2025年高中生物選擇性必修3的12個(gè)疑難問題

2025年高中生物選擇性必修3的12個(gè)疑難問題選擇性必修3的12個(gè)疑難問題【問題1】大腸桿菌能生產(chǎn)糖蛋白嗎？【解答】干擾素有兩種類型,一種是天然干擾素；另一種是重組干擾素,是通過基因工程技術(shù)生產(chǎn)的。研究表明，以基因工程和發(fā)酵工程為手段,用大腸桿菌生產(chǎn)出來的干擾素是沒有糖鏈的,化學(xué)本質(zhì)雖不是糖蛋白,但同樣能夠抑制病毒在細(xì)胞內(nèi)的增殖,增強(qiáng)T、B淋巴細(xì)胞的功能,加強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬作用和對(duì)癌細(xì)胞的殺傷作用,也是干擾素。真核細(xì)胞給蛋白加上糖鏈后,能夠幫助蛋白折疊成正確的構(gòu)像,

同時(shí)糖鏈有助于蛋白質(zhì)的溶解,防止蛋白聚集沉淀,從而能使糖蛋白分泌到細(xì)胞外。而在大腸桿菌表達(dá)的非糖基化蛋白常常會(huì)聚集成不溶性的包涵體。一方面,包涵體中的蛋白是沒有生物活性的,需要通過后續(xù)的溶解、純化、復(fù)性等使其變成有生物活性的蛋白[1]；另一方面,一些糖蛋白在去除糖鏈后盡管仍具有一定的生物活性,但是易被蛋白酶降解。因此,真核細(xì)胞表達(dá)的干擾素需要糖鏈來穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、幫助溶解,

并通過轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)分泌到細(xì)胞外,以達(dá)到抗病毒、抗腫瘤的功效。目前科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某細(xì)菌里存在生產(chǎn)糖蛋白的基因簇,科學(xué)家用基因工程方法將這套基因簇克隆至大腸桿菌內(nèi)進(jìn)行表達(dá),使得大腸桿菌也能夠生產(chǎn)出相應(yīng)的糖蛋白[2]。【主要參考文獻(xiàn)】[1]夏啟玉,肖蘇生等,鄧柳紅.2008.包涵體蛋白的復(fù)性研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),

36(14):5801～5803[2]王宏華,凌紅麗.2008.乳糖誘導(dǎo)重組雞γ干擾素基因在大腸桿菌中的表達(dá)[J].中國動(dòng)物檢疫,

25(6):25～27

【問題2】蛋白質(zhì)的分離純化有哪些方法？【解答】蛋白質(zhì)的分離方法除了教材介紹的凝膠色譜法之外，還有以下幾種方法：1、粗提取方法有鹽析沉淀法、等電點(diǎn)沉淀法、有機(jī)溶劑沉淀法[1]；2、離心法有差速離心法、密度梯度離心法[1]；3、精提取方法有離子交換層析、疏水相互作用層析、置換層析、親和層析、高效液相色譜、聚丙烯酞胺電泳、等電聚焦電泳[2]、毛細(xì)管電泳；4、此外，還有雙水相萃取技術(shù)、濁點(diǎn)萃取法、反膠團(tuán)萃取等方法[1]。迄今為止，我國還沒有研究單一的蛋白質(zhì)分離方式，不能利用合理的措施提升其純度與分離效果。還需要利用物理與化學(xué)方式對(duì)其分離處理，在多種方法聯(lián)合的情況下，確保蛋白質(zhì)的分離純化符合規(guī)定。【主要參考文獻(xiàn)】[1]張向陽主編.醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)[M].

南京，江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社,2018.02：272-274.[2]HeyJ，PoschA，CohenA，etal.Fractionofcomplexproteinmixturesbyliquid－phaseisoelectricfocusing［J］.MethodsinMolecularBiology，2008，424:225－239.【問題3】動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的代數(shù)是細(xì)胞分裂次數(shù)嗎【解答】原代培養(yǎng)是指從機(jī)體組織分離后立即在體外進(jìn)行首次培養(yǎng)，使其在合適的條件下增殖到第一次傳代階段的培養(yǎng)階段。這樣培養(yǎng)的細(xì)胞稱為原代細(xì)胞。原代細(xì)胞與機(jī)體組織在形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能上很相似，細(xì)胞移動(dòng)活躍，細(xì)胞分裂不旺盛[1]。傳代培養(yǎng)是指當(dāng)培養(yǎng)容器內(nèi)培養(yǎng)的體外動(dòng)物細(xì)胞增殖達(dá)到一定密度后，因?yàn)樯婵臻g和營養(yǎng)有限，細(xì)胞會(huì)停止分裂增殖，這時(shí)需要分離到多個(gè)容器中繼續(xù)培養(yǎng)，使細(xì)胞繼續(xù)生存增殖，進(jìn)行一次分離再培養(yǎng)稱之為傳一代，這樣培養(yǎng)的細(xì)胞稱為傳代細(xì)胞[2]。綜上所述，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的代數(shù)是指分瓶的次數(shù)，而不是分裂次數(shù)?！局饕獏⒖嘉墨I(xiàn)】[1]金征宇[等]主編.基因與納米探針醫(yī)學(xué)分子成像理論與實(shí)踐[M].天津科學(xué)技術(shù)出版社,

2017:807.[2]劉斌.細(xì)胞培養(yǎng)[M].北京/西安:世界圖書出版公司,2018.01:62.【問題4】高壓蒸汽滅菌前為什么要將鍋內(nèi)冷空氣排盡？【解答】高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi)蒸汽的溫度不僅與壓力有關(guān)，而且與蒸汽的飽和度有關(guān)。滅菌鍋內(nèi)冷空氣未排盡時(shí)，即使蒸汽壓力達(dá)到要求，氣壓針?biāo)傅膲簭?qiáng)不是飽和蒸汽產(chǎn)生的壓強(qiáng)。相同的壓強(qiáng)，混有空氣的蒸汽其溫度低于飽和蒸汽所產(chǎn)生的溫度，溫度上不到相應(yīng)的高度[1]，而且還影響高壓蒸汽穿透被滅菌物品的能力，因此完全排除鍋內(nèi)空氣使鍋內(nèi)全部是水蒸氣，滅菌才能徹底。故首先要打開進(jìn)氣閥門，引導(dǎo)外源蒸汽進(jìn)人夾層，冷空氣與冷凝水由夾層的阻氣器排出，大約需要10min后，再打開進(jìn)氣閥，蒸汽即進(jìn)入鍋內(nèi)，如此充分的時(shí)間即可排除冷空氣。如何判斷冷空氣是否排盡，可觀察排氣口的氣體，若排氣口氣體呈白色霧狀；或在排氣口出口處連接一橡皮管，將另一端插入冷水盆中，若管內(nèi)排出氣體在冷水中產(chǎn)生氣泡，表示鍋內(nèi)空氣尚未排盡，需要繼續(xù)排氣。若不產(chǎn)生氣泡，表示鍋內(nèi)空氣已基本排盡。當(dāng)壓力表顯示鍋內(nèi)達(dá)到所需溫度時(shí)，應(yīng)盡量關(guān)小排氣閥以防蒸汽損失，造成鍋內(nèi)缺水，但注意關(guān)閉不能太緊，應(yīng)稍有氣體排出，保持溫度壓力相匹配[2]?！局饕獏⒖嘉墨I(xiàn)】[1]許曉風(fēng)主編；周學(xué)，袁學(xué)智，夏文靜，張亮，吳金龍，姜海建副主編.大學(xué)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)訓(xùn)練教程[M].南京：東南大學(xué)出版社,2018.06:78.[2]王芳，李濱，郭恒俊，郭興啟.高壓蒸汽滅菌鍋的使用[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2008,(6):155.【問題5】何為基因融合技術(shù)【解答】人教版選擇性必修3第92頁，對(duì)基因融合技術(shù)只介紹一句話，那么該技術(shù)具體怎樣融合基因，獲得的蛋白質(zhì)活性怎樣，具有哪些實(shí)際意義呢？基因融合技術(shù)是將不同的基因連接起來從而表達(dá)具有復(fù)合功能的融合蛋白，構(gòu)建融合蛋白的基本原則是：將第一個(gè)蛋白基因的終止子刪除，再接上帶有終止子的第二個(gè)蛋白基因，即可實(shí)現(xiàn)2個(gè)基因的融合表達(dá)[1]。融合蛋白除了具有衍生因子的雙重活性外，其各自的活性可能發(fā)生如下變化。（1）一些融合蛋白的活性較各自野生型低；（2）活性與野生型因子活性的相加作用一致；（3）融合蛋白的活性高于衍生因子的相加活性；（4）人工構(gòu)建的新蛋白可能具有與衍生因子無關(guān)的新活性。構(gòu)建融合蛋白技術(shù)具有以下實(shí)際意義：（1）有利于回收目的蛋白質(zhì)；（2）產(chǎn)生新的多功能蛋白；（3）利于檢查和產(chǎn)物定位；（4）避免產(chǎn)物的快速溶解；（5）外源蛋白定位在宿主的不同區(qū)段；（6）融合蛋白在體外切割提高產(chǎn)量穩(wěn)定性；（7）研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)[2]?！局饕獏⒖嘉墨I(xiàn)】[1]張德華.蛋白質(zhì)與酶工程[M].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社.2015：68[2]劉巖等.基因融合技術(shù)及其應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào).2006,02:273-278【問題6】基因的定點(diǎn)突變技術(shù)是怎樣操作的【解答】一般來說，基因突變是不定向的，是隨機(jī)的，且突變頻率非常低。而通過定點(diǎn)突變技術(shù)，可以對(duì)某個(gè)已知基因的特定堿基進(jìn)行定點(diǎn)增刪或轉(zhuǎn)換，最終改變對(duì)應(yīng)的氨基酸序列和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。目前常用的基因定點(diǎn)突變技術(shù)有三種：1、寡核苷酸介導(dǎo)的定點(diǎn)突變該方法以

M13噬菌體的單鏈環(huán)狀DNA為載體。首先將目的基因插入到

M13噬菌體的正鏈DNA上，制備含有目的基因的單鏈DNA。再使用含有突變堿基的寡核苷酸片段作引物，啟動(dòng)單鏈DNA分子復(fù)制，這段寡核苷酸引物便成為新合成的DNA的一部分，將其轉(zhuǎn)入細(xì)胞后，經(jīng)過不斷復(fù)制，可獲得突變的DNA分子(

如下圖)，再經(jīng)表達(dá)即可獲得改造后的蛋白質(zhì)[1]。2、盒式定點(diǎn)突變該方法是利用一段人工合成的含有突變序列的寡核苷酸片段，取代野生型基因中相應(yīng)序列。這種突變的寡核苷酸是由兩條寡核苷酸組成的，當(dāng)其退火時(shí)，按設(shè)計(jì)要求產(chǎn)生克隆需要的黏性末端。由于不存在異源雙鏈的中間體，因此重組質(zhì)粒全部是突變體(

如下圖)

[1]。3、PCＲ介導(dǎo)的定點(diǎn)突變PCＲ介導(dǎo)的定點(diǎn)突變一般需要4種引物，進(jìn)行3次PCＲ反應(yīng)。前兩次PCＲ反應(yīng)擴(kuò)增形成兩條雙鏈DNA片段，這兩條雙鏈DNA片段經(jīng)過變性和退火形成具有3’凹末端的異源雙鏈分子，在Taq酶的作用下，產(chǎn)生含有重疊序列的雙鏈DNA分子，再用兩個(gè)外側(cè)引物進(jìn)行第三次PCＲ擴(kuò)增，便產(chǎn)生突變體DNA，然后再構(gòu)建表達(dá)載體進(jìn)行表達(dá)[2]?！局饕獏⒖嘉墨I(xiàn)】[1]ZollerMJ，SmithM．1982．Oligonucleotide－directedmutagenesisu-singM13－derivedvectors:anefficinetandgeneralprocedurefortheproductionofpointmutationsinanyfragmentofDNA．NucleicAcidsＲeserch，10(20):6487～6500[2]張浩．2000．定點(diǎn)突變技術(shù)的研究進(jìn)展．免疫學(xué)雜志，2000（4）:108～110【問題7】聚乙二醇為什么能促使植物原生質(zhì)體及動(dòng)物細(xì)胞融合？【解答】聚乙二醇（PEG）是一種用于細(xì)胞融合中的優(yōu)良化學(xué)促融劑。它具有強(qiáng)烈的吸水性以及凝聚和沉淀蛋白質(zhì)的作用，能夠有效地促進(jìn)植物原生質(zhì)體以及動(dòng)物細(xì)胞的融合。具體原因如下：一、聚乙二醇分子能改變各類細(xì)胞的生物膜結(jié)構(gòu)，使兩細(xì)胞接觸點(diǎn)處質(zhì)膜的脂類分子發(fā)生疏散和重組，由于兩細(xì)胞接口處雙分子層質(zhì)膜的相互親和以及彼此的表面張力作用，從而使細(xì)胞發(fā)生融合，從而形成雜種細(xì)胞[1]；二、聚乙二醇的水溶性強(qiáng)，在液相介質(zhì)中，其分子表面的醚鍵帶有微弱的負(fù)電荷，在Ca2+離子的參與下，可將帶正電的表面蛋白或帶負(fù)電荷的糖蛋白通過Ca2+橋相連，從而使細(xì)胞發(fā)生聚集、融合。在50%PEG中自由水消失，可導(dǎo)致細(xì)胞脫水而引起質(zhì)膜結(jié)構(gòu)變化和細(xì)胞融合。PEG用于細(xì)胞融合中的優(yōu)點(diǎn)為：通用性強(qiáng)，可用于動(dòng)、植物和微生物各種細(xì)胞；比仙臺(tái)病毒等易制備和控制；活性穩(wěn)定，使用方便[2]?！局饕獏⒖嘉墨I(xiàn)】[1]蔣雪薇,王軍,朱雙,孫英杰,朱曉芹,劉江東.斑馬魚胚胎細(xì)胞和中國倉鼠卵巢細(xì)胞遠(yuǎn)緣雜交融合條件的優(yōu)化[J].氨基酸和生物資源,2016,(第3期).[2]郭偉.聚乙二醇水溶液性質(zhì)及小分子的影響[D].貴陽：貴州大學(xué),2018.【問題8】檸檬酸鈉的抗凝機(jī)制是什么？【解答】血液凝固分為三個(gè)主要階段：第一，凝血酶原激活物形成；第二，凝血酶原激活物催化凝血酶原轉(zhuǎn)變?yōu)槟?；第三，凝血酶催化纖維蛋白原轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維蛋白。這三個(gè)階段中，都需要鈣離子的參與，所以為防止血液凝固，必須除去鈣離子。而檸檬酸鈉中的檸檬酸根離子能和鈣離子結(jié)合，可以形成比較難解離的可溶性絡(luò)合物，使血液中的鈣離子減少，緩解鈣離子促進(jìn)血液凝固的目的[1]?！局饕獏⒖嘉墨I(xiàn)】[1]封飛虎，王松主編.運(yùn)動(dòng)解剖生理學(xué)[M}.

武漢：華中科技大學(xué)出版社,2018.03:104【問題9】培養(yǎng)乳酸桿菌為什么要添加維生素？【解答】維生素是參與生物生長發(fā)育和代謝所必需的一類微量有機(jī)物質(zhì)，在物質(zhì)的代謝中有重要作用。

首先，由于乳酸桿菌缺乏一些生物代謝途徑，不能合成生長必需的氨基酸、維生素等物質(zhì)，營養(yǎng)要求十分苛刻，必需依賴生長環(huán)境提供必需氨基酸、維生素等生長因子才能獲得高密度生長；其次，乳酸菌的蛋白分解能力很弱，必需依賴生長環(huán)境提供必需氨基酸、維生素等生長因子才能獲得高密度細(xì)胞培養(yǎng)[1]；另外，在培養(yǎng)基中添加維生素，能促進(jìn)乳酸桿菌生長，降低菌體的死亡率；在菌體生長、細(xì)胞活性、產(chǎn)酸，以及乳酸生物合成中需要乳酸脫氫酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸脫氫酶和丙酮酸羧化酶，維生素能提高這些酶的活性，至少提高50%以上；能促進(jìn)糖代謝途徑中與乳酸合成相關(guān)途徑的通量，使乳酸產(chǎn)量提高40%以上[2]?！局饕獏⒖嘉墨I(xiàn)】[1]白鳳翎，

張柏林，

趙宏飛.

大豆蛋白水解物促酸奶乳酸菌增殖及生長動(dòng)力學(xué)[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2012,1:51-56.[2]邱伙琴，徐國謙，莊英萍，儲(chǔ)炬，張嗣良.維生素對(duì)乳酸菌細(xì)胞活性和代謝途徑相關(guān)酶活性的影響[J].華東理工大學(xué)學(xué)報(bào),2007,33(3):330-335.【問題10】平板劃線的操作只有一種方法嗎？【解答】平板劃線法在實(shí)際的操作中分為兩種：交叉劃線法和連續(xù)劃線法。交叉劃線法適用于含菌量多或含有不同細(xì)菌的培養(yǎng)物。操作方法見人教版選修一教材第18頁；連續(xù)劃線法適用于細(xì)菌數(shù)不太多的培養(yǎng)物，用接種環(huán)先沾取培養(yǎng)物，涂布于平板表面一角，然后連續(xù)作緊密的波浪式劃線，直至平板中央。轉(zhuǎn)動(dòng)培養(yǎng)皿180，再從平板另一邊（不燒接種環(huán)）同樣劃至平板中央后培養(yǎng)，實(shí)質(zhì)上屬于一種“由點(diǎn)到線”的劃法[1]。教材第14頁的右圖即可認(rèn)為是運(yùn)用的這種方法?！局饕獏⒖嘉墨I(xiàn)】[1]洪堅(jiān)平，謝英荷等編著.農(nóng)業(yè)微生物資源的開發(fā)與利用[M].北京：中國林業(yè)出版社,2000.08:43.【問題11】乳酸桿菌必須無氧培養(yǎng)么？【解答】厭氧菌通常是指一類只能在低氧分壓的條件下生長，而不能在空氣（18%氧氣）和（或）10％二氧化碳濃度下的固體培養(yǎng)基表面生長的細(xì)菌。

大多數(shù)乳酸桿菌屬于耐氧性厭氧菌。分子氧對(duì)它們無害，無論在有氧或無氧條件下都生長良好，好氧生長速率甚至可能高于厭氧生長速率；其產(chǎn)物有乳酸、乙酸和少量丙酮[1]。

在制作泡菜和酸菜的過程中就是利用乳酸菌的這一生理特點(diǎn)。由于乳酸桿菌生長旺盛產(chǎn)生大量乳酸，使環(huán)境的pH下降，從而抑制不耐酸的腐敗細(xì)菌的生長。而乳酸桿菌具有高度耐酸性，它的生長不受酸抑制。在制作過程中需要密封，隔絕空氣。這并不是為乳酸桿菌創(chuàng)造無氧的生長條件，而是為了抑制好氧腐敗細(xì)菌的生長[2]?！局饕獏⒖嘉墨I(xiàn)】[1]Elisa