资源简介

选修3
教材解读
第一章
基因工程
【教材解读】
1.工具酶的发现和基因工程的诞生
①基因工程的概念：是指狭义的遗传工程；广义的遗传工程泛指把一种生物的遗传物质（细胞核、染色体脱氧核糖核酸等）移到另一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达。
②基因工程的核心是构建重组DNA分子，其变异原理是基因重组。
③限制性核酸内切酶：主要是从细菌中分离纯化出来的；【拓展：限制酶对细菌有保护作用，某些入侵的噬菌体可因DNA链被限制酶切断而不能在细菌中繁殖，“限制”由此而得名，限制酶不能切开细菌自身的DNA，这是因为细菌DNA的腺嘌呤和胞嘧啶甲基化而受到保护的缘故】
是能够识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶，因此具有专一性。【解析：识别特定的核苷酸序列和切点；切割切点处两个核苷酸之间的磷酸二酯键】
④如：以下四种限制性核酸内切酶能识别的序列分别是GGATCC、GAATTC、AAGCTT、AGATCT，识别的切点（又称切割位点）G和G之间、G和A之前、A和A之间、A和G之间，能在切点上两个核苷酸之间切断DNA，如下图所示。
⑤如果利用不同的限制性核酸内切酶处理DNA分子，就能把DNA分子切割成许多不同的片段，限制酶的切割方式分为两种方式：如：EcoRⅠ切割位置是交错的，可以形成两个粘性末端（虚线框内的结构），为与其他核苷酸序列互补连接奠定基础；而SmaⅠ切割位置是平齐的，形成的是平末端。
【注意：不同的限制酶识别不同的序列，但有时形成的粘性末端可以发生互补；如下图：a酶识别的序列是GACGTC，切点是G和A之间；而b酶识别的序列ACGT，切点A的另一侧碱基不固定；两种限制酶形成的粘性末端的碱基可以互补】
⑥DNA
连接酶：将具有末端碱基互补的2个DNA片段连接在一起（形成磷酸二酯键），所形成的DNA分子称为重组
DNA分子。
因此，DNA连接酶可以将外源基因和载体DNA连接在一起，如下图。
【注意：DNA连接酶能够封闭DNA双螺旋骨架上的切口而不能封闭缺口，如下图所示】
⑦载体：质粒常作为基因的载体使用，质粒是能够自主复制的双链环状DNA分子，在细菌中以独立于拟核之外的方式存在，
最常用的是大肠杆菌的质粒，这种质粒常含有抗生素抗性基因，例如：四环素的抗性基因。
其他载体有λ噬菌体、动物病毒和植物病毒。
【作为载体具备的条件：①是DNA分子，这样才能与目的基因结合到一起；②能够自我复制；③能进入受体细胞，并在受体细胞中正常生存；④最好能表达特殊性状的基因（即为标记基因），便于检测目的基因是否转入受体细胞】
2.基因工程的基本原理：是让人们感兴趣的基因（即目的基因）在宿主细胞中稳定和高效地表达；为了实现这个目标，通常要有多种工具酶、目的基因、载体和宿主细胞等基因要素。
3.基因工程的基本操作步骤
①获得目的基因：即获得我们所需要的基因；获得目的基因通常有两种方法：a.目的基因的序列是已知的，可以用化学方法合成目的基因或用聚合酶链式反应（PCR）扩增目的基因；b.目的基因的核苷酸序列是未知的，我们就建立一个包括目的基因在内的基因文库从基因文库中找到我们想要的目的基因。【解读：例如某生物具有我们想要的性状，也就说明该生物体内含有控制这个性状的基因，但又不确定是哪个基因，此时，就把该生物的所有基因收集在一起，建立基因文库，然后从中筛选出我们想要的基因，即目的基因】
②形成重组DNA分子（核心步骤）：通常是用相同的限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体DNA（如质粒），就会在目的基因和载体
DNA的两端形成相同的黏性末端，然后用DNA连接酶将目的基因和载体DNA连接在一起，形成重组DNA分子。
③将重组DNA分子导入受体细胞：用适当的方法将形成的重组DNA分子转移到合适的受体细胞中。常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。如用质粒作载体，宿主细胞应选择大肠杆菌，用氯化钙处理大肠杆菌，增加大肠杆菌细胞壁的通透性（称为感受态细胞），使含有目的基因的重组质粒进入大肠杆菌宿主细胞。【拓展：如受体细胞是动物细胞，常用显微注射法导入受体细胞；如受体细胞是植物细胞，常用农杆菌转化法导入受体细胞。如果以病毒为载体，采用病毒侵染动植物细胞的方法】【例：用CaCl2处理细菌，会改变其某些生理状态。取CaCl2处理过的农杆菌与重组质粒在离心管内进行混合等操作，使重组质粒进入农杆菌，完成转化实验。在离心管中加入液体培养基，置于摇床慢速培养一段时间，其目的是使?CaCl2?处理过的农杆菌恢复细胞的正常状态，从而表达卡那霉素抗性基因，并大量增殖】
④筛选含有目的基因的受体细胞：并不是所有细胞都接纳了重组DNA分子，因此需要筛选含有目的基因的受体细胞。例如，质粒上有抗生素如四环素的抗性基因（用作标记基因），所以含有这种重组质粒的受体细胞就能够在有四环素的培养基中生长，而没有接纳重组质粒的细胞在这种培养基中不能生长。这样就能筛选出含有重组DNA分子的受体细胞。经过培养，目的基因能和质粒一起在宿主细胞内大量扩增。
⑤目的基因的表达：目的基因在宿主细胞中表达，能产生人们需要的功能物质，如转入了人胰岛素原基因的大肠杆菌，可以合成人胰岛素原，经进一步的加工后可获得具有生物活性的胰岛素。【注意：大肠杆菌细胞内不存在高尔基体和内质网，不能得到具有生物活性的胰岛素】
第二章
克隆技术
1.克隆：就是指无性繁殖系；克隆技术：是指从众多的基因或细胞群体中通过无性繁殖和选择获得目的基因或特定类型细胞的操作技术。
2.胚胎细胞克隆不属于严格意义上的动物个体克隆；
3.克隆的基本条件：①具有包含物种完整基因组的细胞核的活细胞；
②能有效调控细胞核发育的细胞质物质（如去核卵的细胞质）；
③完成胚胎发育的必要的环境条件。
4.植物的克隆
①植物克隆技术基础是植物组织培养；植物克隆技术的理论基础是植物细胞全能性；
②植物细胞全能性体现：植物体的每个活细胞，即使是已经高度成熟和分化的细胞，都保持了恢复到分生状态的能力，都具有遗传上的全能性。需要指出的是，由于不同种类植物或同种植物的不同基因型个体之间遗传性的差异，细胞的全能性的表达程度大不相同。【全能性比较：受精卵＞早期胚胎细胞＞生殖细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞】
③植物组织培养：植物组织培养就是在无菌和人工控制的条件下，将离体的植物器官、组织、细胞培养
在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、生芽，最终形成完整的植株。【固体培养基有利于诱导愈伤组织，而液体培养基有利于细胞和胚状体增殖】
④植物组织培养（愈伤组织培养法）过程：a.配制含有适当营养物质和植物生长调节剂的含0.7%—1%琼脂的培养基，倒在灭菌试管中凝固成半固体；
b.从消毒的根、茎或叶上切取一些小组织块；
c.将组织块放在半固体培养基上培养，获得愈伤组织（创伤组织）；
d.以适当配比的营养物质和生长调节剂诱导愈伤组织，直到再生出新植株。
☆跟生活的植株相似，在创伤表面形成一种由相对没有分化的活的薄壁细胞团组成的愈伤组织【该过程称为脱分化，即已经高度分化的植物细胞，经过诱导重新恢复了分裂能力，产生愈伤组织的过程】，通过调节营养物质和生长调节剂的适当配比，可以从这种愈伤组织诱导出芽和根的顶端分生组织【该过程称为再分化】，并可由此再生出新的植株。
⑤培养基的成分：水、无机盐、碳源（如蔗糖或甘露醇）、含N物质（如氨基酸、维生素）、琼脂（0.7%—1%，起支持作用）、植物生长调节剂（细胞分裂素、生长素）。
⑥植物细胞培养（液体悬浮培养法）过程：将含有愈伤组织培养物的试管放在摇床上，通过液体悬浮培养可以分散成单细胞，这种单细胞细胞质丰富、液泡小而细胞核大，这是胚性细胞的特征，在适宜的培养基中，这种单细胞可发育成胚状体，胚状体继续发育，可以形成植株。【目的：是通过大规模的细胞培养以获得人类所需的细胞次级代谢产物】【解析：处于适当的液体培养条件的单个植物细胞，经过培养基中成分的诱导，可发生类似受精卵经过卵裂、分化、器官发生和形态建成而发育成胚的过程，即从单细胞依次到细胞团、球形胚、心形胚和胚状体，最后再生出完整的植株；有些植物可以在愈伤组织的基础上直接发育出花器官】
⑦植物原生质体的获得方法：在0.5～0.6mol/L的甘露醇溶液环境（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，将细胞壁消化除去，获得球形的原生质体（细胞中有代谢活性的原生质部分，包括质膜、细胞质和细胞核）。
⑧如何实现器官发生和形态建成：主要通过平衡的植物激素配比进行调控；诱导芽的分化：细胞分裂素＞生长素；诱导根的分化：生长素（吲哚乙酸）＞细胞分裂素
⑨植物细胞工程：培养植物细胞（包括原生质体），借助基因工程方法，将外源遗传物质（DNA）导入受体细胞（包括原生质体受体）中，或通过细胞融合、显微注射等将不同来源的遗传物质重新组合，再通过对这些转基因细胞或重组细胞进行培养，获得具有特定性状的新植株。【解析：重新组合的3种方法：基因工程、
细胞融合、显微注射】
⑩长期培养中，培养物的胚胎发生和器官形成能力下降的可能原因：a.染色体畸变、细胞核变异或非整倍体产生等，而且其结果是不可逆的；
b.细胞或组织中激素平衡被打破，或细胞外源生长物质的敏感性发生改变；
c.随着时间推移，由于其他各种原因产生了缺乏成胚性的细胞系。
⑾应用：在培养基中加入不同浓度的NaCl或病原体的毒蛋白，诱发和筛选了抗盐或抗病突变体；在培养基中加入不同浓度的赖氨酸类似物，能够筛选出抗赖氨酸类似物的突变体。
5.细胞克隆
①动物克隆的技术基础是动物细胞和组织培养；
②动物细胞培养：将动物体内的一部分组织取出，经过机械消化或胰酶消化，使其分散成单个细胞；然后，在人工控制的培养条件下，使这些细胞得以生存，并保持生长、分裂（繁殖）乃至接触抑制和有规律的衰老、死亡等生命活动。【接触抑制：是将多细胞生物的细胞进行体外培养时，分散贴壁生长的细胞一旦相互汇合接触，即停止移动和生长的现象。细胞增殖到一定程度，也就是互相挨在一起的时候，糖蛋白识别了这种信息，就会使细胞停止繁殖】【贴壁生长：在细胞培养时贴附于培养（瓶）器皿壁上，细胞一经贴壁就迅速铺展，然后开始有丝分裂，并很快进入对数生长期，一般数天后就铺满培养表面，并形成致密的细胞单层】
③动物组织培养：动物组织在体外及人工条件下维持生活状态或生长特性。动物组织培养过程中可以伴随着分化。
④综合细胞培养和组织培养的含义和规律，两者在一定程度上可看作是同义语，因此可将它们统称为组织培养（组培），用以代表各种生物体结构成分的体外培养。
⑤原代培养和传代培养：从机体取出组织或细胞后立即进行培养（即原代培养），当细胞从移植物中生长迁移出来，形成生长晕并增大以后，接着进行传代培养（即将原代培养细胞从一个培养瓶转移或移植到另一个培养瓶）。【生长晕：是指组织块接种进行细胞培养5～6天后，在显微镜下观察，可见到有细胞从组织块周边生长，呈放射状排列】
⑥悬浮培养法：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶（卡氏瓶）中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。
⑦细胞系、细胞株
a.细胞系：指可连续传代的细胞。如果不进行分离培养，到一定时期培养的细胞就会因细胞密度过大和代谢消耗引起营养枯竭，不能正常生长，这就是必须传代的原因。原代培养物在首次传代时就成为细胞系，能连续培养下去的细胞系称为连续细胞系，不能连续培养下去的细胞系称为有限细胞系。二倍体细胞通常为有限细胞系，连续细胞系被认为是发生了转化了的细胞系，大多数具有异倍体核型。有的连续细胞系是恶性细胞系，具有异体致瘤性；有的连续细胞系获得了不死性，但保留接触抑制现象，不致癌。【异体致瘤性解析：恶性肿瘤之所以很难完全清除易复发，一个重要原因是肿瘤细胞来源于自身细胞，不能被自身免疫系统识别清除，而异体医源性种植（如器官移植）来源于异体细胞，很难不被自身免疫系统识别清除，所以来自异体的肿瘤细胞一般不会导致肿瘤，但有少数肿瘤细胞移植后可使异体导致肿瘤，即异体致瘤性】。【异倍体核型解析：某种生物完整的一套染色体称为该种生物的一个染色体组；具有不成套染色体组的细胞或个体称为异倍体，异倍体具有的核型即为异倍体核型，类似非整体变异】
b.细胞株：通过一定的选择或纯化方法，从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞系。细胞株一般具有恒定的染色体组型、同功酶类型、病毒敏感性和生化特性等。可传代次数有限的细胞株称为有限细胞株，可连续多次传代的细胞株称为连续细胞株。
⑧克隆培养法：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，叫克隆培养法或细胞克隆。未经克隆化的细胞系具有异质性【遗传物质及性状的差异】，经过克隆以后的细胞的后裔细胞群，来源于一个共同的祖细胞，所以称为纯系（克隆）。细胞克隆的遗传性状均一，表现的性状相似，便于研究。
a.细胞克隆的最基本要求：保证所建成的克隆来源于单个细胞。
b.适合于克隆的细胞：对培养环境有较大适应范围和具有较强独立生存能力的细胞；原代培养细胞和有限细胞系克隆起来有实际困难；相反，无限细胞系、转化细胞系或肿瘤细胞系等比较容易克隆，单细胞与群体细胞相比，群体细胞更容易克隆。
c.提高细胞克隆形成率的措施：选择适宜的培养基、
添加血清
（胎牛血清）、以滋养细胞（如经射线照射本身失去增殖能力的小鼠成纤维细胞）支持生长、激素（胰岛素等）刺激、使用CO2培养箱调节PH等。【成纤维细胞，也称为纤维母细胞，是疏松结缔组织的主要细
胞成分，这种细胞具有合成和分泌蛋白质的功能，如合成和分泌胶原纤维、弹性纤维、网状纤维及有机基质，对其他细胞起了支持生长的作用】
d.细胞克隆的主要用途之一：从普通细胞系中分离出缺乏特殊基因的突变细胞系。例如：研究缺少某种特殊蛋白的细胞，根据该细胞所缺失的功能，即可发现正常细胞中这种蛋白的功能。
6.细胞融合与细胞杂交
①.细胞工程是细胞水平上的生物工程，其主要的技术手段是细胞培养和细胞融合。
②.细胞融合：是指两个或多个不同的细胞融合成一个细胞的现象。植物细胞的原生质体可以相互融合，动物细胞在一定的物质（如灭活的仙台病毒、聚乙二醇等）介导下可以相互融合。电融合技术是在低压交流电场中击穿质膜脂双层，导致胞质融通，是效率很高的新型细胞融合技术。
③.基因型不同的细胞间的融合称为细胞杂交，由于细胞杂交中染色体容易丢失，利用杂交细胞检测特定染色体丢失与特定基因产物（蛋白质）减少的对应关系可以进行基因定位【例如人—鼠杂交细胞，由于1号染色体丢失导致尿苷单磷酸激酶活性丧失，可知该基因在1号染色体上】。
④.杂交瘤技术和单克隆抗体制备过程
⑤.杂交瘤技术解决了抗血清的异质性问题，利用仙台病毒使经羊细胞免疫的小鼠脾细胞与骨髓瘤细胞融合，经筛选获得了针对羊红细胞的单克隆抗体。【脾细胞：从供体获取的脾脏，通过机械的方法或其他方法将脾组织捣碎制成游离的脾细胞保存于等渗盐水中即形成脾细胞悬液，其中含有大量的淋巴细胞和巨噬细胞，脾脏是机体细胞免疫和体液免疫的中心】
⑥.杂交瘤技术制备单抗的基本方法：
a.用外界抗原刺激动物（如小鼠），使其发生免疫反应，使B淋巴细胞产生抗体；
b.利用仙台病毒或聚乙二醇等作介导，使经免疫的动物的B淋巴细胞（或脾细胞）与可以无限传代的骨髓瘤细胞融合；
c.经过筛选、克隆培养，获得来自单一细胞的既能产生特异抗体、又能无限增殖的杂交瘤细胞克隆。
⑦a.单克隆抗体的制备运用动物细胞培养和动物细胞融合技术；
b.两次筛选的目的：第一次筛选是在细胞融合后选出杂交瘤细胞；第二次筛选是对杂交瘤细胞进行培养后选出能产生特定抗体的细胞群，继续培养；
c.杂交瘤技术制备单克隆抗体的优点：可以从特异抗原成分比例极少的抗原混合物中获得单抗。特异性强，灵敏度高；
7.动物的克隆繁殖
①受精卵的第一次卵裂所得到的2个分裂球，每一个都可以发育为完整个体，所以第一次卵裂后全能性没有丧失，随着胚胎发育的继续，有的细胞不再具有发育为完整个体的能力，只具有分化出多种组织细胞的潜能，这样的细胞叫多能细胞，例如：多能造血干细胞；有的细胞只能分化为一种细胞，如单能造血干细胞；另外，低等动物细胞的全能性一般比较容易体现；癌细胞仍能逆转为正常细胞；无论是分化还是癌化，变化的都是表现型，基因组成的完整性可以保留。
②动物难以克隆的根本原因：细胞分化使得细胞发生了基因的差异表达，有的基因开放，有的基因关闭；动物的体细胞均已发生了分化，基因组中的基因的活动很不完全，不能像受精卵那样发挥细胞的全能性，以此为起点进行动物克隆，难度很大。
③哺乳动物的卵细胞体积小，核移植需要借助精密的显微操作仪和高效率的细胞融合法。
④体细胞克隆成功证明了：高度分化细胞经过一定技术处理，也可以回复到类似受精卵时期的功能；在胚胎和个体发育中，细胞质具有调控细胞核（包括异源的细胞核）发育的作用。
⑤克隆羊成功的部分原因：重组卵细胞最初分裂时虽然复制了DNA，但基因的转录并未开始；同时，供体核DNA开始丢失来源于乳腺细胞的调节蛋白，而正是这些调节蛋白最初阻止了核基因的表达；在重组卵细胞开始第三次分裂时，原乳腺细胞的调节蛋白便全部被卵细胞质中的蛋白因子替换了，因此核DNA被重新编排，胚细胞开始表达自己的基因，进而调控在代孕母子宫中的进一步发育。因此，罗斯林研究所的科研人员采用电脉冲细胞融合技术，选择分裂3次时的细胞进行移植。
第三章
胚胎工程
1.动物有胚胎发育是指受精卵发育成幼体的过程；
2.成熟的精卵融合成为受精卵的过程称为受精；受精大体包括精卵识别、精子附着于卵膜、精卵质膜融合等过程。同种动物精子、卵细胞表面有特异性相互识别的蛋白，这是同种动物精卵才能结合的原因之一。
3.胚胎发育的过程：受精卵→卵裂球（包括包括
2
细胞期、4
细胞期、8
细胞、16
细胞期、32
细胞期）→囊胚期→原肠胚期→幼体；
4.卵裂期：受精卵不断进行细胞分裂即卵裂，卵裂产生的细胞团称卵裂球，随着卵裂球细胞数目的增加，细胞逐渐变小，当卵裂球含2-8个细胞时，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。
5.囊胚：又称为胚泡，是中空的细胞团，囊胚外表为一层扁平细胞，称滋养层，可发育成胚胎的附属结构或胚外结构如胚盘。囊胚内部的细胞团不断增殖分化，将发育成完整的胚胎；内细胞团的细胞为胚胎干细胞，是一种未分化的细胞（二倍体核型），具有发育全能性，能分化出成体动物的所有组织和器官。
6.原肠胚：有外、中、内三个胚层，具有原肠腔。原肠胚的内、中、外三个胚层逐渐分化形成各种器官原基。
胚胎工程
胚胎工程通常指各种胚胎操作技术。胚胎工程的研究对象主要限定于高等脊椎动物，特别是哺乳动物。研究的重点内容有：体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。
2.体外受精和胚胎体外培养：
①体外受精就是采集雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在试管中受精。
②培养过程：
a.将成熟的精子放入培养液中培养，使精子达到获能【
注意：获得具有完成受精的能力】状态，这样才能穿入到卵细胞内部；
b.采集卵母细胞的和培养：首先从卵巢中获得未成熟的卵母细胞，最常用的方法是卵巢经超数排卵处理【用促性腺激素处理卵巢】后，使其超声监视器确定卵泡的位置，插入穿刺针吸取卵泡液，取出卵母细胞，在体外经人工培养，促进其成熟；
c.获能的精子和培养成熟的卵细胞在体外合适的环境下共同培养，完成受精；
d.胚胎的体外培养：受精后形成的受精卵需经早期发育培养，才能完成植入或着床，通常移植的最适宜时期是发育到8细胞以上的胚胎，如早期囊胚；
e.经分娩产仔就得到“试管动物”。
③由于胚胎不同发育时期生理代谢的需求不同，进行胚胎体外培养时，必须配置含有一系列含有不同成分的培养液，用以培养不同发育时期的胚胎；目前尚无从受精卵到新生儿的全体外培养技术，所以，胚胎移植为胚胎工程中获得后代的唯一方法。
3.胚胎移植的基本过程：一头母畜（供体）发情排卵并经配种后，在一定时间内从其生殖器官中（输卵管和子宫角）取出早期胚胎，然后把它们分别移植到另外一头与供体同时发情排卵、但未经配种的母畜（受体）的相应部位（输卵管或子宫角），这个来自供体的胚胎能够在受体的子宫着床、并继续生长发育，最后产下供体的后代。
4.胚胎分割
①是指借助显微操作技术将早期胚胎（囊胚之前）切割成几等份（如2等份、4等份等），再移植到代孕母子宫发育，产生同卵多仔后代的技术。胚胎分割可成倍增加胚胎数量，是一种快速繁殖良种畜的方法。
②胚胎分割基本过程：将发育良好的胚胎移入含培养液的培养皿中；在显微镜下用切割针或切割刀分割胚胎，或用酶处理等方法将卵裂球中的细胞分开；分割的胚胎或细胞直接移植给受体，或在体外培养到囊胚阶段再移植到受体内，着床发育产仔。
5.胚胎干细胞：当受精卵分裂发育成早期胚胎（囊胚）时，内细胞团的细胞为胚胎干细胞（简称ES细胞），是一种未分化的细胞，具有发育全能性和二倍体核型。
①培养关键：需要一种能促进胚胎干细胞的生长，但抑制其分化的培养体系。
②培养过程：在培养胚胎干细胞时，首先要在培养皿底部制备一层细胞，称为饲养层【一般是胚胎成纤维细胞，因为胚胎成纤维细胞可以分泌一些能抑制细胞分化的物质，满足促进干细胞生长的同时抑制分化的条件】，然后将干细胞接种在饲养层上；把胚胎放在培养液中继续培养，直到内细胞团突出饲养层外，然后用酶消化或机械剥离内细胞团，再把它用酶消化成单个细胞，置于新鲜培养液中培养。
6.胚胎干细胞核移植：
①是指将胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由
受体完成克隆动物（并非严格意义上的克隆）的技术。
②胚胎干细胞核移植需要的技术流程：细胞核移植→胚胎体外培养→胚胎移植。
③胚胎干细胞可以进行基因敲除，获得基因敲除动物，如用基因敲除手段可以获得适合人体移植的猪器官，减弱或消除排斥反应；人体的胚胎干细胞可以转变为人体的任何一种细胞和组织，利用这一特性可以培育用于移植的细胞、组织或器官。
第五章
生态工程
1.生态工程原理：整体、协调、循环、再生；生态工程学的研究对象：社会——经济——自然复合生态系统；
2.生态工程主要类型：
①物质循环利用的生态工程：城市生活垃圾进行减量化、无害化、资源化处理，如将生活垃圾中有机部分、人畜的粪便等转化为优质生态复合肥；农村地区发展养殖业，将农作物秸杆“过腹还田”，利用禽畜粪便与作物秸杆培养食用菌后再培养蚯蚓，蚓粪残渣再作为肥料，既减少或避免了田间烧草给环境带来的污染，又增加了产值。
②节水和废水处理与应用的生态工程：
干旱和半干旱地区开展雨水和地表水的收集，在广大农业区域实施节水灌溉技术，城市、工业节水系统的开发等属于节水性质的生态工程；
糖厂用废弃的糖蜜制酒精，造纸厂利用废液回收钙粉、木质素等物质，屠宰场利用废血提取生产凝血酶、血红蛋白等，这些都是工业废水、生活污水等实施减量、回收、再生、再循环的措施，属于废水处理和利用生态工程。
③山区小流域综合治理与开发的生态工程：在治理恢复小流域生态环境的基础上，可持续利用小流域自然资源，将治坡、治沟、修梯田与发展草业、牧业、林业结合起来。
④清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程：
a.农作物秸杆、生活垃圾等发酵处理，利用沼气作为清洁可再生的能源；
b.开发利用太阳能、风能等；
c.优点：能够为全社会提供能效高、对环境影响小、可持续的能源服务。
3.生态工程在农业中的应用：
①农业生态工程的概念：
以生态学原理为依据，将种植、养殖、水产、园艺与林业、副业、加工业等进行优化，将农业废弃物的转化、再生及资源化等综合起来，将节能、应用清洁能源、生态建筑以及人口控制、生物多样性保护等结合起来。
②农业生态工程的意义：
有效地促进了物质循环、能量流动、信息流动的畅通，人与环境和谐相处，经济、生态环境和社会效益的同步发展，是实现农业现代化过程中保证农业可持续发展的一种生产方式。
③庭院生态工程：在庭院生态系统中，有生产者、消费者、分解者，也存在能量流动和物质循环。对庭院生态系统的经济效益分析需要考虑以下三个因素：a.系统内部的投入和产出，表示庭院生态系统内各子系统中各种产品对其他子系统的贡献；b.系统的实际消费，表示来自外部的物质输入，如饲料、化肥等；c.系统的有效贡献，表示这个庭院生态系统对系统外部在物质输出，如农户自身消费和出售部分。
④农业生态工程：
农业主要包括种植业和畜牧业，是人类食物生产系统的两大支柱。种植业将太阳能和无机物固定为有机物，作物所产生的秸杆等为畜牧养殖业生产的发展提供了物质基础。种养结合的优化设计就是按照生态和经济规律，以各种农畜产品的社会需求量、资源状况和经济效益为基础，进行综合优化，使系统从总体上获得最佳的经济效益、生态效益和社会效益。
⑤我国农业生态工程的主要技术：（特别注意）
a.物质的良性循环技术：庭院生态系统在人工干预下建立了蔬菜——鸡、猪——沼气这样的一个小循环、桑基鱼塘生态工程、农作物秸杆“过腹还田”，核心技术都是物质的良性循环技术，实现了物质的良性循环和多途径利用。
b.洁净可再生的新能源开发技术：利用太阳能、利用发酵技术产生沼气开发生物能、开发风能和潮汐能等。
c.种植业和畜牧业合理优化技术：根据当地的土地资源、水资源等实际情况，以农业生态系统内部物质良性循环为基础，尽量少用农业生态系统外部的化肥和农药，提高农作物产量和畜牧业产品的产量，优化组合种植业、畜牧业等产业结构，以求得最大化的经济效益和生态效应。措施：Ⅰ.退耕还林、退耕还草政策，是从追求生态效益出发，重新优化组合种植业和畜牧业的关系；Ⅱ.针对耕作方式与种植制度，设计高效可行的套种【如：小麦生长后期，在小麦畦中间播种玉米】、间种【如：桑田中种植大豆、果园中种植蔬菜】和轮种【同一块土地上轮流种植玉米、大豆，可以恢复或提高土壤肥力】制度；
Ⅲ.利用动物的不同习性，设计多种立体养殖技术；Ⅳ.利用生物种间关系，发展生物防治技术。选修3
教材解读
第一章
基因工程
【教材解读】
1.工具酶的发现和基因工程的诞生
①基因工程的概念：是指狭义的遗传工程；广义的遗传工程泛指把一种生物的
（细胞核、染色体脱氧核糖核酸等）移到
中去，并使这种遗传物质所带的
在
中表达。
②基因工程的核心是
，其变异原理是
。
③限制性核酸内切酶：主要是从细菌中分离纯化出来的；【拓展：限制酶对细菌有保护作用，某些入侵的噬菌体可因
而不能在细菌中繁殖，“限制”由此而得名，限制酶不能切开细菌自身的
，这是因为
的腺嘌呤和胞嘧啶甲基化而受到保护的缘故】
是能够
和
DNA分子内一小段
的酶，因此具有
性。【解析：识别特定的
和切点；切割切点处两个核苷酸之间的
】
④如：以下四种限制性核酸内切酶能识别的序列分别是GGATCC、
、AAGCTT、AGATCT，识别的切点（又称切割位点）G和G之间、
之间、
之间、A和G之间，能在切点上两个核苷酸之间切断DNA，如下图所示。
⑤如果利用不同的
处理DNA分子，就能把DNA分子切割成许多
，限制酶的切割方式分为两种方式：如：EcoRⅠ切割位置是交错的，可以形成
（虚线框内的结构），为与其他核苷酸序列互补连接奠定基础；而SmaⅠ切割位置是平齐的，形成的是
。
【注意：不同的限制酶识别不同的序列，但有时形成的粘性末端可以发生互补；如下图：a酶识别的序列是
，切点是
之间；而b酶识别的序列ACGT，切点A的另一侧碱基不固定；两种限制酶形成的粘性末端的碱基可以互补】
⑥DNA
连接酶：将具有
的2个DNA片段连接在一起（形成
键），所形成的DNA分子称为
分子。
因此，DNA连接酶可以将
和
连接在一起，如下图。
【注意：DNA连接酶能够封闭DNA双螺旋骨架上的切口而不能封闭缺口，如下图所示】
⑦载体：质粒常作为基因的
使用，质粒是能够自主复制的
分子，在细菌中以独立于拟核之外的方式存在，
最常用的是
的质粒，这种质粒常含有抗生素抗性基因，例如：四环素的抗性基因。
其他载体有λ噬菌体、动物病毒和植物病毒。
【作为载体具备的条件：①是DNA分子，这样才能与
结合到一起；②能够自我复制；③能进入
，并在受体细胞中正常生存；④最好能表达特殊性状的基因（即为
基因），便于检测
是否转入受体细胞】
2.基因工程的基本原理：是让人们感兴趣的基因（即
）在
中稳定和高效地
；为了实现这个目标，通常要有多种
、
、载体和
等基因要素。
3.基因工程的基本操作步骤
①获得
：即获得我们所需要的基因；获得目的基因通常有两种方法：a.目的基因的序列是已知的，可以用
目的基因或用
（PCR）扩增目的基因；
b.目的基因的核苷酸序列是未知的，我们就建立一个包括目的基因在内的
，从基因文库中找到我们想要的
。【解读：例如某生物具有我们想要的性状，也就说明该生物体内含有控制这个性状的基因，但又不确定是哪个基因，此时，就把该生物的所有基因收集在一起，建立基因文库，然后从中筛选出我们想要的基因，即目的基因】
②形成
（核心步骤）：通常是用
的限制性核酸内切酶分别切割
和
（如质粒），就会在
和
的两端形成
，然后用
将目的基因和
连接在一起，形成重组DNA分子。
③将重组DNA分子导入
：用适当的方法将形成的
转移到合适的
中。常用的受体细胞有
、枯草杆菌、
和
等。如用质粒作载体，宿主细胞应选择
，用
处理大肠杆菌，增加大肠杆菌
的通透性（称为
细胞），使含有目的基因的
进入大肠杆菌宿主细胞。【拓展：如受体细胞是动物细胞，常用
导入受体细胞；如受体细胞是植物细胞，常用
导入受体细胞。如果以病毒为载体，采用病毒侵染动植物细胞的方法】【用CaCl2处理细菌，会改变其某些生理状态。取CaCl2处理过的农杆菌与重组质粒在离心管内进行混合等操作，使重组质粒进入农杆菌，完成
实验。在离心管中加入液体培养基，置于摇床慢速培养一段时间，其目的是
，
从而表达卡那霉素抗性基因，并大量增殖】
④筛选含有
的受体细胞：并不是所有细胞都接纳了
，因此需要筛选含有
的受体细胞。例如，质粒上有
如四环素的抗性基因（用作
），所以含有这种
的受体细胞就能够在有
的培养基中生长，而没有接纳
的细胞在这种培养基中
生长。这样就能筛选出含有
的受体细胞。经过培养，
能和质粒一起在宿主细胞内大量扩增。
⑤目的基因的表达：目的基因在
中表达，能产生人们需要的
，如转入了人胰岛素原基因的大肠杆菌，可以合成人
，经进一步的
后可获得具有
的胰岛素。【注意：大肠杆菌细胞内不存在
和内质网，不能得到具有生物活性的胰岛素】
第二章
克隆技术
1.克隆：就是指
系；克隆技术：是指从众多的
或
中通过无性繁殖和选择获得
或
的操作技术。
2.胚胎细胞克隆
严格意义上的动物个体克隆；
3.克隆的基本条件：①具有包含物种
的细胞核的活细胞；
②能有效调控
发育的细胞质物质（如去核卵的细胞质）；
③完成胚胎发育的必要的环境条件。
4.植物的克隆
①植物克隆技术基础是
；植物克隆技术的理论基础是
；
②植物细胞全能性体现：植物体的每个活细胞，即使是已经
和
的细胞，都保持了恢复到
的能力，都具有
的全能性。需要指出的是，由于不同
或同种植物的
个体之间
的差异，细胞的全能性的
大不相同。【全能性比较：受精卵＞早期胚胎细胞＞生殖细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞】
③植物组织培养：植物组织培养就是在
和人工控制的条件下，将
的植物器官、组织、细胞培养
在人工配制的
上，给予适宜的培养条件，诱导其产生
、生芽，最终形成
。【固体培养基有利于诱导愈伤组织，而液体培养基有利于细胞和胚状体增殖】
④植物组织培养（愈伤组织培养法）过程：a.配制含有适当
和
的含0.7%—1%琼脂的培养基，倒在灭菌试管中凝固成
；
b.从消毒的
或叶上切取一些小组织块；
c.将组织块放在
培养基上培养，获得
（创伤组织）；
d.以适当配比的
和
诱导愈伤组织，直到再生出
。
☆跟生活的植株相似，在创伤表面形成一种由
的活的薄壁细胞团组成的
【该过程称为
，即已经
的植物细胞，经过诱导重新恢复了
，产生
的过程】，通过调节营养物质和生长调节剂的适当配比，可以从这种
诱导出芽和根的
【该过程称为
】，并可由此再生出新的植株。
⑤培养基的成分：水、无机盐、
（如蔗糖或甘露醇）、含N物质（如氨基酸、维生素）、
（0.7%—1%，起支持作用）、
（细胞分裂素、生长素）。
⑥植物细胞培养（液体悬浮培养法）过程：将含有愈伤组织培养物的试管放在
上，通过
可以分散成
，这种
细胞质
、
而
，这是
的特征，在适宜的培养基中，这种单细胞可发育成
，
继续发育，可以形成植株。【目的：是通过大规模的细胞培养以获得人类所需的细胞次级代谢产物】【解析：处于适当的液体培养条件的
，经过培养基中成分的
，可发生类似受精卵经过卵裂、
、
和形态建成而发育成
的过程，即从单细胞依次到
、球形胚、
和胚状体，最后再生出
的植株；有些植物可以在
的基础上直接发育出
】
⑦植物原生质体的获得方法：在0.5～0.6mol/L的
溶液环境（较高渗透压）下用
酶和
酶混合液处理根尖、叶片、
组织或
细胞，将
消化除去，获得球形的
（细胞中有代谢活性的原生质部分，包括质膜、细胞质和细胞核）。
⑧如何实现器官发生和形态建成：主要通过
配比进行调控；诱导芽的分化：细胞分裂素＞生长素；诱导根的分化：生长素（吲哚乙酸）＞细胞分裂素
⑨植物细胞工程：培养植物细胞（包括原生质体），借助
方法，将
（DNA）导入受体细胞（包括原生质体受体）中，或通过
、
等将不同来源的遗传物质重新组合，再通过对这些
或
进行培养，获得具有
的新植株。【解析：重新组合的3种方法：基因工程、
细胞融合、显微注射】
⑩长期培养中，培养物的胚胎发生和器官形成能力下降的可能原因：a.
、细胞核变异或
产生等，而且其结果是
的；
b.细胞或组织中激素
，或细胞外源生长物质的
发生改变；
c.随着时间推移，由于其他各种原因产生了缺乏
的细胞系。
⑾应用：在培养基中加入不同浓度的NaCl或病原体的毒蛋白，诱发和筛选了
或
突变体；在培养基中加入不同浓度的赖氨酸类似物，能够筛选出
的突变体。
5.细胞克隆
①动物克隆的技术基础是
和
；
②动物细胞培养：将动物体内的一部分
取出，经过
消化或
消化，使其分散成
；然后，在
的培养条件下，使这些细胞得以生存，并保持生长、
（繁殖）乃至
和有规律的衰老、死亡等生命活动。【接触抑制：是将多细胞生物的细胞进行体外培养时，分散贴壁生长的细胞一旦相互汇合接触，即停止移动和生长的现象。细胞增殖到一定程度，也就是互相挨在一起的时候，糖蛋白识别了这种信息，就会使细胞停止繁殖】【贴壁生长：在细胞培养时贴附于培养（瓶）器皿壁上，细胞一经贴壁就迅速铺展，然后开始有丝分裂，并很快进入对数生长期，一般数天后就铺满培养表面，并形成致密的细胞单层】
③动物组织培养：动物组织在
及人工条件下维持
特性。动物组织培养过程中可以伴随着
。
④综合细胞培养和组织培养的含义和规律，两者在一定程度上可看作是同义语，因此可将它们统称为
（组培），用以代表各种生物体结构成分的
。
⑤原代培养和传代培养：从机体取出组织或细胞后立即进行培养（即
），当细胞从移植物中生长迁移出来，形成
并
以后，接着进行
（即将原代培养细胞从一个培养瓶转移或移植到另一个培养瓶）。【生长晕：是指组织块接种进行细胞培养5～6天后，在显微镜下观察，可见到有细胞从组织块周边生长，呈放射状排列】
⑥悬浮培养法：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用
酶或
酶处理分散成
→制成
→转入培养瓶（
瓶）中进行
→贴满瓶壁的细胞重新用
或
酶处理分散成单个细胞继续
。
⑦细胞系、细胞株
a.细胞系：指可
的细胞。如果不进行分离培养，到一定时期培养的细胞就会因
和
引起营养枯竭，
正常生长，这就是必须传代的原因。原代培养物在首次传代时就成为
，能连续培养下去的细胞系称为
，不能连续培养下去的细胞系称为
。二倍体细胞通常为
，连续细胞系被认为是发生了
的细胞系，大多数具有
核型。有的连续细胞系是
，具有
；有的连续细胞系获得了
，但保留
现象，不致癌。【异体致瘤性解析：恶性肿瘤之所以很难完全清除易复发，一个重要原因是肿瘤细胞来源于自身细胞，不能被自身免疫系统识别清除，而异体医源性种植（如器官移植）来源于异体细胞，很难不被自身免疫系统识别清除，所以来自异体的肿瘤细胞一般不会导致肿瘤，但有少数肿瘤细胞移植后可使异体导致肿瘤，即异体致瘤性】。【异倍体核型解析：某种生物完整的一套染色体称为该种生物的一个染色体组；具有不成套染色体组的细胞或个体称为异倍体，异倍体具有的核型即为异倍体核型，类似非整体变异】
b.细胞株：通过一定的
方法，从
或细胞系中获得的具有
的细胞系。细胞株一般具有恒定的
、同功酶类型、
和生化特性等。可传代次数有限的细胞株称为
，可连续多次传代的细胞株称为
。
⑧克隆培养法：把
从群体中分离出来
培养，使之繁衍成一个新的
的技术，叫克隆培养法或
。未经克隆化的细胞系具有
【遗传物质及性状的差异】，经过克隆以后的细胞的后裔细胞群，来源于一个共同的
，所以称为
（克隆）。细胞克隆的
均一，
相似，便于研究。
a.细胞克隆的最基本要求：保证所建成的克隆来源于
。
b.适合于克隆的细胞：对培养环境有
和具有
的细胞；
和
克隆起来有实际困难；相反，
、转化细胞系或
系等比较容易克隆，单细胞与群体细胞相比，
更容易克隆。
c.提高细胞克隆形成率的措施：选择适宜的培养基、
添加
（
）、以
（如经射线照射本身失去增殖能力的小鼠成纤维细胞）
、
（胰岛素等）刺激、使用
培养箱
等。【成纤维细胞，也称为纤维母细胞，是疏松结缔组织的主要细胞成分，这种细胞具有
的功能，如合成和分泌胶原纤维、弹性纤维、网状纤维及有机基质，对其他细胞起了
的作用】
d.细胞克隆的主要用途之一：从普通细胞系中分离出缺乏
的
细胞系。例如：研究缺少某种
的细胞，根据该细胞所缺失的功能，即可发现正常细胞中
的功能。
6.细胞融合与细胞杂交
①.细胞工程是细胞水平上的生物工程，其主要的技术手段是
和
。
②.细胞融合：是指两个或多个不同的细胞融合成一个细胞的现象。植物细胞的
可以相互融合，动物细胞在一定的物质（如灭活的
、
等）介导下可以相互融合。
技术是在低压交流电场中击穿
，导致
融通，是效率很高的新型细胞融合技术。
③.基因型不同的细胞间的融合称为
，由于细胞杂交中
容易丢失，利用杂交细胞检测特定
丢失与
产物（蛋白质）减少的对应关系可以进行
【例如人—鼠杂交细胞，由于1号染色体丢失导致尿苷单磷酸激酶活性丧失，可知该基因在
上】。
④.杂交瘤技术和单克隆抗体制备过程
⑤.杂交瘤技术解决了抗血清的
问题，利用仙台病毒使经羊细胞
的小鼠
细胞与
细胞融合，经筛选获得了针对羊红细胞的
抗体。【脾细胞：从供体获取的脾脏，通过机械的方法或其他方法将脾组织捣碎制成游离的脾细胞保存于等渗盐水中即形成
，其中含有大量的
和巨噬细胞，脾脏是机体
和
的中心】
⑥.杂交瘤技术制备单抗的基本方法：
a.用外界
刺激动物（如小鼠），使其发生
反应，使B淋巴细胞产生
；
b.利用仙台病毒或聚乙二醇等作
，使经免疫的动物的
细胞（或脾细胞）与可以无限传代的
细胞融合；
c.经过筛选、克隆培养，获得来自
细胞的既能产生
、又能
的杂交瘤细胞克隆。
⑦a.单克隆抗体的制备运用
和
技术；
b.两次筛选的目的：第一次筛选是在细胞融合后选出
细胞；第二次筛选是对
细胞进行培养后选出能
的细胞群，继续培养；
c.杂交瘤技术制备单克隆抗体的优点：可以从特异抗原成分比例极少的
中获得
。特异性
，灵敏度
；
7.动物的克隆繁殖
①受精卵的第一次卵裂所得到的2个分裂球，每一个都可以发育为
，所以第一次卵裂后
丧失，随着胚胎发育的继续，有的细胞不再具有发育为
的能力，只具有分化出
的潜能，这样的细胞叫
，例如：多能造血干细胞；有的细胞只能分化为
，如单能造血干细胞；另外，低等动物细胞的全能性一般
体现；癌细胞仍能逆转为
；无论是分化还是癌化，变化的都是
，基因组成的
可以保留。
②动物难以克隆的根本原因：细胞分化使得细胞发生了基因的
，有的基因
，有的基因
；动物的体细胞均已发生了
，基因组中的基因的
，不能像受精卵那样发挥细胞的
，以此为起点进行动物克隆，难度很大。
③哺乳动物的卵细胞体积
，核移植需要借助精密的
和高效率的
。
④体细胞克隆成功证明了：高度分化细胞经过一定技术处理，也可以回复到类似
时期的功能；在胚胎和个体发育中，细胞质具有
（包括异源的细胞核）发育的作用。
⑤克隆羊成功的部分原因：重组卵细胞最初分裂时虽然复制了
，但基因的
并未开始；同时，供体核DNA开始丢失来源于乳腺细胞的
，而正是这些
最初阻止了核基因的
；在重组卵细胞开始第
次分裂时，原乳腺细胞的
便全部被卵细胞质中的
替换了，因此核DNA被
，胚细胞开始表达
的基因，进而调控在代孕母子宫中的进一步
。因此，罗斯林研究所的科研人员采用
融合技术，选择分裂
次时的细胞进行移植。
第三章
胚胎工程
1.动物有胚胎发育是指
发育成
的过程；
2.成熟的精卵融合成为受精卵的过程称为受精；受精大体包括
、精子附着于卵膜、
等过程。同种动物精子、卵细胞表面有
识别的蛋白，这是同种动物精卵才能结合的原因之一。
3.胚胎发育的过程：受精卵→
（包括包括
2
细胞期、4
细胞期、8
细胞、16
细胞期、32
细胞期）→
→原肠胚期→幼体；
4.卵裂期：受精卵不断进行细胞分裂即
，卵裂产生的细胞团称
，随着卵裂球细胞数目的增加，细胞逐渐
，当卵裂球含
个细胞时，其中的每一个细胞都具有
，即均可以发育成一个完整的个体。
5.囊胚：又称为
，是中空的
，囊胚外表为一层扁平细胞，称
，可发育成胚胎的附属结构或
如
。囊胚内部的细胞团不断增殖分化，将发育成完整的
；内细胞团的细胞为
，是一种
的细胞（
核型），具有
性，能分化出成体动物的所有
。
6.原肠胚：有
三个胚层，具有
。原肠胚的内、中、外三个胚层逐渐分化形成各种
。
胚胎工程
胚胎工程通常指各种胚胎操作技术。胚胎工程的研究对象主要限定于
动物，特别是
。研究的重点内容有：
、
、
、胚胎分割、
等。
2.体外受精和胚胎体外培养：
①体外受精就是采集雌性动物的
和雄性动物的
，使其在
中受精。
②培养过程：
a.将成熟的精子放入
中培养，使精子达到
【注意：获得具有完成受精的能力】状态，这样才能穿入到
内部；
b.采集卵母细胞的和培养：首先从卵巢中获得
的
细胞，最常用的方法是卵巢经
处理【用促性腺激素处理卵巢】后，使其
确定卵泡的位置，插入
吸取
，取出
细胞，在体外经人工培养，促进其
；
c.
的精子和培养
的卵细胞在体外合适的环境下
，完成受精；
d.胚胎的体外培养：受精后形成的受精卵需经
，才能完成植入或着床，通常移植的最适宜时期是发育到
的胚胎，如
；
e.经分娩产仔就得到“试管动物”。
③由于胚胎不同发育时期
的需求不同，进行胚胎体外培养时，必须配置含有一系列含有
的培养液，用以培养
的胚胎；目前尚无从受精卵到新生儿的
技术，所以，
为胚胎工程中获得后代的唯一方法。
3.胚胎移植的基本过程：一头母畜（供体）发情排卵并经
后，在一定时间内从其生殖器官中（
和
）取出
，然后把它们分别移植到另外一头与供体
排卵、但
的母畜（受体）的相应部位（
或
），这个来自供体的胚胎能够在受体的子宫
、并继续生长发育，最后产下
的后代。
4.胚胎分割
①是指借助
技术将
（囊胚之前）切割成几等份（如2等份、4等份等），再移植到
发育，产生
后代的技术。胚胎分割可
胚胎数量，是一种快速繁殖良种畜的方法。
②胚胎分割基本过程：将发育良好的
移入含
的培养皿中；在
下用
或
分割胚胎，或用
等方法将
中的细胞分开；分割的胚胎或细胞
给受体，或在体外培养到
阶段再移植到受体内，着床发育产仔。
5.胚胎干细胞：当受精卵分裂发育成
（
）时，内细胞团的细胞为
（简称ES细胞），是一种
的细胞，具有
和二
核型。
①培养关键：需要一种能
，但
的培养体系。
②培养过程：在培养胚胎干细胞时，首先要在
底部制备一层细胞，称为
【一般是
细胞，因为
细胞可以分泌一些能
的物质，满足
干细胞生长的同时
的条件】，然后将干细胞接种在
上；把胚胎放在
中继续培养，直到内细胞团
，然后用
或机械剥离内细胞团，再把它用
成
细胞，置于新鲜培养液中培养。
6.胚胎干细胞核移植：
①是指将胚胎干细胞核移植到去核的
中，经过
、
、
后直接由
受体完成克隆动物（并非严格意义上的克隆）的技术。
②胚胎干细胞核移植需要的技术流程：
→
→胚胎移植。
③胚胎干细胞可以进行基因敲除，获得
动物，如用基因敲除手段可以获得适合人体移植的猪器官，
排斥反应；人体的胚胎干细胞可以转变为人体的任何一种
和
，利用这一特性可以培育用于
的细胞、组织或器官。
第五章
生态工程
1.生态工程原理：
；生态工程学的研究对象：
复合生态系统；
2.生态工程主要类型：
①
的生态工程：城市生活垃圾进行
、
化、
化处理，如将生活垃圾中有机部分、人畜的粪便等转化为
；农村地区发展养殖业，将农作物秸杆“
”，利用禽畜粪便与作物秸杆培养
后再培养蚯蚓，蚓粪残渣再作为肥料，既
了田间烧草给环境带来的污染，又增加了产值。
②
处理与应用的生态工程：
干旱和半干旱地区开展雨水和地表水的
，在广大农业区域实施
技术，城市、工业节水系统的开发等属于
的生态工程；
糖厂用废弃的糖蜜制
，造纸厂利用废液回收
、
等物质，屠宰场利用废血提取生产
、
等，这些都是工业废水、生活污水等实施
、回收、
、再循环的措施，属于
生态工程。
③山区小流域
的生态工程：在治理恢复小流域生态环境的基础上，
利用小流域自然资源，将
、
、
与发展草业、
、
结合起来。
④
系统
利用的生态工程：
a.农作物秸杆、生活垃圾等
处理，利用
作为清洁可再生的能源；
b.开发利用
、风能等；
c.优点：能够为全社会提供
、
、
的能源服务。
3.生态工程在农业中的应用：
①农业生态工程的概念：
以
原理为依据，将种植、养殖、水产、园艺与林业、副业、加工业等进行
，将农业废弃物的
等综合起来，将节能、应用清洁能源、生态建筑以及人口控制、
保护等结合起来。
②农业生态工程的意义：
有效地促进了
、
、
的畅通，人与环境和谐相处，
、
和社会效益的同步发展，是实现农业现代化过程中保证农业
发展的一种生产方式。
③庭院生态工程：
在庭院生态系统中，有生产者、消费者、分解者，也存在
和物质循环。
对庭院生态系统的经济效益分析需要考虑以下三个因素：a.
，表示庭院生态系统内各子系统中各种产品对其他子系统的贡献；b.
，表示来自外部的物质输入，如饲料、化肥等；c.
，表示这个庭院生态系统对系统外部在物质输出，如农户自身消费和出售部分。
④农业生态工程：
农业主要包括
和
，是人类
系统的两大支柱。种植业将太阳能和无机物固定为
，作物所产生的秸杆等为
生产的发展提供了物质基础。种养结合的优化设计就是按照
规律，以各种农畜产品的社会需求量、
和经济效益为基础，进行
，使系统从总体上获得最佳的
、
效益和
效益。
⑤我国农业生态工程的主要技术：
a.
技术：庭院生态系统在人工干预下建立了蔬菜——鸡、猪——沼气这样的一个小循环、
生态工程、农作物秸杆“
”，核心技术都是
技术，实现了物质的
和
。
b.
的新能源开发技术：利用
、利用
产生沼气开发
、开发风能和
能等。
c.
和
合理优化技术：根据当地的土地资源、
等实际情况，以农业生态系统
为基础，尽量少用
的化肥和农药，提高农作物产量和畜牧业产品的产量，
种植业、畜牧业等产业结构，以求得最大化的经济效益和
。措施：Ⅰ.
、
政策，是从追求生态效益出发，
种植业和畜牧业的关系；Ⅱ.针对耕作方式与种植制度，设计高效可行的
【如：小麦生长后期，在小麦畦中间播种玉米】、
【如：桑田中种植大豆、果园中种植蔬菜】和
【同一块土地上轮流种植玉米、大豆，可以恢复或提高
】制度；
Ⅲ.利用动物的不同习性，设计
技术；Ⅳ.利用生物种间关系，发展
技术。

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