資源簡介

選修3
教材解讀
第一章
基因工程
【教材解讀】
1.工具酶的發現和基因工程的誕生
①基因工程的概念：是指狹義的遺傳工程；廣義的遺傳工程泛指把一種生物的遺傳物質（細胞核、染色體脫氧核糖核酸等）移到另一種生物的細胞中去，并使這種遺傳物質所帶的遺傳信息在受體細胞中表達。
②基因工程的核心是構建重組DNA分子，其變異原理是基因重組。
③限制性核酸內切酶：主要是從細菌中分離純化出來的；【拓展：限制酶對細菌有保護作用，某些入侵的噬菌體可因DNA鏈被限制酶切斷而不能在細菌中繁殖，“限制”由此而得名，限制酶不能切開細菌自身的DNA，這是因為細菌DNA的腺嘌呤和胞嘧啶甲基化而受到保護的緣故】
是能夠識別和切割DNA分子內一小段特殊核苷酸序列的酶，因此具有專一性。【解析：識別特定的核苷酸序列和切點；切割切點處兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵】
④如：以下四種限制性核酸內切酶能識別的序列分別是GGATCC、GAATTC、AAGCTT、AGATCT，識別的切點（又稱切割位點）G和G之間、G和A之前、A和A之間、A和G之間，能在切點上兩個核苷酸之間切斷DNA，如下圖所示。
⑤如果利用不同的限制性核酸內切酶處理DNA分子，就能把DNA分子切割成許多不同的片段，限制酶的切割方式分為兩種方式：如：EcoRⅠ切割位置是交錯的，可以形成兩個粘性末端（虛線框內的結構），為與其他核苷酸序列互補連接奠定基礎；而SmaⅠ切割位置是平齊的，形成的是平末端。
【注意：不同的限制酶識別不同的序列，但有時形成的粘性末端可以發生互補；如下圖：a酶識別的序列是GACGTC，切點是G和A之間；而b酶識別的序列ACGT，切點A的另一側堿基不固定；兩種限制酶形成的粘性末端的堿基可以互補】
⑥DNA
連接酶：將具有末端堿基互補的2個DNA片段連接在一起（形成磷酸二酯鍵），所形成的DNA分子稱為重組
DNA分子。
因此，DNA連接酶可以將外源基因和載體DNA連接在一起，如下圖。
【注意：DNA連接酶能夠封閉DNA雙螺旋骨架上的切口而不能封閉缺口，如下圖所示】
⑦載體：質粒常作為基因的載體使用，質粒是能夠自主復制的雙鏈環狀DNA分子，在細菌中以獨立于擬核之外的方式存在，
最常用的是大腸桿菌的質粒，這種質粒常含有抗生素抗性基因，例如：四環素的抗性基因。
其他載體有λ噬菌體、動物病毒和植物病毒。
【作為載體具備的條件：①是DNA分子，這樣才能與目的基因結合到一起；②能夠自我復制；③能進入受體細胞，并在受體細胞中正常生存；④最好能表達特殊性狀的基因（即為標記基因），便于檢測目的基因是否轉入受體細胞】
2.基因工程的基本原理：是讓人們感興趣的基因（即目的基因）在宿主細胞中穩定和高效地表達；為了實現這個目標，通常要有多種工具酶、目的基因、載體和宿主細胞等基因要素。
3.基因工程的基本操作步驟
①獲得目的基因：即獲得我們所需要的基因；獲得目的基因通常有兩種方法：a.目的基因的序列是已知的，可以用化學方法合成目的基因或用聚合酶鏈式反應（PCR）擴增目的基因；b.目的基因的核苷酸序列是未知的，我們就建立一個包括目的基因在內的基因文庫從基因文庫中找到我們想要的目的基因。【解讀：例如某生物具有我們想要的性狀，也就說明該生物體內含有控制這個性狀的基因，但又不確定是哪個基因，此時，就把該生物的所有基因收集在一起，建立基因文庫，然后從中篩選出我們想要的基因，即目的基因】
②形成重組DNA分子（核心步驟）：通常是用相同的限制性核酸內切酶分別切割目的基因和載體DNA（如質粒），就會在目的基因和載體
DNA的兩端形成相同的黏性末端，然后用DNA連接酶將目的基因和載體DNA連接在一起，形成重組DNA分子。
③將重組DNA分子導入受體細胞：用適當的方法將形成的重組DNA分子轉移到合適的受體細胞中。常用的受體細胞有大腸桿菌、枯草桿菌、酵母菌和動植物細胞等。如用質粒作載體，宿主細胞應選擇大腸桿菌，用氯化鈣處理大腸桿菌，增加大腸桿菌細胞壁的通透性（稱為感受態細胞），使含有目的基因的重組質粒進入大腸桿菌宿主細胞。【拓展：如受體細胞是動物細胞，常用顯微注射法導入受體細胞；如受體細胞是植物細胞，常用農桿菌轉化法導入受體細胞。如果以病毒為載體，采用病毒侵染動植物細胞的方法】【例：用CaCl2處理細菌，會改變其某些生理狀態。取CaCl2處理過的農桿菌與重組質粒在離心管內進行混合等操作，使重組質粒進入農桿菌，完成轉化實驗。在離心管中加入液體培養基，置于搖床慢速培養一段時間，其目的是使?CaCl2?處理過的農桿菌恢復細胞的正常狀態，從而表達卡那霉素抗性基因，并大量增殖】
④篩選含有目的基因的受體細胞：并不是所有細胞都接納了重組DNA分子，因此需要篩選含有目的基因的受體細胞。例如，質粒上有抗生素如四環素的抗性基因（用作標記基因），所以含有這種重組質粒的受體細胞就能夠在有四環素的培養基中生長，而沒有接納重組質粒的細胞在這種培養基中不能生長。這樣就能篩選出含有重組DNA分子的受體細胞。經過培養，目的基因能和質粒一起在宿主細胞內大量擴增。
⑤目的基因的表達：目的基因在宿主細胞中表達，能產生人們需要的功能物質，如轉入了人胰島素原基因的大腸桿菌，可以合成人胰島素原，經進一步的加工后可獲得具有生物活性的胰島素。【注意：大腸桿菌細胞內不存在高爾基體和內質網，不能得到具有生物活性的胰島素】
第二章
克隆技術
1.克隆：就是指無性繁殖系；克隆技術：是指從眾多的基因或細胞群體中通過無性繁殖和選擇獲得目的基因或特定類型細胞的操作技術。
2.胚胎細胞克隆不屬于嚴格意義上的動物個體克隆；
3.克隆的基本條件：①具有包含物種完整基因組的細胞核的活細胞；
②能有效調控細胞核發育的細胞質物質（如去核卵的細胞質）；
③完成胚胎發育的必要的環境條件。
4.植物的克隆
①植物克隆技術基礎是植物組織培養；植物克隆技術的理論基礎是植物細胞全能性；
②植物細胞全能性體現：植物體的每個活細胞，即使是已經高度成熟和分化的細胞，都保持了恢復到分生狀態的能力，都具有遺傳上的全能性。需要指出的是，由于不同種類植物或同種植物的不同基因型個體之間遺傳性的差異，細胞的全能性的表達程度大不相同。【全能性比較：受精卵＞早期胚胎細胞＞生殖細胞＞體細胞；植物細胞＞動物細胞】
③植物組織培養：植物組織培養就是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，給予適宜的培養條件，誘導其產生愈傷組織、生芽，最終形成完整的植株。【固體培養基有利于誘導愈傷組織，而液體培養基有利于細胞和胚狀體增殖】
④植物組織培養（愈傷組織培養法）過程：a.配制含有適當營養物質和植物生長調節劑的含0.7%—1%瓊脂的培養基，倒在滅菌試管中凝固成半固體；
b.從消毒的根、莖或葉上切取一些小組織塊；
c.將組織塊放在半固體培養基上培養，獲得愈傷組織（創傷組織）；
d.以適當配比的營養物質和生長調節劑誘導愈傷組織，直到再生出新植株。
☆跟生活的植株相似，在創傷表面形成一種由相對沒有分化的活的薄壁細胞團組成的愈傷組織【該過程稱為脫分化，即已經高度分化的植物細胞，經過誘導重新恢復了分裂能力，產生愈傷組織的過程】，通過調節營養物質和生長調節劑的適當配比，可以從這種愈傷組織誘導出芽和根的頂端分生組織【該過程稱為再分化】，并可由此再生出新的植株。
⑤培養基的成分：水、無機鹽、碳源（如蔗糖或甘露醇）、含N物質（如氨基酸、維生素）、瓊脂（0.7%—1%，起支持作用）、植物生長調節劑（細胞分裂素、生長素）。
⑥植物細胞培養（液體懸浮培養法）過程：將含有愈傷組織培養物的試管放在搖床上，通過液體懸浮培養可以分散成單細胞，這種單細胞細胞質豐富、液泡小而細胞核大，這是胚性細胞的特征，在適宜的培養基中，這種單細胞可發育成胚狀體，胚狀體繼續發育，可以形成植株。【目的：是通過大規模的細胞培養以獲得人類所需的細胞次級代謝產物】【解析：處于適當的液體培養條件的單個植物細胞，經過培養基中成分的誘導，可發生類似受精卵經過卵裂、分化、器官發生和形態建成而發育成胚的過程，即從單細胞依次到細胞團、球形胚、心形胚和胚狀體，最后再生出完整的植株；有些植物可以在愈傷組織的基礎上直接發育出花器官】
⑦植物原生質體的獲得方法：在0.5～0.6mol/L的甘露醇溶液環境（較高滲透壓）下用纖維素酶和果膠酶混合液處理根尖、葉片、愈傷組織或懸浮培養細胞，將細胞壁消化除去，獲得球形的原生質體（細胞中有代謝活性的原生質部分，包括質膜、細胞質和細胞核）。
⑧如何實現器官發生和形態建成：主要通過平衡的植物激素配比進行調控；誘導芽的分化：細胞分裂素＞生長素；誘導根的分化：生長素（吲哚乙酸）＞細胞分裂素
⑨植物細胞工程：培養植物細胞（包括原生質體），借助基因工程方法，將外源遺傳物質（DNA）導入受體細胞（包括原生質體受體）中，或通過細胞融合、顯微注射等將不同來源的遺傳物質重新組合，再通過對這些轉基因細胞或重組細胞進行培養，獲得具有特定性狀的新植株。【解析：重新組合的3種方法：基因工程、
細胞融合、顯微注射】
⑩長期培養中，培養物的胚胎發生和器官形成能力下降的可能原因：a.染色體畸變、細胞核變異或非整倍體產生等，而且其結果是不可逆的；
b.細胞或組織中激素平衡被打破，或細胞外源生長物質的敏感性發生改變；
c.隨著時間推移，由于其他各種原因產生了缺乏成胚性的細胞系。
⑾應用：在培養基中加入不同濃度的NaCl或病原體的毒蛋白，誘發和篩選了抗鹽或抗病突變體；在培養基中加入不同濃度的賴氨酸類似物，能夠篩選出抗賴氨酸類似物的突變體。
5.細胞克隆
①動物克隆的技術基礎是動物細胞和組織培養；
②動物細胞培養：將動物體內的一部分組織取出，經過機械消化或胰酶消化，使其分散成單個細胞；然后，在人工控制的培養條件下，使這些細胞得以生存，并保持生長、分裂（繁殖）乃至接觸抑制和有規律的衰老、死亡等生命活動。【接觸抑制：是將多細胞生物的細胞進行體外培養時，分散貼壁生長的細胞一旦相互匯合接觸，即停止移動和生長的現象。細胞增殖到一定程度，也就是互相挨在一起的時候，糖蛋白識別了這種信息，就會使細胞停止繁殖】【貼壁生長：在細胞培養時貼附于培養（瓶）器皿壁上，細胞一經貼壁就迅速鋪展，然后開始有絲分裂，并很快進入對數生長期，一般數天后就鋪滿培養表面，并形成致密的細胞單層】
③動物組織培養：動物組織在體外及人工條件下維持生活狀態或生長特性。動物組織培養過程中可以伴隨著分化。
④綜合細胞培養和組織培養的含義和規律，兩者在一定程度上可看作是同義語，因此可將它們統稱為組織培養（組培），用以代表各種生物體結構成分的體外培養。
⑤原代培養和傳代培養：從機體取出組織或細胞后立即進行培養（即原代培養），當細胞從移植物中生長遷移出來，形成生長暈并增大以后，接著進行傳代培養（即將原代培養細胞從一個培養瓶轉移或移植到另一個培養瓶）。【生長暈：是指組織塊接種進行細胞培養5～6天后，在顯微鏡下觀察，可見到有細胞從組織塊周邊生長，呈放射狀排列】
⑥懸浮培養法：取動物組織塊（動物胚胎或幼齡動物的器官或組織）→剪碎→用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞→制成細胞懸液→轉入培養瓶（卡氏瓶）中進行原代培養→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代培養。
⑦細胞系、細胞株
a.細胞系：指可連續傳代的細胞。如果不進行分離培養，到一定時期培養的細胞就會因細胞密度過大和代謝消耗引起營養枯竭，不能正常生長，這就是必須傳代的原因。原代培養物在首次傳代時就成為細胞系，能連續培養下去的細胞系稱為連續細胞系，不能連續培養下去的細胞系稱為有限細胞系。二倍體細胞通常為有限細胞系，連續細胞系被認為是發生了轉化了的細胞系，大多數具有異倍體核型。有的連續細胞系是惡性細胞系，具有異體致瘤性；有的連續細胞系獲得了不死性，但保留接觸抑制現象，不致癌。【異體致瘤性解析：惡性腫瘤之所以很難完全清除易復發，一個重要原因是腫瘤細胞來源于自身細胞，不能被自身免疫系統識別清除，而異體醫源性種植（如器官移植）來源于異體細胞，很難不被自身免疫系統識別清除，所以來自異體的腫瘤細胞一般不會導致腫瘤，但有少數腫瘤細胞移植后可使異體導致腫瘤，即異體致瘤性】。【異倍體核型解析：某種生物完整的一套染色體稱為該種生物的一個染色體組；具有不成套染色體組的細胞或個體稱為異倍體，異倍體具有的核型即為異倍體核型，類似非整體變異】
b.細胞株：通過一定的選擇或純化方法，從原代培養物或細胞系中獲得的具有特殊性質的細胞系。細胞株一般具有恒定的染色體組型、同功酶類型、病毒敏感性和生化特性等。可傳代次數有限的細胞株稱為有限細胞株，可連續多次傳代的細胞株稱為連續細胞株。
⑧克隆培養法：把一個單細胞從群體中分離出來單獨培養，使之繁衍成一個新的細胞群體的技術，叫克隆培養法或細胞克隆。未經克隆化的細胞系具有異質性【遺傳物質及性狀的差異】，經過克隆以后的細胞的后裔細胞群，來源于一個共同的祖細胞，所以稱為純系（克隆）。細胞克隆的遺傳性狀均一，表現的性狀相似，便于研究。
a.細胞克隆的最基本要求：保證所建成的克隆來源于單個細胞。
b.適合于克隆的細胞：對培養環境有較大適應范圍和具有較強獨立生存能力的細胞；原代培養細胞和有限細胞系克隆起來有實際困難；相反，無限細胞系、轉化細胞系或腫瘤細胞系等比較容易克隆，單細胞與群體細胞相比，群體細胞更容易克隆。
c.提高細胞克隆形成率的措施：選擇適宜的培養基、
添加血清
（胎牛血清）、以滋養細胞（如經射線照射本身失去增殖能力的小鼠成纖維細胞）支持生長、激素（胰島素等）刺激、使用CO2培養箱調節PH等。【成纖維細胞，也稱為纖維母細胞，是疏松結締組織的主要細
胞成分，這種細胞具有合成和分泌蛋白質的功能，如合成和分泌膠原纖維、彈性纖維、網狀纖維及有機基質，對其他細胞起了支持生長的作用】
d.細胞克隆的主要用途之一：從普通細胞系中分離出缺乏特殊基因的突變細胞系。例如：研究缺少某種特殊蛋白的細胞，根據該細胞所缺失的功能，即可發現正常細胞中這種蛋白的功能。
6.細胞融合與細胞雜交
①.細胞工程是細胞水平上的生物工程，其主要的技術手段是細胞培養和細胞融合。
②.細胞融合：是指兩個或多個不同的細胞融合成一個細胞的現象。植物細胞的原生質體可以相互融合，動物細胞在一定的物質（如滅活的仙臺病毒、聚乙二醇等）介導下可以相互融合。電融合技術是在低壓交流電場中擊穿質膜脂雙層，導致胞質融通，是效率很高的新型細胞融合技術。
③.基因型不同的細胞間的融合稱為細胞雜交，由于細胞雜交中染色體容易丟失，利用雜交細胞檢測特定染色體丟失與特定基因產物（蛋白質）減少的對應關系可以進行基因定位【例如人—鼠雜交細胞，由于1號染色體丟失導致尿苷單磷酸激酶活性喪失，可知該基因在1號染色體上】。
④.雜交瘤技術和單克隆抗體制備過程
⑤.雜交瘤技術解決了抗血清的異質性問題，利用仙臺病毒使經羊細胞免疫的小鼠脾細胞與骨髓瘤細胞融合，經篩選獲得了針對羊紅細胞的單克隆抗體。【脾細胞：從供體獲取的脾臟，通過機械的方法或其他方法將脾組織搗碎制成游離的脾細胞保存于等滲鹽水中即形成脾細胞懸液，其中含有大量的淋巴細胞和巨噬細胞，脾臟是機體細胞免疫和體液免疫的中心】
⑥.雜交瘤技術制備單抗的基本方法：
a.用外界抗原刺激動物（如小鼠），使其發生免疫反應，使B淋巴細胞產生抗體；
b.利用仙臺病毒或聚乙二醇等作介導，使經免疫的動物的B淋巴細胞（或脾細胞）與可以無限傳代的骨髓瘤細胞融合；
c.經過篩選、克隆培養，獲得來自單一細胞的既能產生特異抗體、又能無限增殖的雜交瘤細胞克隆。
⑦a.單克隆抗體的制備運用動物細胞培養和動物細胞融合技術；
b.兩次篩選的目的：第一次篩選是在細胞融合后選出雜交瘤細胞；第二次篩選是對雜交瘤細胞進行培養后選出能產生特定抗體的細胞群，繼續培養；
c.雜交瘤技術制備單克隆抗體的優點：可以從特異抗原成分比例極少的抗原混合物中獲得單抗。特異性強，靈敏度高；
7.動物的克隆繁殖
①受精卵的第一次卵裂所得到的2個分裂球，每一個都可以發育為完整個體，所以第一次卵裂后全能性沒有喪失，隨著胚胎發育的繼續，有的細胞不再具有發育為完整個體的能力，只具有分化出多種組織細胞的潛能，這樣的細胞叫多能細胞，例如：多能造血干細胞；有的細胞只能分化為一種細胞，如單能造血干細胞；另外，低等動物細胞的全能性一般比較容易體現；癌細胞仍能逆轉為正常細胞；無論是分化還是癌化，變化的都是表現型，基因組成的完整性可以保留。
②動物難以克隆的根本原因：細胞分化使得細胞發生了基因的差異表達，有的基因開放，有的基因關閉；動物的體細胞均已發生了分化，基因組中的基因的活動很不完全，不能像受精卵那樣發揮細胞的全能性，以此為起點進行動物克隆，難度很大。
③哺乳動物的卵細胞體積小，核移植需要借助精密的顯微操作儀和高效率的細胞融合法。
④體細胞克隆成功證明了：高度分化細胞經過一定技術處理，也可以回復到類似受精卵時期的功能；在胚胎和個體發育中，細胞質具有調控細胞核（包括異源的細胞核）發育的作用。
⑤克隆羊成功的部分原因：重組卵細胞最初分裂時雖然復制了DNA，但基因的轉錄并未開始；同時，供體核DNA開始丟失來源于乳腺細胞的調節蛋白，而正是這些調節蛋白最初阻止了核基因的表達；在重組卵細胞開始第三次分裂時，原乳腺細胞的調節蛋白便全部被卵細胞質中的蛋白因子替換了，因此核DNA被重新編排，胚細胞開始表達自己的基因，進而調控在代孕母子宮中的進一步發育。因此，羅斯林研究所的科研人員采用電脈沖細胞融合技術，選擇分裂3次時的細胞進行移植。
第三章
胚胎工程
1.動物有胚胎發育是指受精卵發育成幼體的過程；
2.成熟的精卵融合成為受精卵的過程稱為受精；受精大體包括精卵識別、精子附著于卵膜、精卵質膜融合等過程。同種動物精子、卵細胞表面有特異性相互識別的蛋白，這是同種動物精卵才能結合的原因之一。
3.胚胎發育的過程：受精卵→卵裂球（包括包括
2
細胞期、4
細胞期、8
細胞、16
細胞期、32
細胞期）→囊胚期→原腸胚期→幼體；
4.卵裂期：受精卵不斷進行細胞分裂即卵裂，卵裂產生的細胞團稱卵裂球，隨著卵裂球細胞數目的增加，細胞逐漸變小，當卵裂球含2-8個細胞時，其中的每一個細胞都具有全能性，即均可以發育成一個完整的個體。
5.囊胚：又稱為胚泡，是中空的細胞團，囊胚外表為一層扁平細胞，稱滋養層，可發育成胚胎的附屬結構或胚外結構如胚盤。囊胚內部的細胞團不斷增殖分化，將發育成完整的胚胎；內細胞團的細胞為胚胎干細胞，是一種未分化的細胞（二倍體核型），具有發育全能性，能分化出成體動物的所有組織和器官。
6.原腸胚：有外、中、內三個胚層，具有原腸腔。原腸胚的內、中、外三個胚層逐漸分化形成各種器官原基。
胚胎工程
胚胎工程通常指各種胚胎操作技術。胚胎工程的研究對象主要限定于高等脊椎動物，特別是哺乳動物。研究的重點內容有：體外受精、胚胎體外培養、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細胞培養等。
2.體外受精和胚胎體外培養：
①體外受精就是采集雌性動物的卵細胞和雄性動物的精子，使其在試管中受精。
②培養過程：
a.將成熟的精子放入培養液中培養，使精子達到獲能【
注意：獲得具有完成受精的能力】狀態，這樣才能穿入到卵細胞內部；
b.采集卵母細胞的和培養：首先從卵巢中獲得未成熟的卵母細胞，最常用的方法是卵巢經超數排卵處理【用促性腺激素處理卵巢】后，使其超聲監視器確定卵泡的位置，插入穿刺針吸取卵泡液，取出卵母細胞，在體外經人工培養，促進其成熟；
c.獲能的精子和培養成熟的卵細胞在體外合適的環境下共同培養，完成受精；
d.胚胎的體外培養：受精后形成的受精卵需經早期發育培養，才能完成植入或著床，通常移植的最適宜時期是發育到8細胞以上的胚胎，如早期囊胚；
e.經分娩產仔就得到“試管動物”。
③由于胚胎不同發育時期生理代謝的需求不同，進行胚胎體外培養時，必須配置含有一系列含有不同成分的培養液，用以培養不同發育時期的胚胎；目前尚無從受精卵到新生兒的全體外培養技術，所以，胚胎移植為胚胎工程中獲得后代的唯一方法。
3.胚胎移植的基本過程：一頭母畜（供體）發情排卵并經配種后，在一定時間內從其生殖器官中（輸卵管和子宮角）取出早期胚胎，然后把它們分別移植到另外一頭與供體同時發情排卵、但未經配種的母畜（受體）的相應部位（輸卵管或子宮角），這個來自供體的胚胎能夠在受體的子宮著床、并繼續生長發育，最后產下供體的后代。
4.胚胎分割
①是指借助顯微操作技術將早期胚胎（囊胚之前）切割成幾等份（如2等份、4等份等），再移植到代孕母子宮發育，產生同卵多仔后代的技術。胚胎分割可成倍增加胚胎數量，是一種快速繁殖良種畜的方法。
②胚胎分割基本過程：將發育良好的胚胎移入含培養液的培養皿中；在顯微鏡下用切割針或切割刀分割胚胎，或用酶處理等方法將卵裂球中的細胞分開；分割的胚胎或細胞直接移植給受體，或在體外培養到囊胚階段再移植到受體內，著床發育產仔。
5.胚胎干細胞：當受精卵分裂發育成早期胚胎（囊胚）時，內細胞團的細胞為胚胎干細胞（簡稱ES細胞），是一種未分化的細胞，具有發育全能性和二倍體核型。
①培養關鍵：需要一種能促進胚胎干細胞的生長，但抑制其分化的培養體系。
②培養過程：在培養胚胎干細胞時，首先要在培養皿底部制備一層細胞，稱為飼養層【一般是胚胎成纖維細胞，因為胚胎成纖維細胞可以分泌一些能抑制細胞分化的物質，滿足促進干細胞生長的同時抑制分化的條件】，然后將干細胞接種在飼養層上；把胚胎放在培養液中繼續培養，直到內細胞團突出飼養層外，然后用酶消化或機械剝離內細胞團，再把它用酶消化成單個細胞，置于新鮮培養液中培養。
6.胚胎干細胞核移植：
①是指將胚胎干細胞核移植到去核的卵細胞中，經過胚激活、胚胎培養、胚胎移植后直接由
受體完成克隆動物（并非嚴格意義上的克隆）的技術。
②胚胎干細胞核移植需要的技術流程：細胞核移植→胚胎體外培養→胚胎移植。
③胚胎干細胞可以進行基因敲除，獲得基因敲除動物，如用基因敲除手段可以獲得適合人體移植的豬器官，減弱或消除排斥反應；人體的胚胎干細胞可以轉變為人體的任何一種細胞和組織，利用這一特性可以培育用于移植的細胞、組織或器官。
第五章
生態工程
1.生態工程原理：整體、協調、循環、再生；生態工程學的研究對象：社會——經濟——自然復合生態系統；
2.生態工程主要類型：
①物質循環利用的生態工程：城市生活垃圾進行減量化、無害化、資源化處理，如將生活垃圾中有機部分、人畜的糞便等轉化為優質生態復合肥；農村地區發展養殖業，將農作物秸桿“過腹還田”，利用禽畜糞便與作物秸桿培養食用菌后再培養蚯蚓，蚓糞殘渣再作為肥料，既減少或避免了田間燒草給環境帶來的污染，又增加了產值。
②節水和廢水處理與應用的生態工程：
干旱和半干旱地區開展雨水和地表水的收集，在廣大農業區域實施節水灌溉技術，城市、工業節水系統的開發等屬于節水性質的生態工程；
糖廠用廢棄的糖蜜制酒精，造紙廠利用廢液回收鈣粉、木質素等物質，屠宰場利用廢血提取生產凝血酶、血紅蛋白等，這些都是工業廢水、生活污水等實施減量、回收、再生、再循環的措施，屬于廢水處理和利用生態工程。
③山區小流域綜合治理與開發的生態工程：在治理恢復小流域生態環境的基礎上，可持續利用小流域自然資源，將治坡、治溝、修梯田與發展草業、牧業、林業結合起來。
④清潔及可再生能源系統組合利用的生態工程：
a.農作物秸桿、生活垃圾等發酵處理，利用沼氣作為清潔可再生的能源；
b.開發利用太陽能、風能等；
c.優點：能夠為全社會提供能效高、對環境影響小、可持續的能源服務。
3.生態工程在農業中的應用：
①農業生態工程的概念：
以生態學原理為依據，將種植、養殖、水產、園藝與林業、副業、加工業等進行優化，將農業廢棄物的轉化、再生及資源化等綜合起來，將節能、應用清潔能源、生態建筑以及人口控制、生物多樣性保護等結合起來。
②農業生態工程的意義：
有效地促進了物質循環、能量流動、信息流動的暢通，人與環境和諧相處，經濟、生態環境和社會效益的同步發展，是實現農業現代化過程中保證農業可持續發展的一種生產方式。
③庭院生態工程：在庭院生態系統中，有生產者、消費者、分解者，也存在能量流動和物質循環。對庭院生態系統的經濟效益分析需要考慮以下三個因素：a.系統內部的投入和產出，表示庭院生態系統內各子系統中各種產品對其他子系統的貢獻；b.系統的實際消費，表示來自外部的物質輸入，如飼料、化肥等；c.系統的有效貢獻，表示這個庭院生態系統對系統外部在物質輸出，如農戶自身消費和出售部分。
④農業生態工程：
農業主要包括種植業和畜牧業，是人類食物生產系統的兩大支柱。種植業將太陽能和無機物固定為有機物，作物所產生的秸桿等為畜牧養殖業生產的發展提供了物質基礎。種養結合的優化設計就是按照生態和經濟規律，以各種農畜產品的社會需求量、資源狀況和經濟效益為基礎，進行綜合優化，使系統從總體上獲得最佳的經濟效益、生態效益和社會效益。
⑤我國農業生態工程的主要技術：（特別注意）
a.物質的良性循環技術：庭院生態系統在人工干預下建立了蔬菜——雞、豬——沼氣這樣的一個小循環、桑基魚塘生態工程、農作物秸桿“過腹還田”，核心技術都是物質的良性循環技術，實現了物質的良性循環和多途徑利用。
b.潔凈可再生的新能源開發技術：利用太陽能、利用發酵技術產生沼氣開發生物能、開發風能和潮汐能等。
c.種植業和畜牧業合理優化技術：根據當地的土地資源、水資源等實際情況，以農業生態系統內部物質良性循環為基礎，盡量少用農業生態系統外部的化肥和農藥，提高農作物產量和畜牧業產品的產量，優化組合種植業、畜牧業等產業結構，以求得最大化的經濟效益和生態效應。措施：Ⅰ.退耕還林、退耕還草政策，是從追求生態效益出發，重新優化組合種植業和畜牧業的關系；Ⅱ.針對耕作方式與種植制度，設計高效可行的套種【如：小麥生長后期，在小麥畦中間播種玉米】、間種【如：桑田中種植大豆、果園中種植蔬菜】和輪種【同一塊土地上輪流種植玉米、大豆，可以恢復或提高土壤肥力】制度；
Ⅲ.利用動物的不同習性，設計多種立體養殖技術；Ⅳ.利用生物種間關系，發展生物防治技術。選修3
教材解讀
第一章
基因工程
【教材解讀】
1.工具酶的發現和基因工程的誕生
①基因工程的概念：是指狹義的遺傳工程；廣義的遺傳工程泛指把一種生物的
（細胞核、染色體脫氧核糖核酸等）移到
中去，并使這種遺傳物質所帶的
在
中表達。
②基因工程的核心是
，其變異原理是
。
③限制性核酸內切酶：主要是從細菌中分離純化出來的；【拓展：限制酶對細菌有保護作用，某些入侵的噬菌體可因
而不能在細菌中繁殖，“限制”由此而得名，限制酶不能切開細菌自身的
，這是因為
的腺嘌呤和胞嘧啶甲基化而受到保護的緣故】
是能夠
和
DNA分子內一小段
的酶，因此具有
性。【解析：識別特定的
和切點；切割切點處兩個核苷酸之間的
】
④如：以下四種限制性核酸內切酶能識別的序列分別是GGATCC、
、AAGCTT、AGATCT，識別的切點（又稱切割位點）G和G之間、
之間、
之間、A和G之間，能在切點上兩個核苷酸之間切斷DNA，如下圖所示。
⑤如果利用不同的
處理DNA分子，就能把DNA分子切割成許多
，限制酶的切割方式分為兩種方式：如：EcoRⅠ切割位置是交錯的，可以形成
（虛線框內的結構），為與其他核苷酸序列互補連接奠定基礎；而SmaⅠ切割位置是平齊的，形成的是
。
【注意：不同的限制酶識別不同的序列，但有時形成的粘性末端可以發生互補；如下圖：a酶識別的序列是
，切點是
之間；而b酶識別的序列ACGT，切點A的另一側堿基不固定；兩種限制酶形成的粘性末端的堿基可以互補】
⑥DNA
連接酶：將具有
的2個DNA片段連接在一起（形成
鍵），所形成的DNA分子稱為
分子。
因此，DNA連接酶可以將
和
連接在一起，如下圖。
【注意：DNA連接酶能夠封閉DNA雙螺旋骨架上的切口而不能封閉缺口，如下圖所示】
⑦載體：質粒常作為基因的
使用，質粒是能夠自主復制的
分子，在細菌中以獨立于擬核之外的方式存在，
最常用的是
的質粒，這種質粒常含有抗生素抗性基因，例如：四環素的抗性基因。
其他載體有λ噬菌體、動物病毒和植物病毒。
【作為載體具備的條件：①是DNA分子，這樣才能與
結合到一起；②能夠自我復制；③能進入
，并在受體細胞中正常生存；④最好能表達特殊性狀的基因（即為
基因），便于檢測
是否轉入受體細胞】
2.基因工程的基本原理：是讓人們感興趣的基因（即
）在
中穩定和高效地
；為了實現這個目標，通常要有多種
、
、載體和
等基因要素。
3.基因工程的基本操作步驟
①獲得
：即獲得我們所需要的基因；獲得目的基因通常有兩種方法：a.目的基因的序列是已知的，可以用
目的基因或用
（PCR）擴增目的基因；
b.目的基因的核苷酸序列是未知的，我們就建立一個包括目的基因在內的
，從基因文庫中找到我們想要的
。【解讀：例如某生物具有我們想要的性狀，也就說明該生物體內含有控制這個性狀的基因，但又不確定是哪個基因，此時，就把該生物的所有基因收集在一起，建立基因文庫，然后從中篩選出我們想要的基因，即目的基因】
②形成
（核心步驟）：通常是用
的限制性核酸內切酶分別切割
和
（如質粒），就會在
和
的兩端形成
，然后用
將目的基因和
連接在一起，形成重組DNA分子。
③將重組DNA分子導入
：用適當的方法將形成的
轉移到合適的
中。常用的受體細胞有
、枯草桿菌、
和
等。如用質粒作載體，宿主細胞應選擇
，用
處理大腸桿菌，增加大腸桿菌
的通透性（稱為
細胞），使含有目的基因的
進入大腸桿菌宿主細胞。【拓展：如受體細胞是動物細胞，常用
導入受體細胞；如受體細胞是植物細胞，常用
導入受體細胞。如果以病毒為載體，采用病毒侵染動植物細胞的方法】【用CaCl2處理細菌，會改變其某些生理狀態。取CaCl2處理過的農桿菌與重組質粒在離心管內進行混合等操作，使重組質粒進入農桿菌，完成
實驗。在離心管中加入液體培養基，置于搖床慢速培養一段時間，其目的是
，
從而表達卡那霉素抗性基因，并大量增殖】
④篩選含有
的受體細胞：并不是所有細胞都接納了
，因此需要篩選含有
的受體細胞。例如，質粒上有
如四環素的抗性基因（用作
），所以含有這種
的受體細胞就能夠在有
的培養基中生長，而沒有接納
的細胞在這種培養基中
生長。這樣就能篩選出含有
的受體細胞。經過培養，
能和質粒一起在宿主細胞內大量擴增。
⑤目的基因的表達：目的基因在
中表達，能產生人們需要的
，如轉入了人胰島素原基因的大腸桿菌，可以合成人
，經進一步的
后可獲得具有
的胰島素。【注意：大腸桿菌細胞內不存在
和內質網，不能得到具有生物活性的胰島素】
第二章
克隆技術
1.克隆：就是指
系；克隆技術：是指從眾多的
或
中通過無性繁殖和選擇獲得
或
的操作技術。
2.胚胎細胞克隆
嚴格意義上的動物個體克隆；
3.克隆的基本條件：①具有包含物種
的細胞核的活細胞；
②能有效調控
發育的細胞質物質（如去核卵的細胞質）；
③完成胚胎發育的必要的環境條件。
4.植物的克隆
①植物克隆技術基礎是
；植物克隆技術的理論基礎是
；
②植物細胞全能性體現：植物體的每個活細胞，即使是已經
和
的細胞，都保持了恢復到
的能力，都具有
的全能性。需要指出的是，由于不同
或同種植物的
個體之間
的差異，細胞的全能性的
大不相同。【全能性比較：受精卵＞早期胚胎細胞＞生殖細胞＞體細胞；植物細胞＞動物細胞】
③植物組織培養：植物組織培養就是在
和人工控制的條件下，將
的植物器官、組織、細胞培養
在人工配制的
上，給予適宜的培養條件，誘導其產生
、生芽，最終形成
。【固體培養基有利于誘導愈傷組織，而液體培養基有利于細胞和胚狀體增殖】
④植物組織培養（愈傷組織培養法）過程：a.配制含有適當
和
的含0.7%—1%瓊脂的培養基，倒在滅菌試管中凝固成
；
b.從消毒的
或葉上切取一些小組織塊；
c.將組織塊放在
培養基上培養，獲得
（創傷組織）；
d.以適當配比的
和
誘導愈傷組織，直到再生出
。
☆跟生活的植株相似，在創傷表面形成一種由
的活的薄壁細胞團組成的
【該過程稱為
，即已經
的植物細胞，經過誘導重新恢復了
，產生
的過程】，通過調節營養物質和生長調節劑的適當配比，可以從這種
誘導出芽和根的
【該過程稱為
】，并可由此再生出新的植株。
⑤培養基的成分：水、無機鹽、
（如蔗糖或甘露醇）、含N物質（如氨基酸、維生素）、
（0.7%—1%，起支持作用）、
（細胞分裂素、生長素）。
⑥植物細胞培養（液體懸浮培養法）過程：將含有愈傷組織培養物的試管放在
上，通過
可以分散成
，這種
細胞質
、
而
，這是
的特征，在適宜的培養基中，這種單細胞可發育成
，
繼續發育，可以形成植株。【目的：是通過大規模的細胞培養以獲得人類所需的細胞次級代謝產物】【解析：處于適當的液體培養條件的
，經過培養基中成分的
，可發生類似受精卵經過卵裂、
、
和形態建成而發育成
的過程，即從單細胞依次到
、球形胚、
和胚狀體，最后再生出
的植株；有些植物可以在
的基礎上直接發育出
】
⑦植物原生質體的獲得方法：在0.5～0.6mol/L的
溶液環境（較高滲透壓）下用
酶和
酶混合液處理根尖、葉片、
組織或
細胞，將
消化除去，獲得球形的
（細胞中有代謝活性的原生質部分，包括質膜、細胞質和細胞核）。
⑧如何實現器官發生和形態建成：主要通過
配比進行調控；誘導芽的分化：細胞分裂素＞生長素；誘導根的分化：生長素（吲哚乙酸）＞細胞分裂素
⑨植物細胞工程：培養植物細胞（包括原生質體），借助
方法，將
（DNA）導入受體細胞（包括原生質體受體）中，或通過
、
等將不同來源的遺傳物質重新組合，再通過對這些
或
進行培養，獲得具有
的新植株。【解析：重新組合的3種方法：基因工程、
細胞融合、顯微注射】
⑩長期培養中，培養物的胚胎發生和器官形成能力下降的可能原因：a.
、細胞核變異或
產生等，而且其結果是
的；
b.細胞或組織中激素
，或細胞外源生長物質的
發生改變；
c.隨著時間推移，由于其他各種原因產生了缺乏
的細胞系。
⑾應用：在培養基中加入不同濃度的NaCl或病原體的毒蛋白，誘發和篩選了
或
突變體；在培養基中加入不同濃度的賴氨酸類似物，能夠篩選出
的突變體。
5.細胞克隆
①動物克隆的技術基礎是
和
；
②動物細胞培養：將動物體內的一部分
取出，經過
消化或
消化，使其分散成
；然后，在
的培養條件下，使這些細胞得以生存，并保持生長、
（繁殖）乃至
和有規律的衰老、死亡等生命活動。【接觸抑制：是將多細胞生物的細胞進行體外培養時，分散貼壁生長的細胞一旦相互匯合接觸，即停止移動和生長的現象。細胞增殖到一定程度，也就是互相挨在一起的時候，糖蛋白識別了這種信息，就會使細胞停止繁殖】【貼壁生長：在細胞培養時貼附于培養（瓶）器皿壁上，細胞一經貼壁就迅速鋪展，然后開始有絲分裂，并很快進入對數生長期，一般數天后就鋪滿培養表面，并形成致密的細胞單層】
③動物組織培養：動物組織在
及人工條件下維持
特性。動物組織培養過程中可以伴隨著
。
④綜合細胞培養和組織培養的含義和規律，兩者在一定程度上可看作是同義語，因此可將它們統稱為
（組培），用以代表各種生物體結構成分的
。
⑤原代培養和傳代培養：從機體取出組織或細胞后立即進行培養（即
），當細胞從移植物中生長遷移出來，形成
并
以后，接著進行
（即將原代培養細胞從一個培養瓶轉移或移植到另一個培養瓶）。【生長暈：是指組織塊接種進行細胞培養5～6天后，在顯微鏡下觀察，可見到有細胞從組織塊周邊生長，呈放射狀排列】
⑥懸浮培養法：取動物組織塊（動物胚胎或幼齡動物的器官或組織）→剪碎→用
酶或
酶處理分散成
→制成
→轉入培養瓶（
瓶）中進行
→貼滿瓶壁的細胞重新用
或
酶處理分散成單個細胞繼續
。
⑦細胞系、細胞株
a.細胞系：指可
的細胞。如果不進行分離培養，到一定時期培養的細胞就會因
和
引起營養枯竭，
正常生長，這就是必須傳代的原因。原代培養物在首次傳代時就成為
，能連續培養下去的細胞系稱為
，不能連續培養下去的細胞系稱為
。二倍體細胞通常為
，連續細胞系被認為是發生了
的細胞系，大多數具有
核型。有的連續細胞系是
，具有
；有的連續細胞系獲得了
，但保留
現象，不致癌。【異體致瘤性解析：惡性腫瘤之所以很難完全清除易復發，一個重要原因是腫瘤細胞來源于自身細胞，不能被自身免疫系統識別清除，而異體醫源性種植（如器官移植）來源于異體細胞，很難不被自身免疫系統識別清除，所以來自異體的腫瘤細胞一般不會導致腫瘤，但有少數腫瘤細胞移植后可使異體導致腫瘤，即異體致瘤性】。【異倍體核型解析：某種生物完整的一套染色體稱為該種生物的一個染色體組；具有不成套染色體組的細胞或個體稱為異倍體，異倍體具有的核型即為異倍體核型，類似非整體變異】
b.細胞株：通過一定的
方法，從
或細胞系中獲得的具有
的細胞系。細胞株一般具有恒定的
、同功酶類型、
和生化特性等。可傳代次數有限的細胞株稱為
，可連續多次傳代的細胞株稱為
。
⑧克隆培養法：把
從群體中分離出來
培養，使之繁衍成一個新的
的技術，叫克隆培養法或
。未經克隆化的細胞系具有
【遺傳物質及性狀的差異】，經過克隆以后的細胞的后裔細胞群，來源于一個共同的
，所以稱為
（克隆）。細胞克隆的
均一，
相似，便于研究。
a.細胞克隆的最基本要求：保證所建成的克隆來源于
。
b.適合于克隆的細胞：對培養環境有
和具有
的細胞；
和
克隆起來有實際困難；相反，
、轉化細胞系或
系等比較容易克隆，單細胞與群體細胞相比，
更容易克隆。
c.提高細胞克隆形成率的措施：選擇適宜的培養基、
添加
（
）、以
（如經射線照射本身失去增殖能力的小鼠成纖維細胞）
、
（胰島素等）刺激、使用
培養箱
等。【成纖維細胞，也稱為纖維母細胞，是疏松結締組織的主要細胞成分，這種細胞具有
的功能，如合成和分泌膠原纖維、彈性纖維、網狀纖維及有機基質，對其他細胞起了
的作用】
d.細胞克隆的主要用途之一：從普通細胞系中分離出缺乏
的
細胞系。例如：研究缺少某種
的細胞，根據該細胞所缺失的功能，即可發現正常細胞中
的功能。
6.細胞融合與細胞雜交
①.細胞工程是細胞水平上的生物工程，其主要的技術手段是
和
。
②.細胞融合：是指兩個或多個不同的細胞融合成一個細胞的現象。植物細胞的
可以相互融合，動物細胞在一定的物質（如滅活的
、
等）介導下可以相互融合。
技術是在低壓交流電場中擊穿
，導致
融通，是效率很高的新型細胞融合技術。
③.基因型不同的細胞間的融合稱為
，由于細胞雜交中
容易丟失，利用雜交細胞檢測特定
丟失與
產物（蛋白質）減少的對應關系可以進行
【例如人—鼠雜交細胞，由于1號染色體丟失導致尿苷單磷酸激酶活性喪失，可知該基因在
上】。
④.雜交瘤技術和單克隆抗體制備過程
⑤.雜交瘤技術解決了抗血清的
問題，利用仙臺病毒使經羊細胞
的小鼠
細胞與
細胞融合，經篩選獲得了針對羊紅細胞的
抗體。【脾細胞：從供體獲取的脾臟，通過機械的方法或其他方法將脾組織搗碎制成游離的脾細胞保存于等滲鹽水中即形成
，其中含有大量的
和巨噬細胞，脾臟是機體
和
的中心】
⑥.雜交瘤技術制備單抗的基本方法：
a.用外界
刺激動物（如小鼠），使其發生
反應，使B淋巴細胞產生
；
b.利用仙臺病毒或聚乙二醇等作
，使經免疫的動物的
細胞（或脾細胞）與可以無限傳代的
細胞融合；
c.經過篩選、克隆培養，獲得來自
細胞的既能產生
、又能
的雜交瘤細胞克隆。
⑦a.單克隆抗體的制備運用
和
技術；
b.兩次篩選的目的：第一次篩選是在細胞融合后選出
細胞；第二次篩選是對
細胞進行培養后選出能
的細胞群，繼續培養；
c.雜交瘤技術制備單克隆抗體的優點：可以從特異抗原成分比例極少的
中獲得
。特異性
，靈敏度
；
7.動物的克隆繁殖
①受精卵的第一次卵裂所得到的2個分裂球，每一個都可以發育為
，所以第一次卵裂后
喪失，隨著胚胎發育的繼續，有的細胞不再具有發育為
的能力，只具有分化出
的潛能，這樣的細胞叫
，例如：多能造血干細胞；有的細胞只能分化為
，如單能造血干細胞；另外，低等動物細胞的全能性一般
體現；癌細胞仍能逆轉為
；無論是分化還是癌化，變化的都是
，基因組成的
可以保留。
②動物難以克隆的根本原因：細胞分化使得細胞發生了基因的
，有的基因
，有的基因
；動物的體細胞均已發生了
，基因組中的基因的
，不能像受精卵那樣發揮細胞的
，以此為起點進行動物克隆，難度很大。
③哺乳動物的卵細胞體積
，核移植需要借助精密的
和高效率的
。
④體細胞克隆成功證明了：高度分化細胞經過一定技術處理，也可以回復到類似
時期的功能；在胚胎和個體發育中，細胞質具有
（包括異源的細胞核）發育的作用。
⑤克隆羊成功的部分原因：重組卵細胞最初分裂時雖然復制了
，但基因的
并未開始；同時，供體核DNA開始丟失來源于乳腺細胞的
，而正是這些
最初阻止了核基因的
；在重組卵細胞開始第
次分裂時，原乳腺細胞的
便全部被卵細胞質中的
替換了，因此核DNA被
，胚細胞開始表達
的基因，進而調控在代孕母子宮中的進一步
。因此，羅斯林研究所的科研人員采用
融合技術，選擇分裂
次時的細胞進行移植。
第三章
胚胎工程
1.動物有胚胎發育是指
發育成
的過程；
2.成熟的精卵融合成為受精卵的過程稱為受精；受精大體包括
、精子附著于卵膜、
等過程。同種動物精子、卵細胞表面有
識別的蛋白，這是同種動物精卵才能結合的原因之一。
3.胚胎發育的過程：受精卵→
（包括包括
2
細胞期、4
細胞期、8
細胞、16
細胞期、32
細胞期）→
→原腸胚期→幼體；
4.卵裂期：受精卵不斷進行細胞分裂即
，卵裂產生的細胞團稱
，隨著卵裂球細胞數目的增加，細胞逐漸
，當卵裂球含
個細胞時，其中的每一個細胞都具有
，即均可以發育成一個完整的個體。
5.囊胚：又稱為
，是中空的
，囊胚外表為一層扁平細胞，稱
，可發育成胚胎的附屬結構或
如
。囊胚內部的細胞團不斷增殖分化，將發育成完整的
；內細胞團的細胞為
，是一種
的細胞（
核型），具有
性，能分化出成體動物的所有
。
6.原腸胚：有
三個胚層，具有
。原腸胚的內、中、外三個胚層逐漸分化形成各種
。
胚胎工程
胚胎工程通常指各種胚胎操作技術。胚胎工程的研究對象主要限定于
動物，特別是
。研究的重點內容有：
、
、
、胚胎分割、
等。
2.體外受精和胚胎體外培養：
①體外受精就是采集雌性動物的
和雄性動物的
，使其在
中受精。
②培養過程：
a.將成熟的精子放入
中培養，使精子達到
【注意：獲得具有完成受精的能力】狀態，這樣才能穿入到
內部；
b.采集卵母細胞的和培養：首先從卵巢中獲得
的
細胞，最常用的方法是卵巢經
處理【用促性腺激素處理卵巢】后，使其
確定卵泡的位置，插入
吸取
，取出
細胞，在體外經人工培養，促進其
；
c.
的精子和培養
的卵細胞在體外合適的環境下
，完成受精；
d.胚胎的體外培養：受精后形成的受精卵需經
，才能完成植入或著床，通常移植的最適宜時期是發育到
的胚胎，如
；
e.經分娩產仔就得到“試管動物”。
③由于胚胎不同發育時期
的需求不同，進行胚胎體外培養時，必須配置含有一系列含有
的培養液，用以培養
的胚胎；目前尚無從受精卵到新生兒的
技術，所以，
為胚胎工程中獲得后代的唯一方法。
3.胚胎移植的基本過程：一頭母畜（供體）發情排卵并經
后，在一定時間內從其生殖器官中（
和
）取出
，然后把它們分別移植到另外一頭與供體
排卵、但
的母畜（受體）的相應部位（
或
），這個來自供體的胚胎能夠在受體的子宮
、并繼續生長發育，最后產下
的后代。
4.胚胎分割
①是指借助
技術將
（囊胚之前）切割成幾等份（如2等份、4等份等），再移植到
發育，產生
后代的技術。胚胎分割可
胚胎數量，是一種快速繁殖良種畜的方法。
②胚胎分割基本過程：將發育良好的
移入含
的培養皿中；在
下用
或
分割胚胎，或用
等方法將
中的細胞分開；分割的胚胎或細胞
給受體，或在體外培養到
階段再移植到受體內，著床發育產仔。
5.胚胎干細胞：當受精卵分裂發育成
（
）時，內細胞團的細胞為
（簡稱ES細胞），是一種
的細胞，具有
和二
核型。
①培養關鍵：需要一種能
，但
的培養體系。
②培養過程：在培養胚胎干細胞時，首先要在
底部制備一層細胞，稱為
【一般是
細胞，因為
細胞可以分泌一些能
的物質，滿足
干細胞生長的同時
的條件】，然后將干細胞接種在
上；把胚胎放在
中繼續培養，直到內細胞團
，然后用
或機械剝離內細胞團，再把它用
成
細胞，置于新鮮培養液中培養。
6.胚胎干細胞核移植：
①是指將胚胎干細胞核移植到去核的
中，經過
、
、
后直接由
受體完成克隆動物（并非嚴格意義上的克隆）的技術。
②胚胎干細胞核移植需要的技術流程：
→
→胚胎移植。
③胚胎干細胞可以進行基因敲除，獲得
動物，如用基因敲除手段可以獲得適合人體移植的豬器官，
排斥反應；人體的胚胎干細胞可以轉變為人體的任何一種
和
，利用這一特性可以培育用于
的細胞、組織或器官。
第五章
生態工程
1.生態工程原理：
；生態工程學的研究對象：
復合生態系統；
2.生態工程主要類型：
①
的生態工程：城市生活垃圾進行
、
化、
化處理，如將生活垃圾中有機部分、人畜的糞便等轉化為
；農村地區發展養殖業，將農作物秸桿“
”，利用禽畜糞便與作物秸桿培養
后再培養蚯蚓，蚓糞殘渣再作為肥料，既
了田間燒草給環境帶來的污染，又增加了產值。
②
處理與應用的生態工程：
干旱和半干旱地區開展雨水和地表水的
，在廣大農業區域實施
技術，城市、工業節水系統的開發等屬于
的生態工程；
糖廠用廢棄的糖蜜制
，造紙廠利用廢液回收
、
等物質，屠宰場利用廢血提取生產
、
等，這些都是工業廢水、生活污水等實施
、回收、
、再循環的措施，屬于
生態工程。
③山區小流域
的生態工程：在治理恢復小流域生態環境的基礎上，
利用小流域自然資源，將
、
、
與發展草業、
、
結合起來。
④
系統
利用的生態工程：
a.農作物秸桿、生活垃圾等
處理，利用
作為清潔可再生的能源；
b.開發利用
、風能等；
c.優點：能夠為全社會提供
、
、
的能源服務。
3.生態工程在農業中的應用：
①農業生態工程的概念：
以
原理為依據，將種植、養殖、水產、園藝與林業、副業、加工業等進行
，將農業廢棄物的
等綜合起來，將節能、應用清潔能源、生態建筑以及人口控制、
保護等結合起來。
②農業生態工程的意義：
有效地促進了
、
、
的暢通，人與環境和諧相處，
、
和社會效益的同步發展，是實現農業現代化過程中保證農業
發展的一種生產方式。
③庭院生態工程：
在庭院生態系統中，有生產者、消費者、分解者，也存在
和物質循環。
對庭院生態系統的經濟效益分析需要考慮以下三個因素：a.
，表示庭院生態系統內各子系統中各種產品對其他子系統的貢獻；b.
，表示來自外部的物質輸入，如飼料、化肥等；c.
，表示這個庭院生態系統對系統外部在物質輸出，如農戶自身消費和出售部分。
④農業生態工程：
農業主要包括
和
，是人類
系統的兩大支柱。種植業將太陽能和無機物固定為
，作物所產生的秸桿等為
生產的發展提供了物質基礎。種養結合的優化設計就是按照
規律，以各種農畜產品的社會需求量、
和經濟效益為基礎，進行
，使系統從總體上獲得最佳的
、
效益和
效益。
⑤我國農業生態工程的主要技術：
a.
技術：庭院生態系統在人工干預下建立了蔬菜——雞、豬——沼氣這樣的一個小循環、
生態工程、農作物秸桿“
”，核心技術都是
技術，實現了物質的
和
。
b.
的新能源開發技術：利用
、利用
產生沼氣開發
、開發風能和
能等。
c.
和
合理優化技術：根據當地的土地資源、
等實際情況，以農業生態系統
為基礎，盡量少用
的化肥和農藥，提高農作物產量和畜牧業產品的產量，
種植業、畜牧業等產業結構，以求得最大化的經濟效益和
。措施：Ⅰ.
、
政策，是從追求生態效益出發，
種植業和畜牧業的關系；Ⅱ.針對耕作方式與種植制度，設計高效可行的
【如：小麥生長后期，在小麥畦中間播種玉米】、
【如：桑田中種植大豆、果園中種植蔬菜】和
【同一塊土地上輪流種植玉米、大豆，可以恢復或提高
】制度；
Ⅲ.利用動物的不同習性，設計
技術；Ⅳ.利用生物種間關系，發展
技術。

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