高考生物总复习微生物与工程课件

高考生物总复习专题十微生物与工程

微生物主要包括细菌

(属于原核生物界)、真菌

(属于真菌界)、微小的原生生物

(属于原生生物界)和病毒。

病毒没有细胞结构,通常只有由蛋白质组成的外壳和核酸组成的核心,它必须寄生在宿主细胞内才能繁殖。病毒可分为3大类:

动物病毒、植物病毒和噬菌体。

细菌细胞比较简单,只有拟核和简单的细胞器(如核糖体

),繁殖方式主要为无性繁殖。抗生素能够干扰细菌的生长和繁殖从而起抗感染的作用,但随着抗生素的大量使用,细菌很快产生了耐药性。

真菌是异养生物,缺少叶绿素,大部分营腐生生活。只有少数真菌对动物致病,但许多真菌是植物的致病菌。通过平板划线法和稀释涂布平板法可以对某种细菌或真菌进行分离,获得单个细胞形成的菌落以进行纯培养。微生物广泛应用于生产生活的许多方面,如生产发酵食品、新型燃料和酶,用于污水处理等。基因工程的发展进一步拓宽了微生物的应用范围。酶可制成全细胞制剂和无细胞的酶提取物,还可固定在载体上制成固定化酶以提高酶的使用效率。细菌细胞的结构糖被

糖被是细胞壁外的一层黏液状的多糖类物质。与细胞壁结合紧密的糖被称为荚膜,与细胞壁结合松散的糖被称为黏液层。荚膜可能与致病菌的致病毒力有关。细胞壁比较坚固,起支持、保护细胞的作用，还可作为鞭毛的锚定点。细胞壁主要由肽聚糖组成,还含有一些脂多糖和脂蛋白。很多细菌的细胞壁与细菌的致病能力有关。拟核DNA

拟核DNA中的基因大部分是单拷贝。有些基因可能同时存在于质粒和拟核DNA上。细胞中只有拟核,没有以核膜为界限的细胞核。细胞膜

与真核生物细胞膜组成成分相似，但不够坚固。抗菌药物的作用机理损伤细胞壁可在细胞分裂时抑制新细胞壁的合成。实例:青霉素、万古霉素、头孢霉素、杆菌肽。抑制蛋白质的合成干扰翻译过程。实例:红霉素、四环素、氯霉素、链霉素。损伤细胞膜破坏细胞膜的结构。实例:制霉菌素、霉康唑、多黏菌素B。抑制酶活性抑制基础代谢物的合成。实例:磺胺、三甲氧苄二胺嘧啶(都是磺胺类药物。磺胺类药物是应用非常广泛,仅次于抗生素的一类抗菌药)。遗传修饰生物可通过插入外源基因、改变现有的基因、删除或关闭基因三种方法获得,遗传修饰技术具有很好的应用前景,但也存在着伦理和安全方面的问题。限制酶和DNA连接酶是基因工程的常用工具:限制酶可识别特定的DNA序列并切割DNA分子,DNA连接酶可以将由同一种限制酶切割而来的、不同来源的片段连接起来,形成重组DNA分子。在基因工程的具体操作过程中,可利用多聚酶链式反应对微量DNA进行快速扩增,产生大量与模板DNA相同的拷贝;可利用凝胶电泳技术对DNA等大分子物质进行分离;可以通过载体将目的基因导入受体细胞；通过基因克隆产生大量目的基因。DNA重组技术◎如果两个DNA分子被同一种限制酶酶切，将会产生具有匹配黏性末端的片段。◎将这样两个具有匹配黏性末端的片段混合，它们会通过碱基配对作用结合在一起，这个过程称作退火。这可以使不同来源的DNA片段连接起来。◎连接而成的片段通常呈线状或环状。◎DNA片段通过DNA连接酶连接在一起，形成重组DNA分子。多聚酶链式反应（简称PCR）延伸：升温到72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成DNA互补链变性:将获得的DNA样品(也称为目的DNA)加热至90℃以上,使DNA变性经过一次循环，形成两个与样本DNA完全一样的拷贝复性：将样品冷却至50℃左右，使引物与DNA单链进行碱基互补配对。PCR中的引物是单链DNA，用作DNA延伸的起始序列重复该过程，进行约30次循环重复加热、冷却的循环过程，直至产生足够数量的目的DNA分子病毒载体

病毒很适合用于基因治疗。病毒的蛋白质外壳内能容纳多达7500个碱基的DNA片段。当病毒侵染宿主细胞并在细胞内繁殖时，也将重组DNA带入到细胞中。病毒已经用于多次基因治疗的临床实验。这种方法存在的问题是宿主对病毒的免疫反应。显微注射

DNA可以通过显微注射转入动物细胞中。转基因小鼠和家畜都是利用这种方法产生的，但是成功率很低：只有2%～3%的受精卵发育成转基因动物，在这些动物中只有一小部分表达了转入的基因。许多植物，包括农作物现在都已经利用重组DNA技术进行了遗传修饰。对植物进行基因工程操作,使许多重要农作物获得了新的优良性状如产量增加、抗病虫害的能力增强

,减少了农业化肥的使用。细胞工程和胚胎工程◎植物组织培养能应用于植物的快速繁殖,也能用于提高植物的品质,增强植物的抗逆能力。植物微型繁殖是植物组织培养技术的一种应用,原理是植物细胞具有全能性。运用细胞核移植技术,可由分化了的动物细胞产生克隆。干细胞是人或其他动物体内仍然保留着分裂和分化能力的细胞,胚胎干细胞是能够分化发育形成人或其他动物体内多种组织的细胞。◎异种移植是将一个物种的细胞、组织、器官移植给另一个物种,目前这一技术正处于探索和争议中。胚胎分割技术是产生高等动物体克隆的最简单的方法,但这项技术目前也存在一些问题。植物组织培养（微型繁殖）的优点◎能够由一粒种子或外植体产生大量的克隆。◎能够直接在体外培养设备中选择所需的性状，减少了田间试验需要占据的大量空间。◎无需等待结子即可进行植物的繁殖。◎可实现某些物种的快速繁殖，例如世代时间长的物种，以及种子不易发芽的物种等。◎能保存花粉和细胞以用于植物繁殖（与种子银行类似）。◎可实现无菌植物材料的国际交流。◎有助于消除植物疾病——通过仔细挑选母株、进行无菌消毒等措施即可实现。◎克服季节限制。◎能在较小的空间里低温保存大量有活力的植物。◎疫苗可分为整剂疫苗和亚基疫苗两大类。新型疫苗的生产与生物技术有着密切的关系。例如,用农杆菌将病毒或细菌抗原基因转入某些特定植物细胞,再经栽培获得的农产品有的就可以作为可食用疫苗。可食用疫苗能克服常规疫苗面临的多种问题。◎基因治疗是指用正常基因取代或修补病人细胞中有缺陷的基因,从而达到治疗疾病的目的。基因治疗需要一定的载体(如用逆转录病毒为载体导入DNA)。基因治疗已经取得了令人瞩目的进展,有着广阔的应用前景,但目前也面临着许多技术方面的难题。

确定DNA的核苷酸排列顺序需要用到DNA测序技术。DNA测序技术包括人工测序(桑格测序法是一种常用的方法)和自动测序技术。DNA测序的自动化,极大地提高了测定速率,使基因组测序成为可能。基因组分析包括测定生物体基因组的序列,定位基因,找到控制DNA活性的区域。DNA图谱分析技术是法医鉴定的一种有力工具,该技术的核心思路是分析对比不同人基因组中微卫星或小卫星的差异。应用基因芯片能够快速、高效地确定未知样本中含有哪些基因,基因芯片也能用于测定未知DNA的序列,研究基因的表达水平。人类基因组计划的研究机构在2000年公布了人类基因组草图,2004年公布了高质量（金标准）的人类基因组序列。这一计划的完成能给人类带来很多好处,但也可能会产生一些伦理问题。例2下列关于病毒的描述，正确的是（）

A.噬菌体通常在植物细胞中增殖

B.病毒可作为基因工程的运载体

C.青霉素可有效抑制流感病毒增殖

D.癌症的发生与病毒感染完全无关B例3下列叙述正确的是（）A．当病毒侵入人体后，只有细胞免疫发挥防御作用B．大肠杆菌在葡萄糖和乳糖作为碳源的培养基上，只有葡萄糖耗尽时才能利用乳糖C．在水分供应充足的大田中，只有通风透光才能提高光能利用率D．当甲状腺激素含量偏高时，只有反馈抑制下丘脑活动才能使激素含量恢复正常

Ｂ例4在细菌的连续培养过程中，要以一定速度不断添加新的培养基，同时以同样速度放出老的培养基。下图表示培养基的稀释率（培养基的更新