新教材人教版(2019)高中生物選擇性必修3《生物技術(shù)與工程》教材問題答案(實用!)

[新教材]人教版(2019)高中生物選擇性必修3《生物技術(shù)與工程》教材問題答案(實用!)第1章第1節(jié)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用在泡菜制作中，用水密封泡菜壇的目的是為了創(chuàng)造無氧環(huán)境，因為泡菜制作需要在無氧條件下進(jìn)行。在泡菜發(fā)酵初期，大腸桿菌、酵母菌等微生物較為活躍，它們會產(chǎn)生大量的CO2，如果泡菜壇裝得太滿，發(fā)酵液可能會溢出壇外。此外，泡菜壇裝得太滿會使鹽水不太容易完全淹沒菜料，導(dǎo)致壇內(nèi)菜料變質(zhì)腐爛。因此，泡菜壇留有一定的空間更方便拿取泡菜。在葡萄酒的制作過程中，發(fā)酵液中會產(chǎn)生氣泡，這是因為酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生CO2。如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，隨著發(fā)酵時間的延長，由果皮進(jìn)入發(fā)酵液中的花青素會越來越多，因此發(fā)酵液的顏色會逐漸加深變成深紅色。相比之下，果醋發(fā)酵過程中一般不會出現(xiàn)氣泡，發(fā)酵完成時，在發(fā)酵液的液面上會出現(xiàn)一層菌膜，這是醋酸菌膜。拓展應(yīng)用中提到，腐乳、泡菜、醬、豆豉等都是生活中常見的傳統(tǒng)發(fā)酵食品。當(dāng)制作泡菜時，應(yīng)該在發(fā)酵10天后食用，因為這時亞硝酸鹽含量已經(jīng)降到較低的水平。如果泡菜未能正常發(fā)酵，可能是因為食鹽濃度過高或發(fā)酵溫度過低等原因。另外，加入“陳泡菜水”相當(dāng)于接種乳酸菌，因為“陳泡菜水”中含有純度較高的乳酸菌。關(guān)于制作果醋的裝置，C同學(xué)的裝置更適合制作果醋。出料口可以用來取樣；充氣口可以在發(fā)酵時連接充氣泵進(jìn)行充氣，從而有利于醋酸菌更好地進(jìn)行有氧呼吸，提高發(fā)酵效率；排氣口可以用來排出在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣體，它通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接，其目的是防止空氣中微生物的污染。進(jìn)一步改進(jìn)可以在充氣口填充棉花或者安裝其他過濾裝置，以防止充入的氣體攜帶外來雜菌污染發(fā)酵液等。第1章第2節(jié)微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用在培養(yǎng)微生物時，培養(yǎng)基中的氮元素是微生物合成蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)所必需的。無菌技術(shù)可以有效避免操作者被微生物感染。在日常生活中，保存食品的方法有干制、腌制、低溫儲存等。干制可以降低食品的水分含量；腌制可以通過食鹽、糖等制造高滲環(huán)境，從而抑制微生物的生長和繁殖；低溫則是通過降低微生物的代謝速率來抑制微生物的生長和繁殖。②同意。提示：對于同一種冰激凌，使用不同的評價方法得出的結(jié)果應(yīng)該是一致的。⑵【答案】選擇合適的樣本量和評價方法。提示：樣本量過小或評價方法不準(zhǔn)確都可能導(dǎo)致實驗結(jié)果不可靠。⑶【答案】不同意。提示：實驗結(jié)果只能說明在特定條件下的結(jié)果，不能推廣到其他情況下。⑷【答案】同意。提示：實驗結(jié)果需要通過統(tǒng)計學(xué)方法進(jìn)行分析，才能得出結(jié)論的可靠性。⑸【答案】可以通過增加樣本量和重復(fù)實驗來驗證實驗結(jié)果的可靠性。提示：重復(fù)實驗可以減少偶然因素的影響，增加樣本量可以提高實驗結(jié)果的可信度。1.對于文章中的格式錯誤，需要進(jìn)行修正，保證文章的整潔和易讀性。2.在第二段中，需要強(qiáng)調(diào)實際情況決定培養(yǎng)方案的重要性，而不是一味地進(jìn)行梯度稀釋。3.在第三段中，需要明確說明兩組對照組的作用，以及如何進(jìn)行涂布和培養(yǎng)。4.在第四段中，需要進(jìn)一步解釋為什么統(tǒng)計結(jié)果會偏少，并提供更多的計數(shù)方法。5.在第五段中，需要強(qiáng)調(diào)及時通知店主和食品衛(wèi)生管理部門的重要性，以及其他可能的解決方案。6.在第一小節(jié)中，需要詳細(xì)說明無菌操作的重要性，以及如何避免外植體被污染。7.在第二小節(jié)中，需要強(qiáng)調(diào)記錄實驗結(jié)果的重要性，以及如何進(jìn)行統(tǒng)計和對照。8.在第三小節(jié)中，需要提供更多的實驗記錄方法和培養(yǎng)基配方比較的實踐建議。9.在第四小節(jié)中，需要詳細(xì)介紹生根苗移栽技術(shù)的步驟和注意事項，以及如何統(tǒng)計移栽的成活率。10.在拓展應(yīng)用部分，需要提供更多的植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用案例，以及如何將其應(yīng)用于實踐中。該技術(shù)可能被用于治療不孕癥、進(jìn)行瀕危物種的克隆研究以及進(jìn)行轉(zhuǎn)基因操作來獲得轉(zhuǎn)基因動物。然而，這種技術(shù)也可能帶來一系列的倫理問題。例如，如果用同一個人的iPS細(xì)胞分別誘導(dǎo)形成精子和卵子，兩者受精可能培育出“單親”嬰兒；有的人還可能有目的地選擇iPS細(xì)胞，從而“設(shè)計”嬰兒。動物細(xì)胞融合技術(shù)可以利用來培育多倍體胚胎，研究其發(fā)育機(jī)制，甚至可能培育出新的物種。但是，日前相關(guān)技術(shù)還不成熟，存在融合率低、胚胎死亡率高等問題，并且還可能帶來一些倫理方面的問題。無論贊成還是反對克隆大熊貓的研究，都應(yīng)該保護(hù)好大熊貓的生存環(huán)境，否則即使成功克隆了大熊貓，它們沒有適宜的生存環(huán)境，也可能走向滅絕。在學(xué)生搜集證據(jù)的過程中，要提示他們注意證據(jù)的來源及其真實性和可靠性，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到雖然目前對克隆動物的早衰問題存在爭論，但這樣的爭論有利于人類進(jìn)一步了解生命現(xiàn)象，也有利于克隆技術(shù)更好地應(yīng)用于醫(yī)療、農(nóng)牧業(yè)等領(lǐng)域。精子的細(xì)胞核和線粒體都是重要的結(jié)構(gòu)。其中，細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)儲存的場所，決定后代的遺傳特性，它參與受精過程。線粒體是精子進(jìn)行有氧呼吸的主要場所，為精子的生存和運動提供能量。防止多精入卵的機(jī)制非常復(fù)雜，需要查閱生殖生物學(xué)相關(guān)書籍來了解。這些機(jī)制都是機(jī)體在長期進(jìn)化的過程中形成的，用來保障本物種延續(xù)的機(jī)制?？梢岳皿w外胚胎培養(yǎng)和胚胎移植技術(shù)來進(jìn)行胚胎工程。另外，可以對雌性杜泊羊進(jìn)行超數(shù)排卵處理。⑶【答案】在人工繁育北方白犀牛的過程中，需要對采集到的卵母細(xì)胞進(jìn)行成熟培養(yǎng)，對采集到的精子進(jìn)行獲能處理，以提高成功率。但即使使用人工授精、體外受精、胚胎移植、體細(xì)胞核移植等技術(shù)，也不能保證百分之百的成功率，因為現(xiàn)存的北方白犀牛數(shù)量極少。⑵【提示】人工繁育的種群與野生種群相比，遺傳多樣性會降低，野外生存能力也會下降。因此，保護(hù)瀕危的野生動物，保護(hù)生物多樣性非常重要。多種多樣的生物是生態(tài)系統(tǒng)的重要成員，是一個個獨特的基因庫。任何一個物種的滅絕都可能引起多米諾效應(yīng)，使其他相關(guān)物種受到影響，進(jìn)而威脅到生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定?！奥斆鞯幕瘜W(xué)方法”是指使用TSA和將組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入重構(gòu)胚，以促進(jìn)囊胚的發(fā)育并提高代孕母猴的妊娠率。而“操作技巧”則是指科學(xué)家經(jīng)過大量訓(xùn)練，能夠在10秒內(nèi)完成對卵母細(xì)胞的去核操作，以及在15秒內(nèi)將體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞，從而迅速地操作，大大減少了對卵母細(xì)胞的損傷。在醫(yī)學(xué)研究中，通常需要使用遺傳背景相似或相同的實驗動物，以增強(qiáng)實驗組和對照組之間的比較效力。小鼠由于能夠快速進(jìn)行近親繁殖，產(chǎn)生大量遺傳背景相似的后代，因此被廣泛用作實驗動物。然而，小鼠與人類的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，因此在小鼠體內(nèi)有效的候選藥物，在人體中可能不一定有效或存在較大的副作用。此外，小鼠體內(nèi)存在的致病機(jī)制也不一定存在于人體內(nèi)。因此，克隆猴的培育對于研究人類疾病的致病機(jī)制和研發(fā)新藥具有重要意義。特別是在腦研究方面，克隆猴的培育將大大促進(jìn)人類腦疾病的研究和治療。例如，可以培育一批“模型猴”，標(biāo)記它們的某一類神經(jīng)元，追蹤其神經(jīng)連接，由于這些猴的遺傳背景一致，因此在研究中可以最大限度地排除由基因差異造成的大腦結(jié)構(gòu)形狀不同的問題?？寺『锏某晒ε嘤龢?biāo)志著我國在非人靈長類疾病動物模型研究方面處于國際領(lǐng)先水平。精液由精子和精漿兩部分組成。精漿中含有一種能夠抑制精子獲能的物質(zhì)，因此在一般情況下，精液中的精子無法獲能。只有在交配后，精液進(jìn)入雌性動物的生殖道時，由生殖道分泌產(chǎn)生的一些物質(zhì)才能解除對精子獲能的抑制，從而引起精子獲能。不同動物的精子在雌性動物生殖道內(nèi)獲能的部位可能會有所差異，但主要是在子宮和輸卵管中。精子的獲能涉及以下變化：雌性動物生殖道分泌的一些物質(zhì)使精子表面的物質(zhì)發(fā)生變化（如某些酶將頂體表面的糖蛋白降解）；精子表面膜結(jié)構(gòu)中一些物質(zhì)的比例發(fā)生變化；膜的通透性發(fā)生變化等。這些變化可以暴露出精子表面與卵細(xì)胞相識別的受體，改變精子的活力，為后續(xù)受精做準(zhǔn)備。關(guān)于防止多精受精的機(jī)制，教材只簡要介紹了兩個重要的屏障：透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)。透明帶反應(yīng)發(fā)生在精子穿越透明帶并接觸卵細(xì)胞膜的瞬間，而卵細(xì)胞膜反應(yīng)則發(fā)生在精子成功進(jìn)入卵細(xì)胞后。此外，生殖道對精子也有初步的篩選作用，在經(jīng)過一些屏障后，只有少數(shù)活動力強(qiáng)的精子能到達(dá)受精部位。精子和卵細(xì)胞識別后，會發(fā)生一些反應(yīng)，如卵細(xì)胞表面的精子識別受體會迅速發(fā)生分子修飾，從而使后來的精子表面的卵細(xì)胞結(jié)合蛋白無法識別受體。具體的生理、生化機(jī)制可以參考專業(yè)書籍。在基因工程操作中，使用的限制酶大部分來自細(xì)菌或霉菌，它們可以識別DNA上特定的堿基序列并使特定部位的磷酸二酯鍵斷開。細(xì)菌中限制酶不會切割自身的DNA，是因為其DNA分子要么不含有該限制酶的識別序列，要么通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到了限制酶所識別序列的堿基上，使限制酶無法切割。這樣，細(xì)菌可以防止外源DNA入侵。同尾酶是一種識別DNA分子中不同核苷酸序列，但能切割產(chǎn)生相同黏性末端的限制酶。使用同尾酶可以擴(kuò)大切割位點的選擇范圍，避免目的基因被誤切?；蚬こ痰幕静僮鞒绦虬ǎ篋NA的分離、限制酶切割、DNA片段的分離、連接載體、轉(zhuǎn)化宿主細(xì)胞等步驟。其中，連接載體時選擇同尾酶可以避免目的基因被誤切。拓展應(yīng)用T4溶菌酶工程涉及到基因的堿基序列變化導(dǎo)致其空間結(jié)構(gòu)改變。如果要將改造后的T4溶菌酶應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，需要重新明確其基本特性，如能耐受的溫度范圍、催化反應(yīng)的最適溫度和酶活力的大小。同時，需要建立規(guī)?；a(chǎn)該酶的技術(shù)體系，并評估生產(chǎn)成本。復(fù)習(xí)與提高1.在進(jìn)行質(zhì)粒和DNA片段的限制酶切割時，應(yīng)選擇使用相同的限制酶或切割能產(chǎn)生相同末端的限制酶，并注意限制酶的切割位點不能位于目的基因的內(nèi)部，以防破壞目的基因，也不能破壞質(zhì)粒的啟動子、終止子、標(biāo)記基因、復(fù)制原點等結(jié)構(gòu)。連接DNA片段時需要加入DNA連接酶。對于質(zhì)粒的雙重篩選，可以使用標(biāo)記基因AmpR基因來檢測質(zhì)粒是否導(dǎo)入了大腸桿菌。含有空質(zhì)粒的大腸桿菌菌落呈藍(lán)色，而含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌菌落呈白色，因為目的基因的插入破壞了LacZ基因的結(jié)構(gòu)，使其不能正常表達(dá)，形成β-半乳糖苷酶，底物X-gal也就不會被分解。2.逆轉(zhuǎn)錄病毒可以作為載體將外源基因Oct3/4、Sox2、c-Myc和KIf4送入小鼠成纖維細(xì)胞。為了確定iPS細(xì)胞的產(chǎn)生不是由于培養(yǎng)基的作用，可以設(shè)置對照組，將轉(zhuǎn)入外源基因和沒有轉(zhuǎn)入外源基因的細(xì)胞分別培養(yǎng)在相同的培養(yǎng)基中，并確保其他培養(yǎng)條件相同。為了確定每個基因的作用相對大小，可以依次去掉一個基因，將其他三個基因轉(zhuǎn)入小鼠成纖維細(xì)胞中，然后與轉(zhuǎn)入四個基因的小鼠成纖維細(xì)胞的誘導(dǎo)情況進(jìn)行比較。3.從親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近來看，固氮相關(guān)基因可能更容易在水稻根系微生物中穩(wěn)定存在和表達(dá)，進(jìn)而使其具有固氮的能力。iPS細(xì)胞不會引起免疫排斥反應(yīng)，因為在誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化的過程中細(xì)胞的遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生變化，理論上產(chǎn)生的還是“自體”細(xì)胞。iPS細(xì)胞擁有分化為各種細(xì)胞的潛能，因此存在分化成腫瘤細(xì)胞的風(fēng)險。第4章第1節(jié)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性轉(zhuǎn)基因育種是一種能夠突破種間生殖隔離的育種方法，能夠在任意物種間進(jìn)行基因的轉(zhuǎn)移，且操作更準(zhǔn)確、成功率更高，也能更好地利用豐富的基因資源。傳統(tǒng)的育種方法有雜交育種、誘變育種等，它們與轉(zhuǎn)基因育種并沒有本質(zhì)區(qū)別。因此，不能用口味、顏色或大小等指標(biāo)來判斷一種作物是否是轉(zhuǎn)基因作物。天然植物本來就多種多樣，不同品種雜交就可能出現(xiàn)新的性狀。例如，甜玉米、彩椒、紫薯等都是通過雜交育種培育的，培育過程中并沒有用到轉(zhuǎn)基因技術(shù)。也不能用害蟲是否喜歡吃或有沒有害蟲吃來判斷一種作物是否是轉(zhuǎn)基因作物，因為不同轉(zhuǎn)基因作物轉(zhuǎn)入的基因是不同的，如果轉(zhuǎn)入的是抗蟲基因，那么目標(biāo)害蟲可能會被殺死；如果轉(zhuǎn)入的并非抗蟲基因，那么轉(zhuǎn)基因作物在預(yù)防蟲害方面就不會有特殊的作用。因此，習(xí)題中摘選的網(wǎng)絡(luò)上的說法都不可靠。第4章第2節(jié)關(guān)注生殖性克隆人早期終止妊娠的原因可能如下：從技術(shù)角度來看，目