生物技術與工程梳理（核心考點+教材黑體字+教材旁欄+拓展應用）（新高考專用）

秘籍05生物技術與工程

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一、核心考點7個三、教材旁欄13間

二、教材黑體字15句四、拓展應用21條

.____________________________________________________________7

核心考點

考點1傳統發酵食品的制作

1.腐乳制作

（1）原理：蛋白質皂紳小分子的肽和氨基酸。脂肪膽蟹甘油和脂肪酸。

（2）腐乳制作過程中參與的微牛物：毛霉是一種絲狀直菌,其繁殖方式為孩子牛殖.代謝類型是異養需氧

型。

2.泡菜的制作

（1）菌種的種類和來源

①常見的有乳酸鏈球菌和乳酸桿菌。

②菌種來源：植物體表面天然的乳酸菌。

③乳酸菌發酵制作泡菜的原理：CMzO“22cM@（乳酸）+能量。

（2）方法步驟：

①配制鹽水：配制質量分數為5%-20%的鹽水，煮沸（除去雜菌和氧氣）冷卻（避免殺死乳酸的）待用

②原料處理：切成條狀或塊狀

③裝壇：裝至八成滿，鹽水沒過全部菜料（創造無氧環境）

■寸壇發酵：蓋好壇蓋，水槽注滿水

（3）泡菜制作過程中制造無氧環境的措施：

①選擇氣密性好的泡菜壇。②鹽水煮沸后冷卻待用。③裝壇時壓實，鹽水沒過全部菜料。④蓋上壇蓋后要

在壇蓋邊沿的水槽中注滿水；發醉期間不宜開蓋，并在發酵過程中注意經常向水槽中補充水.

3.果酒和果醋的制作

項目制作果酒制作果醋

發酵菌種酵母菌醋酸菌

代謝類型異養兼性厭氧型異養需氧型

溫度18-30℃30-35℃

有氧條件下，酵母菌通過有氧呼

吸大量繁殖：(：出?+6壓0+0八糖源充足時：CJII2064-202-^

6()2—醫―6c。2+12比0+能量；2cH3COOH+2cO2+2H2O+能量；

發酵過程

無氧條件下，酵母菌通過無氧呼a充足、缺少糖源時：C2H2H+

的

吸產生酒精：GHmOs'*2C2H50H0；——<H￡00H+H20+能量

+2CO2+能量

對氧的需求前期需氧，后期不需氧一直需氧

聞氣味、品嘗、酸性條件下的重酸堿指示劑(pH試紙)、聞氣味、

產物檢測

鋁酸鉀(橙色一灰綠色)品嘗

考點2微生物的培養技術及應用

1.培養基的配制

(1)培養基的概念、用途和類型

①概念：人們按照微生物對營養物質的不同需求，配制出的供其生長繁殖的營養基質。

②用途：用以培養、分離、鑒定、保存微生物或積累其代謝物。

液體培養基

③種類：按物理性質分(I加入凝固劑，如瓊脂

.固體培養基

(2)培養基的配方

①主要營養物質：水、碳源、氮源、無機鹽.

②其他條件：pH、特殊營養物質亞氧氣。如下表：

微生物乳酸桿菌霉菌細菌厭氧微生物

pH調至中性或

特殊需求添加維生素pH調至酸性無氧

弱堿性

2.無菌技術

(1)目的：獲得純凈的微生物培養物。

(2)關鍵：防止雜菌污染。

(3)消毒與滅菌的比較

項目消毒滅菌

作用強度較為溫和的理化因素強烈的理化因素

作用程度殺死物體表面或內部一部分微生物殺死物體內外的所有微生物

芽抱和抱子一般不能殺滅能殺滅

適用對象實驗操作的空間、操作者衣著和雙手微生物培養器皿、接種用具和培養基等

常用方法煮沸消毒法、巴氏消毒法等濕熱滅菌法、干熱滅菌法、灼燒滅菌法等

（4）注意事項

①實驗操作時，應避免已經滅菌處理的材料用具與周圍的物品接觸。

②為避免周圍環境中微生物的污染，實驗操作應在超凈工作臺上并在酒精燈火焰附近進行。

考點3微生物的選擇培養和計數

1.選擇培養基與鑒別培養基

種類特點用途舉例

允許特定種類的微生物生

選擇培從眾多微生物中分離所需加入青霉素分離得

長，同時抑制或阻止其他

養基的微生物到酵母菌和霉菌

種類微生物生長

根據微生物的代謝特點在

鑒別培培養基中加入某種指示劑用伊紅一亞甲藍培

鑒別不同種類的微生物

養基或化學藥品，進而產生特養基鑒別大腸桿菌

定的顏色或其他變化

常見選擇培養基舉例：（1）缺少氮源的培養基可以篩選能利用大氣中用的微生物。（2）含青霉素的培養基可

淘汰細菌，篩選出真菌。（3）無有機碳源的培養基可篩選出自養微生物。

2.兩種純化方法的比較

項目平板劃線法稀釋涂布平板法

@

分離結果?

關鍵操作接種環在固體培養基表面連續劃線①一系列的梯度稀釋：②涂布平板操作

接種用具接種環涂布器

優點可以觀察菌落特征，對混合菌進行分離可以計數，可以觀察菌落特征

缺點不能計數操作復雜，需要涂布多個平板

都要用到固體培養基；都需進行無菌操作；都會在培養基表面形成單個的菌落；

共同點

都可用于觀察南落特征

3.平板劃線法三次灼燒目的

（1）平板劃線操作的第一步灼燒接種環是為了避免接種環上可能存在的微生物污染培養物；

（2）每次劃線前灼燒接種環是為了殺死上次劃線結束后，接種環上殘留的菌種，使下一次劃線時，接種環

上的菌種直接來源于上次劃線的末端，從而通過劃線次數的增加，使每次劃線時菌種的數目逐漸減少，以

便得到單菌落。

（3）劃線結束后灼燒接種環,能及時殺死接種環卜殘留的菌種,避免細菌污染環境和感染操作者.

4.微生物的數量測定方法

(1)顯微鏡直接計數法：不能區分死菌和活菌，結果偏大

(2)間接計數法——活菌計數法(即稀釋涂布平板法)：當兩個或多個細胞連在一起時.，平板上觀察到的只

是一個菌落，結果偏小。

5.微生物的篩選

(1)尿素分解菌的篩選：以尿素為唯一氮源的選擇培養基可以篩選能分解尿素的細菌。

(2)尿素分解菌的鑒別：在以尿素為唯一氮源的選擇培養基中添加酚紅指示劑，可以鑒別分解尿素的細菌。

考點4植物細胞工程

1.植物組織培養技術

(1)概念：將離體的植物器官、組織或細胞等，培養在人工配制的培養基上，給予適宜的培養條件，誘導其

形成完整植株的技術。

(2)理論基礎：植物細胞的全能性。

(3)基本過程

外植體離體培養的植物器官、組織或細胞|胞金”|愈傷組織聲◎色|芽、根|——|完整植株

①脫分化：在一定的激素和營養等條件的誘導下，已經分化的細胞失去其特有的結構和功能，轉變成未分

化的細胞，進而形成愈傷組織的過程。

②愈傷組織：脫分化產生的不定形的薄壁組織團塊。

③再分化：愈傷組織重新分化成芽、根等器官的過程。

(4)植物組織培養過程中應注意的問題

①接種時注意外植體的方向.應將外植體的形態學下端插入培養基.不能倒插八

②培養一株完整的試管苗，必須先進行生芽培養，再進行生根培養。如果順序顛倒，先誘導生根，就不好

誘導生芽了。

③菊花的組織培養中，愈傷組織的形成一般不需要光照，而在后續的培養過程中，需要一定量的光照。

2.植物體細胞雜交技術

(1)過程

植物Q①體A

細胞2?4^^上⑹當盤區離

摘益江Q正在匕的立嘉篇

“胞▽原生質溫原生質體細胞壁組織植株

體細胞融合植物組織培養

A.過程①為去除細胞壁獲得原生質體，用到的酶是纖維索的和果膠陋。

B.過程②為原生質體的融合，人工誘導的物理法包括電融合法、離心法等，化學法包括聚乙二醉(PEG)融合

法、高Ca2+-高pH融合法等。

C.過程③為融合的原生質體再生出細胞壁，這是原生質體融合成功的標忐.

D.過程④為脫分化，過程⑤為再分化。

(2)概念：植物體細胞雜交是指將不同來源的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞

培育成新植物體的技術。

(3)意義：植物體細胞雜交技術在打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種，培育植物新品種等方面展示出獨特

的優勢。

3.植物體細胞雜交后的遺傳物質分析

(1)遺傳特性：雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質，故雜種植株具備兩種植物的遺傳特性。

(2)染色體組

①染色體組數=兩種植物體細胞內染色體組數之和。

②植物體細胞雜交形成的雜種植株，有幾個染色體組就稱為幾倍體。

4.植物細胞工程的應用

(1)植物繁殖的新途徑

(2)作物新品種的培育

項目單倍體育種突變體的利用

原理染色體變異基因突變

優點明顯縮短育種年限產生新基因，大幅度改良某些性狀

花藥離體培養

一單倍體植株

過程

人工誘導.=□:_____

染色體加倍口_____

純合子植株

(3)細胞產物的工廠化生產

①生產的技術手段：植物細胞培養技術。

②優點：生產速度快。

③實例：人參、三七、紫草和紅豆杉的細胞產物都已實現了工廠化生產。

考點5動物細胞工程

1.動物細胞培養

(1)概念：從動物體中取出相關的組織，將它分散成單個細胞，然后在適宜的培養條件下，讓這些細胞生

長和增殖的技術。

(2)條件：

①無菌、無毒的環境：添加抗生素、定期更換培養液

②營養：除葡萄糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素外，還需要加入動物血清、血漿等一些天然

成分。

③溫度和PH：36.5±0.5XJ、7.2—7.4

④氣體環境：95%空氣-提供02（有氧呼吸）；5$C02一維持培養液的PH

（3）細胞貼壁和接觸抑制

①細胞貼壁是指體外培養的細胞貼附在瓶壁生長的現象；

②接觸抑制是指當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞通常會停止分裂增殖的現象。

（4）動物細胞培養和植物組織培養的比較

項目動物細胞培養植物組織培養

理論基礎細胞增殖植物細胞的全能性

無菌；用機械的方法或胰蛋白酶、膠原

培養前處理無菌、離體

蛋白酶等處理，使組織分散成單個細胞

動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器

取材植物幼嫩的部位或花藥等

官或組織

培養基性質液體固體

糖類、氨基酸、無機鹽、維生素和動物水、礦質元素、蔗糖、維生

培養基成分

血清等素、植物激素和瓊脂等

結果產生大量細胞，不形成新個體可產生新個體

快速繁殖、作物脫毒、細刖

人造皮膚的構建、動物分泌蛋白的規模

應用產物的工廠化生產和單倍體

化生產

育種等

①都需人工條件下的無菌操作；②都需要適宜的溫度、pH等條件；③

相同點

都進行有絲分裂，都不涉及減數分裂

2.動物細胞融合技術

（1）概念：使兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的技術“

（2）原理：細胞膜的流動性。

PEG融合法

（3）誘導融合的方法，電融合法

、滅活病毒誘導法

（4）意義：細胞融合技術突破了有性雜交的局限，使遠緣雜交成為可能。

（5）比較植物體細胞雜交和動物細胞融合

項目植物體細胞雜交動物細胞融合

原理細胞膜的流動性、細胞的全能性細胞膜的流動性、細胞增殖

融合前處理除去細胞壁使細胞分散開

相關酶纖維素酶和果膠酶胰蛋白酶或膠原蛋白酶

誘導方法物理法：電融合法、離心法；物理法：電融合法；

化學法：聚乙二醇(PEG)融合法、化學法：聚乙二醉(PEG)融合法；

高Ca?+—高pH融合法生物法：滅活病毒誘導法

結果雜種植株雜交細胞

應用培育植物新品種主要用于制備單克隆抗體

意義突破遠緣雜交不親和的障礙，打破了生殖隔離，擴展了雜交的親本組合

動物細胞融合與植物原生質體融合的基本原理相同，誘導動物細胞融合

相同點

的方法與植物原生質體融合的方法相似

3.單克隆抗體的制備

(1)傳統抗體的缺點：產量低、純度低、特異性差

(2)單克隆抗體的優點

①能準確地識別抗原的細微差異，與特定抗原發生特異性結合(特異性強、靈敏度高)。

②可以大量制備。

(3)單克隆抗體的應用

①被廣泛用作診斷試劑，在多種疾病的診斷和病原體鑒定中發揮重要的作用。

②運載藥物，形成抗體一藥物偶聯物，實現對腫瘤細胞的選擇性殺傷。

③用于治療疾病。

(4)兩次篩選的目的和方法

第一次篩選的目的是篩選出雜交稻細胞，方法是用特定的選擇培養基進行篩選。

第二次篩選的目的是篩選出能分泌所需抗體的雜交瘤細胞。方法是克隆化培養和抗體檢測。

4.動物體細胞核移植技術

(1)概念：將動物一個細胞的細胞核移入去核的卵母細胞中，使這個重新組合的細胞發育成新胚胎，繼而發

育成動物個體的技術。

(2)原理：動物細胞核的全能性。

(3)哺乳動物核移植分類

種類難易程度原因

胚胎細胞核移植相對容易分化程度低，表現全能性相對容易

體細胞核移植十分困難分化程度高，表現全能性十分困難

(4)非人靈長類動物的體細胞核移植困難的原因

①供體細胞的細胞核在去核卵母細胞中不能完全恢復其分化前的功能狀態。

②對非人靈長類動物胚胎進行操作的技術尚不完善。

(5)動物體細胞核移植相關問題

①MII期卵母細胞具備受精能力，細胞質中含有激發細胞核全能性表達的物質和營養條件。

②為了使核移植的胚胎或動物的核遺傳物質全部來自有重要利月價值的動物提供的體細胞。H前普遍使用

的去核方法是顯微操作法，也可采用梯度離心、紫外線短時間照射和化學物質處理等方法去核。

③克隆動物不是對體細胞供體動物100%的亞制：克隆動物細胞核中的遺傳物質來自供體動物，但細胞質中

的遺傳物質同時來自供體細胞和受體卵母細胞；此外，生物性狀還受環境因素的影響。

考點6胚胎工程

1.受精階段的主要過程及生理反應

步驟主要過程生理反應

透明帶反應：阻止后來的精子

精子釋放多種酶溶解卵細胞膜外的一

第一步進入透明帶，是防止多精入卵

些結構(如透明帶等)，接觸卵細胞膜

受精的第一道屏障

卵細胞膜反應:拒絕其他精子

第二步精子入卵，尾部脫落再進入卵內，是防止多精入卵

受精的第二道屏障

精子核膜破裂后形成新核，卵子被激形成雄原核和雌原核：受精的

第三步

活完成減數分裂II,排出第二極體標志

雌、雄原核充分發育后，相向移動，形成合子(受精卵)：個體發育

第四步

彼此靠近，核膜消失的起點

2.卵裂期胚胎發育過程中物質和體積變化的規律

(1)有機物：胚胎沒有和母體建立聯系，不能從母體獲取有機物，而呼吸消耗一直進行，因此有機物總量減

少。

(2)細胞數目和體積：胚胎總體積不增加，但細胞數目增多，每個細胞體積減小。

(3)細胞中DNA含量：伴隨細胞分裂，細胞數目增多，總DNA含量增多，但每個細胞中核DNA含量保持相對

穩定。

3.胚胎移植中的四個注意點

第一次：用孕激素時受、供體進行同期發情處理；

兩次激素使用

第二次：用促性腺激素處理使供體超數排卵

第一次：對收集的胚胎進行檢查；

兩次檢查

第二次：對受體母畜是否妊娠進行檢查

牛、羊要培養到桑甚胚或囊胚階段：

移植時間不同小鼠、家兔培養到桑蕓胚前；

幾乎所有動物都不能培養到原腸胚階段再移植

胚胎由受精卵形成，屬于有性繁殖；

繁殖方式

胚胎由核移植或胚胎分割形成，屬于無性繁殖

4.胚胎分割

對象早期胚胎

方法機械方法

目的獲得同卵雙胎或多胎

特點來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質

實質可以看作動物無性繁殖或克隆的方法之一

5.比較自然受精、人工授精和體外受精

項目自然受精人工授精體外受精

用人工的方法將公畜人工獲取精子、卵

過程雌雄動物交配完成的精液注入母畜生殖子，在體外培養液

不同點

道內，完成受精中完成受精過程

場所雌性動物輸卵管中雌性動物輸卵管中體外培養液中

相同點①精子獲能、卵子向1熟后方能完成受精過程；②都是有性生殖

考點7基因工程

1.限制酶的選擇原則

n.ciD,i標記基因Pst\

PstISmaIPstI\R,,

—jy—

Sma1執柄氏樂ISm>aO^

基因9

甲乙

(1)不破壞目的基因原則：如圖甲中可選擇〃義1,而不選擇S〃啟I。

(2)保留標記基因、啟動子、終止子、復制原點原則：質粒作為載體必須具備標記基因，所以所選擇的限制

酶盡量不要破壞這些結構，如圖乙中不選擇S〃出I°

(3)確保出現相同黏性末端原則：通常選擇與切割目的基因相同的限制能，如圖甲中心〃；為避免目的基

因和質粒自身環化和隨意連接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和質粒，如圖甲也可選擇PstI和6,加

1兩種限制酶。

2.啟動子、終止子、起始密碼子、終止密碼子對比

項目啟動子終止子起始密碼子終止密碼子

本質|).\,\DNAmRNAmRNA

位置目的基因上游目的基因下游mRNA首端mRNA尾端

RNA聚合酶識別和結

使轉錄在所需要翻譯的起始信號翻譯的結束信號

功能合的部位，驅動基因

的地方停下來(編碼氨基酸)(不編碼氨基酸)

轉錄出mRNA

3.PCR

(1)原理：DNA半保留復制。

(2)條件：DMA模板、2種引物、耐高溫的DNA聚合酶和4種脫聿;核甘酸。

(3)擴增過程

過程說明圖解

溫度超過90℃時，雙鏈DNA解聚為

變性卜0~95七

單鏈■)iiiiiiiii?p55jj|||||||||?)

溫度下降到50C左右時，兩種引物^-LLl-LU.U1115,

復性通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結引物I

5'EII,」」」一□」；：

合3引物115

溫度上升到72℃左右時，溶液中的4

：r.-LLl-LLJ±LUIv

種脫氧核甘酸在耐高溫的DNA聚合酶

延伸引物I,

的作用下，根據堿基互補配對原則合_L1_LLLJJ-LL」工;'

引物11

成新的DNA鏈

(4)PCR過程的兩點提醒

①復性不一定均為引物與DNA模板結合。復性時，引物與DNA模板的結合是隨機的，也存在DNA解開的兩

條鏈的結合。

②FCR反應的結果不都是所需的DNA片段。因為第一次循環得到的DNA片段只有一種引物，比所需的DNA片

段要長，從第二次循環才出現所需的DNA片段，這樣的片段存在兩種引物。

4.將目的基因導入受體細胞

生物種類植物動物微生物

農桿菌轉化法、花粉管通

常用方法顯微注射法Ca2+處理法

道法

受體細胞體細胞或受精卵受精卵原核細胞

將目的基因插入Ti質粒將含有目的基因的表

Ca2+處理細胞一細胞處

的T—DNA中一農桿菌一達載體提純一取卵(受

于一種能吸收周圍環境中

轉化過程導入植物細胞一整合到受精卵)f顯微注射一受

DNA分子的生理狀態一基

體細胞的染色體DNA上一精卵發育一獲得具有

因表達載體導入

表達新性狀的動物

5.農桿菌轉化法中的兩次拼接和兩次導入

第一次拼接是將目的基因拼接到Ti質粒的T—DNA上,第二次拼接(非人工操作)是指插入目的基因的T-DNA

拼接到受體細胞的染色體DNA上；第一次導入是將含目的基因的Ti質粒導入農桿菌，第二次導入(非人工

操作)是指含目的基因的T—DNA導入受體細胞。

6.蛋白質工程

(1)目標：根據人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質的結構進行設計改造。

(2)操作手段：改造或合成基因。

(3)設計流程：從預期的蛋白質功能出發一設計預期的蛋白質結構一推測應有的氨基酸序列一找到并改變相

對應的脫氧核甘酸序列(基因)或合成新的基因一獲得所需要的蛋白質。

7.DNA的粗提取與鑒定的注意事項

(1)加入酒精和用玻璃棒攪拌時，動作要輕緩，以免加劇DNA分子的斷裂，導致DNA分子不能形成絲狀沉淀。

(2)本實驗不能用哺乳動物成熟的紅細胞作為實驗材料，原因是哺乳動物成熟的紅細胞無細胞核(無DNA)o

可選用雞血細胞作為材料。

(3)鑒定DNA時，一支試管為對照組，另一支試管為實驗組。兩支試管中都先加入物質的量濃度為2moi/L

的NaCl溶液；在實驗組試管中加入DNA絲狀物，對照組不加；加入二苯胺試劑后沸水浴加熱。結果可以看

到加入DNA絲狀物的試管呈現藍色，對照組無色。如果實驗組藍色較淺，說明提取出的DNA量太少。

8.DNA片段的擴增及電泳鑒定的注意事項

(1)為避免外源DNA等因素的污染，PCR實驗中使用的微最離心管、槍頭和蒸儲水等在使用前必須進行高壓

滅菌處理。

(2)該實瞼所需材料可以直接從公司購買，緩沖液和酶應分裝成小份，并在一20°C儲存。使用前，將所需

試劑從冰箱拿出，放在冰塊上緩慢融化。

(3)在向微量離心管中添加反應組分時，每吸取一種試劑后，移液器上的槍頭都必須更換，避免試劑的污染。

(4)在進行操作時，一定要戴好一次性手套。

(5)觀察DNA帶的分布及粗細程度來評價擴增的效果。

教材黑體字

1.(P2)種群在單位面積或者單位體積中的個體數就是種群密度，種群密度是種群最基本的數最特征。

1.(P5)發酵是指人們利用微牛.物在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉為人類所需要的產物的過

程。

2.(P10)消毒是指使用較為溫和的物理、化學或生物等方法殺死物體，表面或內部一些微生物。滅菌則是

指是用強烈的理化方法殺死物體內外所有的微生物，包括芽把和抱子。

3.(P16)在微生物學中，將允許特定種類的微生物生長，同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養基稱

為選擇培養基。

4.(P34)細胞經分裂和分化后，仍然具有產生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能，即細胞具有全能

性。

5.(P35)植物組織培養是指將高體的植物器官、組織或細胞等，培養在人工配制的培養基上，給予適宜的

培養條件?，誘導其形成完整植株的技術。

6.(P38)植物體細胞雜交是指將不同來源的植物體細胞在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育

成新植物體的技術。

7.(P43)動植物細胞培養是指從動物體中取出相關的組織，把它分散成單個細胞，然后再適宜的培養條件

下，讓這些細胞生長和繁殖的技術。

8.(P43)動物細胞培養的條件：①營養。②無菌、無毒環境。③溫度、PH和滲透壓。④氣體環境。

9.(P48)動物細胞融合技術就是使兩個或多個動物細胞結合，形成一個細胞的技術。

10.(P52)動物細胞核移植技術是將動物?個細胞的細胞核移入去核的卵細胞中，使這個重新組合的細胞

發育成新胚胎，繼而發育成動物個體的技術。

11.(P56)胚胎工程是指對生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞讓行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚

胎移植到雌性動物體內生產后代，以滿足人類的各種需求。胚胎工程技術包括體外受精、胚胎移植和胚胎

分割等。

12.(P61)胚胎移植是指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態相同的雌性動

物體內，使之繼續發育為新個體的技術。

13.(1節2)胚胎分割是指采用機械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份，經過移植獲得同卵雙胎

或多胎的技術。

14.(P70)重組DNA技術至少需要三種“分子工具”，即準確切割DHA分子的“分子手術刀”、將提綱A

片段再連接起來的“分子縫合針”和將重組好的DNA導入受體細胞的“分子運輸車”。

15.(P92)蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系作為基礎，通過改造或合成基

囚，來改造現有蛋白質，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類生產和生活的需求。

教材旁欄

1.為什么培養基需要氮源？P】()

答案培養基中的氮元素是微生物合成蛋門質、核酸等物質所必需的

2.無菌技術除用來防止實驗室的培養物被其他外來微生物污染外，還有什么作用？P10

答案無菌技術還能有免操作者被微生物感染。

3.某鎮特產一種美酒，以下是對該鎮環境的描述：四面環山，地勢低洼，氣候炎熱，具有獨特

的微生物種群，因為與外界的空氣對流循環較緩慢，所以微生物種群較穩定。這對你理解發酵

工程中菌種選育的重要性有什么啟示？P22

提示我國幅員遼闊，地理生態環境多樣，為各種微生物的生長繁陽提供了條件，這有利「發

酵工程選育菌種。優良的菌種不僅具有健壯，不易退化，其發酵產品的產量高、質量穩定等優

點，它往往還會賦予發酵產品獨特的風味，因此菌種選育環節很大程度上決定了生產發酵產品

的成敗。

4.請你回憶一下自己做過的生物學實驗，想一想曾經使用過哪些酶制劑。P26

答案淀粉酶等。

5.進行動物細胞培養時常用胰蛋白酶分散細胞，這說明細胞間的物質主要是什么成分？用胃蛋

白梅行嗎？P44

答案用胰蛋白酶分散細胞，說明細胞間的物質卜:耍是蛋I門蛋白酶作用的適宜pH約為

2,當pH大于6時，胃蛋白酶就會失去活性。多數動物細胞培養的適宜pH為7.2~7.4,胃蛋白

酶在此環境中沒有活性，所以用胃蛋白酶不行。

6.19世紀30年代，科學家曾在患肺結核、天花和麻疹等疾病的病人的病理組織中觀察到多核

細胞。如何解釋這一現象？P49

答案病人體內的病母等誘好多個體細胞融合形成了多核細胞。

7.你能根據所掌握的知識，推測限制隨存在于原核生物中的主要作用是什么嗎？P71

提示原核生物容易受到自然界外源D'A的入侵，所以它在長期的進化過程中形成r一套完善

的防御機制。限制酶就是它的一種防御性工具。當外源DNA入侵時，它會利用限制酶來切割外

源DNA,使之失效，以保證自身的安全。

8.DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？為什么？P72

答案不是一回事。雖然DNA連接酶和DNA聚合酶都是傕化磷酸二酯鍵形成的酶，但兩者存在

顯著的區別。

(l)DNA聚合酶只能催化單個咳普酸加到已有的核酸片段3'末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵；

而DNA連接的是催化兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，不是催化單個核甘酸與DNA片段之間

形成磷酸二酯鍵。

(2)DNA聚合酶以一條DNA鏈為模板，催化形成與模板鏈互補的DNA鏈；而DNA連接酶催化具有

互補黏性末端或平末端的DNA片段連接起來，它不需要模板。

此外，兩者雖然都是蛋白質，但它們的組成和性質各不用同。

9.用PCR可以擴增iiiRNA嗎？P79

提示mRNA不可以直接擴增，需要將它逆轉錄成cDNA再進行擴增。

由mRNA逆轉錄形成cDNA的過程是：第一步，逆轉錄酶以RNA為模板合成一條與RNA互補的DNA

鏈，形成RNA-DNA雜交分子；第二步，核酸酶H降解RNA-D5IA雜交分子中的RNA鏈，使之變成

單鏈DNA;第三步，以單鏈DNA為模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一條互補的DNA鏈，形

成雙鏈DNA分子(圖3-1)。

10.將生物的所有DNA直接導入受體細胞不是更簡便嗎？如果這么做，效果會怎樣？P80

提示有人采用總DNR注射法進行遺傳轉化，即將一個生物的總DNA提取出來，通過注射或花

粉管通道法導入受體植物，沒有進行基因表達載體的構建。這種方法針對性差，完全靠運氣，

也無法確定哪些基因導入了受體植物。

11.你知道人類蛋白質組計劃嗎？它與蛋白質工程有什么關系？我國科學家承擔了什么任務？P93

提示人類蛋白質組計劃是繼人類基因組計劃之后，生命科學乃至自然科學領域重大的國際合

作科研項目。2001年，國際人類蛋白質組組織宣布成立。2003年，該組織正式提出啟動兩項

重大國際合作項目：一項是由中國科學家牽頭執行的“人類肝臟蛋白質組計劃”；另一項是由

美國科學家牽頭執行的“人類血漿蛋白質組計劃”，由此拉開了人類蛋白質組計劃的帷幕。

“人類肝臟蛋白質組計劃”是國際上第一個人類組織器官的蛋白質組計劃，由我國賀福初院士

牽頭，這是中國科學家第一次領銜重大國際科研協作計劃。它的目標是通過對肝臟蛋白質高通

量、規模化的研究，解析肝臟蛋白質在生理、病理過程中的功能意義，為重大肝病的預防、診

斷'治療和新藥的研發提供重要的科學依據。2010年，該計劃“兩譜、兩圖、三庫”的目標

初步實現。我國科學家完成了人類肝臟蛋白質組表達譜和修飾譜，繪制了蛋白質相互作用連鎖

圖和定位圖。“三庫”則是建立符合國際標準的肝臟標入庫、發展規模化抗體制備技術并建立

肝臟蛋白質抗體庫和建立完整的肝臟蛋白質組數據庫。人類蛋白質組計劃取得的成果有力推動

了蛋白質工程的發展，為它提供了重要的理論支持。2014年6月，中國人類蛋白質組計劃啟

動。

12.（異想天開）能不能根據人類需要的蛋白質的結構，設計相應的基因，導人合適的宿主細胞

中，讓宿主細胞生產人類所需要的蛋白質食品呢？P95

提示理論上講可以，但目前還沒有真正成功的例子。利用改造后的動物細胞、微生物細胞'

等可以生產人類需要的蛋白質，但這些蚤白質往往都是自然界中已經存在的蚤白質，并非完全

是人工設計出來的、自然界中不存在的蛋白質。主要原因是蛋白質的高級結構非常復雜，人類

對大多數蛋白質的高級結構用蛋白質在生物體內如何行使功能了解得還不夠，很難設計出一個

全新的而又具有功能的蛋白質。即使設計并獲得了一個全新的蛋白質，它的生理生化特性、用

它生產的蛋白質食品的安全性等都需要長期深入的研究。

13.既然可以用幾種小分子化合物將體細胞誘導成iPS細胞，那么將來人類能否通過服川一些

藥物，激發機體再生功能，在體內實現組織或器官的再生，或者讓機體自我修復損傷的組織或

器官？P108

答案人體是一個復雜的系統，尋找具有組織或器官特異性的這類藥物，在實踐上是極其困難

的。

拓展應用

1.（選擇性必修3P5正文）乳酸窗是冬卓細菌，在無氧的情況下能將葡萄糖分解成乳酸。常見的乳酸

菌有乳酸鏈球菌和我尊號自。

2.（選擇性必修3P6正文）逆發是影響酵母菌生長的重要因素，釀酒酵母的最適生長溫度約為啰°C。

3.（選擇性必