第五部分《生物科學(xué)與社會(huì)》

基礎(chǔ)知識(shí)梳理
一、基因工程
基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過(guò)體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品�；�因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。
原理：基因重組
（一）基因工程的基本工具
1、“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）
⑴：主要是從原核生物中分離純化出的。
⑵功能：能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。
⑶結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DN *** 段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。
2、“分子縫合針”——DNA連接酶
⑴兩種DNA連接酶（E•coliDNA連接酶和T4DNA連接酶）的比較：
①相同點(diǎn)：都縫合磷酸二酯鍵。
②區(qū)別：E•coliDNA連接酶于T4噬菌體，只能將雙鏈DN *** 段互補(bǔ)的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起；而T4DNA連接酶能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效率較低。
⑵與DNA聚合酶作用的異同:¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬DNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個(gè)DN *** 段的末端，形成磷酸二酯鍵。
3、“分子運(yùn)輸車”——載體
⑴載體具備的條：①能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。②具有一至多個(gè)限制酶切點(diǎn)，供外DN *** 段插入。③具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。
⑵最常用的載體是¬¬質(zhì)粒,它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、獨(dú)立于細(xì)菌染色體之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。
⑶其它載體： 噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒
（二）基因工程的基本操作程序
第一步：目的基因的獲取
1、目的基因是指： 編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因 。
2、原核基因采取直接分離獲得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉(zhuǎn)錄法_和化學(xué)合成法_。
3、PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因
⑴原理：DNA雙鏈復(fù)制
⑵過(guò)程：第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈；第二步：冷卻到55～60℃，引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈；第三步：加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補(bǔ)鏈的合成。
第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建
1、目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。
2、組成：目的基因＋啟動(dòng)子＋終止子＋標(biāo)記基因
⑴啟動(dòng)子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DN *** 段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質(zhì)。
⑵終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DN *** 段 ，位于基因的尾端。
⑶標(biāo)記基因的作用：是為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出。常用的標(biāo)記基因是抗生素基因。
第三步：將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞_
1、轉(zhuǎn)化的概念：是目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程。
2、常用的轉(zhuǎn)化方法：
將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞：采用最多的方法是 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有 基因槍法和 花粉管通道法等。
將目的基因?qū)�入�?dòng)物細(xì)胞：最常用的方法是 顯微注射技術(shù)。此方法的受體細(xì)胞多是 受精卵。將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞：
3、重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后，篩選含有基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)是標(biāo)記基因是否表達(dá)。
第四步：目的基因的檢測(cè)和表達(dá)
1、首先要檢測(cè) 轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子雜交技術(shù)。
2、其次還要檢測(cè) 目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，方法是采用 用標(biāo)記的目的基因作探針與mRNA雜交。
3、最后檢測(cè) 目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取 蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的 抗體進(jìn)行 抗原－抗體雜交。
4、有時(shí)還需進(jìn)行 個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。如 轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀。
（三）基因工程的應(yīng)用
1、植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。
2、動(dòng)物基因工程：提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物。
3、基因治療：把正常的外基因?qū)�入病人體內(nèi)，使該基因表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用。
（四）蛋白質(zhì)工程的概念
蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。（基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)）
⑴蛋白質(zhì)工程崛起的緣由：基因工程只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。
⑵蛋白質(zhì)工程的基本原理：它可以根據(jù)人的需求設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，又稱為第二代的基因工程。
基本途徑：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)，設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列，找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）以上是蛋白質(zhì)工程特有的途徑；以下按照基因工程的一般步驟進(jìn)行。（注意：目的基因只能用人工合成的方法）
設(shè)計(jì)中的困難：如何推測(cè)非編碼區(qū)以及內(nèi)含子的脫氧核苷酸序列
二、細(xì)胞工程
（一）植物細(xì)胞工程
1、理論基礎(chǔ)（原理）：細(xì)胞全能性
2、植物組織培養(yǎng)技術(shù)
⑴過(guò)程：
⑵用途：微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、單倍體育種、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。
A、植物繁殖
微型繁殖：可以高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖
作物脫毒：采用莖尖組織培養(yǎng)除去病毒（因?yàn)橹参锓稚鷧^(qū)附近的病毒極少或沒(méi)有）
人工種子：以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)人工薄膜包裝得到的種子。
優(yōu)點(diǎn)：完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性，不受季節(jié)的限制；方便儲(chǔ)藏和運(yùn)輸
B、作物新品種培育
單倍體育種：
a過(guò)程：植株（AaBb）通過(guò)減數(shù)分裂得到花粉（AB、Ab、aB、ab四種類型）；對(duì)花粉進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)（技術(shù)是植物組織培養(yǎng)）；得到單倍體植株；對(duì)其幼苗時(shí)期進(jìn)行秋水仙素處理；得到了正常的純合二倍體植株（AABB、AAbb、aaBB、aabb四種類型）。
b 優(yōu)點(diǎn)：明顯縮短育種年限
c 突變體利用：在組織培養(yǎng)中會(huì)出現(xiàn)突變體，通過(guò)從有用的突變體中選育出新品種（如篩選抗病、抗鹽、含高蛋白的突變體）
d 細(xì)胞產(chǎn)物的生產(chǎn)：通過(guò)能夠產(chǎn)生對(duì)人們有利的產(chǎn)物的細(xì)胞進(jìn)行組織培養(yǎng)，從而讓它們能夠產(chǎn)生大量的細(xì)胞產(chǎn)物。
⑶地位：是培育轉(zhuǎn)基因植物、植物體細(xì)胞雜交培育植物新品種的最后一道工序。
3、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)
⑴過(guò)程：

⑵誘導(dǎo)融合的方法：物理法包括離心、振動(dòng)、電刺激等。化學(xué)法一般是用聚乙二醇（PEG）作為誘導(dǎo)劑。
⑶意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。
（二）動(dòng)物細(xì)胞工程
1、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)
⑴概念：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動(dòng)物機(jī)體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個(gè)細(xì)胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖。
⑵動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的流程：取動(dòng)物組織塊（動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的器官或組織）→剪碎→用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞→制成細(xì)胞懸液→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進(jìn)行原代培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細(xì)胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。
⑶細(xì)胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細(xì)胞貼壁。細(xì)胞數(shù)目不斷增多，當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互抑制時(shí)，細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。
⑷動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要滿足以下條
①無(wú)菌、無(wú)毒的環(huán)境：培養(yǎng)液應(yīng)進(jìn)行無(wú)菌處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素，以防培養(yǎng)過(guò)程中的污染。此外，應(yīng)定期更換培養(yǎng)液，防止代謝產(chǎn)物積累對(duì)細(xì)胞自身造成危害。
②營(yíng)養(yǎng)：合成培養(yǎng)基成分：糖、氨基酸、促生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽、微量元素等。通常需加入血清、血漿等天然成分。
③溫度：適宜溫度：哺乳動(dòng)物多是36.5℃＋0.5℃；pH：7.2～7.4。
④氣體環(huán)境：95%空氣＋5%CO2。O2是細(xì)胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。
⑸動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用：制備病毒疫苗、制備單克隆抗體、檢測(cè)有毒物質(zhì)、培養(yǎng)醫(yī)學(xué)研究的各種細(xì)胞。
2、動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物
⑴哺乳動(dòng)物核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植（比較容易）和體細(xì)胞核移植（比較難）。
⑵選用去核卵（母）細(xì)胞的原因：卵（母）細(xì)胞比較大，容易操作；卵（母）細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)多，營(yíng)養(yǎng)豐富。
⑶體細(xì)胞核移植的大致過(guò)程是：
高產(chǎn)奶牛（提供體細(xì)胞）進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)；同時(shí)采集卵母細(xì)胞，在體外培養(yǎng)到減二分裂中期的卵母細(xì)胞，去核（顯微操作）（注：為什么要用卵細(xì)胞？它可以提供充足的營(yíng)養(yǎng)；操作簡(jiǎn)便；細(xì)胞質(zhì)不會(huì)抑制細(xì)胞核全能性的表達(dá)）；將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞；通過(guò)電刺激使兩細(xì)胞融合，供體核進(jìn)入受體卵母細(xì)胞，構(gòu)建重組胚胎；將胚胎移入受體（代孕）母牛體內(nèi)；生出與供體奶牛遺傳基因相同的犢牛。
⑷體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用：①加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)良畜群繁育；②保護(hù)瀕危物種，增大存活數(shù)量；③生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白；④作為異種移植的供體；⑤用于組織器官的移植等。
⑸體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問(wèn)題：克隆動(dòng)物存在著健康問(wèn)題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。
3、動(dòng)物細(xì)胞融合
⑴動(dòng)物細(xì)胞融合也稱細(xì)胞雜交，是指兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的過(guò)程。融合后形成的具有原兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞，稱為雜交細(xì)胞。
⑵動(dòng)物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同，誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的方法與植物原生質(zhì)體融合的方法類似，常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電刺激等。
⑶動(dòng)物細(xì)胞融合的意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，成為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫瘤和生物生物新品種培育的重要手段。
⑷動(dòng)物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交的比較：
細(xì)胞工程植物體細(xì)胞雜交動(dòng)物細(xì)胞融合
理論基礎(chǔ)細(xì)胞的全能性、細(xì)胞膜的流動(dòng)性細(xì)胞增殖、細(xì)胞膜的流動(dòng)性
融合前處理酶解法去除細(xì)胞壁（纖維素酶、果膠酶）注射特定抗原，免疫處理正常小鼠
誘導(dǎo)手段物理法:離心、振動(dòng)、電激
化學(xué)法：聚乙二醇（PEG）物理法:離心、振動(dòng)、電激
化學(xué)法：聚乙二醇
生物法：滅活的病毒（滅活的仙臺(tái)病毒）
誘導(dǎo)過(guò)程第一步：原生質(zhì)體的制備（酶解法）
第二步：原生質(zhì)體融合（物、化法）
第三步：雜種細(xì)胞的篩選和培養(yǎng)
第四步：雜種植株的誘導(dǎo)與鑒定正常小鼠免疫處理
動(dòng)物細(xì)胞的融合（物、化、生法）
雜交瘤細(xì)胞的篩選與培養(yǎng)
專一抗體檢驗(yàn)陽(yáng)性細(xì)胞培養(yǎng)
單克隆抗體的提純
用途和意義克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和障礙，大大擴(kuò)展雜交的親本組合范圍
應(yīng)用：白菜——甘藍(lán)等雜種植株⑴制備單克隆抗體
⑵診斷、治療、預(yù)防疾病，例如“生物導(dǎo)彈”治療癌癥
4、單克隆抗體
⑴抗體：一個(gè)B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產(chǎn)量低、純度低、特異性差。
⑵單克隆抗體的制備過(guò)程：
對(duì)免疫小鼠注射特定的抗原蛋白（目的使小鼠產(chǎn)生了效應(yīng)B細(xì)胞）；提取B淋巴細(xì)胞；同時(shí)用動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的方法培養(yǎng)骨髓瘤細(xì)胞并提��；促使它們細(xì)胞融合（注：融合的結(jié)果是有很多不符合要求的；如有2個(gè)B淋巴細(xì)胞融合的細(xì)胞等，所以要進(jìn)行篩選）；在特定的選擇培養(yǎng)基上篩選出融合的雜種細(xì)胞（特點(diǎn)是能迅速大量增殖，又能產(chǎn)生專一的抗體）；然后對(duì)它進(jìn)行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測(cè)（篩選出能夠分泌所需抗體的雜種細(xì)胞）；最后將雜交瘤細(xì)胞在體外做大規(guī)模培養(yǎng)或注射入小鼠腹腔內(nèi)增殖，從細(xì)胞培養(yǎng)液或小鼠腹水中可得到大量的單克隆抗體。
⑶雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn)：既能大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體。
⑷單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn)：特異性強(qiáng)，靈敏度高，并能大量制備。
⑸單克隆抗體的作用：作為診斷試劑：準(zhǔn)確識(shí)別各種抗原物質(zhì)的細(xì)微差異，并跟一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合，具有準(zhǔn)確、高效、簡(jiǎn)易、快速的優(yōu)點(diǎn)。用于治療疾病和運(yùn)載藥物：主要用于治療癌癥治療，可制成“生物導(dǎo)彈”，也有少量用于治療其它疾病。
三、胚胎工程
胚胎工程是指對(duì)動(dòng)物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過(guò)處理后獲得的胚胎，還需移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。
（一）動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程
1、精子的發(fā)生：補(bǔ)充，精原細(xì)胞先進(jìn)行有絲分裂后進(jìn)行減數(shù)分裂；變形過(guò)程中，細(xì)胞核為精子頭的主要部分，高爾基體發(fā)育為頂體，中心體演變?yōu)榫�子的尾，線粒體在尾基部形成線粒體鞘膜，其他物質(zhì)濃縮為原生質(zhì)滴直至脫落。（線粒體為精子運(yùn)動(dòng)提供能量）
2、卵子的發(fā)生：在胎兒時(shí)期，卵原細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂演變成初級(jí)卵母細(xì)胞（被卵泡細(xì)胞包圍），減一分裂在排卵前后完成，形成次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體進(jìn)入輸卵管準(zhǔn)備受精；減二分裂是在受精過(guò)程中完成的。
3、受精：精子獲能（在雌性動(dòng)物生殖道內(nèi)）；卵子的準(zhǔn)備（排出的卵子要在輸卵管中進(jìn)一步成熟到減二中期才具備受精能力）；受精階段（卵子周圍的結(jié)構(gòu)由外到內(nèi)：放射冠、透明帶、卵黃膜），
⑴頂體反應(yīng)：精子釋放頂體酶溶解卵丘細(xì)胞之間的物質(zhì)，穿越放射冠。
⑵透明帶反應(yīng)：頂體酶可將透明帶溶出孔道，精子穿入，在精子觸及卵黃膜的瞬間阻止后精子進(jìn)入透明帶的生理反應(yīng)（它是防止多精子入卵受精的第一道屏障）；
⑶卵黃膜的封閉作用：精子外膜和卵黃膜融合，精子入卵后，卵黃膜會(huì)拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)的過(guò)程（它是防止多精子入卵受精的第二道屏障）；精子尾部脫落，原有核膜破裂形成雄原核，同時(shí)卵子完成減二分裂，形成雌原核（注意：受精標(biāo)志是第二極體的形成；受精完成標(biāo)志是雌雄原核融合成合子）。
4、胚胎發(fā)育：
⑴卵裂期：細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，數(shù)量增加，胚胎總體積不增加；
⑵桑椹胚：32個(gè)細(xì)胞左右的胚胎（之前所有細(xì)胞都能發(fā)育成完整胚胎的潛能屬全能細(xì)胞）；
⑶囊胚：細(xì)胞開始分化，其中個(gè)體較大的細(xì)胞叫內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將發(fā)育成胎兒的各種組織；而滋養(yǎng)層細(xì)胞將發(fā)育成胎膜和胎盤；胚胎內(nèi)部逐漸出現(xiàn)囊胚腔（注：囊胚的擴(kuò)大會(huì)導(dǎo)致透明帶的破裂，胚胎伸展出，這一過(guò)程叫孵化）；
⑷原腸胚：內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層形成外胚層，下方細(xì)胞形成內(nèi)胚層，由內(nèi)胚層包圍的囊腔叫原腸腔。（細(xì)胞分化在胚胎期達(dá)到最大限度）
（二）胚胎干細(xì)胞
1、哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞簡(jiǎn)稱ES或E細(xì)胞，于早期胚胎或從原始性腺中分離出。
2、具有胚胎細(xì)胞的特性，在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小，細(xì)胞核大，核仁明顯；在功能上，具有發(fā)育的全能性，可分化為成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。另外，在體外培養(yǎng)的條下，可以增殖而不發(fā)生分化，可進(jìn)行冷凍保存，也可進(jìn)行遺傳改造。
3、胚胎干細(xì)胞的主要用途是：①可用于研究哺乳動(dòng)物個(gè)體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律；②是在體外條下研究細(xì)胞分化的理想材料，在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子，如牛黃酸等化學(xué)物質(zhì)時(shí)，就可以誘導(dǎo)ES細(xì)胞向不同類型的組織細(xì)胞分化，這為揭示細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡的機(jī)理提供了有效的手段；③可以用于治療人類的某些頑疾，如帕金森綜合癥、少年糖尿病等；④利用可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞的特性，移植ES細(xì)胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能；⑤隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)ES細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化，定向培育出人造組織器官，用于器官移植，解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問(wèn)題。
（三）胚胎工程的應(yīng)用
1、體外受精和胚胎的早期培養(yǎng)
⑴卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng)：主要方法：用促性腺激素處理，使其排出更多的卵子，然后，從輸卵管中沖取卵子，直接與獲能的精子在體外受精。第二種方法：從剛屠宰母畜的卵巢中采集卵母細(xì)胞；第三種方法是借助超聲波探測(cè)儀、腹腔鏡等直接從活體動(dòng)物的卵巢中吸取卵母細(xì)胞。采集的卵母細(xì)胞，都要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精。
⑵精子的采集和獲能：在體外受精前，要對(duì)精子進(jìn)行獲能處理。
⑶受精：獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵細(xì)胞在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫�溶液中完成受精過(guò)程。
⑷胚胎的早期培養(yǎng)：精子與卵子在體外受精后，應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。培養(yǎng)液成分較復(fù)雜，除一些無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)鹽外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營(yíng)養(yǎng)成分，以及血清等物質(zhì)。當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜的階段時(shí)，可將其取出向受體移植或冷凍保存。不同動(dòng)物胚胎移植的時(shí)間不同。（牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚階段才能進(jìn)行移植，小鼠、家兔等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可在更早的階段移植，人的體外受精胚胎可在4個(gè)細(xì)胞階段移植。）
2、胚胎移植
⑴胚胎移植是指將雌性動(dòng)物的早期胚胎，或者通過(guò)體外受精及其它方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其它雌性動(dòng)物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。其中提供胚胎的個(gè)體稱為“供體”，接受胚胎的個(gè)體稱為“受體”。（供體為優(yōu)良品種，作為受體的雌性動(dòng)物應(yīng)為常見(jiàn)或存量大的品種。）
地位：如轉(zhuǎn)基因、核移植，或體外受精等任何一項(xiàng)胚胎工程技術(shù)所生產(chǎn)的胚胎，都必須經(jīng)過(guò)胚胎移植技術(shù)才能獲得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。
⑵胚胎移植的意義：大大縮短了供體本身的繁殖周期，充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖能力。
⑶生理學(xué)基礎(chǔ)：①動(dòng)物發(fā)情排卵后，同種動(dòng)物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的。這就為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。
②早期胚胎在一定時(shí)間內(nèi)處于游離狀態(tài)。這就為胚胎的收集提供了可能。
③受體對(duì)移入子宮的外胚胎不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。這為胚胎在受體的存活提供了可能。
④供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但供體胚胎的遺傳特性在孕育過(guò)程中不受影響。
⑷基本程序主要包括：①對(duì)供、受體的選擇和處理。選擇遺傳特性和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的供體，有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的受體，供體和受體是同一物種。并用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理，用促性腺激素對(duì)供體母牛做超數(shù)排卵處理。
②配種或人工授精。
③對(duì)胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存。配種或輸精后第7天，用特制的沖卵裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出（也叫沖卵）。對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查，此時(shí)的胚胎應(yīng)發(fā)育到桑椹或胚囊胚階段。直接向受體移植或放入－196℃的液氮中保存。
④對(duì)胚胎進(jìn)行移植。
⑤移植后的檢查。對(duì)受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查。
3、胚胎分割
⑴概念：是指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割2等份、4等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。
⑵意義：自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，屬于無(wú)性繁殖。
⑶材料：發(fā)育良好，形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。（桑椹胚至囊胚的發(fā)育過(guò)程中，細(xì)胞開始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。）
⑷操作過(guò)程：對(duì)囊胚階段的胚胎分割時(shí)，要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，否則會(huì)影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。
四、生物技術(shù)的安全性和倫理問(wèn)題
1、轉(zhuǎn)基因生物的安全性爭(zhēng)論 ：
⑴基因生物與食物安全：
反方觀點(diǎn)：反對(duì)“實(shí)質(zhì)性等同”、出現(xiàn)滯后效應(yīng)、出現(xiàn)新的過(guò)敏原、營(yíng)養(yǎng)成分改變
正方觀點(diǎn)：有安全性評(píng)價(jià)、科學(xué)家負(fù)責(zé)的態(tài)度、無(wú)實(shí)例無(wú)證據(jù)
⑵轉(zhuǎn)基因生物與生物安全：對(duì)生物多樣性的影響
反方觀點(diǎn)：擴(kuò)散到種植區(qū)之外變成野生種類、成為入侵外物種、重組出有害的病原體、成為超級(jí)雜草、有可能造成“基因污染”
正方觀點(diǎn)：生命力有限、存在生殖隔離、花粉傳播距離有限、花粉存活時(shí)間有限
⑶轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全：對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響
反方觀點(diǎn)：打破物種界限、二次污染、重組出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體
正方觀點(diǎn)：不改變生物原有的分類地位、減少農(nóng)藥使用、保護(hù)農(nóng)田土壤環(huán)境
2、生物技術(shù)的倫理問(wèn)題
⑴克隆人：兩種不同觀點(diǎn)，多數(shù)人持否定態(tài)度。
否定的理由：克隆人嚴(yán)重違反了人類倫理道德，是克隆技術(shù)的濫用；克隆人沖擊了現(xiàn)有的婚姻、家庭和兩性關(guān)系等傳統(tǒng)的倫理道德觀念；克隆人是在人為的制造在心理上和社會(huì)地位上都不健全的人。
肯定的理由：技術(shù)性問(wèn)題可以通過(guò)胚胎分級(jí)、基因診斷和染色體檢查等方法解決。不成熟的技術(shù)也只有通過(guò)實(shí)踐才能使之成熟。
中國(guó)政府的態(tài)度：禁止生殖性克隆，不反對(duì)治療性克隆。四不原則：不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人的實(shí)驗(yàn)。
⑵試管嬰兒：兩種目的試管嬰兒的區(qū)別兩種。不同觀點(diǎn)，多數(shù)人持認(rèn)可態(tài)度。
否定的理由：把試管嬰兒當(dāng)作人體零配工廠，是對(duì)生命的不尊重；早期生命也有活下去的權(quán)利，拋棄或殺死多余胚胎，無(wú)異于“謀殺”。
肯定的理由：解決了不育問(wèn)題，提供骨髓中造血干細(xì)胞救治患者最好、最快捷的方法，提供骨髓造血干細(xì)胞并不會(huì)對(duì)試管嬰兒造成損傷。
⑶基因身份證：
否定的理由：個(gè)人基因資訊的泄漏造成基因歧視，勢(shì)必造成遺傳學(xué)失業(yè)大軍、造成個(gè)人婚姻困難、人際關(guān)系疏遠(yuǎn)等嚴(yán)重后果。
肯定的理由：通過(guò)基因檢測(cè)可以及早采取預(yù)防措施，適時(shí)進(jìn)行治療，達(dá)到挽救患者生命的目的。
3、生物武器
⑴種類：致病菌、病毒、生化毒劑，以及經(jīng)過(guò)基因重組的致病菌。
⑵散布方式：吸入、誤食、接觸帶菌物品、被帶菌昆蟲叮咬等。
⑶特點(diǎn)：致病力強(qiáng)、多數(shù)具傳染性、傳染途徑多、污染面廣、有潛伏期、不易被發(fā)現(xiàn)、危害時(shí)間長(zhǎng)等。
⑷禁止生物武器公約及中國(guó)政府的態(tài)度：在任何情況下不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲(chǔ)存生物武器，并反對(duì)生物武器及其技術(shù)和設(shè)備的擴(kuò)散。
五、生態(tài)工程
1、生態(tài)工程的原理（識(shí)記）
⑴生態(tài)工程建設(shè)的目的：遵循自然界物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。
⑵生態(tài)經(jīng)濟(jì)：通過(guò)實(shí)行循環(huán)經(jīng)濟(jì)的原則，使一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物能夠成為本系統(tǒng)或另一個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實(shí)現(xiàn)廢棄物的資化。（實(shí)現(xiàn)手段：生態(tài)工程）
⑶基本原理：物質(zhì)循環(huán)再生原理（如無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)）
物種多樣性原理（提高生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性）
協(xié)調(diào)與平衡原理（處理生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，考慮環(huán)境容納量）
整體性原理（考慮自然系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)的統(tǒng)一）
系統(tǒng)性和工程學(xué)原理（系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理：考慮系統(tǒng)內(nèi)部不同組分之間的結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，達(dá)到改善系統(tǒng)功能的目的；系統(tǒng)整體性原理：實(shí)現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果）
2、生態(tài)工程的實(shí)例（識(shí)記）
⑴農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程：
解決問(wèn)題：在農(nóng)村實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益的全面提高
運(yùn)用原理：物質(zhì)循環(huán)再生原理；整體性原理；物種多樣性原理
⑵小流域綜合治理生態(tài)工程：解決問(wèn)題：水土流失情況
運(yùn)用原理：整體性原理、協(xié)調(diào)與平衡原理等
⑶大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)工程：解決問(wèn)題：西北地區(qū)的土地荒漠化
運(yùn)用原理：協(xié)調(diào)與平衡原理、生物多樣性原理等
⑷濕地生態(tài)恢復(fù)工程：解決問(wèn)題：濕地的大面積縮小
濕地的功能：具有蓄洪防旱，調(diào)節(jié)區(qū)域氣候，控制土壤侵蝕，自然凈化污水等。
處理方法：采用工程和生物措施相結(jié)合，如廢水處理、點(diǎn)和非點(diǎn)污染控制、土地處理工程等使?jié)竦氐靡曰謴?fù)。
⑸礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)工程：解決問(wèn)題：由于采礦業(yè)所造成的重金屬污染
措施：人工制造表土、多層覆蓋、特殊隔離、植被恢復(fù)等
⑹城市環(huán)境生態(tài)工程：解決環(huán)境污染問(wèn)題
措施：進(jìn)行城市規(guī)劃和合理布局；推廣“環(huán)境友好技術(shù)”和低污染清潔生產(chǎn)工藝；對(duì)垃圾進(jìn)行分類處理，并實(shí)現(xiàn)垃圾資化利用等
考情分析
2007-2011年全國(guó)新程卷（寧夏卷）考點(diǎn)分布與分值（選修3）
知識(shí)內(nèi)容2007年2008年2009年2010年2011年
試題分布分值試題分布分值試題分布分值試題分布分值試題分布分值
基因工程　　　　　　　　　　
細(xì)胞工程32-B13分3815分404分4015分　　
胚胎工程32-B2分　　4011分　　　　
生物技術(shù)的安全性和倫理問(wèn)題　　　　　　　　　　
生態(tài)工程　　　　　　　　4015分

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaosan/41713.html

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