高考生物基础知识精编.doc
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1、高三生物技术实践考点一果酒、果醋、腐乳制作的比较项目内容果酒和果醋的制作腐乳的制作作用菌种果酒:酵母菌果醋:醋酸菌以_毛霉为主原理酵母菌在_无氧_条件下将葡萄糖氧化成乙醇醋酸菌在_有氧_条件下将_乙醇_氧化为醋酸毛霉等微生物产生的_蛋白酶和_脂肪酶_分别将蛋白质、脂肪分解成小分子有机物原料选择新鲜葡萄(或苹果)含水70%的豆腐注意事项控制好发酵条件:18-25、30-35防止发酵液被污染,温度15-18防止杂菌污染【知识归纳】 果酒和果醋发酵装置的设计:(1)因酵母菌的繁殖需要空气,醋酸菌是好氧菌,所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需氧。因酵母菌在无氧条件下才能产生酒精,应控制充入氧
2、的量,故应在充气口设置开关。(2)由于在酒精发酵过程中产生CO2,因此又需设排气口;为防止空气中微生物的污染,排气口应连接一个长而弯曲的胶管。(3)因要对发酵的情况进行及时监测,应设置出料口便于取料。(4)果酒和果醋的发酵装置及各个部件的作用如下表:装置图结构作用充气口醋酸发酵时连接充气泵,输入无菌空气;制果酒时关闭充气口排气口用来排出CO2长而弯曲的胶管防止空气中微生物的污染出料口便于取料,及时监测发酵进行的情况考点二微生物的分离、培养与应用1消毒和灭菌的比较项目条件结果常用方法应用范围消毒较为温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分对人体有害的微生物煮沸消毒法日常用品巴氏消毒法不耐高温
3、的液体化学消毒法用酒精擦拭双手,用氯气对水源进行消毒等灭菌剧烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子灼烧灭菌法接种工具干热灭菌法玻璃器皿、金属工具等高压蒸汽灭菌法培养基及容器的灭菌2.纯化微生物的接种方法项目平板划线法稀释涂布平板法原理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。在数次划线后培养,可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体,即单个菌落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、优点可以观察菌落特征,对混合菌进行分离可以计数,可以观察菌落特征缺点不能计数吸收量较少,较麻烦,平板不干燥效果不好,容易蔓延注意点首尾区域不能连接,接种工具灼烧后冷却涂布要均匀检测微生物数量可采用显微计数(血细胞计数板计数)法或稀释涂布平板法法计数。3、微生物的应用(1)土壤中分解尿素的细菌的分离(酚红、样品稀释、培养观察、以尿素为唯一氮源、稀释涂布平板法)(2)纤维素分解菌的筛选(纤维二糖 CX 葡萄糖苷 刚果红 红色复合物 透明圈)考点三生物技术在其他方面的应用1DNA的粗提取与鉴定基本原理方法目的DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同,在0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度
5、最低,如下图所示:溶于NaCl溶液中并稀释NaCl溶液浓度为2 mol/L时,DNA溶解,而部分蛋白质发生盐析生成沉淀,通过过滤可除去部分蛋白质及不溶于NaCl溶液的杂质将NaCl溶液稀释至0.14 mol/L时,DNA析出,过滤可除去溶于NaCl溶液中的部分蛋白质和其他杂质DNA不被蛋白酶所水解加入嫩肉粉嫩肉粉中含的木瓜蛋白酶可水解蛋白质DNA不溶于酒精、蛋白质等溶于酒精加入冷却酒精(体积分数为95%)DNA析出,除去溶于酒精的蛋白质DNA可被二苯胺染成蓝色加入二苯胺试剂,并沸水浴鉴定DNA2、加酶洗衣粉的去污机理(蛋白质 小分子肽 甘油 脂肪酸 麦芽糖 纤维 )3.酵母细胞的固定化及发酵程
6、序 (活化 GaCl2 GaCl2 海藻酸钠 海藻酸钠 快速搅拌 酵母细胞的固定 洗涤或冲洗 无菌水)4、直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点:现代生物科技专题考点一、基因工程1、 基因工程的概念基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切拼接导入表达结果人类需要的基因产物2、 基因工程的操作工具 (1)分子手术刀限制性核酸内切酶 限制性核酸内切酶简称限制酶,主要存在于原核生物中,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并且能在特定的切点上切割DNA分子。NA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式黏性末端和平末端(
7、如下图所示)。当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA的两条链分别切开时,产生的是黏性末端,而当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时,产生的则是平末端。 注意:用限制酶切割DNA分子时,被破坏的是DNA链中的磷酸二酯键(即连接相邻两个脱氧核苷酸的键)。黏性末端是指双链DNA分子被限制酶切开后,切口处的两个末端伸出的由若干特定核苷酸组成的单链。(2)分子缝合针DNA连接酶从上图中可以看出,把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割,然后让二者的黏性末端按碱基互补配对原则形成双链,用DNA连接酶催化两条DNA链的相邻两个碱基之间形成磷酸二酯键,从而将相邻的脱氧核苷酸连接起来。DNA连接酶有两类:一类
8、是从大肠杆菌中分离得到的,称为Ecoli DNA连接酶;另一类是从T4噬菌体中分离出来的称为T4 DNA连接酶。Ecoli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来,不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。而T4-DNA连接酶既可以连接双链DNA片段互补的黏性末端,又可以连接双链DNA片段的平末端,但连接平末端的效率较低(3)分子运输车一基因进入受体细胞的载体 使用运载体的目的 在基因工程中使用运载体有两个目的:一是用它作为运载工具,将目的基因转移到宿主细胞中去;二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制(称为克隆)。 运载体的种类 现在所利用的运载体主要有两类:一类是细
9、菌的质粒,它是一种相对分子质量较小、独立于细菌核区DNA之外的双链环状DNA。另一类运载体是噬菌体或某些灭活的病毒等。现在人们还在寻找新的运载体,如叶绿体或线粒体等也有可能成为运载体。 基因的运载体必须具备的条件 a载体DNA必须有一个或多个限制酶的切割位点,以便目的基因可以插入到载体上去。这些供目的基因插入的限制酶的切点所处的位置,还必须是在质粒本身需要的基因片段之外,这样才不至于因目的基因的插入而导致其自身失活。 b载体DNA必须具备自我复制的能力,或可以整合到受体染色体DNA上随受体染色体DNA的复制而同步复制。 c载体DNA必须带有标记基因,以便重组后进行重组子的筛选。 d载体DNA必
10、须是安全的,不会对受体细胞有害,不能进入到除受体细胞以外的其他生物细胞中去。e载体DNA分子大小应适中,以便提取和在体外进行操作,太大则不便操作。3、基因工程的操作程序(1)目的基因的获取(三种方法):从基因文库中获取。利用PCR技术扩增:其实质是在体外对目的基因进行大量复制。 a、过程:变性复性延伸 b、设计引物的关键:大小合适,太短会与模板任意配对:太长会影响特异性扩增,甚至自身内部碱基配对而失效。引物之间也不能配对;引物的碱基比例要合适,有利于复性温度的统一;人工合成法。(化学合成法或反转录法)(2)基因表达载体的构建(此为“核心步骤”): 基因表达载体的组成:目的基因启动子目的基因终止
11、子复制原点。(3)将目的基因导入受体细胞 导入植物细胞农杆菌转化法、花粉管通道法、基因枪法;受体细胞:受精卵或体细胞 导入动物细胞显微注射法(受体细胞:受精卵或胚胎干细胞等)。 导入微生物细胞使用Ca2处理细胞。(4)目的基因的检测与鉴定: 导入检测:DNA杂交杂交技术(使用DNA探针)。 (分子杂交 抗原抗体杂交) 个体生物学水平鉴定:如对转基因作物进行抗虫或抗病等的接种实验。4.基因工程与蛋白质工程比较蛋白质工程基因工程过程预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列获取目的基因基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定基因人为改造的基
12、因(基因修饰或基因合成)天然外源基因实质定向改造或生产人类所需蛋白质定向改造生物的遗传特性,以获得人类所需的生物类型或生物产品(基因的异体表达)结果生产自然界中没有的蛋白质生产自然界中已有的蛋白质考点二 细胞工程1、植物细胞工程(一)植物组织培养 1、该过程体现了细胞的全能性,已分化细胞具有全能性的原因是每一个细胞都含有该物种全部的遗传物质。 2、全能性高低的比较:受精卵(最高)卵细胞(精子)体细胞;植物体细胞动物体细胞;胚胎干细胞其它干细胞体细胞 说明:卵细胞和精子是已分化的细胞,而受精卵和胚胎干细胞未分化;动物体细胞全能性目前只表现出细胞核全能性。 3植物组织培养过程中注意的问题 (1)该
13、过程从繁殖方式上应为无性繁殖,细胞分裂方式为有丝分裂,包含脱分化和再分化两个阶段。 (2)愈伤组织是脱分化、高度液泡化的细胞,故细胞内无叶绿体,不能进行光合作用,只能以现成有机物来提供物质和能量;其代谢方式为异养、需氧;有细胞壁,有大液泡,故仍可进行质壁分离;该过程进行有丝分裂,故愈伤组织应是具有细胞周期的细胞;愈伤组织为脱分化后形成的细胞,故应视为无分化的细胞(同受精卵一样,未分化)。 (3)获取细胞产品的时期应为脱分化之后再分化之前的愈伤组织;制作人工种子需再分化后形成的胚状体阶段。(二)植物体细胞杂交 1概念: 用来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞,并且把杂种细胞培育成新的植物体的方
14、法。 2原理:膜的流动性和细胞的全能性。 3过程:该图是两种不同品种的植物细胞A、B进行细胞融合的过程。 C:用酶解法去掉细胞壁,获得原生质体的过程,所用酶为纤维素酶和果胶酶; D:在诱导剂的作用下进行诱导融合,先进行膜的融合,再进行核的融合,最后形成杂种细胞E,E细胞有三种(AA型、BB型、AB型,只有AB型才是我们所需要的杂种细胞,所以需要进行筛选); 常用的诱导方法-物理法:离心、振动、电刺激;化学法:聚乙二醇(PEG) G:表示细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成; F:表示进行组织培养。 4该技术的目的 植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株,而不是形成杂种细胞就结束。杂种植株特征:具
15、备两种植物的遗传特征,原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。 5该技术在育种上应用时最大的优点: 克服远缘杂交的不亲和障碍。 6该技术培育过程中注意的问题 若上图中A含有2X条染色体,2个染色体组,基因型为Aabb,B含有2Y条染色体,2个染色体组,其基因型为ccDd,则新植株应为四倍体,其体细胞中染色体为2X+2Y,基因型为AabbccDd,从中不难看出,体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞,不管染色体、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。 该过程培育新品种的过程中,遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律,因为只有有性生殖进行减数分裂过程中才符合遗传定律,而体细胞杂交未有此过程。 7未解决
16、的问题目前还不能让杂种细胞完全按人们的需要去表达亲代的优良性状,如番茄马铃薯。2、动物细胞工程(一)动物细胞培养 幼龄动物组织或胚胎 单个细胞细胞悬液细胞贴壁生长细胞悬液细胞株或细胞系特别提醒 理解一组概念:细胞贴壁、接触抑制、原代培养、传代培养。 制成细胞悬液的主要目的:使培养的细胞与培养液充分接触。 10代以内细胞保持正常的二倍体核型,无突变发生,常用于实践或冷冻保存。 超过50代,极少数细胞突破自然寿命极限,突变成癌细胞,具有无限增殖能力;若超过50代,细胞不再增殖,全部死亡,则说明细胞没有发生癌变。 原代培养和传代培养 将动物的器官或组织用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,分散成单个细胞,然后
17、制成细胞悬液,放入培养瓶内,放在适宜的条件下培养,一般细胞繁殖110代,就发生接触抑制,这种培养叫原代培养。原代培养的细胞由于接触抑制不再分裂,还要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理后,再分瓶培养,让细胞继续增殖,这种培养叫传代培养。传代培养一般传至10代直至50代就不能再分裂了,这时细胞核内遗传物质未发生变化,形成的细胞群叫细胞株。传代培养过程中有个别细胞传至50代以后,由于遗传物质改变,失去接触抑制,成为无限增殖的。说明 分瓶之前,称原代培养;出现接触抑制用胰蛋白酶处理,再分瓶培养为传代培养。(二)动物细胞核移植技术1过程: 2分类:体细胞核移植因分化程度高,移植成活率低;干细胞核移植因分化程度低
18、,移植成活率高。 3应用: (1)在畜牧业中,加速优良种畜改良进程; (2)保护濒危物种; (3)生产医用蛋白; (4)用于组织、器官移植。 (三)比较植物组织培养和动物细胞培养的比较特别提醒: 细胞核移植技术中注入去核卵母细胞中的不是供体细胞核,而是整个细胞,伴随着两细胞融合,体现细胞膜的结构特点:具有一定的流动性。 受体细胞为减数第二次分裂中期的次级卵母细胞,此时在透明带内包含着第一极体,在去核的同时连同第一极体一并去掉。 该技术形成重组细胞发育成一个新个体,体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。 用卵母细胞做受体细胞原因:a卵母细胞体积大,便于操作;b卵黄多,营养物质丰富;c易激发细
19、胞核全能性的表达。克隆属于无性繁殖,产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。动物细胞培养基成分特有的动物血清含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等多种成分。两技术手段培养过程中都进行有丝分裂,都是无性繁殖,都可称克隆,都不涉及减数分裂。植物组织培养最终产生新个体,体现全能性;动物细胞培养产生大量细胞,不形成新个体,故不能体现全能性。(4) 动物细胞融合技术的应用单克隆抗体的制备(效应B细胞 BB细胞 瘤瘤细胞 杂交瘤细胞 杂交瘤细胞 培养液 腹腔 特定)第一次筛选:利用特定选择培养基筛选,获得杂交瘤细胞(可能有其它能增值的细胞),即AB型细胞(A为浆细胞,B为骨髓瘤细胞),该细胞既能分泌抗体
20、又能大量增殖,筛选掉A、B、AA、BB型细胞。第二次筛选:利用多孔板法和抗原抗体杂交法筛选,获得产生特定抗体的杂交瘤细胞。(五)、植物体细胞杂交与动物细胞融合比较植物细胞杂交(番茄马铃薯植株)动物细胞融合(单克隆抗体制备)过 程第1步原生质体的制备(酶解法)正常小鼠的处理(注射灭活抗原)第2步原生质体的融合(物化法)动物细胞融合(物化生法)第3步杂种细胞的筛选和培养杂交瘤细胞的筛选和培养第4步杂种植株鉴定提纯单克隆抗体(特异性强、灵敏度高)原理/理论基础细胞膜的流动性、植物细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞增殖融合前处理酶解法除去细胞壁:纤维素酶、果胶酶注射特定抗原法免疫处理正常小鼠促融因子物理
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