人教版（2019）高中生物選擇性必修3 生物技術(shù)與工程 知識(shí)點(diǎn)考點(diǎn)復(fù)習(xí)提綱

第第頁(yè)人教版（2019）高中生物選擇性必修3生物技術(shù)與工程知識(shí)點(diǎn)考點(diǎn)復(fù)習(xí)提綱第1章發(fā)酵工程第1節(jié)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用eq\a\vs4\al([知識(shí)必備])1．腐乳一直受到人們的喜愛(ài)。這是因?yàn)榻?jīng)過(guò)微生物的發(fā)酵，豆腐中的蛋白質(zhì)被分解成小分子的肽和氨基酸，味道鮮美，易于消化吸收，而腐乳本身又便于保存。多種微生物參與了豆腐的發(fā)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，或利用前一次發(fā)酵保存下來(lái)的面團(tuán)、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物進(jìn)化發(fā)酵、制作食品的技術(shù)一般稱為傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)。(P5)3．傳統(tǒng)發(fā)酵以混合菌種的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主，通常是家庭式或作坊式的。(P5)4．乳酸菌是厭氧細(xì)菌，在無(wú)氧的情況下能將葡萄糖分解成乳酸[反應(yīng)簡(jiǎn)式為C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C3H6O3(乳酸)＋能量]，可用于乳制品的發(fā)酵、泡菜的腌制等。常見(jiàn)的乳酸菌有乳酸鏈球菌和乳酸桿菌。(P5)5．酵母菌是兼性厭氧微生物，在無(wú)氧條件下能進(jìn)行酒精發(fā)酵[反應(yīng)簡(jiǎn)式為C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量]，可用于釀酒、制作饅頭和面包等。溫度是影響酵母菌生長(zhǎng)的重要因素，釀酒酵母的最適生長(zhǎng)溫度約為28℃。(P6)6．用于制作泡菜的蔬菜應(yīng)新鮮，若放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，蔬菜中的亞硝酸鹽含量相對(duì)較高。用清水和食鹽配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～20%的鹽水。鹽的用量過(guò)高，乳酸發(fā)酵受抑制，泡菜風(fēng)味差；用量過(guò)低，雜菌易繁殖，導(dǎo)致泡菜變質(zhì)。鹽水要煮沸后冷卻。煮沸的作用：一是除去鹽水中的O2，二是殺滅雜菌等微生物。(P6“探究·實(shí)踐”)7．泡菜在腌制過(guò)程中會(huì)有亞硝酸鹽產(chǎn)生。膳食中的亞硝酸鹽一般不會(huì)危害人體健康，但如果人體攝入過(guò)量，會(huì)發(fā)生中毒，甚至死亡。(P6“探究·實(shí)踐”)8．醋酸菌是好氧細(xì)菌，當(dāng)O2、糖源都充足時(shí)能通過(guò)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)將糖分解成乙酸[反應(yīng)簡(jiǎn)式為C6H12O6＋2O2eq\o(→,\s\up7(酶))2CH3COOH(乙酸)＋2H2O＋2CO2＋能量]；當(dāng)缺少糖源時(shí)則直接將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛變?yōu)橐宜醄反應(yīng)簡(jiǎn)式為C2H5OH＋O2eq\o(→,\s\up7(酶))CH3COOH(乙酸)＋H2O＋能量]。醋酸菌可用于制作各種風(fēng)味的醋。多數(shù)醋酸菌的最適生長(zhǎng)溫度為30～35℃。(P7)9．果酒自然發(fā)酵時(shí)，利用葡萄皮上的野生酵母菌；工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，人工接種純化的酵母菌，以提高發(fā)酵效率。(P7“探究·實(shí)踐”)10．果酒變果醋發(fā)酵改變兩個(gè)條件：一、通氧，因?yàn)榇姿峋呛醚跫?xì)菌；二、升高溫度，因?yàn)楣频陌l(fā)酵溫度為18～30℃，而果醋的發(fā)酵溫度為30～35℃。(P7“探究·實(shí)踐”)11．果酒與果醋發(fā)酵流程：挑選葡萄→沖洗(再去梗)→榨汁→酒精發(fā)酵eq\o(→,\s\up7(通氧),\s\do5(升溫))乙酸發(fā)酵。(P7“探究·實(shí)踐”)第2節(jié)微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用一、微生物的基本培養(yǎng)技術(shù)eq\a\vs4\al([知識(shí)必備])1．培養(yǎng)基的化學(xué)成分包括水、無(wú)機(jī)鹽、碳源、氮源等。另外，培養(yǎng)基還要滿足微生物生長(zhǎng)對(duì)pH、特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的要求。例如，培養(yǎng)乳酸桿菌時(shí)需要在培養(yǎng)基中添加維生素；培養(yǎng)霉菌時(shí)，一般需將培養(yǎng)基的pH調(diào)至酸性；培養(yǎng)細(xì)菌時(shí)，一般需要將pH調(diào)至中性或弱堿性；培養(yǎng)厭氧微生物時(shí)，則需要提供無(wú)氧的條件。(P10)2．培養(yǎng)基的種類及用途(1)按物理性質(zhì)可分為液體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基。液體培養(yǎng)基應(yīng)用于工業(yè)或生活生產(chǎn)，固體培養(yǎng)基應(yīng)用于微生物的分離和鑒定，半固體培養(yǎng)基則常用于觀察微生物的運(yùn)動(dòng)及菌種保藏等。(2)按照培養(yǎng)基的用途，可將培養(yǎng)基分為選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基。3．獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止雜菌污染。(P10)4．消毒(1)消毒是指使用較為溫和的物理、化學(xué)或生物等方法殺死物體表面或內(nèi)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(對(duì)于一些不耐高溫的液體)，還有化學(xué)藥物消毒(如酒精、氯氣、石炭酸等)、紫外線消毒。(P10～11)5．滅菌(1)滅菌是指使用強(qiáng)烈的理化方法殺死物體內(nèi)外所有的微生物，包括芽孢和孢子。(2)滅菌方法有灼燒滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌等。①接種環(huán)、接種針、試管口等使用灼燒滅菌法滅菌；②玻璃器皿、金屬用具等使用干熱滅菌法滅菌，所用器械是干熱滅菌箱；③培養(yǎng)基、無(wú)菌水等使用高壓蒸汽滅菌法滅菌，所用器械是高壓蒸汽滅菌鍋。(P10～11)6．比較消毒和滅菌比較項(xiàng)目理化因素的作用強(qiáng)度消滅微生物的數(shù)量芽孢和孢子能否被消滅消毒較為溫和部分生活狀態(tài)的微生物不能滅菌強(qiáng)烈全部微生物能7.微生物的純培養(yǎng)包括配制培養(yǎng)基、滅菌、接種、分離和培養(yǎng)等步驟。(P11)8．分散的微生物在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部可以繁殖形成肉眼可見(jiàn)的、有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞群體，這就是菌落。采用平板劃線法和稀釋涂布平板法能將單個(gè)微生物分散在固體培養(yǎng)基上，之后經(jīng)培養(yǎng)得到的單菌落一般是由單個(gè)微生物繁殖形成的純培養(yǎng)物。(P12“探究·實(shí)踐”)eq\a\vs4\al([重要圖解])1．倒平板的具體操作步驟(1)培養(yǎng)基滅菌后，需要冷卻至50℃左右時(shí)，才能用來(lái)倒平板?？梢杂檬钟|摸盛有培養(yǎng)基的錐形瓶，感覺(jué)錐形瓶的溫度下降到剛剛不燙手時(shí)，就可以進(jìn)行倒平板了。(2)通過(guò)灼燒滅菌，防止瓶口的微生物污染培養(yǎng)基。(3)平板冷凝后，皿蓋上會(huì)凝結(jié)水珠，凝固后的培養(yǎng)基表面的濕度也比較高，將平板倒置，既可以避免培養(yǎng)基中的水分過(guò)快地蒸發(fā)，又可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。(4)在倒平板的過(guò)程中，如果不小心將培養(yǎng)基濺在皿蓋與皿底之間的部位，則該平板不能繼續(xù)培養(yǎng)微生物了。原因是空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底之間的培養(yǎng)基上滋生。(P12“探究·實(shí)踐”)2．平板劃線法的具體操作步驟(1)劃線前第一步灼燒接種環(huán)是為了避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物；每次劃線前灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線結(jié)束后接種環(huán)上殘留的菌種；劃線結(jié)束后灼燒接種環(huán)，能及時(shí)殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細(xì)菌污染環(huán)境和感染操作者。(2)灼燒接種環(huán)后，要等其冷卻后再進(jìn)行劃線，以免接種環(huán)溫度太高，殺死菌種。(3)劃線后，線條末端細(xì)菌的數(shù)目比線條起始處要少，每次從上一次劃線的末端開(kāi)始，能使細(xì)菌的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐步減少，最終能得到由單個(gè)細(xì)菌繁殖而來(lái)的菌落。(P12“探究·實(shí)踐”)二、微生物的選擇培養(yǎng)和計(jì)數(shù)eq\a\vs4\al([知識(shí)必備])1．在微生物學(xué)中，將允許特定種類的微生物生長(zhǎng)，同時(shí)抑制或阻止其他種類微生物生長(zhǎng)的培養(yǎng)基，稱為選擇培養(yǎng)基。(P16)2．分解尿素的細(xì)菌之所以能分解尿素，是因?yàn)樗鼈兡芎铣呻迕福迕复呋蛩胤纸猱a(chǎn)生NH3，NH3作為細(xì)菌生長(zhǎng)的氮源。(P16“思考·討論”)3．稀釋涂布平板法除可以用于分離微生物外，也常用來(lái)統(tǒng)計(jì)樣品中活菌的數(shù)目。當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí)，培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一個(gè)單菌落，來(lái)源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌。通過(guò)統(tǒng)計(jì)平板上的菌落數(shù)，就能推測(cè)出樣品中大約含有多少活菌。為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，一般選擇菌落數(shù)為30～300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。(P18)4．用稀釋涂布平板法統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)往往比活菌的實(shí)際數(shù)目少，這是因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí)，平板上觀察到的只是一個(gè)菌落。因此，統(tǒng)計(jì)結(jié)果一般用菌落數(shù)而不是用活菌數(shù)來(lái)表示。(P18)5．除活菌計(jì)數(shù)外，利用顯微鏡進(jìn)行直接計(jì)數(shù)，也是一種常用的、快速直觀的測(cè)定微生物數(shù)量的方法。該方法利用特定的細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血細(xì)胞計(jì)數(shù)板，在顯微鏡下觀察、計(jì)數(shù)，然后再計(jì)算一定體積的樣品中微生物的數(shù)量，統(tǒng)計(jì)的結(jié)果一般是活菌數(shù)和死菌數(shù)的總和。(P18)6．細(xì)菌計(jì)數(shù)板和血細(xì)胞計(jì)數(shù)板的計(jì)數(shù)原理相同。血細(xì)胞計(jì)數(shù)板比細(xì)菌計(jì)數(shù)板厚，常用于相對(duì)較大的酵母菌細(xì)胞、霉菌孢子等的計(jì)數(shù)。用細(xì)菌計(jì)數(shù)板可對(duì)細(xì)菌等較小的細(xì)胞進(jìn)行觀察和計(jì)數(shù)。(P18“相關(guān)信息”)7．絕大多數(shù)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。利用以尿素作為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基，可以從土壤中分離出分解尿素的細(xì)菌。(P18“探究·實(shí)踐”)eq\a\vs4\al([重要圖解])1．稀釋涂布平板法操作示意圖如果想知道1g土壤中有多少能分解尿素的細(xì)菌，僅有選擇培養(yǎng)基是不夠的，還需要對(duì)土樣進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚硪约翱茖W(xué)的測(cè)定微生物數(shù)量的方法。可采用稀釋涂布平板法。(P17)2．地球上的植物每年產(chǎn)生的纖維素超過(guò)70億噸，其中40%～60%能被土壤中某些微生物分解利用，這是因?yàn)樗鼈兡軌虍a(chǎn)生纖維素酶。對(duì)這些微生物的研究與應(yīng)用，使人們能夠利用秸稈等生產(chǎn)酒精，用纖維素酶處理服裝面料等。已知?jiǎng)偣t是一種染料，它可以與像纖維素這樣的多糖物質(zhì)形成紅色復(fù)合物，但并不與水解后的纖維二糖、葡萄糖等發(fā)生這種反應(yīng)。當(dāng)我們?cè)诤欣w維素的培養(yǎng)基中加入剛果紅時(shí)，剛果紅與纖維素形成紅色復(fù)合物；而當(dāng)纖維素被纖維素分解菌分解后，復(fù)合物就無(wú)法形成，培養(yǎng)基中會(huì)出現(xiàn)以這些菌為中心的透明圈(如下圖所示)。(P20“練習(xí)與應(yīng)用”拓展應(yīng)用2)第3節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用eq\a\vs4\al([知識(shí)必備])1．發(fā)酵工程一般包括菌種的選育，擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)基的配制、滅菌，接種，發(fā)酵，產(chǎn)物的分離、提純等方面。(P22)2．性狀優(yōu)良的菌種可以從自然界中篩選出來(lái)，也可以通過(guò)誘變育種或基因工程育種獲得。(P22)3．現(xiàn)代發(fā)酵工程使用的大型發(fā)酵罐均有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，能對(duì)發(fā)酵過(guò)程中的溫度、pH、溶解氧、罐壓、通氣量、攪拌、泡沫和營(yíng)養(yǎng)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制；還可以進(jìn)行反饋控制，使發(fā)酵全過(guò)程處于最佳狀態(tài)。(P23)4．環(huán)境條件不僅會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)繁殖，而且會(huì)影響微生物代謝物的形成。如谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)：在中性和弱堿性條件下會(huì)積累谷氨酸；在酸性條件下則容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。(P23)5．如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身，可在發(fā)酵結(jié)束之后，采用過(guò)濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥，即可得到產(chǎn)品。如果產(chǎn)品是代謝物，可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛?、分離和純化措施來(lái)獲得產(chǎn)品。(P23)6．發(fā)醇工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用：生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品，如啤酒等；生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑、酶制劑，如味精、α-淀粉酶等。在醫(yī)藥工業(yè)方面的應(yīng)用：生產(chǎn)抗生素、激素、免疫調(diào)節(jié)劑等。在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用：生產(chǎn)微生物肥料；生產(chǎn)微生物農(nóng)藥；生產(chǎn)微生物飼料。在其他方面的應(yīng)用：利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等能源物質(zhì)，嗜熱菌、嗜鹽菌用來(lái)生產(chǎn)洗滌劑等。(P24～27)eq\a\vs4\al([重要圖解])發(fā)酵罐示意圖(P23)第2章細(xì)胞工程第1節(jié)植物細(xì)胞工程一、植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)eq\a\vs4\al([知識(shí)必備])1．細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法，通過(guò)細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平上的操作，有目的地獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品的一門(mén)綜合性的生物工程。(P31)2．細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能，即細(xì)胞具有全能性。(P34)3.植物細(xì)胞一般具有全能性。在一定的激素和營(yíng)養(yǎng)等條件的誘導(dǎo)下，已經(jīng)分化的細(xì)胞可以經(jīng)過(guò)脫分化，即失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能，轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞，進(jìn)而形成不定形的薄壁組織團(tuán)塊，這稱為愈傷組織。愈傷組織能重新分化成芽、根等器官，該過(guò)程稱為再分化。植物激素中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素，它們的濃度、比例等都會(huì)影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。(P35“探究·實(shí)踐”)4．誘導(dǎo)愈傷組織期間一般不需要光照，在后續(xù)的培養(yǎng)過(guò)程中，每日需要給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照。(P35“探究·實(shí)踐”)5．在進(jìn)行體細(xì)胞雜交之前，必須先利用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁，獲得原生質(zhì)體。(P37)6．植物體細(xì)胞雜交技術(shù)在打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育植物新品種等方面展示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。(P38)eq\a\vs4\al([重要圖解])1．植物組織培養(yǎng)流程圖植物組織培養(yǎng)是指將離體的植物器官、組織或細(xì)胞等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。(P35)2．植物體細(xì)胞雜交技術(shù)流程圖人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法基本可以分為兩大類——物理法和化學(xué)法。物理法包括電融合法、離心法等；化學(xué)法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。融合后得到的雜種細(xì)胞再經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)可形成愈傷組織，并可進(jìn)一步發(fā)育成完整的雜種植株。(P37～38)二、植物細(xì)胞工程的應(yīng)用eq\a\vs4\al([知識(shí)必備])1．用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，被人們形象地稱為植物的快速繁殖技術(shù)，也叫作微型繁殖技術(shù)。它不僅可以高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖，還可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性。(P39)2．單倍體育種可以先通過(guò)花藥(或花粉)培養(yǎng)獲得單倍體植株，然后經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)染色體加倍，當(dāng)年就能培育出遺傳性狀相對(duì)穩(wěn)定的純合二倍體植株，這極大地縮短了育種的年限，節(jié)約了大量的人力和物力。(P40)3．植物代謝會(huì)產(chǎn)生一些一般認(rèn)為不是植物基本的生命活動(dòng)所必需的產(chǎn)物——次生代謝物。如酚類、香料和色素等。(P41)4．植物細(xì)胞培養(yǎng)是指在離體條件下對(duì)單個(gè)植物細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)。(P41)第2節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)eq\a\vs4\al([知識(shí)必備])1．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是指從動(dòng)物體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個(gè)細(xì)胞，然后在適宜的培養(yǎng)條件下，讓這些細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的技術(shù)。(P43)2．一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要滿足以下條件。(P43)3．在體外培養(yǎng)細(xì)胞時(shí)，必須保證環(huán)境是無(wú)菌、無(wú)毒的，即需要對(duì)培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行滅菌處理以及在無(wú)菌環(huán)境下進(jìn)行操作。培養(yǎng)液還需要定期更換，以便清除代謝物，防止細(xì)胞代謝物積累對(duì)細(xì)胞自身造成危害。(P44)4．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)所需氣體主要有O2和CO2。O2是細(xì)胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。在進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，通常采用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶，并將它們置于含有95%空氣和5%CO2的混合氣體的CO2培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。(P44)5．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)細(xì)胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞貼壁。懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞會(huì)因細(xì)胞密度過(guò)大、有害代謝物積累和培養(yǎng)液中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏等因素而分裂受阻。貼壁細(xì)胞在生長(zhǎng)增殖時(shí)，除受上述因素的影響外，還會(huì)發(fā)生接觸抑制現(xiàn)象，即當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞通常會(huì)停止分裂增殖。(P44)6．在一定條件下，干細(xì)胞可以分化成其他類型的細(xì)胞。干細(xì)胞存在于早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中，包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞等。(P46)7．2006年，科學(xué)家通過(guò)體外誘導(dǎo)小鼠成纖維細(xì)胞，獲得了類似胚胎干細(xì)胞的一種細(xì)胞，將它稱為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(簡(jiǎn)稱iPS細(xì)胞)，并用iPS細(xì)胞治療了小鼠的鐮狀細(xì)胞貧血。(P46)eq\a\vs4\al([重要圖解])動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程示意圖人們通常將分瓶之前的細(xì)胞培養(yǎng)，即動(dòng)物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)，將分瓶后的細(xì)胞培養(yǎng)稱為傳代培養(yǎng)。在進(jìn)行傳代培養(yǎng)時(shí)，懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞直接用離心法收集；貼壁細(xì)胞需要重新用胰蛋白酶等處理，使之分散成單個(gè)細(xì)胞，然后再用離心法收集。之后，將收集的細(xì)胞制成細(xì)胞懸液，分瓶培養(yǎng)。(P45)二、動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)與單抗隆抗體eq\a\vs4\al([知識(shí)必備])1．動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)就是使兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的技術(shù)。融合后形成的雜交細(xì)胞具有原來(lái)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞的遺傳信息。(P48)2．動(dòng)物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的基本原理相同。誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的常用方法有PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導(dǎo)法等。(P48)3．細(xì)胞融合技術(shù)突破了有性雜交的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能。(P48)4．制備單克隆抗體需要的技術(shù)手段：動(dòng)物細(xì)胞融合和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)。制備單克隆抗體的原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性和細(xì)胞增殖。5.第一次篩選的目的是篩選出雜交瘤細(xì)胞，方法是用特定的選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)。經(jīng)過(guò)篩選后未融合的親本細(xì)胞和融合的具有同種核的細(xì)胞都會(huì)死亡，只有融合的雜交瘤細(xì)胞才能生長(zhǎng)。第二次篩選的目的是篩選出能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細(xì)胞，方法是專一抗體檢測(cè)。(P48～49)6．抗體—藥物偶聯(lián)物(ADC)通過(guò)將細(xì)胞毒素與能特異性識(shí)別腫瘤抗原的單克隆抗體結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)腫瘤細(xì)胞的選擇性殺傷。(P50“思考·討論”)eq\a\vs4\al([重要圖解])1．制備單克隆抗體過(guò)程的示意圖(P48～49)2．ADC的作用機(jī)制示意圖(P50)三、動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物eq\a\vs4\al([知識(shí)必備])1．動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)是將動(dòng)物一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核移入去核的卵母細(xì)胞中，使這個(gè)重新組合的細(xì)胞發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動(dòng)物個(gè)體的技術(shù)。(P52)2．減數(shù)分裂Ⅱ中期(MⅡ期)卵母細(xì)胞中的“核”其實(shí)是紡錘體—染色體復(fù)合物。書(shū)中所說(shuō)的“去核”是去除該復(fù)合物。(P52“相關(guān)信息”)3．哺乳動(dòng)物核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植。由于動(dòng)物胚胎細(xì)胞分化程度低，表現(xiàn)全能性相對(duì)容易，而動(dòng)物體細(xì)胞分化程度高，表現(xiàn)全能性十分困難，因此動(dòng)物體細(xì)胞核移植的難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植。(P52)4．目前動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)中普遍使用的去核方法是顯微操作法。也有人采用梯度離心、紫外線短時(shí)間照射和化學(xué)物質(zhì)處理等方法。這些方法是在沒(méi)有穿透卵母細(xì)胞透明帶的情況下去核或使其中的DNA變性。(P54“相關(guān)信息”)eq\a\vs4\al([重要圖解])體細(xì)胞核移植流程圖(P53)第3節(jié)胚胎工程一、胚胎工程的理論基礎(chǔ)eq\a\vs4\al([知識(shí)必備])1．胚胎工程是指對(duì)生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞進(jìn)行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。胚胎工程技術(shù)包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。(P56)2．在自然條件下，哺乳動(dòng)物的受精在輸卵管內(nèi)完成。(P56)3．在精子觸及卵細(xì)胞膜的瞬間，卵細(xì)胞膜外的透明帶會(huì)迅速發(fā)生生理反應(yīng)，阻止后來(lái)的精子進(jìn)入透明帶。然后，精子入卵。精子入卵后，卵細(xì)胞膜也會(huì)立即發(fā)生生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)。(P57)4．精子入卵后，尾部脫離，原有的核膜破裂并形成一個(gè)新的核膜，最后形成一個(gè)比原來(lái)精子的核還大的核，叫作雄原核。與此同時(shí)，精子入卵后被激活的卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ，排出第二極體后，形成雌原核。(P57)5.多數(shù)哺乳動(dòng)物的第一極體不進(jìn)行減數(shù)分裂Ⅱ，因而不會(huì)形成兩個(gè)第二極體。在實(shí)際胚胎工程操作中，常以觀察到兩個(gè)極體或者雌、雄原核作為受精的標(biāo)志。(P58“相關(guān)信息”)6．聚集在胚胎一端的細(xì)胞形成內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，將來(lái)發(fā)育成胎兒的各種組織；而沿透明帶內(nèi)壁擴(kuò)展和排列的細(xì)胞，稱為滋養(yǎng)層細(xì)胞，它們將來(lái)發(fā)育成胎膜和胎盤(pán)。(P58)eq\a\vs4\al([重要圖解])哺乳動(dòng)物胚胎的早期發(fā)育示意圖(P58)二、胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用eq\a\vs4\al([知識(shí)必備])1．哺乳動(dòng)物的體外受精技術(shù)主要包括卵母細(xì)胞的采集、精子的獲取和受精等步驟。(P60)2．采集到的卵母細(xì)胞和精子，要分別對(duì)它們進(jìn)行成熟培養(yǎng)和獲能處理，然后才能用于體外受精。(P60)3．胚胎移植是指將通過(guò)體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動(dòng)物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。其中提供胚胎的個(gè)體稱為“供體”，接受胚胎的個(gè)體叫“受體”。通過(guò)任何一項(xiàng)技術(shù)(如轉(zhuǎn)基因、核移植和體外受精等)獲得的胚胎，都必須移植給受體才能獲得后代。(P61)4．胚胎移植實(shí)質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。(P62“思考·討論”)5．進(jìn)行胚胎移植的優(yōu)勢(shì)是可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力。(P62)6．超數(shù)排卵是指應(yīng)用外源促性腺激素，誘發(fā)卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。(P62“相關(guān)信息”)7．胚胎分割所需要的主要儀器設(shè)備為體視顯微鏡和顯微操作儀。在進(jìn)行胚胎分割時(shí)，應(yīng)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚，將它移入盛有操作液的培養(yǎng)皿中，然后在顯微鏡下用分割針或分割刀分割。在分割囊胚階段的胚胎時(shí)，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。(P62)eq\a\vs4\al([重要圖解])1．牛胚胎移植示意圖以牛的胚胎移植為例，胚胎移植主要包括供體、受體的選擇和處理，配種或人工授精，胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存，胚胎的移植，以及移植后的檢查等步驟。(P61)2．牛胚胎性別鑒定和分割示意圖(P63)第3章基因工程第1節(jié)重組DNA技術(shù)的基本工具eq\a\vs4\al([知識(shí)必備])1．基因工程是指按照人們的愿望，通過(guò)轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。從技術(shù)操作層面看，由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫作重組DNA技術(shù)。(P67)2．1944年，艾弗里等人通過(guò)肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，不僅證明了遺傳物質(zhì)是DNA，還證明了DNA可以在同種生物的不同個(gè)體之間轉(zhuǎn)移。(P68“科技探索之路”)3．切割DNA分子的工具是限制性內(nèi)切核酸酶，簡(jiǎn)稱限制酶，這類酶主要是從原核生物中分離純化出來(lái)的。它們能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開(kāi)，產(chǎn)生黏性末端或平末端兩種形式的末端。(P71)4．DNA連接酶主要有兩類，一類是E.coliDNA連接酶，另一類是T4DNA連接酶。后者既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端，但連接平末端的效率相對(duì)較低。(P72)5．質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于真核細(xì)胞細(xì)胞核或原核細(xì)胞擬核DNA之外，并具有自我復(fù)制能力的環(huán)狀雙鏈DNA分子。(P72)6．載體必須具備的條件：(1)能在受體細(xì)胞中保存下來(lái)并能自我復(fù)制；(2)具有一個(gè)或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，以便與外源基因連接；(3)具有標(biāo)記基因。(P72)7．在基因工程中使用的載體除質(zhì)粒外，還有噬菌體、動(dòng)植物病毒等。它們的來(lái)源不同，在大小、結(jié)構(gòu)、復(fù)制方式以及可以插入外源DNA片段的大小上也有很大差別。(P73)8．DNA不溶于酒精，但某些蛋白質(zhì)溶于酒精，利用這一原理，可以初步分離DNA與蛋白質(zhì)。DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCl溶液。在一定溫度下，DNA遇二苯胺試劑會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色，因此二苯胺試劑可以作為鑒定DNA的試劑。(P74“探究·實(shí)踐”)eq\a\vs4\al([重要圖解])1．限制酶切割DNA分子產(chǎn)生兩種不同末端的示意圖(箭頭表示酶的切割位置)(P71)2．大腸桿菌及質(zhì)粒結(jié)構(gòu)模式圖(P72)第2節(jié)基因工程的基本操作程序eq\a\vs4\al([知識(shí)必備])1．培育轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉主要需要四個(gè)步驟：目的基因的篩選與獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測(cè)與鑒定。(P76)2．PCR是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的縮寫(xiě)。它是一項(xiàng)根據(jù)DNA半保留復(fù)制的原理，在體外提供參與DNA復(fù)制的各種組分與反應(yīng)條件，對(duì)目的基因的核苷酸序列進(jìn)行大量復(fù)制的技術(shù)。(P77)3．PCR反應(yīng)過(guò)程可以分為變性、復(fù)性和延伸三步。(P78)4．PCR反應(yīng)過(guò)程可以在PCR擴(kuò)增儀(PCR儀)中自動(dòng)完成，完成以后，常采用瓊脂糖凝膠電泳來(lái)鑒定PCR的產(chǎn)物。(P79)5．構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且遺傳給下一代，同時(shí)，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。(P80)6．基因表達(dá)載體要包括以下四個(gè)基本的結(jié)構(gòu)：目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因。(P80)7．啟動(dòng)子位于基因的上游，它是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位。(P80)8．標(biāo)記基因的作用：鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來(lái)(或供重組DNA的鑒定和選擇)。9．花粉管通道法有多種操作方式。例如，可以用微量注射器將含目的基因的DNA溶液直接注入子房中；可以在植物受粉后的一定時(shí)間內(nèi)，剪去柱頭，將DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通道進(jìn)入胚囊。除此之外，將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法還有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。(P80～81)10.轉(zhuǎn)化是指目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程。(P81“資料卡”)11．農(nóng)桿菌是一種在土壤中生活的微生物，能在自然條件下侵染雙子葉植物和裸子植物，而對(duì)大多數(shù)單子葉植物沒(méi)有侵染能力。農(nóng)桿菌細(xì)胞內(nèi)含有Ti質(zhì)粒，當(dāng)它侵染植物細(xì)胞后，能將Ti質(zhì)粒上的T-DNA(可轉(zhuǎn)移的DNA)轉(zhuǎn)移到被侵染的細(xì)胞，并且將其整合到該細(xì)胞的染色體DNA上。根據(jù)農(nóng)桿菌的這種特點(diǎn)，如果將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA中，通過(guò)農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，就可以使目的基因進(jìn)入植物細(xì)胞。(P81“資料卡”)12．檢查轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉是否培育成功，首先是分子水平的檢測(cè)，包括通過(guò)PCR等技術(shù)檢測(cè)棉花的染色體DNA上是否插入了Bt基因或檢測(cè)Bt基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA；從轉(zhuǎn)基因棉花中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交，檢測(cè)Bt基因是否翻譯成Bt抗蟲(chóng)蛋白等。其次，還需要進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。例如，通過(guò)采摘抗蟲(chóng)棉的葉片飼喂棉鈴蟲(chóng)來(lái)確定Bt基因是否賦予了棉花抗蟲(chóng)特性以及抗性的程度。(P82)13．在獲得轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的過(guò)程中，還可以通過(guò)構(gòu)建基因文庫(kù)來(lái)獲取目的基因。(P82)14．將目的基因?qū)雱?dòng)物受精卵最常用的一種方法是利用顯微注射將目的基因注入動(dòng)物的受精卵中，這個(gè)受精卵將發(fā)育成為具有新性狀的動(dòng)物。在基因工程操作中，常用原核生物作為受體細(xì)胞，其中以大腸桿菌應(yīng)用最為廣泛。研究人員一般先用Ca2＋處理大腸桿菌細(xì)胞，使細(xì)胞處于一種能吸收周?chē)h(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)，然后再將重組的基因表達(dá)載體導(dǎo)入其中。(P82)eq\a\vs4\al([重要圖解])1．PCR反應(yīng)過(guò)程示意圖(P78～79)2．基因表達(dá)載體構(gòu)建模式圖(P80)3．農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法示意圖(P81)第3節(jié)基因工程的應(yīng)用第4節(jié)蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用eq\a\vs4\al([知識(shí)必備])1．科學(xué)家將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起，通過(guò)顯微注射的方法導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的受精卵中，由這個(gè)受精卵發(fā)育成的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物在進(jìn)入泌乳期后，可以通過(guò)分泌乳汁來(lái)生產(chǎn)所需要的藥物，這稱為乳腺生物反應(yīng)器或乳房