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学科:生物年级：

版本：冲刺版期数：2342

本周教学内容：专题十四现代生物技术

生物技术（也称生物工程）是生物科学与工程技术有机结合而兴起的一门综合性科学技术。它是以生物科学为基础，运用先进的科学原理和工程技术手段加工或改造生物材料，如DNA、蛋白质、染色体、细胞及至整个生物体，从而生产出人类所需要的生物或生物制品，甚至于改造我们人类自身等。

一、细胞工程

细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合技术科学。

细胞工程涉及的领域相当广泛，就其技术范围而言，大致有细胞融合技术、细胞拆合技术、染色体导入技术、基因转移技术、胚胎移植技术和细胞组织培养技术等。

1．细胞融合技术

细胞融合技术是指把两个细胞（可以是同种细胞，也可以是异种细胞）在融合剂的作用下，融合成一个细胞的技术。如图14-1所示。应用细胞融合技术进行细胞杂交，能够克服远缘杂交不育的缺陷，对培育新品种具有广阔的应用前景。

图14-1

2．细胞拆合技术

细胞拆合技术也称为细胞核（包括细胞器）移植技术，是将细胞核和细胞质用某种方法拆开，然后再把分离的细胞核和胞质体重新组合成一个新细胞。把从细胞中分离出来的染色体或基因转入另一个细胞中，赋予重建的细胞以某种新的功能，这属于染色体导入或基因转移的技术范畴。

3．细胞培养技术

细胞培养技术是将生物体内的某一组织分散成单个细胞，接种在人工配制的适于细胞生长发育的培养基上，然后在适当的无菌的生长条件下(如一定的光照、温度或pH值等)进行培养，使细胞能够生长和不断增殖的技术。由于从组织中分离单细胞并分化成生物体的技术难度较大，目前多采用组织培养技术。如通过植物胚胎（成熟或未成熟胚）或器官（根尖、茎尖、叶原基、花药等）的离体培养，再生成新植株（试管苗）。这种方法能快速、大量繁殖一些有价值的苗林、花卉、药材和濒危植物等。

4．细胞工程的应用

单克隆抗体：将免疫B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合在一起，形成杂交瘤细胞。这种细胞既能像肿瘤细胞那样长期进行无性繁殖，又能像B淋巴细胞那样分泌抗体。而且由于这种抗体可以是由单一的无性繁殖细胞系的细胞产生的，故又称为单克隆抗体。这种技术在临床上得到了广泛的应用。

植物组织培养：在人工操作下，将植物的器官、组织或细胞从植物体上取出，在一定的容器里供给适当的营养物质，使它们得到分化、发育和生长的培养技术。用于组织培养中的植物细胞或器官称为外植体。外植体在人工培养基上恢复分裂后，形成一群形态、结构相同或相似的还未分化的细胞群称为愈伤组织，愈伤组织细胞在一定的外界因素的诱导下开始分化，最后发育成一个完整的植物体。该技术的基本原理是植物细胞的全能性。这一技术目前主要用于作物的改良和有用生理物质的生产方面。采用植物组织培养技术，用一小块植物组织在一年内就能培养出成千上万甚至几十万株小苗，这对引入优良品种或难以繁殖的名贵品种更具优越性。由相物的茎尖通常不受病毒感染，利用茎地行组织培养就可以获得无病毒植株。

试管动物（婴儿）:通过体外受精和胚胎移植技术而产生的动物或婴儿。在这一技术过程中，精子和卵子从动物（人）体内取出来，在人工提供的生活条件下（通常是在试管中）进行受精，并让体外受精的受精卵在试管中发育，再把发育到一定阶段的胚胎移植到“代理母亲”动物（人）的子宫内继续发育直到诞生。试管婴儿主要是在夫妻间进行的，其目的是解决不育问题。

克隆动物：一般是指通过无性繁殖形成动物后代。1997年，英国生物学家首次用羊的体细胞成功地克隆了一只小母羊，即多利绵羊。克隆是指无性繁殖系，具体地说，是指从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。克隆也可指无性繁殖的过程。

多利绵羊的培育过程是：将一只母羊(A羊)卵细胞的细胞核中所有的染色体吸出，得到不含遗传物质的卵细胞。然后将实验室里培养的另一只母羊（B羊）的乳腺上皮细胞的细胞核注入到无细胞核的卵细胞中，并进行电激融合，这样就形成了一个含有新的遗传物质的卵细胞。融合后的卵细胞开始卵裂，形成早期的胚胎。然后，把这个胚胎移植到第三只母（C羊）的子宫内，让它继续发育。胚胎发育成熟后，C羊就产下了小母羊多利。如图14-2所示。这只小母羊的遗传性状与B羊的完全相同，简直就是B羊的复制品。在这之前，我国生物学家曾用胚胎细胞作为供核细胞，培育出了克隆牛和克隆兔。但是，多利羊在技术上的突破之处在于供核细胞是体细胞。这说明高度分化的动物体细胞的细胞核，仍然具有全能性，在合适的条件下，就可能发育成新的个体。克隆技术在繁育优良部、治疗人类遗传病、抢救濒危物种和保护生物多样性等方面有广阔的应用前景。

二、发酵工程

发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物，主要是微生物的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些地生产过程的一种技术。人们熟知的利用酵菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精、利用乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶、利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术精了很大的朋，并且已经进入能以为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的前景。例如，利用DNA重组技术有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。

三、酶工程

酶工程是指在一定的生物反应器中，利用酶的生物催化作用，生产出人类所需产品的一门科学技术。作为生物技术重要支柱之一的酶工程真可以说是造福人类，成果喜人。

蔗糖几乎全部是通过加工甘蔗或甜莱得到的。但是，甘蔗和甜菜的种植范围都比较有限，因此，蔗糖的产量也就受到了影响。能不能利用淀粉来生产类似蔗糖的物质呢？科学家通过-淀粉酶、糖化酶和固定化葡萄糖异构化酶，将淀粉转化成和蔗糖具有同样甜度的甜味剂——高果糖浆。现在，一些发达国家高果糖浆的年产量已达到几百万吨，高果糖浆在许多饮料的制造中已经逐渐替代了蔗糖。

胰岛素是胰脏中胰岛细胞分泌的一种激素，是由两条肽链组成的一种蛋白质：一条由21个氨基酸组成，称为A链；另一条由30个氨基酸组成，称为B链。胰岛素是治疗糖尿病的一种常用药物。由于糖尿病患者很多，胰岛素的需要量很大，所以许多糖尿病患者使用的曾是猪的胰岛素。但是，猪胰岛素与人胰岛素在化学结构上有一处差别：猪胰岛素B链上最后一个氨基酸是丙氨酸，人胰岛素B链上最后一个氨基酸是苏氨酸。因此，用猪胰岛素治疗人的糖尿病，容易使一些患者产生免疫反应。近些年来，科学家们采用酶工程的方法，利用一种专一性极高的酶，切下并移去猪胰岛素B链上的那个丙氨酸，然后接上一个苏氨酸。这样猪的胰岛素就魔术般地变成人的胰岛素了。

现在，科学家正在研究如何修饰酶的化学结构，以便改善酶的性能；用DNA重组技术大量地生产酶，甚至设计酶的基因，以便人工合成出自然界中没有的酶来。

四、基因工程

基因工程也称为遗传工程，是生物技术的主体技术。基因工程是指按照人类的愿望，将不同生物的遗传物质在体外人工剪切并和载体重组后转入细胞内进行扩增，并表达产生所需蛋白质的技术。基因工程能够打破种属的界限，在基因水平上改变生物遗传性，并通过工程化为人类提供有用产品及服务。

1．基因工程的基本步骤

第一步：获得符合人类意愿的基因，即获得目的基因。目的基因是依据基因工程设计中所需要的某些DNA分子片段，含有所需要的完整的遗传信息。获得目的基因的方法很多，目前采用的分离、合成目的基因的方法主要有：

超速离心法：根据不同基因的组成不同，即其内的碱基对的比例不同，其浮力、密度等理化性质也不同的原理，应用密度梯度超速离心机，直接将特殊的目的基因分离出来。

分子杂交法：采用加碱或加热的方法使DNA变成单链，而后加入有放射性标记的RNA，让DNA在特定的条件下，结合成DNA和RNA的杂交分子，再用多聚酶制备出足够数量的双链DNA分子，进而获得DNA目的基因。

反转录酶法：先分离出特定的mRNA，再用反转录酶做催化剂，以RNA为模板合成所需要的DNA目的基因。

合成法：如果已知目的基因的碱基排列顺序，可用酶法或化学法，直接合成目的基因。目前此法已很少采用。

第二步：把目的基因接到某种运载体上，常用的运载体有能够和细菌共生的质粒、温和噬菌体（病毒）等。

DNA重组技术：重组DNA就是让DNA片段和载体连接。外源DNA是很难直接透过细胞膜进入受体细胞的。即使进入受体细胞之中，也会受到细胞内限制性内切酶的作用而分解。目的基因结合到经过改造的细菌中的质粒（细菌细胞中的小环状DNA分子）或温和噬菌体（病毒）上后形成的组合体称为重组体DNA。在这一技术中，限制性内切酶是一种常用的工具酶，它能“切开”质粒的环形DNA，也能切取目的基因，然后把目的基因DNA片段与质粒DNA分子的两端，在连接酶的作用互补连接形成重组体DNA。

第三步：通过运载体把目的基因带入某生物体内，并使它得到表达。目的基因的表达是指目的基因进入受体细胞后能准确地转录和翻译。目的基因能否表达是基因工程是否成功的关键。

目前，人类已经利用外源基因，如人的生长激素基因、人胸腺激素基因、人干扰素基因、牛生长激素基因等，导入细菌中，生产出相应的产品，在临床上得到了广泛的应用，取得了可观的经济效益和社会效益。

2．转基因技术

1982年，美国科学家采用基因工程把从大鼠细胞分离出来的大鼠生长素基因通过处理，用显微注射法注射入小鼠受精卵内，妊娠结果分娩出21只小鼠，其中7只带有大鼠生长激素基因，6只小鼠的生长速度非常快，超出同窝其他小鼠的1．8倍，成为“巨型小鼠”。“巨型小鼠”没有什么经济价值，但是，这证明了外源基因可以直接导入高等动植物的细胞或受精卵中去，并能在这些细胞中得到表达，这种技术称为转基因技术。

导入外源基因的动、植物称为转基因动、植物。转基因植物已经在培养抗虫植物、抗病毒作物、抗除草剂作物、抗衰老作物等方面取得重要成果。如利用苏云菌杆菌毒蛋白基因转入烟草、番茄等植物体内，已经产生很好的抗虫效果。在转基因动物研究方面，转基因牛、转基因绵羊和山羊、转基因猪及转基因禽类和转基因鱼等方面也取得了许多重大的成果。

例题1在细胞工程——原生质体融合育种技术中，其技术的重要一环，就是要将营养细胞的细胞壁除去，通常采用的方法是酶解破壁法。

(1)你认为普通的植物细胞应选用哪两种酶将细胞壁去掉？

(2)如果将去除细胞壁的植物细胞放在等渗溶液中，细胞呈现什么形状？理由是什么？

解析植物细胞的细胞壁对植物细胞具有支持和保护作用，完成植物细胞的细胞融合，首先必须除去细胞壁。细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，所以选用的酶应是纤维素酶和果胶酶。去除细胞壁的植物细胞称为原生质体。由于酶具有专一性，所以用酶法去除植物细胞的细胞壁一般不会破坏原生质体的细胞，使植物细胞仍然保持活力。去除掉细胞壁的植物细胞已经没有细胞壁的保护，在其等渗溶液中，细胞的形状由于其表面张力的作用而成圆球。如果将其放入清水中，就会吸水膨胀，甚至破裂。

答案(1)应选用纤维素酶和果胶酶(2)呈圆球形失去了细胞壁保护的细胞，在等渗溶液中由于其细胞表面张力的作用形成的

例题2单克隆抗体是指（）

A．单个骨髓瘤细胞增殖产生的抗体B．单个B淋巴细胞增殖产生的抗体

C．单个杂交瘤细胞增殖产生的抗体D．单个抗体通过克隆化，产生大量抗体

解析详见“重点知识联系与剖析”中的相关知识。

答案C

例题3能克服远缘杂交的不亲和性技术是（）

A．组织培养B．细胞融合C．动物胚胎移植D．单倍体育种

解析植物组织培养的优势能够提高自然繁殖率比较低的名贵花卉、濒危物种等的无性繁殖率。动物胚胎移植能够提高动物的繁殖率。单倍体育种可以加快育种的进程。细胞融合能够克服远缘杂交的不亲和性。

答案B

例题4下列哪项技术与“试管婴儿”无关（）

A．体外受精B．动物胚胎移植C．细胞培养D．细胞拆合技术

解析详见“重点知识联系与剖析”中的相关知识。

答案D

例题5[2001年全国高考理科综合(江苏、浙江)卷]在啤酒生产过程中，发酵是重要环节。生产过程大致如下：将经过灭菌的麦芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，产生白色泡沫，溶解氧渐渐耗尽。随后，酵母菌繁殖速度迅速下降，糖度加速降低，酒精浓度渐渐上升，泡沫不断增多。当糖浓度下降一定程度后，结束发酵。最后分别输出有形物质和鲜啤酒。

根据上述过程回答以下问题：

(1)该过程表明啤酒酵母异化作用的特点是__________。

(2)初期酵母菌迅速繁殖的主要方式是______________。

(3)经测定酵母菌消耗的糖中，98．5％形成了酒精和其他发酵产物，其余1．5％则是用于_______________。

(4)请写出由麦芽糖→葡萄糖→酒精的反应方程式。

(5)如果酵母菌消耗的糖（设为麦芽糖，其分子量为342）有98．5％（质量分数）形成了酒精（分子量为46．0）和其他发酵产物。设有500t麦芽汁，其中麦芽糖的质量分数为8．0％，发酵后最多能生产酒精浓度为3．2％（质量分数）的啤酒多少吨？

解析这是一道以发酵为主线，联系代谢的类型及基本的化学计算的综合性测试题，对考生的能力要求较高，要求考生能运用所学的知识，解决生产实际中的问题。酵母菌是一种真菌，在生态系统中属于分解者。代谢类型同化作用方式为异养型，异化作用方式在有氧条件下可进行有氧呼吸，在无氧条件下可进行无氧呼吸。在有氧条件下酵母菌通过有氧呼吸获得的能量多，能够进行繁殖，繁殖的主要方式是出芽生殖。在无氧条件下酵母菌通过无氧呼吸获得的能量少，不能够进行繁殖，只能维持基本的生命活动。酵母菌在有氧条件下通过无氧呼吸只需分解少量的葡萄糖即能获得足够的能量用于生长、发育和繁殖。但在无氧条件下，通过无氧呼吸获得的能量很少，只有通过分解大量的葡萄糖指才能获得生命活动所需的最低能量需求。第(4)小题酵母菌以麦芽糖为基质进行发酵的化学反应方程式为：

第一步将麦芽糖分解为葡萄糖：C12H22H11+H2O2C6H12O6；

第二步将葡萄糖分解为乳酸：C6H12O62C2H5OH+2CO2。

第(5)小题的计算是在生产实际中的一种知识的应用。由于题目中提供的数量都是质量分数，所以计算时均以质量为标准进行计算。计算的思路是：先计算500t麦芽汁中含有的麦芽精的实际质量为：500t×8．0％=40t；其中用于发酵的麦芽糖的质量为：40t×98．5％=39．4t；按1个麦芽糖分子经酵母菌的发酵产生4分子酒精计算，39．4t麦芽糖经酵母完全发酵最多可产生的酒精质量为：设产生的酒精为对xt

1C12H22H11→4C2H5OH

3424×46

39．4tx

x=39．4t×4×46／342＝21．197661t

由于啤酒的酒精浓度为3．2％，所以可生产啤酒的量为：21．197661t÷3．2％≈662．43t。

计算的总算式为：500t×8．0%×98．5%××≈662．43t

答案(1)既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼呼(2)出芽生殖

(3)酵母菌自身的生长和繁殖

(4)C12H22O11+H2O2C6H12O6；C6H12O62C2H5OH+2CO2

(5)C2H5OH的分子量为46．0

500t×8.0%×98.5%××≈662t

例题6在现代发酵工程中，利用下列哪一项技术，有目的地改造原有的菌种并且提高其产量（）

A．细胞融合B．诱变育种C．克隆D．DNA重组技术

解析详见“重点知识联系与剖析”中的相关知识。

答案D

例题7将猪的胰岛素转变成人的胰岛素所使用的技术是（）

A．细胞融合技术B．酶工程技术

C．基因转移技术D．组织细胞培养技术

解析细胞融合技术是指两个细胞（可以是同种细胞，也可以是异种细胞）在融合因子的作用下，融合成一个细胞，这一技术在育种过程中有着重要的意义，它可以克服远缘杂交的不育性，从而可以培育出新的品种。基因转移技术是指将一个目的基因（所需要的基因）通过一定的途径转移到另一个细胞，赋予重建细胞以某种新的功能。组织细胞培养技术是指通过细胞分裂来繁殖大量细胞的技术，从繁殖的大量细胞中可以提取某物质，从而转化成生产力，如人生长素的制造、试管苗的大量生产等。酶工程技术是利用酶的催化作用在适宜的条件将一种物质转变成另一种物质，从而达到为人类生物某种产品的目的。

答案B

例题8现在生产的许多饮料和糖果中的甜味剂不是蔗糖而是高果糖浆，高果糖浆是淀粉通过一系列酶的催化作用转化而来的，下列哪一种酶在这一过程中是不需要的（）

A.-淀粉酶B．糖化酶C．葡萄糖异构酶D．纤维素酶

解析详见“重点知识联系与剖析”中的相关知识。

答案D

例题9已获得了某种蛋白质的mRNA，通过利用这个mRNA分子获得目的基因，在下列获得目的基因的方法中，哪一种最可取（）

A．超速离心法B．分子杂交法C．逆转录酶法D．合成法

解析详见“重点知识联系与剖析”中的相关知识。

答案C

例题10基因工程的正确操作步骤是（）

①目的基因与运载体相结合②将目的基因导入受体细胞③检测目的基因的表达④提取目的基因

A．③④②①B．②④①③C．④①②③D．③④①②

解析详见“重点知识联系与剖析”中的相关知识。

答条C

本周强化练习：

一、选择题

1．把胡萝卜的单个韧皮部的细胞放入配制的培养基上培养，获得了许多完整的植株。这种繁殖方式和细胞工程技术分别属于（）

A．抱子生殖和细胞拆合技术B．无性生殖和组织培养

C．配子生殖和细胞融合技术D．卵式生殖和细胞培养

2．将重组DNA导入细菌生产激素或蛋白质的过程一般称为（）

A基因工程B．细菌工程C．酶工程D．微生物工程

3.切取动物控制合成生长激素的基因，注入鲇鱼受精卵中，与其DNA整合后产生生长激素，从而使鲇鱼比同种正常鱼增大3～4倍。此项研究遵循的原理和这项技术分别是（）

A．DNA→RNA→蛋白质和转基因技术B．RNA→DNA→蛋白质和DNA重组技术

C．DNA→蛋白质→RNA和转基因技术D．RNA→蛋白质→RNA和细胞核移植技术

4．将甲绵羊体细胞的细胞核移入乙绵羊的去核卵细胞中，再将此卵细胞植入丙绵羊的子宫内发育，出生的小绵羊即“克隆绵羊”，此“克隆绵羊”（）

A．基因型与甲相同，性别一定与甲不同

B．基因型与乙相同，性别一定与乙相同

C．基因型与丙相同，性别一定与丙不同

D．基因型与甲相同，性别一定与甲相同

5．在植物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后，需要诱导产生出细胞壁，参与这一过程的细胞器是（）

A叶绿体、高尔基体B．线粒体、高尔基体

C．叶绿体、线粒体D．线粒体、内质网

6．将人的胰岛素基因，通过基因工程的方法转入大肠杆菌细胞内，结果在大肠杆菌细胞内表达而产生胰岛素，说明：不同种生物共用一套（）

A．遗传信息B．遗传密码C．DNAD．RNA

7．植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是（）

①体细胞全能性②离体植物器官、组织或细胞③根、芽④生长素和细胞分裂素⑤生长素和乙烯⑥愈伤组织⑦再分化⑧脱分化⑨植物体

A．①、②⑧⑥⑦③⑨、④B．①、②⑦⑥⑧③⑨、⑤

C．①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤D．①、②⑨⑧⑥⑦③、④

8．能提高良种家畜繁殖能力的生物工程技术是（）

A组织培养B．细胞融合C．胚胎移植D．细胞核移植

9．用于组织培养中的植物器官或组织，称为（）

A.组织切片B．原生质体C．外植体D．愈伤组织

10.下列有关动物胚胎移植的叙述中，不正确的一项是（）

A．从受孕母畜体内取出的受精卵或胚胎均能移植

B．受体母畜必须处于与供体母畜同步发情状态

C．超数排卵技术要使用一定的激素

D．试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管内进行

11．英国科学家应用哪一种关键的细胞工程技术，培育出著名的“克隆绵羊”——多利（）

A．细胞和组织培养B．细胞融合C．动物胚胎移植D．细胞核移植

12．在运用下列各种细胞工程技术培育生物新产品，操作过程中不可能形成愈伤组织的技术是（）

A．细胞和组织培养B．植物细胞融合

C．动物胚胎移植D．细胞核移植

13．在以下4种细胞工程技术中，培育出的新个体中，体内遗传物质均来自一个亲本的是（）

A．细胞和组织培养B．细胞融合

C．动物胚胎移植D．细胞核移植

14．当前生物化学的研究方法和技术在工农业生产上被广泛应用的一项新技术是（）

A．酶工程B．遗传工程C．发酵工程D．细胞工程

15．英国克隆羊“多利”的产生、“抗虫棉”的培育、“番茄马铃薯”的创造、单克隆抗体的制备、抗生素的生产依次是下列哪项生物技术取得的成果（）

①基因工程②细胞工程③发酵工程④酶工程

A．①②②③④B．②①③②②③C．①②④③③D．①②①③②

16．(1998年上海高考试题)表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛。产生这一结果最可能的原因是（）

A．试管动物培养B．胚胎移植C．胚胎分割移植D．受精卵移植

17．(1999年广东高考试题)下列哪一项属于克隆（）

A．将鸡的某个DNA分子片段整合到小鼠的DNA分子中

B．将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内

C．将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞

D．将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系

二、非选择题

1．生物学家做了下列实验(如图14-3)：①用红色荧光染料标记人细胞膜上的蛋白质；②用绿色荧光染料标记鼠细胞膜上的抗原；③把人和鼠的细胞融合为一，此细胞一半发红色荧光，另一半发绿色荧光，然后把此细胞在37℃下培养40分钟，再检查，两种颜色的荧光均匀分布在整个细胞表面。根据上述实验现象回答下列问题：

图14-3

(1)细胞融合时常用的病毒促融剂是_____________。

(2)上述细胞表面的两类荧光染料最终呈均匀分布状态，这是由于细胞具有_____的结果。

(3)这个实验证明构成细胞膜的_______分子和________分子大都是可以_________的，不是静止固定的。

(4)人和鼠细胞膜表面的抗原属于构成膜结构的____________。

2．用一根玻璃针将一个变形虫切成两半，有核的一半能继续生活，无核的一半死亡。如果将一个变形虫的核取出，无核部分能短期生存但不能繁殖后代，单独的细胞核则无法生存。如果在去核后3天，再植回一个细胞核，这个变形虫生活正常，如图14-4所示。根据上述结果回答下列问题：

图14-4

(1)正常细胞中核与质的关系是_________________________________。

(2)去核后的变形虫仍能生活一段时间，其原因是__________________。

(3)单独的细胞核不能生存的原因是_______________________________。

3．1978年，美国科学家利用生物工程技术，将人类胰岛素基因拼接到大肠杆菌的DNA分子中，然后通过大肠杆菌的繁殖，生产出了人类胰岛素。请回答：

(1)上述人类胰岛素的合成是在_________处进行的，其决定氨基酸排列顺序的mRNA的模板是由___________基因转录而成的。

(2)合成的该胰岛素含有51个氨基酸，由2条多肽链组成，那么决定它合成的基因中至少应含有碱基________个，若核苷酸的平均分子量为300，则与胰岛素分子对应的mRNA的分子量应为________；若氨基酸的平均分子量为90，该胰岛素的分子量约为_________。

(3)不同种生物之间的基因移植成功，说明了生物共用的是同一套____________。

(4)从进化的角度分析，它能说明____________________。

4．我国青年科学家陈炬成功地把人的干扰素基因嫁接到烟草的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒的能力，试分析：烟草有了抗病毒的能力，这表明，烟草体内产生了_______。这说明人和烟草共用一套_______，蛋白质合成的方法_______，也说明了DNA是_______。

5．某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法将基因a转移到马铃薯植物中，经检测，Amy在成熟块茎细胞的细胞间隙中发现。若将图14-5比作块茎细胞，请据图回答（题内如有括号，请在其中写出结构的标号，根线上写有关内容）:

图14-5

(1)a已整合到图中[]________结构中。

(2)在细胞核是以a为模板合成Amy的_________。

(3)Amy合成后，经[]______加工分泌到细胞外，定位在细胞间隙中。

(4)以本图比作块茎细胞的缺陷是该图中多画了［］_____________。

(5)如将该细胞置于30％蔗糖溶液中，细胞内的水势将比细胞外的水势____________。

6．图14-6是用萝卜根组织培养的某些过程示意图，请据图回答：

(1)请把组织培养的过程按正常顺序排列（以字母表示）_____________。

(2)图D上的细胞团是___________，它的特点是____________。

(3)图C和图D的培养基______________。

(4)图C的培养物的变化是____________。

(5)从原理上讲，植物细胞有形成再生植株的可能性，这是________的表现。

图14-6图14-7

7．图14-7可示为细胞融合技术的一些过程，请据图回答：

(1)从A细胞和B细胞到C细胞的过程中，必须用_________处理。

(2)若A、B细胞为植物细胞，那么这样的细胞已经用酶降解脱掉________。这种酶可能是_________酶，由此生成的A和B细胞称为____________。

(3)若A细胞为骨髓瘤细胞，B细胞为淋巴细胞，那么D细胞称为________细胞，由D细胞连续分裂产生大量细胞的过程，称为________过程。这种细胞既能无限繁殖，又能产生___________。

(4)若A为人细胞，B为鼠细胞，并分别用荧光染料标记细胞膜上的蛋白质，在C细胞时，细胞一半发红色荧光，一半发绿色荧光。到D细胞阶段，两种颜色的荧光均匀分布，其原因是_____________________________。

8.(1999年上海高考试题)世界上第一只克隆绵羊“多利”的培育程序如图14-8所示。请仔细看图后回答下列问题：

(1)写出图中a、b所指的细胞工程名称：a.__________；b.____________。

(2)实施细胞工程a时，所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是___________。

(3)“多利”面部的毛色是________，请根据遗传学原理说明判断根据：_________。

(4)继植物组织培养成功之后，克隆绵羊培育成功，证明动物细胞也具有_________。

(5)请举一例，说明克隆绵羊培育成功的实际意义：__________________。

9．(2000年广东高考试题)目前有关国家正在联合实施一项“人类基因组计划”。这项计划的目标是绘制4张图，每张图均涉及人类一个染色体组的常染色体和性染色体，具体情况如下：两张图上的染色体上都标明人类全部的大约10万个基因的位置（其中一张图用遗传单位表示基因间的距离，另一张图用核苷酸数目表示基因间的距离）；一张图显示染色体上全部DNA约30亿个碱基对的排列顺序；还有一张图是基因转录图。参加这项计划的有美、英、日、法、德和中国的科学家，他们在2000年5月完成计划的90％，2003年将该计划全部完成。

参加这项计划的英国科学家不久前宣布，已在人类第22号染色体上定位679个基因，其中55％是新发现的，这些基因主要与人类的先天性心脏病、免疫功能低下和多种恶性肿瘤等有关。此外还发现第22号染色体上约有160个基因与鼠的基因具有相似的碱基顺序。参加这项计划的中国科学家宣布，在完成基因组计划之后，将重点转向研究中国人的基因，特别是与疾病相关的基因；同时还将应用人类基因组大规模测定碱基顺序的技术，测定出猪、牛等哺乳动物基因组的全部碱基顺序。

试根据以上材料回答下列问题：

(1)“人类基因组计划”需要测定人类的24条染色体的基因和碱基顺序。试指出是哪24条件染色体？为什么不是测定23条染色体？

(2)在上述24条染色体中，估计基因的碱基对数目不超过全部碱基对的10％。试问平均每个基因最多含多少个碱基对？

(3)你认为完成“人类基因组计划”有哪些意义？

参考答案

能力训练

一、选择题

1.B2.A3.A4.D5.B6.B7.A8.C9.C10.A11.D12.C13.A14.A15.B16.C17.D

二、非选择题

1.（1）仙台病毒（2）一定的流动性（3）磷脂分子蛋白质分子运动（4）蛋白质

2.（1）相互依赖，生物体（变形虫）生长发育过程是细胞质和细胞核共同作用的结果（2）细胞质中原有的mRNA和酶系仍存在，在但过了一定的时间被代谢分解后，无核的细胞也就死亡了。（3）无酶系统

3.（1）大肠杆菌核糖体人类胰岛素（2）306459003708（3）遗传密码（4）地球上的一切生物都是由共同的祖行进化而来的

4.有抗病毒能力的干扰素遗传密码基本相同遗传物质

5.（1）[8]染色体（DNA）（2）mRNA(3)[5]高尔基体(4)[4]叶绿体(5)高

6.(1)BDCA(2)愈伤组织未分化且较均一(3)不同(4)细胞分化导致器官形成(5)细胞全能性

7.（1）促融剂（如仙台病毒）（2）细胞壁原生质体裸细胞（3）杂交瘤细胞克隆单一抗体（4）细胞膜中的磷脂分子和蛋白质分子是可以作相对运动的（细胞膜具有流协性）

8.（1）细胞核移植胚胎移植（2）卵细胞体积大、易操作、通过发育可直接表现出状性来（3）白色“多利”的全部细胞核基因来自白母绵羊（4）全能性（5）保存濒危物种，繁殖优良品种，医学上克隆器官……（以上答案中答出任何一项都给分）

9.（1）是22条常染色体和X、Y两条性染色体，因为X、Y染色体之间具有不相同的基因和碱基顺序，所以一共测定24条染色体（2）3000（3）有利于疾病的诊断和治疗；有利于研究生物进化；有利于培育优良的高等动物品种；有利于研究基因表达的调控机制

扩展阅读

高考生物二轮复习生物技术实践-酶的应用和生物技术的应用名师讲义

一名优秀负责的教师就要对每一位学生尽职尽责，作为教师就需要提前准备好适合自己的教案。教案可以让讲的知识能够轻松被学生吸收，帮助教师缓解教学的压力，提高教学质量。怎么才能让教案写的更加全面呢？小编收集并整理了“高考生物二轮复习生物技术实践-酶的应用和生物技术的应用名师讲义”，相信您能找到对自己有用的内容。

酶的应用和生物技术在其他方面的应用
1．用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列。()
　√　分析：DNA复制沿着模板进行，不必知道基因的全部序列。
2．关于高中生物学实验的基本原理，提取组织DNA是利用不同化合物在溶剂中溶解度的差异。()
　√　分析：DNA在0.14mol/L的氯化钠溶液中溶解度最低，使DNA析出；DNA不溶于酒精，而细胞中某些蛋白质溶于酒精，从而得到含杂质较少的DNA。
3．探讨加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果时，在相同pH时，加酶洗衣粉效果好于普通洗衣粉。()
　×　分析：酶的活性受温度、pH等其他因素的影响，所以只有pH相同时加酶洗衣粉的洗涤效果不一定好于普通洗衣粉。
4．在植物组织培养中，为了诱导菊花试管苗生根，培养基中一般不加入IAA。()
　×　分析：在植物组织培养中，为了诱导菊花试管苗生根，培养基中一般加入生长素和细胞分裂素。
5．在酶的制备和应用中，透析、电泳和酸解等方法常用于酶的分离和纯化。()
　×　分析：多数酶的本质是蛋白质，所以透析和电泳法可用于酶的分离和纯化，但酸解会破坏酶的结构。
6．在植物组织培养中，二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株。()
　×　分析：二倍体植株的花粉细胞中只含有一个染色体组，培养得到的个体为单倍体，高度不育，其幼苗需用秋水仙素或低温处理后才能稳定遗传。
7．在植物组织培养中，以花粉作为外植体可得到单倍体植株。()
　√　分析：以单个花粉粒作为外植体进行离体培养，由于花粉已是单倍体细胞，诱发它经愈伤组织或胚状体发育而成的植株都是单倍体。
8．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物。()
　×　分析：利用固定化酵母细胞进行发酵时，糖类的作用除作为反应底物外，还为酵母菌的生长繁殖提供物质和能量。

酶的应用及固定化技术在食品加工中的应用
　(2014哈尔滨模拟)下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：
酵母细胞的活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞
(1)在________状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复________________________状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时________。固定化细胞技术一般采用________法，而固定化酶常用________法和________法。
(2)影响实验成败的关键步骤是________。海藻酸钠溶化过程的注意事项是________。如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目____________。如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明____________。
(3)该实验中CaCl2溶液的作用是_____________________________________
_______________________________________________________________。

　(1)在缺水的状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时体积会增大，以免涨破容器或溢出。固定化细胞技术一般采用包埋法，固定化酶常用化学结合法和物理吸附法。这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。
(2)影响实验成败的关键是配制海藻酸钠溶液，这是因为如果海藻酸钠浓度过高，很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。
(3)CaCl2溶液的作用是使胶体聚沉。
　(1)缺水　正常的生活　体积会增大　包埋　化学结合　物理吸附
(2)配制海藻酸钠溶液　小火加热(或间断加热或小火间断加热)不断搅拌　较少　(海藻酸钠浓度偏高)制作失败
(3)使胶体聚沉(或形成稳定的结构)
(1)固定化酶和固定化细胞技术常用的方法有哪些？
(2)加热海藻酸钠溶解的过程中，加热方法有何要求？
　(1)提示：包埋法、化学结合法和物理吸附法。
(2)提示：使用小火加热或间断加热(小火间断加热)，防止加热过快使海藻酸钠焦糊，难以制成合适的凝胶珠。

固定化酶和固定化细胞
(1)通常情况下，酶都是在水溶液中与底物进行反应，因此酶在反应系统中是与底物、产物混合在一起的，反应结束后，即使酶仍具有较高活力，也很难回收，同时给产品进一步纯化带来了困难。而固定化酶则克服了这种不足，且酶可反复利用。
(2)固定化细胞仍能进行正常的生长、繁殖和代谢，可以像游离的细胞一样用于发酵生产。

植物组织培养技术在生产中的应用
　(2014江苏单科)为了获得植物次生代谢产物，先用植物外植体获得愈伤组织，然后在液体培养基中悬浮培养。请回答下列问题：
(1)外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为________________________________________________________________________。
(2)在愈伤组织悬浮培养时，细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如上图所示。细胞干重在12d后下降的原因有__________________________；培养液中蔗糖的作用是____________、____________。
(3)多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经________处理，会产生染色体加倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目，压片前常用纤维素酶和________酶解离愈伤组织。若愈伤组织细胞(2n)经诱导处理后，观察到染色体数为8n的细胞，合理的解释是______________、____________。
(4)为了更好地获得次生代谢产物，生产中采用植物细胞的固定化技术，其原理与酵母细胞固定化类似。下列说法正确的有____________(填序号)。
①选取旺盛生长的愈伤组织细胞包埋
②必须在光照条件下培养
③培养过程中需通空气
④固定化后植物细胞生长会变慢
　(1)外植体是植物体离体的组织、器官或细胞，诱导形成愈伤组织的过程称为脱分化。(2)在培养过程中，蔗糖为细胞提供能源。随着蔗糖的消耗，营养供应减少，同时，细胞代谢产物、废物增加，使pH降低(偏酸)，不利于细胞生长。培养基中的蔗糖还具有调节渗透压的作用。(3)秋水仙素或低温处理都可诱导细胞染色体数目加倍。纤维素酶和果胶酶处理细胞壁，可以使细胞之间易于分离(解离)。(4)获得植物次生代谢产物应选用生长旺盛的愈伤组织；愈伤组织细胞进行有氧呼吸，故需要通气；愈伤组织没有叶绿体，产生次生代谢产物的过程不需要光照，固定化细胞所用包埋材料会影响营养物质和氧气的扩散。使固定化后的植物细胞生长速度变慢。
　(1)脱分化　(2)蔗糖浓度下降，pH降低　提供能源　调节渗透压　(3)秋水仙素(低温)　果胶　经加倍到4n的细胞处于有丝分裂后期　经加倍到8n的细胞处于有丝分裂中期　(4)①③④
(1)植物组织培养的基本过程主要包括________________和________________。
(2)在植物培养过程中起重要调节作用的物质是植物激素，主要包括________________和________________。
(3)植物激素的用量和使用顺序对植物影响相同吗？
　(1)提示：脱分化　再分化
(2)提示：生长素　细胞分裂素
(3)提示：不同。

影响植物组织培养的因素及成功的关键
(1)影响因素。
①内部因素：材料的选取。
②外部因素：营养成分的种类及配比，植物激素的用量及使用顺序，pH、温度、光照等。
(2)获得成功的关键。
①植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗逆性差，对培养条件要求较高。
②培养材料一旦被微生物污染，就会导致实验失败。
③无菌技术主要包括对操作空间、实验用具、实验材料以及操作者的消毒灭菌。

生物技术在物质提取及分离方面的应用
　下列是与芳香油提取相关的问题，请回答。
(1)玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是玫瑰精油具有________________的性质。蒸馏时收集的蒸馏液________(填“是”或“不是”)纯的玫瑰精油，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸馏过程中，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和________。当原料量等其他条件一定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度________的地方，目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如图所示。提取精油时采摘花的最合适时间为________天左右。
(6)从薄荷叶中提取薄荷油时________(填“能”或“不能”)采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是________________________________________________________。
　(1)因为玫瑰精油的化学性质稳定(耐一定程度高温)、易挥发(水蒸气可以将精油携带出来)、难溶于水(冷却后油水会重新分层)，所以玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取。(2)当水和原料量一定时，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和蒸馏温度，在一定的时间内随着蒸馏时间的延长提取量不断增加，一定时间后不再增加。如果蒸馏温度过高，提取量也会减少。(3)如果蒸馏过程中不进行冷却，部分精油会随水蒸气挥发，则精油提取量会下降。(4)玫瑰精油具有挥发性，瓶装精油若密封不严，需要低温保存，以减少挥发。(5)分析图示可知，在该植物花的蓓蕾期与开放期之间(即a天)精油含量最高。(6)由于薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似，易挥发、难溶于水、化学性质稳定，故可以用水蒸气蒸馏法提取。
　(1)易挥发、难溶于水、化学性质稳定　不是　玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物
(2)蒸馏温度　在一定的时间内提取量随蒸馏时间的延长而增加，一定时间后提取量不再增加
(3)下降　部分精油会随水蒸气挥发而流失
(4)较低　减少挥发(或防止挥发)
(5)a　(6)能　薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似
(1)植物芳香油的提取可采用的方法有________________、________________和________________。
(2)提取玫瑰精油的实验流程是：鲜玫瑰花和水→水蒸气蒸馏→________________――→加NaCl分离油层――→无水Na2SO4____________→玫瑰精油。
(3)植物芳香油提取的常用方法是什么，它的原理是什么？
　(1)提示：蒸馏　压榨　萃取
(2)提示：油水混合物　除水、过滤
(3)提示：水蒸气蒸馏法，即利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又会重新分出油层和水层。

水蒸气蒸馏三种常用的方法比较
基本原理相同，但原料位置不同。
(1)水中蒸溜：原料放于蒸馏容器的水中，水完全浸没原料。
(2)水上蒸馏：容器中水的上方有筛板，原料置于筛板上，水量以沸腾时不浸湿原料为宜。
(3)水气蒸馏：蒸馏容器下方有一排气孔，连接外源水蒸气，上方有筛板，上面放原料。
1．(2014江苏南通二调)为了探究啤酒酵母固定化的最佳条件，科研人员研究了氯化钙浓度对固定化酵母发酵性能的影响，结果如下图。请回答：
(1)与利用游离酵母生产啤酒相比，利用固定化酵母的优点有____________________________。
(2)本实验结果表明，随氯化钙浓度的增大，凝胶珠机械强度增大，完整率__________。
(3)结合发酵性能分析，制备凝胶珠适宜的氯化钙浓度为__________。当氯化钙浓度过高时，发酵液中的糖度升高，酒精度下降，发酵受到影响，原因是______________________________________________________________________。
(4)用海藻酸钠作为载体包埋酵母细胞，溶解海藻酸钠时最好采用__________________的方法，以防发生焦糊。溶化好的海藻酸钠溶液应__________后，再与已活化的酵母细胞充分混合。若海藻酸钠浓度过低，会导致____________________，固定效果大大降低。
　(2)由曲线知，随着氯化钙浓度的增大，凝胶珠的完整率增加。(3)氯化钙浓度为2.0mol/L时，发酵产生的酒精度最高；当氯化钙浓度过高时会使凝胶珠机械强度过大，影响凝胶珠的通透性从而影响糖进入颗粒内部。(4)为防止发生焦糊，溶解海藻酸钠时最好采用小火或间断加热的方法；为保护活化的酵母细胞的活性，溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却到室温后再与酵母细胞混合。
　(1)可多次使用、便于产物分离、提高产品质量等
(2)增加
(3)2.0mol/L　凝胶珠机械强度过大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部
(4)小火或间断加热　冷却至室温　酵母细胞从颗粒中漏出
2．下图是水稻的花药通过无菌操作，培养产生花粉植株的两种途径的示意图。请据图回答下列问题：
(1)图中的A是________，c过程是指________，B指________。
(2)这两种途径之间没有绝对的界限，主要取决于_______________________________________________________________________________。
(3)配制培养基时加琼脂的目的是________________________________________________________________________。
(4)组织培养要求无菌操作的原因是________________________________________________________________________。
　(1)胚状体　诱导　生根
(2)培养基中激素的种类及其浓度配比
(3)使培养基呈固体状态，有利于外植体的生长
(4)如不无菌操作，微生物会在培养基上快速繁殖，与离体培养的植物组织竞争
3．(2014苏州模拟)血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，负责血液中O2或CO2的运输。请根据血红蛋白的提取和分离流程图回答问题。
(1)将实验流程补充完整。凝胶色谱法的基本原理是根据________________________________分离蛋白质的有效方法。
(2)洗涤红细胞的目的是去除________，洗涤干净的标志是________。
(3)分离血红蛋白时，由上到下第________层是血红蛋白水溶液。
(4)下面是凝胶色谱法分离血红蛋白时样品的加入示意图，正确的加样顺序是________________________________________________________________________。
(5)如果红色区带________，说明色谱柱制作成功。
　(1)样品处理及粗分离包括：红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液、透析，凝胶色谱操作包括：凝胶色谱柱的制作、凝胶色谱柱的装填、样品的加入和洗脱。凝胶色谱法的基本原理是根据相对分子质量的大小分离蛋白质。
(2)洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白，洗涤干净的标志是上清液中没有黄色。
(3)分离血红蛋白时，可明显看到试管中的溶液分为4层：第1层为无色透明的甲苯层；第2层为白色薄层固体，是脂溶性物质的沉淀层；第3层是红色透明液体，是血红蛋白的水溶液；第4层是其他杂质的暗红色沉淀物。
(4)加样顺序是：调整缓冲液面、滴加透析样品、样品渗入凝胶床、再调整缓冲液面。
(5)如果红色区带均匀一致地移动，说明色谱柱制作成功。
　(1)血红蛋白的释放　凝胶色谱柱的装填　相对分子质量的大小
(2)杂蛋白(或血浆蛋白)　离心后的上清液中没有黄色
(3)三　(4)④①②③
(5)均匀一致地移动
4．(2013山东高考)胡萝卜素是一种常用的食用色素，可分别从胡萝卜或产生胡萝卜素的微生物体中提取获得，流程如下：
(1)筛选产胡萝卜素的酵母菌R时，可选用________________________或平板划线法接种。采用平板划线法接种时需要先灼烧接种环，其目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)培养酵母菌R时，培养基中的蔗糖和硝酸盐可以分别为酵母菌R提供________和________。
(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好温度和________________，以防止胡萝卜素分解；萃取过程中宜采用________________方式加热以防止温度过高；萃取液浓缩前需进行过滤，其目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素。鉴定过程中需要用胡萝卜素标准样品作为________________________________________________________________________。
　(1)稀释涂布平板法(或稀释混合平板法)　灭菌(或防止杂菌污染)
(2)碳源　氮源
(3)时间　水浴　滤去不溶物
(4)(实验)

2012届高考生物第二轮知识考点生物技术实践核心复习教案

2012届高考生物二轮复习讲义：

生物技术实践核心知识自查（人教版选修一）

考点一、微生物的利用

(一)微生物的培养与应用

1．微生物的实验室培养

(1)培养基

①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制备：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。

③分类和应用

(2)无菌技术

主要是为了防止外来杂菌的入侵，重点是消毒和灭菌。二者的区别如下：

使用方法结　果常用的方法举例

消毒较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物(不包括芽孢和孢子)煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法

灭菌强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、干热灭菌、高压蒸汽灭菌

(3)微生物的纯化培养

方法平板划线法稀释涂布平板法

注意事项①接种环的灼烧a.第一次划线前：杀死残留微生物，避免污染菌种和培养基b.每次划线前：杀死残留菌种，保证每次划线菌种来自上次划线末端c.划线结束后：杀死残留菌种，避免污染环境和感染操作者　②灼烧接种环之后，要冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种　③划线时最后一区域不要与第一区域相连　④划线用力要大小适当，防止用力过大将培养基划破①稀释操作时：每支试管及其中的9mL水、移液管等均需灭菌；操作时，试管口和移液管应在离火焰1cm～2cm处

②涂布平板时：a.涂布器用70%酒精消毒，取出时，让多余酒精在烧杯中滴尽，然后将沾有少量酒精的涂布器在酒精灯火焰上引燃b.不要将过热的涂布器放在盛放酒精的烧杯中，以免引燃其中的酒精c.酒精灯与培养皿距离要合适，移液管管头不要接触任何物体

目的在培养基上形成由单个菌种繁殖而来的子细胞群体——菌落

培养平板冷凝后倒置培养，使培养基表面的水分更好地挥发，防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染

2.微生物的分离与计数

(1)土壤中分解尿素的细菌的分离与计数法。

①筛选菌株：利用选择培养基筛选菌株。

②测定微生物数量的常用方法：活菌计数法和显微镜直接计数法。

③过程：土壤取样→样品的稀释→微生物的培养与观察。

(2)分解纤维素的微生物的分离

①实验原理

②流程：土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布平板→挑选菌落。

(二)传统发酵技术的应用

1．果酒、果醋、腐乳、泡菜制作过程中所用菌种及控制条件的比较

2.果酒、果醋、腐乳和泡菜制作过程比较及亚硝酸盐含量的检测

二、酶的应用

(一)果胶酶在果汁生产中的作用

1．果胶酶的作用：分解细胞壁及胞间层的主要成分——果胶，使其变成可溶性的半乳糖醛酸，易于榨取果汁。

2．酶的活性与影响酶活性的因素

(1)酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力。酶反应速度用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量表示。

(2)影响酶活性的因素有温度、pH和酶的抑制剂等。

(二)探讨加酶洗衣粉的洗涤效果

1．加酶洗衣粉中含有的常用酶制剂：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶等。

2．实验过程要遵循单一变量原则和对照原则，严格控制无关变量，同时还要考虑到酶的专一性和洗涤成本等问题。

(三)酵母细胞的固定化

1．固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。

2．配制海藻酸钠溶液时要用酒精灯加热，加热时要用小火间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。

3．固定化酶和固定化细胞技术的比较

类型固定酶的种类适用方法优点及不足实例

固定化酶一种化学结合法、物理吸附法可反复利用，但只催化一种或一类化学反应固定化葡萄糖异构酶

固定化细胞一系列包埋法成本低、操作容易，但反应效果下降固定化酵母细胞

三、生物技术在其他方面的应用

(一)植物有效成分的提取

1．植物芳香油三种提取方法的比较

提取方法实验原理方法步骤适用范围

水蒸气蒸馏法利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来形成油水混合物，冷却后，又会重新分出油层和水层①水蒸气蒸馏

②分离油层

③除水过滤适用于提取玫瑰精油、薄荷油等挥发性强的芳香油

压榨法通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油①石灰水浸泡、漂洗

②压榨、过滤、静置

③再次过滤适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料中芳香油的提取

有机溶剂萃取使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油①粉碎、干燥②萃取、过滤③浓缩适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分溶解在有机溶剂中

(2)影响植物组织培养的因素

①内因：植物的种类，同一种植物材料的年龄、保存时间的长短、部位等。

②外因：MS培养基中的营养物质和pH、温度、光照等环境条件。

③植物激素：生长素用量/细胞分裂素用量影响细胞分裂、分化，该比值较高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；该比值较低时，有利于芽的分化、抑制根的形成；该比值适中时，促进愈伤组织形成。

2．植物茎的组织培养与花药植株的产生的比较

3.植物组织培养技术、微生物培养技术和无土栽培技术的比较

植物组织培养微生物培养无土栽培

含义在无菌条件下，将离体的植物体器官或组织接种在适当的培养基上进行培养，最终发育成完整植物体在无菌条件下，在适宜的营养和环境条件下对微生物的培养将植物生长发育过程中所需各种矿质元素按一定比例配成营养液，并利用这种营养液栽培植物

培养基成分水、矿质元素、蔗糖、维生素、有机添加剂和植物激素等水、无机盐、

碳源、氮源等水、必需矿质元素

特殊操

作要求严格控制无菌操作，在培养过程中要更换培养基，调节细胞分裂素和生长素的比例严格控制无菌操作，整个培养过程无需更换培养基适宜的环境条件，基质垫底并固定幼苗，不需要保证无菌条件

三种技术中均需要一定的营养物质，但营养物质的划分标准不同。

(三)DNA和蛋白质技术

1．多聚酶链式反应扩增DNA片段细胞内DNA复制与体外DNA扩增(PCR技术)比较

2.血红蛋白的提取和分离

(1)实验原理：依据蛋白质的各种特性可以将不同种类的蛋白质分离

(2)常用方法

①凝胶色谱法：根据相对分子质量的大小分离蛋白质。

②电泳：利用待分离样品中各种分子带电性质的差异及分子本身大小、形状的不同产生不同的迁移速度，由此将各种分子分离。

(3)蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。

3．DNA的粗提取与鉴定

(1)基本原理

①DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，在0.14mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低。

②DNA不溶于酒精溶液。

③DNA不被蛋白酶水解。

④DNA可被二苯胺染成蓝色。

(2)主要步骤：选取材料→破碎细胞，获取含DNA的滤液→去除滤液中的杂质→DNA的析出与鉴定。

(3)注意事项

①选择动物细胞时，细胞比较容易破碎；选择植物细胞时则要先溶解细胞膜(如加洗涤剂、研磨等)。

②以鸟类等动物血中的红细胞为材料时，需向血液中加入柠檬酸钠抗凝。

③二苯胺需现用现配。

2011届高考生物通关锦囊15

2011年高考生物必须知晓二十大锦囊

　2011高考一轮复习必须知晓的二十大生物锦囊

——分子与细胞篇

锦囊一：生物体内常见有机物的组成元素总结

有机化合物

组成元素

糖类、脂肪

C、H、O

核酸、ATP、磷脂

都有C、H、O、N、P

蛋白质

都含C、H、O、N，很多种类还含有P等

脂质

都含有C、H、O，很多种类还含有N、P等

另外，要注意区别：

1.脱氧核糖和脱氧核糖核酸。脱氧核糖是一种五碳糖，而脱氧核糖核酸是DNA。

2.酶和蛋白质。大多数酶是蛋白质，少数是RNA。

3.生长激素、胰岛素和性激素。生长激素、胰岛素的本质是蛋白质，而性激素属于脂质。

锦囊二：常见有机物的结构和功能辨析比较

化合物

基本单位

主要生理功能

糖类

葡萄糖

①供能；②参与细胞识别、物质运输、免疫功能的调节等

脂质

甘油和脂肪酸

①供能；②组成生物膜；③调节生殖和代谢（性激素、维生素D）

蛋白质

氨基酸

①组成细胞核生物体的结构；②调节代谢（激素）；③催化（酶）；④运输、免疫、运动、识别等

核酸

核苷酸

①储存和传递遗传信息；②控制生物的性状；③催化（RNA类酶）

锦囊三：警惕有关氨基酸脱水缩合的问题

氨基酸之间通过脱水缩合形成肽键的方式组成肽链。假设有n个氨基酸，通过脱水缩合形成m条肽链，脱下的水分子数等于形成的肽键数，且一个肽键中含有1个氧原子，同时还要注意1条肽链上至少含有1个羧基，还含有2个氧原子。很多同学计算时容易忽略这点。

锦囊四：巧记有关蛋白质的计算规律

规律1.蛋白质形成过程中肽键数、肽链数、水分子数及氨基数和羧基数的计算:若有n个氨基酸分子缩合成m条肽链,则可形成(n-m)个肽键,脱去(n-m)个水分子,至少有氨基和羧基各m个，游离氨基或羧基数=肽链条数+R基中含有的氨基或羧基数。

规律2.蛋白质相对分子质量的计算：n个氨基酸形成m条肽链,每个氨基酸的平均相对分子质量为a,那么由此形成的蛋白质的相对分子质量为na-(n-m)18(其中n-m为失去的水分子数,18为水的相对分子质量);该蛋白质的相对分子质量比组成其氨基酸的相对分子质量之和减少了(n-m)18(有时也要考虑因其他化学键的形成而导致的相对分子质量的减少,如形成二硫键)。

规律3.基因控制蛋白质合成过程中，DNA、mRNA、蛋白质三者的基本组成单位脱氧核苷酸(或碱基)、核糖核苷酸(或碱基)、氨基酸的数量比例关系为6:3:1。

锦囊五：用形象比喻巧记细胞器的功能

1.细胞内供应能量的“动力车间”——线粒体;

2.“养料制造车间”“能量转换站”——叶绿体;

3.蛋白质的“生产机器”——核糖体;

4.蛋白质的加工、分类和包装的“车间”及“发送站”——高尔基体;

5.细胞内的“酶仓库”“消化车间”——溶酶体。

锦囊六：用显微镜观察线粒体和叶绿体的实验的注意事项

1.用高倍镜观察线粒体和叶绿体的形态和分布，但不能观察线粒体和叶绿体的结构(亚显微结构)。观察叶绿体的方法步骤中不需染色，而观察线粒体的操作中需要染色。

2.实验过程中细胞是活的，临时装片中的叶片要随时保持有水状态，以免影响细胞的活性。

3.实验材料的选择应以取材方便、制片简单、观察效果好为原则。由于藓类植物的叶片薄而小，叶绿体清楚，可取整个小叶制片，作为观察叶绿体实验材料的首选对象。含线粒体但颜色鲜艳的植物叶片，不能用于观察线粒体，因为其原有的颜色会遮盖健那绿染色后的颜色变化，影响观察。

锦囊七：细胞亚显微结构的解题技巧

快速准确地识别细胞器和细胞的结构和功能是一项基本功，复习过程中可以对照教材的基本图形，自己动手绘制简略的示意图，然后弄清各部分的结构名称、特点和功能。经过强化训练，可以加深对各种细胞器和细胞结构的认识。另外，对一些特殊生物的细胞结构特点(如蛔虫属于真核生物但不含线粒体、哺乳动物成熟的红细胞不含细胞核及细胞器等)要加强归纳总结。

锦囊八：物质跨膜运输方式的快速确认技巧

1.是否消耗能量：只要运输耗能就为主动运输;

2.可否逆浓度梯度：只要从低浓度到高浓度运输，就是主动运输;

3.是否需要载体：不需要载体就是自由扩散，需要载体则通过浓度、能量进一步做出判断。

锦囊九：光合作用光反应阶段和暗反应阶段的比较

阶段项目

光反应阶段

暗反应阶段

所需条件

必须有光、酶

有光无光均可、酶

进行场所

基粒类囊体膜

叶绿体内的基质中

物质变化

酶H2O［H］+O2

①水的光解②ATP的形成

酶ADP+Pi+能量ATP

酶CO2+C52C3

①CO2的固定

酶2C3C6H12O6

ATP、［H］

②C3的还原

能量转换

光能转变为ATP和［H］中活跃化学能

ATP中活跃的化学能转化为糖类中稳定的化学能

联系

物质联系：光反应阶段产生的［H］，在暗反应阶段用于还原C3能量联系：光反应阶段生成的ATP和［H］，在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，还原C3形成糖类，ATP中活跃的化学能则转化为糖类中的化学能。

　锦囊十：准确把握光合作用计算规律

对于绿色植物来说，在进行光合作用的同时，还在进行呼吸作用。因此，光下测定的值为净光合速率，而实际光合速率=净光合速率+呼吸速率。一般以光合速率和呼吸速率(即单位时间单位叶面积吸收和放出CO2的量或放出和吸收O2的量)来表示植物光合作用和呼吸作用的强度，并以此间接表示植物合成和分解有机物的量的多少。

1.光合作用实际产氧量=实测的O2释放量+呼吸作用消耗O2量

2.光合作用实际CO2消耗量=实测的CO2消耗量+呼吸作用CO2释放量

3.光合作用葡萄糖净生产量=光合作用葡萄糖实际生产量﹣呼吸作用葡萄糖消耗量(呼吸速率可在黑暗条件下测得)

锦囊十一：与光合作用相关的实验的注意事项

1.鉴定光合作用是否产生了淀粉，需事先将植物做“饥饿”处理以消耗原有淀粉，排除原有产物对实验结果的干扰。宜将光合作用后的叶片做“脱色”处理，以消除色素对显色反应(淀粉遇碘变蓝色)的干扰。

2.若实验中的单一变量时光时，宜设置是否给予光照(遮光与否)的对照组。

3.NaHCO3溶液作为CO2的缓冲液，可使密闭容器内CO2浓度保持稳定;NaOH溶液作为CO2的吸收剂，可除去空气中的CO2。

锦囊十二：呼吸作用方式的判断方法

1.如果某生物产生CO2的量和消耗的O2的量相等，则该生物只进行有氧呼吸;

2.如果某生物不消耗O2，只产生CO2，则只进行无氧呼吸;

3.如果某生物释放的CO2量比吸收的O2量多，则两种呼吸方式都进行;

4.如果某生物无O2的吸收和CO2的释放，则该生物只进行无氧呼吸(产物为乳酸)或生物已死亡;

5.无氧呼吸的产物中没有水，如果在呼吸作用的产物中有水，一定是进行了有氧呼吸

　锦囊十三：光合作用与呼吸作用的辨析比较

项目

光合作用

呼吸作用

进行的细胞

植物的叶肉细胞、幼茎皮层细胞、蓝藻细胞等

所有活细胞

反应场所、条件

叶绿体；光、色素、酶

主要是线粒体；氧气、酶

物质变化

把无机物转变成有机物

分解有机物产生CO2和H2O或不彻底的氧化产物

能量变化

把光能转变成化学能储存在有机物中

把有机物中的化学能释放出来，一部分形成ATP

速率（强度）的表示方法

一是用O2释放量表示；二是用CO2的吸收量表示；三是用有机物的增加量表示

一是用CO2的释放量表示；二是用O的2吸收量表示；三是用体有机物的减少量表示

联系

光合作用为呼吸作用提供了物质基础（有机物和氧气）；呼吸产生的CO2、H2O被光合作用利用

锦囊十四：准确把握生物新陈代谢类型中的几项根本区别?

1.自养型与异养型的根本区别：能否直接利用无机物合成自身有机物。?

2.光合作用与化能合成作用的根本区别：将无机物合成有机物需要的能量来源不同。利用光能将无机物合成有机物的为光合作用;利用周围物质氧化分解释放的化学能将无机物合成有机物的为化能合成作用。?

3.寄生与腐生的根本区别：是否从活的生物体内获取营养物质。一种生物从另一种生物的体内或体表，吸取营养维持生存的生活方式为寄生。一种生物依靠分解其他动植物尸体获得营养，其生活方式为腐生。营腐生、营寄生生活的生物都属于异养型。?

4.需氧型与厌氧型的根本区别：分解自身有机物是否需要氧气。

锦囊十五：细胞周期的注意事项提醒

1.细胞周期只对连续分裂的细胞才有意义;

2.在一个细胞周期中间期在前，分裂期在后，间期的时间远远长于分裂期;

3.同一生物体在不同的生理条件下，细胞周期长短存在差异，如温度影响酶的活性，从而影响细胞周期。

　锦囊十六：有丝分裂过程知识归纳

1.有丝分裂各时期图像的识别——依据染色体的行为变化进行判断：染色体散乱在细胞中央是前期;染色体的着丝点排列在赤道板上是中期;着丝点分裂，染色单体变成染色体，并移向两极是后期;染色体变为染色质，重新出现细胞核是末期。

2.有丝分裂过程中纺锤体、中心体、染色体和染色单体变化规律：①纺锤体的形成在前期，消失在末期;②核仁、核膜的消失在前期，重建在末期;③中心体的复制在间期，移向两极在前期;④染色单体的形成在间期，出现在前期，消失在后期;⑤染色体的出现在前期，消失在末期。

锦囊十七：动植物细胞有丝分裂的辨析比较

有丝分裂

不同点

相同点

前期（纺锤体的形成）

末期

①分裂过程及时期相同；②核内染色体变化相同

植物细胞

细胞两极发出纺锤丝构成

在赤道板部位出现细胞板，并由中央向周围扩展形成细胞壁

动物细胞

移向两极的中心体周围发出星状射线形成

赤道板处细胞膜向内凹陷，缢裂成两个细胞

锦囊十八：观察细胞有丝分裂实验的注意事项

1.解离后一定要漂洗，目的是洗去多余的药液，防止解离过度和影响染色。

2.把握好染色时间，3～5分钟即可，否则会染色过度，不易观察细胞中的染色体。

3.加盖盖玻片时，要防止产生气泡。

4.用显微镜观察时，遵循“先低后高”的原则。

5.解离后细胞已被盐酸杀死，不具有活性，应从不同细胞中找出有丝分裂各时期。

　锦囊十九：有丝分裂与遗传变异的联系

1.DNA的复制：发生在有丝分裂的间期。

2.与变异的关系：基因突变发生在DNA复制时期，即细胞分裂的间期。染色体变异发生在有丝分裂过程中，虽然染色体完成了复制，但纺锤体形成受阻，因此细胞中染色体数目加倍。

锦囊二十：细胞全能性的相关知识

1.概念：指已分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。?

2.原因：生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成该物种完整个体所必需的全套基因。?

3.细胞实现全能性的条件：在离体和适宜的条件下，分化的体细胞也能表达其全能性。

4.细胞全能性表达的容易程度：受精卵生殖细胞体细胞;植物细胞动物细胞;未分化的细胞分化的细胞。其中受精卵的全能性最大。?

注：(1)高度分化的植物细胞具有全能性。(2)高度分化的动物细胞的全能性受到限制，但动物体细胞的细胞核仍然保持着全能性。(3)在生物体内，分化的体细胞之所以没有表达出全能性，是因为基因在时间和空间上的选择性表达。

现代生物技术在育种上的应用

俗话说，居安思危，思则有备，有备无患。教师在教学前就要准备好教案，做好充分的准备。教案可以让学生更容易听懂所讲的内容，帮助教师更好的完成实现教学目标。优秀有创意的教案要怎样写呢？小编收集并整理了“现代生物技术在育种上的应用”，欢迎您阅读和收藏，并分享给身边的朋友！

第二节现代生物技术在育种上的应用

知识与能力方面：
1.描述转基因技术育种和细胞杂交育种等现代育种技术。
2.列举现代育种技术在实践中应用的实例，探讨其前景。
3.关注转基因生物及其产品引发的社会问题。
过程与方法方面：
本节课主要采取学生通过小组合作探究的方法，探究转基因技术育种和细胞杂交育种等现代育种技术在农业、生活中的应用。在小组合作探究中理解科学、技术、社会三者的关系。培养学生的合作探究精神，和自我学习、搜集信息和处理信息的能力。
情感态度、价值观方面：
培养学生关爱社会、关注科技发展,关爱农业发展、热爱农业的情感，培养他们社会责任感。同时，关注转基因生物及其产品引发的社会问题。

1.转基因技术育种
2.细胞杂交育种

转基因技术流程

讲授法和学生合作学习相结合

1课时。

（导入新课）师：师生共同探讨转基因技术以及细胞杂交技术的科技新进展。
学生：按照教师的安排探究转基因技术流程和细胞杂交育种
一、探究转基因技术育种
1.转基因技术：转基因技术是指按照人们的意愿，把一种生物的某个基因克隆出来，加以修饰和改造，在转移到另一种生物的细胞中，从而定向改造生物的遗传性状。
2.流程：
2.转基因植物的实例.
(1)转基因耐贮藏番茄
（2）转基因抗虫作物
（3）抗除草剂作物
3.转基因动物实例
二、细胞杂交育种
1．概念：细胞杂交是指将同类或不同类生物体的原生质体或体细胞，在一定的物理或化学条件下进行融合形成杂种细胞，再创造条件将杂种细胞培养成完整的杂种生物个体。
2．
（1）植物细胞杂交示意图

1.在农业生产中，常用杂交的方法获得所需的品系。下列做法正确的是：
A．杂交后的个体基因发生了突变
B．杂交技术不会改变原有的遗传物质，但获得的个体形状是不能遗传的
C．杂交个体的生活力、生长速度、抗逆性以及形态大小等方面明显优于杂交双亲的现象
D．杂交后的个体，具有了很强的变异性，自交后代不会发生性状分离
2.转基因技术的原理是：
A．细胞的全能性。
B．细胞的分化。
C．基因突变。
D．基因重组。
3.下列说法正确的是
A．转基因技术可以按照人们的意愿改造生物。
B．组织培养是植物细胞杂交的一个比较关键的阶段。
C．组织培养是一种无性繁殖技术
D．植物体细胞杂交不用去掉植物的细胞壁。
做学案上的练习题

本节课与农业生产、畜牧业生产联系密切。在教学过程中，学生联系实际，讨论的比较热烈。对各种技术流程也讨论的比较到位。教师在引导学生探讨问题时，还要从网络中找一些资料，特别是转基因技术，学生的兴趣比较高。教师还应该找一些典型的题目进行巩固。

文章来源：http://m.jab88.com/j/77247.html

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