发酵工程细胞工程胚胎工程知识点填空高二下学期生物人教版选择性必修三

1.1传统发酵技术的应用发酵与传统发酵技术(1)发酵：是指人们利用，在适宜的条件下，将原料通过微生物的转化为人类所需要的产物的过程。(2)传统发酵技术①概念：直接利用原材料中的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。②实例——腐乳的制作a．经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成。b．参与的微生物有酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是。③特点：传统发酵以及半固体发酵为主，通常是式或作坊式。尝试制作传统发酵食品1.制作泡菜(1)菌种来源：植物体表面天然的。(2)原理:在条件下,乳酸菌将分解成。反应式：。(3)制作流程制作流程具体操作配制盐水用清水和食盐配制质量百分比为的盐水，待用原料加工和装坛将新鲜蔬菜洗净，切块，晾干后装入泡菜坛内，装至时，加入蒜瓣、生姜及其他，继续装至。加盐水缓缓注入，使盐水没过全部菜料，。封坛发酵向坛盖边沿的水槽中，并注意,室温发酵2.制作果酒和果醋(1).酿酒的菌种——酵母菌①分布：酵母菌是一类单细胞,在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面经常可以发现酵母菌的存在，许多新鲜水果（如葡萄）的果皮表面附着有大量的不同种类的酵母菌。②代谢特点：酵母菌是厌氧微生物，在无氧条件下能进行发酵，有氧条件下大量繁殖。③影响因素：是影响酵母菌生长的重要因素，酿酒酵母的最适生长温度约为℃。注意：在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。(2).酿醋的菌种——醋酸菌①代谢特点：醋酸菌是细菌。②影响因素：多数醋酸菌的最适生长温度为。(3).酿醋原理当都充足时，醋酸菌能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸；当缺少时，则直接将乙醇转化为,再转为乙酸。（4）.制作果醋的方法步骤①将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为的酒精消毒，晾干备用。②取葡萄，用清水冲洗1~2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。③用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶中（注意：要留有大约的空间）,盖好瓶盖。④将温度控制在进行发酵。在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一次（注意：不是打开瓶盖）,此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10~12d。可通过从来对发酵的情况进行监测。⑤当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为，时间为。注意：葡萄汁装入发酵瓶时，要留有大约1/3的空间，目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽瓶内O2,再进行酒精发酵，还可防止因发酵过程中产生的CO2过多而造成发酵液溢出。【情境探究1】学习课本制作泡菜的过程，请思考回答问题：(1)在泡菜制作的发酵过程中，为什么要经常向泡菜坛的水槽中补充水？(2)制作泡菜时，盐水为什么煮沸后冷却？(3)为什么泡菜坛只能装八成满？(4)乳酸菌是厌氧菌，发酵时需控制严格的无氧环境。尝试说出泡菜制作过程中制造无氧环境的措施。【情境探究2】学习课本果酒和果醋制作的流程，请思考回答：(1)从防止材料被污染的角度思考是先冲洗葡萄还是先去梗，并阐述其原因。(2)为什么葡萄处理时不能够反复冲洗？(3)为什么将葡萄汁装入发酵瓶时要留1/3空间？(4)制作葡萄酒过程中，每隔12h左右拧松一次瓶盖，目的是什么？能否打开瓶盖？为什么？当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。盖上一层纱布的目的是什么？(6)制作葡萄酒时，为什么要将温度控制在18～30℃？制作葡萄醋时，为什么要将温度控制在30～35℃？(7)在制作果酒的过程中，除了酵母菌，是否还有其他微生物生长？它们会对果酒发酵产生影响吗？如果有，如何避免这种影响？答案1.1传统发酵技术的应用一、(1)微生物代谢(2)①天然存在②a．小分子的肽和氨基酸。b．毛霉③混合菌种的固体发酵家庭二、1.(1)乳酸菌（2）无氧葡萄糖乳酸C6H12O6eq\o(→,\s\up12(酶),\s\do4())2C3H6O3＋能量(3)5%~20%煮沸冷却半坛香辛料八成满冷却的盐水盖好坛盖注满水经常向水槽中补充水2.(1).①真菌野生②异养兼性酒精③温度28(2).①异养好氧②30~35℃（3）O2、糖源糖源乙醛（4）①70%②新鲜③1/3④18~30℃发酵瓶口取样⑤30~35℃17~8d【情境探究1】(1)为了保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境。(2)煮沸有两大作用，一是除去水中氧气，二是杀灭盐水中的微生物。冷却是为了防止杀死坛内的乳酸菌等微生物。(3)蔬菜刚入坛时，其表面带入的微生物主要以不抗酸的大肠杆菌和酵母菌为主，它们进行代谢时会产生较多的CO2,如果泡菜坛装太满，发酵液可能溢出(4)①选择气密性好的泡菜坛。②盐水煮沸后冷却待用。③装坛时压实，盐水没过全部菜料。④盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水；发酵期间不宜开盖，并注意在发酵过程中经常向水槽中补水。【情境探究2】(1)应该先冲洗葡萄再去梗。防止先去梗时损伤葡萄，再冲洗时增加被杂菌污染的机会。(2)反复冲洗会洗去吸附在葡萄表面的酵母菌菌种，不利于发酵的进行。(3)先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，消耗完氧气后再进行酒精发酵；同时防止发酵过程中因为产生CO2造成发酵液溢出。(4)拧松瓶盖是为了放出CO2,防止发酵瓶爆裂。不能打开瓶盖，避免杂菌污染。(5)防止发酵液被污染。(6)温度是影响酵母菌和醋酸菌生长和发酵的重要因素。酿酒酵母的最适生长温度为28℃。因此需要将温度控制在其最适温度范围内。而醋酸菌是嗜温菌，最适生长温度为30～35℃，因此要将温度控制在30～35℃。(7)制作果酒的过程中，除酵母菌之外，还会有其他杂菌生长，它们会在酒精发酵中污染发酵液，而避免发酵液污染需要从发酵制作的过程全面考虑。例如，榨汁机、发酵瓶要清洗干净，装入葡萄汁后，封闭充气口；每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖等。微生物的基本培养技术一、培养基的配制1．培养基人们按照微生物对_______的不同需求，配制出供其_________的营养基质。2．培养基的种类①按物理状态可分为液体培养基和。②按功能可分为选择培养基和鉴别培养基。3．培养基的营养组成各种培养基一般都含有、、和无机盐等营养物质，此外还需要满足微生物生长对、特殊营养物质以及的需求。二、无菌技术1．获得纯净的微生物培养物的关键：防止__________。2．消毒和灭菌消毒灭菌概念使用较为的物理、化学或生物等方法杀死物体或内部一部分微生物使用的理化方法杀死物体内外的微生物，包括____常用方法___消毒法、巴氏消毒法、___消毒法、紫外线消毒法____灭菌、干热灭菌、____灭菌适用对象操作空间、双手等接种环、接种针、玻璃器皿、培养基等3.具体操作(1)对实验操作的、操作者的衣着和手进行清洁和。(2)将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行。(3)实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与接触。(4)为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在并在附近进行。三、微生物的纯培养1．纯培养：在微生物学中，将接种于内，在合适条件下形成的含群体称为培养物。由所获得的微生物群体称为纯培养物，获得的过程就是纯培养。2．微生物纯培养的步骤：微生物的纯培养包括配制培养基、、、分离和培养等步骤。3．酵母菌的纯培养(1)菌落：分散的微生物在适宜的表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的。(2)获得单菌落的方法：法和法。(3)纯培养过程：①制备培养基：→灭菌→。②接种和分离酵母菌Ⅰ.方法：通过接种环在固体培养基表面的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。Ⅱ.操作步骤a.将放在灼烧，直到接种环的金属丝烧红。b.在冷却接种环。同时拔出装有酵母菌培养液的试管的棉塞。c.将试管口通过火焰。d.在火焰附近用接种环蘸取一环菌液。e.将试管口通过火焰，并塞上棉塞。f.在火焰附近将皿盖打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划平行线，盖上皿盖。g.灼烧接种环，待其冷却后，从第一次划线的开始第二次划线。重复以上操作，作第三、四、五次划线。注意不要将相连。③培养酵母菌完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，将接种后的平板和倒置，放入左右（培养温度因酵母菌种类的不同而稍有差异）的恒温培养箱中培养h。【情境探究】一培养基的配制下表是培养基的配方，请分析后回答：材料牛肉膏蛋白胨NaCI琼脂水用量5g10g5g20g1000mL(1)根据培养基的物理性质，判断该培养基属于哪种培养基，并说明原因。(2)该培养基中主要提供碳源和氮源的物质分别是什么？属于有机物还是无机物？(3)如何通过培养基的营养组成判断微生物的同化类型？(4)为什么各种培养基的具体配方不同，但一般都有水、无机盐、碳源和氮源？二常用灭菌和消毒方法的比较合作探究：(1)无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么目的？(2)对培养基、培养皿、接种环、实验者的双手、空气和牛奶常采用的灭菌或消毒方法分别是什么？三微生物的纯培养合作探究：(1)培养基灭菌后，需要冷却到50℃左右时，才能用来倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度？(2)在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么？(3)倒平板时，培养基冷凝后，为什么要将平板倒置？(4)接种操作时每次划线接种前与接种后都要灼烧接种环或接种针，其目的分别是什么？(5)接种结束后，为什么要将一个未接种的培养基和一个接种的培养基放在一起培养，未接种的培养基表面是否有菌落生长很关键。如果有菌落生长，说明了什么？答案1.2.1微生物的基本培养技术一、1.营养物质生长繁殖2．①固体培养基3.水碳源氮源pHO2二、1.杂菌污染2.消毒：温和表面煮沸化学药物灭菌：强烈的所有芽孢和孢子湿热灼烧3.（1）空间消毒（2）灭菌（3）周围的物品（4）超净工作台酒精灯火焰三、1.培养基特定种类微生物单一个体繁殖纯培养物2.灭菌接种3.（1）固体培养基子细胞群体（2）平板划线稀释涂布平板(3)①配制培养基倒平板②Ⅰ.连续划线Ⅱa.接种环火焰上b.火焰旁f.三至五条g.末端最后一次的划线与第一次的划线③一个未接种的平板28℃2448【情境探究】一、(1)该培养基属于固体培养基，培养基的配方中含有凝固剂琼脂。(2)牛肉膏主要提供碳源，蛋白胨主要提供氮源。二者均属于有机物。(3)自养型微生物的培养基主要以无机营养为主；异养型微生物的培养基主要以有机营养为主。(4)微生物的化学组成大体相同，主要由C、H、O、N、P、S等大量元素和Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo等微量元素组成，这些元素最终来自外界环境中的各种有机物和无机物。二、（1）能有效避免操作者自身被微生物感染。（2）高压蒸汽灭菌；干热灭菌；灼烧灭菌；化学药剂消毒；紫外线消毒；巴氏消毒法三、（1）可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉温度下降到刚刚不烫手即可。（2）最好不要用这个平板培养微生物。防止空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。（3）既可以防止培养基表面的水分挥发；又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。（4）取菌种前：杀死接种环上原有的微生物。每次划线前：杀死上次划线时残留的菌种，使下一次划线的菌种直接来源上次划线的末端，从而使每次划线时菌种数目逐渐减少，直至得到单个细胞。接种结束后：杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。（5）作对照培养基被杂菌污染1.2.2微生物的选择培养和计数一、选择培养基实验室中微生物筛选的基本原理：人为提供有利于生长的条件，同时其他微生物的生长选择培养基的概念：在微生物学中，将特定种类的微生物生长，同时或其他种类微生物生长的培养基，叫选择培养基尿素分解菌分解尿素的原理：二、微生物的选择培养1.方法：对样品进行充分稀释，然后将涂布到制备好的培养基上。2.稀释涂布平板法的操作过程：（1）稀释操作：①编号为1×102~1×107试管中分别盛有9mL.②将g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。③取上清液加入盛有无菌水的试管中，依次等比稀释。(2)涂布平板操作。①取菌液：取菌液，添加到。②涂布器灭菌：取出浸在中的涂布器，放在上燃烧，酒精燃尽后，涂布器。③涂布过程：用涂布器将菌液地涂布在培养基表面，涂布时可培养皿，使菌液分布。3.培养：待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板，,放入中培养，观察。三、微生物的数量测定1.稀释涂布平板法：(1)原理：当样品的足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。(2)操作。①一般选择菌落数为的平板进行计数。②选用的样品液进行培养，在同一稀释度下，应至少对个平板进行重复计数，然后求。2.显微镜直接计数：利用特定的细菌计数板或，在显微镜下观察、，然后再计算一定体积的样品中微生物的数量。四．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数(1)分离原理：土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成。利用尿素作为唯一的选择培养基，可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。(2)操作步骤①土壤取样：土壤中的细菌绝大部分分布在距地表的土壤层(酸碱度接近中性)。②样品的稀释：为保证获得菌落数为的平板进行计数，可将细菌稀释倍数为1×103～1×107的稀释液分别涂布到平板上培养。③微生物的培养与观察：不同种类的微生物，往往需要不同的培养温度和培养时间。细菌一般在的温度下培养1～2d。在菌落计数时，每隔24h统计一次菌落数目，选取时的记录作为结果。探究一.选择培养基【情境探究】尿素是一种重要的农业氮肥，尿素不能直接被农作物吸收，土壤中的某些细菌将尿素分解成NH3,NH3再转化为NO3、NH4+等被植物吸收。细菌利用尿素的原理：土壤中分解尿素的细菌合成脲酶，脲酶催化尿素分解产生NH3,NH3可作为细菌生长的氮源。如果让你配制一种培养基，将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来，培养基的配方该如何设计？为什么只有能分解尿素的微生物才能在该培养基上生长？设计对照实验：如何验证所用的选择培养基没有受到污染？该培养基与普通培养基有哪些相同点和不同点？答案1.2.2微生物的选择培养与计数一、选择培养基 1.目的菌抑制或阻止2.允许抑制阻止3.尿素分解菌能合成脲酶，脲酶催化尿素分解产生NH3，NH3可作为细菌生长的氮源。二、1.菌液选择2.(1)系列梯度无菌水101mL9mL(2)0.1mL培养基表面酒精火焰冷却均匀转动均匀3.倒置恒温培养箱三、1.(1)稀释度活菌(2)30~300一定稀释范围3平均值2.血细胞计数板计数四．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数(1)分离原理：土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶。利用尿素作为唯一氮源的选择培养基，可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。(2)操作步骤①土壤取样：土壤中的细菌绝大部分分布在距地表3～8_cm的土壤层(酸碱度接近中性)。②样品的稀释：为保证获得菌落数为30～300的平板进行计数，可将细菌稀释倍数为1×103～1×107的稀释液分别涂布到平板上培养。③微生物的培养与观察：不同种类的微生物，往往需要不同的培养温度和培养时间。细菌一般在30～37_℃的温度下培养1～2d。在菌落计数时，每隔24h统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果。探究一(1)设计一种选择培养基，用尿素作为唯一氮源，可以将分解尿素的细菌分离出来。(2)分解尿素的微生物能合成脲酶，而脲酶可将尿素分解成氨，从而为微生物提供氮源。(3)将未接种的选择培养基在适宜的温度下放置适宜的时间，观察培养基上是否有菌落产生。选择培养基与普通培养基相比，只是用尿素作为唯一氮源，培养基的其他营养成分与普通培养基基本相同。1.3发酵工程及其应用一、发酵工程的基本环节发酵工程的形成过程：随着人们对的认识，的建立，以及的设计成功，人们能够在严格控制的环境条件下大规模生产发酵产品，发酵工程逐步形成发酵工程的基本环节：发酵工程一般包括，扩大培养，、，接种，，等方面（1）选育菌种：性状优良的菌种可以从中筛选出来，也可以通过或获得。（2）扩大培养：工业发酵罐的体积很大，接入的菌种总体积也较大，因此在发酵之前还需要对菌种进行。（3）配制培养基：在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。培养基的配方要经过才能确定。（4）灭菌：发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此，和都必须经过严格的灭菌。（5）接种（6）发酵罐内发酵：这是发酵工程的。在发酵过程中，要随时检测培养液中的、等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的，要严格控制、和溶解氧等发酵条件。大型发酵罐有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制。分离、提纯产物：如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用等方法将菌体分离和干燥得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的措施来获得产品。二、发酵工程的应用1．在食品工业上的应用(1)，如酱油、各种酒类。(2)，如通过发酵制得的柠檬酸，由发酵生产味精。(3)，如α­淀粉酶、β­淀粉酶、脂肪酶等。2．在医药工业上的应用工程、工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发展注入了强劲动力。3．在农牧业上的应用(1)。微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的、等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长，常见的有、等。。微生物农药是利用或来防治病虫害的。微生物农药作为的重要手段，将在农业的方面发挥越来越重要的作用。(3)。微生物含有丰富的。以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的，即单细胞蛋白，用单细胞蛋白制成的微生物饲料，能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高。4．在其他方面的应用发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域，在助力解决和等方面的重大问题上，作出了越来越大的贡献。【情境探究】探究一发酵过程的基本环节请根据发酵工程的基本环节和发酵罐的结构，思考回答问题：（1）现代发酵工程和传统发酵技术所用菌种的来源有什么差异？（2）为什么发酵工程的生产条件比较温和？（3）有人认为食品添加剂都是有害的，这种想法对吗？为什么？（4）发酵过程中为什么要控制发酵条件？(5)在谷氨酸发酵中产物是什么？它属于代谢物吗？(6)微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时需要考虑哪些因素？(7)怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？(8)在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？(9)进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液能直接排放到外界环境中吗？为什么？探究二发酵过程的应用1.啤酒生产中，发酵是重要环节，发酵后期，如果密封不严，会使啤酒变酸，你知道这是发生了什么变化吗？2.微生物肥料使作物增产的原理是什么？3.抗生素、氨基酸、酶制剂等产品为什么能通过微生物发酵来生产？这与微生物的生长和代谢特点有什么关系？4.在糖化阶段，温度低影响啤酒品质，温度高会使友牙产生的淀粉酶等失活，你能想到什么方法解决？5.发酵后的啤酒需要经过消毒才能包装销售，请你利用所学知识，分析用什么方法对啤酒进行消毒。答案1.3发酵工程及其应用 一、发酵工程的基本环节1.发酵原理微生物纯培养技术封闭式发酵罐2.菌种的选育培养基的配制灭菌发酵产品的分离、提纯（1）自然界有变育种基因工程育种（2）扩大培养（3）反复试验（4）培养基发酵设备（6）中心环节微生物数量产物浓度营养组分温度PH（7）过滤、沉淀提取、分离和纯化二、发酵工程的应用1．(1)生产传统发酵产品(2)生产各种各样的食品添加剂黑曲霉谷氨酸棒状杆菌。(3)生产酶制剂2．基因工程蛋白质工程3．(1)生产微生物肥料有机酸生物活性物质根瘤菌肥固氮菌肥(2)生产微生物农药微生物其代谢物生物防治可持续发展(3)生产微生物饲料蛋白质微生物菌体4．粮食、环境、健康和能源【情境探究】探究一发酵过程的基本环节（1）传统发酵技术用的菌种一般是原材料中天然存在的多种菌种，而现代发酵工程用的菌种是通过微生物培养技术获得的单一菌种。（2）发酵是利用微生物的代谢将原料进行转化，而微生物细胞代谢是在常温常压条件下进行的，因此发酵工程的生产条件比较温和。(3)不对。食品添加剂可以增加食品的营养，改善食物的口味等，只要符合国家标准，并不会对人体产生伤害。（4)发酵条件会影响微生物的生长繁殖和代谢物的形成。(5)谷氨酸发酵产物是谷氨酸棒状杆菌产生的谷氨酸，是细胞代谢物。(6)需要考虑的因素包括：在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；生产所需代谢物的产量高；发酵条件容易控制；菌种不易变异、退化等。还要结合当地的气候和发酵设备等实际情况(7)①反复试验确定培养基的配方。②对培养基和发酵设备进行严格的灭菌。③用计算机控制系统对发酵过程进行监测和控制。④控制发酵过程的温度、pH和溶解氧等发酵条件。可用温度传感器、冷却水进入口和排出口控制温度,利用发酵罐的通气口控制氧气的量等。(8)传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分，而是成分复杂的混合物，很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理，或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离和提纯产物。在发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。在产物的初分离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离吸附和离子交换等方法；在进一步纯化阶段，会采用液相层析法、结晶法等方法。发酵工程产物无论是代谢物还是菌体本身，都需要进行质量检查，合格后才能成为正式产品。（9）不能。因为在进行发酵生产时，微生物及其代谢物中都可能含有危害环境的物质。为了减少或避免污染物的产生和排放，实现清洁生产，应该对排出的气体和废弃培养液进行二次清洁或灭菌处理。探究二发酵过程的应用提示：醋酸菌是一种好氧菌，若发酵罐密封不严，酒精就会在醋酸菌的作用下被氧化产生乙醛，最后变为乙酸。提示：微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质能增进土壤肥力、改良土壤结构，促进植物生长。3.提示：某些微生物因争夺生存环境或营养物质，会产生抗生素将其他种类的微生物杀死；微生物会通过合成或分解代谢生产它必需的物质，包括氨基酸、核苷酸等；微生物会产生蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶，以便将营养物质水解成可吸收的小分子的肽或氨基酸、葡萄糖。4.可以在此阶段使用发酵工程生产的耐高温的淀粉酶制剂。5.为了保持啤酒的风味，应用巴氏(低温）消毒法进行消毒。植物细胞工程一、细胞工程的概念细胞工程是指应用、和等多学科的原理和方法，通过、或上的操作，有目的地获得特定的、组织、、或其的一门综合性的。包括和（含胚胎工程）二、植物组织培养技术1.植物组织培养的相关概念（1）细胞的全能性：细胞经后，仍然具有发育成完整生物体或的潜能。在生物生长发育过程中，并所有的细胞都表现出全能性。这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会。（2）植物组织培养：指将的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配置的上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。流程简图外植体eq\o(――→,\s\up7(脱分化))愈伤组织eq\o(――→,\s\up7(再分化))胚状体长出芽和根eq\o(――→,\s\up7(发育))植株（3）外植体：这些离体培养的植物器官、组织或细胞。（4）脱分化：__________的细胞，在一定的激素和营养等条件的诱导下，失去其特有的__________，转变成未分化细胞的过程。（5）愈伤组织：已经分化的细胞经，转变成未分化的细胞，进而形成不定形的团块，称为愈伤组织。（6）再分化：________能重新分化成__________等器官，该过程称为再分化。

2.菊花的组织培养（1）实验原理：植物细胞一般具有。（2）实验步骤①消毒:用_______擦拭双手和超净工作台台面；将_______充分冲洗后的外植体(幼嫩的茎段)用_______消毒30s，立即用_______清洗2～3次再用_________________处理30min后，立即用__________清洗2～3次。②取材：将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中，用____________吸去表面的水分。用解剖刀将____________切成0.5～1cm长的小段。③接种：在_____________旁，将外植体的___________插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。④培养：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于______________的培养箱中培养。培养___________后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导___________的培养基上。长出芽后，再将其转接到诱导___________的培养基上，进一步诱导形成___________。⑤移栽：移栽前先__________封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到到__________的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。（3）注意事项①实验中使用的培养和所有的器械都要。接种操作必须在旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌。②接种时注意外植体的，不要倒插。③诱导愈伤组织期间一般不需要，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。三、植物体细胞杂交技术1.概念：将不同来源的植物，在一定条件下融合成，并把杂种细胞培育成的技术。2.操作流程(1)去壁：对应图中过程，即去除，获得具有活力的原生质体，用到的酶是。(2)诱导原生质体融合：对应于图中过程，即原生质体的融合。①原理：②诱导融合方法：a物理方法：、等b化学方法：、等③成功的标志：杂种细胞再生出。(3)培养：过程d是，其原理是。(4)杂种细胞的筛选：体细胞融合成功以后，既有AB型杂种细胞，还能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交所形成的杂种细胞，因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。3.意义：植物体细胞杂交技术在打破，实现，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。四、植物繁殖的新途径1.快速繁殖：用于___________优良品种的___________技术，也叫微型繁殖。【注意】微型繁殖是无性繁殖，进行有丝分裂，其遗传物质不变。特点：①可以高效快速地实现种苗的____________。②可以保持____________的遗传特性。2．作物脱毒(1)选材部位：植物的____________附近（如_______）。(2)选材原因：此处的______极少，甚至________。切取__________的茎尖进行组织培养，可以获得__________。(3)实例：目前采用_________________来脱除病毒，在________、______、大蒜、甘蔗、菠萝、香蕉等主要经济作物上已获成功。作物的_______和_______更优。五、作物新品种的培育1．单倍体育种(1)方法：________离体培养→________植株→诱导染色体加倍得___________植株。(2)优点：①极大的缩短了____________。②是进行_________________和研究___________的理想材料。2．突变体的利用(1)产生原因：在植物的组织培养过程中，由于________________________________，易受____________和___________的影响而____________。(2)利用：从产生突变的个体中筛选出对人们有用的________，进而培育成________。六、细胞产物的工厂化生产1．次生代谢物：植物代谢产生的一般认为不是植物基本的_______________________的产物，是一类小分子有机化合物，在植物____________等方面发挥作用，也是很多________________等的重要来源。2．技术：________________技术。植物细胞培养是指在________条件下对________________或____________进行培养使其_______的技术。3．实例：_________成为了世界首例药用植物细胞工程产品；科学家筛选出了______紫杉醇的细胞；我国科学家利用人参细胞培养___________。答案一、细胞生物学分子生物学发育生物学细胞器细胞组织水平细胞器官个体产品生物工程植物细胞工程动物细胞工程二、1、（1）分裂和分化其他各种细胞不是选择性的表达（2）离体培养基（4）已经分化结构和功能（5）脱分化薄壁组织（6）愈伤组织芽根2、（1）全能性（2）酒精流水酒精无菌水次氯酸钠无菌水无菌滤纸外植体酒精灯火焰旁1/31/21822℃1520d生芽生根试管苗打开消过毒（3）灭菌酒精灯火焰方向光照三、1、体细胞杂种细胞新植物2.(1)a细胞壁纤维素酶和果胶酶b细胞膜具有流动性②电融合法离心法聚乙二醇（PEG）融合法高Ca2+高PH融合法③细胞壁植物组织培养植物细胞的全能性生殖隔离远缘杂交四、1、快速繁殖植物组织培养技术无性大量繁殖优良品种组织培养技术2、顶端分生区茎尖病毒无病毒一定大小脱毒苗茎尖组织培养技术马铃薯草莓产量品质五、1、花药（或花粉）单倍体纯合二倍体育种的年限体细胞诱变育种遗传突变2、培养细胞一直处于不断增殖的状态培养条件诱变因素产生突变突变体新品种六、生命活动所必需抗病、抗虫药物、香料和色素植物细胞培养离体单个植物细胞细胞团增殖紫草宁高产人参皂苷动物细胞工程一.动物细胞工程1：包括、和等。2.基础：是动物细胞工程的基础。二.动物细胞培养1.概念：动物细胞培养就是从动物体中取出相关的，将它分散成，然后在适宜的下，让这些细胞的技术。2.动物细胞培养的条件①营养：将细胞所需的营养物质按和严格配制而成的培养基，称为合成培养基，通常需加入等天然成分。培养动物细胞一般使用液体培养基，也称为。②、的环境：培养液和所有培养用具应进行处理以及在无菌环境下进行操作。需要定期更换，以便清除代谢物。③温度、pH和渗透压：哺乳动物细胞培养的温度多是℃；多数细胞适宜pH为；也是动物细胞培养过程中需要考虑的重要环境参数。④气体环境：95%＋5%。O2是所必需，CO2的主要作用是。动物细胞培养的过程：取动物组织块→用的方法或用等处理的方法，将组织分散成→制成→转入培养瓶中进行代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续代培养。（1）．悬浮生长：细胞悬浮在培养液中生长增殖。密度过大时，由于积累和培养液中等因素而分裂受阻。（2）．细胞贴壁：多数细胞贴附在上生长。（3）．接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面时，细胞通常会停止的现象称为细胞的接触抑制。（4）．原代培养：指动物组织经处理后的。（5）．传代培养：分瓶后的细胞培养。传代培养时，悬浮生长的细胞直接用法收集；贴壁生长的细胞要先用等处理，再用法收集。三.干细胞培养及其应用（1）．干细胞功能：在一定条件下，可以分化成。（2）．干细胞的存在：、和等多种组织和器官中。（3）．干细胞的种类四、动物细胞融合技术1.概念：使_____或_____动物细胞结合形成_____细胞的技术。融合后形成的_____细胞具有原来_____或_____细胞的遗传信息。2.原理：细胞膜具有_________________。3.诱导融合的常用方法：__________法、__________法、__________诱导法。4.意义：突破了__________的局限，使_____杂交成为可能。5.应用：（1）细胞融合技术已经成为研究细胞_____、细胞_____、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。（2）利用动物细胞融合技术发展起来的__________技术，为制造_______________开辟了新途径。6.动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较植物体细胞杂交动物细胞融合原理细胞融合前的处理方法诱导细胞融合的方法细胞融合成功的标志主要用途意义五、单克隆抗体及其应用1.传统抗体制备方法及缺陷（1）制备方法：向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物细胞中分离所需抗体。（2）缺陷：产量_____、纯度_____，而且特异性_____。2.单克隆抗体的制备（1）单克隆抗体：由_____B淋巴细胞克隆产生的_______________。（2）单克隆抗体的制备思路一个B淋巴细胞只分泌一种____________；骨髓瘤细胞（癌细胞）能_________→动物细胞_____→杂交瘤细胞：既能迅速__________，又能产生_____→动物细胞_____→单克隆抗体。（3）单克隆抗体制备的过程注射特定的_____→多种_______细胞，__________细胞→诱导融合→①未融合的细胞②多种杂交细胞（包括BB细胞、瘤瘤细胞、杂交瘤细胞）→用_________________进行第一次筛选→_______细胞→_____培养、_____检测进行第二次筛选（可进行多次）→抗体检测呈_____的杂交瘤细胞（分泌的抗体能与__________结合）→注射到小鼠腹腔内（体内培养），培养液（体外培养）→获取_______________。（4）第一次筛选特定的选择性培养基（HAT培养基）的筛选原理：①细胞合成DNA有两条途径，正常细胞内两种途径都有，若_______途径被阻断，可以通过__________途径合成DNA；②骨髓瘤细胞不能合成转化酶和激酶，因此只能进行______途径；③__________途径能被氨基喋呤（A）阻断；④次黄嘌呤（H）、胸腺嘧啶（T）是__________途径的原料；⑤无增殖能力的细胞在培养基中存活仅5～7天。将诱导融合后的细胞接种于HAT培养基后两周，则细胞生存状况及原因为：①B细胞和BB细胞死亡，能进行__________途径，但是__________；②骨髓瘤细胞和瘤瘤细胞死亡，两种途径均无法进行，无法合成DNA并增殖；③杂交瘤细胞存活，能进行__________途径，能合成DNA并大量增殖。（5）第二次筛选克隆化培养和抗体检测。检测原理：_____和_____能够特异性结合(_____水平的鉴定）。（6）两次筛选的比较第一次筛选第二次筛选原因方法结果3.不同水平的克隆及实例（1）_____水平的克隆：如DNA复制、PCR技术。（2）_____水平的克隆：如细胞增殖、动物细胞培养。（3）_____水平的克隆：如植物组织培养、动物细胞核移植。六、动物体细胞核移植技术和克隆动物1.概念：将动物一个细胞的__________移入去核的_____细胞中，使这个重新组合的细胞发育成__________，继而发育成动物个体的技术。用动物体细胞核移植技术得到的动物称为__________。2.原理：动物细胞_______________。3.类型：（1）胚胎细胞核移植：胚胎细胞分化程度_____，表现全能性__________。（2）体细胞核移植：体细胞分化程度_____，表现全能性__________。因此动物体细胞核移植的难度明显_____于胚胎细胞核移植。4.非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因：（1）供体细胞的_________在去核_____细胞中不能完全恢复其分化前的_____状态，这导致了胚胎发育率_____。（2）对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。注意：克隆动物属于_____繁殖，证明了动物_________具有全能性，卵母细胞的_____有助于体细胞核的全能性表达。七、体细胞核移植的过程采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到_____期→通过________去核→去核的卵母细胞；高产奶牛（供体）→从供体身体某一部位上取_____细胞→供体细胞培养→将供体细胞注入去核的卵母细胞→通过_____法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞→_____→用物理或化学方法_____重构胚，使其完成细胞分裂和发育过程→早期胚胎→将胚胎移入_____（代孕）母牛体内→生出与供体奶牛遗传物质__________的犊牛。相关要点：1.采集的卵母细胞应培养至_____期（_____分裂_____期）。2.选择_____期卵母细胞的原因：卵母细胞体积_____，易操作，含有促使细胞核_________的物质和营养条件。3.卵母细胞去核：方法为__________（去核）法。通常是__________去除_____________。也可以采用__________、_____短时间照射和__________处理等方法在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA_____。4.将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因：保证_____不被破坏，操作也更方便。5.诱导细胞融合的方法：__________法，形成__________。6.激活重构胚的方法：物理（__________）或化学（__________、_____和______________等）方法。7.克隆动物的培养并非全在体外，还需在_______________内孕育。八、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题1.应用前景：（1）畜牧生产：加速家畜__________进程，促进优良畜群繁育。（2）医药卫生：转基因克隆动物可以作为__________，生产许多珍贵的医用蛋白。（3）治疗人类疾病：①转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为__________的供体；②以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官，将它们移植给患者时可以避免____________________。（4）科研：①研究克隆动物可使人类更深入地了解__________及_____过程；②克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它们之间的对比来分析__________；③克隆特定__________的动物，还能为研究该疾病机制和开发相应的药物提供帮助。（5）保护濒危动物：有望增加濒危物种的__________。2.存在的问题：（1）该技术的成功率__________，各个技术环节有待进一步改进。（2）相对于技术研究，核移植的理论研究较为_____，需要与发育生物学、细胞生物学和分子遗传学等学科更深层次的理论研究相结合。（3）绝大多数克隆动物存在_____问题，表现出_____和____________，如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。答案一.动物细胞培养动物细胞融合动物细胞核移植动物细胞培养二.1.组织单个细胞培养条件生长和增殖2.①种类所需量血清培养液②无菌无毒灭菌培养液③36.50.57.27.4渗透压④空气CO2细胞代谢维持培养液的pH2.机械胰蛋白酶、胶原蛋白酶单个细胞细胞悬液原传（1）有害代谢物营养物质缺乏（2）培养瓶的瓶壁（3）相互接触分裂增殖（4）初次培养（5）离心胰蛋白酶离心3.（1）其他类型的细胞（2）早期胚胎骨髓脐带血（3）①早期胚胎所有组织器官个体②造血干细胞神经干细胞精原干细胞特定的细胞或组织完整个体③免疫排斥反应四、动物细胞融合技术1.两个多个一个杂交两个多个2.一定的流动性。3.PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法。4.有性杂交远缘。5.遗传免疫。杂交瘤单克隆抗体。病人体内的病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。6.动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较植物体细胞杂交动物细胞融合原理细胞膜具有一定的流动性、植物细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性细胞融合前的处理方法用果胶酶和纤维素酶去除细胞壁用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散成单个细胞诱导细胞融合的方法电融合法、离心法；聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+高pH融合法PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法细胞融合成功的标志再生出细胞壁细胞核的融合主要用途获得完整的杂种植株主要用于制造单克隆抗体意义打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能五、单克隆抗体及其应用1.低、低，差。2.单一特异性抗体。（2）特异性抗体；无限增殖→融合；大量增殖，抗体培养。（3）抗原B淋巴骨髓瘤特定的选择培养基杂交瘤克隆化抗体阳性特定抗原单克隆抗体。（4）全合成补救合成全合成全合成补救合成补救合成无增殖能力补救合成（5）抗原和抗体分子。（6）两次筛选的比较第一次筛选第二次筛选原因诱导融合后得到的细胞中，除杂交瘤细胞之外，还有未融合的亲本细胞，也有融合的具有同种核的细胞由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经第一次筛选之后获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞方法用特定的选择培养基进行筛选用96孔板培养，在每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞的情况下，进行克隆化培养和抗体检测（进行多次筛选）结果筛选获得杂交瘤细胞获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞3.不同水平的克隆及实例（1）分子水平的克隆：如DNA复制、PCR技术。（2）细胞水平的克隆：如细胞增殖、动物细胞培养。（3）个体水平的克隆：如植物组织培养、动物细胞核移植。六、动物体细胞核移植技术和克隆动物1.细胞核卵母新胚胎，克隆动物。2核的全能性。3.低相对容易高十分困难高。4.细胞核卵母功能低。无性细胞核细胞质七、体细胞核移植的过程MⅡ期显微操作体电融合重构胚激活受体基本相同MⅡ中期（减数分裂Ⅱ中期）。2.MⅡ中大，表达全能性件。3.显微操作显微操作纺锤体染色体复合物梯度离心、紫外线化学物质变性。4.供核5.电融合重构胚。6.（电刺激）（Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等）7.代孕个体子宫1.应用前景：（1）遗传改良（2生物反应器。（3）异种移植免疫排斥反应。（4）胚胎发育及衰老过程；致病基因；③疾病模型（5）存活数量。2.存在的问题：（1）非常低（2）滞后（3）健康遗传生理缺陷，胚胎工程一、胚胎工程的概念1.操作对象:生殖细胞、或早期胚胎细胞。2.移植过程:将胚胎移植到体内。3.目的:生产后代,满足人类的各种需求。4.处理技术:体外受精、胚胎移植和等。二、受精1.概念:精子与结合形成(即受精卵)的过程。2.场所:哺乳动物受精在内完成。3.准备阶段:(1)精子的结构:(2)精子获能:①原因:刚排出的精子(填“能”或“不能”)立即与卵子受精。②场所:。(3)卵子的结构:(4)卵子的准备:①原因:动物排出的卵子成熟程度不同,可能是卵母细胞(如马、犬),可能是卵母细胞(如猪、羊)。②成熟场所:。③成熟时期:。4.受精阶段:(1)过程A为精子与卵子相遇,精子释放,溶解卵细胞膜外的结构,穿越。(2)过程B为精子触及卵细胞膜,发生生理反应,阻止后