高中生物选修课程知识要点汇编

高中生物选修课程知识要点汇编模块一：生物技术实践（选修1）一、传统发酵技术的应用1.果酒与果醋制作原理：果酒由酵母菌（兼性厌氧，无氧条件下通过无氧呼吸产生酒精）发酵；果醋由醋酸菌（好氧菌，在氧气充足时将乙醇氧化为乙醛，再进一步氧化为醋酸）发酵。流程：挑选葡萄→冲洗（避免过度冲洗导致菌种流失）→榨汁→酒精发酵（密闭容器，温度控制在18~25℃）→醋酸发酵（通入氧气，温度升至30~35℃）。关键细节：酒精发酵后需通入氧气并升温，以启动醋酸发酵；发酵过程中需定期排气，防止容器因气压过高破裂。2.腐乳制作原理：毛霉等微生物产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质分解为小分子肽和氨基酸，脂肪酶则将脂肪分解为甘油和脂肪酸，赋予腐乳独特风味。流程：豆腐接种毛霉（温度15~18℃、湿度适宜的环境中培养）→加盐腌制（析出水分、抑制杂菌生长）→加入卤汤（含酒、香辛料，既抑菌又增香）→密封发酵。注意事项：卤汤中酒精度需控制在12%左右，过低易导致腐乳腐坏，过高则抑制酶活性；装瓶时需确保瓶口密封，防止杂菌污染。3.泡菜制作原理：乳酸菌（厌氧菌）在无氧条件下发酵产生乳酸，降低环境pH值，抑制杂菌生长。流程：蔬菜预处理→配制盐水（煮沸后冷却，避免杂菌污染）→装坛（预留空间，用水封隔绝空气）→发酵（温度20℃左右，亚硝酸盐含量先升后降）。检测方法：亚硝酸盐含量可通过比色法检测（盐酸酸化后，与对氨基苯磺酸、N-1-萘基乙二胺反应显色，再与标准液对比）。二、微生物的培养与应用1.培养基与无菌技术培养基类型：按用途分为选择培养基（如以尿素为唯一氮源的培养基筛选尿素分解菌）、鉴别培养基（如伊红美蓝培养基鉴别大肠杆菌）；按物理状态分为固体培养基（添加琼脂）、液体培养基。无菌操作：灭菌（高压蒸汽灭菌培养基、干热灭菌玻璃器皿、灼烧灭菌接种工具）；消毒（酒精擦拭双手、氯气消毒水源）。2.微生物分离与计数分离方法：平板划线法（通过逐步稀释获得单菌落，操作简单但无法计数）、稀释涂布平板法（统计菌落数，需涂布多个稀释度以确保结果准确）。计数要点：统计的菌落数需在30~300之间（保证计数误差较小）；涂布时需待培养基冷却至50℃左右，避免高温烫死菌种。三、植物组织培养技术原理：植物细胞全能性（已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能）。过程：外植体（如茎尖）→脱分化（避光培养，形成无定形的愈伤组织）→再分化（需光照，分化出根、芽，激素配比是关键：生长素/细胞分裂素比值高时促进生根，比值低时促进生芽）。影响因素：培养基（MS培养基，含大量元素、微量元素、有机物和植物激素）、环境（无菌、温度23~26℃、湿度适宜）。四、酶的应用技术1.酶的特性与固定化特性：高效性（与无机催化剂相比）、专一性（一种酶催化一种或一类化学反应）、作用条件温和（过酸、过碱或高温会导致酶失活）。固定化酶：将酶固定在不溶于水的载体（如海藻酸钠）上，优点是可重复利用、产物易分离；常用方法有包埋法（适用于大分子底物）、化学结合法、物理吸附法。2.实例应用加酶洗衣粉：含蛋白酶（去除蛋白渍）、脂肪酶（去除油渍），水温不宜过高（避免酶失活）。果胶酶：分解果胶，提高果汁出汁率和澄清度，需控制温度、pH和酶浓度。五、DNA和蛋白质技术1.PCR技术（多聚酶链式反应）原理：模拟DNA双链复制过程，通过高温变性（90~95℃，双链解旋）、低温复性（55~60℃，引物结合模板）、中温延伸（70~75℃，Taq酶合成子链）的循环，实现DNA片段的大量扩增。条件：模板DNA、引物、dNTP（脱氧核苷三磷酸）、Taq酶、缓冲液、Mg²⁺。2.血红蛋白的提取与分离方法：凝胶色谱法（根据相对分子质量分离，大分子先流出）、电泳（根据电荷和分子大小分离）。流程：红细胞洗涤（去除杂蛋白）→血红蛋白释放（蒸馏水、甲苯破裂细胞）→分离纯化（透析去除小分子杂质，凝胶色谱分级）。模块二：现代生物科技专题（选修3）一、基因工程（DNA重组技术）1.核心工具限制酶：识别特定核苷酸序列，切割磷酸二酯键，产生黏性末端（如EcoRⅠ）或平末端。DNA连接酶：连接黏性末端（E·coli连接酶）或平末端（T₄连接酶），形成磷酸二酯键。载体：需具备复制原点、限制酶切点、标记基因（如抗生素抗性基因），常用质粒（细菌环状DNA）、λ噬菌体衍生物、动植物病毒。2.操作步骤目的基因获取：从基因文库（基因组文库、cDNA文库）筛选，或通过PCR扩增、人工合成。基因表达载体构建：用同一种限制酶切割目的基因和载体，再用DNA连接酶连接，形成含启动子、终止子、标记基因的重组载体。导入受体细胞：植物（农杆菌转化法、基因枪法）；动物（显微注射法，导入受精卵）；微生物（Ca²⁺处理细胞，使其成为感受态，吸收重组质粒）。目的基因检测与鉴定：分子水平（DNA分子杂交、PCR、抗原-抗体杂交）；个体水平（抗虫、抗病接种实验）。3.应用转基因抗虫棉（导入Bt毒蛋白基因）、基因治疗（如SCID的基因修复）、乳腺生物反应器（药用蛋白在乳汁中表达）。二、细胞工程1.植物细胞工程植物组织培养：同选修1，需注意脱分化、再分化的激素调控。植物体细胞杂交：流程为酶解法（纤维素酶、果胶酶）去除细胞壁→原生质体融合（物理法：离心、振动；化学法：PEG）→杂种细胞再生细胞壁→植物组织培养获得杂种植株（克服远缘杂交不亲和障碍，如番茄-马铃薯）。2.动物细胞工程动物细胞培养：原代培养（从组织消化为单个细胞，贴壁生长）→传代培养（细胞贴满瓶壁后，胰蛋白酶处理分瓶，少数细胞可能癌变）。培养基需添加血清、血浆（提供生长因子），维持无菌、温度36.5±0.5℃、pH7.2~7.4。动物细胞核移植：体细胞核（供核）+去核卵母细胞（受体）→重组细胞→胚胎→克隆动物（如多利羊，证明动物细胞核全能性）。单克隆抗体：骨髓瘤细胞（无限增殖）+B淋巴细胞（产生抗体）→杂交瘤细胞（筛选：选择性培养基→抗体检测→克隆培养）→大量生产特异性抗体（用于诊断、治疗，如抗蛇毒血清）。三、胚胎工程1.胚胎发育过程受精卵→卵裂（有丝分裂，细胞体积减小）→桑椹胚（32细胞，全能性高）→囊胚（内细胞团：胚胎干细胞；滋养层：发育为胎膜胎盘）→原肠胚（三胚层分化）。2.体外受精与胚胎移植体外受精：精子获能（培养法或化学诱导法）+卵子培养（减数第二次分裂中期）→受精（透明带反应、卵细胞膜反应防止多精入卵）。胚胎移植：将早期胚胎（桑椹胚或囊胚）移植到同期发情的受体子宫，需对供体超数排卵（促性腺激素）、受体同期发情（孕激素）。3.胚胎分割与干细胞胚胎分割：用分割针/刀将桑椹胚或囊胚均等分割（内细胞团需均分），获得同卵多胎，属于无性繁殖。胚胎干细胞（ES细胞）：从囊胚内细胞团或原始性腺分离，具全能性，可诱导分化为特定细胞（用于细胞治疗、器官移植）。四、生态工程1.基本原理物质循环再生（如沼气池，秸秆→沼气→沼渣肥田）、物种多样性（如珊瑚礁生态稳定）、协调与平衡（避免生物数量超过环境承载力）、整体性（考虑经济、社会、生态效益）、系统学与工程学（系统结构决定功能，如桑基鱼塘的分层利用）。2.实例应用农村综合发展型生态工程（种植业、养殖业、加工业结合，实现物质循环）；湿地生态恢复工程（退耕还湖，种植芦苇等净化水质）；矿区废弃地修复（种植耐重金属植物，改