2019人教版高中生物选择性必修3知识点

第一章发酵工程

第1节传统发酵技术的应用

一、发酵与传统发酵技术

1.发酵的概念：人们利用微生物,在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类

所需要的产物的过程。(P5)

2.发酵原理：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力,因此利用它们既可以生产出人

们所需要的多种产物。(P5)

3.传统发酵技术的概念：直接利用原材料中天然存在的微生物,或利用前一次发酵保存下

来的发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术一般称为传统发酵技术。(P5)

4.传统发酵技术的特点：以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主,通常是家庭式或作坊式

的。(P5)

二、尝试制作传统发酵食品

1.乳酸发酵微生物一乳酸菌的代谢特点：厌氧细菌,代谢类型为异养厌氧型,在无氧的情

酶

况下能将葡萄糖分解成乳酸，反应简式：C6H”C)6——》2C3H6。3(乳酸)+能量。(P5)

2.乳酸发酵的生产应用：用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。(P5)

3.乳酸发酵的分布空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内。(P5)

4.乳酸发酵的常见类型乳酸链球菌和乳酸杆菌。(P5)

5.酒精发酵微生物一酵母菌的代谢特点：单细胞且菌，兼性厌氧微生物,在无氧条件下能

进行酒精发酵,能以多种强医作为营养物质和能量的来源。发酵原理(反应简式)为

酶

CMzOe—>2C2HSOH(酒精)+2C02+能量•遢度是影响酵母菌生长的重要因素；酿酒酵母的

最适生长温度约为为空(P6)

6.酒精发酵生产应用：用于酿酒、制作馒头和面包等。(P6)

7.醋酸发酵微生物一醋酸菌的代谢特点：好氧细菌,代谢类型为异养需氧型,当。2、糖源

酶

都充足时能将糖分解成醋酸,反应简式为C6%206+202—T2cH3成0H(醋酸)+筒2O+2CO2+

能量;当缺少糖源时则将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为醋酸，反应简式为C2H5OH+

酶

------>CH3C00H(醋酸)+HzO+能量。最适生长温度为30〜35℃«(P7)

8.醋酸发酵生产应用：用于制作各种风味的醴。(P7)

9.制作泡菜发酵原理：(1)利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵;

(2)发酵期间，乳酸会不断积累,当它的质量百分比为0.4%-0.发

时，泡菜的口味、品质最佳。(P6)

10.制作泡菜发酵条件:适宜的遢度、严格控制厌氧条件.

1L制作泡菜方法步骤：

配制盐水:用清水和食盐配制质量百分比为强独的盐水,并将盐水煮沸,冷却待用。

蔬菜装坛:将新鲜蔬菜洗净,切成块状或条状,混合均匀,晾干后装坛,装至半坛时,放入调味

是,继续装至△成满。

加盐水:将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过全部菜料。

封坛发酵:盖好坛盖，向坛盖边沿的水槽中注满水,发酵过程中注意补充水,根据室内温度控

制发酵时间。(P6)

12.制作泡菜实验分析

(1)盐的作用：调味，抑制其他微生物生长。

(2)盐水浓度为质量百分比为5%-20%。

盐水浓度要适宜的原因：过高，乳酸发酵将受抑制：过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变

厦。

(3)盐水煮沸的目的：杀菌，去除水中的溶解氧。

(4)盐水冷却后使用的目的：为了不影响乳酸菌的生命活动。

(5)泡菜坛子使用之前要检查密封性的目的：给泡菜坛内创造无氧环境，严格控制厌氧条

生

(6)用水密封泡菜坛的目的：给泡菜坛内创造无氧环境，严格控制厌氧条件。

20.制作果酒发酵原理：

(1)许多新鲜水果的果皮表面附着有大量的不同种类的野生酵母菌;

(2)在这些酵母菌的作用下，水果可以发酵成果酒；

(通过有氧呼吸大量繁殖,通过无氧呼吸进行酒精发酵产酒精)

酶

(3)相关反应式CM2O6+6O2+6HO2——>6C()2+12H(h+能量

酶

—6——》2CzH50H(酒精)+2C0?+能量(P7)

21.制作果酒发酵条件：

(1)温度一一将温度控制在18-30℃进行发酵;

(2)氧气含量a.氧气充足的情况下，大量繁殖;b.无氧条件下，进行酒精发酵.

22.制作果酒方法步骤：

器具消毒:将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净,用体积分数为70%的酒精消毒,晾干

备用。

冲洗:新鲜葡萄用清水冲洗厂2次,再去除枝梗,沥干。

榨汁:用榨汁机榨取葡萄汁,装人发酵瓶中，留大约1/3的空间,盖好瓶盖。

酒精发酵:温度控制在18—30℃,每隔12h左右将瓶盖拧松一次,但不要打开瓶盖。发酵时间

为10~12do

醋酸发酵:葡萄酒制作完成后,打开瓶盖,盖上一层纱布,进行葡萄醋发酵,温度为30~35℃,

时间为7~8d»(P7)

22.制作果醋参与发酵的主要微生物及来源：空气中的醋酸菌。

23.制作果醋的发酵原理：

(1)在有氧的条件下,果酒经醋酸菌的作用可以进一步发酵成果醋；

(2)当糖源、氧气充足时,醋酸菌还可以直接将糖分解为醋酸；

酶

(3)相关反应式：CzHQH+Oz——》CH3C00H(醋酸)+—0+能量

C6Hl2。6+2。2--->2CH3C00H(醋酸)+2HzO+2C()2+能量

24.制作果醋的发酵条件：

(1)温度一一发酵温度为30-35℃。(2)氧气含量一一氧气供应充足。

第2节微生物的培养技术及应用

一、微生物的基本培养技术

1.研究和应用微生物的前提(即发酵工程的重要基础)：防止杂菌污染，获得纯净的微生物

培养物。(P9)

2.在实验室培养微生物的要求：

(1)为微生物提供合适的营养和环境条件(培养基)。

(2)要确保其他微生物无法混入，并将需要的微生物分离出来(无菌技术)。(P9)

(-)培养基的配制

1.培养基概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基

质。(P9)

2.培养基作用：用以培养、分离、鉴定、堡查微生物或积累其代谢物。(P9)

3.培养基的分类(按照物理性质分类)(P9)

(1)液体培养基：不含凝固剂(如琼脂)，呈液体状态。

用途：扩大培养获得大量菌种、常用于工业生产。

(2)固体培养基：含凝固剂(如琼脂)，呈固体状态。

用途：分离、计数、鉴定等。

拓展了解：培养基的分类(按照化学成分分类)

(1)天然培养基：含化学成分不明确的天然物质。用途：工业生产。

(2)合成培养基：培养基成分明确。用途：分类、鉴定。

培养基的分类(按照用途分类)

(1)选择培养基：允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生

物生长。用途：培养、分离出特定微生物。

(2)鉴别培养基：在培养基中加入某种指示剂或化学药品，用以鉴别不同种类

的微生物。用途：鉴别不同种类微生物。

4..培养基的基本成分：各种培养基一般都含有生、毯遮、氮源和无机盐等营养物质,此外

还需要满足微生物生长对凶、特殊营养物质以及立的需求。(P10)

5.碳源：(1)概念：提供碳元素的物质。

(2)分类：无机碳源,如⑩、CO产、HCQ,等。

有机氮,源,如葡萄糖、牛肉膏、蛋白陈等。

(3)适用范围(一般情况下)

添加无机碳源培养基用来培养国盎微生物；

添加有机碳源培养基用来培养是养微生物。

6.氮源：(1)概念：提供氮元素的物质。

(2)分类：无机氮源,如此、N0「、Nils,NIL+等。

有机氮源,如牛肉膏、蛋白陈、尿素等。

(3)适用范围(一般情况下)

不添加氮源培养基可用来培养周鱼微生物。

(二)无菌技术

1.获得纯净的微生物培养物的关键：防止杂菌污染。(P10)

2.无菌技术应围绕如何避免杂菌的污染展开。(P10)

3.无菌技术主要包括湎毒和灭菌。(P10)

4.无菌技术工作两个方面

(1)对操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒。

(2)对用于微生物培养的登巴、接种用具和培养基等进行灭菌。(P10)

5.消毒：(1)概念：是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部

殳微生物。(P10)

(2)方法:a.日常生活中经常用到煮沸消毒法,操作方法：100℃煮沸5〜6min；

b.对于一些不耐高温的液体如牛奶，可使用巴氏消毒法,操作方法：62〜

65℃消毒30min或80〜90℃消毒30s-lmin；

c.生物活体、水源等还可使用化学药物进行消毒,操作方法：用I酒精擦拭

双手、用氯气消毒水源等;

d.接种室、接种箱或超净工作台在使用前，可以用紫外线照射，操作方

法：紫外线照射30min。(P11)

6.灭菌：(1)概念：是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物,包括芽抱和抱

土。(P10)

(2)方法:a.培养基、培养皿等一般用湿热灭菌法,其中高压蒸汽灭菌的效果最

好，操作方法：高压蒸汽灭菌锅内，lOOkPa,温度121℃,15〜30min。

b.耐高温的和需要保持干燥物品,如玻璃器皿、金属用具等，可以用工

热灭菌法,操作方法：物品放入干热灭菌箱，160〜170℃加热2〜3h。

c.接种过程中，微生物的接种工具、试管口、瓶口通过灼烧灭菌法来灭

菌，操作方法：直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧。(PU)

(三)微生物的纯培养

1.纯培养概念：在微生物学中，将接种于培养基内,在合适条件下形成的含特定种类微生

物的群体称为培养物。(P1D

2.微生物纯培养的步骤：微生物的纯培养包括配制培养基、西董、握史、分离和培养等步

骤。(P11)

3.倒平板时使培养基冷却到2s左右，在酒精灯火焰附近倒平板。(P12)

4.培养基灭菌后为什么要冷却到50℃左右时开始倒平板？

琼脂是一种多糖，在44℃以下凝固，倒平板时，若低于50℃不及时操作，琼脂会凝固。

5.为什么倒平板和接种整个过程要在酒精灯火焰旁进行？避免杂菌污染。

6.拔掉瓶塞后为什么要使锥形瓶的瓶口通过火焰？

通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。

7.在倒平板的过程中，若不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间部位，这个平板还能用来培

养微生物吗？丕熊。

为什么？因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。

8.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？

防止皿盖上冷凝的水珠落入培养基，造成污染(避免培养基水分过快蒸发)。

9.怎么确定所倒平板未被杂菌(主要是细菌)污染？

将未接种的空白培养基放入37℃的恒温箱中培养12h〜24h,观察是否有菌落存在以确定

是否被污染或灭菌是否彻底(该操作也可确定培养基灭菌是否彻底)。

10.平板划线法过程中，接种环蘸了L次菌液；

若分五个区划线，则接种环共需而烧色次；

11.整个操作中灼烧接种环的不同目的：取菌种前：杀死接种环上原有微生物，避免接种环

上可能存在的微生物污染菌种。每次划线前：杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种，

使下一次划线时接种环上的菌种直接来源于上一次划线的末端。

接种结束后：及时杀死接种环上残留的菌种，避免菌种污染环境和感染操作者O

二、微生物的选择培养和计数

(-)微生物的选择培养

1.微生物的选择培养方法：稀释涂布平板法。(P17)

2.稀释涂布平板法基础操作：梯度稀释和涂布平板。

3.稀释涂布平板法方法概述：由于土壤细菌的数量庞大，要想得到特定微生物的纯培养

物，必须要对土壤进行充分稀释,然后再将菌液涂布到制备好的选择培养基上。(P17)

4.平板划线法的作用：分离纯化微生物。

稀释涂布平板法的作用：分离纯化微生物、统计样品中活菌的数目。

5.分离纯化微生物具体含义：

将单个微生物分散在固体培养基上，经培养得到单菌落(即纯培养物)。(P18)

6.分解尿素的细菌的分离：分解尿素的细菌能合成腾酶，该酶能催化尿素分解产生也，

以此作为细菌生长的氮源。要将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来，培养基的配方

设计思路是培养基中除含有细菌必需的碳源、水、无机盐外，只含有尿素一种氮源。

(-)微生物的数量测定

1.微生物的数量测定方法：间接计数法二二稀释涂布平板法、

直接计数法——显微镜直接计数法。(P18)

2.稀释涂布平板法的计数原则：

(1)选择菌落数为30-300的平板计数;

(2)同一稀释度下，应至少对岂个平板进行重复计数，然后求出平均值。(P18)

3.稀释涂布平板法结果分析：

(1)统计的菌落数往往比活菌的实际数目之：这是因为当两个或多个细胞连在一起时，平

板上观察到的只是一个菌落。

(2)统计结果一般用菌落数而不是用活菌数来表示。(P18)

第3节发酵工程及其应用

1.发酵工程的基本环节：菌种的选育,扩大培养，培养基的配制、灭鱼，接种，发酵罐内

发酵,产品分离、提纯等方面。(P22)

2.发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。(P23)

第二章细胞工程

第一节细胞工程

一、植物细胞工程的基本技术

1.细胞工程概念：细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理

和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、

个体或其产品的一门综合性生物工程。(P31)

①原理方法：细胞生物学、分子生物学和发育生物学；

②操作水平：细胞器、细胞或组织水平；

③目的：得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品；

④分类：植物细胞工程、动物细胞工程。

(-)植物细胞的全能性

1.概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。

(P34)

2.是否表现出全能性的两种判断标准：

(1)细胞经分裂和分化后是否产生完整生物体。

(2)细胞是否能分化成其他各种细胞。

3.细胞具有全能性的原因(物质基础)：一般来说，生物体的细胞中都含有该物种的全套遗

传物质，都有发育成为完整个体所需的全部遗传信息。

4.生物体生长发育过程中细胞不表现全能性的原因(不离体的细胞无法表现出全能性的原

因)：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达(从而形成生物体的不同

组织和器官)。(P34)

(-)植物组织培养技术

1,植物组织培养概念：将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上.

给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。(P35)

2.离体培养的植物器官、组织或细胞被称为外植体。(P35)

3,植物组织培养的原理：植物细胞的全能性。

植物组织培养的生殖方式：无性生殖。

植物组织培养的分裂方式：有丝分裂。

1.菊花植物组织培养的原理

⑴植物细胞一般具有全能性；(P35)

⑵脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下,让已经分化的细胞经过诱导后,失去其

特有的结构和功能,转变成生分化细胞的过程。结果：形成愈伤组织。

*愈伤组织的特点：不定形的薄壁组织团块。(P35)一般不需要光照。此过程中涉及的生命

活动只有细胞增殖(有丝分裂)，没有细胞分化。

⑶再分化：脱分化产生的愈伤组织,在一定的培养条件下，再分化出芽、根等器官,进而

形成完整的小植株。(P35)需要给予适当时间和强度的光照，诱导叶绿素的合成，使试管苗

能够进行光合作用。此过程中涉及的生命活动既有细胞增殖(有丝分裂)，又有细胞分化。

再分化实质：基因的选择性表达。

⑷激素的作用：植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键

激素。

它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向；

生长素用量与细胞分裂素用来的比值结果

比值高有利于根的分化，抑制芽的形成

比值低有利于芽的分化，抑制根的形成

比值适中促进愈伤组织的形成

2.植物组织培养中细胞表现出全能性的条件

(1)离体(最关键)。⑵严格的无菌条件。⑶适宜的培养条件。

⑷适宜浓度和比例的激素。⑸一定的营养条件。

3.培养基组成

(1)无机营养成分(水和无机盐)，

(2)有机营养成分(蔗糖、氨基酸、维生素)，

(3)特定浓度和比例的邀盍(主要是生长素和细胞分裂素)。

蔗糖的作用:提供能量，调节渗透压。

培养基灭菌方法为：湿热灭菌法(高压蒸汽灭菌)。

4.操作流程

(1)外植体的消毒：将流水冲洗后的外植体用酒精消毒30s,用无菌水清洗2~3次后.

再用次氯■酸钠溶液处理30min,用无菌水清洗2~3次。(P36)若想缩短次氯酸钠溶液处理

时间应适当提高次氯酸钠溶液的浓度。

(2)外植体的分割：用无菌滤纸吸去表面的水分，用解剖刀将外植体切成05~1cm长的

小段。(P36)大小应道直。

(3)接种：在酒精灯火焰旁,并且实验中使用的培养基和所有的器械及每次使用后的器械

都要灭菌,将外植体的1/3〜1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶

口，并在培养瓶上做好标记。(P36)接种时注意外植体的方向，不要倒插。

(4)培养：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18~22C。的培养箱中培养。

定期观察和记录愈伤组织的生长情况。(P37)诱导愈伤组织期间一般不需要光照,在后续的

培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。

(5)转移培养(再分化过程)：培养15-20d后，将生长良好的愈伤组织转接到透生生差

的培养基上。长出茎后，再将其转接到诱导生根的培养基上,进一步诱导形成试管苗。

(P37)

(6)移栽：试管苗不可以直接移栽入土，需先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生

长几日，将试管苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩上,壮苗后再移栽入土。(P37)

(三)植物体细胞杂交技术

L用传统的有性杂交方法能得到杂种后代吗？为什么？

不能，因为两种生物之间存在着生殖隔离。

2.植物体细胞杂交的概念：将不同来源的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并

把杂种细胞培育成新植物体的技术。(P38)

3.植物体细胞杂交的主要步骤：植物细胞融合和植物组织培养。(P38)

植物细胞A植物细胞B

9［去掠细胞€可植

物

原生质体原生质体B体

细

\原生质体融合胞

融

合

正在融合的原生质

A体再生出细胞整

杂种细胞

胞分化植

物

V里\愈伤组织组

织

〒再分化培

养

旦杂种植株

(1)在进行体细胞杂交之前，必须先去除细胞壁：用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁,

获得原生质体。(P37)

去壁原因：细胞壁阻碍着细胞间的杂交(阻碍了原生质体间的融合)。(P36)

(2)诱导原生质体融合的方法(P37)

①物理法：电融合法、离心法等。

②化学法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca?+—高pH融合法等.

(3)细胞融合完成的标志*:再生出新的细胞壁。

植物体细胞杂交完成的标志：培育出杂种植株。

(4)再生出细胞壁的相关的细胞器：高尔基体和线粒体。

(5)验证再生出新壁的实验:质壁分离和质壁分离复原实验。

4.植物体细胞杂交的意义：打破生殖隔离,实现逗续杂交育种，培育植物新品种等方面展

示出独特的优势。(P38)

二、植物细胞工程的应用

1,植物细胞工程的应用包括植物繁殖的新途径、作物新品种的培育、细胞产物的工厂化生产。

(P39-P41)

(-)植物繁殖的新途径

1.植物繁殖的新涂径包括快速繁殖(也叫微型繁殖)和作物脱毒。(P39)

2.快速繁殖

⑴快速繁殖概念：用于快谏繁殖优良品种的植物组织培养技术。(P39)

⑵优点：可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖;无性繁殖可以保持优良品种的遗传特

；可实现工厂化生产。(P39)

注意：杆插、压条、嫁接等丕通主微型繁殖技术。

2.作物脱毒

(1)适用范围：无性繁殖的作物(马铃薯、草莓、香蕉)。

(2)进行作物脱毒的原因：用无性繁殖的方式进行繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传

给后代，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低、品质变差。(P40)

⑶外植体选材部位：植物顶端分生区附近部位，如茎尖。(P40)

(4)选分生区的原因:植物顶端分生区附近病毒极少，甚至无病毒。(P40)

⑸优点：脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物。(P40)

(6)作物脱毒具体操作过程：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不

带病毒，从而获得脱毒苗。(P40)

(二)作物新品种的培育

1.作物新品种的培育包括单倍体育种和突变体的利用。(P40--P41)

2.单倍体育种

染色体加倍

⑴过程：花药(或花粉)离体培养(花药取自二倍体植株)一单倍体植株------2纯

合子植株。当年就能培育出遗传性状相对稳定的经金二倍体植株。(P40)

⑵优点

①后代是纯合子，能稳定遗传。

②极大地缩短了育种的年限,节约了大量的人力和物力。

③大多数单倍体植株可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。(P40)

(3)为什么大多数单倍体植株可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料？大

多数单倍体植株的细胞中只含一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显

双。(P40)

2.突变体的利用

⑴过程：

诱变处理

外植体出丝愈伤组织里丝突变体-筛手1新品种

培育

⑵诱变处理对象：一般为愈伤组织。

⑶产生原因：在植物的组织培养过程中，易受培养条件和诱变因素(如射线、化学物质

等)的影响而产生突变。(P41)

(4)原理：基因突变和植物细胞的全能性。

(5)诱变育种的缺点:突变具有不定向性和低频性，因此需大量处理实验材料。

(6)诱变育种的优点：通过人工诱变提高愈伤组织的突变率，从而筛选获得抗病、抗盐、

高产、优质的新品种，加快育种进程。(P41)

⑺利用：筛选出对人们有用的突变体,进而培育成新品种。(P41)

(三)细胞产物的工厂化生产

1.代谢产物的分类

a.初生代谢产物：初生代谢是生物生长和生存所”的代谢活动；

产物：糖类、脂质、蛋白质、核酸等(P41相关信息)

b.次生代谢产物：植物代谢会产生一些一般认为不是生物生长所必需的，一般在特定组织

或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。

产物：一类小分子有机化合物(如酚类、菇类、含氮化合物等竹41相关信息)

2.细胞产物的工厂化生产的目标产物:次生代谢产物。(P41)

3.次生代谢物作用：在植物抗病、抗虫等方面发挥作用,也是很多药物、香料和色素等的

重要来源。(P41)

4.生产技术手段：植物组织培养技术(在离体条件下对单个植物细胞或细胞团讲行培养使

其增殖的技术)。

5.过程:_______________________________________________________

外植体里”愈伤组织虺驾细胞悬液培养、提理，细胞产物

6.细胞产物工厂化生产主要利用的是哪种结构？愈伤组织。

第2节动物细胞工程

一、动物细胞培养

1.动物细胞培养概念：指从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞,然后在适宜

的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。(P43)

2.动物细胞培养的原理：细胞增殖(有丝分裂)。

(-)动物细胞培养的条件

L动物细胞培养的条件：营养条件、无菌、无毒的环境、适宜的温度、pH和渗透压、适宜

的气体环境。(P43)

2.营养物质主要包括：糖类、氨基酸、无机盐、维生素等。(P43)

3.未知营养条件：使用合成培养基时，通常需加入血清等一些天然成分。(P44)

4,血清的作用：提供尚未全部研究清楚的细胞所需的营养物质。(P44)

5.动物细胞培养的培养基的物理性质：培养动物细胞一般使用液体培养基,也称为培养

渣。(P44)

6.动物细胞利用的营养物质包括蔗糖和淀粉吗？不包括。

7.保证无菌、无毒环境的具体措施(P44)

(1)对培养液和所有培养用具进行灭菌处理。

(2)在无菌环境下进行操作。

(3)还需要定期更换培养液。

8.动物细胞培养的气体环境为95%空气和5%C0；o(P44)

(-)动物细胞培养的过程

取动物组织制成细胞悬液转入培养液原代培养分瓶传代培养

取动物组织

谢甄碎组织

八丁」/自群、胶览蛋白够处理

心分散成单个细胞

制成细胞悬液

转入格养液中心,-------放人ca培养箱中培养

进行原代培养--------

贴满瓶蟹的细胞用朕张门博处理

分散成单个细胞.匐成缅S&烛液

转入培养

液中进行

----------传-代培养

1.动物细胞培养取材：动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。

取材原因：细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养。

2.制成细胞悬液的步骤(P44)

(1)将组织分散成单个细胞。

(2)用培养液将细胞制成细胞悬液。

3.将组织分散成单个细胞的原因

(1)从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞靠在一起,彼此限制了生长和增殖；

(2)能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。

4.将组织分散成单个细胞的方法

⑴机械法:(2)用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。

(三)干细胞的培养及其应用

1.干细胞功能：在一定条件下，可以分化成其他类型的细胞。(P46)

2.干细胞的分布：早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。(P46)

3.干细胞的种类：包括胚胎干细胞、成体干细胞和诱导多能干细胞等.(P46)

4.胚胎干细胞(简称ES细胞)(P46)

(1)分布：存在干早期胚胎中C

(2)特点：具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组

织和器官甚至个体的潜能。

5.成体干细胞(P46)

(1)分布：存在干成体组织或器官内中C

(2)常见类别：包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞、睾丸中的精原干细

膻等；

(3)特点：一般认为，成体干细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具

有发育成完整个体的能力。

6.诱导多能干细胞概念：通过体外能导成纤维细胞,获得类似胚胎干细胞的一种细胞,称

为诱导多能干细胞，简称iPS细胞。(P46)

7.诱导多能干细胞优点：(P46)

(1)诱导过程无需破坏胚胎。

(2)iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞,将它移植回病人体内后，理论上可以避免免

疫排斥反应。

8.干细胞的应用：有着自我更新能力及分化潜能的干细胞,与组织、盎宣的发育、再生和

修复等密切相关。(P46)

二、动物细胞融合技术与单克隆抗体

(-)动物细胞融合技术

1.动物细胞融合技术概念：使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。(P48)

2.诱导的结果：形成的杂交细胞,具有原来两个或多个细胞的遗传信息。(P48)

3.诱导的原理：细胞膜具有一定的流动性。

4.诱导方法：PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。其中，灭活病毒诱导法是动物

细胞融合特有的诱导融合方法。(P48)

5.意义：突破了有性杂交的局限,使远缘杂交成为可能。(P48)

6.“灭活病毒”中灭活的具体含义是什么？(P48相关信息)

用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但并不破坏它们的抗原结构。

7.灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么？(P48相关信息)

病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，

细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。

8.融合实质及完成的标志：细胞核的融合。

9.动物细胞融合技术的应用(P48)

⑴细胞融合技术成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。

⑵利用动物细胞融合技术发展起来的杂交瘤技术,为制备单克隆抗体开辟了新途径。

(二)单克隆抗体及其应用

1,早期获得抗体的方法：向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血

清中分离所需抗体。(P49)

2.上述抗体的缺点：产量低、纯度低、特异性差。(P49)

3.制备过程：

抬寸射特定的抗原蛋白

骨髓瘤B淋巴细胞

细胞◎杂交细胞——第1次筛选：

工筛选出杂交瘤细胞

?杂交瘤细胞

…]…筛选——第2次筛选：

(一L筛选出产生所需抗体

一户的杂交瘤细胞

体外培养/\，内培养

从培亲金y从小鼠腹水中提取

中提取的

单克隆抗体

第一次筛选(P48)

(1)如何筛选(筛选方法)：用特定的选择培养基进行筛选。

(2)筛选原理：在选择培养基上，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死

亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。

第二次筛选(P49)

(1)如何筛选(筛选方法)：用96孔板培恭，在每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞的

情况下，进行克隆化培养和抗体检测(一般进行多次筛选)。

(2)获得的杂交瘤细胞的特点：既能迅速大量繁殖，又能分泌所需抗体。

(3)选择抗体检测呈胆性的杂交瘤细胞，即分泌的抗体能与特定的抗原结合。

(4)抗体检测原理：抗原和抗体能够特异性结合(分子水平的检测)。

4.单克隆抗体的优点：能准确地识别抗原的细微差异,与特定抗原发生特异性结合，并且

可以大量制备。(P50)

补充了解——HAT培养基的筛选原理

1.细胞合成DNA有两条途径，正常细胞内两种途径都有，若全合成途径被阻断，可以通过

补救合成途径合成DNA；

2.骨髓瘤细胞不能合成转化酶和激酶，因此只能进行全合成途径；

3.全合成途径能被氨基喋吟(A)阻断；

4.次黄喋吟(H)、胸腺喀咤(T)是补救合成途径的原料；

5.无增殖能力的细胞在培养基中存活仅5-7天，细胞的多聚体也容易死去；

冬△•成徐彳z..糖和/卜

全口成塞位.氨基酸A(阻断)

核甘酸一＞DNA

E转化酶、激酶

补救合成途径:H、T-----------------------

三、动物体细胞核移植技术和克隆动物

1.动物细胞核移植技术概念：将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中,使这个重

新组合的细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的技术。(P52)

1.采集的卵母细胞应培养至Mil期(减数分裂II中期)(P53)

2.选择Mil期卵母细胞的原因

(1)含有促进细胞核表现全能性的物质和营养条件。

(2)细胞体积大，易于操作。

第3节胚胎工程

一、胚胎工程的理论基础

1.胚胎工程概念：对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞讲行多种显微操作和处理,然后将

获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。(P56)

2.胚胎工程技术

⑴操作对象：动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞；

⑵技术种类：体外受精、胚胎移植、胚胎分割；(P56)

⑶特点：获得的胚胎需移植到雌性动物体内生产后代;

⑷理论基础：哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。(P56)

(-)受精

1.受精概念：精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。(P56)

2.受精场所：在自然条件下,哺乳动物的受精在输卵管内完成。(P56)

3.受精过程:包括受精前的准备阶段和受精阶段；

前者又包.括精子获能和卵子的准备。

4.精子获能

刚刚排出的精子丕熊生曳与卵子受精，必须在相应的生理变化发牛雌性动物的生殖道后.

才能获得受精能力,这一生理现象称为“精子获能”。(P56)

*获能的能指的是“受精能力”而不是“能量”。

5.卵子的准备

卵子成熟的场所:排出的卵子都要在输卵管内进一步成熟。卵子具备与精子受精能力的时期

町L期。(P57)

6.受精阶段过程：

(1)精子释放多种酶溶解卵细胞膜外的一些结构,精子穿越透明带。(P57)

(2)透明带反应：阻止多精入卵的第一道屏障。(P57)

(3)透明带反应具体表现：精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止

后来的精子进入透明带。(P57)

(4)透明带反应发生时间：精子触及卵细胞膜的瞬间。(P57)

(5)精子入卵：(卵细胞膜反应：阻止多精入卵的第二道屏障。)(P57)

(6)卵细胞膜反应具体表现:精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子

再进入卵内。(P57)

(7)卵细胞膜反应发生时间：精子入卵后。(P57)

(8)雄原核的形成：精子入卵后，尾部脱离,原有的核膜破裂并形成一个新的核膜,最后

形成一个比原来精子的核还大的核,叫做雄原核。(P57)

(9)雌原核的形成：精子入卵后,被激活的卵子完成减数分裂II,排出第二极体后，形成

雌原核。(P57)

(10)受精的标志：

a.观察到两个极体(透明带和卵细胞膜之间)。

b.观察到雌、雄原核。

(-)胚胎早期发育

1.受精卵是胚胎发育过程中全能性最高的阶段。

2.哺乳动物胚胎早期发育场所：输卵管和子宫。

3.胚胎早期发育阶段(P58)

受精卵一桑甚胚一＞囊胚一•原肠胚。

4.卵裂

(1)场所：透明带内。(P58)

(2)分裂方式：有丝分裂。(P58)

(3)特点(P58)

a.细胞数量不断增加。

b.胚胎总体积并不增加。

(4)其他表现

每个细胞体积不断减小；DNA总数目不断增加；每个细胞的核DNA数目丕变；

有机物总量减少；有机物种类增加。

3.桑茸胚

(1)概念：当卵裂产生的子细胞逐渐形成琰蜜的细胞团，形似桑箕时，这时的胚胎称为桑

其胚。(P58)

(2)特点：这一阶段及之前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属干全能细胞。

4.囊胚

(1)概念：胚胎进一步发育，细胞开始出现殳化，形成内细胞团、滋养层；随着胚胎进

一步发育，胚胎内部出现了含有液体的囊腔一囊胚腔,这个时期的胚胎叫做囊胚。(P58)

(2)特点：细胞逐渐分化。(P58)

(3)结构组成：内细胞团、滋养层、囊胚腔。(P58)

透明常

a.内细胞团(P58)

位置：聚集在胚胎一端。作用:将来发育成胎儿的各种组织。

b.滋养层(P58)

位置：沿透明带内壁扩展和排列。作用：将来发育成胎膜和胎盘。

c囊胚腔：胚胎内部含有液体的腔。(P58)

(4)孵化：囊胚进一步扩大,会导致透明带破裂,胚胎从透明带中伸展出来,这一过程叫

做孵化。(P58)

5.囊胚期的内细胞团细胞具有全能性。

6.原肠胚：囊胚孵化后，将发育形成原肠胚；原肠胚表面的细胞层为外胚层,向内迁移的

细胞形成内胚层；随着发育的进行，一部分细胞还会在内外两个胚层之间形成中胚层；这

三个胚层将逐渐分化形成各种组里、器官等。(P58小字)

赛船发育

个体发育

二、胚胎工程技术及其应用

(-)体外受精

1.试管动物：通过人工操作使卵子在体外受精,经培养发育为早期胚胎后.再进行移植产

生的个体。(P60)

2.体外受精技术的主要过程：卵母细胞的采集、精子的获取和受精。(P60)

(1)采集到的卵母细胞和精子，要分别在体外讲行成熟培养(即培养至肛L期)和获能处

理(可对精子进行离心处理).然后才能用于体外受精。(P60)

(2)一般情况下，可以将获能的精干和培养成熟的卵子置干适当的培养液中共同培养一段

时间，来促进它们完成受精。(P60)

卵巢

卵母细胞采集精子

1精子获能处理

［培养获能精子

-M-H中-期的卵母细胞、/状附布十

体外受精

I

受精卵培养

3.体外受精的意义：是提高动物繁殖能力的有效措施，可以为胚胎移植提供可用胚胎。(P60)

(-)胚胎移植

1.概念：是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的雌

性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。(P61)

2.胚胎来源：体外受精及其他方式得到的胚胎。

其他方式包括：体内受精、转基因技术、动物细胞核移植技术等。

3.胚胎移植的基本程序：

（1）供体、受体的选择和处理。

对受体进行的处理：同期发情处理。（P61图）

该处理的目的：为胚胎移植前后提供相同的生理环境。

只对供体进行的操作：超数排卵处理。（P61图）

该处理需要用的激素：外源促性腺激素。

该处理的结果：卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。

（2）配种或人工授精（应选择同种的优良公牛）。（P61）

（3）胚胎的收集、检查、培养或保存。（P61）

胚胎收集的基础：哺乳动物早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组

织上的联系，而是处于游离状态。

移植前检查的目的：检查胚胎的质量。

胚胎保存的方法（了解）：T96℃液氮中保存。

（4）胚胎的移植。（P61）

胚胎移植的时期：•-般选择移植桑甚胚或囊胚阶段的胚胎。

（5）移植后的检查。（P61）

移植后检查的目的：对受体进行妊娠检查（检查受体是否妊娠）。

4.胚胎移植过程中进行了西次目的不同检杳

（1）第一次目的：检查胚胎的质量。

（2）第二次目的：检查受体是否妊娠。

补充了解——胚胎移植的生理学基础：

1.哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同

的。（意义：为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境）。

2.哺乳动物早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于

游离状态。（意义：为胚胎的收集提供可能）。

3.受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。（意义：为胚胎在受体内的存活

提供了可能）。

4.供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特

性，在孕育过程中不受任何影响（即遗传物质不会发生改变）。（意义：为移植后的胚胎继

续发育提供了营养等方面的保障，同时保留了遗传特性）

（三）胚胎分割

1,胚胎分割概念：采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等,经移植获

得同卵双胎或多胎的技术。（P62）

2.胚胎分割理论基础：早期胚胎干细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性.

3,胚胎分割生殖方式：无性生殖（无性繁殖、克隆）。（P62）

4.胚胎分割的方法：机械方法。所需主要仪器设备：体视显微镜和显微操作仪。分割工

具:分割针或分割刀。（P62）

5.操作对象及要求：选择发育良好、形态正常的桑甚胚或囊胚（原因：桑葛胚或囊胚的内

细胞团细胞具有发育的全能性）,将它移入盛有操作液的培养皿中，在显微镜下用分割针或

分割刀分割。在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割（原因:防止影响分割

后胚胎的恢复和进一步发育）。（P62）

第三章基因工程

第1节重组DNA技术的基本工具

一、基因工程及其诞生与发展

基因工程的概念:基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术,赋予生物新的遗传特

创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物制品。从技术操作层面看，由于基因工

程导■在DNA分子水平上讲行设计和旃工的.因此又叫重组DNA技术。(P67)

(1)原理：重组DNA技术。

(2)操作对象：基凰。

(3)操作场所：生物体外。

(4)操作水平：分子水平。

二、DNA重组技术的基本工具

1.限制性内切核酸酶(又称限制酶)一“分子手术刀”(P71)

(1)来源：主要来自原核生物。(P71)

(2)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定核昔酸序列,并使每一条链中特定部位的

两个核昔酸之间的磷酸二酯键断开(确切来说应该是催化磷酸二酯键断开；功能中两个

“特定”体现了酶的专一性。)。(P71)

(3)限制酶识别序列：大多数限制酶的识别序列由9个核甘酸组成，也有少数限制酶的识

别序列由生个、8个或其他数量的核甘酸组成。(P71)

(4)结果：产生黏性末端或平末端。(P71)

2.DNA连接酶一“分子缝合针”

(l)DNA连接酶的功能：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核甘酸

之间的磷酸二酯键。(P72)

⑵种类［填表］

£co〃DNA连接酶T4DNA连接酶

比

来源大肠杆菌T4噬菌体

特点只能连接黏性末端既可以连接黏性末端，又可以连接平末端

(3)T4DNA连接酶连接黏性末端和平末端的效率一样吗？(P72)

不一样，连接平末端的效率相对较低。

(4)两种DNA连接酶的相同点：都可以连接黏性末端，恢复的都是磷酸二酯键。

(5)比较DNA连接酶与DNA聚合酶

DNA连接酶DNA聚合酶

催化单个核昔酸加到已有核昔酸片

催化两个DNA片段之间形成磷酸

作用实质段的3'末端的羟基上，形成磷酸

二酯键。

二酯键。

催化具有互补黏性末端或平末端

催化形成与模板链互补的DNA链，

作用结果的DNA片段连接起来，形成重组

形成新的双链DNA分子。

DNA分子。

模板不需要模板需要模板

3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”(P72)

(1)载体的作用：将外源基因送入受体细胞。(P72)

(2)最常用的载体类型：原拄。除此之外，还有噬菌体、动植物病毒。(P73)

①质粒的本质：是一种裸露的、结构简单，独立干真核细胞(如酵母菌)的细胞核或原核

细胞拟核DNA之外.并具有自我复制能力的环状双错DNA分子。(P72)

②质粒适于作基因运载体的特点：(P72)

I.质粒分子上有一个至多个限制酶切割位点,供外源DNA片段插入其中。

II.携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后，能在细胞中进行自我复制,或整合到受体

DNA上,随受体细胞DNA同步复制.

此在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是天然质粒的基础上讲行过人工改造

的，这些质粒卜常有特殊的标记基因,如四环素抗性基因、氨羊青霉素抗性基因等.便于

重组DNA分子的筛选。

(3)作为载体需要具备的条件：

①有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段(基因)插入其中。

②能在细胞中进行自我复制或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制。

③常有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选。

④对受体细胞无害。

三、DNA的粗提取与鉴定

1.DNA的提取思路：利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在的差

选用适当的物理或化学方法对它们讲行提取.(P74)

2.DNA的提取原理:

(1)DNA不溶于酒精,蛋白质溶于酒精,利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质。

(P74)

(2)DNA在不同浓度的NaO溶液中的溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCI溶液。

(P74)

3.DNA的鉴定原理：在一定温度下(沸水浴)，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色,因此二苯

原试剂可以作为鉴定DNA的试剂。(P74)

4.选材应选择DNA含量相对较高的生物组织.

5.诜材不能选择哺乳动物成熟的红细胞。

原因：哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和线粒体，几乎不含DNA。

第二节基因工程的基本操作程序

1.基因工程的基本操作程序：

⑴目的基因的筛选与获取;(2)基因表达载体的构建(核心);

(3)将目的基因导入受体细胞:⑷目的基因的检测与鉴定。(P76)

一、目的基因的筛选与获取

1.目的基因的概念：在基因工程的设计和操作中，用干改变受体细胞性状或获得预期表达

产物等的基因.(P76)

2.根据不同的需要，目的基因是不同的，主要是指编码蛋白质的基因。(P76)

3.常见目的基因类型：与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关

的基因。实例：培养转基因抗虫棉用到的目的基因是到抗虫蛋白基因。(P76)

4.筛选合适的目的基因较为有效的方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛

选。实例：在培育转基因抗虫棉之前，科学家不仅掌握了Bt基因的序列信息,也对Bt基

因的表达产物——Bt抗虫蛋白有了较为深入的了解。(P76)

5.认识基因结构和功能的技术方法：DNA测序技术、遗传序列数据库(GenBank)、序列比

过工具(如BLAST)等的应用，越来越多的基因的结构和功能为人们所知，为找到合适的

目的基因提供了更多的机会和可能。(P77)

6.PCR的概念：PCR是聚合酶链式反应的缩耳.它是一项根据DNA半保留复制的