生物技术与工程必背知识-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

选必三 生物技术与工程 第十单元 第56课时　传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用 1．(选择性必修3 P5)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．(选择性必修3 P7)醋酸发酵的反应式：O2、糖源充足时：C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量；O2充足、缺少糖源时：C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量。 3．(选择性必修3 P7)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．(选择性必修3 P7)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。 5．(选择性必修3 P8)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．(选择性必修3 P27)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。 7．果酒和果醋改进装置及其分析 8．(2022·湖南，21节选)某黄酒酿制工艺流程如图所示，图中加入的菌种a是酵母菌，工艺b是消毒(填“消毒”或“灭菌”)，采用工艺b的目的是杀死黄酒中的大多数微生物，并延长其保存期。 9．(2023·新课标，35节选)若实验获得一种具有良好固氮能力的根瘤菌，可通过发酵工程获得大量根瘤菌，用于生产根瘤菌肥。根瘤菌肥是一种微生物肥料，在农业生产中使用微生物肥料的作用是促进植株生长，增加作物产量；能够减少化肥的使用，改良土壤，减少污染，保护生态环境(至少答出2点)。 第57课时　微生物的培养技术与应用 1．(选择性必修3 P10)培养基的化学成分包括水、无机盐、碳源、氮源等。 2．(选择性必修3 P11)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。 3．(选择性必修3 P13)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。 4．(选择性必修3 P16)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。 5．(选择性必修3 P19)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。 6．(2023·新课标，35节选)从豆科植物的根瘤中分离根瘤菌进行培养，可以获得纯培养物，此实验中的纯培养物是由根瘤菌繁殖形成的单菌落。 7．(2021·广东，21节选)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60 g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌的原因是盐浓度为60_g/L的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡；pH为10的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制(答出两点即可)。 8．(2023·全国乙，37节选)在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，其原因是菌T能够分泌纤维素酶。 9．(2022·河北，23节选)枯草芽孢杆菌为好氧微生物，液体培养时应采用摇床震荡(填“静置”或“摇床震荡”)培养。培养过程中抽样检测活菌数量时，应采用稀释涂布平板法(填“稀释涂布平板法”或“显微镜直接计数法”)，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。 10．(2022·全国乙，37节选)若以制糖废液作为碳源，为进一步确定生产S的最适碳源浓度，某同学进行了相关实验。请简要写出实验思路：设计一系列不同浓度的制糖废液分别培养菌株C，测定不同浓度制糖废液中S产量，寻找S产量最大的碳源浓度，确定最适碳源浓度。 第58课时　植物细胞工程 1．(选择性必修3 P34)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．(选择性必修3 P35)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．(选择性必修3 P35)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．(选择性必修3 P35)再分化：愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。 5．(选择性必修3 P38)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．(选择性必修3 P37)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．(选择性必修3 P41)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．离体的拟南芥根段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，根段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。 9．(2020·北京，20节选)在愈伤组织生芽过程中，CK通过ARRs(A)基因和WUS(W)基因起作用。为探讨A基因与W基因的关系，将A基因功能缺失突变体(突变体a)和野生型的愈伤组织分别置于CK与生长素比例高的(高 CK)培养基中诱导生芽，在此过程中测定W基因的表达量。图中，野生型的W基因表达量与高CK诱导时间的关系是随着高CK诱导时间的延长，野生型的W基因表达量显著升高。分析图中结果可得出的结论是：在高CK诱导下A基因促进W基因表达。得出结论的依据为：与野生型相比，随着高CK诱导时间的延长，突变体的W基因表达量低于野生型。 第59课时　动物细胞工程 1．(选择性必修3 P44)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。 2．(选择性必修3 P44)细胞贴壁：细胞贴附在培养瓶的瓶壁上的现象。 3．(选择性必修3 P44)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。 4．(选择性必修3 P44)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。 5．(选择性必修3 P48)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。 6．(选择性必修3 P49)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。 7．(选择性必修3 P50)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。 8．(选择性必修3 P54)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。 9．(选择性必修3 P54)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。 10．(2020·全国Ⅰ，38节选)为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。 回答下列问题： (1)上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞。 (2)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于选择培养基，使用该培养基进行细胞培养的结果是只有杂交瘤细胞能够生存。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是抗原与抗体的反应具有特异性。 第60课时　胚胎工程 1．(选择性必修3 P61)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。 2．(选择性必修3 P61)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。 3．(选择性必修3 P62)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。 4．(选择性必修3 P62)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。 5．(选择性必修3 P62)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。 6．杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，成为受广大消费者喜欢的绵羊品种。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如图所示，据图回答下列问题： (1)为了获得更多的卵母细胞，需用促性腺激素对雌性杜泊羊进行超数排卵处理，过程②中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。 (2)在实际胚胎工程操作中，常以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志。 (3)图中移植的胚胎处于囊胚期。为获得雌性杜泊羊，胚胎移植前需取滋养层鉴定性别。为提高胚胎的利用率，尽快获得数量较多的子代杜泊羊，图中过程⑤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。 7．(2022·全国甲，38节选)某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊，为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代，该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题： (1)在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因是刚排出的精子必需在雌性动物的生殖道内发生相应生理变化后才能受精；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(答出1点即可)。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到MⅡ期时才具备与精子受精的能力。 (2)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作，以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是对受体母羊进行同期发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查，一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代。 第61课时　基因工程的基本工具和基本操作程序 1. (选择性必修3 P67)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．(选择性必修3 P71)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．(选择性必修3 P72)载体上有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选。 4．(选择性必修3 P77)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．(选择性必修3 P77)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。 6．(选择性必修3 P80)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．(选择性必修3 P81)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．(选择性必修3 P81～82)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。 9．(选择性必修3 P82)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．如图为所用载体图谱示意图，图中限制酶的识别序列及切割位点为：Hind Ⅲ(A↓AGCTT)、Pvit Ⅱ(CAG↓CTG)、KpnⅠ(G↓GTACC)、EcoRⅠ(G↓AATTC)、PstⅠ(CTGCA↓G)、BamHⅠ(G↓GATCC)。为使phb2基因(该基因序列不含图中限制酶的识别序列)与载体正确连接，在扩增的phb2基因两端分别引入Pvit Ⅱ和EcoRⅠ两种不同限制酶的识别序列。将经过这两种酶酶切的phb2基因和载体进行连接时，可选用T4 DNA连接酶(填“E.coli DNA连接酶”或“T4 DNA连接酶”)。 第62课时　基因工程的应用、蛋白质工程、DNA的两个重要实验 1．(选择性必修3 P90)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。 2．(选择性必修3 P91)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。 3．(选择性必修3 P93)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。 4．(选择性必修3 P93)基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质。 5．(选择性必修3 P94)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。 6．(选择性必修3 P94)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。 7．(选择性必修3 P74)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。 8．(选择性必修3 P84)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。 9．(2020·全国Ⅲ，38节选)W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得W，基本过程如图所示。 回答下列问题： (1)步骤①中需要选择的启动子是膀胱上皮细胞蛋白基因的启动子，选择该启动子的目的是使W基因在膀胱上皮细胞中特异性表达。步骤②所代表的操作是显微注射。 (2)与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的性别、年龄(答出2点即可)的限制。 10．(2019·海南，31节选)人的T细胞可以产生某种具有临床价值的蛋白质(Y)，该蛋白质由一条多肽链组成。目前可以利用现代生物技术生产Y。天然的Y通常需要在低温条件下保存。假设将Y的第6位氨基酸甲改变为氨基酸乙可提高其热稳定性，若要根据蛋白质工程的原理对Y进行改造以提高其热稳定性，具体思路是找到第6位氨基酸甲对应的碱基所在的基因位置，参照密码子表，将第6位氨基酸甲对应的碱基替换为氨基酸乙的碱基。 第63课时　生物技术的安全性与伦理问题 1．(选择性必修3 P102)我国科学家将来自玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中，由于α-淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，因而可以防止转基因花粉的传播。 2．(选择性必修3 P106)生殖性克隆是指通过克隆技术产生独立生存的新个体。 3．(选择性必修3 P106)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。 4．为避免人为遗传改造品种对自然鱼群基因库的干扰，通常需要将其培育成三倍体鱼后才能投放到自然水体中饲养，其原理是三倍体鱼在进行减数分裂时，染色体联会紊乱，几乎不能形成正常的生殖细胞，投放到自然水体中饲养不会因与其他鱼类杂交引起生态危机。 5．对于植物来说，导入外源基因容易引起基因污染，科学家为此将外源基因导入叶绿体或线粒体内，原因 是在叶绿体或线粒体内的目的基因不会通过花粉传递，故可在一定程度上避免基因污染。 6．“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿”技术，二者在应用上的区别：前者主要用于解决不孕不育问题，后者可以用于治疗白血病、贫血症等疾病，也可用于设计孕育不患某些遗传病的胎儿；在技术手段上的区别：与“试管婴儿”相比，“设计试管婴儿”在胚胎移植前需进行遗传学诊断。现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德。 7．生物武器的种类：致病菌类、病毒类和生化毒剂类等。 8．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。 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $$