高二生物下学期期中复习知识清单汇总版（期中知识清单必背）高二生物下学期苏教版

第1章　发酵工程 第1节　传统发酵技术的应用 [必备知识] 1．腐乳一直受到人们的喜爱。这是因为经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸，味道鲜美，易于消化吸收，而腐乳本身又便于保存。多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。(P5) 2．直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进化发酵、制作食品的技术一般称为传统发酵技术。(P5) 3．传统发酵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) 4．乳酸菌是厌氧细菌，在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸[反应简式为C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量]，可用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌。(P5) 5．酵母菌是兼性厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发酵[反应简式为C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量]，可用于酿酒、制作馒头和面包等。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约为 28 ℃。(P6) 6．用于制作泡菜的蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的亚硝酸盐含量相对较高。用清水和食盐配制质量分数为 5%～20%的盐水。盐的用量过高，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；用量过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。盐水要煮沸后冷却。煮沸的作用：一是除去盐水中的O2，二是杀灭杂菌等微生物。(P6“探究·实践”) 7．泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。(P6“探究·实践”) 8．醋酸菌是好氧细菌，当O2、糖源都充足时能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸[反应简式为C6H12O6＋2O22CH3COOH(乙酸)＋2H2O＋2CO2＋能量]；当缺少糖源时则直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸[反应简式为C2H5OH＋O2CH3COOH(乙酸)＋H2O＋能量]。醋酸菌可用于制作各种风味的醋。多数醋酸菌的最适生长温度为 30～35 ℃。(P7) 9．果酒自然发酵时，利用葡萄皮上的野生酵母菌；工业生产时，人工接种纯化的酵母菌，以提高发酵效率。(P7“探究·实践”) 10．果酒变果醋发酵改变两个条件：一、通氧，因为醋酸菌是好氧细菌；二、升高温度，因为果酒的发酵温度为18～30 ℃，而果醋的发酵温度为30～35 ℃。(P7“探究·实践”) 11．果酒与果醋发酵流程：挑选葡萄→冲洗(再去梗)→榨汁→酒精发酵乙酸发酵。(P7“探究·实践”) [易错提醒] 错点1：果酒和果醋制作成功的四个提醒 精析：(1) 选择新鲜的葡萄, 榨汁前先将葡萄进行冲洗, 再除去枝梗, 以防葡萄汁流失及污染。 (2) 葡萄汁装入发酵瓶时, 要留有大约 1/3 的空间: 目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖, 耗尽瓶内 O 2 后再进行酒精发酵, 还可防止发酵过程中产生的 CO 2 造成发酵液溢出。 (3) 果酒发酵时要适时排气: 防止发酵装置爆裂。 果醋发酵时要及时通气:防止醋酸菌死亡。 (4) 严格控制温度: 18～30 ℃利于酵母菌的繁殖和酒精发酵; 30～35 ℃利于醋酸菌的繁殖和果醋的发酵。 错点2：混淆“发酵、传统发酵及工业大规模生产（发酵工程）”的区别 精析：传统发酵技术和发酵工程都是人们通过发酵获得人类所需产物的过程，两者最大区别在于：第一、菌种的选择；第二、发酵过程（条件）的控制；第三、发酵产物的分离和提纯等方面。 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。传统发酵技术是直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。传统发酵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。传统发酵食品的制作过程利用了天然存在的菌种，因此，由于菌种差异、杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准等，往往会造成发酵食品的品质不一。为了缩短发酵时间，确保品质稳定，工业上大规模生产时，通常会先通过微生物培养技术获得单一菌种,再将它们接种到物料中进行发酵。（“选必三”P5、8“教材正文”） 错点3：对微生物发酵所需条件或对应反应式书写错误（精析：微生物的发酵反应式 强调：1、该知识点看似简单，但极易出错。在写有关菌种对应反应式时，首先应产生看清该菌种所处条件，其次应注意反应式上的“酶、能量”等关键词不能漏掉。 2.注意制作葡萄酒和葡萄醋的区别：(1)制作葡萄酒,利用酵母菌,先通氧让酵母菌繁殖,后断氧,厌氧发酵产酒精,温度控制在18～30℃。(2)制作葡萄醋利用醋酸菌,通氧,温度控制在30～35℃。 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 [必备知识] 1．培养基的化学成分包括水、无机盐、碳源、氮源等。另外，培养基还要满足微生物生长对 pH、特殊营养物质以及氧气的要求。例如，培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加维生素；培养霉菌时，一般需将培养基的pH调至酸性；培养细菌时，一般需要将pH调至中性或弱碱性；培养厌氧微生物时，则需要提供无氧的条件。(P10) 2．培养基的种类及用途 (1)按物理性质可分为液体培养基、半固体培养基和固体培养基。液体培养基应用于工业或生活生产，固体培养基应用于微生物的分离和鉴定，半固体培养基则常用于观察微生物的运动及菌种保藏等。 (2)按照培养基的用途，可将培养基分为选择培养基和鉴别培养基。 3．获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。(P10) 4．消毒 (1)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(不包括芽孢和孢子)。 (2)消毒方法常用到煮沸消毒法、巴氏消毒法(对于一些不耐高温的液体)，还有化学药物消毒(如酒精、氯气、石炭酸等)、紫外线消毒。(P10～11) 5．灭菌 (1)灭菌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。 (2)灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、湿热灭菌等。 ①接种环、接种针、试管口等使用灼烧灭菌法灭菌； ②玻璃器皿、金属用具等使用干热灭菌法灭菌，所用器械是干热灭菌箱； ③培养基、无菌水等使用湿热灭菌灭菌，所用器械是高压蒸汽灭菌锅。(P10～11) 6．比较消毒和灭菌 比较项目 理化因素的作用强度 消灭微生物的数量 芽孢和孢子能否被消灭 消毒 较为温和 部分生活状 态的微生物 不能 灭菌 强烈 全部微生物 能 7.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。(P11) 8．分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体，这就是菌落。采用平板划线法和稀释涂布平板法能将单个微生物分散在固体培养基上，之后经培养得到的单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。(P12“探究·实践”) [重要图解] 1．倒平板的具体操作步骤：（P12）请用文字和箭头写出正确的倒平板操作流程:丙→乙→甲→丁。 (1)培养基灭菌后，需要冷却至50 ℃左右时，才能用来倒平板。可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉锥形瓶的温度下降到刚刚不烫手时，就可以进行倒平板了。 (2)通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。 (3)平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以避免培养基中的水分过快地蒸发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。 (4)在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，则该平板不能继续培养微生物了。原因是空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。(P12“探究·实践”) 2．平板划线法的具体操作步骤 ①操作是将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环的金属丝烧红。②操作是在火焰旁冷却接种环，并打开盛有菌液的试管的棉塞。③操作是将试管口通过火焰。④操作是在火焰附近用接种环蘸取一环菌液。⑤操作是将试管口通过火焰，并塞上棉塞。⑥操作是：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划三至五条平行线，盖上皿盖。然后再灼烧接种环，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、五区域内划线即可得到图⑦培养皿。在重复划线时，注意不要将最后一区的划线与第一区相连。 (1)划线前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；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。 (2)灼烧接种环后，要等其冷却后再进行划线，以免接种环温度太高，杀死菌种。 (3)划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。(P12“探究·实践”) 二、微生物的选择培养和计数 [必备知识] 1．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。(P16) 2．分解尿素的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶，其催化尿素分解产生NH3，NH3作为细菌生长的氮源。(P16“思考·讨论”) 3．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。(P18) 4．用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。因此，统计结果一般用菌落数而不是用活菌数来表示。(P18) 5．除活菌计数外，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，统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和。(P18) 6．细菌计数板和血细胞计数板的计数原理相同。血细胞计数板比细菌计数板厚，常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数。用细菌计数板可对细菌等较小的细胞进行观察和计数。(P18“相关信息”) 7．绝大多数微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。利用以尿素作为唯一氮源的选择培养基，可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。(P18“探究·实践”) [重要图解] 1．稀释涂布平板法操作示意图 如果想知道1 g土壤中有多少能分解尿素的细菌，仅有选择培养基是不够的，还需要对土样进行适当的处理以及科学的测定微生物数量的方法。可采用稀释涂布平板法。(P17) （1）系列稀释操作： 如图所示，在编号为1×102～1×107试管中分别盛有9mL无菌水；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。 （2）涂布平板操作：第1步：取菌液——取0.1mL菌液，滴加到培养基表面；第2步：涂布器消毒——将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中；第3步：涂布器灭菌——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；第4步：涂布平板：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。 （3）培养：待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放入恒温培养箱中培养1～2 d。在涂布有合适浓度菌液的平板上就可以观察到分离的单菌落。 2．地球上的植物每年产生的纤维素超过70亿吨，其中40%～60%能被土壤中某些微生物分解利用，这是因为它们能够产生纤维素酶。对这些微生物的研究与应用，使人们能够利用秸秆等生产酒精，用纤维素酶处理服装面料等。已知刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不与水解后的纤维二糖、葡萄糖等发生这种反应。当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红与纤维素形成红色复合物；而当纤维素被纤维素分解菌分解后，复合物就无法形成，培养基中会出现以这些菌为中心的透明圈(如下图所示)。(P20“练习与应用”拓展应用2) [易错提醒] 易错点1 平板划线法操作的五点提醒 精析：(1)灼烧接种环之后，要待其冷却后才能蘸取菌液，以免温度太高杀死菌种。 (2)在做第二次及以后的划线操作时，总是从上一次划线的末端开始划线，这样才能使微生物的数目随着划线次数的增加而减少，最终得到由单个微生物繁殖形成的菌落。 (3)划线时最后一次的划线不要与第一次的划线相连。 (4)划线力度要适当，防止用力过大将培养基划破。 (5)操作第一步即取菌种之前及每次划线之前都需要将接种环进行火焰灼烧灭菌，划线操作结束时，仍需灼烧接种环，每次灼烧的目的如下表： 项目 第一次操作 每次划线之前 划线结束 目的 杀死接种环上原有的微生物 杀死上次划线后接种环上残留的菌种，使下次划线的菌种直接来源于上次划线的末端，使每次划线菌种数目减少 杀死接种环上残存的菌种，避免微生物污染环境和感染操作者 错点2：混淆“培养物、纯培养物、纯培养” 精析： 错点3：不明确平板划线法接种菌种时，防止杂菌污染的具体操作而出错 精析：平板划线法接种菌种时，可通过以下几方面防止杂菌污染：①接种前将接种环放在酒精灯火焰上灼烧。②划线操作在酒精灯火焰旁进行。③接种环蘸取菌液前后，要将试管口通过火焰。④划线时将培养皿的皿盖打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划线，划线后及时盖上皿盖。 错点4：错判稀释涂布平板法和显微镜直接计数法的统计结果 精析：（1）用稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。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）用稀释涂布平板法来统计样品中的活菌数时，通过统计平板上的菌落数就能推测出样品中的活菌数，原因是：平板上的一个菌落一般来源于样品稀释液中的一个活菌。（“选必三”P20“概念检测T2”改编） 第3节　发酵工程及其应用 [必备知识] 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，产物的分离、提纯等方面。(P22) 2．性状优良的菌种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) 3．现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制；还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。(P23) 4．环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。如谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N­乙酰谷氨酰胺。(P23) 5．如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。(P23) 6．发醇工程在食品工业方面的应用：生产传统的发酵产品，如啤酒等；生产各种各样的食品添加剂、酶制剂，如味精、α­淀粉酶等。在医药工业方面的应用：生产抗生素、激素、免疫调节剂等。在农牧业方面的应用：生产微生物肥料；生产微生物农药；生产微生物饲料。在其他方面的应用：利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质，嗜热菌、嗜盐菌用来生产洗涤剂等。(P24～27) [重要图解] 1，发酵罐示意图(P23) 下图为发酵罐示意图，图中①～⑤处所填写内容依次为： ①排气管；②排出口；③温度；④进入口；⑤空气。 ①发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。 2.啤酒的工业化生产流程(P25) 图中数字序号处所填写的内容依次为：①焙烤、②糖化、③蒸煮、④发酵、消毒。将大麦和水混合，在适宜条件下发芽，发芽的大麦种子可释放淀粉酶，①操作的目的是杀死种子的胚，但要注意不使酶失活；②过程中发生的变化是淀粉分解，形成糖浆；③的目的是：产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌；④操作前必需将糖浆冷却，④的实质是酵母菌将糖转化为酒精和CO2；④操作后选进行过滤，再进行⑤的操作，⑤操作可以杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期。 [易错提醒] 错点1：关于发酵罐使用的三点提醒 精析：(1)发酵罐在使用前要进行灭菌，培养基和发酵设备一般用蒸汽灭菌，空气采用过滤的方法除菌。 (2)对于需氧发酵，为了防止杂菌污染，应该从空气入口通入无菌空气。 (3)搅拌的作用：①使空气和发酵液充分混合，增加培养液中的溶解氧。②使菌种与培养液充分接触，提高原料利用率。 错点2 ：啤酒工业化生产的五点提醒 精析：(1)啤酒酵母菌：通过微生物培养技术筛选出的优良菌种，在接种前进行扩大培养，缩短生产周期。 (2)焙烤温度不能过高，防止淀粉酶失活。 (3)蒸煮后的糖浆一定要冷却后才能接种，防止高温杀死酵母菌。 (4)发酵过程中注意控制好温度、pH、通气、发酵时间等。 (5)接种前要对发酵罐进行灭菌，接种时要进行无菌操作，防止杂菌污染。 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 [必备知识] 1．细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。(P31) 2．细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，即细胞具有全能性。(P34) 3．诱导愈伤组织期间一般不需要光照，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。(P35“探究·实践”) 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细胞壁，获得原生质体。(P37) 6．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。(P38) [重要图解] 1．植物组织培养流程图(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。 2．植物体细胞杂交技术流程图(P37～38)：人工诱导原生质体融合，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。 字母a～f表示相关过程，其中a为去除细胞壁的过程，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。b表示人工诱导原生质体融合的过程，诱导的方法基本可以分为两大类—物理法和化学法。物理法包括离心法、电融合法等;化学法包括聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+—高pH融合法等。过程c是原生质体融合后再生出新的细胞壁的过程。过程d表示脱分化，e表示再分化，过程f用到的技术是植物组织培养技术，其原理是细胞的全能性。甲～戊表示相关细胞或结构，甲、乙不是（是、不是）结构完整的植物细胞，丙表示正融合的原生质体，丁表示杂种细胞，戊表示愈伤组织。 二、植物细胞工程的应用 [必备知识] 1．用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，被人们形象地称为植物的快速繁殖技术，也叫作微型繁殖技术。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。(P39) 2．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。(P40) 3．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。如酚类、香料和色素等。(P41) 4．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。(P41) [易错提醒] 错点1：误认为“具有全能性就是（就一定能）体现(实现)全能性” 精析：具有全能性：理论上，具有细胞核的活细胞都具有全能性；体现(实现)全能性：只有发育成完整个体或分化成其他各种细胞才能说明体现(实现)了细胞的全能性。 错点2：植物组织培养中的四个注意点 精析：①植物激素在植物组织培养中的作用: 生长素/细胞分裂素 植物细胞的发育方向 高 有利于根的分化、抑制芽的形成 低 有利于芽的分化,抑制根的形成 适中 促进愈伤组织的生长 简记为:“高”根,“低”芽,“中”愈伤 ②由愈伤组织进行细胞分化时,因为生根后不易再生芽,一般要先诱导其生芽,然后诱导其生根,可通过控制培养基中生长素和细胞分裂素的比例来实现。 ③光照:在诱导愈伤组织阶段,对有些植物来说,避光培养有利于细胞脱分化形成愈伤组织。当愈伤组织再分化出芽和叶时,一定要有光照,有利于叶片内叶绿素的合成。 ④植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖,且蔗糖溶液浓度略大于原生质体内的浓度，少数为葡萄糖和果糖,原因是蔗糖既可提供充足的碳源,又可维持相对适中的渗透压,而葡萄糖和果糖在与蔗糖提供相同数量碳源的前提下,其造成的渗透压可能过高。 错点3：有关植物体细胞杂交的6个易错点 精析：(1)误认为“植物体细胞杂交的结果只是形成杂种细胞”。植物体细胞杂交的结果最终要经过组织培养形成杂种植株。 (2)误认为“同种、不同种植物原生质体融合难易程度相同”。同种植物的原生质体更易融合,不同种植物原生质体的融合需要物理或化学法诱导。 (3)误认为“植物体细胞杂交属于有性生殖”。植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合，因此不属于有性生殖，应为无性生殖,遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律。 (4)误认为“杂种植株的变异类型属于基因重组”。杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，属于异源多倍体，所以变异类型为染色体变异。 (5)误认为“植物体细胞整合后的都是杂种细胞”。AA和BB体细胞融合成功以后,不仅有AABB型杂种细胞,还能形成AAAA型和BBBB型融合细胞,但只有AABB型细胞是植物体细胞杂交所形成的杂种细胞,因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。 （6）误认为“植物组织培养和植物细胞融合的原理相同”。植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性，植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。 错点4：混淆脱毒苗与抗毒苗而出错 精析：脱毒苗是选择植物的分生区如茎尖(刚形成,不含有病毒)进行组织培养而获得的,属于细胞工程的范畴。抗毒苗是把某抗病毒基因导入受体细胞中,并通过一定的方法培养形成,属于基因工程的范畴。 第2节　动物细胞工程 一、动物细胞培养 [必备知识] 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。(P43) 2．一般来说，动物细胞培养需要满足以下条件。 (P43) 3．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具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。(P44) 4．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。(P44) 5．动物细胞培养时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。(P44) 6．在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中，包括胚胎干细胞和成体干细胞等。(P46) 7．2006年，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)，并用iPS细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血。(P46) [重要图解] 动物细胞培养过程示意图(P45) 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。 写出下面动物细胞培养示意图中①～⑤处的内容： ①用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等，②原代培养，③二氧化碳培养箱，④胰蛋白酶，⑤传代培养。 二、动物细胞融合技术与单抗隆抗体 [必备知识] 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。(P48) 2．动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同。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。(P48) 3．细胞融合技术突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。(P48) 4．制备单克隆抗体需要的技术手段：动物细胞融合和动物细胞培养。制备单克隆抗体的原理：细胞膜的流动性和细胞增殖。 5.第一次筛选的目的是筛选出杂交瘤细胞，方法是用特定的选择培养基培养。经过筛选后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。第二次筛选的目的是筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞，方法是专一抗体检测。(P48～49) 6．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。(P50“思考·讨论”) [重要图解] 1．制备单克隆抗体过程的示意图(P48～49) 图中①处应填写B淋巴，该细胞是从小鼠脾脏中获取的，②过程为诱导融合的过程，该过程常用的有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法（动物细胞特有）等，③处应填写杂交，④过程是选择培养的过程，该过程所用培养基为特定的选择培养基，⑤处应填写杂交瘤，该过程只能获得此类细胞的原因是在该培养基上，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。⑥过程是克隆化培养及抗体检测的过程，⑦过程是筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞，即抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞，此类细胞分泌的抗体能与特定抗原结合，⑧和⑨是获取抗体的两种途径，⑧指从培养注中获取，⑨是从小鼠腹水中获取。 2．ADC的作用机制示意图(P50) ADC通常由_抗体_、__接头_和_药物_部分组成。 三、动物体细胞核移植技术和克隆动物 [必备知识] 1．动物细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。 (P52) 2．减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)卵母细胞中的“核”其实是纺锤体—染色体复合物。书中所说的“去核”是去除该复合物。(P52“相关信息”) 3．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。(P52) 4．目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法。也有人采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。(P54“相关信息”) [重要图解] 体细胞核移植流程图(P53) 图中序号①～⑧处应填空的内容依次为：①卵巢，②卵母细胞，③减数第二次分裂中期，④MⅡ中期卵母，⑤去核卵母，⑥供体细胞注入去核卵母细胞，⑦通过电刺激使两细胞融合，供体核进入受体卵母细胞，形成重构胚，⑧胚胎移植。通过⑦构建重组胚胎后，还需用物理或化学方法激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。 [易错提醒] 错点1：植物组织培养与动物细胞培养的“有”与“没有”、“能”与“不能” 精析：(1)植物组织培养过程中有脱分化和再分化,而动物细胞培养过程中没有脱分化和再分化过程。 (2)植物组织培养能获得新个体,体现了细胞的全能性,而动物细胞培养只能得到细胞,不能体现细胞的全能性。 错点2：动物细胞培养中两组易错概念的辨析 精析：(1)细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞进行有丝分裂，数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。 (2)原代培养与传代培养。①原代培养：细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养。原代培养的细胞核型正常。②传代培养：原代培养的细胞生长、增殖一定时间后，由于空间不足或细胞密度过大导致营养枯竭，影响细胞的生长，因此需要重新用胰蛋白酶等处理，进行分瓶扩大培养，即传代培养。一般情况下，细胞传至10～50代后，出现核型异常，细胞增殖会明显减缓，甚至完全死亡。 错点3：混淆了“悬浮生长和贴壁生长”细胞的培养方法而出错 精析：①悬浮生长细胞：原代培养→分裂受阻→离心法收集→制成细胞悬液传代培养。 ②贴壁生长细胞：原代培养→分裂受阻→胰蛋白酶处理→离心法收集→制成细胞悬液传代培养。 错点4：动物细胞培养过程中“酶”相关易错点 精析：①动物细胞培养过程中不同阶段使用酶的目的并不完全相同。动物细胞的整个培养过程中可能多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶，第一次使用的目的是使组织细胞分散开，这样一方面保证细胞所需要的营养供应；另一方面能保证细胞内有害代谢物的及时排出；贴壁细胞传代培养时使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，分散成单个细胞，便于分瓶后继续培养。 ②使用酶处理时，并不是时间越长越好。使用胰蛋白酶时，要控制好作用时间，因为胰蛋白酶不仅能分解细胞间的蛋白质，长时间作用还会分解细胞膜蛋白等，对细胞造成损伤。进行动物细胞培养时不能用胃蛋白酶分散细胞，主要是因为pH不合适。 错点5：混淆三种干细胞的来源及特点而出错 精析：三种干细胞的比较 比较 项目 胚胎干细胞 成体干细胞 诱导多能干细胞 来源 早期胚胎 成体组织或器官中 诱导高度分化的组织细胞形成 特点 具有分化成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 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力 类似胚胎干细胞；诱导无需破坏胚胎，应用前景更广泛 错点6：混淆动物细胞整合与植物体细胞杂交的原理、方法及结果而出错 精析：动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较 比较 植物体细胞杂交 动物细胞融合 原理 细胞膜的流动性、细胞的全能性 细胞膜的流动性 步骤 酶解法去掉细胞壁后，诱导原生质体融合，形成杂种细胞，再经植物组织培养形成杂种植株 分散成单个细胞后诱导细胞融合，形成杂交细胞 方法 聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法、电融合法、离心法 PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法 结果 形成杂种植株 形成杂交细胞，以生产细胞产品 意义 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种 突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能 错点7：混淆单克隆抗体制备过程中两次筛选而出错 精析：单克隆抗体制备过程中两次筛选的比较 比较 第一次筛选 第二次筛选 筛选原因 诱导融合后得到多种融合细胞，还有未融合的细胞等 由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞 筛选目的 筛选出杂交瘤细胞 筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 筛选方法 用特定的选择培养基筛选；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 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，经多次筛选得到足够数量的能分泌所需抗体的细胞 错点8：对B淋巴细胞与骨髓瘤细胞经诱导处理后细胞种类判断错误 精析：B淋巴细胞与骨髓瘤细胞经诱导融合后，培养基中共出现5种细胞，其中融合的细胞有3种(如融合的话，只考虑两两融合)。 错点9：不明确去核的卵细胞在动物细胞核全能性的表达中的作用而出错 精析：细胞核全能性的表达，必须提供促进细胞核表达全能性的物质和营养条件，还要保证细胞的完整性，这样去核的卵细胞是最合适的受体细胞。因为卵细胞体积大、易操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。该技术形成重组细胞发育成一个新个体，体现了动物细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。 错点10：不明确核移植动物亲子代性状的关系而出错 精析：核移植中供体动物、提供卵母细胞的动物、代孕动物和克隆动物之间的关系：克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数由线粒体DNA控制的性状与提供卵母细胞的动物相同，与代孕动物的性状无遗传关系。 错点11：误认为动物细胞培养时加入5%CO2的目的是维持气体平衡或用于呼吸 精析：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。 错点12：不清楚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 精析：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。 第3节　胚胎工程 一、胚胎工程的理论基础 [必备知识] 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。(P56) 2．在自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。(P56) 3．在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应，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，拒绝其他精子再进入卵内。(P57) 4．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。(P57) 5.多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体。在实际胚胎工程操作中，常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志。(P58“相关信息”) 6．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。(P58) [重要图解] 1.哺乳动物胚胎的早期发育示意图(P58)下图甲、乙表示胚胎发育的具体阶段，①～③表示相关结构) (1)开始发育场所及分裂方式：受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。 (2)卵裂：胚胎发育早期，有一段时间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增加，这种受精卵的早期分裂称为卵裂。 (3)桑椹胚：当卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团，形似桑椹时，这时的胚胎称为桑椹胚。 (4)囊胚：上图中的乙表示囊胚。桑椹胚进一步发育，细胞逐渐分化。聚集在胚胎 一端的细胞形成内细胞团，即上图中序号②，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，即上图中序号③，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，即上图中序号①，这个时期的胚胎叫做囊胚。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。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。 (5)原肠胚：囊胚孵化后，将发育形成原肠胚。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 [必备知识] 1．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。(P60) 2．采集到的卵母细胞和精子，要分别对它们进行成熟培养和获能处理，然后才能用于体外受精。(P60) 3．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。其中提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体叫“受体”。通过任何一项技术(如转基因、核移植和体外受精等)获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代。(P61) 4．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。(P62“思考·讨论”) 5．进行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。(P62) 6．超数排卵是指应用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。(P62“相关信息”) 7．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。(P62) [重要图解] 1.牛胚胎移植示意图(P61): 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。以牛胚胎移植为例，其过程如下图所示。图中甲为优良供体母牛，一般具有遗传性状优良、生产能力强等特点。乙为受体母牛，有健康的体质和正常繁殖能力。丙为优良公牛，丁为具有优良性状的后代。过程①为进行同期发情处理、②为超数排卵处理、③为受体性情、④为发情配种或人工受精、⑤为收集胚胎并检查、⑥为胚胎移植、⑦为对受体进行妊娠检查。整个过程中提供胚胎的个体是甲，接受胚胎的个体乙。 2．牛胚胎性别鉴定和分割示意图(P63) [易错提醒] 错点1：受精过程认识的“三个误区” 精析：(1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。 (2)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。 (3)受精的标志≠受精完成的标志：受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核，受精完成的标志是雌、雄原核的融合。 错点2：混淆防止多精入卵的屏障及其意义而出错 精析：(1)防止多精入卵的两道屏障:精子接触卵细胞膜的瞬间,卵细胞膜外的透明带发生生理反应,阻止后来的精子进入透明带;精子入卵后,卵细胞膜立即发生生理反应,拒绝其他精子再进入卵内。 (2)这两道屏障可以保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致,从而保证遗传的稳定性。 错点3：不能准确判断卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化而出错 精析：卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律: (1)有机物:胚胎没有和母体建立联系,不能从母体获取有机物,而呼吸消耗一直进行,因此有机物总量减少。 (2)细胞数目和体积:胚胎总体积并不增加,但细胞数目增多,每个细胞体积减小。 (3)细胞中DNA含量:伴随细胞分裂,细胞数目增多,总DNA含量增多,但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。 错点4：误认为“所有采集的卵母细胞都必需培养才能成熟（MⅡ期）进而具备受精能力” 精析：从从输卵管中冲取的卵母细胞卵子,已发育至MⅡ期,可直接与获能的精子进行受精作用。卵巢中的卵母细胞为初级卵母细胞,需在体外培养至MⅡ期,才能进行体外受精。 错点5：混淆“自然受精、人工授精和体外受精” 精析：比较自然受精、人工授精和体外受精: 项目 自然受精 人工授精 体外受精 不 同 点 过程不同 雌雄动物交配完成 用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内,完成受精 人工获取精子、卵子,在体外培养液中完成受精过程 场所不同 雌性动物输卵管中 雌性动物输卵管中 体外培养液中 相同点 (1)精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程;(2)都是有性生殖 强调：在填空书写中，必需注意“受、授”的区分。 错点6：不明确超数排卵处理中使用激素及其原理而出错 精析：超数排卵处理中使用的是促性腺激素而不是性激素,因为性激素是由性腺产生并释放的,长期使用外源性激素会导致性腺萎缩。促性腺激素由垂体产生并释放,作用于性腺,可以促进排卵,并且不会使性腺萎缩。 错点7：不明确胚胎移植的胚胎来源及生殖方式而出错 精析：胚胎移植的胚胎来源及生殖方式辨析 (1)核移植→早期胚胎培养,属于无性生殖。 (2)体外受精→早期胚胎培养,属于有性生殖。 (3)体内受精→冲卵→胚胎移植,属于有性生殖。 (4)胚胎分割→早期胚胎培养或胚胎移植,属于无性生殖。 错点8：不明确胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的异同而出错 项目 胚胎分割动物 体细胞核克隆动物 相同点 都属于无性繁殖或克隆，最终技术是胚胎移植 不 同 点 胚胎来源 雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎 通过核移植技术获得的重组胚胎 遗传物质 胚胎分割动物具有相同的遗传物质，两个亲本提供的核遗传物质一样多 克隆动物的核遗传物质主要由供体细胞核提供 起点 经过受精作用或其他方式形成的一个细胞 经过核移植技术形成的一个细胞 错点9：滋养层≠饲养层 精析：(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。 第3章　基因工程 第1节　重组DNA技术的基本工具 [必备知识] 1．基因工程是指按照人们的愿望，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。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。(P67) 2．1944年，艾弗里等人通过肺炎链球菌的转化实验，不仅证明了遗传物质是DNA，还证明了DNA可以在同种生物的不同个体之间转移。(P68“科技探索之路”) 3．切割DNA分子的工具是限制性内切核酸酶，简称限制酶，这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。它们能够识别双链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，产生黏性末端或平末端两种形式的末端。(P71) 4．DNA连接酶主要有两类，一类是E.coli DNA连接酶，另一类是T4 DNA连接酶。后者既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端的效率相对较低。(P72) 5．质粒是一种裸露的、结构简单、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环状双链DNA分子。(P72) 6．载体必须具备的条件：(1)能在受体细胞中保存下来并能自我复制；(2)具有一个或多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接；(3)具有标记基因。(P72) 7．在基因工程中使用的载体除质粒外，还有噬菌体、动植物病毒等。它们的来源不同，在大小、结构、复制方式以及可以插入外源DNA片段的大小上也有很大差别。(P73) 8．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。(P74“探究·实践”) [重要图解] 1．限制酶切割DNA分子产生两种不同末端的示意图(箭头表示酶的切割位置)(P71) 下图中的图1和图2分别表示的是EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的作用示意图，从图示可以看出，EcoRⅠ限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G和A之间；SmaⅠ限制酶识别的碱基序列是CCCGGG，切割位点在G和C之间。图1说明，EcoRⅠ发挥作用是在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开，所以产生的是黏性末端，图2说明SmaⅠ发挥作用是在它识别序列的中心轴线处将DNA的两条链分别切开，所以产生的是平末端。（P71“图3-3”改编） 2．大肠杆菌及质粒结构模式图(P72) [易错提醒] 错点1：误认为目的基因的插入位点是“随机”的 精析：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。 错点2：误认为切取目的基因与切取载体时“只能”使用“同一种酶” 精析： (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。 第2节　基因工程的基本操作程序 [必备知识] 1．培育转基因抗虫棉主要需要四个步骤：目的基因的筛选与获取、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。(P76) 2．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，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。(P77) 3．PCR反应过程可以分为变性、复性和延伸三步。(P78) 4．PCR反应过程可以在PCR扩增仪(PCR仪)中自动完成，完成以后，常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物。(P79) 5．构建基因表达载体的目的：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。(P80) 6．基因表达载体要包括以下四个基本的结构：目的基因、启动子、终止子、标记基因。(P80) 7．启动子位于基因的上游，它是RNA聚合酶识别和结合的部位。(P80) 8．标记基因的作用：鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来(或供重组DNA的鉴定和选择)。 9．花粉管通道法有多种操作方式。例如，可以用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入子房中；可以在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通道进入胚囊。除此之外，将目的基因导入植物细胞常用的方法还有农杆菌转化法。(P80～81) 10.转化是指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。(P81“资料卡”) 11．农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有侵染能力。农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T­DNA(可转移的DNA)转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。根据农杆菌的这种特点，如果将目的基因插入Ti质粒的T­DNA中，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞。(P81“资料卡”) 12．检查转基因抗虫棉是否培育成功，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。(P82) 13．在获得转基因产品的过程中，还可以通过构建基因文库来获取目的基因。(P82) 14．将目的基因导入动物受精卵最常用的一种方法是利用显微注射将目的基因注入动物的受精卵中，这个受精卵将发育成为具有新性状的动物。在基因工程操作中，常用原核生物作为受体细胞，其中以大肠杆菌应用最为广泛。研究人员一般先用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，然后再将重组的基因表达载体导入其中。(P82) [重要图解] 1．PCR反应过程示意图(P78～79) 下图为PCR反应原理示意图，图中①表示引物，该物质是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸；②表示热稳定性聚合酶（Taq酶）；其作用是使DNA聚合酶从引物的3，端连接脱氧核苷酸。③表示变性（双链DNA解聚为单链），发生该过程的条件是温度上升到90℃；④表示复性（两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，发生该过程的条件是温度下降到50℃左右，④的 a链方向从左到右为3’→5’；⑤表示延伸（4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链），发生该过程的条件是温度上升到72℃左右。 2．基因表达载体构建模式图(P80) (1)构建基因表达载体的过程，甲、乙、丙表示相关酶，甲、乙应是同一种限制酶或能产生相同末端的限制酶，甲酶作用形成了一个切口，两个黏性末端，乙酶作用形成了两个切口，四个黏性末端；丙酶是DNA连接酶，丙酶作用后若考虑DNA片段的两两相连情况，则会出现目的基因与目的基因连接、目的基因与质粒连接、质粒与质粒连接三种情况，因此，需通过筛选才可获得目的基因与质粒连接的重组质粒。 (2)上图为基因表达载体模式图，图中①表示启动子，它是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，紧挨转录的起始位点，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，其作用是驱动基因转录出mRNA，最终表达出人类所需要的蛋白质。有时为了满足应用需要，会在载体中人工构建诱导型启动子，当诱导物存在时，可以激活或抑制目的基因的表达。②表示终止子，位于基因的下游，是一段有特殊序列结构的DNA短片段，其作用是能够使转录在所需要的地方停止下来。③表示标记基因，其作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，如抗生素抗性基因就可以作为这种基因。 3．农杆菌转化法示意图(P81) [易错提醒] 错点1:　混淆启动子与起始密码子，终止子与终止密码子，不明确标记基因的作用 精析：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。 第3节　基因工程的应用 第4节　蛋白质工程的原理和应用 [必备知识] 1．科学家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，这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。(P90) 2．目前，科学家正尝试利用基因工程技术对猪的器官进行改造，采用的方法是在器官供体的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。(P91) 3．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。(P91“相关信息”) 4．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。(P93) 5.基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。(P93) [重要图解] 蛋白质工程的基本思路 蛋白质工程的基本思路是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。(P94) [易错提醒] 错点1：误认为基因工程可导致受体细胞或生物产生“新基因”或“新蛋白质” 精析：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”。 第4章　生物技术的安全性与伦理问题 [必备知识] 1．对微生物的基因改造是基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域，这是因为微生物具有生理结构和遗传物质简单、生长繁殖快、对环境因素敏感和容易进行遗传物质操作等优点。(P101) 2．在转基因研究工作中，科学家会采取很多方法防止基因污染。例如，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。(P102“相关信息”) 3．生殖性克隆是指通过克隆技术产生独立生存的新个体。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。两者有着本质的区别。(P106) 4．有的伦理学家认为，生殖性克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人，严重地违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用。(P107) 5．我国政府一再重申四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。(P108) 6．生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类等，例如，天花病毒、波特淋菌、霍乱弧菌和炭疽杆菌都可以用来制造生物武器。生物武器的致病能力强、攻击范围广。它可以直接或者通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散布，经由呼吸道、消化道和皮肤等侵入人、畜体内，造成大规模伤亡，也能大量损害植物。(P111) [重要图解] 试管婴儿与“设计试管婴儿” 试管婴儿与“设计试管婴儿”都是有性生殖，都要通过①体外受精，并进行②体外早期胚胎培养和胚胎移植，不同的是“设计试管婴儿”胚胎移植前需进行遗传学诊断。(P109“思考·讨论”) [易错提醒] 易错点1：三个不同层次的克隆 精析：(1)分子水平：一般指DNA克隆，即DNA复制，如PCR技术。 (2)细胞水平：是指由一个单一的共同祖先细胞分裂形成一个细胞群体的过程，如动物细胞培养。 (3)个体水平：是指形成基因型完全相同的两个或更多的个体的过程，如扦插、嫁接等。 易错点2：混淆“生殖性克隆与治疗性克隆”、“试管婴儿技术与设计试管婴儿”等概念而出错 （1）生殖性克隆与治疗性克隆：生殖性克隆是指通过克隆技术产生独立生存的新个体。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。（“选必三”P106“教材正文”） （2）为解决不孕夫妇的生育问题而发明的试管婴儿技术，与“设计试管婴儿”的区别是：“设计19.试管婴儿”实际上是指在将体外受精形成的胚胎植入母体前，根据人们的需要，将胚胎的细胞取出，进行特定基因的检测;当检测结果符合人们的需要时，再把胚胎植入母体。一般我们所说的试管婴儿技术，不必经过基因检测这一步骤。（“选必三”P109“思考•讨论”讨论1） 学科网（北京）股份有限公司 $