【全程复习方略】2013版高中生物 第二章 生物科学与工业配套课件 浙科版选修2

第二章生物科学与工业,一、发酵与发酵食品1.发酵食品的生产过程(以面包的制作过程为例),2.举例说出发酵食品：如面酱、腐乳、面包、酒酿、豆豉、霉干菜、酸菜、泡菜等3.传统发酵技术的作用(1)防止食物腐败；(2)使口感平淡的原料发生感官的、物理的和营养方面的变化，使口感更好、营养更好、更易消化。,二、生物工程药物和疫苗1.基因工程药物(包括基因工程疫苗)生产过程：获得目的基因形成重组质粒构建基因工程菌工程菌大规模培养分离提取目的产物。,2.疫苗的概念(1)减毒疫苗和灭活疫苗：,人工定向变异,或从自然界筛选,用化学或物理方法灭活,一般只需接种一次,多次接种,少,大,持续时间长,效果好,免疫力较差,接近自然感染,免疫力强,制备简单,保存时间较长,且较安全,卡介苗、牛痘疫苗、麻疹疫苗、脊髓灰质炎疫苗、甲型肝炎减毒活疫苗、SARS疫苗,伤寒疫苗、霍乱疫苗、百日咳疫苗、流行性脑脊髓膜炎疫苗、流行性乙型脑炎疫苗、钩端螺旋体疫苗、狂犬病疫苗,(2)疫苗的发展：,传统疫苗,传统免疫,基因工程疫苗,抗原基因重组,核酸疫苗(DNA疫苗),抗原基因表达,微生物发酵与食品生产【典例1】下面是家庭酿造甜米酒的具体操作过程：先将米加热煮至七成熟，待冷却至30左右，加少许的水和一定量的“酒药”(实际是酵母菌菌种)与米饭混合后置于一瓷坛内(其他容器也可)，在米饭中央挖一小洞，加盖后置于适当地方保温(28)，12小时即可。请从以下几个方面对发酵过程做简单的分析。,(1)先将米加热煮的目的是_。(2)为什么要冷却到30左右后才能加入“酒药”？_。(3)在中央挖一小洞的原因是_。(4)家庭酿酒的关键是保温和放“酒药”，如果米的量很多而放的“酒药”太少，常常导致甜米酒因变质而失败。其主要原因是_。,【解题指南】生产发酵食品的条件：(1)需要杀死杂菌。(2)发酵菌对氧气的需要情况。,【解析】(1)酿酒的原料米中会含有杂菌，这些杂菌和酵母菌形成竞争关系，既可影响酒的产量又能影响酒的质量，所以要采用煮米的方法杀灭杂菌。(2)煮过的米冷却至30左右时才可接种(即加入“酒药”)，原因是高温可将酵母菌杀死。(3)酵母菌在有氧条件下繁殖快，因此接种后一段时间要设法增加氧的供应，中央挖洞的目的就在于此。(4)为保证酵母菌尽快发酵，产生足够多的酒以抑制杂菌的生长，应尽量多接种酵母菌菌种，否则易受杂菌的污染而失败。,答案：(1)杀灭杂菌(2)太高的温度会杀死或抑制酵母菌(3)有利于透气，使酵母菌在开始时能迅速繁殖(4)米多“酒药”少，造成酵母菌起始密度太低，不能迅速繁殖形成生长优势，往往导致杂菌污染,生物工程药物和疫苗【典例2】1979年，美国科学家利用基因工程技术，将人胰岛素基因转入大肠杆菌细胞内，然后通过大肠杆菌的繁殖，生产出了人胰岛素，操作过程如图所示：,(1)人类基因能和异种生物的基因拼接在一起，是因为它们的DNA分子都具有_结构，都是由四种脱氧核苷酸构成的。(2)获取真核生物的基因通常使用的方法是_。已知人的胰岛素氨基酸序列后，从理论上说，不能由此准确地推断出人胰岛素基因的碱基排列顺序，因为_；_。(3)在上述基因工程操作的和过程中，必须使用_酶；过程需要使用_酶形成重组质粒。,(4)人的基因在大肠杆菌细胞中成功表达的标志是产生人胰岛素，此过程需经过_两个步骤；人的基因表达时所用的原料是细菌提供的_。(5)获得生产人胰岛素的大肠杆菌菌种后，需要通过_大量生产胰岛素，提取胰岛素使用_方法。,【解题指南】1.考查实质：考查基因工程的工具、程序和药物生产。2.解题关键：准确分析操作过程中的步骤。,【解析】(1)DNA是遗传物质，DNA的双螺旋结构以及遗传信息传递方式的认定，是基因工程诞生的理论基础。(2)真核生物的基因编码区是不连续的，获取基因的方法一般是人工合成法，因为原核生物的基因是没有内含子的。已知真核生物蛋白质的氨基酸序列，不能推断出基因的碱基排列顺序，因为一种氨基酸可能对应一个或多个密码子，即密码子的简并性，还有基因中的非编码区和编码区中的内含子都无法根据氨基酸序列来推测。,(3)基因工程的工具酶有限制性核酸内切酶、DNA连接酶，其中限制性核酸内切酶用于切割DNA分子，DNA连接酶用于连接粘性末端，为了切割目的基因和质粒得到相同的粘性末端，一般使用同种限制性核酸内切酶进行切割。(4)基因的表达包括转录和翻译两个步骤，转录是以DNA为模板合成RNA，原料是核糖核苷酸，翻译是以mRNA为模板合成蛋白质，原料是氨基酸。(5)获得基因工程菌以后，通过大规模发酵培养生产基因工程产品，从发酵液中获得产品的方法有蒸馏、萃取或离子交换。,答案：(1)双螺旋(2)人工合成法密码子的简并性无法推测基因中的非编码区(3)同种限制性核酸内切DNA连接(4)转录、翻译核糖核苷酸、氨基酸(5)发酵培养蒸馏、萃取或离子交换,1.天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类，用做发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转入酿酒酵母菌，获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。请回答下列问题：(1)将淀粉酶基因切割下来所用的工具是_。将淀粉酶基因与载体拼接成新的DNA分子，下一步将该DNA分子_，以完成工程菌的构建。,(2)若要鉴定淀粉酶基因是否插入酿酒酵母菌，可采用的检测方法是_；若要鉴定淀粉酶基因是否翻译成淀粉酶，可采用_检测。将该工程菌接种在含淀粉的固体平板培养基上，培养一定时间后，加入碘液，该工程菌周围出现透明圈，请解释该现象发生的原因：_。(3)如何进一步鉴定不同的转基因工程菌菌株利用淀粉能力的大小？_。(4)微生物在基因工程领域中有哪些重要作用？(写两点)_，_。,【解析】(1)基因工程的三大工具是限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体，其中限制性核酸内切酶用于切割DNA分子。基因工程药物的生产过程是：获得目的基因形成重组质粒构建基因工程菌工程菌大规模培养分离提取目的产物，形成重组DNA以后应该将重组DNA导入受体细胞以获得基因工程菌。(2)检测是否成功导入可采用DNA分子杂交技术，或根据载体上的标记基因进行检测。检测是否成功表达的方法有抗原抗体杂交技术，或根据目的基因控制的产物或者性状进行检测。该工程菌周围出现透明圈说明淀粉被淀粉酶水解了，而淀粉酶就来自工程菌。,(3)酿酒酵母工程菌利用淀粉能力的大小可以以淀粉酶活性或酒精产量作为观测指标，通过不同的转基因工程菌进行对照实验，可以达到鉴定的目的。(4)微生物在基因工程领域中的作用很多，如是工具酶的主要来源，是目的基因的供体库之一，是目的基因的载体之一，可作为受体细胞，可提供用于发酵的工程菌等。,答案：(1)限制性核酸内切酶导入酿酒酵母菌(受体细胞)(2)DNA分子杂交技术抗原抗体杂交(或淀粉酶活性)该工程菌产生的淀粉酶可分泌至培养基，水解淀粉后的区域，遇碘不再变蓝色，产生透明圈(3)测定相同培养条件下不同工程菌菌株的淀粉酶活性或酒精产量(4)工具酶主要来自微生物最重要的目的基因供体库之一目的基因的载体之一作为受体细胞提供用于发酵的工程菌(任写两点),2.如图所示为发酵工程生产产品的流程图。,(1)能生产人生长激素的工程菌是通过培养的，是_；高产青霉素菌种是通过培育的，是_；是_。(2)整个过程的中心阶段是发酵，要随时取样检测培养基中的细菌数目、产物浓度等。同时，要严格控制_和通气量、转速等发酵条件。(3)若是单细胞蛋白，是_；氨基酸、维生素属中的产物，是_。,【解析】(1)人生长激素是通过将生长激素基因导入受体细胞内而生产的，应用了基因工程；高产青霉素菌种是