2026年高考生物一轮复习：人教版选择性必修3生物技术与工程 知识点考点背诵提纲

这是一份2026年高考生物一轮复习：人教版选择性必修3生物技术与工程 知识点考点背诵提纲，共21页。学案主要包含了微生物的基本培养技术，微生物的选择培养和计数，动物体细胞核移植技术和克隆动物等内容，欢迎下载使用。
第 1 节 传统发酵技术的应用
1.酵母菌是单细胞真菌，真核生物，生殖方式可分为出芽生殖（营养充足）和孢子生殖（营养匮乏）两类，代谢类型为异养兼性厌氧型，在无氧条件下进行酒精发酵，可用于酿酒、制作馒头和面包等；在有氧条件下能够大量繁殖，建立起优势菌群。
2.醋酸菌是一类使糖类和酒精氧化成醋酸等产物的单细胞细节，原核生物，分裂方式为二分裂，代谢类型为异养需氧型，当糖源和氧气都充足时能将糖直接分解为醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌先将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转变为醋酸。
3.乳酸菌是单细胞细菌，原核生物，分裂方式为二分裂，代谢类型为异养厌氧型，在无氧条件下产生乳酸。
4.毛霉是多细胞真菌，真核生物，生殖方式为孢子生殖，代谢类型为异养需氧型，在有氧呼吸下大量增殖并产生蛋白酶和脂肪酶，将豆腐中的蛋白质和脂肪分解成小分子有机物，提高了腐乳的营养价值。
5.制作泡菜的基本步骤：
①用清水和食盐配制质量百分比为 5%〜20%的盐水,并将盐水煮沸，冷却待用；盐水煮沸的目的：杀死水中杂菌；除去水中溶解氧，为乳酸菌提供无氧环境。
②将新鲜蔬菜（如萝 卜、黄瓜等）洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装置八成满。
③将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖；
④向坛盖边槽中注满水，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水，根据室内温度控制发酵时间。
坛盖边槽注满水的目的：完全隔绝外界空气，保持坛内无氧环境，防止杂菌污染。
6.制作果酒/果醋的基本步骤：
①将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为 70%的酒精消毒，晾干备用；
②取新鲜葡萄，先用清水冲洗 1〜2 次,再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干；
先冲洗再去枝梗的目的：先去除枝梗会造成葡萄皮表面出现创口，增加其被杂菌污染的概率。不能反复多次冲洗的目的：避免洗掉果皮上的野生酵母，使酵母菌数量减少，发酵效果差。
③用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶中，注意要留有大约 1/3 的空间，盖好瓶盖；预留 1/3 空间的目的：留有一定的空气供给酵母菌前期有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖建立优势；到了后期，空气消耗殆尽，酵母菌转为无氧呼吸产生酒精且释放 CO2 ，剩余空间可起到缓冲作用防止发酵液外溢。
④将温度控制在 18〜30℃进行发酵。在发酵过程中，每隔 12 h 左右将瓶盖
拧松一次，注意不要打开瓶盖，此后再拧紧瓶盖。发酵时间为 10〜12d。可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行监测；
拧松瓶盖的目的：酒精发酵过程会产生 CO2 ，发酵瓶内的气压增大，若长期不放气会导致发酵瓶炸裂。
只拧松不拧开的目的：防止空气中杂菌飘入发酵瓶造成污染。
如何检测发酵产物：闻一下看看是否有酒香味；用酸性重铬酸钾检验是否有酒精生成。
⑤当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵，发酵温度为 30〜 35℃,时间为 7〜8d。
7.在上述传统发酵食品的制作过程中，我们没有接种菌种，而是利用了天然存在的菌种。
第 2 节 微生物的培养技术及应用
一、微生物的基本培养技术
1.人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质——培养基，用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。其中，不含凝固剂（如琼脂）、呈液体状态的培养基为液体培养基；添加较多凝固剂，呈固体状态的培养基为固体培养基，它是实验室中最常用的培养基之一。
2.各种培养基的配方不同，但一般都含有水、碳源（提供碳元素的物质）、氮源（提供氮元素的物质）和无机盐等营养物质。在提供上述几种主要营养物质的基础上，培养基还需要满足微生物生长对 pH、特殊营养物质以及 O2 的需求。
3.获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。
4.消毒是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物。常用的消毒方法有煮沸消毒、巴氏消毒等。
5.灭菌则是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。灭菌方法有湿热灭菌（主要指高压蒸汽灭菌）、干热灭菌和灼烧灭菌等。
6.常见的消毒和灭菌的方法：
①煮沸消毒法：在 100℃煮沸 5〜6 min，可以杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢；
②巴氏消毒法：在 62〜65℃消毒 30min 或 80〜90℃ , 处理 30 s〜1 min,可以杀死牛奶中的绝大多数微生物，并且不破坏牛奶的营养成分；
③化学药物消毒：常对操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒；
④湿热灭菌：100kPa，121℃下处理 15〜30 min，常用来灭培养基；
⑤干热灭菌：将灭菌物品放入密闭容器如干热灭菌箱，在 160 〜170℃的热空气中维持 2〜3 h 可以达到灭菌的目的，常用于耐高温的和需要保持干燥的物品，如玻璃器皿（如吸管、培养皿等）、金属用具等；
⑥灼烧灭菌：将微生物的接种工具，如涂布器、接种环、接种针或其他金属用具，直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧，可以迅速彻底地灭菌。此外，在接种过程中，试管口、瓶口等
容易被污染的部位,也可以通过此方法来灭菌。
7.做好消毒和灭菌工作后，要注意避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触。为了避免周围环境中微生物的污染，接下来的许多操作都应在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行。
8.在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体称为培养物。由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物，获得纯培养物的过程就是纯培养。
9.微生物的纯培养包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤。
10.酵母菌的纯培养过程：
①制备培养基：配置培养基→灭菌（使用高压蒸汽灭菌法） →倒平板；
②接种和分离酵母菌：通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。经数次划线后培养，可以分离得到单菌落；
③培养酵母菌：完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，将接种后的平板和一个未接种的平板倒置，放入 28℃左右（培养温度因酵母菌种类的不同而稍有差异）的恒温培养箱中培养24〜48 h。
11.在实验室中，切记不可吃东西、喝水，离开实验室时一定要洗手，以防止被微生物感染。使用后的培养基在丢弃前一定要进行灭菌处理，以免污染环境。
12.常用的微生物纯化的方法：
①平板划线法：将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环的金属丝烧红→在火焰旁冷却接种环，同时拔出装有酵母菌培养液的试管的棉塞→将试管口通过火焰→在火焰附近用接种环蘸取
—环菌液→将试管口通过火焰，并塞上棉塞→在火焰附近将皿盖打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速轻划三至五条平行线，盖上皿盖→注意不要将最后一次的划线与第一次的划线相连。
②稀释涂布平板法：铲取土样，将样品装入纸袋中→将 10g 土样加入盛有90mL 无菌水的锥形瓶中，充分摇匀，取 1mL 上清液加入盛有 9mL 无菌水的试管中，依次等比稀释→取 0.1 mL菌液，滴加到培养基表面→将涂布器浸在盛酒精的烧杯中→将涂布器放在火焰上灼烧，待酒精燃尽、涂布器冷却后，再进行涂布→用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面，涂布时可转动培养皿，使涂布均匀。
二、微生物的选择培养和计数
13.在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称为选择培养基。
14.微生物的数量测定方法：
①稀释涂布平板法：稀释涂布平板法除可以用于分离微生物外，也常用来统计样品中活菌的数目。当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。为了保证结果准确，一般选择菌落数为 30〜300 的平板进行计数，且在同一稀释度下，应至少对 3 个平板进行重复计数，然后求出平均值。统计的菌落数往往比活菌的实际数目少，这是因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。
②显微镜直接计数法：利用显微镜进行直接计数，也是一种常用的、快速直观的测定微生物数量的方法。该方法利用特定的细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下观察、计数，然后再计算一定体积的样品中微生物的数量，统计的菌落数往往比活菌的实际数目多，这是因为显微镜下统计的是活菌数和死菌数的总和。
第 3 节 发酵工程及其应用
1.发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等方面
2.发酵工程的应用：
①在食品工业上的应用：生产传统的发酵产品、生产各种各样的食品添加剂、生产酶制剂等。
②在医药工业上的应用：青霉素的发现和产业化生产推动了发酵工程在医药领域的应用和发展。之后，发酵工程逐步扩展到了其他抗生素、多种氨基酸、激素和免疫调节剂等的生产领域。近些年来，基因工程、蛋白质工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发展注入了强劲动力。
③在农牧业上的应用：生产微生物肥料、生产微生物农药、生产微生物饲料等。
④在其他方面的应用：发酵原料的改变推动着发酵工业迅速发展，对解决资源短缺与环境污染问题具有重要意义。自然界中还存在着一定数量的极端微生物，它们能在各种极端恶劣的环境（如高温、高压、高盐和低温等环境）中正常生活，对它们的研究已成为国际热点，其中一些极端微生物已应用于生产实践。
第 2 章 细胞工程
第 1 节 植物细胞工程
一、植物细胞工程的基本技术
1.细胞增裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各神细胞的潜能，即细胞具有全能性。
2.在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。
3.植物组织培养技术：是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。这些离体培养的植物器官、组织或细胞被称为外植体。
4.菊花的组织培养：
①用酒精擦拭双手和超净工作台台面。将流水充分冲洗后的外植体（幼嫩的茎段）用酒精消毒 30 s，然后立即用无菌水清洗 2〜3 次。再用次氯酸钠溶液处理 30 min 后，立即用无菌水清洗 2〜3 次；
②将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中，用无菌滤纸吸去表而的水分。用解剖刀将外植体切成 0.5〜1 cm 长的小段；
③在酒精灯火焰旁，将外植体的 1/3 〜 1/2 插人诱导愈伤组织的培养基中，用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上做好标记；
④将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于 18〜22℃的培养箱中培养。在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况；
⑤培养 15〜20 d 后.将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上，长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗；
⑥移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水施肥，直至开花。
【操作注意】
①实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌。接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌；
②接种时注意外植体的方向，不要倒插；
③诱导愈伤组织期间一般不需要光照（脱分化阶段避光），在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照（ 再分化阶段照光）。
5.在进行体细胞杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶去除这层细胞壁，获得原生质体。
6.杂交过程中的一个关键环节，是原生质体间的融合，这必须要借助一定的技术手段才能实现。人工诱导原生质体融合的方法基本可以分为两大类——物理法和化学法。物理法包括电融合法、离心法等；化学法包括聚乙二醇（PEG）融合法、高 Ca2+-—高 pH 融合法等。融合后得到的杂种细胞再经过诱导可形成愈伤组织，并可进一步发育成完整的杂种植株。
7.植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。其突出意义在于克服远缘杂交不亲和的障碍。
8.植物体细胞杂交技术流程图：
二、植物细胞工程的应用
9.植物繁殖新途径
①快速繁殖：快速繁殖技术又叫微型繁殖技术，它不仅可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性。
②作物脱毒：以植物的茎尖作为外植体进行组织培养，再生的植株就有可能不帯病毒，从而
获得脱毒苗，减轻病毒在作物体内积累而导致的作物产量降低、品质变差。
10.作物新品种的培育
①单倍体育种：单倍体育种可以先通过花药（或花粉）培养获得单倍体植株，然后经过秋水仙素诱导染色体加倍，当年就能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株，这极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。
②突变体的利用：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们容易受到培养条件和诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。从产生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。
11.细胞产物的工厂化生产：植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物——次生代谢物。次生代谢物是一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等），在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。由于植物畑胞的次生代谢物含量很低，从植物组织提取会大最破坏植物资源，有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到，因此人们期望利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。植物细胞培养是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。它不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
第 2 节 动物细胞工程
一、动物细胞培养
1.动物细胞培养是指从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
2.动物细胞培养的条件：
①营养：细胞在体外培养时，培养基中应含有细胞所需要的各种营养物质。将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基称为合成培养基。由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，因此在使用合成培养基时，通常需要加入血清等一些天然成分。培养动物细胞一般使用液体培养基，也称为培养液。
②无菌、无毒的环境：在体外培养细胞时，必须保证环境是无菌、无毒的，即需要对培养液和所有培养用其进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作。培养液还需要定期更换，以便清除代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
③温度、pH 和渗透压：维持细胞生存必须有适宜的温度，哺乳动物细胞培养的温度多以 36.5 ±0.5℃为宜。多数 物细胞生存的适宜pH 为 7.2〜7.4。此外，渗透压也是动物细胞培养过程中需要考虑的一个重要环境参数。
④气体环境：动物细胞培养所需气体主要有 O2 和 CO2。O2 是细胞代谢所必需的，CO2 的主要作用是维持培养液的 pH。在进行细胞培养时,通常采用培养皿或松盖培养瓶,并将它们置于含有 95% 空气和 5% CO2 的混合气体的 CO2 培养箱中进行培养。其中 5% CO2 的作用：维持动物细胞培养液的pH 值。
3.动物细胞培养的过程：
①在进行细胞培养时，首先要对新鲜取材的动物组织进行处理，或用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间，将组织分散成单个细胞。
②然后，用培养液将细胞制成细胞悬液，再将细胞悬液放人培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中培养。大多数细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。贴壁细胞在生长增殖时，除受上述因素的影响外，还会发生接触抑制现象，即当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖。
③这时就需要对细胞进行分瓶培养，让细胞继续増殖。人们通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养称为原代培养，将分瓶后的细胞培养称为传代培养。在进行传代培养时，悬浮培养的细胞直接用离心法收集；贴壁细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集。之后，将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养。
4.干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带等多种组织和器官中，包括胚胎干细胞和成体干细胞等。
①胚胎干细胞（简称 ES 细胞）存在于早期胚胎中，具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。
②成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞，包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞等。成体干细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能能力。
5. 科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，将它称为诱导多能干细胞（简称 iPS细胞）。因其诱导过程无须破坏胚胎，而且 iPS 细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应，所以科学家普遍认为 iPS 细胞的应用前景优于胚胎干细胞。
二、动物细胞融合技术与单克隆抗体
1.动物细胞融合技术就是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。
2.动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，均体现了细胞膜具有一定的流动性。诱导动物细胞融合的常用方法有PEG 融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等，其中灭活病毒诱导法是动物细胞融合的特有方法。
3.细胞融合技术突破了有性杂交的局限，其重大意义在于使远缘杂交成为可能。
4.单克隆抗体的制备流程：
①用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B 淋巴细胞；与此同时，体外培养骨髓瘤细胞；
②将获得的多种 B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞诱导融合，获得多种杂交细胞；
③用特定的选择培养基进行筛选：在该培养基上，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长；
④对上述经选择培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选，就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞；
⑤将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞在体外条件下大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖；
⑥从细胞培养液或小小鼠腹水中获取大量的单克隆抗体。
【注意区分】
①杂交瘤细胞的优点：既能迅速大量增殖，又能产生抗体。
②单克隆抗体的优点：能准确地识别抗原的细微差异（灵敏度高），与特定抗原发生特异性结合（特异性强），并且可以大量制备。
5.单克隆抗体的应用：
①抗体-药物偶联物（ADC）通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合。实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC 通常由抗体、接头和药物（如细胞毒素）三部分组成。
②作为体外诊断试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。例如，利用同位素或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。
③单克隆抗体自身也能用于治疗疾病。在医药领域，单克隆抗体药物占有非常重要的地位。 2015 年，全球销传额前十位的药物中，单克隆抗体药物就有 5 种。同年，我国的单克隆抗体药物市场规模已达 72 亿元。
三、动物体细胞核移植技术和克隆动物
1.动物细胞核移植技术是将动物的细胞核移入一个去核的卵母细胞中，井使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。
2.哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。 由于动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易，而动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难，因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。
3.体细胞核移植的过程：
①从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞，在体外培养到MII期；同时，从供体高产奶牛身体的某一部校（如耳）上取体细胞，进行培养；
②通过显微操作对 MII期卵母细胞去核；
③将供体细胞注入去核的卵母细胞，通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚；
④用物理或化学方法（如电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等）激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程；
⑤将胚胎移入受体（代孕）母牛体内，代孕母牛生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛。
4.体细胞核移植技术的应用：
①在畜牧生产中，利用体细胞核移植技术，可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。
②在医药卫生领域，通过建立转基因体细胞系，再利用体细胞核移植技术培育的转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白。
③在治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体；以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官，将它们移植给患者时可以避免免疫排斥反应；克隆特定疾病模型的动物，还能为研究该疾病的玫病机制和开发相应的药物提供帮助。
④.在保护濒危物种方面，该技术有望增加濒危物种的存活数量。
第 3 节 胚胎工程
一、胚胎工程的理论基础
1.胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
2.受精是精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的过程，包括受精前的准备阶段和受精阶段，在自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。
准备阶段 1——精子获能：刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，这一生理现象称为“精子获能 ”；
准备阶段 2——卵子的准备：卵子一般在排出 2〜3 h 后才能被精子穿入。动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等；有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等，但它们都要在输卵管内进一歩成熟，到 MII期时，才具备与精子受精的能力；
受精阶段：获能后的精子与卵子相遇的瞬冋，卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应（透明带反应），阻止后来的精子进入透明带。然后，精子入卵。精子入卵后，卵细胞膜也会立即发生生理反应（卵黄膜封闭），拒绝其他精子再进入卵内。精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫作雄原核。与此同时，精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体后，形成雌原核。雄、雌原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失。这个含有两个染色体组的合子就是受精卵。受精过程结束后，受精卵的发育也就开始了。
4.胚胎早期发育的几个阶段：
①卵裂期：受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育，此时是在透明带内进行分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不増加，有机物在不断减少，但有机物种类增加。
②桑葚胚期：当卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚，此时细胞没有分化。
③囊胚期：胚胎进一步发育，细胞逐渐分化。聚集在胚胎一端的细胞形成内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织；而沿透明带内壁扩展和排列的细胞，称为滋养层细胞，它们将来发育成胎膜和胎盘。随着胚胎的进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的腔——囊胚腔，这个时期的胚胎叫作囊胚。囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫作孵化。
④原肠胚期：原肠胚表面的细胞层为外胚层，向内迁移的细胞形成内胚层，随着发育的进行，一部分细胞还会在内、外两个胚层之间形成中胚层，这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等。
二、胚胎工程技术及其应用
1.体外受精：哺乳动物的体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。采集到卵母细胞和精子，要分别在体外进行成熟培养和获能处理，然后才能用于体外受精。一般情况下，可以将获能的精子和培养成熟的卵子置于适当的培养液中共同培养一段时间，来促使它们完成受精。
2.胚胎移植是指将通过体外受精其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。以家畜的胚胎移植为例.胚胎移植主要包括供体、受体的选择和处理，配种或人工授精，胚胎的收集、检查、培养或保存，胚胎的移植，以及移植后的检查等步骤。
3.胚胎移植的步骤：
①对优良供体母牛和受体母牛进行同期发情处理，使供体母牛超数排卵，使受体母牛发情；
②取供体母牛的MII期的卵母细胞与优良公牛的已获能的精子结合，形成受精卵；
③受精卵在适宜培养液中进行早期胚胎发育，收集早期胚胎并检查；
④取健康的桑葚胚或囊胚期进行胚胎移植，转入发情的受体母牛子宫内；
⑤对受体奶牛进行定期妊娠检查，分娩出具有优良性状的后代。
4.胚胎移植的优点：
①充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力；
②大大缩短了供体本身的繁殖周期；
③对供体施行超数排卵处理后，可获徂多枚胚胎，经移植可得到多个后代.这使供体的后代数是自然繁殖的十几倍到几十倍；
④胚胎移植作为胚胎工程的最终技术环节，还将推动胚胎工程其他技术的研究和应用。
5.胚胎分割是指釆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。来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。
胚胎分割所需要的主要仪器设备为体视显微镜和显微操作仪，在进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，将它移入盛有操作液的培养皿 中，然后在显微镜下用分割针或分割刀分割。在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。
6.在胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后
代具有重要意义。
第 3 章 基 因工程
第 1 节 重组 DNA 技术的基本工具
1.切割 DNA 分子的工具是限制性内切核酸酶,又称限制酶。这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。迄今分离的限制酶有数千种，许多已经被商业化生产。它们能够识别双链 DNA分子的特定核昔酸序列，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。
2.DNA 分子经限制酶切割产生的 DNA 片段末端近常有两种形式：黏性末端和平末端。
3.将切下来的 DNA 片段拼接成新的DNA 分子，是靠DNA 连接酶来完成的，其作用底物是 DNA片段，作用位点是磷酸二酯键。
4.运载体能携带外源基因进入细胞，是外源基因稳定存在并表达，常见的运载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等。以质粒为例，质粒是一种裸露的、结构简单、独立存在于真核细胞细胞核或原核细胞拟核 DNA 之外，井具有自我复制能力的环状双链 DNA 分子。质粒 DNA 分上有一个至多个限制酶切割位点，供外源 DNA 片段（基因）插入其中。携带外源 DNA 片段的质粒进入受体细胞后，能在细胞中进行自我复制，或整合到受体 DNA 上，随受休 DNA 同步复制。在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，这些质粒上常有特殊的标记基因，如四环索抗性基因、氨节背霉素抗性基因等，便于重组DNA 分子的筛选。
5.DNA 粗提取与鉴定过程：
①称取约 30 g 洋葱切碎，然后放入研钵中，倒入 10 mL 研磨液，充分研磨；
②在漏斗中垫上纱布，将洋葱研磨液过滤到烧杯中，在 4℃冰箱中放置几分钟后，再取上清液。也可以直接将研磨液倒入塑料离心管中，在 1500 r/min 的转速下离心 5 min,再取上清液放入烧杯中；
③在上清液中加入体积相等的、预冷的酒精溶液（体积分数为95%）,静置 2〜3min,溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的 DNA。用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去上面的水分；或者将溶液倒入塑料离心管中，在 10000 r/min
的转速下离心 5 min，弃上清液，将管底的沉淀物（粗提取的DNA）晾干。
④取两支 2 mL 的试管，各加入 2ml/L 的 NaCl 溶液 5 mL。将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCl 溶液中。然后，向两支试管中各加入4 ml.的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热 5 min。待试管冷却后，比较两支试管中溶液颜色的变化。若溶液变蓝则有 DNA。
第 2 节 基因工程的基本操作程序
1.第一步——目的基因的筛选与获取
①筛选合适的目的基因
②利用PCR 获取和扩增目的基因：PCR 是聚合酶链式反应的缩写，它是一项根据DNA 半保留复制的原理和碱基互补配对的原则，在体外提供参与 DNA 复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。PCR 的主要步骤为变性、复性、延伸三步，这个过程中不需要解旋酶参与，DNA 聚合酶也必须是耐高温的Taq 酶。
2.第二步——基因表达载体的构建（核心步骤）
①基因表达载体的组成： 目的基因、标记基因、启动子、终止子等。
②构建方法：首先用一定的限制酶切割载体，使它出现一个切口；然后用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的 DNA 片段；再利用DNA 连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处，这样就形成了一个重组 DNA 分子。
3.第三步——将目的基因导入受体细胞
①导入植物受体细胞：农杆菌转化法、花粉管通道法、基因枪法等。
②导入动物受体细胞：显微注射技术
③导入微生物细胞：Ca2+处理成为感受态【农杆菌转化法的过程】
①取农杆菌中的 Ti 质粒在体外进行后续操作，将获得的目的基因插入到 Ti 质粒的 T-DNA序列中，其特点是易转移并整合到受主细胞的染色体 DNA 上，获得重组Ti 质粒；
②用 CaCl2 处理农杆菌，使其变为感受态细胞，将其培养在含有重组 Ti 质粒的培养液中，还应加入某些抗生素（标记基因上携带有某些抗性基因）对农杆菌进行筛选，获得成功转入重组Ti质粒的农杆菌；
③用转化成功的农杆菌侵染植物细胞，目的基因可随着 T-DNA 转移到植物细胞的染色体 DNA中去。
④利用植物组织培养技术将转化成功的植物细胞培养成一个植物个体。
4.第四步——目的基因的检测与鉴定
①分子水平检测：包括通过PCR 和电泳技术、分子杂交技术等检测棉花的染色体 DNA 上是否插入了目的基因或检测目的基因是否转录出对于的mRNA；从转基因棉花中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原一抗体杂交，检测由基因是否翻译成目的蛋白等。
②个体水平检测：进行接种实验，如采摘抗虫棉的叶片饲喂棉铃虫来确定目的基因是否赋予了棉花抗虫特性以及抗性的程度。
第 3 节 基因工程的应用
1.基因工程在农牧业方面的应用
①改良植物的品质
②提高动物的生长速率
③改善畜产品的品质
2.基因工程在医药卫生领域的应用
对微生物或动植物的细胞进行基因改造，使它们能够生产药物，是目前基因工程取得实际应
用成果非常多的领域。这些药物包括细胞因子、抗体、疫苗和激素等.它们可以用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病和类风湿关节炎等。
3.基因工程在食品方面的应用
利用基因工程菌除了可以生产约物，还能生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。例如，阿斯巴甜是一种普遍使用的甜味剂，主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，这两种氨基酸就可以通过基因工程实现大规模生产。
第 4 节 蛋白质工程的原理和应用
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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。它是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，是包含多学科的综合科技工程。
2.基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质，而蛋白质工程却能产生自然界中从没有的新蛋白。
3.蛋白质工程的基本原理：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。
4.蛋白质工程的应用
①医药工业方面：利用蛋白质工程研发药物并不少见。例如，干扰素在体外保存相当困难，如果将扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么在-70℃的条件下，干扰素可以保存半年；小鼠单克隆抗体会使人产生免疫反应，从而导致它的治疗效果大大降低，科学家将小鼠抗体上结合抗原的区域“嫁接 ”到人的抗体上，经过这样改造的抗体诱发免疫反应的强度就会降低很多。
②其他工业方面：蛋白质工程被广泛用于改进酶的性能或开发新的工业用酶。例如，枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，因此常被用于洗涤剂工业、丝绸工业等。
③农业方面：科学家正在尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率，増加粮食的产量；还有科学家将蛋白质工程作为设计优良微生物农药的新思路，通过改造微生物蛋白质的结构，使它防治病虫害的效果增强。
第 4 章 生物技术的安全性与伦理问题
第 1 节 转基因产品的安全性
理性看待转基因技术：转基因作为一项技术本身是中性的，由这项技术研发出来的产品需要经过一系列的安全性评价，符合相应标准后才能上市。理性看待转基因技术不是人云亦云，更不是诋毁科学创新、造谣惑众，而是需要建立在完备的科学知识基础之上，即清晰地了解转基因技术的原理和操作规程；还应该看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响；最重要的是，要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。
第 2 节 关注生殖性克隆人
1.我国禁止生殖性克隆人
2.警惕用新技术研究生殖性克隆人
第 3 节 禁止生物武器