内容正文:
传统发酵技术的特点:以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主,通常是家庭式或作坊式的。(P5)
②.腐乳的发酵参与发酵的微生物:多种微生物,如酵母、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的是毛霉。(P5)
③.腐乳的发酵发酵原理:经过微生物的发酵,豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸,脂肪被分解成甘油和脂肪酸,味道鲜美,易于消化吸收。(P5)
1.乳酸发酵:①.微生物—乳酸菌的代谢特点:厌氧细菌,代谢类型为异养厌氧型,在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸。
②制作果酒发酵原理:许多新鲜水果的果皮表面附着有大量的不同种类的野生酵母菌;在这些酵母菌的作用下,水果可以发酵成果酒;(通过有氧呼吸大量繁殖,通过无氧呼吸进行酒精发酵产酒精)
③制作果酒发酵条件:温度——将温度控制在18-30℃进行发酵;氧气含量a.氧气充足的情况下,大量繁殖;b.无氧条件下,进行酒精发酵。
醋酸发酵:葡萄酒制作完成后,打开瓶盖,盖上一层纱布,进行葡萄醋发酵,温度为30~35 ℃。每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的:排出气体(CO2)。
醋酸发酵微生物—醋酸菌的代谢特点:好氧细菌,代谢类型为异养需氧型,当O2、糖源都充足时能将糖分解成醋酸,反应简式为C6H12O6+2O22CH3COOH(醋酸)+2H2O+2CO2+能量;当缺少糖源时则将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为醋酸,反应简式为C2H5OH+O2CH3COOH(醋酸)+H2O+能量。最适生长温度为30~35_℃。
研究和应用微生物的前提(即发酵工程的重要基础):防止杂菌污染,获得纯净的微生物培养物。
获得纯净的微生物培养物的关键:防止杂菌污染。无菌技术主要包括消毒和灭菌。
无菌技术除用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外,还有什么作用?无菌技术还能有效避免操作者被微生物感染。
对于一些不耐高温的液体如牛奶,可使用巴氏消毒法。
培养基等一般用湿热灭菌法,其中高压蒸汽灭菌的效果最好。玻璃器皿、金属用具、培养皿等,可以用干热灭菌法。微生物的接种工具、试管口、瓶口通过灼烧灭菌法来灭菌。
用紫外线进行消毒时,可以怎么做来加强消毒效果?照射前,适当喷洒酒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液。
获得单菌落的方法:平板划线法和稀释涂布平板法。(P12)
培养基灭菌后为什么要冷却到50℃左右时开始倒平板?琼脂是一种多糖,在44℃以下凝固,倒平板时,若低于50℃不及时操作,琼脂会凝固。
刚倒完平板,可以直接倒置吗?不能,应等培养基冷却凝固。
平板冷凝后,为什么要将平板倒置?防止皿盖上冷凝的水珠落入培养基,造成污染(避免培养基水分过快蒸发)。
平板划线法过程中,接种环蘸了1次菌液;若分五个区划线,则接种环共需灼烧6次;
怎么证明一个选择培养基具有选择性? 应该设置基础培养基(如牛肉膏蛋白胨培养基)或完全培养基作为对照,若基础培养基或完全培养基中生长的菌落数菌多于该选择培养基,则该选择培养基具有选择性。
稀释涂布平板法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。
发酵工程选育方法(菌种来源):可以从自然界中筛选出来,也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。(P22)
扩大培养的培养基:一般为液体培养基。发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。(P23)
发酵罐内发酵要求:在发酵过程中,要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等,以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分,要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。(P23)
微生物肥常见的有根瘤菌肥、固氮菌肥等。微生物农药作为生物防治的重要手段。单细胞蛋白是大量的微生物菌体。
细胞具有全能性的根本原因:细胞中含有本物种生长发育的全套遗传信息。
脱分化:已分化的细胞经诱导,失去其特有的结构和功能。
愈伤组织:排列疏松且无规则、高度液泡化、高度未分化、无定形状态的薄壁细胞团。
胚状体:离体培养条件下,没有经过受精过程,但是经过了胚胎发育过程所形成的胚状类似物,因而统称为体细胞胚或胚状体。
生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键。生长素/细胞分裂素,比值高——利于根分化;比值低——利于芽分化;比值适中——利于愈伤组织的形成。
在对外植体消毒时,用体积分数为70%的酒精消毒30S,立即用无菌水冲洗2-3次,再用质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液处理30min后,立即用无菌水冲洗2-3次。
植物的种子发育成完整植株没有体现了全能性,原因是:因为种子中的胚已经完成早期发育,相当于新植株的幼体,由幼体发育成完整植株不能体现出细胞的全能性。
二、植物体细胞杂交技术去壁方法:纤维素酶和果胶酶。植物细胞去掉细胞壁,获得原生质体。
诱导原生质体融合原理:细胞膜具有一定流动性。诱导原生质体融合方法:电融合法、离心法等;聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH融合法。
植物细胞融合完成的标志:再生出新的细胞壁;直接参与此过程中的主要细胞器是:高尔基体。在形成细胞壁时比较活跃的细胞器是:线粒体、高尔基体
植物体细胞杂交技术的优点: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。
植物体细胞杂交的培养基中要添加蔗糖溶液,且浓度略大于原生质体内的浓度,这样不仅能为原生质体提供营养物质,而且还能维持一定的渗透压,使原生质体保持正常的形态
细胞产物的工厂化生产:一般培养到愈伤组织阶段,从愈伤组织的细胞中获得细胞产物
动物细胞培养的地位:动物细胞工程的基础。动物细胞培养的条件:营养条件、无菌、无毒的环境、适宜的温度、pH和渗透压、适宜的气体环境。未知营养条件:使用合成培养基时,通常需加入血清等一些天然成分。
血清的作用:提供尚未全部研究清楚的细胞所需的营养物质。
动物细胞培养的培养基的物理性质:培养动物细胞一般使用液体培养基。
保证无菌、无毒环境的具体措施(P44):(1)对培养液和所有培养用具进行灭菌处理。(2)在无菌环境下进行操作。(3)还需要定期更换培养液。(4)添加一定量抗生素。
为什么培养液需要定期更换? 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。
因此动物细胞培养的气体环境为95%空气和5%CO2。CO2的作用:CO2的主要作用维持培养液的pH。
培养容器:通常采用培养皿或松盖培养瓶。培养仪器:含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱。
将组织分散成单个细胞的方法(1)机械法;(2)用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。
体外培养的动物细胞的两类细胞的生长特点:(1)悬浮生长类: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。(2)贴壁生长类:除会因细胞密度过大、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外,还会发生接触抑制。
胚胎干细胞(简称ES细胞):(1)分布:存在于早期胚胎中。特点: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。
动物细胞融合技术诱导方法: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特有的诱导融合方法。
灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么?病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用,使细胞互相凝聚,细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合。
一、单克隆抗体及其应用
实验最初给小鼠注射特定抗原的目的: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(获得能产生特定抗体的B淋巴细胞)。
第一次筛选:(1)如何筛选(筛选方法):用特定的选择培养基进行筛选。(2)筛选原理:在选择培养基上,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。(3)获得的杂交瘤细胞的特点:既能迅速大量繁殖,又能产生抗体。此时,抗体不是所需的特定抗体。
得到的该杂交瘤细胞一定是所需的吗?杂交瘤细胞并不纯,因为从脾脏获得的B淋巴细胞不纯(既有未免疫的B淋巴细胞,又有能产其他抗体的B淋巴细胞,以及能产所需抗体的B淋巴细胞),因此要进行第二次筛选。
第二次筛选:(1)如何筛选(筛选方法):用96孔板培养,在每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞的情况下,进行克隆化培养和抗体检测(一般进行多次筛选)。获得的杂交瘤细胞的特点:既能迅速大量繁殖,又能分泌所需抗体。
抗体检测原理:抗原和抗体能够特异性结合(分子水平的检测)。
如何对所需杂交瘤细胞大规模培养?在体外条件下大规模培养(接种于培养液中)或注射到小鼠腹腔内增殖。
如何获取单克隆抗体(1)体外培养:从细胞培养液中获取。(2)小鼠腹腔内培养:从小鼠腹水中获取。
单克隆抗体的优点: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。
单克隆抗体的应用:(1)作为诊断试剂2)用于治疗疾病和运载药物。
运载药物——ADC:通过将药物与能特异性识别肿瘤细胞抗原的单克隆抗体结合,实现对肿瘤细胞的选择性杀伤。发挥杀伤作用的为放射性同位素、化学药物或细胞毒素; 单克隆抗体作用为靶向运输作用;
哺乳动物核移植分类:胚胎细胞核移植和体细胞核移植。两者中难度较高的是体细胞核移植。
动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植;为什么?
动物胚胎细胞分化程度低,表现全能性相对容易,动物体细胞分化程度高,表现全能性十分困难。
体细胞核移植的过程
采集的卵母细胞应培养至MⅡ期(减数分裂Ⅱ中期).选择MⅡ期卵母细胞的原因(1)含有促进细胞核表现全能性的物质和营养条件。(2)细胞体积大,易于操作。
卵母细胞去核的方法:显微操作(去核)法。实质上去的是“染色体——纺锤体”复合物。
诱导供体细胞和去核卵母细胞融合的方法:电融合法。融合的结果:供体核进入卵母细胞,形成重构胚。
激活重构胚的方法(1)物理方法:电刺激。(2)化学方法:Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制。以上方法处理重构胚的目的:激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育过程。
在自然条件下,哺乳动物的受精在输卵管内完成。
防止多精入卵的两个反应是:透明带反应和卵细胞膜反应。
受精的标志---观察到两个极体或形成雌、雄原核。受精完成的标志---雌、雄原核融合形成合子。
卵裂期特点①细胞在透明带带内进行有丝分裂,②细胞的数量不断增加,③但胚胎的总体积并不增加,④有机物的总量减少。
囊胚:囊胚中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。沿透明带内壁扩展和排列的细胞,称为滋养层细胞,将来发育成胎膜和胎盘。
囊胚进一步扩大,会导致透明带破裂,胚胎从其中伸展出来,这一过程叫孵化。孵化后进入原肠胚期。
胚胎移植供体、受体的选择和处理:①供体母牛选择遗传性状优良、生产能力强的个体;对供体用促性腺激素进行超数排卵处理,诱发产生更多的成熟卵子。②受体母牛选择具有健康的体质和正常繁殖能力的个体;③对供受体用孕激素进行同期发情处理。
胚胎的移植:胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
胚胎移植的优势:可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。在分割囊胚阶段的胚胎时,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发育。取滋养层细胞做DNA分析,鉴定性别。
卵子的减数分裂Ⅱ、受精作用和受精卵的早期细胞分裂都是在雌性动物的输卵管中进行的。
胚胎移植过程中两次使用激素的目的:第一次用孕激素对受、供体进行同期发情处理,第二次用促性腺激素处理使供体超数排卵。两次检查的目的:第一次是对收集的胚胎进行质量检查,第二次是对受体母牛是否妊娠进行检查。
DNA重组技术的基本工具:限制性内切核酸酶、DNA连接酶、载体。
限制酶来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。 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。
获取一个目的基因需限制酶切割两次,共产生 4个游离的磷酸基团。
限制酶不切割自身DNA的原因:原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外,并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 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(如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因),供重组DNA的鉴定和选择。其它载体:λ噬菌体、动植物病毒
基因工程的载体如果选择灭活的动植物病毒,需要去掉与病毒复制有关的基因:防止病毒在宿主细胞中复制,给宿主带来伤害。
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。
PCR全称为聚合酶链式反应,是一项在生物体外复制特定DNA片段核酸合成技术。原理:DNA双链复制。前提: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。
两种引物与模板链如何配对:引物的5′端与模板链3′端互补配对 。
两种引物的要求:a.引物自身不能环化b.两种引物之间不能互补配对c.引物长度不宜过短,防止引物随机结合。
PCR反应的基本步骤:第一步:变性 加热至90~95℃,DNA解链为单链; 第二步:复性 冷却到55~60℃,引物与两条单链DNA结合;第三步:延伸 加热至70~75℃,Taq酶从引物起始进行互补链的合成。
鉴定: 采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定 PCR 的产物。
PCR技术在第3轮开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段
PCR技术将目的基因扩增N次,需要2(N+1)-2个引物,即子链数
PCR技术需要提供:Taq酶、引物、dNTP、DNA模板
PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2+,添加Mg2+用于激活DNA聚合酶。
PCR技术加入两种引物的作用:使Taq酶从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸
基因表达载体的构建(核心)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。
目的基因应插入启动子和终止子之间。
同时用两种不同的限制酶处理质粒和外源DNA的优点:防止质粒和含目的基因的外源片段自身环化和反向连接
使用相同的限制酶切割目的基因和载体的目的:使目的基因和运载体具有相同的黏性末端,便于连接。
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,它能驱动基因转录出mRNA,最终获得所需的蛋白质。
标记基因的种类:抗生素抗性基因 。
将目的基因导入受体细胞常用的转化方法:①植物细胞:采用最多的方法是农杆菌转化法,其次还有花粉管通道法。②动物细胞:最常用的方法是显微注射技术。方法的受体细胞多是受精卵。③微生物细胞:最常用的原核细胞是大肠杆菌,其转化方法是:Ca2+处理法
感受态:是指用Ca2+处理大肠杆菌,使细胞处于一种能够吸收周围环境中DNA分子的生理状态
农杆菌转化法: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能力。
转化原理:原理:Ti质粒上的T-DNA可以转移到受体细胞,并整合到受体细胞染色体的DNA上。
注意事项:存在于染色体DNA上的目的基因有可能通过花粉传播进入杂草或其他作物中,造成“基因污染”
4.目的基因的检测和鉴定 ①分子水平检测:PCR等技术(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mRNA); 抗原--抗体杂交(目的基因是否翻译成蛋白质) 。②个体生物学水平的鉴定: 抗虫、抗病接种实验等
目的基因进入荔枝细胞后,是否维持稳定表达需要进行检测和鉴定。请写出分子水平的具体检测过程或方法:①通过PCR等技术检测荔枝细胞的染色体DNA上是否含有抗虫基因或检测抗虫基因是否转录出相应的mRNA② 从转基因抗虫荔枝中提取蛋白质,用抗原—抗体杂交法检测抗虫基因是否翻译成抗虫蛋白。
cDNA文库中所获取的目的基因不含有启动子、终止子和内含子
基因工程的原理:基因重组
四、DNA的粗提取与鉴定和DNA片段的扩增及电泳鉴定
1.原理:①分离DNA和蛋白质的原理:DNA不溶于酒精,某些蛋白质溶于酒精
②溶解DNA的原理:DNA能溶于物质的量浓度为2mol/L的NaCI溶液
③鉴定DNA的原理:一定温度下,DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色
DNA粗提取与鉴定实验中,将研磨液用垫上纱布的漏斗过滤后取上清液,或将研磨液离心后取上清液。进一步纯化DNA时,在上清液中加入预冷的体积分数为95%的酒精,用玻璃棒卷起白色丝状物,或将溶液倒入离心管中,离心后取沉淀物。鉴定时需将丝状物或沉淀物溶于2mol/L的NaCl中,再加入二苯胺试剂,置于沸水浴中加热。
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