ会破坏终止子，而Nde Ⅰ和BamH Ⅰ切出的切口可让目的基因嵌入启动子与终止子之间。 （3）参考Ti质粒的T-DNA片段选择限制酶： 若质粒上标出T-DNA片段，则所选限制酶切点应位于T-DNA片段中，从而有利于将目的基因嵌入到T-DNA片段上——因为Ti质粒的T-DNA片段最易转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体DNA上。 【专项突破20】将目的基因导入不同细胞的方法 项目 植物细胞 动物细胞 微生物细胞 常用方法 农杆菌转化法 显微注射法 CaCl2溶液处理法 受体细胞 体细胞 受精卵 原核细胞 转化过程 目的基因插入Ti质粒的T-DNA上→导入植物细胞→整合到受体细胞的染色体DNA中→表达 目的基因表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物 Ca2＋处理细胞→感受态细胞→感受态细胞与重组DNA分子混合→外源DNA转入细胞 【专项突破21】检测目的基因及其表达产物 1.标记基因与PCR技术（或核酸分子杂交技术）共同检测目的基因 （1）标记基因筛选导入了载体的受体细胞： ①载体上的标记基因一般是某种抗生素的抗性基因，而受体细胞没有抵抗该抗生素的能力。 ②如上图所示，将含有某抗生素抗性基因的载体导入受体细胞，抗性基因在受体细胞内表达，受体细胞对该抗生素产生抗性。在含有该抗生素的培养基上，能够生存的是被导入了载体的受体细胞。在选择培养基中不能存活，则表明无质粒转入，即没有“目的基因”转入。 （2）PCR技术（或核酸分子杂交技术）检测受体细胞的质粒上是否含目的基因。 2.检测目的基因及其表达产物的方法 【名师点拨】 （1）核酸分子杂交技术：使用“目的基因”作探针，可检测目的基因是否转录出特定mRNA。 （2）抗原-抗体杂交技术：从转基因生物中提取蛋白质（作抗原）与相应抗体杂交，依据是否出现杂交带确认目的基因是否“指导”特定蛋白质的合成。 （3）抗虫、抗病毒等“接种实验”：“个体生物学”水平上检测目的基因是否成功表达。 3.基因工程的基本操作程序总结 【专项突破22】基因工程的应用 1.基因诊断与基因治疗 （1）基因诊断： （2）基因治疗：向有基因缺陷的细胞中引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，从而达到治疗的目的。基因导入细胞的过程常以修饰过的病毒为载体，如腺病毒和逆转录病毒。例如重度免疫缺陷症的临床基因治疗: （3）基因诊断与基因治疗的比较： 对比项目 基因诊断 基因治疗 核心含义 借助核酸分子杂交、PCR 技术，检测个体缺陷基因或病原体基因，实现疾病诊断 向存在基因缺陷的细胞导入正常功能基因，补偿、矫正缺陷基因，达到治疗疾病的目的 适用疾病 镰刀形贫血症等遗传病、艾滋病（AIDS）等感染性疾病 血友病等遗传性疾病、恶性肿瘤等重大疑难病症 典型实例 PCR 技术检测血液内是否存在 HIV 病毒基因组 以改造后的腺病毒作为载体，治疗囊性纤维病 【名师点拨】 （1）逻辑关系：基因诊断是检测筛查手段（判断是否患病、携带致病基因），基因治疗是治疗干预手段（修复致病根源），诊断是开展精准基因治疗的前提。 （2）基因治疗分类 ①体外基因治疗：取出患者细胞→体外转入正常基因→细胞回输体内（技术成熟，如重度复合型免疫缺陷症治疗） ②体内基因治疗：载体直接将正常基因送入人体患病组织细胞（代表案例：腺病毒载体治疗囊性纤维病） （3）常用检测/载体：诊断依靠 PCR、DNA 分子杂交技术；治疗常用病毒载体（腺病毒、逆转录病毒）运送目的基因。 （4）本质区别：基因诊断只做核酸检测，不改变人体原有基因；基因治疗会向患者细胞引入外源正常基因，改变细胞内基因组成。 2.比较转基因植物和转基因动物的培育 对比项目 转基因动物培育 转基因植物培育 二者共同点 常用载体 改造后的动物病毒 质粒（最常用 Ti 质粒） 都需要载体运载目的基因，构建重组 DNA（基因表达载体），载体均具备复制原点、标记基因、启动子、终止子 受体细胞 受精卵（全能性最高，动物体细胞全能性难以体现） 植物体细胞、愈伤组织细胞（植物体细胞具有全能性） 受体细胞均可接纳外源重组 DNA，完成基因整合 重组 DNA 导入对象 受精卵 植物体细胞 核心步骤都是构建重组 DNA 并导入受体细胞 后续培育手段 受精卵→早期胚胎体外培养→胚胎移植至代孕母畜，依靠母体孕育个体 受体细胞通过植物组织培养技术（脱分化→再分化），直接再生完整植株 都需要细胞培养技术，最终获得完整转基因个体 原理依据 基因重组 + 动物受精卵全能性 基因重组 + 植物细胞全能性 核心原理均为基因重组，都利用了细胞全能性 关键特有步骤 胚胎移植（动物无法由体细胞直接培育成个体，胚胎移植必不可少） 植物组织培养（无需胚胎移植，离体组织即可长成完整植株） 基因表达载体的构建都是整个过程的核心步骤 生殖特点 以有性生殖受精卵为受体，属于有性生殖基础上的基因改造 可使用体细胞操作，属于无性繁育改造 最终都需要进行分子水平、个体水平的鉴定，筛选成功的转基因个体 【名师点拨】 ①受体差异根源:动物体细胞全能性受到限制，只有受精卵可以稳定发育为完整个体；植物任意活体细胞都拥有全套遗传物质，离体培养就能长成新植株。 ②载体区分:植物优先使用农杆菌 Ti 质粒；动物常用修饰后的腺病毒、逆转录病毒等动物病毒载体。 ③繁育流程区别:动物转基因离不开胚胎工程（早期胚胎培养 + 胚胎移植）；植物依靠植物组织培养就能完成植株再生，流程更简洁。 ④共有流程框架:目的基因 + 载体 → 重组 DNA → 导入受体细胞 → 细胞培养分化 → 转基因个体 【专项突破23】基因工程与蛋白质工程比较 项目 基因工程 蛋白质工程 相同点 都要改造基因，都属于分子水平 操作环境（场所） 生物体外 生物体外 操作对象 基因 基因 操作起点 目的基因 预期的蛋白质功能 实质（目的） 定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需要的生物类型或生物产品 定向改造或生产人类所需的蛋白质 产生的蛋白质 原有的 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，必须通过改造或合成基因实现 【专项突破24】转基因产品的安全性争论 1.基因污染 （1）概念:基因污染是指人工组合的基因通过转基因作物或家养动物扩散到其他栽培作物或自然野生物种并成为后者基因的一部分。 （2）途径： ①转基因植物的相关基因通过花粉传播而进入附近的野生植物或邻近的非转基因农作物。 ②转基因作物在自然条件下存活并发育成为野生的、杂草化的转基因植物。 ③土壤微生物或动物肠道微生物吸收转基因作物后获得外源基因。 （3）基因污染的危害性的主要表现： ①污染传统作物，影响已形成的农业生态系统。 ②污染自然界的生物基因库。 ③影响自然界的生态平衡。 ④能够在自然界中增殖和扩散。 2.转基因产品的优缺点分析 优点 缺点 ①解决粮食短缺问题 ②减少农药使用，减少环境污染 ③增加食物营养，提高附加值 ④增加食物种类，提升食物品质 ⑤提高生产效率，带动相关产业发展 ①可能产生新病毒或新过敏原 ②可能产生抗除草剂的杂草 ③可能使疾病的传播跨越物种障碍 ④可能会损害生物多样性 ⑤可能干扰生态系统的多样性 【专项突破25】生殖性克隆与治疗性克隆的比较 对比维度 生殖性克隆 治疗性克隆 共性 含义 以产生完整新个体为目标的克隆人研究 从克隆胚胎中提取干细胞，诱导培育人体所需器官 二者底层技术均为体细胞核移植，同属于克隆技术范畴 核心目的 繁育出可独立存活的完整个体 获取克隆细胞、组织、器官用于临床治疗 都需要构建重组克隆胚胎 应用意义 依靠生殖方式制造克隆人，无正向医疗价值 制备自体匹配器官，根除器官移植的免疫排斥反应 均依托胚胎干细胞的分化潜能 伦理与 本质 违背人类自然繁衍规律，践踏自然人尊严，引发严重道德、法律、社会争议 不存在重大伦理问题，不损害人类尊严，在疾病救治、健康维护方面具备极高应用价值 操作阶段都会产生早期克隆胚胎 我国官方态度 明令禁止、坚决反对 准许、支持其科学研究与临床探索 国家均出台对应的监管法规管控实验边界 【名师点拨】 1.最本质区分点 生殖性克隆全程培养胚胎直至分娩出个体；治疗性克隆仅取用胚胎干细胞，不会将胚胎培育为独立生命体，这也是治疗性克隆伦理争议更小的关键原因。 2. 排斥反应原理 治疗性克隆的细胞核取自患者自身，培育出的器官基因型和患者完全一致，免疫系统不会识别为外来异物，完美解决异体器官移植的排异难题。 3. 国内法规底线 我国严格禁止任何生殖性克隆人的实验与应用，但允许在严格监管下开展治疗性克隆相关基础研究，严守生命伦理底线。 4. 技术同源性 两种克隆前期流程完全一致：核移植→重构胚胎→早期胚胎培养，二者分歧只存在于胚胎的后续处置方式。 【专项突破26】生物武器 1.生物战剂的分类 类别 代表生物 / 物质 简要特点 细菌类 炭疽杆菌、鼠疫杆菌、霍乱弧菌、野兔热杆菌、布氏杆菌 原核生物，可大量培养，通过感染机体引发烈性传染病，传播性强、致死率高 病毒类 黄热病毒、委内瑞拉马脑炎病毒、天花病毒 无细胞结构，寄生增殖，隐蔽性强，天花曾是典型烈性生物战剂 立克次 体类 流行性斑疹伤寒立克次体、Q 热立克次体 专性细胞内寄生，多借助节肢动物媒介传播，易造成大范围群体性感染 衣原体类 鸟疫衣原体 细胞内寄生微生物，可经呼吸道扩散，引发群体性发热、肺部损伤 毒素类 肉毒杆菌毒素、葡萄球菌毒素 微生物代谢产生的毒性蛋白，不属于活的生命体，毒性极强，微量即可致人中毒死亡 真菌类 粗球孢子菌、荚膜组织胞浆菌 孢子易飘散在空气中，经呼吸道入侵人体，造成慢性、系统性真菌感染 【名师点拨】 本质区分：前五类（细菌、病毒、立克次体、衣原体、真菌）均为活体病原微生物，可在宿主体内繁殖扩增；毒素类是微生物分泌的有毒化学物质，无法自我增殖。 2.生物战剂侵入人体的4条途径 ①吸入：生物战剂污染空气，通过呼吸道吸入，感染致病。 ②误食：食用被生物战剂污染的水、食物而得病（如霍乱、痢疾等）。 ③皮肤接触：生物战剂如炭疽杆菌、鼠疫杆菌，可以直接或间接经过皮肤、黏膜、伤口进入人体。 ④昆虫叮咬：人被带有生物战剂的昆虫叮咬后，会因血液被污染而患病。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $