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专题1　基因工程
1．1　DNA重组技术的基本工具
1．基因工程是在　DNA分子　水平上进行设计施工的，因此又叫做　DNA重组　技术，这种技术是在生物体外，通过体外　DNA重组　和　转基因　等技术，赋予生物新的遗传特性。
2．基因操作的工具包括基因的“剪刀”――　限制性核酸内切酶　；基因的“针线”――DNA连接酶　；基因的“运输工具”――　运载体　。
3．限制酶主要来源于　原核生物　。限制酶的作用特点是能够识别DNA中　某种特定的核苷酸序列　，切开两个　核苷酸　之间的　磷酸二酯键　。限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：　黏性末端　和　平末端　。
4．DNA连接酶的作用是　将双链DNA片段连接起来　，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的　磷酸二脂键　。根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：　T4DNA连接酶和　E.coliDNA连接酶　。
5．目前基因工程中经常使用的运载体有　质粒　、　动植物病毒　和　λ噬菌体的衍生物　。
6．质粒是一种　裸露的　、　结构简单　、独立于　细菌染色体　之外，并具有　自我复制　能力的　双链环状　DNA分子。
7．作为基因进入细胞的载体，必须具备的条件是　能在宿主细胞中复制并稳定保存　、具有一至多个限制酶切点　、　具有某些标记基因　、　对宿主的生存没有决定性的作用。
1．2　基因工程的基本操作程序
1．基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：　目的基因的获取　、　基因表达载体的构建　、　将目的基因导入受体细胞　、　目的基因的检测与鉴定　。
2．目的基因主要是指　编码蛋白质的结构基因　，也可以是一些　具有调控作用的因子。获取目的基因的途径有　从基因文库中获取?、　利用PCR技术扩增获得　、　直接人工合成　。
3．PCR是利用　DNA双链复制　的原理，将基因的核苷酸序列加以复制，使其数目呈　指数　方式增加。需要的前提是　要有一段已知目的基因的核苷酸序列　，扩增的过程是：目的基因DNA受热变性后解链为单链，　引物与单链　相应互补序列结合，然后在　DNA聚合酶　的作用下进行延伸，如此重复循环多次。
4．基因工程的核心是　基因表达载体的构建　，其目的是　使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用　。
5．一个基因表达载体的组成有：　目的基因　、　启动子　、　终止子　和　标记基因　。
6．将目的基因导入植物细胞的方法有　农杆菌转化法　、　基因枪法　和　花粉管通道法　。采用最多的方法是　农杆菌转化法　，通过农杆菌的转化作用，就可以使　目的基因　进入植物细胞，并将其插入到植物细胞中的　染色体DNA　上，使　目的基因　的遗传性状得以稳定维持和表达。
7．基因工程选取原核生物作为受体细胞的原因是由于其具有其他生物没有的一些特点，如　繁殖快　、　多为单细胞　、　遗传物质相对较少　等
8．大肠杆菌常用的转化方法是：先用　Ca2+ 处理细胞，再将　载体DNA分子溶于缓冲液中　与此种细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。
9．检测目的基因是否成功插入到转基因生物的染色体上的方法是采用　DNA分子杂交技术　，此方法使用的探针是　同位素标记的含有目的基因的DNA片段　，与检测目的基因是否转录出mRNA所用的探针　一样　。检测目的基因是否翻译成蛋白质，检测方法是从转基因生物体内提取蛋白质，用相应的　抗体　进行　抗原－抗体　杂交，若有　杂交带出现，表明目的基因已形成蛋白质产品。除了上述的分子检测外，有时还需要进行　个体生物学水平　的鉴定，如对抗虫植物做抗虫的接种实验。
1．3　基因工程的应用
1．植物基因工程技术主要用于提高农作物的　抗逆　能力，以及改良农作物的　品质　和利用植物生产　药物　等方面。
2．抗病转基因植物所采用的基因，使用最多的是　病毒外壳蛋白基因　和　病毒的复制基因　；抗真菌转基因植物中可使用的基因有　几丁质酶基因　和　抗毒素合成基因　。
3．在培育抗逆转基因植物中，使用　调节细胞渗透压的基因　来提高农作物的抗盐碱和抗干旱的能力；将鱼的　抗冻蛋白　基因导入烟草和番茄，提高它们的耐寒能力；将　抗除草剂　基因导入作物，使作物抗除草剂。
4．在利用转基因改良植物的品质方面，我国科学家将　富含赖氨酸的蛋白质编码基因　导入玉米，获得的转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提高30%。
5．动物基因工程从诞生那天起，就在　动物品种改良　、　建立生物反应器　、　器官移植　等很方面显示了广阔的前景。
6．乳腺生物反应器的操作过程为：将　药用蛋白　基因与　乳腺蛋白基因的启动子　等调控组件重组在一起，通过　显微注射　等方法，导入哺乳动物的　受精卵　中，然后，将　受精卵　送入母体内，使其生长发育成转基因动物。
7．为解决器官移植中的免疫排斥反应，科学家正在想办法对猪的器官进行改造，采用的方法是　将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达　或　设法除去抗原决定基因，结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官　。
8．基因治疗是把　正常基因　导入病人体内使　该基因的表达产物　发挥作用，从而达到治疗疾病的目的。其方法可以分为　体外基因治疗　和　体内基因治疗　。
1．4　蛋白质工程的崛起
1．蛋白质工程是指以　蛋白质分子的结构规律　及其与　生物功能　的关系作为基础，通过　基因修饰　或　基因合成　，对现有蛋白质进行　改造　，或制造一种　新的蛋白质　，以满足人们生产和生活的需求。与基因工程合成的蛋白质的主要区别是　基因工程只能合成自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程可合成一些自然界中原本不存在的蛋白质　。
2．玉米中赖氨酸含量较低，原因是赖氨酸合成过程中两种酶――天冬氨酶激酶和二氢吡啶二羧酶合成酶的活性受细胞内　赖氨酸浓度　的影响，当　赖氨酸达到一定量　时会抑制这两种酶活性。
3．蛋白质工程的基本途径中　预期蛋白质功能　→　设计蛋白质结构　→　推测氨基酸序列　→　找出对应的脱氧核苷酸序列　。
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.1.2 基因工程的基本操作程序
课题 1.2 基因工程的基本操作程序 主备人 上课时间 编号 3
教师
教学重点 基因工程的基本操作程序的四个步骤
教学难点 从基因文库中获取目的基因2、利用PCR技术扩增目的基因
教学目标 知识目标 简述基因工程的原理和技术
能力目标 1、通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养观察能力。2、通过对基因工程的基本操作程序的学习，使学生在理解步骤的同时，举一反三，对于其他基因工程操作实例做到能理解、能介绍，从而培养学生对相关知识的理解能力及良好的语言表达能力。
情感目标 3、通过引导学生在网上的探究活动，引导学生主动参与，乐于探究，培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。
教学媒体 多媒体课件
教学过程
教学内容 教师的组织和引导 个人札记
一、目的基因的获取 二．基因表达载体的构建三．将目的基因导入受体细胞四、目的基因的检测和鉴定 复习提问：1.DNA重组技术的基本工具有那些，各自的作用和特点是什么？2.我们所学过的育种方法有那些？其中基因工程育种有那些优点？导入：通过基因工程的概念我们可知,我们能够应用DNA重组技术和转基因技术赋予生物以新的遗传特征，但是无论是DNA重组技术还是转基因技术都需要找到对我们有利的目的基因，我们该如何去寻找目的基因哪，目的基因又将如何连接到载体上哪，以及如何将载体导入受体？这些都是我们所要共同探究的问题!现在让我们共同学习一下1.2基因工程的基本操作。思考1.我们在前面提到的苏云芽孢杆菌中的抗虫基因、胰岛素基因、干扰素基因等都可以作目的基因。可是要在浩瀚的“基因海洋”中，找到特定的目的基因可以用什么样的方法和途径呢？2、基因工程的基本操作程序主要包括： 、 、 新课教学：基因工程的基本操作步骤主要包括：目的基因的获取；基因表达载体的构建；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。一．目的基因的获取1．目的基因：主要是指编码蛋白质的结构基因。2．目的基因的获取方法： 基因组文库 从基因文库中获取鸟枪法 cDNA文库人工合成（1）从基因文库中获取基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因。构建基因文库的目的：为了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因。基因组文库：含有一种生物的所有基因。部分基因文库（如cDNA文库）：含部分基因，可由mRNA反转录而来。（2）利用PCR技术扩增目的基因PCR：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。原理：DNA双链复制原料：模板DNA；RNA引物；四种脱氧核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq酶）；离子方法：DNA受热变性解旋为单链、冷却后RNA引物与单链相应互补序列结合、DNA聚合酶作用下延伸合成互补链。特点：指数形式扩增二．基因表达载体的构建1．目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在；可以遗传给下一代；使目的基因能够表达和发挥作用。 目的基因：2．基因表达 启动子：位于基因首端，RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动转录基因载体的组成 终止子：位于基因尾端，使转录在所需要的地方停下来 标记基因：鉴别受体细胞中是否含有目的基因3．方法：同种限制酶分别切割载体和目的基因，再用DNA连接酶把两者连接。目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）4．条件：同种限制酶、DNA连接酶、ATP（目的基因、启动子、终止子、标记基因）三．将目的基因导入受体细胞 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的过程。 导入植物细胞：农杆菌转化法（表达载体导入农杆菌，再让农杆菌感染植物细胞）将目的基因导入受体细胞： 细菌 ↓氯化钙 细胞壁的通透性增大 ↓重组质粒进入受体细胞 ↓目的基因随受体细胞的繁殖而复制②导入动物细胞：显微注射法（将基因表达载体提纯，用显微仪注射到受精卵中）③导入微生物细胞：Ca2＋处理受体细胞成为感受态细胞，再进行混合。提示：农杆菌转化法的原理是利用农杆菌（胞内寄生菌）对植物的感染而把目的基因导入受体细胞。四．目的基因的检测和鉴定①检测是否插入目的基因，利用DNA分子杂交技术，目的基因DNA一条链（作探针）与受体细胞中提取的DNA杂交，看是否有杂交带。②检测是否转录出了mRNA，利用DNA分子杂交技术，目的基因DNA一条链（作探针）与受体细胞中提取的mRNA杂交，看是否有杂交带。③检测目的基因是否翻译成蛋白质。抗体与蛋白质进行抗原－抗体杂交，看是否有杂交带。④还可以进行个体水平的鉴定，根据其性状。提示：①DNA分子杂交技术首先提取受体细胞中的DNA，然后高温解成单链，再与同位素标记的DNA探针杂交；②抗原－抗体杂交所用到的抗体是用表达出的蛋白质注射动物进行免疫，产生相应的抗体，并提取出而来的。 目的基因主要是指能编码蛋白质的结构基因。从基因文库中获取目的基因的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性。由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，不能直接用于基因的扩增和表达，因此，在获取真核细胞中的目的基因时，一般是用人工合成目的基因的方法。为保证目的基因与载体能够结合，在切割载体和目的基因时要用同一种限制酶
课堂巩固 学案与测评
作 业
板书设计： 1.2 基因工程的基本操作程序一、 目的基因的获取二、基因表达载体的构建（基因工程的核心）三、将目的基因导入受体细胞四、目的基因的检测和鉴定
课后笔记：教学中加强预习环节，先解决为什么要分四个步骤的问题，然后解决每一步骤的技术方法问题；通过教学媒体的运用，解决每一程序中的技术难点。3.1 体内受精和早期胚胎发育
一、设计思路：
本节是全专题的基础，理论性较强，学生会感到抽象和深奥，也不适宜探究。但本专题又是社会热点，容易调动学习兴趣。因此，我借助多媒体和网络，采用多种方法，让学生自主学习、合作学习，营造积极的学习氛围，达到知识、能力、情感的三维目标。
二、教学目标
1.简述哺乳动物的精子和卵子的发生及受精过程。
2.简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。
3.认同胚胎工程建立及发展的意义。
三、教学重点和难点
1.教学重点
（1）哺乳动物精子和卵子的发生。
（2）哺乳动物的受精过程。
（3）哺乳动物的胚胎发育。
2.教学难点
（1）哺乳动物受精过程中精子的获能、顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用的概念和生理功能。
（2）哺乳动物胚胎发育各阶段的主要特点。
四、教学过程
引言
师：有一对夫妇，妻子因病切除了子宫，但他们一直想有一个亲生（携带他们遗传信息）的孩子，你能从理论上想一办法替他们完成这一愿望吗？
生：借腹怀胎、试管婴儿。
师：“试管婴儿”是不是在试管中长出一胎儿呢？
生：不是。
师：其实“试管婴儿”涉及到的是“体外受精”和“胚胎移植”两项主要技术。我们来看一下关于“试管婴儿”的一个科学片。
师：从上面的短片中我们可以发现“试管婴儿”就是模拟母体内的环境，让精子和卵子在体外完成受精作用，然后再将受精卵在体外发育到一定阶段的胚胎移植到母体子宫内自然发育形成胎儿的一项技术。
师：事实上，我们前两个专题“基因工程”和“细胞工程”也要用到胚胎移植技术。比如基因工程方法获得的含有目的基因的动物受精卵，细胞工程方法获得的重组细胞都要通过胚胎移植转移到母体子宫内才能发育成动物个体。
师：近年来通过科学技术人员的不懈努力，这方面的成就已是硕果累累。书本的照片展示的就是胚胎移植处理后同时期出生的高产羊的小羔羊。本专题介绍的就是这方面的技术－胚胎工程。请大家快速阅读课本，了解胚胎工程及其发展历程。阅读后我们来一个快速抢答。
师：胚胎工程进行处理和操作的对象是什么（是在什么水平上进行处理和操作的）？
生：动物早期胚胎或配子。
师：胚胎工程包括哪些技术？
生：胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。
师：胚胎工程中哪项技术历史最长？
生：胚胎移植
师：胚胎移植从1890年首次成功以来，经历了日趋成熟，较为完善的阶段，至今胚胎移植已经成为许多胚胎工程不可缺少的基础环节。
师：胚胎移植技术的成功和应用必然会推动一些新技术的研究，是什么技术？两者之间为什么会有必然性？请大家讨论一下。
生：体外受精技术。因自然受孕没有足够的胚胎供移植。即胚胎移植中胚胎的成本高、来源缺乏。
师：在体外受精技术的理论研究中，华人科学家张明觉作出什么贡献？
生：发现了精子获能现象。
师：这一发现推动了体外受精技术的发展和应用，体外受精技术的应用对促进胚胎工程产业化有何意义？
生：为胚胎工程技术提供了丰富的实验材料和必要的研究手段。
师：由此可见，胚胎工程百年发展史中胚胎移植推动了体外受精技术的研究（精子获能现象的发现使该技术得以成功），体外受精技术的研究又促进了胚胎工程产业化的发展（解决了胚胎来源问题）。我们从中可以看出科学、技术、社会三者之间是相互影响、相互促进的。可以预测，胚胎工程产业化的发展也会给胚胎工程技术本身提出更多的问题，提出更多挑战，同时社会发展也面临更多机遇。
师：基础理论研究在推动技术进步中具有核心作用。那么我们要了解胚胎工程要不要先了解一下受精和胚胎发育的基础知识呢？
生：要
3.1体内受精和早期胚胎发育
精子和卵子的发生
师：下面我们一起学习3.1体内受精和早期胚胎发育。我们现在都知道哺乳动物发育的起点都是受精卵。受精卵是由精子和卵子结合而成的。那么精子和卵子又是如何产生的呢？请大家先自读课文然后分组讨论。分A、B组，分别承担精子的发生（下设子课题a1以示意图形式表示精子的发生a2以示意图形式概括精子变形阶段的变化a3哺乳动物一生中哪些时间产生初级精母细胞）和卵子的发生（下设子课题b1以示意图形式表示卵子的发生b2初级卵母细胞在何时形成？减数第一次分裂在何时完成？进入输卵管的是什么细胞？减数第二次分裂在何时完成？）各组可以根据子课题分工。
师：下面我们相互交流一下学习心得，每一个子课题小组选一位代表介绍。（我用多媒体展示配合）
生（a1组）：
生（a2组）
生（a3组）：初情期至生殖机能衰退。
生（b1组）：
生（b2组）：胎儿，性别分化以后
　　　　　排卵前后
　　　　　次级卵母细胞和第一极体
　　　　　精子和卵子结合过程中完成的。
师：刚才两组均展示了自己的学习成果，是否能通过我们的考核呢？我们先请A组同学向B组提问，然后B组提问。
生：（课堂生成）
师：通过刚才的相互提问，我们对精子和卵子和形成应该有了较全面的了解。我们能否看出两者的形成过程中有何区别。
生：精子形成过程中，减数第一次分裂和减数第二次分裂都　在受精前就完成了，而成熟卵子的形成中减数第二次分裂是在受精过程中完成的。
生：由一个精原细胞分裂最后可产生多个精子；一个卵原细胞最后只能生成一个卵子。
生：精子要经过变形，成熟卵子不需要。
生：精原细胞在初情期后产生，形成初级精母细胞继而最终形成精子。卵原细胞在胚胎时，性别分化以后就形成初级卵母细胞被卵泡包围，形成卵泡在卵巢中贮备。
师：为了检验我们合作学习的成果，我们互换一下角色，课后请A组63页的讨论，B组62页的讨论。下一课交流。
师：我们继续上一课的话题。
生（A组，63页讨论1）：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。
生（A组，63页讨论2）：排卵是指卵子从卵泡中排出。
生（A组，63页讨论3）：：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，需要在输卵管内进一步成熟。排出的卵子是在输卵管内与精子受精的。
生（B组，62页讨论1）：不是。能保证最优秀的精子与卵子结合。其它的都在半途中死亡或最后的竟争中失败。
生（B组，62页讨论1）：精子数量多，总有精子能与卵子结合，从而保证了种族的延续。
生（B组，62页讨论2）：细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。线粒体则是精子进行有氧呼吸分解营养物质产生运动能量的场所。精子的线粒体在精子形成过程中，集中于尾的基部形成线粒体鞘膜，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”。
第二课时
受精
师：上一课我们已经了解了精子和卵子的发生。下面要学习的就是精子与卵子结合形成合子，即受精的过程。在自然条件下，受精是在雌性的输卵管内完成的。
师：我们先了解一下雌性生殖系统的一般结构，请大家看多媒体，可以看出，精子从射精部位运行到受精部位，要经过一段跋涉。因此可以想象精子要有充足的能量储备。这也是被誉为“试管婴儿”之父的张明觉发现的一种现象，我们一起看一下当年对这一科学发现的电视报道。
师：这一发现为改善体外受精的培养条件找到了理论依据，从而为体外受精的成功奠定了基础，张明觉被誉为“试管婴儿”之父也是当之无愧的。这一阶段也是精子的准备阶段，精子获能。卵子也要进行准备，卵子的准备主要是继续进行减数分裂过程，也就是进一步成熟，形成成熟卵子的过程。我们重点关注的是受精过程。
师：请大家结合多媒体动画哺乳动物受精过程示意图，自读书本，读完以后请同学们为每一阶段配上一段解说词。
生：这是精子穿越放射冠的过程（放射冠是卵子外围的卵丘细胞群）。精子的顶体会释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质，形成穿越放射冠的通路。
生：我们现在可以看到精子开始与透明带接触，顶体又将透明带溶出一条通道，精子正在穿越透明带，逐渐接触卵黄膜。
生：现在大家看到的画面是精子入卵以后，精子头膨胀形成雄原核，同时被精子激活的卵子完成减数第二次分裂，释放出第二极体并形成雌原核的过程。
生：雌、雄原核正在融合，形成受精卵。
生：受精卵开始进行卵裂。
师：通过大家的解说，我对受精过程已有了一个大致的了解，但还有一些疑问，比如哪一过程实现了就表明受精完成了呢？或者说受精完成的标志是什么？
生：卵子释放出第二极体（可以在卵黄膜和透明带之间看到两个极体时）。
师：会不会有几个都很有活力的精子同时与一个卵子结合呢？
生：不会。受精过程中有防止多精入卵的两道屏障。第一道是透明带反应。第二道是卵黄膜封闭作用。
师：受精卵形成以后，一个新生命的旅程就开始了。在母体内新生命称为胚胎。课后大家查阅资料，了解胚胎发育的过程。
第三课时
胚胎发育
师：大家看一下胚胎发育的录像。
师：我们一起小结一下胚胎早期发育的过程。注意每个时期的一些特殊结构。
师：利用刚才的基础知识，我们完成67页的资料分析。同桌讨论。
师：我首先提一问题，早期胚胎进入子宫前已经发育了一段时间，这段时间是在什么结构中发育的。
生：输卵管　
师：下面请同学们分别回答讨论。
生（讨论1）：马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。
生（讨论2）：马应选择囊胚阶段的胚胎。牛应选择8－16细胞阶段的胚胎。
师：不错。牛为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。
生（讨论3）：认识了自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上，在体外才能进行有效的模拟，从而为胚胎工程铺平道路。
师：旁栏思考题：进行体外受精时，将卵母细胞取出后，是否应当将它置于与输卵管中相似的环境，让它进一步成熟？
生：是的。从卵巢上取出的卵母细胞还没有成熟，尚未完成第一次减数分裂。应在体外人工模拟输卵管环境进行培养，才能使其成熟，即达到受精前的成熟阶段。
师：如果有人想利用胚胎工程技术得到同卵双胞胎，你能帮他实现吗？
生：胚胎分割移植。
师：实践中是如何操作的，下面的时间大家一起去上网查阅
一下并了解有关胚胎工程的最新进展。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.
www.2.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体
课题 2.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体 主备人 备课时间 编号 09
教师
教学重点 单克隆抗体的制备
教学难点 单克隆抗体的制备
教学目标 知识目标 ⑴ 掌握动物细胞融合与植物体细胞杂交的区别和联系。⑵ 简述动物细胞融合和单克隆抗体制备的过程。⑶ 了解单克隆抗体在医学实践中的应用，并说其应用实例。
能力目标 让学生尝试设计单克隆抗体的制备过程，指导学生掌握获取知识和探索生物科学的基本方法，使学生了解生物科学认识模式以发展学生的创造性能力。
情感目标 通过向学生介绍动物细胞融合与单克隆抗体技术的发展动态及一些新的研究成果，使学生明确人们对生命奥秘的揭示愈加广泛和深入，知识不断更新并向前发展，认识到学无止境，形成终生学习的意识。
教学媒体 动物细胞融合、单克隆抗体制备过程的教学课件
教学过程
教学内容 教师的组织和引导 个人札记
复习导入新课一、动物细胞的融合1、概念 2、过程3、发展简史4、意义二、单克隆抗体 【复习导入新课】[小结植物细胞工程涉及的技术，让学生回顾有关植物体细胞杂交技术的基本知识]教师设问：植物体细胞杂交技术的过程是怎样的？ 生：先用酶去除两种植物细胞的细胞壁，使之成为原生质体，再用物理或化学的方法，诱导两种原生质体融合成杂种细胞，最后用植物组织培养的方法把其培育成新的植物体。 师：动植物细胞在结构上有何区别？ 生：动物细胞无细胞壁、无明显的液泡、无质体（叶绿体）。 师：既然动物细胞与植物细胞不同，那么动物细胞是否可以融合或杂交？如果可以，两着的方法、过程相同吗？......[引入学生思考，激发兴趣] 下面就让我们一起来看看有关动物细胞融合的基础知识。【板书】动物细胞的融合 [请大家翻开课本P52，阅读第二自然段，理解概念] 师设问：动物细胞融合是怎么一回事？ 生：动物细胞融合cell fusion，也叫细胞杂交，指的是两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。【板书】[强调概念要点]1、概念：“2个或多个动物细胞”→“1”、“杂交单核细胞” 师：动物细胞融合的基本原理与植物原生质体融合的基本原理是否相同？ 生：应该相同。 师：对，动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，那么动物细胞融合的具体过程是否也和植物原生质体融合的过程一样呢？ 生：应该基本一样吧？ 师：对，下面我们以2个动物细胞融合过程为例，来理解动物细胞融合的过程。【板书】2、过程：同植物原生质体融合、“病毒诱导”（仙台病毒） 师：当我们把2个动物细胞放到一起时，还需要做什么呢？ 生：诱导 师：在诱导方法上，动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法是否相同？ 生：相类似，但动物细胞融合时可用灭活的病毒作为诱导剂。 师：你们知道这是为什么吗？请阅读课本P52的生物技术资料卡，思考并回答下面问题：为什么灭活的病毒能作为诱导剂？ 生：因为灭活的病毒能使细胞膜上的蛋白质分子和脂质重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。 师：对，那么不灭活的病毒能作为诱导剂吗？ 生：不能，因为不灭活的病毒会感染细胞，而不能诱导细胞融合。 师：回答得非常好！从示意图中我们可以看出，把两个不同的动物细胞放在一起，用灭活的病毒处理细胞后，它们就先质融合，再核融合，进而形成杂交细胞，这个细胞有丝分裂后仍能形成两个完整的杂交细胞。刚才我们是用2个动物细胞，那在实际中我们用多少个动物细胞合适呢？ 生：多个。 师：为什么用多个呢？如果有很多个杂交细胞如何处理呢？这个问题大家下去后讨论一下。在弄清楚动物细胞融合的原理和过程后，还需说明的是任何一项技术的发现，都不是凭空产生的，必定有一个发展的过程，下面我们来阅读课本P52中的小字，了解一下动物细胞融合技术的发展简史。【板书】3、发展简史：技术是在不断发展 从动物细胞融合技术发展简史的资料中，我们能切实体验到这个技术是在不断发展的，那么，实现动物细胞融合有什么意义呢？【板书】4、意义：打破生殖隔离，使远缘杂交成为可能；广泛应用；制备单克隆抗体。 大家都知道，物种间由于存在生殖隔离使得有性杂交方法有局限性，而细胞融合技术能打破生殖隔离，使远缘杂交成为可能。 正因为如此，细胞融合技术已广泛应用于细胞学、遗传学、免疫学及生物新品种培育等领域，但此技术还有一个十分重要的用途，就是制备单克隆抗体。那单克隆抗体是什么呢？与克隆、抗体有什么关系呢？下面我们就来共同学习单克隆抗体。【板书】单克隆抗体 师：在弄清什么是单克隆抗体之前，我们先回顾一下抗体的基础知识，再来了解以下两个问题：1、传统的抗体生产方法及缺陷是什么？抗体是从何来的？请同学们在阅读课本P52的最后一自然段的基础上，讨论这个问题。【板书】1、抗体 1.1 本质（概念）：免疫球蛋白 1.2 来源：B淋巴细胞（特异性） 生：传统的抗体生产方法是向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需要的抗体。这种生产抗体的方法产量和纯度都很低，而且制备的抗体特异性差。 师：回答得很好！下面我们再来讨论第二个问题：2、B淋巴细胞有什么特点？请同学们继续阅读课本P53第一自然段，讨论并回答这个问题。 生：B淋巴细胞能产生抗体，但每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。 师：很好！根据B淋巴细胞的这个特点，若要想获得大量的单一抗体，如何做呢？ 生：采用动物细胞培养。 师：对。我们必须用单个B淋巴细胞进行无性繁殖，也就是通过克隆形成细胞群，这样的细胞群就有可能产生出化学性质单一、特异性强的抗体，即单克隆抗体，这就是单克隆抗体的概念。 可遗憾的是，在体外培养的条件下，一个B淋巴细胞是不可能无限增殖的，那么，米尔斯坦和柯勒两位科学家是怎样解决这一问题的呢？想一想，能利用细胞融合技术来制备单克隆抗体吗？请阅读课本P53~54单克隆抗体制备的文字及示意图，再思考回答问题。 师：两位科学家极富创造性的设想是什么？ 生：如果把一种B淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞进行融合，所得到的融合细胞既能大量增殖，又能产生足够数量的特定抗体。 师：对，正是科学家先有了这个极富创造性的设想，然后再锲而不舍地把设想变为现实，才创造出单克隆抗体。想一想，如果把B淋巴细胞和骨髓瘤细胞放在一起时，会有几种融合方式（类型）？ 生：三种，有B淋巴细胞间的融合、骨髓瘤细胞间的融合以及B淋巴细胞与骨髓瘤细胞间的融合。 师：回答得非常好！那么，B淋巴细胞和骨髓瘤细胞间融合所形成的能产生抗体的杂交瘤细胞是如何筛选出来的？ 生：先用选择性培养基筛选出杂种细胞，再进行抗体检测和克隆化培养就能得到杂交瘤细胞。 师：对。那么，科学家又是如何利用杂交瘤细胞来生产抗体的呢？ 生：第一种方法是：将杂交瘤细胞在体外大规模培养，从细胞培养液中就能提取大量的单克隆抗体；第二种方法是：把杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖，再从小鼠腹腔中提取单克隆抗体。 师：完全正确。正是由于这两位科学家的杰出贡献，他们于1984年双双获得诺贝尔生理学或医学奖。有关单克隆抗体的应用。请大家阅读课本P54-55的内容，阅读后，请一位同学归纳一下单克隆抗体有哪些主要的用途。最好能结合其中的一个用途，如“生物导弹”问题，谈一谈你对其应用前景的认识。【板书】4、应用（自主阅读）：诊断试剂；治疗疾病和运载药物。 师：本节课我们学习了有关动物细胞融合和单克隆抗体的内容，通过本节课的学习，大家应不仅能说出动物细胞融合的过程、单克隆抗体的生产过程，而且应能充分体验科学是一个过程及科学、技术、社会三者之间的关系。 复习旧知以引入新课，为学习新知识奠定基础。提出问题激发学生兴趣了解动物细胞融合的概念培养学生应用已知知识解决新问题的能力了解动物细胞融合的过程培养学生的阅读能力及自主解决问题的能力。培养思维的广阔性。培养学生交流的能力及查阅相关资料的能力。体验科学技术是一个不断发展的过程自然过度到单克隆抗体的内容让学生尝试设计单克隆抗体的制备过程，指导学生掌握获取知识和探索生物科学的基本方法，使学生了解生物科学认识模式以发展学生的创造性能力。通过向学生介绍动物细胞融合与单克隆抗体技术的发展动态及一些新的研究成果，使学生明确人们对生命奥秘的揭示愈加广泛和深入，知识不断更新并向前发展，认识到学无止境，形成终生学习的意识。
课堂巩固
作 业 《学案与测评》
板书设计：2.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体一、动物细胞的融合 二、单克隆抗体* 1、概念： 1、抗体 1.1 概念；Ig 1.2来源：B细胞 2、过程： 2、概念：杂交瘤细胞、高度单一、抗体 3、发展简史：技术是不断发展的 3、制备过程（杂交瘤制备技术） 4、意义：制备单克隆抗体 4、应用：“生物导弹”
课后笔记：对于动物细胞融合的学习，要注意和植物体细胞杂交相互比较，找出里面规律性的联系进行理解和记忆。对于单克隆抗体的学习，要以问题串的形式，通过生生、师生的共同讨论和探究得出结论从而突破难点。
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.2.2 动物细胞工程
教学目的
动物细胞工程的主要技术——动物细胞培养、动物细胞融合和单克隆抗体（A：知道）。
重点和难点
单克隆抗体
教学过程
【板书】
动物细胞培养
动物细胞融合
动物细胞工程 单克隆抗体的制备
单克隆抗体
单克隆抗体的应用
【注解】
动物细胞培养
（一）培养液的成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清（与植物组织培养基的区别）
取材：动物胚胎细胞或出生不久的幼龄动物的器官或组织
分离细胞
方法：用胰蛋白酶
（二）过程 原代培养
传代培养 10代左右
细胞株：40-50代
细胞系：无限传代（部分遗传物质发生了改变，具癌变特点）
（三）应用：
生产有重要价值的蛋白质生物制品
培养用于移植的组织或器官
检测有毒物质
进行生理、病理研究，为治疗和预防疾病提供理论依据
【例析】
．在动物细胞培养过程中，出现遗传物质改变的细胞是（A）
A．细胞系 B．细胞株 C．原代细胞 D．传代细胞
．下列属于动物细胞培养与植物细胞培养区别的是（A）
A．培养基成分不同
B．动物细胞培养不需要在无菌条件下进行
C．动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能
D．动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株
二、动物细胞融合
与植物体细胞杂交的比较
相同：动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理是相同的，诱导融合的方法类似。（如都可用聚乙二醇PEG）
不同
物体细胞杂交在植物原生质体融合后，还有把杂种体细胞培育成新个体这一步骤。而动物细胞融合则无这一步。
动物细胞融合常用灭活的病毒。
（二）最重要的用途——制备单克隆抗体
三、单克隆抗体
（一）与血清抗体的区别
单克隆抗体：由单个B细胞通过无性繁殖（克隆）形成细胞群，由它们产生出化学性质单一，特异性强的抗体。
血清抗体：从动物血清中分离所得的抗体，产量低、特异性差、纯度低，反应不够灵敏。
（二）制备
小鼠脾脏B淋巴细胞+小鼠的骨髓瘤细胞
（经过免疫、效应） 灭活病毒或PEG（融合后有个筛选问题，剔除相同细胞的融合细胞）
具效应B淋巴细胞分泌特异性抗体的能力
杂交瘤细胞
具骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的能力
挑选出能产生特定抗体的细胞群、继续培养（用选择培养基选出能产生单克隆抗体的）
体内或体外培养
单克隆抗体
（三）应用
对理论研究有重要意义
实践中的应用：疾病的诊断、治疗和预防方面，与常规抗体相比，特异性强，灵敏度高，优越性非常明显。（治疗癌症的“生物导弹”）
四、哺乳动物的胚胎移植
【例析】
．科学家用小鼠骨髓瘤细胞与某种细胞融合，得到杂交瘤细胞，经培养可得到大量的单克隆抗体。与骨髓瘤细胞融合的是（A）
A．经过免疫的B淋巴细胞 B．没经过免疫的T淋巴细胞
C．经过免疫的T淋巴细胞 D．没经过免疫的B淋巴细胞
．下列有关克隆的叙述，不正确的项目是（D）
A．生物通过体细胞进行的无性生殖 B．将肿瘤细胞在体外培养成一个细胞系
C．扦插和嫁接实质上也是克隆 D．将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA中
（克隆可以理解为“复制”、“无性繁殖”，若排除基因突变的话，前后代是完全一样的，是从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子，细胞或个体。）
【同类题库】
动物细胞工程的主要技术——动物细胞培养
．动物细胞培养与植物组织培养的重要区别在于（A）
A．培养基不同 B．动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株
C．动物细胞培养不需要在无菌条件下进行 D．动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能
．在进行动物细胞培养时，通常选用的培养材料是（D）
A．衰老退化的动物组织细胞 B．成熟动物个体的体细胞
C．动物的受精卵细胞 D．动物胚胎或幼龄个体的细胞
．为了使用于培养的动物组织分散开以便配制成一定浓度的细胞悬浮液，选取来的动物组织应先用下列哪种物质处理（B）
A．胃蛋白酶 B．胰蛋白酶 C．盐酸 D．胰脂肪酶
．动物细胞培养过程中，当培养至50代后，这时的细胞具有癌变的特点，它们属于并称为（D）
A．原代培养 细胞株 B．原代培养 细胞系
C．传代培养 细胞株 D．传代培养 细胞系
．动物细胞工程技术的基础是（C）
A．动物细胞融合 B．胚胎移植 C．动物细胞培养 D．核移植
．哺乳动物如牛、羊等是人类生活中一种重要的肉制品、皮毛制品的原料来源，但哺乳动物妊娠时间长，每胎产子数少，繁殖速度比较慢。要加快优良种畜的繁殖速度，目前最好采用的方法（B）
A．动物细胞培养 B．胚胎移植 C．动物细胞融合 D．核移植
．表现不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛。产生这一结果最可能的原因是（C）
A．试管动物培养 B．胚胎移植 C．胚胎分割移植 D．受精卵移植
动物细胞工程的主要技术——动物细胞融合
．下列对动物细胞培养的有关叙述正确的是（B）
A．动物细胞培养的目的是获得大量的细胞分泌蛋白
B．动物细胞培养前要用胰蛋白酶使细胞分散开
C．细胞的癌变发生在原代培养向传代培养的过程中
D．培养至50代后的传代细胞称为细胞株
．关于制备单克隆抗体的叙述正确的是（B）
A．单克隆抗体产自淋巴细胞
B．单克隆抗体的制备要经过细胞融合
C．单克隆抗体的获得不需要使细胞癌变
D．获得的单克隆抗体具有特异性强．纯度高．灵敏度低和产量高的特点
．（多选）在细胞工程的细胞融合过程中，能促使细胞融合的方法或物质有（AB）
A．灭活的病毒 B．聚乙二醇 C．乙醇 D．丙酮酸
．下列属于动物细胞培养和植物组织培养区别的是（A）
A．培养基成分不同
B．动物细胞培养不需要在无菌条件下进行
C．动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能
D．动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株
．动物细胞融合的目的中最重要的是（B）
A．克服远缘杂交的不亲和性 B．制备单克隆抗体
C．培育新品种 D．生产杂种细胞
动物细胞工程的主要技术——单克隆抗体
．“神州四号”飞船成功地发射与回收，其携带的生命系统装置中有混合的小白鼠骨髓瘤细胞和淋巴细胞，在微重力的情况下，请预测该实验的作用(C)
A．提高骨髓瘤细胞和淋巴细胞的突变频率
B．提高骨髓瘤细胞和淋巴细胞的繁殖能力
C．提高骨髓瘤细胞和淋巴细胞的融合几率
D．促进B淋巴细胞产生抗体
．在“神舟四号”宇宙飞船中举行了一场“细胞婚礼”，如果这次“婚礼”进展顺利，人们将从小鼠杂交瘤细胞的分泌物中提取到乙肝抗体，这将为规划未来空间药厂提供第一手数据。下列说法正确的是(B)
A．参加“婚礼”的是小鼠的骨髓瘤细胞和T淋巴细胞
B．用这种方法提取的乙肝抗体特异性强，灵敏度高
C．能激发小鼠细胞产生乙肝抗体的是乙肝病毒的DNA
D．小鼠杂交瘤细胞能制成生物导弹治疗癌症
．单克隆抗体与血清抗体相比，优越之处在于（C）
A．单克隆抗体可以能够制成“生物导弹”
B．单克隆抗体可以在体外制备
C．单克隆抗体的特异性强，灵敏度高，产量也大大高于血清抗体
D．单克隆抗体的制备过程简单
．关于制备单克隆抗体的叙述正确的是（B）
A．单克隆抗体产自淋巴细胞 B．单克隆抗体的制备要经过细胞融合
C．单克隆抗体的获得不需要使细胞癌变 D．诱导融合的手段唯一
．单克隆抗体在疾病的诊断、治疗和预防方面与常规抗体相比的特点是（D）
A．单克隆抗体特异性强、纯度低、灵敏度高、产量高
B．单克隆抗体特异性强、纯度高、灵敏度低、产量高
C．单克隆抗体特异性强、纯度高、灵敏度高、产量低
D．单克隆抗体特异性强、纯度高、灵敏度高、产量高
．下列哪一项属于克隆（D）
A．将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA分子中
B．将抗菌药的某基因引入到草履虫的细胞内
C．将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞
D．将某种瘤细胞在体外培养成一个细胞系
．要想获得大量的单克隆抗体就必须用单个的B淋巴细胞进行无性繁殖，形成细胞群。其原因是（D）
A．在体外培养条件下B淋巴细胞可以无限增殖
B．在动物体内B淋巴细胞可产生多达百万种以上的抗体
C．每一个B淋巴细胞都参与特异性免疫反应
D．每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体
．（多选）将小鼠骨髓瘤细胞与一种B淋巴细胞融合，可使融合的细胞经培养产生单克隆抗体，其依据是（AC）
A．B淋巴细胞可以产生抗体，但不能无限增殖
B．B淋巴细胞只有与骨髓瘤细胞融合后才能产生抗体
C．骨髓瘤细胞可以无限增殖，但不能产生抗体
D．骨髓瘤细胞可以产生抗体，但不能无限增殖
．科学家用小鼠的骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合，得到杂交瘤细胞，经培养可产生大量的单克隆抗体，所用的B淋巴细胞是（B）（筛选针对的是杂交瘤细胞，不是B淋巴细胞，不选D）
A．来自骨髓的B淋巴细胞 B．来自脾脏的能产生抗体的B淋巴细胞
C．来自胸腺的B淋巴细胞 D．经过筛选的，能产生单一抗体的B淋巴细胞
．癌症严重地威胁着人类的生命。由于地球环境恶化，臭氧层空洞扩大，每年因患癌症而死亡的人呈递增趋势，据统计，1998年世界上因患各种癌症而死亡的人数高达127万人。攻克癌症是当前医学上重要的研究课题。
医学上，对于癌症病人通常采用手术切除肿瘤，然后进行“化疗”，“化疗”的基本原理是通过化学药物作用于细胞周期的间期，抑制癌细胞增殖，从而达到控制病人病情恶化的目的。1975年，英国科学家将B淋巴细胞中产生抗体的基因，通过特殊的技术转移到肿瘤细胞内，成功地获得了世界上第一株能够稳定分泌单一抗体的杂交瘤细胞，使治疗癌症又有了新突破。请根据以上材料回答：
（1）“化疗” 能控制病情恶化是因为化学药物通过抑制 ，达到终止 的目的。
（2）B淋巴细胞中产生抗体的基因，转移到肿瘤细胞内的 分子上，使抗体基因在肿瘤细胞内控制抗体的合成。
（3）经培养的肿瘤细胞，在大量增殖过程中通过 的方式，产生大量 ，供医学上应用。
[（1）肿瘤细胞的DNA的复制；肿瘤细胞增殖（2）DNA（3）基因表达；单克隆抗体]
．攻克癌症是当前医学上重要的研究课题，阅读下文并回答问题
医学上，对于癌症患者通常采用手术切除肿瘤，然后再进行化疗。化疗的基本原理是通过药物作用于癌细胞的分裂间期，抑制它的增殖，从而达到控制病情恶化的目的。1975年，美国科学家科勒和米斯坦，将效应B细胞中产生抗体的基因，通过特殊的技术转移到肿瘤细胞内，成功的获得了世界上第一株能稳定分泌单一抗体的转基因瘤细胞。使医治癌症有了新的突破。
（1）“化疗”能控制病情恶化是药物能通过抑制间期的 ，达到终止肿瘤细胞的 的目的。
（2）效应B细胞中产生抗体的基因，转移到肿瘤细胞内的 分子中，使抗体基因在肿瘤细胞中指导抗体的合成。
（3）在人体内，当B淋巴细胞受到特定的 后会分化为 ，与
效应B细胞合成并分泌抗体的功能密切相关的细胞器有 。
（4）干扰素是一种新开发的药品，在人体内是由 产生的。
．下图是单克隆抗体制备过程示意图，据图回答：
（1）图中A过程是从小鼠的脾脏中取得 细胞，该细胞能够产生 。从小鼠体内提取分离该细胞之前，应给小鼠注射 类物质。
（2）B过程是一个 过程，该过程的进行需要灭活的 或 的诱导；杂交瘤细胞继承了 。
（3）图中D进行细胞培养，目的是 。
（4）单克隆抗体在疾病的诊断、治疗和预防方面，与常规抗体相比，其特点是 。
[（1）B淋巴细胞；特异性抗体；抗原（2）动物细胞融合；病毒；聚乙二醇；双方细胞的的遗传物质，能产生特异性抗体，并能在体外培养条件下大量繁殖（3）挑选出能够产生单克隆抗体的细胞群（4）特异性强，灵敏度高]
【学科内综合】
．（多选）最近，科学家利用猪的动脉血管以及能够模拟胚胎环境的新型生物反应器，成功的在实验室内培育出新的动脉血管。这种培养新血管的技术可能需要（ABD）
A．“克隆”技术 B．去核卵细胞
C．激发血管细胞的“全能性” D．激发血管细胞发育成血管的潜能
．下列生物技术(方法)使用不恰当的是(A)
A．可以利用目镜为18X、物镜为40X的显微镜观察到细胞膜的磷脂双分子层
B．可以利用细胞融合技术获得单克隆抗体
C．可以利用同位素示踪法研究蛙胚层分化
D．可以利用亚硝酸诱变育种
．用以下四种细胞工程技术培育出的新个体中，遗传物质全部来自一个亲本的方法是（A）
A．细胞组织培养 B．细胞融合 C．动物胚胎移植 D．细胞核移植
．植物细胞培养和动物细胞培养所用的培养基成分中特有的物质分别是（D）
A．植物激素，无机盐B．氮，水 C．氨基酸和琼脂 D．植物激素，氨基酸
．中科院动物研究所成员通过将大熊猫体细胞核移植到去核后的兔子卵细胞中，成功地培育出大熊猫的早期胚胎……这项研究成果属于（B）
A．杂交育种 B．细胞工程 C．基因工程 D．染色体工程
．胚胎移植技术目前主要应用于（B）
①治疗某些些遗传病 ②解决某些孕症者的生育问题 ③提高动物的抗病力 ④提高良种家畜的繁殖力 ⑤克服远缘杂交的不亲和障碍
A．①②⑤ B．②④ C．②③④ D．④⑤
．非典型肺炎可用新型冠状病毒特异性抗体进行快速诊断。在制备单克隆抗体的过程中，一定不使用的细胞是（B）
A．B淋巴细胞 B．T淋巴细胞 C．骨髓瘤细胞 D．杂交瘤细胞
．发下四种生物工程技术中培育新个体的方法中，不具备两个亲本遗传性的方法是（A）
A．细胞的组织培养 B．细胞融合 C．动物的胚胎移植 D．细胞核移植
．科学家在早期胚胎中发现了干细胞，它能在体外形成不同的组织或器官。这些干细胞是在一定条件下通过 和 形成不同的组织或器官的。除了胚胎外，在脐血、骨髓、脑组织等也发现了干细胞，通过进一步研究发现，有希望用于患者的组织修复或器官移植，但在进行器官移植时，如果患者的细胞表面的蛋白质类物质与移植器官的不相同，就会引起排斥反应，所以最好选用 （患者本人、父母、子女、配偶）的干细胞培育的器官。
[细胞分裂；细胞分化；患者本人]
．下列哪种细胞的全能性最容易表达出来（）
A．青蛙的上皮细胞 B．胡萝卜的韧皮部细胞
C．大白鼠的肝脏细胞 D．人皮肤生发层细胞
．克隆羊“多莉”的培育成功证明了（）
A．动物细胞的再生能力 B．原癌基因百激活
C．动物细胞的全能性 D．动物细胞核的全能性
．在动物的胚胎发育过程中，早期原肠胚的细胞从一个部位移植到另一个部位，被移植的细胞能适应新的的部位并参与那里的器官形成，但如果在原肠胚的末期把未来发育为蝾螈下肢的部分移植到另一蝾螈胚胎不长下肢的部分，将发育为一条多余的腿，这说明
A．原肠胚末期已经出现了组织和器官的形成
B．细胞的全能性
C．原肠胚末期出现了细胞分化
D．原肠胚末期出现了细胞癌变
．如右图所示某哺乳动物生殖过程示意图。若图中动物个体②是克隆动物，则②的遗传性状主要由图中哪种细胞所决定 （）
A．a
B．b
C．c
D．d
．在目前现有技术条仟下，还不能将从动物体内分离出来的成熟的体细胞直接培养成一个新个体，而是必须将体细胞的细胞孩移植到去核的卵细胞中才能发育成新个体，你认为原因最可能是（C）
A．卵细胞大，便于操作 B．卵细胞含有的营养物质多
C．卵细胞的细胞质可使体细胞核全能性得到表达 D．重组细胞才具有全能性
．1952年——1953年，美国科学家斯提瓦用胡萝卜根的悬浮培养细胞进行人工培养，发现单个细胞能象受精卵发育成胚一样的途径，发育完成整植株。1997年，英国维尔穆特等从白面母绵羊乳腺上皮细胞静息培养，然后把它的核移入黑面母绵羊去核的卵细胞中形成重组细胞，并将重组细胞培养成胚胎，将胚胎植入另一母羊的子宫，后获得了分娩羊多莉。
阅读上述材料后回答下列问题
（1）文中的悬浮培养细胞和乳腺上皮细胞均为 。
（2）斯瓦提的实验证明了 ，维尔穆特的实验证明了 。从细胞结构和遗传角度分析，两位科学家实验结论的得出其根本原因在于 。
（3）斯瓦提就和维尔穆特实验的差别在于 。
（4）维尔穆特此项实验技术又称为 技术。该技术的经济意义在于
（试举二例说明）
．克隆突破熊猫繁殖难题的科研进程。
中国科学院动物研究所陈大元研究员带领的科研小组，首先选择了兔子卵细胞作为受体卵。他们采用了两种核移植方法，即电融合法和核直接注射法，把大熊猫的体细胞核移入兔的去核卵细胞质中。
经过精心的实验，他们已得到了大熊猫的重构胚。实验结果显示，大熊猫的3种体细胞移植到去核兔卵母细胞中均可以卵裂。并进行早期发育，3种供体细朐核移植的融合率在53%～59%之间；融合后重构胚进行培养后，囊胚率以乳腺细胞最高，而骨骼肌细胞的最低；重构囊胚细胞的染色体数目为42条，与供体(大熊猫)细胞染色体数目相同，而受体动物家兔的染色体为44条。经DNA指纹分析，也证明了它的遗传特性为大熊猫的遗传特性。实验还证明，卵细胞质使体细胞核去分化不具有特异性。
大熊猫异种重构胚能否在寄母子宫着床乃至进行全程发育还是道难题，现在在深
入试验中。
根据以上材料回答下列问题：
(1)下列叙述不是动物克隆技术的益处的是( )
A．探索异种克隆技术，拯救濒危物种
B．克隆技术与转基因技术结合使异种器官移植成为可能
C．克隆技术重要性在于复制出一个动物或一批生物
D．克隆技术的研究将帮助人类认识衰老过程
(2)“去分化”是指 。
(3) 细胞分化为囊胚，囊胚是指 的胚。
(4) 科技预测；大熊猫异种重构胚如果着床成功并顺利生产发育，其表现性状主要是（）
A．大熊猫的特点 B．兔子的特点
C．兼有大熊猫和兔子的特点 D．不具生殖能力
[(1)C (2)使已分化的细胞重新具有分裂的能力 (3)具囊胚腔 (4)A]
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www.2.2 动物细胞工程
教学目的与要求：
知道动物细胞工程的主要技术---细胞培养、动物细胞融合和单克隆抗体
重点和难点：
单克隆抗体的知识点
教 具：
幻灯片。
教学程序：
（导入）动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、胚胎移植、核移植等。其中，动物细胞培养技术是其它动物细胞工程技术的基础。
一、动物细胞培养：
许多动物细胞能分泌蛋白质，如抗体等。但是单个的动物细胞分泌的蛋白质的量是很少的，怎样才能获得大量的分泌蛋白质呢？这就可以借助于大规模的动物细胞培养了。
动物细胞培养所用的培养液（液体培养基）与植物组织培养所用的培养基的成分是不同的。
（一）动物细胞培养液：常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。
（二）动物细胞培养材料：培养的动物细胞大都取自动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或者组织。
（三）动物细胞培养的过程：①分离细胞（胰蛋白酶等处理） ②原代培养 ③传代培养。
将组织取出来后，先用胰蛋白酶等使组织分散成单个细胞，然后配制成一定浓度的细胞悬浮液，再将该悬浮液放入培养瓶中，在培养箱中培养，这个过程叫做原代培养。细胞在培养瓶中贴壁生长。随着细胞的生长和增殖，培养瓶中的细胞越来越多，需要定期地用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离下来，配制成细胞悬浮液，分别装到两个或多个培养瓶中培养，这称为传代培养。
原代培养的细胞一般传到10代左右就不容易传下去了，细胞的生长就会出现停滞，大部分细胞衰老死亡。但是有极少数的细胞能度过“危机”而继续传下去，这些存活的细胞一般能传到40~50代，这种传代细胞叫做细胞株。细胞株细胞的遗传物质没有发生改变。当细胞株传到50代以后又会出现“危机”，不能再传下去。但是有部分细胞的遗传物质发生了改变，并且带有癌变的特点，有可能在培养条件下无限制地传代下去，这种传代细胞叫做细胞系。
注：胰蛋白酶处理使细胞分散。
在培养液中培养，这时的培养称为原代培养。
时的培养称为传代培养，以50代为界限。
时的细胞称为细胞株，之后称为细胞系。
时的细胞发生了癌变。
（四）动物细胞培养的应用：
1、生产生物制品：如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；
2、皮肤移植——制皮肤细胞。
3、检测有毒物质。
二、动物细胞融合：（这是动物细胞工程的第二大技术）
【教师启发】请同学们回忆植物细胞杂交过程，并大胆预测：动物细胞融合与植物细胞杂交过程有何不同？它相当于植物细胞杂交过程的哪一步？[ 学生讨论1`]
【结论】动物细胞融合相当于植物细胞杂交的原生质体融合过程。
动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，就连诱导融合的方法也基本类似，只是除了物理法化学法外，还用到了生物方法，即常用灭活的病毒做诱导剂。很多不同种类的动物细胞之间或动物与人的细胞之间都能进行融合，形成杂种细胞，如人—鼠、人—兔等。
1、过程：以仙台病毒为例，简单介绍病毒诱导细胞融合的原理：（见教材P78）
2、用途：动物细胞融合技术最重要的用途，是制备单克隆抗体。
三、单克隆抗体：通过“无性繁殖”获得化学性质单一、特异性强的抗体（蛋白质）。
【设问】什么是抗体？由什么细胞产生？主要分布在哪里？
长期以来，人们为了获得抗体，采用：
（一）传统方法：把某种抗原反复注射到动物体内，然后从动物血清中分离出所需抗体。用这种方法获得的抗体，不仅产量低，而且抗体的特异性差，反应不够灵敏。
为了解决这一难题，科学家们进行了大量的研究和探索。他们发现：
（二）现代方法：要想获得大量的单一的抗体，必须用单个B淋巴细胞进行无性繁殖，也就是通过克隆，形成细胞群，这样的细胞群就有可能产生出化学性质单一、特异性强的抗体——单克隆抗体。但遗憾的是，在体外培养的条件下，一个B淋巴细胞是不可能无限增殖的。那么，怎样才能获得单克隆抗体呢？
1、单倍体抗体的制备：（阿根廷科学家米儿斯坦和的国科学家柯勒设计了一个实验方案）（教材P79）
获得杂交瘤细胞 动物细胞培养 提取
首先将抗原注射入小鼠体内，然后从小鼠脾脏中获得能产生抗体的B淋巴细胞，与小鼠骨髓瘤细胞在灭活的仙台病毒或聚乙二醇的诱导下融合，再在特定的选择性培养基中筛选出杂交瘤细胞。由于杂交细胞继承了双亲细胞的遗传物质，因此，它不仅具有B淋巴细胞分泌的特异性抗体的能力，还有骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的本领。他们培养杂交瘤细胞，从中选出能够产生所需抗体的细胞群，继续培养，以获得足够数量的细胞，在体外条件下做大规模培养或注射到腹腔内增殖。这样，从细胞培养液或小鼠的腹水中，就可以提取大量的单克隆抗体了。
小结：（详见资料P267）
2、单倍体抗体的应用：可用于疾病治疗、预防、单抗诊断疾病（“生物导弹”）等。
四、哺乳动物的胚胎移植：
“试管牛”
五、总结及例题
1、下列不属于动物细胞工程应用的是 （ ）
A．大规模生产干扰素，用于抵抗病毒引起的感染
B．为大面积烧伤的病人提供移植的皮肤细胞
C．大规模生产食品添加剂、香料等
D．利用胚胎移植技术，加快优良种畜的繁殖
2、在动物细胞培养过程中遗传物质发生改变的细胞是-（　 ）
　　
A．细胞系 B．细胞株
C．原代细胞 D．传代细胞
3、用于动物细胞培养的组织和细胞大都取自胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织，其主要原因是这样的组织细胞 （　 ）
　　
A.容易产生各种变异
B．具有更强的全能性
　 C.取材十分方便 　　
D．分裂增殖的能力强
4.动物细胞培养与植物细胞培养的重要区别在于--（ ）
A.培养基不同；
B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行；
C.动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能；
D.动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株。
5、科学家用小鼠骨髓瘤细胞与某种细胞融合，得到杂交细胞，经培养可产生大量的单克隆抗体，与骨髓疤细胞融合的是（ ） 　
A.经过免疫的B淋巴细胞
B.没经过免疫的T淋巴细胞
C.经过免疫的T淋巴细胞
D.没经过免疫的Ｂ淋巴细胞
6、动物细胞融合的目的中最重要的是（ ）
A.克服远缘杂交不亲和 B. 制备单克隆抗体
C.培育新品种 D.生产杂种细胞
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www.5.1 生态工程的基本原理
一、学习目的
1．知识技能目标
本节要能够简述生态工程兴起的原因，掌握生态工程的五个基本原理，并能在此基础上分析生态问题。
2．过程与方法目标
在掌握生态工程所遵循的基本原理的基础上，搜集各种媒体的相关信息并加以分析。
3．情感与价值观目标
关注生态工程建设，初步形成物质循环利用、协调与平衡、多样性、局部与整体相统一的观点，树立可持续发展的观念，重视理论联系实际。
二、教学过程：
三、知识点解析
1．生态工程的五大原理
提醒 ①生态工程的建设应遵循以上五个原理，但不同的生态系统遵循的原理可以不同。
②生态工程建设的目的就是遵循自然物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益同步发展。
③生态工程具有少消耗、多效益、可持续的特点。
2．整体性原理和系统整体性原理的比较
整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个系统的稳定与平衡。如林业建设中自然系统、社会与经济系统的关系问题，即种树的同时考虑经济收入、粮食、燃料等问题。
系统整体性原理指整体大于部分之和，目的是保持系统有很高的生产力，具体的说指互利共生的生物体现系统整体性原理，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣植物中藻类和真菌等。
四、例题分析
例1．请仔细读图，然后指出该生态农业的优点：
(1)生态农业设计的基本原理是①________________________________________________，②_________________________________________________________。
(2)生态农业的优越性表现在_____________________________________________________
____________________________________________________________________________。
(3)在“农作物→猪→农户”这条食物链中，若农作物通过光合作用产出300摩尔氧气，则农作物同时产出 摩尔葡萄糖，
农户从猪中获取的能量最多相当于_____________摩尔的葡萄糖。
解析 本题考查农村综合发展型生态工程建设遵循的原理和优势，以及应用能力、理解分析能力等。生态农业是运用生态学原理，在环境与经济协调发展的思想指导下，应用现代科学技术建立起来的多层次、多功能的综合农业体系。生态系统中能量多级利用和物质循环再生是生态学的基本理论，食物链是能量流动和物质循环的主渠道。这样，各种农产品的生产互相协调，互惠互利，实现了能量和物质的多级利用；人们可以利用生物种群之间的关系，对生物种群进行人为调节；用天敌减轻生物危害，用生产农产品的废弃物做饲料和肥料，减轻农药和化肥对环境的污染。能量和物质在食物链中传递按10％～20％逐级递减。
答案 (1)①生态系统中能量多级利用和物质循环再生 ②环境与经济协调发展 (2)各种农产品的生产互相协调，互惠互利，实现了能量和物质的多级利用 (3)50 2
例2．下列不属于生态工程建设目的的是 （ ）
A．对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善 B．防止环境污染
C．单纯追求粮食产量 D．促进人类社会和自然环境的和谐发展
【解析】根据生态工程的概念可知，防止环境污染，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，促进人类社会和自然环境的和谐发展都是生态工程建设的目的。只有C项不正确，单纯追求粮食产量有可能影响整个生态系统的和谐发展。 【答案】C
例3．我国在20世纪80年代兴起桑基鱼塘生产模式，实现了“原料——产品——原料一一产品”的循环生产模式，它不属于 （ ）C
A．生态经济 B．循环经济 C．生态工程 D．生态农业
【解析】本题原理是生态系统中物质循环再生产下产生的生态农业中物质的多级利用，本题强调的是生产模式，生态工程与该模式有一定关系，但不属于同一概念范畴。 【答案】C
例4．如图是“无废弃物农业”物质和能量流动图，该图所体现的主要生态工程原理是（ ）C
A．物种多样性原理
B．整体性原理
C．物质循环再生原理
D．协调与平衡原理
例5．某些地区出现“前面造林，后面
砍林”的现象，是因为发展中哪一原理失调
造成的 （ ）B
A．协调与平衡原理
B．整体性原理
C．系统结构决定功能原理
D．系统整体性原理
五、课后巩固
（一）选择
1．“1+1>2”是生态工程基本原理中的哪一个 （ ）D
A．物种多样性原理 B．整体性原理
C．协调与平衡原理 D．系统学与工程学原理
2．下列结构示意图能体现系统学和工程学原理的是 （ ）D
3．下列有关物种多样性的叙述错误的是 （ ）C
A．物种繁多使复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性
B．生物多样性程度高，各类生物的生存机会越多
C．生物种类越繁多，引起病虫害的几率越大
D．生物种类繁多，可以在有限的资源条件下，提高系统的生产力
4．下列哪项叙述完全符合生态经济 （ ）B
①建立“原料一产品一原料一产品”的无废料生产体系
②在资源不增加甚至减少的条件下实现经济增长
③在经济产出不变甚至增加的条件下，向环境排放的废弃物大大减少
④先生产后治理，提高经济效益
A．①② B．①②③ C．②③ D．②③④
5．我国西北土地沙化和盐渍化非常严重，原因有多种，其中一个主要原因是超载放牧导致草地退化。试分析上述事实主要违背了生态工程的什么原理 （ ）B
A．系统整体性原理
B．协调与平衡原理
C．物种多样性原理
D．整体性原理
6．如图说明我国现有的生产模式严重
违反了什么生态工程原理 （ ）D
A．整体性原理
B．协调与平衡原理
C．系统的结构决定功能原理
D．物质循环再生的原理
（二）填充题
7．生态工程建设的目的是______________________________________________________。
与传统的工程相比，生态工程是一类______________________________________。
8．生态经济主要是通过实行“_____________”的原则，使一个系统产出的________________，能够成为本系统或者另一个系统的_______________，从而实现_____________，而实现_______________最重要的手段之一就是生态工程。
9．下图是我国华北平原某一较为原始的田园生态系统的示意图，请据图回答下列问题：
(1)图中______________为田园生态系统的生产者，之所以说它们是整个生态系统的生存基础，主要是因为____________________________________________________________________；之所说它们对维持生物圈的稳定也有重要作用，是因为__________________________________
______________________________________________________。
(2)图中的鼠属于__________________，其数量之所以能稳定在一定水平，主要是因为_____________________________________________________。
(3)近十年来，图中的鹰、猫头鹰和蛇的数量呈直线下降，其主要原因是__________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________。
(4)随着化工工业的发展，机动车辆的猛增，图中的C时常是_________性，严重时会对动植物造成危害，C落入水和土壤中后，其中的_______________会被植物吸收利用，这是自然界中 __________________元素循环的重要环节。
(5)在右图所示的坐标系中表示出
图中猫头鹰和田鼠在较长时期内的数量
变化及关系(提示：按自然条件考虑)。
分析:
⑴A和B 它们能通过光合作用，使光能流入生物界，供生物的生命活动所利用 它们能通过光合作用，呼吸作用，分解转化作用，促进了自然界中物质循环 ⑵ 初级消费者 猫头鹰和蛇对它的种群密度有调节作用 ⑶ 农民大量施用农药杀灭农业害虫时，农药通过食物链向鹰、猫头鹰和蛇体内富集，使它们中毒死亡，或者鹰、猫头鹰和蛇捕捉了误食鼠药的鼠而中毒死亡 ⑷
酸 S 、N 化学 ⑸略
10．阅读以下资料，回答下列问题：
自2000年10月开展“南京莫愁湖物理生态示范实验研究”开始，相继引种了浮水植物、沉水植物共计10余种，在围隔区内已经形成了以沉水植物为优势的水生植物群落。试验区内营养盐的浓度得到有效控制，如试验区内氨氮和总氮仅分别为试验区外的1/13和1/5，有效地改善了水质。
（1）此项生态工程依据的生态学原理有______________________、______________________、_______________________、________________________和_____________________________。
（2）生态工程的调控机制是_________________________，主要利用的能源是____________。
（3）一些发达国家的生态工程建设主要依据生态系统的_______________________，达到了以________________为主，________________为辅的程度。而在我国的生态工程建设中，______________仍起着较大作用，强调按预期目标，因地制宜地调整复合生态系统的结构和功能。
（4）生态工程的主要目的在于__________________________________________________。
10、（1）物质循环再生原理、协调与平衡原理 、整体性原理、系统学和工程学原理、物种多样性原理 （2）人为辅助下的自我调节，太阳能 （3）自我调节理论，回归自然，人为调控，人为调控 （4）建造和调控人工生态系统，使生物与环境之间变得高效和谐。
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www.专题3 胚胎工程
体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞的培养等胚胎工程技术，不仅广泛应用在畜牧业生产中，而且与医学、制药业等的发展，以及人们的生活有着越来越密切的关系。因此，让学生了解一些有关胚胎工程的知识及社会应用价值，对于学生开阔视野，关注现代生物科技的发展，更深入地理解生物科学在社会中的应用是十分必要的。
本专题教材分析
一、 教学目的要求
知识方面
1.简述动物胚胎发育的基本过程。
2.简述胚胎工程的理论基础。
3.举例说出胚胎工程的应用及发展前景。
情感态度与价值观方面
1.认同胚胎工程在畜牧业、医疗等领域的应用价值。
2.关注胚胎工程的研究进展。
能力方面
搜集胚胎工程研究进展的资料，撰写专题综述报告。
有关胚胎工程的内容是首次编入高中选修教材，这部分知识对教师和学生来说比较陌生，在教学中应该注意以下几个问题：
1.明确学习胚胎工程知识的目的。
由于现代生物科学技术对国民经济的持续发展具有举足轻重的影响，因此，它越来越成为各国研究开发的重点和科技竞争的热点。进入21世纪以来，各国政府十分重视生物技术的研究与产业化，加大了培育和扶持的力度。我国政府也把生物科学技术作为优先研究和发展的领域，并取得了令人瞩目的成就。胚胎工程是生物技术的重要组成部分，它的研究和应用不仅推动了制药、器官移植医学等领域的变革，而且还加速了畜牧业生产的发展。目前我国在胚胎移植改良牛、羊品种，体细胞克隆牛、羊等家畜的技术方面已经进入国际先进行列。因此，了解一些胚胎工程的知识，可以为学生将来继续学习和走向社会打下基础。教师在教学过程中要结合教材内容，不断强化学习目的，加强学生的使命感和自觉性。
2.充分利用各种课程资源，深化课堂教学改革，提高教学效益。
课改的过程也是教师更新教育观念，改变教学方式的过程。教师要结合教学的具体内容和学生的具体情况，充分利用各种课程资源，激发学生学习兴趣，促进学生探究问题、自主学习。例如，关于胚胎工程的进展常见于各种媒体的报道，学生对此有一定的了解，可让学生从报纸、杂志、广播、电视、互联网等媒体上搜集关于胚胎工程进展的信息，作为课堂教学和组织学生讨论的素材，这样不仅可以使学生关注胚胎工程，还可以培养学生的搜集和处理信息的能力。
教材中有关操作技术的内容与学生的生活经验有一定的距离，教师可以因地制宜，应尽可能发动学生到附近社区内的科研机构、医院、家畜良种站、畜牧养殖场等单位参观和调研，获取感性资料，在此基础上进行交流，并撰写专题综述报告。此外，还可以通过请专家讲演、座谈，制作教学课件，组织学生自学以及分组讨论等多种教学活动，培养学生的多种能力，提高教学效果。
3.胚胎工程技术的广泛应用推动了畜牧业、医学等的发展。
本专题中关于胚胎工程技术的操作是以家畜为例进行讲述的，为了让学生能够全面地了解胚胎工程技术的应用情况，教师在教学过程中应该加入胚胎工程技术在医学方面的应用实例，如运用体外受精技术治疗“不育症”、胚胎移植等技术培育“试管婴儿”等。
二、教学内容的结构和特点
（一）教学内容的特点
本专题包括《体内受精和早期胚胎发育》《体外受精和早期胚胎培养》《胚胎工程的应用及前景》三节。本专题教学的参考课时为7课时，《体内受精和早期胚胎发育》可用3课时教学，《体外受精和早期胚胎培养》可用1课时教学，《胚胎工程的应用及前景》用3课时教学。
本专题题图中展示的是高产羊生下的几只羔羊，它们是科技工作者采用胚胎移植技术处理后同时期出生的，作为胚胎工程的成果编者将其放在题图中主图的位置。周围配有几幅小图，体现了胚胎工程的主要操作技术：右上图是科学工作者正在实体显微镜下进行观察；左上图是我国科技工作者正在手术台上对动物进行胚胎移植手术；左下图展示的是正在发育的胚胎，画龙点睛地突出了本专题的主题──胚胎工程。与其他专题一样，在题图中引出了胚胎工程的概念。这种图文并茂呈现概念的方式，有利于激发学生对胚胎工程的兴趣和对概念的理解。
《科技探索之路──胚胎工程的建立》，简述了胚胎工程100多年来建立和发展的历史。胚胎工程是在研究胚胎移植的理论和技术的基础上建立起来的，科学家在此基础上又解决了哺乳动物体外受精的技术，继而推动了胚胎分割、性别鉴定、体细胞克隆、胚胎干细胞培养等现代胚胎工程技术的建立和发展。
本专题在总体内容安排上也体现了胚胎工程的发展脉络。首先对胚胎工程的理论基础──哺乳动物的受精和早期胚胎发育的规律，进行了较深入地讲述，在此基础上介绍了胚胎工程技术。目前，胚胎工程技术中应用较多的是体外受精和胚胎移植技术，因此，可以说它们是胚胎工程技术的基础；胚胎分割技术是继胚胎移植技术后迅速发展起来的技术，方法简单，效率更高；胚胎干细胞的培养不仅是胚胎工程的重要成就之一，它在基础生物学、畜牧学、医学上都有重要的应用价值，是当前研究的热门课题之一。教材基本是按照胚胎工程技术发展的时间顺序对其进行介绍的。
《体内受精和早期胚胎发育》部分是学习本专题的基础。由于义务教育生物课程标准和普通高中生物课程标准的必修部分，都没有明确的要求，这就使这部分内容，显得尤为重要，教学中应予重视。本部分教材主要讲述了哺乳动物的体内受精和早期胚胎发育规律这两部分内容。引言中短短几句话,很清楚地点明了胚胎工程与本节内容的关系:“胚胎工程的许多技术，实际是在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。因此，了解哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律，就显得十分重要了。”
关于哺乳动物的受精过程，有关精子和卵子的减数分裂过程在必修模块中已经学习过，教材对这部分内容只做了简要的介绍，而对学生没学习过的精子的变形、卵泡的形成、卵子成熟的两次减数分裂场所及时间等有关内容则进行了重点介绍，以使学生对精子和卵子发生的过程有更全面的了解。关于哺乳动物的受精过程，教材在初中和高中必修内容的基础上，突出了受精前精子的获能准备，受精过程中精子的顶体反应，卵子的透明带反应、卵黄膜的封闭作用及雄、雌原核的形成等生理活动的讲述，目的是为下一节内容的学习打基础。
关于哺乳动物的早期胚胎发育，教材删繁就简地讲述了受精卵—卵裂—桑椹胚—囊胚—原肠胚及胚层分化—胎儿雏形形成的过程，以及各时期的重要特点。其中特别突出讲述了与胚胎移植、胚胎分割密切相关的桑椹胚细胞的全能性，囊胚具有分化能力的内细胞团。这些内容为本专题后续知识的学习奠定了必要的基础。
关于《体外受精和早期胚胎培养》一节，教材首先以设问“你听说过试管牛、试管羊吗？你知道什么是试管动物技术吗？”这一方式引出试管动物技术的概念，亲切、自然；然后在“从试管牛说起”的标题下创设情景，提出如何解决良种牛的快繁问题，并很自然地提出“借腹怀胎”问题。这样学生很容易理解体外受精在生产实际中的意义，也能激发学生学习抽象内容的兴趣。
关于体外受精的内容，教材重点阐述了卵母细胞的采集和培养方法，精子的采集和受精前的获能处理方法等基础知识，而体外受精的方法则主要是通过“哺乳动物体外受精示意图”进行讲述的。
关于早期胚胎培养的内容，在简单介绍了早期胚胎培养方法的基础上，也主要通过“牛体外受精胚胎生产流程图”来展示了胚胎工厂化生产的过程。这种图文并茂的编写方式，可以帮助学生更直观地理解体外受精技术及其生产过程。“牛体外受精胚胎生产流程图”是对本节课主要内容的概括性总结。
正文旁栏“奇思妙想”中所创设的“将屠宰场和胚胎工厂合建”的想法，是帮助教师引导学生在符合科学的前提下进行创新的资料。
关于《胚胎工程的应用及前景》一节，教材集中讲述了胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞的分离和培养这三种胚胎工程技术。关于胚胎移植，教材首先从胚胎移植的概念导入，通过概念的学习使学生知道胚胎移植的含义及在胚胎工程中的地位， 即体外受精、 胚胎分割等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎， 都必须经过胚胎移植技术才能获得后代， 胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序”。
关于胚胎移植的现状和意义，教材先用数字简述了胚胎移植的现状，以引起学生的重视，再用图解的方式，从加速育种工作和品种改良、大量节省购买种畜费用、一胎多产、保存品种资源和保护濒危物种等几方面，阐述了胚胎移植在充分发挥雌性优良个体繁殖潜力方面的意义。
关于胚胎移植的基本程序，教材是在讲述胚胎移植的生理学基础之上，以图代文的方式进行讲述的。用形象的流程图来讲解生物技术的基本程序，可使学生更深入，更直观地理解所学的内容。
关于胚胎分割的内容，教材是从概念、基本操作方法及存在的问题几方面进行讲述的。
胚胎干细胞的分离和培养是胚胎工程的研究前沿，教材配以直观的彩图来帮助学生理解，教材主要介绍了胚胎干细胞的来源、功能及特点，重点讲述了胚胎干细胞的应用。
（二）教学内容的结构
三、与学生经验的联系
关于哺乳动物的受精和早期胚胎发育规律的知识是胚胎工程的理论基础，哺乳动物的受精、精子和卵子发生的过程中的有关减数分裂的内容，学生已在高中生物必修模块中学习过，在此基础上学生能比较容易理解精子和卵子的发生过程。除此之外，学生通过报刊、电视等媒体对“试管动物”、“借腹怀胎”、体外受精、胚胎移植、胚胎干细胞等有关知识也有一定的了解。这些都是学生学习本专题的基础。
四、与其他专题的联系
胚胎工程中的卵母细胞及受精卵的培养、胚胎分割及胚胎干细胞培养等技术与“基因工程”、“细胞工程”等现代生物科技专题有着密切联系，可以说“动物基因工程”、“动物细胞工程”等是胚胎工程的上游技术，而胚胎工程则属于下游技术。
教材中讲述的胚胎工程技术虽然多以家畜为例，但是一旦应用于人类，则会因“借腹怀胎”，“试管婴儿”等问题发生伦理方面的争议，从这个角度来看，本专题与《生物技术的安全性和伦理问题》专题也有着密切的联系。
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www.教案：4.3《生物武器》
4.3 禁止生物武器
一、教学目标
1.列举生物武器的主要种类。
2.举例说出生物武器给人类带来的威胁。
3.形成坚决禁止生物武器、维护世界和平的态度。
二、教学重点和难点
1.教学重点
举例说出生物武器对人类带来的威胁。
2.教学难点
如何看待禁止生物武器与转基因技术在生物武器方面的应用。
三、教学策略
1.运用直观素材──教科书中的图片、其他图片和影像资料，以帮助学生了解生物武器的种类以及生物武器的危害。让学生感觉到生物武器离我们并不遥远，不论是历史上的遭遇，还是现实中的事件；也不论是中国，还是外国。通过图片和影像资料的直观性，来完成教学的重点内容。
2.对待生物武器的态度应明确而坚定──坚决禁止生物武器。这部分内容与前面转基因生物安全性的讨论大不一样。在转基因生物安全性的问题上，教科书中陈述了两种不同的立场，然后让学生讨论并形成自己的观点；而关于生物武器，教师必须帮助学生形成明确的立场──不论在何种情况下，生物武器的生产、储存和使用都将对受害国的民众，以及所有爱好和平的人们造成极度的恐慌和致命的危害。这种立场不仅应始终蕴涵在教师的情感态度之中，还应体现在教师对教学素材的选择和言语的表述之中。
3.转基因技术与生物武器的问题──转基因技术的应用，使生物武器给人类可能带来更大的威胁。在这一问题上，一方面教师应引发学生对转基因技术的理性思考，防止转基因技术的滥用；另一方面教师要尽可能通过实例，使学生树立坚决禁止生物武器的态度。2.1.2 植物细胞工程的实际应用
课标要求
1、能力要求
1、理解微型繁殖技术的应用
2、了解单倍体育种过程和优点
3、了解细胞产物的的生产和意义
内容要求
1、掌握微型繁殖和植物组织培养的联系
2、掌握作物脱毒、人工种子的制备过程和意义
3、了解单倍体育种和突变体的利用
4、了解细胞产物的例子
知识网络体系
重难热点归纳
微型繁殖与无性生殖
微型繁殖是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，实际上是无性生殖的一种。在繁殖的过程中，细胞进行有丝分裂，因此亲、子代细胞内DNA相同，具有相同的基因，因此能保证亲、子代遗传特性不变。利用这种技术能高效快速实现种苗的大量繁殖。
微型繁殖与作物脱毒、人工种子、单倍体育种
作物脱毒、人工种子、单倍体育种的培育过程均有采用微型繁殖的技术。作物脱毒主要是强调微型繁殖的取材一定是无毒（的如茎尖、根尖），才能繁殖出无毒的幼苗。
人工种子采用的还是微型繁殖的技术，但是只需培育得到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽，包上人工种皮就可形成人工种子。人工种子与微型繁殖得到的幼苗一样能保持亲本的优良性状，另外还可不受气候、季节和地域的限制。
单倍体育种的优点是后代无性状分离，后代都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短育种年限。单倍体育种从本质上说属于有性生殖，这一点与微型繁殖有所区别。但单倍体育种首先要进行花药离体培养，采用还是微型繁殖的技术，然后用秋水仙素处理，获得纯合子。
经典例题剖析
1.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的
A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性
[解析]考查植物组织培养的原理、过程。植物组织培养的原理是植物细胞的全能性。过程是：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体。此过程是一个无性繁殖的过程，细胞数目增多的方式是有丝分裂，并且涉及细胞的分化。
[答案]C
2.基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：
（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得_____________等营养物质。
（2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_____________和________________两类激素。
（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_____________能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。
（4）试管苗的细胞核中含_________条脱氧核糖核苷酸链。
（5）培育成的试管苗可能出现的基因型有_____________。
[解析]考查对植物组织培养过程的掌握。要准确解答此题需要从以下几个方面入手：
①愈伤组织的形成过程中，不断地从培养基中吸取营养。供生物细胞生活的营养物质主要有无机物（水、无机盐）、有机物（糖类、脂类、蛋白质、维生素）等物质。
②植物激素的种类很多，要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有细胞分裂素和植物生长素两大类。
③试管苗是花药离体培养后得到的单倍体植株。其有叶绿体，可以进行光合作用。
④单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，由水稻的基因型为AaBb可知此水稻为二倍体。已知水稻的体细胞中含有24条染色体，则单倍体细胞中含有12条染色体，12个DNA分子。每个DNA分子由两条平行的脱氧核糖核苷酸链盘旋而成，所以试管苗的细胞核中含有24条脱氧核苷酸链。基因型为AaBb的水稻产生配子时，依据基因的自由组合定律，结果♀、♂配子各有四种，即AB、aB、Ab、ab。
[答案]（1）水、无机盐、维生素和小分子有机物 （2）细胞分裂素 植物生长素 （3）叶绿体 （4）24 （5）AB、aB、Ab、ab
基础试题训练
一、选择题
1．马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是 （　 ）
A．选择优良品种进行杂交
B．进行远缘植物体细胞杂交
C．利有芽尖进行组织培养
D．人工诱导基因突变
2．用植物组织培养技术，可以培养或生产出 （　 ）
　　A．食品添加剂 B．无病毒植物 C.人工种子 D．前三项都是
3.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法 快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的 （　 ）
A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性
4．科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是 （　 ）
A．彼此性状相似 B．变异频率较高
C．单倍体 D．都是纯合子
5．水稻（基因型为AaBb）的花药通过无菌操作，接入试管，经过如下过程培育试管苗。以
下选项中正确的是（ ）
A．a用花药离体培养法获得单倍体植株；
b通过有丝分裂产生愈伤组织；c培养
基中至少应有乙烯和脱落酸；d试管苗
的生长发育不需要光照
B．a用花药离体培养法获得二倍体植株；
b通过减数分裂产生愈伤组织；c培养
基中至少应有生长素和细胞分裂素；d试管苗的生长发育不需光照
C．a用花药离体培养法获得单倍体植株；b通过有丝分裂产生愈伤组织；c培养基中至少
应有生长素和细胞分裂素；d试管苗的生长发育需要光照
D．a用花药离体培养法获得二倍体植株；b通过有丝分裂产生愈伤组织；c培养基中至
少应有乙烯和脱落酸；d试管苗的生长发育需要光照
6．植物的微型繁殖技术是指 （ ）
A．植物体细胞杂交技术 B．嫁接
C．营养繁殖 D．植物组织培养
7．下列哪一项不是单倍体育种的优点 （ ）
A．缩短育种年限 B．变异率高
C．得到稳定遗传的优良品种 D．节约人力、物力
8．胚状体是在植物组织培养的哪一阶段上获得的 （ ）
A．愈伤组织 B．再分化
C．形成完整蜘蛛 D．取离体组织
9．人参皂苷干粉可以通过下列何种技术获得 （ ）
A．杂交育种 B．植物细胞培养
C．多倍体育种 D．单倍体育种
10．运用植物组织培养技术，可以培育或生产出 （ ）
A．细胞产物——生物碱 B．无病毒植物
C．人工种子 D．以上都是
11．下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是 （ ）
A．花药离体培养得到单倍体植株 B．秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株
C．人工种子的培育 D．“番茄——马铃薯”杂种植株的培育过程
12．植物的微型繁殖的优点是 （ ）
A．取材少 B．培养周期短
C．繁殖率高 D．以上都是
13．对人工种子正确的解释是 （ ）
A．通过科学手段人工合成的种子 B．利用植物组织培养技术获得的种子
C．种皮能自我生成的种子 D．人工种子发芽率低
14．（2005，广东）两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是 （ ）
A．单倍体育种 B．杂交育种 c．人工诱变育种 D．细胞工程育种
15．下列叙述中，与植物体细胞杂交密切相关的是ABC
A利用离心、振动、电刺激等诱导 B 利用聚乙二醇（PEG）等试剂诱导
C 克服远缘杂交不亲和的障碍 D 快速繁殖、培育无病毒植物
二、非选择题
1.植物组织培养的培养基中加有激素。下表是培养基中两种植物激素在不同比例时的实验结果。请分析回答：
1 2 3 4
激素种类及浓度关系 6—BA 6—BA＞IBA 6—BA=IBA 6—BA＜IBA
结果 组织块产生愈伤组织 愈伤组织分化出芽 愈伤组织不断生长 愈伤组织有长根趋势
（1）6—BA属于_____________类激素，它的作用是________________。
（2）IBA属于_____________类激素，它在本实验中的作用是__________________。
（3）在植物组织培养中，脱分化可用的激素组合是实验_____________和实验_____________中的激素浓度关系，再分化时可用的激素组合是实验_____________和实验_____________中的激素浓度关系。
（4）植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有_______________________，它的成分至少应该含有_______________________、_______________________等。
（5）判断愈伤组织是否产生，依据是看是否产生了____________的细胞。
2.植物组织培养技术应用广泛。科学家通过植物组织培养方法，诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状结构，然后将胚状体包埋在个亿 能提供营养的胶质中，便形成“人工种子”。我国科学家利用组织培养技术已成功地在烟草、水稻、小麦等植物上诱导出胚状体。
（1）通过试管培养植物组织，获得胚状体要经过_____________、_____________过程。
（2）用于植物组织培养的培养基中除了植物激素、蔗糖和维生素等有机物外，还应有____________，且操作过程应在____________条件下进行。
（3）若胚状体在试管中继续培养，则可培育出完整的植株幼苗，这体现了植物细胞的____________。
3．美国科学家将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成完整的新植株（如下图）。请据图回答：
（1）这种生殖方式属于___________________。
（2）图中③过程叫________________，④过程叫_____________，此处的“细胞团”在生物学上叫做_______________________。
（3）本实验说明植物细胞具有___________________。
（4）在培养试管植物时，试管内应加入植物所必需的矿质元素。其中应大量供给的元素是___________________。
4.中科院上海植物生理生态研究所在“神舟四号”飞船进入太空后为一对“新人”——黄花烟草原生质体和革新一号烟草原生质体举办了特殊的“婚礼”。将两个“新人”放入融合器中，当充满液体的融合器加上直流电场，两个原本相互游离的细胞一下子贴到一起，开始了“窃窃私语”。紧接着，在瞬间高压脉冲的作用下，细胞膜被击出了一个小孔，透过这微小的空间，两股细胞质展开了“心灵沟通”。渐渐地，细胞核也扭摆着“亲热”起来，20min后，它们俩已是你中有我，我中有你，一个新生命就这样诞生了。地面实验结果显示：用于融洽的两个“新人”，一个开的是粉花（标记为“一号”），一个开的是黄花（标记为“二号”）融合后的细胞再生植株开的是黄花，但形状却和一号相同（称“一号形状”，另一个称“二号形状”）。这种“太空烟草”比普通烟草个子矮，株秆粗，烟叶多，是我国太空育种试验的一项重大成果。据此回答下列问题：
（1）由于细胞的密度不同，因此在地面上进行细胞融合非常困难。从理论上讲，在太空中细胞更容易融合，可能的原因是 。在显微镜下观察，“新人”的细胞膜融合在一起，使细胞呈圆球状，这是因为膜具有 特性。“细胞婚礼”中用到的诱导融合技术是 。
（2）两种烟草原生质体融合时， 类型是我们需要的，这样的细胞经组织培养后，再生的植株属 倍体。
（3）植物体细胞融合技术与传统的有性杂交相比，其优点是 。
（4）“太空烟草”能稳定遗传吗？为什么？ 。
创新应用训练
1．传统农作物育种途径往往是通过杂交获得，随着生物工程技术的不断发展，新品种的培育途径逐渐被扩宽。目前至少有7种培育农作物新品种的途径被广泛应用。下图为水稻的几种不同的育种方法示意图。请据图回答：
（1）图中A、D方向所示的途径表示_____________育种方式，A→B→C的途径表示_____________育种方式。两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的途径是__________。这两种育种方式相比较，后者优越性主要表现在____________________________________。
（2）B方法为________________________。
（3）E方法原理为________________________。上述培育新品种的方法中原理相同的有_______________。
（4）G所示过程可以采用花粉粒通道法，这是基因工程操作“四步曲”的___________环节。检测目的基因是否表达的方法有_______________。
（5）科学家从悬浮培养的单细胞或胚囊中，通过植物组织培养技术获得胚状体，并将其包埋在一个能提供营养的胶质中，外包裹上人造种皮，制成人工种子。目前，我国科学家利用植物组织培养技术已在烟草、水稻、小麦和玉米等植物上成功诱导出胚状体，而美、日等国正着手将人工种子商品化。离体细胞进行植物组织培养获得胚状体需要通过______________、____________过程。人工种子中包埋胚状体的胶质可看作玉米种子的________结构。
（6）由人工种子萌发出的植株与天然种子萌发出的植株有何区别？____________________
参考答案：
一、选择题
CDCAC DBBBD BDBA （ABC）
二、非选择题
1、（1）细胞分裂素 促进细胞分裂 （2）生长素 促进生根 （3）1 3 2 4
（4）营养物质 有机物 矿质元素 （5）排列松散、无定形、高度液泡化
2、（1）脱分化 再分化（2）水和无机盐 无菌（3）全能性
3、（1）无性生殖 （2）脱分化 再分化 愈伤组织 （3）全能性 （4）N、P、S、K、Ca、Mg
4.（1）重力作用很弱 细胞膜有具一定的流动性 电刺激诱导融合
（2）自身融合 多（或四） （3）克服了远缘杂交不亲和的障碍
（4）如果“太空烟草”为纯合子，无性繁殖和有性繁殖都能稳定遗传；如果为杂合子，无性繁殖能稳定遗传，有性繁殖会出现性状分离。培养过程中也可能会发生基因突变
三、应用创新
1、（1）杂交育种1 单倍体育种1 A→B→C1 能较快得到纯合体，缩短育种年限1
（2）花药离体培养1
（3）基因突变1 A、D和G（或B、K、F）2
（4）目的基因导入受体细胞 1 DNA杂交等1
（5）脱分化 1 再分化 1 胚乳1
（6）天然种子萌发出的植株属于有性生殖，可能因性状分离而丧失其优良特性
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微型繁殖
作物脱毒
人工种子
植物细胞工程的实际应用
植物繁殖的新途径
单倍体育种
突变体的利用
细胞产物的工厂化生产
作物新品种的培育2.2.1 动物细胞培养和核移植技术
课题 动物细胞培养和核移植技术 主备人 上课时间 编号 08
教师
教学重点 1.动物细胞培养的过程及条件2.用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。
教学难点 1.动物细胞培养的过程及条件2.用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程
教学目标 知识目标 1、简述动物细胞培养的过程、条件及应用2、简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程及应用前景
能力目标 运用细胞的基础知识，分析细胞工程的理论基础
情感目标 关注细胞工程研究的发展和应用前景
教学媒体 多媒体课件：
教学过程
教学内容 教师的组织和引导 个人札记
一、动物细胞培养1.发展历史:2、动物细胞培养的应用和概念： 3.动物细胞培养的条件:4.动物细胞培养技术的应用:5．植物组织培养和动物细胞培养的比较二、动物体细胞核移植技术和克隆动物 一、动物细胞培养1.发展历史: 20世纪初，人们不知道神经纤维是由神经细胞的细胞质向外突出形成的，还是由神经细胞周围的其他细胞融合而成的。生物学家们就这个问题展开了激烈的争论。1907年，美国生物学家哈里森(Harrison)从蝌蚪的脊索中分离出神经组织，把它放在青蛙的凝固的淋巴液中培养。蝌蚪的神经组织存活了好几周，并且从神经细胞中长出了神经纤维。哈里森的实验不仅解决了神经纤维的起源问题，而且开创了动物组织培养的先河。此后，在许多科学家的不懈努力下，动物组织培养不断改进并逐渐发展成为动物细胞培养。2、动物细胞培养的应用和概念：动物细胞培养就是从动物有机体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后,放在适宜的培养基中,让这些细胞生长和增殖.动物细胞的培养过程见书：动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础思考讨论：在动物细胞培养过程中，为什么要用胰蛋白酶对取出的动物组织进行处理？答：胰蛋白酶处理动物组织，可以使动物组织细胞间的胶原纤维和细胞外的其他成分酶解，获得单个细胞。 有关概念:原代培养：从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞。初次培养称为原代细胞培养。传代培养：将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养，称为传代培养。细胞株：原代细胞一般传至10代左右细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存活到40~50代，这种传代细胞为细胞株。 细胞系：细胞株传代至50代后又出现细胞生长停滞状态，只有部分细胞由于遗传物质的改变，使其在培养条件下可以无限制传代，这种传代细胞为细胞系。 细胞株和细胞系的区别： 细胞系的遗传物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，容易传代培养。3.动物细胞培养的条件:1）.无菌无毒的环境2）.营养3）.温度和pH4）.气体环境4.动物细胞培养技术的应用:1）.蛋白质生物制品的生产 如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体2）.健康细胞培养 培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植3）.细胞的生理、药理、病理研究 植物组织培养和动物细胞培养的比较比较项目植物组织培养动物细胞培养原理细胞的全能性细胞增殖培养基性质固体培养基液体培养基培养基特有成分蔗糖 植物激素葡萄糖 动物血清培养结果植物体细胞株、细胞系培养目的快速繁殖、培育无病毒植株获得细胞或细胞分泌蛋白思考：1、动物细胞培养液的主要成分是什么？较植物组培培养基有何独特之处？主要成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。独特之处有：1）、液体培养基 2）、成分中有动物血清等2、为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？因为这些组织或器官上的细胞生命力旺盛，分裂能力强3、为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？成块组织不利培养，分散了做成细胞悬浮液利于培养4、动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新个体？不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的动物个体二、动物体细胞核移植技术和克隆动物动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核,移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中.使其重组并发育成一个新的胚胎,这个新的胚胎最终发育为动物个体.核移植技术1.克隆羊培育过程胚胎移植技术胚胎移植的基本程序如下（以牛胚胎移植为例）2.体细胞核移植技术的应用前景3.体细胞核移植技术存在的问题 这部分内容，参照教材中的动物细胞培养过程示意图进行讲解要特别注意原代培养与传代培养对于动物细胞培养的条件，要从学生已有的内环境的知识出发，启发学生自己动脑思考这个问题，以加深对培养条件的理解学生在比较中学习知识，加深对知识的理解学习这部分内容可先让学生列举所知道的克隆动物
课堂巩固 学案与测评的反馈练习
作 业 学案与测评练习
板书设计：动物细胞培养和核移植技术一、动物细胞培养1.发展历史:2、动物细胞培养的应用和概念：3.动物细胞培养的条件:4.动物细胞培养技术的应用:5．植物组织培养和动物细胞培养的比较比较项目植物组织培养动物细胞培养原理细胞的全能性细胞增殖培养基性质固体培养基液体培养基培养基特有成分蔗糖 植物激素葡萄糖 动物血清培养结果植物体细胞株、细胞系培养目的快速繁殖、培育无病毒植株获得细胞或细胞分泌蛋白二、动物体细胞核移植技术和克隆动物核移植技术1.克隆羊培育过程胚胎移植技术2.体细胞核移植技术的应用前景3.体细胞核移植技术存在的问题
课后笔记：有了第一节的基础，学生对本节内容易于理解，因此，在教学中我采用讲授、自学、讨论等相结合的教学方法。
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www.基因工程的基本操作程序
【教学目标】
1.简述基因工程原理及基本操作程序。
2.尝试设计某一转基因生物的研制过程。
3.培养学生探索科学的严谨态度
【教学重点】
基因工程基本操作程序的四个步骤。
【教学难点】
（1）从基因文库中获取目的基因。
（2）利用PCR技术扩增目的基因。
【教学过程】高考资源网
复习：转基因抗虫棉培育的大致过程？
引入：基因工程的基本操作程序：
(一)、目的基因的获取
目的基因：主要是指编码蛋白质的结构基因
获取目的基因的方法：
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（变性，复性，延伸）
原理： （DNA的复制）
条件： （已知基因的核苷酸序列，四种脱氧核苷酸，一对引物，DNA聚合酶）
方式：以 （指数）方式扩增，即 （n为扩增循环的次数）
结果： （使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增）
过程：a、DNA变性（90℃-96℃）：目的基因DNA受热变性， （氢键断裂），形成 （DNA单链）。
b、退火（复性25℃-65℃）：系统温度降低， （引物）与 （DNA模板） 结合，形成局部双链。
c、延伸（70℃-75℃）：合成链在 （DNA聚合酶）作用下进行延伸，合成与模板互补的DNA。
③通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成
(二)、基因表达载体的构建
基因表达载体的构建是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。
目的：使目的基因在受体细胞内稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。
基因表达载体的组成： 目的基因、启动子、终止子、标记基因、复制原点
基因表达载体的构建过程：
1.用一定的_______（限制酶）切割质粒，使其出现一个切口，露出____（黏性末端） 。
2.用__________（同一种限制酶）切断目的基因，使其产生__________（相同的黏性末端） 。
3.将切下的目的基因片段插入质粒的_____（切口）处，再加入适量_______ （DNA连接酶），形成了一个重组DNA分子（重组质粒）
(三)、将目的基因导入受体细胞
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的过程。
（1）目的基因导入植物细胞
常用：农杆菌转化法(感染双子叶植 物和裸子植物)，
（2）将目的基因导入动物细胞：显微注射技术
（3）将目的基因导入微生物细胞：
常用大肠杆菌：繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对较少
大肠杆菌的转化方法：
四、目的基因的检测和表达
分子水平的检测：
首先，要检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因，这是目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关键。
检测方法是 DNA分子杂交
其次，还需要检测目的基因是否转录出了mRNA，这是检测目的基因是否发挥功能作用的第一步。
检测方法是 （分子杂交）
最后，检测目的基因是否翻译成蛋白质。
检测方法是 抗原---抗体杂交
个体生物学水平的鉴定：
课堂练习
1）．1993年，我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的最新转基因抗虫棉，其抗虫基因来源于
A．普通棉花的基因突变 B．棉铃虫变异形成的致死基因
C．在棉铃虫体内寄生的线虫基因 D．苏云金芽孢杆菌体内的抗虫基因
2）以下说法正确的是 （ ）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B、质粒是基因工程中唯一的运载体
C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D、基因控制的性状都能在后代表现出来
3）不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制 B、有多个限制酶切点
C、具有标记基因 D、它是环状DNA
4）有关基因工程的叙述中，错误的是（ ）
A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来
B、 限制性内切酶用于目的基因的获得
C、目的基因须由运载体导入受体细胞
D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶
5）有关基因工程的叙述正确的是 （ ）
A、限制酶只在获得目的基因时才用 B、重组质粒的形成在细胞内完成
C、质粒都可作为运载体 D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料
6）基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是 （ ）
A、人工合成目的基因 B、目的基因与运载体结合
C、将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测和表达
7）．基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是( )
A．结构简单，操作方便 B．繁殖速度快
C．遗传物质含量少、简单 D．性状稳定,变异少
8）.目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是
①检测受体细胞是否有目的基因 ②检测受体细胞是否有致病基因 ③检测目的基因是否转录信使RNA ④检测目的基因是否翻译蛋白质
A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④
9）. 在基因工程中，把选出的目的基因（共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌呤脱氧核苷酸460 个），放入DNA扩增仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是
A．540 个 B．7560个 C．8100 个 D．17280 个
10）［2006上海高考］农业科技工作者在烟草中找到了一抗病基因，现拟采用基因工程技术将该基因转入棉花，培育抗病棉花品系。请回答下列问题。
（1）要获得该抗病基因，可采用______________________、______________________等方法。为了能把该抗病基因转入到棉花细胞中，常用的载体是______________________。
（2）要使载体与该抗病基因连接，首先应使用__________________进行切割。假如载体被切割后，得到的分子末端序列为，则能与该载体连接的抗病基因分子末端是____________
(3)切割完成后，采用_________酶将载体与该抗病基因连接，连接后得到的DNA分子称为_____________。
(4)再将连接得到的DNA分子导入农杆菌，然后用该杆菌去__________棉花细胞，利用植物细胞具有的_______________性进行组织培养，从培养出的植株中_________出抗病的棉花。
（5）该抗病基因在棉花细胞中表达的产物是　　　　　（　　）
A．淀粉　　　B．脂类　　　C．蛋白质　　　D．核酸
（6）转基因棉花获得的______________________是由该表达产物来体现的。
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www.专题2　细胞工程
2．1　植物细胞工程
2．1．1　植物细胞工程的基本技术
1．植物的花瓣属于　高度分化　的组织，利用它来培育出新的植株，首选要经过　激素的诱导，使其　脱分化　成为具有分生能力的薄壁细胞，进而形成　愈伤　组织。再经过一定的条件培养，又可以　再分化　出根和芽，形成完整的小植株。
2．每个植物都具有全能性的特点，原因是　每个细胞中都具有某种生物的全部遗传信息。
3．在植物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种　组织和器官　，原因是　细胞中的基因会选择性表达出各种蛋白质　，从而构成植物的不同组织和器官。
4．植物的组织培养就是在　无菌　和人工控制的条件下，将　离体　的植物器官、组织、细胞，培养在人工配置的培养基上给予适宜的培养条件，诱导其产生　愈伤组织　、丛芽，最终形成完整的植株。
5．植物组织培养全过程，证明了　分化的植物细胞仍具有形成完整的植物所需要的全部基因　。
6．番茄和马铃薯不能进行传统的杂交，原因是它们是两个不同的　物种　，因此它们之间想想着天然的　生殖隔离　，但是，如果采用　体细胞杂交　的方法，就能得到“番茄－马铃薯”杂种植株，这各方法成功的关键是：
①　利用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得具有活力的原生质体　；
②　原生质体融合　。
成功的标志是　融合后的杂种细胞再生细胞壁　。
7．进行原生质体间的融合，必须要借助一定的技术手段进行人工诱导。人工诱导的方法基本可以分为两大类――物理法和化学法，物理法包括　离心　、　振动　、　电激　等；化学法一般使用　聚乙二醇（PEG）　作为诱导剂来诱导细胞融合。
8．植物体细胞杂交就是将不同种的植物体细胞，在一定的条件下融合成　杂种细胞　，并将其培育成　新的植物体的技术　。植物体细胞融合引起的变异属于　染色体变异　。
9．植物细胞工程常采用的技术手段有　植物组织培养技术　和　植物体细胞杂交技术　等。
2．1．2　植物细胞工程的实际应用
1．植物的微型繁殖技术又称　快速繁殖技术　，其意义是①　可以保持优良品种的遗传性状　；②　高效快速地实现大量繁殖　。
2．植物长期进行　营养　生殖，病毒会在作物体内逐年积累，结果导致作物产量降低、品质变差。如果用　分生区（茎尖）　作为组织培养的材料，就会培育出无病毒的脱毒苗，用脱毒苗进行快速繁殖，种植的作物就不会或极少感染病毒。
3．所谓人工种子，就是以　植物组织培养　得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过　人工薄膜　包装得到种子，人工种子在适宜的条件下同样能够萌发长成幼苗。人工种子由　人工种皮　、胶质和　胚状体　三部分组成，其中的胶质相当于单子叶植物种子的　胚乳　或双子叶植物种子的　子叶　。人工种皮的制备是　生物膜　结构和功能的研究深入到分子水平的体现。
4．通过花药培养获得　单倍体　，再经过人工诱导使　染色体　加倍，即可得到稳定遗传的优良品种。这项技术称为　单倍体育种　，其优点是　明显缩短育种年限　。该技术所依据的遗传学原理是　染色体变异　。
5．在植物的组织培养过程中，由于培养的细胞一直处于　不断分生　状态，因此容易受到培养条件和外界压力的影响而产生　突变　，从这些生产突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
6．植物组织培养技术除了在农业上的应用外，还广泛应用于细胞产物的工厂化生产等领域，可获得　蛋白质　、　脂肪　、　糖类　、　药物　、　香料　、生物碱等细胞产物。
2．2　动物细胞工程
2．2．1　动物细胞培养和核移植技术
1．动物细胞工程常用的技术手段有　动物细胞培养　、　动物细胞核移植　、　动物细胞融合　、　生产单克隆抗体　等，其中　动物细胞培养技术　是其他动物细胞工程技术的基础。
2．将从健康的动物体内取出的组织块剪碎，加入　胰蛋白酶　或　胶原蛋白酶　处理一段时间后，组织块就会分散成单个细胞。对动物细胞进行培养时，要求培养皿或培养瓶内表面　光滑、无毒、易于贴附　；当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会　停止分裂增殖　，这种现象称为细胞的　接触抑制　。人们通常将动物组织消化后的初次培养称为　原代培养　。
3．贴满瓶壁的细胞需要重新用　胰蛋白酶　处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖，这样的培养称为　传代培养　。细胞传代至10代～50代左右时，增殖会逐渐减慢，以至于完全停止，但少部分细胞会克服寿命的极限，获得不死性，这些细胞已经发生了突变，正在朝着等同于癌细胞的方向发展。
4．动物细胞培养的条件包括　无菌、无毒的环境　，　营养　，　温度和pH　，　气体环境　。
5．动物核移植是将动物的一个细胞的　细胞核　移入一个已经去掉　细胞核　的　卵母细胞　中，使其重组并发育成一个新的　胚胎　，这个胚胎最终发育成为动物个体。
6．用于核移植的供体细胞一般都选用传代　10代　以内的细胞，因为这样的细胞能保持正常的二倍体核型。通过细胞核移植方法生产的克隆动物，并不是对核供体动物100%的复制，因为生物的性状除受　细胞核基因　控制以外，还受　细胞质基因　和　外界环境　的影响。
7．体细胞核移植技术的应用前景有：　促进优良畜群繁育　；　保护濒危动物　；　克隆人的细胞、组织、器官，进行器官移植　等。
2．2．2　动物细胞融合与单克隆抗体
1．动物细胞融合常用的诱导因素有　聚乙二醇（PEG）　、　灭活病毒　、　电激　等。细胞融合技术的优点是　突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能　。
2．制备单克隆抗体的技术流程是：用羊的红细胞对小鼠进行注射，使小鼠产生　免疫　反应。然后，把　相应的B淋巴　细胞和　骨髓瘤　细胞融合，再用　特定的选择性培养基　进行筛选，在该培养基上，　未融合的亲本　细胞和　融合的具有同一种核的　细胞都会死亡，只有　融合的杂种　细胞才能生长。这种杂种细胞的特点是既能　迅速大量繁殖　又能　产生专一性的抗体　。对上述经选择性培养的杂交瘤细胞，还需进行　克隆化培养　和　抗体检测　，经过多次筛选，就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。最后，将杂交瘤细胞在　体外　条件下做大规模培养，或注射到小鼠的　腹腔　内增殖，这样，从　细胞培养液　或　小鼠腹腔　中，就可以提取大量的单克隆抗体了。
3．单克隆抗体最主要的优点是　特异性强　、　灵敏度高　和　可大量制备　。
4．如果把抗癌细胞的单克隆抗体跟　放射性同位素　、　化学药物　或　细胞毒素　相结合，制成“生物导弹”注入体内，借助单克隆抗体的导向作用，能将药物定向带到癌细胞所在位置，在原位杀死癌细胞。这样既不损伤正常细胞，又减少了用药剂量。2.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体
课标要求
1、能力要求
列表比较动物细胞融合与植物体细胞杂交的异同
2、内容要求
理解和掌握动物细胞融合的原理、过程和意义。
理解和掌握单克隆抗体制备的过程的步骤和应用
知识网络体系
重难热点归纳
动物细胞融合与植物体细胞杂交的异同
比较项目 细胞融合的原理 细胞融合的方法 诱导手段 用途
植物体细胞杂交 细胞膜的流动性 用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁后诱导原生质体融合 离心、电刺激、振动、聚乙二醇（PEG）诱导 克服远源杂交不亲和，获得杂种植株
动物细胞融合 细胞膜的流动性 用胰蛋白酶使细胞分散后诱导细胞融合 除应用植物细胞杂交手段外，还有用灭活病毒诱导 制备单克隆抗体
单克隆抗体的应用
单克隆抗体可以作为诊断试剂，准确识别各种抗原物质，与抗原的特异性结合具有准确、高效、简易、快速的特点。单克隆抗体还可以用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症。单克隆抗体作为载体，运载抗癌药物，形成“生物导弹”，准确杀伤癌变细胞。
经典例题剖析
1.科学家用小鼠骨髓瘤细胞与某种细胞融合，得到杂交细胞，经培养可产生大量的单克隆抗体，与骨髓瘤细胞融合的是
A.经过免疫的B淋巴细胞
B.不经过免疫的T淋巴细胞
C.经过免疫的T淋巴细胞
D.不经过免疫的B淋巴细胞
[解析]此题考查对细胞工程的了解。单克隆抗体的产生是利用了细胞工程中的细胞融合技术。小鼠的骨髓瘤细胞与经过免疫的B淋巴细胞融合成杂交瘤细胞，在体外培养的条件下无限繁殖，产生特异性的单一抗体。
[答案]A
2.动物细胞融合的目的中最重要的是
A.克服远源杂交不亲和
B.制备单克隆抗体
C.培育新物种
D.生产杂种细胞
[解析]考查动物细胞融合的目的。动物细胞融合就是指不同动物细胞的原生质融合，形成杂种细胞的过程。动物细胞融合技术最重要的用途是制备单克隆抗体。
[答案]B
3.下列有关动物细胞培养的叙述，不正确的是
A.用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织
B.将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞
C.在培养瓶中要定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离，制成悬浮液
D.动物细胞培养只能传50代左右，所培养的细胞就会衰老死亡
[解析]动物细胞培养的过程是：先制备培养液，然后取动物细胞，用于培养的细胞大都来自胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织。将组织取出后，用胰蛋白酶等处理使组织分散成单个细胞，将单个细胞配制成一定浓度的细胞悬浮液，再将悬浮液放入培养瓶中在培养箱中培养。细胞在培养瓶中贴壁生长，细胞的数目越来越多，需定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离下来，再配制成悬浮液，分到两个瓶中继续培养。动物细胞培养50代可成为细胞系，50代以前10代以后称为细胞株。50代以后生存下来的细胞的遗传物质发生了变化，也就是说细胞发生了癌变，癌细胞会无限增殖。
[答案]D
4.能使动物细胞融合的特有的诱导因子是
A.离心
B.灭活的病毒
C.电刺激
D.振动
[解析]在体外培养条件下，动物细胞会自发融合，但是频率很低。因此，一般都需要添加具有诱导细胞融合效应的生物药剂或化学药剂，或者采用电融合技术，人为地促进细胞融合。常用的动物细胞融合的诱导因子是聚乙二醇和灭活的病毒。其中聚乙二醇既可用于促进植物原生质体融合，又可用于促进动物原生质体融合。而灭活的病毒只能用于促进动物细胞的融合，如灭活的仙台病毒是最常用的诱导因子，其诱导原理是因为病毒具有侵染细胞的能力，优点是融合率高，对各种动物细胞都适用。
[答案]B
基础试题训练
一、选择题
1．单克隆抗体制备过程中使用的骨髓瘤细胞是一种缺陷型细胞，在含有次黄嘌呤、氨基喋
呤和胸腺嘧啶的培养基（HAT）中无法生长；而小鼠脾细胞是正常细胞，在HAT培养基
上可正常存活。用聚乙二醇诱导细胞融合后，经过数代培养，最终可在HAT培养基上存
活并能产生单克隆抗体的细胞是 （ ）
A．骨髓瘤细胞之间形成的融合细胞 B．脾细胞之间形成的融合细胞
C．骨髓瘤细胞与脾细胞之间形成的融合细胞 D．脾细胞
2．(2006，广雅中学考题)研究单克隆抗体治疗癌症的思路是 （ ）
A．利用单克隆抗体特异性地对抗癌细胞
B．以单克隆抗体作抗癌药物杀死癌细胞
C．抗癌物质在克隆细胞中大量合成
D．单克隆抗体携带抗癌药物特异性地与癌细胞结合
3．（2001，天津、山西理综卷）科学家用小鼠骨髓瘤细胞与某种细胞融合，得到杂交细胞，经培养可产生大量的单克隆抗体，与骨髓瘤细胞融合的是 （ ）
A．经过免疫的B淋巴细胞 B．不经过免疫的T淋巴细胞
C．经过免疫的T淋巴细胞 D．不经过免疫的B淋巴细胞
4．（2004年，全国）用动物细胞工程技术获取单克隆抗体，下列实验步骤中错误的是（ ）
A．将抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的B淋巴细胞
B．用纤维素酶处理B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞
C．用聚乙二醇作诱导剂，促使能产生抗体的B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合
D．筛选杂交资金积累细胞，并从中选出能产生所需抗体的细胞群，培养后提取单克隆抗体
5．只能使动物细胞融合的常用诱导方法是 （ 　）
A．PEG　　B．灭活的病毒 　C．电刺激 D．离心
6．单克隆抗体是由下列哪种细胞产生的 （ 　）
A.B淋巴细胞 　B．T淋巴细胞 C．骨髓瘤细胞 D．杂交瘤细胞
7．用于动物细胞培养的组织和细胞大都取自胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织，其主要原因是这样的组织细胞 （　 ）
A.容易产生各种变异 B．具有更强的全能性
C.取材十分方便 　　D．分裂增殖的能力强
8.动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，正确的是 （　 ）
①诱导融合的方法完全相同 ②所用的技术手段不相同 ③所采用的原理完全相同 ④都能形成杂种细胞
A.①② B.①③
C.②④ D.③④
9．动物细胞融合和植物原生质融合决定于 （　 ）
　　A.细胞膜的流动性 B．细胞膜的选择透过性
　　C.细胞质的流动性　　D．细胞质酶的活性
10.从母羊甲的体细胞中取出细胞核，注入到母羊乙去掉核的卵细胞中，融合后的细胞经卵裂形成早期胚胎，再植入到另一只母羊丙的子宫内，出生小羊的大多数性状 （　 ）
A.难以预测
B.像甲
C.像乙
D.像丙
11.“生物导弹”是指 （　 ）
　　A.单克隆抗体 　　　　　　　　 B.杂交瘤细胞
　　C.产生特定抗体的B淋巴细胞　　D.在单抗上连接抗癌药物
12.动物细胞工程技术的基础是 （　 ）
　　A.动物细胞融合　　B.单克隆抗体　　C.胚胎移植　　D.动物细胞培养
13．下列哪—项属于克隆 （　 ）
A．将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA分子中
B．将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内
C．将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞
D．将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系
14．单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞诱导融合后，要用特定培养基筛选出杂交瘤细胞。在这种培养基上不能存活．增殖的细胞是
①B淋巴细胞 ②小鼠骨髓瘤细胞
③B淋巴细胞自身融合细胞 ④小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞
⑤杂交瘤细胞
A．①②③④ B．①③⑤ C．②④ D．①③
15．（2005年，广东）关于单克隆抗体，下列叙述不正确的是 （　 ）
A．可以制成诊断盒．用于疾病的诊断 B．可以与药物结合，用于病变细胞的定向治疗
C．可以利用基因工程技术生产 D．可以在生物体内生产，不能体外生产
16．（多选）下列关于单克隆抗体的制备和应用的叙述中，正确的是 （　 ）
A．B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合，一般不需要灭活的仙台病毒或聚乙二醇诱导
B．融合后形成的杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生单克隆抗体
C．体外培养时，一个效应B淋巴细胞可以产生抗体，但不能无限增殖
D．单克隆抗体与常规抗体相比，特异性强，灵敏度高，优越性明显
17．（多选）1975年米尔斯坦和柯勒成功地获得了单克隆抗体。下列细胞中与单克隆抗体的制备有关的是 （　 ）
　　A.效应B细胞 B．T淋巴细胞
　　C.骨髓瘤细胞 　　D．杂交瘤细胞
二、非选择题
1.下图是单克隆抗体制备过程示意图，据图回答：
（1）图中A过程是从小鼠的脾脏中取得_____________细胞，该细胞能够产生_____________。从小鼠体内提取分离该细胞之前，应给小鼠注射_____________类物质。
（2）B过程是一个_____________过程，该过程的进行需要灭活的_____________或_____________的诱导。
（3）单克隆抗体在疾病的诊断、治疗和预防方面，与常规抗体相比，其特点是_________________。
2.(06佛山一模）两场筹备了10年的“太空结合”首次在神舟八号飞船上举行了,“新人”之一是小白鼠B淋巴细胞和骨髓瘤细胞,新人在“产房”——电融合仪内孕育新生命。160min后,中国首批“太空娃娃”终于顺利诞生。“太空娃娃”诞生和地面实验如图所示。请回答下列问题：
(1)小白鼠B淋巴细胞和骨髓瘤细胞能融合在一起,体现了细胞膜具有__________的特点。
(2)若用于SARS的预防上,则宜采用_______细胞。科学工作者正在研究治疗癌症使用的生物导弹是_______。
(3)B淋巴细胞和T淋巴细胞都是由________________细胞形成的。这种相同细胞的后代,在形态、结构和生理功能上产生稳定差异的过程,叫做__________ _____。
(4)鼠的淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后,在培养时通过_______________（有丝/减数）分裂方式大量繁殖。细胞中染色体数目与淋巴细胞相比有何特点？_____________；要观察融合后的细胞中的染色体形态、数目,可用一定浓度的____ ___________处理。
(5)融合的细胞具有两种细胞的特性,即_________________和____________________。
3．1975年科学家首次利用B淋巴细胞杂交瘤技术制备出单克隆抗体。请观察下图，回答问题：
（1）单克隆抗体是指 ，其特点是 。
（2）1984年以来，科学家针对如右图所示的单克隆抗体来自 ，应用于人体，会作为 产生 ，加速排斥反应，以及完整的抗体分子的相对分子质量过大，难以穿透肿瘤组织，达不到有效治疗的浓度等问题，制备出可用于肿瘤治疗的相对分子质量小的单克隆抗体。
（3）制备单克隆抗体的B淋巴细胞一般从 （器官）
培养基特殊成分 主要作用
次黄嘌呤 骨髓瘤细胞不能利用
氨基蝶嘌呤 阻断DNA合成
胸腺嘧啶核苷 脾细胞用于合成DNA
中采集。从下表看，用于筛选杂交瘤细胞的是特定 的 培养基。
（4）大量制备单克隆抗体的方法主要有两种：
①体外培养法，可获得10μg/mL的抗体；②动物体内诱生法可获得5~20mg/mL的抗体。你选择的方法及原因是 。
创新应用训练
2．右图为某同学根据杂交瘤技术的方法，设计的生产破伤风杆菌抗体的实验方案。据图回答：
　　（1）该方案能达到预期效果吗？　　　　　。原因是　　　　。
　　（2）图中②为　　　过程，常用　　　　作为诱导剂。该细胞继承了　　　，因此不仅能分泌　　　，还有　　　　本领。
（3）该方案的目的是　　。
参考答案：
一、选择题
CDABB DDCAB DDDAD （BCD）（ABCD）
二、非选择题
1.（1）效应B 抗体 抗原
（2）细胞融合 仙台病毒 聚乙二醇
（3）特异性强、灵敏度高
2.（1）一定的流动性
（2）SARS病毒感染后产生的效应B细胞,单克隆抗体+抗癌药物
（3）造血干细胞 细胞分化
（4）有丝,加倍,龙胆紫
（5）无限增值,产生单一抗体39（1）卵巢和精巢
4×10-3 既保证了染色体形态的正常,又使细胞分裂处于中期的细胞比例最高。
3．（1）化学性质单一，特异性强的抗体 特异性强，灵敏度高
（2）鼠 异物 免疫反应 （3）脾 选择
（4）大量生产选①，小规模生产选② （答案合理即可）
三、应用创新
1、（1）不能 没有将抗原注入小鼠体内，无法获得产生单一抗体的B淋巴细胞
（2）细胞融合 灭活病毒（或PEG） 双亲细胞的遗传物质 特异性抗体 在体外培养条件下大量增殖（3）制备单克隆抗体
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.
制备：免疫后的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后，再培养
特点：特异性强，灵敏度高，优越性非常明显
应用：理论研究；疾病的诊断和治疗
诱导剂：PEG、灭活病毒
动物细胞融合
主要应用：单克隆抗体4．1 转基因生物的安全性
一、知识与技能目标
关注转基因生物的安全性问题，对生物技术安全性问题讨论的必要性。
二、过程与方法目标
举例说明转基因生物安全性问题的不同观点和论据。
三、情感与价值观目标
形成对待转基因生物安全性问题的理性、求实的态度。
四、教学过程
（一）转基因成果令人叹为观止
1．1972年 国的 第一次重组DNA获得成功。
2．转基因生物的重要成果
（二）对转基因生物安全性的争论
1．在转基因生物中，有时候会出现一些人们意想不到的后果。原因是：
(1) ；
(2) ；
(3) 。
2．转基因生物引发人们在 、 和 三个方面发生了激烈的争论。(见下表)
（三）理性看待转基因技术
1．正确的做法 ，而不能 。
2．制定政策和法规，如我国制定的《基因工程安全管理办法》、 。
五、例题分析：
1．下列哪项不是转基因食物潜在的安全隐患( )C
A．转基因植物有可能合成出对人体有直接毒性或潜在毒性的蛋白质
B．转基因植物合成的某些新的蛋白质有可能成为某些人的过敏源
C．某些转基因生物可以合成干扰素，进人人体增强相应细胞的免疫力
D．某些基因足以使植物体内某些代谢途径发生变化，导致转基因农作物营养成分的改变
2．下列哪项不是转基因成果( )B
A．清除石油污染的假单孢杆菌 B．高产青霉素菌株
C．转基因抗虫棉 D．巨型小鼠
3．20世纪90年代，乌干达木薯业遭到了病害的毁灭性打击。科学家究其原因发现，是一种新的病毒引发的疾病，而这种新病毒是由两种已知病毒重组产生的。这一事实有力地支持了下列哪一观点( )B
A．转基因生物有可能成为“入侵的外来物种"，威胁生态系统中其他生物的生存
B．导人转基因生物的外源基因有可能与感染转基因生物的某些细菌或病原体杂交，从而重组出对人类或其他生物有害的病原体
C．转基因植物的抗除草剂基因，有可能通过花粉传播而进入杂草中，使杂草成为除不掉的“超级杂草”
D．抗虫棉能抵抗棉铃虫，但随着棉铃虫抗性的增强，抗虫棉有可能被淘汰
4．关于转基因生物引发的安全性问题的叙述，错误的是( )C
A．转基因生物引发的安全性问题包括食物安全、生物安全、环境安全
B．转基因生物引起安全性问题的原因之一是外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的
C．转基因生物引发的安全性问题是无法弥补的
D．转基因生物有可能造成安全性问题，但不能一概而论
5．科学家发现栽种含有抗除草剂基因的农作物后，会使附近的、与其亲缘关系较近的野生植物也获得抗除草剂基因。下列说法错误的是( )B
A．野生植物通过自然杂交获得抗除草剂基因 B．野生植物发生了基因突变
C．基因工程会导致基因污染 D．转基因生物会危及生物圈的稳定
6．如今，从土豆、草莓到西红柿，各种各样的转基因产品已经潜入寻常百姓家，有资料显示，我国餐桌上有50％以上的大豆色拉油属于转基因食品。然而近年来，有关转基因食品是否影响健康的争论不绝于耳。例如：1 999年，美国康奈尔大学I~osey等人将转Bt基因(苏云金杆菌杀虫晶体蛋白基因)玉米花粉撒在苦芭菜上，喂食黑脉金斑蝶4天后死亡率达44％，而对照组无一死亡，研究者认为该转基因玉米对非靶生物有毒。
(1)报道转基因作物大面积种植已达7年，食用转基因食品的人群至少已有10亿之多，至今没有转基因食品不安全的任何实例。转基因食品是安全的，试分析原因。
分析：转①基因食物被煮熟之后，细胞就被破坏了，进入人肠胃系统后，基因被消化成小分子物质而失去遗传作用。②我们所吃的非转基因改良谷物是长期人工选择的结果，人们食用后并未有不适和影响健康。③转基因食品仅是农作物品种中加入一两个对人类无害的已知性状的基因等
(2)自1983年转基因作物在美国问世以来，用生物技术改造农产品的研究与应用进展飞快。2001年全球转基因作物的种植面积达到了5 000万公顷。试问：转基因产品到底有什么优势
分析：①可缩短育种时间；②可定向改造生物的性状；③可提高粮食产量，解决粮食问题
(3)有人认为转基因生物会造成基因污染，危害生态系统的稳定性。你是怎样理解的
分析：转基因生物中所含的外源基因可能会通过杂交在环境中传递，可能会由此产生的超级杂草，超级害虫以及其他超级动物等，使得生物多样性受到破坏等。（只要合理即可）
六、课堂巩固
1．全球种植转基因农作物的国家已经有十几个，种植面积最大的国家分别是（ ）C
A．美国、加拿大、巴西、印度 B．美国、加拿大、阿根廷、中国
C．美国、阿根廷、加拿大、中国 D．美国、中国、印度、巴西
2．人们培育基因作物的主要目的是（ ）C
A．提高物种的多样性 B．提高作物的适应能力
C．提高作物的产量和质量 D．加快作物的进化过程
3．下列不是转基因生物与食品安全的反对者认为的是( )D
A．担心出现滞后效用 B．担心出现新的过敏源
C．担心营养成分改变
D．只要某些重要成分没有发生改变，就可以认为与天然品种没有差别
4．我国在修建的公路和铁路路基下流出了许多动物通道，其目的不包括（ ）C
A．保护动物的生存环境 B．防止地理隔离的形成
C．促进动物的进化过程 D．维护动物的迁移路线
5．所谓“实质性等同”是指( )C
A．转基因农作物中的成分完全没发生改变
B．转基因农作物中的部分成分没发生改变
C．转基因农作物中只要某些重要成分没有发生改变，就可以认为与天然品种“没有差别”
D．“实质性等同”是对转基因农作物安全性的最终评价
6．面对转基因技术的利弊，正确的做法是（ ）D
A．坚决抵制转基因生物 B．不加区分，全盘接受
C．应停止有关的实验 D．趋利避害，不能因噎废食
7．下列哪项不利于转基因生物安全性问题的解决( )D
A．1993年，我国制定了《基因工程安全管理办法》
B．2002年，我国农业部颁布了《农业转基因生物标识管理办法》
C．加强对转基因生物的安全性检测 D．减少转基因农作物的种植面积
8．有人认为转基因生物势必会打破自然界物种的原有界限，改变生态系统中能量流动和物质循环，会对生态系统的稳定性造成破坏。下列哪项是对上述观点的完全反驳( )C
A．种植转基因抗虫作物，可以减少农药的使用量
B．种植抗除草剂农作物可以保护农田土壤环境
C．转基因生物不会改变生物原有的分类地位，充其量只能说明是具有某种新特征的同一物种，不会破坏生态系统的稳定性
D．重组的微生物在降解某些化合物的过程中所产生的中间产物，可能会造成二次污染
9．下列哪些说法已得到了证实( )C
A．一些转基因植物成为了“入侵的外来物种”，威胁着生态系统中其他生物的生存
B．转基因抗除草剂植物已使杂草成为了抗除草剂的“超级杂草”
C．转Bt基因玉米的花粉可使某种斑蝶幼虫死亡
D．已发现因食用转基因食物而死亡的病例
10．关于转基因生物的标注，错误的是( )C
A．转基因动植物和微生物，应直接标注“转基因××”
B．转基因农产品的直接加工品，标注为“转基因××加工品”
C．用农业转基因生物加工制成的产品，只要最终销售产品中不再含有或检测不出转基因成分的产品，不需标注
D．转基因农产品的直接加工品，标注为“加工原料为转基因××”
11．下列哪一组生物是通过基因工程方法培育成功的（ ）D
A．向日葵与无子西瓜 B．超级小鼠和克隆羊
C．超级绵羊和无子番茄 D．超级鱼与抗虫棉
12．19世纪70年代基因工程技术刚兴起的时候，都以微生物作为实验材料，且必须在“负 压”(低于外界大气压)的实验室里操作。这里“负压”的作用主要是（ ）A
A．防止重组基因的生物进入人体或逃逸到外界，从而对环境造成基因污染
B．提高微生物的基因突变频率 C．加快微生物的繁殖速度
D．避免其他微生物对实验材料的污染
13．自1984年第一例转基因鱼在我国诞生以来，对转基因鱼的研究取得了长期的进步。研究表明被转移基因可以整合、表达，并能遗传给后代。对转生长激素(GH)基因研究发现，转GH基因鱼生长速度快，饵料转化率高。转基因鲤鱼最大个体为对照的最大个体的2倍，个别甚至可达对照的7．7倍，转GH基因大马哈鱼个体可达对照的10倍～30倍。转基因鱼摄人的食物能用于生长的部分高于非转基因鱼，也就是饵料利用率高。转基因鱼蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼，转基因鱼比对照鱼能更有效的利用饲料蛋白质，在投喂低蛋白质(20％)饲料时，转基因鱼通过增加摄食量取得较高的特定生长率；投喂高蛋白质(40％)饲料时，转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率。转GH基因鱼体蛋白质含量增加。但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性是很值得研究的问题，需研究的是转基因鱼对生
态系统的压力及外源基因的扩散问题。只有解决了生态安全性问题，才能真正使转基因鱼广泛应用于渔业生产。在多倍体育种方面，我国自20世纪70年代中期开始，已在草、鲤、鲢、鳙、水晶彩鲫和白鲫等近20种鱼类中获得三倍体和四倍体试验鱼，从目前的研究来看，多倍体鱼类对控制过度繁殖、促进生长、延长寿命以及改进鱼肉品质等都是有效的。总的来说，我国鱼类多倍体育种研究进展较快，且开始进入实用性阶段，如刘筠等最近培育成功的三倍体“湘云鲫”。
请根据上述内容，完成下列各题。
(1)转基因鱼成功的物质基础是： 。
(2)已知人的GH是一个含有191个氨基酸的蛋白质，若将人的GH基因转移到鱼体内，则转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是 ，并写出遗传信息传递和表达过程： 。
(3)转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率，以至其生长高于非转基因鱼，蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。其原因是： 。
(4)鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，试分析引起生态安全性问题的原因： ．
分析：
⑴遗传物质均匀DNA ⑵1146
复制DNA（基因） RNA蛋白质
⑶转基因鱼合成了大量生长激素，生长激素能促进合成蛋白质
⑷转基因鱼与同种野生鱼杂交，使野生鱼带有转基因，具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他特种竞争，引起生态危机。
14．对番茄的研究中发现，害虫损伤番茄叶片后，叶上的细胞壁释放出一种类激素因子；这种物质通过细胞组织扩散到茎和其他叶片上，启动了蛋白酶抑制剂的基因，开始高效合成蛋白酶抑制剂，并在茎叶中迅速积累，以对付害虫的再次侵袭。蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，因此害虫取食后，就会因无法消化食物而被杀死。
人们尝试着将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米，让玉米获得与番茄相似的抗虫性状，以对付异常猖獗的玉米螟(一种玉米害虫)。试分析回答下列问题：
(1)番茄的蛋白酶抑制剂很可能是在茎叶细胞的 处合成的。
(2)将番茄的蛋白酶抑制基因成功地导入玉米内，使玉米形成新的性状，这种变异属于
。
(3)有人对食用的这种转基因玉米的安全性感到担忧。你认为这种担忧有道理吗 试以已学过的知识进行简要的分析说明。
分析：
⑴核糖体⑵基因重组
⑶①有道理。这种转基因玉米的果实（种子）中也可能含有蛋白酶抑制剂，食用后可能抑制人体消化酶的活性，使人无法对食物进行消化而出现病患。
②无必要。这种转基因玉米的蛋白酶抑制剂主要集中在茎、叶中，而人类食用的是果实（种子）加工而成的食品，因此不会影响人体对食物的消化。
③无必要。因为人与害虫消化酶的结构是存在差异的，玉米的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，但对人很可能无影响
④无必要。人类食用的通常是煮熟的玉米食品，玉米蛋白酶抑制剂在高温中已经被破坏，因此不会对人的消化造成不良影响
（以上答案任选一种即可）
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.
www.教案：1.2《基因工程的基本操作程序》教案（新人教版选修3）
1.2 基因工程的基本操作程序
一、 教学目标
1.简述基因工程原理及基本操作程序。
2.尝试设计某一转基因生物的研制过程。
二、 教学重点和难点
1.教学重点
基因工程基本操作程序的四个步骤。
2.教学难点
（1）从基因文库中获取目的基因。
（2）利用PCR技术扩增目的基因。
三、 教学策略
本节是《基因工程》专题的核心，上承《DNA重组技术的基本工具》一节，下接《基因工程的应用》。本节教学难点多，学生学习有一定的困难，因此建议采取化整为零、各个击破的教学策略。
1.加强预习环节，先解决为什么要分四个步骤的问题，然后解决每一步骤的技术方法问题。
为了突破难点及培养自学能力，在上节课结束时，可布置学生预习本节内容。在上新课时，首先解决基因工程的基本操作程序为什么要分四个步骤，即分析每一步骤的必要性。
为什么要有“目的基因的获取”这一步？建议引导学生看本专题题图中基因工程的概念：“基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。”可以说这既是概念，也是原理。这里所说的“更符合人们需要”，就是目的，那么更符合人们需要的那个基因就是目的基因了。有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。
为什么要有“表达载体的构建”这一步？单独的DNA片段──目的基因是不能稳定遗传的。课文中谈到构建表达载体的目的是为了使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能表达和发挥作用。
为什么要有“目的基因导入受体细胞”这一步？教材指出含有目的基因的表达载体只有进入受体细胞，并且维持稳定和表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。
为什么要有“目的基因的检测与鉴定”这一步？这是因为目的基因是否真正插入受体细胞的DNA中，是否能够在受体细胞中稳定遗传和正确表达，只有通过检测、鉴定才能得知。
在解决上述为什么基因工程操作程序分四个步骤的基础上，进入每一程序的有关技术和方法的学习。
2.加强教学媒体的运用，解决每一程序中的技术难点。
在各个操作程序中都有一些技术和方法层面上的难点不好理解，成为学生学习过程的拦路虎。形象化是解决这一难题的好办法。例如，在目的基因获取的常用方法中有“从基因文库中获得目的基因”的说法。尽管课文中运用了比喻的方法，但语言文字仍显抽象。教师应尽可能在教学中编制软件、绘制投影片或利用挂图来解决这一难点。让学生了解有了基因文库，就可随时从中提取所需要的目的基因，引入受体细胞使之表达。而有关PCR扩增技术，则可结合书中插图，明示出文字中概括出的变性、退火、延伸、多次重复等四个过程。
又如，在学习基因表达载体的构建方法时，可结合插图，说明插入必要的元件──目的基因、启动子、终止子和标记基因的位置及其作用。
再如，学习目的基因导入方法时，可借用目的基因导入植物细胞的方法──农杆菌转化法以及相关的图，讲清具体方法。攻破一点后，再扩展到其他导入方法。
3.通过设计某一转基因生物，将基因工程的操作程序有机地串联起来。
本节学习的基因工程的基本操作程序和方法是对转基因植物、动物、微生物的概括。如果在本课将要结束时，做个练习，带领学生结合设计某一转基因生物的具体过程，可将基因工程操作程序有机地串起来，从而加深对这一程序的认识。例如，烟草是人类健康的“杀手”。如果让它生产出人类需要的药物蛋白，应如何操作？通过这一实例引导学生结合目的基因从何而来，表达载体如何构建，如何导入烟草，如何检测药物蛋白产生与否等问题加以设计。可加深学生对基因工程原理的理解。不同学生会有不同的方法，让学生通过相互比较，相互借鉴，达到相互学习的目的。学生在课下还可查阅《科学》杂志等参考读物，了解科学家成功的做法。
四、 答案和提示
（一）思考与探究
1.作为基因工程表达载体，只需含有目的基因就可以完成任务吗？为什么？
答：不可以。因为目的基因在表达载体中得到表达并发挥作用，还需要有其他控制元件，如启动子、终止子和标记基因等。必须构建上述元件的主要理由是：
（1） 生物之间进行基因交流，只有使用受体生物自身基因的启动子才能比较有利于基因的表达；
（2） 通过cDNA文库获得的目的基因没有启动子，只将编码序列导入受体生物中无法转录；
（3） 目的基因是否导入受体生物中需要有筛选标记；
（4） 为了增强目的基因的表达水平，往往还要增加一些其他调控元件，如增强子等；
（5） 有时需要确定目的基因表达的产物存在于细胞的什么部位，往往要加上可以标识存在部位的基因（或做成目的基因与标识基因的融合基因），如绿色荧光蛋白基因等。
2.根据农杆菌可将目的基因导入双子叶植物的机理，你能分析出农杆菌不能将目的基因导入单子叶植物的原因吗？若想将一个抗病基因导入单子叶植物，如小麦，从理论上说，你应该如何做？
提示：农杆菌可分为根瘤农杆菌和发根农杆菌，在植物基因工程中以根瘤农杆菌的Ti质粒介导的遗传转化最多。根瘤农杆菌广泛存在于双子叶植物中。据不完全统计，约有93属643种双子叶植物对根瘤农杆菌敏感。裸子植物对该菌也敏感。当这些植物被该菌侵染后会诱发肿瘤。近年来，也有报道该菌对单子叶植物也有侵染能力。
根瘤农杆菌侵染植物是一个非常复杂的过程。根瘤农杆菌具有趋化性，即植物的受伤组织会产生一些糖类和酚类物质吸引根瘤农杆菌向受伤组织集中。研究证明，主要酚类诱导物为乙酰丁香酮和羧基乙酰丁香酮，这些物质主要在双子叶植物细胞壁中合成，通常不存在于单子叶植物中，这也是单子叶植物不易被根瘤农杆菌侵染的原因。近年来还发现一些中性糖，如L-阿拉伯糖、D-木糖等也有诱导作用。酚类物质和糖类物质既可以作为根瘤农杆菌的趋化物，又可以作为农杆菌中Ti质粒上Vir区（毒性区）基因的诱导物，使Vir区基因活化，导致T-DNA的加工和转移，从而侵染植物细胞。
需要注意的是农杆菌中不同的菌株，侵染能力有差别，在基因工程中需要加以选择使用。利用农杆菌侵染单子叶植物进行遗传转化时，是需要加上述酚类物质的，同时单子叶植物种类不同，农杆菌侵染进行遗传转化的效果也有很大差异。
如果想将一个抗病毒基因转入小麦，也可以用农杆菌，但要注意两点：①要选择合适的农杆菌菌株，因为不是所有的农杆菌菌株都可以侵染单子叶植物；②要加趋化和诱导的物质，一般为乙酰丁香酮等，目的是使农杆菌向植物组织的受伤部位靠拢（趋化性）和激活农杆菌的Vir区（诱导）的基因，使T-DNA转移并插入到染色体DNA上。
3.利用大肠杆菌可以生产出人的胰岛素，联系前面有关细胞器功能的知识，结合基因工程操作程序的基本思路，思考一下，若要生产人的糖蛋白，可以用大肠杆菌吗？
提示：有些蛋白质肽链上有共价结合的糖链，这些糖链是在内质网和高尔基复合体上加工完成的，内质网和高尔基复合体存在于真核细胞中，大肠杆菌不存在这两种细胞器，因此，在大肠杆菌中生产这种糖蛋白是不可能的。
4.β-珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成分。当它的成分异常时，动物有可能患某种疾病，如镰刀形细胞贫血症。假如让你用基因工程的方法，使大肠杆菌生产出鼠的β-珠蛋白，想一想，应如何进行设计？
提示：基本操作如下：
（1）从小鼠中克隆出β-珠蛋白基因的编码序列（cDNA）。
（2）将cDNA前接上在大肠杆菌中可以适用的启动子，另外加上抗四环素的基因，构建成一个表达载体。
（3）将表达载体导入无四环素抗性的大肠杆菌中，然后在含有四环素的培养基上培养大肠杆菌。如果表达载体未进入大肠杆菌中，大肠杆菌会因不含有抗四环素基因而死掉；如果培养基上长出大肠杆菌菌落，则表明β-珠蛋白基因已进入其中。
（4）培养进入了β-珠蛋白基因的大肠杆菌，收集菌体，破碎后从中提取β-珠蛋白。
（二）求异思维
你能推测出由mRNA反转录形成cDNA的过程大致分为哪些步骤吗？
提示：1970年，特明（H.M. Temin）和巴尔的摩（D. Baltimore）证实了RNA病毒中含有一种能将RNA转录成DNA的酶，这种酶被称为依赖RNA的DNA聚合酶，由于与中心法则中的从DNA到RNA的转录是反向的，所以称为反转录酶（reverse transcriptase）。
反转录酶既可以利用DNA又可以利用RNA作为模板合成与之互补的DNA链。像其他DNA聚合酶一样，反转录酶也以5′→3′方向合成DNA（图1-3）。
cDNA合成过程是：第一步，反转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互补的DNA单链，形成RNA-DNA杂交分子。第二步，核酸酶H使RNA-DNA杂交分子中的RNA链降解，使之变成单链的DNA。第三步，以单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一条互补的DNA链，形成双链DNA分子。
（三）寻根问底
1.为什么要构建基因文库？直接从含有目的基因的生物体内提取不行吗？
提示：构建基因文库是获取目的基因的方法之一，并不是惟一的方式。如果所需要的目的基因序列已知，就可以通过PCR方式从含有该基因的生物的DNA中，直接获得，也可以通过反转录，用PCR方式从mRNA中获得，不一定要构建基因文库。但如果所需要的目的基因的序列完全不知，或只知道目的基因序列的一段，或想从一种生物体内获得许多基因，或者想知道这种生物与另一种生物之间有多少基因不同，或者想知道一种生物在个体发育的不同阶段表达的基因有什么不同，或者想得到一种生物的全基因组序列，往往就需要构建基因文库。
2.将目的基因直接导入受体细胞不是更简便吗？如果这么做，结果会怎样？
提示：有人采用总DNA注射法进行遗传转化，即将一个生物中的总DNA提取出来，通过注射或花粉管通道法导入受体植物，没有进行表达载体的构建，这种方法针对性差，完全靠运气，也无法确定什么基因导入了受体植物。此法目前争议颇多，严格来讲不算基因工程。
五、 知识拓展
1.PCR的扩增过程是怎样的？
PCR扩增是获取目的基因的一种非常有用的方法，也是进行分子鉴定和检测的一种很灵敏的方法。PCR的扩增反应过程包括以下几个主要过程。
第一步：将反应体系（包括双链模板、引物、耐高温的DNA聚合酶、四种脱氧核糖核苷酸以及酶促反应所需的离子等）加热至90～95 ℃，使双链DNA模板两条链之间的氢键打开，变成单链DNA，作为互补链聚合反应的模板。
第二步：将反应体系降温至55～60 ℃，使两种引物分别与模板DNA链3′端的互补序列互补配对，这个过程称为复性。
第三步：将反应体系升温至70～75 ℃，在耐高温的DNA聚合酶催化作用下，将与模板互补的单个核苷酸加到引物所提供的3-OH上，使DNA链延伸，产生一条与模板链互补的DNA链。
上述三步反应完成后，一个DNA分子就变成了两个DNA分子，随着重复次数的增多，DNA分子就以2n的形式增加。PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。
2.如何从基因文库中找到所需要的基因？
从基因文库中找到目的基因是一件比较复杂的事情，要根据目的基因已有的某些信息来进行。下面介绍一种根据基因的部分核苷酸序列找到目的基因的方法。
第一步，通过PCR方法将目的基因已知的部分核苷酸序列扩增出来，进行放射性同位素标记（也可以用别的标记方法进行，如生物素、荧光素等），即用标记了放射性同位素的目的DNA片段作为探针，与扩增出来的DNA杂交。
第二步，将基因文库中的所有菌落转移至硝酸纤维膜上（也可以用其他类型的膜），然后，通过处理溶解消化掉细菌中的蛋白质，并使DNA固定在膜上。
第三步，按Southern杂交的方法进行杂交。
第四步，在X光底片上出现黑斑的菌落，这表明这个菌落中含有所需要的目的基因（若选用别的标记方法，有阳性信号的菌落则含有所需要的目的基因）。
第五步，从该菌落中再提取目的基因。
3.基因工程载体的构建需要考虑哪些方面的因素？道理何在？
主要考虑以下几方面的因素。
（1）基因的特点：如果一个来自动物的目的基因含有内含子，就不能用于转基因植物，因为动物中内含子的剪接系统与植物的不同，植物不能将动物基因的内含子剪切掉，只能用该基因的cDNA。基因的产物如果是一个糖蛋白，那么该基因在原核生物细菌中表达出来的蛋白就可能不具备天然状态下的活性，因为糖蛋白上的糖链是在内质网和高尔基体上加上的，而细菌无这些细胞器。
（2）要选择强启动子或组织特异性启动子。启动子有强有弱，选择强启动子可以增加转录活性，使基因产物量增多。如果希望基因在生物的某个组织表达，如只在植物种子中表达，就要选择种子中特异表达的启动子。
（3）要有选择标记基因，如抗生素基因，以便选择出真正的转基因生物。
4.什么是分子杂交技术的显示带？
分子杂交技术是基因工程中使用频率很高的一项技术，主要用于检测和鉴定，可以分为核酸分子之间的杂交和蛋白质分子之间的杂交。常用的技术有：
Southern杂交──DNA和DNA分子之间的杂交。目的基因是否整合到受体生物的染色体DNA中，这在真核生物中是目的基因可否稳定存在和遗传的关键。如何证明这一点，就需要通过Southern杂交技术。基本做法是：第一步，将受体生物DNA提取出来，经过适当的酶切后，走琼脂糖凝胶电泳，将不同大小的片段分开；第二步，将凝胶上的DNA片段转移到硝酸纤维素膜上；第三步，用标记了放射性同位素（或生物素）的目的DNA片段作为探针与硝酸纤维素膜上的DNA进行杂交；第四步，将X光底片压在硝酸纤维素膜上，在暗处使底片感光；第五步，将X光底片冲洗，如果在底片上出现黑色条带，则表明受体植物染色体DNA上有目的基因。
Northern杂交──DNA和RNA分子之间的杂交。它是检测目的基因是否转录出mRNA的方法，具体做法与Southern杂交相同，只是第一步从受体植物中提取的是mRNA而不是DNA，杂交带的显现也与Southern杂交相同。
Western杂交──蛋白质分子（抗原—抗体）之间的杂交。它是检测目的基因是否表达出蛋白质的一种方法。具体做法是：第一步，将目的基因在大肠杆菌中表达出蛋白质；第二步，将表达出的蛋白质注射动物进行免疫，产生相应的抗体，并提取出抗体（一抗）；第三步，从转基因生物中提取蛋白质，走凝胶电泳；第四步，将凝胶中的蛋白转移到硝酸纤维素膜上；第五步，将抗体（一抗）与硝酸纤维素膜上的蛋白杂交，这时抗体（一抗）与目的基因表达的蛋白（抗原）会特异结合。由于这种抗原—抗体的结合显示不出条带，所以加入一种称为二抗的抗体，它可以与一抗结合，二抗抗体上带有特殊的标记。如果目的基因表达出了蛋白质，则结果为阳性。2.1.1 植物细胞工程的基本技术
【课标要求】
达成目标 重点和难点
1）简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术 1）植物组织培养的原理和过程
2）列举植物细胞工程的实际应用 2）植物体细胞杂交的原理
3）尝试进行植物组织培养 3）植物细胞工程应用的实例
教学难点 植物组织培养的实验。
【复习巩固】1. 物细胞的全能性、细胞分化、脱分化、再分化、愈伤组织概念？
2.植物组织培养原理、过程？
【自学导引】
知识点 归纳与结论
细胞工程的概念 细胞工程是指应用 生物学和 生物学的原理和方法，通过 水平或 水平的操作，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
植物组织培养技术 原理 植物细胞具有 ，既具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，全具有发育成完整个体的潜能。
过程 高度 的组织 脱分化 组织 再分化 幼根和芽 完整植株。
细胞脱分化 已 的细胞，经过诱导后，失去其特有的 而转变成未分化细胞的过程。
细胞不表达全能性的原因 植物体内的细胞 。
植物组织培养的概念 在 和人工控制的条件下，将 的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生 组织、丛芽，最终形成完整植株。
特点 子代与亲代 高度相同。
植物体细胞杂交技术 概念 是将不同种植物 ，在一定条件下融合成 细胞，并把杂种细胞培养成新的植物体的技术。
过程 细胞 不同细胞原生质体 原生质体细胞 杂种植株。
注意点 ①去细胞壁所用的物质： ；②诱导剂： ；③融合完成的标志： ； ④过程： ；
意义 克服 生物远源杂交的不亲和性。
【问题探究】
什么是细胞工程？分类？
么是植物组织培养？其原理是什么？
为什么在生物的正常发育过程中，每个细胞不会表现出全能性？
什么是脱分化？什么是再分化？
简述植物组织培养的大体过程？
在植物组织培养的整个过程中，为什么要强调无菌操作？
植物组织培养的全过程说明了植物细胞的什么特点？
什么是植物体细胞杂交技术？
用传统的杂交育种方法为什么不易得到两种亲缘关系较远的杂种植株？
如何去除植物细胞的细胞壁？
【知识网络体系】
【重难热点归纳】
1．理解细胞全能性的概念，把握细胞全能性的特点：
细胞全能性是指生物体的细胞具有形成完整个体的潜能的特性。受精卵、生殖细胞和已分化的体细胞均具有全能性。生物体的细胞具有全能性的根本原因是细胞内含有形成完整个体所需的全套基因。同一个体的每一个已分化的体细胞都由受精卵经有丝分裂而来，体细胞核内基因与受精卵一样，因此都具有全能性。分化的体细胞之所以没有表达出全能性，是因为基因选择性表达。在离体和适当的条件下，分化的体细胞也能表达其全能性。全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞。
2．植物组织培养操作的特点：
（1）选择外植体时，由于外植体的脱分化难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而有很大差异。花和幼嫩的组织脱分化较为容易，而植物的茎、叶和成熟的老组织则较难。另外制备外植体时应选取有形成层的部分，因为形成层细胞易脱分化。
（2）消毒。植物组织培养要想取得成功，必须有效防止细菌等的污染。因为如果培养基上有细菌等微生物存在时，它们比植物细胞生长、繁殖得更快，而且它们会产生毒素，使培养的植物细胞很快中毒死亡。因此在培养过程中要求进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作。
（3）光照。离体的植物细胞、组织和器官脱分化形成愈伤组织时，需避光处理。愈伤组织再分化形成植物幼苗时，需光照处理。
（4）激素调控：生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成；当细胞分裂素的效应高于生长素时，主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成。
3．植物体细胞杂交杂种细胞的筛选和培养：
以烟草与大豆细胞融合为例。烟草与大豆的原生质体融合后，将原生质体转移到适当的培养基上培养，使原生质体再生出细胞壁。这时，在细胞混合物中，不仅有烟草-大豆细胞，还有烟草细胞、大豆细胞、烟草-烟草细胞、大豆-大豆细胞，因此需要对杂种细胞进行筛选。得到烟草-大豆细胞后，再通过植物组织培养技术，培育杂种植株。
【经典例题剖析】
1.下列属于组织培养的是 （ ）
A.花粉培养成单倍体植株 B.芽发育成枝条
C.根尖分生区发育成成熟区 D.未受精的卵发育成植株
[解析]解答此题需从以下几个方面入手：首先，组织培养是指离体的植物器官、组织或细胞经脱分化形成愈伤组织，再经再分化形成具有根、芽结构的胚状体，然后由胚状体发育成完整植物体的过程。花粉粒能培养成单倍体，是在离体条件下培养形成的。第二，芽发育成枝条、根尖分生区发育成成熟区，是体内分化的器官和组织形成了机体的一部分，未受精的卵发育成植物体，这就是自然情况下单倍体的形成过程，是在母体的调控下完成的。[答案] A
2.在细胞工程——原生质体融合育种技术中，其技术的重要一环是将营养细胞的细胞壁除去，通常是采用纤维素酶和果胶酶的酶解破壁法处理。如将去掉了细胞壁的成熟植物细胞置于清水中，细胞将： （ ）
A.皱缩 B.胀破 C.呈球形 D.保持原状
[解析]成熟植物去壁后，置于清水中，由于细胞内外浓度差较大，又无细胞壁保护，细胞会大量吸水，直至细胞破裂。[答案]B
3.不能用于人工诱导原生质体融合的方法是 （ ）
A.振动 B.电刺激 C.PEG D.重压
[解析]原生质体是除去细胞壁的植物细胞，它实际上就是植物细胞的原生质部分。当进行植物体细胞杂交时，先用纤维素酶、果胶酶除去细胞壁，分离出具有活力的原生质体，获得原生质体后就可以进行植物体细胞杂交了。植物体细胞杂交的过程实质是不同植物体细胞的原生质体融合的过程。将不同植物体细胞放在一起培养，必须通过一定的技术手段进行人工诱导。诱导方法有物理法和化学法两大类。物理法就是利用离心、振动、电刺激等促使原生质体融合；化学法是用聚乙二醇等试剂作为诱导剂诱导细胞的原生质体融合，聚乙二醇简称为PEG。重压不能促使原生质体的融合。[答案]D
4.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的
A.消毒灭菌 B.适宜的温度 C.充足的光照 D.适宜的养料和激素
[解析]解答该题需从如下三个方面入手分析：
①由离体的植物器官、组织或细胞形成愈伤组织的过程是植物组织培养过程中的一个阶段。该阶段要进行细胞的增殖和细胞的脱分化，这就必须要有适宜的养料和激素，必须要有适宜的温度，这样，才能保证细胞进行正常的新陈代谢。
②由离体的植物器官、组织形成愈伤组织必须是在无菌条件下，只有在这样的条件下，才能保证培养产生出的细胞是正常细胞，否则培养基内将长出许多霉菌，与离体细胞争夺营养与生存空间，形不成愈伤组织。
③由于此阶段形成的是愈伤组织，并没有形成具有根、茎、叶的植物体，因此不需要光照。[答案]C
5.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要（ ）
A.具有完整细胞核的细胞 B.离体状态 C.导入外源基 D.一定的营养物质和激素
[解析]考查植物组织培养的知识。要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，需要具有完整细胞核的细胞，细胞处于离体状态，培养基中含有一定的营养物质和激素。[答案]C
【课本答案和提示】
思考与探究
1.为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
提示：1978年，梅尔彻斯（Melchers）等人首次获得了马铃薯与番茄的属间体细胞杂种。他们将培育的二倍体马铃薯品系和番茄叶片细胞进行融合，所产生的杂交株被称为“马铃薯番茄”。像大多数杂种一样，杂交株同时具有马铃薯和番茄的形态特征。其中一些植株形成了“类似块茎的生殖根”，但是没有产生可结实的花、果实以及真正意义上的块茎。到目前为止“马铃薯—番茄”一类的体细胞杂交植物还不能产生经济效益，但是其研究价值不可忽视。
至于马铃薯—番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。
2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物──眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。
提示：根据眼虫的特点，动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。具体的实验方案可以设计如下：
正文中讨论题
【实验 胡萝卜的组织培养】
在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
提示：植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。
造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不规范等。所以在组织培养实验中用到的植物材料和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定要规范，避免带入杂菌。
在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？
提示：胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。可以让学生参考利用胡萝卜根进行组织培养的实验，尝试设计出利用胡萝卜的茎、叶、花进行组织培养的实验流程。
3.请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。提示
【知识拓展】
1.什么是细胞全能性
细胞全能性（cell totipotency）比较权威的定义是1984年国际组织培养协会做出的：“细胞全能性为细胞的某种特征，有这种能力的细胞保留形成有机体所有细胞类型的能力”。这个定义比一般所说的概念“一个细胞中包含着这种生物的全部遗传信息（基因），在适当的条件下可以发育成一个完整的生物体”更基本和全面。它不但包含了培养细胞再生成植株的情况（分化成各种类型的细胞，并以一定形式构建成植物），同时也包含了培养细胞生产次生代谢物的情况（不分化或只分化成某种类型细胞，但仍留着分化为其他细胞类型的能力）。前者成为组织培养和转基因植物需要进行植株再生的理论基础，后者成为像微生物发酵一样培养细胞，生产人们所需要的次生代谢产物的理论基础，如通过红豆杉的细胞培养生产紫杉醇。
2.植物组织培养技术是如何发展起来的？
技术和理论是一对孪生兄弟，相辅相成，技术手段的发明会促进理论的创新，理论的创新又会指导技术的实践活动。植物组织培养也是如此。
早在1902年，哈伯兰特（Haberlandt）提出高等植物的器官和组织可以不断地分割，直至单个细胞的观点，预言植物体细胞在适宜的条件下，有发育成完整植株的潜力，提出了植物细胞全能性的设想，并且用植物细胞组织进行了培养实验。他虽然未能获得再生植株，却是植物组织培养的开创者。1902年他发表了著名论文《植物细胞离体培养实验》，论文中提出的植物细胞全能性的理论是植物组织培养的理论基础。
从哈伯兰特提出植物细胞全能性的理论，到1958年斯图尔德（F.C.Steward）等人第一次用胡萝卜根的韧皮部细胞证实了植物细胞的全能性，用了整整56年。56年中许多科学家做的事情归纳起来都是在探索哈伯兰特提出的“植物细胞在适宜条件下，有发育成完整植株的潜力”中的适宜条件。
20世纪60年代以后，植物组织培养进入了迅速发展阶段，并逐步走向生产应用，如快繁脱毒、单倍体育种、种质资源保存、生产次生代谢产物等，也为人工种子、细胞融合、转基因植物等奠定了基础。
3.怎样制备胡萝卜培养基（供参考）？
(1)诱导胡萝卜愈伤组织
在MS培养基［注］中加入质量分数为0.5 mg/L的6-BA和质量分数为0.5 mg/L的NAA
（2）诱导胡萝卜丛芽
在MS培养基中加入质量分数为2 mg/L的KT和质量分数为0.2 mg/L的NAA
（3）诱导胡萝卜生根
在1/2MS培养基中加入质量分数为0.1 mg/L的NAA
［注］：MS培养基的配制方法见《选修1附录3中八》。（鲍平秋提供）
4.植物组织培养中的愈伤组织是如何形成及再分化的？
植物组织培养中使用的外植体一般是高度分化了的细胞，在植物体中是不会再分裂繁殖的，只是执行某种功能直至死亡。这些细胞在培养基上培养时会由原来的分化状态，变成分生状态的细胞，分裂产生愈伤组织，这个过程称为脱分化（dedifferentiation）过程。这种转变在细胞的形态结构和生理生化上都会产生一系列变化。组织培养的研究结果表明分化细胞的脱分化需要两个条件，即创伤和外源激素。
目前人们对于脱分化过程的本质还不清楚。分化细胞在细胞周期中是处于一种相对静止状态的细胞（G0期细胞），脱分化是要打破这种状态，使细胞进入细胞周期中的G1期，并沿着G1期→S期→G2期→M期的循环进行细胞分裂，形成愈伤组织。现在发现细胞周期受基因调控，一种称为编码细胞周期依赖性激酶CDK（cycilin dependent kinase）的基因和一种细胞周期蛋白（cyclin）可能与植物细胞脱分化的第一次分裂启动有关。那么，什么因素诱导细胞周期调控基因的作用，培养实践证明与外源激素有关。至于激素如何诱导以及诱导作用的过程目前仍不清楚，有待深入研究。分化细胞脱分化后细胞结构有两点明显的变化：一是在细胞内出现液泡蛋白；二是叶绿体转变成原质体。
当细胞脱分化形成愈伤细胞后，经过一段时期的分裂，细胞群体变成不是一种细胞类型的均一群，又会产生分化，形成分生细胞或分生细胞团，由此再生成植株有两条途径：一是形成体细胞胚（功能类似于受精过程产生的胚），通过体细胞胚形成再生植株。二是走器官发生的途径再生植株，分生细胞在一定的诱导条件下重建芽的分生组织，分化出芽后再生根，成为完整的植株。
5.为什么要在避光条件下培养愈伤组织？
对于植物组织培养来说，光照条件非常重要，包括光照强度、时间和波长。但在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养，而在分化再生的过程中一定要有光照。愈伤组织诱导阶段的暗培养有利于细胞的脱分化产生愈伤组织，如果在光照条件下容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织。
【基础试题训练】
一、选择题
1．植物组织培养是指 （ 　）
A．离体的植物器官或细胞培育成愈伤组织
B．愈伤组织培育成植株
C．离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体
D．愈伤组织形成高度液泡化组织
2．植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是 （　 ）
A.植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁 B.细胞壁使原生质体失去活力
C.细胞壁阻碍了原生质体的融合 D.细胞壁不是原生质的组成部分
3．植物体细胞杂交的结果是 （　 ）
A.产生杂种植株　 B．产生杂种细胞
C．原生质体融合 D．形成愈伤组织
4．科学家把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合，培育出的驱蚊草含有香茅醛，能散发出一种特殊的达到驱蚊且对人体无害的效果。下列关于驱蚊草培育的叙述中，错误的是
A．驱蚊草的培育属于细胞工程育种，其优点是能克服远源杂交不亲和的障碍
B．驱蚊草培育过程要用到纤维素酶、果胶酶、PEG等试剂或离心、振动、电刺激等方法
C．驱蚊草培育过程是植物体细胞杂交，不同于植物组织培养，无愈伤组织和试管苗形成
D．驱蚊草不能通过天竺葵和香茅草杂交而获得是因为不同物种间存在生殖隔离
5．（2005，上海）将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是 （ ）
A、具有完整细胞核的细胞 B、一定的营养物质和植物激素
C、离体状态 D、导入指定基因
6．植物体细胞杂交的目的中错误的是 （　 ）
A.把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上 B.获得杂种植株
C.克服远源杂交不亲和的障碍 D.实现原生质体的融合
7．植物组织培养的用途中不正确的是 （　 ）
A.快速繁殖 　　B.生产新品种 C．生产生物碱 D．生产白细胞介素－2
8．A种植物的细胞和B种植物细胞的结构如右图所示（仅 显示细胞核），将A、B两种植物细胞去掉细胞壁后，诱导二者的原生质体融合，形成单核的杂种细胞，若经过 组织培养后得到了杂种植株，则该杂种植株是 （ ）
A．二倍体；基因型是DdYyRr
B．三倍体；基因型是DdYyRr
C．四倍体；基因型是DdYyRr
D．四倍体；基因型是DdddYYyyRRrr
9．以下关于原生质的叙述，正确的是 （　 ）
A、原生质泛指细胞内的基质　　　　　　　 B、原生质就是细胞质
C、一个动物细胞就是一团原生质　　　　　 D、细胞膜、细胞核和细胞壁是原生质
10．不能人工诱导原生质体融合的方法是 （　 ）
A.振动 　B.电刺激 　C.PEG试剂 D．重压
11．植物细胞表现出全能性的必要条件是 （　 ）
A.给予适宜的营养和外界条件 B.导入其他植物细胞的基因
C.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内
12．细胞具有全能性的原因是 （ 　）
A.生物体细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能
B.生物体的每一个细胞都具有全能性
C.生物体的每一个细胞都含有个体发育的全部基因
D.生物体的每一个细胞都是由受精卵发育来的
13．植物组织培养过程中的脱分化是指 （　 ）
A．植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞
B．未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程
C．植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程
D.取植物的枝芽培育成一株新植物的过程
14.下列植物细胞全能性最高的是 （　 ）
A.形成层细胞　 B.韧皮部细胞　　C.木质部细胞　 　D.叶肉细胞
15．植物组织培养过程的顺序是 （　 ）
①离体的植物器官、组织或细胞 ②根、芽 ③愈伤组织
④脱分化 ⑤再分化 ⑥植物体
A．①④③⑤②⑥ B．①④③②⑤⑥
C．①⑤④③②⑥ D．⑥①④③⑤②
16．（2005，上海）将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是（　 ）
A．具有完整细胞核的细胞 B．一定的营养物质和植物激素
C．离体状态 D．导入指定基因
17．下列有关细胞工程的叙述不正确的是 （　 ）
A. 在细胞整体水平上定向改变遗传物质
B．在细胞器水平上定向改变遗传物质
C．在细胞器水平上定向改变细胞核的遗传物质
D．在细胞整体水平上获得细胞产品
18．下列细胞全能性最高的是 （　 ）
A．植物的卵细胞
B．植物的精子细胞
C．被子植物的受精卵
D．被子植物的的叶肉细胞
19．植物体细胞融合完成的标志是 （　 ）
A、产生新的细胞壁 B、细胞膜发生融合
C、细胞膜发生融合 D、细胞膜发生融合
20.植物体细胞杂交的目的是 （　 ）
A.用酶解法去掉细胞壁分离出有活力的原生质体
B.以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合
C.用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种植株
D.通过以上三者来完成
21.下列提法正确的是： （　 ）
A、原生质专指细胞质　　　 B、人体内的水都属于原生质
C、细胞核不是原生质　　　 D、一个动物细胞就是一团原生质
22．（多选）有关原生质体的下列叙述中，正确的是 （ ）
A．组成原生质体的主要生命物质是蛋白质和核酸
B．原生质体包括细胞膜、液泡膜及两者之间的原生质
C．被脱掉细胞壁的植物裸露细胞是原生质体
D．原生质体只能用于植物细胞工程
23．（多选）下图为植物组织培养过程示意图，则下列叙述正确的是 （ ）
A．植物组织培养依据的生物学原理是细胞的全能性
B．③ ④过程是指植物的营养生长和生殖生长阶段
C．将①经脱分化培养成②时，再植上人造种皮即可获得人工种子
D．② ③的再分化过程中，诱导②生根的激素为细胞分裂素和生长素
二、非选择题
1．下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：
脱分化 再分化
①——→②——→③——→④
（1）①表示　　　　　，它能被培养成为④的根本原因是　　　　　　　　。
（2）②表示　　　　，它与①相比分化程度　　　　　，全能性　　　　　。
（3）若想制作人工种子，应该选用（填编号）　　　　。
（4）若①是花药，则④是　　　　，继续对其使用　　　　　处理可获得　　　　　正常植株，该过程称为　　　　　。
（5）若①是胡萝卜根尖细胞，则培养成的④的叶片的颜色是　　　，这说明根尖细胞　　　　　　　　　　。
（6）若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，培养将进行到（填编号）　　　 　　　　。
2．右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：
（1）步骤①是　　　　　　　　　　　，最常用的方法是　　　　　　 　　。
（2）步骤③一般常用的化学试剂是　　　　，目的是　　　　　 　　　。
(3)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是　　　　　　　，其中步骤④相当于　　　　　　　　，步骤⑤相当于　　 　　。
（4）植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株。使　　　　　　　　能够在新的植物体上有所表现，其根本原因　　　 　　　　。
（5）若远源杂交亲本A和B都是二倍体，则杂种植株为
　　　　　　倍体。
（6）从理论上讲，杂种植株的育性为　 　　。若运用传统有性杂交方法能否实现？　　 　　　，原因是　　　 　　。因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于　　　　　 　　　　　　。
（7）利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？　　　　 　　　。
【创新应用训练】
1．（2004，江苏）紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。用组织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。
（1）在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”。这些“种子”是应用组织培养技术，将紫草叶肉细胞经过________________________而获得的。这项技术的理论基础是_______________________。
（2）从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生长呈现______________________________规律；影响紫草素产量的因素是_____________________和________________________。
（3）在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是________________________和__________________________________________。
参考答案
一、选择题
CCACD DDCCD CCCAA DCCACD （AC） （ABD）
二、非选择题
1、（1）离体的植物器官、组织或细胞 植物的全能性
（2）愈伤组织 低 高
（3）③（4）单倍体植株 秋水仙素 纯合 单倍体育种
（5）绿色 含有与叶绿体形成相关的基因（6）②
2、（1）去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体 酶解法
（2）PEG 诱导不同植物体细胞的原生质体融合
（3）植物组织培养 脱分化 再分化
（4）远源杂交亲本的遗传特征 杂种植株获得双亲的遗传物质
（5）四
（6）可育 不能 因为不同种生物之间存在生殖隔离 克服远源杂交不亲和的障碍
（7）否 有性生殖的过程中进行减数分裂，才遵循孟德尔的遗传规律
三、应用创新
1、（1）脱分化（或脱分化形成愈伤组织） 细胞的全能性
（2）S型增长 细胞数量 细胞所处的生长期
（3）保证氧气供应充足 使细胞与培养液充分接触
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.
概念
原理：生物学原理和分子生物学原理
水平：细胞整体水平或细胞器水平
目的：改变细胞内的遗传物质，获得细胞产品
细胞的全能性：概念、原因、大小
过程：外植体→愈伤组织→胚状体→植物体
脱分化：形成愈伤组织
再分化：植物细胞选择性表达，形成胚状体
特点：子代与亲代性状高度遗传
植物细胞工程
植物组织培养
去细胞壁：纤维素酶、果胶酶
诱导剂：PEG
融合完成的标志：新细胞壁的形成
过程：原生质体融合+组织培养
植物体细胞杂交1.4 蛋白质工程的崛起
课题 1.4 蛋白质工程的崛起 主备人 上课时间 编号 05
教师
教学重点 （1）为什么要开展蛋白质工程的研究？（2）蛋白质工程的原理。
教学难点 蛋白质工程的原理。
教学目标 知识目标 1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
能力目标 2.简述蛋白质工程的原理。
情感目标 3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
教学媒体 多媒体课件：
教学过程
教学内容 教师的组织和引导 个人札记
一、蛋白质工程崛起的缘由（P26）二、蛋白质工程的原理三、蛋白质工程的进展和前景四、 答案和提示 引言：要想让一种生物的性状在另一种生物中表达，在种内可以用常规杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了。基因工程的诞生，为克服这一远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望。于是取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白……至此，人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。但一个新问题出现了，生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。举例：P26干扰素例子、工业用酶的例子于是要对现有蛋白质进行改造，制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们又开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。回顾已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如图1-4所示。图1-4 遗传信息的流动方向那么，既然蛋白质的功能是由DNA决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造DNA。所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。（结合课本中插图）小结：蛋白质工程的概念（是研究蛋白质的结构及结构与功能的关系，然后人为地设计一个新蛋白质，并按这个设计的蛋白质结构去改变其基因结构，从而产生新的蛋白质。或者从蛋白质结构与功能的关系出发，定向地改造天然蛋白质的结构，特别是对功能基因的修饰，也可以制造新型的蛋白质。） 思考：蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？答：基因工程是遵循中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列，可以创造自然界不存在的蛋白质。1、蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件的，它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的发展而诞生的，与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关2、现状：成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构，而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少。 科学探索之路的漫长、艰辛和永无止境。（一）思考与探究 1.蛋白质工程是应怎样的需求而崛起的？提示（供教师在教学中参考）：蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要。而结构生物学对大量蛋白质分子的精确立体结构及其复杂的生物功能的分析结果，为设计改造天然蛋白质提供了蓝图。分子遗传学的以定点突变为中心的基因操作技术为蛋白质工程提供了手段。在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产中没有活性或活性很低。这是因为工业生产中每一步的反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活。提高蛋白质的稳定性是工业生产中一个非常重要的课题。一般来说，提高蛋白质的稳定性包括：延长酶的半衰期，提高酶的热稳定性，延长药用蛋白的保存期，抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性丧失等。下面举一个如何通过蛋白质工程来提高重组β-干扰素专一活性和稳定性的例子。干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。将人的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生的干扰素的抗病毒活性为106 U/mg，只相当于天然产品的十分之一，虽然在大肠杆菌中合成的β-干扰素量很多，但多数是以无活性的二聚体形式存在。为什么会这样？如何改变这种状况？研究发现，β-干扰素蛋白质中有3个半胱氨酸（第17位、31位和141位），推测可能是有一个或几个半胱氨酸形成了不正确的二硫键。研究人员将第17位的半胱氨酸，通过基因定点突变改变成丝氨酸，结果使大肠杆菌中生产的β-干扰素的抗病性活性提高到108 U/mg，并且比天然β-干扰素的贮存稳定性高很多。在基础理论研究方面，蛋白质工程是研究多种蛋白质的结构和功能、蛋白质折叠、蛋白质分子设计等一系列分子生物学基本问题的一种新型的、强有力的手段。通过对蛋白质工程的研究，可以深入地揭示生命现象的本质和生命活动的规律。2.蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？答：基因工程是遵循中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列，可以创造自然界不存在的蛋白质。3.你知道酶工程吗？绝大多数酶都是蛋白质，酶工程与蛋白质工程有什么区别？提示：酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用两方面组成的。酶工程的应用主要集中于食品工业、轻工业以及医药工业中。α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构酶这三个酶连续作用于淀粉，就可以代替蔗糖生产出高果糖浆；蛋白酶用于皮革脱毛胶以及洗涤剂工业；固定化酶还可以治疗先天性缺酶病或是器官缺损引起的某些功能的衰竭等。至于我们日常生活中所见到的加酶洗衣粉、嫩肉粉等，就更是酶工程最直接的体现了。通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。因此，酶工程的重点在于对已存酶的合理充分利用，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。当然，随着蛋白质工程的发展，其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。（二）正文中讨论题答：（1）每种氨基酸都有对应的三联密码子，只要查一下遗传密码子表，就可以将上述氨基酸序列的编码序列查出来。但是由于上述氨基酸序列中有几个氨基酸是由多个三联密码子编码，因此其碱基排列组合起来就比较复杂，至少可以排列出16种，可以让学生根据学过的排列组合知识自己排列一下。首先应该根据三联密码子推出mRNA序列为GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C），再根据碱基互补配对规律推出脱氧核苷酸序列：CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）。（2）确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改造它，通过人工合成的方法或从基因库中获取。（三）异想天开 能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入合适的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢？提示：理论上讲可以，但目前还没有真正成功的例子。一些报道利用细菌生产人类需要的蛋白质往往都是自然界已经存在的蛋白质，并非完全是人工设计出来而自然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭新而又具有生命功能作用的蛋白质，而且一个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所担心的。（四）旁栏思考题 1.你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？提示：人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组组织宣告成立。之后，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美国科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织／器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划，总部设在北京，目前有16个国家和地区的80多个实验室报名参加。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论支持。2.对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？答：毫无疑问应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：（1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。（2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。 1.建议采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。新课一开始，可以带领学生回忆原有知识：要想让一种生物的性状在另一种生物中表达，在种内可以用常规杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了。基因工程的诞生，为克服这一远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望。于是取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白……至此，人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。但一个新问题出现了，生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。为了加深这一点的认识，可调动学生从书中找实例（干扰素例子、工业用酶的例子）加以佐证。于是要对现有蛋白质进行改造，制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们又开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。学生在必修课中已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如图1-4所示。
课堂巩固 学案与测评的课堂反馈
作 业 学案与测评
板书设计： 蛋白质工程的崛起蛋白质工程崛起的缘由二、 蛋白质工程的原理三、 蛋白质工程的进展和前景
课后笔记：本节内容是基因工程的延伸和发展。由于蛋白质工程刚刚起步，学习内容较少。如何学得充实，又让学生悟出些终身学习的道理，建议采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.植物细胞工程
一、教学目标
1. 简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。2. 列举植物细胞工程的实际应用。3. 尝试进行植物组织培养。
二、教学重点和难点
1.教学重点（1） 植物组织培养的原理和过程。（2） 植物体细胞杂交的原理。（3） 植物细胞工程应用的实例。
2.教学难点植物组织培养的实验。
三、教学策略
本节教材内容对学生来说，虽说在必修模块中学了一些细胞的知识，但仍然是一个新的领域，学习起来有一定的困难。教师可采用讲授为主结合讨论的方法进行教学。具体建议如下。
在细胞的全能性及细胞分化的实质、植物组织培养技术这部分内容的教学中，首先可用教材上的菊花图引入本节的标题，同时提出一个问题──为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？以引入本节课的第一个问题──细胞的全能性及分化。关于细胞的全能性和细胞分化这部分内容，因为学生在必修模块中学过，所以可以提问的方式让学生回顾，教师再根据学生的回答情况按教材上的内容进行讲解。然后再通过“怎样把植物的一个花瓣培育成完整的植株”这个问题引入本节课的重点及难点问题──植物组织培养技术。教材这部分的内容是通过实验“胡萝卜的组织培养”来进行讨论和总结的，应当尽量创造条件完成这个实验。在不具备完成该实验条件的学校，可以带领学生参观组培实验室，或让学生观看植物组织培养技术的录像片。同时结合教材的讨论题进行教学，还可再补充两个问题：
（1）离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整植物体？
（2）决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？
在植物体细胞杂交技术及植物繁殖的新途径的教学中，首先可通过教材上的番茄—马铃薯实例引入，让学生思考20世纪60年代，一些科学家提出这样一个设想：让番茄与马铃薯杂交，培育出地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。如果要实现这一设想，你认为可以采用哪些方法？这样一来一下子就把学生吸引到本节课要解决的问题──植物体细胞杂交技术上。随后让学生分析植物体细胞杂交技术的概念，再根据此概念，结合学生原有的植物细胞结构特点、酶的特性及新学习的植物组织培养技术的知识来回答下述问题：
（1）要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？
（2）有没有一种温和的去细胞壁的方法？
（3）如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？
（4）如何将杂种细胞培育成杂种植株？与学生一起讨论后，再按教材上的植物体细胞杂交技术流程图进行总结，重点讲解以下内容。
① 流程图中为了简化，仅画了一个马铃薯的原生质体与一个番茄的原生质体之间的融合，可真正在实际操作过程中，是把许多马铃薯的原生质体和许多番茄的原生质体放在一起，让它们自由融合，再从中筛选出所需的杂种细胞。
② 由于不同种的细胞其细胞膜的特点不一样，如不作任何处理，把它们放在一起，让它们自然融合是不可能的，所以原生质体间的融合必须要人工诱导。最后要特别强调植物体细胞杂交技术的意义，以及植物体细胞杂交已取得的进展和尚未解决的问题，使学生认同科学是一个不断发展的过程，激发学生探索生命科学奥秘的兴趣及勇于质疑的科学精神。
在植物繁殖新途径的教学中，首先可由植物组织培养技术引入，让学生回忆植物组织培养技术的基本原理和过程，思考利用这项技术能做哪些工作？再逐一讲解微型繁殖技术、作物脱毒及人工种子。
微型繁殖技术的特点教师需从教材中提炼出来：① 繁殖速度快；②“高保真”（因为是无性繁殖）；③ 不受自然生长季节的限制（因为在具有一定人工设施的室内生产）。
关于植物组织培养的其他应用，应当参照教材的思路，先介绍生产实践中遇到的问题，说明社会生产的实际需要，再介绍科技人员是如何应用植物组织培养技术解决这些问题的。例如，关于在作物脱毒中的应用，应当先介绍长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差，而植物的分生区一般不会感染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，就能得到大量的脱毒苗。这样进行教学，一是能够让学生更好地理解先进技术的应用价值，二是能够调动学生的学习兴趣，三是有利于培养学生分析问题、解决问题的能力。
在细胞产物的工厂化生产的教学中，尽管此内容是植物组织培养技术在另一方面的重要应用，但由于学生对此内容易于理解，所以教师可先让学生阅读教材，再结合资料分析，师生共同讨论资料分析中的讨论题。
四、答案和提示
2.1.1植物细胞工程的基本技术
（一） 思考与探究
1.为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
提示：1978年，梅尔彻斯（Melchers）等人首次获得了马铃薯与番茄的属间体细胞杂种。他们将培育的二倍体马铃薯品系和番茄叶片细胞进行融合，所产生的杂交株被称为“马铃薯番茄”。像大多数杂种一样，杂交株同时具有马铃薯和番茄的形态特征。其中一些植株形成了“类似块茎的生殖根”，但是没有产生可结实的花、果实以及真正意义上的块茎。到目前为止“马铃薯—番茄”一类的体细胞杂交植物还不能产生经济效益，但是其研究价值不可忽视。
至于马铃薯—番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。
2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物──眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。
提示：根据眼虫的特点，动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。具体的实验方案可以设计如下：
（二） 正文中讨论题
【实验 胡萝卜的组织培养】
1.在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
提示：植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。
造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不规范等。所以在组织培养实验中用到的植物材料和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定要规范，避免带入杂菌。
2.在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？
提示：胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。可以让学生参考利用胡萝卜根进行组织培养的实验，尝试设计出利用胡萝卜的茎、叶、花进行组织培养的实验流程。
3.请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。
提示：
2.1.2植物细胞工程的实际应用
（一） 思考与探究
1.通过查阅资料，请你再列举出植物组织培养技术在我们生活中的另外一些应用。
提示：a. 拯救濒危植物；b. 提供食品制作的原料； c. 利用愈伤组织进行转基因操作。
2.请查阅植物人工种子制备技术的详细过程，设计出制备技术的主要流程图。
提示：诱导植物愈伤组织↓体细胞胚的诱导↓体细胞胚的成熟↓体细胞胚的机械化包裹贮藏或种植
3.请查阅相关文献，设计出一种植物花药组织培养和染色体加倍的实验流程。
提示：
花药花粉细胞培养愈伤组织分化出小植物单倍体植株正常植株
（二） 正文中讨论题
1.人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化育苗生产，这是利用了该项技术的哪些特点？
提示：植物“微型”繁殖技术具有高效性和可以保持种苗的优良遗传特性的优势。工厂化大规模育苗生产正是利用了植物“微型”繁殖技术的这两方面优势。利用植物“微型”繁殖技术我们可以在短时间中获得大量的优质种苗。
2.人工种子之所以神奇，是由于它具有天然种子不可比拟的特点，想一想它们具有哪些优点？
提示：人工种子的优点：
（1）天然种子由于在遗传上具有因减数分裂引起的重组现象，因而会造成某些遗传性状的改变；天然种子在生产上受季节限制，一般每年只繁殖1～2次，有些甚至十几年才繁殖一次。而人工种子则可以完全保持优良品种的遗传特性，生产上也不受季节的限制。
（2）试管苗的大量贮藏和运输也是相当困难的。人工种子则克服了这些缺点，人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，因此，可以很方便地贮藏和运输。
3.人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分，请探讨人工种皮中应该具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？
提示：针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。
4.高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福人类，但却为濒危的红豆杉带来一场灭顶之灾。以“我们能否利用植物组织培养技术大量生产紫杉醇，从而拯救红豆杉”为题，与同学展开讨论，说出植物组织培养技术在节约资源、保护环境方面的重要意义。
提示：可以利用植物组织培养技术来大量生产紫杉醇。现在国内外的科学家们正在研究利用植物细胞培养技术来大量培育红豆杉细胞，希望利用这种方法来大量生产紫杉醇。国内外许多实验室开展了用组织培养法生产紫杉醇的研究，红豆杉属的11种植物现都在进行组织培养。ESC Agenetics公司宣布他们用细胞培养法所得紫杉醇的含量是树皮的2～5倍。国内外在分化细胞株系和培养条件方面做了不少工作，摸索了外植体、光照、培养基组成等因素对细胞培养及紫杉醇生成的影响。现在工艺条件已基本摸清，正研究反应的放大技术等，有望实现通过细胞培养进行工业化生产紫杉醇的目标。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.教案：1.4《蛋白质工程》教案（新人教版选修3）
1.4 蛋白质工程的崛起
一、 教学目标
1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
2.简述蛋白质工程的原理。
3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
二、 教学重点和难点
1.教学重点
（1）为什么要开展蛋白质工程的研究？
（2）蛋白质工程的原理。
2.教学难点
蛋白质工程的原理。
三、 教学策略
1.建议采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。
本节内容是基因工程的延伸和发展。由于蛋白质工程刚刚起步，学习内容较少。如何学得充实，又让学生悟出些终身学习的道理，建议采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。
新课一开始，可以带领学生回忆原有知识：要想让一种生物的性状在另一种生物中表达，在种内可以用常规杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了。基因工程的诞生，为克服这一远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望。于是取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白……至此，人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。但一个新问题出现了，生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。为了加深这一点的认识，可调动学生从书中找实例（干扰素例子、工业用酶的例子）加以佐证。于是要对现有蛋白质进行改造，制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们又开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。
2.建议加强与已有知识的联系，用逆向思维的方法解决新问题。
学生在必修课中已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如图1-4所示。
图1-4 遗传信息的流动方向
这是学习新知识的基础。既然蛋白质的功能是由DNA决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造DNA。所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。结合课本中插图，可以较明确地说明这一点。
还有两点教学建议需要说明。第一，蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件支撑的，正如课本中开头描述的，它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展而诞生的，也与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关（本书“前沿动态”中有简要介绍）。第二，说明蛋白质工程目前的现状：成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构，而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少。这样学习，可以使学生认识到科学探索之路的漫长、艰辛和永无止境。
四、 答案和提示
（一）思考与探究
1.蛋白质工程是应怎样的需求而崛起的？
提示（供教师在教学中参考）：蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要。而结构生物学对大量蛋白质分子的精确立体结构及其复杂的生物功能的分析结果，为设计改造天然蛋白质提供了蓝图。分子遗传学的以定点突变为中心的基因操作技术为蛋白质工程提供了手段。
在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产中没有活性或活性很低。这是因为工业生产中每一步的反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活。提高蛋白质的稳定性是工业生产中一个非常重要的课题。一般来说，提高蛋白质的稳定性包括：延长酶的半衰期，提高酶的热稳定性，延长药用蛋白的保存期，抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性丧失等。
下面举一个如何通过蛋白质工程来提高重组β-干扰素专一活性和稳定性的例子。干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。将人的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生的干扰素的抗病毒活性为106 U/mg，只相当于天然产品的十分之一，虽然在大肠杆菌中合成的β-干扰素量很多，但多数是以无活性的二聚体形式存在。为什么会这样？如何改变这种状况？研究发现，β-干扰素蛋白质中有3个半胱氨酸（第17位、31位和141位），推测可能是有一个或几个半胱氨酸形成了不正确的二硫键。研究人员将第17位的半胱氨酸，通过基因定点突变改变成丝氨酸，结果使大肠杆菌中生产的β-干扰素的抗病性活性提高到108 U/mg，并且比天然β-干扰素的贮存稳定性高很多。
在基础理论研究方面，蛋白质工程是研究多种蛋白质的结构和功能、蛋白质折叠、蛋白质分子设计等一系列分子生物学基本问题的一种新型的、强有力的手段。通过对蛋白质工程的研究，可以深入地揭示生命现象的本质和生命活动的规律。
2.蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？
答：基因工程是遵循中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列，可以创造自然界不存在的蛋白质。
3.你知道酶工程吗？绝大多数酶都是蛋白质，酶工程与蛋白质工程有什么区别？
提示：酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用两方面组成的。酶工程的应用主要集中于食品工业、轻工业以及医药工业中。α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构酶这三个酶连续作用于淀粉，就可以代替蔗糖生产出高果糖浆；蛋白酶用于皮革脱毛胶以及洗涤剂工业；固定化酶还可以治疗先天性缺酶病或是器官缺损引起的某些功能的衰竭等。至于我们日常生活中所见到的加酶洗衣粉、嫩肉粉等，就更是酶工程最直接的体现了。通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。因此，酶工程的重点在于对已存酶的合理充分利用，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。当然，随着蛋白质工程的发展，其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。
（二）正文中讨论题
某多肽链的一段氨基酸序列是：…—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—…
讨论： （1） 怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。
（2） 确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因（DNA）？
答：（1）每种氨基酸都有对应的三联密码子，只要查一下遗传密码子表，就可以将上述氨基酸序列的编码序列查出来。但是由于上述氨基酸序列中有几个氨基酸是由多个三联密码子编码，因此其碱基排列组合起来就比较复杂，至少可以排列出16种，可以让学生根据学过的排列组合知识自己排列一下。首先应该根据三联密码子推出mRNA序列为GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C），再根据碱基互补配对规律推出脱氧核苷酸序列：CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）。
（2）确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改造它，通过人工合成的方法或从基因库中获取。
（三）异想天开
能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入合适的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢？
提示：理论上讲可以，但目前还没有真正成功的例子。一些报道利用细菌生产人类需要的蛋白质往往都是自然界已经存在的蛋白质，并非完全是人工设计出来而自然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭新而又具有生命功能作用的蛋白质，而且一个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所担心的。
（四）旁栏思考题
1.你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？
提示：人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组组织宣告成立。之后，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美国科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。
“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织／器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划，总部设在北京，目前有16个国家和地区的80多个实验室报名参加。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。
人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论支持。
2.对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？
答：毫无疑问应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：
（1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。
（2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。
前沿动态
1.动物乳腺生物反应器
1987年美国科学家戈登（Gordon）等人首次在小鼠的奶中生产出一种医用蛋白──tPA（组织型纤溶酶原激活物），展示了用动物乳腺生产高附加值产品的可能性。利用动物乳腺生产高价值产品的方式称为动物乳腺反应器。
为什么要用动物乳腺作为反应器生产高价值的蛋白质产品呢？这是因为动物乳房是一种高度分化的专门化腺体，合成蛋白质的能力非常强，尤其是一些经过长期的遗传改良，专门产奶的乳用动物品种，蛋白质合成能力更是惊人。一头优质奶牛，一年可产奶10 000 kg。即便是一只奶山羊，一年也可产奶2 000 kg。
动物乳腺生物反应器归纳起来有四大优点：①产量高，且易收获目标产品，可以随乳汁分泌而排出动物体外；②目标产品的质量好。动物乳腺组织不仅具有按遗传信息流向合成蛋白质的能力，而且具备一整套对蛋白进行修饰和加工的能力，如糖基化、羧化、磷酸化以及分子组装等，而微生物和植物系统都不具备这种全面的蛋白质后加工能力；③产品成本低；④从奶牛中提取产品，操作比较简单。
正因为利用动物乳腺生物反应器生产高附加值的产品有上述优点，目前利用动物乳腺生物反应器生产医用蛋白质已成为一种风险投资产业，受到科学家、商界和医药界的高度重视。目前瞄准的目标医药产品有：①血液蛋白质，如表1-2所示，这些血液蛋白质有巨大的经济效益，其中利用奶牛生产的凝血酶Ⅲ已通过第三期临床实验，即将投放市场。②第二代医用蛋白质，主要有抗体、降钙素、人的生长激素、胰岛素等药物蛋白，乳白蛋白、乳铁蛋白等营养蛋白，疫苗，组织修复物等。③生产“人源化牛奶”，即用成人的乳蛋白基因替代牛的乳蛋白基因，使牛奶变成像人奶的一种基因工程奶。
表1-2 一些医用蛋白质的需求情况
　　　　　　　　第8因子　第9因子　C蛋白　凝血酶Ⅲ　抗胰蛋白酶　血纤蛋白原　白蛋白
市场需求量　　　304 g　　 4 kg　　10 kg　 21 kg　　　5 t　　　　150 kg　　　315 t
单价（美元/g）　290万　　 4万　　 　1万　　 7 000　　　500　　　　1 000　　　3.50
总价值（亿美元）8.82　　 1.60　　　1.00　 1.50　　　2.50　　　　1.50　　　11.20
动物乳腺生物反应器的做法与转基因动物的操作是相同的，只是为了将目标产品在乳汁中形成，需要使用乳腺组织中特异表达的启动子，即在目标产品蛋白质编码框的前面加上乳腺组织中特异表达的启动子等，构建成表达载体后通过注射导入受精卵中，再将其送入母体动物内，发育成动物个体，这个转基因动物就会在奶中产生所需要的目标产品。
2.基因沉默
转基因植物和转基因动物中往往会遇到这样的情况，外源基因存在于生物体内，并未丢失或损伤，但该基因不表达或表达量极低，这种现象称为基因沉默（gene silence）。这是基因工程中遇到的一个影响实际应用的重要问题。一般认为基因沉默有三种情况：位置效应的基因沉默、转录水平的基因沉默和转录后水平的基因沉默。如果外源基因整合到甲基化程度高、转录活性低的异染色质上，一般不能表达，这种现象称为位置效应产生的基因沉默。如果外源基因的启动子产生甲基化，或者外源基因异染色质化都会使外源基因不能转录，产生转录水平上的基因沉默。如果外源基因可以转录出mRNA，但mRNA不能积累，或被降解，或被相应的RNA或蛋白质封闭，使之不能翻译出蛋白质，称为转录后水平的基因沉默。
如何避免基因沉默呢？这是科学家一直在努力解决的问题之一。目前主要的对策是在构建表达载体时，应可能避免外源基因与内源序列同源性过高，或者选择甲基化酶活性低的受体细胞，或选择外源基因在生物体内为单拷贝的转基因生物。
3.无抗性选择标记基因的策略
当前转基因植物中大部分都是使用了抗生素抗性基因作为选择标记基因，由于担心这样做会对人类健康和环境带来负面影响，因此，科学工作者正在想办法消除转基因植物中的抗性基因。基本的做法有两种：一是将抗性选择标记基因和目的基因分别构建在两个不同的表达载体上，用这两种载体同时转化受体细胞，通过筛选和分子检测找到同时含有抗性筛选标记基因和目的基因的植株，通过自交，在F1代分离时，由于抗性筛选标记基因和目的基因不是在一个表达载体上，它们整合到受体细胞染色体DNA上时不在同一个位点上，两者相距较远，不会连锁，因此分离时可以将二者分开，分别存在于不同的植株中，这样就可以得到含有目的基因而不含抗性筛选标记基因的植株。二是采用位点专一性重组系统，通过重组酶的作用将抗性筛选标记基因从转基因植株的DNA中切除掉。
4.当前生命科学中的几个前沿研究领域
基因组学　基因组学是阐明各种生物基因组DNA中碱基对的排列顺序，破译相关的遗传信息的学科。目前除人类基因组的测序工作已完成外，水稻基因组、拟南芥基因组、鸡基因组等也已完成，这些工作的相继完成为揭示生命奥秘提供了基本的资料。
功能基因组学　基因组测序工作的完成只是为人类从基因水平认识生命本质，提供了基本的资料。功能基因组学就是要揭示每个基因在生命活动中的具体功能，为勾画整个生命蓝图，充分利用基因资料打下基础。发现新的功能基因和新的基因功能的确定，从而获得知识产权，已成为当前生命领域世界各国竞相争夺的“制高点”。
结构基因组学　结构基因组学是继人类基因组计划之后又一个大的科学热点，是在生物的整体水平测定出全部蛋白质分子的三维结构，以及蛋白质之间、蛋白质与核酸之间、蛋白质与多糖之间、蛋白质和核酸以及多糖之间的精细三维结构，获得这些蛋白质在整个生命活动中的三维结构全息图，即单个蛋白质的三维结构，以及蛋白质与其他生物大分子结合后的复合体的三维结构状态与生命活动的关系，从而在生命整体水平上理解生命的原理。结构基因组学的研究进展，将对人类疾病机理的阐明、疾病的防治有重要意义。
蛋白质组学　蛋白质组学是独立于基因组学发展的一门新兴的前沿学科。它是研究一个完整的生物体（或细胞等）所表达的所有蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白质之间的相互作用等，从蛋白质水平上全面认识生物体的生理活动和病理过程。
生物信息学　生物信息学是综合运用生物学、信息学、数学以及计算机科学等诸多学科的理论和方法，处理和分析大规模复杂的生物信息的交叉学科。从浩瀚的生物信息数据中找出某些规律和共同点，从而揭示生命的奥秘和利用对人类有用的生物信息。专题1 基因工程
〖考纲解读〗
本专题内容命题热点主要有以下几个方面：
基因工程的原理及技术
基因工程的基本工具
基因工程的基本操作过程
基因工程的成果及应用
近几年高考命题的题型主要为信息材料题。本内容涉及生物的热点和边缘知识在今后的命题中还将是重点考查的内容。
〖专题结构模型〗
〖知识梳理〗
一、基因工程的概念
基因工程是指按照 ，将一种生物的基因在 剪切，并与特殊的
进行重新组合，然后转入 进行扩增，并使之表达产生
的技术。基因工程可以 改造生物遗传性状。
二、基因工程的操作工具
1.“基因手术刀”——
能够识别双链DNA分子的某种 核苷酸序列， 部位的两个核苷酸之间的 断开，形成 ，因此具有 性。
2.“基因缝纫针”——
连接磷酸和脱氧核糖形成的 键。
3.“基因运输车”——
应具备的条件：
（1） （2）
（3） （4）
基因工程中使用的载体有： 、 和 等。其中最常用的是 。
三、基因工程的基本操过过程
基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤： 、
、 、 。
(一) 目的基因的获取
获取目的基因的方法：原核基因采取 获得，真核基因是 。人工合成目的基因的常用方法有 和 。
(二) 重组载体的构建（基因工程的核心）
①用一定的限制性内切酶切割质粒，露出
②用 切断目的基因，使其产生
③将切下的目的基因的片断插入质粒的切口处，质粒的粘性末端与目的基因的粘性末端因 而结合，再加入适量的 ，形成
(三)目的基因导入与筛选
受体种类不同，转化方法不同：
①将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是 ，其次还有 和 等。
②将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 。此方法的受体细胞是 。
③将目的基因导入微生物细胞：采用 法。
(四) 目的基因的检测与鉴定
检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，可采用 法；
检测目的基因是否转录出了mRNA，可采用 法；
检测目的基因是否翻译成蛋白质可采用 法；
有时还需进行个体生物学功能的鉴定。
四、基因工程的应用
1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。
2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。
3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。
五、蛋白质工程
1．蛋白质工程是指根据 的关系，根据人类自身需要，利用生物技术手段对 或直接对 ，从而创造出 、 的蛋白质分子。
2．基本途径：
从预期的 出发→设计预期的 →推测应有的 序列→找到相对应
的 序列
3．蛋白质工程的一个重要方面是蛋白质的分子设计，可以分成三类：
（1） ；
（2） ；
（3） 。
4．蛋白质工程的应用
（1） ；（2） ；（3） 。
〖要点拓整〗
基因工程解读
（1）基因工程中，切取目的基因和载体必须使用同一种限制性内切酶，获得相同的粘性末端，以利于目的基因与载体结合。
（2）限制性内切酶和DNA连接酶都作用于磷酸二酯键，不同的是限制酶打开此键，而DNA连接酶使其重新形成。
（3）目的基因与载体结合时，可出现三种情况：目的基因与目的基因连接，载体与载体连接，目的基因与载体连接，只有最后一种是基因工程中所需要的。
（4）重组载体导入的筛选：重组载体是否导入受体细胞是根据载体上的标记基因所控制的生物性状（如抗四环素基因使受体细胞能在含有四环素的选择培养基上生长）是否表现来判断。
（5）培育转基因植物时受体细胞可以是体细胞，也可以是受精卵。若是前者再通过植物组织培养培育完整植株，而培育转基因动物时的受体细胞一般采用受精卵（因为体细胞的全能型受到严格限制）。
（6）目的基因指基因工程操作中的外源基因，目的基因导入受体细胞不是基因工程成功的标志，基因工程是否成功是目的基因是否翻译成蛋白质。
①在整个基因工程中，只有第三步将目的基因导入受体细胞过程中不发生碱基互补配对，其他步骤均发生配对。
②基因工程中目的基因的受体细胞通常用细菌或酵母菌等微生物，因为它们易培养，繁殖快，有利于利用发酵工程大量生产基因产品。
几种相关酶的比较
名称 作用 参与生理过程及应用
DNA连接酶 连接两个DNA片段 基因工程
限制性内切酶 切割某种特定的脱氧核苷酸序列
DNA聚合酶 在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧核苷酸 DNA复制
RNA聚合酶 在核苷酸链上添加单个核苷酸 转录
解旋酶 使碱基间氢键断裂形成单个脱氧核苷酸链 DNA复制及转录
逆转录酶 以RNA为模板合成DNA 逆转录、基因工程
①DNA连接酶和DNA聚合酶作用的都是磷酸二酯键，但是DNA连接酶连接两个DNA片段，而DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上。
②限制性内切酶是切割某种特定的脱氧核苷酸序列，并使两条链中特定的位置（磷酸二酯键）断开，而解旋酶是将DNA的两条链的氢键打开形成两个单链。
③“DNA连接酶”这个生物专用名词书写的时候应注意是“接”字而不是“结”字。
蛋白质工程与基因工程的比较
项目 蛋白质工程 基因工程
区别 过程 预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→推测脱氧核苷酸序列→ 合成DNA→ 表达出蛋白质 获取目的基因→构建重组载体→导入受体细胞→目的基因的表达与鉴定
实质 定向改造或生产人类所需蛋白质 定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品（基因的异体表达）
结果 生产自然界没有的蛋白质 生产自然界中已有的蛋白质
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，必须通过基因修饰或基因合成实现
〖题点分类例析〗
类型一：基因工程的操作工具
[例1]：（2007全国Ⅱ）下列有关基因工程中限制内切酶的描术，错误的是
A．一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列
B．限制性内切酶的活性受温度的影响
C．限制性内切酶能别和切割RNA
D．限制性内切酶可从原核生物中提取
【解析】限制性内切酶存在于许多细菌及酵母菌等生物中，细菌属于原核生物，当然可以从中提取，一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序，并能切割DNA分子，限制性内切酶的活性同样受温度的影响，故选C。
【答案】 C
[例2] ：（1）限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点。
①请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。
②请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
③在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？为什么？
【解析】本题考查的知识点是限制性内切酶的作用和特点以及黏性末端的特点与连接。限制性内切酶能识别DNA分子上特定的序列和切点并进行切割，限制性内切酶具有专一性，即一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列。被限制内切酶切开的DNA两条单链切口，各含有几个伸出的、可互补配对的核苷酸，这种切口就是黏性末端。黏性末端之间，只要切口处伸出的核苷酸间存在互补，就能在DNA连接酶的作用下连接起来。虽然限制性内切酶I和限制性内切酶II识别的序列和切点是不同的，但是形成的黏性末端是相同的，存在着互补关系，因此在DNA连接酶的作用下是可以连接起来的。
【答案】
①
②
③可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的（或是可以互补的）
类型二：基因工程操作的步骤
[例3]：下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图回答：
（1）能否利用人的皮肤细胞来完成①过程 ______，为什么 _____________________________________________________。
（2）过程②必需的酶是______________酶，过程③必需的酶是___________________酶。
（3）与人体细胞中的胰岛素基因相比，通过②过程获得的目的基因不含有_______和_______。
（4）若A中共有a个碱基对，其中鸟嘌呤有b个，则③④⑤过程连续进行4次，至少需要提供胸腺嘧啶____个。
（5）在利用AB获得C的过程中，必须用________________切割A和B，使它们产生_________，再加入___________，才可形成C。
（6）为使过程⑧更易进行，可用_____________（药剂）处理D。
【解析】通过对基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图的分析，使同学们能够记住
基因的结构以及基因工程简介等知识的要点，能够说出它们的大意，并在有关情境中识别
它们。上面的利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图中的①到②为以人的胰岛
素基因转录成的胰岛素信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合
成双链DNA，从而获得人的胰岛素基因的过程；③④⑤为DNA的扩增过程；B为从大肠杆
菌中提取出来的作为运载体的质粒；C为重组质粒；⑧为重组质粒导入受体细胞；⑨⑩为
含有重组质粒的受体细胞的增殖以及目的基因的表达过程。
⑴生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成完整个体所需要
的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性；在生物体内，细胞
并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织和器官，这是基因在特定的时间和空间条
件下选择性表达的结果。人的皮肤细胞含有胰岛素基因，但由于细胞的分化，皮肤细胞中
的胰岛素基因未表达（或未转录），不能形成胰岛素mRNA。
⑵过程②和③分别为逆转录和复制，因而需要逆转录酶和解旋酶。
⑶人体细胞中的胰岛素基因为真核生物基因，它除了含有不能编码蛋白质的非编码区以
外，编码区内还有内含子。
⑷一个A中共有a个碱基对，其中鸟嘌呤有b个，则其中的T为（2a-2b）/2，经过③④
⑤过程连续复制4次，净产生15个DNA，故需要提供胸腺嘧啶至少15（a—b）个。⑸⑧
为重组的大肠杆菌质粒导入细菌细胞的过程。一般是将细菌用氯化钙处理，以增大细菌细
胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。
【答案】（1）不能 皮肤细胞中的胰岛素基因未表达（或未转录），不能形成胰岛素mRNA
（2）逆转录 解旋 （3）非编码区 内含子 （4）15（a--b）
（5）同一种限制性内切酶 相同的黏性末端 DNA连接酶 （6）CaCl2
类型三：基因工程的应用
[例6]：（2007山东理综）继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。
请回答：
（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是 。
（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入 中，原因是 。
（3）通常采用 技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。
（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的 细胞中特异表现。
（5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠体细胞的 转入 细胞中构成重组细胞，使其发育成供体具有相同性状的个体。该技术称为 。
【解析】显微注射技术是转基因动物中采用最多的、也是最有效的一种方法。转基因动物的受体细胞一般是选用受精卵，因为受精卵具有最高的全能性，目的基因容易表达。检测目的基因是否导入时一般是采用DNA分子杂交的技术，就是将转基因生物的基因组DNA提取出来，在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素标记，作为探针，使探针与基因组DNA杂交，如果显示出杂交带，就表面目的基因已经插入染色体DNA中了。研制的是膀胱生物反应器，也就是在尿中提取产物，所以要让外缘基因在小鼠的膀胱上皮细胞中特异性表达。核移植技术可以促进优良畜群繁育，保护个体较少的优良品种。
【答案】（1）显微注射 （2）受精卵（或早期胚胎） 受精卵（或早期胚胎细胞）具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达 （3）DNA分子杂交（核酸探针） （4）膀胱上皮 （5）细胞核 去核的卵 核移植（或克隆）
类型四：蛋白质工程
[例7]：蛋白质工程是根据蛋白质的精细结构和功能之间的关系，利用基因工程的手段，按照人类的需要，定向改造天然蛋白质、甚至创造出自然界根本不存在的蛋白质分子的一门科学技术。试将其与基因工程技术相比，谈谈蛋白质工程技术的特点及其所具有的意义。
【解析】可以从蛋白质与基因功能入手分析。蛋白质是生命活动直接的体现者，是生物性状的表达者。结构的改造必然与功能相关联，而基因是生物性状的控制者，基因工程的最终目的是获得优良的性状。结合所学的生物学知识综合考虑。
【答案】见解析。
【说明】根据近年来高考的指导思想是以能力测试为主导，考查学生所学相关课程基础知识，基本技能的掌握程度和综合运用所学知识分析、解决实际问题的能力。利用新情况、新材料、新题型考查能力素质是高考命题的永恒主题。“杂交水稻之父”袁隆平的杂交水稻为中国13亿人口解决了粮食问题，基因工程也在许多实际应用领域展示出美好的应用前景，因此，本专题研究的问题大都是社会的热点、焦点问题，很可能成为遵循于大纲，但不拘泥于大纲的高考题目素材，考生在复习中应引起足够重视。
〖强化训练〗
1、随着科学技术的发展，化学农药的产量和品种逐年增加，但害虫的抗药性也不断增强，对农作物危害仍然很严重。如近年来，棉铃虫在我国大面积暴发成灾，造成经济损失每年达100亿以上。针对这种情况，江苏农科院开展“转基因抗虫棉”的科技攻关研究，成功地将某种能产生抗虫毒蛋白细菌的抗虫基因导入棉花细胞中，得到的棉花新品种对棉铃虫的毒杀效果高达80%以上。就以上材料，分析回答：（1）抗虫基因之所以能接到植物体内去，原因是___________________。
（2）“转基因抗虫棉”具有抗害虫的能力，这表明棉花体内产生了抗虫的_____________物质。这个事实说明，害虫和植物共用一套_____________，蛋白质合成的方式是_____________的。
（3）“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递过程可表示为___________________。
（4）该项科技成果在环境保护上的作用是___________________。
（5）科学家预言，此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后，也将出现不抗虫的植株，此现象来源于___________。
2、将人的抗病毒干扰基因“嫁接”到烟草的DNA分子中，可使烟草获得抗病毒的能力，形成转基因产品。试分析回答：
(1) 人的基因工程之所以能接到植物体中去，原因是： 。
(4)不同生物间基因移植成功，说明生物共有一套 ，从进化的角度看，这些生物具有 。
(3) 烟草具有抗病毒能力，说明烟草体内产生： 。
(4) 烟草DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某个基因，实际并不影响遗传信息的表达功能。这说明 。
(5) 有人认为，转基因新产品也是一把双刃剑，有如船能载舟也能覆舟，甚至可能带来灾难性的后果，你是否支持这一观点？如果支持，请你举出一个可能出现的灾难性后果的实例： 。
3、科学家将人的生长素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组，并成功地在大肠杆菌中得以表达。过程如右图据图回答：
(1)人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分
子进行重组，原因是 　　 。　
(2)过程①表示的是采取
的方法来获取目的基因。
(3)检测大肠杆菌B是否导入了质粒或重组质粒，可采用的方法是 ，
理由是： 。
(4)如果把已经导入了普通质粒A或重组质粒的大肠杆菌，放在含有四环素的培养基上培养，发生的现象是 ，原因是： 。
的产量和种类也在逐年增加，但害虫的抗药性也在不断增强。针对这种情况，我国科学家
采用基因工程技术，开展了“转基因抗虫棉”的研究，成功地将细菌的毒蛋白基因导入到
棉花细胞中，从而使棉花植株的细胞内能合成这种毒蛋白。以后棉铃虫再啃食这种棉花时，
就会摄入毒蛋白，虽吃得很饱，但不能消化，最后只能慢慢饿死。这就是转基因抗虫棉不
易受到害虫侵害的原因。据以上材料，分析回答下列问题：
⑴细菌的基因之所以能嫁接到棉花体内，原因是___________________________。
⑵科学家预言，此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后，将出现不抗虫的植株，此现象来源于____________________________。
⑶在此过程中所用的质粒载体通常来自于下列哪种微生物（ ）
A.土壤农杆菌 B.大肠杆菌 C.枯草杆菌 D.放线菌
⑷ 某棉农在食用该抗虫棉种子压榨的棉籽油炒的芹菜后，出现鼻塞流涕，皮肤骚痒难忍症状，一段时间后这些症状又自然消失，该现象可能是___________
⑸ 利用基因工程技术培育抗虫棉，相比传统的杂交育种方法，其优点主要表现为__________________________________________________________________________
〖自我复习总结〗
【答案】
1、（1）细菌与棉花的DNA结构相同 （2）毒蛋白 遗传密码 相同 （3）DNA（基因）→RNA→蛋白质 （4）减少农药对环境的污染，保护生态环境或生态平衡 （5）基因突变
2、（1）人与植物结构组成相同。 （2）遗传密码，共同的原始祖先。
（3）抗病毒干扰素。 （4）基因是遗传物质结构和功能的基本单位。
（5）用于改良作物的抗不良环境的基因引入杂草，就将难以控制杂草。
3、（1） 人的基因与大肠杆菌DNA的组成成分相同，结构相同 (2) 反转录法(逆转录法)
(3)将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的，说明已导入了质粒A或重组质粒，反之则没有导入。 因为普通质粒A和重组质粒上都有抗氨苄青霉素基因
(4)有的能生长，有的不能生长 导入普通质粒A的细菌能生长，因为普通质粒A上有四
环素抗性基因；导入重组质粒的细菌不能生长，因为目的基因正插在四环素抗性基因中，
破坏了其结构和功能。
4、⑴ ①组成细菌和植物的DNA分子的空间结构和化学组成相同
②有互补的碱基序列 ⑵ 基因突变 ⑶ A ⑷ 过敏反应 ⑸ 能根据人类的需要，定向改造遗传物质，获得优良遗传性状
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.
基因工程
应用
蛋白质工程
操作程序
目的基因获取
重组载体构建
目的基因导入与筛选
目的基因表达、鉴定
工具
限制酶
DNA连接酶
载体
发展
植物基因工程
动物基因工程
基因治疗
特别关注
特别关注1.4 蛋白质工程的崛起
课题 1.4 蛋白质工程的崛起 主备人 上课时间 编号 05
教师
教学重点 （1）为什么要开展蛋白质工程的研究？（2）蛋白质工程的原理。
教学难点 蛋白质工程的原理。
教学目标 知识目标 1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
能力目标 2.简述蛋白质工程的原理。
情感目标 3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
教学媒体 多媒体课件：
教学过程
教学内容 教师的组织和引导 个人札记
一、蛋白质工程崛起的缘由（P26）二、蛋白质工程的原理三、蛋白质工程的进展和前景四、 答案和提示 引言：要想让一种生物的性状在另一种生物中表达，在种内可以用常规杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了。基因工程的诞生，为克服这一远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望。于是取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白……至此，人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。但一个新问题出现了，生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。举例：P26干扰素例子、工业用酶的例子于是要对现有蛋白质进行改造，制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们又开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。回顾已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如图1-4所示。图1-4 遗传信息的流动方向那么，既然蛋白质的功能是由DNA决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造DNA。所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。（结合课本中插图）小结：蛋白质工程的概念（是研究蛋白质的结构及结构与功能的关系，然后人为地设计一个新蛋白质，并按这个设计的蛋白质结构去改变其基因结构，从而产生新的蛋白质。或者从蛋白质结构与功能的关系出发，定向地改造天然蛋白质的结构，特别是对功能基因的修饰，也可以制造新型的蛋白质。） 思考：蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？答：基因工程是遵循中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列，可以创造自然界不存在的蛋白质。1、蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件的，它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的发展而诞生的，与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关2、现状：成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构，而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少。 科学探索之路的漫长、艰辛和永无止境。（一）思考与探究 1.蛋白质工程是应怎样的需求而崛起的？提示（供教师在教学中参考）：蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要。而结构生物学对大量蛋白质分子的精确立体结构及其复杂的生物功能的分析结果，为设计改造天然蛋白质提供了蓝图。分子遗传学的以定点突变为中心的基因操作技术为蛋白质工程提供了手段。在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产中没有活性或活性很低。这是因为工业生产中每一步的反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活。提高蛋白质的稳定性是工业生产中一个非常重要的课题。一般来说，提高蛋白质的稳定性包括：延长酶的半衰期，提高酶的热稳定性，延长药用蛋白的保存期，抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性丧失等。下面举一个如何通过蛋白质工程来提高重组β-干扰素专一活性和稳定性的例子。干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。将人的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生的干扰素的抗病毒活性为106 U/mg，只相当于天然产品的十分之一，虽然在大肠杆菌中合成的β-干扰素量很多，但多数是以无活性的二聚体形式存在。为什么会这样？如何改变这种状况？研究发现，β-干扰素蛋白质中有3个半胱氨酸（第17位、31位和141位），推测可能是有一个或几个半胱氨酸形成了不正确的二硫键。研究人员将第17位的半胱氨酸，通过基因定点突变改变成丝氨酸，结果使大肠杆菌中生产的β-干扰素的抗病性活性提高到108 U/mg，并且比天然β-干扰素的贮存稳定性高很多。在基础理论研究方面，蛋白质工程是研究多种蛋白质的结构和功能、蛋白质折叠、蛋白质分子设计等一系列分子生物学基本问题的一种新型的、强有力的手段。通过对蛋白质工程的研究，可以深入地揭示生命现象的本质和生命活动的规律。2.蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？答：基因工程是遵循中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列，可以创造自然界不存在的蛋白质。3.你知道酶工程吗？绝大多数酶都是蛋白质，酶工程与蛋白质工程有什么区别？提示：酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用两方面组成的。酶工程的应用主要集中于食品工业、轻工业以及医药工业中。α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构酶这三个酶连续作用于淀粉，就可以代替蔗糖生产出高果糖浆；蛋白酶用于皮革脱毛胶以及洗涤剂工业；固定化酶还可以治疗先天性缺酶病或是器官缺损引起的某些功能的衰竭等。至于我们日常生活中所见到的加酶洗衣粉、嫩肉粉等，就更是酶工程最直接的体现了。通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。因此，酶工程的重点在于对已存酶的合理充分利用，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。当然，随着蛋白质工程的发展，其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。（二）正文中讨论题答：（1）每种氨基酸都有对应的三联密码子，只要查一下遗传密码子表，就可以将上述氨基酸序列的编码序列查出来。但是由于上述氨基酸序列中有几个氨基酸是由多个三联密码子编码，因此其碱基排列组合起来就比较复杂，至少可以排列出16种，可以让学生根据学过的排列组合知识自己排列一下。首先应该根据三联密码子推出mRNA序列为GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C），再根据碱基互补配对规律推出脱氧核苷酸序列：CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）。（2）确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改造它，通过人工合成的方法或从基因库中获取。（三）异想天开 能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入合适的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢？提示：理论上讲可以，但目前还没有真正成功的例子。一些报道利用细菌生产人类需要的蛋白质往往都是自然界已经存在的蛋白质，并非完全是人工设计出来而自然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭新而又具有生命功能作用的蛋白质，而且一个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所担心的。（四）旁栏思考题 1.你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？提示：人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组组织宣告成立。之后，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美国科学家牵头执行的 “人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织／器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划，总部设在北京，目前有16个国家和地区的80多个实验室报名参加。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论支持。2.对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？答：毫无疑问应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：（1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。（2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。 1.建议采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。新课一开始，可以带领学生回忆原有知识：要想让一种生物的性状在另一种生物中表达，在种内可以用常规杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了。基因工程的诞生，为克服这一远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望。于是取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白……至此，人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。但一个新问题出现了，生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。为了加深这一点的认识，可调动学生从书中找实例（干扰素例子、工业用酶的例子）加以佐证。于是要对现有蛋白质进行改造，制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们又开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。学生在必修课中已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如图1-4所示。
课堂巩固 学案与测评的课堂反馈
作 业 学案与测评
板书设计： 蛋白质工程的崛起蛋白质工程崛起的缘由二、 蛋白质工程的原理三、 蛋白质工程的进展和前景
课后笔记：本节内容是基因工程的延伸和发展。由于蛋白质工程刚刚起步，学习内容较少。如何学得充实，又让学生悟出些终身学习的道理，建议采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。DNA重组技术的基本工具【本节重难点】
重点：DNA重组技术所需的三种基本工具的作用
难点：基因工程载体所需要具备的条件【典题分类精析】
例1．（2005高考广东）以下有关基因工程的叙述，正确的是 （ ）
A、基因工程是细胞水平上的生物工程 B、基因工程的产物对人类都是有益的
C、基因工程产生的变异属于人工诱变 D、基因工程育种的优点之一是目的性强
分析：本题考查的知识点是基因工程的概念。解答本题的关键是理解基因工程的概念。基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造(目的性强)和重新组合(基因重组)，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物.但并不是所有的基因产物对人类都有益的。所以选D。
答案：D
点评：正确理解基因工程的概念是解题的关键。
例2.下列关于限制酶的说法不正确的是
A．限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布
B．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
C．不同的限制酶切割DNA的切点不同
D．限制酶的作用是用来提取目的基因
分析：此题主要考察限制酶的有关知识。解答本题的关键是理解限制酶的来源和限制酶的特点。限制酶主要是从原核生物中分离出来的，并不是广泛存在于各种生物中；一种限制酶能识别双链DNA的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开；DNA分子经限制酶切割形成黏性末端和平末端两种。
答案：B
点评：考察有关限制酶的题目，主要是考察限制酶的特点，这一点一定要牢记。
例3．在基因工程中用来完成基因的剪接的工具是
A．限制酶和连接酶 B．限制酶和水解酶
C．限制酶和运载体 D连接酶和运载体
分析：本题考查限制酶和连接酶的有关知识。解答本题的关键是“剪接”二字，是既剪又接。限制性内切酶(即限制酶)是剪切基因的“剪刀”，DNA连接酶是将DNA末端之间的缝隙“缝合”起来的“基因的针线”。所以，剪接工具是限制酶和连接酶。
答案：A
点评：本题注意审题，剪接是既剪又接，需要限制酶和连接酶。
例4．有关基因工程的叙述正确的是
A．限制酶只在获取目的基因时才用 B．重组质粒的形成是在细胞内完成的
C．质粒都可以作为运载体
D．蛋白质的氨基酸排列顺序可以为合成目的基因提供线索
分析：本题综合考察了基因工程中所用到的工具。在基因工程中，不仅要用限制酶切割目的基因，还要用同一种限制酶在质粒上切割出一个切口，使目的基因与质粒切口的黏性末端能进行碱基互补配对，所以A错；重组质粒是在细胞外进行的，所以B错；并不是所有的质粒都可作运载体，在科学研究中，人们通常只是用大肠杆菌的质粒(其上有抗药基因)作运载体，所以C错；在人工合成目的基因的方法中，有一种方法是根据已知蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，最后通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。所以D项正确。
答案：D
点评：解答本题时要综合考虑基因工程的基本工具的特点、条件、适用范围。
例5．下列哪项通常不被用作基因工程的运载体
A．细菌质粒 B．噬菌体
C．动植物病毒 D．细菌核区的DNA
分析：本题考察基因工程中的工具——运载体。解答本题的关键是记住、理解运载体必须具备的条件和课本上讲的常用运载体。作为运载体必须具备的条件：①在宿主细胞中保存下来并大量复制 ②有多个限制性内切酶切点 ③有一定的标志基因，便于筛选。记住常用的运载体有：质粒、噬菌体、动植物病毒等。细菌的核区由一个大型的环状DNA分子反复折叠缠绕而成，控制着细菌的主要性状，所以一般不被用作基因工程的运载体。
答案：D
点评：牢记作为运载体必须具备的3个条件是解答本题的关键。
例6．［2005天津］（1）限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点。
①请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后形成的黏性未端。___________________________
②请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后形成的黏性未端。_____________________
③在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性未端能否连接起来？为什么？________________________________________________________
分析：本题主要考察黏性末端的知识。解答本题的关键是理解限制酶的特点。在切割目的基因和运载体时，一定要使用同一种限制性内切酶，这样，切出的切口才一样，才能进行碱基互补配对连接起来。两个黏性末端只要一样就可以进行碱基互补配对，再通过DNA连接酶连接起来。
答案：（1）
③可以连接。因为由两种限制性内切酶切割后所形成的黏性末端是相同的（或“是可以互补的”）。
点评：限制酶所识别的是特定的碱基序列，并在特定部位进行切割，限制酶不同，所识别的碱基序列不同，黏性末端不同。但不同的粘性末端有时是可以进行拼接的，如：黏性末端。两者不要混淆。
【针对性练习】
1．实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别DNA子中的GAATTC顺序，切点在G和A之间，这是应用了酶的
A．酶的高效性 　B．酶的专一性 C．酶的多样性 D．酶的催化活性受外界条件影响
2．以下说法正确的是
A．所有的限制酶只能识别同一种特定的核苷酸序列
B．质粒是基因工程中惟一的运载体
C．运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D．基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复
3.下列黏性末端属于同一种限制性内切酶切割的是（ ）
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
4.下列四条DNA分子，彼此间具有粘性末端的一组是
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
5．依右图有关基因工程的工具酶功能的叙述，不正确的是
A．切断a处的酶为限制核酸性内切酶
B．连接a处的酶为DNA连接酶
C．切断b处的酶为解旋酶
D．切断b处的为限制性内切酶
6．不属于质粒被选为基因运载体的理由是
　A．能复制 　　　　 B．有多个限制酶切点
　C．具有标记基因 　 D．它是环状DNA
7.基因工程技术也称为DNA重组技术，其实施必须具备的四个必要条件是
A.目的基因 限制性内切酶 运载体 体细胞
B.重组DNA RNA聚合酶 限制性内切酶 连接酶
C.工具酶 目的基因 运载体 受体细胞
D.模板DNA 信使RNA 质粒 受体细胞
8．下列关于各种酶作用的叙述，不正确的是
A．DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接
B．RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录
C．一种DNA限制酶能识别多种核苷酸序列，切割出多种目的基因
D．胰蛋白酶能作用于离体的动物组织，使其分散成单个细胞
9.下列关于限制酶的说法不正确的是
A.限制酶广泛存在于各种生物中，尤其在微生物细胞中分布最多
B.不同的限制酶识别不同的核苷酸序列
C.限制酶能识别不同的核苷酸序列，体现了酶的专一性
D.限制酶的作用只是用来提取目的基因
10．有关基因工程的叙述中，不正确的是
A.DNA连接酶将黏性未端的碱基对连接起来　 B.限制性内切酶可用于目的基因的获得
C.目的基因须由运载体导入受体细胞　　　 D.人工合成目的基因不用限制性内切酶
11．下图所示限制酶切割基因分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列和切点是
A．CTTAAG，切点在C和T之间 B．CTTAAG，切点在G和A之间
C．GAATTC，切点在G和A之间 D．GAATTC，切点在C和T之间
12.下列关于质粒的叙述，正确的是　　　　　　　　　　（　　）
A、质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器
B、质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型环状DNA分子
C、质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制
D、细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的
13．科学家常选用的细菌质粒往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是
A．提高受体细胞在自然环境中的耐热性 B．有利于检测目的基因否导入受体细胞
C．增加质粒分子的相对分子质量 D．便于与外源基因连接
14．下图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步需用到的工具是
A．DNA连接酶和解旋酶 B．DNA聚合酶和限制性核酸内切酶
C．限制性核酸内切酶和DNA连接酶 D．DNA聚合酶和RNA聚合酶
15．限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸碱基序列。下图为四种限制酶BamHI，EcoRI，HindⅢ以及BglⅡ的辨识序列。箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确的末端互补序列为何？
A. BamHI和EcoRI；末端互补序列—AATT—
B. BamHI和HindⅢ；末端互补序列—GATC—
C. EcoRI和HindⅢ；末端互补序列—AATT—
D. BamHI和BglII；末端互补序列—GATC—
16．在DNA 测序工作中，需要将某些限制性内切核酸酶的限制位点在 DNA上定位，使其成为 DNA 分子中的物理参照点。这项工作叫做“限制酶图谱的构建”。假设有以下一项实验：用限制酶 HindⅢ，BamHⅠ和二者的混合物分别降解一个 4kb（1kb即1千个碱基对）大小的线性DNA 分子，降解产物分别进行凝胶电泳，在电场的作用下，降解产物分开，如下图所示。
据此分析，这两种限制性内切核酸酶在该DNA 分子上的限制位点数目是以下哪一组？
A．HindⅢ1个，BamHⅠ2 个 B．HindⅢ2个，BamHⅠ3个
C．HindⅢ2个，BamHⅠ1 个 D．HindⅢ和BamHⅠ各有2 个
17.两个核酸片段在适宜的条件下，经X酶的作用，发生下述变化，则X酶是
A.连接酶 B.RNA聚合酶 C.DNA聚合酶 D.限制酶
18．基因工程中涉及多种工具酶：
（1）限制性内切酶是一类能识别特定核苷酸序列并在特定位点切割双链DNA的“基因剪刀”。被限制酶识别的序列往往正反读顺序相同，断裂的位置交错，但又是围绕着一个轴线（对称轴）对称排列，如下左图。PstI和EcoRI都是限制酶。请补全下右图中的互补链，画出对称轴以及切割后的产物。
（2）DNA连接酶是基因操作的“针线”，其作用是把基于 能力而粘贴在一起但存在的切口封闭，进而才可能形成有意义的 。
（3）逆转录酶也常被用于基因工程，其存在于 （生物）中，催化以 为模板合成DNA的过程。
19.利用基因工程生产蛋白质药物，经历了三个发展阶段。第一阶段，将人的基因转入细菌细胞；第二阶段，将人的基因转入小鼠等动物的细胞。前两个阶段都是进行细胞培养，提取药物。第三阶段，将人的基因转入活的动物体，饲养这些动物，从乳汁或尿液中提取药物。
（1）将人的基因转入异种生物的细胞或个体内，能够产生药物蛋白的原理是基因能控制　　　　　　　　　　　　。
（2）人的基因能和异种生物的基因拼接在一起，是因为它们的分子都具有双螺旋结构，都是由四种____________构成，基因中碱基配对的规律都是　　　　　__________。
（3）人的基因在异种生物细胞中表达成蛋白质时，需要经过　　　和翻译两个步骤。在翻译中需要的模板是　　　　　，原料是氨基酸，直接能源是ATP，搬运工兼装配工是　　　　　　，将氨基酸的肽键连接成蛋白质的场所是________，“翻译”可理解为将由____个“字母”组成的核酸“语言”翻译成由　　　　个“字母”组成的蛋白质“语言”，从整体来看　　　　　　在翻译中充任着“译员”。
（4）利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可直接饮用治病。如果将药物蛋白基因移到动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛羊尿液生产提取药物比乳汁提取药物的更大优越性在于：处于不同发育时期的　　　　　动物都可生产药物。
20.在某一特定的植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体。把目的基因重组入Ti质粒上的T-DNA片段中，再将重组的T-DNA插入植物细胞的染色体DNA中。
(1)科学家在进行上述基因操作时，要用同一种 分别切割质粒和目的基因，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过 而黏合。
(2)将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的T-DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因植株自交F1代中，仍具有抗除草剂特性的植株占总数的 ，
(3)种植上述转基因油菜，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”。如果把目的基因导入叶绿体DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是
。
【五年高考回放】
1．［2006四川高考］用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述不正确的是( )　　　
A．常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒
B．DNA连接酶和DNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶
C．可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒
D．导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达
答案：B
解析：构建重组质粒必需的工具酶是限制性内切酶和DNA连接酶，其作用部位是磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键，而DNA聚合酶的作用是在DNA复制过程中用于连接碱基间的氢键，故B选项错误。
2．［2006江苏高考］我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达，培育出了抗虫棉。下列叙述不正确的是 ( )
A．基因非编码区对于抗虫基因在棉花细胞中的表达不可缺少
B．重组DNA分子中增加一个碱基对，不一定导致毒蛋白的毒性丧失
C．抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作物，从而造成基因污染
D．转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花对抗生素抗性来确定的
答案：D
解析：基因具有特异性，一种基因只能控制一种性状的表达。抗虫基因能表达出致毒蛋白，导致害虫因食用抗虫棉后死亡 ，而不能产生对抗生素的抗性。因此，转基因棉花是否具有抗虫特性是不能通过检测棉花抗生素的抗性对来确定的。
3．[2005江苏高考]在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体．把目的基因重组入Ti质粒上的T-DNA片段中，再将重组的T-DNA插入植物细胞的染色体DNA中。
(1)科学家在进行上述基因操作时，要用同一种 分别切割质粒和目的基因，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过 而黏合。
(2)将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的T-DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因植株自交F1代中，仍具有抗除草剂特性的植株占总数的 ，原因是 。
(3)种植上述转基因油菜，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”。如果把目的基因导人叶绿体DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是 。
答案：(1)限制性内切酶 碱基互补配对
(2)3／4 雌雄配子各有1／2含抗除草剂基因；受精时，雌雄配于随机结合
(3)叶绿体遗传表现为母系遗传，目的基因不会通过花粉传递丽在下一代中显现出来
解析：1）在切割质粒和目的基因时，要用同一种限制性内切酶，使其产生相同的黏性末端，然后加入适量的DNA连接酶，质粒的黏性末端与目的基因的黏性末端就会通过碱基互补配对而结合，形成一个重组DNA分子。
（2）既然该植株可以看作是杂合子，我们假设该杂合子的基因类型为Aa，其中A为抗除草剂基因，a为不抗除草剂基因，则Aa自交后→1AA：2 Aa：1aa，故具有抗除草剂的植株占总数的3/4。
（3）叶绿体DNA为细胞质基因，故把目的基因导入叶绿体后，给基因的遗传方式就属于细胞质遗传，其特点为母系遗传，且后代一般不出现一定的分离比。因此，目的基因就不会因为有性生殖而导致花粉把此性状传递给近缘物种，从而避免了基因污染。
4．［2003上海高考］“人类基因组计划”中的基因测序工作是指测定 （ ）
A．DNA的碱基对排列顺序 B．mRNA的碱基排列顺序
C．蛋白质的氨基酸排列顺序 D．DNA的基因排列顺序
答案：A
解析：“人类基因组计划”就是分析测定人类基因组的核苷酸序列，而基因是有遗传效应的DNA片段，所以“人类基因组计划”中的基因测序工作就是测定DNA（基因）的碱基对排列顺序。本题答案为A。
5．［2003上海高考］下列关于基因工程的叙述，正确的是（ ）
A．基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因
B．细菌质粒是基因工程常用的运载体
C．通常用一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNA
D．为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体
答案：B
解析：在基因工程操作过程中，需要用同一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA和运载体DNA；细菌质粒是基因工程常用的运载体，目的基因导入的受体细胞有多种，不仅仅是受精卵。
6.［2002上海高考］下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是（ ）
①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻 ②我国科学家将素云金杆菌的某些基因移植到棉花体内③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒④我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛
A、① B、①② C、②②③ D、②③④
答案：B
解析：培育太空椒利用的原理是基因突变，体细胞克隆技术培养出克隆牛是利用了细胞的全能性。超级水稻的培育和抗虫棉的培育根据的原理是基因重组。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.专题4 生物技术的安全性和伦理问题
体外重组DNA技术的创始人──伯格（P. Berg），当年在他将猴子的病毒DNA与一种噬菌体DNA在体外成功地拼接起来的时候，这位极富责任感的科学家曾毅然停止了他的研究工作，写信给美国国家科学院，建议将DNA重组的研究先冻结一年，以便让科学家们有时间讨论这项技术的安全性问题。由此，我们可以看到现代生物技术从它诞生之日起，其负面影响就是无法回避的问题。本专题就是让学生在学习了有关基因工程、克隆技术等现代生物技术知识以后，了解当今社会有关生物技术的安全性和伦理等热点问题，并引领他们科学地、理性地看待这一问题。
本专题教材分析
一、 教学目的要求
知识方面
1.简述与生物技术安全性和伦理问题有关的生物学知识，能运用这些知识理解不同观点的内容和论据。
2.举例说出生物武器对人类的威胁。
情感态度与价值观方面
1.关注转基因技术的安全性问题，认识到每一项生物技术的发展都有可能带来安全性和伦理问题。
2.养成关注社会问题讨论的参与意识，形成质疑、求实的科学态度，并能以理性的、积极的态度关注问题的解决──通过科技手段的进步、社会规范的建立等途径“趋利避害”。
能力方面
面对来自媒体和他人关于生物技术安全性和伦理问题的不同观点，能够运用已有的生物学知识进行辨析，初步形成客观的科学的评价能力。
二、教学内容的结构和特点
（一）教学内容的特点
本专题内容包括《科技探索之路──生物技术引发的社会争论》及三节正文：《转基因生物的安全性》、《关注生物技术的伦理问题》和《禁止生物武器》。第一节《转基因生物的安全性》可用2课时教学，第二节《关注生物技术的伦理问题》可用2课时教学，第三节《禁止生物武器》可用1课时教学。本专题还安排了一个课外活动：“社会调查”（或“辩论会”）。
本专题题图的寓意是：公众对现代生命科学研究成果的伦理关注，往往超过了对科学价值理解的兴趣。当试管婴儿、转基因食品、克隆动物等来到人间时，有人为此感到欢欣鼓舞，有人觉得犹如一场梦魇。究竟该如何应对？
本专题的学习是在前面几个专题的基础上进行的。前面几个专题主要是在技术层面上介绍各种生物技术的原理与应用，其知识、技能的成分更多些，而本专题主要是进行安全性和伦理问题的讨论。例如，关于“转基因生物的安全性”问题的讨论。首先，在概述转基因成果的基础上提出问题，如食用转基因食品会不会对人体健康造成隐性伤害？转基因生物会不会对生态环境造成破坏等；然后，以“论坛”的形式，从食物安全、生物安全和环境安全三个方面分别介绍了不同的观点、态度，并列举了相关的论据。这样编写，不仅形式新颖，还使学生能够依据人们所生活的不同社会环境，从多个角度了解和认识转基因生物安全性问题，感受问题的重要性和复杂性。又如，在“关注生物技术的伦理问题”中提出了三个热点问题：“如果有朝一日克隆人真的来了，我们应该怎么办？”“你支持设计试管婴儿吗？”“你要一张基因身份证吗？”通过对这三个热点问题的讨论，帮助学生树立科学的态度和价值观，理性地看待生物技术中的伦理争论。最后又在“拓展视野”中介绍了“争夺基因资源”这一热点问题。
本专题最后一节，通过对生物武器的介绍，让学生了解生物武器的危害。在恐怖主义猖獗且现代生物技术迅速发展的今天，了解生物武器对人类的威胁，具有一定的现实意义。
本专题之所以选取了与现代生物技术的发展直接相关的几个比较突出的问题进行讨论，主要的意图有以下几方面：
（1）提出在生命科学发展过程中，所引出的种种伦理、社会和法律问题。
（2）在学生已有的生命科学基础知识之上，引导学生对科技成果的应用进行正确的思考。
（3）要让学生了解，由于个人所处的社会在政治制度、经济发展水平、宗教信仰、历史背景、传统伦理观念等方面的差别，就会产生出不同价值观。这样，对于生命科学中同一个伦理、社会或法律问题，在不同社会中不仅会有不同的看法，而且还会引导出截然不同的社会措施、政策和法规。
（4）对于中国来说，所有的判断和所立的法规，都必须符合自己的国情，符合国家的最高利益：既要有利于中国科学家占领科学研究制高点、有利于国家科学技术的繁荣，又要有利于促进国家经济的发展。
另外，通过介绍我国对待转基因生物、治疗性克隆、生物武器等问题的政策和法规，使学生们认识到，生物技术立法要在国际法规的大框架下，符合自己的国情。
在呈现方式上，本专题将学生的活动放在重要的位置上，安排了较多的讨论（如“论坛”和“热点问题讨论”）、辩论、调查或进展追踪等活动。其中，“论坛”和“热点问题讨论”用一定的篇幅介绍了有关问题的不同观点、背景资料，以及争论的焦点等，其目的是让学生在了解该问题全貌的情况下，展开讨论或做进一步的调查。通过这些活动，不仅培养了学生关注社会问题的参与意识，使学生能够科学地、理性地发表自己的看法；同时也培养了学生分析复杂社会问题的能力。
（二）教学内容的结构
三、与学生经验的联系
本专题的学习要联系学生已有的知识和经验，诸如遗传与变异、生殖与发育等必修模块的基础知识；以及本模块基因工程中的转基因技术，细胞工程中的核移植技术，胚胎工程中的胚胎移植技术等知识。只有运用这些知识才能更好地辨析每一种观点背后论据的科学性。每一个问题的讨论及其辩论活动的实施都是对学生已有知识、经验的调动和考查。
在学生的生活经验中，也存在有与转基因生物、试管婴儿、基因歧视等问题直接或间接接触的机会；加上媒体的相关报道，在学生中会产生各种认识。虽然这种认识可能是模糊不清的，但至少学生对生物技术的安全性与伦理问题是不陌生的。
四、与其他专题的联系
在这一专题中，学生要能够对生物技术的安全性和伦理问题进行一些反思和辨析，需要运用到基因工程、细胞工程，以及胚胎工程等现代生物技术的基础知识。因此，前三个专题的学习是本专题的基础。
本专题的学习又是整个模块中不可或缺的一部分。通过对转基因生物安全性的关注，以及对生物技术伦理问题的讨论，学生才能真正地将现代生物技术的发生、应用和发展与人们的现实生活切实地联系起来。同时，在分析和讨论相关的生物技术安全性和伦理问题的过程中，学生对现代生物技术核心的基础内容的掌握和运用水平也将得到提升，从而提高学生的生物科学素养和兴趣，这也是本模块基本理念的重要体现。
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www.5.2 生态工程的实例和发展前景
一、学习目的
1．知识与技能目标
能够对生态工程的实例进行科学的分析，总结出它们的特点，并应用生态工程的原理，设计简单的生态工程。
2．过程与方法目标
通过参观、调查、搜集资料等方法，了解农村综合发展型生态工程、小流域综合治理生态工程、大区域生态系统恢复工程、湿地生态恢复工程、矿区废弃地的生态恢复工程、城市环境生态工程的具体措施。走出“先污染，后治理”的老路，并展望生态工程发展的前景。
3．情感与价值观目标
肯定我国农民和科技工作者在实践中的创造，理解实践出真知的道理，培养求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。
二、教学过程
三、知识点解析
1．生态工程实例分析
2．农业生态系统设计方案基本要求是什么？
提示 ①设计方案的原则农业生态系统的设计方案应当符合以下原则：a．应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则．b．应当能够构成一个合理的生产结构；c．应当体现充分利用自然界的物质和能量资源；d．应当体现减少环境污染的原则；e．应当充分考虑经济、社会和生态的综合效益；f．所设计的农业生态系统，从理论上看应当能够实现良性循环。
②对设计方案的分析
学生应当运用生态学知识，对所设计的农业生态系统进行预测性的分析，如资源和能源的利用情况、农产品增产情况、农药和化肥使用的减少情况等。
四、例题分析
例1．据报载，进入20世纪后，几乎每年都至少有一种鸟类或哺乳类动物从地球上消失，造成野生动物濒危和绝灭的下述原因中，最重要的是 （ ）
A 干旱少雨，饮水缺乏 B 天敌过多，大量被捕食
C 食物不足 D 人类活动破坏了生态平衡
方法指导：天敌、水和食物都会影响野生动物的生活，但是，事实上这些年野生动物的天敌并没有增多，而缺水、缺少食物也都是由于生态环境的被破坏造成的。所以，人类活动破坏了生态环境，才是造成野生动物濒危和绝灭的主要原因。当然，掠夺式的开发利用和环境污染，也是很重要的原因，只是题中未列出这两条。
答案：D
例2．某山区小镇，近10余年来，先后建立了多种乡镇企业，随着外来人口的增加，小镇污水的排放量增加。据环保部门测定：小镇街道的声响为90分贝，降水pH为6.5，河水中含氧量为2 mg／mL。请回答：
(1)该镇受到的污染有_______________。
(2)为调查污染源，从某厂取得排放水水样，放置一天后，加入____________经保温1 h时，水样仍为蓝色，则该厂排放水是否为污染源 ______________________________。
(3)治理小镇环境污染最根本的措施是__________________________________________。
方法指导：从材料看该镇受到的污染是噪音污染和水污染；为调查污染源，从某厂取得排放水水样，放置一天后，加入亚甲基蓝溶液，保温1 h后，水样仍为蓝色，说明该厂的排水不是污染源。治理小镇污染最根本的措施是严格控制污染源。
答案：(1)噪音污染、水污染 (2)亚甲基蓝溶液不是 (3)严格控制污染源
例3．人类的生存环境是一个巨大的生态系统，随着社会生产力的发展，环境污染已达到空前严重的地步。据统计，建一个100万千瓦的煤电站，每年给大气带来6 000吨飞尘、800万吨CO2、4万吨SO2、1万吨氮氧化物。当前环境保护已成为人们日益关心的重大问题，保护环境就是保护人类自身。
(1)工业“三废”指的是________________。
(2)造成“温室效应”的原因是人类向大气排放了大量的 （ ）
A CO B CO2 C．SO2 D NO2
（3）1982年，我国南方某城市降了一场较大的“酸雨”，使得郊区栽种的西瓜全部烂死。关于“酸雨”的形成，以下说法正确的是 （ ）
A 空气中的CO2溶于雨中
B 空气中的氯化氢溶于雨中
C 空气中的硫氧化物及所形成的硫酸和硫酸盐随雨降到地面
D 空气中的一氧化碳溶于水中
（4）保护环境，一方面要防止“三废”污染，但更重要的是 （ ）
A 消除噪声 B 保护水土
C 防止放射性污染 D 自然保护
（5）近年来，我国许多城市禁止汽车使用含铅汽油，其主要原因是 （ ）
A 提高汽油燃烧值 B 降低汽油成本
C 避免铅的化合物污染大气 D 铅资源短缺
（6）某环境中SO2气体较多，为改善环境，周围应多种植的植物是 （ ）
A 山毛榉和黑核桃 B 美人蕉和柠檬
C 银杏和法国梧桐 D 柳杉和月季
方法指导：本题考查环境污染的危害及防治，是一道综合题。从当前人类所面临的环境问题入手，将有关生物、化学知识有机结合在一起，考查学生综合应用知识的能力。
答案：(1)废水、废气、废渣 (2)B (3)C (4)D (5)C (6)D
五、课后巩固
（一）选择题
1．湿地生态系统的作用不包括 （ ）A
A．防风固沙、护岸固提
B．对维持生物圈的碳——氧平衡和水循环起重要作用
C．调节水流量和控制洪水
D．在一定范围内消除污染
2．“三北防护林工程”建设中，应当特别注意的生态工程原理是 （ ）B
A．物种多样性原理和整体性原理
B．协调与平衡原理和物种多样性原理
C．协调与平衡原理和物质循环再生原理
D．系统工程学原理
3．“小流域综合治理”的综合体现在 （ ）A
A．改变单纯造林、蓄水、减沙等工程模式，同时注重生态效益和经济效益
B．采用多种植物进行生态工程恢复
C．运用了多种生物措施
D．运用了生态工程的整体性原理
4．下列关于“生物圈2号”实验的叙述错误的是 （ ）C
A．建立“生物圈2号”的目的是制造一个人工模拟的生态系统
B．“生物圈2号”中设置了生产者、消费者、分解者三大功能类群
C．“生物圈2号”完全模拟地球条件
D．“生物圈2号”实验的失败，使人们认识到与自然和谐共处的重要性
5．城市生态系统是人类起主导作用的生态系统，其主导作用体现在 （ ）B
A．城市的一切设施是人制造的
B．人类对城市生态系统的发展起支配作用
C．消费者主要是人类
D．城市中动物、植物不多，分解者功能不强，人是主要种群
6．下列关于生态农业的叙述，不正确的是 （ ）D
A．生态农业实现了对能量和物质的多级利用
B．生态学的基本原理是发展生态农业的主要理论基础
C．生态农业使废物资源化，提高能量的转化效率，减少环境污染
D．农业生态系统的抵抗力稳定性比自然生态系统高
7．一青年农民利用自己学习的生态学知识在自家庭院里搞了一个小型生态农业，使0.25亩的庭院创收达几万元。其物质循环和能量流动如图所示，
请找出下列对该系统叙述有错误的一项 （ ）D
A．该系统中，人的因素非常关键，其中生产者是葡萄
B．该系统体现了物质、能量多级利用和高效转化
C．该系统内蚯蚓和甲烷菌等为分解者
D．猪在其中为三级消费者
8．窦店农村综合发展生态工程作为我国农村生态工程的样板
在全国推广，这是由于该生态工程 （ ）B
A．以实施沼气工程为中心
B．建立了良好的物质多级循环利用程序
C．创造了较多的劳动力就业机会
D．最早推出“无公害蔬菜”
（二）填充题
9．如右图为“秸秆的多级利用”农业生态系统中能量流动和物质循环示意图。请回答下列问题：
(1)“秸秆的多级利用”充分体现了生态工
程的______________原理，最大限度地实现了
物质的循环，减轻了燃烧秸秆造成的
__________________效应。
(2)图中属于生产者的是__________________；
消费者是__________________；分解者是
__________________。
(3)在该农业生态系统中，物质经多次重复利用，
提高了______________________________。
(4)农村大量燃烧秸秆和柴草会产生什么问题 至少列举两种现象。
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
分析：⑴物质循环再生 温室 ⑵作物 家畜 食用菌、蚯蚓 ⑶物质利用率
⑷ 燃烧秸秆和柴草会使热能利用率低 使秸秆不能作为有机肥料返田，土壤有机质得不到补充，土壤与农作物之间物质循环遭到破坏，以致于土壤肥力下降，农作物产量不能提高。
10．如右图是某一生态农业系统的结构模式图，请据图回答：
(1)生态系统的主要功能是物质
循环和能量流动。从生态学角度分
析，人们建立如图所示的农业生态
系统的主要目的是_____________
______________________________。
(2)该生态系统的主要成分是_______________________。
仅从质量考虑，若要生产2 kg鸡肉，最多需要消耗农作物共计_____________kg。
(3)在发酵装置里的B过程中起重要作用的微生物，其细胞结构与水稻根细胞最主要的区别是_______________________________________，它的代谢类型为__________________。
(4)氮是植物生长必需的元素。但在种植大豆时不施氮肥，仍能旺盛生长，其原因是______________________________________________________________________________。
(5)蘑菇在该生态系统的成分中属于_____________。在农业生产上，将蘑菇房与蔬菜大棚相通，可提高蔬菜产量。试分析增产原因：_________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(6)在沼气池中常有一种刺激性的臭气，该物质是_____________，通过_____________细菌的作用可将臭气除去，并能形成_____________被植物吸收。
分析：⑴提高能量利用率，防止环境污染。⑵水稻、大豆、蔬菜 20 ⑶ 无核膜包围的细胞核 异养厌氧型 ⑷大豆可与根瘤菌共生，根瘤菌具有固作用，可为大豆提供氮源 ⑸分解者 因为蘑菇细胞呼吸放出CO2为蔬菜的光合作用提供原料 ⑹氨气 硝化 亚硝酸盐和硝酸盐
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www.4.3 禁止生物武器
课题 4.3 禁止生物武器 主备人 备课时间 编号 16
教师
教学重点 举例说出生物武器对人类带来的威胁。
教学难点 如何看待禁止生物武器与转基因技术在生物武器方面的应用。
教学目标 知识目标 1.列举生物武器的主要种类。2.举例说出生物武器给人类带来的威胁。
能力目标 形成坚决禁止生物武器、维护世界和平的态度。
情感目标 举例说出生物武器对人类带来的威胁。
教学媒体 多媒体
教学过程
教学内容 教师的组织和引导 个人札记
引入新课 学生观察教科书中的图片、其他图片以及提供的影像资料『网络构建』生物武器种类：包括 、 、 ，以及经过 的致病菌等。病原体散布途径： 或通过食物、 等散布到敌方。 二战中：日军建细菌武器工厂，用中国人做活体实验；用细菌武器，使几十万中国百姓死亡等 二战后：某些国家发展细菌武器、生化毒剂，如炭疽杆菌（传染性极强，感染者死亡率极高）、生物武器危害 （阻滞神经末梢释放 而引起肌肉麻痹，极少量就能使人致死）、天花病毒等 目前：有些国家用 制造全新致病菌，使感染者突然发病，无药可医，受害国极度恐慌，机构瘫痪。如新型 ，转基因蜡状杆菌，含毒素基因的流感病毒等禁止生物武器：签署《 》；中美联合声明在任何情况下不发展、不生产、 生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。答案：致病菌 病毒 生化毒剂 基因重组 直接 生活必需品 肉毒杆菌毒素 乙酰胆碱 重组基因技术 鼠痘病毒 禁止生物武器公约 不储存.『重难点归纳』一、生物武器的特点主要有哪些？致命性、传染性强、生物专一性、面积效应大、危害时间长、难以发现等。（1）致命性、传染性强。一旦发生病例，易在人群中迅速传染流行，造成人员伤亡，甚至造成社会恐慌。（2）生物专一性。生物武器可以使人、牲畜感染得病，并能危及生命，但是不破坏无生命物体，例如武器装备建筑物等。（3）面积效应大。现代生物武器可将生物战剂分散成气溶胶状达到杀伤目的。这种气溶胶技术在适当气象条件下可造成大面积污染。（4）危害时间长。在适当条件下，有的致命微生物可以存活相当长的时间，如Q热病原体在毛、棉布、土壤中可存活数月，球孢子菌的孢子在土壤中可以存活4年，炭疽杆菌芽胞在阴暗潮湿土壤中甚至可存活10年。（5）难以发现。生物战剂气溶胶无色、无味，不容易发现，若在夜间或多雾时偷偷使用就更难及时发现。目前主要的生物武器有6种：炭疽杆菌、鼠疫杆菌、天花病毒、出血热病毒、兔热病杆菌和肉毒杆菌毒素。『学习策略』通过本节内容的学习要能列举生物武器的种类，并能举例说出生物武器对人类带来的威胁。对待生物武器的态度应明确而坚定──坚决禁止生物武器。『限时训练』一、基础训练：1、炭疽杆菌是一种致病微生物，该菌日益引起科学界的关注，2005年美国一生化制药厂试制了一种对炭疽杆菌细胞壁有转化分解作用的酶制品。该制品所分解的物质是（ ） A. DNA和RNA B. DNA和蛋白质的化合物C. 葡萄糖组成的大分子 D. 糖类与蛋白质的化合物2、肉毒杆菌会产生肉毒杆菌毒素，只要有0.01 mg的肉毒杆菌毒素就可使人致死。肉毒杆菌毒素分子的作用机理是（ ） A. 抑制呼吸中枢，使人因缺氧而窒息而死B. 阻断血红蛋白与氧气结合，使人因缺氧引起肌肉麻痹C. 阻滞神经末梢释放乙酰胆碱从而引起肌肉麻痹D. 抑制线粒体进行有氧呼吸，心肌细胞无力收缩，阻碍血液循环3、以下有关炭疽杆菌的特点，不正确的是（ ） A. 传染性极强 B. 感染者死亡率极高C. 只要有0.01mg就能引发炭疽病 D. 造成人的神经失常4、对于用重组基因技术制造的全新致病菌，以下说法不正确的是（ ） A. 受感染者会突然发病 B. 受感染者无药可医C. 会造成极度恐慌 D. 可以用疫苗预防5、（多选）能充当生物武器的病原体是（ ）A. 天花病毒 B. 霍乱弧菌 C. 炭疽杆菌 D. 金色葡萄球菌6、（多选）1998年6月27日，中美两国元首在关于《禁止生物武器公约》议定书的联合声明中，重申了在任何情况下对于生物武器的态度是（ ） A. 不发展 B. 不生产 C. 不储存 D. 不反对生物武器的技术发展7、（多选）若转基因技术被滥用，恐怖组织就可以（ ） A. 把蜡状杆菌通过转基因技术改造成像炭疽杆菌一样的致病菌B. 把炭疽杆菌基因通过转基因技术重组到人体内，使人具有免疫力C. 把流感病毒基因改造，只会使具有某种易感基因的人群感染，而其他人却不易感染D. 将生物毒素分子的基因与流感病毒的基因拼接在一起『答案』1.D 2. C 3.D 4.D 5.ABC 6.ABC 7.ACD 学生看书阅读后填空再记忆重点掌握训练学生能力
课堂巩固 小练习
作 业 《学案与测评》
板书设计： 4.3 禁止生物武器生物武器的种类生物武器的特点禁止生物武器
课后笔记：本专题的学习要联系学生已有的知识和经验，诸如遗传与变异、生殖与发育等必修模块的基础知识；以及本模块基因工程中的转基因技术，细胞工程中的核移植技术，胚胎工程中的胚胎移植技术等知识。只有运用这些知识才能更好地辨析每一种观点背后论据的科学性。
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www.4.3 禁止生物武器
【教学课标】
1.列举生物武器的主要种类。
2.举例说出生物武器给人类带来的威胁。
3.形成坚决禁止生物武器、维护世界和平的态度。
【重点和难点】
1.教学重点
举例说出生物武器对人类带来的威胁。
2.教学难点
如何看待禁止生物武器与转基因技术在生物武器方面的应用。
【教学策略】
1.运用直观素材──教科书中的图片、其他图片和影像资料，以帮助学生了解生物武器的种类以及生物武器的危害。让学生感觉到生物武器离我们并不遥远，不论是历史上的遭遇，还是现实中的事件；也不论是中国，还是外国。通过图片和影像资料的直观性，来完成教学的重点内容。
2.对待生物武器的态度应明确而坚定──坚决禁止生物武器。这部分内容与前面转基因生物安全性的讨论大不一样。在转基因生物安全性的问题上，教科书中陈述了两种不同的立场，然后让学生讨论并形成自己的观点；而关于生物武器，教师必须帮助学生形成明确的立场──不论在何种情况下，生物武器的生产、储存和使用都将对受害国的民众，以及所有爱好和平的人们造成极度的恐慌和致命的危害。这种立场不仅应始终蕴涵在教师的情感态度之中，还应体现在教师对教学素材的选择和言语的表述之中。
3.转基因技术与生物武器的问题──转基因技术的应用，使生物武器给人类可能带来更大的威胁。在这一问题上，一方面教师应引发学生对转基因技术的理性思考，防止转基因技术的滥用；另一方面教师要尽可能通过实例，使学生树立坚决禁止生物武器的态度。
重难点剖析
生物武器与常规武器的比较
生物武器：是以生物战剂杀伤敌方有生力量、毁坏动植物的各种武器和器材的总称，是利用致病菌、病毒、生化毒剂以及经过重组的致病菌等支撑的武器，在战争中使用者通过直接散步或通过食物、生活必需品等散步到敌方，会造成军队和平民百姓的大规模伤亡。
生物武器是一种大规模杀伤性武器，它与常规武器相比有许多特点：
致病力强，传染性大 ②有潜伏期，潜伏期最短的至少也有3至6小时，一般是3至4天，一般潜伏期的症状不明显，难以及时发现 ③污染面积大，危害时间长 ④传染途径多 ⑤生物武器的造价低，技术难度大，隐秘性强，可以在任何地方研制和生产 ⑥受自然条件影响大
生物武器的种类
致病菌：鼠疫菌、霍乱弧菌、伤寒杆菌、炭疽杆菌、痢疾杆菌
病毒：天花病毒、动物痘病毒等
重组的致病菌：如通过转基因技术改造的像炭疽杆菌一样的致病菌
生化毒剂：如肉毒杆菌毒素
生物武器尤其是转基因生物武器对人类的威胁
据报道，只要0.001mg炭疽杆菌就能引发炭疽杆病，只要0.01mg的肉毒杆菌素就可致人死亡。
1978年天花就已经在地球上消失，但是有些国家至今仍保持着天花病毒毒株，而今天的年轻人普遍都没有接种过疫苗的情况下，如果有人用天花病毒作为生物武器其后果不堪设想。
重组技术制造的全新的致病菌可以让大批受感染者突然发病，而又无药可制。
禁止生物武器公约及中国政府的态度
1972年4月10日，苏联、美国、英国分别在其首都签署了《禁止生物武器公约》，并于1975年3月26日生效。
1984年11月15日，我国也加入上述公约。
1998年6月27日，中美两国元首在关于《禁止生物武器公约》议定书的联合声明中，重申了在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其设备的扩散。
典型题例析
例1 下列生物通常不用作生物武器的是（ ）
A．炭疽杆菌 B．酵母菌 C．天花病毒 D．肉毒杆菌
【解析】生物武器的种类包括致病菌、病毒、生化毒剂以及经过重组的致病菌等，这些微生物一般有一个共同的特点：营寄生，有致病性。在上述四种生物中酵母菌不是寄生生活，常用在发酵工业上，它也不会使人畜患病。
【答案】B
用重组基因技术制造的全新致病菌比一般的生物武器危害性大，其原因是（ ）
①人类从来没有接触过这种致病菌 ②无药可医 ③只有某种易感基因的民族容易感染，而施放国的人却不易感染
A．① B．② C．②③ D．①②
【解析】由于重组基因技术制造的致病菌是自然界从来没有的菌株，人类从来没有接触多的，体内没有形成这种致病菌相应的抗体，也就是没有免疫能力，一旦施用可以让大批受感染者突然得病，医学上也因为从来没有接触这样的病例也缺乏针对性的治疗，造成无药可医。一般情况下重组的致病菌使受感染者致病，也有人对流感病毒基因进行改造以使某中易感基因的民族感染这种病毒，而施放国的人却不易感染。
【答案】D
例3 2001年，美国“9．11”事件后，又掀起了炭疽杆菌事件，对美国人民造成了极大的恐慌。试根据这一事件回答问题：
炭疽杆菌是 生物，采用 繁殖。
炭疽杆菌是生物武器之一，不过现在有的人通过转基因技术把 改造像炭疽杆菌一样的致病菌。它的危害要比炭疽杆菌的危害大，原因是
。
【解析】炭疽杆菌属于需氧芽孢杆菌，是原核生物，在氧气充足、温度适宜的条件下易性曾芽孢，芽孢抵抗力强，可存活多年，病原体在动物和人体内可迅速生长繁殖，并产生毒素，引起组织坏死和全身中毒，甚至致命。如果诊断正确，炭疽病可以治疗，青霉素就是其特效药。
【答案】（1）原核 分裂 （2）蜡状杆菌 人类从未接触过该致病菌，而且无药可医。
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www.2.2 动物细胞工程
[知识结构]
（一）动物细胞培养
　　1．过程：
　　思考：
　　1、细胞株和细胞系的区别
　　(细胞株的遗传物质与原细胞相比并没有发生改变，而细胞系的遗传物质发生改变，并带有癌变的特点)
　　2、动物细胞培养液的成分和性质
　　(水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、维生素和动物血清，属于液体培养基)
　　2、动物细胞培养技术的应用：
　　①生产一些蛋白质生物制品——病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体；
　　②检测有毒物质；
　　③烧伤病人的植皮。
　　思考：
　　请设计实验，通过细胞培养技术检测某一河流是否受污染以及污染的程度
　　（提示：可以将实验分为两大组，一组用蒸馏水配置动物细胞培养液（对照组），一组用河水配置动物细胞培养液（实验组），分别用这两种培养液培养小鼠细胞，过一段时间后，通过显微镜观察两组培养液中细胞的形态，计算畸形率，如果两组培养液中细胞的畸形率大体相等，则说明河水没有被污染，如果实验组的畸形率高于对照组，可以判断河水被污染，可以根据畸形率的大小判断污染程度，畸形率越大，污染越严重）
　　（二）动物细胞融合
　　灭活病毒的作用：凝集蛋白质，使膜分子重新排布。
　　填表比较植物体细胞杂交和动物细胞融合的异同：
　 原　　理 方法步骤 诱导方法 结　　果 用途或意义
植物体细胞杂交 细胞膜流动性和植物细胞全能性 酶解法去壁后诱导原生质体融合，形成杂种体细胞再经过组织培养形成杂种植株 物理方法
化学方法 诱导成杂种植物植株 克服远缘杂交不亲和的障碍，培育优良性状的杂种植株
动物细胞融合 细胞膜流动性 分散成单个细胞后诱导细胞融合 物理、化学、生物方法 形成杂种细胞 培育杂种细胞或大量获得细胞产品
　　（三）单克隆抗体的制备
　　1、克隆的概念
　　“克隆”从英文“clone”音译而来，其定义是无性繁殖系，在生物学领域有3个不同层次的含义。现在引申出的概念：遗传背景完全相同的一个群体。
　　1）DNA水平，特定DNA片段通过重组DNA技术插入到一个载体（如质粒和病毒等）中，然后在宿主细胞中进行自我复制所得到的大量完全相同的该DNA片段的“群体”。
　　2）在细胞水平，克隆是指由一个单一的共同祖先细胞分裂所形成的一个细胞群体。比如：使一个单一细胞在体外的培养液中分裂若干代所形成的一个遗传背景完全相同的细胞集体即为一个细胞克隆。又如，在脊椎动物体内，当有外源物（如细菌或病毒）侵入时，会通过免疫反应产生特异的识别抗体。产生某一特定抗体的所有浆细胞都是由同一个B细胞分裂而成，这样一个浆细胞群体也是一个细胞克隆。
　　3）在个体水平，克隆是指基因型完全相同的两个或更多的个体组成的一个群体。比如：两个同卵双胞胎即为一个克隆。因为他（她）们来自同一个受精卵细胞，所以遗传背景完全一样。生物个体的克隆可分为植物个体的克隆、动物个体的克隆。
　　2、传统获得抗体一血清抗体的方法及不足：
　　产量低、特异性差、纯度低、反应不灵敏
　　3、单克隆抗体是指通过克隆，形成遗传物质完全相同的细胞群，由该细胞群产生出化学性质单一、特异性强的抗体。
　　单克隆抗体技术尚处于研究阶段，这项技术包含着细胞培养、动物细胞杂交技术等，是细胞培养和动物细胞杂交技术综合应用。
　　（1）米尔斯坦和柯勒的实验方案
　　（2）制备单克隆抗体的意义：疾病的预防、诊断治疗
　　例如：早早孕试纸、治疗癌症的生物导弹。
　　（四）哺乳动物和人的胚胎移植和胚胎分割移植
　　1、试管婴儿
　　概念：
　　“试管婴儿”是指分别将卵子、精子取出后，在体外使其受精，并发育成胚胎后，再植回母体子宫内。
　　试管婴儿进行的步骤：
　　药物诱发超排卵→监测卵泡→取卵→取精→体外受精→胚胎体外培养→胚胎移植→胚胎移植后补充激素(黄体酮)→胚胎移植后14天验晨尿确定是否妊娠→妊娠后14天，B超检查胎儿数及胚胎着床部位。
　　补充资料：试管婴儿的发展
　　试管婴儿如今已发展到第四代。第一代是指常规体外受精一胚胎移植及衍生技术，该技术适应于女性不孕问题，如输卵管性不育、排卵障碍、子宫内膜异位症、宫腔内人工授精失败、抗精子抗体的免疫因素、原因不明的女性不孕症等；第二代是指单精子卵细胞浆内显微注射受精技术，这种技术是帮助少、弱、畸精子的受孕，解决的是男性不育问题；第三代试管婴儿是指胚胎植入前遗传学诊断技术，此技术主要针对单基因遗传病：如地中海贫血症、血友病以及染色体异常等疾病，其胚胎在分裂为8个细胞时做遗传缺陷诊断，其基本理论为：从多个受精卵中选择出基因型最好的移植。如伴Y染色体遗传病，只要通过PGD技术选择生女儿便可以避免遗传病遗传给新生儿。该技术在优生方面有所进步，在不育人群中，需要作第三种试管婴儿的不育患者，相对是比较少的。第四代试管婴儿技术是指卵浆置换，该技术适用于那些排卵功能正常，但因为身体不好或者年龄偏大，致使卵子的质量不高，活力差的女性。具体方法是将妻子的卵细胞的细胞核取出，移植到一位年轻的、身体健康的女性卵子的细胞浆中，形成一个新的、优质的重组卵细胞。
　　专家认为：应用诱发排卵或超排卵药物后引起的恶心、呕吐、腹部不适、体重增加、少尿、肾衰等的卵巢过度刺激综合征，取卵穿刺的损伤与出血、感染、自然流产等均是试管婴儿的并发症；由于其成功率每例只有30％一40％，因此移植的通常不是一枚受精卵，这种做法在带来较高成功率的同时，也带来如多胎妊娠、婴儿早产、出生时体重过轻、产后出血、妊娠高血压等并发症，严重影响母亲和孩子的健康，同时多胎也不符合国家的计划生育政策，因此医生在尽量减少植入胚胎的同时，面对多胎必然要减胎。
　　1978年7月25日，英国首例试管婴儿诞生，女性。
　　1988年3月10日，中国首例试管婴儿在北医三院诞生，女性。
　　2、哺乳动物的胚胎移植和胚胎分割移植：
　　由于哺乳动物如牛、羊等，妊娠时间长，每胎产子数少，繁殖速度比较慢。为解决这一问题，科学家们采用了胚胎移植技术。以优良种牛的繁殖为例：首先用激素促进良种母牛多排卵，然后把卵细胞从母牛体内取出，在试管内与人工采集的精子进行体外受精，培育成胚胎，再把胚胎送入经过激素处理、可以接受胚胎植入的母牛子宫内，孕育成小牛产出。用这种方法得到的小牛叫做试管牛，一头良种母牛一年可繁殖这样的试管牛上百头。除了牛之外，羊、兔、猪、马、猫等动物的胚胎移植也获得了成功。
　　思考：
　　1、试管婴儿和正常的怀孕生产的异同
　　（相同点：都是有性生殖，胚胎都是在母体内发育，由母亲生产幼儿
　　　不同点：试管婴儿是体外授精，而正常情况下是体内受精）
　　2、试管婴儿和胚胎移植属于有性生殖还是无性生殖 胚胎分割移植呢
　　（试管婴儿属于有性生殖，胚胎分割移植属于无性生殖，因为胚胎经过移植后的每部分都是相同的，分割过程中没有受精的过程）
　　3、试管婴儿和哺乳动物的胚胎移植的目的或意义分别是什么
　　（试管婴儿技术是为了解决男性或女性的不育不孕问题以及人类遗传病问题，而哺乳动物的胚胎移植是为了提高优良种畜的繁殖力）
　　（五）核移植
　　（1）核移植技术一鲤鲫鱼的培养过程：
　　20世纪70年代，我国科学家用核移植技术成功地培育出将鲤鱼和鲫鱼优点集于一身的、可正常繁殖的鲤鲫。具体方法是：他们用极细的玻璃管，从鲫鱼未受精的卵细胞中吸出细胞核，再用同样的方法，从鲤鱼的囊胚细胞中吸出细胞核，然后把鲤鱼囊胚细胞的核移植入去核的鲫鱼未受精卵中，形成一个组装细胞，经过精心培育长成鲤鲫，这种鱼已在北京等地推广。核移植实验不仅在鱼类获得了成功，在此之前，国外的科学家用两栖类做实验也获得了成功。科学家用核移植的方法获得了克隆鱼、克隆两栖动物之后，在20世纪80—90年代，又陆续培养出了克隆牛、羊、兔、猴、小鼠等克隆哺乳动物。
　　思考：
　　鲤鲫鱼既有鲤鱼的特点又有鲫鱼的特点说明什么
　　（说明生物的性状遗传既受细胞核遗传物质的控制，又受细胞质遗传物质的控制）
　　（2）克隆羊多莉一Dolly的诞生过程
　　思考：
　　1、哪只羊可以是公羊 （B羊）
　　2、Dolly的性状和B羊完全相同说明什么问题
　　（生物的性状主要受细胞核控制）
　　3、Dolly体内的遗传物质全部来自B羊吗 为什么
　　（不是，因为A羊为Dolly提供了细胞质，所以只有核物质来自于B羊）
　　4、科学家们设计用B、C羊的目的是什么？如果只用A羊能获得一只小羊吗 （通过此设计来比较Dolly的性状和哪只羊相似，以此证明Dolly的遗传物质主要来自于B羊）
　　意义：克隆动物不仅可以作为生物学和医学研究的实验动物，而且对于改良动物品种获得更优秀动物个体用于生产、治疗人类疾病、保护濒危动物等，都有重要的应用价值。
[典型题解析]
　　1．用动物细胞工程技术获取单克隆抗体，下列实验步骤中错误的是（　 ）
　　A．将抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的B淋巴细胞
　　B．用纤维素酶处理B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞
　　C．用聚乙二醇作诱导剂，促使能产生抗体的B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合
　　D．筛选杂交瘤细胞，并从中选出能产生所需抗体的细胞群，培养后提取单克隆抗体
　　解析：
　　用纤维素酶处理植物细胞，去掉细胞壁，而B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞的融合需要用物理方法融合、诱导剂或灭活的病毒。
　　答案：B
　　2．表现型不同的10头母牛生育出基因型完全相同的小牛，产生这一结果的最可能的技术是（　 ）
　　A．试管动物培养　
　　B．胚胎移植　
　　C．胚胎分割移植　
　　D．受精卵移植
　　解析：
　　基因型完全相同的小牛应该来自同一受精卵分裂，产生这一结果的最可能的原因是经过胚胎分割移植。
　　答案：C
　　3．下列关于细胞工程的叙述中，错误的是（　 ）
　　A．植物细胞融合必须先制备原生质体
　　B．试管婴儿技术包括人工授精和胚胎移植两方面
　　C．经细胞核移植培育出的新个体只具有一个亲本的遗传物质
　　D．用于培养的植物器官或组织属于外植体
　　解析：
　　细胞核移植是将供体细胞的核移植入受体细胞的去核细胞质中，该重组细胞获得的遗传物质来自两部分，一部分来自于供体核物质，一部分来自于受体细胞质，所以将来发育成的个体具有两个亲本的遗传物质。
　　答案：C
　　4．已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断，人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤细胞尽管没有S途径，但能不断分裂增殖，将这两种细胞在试管中混合，加聚乙二醇促融，获得杂交瘤细胞，请回答：
　　（1）试管中除融合的杂交瘤细胞外，还有_____________种融合细胞。
　　（2）设计一方法（不考虑机械方法），从培养液中分离出杂交瘤细胞，并说明原理。
　　方法：______________________________________________________________________。
　　原理：______________________________________________________________________。
　　（3）将分离出的杂种细胞在不同的条件下继续培养，获得A、B、C三细胞株，各细胞株内含有的人染色体如下表所示（“＋”有，“－”无）
细胞株 人染色体编号
1 2 3 4 5 6 7 8
A株 ＋ ＋ ＋ ＋ － － － －
B株 ＋ ＋ － － ＋ ＋ － －
C株 ＋ － ＋ － ＋ － ＋ －
　　测定各细胞株内人体所具有的5种酶的活性，结果是：①B株有a酶活性；②A、B、C株均有b酶活性；③A、B株有c酶活性；④c株有d酶活性；⑤A、B、C株均无e酶活性。若人基因的作用不受鼠基因影响，则支配a、b、c、d和e酶合成的基因依次位于人的______、_______、_______、_______和_______号染色体上。
　　解析：
　　（1）试管中有人的淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞，在促溶剂的作用下，可能出现以下3种细胞的融合情况，人的淋巴细胞和淋巴细胞融合，小鼠的骨髓瘤细胞和骨髓瘤细胞融合，人的淋巴细胞和小鼠的骨髓瘤细胞融合，实验需要的是第3种细胞，即杂交瘤细胞；
　　（2）要将杂交瘤细胞分离出来，可以在培养液中加入氨基嘌呤，收集增殖的细胞；加入氨基嘌呤后，使D合成途径阻断，仅有D合成途径的骨髓瘤细胞及其彼此融合的细胞就不能增殖，但人淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞中可以利用淋巴细胞中的S途径合成DNA而增殖。
　　（3）B株有a酶活性，通过表格可以看出B株有6号染色体而A、C株没有，说明控制a酶活性的基因位于6号染色体上。控制其它酶的基因所在的染色体位置以此类推。
　　答案：
　　（1）2；
　　（2）培养液中加入氨基嘌呤，收集增殖的细胞；加入氨基嘌呤后，使D合成途径阻断，仅有D合成途径的骨髓瘤细胞及其彼此融合的细胞就不能增殖，但人淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞中可以利用淋巴细胞中的S途径合成DNA而增殖。
　　（3）6；1；2；7；8。
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www.DNA重组技术的基本工具
教学目标
知识与技能
（1）了解基因工程的基本概念。
（2）清楚基因操作的工具。
过程与方法
（1）通过多媒体课件对基本概念、基本原理的学习，引导学生主动参与教学过程的探究活动，培养学生的获取新知的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。
（2）以具体事例讲述，学生制作模型，使学生切身体会基因工程“剪、拼、接、转”的主要过程。
情感态度和价值观
（1）通过学习基因工程的概念，使学生认识到科学研究需要的严谨，激发为祖国而奋斗的精神。
（2）通过学习基因操作的工具，使学生树立结构与功能相统一的辩证唯物主义观念。
教学重点
DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
教学难点
基因工程载体需要具备的条件。
教具准备
相应挂图，相关网络资料。
课时安排
1课时
教学过程
一．复习导入新课
教师活动：投影幻灯片，引导学生思考、分析讨论。
1．遗传的物质基础是什么？
2．生物体遗传的基本单位是什么？
3．为什么生物界的各种生物间的性状有如此大的差别呢？
4．生物的性状是怎样表达的？
5．各种生物的性状都是基因特异性表达的结果，那么，人类能不能改造基因呢？使原来本身没有某一性状的生物而具有某个特定的性状呢？
6．各种生物间的性状千差万别，这是为什么呢？
引导学生回答：生物体的不同性状是基因特异性表达的结果。
教师举例：
1．青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素
2．豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气
3．人的胰岛B细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度
教师提问：以上几种生物各有其特定的性状，这些性状都是基因特异性表达的结果。但是人类能不能改造基因呢？
在引导学生思考、探究的同时引出本节课题。
二、讲授新课
1．基因工程的概念：
课前布置学生自学教材上的知识内容，让学生理解基因工程的概念，并引导学生回答表中内容。
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 生物体外
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
基本过程 剪切——拼接——导入——表达
结果 人类需要的基因产物
教师活动：投影问题引导学生讨论，引出基因操作的工具。
基因工程的操作水平是在DNA分子水平进行的，所以用普通的操作工具能够在如此微观的条件下操作吗？
2．基因操作的工具
教师活动：投影基因工程抗虫棉的简要过程。（见下表）
学习探究1：在基因工程培育抗虫棉的过程中，关键步骤或难点是什么？
学生活动：分析、讨论，学生与教师共同对基因工程关键归纳总结。
关键步骤一：抗虫棉从苏云金孢杆菌细胞内提取。
关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA拼接。
关键步骤三：抗虫基因进入棉花细胞。
学习探究2：怎样才能在苏云金芽孢杆菌DNA分子中的众多基因中找到所需抗虫基因呢？又怎样将它从DNA长链中提取出来？又如何将提取出的抗虫基因与棉花细胞的DNA结合在一起呢？
引导学生探究、分析、总结：
（1）“分子手术刀”又叫基因剪刀——限制性内切酶
分布：主要在微生物中
作用特点：特异性，即识别特定的核苷酸序列，切割特定的切点。
结果：产生黏性末端（碱基互补配对）。[补充：平末端]
播放投影幻灯片的实例。
（2）“分子缝合针”又叫基因针线——DNA连接酶
连接部位：磷酸二酯键。
结果：两个相同的黏性末端的连接。
学习探究3：用DNA连接酶连接两个相同的黏性末端要连接几个磷酸二酯键？用限制性内切酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？
（3）“分子运输车”又叫基因的运输工具——基因进入受体细胞的载体
作用：将外源基因送入受体细胞。
具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点；具有某些标记基因。
种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
质粒的特点：
质粒是基因工程中最常用的运载体；
最常用的质粒是大肠杆菌的质粒；
是细胞染色体外能自我复制的小型环
状DNA分子；
质粒的大小只有普通细菌染色体的1%
左右；
存在于许多细菌及酵母菌等微生物中；
质粒的存在对宿主细胞生存没有决定
性的作用；
质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
（自身细胞中也可）
学习探究4：
1、质粒上会存在某些标记基因，这些标记基因有什么用途？
2、要想将某个特定基因与质粒相连，需要用几种限制性内切酶和几DNA连接酶处理？
课堂小结：基因工程的概念和的基本操作工具。
七、板书设计
专题一 1.1 DNA重组技术的基本工具
一、基因工程的概念
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 生物体外
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
基本过程 剪切——拼接——导入——表达
结果 人类需要的基因产物
二、基因工程的基本工具
1、基因剪刀——限制性内切酶
⑴分布：主要在微生物中
⑵作用特点：特异性，即识别特定的核苷酸序列，切割特定的切点。
⑶结果：产生黏性末端（碱基互补配对）。[平末端]
2、基因针线——DNA连接酶
⑴连接部位：磷酸二酯键。
⑵结果：两个相同的黏性末端的连接。
3、基因的运输工具——基因进入受体细胞的载体
⑴作用：将外源基因送入受体细胞。
⑵具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点；具有某些标记基因。
⑶种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
⑷质粒的特点。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.
基因工程培育抗虫棉的简要过程
苏云金芽孢杆菌（有抗虫特性）
提取
抗虫基因
普通棉花（无抗虫特性）
棉花细胞（含抗虫基因）
与运载体DNA
拼接、导入
棉花植株（有抗虫特性）
限制酶切割DNA分子示意图
C
︱
G
A A T T
G
︱
C
T T A A
︱ ︱ ︱ ︱
黏性末端
T T A A
G
|
C
C
︱
G
A A T T
DNA连接酶作用示意图
C
︱
G
A A T T
G
︱
C
T T A A
︱ ︱ ︱ ︱
限制酶切割DNA分子示意图
C
︱
G
A A T T
G
︱
C
T T A A
︱ ︱ ︱ ︱
黏性末端
T T A A
G
|
C
C
︱
G
A A T T
DNA连接酶作用示意图
C
︱
G
A A T T
G
︱
C
T T A A
︱ ︱ ︱ ︱教案：5.2《生态工程的实例及发展前景》
5.2 生态工程的实例和发展前景
一、教学目标
1.举例说出生态工程的实例，说出这些实例所运用的主要生态工程原理。
2.评述生态工程发展前景，说出生态工程的局限性，举例说出我国生态工程的特点。
3.尝试设计简单的生态工程。
二、教学重点和难点
1.教学重点
生态工程的实例。
2.教学难点
应用生态工程的原理，设计简单的生态工程。
三、教学策略
教材选择的六个生态工程各有特色，教师可以根据学生的经验，区域的特点进行选择，“搭配”出适于学生学习的内容。例如，在第一节的教学中组织了实践活动《调查沼气工程的实施情况》，教师要精心设计参观内容，让学生通过调查，总结出以沼气工程为中心的农村综合发展型生态工程的特点。
小流域综合治理生态工程的教学可以通过资料分析进行；如果学生的家乡有这类问题，教师就应从社会调查入手开展教学活动，使学生对具有我国特色的生态工程有一定的了解。教学中要注意强调我国农民和科技工作者在实践中的创造，让学生理解实践出真知的道理，培养学生求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。
大区域生态系统恢复工程的教学，师生可以通过搜集资料了解我国沙漠化现状和三北防护林建设的背景、发展前景及存在的问题。在有条件的地区，应组织学生开展植树等志愿者活动，积极参加生态工程的建设。
湿地生态恢复工程的教学，可适当加入湿地的生态功能、我国湿地面临的问题，以及生物多样性的保护等内容。可采取聘请专家开设专题讲座等多种方式进行，也可以组织志愿者活动，如去湿地观鸟、考察等，让学生重视湿地生态系统的保护，关注湿地生态恢复工程的建设，在教学中注意整体性原理的应用。
关于矿区废弃地生态恢复工程的教学，如果学生没有这方面的经验，除教材中的实例外，教师可查阅相关资料，如向学生介绍德国的矿区废弃地生态恢复工程（德国在这方面的工作很有特点）。
城市环境生态工程的教学，一种方式是对环境问题进行调查，组织学生进行研究性学习，如将学生分成不同的课题小组，分专题研究城市生态系统的主要问题，调查城市生态工程的现状，以小专题（如校园或小区绿化）的形式设计城市生态工程，撰写调查报告和开答辩会等。另一种方式是可以带领学生调查城市生态系统存在的问题，讨论目前所采用办法的利与弊，并在有条件的地方，组织学生参观城市环境生态工程，如污水处理厂、生态园区等。但无论哪种教学模式，都要把教学落实在学生的行动上，积极组织学生参加生态工程的建设和环保活动，提高学生的环保意识，并用行动教育周围的居民自觉地保护环境。
关于“生物圈2号”内容的教学，虽然“生物圈2号”在初中和高中必修模块中都有介绍，但作为人工模拟自然生态系统的工程，在本专题中还有必要进行认真地分析。对这部分内容的讲授，一方面是从科学实验的角度学习，如教师提出实验方案，与学生讨论其设计思路，最主要的是总结分析其失败原因和带来的启示。另一方面，可以从一个导游者的角度，带领学生进行“生物圈2号”虚拟参观，让学生以游记的形式记录所见所闻，或以当年进入“生物圈2号”的科学家的口气描述实验的过程，反思其失败的原因。
关于我国生态工程前景的分析与展望的教学，应在总结中西方生态工程区别的基础上，突出我国生态工程的特点，还可以让学生搜集古代哲学家的思想对生态工程和环境保护影响的名句。同时，应让学生理解建立生态工程是人们不得已而为之的，存在一定的局限性，而保护环境、建立循环经济是最根本的。可以引领学生分析“思考与探究”第1题中关于朝鲜三八线的例子，思考从一片没有生命的焦土到生机勃勃的野生生物的乐园这一过程中带给人们的启示。
四、答案与提示
（一）思考与探究
1.分析朝鲜三八线的资料（具体资料见教材），说明它所蕴涵的意义。
提示：生态工程的恢复作用是有限的，不能认为只要有了生态工程，就可以先污染，后治理。人类迄今尚没有能力完全模拟出自然的生态系统。自然生态系统发展到今天已经过几十亿年的进化，每平方公里每年的无形服务价值高达6.4万美元，而为了达到同样的效果，用人工制造和模拟的办法，人类至少要花费10亿美元还不尽如人意。
另一方面，自然生态系统具有相当的自我恢复能力，我们在生态工程建设中应该积极利用自然生态系统的这种能力，以节省投资。
2.在我国北方地区，由于冬天气温很低，会导致农作物不能生长，家畜生长缓慢，甚至停止，沼气池不能正常产气；而农民要解决蔬菜的不间断生产问题。很显然，大量使用造价昂贵、并用燃料加热的玻璃温室是不符合我国国情的。你能用所学知识，设计一种生态工程，来较好地解决上述问题吗？请在画出其物质和能量结构图的基础上，说明你所依据的生态工程原理。
提示：（以下为参考答案，可让同学们进行其他设计）
教材中“四位一体”的图所示为近年来出现在我国北方农区的一种生态工程类型，它较好地解决了习题中所述问题。“四位”指沼气池、猪禽舍、厕所及日光温室四部分，是庭院经济与生态农业相结合的一种生产模式。它的运行原理为：日光温室的增温效应可使蔬菜等作物在冬天也能正常生长；同时也使猪禽免受严寒而快速生长；温室内的植物为动物提供氧气，同时吸收二氧化碳；人、猪、禽的粪尿及蔬菜废弃物和秸秆等物质投入沼气池产气，同时温室的高温也提高了沼气在冬天的产气稳定性；沼液和沼渣又是蔬菜的良好肥料，有助于减少蔬菜的病虫害，提高蔬菜的产量和质量。
“四位一体”充分应用了物质循环和生物多样性等原理，提高了单位土地面积的产出，同时减少了环境污染，大大提高了农业的综合效益。“四位一体”的物质循环见图5-2：
（二）正文中讨论题
【农村综合发展型生态工程案例】
1.在这一案例中，主要运用了哪些生态工程的基本原理？
提示：物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理等。
2.这一生态系统的结构和功能有哪些特点？有哪些值得借鉴的做法？
提示：这个案例以沼气工程为核心，农林牧副渔各业全面发展，增加了劳动力就业机会，促进了经济发展；同时又降低了环境污染，促进了农村的可持续发展。
【小流域综合治理生态工程案例】
分析甘肃省陇南县的“九子登科”模式，在说明“九子”措施含义的基础上，谈谈你对小流域综合治理生态工程的理解。
补充资料──“九子登科”措施的具体意义
●山顶戴帽子：山头实行封禁管理、营造水土保持林，保护和恢复植被；
●山腰系带子：半山陡坡退耕还林还草，发挥林草拦蓄作用，减少径流；
●坡地修台子：坡耕地以坡改梯田为突破口，建设基本农田，为调整农业产业结构提供条件；
●地埂锁边子：充分利用地埂种植经济作物，既获得经济效益，又保护地埂；
●荒地荒沟栽苗子：在荒山、荒沟、荒坡地建设薪炭林；
●山脚种果子：山脚发展经济林果园，促进商品经济发展；
●沟底穿靴子：在干、支、毛沟沟底修建谷坊、拦挡坝，建设沟坝地，拦蓄泥沙，防止沟壑被水冲蚀而导致其不断扩张；
●见缝插针钉扣子：利用田间地头、房前屋后栽植林果，发挥零星作用，提高治理程度；
●秋田盖罩子：在缓坡耕地改顺坡种植为横坡等高种植、实行地膜覆盖等保土耕作措施。
1.小流域的综合治理，“综合”表现在哪些方面？
提示： “综合”表现在它一改以前的单纯造林和蓄水、减沙等工程模式，同时考虑到了生态效益和经济效益：不但注重通过还林、还草、筑坝等措施达到蓄水、降低土壤侵蚀的生态效果；还考虑如何提高人们的生活水平。例如，不但种植农作物，还同时种植经济作物来提高人们的收入；考虑到了种植薪柴林解决人们的燃料来源问题。各种措施的结果是建立一个稳定、持久、高效的生态系统。
2.为什么要针对不同的地形采取不同的措施？这体现了生态工程的什么原理？
提示：山顶土壤条件、气候条件恶劣，不宜蓄水，交通不便，改造成本高，适宜封山，依靠自然恢复力来恢复植被；山腰、荒地等土壤，虽然水分条件较好，但是仍不适宜种植农作物，对于这样的地方可以自然恢复，也可以人为种植适宜的林木、草或果树等，加快植被恢复速度，这样既能降低土壤侵蚀，又能创造一定的经济效益；对沟底而言，应建设堤坝系统，它可以蓄水和淤积土地，还能够减少山体的崩塌和滑坡，保证人民的生命财产安全；对坡地和山脚农田来说，土壤、水分条件良好，交通也较方便，土地生产力高，适宜种植农作物来解决人们的粮食和收入等问题，但是在坡地上要水平梯田种植，以减少水土流失。根据不同的地形采取不同的措施，既要考虑到生态效益，又要考虑到人们的生活和收入问题，这体现了生态工程协调与平衡、因地制宜的原理和思想。
3.从这一案例看，当地是怎么做到经济效益与生态效益相统一的？这一模式在其他小流域能够照搬吗？
提示：上题分析中已解答了经济效益与生态效益的统一问题。这种模式在其他小流域不能照搬，还是要因地制宜地进行生态工程建设，不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，其生态工程的模式应各具特色。
【大区域生态系统恢复工程──“三北”防护林案例】
1.国家为什么投入巨大的人力和物力兴建三北防护林工程？这一工程为什么需要如此漫长的时间？
提示：三北防护林跨越中国13个省、直辖市、自治区，对我国具有重要的意义：生态环境的质量关系到这一地区人民的生产和生活问题，对维护社会稳定具有重要意义；更重要的是，这一地区的生态环境关系到下游地区人民的生产、生活和经济发展，如黄河上游的水土流失容易导致下游地区的洪水泛滥，而危害巨大的沙尘暴的发生也与这一地区的土地沙漠化关系密切；同时这里自然矿产资源丰富，对我国的经济发展和国家安全具有重要战略意义。
这一地区区域广阔，气候、自然条件复杂，总体经济发展水平较低等情况也决定了这个工程需要较长的时间，非一朝一夕之功。
2.这一工程横跨多个省区，根据协调与平衡原理和生物多样性原理，不同地区在造林设计上应当注意什么问题？
提示：首先应考虑树种的生态适应性问题，种植适宜品种，宜林则林，宜灌则灌，宜草则草；其次要考虑树种的多样性，保证防护林体系的稳定性；不同地区应根据当地情况采取不同的策略，如条件恶劣的地区应该结合自然恢复力，而农区的防护林中农田防护林网可能占较大比重。
【湿地生态恢复工程案例】
1.当初人们为什么要围湖造田？
提示：主要原因：我国历来人多地少，在“以粮为纲”的年代，围湖造田，种植农作物，以生产更多的粮食；片面强调经济发展，没有认识到湖泊的巨大生态调节功能也是重要原因。
2.为什么说“退耕还湖”是一项巨大的系统工程？实施这一工程面临的主要困难是什么？
提示：退耕还湖不仅包括退耕地为湖区，还包括退耕后湖区上游以及湖区周围的生态环境保护工作；更重要的是原耕地上居民的迁移，要解决迁出居民的生活和就业等问题，这是退耕还湖工程的主要困难。
3.地处湖区上游的人们对湿地恢复生态工程负有什么责任？
提示：保护环境，减少水土流失和水污染。例如,减少工厂、生活污水往水体中的排放，农田中减少化肥和农药的施用量等。
【矿区废弃地的生态恢复工程案例】
1.在这一案例中，恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？
提示：矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，因此代之以适应性强，耐旱的灌木、草和树。
2.怎样合理地筹划养殖肉牛的数量？
提示：首先要考虑到牧草的产量，以草定畜；从外地调运饲料要考虑饲养成本；更重要的是要考虑到土地对粪肥的承载力,以及对粪肥的加工或利用情况，要保持在承载力范围以内，以免养殖规模过大，粪肥数量巨大而造成新的污染。
3.除煤矿外，你知道还有哪些矿区吗？这些矿区的恢复工程与煤矿是否有不同之处？
提示：除煤矿外，还有金矿、铁矿等。这些生态恢复工程最重要的是改良表土，恢复植被，但要因地制宜。
【城市生态工程】
1.汽车尾气是城市大气污染的主要来源之一，汽车噪声又是城市噪声污染的主要来源。你认为应当限制城市居民购买汽车吗？为什么？如果不限制，应当采取什么措施来减少由汽车造成的污染？
提示：减少污染的措施：制定法律法规，禁止市区内鸣笛，禁止使用含铅汽油，鼓励使用电力、天然气等无污染能源的新型汽车，以及对其的研究和应用等。
2.城市的水污染问题应当采取哪些措施来解决？每一个城市居民应当在这方面承担什么责任和义务？
提示：减少或禁止工厂的污水排放；进行污水净化回收利用；实行雨水和污水分流。
每一个城市居民都应该树立节水意识、宣传节水的意义，家庭生活中应该使用无磷洗衣粉和洗涤剂，制止或减少生活中的水污染行为。
（三）旁栏思考题
发达国家与我国的生态工程建设强调的重点有所不同，为什么？
提示：发达国家经济发展水平较高，人均土地、水等资源占有量较多，所以这些国家的生态工程往往注重生态恢复，而较少注重经济效益。而我国人口较多，人均土地、水资源和能源占有量少，所以在进行生态工程时，一定要注重生态效益、社会效益和经济效益的统一。
五、知识拓展
1.你知道美国的罗斯福工程吗？
19世纪中叶，美国鼓励向半干旱的西部大草原移民开荒，认为这是既发展西部又解决就业问题的聪明之举。1860～1890年间，90 000 km2不宜作为农田的天然草原被开垦。但由于农作物的地面覆盖远没有草地来得有效，加上过度垦、牧造成土地大面积沙化，从而提供了沙尘源。从20世纪30年代起，沙尘暴渐成气候。1934年5月12日，一场巨大的风暴席卷了美国东部与加拿大西部的辽阔土地。风暴从美国西部土地破坏最严重的干旱地区刮起，形成一个东西长2 400 km，南北宽1 500 km，高3.2 km的巨大的移动尘土带，空气中含沙量达40 t/km3，遮天蔽日，向东部横扫过去，直达首都华盛顿。风暴持续了3天，掠过了美国2/3的大地，约3×108 t土壤被刮走。风过之处，水井、溪流干涸，牛羊死亡，冬小麦严重减产，人们背井离乡。这就是震惊世界的“黑风暴”（Dust Bowl）事件。类似事件后来又发生过若干起。
1934年起罗斯福总统紧急实施“大草原各州林业工程”，即“罗斯福工程”。工程规划沿西经100度线种植一条纵贯美国的防护林带，南北长约1 850 km，东西宽160 km，建设范围约1 851.5×104 hm2。用了约8年时间（1935～1942年），营造林带总长28 962 km，面积约105 hm2。到20世纪80年代中期，人工营造的防护林带总长16×104 km，面积约65×104 hm2。
在开展造林工程的同时，美国成立了土壤保持局，鼓励各州采取土壤保持措施，如农田免耕、覆盖、休耕、粮草轮作、退耕还草等措施；同时把新垦地上的几十万居民举家迁往西海岸。这些系统的生态治理措施，使得美国后来基本上控制了黑风暴。这是人类应用生态工程改造环境的一个良好案例。
2.你知道“斯大林改造大自然计划”的前因和后果吗？
前苏联从1954年开始提出“让荒地服务于社会主义”的口号，在哈萨克、乌拉尔等地的半干旱草原上，10年之内盲目开垦了约6×105 km2土地。这虽然一度使前苏联粮食年产量增加了大约2/3，但却造成了植被和表土结构的破坏。在1960年3月和4月，两次出现大面积黑风暴，仅哈萨克新垦区农田就被毁了2×105 km2。其农耕系统几乎瘫痪，连邻国罗马尼亚、匈牙利和南斯拉夫也都尘土迷漫。比黑风暴波及更广、持续更长的，是同时发生并绵延至今的白风暴。前苏联在土库曼斯坦卡拉库姆沙漠中修建卡拉库姆运河，从亚洲第三大湖咸海的主要水源──阿姆河调水，灌溉农田和草场。这种“创造性地再造自然”带来了一系列生态环境问题：阿姆河河水被截走，使得阿姆河下游的咸海水位急剧下降，30年间湖岸线后退了10～20 km，咸海湖底盐碱裸露，周围地区沙化严重，“白风暴”（含盐尘的风暴）接踵而来，不仅使咸海附近的环境荒漠化，还永久性地毁灭了60%的新垦区，使其成为生命的禁区，导致了不可逆转的生态灾难。
1948年，前苏联实行了“苏联欧洲部分草原和森林草原地区营造农田防护林，实行草田轮用，修建池塘和水库，以确保农业稳产高产计划”，这就是所谓的“斯大林改造大自然计划”。规划用17年时间（1949～1965年），营造各种防护林57×105 hm2。实际营造各种防护林287×104 hm2。1967年，前苏联发布“关于防止土壤侵蚀紧急措施”的决议，将营造各种防护林列为防止土壤侵蚀的主要措施，再次把防护林建设列入国家计划。到1985年，前苏联已营造防护林约55×105 hm2；国家防护林带13.3×104 hm2，总长11 500 km，这些林带分布在分水岭、平原、大河两岸、道路两旁，对调节径流、改善小气候、提高农作物产量等起到明显作用。20世纪80年代末期，前苏联解体，防护林大规模营造活动中止。
从总体上看，前苏联把生态恢复和保护工程片面理解为只是营造农田防护林网，而且是“改造”自然的行动；但伴随造林工程的不是退耕还林还草，反而是耕种面积的进一步扩展和生产用水扩大。其结果是虽然到1953年营建的防护林近23×105 hm2，但到20世纪60年代末，保存下来的防护林面积只有2%，其结果就是生态环境局部变好而整体恶化。
3.最近这些年来我国北方沙尘暴问题日益严重的主要原因是什么？
沙尘暴的形成及其大小，直接取决于风力、气温、降水及与其相关的土壤表层状况。气候异常、高空气流运动、气温升高是造成沙尘暴的主要原因；降水稀少导致表层土壤干燥、疏松；植被破坏、沙化土地不断扩展是沙尘暴频繁发生的重要原因，而这与人类的毁林毁草开荒、过度放牧、滥樵滥采等破坏活动密切相关；同时城市建设中工地裸露也是扬沙浮尘天气的原因之一。
4.有什么新方法处理农作物的秸秆？
秸秆还田、青贮饲料、沼气发酵和秸秆汽化等。
秸秆汽化技术是近年来发展的一项较新的秸秆利用技术。秸秆经过汽化后，生成可燃气体（相当于发生炉煤气），用于农村居民的炊事及采暖，也可生产电力。这种技术比秸秆在作为燃料使用时的热效率大大提高，可以更有效地利用，并减少了环境污染。
5.薪炭林种植的树种有什么特点？
薪炭林具有生长稳定、速生、高产、发芽率高、热值高等特性，包括天然林和人工林。发展以生产燃料为主要目的薪炭林是我国森林发展的重要方面。发展薪炭林，不仅关系着我国林业建设成效，也是缓解我国薪材供求矛盾和农村能源短缺的重要措施，对于改善林种树种结构，增强森林适应社会和抗御自然灾害能力，维护和改善生态环境，促进秸秆、畜粪还田和农村经济发展都具有重大战略作用。
6.生物净化生态工程如何用于解决水体的富营养化？
包括养殖场、屠宰场废水在内的高浓度有机废水，虽然经过厌氧处理（沼气发酵），可以有效的降低生物耗氧量（BOD）和化学耗氧量（COD），但是沼液中大量的氮、磷养分并未脱去。如果集中排入水体，仍然可能导致富营养化。这种情况与由于面源污染和城市污水引起的富营养化是一样的。关键是如何能有效地脱出过多的氮、磷等，以至脱去水中的重金属。原中国水稻所科技人员创造了用浮床种植特殊的水生、半水生植物的办法，较好的解决了这个问题，所定期采收的绿色植物体有的可以直接用做饲料，或加工成绿肥，有的甚至在大量干燥处理后进行金属的熔炼，提取铜、锌、汞等金属。目前国内外都有类似的试验。该技术一般在1～2年内就能使水体内原来的劣Ⅴ类标准净化达到Ⅲ类标准，并能使沉水植物和底栖生物等水生生物得到自然恢复，使水生态系统逐步达到稳定状态。
7.“生物圈2号”生物群落分区的情况是怎样的？
（1）人类居住区
这是首批“生态航行者”曾居住过的房间，现以博物馆的形式向公众开放。在第一层准备了一个有关地球发生气候变化的展览。通过电脑演示，参观者可以发现，当温室效应增强时，地球上将可能发生什么情况，并且可以参与设想各种拯救地球的方案。
（2）“肺”（大气扩张室）
在“生物圈2号”中，“肺”的作用是贮存缓冲空气，并推动空气在“生物圈2号”中的运动，以适应“生物圈2号”内的压力变化，这样可以避免温室发生爆炸。
（3）农业区
温室的农业区称为精细农业生态区，在那里生产科学家所需要的食物，还要进行恶劣条件下可持续农业的实验。
（4）沙漠
在“生物圈2号”内模拟的沙漠是以美国加利福尼亚沿海沙漠的生态系统为样板（冬季靠雨水灌溉）。目前正在进行的研究,是为了确定生物体在多大程度上能够适应这种土壤条件，尤其是适应湿度的重大变化。移植的植物大部分是所谓的“多汁”植物（肉质植物），其中包括各种仙人掌。
（5）热带雨林
模拟热带雨林的生态系统区占地约2 000 m2，最高处达28 m。这个区域包括了绝大部分热带植物，其中以亚马孙河流域的物种占多数。该生态区内部为各个物种提供了8个不同的生态环境，其中有山脉、河流、瀑布和芦苇丛生的湖泊等。
（6）热带草原
这个区域分为两个部分，分别种植着不同植物。一部分由佛罗里达州大沼泽地岛上的水生植物和各种金合欢属植物（经过挑选，以便进行生产橡胶的试验）组成，另一部分则长满果树，主要是芒果树。
（7）海洋
海洋以加勒比海珊瑚礁的生态系统为样板，由一个3 500 m2的大水池构成海洋。选择的物种较齐全，从浮游生物到大型捕食动物都有。目前的研究涉及珊瑚礁的营养循环，以及过量的二氧化碳对珊瑚生长的负面影响。
8.“生物圈2号”用了多长时间建成？
“生物圈2号”于1986年11月破土动工。1991年9月，第一批8名实验者进入其中并开始实验。1993年2月，向“生物圈2号”输氧，人员撤出。1994年2月第二批7名实验者进入其中，几个月后撤出，实验失败。
9.什么是“精确农业”？
精确农业（precision agriculture，PA），或称精细农业、精准农业，是大约20年前在美国明尼苏达大学的土壤学者倡导下开始探索的环境保护型农业的通称。作为基于信息高科技的集约农业，PA将遥感、地理信息系统、全球定位系统等技术与作物生长模型、作物—土壤养分动态等农学技术，以及传感技术、电脑控制喷洒施肥装置等农业机械技术结合起来，实现在农业生产全过程中对农作物、土地、土壤从宏观到微观的实时监测，进行因地（土地空间分布）制宜地精确施肥和用药，做到增产、节肥（药）、节水和减少农业化学品对环境的污染，同时实现生产率的提高和可持续发展。
前沿动态
1.关于沼气的研究进展
沼气发酵是一个极其复杂的生物化学过程，包括各种不同类型微生物所完成的各种代谢途径。这些微生物及其所进行的代谢都不是在孤立的环境中单独进行的，而是在一个混杂的环境中相互影响。它们之间的相互作用包括：不产甲烷细菌与产甲烷细菌之间的作用；不产甲烷细菌之间的作用和产甲烷细菌之间的作用。
在沼气发酵过程中，不产甲烷细菌与产甲烷细菌之间，相互依赖，互为对方创造和维持生命活动所需要的良好环境条件，但它们之间又互相制约，在发酵过程中处于平衡状态。它们之间的主要关系表现在下列几方面：①不产甲烷细菌为产甲烷细菌提供生长所需要的基质；②不产甲烷细菌为产甲烷细菌创造了适宜的氧化还原条件；③不产甲烷细菌为产甲烷细菌清除了有害物质；④产甲烷细菌又为不产甲烷细菌的生化反应解除了反馈抑制；⑤不产甲烷细菌和产甲烷细菌共同维持环境中适宜的pH。
沼气发酵的整个过程分为三个阶段，即液化阶段、产酸阶段、产甲烷阶段。有机物分解可分为两个阶段：第一阶段，复杂的高分子有机物质转化为低分子的有机物，例如乙酸、丙酸、丁酸等；第二阶段，将第一阶段的产物转化为甲烷和二氧化碳。其中乙酸转化为甲烷有两条途径：①乙酸的甲基化形成甲烷；②乙酸转化为CO2和H2，再形成甲烷。
总体来看，目前我国关于沼气的科研较薄弱，沼气发生的一些基本原理目前仍在探索之中。
2.我国生态农业面临的一些问题
生态农业是在不晚于国际可持续发展和可持续农业思想肇端的20世纪70年代晚期，由我国科技人员、农村基层干部和农民，在当时几乎与外部世界隔绝的特殊年代，完全靠自身对农业发展途径和战略的思考与判断而创建出的中国农业可持续发展的模式。它基于中国传统农业的精华──无废弃物农业，同时又加入了符合农村实际需求的农业生态工程。在派生产业、增加劳动力的就业机会、降低环境污染、促进农村综合发展等方面发挥了巨大的作用。
但是随着市场经济的发展，农业重点的变化和内涵的扩展，进入20世纪90年代后期以后，生态农业的发展遇到了新的问题。
（1）一个地区生态环境的改善，受益的不一定只是这个地区的农民。因此，谁来代表受益的地区或社会，为生态建设和环境治理的社会效益“埋单”，就成为生态农业持续发展的一个前提条件。
（2）在过去的20多年中，生态农业过于依赖行政力量的推动和号召，结果是一旦行政部门的兴奋点转移，推动力就大为减弱。
（3）从科技方面来看，生态农业技术的创新力度有待加强，对规律的总结提炼不够，国际交流与合作尚不够广泛。生态农业的产业化程度、骨干工程的规范化和标准化程度较低，迫切需要在今后加大研究开发的力度。
3.西部生态治理的新思路
思路之一：在我国西部农区和牧区交错的地带，有数千年漫长的农牧区界线拉锯式变动和农进牧退的过程，这一地带不适合将种植的粮食作物不断向半干旱山坡地扩展，因为这会严重地破坏自然植被，诱发一系列破坏生态环境的效应，如滥垦兼撂荒，水土严重流失及土地肥力减退。但是如果在这一地带内采取断然措施，全部或大部分退耕还草、还林，势必同农民的生存（粮食安全和收入保障）发生尖锐的矛盾。为此，生态学者任继周、程序等提出了“寓粮于草”、“生态系统生产力”的概念和思路，即把耕地集中到十分有限的沟谷地区上，采用各种技术，如简易日光温室（以充分利用北方农牧交错带丰富的光能资源），推行节水灌溉；配合种植瓜果、养猪及沼气池形成的“四位一体”，延长食物链，充分利用生物质能，增加增值环节；其余的山坡地全部退耕，宜林则林，宜草则草，宜灌则灌；或实行草田轮作，生产出的牧草、饲料用来发展畜牧业，生产肉、蛋、奶等畜产品，增加动物性食物生产，促进农牧系统的耦合，提高这一地区总的农业生态系统生产力，改善国民膳食结构，使农业产值成倍增长；此外，能很好地适应恶劣条件的植物往往含有某种对人类具特殊功能（如医用）的次生代谢产物或活性物质，提取这些以往未知或被看作是毒（废）物的成分，可形成商品（即经济生产力）。经济生产力同初、次级生产力的耦合将形成可观的“生态系统生产力”，从而为打破恶性循环提供足够的“启动”力。这将是一条解决发展农村经济同改善、保持生态环境质量之间矛盾的途径。
思路之二：目前我国每年都投入大量的资金用于西部生态退化的沙地和草地植树、飞播等，但是这些经费支出的效果相对于大量的投资来说收效很小。为此，中国科学院植物研究所蒋高明提出了建设生态城镇，以地养地，依靠自然力恢复草原生态系统的治理方略。将这部分经费用于围封，建自然保护区及改善搬迁牧民的生活，腾出土地“休养生息”，将会收到事半功倍的效果；在沙尘暴的治理方面，关键要解决自然生态系统恢复演替中牲畜及人口的压力，生态系统的平衡可以借助自然力解决。可见荒漠化治理更多的是管理问题。
我国内蒙古某旗飞播了三百多公顷沙地，使植被覆盖率提高了约30%；成本81万元，每提高10%的覆盖率合81元/公顷，这还不包括飞播不成功造成的各种浪费。而围栏实验证明，在2 600多公顷沙地草地里的实际投入只有16万元围栏费，滩地的草本覆盖率达到100%，流动沙丘的自然恢复率达到30%，平均起来，每提高10%的覆盖率的费用为2.6元/公顷,而且自然恢复的植被没有外来种，为优质的禾本科牧草。因此，无论从经济上，还是从生态上来看，飞播都是不合算的。况且仅靠树木并不能阻挡沙尘暴，在沙尘暴发生最严重的早春，现场观察到的情况是，杨树林里的沙子照样在流动，林子外面的能见度在5 m以下；而灌木地和草本层覆盖较好的地段，能见度则能达到200 m以上。2.2 动物细胞工程
一、教学目标
1.简述动物细胞培养的过程、条件及应用。
2.简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景。
3.举例说出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用。
二、教学重点和难点
1.教学重点（1）动物细胞培养的过程及条件。（2）用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。（3）单克隆抗体的制备和应用。
2.教学难点（1） 用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。（2） 单克隆抗体的制备过程。
三、教学策略
有了第一节的基础，学生对本节内容易于理解。因此，本节教学采用讲授、自学、讨论等相结合的教学方法。具体建议如下。
在动物细胞培养的教学中，可把这部分内容归纳成三个问题：（1）为什么要进行动物细胞的培养？（2）什么是动物细胞的培养？（3）怎样进行动物细胞的培养？第三个问题是本节课的重点。关于动物细胞的培养过程，教师可参照教材中的动物细胞培养过程示意图进行讲解，讲解中要注意区分原代培养和传代培养这两个概念。对于动物细胞培养的条件，则要从学生已有的内环境的知识出发，启发学生自己动脑思考这个问题，以加深对培养条件的理解。
在动物体细胞核移植技术及克隆动物的教学中，可首先让学生列举所知道的克隆动物，调动学生已有的知识。随后可向学生提问：克隆动物的方法与植物组织培养一样吗？然后向学生说明目前动物体细胞克隆是通过核移植技术来实现的，以引入本节课的主题。关于核移植技术发展简史，可让学生在课堂上阅读，本节课的重点和难点是在动物体细胞核移植技术过程，教材中选用了一个非常好的素材──以诞生在我国的高产克隆奶牛为例，来说明体细胞核移植的过程。教师应充分利用和挖掘教材内容，带领学生一步步弄清动物体细胞核移植技术的过程。对于体细胞核移植技术的应用前景和存在的问题这部分内容，可结合本节教材“思考与探究”中的有关问题，以及“拓展视野”中的有关克隆羊多利的早衰问题等，让学生讨论。
在细胞融合和单克隆抗体的教学中，教师可先启发学生回顾植物体细胞杂交技术的过程，再通过动植物细胞异同点的对比，引导学生大胆推测出动物细胞融合与植物原生质体融合的原理及方法基本相同，以培养学生的知识迁移能力。随后通过教材上的用灭活病毒诱导动物细胞融合过程的示意图，重点讲解为什么灭活的病毒可用来做诱导物，并指出动物细胞的融合也需要把多个两种细胞放在一起，让它们随机融合后，再从中筛选杂交细胞。最后教师要讲明动物细胞融合技术的意义和应用，以便自然过渡到单克隆抗体上来。
关于单克隆抗体的教学，教师要利用好教材提供的材料，突出从问题入手的思路，先介绍医疗实践中仅靠细胞培养难以获得大量抗体，然后，一步一步启发学生讨论怎样解决这个问题。要把科学家在研制单克隆抗体过程中，通过大胆的想像，创造性地解决问题的过程作为本节教学的重点和亮点，使学生在获得单克隆抗体知识的同时，受到创新精神的教育。
四、答案和提示
2.2.1动物细胞培养和核移植技术
（一）思考与探究
1.幼龄与老龄动物的组织细胞比较，分化程度低的与分化程度高的组织细胞比较，哪一种更易于培养？思考一下，这是什么道理？
提示：细胞的衰老与动物机体的衰老有着密切的关系，细胞的增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物则相反。所以，一般来说幼年动物的组织细胞比老年动物的组织细胞易于培养。同样，组织细胞的分化程度越低，则增殖能力越强，所以更容易培养。
2.动物细胞培养要经过脱分化的过程吗？为什么？
提示：脱分化又称去分化，是指分化细胞失去特有的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程。植物的任何一部分，甚至单个细胞都具有长成完整植株的能力。但要发育成完整植株，必须先脱分化，脱分化的细胞具有发育成任何组织的能力，然后进行再分化，形成完整植株。植物细胞培养主要用于农林生产中的作物、苗木育种，快速繁育种苗、培育无病毒植株等，这就要求植物的组织或细胞先进行脱分化。动物细胞的培养有各种用途，一般而言，动物细胞培养不需经过脱分化过程。因高度分化的动物细胞发育潜能变窄，失去了发育成完整个体的能力，所以，动物细胞也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程了。要想使培养的动物细胞定向分化，通常采用定向诱导动物干细胞，使其分化成所需要的组织或器官。
3.1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达（Lucinda）的奶牛，年产奶量为30.8 t，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为3～4 t。
（1）能利用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达吗？请说明理由。
提示：可以用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达。卢辛达的产奶量很高，说明它有高产奶的遗传基础，利用卢辛达的体细胞克隆的奶牛其遗传物质基本上全部来自该奶牛，其克隆牛具有高产的遗传基础，如果精心培育和饲养，有可能在世界范围内推广，克隆牛再与高产的公牛自然繁殖，可得到很多高产的后代，从而加快奶牛改良进程。
但同时需注意，该克隆牛不能无限制地推广，其数量不宜过多，尤其是在小范围内不能无限的繁殖，以避免奶牛群出现近亲繁殖而引起种质衰退。
（2）如果将克隆高产奶牛卢辛达的任务交给你，你将如何对它进行克隆？
提示：首先从卢辛达耳朵（也可用别的组织、器官，耳朵在活体上容易取）上剪取一小块组织，在体外培养获得该组织（如软骨组织）的细胞。从屠宰场取废弃的牛卵巢，抽取卵母细胞体外培养成熟。用显微针去除卵母细胞的核，再将耳细胞注入卵母细胞，用电刺激方法使卵母细胞与体细胞融合，这时供体核就进入了受体卵母细胞，再用电刺激或化学物质激活注入了体细胞核的卵母细胞，使其完成减数分裂和发育过程。核移植胚胎在体外短时间培养后，挑选正常卵裂的胚胎植入经同期发情处理的受体母牛体内。
4.体细胞核移植技术在研究和应用上还存在什么问题？请你查阅资料，了解这方面的前沿动态。
提示：在研究方面，克隆动物基因组重新编程的机制尚不清楚，克隆技术效率低，克隆动物畸形率高、死亡率高、易出现早衰等问题。这些问题尚在研究中。
在应用上，生产克隆动物费用昂贵，距大规模应用还有一定距离。
（二）正文中讨论题
【讨论1】
多细胞动物和人体的细胞都生活在内环境中，根据你所学的内环境的知识，思考并讨论以下问题：
1.体外培养细胞时需要提供哪些物质？
提示：充足的营养供给、适宜的温度、适宜的pH和气体环境。
2.体外培养的细胞需要什么样的环境条件？
提示：无菌、无毒的环境。
【讨论2】
1.在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？
提示：为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏。
2.用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，想一想，这是为什么？
提示：培养的动物细胞一般当传代至10～50代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代10代以内的细胞。
3.你认为用上述体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？
提示：克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外还有少量的DNA，即线粒体中的DNA是来自于受体卵母细胞。所以，用教材中所述的方法克隆的动物不是供核动物完全相同的复制。
此外，即便动物的遗传基础完全相同，但动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，核供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其形成的行为、习性也不可能和核供体动物完全相同，从这一角度看，克隆动物不会是核供体动物100%的复制。
（三）寻根问底
胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗？为什么？
提示：胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白外，长时间的作用也会消化细胞膜蛋白，对细胞有损伤作用，因此必须控制好胰蛋白酶的消化时间。
（四）旁栏思考题
1.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成分？用胃蛋白酶行吗？
提示：用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性。胰蛋白酶作用的适宜环境pH为7.2～8.4。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适宜用于细胞培养时的消化。
2.为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清？
提示：血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等，其中蛋白质主要为白蛋白和球蛋白。氨基酸有多种，是细胞合成蛋白质的基本成分，其中有些氨基酸动物细胞本身不能合成（称为必需氨基酸），必须由培养液提供。血清激素有胰岛素、生长激素等及多种生长因子（如表皮生长因子、成纤维细胞生长因子、类胰岛素生长因子等）；血清还含有多种未知的促细胞生长因子、促贴附因子及其他活性物质，能促进细胞的生长、增殖和贴附。因此，细胞培养时，要保证细胞能够顺利生长和增殖，一般需添加10%～20%的血清。
2.2.2动物细胞融合与单克隆抗体
思考与探究
1.植物体细胞杂交技术与动物细胞融合技术有什么不同？
提示：植物体细胞杂交技术与动物细胞融合技术基本相同，不同的是植物体细胞融合前需去掉细胞壁，然后再融合；动物细胞融合是两个体细胞直接融合。
2.制备单克隆抗体时，为什么要选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞？
提示：哺乳动物感染抗原后，其体内会形成相应的B淋巴细胞，B淋巴细胞能分泌相应的抗体凝聚或杀死这些抗原。动物在免疫反应的过程中，每一种B淋巴细胞能分泌一种特异性抗体，要想获得大量的特异性抗体，必须使能分泌该单一抗体的B淋巴细胞大量增殖。B淋巴细胞具有产生单一抗体的能力，但不能在体外增殖；骨髓瘤细胞是一种癌细胞，它能在体外培养条件下无限增殖，但不能产生抗体。因此，把一种B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行细胞融合，产生杂交瘤细胞，它会兼有两个亲本细胞的特性──在体外培养条件下能不断增殖，同时能产生出某种特异性的抗体。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.植物细胞工程的基本技术
一、教学目标
1. 简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。
2. 列举植物细胞工程的实际应用。
3. 尝试进行植物组织培养。
情感态度和价值观
体验植物组织培养技术
能力方面
尝试植物组织培养技术
二、教学重点和难点
1.教学重点
（1） 植物组织培养的原理和过程。
（2） 植物体细胞杂交的原理。
（3） 植物细胞工程应用的实例。
2.教学难点
植物组织培养的实验
三、教学策略
本节教材内容对学生来说，虽说在必修模块中学了一些细胞的知识，但仍然是一个新的领域，学习起来有一定的困难。教师可采用讲授为主结合讨论的方法。
四、教学手段
录像、软件。
五、教学过程
教学过程1、课前预习，布置预习作业2、创设情境引入新课3、学习新课植物细胞工程的基本技 术细胞的全能性a定义b原因c植物细胞表现出全能性的必要条件教学过程（2）植物细胞工程的基本技术细胞脱分化a概念b实质c结果教学过程植物细胞工程的基本技术的流程图脱分化处理的必要（3）植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术概念教学过程过程1去除细胞壁过程2诱导原生质体融合a是关键环节b人工诱导方法:物理： 离心.振动.电激。化学:聚乙二醇(PFG)作诱导剂c植物体细胞杂交技术的流程图植物体细胞杂交技术的意义4、总结新学知识5、布置作业 教学内容生：1．请分别理出细胞全能性和植物组织培养的知识结构和层次。2．对高一必修课中与上述两知识点有关的内容进行全面、充分地复习。3．找出新旧知识之间的联系与区别。师：引导学生观看专题的首页的三幅图，题图的愚意是表明细胞工程是在细胞水平的操作，它包含植物细胞工程和动物细胞工程等方面。在章引言中通过列举细胞工程的应用，把学生带进细胞工程的科技领域。引导学生总结细胞工程的概念。师：细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，在细胞整体水平或细胞器水平，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。根据操作对象的不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。师：为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？生：细胞的全能性师：对，是细胞的全能性，我们一起把细胞的全能性知识复习起来师：投影显示质疑问题。1、什么是细胞的全能性？表现全能性的条件？2、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？3、克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？对于问题4：教师启发学生将题目读懂弄透，对新旧知识进行必要的加工和整合，再得出结论2、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？生：细胞的全能性：师：何为细胞的全能性？生：已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。师：为什么已分化的细胞仍然具有发育教学内容成完整个体的潜能生：原因：生物体的每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。师：回答得很好师：植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？生：植物细胞表现出全能性的必要条件：离体、提供营养物质、激素及其他适宜条件。3、克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？师：动物细胞随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能变窄，这是指整体细胞而言。（细胞核，它含有保持物种遗传性所需的全套基因，而且并没有因细胞分化而丢失基因，因此高度分化细胞的细胞核仍具有全能性）4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？师：在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官。师：如何把植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？生：植物细胞工程的基本技术生：概括其过程：离体的植物器官，组织或细胞脱分化形成愈伤组织，再分化根、芽，最终形成植物师：脱分化的概念是什么？师：脱分化的概念：分化的细胞经诱导后，失去特有的结构功能转变成末分化的细胞的过实程。实质：是恢复细胞的全能性的过程（脱去细胞分化）师：脱分化的结果是什么？生：形成愈伤组织师：下面学生根据植物细胞工程的基本技术的过程讨论书本上的讨论生：回答书本讨论1，2，3生：讨论题1植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导教学内容致培养物迅速死亡。师：回答很好生：胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。师生一起：完成完成植物细胞工程的基本技术的流程图师：1、离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整的植物体？2、决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？生：1、不能，因为细胞已经分化，失去了分裂能力。师：植物激素的种类和比例。特别是生长素和细胞分裂素的协同调控作用在组培中非常重要，被称为“激素杠杆”。师生一起归纳：植物细胞培养的概念：无菌和在人工控制的条件下将体的植物器官组织．细胞，培养在人工配制的培养基上，给予一定的培养，诱导产生愈伤组织，芽丛，最终形成完整的植株．它植物是细胞工程的主要技术师：20世纪60年代，有的科学家提出这样一个设想：让番茄和马铃薯杂交，培育出一种地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。这就要用到植物体细胞杂交技术。师生：植物体细胞杂交技术的概念师：1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什教学内容么？生：去除细胞壁师：2.有没有一种温和的去细胞壁的方法？生：有,用酶，纤维素酶和果胶酶去细胞壁师：补充：酶有专一性，而细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以用纤维素酶和果胶酶去壁将不会对其内的原生质体造成损伤。师：（3）如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？生：植物组织培养，培育成新的植物体师：以上就是植物体细胞杂交技术的第一个关键步骤，过程二关键步骤如何？师：细胞壁去除之后，另一个关键关键环节就是原生质体融合，而把原生质体的放在一起会自然融合吗？生：必须要一定的技术进行人工诱导。师：人工诱导方法有哪些？生：人工诱导的方法物理法：离心.振动.电激。化学:聚乙二醇(PFG)作诱导剂师生：师：① 流程图中为了简化，仅画了一个马铃薯的原生质体与一个番茄的原生质体之间的融合，可真正在实际操作过程中，是把许多马铃薯的原生质体和许多番茄的原生质体放在一起，让它们自由融合，再从中筛选出所需的杂种细胞。② 由于不同种的细胞其细胞膜的特点不一样，如不作任何处理，把它们放在一起，让它们自然融合是不可能的，所以原生质体间的融合必须要人工诱导。师：植物体细胞杂交技术的意义如何？生：克服远源杂交不亲和的障碍，培育出自然界中没有的、具有优良品质的新品种师生：成果：白菜-甘蓝等书后思考与探究 教学手段和方法学生复习旧的知识显示三幅图，教师按图讲解，以引入新课，课件显示本节课的标题2.1．1植物细胞工程的基本技术。提出问题，引出细胞的全能性的复习课件显示问题，学生思考启发学生回答问题学生一一回答问题教学手段和方法这个内容学生回答不全，教师补充这个内容学生回答不全，教师补充学生观看植物细胞工程的基本技术的录象片胡萝卜的组织培养，教师引导学生概括其过程，教师给以引导新的概念，教师阐明学生讨论书本上的讨论题学生归纳教学手段和方法师生一起完成植物细胞工程的基本技术的流程图解进一步提出问题学生讨论学生回答第二个问题教师点拔师生一起归纳植物细胞培养的概念设置情境引出新的知识师生一起学习重点概念教学手段和方法学生阅读书本回答问题教师补充多媒体展示电激法将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合师生共同总结植物体细胞杂交技术的流程图植物体细胞杂交技术流程图进行总结说明师生共同找出成果学生为主，教师引导学生完成，下节课由学生回答 预期目标复习旧知识，为学习新的知识奠定基础。使直白的教学内容变得有思维力度。复习旧知识，为学习新的知识奠定基础。预期目标细胞的全能性的相应知识回忆分清植物细胞全能性与动物全能性的不同 使学生体验到科学是一个探究过程，从而解决难点学生掌握概念把本节课的难点植物细胞工程的基本技术的过程分解成问题讨论解决预期目标培养学生的总结能力，使学生体验到科学是一个探究过程，使学生把握关键知识归纳重点概念自然过度到植物体细胞杂交技术的内容利于后面知识的理解预期目标培养学生的阅读能力及解决问题的能力解决技术的第一个关键步骤自然转入第二个过程的学习学生体验科学技术是不断发展的过程体现知识的准确运用培养思维的广阔性学生明确这节知识结构，掌握重难点
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www.教案：3.1《体内受精和早期胚胎发育》
3.1 体内受精和早期胚胎发育
一、教学目标
1.简述哺乳动物的精子和卵子的发生及受精过程。
2.简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。
3.认同胚胎工程建立及发展的意义。
二、教学重点和难点
1.教学重点
（1）哺乳动物精子和卵子的发生。
（2）哺乳动物的受精过程。
（3）哺乳动物的胚胎发育。
2.教学难点
（1）哺乳动物受精过程中精子的获能、顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用的概念和生理功能。
（2）哺乳动物胚胎发育各阶段的主要特点。
三、教学策略
本节是本专题的起始课，课文的导入方式对激发学生的学习热情具有重要作用。本节可用题图或其他有关的背景材料导入，通过背景材料引出胚胎工程的概念。关于《科技探索之路──胚胎工程的建立》，建议用学生快速阅读和教师讲述有机结合的教学方式（快速阅读可使学生集中注意力，提高学生自学的能力，有助于理解课文）。教师首先指导学生在规定时间读完一遍教材，然后，将每段的第一句和最后一句重新快速阅读一遍，再从读过的段落和句子中试着分析和理解下面的问题：
（1）胚胎工程的建立可大致分为几个阶段？在每一个阶段中，胚胎工程技术有什么重大突破？这些重大突破对推动生产力的发展有什么作用？
（2）为什么说胚胎移植技术的成功和应用带动和加速了体外受精技术的研究？
（3）美籍华人科学家张明觉在动物生殖生理学上有什么重大发现？这个发现对促进胚胎工程实现产业化有何意义？
（4）通过胚胎工程的建立过程，你如何认识科学、技术、社会三者之间的关系？
为了帮助学生更好地分析和理解问题，教师可组织学生分小组讨论交流。最后，由小组推选一人，或由教师随机地选择学生来讲解这些问题。当发言的学生讲完后，其他学生可以补充。教师的讲述着重于对学生的讨论发言进行总结和评价。要明确指出，研究胚胎工程的百年发展史，能增加我们对胚胎工程研究过程的了解，从中领悟科学的发展就是不断“发现问题—提出问题—设计实验—进行实验—得出结论”的探究过程。同时，也使我们看到，胚胎工程的研究每取得一项突破，都会给畜牧业、医学的发展带来一次飞跃；而畜牧业、医学的每一次飞跃发展，又都会给胚胎工程带来新的课题，促进胚胎工程的发展。科学、技术与社会就是在这种相互影响中得到发展的，但是，应该知道，科学基础理论的研究在推动技术进步中具有核心作用。
为了使学生对胚胎工程的技术有一个全面的了解，建议教师简单介绍一下体细胞克隆、转基因等技术与胚胎工程的内在联系，或者请学生自己查找资料去了解。关于胚胎工程技术在畜牧业生产、医学及保护濒危动物等实践中具有的重要作用，要以生动的实例进行表述，以引起学生的求知欲。
关于《体内受精》的教学过程，建议在学生已有的“减数分裂”和“受精作用”知识基础上，根据学生和学校的具体情况采用不同的教学方法。
方法一：教师运用多媒体、图解等进行讲述。讲述过程中要注重调动学生的主动性，引导“学生自己得出概念，而不是将概念灌输给学生”。例如，让学生自己比较出精子与卵子在发生上的重要区别，总结出哺乳动物的受精过程。
方法二：运用合作探究学习的方法。通过合作探究学习，让学生自己亲身体会并组织所学的知识。教师在运用合作探究学习方法时要注意以下几点：
（1）尽量使每一个学生都有任务，以使他们都能投入到教学活动中去；
（2）运用这种方法进行教学时，教师要敢于打破传统讲述法详尽讲解内容的习惯，要精心、大胆地取舍教材内容，只须让学生充分透彻地掌握基本概念和核心内容；
（3）学习的全过程必须在教师组织和指导下进行，使学生集中注意力， 这样才能取得预期效果；
（4）在对学生进行评价时要坚持评价的结果是能激发和鼓励他们的学习。尽量帮助学生在评价过程中发现自己、肯定自己，让他们感受成功的喜悦。
教师应在上课前几天，将需要探究的内容分成课题，每个课题下还有子课题（可参考前面“教学内容的结构”中的“体内受精和早期胚胎发育”制定子课题）；然后，把课题和子课题随机分发给已指定好的各小组组长，由每个小组长分配给小组成员，要求学生回家阅读教材后，查阅资料，认真准备（教师要建议学生运用多种方式，如图解、 挂图、 多媒体等方式表述课题内容， 并给予协助）。
上课时，教师先请学生将教材中新出现的知识结构提出来，进行解释；然后分小组按下列程序活动：每个学生汇报子课题准备的情况，并提出疑点→小组讨论、解疑→综合课题内容→选出代表→代表上讲台介绍，先介绍课题内容，然后简述资料收集的方法和小组讨论情况→小组成员补充→其他小组同学提问→答疑或争论→小组内部和各小组之间进行评价→教师总结。
关于《胚胎发育》的教学过程，建议教师按教材最后的内容“课外活动：观察蛙受精卵的分裂”，组织课外小组的学生进行观察，并写下观察记录。有条件的学校最好将蛙受精卵的分裂过程拍摄下来。上课时，卵裂期的特点请课外小组的学生讲述，并展示拍摄的照片或录像；胚胎发育的其他时期由教师讲述，讲述时最好运用课件、挂图、模型、多媒体等，以增强直观性。
四、答案和提示
（一）思考与探究
1.以精子的运行途径为线索，设计一幅简图，来说明哺乳动物的受精过程。
提示：哺乳动物的受精过程主要包括精子穿越放射冠、透明带、进入卵黄膜、原核形成和配子融合等步骤（详见教材中的受精过程）。
2.哺乳动物精子和卵子的发生主要有哪些相似点或不同点？
答：相似之处：细胞分裂的最初阶段为有丝分裂，不断增加生殖原细胞的数量；经过两次减数分裂（M I和M II）才能形成精子或卵子。
不同之处：由一个精原细胞分裂最后可产生多个精子；一个卵原细胞最后只能生成一个卵子。精子的形状为蝌蚪状；卵子为球形。多数哺乳动物卵子的形成和在卵巢内的贮备是在胎儿出生前完成。
3.当你了解到精子需要获能，受精过程中有防止多精入卵的现象时，你是否提出过这样的问题：精子在雌性生殖道内是如何获能的？防止多精入卵的两道防线的形成机制究竟是什么？
答：精液由精子和精清（精浆）两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下，精液中的精子无法获能。只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异，但主要是子宫和输卵管。
防止多精入卵主要通过透明带反应和卵黄膜封闭作用两道屏障。在受精过程中，当精子穿越透明带触及卵黄膜时，透明带会立即封闭，阻止后来的精子进入透明带，可看作是防止多精受精的第一道屏障。而精子入卵后，卵黄膜会立即拒绝其他精子再进入卵内，可看作是防止多精受精的第二道屏障。其生理、生化机制，请参阅有关专著。
（二）正文中讨论题
【精子的发生】
1.家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是通常只有一个精子能够与卵子结合，这能说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？
提示：不是。可以从两方面说明这一问题：其一，在自然繁殖的条件下，为了使母畜排出的1个或几个卵子完成受精，公畜一次射出几亿到几十亿的精子到发情母畜的生殖道内，可以说是动物为繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制；其二，在自然条件下，精子从射精部位运行到受精部位，在通过母畜生殖道的过程中，复杂的组织结构和生理环境将对精子进行筛选，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量损耗。最后到达受精部位（输卵管）的精子只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。
2.精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？
提示：细胞核和线粒体都是精子结构中的重要部分。其中，细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。而线粒体则是精子进行有氧呼吸分解营养物质产生运动能量的场所。精子的线粒体在精子形成过程中，集中于尾的基部形成线粒体鞘膜，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”。
【卵子的发生】
1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？
答：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。
2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？
答：是指卵子从卵泡中排出。
3.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？
答：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到第二次减数分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵子是在输卵管内与精子受精的。
【资料分析】
1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？
答：比较而言，马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。
2.将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时，应选择什么阶段的胚胎？如果换成牛又该怎样处理？
答：马应选择囊胚阶段的胚胎。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在8~16细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。
3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础？请结合本节内容举例说明。
提示：胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动物自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。本节涉及的哺乳动物体内受精和胚胎发育都是在自然条件下的特点和规律，人们正是在认识了这些自然规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟；精子能在体外完成获能；获能精子和成熟卵母细胞能在试管内完成受精；体外受精卵能在人工培养条件下继续发育等，这些都有赖于体内自然条件下的基础研究成果。
（三）旁栏思考题
进行体外受精时，将卵母细胞取出后，是否应当将它置于与输卵管中相似的环境，让它进一步成熟？
答：是的。从卵巢上取出的卵母细胞还没有成熟，尚未完成第一次减数分裂。应在体外人工模拟输卵管环境进行培养，才能使其成熟，即达到受精前的成熟阶段。
五、知识拓展
1.“精子获能” 现象是如何发现的？ 有什么意义？
美籍华人生殖生物学家张明觉在做兔的体外受精试验时，发现只有从母兔生殖道内取出的精子才能在体外与卵子受精，而取自附睾的精子不能在体外完成受精， 说明精子在受精前需先在母兔生殖道内发生相应的生理变化， 称为精子获能现象。
这一现象使人们很快弄清了精子获能的机理，并找到了精子在体外获能的物质，实现了体外受精。
2.哺乳动物卵巢的结构和功能是怎样的？
卵巢位于雌性动物的腹腔，左、右各有一个，多为椭圆或圆球状。其形状，大小和结构因种类、年龄和生理状态各异。卵巢由实质部和被膜构成。实质部又分为皮质部和髓质部。皮质部靠近被膜，其中储存大量的原始卵泡和处于不同发育阶段的卵泡和卵泡的续产物，主要包括：黄体、白体和闭锁卵泡等。卵巢的髓质部位于卵巢的中间部位，含有纤维结缔组织、血管和神经。需要弄清楚这几个结构关系：卵巢中有卵泡，每个卵泡中有一个卵母细胞。卵泡中的卵母细胞在排卵前都处于第一次减数分裂的前期。
卵巢的主要功能有两个，其一是储备卵泡，排出卵子；其二是产生与生殖有关的激素，如雌激素和孕激素。
3.什么是顶体反应？
获能以后的精子，在雌性动物生殖道与卵子相遇时，会出现精子顶体膨大，精子质膜（外膜）和顶体外膜局部融合，并在融合处形成一些泡状物，随后脱落，造成精子顶体外膜出现孔洞，使顶体内储存的与受精有关的酶释放出来，参与精子和卵子的受精过程。这种生理现象叫做顶体反应。
4.哺乳动物桑椹胚和囊胚的主要特点是什么？
桑椹胚的细胞数在32个左右，细胞排列致密，形似桑椹，由具有发育全能性的细胞构成。
囊胚则出现细胞分化，聚集于一端个体较大的细胞为内细胞团（ICM），将发育为胎儿本身；沿透明带内壁扩展和排列的个体小的细胞为滋养层细胞，将发育为胎膜和胎盘，为胎儿发育提供营养。
5.什么是透明带反应？
在精子和卵子受精过程中，当精子越过放射冠，进入透明带并接触卵黄膜时，卵子发出指令（信号），阻止后续的精子进入透明带的一种生理反应，叫透明带反应。它是受精过程中，防止多精入卵继而造成多精子受精的第一道屏障。
6.什么是卵黄膜封闭作用？
当第一个精子进入卵黄膜后，会立即引起卵黄膜的紧缩、增厚，阻止其他精子进入卵内与卵子结合受精，也叫做多精子入卵阻滞，是防止多精子受精的第二道屏障。多精子入卵的结果将形成多个雄原核与一个雌原核融合完成受精，产生多倍体受精卵，属异常受精现象，意味着受精的失败，不能继续发育和产生后代。4．3 禁止生物武器
一、知识与技能目标
列举生物武器的主要种类。
二、过程与方法目标
举例说出生物武器给人类带来的威胁。
三、情感与价值观目标
形成坚决禁止生物武器、维护世界和平的态度。
四、教学过程
1．生物武器种类：包括 、 、 ，以及经过 的致病菌等。
2．病原体散布途径： 或通过食物、 等散布到敌方。
3．生物武器危害
(1)二战中：日军建细菌武器工厂，大量培养 等使人致命的 。
(2)二战后：某些国家发展细菌武器，如炭疽杆菌( 极强，感染者 极高)；生化毒剂，如 (阻滞神经末梢释放 而引起肌肉麻痹，极少量就能使人致死)；天花病毒等。
(3)目前：有些国家用 技术制造全新致病菌，使感染者突然发病。无药可医，受害国极度恐慌，机构瘫痪。如新型 ，转基因蜡状杆菌，含毒素基因的 等。
4．禁止生物武器： 年4月10日，苏联、 、 分别签署了《 》(简称《 》)，并于 年3月26日生效。 年11月15日，我国也加入了这一公约。
1998年6月27日，中美联合声明中重申了在任何情况下 、不生产、 生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
五、课内阅读
先了解现在最常用的生物武器——炭疽热、天花病毒
1．炭疽热是一种由炭疽热杆菌引发的急性传染病，主要以孢子形式存在，孢囊具有保护功能，能使细菌不受阳光、热和消毒剂的破坏而在自然界中长期存活。它主要有三种类型：通过皮肤接触造成的皮肤性炭疽热、通过空气传播的呼吸性炭疽热、通过食用受染肉类造成的肠道性炭疽热。呼吸性炭疽热后果最为严重，致命率约为95%~100%。
2．天花是世界上传染性最强的疾病之一。这种病毒不仅繁殖很快，能在空气中以惊人的速度传播，而且在感染后的短短15-20天内致使率高达30%。谁要是得上这一倒霉的病，轻则落下一脸麻子，重则丧命。
恐怖分子之所以青睐天花病毒，除了它具有极大的传染性和杀伤性外，一个重要原因是目前全世界的人都已失去天花免疫力——1980年，联合国卫生组织正式宣布天花绝迹，所有成员国相继停止接种牛痘疫苗，天花病毒的免疫期只有10年，也就是说，全世界的人都已不再具备天花病毒免疫能力，尤其是那些未接种过牛痘的人就更容易受到天花病毒的侵袭了。
3．生物武器它的特点：
第一，致病力强，传染性大；
第二，有潜伏期，一般潜伏期的症状不明显，难以及时发现；
第三，污染面积大，危害时间长，杀伤范围达数百至数千平方公里；
第四，传染途径多；
第五，生物武器造价低，技术难度不大，隐秘性强，可以在任何地方研制和生产。1969年为例，当时每平方公里导致50%死亡率的成本分别为：传统武器，2000美元；核武器，800美元；化学武器，600美元；生物武器，1美元。
随着科学科技的发展，生物武器又发展了新品种，这们将更精确、更有针对性、有更大的杀伤力。
六、课堂巩固
1．下列哪些生物不能作为生物武器（ ）C
A．霍乱弧菌 B．伤寒杆菌 C．乳酸菌 D．天花病毒
2．生物武器的传播途径包括（ ） C
①直接传播 ②食物传播 ③生活必需品传播 ④施用者人体传播
A．①② B．②③ C．①②③ D．①②③④
3．肉毒杆菌会产生肉毒杆菌毒素，只要有0.01 mg的肉毒杆菌毒素就可使人致死。肉毒杆菌毒素分子的作用机理是 （ ）C
A．抑制呼吸中枢，使人因缺氧而窒息而死
B．阻断血红蛋白与氧气结合，使人因缺氧引起肌肉麻痹
C．阻滞神经末梢释放乙酰胆碱从而引起肌肉麻痹
D．抑制线粒体进行有氧呼吸，心肌细胞无力收缩，阻碍血液循环
4．利用基因重组技术制造的全新致病菌比一般的生物武器的危害性大，其原因是 （ ）D
①人类从来没有接触过这种致病菌 ②无药可医
③只有某种易感基因的民族容易感染，而施放国的人却不易感染
A．① B．② C．②③ D．①②
5．蜡状杆菌可以被改造成像炭疽杆菌一样的致病菌，常用的方法是 （ ）A
A．转基因技术 B．克隆技术 C．体细胞杂交 D．分子杂交
6．中国是哪一年加入《禁止生物武器公约》的（ ）B
A．1972年 B．1975年 C．1984年 D．1998年
7．（多选）若转基因技术被滥用，恐怖组织就可以（ ACD ）
A．把蜡状杆菌通过转基因技术改造成像炭疽杆菌一样的致病菌
B．把炭疽杆菌基因通过转基因技术重组到人体内，使人具有免疫力
C．把流感病毒基因改造，只会使具有某种易感基因的人群感染，而其他人却不易感染
D．将生物毒素分子的基因与流感病毒的基因拼接在一起
8．（多选）1998年6月27日，中美两国领导人在关于《禁止生物武器公约》议定书的联合声明中，重申了在任何情况下对于生物武器的态度是（ ABCD ）
A．不发展 B．不生产
C．不储存 D．反对生物武器及其技术和设备的扩散
9．人在受伤时，若伤口较深则易得破伤风，若伤口较浅则一般不会有感染破伤风的危险，下列哪组生物与破伤风杆菌代谢类型相同（ ） B
A．蘑菇和根瘤菌 B．蛔虫和乳酸菌
C、大肠杆菌和炭疽杆菌 D．酵母菌和蓝藻
10．下列生物具有细胞结构的是（ ）C
A．艾滋病病原体 B．疯牛病病原体 C．炭疽病病原体 D．乙型肝炎病原体
11．炭疽病是一种由炭疽杆菌引起的疾病，症状之一是皮肤等组织发生黑炭状坏死，炭疽杆菌能产生外毒素来增加微血管通透性，导致血管出血和组织肿胀，而且对中枢神经系统具有迅速和显著的抑制作用，从而使人由于呼吸衰竭和心脏衰竭而死亡。日本邪教组织奥姆真理教想利用炭疽病发动细菌战争，但他们的阴谋未能得逞，是因为这些邪教徒手中的炭疽菌丢失了一个质粒。一般来说，炭疽杆菌对青霉素敏感。法国科学家巴斯德在研究牲畜炭疽病时进行了如下实验：把实验绵羊用毒性已削弱的炭疽芽杆菌制剂注射，这些绵羊感染后没有发病。四天后，对实验绵羊用毒性极强的炭疽芽孢杆菌制剂注射，经过一段时间后，实验绵羊全部正常生活。
请根据上述材料，分析回答下列问题：
(1)炭疽杆菌细胞类型是 细胞，与酵母菌细胞相比，它的主要特点是 。
(2)下列有关炭疽杆菌致病特点的叙述中，不正确的是 （ ）D
A．传染性极强 B．感染者死亡率极高
C．只要有0.001 mg就能引发炭疽病 D．造成人的神经失常
(3)炭疽杆菌的同化作用类型是 。若在培养炭疽杆菌的培养基中加入青霉素，将
。
(4)实验绵羊在第二次注射炭疽芽孢杆菌制剂后没有发病，其原因是体内产生了 ，该物质的化学本质是 ，它是由 细胞分泌产生的，这种免疫属于 免疫，与该免疫过程有关的细胞依次为 。
（5）我们认为仅用该过程还不足以严密论证以上结论，请在上述实验基础上补充相应实验设计原则步骤，预测结果。
A实验设计原则：
B步骤：
C预计结果
分析：
⑴原核 无核膜包围的细胞核 ⑵D⑶异养型 死亡⑷ 抗体 球蛋白 浆细胞 特异性免疫 ⑸ 对照原则 将未免疫的绵羊同时注射毒性极强的炭疽芽孢杆菌 未免疫的绵羊全部死亡
12、根据以下材料回答问题：
结核病是结核分枝杆菌引起的慢性传染病，可累及全身多个脏器，但以肺结核最为常见。肺结核病是一种慢性传染病，它的传播途径主要是呼吸道传染，病人咳嗽、打喷嚏、大声说话喷出带有结核菌的飞沫，健康人吸入肺部造成感染而得病。人体感染结核分枝杆菌后不一定发病，一般仅于抵抗力低下时发病，据统计：一个传染性肺结核病人一年中平均可传染10～15人。
(1)结核分枝杆菌属于( )A
A．细菌 B．真菌 C．病毒 D．放线菌
(2)结核病的传播途径是( )C
A、水源 B、食物 C、空气 D、血液
（3）你知道肺结核有哪些可疑症状？
分析：患肺结核后，可出现咳嗽、咳痰、咯血、倦怠、乏力，体重减轻、盗汗等症状。当肺部病灶急剧进展或散播时，可有高烧。女性病人可有朋经不调或闭经。尤其是连续咳嗽、吐痰2周以上，就应该怀疑是否得了结核病。
（4）你知道如何发现和诊断结核病？
分析：如果咳嗽、吐痰持续2周以上或咯血，应该及时主动到结核病医院或结防所就诊，在医生的指导下留痰标本，做痰结核菌检查，X线胸透或拍片，15岁以下儿童，应做结核菌素试验辅助检查。
（5）预防孩子肺结核应做到：①要养成良好的卫生习惯，不随地吐痰。结核病人的痰液要吐在纸上，然后烧掉。②家中如有肺结核病人。要定期开门窗，保持室内良好的通风，被褥要经常晾晒。③接种卡介苗是有效的预防措施，结核菌素试验阴性者应接种卡介苗。试问为什么不能随地吐痰
分析：痰中的水分蒸发后，结核分枝杆菌会随着尘埃漂浮在空中，如被别人吸入，就可能引起疾病。
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www.4．1 转基因生物的安全性
一、知识与技能目标
关注转基因生物的安全性问题，对生物技术安全性问题讨论的必要性。
二、过程与方法目标
举例说明转基因生物安全性问题的不同观点和论据。
三、情感与价值观目标
形成对待转基因生物安全性问题的理性、求实的态度。
四、教学过程
（一）转基因成果令人叹为观止
1．1972年 国的 第一次重组DNA获得成功。
2．转基因生物的重要成果
（二）对转基因生物安全性的争论
1．在转基因生物中，有时候会出现一些人们意想不到的后果。原因是：
(1) ；
(2) ；
(3) 。
2．转基因生物引发人们在 、 和 三个方面发生了激烈的争论。(见下表)
（三）理性看待转基因技术
1．正确的做法 ，而不能 。
2．制定政策和法规，如我国制定的《基因工程安全管理办法》、 。
五、例题分析：
1．下列哪项不是转基因食物潜在的安全隐患( )C
A．转基因植物有可能合成出对人体有直接毒性或潜在毒性的蛋白质
B．转基因植物合成的某些新的蛋白质有可能成为某些人的过敏源
C．某些转基因生物可以合成干扰素，进人人体增强相应细胞的免疫力
D．某些基因足以使植物体内某些代谢途径发生变化，导致转基因农作物营养成分的改变
2．下列哪项不是转基因成果( )B
A．清除石油污染的假单孢杆菌 B．高产青霉素菌株
C．转基因抗虫棉 D．巨型小鼠
3．20世纪90年代，乌干达木薯业遭到了病害的毁灭性打击。科学家究其原因发现，是一种新的病毒引发的疾病，而这种新病毒是由两种已知病毒重组产生的。这一事实有力地支持了下列哪一观点( )B
A．转基因生物有可能成为“入侵的外来物种"，威胁生态系统中其他生物的生存
B．导人转基因生物的外源基因有可能与感染转基因生物的某些细菌或病原体杂交，从而重组出对人类或其他生物有害的病原体
C．转基因植物的抗除草剂基因，有可能通过花粉传播而进入杂草中，使杂草成为除不掉的“超级杂草”
D．抗虫棉能抵抗棉铃虫，但随着棉铃虫抗性的增强，抗虫棉有可能被淘汰
4．关于转基因生物引发的安全性问题的叙述，错误的是( )C
A．转基因生物引发的安全性问题包括食物安全、生物安全、环境安全
B．转基因生物引起安全性问题的原因之一是外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的
C．转基因生物引发的安全性问题是无法弥补的
D．转基因生物有可能造成安全性问题，但不能一概而论
5．科学家发现栽种含有抗除草剂基因的农作物后，会使附近的、与其亲缘关系较近的野生植物也获得抗除草剂基因。下列说法错误的是( )B
A．野生植物通过自然杂交获得抗除草剂基因 B．野生植物发生了基因突变
C．基因工程会导致基因污染 D．转基因生物会危及生物圈的稳定
6．如今，从土豆、草莓到西红柿，各种各样的转基因产品已经潜入寻常百姓家，有资料显示，我国餐桌上有50％以上的大豆色拉油属于转基因食品。然而近年来，有关转基因食品是否影响健康的争论不绝于耳。例如：1 999年，美国康奈尔大学I~osey等人将转Bt基因(苏云金杆菌杀虫晶体蛋白基因)玉米花粉撒在苦芭菜上，喂食黑脉金斑蝶4天后死亡率达44％，而对照组无一死亡，研究者认为该转基因玉米对非靶生物有毒。
(1)报道转基因作物大面积种植已达7年，食用转基因食品的人群至少已有10亿之多，至今没有转基因食品不安全的任何实例。转基因食品是安全的，试分析原因。
分析：转①基因食物被煮熟之后，细胞就被破坏了，进入人肠胃系统后，基因被消化成小分子物质而失去遗传作用。②我们所吃的非转基因改良谷物是长期人工选择的结果，人们食用后并未有不适和影响健康。③转基因食品仅是农作物品种中加入一两个对人类无害的已知性状的基因等
(2)自1983年转基因作物在美国问世以来，用生物技术改造农产品的研究与应用进展飞快。2001年全球转基因作物的种植面积达到了5 000万公顷。试问：转基因产品到底有什么优势
分析：①可缩短育种时间；②可定向改造生物的性状；③可提高粮食产量，解决粮食问题
(3)有人认为转基因生物会造成基因污染，危害生态系统的稳定性。你是怎样理解的
分析：转基因生物中所含的外源基因可能会通过杂交在环境中传递，可能会由此产生的超级杂草，超级害虫以及其他超级动物等，使得生物多样性受到破坏等。（只要合理即可）
六、课堂巩固
1．全球种植转基因农作物的国家已经有十几个，种植面积最大的国家分别是（ ）C
A．美国、加拿大、巴西、印度 B．美国、加拿大、阿根廷、中国
C．美国、阿根廷、加拿大、中国 D．美国、中国、印度、巴西
2．人们培育基因作物的主要目的是（ ）C
A．提高物种的多样性 B．提高作物的适应能力
C．提高作物的产量和质量 D．加快作物的进化过程
3．下列不是转基因生物与食品安全的反对者认为的是( )D
A．担心出现滞后效用 B．担心出现新的过敏源
C．担心营养成分改变
D．只要某些重要成分没有发生改变，就可以认为与天然品种没有差别
4．我国在修建的公路和铁路路基下流出了许多动物通道，其目的不包括（ ）C
A．保护动物的生存环境 B．防止地理隔离的形成
C．促进动物的进化过程 D．维护动物的迁移路线
5．所谓“实质性等同”是指( )C
A．转基因农作物中的成分完全没发生改变
B．转基因农作物中的部分成分没发生改变
C．转基因农作物中只要某些重要成分没有发生改变，就可以认为与天然品种“没有差别”
D．“实质性等同”是对转基因农作物安全性的最终评价
6．面对转基因技术的利弊，正确的做法是（ ）D
A．坚决抵制转基因生物 B．不加区分，全盘接受
C．应停止有关的实验 D．趋利避害，不能因噎废食
7．下列哪项不利于转基因生物安全性问题的解决( )D
A．1993年，我国制定了《基因工程安全管理办法》
B．2002年，我国农业部颁布了《农业转基因生物标识管理办法》
C．加强对转基因生物的安全性检测 D．减少转基因农作物的种植面积
8．有人认为转基因生物势必会打破自然界物种的原有界限，改变生态系统中能量流动和物质循环，会对生态系统的稳定性造成破坏。下列哪项是对上述观点的完全反驳( )C
A．种植转基因抗虫作物，可以减少农药的使用量
B．种植抗除草剂农作物可以保护农田土壤环境
C．转基因生物不会改变生物原有的分类地位，充其量只能说明是具有某种新特征的同一物种，不会破坏生态系统的稳定性
D．重组的微生物在降解某些化合物的过程中所产生的中间产物，可能会造成二次污染
9．下列哪些说法已得到了证实( )C
A．一些转基因植物成为了“入侵的外来物种”，威胁着生态系统中其他生物的生存
B．转基因抗除草剂植物已使杂草成为了抗除草剂的“超级杂草”
C．转Bt基因玉米的花粉可使某种斑蝶幼虫死亡
D．已发现因食用转基因食物而死亡的病例
10．关于转基因生物的标注，错误的是( )C
A．转基因动植物和微生物，应直接标注“转基因××”
B．转基因农产品的直接加工品，标注为“转基因××加工品”
C．用农业转基因生物加工制成的产品，只要最终销售产品中不再含有或检测不出转基因成分的产品，不需标注
D．转基因农产品的直接加工品，标注为“加工原料为转基因××”
11．下列哪一组生物是通过基因工程方法培育成功的（ ）D
A．向日葵与无子西瓜 B．超级小鼠和克隆羊
C．超级绵羊和无子番茄 D．超级鱼与抗虫棉
12．19世纪70年代基因工程技术刚兴起的时候，都以微生物作为实验材料，且必须在“负 压”(低于外界大气压)的实验室里操作。这里“负压”的作用主要是（ ）A
A．防止重组基因的生物进入人体或逃逸到外界，从而对环境造成基因污染
B．提高微生物的基因突变频率 C．加快微生物的繁殖速度
D．避免其他微生物对实验材料的污染
13．自1984年第一例转基因鱼在我国诞生以来，对转基因鱼的研究取得了长期的进步。研究表明被转移基因可以整合、表达，并能遗传给后代。对转生长激素(GH)基因研究发现，转GH基因鱼生长速度快，饵料转化率高。转基因鲤鱼最大个体为对照的最大个体的2倍，个别甚至可达对照的7．7倍，转GH基因大马哈鱼个体可达对照的10倍～30倍。转基因鱼摄人的食物能用于生长的部分高于非转基因鱼，也就是饵料利用率高。转基因鱼蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼，转基因鱼比对照鱼能更有效的利用饲料蛋白质，在投喂低蛋白质(20％)饲料时，转基因鱼通过增加摄食量取得较高的特定生长率；投喂高蛋白质(40％)饲料时，转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率。转GH基因鱼体蛋白质含量增加。但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性是很值得研究的问题，需研究的是转基因鱼对生
态系统的压力及外源基因的扩散问题。只有解决了生态安全性问题，才能真正使转基因鱼广泛应用于渔业生产。在多倍体育种方面，我国自20世纪70年代中期开始，已在草、鲤、鲢、鳙、水晶彩鲫和白鲫等近20种鱼类中获得三倍体和四倍体试验鱼，从目前的研究来看，多倍体鱼类对控制过度繁殖、促进生长、延长寿命以及改进鱼肉品质等都是有效的。总的来说，我国鱼类多倍体育种研究进展较快，且开始进入实用性阶段，如刘筠等最近培育成功的三倍体“湘云鲫”。
请根据上述内容，完成下列各题。
(1)转基因鱼成功的物质基础是： 。
(2)已知人的GH是一个含有191个氨基酸的蛋白质，若将人的GH基因转移到鱼体内，则转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是 ，并写出遗传信息传递和表达过程： 。
(3)转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率，以至其生长高于非转基因鱼，蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。其原因是： 。
(4)鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，试分析引起生态安全性问题的原因： ．
分析：
⑴遗传物质均匀DNA ⑵1146
复制DNA（基因） RNA蛋白质
⑶转基因鱼合成了大量生长激素，生长激素能促进合成蛋白质
⑷转基因鱼与同种野生鱼杂交，使野生鱼带有转基因，具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他特种竞争，引起生态危机。
14．对番茄的研究中发现，害虫损伤番茄叶片后，叶上的细胞壁释放出一种类激素因子；这种物质通过细胞组织扩散到茎和其他叶片上，启动了蛋白酶抑制剂的基因，开始高效合成蛋白酶抑制剂，并在茎叶中迅速积累，以对付害虫的再次侵袭。蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，因此害虫取食后，就会因无法消化食物而被杀死。
人们尝试着将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米，让玉米获得与番茄相似的抗虫性状，以对付异常猖獗的玉米螟(一种玉米害虫)。试分析回答下列问题：
(1)番茄的蛋白酶抑制剂很可能是在茎叶细胞的 处合成的。
(2)将番茄的蛋白酶抑制基因成功地导入玉米内，使玉米形成新的性状，这种变异属于
。
(3)有人对食用的这种转基因玉米的安全性感到担忧。你认为这种担忧有道理吗 试以已学过的知识进行简要的分析说明。
分析：
⑴核糖体⑵基因重组
⑶①有道理。这种转基因玉米的果实（种子）中也可能含有蛋白酶抑制剂，食用后可能抑制人体消化酶的活性，使人无法对食物进行消化而出现病患。
②无必要。这种转基因玉米的蛋白酶抑制剂主要集中在茎、叶中，而人类食用的是果实（种子）加工而成的食品，因此不会影响人体对食物的消化。
③无必要。因为人与害虫消化酶的结构是存在差异的，玉米的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，但对人很可能无影响
④无必要。人类食用的通常是煮熟的玉米食品，玉米蛋白酶抑制剂在高温中已经被破坏，因此不会对人的消化造成不良影响
（以上答案任选一种即可）
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www.DNA重组技术的基本工具
教学目标
知识与技能
（1）了解基因工程的基本概念。
（2）清楚基因操作的工具。
过程与方法
（1）通过多媒体课件对基本概念、基本原理的学习，引导学生主动参与教学过程的探究活动，培养学生的获取新知的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。
（2）以具体事例讲述，学生制作模型，使学生切身体会基因工程“剪、拼、接、转”的主要过程。
情感态度和价值观
（1）通过学习基因工程的概念，使学生认识到科学研究需要的严谨，激发为祖国而奋斗的精神。
（2）通过学习基因操作的工具，使学生树立结构与功能相统一的辩证唯物主义观念。
教学重点
DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
教学难点
基因工程载体需要具备的条件。
教具准备
相应挂图，相关网络资料。
课时安排
1课时
教学过程
一．复习导入新课
教师活动：投影幻灯片，引导学生思考、分析讨论。
1．遗传的物质基础是什么？
2．生物体遗传的基本单位是什么？
3．为什么生物界的各种生物间的性状有如此大的差别呢？
4．生物的性状是怎样表达的？
5．各种生物的性状都是基因特异性表达的结果，那么，人类能不能改造基因呢？使原来本身没有某一性状的生物而具有某个特定的性状呢？
6．各种生物间的性状千差万别，这是为什么呢？
引导学生回答：生物体的不同性状是基因特异性表达的结果。
教师举例：
1．青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素
2．豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气
3．人的胰岛B细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度
教师提问：以上几种生物各有其特定的性状，这些性状都是基因特异性表达的结果。但是人类能不能改造基因呢？
在引导学生思考、探究的同时引出本节课题。
二、讲授新课
1．基因工程的概念：
课前布置学生自学教材上的知识内容，让学生理解基因工程的概念，并引导学生回答表中内容。
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 生物体外
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
基本过程 剪切——拼接——导入——表达
结果 人类需要的基因产物
教师活动：投影问题引导学生讨论，引出基因操作的工具。
基因工程的操作水平是在DNA分子水平进行的，所以用普通的操作工具能够在如此微观的条件下操作吗？
2．基因操作的工具
教师活动：投影基因工程抗虫棉的简要过程。（见下表）
学习探究1：在基因工程培育抗虫棉的过程中，关键步骤或难点是什么？
学生活动：分析、讨论，学生与教师共同对基因工程关键归纳总结。
关键步骤一：抗虫棉从苏云金孢杆菌细胞内提取。
关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA拼接。
关键步骤三：抗虫基因进入棉花细胞。
学习探究2：怎样才能在苏云金芽孢杆菌DNA分子中的众多基因中找到所需抗虫基因呢？又怎样将它从DNA长链中提取出来？又如何将提取出的抗虫基因与棉花细胞的DNA结合在一起呢？
引导学生探究、分析、总结：
（1）“分子手术刀”又叫基因剪刀——限制性内切酶
分布：主要在微生物中
作用特点：特异性，即识别特定的核苷酸序列，切割特定的切点。
结果：产生黏性末端（碱基互补配对）。[补充：平末端]
播放投影幻灯片的实例。
（2）“分子缝合针”又叫基因针线——DNA连接酶
连接部位：磷酸二酯键。
结果：两个相同的黏性末端的连接。
学习探究3：用DNA连接酶连接两个相同的黏性末端要连接几个磷酸二酯键？用限制性内切酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？
（3） “分子运输车”又叫基因的运输工具——基因进入受体细胞的载体
作用：将外源基因送入受体细胞。
具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点；具有某些标记基因。
种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
质粒的特点：
质粒是基因工程中最常用的运载体；
最常用的质粒是大肠杆菌的质粒；
是细胞染色体外能自我复制的小型环
状DNA分子；
质粒的大小只有普通细菌染色体的1%
左右；
存在于许多细菌及酵母菌等微生物中；
质粒的存在对宿主细胞生存没有决定
性的作用；
质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
（自身细胞中也可）
学习探究4：
1、质粒上会存在某些标记基因，这些标记基因有什么用途？
2、要想将某个特定基因与质粒相连，需要用几种限制性内切酶和几DNA连接酶处理？
课堂小结：基因工程的概念和的基本操作工具。
七、板书设计
专题一 1.1 DNA重组技术的基本工具
一、基因工程的概念
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 生物体外
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
基本过程 剪切——拼接——导入——表达
结果 人类需要的基因产物
二、基因工程的基本工具
1、基因剪刀——限制性内切酶
⑴分布：主要在微生物中
⑵作用特点：特异性，即识别特定的核苷酸序列，切割特定的切点。
⑶结果：产生黏性末端（碱基互补配对）。[平末端]
2、基因针线——DNA连接酶
⑴连接部位：磷酸二酯键。
⑵结果：两个相同的黏性末端的连接。
3、基因的运输工具——基因进入受体细胞的载体
⑴作用：将外源基因送入受体细胞。
⑵具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点；具有某些标记基因。
⑶种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
⑷质粒的特点。
www.
www.
基因工程培育抗虫棉的简要过程
苏云金芽孢杆菌（有抗虫特性）
提取
抗虫基因
普通棉花（无抗虫特性）
棉花细胞（含抗虫基因）
与运载体DNA
拼接、导入
棉花植株（有抗虫特性）
限制酶切割DNA分子示意图
C
︱
G
A A T T
G
︱
C
T T A A
︱ ︱ ︱ ︱
黏性末端
T T A A
G
|
C
C
︱
G
A A T T
DNA连接酶作用示意图
C
︱
G
A A T T
G
︱
C
T T A A
︱ ︱ ︱ ︱
限制酶切割DNA分子示意图
C
︱
G
A A T T
G
︱
C
T T A A
︱ ︱ ︱ ︱
黏性末端
T T A A
G
|
C
C
︱
G
A A T T
DNA连接酶作用示意图
C
︱
G
A A T T
G
︱
C
T T A A
︱ ︱ ︱ ︱1. 4蛋白质工程的崛起
课标要求
1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
2.简述蛋白质工程的原理。
能力要求
尝试运用逆向思维分析和解决问题。
知识网络体系
基因工程的实质：
蛋白质工程崛起缘由 基因工程原则上只能生产自然界原有的蛋白质
蛋白质工程的目的：
目标
蛋白质工程的基本原理 原理：
过程：
蛋白质工程的进展和前景
重难热点归纳
1）蛋白质工程与基因工程的区别：
蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构与功能之间的关系，利用基因工程的手段，按照人类自身的需要，定向地改造天然的蛋白质，甚至创造新的、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。蛋白质工程自诞生之日起，就与基因工程密不可分。基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内，并在其中进行表达，它的产品还是该基因编码的天然存在的蛋白质。蛋白质工程则更进一步。它可以根据对分子预先设计的方案，通过对天然蛋白质的基因进行改造，来实现对它所编码的蛋白质进行改造。因此，它的产品已不再是天然的蛋白质，而是经过改造的、具有了人类所需要的优点的蛋白质。天然蛋白质都是通过漫长的进化过程而形成的，而蛋白质工程对天然蛋白质的改造，好比是在实验室里加快了进化的过程。
2）为什么要开展蛋白质工程的研究
蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的基础之上，融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。其内容主要有两个方面：根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。在此基础之上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能，设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质，这也是蛋白质工程最根本的目标之一。
3）蛋白质工程的原理
预期功能→蛋白质三维结构→氨基酸序列（多肽链）→基因→具有预期功能的蛋白质
经典例题剖析
1、蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（ ）
A、氨基酸结构 　　 B、蛋白质空间结构 C、肽链结构 　 D、基因结构
【解析】 蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产或或生活需要。因此，归根到底，还是要对基因进行改造。
【答案】D
2、科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高β-干扰素的抗病性活性，并且提高了储存稳定性，该生物技术为（ ）
A、基因工程 　　 B、蛋白质工程 C、基因突变 　 D、细胞工程
【解析】 基因工程是通过对基因的操作，将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体，原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产或或生活需要。本题中合成的β干扰素不是天然的，因此，属于蛋白质工程。
【答案】B
基础试题训练
1、蛋白质工程的实质是 （ ）
A、改变氨基酸结构 B、改造蛋白质结构
C、改变肽链结构 　 D、改造基因结构
2、基因工程的实质是 （ ）
A、基因重组 B、基因突变 C、产生新的蛋白质 D、产生新的基因
3、干扰素经过改造可长期储存，从蛋白质水平上应改变的是 （ ）
A、光氨酸 B、精氨酸 C、谷氨酸 　 D、半光氨酸
4、蛋白质工程制造的蛋白质是 （ ）
A、天然蛋白质 B、稀有蛋白质
C、自然界中不存在的蛋白质　 D、血红蛋白质
5、蛋白质工程的基础是 （ ）
A、基因工程 B、细胞工程
C、酶工程 　 D、发酵工程
6、玉米是生产赖氨酸的好材料，可是产量低，需要改变什么结构就能提高产量？ （ ）
A、天冬氨酸激酶 B、二氢吡啶二羧合成酶
C、肽酶　 D、A、B都是
7、天然蛋白质合成遵循的法则是 （ ）
A、中心法则 B、转录
C、翻译 D、复制
8、关于蛋白质工程的说法错误的是 （ ）
A、蛋白质工程能定向改造蛋白质的分子结构，使之更加符合人类的需要
B、蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子结构
C、蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子
D、蛋白质工程又称为第二代基因工程
9、蛋白质工程的基本操作程序正确是 （ ）
①蛋白质分子结构合成
②DNA合成
③mRNA合成
④蛋白质的预期功能
⑤根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列
A、①→②→③→④→⑤→①
B、⑤→④→③→②→①→②
C、④→①→⑤→②→③→①
D、②→③→⑤→①→②→④
10、下列各项与蛋白质结构多样性无关的是 （ ）
A、氨基酸的种类、数目、排列顺序 B、构成蛋白质的多肽链的数目
C、构成蛋白质的肽链的空间结构 D、氨基酸至少含一个氨基和一个羧基
11、蛋白质工程中直接操作的对象是 （ ）
A、氨基酸的结构 B、蛋白质空间结构
C、肽链结构 D、基因结构
12、当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是 （ ）
A、都与天然产物完全相同
B、都与天然产物不相同
C、基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同 D、基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同
创新应用训练
1、蛋白质工程的目标是根据对蛋白质 的特定需求，对蛋白质
进行分子设计，根据 法则便可以改造天然蛋白质，例如：玉米的赖氨酸含量低，原因是赖氨酸合成过程中的两个关键的酶 、
的活性受赖氨酸浓度的影响，如果我们将 中的第352位的苏氨酸变为
，把 中第104位的天冬酰氨变成
，就可以提高玉米中的赖氨酸含量提高2—5倍。
参考答案:
基础试题训练
1、D 2、A 3、D 4、C 5、A 6、D 7、A 8、B 9、C 10、Ｄ
11、Ｄ　12、C
创新应用训练
1、答案：功能、结构 中心法则、天冬氨酸激酶、二氢吡啶二羧酸合成酶、天冬氨酸激酶、异亮氨酸、二氢吡啶二羧酸合成酶、异亮氨酸
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www.4.1转基因生物的安全性
【教学目标】
1.关注转基因生物的安全性问题，认同对生物技术安全性问题讨论的必要性。
2.举例说出对转基因生物安全性问题的不同观点及论据。
3.形成对待转基因生物安全性问题的理性、求实的态度。
【重点和难点】
1.教学重点
（1）对转基因生物的安全性问题多层面、 多角度的关注。
（2）运用生物学知识对不同观点的理由进行辨析和讨论。
2.教学难点
（1）从关注整个生物圈的和谐、稳定与发展的高度去审视转基因生物的安全性。
（2）了解有关转基因生物安全性问题争论背后复杂的政治、经济、宗教和伦理道德背景。
（3）保证课堂讨论、辩论会，以及社会调查的组织工作有序而有效地实施。
【教学策略】
1.将学生已有的知识和经验作为本节学习的切入点。在学生通过专题1的学习对转基因技术及其成果有了较深入的了解之后，还可能对转基因技术的应用前景怀有不尽的畅想；同时，学生在社会生活中，也接触到了转基因产品，如来自转基因大豆的食用油、巧克力中的卵磷脂。学生从媒体上也听到了一些对转基因产品安全性争论的意见，每个人都会有自己的一些疑虑和想法。那么，对于转基因产品我们该如何看待？转基因产品安全性问题讨论的焦点是什么？人们心中的疑虑有多少是盲目的，有多少是有科学依据的呢？从这些问题出发，能够很自然地引起学生对转基因生物安全性的关注，同时，也点出了本专题学习的主题。
2.本节教学应主要采用讨论和交流的方式进行，在问题讨论、辩论会准备等活动中应充分发挥学生学习的自主性。让学生在阅读教材的基础上，再从多种渠道收集相关信息，展开小组讨论、提出问题。在理解教材相关内容的基础上，学生还可以提出个人经过选择、鉴别、整理而形成的观点和依据。在讨论和辩论中，让这些信息得以运用和共享。教师应鼓励学生充分发表自己的意见。在本节的学习中，教材提供了学习的蓝本和思维的某些线索，教师发挥的是指导和评价的作用，特别是对学生有些不科学的想法要予以指正，对学生知识水平达不到的环节予以点拨。
3.从某种意义上说，主动参与的学习过程比单纯获得现成的结论更重要。关于转基因生物安全性问题的讨论，不同于其他生物技术专题，因为其他生物技术专题的原理和技术都具有确定性的特点。本节应注重于学习的过程，通过本节的学习，不仅引起学生对转基因生物安全性的关注，而且能以科学的态度予以思考，即对不同的观点能够运用生物学知识加以理解和辨析。在态度取向上，正如教材所说“应该趋利避害，而不能因噎废食”──理性地看待转基因技术。
4.本节的最后，通过“理性地看待转基因技术”的学习，让学生认识到不能单纯从技术角度去理解人们对待转基因产品的态度，其中包含有复杂的政治、经济和文化的背景。再通过对我国基因工程安全法规的学习，引导学生了解与转基因生物安全性相关的科学保障手段。
【复习提问】
教学过程 教师活动 学生活动 教学手段和方法 预期目标
1.创设情境，引入学习。2.引出第一节的学习内容。3.转基因生物的安全性──转基因成果令人叹为观止。4.对转基因生物安全性的争论。5.争论一：食物安全。6.布置下节课活动。 （1）带领学生看本专题的题图照片，提出问题。师：人类应用转基因技术创造新的物种，是不是打开了潘多拉的盒子？（2）看《科技探索之路》中的新闻图片。师：随着现代生物技术的发展，它所引发的社会争论越来越走近我们的生活。你知道有哪些关于生物技术的争论吗？（3）教师在进行总结的过程中进行观点的渗透。师：其实，在DNA重组技术诞生之初，伯格（P.Berg）教授就已经敏锐地意识到这种技术潜在的影响力。作为一名有责任感的科学家，他曾写信给美国国家科学院，建议将重组DNA的研究工作先冻结一年，以便让科学家们有时间讨论这项技术的安全性；而今天一些新闻媒体和某些科学家的过激倾向已经给生命科学的发展带来很大的负面压力。作为一名科学家，或者作为一名普通的民众，对于生物技术带来的安全性和伦理问题，我们究竟该采取怎样的态度？正如教材中所说，作为科学家，除了“要对自己科学研究行为负责之外，还应该对社会负责”；而作为普通民众，有义务接受正确的科学知识，理性地参与讨论，为国家的立法提供基础。将来，如果你成了一名科学家，要做伯格那样有责任感的科学家；作为一名普通民众，也要做一个有科学素养的理性的民众。希望通过本专题的学习，我们能够达到上述的目标。师：首先，让我们来关注争论较多的转基因生物的安全性问题。通过前面的学习，同学们回忆：什么是转基因生物？提出讨论题：（1）我们身边的转基因产品有哪些？（2）转基因产品为我们解决了哪些问题？结合教材在转基因微生物制药、转基因动物、转基因植物等方面的实例说明。特别是在解决粮食问题方面，应让学生明确了解到转基因技术功不可没。提问一师：转基因生物安全吗？有人说“Yes”，有人说“No”，在你的内心，对转基因生物的安全性有哪些想法呢？对学生的观点不急于肯定或否定，留在以后的学习中逐渐解决，把问题留给学生。提问二师：关于安全性的争论可以归纳为几个方面？引导学生归纳。引出课题师：这一节课，我们先来讨论食物安全的问题。提出问题师：且不说转基因食物，就普通的食物而言，食物带给人体的不安全可能有哪些呢？布置任务学习内容：关于转基因食物安全性两种观点的理由。学习要求：（1）理解每一项理由的含义；（2）指出两种观点争论的焦点是什么？学习指导：将每项理由中不理解的内容提出来，通过讨论增进理解；并汇总本小组不能解决的问题。集中学习关于要求（1）：组织讨论。教师对学生错误的阐述要及时予以质疑，指出问题所在。关于要求（2）：由学生总结出争论的焦点主要是：关于“实质性等同”的分歧、“毒性蛋白是否存在”、“是否出现新的过敏源”等。最后，还有一些不能解决的问题，以及一些可能学生没有提出来，但需要教师提出给学生进一步去学习的问题，如“实质性等同”提出的背景？什么是过敏反应？普通生物体内有没有外源基因的插入？转基因食品的营养成分有什么改变（收集具体的产品范例）？等等。这些问题的解决依赖于课下查阅资料，深入思考。师：下节课，我们举行辩论会，看课本中相应的要求。提示：（1）对上述那些没有解决的问题进行深入地了解和学习，正是获取辩论资料的过程；（2）确定正反方的两位组长，尽快招募组员，每一方的同学发挥团队精神共同收集资料，解决问题，佐证己方的观点；（3）不仅要从普通民众的角度考虑问题，还要从科学家、政府官员等其他不同社会角色的角度去丰富辩论的依据和观点。师：“话不说不明，理不辩不清”──关于转基因食物安全性的争论，期待同学们能够带来一场精彩的科学辩论。 看本专题的题图照片及《科技探索之路》中的新闻图片。思考并讨论：关于生物技术伦理问题的争论。学生做简要的表述。简要回答。列举一些转基因食品或用转基因原料加工而成的产品。查看教科书中列举的几组数字。简要表达个人的观点。归纳为三点：（1）对人体健康的影响──食物的安全；（2）对生物圈中其他生物的影响──生物安全；（3）对生物圈中生态环境的影响──环境安全。发表各自见解。先阅读教材，然后分组讨论，提出问题、初步解决问题，汇总组内不能解决的问题。每个小组上交未能解决的问题，对主要问题在全班范围内展开讨论。记录整理需要进一步了解的问题。 看图片。讨论。讲授。引导学生复习。思考与讨论。阅读分析。讨论。讨论。自主学习。先由教师引导归纳主要的问题，再由学生交流讨论。课下查阅资料、为辩论会做准备。 了解“伦理”的基本含义。意识到生物技术安全性和伦理问题讨论的必要性。初步认同对生物安全性和伦理问题的负责任的态度。了解转基因产品的发展及其对社会的贡献；对转基因技术应肯定它的进步性，然后再讨论其中的问题。感受不同的观点；形成质疑的氛围。学习对一个复杂问题进行分析时，首先加以归类的分析方法。训练思维的发散性、语言的表达能力，为自主学习做铺垫。运用已有的知识去理解和评价不同的观点。通过问题的集中，激发学生解决问题的欲望，激励学生的深入学习。为下节课学习提出具体的指导、避免盲目性。
【课后反思】
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www.教案：4.2《生物伦理》
4.2 生物技术的伦理问题
一、教学目标
1.认同对生物技术伦理问题讨论的必要性，简述克隆人、试管婴儿、基因检测等生物技术在应用中可能和已经带来的利与弊。
2.通过讨论、阅读、查找资料等活动，关注上述问题可能给人类生活带来的影响，形成自身的心理准备和理性的思考。
二、教学重点和难点
1.教学重点
通过讨论与交流，让学生既要了解到克隆技术、体外受精和胚胎移植技术，以及基因检测技术在人类生活中的积极作用，同时还要关注它们带来的有关伦理问题。
2.教学难点
在讨论问题过程中，引导学生运用科学的原理和语言、严谨的逻辑表述自己的观点，防止随意的猜测、盲目的疑虑和偏激的态度。
三、教学策略
1.利用热点问题的冲击力调动学生的学习兴趣。虽然这些问题目前在一定范围内还存在争议，但若干年以后，却是学生在未来的生活中所要面对的。这些问题与他们的切身利益有一定的相关性，让学生从这一角度认识问题，会让问题的讨论活泼而又严肃，会让每个学生都认真地去思考生物技术带来的伦理争论。
2.本节课在教学方式、态度取向以及对待问题的态度等方面，与第一节有相似之处。有关热点问题的背景资料和争论焦点的内容，可以安排学生自己阅读，还可以让学生在互联网上查阅和收集更多相关的信息，在课堂上就问题展开充分的讨论，让学生感受到生物技术的伦理问题已经或正在进入我们的生活，以及这些问题对个人、家庭和社会可能产生的影响。如果可能的话，还可以就其他一些学生感兴趣的生物技术安全性和伦理问题展开讨论。
四、答案和提示
（一）正文中讨论题
【热点问题讨论1】
2.伦理学家和科学家看待克隆人的角度有什么不同？
提示：伦理学家主要是从伦理学、社会学和心理学角度看问题，而科学家更多的是从科学的可行性和科学意义的角度看问题。
4.你愿意被科学家克隆吗？为什么？
提示：参见教科书中的内容，可以从科学角度、伦理角度和社会需求角度讨论，现在不宜克隆人。我国明确禁止生殖性克隆人，一再重申的四不原则，体现了中国大多数人的价值观取向。
5.克隆人如果真的来到人间，你认为应该怎样正确对待他们？
提示：到时候我们恐怕并没有必要去追究他是出于什么目的被克隆出来的，也没有必要去争论该成果有什么科学价值，而应该把克隆人当作我们社会中的一个普通成员，尊重他的人权、人格。要用他做实验时，必须征得他自愿同意，绝不能伤害他的身心健康。社会应该以平常心态看待克隆人，使克隆人获得和我们一样的生存和发展的条件。目前，克隆动物还那么困难，克隆人更加不易，当世界上有那么几个克隆人来到人间时，他们并不会破坏我们正常的生活秩序。
【热点问题讨论2】
1.你是否支持设计试管婴儿？为什么？
提示：设计试管婴儿只是在特定背景下的一种应急措施，需要经过国家有关部门严格审批。它不宜推广，并要严防滥用。
2.为什么捐出一部分骨髓救治他人，不会给捐献者的身体健康造成损伤？你愿意为救人一命而捐献自己一部分骨髓吗？为什么？
提示：（1）所谓捐献骨髓，实际上医生只是从你的骨髓中分离出一部分造血干细胞供移植。因为造血干细胞在人的骨髓中相对较多，而在外周血液中却很少。
（2）干细胞的一个重要特点是自我更新能力很强，被分离走的那部分造血干细胞，很快就会被“补齐”。因此捐献骨髓不会影响捐献者身体健康。
（3）医生只是在医学公认的安全条件下，分离出捐献者有限数量的造血干细胞，而且整个抽取、分离过程，都是在设备良好的大医院中进行的，一般不会对捐献者造成意外伤害。
（4）捐献有限造血干细胞救人一命，对个人来说是一种美德、一种欣慰和快乐，是一种高尚的人道主义表现。
【热点问题讨论3】
1.你愿意获得一张自己的基因身份证吗？为什么？
提示：（1）现在要对个人所有基因进行检测，是不现实的。因为现在有不少基因还没得到确定。即使只是对个别或少数基因进行检测，也并不是每个人都需要的。现在西方国家对某几种致病基因进行筛检时，接受测定的人也只是有这类遗传病家族史的个人，或这类疾病的高危个人。目的是使他们能及早采取防范措施，如养成良好生活习惯、定期检查身体、适时手术等。
（2）有某种致病基因，并不一定就会患病。患某种疾病，往往不是由单一原因引起的。况且已知人的很多疾病是多基因病，它是由遗传因素和环境因素共同决定的。如果有良好的生活习惯等，往往可以使人避免患上某些遗传性疾病。
（3）有许多疾病，测定其致病基因是相当困难的。因此科学家认为不如测定其所表达的蛋白质更为快捷、有效。
（4）基因检测给受试者造成的心理负担或压力必须考虑到。特别是给出似是而非的结论之后，往往会使受试者无所适从。
（5）现在记录有个人某些遗传信息的“身份证”已经出现，但仅仅是试验性质的。至于说拿着它去看病，起码在可以预见的将来是言过其实。
（6）将“基因身份证”上记录的信息和它的作用等问题弄清楚之后，才能决定要不要它。比如，现在有的试验性基因身份证仅仅记录个人特有的某一对或某几对等位基因信息，它可能在验明正身方面起更大的作用，这类基因身份证要它也无妨。
（二）旁栏思考题
1.你知道中国大陆第一例试管婴儿是在什么时候出生的吗？
答：中国大陆第一例试管婴儿是于1988年在北京出生的。
2.为解决不孕夫妇的生育问题而出现的试管婴儿，与本文所说“设计试管婴儿”有什么区别？
答：所谓“设计试管婴儿”，实际上就是指体外受精形成的胚胎（几个细胞期）在植入母体孕育前，根据人们的需要，将胚胎的一个细胞取出，进行某些基因检测。当检测结果符合人们需要时，再把胚胎植入母体孕育。一般我们所说的做试管婴儿，不必经过基因检测这一步骤。
五、知识拓展
1.治疗性克隆与生殖性克隆的区别是什么？
（1）两种克隆的定义
所谓治疗性克隆是指，“利用克隆技术产生特定细胞和组织（皮肤、神经或肌肉等）用于治疗性移植”（国际人类基因组伦理委员会，1999年3月）。
生殖性克隆是指，将克隆技术用于生育目的，即用于产生人类个体。
（2）治疗性克隆跟干细胞研究密切相关
干细胞是具有强大的多方向分化潜能和自我更新能力的一类未分化细胞。干细胞按分化潜能可分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞三种类型。全能干细胞（totipotent）是可以发育成一个完整个体的未分化细胞，如受精卵。多能干细胞（pluripotent）是指能分化成除胎盘之外所有其他组织细胞的未分化细胞，如ES细胞，它的分化能力仅次于受精卵。专能干细胞（unipotent）是指与特定器官和特定功能相关的一类干细胞，如神经干细胞、造血干细胞等。
干细胞按来源不同又可分为胚胎干细胞和成体干细胞两大类。胚胎干细胞是来自胚胎，如上述的ES细胞和PGCS细胞；成体干细胞是来自于已出生的人的体内，如人体各种组织中干细胞。
干细胞可以通过以下四个途径获得：① 从体外培养的胚胎中获得；② 从早期流产的胎儿中获得；③ 从克隆的胚胎中获得；④ 从成体中获得。
干细胞应用前景非常广阔，比如可用于细胞治疗、基因治疗、药物筛检和毒性的检测、生物体发育机制研究等。其中最吸引人的应用是，将干细胞分化成某一特定的细胞、组织，甚至器官，通过移植，使之再建起受损的组织，甚至器官。比如，将干细胞在体外分化为胰岛细胞，注入病人胰脏中，通过增殖，构成病人新的胰岛组织，它就可以替代病人受损的胰岛组织，使依赖注射胰岛素维持生命的病人得到根治。人们预言，干细胞有可能用于治疗人类几乎所有的组织坏死性或退行性疾病。它将是人类医疗史上的一次革命。
但是，用干细胞治疗时，要有一定数量分化的细胞，并要解决免疫排斥难题。为此，科学家就想将病人健康的体细胞核取出来，移植到去核卵细胞中，构建克隆人胚胎，然后再从胚胎中分离ES细胞，供研究和应用。这样就有可能解决上述两个难题。因此在现阶段克隆人胚胎应该看成是干细胞研究和应用中的一个步骤。现在所谈的治疗性克隆主要就是指这些内容。
2.关于试管婴儿技术有哪些伦理问题的争论？
（1）代孕问题的提出
① 有的妇女有健康的卵巢，但因癌症而摘除了子宫，或子宫有毛病，或因其他原因无法在自身子宫孕育胎儿，而需要借用别人的子宫帮助孕育胎儿，这样就提出了代孕的问题。代孕开始时并不具有商业性质，只是出于亲属之间的情谊互相帮忙，再加上由于精、卵是来自夫妻双方，因此并没有引起多大的争议。
上述这种亲属间代理怀孕的情况毕竟不多，而有些子宫健全的妇女，为了免受怀孕和分娩痛苦的折磨，或者为了保持自己苗条的体型，也要求别人替自己生个孩子，这样就引出了一系列伦理争论。在英国、美国等国家，20世纪80年代就出现了代孕行业，这些“出租子宫”妇女的情况很复杂，但是她们当中大部分人都是穷人，替人家生个孩子所得到的报酬，足以应付经济上的燃眉之急。
② 伦理争论
一部分人认为，不能让代孕合法化，其理由是：
──代孕是富人对穷人的压迫，是对人类伦理道德的挑战。对于不育的妇女来说，她们是令人同情的，但是如果她们借助代孕生子，必然会在社会上造成一批以代孕为职业的妇女，这是人间更大的悲剧。对于那些身体健康的妇女，为了个人种种目的，使用金钱而将本来属于自己的生育责任，转嫁到代孕母亲身上，这种金钱与代孕之间的关系并不是平等互惠的关系，是富人对穷人的压迫。
──可能使代孕的妇女沦为专门替人生孩子的工具，这不利于对妇女的保护。
──代孕存在着风险：如果生下的孩子有残障，谁都不想要怎么办？如果代孕母亲在怀孕过程出现生命危险怎么办？这是金钱所无法弥补的。
──对所生下的孩子会造成诸多的心理、社会和法律问题。首先，代孕母亲怀的是孩子，而不是物。经过十月怀胎，代孕母亲与孩子之间会产生强烈的骨肉之情。如果代孕母亲不愿把孩子交给委托方怎么办？其次，代孕母亲怀的胚胎，可以是委托方精、卵培育的，也可以是用代孕母亲的卵子与其他人精子培育的，还可能怀的是与委托方、代孕母亲毫不相干的胚胎，甚至有的代孕母亲怀的是自己女儿和女婿的胚胎。这样，生下的孩子能在这么纷乱的关系中摆平自己的心理吗？难道孩子不会觉得自己是人们出于某种需要而制造出的“玩意儿”吗？
──现在有的同性恋者也提出用自己的生殖细胞在人体外受精，由代孕母亲替他们生个孩子，这样岂不造成社会混乱，严重损伤了后代的利益吗？
──子宫有问题的妇女，不见得非得要用代孕的办法生孩子，她们可以通过领养的途径得到。
另一部分人则认为代孕是一种合理的要求，是运用科技力量帮助不育的妇女做妈妈的行为，因此代孕是应该受到法律保护的人类生育的基本权利。其理由是：
──平等生育权是基本的人权。子宫有毛病，请人代孕的要求是合理的，而且现在科技力量也能办得到，那么我们为什么还要去剥夺她们的基本权利呢？
──代孕有利于稳定家庭、稳定社会。孩子是稳定家庭的重要因素。用夫妇的精、卵结合形成的胚胎请人代孕，犹如孩子先交给别人抚养，然后再领回来一样，怎么说也是自己的“亲骨肉”，它有利于稳定家庭。否则，很容易发生夫妻离异，家庭解体。因此代孕是合乎人类伦理道德的。
──在代孕中付给代孕母亲一定的报酬是合情合理的，谈不上剥削或压迫。因为代孕母亲付出了心血、需要营养、不能外出工作，委托方应该付给一定金钱给以补偿。代孕是一项充满人情味的妇女之间的相互帮助。
──需要通过代孕实现做母亲愿望的妇女人数不少，即代孕有着庞大的市场需求，禁止是困难的，不现实的。同时，代孕本身是一项现代的生殖科学技术，如果因为有了争议就要给以禁止，那么又如何谈得上创新和发展呢？现代生物科学技术的应用，几乎没有一项是没有争论的。
──通过政策或法律的规范，可以让代孕造福人类，防止滥用。
（2）精子银行或胚胎银行
① 精子银行带来的问题
在做试管婴儿的人当中，有不少夫妻是因为男方没有精子、精液，或者精子不正常等原因，需要别人提供精子，做体外受精。在中国，法律规定不能进行精子买卖，只能通过相互馈赠获得，或者通过精子库获得，但对获得者有严格的资格认定：如男方必须是无精症、少精症、弱精症、畸精症等患者；男方是长期接触放射线或有毒化学物质人员；男方是出生于某种遗传病家庭或输精管已结扎而不能恢复等。同时，还要在保证书上签字，保证承担所出生孩子的一切法律责任和义务。
但是在国外，精子银行却完全是商业性质，它的运转是为了盈利，于是就牵扯出了一系列伦理道德问题：
──体外受精所需精液量很少，精子银行可以将同一批号的精液提供给很多妇女使用，这样势必造成在社会上出生一大批同父异母的兄弟姐妹，在不知情的情况下，将来如果他们相互间进行婚配，岂不造成近亲结婚？中国法律规定，一位捐精者的精子只能供给五位妇女卵子受精。
──有的捐精者已经死了，但是他的精液却仍然保存在精子银行中，继续供给妇女使用。这无异于是拿死人的精子与妇女的卵子受精，是极不道德的。而且有人有意地希望自己死后，能用自己的精液去做体外受精，以便让“自己”继续“存活”在这个世界上。
──有可能通过精液向妇女传播传染性疾病。虽然现在有很多国家都规定对捐精者要进行体检，只有身体健康者才可以捐精。但是人们担心，在金钱的诱惑下，有可能让未经健康检查的人捐精，或者精液未经筛检就入库。在艾滋病肆虐的今天，这种担心不是多余的。
──为了打消顾客怕染上艾滋病的顾虑，一些精子银行就向顾客展示捐精者更多的个人资料；有的还允诺等孩子长大后，将向孩子提供捐精者姓名、电话、地址，也可以安排见面。由于孩子难以割断与捐精者（生物学父亲）的情结，可能引发一系列社会学和法学问题。
② 胚胎银行带来的问题
在做试管婴儿过程中，通过体外受精得到的胚胎往往是有富余的。为了防止胚胎移植不能一次成功，以备下一次再用，因此人们都把这些富余的胚胎冷冻起来。另外，有的妇女为了能在自己认为合适的时候怀孕，趁年轻时将自己的卵子取出，与丈夫的精子通过体外受精做成胚胎冷冻起来，以供将来使用。由此又引出来一系列伦理问题：
──冷冻在低温库中的胚胎是要收费的，有人做试管婴儿时胚胎移植一次就成功了，对那些冷冻的胚胎于是就置之不顾了；有的人也许压根儿就忘了自己在胚胎银行里还保存着冷冻胚胎，既不交费，胚胎银行又无法跟他们取得联系，于是就引出了对这些“多余”、“无主”的胚胎怎么处置的问题。能不能将这些胚胎杀死抛弃？或者提供给科学家做研究？在西方人眼里，一个胚胎就是一条生命。但是争论归争论，在既不交钱，又找不到认领人的情况下，胚胎银行只能把他坚决处理掉。
──如果男女分手了，但是在胚胎银行里又存有用他们精、卵做的胚胎，是把胚胎放入女方子宫中孕育呢？还是把它毁掉？如果男女双方意见不一，就难办了。因为在一些西方国家规定，只有征得男女双方的同意，才能将冷冻胚胎植入女方子宫孕育。但是，有人认为决定权在女方手里，因为胚胎只有在女方的子宫中才能孕育成婴儿。这是游走于人情与法律之间的难题。
──如果委托人突然间都去世了怎么办？曾有一对富有的美国夫妇，将他们精、卵做的胚胎冷藏在澳大利亚墨尔本一所不孕症治疗中心。在一次外出旅行中，因飞机失事，这一对夫妇去世。于是有人就提出，是不是应该把胚胎植入代孕母亲子宫，让他生下来，继承遗产？还是没有这个必要，把财产交给他们的亲戚继承，抑或交给国家处置。即提出了这样的问题：冷冻胚胎应该具有什么样的道德地位和法律地位？
3.基因治疗会出现哪些伦理问题？
（1）基因治疗的合理性
① 基因治疗的疾病一般是目前无法得到根治的、严重的遗传性疾病，而且这些疾病很容易造成患者死亡，因此，基因治疗方案比较容易得到患者或监护人的同意，同时也比较容易得到政府有关部门的批准。
② 尽管基因治疗困难重重，但是科学家认为，基因治疗的思路是正确的，因此一直在坚持不懈地研究着、实践着。
③ 基因治疗蕴藏着丰厚的商业利润。对于基因治疗而言，即使以后可以用于临床，其收费也会很高。由于不少人为了治病可以不惜金钱，因此在巨大商业利润的驱动下，国家或私人都投入了大量研究资金，这样就进一步刺激了基因治疗的发展。
（2）基因治疗的困难
① 基因治疗的进展，依赖于基础理论研究的突破，而且并不是说知道了致病基因，人类就有办法对付它了。更何况，目前对很多基因病的致病基因，及其基因间相互作用的机理尚不清楚。
② 要寻找合适的靶细胞，让转入的基因在患者体内能持久地发挥作用。
③ 每个靶细胞只能整合入一个基因。体内生化物质是处于一种动态平衡状态，基因表达产物少了不行，多了也不行。
④ 要选择、构建合适的载体。现在常用的载体是病毒，尤其是反转录病毒，虽然它们都进行了无害化处理，但是科学家还是报道了接受基因治疗的人易患癌症的事实。
⑤ 现在还缺乏令人满意、有效地将目的基因导入受体细胞染色体定点位置的办法。
（3）基因治疗是否必要和安全
有人认为没必要搞基因治疗，其理由是：
① 基因治疗是支持了劣生，阻碍了人种进化；
② 需要进行基因治疗的人很少，但是研究和实施基因治疗得花费大量金钱，这样势必造成医疗资源需求转移；
③ 目的基因随机地整合入受体细胞染色体，会不会引发突变、癌变等严重后果，或者发生基因沉默；
④ 基因治疗技术有可能被滥用，比如用于去掉不想要的基因，加入想要的基因，即用于人种的改造等。专题4 生物技术的安全性和伦理问题
体外重组DNA技术的创始人──伯格（P. Berg），当年在他将猴子的病毒DNA与一种噬菌体DNA在体外成功地拼接起来的时候，这位极富责任感的科学家曾毅然停止了他的研究工作，写信给美国国家科学院，建议将DNA重组的研究先冻结一年，以便让科学家们有时间讨论这项技术的安全性问题。由此，我们可以看到现代生物技术从它诞生之日起，其负面影响就是无法回避的问题。本专题就是让学生在学习了有关基因工程、克隆技术等现代生物技术知识以后，了解当今社会有关生物技术的安全性和伦理等热点问题，并引领他们科学地、理性地看待这一问题。
本专题教材分析
一、 教学目的要求
知识方面
1.简述与生物技术安全性和伦理问题有关的生物学知识，能运用这些知识理解不同观点的内容和论据。
2.举例说出生物武器对人类的威胁。
情感态度与价值观方面
1.关注转基因技术的安全性问题，认识到每一项生物技术的发展都有可能带来安全性和伦理问题。
2.养成关注社会问题讨论的参与意识，形成质疑、求实的科学态度，并能以理性的、积极的态度关注问题的解决──通过科技手段的进步、社会规范的建立等途径“趋利避害”。
能力方面
面对来自媒体和他人关于生物技术安全性和伦理问题的不同观点，能够运用已有的生物学知识进行辨析，初步形成客观的科学的评价能力。
二、教学内容的结构和特点
（一）教学内容的特点
本专题内容包括《科技探索之路──生物技术引发的社会争论》及三节正文：《转基因生物的安全性》、《关注生物技术的伦理问题》和《禁止生物武器》。第一节《转基因生物的安全性》可用2课时教学，第二节《关注生物技术的伦理问题》可用2课时教学，第三节《禁止生物武器》可用1课时教学。本专题还安排了一个课外活动：“社会调查”（或“辩论会”）。
本专题题图的寓意是：公众对现代生命科学研究成果的伦理关注，往往超过了对科学价值理解的兴趣。当试管婴儿、转基因食品、克隆动物等来到人间时，有人为此感到欢欣鼓舞，有人觉得犹如一场梦魇。究竟该如何应对？
本专题的学习是在前面几个专题的基础上进行的。前面几个专题主要是在技术层面上介绍各种生物技术的原理与应用，其知识、技能的成分更多些，而本专题主要是进行安全性和伦理问题的讨论。例如，关于“转基因生物的安全性”问题的讨论。首先，在概述转基因成果的基础上提出问题，如食用转基因食品会不会对人体健康造成隐性伤害？转基因生物会不会对生态环境造成破坏等；然后，以“论坛”的形式，从食物安全、生物安全和环境安全三个方面分别介绍了不同的观点、态度，并列举了相关的论据。这样编写，不仅形式新颖，还使学生能够依据人们所生活的不同社会环境，从多个角度了解和认识转基因生物安全性问题，感受问题的重要性和复杂性。又如，在“关注生物技术的伦理问题”中提出了三个热点问题：“如果有朝一日克隆人真的来了，我们应该怎么办？”“你支持设计试管婴儿吗？”“你要一张基因身份证吗？”通过对这三个热点问题的讨论，帮助学生树立科学的态度和价值观，理性地看待生物技术中的伦理争论。最后又在“拓展视野”中介绍了“争夺基因资源”这一热点问题。
本专题最后一节，通过对生物武器的介绍，让学生了解生物武器的危害。在恐怖主义猖獗且现代生物技术迅速发展的今天，了解生物武器对人类的威胁，具有一定的现实意义。
本专题之所以选取了与现代生物技术的发展直接相关的几个比较突出的问题进行讨论，主要的意图有以下几方面：
（1）提出在生命科学发展过程中，所引出的种种伦理、社会和法律问题。
（2）在学生已有的生命科学基础知识之上，引导学生对科技成果的应用进行正确的思考。
（3）要让学生了解，由于个人所处的社会在政治制度、经济发展水平、宗教信仰、历史背景、传统伦理观念等方面的差别，就会产生出不同价值观。这样，对于生命科学中同一个伦理、社会或法律问题，在不同社会中不仅会有不同的看法，而且还会引导出截然不同的社会措施、政策和法规。
（4）对于中国来说，所有的判断和所立的法规，都必须符合自己的国情，符合国家的最高利益：既要有利于中国科学家占领科学研究制高点、有利于国家科学技术的繁荣，又要有利于促进国家经济的发展。
另外，通过介绍我国对待转基因生物、治疗性克隆、生物武器等问题的政策和法规，使学生们认识到，生物技术立法要在国际法规的大框架下，符合自己的国情。
在呈现方式上，本专题将学生的活动放在重要的位置上，安排了较多的讨论（如“论坛”和“热点问题讨论”）、辩论、调查或进展追踪等活动。其中，“论坛”和“热点问题讨论”用一定的篇幅介绍了有关问题的不同观点、背景资料，以及争论的焦点等，其目的是让学生在了解该问题全貌的情况下，展开讨论或做进一步的调查。通过这些活动，不仅培养了学生关注社会问题的参与意识，使学生能够科学地、理性地发表自己的看法；同时也培养了学生分析复杂社会问题的能力。
（二）教学内容的结构
三、与学生经验的联系
本专题的学习要联系学生已有的知识和经验，诸如遗传与变异、生殖与发育等必修模块的基础知识；以及本模块基因工程中的转基因技术，细胞工程中的核移植技术，胚胎工程中的胚胎移植技术等知识。只有运用这些知识才能更好地辨析每一种观点背后论据的科学性。每一个问题的讨论及其辩论活动的实施都是对学生已有知识、经验的调动和考查。
在学生的生活经验中，也存在有与转基因生物、试管婴儿、基因歧视等问题直接或间接接触的机会；加上媒体的相关报道，在学生中会产生各种认识。虽然这种认识可能是模糊不清的，但至少学生对生物技术的安全性与伦理问题是不陌生的。
四、与其他专题的联系
在这一专题中，学生要能够对生物技术的安全性和伦理问题进行一些反思和辨析，需要运用到基因工程、细胞工程，以及胚胎工程等现代生物技术的基础知识。因此，前三个专题的学习是本专题的基础。
本专题的学习又是整个模块中不可或缺的一部分。通过对转基因生物安全性的关注，以及对生物技术伦理问题的讨论，学生才能真正地将现代生物技术的发生、应用和发展与人们的现实生活切实地联系起来。同时，在分析和讨论相关的生物技术安全性和伦理问题的过程中，学生对现代生物技术核心的基础内容的掌握和运用水平也将得到提升，从而提高学生的生物科学素养和兴趣，这也是本模块基本理念的重要体现。
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www.2.1.2 植物细胞工程的实际应用
课题 2.1.2 植物细胞工程的实际应用 主备人 上课时间 编号 07
教师
教学重点 植物细胞工程应用的实例
教学难点 掌握作物脱毒、人工种子的制备过程
教学目标 知识目标 1、掌握微型繁殖和植物组织培养的联系2、掌握作物脱毒、人工种子的制备过程和意义3、了解单倍体育种和突变体的利用4、了解细胞产物的例子
能力目标 搜集有关细胞工程研究进展和应用方面的资料，进行整理、分析和交流。
情感目标 认同细胞学基础理论研究与技术开发之间的关系；关注细胞工程研究的发展和应用前景。
教学媒体 课件
教学过程
教学内容 教师的组织和引导 个人札记
1．微型繁殖与无性生殖2．微型繁殖与作物脱毒、人工种子、单倍体育种 巩固练习 【知识网络体系】【重难热点归纳】1．微型繁殖与无性生殖微型繁殖是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，实际上是无性生殖的一种。在繁殖的过程中，细胞进行有丝分裂，因此亲、子代细胞内DNA相同，具有相同的基因，因此能保证亲、子代遗传特性不变。利用这种技术能高效快速实现种苗的大量繁殖。2．微型繁殖与作物脱毒、人工种子、单倍体育种作物脱毒、人工种子、单倍体育种的培育过程均有采用微型繁殖的技术。作物脱毒主要是强调微型繁殖的取材一定是无毒（的如茎尖、根尖），才能繁殖出无毒的幼苗。人工种子采用的还是微型繁殖的技术，但是只需培育得到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽，包上人工种皮就可形成人工种子。人工种子与微型繁殖得到的幼苗一样能保持亲本的优良性状，另外还可不受气候、季节和地域的限制。单倍体育种的优点是后代无性状分离，后代都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短育种年限。单倍体育种从本质上说属于有性生殖，这一点与微型繁殖有所区别。但单倍体育种首先要进行花药离体培养，采用还是微型繁殖的技术，然后用秋水仙素处理，获得纯合子。【经典例题剖析】1.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性[解析]考查植物组织培养的原理、过程。植物组织培养的原理是植物细胞的全能性。过程是：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体。此过程是一个无性繁殖的过程，细胞数目增多的方式是有丝分裂，并且涉及细胞的分化。[答案]C2.基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得_____________等营养物质。（2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_____________和________________两类激素。（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_____________能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。（4）试管苗的细胞核中含_________条脱氧核糖核苷酸链。（5）培育成的试管苗可能出现的基因型有_____________。[解析]考查对植物组织培养过程的掌握。要准确解答此题需要从以下几个方面入手：①愈伤组织的形成过程中，不断地从培养基中吸取营养。供生物细胞生活的营养物质主要有无机物（水、无机盐）、有机物（糖类、脂类、蛋白质、维生素）等物质。②植物激素的种类很多，要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有细胞分裂素和植物生长素两大类。③试管苗是花药离体培养后得到的单倍体植株。其有叶绿体，可以进行光合作用。④单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，由水稻的基因型为AaBb可知此水稻为二倍体。已知水稻的体细胞中含有24条染色体，则单倍体细胞中含有12条染色体，12个DNA分子。每个DNA分子由两条平行的脱氧核糖核苷酸链盘旋而成，所以试管苗的细胞核中含有24条脱氧核苷酸链。基因型为AaBb的水稻产生配子时，依据基因的自由组合定律，结果♀、♂配子各有四种，即AB、aB、Ab、ab。[答案]（1）水、无机盐、维生素和小分子有机物 （2）细胞分裂素 植物生长素 （3）叶绿体 （4）24 （5）AB、aB、Ab、ab【基础试题训练】一、选择题1．马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是 （　 ）A．选择优良品种进行杂交 B．进行远缘植物体细胞杂交C．利有芽尖进行组织培养 D．人工诱导基因突变2．用植物组织培养技术，可以培养或生产出 （　 ）
　　A．食品添加剂 B．无病毒植物 C.人工种子 D．前三项都是
3.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞 （　 ）A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性4．科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是 （　 ） A．彼此性状相似 B．变异频率较高 C．单倍体 D．都是纯合子5．水稻（基因型为AaBb）的花药通过无菌操作，接入试管，经过如下过程培育试管苗。以下选项中正确的是 （ ） A．a用花药离体培养法获得单倍体植株；b通过有丝分裂产生愈伤组织；c培养基中至少应有乙烯和脱落酸；d试管苗的生长发育不需要光照 B．a用花药离体培养法获得二倍体植株； b通过减数分裂产生愈伤组织；c培养基中至少应有生长素和细胞分裂素；d试管苗的生长发育不需光照C．a用花药离体培养法获得单倍体植株；b通过有丝分裂产生愈伤组织；c培养基中至少应有生长素和细胞分裂素；d试管苗的生长发育需要光照D．a用花药离体培养法获得二倍体植株；b通过有丝分裂产生愈伤组织；c培养基中至少应有乙烯和脱落酸；d试管苗的生长发育需要光照6．植物的微型繁殖技术是指 （ ）A．植物体细胞杂交技术 B．嫁接C．营养繁殖 D．植物组织培养7．下列哪一项不是单倍体育种的优点 （ ）A．缩短育种年限 B．变异率高C．得到稳定遗传的优良品种 D．节约人力、物力8．胚状体是在植物组织培养的哪一阶段上获得的 （ ）A．愈伤组织 B．再分化 C．形成完整蜘蛛 D．取离体组织9．人参皂苷干粉可以通过下列何种技术获得 （ ）A．杂交育种 B．植物细胞培养 C．多倍体育种 D．单倍体育种10．运用植物组织培养技术，可以培育或生产出 （ ）A．细胞产物——生物碱 B．无病毒植物C．人工种子 D．以上都是11．下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是 （ ）A．花药离体培养得到单倍体植株 B．秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株C．人工种子的培育 D．“番茄——马铃薯”杂种植株的培育过程12．植物的微型繁殖的优点是 （ ）A．取材少 B．培养周期短 C．繁殖率高 D．以上都是13．对人工种子正确的解释是 （ ）A．通过科学手段人工合成的种子 B．利用植物组织培养技术获得的种子C．种皮能自我生成的种子 D．人工种子发芽率低14．（2005，广东）两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是 ( )A．单倍体育种 B．杂交育种 C．人工诱变育种 D．细胞工程育种15．下列叙述中，与植物体细胞杂交密切相关的是 ( )A.利用离心、振动、电刺激等诱导 B.利用聚乙二醇（PEG）等试剂诱导C.克服远缘杂交不亲和的障碍 D.快速繁殖、培育无病毒植物 细胞产物的工厂化生产，如蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱的生产，应用的都是植物组织培养技术传统的发酵一般是指微生物分解有机物的过程，但现代发酵技术也包括通过细胞培养得到细胞产物的过程。愈伤组织是一团没有分化的细胞，其特点是排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞。学生课前预习的时候做，课堂上告诉学生答案并简单评讲
课堂巩固 用以上习题
作 业 学案与测评
板书设计： 2.1.2 植物细胞工程的实际应用
课后笔记：在植物繁殖新途径的教学中，首先可由植物组织培养技术引入，让学生回忆植物组织培养技术的基本原理和过程，思考利用这些技术能做哪些工作？再逐一讲解微型繁殖技术，作物脱毒技术及人工种子。
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植物繁殖的新途径
作物新品种的培育
微型繁殖
作物脱毒
人工种子
植物细胞工程的实际应用
单倍体育种
突变体的利用
细胞产物的工厂化生产
植物繁殖的新途径
作物新品种的培育
微型繁殖
作物脱毒
人工种子
植物细胞工程的实际应用
单倍体育种
突变体的利用
细胞产物的工厂化生产4.3 禁止生物武器
『课标解读』
1、知识方面
列举生物武器的主要种类。
举例说出生物武器给人类带来的威胁。
2、情感态度与价值观方面
形成坚决禁止生物武器、维护世界和平的态度。
3、能力方面
初步形成客观的科学的评价能力。
『重难点归纳』
一、生物武器的特点主要有哪些？
致命性、传染性强、生物专一性、面积效应大、危害时间长、难以发现等。
（1）致命性、传染性强。一旦发生病例，易在人群中迅速传染流行，造成人员伤亡，甚至造成社会恐慌。
（2）生物专一性。生物武器可以使人、牲畜感染得病，并能危及生命，但是不破坏无生命物体，例如武器装备建筑物等。
（3）面积效应大。现代生物武器可将生物战剂分散成气溶胶状达到杀伤目的。这种气溶胶技术在适当气象条件下可造成大面积污染。
（4）危害时间长。在适当条件下，有的致命微生物可以存活相当长的时间，如Q热病原体在毛、棉布、土壤中可存活数月，球孢子菌的孢子在土壤中可以存活4年，炭疽杆菌芽胞在阴暗潮湿土壤中甚至可存活10年。
（5）难以发现。生物战剂气溶胶无色、无味，不容易发现，若在夜间或多雾时偷偷使用就更难及时发现。
目前主要的生物武器有6种：炭疽杆菌、鼠疫杆菌、天花病毒、出血热病毒、兔热病杆菌和肉毒杆菌毒素。
『复习策略』
通过本节内容的学习要能列举生物武器的种类，并能举例说出生物武器对人类带来的威胁。对待生物武器的态度应明确而坚定──坚决禁止生物武器。
『例题剖析』
【例1】下列哪种生物不能作为生物武器（ ）
A．炭疽杆菌 B．伤寒杆菌 C．乳酸菌 D．天花病毒
【解析】生物武器必须是能治病的病菌、病毒或生化毒剂等。乳酸菌是一种非致病菌，因此不能作为生物武器。
【答案】C
【例2】 2001年9月11日，美国发生了惊世的“撞机事件”，自此次恐怖活动之后，美国国会议员又遭受了“炭疽热”的侵扰。请分析“炭疽热”的病原体属于生态系统的何种成分（）
A．生产者 B．消费者 C．分解者 D．以上都不是
【解析】“炭疽热”的病原体是炭疽杆菌，主要在动物体内寄生，所以是消费者。
【答案】B
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www.3.2 体外受精和早期胚胎培养
一、知识与技能目标
1、简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。
2、简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。
3、认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。
4、能够使用通俗语言介绍体外受精何早期胚胎培养技术。
二、过程与方法目标
本节内容我们可以采用探究式的学习方法，以“试管牛”为例，以胚胎学家的身份去思考，去探究，从而激发学习兴趣、培养能力、获取知识。注意搜集依关“试管牛”技术及其发展的资料，讨论并制定试管牛工厂化生产的技术流程，达到所学知识的融会贯通。
三、情感与价值观目标
在学习中，积极参与搜集资料信息，并结合“体内受精和胚胎发育”的已有知识储备，合理的推理和设计体外与胚胎培养的流程，从其发现理论与实践的结合点与差异，体会科学探索的差异，体会科学探索的艰巨性，掌握科学探究的一般方法
四、教学过程
试管动物技术：通过人工操作使卵子和精子在 条件下成熟和 ，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。
方法一：用 处理，使其超数排卵，从 中冲取精子（针对实验动物如__________、____________，以及家畜猪、羊等）
卵母细胞的_____ 方法二：从屠宰母畜卵巢中采集，或借助________、内窥镜或 等工具，直接从活体动物的 中吸取______________（针对大家畜或大型动物，如牛）
体外受精 卵母细胞的培养：用方法一得到的卵子______与____________的精子在体外受精，用方法二采集的卵母细胞在体外人工培养成熟
精子的采集：方法有 、手握法和电刺激法等
精子的 ____ ：方法有培养法（通过获能培养液）、 法（通过肝素或钙离子载体A23187溶液,针对_________________等家畜的精子）
获能溶液或专用的受精溶液
受精：获能的精子 ＋培养成熟的卵子 完成受精
胚胎早期培养 条件：受精卵在_________培养液中培养
培养液成分：无机盐、有机盐、__________、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及____________等物质
五、重难点归纳
1、卵母细胞采集的方法和操作的要领是什么？
方法一：对实验动物小鼠、兔和小家畜猪、羊等卵母细胞采集时，可先用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后在适当的时间从输卵管冲取卵子，并使其直接与获能的精子在体外受精。方法二：从刚屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞。方法三：直接从活体动物的卵巢中采集卵母细胞，叫活体采卵。需借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜，直接从活的动物卵巢中吸取卵母细胞。后两种方法适用于大家畜和大动物。
注意：后两种方法采集的卵母细胞需在体外培养成熟后才能与获能的精子受精。
2、以牛为例，从屠宰场收集卵巢中的卵母细胞进行体外受精的应用效果如何？
目前，从屠宰场废弃的卵巢中，每个卵巢平均可采集10枚左右可用卵母细胞，经体外培养成熟和受精后约可获4枚可用的胚胎，经过移植给受体母牛，最终可得到1～2头犊牛。牛的体外受精胚胎的工厂化生产已在一些发达国家开展。
六、例题分析
1、以下关于试管婴儿生产技术不存在的是（ ）
A、体外受精B、细胞培养 C、胚胎移植 D、基因重组
2、下列关于促进雌性动物大量排卵的叙述中，正确的是（ ）
A. 给未成年的雌性动物注射大量的相关激素，使其排卵
B. 给性成熟的雌性动物注射大量的相关激素，使其超数排卵
C. 给未成年的雌性动物注射一定的相关激素，使其排卵
D. 给性成熟的雌性动物注射一定的相关激素，使其超数排卵
3、采集的卵母细胞，都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精，以下原因不正确的是（ ）
A、卵子从输卵管中冲出也要经历类似精子获能的过程
B、动物排出的卵子成熟程度不同
C、体外人工培养至减数第二次分裂中期时，才算成熟
D、冲出的卵子还需要培养一段时间由小变大
4、列各组物质组成不全部属于哺乳动物胚胎的培养液成分的是
A．氨基酸、核苷酸、无机盐、激素 B．血清、激素、维生素、有机盐
C．核苷酸、维生素、血清、无机盐 D．有机盐、维生素、氨基酸、生长素
七、课堂巩固
（一）、选择：
1、（多选）体外受精的主要步骤是（ ）
A. 卵母细胞的采集 B. 卵细胞的采集 C. 精子的采集 D. 受精
2、关于试管动物技术的概念叙述正确的是( )
A. 通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经过移植产生后代的技术
B .通过人工操作使卵子和精子在体内成熟，在体外受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经过移植产生后代的技术
C. 通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并将受精卵移植产生后代的技术
D. 通过人工操作使卵子和精子在体内成熟，在体外受精，并将受精卵移植产生后代的技术
3、试管婴儿、试管苗和克隆羊三者均属于生物工程技术的杰出成果，下面叙述正确的是（ ）
A 都属于无性生殖能保持母本性状 B 都是细胞工程的技术范围
C 都充分体现了体细胞的全能性 D 都不会发生基因重组和变异
4、关于设计试管婴儿的问题，下列哪项不合乎道德规范（ ）
A、利用试管婴儿提供骨髓造血干细胞，救治病人
B、利用设计试管婴儿技术设计畸形胎儿，以供展览
C、利用试管婴儿的脐带血 D、设计试管婴儿，不一定非考虑他的性别
5、下列关于体外受精技术的说法中，错误的是（ ）
A．体外受精技术需要的温度大约为37℃
B．体外受精是从初级卵母细胞和初级精母细胞开始的
C．体外受精技术已成为一项常规的动物繁殖生物技术
D．体外受精技术可用于研究动物生殖细胞的发生机制
6、对家畜进行卵母细胞采集时，可先用（ ）处理
A. 促性腺激素 B. 促性腺激素释放激素 C. 肝素 D. 性激素
7、从活体动物的卵巢中直接采卵时，不正确的方法是（ ）
A. 超声波探测仪 B. 内窥镜 C. 腹腔镜 D. 阴道镜
8、卵母细胞培养到（ ）期时，就可以与获能精子进行体外受精了
A. ＭＩ B. ＭＩＩ C. 桑椹期 D. 囊胚期
9、（多选）采取精子的方法是（ ）
A．假阴道法 B. 手握法 C. 筒握法 D. 电刺激法
10、（多选）利用假阴道采精时，要求假阴道应具备的条件是（ ）
A．适宜温度 B. 适宜压力 C. 适宜润滑度 D. 适宜气味 E. 适宜湿度
11、在体外受精前，要对精子进行（ ）
A. 纯化处理 B. 获能处理 C. 电刺激 D. 超声波处理
12、（多选）精子体外获能的方法有（ ）
A. 化学法 B. 电刺激法 C. 培养法 D. 冷藏法
13、（多选）用化学法使精子获能，采用化学药物是一定浓度的（ ）
A. 氯化钠溶液 B. 肝素 C. 钙离子溶液 D. 磷酸缓冲液 E. 钙离子载体A23187
14、精液保存的方法是（ ）
A．高温保存 B. 常温保存 C. 低温保存 D. 超低温保存
15、体外受精的场所是（ ）
A.在水溶液中 B.在盐溶液中 C. 在获能溶液或专用的受精溶液中 D.在酒精溶液中
16、下列有关受精作用的叙述错误的一项是（ ）
A．受精卵中全部遗传物质来自父母双方的各占一平
B．受精时，精子和卵细胞双方的细胞核相互融合
C．受精卵中染色体数与本物种体细胞染色体数相同
D．受精卵中染色体来自父母双方的各占一半
17、精子和卵子在体外受精后，应将受精卵移入（ ）
A. 受体动物体内 B. 培养箱 C. 发育培养液 D. 冷库冷藏
18、体外受精技术经过多年的研究，已经取得了很大进展，目前以哪种动物的体外受精技术水平最高（ ）
A．猪 B．羊 C．牛 D．家兔
19、下列动物可用培养法进行精子体外获能处理的是（ ）
A．牛 B．羊 C．驴 D．家兔
20、发展试管动物技术具有重要意义，下列关于这方面叙述错误的（ ）
A．试管动物技术可解决动物生育率低的问题
B．试管动物技术可以更多、更有效地利用动物卵细胞
C．试管动物技术可以通过普通家畜繁育良种家畜
D．试管动物技术不能实现家畜的快速繁殖
（二）填空
21、阅读下面的资料，请回答下列问题：
体外受精技术是继人工授精、胚胎移植技术之后，家畜繁殖领域的第三次革命。特别是近10年来，随着一系列高新生物技术的发展，如DNA图谱的构建、细胞核移植、转基因技术、胚胎干细胞的建立和克隆动物的研究，推动了体外受精技术向前发展。
哺乳动物体外受精研究已有100余年的历史。早在1878年，澳大利亚科学家斯科克（Schek）就用兔进行过实验，此后皮克斯（Pincus）等科学家曾对家兔和小鼠进行过体外受精。随着体外受精方法的不断完善，已先后对30多种哺乳动物体外受精并相继获得成功，其中移植获得的试管后代家畜有牛、山羊、猪、绵羊等。近年来，研究者在改良培养液、培养条件，提高胚胎体外生产效率方面做了大量的工作。其主要目的是：尽量模拟体内受精和发育环境，提高胚胎体外生产效率；通过在培养体系中添加化学物质以图更好地了解整个受精过程中的生理机制。但体外胚胎生产技术的累积效率却很低，即使胚胎培养在体内也只有5%-10％的成功率。
1、（1）体外受精技术操作的对象是（ ）
A．生殖细胞 B．受精卵 C．早期胚胎细胞 D. A,B,C都是
（2）体外受精技术的理论基础是________________，基本原理是________________
2、哺乳动物的体外受精主要包括_________________、___________和________等几个步骤。试管牛是_____________（有性生殖、无性生殖）的产物。克隆羊“多利”是_____________（有性生殖、无性生殖）的产物。
3、为使动物排出更多的卵子可用_________________处理，然后从输卵管中冲取卵子。收集精子的方法有____________、_______________和_______________等。体外受精前，要对精子进行____________处理，通常采用的体外获能方法有___________和________________法两种。
1.（1）D （2）胚胎发育学 人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，使初级卵母细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精。
2.卵母细胞的采集，精子的获取 受精，有性生殖，无性生殖
3.促性腺激素，假阴道法，手握法，电刺激法，获能，培养法，化学诱导
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www.2.2.1 动物细胞培养和核移植技术
课标要求
1、能力要求
了解动物细胞培养的过程
比较动物细胞培养与植物组织培养区别
掌握动物体细胞核移植技术的过程和意义
2、内容要求
了解动物细胞培养的过程。
了解动物体细胞核移植技术的原理。
知识网络体系
重难热点归纳
1、动物细胞培养的过程
2、动物细胞培养与植物组织培养的区别。
动物细胞培养与植物组织培养有许多相似之处，也有许多不同点。一是它们用的培养基不同，植物组织培养用的一般是固体培养基，而动物细胞培养用的一般是液体培养基。第二是它们的培养基的成分不同。动物细胞培养的培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐和维生素，另外还有动物血清。植物组织培养所需要的培养基包含植物生长和发育的全部营养成分，如矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加物，没有动物血清。第三是植物组织培养最后一般得到新的植物个体，而动物细胞培养因为动物体细胞一般不能表达其全能性，因此得到的是同一种的细胞。
3、把握动物体细胞移植的特点
动物体细胞移植依据的原理还是细胞的全能性，与植物组织培养一样属于无性生殖。虽然细胞核内具有发展成为一个完整个体所需的全套基因，但动物体细胞分化程度较高，因此很难表达全能性。卵细胞体积大，易于操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。将体细胞核移植入去核卵细胞内，既保证了重组细胞的完整性，又能刺激体细胞核表达其全能性，发展成为一个新的个体。动物体细胞移植产生的新个体的亲本有三个：体细胞核供体、卵细胞细胞质供体、代孕母体。新个体细胞核基因型与体细胞核供体完全一样，因此新个体性状与体细胞核供体基本相同。卵细胞细胞质中也有少量的DNA，新个体性状与卵细胞细胞质供体有一些地方相同。代孕母体没有为新个体提供遗传物质，新个体性状与代孕母体基本没有联系。
经典例题剖析
1.为了使用于培养的动物组织细胞分散开以便配制成一定浓度的细胞悬浮液，选取来的动物组织应选用下列哪种物质处理
A.胃蛋白酶
B.胰蛋白酶
C.盐酸
D.胰脂肪酶
[解析]在动物组织细胞的间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质，它们将细胞网络起来形成具有一定的弹性和韧性的组织和器官，而弹性纤维易被胰蛋白酶在中性略偏碱性环境下催化分解，而胃蛋白酶在pH为1.8左右催化效率最高，此环境动物细胞被破坏。
[答案]B
2.下列属于动物细胞培养与植物组织培养主要区别的是
A.培养基成分不同
B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行
C.动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能
D.动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株
[解析]考查动物细胞培养与植物组织培养的主要区别。动物细胞培养与植物组织培养有许多相似之处，也有许多不同点。其主要不同点是它们的培养基的成分不同。动物细胞培养的培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐和维生素，另外还有动物血清。植物组织培养所需要的培养基包含植物生长和发育的全部营养成分，如矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加物，没有动物血清。
[答案]A
3.在克隆多利羊的过程中，下列哪项技术没有运用到
A.细胞培养技术
B.细胞核移植
C.胚胎移植技术
D.基因工程技术
[解析]考查克隆羊产生的过程。多利羊的培育过程是：将一只母羊（A羊）卵细胞的细胞核吸出，得到不含核的卵细胞。然后，将实验室中培养的另一只母羊（B羊）的乳腺上皮细胞的细胞核注入到无细胞核的卵细胞中并进行电刺激，这样就通过核移植技术形成了一个同时含有A羊核遗传物质和B羊细胞质的重组卵细胞。融合后的卵细胞经过体外细胞培养形成早期胚胎。然后把这个胚胎移植到第三只羊（C羊）的子宫中，让C羊为胚胎发育提供发育场所和营养物质，这个过程利用了胚胎移植技术。胚胎就在C羊子宫内发育成熟。C羊产下的羊就是克隆羊多利。从以上分析可以看出，多利产生的过程中没有使用基因工程技术。
[答案]：D
基础试题训练
一、选择题
1．下列与动物细胞培养有关的表述中，不正确的是 （ ）
A．培养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清
B．原代培养的细胞一般传至10代左右便会出现生长停滞
C．动物细胞培养一般能够传到40～50代，但其遗传物质发生了改变
D．动物细胞培养可用于检测有毒物质和获得大量自身健康细胞
2．生物技术的发展速度很快，已灭绝生物的“复生”将不再是神话。如果世界上最后一只野驴刚死亡，以下较易成功“复生”野驴的方法是 （ ）
A．将野驴的体细胞取出，利用组织培养技术，经脱分化、再分化，培育成新个体
B．将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育成新个体
C．取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵细胞中，经孕育培养成新个体
D．将野驴的基因导入家驴的受精卵中，培育成新个体
3．一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能 （ ）
A．有选择地繁殖某一性别的家畜 B．繁殖家畜中的优秀个体
C．用于保存物种 D．改变动物的基因型
4．下列哪—项属于克隆 （ ）
A．将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA分子中
B．将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内
C．将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞
D．将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系
5．有关全能性的叙述，不正确的是 （ ）
A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高
B．生物体内细胞由于分化全能性不能表达
C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高
D．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性
6．下列属于组织培养但不是克隆的是 （ ）
A．将花粉离体培养成单倍体植株 B．芽发育成枝条
C．根尖分生区发育成成熟区 D．上皮细胞无性繁殖产生的细胞群
7．动物细胞培养液和植物组织培养液的共有成分是 （ ）
A．葡萄糖 B．蔗糖
C．动物血清 D．维生素
8．单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞诱导融合后，要用特定培养基筛选出杂交瘤细胞。在这种培养基上不能存活、增殖的细胞是 （ ）
①B淋巴细胞 ②小鼠骨髓瘤细胞
③B淋巴细胞自身融合细胞 ④小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞
⑤杂交瘤细胞
A．①②③④ B．①③⑤ C．②④ D．①③
9．动物细胞培养的细胞来自于 （ ）
A．任何个体的细胞 B．只能取自动物胚胎细胞
C．只能取自幼龄动物的组织细胞 D．胚胎或幼龄动物的器官和组织细胞
10．（2005，广东）关于单克隆抗体，下列叙述不正确的是 （ ）
A、可以制成诊断盒．用于疾病的珍断 B、可以与药物结合，用于病变细胞的定向治疗
C、可以利用基因工程技术生产 D、可以在生物体内生产，不能体外生产
11．动物细胞工程常用的技术手段中，最基础的是 （　 ）
　　A.动物细胞培养　B．动物细胞融合 C．单克隆杭体 D．胚胎、核移植
12．细胞株的特点是 （ 　）
　　A．遗传物质没有改变，可以无限传代
　　B．遗传物质发生改变，不可无限传代
　　C．遗传物质没有改变，不可无限传代
　　D．遗传物质发生改变，且有癌变特点，可以无限传代
13．关于杂交瘤细胞的不正确叙述是 （ 　）
　　A．有双亲细胞的遗传物质　　B．不能无限增殖
　　C.可分泌特异性抗体　　　　 D．体外培养条件下可大量增殖
14.动物细胞融合技术最重要的用途是 （　 ）
　　A.克服远源杂交不亲和　　B.制各单克隆抗体
　　C.培育新品种　　　　　　D.生产杂种细胞
15.“生物导弹”是指 （ ）
　　A.单克隆抗体 　　　　　　　　 B.杂交瘤细胞
　　C.产生特定抗体的B淋巴细胞　　D.在单抗上连接抗癌药物
16.在动物细胞培养中有部分细胞可能在培养条件下无限制地传代下去，这种传代细胞称之为:
A．原代培养 B．传代培养 C．细胞株 D．细胞系
17.如果用动物的细胞进行克隆实验应该选择的细胞核不能是　　　　　　　　　 （ ）
A、乳腺细胞的 B、卵细胞的 C、胃腺细胞的 D、囊胚时期的胚胎细胞的
18．（多选）美国杜克大学医疗中心的一个研究小组利用成年猪的动脉血管细胞和模拟胚胎环境的新型生物反应器,成功地在实验室里培育出新的动脉血管.这种血管的外形和功能都与真的血管一样,这一研究成果是生物组织培养领域的重大进展.下列关于以上技术的叙述中,正确的是:
A．属于“克隆” B．可能要利用去核卵细胞
C．关键是激发血管细胞的全能性 D．关键是激发血管细胞发育成血管的潜能
二、非选择题
1.中国科学院动物研究所陈大元研究员带领的科研小组，首先选择了兔子卵细胞作为受体卵。他们采用了两种核移植方法，即电融合法和核直接注射法，把大熊猫的体细胞核移入兔的去核卵细胞质中。经过精心的实验，他们已得到了大熊猫的重构胚。实验结果显示，大熊猫的3种体细胞移植到兔去核卵母细胞中均可以卵裂，并进行早期发育，3种供体细胞核移植的融合率在55%~59%之间；融合后的重构卵进行培养后，囊胚率以乳腺细胞最高，而骨骼肌细胞的最低；重构囊胚细胞的染色体数目为42条，与供体（大熊猫）细胞染色体数目相同，与受体动物家兔的染色体数（44条）不同。经DNA指纹分析，也证明了重构囊胚细胞的遗传特性为大熊猫的遗传特性。实验还证明，卵细胞质使体细胞核去分化不具有特异性。大熊猫异种重构胚能否在寄母子宫着床乃至进行全程发育还是道难题，现正在深入实验。
根据以上材料，回答下列问题：
（1）下面叙述除哪项外都是动物克隆技术的益处？_____________。
A.探索异种克隆技术，拯救濒危物种
B.克隆技术与转基因技术结合，使异种器官移植成为可能
C.克隆技术的重要性在于复制出一个动物或一批生物
D.克隆技术的研究将帮助人类认识衰老过程
（2）“去分化”是指____________。
（3）细胞分化为囊胚，囊胚由许多细胞构成，其细胞增殖方式为_____________。
（4）科技预测：请预测大熊猫异种重构胚如果着床成功并顺利产生发育，其表现性状可能是_____________。
A.大熊猫的特点
B.兔子的特点
C.兼有大熊猫与兔子的特点
D.不具生殖能力
2.1952~1953年，美国科学家斯提瓦用胡萝卜根的悬浮培养细胞进行人工培养，发现单个细胞能像受精卵发育成胚一样的途径，发育成完整植株。1997年英国维尔穆特等人从白面母绵羊体内取出乳腺上皮细胞静息培养，然后把它的核移入黑面母绵羊去核的卵细胞中形成重组细胞，并将重组细胞培养成胚胎，将胚胎植入另一母羊的子宫内后获得了克隆羊多利。
阅读这段材料后，回答下列问题：
（1）文中的悬浮培养细胞和乳腺上皮细胞均为____________。
（2）斯提瓦的实验证明了____________。维尔穆特的实验证明了_____________。从细胞结构和遗传角度分析，两位科学家实验结论的得出，根本原因在于____________。
（3）斯提瓦和维尔穆特实验的差别在于____________。
（4）维尔穆特的实验技术又称为_____________________技术。该技术的经济意义在于：①_____________；②____________。
创新应用训练
1．(2006，广雅中学考题)CCTV一2于2005年4月7日报道，卫生部4月6日发布了《苏丹红危险性报告评估》，报道中提到苏丹红一号是一种人工色素(工业染料)，它在人体内代谢生成相应的胺类。科研人员欲采用一定的技术手段探究苏丹红是否对人体有危害。请回答：
（1）根据所学的动物细胞工程知识，你认为采取下列哪种技术手段最合适：
动物细胞融合 B．动物细胞培养 C．胚胎移植 D．核移植
（2）根据上述选择，请你设计一个实验来探究“苏丹红一号”是否对人体有危害。
[1]该实验的原理是：
[2]实验方法步骤：
①材料准备：从医院妇产科获取所需要的原材料组织，浓度为O．09％“苏丹红一号”试剂，高倍显微镜，培养瓶若干，配制好的培养液，剪刀，培养箱，所需要的酶。
②制备检测细胞：
a．配制细胞悬浮液：
b．将悬浮液分装到两个以上的培养瓶中，置于培养箱中培养一段时间。
③检测过程：
。
④实验结果观察、分析得出结论。(略)
参考答案：
一、选择题
CCDDC ADADD ACBBD DB (ABD)
二、非选择题
1.答案：（1）C （2）高度分化的组织器官或细胞重新恢复分裂能力的过程 （3）有丝分裂 （4）C
2.答案：（1）体细胞 （2）植物细胞具有全能性 动物细胞也具有全能性 细胞核中具有个体发育的全套基因 （3）动物细胞全能性的证实还需借助于卵子，而植物体细胞直接就可发育成植株 （4）克隆 利用克隆技术繁殖珍稀物种 克隆组织、器官，降低手术费用
三、应用创新
1．（1）B（1分）
（2）[1]原理：许多致畸、致癌物质加入动物细胞培养液后，培养细胞会发生染色体结构和数目的变异。根据变异细胞占观察培养细胞的百分数，可以判断某种物质的毒性。（2分）
[2]②a.将上述组织用剪刀剪碎，再用胰蛋白酶使其分散成单个细胞，然后利用培养液配制成一定浓度的细胞悬浮液。（2分）
③检测：（共3分） 取两只培养瓶，标号为1、2，分别往其中加入等量配制好的培养液，再往1中滴加几滴0.09％“苏丹红一号”试剂，摇匀。（1分） 将上述某一个培养状况较好的培养瓶的细胞培养液分成两份，分别加入1、2培养瓶中，进行培养；（1分） 一段时间后，分别从1、2培养瓶中取样作多次镜检，计算出变异细胞占观察培养细胞的百分数（1分）
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动物细胞培养的应用和概念
细胞培养的过程
细胞培养的条件
细胞培养技术的应用
动物细胞培养
动物细胞工程
核移植技术和克隆动物的概念
动物体细胞核移植技术的过程
动物体细胞核移植技术的应用前景
动物体细胞核移植技术存在的问题
动物体细胞核移植技术和克隆动物
动物血清、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素
胰蛋白酶、剪碎
动物胚胎或幼龄动物器官、组织
单个细胞
细胞悬浮液
50代细胞
……
细胞株
细胞系
原代培养
传代培养
10代细胞专题2 细胞工程
一. 教学内容：
复习细胞工程
二. 学习内容：
本周复习细胞工程，掌握动物细胞工程、植物细胞工程的操作过程。植物组织培养是植物细胞工程的基础，植物细胞的全能性是植物组织培养的理论基础。掌握动物细胞培养，单克隆抗体的制备，知道动物细胞在培养过程中的基本操作及其特点，单克隆抗体的概念，以及利用杂交瘤细胞制备单克隆抗体的基本原理。
三. 学习重点：
1. 植物细胞工程的主要技术——植物组织培养、植物体细胞杂交
2. 动物细胞培养与植物细胞培养的比较
3. 单克隆抗体制备及其原理和应用
四. 学习难点：
1. 细胞全能性在细胞培养中的表现
2. 细胞杂交的原理
3. 动物细胞培养与单克隆抗体
五. 学习过程：
（一）细胞工程：
细胞工程 植物细胞工程 动物细胞工程
基本原理 细胞生物学和分子生物学的原理和方法，工程学手段改造细胞
操作水平 细胞整体水平、细胞器水平操作
实质内容 改变遗传物质、产生新的性状，获得细胞产品
技术手段 植物细胞杂交技术植物细胞融合技术植物组织培养技术 动物细胞培养动物细胞融合、单克隆抗体制备技术胚胎移植、核移植等
理论基础 植物细胞全能性 细胞增值
诱导手段 物理法 离心、振动、电刺激化学法 聚乙二醇 物理 电刺激化学 聚乙二醇生物 灭活病毒（灭活仙台病毒）
诱导过程 1.去细胞壁 纤维素酶、果胶酶2.原生质体融合 获得杂种原生质体3.植物细胞培养 植株或用于发酵 1.获得分离的单个动物细胞 胰蛋白酶处理2.诱导融合 杂种原生质体3.动物细胞培养 细胞产品
应用 白菜—甘兰等杂交植物 单克隆抗体的制备（杂交瘤细胞）

（二）植物细胞工程
1. 细胞全能性
概念：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能
原因：每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因
外延：每一个活细胞都因该具有全能性
受精卵的全能性最高
生殖细胞分化程度很高，但仍然具有全能性——孤雌生殖
体细胞的全能性比生殖细胞的全能性低的多
生物体内细胞并没有表现出全能性，而是表现出基因的选择性表达
表现：孤雌生殖：有一个卵细胞分化形成各种类型细胞，如：雄蜂、雄蚁
离体组织：外界条件（营养、激素、其他条件）适宜形成小植株，表现出全能性
2. 植物组织培养
（1）培养基：
成分 主要内容 作用
水 水（H2O） 为细胞代谢提供条件，参与细胞代谢
无机盐 大量元素：N、P、S、K、Ca、Mg微量元素：Fe、Mn、Mo、B、Cu、Zn 满足植物对各矿质元素的需求，参与各种物质合成、代谢调节，生长必需
碳源 蔗糖 重要营养成分：愈伤组织不光合，利用蔗糖异养生活
大气CO2 重要碳源：完成组织分化，形成营养器官后，叶片能进行光合自养
氮原 NH4+、NO3— 合成核酸、蛋白质、辅酶、核苷酸等
生长因子 细胞分裂素、生长素 必不可少的调节物质：诱导脱分化形成愈伤组织，诱导愈伤组织再分化成植株
维生素 明显促进离体组织的生长
状态 固体培养基或半固体培养基 形成植物地上、地下部分，利于生长
培养要求 无菌操作条件常温培养光照条件更换培养基 细菌繁殖速度快，会产生污染植物细胞在常温下生长正常满足愈伤组织，及植株的光照需求防止代谢废物积累，满足营养需求
（2）过程：

脱分化：高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程
再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程
愈伤组织：排列疏松、无规则，高度液泡化的无定型状态的薄壁细胞
激素使用：
① 能强烈刺激愈伤组织的形成（细胞分裂素、生长素共同使用）
② 影响再分化过程中根和芽的发生
细胞分裂素、生长素浓度比
应用：
<1> 快速繁殖、培育无病毒植株
<2> 细胞培养生产药物、食品添加剂、香料、色素、杀虫剂（发酵罐中诱导分离的愈伤组织）
<3> 人工种子：胚状体 + 人工种皮
<4> 转基因植物的培育
3. 植物体细胞杂交
概念：
（1）来自两个不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞（植物细胞融合）
（2）把杂种细胞培育成植株 （植物组织培养）
过程：
4. 植物细胞杂交与传统细胞杂交比较：
传统杂交 细胞杂交
依据 杂种优势 细胞全能性、原生质体融合
过程 自然发生，在母体完成胚发育 人工诱导融合，需组织培养
本质 精、卵两种生殖细胞结合，完成遗传物质的重新组合 不同生物的体细胞融合，完成和遗传物质的融合
优点 杂种第一代生长整齐、植株健壮、产量高、抗虫抗病能力强 克服远源杂交不亲和障碍，实现不同种间的杂交
缺点 存在生殖隔离；杂种第二代会出现生长不齐、产量下降等现象 很多理论、技术问题未解决，距离推广应用有一定差距
目的 获得杂种优势，提高产量 获得优良性状
意义 自然发生、方便生产 扩展了用于杂交的亲本组合
应用范围 种内 种内、种间均可

（三）动物细胞工程：
A. 动物细胞培养
1. 培养基：
状态 液体培养液 动物细胞生活的液体环境
成分 葡萄糖 满足能量需求、作为细胞碳源
氨基酸 合成蛋白质
无机盐 重要的细胞组成物质
维生素、动物血清等 生长调节作用
条件 恒温 动物细胞生长温度
无菌条件 防止微生物污染
2. 过程：
幼龄动物组织剪碎组织胰蛋白酶处理细胞培养（培养瓶）
3. 概念：
原代培养：将动物组织用胰蛋白酶处理成单个细胞，配制成一定浓度的悬浮液，放入培养瓶中在培养箱中培养的过程
传代培养：培养瓶中的细胞越来越多，用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离下来，配制成悬浮液，分瓶培养的过程
细胞株：原代培养细胞传至10代左右就不容易传下去，细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞能存活传到40~50代，这部分细胞称为细胞株
细胞系：细胞株传到50左右不能再继续传代，部分细胞遗传物质改变，具有癌变细胞的特点，可以在培养条件下无限制的传代下去，这部分细胞称为细胞系
4. 生长特点：
（1）贴壁生长：培养瓶中的悬浮液细胞，紧贴培养瓶内壁才能生长
（2）接触抑制：当培养瓶中内壁生长细胞彼此紧密接触时，细胞不再分裂
5. 应用：
（1）生产有重要价值的蛋白质产品 分泌性的蛋白质产品
（2）培养皮肤细胞用于移植 形成组织
（3）检测有毒物质 致癌致畸引起染色体数目和结构改变
（4）理论研究 培养正常或异常细胞用于生理、病理、药理研究
B. 单克隆抗体
概念：单个B淋巴细胞进行无性繁殖获得的细胞群，产生化学性质单一，物质特异性强的抗体
基本原理：
（1）一种淋巴细胞克隆只产生一种特异性抗体
（2）细胞融合技术产生的杂交瘤细胞可以保持亲代双方的特性
（3）杂交瘤细胞的筛选，体外培养大量增殖，获得所需抗体
优点：
项目 分泌 特点 生产
单克隆抗体 杂交瘤细胞 特异性强、灵敏度高 产量高，易纯化分离
常规抗体 各淋巴B细胞 特异性差、灵敏度低 产量低，分离困难
细胞来源：
B淋巴细胞 能产生特异性强抗体，在体外不能无限繁殖
骨髓瘤细胞 不产生专一性强抗体，体外能无限繁殖
制备过程：
应用：
（1）理论研究中具有重要意义
（2）用于疾病的诊断、治疗、预防
单抗诊断试剂盒 简单、快速、准确
生物导弹 定向消灭癌细胞，不损伤健康细胞
C. 哺乳动物胚胎移植，核移植
胚胎移植：
动物排卵体外受精胚胎母牛子宫试管牛
（激素处理） （激素处理）
核移植：克隆动物
鲤鲫（兼有鲤鱼、鲫鱼特点，具有正常生殖能力）
D. 动物细胞培养、植物细胞培养比较：
动物细胞培养 植物细胞培养
原理 细胞的增殖 细胞的全能性
细胞来源 胚胎或幼龄动物组织或器官 离体植物器官、组织或细胞
培养基 状态 液体 固体
成分 天然培养基 合成培养基
组成 葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清 矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素、有机添加物
器皿 培养瓶 锥形瓶
过程 原代生长，传代生长 更换培养基，细胞增值分化
生长特点 贴壁生长，细胞增值不分化 诱导形成愈伤组织，细胞增值分化
细胞进行异养需氧代谢
接种前处理 灭菌、用胰蛋白酶使组织分散成单个细胞灭菌
培养条件 恒温、无菌、无需光照 常温、无菌、光照条件
培养目的 1.生产蛋白质生物制品2.获取大量细胞3.检测有毒物质 1. 快速繁育无病毒植株2. 生产药物、食品添加剂、香料、色素、杀虫剂等
培养结果 细胞株→细胞系 愈伤组织→植株

六. 学习指导：
1. 植物组织培养培养基含有植物生长发育所需要的各种营养物质（各种无机盐、有机成分，维生素、植物激素等），这些营养成分同时也是细菌等微生物的营养，但细菌生长、繁殖更快，在培养过程中要求消毒、灭菌，保持无菌状态
2. 植物细胞融合是用酶解法去掉细胞壁，植物细胞被诱导膜融合后，在第一次分裂时才进行核融合，形成新的细胞壁是成为完整的融合杂种细胞
3. 植物细胞的全能性是植物组织培养的基础，受精卵的全能性最高，生殖细胞的全能性比体细胞的全能性高；形成层细胞具有分裂能力，通常切取有形成层的部分作为外植体培养，容易成功
4. 伤组织的形成和形态发生是植物组培的主要目标，愈伤组织的形成需要有外界刺激因素和激素诱导
5. 植物的种类不同、器官的来源及生理状况不同外植体脱分化的难易程度不同；愈伤组织特点：细胞分裂快，结构疏松、颜色浅、透明、高度液泡化的薄壁细胞；愈伤组织细胞在一定的外界条件下才会再分化，产生芽和根，进而发育成植株
6. 动物细胞工程的技术基础是动物细胞培养，通常用动物细胞培养获取分泌型蛋白
7. 体内的每一种B淋巴细胞只能产生一种抗体，一个B淋巴细胞不能在体外培养条件下无限繁殖，在进行淋巴B细胞筛选时首先要对动物进行免疫，使其产生相应的B淋巴细胞
8. 骨髓瘤细胞在体外条件下可以无限繁殖，能产生抗体在但是特异性差，结合能力差；杂交瘤细胞既能产生特异性抗体，在体外条件下可以无限繁殖，具备B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的特点，用于单克隆抗体的生产
9. 哺乳动物的胚胎移植，在体外完成受精作用和早期的胚胎发育，然后将早期的胚胎转移到母体的子宫发育，试管动物是指的体外受精和早期胚胎发育生物
10. 核移植动物是动物克隆技术的基础，克隆羊供移植的核来自高度分化的体细胞

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www.第1节 体内受精和早期胚胎发育
【重难点】
重点：1.哺乳动物精子和卵子的发生
2.哺乳动物的受精过程
3.哺乳动物的胚胎发育
难点：1.哺乳动物受精过程中精子的获能、顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用的概念和生理功能。
2.哺乳动物胚胎发育个阶段的主要特点。
【知识精讲】
教材梳理
知识点一 精子和卵子的发生
1.精子的发生
（1）场所：睾丸的曲细精管
（2）时间：从初情期到生殖机能衰退阶段。
（3）过程：精子的发生过程大体可以分为三个阶段：
第一阶段：初级精母细胞的形成阶段。第二阶段：初级精母细胞的分裂阶段。第三阶段：精子细胞的变形阶段。
在学习精子的发生过程时应注意以下几点：
①精原细胞的形成：精原细胞是由体细胞经细胞分化形成初始的精原细胞，初始的精原细胞经数次有丝分裂形成能进行减数分裂的精原细胞。
②精原细胞和初级精母细胞的区别：精原细胞在进行减数分裂时，首先要进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，由精原细胞变成初级精母细胞。精原细胞内每条染色体上有一个DNA分子，而初级精母细胞内每条染色体上有两个DNA分子。
③一个精原细胞经过一次复制和两次连续的分裂，形成四个含单倍染色体的精子细胞。该过程的学习要结合必修2策中精子的形成过程理解。
④在精细胞的变形过程中，细胞发生较大的变化，如下：
⑤动物精子的大小与动物的体型大小无关。
2.卵子的发生
（1）场所：卵巢
（2）时间：哺乳动物在出生前（胎儿时期）完成卵泡的形成和在卵巢内的储备，到性成熟时经减数分裂形成卵子。
（3）过程：卵子的发生过程大体可以分为两个阶段：
第一阶段：初级卵母细胞的形成阶段。第二阶段：初级卵母细胞分裂形成卵子阶段。
在学习卵子的发生过程时应注意以下几点 ：
①卵原细胞的形成：卵原细胞是由体细胞经细胞分化形成初始的卵原细胞，初始的卵原细胞经数次有丝分裂形成能进行减数分裂的卵原细胞。
②卵原细胞和初级卵母细胞的区别：同精原细胞和初级精母细胞一样，染色体复制前是卵原细胞，复制后是初级卵母细胞。
③减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成，初级卵母细胞分裂产生一个大的次级卵母细胞，和一个小的第一极体；减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的，次级卵母细胞分裂产生一个大的卵子和一个小的第二极体。在此应结合必修2中减数分裂卵细胞的形成过程进行学习。
特别提示：受精作用发生的时间在两处并不矛盾。受精作用是一个过程，减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的，只有在减数第二次分裂完成后，才能真正完成精子和卵子的核融合过程。
④是否受精的标志：是否受精的标志是在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。同时说明了第一极体和次级卵母细胞的分裂不是同步的，当完成受精作用时第一极体还没有分裂。
⑤精子的发生和卵子的发生的比较：
两者相似之处：细胞分裂的最初阶段为有丝分裂，不断增加生殖原细胞的数量；经过两次减数分裂（MI和MII）才能形成精子或卵子。
两者不同之处：由一个精原细胞分裂最后可产生多个精子；一个卵原细胞最后只能生成一个卵子。精子的形状为蝌蚪状；卵子为球形。
特别提醒：精子和卵子在发生上的重要区别是哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的贮备是在胎儿出生前完成。
知识点二 受精
1.概念：受精是精子与卵子结合形成合子的过程。它包括受精前的准备阶段和受精阶段。
2.场所：在自然条件下，受精是在雌性的输卵管内完成的。
3.准备阶段：本阶段又分为准备阶段1（精子获能阶段）、准备阶段2（卵子的准备）两个阶段。准备阶段1：精液由精子和精清（精浆）两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下，精液中的精子无法获能。只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能，精子获能后才能完成受精作用。精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异，但主要是子宫和输卵管。准备阶段2：卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程，动物排出的卵子成熟程度不同，有的是次级卵母细胞，有的是初级卵母细胞，它们都要在输卵管内进一步成熟，当达到减数第二次分裂的中期时，才具备与精子受精的能力。
4.受精阶段：(1)顶体反应：获能后的精子，在雌性动物生殖道与卵子相遇时，出现精子顶体膨大，精子质膜（外膜）和顶体外膜局部融合，并在融合处形成一些泡状物，随后脱落，造成精子顶体外膜出现孔洞，使顶体内储存的与受精有关的酶释放出来，参与精子和卵子的受精过程，这种生理现象叫顶体反应。
(2)防止多精子入卵受精的两道屏障： 屏障①：透明带反应。当精子越过放射冠，进入透明带并接触卵黄膜的瞬间，卵子发出指令（信号），产生阻止后续的精子进入透明带的生理反应。屏障②：卵黄膜封闭作用。当第一个精子进入卵黄膜后，会立即引起卵黄膜的紧缩、增厚，产生阻止其他精子进入卵内与卵子结合受精的生理反应，也叫做多精子入卵阻滞。
(3)精子入卵后发生的变化：尾部脱离，原有的核膜破裂，形成新的核膜，最后形成一个比原来精子核还大的雄原核。
(4)卵子入卵后发生的变化：变化一：卵黄膜封闭，拒绝其他精子再进入卵内。变化二：卵子完成减数第二次分裂，排除第二极体，形成雌原核。
(5)雄原核和雌原核彼此接触，并融合为合子，即受精卵。
知识点三 胚胎发育
1.概念：胚胎发育是指受精卵发育成为幼体。
2.早期胚胎发育的过程：
注意：（1）卵裂期的特点：细胞进行有丝分裂，细胞数目增加，染色体数目增加，但胚胎总体积不增加，或略有缩小。
（2）桑椹胚前的每一个细胞都有发育成完整胚胎的潜能，属于全能性细胞。
（3）囊胚时期细胞开始出现分化，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘；出现囊胚腔。
（4）原肠腔时期的细胞进一步发育，内细胞团表层细胞形成外胚层，发育成神经系统、感觉器官、表皮及其附属结构。下方的细胞形成内胚层，发育成肝、胰等腺体，以及呼吸道、消化道上皮。滋养层发育成胎膜和胎盘。
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www.专题1 基因工程
一、基因工程的概念
基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。
（一）基因工程的基本工具
1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）
（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。
（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。
2.“分子缝合针”——DNA连接酶
(1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶）的比较：
①相同点：都缝合磷酸二酯键。
②区别：E·coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。
(2)与DNA聚合酶作用的异同: DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
3.“分子运输车”——载体
（1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
（2）最常用的载体是 质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
（3）其它载体： 噬菌体的衍生物、动植物病毒
(二)基因工程的基本操作程序
第一步：目的基因的获取
1.目的基因是指： 编码蛋白质的结构基因 。
2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。
3.PCR技术扩增目的基因
（1）原理：DNA双链复制
（2）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。
第二步：基因表达载体的构建
1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。
2.组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因
（1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。
（2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段 ，位于基因的尾端。
（3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。
第三步：将目的基因导入受体细胞_
1.转化的概念：是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的过程。
2.常用的转化方法：
将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是 农杆菌转化法，
①农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感染力；Ti质粒的T—DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上。
②转化：目的基因插人Ti质粒的T—DNA农杆菌→导入植物细胞→目的基因整合到植物细胞染色体上→目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。
其次还有 基因枪法是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高
花粉管通道法这是我国科学家独创的一种方法，是一种十分简便经济的方法。（我国的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的）
将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 显微注射技术。此方法的受体细胞多是 受精卵。
操作程序：目的基因表达载体提纯→取卵(受精卵) →显微注射→注射了目的基因的受精卵移植到雌性动物的输卵管或子宫内发育→新性状动物。
将目的基因导入微生物细胞：感受态细胞法
(1)原核生物特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。
(2)大肠杆菌最常用的转化方法是：Ca2+处理细胞→感受态细胞→表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子。
3.重组目的基因导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。
第四步：目的基因的检测和表达
1.首先要检测 转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子杂交技术。
2.其次还要检测 目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用 用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。
3.最后检测 目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取 蛋白质，用相应的 抗体进行抗原－抗体杂交。
4.有时还需进行 个体生物学水平的鉴定。如 转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。
（三）基因工程的应用
1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。
2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。
3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。
（四）蛋白质工程的概念
蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）
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www.3．1　体内受精和早期胚胎发育
课题 3．1　体内受精和早期胚胎发育 主备人 上课时间 编号 10
教师
教学重点 1、哺乳动物精子和卵子的发生2、哺乳动物的受精过程3、哺乳动物的胚胎发育
教学难点 1、哺乳动物受精过程中精子获能、顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用的概念和生理功能。2、哺乳动物的胚胎发育各阶段的主要特点。
教学目标 知识目标 简述哺乳动物精子和卵子的发生及哺乳动物的受精过程
能力目标 简述哺乳动物的胚胎发育过程及主要特点
情感目标 认同胚胎工程建立及发展的意义
教学媒体 教学课件
教学过程
教学内容 教师的组织和引导 个人札记
一、精子和卵子的发生 二、胚胎发育 复习回顾动物减数分裂过程？精子和卵细胞的形成过程？观察与思考仔细观察P59图，思考：胚胎工程的概念。(注：胚胎工程是在研究胚胎移植的理论和技术的基础上建立起来的)回忆减数分裂：1、精子的发生阅读P61，观察图3－2，讨论回答有关问题：（1）哺乳动物精子的发生场所。（睾丸的曲细精管）（2）时期从初情期开始，直到生殖机能衰退。（2）各种家畜精子发生的过程如何？可分为三个阶段：第一阶段：初级精母细胞的形成第二阶段：精子细胞的形成第三阶段：精子细胞变形为精子。观察P62图3－3，思考讨论问题：1、哺乳动物成熟的精子分为哪几部分？与动物体型大小有没有关系？外形似蝌蚪，分为头、颈和尾三大部分。2、P62“讨论”：精子细胞变成精子过程中，细胞核和线粒体都保留，如何理解此现象？为何精子中的线粒体集中在尾的基部？2、卵子的发生阅读P62－63，观察图3－5，讨论有关问题：哺乳动物卵子的发生场所。卵巢中哺乳动物卵子的发生过程。精子和卵子在发生上的重要区别是什么？刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？精子和卵子发生主要有哪些相似点或不同点？3、受精仔细阅读P64－65，图3－6，思考讨论以下问题：（1）什么是受精？包括哪几个阶段？精子与卵子结合成合子（即受精卵）的过程。包括三个阶段：1、准备阶段1：精子获能2、准备阶段2：卵子的准备卵子都要在输卵管中进一步成熟，达到减数第二次分裂中期时，才具备受精能力。3、受精阶段（2）受精的过程怎样？受精的场所如何？输卵管（3）以精子的运行途径为线索，设计简图说明哺乳动物的受精过程。阅读P66－67，思考讨论：1、卵裂期特点如何？2、早期发育的胚胎分为哪几个阶段？各有哪些变化？（1）、卵裂（2）、桑椹胚（3）、囊胚（4）、原肠胚（5）、器官的形成。 不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关每个哺乳动物卵巢中含有大量的卵泡，能发育成熟排卵的卵泡数量较少，参与受精的卵子数更少。受精的标志是第二极体的形成，受精完成的标志是雌雄原核融合成合子。雌雄原核是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。将从卵巢中取出的卵母细胞用于体外受精时，应在体外人工模拟的输卵管环境中进行培养，才能使其成熟，即达到受精前的成熟阶段。
课堂巩固 见所附习题
作 业 完成学案与测评
板书设计： 3．1　体内受精和早期胚胎发育 一、精子和卵子的发生 1、精子的发生 2、卵子的发生3、受精二、胚胎发育
课后笔记： 为使学生对胚胎工程的技术有一个全面的了解，在教学中要简单介绍一下体细胞克隆、转基因技术与胚胎工程的内在联系。
【巩固练习】
1．下列不属于胚胎工程技术的是 （ 　　）
A．体外受精 B．胚胎分割、胚胎移植
C．胚胎干细胞培养 D．转基因鲤鱼的培育
2．卵子的成熟部位和受精部位正确的是 （　　）
A．卵巢 卵巢 B．卵巢 输卵管
C．输卵管 输卵管 D．输卵管 子宫
3．精子与卵子结合过程中穿越的两道屏障是 （　　）
①顶体反应 ②透明带反应 ③卵黄膜封闭作用 ④精子穿越放射冠
A． ① ② B．② ③ C． ③ ④ D． ②④
4．以下说法不正确的是 （　　）
雄性动物从初情期开始产生精子
B．1个精原细胞可形成4个精子
C．对多数家畜来说，精子在睾丸内形成时间为两个月左右
D．动物体型大的产生的精子多且大
5．关于精子的描述，哪一项是错误的？ （　　）
A．由精子细胞变态形成 B．精子一旦形成，便具有了运动能力
C．精子头侧面观呈梨形 D． 精子是处于最后发育阶段的生精细胞
6．桑椹胚是指 （　　）
A． 含有一个充满液体的腔　　　　 B．总体积大于受精卵
C．受精卵不断分裂后形成　　　　　D．外面无透明带
7．一个杂合体的雌豚鼠，基因型为FfEe，其排出的一粒卵细胞基因为Fe，则可推知其随之产生的极体基因为 （ ）
A．a、b、b B．a、b、c C．c、d、d D．a、b、d
8．排卵是指 ( )
A．卵子从卵泡中排出 B．卵泡从卵巢中排出
C．排出的卵子是成熟的卵细胞 D．排出的卵子马上可以与精子结合
9．受精卵的细胞分裂称 （　　）
A．卵裂 B．无丝卵裂 C．第一次成熟分裂 　 D．第二次成熟分裂
10．在受精过程中 （　　）
精子必须发生顶体反应，释放顶体酶
顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带、卵细胞膜
卵细胞恢复并很快完成了第一次成熟分裂
精子和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌原核
⑤ 透明带反应防止了多精入卵和多精受精的发生
A．①②⑤　　　B．①④⑤　　　C．②③④　　　　D．②④⑤
11．以下关于桑椹胚的说法不正确的是 ( )
A．胚胎细胞达到32个左右，形似桑椹
B．每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，即每个细胞都具有全能性
C．良种母牛体内此时的细胞都有可能克隆出基因型完全相同的小牛，性别一定为雌性
D．是由受精卵经有丝分裂产生的
12．据科学家研究证实，由精细胞变性为精子的过程中，细胞核变为精子的头部，部分细胞质变为精子的颈部和尾部，大部分细胞质及多数细胞器被丢弃，但全部的线粒体被保留下来，并集中在颈部。对这一现象的最好解释是：
(1)细胞核内含有__________________，以便传给下一代。
(2)丢弃大部分细胞质和细胞器，可使精子的体积_________，运动_________。
(3)精子快速运动主要依靠_________的摆动，其运动的动力主要产生于_________。
(4) 保留全部的线粒体的意义在于：线粒体是__________的主要场所，通过线粒体的生理活动能形成精子运动所需的__________。
【练习答案】
1－5 D C B D B 6－11 C C A A B C
12．答案：(1)遗传物质 (2)变小 灵活 (3)尾部 线粒体 (4)有氧呼吸 ATP
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a b c d专题4 生物技术的安全性和伦理问题
4.2 关注转基因技术的伦理问题
『课标解读』
1、知识方面
简述克隆人、试管婴儿、基因检测等生物技术在应用中可能和已经带来的利与弊。
2、情感态度与价值观方面
认同对生物技术伦理问题讨论的必要性。
通过讨论、阅读、查找资料等活动，关注上述问题可能给人类生活带来的影响，形成自身的心理准备和理性的思考。
3、能力方面
面对来自媒体和他人关于转基因技术的伦理问题的不同观点，能够运用已有的生物学知识进行辨析，初步形成客观的科学的评价能力。
『网络构建』
概念 性克隆：指利用克隆技术产生特定细胞和组织（皮肤、神经或肌肉等）用于治疗性移植。
生殖性克隆：指将克隆技术用于生育目的，即用于产生 。
克隆人 1）有人认为：社会应该允许科学家研究克隆人，伦理道德观念可以改变
2）伦理学家：克隆人 ，是克隆技术的滥用；是在人为制造不健全的人
争论 3）生物学家：克隆技术尚不成熟，可能克隆出严重 的孩子
4）坚持做克隆人的科学家：技术性问题可通过 、基因诊断和 等得到解决
5）中国政府：禁止 ，坚持四不原则（不赞成、 、不支持、 任
何生殖性克隆人实验），不反对 克隆人。
概念：是指体外受精形成的胚胎在植入母体孕育 ，根据人们的需要，将胚胎的一个细胞取
____试管婴儿 出，进行某些 。当检测结果符合 时，再把胚胎植入母体孕育。
1）有人认为：把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重；抛弃或杀死配型
争论 不合适的胚胎无异于“谋杀”。
2）很多人认为：这符合人类伦理道德，体现了父母强烈的爱子之心；是救治患者最好、
最快捷的方法之一；提供骨髓中 不会对试管婴儿造成损伤。
概念：把个人的致病基因和易感基因检测出来，记录在磁卡上，做成个人基因身份证。
基因身份证 1）人类对基因结构及基因相互作用尚缺乏足够认识，通过基因检测达到预防疾病
反方 的目的困难；多基因病与基因、环境和生活习惯都有关；正常基因在加工或修
争论 饰中出现错误而致病；许多遗传病还没有有效治疗办法。
2）个人基因资讯泄露会造成 ，导致失业、婚姻困难、人际关系疏远等
正方 1）通过基因检测可及早采取预防措施，适时治疗，挽救患者生命
2）对于基因歧视可通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法得以解决
答案：
治疗 人类个体 严重违反人类伦理道德 生理缺陷 胚胎分级 染色体检查 生殖性克隆人 不允许 不接受 治疗性 设计 前 基因检测 人们需要 造血干细胞 基因歧视
『重难点归纳』
一、伦理学家和科学家看待克隆人的角度的区别：
伦理学家主要是从伦理学、社会学和心理学角度看问题，而科学家更多的是从科学的可行性和科学意义的角度看问题。
二、为什么捐出一部分骨髓救治他人，不会给捐献者的身体健康造成损伤？
所谓捐献骨髓，实际上只是从你的骨髓中分离出一部分造血干细胞供移植。因为造血干细胞在人的骨髓中相对较多，而在外周血液中却很少。干细胞的一个重要特点是自我更新能力很强，被分离走的那部分造血干细胞，很快就会被“补齐”。因此捐献骨髓不会影响捐献者身体健康。医生只是在医学公认的安全条件下，分离出捐献者有限数量的造血干细胞，而且整个抽取、分离过程，都是在设备良好的大医院中进行的，一般不会对捐献者造成意外伤害。
三、为解决不孕夫妇的生育问题而出现的试管婴儿，“设计试管婴儿”有何区别？
所谓“设计试管婴儿”，实际上就是指体外受精形成的胚胎（几个细胞期）在植入母体孕育前，根据人们的需要，将胚胎的一个细胞取出，进行某些基因检测。当检测结果符合人们需要时，再把胚胎植入母体孕育。一般我们所说的做试管婴儿，不必经过基因检测这一步骤。
四、获得一张个人基因身份证有无必要？
（1）现在要对个人所有基因进行检测不现实。因为还有不少基因没得到确定。即使只是对个别或少数基因的检测，也不必每人都需要。现在西方国家对某几种致病基因进行筛检时，接受测定的人也只是有这类遗传病家族史的个人，或这类疾病的高危个人。目的是使他们能及早采取防范措施，如养成良好生活习惯、定期检查身体、适时手术等。（2）有某种致病基因，并不一定就会患病。患某种疾病，往往不是由单一原因引起的。况且已知人的很多疾病是多基因病，它是由遗传因素和环境因素共同决定的。如果有良好的生活习惯等，往往可以使人避免患上某些遗传性疾病。（3）有许多疾病，测定其致病基因是相当困难的。因此科学家认为不如测定其所表达的蛋白质更为快捷、有效。（4）基因检测给受试者造成的心理负担或压力必须考虑到。特别是给出似是而非的结论之后，往往会使受试者无所适从。（5）现在记录有个人某些遗传信息的“身份证”已经出现，但仅仅是试验性质的。至于说拿着它去看病，起码在可以预见的将来是言过其实。（6）将“基因身份证”上记录的信息和它的作用等问题弄清楚之后，才能决定要不要它。比如，现在有的试验性基因身份证仅仅记录个人特有的某一对或某几对等位基因信息，它可能在验明正身方面起更大的作用，这类基因身份证要它也无妨。
『复习策略』
本节内容既要了解到克隆技术、体外受精和胚胎移植技术，以及基因检测技术在人类生活中的积极作用，同时还要关注它们带来的有关伦理问题。虽然这些问题目前在一定范围内还存在争议，但若干年以后，却是同学们在未来的生活中所要面对的，并与切身利益有一定的相关性。
『例题剖析』
【例1】（99年上海）世界上第一只克隆绵羊“多利”的培育程序如下图所示。请看图后回答：
（1）写出图中a、b所指的细胞工程名称：
a____________，b__________
（2）实施细胞工程a时，所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是：_________________________________________。
（3）“多利”面部的毛色是__________，请根据遗传学原理说明判断的原因是：___________________________________。
（4）继植物组织培养之后，克隆绵羊的培育成功，证明动物细胞也具有_______________________________。
（5）请举一例,说明克隆绵羊培育成功的实际意义_______________________________。
【解析】：本题考查了与克隆技术相关的细胞工程知识、遗传信息的表达、细胞的全能性及克隆技术的应用等知识。
【答案】：（1）细胞核移植，胚胎移植；（2）卵细胞体积大，易操作，通过发育可直接表现出性状来；（3）白色，“多利”的全部细胞核基因来自白面绵羊；（4）全能性；（5）保存濒危物种、繁育优良品种、医学上克隆器官……
『限时训练』
一、基础训练:
1、关于克隆，不正确的是（ ）
A. 独立细胞繁殖系
B. 后代完全由一个细胞复制
C. 后代会因为基因突变或染色体变异而导致表现型各不相同
D．后代具有完全相同的遗传物质
2、下列方法中不属于克隆的是（ ）
A. 同卵双胞胎 B. 胚胎切割
C. 植物的扦插育种 D. 成体细胞的核移植
3、克隆的实质是（ ）
A．胚胎分割 B．胚胎移植 C. 核移植 D．单性生殖
4、下列说法，正确的是（ ）
A. 克隆人在理论上是可以，技术上也没有不可逾越的难关
B. 在医学上，通过遗传病基因检测后，进行胎儿性别的选择也是违法的
C. 治疗性克隆和生殖性克隆是一回事
D. 用于器官移植时，可以克隆人
5、基因检测的好处在于（ ）
A．及早采取预防措施，适时进行治疗
B．受检者带来巨大的心理压力
C. 利于基因治疗
D．可以预知未来
6、克隆人胚胎引发了许多关于科技与伦理的争论。有人欢呼，科学技术的发展将改变一切，有人惊呼，它将引发道德危机，对此，我们应持的正确态度是（ ）
①摒弃现有道德规范，推动科技发展 ②发挥道德规范作用，限制科技的负面效应
③科技的发展必须以现有道德为准绳 ④调整现有道德规范，适应科技发展
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
7、（多选）生物技术的发展引起了各种争论，这是由于下列哪些原因引起的（ ）
A．政治制度和经济发展水平 B．传统和伦理观念
C. 宗教信仰和历史背景 D．价值观
8、（多选）有的伦理学家极力反对克隆人，他们认为克隆人（ ）
A．严重地违反了人类伦理道德 B．冲击了现有的伦理道德观念
C. 是心理不正常的人 D．没有正常的社会关系
9、（多选）生物学家反对克隆人，他们的观点是（ ）
A．现在就做克隆人很有可能孕育出有严重生理缺陷的孩子
B．克隆技术尚不成熟，重构胚胎成功率低，胚胎移植着床率低
C. 流产率高、胎儿畸形率高、出生后死亡率高
D．不利于人类的发展和生物的进化
10、（多选）坚持做克隆人的科学家则认为，可以通过（ ）解决以上这些问题
A．基因诊断 B．基因筛选
C. 染色体检查 D．胚胎分级
11、（多选）对于中国来说，关于生物技术的应用和发展的判断以及所立的法规，都必须（ ）
A．符合科学发展的必然规律 B．符合自己的国情，
C. 符合国家的最高利益 D．有利于促进国家经济的发展
12、（多选）中国政府对于克隆人的态度是（ ）
A. 不赞成、不允许、不支持 B. 不反对治疗性克隆
C. 禁止生殖性克隆 D. 可以有限制的进行生殖性克隆人的实验
13、（多选）有关克隆的实际意义，正确的是（ ）
A．生物学和医药研究
B．对濒危、珍稀的野生动物实施克隆，保护生物多样性
C．可以克隆出许多科学家、艺术家、运动健将和各类优秀人才，为社会服务
D．获得更多的优秀动物个体用于生产
14、（多选）个人基因资讯的泄露会造成的基因歧视，可能涉及的方面包括（ ）
A．人际关系 B．宗教 C. 婚姻 D．就业
15、（多选）对于转基因生物，公众争论的焦点在以下几个方面（ ）
A.食物安全 B. 生物安全 C. 环境安全 D. 伦理道德
16、（多选）公众担心转基因生物（ ）
A. 对人类后代的基因有潜在的影响 B. 会影响生物多样性
C. 会产生过敏蛋白或毒性蛋白 D. 对环境造成新的污染或破坏
二、能力提高：
1、仔细阅读下文，回答问题：
20世纪90年代中期，在美国加利福尼亚州，有一名19岁的姑娘安妮莎患了白血病，需要进行骨髓移植。然而，安妮莎惟一哥哥的骨髓配型并不适合于她，同时在骨髓库中也找不到与她配型合适的骨髓。在人们十分焦急的时候，安妮莎父母突发奇想：再生一个配型合适的孩子为安妮莎提供骨髓。然后，他们通过设计试管婴儿（植入前对胚胎进行遗传学诊断），如愿以偿地生下了一个配型适合于安妮莎的女婴，等这个女婴出生两个月后，就抽取其骨髓造血干细胞，移植给安妮莎，结果使安妮莎得救了。
2000年9月，又有一位名叫玛尼的女孩患上了一种致命的贫血病，需要进行造血干细胞移植，这个女孩的父母也通过设计试管婴儿的办法，生下了一位名叫安蒂姆的男婴，医生用其脐带血中造血干细胞挽救了玛尼的生命。
2002年初，英国一位名叫扎因·哈什米的3岁男孩患上了地中海贫血症，他的父母也是通过设计试管婴儿办法，用新生儿脐带血中的造血干细胞挽救了扎因的生命。当该消息公布之后，马上又有6对夫妇提出类似申请，等待审批；另有10对夫妇对这种方法进行了咨询。
（1）“设计试管婴儿”与“试管婴儿”有何区别？
（2）脐带血是新生婴儿脐带在被结扎后由胎盘脐带流出的血。采集利用新生儿脐带血，可用于挽救生命的原理是什么？
（3）我国首家“生命银行”——协和脐血干细胞自体储存库正式向市民开放，家长可把孩子出生时的脐血放在这里零下196℃的液氮深低温罐中保存，当孩子日后万一患血液疾病或恶性肿瘤等症时，便可取出脐血为他移植治疗。将脐血干细胞移植，与骨髓干细胞移植相比，脐血移植属于_______移植，从免疫学角度分析，它的优点有__________，并且不会因寻找适合骨髓的等待而延误治疗时机，医疗费用也较低。
『答案』
一、基础训练
1.C 2.C 3.C 4.A 5.A 6.B 7.ABCD 8.AB 9.ABC 10.ACD 11.BCD 12.ABC 13.BD 14.ACD 15.ABC 16.BCD
二、能力提高
1.（1）“试管婴儿”是利用体外授精和胚胎移植的方法，解决不孕夫妇的生育问题。“设计试管婴儿”也是利用体外授精和胚胎移植的方法，培育新生命，但这个新生命能来到世上的目的却是为了挽救自己哥哥或姐姐的生命。 （2）脐带血中含有造血干细胞。对白血病、再生障碍性贫血等恶性血液病治疗具有疗效。 （3）自身，自身排斥反应小
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www.2.2 动物细胞工程
知识精讲
一、动物细胞工程常用技术——动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、胚胎移植、核移植等； 技术是其他动物细胞工程技术的基础。
二、动物细胞培养
1．过程： 2．应用：① 大规模的生产重要价值的蛋白质生物制品 ② 烧伤病人植皮③ 培养的动物细胞用于检测有害物质④ 培养正常或病变细胞由于科研（如海拉细胞系）
三、动物细胞融合
1、 动物细胞融合相当于植物体细胞杂交的 过程。
2、动物细胞融合与植物细胞融合的基本原理 同，诱导融合的方法基本相似，只是除 法、 法外，还用到 方法——以 作为诱导剂。
四、单克隆抗体
概念：用单个B淋巴细胞进行 ，也就是通过 ，形成 ，这样的 就可能产生出化学性质 、 的抗体——单克隆抗体。
制备：将免疫B淋巴细胞与骨髓瘤进行细胞融合，经过 后得到 细胞。这种细胞经过 后能产生特定 。将这样的细胞群在 条件下或注射到 内增殖，这样就可以获得大量的单克隆抗体了。
应用：① 疾病诊断、治疗、预防，与常规抗体相比特异性强、灵敏度高；② 治疗癌症——“生物导弹”。
题例领悟
例1．动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，正确的是
Ａ．诱导融合的方法完全相同　　　　　Ｂ．所用的技术手段完全相同
Ｃ．所采用的原理完全相同　　　　　　Ｄ．都能形成杂种细胞
解析：原理不同，方法和技术手段基本相同，但不完全相同。答案：D
例2．下图可表示细胞融合技术的一些过程，请据图回答：
（1）若A、B细胞为动物细胞，从A和B细胞到C细胞的过程中，常用 作为 来诱导融合。
（2）若A、B细胞为植物细胞，那么这样的细胞已经用酶降解脱掉了 。这种酶可能是 酶，由此生成的A和B细胞称为 。
（3）若A细胞为骨髓瘤细胞，B细胞为B淋巴细胞，那么D细胞称为 细胞。由D细胞连续分裂产生大量细胞的过程，称为 过程。这种细胞既能无限繁殖，又能产生 。
解析：略。答案：（1）灭活的病毒 诱导剂 （2） 细胞壁 纤维素 原生质体
（3）杂交瘤细胞 细胞培养 单克隆抗体
自我评价
一、选择题
1．用动物细胞培养技术使细胞传到50代以后仍能传下的传代细胞称为
Ａ．原代细胞　　　Ｂ．传代细胞　　　Ｃ．细胞系　　　　Ｄ．细胞株
2．不能人工诱导原生质体融合的方法是
Ａ．振动　　　　　Ｂ．刺激　　　　　Ｃ．PEG试剂　　　 Ｄ．重压
3．下列细胞中，不具有细胞全能性特点的细胞是
Ａ．心肌细胞　　　Ｂ．神经细胞　　　Ｃ．根的皮层细胞　Ｄ．木质部导管细胞
4．动物细胞融合技术最重要的用途是
Ａ．培养多倍体的经济动物　　　　　　Ｂ．培养具有双亲优良性状的经济动物
Ｃ．制备单克隆抗体　　　　　　　　　Ｄ．A、B两项
5．关于单克隆抗体不正确的是
Ａ．化学性质单一　　　　　　　　　　Ｂ．用有性繁殖获得
Ｃ．特异性强　　　　　　　　　　　　Ｄ．可用于治病、防病
6．能提高良种家畜繁殖能力的细胞工程技术是
Ａ．组织培养　　　Ｂ．细胞融合　　　Ｃ．胚胎移植　　　Ｄ．细胞核移植
7．在动物细胞培养中，所培养的动物细胞大都取自
Ａ．幼龄动物器官　　　　　　　　　　Ｂ．老龄动物器官
Ｃ．中年动物器官　　　　　　　　　　Ｄ．中年动物器官
二、非选择题
8．如图为某同学根据杂交瘤技术的方法，设计的生产破伤风杆菌实验方案。回答：
（1）该方案能得到预期效果吗？ 。原因是 。
（2）图中②为 过程，常用 诱导剂，该细胞继承了 。
（3）图中③进行细胞培养，目的是 。
（4）图中④的细胞培养，能获得 细胞，便于大规模培养。
（5）破伤风杆菌的抗体最终可从 和 中提取。
（6）该方案的目的是 。
自我评价答案
1C 2D 3D 4C 5B 6C 7A 8⑴不能 没有将抗原注射到小鼠体内 ⑵细胞融合 灭活的病毒 双亲的遗传物质 ⑶挑选出能产生所需抗体的细胞群 ⑷足够数量的 ⑸培养液 小鼠腹水中 ⑹制备单克隆抗体
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www.
C细胞
D细胞
A细胞
B细胞
小鼠
B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
②
杂交瘤细胞
细胞③
体外培养
体内培养
①
④教案：3.2《胚胎工程及应用》教案（新人教版选修3）
3.2 体外受精和早期胚胎培养
一、教学目标
1.简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。
2.简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。
3.认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。
二、教学难点与重点
1.教学重点
（1）体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。
（2）哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。
2.教学难点
（1）卵母细胞的采集和培养。
（2）精子的采集和获能。
三、教学策略
教学过程一定要根据学生的具体情况、教材的内容、教学的条件综合考虑进行。本节教材是在哺乳动物体内受精和胚胎发育的理论基础上，着重简述哺乳动物体外受精和胚胎早期培养的技术方法。本节内容简单，学生通过阅读基本能明白。另外，由于所讲内容技术性较强，与学生的生活相距较远，不易引起学习兴趣，所以教师可采用探究式的学习方法，以“试管牛”为例，创设出一种新的学习情景，在教师的带领下，让学生以胚胎工程学家的身份出现，亲历其境地去思考和探究“体外受精和早期胚胎培养”的过程，领悟其探究的方法，以达到激发兴趣、培养能力、获取知识的目的。对具体的教学方法建议如下。
教师课前搜集有关“试管牛”技术及其发展的资料，并制作“利用屠宰厂牛卵巢收集卵母细胞，并工厂化生产试管胚胎”的计算机辅助教学软件（或投影片）。同时，教师布置学生搜集有关“试管牛”的资料。
在课堂活动中，教师首先提出问题：“你听说过试管牛、试管羊吗？你知道什么是试管动物技术吗？”从而引出试管动物技术的概念及体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义，提出本节主题。
接着，请学生回忆第一节课的内容，并思考讨论以下各题：
（1）哺乳动物体内胚胎的形成需要经过哪些过程？（精子和卵子的发生—受精—胚胎的发育）
（2）哺乳动物体外胚胎的发育需要完成哪些环节？（获得精子和卵子—体外受精—体外胚胎培养）。在学生讨论出结果的基础上，教师告诉学生，胚胎工程专家就是根据这几个环节来研究哺乳动物体外受精和胚胎早期培养方法的。今天请大家来扮演胚胎工程专家，共同模拟研究“试管牛”工厂化生产的技术流程。
首先，请学生阅读教材；然后教师与学生一起制定研究“试管牛”工厂化生产的技术流程，并拟出以下关于技术流程的研究题目：
（1）卵母细胞的采集和培养；
（2）精子的采集和获能；
（3）受精；
（4）胚胎的早期培养；
（5）画出“试管牛”工厂化生产的技术流程图解（图3-2）
教师让学生自由组合成课题小组，选定研究题目（全部课题都要被不同组选定）。教师指导学生研究的方法：查阅有关资料（可根据教材或利用自己搜集的有关“试管牛”的资料）→研讨、制定技术方法→写出研究报告。
各课题小组按选定的研究课题进行研讨，并写出研究报告。各课题小组的代表公布研究报告，教师与学生共同进行评价。
四、知识拓展
1.卵母细胞采集的方法和操作的要领是什么？
对实验动物小鼠、兔和小家畜猪、羊等卵母细胞采集时，可先用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后在适当的时间从输卵管冲取卵子，并使其直接与获能的精子在体外受精。
第二种方法是从刚屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞。
还可以直接从活体动物的卵巢中采集卵母细胞，叫活体采卵。需借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜，直接从活的动物卵巢中吸取卵母细胞。
后两种方法适用于大家畜和大动物。采集的卵母细胞需在体外培养成熟后才能与获能的精子受精。2.如何选择用于体外培养的卵母细胞？
在选择卵母细胞时，无论用哪种方法采集到的卵母细胞，外围一般都应该有数层卵丘细胞所包围，形成一个叫卵丘复合体的结构（COC）。这种结构对于卵母细胞在体外条件下的成熟是十分重要的。在对家畜体外受精的操作中，一般把未成熟的卵母细胞分成A、B、C、D四级。对A级卵母细胞要求是有3层以上的卵丘细胞包围，卵母细胞的细胞质均匀；B级是少于3层卵丘细胞，但卵母细胞质要均匀；C级为没有卵丘细胞包围的卵母细胞，又称裸卵，培养效果很差；D级是退化或死亡的卵母细胞，应淘汰。A、B两类卵母细胞培养效果较好。
3.采集精子的方法有几种？各有什么具体要求？
主要分为假阴道法、手握法和电刺激法。假阴道法是用特制的假阴道，满足雄性动物交配时对压力、温度和润滑度的要求。同时要配备有与供精动物相适应的台畜，训练动物爬跨台畜，借假阴道收集精液。
手握法是通过徒手或戴乳胶手套的手，直接把握雄性动物阴茎，施以适当压力和刺激即可引起射精，并可收集富含精子部分的精液。
电刺激法是采用特制的电极伸入动物的直肠直接刺激位于腰荐部的射精中枢引起射精，此方法只适用于野生或某些经济动物。
此外，对于啮齿类的实验动物可在处死后从附睾尾收集精液。
4.以牛为例，从屠宰场收集卵巢中的卵母细胞进行体外受精的应用效果如何？
目前，从屠宰场废弃的卵巢中，每个卵巢平均可采集10枚左右可用卵母细胞，经体外培养成熟和受精后约可获4枚可用的胚胎，经过移植给受体母牛，最终可得到1～2头犊牛。牛的体外受精胚胎的工厂化生产已在一些发达国家开展。3.2 体外受精和早期胚胎培养
一、知识与技能目标
1、简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。
2、简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。
3、认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。
4、能够使用通俗语言介绍体外受精何早期胚胎培养技术。
二、过程与方法目标
本节内容我们可以采用探究式的学习方法，以“试管牛”为例，以胚胎学家的身份去思考，去探究，从而激发学习兴趣、培养能力、获取知识。注意搜集依关“试管牛”技术及其发展的资料，讨论并制定试管牛工厂化生产的技术流程，达到所学知识的融会贯通。
三、情感与价值观目标
在学习中，积极参与搜集资料信息，并结合“体内受精和胚胎发育”的已有知识储备，合理的推理和设计体外与胚胎培养的流程，从其发现理论与实践的结合点与差异，体会科学探索的差异，体会科学探索的艰巨性，掌握科学探究的一般方法
四、教学过程
试管动物技术：通过人工操作使卵子和精子在 条件下成熟和 ，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。
方法一：用 处理，使其超数排卵，从 中冲取精子（针对实验动物如__________、____________，以及家畜猪、羊等）
卵母细胞的_____ 方法二：从屠宰母畜卵巢中采集，或借助________、内窥镜或 等工具，直接从活体动物的 中吸取______________（针对大家畜或大型动物，如牛）
体外受精 卵母细胞的培养：用方法一得到的卵子______与____________的精子在体外受精，用方法二采集的卵母细胞在体外人工培养成熟
精子的采集：方法有 、手握法和电刺激法等
精子的 ____ ：方法有培养法（通过获能培养液）、 法（通过肝素或钙离子载体A23187溶液,针对_________________等家畜的精子）
获能溶液或专用的受精溶液
受精：获能的精子 ＋培养成熟的卵子 完成受精
胚胎早期培养 条件：受精卵在_________培养液中培养
培养液成分：无机盐、有机盐、__________、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及____________等物质
五、重难点归纳
1、卵母细胞采集的方法和操作的要领是什么？
方法一：对实验动物小鼠、兔和小家畜猪、羊等卵母细胞采集时，可先用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后在适当的时间从输卵管冲取卵子，并使其直接与获能的精子在体外受精。方法二：从刚屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞。方法三：直接从活体动物的卵巢中采集卵母细胞，叫活体采卵。需借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜，直接从活的动物卵巢中吸取卵母细胞。后两种方法适用于大家畜和大动物。
注意：后两种方法采集的卵母细胞需在体外培养成熟后才能与获能的精子受精。
2、以牛为例，从屠宰场收集卵巢中的卵母细胞进行体外受精的应用效果如何？
目前，从屠宰场废弃的卵巢中，每个卵巢平均可采集10枚左右可用卵母细胞，经体外培养成熟和受精后约可获4枚可用的胚胎，经过移植给受体母牛，最终可得到1～2头犊牛。牛的体外受精胚胎的工厂化生产已在一些发达国家开展。
六、例题分析
1、以下关于试管婴儿生产技术不存在的是（ ）
A、体外受精B、细胞培养 C、胚胎移植 D、基因重组
2、下列关于促进雌性动物大量排卵的叙述中，正确的是（ ）
A. 给未成年的雌性动物注射大量的相关激素，使其排卵
B. 给性成熟的雌性动物注射大量的相关激素，使其超数排卵
C. 给未成年的雌性动物注射一定的相关激素，使其排卵
D. 给性成熟的雌性动物注射一定的相关激素，使其超数排卵
3、采集的卵母细胞，都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精，以下原因不正确的是（ ）
A、卵子从输卵管中冲出也要经历类似精子获能的过程
B、动物排出的卵子成熟程度不同
C、体外人工培养至减数第二次分裂中期时，才算成熟
D、冲出的卵子还需要培养一段时间由小变大
4、列各组物质组成不全部属于哺乳动物胚胎的培养液成分的是
A．氨基酸、核苷酸、无机盐、激素 B．血清、激素、维生素、有机盐
C．核苷酸、维生素、血清、无机盐 D．有机盐、维生素、氨基酸、生长素
七、课堂巩固
（一）、选择：
1、（多选）体外受精的主要步骤是（ ）
A. 卵母细胞的采集 B. 卵细胞的采集 C. 精子的采集 D. 受精
2、关于试管动物技术的概念叙述正确的是( )
A. 通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经过移植产生后代的技术
B .通过人工操作使卵子和精子在体内成熟，在体外受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经过移植产生后代的技术
C. 通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并将受精卵移植产生后代的技术
D. 通过人工操作使卵子和精子在体内成熟，在体外受精，并将受精卵移植产生后代的技术
3、试管婴儿、试管苗和克隆羊三者均属于生物工程技术的杰出成果，下面叙述正确的是（ ）
A 都属于无性生殖能保持母本性状 B 都是细胞工程的技术范围
C 都充分体现了体细胞的全能性 D 都不会发生基因重组和变异
4、关于设计试管婴儿的问题，下列哪项不合乎道德规范（ ）
A、利用试管婴儿提供骨髓造血干细胞，救治病人
B、利用设计试管婴儿技术设计畸形胎儿，以供展览
C、利用试管婴儿的脐带血 D、设计试管婴儿，不一定非考虑他的性别
5、下列关于体外受精技术的说法中，错误的是（ ）
A．体外受精技术需要的温度大约为37℃
B．体外受精是从初级卵母细胞和初级精母细胞开始的
C．体外受精技术已成为一项常规的动物繁殖生物技术
D．体外受精技术可用于研究动物生殖细胞的发生机制
6、对家畜进行卵母细胞采集时，可先用（ ）处理
A. 促性腺激素 B. 促性腺激素释放激素 C. 肝素 D. 性激素
7、从活体动物的卵巢中直接采卵时，不正确的方法是（ ）
A. 超声波探测仪 B. 内窥镜 C. 腹腔镜 D. 阴道镜
8、卵母细胞培养到（ ）期时，就可以与获能精子进行体外受精了
A. ＭＩ B. ＭＩＩ C. 桑椹期 D. 囊胚期
9、（多选）采取精子的方法是（ ）
A．假阴道法 B. 手握法 C. 筒握法 D. 电刺激法
10、（多选）利用假阴道采精时，要求假阴道应具备的条件是（ ）
A．适宜温度 B. 适宜压力 C. 适宜润滑度 D. 适宜气味 E. 适宜湿度
11、在体外受精前，要对精子进行（ ）
A. 纯化处理 B. 获能处理 C. 电刺激 D. 超声波处理
12、（多选）精子体外获能的方法有（ ）
A. 化学法 B. 电刺激法 C. 培养法 D. 冷藏法
13、（多选）用化学法使精子获能，采用化学药物是一定浓度的（ ）
A. 氯化钠溶液 B. 肝素 C. 钙离子溶液 D. 磷酸缓冲液 E. 钙离子载体A23187
14、精液保存的方法是（ ）
A．高温保存 B. 常温保存 C. 低温保存 D. 超低温保存
15、体外受精的场所是（ ）
A.在水溶液中 B.在盐溶液中 C. 在获能溶液或专用的受精溶液中 D.在酒精溶液中
16、下列有关受精作用的叙述错误的一项是（ ）
A．受精卵中全部遗传物质来自父母双方的各占一平
B．受精时，精子和卵细胞双方的细胞核相互融合
C．受精卵中染色体数与本物种体细胞染色体数相同
D．受精卵中染色体来自父母双方的各占一半
17、精子和卵子在体外受精后，应将受精卵移入（ ）
A. 受体动物体内 B. 培养箱 C. 发育培养液 D. 冷库冷藏
18、体外受精技术经过多年的研究，已经取得了很大进展，目前以哪种动物的体外受精技术水平最高（ ）
A．猪 B．羊 C．牛 D．家兔
19、下列动物可用培养法进行精子体外获能处理的是（ ）
A．牛 B．羊 C．驴 D．家兔
20、发展试管动物技术具有重要意义，下列关于这方面叙述错误的（ ）
A．试管动物技术可解决动物生育率低的问题
B．试管动物技术可以更多、更有效地利用动物卵细胞
C．试管动物技术可以通过普通家畜繁育良种家畜
D．试管动物技术不能实现家畜的快速繁殖
（二）填空
21、阅读下面的资料，请回答下列问题：
体外受精技术是继人工授精、胚胎移植技术之后，家畜繁殖领域的第三次革命。特别是近10年来，随着一系列高新生物技术的发展，如DNA图谱的构建、细胞核移植、转基因技术、胚胎干细胞的建立和克隆动物的研究，推动了体外受精技术向前发展。
哺乳动物体外受精研究已有100余年的历史。早在1878年，澳大利亚科学家斯科克（Schek）就用兔进行过实验，此后皮克斯（Pincus）等科学家曾对家兔和小鼠进行过体外受精。随着体外受精方法的不断完善，已先后对30多种哺乳动物体外受精并相继获得成功，其中移植获得的试管后代家畜有牛、山羊、猪、绵羊等。近年来，研究者在改良培养液、培养条件，提高胚胎体外生产效率方面做了大量的工作。其主要目的是：尽量模拟体内受精和发育环境，提高胚胎体外生产效率；通过在培养体系中添加化学物质以图更好地了解整个受精过程中的生理机制。但体外胚胎生产技术的累积效率却很低，即使胚胎培养在体内也只有5%-10％的成功率。
1、（1）体外受精技术操作的对象是（ ）
A．生殖细胞 B．受精卵 C．早期胚胎细胞 D. A,B,C都是
（2）体外受精技术的理论基础是________________，基本原理是________________
2、哺乳动物的体外受精主要包括_________________、___________和________等几个步骤。试管牛是_____________（有性生殖、无性生殖）的产物。克隆羊“多利”是_____________（有性生殖、无性生殖）的产物。
3、为使动物排出更多的卵子可用_________________处理，然后从输卵管中冲取卵子。收集精子的方法有____________、_______________和_______________等。体外受精前，要对精子进行____________处理，通常采用的体外获能方法有___________和________________法两种。
1.（1）D （2）胚胎发育学 人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，使初级卵母细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精。
2.卵母细胞的采集，精子的获取 受精，有性生殖，无性生殖
3.促性腺激素，假阴道法，手握法，电刺激法，获能，培养法，化学诱导
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www.2.2.1 动物细胞培养和核移植技术
课标要求
1、能力要求
了解动物细胞培养的过程
比较动物细胞培养与植物组织培养区别
掌握动物体细胞核移植技术的过程和意义
2、内容要求
了解动物细胞培养的过程。
了解动物体细胞核移植技术的原理。
知识网络体系
重难热点归纳
1、动物细胞培养的过程
2、动物细胞培养与植物组织培养的区别。
动物细胞培养与植物组织培养有许多相似之处，也有许多不同点。一是它们用的培养基不同，植物组织培养用的一般是固体培养基，而动物细胞培养用的一般是液体培养基。第二是它们的培养基的成分不同。动物细胞培养的培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐和维生素，另外还有动物血清。植物组织培养所需要的培养基包含植物生长和发育的全部营养成分，如矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加物，没有动物血清。第三是植物组织培养最后一般得到新的植物个体，而动物细胞培养因为动物体细胞一般不能表达其全能性，因此得到的是同一种的细胞。
3、把握动物体细胞移植的特点
动物体细胞移植依据的原理还是细胞的全能性，与植物组织培养一样属于无性生殖。虽然细胞核内具有发展成为一个完整个体所需的全套基因，但动物体细胞分化程度较高，因此很难表达全能性。卵细胞体积大，易于操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。将体细胞核移植入去核卵细胞内，既保证了重组细胞的完整性，又能刺激体细胞核表达其全能性，发展成为一个新的个体。动物体细胞移植产生的新个体的亲本有三个：体细胞核供体、卵细胞细胞质供体、代孕母体。新个体细胞核基因型与体细胞核供体完全一样，因此新个体性状与体细胞核供体基本相同。卵细胞细胞质中也有少量的DNA，新个体性状与卵细胞细胞质供体有一些地方相同。代孕母体没有为新个体提供遗传物质，新个体性状与代孕母体基本没有联系。
经典例题剖析
1.为了使用于培养的动物组织细胞分散开以便配制成一定浓度的细胞悬浮液，选取来的动物组织应选用下列哪种物质处理
A.胃蛋白酶
B.胰蛋白酶
C.盐酸
D.胰脂肪酶
[解析]在动物组织细胞的间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质，它们将细胞网络起来形成具有一定的弹性和韧性的组织和器官，而弹性纤维易被胰蛋白酶在中性略偏碱性环境下催化分解，而胃蛋白酶在pH为1.8左右催化效率最高，此环境动物细胞被破坏。
[答案]B
2.下列属于动物细胞培养与植物组织培养主要区别的是
A.培养基成分不同
B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行
C.动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能
D.动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株
[解析]考查动物细胞培养与植物组织培养的主要区别。动物细胞培养与植物组织培养有许多相似之处，也有许多不同点。其主要不同点是它们的培养基的成分不同。动物细胞培养的培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐和维生素，另外还有动物血清。植物组织培养所需要的培养基包含植物生长和发育的全部营养成分，如矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加物，没有动物血清。
[答案]A
3.在克隆多利羊的过程中，下列哪项技术没有运用到
A.细胞培养技术
B.细胞核移植
C.胚胎移植技术
D.基因工程技术
[解析]考查克隆羊产生的过程。多利羊的培育过程是：将一只母羊（A羊）卵细胞的细胞核吸出，得到不含核的卵细胞。然后，将实验室中培养的另一只母羊（B羊）的乳腺上皮细胞的细胞核注入到无细胞核的卵细胞中并进行电刺激，这样就通过核移植技术形成了一个同时含有A羊核遗传物质和B羊细胞质的重组卵细胞。融合后的卵细胞经过体外细胞培养形成早期胚胎。然后把这个胚胎移植到第三只羊（C羊）的子宫中，让C羊为胚胎发育提供发育场所和营养物质，这个过程利用了胚胎移植技术。胚胎就在C羊子宫内发育成熟。C羊产下的羊就是克隆羊多利。从以上分析可以看出，多利产生的过程中没有使用基因工程技术。
[答案]：D
基础试题训练
一、选择题
1．下列与动物细胞培养有关的表述中，不正确的是 （ ）
A．培养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清
B．原代培养的细胞一般传至10代左右便会出现生长停滞
C．动物细胞培养一般能够传到40～50代，但其遗传物质发生了改变
D．动物细胞培养可用于检测有毒物质和获得大量自身健康细胞
2．生物技术的发展速度很快，已灭绝生物的“复生”将不再是神话。如果世界上最后一只野驴刚死亡，以下较易成功“复生”野驴的方法是 （ ）
A．将野驴的体细胞取出，利用组织培养技术，经脱分化、再分化，培育成新个体
B．将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育成新个体
C．取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵细胞中，经孕育培养成新个体
D．将野驴的基因导入家驴的受精卵中，培育成新个体
3．一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能 （ ）
A．有选择地繁殖某一性别的家畜 B．繁殖家畜中的优秀个体
C．用于保存物种 D．改变动物的基因型
4．下列哪—项属于克隆 （ ）
A．将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA分子中
B．将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内
C．将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞
D．将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系
5．有关全能性的叙述，不正确的是 （ ）
A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高
B．生物体内细胞由于分化全能性不能表达
C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高
D．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性
6．下列属于组织培养但不是克隆的是 （ ）
A．将花粉离体培养成单倍体植株 B．芽发育成枝条
C．根尖分生区发育成成熟区 D．上皮细胞无性繁殖产生的细胞群
7．动物细胞培养液和植物组织培养液的共有成分是 （ ）
A．葡萄糖 B．蔗糖
C．动物血清 D．维生素
8．单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞诱导融合后，要用特定培养基筛选出杂交瘤细胞。在这种培养基上不能存活、增殖的细胞是 （ ）
①B淋巴细胞 ②小鼠骨髓瘤细胞
③B淋巴细胞自身融合细胞 ④小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞
⑤杂交瘤细胞
A．①②③④ B．①③⑤ C．②④ D．①③
9．动物细胞培养的细胞来自于 （ ）
A．任何个体的细胞 B．只能取自动物胚胎细胞
C．只能取自幼龄动物的组织细胞 D．胚胎或幼龄动物的器官和组织细胞
10．（2005，广东）关于单克隆抗体，下列叙述不正确的是 （ ）
A、可以制成诊断盒．用于疾病的珍断 B、可以与药物结合，用于病变细胞的定向治疗
C、可以利用基因工程技术生产 D、可以在生物体内生产，不能体外生产
11．动物细胞工程常用的技术手段中，最基础的是 （　 ）
　　A.动物细胞培养　B．动物细胞融合 C．单克隆杭体 D．胚胎、核移植
12．细胞株的特点是 （ 　）
　　A．遗传物质没有改变，可以无限传代
　　B．遗传物质发生改变，不可无限传代
　　C．遗传物质没有改变，不可无限传代
　　D．遗传物质发生改变，且有癌变特点，可以无限传代
13．关于杂交瘤细胞的不正确叙述是 （ 　）
　　A．有双亲细胞的遗传物质　　B．不能无限增殖
　　C.可分泌特异性抗体　　　　 D．体外培养条件下可大量增殖
14.动物细胞融合技术最重要的用途是 （　 ）
　　A.克服远源杂交不亲和　　B.制各单克隆抗体
　　C.培育新品种　　　　　　D.生产杂种细胞
15.“生物导弹”是指 （ ）
　　A.单克隆抗体 　　　　　　　　 B.杂交瘤细胞
　　C.产生特定抗体的B淋巴细胞　　D.在单抗上连接抗癌药物
16.在动物细胞培养中有部分细胞可能在培养条件下无限制地传代下去，这种传代细胞称之为:
A．原代培养 B．传代培养 C．细胞株 D．细胞系
17.如果用动物的细胞进行克隆实验应该选择的细胞核不能是　　　　　　　　　 （ ）
A、乳腺细胞的 B、卵细胞的 C、胃腺细胞的 D、囊胚时期的胚胎细胞的
18．（多选）美国杜克大学医疗中心的一个研究小组利用成年猪的动脉血管细胞和模拟胚胎环境的新型生物反应器,成功地在实验室里培育出新的动脉血管.这种血管的外形和功能都与真的血管一样,这一研究成果是生物组织培养领域的重大进展.下列关于以上技术的叙述中,正确的是:
A．属于“克隆” B．可能要利用去核卵细胞
C．关键是激发血管细胞的全能性 D．关键是激发血管细胞发育成血管的潜能
二、非选择题
1.中国科学院动物研究所陈大元研究员带领的科研小组，首先选择了兔子卵细胞作为受体卵。他们采用了两种核移植方法，即电融合法和核直接注射法，把大熊猫的体细胞核移入兔的去核卵细胞质中。经过精心的实验，他们已得到了大熊猫的重构胚。实验结果显示，大熊猫的3种体细胞移植到兔去核卵母细胞中均可以卵裂，并进行早期发育，3种供体细胞核移植的融合率在55%~59%之间；融合后的重构卵进行培养后，囊胚率以乳腺细胞最高，而骨骼肌细胞的最低；重构囊胚细胞的染色体数目为42条，与供体（大熊猫）细胞染色体数目相同，与受体动物家兔的染色体数（44条）不同。经DNA指纹分析，也证明了重构囊胚细胞的遗传特性为大熊猫的遗传特性。实验还证明，卵细胞质使体细胞核去分化不具有特异性。大熊猫异种重构胚能否在寄母子宫着床乃至进行全程发育还是道难题，现正在深入实验。
根据以上材料，回答下列问题：
（1）下面叙述除哪项外都是动物克隆技术的益处？_____________。
A.探索异种克隆技术，拯救濒危物种
B.克隆技术与转基因技术结合，使异种器官移植成为可能
C.克隆技术的重要性在于复制出一个动物或一批生物
D.克隆技术的研究将帮助人类认识衰老过程
（2）“去分化”是指____________。
（3）细胞分化为囊胚，囊胚由许多细胞构成，其细胞增殖方式为_____________。
（4）科技预测：请预测大熊猫异种重构胚如果着床成功并顺利产生发育，其表现性状可能是_____________。
A.大熊猫的特点
B.兔子的特点
C.兼有大熊猫与兔子的特点
D.不具生殖能力
2.1952~1953年，美国科学家斯提瓦用胡萝卜根的悬浮培养细胞进行人工培养，发现单个细胞能像受精卵发育成胚一样的途径，发育成完整植株。1997年英国维尔穆特等人从白面母绵羊体内取出乳腺上皮细胞静息培养，然后把它的核移入黑面母绵羊去核的卵细胞中形成重组细胞，并将重组细胞培养成胚胎，将胚胎植入另一母羊的子宫内后获得了克隆羊多利。
阅读这段材料后，回答下列问题：
（1）文中的悬浮培养细胞和乳腺上皮细胞均为____________。
（2）斯提瓦的实验证明了____________。维尔穆特的实验证明了_____________。从细胞结构和遗传角度分析，两位科学家实验结论的得出，根本原因在于____________。
（3）斯提瓦和维尔穆特实验的差别在于____________。
（4）维尔穆特的实验技术又称为_____________________技术。该技术的经济意义在于：①_____________；②____________。
创新应用训练
1．(2006，广雅中学考题)CCTV一2于2005年4月7日报道，卫生部4月6日发布了《苏丹红危险性报告评估》，报道中提到苏丹红一号是一种人工色素(工业染料)，它在人体内代谢生成相应的胺类。科研人员欲采用一定的技术手段探究苏丹红是否对人体有危害。请回答：
（1）根据所学的动物细胞工程知识，你认为采取下列哪种技术手段最合适：
动物细胞融合 B．动物细胞培养 C．胚胎移植 D．核移植
（2）根据上述选择，请你设计一个实验来探究“苏丹红一号”是否对人体有危害。
[1]该实验的原理是：
[2]实验方法步骤：
①材料准备：从医院妇产科获取所需要的原材料组织，浓度为O．09％“苏丹红一号”试剂，高倍显微镜，培养瓶若干，配制好的培养液，剪刀，培养箱，所需要的酶。
②制备检测细胞：
a．配制细胞悬浮液：
b．将悬浮液分装到两个以上的培养瓶中，置于培养箱中培养一段时间。
③检测过程：
。
④实验结果观察、分析得出结论。(略)
参考答案：
一、选择题
CCDDC ADADD ACBBD DB (ABD)
二、非选择题
1.答案：（1）C （2）高度分化的组织器官或细胞重新恢复分裂能力的过程 （3）有丝分裂 （4）C
2.答案：（1）体细胞 （2）植物细胞具有全能性 动物细胞也具有全能性 细胞核中具有个体发育的全套基因 （3）动物细胞全能性的证实还需借助于卵子，而植物体细胞直接就可发育成植株 （4）克隆 利用克隆技术繁殖珍稀物种 克隆组织、器官，降低手术费用
三、应用创新
1．（1）B（1分）
（2）[1]原理：许多致畸、致癌物质加入动物细胞培养液后，培养细胞会发生染色体结构和数目的变异。根据变异细胞占观察培养细胞的百分数，可以判断某种物质的毒性。（2分）
[2]②a.将上述组织用剪刀剪碎，再用胰蛋白酶使其分散成单个细胞，然后利用培养液配制成一定浓度的细胞悬浮液。（2分）
③检测：（共3分） 取两只培养瓶，标号为1、2，分别往其中加入等量配制好的培养液，再往1中滴加几滴0.09％“苏丹红一号”试剂，摇匀。（1分） 将上述某一个培养状况较好的培养瓶的细胞培养液分成两份，分别加入1、2培养瓶中，进行培养；（1分） 一段时间后，分别从1、2培养瓶中取样作多次镜检，计算出变异细胞占观察培养细胞的百分数（1分）
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动物细胞培养的应用和概念
细胞培养的过程
细胞培养的条件
细胞培养技术的应用
动物细胞培养
动物细胞工程
核移植技术和克隆动物的概念
动物体细胞核移植技术的过程
动物体细胞核移植技术的应用前景
动物体细胞核移植技术存在的问题
动物体细胞核移植技术和克隆动物
动物血清、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素
胰蛋白酶、剪碎
动物胚胎或幼龄动物器官、组织
单个细胞
细胞悬浮液
50代细胞
……
细胞株
细胞系
原代培养
传代培养
10代细胞2.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体
★新课标要求
1．简述动物细胞培养的过程、条件及应用。
2．简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景。
3．举例说出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用。
★教学重点
（1）动物细胞培养的过程及条件。
（2）用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。
（3）单克隆抗体的制备和应用。
★教学难点
（1） 用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。
（2） 单克隆抗体的制备过程。
★教学方法
诱思法、分析法、归纳法。
★教学工具
多媒体教学课件
★课时安排
2课时
★教学过程
（一）引入新课
复习动物细胞工程的技术手段，根据2.2.1所学内容提出另两项重要技术手段：动物细胞融合和单克隆抗体。
（二）进行新课
1．动物细胞融合
[自学并思考]植物体细胞杂交和动物细胞融合的区别（学生填下表）
植物体细胞杂交 动物细胞融合
细胞融合原理 细胞膜的流动性 细胞膜的流动性
融合过程 先除去细胞壁 先使细胞分散开
诱导方法 电激、振动、离心、聚乙二醇 电激、灭活的病毒、聚乙二醇
结果 杂种植株 杂交细胞
应用 培育植物新品种 主要用于制备单克隆抗体
意义 突破远缘杂交不亲和的障碍，打破了生殖隔离。
相同点 原生质体融合原理相同；原生质体融合的方法相似
[提问]两者的主要区别是什么？
（1）动物细胞融合不需要去除细胞壁；
（2）动物细胞融合常使用灭活的病毒，而植物细胞融合不用；
（3）植物杂交细胞可以培养成杂种植株，而动物杂交细胞则不可。
[思考]为什么可以使用灭活的病毒促进动物细胞融合？
灭活的病毒可以使细胞膜上的蛋白质分子和脂质重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。两个不同的动物细胞放在一起，用灭活的病毒处理细胞后，它们就先质融合，再核融合，进而形成杂交细胞，这个细胞有丝分裂后仍能形成两个完整的杂交细胞。
[过渡]动物细胞融合技术已经成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段，特别是利用细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
2．单克隆抗体
2.1单克隆抗体制备的原理
[问题]常规抗体制备的方法及特点？
传统的抗体生产方法是向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需要的抗体。这种生产抗体的方法产量和纯度都很低，而且制备的抗体特异性差。
[问题]填写课件内容：
◆ 利用B淋巴细胞产生特异性抗体的功能。
◆ 利用骨髓瘤细胞无限增殖的特性。
◆ 利用动物细胞融合技术将两种细胞融合获得杂交瘤细胞。
◆ 利用动物细胞培养技术大量培养杂交瘤细胞。
2.2单克隆抗体制备的过程
[讲解]单克隆抗体制备的过程
[问题]如何获得B淋巴细胞和骨髓瘤细胞？
要得到能产生所需抗体的B淋巴细胞，必须对小鼠进行免疫处理，即给小鼠皮下或脾内注射特定的抗原，为保证B淋巴细胞的数量和质量，往往需要进行初次免疫、二次免疫和加强免疫，然后取免疫小鼠的脾获得B淋巴细胞。
骨髓瘤细胞应与免疫小鼠属于同一品系，这样杂交融合率高，并且应选择处于对数生长期、活性强的细胞。
[问题] 选择杂交瘤细胞的两步筛选的目的各是什么？
第一步筛选的目的是获得杂交瘤细胞。原因是B淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合后用聚乙二醇处理诱导融合，这样处理后的细胞中有以下五种：未融合的B淋巴细胞、未融合的骨髓瘤细胞、B淋巴细胞与B淋巴细胞的融合细胞、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞、B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的细胞，其中只有B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞才是我们需要的杂种细胞。筛选的方法是在特定的选择性培养基（HAT选择培养基）中培养，由于骨髓瘤细胞缺乏胸苷激酶或次黄嘌呤核糖转移酶，故不能生长繁殖，而融合的杂种细胞具有上述两种酶故可以生长，由此可筛选出杂交瘤细胞。
第二步筛选的目的是获得能产生所需单一抗体的杂交瘤细胞。因为小鼠体内的B淋巴细胞有很多种，因此获得的杂交瘤细胞可能产生不同的抗体，需要从中筛选出能产生我们所需的单一抗体的杂交瘤细胞，筛选的方法是专一抗体检验。
[问题]如何进行杂交瘤细胞的抗体检测及克隆化培养？
融合后的细胞经选择性培养基培养后，能存活的细胞就是杂交瘤细胞，但这些杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞，通常用“有限稀释法”来选择。将杂交瘤细胞稀释，用多孔细胞培养板培养，使每孔不超过一个细胞，通过培养让其增殖。然后检测各孔上清液中细胞分泌的抗体，那么上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔。阳性孔中的细胞还不能保证是来自单个细胞，挑选阳性孔的细胞继续进行有限稀释，一般需进行3～4次，直至确信每个孔中增殖的细胞为单克隆细胞。该过程即为杂交瘤细胞的克隆化培养。
2.3单克隆抗体的应用
学生自学，归纳单克隆抗体的应用。
（1）可用于作为诊断试剂：有准确，高效，快速的优点
（2）可用于疾病治疗
（3）可用于运载药物（作为运载对应疾病的药物的“生物导弹”）
[问题]生物导弹的组成及优点
组成：“生物导弹”＝单克隆抗体＋药物＋放射性同位素
优点：疗效高、毒副作用小。
（三）课堂总结
★资料袋
神奇的人造皮肤
医生从冰箱里取出人造皮肤，将它贴在病人受损的皮肤上，就能成功治愈溃疡、烧伤等疾病，这不是科幻大片里的场景，而是事实。
“人造皮肤临床治疗非常简单，只需要在患处贴上人造皮肤就行了。”国家863计划“组织器官工程重大专项·组织工程皮肤”首席科学家、解放军第四军医大学组织工程研发中心主任金岩教授介绍说，人造皮肤的正式名称是组织工程皮肤，在工厂制成并包装好，放在普通冰箱里保存(最长可以保存一个半月)，在需要时再取出来直接贴在病人患处就行。
人造皮肤的生产原料主要来自手术切除后以及其他废弃的健康人体皮肤组织。它不仅具有正常人类皮肤的功能，而且具有良好的修复作用。河北一位年轻患者患糖尿病引发足部深度溃疡，因无法医治而要“锯脚”时，在医院贴上一块人造皮肤后，10天后伤口开始愈合，50天就痊愈。据介绍，目前人造皮肤已经在临床试验中取得成功，北京304医院等4家医院对160例皮肤移植、皮肤溃疡，以及由糖尿病和肿瘤导致的深度皮肤溃疡病例进行了临床治疗，全部取得成功。经过对患者至少半年时间的跟踪调查表明，没有发现术后复发、免疫排斥等现象。
目前我国有350多万名各类患者需要移植皮肤，但以往多数是采用自身皮肤移植，这种方法不仅造成新的创伤和疤痕，而且皮肤来源有限。而采用人造皮肤则不必担心：一块只有米粒大小的皮肤组织，经过培育可以生产出一个足球场大小的人造皮肤。
胚胎干细胞
干细胞就是在生命的成长和发育中起“主干”作用的细胞，主要包括三大类，分别是全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。其中最有价值的是全能干细胞。它具有形成完整个体的分化潜能，可以无限增殖并分化成为全身200多种细胞类型，从而可以进一步形成人体的任何组织器官，最终发育成一个完整的人。胚胎干细胞就属于此类，并被称为“万能细胞”，它的应用研究已被列为国际自然科学六大研究热点之一，而且由于在医学和生物学上具有巨大的潜力，而备受各国的高度重视.用人类细胞克隆胚胎的技术在英国是合法的，但美国正在考虑禁止它。联合国最近推迟了就关于何种克隆技术可以被允许的国际公约的表决。
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注入小鼠
细胞融合
分离
抗原注入小鼠体内
B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
杂交瘤细胞
细胞培养
选择培养细胞
培养基
体内培养
体外培养
从腹水提取
从培养液提取
单克隆抗体
动物细胞融合
与单克隆抗体
动物细胞融合
单克隆抗体
概念
基本原理
意义
制备过程
概念：单一的B淋巴细胞产生的特异性抗体
应用
1,3,5生态工程的基本原理
【教学目标】
1、知识与技能
(1).简述生态工程的概念，关注生态工程的建设。
(2).简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容。
(3).尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。
2、过程与方法
（1）运用所学的生态工程原理，结合当地的社会发展状况研究当地生态工程的建设方向和途径。
（2）分析并评价生态工程的实例，运用生态工程原理尝试设计简单的生态工程
3、情感、态度和价值观
关注生态工程建设、初步形成物质循环利用、协调与平衡、多样性、局部与整体相统一的观点，树立可持续发展的观念。
[重点和难点]
(1). 教学重点
生态工程的基本原理。
(2).教学难点
生态工程的系统学和工程学原理。
【教学设计】案例一
教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 五十年代淘米洗菜，
　　六十年代洗衣灌溉；
　　七十年代水质变坏，
　　八十年代鱼虾绝代；
　　九十年代拉稀生癌，
　　廿一世纪…… ,这是一首广泛流传于淮河流域内的民谣，事实上是一首祭献给淮河流域的挽歌。遭受水污染的 环境中，许多人患了不孕症；由于污染物的致畸作用，近年畸形儿，痴呆儿出人意料的增多。为什么会这样，又该怎么办？今天我们就开始学习生态工程的基本知识。扳书课题，展示目标 听讲，思考 激发学生学习兴趣,增强求知欲望。
课堂探究 生态工程建设的目的 指导学生完成学案的下列内容：生态工程建设的目的就是遵循__________________________的规律，达到________________和__________________同步发展，与传统工程相比，生态工程是一类少___________、多___________、可_______________的工程体系。思考：传统农业与生态农业的对比 阅读教材、回答问题并填表，互相补充，获得知识 整体把握生态工程建设的目的培养学生的读书思考能力
生态经济 指导学生完成学案的下列内容：生态经济主要是通过实行__________的原则，使一个系统产出的污染物能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一就是_______________。思考： 实现生态经济的措施 阅读教材，完成并回答问题，获得知识 按照认知规律引导学生分析解决问题，
生态工程的原理 指导学生完成学案的下列内容： 原理：物质能在生态系统中循环往复， 原理：物种繁多复杂的生态系统具有较高的 原理：生态系统的生物数量不能超过 （环境容纳量）的限度 原理：生态系统建设要考虑自然、 、 的整体影响系统的结构决定 原理：要通过改善和优化系统结构改善功能系统整体性原理：系统各组分间要有适当的 ，使得能量、物质、信息等的转换和流通顺利完成，并实现总体功能大于各部分 的效果，即“1+1>2”思考：联系必修课本物质循环、生态系统的稳定性内容，重点分析 阅读教材，分析资料并回答问题 提高解决问题的能力
实践活动 调查沼气工程的实施情况思考：调查目的 与调查方法 作调查 能力培养
课堂小结 知识梳理 1、 生态工程建设目的2、 生态经济3、生态工程的原理1）物质循环再生原理： 2）、物种多样性原理、 3）协调与平衡原理 4）整体性原理 5）、系统学和工程学原理 师生共同总结 梳理知识形成知识结构
[板书设计]
生态工程建设目的：
生态经济：
1）物质循环再生原理：
2）物种多样性原理：
生态工程原理 3）协调与平衡原理：
4）整体性原理：
5）系统学和工程学原理


教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图
复习回顾引入新课 什么是生态系统的组成，结构，物质循环和能量流动？ 提出问题，找学生回答，引入新课随着人们对地球环境问题认识的发展和以及对人类自身的生存和发展的担忧，生态工程诞生了。那么，什么是生态工程呢？板书课题，并展示课标 回答问题 联系旧知识，使学生认识到新技术与基础理论的关系
课堂探究 生态工程建设的目的 组织学生读教材第一段内容，识记目的 读教材内容，回答问题 整体把握生态工程建设的目的
过渡 学生研究生态工程建设的目的，并分析本地有违生态建设的现象 展开搜索 激发学生的兴趣
材料分析 教师引导得出传统经济模式带来的一些问题 读图、材料分析讨论 培养阅读、分析问题的能力
生态工程所遵循的基本原理1、物质循环再生原理 “无废弃物农业”与大量的能源消耗和物质投入、高污染的现代化农业对比得出：物质循环再生原理。联系生态系统的功能特点 读图、读教材内容，讨论、分析回答问题， 培养阅读、观察、分析问题的能力
2、物种多样性原理 组织学生读教材资料，分析“三北防护林”病虫害增加，环境恶化的原因。并引导学生联系生态系统的稳定性提出解决问题的方案。联系生物多样性 读教材内容，讨论、分析回答问题 培养解决问题的能力
3、协调与平衡原理 组织学生读教材资料，分析讨论得出西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能超过草地的承载量。针对公共草地的过度放牧问题，应该实行草地承包，调动个人的管理积极性，减少过度放牧现象；另外，可以在有条件的地方，人工种植牧草，增加牧草产量。 读图、读教材内容，讨论、分析回答问题， 强化学生解决问题的能力
4、整体性原理 组织学生读教材，强调自然生态系统是一个有机的整体，并分析人在其中起着重要的作用，分析得出解决问题的方案。 读教材内容
5、系统学和工程学原理 系统的结构决定功能原理：联系计算机网络机构示意图，分析得出集中式最好，类比故系统选择不同的结构将决定功能。系统整体性原理：则利用必修课中学习的“整体大于部分之和”的基础，再通过分析有关生态系统的营养循环关系来理解 读教材内容，分析思考与探究
实践活动 调查沼气工程的实施情况 布置调查 作调查 能力培养
课堂小节 知识梳理 1、 生态工程建设目的2、 生态经济3、生态工程的原理1）物质循环再生原理： 2）、物种多样性原理 3）协调与平衡原理： 4）整体性原理 5）、系统学和工程学原理 师生共同总结 梳理知识形成知识结构
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www.3.3胚胎工程的应用及前景
课题 3.3胚胎工程的应用及前景 主备人 上课时间 编号 13
教师
教学重点 1、胚胎分割的应用意义。2、胚胎干细胞研究的意义。
教学难点 胚胎干细胞的概念和分离途径。
教学目标 知识目标 举例说出胚胎移植和胚胎分割
能力目标 认同胚胎移植在胚胎工程中的作用和地位
情感目标 关注胚胎工程的研究进展和应用价值
教学媒体 多媒体课件
教学过程
教学内容 教师的组织和引导 个人札记
二、胚胎分割 三、胚胎干细胞 复习提问1、试管动物技术的概念及意义是什么？2、精子、卵子的获取方法有哪些？3、“试管牛”工厂化生产流程图怎样？仔细阅读P78-79，思考讨论：1、什么是胚胎分割？它在畜牧生产上有何意义？2、囊胚期的内细胞团有何功能？对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意什么？为什么？3、如何进行牛胚胎的分割？学生自主学习，完成习题1、胚胎分割是指采用___________将早期胚胎切割成______、_______或______等，经移植获得___________的技术。来自同一胚胎的后代具有___________，因此，胚胎分割可以看做动物_________________的方法之一。目前以___________和___________最高。2、内细胞团一般到_______阶段才出现，它是发育为胚胎本身的_________，将来发育成胎儿的各种组织。进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的_______或_______，将其移入盛有_______的培养皿中，然后，用_______或_______进行分割。具体操作程序：用______________切开，吸出其中的_______，注入______________中，或直接将_____________________。对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意将__________________，否则会影响分割后___________________________。3、牛胚胎的分割如图3－23所示。到目前为止，最常见的是经分割产生的__________，而__________成功的比例都很小。仔细阅读P80-81，思考讨论：1、胚胎干细胞的来源。2、胚胎干细胞的功能和主要特点是什么？3、胚胎干细胞的主要用途如何？4、查阅资料，了解胚胎干细胞的研究历史是怎样的？学生自主学习，完成习题1、哺乳动物的胚胎干细胞简称_____或______细胞，来源于__________或从______________中分离出来。2、具有_________的特性，在形态上表现为_________小，_________大，_________明显；在功能上，具有_____________，可分化为______________体内任何一种_________。另外，在体外培养的条件下，可以__________________，可进行________保存，也可进行__________________。3、胚胎干细胞的主要用途是：①可用于研究哺乳动物__________________；②是在体外条件下研究____________的理想材料，在培养液中加入_____________，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导_________向__________________，这为揭示_________和_________的机理提供了有效的手段；③可以用于治疗__________________，如_________、_________等；④利用可以被诱导分化形成________________的特性，移植_________可使坏死或退化的部位得以__________________；⑤随着__________________的发展，通过体外诱导分化，定向培育_________________，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后__________________的问题。师讲授：胚胎干细胞的主要用途(1)治疗人类的某些顽症(2)培育出人造组织器官，用于器官移植(3)是研究体外细胞分化的理想材料 胚胎分割1.概念:采用机械方法将早期胚胎切割成2等份,4等份或8等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术.2.特点:后代具有相同的遗传物质.3.选择的胚胎:发育良好的,形态正常的桑椹胚或囊胚.4.使用的主要仪器：实体显微镜和显微操作仪胚胎干细胞1.概念:简称ES或EK细胞,是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞.2.特点:1)形态:体积小.细胞核大,核仁明显.2)功能:具有发育的全能性.可分化为成年动物体内任何一种组织细胞.体外培养可增殖不分化.3）在体外培养的条件下，ES细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。
课堂巩固 见课件
作 业 学案与测评
板书设计： 3.3胚胎工程的应用及前景二、胚胎分割 三、胚胎干细胞 1.概念: 1.概念:简称ES或EK细胞,是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞. 2.特点:后代具有相同的遗传物质. 2.特点: 3.选择的胚胎: 3、胚胎干细胞的主要用途发育良好的,形态正常的桑椹胚或囊胚
课后笔记：本节课重点讲解清楚平台分割的过程以及胚胎干细胞的获取及其应用，识记内容较多，在上课的时候应该注意每学习一个知识点应该留出一点时间让学生速记，效果较好。
课件巩固练习：
1．细胞分化达到最大限度的时期是 （ ）
A．受精卵时期 B．胚胎时期 C．有丝分裂时期 D．细胞的增殖时期
2．干细胞是一种尚未充分分化的未成熟的细胞，它具有再生各种细胞、器官的潜能，医学家们正尝试利用干细胞治疗一些顽疾，用骨髓移植法有效治疗白血病便是成功的例证。下列说法中不正确的是 （ ）
A．利用干细胞治疗某些顽疾，是因为干细胞具有再生各种组织、器官的潜能
B．骨髓分为红骨髓和黄骨髓，其中，只有红骨髓具有造血功能
C．用骨髓移植法治疗白血病的优点之一是不发生排斥（异）反应
D．异体骨髓移植成功后，康复者的血型有可能发生改变
3．将雌性动物的早期胚胎，或者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。以下说法不正确的是 ( )
A．这里说的同“种”是指同一“物种”
B．加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植给我国黄牛，生出荷斯坦奶牛，可以移植成功
C．同种动物之间的生理特征相近，进行胚胎移植易于成功
D．不管是否妊娠，同种动物生殖器的生理变化都是一样的
4．关于胚胎干细胞的特点的描述正确的是 ( )
A．体积小，细胞核大，核仁明显 B．体积大，细胞核大，核仁明显
C．体积小，细胞核小，核仁小 D．体积大，细胞核小，核仁明显
5．以下对于胚胎分割的描述，正确的是 ( )
A．只能对囊胚期细胞进行分割
B．囊胚阶段的胚胎分割份数越多，产生相同基因型的后代个数越多
C．胚胎分割产生的后代个体表现型完全相同
D．内细胞团一般到囊胚才出现，胚胎分割时最好将其均等分割，移植成功率才高
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www.1. 1 DNA重组技术的基本工具
课标要求
简述基因工程的原理和技术
能力要求
1）通过学习ＤＮＡ重组技术的基本工具，模拟制作重组DNA模型，初步掌握基因工程的基本方法提高动手能力
2）通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养观察能力。
3）通过对基本概念、基本原理、科学方法的正确理解和掌握，逐步形成比较、判断、推理、分析、综合等思维能力，具备能运用学到的生物学知识评价和解决某些实际问题的能力。
知识网络体系
来源：主要从原核生物中分离
功能：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，
限制性内切酶 并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷
（分子手术刀） 酸二酯键断开。
切割后的DNA末端： 黏性末端
平末端
功能：将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子
DNA连接酶 T4 DNA连接酶：既能“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，
（分子缝合针） 种类 也能“缝合”双链DNA的平末端
E·coli DNA连接酶：只能将双链片段互补的黏性末端连接
能在宿主细胞中保存下来并大量复制
条件： 有一个至多个限制酶切割点，
基因进入受体细胞的载体 有特殊的遗传标记基因，便于筛选。
（分子运输车） 质粒（常用）
种类： λ噬菌体的衍生物
动植物病毒
重难热点归纳
限制性内切酶的功能
黏性末端和平末端
DNA连接酶与DNA聚合酶的区别
载体必须具备的条件
质粒与质体的区别
常用的载体
经典例题剖析
下图表示限制酶切割某DNA的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是（ ）
A．CTTAAG，切点在C和T之间 B．CTTAAG，切点在G和A之间
C．GAATTC，切点在G和A之间 D．CTTAAC，切点在C和T之间
【解析】 由图不难看出该限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切点是G与A之间。
答案C
基础试题训练
1．在基因工程中，科学家所用的“剪刀”、“针线”和“载体”分别是指( )
A.大肠杆菌病毒、质粒、DNA连接酶 B.噬菌体、质粒、DNA连接酶
C.DNA限制酶、RNA连接酶、质粒 D.DNA限制酶、DNA连接酶、质粒
2．不属于质粒被选为基因运载体的理由是 （ ）
　　A．能复制 　　　　B.有多个限制酶切点 　C．具有标记基因 　 D．它是环状DNA
3．下列四条DNA分子，彼此间间具有粘性末端的一组是 （ ）
① ②
③ ④　
A．①②　　　B．②③　　　C．③④　　　D．②④
４．质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是
①能自主复制 ②不能自主复制 ③结构很小 ④蛋白质 ⑤环状RNA ⑥环状DNA
⑦能“友好”地“借居”
A．①③⑤⑦ B．①④⑥
C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦
５．有关基因工程的叙述中，错误的是 （　 ）
　　A．DNA连接酶将黏性未端的碱基对连接起来
　　B．限制性内切酶用于目的基因的获得
　　C．目的基因须由载体导入受体细胞
　　D．人工合成目的基因不用限制性内切酶
６．实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限性
内切酶。一种限制性内切酶能识别DNA子中的GAATTC顺序，切点在G和A之间，
这是应用了酶的（　）
　　A．高效性 　　B.专一性
　　C．多样性 　　D.催化活性受外界条件影响
７．人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是
A . 提高受体细胞在自然环境中的耐药性
B. 有利于对目的基因是否导入进行检测
C. 增加质粒分子的分子量
D．便于与外源基因连接
8．下列属于基因运载体所必须具有的条件是（多选） （ ）
A、具有某些标志基因
B、具有环状的DNA分子
C、能够在宿主细胞内复制
D、具有多种限制性内切酶
9．下列哪些可作为基因工程技术中常用的基因运载工具（多选） （ ）
A．大肠杆菌 B． 质粒
C．动物病毒 D． 线粒体
10．在重组DNA技术中，不常用到的酶是
　　A、限制性内切酶 B、DNA聚合酶
　　C、DNA连接酶 D、反转录酶
11．多数限制性核酸内切酶切割后的DNA末端为
　　A、平头末端 B、3突出末端 C、5突出末端 D、粘性末端
12．在基因工程中通常所使用的质粒是
　　A、细菌的染色体DNA B、细菌染色体外的DNA
　　C、病毒染色体DNA D、噬菌体DNA
13．（2006深圳一模考题）研究人员想将生长激素基因通过质粒介导入大肠杆菌细胞内，以表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因：A是抗链霉素基因，B是抗氨苄青霉素基因，且目的基因不插入到基因A、B中，而大肠杆菌不带任何抗性基因，则筛选获得“工程菌”的培养基中的抗抗生素首先应该
A、仅有链霉素 B、仅有氨苄青霉素
　　C、同时有链霉素和氨苄青霉素 D、无链霉素和氨苄青霉素
14．（05全国Ⅰ）镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。检测这种碱基序列改变必须使用的酶是
A. 解旋酶 B. DNA连接酶 C. 限制性内切酶 D、RNA聚合酶
创新应用训练
1. 番茄在运输和贮藏过程中，由于过早成熟而易腐烂。应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟激素的合成，可使番茄贮藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种。这种转基因番茄已于1993年在美国上市，请回答：
（1）促进果实成熟的重要激素是 　　　。
（2）在培育转基因番茄的操作中，所用的基因的“剪刀”是　　 　　　，基因的“针线”是　　 　　　　，基因的“运输工具”是　　　　　　　。
　（3）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是　　　　　　、　　　 　　　　　和　　　　 　　　　　。
2、（05天津理综）限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切点。
（1）请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。
（2）请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
（3）在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接？为什么？
参考答案：
基础试题训练
1、D 2、D 3、D
4、【解析】 质粒是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状的DNA分子，它能“友好”地“借居”在宿主细胞中。【答案】C
5、A 6、B 7、B 8、AC
9、BC 10、 11、D 12、B 13、C 14、C
创新应用训练
1、（1）乙烯 （2）限制性内切酶 DNA连接酶 载体
（3）目的性强 育种周期短 克服远源杂交的障碍
2、（1）
（2）
（3）可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的（或是可以互补的）
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www.
T A G G
C C A T
T A C C
G G T A3．2　体外受精和早期胚胎培养
【教学目标】
1、简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。
2、简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。
3、认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。
【重点】
1、体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。
2、哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。
【难点】
1、卵母细胞的采集和培养。
2、精子的采集和获能。
【复习回顾】
精子和卵子的发生场所和发生过程。
精子和卵子在发生上的区别？
以精子入卵的运行途径为线索，说明哺乳动物的受精过程。
早期胚胎发育场所以及分裂方式。
5、胚胎发育的过程，以及各时期的特点。
(过程：受精卵——卵裂——桑椹胚——囊胚——原肠胚——胎儿)
【教学过程】
知识点 观察与思考 归纳与结论
试管动物技术 思考：试管动物技术的概念 试管动物技术是指通过____ _______并通过_________________________________________。
一、从试管牛说起 阅读P69，思考讨论：体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义 意义：
二、体外受精 1、卵母细胞的采集和培养仔细阅读P70，思考讨论：(1) 卵母细胞的采集和培养的主要方法是什么？(2)其它方法如何？ (1)主要方法是： ________ _ __处理，_____________ ______，然后，从________ ____，直接与______________________。(2)第二种方法：从刚_____________ _________；第三种方法是直接从__________ ________，叫______ _____。需借助______________________。采集的_____ ___ ___，都要在体外经_____ ___ ___后，才能与______ __ __ _受精。
2、精子的采集和获能仔细阅读P71，思考讨论：（1）收集精子的方法有几种？各有什么具体要求？(2)精子的获能方法通常包括哪几种？具体操作如何？ (1)A：______ _____，采用___ __ ___的方法，模仿__________________ __________设计的装置，它能够满足______ ______ _____ _____的要求，同时配有相适应的___ __________________。B：______ ___，只适用于猪和犬等体型较小，易于控制的家畜。C：_______ ____，这种方法多用于野生或经济动物。(2)在体外受精前，要对精子进行获能处理。对于啮齿动物、家兔和猪等动物的精子，一般采用____ _____ __，即将取自附睾的精子，放入____________ ___ ___中，培养一段时间后，精子就可获能；对于牛、羊等家畜的精子常采用_______ __ __，即将精子放在____________________________________________。
3、受精仔细阅读P72图3-14，思考受精过程 简单绘制“哺乳动物体外受精示意图”：
三、胚胎的早期培养 仔细阅读P72-73，思考讨论：1、哺乳动物胚胎培养液的成分如何？2、牛体外受精胚胎工厂化生产流程图3、思考讨论：比较哺乳动物体内胚胎的形成、体外胚胎的发育各需要完成哪些环节？ 1、精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入_________ __中继续培养，以检查___________ ____ ___的发育能力。培养液成分较复杂，除_____ _____和____ _______外，还需添加____________ __________等营养成分，以及___ ________等物质。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向___ __移植或_______ ____。不同动物胚胎移植的时间不同。2、绘制流程图：3、体内胚胎形成需要经过：______________________、_____ ____和_______ ____；体外胚胎的发育需要完成：_______ ______、_______ ____和________ ________。
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www.1. 3 基因工程的应用
课标要求
基因工程的原理和技术
能力要求
1）通过引导学生在网上的探究活动，改变学生传统的学习方式，引导学生主动参与，乐于探究，培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。
2）通过学习了解我国基因工程的发展前景及成果，激发学生对于生物知识的兴趣，开阔学生的思路，培养学生的爱国主义热情，树立在学习上努力刻苦的决心。
3）尝试运用基因工程原理，提出解决某一生产、生活上实际问题的方案，
知识网络体系
抗虫转基因植物
抗病转基因植物
转基因植物 抗虫逆转基因植物
改良植物品质
提高动物生长速度
改善畜产品的品质
转基因动物 用转基因动物生产药物
用转基因动物作器官移植的供体
基因工程药物
基因治疗
重难热点归纳
基因工程的应用成果
转基因植物
转基因动物
基因工程药物
基因治疗
转基因食品：
转基因食品是通过遗传工程改变植物种子中的脱氧核糖核酸，然后把这些修改过的再复合基因转移到另一些植物种子内，从而获得在自然界中无法自动生长的植物物种。上世纪 80年代末，科学家们开始把10多年分子研究的成果运用到转基因食品上，1995年成功地生产出抗杂草黄豆，并在市场上出售。又经过7年的努力，现在他们利用基因技术已批量生产出抗虫害、抗病毒、抗杂草的转基因玉米、黄豆、油菜、土豆、西葫芦等。目前，转基因食品的主要产地是美国、加拿大、欧盟、南非、阿根廷等。 　　
转基因食品安全评价：
随着转基因技术向农业、食品和医药领域的不断渗透和迅速发展，转基因食品安全性现成为全球关注的热点问题之一
经典例题剖析
1．不属于基因工程方法生产的药物是
A．干扰素 B．白细胞介素
C．青霉素 D．乙肝疫苗
【解析】 基因工程生产的药物有胰岛素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品、乙肝疫苗等。而青霉素是发酵工程的产品之一。
【答案】 C
基础试题训练
1．若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环保上的重要意义是（ ）
A．减少氮肥的使用量，降低生产成本 B．减少氮肥的使用量，节约能源
C．避免氮肥过多引起环境污染 D．改良土壤结构
2．基因治疗是指（ ）
A.对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的
B.把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的
C.运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常
D.运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的
3．疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传病的根本途径是（ ）
A．口服化学药物 B．注射化学药物
C. 采用基因疗法替换致病基因 D.利用辐射或药物诱发致病基因突变
4．上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指（　 ）
　　A.提供基因的动物 　　　　B.基因组中增加外源基因的动物
　　C.能产生白蛋白的动物 　　D.能表达基因信息的动物
5．在基因诊断技术中，所用的探针DNA分子中必须存在一定量的放射性同位素，后者的作用是 （ ）
A．为形成杂交的DNA分子提供能量
B．引起探针DNA产生不定向的基因突变
　　C. 作为探针DNA的示踪元素
　　D．增加探针DNA的分子量
6．诊断苯丙酮尿症所用的探针是 （ ）
A．32P半乳糖甘转移酶基因 B．荧光标记的苯丙氨酸羧化酶　　
C. 荧光标记的β—珠蛋白基因 　D．3H苯丙氨酸羧化酶基因
7．基因工程生产胰岛素的主要原因是 （ ）
A.工艺简单，容易操作 B.生产量大，价格较低
C.所生产的胰岛素可以用于口服 D.所生产的胰岛素疗效大大提高
８．75年，科学家用基因工程的方法创造出了一种能分解石油的“超级细菌”，下列关于此种细菌的说法正确的是 （ ）
A.与一般细菌相比它体积特别巨大 B.它是现在唯一能分解石油的细菌
C.它同时能分解石油中的四种烃类 D.与一般细菌相比，它繁殖速度极快
９．下说法正确的是 （ ）
　　A．所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
　　B．质粒是基因工程中惟一的运载体
　　C．运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
　　D．基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复
10. 用于鉴定转化于细胞是否含重组 DNA的最常用方法是
　　A、抗药性选择 　　 B、分于杂交选择
　　C、RNA反转录 　 D、免疫学方法
11、（05江苏）能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是
A．单倍体育种 B．杂交育种 C．基因工程育种 D．多倍体育种
12．下列育种需要使用生物工程技术的是（多选）( )
A.高产青霉素菌株 B.能分泌含抗体的乳汁的母牛
C.生长较快的鲤鲫鱼 D.利于贮藏的白菜—甘蓝
13．下列关于基因工程成果的概述，正确的是（多选）( )
A在医药卫生方面，主要用于诊断治疗疾病
B在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物
C在畜牧养殖业上培育出了体型巨大、品质优良的动物
D在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化
14、用现代生物技术培育生物新品种，其优越性在于（多选） （ ）
A．克隆技术可以快速繁殖优良形状的家畜
B．现代转基因生物技术可以迅速改变生物的基因组成
C．现代生物技术可以迅速使新品种形成群落
D．现代生物技术可以克服远源杂交不亲和的障碍
创新应用训练
1、1990年对一位缺乏腺苷脱氨酶基因，而患先天性体液兔疫缺陷病的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。
（1）在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的 ，此基因工程中的目的基因是 ，目的基因的受体细胞是 。
（2）将转基因白细胞多次回输到患者体内后，兔疫能力趋于正常是由于产生了 ，产生这种物质的两个基本步骤是 、 。
2．（14分）将人的抗病毒干扰基因“嫁接”到烟草的DNA分子中，可使烟草获得抗病毒的能力，形成转基因产品。试分析回答：
（1）烟草转基因产品的获得属于 （ ）
A.基因工程 B.细胞工程 C.微生物工程 D.酶工程
（2）人的基因工程之所以能接到植物体中去，原因是：————————。
烟草具有抗病毒能力，说明烟草体内产生：——————————。
不同生物间基因移植成功，说明生物共有一套-——————，从进化的角度看，这些生物具有———————。
烟草DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某个基因，实际并不影响遗传信息的表达功能。这说明——————————————。
该工程应用与、于实践，将给农业、医药等诸多领域带来革命，目前已取得了许多成就，请你列举你所知道的或你所设想应用该工程的三个具体实例：———————————。
有人认为，转基因新产品也是一把双刃剑，有如船能载舟也能覆舟，甚至可能带来灾难性的后果，你是否支持这一观点？如果支持，请你举出一个可能出现的灾难性后果的实例：————————————————————————————。
３．干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取0．05 mg干扰素，因而其价格昂贵，平民百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：
（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的 　，并使之与一种叫质粒的DNA结合，然后移植到酵母菌内，从而让酵母素来　　　 　。
（2）酵母菌能用　　　　　方式繁殖，速度很快，所以能在较短的时间内大量生产　　　　。利用这种方法不仅产量高，并且成本较低。
（3）科学家陈炬在这方向也作出了突出贡献，他成功地把人的干扰素基因嫁接到了烟草的DNA分子上，其物质基础和结构基础是　　　 　　。
（4）烟草具有了抗病毒能力，这表明烟草体内产生了 ，由此可见，烟草和人体合成蛋白质的方式是　　　　　，从进化的角度来考虑，证明了人和植物的起源　　　　　　。
4、（05江苏）在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体，把目的基因重组入Ti质粒上的T-DNA片段中，再将重组的T-DNA插入植物细胞的染色体DNA中。
（1）科学家在进行上述基因操作时，要用同一种　　　　　　　　　分别切割质粒和目的基因，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过　　　　　　　　而黏合。
（2）将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的T-DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因植株自交F1代中，仍具有抗除草剂特性的植株占总数的　　　　　　　　　　，原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
（3）种植上述转基因油菜，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”。如果把目的基因导入叶绿体DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
参考答案：
基础试题训练
1、Ｃ　２、B　　３、Ｃ　　４Ｂ　　５、Ｃ　　6、D 　　７、Ｂ　　８、Ｃ ９、Ｃ
１0、Ｂ　　11、C １2、BCD 13、BCD 14、 ABD
创新应用训练
１、（１）载体　　　　　　正常腺苷脱氧酶基因　　　　白细胞　
（２）腺苷脱氧酶（抗体）　　　转录　　翻译
2．（1）A. （2）人与植物结构组成相同。 （3）抗病毒干扰素。
（4）遗传密码，共同的原始祖先。 （5）基因是遗传物质结构和功能的基本单位。
（6）将抗病毒基因嫁接到水稻中，形成抗病毒水稻新品种；将人的血型基因移入猪体内，培育人血的猪；将干扰素基因移入细菌体内，培育出能产生干扰素的细菌。
（7）用于改良作物的抗不良环境的基因引入杂草，就将难以控制杂草。
３、（１）干扰素　　合成干扰素　（２）出芽生殖　　干扰素
（３）都是脱氧核苷酸组成的　　都具有双螺旋结构
（４）干扰素　　相同的　　相同的
4.（1）限制性内切酶，碱基互补配对 （2）3/4，雌雄配子各有1/2含抗除草剂基因；受精时，雌雄配子随机结合 （3）叶绿体遗传表现为母系遗传，目的基因不会通过花粉传递而在下一代中显现出来
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www.基因工程的基本操作程序
【本节重难点】
重点：基因工程基本操作程序的四个步骤
难点：（1）从基因文库中获取目的基因
（2）利用PCR技术扩增目的基因
【知识精讲】
教材梳理
基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。
知识点一 目的基因的获取
1.获取目的基因是实施基因工程的第一步。目的基因的获取方法主要有两种：①从自然界中已有的物种中分离出来 ②用人工的方法合成。
2.基因文库——将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，成为基因文库。
基因文库根据其大小可分为基因组文库和部分基因文库。
受体细胞是指接受目的基因的细胞，即表达载体导入的细胞。
基因工程常用的受体有细菌、真菌、动植物细胞
3.PCR技术扩增目的基因
原理：DNA复制
做法：已知一段目的基因的核苷酸序列→据已知序列合成引物→DNA扩增
结果：扩增出许多结构相同的目的基因。
注意：学习该部分知识时，常出现将目的基因的来源和目的基因的提取相混淆，致使不理解课本所讲，原因是课本都用了“获取目的基因”字样。目的基因的来源是：①从自然界中已有的物种中分离出来。 ②用人工的方法合成。目的基因的提取是指在基因工程操作时怎样获得目的基因。常用方法有二：①从基因文库中直接获取 ②如果需要大量的目的基因，需要对目的基因进行PCR技术扩增。不管是从基因文库中获取的目的基因，还是需要进行扩增的目的基因，其来源既可能是从自然界中已有的物种中分离出来，也可能是人工合成的。
知识点二 基因表达载体的构建
基因表达载体的构建是基因工程的核心。其中心内容是使目的基因与运载体结合，形成重组运载体，最后通过重组运载体将目的基因导入受体细胞。
注意：在学习时应注意以下几点：
1.构建表达载体的目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。
2.基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因
3.所选运载体应具备的条件：（1） 载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上去。这些供目的基因插入的限制酶的切点所处的位置，还必须是在质粒本身需要的基因片段之外，这样才不至于因目的基因的插入而失活。
（2）载体DNA必需具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制。
（3）载体DNA必需带有标记基因，以便重组后进行重组子的筛选。
（4）载体DNA必需是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去。
（5）载体DNA分子大小应适合，以便提取和在体外进行操作，太大就不便操作。
实际上自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条件，都要进行人工改造后才能用于基因工程操作。
知识点三 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的过程，称为转化。
说明：此处的“转化”与肺炎双球菌的转化实验中的“转化”的含义相同。
（2）基因工程中常用的受体细胞有：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤脓杆菌、酵母菌和动植物细胞
（3）将目的基因导入受体细胞的方法：根据受体和运载体的类型不同，所采用的导入方法也不同。目前常用的方法有：①将目的基因导入植物细胞——脓杆菌转化法，还有基因枪法和花粉管通道法。②将目的基因导入动物细胞——显微注射技术③将目的基因导入微生物细胞——Ca＋处理细胞法
说明：将目的基因导入受体细胞的方法有很多种，同学们可以上网查询更多的方法和具体过程。
知识点四 目的基因的监测与鉴定
（1）检测对象：①检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因
②检测目的基因是否转录出了mRNA ③检测目的基因是否翻译成蛋白质
（2）检测方法：分子检测法——①和②都是DNA分子杂交技术，③抗原－抗体杂交法
形态检测法——可根据目标性状的有无来判断目的基因是否表达
说明：基因操作过程中有多个步骤需要检测，此处只讲了目的基因的检测，还有目的基因是否被整合到了运载体上，运载体是否进入了受体细胞等都需要检测，具体过程见拓展点2。
知识点五 教材深化：人工合成目的基因的过程：
①目的基因转录成的mRNA 单链DNA双链DNA（目的基因）
②蛋白质中氨基酸的序列mRNA中的碱基序列DNA碱基序列目的基因目的基因
【典题分类精析】
考点一、目的基因的获取
例1．1993年，我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的最新转基因抗虫棉，其抗虫基因来源于
A．普通棉花的基因突变 B．棉铃虫变异形成的致死基因
C．在棉铃虫体内寄生的线虫基因 D．苏云金芽孢杆菌体内的抗虫基因
分析：1993年，中国农业科学院的科学家成功地将原核生物苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因转入棉植株，培育成了抗棉铃虫的转基因抗虫棉。
答案：D
点评：目的基因主要来源是原核生物。
例2．［2005高考全国］镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。检测这种碱基序列改变必须使用的酶是
A.解旋酶 B.DNA连接酶 C.限制性内切酶 D.RNA聚合酶
分析：本题考查的知识点是DNA分子杂交原理。选项B、 D可以直接排除。对于选A可能理解为的：既然是检测突变的部位,那么很自然想到用该基因的探针，进行碱基互补配对杂交而检测之(相关知识见教材鉴定人猿亲缘关系和基因工程处都有所涉及)，但是分子杂交的前提必须是单链DNA，于是很自然想到用解旋酶处理被检测基因。但是，解开DNA双链结构不一定要用解旋酶，在高温或者用强碱溶液处理也可以得到单链DNA，而且题干上也有"必须使用的酶"的叙述，所以可以排除A选项。
对于C选项的理解：限制酶只是把原DNA切成很多片段，其中某个片段可能包含突变的目的基因，然后再用化学方法处理成单链，最后再和探针杂交，根据放射性(或荧光)出现部位而检测出突变部位，这种技术其实就是所谓的基因诊断。
如不用限制酶把DNA切割成若干片段，通过其他方法把DNA处理成单链，然后与DNA探针杂交，但是，已经变性成单链的DNA很有可能常温下复性，可能回折重新形成许多双链区，如果恰恰突变部位及其临近区域和该单链其他区域结合成双链，那么必然影响探针与相应部位的结合，也就无法准确检测到突变部位。
答案：C
点评：本题易错选A，用探针检测DNA，DNA必须解旋，但解旋不一定要用解旋酶，这一点可联系肺炎双球菌的转化实验，高温使DNA解旋。
考点二、基因表达载体的构建
例3．［2006高考江苏］基因工程又叫基因拼接技术。
（1）在该技术中，用人工合成方法获得目的基因的途径之一是：以目的基因转录的___________为模板，__________成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成__________。
（2）基因工程中常用的受体细胞有细菌、真菌、____________。若将真核基因在原核细胞中表达，对该目的基因的基本要求是_________。
（3）假设以大肠杆菌质粒作为运载体，并以同一种限制性内切酶切割运载体与目的基因，将切割后的运载体与目的基因片段混合，并加入DNA连接酶。连接产物至少有_________种环状DNA分子，它们分别是_______________。
分析：本题考查的是基因工程的相关知识。熟练掌握基因工程的四个步骤是解答本题的关键。基因工程很容易与其他知识相联系命制综合题，如基因操作基本步骤中目的基因的获取常与“中心法则”、“碱基互补配对原则”相结合，还可与基因的结构、发酵工程、基因的遗传定律相结合进行综合考查，是学习和重点之一。完全按照人的意愿，由重新组装基因到新生物产生的生物科学技术，就称为“基因工程”，或者说是“遗传工程”。在基因工程中，人工合成目的基因的途径有两条，其中之一就是以信使RNA这模板经过反转录合成目的基因；基因工程常用的受体有细菌、真菌、动植物细胞；原核生物的基因中无内含子，若将真核生物的基因转入原核生物，需除去内含子部分；在本题操作过程中，若在含有同一种限制酶切割的运载体和目的基因混合物中，加入DNA连接酶将会形成3种环状DNA分子，运载体自连而成的环状DNA分子，目的基因自连而成的环状DNA分子，运载体与目的基因片段相连的环状DNA分子。
答案：(1)信使RNA(mRNA) 逆转录(反转录) 双链DNA(目的基因) (2)动植物细胞　除去内含子　(3)3 运载体自连的、目的基因自连的、运载体与目的基因片段相连的环状DNA分子
点评：解答该类题目的方法是熟练掌握课本知识，并对课本知识进行深化、拔高。
考点三、将目的基因导入受体细胞
例4．基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是( )
A．结构简单，操作方便
B．繁殖速度快
C．遗传物质含量少、简单
D．性状稳定,变异少
分析：本题考查基因工程的受体细胞。目的基因导入受体细胞后，随着受体细胞的繁殖而复制，由于细菌等微生物繁殖速度非常快。在很短的时间内就能获得大量的目的基因。
答案：B
点评：基因工程常用的受体有细菌、真菌、动植物细胞。解答这类题目的方法应结合受体细胞的特点回答。
考点四、目的基因的监测与鉴定
例5.目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是
①检测受体细胞是否有目的基因 ②检测受体细胞是否有致病基因 ③检测目的基因是否转录信使RNA ④检测目的基因是否翻译蛋白质
A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④
分析：本题考查目的基因的检测的相关知识。目的基因的检测包括：检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是用DNA探针，使DNA探针与基因组DNA杂交。检测目的基因是否转录出了信使RNA，方法是用基因探针与信使RNA杂交。最后检测目的基因是否翻译了蛋白质，方法是进行抗原－抗体杂交。
答案：C
点评：基因工程中需要进行监测的步骤较多，请同学们利用比较对比的方法进行记忆和运用。
形态检测法——可根据目标性状的有无来判断目的基因是否表达
考点五、人工合成目的基因的过程
例6．科学家已经能够通过基因工程的方法，能使番茄果肉细胞中含有人奶蛋白。以下有关该基因工程的叙述错误的是（ 　）
A．采用反转录的方法得到的目的基因有启动子、终止子
B．用同种限制酶处理质粒和含目的基因的DNA，可产生相同的黏性末端而形成重组DNA分子
C．番茄的叶肉细胞可作为受体细胞
D．启动子对于目的基因在番茄的叶肉细胞中的表达是不可缺少的
分析：本题主要考查了基因工程的有关知识。反转录法获取目的基因时，由于是根据氨基酸的序列推测基因中的碱基序列，因此，合成的基因中并不含有启动子、终止子。在基因工程中，必须用相同的限制酶处理质粒和目的基因的DNA，这样可产生相同的黏性末端以便能而形成重组DNA分子。基因工程中，常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等，因此番茄的叶肉细胞可作为受体细胞。在基因表达的过程中，启动子对于目的基因在番茄的叶肉细胞中的表达也能起一定的作用，是不可缺少的，它位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出信使RNA，最终获得所需的蛋白质，因此，只有A答案错误。
答案：A
点评：启动子、终止子不属于结构基因，不能翻译出蛋白质，因此，采用反转录的方法不能得到。但启动子、终止子是基因表达不可缺少的。
考点六、标记基因和标记基因的作用
例7.根据实验原理和材料用具，设计实验确定细菌质粒的抗菌素基因所控制的抗菌素的类别。
实验原理：作为运载体的质粒，需要有标记基因，这一标记基因是抗菌素抗性基因。有抗性基因的质粒可用作运载体。
材料用具：青霉素、四环素各10万单位溶液，菌种试管，灭菌的含细菌培养基的培养皿，酒精灯，接种环，一次性注射器，无菌水，恒温箱
方法步骤：
第一步：取3个含培养基的培养皿，分别编号为1、2、3号，用三支注射器分别向3个培养基中注入1ml无菌水，、青霉素液、四环素液，并使之均匀分布之整个培养基表面。
第二步： 。
第三步： 。
结果预期：
。
分析：运载体中所携带的一些抗性基因（如氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因）及发光基因等，能控制一些特殊物质的合成，利用这些特殊物质可以筛选运载体或重组运载体，这些基因就叫做标志基因。目的基因中的标志基因最少要有2个，1个是用来检测运载体是否进入了受体细胞，另一个是用来检测目的基因是否被拼接到运载体上；第一个标志基因要保证其完整性，能够进行表达，若受体细胞表现出该基因所控制的性状，说明运载体已进入受体细胞；第二个标志基因是插入目的基因的部位，由于目的基因的插入破坏了起结构，不能表达其所控制的性状，若受体细胞没有表达出第二个基因所控制的性状，说明目的基因已进入受体细胞。
答案：第二步：将接种环在酒精灯上灼烧，在酒精灯旁用接种环挑取等量菌种，分别培养在三个不同的培养基上，置于恒温箱内，培养一段时间。
第三步：将接种后的培养基放在37℃的恒温箱中培养24小时。
预期结果：①1号培养基内细菌正常生长，2、3号内的细菌死亡，说明细菌无抗青霉素基因，无抗四环素基因；②1、2号培养基内细菌正常生长，3号培养基内细菌死亡，说明细菌有抗青霉素基因，无抗四环素基因；③1、3号培养基内细菌正常生长，2号培养基内细菌死亡，说明细菌质粒无抗青霉素基因，有抗四环素基因；④1、2、3号培养基内细菌都正常生长，说明细菌质粒既有抗青霉素基因，又有抗四环素基因。
点评：本题较难理解，原因是对基因工程中的检测了解不深、不全造成的。两个基因的作用不同是导致做错该题的原因。
考点七、从基因文库中找到所需要的基因
例8．有关基因工程的叙述正确的是( )
A．限制酶只在获取目的基因时才用
B．重组质粒的形成是在细胞内完成的
C．质粒都可以作为运载体
D．蛋白质的氨基酸排列顺序可以为合成目的基因提供线索
分析：在基因工程中，不仅要用限制酶切割目的基因，还要用同一种限制酶在质粒上切割出一个切口，使目的基因与质粒切口的黏性末端能进行碱基互补配对，所以A错；重组质粒是在细胞外进行的，所以B错；并不是所有的质粒都可作运载体，在科学研究中，人们通常只是用大肠杆菌的质粒(其上有抗药基因)作运载体，所以C错；在人工合成目的基因的方法中，有一种方法是根据已知蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，最后通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。所以D项正确。
答案：D
点评：基因文库中的基因的来源，有的是从自然界获取的，有的是人工合成的。
考点八、PCR的扩增过程
例9．多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历下述三十多次循环：95℃下使模板DNA变性、解链→55℃下复性（引物与DNA模板链结合）→72℃下引物链延伸（形成新的脱氧核苷酸链）。下列有关PCR过程的叙述中不正确的是
A．变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，也可利用解旋酶实现
B．复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成
C．延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸
D．PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高
分析：本题考查PCR扩增过程。解题的关键是要全面理解PCR扩增过程。DNA分子被破坏是指DNA分子被解旋成两条长链，破坏的部位是连接两条长链之间的氢键，方法有多种，用解旋酶、高温等都可使DNA解旋，A项正确。B中引物有引物两种，分别与模板DNA链3′端的互补序列互补配对。C中的原料不正确，合成DNA的原料是四种脱氧核苷酸。PCR技术中DNA合成过程中的温度在70～75 ℃，所以，D选项正确。
点评：要正确理解PCR扩增过程，才能做好本题。易错点：①合成DNA的原料是四种脱氧核苷酸 ②使DNA解旋的方法。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.专题3　胚胎工程
3．1　体内受精和早期胚胎发育
1．胚胎工程是指对动物　早期胚胎　或　配子　所进行的多种显微操作和处理技术，如　胚胎移植　、　体外受精　、　胚胎分割　、　胚胎干细胞培养　等技术。
2．哺乳动物精子的发生是在雄性动物的　睾丸　内完成的。
3．哺乳动物的成熟精子分为　头　、　颈　和　尾　三部分。其中　头部　主要由一个细胞核构成，　高尔基体　发育成顶体，　中心体　演变成尾，　线粒体　聚集在尾的基部形成鞘膜，细胞内的其他物质浓缩为球状，叫做　原生质滴　。
4．哺乳动物卵子的发生是在雌性动物的　卵巢　内完成的。卵母细胞的减数第一次分裂是在雌性动物　排卵　前后完成的，其结果是产生一个　次级卵母细胞　和　第一极体　，进入　输卵管　，准备与精子受精。减数第二次分裂是在　精子和卵子结合　的过程中完成的，次级卵母细胞经分裂产生一个　成熟的卵子　和　第二极体　。在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个　极体　时，说明卵子已经完成了受精。
5．受精是指　精子　与　卵子　结合成　合子（受精卵）　的过程，受精是在　输卵管　内完成的。
6．哺乳动物的受精过程主要包括：精子穿越　放射冠　和　透明带　，进入卵黄膜，　原核　形成和　配子　结合。
7．获能后的精子与卵子相遇时，首先发生　顶体　反应，使　顶体　内的酶释放出来，溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越　放射冠　的通道。随后精子与　透明带　接触，再将　透明带　溶出一条孔道，精子借自身的运动穿越　透明带　，并接触卵黄膜。在精子触及卵黄膜的瞬间，会产生　透明带　反应，防止多个精子进入卵内，这种生理反应称作　卵黄膜封闭　作用。
8．精子进入卵子后发生的变化，首先是　尾部　脱离，并且原有的　核膜　破裂；随后，精子形成一个新的　核膜　；最后形成一个比原来精子核还要大的核，叫　雄原核　。与此同时，卵子完成　减数第二次　分裂，排出　第二极体　后，形成　雌原核　。
9．胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的，这一时期称为　卵裂　期。其特点是：细胞分裂方式为　有丝分裂　，细胞的数量　增加　，每个细胞的体积　减小　，胚胎的总体积　不增加　。
10．根据胚胎形态的变化，可将早期发育的胚胎为　桑椹胚　、　囊胚　、　原肠胚　三个时期。细胞开始出现分化的时期是　囊胚　。
11．在原肠胚时期，内细胞团表层的细胞形成　外胚层　，下方的细胞形成　内胚层　。滋养层则发育为胎儿的　胎膜　和　胎盘　。由内胚层包围的囊腔叫　原肠腔　。
3．2　体外受精和早期胚胎培养
1．试管动物技术是指通过人工操作使　卵子　和　精子　在　体外　条件下成熟和受精，并通过培养发育为　早期胚胎　后，再经　移植　产生后代的技术。
2．对于小型家畜，卵母细胞的采集采用的主要方法是：用　促性腺激素　处理，使其排出更多的卵子，然后从　输卵管　中取出卵子，直接与获能的　精子　在体外受精。
3．对于大型家畜，卵母细胞的采集采用的主要方法是：从屠宰场已经屠宰的母畜的卵巢中采集　卵母细胞　，也可以借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具，直接从活体动物的卵巢中吸取　卵母细胞　。
4．收集精子的方法有　假阴道法　、　手握法　和　电刺激法　。
5．通常采用的精子体外获能的方法有　培养法　和　化学诱导法　。
3．3　胚胎工程的应用及前景
1．胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过　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体内，使之继续发育成为新个体的技术。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．胚胎移植的生理学基础：
①供、受体生殖器官的　生理变化　是相同的，为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。
②哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立　组织　上的联系，而处于　游离状态　，这就为胚胎的收集提供了可能。
③受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生　免疫排斥　反应，这为胚胎在受体子宫内的存活提供了可能。
④供体胚胎可与受体子宫建立正常的　生理　和　组织　上的联系，且移入受体的供体胚胎的　遗传特性　在孕育过程中不受任何影响。
3．胚胎移植主要包括对供、受体的　选择和处理　，配种或　进行人工授精　，对胚胎的收集、检查、培养或保存，对胚胎进行　移植　以及　检查　等步骤。
4．胚胎分割是指采用　机械　方法将早期胚胎切割成2等份、4等份、8等份等，经移植获得　同卵双胎　或　多胎　的技术。
5．在进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的　桑椹胚　或　囊胚　。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团　均等分割　。
6．胚胎分割的局限性：　同卵分割成功的比例很小，难以做到均等分割　。
7．哺乳动物的胚胎干细胞是从　早期胚胎　或　原始性腺　中分离出来的一类细胞。在形态上，表现为　体积　小、　细胞核　大、　核仁　明显；在功能上，具有发育的　全能　性，即可分化为成年动物体内的任何一种组织细胞。
8．胚胎干细胞可以用于治疗人类的某些顽症；培育出　人造组织器官　；揭示　细胞分化　和　细胞凋亡　的机理。
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www.2.1.1 植物细胞工程的基本技术
课标要求
1、能力要求
1、理解和掌握植物组织培养的操作过程
2、理解和掌握植物体细胞杂交的操作过程
内容要求
1、理解植物细胞的全能性
2、了解植物细胞脱分化和再分化的结果
3、掌握植物组织培养的特点
4、理解植物体细胞杂交和植物细胞培养的联系
知识网络体系
重难热点归纳
理解细胞全能性的概念，把握细胞全能性的特点：
细胞全能性是指生物体的细胞具有形成完整个体的潜能的特性。受精卵、生殖细胞和已分化的体细胞均具有全能性。生物体的细胞具有全能性的根本原因是细胞内含有形成完整个体所需的全套基因。同一个体的每一个已分化的体细胞都由受精卵经有丝分裂而来，体细胞核内基因与受精卵一样，因此都具有全能性。分化的体细胞之所以没有表达出全能性，是因为基因选择性表达。在离体和适当的条件下，分化的体细胞也能表达其全能性。全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞。
植物组织培养操作的特点：
（1）选择外植体时，由于外植体的脱分化难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而有很大差异。花和幼嫩的组织脱分化较为容易，而植物的茎、叶和成熟的老组织则较难。另外制备外植体时应选取有形成层的部分，因为形成层细胞易脱分化。
（2）消毒。植物组织培养要想取得成功，必须有效防止细菌等的污染。因为如果培养基上有细菌等微生物存在时，它们比植物细胞生长、繁殖得更快，而且它们会产生毒素，使培养的植物细胞很快中毒死亡。因此在培养过程中要求进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作。
（3）光照。离体的植物细胞、组织和器官脱分化形成愈伤组织时，需避光处理。愈伤组织再分化形成植物幼苗时，需光照处理。
（4）激素调控：生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成；当细胞分裂素的效应高于生长素时，主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成。
3、植物体细胞杂交杂种细胞的筛选和培养：
以烟草与大豆细胞融合为例。烟草与大豆的原生质体融合后，将原生质体转移到适当的培养基上培养，使原生质体再生出细胞壁。这时，在细胞混合物中，不仅有烟草-大豆细胞，还有烟草细胞、大豆细胞、烟草-烟草细胞、大豆-大豆细胞，因此需要对杂种细胞进行筛选。得到烟草-大豆细胞后，再通过植物组织培养技术，培育杂种植株。
经典例题剖析
1.下列属于组织培养的是：
A.花粉培养成单倍体植株
B.芽发育成枝条
C.根尖分生区发育成成熟区
D.未受精的卵发育成植株
[解析]解答此题需从以下几个方面入手：首先，组织培养是指离体的植物器官、组织或细胞经脱分化形成愈伤组织，再经再分化形成具有根、芽结构的胚状体，然后由胚状体发育成完整植物体的过程。花粉粒能培养成单倍体，是在离体条件下培养形成的。第二，芽发育成枝条、根尖分生区发育成成熟区，是体内分化的器官和组织形成了机体的一部分，未受精的卵发育成植物体，这就是自然情况下单倍体的形成过程，是在母体的调控下完成的。
[答案] A
2.在细胞工程——原生质体融合育种技术中，其技术的重要一环是将营养细胞的细胞壁除去，通常是采用纤维素酶和果胶酶的酶解破壁法处理。如将去掉了细胞壁的成熟植物细胞置于清水中，细胞将：
A.皱缩
B.胀破
C.呈球形
D.保持原状
[解析]成熟植物去壁后，置于清水中，由于细胞内外浓度差较大，又无细胞壁保护，细胞会大量吸水，直至细胞破裂。
[答案]B
3.不能用于人工诱导原生质体融合的方法是
A.振动 B.电刺激
C.PEG D.重压
[解析]原生质体是除去细胞壁的植物细胞，它实际上就是植物细胞的原生质部分。当进行植物体细胞杂交时，先用纤维素酶、果胶酶除去细胞壁，分离出具有活力的原生质体，获得原生质体后就可以进行植物体细胞杂交了。植物体细胞杂交的过程实质是不同植物体细胞的原生质体融合的过程。将不同植物体细胞放在一起培养，必须通过一定的技术手段进行人工诱导。诱导方法有物理法和化学法两大类。物理法就是利用离心、振动、电刺激等促使原生质体融合；化学法是用聚乙二醇等试剂作为诱导剂诱导细胞的原生质体融合，聚乙二醇简称为PEG。重压不能促使原生质体的融合。
[答案]D
4.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的
A.消毒灭菌
B.适宜的温度
C.充足的光照
D.适宜的养料和激素
[解析]解答该题需从如下三个方面入手分析：
①由离体的植物器官、组织或细胞形成愈伤组织的过程是植物组织培养过程中的一个阶段。该阶段要进行细胞的增殖和细胞的脱分化，这就必须要有适宜的养料和激素，必须要有适宜的温度，这样，才能保证细胞进行正常的新陈代谢。
②由离体的植物器官、组织形成愈伤组织必须是在无菌条件下，只有在这样的条件下，才能保证培养产生出的细胞是正常细胞，否则培养基内将长出许多霉菌，与离体细胞争夺营养与生存空间，形不成愈伤组织。
③由于此阶段形成的是愈伤组织，并没有形成具有根、茎、叶的植物体，因此不需要光照。
[答案]C
5.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要
A.具有完整细胞核的细胞
B.离体状态
C.导入外源基因
D.一定的营养物质和激素
[解析]考查植物组织培养的知识。要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，需要具有完整细胞核的细胞，细胞处于离体状态，培养基中含有一定的营养物质和激素。
[答案]C
基础试题训练
一、选择题
1．植物组织培养是指 （ 　）
A．离体的植物器官或细胞培育成愈伤组织
B．愈伤组织培育成植株
C．离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体
D．愈伤组织形成高度液泡化组织
2．植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是 （　 ）
A.植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁
B.细胞壁使原生质体失去活力
C.细胞壁阻碍了原生质体的融合
D.细胞壁不是原生质的组成部分
3．植物体细胞杂交的结果是 （　 ）
A.产生杂种植株　B．产生杂种细胞
C．原生质体融合 D．形成愈伤组织
4．科学家把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合，培育出的驱蚊草含有香茅醛，能散发出一种特殊的达到驱蚊且对人体无害的效果。下列关于驱蚊草培育的叙述中，错误的是 （ ）
A．驱蚊草的培育属于细胞工程育种，其优点是能克服远源杂交不亲和的障碍
B．驱蚊草培育过程要用到纤维素酶、果胶酶、PEG等试剂或离心、振动、电刺激等方法
C．驱蚊草培育过程是植物体细胞杂交，不同于植物组织培养，无愈伤组织和试管苗形成
D．驱蚊草不能通过天竺葵和香茅草杂交而获得是因为不同物种间存在生殖隔离
5．（2005，上海）将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是 （ ）
A、具有完整细胞核的细胞 B、一定的营养物质和植物激素
C、离体状态 D、导入指定基因
6．植物体细胞杂交的目的中错误的是 （　 ）
　　A.把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上 B.获得杂种植株
　　C.克服远源杂交不亲和的障碍 D.实现原生质体的融合
7．植物组织培养的用途中不正确的是 （　 ）
　　A.快速繁殖 　　B.生产新品种 C．生产生物碱 D．生 产白细胞介素－2
8．A种植物的细胞和B种植物细胞的结构如右图所示（仅 显示细胞核），将A、B两种植物细胞去掉细胞壁后，诱导二者的原生质体融合，形成单核的杂种细胞，若经过 组织培养后得到了杂种植株，则该杂种植株是 （ ） A．二倍体；基因型是DdYyRr
B．三倍体；基因型是DdYyRr
C．四倍体；基因型是DdYyRr
D．四倍体；基因型是DDddYYyyRRrr
9．以下关于原生质的叙述，正确的是 （　 ）
A、原生质泛指细胞内的基质　　　　　　　 B、原生质就是细胞质
C、一个动物细胞就是一团原生质　　　　　 D、细胞膜、细胞核和细胞壁是原生质
10．不能人工诱导原生质体融合的方法是 （　 ）
A.振动 　B.电刺激 　C.PEG试剂 D．重压
11．植物细胞表现出全能性的必要条件是 （　 ）
　　A.给予适宜的营养和外界条件
　　B.导入其他植物细胞的基因
　　C.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件
　　D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内
12．细胞具有全能性的原因是 （ 　）
　　A.生物体细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能
　　B.生物体的每一个细胞都具有全能性
　　C.生物体的每一个细胞都含有个体发育的全部基因
　　D.生物体的每一个细胞都是由受精卵发育来的
13．植物组织培养过程中的脱分化是指 （　 ）
　　A.植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞
　　B．未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程
　　C．植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程
　　D.取植物的枝芽培育成一株新植物的过程
14.下列植物细胞全能性最高的是 （　 ）
　　A.形成层细胞　B.韧皮部细胞　　C.木质部细胞　　D.叶肉细胞
15．植物组织培养过程的顺序是 （　 ）
①离体的植物器官、组织或细胞 ②根、芽 ③愈伤组织 ④脱分化
⑤再分化 ⑥植物体
A．①④③⑤②⑥ B．①④③②⑤⑥
C．①⑤④③②⑥ D．⑥①④③⑤②
16．（2005，上海）将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是 （　 ）
A．具有完整细胞核的细胞 B．一定的营养物质和植物激素
C．离体状态 D．导入指定基因
17．下列有关细胞工程的叙述不正确的是 （　 ）
　　A. 在细胞整体水平上定向改变遗传物质
　　B．在细胞器水平上定向改变遗传物质
　　C．在细胞器水平上定向改变细胞核的遗传物质
　　D．在细胞整体水平上获得细胞产品
18．下列细胞全能性最高的是 （　 ）
　　A．植物的卵细胞
　　B．植物的精子细胞
　　C．被子植物的受精卵
　　D．被子植物的的叶肉细胞
19．植物体细胞融合完成的标志是 （　 ）
A、产生新的细胞壁 B、细胞膜发生融合
C、细胞膜发生融合 D、细胞膜发生融合
20.植物体细胞杂交的目的是 （　 ）
A.用酶解法去掉细胞壁分离出有活力的原生质体
B.以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合
C.用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种植株
D.通过以上三者来完成
21.下列提法正确的是： （　 ）
A、原生质专指细胞质　　　 B、人体内的水都属于原生质
C、细胞核不是原生质　　　 D、一个动物细胞就是一团原生质
22．（多选）有关原生质体的下列叙述中，正确的是
A．组成原生质体的主要生命物质是蛋白质和核酸
B．原生质体包括细胞膜、液泡膜及两者之间的原生质
C．被脱掉细胞壁的植物裸露细胞是原生质体
D．原生质体只能用于植物细胞工程
23．(2006，广雅中学考题)（多选）下图为植物组织培养过程示意图，则下列叙述正确的是
A．植物组织培养依据的生物学原理是细胞的全能性
B．③ ④过程是指植物的营养生长和生殖生长阶段
C．将①经脱分化培养成②时，再植上人造种皮即可获得人工种子
D．② ③的再分化过程中，诱导②生根的激素为细胞分裂素和生长素
二、非选择题
1．下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：
脱分化 再分化
①——→②——→③——→④
（1）①表示　　　　　，它能被培养成为④的根本原因是　　　　　　　　。
（2）②表示　　　　，它与①相比分化程度　　　　　，全能性　　　　　。
（3）若想制作人工种子，应该选用（填编号）　　　　。
（4）若①是花药，则④是　　　　，继续对其使用　　　　　处理可获得　　　　　正常植株，该过程称为　　　　　。
（5）若①是胡萝卜根尖细胞，则培养成的④的叶片的颜色是　　　，这说明根尖细胞　　　　　　　　　　。
（6）若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，培养将进行到（填编号）　　　　　　　。
2．右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：
（1）步骤①是　　　　　　　　　　　，最常用的方法是　　　　　　　　。
（2）步骤③一般常用的化学试剂是　　　　，目的是　　　　　　　　。
(3)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是　　　　　　　，其中步骤④相当于　　　　　　　　，步骤⑤相当于　　　　。
（4）植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株。使　　　　　　　　能够在新的植物体上有所表现，其根本原因　　　　　　　。
（5）若远源杂交亲本A和B都是二倍体，则杂种植株为　　　　　　　　倍体。
（6）从理论上讲，杂种植株的育性为　　　。若运用传统有性杂交方法能否实现？　　　　　，原因是　　　　　。因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于　　　　　　　　　　　。
（7）利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？　　　　　　　。
创新应用训练
1．（2004，江苏）紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。用组织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。
（1）在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”。这些“种子”是应用组织培养技术，将紫草叶肉细胞经过________________________而获得的。这项技术的理论基础是_______________________。
（2）从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生长呈现______________________________规律；影响紫草素产量的因素是_____________________和________________________。
（3）在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是_________________________和_______________________________________________。
参考答案：
一、选择题
CCACD DDCCD CCCAA DCCACD （AC） （ABD）
二、非选择题
1、（1）离体的植物器官、组织或细胞 植物的全能性
（2）愈伤组织 低 高
（3）③（4）单倍体植株 秋水仙素 纯合 单倍体育种
（5）绿色 含有与叶绿体形成相关的基因（6）②
2、（1）去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体 酶解法
（2）PEG 诱导不同植物体细胞的原生质体融合
（3）植物组织培养 脱分化 再分化
（4）远源杂交亲本的遗传特征 杂种植株获得双亲的遗传物质
（5）四
（6）可育 不能 因为不同种生物之间存在生殖隔离 克服远源杂交不亲和的障碍
（7）否 有性生殖的过程中进行减数分裂，才遵循孟德尔的遗传规律
三、应用创新
1、（1）脱分化（或脱分化形成愈伤组织） 细胞的全能性
（2）S型增长 细胞数量 细胞所处的生长期
（3）保证氧气供应充足 使细胞与培养液充分接触
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概念
原理：生物学原理和分子生物学原理
水平：细胞整体水平或细胞器水平
目的：改变细胞内的遗传物质，获得细胞产品
细胞的全能性：概念、原因、大小
过程：外植体→愈伤组织→胚状体→植物体
脱分化：形成愈伤组织
再分化：植物细胞选择性表达，形成胚状体
特点：子代与亲代性状高度遗传
植物细胞工程
植物组织培养
去细胞壁：纤维素酶、果胶酶
诱导剂：PEG
融合完成的标志：新细胞壁的形成
过程：原生质体融合+组织培养
植物体细胞杂交专题4 生物技术的安全性和伦理问题
一、转基因成果
1．微生物方面
(1)制造出具有重要经济价值的各种重组微生物，如清除石油污染的_______________。
(2)使用___________ ____，生产稀缺的生化药物，即_______________。
2．转基因动物方面
(1)在培育_____________、________ _______的转基因家畜、家禽方面不断取得辉煌成就。
(2)科学家把转基因动物(如奶牛)变成_______________，让它们的奶中富含某种营养物质、 ____________或人类所需要的____________。
3．转基因植物方面
(1)成果：目前科学家已经培育出了大批具有________、_______、抗除草剂、______等全新性状的农作物。
(2)推广国家及品种：全球种植转基因农作物的国家已经有十几个，种植面积最大的前四个国家分别是________、________、________和________，其中以种植________ _______最多，其次是______ _________和_________。
二、转基因生物安全性的争论
1．转基因生物存在安全性的原因
(1)由于科学发展水平的限制，目前科学家对_______________、__________ _____以及___________ ____等都了解得相当有限。
(2)转移的基因虽然功能已知，但不少却是_______________的基因，同时，由于外源基因插入________ ______的部位是随机的，因此在转基因生物中可能会出现一些人们意想不到的后果。
2．对转基因生物安全性的争论内容
(1)转基因生物与食物安全
①引起食物安全问题的理由：
反对“实质性等同”，因为对食物安全性检测不仅要检测其_____ __________，还应包括其他方面的测试结果；担心出现_______________，因为转基因植物的DNA经过重组后，有可能合成出对人体有________ _______，食者在过了若干年或者一两代之后，问题才显现出来；担心出现_____________；担心_____________改变，因为尽管转基因农作物只是部分DNA发生重组，但是有些基因足以使植物体内某些______________发生改变，从而导致转基因农作物营养成分的改变；把动物蛋白基因转入农作物，是否侵犯了_______________或_________的权益。
②不引起食物安全问题的理由：
所谓“实质性等同”概念是对转基因农作物安全性评价的________，而不是________；多环节、严谨______________可以保证转基因食物的安全；在研究转基因农作物过程中，确实在极少数品种中出现了能导致人体过敏的蛋白，但是科学家的_____________可以防止此类事件的发生；若干年来尚未发现一例因食用_____________而影响人体健康的实例。
(2)转基因生物与生物安全
①引起生物安全问题理由：
转基因植物可能会扩散到种植区外变成______________；转基因植物有可能因为具有某些特殊性状成为“____________________”，威胁生态系统中其他生物的生存；导入转基因生物的外源基因有可能与感染转基因生物的_______________或_________杂交，从而重组出对人类或其他生物有害的 _________；转基因植物的抗除草剂基因，有可能通过花粉传播而进入杂草，使杂草成为“______________”。
②不引起生物安全问题理由：
转基因农作物扩散到种植区以外时，会很快________；转基因农作物新性状的表现，必须具有一定的___________等条件，以及配套的_____________；由于存在____________，它们很难与其他植物杂交；许多农作物花粉的_____________和_____________是有限的。
(3)转基因生物与环境安全
①引起环境安全问题的理由：
将动物、植物、微生物的DNA组合在一起，转移到某种生物中，势力会打破____________的原有界限，改变生态系统中_________ ___和_____ _______，破坏生态系统的稳定性；重组微生物在降解某些化合物过程中所产生的______________可能会对人类生活环境造成二次污染，重组DNA可能会与微生物杂交，产生出对动植物和人类有害的________________；某些______________或______________会通过____________的传递进入其他动物或人体内。
②不引起环境安全问题的理由：
转基因生物不会改变生物原有的______________；种植转基因抗虫作物可以减少_________________；种植抗除草剂作物，既可以使农田管理容易，又保护了____________。
一、1．（1）假单胞杆菌 （2）DNA重组的微生物：基因制药
2．（1）生长迅速：营养品质优良 （2）生物反应器：珍贵药物：蛋白质
3．（1）抗虫：抗病：抗逆 （2）美国：阿根廷：加拿大：中国：转基因大豆和玉米：转基因棉花：油菜
二、1．（1）基因的结构：基因间的相互作用：基因的调控机制
（2）异种生物：宿主基因组
2．（1）①主要成分是否发生改变：滞后效应：直接毒性或潜在毒性的蛋白质；新的过敏源：营养成分；代谢途径；宗教信仰者；素食者
②起点；终点；安全性评价；负责态度；转基因食物
(2)①野生种类：入侵的外来物种；某些细菌；病毒；病原体；超级杂草
②死亡；水、肥；种植技术；生殖隔离；传播距离；存活时间
(3)①自然物种；能量流动；物质循环；中间产物；病原微生物；有毒蛋白；过敏蛋白；食物链
②分类地位；农药的使用量；农田土壤环境
关注生物技术的伦理问题
一、克隆人引发的伦理问题
1．反对者观点
（1）伦理学家的观点
①克隆人严重违反了人类_______________，是克隆技术的滥用。
②克隆人冲击了现有__________ _____等传统的伦理道德观念。
③克隆人是在人为地制造在心理上和_______________上都不健全的人。
（2）生物学家的观点：由于_____________尚不成熟，现在做克隆人很可能孕育出有_______________的孩子。理由是_____________成功率低，移植入母体子宫后胚胎_________低、_________高、胎儿_______率高，出生后_______率高等，实际正常的个体极少。
2．支持者观点
（1）克隆人是一项科学研究，既然是科学，那就有它自己的发展规律，因此社会应该允许科学家研究克隆人。
（2）某些支持科学家的观点：
①克隆动物时的不成熟问题可以通过_____________、_____________和_____________等方法得到解决。
②不成熟的技术也只有通过实践，才能使之成熟。
3．中国政府的态度
（1）禁止_______克隆人，一再重申四不原则：________、_______、________、_______任何生殖性克隆人的实验。
（2）不反对_______________________。
二、设计试管婴儿引发的伦理问题
1．反对者观点
（1）把试管婴儿当作人体_______________，是对生命的不尊重。
（2）早期生命也有活下去的权利，抛弃或杀死多余胚胎，无异于“谋杀”。
（3）有人滥用设计试管婴儿技术，如设计_______________。
2．支持者观点
（1）设计试管婴儿是为了救人，是救治患者的___________、__________的办法之一。
（2）提供骨髓中_______________并不会对试管婴儿造成损伤。
（3）脐带血为“身外之物”，利用其中的________________是更符合伦理道德的。
三、基因检测引发的伦理问题
1．反对基因检测的理由
（1）目前人类对_______________及_____________ __尚缺乏足够的认识，通过_____________达到预防疾病的目的是很困难的。
（2）人类的多基因遗传病，既与__________有关，又与____ ____有关；有某种基因的人不见得就会患病，基因正常也不一定不患病，可能因基因表达的蛋白质，在____________过程中出现错误，才表现出症状来。
（3）基因检测结果会给受检者带来巨大的_________压力。
（4）造成基因________，如个人婚姻困难、人际关系疏远，更明显的是造成一支________的失业大军。
2．支持基因检测的理由
（1）有些遗传性疾病在后代中病发率很高，通过基因检测可及早采取___________，适时进行治疗，达到_______________的目的。
（2）对于基因歧视现象，可以通过正确的____________传播、____________教育和________得以解决。
一、1．(1)①伦理道德 ②婚姻、家庭和两性关系 ③社会地位
(2)克隆技术；严重生理缺陷；重构胚胎；着床率；流产率；畸形；死亡
2．(2)①胚胎分级；基因诊断；染色体检查
3．(1)生殖性；不赞成；不允许；不支持；不接受 (2)治疗性克隆
二、1．(1)配件工厂 (3)婴儿性别
2．(1)最好；最快捷 (2)造血干细胞 (3)造血干细胞
三、1．(1)基因结构；基因间相互作用；基因检测
(2)基因；环境和生活习惯；加工或修饰 (3)心理 (4)歧视；奇特
2．(1)预防措施；挽救患者生命 (2)科学知识；伦理道德；立法
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www.4.1 转基因生物的安全性
课题 4.1 转基因生物的安全性 主备人 备课时间 编号 14
教师
教学重点 （1）对转基因生物的安全性问题多层面、 多角度的关注。（2）运用生物学知识对不同观点的理由进行辨析和讨论。
教学难点 （1）从关注整个生物圈的和谐、稳定与发展的高度去审视转基因生物的安全性。（2）了解有关转基因生物安全性问题争论背后复杂的政治、经济、宗教和伦理道德背景。（3）保证课堂讨论、辩论会，以及社会调查的组织工作有序而有效地实施。
教学目标 知识目标 1.关注转基因生物的安全性问题，认同对生物技术安全性问题讨论的必要性。
能力目标 2.举例说出对转基因生物安全性问题的不同观点及论据。
情感目标 3.形成对待转基因生物安全性问题的理性、求实的态度。
教学媒体 多媒体
教学过程
教学内容 教师的组织和引导 个人札记
复习引入转基因成果令人叹为观止对转基因生物安全性的争论论坛一 转基因生物与食物安全 论坛二 转基因生物与生物安全论坛三 转基因生物与环境安全寻根问底知识拓展 在学生通过专题1的学习对转基因技术及其成果有了较深入的了解之后，还可能对转基因技术的应用前景怀有不尽的畅想；同时，学生在社会生活中，也接触到了转基因产品，如来自转基因大豆的食用油、巧克力中的卵磷脂。学生从媒体上也听到了一些对转基因产品安全性争论的意见，每个人都会有自己的一些疑虑和想法。那么，对于转基因产品我们该如何看待？转基因产品安全性问题讨论的焦点是什么？人们心中的疑虑有多少是盲目的，有多少是有科学依据的呢？转基因成果表现在哪些方面？由学生阅读课本后总结回答。转基因生物安全性问题包括的三个方面。讨论题：3.我国为了保证转基因食物的安全性，都采取了哪些监控和预防措施？答：（1）立法是监控农业转基因生物安全的有力措施。例如，中国已制定了《农业生物基因工程安全管理实施办法》（1996年）、《转基因农产品安全管理临时措施》（2002年）和《农业转基因生物标识管理办法》（2002年）等法规。请进入网站了解更多内容：http://www.agri. ［农业部，中国农业信息网→行业网站（科技教育）→农业科技信息网→政策法规→政策法规分类（5.转基因管理）］。（2）多环节监控。转基因农作物研究、从实验室走向大田试验各阶段，以及产品商品化都有相应法规或规定进行严格的监控，只有在每一阶段试验获得认可证书后，才可进入下一阶段。比如，大田试验就分为：①中间试验阶段，种植面积不超过0.27 hm2（4亩），范围不超过两省，每省不超过3个种植点，试验时限1～2年；②环境释放阶段，种植面积可以扩大到0.27～2 hm2 (4～30亩)，范围仍不超过两省，每省7个种植点，试验时限1～2年。这一阶段要考察外源基因会不会发生生物间转移，会不会对种植区周围动物、植物、土壤造成危害等；③生产试验阶段，种植面积可扩大到20 hm2以上，范围仍为两省，试验点不超过5个。（3）安全评价内容具体而严格。食物安全性评价内容：营养成分是否改变？是否存在抗营养因子？是否存在毒性、过敏性蛋白等。环境安全评价内容：转基因植物是否变得易得病？对周围植物有什么影响？是否可能变成杂草？会不会把外源基因转移给其他生物等讨论题：1.转基因生物会不会影响生态系统中原有的动态平衡？2.转基因生物会不会加剧环境污染？会不会危害其他动植物生存或人体的健康？提示：这两道题答案的基本点是一样的：可能性不大，但要提高警惕。这仅是一种可能性，争论的双方提出的不同见解都有一定的根据，不能断言谁是谁非，但是需要人们提高警惕，这是能为大家接受的共识。随着时间的推移，人们发现这类危险似乎不大，因为科学家转入的仅是有限的一种或几种基因；而转入的基因是否可能会对其他生物或环境造成危害，都是经过认真分析、实践的，一旦发现有害后果，科学家就会停止实验；转基因生物从实验室到自然界释放，都要经过一系列安全评价、审批。此外，还有相关法规监控。但是，为了对公众健康负责、对社会负责，我们对于转基因生物可能影响生态系统中的原有动态平衡，或者加剧环境污染，或者危害其他动植物、人体的健康的危险,仍要提高警惕。你能举出两个外来物种入侵的实例吗？为什么外来物种入侵会造成严重的危害？提示：（1）外来物种进入新的生态系统之后，由于没有天敌，极易造成生长失控，破坏生态系统的结构。比如，外来的植物疯长，可以对本地一年生和多年生植物的结构比例造成严重影响，通过对植被的生长和结构的影响，从而造成物质循环和能量流动的改变。又如，外来的动物种类，由于它们的选择性觅食和破坏，也会造成物质循环和能量流动的改变。物质循环和能量流动的改变会对生态系统造成严重破坏，比如，有人将美洲食人鲳引入，这一入侵物种就可能会对当地生态系统造成长久性的破坏。（2）外来物种在新的生态系统中，通过与当地物种竞争营养或食物、分泌释放化学物质、形成大面积单优势群落等方式，直接影响本地物种的生存，加速某些生活力较弱的物种的消失。在全世界濒危植物名录中，大约有35%～46%是由外来物种入侵所造成的。即入侵的外来物种可能会造成生物多样性减少。（3）外来物种进入新的生态系统后，作为掠夺者、寄生者或病原体，会使受害者和寄主的数量发生变化。尤其是外来物种在适宜的生态和气候条件下，往往会对当地的农业或林业带来严重的损害，即所谓的爆发生物灾害。（4）有些外来植物产生的花粉，是当地居民从未接触过的物质，从而可能成为对人类健康造成威胁的新过敏源。比如，日本引种的杉树，大面积栽种后，杉树产生的花粉已经成了日本人产生过敏反应的重要过敏源。又如豚草，它已在包括中国在内的许多国家泛滥成灾，而豚草的花粉是重要的过敏源。豚草花粉引起的过敏反应称为“枯草热”，它已给许多国家人民的身体健康带来了严重的危害。1.为什么“实质性等同原则”只是转基因植物安全性评价的起点，而不是终点？为了使本国基因工程产品能在国际贸易竞争中占据有利的地位，1992年5月底，美国政府宣布，只要基因工程产品中蛋白质组成与天然的一样，就没有必要再通过FDA（药物和食品管理局）批准，可以直接投放市场。这一政策可以视为“实质性等同原则”的雏形。这一政策，每年可以为美国生物技术公司增加数千万美元的收入，因此它极大地刺激了基因工程技术的发展。2000年FAO/WHO（联合国粮农组织和世界卫生组织）对“实质性等同（substantial equivalence）原则”做这样的定义：实质性等同是指转基因生物与自然存在的传统生物在相同条件下进行性状表现的比较。比较的内容包括生理性状、分子特征、营养成分、毒素含量和过敏源等是否具有等同性。如果实质上是相同的，就应该将转基因生物与传统生物同样对待，视为安全。上述实质性等同是一种动态比较过程，在这之后还要进行转基因植物安全性评价，它是指“依据导入基因的目的意图和固有性状、意外效果作出检测和评估，然后与传统植物进行比较”。美国FDA采用了二步评价法。第一步对目的基因及相应产物作出评价，它是反映外源基因及产物的安全性；第二步，对接受外源基因植物所出现的意外性状进行评价，它是反映该植物的属性。2.何谓外来物种入侵？外来物种入侵是指有意或无意的人类活动，将某物种从一个地区引入其他地区，给当地的生态系统和社会经济造成明显的损害。什么是有意或无意的人类活动呢？（1）由于农、林、牧、渔业生产，生态环境建设，生态保护等需要，而有意地引进的物种。它包括对牧草、饲料、蔬菜、观赏动植物、药用植物、绿化植物等的引种。（2）随着贸易、旅游、运输等人类活动而无意间传入的物种。3.在中国，入侵的外来物种有多少？入侵的外来物种都给中国等国家造成了多大的危害？ 从这些问题出发，能够很自然地引起学生对转基因生物安全性的关注，同时，也点出了本专题学习的主题。阅读可以提高学生的注意力学生了解在理解教材相关内容的基础上，学生还可以提出个人经过选择、鉴别、整理而形成的观点和依据。在讨论和辩论中，让这些信息得以运用和共享。教师应鼓励学生充分发表自己的意见。重点掌握
课堂巩固 课后练习
作 业 《学案与测评》
板书设计： 4.1 转基因生物的安全性转基因成果令人叹为观止转基因生物的安全性问题转基因生物与食物安全转基因生物与环境安全转基因生物与生物安全
课后反思：转基因生物安全性问题的讨论，不同于其他生物技术专题，因为其他生物技术专题的原理和技术都具有确定性的特点。本节应注重于学习的过程，通过本节的学习，不仅引起学生对转基因生物安全性的关注，而且能以科学的态度予以思考，即对不同的观点能够运用生物学知识加以理解和辨析。在态度取向上，正如教材所说“应该趋利避害，而不能因噎废食”──理性地看待转基因技术。
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www.教案：1.1《基因工程的工具》教案（新人教版选修3）
1.1 DNA重组技术的基本工具
一、 教学目标1.简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
二、 教学重点和难点
1.教学重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2.教学难点:基因工程载体需要具备的条件。
三、 教学策略
1.设置问题情境，引导学生在思索中学习新知识。
本节内容主要是介绍DNA重组技术的三种基本工具及其作用。如果我们采用直白、平淡的方式介绍，不利于调动学生学习的积极性，也不利于学生科学素养的全面提高。应当通过创设情境，提出问题，诱导学生积极参与教学活动，开启他们思想的闸门。
限制酶──“分子手术刀”，主要是介绍限制酶的作用，切割后产生的结果。可在进入这部分内容学习时，设置学生关心的问题“限制酶从哪里寻找”，诱导学生联想从前学过的内容──噬菌体侵染细菌的实验，进而认识细菌等单细胞生物容易受到自然界外源DNA的入侵。那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有何保护机制？进而诱导学生产生“可能是有什么酶来切割外源DNA，而使之失效，达到保护自身的目的”。这样就将书中直白的“这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来”的写法，变成了一个自主探索的思想活动。
DNA连接酶──DNA片段的“分子缝合针”，写得比较简洁。我们可以从原有的知识出发，诱发学生思考，达到辨析、明理的作用。要想连接被切割开的DNA，学生根据从前学过的知识，第一反应就想到“DNA聚合酶”。学生这种想法的产生是很自然的。但实际上并不能用这种酶进行DNA片段的连接。应引领学生分析DNA聚合酶与DNA连接酶的不同作用，从而达到更深层次认识DNA连接酶的目的。
基因进入受体细胞的载体──“分子运输车”的学习内容，提到作为载体必需的四个条件。教学不能仅仅着眼于让学生记住这几个条件，而应该通过诱导思索，明确为什么要有这四个条件才能充当载体。
2.让抽象的语言在直观的插图中找到注释，在实际动手中形成正确认识。
语言文字具有抽象、概括的特点；插图等信息媒体，具有形象、直观的特点，容易被感知和理解，但抽象、概括功能差。要想真正理解本节语言文字中的含义，教师必须将抽象的语言文字与形象的插图等非语言信息媒体有机地结合起来，做到优势互补。这样学生一时琢磨不透的抽象语言，就能在具体、直观的插图中找到注解。
抽象的黏性末端、平末端的叙述以及磷酸二酯键的部位，与直观的插图协同运用，可使学生准确地理解切割或连接部位，理解“黏性”的内涵。DNA连接酶是“缝合”磷酸二酯键的，在重组DNA过程中到底体现在何处，结合插图会易于理解。紧密结合质粒载体结构的模式图教学，也将使学生对构建载体条件的有关内容变得容易理解。
在模拟制作DNA重组模型时，单纯动手剪纸板只能算是手工劳动，而模拟制作是富含科学内涵的动手过程。当拿来剪刀时，首先意识到这是一把EcoRI的特异剪刀，应去寻找G —A—A—T—T—C的碱基序列，然后从G和A之间剪开。当拿来不干胶时，意识到只能黏连磷酸二酯键处，而不能去黏连碱基对处。当出现模拟制作失误时，也要想想，这在真实情况下可能是什么原因所致。
3.引导学生从基因工程的整体思考问题，解决本节教学难点。
本节的难点是对载体必须具备条件的分析。要想解决这个问题，就事论事的做法不能奏效。只有将这局部的内容整合到整个基因工程的设计过程中才能理解。例如，我们选用从霍乱弧菌中的质粒来做载体，结合基因工程的实际目的来想：谁敢用它来做受体细胞的载体？显然人们对分离出的基因产物运用后果有顾虑，从而认清载体必须对细胞无害。当然这里主要考虑载体不能有害于受体细胞，影响其生命活动的正常进行。
又如，载体上没有标记基因，我们用肉眼又看不到载体是否真正进入，那么如何鉴定？因此只有真正想到实际工作中这方面的困难，才会明白预先为什么要选具备标记基因的载体。
再如，没有一个和多个切割位点，就不能进行DNA的重组。重组DNA不能复制，就可能丢失。所以教师要引导学生，将一个个的问题置于整体过程中考虑，这样才能理解局部的做法是为了实现整体的目标。
四、答案与提示
（一）思考与探究
1.限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？以下是四种不同限制酶切割形成的DNA片段：
(1) …CTGCA (2) …AC (3) GC…
…G …TG CG…
（4） …G (5) G… (6) …GC
…CTTAA ACGTC… …CG
(7) GT… (8)AATTC…
CA… G…
你是否能用DNA连接酶将它们连接起来？
答：
2和7能连接形成…ACGT…
…TGCA…；
4和8能连接形成…GAATTC…
…CTTAAG…；
3和6能连接形成…GCGC…
…CGCG…；
1和5能连接形成…CTGCAG…
…GACGTC…。
2.联系你已有的知识，想一想，为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？
提示：迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们各自可以识别和切断DNA上特定的碱基序列。细菌中限制酶之所以不切断自身DNA，是因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，对于外源入侵的DNA可以降解掉。生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵（本题不要求学生回答的完全，教师可参考教师用书中的提示，根据学生的具体情况，给予指导。上述原则也应适用于其他章节中有关问题的回答。）。
3.天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？
提示：基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒（plasmid），即独立于细菌拟核处染色体DNA之外的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的DNA分子。是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？其实不然，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件。
（1） 载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上去。这些供目的基因插入的限制酶的切点所处的位置，还必须是在质粒本身需要的基因片段之外，这样才不至于因目的基因的插入而失活。
（2） 载体DNA必需具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制。
（3） 载体DNA必需带有标记基因，以便重组后进行重组子的筛选。
（4） 载体DNA必需是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去。
（5） 载体DNA分子大小应适合，以便提取和在体外进行操作，太大就不便操作。
实际上自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条件，都要进行人工改造后才能用于基因工程操作。
4.网上查询：DNA连接酶有连接单链DNA的本领吗？
提示：迄今为止，所发现的DNA连接酶都不具有连接单链DNA的能力，至于原因，现在还不清楚，也许将来会发现可以连接单链DNA的酶。
（二）寻根问底
1.根据你所掌握的知识，你能分析出限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？
提示：原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。
2. DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
答：不是一回事。基因工程中所用的连接酶有两种：一种是从大肠杆菌中分离得到的，称之为E·coli连接酶。另一种是从T4噬菌体中分离得到，称为T4连接酶。这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口（nick），而不能连接单链DNA。DNA连接酶和DNA聚合酶都是形成磷酸二酯键（在相邻核苷酸的3位碳原子上的羟基与5位碳原子上所连磷酸基团的羟基之间形成），那么，二者的差别主要表现在什么地方呢？
（1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。
（2）DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来。因此DNA连接酶不需要模板。
此外，二者虽然都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。
（三）模拟制作讨论题
1. 你模拟插入的DNA片段能称得上一个基因吗？
提示：不能。因为一般基因有上千个碱基对。
2. 如果你操作失误，碱基不能配对。可能是什么原因造成的？
提示：可能是剪切位点或连接位点选得不对（也可能是其他原因）。
（四）旁栏思考题
想一想，具备什么条件才能充当“分子运输车”？
提示：能自我复制、有一个或多个切割位点、有标记基因位点及对受体细胞无害等。
五、 知识拓展
1.限制酶所识别的序列有什么特点？
限制酶所识别的序列，无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线（图1-1），中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。
图1-1 限制酶识别序列的中心轴线
2.限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？
任何一种限制酶都只识别和切断特定的核苷酸序列，这是由限制酶的性质所决定的。
3.DNA连接酶连接的是什么部位？
DNA连接酶是将一段DNA片段3′端的羟基与另一DNA片段5′端磷酸基团上的羟基连接起来形成酯键，而不是连接互补碱基之间的氢键。
4.什么叫磷酸二酯键？
3,5磷酸二酯键是核酸中核苷酸的连接方式，组成了核酸的一级结构。在核酸中一个核苷酸核糖上第3位的羟基与下一个核苷酸核糖上第5位的磷酸羟基脱水缩合成酯键，该酯键称3,5磷酸二酯键。若干个核苷酸间以3′,5′磷酸二酯键（图1-2）连接成的多核苷酸链为核酸。在链的一端的一个核苷酸，其核糖上第5位连接的磷酸只有一个酯键，称此核苷酸为DNA链的5′磷酸末端或5′端。另一端核苷酸上第3位的羟基是自由的，所以此核苷酸称为3′羟基末端或3′端。链内的核苷酸第5位上的磷酸已形成二酯键，第3位上的羟基也已参与二酯键的形成，故称核苷酸残基。胚胎工程的应用及前景
【课标解读】
1、知识方面 举例说出胚胎移植和胚胎分割。
2、情感态度与价值观方面
认同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用。
关注胚胎工程的研究进展和应用价值
3、能力方面 搜集胚胎工程研究进展的资料，撰写专题综述报告。
【学习重点】
1.胚胎移植的生理学基础、基本程序和应用。
2.胚胎分割的应用意义。
3.胚胎干细胞研究的意义。
【学习难点】 1、胚胎移植的生理学基础。 2、胚胎干细胞的概念和分离途径。
【自主探究】
知识点 观察与思考 归纳与结论
导入新课 牛的繁殖率非常低，一头牛一年只能繁殖一头犊牛，现有一雄一雌两头良种奶牛以及数头本地奶牛，试问采用何种措施可在一年内繁殖数头良种奶牛？阅读材料并且结合已学过的现代生物技术思考。 可以采用的技术非常多例如：核移植即克隆技术、体外受精技术等，但这些技术最后一步都需要胚胎移植
一、胚胎移植 （一）、胚胎移植的基本程序学生仔细阅读课本74页图3—16胚胎移植的示意图和77页图3—19胚胎移植的流程图，思考并且讨论以下几个问题：1、将右边的流程图补充完整2、该怎样选择供体公牛和母牛？3、对受体牛有什么要求？4、为什么对供受体牛进行同期发情处理？采用什么激素？5、冲卵在哪一步中？冲卵指的是冲出卵子吗？6、⑦中为什么要对受体母牛进行检查 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
胚胎移植 7、何为超数排卵？ 是指给供体母畜注射促性腺激素，使其发情，一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的成熟卵子，经合理的人工授精方法，可以获得数量较多的可移植胚胎。
（二）、胚胎移植的生理学基础思考问题：准备移植的胚胎移植到任何一头母牛的子宫中都可以吗？供受体进行胚胎移植时会不会发生免疫排斥？这就涉及到胚胎移植的生理基础阅读课本76页胚胎移植的生理学基础思考讨论1、胚胎移植的生理学基础是什么？2、在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？例如，供、受体的发情时间要一致吗？供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相同或相似吗？3、胚胎移植的实质是什么？ 1、胚胎移植的生理基础四点内容：第一，哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器的生理变化是相同的，这就为胚胎移植提供了相同的生理环境。 第二，哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与_母体子宫建立的联系，而是处于游离状态，这就为胚胎收集提供了可能。 第三，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。 第四，供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。2、应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。因此，必须做到供、受体母畜的_发情时间一致。同时还要做到移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置相同或相似，移入胚胎一侧的受体子宫角对应的卵巢必须有黄体存在。3、可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同的生理环境下空间位置的转移。
（三）胚胎移植的概念和地位通过以上学习自己总结胚胎移植的概念。何为供体和受体？思考总结胚胎移植中胚胎的来源有哪些？胚胎移植的地位 胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。提供胚胎的个体称为供体，接受胚胎的个体称为受体。供体和受体共同繁殖后代。胚胎来源 ①雌性动物体内的胚胎（需要经过冲卵） ②通过体外受精获得的早期胚胎培养③通过转核移植技术获得的重组胚胎④通过转基因技术获得的胚胎地位：胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序
（四）胚胎移植的现状和意义1、胚胎移植的现状2、胚胎移植的意义 1、近十年来，牛、羊的胚胎移植在我国部分地区已进入生产应用阶段。羊的胚胎移植的效率比奶牛还要高2、充分发挥雌性优良个体繁殖潜力。供体的主要职能变为只生产具有优良遗传特性的胚胎，繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由受体取代，大大缩短了供体本身的繁殖周期
二、胚胎分割 学生分组讨论双胞胎的原因？自然存在的同卵双胎现象为胚胎分割提供了理论基础，我们可以采用人工手段将早起胚胎成两份或数份—胚胎分割1、胚胎分割的定义阅读课本78页胚胎分割的发展简史想一想早期胚胎能不能无限分割？2、胚胎分割使用的仪器设备？3、胚胎分割的基本步骤4、囊胚期的内细胞团有何功能？对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意什么？为什么？ 双胞胎分同卵双生和异卵双生，异卵双生是两个卵分别受精的结果，同卵双生则来源于同一受精卵，在卵裂过程中由于不明原因引起胚胎中的细胞相互分离而产生同卵双胞胎。1、胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。意义：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，胚胎分割可以看做动物无型繁殖或克隆的方法之一。不能，实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵多胚的可能性有限，目前以二分胚胎的移植效率最高。2、实体显微镜和显微操作仪3、进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，将其移入盛有操作液的培养皿中，然后，用分割针或分割刀进行分割。具体操作程序：用工具将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半的胚胎移植给受体。4、内细胞团在囊胚阶段才出现，它将来发育成胎儿的各种组织。对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步的发育
三、胚胎干细胞 干细胞分类仔细阅读课本80页，思考讨论1、胚胎干细胞的概念。2、胚胎干细胞的功能和主要特点是什么？3、胚胎干细胞的主要用途如何？4、查阅资料，了解胚胎干细胞的研究进展是怎样的？ 干细胞分为三类：全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞 胚胎干细胞属于全能干细胞1、来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来的一类细胞。简称ES细胞或KS细胞 。2、在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体体内任何一种组织细胞。具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为细胞小，细胞核大，核仁明显；在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。3、胚胎干细胞的主要用途是：①是研究体外细胞分化的理想材料，在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中，能维持不分化的状态。在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导细胞向不同细胞和组织分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段；③可以用于治疗人类由于细胞坏死、退化或者功能异常引起的顽症。③随着组织工程技术的发展，通过体外诱导分化，定向培育人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。
【尝试构建知识网络】
胚胎移植
特点：
选材：
设备：
来源：
特点：形态上： 功能上：
体外培养：
应用： 、
【典型例题】
【例1】、胚胎移植技术目前主要应用于( )
A.?解决某些不孕症者的生育问题 B.?治疗某些遗传病
C.?提高良种家畜的繁殖力 D.?提高动物的抗病力
解析：胚胎移植技术（用于人类即平常我们所说的试管婴儿），主要是从母体取出卵细胞，在体外进行人工受精、分割、培养，当胚胎发育到一定时期，再将胚胎移植到母体子宫内继续发育成胎儿的技术。胚胎移植技术应用于人类，解决了某些不孕症者的生育问题；应用于家畜，则是为了提高家畜的繁殖能力(一头奶牛正常情况下，一生最多只能繁殖10头小牛，而用胚胎移植技术，一生则能生40头小牛)。该技术不能提高动物的抗病能力，也不能治疗某些遗传病。考查生物新技术及应用，是当今高考的热点问题。
答案 A、C
【例2】表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛。产生这一结果最可能的原因是( )
A.?试管动物培养 B.?胚胎移植 C.?胚胎分割移植 D.?受精卵移植
解析： 表现型不同的母牛，其基因型一定不同，生育出基因型完全相同的子牛，根据题目给出的选项 ，很可能是将胚胎分割移植，该技术可提高牛的产仔率。
答案 C
【例3】、将雌性动物的早期胚胎，或者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。以下说法不正确的是 （ ）
A．这里说的同“种”是指同一“物种”
B．加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植给我国黄牛，生出荷斯坦奶牛，可以移植成功
C．同种动物之间的生理特征相近，进行胚胎移植易于成功
D．不管是否妊娠，同种动物生殖器的生理变化都是一样的
答案D
【自我诊断】
一、基础训练：.
1、“冲卵”是指（ ）
A. 把受精卵从子宫冲洗出来 B. 把卵细胞从子宫冲洗出来
C. 把卵细胞冲散，便于收集 D. 把胚胎从子宫冲洗出来
2、在进行囊胚切割时，要注意将( )等分。
A. 透明带 B. 滋养层 C. 内细胞团 D. 囊胚腔
3、干细胞按分化潜能的大小，基本上可分为（ ）
A．专能干细胞、多能干细胞两类 B．专能干细胞和全能干细胞两类
C．专能干细胞、多能干细胞和全能干细胞三类 D．多能干细胞和全能干细胞两类
4、以下哪一项是胚胎工程的最终技术环节（ ）
A. 胚胎分割 B. 胚胎移植 C. 胚胎培育 D. 体外生产胚胎技术
5、在胚胎移植中供体的主要职能是（ ）
A. 提供优良的供体基因 B. 提供优良遗传特性的胚胎
C. 提供卵细胞 D. 提供精子
6、对供体母畜实施超数排卵处理时，所用的激素是（ ）
A. 孕激素 B. 促性腺激素释放激素 C. 性激素 D. 促性腺激素
7、从供体母畜收集的胚胎，可以直接向受体移植，也可以放入（ ）中保存。
A. 液氧 B. 干冰 C. 液氮 D. 培养箱
8、胚胎干细胞的特点是 （ ）
A.在形态上，表现为体积大，细胞核大，核仁明显；在功能上具有发育的全能性
B.在形态上，表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上具有发育的全能性
C.在形态上，表现为体积小，细胞核小，核仁不明显；在功能上不具有发育的全能性
D.在形态上，表现为体积大，细胞核小，核仁明显；在功能上具有发育的全能性
9．下图是牛胚胎分割示意图。请据图回答下列问题：
(1)进行胚胎分割时，应选择发育到___________和___________时期的胚进行操作。
(2)①指的是___________，②指的是___________。
(3)通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有的特点是______________________。
(4)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意_______________________________，
原因是_________________________________。
二、能力提高
1、能提高良种家畜繁殖能力的细胞工程技术是（ ）
A.组织培养 B.细胞融合 C.胚胎移植 D.细胞核移植
2、下列有关动物胚胎移植的叙述中，不正确的是（ ）
A．从受孕母畜体内取出的受精卵或胚胎均能移植
B．受体母畜必须处于与供体母畜同步发情状态
C．超数排卵技术要使用一定的激素
D．试管婴儿技术只有受精及早期卵裂过程在体外进行
3、奶牛场通过性别控制获得更多的雌性牛犊，以增加牛奶产量。可以采取的方法是（ ）
A．通过分离出X精子并与卵细胞结合受精
B．通过分离出X精子和Y精子并与卵细胞结合受精
C．通过分离出Y精子并与卵细胞结合受精
D．通过分离含X,Y染色体的精子与卵细胞结合受精
4、对供体母牛进行胚胎收集时，胚胎应发育到（ ）
A. 桑椹胚或囊胚 B. 囊胚或原肠胚 C. 原肠胚 D. 8细胞或16细胞
5、下列关于胚胎移植的叙述不正确的是 （ ）
A、胚胎移植全部属于无性繁殖 B、可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力
C、大大缩短了供体本身的繁殖周期 D、供体的主要职能变为只产生具有优良遗传特性的胚胎
5、为了大力发展我国的肉牛和奶牛养殖业，科学家们在育种途径上进行了大胆探索，并取得了初步成果。
Ⅰ.2002年1月中旬到2月中旬，中国自主完成的首批成年体细胞克隆牛在山东曹县五里墩陆续降生。克隆牛有3个母亲，A牛提供细胞核即供体细胞，B牛提供去除细胞核的卵细胞即受体细胞，两种细胞在电脉冲的刺激下融合之后，通过细胞分裂形成早期胚胎，再将这个胚胎植入C牛子宫内。请回答下列问题：
（1）培育出的克隆牛几乎就是_____________牛复制品，这是因为控制牛性状遗传的物质主要存在于_______________________中。
（2）克隆牛的培育成功说明了_____________________________________________。
Ⅱ.在克隆技术出现之前，育种工作者已经开始采用胚胎分割移植方法来尽快繁育更多的优质牛。这种育种技术的主要步骤是：将经过人工受精得到的受精卵在试管内培养到8个细胞的胚胎时，进行胚胎分割，均分为4份，再分别移植到多头母牛的子宫内发育、分娩，就能得到多头所需要的小牛。
（3）胚胎分割移植要在受精卵培养到8个细胞的卵裂期时进行，其主要原因是：
_____________________________________________________。
（4）通过胚胎分割移植培育出的这些小牛，其性别表现为___________。
A．雌雄的可能性各占50% B．全为雌性或全为雄性 C．全为雌性 D．全为雄性
基础训练：1、D 2、C 3、C 4、B 5、B 6、D 7、C 8、B
9 (1)桑椹胚 囊胚 (2)内细胞团 囊胚腔 (3)具有相同的遗传物质
(4)胚胎分割要将内细胞团均等分割 以免影响胚胎的恢复和进一步发育
能力提高
1、C 2、A 3、A 4、A 5、A
6.（1）A（供核牛） 细胞核 （2）体细胞的细胞核几乎具有发育为新个体的全部遗传信息（动物体细胞核仍然具有全能型） （3）此时还未出现细胞分化 （4）B
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.
早期胚胎
重组胚胎
核移植
体外受精
胚胎
移植
代孕母牛
处理供体母畜
对胚胎检查培养或保存
良种奶牛后代
胚胎分割
胚胎干细胞3.3 胚胎工程的应用及前景
一、知识与技能目标
掌握胚胎胚胎移植的生理学基础、基本程序和应用，胚胎移植的重要地位和作用。
认同胚胎分割的应用及其意义。
掌握胚胎干细胞的概念和分离途径及研究意义。
二、过程与方法目标
阅读教材，了解胚胎移植的现状，总结胚胎移植的意义。有关“胚胎移植的生理学基础”的四点内容，要重点掌握，并分析“为什么胚胎移植要在动物发情排卵后一段时间内进行”，了解胚胎移植的原则，为理解胚胎移植基本程序奠定基础。有关“胚胎移植的基本程序”内容，建议阅读教材后，自己能够恰当进行概述。
学习过程中注重自读、设问、讨论等多种形式的综合运用。
关于“胚胎干细胞”的学习过程，建议自己阅读教材和通过报刊、杂志、互联网等媒体搜集资料，撰写一篇关于胚胎干细胞应用价值的综述，其中要对胚胎干细胞的来源、功能及特点进行说明。写好的综述要在班里交流，并恰当评价。
在学习本节时，如果有条件，可到家畜良种场参观，或倾听胚胎工程专家的专题讲座，以开阔视野，加深认识。
三、情感与价值观目标
认同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用。
2、关注胚胎工程的研究进展和应用价值。
四、教学过程
概念：是指将雌性动物的 ，或者通过 及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、 相同的其他 动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体叫供体，接受胚胎的个体叫 。
应用：胚胎移植是 、 、或体外受精等技术的最后一道“工序”
现状：在 的胚胎移植中，技术方法更为简便、实用。
意义：可充分发挥 个体繁殖潜力。供体主要职能只是产生优良特性的胚胎，缩短繁殖
胚胎移植 周期
胚胎移植成功与否关系到：供体和受体的
1）供、受体 的生理变化相同，为胚胎提供相同的生理环境
生理学基础 2）早期胚胎没有与母体子宫建立组织联系，为 提供可能
3）受体对外来胚胎基本不发生 ，为胚胎的存活提供可能
4）胚胎能与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但其 不受影响
1）供、受体的选择和处理（使用激素进行 处理、 处理）
2） 或人工受精
基本程序 3）胚胎收集（冲卵）、检查（胚胎发育到 或囊胚）、培养或保存（－196℃的液氮）
4）胚胎移植：手术法（引出子宫和卵巢将其注入）；非手术法（用移植管将其送入子宫）
5）移植后的检查（是否妊娠）等
概念：指采用 方法将早期胚胎切割成2、4或8等份等，经移植获得 双胎或多胎的技术。
仪器设备： 和显微操作仪
操作程序 1）选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有 的培养皿
胚胎分割 2）用分割针或分割刀切开胚胎，吸出半个，注入空 或直接将 移植给受体。分割囊胚时要将 均等分割。此时还可用分割针分割 ，做胚胎DNA分析 。
局限：刚出生的动物体重偏低，毛色和斑纹上存在差异， 的可能性有限。
概念：由 或 中分离出来的一类细胞。简称ES或EK细胞。
特点 形态上：体积小、 大、核仁明显
功能上：具有 ，即可分化为成年动物体任何一种组织细胞；在体外
胚胎干细胞 可增殖而不发生 ；可冷冻保存；可进行遗传改造
1）移植ES细胞修复坏死或退化部位，治愈糖尿病、肝(心)衰竭、 等病症
意义 2）ES细胞体外诱导分化，可培育
3）ES细胞在牛黄酸、丁酰环腺苷酸等诱导因子作用下可向不同类型组织细胞
答案：
早期胚胎 体外受精 生理状态 雌性 受体 转基因 核移植 牛 雌性优良 生理状况 生殖器官 胚胎收集 免疫排斥反应 遗传物质 同期发情 超数排卵 配种 桑椹胚 机械 同卵 实体显微镜操作液 透明带 裸半胚 内细胞团 滋养层 性别鉴定 同卵多胎 早期胚胎 原始性腺 细胞核 发育的全能性 分化 成骨不良 人造组织器官 分化
五、例题分析
例１．将雌性动物的早期胚胎，或者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。以下说法不正确的是（ ）
A．这里说的同“种”是指同一“物种”
B．加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植给我国黄牛，生出荷斯坦奶牛，可以移植成功
C．同种动物之间的生理特征相近，进行胚胎移植易于成功
D．不管是否妊娠，同种动物生殖器的生理变化都是一样的
例２． 表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛。产生这一结果最可能的原因是（ ）
A.?试管动物培养 B.?胚胎移植 C.?胚胎分割移植 D.?受精卵移植
例３． “试管婴儿”技术属于（ ）
A．胚胎移植 B．组织培养 C．克隆技术 D．基因工程
例４． （多选）胚胎移植技术目前主要应用于
A.?解决某些不孕症者的生育问题 　　　B.?治疗某些遗传病
C.?提高良种家畜的繁殖力 D.?提高动物的抗病力
例５．在胚胎移植的整个过程中，与之有关的激素包括（ ）
①促性腺激素 ②雌激素 ③孕激素 ④雄激素
A．①② B．①②③ C．①③④ D．②③
六、巩固练习：
1、以下哪一项是胚胎工程的最终技术环节（ ）
A. 胚胎分割 B. 胚胎移植 C. 胚胎培育 D. 体外生产胚胎技术
2、下列有关动物胚胎移植的叙述中，不正确的是（ ）
A．从受孕母畜体内取出的受精卵或胚胎均能移植
B．受体母畜必须处于与供体母畜同步发情状态
C．超数排卵技术要使用一定的激素
D．试管婴儿技术只有受精及早期卵裂过程在体外进行
3、在胚胎移植中供体的主要职能是（ ）
A. 提供优良的供体基因 B. 提供优良遗传特性的胚胎
C. 提供卵细胞 D. 提供精子
4、下列关于胚胎移植的叙述不正确的是（ ）
A、胚胎移植全部属于无性繁殖 B、可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力
C、大大缩短了供体本身的繁殖周期
D、供体的主要职能变为只产生具有优良遗传特性的胚胎
5、哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内（ ），这就为胚胎的收集提供了可能
A. 已经与母体子宫建立组织上的联系 B. 处于游离状态
C. 处于固定状态 D. 已经吸附于子宫内壁上
6、“冲卵”是指（ ）
A. 把受精卵从子宫冲洗出来 B. 把卵细胞从子宫冲洗出来
C. 把卵细胞冲散，便于收集 D. 把胚胎从子宫冲洗出来
7、以下哪一种胚胎分割的移植效率最高（ ）
A. 二分胚 B. 四分胚 C. 八分胚 D. 十六分胚
8、进行胚胎胚胎移植时最迟选择哪一时期的胚胎（ ）
A、卵裂期 B、桑椹胚 C、囊胚 D、原肠胚
9、从供体母畜收集的胚胎，可以直接向受体移植，也可以放入（ ）中保存。
A. 液氧 B. 干冰 C. 液氮 D. 培养箱
10、对于桑椹胚和囊胚的胚胎，用分割针或分割刀将胚胎切开，吸出其中半个胚，移入预先准备好的（ ）中，或直接移植给受体。
A. 空透明带 B. 滋养层 C. 饲养层 D. 囊胚腔
11、在进行囊胚切割时，要注意将( )等分。
A. 透明带 B. 滋养层 C. 内细胞团 D. 囊胚腔
12、（多选）胚胎分割所需要的主要仪器设备为（ ）
A.显微操作仪 B.电子显微镜 C.电子切割仪 D. 实体显微镜
13．以下对于胚胎分割的描述，正确的是（ ）
A．只能对囊胚期细胞进行分割
B．囊胚阶段的胚胎分割份数越多，产生相同基因型的后代个数越多
C．胚胎分割产生的后代个体表现型完全相同
D．内细胞团一般到囊胚才出现，胚胎分割时最好将其均等分割，移植成功率才高
14、胚胎干细胞的特点是（ ）
A.在形态上，表现为体积大，细胞核大，核仁明显；在功能上具有发育的全能性
B.在形态上，表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上具有发育的全能性
C.在形态上，表现为体积小，细胞核小，核仁不明显；在功能上不具有发育的全能性
D.在形态上，表现为体积大，细胞核小，核仁明显；在功能上具有发育的全能性
15．干细胞是一种尚未充分分化的未成熟的细胞，它具有再生各种细胞、器官的潜能，医学家们正尝试利用干细胞治疗一些顽疾，用骨髓移植法有效治疗白血病便是成功的例证。下列说法中不正确的是（ ）
A．利用干细胞治疗某些顽疾，是因为干细胞具有再生各种组织、器官的潜能
B．骨髓分为红骨髓和黄骨髓，其中，只有红骨髓具有造血功能
C．用骨髓移植法治疗白血病的优点之一是不发生排斥（异）反应
D．异体骨髓移植成功后，康复者的血型有可能发生改变
16、关于ES细胞的应用叙述错误的是（ ）
A.可以用于治疗由于细胞坏死，退化或功能异常引起的疾病
B.在体外诱导分化可培育出人造组织器官 C. 是研究体外细胞分化的理想材料
D.不能用于治疗糖尿病、肝衰竭等疾病
17、奶牛场通过性别控制获得更多的雌性牛犊，以增加牛奶产量。可以采取的方法是（ ）
A．通过分离出X精子并与卵细胞结合受精
B．通过分离出X精子和Y精子并与卵细胞结合受精
C．通过分离出Y精子并与卵细胞结合受精
D．通过分离含X,Y染色体的精子与卵细胞结合受精
18、为了大力发展我国的肉牛和奶牛养殖业，科学家们在育种途径上进行了大胆探索，并取得了初步成果。
Ⅰ.2002年1月中旬到2月中旬，中国自主完成的首批成年体细胞克隆牛在山东曹县五里墩陆续降生。克隆牛有3个母亲，A牛提供细胞核即供体细胞，B牛提供去除细胞核的卵细胞即受体细胞，两种细胞在电脉冲的刺激下融合之后，通过细胞分裂形成早期胚胎，再将这个胚胎植入C牛子宫内。请回答下列问题：
（1）培育出的克隆牛几乎就是_____________牛复制品，这是因为控制牛性状遗传的物质主要存在于_______________________中。
（2）克隆牛的培育成功说明了_____________________________________________。
Ⅱ.在克隆技术出现之前，育种工作者已经开始采用胚胎分割移植方法来尽快繁育更多的优质牛。这种育种技术的主要步骤是：将经过人工受精得到的受精卵在试管内培养到8个细胞的胚胎时，进行胚胎分割，均分为4份，再分别移植到多头母牛的子宫内发育、分娩，就能得到多头所需要的小牛。
（3）胚胎分割移植要在受精卵培养到8个细胞的卵裂期时进行，其主要原因是：
_____________________________________________________。
（4）通过胚胎分割移植培育出的这些小牛，其性别表现为___________。
A．雌雄的可能性各占50% B．全为雌性或全为雄性
C．全为雌性 D．全为雄性
18.（1）A（供核牛） 细胞核 （2）体细胞的细胞核几乎具有发育为新个体的全部遗传信息
（3）此时还未出现细胞分化 （4）B
19、胚胎移植的基本程序如下图(以胚胎移植为例),请据图回答:
选择 供体母牛 受体母牛
　　　┄┄┄┄┄┄┄┄　同期发情处理　┄┄┄┄┄┄┄┄┄　
　　　　　　　　↓
超数排卵
　　　　　　　　↓
　供体公牛 →配种
　　　　　　　　↓
　　　　　　 　冲卵
↓
质量检查、培养 → 胚胎移植
↓
妊娠检查
分娩（胚胎移植的犊牛）
（1）对供体母牛、供体公牛的要求是______ _____。受体母牛必须和供体牛_____ ____。
(2)同期发情处理的方法是____________ ________________,它可以促进_________ _____的分泌和______ _______的生成.
(3)一次给受体移入多胚胎,产生的多个后代,其基因型都相同吗 ________
为什么 ____________________ ______________________________
19. (1)具优良遗传性状的同种牛 （2）是同一物种
（3）注射促性腺激素 性激素 卵子 （3）不一定相同。因为这些胚胎都是由不同的受精卵发育而来的，它们的基因型可能相同，也可能不同
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www.
www.植物细胞工程
***教学目标
1．简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。
2．列举植物细胞工程的实际应用。
3．尝试进行植物组织培养。
***教学重点
植物组织培养的原理和过程。
植物体细胞杂交的原理。
植物细胞工程应用的实例。
***教学难点
1． 植物组织培养的实验。
☆细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
一、植物细胞工程的基本技术
1．基本原理／理论基础：植物细胞具有全能性（原因：每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因）。属于无性繁殖，现已推广应用。
☆细胞全能性比较：受精卵>生殖细胞>未分化细胞>成熟细胞
练习：植物细胞表现出全能性的必要条件是 。
2．基本概念：
①细胞脱分化：是指让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转化成未分化细胞的过程。
②细胞再分化：是指愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程
③植物组织培养：是指在无菌和人工条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。
4．愈伤组织特点 ：排列疏松、无规则、高度液泡化、无定形的未分化的薄壁细胞。
5．组织培养优点：取材少、耗时短、繁殖率高、便于自动化管理。
6．组织培养用途：快速繁殖名贵的花卉和果树；培育无病毒植物(采用根尖、茎尖组织)等。
7．细胞培养技术的条件：无菌操作
8．培养基的组成：无机营养成分、有机营养成分、激素、琼脂四部分组成。
培养基成分主要内容与作用
①水水（H2O）：为细胞代谢提供条件，参与细胞代谢
②无机盐大量元素：N、P、S、K、Ca、Mg
③微量元素：Fe、Mn、Mo、B、Cu、Zn满足植物对各矿质元素的需求，参与各种物质合成、代谢调节，生长必需
④碳源蔗糖重要营养成分：愈伤组织不光合，利用蔗糖异养生活
⑤大气CO2重要碳源：完成组织分化，形成营养器官后，叶片能进行光合自养
⑥氮原NH4+、NO3：合成核酸、蛋白质、辅酶、核苷酸等
⑦生长因子细胞分裂素、生长素必不可少的调节物质：诱导脱分化形成愈伤组织，诱导愈伤组织再分化成植株
⑧维生素明显促进离体组织的生长
9．植物组织培养的操作基本流程
实例：【实验 胡萝卜的组织培养】方法与步骤
1．清洗材料：将胡萝卜用自来水冲洗干净，用刮皮刀除去表皮1-2mm，横切成大约10mm厚的切片。用酒精棉球擦手消毒）（下列各步骤全部在无菌条件下进行。）
2．消毒材料：胡萝卜片经70%乙醇处理30秒钟后，用无菌水冲洗2~3次，再用饱和漂白粉溶液（次氯酸钠溶液）浸泡30分钟，无菌水冲洗2~3次。
3．制备外殖体：用无菌的滤纸吸去胡萝卜段表面的水分。在消毒瓷砖上，用无菌的解剖刀将胡萝卜段切成1cm厚的横切片，再选取有形成层的部位，切取1cm3左右的小块。
4．接种：将胡萝卜组织小块接种培养基表面。用锡箔纸封盖瓶口，并用橡皮筋扎实。在培养瓶的标签上写明材料名称、接种日期和编号。
5．材料培养：将培养物一部分置于23~260C温箱中暗培养。（可用另一部分到光照培养室中进行培养，以比较光照和暗培养对愈伤组织诱导的反映。）
6．观察与记录
①4天后，检查培养材料的污染情况并作好记录。
②14天后，观察愈伤组织的生长情况并作好记录。（外植体表面开始变得粗糙，有许多光亮点出现，这是愈伤组织开始形成的症状。）
7．培养一段时间后，将生长良好的愈伤组织转接到分化培养基上。培养一段时间后，胡萝卜的愈伤组织就可以诱导出试管苗。然后将试管苗移载到大田，培养成正常植株。
二、植物体细胞杂交技术
1．概念：将不同种的植物细胞，在一定条件下融合杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
2．基本原理：
3．过程
植物细胞A原生质体A 杂合原生质体
植物细胞B原生质体B 杂种细胞再生出细胞壁
杂种植株 再生出小植株 愈伤组织
4．人工诱导的方法
①物理方法：离心、振动、电激等
②化学方法；聚乙二醇（PEG）
5．意义：克服远缘杂交不亲和的障碍，打破物种之间的生殖隔离、扩大遗传重组范围。
三、植物细胞的实际应用
1． 快速繁殖、培育无病毒植株
2．细胞培养生产药物、食品添加剂、香料、色素、杀虫剂（发酵罐中诱导分离的愈伤组织）
3．人工种子：胚状体 + 人工种皮
4． 转基因植物的培育
四、植物细胞杂交与传统细胞杂交比较：
传统杂交细胞杂交
依据杂种优势细胞全能性、原生质体融合
过程自然发生，在母体完成胚发育人工诱导融合，需组织培养
本质精、卵两种生殖细胞结合，完成遗传物质的重新组合不同生物的体细胞融合，完成和遗传物质的融合
优点杂种第一代生长整齐、植株健壮、产量高、抗虫抗病能力强克服远源杂交不亲和障碍，实现不同种间的杂交
缺点存在生殖隔离；杂种第二代会出现生长不齐、产量下降等现象很多理论、技术问题未解决，距离推广应用有一定差距
目的获得杂种优势，提高产量获得优良性状
意义自然发生、方便生产扩展了用于杂交的亲本组合
应用范围种内种内、种间均可。
五、课外阅读
植物培养的类型
①植株培养。指以具备完整植株形态的材料（如幼苗和较大的植株）为外植体的无菌培养。
②胚胎培养。指以从胚珠中分离出来的成熟或未成熟胚为外植体的离体无菌培养。
③器官培养。指以植物的根，茎，叶，花，果等器官为外植体的离体无菌培养，如根的根尖和切段，茎的茎尖，茎节和切段，叶的叶原基，叶片，叶柄，叶鞘和子叶，花器的花瓣，雄蕊（花药，花丝），胚珠，子房，果实等的离体无菌培养。
④组织培养。指以分离出植物各部位的组织（如分生组织，形成层，木质部，韧皮部，表皮，皮层，胚乳组织，薄壁组织，髓部等），或已诱导的愈伤组织为外植体的离体无菌培养。这是狭义的组织培养。
⑤细胞培养。指以单个的游离细胞（如用果酸酶从组织中分离的体细胞，或花粉细胞，卵细胞）为接种体的离体无菌培养。
⑥原生质体培养。指以除去细胞壁的原生质体为外植体的离体无菌培养。
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www.3.1 体内受精和早期胚胎发育
一、知识与技能目标
1．简述哺乳动物的精子和卵子的发生及受精过程。
2．了解哺乳动物受精过程中精子的获能、顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作j
用的概念和生理功能。
3．简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。
二、过程与方法目标
本节可用题图或其他有关的背景材料导入，通过背景材料引出胚胎工程的概念关于“科技探索之路——胚胎工程的建立”，建议自己快速阅读(快速阅读可使己集中注意力，提高自学的能力，有助于理解课文)。
关于体内受精的有关内容，建议在已有的“减数分裂”和“受精作用’’知识基础上，运用多媒体、图解讲述。
关于胚胎发育的有关内容，可结合课外活动“观察蛙受精卵的分裂”进行讲述胚胎发育的各个阶段及其特点，还可进行小组讨论、总结。
三、情感与价值观目标
认同胚胎工程建立及发展的意义。体会运用合作探究学习的成果，通过合作探究学习，在评价过程中发现自己，肯定自己，不断感受成功的喜悦。
四、教学过程
精子和卵子的发生
1．精子的发生
（1）场所：精子的发生是在 内完成的。
（2）时期：从 开始直到 。
（3）过程：发生的过程大体可分 个阶段。
第一阶段： 细胞的形成：精原细胞经过__________分裂产生多
个 __________细胞
第二阶段： 细胞的形成：初级精母细胞经 分裂形成含有 染色体的 细胞
第三阶段：变形： 变为精子头部的主要部分， 发育为头部
的顶体，______________演变为精子的尾， ____形成线粒体鞘膜，其他物质浓缩成___________________。
(4)精子的形态．外形似 ，分 、 、 三大部分。
2．卵子的发生
(1)场所：卵子的发生是在 内完成的。
(2)过程：雌性胎儿卵巢内的 ，通过 增加其数量，演变为 ，被 包围形成卵泡。初级卵母细胞经过 分裂变为成熟的卵子。减数第一次分裂时间是在 完成的，结果是产生 。减数第二次分裂时间是在 的过程中，结果是产生 。
受精
1．卵子受精的标志：在 的间隙可以观察到 时。
2．场所：受精是在 内完成的。
3．过程：包括 阶段和 阶段。准备阶段1： ，即精子必须在 内发生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。准备阶段2：
卵子的准备，即卵子在 内达到减数第二次分裂 时，才具备受精能力。受精阶段一包括精子穿越 和 ，进入 ， 形成和 结合。
胚胎发育
1．卵裂期的特点—— 分裂，细胞数目 ，胚胎总体积 或 。
2．早期胚胎发育的几个阶段
：该时期细胞属于 细胞。
↓
囊胚：细胞开始出现 ， 将来发育成各种组织， 将
↓ 来发育成胎膜、胎盘，出现 腔后，进一步扩大会导致 。
原肠胚：内细胞团 的细胞形成外胚层， 的细胞形成内胚
层，出现 腔。
答案：睾丸 初情期 生殖机能衰退 三 初级精母 有丝 初级精母 次级精母 减数
减半 精子 细胞核 高尔基体 中心体 线粒体 原生质滴 蝌蚪 头 颈 尾
卵巢 卵原细胞 有丝分裂 初级卵母细胞 卵泡细胞 减数 雌性动物排卵前后 一个次级卵母细胞和第一极体 精子和卵子结合 1个成熟的卵子和第二极体
卵黄膜和透明带 两个极体 输卵管 受精前准备 受精 精子获能 雌性动物生殖道 输卵管 中期 卵黄膜 原核 配子
有丝 不断增加 并不增加 略有缩小 桑椹期 全能 分化 内细胞团 滋养层细胞 囊胚 透明带破裂 表层 下方 原肠
五、例题分析
1．4个精原细胞经过减数分裂形成( )
A．4个二倍体的精细胞 B．8个单倍体的精细胞
C．16个单倍体的精细胞 D．4个单倍体的精细胞
2．关于精子变形的叙述错误的是( )
A．细胞核变为精子头部的主要部分 B．高尔基体发育为头部的顶体
C．中心体演变为精子的尾 D．线粒体退化消失
3．关于成熟精子的叙述正确的是( )
A．不同种动物精子的形态不同 B．不同种动物精子的大小差别很大
C．动物的体型大小与精子的大小无关 D．体型较大的动物的精子较大
4．下列不是精子、卵子发生的区别的是（ ）
A、初级精母、卵母细胞的形成时间 B、MI和MII的时间连续性
C、成熟生殖细胞是否经过变形 D、成熟生殖细胞中染色体的数量
5．1个卵泡可以形成的卵子数目是（ ）
A、1个 B、2个 C、3个 D、4个
6．卵子的成熟部位和受精部位正确的是（ ）
A、卵巢 卵巢 B、卵巢 输卵管 C、输卵管 输卵管 D、输卵管 子宫
7．以下说法正确的是（ ）
A、哺乳动物卵泡的形成是在初情期 B、排卵是指排出成熟的卵泡
C、排卵实质上是排出的初级卵母细胞 D、排卵实质上是排出的次级卵母细胞
8．下列不属于受精阶段发生反应的是( )
A．顶体反应 B．透明带反应 C．卵黄膜封闭作用 D．妊娠反应
9．各种家畜的初级精母细胞是通过何种细胞分裂方式产生的( )
A．有丝分裂 B．减数分裂 C．二分裂 D．有丝分裂和减数分裂
10．下列哪项正确的表达了牛胚胎的发育顺序( )
A．配子一受精一合子一胚一卵裂 B．合子一胚一胎儿一幼体一成体
C．合子一卵裂一 桑椹一囊胚一原肠胚一胎儿
D．精卵细胞形成一受精一合子一胎儿一出生
11．哺乳动物受精卵在卵裂期发生的变化是( )
A．细胞的总面积与总体积的比值逐渐增大
B．细胞的数目增多，有机物含量大增
C．每个细胞的DNA含量不断增加，全能性增高
D．逐渐出现了原肠腔，并有了胚层的分化
12．下列与动物卵裂无直接关系的细胞器是( )
A．中心体 B．核糖体 C．线粒体 D．高尔基体
13．在动物的胚胎发育过程中，早期原肠胚的细胞从一个部位移植到另一个部位时，被移植的细胞能适应新的部位并参与那里的器官形成。但如果在原肠胚的末期，把未来发育为蝾螈下肢的部分移植到另一蝾螈胚胎不长下肢的部分，将发育为一条额外的腿，这说明( )
A．原肠胚末期出现了组织和器官的形成 B．细胞是全能的
C．原肠胚末期出现了细胞分化 D．原肠胚已出现了三个胚层
14．有一个卵原细胞中含有A与A/、B与B/两对同源染色体，它形成的含AB的配子有( )
A．1个 B．0或1个 C．2个 D．4个
15．关于桑椹胚和囊胚的比较，以下说法不正确的是( )
A．桑椹胚的各细胞结构功能基本相同
B．囊胚期细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变
C．囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的
D．囊胚期内细胞团和滋养层细胞差异不是复制水平上的差异，而是转录水平上的差异引起的
16．以下说法不正确的是( )
A．雄性动物从初情期开始产生精子 B．1个精原细胞可形成四个精子
C．精子在睾丸内形成时间为两个月左右 D．动物体型大的产生的精子多且大
17．以下关于桑椹胚的说法不正确的是( )
A．胚胎细胞达到32个左右，形似桑椹
B．每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，即每个细胞都具有全能性
C．良种母牛体内此时的细胞都有可能克隆出基因型完全相同的小牛，性别一定为雌性
D．是由受精卵经有丝分裂产生的
18．假设下图为某动物精巢内的一个精原细胞在减数分裂过程中某时期图像及染色体数量变化的曲线图。
(图乙中1为精原细胞的分裂间期)。
(1)请根据图示内容回答下列问题：①上图甲时期的细胞名称是 ，此细胞有 条染色体，有 对同源染色体。②图乙中8时期是减数第二次分裂 期，细胞的名称是 。③图乙中4发展至5时期，染色体数目发生变化是由于 分离，并分别进入到两个细胞。④图乙中7发展到8时期，染色体数目发生变化是由于 ，并分别进入到两个子细胞，其子细胞9的名称是 。
(2)请在本题图3—3的空白坐标上画出该细胞减数分裂过程中DNA分子数目变化曲线图。
答案：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
答案 C D C D A C D D A C A D C B C D C
18、次级精母细胞 4 0 后期 次级精母细胞 同源染色体 着丝点分裂姐妹染色体分开，染色体数目暂时加倍 图略
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www.专题4　生物技术的安全性和伦理问题
4．1　转基因生物的安全性
1．1953年，沃森和克里克构建了DNA的　双螺旋　结构模型，从而宣告了生命科学由经典生物学时代进入了　分子生物学　时代。
2．转基因技术给我们的生活中带来了巨大的便利，如人们常说的基因制药，就是指使用　DNA重组的微生物　生产稀缺的生化药物。在农业方面，转基因农作物发展迅速，科学家已经培育出了具有　抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆　等全新性状的农作物。目前在全球种植转基因农作物面积最大的四个国家是　美国、阿根廷、加拿大和中国　。
3．美国科学家伯格第一次获得重组DNA成功后，便停止了研究，并写信建议对此项成果进行研究后再确定是否继续进行。伯格的做法能给你以什么启示？　科学研究应当与社会的发展和要求紧密联系起来，不能孤立地进行　。
4．目前对转基因生物安全性的讨论主要集中在　食物安全　、　生物安全　和　环境安全　三个方面。
5．转基因技术是指利用　基因重组　技术，将某些生物的　基因　转移到其他物种中，改造生物的　遗传性状　，使遗传物质得到改造的生物在性状、营养和消费品质等方面向人类需要的目标转变。转基因技术在　农牧业　、　工业　和　医药卫生　等诸多领域有着广泛的应用前景。
6．转基因猪生长速度快，个体大，是因为猪的细胞中导入了　人的生长激素　基因；转基因金大米是通过转基因技术让水稻中含有　β胡萝卜素　；目前种植的转基因农作物中，种植最多的是　大豆和玉米　。
7．人们对转基因生物安全性问题存在争论的原因是：
（1）由于科学发展水平的限制，目前科学家对　基因的结构　、　基因间的相互作用　以及　基因的调控机制　的了解相当有限。
（2）被转移的基因虽然都是　功能已知　的基因，但不少却是异种生物的基因。
（3）外源基因插入宿主基因组的部位往往是　随机　的，在转基因生物中会出现一些人们意想不到的后果。
8．何谓“实质性等同”？你怎样理解“实质性等同”是对转基因农作物安全性评价的起点，而不是终点？
“实质性等同”是指在转基因农作物中只要某些重要成分没有发生改变，就可以认为与天然品种“没有差别”。在进行实质性等同评价后，还要进行转基因植物安全性评价，它是指依据导入基因的目的意图和固有性状、意外效果作出检测和评估，然后与传统植物进行比较。
9．转基因食物可能在哪些方面给人们的生活带来危害？
影响机体代谢、出现滞后效应、形成新的过敏源、营养成分改变、侵犯个人权益等。
10．转基因植物在获得了某些特殊性状后，增强了它们的生存竞争能力，因此，有可能成为　入侵的外来物种　，威胁生态系统中其他生物的生存；转基因植物的抗除草剂转基因有可能通过　花粉传播　而进入杂草；导入某转基因生物的外源基因有可能与感染转基因生物的某些细菌或病毒　杂交　，从而重组出对人类或其他生物有害的病原体。
11．转基因农作物要表现出人们所赋予的新性状，必须具有一定的　水、肥　等条件，以及　配套的种植技术　。
12．转基因农作物很难与其他植物杂交是因为不同物种间存在　生殖隔离　。
13．生态系统的稳定性包括　抵抗力稳定性　和　恢复力稳定性　。
14．如果在转基因植物的花粉中含有毒蛋白或过敏蛋白，通过　蜜蜂的采集　，很可能会进入　蜂蜜　中，再经过　食物链　的传递，最后有可以进入其他动物和人体内。
15．面对转基因技术的利弊，正确的做法应该是　趋利避害，而不能因噎废食　。
4．2　关注生物技术的伦理问题
1．克隆是指从一个共同的祖先，通过　无性　繁殖的方法生产出来的一群　遗传特性　相同的　DNA分子、细胞或个体　。
2．为了更好地研究和处理人类基因组研究可能带来的问题，“人类基因组计划”专门成立了　伦理学委员会　。这说明，生物技术的发展应当兼顾　自然　、　经济　和　社会　等多方面的需求。
3．1997年，世界上第一个克隆动物　多利羊　问世，世界为之震动。从此，有关克隆人的争议便没有停止过。2001年，当美国先进细胞公司把　人的胚胎　克隆成功之后，又一次引起世界轰动。尽管该公司一再声称研究的目的只是为了从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗（也叫　治疗性　克隆），但是许多人仍认为这就是向克隆人（　生殖性　克隆）迈出了一大步。
4．目前我国政府对于克隆采取的态度是　禁止生殖性克隆人　，并一再重申四不原则：　不赞成、不允许、不支持、不接受　任何生殖性克隆人的实验。但是，中国政府并不反对　治疗性克隆　。
5．如何区别治疗性克隆与生殖性克隆？　二者的目的不同：治疗性克隆的研究目的只是为了从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗；生殖性克隆的研究目的是为了得到克隆人　。
6．克隆人与我们现实生活的　婚姻、家庭和两性关系　等传统伦理道德观念产生冲突。
7．从生物学角度分析，目前的克隆技术还有那些不完善的地方？这些问题可以怎样去解决？
目前的克隆实验重构胚胎成功率低，移植入母体子宫后胚胎的着床率低，流产率高，胎儿畸形率高，出生后死亡率高等，这些技术性问题可以通过胚胎分割，基因诊断和染色体检查等方法得到解决。
8．伦理学家和科学家对待克隆人的角度有什么不同？科学家对待克隆人的态度一致吗？
伦理学家主要从现有的社会伦理道德角度出发评价克隆人，科学家则从生物技术的角度分析评价克隆人，有的认为技术尚未成熟，有的认为技术尚不成熟，有的认为这些问题可以通过其他方法得到解决。
9．为解决不孕夫妇的生育问题而出现的试管婴儿技术的本质是　有性　生殖。试管婴儿实际上是指　受精卵和胚胎的早期　发育在试管内进行，而　胚胎的晚期　发育仍然要在母体的子宫内进行。
10．“设计试管婴儿”实际上就是指　受精卵　形成的胚胎在植入　子宫　孕育前，根据人们的需要，将　胚胎　的一个细胞取出，进行某些　遗传学　检测。当检测结果符合人们的需要时，再把胚胎植入母体孕育。一般我们听说的试管婴儿，不必经过这一步骤。
11．之所以每个人都有与众不同的性状，本质上是由于每个人的细胞内所含的　遗传物质　不同，进而控制合成了不同的　蛋白质　。
12．人类基因组计划要研究的是人类的单倍体基因组，即　22条常染色体与2条性染色体　的基因组成。
13．生物的性状是由　基因型　和　环境　共同决定的。因此即便是　同卵　双胞胎，含有完全相同的遗传物质，性状也不可能完全相同。
14．器官移植目前都是采用异体器官移植，因此会发生强烈的　免疫排斥　，需要长期服用大量的　免疫抑制　药物。
15．一个人骨髓中的造血干细胞将来可以分化为人体中的血细胞，即　红细胞、白细胞、血小板　。其中没有细胞核的为　红细胞　。
16．为什么捐出一部分骨髓不会给捐献者的身体健康造成损伤呢？　所谓捐骨髓实际上只是从你的骨髓中分离出一部分造血干细胞供移植。干细胞的一个重要特点是自我更新能力很强，被分离走的那部分造血干细胞很快就会补齐，因此捐献骨髓不会影响捐献者的身体健康　。
17．正常基因与致病基因的区别本质在于　脱氧核苷酸的种类、数目或排列顺序　的不同。
18．基因身份证记录的实际上是个人的　致病　基因和　易感　基因，因此往往给受检者本人带来巨大的心理压力。
19．虽然基因不是决定一切的，但是有一些　遗传性　疾病在后代中发病率很高，通过　基因检测　可以及早采取预防措施，适时进行治疗。
20．对于基因歧视现象，可以通过正确的　科学知识传播　、　伦理道德教育　和　立法　得以解决。
4．3　禁止生物武器
1．生物武器种类包括　致病菌、病毒、生化毒剂　，以及　经过基因重组的致病菌　等。
2．请你列举出微生物适于充当生物武器的优点：　微生物体积小，代谢旺盛，易传播，不易被发现，容易导致疾病　。
3．你能举出几个与生物武器有关的例子吗？你认为使用生物武器会给这个世界带来毁灭性的打击吗？　如美国的炭疽杆菌事件，二战对日本在中国进行的生化武器实验等。如果不对生物武器研究加以严格控制的话，很有可能给全人类带来灾难性的后果　。
4．第二次世界大战中，侵华日军曾经大量培养　鼠疫、霍乱、伤寒、炭疽和菌痢　等一系列致命的传染性病菌。
5．二战后，某些国家仍然大力发展生化武器。如大量生产炭疽杆菌，这是一种细菌，能够引发　炭疽病　。又如大量生产肉毒杆菌毒素，它可以阻滞神经末梢释放　乙酰胆碱　从而引起　肌肉麻痹　。
6．随着现代生物技术的发展，有一些国家对用　重组基因　制造全新的致病菌表现出极大的兴趣。当这种新型病毒侵入人体后，会刺激机体的　特异性免疫　系统产生相应的　抗体　。
7.1998年6月27日，中美两国元首在关于　《禁止生物武器公约》　议定书的联合声明中，重申了在任何情况下　不发展、不生产、不储存　生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的　扩散　。
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www.4．2 生物技术的伦理问题
一、知识与技能目标
简述克隆人、试管婴儿、基因检测等生物技术在应用中可能和已经带来的利和弊。
二、过程与方法目标
通过讨论、阅读、查找资料等活动，关注上述问题可能给人类生活带来的影响，形成自身的心理准备和理性的思考。
三、情感与价值观目标
认同对生物技术伦理问题讨论的必要性。
四、教学过程
（一）克隆技术引发的伦理问题
（二）设计试管婴儿技术引发的伦理问题
（三）基因检测引发的伦理问题
1．基因身份证：把个人的 基因和 基因检测出来，记录在磁卡上，做成个人基因身份证。
2．基因检测的优点：通过基因检测可及早采取 措施，适时治疗，挽救患者生命。
3．基因检测引发的问题及解决办法
(1)问题：①目前，人类对基因结构及基因相互作用尚缺乏足够认识，要想通过 达到预防疾病的目的是困难的；②基因检测结果本身会给受检者带来巨大的 ；③个人基因资讯泄露会造成 ，导致失业、婚姻困难、人际关系疏远等。
(2)解决办法：对于基因歧视现象，可以通过正确的 、 教育和立法得以解决。
五、例题分析
例1 英国爱丁堡卢斯林研究所胚胎学家维尔莫特博士于1996年8月成功地繁殖出世界上第一只克隆绵羊多利。据有关背景材料回答问题。
背景材料：1997年2月7日，《自然》杂志报道，英国爱丁堡大学的卢斯林研究所将一只6岁母羊(A羊)的乳腺上皮细胞核导入另一只母羊(B羊)的去核卵细胞中，经体外培养并胚胎移植到第三只母羊(C羊)的子宫内，终于培育出一只名为多利(DolIy)的小绵羊，它就是提供细胞核的那只6岁母羊的克隆或拷贝。这是在哺乳动物中首次利用体细胞核作为核供体获得自体复制的成功实例。这一消息一公布立即轰动了整个世界。克隆绵羊被列为1997年的世界十大科技新闻的榜首。
(1)克隆羊多利的遗传性状基本与 A 绵羊一致。
(2)三只绵羊中哪一只羊没有为多利提供遗传物质
第三只羊
(3)克隆羊多利的成功，在技术上突破之处是( )
A．供核细胞是体细胞 B．供核细胞是胚胎细胞
C．胚胎移植技术 D．细胞核移植技术
(4)克隆多利的过程是否遵循孟德尔的遗传分离规律 为什么
克隆为无性繁殖过程，而孟德尔的遗传规律仅在进行有性生殖的有性生物的减数分裂过程中起作用。
(5)你是否赞同克隆人 谈谈你的看法。
不赞同，赞同治疗性克隆，反对生殖性克隆。
2．下列哪种技术或过程与试管婴儿的形成无关( )E
A．体外培养 B．人工授精 C．胚胎移植 D．正常妊娠
E．克隆技术
3．下列哪项不是解决基因歧视的正确方法（ ）B
A．通过正确的科学知识传播和伦理道理教育 B．杜绝基因检测
C．保护个人遗传信息隐私权 D．建立完善的法规，通过立法解决
4．所谓的“设计试管婴儿”比一般所说的试管婴儿要多一步骤，是哪一步( ) C
A．体外受精 B．胚胎移植 C．基因检测 D．细胞核移植
六、课后巩固
一、单选题
1．严重冲击婚姻、家庭和两性关系等伦理道德观念的技术是 （ ）C
A．基因检测 B．设计试管婴儿性别
C．克隆人 D．植入前胚胎遗传学诊断
2．提供骨髓中的造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤，其原因是 （ ）C
A．骨髓造血干细胞可以无限再生
B．骨髓造血干细胞完成功能后不再发挥作用
C．骨髓造血干细胞具有再生能力，捐献后可刺激骨髓加速造血
D．骨髓造血干细胞已高度分化
3．我国卫生部在《体外受精～胚胎移植及其衍生技术规范》中规定：“实施体外受精一胚胎移植及其衍生技术规范必须获得卫生部的批准证书”。这说明 （ ）D
A．我国是一个十分重视伦理道德的国家
B．我国的法律、法规比较健全
C．我国倡导克隆技术和试管婴儿技术
D．我国对试管婴儿技术有严格的规范（分析：允许设计婴儿的性别，但要有定格的证书，严防滥用）
4．基因身份证是指（ ）A
A．记录个人某些基因资讯的证件 B．能够提供个人完整遗传信息的证件
C．能够证明个人全部基因结构的证件 D．用于进行遗传咨询和基因检测的证件
5．基因不是疾病的唯一决定者，下列哪项不是其原因 （ ）B
A．由遗传因素和环境共同决定 B．个别病症由隐性基因控制
C．疾病还与生活习惯及环境有关 D．有许多疾病是多基因病
6．基因检测的好处在于 （ ）A
A．及早采取预防措施，适时进行治疗 B．受检者带来巨大的心理压力
C．利于基因治疗 D．可以预知未来
7．中国政府的“四不原则”是针对下列哪项技术来讲的 （ ）C
A．转基因动物 B．设计试管婴儿 C．克隆人 D．人类基因组计划
二、多选题
8．有的伦理学家极力反对克隆人，他们认为克隆人严重地违反了人类伦理道德 （ABC ）
A．严重地违反了人类伦理道德 B．冲击了现有的伦理道德观念
C．是人为地制造心理上和社会地位上都不健全的人 D．有基因缺陷
9．下列属于哺乳动物克隆实验缺点的是( ABC )
A．流产率高 B．重构胚胎成功率低
C．胎儿畸形率高 D．克隆后的胚胎着床率高
10．个人基因资讯的泄露会造成的基因歧视，可能涉及的方面包括 （ ACD）
A．人际关系 B．宗教 C．婚姻 D．就业
三、简答题
11．2001年5月，英国广播公司(BBC)报道，“美国科学家创造了世界上第一批转基因婴儿。他们从年轻的健康妇女的卵细胞中提取出细胞质，然后注入年纪较大的不育妇女的卵细 胞，主要是为了卵细胞注入健康的线粒体，以增加不育妇女的受孕机会。”
请分析回答：
(1)为什么在卵细胞内注入健康的线粒体，会增加年龄较大的不育妇女的受孕机会
线粒体是细胞能量的“动力工厂”，能为卵细胞提供足够能量。
(2)由此培育的婴儿的核遗传物质来自一父二母。这种说法对吗 为什么
不对，虽然卵细胞的细胞质中具有来自捐赠妇女的线粒体DNA，但受精卵的核遗传物质来自父母双方各一半。
(3)2000年9月，美国有一位名叫玛尼的女孩患上了一种致命的贫血病，需要进行造血干细胞移植，这个女孩的父母也通过设计试管婴儿的办法，生下了一位名叫安蒂姆的男婴，医生用其脐带血中的造血干细胞挽救了玛尼的生命。设计试管婴儿技术的问世，引起了全球各界的 激烈争论。你是支持还是反对 试说明理由。
分析：
反对：把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重；抛弃或杀死配型不合适的胚胎，无异于“谋杀”。
支持：①符合人类伦理道德，体现了父母强烈的爱子之心；是救治患者最好，最快捷的方法之一；②提供骨髓中造血干细胞不会对试管婴儿造成损伤。专题3　胚胎工程
3．1　体内受精和早期胚胎发育
学习目标
1、简述哺乳动物的精子和卵子的发生及受精过程。
2、简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。
3、认同胚胎工程建立及发展的意义。
学习重点
1、哺乳动物精子和卵子的发生
2、哺乳动物的受精过程
3、哺乳动物的胚胎发育
学习难点
1、哺乳动物受精过程中精子获能、顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用的概念和生理功能。
2、哺乳动物的胚胎发育各阶段的主要特点。
学习过程：
知识点 观察与思考 归纳与结论
胚胎工程 仔细观察P59图，思考：胚胎工程的概念。(注：胚胎工程是在研究胚胎移植的理论和技术的基础上建立起来的) 胚胎工程是指______________________________，如__________________________________________________________________等技术。
一、精子和卵子的发生 回忆减数分裂：1、精子的发生阅读P61，观察图3－2，讨论回答有关问题：（1）哺乳动物精子的发生场所。（2）各种家畜精子发生的过程如何？ 进行_________的生物，在_____的生殖细胞发展为______的生殖细胞的过程中，要经过减数分裂。其结果是：新产生的生殖细胞中的染色体数目，比______的生殖细胞的减少了_________。（1）哺乳动物精子的发生是在_____内完成的。雄性动物从________期开始，直到__________衰退。（2）第一阶段：位于________________________先分裂为两个细胞，然后进行数次___________，产生多个________________。第二阶段：___________连续进行两次分裂（即___________）：MⅠ产生两个___________，MⅡ共产生____个含___________的___________细胞。第三阶段：____经过变形，________变为________的主要部分，_______发育为头部的____，_____演变为________，________聚集在____的基部形成____。同时，其它物质浓缩为球状，叫____________。
观察P62图3－3，思考讨论问题：1、哺乳动物成熟的精子分为哪几部分？与动物体型大小有没有关系？2、P62“讨论”：精子细胞变成精子过程中，细胞核和线粒体都保留，如何理解此现象？为何精子中的线粒体集中在尾的基部？ 1、哺乳动物成熟的精子分为________________，与动物体型大小关系是______________。2、细胞核和线粒体都是_____________中的重要部分。其中，细胞核是_____________________的场所，也是参与__________________________的控制中心。而线粒体则是精子进行_____________的场所。精子中的线粒体集中在尾的基部形成____________，是________________________。
2、卵子的发生阅读P62－63，观察图3－5，讨论有关问题：（1）哺乳动物卵子的发生场所。（2）哺乳动物卵子的发生过程。（3）精子和卵子在发生上的重要区别是什么？（4）刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？（5）精子和卵子发生主要有哪些相似点或不同点？ （1）卵子的发生是在_____________内完成的。（2）卵原细胞通过_______________________，演变为__________，被_________包围，形成卵泡。MⅠ是在雌性动物_________完成的，结果是产生______________和_________；MⅡ是在_______________________完成的，产生_____________和_____________。判断卵子是否受精的重要标志是__________________。一个卵泡中能形成___成熟的卵子。（3）哺乳动物_________的形成和在________内的储备，是在______________（即__________）完成的。（4）尚未完全成熟，仅完成_______________，需要在_________内进一步成熟，直到减数第二次分裂的_______期，才能与精子结合完成受精过程。（5）相似之处：细胞分裂的最初阶段为__________。不断增加生殖原细胞的数量；经过两次_______________才能形成____________________。不同之处：由一个精原细胞分裂最后可产生多个_________；一个卵原细胞最后只能生成__________。________的形状为蝌蚪状；_______为球形。多数哺乳动物________的形成和在______________的贮备是在胎儿出生前完成。
3、受精仔细阅读P64－65，图3－6，思考讨论以下问题：（1）什么是受精？包括哪几个阶段？（2）受精的过程怎样？受精的场所如何？（3）以精子的运行途径为线索，设计简图说明哺乳动物的受精过程。 （1）受精是_____________（即________）的过程。它包括_________________和___________。（2）准备阶段1－___________。刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在____________发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。准备阶段2―__________，动物排出的可能是_________也可能是__________，都要在________内进一步成熟，达到__________时，才具备与精子受精的能力。受精阶段：受精过程主要包括__________________、__________、_____________。精子与卵子相遇，首先发生__________，精子穿入________，接触__________，穿过__________，接触__________。多精入卵受精的第一道屏障是__________，第二道屏障是__________。精子入卵后另一变化：_____________________________，两组______合为一组，形成________。
二、胚胎发育 阅读P66－67，思考讨论：1、卵裂期特点如何？2、早期发育的胚胎分为哪几个阶段？各有哪些变化？ 1、卵裂期特点是__________________________。2、_________，这一阶段前每个细胞都属于__________；________，个体较大者称为________，个体较小的细胞称为________，将来发育成_____________，胚胎内部出现________；_______，进一步发育形成________、________、________、________________。
巩固练习：
1．下列不属于胚胎工程技术的是（ 　　）
A．体外受精 B．胚胎分割、胚胎移植 C．胚胎干细胞培养 D．转基因鲤鱼的培育
2．卵子的成熟部位和受精部位正确的是 （　　）
A．卵巢 卵巢 B．卵巢 输卵管 C．输卵管 输卵管 D．输卵管 子宫
3．精子与卵子结合过程中穿越的两道屏障是（　　）
①顶体反应 ②透明带反应 ③卵黄膜封闭作用 ④精子穿越放射冠
A． ① ② B．② ③ C． ③ ④ D． ②④
4．以下说法不正确的是 （　　）
A． 雄性动物从初情期开始产生精子 B．1个精原细胞可形成4个精子
C．对多数家畜来说，精子在睾丸内形成时间为两个月左右
D．动物体型大的产生的精子多且大
5．关于精子的描述，哪一项是错误的？（　　）
A．由精子细胞变态形成 B．精子一旦形成，便具有了运动能力
C．精子头侧面观呈梨形 D． 精子是处于最后发育阶段的生精细胞
6．桑椹胚是指 （　　）
A 含有一个充满液体的腔 B．总体积大于受精卵
C．受精卵不断分裂后形成 D．外面无透明带
7．一个杂合体的雌豚鼠，基因型为FfEe，其排出的一粒卵细胞基因为Fe，则可推知其随之产生的极体基因为（ ）
A．a、b、b B．a、b、c C．c、d、d D．a、b、d
8．排卵是指( )
A．卵子从卵泡中排出 B．卵泡从卵巢中排出
C．排出的卵子是成熟的卵细胞 D．排出的卵子马上可以与精子结合
9．受精卵的细胞分裂称（　　）
A．卵裂 B．无丝卵裂 C．第一次成熟分裂 　D．第二次成熟分裂
10．在受精过程中（　　）
①精子必须发生顶体反应，释放顶体酶 ②顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带、卵细胞膜 ③卵细胞恢复并很快完成了第一次成熟分裂 ④精子和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌原核 ⑤透明带反应防止了多精入卵和多精受精的发生
A．①②⑤　　　B．①④⑤　　　C．②③④　　　　D．②④⑤
11．以下关于桑椹胚的说法不正确的是( )
A．胚胎细胞达到32个左右，形似桑椹
B．每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，即每个细胞都具有全能性
C．良种母牛体内此时的细胞都有可能克隆出基因型完全相同的小牛，性别一定为雌性
D．是由受精卵经有丝分裂产生的
12．据科学家研究证实，由精细胞变性为精子的过程中，细胞核变为精子的头部，部分细胞质变为精子的颈部和尾部，大部分细胞质及多数细胞器被丢弃，但全部的线粒体被保留下来，并集中在颈部。对这一现象的最好解释是：
(1)细胞核内含有__________________，以便传给下一代。
(2)丢弃大部分细胞质和细胞器，可使精子的体积_________，运动_________。
(3)精子快速运动主要依靠_________的摆动，其运动的动力主要产生于_________。
(4) 保留全部的线粒体的意义在于：线粒体是__________的主要场所，通过线粒体的生理活动能形成精子运动所需的__________。
知识拓展：
胚胎工程(embryo biotechnolory)
利用人工方法影响、改变动物胚胎品质发育和进程的一种生物技术。在低等生物,人们早已着手控制或改变其胚胎发育速度,研究各部分形成的机制,现在也应用于高等脊椎动物,特别是哺乳类动物中的家畜和野生动物。胚胎工程内容包括胚胎移植、胚胎培养、胚胎分割、性别鉴定、胚胎细胞嵌合、批细胞核移植、体外受精、基因导入等，所有这些都是在胚胎早期附植前进行的。
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a b c d4．2 生物技术的伦理问题
一、知识与技能目标
简述克隆人、试管婴儿、基因检测等生物技术在应用中可能和已经带来的利和弊。
二、过程与方法目标
通过讨论、阅读、查找资料等活动，关注上述问题可能给人类生活带来的影响，形成自身的心理准备和理性的思考。
三、情感与价值观目标
认同对生物技术伦理问题讨论的必要性。
四、教学过程
（一）克隆技术引发的伦理问题
（二）设计试管婴儿技术引发的伦理问题
（三）基因检测引发的伦理问题
1．基因身份证：把个人的 基因和 基因检测出来，记录在磁卡上，做成个人基因身份证。
2．基因检测的优点：通过基因检测可及早采取 措施，适时治疗，挽救患者生命。
3．基因检测引发的问题及解决办法
(1)问题：①目前，人类对基因结构及基因相互作用尚缺乏足够认识，要想通过 达到预防疾病的目的是困难的；②基因检测结果本身会给受检者带来巨大的 ；③个人基因资讯泄露会造成 ，导致失业、婚姻困难、人际关系疏远等。
(2)解决办法：对于基因歧视现象，可以通过正确的 、 教育和立法得以解决。
五、例题分析
例1 英国爱丁堡卢斯林研究所胚胎学家维尔莫特博士于1996年8月成功地繁殖出世界上第一只克隆绵羊多利。据有关背景材料回答问题。
背景材料：1997年2月7日，《自然》杂志报道，英国爱丁堡大学的卢斯林研究所将一只6岁母羊(A羊)的乳腺上皮细胞核导入另一只母羊(B羊)的去核卵细胞中，经体外培养并胚胎移植到第三只母羊(C羊)的子宫内，终于培育出一只名为多利(DolIy)的小绵羊，它就是提供细胞核的那只6岁母羊的克隆或拷贝。这是在哺乳动物中首次利用体细胞核作为核供体获得自体复制的成功实例。这一消息一公布立即轰动了整个世界。克隆绵羊被列为1997年的世界十大科技新闻的榜首。
(1)克隆羊多利的遗传性状基本与 A 绵羊一致。
(2)三只绵羊中哪一只羊没有为多利提供遗传物质
第三只羊
(3)克隆羊多利的成功，在技术上突破之处是( )
A．供核细胞是体细胞 B．供核细胞是胚胎细胞
C．胚胎移植技术 D．细胞核移植技术
(4)克隆多利的过程是否遵循孟德尔的遗传分离规律 为什么
克隆为无性繁殖过程，而孟德尔的遗传规律仅在进行有性生殖的有性生物的减数分裂过程中起作用。
(5)你是否赞同克隆人 谈谈你的看法。
不赞同，赞同治疗性克隆，反对生殖性克隆。
2．下列哪种技术或过程与试管婴儿的形成无关( )E
A．体外培养 B．人工授精 C．胚胎移植 D．正常妊娠
E．克隆技术
3．下列哪项不是解决基因歧视的正确方法（ ）B
A．通过正确的科学知识传播和伦理道理教育 B．杜绝基因检测
C．保护个人遗传信息隐私权 D．建立完善的法规，通过立法解决
4．所谓的“设计试管婴儿”比一般所说的试管婴儿要多一步骤，是哪一步( ) C
A．体外受精 B．胚胎移植 C．基因检测 D．细胞核移植
六、课后巩固
一、单选题
1．严重冲击婚姻、家庭和两性关系等伦理道德观念的技术是 （ ）C
A．基因检测 B．设计试管婴儿性别
C．克隆人 D．植入前胚胎遗传学诊断
2．提供骨髓中的造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤，其原因是 （ ）C
A．骨髓造血干细胞可以无限再生
B．骨髓造血干细胞完成功能后不再发挥作用
C．骨髓造血干细胞具有再生能力，捐献后可刺激骨髓加速造血
D．骨髓造血干细胞已高度分化
3．我国卫生部在《体外受精～胚胎移植及其衍生技术规范》中规定：“实施体外受精一胚胎移植及其衍生技术规范必须获得卫生部的批准证书”。这说明 （ ）D
A．我国是一个十分重视伦理道德的国家
B．我国的法律、法规比较健全
C．我国倡导克隆技术和试管婴儿技术
D．我国对试管婴儿技术有严格的规范（分析：允许设计婴儿的性别，但要有定格的证书，严防滥用）
4．基因身份证是指（ ）A
A．记录个人某些基因资讯的证件 B．能够提供个人完整遗传信息的证件
C．能够证明个人全部基因结构的证件 D．用于进行遗传咨询和基因检测的证件
5．基因不是疾病的唯一决定者，下列哪项不是其原因 （ ）B
A．由遗传因素和环境共同决定 B．个别病症由隐性基因控制
C．疾病还与生活习惯及环境有关 D．有许多疾病是多基因病
6．基因检测的好处在于 （ ）A
A．及早采取预防措施，适时进行治疗 B．受检者带来巨大的心理压力
C．利于基因治疗 D．可以预知未来
7．中国政府的“四不原则”是针对下列哪项技术来讲的 （ ）C
A．转基因动物 B．设计试管婴儿 C．克隆人 D．人类基因组计划
二、多选题
8．有的伦理学家极力反对克隆人，他们认为克隆人严重地违反了人类伦理道德 （ABC ）
A．严重地违反了人类伦理道德 B．冲击了现有的伦理道德观念
C．是人为地制造心理上和社会地位上都不健全的人 D．有基因缺陷
9．下列属于哺乳动物克隆实验缺点的是( ABC )
A．流产率高 B．重构胚胎成功率低
C．胎儿畸形率高 D．克隆后的胚胎着床率高
10．个人基因资讯的泄露会造成的基因歧视，可能涉及的方面包括 （ACD）
A．人际关系 B．宗教 C．婚姻 D．就业
三、简答题
11．2001年5月，英国广播公司(BBC)报道，“美国科学家创造了世界上第一批转基因婴儿。他们从年轻的健康妇女的卵细胞中提取出细胞质，然后注入年纪较大的不育妇女的卵细 胞，主要是为了卵细胞注入健康的线粒体，以增加不育妇女的受孕机会。”
请分析回答：
(1)为什么在卵细胞内注入健康的线粒体，会增加年龄较大的不育妇女的受孕机会
线粒体是细胞能量的“动力工厂”，能为卵细胞提供足够能量。
(2)由此培育的婴儿的核遗传物质来自一父二母。这种说法对吗 为什么
不对，虽然卵细胞的细胞质中具有来自捐赠妇女的线粒体DNA，但受精卵的核遗传物质来自父母双方各一半。
(3)2000年9月，美国有一位名叫玛尼的女孩患上了一种致命的贫血病，需要进行造血干细胞移植，这个女孩的父母也通过设计试管婴儿的办法，生下了一位名叫安蒂姆的男婴，医生用其脐带血中的造血干细胞挽救了玛尼的生命。设计试管婴儿技术的问世，引起了全球各界的 激烈争论。你是支持还是反对 试说明理由。
分析：
反对：把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重；抛弃或杀死配型不合适的胚胎，无异于“谋杀”。
支持：①符合人类伦理道德，体现了父母强烈的爱子之心；是救治患者最好，最快捷的方法之一；②提供骨髓中造血干细胞不会对试管婴儿造成损伤。
www.专题3 胚胎工程
体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞的培养等胚胎工程技术，不仅广泛应用在畜牧业生产中，而且与医学、制药业等的发展，以及人们的生活有着越来越密切的关系。因此，让学生了解一些有关胚胎工程的知识及社会应用价值，对于学生开阔视野，关注现代生物科技的发展，更深入地理解生物科学在社会中的应用是十分必要的。
本专题教材分析
一、 教学目的要求
知识方面
1.简述动物胚胎发育的基本过程。
2.简述胚胎工程的理论基础。
3.举例说出胚胎工程的应用及发展前景。
情感态度与价值观方面
1.认同胚胎工程在畜牧业、医疗等领域的应用价值。
2.关注胚胎工程的研究进展。
能力方面
搜集胚胎工程研究进展的资料，撰写专题综述报告。
有关胚胎工程的内容是首次编入高中选修教材，这部分知识对教师和学生来说比较陌生，在教学中应该注意以下几个问题：
1.明确学习胚胎工程知识的目的。
由于现代生物科学技术对国民经济的持续发展具有举足轻重的影响，因此，它越来越成为各国研究开发的重点和科技竞争的热点。进入21世纪以来，各国政府十分重视生物技术的研究与产业化，加大了培育和扶持的力度。我国政府也把生物科学技术作为优先研究和发展的领域，并取得了令人瞩目的成就。胚胎工程是生物技术的重要组成部分，它的研究和应用不仅推动了制药、器官移植医学等领域的变革，而且还加速了畜牧业生产的发展。目前我国在胚胎移植改良牛、羊品种，体细胞克隆牛、羊等家畜的技术方面已经进入国际先进行列。因此，了解一些胚胎工程的知识，可以为学生将来继续学习和走向社会打下基础。教师在教学过程中要结合教材内容，不断强化学习目的，加强学生的使命感和自觉性。
2.充分利用各种课程资源，深化课堂教学改革，提高教学效益。
课改的过程也是教师更新教育观念，改变教学方式的过程。教师要结合教学的具体内容和学生的具体情况，充分利用各种课程资源，激发学生学习兴趣，促进学生探究问题、自主学习。例如，关于胚胎工程的进展常见于各种媒体的报道，学生对此有一定的了解，可让学生从报纸、杂志、广播、电视、互联网等媒体上搜集关于胚胎工程进展的信息，作为课堂教学和组织学生讨论的素材，这样不仅可以使学生关注胚胎工程，还可以培养学生的搜集和处理信息的能力。
教材中有关操作技术的内容与学生的生活经验有一定的距离，教师可以因地制宜，应尽可能发动学生到附近社区内的科研机构、医院、家畜良种站、畜牧养殖场等单位参观和调研，获取感性资料，在此基础上进行交流，并撰写专题综述报告。此外，还可以通过请专家讲演、座谈，制作教学课件，组织学生自学以及分组讨论等多种教学活动，培养学生的多种能力，提高教学效果。
3.胚胎工程技术的广泛应用推动了畜牧业、医学等的发展。
本专题中关于胚胎工程技术的操作是以家畜为例进行讲述的，为了让学生能够全面地了解胚胎工程技术的应用情况，教师在教学过程中应该加入胚胎工程技术在医学方面的应用实例，如运用体外受精技术治疗“不育症”、胚胎移植等技术培育“试管婴儿”等。
二、教学内容的结构和特点
（一）教学内容的特点
本专题包括《体内受精和早期胚胎发育》《体外受精和早期胚胎培养》《胚胎工程的应用及前景》三节。本专题教学的参考课时为7课时，《体内受精和早期胚胎发育》可用3课时教学，《体外受精和早期胚胎培养》可用1课时教学，《胚胎工程的应用及前景》用3课时教学。
本专题题图中展示的是高产羊生下的几只羔羊，它们是科技工作者采用胚胎移植技术处理后同时期出生的，作为胚胎工程的成果编者将其放在题图中主图的位置。周围配有几幅小图，体现了胚胎工程的主要操作技术：右上图是科学工作者正在实体显微镜下进行观察；左上图是我国科技工作者正在手术台上对动物进行胚胎移植手术；左下图展示的是正在发育的胚胎，画龙点睛地突出了本专题的主题──胚胎工程。与其他专题一样，在题图中引出了胚胎工程的概念。这种图文并茂呈现概念的方式，有利于激发学生对胚胎工程的兴趣和对概念的理解。
《科技探索之路──胚胎工程的建立》，简述了胚胎工程100多年来建立和发展的历史。胚胎工程是在研究胚胎移植的理论和技术的基础上建立起来的，科学家在此基础上又解决了哺乳动物体外受精的技术，继而推动了胚胎分割、性别鉴定、体细胞克隆、胚胎干细胞培养等现代胚胎工程技术的建立和发展。
本专题在总体内容安排上也体现了胚胎工程的发展脉络。首先对胚胎工程的理论基础──哺乳动物的受精和早期胚胎发育的规律，进行了较深入地讲述，在此基础上介绍了胚胎工程技术。目前，胚胎工程技术中应用较多的是体外受精和胚胎移植技术，因此，可以说它们是胚胎工程技术的基础；胚胎分割技术是继胚胎移植技术后迅速发展起来的技术，方法简单，效率更高；胚胎干细胞的培养不仅是胚胎工程的重要成就之一，它在基础生物学、畜牧学、医学上都有重要的应用价值，是当前研究的热门课题之一。教材基本是按照胚胎工程技术发展的时间顺序对其进行介绍的。
《体内受精和早期胚胎发育》部分是学习本专题的基础。由于义务教育生物课程标准和普通高中生物课程标准的必修部分，都没有明确的要求，这就使这部分内容，显得尤为重要，教学中应予重视。本部分教材主要讲述了哺乳动物的体内受精和早期胚胎发育规律这两部分内容。引言中短短几句话,很清楚地点明了胚胎工程与本节内容的关系:“胚胎工程的许多技术，实际是在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。因此，了解哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律，就显得十分重要了。”
关于哺乳动物的受精过程，有关精子和卵子的减数分裂过程在必修模块中已经学习过，教材对这部分内容只做了简要的介绍，而对学生没学习过的精子的变形、卵泡的形成、卵子成熟的两次减数分裂场所及时间等有关内容则进行了重点介绍，以使学生对精子和卵子发生的过程有更全面的了解。关于哺乳动物的受精过程，教材在初中和高中必修内容的基础上，突出了受精前精子的获能准备，受精过程中精子的顶体反应，卵子的透明带反应、卵黄膜的封闭作用及雄、雌原核的形成等生理活动的讲述，目的是为下一节内容的学习打基础。
关于哺乳动物的早期胚胎发育，教材删繁就简地讲述了受精卵—卵裂—桑椹胚—囊胚—原肠胚及胚层分化—胎儿雏形形成的过程，以及各时期的重要特点。其中特别突出讲述了与胚胎移植、胚胎分割密切相关的桑椹胚细胞的全能性，囊胚具有分化能力的内细胞团。这些内容为本专题后续知识的学习奠定了必要的基础。
关于《体外受精和早期胚胎培养》一节，教材首先以设问“你听说过试管牛、试管羊吗？你知道什么是试管动物技术吗？”这一方式引出试管动物技术的概念，亲切、自然；然后在“从试管牛说起”的标题下创设情景，提出如何解决良种牛的快繁问题，并很自然地提出“借腹怀胎”问题。这样学生很容易理解体外受精在生产实际中的意义，也能激发学生学习抽象内容的兴趣。
关于体外受精的内容，教材重点阐述了卵母细胞的采集和培养方法，精子的采集和受精前的获能处理方法等基础知识，而体外受精的方法则主要是通过“哺乳动物体外受精示意图”进行讲述的。
关于早期胚胎培养的内容，在简单介绍了早期胚胎培养方法的基础上，也主要通过“牛体外受精胚胎生产流程图”来展示了胚胎工厂化生产的过程。这种图文并茂的编写方式，可以帮助学生更直观地理解体外受精技术及其生产过程。“牛体外受精胚胎生产流程图”是对本节课主要内容的概括性总结。
正文旁栏“奇思妙想”中所创设的“将屠宰场和胚胎工厂合建”的想法，是帮助教师引导学生在符合科学的前提下进行创新的资料。
关于《胚胎工程的应用及前景》一节，教材集中讲述了胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞的分离和培养这三种胚胎工程技术。关于胚胎移植，教材首先从胚胎移植的概念导入，通过概念的学习使学生知道胚胎移植的含义及在胚胎工程中的地位， 即体外受精、 胚胎分割等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎， 都必须经过胚胎移植技术才能获得后代， 胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序”。
关于胚胎移植的现状和意义，教材先用数字简述了胚胎移植的现状，以引起学生的重视，再用图解的方式，从加速育种工作和品种改良、大量节省购买种畜费用、一胎多产、保存品种资源和保护濒危物种等几方面，阐述了胚胎移植在充分发挥雌性优良个体繁殖潜力方面的意义。
关于胚胎移植的基本程序，教材是在讲述胚胎移植的生理学基础之上，以图代文的方式进行讲述的。用形象的流程图来讲解生物技术的基本程序，可使学生更深入，更直观地理解所学的内容。
关于胚胎分割的内容，教材是从概念、基本操作方法及存在的问题几方面进行讲述的。
胚胎干细胞的分离和培养是胚胎工程的研究前沿，教材配以直观的彩图来帮助学生理解，教材主要介绍了胚胎干细胞的来源、功能及特点，重点讲述了胚胎干细胞的应用。
（二）教学内容的结构
三、与学生经验的联系
关于哺乳动物的受精和早期胚胎发育规律的知识是胚胎工程的理论基础，哺乳动物的受精、精子和卵子发生的过程中的有关减数分裂的内容，学生已在高中生物必修模块中学习过，在此基础上学生能比较容易理解精子和卵子的发生过程。除此之外，学生通过报刊、电视等媒体对“试管动物”、“借腹怀胎”、体外受精、胚胎移植、胚胎干细胞等有关知识也有一定的了解。这些都是学生学习本专题的基础。
四、与其他专题的联系
胚胎工程中的卵母细胞及受精卵的培养、胚胎分割及胚胎干细胞培养等技术与“基因工程”、“细胞工程”等现代生物科技专题有着密切联系，可以说“动物基因工程”、“动物细胞工程”等是胚胎工程的上游技术，而胚胎工程则属于下游技术。
教材中讲述的胚胎工程技术虽然多以家畜为例，但是一旦应用于人类，则会因“借腹怀胎”，“试管婴儿”等问题发生伦理方面的争议，从这个角度来看，本专题与《生物技术的安全性和伦理问题》专题也有着密切的联系。1.3 基因工程的应用
课题 1.3 基因工程的应用 主备人 上课时间 编号 04
教师
教学重点 基因工程在农业和医疗等方面的应用。
教学难点 基因治疗。
教学目标 知识目标 举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。
能力目标 关注基因工程的进展。
情感目标 认同基因工程的应用促进生产力的提高。
教学媒体 多媒体
教学过程 讲授法、对话法
教学内容 教师的组织和引导 个人札记
板书 一、基因工程的应用板书 二、转基因蚊子三、转基因番茄 板书 四、S—腺苷酰丝氨酸（ACC合成酶）1—氨基环丙烷—1—羧酸（乙烯合成酶） 乙烯板书 五、转基因技术应用前景： 上一节课我们介绍了基因工程，先复习一下什么是基因工程？基因工程就是按照人类的要求，把基因从生物体内提取出来在体外进行操作和加工，然后再把它导入一个新生物体；使其遗传结构发生改变，产生我们所需要的新品种。这种生物我们可以称为转基因生物。世界上第一种转基因植物是1983年品质培植成功的，具有抗生素药物的烟草；那么第一种转基因动物是什么呢？师：〈投影片转基因鼠〉这两只小老鼠大家是否熟悉，请看一下教科书的封面。这就是世界上第一只转基因动物。是1982年诞生的！美国科学家把一种大鼠的生长激素基因转移到一种小鼠的受精卵中，然后培植成功了一种转基因鼠、它的生长速度要比一般老鼠快50%，大1.8倍，这种基因现在已经转移给它的下一代了。随着基因技术的发展，我们说转基因生物现在已经到各处都有了，在工农业生产中都有广泛的应用。下面每个学习小组把查找到的相关资料给大家介绍一下，有关图片已存入电脑由我来控制，放映到哪张图片，请这一组的同学解答。师：（放投影片）下面我们看一下屏幕上的这只牛。大家现在所看到的这头不是一般的牛，它有两个地方比较特殊：一个是它来之不易，芬兰科学家通过1~3次实验才把它培育出来的。这头牛所挤出的奶牛含有促红细胞素，也就是它能帮助人生成红细胞，而这种药品在世界上是比较昂贵的所以说有了这头牛，只要喝它的牛奶就能治疗某些缺少红细胞的疾病，所以这头牛也由此成了世界上最昂贵的牛。第一个上市转基因工程产品——不腐烂的番茄，在果实的成熟过程中它是直接受控于呼吸作用。那么我们可以根据呼吸作用发展的趁势，分为两类：一类是越变形果实；一类是非越变形果实。我们知道越变形果实在成熟过程中，会出现明显的呼吸高峰。而非越变形果实则没有这样的高峰，于是就产生了一个问题。越变形果实它在成熟中因为它的呼吸作用往往是突然的又无法控制。所以常常造成巨大的经济摸失。传统的技术往往是通过乙烯催熟在还没有成熟时就把它采摘下来，然后在出售时用乙烯催熟，虽然这样有它的好处，但实际上不能真正起到保鲜作用。所以我们需要找到一条更好的方法来对果实进行保鲜。科学家们通过研究发现了这样一个过程。S—腺苷酰丝氨酸（ACC合成酶）1—氨基环丙烷—1—羧酸（乙烯合成酶） 乙烯我在黑板上写出来的就是科学家们发现的乙烯（ACC）合成过程，从这个过程上我们可以看到ACL是乙烯合成的直接前体，而ACL又直接受控于ACL合成酶，那么我们知道ACL合成酶是通过植物体内的RNA转译形成的产物，那么我们就可以通过降低RNA的含量来间接地降低乙烯的含量。科学家的进一步研究发现这样的方法是可行的。那就是反义RNA技术，反义RNA技术就是通过向细胞内补充与mRNA互补的RNA，然后使它与mRNA形成双链达到很不稳定的结构。从而容易降解，通过这样的方法，科学家就对番茄进行了实验。那么也就是说我们找到了一条比较可行而且经济的途径来真正对水果进行保鲜，也许在不久的将来大家的餐桌上会出现这样一些转基因番茄。我们有理由坚信，转基因技术在将来有进一步的发展所谓转基因技术就是把外源基因转移到动、植物基因组中去。1997年经各组织的统计结果显示：在申请环境释放的实验报告中，98.25%为转基因植物，而在这些转基因植物中80%左右都是抗病虫和抗除草剂的作物。如1996年以来美国研究人员一直种植一种转基因改良棉花，这种棉花含有一种从细菌中提取的对棉铃虫有致命作用的基因。目前科学家还在创造含天然杀虫剂基因的玉米和马铃薯。而在中国，在科技部国家生物工程研究开发中心863项目支持下，中国农科院生物技术研究中心，根据植物偏爱的密码子成功合成了B2B，并转入了适合我国生态条件的棉花品种获得了高抗棉铃虫的转基因植物，成为了美国之后世界上第二个拥有转gene抗虫棉的国家，现已获得农业生物gene工程安全生产委员会批准商品化生产。1998年在安徽、陕西、湖南等地试种15万亩，估计在2000年可达到500万亩左右。由于基因工程在农业上具有极大的经济价值，各国政府都非常重视。美国的一些基因工程公司特别重视基因工程作物的种植。1999年，全球有了200万公顷的基因工程作物，其中美国大约占了2000万公顷。在美国的超市里60%的加工食品里含有转基因成分，但在欧洲好像不是这种情况。大家看一下这张照片。世界绿色和平组织在希腊雅典的一个加工转基因食品的工厂外面，悬挂标语牌：gene危险。 加强收集信息和处理信息环节的指导。无论是学习转基因植物方面的应用，还是学习转基因动物方面的应用，乃至转基因工程菌生产药物方面的应用，首先必须寻找目的基因。让学生讨论。（1）用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如教材中列举的血清白蛋白、抗凝血酶等）比工厂化生产的优越之处有哪些？（2）用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？关于工程菌的学习，也可结合基因工程操作程序，予以说明，并结合微生物生长和代谢的特点，说明工程菌生产药物的优越性
课堂巩固 学案
作 业 课后练习
板书设计： 3.1基因工程的应用一、基因工程的应用二、转基因蚊子三、转基因番茄四、S—腺苷酰丝氨酸（ACC合成酶）1—氨基环丙烷—1—羧酸（乙烯合成酶） 乙烯五、转基因技术
课后笔记：第一，可能表现在一些转基因食品有毒，一些科学家认为对 基因进行人工提取时，当人们达到了某些目的后，同时也增加了其微量的毒素，而这 些微量毒素的累计也可能对人体有害，第二，过敏性问题，一些人本来对某些食品过 敏，但是他吃了转基因食品之后，对本来不过敏的食品，也过敏了，其原因就是食品 中的蛋白质发生了转移，比如科学家将玉米的基因转入小麦中，那么对玉米过敏的人 吃了这种小麦后也会过敏。1.2 基因工程的基本操作程序
课题 1.2 基因工程的基本操作程序 主备人 备课时间 编号 02
教师
教学重点 基因工程基本操作程序的四个步骤
教学难点 （1）从基因文库中获取目的基因。（2）利用PCR技术扩增目的基因
教学目标 知识目标 简述基因工程原理及基本操作程序。
能力目标 尝试设计某一转基因生物的研制过程。
情感目标 关注基因工程的发展
教学媒体 多媒体
教学过程
教学内容 教师的组织和引导 个人札记
讲授新课步骤讲解 理解知识点重点内容 〖对话〗﹙先解决为什么要分四个步骤的问题，然后解决每一步骤的技术方法问题。﹚1．为什么要有“目的基因的获取”这一步？〖学生思考讨论回答，师提示〗引导学生看本专题题图中基因工程的概念：“基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。”可以说这既是概念，也是原理。这里所说的“更符合人们需要”，就是目的，那么更符合人们需要的那个基因就是目的基因了。有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。2．为什么要有“表达载体的构建”这一步？〖学生思考讨论回答，师提示〗单独的DNA片段──目的基因是不能稳定遗传的。课文中谈到构建表达载体的目的是为了使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能表达和发挥作用。3.为什么要有“目的基因导入受体细胞”这一步？〖学生思考讨论回答，师提示〗教材指出含有目的基因的表达载体只有进入受体细胞，并且维持稳定和表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。4.为什么要有“目的基因的检测与鉴定”这一步？〖学生思考讨论回答，师提示〗这是因为目的基因是否真正插入受体细胞的DNA中，是否能够在受体细胞中稳定遗传和正确表达，只有通过检测、鉴定才能得知。〖转折〗每一程序的有什么技术和方法的学习？ 一、目的基因的获取〖问题引入〗“目的基因的获取”有什么方法呢？〖求异思维〗你能推测出由mRNA反转录形成cDNA的过程大致分为哪些步骤吗？〖生思考讨论回答，师提示〗1970年，特明（H.M. Temin）和巴尔的摩（D. Baltimore）证实了RNA病毒中含有一种能将RNA转录成DNA的酶，这种酶被称为依赖RNA的DNA聚合酶，由于与中心法则中的从DNA到RNA的转录是反向的，所以称为反转录酶（reverse transcriptase）。反转录酶既可以利用DNA又可以利用RNA作为模板合成与之互补的DNA链。像其他DNA聚合酶一样，反转录酶也以5′→3′方向合成DNA的过程（图1-3）。 图1-3 由mRNA反转录形成cDNAcDNA合成过程是：第一步，反转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互补的DNA单链，形成RNA-DNA杂交分子。第二步，核酸酶H使RNA-DNA杂交分子中的RNA链降解，使之变成单链的DNA。第三步，以单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一条互补的DNA链，形成双链DNA分子。〖讲授〗1.PCR的扩增过程是怎样的？PCR扩增是获取目的基因的一种非常有用的方法，也是进行分子鉴定和检测的一种很灵敏的方法。PCR的扩增反应过程包括以下几个主要过程。第一步：将反应体系（包括双链模板、引物、耐高温的DNA聚合酶、四种脱氧核糖核苷酸以及酶促反应所需的离子等）加热至90～95 ℃，使双链DNA模板两条链之间的氢键打开，变成单链DNA，作为互补链聚合反应的模板。第二步：将反应体系降温至55～60 ℃，使两种引物分别与模板DNA链3′端的互补序列互补配对，这个过程称为复性。第三步：将反应体系升温至70～75 ℃，在耐高温的DNA聚合酶催化作用下，将与模板互补的单个核苷酸加到引物所提供的3-OH上，使DNA链延伸，产生一条与模板链互补的DNA链。上述三步反应完成后，一个DNA分子就变成了两个DNA分子，随着重复次数的增多，DNA分子就以2n的形式增加。PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。〖讲授〗2.如何从基因文库中找到所需要的基因？从基因文库中找到目的基因是一件比较复杂的事情，要根据目的基因已有的某些信息来进行。下面介绍一种根据基因的部分核苷酸序列找到目的基因的方法。第一步，通过PCR方法将目的基因已知的部分核苷酸序列扩增出来，进行放射性同位素标记（也可以用别的标记方法进行，如生物素、荧光素等），即用标记了放射性同位素的目的DNA片段作为探针，与扩增出来的DNA杂交。第二步，将基因文库中的所有菌落转移至硝酸纤维膜上（也可以用其他类型的膜），然后，通过处理溶解消化掉细菌中的蛋白质，并使DNA固定在膜上。第三步，按Southern杂交的方法进行杂交。第四步，在X光底片上出现黑斑的菌落，这表明这个菌落中含有所需要的目的基因（若选用别的标记方法，有阳性信号的菌落则含有所需要的目的基因）。第五步，从该菌落中再提取目的基因。二、基因表达载体的构建﹙核心﹚〖思考与探究〗1.作为基因工程表达载体，只需含有目的基因就可以完成任务吗？为什么？〖生思考讨论回答，师提示〗：不可以。因为目的基因在表达载体中得到表达并发挥作用，还需要有其他控制元件，如启动子、终止子和标记基因等。必须构建上述元件的主要理由是：（1） 生物之间进行基因交流，需使用启动子和终止子才能比较有利于基因的表达；如通过cDNA文库获得的目的基因没有启动子，只将编码序列导入受体生物中无法转录；（2）为了增强目的基因的表达水平，往往还要增加一些其他调控元件，如增强子等； （3）目的基因是否导入受体生物中需要有筛选标记；（4）有时需要确定目的基因表达的产物存在于细胞的什么部位，往往要加上可以标识存在部位的基因（或做成目的基因与标识基因的融合基因），如绿色荧光蛋白基因等。〖讲授〗2.基因工程载体的构建需要考虑哪些方面的因素？道理何在？主要考虑以下几方面的因素。（1）基因的特点：如果一个来自动物的目的基因含有内含子，就不能用于转基因植物，因为动物中内含子的剪接系统与植物的不同，植物不能将动物基因的内含子剪切掉，只能用该基因的cDNA。基因的产物如果是一个糖蛋白，那么该基因在原核生物细菌中表达出来的蛋白就可能不具备天然状态下的活性，因为糖蛋白上的糖链是在内质网和高尔基体上加上的，而细菌无这些细胞器。（2）要选择强启动子或组织特异性启动子。启动子有强有弱，选择强启动子可以增加转录活性，使基因产物量增多。如果希望基因在生物的某个组织表达，如只在植物种子中表达，就要选择种子中特异表达的启动子。（3）要有选择标记基因，如抗生素基因，以便选择出真正的转基因生物。 回顾必修2中基因工程的概念分析操作水平、操作对象、最终结果。学生加深对概念的理解学生思考讨论回答，师提示学生思考讨论回答，师提示学生思考讨论回答，师提示在目的基因获取的常用方法中有“从基因文库中获得目的基因”的说法。尽管课文中运用了比喻的方法，但语言文字仍显抽象。教师应尽可能在教学中编制软件、绘制投影片或利用挂图来解决这一难点。让学生了解有了基因文库，就可随时从中提取所需要的目的基因，引入受体细胞使之表达。有关PCR扩增技术，则可结合书中插图，明示出文字中概括出的变性、退火、延伸、多次重复等四个过程。在学习基因表达载体的构建方法时，可结合插图，说明插入必要的元件──目的基因、启动子、终止子和标记基因的位置及其作用。
课堂巩固 学案与测评基础巩固练习
作 业 《学案与测评》
板书设计： 1.2 基因工程的基本操作程序一、目的基因的获取1.从基因文库中获取2.利用PCR技术扩增3.人工合成二、基因表达载体的构建﹙核心﹚基因表达载体的组成：启动子、终止子、目的基因、标记基因等
课后笔记：本专题讲解了基因工程的 基本操作程序，学习时要紧密联系必修课中的基础知识联系自己已有的经验、生活阅历，还要多了解国际上重大新科技成果素材，开阔视野，提高应用基础知识和理论联系实际的能力。
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.1.3-1.4 基因工程的应用、蛋白质工程的崛起
一、学习目标
1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。
2.关注基因工程的进展。
3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。
4.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
5.简述蛋白质工程的原理。
6.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
二、相关知识连接
1 转基因生物 2 器官移植 3 基因芯片 4 血红蛋白的结构
三、知识体系
1、植物基因工程技术主要用于提高农作物的 （如 、 、 、
和 等），以及 和利用植物生产 等方面。
2、目前防治作物虫害的发展趋势是从某些生物中分离出 ，将其导入
中，使其具有 。用于杀虫的基因主要是 、 、
、 等。
3、引起植物生病的微生物称为 ，主要有 、 和 等。抗病转基因植物所采用的基因，使用最多的是 和 ；抗真菌转基因植物中可使用的基因有 和 。
4、目前科学家利用一些可以调节 的基因，来提高农作物的抗盐碱和 能力；将鱼的 导入烟草和番茄，提高其耐寒能力；将 导入作物，使作物抗除草剂。
5、利用转基因技术可以提高生物中的 的含量、延长贮存时间、改变花色等，从而提高作物品质。
6、动物基因工程可用于 ， ，
， 。
7、基因工程药物包括 、 、 、 、 等。
8、治疗遗传病的最有效手段是 ，这种方法是把 导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到 的目的，可分为
和 两条途径。
9、基因工程的实质是将一种生物的 转移到另一种生物体内，使后者产生本不能产生的
，进而表现出 。其缺点是在原则上只能生产 ，而天然蛋白质的 符合 的需要，却不一定完全符合 的需要。
10、蛋白质工程是指以蛋白质分子的 及其与 的关系作为基础，通过 或 ，对 进行改造，或制造
，以满足 的需求。
11、蛋白质工程的途径是：预测蛋白质功能→设计预期的 →推测应有的
→找到相对应的 。
12、蛋白质工程具有 的前景，但 。
四、知识探究
干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取0．05 mg干扰素，因而其价格昂贵，平民百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：
（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的 ，并使之与一种叫质粒的DNA结合，然后移植到酵母菌内，从而让酵母素来　　　 　。
（2）酵母菌能用　　　　　方式繁殖，速度很快，所以能在较短的时间内大量生产　　　　。利用这种方法不仅产量高，并且成本较低。
（3）科学家陈炬在这方向也作出了突出贡献，他成功地把人的干扰素基因嫁接到了烟草的DNA分子上，其物质基础和结构基础是　　　 　　。
（4）烟草具有了抗病毒能力，这表明烟草体内产生了 ，由此可见，烟草和人体合成蛋白质的方式是　　　　　，从进化的角度来考虑，证明了人和植物的起源　　　　　　。
五、思维拓展
在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体，把目的基因重组入Ti质粒上的T-DNA片段中，再将重组的T-DNA插入植物细胞的染色体DNA中。
（1）科学家在进行上述基因操作时，要用同一种　　　　　　　　　分别切割质粒和目的基因，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过　　　　　　　　而黏合。
（2）将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的T-DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因植株自交F1代中，仍具有抗除草剂特性的植株占总数的　　　　　　　　　　 ，原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
（3）种植上述转基因油菜，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”。如果把目的基因导入叶绿体DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
六、巩固性练习
1、不属于基因工程方法生产的药物是 （ ）
A．干扰素 B．白细胞介素 C．青霉素 D．乙肝疫苗
2．若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环保上的重要意义是 （ ）
A．减少氮肥的使用量，降低生产成本 B．减少氮肥的使用量，节约能源
C．避免氮肥过多引起环境污染 D．改良土壤结构
3．基因治疗是指 （ ）
A.对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的
B.把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的
C.运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常
D.运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的
4．疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传病的根本途径是 （ ）
A．口服化学药物 B．注射化学药物
C. 采用基因疗法替换致病基因 D.利用辐射或药物诱发致病基因突变
5．上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指 （　 ）
A.提供基因的动物 　　　　 B.基因组中增加外源基因的动物
C.能产生白蛋白的动物 　　 D.能表达基因信息的动物
6．在基因诊断技术中，所用的探针DNA分子中必须存在一定量的放射性同位素，后者的作用是 （ ）
A．为形成杂交的DNA分子提供能量 B．引起探针DNA产生不定向的基因突变
C. 作为探针DNA的示踪元素 D．增加探针DNA的分子量
7．诊断苯丙酮尿症所用的探针是 （ ）
A．32P半乳糖甘转移酶基因 B．荧光标记的苯丙氨酸羧化酶　　
C. 荧光标记的β—珠蛋白基因 　D．3H苯丙氨酸羧化酶基因
8．基因工程生产胰岛素的主要原因是 （ ）
A.工艺简单，容易操作 B.生产量大，价格较低
C.所生产的胰岛素可以用于口服 D.所生产的胰岛素疗效大大提高
9．75年，科学家用基因工程的方法创造出了一种能分解石油的“超级细菌”，下列关于此种细菌的说法正确的是 （ ）
A.与一般细菌相比它体积特别巨大 B.它是现在唯一能分解石油的细菌
C.它同时能分解石油中的四种烃类 D.与一般细菌相比，它繁殖速度极快
10．下说法正确的是 （ ）
A．所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B．质粒是基因工程中惟一的运载体
C．运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D．基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复
11．用于鉴定转化于细胞是否含重组 DNA的最常用方法是 （ ）
A、抗药性选择 　　 B、分于杂交选择 C、RNA反转录 　 D、免疫学方法
12、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是 （ ）
A．单倍体育种 B．杂交育种 C．基因工程育种 D．多倍体育种
13．下列育种需要使用生物工程技术的是（多选） ( )
高产青霉素菌株 B.能分泌含抗体的乳汁的母牛
C.生长较快的鲤鲫鱼 D.利于贮藏的白菜—甘蓝
14．下列关于基因工程成果的概述，正确的是（多选） ( )
A.在医药卫生方面，主要用于诊断治疗疾病
B.在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物
C.在畜牧养殖业上培育出了体型巨大、品质优良的动物
D.在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化
15、用现代生物技术培育生物新品种，其优越性在于（多选） （ ）
A．克隆技术可以快速繁殖优良形状的家畜
B．现代转基因生物技术可以迅速改变生物的基因组成
C．现代生物技术可以迅速使新品种形成群落
D．现代生物技术可以克服远源杂交不亲和的障碍
16、蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是 （ ）
A、氨基酸结构 　　 B、蛋白质空间结构 C、肽链结构 　 D、基因结构
17、蛋白质工程的基础是 （ ）
A、基因工程 B、细胞工程 C、酶工程 D、发酵工程
18、天然蛋白质合成遵循的法则是 （ ）
A、中心法则 B、转录 C、翻译 D、复制
19、关于蛋白质工程的说法错误的是 （ ）
A、蛋白质工程能定向改造蛋白质的分子结构，使之更加符合人类的需要
B、蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子结构
C、蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子
D、蛋白质工程又称为第二代基因工程
20、蛋白质工程的基本操作程序正确是 （ ）
①蛋白质分子结构合成 ②DNA合成 ③mRNA合成
④蛋白质的预期功能 ⑤根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列
A、①→②→③→④→⑤→① B、⑤→④→③→②→①→②
C、④→①→⑤→②→③→① D、②→③→⑤→①→②→④
21、当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是 （ ）
A、都与天然产物完全相同 B、都与天然产物不相同
C、基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同
D、基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同
22、SARS病毒能引起非典型肺炎，医生在治疗实践中发现，非典病人治愈后，其血清可用于治疗其他非典病人。有三位科学家分别从三个不同的方面进行了研究，其研究的方向如下图所示。请根据下图回答：
SARS病毒 [丙的研究] 抽取血清 蛋白质X
[乙的研究] 注射 注射
灭活或 培养 非典病人B 治愈的病人B 非典病人D
减毒处理
动物实验 健康人C 健康人C 健康人C 治愈的病人D
（1）从免疫学的角度看，SARS病毒对于人来讲属于 ，治愈的病人A的血清中因为含有 ，所以可用来治疗“非典”病人B。
（2）甲的研究中，所合成或生产的蛋白质X是 ，它可以通过化学的方法合成，也可以通过生物学方法—— 技术生产。
（3）乙的研究目的主要是制造出 以保护易感人群。图中使健康人C获得抵抗“非典”病毒能力的过程，属于免疫学应用中的 免疫。
（4）图中丙主要研究不同国家和地区SARS病毒的异同，再按照免疫学原理，为研究一种或多种 提供科学依据。
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.
非典病人A
健康人A
用激素等治疗
治愈的病人A
[甲的研究]
提纯、
合成或生产
其他辅助治疗
接种课题 5.1 生态工程的基本原理（2） 主备人 备课时间 编号 17
教学重点 1、简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容。2、尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。
教学难点 尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。
教学目标 知识目标 生态工程的基本原理。
能力目标 生态工程的系统学和工程学原理。
情感目标 尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。
教学媒体
教学过程
教学内容 教师的组织和引导 个人札记
引入本节课内容生态工程遵循的基本原理物质循环再生原理物质多样性原理 协调与平衡原理整体性原理系统学和工程学原理生态工程的定义是如何提出和发展的？ 生态系统的基本原理，包括生态学、系统学和工程学的原理。由于前四个原理的理论基础是必修模块中学习过的内容，建议在教学时，用案例引出对原理的学习，再利用原理分析讨论对案例问题的解决。例如，从植树造林中出现的不注意多样性的问题，引出对物种多样性原理的学习，在此基础上再阅读珊瑚礁生态系统的多样性特点，以此为鉴，鼓励学生为当地植树造林设计生态工程。物质循环再生原理引用的实例是我国古代“无废弃物农业”，教师讲授这部分内容时，要注意强调我国人民的聪明才智，以加强民族自豪感教育。整体性原理的理论基础是社会系统和经济系统对生态系统的影响力，教师可以列举学生关注的一些实例，例如，农村的烧柴问题，湿地保护中遇到的农民生活问题等，来帮助学生从整体性上考虑解决生态工程建设中遇到的实际问题。教学中可采取角色扮演的方式，让学生通过模拟决策，把整体性原理学习得更为透彻。在学习生态工程的基本原理时，教师要注意培养学生的社会参与意识和分析问题的能力。【“物种多样性原理”资料分析】1.为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿株杨树会毁于一旦？而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？提示：纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁坏。珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，不同的生物占据了不同的时间位、空间位和资源位，因而充分利用了珊瑚礁生态系统的环境。例如，氮、磷等养分就能够在该区生物体间充分地循环利用而很少流出系统外。2.从上面正面和反面的实例，你能得出怎样的结论？你认为生物多样性的破坏有人为因素吗？提示：只有保持生态系统较高的生物多样性，才能保证生态系统的稳定和平衡。生物多样性的破坏有人为因素，而且往往作用巨大。【“协调与平衡原理”资料分析】“西部大开发”是国家为振兴西部而提出的宏观决策，其中很重要的一项内容就是生态工程建设。从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西北地区进行防护林建设时，应选择哪些树种？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？提示：几种西北地区特别适宜树种的介绍（1）沙棘，俗称“酸柳”、“酸刺”、“黑刺”，属于胡颓子科，为落叶乔木或灌木。植株表面具有棘刺，叶呈条形或条状被针形，两端趋尖，背面密被淡白色鳞片，叶柄极短。沙棘花先于枝叶开放，雌雄异株；果实为肉质花被筒包围，近于球形，直径5～10 mm。沙棘喜阳，粗壮的枝干抗风沙。沙棘叶、皮、果实及种子在医药上有着广泛的应用价值。沙棘的嫩枝、嫩叶是牛、羊的精饲料，被誉为“铁杆牧草”。沙棘果维生素含量极高，营养保健价值高，有利于增加种植者的收入。沙棘是半干旱黄土高原迅速绿化荒山、保持水土、调节生态平衡和促进农林牧业发展的良好树种。内蒙古鄂尔多斯等地区，实施沙棘生态工程，大面积种植沙棘，有效地控制了沟道水土流失，每年可减少流入黄河泥沙2 100万吨。（2）山杏，主要指西伯利亚杏，它抗寒、耐旱，适应性强，是我国北方最普遍的果树之一，是绿化荒山、水土保持、防治风沙的先锋树种。山杏果仁营养丰富，含有大量维生素、微量元素和人体必需的氨基酸，是加工饮料的优质原料。（3）刺槐，属落叶乔木，适应性强，在年降水量200 mm左右、年平均气温不低于3 ℃的地区都能生长。它不仅生长快，且耐盐碱，有涵养水源和保持水土的作用。刺槐泌蜜丰富，蜜质优良，是主要蜜源植物之一。刺槐不仅可改善生态环境，还可用于发展畜牧业。（4）锦鸡儿（又称拧条），豆科，多年生落叶灌木，根系发达，具根瘤，高1.5～3 m；耐干旱和寒冷，喜生沙地或半固定的沙丘上，不怕沙压和风蚀。此种植物广泛分布于我国东北、内蒙古、河北、山西、陕西、宁夏等地，可用于防风固沙，保持水土。枝条可用于编筐，其枝叶是牛、羊等冬春季节主要的饲料之一。（5）杜梨，蔷薇科梨属落叶乔木，可高达10 m，原产于我国华北、西北及东北南部。耐寒，耐干旱、瘠薄，能在含盐量0.5%（质量分数）的土壤中正常生长，且耐涝性也较强。（6）沙枣，胡颓子科胡颓子属，落叶小乔木。分布于华北及西北等地，耐盐碱力较强。（7）合欢，豆科合欢属，落叶乔木，可高达20 m。分布于华北、西北及黄河以南等地区。耐盐碱力较强，但不耐水涝。（8）臭椿，苦木科臭椿属，落叶乔木，可高达25 m。原产于华南、华北、西北各地。抗性强，生长快，耐盐碱力强。西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能超过草地的承载量。针对公共草地的过度放牧问题，应该实行草地承包，调动个人的管理积极性，减少过度放牧现象；另外，可以在有条件的地方，人工种植牧草，增加牧草产量。进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到经济和社会等的影响力。楚辞之外，社会习惯、法律制度等也都对生态工程建设又着只要影响。建立再对系统成分的性质及相互关系充分了解基础之上的整体理论，是解决生态环境问题的必要基础。只有应用整体性原理，才能统一协调当前与长远、局部与整体、开发与环境建设之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定。系统的结构决定功能原理系统整体性原理生态工程的定义是如何提出和发展的？美国生态学家H.T.奥德姆于1962年首先提出“生态工程”概念：“A branch of engineering and field of science in which solutions to society’s environmental problems would be grounded in the technology available from natural systems so that the human engineering required would be supplementary rather than primary (overhead).”即以从自然系统获得的技术为基础，解决人类社会环境问题的一门工程分支科学，它所需的人类工程技术仅仅起辅助作用，而不是起主要作用；或“人类应用主要来自自然的能源作为辅助能对环境的控制”；或“对自然的管理就是生态工程，更好的措施是与自然结成伙伴关系”。H.T.奥德姆的学生米奇（W.J.Mitsch）继承其思想，于1989年编了世界上第一本生态工程专著（Ecological Engineering: An Introduction to Ecotechnology），并于1992年主编创办了《生态工程》杂志。他对生态工程的定义是：Ecological engineering has been defined as the design of ecosystems for the mutual benefit of humans and nature. 即生态工程是为了人类和自然的相互利益而进行的一种生态系统设计。我国著名生态学家马世骏先生1979年首先倡导生态工程。他对生态工程下的定义是：生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生的原理、结合系统工程的最优化方法，设计的分层多级利用物质的生产工艺系统。生态工程的目标就是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥物质的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益与生态效益同步发展。它可以是纵向的层次结构，也可以发展为由几个纵向工艺链索横连而成的网状工程系统。 以总结的形式对本节课内容先提出一个大概，诱发学生深思以及学习的兴趣。分析目前我国农业上存在的一些环境污染的问题，对这一问题，可采取与上述同样的方法进行教学。通过对这两则资料的分析、讨论，让学生理解进行生态工程建设的必要性，理解通过生态工程实现“生态经济”和“循环经济”这一思路。从植树造林中出现的不注意多样性的问题，引出对物种多样性原理的学习，在此基础上再阅读珊瑚礁生态系统的多样性特点，以此为鉴，鼓励学生为当地植树造林设计生态工程。理解为主教学中可采取角色扮演的方式，让学生通过模拟决策，把整体性原理学习得更为透彻学生了解为主，激发学生对生物的兴趣
课堂巩固 小练习
作 业 《学案与测评》
板书设计： 5.1 生态工程的基本原理生态工程建设生态工程的基本原理物质循环再生原理物种多样性原理整体性原理系统学和工程学原理
课后反思：这部分教材着力阐述了可持续发展的实践中必须推行“生态经济”和“循环经济”这一思想，但没有给这两个词一个严格的定义，主要是因为学生从媒体中可以接触到这些词，从字面上也能够理解其含义。L.R.布朗的一段话，寓意深刻，希望教师能阅读一些有关的参考书，与学生共同交流对这段话的理解和认识。第2节 生态工程的实例和发展前景一、教学目标：1、知识目标（1）、举例说出生态工程的实例，说出这些实例所运用的主要生态工程原理。（2）、简单评述身边的一些生态工程的特点。2、过程和方法尝试运用生态工程的原理对身边的生态工程重新认识，并可以尝试进行简单的评价、分析。3、情感态度和价值观（1）、初步建立起科学分析问题、评价等方法。（2）、参与课堂讨论和交流，敢于并清晰表达自己的观点。（3）、提高环保意识，并积极参与环保事业。二、教学重点生态工程的实例。三、教学难点（1）、科学分析、评价方法的建立。（2）、生态工程的原理的应用，为能够初步设计出简单的生态工程奠定基础。四、教学策略本部分用3课时完成，本节课为第2学时，湿地生态恢复工程的教学，采用以小组为单位，布置学生课外查阅相关资料，上课时能够说出湿地的生态功能；我国湿地面临的问题；运用生态工程原理探讨受损湿地如何进行生态修复；修复后的湿地生态工程简单进行评价。关于矿区废弃地生态恢复工程的教学，采用教材中的实例外，展示查阅的有关资料，介绍相关生态恢复工程。城市环境生态工程的教学，采用小组为单位收集资料或调查城市生态系统存在的问题，讨论目前所采用办法的利与弊，然后在课堂上总结本小组的调查结果，展示或说明相关调查情况。五、教学用教具、方法本节课采用多媒体、板书结合；教师启发引导与学生讨论相结合的方法。六、教学过程教学过程教师活动学生活动教学意图1介绍课前同学们的工作情况2 提出要求3对听汇报的同学提出要求4 第一组汇报5 汇报针对的方面6 教师总结7 教师导言，进入下一专专题的学习8 教师导入城市环境生态工程的学习9 总结10 作业前几天同学们搜集了关于湿地生态恢复工程、矿区废弃地的生态恢复工程，以及城市环境生态工程方面的资料，通过同学们的搜集和整理，并且对相关材料的分析，各个小组形成了自己的报告，那么今天我们就针对这三个工程方面的一些问题展开讨论，相互学习。下面我们先对湿地生态恢复工程方面的一些情况做汇报，请小组长上讲台用5分钟的时间给同学们做报告，然后用2分钟时间回答同学们提出的问题，最后用2分钟全班进行讨论和评价，最后教师总结。同学做汇报的时候，大家都是评委，听汇报时应注意一下要求：（1）认真听同学的报告，并对其为大家作报告予以感谢；（2）如果对其报告有补充意见，或者存有疑问要及时提出；（3）要做好学习笔记，汇报完成后大家有什么问题要进行提问，并积极讨论。下面欢迎同学做关于湿地生态工程方面的报告。第一组汇报汇报内容……什么是湿地，湿地的作用，我国湿地的自然情况，存在的问题，湿地恢复工程应用的主要生态工程的基本原理，要考虑的一些问题，我们身边的湿地恢复工程简单评价。湿地定义（略）存在的问题：湿地缩小和破坏等对策：控制污染，退耕还湖等基本原理：协调与平衡发展原理。汇报后回答其他同学提出的问题分组讨论首先肯定学生的工作，然后主要针对湿地恢复工程所应用的理论，要考虑和解决的几个方面的问题，以及对身边一些工程的简单评价。刚才我们听了关于湿地的生态恢复工程的汇报，那么关于矿区废弃地的生态恢复工程又有什么问题，对策和具体的案例呢？下面我们就对矿区废弃地的生态恢复工程的这些方面进行学习。通过PPT展示一些国内矿区的废弃地的情况，给学生一个直观的印象，说出矿区废弃地生态恢复的重要性。针对其存在的问题、恢复的对策和案例等方面在学生阅读、讨论后教师指导学生解决讨论的几个问题。存在的问题：生态环境破坏等问题对策：恢复土地、恢复植被等。所用原理：协调与平衡发展原理通过同学们查阅的资料，在阅读课文的前提下，展示同学们查阅资料后形成的报告，找部分同学展示，讲解，然后学生汇报，讨论、交流城市环境生态工程中注意的知识点存在的问题：城市内生态系统的垃圾、大气、噪音等污染问题。对策：城市绿化、污水净化等所用原理：整体性原理，系统学与工程学原理教师总结本课，强调几个方面的一些问题设计校园绿化方案。学生积极思考，准备进行讨论和展示报告。认真听汇报，提出问题，讨论、评价学生讲述学生提出疑问讨论问题认真听讲积极思考积极阅读并适当讨论问题。小组长做报告，然后回答其他同学提出的问题，并对部分问题展开讨论，课后应用创设以学生为主题的学习环境，锻炼学生的各方面素质。发挥学生的主体作用，引导学生用生态工程理论分析和评价生态工程。培养学生听报告的能力，参与讨论的能力，语言表达能力清晰表达自己的研究工作，并学会制作讲稿培养获得信息、整理信息和分析信息的能力培养学生获取知识的能力让学生对工程中所考虑和解决的几个方面的问题有初步的了解引导学生积极获取知识，认真学习新知识。提高学生表达能力，充分理解生态恢复工程中所用到的生态工程原理。提高学生理论联系实际的能力。
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www.2.2.1 动物细胞培养和核移植技术
★新课标要求
1．简述动物细胞培养的过程、条件及应用。
2．简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景。
3．举例说出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用。
★教学重点
（1）动物细胞培养的过程及条件。
（2）用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。
（3）单克隆抗体的制备和应用。
★教学难点
（1） 用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。
（2） 单克隆抗体的制备过程。
★教学方法
诱思法、分析法、归纳法。
★教学工具
多媒体教学课件
★课时安排
2课时
★教学过程
（一）引入新课
利用植物细胞可以培育成植物体，那么，你利用动物细胞能不能大量繁殖动物体，以提高繁殖率呢？这节课我们来学习动物细胞工程
（二）进行新课
[问题]动物细胞工程的常用技术手段有哪些？最基础的技术手段是什么？
动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等。最基础的技术手段是动物细胞培养。
1．动物细胞培养
1.1概念：从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。
[分析]（1）需分散成单个细胞；（2）需要在培养基上培养；（3）动物细胞培养的实质是细胞增殖。
1.2动物细胞培养的过程：（学生自学总结）
[问题]什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？
悬液中分散的细胞很快就贴附在有丝分裂，称为细胞贴壁。当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。
[问题]如何打破接触抑制？
需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分别继续培养，让细胞继续增殖。
[问题]细胞传代培养代数有什么特点？
传代培养的细胞一般传至10代后就不易传下去了，一般来说，细胞在传至10～50代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的细胞核型可能发生变化，当继续传代培养时，少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性。所以目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型。
1.3动物细胞培养的条件
（1）无菌、无毒的环境
（2）营养：合成培养基成分包括糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，通常还需加入血清、血浆等一些天然成分。
（3）温度和pH：适宜温度一般与动物的体温相近；pH为7.2～7.4。
（4）气体环境：95％空气和5％CO2混合气体。
[问题]如何保证无菌、无毒环境？
（1）对培养液和所有培养用具进行无菌处理；（2）通常还需要在细胞培养液中添加一定量的抗生素；（3）应定期更换培养液，以便清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。
1.4动物细胞培养技术的应用
（1）可大规模生产一些有重要价值的生物制品。
（2）培养的动物细胞可作为基因工程中常用的受体细胞。
（3）培养的动物细胞可用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性（根据变异率）。
（4）培养正常或病变细胞，用于生理、病理、药理等方面的研究。
[填表比较]
植物组织培养和动物细胞培养的比较
植物组织培养 动物细胞培养
原理 细胞全能性 细胞增殖
培养基性质 固体培养基 液体培养基
培养基特有成分 蔗糖、植物激素 葡萄糖、动物血清
培养结果 植物体 细胞株、细胞系
培养目的 快速繁殖、培育无病毒植株等 获得细胞或细胞产物
2．动物体细胞核移植技术和克隆动物
[问题]为什么不能直接利用动物细胞培育动物体？
动物细胞的全能性会随着动物细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能逐渐变弱。因此，需要借助核移植来实现。
2.1概念：是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。
[分析]（1）移植的是动物细胞的细胞核；（2）利用去核卵母细胞作为受体细胞；（3）重组细胞需培育成一个新的胚胎。
2.1体细胞核移植的过程：
课件显示过程，讲解。
[讲解]（1）卵母细胞的采集：从屠宰场收集牛卵巢，在体外培养到减数第二次分裂中期。
（2）供体细胞的采集：从供体取体细胞进行培养。
（3）供体的细胞核移入去核卵母细胞中，其实质是将去核卵母细胞与供体细胞进行细胞融合，一般采用电激法使细胞融合，所以子代的细胞质基因来自于两个亲本。
（4）供体核进入受体卵母细胞后，还需要物质或化学方法激活受体细胞，使其完成减数分裂，因为所选用的受体细胞是处于减数第二次分裂中期的卵母细胞，减数分裂还没有进行完。
（5）重组细胞在体外发育成重组胚胎，将早期胚胎移植到受体母牛体内。
（6）代孕母牛生出克隆牛。
[问题]受体细胞为什么选用卵母细胞？
因为卵母细胞体积大，易操作，而且含有促使细胞核表达全能性的某种物质和营养物质。
[思考]教材49页《讨论》。
2. 3体细胞核移植技术的应用前景
[问题]细胞胞核移植技术的意义是什么？
①可以快速繁殖动物；②属于无性繁殖，可保持优良性状。
[讲解]体细胞核移植的应用有以下几个方面：
（1）畜牧业生产中，可加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。
（2）保护濒危物种
（3）转基因克隆动物可以作为生物反应器
（4）治疗人类疾病
（5）组织器官移植（人的核移植胚胎干细胞）
（6）研究克隆动物和克隆细胞
（7）用克隆动物做疾病模型
2.4体细胞核移植技术存在的问题
（1）体细胞核移植技术的成功率非常低
（2）克隆动物存在着健康问题，许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷等
（三）课堂总结
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.
取动物组织块
↓剪碎、胰蛋白酶处理
分散成单个细胞
↓
细胞悬液
↓转入培养液
原代培养
↓胰蛋白酶处理
传代培养
动物细胞培养
和核移植技术
动物细胞培养
动物体细胞核移植技术和克隆动物
概念
过程
条件
应用
体细胞核移植的过程
核移植技术和克隆动物的概念
体细胞核移植技术的应用前景
体细胞核移植技术存在的问题教案：4.1《转基因生物的安全性》
4.1 转基因生物的安全性
一、教学目标
1.关注转基因生物的安全性问题，认同对生物技术安全性问题讨论的必要性。
2.举例说出对转基因生物安全性问题的不同观点及论据。
3.形成对待转基因生物安全性问题的理性、求实的态度。
二、教学重点和难点
1.教学重点
（1）对转基因生物的安全性问题多层面、 多角度的关注。
（2）运用生物学知识对不同观点的理由进行辨析和讨论。
2.教学难点
（1）从关注整个生物圈的和谐、稳定与发展的高度去审视转基因生物的安全性。
（2）了解有关转基因生物安全性问题争论背后复杂的政治、经济、宗教和伦理道德背景。
（3）保证课堂讨论、辩论会，以及社会调查的组织工作有序而有效地实施。
三、教学策略
1.将学生已有的知识和经验作为本节学习的切入点。在学生通过专题1的学习对转基因技术及其成果有了较深入的了解之后，还可能对转基因技术的应用前景怀有不尽的畅想；同时，学生在社会生活中，也接触到了转基因产品，如来自转基因大豆的食用油、巧克力中的卵磷脂。学生从媒体上也听到了一些对转基因产品安全性争论的意见，每个人都会有自己的一些疑虑和想法。那么，对于转基因产品我们该如何看待？转基因产品安全性问题讨论的焦点是什么？人们心中的疑虑有多少是盲目的，有多少是有科学依据的呢？从这些问题出发，能够很自然地引起学生对转基因生物安全性的关注，同时，也点出了本专题学习的主题。
2.本节教学应主要采用讨论和交流的方式进行，在问题讨论、辩论会准备等活动中应充分发挥学生学习的自主性。让学生在阅读教材的基础上，再从多种渠道收集相关信息，展开小组讨论、提出问题。在理解教材相关内容的基础上，学生还可以提出个人经过选择、鉴别、整理而形成的观点和依据。在讨论和辩论中，让这些信息得以运用和共享。教师应鼓励学生充分发表自己的意见。在本节的学习中，教材提供了学习的蓝本和思维的某些线索，教师发挥的是指导和评价的作用，特别是对学生有些不科学的想法要予以指正，对学生知识水平达不到的环节予以点拨。
3.从某种意义上说，主动参与的学习过程比单纯获得现成的结论更重要。关于转基因生物安全性问题的讨论，不同于其他生物技术专题，因为其他生物技术专题的原理和技术都具有确定性的特点。本节应注重于学习的过程，通过本节的学习，不仅引起学生对转基因生物安全性的关注，而且能以科学的态度予以思考，即对不同的观点能够运用生物学知识加以理解和辨析。在态度取向上，正如教材所说“应该趋利避害，而不能因噎废食”──理性地看待转基因技术。
4.本节的最后，通过“理性地看待转基因技术”的学习，让学生认识到不能单纯从技术角度去理解人们对待转基因产品的态度，其中包含有复杂的政治、经济和文化的背景。再通过对我国基因工程安全法规的学习，引导学生了解与转基因生物安全性相关的科学保障手段。
四、答案和提示
（一）正文中讨论题
【论坛1】
3.我国为了保证转基因食物的安全性，都采取了哪些监控和预防措施？
答：（1）立法是监控农业转基因生物安全的有力措施。例如，中国已制定了《农业生物基因工程安全管理实施办法》（1996年）、《转基因农产品安全管理临时措施》（2002年）和《农业转基因生物标识管理办法》（2002年）等法规。请进入网站了解更多内容：http://www.agri. ［农业部，中国农业信息网→行业网站（科技教育）→农业科技信息网→政策法规→政策法规分类（5.转基因管理）］。
（2）多环节监控。转基因农作物研究、从实验室走向大田试验各阶段，以及产品商品化都有相应法规或规定进行严格的监控，只有在每一阶段试验获得认可证书后，才可进入下一阶段。比如，大田试验就分为：①中间试验阶段，种植面积不超过0.27 hm2（4亩），范围不超过两省，每省不超过3个种植点，试验时限1～2年；②环境释放阶段，种植面积可以扩大到0.27～2 hm2 (4～30亩)，范围仍不超过两省，每省7个种植点，试验时限1～2年。这一阶段要考察外源基因会不会发生生物间转移，会不会对种植区周围动物、植物、土壤造成危害等；③生产试验阶段，种植面积可扩大到20 hm2以上，范围仍为两省，试验点不超过5个。
（3）安全评价内容具体而严格。食物安全性评价内容：营养成分是否改变？是否存在抗营养因子？是否存在毒性、过敏性蛋白等。环境安全评价内容：转基因植物是否变得易得病？对周围植物有什么影响？是否可能变成杂草？会不会把外源基因转移给其他生物等。
【论坛3】
1.转基因生物会不会影响生态系统中原有的动态平衡？
2.转基因生物会不会加剧环境污染？会不会危害其他动植物生存或人体的健康？
提示：这两道题答案的基本点是一样的：可能性不大，但要提高警惕。
这仅是一种可能性，争论的双方提出的不同见解都有一定的根据，不能断言谁是谁非，但是需要人们提高警惕，这是能为大家接受的共识。随着时间的推移，人们发现这类危险似乎不大，因为科学家转入的仅是有限的一种或几种基因；而转入的基因是否可能会对其他生物或环境造成危害，都是经过认真分析、实践的，一旦发现有害后果，科学家就会停止实验；转基因生物从实验室到自然界释放，都要经过一系列安全评价、审批。此外，还有相关法规监控。但是，为了对公众健康负责、对社会负责，我们对于转基因生物可能影响生态系统中的原有动态平衡，或者加剧环境污染，或者危害其他动植物、人体的健康的危险,仍要提高警惕。
（二）寻根问底
你能举出两个外来物种入侵的实例吗？为什么外来物种入侵会造成严重的危害？
提示：（1）外来物种进入新的生态系统之后，由于没有天敌，极易造成生长失控，破坏生态系统的结构。比如，外来的植物疯长，可以对本地一年生和多年生植物的结构比例造成严重影响，通过对植被的生长和结构的影响，从而造成物质循环和能量流动的改变。又如，外来的动物种类，由于它们的选择性觅食和破坏，也会造成物质循环和能量流动的改变。物质循环和能量流动的改变会对生态系统造成严重破坏，比如，有人将美洲食人鲳引入，这一入侵物种就可能会对当地生态系统造成长久性的破坏。
（2）外来物种在新的生态系统中，通过与当地物种竞争营养或食物、分泌释放化学物质、形成大面积单优势群落等方式，直接影响本地物种的生存，加速某些生活力较弱的物种的消失。在全世界濒危植物名录中，大约有35%～46%是由外来物种入侵所造成的。即入侵的外来物种可能会造成生物多样性减少。
（3）外来物种进入新的生态系统后，作为掠夺者、寄生者或病原体，会使受害者和寄主的数量发生变化。尤其是外来物种在适宜的生态和气候条件下，往往会对当地的农业或林业带来严重的损害，即所谓的爆发生物灾害。
（4）有些外来植物产生的花粉，是当地居民从未接触过的物质，从而可能成为对人类健康造成威胁的新过敏源。比如，日本引种的杉树，大面积栽种后，杉树产生的花粉已经成了日本人产生过敏反应的重要过敏源。又如豚草，它已在包括中国在内的许多国家泛滥成灾，而豚草的花粉是重要的过敏源。豚草花粉引起的过敏反应称为“枯草热”，它已给许多国家人民的身体健康带来了严重的危害。
五、知识拓展
1.为什么“实质性等同原则”只是转基因植物安全性评价的起点，而不是终点？
为了使本国基因工程产品能在国际贸易竞争中占据有利的地位，1992年5月底，美国政府宣布，只要基因工程产品中蛋白质组成与天然的一样，就没有必要再通过FDA（药物和食品管理局）批准，可以直接投放市场。这一政策可以视为“实质性等同原则”的雏形。这一政策，每年可以为美国生物技术公司增加数千万美元的收入，因此它极大地刺激了基因工程技术的发展。
2000年FAO/WHO（联合国粮农组织和世界卫生组织）对“实质性等同（substantial equivalence）原则”做这样的定义：实质性等同是指转基因生物与自然存在的传统生物在相同条件下进行性状表现的比较。比较的内容包括生理性状、分子特征、营养成分、毒素含量和过敏源等是否具有等同性。如果实质上是相同的，就应该将转基因生物与传统生物同样对待，视为安全。
上述实质性等同是一种动态比较过程，在这之后还要进行转基因植物安全性评价，它是指“依据导入基因的目的意图和固有性状、意外效果作出检测和评估，然后与传统植物进行比较”。美国FDA采用了二步评价法。第一步对目的基因及相应产物作出评价，它是反映外源基因及产物的安全性；第二步，对接受外源基因植物所出现的意外性状进行评价，它是反映该植物的属性。
2.何谓外来物种入侵？
外来物种入侵是指有意或无意的人类活动，将某物种从一个地区引入其他地区，给当地的生态系统和社会经济造成明显的损害。
什么是有意或无意的人类活动呢？
（1）由于农、林、牧、渔业生产，生态环境建设，生态保护等需要，而有意地引进的物种。它包括对牧草、饲料、蔬菜、观赏动植物、药用植物、绿化植物等的引种。
（2）随着贸易、旅游、运输等人类活动而无意间传入的物种。
3.在中国，入侵的外来物种有多少？入侵的外来物种都给中国等国家造成了多大的危害？
（1）中国外来物种的数量有多少？
统计资料表明，从20世纪90年代中期至今，对中国农业和林业带来危害的外来植物至少有58种，外来动物约40种。此外，还有一些外来微生物。
（2）入侵的外来物种对中国经济造成多大损失？
据统计，外来物种入侵每年至少给中国经济造成574亿元人民币损失。
近年来，侵入中国的外来动物中，松材线虫、湿地松粉蚧、美国白蛾等，每年危害面积已达15×105 hm2；稻象甲、非洲大蜗牛、美洲斑潜蝇等每年危害面积已超过14×105 hm2，中国每年仅花在防治美洲斑潜蝇上就高达4.5亿元人民币；而入侵的外来植物，如豚草、飞机草、水葫芦、大米草等还在中国肆意蔓延,新的、危险的外来物种仍在进入中国。
（3）入侵的外来物种对其他国家造成多大危害？
据统计，现在由于外来物种入侵，已使南非每年损失800亿美元，印度每年损失1 300亿美元，美国每年损失1 380亿美元。在美国，有害生物中有近50%是外来物种。
4.中国为控制外来物种入侵制定了什么样的法规？
为了规范物种引入，严防外来物种入侵，中国已制定了相应的法规。例如，在《全国生态环境保护纲要》中明确提出，对引进外来物种必须进行风险评估，加强进口检疫工作，防止国外有害物种进入国内。引种至少要经过5代小规模实验，否则不能说明问题。
5.中国转基因农作物研究状况如何？已有多少种转基因农作物商品化？
据中国生物工程研发中心2002年报告，截止到2001年，中国应用遗传转化技术，已培育成功100多种转基因植物，而且已获准释放到自然界的植物就有60多种，涉及10种农作物。科学家已培育出转基因水稻113个品系，其中84个品系已进入环境释放阶段，2个品系进入示范阶段。抗大豆食心虫的转基因大豆将进入农田；36个新的抗虫自交系，2个抗虫高产优质新组合的转基因玉米，已在6个省组合示范。此外，科学家还培育成了抗赤霉病小麦、抗白粉病小麦、抗黄矮病小麦、抗白叶枯病水稻、高效抗虫水稻等新品种。可以预计，全新性状的农作物还将大量涌现，比如将木醋杆菌纤维合成酶基因转入陆地棉，期望能得到高强度、长纤维的棉花；用转基因技术改良或制作具有特殊营养价值的食物和作为饲料的农作物等。
在中国，已获准进行商品化生产的转基因植物有番茄、棉花、甜椒和矮牵牛四种，其中抗虫棉就有12个品种。
6.各国为转基因产品贴标识的政策都有哪些差异？
为转基因产品贴标识的政策大致可以分为两大类。
一类是以美国为代表的国家，它们认为给转基因产品贴上标识并不能向消费者提供有意义的信息，因此，美国的法律至今都不要求给转基因产品贴上标识，除非该产品中的成分和营养价值发生了显著的变化。但是，它们允许厂家对不含转基因成分的产品自愿贴上标识，即在食品包装上贴上：本产品不含转基因成分，以便为消费者提供自由选择的机会。
另一类是以中国、韩国、西欧等为代表，与美国的做法相反，要求对转基因产品加贴标识，以满足消费者购买产品的知情权和选择权。例如，2002年，中国农业部代表中国政府颁布了《农业转基因生物标识管理办法》，该管理办法自2002年3月20日起开始执行。办法规定见本节教科书中“生物技术资料卡”。除此之外还规定，第一批实施标识管理的农业转基因生物包括5大类17种产品：大豆种子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕；玉米种子、玉米、玉米油、玉米粉；油菜种子、油菜子、油菜子油、油菜子粕；棉花种子；番茄种子、鲜番茄、番茄酱。未标识和不按规定标识的，不得进口或销售，同时要按危害程度对农业转基因生物进行分级。标识化，是赋予了中国公民对转基因生物、加工产品或含有转基因成分产品的知情权和选择权。对于市场上转基因生物及其产品没有做标识的，公众可以向卫生、工商等职能部门举报，查证核实后，对违反本管理办法者，有关部门要没收非法销售产品和违法所得，并处以一万元以上五万元以下的罚款。专题5生态工程
学习目标
1．了解生态工程的概念及其所遵循的基本原理。
2．举例说出生态工程的实例．说出这些实例所运用的主要生态工程原理。
3．评述生态工程发展前景，说出生态工程的局限性。
4．运用生态工程原理尝试设计简单的生态工程。
5．初步形成物质循环利用、协调与平衡、多样性、局部与整体相统一的观点，树立可持续发展的观念。
固学法点拨
1．注意与旧知识的联系。在必修模块中已经学习了生态系统的结构；生态系统的物质循环和能量流动的基本规律和应用等，本专题的内容都与其有密切的联系。例如，物质循环再生原理的理论基础是必修课中学习过的生态系统的物质循环；物种多样性原理的理论基础是必修课中学习过的生态系统的稳定性。
2．注意技术和原理与应用的结合。本章不是以介绍生物技术的操作方法为重点，而是侧重于技术的生物学原理。从中贯穿一些生物学的基本知识，介绍一些重要领域的研究热点、发展趋势与应用前景。注意要理论联系实际。
3．结合本地实际情况，关注与生态学有关的社会热点问题。关注所在地开展生态工程建设的情况。利用各媒体了解更多信息，开展调查、研究、讨论等活动。学会用所学知识综合考虑、分析生态工程建设中遇到的社会、经济等实际问题，深入地理解生态工程的必要性和生态工程建设的重要意义。
4．注重与其他专题的联系。随着现代生物技术的发展，人们已经将更多的成果应用于生态工程建设中．例如．基因工程中，抗虫、抗病转基因植物的种植减少了农药的使用，保护了生态环境等；细胞工程中组织培养技术的应用，对城市环境的综合治理也起到重要作用：酶工程的原理可以帮助学生理解沼气工程中对菌群的控制。生态建设中同样存在着伦理问题，即生态伦理问题，因此可以说，本专题与专题4《生物技术的安全性和伦理问题》的内容有相通之处，同样需要学会站在不同的角度，全面分析问题。
5．1生态工程的基本原理
一、基础达标1．生态经济主要是实行“( )”的原则。
A．市场经济 B．循环经济 C．计划经济 D．可持续发展2．下列哪个不是生态工程所遵循的基本原理 ( )
A．物质循环再生原理 B．物种多样性原理
C．协调与平衡原理 D．植物组织培养原理
3．( )年，联合国环境与发展委员会在给联合国的报告《我们共同的未来》中，提出了“可持续发展”的战略思想。
A．1977 B．1985 C．1987 D．1990
4．生态农业的理论基础与选择种养生物的原则中错误的是( )。
A．能量和物质的多级利用，多样性 B．生物的相互依存相互依赖，适应性
C．生物的相互依存相互依赖．多样性 D．能量的相互依存相互依赖，统一性
5．生态农业比一般农业( )。
A．投入多。产出少，污染少。可持续发展能力强
B．投入少，产出多，污染少，可持续发展能力强
C．投入一样，产出相当，污染少，可持续发展力弱
D．投入和产出都较少．污染相同，可持续发展力强
6．某滩涂为丹顶鹤的栖息地之一，在该滩涂建立丹顶鹤自然保护区的主要目的是( )。
A．对丹顶鹤和它们的生存环境就地保护 B．加入“世界生物圈保护区网”
C．将丹顶鹤迁入保护区进行迁地保护 D．防止滩涂生态环境的污染
7．下列哪一项最有可能与可持续发展的原则不符 ( )
A．森林的采伐量小于生产量
B．人工鱼塘生产者的能量小于消费者的能量
C．农田通过农作物输出的氮素多于补充的氮素
D．向农田施用的无机氮肥多于生物固定的氮肥
8．无废料生产体系是指( )。
A．废料一产品 B．原料一产品一废料
C．原料一产品一产品一废料 D．原料一产品一原料一产品
9．造成我国生物多样性面临威胁的主要原因是( )。
A．掠夺式开发利用 B．环境污染
C．外来物种的侵入 D．生存环境的改变和破坏
生态工程的基本原理
专题1生态工程
10．下列关于生态学问题的叙述，正确的是( )。
①被有机物轻度污染的流动水体中，距排污口越近的水体中溶解氧越多
②大力植树造林，改善能量结构。是缓解温室效应的最佳途径
③我国禁止引进“食人鱼”，有利于鱼类的竞争，形成新物种
④保护生物多样性是维持生态系统稳定性的措施之一，体细胞克隆为之提供
了技术支持
A．①② B．②③ c．③④ D．②④
11．南水北调东线工程从扬州的江都引水入京．运用京杭大运河进行调水。某校的学生为了调查大运河的水污染状况。在注入河流的四个重要水源入口处采集水样并镜检水样中的动植物种类和数量．结果如下：1号水源水样中有单一种类的纤毛虫，如草履虫，且数量极多；2号水源水样中单细胞藻类种类较多，且数量也极多；3号水源水样中未见任何植物，且发出刺鼻性气味；4号水源水样中浮游动植物均有发现，但数量不多。根据以上结果回答下列问题：
(1)在这四处水源中污染的严重性由重到轻的顺序是：
(2)1号水源的污染物主要是：
3号水源的污染物主要是：
2号水源的污染物主要是：
一()则1号水源的排污点
(3)假若1号和3号水源的污染属于同一性质，程度相同，离河流水口的距离比3号水源 。
(4)为了改变大运河的污染状况，首先必须治理的是：
源一般是由——排出的废水，治理方法有： 等几种。
水源．这一水
(5)面对河水被严重污染，有人建议：①建立拦污闸，对入河污水预先进行治理；②将长江水引入冲洗，使死水变活；③利用植物的净水作用，恢复湖中荷藕、菱、水葫芦的种植，并将植物叶茎回收，经过沼气池发酵产生沼气。从长远来看，你同意方案
——(填序号)。不同意有关方案的理由是：
二、拓展创新
根据生态系统的结构与功能．结合各地的自然条件、生产技术和社会需要，可以米f宴设计多种多样的农业生态工程体系．下面是最常见的类型之一：物质能量的多层分级利用系统，运用生态工程原理．试分析该系统的设计思路。
88
太阳能
产品输出
5．2生态工程的实例和发展前景
一、基础达标1．下列不属于生态工程的是( )。
A．三峡工程 B．南水北调工程 C．转基因工程 D．防治水污染工程2．除了哪一类工程外，其余都是目前我国正在实施且已取得很大成就的生态工程
)
A．农业生态工程 B．产业生态工程 C．区域生态建设工程 D．细胞工程3．“三北”防护林生态工程的“三北”是指( )。①华北北部②华北南部③东北大部④西北大部
A．①②③ B．②③④ C．①③④D．①②④4．——被誉为地球的“肾脏”。
A．湿地 B．农田 C．森林 D．草原5．城市生态系统的组成是(‘ )。
A．自然系统、经济系统、社会系统 B．信息系统、经济系统、社会系统
C．控制系统、经济系统、社会系统 D．信息系统、自然系统、经济系统6．生态工程作用巨大，但也有其局限性，发挥生态系统的( )才是根本的出
A．综合管理能力 B．自然修复能力 C．持续容纳能力 D．持续供给能力7．我国重点实施的工程有( )。
A．南水北调 B．西气东输 C．西电东送D．以上都是8．发达国家与我国的生态工程建设强调的重点有所不同，为什／z,7
9． “生物圈2号”生物群落分区的情况是怎样的
10．有什么新方法处理农作物的秸秆
11．据报道：1952年2月，某城市雾大无风，家庭和工厂排出的烟雾经久不散．每立方米大气中的SO：的含量高达3．8毫克，烟尘达4．5毫克，居民健康普遍受到危害，4天内死亡约4000人。据此请回答：
(1)流经该城市的主要河流也因此而受到污染，引起鱼类死亡，这与此种类型大
气污染能形成—— 有关。
(2)这种大气污染对人体
系统的危害最大，将会造成 等病症(举出2种主要病症)。
(3)大气中的SO2将直接危害陆生高等植物的 组织。
(4)要防止类似悲剧的出现，应采取的措施是
12．实施西部大开发，要切实搞好生态环境保护和建设，大力开展植树种草，治理水土流失。防治沙漠化等。
(1)从生态因素分析，改善西部地区生态环境必须先解决的非生物因素是
(2) “退耕还林还草”的生态学原理是为了提高生态系统 保护环境，保持生态的稳定性的关键是
(3)近年来，华北、北京等频繁出现“沙尘暴”、华东地区出现“泥雨”主要来自黄土高原和内蒙古地区，这说明森林等植被在 等方面起着非常重要的作用。
(4)荒漠化加速了西部生物多样性的进一步丧失，这是因为生物对环境的适应是
(5)西部耕地同样要做好除草、治虫等工作，从能量流动的角度看，这项工程的目的是
。治虫措施中不宜大量喷施化学杀虫剂，控制使用化学杀虫剂的方法，可使用 替代化学杀虫剂；也可采用基因工程的手段将
转入农作物，形成新的抗虫作物品种。
(6)南水北调工程对改善北方地区生态环境的积极意义是什么
二、拓展创新
1．下面为“四位一体”生态工程物质循环图，此图所示为近年来出现在我国北方农村的一种生态工程类型，用来解决北方地区由于冬天气温低导致农作物不能生长，家畜生长缓慢甚至停止，沼气池不能正常产气，农民要保证蔬菜的不间断生产的问题。请回答：
(1)“四位”是指什么
(2)此生产模式运行的原理是什么 说明你所依据的生态工程原理。
2．如何将严重退化的海滨盐沼湿地改造成有益和有用的生态系统，且有利于我国沿海地区经济和社会的可持续发展 请列举若干措施。实例和发展前景
生态工程知识归类
科技探索之路——生态工程的兴起
生态工程的基太原理
生态工程实例和发展前景
关注生态工程建设
造成的污染问题
生态工程的
基本原理
实践活动：
生态工程实例
物质循环再生原理
理论基础：生态系统稳定性物种多样性原理
资料分析：三北防护林建设中的问题
生态系统的多样性
理论基础：生物与环境的协调与平衡协调与平衡原理
资料分析：太湖的高营养化问题
西北一些地区的防护林问题整体性原理社会系统的关系问题
系统学和工程学的原理
系统的结构决定功能原理理论基础：分布式优于集中式和环式定功能原理
【实例：桑基鱼塘系统整体性原理
珊瑚虫的营养关系
调查沼汽工程的买施情况农村综合发展问题：农村中物质、能量的多级利用问题型生态工程 对策：进行综合发展型生态工程小流域综合治问题：小流域水土流失问题理生态工程 1对策：进行综合治理
【案例：甘肃陇雨县“九子登科”模式
大区域生态系问题：我国土地荒漠化问题统恢复工程
对策：植树造林、退耕还林、还草等
案例：退耕还草和三北防护林建设湿地生态恢复问题：湿地的缩小和破坏的问题一一 对策：
【案例：江西鄱阳湖湿地生态恢复工程矿区废弃地的问题：矿区生态环境的破坏问题生态工程
对策：修复土地、恢复植被等
案例：赤峰市元宝山矿区生态恢夏工程城市环境生态问题：城市生态系统面临的垃圾、大气、噪音等污染问题
对策与案例．城市绿化、污水净化和废彝物处理等综合治理
生态工程发展的前景
“生物圈2号”的实验及启示
问题提出设计实验及结果失败原因给人类的启示
我国生态工程f西方国家生态工程的特点发展前景的分{我国生态工程的特点析与展望 【我国生态工程存在的问题及发展前景
答案
5．1生态工程的基本原理
一、基础达标
1．B 2．D 3．C 4．A 5．B 6．A 7．C 8．D 9．D 10．D
11．(1)3、1、2、4 (2)有机物污染 无机物N、P的污染 有毒化学物质的污染 (3)远 (4)3号化工厂物理沉解化学分解生物净化 (5)①、③污水冲入长江后会造成第二次污染
二、拓展创新
参考：利用秸秆生产食用菌和蚯蚓等的生产设计。秸秆还田是保持土壤有机质的有效措施。但秸秆若不经处理直接还田，则需很长时间的发酵分解，方能发挥肥效。在一定条件下，如果利用糖化过程先把秸秆变成饲料，而后用牲畜的排泄物及秸秆残渣来培养食用菌：生产食用菌的残余料又用于繁殖蚯蚓，最后才把剩下的残物返回农田，收效就会好得多。虽然最后还田的桔秆有机质的肥效有所降低，但增加了生产沼气、食用菌、蚯蚓等的直接经济效益。
5．2生态工程的实例和发展前景
一、基础达标
1．C 2．D 3．C 4．A 5．A 6．B 7．D
8．发达国家经济发展水平较高，人均土地、水等资源占有量较多，所以这些国家的生态工程往往注重生态恢复，而较少注重经济效益。而我国人口较多，人均土地、水资源和能源占有量少。所以在进行生态工程时，一定要注重生态效益、社会效益和经济效益的统一。
9．(1)人类居住区； (2)“肺”(大气扩张室)； (3)农业区； (4)沙漠(5)热带雨林； (6)热带草原； (7)海洋
10．秸秆还田、青贮饲料、沼气发酵和秸秆汽化等。
11．(1)酸雨 (2)呼吸呼吸困难、咳嗽(喉疼、支气管哮喘) (3)叶
(4)严格控制污染源
12．(1)水(2)自动调节能力植被(绿色植物) (3)防风固沙，调节气候(4)相对的 (5)设法调整生态系统能量流动关系，使能量更多地流向对人类有益的农作物生物杀虫剂抗虫基因 (6)我国北方地区，尤其是西北地区生态系统脆弱，其关键因素是缺水，所以南水北调工程完成后，对北方地区生态建设具有重要意义。
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二、拓展创新
1．(1)“四位”指沼气池、猪禽舍、厕所及日光温室四部分。
(2)它的运行原理为：日光温室的增温效应可使蔬菜等作物在冬天也能正常生长；同时也使猪禽免受严寒而快速生长；温室内的植物为动物提供氧气，同时吸收二氧化碳；人、猪、禽的粪尿及蔬菜废弃物和秸秆等物质投入沼气池产气，同时温室的高温也提高了沼气在冬天的产气稳定性；沼液和沼渣又是蔬菜的良好肥料，有助于减少蔬菜的病虫害，提高蔬菜的产量和质量。
“四位一体”充分应用了物质循环和生物多样性等原理，提高了单位土地面积的产出，同时减少了环境污染，大大提高了农业的综合效益。
2．(1)研究开发一系列适合我国盐土资源的优质耐盐经济植物种质资源，直接、快速地建立第一性生产力，确保生态、经济和社会综合效益的提高； (2)运用生物技术与生态技术相结合，选育高产、优质和抗逆的牧草品种，大规模扩繁，并通过平衡供草，为沿海地区开发种草养畜(禽)业提供科学依据； (3)通过种植耐盐牧草，既养鱼又护堤，生态经济效益显著。
单元测试四(专题4和专题5)
一、选择题
1．B 2．B 3．D 4．A 5．A 6．A 7．D 8．A 9．C 10．B 11．A 12．D13．B 14．D 15．C 16．D
二、非选择题
17．有抗病毒能力的干扰素 遗传密码 基本相同 遗传物质
18．(1) [3]衣壳衣壳粒蛋白质
(2)DNA是遗传物质DNA能控制蛋白质的合成
19．(1)核糖体 (2)免疫 (3)基因重组
(4)答案一：有道理。这种转基因玉米的果实(种子)中也可能含有蛋白酶抑制剂，食用后可能抑制人体消化酶的活性，使人无法对食物进行消化而出现病患。
答案二：无必要。这种转基因玉米的蛋白酶抑制剂主要集中在茎叶中，而人类食用的是其果实(种子)加工而成的食品，因此不会影响人体对食物的消化。
答案三：无必要。因为人与害虫消化酶的结构是存在差异的，玉米的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，但对人很可能无影响。
答案四：无必要。人类食用的通常是煮熟后的玉米食品，玉米蛋白酶抑制剂在高温中已经被破坏．因此不会对人的消化造成不良影响。 (开放题)
20．(1)原核 (2)由母体产生的不经受精作用就可直接发育成新个体的细胞
(3)空气吸人、皮肤传染、食物传播
21．(1)见下图
发展副业
砍伐森林
扩大耕地
生活水平下降——农业减产
(2)C (3)A．减小了湖区的水域面积，降低了流域的蓄流能力；B．降低了湖泊对洪水的调节能力，增加了干流的排洪负荷。 (4)A．梅雨过强，梅雨期过长则涝害发生；B．梅雨期过短，梅雨过弱则旱灾发生。 (5)既是天灾，更是人祸。说是“人祸”：长期以来由于对生态环境保护不力，森林资源被乱砍乱伐．造成长江中上游水土流失严重，中下游湖泊泥沙淤积，再加上长江中下游围湖造田，湖泊面积萎缩，蓄水调节功能减弱；说是“天灾”：恰逢长江中下游地区梅雨季节，我国受“厄尔尼诺”现象影响。降水量猛增，降雨集中，持续时间长。
22．(1)①森林和草地面积减少，使土壤蓄水能力降低；②植被破坏，使土壤裸露和荒漠化，沙土随风而起；③森林面积减少，防风固沙能力下降。 (2)①积极营造防护林，并妥善养护；②保护草原，控制载畜量，防止土壤裸露；③退耕还林、还草。
23．利：水库可以有效地减轻长江洪水灾害对中游人口稠密、经济发达的平原湖区生态与环境的严重破坏，以及洪灾对人们心理造成的威胁；可提供大量的清洁能源，与火力发电相比可避免大量污染：有效地改善库区和坝下游的航运环境：扩大鱼类及水生生物的生长环境。为渔业发展提供有利条件。
弊：水库蓄水后部分文物古迹、三峡自然景观和部分耕地被淹没；水库淹没、城镇迁建、移民过程中产生的生态与环境问题；对白暨豚等珍稀物种资源的影响；对上游库尾洪涝灾害的影响；滑坡、诱发地震等问题。
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.4.2 关注生物技术的伦理问题
课题 关注生物技术的伦理问题 主备人 上课时间 编号 15
教师
教学重点 通过讨论与交流，让学生既要了解到克隆技术、体外受精和胚胎移植技术，以及基因检测技术在人类生活中的积极作用，同时还要关注它们带来的有关伦理问题。
教学难点 在讨论问题过程中，引导学生运用科学的原理和语言、严谨的逻辑表述自己的观点，防止随意的猜测、盲目的疑虑和偏激的态度。
教学目标 知识目标 认同对生物技术伦理问题讨论的必要性，简述克隆人、试管婴儿、基因检测等生物技术在应用中可能和已经带来的利与弊。
能力目标 通过讨论、阅读、查找资料等活动，关注上述问题可能给人类生活带来的影响，形成自身的心理准备和理性的思考
情感目标 让每个学生都认真地去思考生物技术带来的伦理争论。
教学媒体 Ppt课件
教学内容 教师的组织和引导 个人札记
【热点问题讨论1】【热点问题讨论2】 【热点问题讨论3】 有关热点问题的背景资料和争论焦点的内容，可以安排学生自己阅读，还可以让学生在互联网上查阅和收集更多相关的信息，在课堂上就问题展开充分的讨论，让学生感受到生物技术的伦理问题已经或正在进入我们的生活，以及这些问题对个人、家庭和社会可能产生的影响。如果可能的话，还可以就其他一些学生感兴趣的生物技术安全性和伦理问题展开讨论。【热点问题讨论1】2.伦理学家和科学家看待克隆人的角度有什么不同？提示：伦理学家主要是从伦理学、社会学和心理学角度看问题，而科学家更多的是从科学的可行性和科学意义的角度看问题。4.你愿意被科学家克隆吗？为什么？提示：参见教科书中的内容，可以从科学角度、伦理角度和社会需求角度讨论，现在不宜克隆人。我国明确禁止生殖性克隆人，一再重申的四不原则，体现了中国大多数人的价值观取向。5.克隆人如果真的来到人间，你认为应该怎样正确对待他们？提示：到时候我们恐怕并没有必要去追究他是出于什么目的被克隆出来的，也没有必要去争论该成果有什么科学价值，而应该把克隆人当作我们社会中的一个普通成员，尊重他的人权、人格。要用他做实验时，必须征得他自愿同意，绝不能伤害他的身心健康。社会应该以平常心态看待克隆人，使克隆人获得和我们一样的生存和发展的条件。目前，克隆动物还那么困难，克隆人更加不易，当世界上有那么几个克隆人来到人间时，他们并不会破坏我们正常的生活秩序。【热点问题讨论2】1.你是否支持设计试管婴儿？为什么？提示：设计试管婴儿只是在特定背景下的一种应急措施，需要经过国家有关部门严格审批。它不宜推广，并要严防滥用。2.为什么捐出一部分骨髓救治他人，不会给捐献者的身体健康造成损伤？你愿意为救人一命而捐献自己一部分骨髓吗？为什么？提示：（1）所谓捐献骨髓，实际上医生只是从你的骨髓中分离出一部分造血干细胞供移植。因为造血干细胞在人的骨髓中相对较多，而在外周血液中却很少。（2）干细胞的一个重要特点是自我更新能力很强，被分离走的那部分造血干细胞，很快就会被“补齐”。因此捐献骨髓不会影响捐献者身体健康。（3）医生只是在医学公认的安全条件下，分离出捐献者有限数量的造血干细胞，而且整个抽取、分离过程，都是在设备良好的大医院中进行的，一般不会对捐献者造成意外伤害。（4）捐献有限造血干细胞救人一命，对个人来说是一种美德、一种欣慰和快乐，是一种高尚的人道主义表现。【热点问题讨论3】1.你愿意获得一张自己的基因身份证吗？为什么？提示：（1）现在要对个人所有基因进行检测，是不现实的。因为现在有不少基因还没得到确定。即使只是对个别或少数基因进行检测，也并不是每个人都需要的。现在西方国家对某几种致病基因进行筛检时，接受测定的人也只是有这类遗传病家族史的个人，或这类疾病的高危个人。目的是使他们能及早采取防范措施，如养成良好生活习惯、定期检查身体、适时手术等。（2）有某种致病基因，并不一定就会患病。患某种疾病，往往不是由单一原因引起的。况且已知人的很多疾病是多基因病，它是由遗传因素和环境因素共同决定的。如果有良好的生活习惯等，往往可以使人避免患上某些遗传性疾病。（3）有许多疾病，测定其致病基因是相当困难的。因此科学家认为不如测定其所表达的蛋白质更为快捷、有效。（4）基因检测给受试者造成的心理负担或压力必须考虑到。特别是给出似是而非的结论之后，往往会使受试者无所适从。（5）现在记录有个人某些遗传信息的“身份证”已经出现，但仅仅是试验性质的。至于说拿着它去看病，起码在可以预见的将来是言过其实。（6）将“基因身份证”上记录的信息和它的作用等问题弄清楚之后，才能决定要不要它。比如，现在有的试验性基因身份证仅仅记录个人特有的某一对或某几对等位基因信息，它可能在验明正身方面起更大的作用，这类基因身份证要它也无妨。干细胞是具有强大的多方向分化潜能和自我更新能力的一类未分化细胞。干细胞按分化潜能可分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞三种类型。全能干细胞（totipotent）是可以发育成一个完整个体的未分化细胞，如受精卵。多能干细胞（pluripotent）是指能分化成除胎盘之外所有其他组织细胞的未分化细胞，如ES细胞，它的分化能力仅次于受精卵。专能干细胞（unipotent）是指与特定器官和特定功能相关的一类干细胞，如神经干细胞、造血干细胞等。干细胞按来源不同又可分为胚胎干细胞和成体干细胞两大类。胚胎干细胞是来自胚胎，如上述的ES细胞和PGCS细胞；成体干细胞是来自于已出生的人的体内，如人体各种组织中干细胞。干细胞可以通过以下四个途径获得：① 从体外培养的胚胎中获得；② 从早期流产的胎儿中获得；③ 从克隆的胚胎中获得；④ 从成体中获得。干细胞应用前景非常广阔，比如可用于细胞治疗、基因治疗、药物筛检和毒性的检测、生物体发育机制研究等。其中最吸引人的应用是，将干细胞分化成某一特定的细胞、组织，甚至器官，通过移植，使之再建起受损的组织，甚至器官。比如，将干细胞在体外分化为胰岛细胞，注入病人胰脏中，通过增殖，构成病人新的胰岛组织，它就可以替代病人受损的胰岛组织，使依赖注射胰岛素维持生命的病人得到根治。人们预言，干细胞有可能用于治疗人类几乎所有的组织坏死性或退行性疾病。它将是人类医疗史上的一次革命。但是，用干细胞治疗时，要有一定数量分化的细胞，并要解决免疫排斥难题。为此，科学家就想将病人健康的体细胞核取出来，移植到去核卵细胞中，构建克隆人胚胎，然后再从胚胎中分离ES细胞，供研究和应用。这样就有可能解决上述两个难题。因此在现阶段克隆人胚胎应该看成是干细胞研究和应用中的一个步骤。现在所谈的治疗性克隆主要就是指这些内容。2.关于试管婴儿技术有哪些伦理问题的争论？（1）代孕问题的提出① 有的妇女有健康的卵巢，但因癌症而摘除了子宫，或子宫有毛病，或因其他原因无法在自身子宫孕育胎儿，而需要借用别人的子宫帮助孕育胎儿，这样就提出了代孕的问题。代孕开始时并不具有商业性质，只是出于亲属之间的情谊互相帮忙，再加上由于精、卵是来自夫妻双方，因此并没有引起多大的争议。上述这种亲属间代理怀孕的情况毕竟不多，而有些子宫健全的妇女，为了免受怀孕和分娩痛苦的折磨，或者为了保持自己苗条的体型，也要求别人替自己生个孩子，这样就引出了一系列伦理争论。在英国、美国等国家，20世纪80年代就出现了代孕行业，这些“出租子宫”妇女的情况很复杂，但是她们当中大部分人都是穷人，替人家生个孩子所得到的报酬，足以应付经济上的燃眉之急。② 伦理争论一部分人认为，不能让代孕合法化，其理由是：──代孕是富人对穷人的压迫，是对人类伦理道德的挑战。对于不育的妇女来说，她们是令人同情的，但是如果她们借助代孕生子，必然会在社会上造成一批以代孕为职业的妇女，这是人间更大的悲剧。对于那些身体健康的妇女，为了个人种种目的，使用金钱而将本来属于自己的生育责任，转嫁到代孕母亲身上，这种金钱与代孕之间的关系并不是平等互惠的关系，是富人对穷人的压迫。──可能使代孕的妇女沦为专门替人生孩子的工具，这不利于对妇女的保护。─代孕存在着风险：如果生下的孩子有残障，谁都不想要怎么办？如果代孕母亲在怀孕过程出现生命危险怎么办？这是金钱所无法弥补的。──对所生下的孩子会造成诸多的心理、社会和法律问题。首先，代孕母亲怀的是孩子，而不是物。经过十月怀胎，代孕母亲与孩子之间会产生强烈的骨肉之情。如果代孕母亲不愿把孩子交给委托方怎么办？其次，代孕母亲怀的胚胎，可以是委托方精、卵培育的，也可以是用代孕母亲的卵子与其他人精子培育的，还可能怀的是与委托方、代孕母亲毫不相干的胚胎，甚至有的代孕母亲怀的是自己女儿和女婿的胚胎。这样，生下的孩子能在这么纷乱的关系中摆平自己的心理吗？难道孩子不会觉得自己是人们出于某种需要而制造出的“玩意儿”吗？──现在有的同性恋者也提出用自己的生殖细胞在人体外受精，由代孕母亲替他们生个孩子，这样岂不造成社会混乱，严重损伤了后代的利益吗？──子宫有问题的妇女，不见得非得要用代孕的办法生孩子，她们可以通过领养的途径得到。另一部分人则认为代孕是一种合理的要求，是运用科技力量帮助不育的妇女做妈妈的行为，因此代孕是应该受到法律保护的人类生育的基本权利。其理由是：──平等生育权是基本的人权。子宫有毛病，请人代孕的要求是合理的，而且现在科技力量也能办得到，那么我们为什么还要去剥夺她们的基本权利呢？──代孕有利于稳定家庭、稳定社会。孩子是稳定家庭的重要因素。用夫妇的精、卵结合形成的胚胎请人代孕，犹如孩子先交给别人抚养，然后再领回来一样，怎么说也是自己的“亲骨肉”，它有利于稳定家庭。否则，很容易发生夫妻离异，家庭解体。因此代孕是合乎人类伦理道德的。──在代孕中付给代孕母亲一定的报酬是合情合理的，谈不上剥削或压迫。因为代孕母亲付出了心血、需要营养、不能外出工作，委托方应该付给一定金钱给以补偿。代孕是一项充满人情味的妇女之间的相互帮助。──需要通过代孕实现做母亲愿望的妇女人数不少，即代孕有着庞大的市场需求，禁止是困难的，不现实的。同时，代孕本身是一项现代的生殖科学技术，如果因为有了争议就要给以禁止，那么又如何谈得上创新和发展呢？现代生物科学技术的应用，几乎没有一项是没有争论的。──通过政策或法律的规范，可以让代孕造福人类，防止滥用。（2）精子银行或胚胎银行① 精子银行带来的问题在做试管婴儿的人当中，有不少夫妻是因为男方没有精子、精液，或者精子不正常等原因，需要别人提供精子，做体外受精。在中国，法律规定不能进行精子买卖，只能通过相互馈赠获得，或者通过精子库获得，但对获得者有严格的资格认定：如男方必须是无精症、少精症、弱精症、畸精症等患者；男方是长期接触放射线或有毒化学物质人员；男方是出生于某种遗传病家庭或输精管已结扎而不能恢复等。同时，还要在保证书上签字，保证承担所出生孩子的一切法律责任和义务。但是在国外，精子银行却完全是商业性质，它的运转是为了盈利，于是就牵扯出了一系列伦理道德问题：──体外受精所需精液量很少，精子银行可以将同一批号的精液提供给很多妇女使用，这样势必造成在社会上出生一大批同父异母的兄弟姐妹，在不知情的情况下，将来如果他们相互间进行婚配，岂不造成近亲结婚？中国法律规定，一位捐精者的精子只能供给五位妇女卵子受精。──有的捐精者已经死了，但是他的精液却仍然保存在精子银行中，继续供给妇女使用。这无异于是拿死人的精子与妇女的卵子受精，是极不道德的。而且有人有意地希望自己死后，能用自己的精液去做体外受精，以便让“自己”继续“存活”在这个世界上。──有可能通过精液向妇女传播传染性疾病。虽然现在有很多国家都规定对捐精者要进行体检，只有身体健康者才可以捐精。但是人们担心，在金钱的诱惑下，有可能让未经健康检查的人捐精，或者精液未经筛检就入库。在艾滋病肆虐的今天，这种担心不是多余的。──为了打消顾客怕染上艾滋病的顾虑，一些精子银行就向顾客展示捐精者更多的个人资料；有的还允诺等孩子长大后，将向孩子提供捐精者姓名、电话、地址，也可以安排见面。由于孩子难以割断与捐精者（生物学父亲）的情结，可能引发一系列社会学和法学问题。② 胚胎银行带来的问题在做试管婴儿过程中，通过体外受精得到的胚胎往往是有富余的。为了防止胚胎移植不能一次成功，以备下一次再用，因此人们都把这些富余的胚胎冷冻起来。另外，有的妇女为了能在自己认为合适的时候怀孕，趁年轻时将自己的卵子取出，与丈夫的精子通过体外受精做成胚胎冷冻起来，以供将来使用。由此又引出来一系列伦理问题：──冷冻在低温库中的胚胎是要收费的，有人做试管婴儿时胚胎移植一次就成功了，对那些冷冻的胚胎于是就置之不顾了；有的人也许压根儿就忘了自己在胚胎银行里还保存着冷冻胚胎，既不交费，胚胎银行又无法跟他们取得联系，于是就引出了对这些“多余”、“无主”的胚胎怎么处置的问题。能不能将这些胚胎杀死抛弃？或者提供给科学家做研究？在西方人眼里，一个胚胎就是一条生命。但是争论归争论，在既不交钱，又找不到认领人的情况下，胚胎银行只能把他坚决处理掉。──如果男女分手了，但是在胚胎银行里又存有用他们精、卵做的胚胎，是把胚胎放入女方子宫中孕育呢？还是把它毁掉？如果男女双方意见不一，就难办了。因为在一些西方国家规定，只有征得男女双方的同意，才能将冷冻胚胎植入女方子宫孕育。但是，有人认为决定权在女方手里，因为胚胎只有在女方的子宫中才能孕育成婴儿。这是游走于人情与法律之间的难题。──如果委托人突然间都去世了怎么办？曾有一对富有的美国夫妇，将他们精、卵做的胚胎冷藏在澳大利亚墨尔本一所不孕症治疗中心。在一次外出旅行中，因飞机失事，这一对夫妇去世。于是有人就提出，是不是应该把胚胎植入代孕母亲子宫，让他生下来，继承遗产？还是没有这个必要，把财产交给他们的亲戚继承，抑或交给国家处置。即提出了这样的问题：冷冻胚胎应该具有什么样的道德地位和法律地位？3.基因治疗会出现哪些伦理问题？（1）基因治疗的合理性① 基因治疗的疾病一般是目前无法得到根治的、严重的遗传性疾病，而且这些疾病很容易造成患者死亡，因此，基因治疗方案比较容易得到患者或监护人的同意，同时也比较容易得到政府有关部门的批准。② 尽管基因治疗困难重重，但是科学家认为，基因治疗的思路是正确的，因此一直在坚持不懈地研究着、实践着。③ 基因治疗蕴藏着丰厚的商业利润。对于基因治疗而言，即使以后可以用于临床，其收费也会很高。由于不少人为了治病可以不惜金钱，因此在巨大商业利润的驱动下，国家或私人都投入了大量研究资金，这样就进一步刺激了基因治疗的发展。（2）基因治疗的困难① 基因治疗的进展，依赖于基础理论研究的突破，而且并不是说知道了致病基因，人类就有办法对付它了。更何况，目前对很多基因病的致病基因，及其基因间相互作用的机理尚不清楚。② 要寻找合适的靶细胞，让转入的基因在患者体内能持久地发挥作用。③ 每个靶细胞只能整合入一个基因。体内生化物质是处于一种动态平衡状态，基因表达产物少了不行，多了也不行。④ 要选择、构建合适的载体。现在常用的载体是病毒，尤其是反转录病毒，虽然它们都进行了无害化处理，但是科学家还是报道了接受基因治疗的人易患癌症的事实。⑤ 现在还缺乏令人满意、有效地将目的基因导入受体细胞染色体定点位置的办法。（3）基因治疗是否必要和安全有人认为没必要搞基因治疗，其理由是：① 基因治疗是支持了劣生，阻碍了人种进化；② 需要进行基因治疗的人很少，但是研究和实施基因治疗得花费大量金钱，这样势必造成医疗资源需求转移；③ 目的基因随机地整合入受体细胞染色体，会不会引发突变、癌变等严重后果，或者发生基因沉默；④ 基因治疗技术有可能被滥用，比如用于去掉不想要的基因，加入想要的基因，即用于人种的改造等。 所谓治疗性克隆是指，“利用克隆技术产生特定细胞和组织（皮肤、神经或肌肉等）用于治疗性移植”（国际人类基因组伦理委员会，1999年3月）。生殖性克隆是指，将克隆技术用于生育目的，即用于产生人类个体。
课堂巩固 投影几个题目
作 业 学案与测评
板书设计：关注生物技术的伦理问题克隆技术引发问题设计试管婴儿引发问题基因身份证
课后笔记：利用热点问题的冲击力调动学生的学习兴趣。虽然这些问题目前在一定范围内还存在争议，但若干年以后，却是学生在未来的生活中所要面对的。这些问题与他们的切身利益有一定的相关性，让学生从这一角度认识问题，会让问题的讨论活泼而又严肃，会让每个学生都认真地去思考生物技术带来的伦理争论。
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www.1.2 基因工程的基本操作程序
课题 1.2 基因工程的基本操作程序 主备人 上课时间 编号
教师
教学重点 基因工程的基本操作程序的四个步骤
教学难点 从基因文库中获取目的基因2、利用PCR技术扩增目的基因
教学目标 知识目标 简述基因工程的原理和技术
能力目标 1、通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养观察能力。2、通过对基因工程的基本操作程序的学习，使学生在理解步骤的同时，举一反三，对于其他基因工程操作实例做到能理解、能介绍，从而培养学生对相关知识的理解能力及良好的语言表达能力。
情感目标 3、通过引导学生在网上的探究活动，引导学生主动参与，乐于探究，培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。
教学媒体 多媒体课件
教学过程
教学内容 教师的组织和引导 个人札记
一、目的基因的获取 二．基因表达载体的构建三．将目的基因导入受体细胞四、目的基因的检测和鉴定 复习提问：1.DNA重组技术的基本工具有那些，各自的作用和特点是什么？2.我们所学过的育种方法有那些？其中基因工程育种有那些优点？导入：通过基因工程的概念我们可知,我们能够应用DNA重组技术和转基因技术赋予生物以新的遗传特征，但是无论是DNA重组技术还是转基因技术都需要找到对我们有利的目的基因，我们该如何去寻找目的基因哪，目的基因又将如何连接到载体上哪，以及如何将载体导入受体？这些都是我们所要共同探究的问题!现在让我们共同学习一下1.2基因工程的基本操作。思考1.我们在前面提到的苏云芽孢杆菌中的抗虫基因、胰岛素基因、干扰素基因等都可以作目的基因。可是要在浩瀚的“基因海洋”中，找到特定的目的基因可以用什么样的方法和途径呢？2、基因工程的基本操作程序主要包括： 、 、 新课教学：基因工程的基本操作步骤主要包括：目的基因的获取；基因表达载体的构建；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。一．目的基因的获取1．目的基因：主要是指编码蛋白质的结构基因。2．目的基因的获取方法： 基因组文库 从基因文库中获取鸟枪法 cDNA文库人工合成（1）从基因文库中获取基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因。构建基因文库的目的：为了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因。基因组文库：含有一种生物的所有基因。部分基因文库（如cDNA文库）：含部分基因，可由mRNA反转录而来。（2）利用PCR技术扩增目的基因PCR：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。原理：DNA双链复制原料：模板DNA；RNA引物；四种脱氧核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq酶）；离子方法：DNA受热变性解旋为单链、冷却后RNA引物与单链相应互补序列结合、DNA聚合酶作用下延伸合成互补链。特点：指数形式扩增二．基因表达载体的构建1．目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在；可以遗传给下一代；使目的基因能够表达和发挥作用。 目的基因：2．基因表达 启动子：位于基因首端，RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动转录基因载体的组成 终止子：位于基因尾端，使转录在所需要的地方停下来 标记基因：鉴别受体细胞中是否含有目的基因3．方法：同种限制酶分别切割载体和目的基因，再用DNA连接酶把两者连接。目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）4．条件：同种限制酶、DNA连接酶、ATP（目的基因、启动子、终止子、标记基因）三．将目的基因导入受体细胞 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的过程。 导入植物细胞：农杆菌转化法（表达载体导入农杆菌，再让农杆菌感染植物细胞）将目的基因导入受体细胞： 细菌 ↓氯化钙 细胞壁的通透性增大 ↓重组质粒进入受体细胞 ↓目的基因随受体细胞的繁殖而复制②导入动物细胞：显微注射法（将基因表达载体提纯，用显微仪注射到受精卵中）③导入微生物细胞：Ca2＋处理受体细胞成为感受态细胞，再进行混合。提示：农杆菌转化法的原理是利用农杆菌（胞内寄生菌）对植物的感染而把目的基因导入受体细胞。四．目的基因的检测和鉴定①检测是否插入目的基因，利用DNA分子杂交技术，目的基因DNA一条链（作探针）与受体细胞中提取的DNA杂交，看是否有杂交带。②检测是否转录出了mRNA，利用DNA分子杂交技术，目的基因DNA一条链（作探针）与受体细胞中提取的mRNA杂交，看是否有杂交带。③检测目的基因是否翻译成蛋白质。抗体与蛋白质进行抗原－抗体杂交，看是否有杂交带。④还可以进行个体水平的鉴定，根据其性状。提示：①DNA分子杂交技术首先提取受体细胞中的DNA，然后高温解成单链，再与同位素标记的DNA探针杂交；②抗原－抗体杂交所用到的抗体是用表达出的蛋白质注射动物进行免疫，产生相应的抗体，并提取出而来的。 目的基因主要是指能编码蛋白质的结构基因。从基因文库中获取目的基因的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性。由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，不能直接用于基因的扩增和表达，因此，在获取真核细胞中的目的基因时，一般是用人工合成目的基因的方法。为保证目的基因与载体能够结合，在切割载体和目的基因时要用同一种限制酶
课堂巩固 学案与测评
作 业
板书设计： 1.2 基因工程的基本操作程序一、 目的基因的获取二、基因表达载体的构建（基因工程的核心）三、将目的基因导入受体细胞四、目的基因的检测和鉴定
课后笔记：教学中加强预习环节，先解决为什么要分四个步骤的问题，然后解决每一步骤的技术方法问题；通过教学媒体的运用，解决每一程序中的技术难点。专题5　生态工程
5．1　生态工程的基本原理
1．历史背景：1987年联合国环境与发展委员会在《我们共同的未来》中提出了“　可持续发展　”的战略思想。其基本内容是　经济发展　不仅要满足当代人的需要，还要不危害后代人的　发展能力　；生态效益应和　社会效益　与　经济增长　协同考虑。在这种形势下，　生态工程　得到了迅速的发展。
2．生态工程：就是遵循自然界　物质循环　的规律，充分发挥资源的　生产潜力　，防止　环境污染　，达到　经济效益　与　生态效益　的同步发展。其特点是　少消耗　、　多效益　、　可持续　。
3．生态经济：主要是通过　循环经济　的原则，使一个系统产生的污染物，能够成为本系统或另一系统的　生产资源　，从而实现　废弃物的资源化　。其基本手段之一是　生态工程　。
4．生态工程的基本原理：　物质循环再生原理　、　物种多样性原理　、　协调与平衡原理　、　整体性原理　、　系统学与工程学原理　等。
5．协调与平衡原理：生物体既能　适应　一定的环境，也能影响环境，所以在生态工程建设中需要处理好生物与环境的　协调与平衡　，需要考虑环境的　承载力　。
6．整体性原理：进行生态工程建设时，不但要考虑到　自然生态系统　的规律，还要考虑到　经济　和　社会　对系统的影响力。
7．系统的结构决定功能原理：考虑系统内部不同组分之间的结构，通过　改变和优化结构　，达到改善　系统功能　的目的。
8．系统的整体性原理：系统各组分之间只有保持适当的　比例　关系，才能顺利完成　能量　、　物质　、　信息　等的转换和流通，并实现　总体功能　大于　各部分功能之和　的效果。
9．沼气工程：沼气工程可以有效地解决农村的　燃料　、　饲料　、　肥料　“三料”问题，实现物质的循环利用和能量的分层分级利用。
5．2　生态工程的实例和发展前景
1．农村综合发展型生态工程：
（1）问题：如何在　人多地少　、　资源有限　的条件下提高　生态　效益、　经济　效益和　社会　效益。
（2）对策：建立以　沼气工程　为中心的物质多级循环利用工程。
（3）案例：北京郊区的　窦店村综合发展生态工程　。
2．小流域综合治理生态工程：
（1）问题：小流域地区的　水土流失　严重。
（2）对策：依据　整体性　原理、　协调与平衡　原理和　工程学　原理等进行小流域综合治理。
（3）案例：甘肃陇南地区的　“九子登科”小流域治理模式　。
3．大区域生态系统恢复工程：
（1）问题：由于　过度樵采　、　过度放牧　、　盲目开垦　等原因导致土地严重　荒漠　化。
（2）对策：实施　森林　或　草原　恢复生态工程、　水土保持　生态工程等。
（3）案例：　退耕还林还草　生态工程、　防沙治沙　生态工程和　三北防护林　生态工程等。
4．湿地生态恢复工程
（1）问题：湿地面积　缩小　，导致气候　变劣　、地下水位　下降　、生物　多样性　减少等。
（2）对策：采用　工程　和　生物措施　相结合的方法，使湿地得以恢复。
（3）案例：　鄱阳湖　湿地恢复生态工程。
5．矿区废弃地的生态恢复工程：
（1）问题：开矿造成　土体　、　土壤　、　植被　和　生态系统　的破坏，以及　重金属　污染等。
（2）对策：采取　制造表土　、　多层覆盖　、　特殊隔离　、　土壤侵蚀控制　和　植被生态恢复　等措施。
（3）案例：赤峰市　元宝山矿区　生态恢复工程。
6．城市环境生态工程：
（1）问题：城市的快速发展造成　垃圾（固体物）　污染、　大气　污染和　噪声　污染等。
（2）对策：城市规划和布局做到　城市生态　分区；推广　环境友好　技术和　低污染清洁型生产　工艺；进行废弃物的　资源化　利用；建立健全　法制　进行监督等。
（3）案例：　污水　处理技术和固体废弃物的　资源化　利用。
7．生态工程的发展前景：
（1）建造“生物圈2号”的目的是验证人类在　离开地球　的情况下，利用　人工生态　工程，仅仅依靠太阳能，能否维持生存。
（2）我国面临的生态危机是　环境污染　、　人口增长　、环境资源破坏和　能源短缺　等问题结合在一起形成的“并发症”。
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www.基因工程的应用一、 教学目标
1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。
2.关注基因工程的进展。
3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。
二、教学重点和难点
1.教学重点
基因工程在农业和医疗等方面的应用。
2.教学难点
基因治疗。
三、教学策略
1.加强收集信息和处理信息环节的指导。
基因工程的应用是基因工程基本操作程序的一个必然结果。如果本节只作为成果的学习，那么就显得思维力度不足了。为此，建议加强指导学生收集和处理信息这一环节。具体做法如下：
无论是学习转基因植物方面的应用，还是学习转基因动物方面的应用，乃至转基因工程菌生产药物方面的应用，首先必须寻找目的基因。教师可利用表1-1，指导学生整理课本中提供的信息，填写此表。这样做既可以调动学生学习的积极性，也增强了他们分析和处理信息的能力。
表1-1 转基因生物与目的基因的关系
转基因生物 目的基因 目的基因从何来
抗虫棉 Bt毒蛋白基因 苏云金芽孢杆菌
抗真菌立枯丝核菌的烟草 几丁质酶基因和抗毒素合成基因
抗盐碱和干旱作物 调节细胞渗透压的基因
耐寒的番茄 抗冻蛋白基因 鱼
抗除草剂 大豆 抗除草剂基因
增强甜味的水果 降低乳糖的奶牛
甜味基因 肠乳糖酶基因
生产胰岛素的工程菌 人胰岛素基因 人
指导学生提高处理信息的能力，还可以体现在对教材内容的重组上。例如，我们可以解决当前世界上存在的重大问题作为主题，如以解决“粮食”、“环境污染”、“能源危机”、“攻克不治之症”等问题作为主题，让学生将课文中的知识或学生知道的课外的基因工程应用方面的知识进行重组。这样的活动不仅培养了学生处理信息的能力，还会使学生感悟到肩负的社会责任，从而激发用科学技术报效祖国的志向。
2.课文中的一些难点，建议采用小组讨论，师生共同归纳的方法学习。
课文中有几处是学生学习感兴趣的知识，但文字说明不多，学生学习有一定难度。例如 “什么叫乳腺生物反应器”、 “什么叫工程菌”、 “什么是基因治疗” 等。教师可创设问题情境，让学生讨论，加深用已有知识认识新事物的能力。学生想不到的地方，可由师生共同归纳。例如，学习乳腺生物反应器时，学生提出“给我们讲讲乳腺生物反应器究竟是怎么回事”。这时教师可提出以下问题，让学生讨论。
（1）用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如教材中列举的血清白蛋白、抗凝血酶等）比工厂化生产的优越之处有哪些？
（2）用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？
第一个问题，既可以解决乳腺生物反应器的优越性问题，而且显示了社会需求是乳腺生物反应器这一创新成果产生的动力。学生在充分讨论和发表观点的基础上，师生共同归纳出乳腺生物反应器的优点：①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。
第二个问题，用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过程相同。而不同之处可由教师提出：为了将目标产品在奶中形成，需要使用乳腺组织中特异表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成表达载体。
操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因）→构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动物→发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。
关于工程菌的学习，也可结合基因工程操作程序，予以说明，并结合微生物生长和代谢的特点，说明工程菌生产药物的优越性。
关于基因治疗，可结合课文中的具体实例，归纳出大致治疗过程。至于是否采用讨论方式，可根据课堂时间而定。如果时间紧，也可采用教师引导学习的方法。
四、 答案和提示
思考与探究
根据所学内容，试概括写出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。
提示：基因工程可以生产人类需要的药物，如胰岛素、干扰素等。我们吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程产品。农业生产中的抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆等都已进入商品化生产，上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。
五、 知识拓展
1.利用微生物生产药物的优越性何在
所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比有以下优越性：
（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。
（2）可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年科学家用2 000 L大肠杆菌发酵液得到100 g胰岛素，相当于从1 000 kg猪胰脏中提取的量。又如，生长素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中提取生长素。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。
（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。
2.在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳蛋白基因可以抗病毒侵染？
关于病毒外壳蛋白（coat protein，CP）基因导入植物后的抗病毒机理，目前有几种假说。一种假说认为：CP基因在植物细胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后，会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。另一种假说认为：植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。然而最近的研究表明，如果将病毒的外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒RNA之间的相互作用起到了抗性作用。
利用CP介导的抗病毒性还存在一些问题：①转基因植物对病毒的抗性有局限性，仅限于特定的病毒（被使用CP基因的病毒）或密切相关的病毒；②转基因植物大多数只是发病延缓，一般为两周，并非根治；③潜在着植物表达的外壳蛋白包被与另一种病毒形成新的杂合病毒的危险。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
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