高中生物选修3教案.doc

第一章 基因工程
一.基本工具
(一)限制性核酸内切酶
1. 分布:原核生物
2. 作用:一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并且在特定部位 进行切割,使两个核苷酸间的磷酸二酯键断开。
3. 作用结果：产生黏性末端或平末端
（二） DNA连接酶
1. 分类（1）E.coliDNA连接酶来源：大肠杆菌
功能：只能连接黏性末端
（2）T4DNA连接酶来源：T4噬菌体
功能：连接黏性末端和平末端
2. 作用：将DNA连接起来
（三）基因进入受体细胞的载体
1. 条件（1）具有多个限制酶切割位点，供外源基因插入
（2）可自我复制或整合到染色体DNA中进行同步复制。
（3）具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择
2. 种类：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒、质粒
质粒：双链环状DNA分子，最常用，要人工改造
二。基本操作程序
（一）目的基因的获取
1. 目的基因：编码蛋白质的基因或具有调控作用的因子
2. 获取方法（1）从基因文库中获取
**基因组文库，部分基因文库
（2）利用PCR技术扩增目的基因
（3）化学方法直接人工合成：基因小，核苷酸序列已知
（二）基因表达载体的构建（核心步骤）
1. 目的(1)稳定存在，遗传给下一代
（2）表达和发挥作用
2. 结构：启动子、目的基因、终止子、标记基因、复制原点
**启动子：RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录
**终止子：使转录在所需要的地方停止；
**标记基因：鉴别受体细胞中是否含目的基因。
（三）将目的基因导入受体细胞
1. 转化：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
2. 将目的基因导入植物细胞（1）农杆菌转化法（2）基因枪法
（3）花粉管通道法
3. 将目的基因导入动物细胞：显微注射法
4. 将目的基因导入微生物细胞：Ca+处理使细胞处于感受态
**原核细胞特点：繁殖快，单细胞，遗传物质相对较少
（四）目的基因的检测与鉴定
1. 分子水平的检测
（1）检测受体细胞中是否插入了目的基因:DNA分子杂交技术
（2）检测目的基因是否转录出了 mRNA：DNA分子杂交技术
（3）检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原—抗体杂交法
**检测成功会出现杂交带
2. 个体生物学水平的鉴定：接种实验
三． 基因工程的应用
1. 动物、植物基因工程的成果
（1）植物：提高抗逆性、改良品质、生产药物；
（2）动物：品种改良、建立生物反应器、器官移植；
2. 基因工程药物：细胞因子、抗体、疫苗、激素；
3. 基因治疗（1）概念：
（2）方法体外基因治疗 体内基因治疗
四． 蛋白质工程的崛起
1. 理论推测，人工合成
2. 基因工程，蛋白合成（自然界没有的蛋白质）
第二章 细胞工程
一.细胞工程
1.原理和方法:细胞生物学和分子生物学
2.操作水平:细胞水平或细胞器水平
3.目的:按照人们的意愿改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品
4.分类:植物细胞工程和动物细胞工程
二. 植物细胞工程的基本技术
(一)植物组织培养技术
1.原理:植物细胞具有全能性
2.条件 (1)材料:离体
(2)培养基:营养 激素
(3)外界条件:无菌等
3.过程:离体组织器官脱分化 愈伤组织 再分化 胚状体 植株
(二)植物体细胞杂交技术
1.概念:不同种 杂种细胞 植物体
2.原理：植物细胞具有全能性
3.过程(1)制备原生质体方法①酶解法
②酶:纤维素酶和果胶酶
③结果:获得原生质体
(2)诱导原生质体融合①方法:a物理法离心、振动、电激
b化学法:聚乙二醇(PEG)
②标志:杂种细胞再生出细胞壁
③结果：形成杂种细胞
（3）杂种细胞的筛选：AA BB AB AB
（4）植物组织培养：杂种细胞 杂种植株
4.意义：克服远缘杂交不亲和的障碍
**生殖方式：无性生殖 变异类型：染色体数目变异
（三）实际应用
1.植物繁殖的新途径
（1） 微型繁殖：植物组织培养
（2） 作物脱毒：茎尖组织培养
（3） 人工种子：胚状体、芽 + 人工薄膜
**可加入固氮菌、抗生素、除草剂等有利于生长和提高产量
2.作物新品种的培育
（1）单倍体育种
（2）突变体的利用
3.细胞产物的工产化生产
（1）细胞产物种类蛋白质、糖类、药物、香料、生物碱
（2）一般为愈伤组织时期

第二课时
三． 动物细胞工程
（一）动物细胞培养的过程 细胞株 细胞系
取材处理 单个细胞 培养 细胞悬浮 10代细胞 50代细胞
原代培养 传代培养
1. 取材：胚胎细胞或幼龄动物的组织器官
2. 处理：剪碎、胰蛋白酶或胶原蛋白酶
3. 培养：（1）培养基：液体培养基、合成培养基
（2）条件①无菌无毒环境（灭菌 抗生素 更换）
②营养:、、维生素、动物的血清、血浆
③温度PH:36.5+/-0.5 7.2~7.4
④气体环境：O2代谢所必需；CO2维持培养液PH
4. 原代培养：细胞贴壁、接触抑制、冷冻保存（1~10代）
5. 传代培养：①酶处理、分装；
②细胞株：10~50代，正常
③细胞系：50代以后，有癌变特点
6. 应用：皮肤移植、生产蛋白质制品、有毒物质的检测、研究
四.动物细胞核移植和克隆动物
1. 概念:核移植 重组胚胎 个体
2. 原理:动物细胞核具有全能性
3. 分类:胚胎细胞核移植和体细胞核移植
4. 过程:见课本
5. 应用与存在的问题
(1)畜牧业、保护濒危物种、医药卫生、治疗疾病、器官移植
(2)问题:成功率低 健康问题 食品安全问题

五.动物细胞融合
1. 概念:
2. 原理:细胞膜的流动性
3. 方法(1)物理法(2)化学法(3)生物法：灭活的病毒
4. 意义：
5. 用途：制备单克隆抗体
六.单克隆抗体
1. 概念:化学性质单一,特异性强的抗体
2. 制备过程(1)免疫动物：注入特定抗原
(2)细胞融合：灭活病毒
(3)筛选杂交瘤细胞
①用选择培养基筛选出杂交瘤细胞
②抗体—抗原杂交检测出能产生特定抗体的杂交瘤细胞
(4)生产并提纯单克隆抗体
①体内：动物腹腔
②体外：液体培养基
3. 优点:特异性强 灵敏度高 能大量制备
应用:(1)诊断(2)治疗:生物导弹

第三章 胚胎工程
一． 精子的发生
1. 场所：睾丸
2. 时间：初情期 生殖机能衰退
有丝分裂 精原细胞
3. 过程：精原细胞 MI MII 精细胞 变形 精子
4. 变形：细胞核 头部 高尔基体 頂体
中心体 尾部 线粒体 线粒体鞘
其他物质 原生质滴（脱落）
**精子的大小与动物体型的大小无关
二． 卵子的发生
1. 场所：卵巢 输卵管
2. 时间：胎儿期 初情期
3. 过程：（1）胎儿期 卵原细胞 有丝分裂 卵原细胞
复制
卵泡形成：初级卵母细胞 + 卵泡细胞（卵巢）
卵巢 MI
（2）初情期 排卵 次级卵母细胞 + 第一极体 （输卵管）
受精 输卵管 MII
合子 + 第二极体
**卵子发生过程中MI MII不连续
**初级卵母细胞周围形成透明带
**卵子受精的标志:卵细胞膜与透明带间可观察到两个极体
**精卵发生的重要区别：胎儿期卵泡的形成和储备
三． 受精
1. 场所：输卵管
2. 过程：（1）精子获能：场所为雌性生殖道内
（2）卵子准备：发育至MII中期
（3）受精阶段：
①精子穿越放射冠和透明带
a頂体反应：释放頂体酶
b透明带反应：防止多精入卵受精（第一道屏障）
② 进入卵细胞膜
a时间：精子入卵后
b作用：防止多精入卵受精（第二道屏障）
③原核形成和融合
a精子头尾分离 形成雄原核
b受精后MII，排极体，形成雌原核
c雄原核与雌原核融合
四． 胚胎发育
（一）卵裂 1.受精卵：个体发育的起点
2.桑椹胚：之前细胞具有全能性
3.囊胚：开始分化 内细胞团（个大) 滋养层(个小)
具有囊胚腔
***卵裂特点:有丝分裂 细胞增多 总体积不变或缩小
***孵化:透明带破裂
(二)原肠胚 (1)内细胞团:外胚层 内胚层 原肠腔 组织器官
(2)滋养层:胎盘和胎膜

第二课时 胚胎工程
一． 体外受精
五． 卵母细胞的采集和培养
1. 小型动物（1）处理：促性腺激素 超数排卵
（2）场所：输卵管中冲取卵子
2. 大型动物（1）场所：卵巢
（2）培养：人工培养至MII中期
（二）精子的采集和获能
1. 收集精子的方法（1）假阴道法（2）手握法（3）电刺激法
2. 精子获能的方法（1）培养法：获能液
（2）化学诱导法：肝素或钙离子载体A23187溶 液 + 化学药物
（三）受精：获能溶液或专用的受精溶液
二． 胚胎的早期培养
1.发育培养液（1）成分：有无 两素 两酸 血清
（2）继续发育 检查发育能力
2.结果：早期胚胎
三． 胚胎移植的生理基础
1.发情处理后，供体、受体生殖器官的生理变化相同
2.早期胚胎处于游离状态，可收集
3.受体对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
4.孕育过程中胚胎的遗传特性不受影响
四． 胚胎移植的基本程序
1.对供体、受体的选择和处理
（1） 选择①供体：遗传性能和生产性能优秀
②受体：体质和繁殖能力正常
（2）处理①性激素：同期发情处理
②促性腺激素：超数排卵
2. 配种或人工受精
3.对胚胎的收集、检查、培养或保存
①收集：子宫中冲卵
②检查：桑椹胚或囊胚
③保存：-196℃液氮
4.胚胎移植（1）手术法（2）非手术法
5.妊娠检查、分娩
****优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖能力
五． 胚胎分割
1.概念：机械 2n 移植
2.生殖方式：无性生殖
3.仪器设备：实体显微镜和显微操作仪
4.分割时期：发育良好形态正常的桑椹胚或囊胚
**囊胚分割时注意将内细胞团均等分割
**性别鉴定和胚胎分割取材部位不同
5.意义：提高胚胎利用率
六． 胚胎干细胞
1.来源：早期胚胎细胞和原始性腺
2.特性（1）形态：细胞体积小、核大、核仁明显
（2）功能：细胞具有全能性
****体外培养只增殖而不分化
3.应用：体外诱导分化 治疗疾病 用于研究