高中生物人教版选修三 基因工程细胞工程和胚胎工程知识填空.docx
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高中生物人教版选修三基因工程细胞工程和胚胎工程知识填空
选修三基因工程、细胞工程和胚胎工程知识填空
姓名班级
专题1基因工程
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，通过和转基因技术，赋予生物以，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
基因工程是在上进行设计和施工的，又叫做。
一、基因工程的基本工具
1、“分子手术刀”——
（1）来源：
主要是从中分离纯化出来的。
（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断开，因此具有。
（3）结果：
经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：
末端和末端。
2、“分子缝合针”——
（1）两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较：
①相同点：
都缝合键。
②区别：
E·coliDNA连接酶来源于，只能将双链DNA片段互补的之间的磷酸二酯键连接起来；T4DNA连接酶来源于，能缝合，但连接平末端的之间的效率。
3、“分子运输车”——
（1）最常用的载体是。
其化学本质是。
（2）其它载体有：
。
小结：
基因工程的基本工具包括、和三种。
工具酶包括，其作用部位均是。
二、基因工程的基本操作程序
基因工程的基本操作流程：
→→
→。
第一步：
目的基因的获取
（1）目的基因主要是指，也可以是一些。
（2）目的基因可以从自然界中已有的物种中分离出来，也可以用人工的方法合成。
目前常用的方法有：
方法①从获取目的基因
基因组文库：
含有一种生物基因；
部分基因文库：
含有一种生物基因，如cDNA文库。
（构建cDNA文库的方法是：
提取某种生物发育的某个时期的反转录产生的多种，与载体连接后储存在一个受体菌群中。
所以cDNA中启动子、终止子和内含子）
方法②利用扩增目的基因
PCR技术，其中文名称是。
原理是
前提是。
基本过程：
加热至90～95℃使→冷却至55～60℃使→加热至70～75℃使，如此反复进行，目的基因以指数（2n）形式扩增。
Q1：
PCR技术所需的条件有哪些？
所需的Taq酶与细胞内的DNA聚合酶相比有什么特点？
Q2：
PCR技术需要引物，其化学本质是什么？
为什么需要引物？
Q3：
采用PCR技术扩增目的基因n次，至少需要引物多少个？
第n次扩增至少需要引物多少个？
方法③通过DNA合成仪用人工合成
前提是。
第二步：
基因表达载体的构建（核心步骤）
（1）Q：
为什么不直接将目的基因导入受体细胞，要构建基因表达载体？
（2）基因表达载体的组成：
除目的基因外还必须有、和。
启动子：
是识别和结合的部位，能驱动基因，最终获得所需的。
终止子：
作用是。
标记基因的作用是：
。
常用的标记基因是__________。
（3）构建基因表达载体需要的基本工具有。
第三步：
将目的基因导入受体细胞
转化的概念：
是进入受体细胞内，并且在受体细胞内和的过程。
常用的转化方法有：
（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。
据农杆菌转化法示意图回答下列问题：
Q1：
农杆菌Ti质粒中T－DNA具有怎样的特点？
农杆菌转化法的基本原理是什么？
Q2：
农杆菌转化法主要适用于哪类植物？
（2）将目的基因导入动物细胞：
最常用的方法是。
此方法的受体细胞多是。
（3）将目的基因导入微生物细胞：
常用方法是。
常作为微生物受体细胞的的生物是，其特点是。
转化过程：
先用处理细胞，使其成为，再将重组DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，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。
感受态细胞的特点是。
第四步：
目的基因的检测与鉴定
（1）首先要检测，方法是采用。
（2）其次还要检测，方法是采用。
前两次检测需要用到探针，探针是。
（3）最后检测，方法是采用。
此方法利用的原理是。
（4）有时还需进行的鉴定。
如一个抗虫或抗病的目的基因导入植物细胞后，是否赋予植物抗虫或抗病特性，需要做实验。
又如基因工程的产品需要与天然产品进行比较，已确定转基因产品的功能活性是否与天然产品是否相同。
三、基因工程的应用
1、乳腺生物反应器（乳房生物反应器）：
将目的基因与等调控组件重组在一起，通过等方法，导入哺乳动物的中，然后，将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。
转基因动物进入泌乳期后，可通过分泌乳汁来生产所需要的蛋白质产品。
此方法能生产所需蛋白质的动物性别是（雌或雄）性。
2、基因治疗
①概念：
是治疗的最有效的手段，它通过把导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。
②用于基因治疗的目的基因有三类：
、和。
③简述体外基因治疗和体内基因治疗的区别？
四、蛋白质工程
1、蛋白质工程是指以作为基础，通过或，对现有进行改造，或制造一种新的，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蛋白质）
蛋白质工程直接操作对象是。
2、蛋白质工程的基本途径：
从出发→设计→
推测→找到。
图中A是B是。
3、蛋白质工程成功难度很大，主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的，而目前科学家对大多数蛋白质的的了解还很不够。
专题2细胞工程
一、植物细胞工程
1、植物组织培养技术
①过程：
注：
图中①表示，②表示；两个过程是植物组织培养技术的两个关键步骤，主要涉及的植物激素是。
②理论基础（原理）：
。
全能性表达的难易程度：
＞生殖细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞
③用途：
微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。
2、植物体细胞杂交技术
（1）过程：
图中①表示，需用酶处理。
图中②表示诱导原生质体融合，诱导方法：
物理法包括等，
化学法一般是用作为诱导剂。
图中③表示，标志原生质体融合完成。
图中④⑤分别是。
（2）原理：
。
（3）意义：
。
二、动物细胞工程
1、动物细胞培养技术
（1）动物细胞培养技术的原理是。
（2）动物细胞培养的流程：
取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用酶或酶处理分散成→制成→转入培养瓶中进行代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续代培养。
（3）细胞贴壁和接触抑制：
悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为。
细胞数目不断增多，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。
（4）动物细胞培养需要满足以下条件：
①环境：
培养液应进行无菌处理。
通常还要在培养液中添加一定量的，以防培养过程中的污染。
此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累胞自身造成危害。
②营养：
合成培养基成分：
糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。
通常需加入等天然成分。
③温度：
适宜温度：
哺乳动物多是36.5℃＋0.5℃；pH：
7.2～7.4。
④气体环境：
95%空气＋5%CO2。
O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是。
2、动物体细胞核移植技术和克隆动物
（1）哺乳动物核移植可以分为细胞核移植（比较容易）和细胞核移植（比较难）。
（2）选用去核卵母细胞作为受体细胞的原因：
①卵母细胞比较大，容易操作；②卵母细胞细胞质多，营养丰富。
③卵母细胞中含有物质。
（3）核移植技术的大致过程是：
（如右图）
图中a过程是，b过程是。
思考：
克隆羊“多利”的遗传物质来源？
（4）体细胞核移植的原理：
。
（5）体细胞核移植技术存在的问题：
克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。
3、动物细胞融合技术
（1）动物细胞融合也称，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为。
（2）动物细胞融合技术的原理是，与植物原生质体融合的原理基本相同。
诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，但动物细胞融合特有的诱导方法是。
（3）动物细胞融合技术的意义：
克服了，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物生物新品种培育的重要手段，最重要的应用是。
（4）动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较：
项目
原理
细胞融合的方法
诱导手段
用法
植物体细胞杂交
细胞膜的流动性
植物植物细胞的全能性
去除细胞壁后诱导原生质体融合
离心、电刺激、振动
聚乙二醇等试剂诱导
克服远缘杂交不亲和，获得杂种植株
动物细胞融合
细胞膜的流动性
使细胞分散后诱导细胞融合
除植物体细胞杂交手段外，特有灭活病毒诱导
制备单克隆抗体的技术之一
4、单克隆抗体
（1）抗体：
一种B淋巴细胞（实质是浆细胞）只分泌。
从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。
（2）单克隆抗体的制备过程：
（3）图中过程②是诱导浆细胞与骨髓瘤细胞融合，融合后的细胞类型（两两融合）有。
（4）图中过程③④是单克隆抗体制备所需经历的两次筛选：
过程③是第一次筛选，其方法是，目的是获得；
过程④是第二次筛选，其方法是，目的是获得。
（5）杂交瘤细胞的特点是：
既能，又能产生。
（6）单克隆抗体的优点是：
。
（7）单克隆抗体制备过程涉及的动物细胞工程技术有。
（8）单克隆抗体的作用：
①作为诊断试剂：
能准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。
②用于治疗疾病和运载药物：
主要用于治疗癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有用于治疗其它疾病。
生物导弹是。
专题3胚胎工程
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，如等技术。
经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。
一、体内受精及早期胚胎发育
1、精子的发生：
场所；开始时期；
变形过程中，为精子头的主要部分，高尔基体发育为，演变为精子的尾，线粒体在尾基部形成[线粒体为精子运动提供能量]，其他物质浓缩为直至脱落。
2、卵子的发生：
场所；开始时期；
减一分裂在排卵前后完成的，形成次级卵母细胞和第一极体进入输卵管准备受精；
减二分裂是在过程中完成的。
3、体内受精：
①受精场所：
母体的
②受精前的准备：
a、精子获能（在雌性动物生殖道内）；
b、卵子的准备（排出的卵子要在输卵管中进一步成熟到才具备受精能力）。
③受精过程[卵子周围的结构由外到内：
放射冠、透明带、卵黄膜]
A、顶体反应：
精子释放溶解卵丘细胞之间的物质，穿越放射冠。
B、：
顶体酶可将透明带溶出孔道，精子穿入，在精子触及卵黄膜的瞬间阻止后来精子进入透明带的生理反应[它是防止多精子入卵受精的第一道屏障]；
C、：
精子外膜和卵黄膜融合，精子入卵后，卵黄膜会拒绝其他精子再进入卵内的过程[它是防止多精子入卵受精的第二道屏障]；
D、雌雄原核形成及融合：
精子尾部脱落，原有核膜破裂形成雄原核；同时卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体，形成雌原核。
雌雄原核彼此融合，形成一个含二倍染色体的合子，即受精卵。
[注意：
显微镜下观察是否受精的标志是；受精完成的标志是]
4、动物早期胚胎发育的基本过程
（1）受精卵：
在输卵管中，受精作用完成后形成，是早期胚胎发育的起点。
（2）卵裂期特点：
细胞分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积。
（3）桑椹胚特点：
胚胎细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。
这一阶段前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于细胞。
（4）囊胚特点：
细胞开始出现（该时期细胞的全能性仍比较高）。
聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为，将来发育成；沿透明带内壁扩展和排列的个体较小的细胞称为，将来发育成；中间的含液体的囊腔称为囊胚腔。
囊胚进一步扩大会导致破裂，胚胎从中伸展出来，这一过程称为孵化。
（5）原肠胚特点：
有了三胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔。
二、胚胎干细胞
1、哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于中分离出来。
2、胚胎干细胞的特性：
①形态上：
；
②功能上：
具有，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。
③体外培养的条件下（在饲养层细胞上或添加的培养液中），可以。
对其可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。
3、胚胎干细胞的主要用途是：
①可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合症、少年糖尿病等；利用可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能；②随着组织工程技术的发展，通过ES细胞体外诱导分化，定向培育出人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后的问题；③在体外条件下研究细胞分化的理想材料，在培养液中加入，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段；④可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律。
三、体外受精技术和早期胚胎培养技术
1、卵母细胞的采集和培养方法：
①用处理，使其排出更多的卵子（超数排卵）；然后，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。
②从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞或借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。
采集的卵母细胞，都要在体外经人工培养成熟后（即时期），才能与获能的精子受精。
2、精子的采集和获能：
①精子采集方法：
假阴道法、手握法、电刺激法。
②精子获能：
在体外受精前，要对精子进行处理。
（获能方法：
培养法——用；——用肝素或钙离子载体A23187）
4、受精：
获能的精子和培养成熟的卵子在溶液或溶液中完成受精过程。
5、胚胎的早期培养：
精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。
培养液成分较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。
当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。
四、胚胎移植技术
胚胎移植：
是指将雌性动物的早期胚胎，或通过体外受精及其它方式得到的胚胎，移植到的其它雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。
（1）其中提供胚胎的个体称为，接受胚胎的个体称为。
（供体为优良品种，作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种）
（2）早期胚胎的来源：
转基因、核移植，或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的早期胚胎。
（3）移植胚胎一般发育到时期。
（4）地位：
获得的早期胚胎，都必须经过胚胎移植技术才能获得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。
（5）胚胎移植的意义：
大大缩短了，充分发挥。
（6）胚胎移植的生理学基础：
①动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的相同的。
这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。
②早期胚胎在一定时间内处于状态。
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不发生反应。
这为胚胎在受体的存活提供了可能。
④供体胚胎可与受体子宫建立正常联系，但供体胚胎遗传特性在孕育过程中不受影响。
（7）胚胎移植的基本程序主要包括：
①对供、受体的选择和处理：
选择遗传特性和生产性能优秀的供体，有健康的体质和正常繁殖能力的受体，供体和受体是同一物种。
并用激素进行同期发情处理，用激素对供体母牛做超数排卵处理。
②配种或人工授精。
③对胚胎的收集、检查、培养或保存。
配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来（也叫冲卵）。
对胚胎进行质量检查，此时的胚胎应发育到桑椹或胚囊胚阶段。
直接向受体移植或放入保存。
④对胚胎进行移植。
⑤移植后的检查：
对受体母牛进行是否妊娠的检查。
五、胚胎分割技术
（1）概念：
是指采用机械方法将早期胚胎切割2等份、4等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
（2）意义：
来自同一胚胎的后代具有的遗传物质，属于繁殖或克隆。
（3）材料：
发育良好，形态正常的。
（4）操作过程：
对囊胚阶段的胚胎分割时，要注意将均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
若需对囊胚进行性别鉴定，应取细胞进行DNA分析。
选修三基因工程、细胞工程和胚胎工程知识填空
姓名班级
专题1基因工程
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T4-DNA连接酶）的比较：
①相同点：
都缝合磷酸二酯键。
②区别：
E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，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；T4DNA连接酶来源于T4噬菌体，能缝合黏性末端和平末端，但连接平末端的之间的效率较低。
3、“分子运输车”——载体
（1）最常用的载体是质粒。
其化学本质是双链环状DNA分子。
（2）其它载体有：
噬菌体衍生物、动植物病毒。
小结：
基因工程的基本工具包括限制酶、DNA连接酶和载体三种。
工具酶包括限制酶、DNA连接酶，其作用部位均是磷酸二酯键。
二、基因工程的基本操作程序
基因工程的基本操作流程：
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。
第一步：
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，也可以是一些起调控作用的因子。
（2）目的基因可以从自然界中已有的物种中分离出来，也可以用人工的方法合成。
目前常用的方法有：
方法①从基因文库中获取目的基因
基因组文库：
含有一种生物所有基因；
部分基因文库：
含有一种生物一部分基因，如cDNA文库。
（构建cDNA文库的方法是：
提取某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种cDNA（互补DNA），与载体连接后储存在一个受体菌群中。
所以cDNA中没有启动子、终止子和内含子）
方法②利用PCR技术扩增目的基因
PCR技术，其中文名称是多聚酶链式反应。
原理是DNA双链复制
前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。
基本过程：
加热至90～95℃使DNA解链→冷却至55～60℃使引物结合到互补DNA链→加热至70～75℃使Taq聚合酶从引物起始进行互补链的合成，如此反复进行，目的基因以指数（2n）形式扩增。
Q1：
PCR技术所需的条件有哪些？
所需的Taq酶与细胞内的DNA聚合酶相比有什么特点？
答：
条件：
模板、原料（4种脱氧核苷酸）、酶（热稳定性DNA聚合酶）、引物；Taq酶特点：
耐高温
Q2：
PCR技术需要引物，其化学本质是什么？
为什么需要引物？
答：
1、引物化学本质：
一小段单链核苷酸序列；
2需要引物原因：
DNA聚合酶只能把脱氧核苷酸加到已有的DNA链上
Q3：
采用PCR技术扩增目的基因n次，至少需要引物多少个？
第n次扩增至少需要引物多少个？
答：
1、n次扩增需要引物：
2n+1-2个;2、第n次扩增需要引物：
2n
方法③通过DNA合成仪用化学方法人工合成
前提是基因较小，核苷酸序列全部已知。
第二步：
基因表达载体的构建（核心步骤）
（1）Q：
为什么不直接将目的基因导入受体细胞，要构建基因表达载体？
答：
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）基因表达载体的组成：
除目的基因外还必须有启动子、终止子和标记基因。
启动子：
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。
终止子：
作用是终止转录。
标记基因的作用是：
鉴定和筛选含目的基因的受体细胞。
常用的标记基因是抗生素抗性基因。
（3）构建基因表达载体需要的基本工具有限制酶、DNA连接酶和载体。
第三步：
将目的基因导入受体细胞
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。
（1）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，其次还有基因枪法和花粉管通道法等。
据农杆菌转化法示意图回答下列问题：
Q1：
农杆菌Ti质粒中T－DNA具有怎样的特点？
农杆菌转化法的基本原理是什么？
答：
能转移到植物受体细胞，并整合到受体细胞染色体DNA上
Q2：
农杆菌转化法主要适用于哪类植物？
答：
双子叶植物和裸子植物
（2）将目的基因导入动物细胞：
最常用的方法是显微注射法。
此方法的受体细胞多是受精卵。
（3）将目的基因导入微生物细胞：
常用方法是感受态细胞法。
常作为微生物受体细胞的的生物是大肠杆菌，其特点是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。
转化过程：
先用Ca2+处理细胞，使其成为感受态细胞，再将重组DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，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。
感受态细胞的特点是能吸收周围环境中的DNA分子。
第四步：
目的基因的检测与鉴定
（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，方法是采用分子杂交技术。
前两次检测需要用到探针，探针是用放射性同位素等标记的目的基因。
（3）最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是采用抗原抗体杂交。
此方法利用的原理是抗原抗体特异性结合。
（4）有时还需进行个体生物学水平的鉴定。
如一个抗虫或抗病的目的基因导入植物细胞后，是否赋予植物抗虫或抗病特性，需要做接种实验。
又如基因工程的产品需要与天然产品进行活性比较，已确定转基因产品的功能活性是否与天然产品是否相同。
三、基因工程的应用
1、乳腺生物反应器（乳房生物反应器）：
将目的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。
转基因动物进入泌乳期后，可通过分泌乳汁来生产所需要的蛋白质产品。
此方法能生产所需蛋白质的动物性别是雌（雌或雄）性。
2、基因治疗
①概念：
是治疗遗传病的最有效的手段，它通过把正常基因
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