考前必背02 沪科版选择性必修内容核心清单（选择性必修1～3）（上海专用）2026年高考生物终极冲刺讲练测

考前必背 沪科版生物选择性必修内容必考必背干货 （含3个专题，13个核心考点） 专题1 稳态与调节（5大考点） 专题2 生物与环境（4大考点） 专题3 生物技术与工程（4大考点） 专题1 稳态与调节 考点1 人体的内环境与稳态 1. 内环境的组成 内环境：由血浆、组织液、淋巴液构成的细胞外液。 注意：细胞内液和外界环境中的液体（如消化液）不属于内环境。 2. 稳态 定义：内环境的理化性质（温度、pH、渗透压等）保持相对稳定的状态。 维持机制：神经—体液—免疫调节网络。 考点2 神经调节 1、 反射与反射弧 反射：神经调节的基本方式。 反射弧：感受器 → 传入神经 → 神经中枢 → 传出神经 → 效应器（必须保持完整）。 2、兴奋的传导与传递 （1）神经纤维上 1）兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的，这种电信号也叫神经冲动。 2）兴奋的传导：兴奋和未兴奋部位由于电位差产生局部电流，局部电流刺激相邻部位产生相同的电位变化 3）神经元静息状态与兴奋状态的转换 ab段：神经细胞静息时，F点膜两侧的电位表现为外正内负，主要是由K＋外流导致的。 bc段：受刺激时(b点)，主要是Na＋通道开放，Na＋内流。导致膜内外电位差反转成外负内正。 cd段：膜电位恢复为静息电位，主要是由K＋通道开放，K＋外流导致的。 d点以后：恢复为静息电位。 （2）突触结构 突触前膜、突触间隙、突触后膜；突触小泡内含神经递质。 （3）神经元之间 1）突触的信息传递过程 神经冲动到达突触小体，Ca2+内流→细胞内Ca2+浓度升高导致突触小泡与突触前膜融合，神经递质被释放到突触间隙→神经递质与突触后膜上的受体结合→突触后膜上的钠离子通道开放，引发电位变化→突触后神经元产生神经冲动。神经递质会与受体分开，神经递质被降解或回收。 (4）兴奋在神经纤维上的传导与在神经元之间的传递比较 比较项目 兴奋在神经纤维上的传导 兴奋在神经元之间的传递 传导方式 生物电（动作电位） 释放神经递质（化学信号） 方向 双向 单向 共同点 都是通过改变细胞膜的离子通透性完成的 3、人体自主神经的作用 4、非条件反射与条件反射 （1）非条件反射：先天性的、不需要后天学习的反射，反射弧固定，神经中枢一般在脊髓或脑干。 （2）条件反射：后天通过学习和训练形成的反射，需要大脑皮层的参与，可以建立也可以消退。 （3）非条件反射与条件反射比较 反射类型 非条件反射 条件反射 概念 一出生就有 后天学习和训练 神经中枢 脊髓 大脑皮层 数量 有限的 几乎是无限的 意义 完成基本生命活动，脊髓的反射活动反应速度快，有助于机体迅速避开危险 拓展了机体对外界环境的适应范围；提高了应对复杂环境变化的能力 举例 缩手、膝跳反射等 望梅止渴、谈虎变食等 联系 条件反射的建立：无关刺激和非条件刺激在时间上的结合，条件反射的维持需要非条件刺激的强化。 考点3 人体的体液调节 1、内分泌腺与激素 （1）激素调节的特点：高效性、特异性，通过体液运输。 （2）人体主要内分泌腺及其激素 内分泌腺 激素 主要生理作用 分泌不足 分泌过剩 甲状腺 甲状腺素 促进糖和脂肪氧化分解、促进生长发育、提高神经系统的兴奋性 幼年不足：呆小症 成年不足：甲状腺肿大（地方性甲状腺肿） 甲亢 胰岛 胰高血糖素 （α细胞） 升血糖 低血糖 高血糖 胰岛素（β细胞） 降血糖 糖尿病 低血糖 肾上腺 皮质 肾上腺皮质激素 调节水、盐和糖的代谢 肾上腺皮质功能减退（如艾迪生病） 库欣综合征 肾上腺 髓质 肾上腺素 心跳加快、心输出量增加、血压升高、呼吸加快、血糖浓度增加（可用作兴奋剂） 少见 高血压、心悸等 精巢 雄性激素 促进精子生成和男性生殖器官发育，激发并维持男性第二性征（可用作兴奋剂） 第二性征不明显 性早熟 卵巢 雌性激素、黄体酮（孕激素） 促进卵子的生成和女性生殖器官发育，激发并维持女性第二性征，维持月经周期 第二性征发育不良 性早熟 垂体 生长激素 促进蛋白质的合成和骨的生长 幼年不足：侏儒症 幼年过剩：巨人症 成年过剩：肢端肥大症 促**激素 促进各个腺体分泌激素（如促甲状腺激素、促性腺激素等） 相应腺体功能减退 相应腺体功能亢进 2、血糖调节 （1）血糖来源和去向 （2）血糖的调节方式 （3）糖尿病的类型及治疗 类型 胰岛素分泌量 病因主要与哪些因素有关 发病时期 治疗主要以哪些手段为主 1型糖尿病 胰岛素绝对不足 主要与遗传、自身免疫、病毒等有关 儿童、青少年 注射胰岛素或胰岛移植手术 2型糖尿病 胰岛素相对不足，一般存在胰岛素抵抗 可能与不良生活习惯、饮食结构、肥胖等有关 成年后 饮食控制、体育锻炼和药物治疗 补充： 1型糖尿病：自身免疫系统攻击胰岛β细胞，导致胰岛素分泌严重缺乏，必须依赖外源性胰岛素治疗。 2型糖尿病：多与胰岛素抵抗有关，早期可通过生活方式干预控制，后期可能需要口服降糖药或补充胰岛素。 3、甲状腺激素的分级调节 4、体温调节 温度感受器一位十皮肤、粘膜和内脏器官中；形成冷觉、热觉的部位——大脑皮质。 （1）当人处于寒冷环境中，皮肤中的冷感受器受到刺激，引起冷感受器产生兴奋，并将兴奋传入下丘脑的体温调节中枢，引起皮肤血管收缩，减少皮肤的血流量：同时，皮肤中的立毛肌收缩、骨骼肌收缩：且肾上腺素、甲状腺激素分泌增加。（注意：肾上腺髓质受神经调节，甲状腺受激素调节）。 （2）当人处于炎热环境中，皮肤中的温感受器受到刺激，将兴奋传入下丘脑体温调节中枢，引起皮联血管舒张，增加皮肤的血流量：汗腺的分泌增加。 5、水盐调节 考点4人体的免疫调节 1、免疫系统的组成 2、人体主要的免疫细胞及来源 3、人体免疫系统的防御功能 （1）概念 非特异性免疫：人人生来就有，是机体长期进化过程中遗传下来的，不针对某一类特定的病原体，对多种病原体都有防御作用。 特异性免疫：机体在个体发育过程中与病原体接触后获得的，主要针对特定的抗原起作用，具有特异性。 （2）免疫的类型 （3）巨噬细胞的作用 1）巨噬细胞吞噬并清楚病原体的过程 2）巨噬细胞对抗原的加工和呈递的过程 能摄取、加工抗原，并将抗原肽–MHC 分子复合体呈递给 T 淋巴细胞的这类细胞，称为抗原呈递细胞。抗原肽– MHC 分子复合体能够被 T 淋巴细胞表面相应的受体识别，进而启动人体免疫系统的第三道防线，针对特定病原体产生免疫应答。 （4）特异性免疫 1）概念 细胞免疫：由免疫细胞通过密切接触方式，针对病原体或靶细胞产生的免疫应答。 体液免疫：通过免疫细胞释放到体液中的免疫活性物质对抗原产生的免疫应答。 2）细胞免疫 当机体组织细胞被感染后，T 淋巴细胞 在抗原呈递细胞及多种细胞因子的辅助下，增殖分化形成细胞毒性 T 细胞（Tc）和辅助性 T 细胞（Th）等。细胞毒性 T细胞与被感染的靶细胞密切接触，并导致靶细胞膜通透性增大而裂解死亡。辅助性 T 细胞能通过分泌各种细胞因子，以增强吞噬细胞的吞噬能力，促进抗体产生，以及促进 T 淋巴细胞的分化等。 3）体液免疫 4）二次免疫 当机体再次遇到相同抗原刺激时，记忆B细胞能迅速增殖分化产生浆细胞和新的记忆 B细胞，更快、更强地进行免疫应答。 考点5植物生命活动的调节 1、植物的向光性 1）植物向光性的原理 由于受单侧光照射，生长素分布不均匀，背光侧生长素含量高，生长速度快，向光侧生长素含量低，生长速度慢，从而使两侧生长速度不同。 2）生长素 化学名称是吲噪乙酸，合成部位主要在高等植物生长活跃的部位，如茎尖、嫩叶和发育中的种子等，但它也广泛分布于植物各种组织器官，这涉及生长素的运输。在高等植物中，生长素的运输方式主要有两种：一种是通过韧皮部进行的被动运输；另一种是在胚芽鞘、幼芽和幼根的薄壁细胞间进行短距离的单方向极性运输，该运输方式是由生长素运输载体参与的主动运输过程，因此，可以逆浓度梯度运输。 生长素的单方向极性运输只能从植物体的形态学上端向下端运输，而不能反向运输。这是生长素所独有的特征。 2、生长素浓度与植物不同器官生长的关系 （1）图中a一b生长素浓度加大对芽生长的促进作用将逐渐增强，生长素浓度继续升高到d点时生长蓄对芽的生长的影啊是抑制，这说明生长款的调节作用具有双重性 （2）d点所对应的生长素浓度对根的影响是抑制，对茎的影响是促进。由此可知，同一浓度的生长素对不同器官的影响是不同的。 （3）e点所对应的生长素浓度芽的生长的效应是无影啊， （4）由上图可以看出：同一植物的不同器官对生长素浓度的反应不同。 这三种器官对生长素浓度的敏感程度依次是：根>芽>茎。 3、植物的顶端优势 现象的原因：顶芽活跃产生生长素，并向下运输，大量积累在侧芽处，使侧芽处的生长素浓度过高，抑制侧芽的生长，而顶芽优先生长，根据顶端优势原理，农业生产中常进行打顶（去顶芽，以增加侧枝）等措施来提高产量。 4、不同激素的作用及关系 1）协同作用 两种或多种植物激素共同作用于植物某种生理活动，效果大于其中单独一种激素作用效果的现象，称为植物激素的协同作用。例如：生长素和细胞分裂素；乙烯和脱落酸。 2）拮抗作用 植物激素的调节效果还会表现为一种激素的效果被另一种激素所抑制，这种现象称为植物激素的拮抗作用。 高浓度的生长素能够抑制侧芽的生长，形成顶端优势，而细胞分裂素能够促进侧根和侧芽的发育，因此生长素造成的植物顶端优势会被细胞分裂素解除。 当生长素与细胞分裂素比例处于中间某个水平时，愈伤组织只生长而不分化；当两者比例较高时，愈伤组织就分化出根；当两者比例较低时，则有利于芽的分化。 5、植物生命活动的调节 利用生长素浓度对植物器官作用的原理，分析图乙的现象 比较图中a、b、c、d四处，生长系浓度牧高的是b、d 细胞生长较快的是b、c。 光、重力和温度参与植物生命活动的调节。 专题2 生物与环境 考点1 种群和群落 一、种群的特征 1、种群的概念 这种分布在一定空间内同种生物个体的总和，称为种群。种群是生物进化的基本单位。 2、种群密度 1）种群密度概念与计算公式 种群在单位面积或单位体积中的个体数。——种群最基本的数量特征。 2）种群密度的估算方法 1-样方法（分布相对固定的生物，如高等植物），随机取样。 2-标志重捕法（许多动物活动能力强、活动范围大且难以直接观察），根据重新捕捉到的个体（数量为 n ）中有标记的个体（数量为 m ）所占的比例，来计算调查区域内整个种群的数量（N ），计算公式为： 。 3-样线法（易于观察且体型较大的生物，如鸟类、大型哺乳类、高大乔木等）。 二、影响因素 1、种群年龄结构的三种类型 2、小结 考点2 用数学方法描述种群数量的变动规律 1、种群增长的“J”型曲线 种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍． t年后种群的数量为 Nt=N1×λt-1，只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。 2、“S”型曲线的种群数量会饱和 入侵生物种群数量常常呈现出“J”型增长，最后整体呈“S”型曲线。种群增长的“S”型曲线（又叫做逻辑斯蒂曲线）。把种群在特定的环境情况下所能维持的种群最大数量，称为环境容纳量，用K表示。 畜牧养殖业中常将种群数量维持在K/2 ，以保证种群健康，同时又能获取相对最大的捕获量。而杀虫效果最好的时期在K/2以前。 3、“J”型曲线与“S”型曲线的比较 4、实验：探究培养液中酵母种群数量的变化规律 材料器具： 血细胞计数板，亚甲基蓝溶液，灭菌液体培养基等。 计数：计上不计下，计左不计右。死亡的酵母细胞将变成蓝色，而活体细胞不会被染色。 前面呈“S”型曲线，最后随着酵母菌数量的不断增多，营养消耗、pH变化、有害代谢产物积累等，使生存条件恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降。 考点3 群落是多物种种群形成的复杂空间结构 1、群落 1）群落的概念 在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合，叫作生物群落。 2）区别不同群落类型的重要特征 群落的物种组成是区别不同群落类型的重要特征。一个群落中全部物种的数量称为物种丰富度。除了用物种组成来区别不同群落类型外，物种丰富度也是衡量、比较不同群落的重要特征。在诸多影响群落组成的环境因子中，气候是最基本也是最重要的影响因子。 3）种间关系 2、群落的结构 大多数群落在垂直方向上都有分层现象，称为群落的垂直结构。 在水平方向上形成斑块状的镶嵌结构，称为群落的水平结构。 3、群落演替 1）初生演替 一个地区从未被生物定居过（或者彻底清除了一切生物），生命从无开始的演替，称为初生演替。如：裸岩—森林演替类型。 2）次生演替 原生群落受自然或人为破坏后再次发生的演替，称为次生演替 。许多在自然条件优越地区发生的次生演替比初生演替更加迅速。 3）演替的过程 裸岩阶段-地衣阶段-苔藓阶段-草本植物阶段-灌木阶段-森林阶段。 4）顶级群落 在某一特定地理环境中，群落经历一系列演替阶段，最后出现的、相对稳定的群落阶段，称为顶级群落。如常绿阔叶林群落。 5）生态位 生态位是指生物在生态环境中所处的位置，是该生物对其生存所需一切环境要求的总和。 考点4 生态系统的结构与功能 一、生态系统 1、生态系统的概念与组成 由生物群落与非生物因素相互作用而形成的、能够自我维持的整体，称为生态系统。 生态系统由生产者（将光能转变为化学能，储存在所制造的有机物中,为消费者提供食物以及栖息场所（基石））、消费者(加快生态系统的物质循环,帮助植物传粉和种子的传播)、分解者(将动植物遗体和动物的排泄物分解成无机物，供生产者重新利用)和无机环境（为生物提供物质和能量，是生物群落赖以生存和发展的基础。）组成。 2、食物链与食物网 生态系统中各种生物间存在着摄食关系，这种以食物营养关系彼此联系起来的序列，称为食物链。 在食物链中，箭头用来指示从食物到摄食者，生物在生态系统食物链中所处的层次称为营养级,一般不超过 4 或 5 个营养级。生态系统的营养结构通常是复杂的、交叉的食物网，而不是简单的、直线的食物链。食物网的复杂性恰恰体现了生物的多样性。通常食物网越复杂，生态系统应对外界干扰的能力很可能越强。食物网中某种生物的缺失，可以由其他生物通过其他途径替代，从而保证生态系统的相对稳定。 3、能量金字塔、生物量金字塔、数量金字塔的比较 4、生态系统的能量流动 1）概念 生态系统中能量的输入、传递、转化和散失等过程，统称为生态系统的能量流动。 2）营养级效率 生态系统能量流的起点是生产者。能量从一个营养级传递给下一营养级的比例，称为营养级效率。 营养级效率通常为 5% ～ 20%，平均约为 10%。 3）能量流动的特点 能量单向流动（不可逆、不循环)，逐级递减。 任何生态系统的能量都需要不断得到系统外的能量补充（太阳能或化学能），以便维持生态系统的正常功能，否则生态系统就会崩溃;流入生态系统的能量最终都以热能的形式散失。 4）解读能量流动过程 （1）“一来二去”模型 ①A是初级消费者摄入量；B是初级消费者同化量；C是用于自身生长、发育和繁殖量；D是次级消费者摄入量。 ②初级消费者摄入量＝同化量＋粪便量。 ③同化量＝呼吸作用散失的能量＋用于生长、发育和繁殖量。 ④生长、发育和繁殖量＝遗体残骸＋次级消费者摄入量。 (2)“一来三去”模型 ①D、E、F分别代表第一、第二、第三营养级同化量。 ②四条去路(最高营养级除外)：呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用、未利用。 ③如果是分析能量的最终去向，只有呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用三条去路(最高营养级除外)。 5）生物放大 在自然界不能降解或难降解的化学物质，通过食物链的延长和营养级的增加，而在不同生物体内逐级富集，这种现象称为生物放大。 5、生态系统的物质循环 组成生物体的基本化学 元素在无机环境与生物群落间的往复循环过程，称为生态系统的物质循环，也称生物地球化学循环。地球上主要的物质循环有碳循环、水循环、氮循环和磷循环等。 1）碳循环 2）水循环 降水、蒸发和径流是水循环的主要环节,在太阳辐射和地球引力两大驱动力的作用下，水在生态系统各组分间持续不断地流动，形成全球范围的大循环。 6、生态系统的信息传递 信息是世界物质客体间普遍联系的形式，每一个信息过程含有信息产生、传输和接收三个基本环节。系统的各组成成员之间和成员内部都广泛存在着信息交流，传递的方向往往是双向的，彼此间进行着信息传递。 光、声、温度、湿度、磁场、机械振动等物理因素，引起生物之间感应作用，称为物理信息。 昆虫产生的各种信息素等，这些化学物质能被其他生物所接受并产生反应，称为化学信息。 动物的某些行为也可以用于同种或异种间的信息传递，这些行为特征称为行为信息。 7、生态系统的能量流动、物质循环和信息传递的意义 能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的主要功能，三者同时进行，彼此相互依存、不可割裂。能量在生态系统中的固定、转换和释放，离不开物质的合成、转化和分解，也都伴随着信息的产生、传递和响应。能量是生态系统的动力，使物质能够连续地在生物群落和无机环境间循环利用；物质作为能量的载体，使能量能够沿生态系统食物链（网）流动；信息传递则调节着能量流动和物质循环的方向和强度。在生态系统中，物质循环利用，能量单向流动，信息双向传递。信息传递的双向性，加强了生物群落与非生物因素之间、生物与生物之间的联系，形成了生态系统的自我调节机制，从而保持生态系统结构和功能的相对稳定。生态系统的各组分正是通过能量流动、物质循环和信息传递三者的协同作用，形成一个统一的有机整体。 8、生态系统的相对稳定性 1）生态系统的相对稳定性概念 生态系统具有的这种抵抗影响、保持自身的结构与功能相对稳定的能力，称为抵抗力稳定性。 生态系统受到一定程度的破坏后，经过一段时间可以恢复相对稳定状态的能力叫做恢复力稳定性。 生态系统的自我调节能力是有限的。我国内蒙古地区实行了退牧还草以及禁牧、休牧和划区轮牧的“三牧”政策，提高草原生态系统的稳定性。 2）生物多样性 生物多样性指生物圈内所有的微生物、植物、动物等和它们的基因，以及它们与环境共同组成的各种各样的生态系统。生物多样性包含遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。 遗传多样性是指地球上生物所携带的各种遗传信息的总和以及生物种内基因的变化。 物种多样性是指地球上动物、植物、微生物等生物种类的丰富程度。 生态系统多样性是指地球上生态系统组成、功能及各种生态过程的多样性。 遗传多样性越高，物种多样性越丰富，形成的食物链和食物网的节点越多，物质循环和能量流动的路径更多，形成的生态系统越复杂，则能够更好地抵抗干扰，生态系统则更稳定。 生物多样性保护的根本目标是保护、维持并发展现有的生物多样性，合理持续地开发、利用生物资源，保护生物种群持续生存和繁衍所依赖的生态环境，达到人与自然和谐统一。 3）保护生物多样性的措施 生物多样性保护主要是通过保护栖息地和保护物种两种措施来实现的。 （1）保护栖息地 保护栖息地采取的主要措施是划定保护区域，即自然保护地。自然保护地除了保护荒野地、保存物种和遗传多样性。如自然保护区、国家公园。 （2）保护物种 物种的保护主要有就地保护和迁地保护两种方式。就地保护是在物种分布原生地采取禁猎、禁入、恢复植被等保护管理措施，是大部分物种保护采取的措施。迁地保护主要有两种方式，一种是在物种的非原生栖息地通过建立野生动物园、植物园、水族馆、种子库、基因库等不同形式的保存或恢复该物种的措施；另一种方式是在某物种历史分布区域进行重新引入，让其在该区域重新具备自然生存能力，并形成能自我繁殖的野生种群。 4）生物多样性的价值 生物多样性的直接价值包括为人类提供食品、药物、工业原料、燃料等直接作为生产资料使用的这部分价值，还包括人类享受的那部分价值，如美学创作、生态旅游、科学研究等。 生物多样性的间接价值包括光合作用固定 CO2、合成有机物，微生物分解死亡的有机体，森林、草原、湿地保持水土、调节气候等与生态系统功能有关的这些价值。 生物多样性的潜在价值是指目前人们尚不清楚的价值。 专题3 生物技术与工程 考点1 发酵工程 一、培养基 1、培养基的概念 微生物的生存和生长依赖于适宜的营养物质和生长环境。培养基是一种由人工配制的适合微生物生长、繁殖并产生代谢产物的营养基质。 2、微生物需要的营养物质 3、培养基的分类 二、无菌技术 无菌技术贯穿于微生物分离、纯化、接种、培养及菌种保藏的整个过程。借助于不同的灭菌和消毒手段，可不同程度地减少或完全杀灭环境中的微生物，确保微生物研究和生产顺利进行。 1、消毒 采用较温和的理化条件，仅杀死物体内外一部分对人体或动植物有害的病原菌，但对被消毒的对象基本无害。常用消毒方法：煮沸消毒法、巴氏消毒法（不耐高温物体如牛奶）、和化学药物消毒（酒精擦拭双手、氯气消毒水源）。 2、灭菌 采用强烈的理化条件使物体内外的一切微生物（包括芽孢）丧失其生长繁殖能力的措施。 常用灭菌方法有： ①高温灭菌：高压蒸汽灭菌（121℃，100kPa，15~30分钟）、干热灭菌（火焰灼烧和烘箱干燥灭菌） ②过滤灭菌：（将含菌的液体或气体通过高温灭菌的过滤介质，阻截其中的微生物，以达到除菌） ③辐射灭菌：（利用电离辐射或紫外辐射等杀灭微生物），紫外线辐射一般用于对物体表面和空气的灭菌，如超净工作台内部和无菌室等。 3、培养基配制的基本步骤 计算→称量→溶化(加琼脂)→调节PH→分装→灭菌→倒平板。 4、微生物的分离和纯化 从混杂的微生物群体中，获得只含有某一种或某一株微生物的过程，称为微生物的分离和纯化，常用平板划线法和稀释涂布平板法。 1）微生物的平板划线 （1）点燃酒精灯，将接种环在火焰上灼烧灭菌。 （2）拔掉盛有酵母液的三角烧瓶塞，使三角烧瓶口迅速通过火焰后，将冷却的接种环伸入酵母液中蘸取一环酵母液，再次将三角烧瓶口通过火焰后塞上瓶塞。 （3）小心揭开培养皿盖，以能使接种环轻松进入为宜。将接种环上的酵母液在平板边缘的一块区域连续划“之”字线，然后烧去接种环上的残余菌液，待冷却后，从第1区域划线的末端开始往第2 区域内划线，继续在第3区域内重复以上操作。划线时一定要轻，不要划破培养基。 2）稀释涂布平板法 （1）将涂布棒浸在盛有75%酒精的烧杯中。 （2）用移液器吸取0.1mL稀释倍数为104倍的酵母液，滴加到培养基平板表面的中央。 （3）取出沾有少量酒精的涂布棒快速穿过火焰，待酒精燃尽后，冷却几秒钟。 （4）用涂布棒将酵母液均匀地涂布在整个平板的表面，确保整个平板的表面都被覆盖。 （5）另取培养基平板，重复上述操作，分别涂布105和106两个稀释倍数的酵母液。 将划线和涂布后的平板以及一个未涂布的平板都置于 30 ℃恒温培养箱中，倒置培养 （防止冷凝水倒流污染培养基）24 h 和 48 h 后，分别观察并记录结果。使用后的培养基丢弃前，一定要进行灭菌处理，以免污染环境。 3）两种纯化方法的比较 项目 平板划线法 稀释涂布平板法 分离结果 关键操作 接种环在固体培养基表面连续划线 ①一系列的梯度稀释；②涂布平板操作 接种用具 接种环 涂布器 优点 可以观察菌落特征，对混合菌进行分离 可以计数，可以观察菌落特征 缺点 不能计数 操作复杂，需要涂布多个平板 共同点 都要用到固体培养基；都需进行无菌操作；都会在培养基表面形成单个的菌落；都可用于观察菌落特征 5、微生物细胞数量的测定 微生物的生长与繁殖分别表现为细胞物质的增加和细胞数量的增加。测定微生物细胞数量可以间接了解微生物的生长状况，常用方法是稀释涂布平板法和显微镜计数法。 ①稀释涂布平板法 计算公式：每克样品中的菌株数＝(C÷V)×M，其中，C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)，M代表稀释倍数。 操作：一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。 ②显微镜计数法（血细胞计数板） 显微镜计数法是利用血细胞计数板在显微镜下直接观察微生物细胞并进行计数的方法。 该方法具有直观、简便和快速的优点，适用于个体相对较大的酵母细胞和霉菌孢子等微生物的计数。 显微镜直接计数也是测定微生物数量的常用方法，但它不能区别死细胞或活细胞，对活动能力强的活细胞也难以计数。 6、生物反应器 生物工程中为微生物或动植物细胞的生长代谢提供场所，使其大量积累目的产物的装置称为生物反应器。发酵罐是发酵工业中常用的生物反应器。在发酵之前必须采用高压蒸汽对大型发酵罐、培养基和附属设备进行灭菌。 发酵罐结构及工艺： 考点2 细胞工程 一、植物细胞工程 1、植物组织培养 1）、植物组织培养技术的流程 细胞的全能性：细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。在一定的条件下，分化后的细胞重新获得类似于胚胎细胞一样的分裂和分化能力的过程称为脱分化。脱分化后的细胞经过细胞分裂，会形成无组织结构的、松散的细胞团，即愈伤组织。 愈伤组织在一定条件下可以重新分化为各种类型的细胞，并进一步发育成完整的植株，这个过程称为再分化。将离体的植物细胞、组织或器官（外植体）在适宜的培养条件下经脱分化形成愈伤组织，然后经过再分化，形成芽、根并最终发育成完整植株，这一过程称为植物组织培养。 2）、理论基础（原理）：植物细胞的全能性。 3）、植物激素的浓度控制 ①生长素的浓度＞细胞分裂素，有利于诱导植物根的生成； ②生长素的浓度＜细胞分裂素，有利于诱导植物芽的生成； ③生长素的浓度=细胞分裂素且都较高时，有利于愈伤组织的形成。 4）、植物组织培养技术应用——植物快速繁殖 5）、特点 无性繁殖，保持优良品质的优良性状；高效、快速地实现种苗的大量繁殖；可实现工厂化生产。 植物脱毒：降低或去除病毒对植株的感染。 6）、选材 部位：珠心组织培养、茎尖。 选材原因：绝大多数的病毒是通过植物体内的维管组织传播的，而位于种子植物胚珠中央的珠心组织与周围其他组织没有维管联系。 7）、植物组织培养技术应用——单倍体育种 原理：染色体变异、植物细胞的全能性。优点：稳定遗传、明显缩短育种年限 8）、次生代谢产物 次生代谢产物是一类细胞生命活动非必需的小分子有机化合物，其产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。例如，紫杉醇是红豆杉属植物中的一种次生代谢产物。 2、植物体细胞杂交技术 1）、植物体细胞杂交技术的概念 植物体细胞杂交又称为植物原生质体融合，是指将不同来 源的植物细胞在一定条件下融合形成杂合细胞，并使之分化再生，最终形成新植物体的技术。 2）、植物体细胞杂交技术的流程 3、植物组织培养技术与植物体细胞杂交的比较 　 二、动物细胞工程 1、动物细胞培养 1）概念：动物细胞培养是指从动物体内取出组织或细胞，在体外模拟体内的生理条件，使之得以生存和生长并维持其结构与功能的技术。 2）方法：从动物体获取组织后，首先要通过机械法和消化法实现组织细胞的分散。消化法常用胰蛋白酶等试剂对动物组织块进行消化，使细胞从组织中分离出来。首次细胞培养称为原代培养。 用于原代培养的动物活体组织往往由多种细胞组成，所以原代细胞培养物往往是多种细胞的混合物。原代培养后，将细胞从培养瓶中分离稀释，传到新的培养瓶中（传代培养），从而逐步分离获得单一类型的细胞。 2、动物细胞培养的条件 必须要在严格无菌的环境下进行细胞培养，并在培养液中加入一定量的抗生素以防污染。例如，适宜的培养温度（如哺乳动物细胞和禽类细胞的适宜温度为 36.5±0.5 ℃）和 pH（7.2 ～ 7.4）是细胞在体外生长的必要条件；动物细胞的生长离不开氧气的供应，培养液中溶解氧水平会直接影响细胞的生长和代谢；通常在 95% 的空气和 5% 的 CO2 混合气体中培养，其中 CO2 气体是为保持培养液 pH 的稳定；还需要控制适宜的培养液渗透压；培养液中需包含维持动物细胞生 长所必需的营养物质。此外，还要定期更换培养液，以便及时清除代谢产物，防止细胞代谢产物累积对细胞自身产生危害。 3、单克隆抗体技术 1）动物细胞融合的方法 某些病毒（灭活）如仙台病毒可以诱发细胞融合；物理方法如电融合，在高压脉冲电场的作用下，细胞膜表面会形成大量微膜孔，进而发生细胞融合现象。化学方法如聚乙二醇（PEG）或其衍生物。 2）单克隆抗体技术的流程 以绵羊红细胞作为抗原刺激小鼠脾脏的B 淋巴细胞，获得了能产生抗体的浆细胞，后者在促融剂的作用下与小鼠骨髓瘤细胞发生融合，形成了杂交瘤细胞。通过选择培养基筛选出抗体分泌阳性的杂交瘤细胞，并对其进行克隆培养。 获得的杂交瘤细胞既能无限增殖，又能持续分泌高度均一、仅针对某一特定抗原决定簇的抗体，即单克隆抗体。例如，利用单克隆抗体的靶向作用，可将针对某一肿瘤抗原的单克隆抗体与化疗药物或放疗物质连接，将其携带至靶器官，直接杀伤靶细胞，降低对健康组织与细胞的伤害（即靶向性治疗）。再如，早孕检测试纸可通过尿液快速检测出受孕妇女胎盘中产生的人绒毛膜促性腺激素。 4、细胞核移植技术 细胞核移植是将一种动物细胞的细胞核移植至去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程。 克隆是指分子、细胞或个体的无性繁殖系，如从一个分子复制成一组分子称为分子克隆；从一个细胞分裂生成一群细胞称为细胞克隆；动植物个体的无性繁殖就是个体克隆。 5、干细胞技术 根据干细胞所处的发育阶段，可以把干细胞分成胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞是高等动物受精卵发育成囊胚时的内细胞团，能在体外进行培养和传代，并在一定条件下保持分化的全能性，几乎可以分化出所有的细胞类型。胚胎干细胞可取自囊胚的内细胞团或是胎儿的原始生殖细胞。 前可以通过多种技术手段将体细胞诱导形成具有与胚胎干细胞类似分裂和分化能力的干细胞，这样的细胞称为诱导性多能干细胞（iPS 细胞），为干细胞的广泛应用提供了基础。 成体干细胞是分布在成体组织中尚未分化的、具有自我更新潜能的干细胞。按照分化潜能的大小，可以将成体干细胞分成两种类型。一类是多能干细胞，具有分化出多种细胞组织的能力，但不具备发育成完整个体的能力，如骨髓多能造血干细胞，可以分化出多种不同的血细胞。另一类是单能干细胞，只能分化成一种类型或密切相关的两种类型的细胞，如上皮组织基底层的干细胞分化成肌肉中的成肌细胞等。 三、胚胎工程 对动物早期胚胎或配子进行显微操作和处理以获得目标个体的技术称为胚胎工程。其操作的主要对象是生殖细胞、受精卵以及早期胚胎细胞。胚胎发育是胚胎工程的理论基础。 胚胎工程包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割移植等技术。 体外受精是指哺乳动物的精子和卵在人工控制的环境中完成受精过程的技术。这一技术主要包括卵的采集及成熟培养、精子的采集与体外获能、卵与精子的体外受精等环节。体外受精在动物优良品种的繁育中发挥着极为重要的作用。胚胎移植是将早期胚胎移植到同种且生理状态相同的受体动物体内，使之继续发育成为新个体的技术。胚胎移植实际上是产生胚胎的供体和孕育胚胎的受体分工合作、共同繁育后代的过程。 胚胎分割移植是将一枚胚胎用显微手术的方法分割成几份，经体内或体外培养，然后移植入受体中，以得到同卵双生或同卵多生后代的技术。应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，将其移入盛有操作液的培养皿中，在显微镜下用分割针或分割刀进行分割。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，还要特别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。 考点3 基因工程 一、基因工程 1、概念 基因工程是指将一种或多种生物（供体）的基因与运载工具在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿遗传并表达出新产物或新性状。由于重组拼接的基因和运载工具都是 DNA 分子，因此，基因工程也称为重组 DNA 技术。 2、意义 ①打破生殖隔离，定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种或产物。 ②是现代生物工程的核心技术。 3、基因工程的理论基础 揭示 DNA 是遗传物质；（2）确立 DNA 双螺旋结构和中心法则：（3）破译遗传密码：自然界所有生物共用一套遗传密码。 4、基因工程三大工具 重组DNA技术的三大基本工具包含限制性内切核酸酶、DNA 连接酶、运载体。 限制性内切核酸酶（专一性):只有在识别并结合DNA 的特定序列结构之后，才能发挥切割DNA 分子的功能。 限制酶的选择： 4.DNA连接酶与DNA聚合酶的比较 二、基因工程的流程 三、PCR技术 1、PCR技术概念 2、条件 PCR 扩增目的基因的前提条件是目的基因两侧的序列已知，以便人工化学合成 DNA 引物。 引物是一小段能与DNA母链的一小段碱基序列互补配对的短单链核酸（单链DNA或RNA）。DNA双链解旋之后DNA聚合酶只能从DNA的3’端开始延伸DNA链 ，并不能从头合成 DNA，需要引物先结合上去，提供3’端（5’→3’）。DNA双链是反向平行的，所以需要2种引物。 需要 DNA 模板、引物、DNA 聚合酶、四种脱氧核苷三磷酸 （dNTP）以及缓冲液系统。 3、过程 （1）变性：系统温度升至 95 ℃，使待扩增双链 DNA 样品变性，形成单链模板； （2）退火：系统温度缓慢降至 55 ～ 68 ℃，使两条不同的引物分别与两条单链 DNA 模板结合； （3）聚合：系统温度升至 75 ℃左右，DNA 聚合酶催化从两条引物的一端以相反方向合成新的 DNA 子链。 重复上述操作 n 次，理论上即可从 1 分子的双链 DNA 模板扩增至 2 n 个分子。上述系统温度升降均由 PCR 扩增仪自动完成。 4、PCR与DNA复制的比较 四、琼脂糖凝胶电泳 1、方法步骤 2、原理 电泳是指在电场作用下，带电分子向着与它所带电荷相反的电极移动的现象。相同长度的DNA双链具有等量的净电荷，因此，同样大小的DNA在电场中会以相同的速率向一极移动。同一块凝胶中，DNA分子越大，迁移速率越慢，反之越快。结束电泳时，DNA分子越大，迁移距离越短，离点样孔越近。观察DNA条带的粗细程度，了解扩增产物量多少。 五、人工合成DNA的方法 六、农杆菌转化法 七、动植物细胞基因工程技术的比较 八、筛选 1、抗药性筛选法 2、显色筛选法 很多大肠杆菌的质粒上含有 lacZ' 标记基因，其表达的酶蛋白可将一种无色的化合物（X-gal）水解成蓝色产物。重组 DNA技术常用的大肠杆菌质粒 pUC18/19 同时携带 Ampr 和 lacZ' 两个标记基因。将外源 DNA 插在 lacZ' 标记基因内部的任何限制性内切核酸酶切割位点处，将转化扩增的细菌涂布在同时含有Amp 和 X-gal 的固体培养基上，在长出来的克隆中，白色克隆即为含重组质粒的克隆。 3、目的基因的检测与鉴定总结 经抗药性或显色筛选获得的含目的基因的受体细胞还需进一步鉴定重组在载体上的目的基因位置是否正确以及是否能高效表达，这需要使用 PCR 技术和基因表达产物（蛋白质）的结构和功能分析技术。 考点3 蛋白质工程 一、蛋白质工程 1、概念 以蛋白质结构与功能相统一的生命观念为指导，采用重组DNA 技术在 DNA 分子水平上改变基因的序列和结构，可以对天然蛋白进行理性改造，甚至可以设计并制造出全新的非天然蛋白，以满足人类生产与生活的需求。这种由人为突变或设计基因进而操纵蛋白质结构和性质的过程，称为蛋白质工程，又称第二代基因工程。 2、蛋白质工程的方法 蛋白质工程包括修饰改造天然蛋白和设计制造全新蛋白两个方面。修饰改造天然蛋白存在两大类操作策略，即基因的定点突变和定向进化。 1）基因的定点突变 在 DNA 水平上改变蛋白质特定位点的氨基酸序列，称为基因的定点突变。 2）基因的定向进化 在 DNA 水平上随机改变蛋白质任一位点的氨基酸序列，则称为基因的定向进化。 3、蛋白质工程的基本思路 考点4 生物技术安全与伦理 一、转基因生物 转基因生物即基因修饰型生物体，是指利用现代分子生物技术，将一种或几种外源基因转移到某种特定的生物体中，改造生物的遗传物质，使其营养与消费品质等方面更加符合人们的需要。作为转基因产品的主要类别——转基因食品，又称基因修饰型食品，是指从转基因生物获得的食品，目前主要为植物和植物制品。 二、转基因技术的影响 转基因技术的应用带来正负两面的影响：转基因作物具有众多优势：延熟作物可提高农产品耐贮性，转基因大豆可提高榨油的出油率，抗虫作物可减少杀虫剂的使用，抗除草剂作物可在喷洒了除草剂的农田中生长，抗逆境作物可降低农作物对种植环境的要求等。抗虫、抗逆境、抗感染等改造都可增加作物产量，减少杀虫剂、化肥等的使用量，降低生产成本，同时又保护土壤，对缓解资源限制、保护生态环境起到重要作用。随着人口、能源和环境之间矛盾的日益突出，培育高产、优质且多抗的转基因作物被认为是解决这些矛盾的最具有潜力的途径之一。 在转基因作物带来巨大经济效益和生态效益的同时，其食安全和环境安全的潜在风险也越来越受到广泛关注。从生物学原理角度看，转基因食品的外源基因及其表达的蛋白质产物同普通食品中所含有的基因及蛋白质一样，都会被人体消化为小分子物质，因此并不会因食用转基因食品而改变人的遗传特性。但是，鉴于我们人类对生命科学的认识仍然十分有限，社会公众及业内人士对转基因食品的安全性仍存在不同见解。种植转基因作物是否会对环境造成破坏？尽管转基因作物的种植都是在可控制的范围内进行，但人们仍担心转基因作物可能会成为自然界的“外来品种”，对生物多样性构成威胁。此外，一些抗除草剂转基因作物的种植反而增加了除草剂的消耗，对环境造成更大污染。转基因技术还涉及一些伦理方面的问题。转基因植物不能留种，为如果是大面积推广种植的主粮，很可能在某时刻产生无粮可种的被动局面，使国家粮食安全与人民生存受到威胁。2002 年，农业部颁布了《农业转基因生物标识管理办法》，加强对农业转基因生物的标识管理，规范农业转基因生物的销售行为，引导农业转基因生物的生产和消费，保护消费者的知情权。 三、生殖性克隆人 生殖性克隆人带来诸多伦理问题：大量基因结构完全相同的克隆人会打破遗传多样性，可能会引起人类社会发展的倒退、性别比例失调，并有可能诱发新型疾病的广泛传播。人类繁殖后代的过程若不再需要两性共同参与，这将会对现有的社会关系、家庭结构造成难以估量的巨大冲击。克隆人的身份难以认定。中国禁止生殖性克隆人实验。 三亲婴儿的诞生过程： 四、全面禁止生物武器 由用于生物战的微生物制剂（包括细菌、病毒、生物毒素、真菌等）和各种施放装置构成的用来杀伤人员、牲畜和毁坏农作物的特种武器，均属于生物武器。 生物武器由于致病性强，多数具有传染性，用量少且普遍易感；传播的手段简便多样，发病有潜伏期，导致不能及时发现并进行有效的预防和治疗；制备较容易、花费小等特点，是极具威胁的大规模杀伤性武器。因此，制止生物武器在全球的扩散是国际社会面临的重大挑战之一。 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 $