【串讲课件】专题二 生物技术与工程（期末复习课件）高二生物上学期苏教版

苏教版｜选择性必修三 —— 期末串讲复习 —— 专题二 生物技术与工程 Part 01 考点梳理 考点一：发酵工程 考点梳理 1．发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。 2．醋酸发酵的反应式：O2、糖源充足时：C6H12O6＋2O2酶(――→)2CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量；O2充足、缺少糖源时：C2H5OH＋O2酶(――→)CH3COOH＋H2O＋能量。 3．制作葡萄酒时，要将温度控制在18～30 ℃的原因是温度是影响酵母菌生长的重要因素。酿酒酵母的最适生长温度为28 ℃。制作葡萄醋时，要将温度控制在30～35 ℃的原因是醋酸菌的最适生长温度为30～35 ℃。 4．在制作果酒的过程中，避免发酵液污染需要从发酵制作的过程全面考虑。例如，榨汁机、发酵瓶要清洗干净，装入葡萄汁后，盖好瓶盖；每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖等。 考点一：发酵工程 考点梳理 5．某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加些“陈泡菜水”，目的是增加乳酸菌的数量。某同学制作出的泡菜“咸而不酸”，造成这个结果最可能的原因是加盐太多，盐浓度过高，杀死了乳酸菌等微生物。 6．单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体。 考点一：发酵工程 考点梳理 7．培养基的化学成分包括水、无机盐、碳源、氮源等。 8．无菌技术的选择：对于一些不耐高温的液体，如牛奶，可使用巴氏消毒法；用氯气消毒水源；培养基一般采用湿热灭菌法进行灭菌；培养皿可以采用干热灭菌法灭菌；接种环可以采用灼烧灭菌法灭菌。 9．平板划线操作的第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；每次划线前灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种，使下一次划线时，接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端，从而通过划线次数的增加，使每次划线时菌种的数目逐渐减少，以便得到单菌落。划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。 考点一：发酵工程 考点梳理 1、将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环烧红。 2、在火焰旁冷却接种环，并拔出装有酵母菌的棉塞 3、将试管口通过火焰 .4、将已冷却的接种环伸入菌液中，蘸取一环菌液 5、将试管通过火焰，并塞上棉塞 6、左手将皿盖打开一条缝隙，右手将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，盖上皿盖。注意不要划破培养基 7、灼烧接种环，待其冷却后，从第一区域划线的末端开始往第二区域内划线。重复以上操作，在三、四、五区域内划线。注意不要将最后一区的划线与第一区相连 8、将平板倒置放入培养箱中培养。 1）一旦划破，会造成划线不均匀，难以达到分离单菌落的目的； 2）存留在划破处的单个细胞无法形成规矩的菌落，菌落会沿着划破处生长，会形成一个条状的菌落。 考点一：发酵工程 考点梳理 10．选择培养基是指在微生物学中，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。 11．检测培养物中是否有杂菌污染的方法是同时培养灭菌后的未接种的培养基，观察是否有菌落产生。判断选择培养基是否起到筛选作用的方法是配制牛肉膏蛋白胨培养基作为对照，观察选择培养基上的菌落数是否远少于牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数目。 12.培养过程中抽样检测活菌数量时，应采用稀释涂布平板法，其原因是用稀释涂布平板法在培养基上看到的每一个菌落都来自一个活细胞，而显微镜直接计数法会将死亡的枯草芽孢杆菌也计算在内。 考点一：发酵工程 考点梳理 ①铲取土样，将样品装入纸袋中 ②将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀，制成菌液。 1mL 1ⅹ10 90mL无菌水 1ⅹ107 1ⅹ105 1ⅹ106 1ⅹ103 1ⅹ102 1ⅹ104 1mL 1mL 1mL 1mL 9mL无菌水 1mL ②取1mL上清液加入盛有9mL无菌水的试管中，依次等比稀释。 取土样用的小铁铲和盛土样的的信封在使用前都要灭菌 考点一：发酵工程 考点梳理 ③取0.1mL菌液，滴加到培养基表面。 ④将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。 ⑤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。 ⑥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。 待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，培养 考点二：细胞工程 考点梳理 1.在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，这是因为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。 2．植物组织培养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。 3．脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞的过程。 4．再分化：愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。 考点二：细胞工程 考点梳理 5．植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。 6．人工诱导植物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。 7．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。 8．离体的植物细胞在适宜条件下可以培育出完整的植株，说明植物细胞具有全能性。在组织培养过程中，植物细胞经过脱分化形成愈伤组织，此后调整培养基中细胞分裂素与生长素的比例可诱导愈伤组织分化。 考点二：细胞工程 考点梳理 9.动物细胞培养时，一般置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养。CO2的主要作用是维持培养液的pH。 10．细胞贴壁：细胞贴附在培养瓶的瓶壁上的现象。 11．接触抑制：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的现象。 12．细胞在培养过程中分裂受阻的原因：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；对于贴壁细胞来说，除上述因素外，还会因为接触抑制而停止分裂增殖。 考点二：细胞工程 考点梳理 取动物组织 制成细胞悬液 转入培养液原代培养 分瓶 传代培养 动物胚胎、幼龄动物 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理将组织分散成单个细胞 用培养液将细胞制成细胞悬液 一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖 大多数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖 悬浮培养的细胞：直接用离心法收集 贴壁细胞：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 考点二：细胞工程 考点梳理 13．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。 14．杂交瘤细胞的特点是既能大量增殖，又能产生足够数量的特定抗体。 15．单克隆抗体的优点是能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备。 16．核移植技术中必须先去掉受体卵母细胞的细胞核的原因是保证核移植动物的核遗传物质全部来自供体细胞。 17．通过体细胞核移植技术培育的克隆动物，不是对体细胞供体动物进行了100%的复制，原因是克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，其核外还有少量的DNA，即线粒体中的DNA来自受体卵母细胞。此外，动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系。 考点二：细胞工程 考点梳理 18.胚胎移植是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。 19．供体母牛和受体母牛的选择标准为供体是遗传性状优良、生产能力强的个体，受体是有健康的体质和正常繁殖能力的个体，且二者必须是同一物种。 20．胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。 21．胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 22．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。 23．为了获得更多的卵母细胞，需用促性腺激素对雌性动物进行超数排卵处理，卵母细胞达到MⅡ期时才具备与精子受精的能力。雄性动物产生的精子需进行获能处理，目的是使其具有与卵细胞受精的能力。精子体外获能可采用化学诱导法，诱导精子获能的药物是肝素或Ca2＋载体等。在胚胎工程操作中，常以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志。为提高胚胎的利用率，尽快获得数量较多的子代，可以使用胚胎分割技术对胚胎进行处理，处理时要注意将内细胞团均等分割。 考点三：基因工程 考点梳理 1.基因工程：按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。 2．限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。 3．载体上有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选。 4．PCR反应需要在一定的缓冲溶液中才能进行，需提供DNA模板、2种引物、4种脱氧核苷酸和耐高温的DNA聚合酶。 5．真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2＋激活。因此，PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2＋。引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸。 考点三：基因工程 考点梳理 6．基因表达载体的构建的目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。基因表达载体是载体的一种，除目的基因、标记基因外，还必须含有启动子、终止子等。启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终表达出人类需要的蛋白质。 7．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。 8．将目的基因导入植物细胞的方法是农杆菌转化法、花粉管通道法；导入动物细胞的方法是显微注射法；导入微生物细胞的方法是Ca2＋处理法。 考点三：基因工程 考点梳理 9．目的基因的检测与鉴定：首先是分子水平的检测，包括通过PCR等技术检测棉花的染色体DNA上是否插入了Bt基因或检测Bt基因是否转录出了mRNA；从转基因棉花中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，检测Bt基因是否翻译成Bt抗虫蛋白等。其次，还需要进行个体生物学水平的鉴定。例如，通过采摘抗虫棉的叶片饲喂棉铃虫来确定Bt基因是否赋予了棉花抗虫特性以及抗性的程度。 10.乳腺生物反应器是指将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物。 11．用转基因动物(猪)作器官移植的供体，方法是在器官供体基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。 考点三：基因工程 考点梳理 12．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。 13．基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质。 14．对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过改造或合成基因来完成。 15．蛋白质工程的基本思路：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。 考点三：基因工程 考点梳理 16．DNA的粗提取与鉴定的原理：DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2 mol/L的NaCl溶液。在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，因此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA的试剂。 17．PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来。 考点四：生物技术安全与伦理问题 考点梳理 1．生殖性克隆是指通过克隆技术产生独立生存的新个体。 2．治疗性克隆是指利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官，用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官，从而达到治疗疾病的目的。 3．生物武器的种类：致病菌类、病毒类和生化毒剂类等。 4．生物武器是一种大规模的杀伤性武器，与常规武器相比，生物武器致病能力强、攻击范围广。彻底销毁生物武器是全世界爱好和平的人民的共同期望。1998年6月，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。 Part 02 易错辨析 易错辨析 易错No1　目的基因的插入位点不是“随机”的     *重点关注　 目的基因的插入位点不是随机的，基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入启动子与终止子之间的部位，若目的基因插入启动子内部，启动子将失去原功能。     易错No2　切取目的基因与切取载体时不一定使用同一种酶 *重点关注　 (1)在获取目的基因和切割载体时通常用同种限制酶，以获得相同的黏性末端。但如果用两种不同限制酶切割后形成的黏性末端相同时，在DNA连接酶的作用下目的基因与载体也可以连接起来。 (2)为了防止载体或目的基因的黏性末端自己连接即所谓“环化”，可用不同的限制酶分别处理目的基因和载体，使目的基因两侧及载体上具有两个不同的黏性末端。 易错No3　启动子与起始密码子，终止子与终止密码子，标记基因的作用 *重点关注　 启动子≠起始密码子，终止子≠终止密码子。 (1)启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端。它是RNA聚合酶识别、结合的部位。 (2)终止子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。作用是使转录过程停止。 (3)起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止。 (4)标记基因：一般为抗生素抗性基因或荧光基因等，其作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因(目的基因是否导入成功)，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。 易错辨析 易错No4　基因工程不会导致受体细胞或生物产生“新基因”或“新蛋白质” *重点关注　 基因工程的实质是“基因重组”，它是将外源基因导入受体细胞，使该基因在受体细胞中表达——由于“外源基因”是自然界已存在的“现成”基因，故基因工程并未产生新基因，因此目的基因表达时也未产生新蛋白质，基因工程只不过是让受体细胞(或生物)实现了“外源基因的表达”。 易错No5　植物脱毒苗培养时选择的要求及原理 *重点关注 由于植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少，所以常采用茎尖组织培养技术获得脱毒苗。 易错No6　植物组织培养无需都“再分化至幼苗”，“人工种子”与“种子”的区别 *重点关注 (1)组织培养的目的不同，培养的阶段不同。如：生产细胞代谢产物，只需培养至愈伤组织时期；生产人工种子，则需要培养至胚状体时期；获得植株就需培养至幼苗时期。 (2)人工种子是通过无性生殖(植物体细胞的组织培养技术)形成的，只有一个亲本的性状；自然种子是有性生殖的产物，具有两个亲本的性状。 易错辨析 易错No7 动物细胞培养时加入5%CO2的目的 *重点关注　 动物细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶将其置于含95%空气加5% CO2的混合气体的培养箱中进行培养，加入CO2的目的是维持培养液的pH。 易错No8　动物细胞克隆化培养时为何常选10代以内的细胞，而瘤细胞却为50代以后     *重点关注　 取供体动物的体细胞培养，一般选用传至10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。欲获得无限增殖的瘤细胞则往往在50代以后，其遗传物质已发生变化，具癌变特性。     易错No9　精子“获能”并非获得能量，排卵并非卵巢排出卵泡 *重点关注　 (1)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。 (2)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。 易错辨析 易错No10　受精的标志≠受精完成的标志 *重点关注　 受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精完成的标志是雌、雄原核的融合。 易错No11　滋养层≠饲养层 *重点关注　 (1)滋养层：囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，滋养层最终发育成胎膜和胎盘。 (2)饲养层：饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。 易错No12　人工授精≠体外受精 *重点关注　 人工授精是用人工的方法将公畜的精子注入母畜生殖道内，使精卵细胞结合；体外受精是将人工获取的精子和卵母细胞在体外完成受精。这两者的本质都是两性生殖细胞的结合，只不过前者是在体内完成的，后者是在体外完成的。 $$