第五講生物工程

考情分析

一、本講考點(diǎn)：

1.基因

(1)基因的概念

(2)原核細(xì)胞和真核細(xì)胞日勺基因構(gòu)造

(3)基因捽制蛋白質(zhì)口勺合成

(4)基因?qū)π誀畹目刂?/p>

(5)人類基因組研究

2.基因工程簡(jiǎn)介

(1)基因操作的工具

(2)基因操作的基本環(huán)節(jié)

(3)基因工程的成果與發(fā)展前景

3.細(xì)胞口勺構(gòu)造和功能

(1)細(xì)胞膜的分子構(gòu)造和重要功能

(2)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

(3)細(xì)胞器(線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、核糖體和中心體)的構(gòu)造和功能

(4)細(xì)胞核的J構(gòu)造和功能

(5)生物膜(生物膜系統(tǒng)日勺概念、多種生物膜在構(gòu)造和功能上的聯(lián)系、研究生物膜歐I重要意義)

(6)原核細(xì)胞的基本構(gòu)造

4.細(xì)胞H勺分化、衰老和癌變

5.植物細(xì)胞工程

(1)植物細(xì)胞的全能性

(2)植物組織培養(yǎng)

(3)植物體細(xì)胞雜交

6.動(dòng)物細(xì)胞工程

(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)

(2)動(dòng)物細(xì)胞融合

⑶單克隆抗體

7.微生物的類群

⑴細(xì)菌的構(gòu)造和繁殖

(2)病毒的構(gòu)造和繁殖

8.微生物日勺營養(yǎng)

(1)微生物需要的營養(yǎng)物質(zhì)及功能

(2)培養(yǎng)基的配制

(3)培養(yǎng)基的種類

9.微生物的代謝

(1)微生物時(shí)代謝產(chǎn)物

(2)微生物代謝的調(diào)節(jié)

(3)微生物代謝的人工控制

10.微生物的生長

(1)微生物群體的生長規(guī)律

⑵影響微生物牛.長II勺環(huán)境因素

II.發(fā)酵工程簡(jiǎn)介

(1)應(yīng)用發(fā)酵工程口勺生產(chǎn)實(shí)例

(2)發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容

(3)發(fā)酵工程的應(yīng)用

二、考點(diǎn)解讀：

本講知識(shí)屬于現(xiàn)代生物科技及可以聯(lián)系并應(yīng)用于生產(chǎn)、生活實(shí)際中的技術(shù)。近幾年的上海、廣東各地

H勺高考題中多次波及本章知識(shí)點(diǎn)的考題。概念題的題型一般多為選擇題，與生產(chǎn)緊密有關(guān)口勺題及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

題多以非選擇題形式浮現(xiàn)。

生物工程也叫生物技術(shù)，是生物科學(xué)與工程技術(shù)有機(jī)結(jié)合而興起的一門綜合性科學(xué)技術(shù)。涉及基因工

程、細(xì)胞工程、微生物發(fā)酵工程和酶工程等一系列的現(xiàn)代生物技術(shù)，有關(guān)基因工程、細(xì)胞工程、微生物發(fā)

酵工程的材料題是近年來高考的熱門知識(shí)點(diǎn)。通過對(duì)近幾年高考題的分析可以看出，本部分屬于高考的重

點(diǎn)內(nèi)容之一。

考向走勢(shì)

復(fù)習(xí)時(shí)要注重生物新技術(shù)在生產(chǎn)生活實(shí)踐中的應(yīng)用，注重發(fā)酵工程與基因工程和細(xì)胞工程的互相關(guān)

系，這既是科技發(fā)展熱點(diǎn)課題之一，也是考試命題熱點(diǎn)之一。運(yùn)用已學(xué)過的基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工

程知識(shí)，對(duì)的結(jié)識(shí)生產(chǎn)酶制劑所需日勺酶大都來自微生物的可行性與優(yōu)越性。充足運(yùn)用教材最后對(duì)生物工程

四個(gè)方面的小結(jié)，對(duì)四大生物工程的聯(lián)系加以融會(huì)貫穿，提高分析綜合與解決實(shí)際問題的能力。

考訓(xùn)指南

本部分考點(diǎn)內(nèi)容最常用的能力測(cè)試規(guī)定是：①能使用恰當(dāng)?shù)纳飳W(xué)術(shù)語，精確結(jié)識(shí)和論述己學(xué)細(xì)胞生

物學(xué)現(xiàn)象、措施、概念和原理。②能理解有關(guān)細(xì)胞、細(xì)胞分裂圖表含義、微生物群體生長的規(guī)律，會(huì)用文

字、數(shù)據(jù)、圖形等多種形式描述與之有關(guān)H勺生物學(xué)現(xiàn)象。③能通過度析和綜合，理解細(xì)胞的構(gòu)造與功能、

分裂與分化、癌變與衰老日勺關(guān)系c④能運(yùn)用細(xì)胞工程技術(shù)，分析和解決科學(xué)、生產(chǎn)、生活和人體健康等有

關(guān)現(xiàn)實(shí)問題。⑤通過度析綜合，形成“元素一一化合物一一功能一一生理活動(dòng)”完整的知識(shí)體系。⑥可以

將多種工程技術(shù)融匯到一起,綜合分析解決生產(chǎn)、生活中II勺某些生物學(xué)熱點(diǎn)問題。

第二十課細(xì)胞工程與膜生物工程

主干知識(shí)整合

1.生物膜

⑴概念:細(xì)胞膜、以及、(質(zhì)體)、、、

液泡、溶悔體等細(xì)胞器都由膜構(gòu)成，而它們的I化學(xué)構(gòu)成，基本構(gòu)造大體相似，統(tǒng)稱為生物膜。

(2)生物膜分類：

①按照分布"勺位置可分為質(zhì)膜和內(nèi)膜：質(zhì)膜就是指,內(nèi)膜則是由核膜和細(xì)胞器膜

H勺總稱。

②按照生物膜的構(gòu)造分為單層膜和雙層膜：?jiǎn)螌幽さ纳婕啊?、、?/p>

溶酶體膜；雙層膜的涉及、、o

(3)生物膜在構(gòu)造的聯(lián)系：

①生物膜之間的直接聯(lián)系：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜向內(nèi)延伸與直接相連，向外延伸與細(xì)胞膜直

接相連。在合成旺盛H勺細(xì)胞中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜尚有時(shí)直接與直接相連。這樣使細(xì)胞質(zhì)、

細(xì)胞核、線粒體等之間的聯(lián)系更快巒。如右圖的雙向箭頭。

②生物膜之間的間接聯(lián)系：可以通過“出芽”形成,再由小泡與高爾基

體膜融合轉(zhuǎn)變成高爾基體膜，高爾基體膜也可以通過“出芽”形成小泡，再通過小泡與融

合轉(zhuǎn)變成細(xì)胞膜。如圖5-20-1中的單向箭頭。

圖5-20-1

(4)生物膜在功能上的聯(lián)系：生物膜在功能上既有明確分工，又有緊密聯(lián)系。如有附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上口勺核

糖體合成日勺(如消化酶、溶菌酶、抗體、蛋白質(zhì)類激素等)就需要有的初

步加工(折疊、組裝、加上糖基團(tuán)等)、運(yùn)送，再由進(jìn)一步加工濃縮，最后通過的外排

作用排出細(xì)胞。這一過程中還需要線粒體提供能量。也就是說，線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、細(xì)胞膜等生

物膜在這一過程中是分工合作、緊密聯(lián)系的。

2.生物膜系統(tǒng)

(1)生物膜系統(tǒng)H勺概念：細(xì)胞膜、核膜以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體等由膜困繞形成的細(xì)胞器，在構(gòu)

造和功能上緊密聯(lián)系，它們形成的構(gòu)造體系就是細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)。

(2)生物膜系統(tǒng)口勺作用：

①細(xì)胞膜口勺存在使細(xì)胞具有一種相對(duì)穩(wěn)定口勺內(nèi)環(huán)境，在細(xì)胞與外界環(huán)境之間進(jìn)行、

和起著決定性作用；

②細(xì)胞內(nèi)面積廣闊的生物膜為的附著提供場(chǎng)合，有助于許多重要化學(xué)反映在生物膜上

進(jìn)行；

③細(xì)胞內(nèi)的生物膜將細(xì)胞分隔成一種個(gè)小的區(qū)室，使細(xì)胞內(nèi)可以同步進(jìn)行多種化學(xué)反映，而不互相干

擾，保證了細(xì)胞日勺生命活動(dòng)地進(jìn)行。

3.膜生物工程

膜生物工程又叫,是生物工程的一種新H勺分支。實(shí)質(zhì)上就是把磷脂制成

.包裹著酹、抗體、核酸等生物大分子或小分子的藥物，運(yùn)送到患者患病部位的細(xì)胞，通過脂質(zhì)微球體

H勺觥與細(xì)胞膜的I互相作用，即膜互相融合、被吞噬等，將這些物質(zhì)送入細(xì)胞中，從而達(dá)成、

或變化、等目的。

4.細(xì)胞工程的概念

細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和措施，通過某種工程學(xué)手段，在細(xì)胞整體水平或

細(xì)胞器水平上，按照人們的意愿來變化細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品日勺一門綜合科學(xué)技術(shù)。細(xì)胞工程

波及的領(lǐng)域相稱廣泛，就其技術(shù)范疇而言，大體有技術(shù)、細(xì)胞拆合技術(shù)、染色體導(dǎo)入技

術(shù)、基因轉(zhuǎn)移技術(shù)、技術(shù)和技術(shù)等。

5.植物細(xì)胞工程

(1)植物細(xì)胞工程日勺原理一一細(xì)胞的I性：一種體細(xì)胞具有該種生物全套的完整基因組

(遺傳信息)，因此具有使發(fā)育成完整生物的潛在能力。在生物體內(nèi)，細(xì)胞的全能性

并不體現(xiàn)出來，而是分化成不同的組織、器官。當(dāng)植物細(xì)胞在離體狀態(tài)時(shí)，在一定的條件下，就可體現(xiàn)出

全能性。

(2)植物細(xì)胞工程H勺重要技術(shù)手段：

①植物組織培養(yǎng)：是指在人工操作下，將植物的器官、組織或細(xì)胞從植物體上取出，在一定的容器里

供應(yīng)合適的營養(yǎng)物質(zhì)，使它們得到分化、發(fā)育和生長的培養(yǎng)技術(shù)。用于組織培養(yǎng)中的植物細(xì)胞或器官稱為

。外植體在合適口勺營養(yǎng)和外界條件下，細(xì)胞一方面發(fā)生,然后恢復(fù)細(xì)胞

分裂形成(一群形態(tài)、構(gòu)造相似或相似的)尚未分化的細(xì)胞群)，再在一定的誘導(dǎo)因素作用

下發(fā)生分化，最后形成具有根、莖、葉的完整植株。

②植物體細(xì)胞雜交：植物體細(xì)胞雜交是在原生質(zhì)培養(yǎng)技術(shù)的基本上，借用動(dòng)物細(xì)胞融合措施發(fā)展起來

的一門新型生物技術(shù)。植物體細(xì)胞雜交的過程涉及原生質(zhì)體的制備、的誘導(dǎo)，雜種

細(xì)胞的篩選和培養(yǎng)，以及雜種植株的)再生與鑒定等環(huán)節(jié)。

6.動(dòng)物細(xì)胞工程

(1)動(dòng)物細(xì)胞工程H勺原理一一動(dòng)物細(xì)胞H勺分裂增殖能力。

(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)：

①取材_一選用的器官或組織。

②制作細(xì)胞懸浮液一一用剪刀將組織或器官剪碎，再用等使組織分散開來，成為

單個(gè)細(xì)胞，并配制成一定濃度的細(xì)胞懸浮液。

③用培養(yǎng)基培養(yǎng)一一將細(xì)胞懸浮液放入培養(yǎng)瓶中，在培養(yǎng)瓶內(nèi)加入適合H勺培養(yǎng)基，在培養(yǎng)箱中

培養(yǎng)。

(3)動(dòng)物細(xì)胞融合：即在體外潛養(yǎng)時(shí)，讓2個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜密切接觸，在一定理化條件下促使細(xì)胞膜變

化，導(dǎo)致細(xì)胞合并。所得的雜種細(xì)胞兼有兩個(gè)親本的遺傳物質(zhì)，可通過有絲分裂形成雜種全體或雜種細(xì)胞

群，有性生殖中的受精作用就是細(xì)胞融合日勺實(shí)例。動(dòng)物細(xì)胞融合口勺措施有：①物理措

施：:②化學(xué)措施：等化學(xué)誘導(dǎo)劑；③生物措施：，

如仙臺(tái)病毒。i般只有前面兩種措施。仙臺(tái)病毒細(xì)胞融合圖解如圖5-20-2所示：

仙臺(tái)病毒或

化學(xué)融合劑o—0

圖5-20-2

1.植物體細(xì)胞雜交操作技術(shù)

植物體細(xì)胞雜交是在原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù)的基本上，借用動(dòng)物細(xì)胞融合措施發(fā)展起來的一門新型生物技

術(shù)，植物細(xì)胞雜交的過程涉及原生質(zhì)體的制備、誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合、雜種細(xì)胞FI勺篩選和培養(yǎng)以及雜種植株

日勺再生與鑒定等環(huán)節(jié)。下面以煙草和大豆的體細(xì)胞雜交為例，簡(jiǎn)要簡(jiǎn)介植物體細(xì)胞雜交日勺過程(簡(jiǎn)樸表述如

圖5-20-3)：

親木植物A親木植物B

卜一一??一——纖維索柢--?——I

從原￡質(zhì)體---------1---------B原/質(zhì)體

［聚乙二醉等促融劑

融合細(xì)胞

!

組織培養(yǎng)

I

雜種植林

圖5-20-3

(I)原生質(zhì)體制備：選用煙草植株上的幼嫩葉片細(xì)胞和培養(yǎng)好的大豆根尖細(xì)胞，用酶解法制備原生質(zhì)體。

煙草的原生質(zhì)體呈綠色，大豆的無色，在顯微鏡下很容易區(qū)別開來。

(2)原生質(zhì)體融合：取等量煙草和大豆口勺原生質(zhì)體混合后，加入聚乙二醇溶液。在顯微鏡下觀測(cè)，可以

看到原生質(zhì)體互相黏集在一起。隔一段時(shí)間后，加入高鈣、高pH的溶液，這時(shí)原生質(zhì)體才開始融合。原

生質(zhì)體融合涉及膜融合和核融合兩個(gè)過程。誘導(dǎo)融合只能誘導(dǎo)細(xì)胞膜的融合，兩個(gè)核的融合是在雜種細(xì)胞

第一次有絲分裂時(shí)進(jìn)行口勺。

(3)雜種細(xì)胞日勺篩選和培養(yǎng)：煙草與大豆的原生質(zhì)體融合后，將原生質(zhì)體轉(zhuǎn)移到合適的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，

使其再生出細(xì)胞壁。這時(shí)，在細(xì)庖混合物中，不僅有煙草一大豆雜種細(xì)胞，尚有煙草細(xì)胞、大豆細(xì)胞、煙

草一煙草細(xì)胞、大豆一大豆細(xì)胞c雜種細(xì)胞的篩選，可以用機(jī)械措施，也可以用生理學(xué)或遺傳學(xué)措施。以

機(jī)械措施為例，根據(jù)兩種親本細(xì)庖在形態(tài)、色澤上的差別，將細(xì)胞分別接種在帶有小格日勺培養(yǎng)皿中，每小

格中約放1?3個(gè)細(xì)胞。在顯微鏡下找出雜種細(xì)胞，并且標(biāo)定位置。等雜種細(xì)胞分裂成細(xì)胞團(tuán)時(shí)，轉(zhuǎn)移到

培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)成愈傷組織。

(4)雜種植株及|再生與鑒定：雜種植株的再生是指以愈傷組織培養(yǎng)出雜種植株的過程。由于煙草和大豆

分別屬于笳科和豆科植物，兩者的原生質(zhì)體融合后，至今只能長成雜種愈傷組織，還不能分化，因此談不

上雜種植株的再生與鑒定。對(duì)于可以再生出雜種植株的煙草一海島煙草、白菜一甘藍(lán)、胡蘿卜一羊角芹等，

長出的植株究竟是不是雜種，還需要通過鑒定才干擬定下來。雜種植株的鑒定措施有形態(tài)學(xué)措施、生化措

施(如電泳)、細(xì)胞學(xué)措施(如染色體組型分析)、分子生物學(xué)措施］如分子雜交)等。

2.原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)、細(xì)胞株、細(xì)胞系及其關(guān)系

(1)原代培養(yǎng)：可用有兩種表述：①細(xì)胞懸浮液第一次在瓶中培養(yǎng)，沒有分瓶培養(yǎng)之前的細(xì)胞培養(yǎng)；②

第1代細(xì)胞的培養(yǎng)與傳10代以店的細(xì)胞培養(yǎng)統(tǒng)稱為原代培養(yǎng)。兩種表述沒有本質(zhì)區(qū)別。

(2)傳代培養(yǎng)：同樣有兩種表述：①細(xì)胞懸浮液培養(yǎng)一段時(shí)間后，分瓶再進(jìn)行H勺細(xì)胞培養(yǎng)；②傳10代

后來歐J細(xì)胞培養(yǎng)，統(tǒng)稱為傳代培養(yǎng)。

(3)細(xì)胞株：原代培養(yǎng)的細(xì)胞一般傳至10代左右會(huì)浮現(xiàn)生長停滯，衰老死亡，少數(shù)度過“危機(jī)”的細(xì)

胞能傳40?50代，形成細(xì)胞株。細(xì)胞株I為遺傳物質(zhì)并沒有發(fā)生變化。

(4)細(xì)胞系：細(xì)胞株傳至50代后來，會(huì)浮現(xiàn)第二次危機(jī)，少數(shù)度過第二次危機(jī)的細(xì)胞可以無限制傳下

去，形成細(xì)胞系。細(xì)胞系的遺傳物質(zhì)發(fā)生了變化，帶有癌變細(xì)胞的特點(diǎn)。

這四個(gè)概念U勺關(guān)系表達(dá)如下：

細(xì)胞椎細(xì)解系

/-----------------S/--------------x

細(xì)胞懸浮液-----10代細(xì)胞——-50代細(xì)胞

-y---------，

原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)

3.單克隆抗體

(I)單克隆抗體H勺概念：?jiǎn)慰死锟贵w是相對(duì)血清抗體而言的I。血清抗體是將抗原反復(fù)注射到動(dòng)物體內(nèi)，

然后從血清中獲得抗體，其特點(diǎn)為：產(chǎn)量低，特異性差，純度低，不靈敏。而單克隆抗體則是由效應(yīng)B淋

巴細(xì)胞產(chǎn)生的化學(xué)性質(zhì)單?、特異性強(qiáng)日勺抗體。

(2)操作過程:

①取材：反復(fù)將特定抗原注入小鼠體內(nèi)，取出小鼠的脾臟，制成B淋巴細(xì)胞懸浮液，同樣將取出的骨

髓瘤細(xì)胞也制作成細(xì)胞懸浮液。

②細(xì)胞融合：將兩種懸浮液混合，加入滅活的仙臺(tái)病毒或聚乙二醇誘導(dǎo)融合。

③選出雜交瘤細(xì)胞：在特定的選擇性培養(yǎng)基中進(jìn)行篩選，篩選出B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合形成的

雜交瘤細(xì)胞。

④選出可以產(chǎn)生所需抗體的細(xì)胞群：對(duì)雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，在從中挑選出可以產(chǎn)生所需抗體的細(xì)胞

群，

⑤生產(chǎn)單克隆抗體：培養(yǎng)上述選出的細(xì)胞群，在獲得足夠數(shù)量的細(xì)胞后，將細(xì)胞在體外條件卜.大規(guī)模

培養(yǎng)或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖，再從培養(yǎng)液或小鼠的腹水中提取大量的單克隆抗體。

(3)抗克隆抗體制備實(shí)質(zhì)：就是將免疫B淋巴細(xì)胞與骨腐瘤細(xì)胞融合在一起，形成雜交瘤細(xì)胞。事實(shí)上

就是運(yùn)用動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)，是動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)的具體運(yùn)用。

(4)制備單克隆抗體口勺選材理由：由于效應(yīng)B淋巴細(xì)胞具有分泌特異性抗體口勺能力，而骨髓瘤細(xì)胞具有

在體外條件下大量增殖的本領(lǐng)，因此由某種效應(yīng)B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合而成口勺雜交瘤細(xì)胞，既有效

應(yīng)B淋巴細(xì)胞分泌特異性抗體的能力，又具有骨髓瘤細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下大量增殖II勺本領(lǐng)，可以在體外

培養(yǎng)條件下大量增殖，并且產(chǎn)生特定的抗體。

4.動(dòng)物細(xì)胞融合與植物細(xì)胞雜交的比較

動(dòng)物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交之間既有共性又有差別，如下表所示:

項(xiàng)目融合原理融合措施誘導(dǎo)手段用途

克服遠(yuǎn)獴雜不親和

植物體細(xì)清除細(xì)胞壁后誘導(dǎo)離心、電剌激、振

細(xì)胞膜口勺流動(dòng)性的障礙，獲得雜劇

胞雜交原生質(zhì)體融合動(dòng)、聚乙二醉誘導(dǎo)

種植株

動(dòng)物細(xì)胞使細(xì)胞分散后誘導(dǎo)同上，再加上滅活制備單克隆抗體口勺

細(xì)胞膜口勺流動(dòng)

融合細(xì)胞融合日勺病毒誘導(dǎo)技術(shù)之一

5.細(xì)胞工程日勺應(yīng)用

(1)單克隆抗體在疾病U勺診斷、治療和避免方面優(yōu)勢(shì)很明顯。

(2)采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，用一小塊植物組織在1年內(nèi)就能培養(yǎng)出成千上萬甚至幾十萬株小苗，這對(duì)

引入優(yōu)良品種或難以繁殖的名貴品種更具優(yōu)越性。由于植物H勺莖尖一般不受病毒感染，運(yùn)用莖尖進(jìn)行組織

培養(yǎng)就可以獲得無病毒植株。此外花藥離體培養(yǎng)即運(yùn)用植物的花粉進(jìn)行離體培養(yǎng)形成單倍體也屬于組織培

養(yǎng),

(3)試管動(dòng)物(嬰兒)：“試管動(dòng)物或嬰兒”是指通過體外受精和胚胎移植技術(shù)而產(chǎn)生的動(dòng)物或嬰兒。在這

一技術(shù)過程中，精子和卵子從動(dòng)物(人)體內(nèi)取出來，在人工提供的生活條件下(一般是在試管中)進(jìn)行受精，

并讓體外受精的受精卵在試管中發(fā)育，再把發(fā)育到一定階段H勺坯胎移植到“代理媽媽”動(dòng)物(人)的了?宮內(nèi)

繼續(xù)發(fā)育直到誕生。試管嬰兒重要是在夫妻間進(jìn)行的，其目的是解決不育問題。

(4)克隆動(dòng)物：克隆動(dòng)物一般是指通過無性繁殖形成動(dòng)物后裔。1997年，英國生物學(xué)家初次用羊H勺體

細(xì)胞成功地克隆了1只小母羊，即多莉綿羊?？寺∈侵笩o性繁殖系，具體地說，是指從一種共同日勺祖先，

通過無性繁殖歐I措施產(chǎn)生出來的?群遺傳特性相似的DNA分子、細(xì)胞或個(gè)體。克隆也可指無性繁殖的過

程，

真題預(yù)測(cè)新題探究

?廣東

A.可以制成診斷盒，用于疾病日勺診斷

B.可用與藥物結(jié)合，用于病變細(xì)胞的定向治療

C.可以運(yùn)用基因工程技術(shù)生產(chǎn)

D.可以在生物體內(nèi)生產(chǎn)，不能體外生產(chǎn)

【命題意圖】本題重要考察考生對(duì)某些基本的生物學(xué)知識(shí)、事實(shí)的理解，以及規(guī)定考生對(duì)生物工程

多種手段技術(shù)之間的聯(lián)系可以融會(huì)貫穿。

【解析】運(yùn)用單克隆抗體比常規(guī)抗體特異性強(qiáng)，靈敏度高，優(yōu)越性非常明顯等特點(diǎn)，可以將單克隆

抗體制成單抗診斷盒，用于診斷疾??；可以在單抗上連接抗癌藥物，制成“生物導(dǎo)彈”，將藥物定向帶到

癌細(xì)胞所在部位，進(jìn)行定向治療C但單克隆抗體既可以將雜交瘤細(xì)胞在體外培養(yǎng)液內(nèi)培養(yǎng)，也可以置于小

鼠等動(dòng)物的腹腔內(nèi)培養(yǎng)。

變式題科學(xué)家用小鼠骨髓癖細(xì)胞與某種細(xì)胞融合，得到雜交瘤細(xì)胞，經(jīng)培養(yǎng)可產(chǎn)生.大量H勺單克隆抗

體，與骨髓瘤細(xì)胞融合的是（）

A.通過免疫的B淋巴細(xì)胞B.不通過免疫的T淋巴細(xì)胞

C.通過免疫的T淋巴細(xì)胞D.不通過免疫的B淋巴細(xì)胞

【例2】?上海將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成幼苗時(shí)，下列條件中不需要的是（D）

A.具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞B.一定口勺營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素

C.離體狀態(tài)D.導(dǎo)入批示基因

【命題意圖】本題重要考察考生對(duì)某些基本的生物學(xué)原理、事實(shí)的理解掌握，并可以在實(shí)際操作過

程中自如的運(yùn)用，解決某些操作技術(shù)中實(shí)際問題。

【解析】植物組織培養(yǎng)日勺條件為離體狀態(tài)下，提供一定的營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素。固然，進(jìn)行植物組

織培養(yǎng)的外植體需要的是植物的組織或細(xì)胞，因而細(xì)胞必須是完整的。但不需要導(dǎo)入批示基因。

變式題在一種生物體內(nèi)，加胞沒有體現(xiàn)出全能性，因素是（）

A.細(xì)胞失去了全能性B.細(xì)胞中H勺基因部分丟失

C.細(xì)胞中日勺基因選擇體現(xiàn)D.細(xì)胞中日勺基因變異不同

【例3】?天津下列有關(guān)細(xì)胞構(gòu)造和功能的I論述，對(duì)的的是（C）

A.人的腎小管上皮細(xì)胞中沒有胰島素基因

B.人體內(nèi)不再分裂叢J體細(xì)胞中共有46個(gè)DNA分子

C.性激素的J合成與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有關(guān)

D.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細(xì)胞膜相連，不與核膜相連

【命題意圖】本題的綜合性比較大，牽涉到生物膜系統(tǒng)、有絲分裂、體細(xì)胞，各細(xì)胞器的功能等問

題，重要考察考生對(duì)與細(xì)胞有關(guān)日勺生物學(xué)事實(shí)、原理可以綜合理解。并可以用對(duì)的的生物語言論述、體現(xiàn)。

【解析】個(gè)體發(fā)育的起點(diǎn)是受精卵，經(jīng)有絲分裂和分化發(fā)育成一種完整的個(gè)體，因此多種類型的體

細(xì)抱的核DNA應(yīng)當(dāng)完全相似；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜向外與細(xì)胞膜直接相連，向內(nèi)與細(xì)胞核外膜直接相連，有時(shí)還與

線粒體外膜直接相連；性激素屬于固醇類物質(zhì)，不是蛋白質(zhì)，但內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與蛋白質(zhì)、脂類和糖類的合成均有

關(guān)，真核細(xì)胞除了核DNA外，在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)日勺線粒體中也存在DNA分子。因此人的體細(xì)胞中不只有46個(gè)

DNA分子。

變式題下列有關(guān)生物膜的論述不對(duì)日勺的是（）

A.多種生物膜的化學(xué)構(gòu)成和構(gòu)造完全相似

B.不同細(xì)胞器或細(xì)胞構(gòu)造的生物膜之間是可以q相轉(zhuǎn)變的

c.生物膜已研究到分子水平

D.細(xì)胞內(nèi)日勺生物膜既各司其職，又互相協(xié)作，共同完畢細(xì)胞的生理功能

?廣東用品有35s標(biāo)記氨基酸的培養(yǎng)基培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞，該細(xì)胞合成并分泌一種含35s蛋白質(zhì)。

（I）請(qǐng)寫出35s在細(xì)胞各構(gòu)造間移動(dòng)口勺先后順序（用“一”表達(dá)先后順序）。

【答案】核糖體T內(nèi)質(zhì)網(wǎng)T小泡T高爾基體T小泡T細(xì)胞膜T細(xì)胞外

（2）寫出上述蛋白質(zhì)合成和分泌過程中有關(guān)細(xì)胞器的功能。

【答案】核糖體是蛋白質(zhì)合成口勺場(chǎng)合；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與蛋白質(zhì)合成有關(guān)，對(duì)分泌蛋白進(jìn)行加工（螺旋、折

疊、加糖基等）和提供運(yùn)送通道；高爾基體與細(xì)胞日勺分泌物形成有關(guān)，對(duì)分泌蛋白進(jìn)行進(jìn)一步加工濃縮和

轉(zhuǎn)運(yùn)。

［命題意圖】本題重要考察考生對(duì)生物膜在構(gòu)造和功能上的聯(lián)系日勺掌握狀況。規(guī)定考生可以對(duì)生物

學(xué)的J基本原理、事實(shí)理解和掌握，并可以用恰當(dāng)?shù)姆绞秸撌銮宄嘘P(guān)的生物問題，用來解決生物學(xué)實(shí)際問

題，

【解析】核糖體是合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)合，經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工后運(yùn)送到高爾基體，在高爾基體內(nèi)進(jìn)一步加工

濃縮后，形成小泡通過細(xì)胞膜日勺外排作用分泌到細(xì)胞外。此外在分泌蛋白日勺合成、加工、運(yùn)送和分泌的過

程還需要線粒體提供能量。

變式題下列對(duì)細(xì)胞內(nèi)生物膜在構(gòu)造上具有一定連續(xù)性打勺論述，錯(cuò)誤的是（）

A.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通過“出芽”形成小泡與高爾基體膜融合

B.細(xì)胞質(zhì)中小泡與核糖體膜融合

C.細(xì)胞膜向內(nèi)凹陷形成小泡離開細(xì)胞膜回到細(xì)胞質(zhì)中

D.高爾基體膜突出形成小泡，離開高爾基體膜與細(xì)胞膜融合

【例5】既有甲、乙兩個(gè)煙草品種（2n=48）,其基因型分別為aaBB和AAbb,這兩對(duì)基因位于非同

源染色體上，且在光照強(qiáng)度不小于800勒克斯時(shí)，都不能生長，這是由于它們中的一對(duì)隱性純合基因（aa

或bb）作用的成果。

取甲乙兩品種H勺花粉分別培養(yǎng)植株，將它們H勺葉肉細(xì)胞制成原生質(zhì)體，并將兩者相混，使之融合，誘

導(dǎo)生生細(xì)胞團(tuán)。然后，放到不小于800勒克斯光照下培養(yǎng)，成果有H勺細(xì)胞團(tuán)不能分化，有的能分化發(fā)育成

植株。請(qǐng)回答問題：

（1）甲、乙兩煙草品種花粉的基因型分別為晅—和型_。

（2）將葉肉細(xì)胞制成原生質(zhì)體時(shí)，使用纖維素酶和果膠酶（僅答纖維素酶也可以）破除細(xì)胞壁。

（3）在細(xì)胞融合技術(shù)中，常用的促融劑是一聚乙二醇。

（4）細(xì)胞融合后誘導(dǎo)產(chǎn)牛.I白細(xì)抱團(tuán)叫愈傷組織。

（5）在不小于800勒克斯光照下培養(yǎng)，有生種細(xì)胞團(tuán)不能分化；能分化的細(xì)胞團(tuán)是由甲、乙兩品種日勺花

粉_的原生質(zhì)體融合來口勺（這里只考慮2個(gè)原生質(zhì)體的互相融合）。由該細(xì)胞團(tuán)分化發(fā)育成的植株，其染色

體數(shù)是魅_?；蛐褪且籄aBb。該植株自交后裔中，在不小于800勒克斯關(guān)照下，浮現(xiàn)不能生長的

植株的概率是7/16.

【命題意圖】本題重要考察考生對(duì)植物體細(xì)胞雜交的原理、遺傳的基因分離規(guī)律、基因日勺自由組合

規(guī)律、減數(shù)分裂、染色體變異、單倍體育種等基本的生物學(xué)原理、規(guī)律的理解掌握。并規(guī)定考生對(duì)的地運(yùn)

用這些知識(shí)解決生產(chǎn)實(shí)際中碰到的問題。

【解析】⑴基因型為aaBB和AAbb日勺個(gè)體，經(jīng)減數(shù)分裂形成日勺生殖細(xì)胞（花粉）的基因型分別為aB

和Ab。（2）植物細(xì)胞的細(xì)胞壁由纖維素和果膠構(gòu)成，因此在破壞植物的細(xì)胞壁最佳用纖維素酚和果膠酶解

決，使之裸露形成原生質(zhì)體。（3）在增進(jìn)植物細(xì)胞的原生質(zhì)體融合時(shí)，常用的措施有物理法（振動(dòng)、離心、

電刺激等)和化學(xué)法(使用聚乙二醇等誘導(dǎo)劑)。常用的促融劑是聚乙二醇。(4)在植物細(xì)胞融合成雜種細(xì)胞

后，將細(xì)胞哺育成新個(gè)體，事實(shí)上是植物組織培養(yǎng)，涉及融合細(xì)胞脫分化分裂形成愈傷組織和愈傷組織再

分化形成新個(gè)體。本題中應(yīng)當(dāng)屬于脫分化分裂形成愈傷組織。(5)在不小于800勒克斯光照下培養(yǎng)，凡基

因型中含aa或bb的細(xì)胞團(tuán)都不能生長分化，可以分化的一定具有A、B基因。若基因型為AaBb的植株

自交，根據(jù)自由組合規(guī)律，兩對(duì)等位基因的個(gè)體自交，后裔中同步浮現(xiàn)A和B基因的占總數(shù)的9/16,其

他占7/16。

變式題圖5-20-4(1勺圖解為兩個(gè)不同物種間體細(xì)胞雜交示意圖，請(qǐng)回答問題：

膏D親本植物A親本植物研1

0組織培養(yǎng)目i

fft

雜種植株親本類型植株

圖5-20-4

(I)只有去壁的植物細(xì)胞在促融劑協(xié)助下才干融合，欲清除細(xì)胞壁而不損傷細(xì)胞可用

等措施；

(2)雜種細(xì)胞的遺傳物質(zhì)構(gòu)成是,由這種細(xì)胞經(jīng)人工誘導(dǎo)培養(yǎng)，

經(jīng)分裂增長細(xì)胞數(shù)目并不斷分化，逐漸發(fā)育成植株。該植株的性狀是.

(3)上圖整個(gè)培養(yǎng)過程應(yīng)用了細(xì)胞工程曰勺和兩大技術(shù)，這種哺育雜種植株日勺意義是

能力思維沖浪

一、選擇題部分：

1.下圖為植物組織培養(yǎng)H勺基本過程，則制作人工種子，及生產(chǎn)治療燙傷、割傷H勺藥物一一紫草素,

應(yīng)分別選用編號(hào)是口勺（）

脫分化再分化

①-------------------->@

A.④②B.③②C.③④D.④③

2.下列哪一項(xiàng)屬于克?。ǎ?/p>

A.將雞的某個(gè)DNA片段整合到小鼠的DNA分子中

B.將抗藥菌的某基因引入草履蟲的細(xì)胞內(nèi)

C.將鼠骨髓瘤細(xì)胞與通過免疫的脾細(xì)胞融合成雜交瘤細(xì)胞

D.將某腫瘤細(xì)胞在體外培養(yǎng)繁殖成一種細(xì)胞系

3.按操作目的，使用下列試劑生物解決組織細(xì)胞恰當(dāng)?shù)氖牵ǎ?/p>

A.觀測(cè)植物細(xì)胞的有絲分裂：果膠酶B.解決用于細(xì)胞融合的動(dòng)物細(xì)胞：胰蛋白酶

C.解決用于細(xì)胞融合的動(dòng)物細(xì)胞：CaCI2D.解決用于細(xì)胞融合H勺植物細(xì)胞：鹽酸

4.有關(guān)全能性的論述，不對(duì)的的是（）

A.受精卵在自然條件下能使后裔細(xì)胞形成完整個(gè)體，因此全能性最高

B.生物體內(nèi)細(xì)胞由于分化全能性不能體現(xiàn)

C.卵細(xì)胞與受精卵同樣，細(xì)胞未分化，全能性很高

D.植物細(xì)胞離體培養(yǎng)在一定條件卜.能體現(xiàn)出全能性

5.用高度分化的I植物細(xì)胞、組織和器官進(jìn)行組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織，下列論述錯(cuò)誤的是

A.該愈傷組織是細(xì)胞通過脫分化和分裂形成的IB.該愈傷組織的細(xì)胞沒有全能性

C.該愈傷組織是由排列疏松的薄壁細(xì)胞構(gòu)成

D.該愈傷組織可以形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀構(gòu)造

6.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的細(xì)胞來自于()

A.任何個(gè)體的細(xì)胞B.只能取自動(dòng)物胚胎細(xì)胞

C.只能取自幼齡動(dòng)物的組織細(xì)胞D.胚胎或幼齡動(dòng)物口勺器官和組織細(xì)胞

7.一只羊口勺卵細(xì)胞的核被另一只羊口勺體細(xì)胞核置換后，這個(gè)卵細(xì)胞通過多次分裂，再植入第三只羊

的子宮內(nèi)發(fā)育，成果產(chǎn)下一只羊羔。這種克隆技術(shù)具有多種用途，但是不能()

A.有選擇地繁殖某一性別的家畜B.繁殖家畜中日勺優(yōu)秀個(gè)體

C.用于保存物種D.變化動(dòng)物的基因型

二、非選擇題部分：

8.研究表白，工程細(xì)菌A是一種某新型抗生素口勺高產(chǎn)菌，但A細(xì)菌為4-羥脯氨酸(一種罕見氨基酸)

缺陷型，這種氨基酸是合成該新型抗生素日勺酶所必需日勺?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)另一種異亮氨酸缺陷型細(xì)菌B可以合

成4-羥施氨酸。進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)這種新型抗生素成為公司家的夢(mèng)想，某生物學(xué)愛好小組提出了如下二種設(shè)

計(jì)方案：

方案一：將細(xì)菌A、細(xì)菌B混合培養(yǎng)

方案二：將B細(xì)菌中控制4-羥脯氨酸合成的基因轉(zhuǎn)入細(xì)菌A

方案三：將細(xì)菌A、細(xì)菌B融合，形成雜種細(xì)胞

回答：

(1)方案一重要運(yùn)用了細(xì)菌A、細(xì)菌B在生態(tài)學(xué)上稱之為的關(guān)系。

(2)從微生物的營養(yǎng)角度看，4-羥脯氨酸是細(xì)菌A的o

(3)在方案三中，某同窗提出篩選雜種細(xì)胞的措施是：將通過細(xì)胞融合解決的細(xì)胞培養(yǎng)在缺4-羥脯氨酸

和缺異亮氨酸的完全培養(yǎng)基中培養(yǎng)，收集增殖的細(xì)胞。該措施合理嗎？闡明理由或改正。

(4)比較上述三種方案，你覺得最佳日勺方案是那一種？為什么？

9.圖5-20-5為細(xì)胞融合的簡(jiǎn)略過程(只考慮兩個(gè)細(xì)胞口勺融合)，請(qǐng)據(jù)圖回答:

圖5-20-5

I.若A、B是基因型分別為rrHH、RRhh兩個(gè)煙草品種細(xì)胞I肉花粉，且這兩對(duì)基因位于非同源染色

體上，由于一對(duì)隱性純合基因(rr或hh州勺作用，在光照強(qiáng)度不小于800勒克斯時(shí)，都不能生長。

(1)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)必須用除去不利于原生質(zhì)體融合的物質(zhì)。

(2)實(shí)驗(yàn)中除獲得雜種細(xì)胞外，尚有基因型為的融合細(xì)胞。

(3)設(shè)計(jì)一措施(不考慮機(jī)械措施)，從培養(yǎng)液中分離出雜種細(xì)胞，措施：o

H.若該過程是制備治療“SARS”病毒的單克隆抗體，A為人B淋巴細(xì)胞(染色體構(gòu)成為2A+XX=46),

B為鼠骨髓瘤細(xì)胞(染色體構(gòu)成為2B+XX=40)

(4)用單克隆抗體制成“生物導(dǎo)彈”重要運(yùn)用了抗體的特性。

(5)A細(xì)胞來自于,

(6)雜種細(xì)胞C共有個(gè)染色體組，一種染色體組可表達(dá)為。

第二十一課基因工程與微生物發(fā)酵工程

主干知識(shí)整合

1.基因的構(gòu)造

(1)原核基因的構(gòu)造：

一非編碼區(qū)?編碼區(qū)琲編碼區(qū)+

0RNA聚合

旃結(jié)合位點(diǎn)

(2)真核基因的構(gòu)造:

一非編碼區(qū)一，V------編碼區(qū)---------??非編碼區(qū)A

DRNA聚合

懦結(jié)合位點(diǎn)

■外顯了日內(nèi)含子

圖5-21-1

特別提醒：“非編碼區(qū)”、“非編碼序列”的區(qū)別，事實(shí)上，在編碼區(qū)中也存在,

如真核基因R勺內(nèi)顯子。

(3)真、原核細(xì)胞日勺基因構(gòu)造的比較：

①相似點(diǎn)：均有和起調(diào)控作用的o

②不同點(diǎn)：原核細(xì)胞的基因中編碼區(qū)是,無外顯子和內(nèi)含子之分；真核細(xì)胞H勺基因中

編碼區(qū)是,分為能編碼蛋白質(zhì)的和不能編碼蛋白質(zhì)曰勺。

③在真核生物中，DNA、mRNA的堿基數(shù)及蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)之間6：3：1的數(shù)量關(guān)系中，DNA片

段的堿基數(shù)其實(shí)是該基因片段中外顯子所含堿基數(shù)Flo

2.基因工程的概念

基因工程也禰為技術(shù)或技術(shù)，是生物技術(shù)的主體技術(shù)。基因工程是指

按.照人類的愿望，將不同生物的遺傳物質(zhì)在體外人工剪切并和_______________重組后轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)

增，并體現(xiàn)產(chǎn)生所需蛋白質(zhì)的技術(shù)?；蚬こ炭梢源蚱品N屬的界線，在基因水平上變化生物遺傳性，并通

過工程化為人類提供有用產(chǎn)品及服務(wù)。

3.基因工程的工具

(1)基因剪刀一一限制性內(nèi)切酶：限制性內(nèi)切酶(簡(jiǎn)稱限制酶)是生物體內(nèi)的一類酶，它們能將外來的

DNA切斷，即可以限制異源DNA的侵入并使之失去活力，但對(duì)自己的DNA卻無損害作用，這樣可以保

護(hù)細(xì)胞原有的遺傳信息，重要存在于中，由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進(jìn)行口勺，

故名限制性內(nèi)切酶。限制性內(nèi)切酶是基因工程中所用日勺重要切割工具，一種限制的只能辨認(rèn)一種特定的核

昔竣序列,并且能在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。被切割的DNA分子在切口處形成。

(2)基因針線一一DNA連接酶：被限制性內(nèi)切酶切割開來的目日勺基因和運(yùn)載體，具有相似的黏性末端,

將它們的黏性末端連接起來，就可以形成重組的DNA分子。這個(gè)將目日勺基因和運(yùn)載體連接起來的過程就

需要用到DNA連接酶。其功能是把兩個(gè)DNA片段末端之間的“縫隙”連接起來。注意：DNA連接酶連

接的是之間的磷酸二酯鍵，而不是兩條鏈之間互補(bǔ)配對(duì)堿基之間的氫鍵，堿基之間的

氫健形成是不要能催化的。

(3)運(yùn)載工具一一運(yùn)載體：將目的基因直接送入,一般是很難的，一般要用到運(yùn)載體。

一般使用的運(yùn)載體是存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物體內(nèi)口勺某些質(zhì)粒，或者動(dòng)植物病毒及噬菌體。由于

質(zhì)粒可以在不同生物細(xì)胞間穿梭，而病毒(涉及噬菌體)具有性，都可以自主地將目口勺基因

送入受體細(xì)胞。固然，并不是所有質(zhì)粒和病毒都可以擔(dān)當(dāng)運(yùn)載體，而應(yīng)當(dāng)滿足一定日勺條件。

4.基因工程的操作環(huán)節(jié)

(1)目的基因的制備：目的基因即基因工程所要轉(zhuǎn)移的基因，分離目H勺基因一方面要擬定目的基因在組

織中的DNA分子上的位置，然后運(yùn)用切割DNA分子而獲得。

(2)重組DNA：外源DNA是很難直接透過細(xì)胞膜進(jìn)入受體細(xì)胞的，雖然進(jìn)入受體細(xì)胞之中，也會(huì)受到

細(xì)抱內(nèi)口勺作用而分解。重組DNA就是讓DNA片段和運(yùn)載體連接，即在體外條

件下，把目口勺基因接到某種運(yùn)載體上，常用的運(yùn)載體有可以和細(xì)菌共生的質(zhì)粒、溫和噬菌體(病毒)等。目

的基因結(jié)合到通過改造的細(xì)菌中的質(zhì)粒(細(xì)菌細(xì)胞中的小環(huán)狀DNA分子)或溫和噬菌體(病毒)上后形成的組

合體稱為重組體DNA。在這一技術(shù)中，限制性內(nèi)切酶是一種常用的工具酣，它能“切開”質(zhì)粒的環(huán)形DNA,

也能切取H的基因，然后把目的基因DNA片段與質(zhì)粒DNA分子的兩端，在連接酶的作用下互補(bǔ)連接形成

重組體DNA。

(3)重組DNA的擴(kuò)增體現(xiàn)：重組得到的DNA雜種分子，在合適條件下復(fù)制增殖并使目的基因在載體

組織中通過控制蛋白質(zhì)口勺合成而得以體現(xiàn)，從而體現(xiàn)目的基因本來控制的性狀。目的基因的體現(xiàn)是

指。目的基因能否體現(xiàn)是基因工程與否成功的核心。目前，人類已

經(jīng)運(yùn)用外源基因，如人口勺生長激素基因，人胸腺激素基因、人干擾素基因、牛生長激素基因筆，導(dǎo)入細(xì)菌

中，生產(chǎn)出相應(yīng)日勺產(chǎn)品，在臨床上得到了廣泛的應(yīng)用，獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5.微生物的營養(yǎng)

(1)培養(yǎng)基五大營養(yǎng)素

種類功能舉例

為微生物提供碳素營養(yǎng)、能源物質(zhì),形成無機(jī)化合物，C0\NaHCO+有機(jī)化合物:

碳源代謝產(chǎn)物，構(gòu)成細(xì)胞成分糖類、脂類、糖類、脂肪酸、花生粉餅、

石油

為微生物提供氮室直養(yǎng)、合成蛋白質(zhì)、核無機(jī)化合物：氮、氨、鏤鹽、硝酸鹽；有

氮源

酸、含氮代謝產(chǎn)物機(jī)化合物：尿素、牛肉膏、蛋白陳等

酶和核酸構(gòu)成分，微生物生長不可缺少的維生素、氨基酸、堿基等

生長因子

微量有機(jī)物

除上表所述種類外還涉及無機(jī)鹽和水。

(2)培養(yǎng)基的配備原則及其種類

①配備原則：根據(jù)選擇原料；注意多種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度和比例；pH要合適。

②培養(yǎng)基日勺種類：

標(biāo)準(zhǔn)種類特點(diǎn)及用途

液體培養(yǎng)基工業(yè)生產(chǎn)

半固體培養(yǎng)基保藏茵種，觀測(cè)微生物運(yùn)動(dòng)和鑒定菌種

物理性質(zhì)

固體培養(yǎng)基微生物的分離、計(jì)數(shù)

天然培養(yǎng)基營養(yǎng)豐富、來源廣，用于工業(yè)生產(chǎn)

化學(xué)成分

合成培養(yǎng)基成分明確穩(wěn)定，用于分離、鑒定

加入某種化學(xué)物質(zhì)以克制不需要日勺微生物的生長，增進(jìn)所

選擇培養(yǎng)基需要微生物口勺生長，增進(jìn)所需要微生物的生長，用于分離

工培養(yǎng)目的菌

用途

根據(jù)微生物日勺代謝特點(diǎn)，加入某種批示劑化學(xué)物質(zhì)，用于

鑒別培養(yǎng)基

微生物的鑒別

6.微生物的代謝

(1)代謝產(chǎn)物：微生物日勺代謝產(chǎn)物分為產(chǎn)物和產(chǎn)物。

是微生物的生長全過程都會(huì)產(chǎn)生的，如氨基酸、核甘酸、多糖、脂類、維生素等，是微生物的生長、繁殖

所必需的。是微生物生長一定階段后來才產(chǎn)生的，如抗生素、毒素、激素、色素等，一

般對(duì)?自身無明顯生理作用。

(2)代謝調(diào)節(jié)：微生物的)代謝調(diào)節(jié)涉及和兩種。酶合成的調(diào)節(jié)是指某些酷

的女生是在某些誘導(dǎo)物的誘導(dǎo)下才合成的，假如沒有這種誘導(dǎo)物存在，則不會(huì)形成這種酶。構(gòu)成酶的合成

不受誘導(dǎo)物影響，而誘導(dǎo)酶只有在誘導(dǎo)物的存在時(shí)才合成，如乳糖操縱子模型中有關(guān)酶的合成。酶合成調(diào)

節(jié)的意義是保證代謝需要、避免物質(zhì)和能量口勺揮霍、增強(qiáng)對(duì)環(huán)境的I適應(yīng)。是指產(chǎn)物與

酶結(jié)合而使酶B勺構(gòu)造變化使活性變化：酶活性調(diào)節(jié)的特點(diǎn)是調(diào)節(jié)。

(3)人工控制：通過人工控制某些條件來控制代謝產(chǎn)物，加快反映速度，提高產(chǎn)率。一般有兩條措施：

①變化菌種：運(yùn)用酶合成H勺調(diào)節(jié)、酶活性H勺調(diào)節(jié)原理用誘變、基因工程、細(xì)胞工程技

術(shù)變化解的特性、刪除某種酶或變化細(xì)胞膜對(duì)某種代謝產(chǎn)物打勺通透性；

②控制：重要通過溫度、pH值、氧濃度影響酶的I活性。

7.微生物的生長

(1)微生物生長分期：微生物的生長一般分為四個(gè)時(shí)期，各時(shí)期的特點(diǎn)見下表:

時(shí)期成因特點(diǎn)應(yīng)用與其她

不立即或繁殖，菌體增長，代時(shí)間長短與菌種和培養(yǎng)

調(diào)節(jié)期適應(yīng)新環(huán)境

謝活躍，為細(xì)胞分裂作準(zhǔn)備條件有關(guān)

對(duì)數(shù)期條件合適，迅速繁殖個(gè)體形態(tài)和生理特性檄定生產(chǎn)用菌種，科研材料

活菌數(shù)量最大，代謝產(chǎn)物大量改善和控制條件延長穩(wěn)

穩(wěn)定期生存條件惡化

積累，浮現(xiàn)芽胞定期

衰亡期生存條件極度惡化死亡超過繁殖，浮現(xiàn)畸變裂解、釋放產(chǎn)物

時(shí)間

圖5-21-2

8.發(fā)酵工程

(I)發(fā)酵工程的)概念：發(fā)酵工程是采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，運(yùn)用生物(重要是微生物)的某些生理功能，

為人類生產(chǎn)有用的I生物產(chǎn)品，或直接用微生物參與和控制某些二.業(yè)生產(chǎn)過程的一種新的技術(shù)。也有人稱它

為“微生物工程二

(2)發(fā)酵工程的環(huán)節(jié)：發(fā)酵_L程一般可分為發(fā)酵原料的預(yù)解決、發(fā)酵的準(zhǔn)備、發(fā)酵過程和產(chǎn)品H勺分離與

純化等四個(gè)階段。但在生產(chǎn)運(yùn)用中，發(fā)酵過程往往是與其她生物技術(shù)相聯(lián)系H勺。因此，實(shí)際生產(chǎn)某種生物

制品時(shí)，常分為如下三個(gè)環(huán)節(jié)：

①運(yùn)用基因工程和細(xì)胞工程技術(shù)及誘變育種等生產(chǎn)出工程菌或細(xì)胞株。如通過的

措施獲得能大量積累賴氨酸的黃色短桿菌H勺高產(chǎn)菌株。

②大展培養(yǎng)工程菌或進(jìn)行細(xì)菌發(fā)酵。這一步H勺核心是控制發(fā)酵的條件，如運(yùn)用酵母菌生產(chǎn)酒精時(shí)，先

要住有氧的條件下，讓其大量繁殖，再在無氧的條件下生產(chǎn)酒精。許多產(chǎn)品及某些微生物對(duì)發(fā)醉工程的溫

度、pH等都十分敏感，需要嚴(yán)格H勺檢測(cè)控制。

③將工程菌與產(chǎn)品從發(fā)酵液(培養(yǎng)液)中分離出來，進(jìn)行純化和后解決。由于發(fā)酵液中產(chǎn)物的濃度很低,

經(jīng)常只有0.001%?0.01%,為了獲得純凈的生物制品，必須進(jìn)行分離純化。常用重要分離純化措施有

1.人類基因組籌劃日勺四圖

(I)遺傳圖：遺傳圖是指基因或DNA標(biāo)記(如多肽性遺傳標(biāo)記)在染色體上以遺傳距離表達(dá)相對(duì)位置的

圖，又稱連鎖圖。遺傳距離一般以基因或DNA片段在染色體互換過程中分離的頻率厘摩(cM)來表達(dá)。cM

值越高，表白兩點(diǎn)間距離越遠(yuǎn)；cM值越低，表白兩點(diǎn)間距離越近。

(2)物理圖：物理圖是指表達(dá)DNA序列上DNA標(biāo)記之間實(shí)際距離H勺圖。一般由DNA的限制酶片段或

克隆的DNA片段有序排列而成。標(biāo)記之間H勺物理距離以DNA上核甘酸數(shù)目H勺多少來表達(dá)。物理圖是進(jìn)行

DNA序列分析和基因組織構(gòu)造研究的基本。限制酶物理圖是基因組構(gòu)造的重要特性。

(3)序列圖：序列圖是指整個(gè)人類基因組的核甘酸序列圖，也是最詳盡的物理圖。

(4)轉(zhuǎn)錄圖：在整個(gè)人類基因殂中，只有1%?5%小JDNA序列為編碼序列，在人體某一特定組織的細(xì)

胞中，一般只有10%的基因是體現(xiàn)歐I。假如把某段DNA序列相應(yīng)的mRNA擬定下來，就抓住了基因的重

要部分，即可轉(zhuǎn)錄部分。因此。一張人類基因組的轉(zhuǎn)錄圖(也稱cDNA圖或體現(xiàn)序列圖)才是人類基因圖的

雛形。

2.獲取目的基因的一般措施

(1)直接分離法：直接分離法又稱“鳥槍法”或“霰彈法”。就是從供體細(xì)胞中取出DNA分子，用限制

性內(nèi)切酶進(jìn)行解決得到DNA片段，然后分別用運(yùn)載體轉(zhuǎn)入到不同的受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行DNA片段擴(kuò)增，再從

受體細(xì)胞中找出具有相應(yīng)目的基因H勺細(xì)胞，得到目H勺基因。這種措施的長處是操作簡(jiǎn)便。存在H勺缺陷則是

工作量大，有盲目性；對(duì)于真核細(xì)胞H勺基因來說，目的基因中還具有不體現(xiàn)的內(nèi)含子，無法將這樣H勺基因

在原核細(xì)胞內(nèi)體現(xiàn)。

(2)人工合成法；就足按照自然基因的本來遺傳信息，人工合成相應(yīng)的DNA片段。目前有兩種措施，

分別為反轉(zhuǎn)錄法和根據(jù)蛋白質(zhì)氨基酸序列推斷合成法。

①反轉(zhuǎn)錄法：從供體細(xì)胞內(nèi)找出由目日勺基因轉(zhuǎn)錄出來的信使RNA,以該信使RNA為模板，反轉(zhuǎn)錄成

互補(bǔ)的單鏈DNA,然后在酶的作用下合成雙鏈DNA,從而獲得所需要的J基因。

②根據(jù)蛋白質(zhì)氨基酸序列推斷合成法：根據(jù)已知的蛋白質(zhì)向氨基酸序列，推測(cè)出相應(yīng)的信使RNA序

列，然后按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，推測(cè)出其構(gòu)造基因口勺核甘酸序列，再通過化學(xué)合成的措施，以單核甘酸

為原料合成目日勺基因。

3.將目的基因轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞的常用措施

將基因轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞，除了常用口勺運(yùn)載體轉(zhuǎn)運(yùn)措施外，在一定的條件下還常使用如下某些措施：

(I)顯微注射法：一方面將植物細(xì)胞游離出原生質(zhì)體，然后在顯微鏡下用微注射器將目的基因注射入受

體細(xì)胞;

(2)電穿孔法:在短時(shí)間H勺高壓電流電脈沖日勺沖擊下，可以使原生質(zhì)腴分子疏松形成臨時(shí)性的直徑為3?

4nm的小孔，從而使存在于原生質(zhì)體周邊溶液中口勺外源DNA通過小孔進(jìn)入原生質(zhì)體。

(3)微束激光打孔法：與電穿孔法類似，是運(yùn)用微束激光照射形成小孔。

(4)基因槍法：基因槍是一種專門用于基因轉(zhuǎn)移的高壓槍。該種措施是一方面將目的基因的DNA附著

于直徑約為4urn日勺鶴等金屬粒子表面，然后用基因槍將其射入受體細(xì)胞。

(5)精子介導(dǎo)法：將精子作合適解決后，使其具有攜帶外源基因的能力，然后用攜帶有外源基因的精子

給發(fā)情母畜授精。這種措施相對(duì)于顯微注射法有成本低、成功率高、操作簡(jiǎn)便等長處。

4.有關(guān)運(yùn)載體

(1)運(yùn)載體在基因工程中的作用：使用運(yùn)載體有兩個(gè)目的：一是用它作為運(yùn)載工具，將目的基因送到宿

主細(xì)胞中去；二是運(yùn)用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。

(2)作為運(yùn)載體必需滿足的條件：作為運(yùn)載體必須具有三個(gè)條件：①能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)

制,即運(yùn)載體在宿主細(xì)胞內(nèi)既不會(huì)影響宿主細(xì)胞自身的生存，干擾宿主細(xì)胞自身日勺基本新陳代謝，也不會(huì)

被宿主細(xì)胞破壞分解：②有多種限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接；③具有某些標(biāo)記基因，以夔進(jìn)行篩選。

(3)運(yùn)載體的種類：目前，基因工程經(jīng)常使用的運(yùn)載體重要有兩類：①細(xì)菌的質(zhì)粒，它足細(xì)菌染色體

DNA以外的小型環(huán)狀DNA(一般有1?200kb,kb為千堿基對(duì))，有的細(xì)菌只有一種，有的J細(xì)菌有多種；②

噬菌體和某些病毒的)DNAo一般來說，天然運(yùn)載體往往不能滿足人類的所有規(guī)定，因此人們根據(jù)不同時(shí)

目H勺和需要，對(duì)某些天然日勺運(yùn)載體進(jìn)行人工改建。PBR322是人工改造口勺大腸桿菌質(zhì)粒，它可以獨(dú)立復(fù)制，

也可整合到細(xì)菌DN