高中生物選修知識(shí)點(diǎn)總結(jié)手冊(cè)前言本手冊(cè)旨在系統(tǒng)梳理高中生物選修部分的核心知識(shí)點(diǎn)，為同學(xué)們提供一份條理清晰、重點(diǎn)突出的復(fù)習(xí)資料。選修內(nèi)容是對(duì)必修知識(shí)的拓展與深化，不僅有助于提升生物學(xué)素養(yǎng)，也是高考考查的重要組成部分。希望通過(guò)本手冊(cè)的歸納，能夠幫助同學(xué)們更好地理解和掌握這些知識(shí)，從容應(yīng)對(duì)各類考核。---選修一：生物技術(shù)實(shí)踐一、微生物的利用（一）微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)1.培養(yǎng)基：*概念：人們按照微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的不同需求，配制出供其生長(zhǎng)繁殖的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。*營(yíng)養(yǎng)構(gòu)成：一般都含有水、碳源、氮源和無(wú)機(jī)鹽。此外，還需滿足微生物生長(zhǎng)對(duì)pH、特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的要求。*類型：按物理性質(zhì)可分為液體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基（加入瓊脂等凝固劑）；按用途可分為選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基。2.無(wú)菌技術(shù)：*核心：防止外來(lái)雜菌的入侵，獲得純凈的培養(yǎng)物。*關(guān)鍵操作：滅菌（如高壓蒸汽滅菌、干熱滅菌、灼燒滅菌）和消毒（如煮沸消毒、巴氏消毒、化學(xué)藥劑消毒）。需注意區(qū)分滅菌（殺死所有微生物，包括芽孢和孢子）和消毒（殺死或抑制部分微生物，不包括芽孢和孢子）的適用場(chǎng)景。*實(shí)驗(yàn)操作中的無(wú)菌觀念：如操作在酒精燈火焰旁進(jìn)行、試管口灼燒滅菌、接種環(huán)灼燒滅菌并冷卻后使用等。3.純化大腸桿菌：*常用方法：平板劃線法和稀釋涂布平板法。*目的：獲得由單個(gè)細(xì)胞繁殖而來(lái)的肉眼可見的菌落，即純化的菌種。*菌落：是指由一個(gè)細(xì)胞繁殖而來(lái)的肉眼可見的子細(xì)胞群體。4.菌種的保藏：*臨時(shí)保藏：接種到試管的固體斜面培養(yǎng)基上，菌落長(zhǎng)成后，放入冰箱低溫保藏。缺點(diǎn)是保存時(shí)間不長(zhǎng)，易被污染或產(chǎn)生變異。*長(zhǎng)期保藏：甘油管藏法，置于-20℃冷凍箱中保存。（二）特定微生物的分離與計(jì)數(shù)1.土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)：*原理：利用以尿素為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基，只有能合成脲酶的細(xì)菌才能分解尿素生存繁殖。*統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目：常用稀釋涂布平板法（當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí)，培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一個(gè)菌落，來(lái)源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌）。此外還有顯微鏡直接計(jì)數(shù)法（不能區(qū)分死菌與活菌）。*實(shí)驗(yàn)流程：土壤取樣→樣品的稀釋→將稀釋液涂布到以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基上→挑選能生長(zhǎng)的菌落→鑒定（如酚紅指示劑，變紅則說(shuō)明該細(xì)菌能分解尿素）。2.分解纖維素的微生物的分離：*原理：剛果紅（CR）能與纖維素形成紅色復(fù)合物，但并不與水解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)。當(dāng)纖維素被纖維素酶分解后，培養(yǎng)基中會(huì)出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈。*選擇培養(yǎng)基：以纖維素為唯一碳源。*鑒定方法：剛果紅染色法（包括先培養(yǎng)微生物再加入剛果紅，以及在倒平板時(shí)就加入剛果紅）。（三）傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用1.果酒和果醋的制作：*果酒制作：*菌種：主要是酵母菌（真菌，兼性厭氧型）。*原理：在有氧條件下，酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，大量繁殖；在無(wú)氧條件下，進(jìn)行無(wú)氧呼吸（發(fā)酵），產(chǎn)生酒精和二氧化碳。反應(yīng)式：C6H12O6→2C2H5OH+2CO2。*條件：溫度控制在18-25℃（酵母菌最適溫度），前期通氣，后期密封。*果醋制作：*菌種：醋酸菌（細(xì)菌，好氧型）。*原理：當(dāng)氧氣、糖源都充足時(shí)，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸；當(dāng)缺少糖源時(shí)，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰賹⒁胰┳優(yōu)榇姿?。反?yīng)式：C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O。*條件：溫度控制在30-35℃，需要持續(xù)通入無(wú)菌空氣。*實(shí)驗(yàn)流程：挑選葡萄→沖洗→榨汁→酒精發(fā)酵（果酒）→醋酸發(fā)酵（果醋）。*注意事項(xiàng)：葡萄的沖洗次數(shù)不宜過(guò)多，以免洗去野生酵母菌；果酒發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生CO2，需定期排氣；果醋發(fā)酵時(shí)需保證氧氣供應(yīng)。2.腐乳的制作：*菌種：主要是毛霉（真菌），還有青霉、酵母、曲霉等。毛霉等產(chǎn)生的蛋白酶能將豆腐中的蛋白質(zhì)分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可將脂肪水解為甘油和脂肪酸。*實(shí)驗(yàn)流程：讓豆腐上長(zhǎng)出毛霉→加鹽腌制→加鹵湯裝瓶→密封腌制。*相關(guān)作用：*加鹽：析出豆腐中的水分，使豆腐塊變硬；抑制微生物的生長(zhǎng)，避免豆腐腐敗變質(zhì)；調(diào)味。*鹵湯：由酒和各種香辛料組成。酒的作用是抑制微生物的生長(zhǎng)，同時(shí)使腐乳具有獨(dú)特的香味。香辛料可以調(diào)制腐乳的風(fēng)味，也具有防腐殺菌的作用。*密封：防止雜菌污染，保證腐乳的風(fēng)味。3.制作泡菜并檢測(cè)亞硝酸鹽含量：*菌種：乳酸菌（細(xì)菌，厭氧型）。*原理：乳酸菌在無(wú)氧條件下，將葡萄糖分解成乳酸。*實(shí)驗(yàn)流程：原料加工→配制鹽水→裝壇→發(fā)酵→成品。*亞硝酸鹽：在特定條件下（適宜的pH、溫度和一定的微生物作用），亞硝酸鹽會(huì)轉(zhuǎn)變成致癌物質(zhì)亞硝胺。*檢測(cè)方法：比色法。將顯色反應(yīng)后的樣品與已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行目測(cè)比較，估算泡菜中亞硝酸鹽的含量。*發(fā)酵過(guò)程中亞硝酸鹽含量的變化：先增加后減少。二、酶的應(yīng)用（一）果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用1.果膠酶的組成與作用：果膠酶是一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。作用是分解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層，使榨取果汁更容易，也使果汁變得澄清。2.探究溫度和pH對(duì)果膠酶活性的影響：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循單一變量原則和對(duì)照原則。通過(guò)測(cè)定果汁的出汁率或澄清度來(lái)判斷果膠酶活性的高低。3.探究果膠酶的用量：在最適溫度和pH條件下，通過(guò)設(shè)置不同酶用量梯度來(lái)確定最適用量。（二）探討加酶洗衣粉的洗滌效果1.加酶洗衣粉的種類：常用的酶制劑有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶等。2.作用原理：蛋白酶可將蛋白質(zhì)類污漬水解為可溶性的氨基酸或小分子肽；脂肪酶可將脂肪水解為甘油和脂肪酸；淀粉酶可將淀粉水解為麥芽糖等。3.影響因素：溫度、pH、表面活性劑等。酶的活性受溫度和pH影響，加酶洗衣粉一般用溫水洗滌效果好。三、生物技術(shù)在食品加工及其他方面的應(yīng)用（一）植物有效成分的提取1.胡蘿卜素的提?。?胡蘿卜素的性質(zhì)：橘黃色結(jié)晶，化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有機(jī)溶劑。*提取方法：萃取法（最常用）。*實(shí)驗(yàn)流程：胡蘿卜→粉碎→干燥→萃取→過(guò)濾→濃縮→胡蘿卜素。*注意事項(xiàng)：*萃取劑的選擇：具有較高的沸點(diǎn)，能夠充分溶解胡蘿卜素，并且不與水混溶。*影響萃取的因素：主要有萃取劑的性質(zhì)和使用量，還有原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取的溫度和時(shí)間等。*干燥時(shí)要注意控制溫度，防止胡蘿卜素分解。*濃縮采用蒸餾裝置，蒸發(fā)出去的是萃取劑，留下的是胡蘿卜素。2.玫瑰精油的提?。?性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，能隨水蒸氣一同蒸餾。*提取方法：水蒸氣蒸餾法（水中蒸餾）。*實(shí)驗(yàn)流程：鮮玫瑰花+清水→水蒸氣蒸餾→油水混合物→分離油層→除水→玫瑰精油。3.橘皮精油的提?。?性質(zhì)：無(wú)色透明，具有誘人的橘香味，主要成分為檸檬烯。*提取方法：一般采用壓榨法（不適用蒸餾法，因?yàn)樗姓麴s會(huì)導(dǎo)致原料焦糊和有效成分水解）。*實(shí)驗(yàn)流程：石灰水浸泡→漂洗→壓榨→過(guò)濾→靜置→再次過(guò)濾→橘皮精油。石灰水浸泡的目的是破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，分解果膠，防止橘皮壓榨時(shí)滑脫，提高出油率。（二）DNA的粗提取與鑒定1.實(shí)驗(yàn)原理：*DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同。在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，可使DNA析出。*DNA不溶于酒精溶液，但細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)則溶于酒精，可利用這一原理將DNA與蛋白質(zhì)進(jìn)一步分離。*DNA遇二苯胺（沸水?。?huì)染成藍(lán)色，可用于鑒定DNA。2.實(shí)驗(yàn)材料：雞血細(xì)胞液（細(xì)胞核DNA豐富，且材料易得）。3.實(shí)驗(yàn)步驟：破碎細(xì)胞，釋放DNA→去除雜質(zhì)→DNA的析出與鑒定。*破碎細(xì)胞：加蒸餾水，雞血細(xì)胞吸水漲破，過(guò)濾取濾液。*去除雜質(zhì)：加2mol/LNaCl溶液溶解DNA，加嫩肉粉（含蛋白酶）分解蛋白質(zhì)，或加冷卻的酒精沉淀DNA。*析出DNA：向溶解有DNA的NaCl溶液中緩緩加入蒸餾水，降低NaCl濃度至0.14mol/L，DNA析出。*鑒定：取兩支試管，各加入0.015mol/LNaCl溶液，一支加DNA絲狀物并攪拌溶解，另一支不加。然后各加入二苯胺試劑，沸水浴5分鐘，觀察顏色變化。---選修三：現(xiàn)代生物科技專題一、基因工程（基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)）（一）基因工程的概念及基本工具1.概念：按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過(guò)體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。其原理是基因重組。2.基本工具：*“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）：*來(lái)源：主要從原核生物中分離純化出來(lái)。*功能：能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。*結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端。*“分子縫合針”——DNA連接酶：*功能：將雙鏈DNA片段“縫合”起來(lái)，恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。*種類：E·coliDNA連接酶（只能連接黏性末端）和T4DNA連接酶（既能連接黏性末端，也能連接平末端，但連接平末端效率較低）。*“分子運(yùn)輸車”——基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體：*載體需要具備的條件：能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存；具有一至多個(gè)限制酶切點(diǎn)，供外源DNA片段插入；具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。*常用載體：質(zhì)粒（一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外，并具有自我復(fù)制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子）、噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。（二）基因工程的基本操作程序1.目的基因的獲?。?目的基因：主要是指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因，也可以是一些具有調(diào)控作用的因子。*獲取方法：*從基因文庫(kù)中獲取（基因組文庫(kù)、cDNA文庫(kù)）。*利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因：*原理：DNA雙鏈復(fù)制。*條件：已知目的基因的核苷酸序列（用于設(shè)計(jì)引物）、Taq酶（熱穩(wěn)定DNA聚合酶）、四種脫氧核苷酸、模板DNA。*過(guò)程：變性（90-95℃，DNA解鏈）→復(fù)性（55-60℃，引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈）→延伸（70-75℃，Taq酶從引物起始進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成）。*人工合成法：適用于基因較小，核苷酸序列已知的情況。2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建（核心步驟）：*目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。*組成：目的基因+啟動(dòng)子（RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA）+終止子（使轉(zhuǎn)錄在需要的地方停止）+標(biāo)記基因（如抗生素抗性基因，用于鑒定和篩選含有目的基因的受體細(xì)胞）+復(fù)制原點(diǎn)。3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞：*植物細(xì)胞：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（最常用，農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體DNA上）、基因槍法、花粉管通道法。*動(dòng)物細(xì)胞：顯微注射技術(shù)（將基因表達(dá)載體提純后注入受精卵）。*微生物細(xì)胞（如大腸桿菌）：感受態(tài)細(xì)胞法（用Ca2+處理細(xì)胞，使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)）。4.目的基因的檢測(cè)與鑒定：*分子水平的檢測(cè)：*檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞：DNA分子雜交技術(shù)（用放射性同位素標(biāo)記的含目的基因的DNA片段作探針，與受體細(xì)胞DNA雜交）。*檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA：分子雜交技術(shù)（用標(biāo)記的目的基因作探針，與受體細(xì)胞的mRNA雜交）。*檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)：抗原-抗體雜交技術(shù)。*個(gè)體水平的鑒定：如抗蟲或抗病的接種實(shí)驗(yàn)，觀察生物是否表現(xiàn)出相應(yīng)的性狀。（三）基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程1.基因工程的應(yīng)用：*植物基因工程：抗蟲轉(zhuǎn)基因植物（如抗蟲棉，導(dǎo)入Bt毒蛋白基因）、抗病轉(zhuǎn)基因植物（如抗病毒煙草，導(dǎo)入病毒外殼蛋白基因或病毒復(fù)制酶基因）、抗逆轉(zhuǎn)基因植物（如抗寒、抗旱、抗鹽堿植物）、改良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因植物（如黃金大米，導(dǎo)入胡蘿卜素合成相關(guān)基因）。*動(dòng)物基因工程：提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度（如導(dǎo)入生長(zhǎng)激素基因）、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物（如乳腺生物反應(yīng)器，將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起，導(dǎo)入受精卵，發(fā)育成的雌性動(dòng)物在泌乳期可產(chǎn)生藥用蛋白）、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體（解決免疫排斥問(wèn)題）。*基因工程藥物：如利用大腸桿菌生產(chǎn)胰島素、干擾素等。*基因治療：把正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。分為體外基因治療和體內(nèi)基因治療。2.蛋白質(zhì)工程：*概念：以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。*實(shí)質(zhì)：通過(guò)改造基因來(lái)改造蛋白質(zhì)（因?yàn)榛驔Q定蛋白質(zhì)）。*流程：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）→合成基因→表達(dá)出蛋白質(zhì)。二、細(xì)胞工程細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過(guò)細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上的操作，按照人的意愿來(lái)