资源简介

(共39张PPT)
九、生物技术与工程
1．生物技术在食品加工方面的应用
(1)果酒制作的4个方面
①菌种来源：酒精发酵的菌种来自附着在果皮上的野生型酵母菌。
②发酵原理：酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸并进行大量繁殖，在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精。
③温度控制：18～30 ℃，酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃。
④酒精的检测：在酸性条件下，重铬酸钾可与酒精反应呈现灰绿色。
(2)果醋制作的3个方面
①菌种来源：果醋发酵的菌种来自变酸酒表面的菌膜。
②发酵原理：醋酸菌是好氧细菌，当O2、糖源都充足时能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸；当缺少糖源时，则直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸。
③温度控制：多数醋酸菌的最适生长温度为30～35 ℃。
(3)泡菜制作的2个方面
①菌种来源：制作泡菜的菌种主要来自植物体表面天然的乳酸菌。
②发酵原理：泡菜制作过程的发酵主要是乳酸菌分解葡萄糖产生乳酸的过程。
2．微生物的利用
(1)培养基
①培养基的概念：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。
②培养基的营养成分：培养基可为微生物提供碳源、氮源、无机盐和水等主要营养物质。
(2)无菌技术
①三种常用的消毒方法：煮沸消毒法、巴氏消毒法及化学药剂消毒法。
②三种常用的灭菌方法：灼烧灭菌——接种环、接种针等金属器具；干热灭菌——主要针对玻璃器皿等；湿热灭菌——主要针对培养基等。
(3)微生物培养的基本操作
①培养基的制备：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。
②倒平板操作：待培养基冷却至50 ℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。
③平板划线操作：通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。
④稀释涂布平板法：先将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。
(4)微生物的纯化与计数
①纯化微生物的方法：常用平板划线法和稀释涂布平板法。
②微生物的计数方法：常用显微计数法和稀释涂布平板法。
(5)微生物的筛选
①尿素分解菌的筛选：以尿素为唯一氮源的选择培养基可以筛选能分解尿素的细菌。
②尿素分解菌的鉴别：在以尿素为唯一氮源的选择培养基中添加酚红指示剂，可以鉴别分解尿素的细菌。
4．植物细胞工程
(1)植物组织培养技术
①理论基础：细胞的全能性。
②一般过程(无菌条件)
③植物激素在植物组织培养中的作用
生长素/细胞分裂素 植物组织的发育方向
高 有利于根的分化，抑制芽的形成
低 有利于芽的分化，抑制根的形成
适中 促进愈伤组织的形成
④两个易错点
a．光照：在愈伤组织诱导阶段，对有些植物来说，避光培养有利于细胞脱分化形成愈伤组织。当愈伤组织再分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。
b．植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖，原因是蔗糖既可提供充足的碳源，又可维持相对适中的渗透压。
(2)植物体细胞杂交
①原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性。
②基本过程：制备原生质体→原生质体融合→杂种细胞→愈伤组织→杂种植株。
③诱导融合方法：物理法(电融合法、离心法)和化学法(聚乙二醇融合法、高Ca2+—高pH融合法)。
④细胞融合成功的标志：再生出细胞壁。
⑤重要意义：在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
(3)植物细胞工程的应用
①植物繁殖的新途径：快速繁殖、作物脱毒等。
②作为新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用等。
③细胞产物的工厂化生产(次生代谢物：次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。在该过程中产生的一类小分子有机化合物就是次生代谢物；方法：植物细胞培养)。
5．动物细胞工程
(1)过程
(2)条件
①营养条件：糖类、氨基酸、无机盐、维生素、微量元素等。此外通常还需加入血清等一些天然成分等。
②无菌、无毒的环境：培养液和所有培养用具灭菌处理；无菌环境下操作；培养液定期更换的原因：以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
③温度、pH和渗透压：适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以(36.5±0.5) ℃为宜；适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4。
④气体环境：95%空气和5%CO2。O2作用：细胞代谢所必需的；CO2的主要作用：维持培养液的pH。
6．动物细胞融合技术与单克隆抗体
7．动物体细胞核移植技术
(1)概念：将动物的一个体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。
(2)基础：动物体细胞核具有全能性。
(3)过程：核移植→重组细胞→重构胚→个体。
8．胚胎工程的理论基础
(1)受精
①使精子获能的方法有直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。获能液的成分因动物种类不同而有所差异，常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。
②精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
③不同动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等；有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等。但它们都要在输卵管内进一步成熟。到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。
④减数分裂Ⅱ、受精作用和受精卵的早期细胞分裂都是在雌性动物的输卵管中进行的。
⑤卵子减数分裂Ⅱ是在精子和卵子结合的过程中完成的。
(2)早期胚胎发育过程：受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚。
9．胚胎工程技术及其应用
(1)胚胎移植
①基本流程(如图)
②实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
③优势：可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
(2)胚胎分割
10．基因工程
(1)基因工程的3种基本工具
①限制性内切核酸酶：识别特定核苷酸序列，并在特定位点上切割DNA分子。
②DNA连接酶：E.coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率要远远低于T4 DNA连接酶。
③载体需具备的条件
a．能在宿主细胞内稳定存在并大量复制；
b．有一个至多个限制酶切割位点；
c．具有特殊的标记基因，以便对含目的基因的受体细胞进行筛选。
(2)获取目的基因的2条途径
①通过构建的基因文库中获取；
②利用PCR技术扩增。
(3)将目的基因导入受体细胞的3种类型
①植物：体细胞或受精卵——常用农杆菌转化法(双子叶植物和裸子植物)、花粉管通道法。
②动物：受精卵——显微注射法。
③微生物：细菌(常用大肠杆菌)——钙离子处理法。
(4)分子水平检测的3个方面(目的基因的检测与鉴定)
①检测目的基因是否插入转基因生物的DNA上：PCR等技术。
②检测目的基因是否转录出mRNA：PCR等技术。
③检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原—抗体杂交技术。
(5)基因工程的核心步骤：基因表达载体的构建
①启动子和终止子
启动子(DNA片段)≠起始密码子(位于mRNA上)。
终止子(DNA片段)≠终止密码子(位于mRNA上)。
②目的基因插入位置：启动子与终止子之间。
③启动子具有物种特异性和组织特异性，例如用乳腺生物反应器生产药用蛋白的时候，将药用蛋白基因连接在乳腺蛋白基因的启动子下游。
④为防止质粒和目的基因的自身环化以及目的基因与载体的反向连接，可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒。
(6)DNA片段的扩增——PCR
①实验原理
PCR扩增DNA片段的原理：DNA半保留复制。PCR还利用了DNA的热变性原理：通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。
②方法步骤
预变性：使DNA充分变性，以利于引物更好地和模板结合。
循环程序 变性 复性 延伸
预变性 94 ℃，5 min
30次 94 ℃，30 s 55 ℃，30 s 72 ℃，1 min
最后1次 94 ℃，1 min 55 ℃，30 s 72 ℃，10 min
③相关数据
项目 n轮循环
DNA分子数 2n
含引物A(或B)的DNA分子数 2n－1
同时含引物A、B的DNA分子数 2n－2
共消耗的引物数量 2n+1－2
两端等长的DNA分子数 2n－2n
④PCR技术中“引物”归类分析
a．引物的作用：DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链。不同引物可结合不同的目的基因并进行扩增。
b．引物的处理：由于引物延伸从3′端开始，3′端不能进行任何修饰，引物5′端对扩增特异性影响不大，因此给予修饰不影响扩增特异性。引物5′端修饰包括加酶切位点、标记生物素、荧光等。为了使经PCR扩增的目的基因能与载体正常结合，需要在2种引物的5′端添加不同的限制酶的识别序列，其目的是保证目的基因定向插入载体并避免目的基因自身环化。
(7)PCR产物的鉴定——电泳原理
①电泳是指在电场作用下，带电分子向着与它所带电荷相反的电极移动的现象。
②DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。
③在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。
④凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来。
(8)DNA的粗提取与鉴定
①实验原理
a．DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精。
b．DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2 mol/L的NaCl溶液。
c．在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。
②实验步骤
11．蛋白质工程
(1)目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。
(2)操作手段：改造或合成基因。
(3)设计流程：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。
1．酒精发酵后期，拧松瓶盖的间隔可以适当延长。 (　　)
2．食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖。 (　　)
3．果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产相比，发酵结束后都必须进行消毒以延长保存期。 (　　)
提示：果酒的家庭制作不需要进行消毒。
√
√
×
4．植物组织培养时，外植体须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒。 (　　)
提示：外植体的消毒步骤为流水冲洗→70%酒精消毒30 s→无菌水清洗2～3次→次氯酸钠溶液处理30 min→无菌水清洗2～3次。
5．克隆牛技术涉及体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植等过程。 (　　)
×
√
6．将黑色小鼠囊胚的内细胞团部分细胞注射到白色小鼠囊胚腔中，接受注射的囊胚发育为黑白相间的小鼠(Mc)。获得Mc的生物技术属于核移植。 (　　)
提示：内细胞团是由已经分化的细胞组成，获得Mc的生物技术并未利用核移植技术。
7．已知不同分子量DNA可分开成不同条带，相同分子量的为一条带。用某种限制性内切核酸酶完全酶切环状质粒后，出现3条带，表明该质粒上一定至少有3个被该酶切开的位置。 (　　)
×
√
8．将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗，该生物技术操作对遗传物质的改造，不会遗传给子代。 (　　)
9．基因表达载体中含有启动子和密码子。 (　　)
提示：基因表达载体中不含密码子。
10．PCR扩增时，50 ℃左右，引物与作为模板的单链DNA特定部位相互配对、结合。 (　　)
11．若通过基因的定点诱变，改变了某蛋白质的一个氨基酸，则属于蛋白质工程，改变的是基因的编码区。 (　　)
√
×
√
√
12．在凝胶中DNA分子的迁移速率只与DNA分子的大小有关。 (　　)
提示：DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。
×九、生物技术与工程
1．生物技术在食品加工方面的应用
(1)果酒制作的4个方面
①菌种来源：酒精发酵的菌种来自附着在果皮上的野生型酵母菌。
②发酵原理：酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸并进行大量繁殖，在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精。
③温度控制：18～30 ℃，酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃。
④酒精的检测：在酸性条件下，重铬酸钾可与酒精反应呈现灰绿色。
(2)果醋制作的3个方面
①菌种来源：果醋发酵的菌种来自变酸酒表面的菌膜。
②发酵原理：醋酸菌是好氧细菌，当O2、糖源都充足时能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸；当缺少糖源时，则直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸。
③温度控制：多数醋酸菌的最适生长温度为30～35 ℃。
(3)泡菜制作的2个方面
①菌种来源：制作泡菜的菌种主要来自植物体表面天然的乳酸菌。
②发酵原理：泡菜制作过程的发酵主要是乳酸菌分解葡萄糖产生乳酸的过程。
2．微生物的利用
(1)培养基
①培养基的概念：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。
②培养基的营养成分：培养基可为微生物提供碳源、氮源、无机盐和水等主要营养物质。
(2)无菌技术
①三种常用的消毒方法：煮沸消毒法、巴氏消毒法及化学药剂消毒法。
②三种常用的灭菌方法：灼烧灭菌——接种环、接种针等金属器具；干热灭菌——主要针对玻璃器皿等；湿热灭菌——主要针对培养基等。
(3)微生物培养的基本操作
①培养基的制备：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。
②倒平板操作：待培养基冷却至50 ℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。
③平板划线操作：通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。
④稀释涂布平板法：先将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。
(4)微生物的纯化与计数
①纯化微生物的方法：常用平板划线法和稀释涂布平板法。
②微生物的计数方法：常用显微计数法和稀释涂布平板法。
(5)微生物的筛选
①尿素分解菌的筛选：以尿素为唯一氮源的选择培养基可以筛选能分解尿素的细菌。
②尿素分解菌的鉴别：在以尿素为唯一氮源的选择培养基中添加酚红指示剂，可以鉴别分解尿素的细菌。
3．发酵工程
(1)基本环节：→接种→发酵罐内发酵→分离、提纯产物→获得产品。
(2)啤酒的工业化生产
①主发酵：酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成。
②后发酵：澄清、成熟的啤酒。
4．植物细胞工程
(1)植物组织培养技术
①理论基础：细胞的全能性。
②一般过程(无菌条件)
③植物激素在植物组织培养中的作用
生长素/细胞分裂素 植物组织的发育方向
高 有利于根的分化，抑制芽的形成
低 有利于芽的分化，抑制根的形成
适中 促进愈伤组织的形成
④两个易错点
a．光照：在愈伤组织诱导阶段，对有些植物来说，避光培养有利于细胞脱分化形成愈伤组织。当愈伤组织再分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。
b．植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖，原因是蔗糖既可提供充足的碳源，又可维持相对适中的渗透压。
(2)植物体细胞杂交
①原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性。
②基本过程：制备原生质体→原生质体融合→杂种细胞→愈伤组织→杂种植株。
③诱导融合方法：物理法(电融合法、离心法)和化学法(聚乙二醇融合法、高Ca2+—高pH融合法)。
④细胞融合成功的标志：再生出细胞壁。
⑤重要意义：在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
(3)植物细胞工程的应用
①植物繁殖的新途径：快速繁殖、作物脱毒等。
②作为新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用等。
③细胞产物的工厂化生产(次生代谢物：次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。在该过程中产生的一类小分子有机化合物就是次生代谢物；方法：植物细胞培养)。
5．动物细胞工程
(1)过程
(2)条件
①营养条件：糖类、氨基酸、无机盐、维生素、微量元素等。此外通常还需加入血清等一些天然成分等。
②无菌、无毒的环境：培养液和所有培养用具灭菌处理；无菌环境下操作；培养液定期更换的原因：以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
③温度、pH和渗透压：适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以(36.5±0.5) ℃为宜；适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4。
④气体环境：95%空气和5%CO2。O2作用：细胞代谢所必需的；CO2的主要作用：维持培养液的pH。
6．动物细胞融合技术与单克隆抗体
7．动物体细胞核移植技术
(1)概念：将动物的一个体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。
(2)基础：动物体细胞核具有全能性。
(3)过程：核移植→重组细胞→重构胚→个体。
8．胚胎工程的理论基础
(1)受精
①使精子获能的方法有直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。获能液的成分因动物种类不同而有所差异，常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。
②精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
③不同动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等；有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等。但它们都要在输卵管内进一步成熟。到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。
④减数分裂Ⅱ、受精作用和受精卵的早期细胞分裂都是在雌性动物的输卵管中进行的。
⑤卵子减数分裂Ⅱ是在精子和卵子结合的过程中完成的。
(2)早期胚胎发育过程：受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚。
9．胚胎工程技术及其应用
(1)胚胎移植
①基本流程(如图)
②实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
③优势：可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
(2)胚胎分割
10．基因工程
(1)基因工程的3种基本工具
①限制性内切核酸酶：识别特定核苷酸序列，并在特定位点上切割DNA分子。
②DNA连接酶：E.coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率要远远低于T4 DNA连接酶。
③载体需具备的条件
a．能在宿主细胞内稳定存在并大量复制；
b．有一个至多个限制酶切割位点；
c．具有特殊的标记基因，以便对含目的基因的受体细胞进行筛选。
(2)获取目的基因的2条途径
①通过构建的基因文库中获取；
②利用PCR技术扩增。
(3)将目的基因导入受体细胞的3种类型
①植物：体细胞或受精卵——常用农杆菌转化法(双子叶植物和裸子植物)、花粉管通道法。
②动物：受精卵——显微注射法。
③微生物：细菌(常用大肠杆菌)——钙离子处理法。
(4)分子水平检测的3个方面(目的基因的检测与鉴定)
①检测目的基因是否插入转基因生物的DNA上：PCR等技术。
②检测目的基因是否转录出mRNA：PCR等技术。
③检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原—抗体杂交技术。
(5)基因工程的核心步骤：基因表达载体的构建
①启动子和终止子
启动子(DNA片段)≠起始密码子(位于mRNA上)。
终止子(DNA片段)≠终止密码子(位于mRNA上)。
②目的基因插入位置：启动子与终止子之间。
③启动子具有物种特异性和组织特异性，例如用乳腺生物反应器生产药用蛋白的时候，将药用蛋白基因连接在乳腺蛋白基因的启动子下游。
④为防止质粒和目的基因的自身环化以及目的基因与载体的反向连接，可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒。
(6)DNA片段的扩增——PCR
①实验原理
PCR扩增DNA片段的原理：DNA半保留复制。PCR还利用了DNA的热变性原理：通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。
②方法步骤
预变性：使DNA充分变性，以利于引物更好地和模板结合。
循环程序 变性 复性 延伸
预变性 94 ℃，5 min
30次 94 ℃，30 s 55 ℃，30 s 72 ℃，1 min
最后1次 94 ℃，1 min 55 ℃，30 s 72 ℃，10 min
③相关数据
项目 n轮循环
DNA分子数 2n
含引物A(或B)的DNA分子数 2n－1
同时含引物A、B的DNA分子数 2n－2
共消耗的引物数量 2n+1－2
两端等长的DNA分子数 2n－2n
④PCR技术中“引物”归类分析
a．引物的作用：DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链。不同引物可结合不同的目的基因并进行扩增。
b.引物的处理：由于引物延伸从3′端开始，3′端不能进行任何修饰，引物5′端对扩增特异性影响不大，因此给予修饰不影响扩增特异性。引物5′端修饰包括加酶切位点、标记生物素、荧光等。为了使经PCR扩增的目的基因能与载体正常结合，需要在2种引物的5′端添加不同的限制酶的识别序列，其目的是保证目的基因定向插入载体并避免目的基因自身环化。
(7)PCR产物的鉴定——电泳原理
①电泳是指在电场作用下，带电分子向着与它所带电荷相反的电极移动的现象。
②DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。
③在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。
④凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来。
(8)DNA的粗提取与鉴定
①实验原理
a．DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精。
b．DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2 mol/L的NaCl溶液。
c．在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。
②实验步骤
11．蛋白质工程
(1)目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。
(2)操作手段：改造或合成基因。
(3)设计流程：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。
1．酒精发酵后期，拧松瓶盖的间隔可以适当延长。 (　　)
2．食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖。 (　　)
3．果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产相比，发酵结束后都必须进行消毒以延长保存期。 (　　)
4．植物组织培养时，外植体须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒。 (　　)
5．克隆牛技术涉及体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植等过程。 (　　)
6．将黑色小鼠囊胚的内细胞团部分细胞注射到白色小鼠囊胚腔中，接受注射的囊胚发育为黑白相间的小鼠(Mc)。获得Mc的生物技术属于核移植。 (　　)
7．已知不同分子量DNA可分开成不同条带，相同分子量的为一条带。用某种限制性内切核酸酶完全酶切环状质粒后，出现3条带，表明该质粒上一定至少有3个被该酶切开的位置。 (　　)
8．将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗，该生物技术操作对遗传物质的改造，不会遗传给子代。 (　　)
9．基因表达载体中含有启动子和密码子。 (　　)
10．PCR扩增时，50 ℃左右，引物与作为模板的单链DNA特定部位相互配对、结合。 (　　)
11．若通过基因的定点诱变，改变了某蛋白质的一个氨基酸，则属于蛋白质工程，改变的是基因的编码区。 (　　)
12．在凝胶中DNA分子的迁移速率只与DNA分子的大小有关。 (　　)九、生物技术与工程
1．生物技术在食品加工方面的应用
(1)果酒制作的4个方面
①菌种来源：酒精发酵的菌种来自附着在果皮上的野生型酵母菌。
②发酵原理：酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸并进行大量繁殖，在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精。
③温度控制：18～30 ℃，酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃。
④酒精的检测：在酸性条件下，重铬酸钾可与酒精反应呈现灰绿色。
(2)果醋制作的3个方面
①菌种来源：果醋发酵的菌种来自变酸酒表面的菌膜。
②发酵原理：醋酸菌是好氧细菌，当O2、糖源都充足时能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸；当缺少糖源时，则直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸。
③温度控制：多数醋酸菌的最适生长温度为30～35 ℃。
(3)泡菜制作的2个方面
①菌种来源：制作泡菜的菌种主要来自植物体表面天然的乳酸菌。
②发酵原理：泡菜制作过程的发酵主要是乳酸菌分解葡萄糖产生乳酸的过程。
2．微生物的利用
(1)培养基
①培养基的概念：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。
②培养基的营养成分：培养基可为微生物提供碳源、氮源、无机盐和水等主要营养物质。
(2)无菌技术
①三种常用的消毒方法：煮沸消毒法、巴氏消毒法及化学药剂消毒法。
②三种常用的灭菌方法：灼烧灭菌——接种环、接种针等金属器具；干热灭菌——主要针对玻璃器皿等；湿热灭菌——主要针对培养基等。
(3)微生物培养的基本操作
①培养基的制备：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。
②倒平板操作：待培养基冷却至50 ℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。
③平板划线操作：通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。
④稀释涂布平板法：先将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。
(4)微生物的纯化与计数
①纯化微生物的方法：常用平板划线法和稀释涂布平板法。
②微生物的计数方法：常用显微计数法和稀释涂布平板法。
(5)微生物的筛选
①尿素分解菌的筛选：以尿素为唯一氮源的选择培养基可以筛选能分解尿素的细菌。
②尿素分解菌的鉴别：在以尿素为唯一氮源的选择培养基中添加酚红指示剂，可以鉴别分解尿素的细菌。
3．发酵工程
(1)基本环节：→接种→发酵罐内发酵→分离、提纯产物→获得产品。
(2)啤酒的工业化生产
①主发酵：酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成。
②后发酵：澄清、成熟的啤酒。
4．植物细胞工程
(1)植物组织培养技术
①理论基础：细胞的全能性。
②一般过程(无菌条件)
③植物激素在植物组织培养中的作用
生长素/细胞分裂素 植物组织的发育方向
高 有利于根的分化，抑制芽的形成
低 有利于芽的分化，抑制根的形成
适中 促进愈伤组织的形成
④两个易错点
a．光照：在愈伤组织诱导阶段，对有些植物来说，避光培养有利于细胞脱分化形成愈伤组织。当愈伤组织再分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。
b．植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖，原因是蔗糖既可提供充足的碳源，又可维持相对适中的渗透压。
(2)植物体细胞杂交
①原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性。
②基本过程：制备原生质体→原生质体融合→杂种细胞→愈伤组织→杂种植株。
③诱导融合方法：物理法(电融合法、离心法)和化学法(聚乙二醇融合法、高Ca2+—高pH融合法)。
④细胞融合成功的标志：再生出细胞壁。
⑤重要意义：在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
(3)植物细胞工程的应用
①植物繁殖的新途径：快速繁殖、作物脱毒等。
②作为新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用等。
③细胞产物的工厂化生产(次生代谢物：次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。在该过程中产生的一类小分子有机化合物就是次生代谢物；方法：植物细胞培养)。
5．动物细胞工程
(1)过程
(2)条件
①营养条件：糖类、氨基酸、无机盐、维生素、微量元素等。此外通常还需加入血清等一些天然成分等。
②无菌、无毒的环境：培养液和所有培养用具灭菌处理；无菌环境下操作；培养液定期更换的原因：以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
③温度、pH和渗透压：适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以(36.5±0.5) ℃为宜；适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4。
④气体环境：95%空气和5%CO2。O2作用：细胞代谢所必需的；CO2的主要作用：维持培养液的pH。
6．动物细胞融合技术与单克隆抗体
7．动物体细胞核移植技术
(1)概念：将动物的一个体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。
(2)基础：动物体细胞核具有全能性。
(3)过程：核移植→重组细胞→重构胚→个体。
8．胚胎工程的理论基础
(1)受精
①使精子获能的方法有直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。获能液的成分因动物种类不同而有所差异，常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。
②精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
③不同动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等；有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等。但它们都要在输卵管内进一步成熟。到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。
④减数分裂Ⅱ、受精作用和受精卵的早期细胞分裂都是在雌性动物的输卵管中进行的。
⑤卵子减数分裂Ⅱ是在精子和卵子结合的过程中完成的。
(2)早期胚胎发育过程：受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚。
9．胚胎工程技术及其应用
(1)胚胎移植
①基本流程(如图)
②实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
③优势：可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
(2)胚胎分割
10．基因工程
(1)基因工程的3种基本工具
①限制性内切核酸酶：识别特定核苷酸序列，并在特定位点上切割DNA分子。
②DNA连接酶：E.coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率要远远低于T4 DNA连接酶。
③载体需具备的条件
a．能在宿主细胞内稳定存在并大量复制；
b．有一个至多个限制酶切割位点；
c．具有特殊的标记基因，以便对含目的基因的受体细胞进行筛选。
(2)获取目的基因的2条途径
①通过构建的基因文库中获取；
②利用PCR技术扩增。
(3)将目的基因导入受体细胞的3种类型
①植物：体细胞或受精卵——常用农杆菌转化法(双子叶植物和裸子植物)、花粉管通道法。
②动物：受精卵——显微注射法。
③微生物：细菌(常用大肠杆菌)——钙离子处理法。
(4)分子水平检测的3个方面(目的基因的检测与鉴定)
①检测目的基因是否插入转基因生物的DNA上：PCR等技术。
②检测目的基因是否转录出mRNA：PCR等技术。
③检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原—抗体杂交技术。
(5)基因工程的核心步骤：基因表达载体的构建
①启动子和终止子
启动子(DNA片段)≠起始密码子(位于mRNA上)。
终止子(DNA片段)≠终止密码子(位于mRNA上)。
②目的基因插入位置：启动子与终止子之间。
③启动子具有物种特异性和组织特异性，例如用乳腺生物反应器生产药用蛋白的时候，将药用蛋白基因连接在乳腺蛋白基因的启动子下游。
④为防止质粒和目的基因的自身环化以及目的基因与载体的反向连接，可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒。
(6)DNA片段的扩增——PCR
①实验原理
PCR扩增DNA片段的原理：DNA半保留复制。PCR还利用了DNA的热变性原理：通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。
②方法步骤
预变性：使DNA充分变性，以利于引物更好地和模板结合。
循环程序 变性 复性 延伸
预变性 94 ℃，5 min
30次 94 ℃，30 s 55 ℃，30 s 72 ℃，1 min
最后1次 94 ℃，1 min 55 ℃，30 s 72 ℃，10 min
③相关数据
项目 n轮循环
DNA分子数 2n
含引物A(或B)的DNA分子数 2n－1
同时含引物A、B的DNA分子数 2n－2
共消耗的引物数量 2n+1－2
两端等长的DNA分子数 2n－2n
④PCR技术中“引物”归类分析
A．引物的作用：DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链。不同引物可结合不同的目的基因并进行扩增。
B．引物的处理：由于引物延伸从3′端开始，3′端不能进行任何修饰，引物5′端对扩增特异性影响不大，因此给予修饰不影响扩增特异性。引物5′端修饰包括加酶切位点、标记生物素、荧光等。为了使经PCR扩增的目的基因能与载体正常结合，需要在2种引物的5′端添加不同的限制酶的识别序列，其目的是保证目的基因定向插入载体并避免目的基因自身环化。
(7)PCR产物的鉴定——电泳原理
①电泳是指在电场作用下，带电分子向着与它所带电荷相反的电极移动的现象。
②DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。
③在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。
④凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来。
(8)DNA的粗提取与鉴定
①实验原理
a．DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精。
b．DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2 mol/L的NaCl溶液。
c．在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。
②实验步骤
11．蛋白质工程
(1)目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。
(2)操作手段：改造或合成基因。
(3)设计流程：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。
1．酒精发酵后期，拧松瓶盖的间隔可以适当延长。 (√)
2．食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖。 (√)
3．果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产相比，发酵结束后都必须进行消毒以延长保存期。 (×)
提示：果酒的家庭制作不需要进行消毒。
4．植物组织培养时，外植体须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒。 (×)
提示：外植体的消毒步骤为流水冲洗→70%酒精消毒30 s→无菌水清洗2～3次→次氯酸钠溶液处理30 min→无菌水清洗2～3次。
5．克隆牛技术涉及体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植等过程。 (√)
6．将黑色小鼠囊胚的内细胞团部分细胞注射到白色小鼠囊胚腔中，接受注射的囊胚发育为黑白相间的小鼠(Mc)。获得Mc的生物技术属于核移植。 (×)
提示：内细胞团是由已经分化的细胞组成，获得Mc的生物技术并未利用核移植技术。
7．已知不同分子量DNA可分开成不同条带，相同分子量的为一条带。用某种限制性内切核酸酶完全酶切环状质粒后，出现3条带，表明该质粒上一定至少有3个被该酶切开的位置。 (√)
8．将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗，该生物技术操作对遗传物质的改造，不会遗传给子代。 (√)
9．基因表达载体中含有启动子和密码子。 (×)
提示：基因表达载体中不含密码子。
10．PCR扩增时，50 ℃左右，引物与作为模板的单链DNA特定部位相互配对、结合。 (√)
11．若通过基因的定点诱变，改变了某蛋白质的一个氨基酸，则属于蛋白质工程，改变的是基因的编码区。 (√)
12．在凝胶中DNA分子的迁移速率只与DNA分子的大小有关。 (×)
提示：DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。

展开更多......

收起↑