高中生物科學史經(jīng)典實驗專題突破專題13：促胰液素的發(fā)現(xiàn)（高中生物學選擇性必修1《穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》第45頁）專題14：生長素的發(fā)現(xiàn)過程（高中生物學選擇性必修1《穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》第90-92頁）專題15：從傳統(tǒng)發(fā)酵技術到發(fā)酵工程（高中生物學選擇性必修1《生物技術與工程》第2-3頁）專題16：細胞工程的發(fā)展歷程（高中生物學選擇性必修1《生物技術與工程》第32-33頁）專題17：基因工程的誕生和發(fā)展（高中生物學選擇性必修1《生物技術與工程》第68-69頁）專題13：促胰液素的發(fā)現(xiàn)一．促胰液素的發(fā)現(xiàn)(1)沃泰默的觀點：胰腺分泌胰液只受神經(jīng)調(diào)節(jié)。(2)斯他林和貝利斯的實驗①實驗假設：_________________________________________________________________________________________。②實驗設計實驗組：對照組：稀鹽酸eq\o(,\s\up10(注入),\s\do4())狗血液→胰腺不分泌胰液③實驗結論：_________________________________________________________________________________________，這種化學物質被命名為_____________________。答案：在鹽酸的作用下，小腸黏膜產(chǎn)生了能促進胰腺分泌胰液的化學物質、稀鹽酸、胰液、小腸黏膜在鹽酸的作用下分泌某種化學物質，促進胰腺分泌胰液、促胰液素二．澄清微點1．促胰液素由小腸黏膜分泌和釋放，隨血液循環(huán)運輸?shù)揭认倨鹱饔茫挂认俜置谝纫骸?)2．促胰液素是人們發(fā)現(xiàn)的第一種激素，是由胰腺分泌的。()3．胰腺受反射弧傳出神經(jīng)的支配，其能分泌胰液也受促胰液素調(diào)節(jié)()4．促胰液素是人們發(fā)現(xiàn)的第一種動物激素()5．促胰液素是人們發(fā)現(xiàn)的第一種動物激素，是由胰腺分泌的()答案：√、×、√、√、×三．鞏固提升1．下列有關促胰液素和胰液的敘述，錯誤的是()A．鹽酸進入小腸可促胰液素的產(chǎn)生B．胰腺分泌的胰液進入小腸能消化食物C．促胰液素可經(jīng)血液到胰腺D．鹽酸引起胰腺分泌胰液的過程不包含體液調(diào)節(jié)【答案】D【詳解】鹽酸進入小腸可促進促胰液素的產(chǎn)生，A正確；胰腺分泌的胰液含有多種消化酶，進入小腸能消化食物，B正確；促胰液素可經(jīng)血液到胰腺等全身各處，C正確；鹽酸引起胰腺分泌胰液的過程屬于體液調(diào)節(jié)，D錯誤。2．下圖為胰腺分泌胰液的調(diào)節(jié)過程。下列相關敘述，錯誤的是()A．沃泰默認為調(diào)節(jié)胰腺分泌胰液的途徑只有途徑一B．斯他林和貝利斯證明了胰腺分泌胰液的兩個途徑C．胰腺細胞分泌胰液受神經(jīng)遞質和促胰液素的調(diào)控D．小腸黏膜細胞在鹽酸的作用下合成分泌促胰液素【答案】B【詳解】A、沃泰默認為調(diào)節(jié)胰腺分泌胰液的途徑只有途徑一，即胰腺分泌胰液是由頑固的神經(jīng)控制的，A正確；B、斯他林和貝利斯證明了胰腺分泌胰液是通過途徑二實現(xiàn)的，B錯誤；C、胰腺細胞分泌胰液受神經(jīng)遞質和促胰液素的調(diào)控，C正確；D、小腸黏膜細胞在鹽酸的作用下合成分泌促胰液素，D正確。故選B。3．下列有關促胰液素發(fā)現(xiàn)史的敘述，錯誤的是()A．促胰液素是由小腸黏膜分泌的，作用于胰腺，促進胰腺分泌胰液B．沃泰默實驗證明胰液的分泌是化學調(diào)節(jié)的結果C．斯他林和貝利斯在沃泰默研究基礎上，勇于向權威觀點挑戰(zhàn)，大膽質疑與創(chuàng)新是成功的關鍵D．促胰液素是人們發(fā)現(xiàn)的第一種激素【答案】B【詳解】A、小腸黏膜細胞分泌促胰液素，經(jīng)過體液運輸作用于胰腺分泌胰液，進而促進食物消化，A正確；B、沃泰默實驗分為三組，兩組為對照組，一組對照是排除鹽酸對胰腺作用的影響，另一組是想驗證胰液分泌是由神經(jīng)作用的結果，他認為胰腺的分泌是頑固的反射，B錯誤；C、斯他林和貝利斯能成功的一個重要原因是具有大膽質疑、探索和創(chuàng)新的精神，提出了體液調(diào)節(jié)的新途徑，C正確；D、促胰液素是人們發(fā)現(xiàn)的第一種激素，是由小腸黏膜產(chǎn)生的，進入血液，由血液傳送到胰腺，使胰腺分泌胰液，D正確。故選B。4．下面是與促胰液素發(fā)現(xiàn)有關的4個實驗，下列敘述錯誤的是()①稀鹽酸注入小腸腸腔→胰腺分泌胰液②稀鹽酸注入靜脈血液→胰腺不分泌胰液③稀鹽酸注入小腸腸腔（去除神經(jīng)）→胰腺分泌胰液④小腸黏膜+稀鹽酸研磨制成提取液注入靜脈血液→胰腺分泌胰液A．胰腺分泌的促胰液素是人們發(fā)現(xiàn)的第一種動物激素B．實驗④可以很好地排除神經(jīng)調(diào)節(jié)對實驗結果的干擾C．沃泰默做了①②③這三組實驗，指出胰腺分泌胰液是一個十分頑固的反射D．斯他林和貝利斯補充實驗④，指出小腸黏膜產(chǎn)生了一種化學物質【答案】A【詳解】A、促胰液素是小腸黏膜細胞分泌的，A錯誤；B、將小腸黏膜+稀鹽酸研磨制成提取液，排除了神經(jīng)調(diào)節(jié)對實驗結果的干擾，可證明是化學物質的作用，B正確；C、沃泰默做了①②③這三組實驗，指出胰腺分泌胰液是一個十分頑固的反射，只受神經(jīng)調(diào)節(jié)，C正確；D、斯他林和貝利斯補充實驗④，排除了神經(jīng)系統(tǒng)的影響，指出小腸黏膜產(chǎn)生了一種化學物質，D正確。故選A。5．促胰液素的發(fā)現(xiàn)(1)沃泰默的實驗第一步：把稀鹽酸注入狗的__________腸腔內(nèi)，會引起胰腺分泌__________。第二步：把稀鹽酸注入狗的血液中，不會引起胰液分泌。第三步：切除通向該段小腸的__________，只留下血管，再向小腸內(nèi)注入稀鹽酸時，仍能促進胰腺分泌胰液。他的解釋是：這是一個__________________________________。之所以說它頑固，是由于小腸上微小的神經(jīng)難以剔除干凈。(2)斯他林和貝利斯的實驗把狗的一段小腸剪下，刮下__________，將稀鹽酸加入黏膜磨碎，并制成提取液。把提取液注射到同一條狗的__________中，發(fā)現(xiàn)能__________胰腺分泌胰液。結論：稀鹽酸注入狗的上段小腸腸腔內(nèi)引起胰腺分泌胰液的調(diào)節(jié)中包括__________________?！敬鸢浮?1)

上段小腸

胰液

神經(jīng)

十分頑固的反射(2)

黏膜

靜脈

促進

化學（物質）調(diào)節(jié)【分析】本題是促胰液素的發(fā)現(xiàn)過程，相關實驗如下：①稀鹽酸→上段小腸（十二指腸）腸腔→胰腺分泌胰液；②稀鹽酸→注射狗的靜脈中→胰腺不分泌胰液；③稀鹽酸→上段小腸腸腔（切除通向該段小腸的神經(jīng)，留下血管）→胰腺分泌胰液。(1)第一步：稀鹽酸→上段小腸（十二指腸）腸腔→胰腺分泌胰液；第二步：稀鹽酸→注射狗的靜脈中→胰腺不分泌胰液。這兩個實驗說明鹽酸必須刺激小腸黏膜才能引起胰腺分泌胰液；第三步：稀鹽酸→上段小腸腸腔（切除通向該段小腸的神經(jīng)，留下血管）→胰腺分泌胰液，沃泰默認為這是一個十分頑固的反射，因為微小的神經(jīng)難以剔除干凈。(2)斯他林和貝利斯的實驗重復了沃泰默的實驗，他們的假說是：在鹽酸的作用下，小腸黏膜可能產(chǎn)生了一種化學物質，該物質被吸收進入血液后，隨血液循環(huán)到胰腺，引起胰液的分泌，他們設計了嚴謹?shù)膶嶒灆z驗假說，實驗過程是：小腸黏膜+稀鹽酸+沙礫研磨→制成提取液→注射狗靜脈中→胰腺分泌胰液，通過以上實驗得出的結論是：稀鹽酸注入狗的上段小腸腸腔內(nèi)引起胰腺分泌胰液的調(diào)節(jié)中包括化學（物質）調(diào)節(jié)，他們將這種化學物質命名為促胰液素，這種調(diào)節(jié)方式屬于激素調(diào)節(jié)。

專題14：生長素的發(fā)現(xiàn)過程一．生長素的發(fā)現(xiàn)過程科學家實驗實驗結論達爾文鮑森·詹森拜爾胚芽鞘的彎曲生長是因為溫特造成胚芽鞘彎曲的是一種化學物質，并把這種物質命名為答案：胚芽鞘尖端受單側光照射產(chǎn)生某種“影響”并向下面的伸長區(qū)傳遞，造成伸長區(qū)背光面比向光面生長快、胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響可以透過瓊脂片傳遞給下部、尖端產(chǎn)生的影響在其下部分布不均勻造成的、生長素二．深化拓展提能1.與胚芽鞘系列實驗有關的六個結論(1)胚芽鞘感光部位——尖端。(2)胚芽鞘彎曲生長的部位——尖端下面的一段。(3)生長素的產(chǎn)生部位——胚芽鞘尖端。(4)生長素的產(chǎn)生是否需要光——不需要。(5)生長素發(fā)生橫向運輸?shù)牟课弧哐壳始舛恕?6)胚芽鞘彎曲生長的原因——生長素分布不均勻。2．植物向性運動原因分析(1)向光性(2)根的向地性和莖的背地性三．澄清微點1．達爾文根據(jù)實驗結果提出單側光造成伸長區(qū)背光面比向光面生長慢（）2．鮑森·詹森通過實驗證明胚芽鞘尖端產(chǎn)生的生長素可以透過瓊脂片（）3．拜爾的實驗證明胚芽鞘的彎曲生長是因為“影響”分布不均勻造成（）4．溫特從人尿中分離出具有生長素效應的化學物質，并命名為生長素（）5．溫特證明了胚芽鞘彎曲生長是吲哚乙酸分布不均勻造成的（）答案：×、×、√、×、×四．鞏固提升1．將云母片插入苗尖端及其下部的不同位置如圖所示，給予單側光照射，下列不發(fā)生彎曲生長的是（）A． B．C． D．【答案】D【詳解】AB、生長素不能透過云母片，A組的處理導致光照使生長素由向光側向背光側運輸，但向下的極性運輸途徑被云母片阻斷，因此左側尖端下部的生長素濃度高于右側，A組苗向右彎曲生長，同理可知，B組苗向左彎曲生長，A、B不符合題意；C、給予左側單側光照射時，乙云母片插入的位置不影響生長素的橫向運輸與極性運輸，苗尖端產(chǎn)生的生長素先發(fā)生橫向運輸再發(fā)生極性運輸，使背光側生長素多于向光側，促進尖端以下部位生長，因此C組苗向左彎曲生長，C不符合題意；D、由于苗尖端中央插入了云母片，雖然有單側光照，但生長素無法在尖端發(fā)生橫向運輸，從而使苗尖端下部的生長素分布均勻，因此D組苗不發(fā)生彎曲生長，D符合題意。故選D。2．利用金絲雀??草的胚芽鞘進行向光性實驗，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生生長素的部位，感受光刺激的部位，向光彎曲的部位依次為（

）A．胚芽鞘尖端；尖端下面的一段；尖端下面的一段B．胚芽鞘；胚芽鞘尖端；尖端下面的一段C．胚芽鞘尖端；胚芽鞘尖端；尖端下面的一段D．胚芽鞘尖端；胚芽鞘：尖端下面的一段【答案】C【詳解】①金絲雀虉草的向光性實驗發(fā)現(xiàn)植物生長素產(chǎn)生的部位胚芽鞘尖端；②金絲雀虉草的向光性實驗發(fā)現(xiàn)感受光刺激的部位是胚芽鞘尖端；③金絲雀虉草的向光性實驗發(fā)現(xiàn)向光彎曲的部位是胚芽鞘尖端下面的一段。故選C。3．對于植物生長素發(fā)現(xiàn)的相關敘述，正確的是（）A．達爾文通過實驗發(fā)現(xiàn)了生長素B．拜爾的實驗是在有光的環(huán)境中進行的C．溫特的實驗證明生長素的化學本質為吲哚乙酸D．鮑森·詹森的實驗證明胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響可以透過瓊脂片傳遞給下部【答案】D【詳解】A、達爾文通過實驗提出，單側光照射使胚芽鞘的尖端產(chǎn)生某種“影響”，這種“影響”傳遞到下部的伸長區(qū)時，會造成背光面比向光面生長快，因而出現(xiàn)向光性彎曲，A錯誤；B、拜爾的實驗是在黑暗中進行的，B錯誤；C、溫特的實驗證明了胚芽鞘的尖端確實產(chǎn)生了一種促進生長的化學物質，并命名為生長素，但未證明生長素的化學本質，C錯誤；D、鮑森?詹森的實驗證明胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響可以透過瓊脂片傳遞給下部，D正確。故選D。4．1926年，荷蘭科學家溫特做了以下實驗：①把切下的燕麥胚芽鞘尖端放在瓊脂塊上，幾小時后，切去胚芽鞘尖端，將瓊脂塊切成小塊；②將經(jīng)處理過的瓊脂塊放在切去尖端的燕麥胚芽鞘一側，結果胚芽鞘會朝對側彎曲生長；③放上沒有接觸過胚芽鞘尖端的瓊脂塊，切去尖端的燕麥胚芽鞘既不生長也不彎曲。下列相關敘述正確的是（

）A．實驗中胚芽鞘尖端的生長素通過主動運輸進入空白瓊脂塊B．該實驗設置空白對照組的目的是排除瓊脂塊對實驗結果的影響C．若步驟②中對胚芽鞘進行單側光照射，則實驗結果與原來不同D．溫特實驗證明尖端能產(chǎn)生促進其下部生長的物質，并命名為吲哚乙酸【答案】B【詳解】A、生長素從胚芽鞘尖端進入瓊脂塊的方式是擴散，A錯誤；B、設置空白對照組的目的是為了排除瓊脂塊對實驗結果的干擾，B正確；C、尖端是感受光的部位，因為切去了胚芽鞘尖端，不能感受光，因此若步驟②中對胚芽鞘進行單側光照射，則實驗結果與原來一樣，C錯誤；D、溫特將促進生長的物質命名為生長素，后來其他科學家證明它是吲哚乙酸，D錯誤。故選B。5．在發(fā)現(xiàn)生長素的探索過程中，詹森還做過一個實驗（下圖），并為后來溫特最終發(fā)現(xiàn)生長素奠定了基礎?；卮鹣铝袉栴}：(1)生長素等植物激素是植物細胞接受特定環(huán)境信號誘導產(chǎn)生的、低濃度時可___________（作用）植物生理反應的活性物質。(2)圖中的B沒有彎向光源生長，原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)上述實驗________（填“能”或“不能”）說明生長素是極性運輸?shù)?，理由是___________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)“咬定青山不放松，立根原在破巖中。千磨萬擊還堅勁，任爾東西南北風?！笨坍嬃酥褡釉扑閹r石，頑強生存的場景。植物根的向地生長和莖的背地生長的生物學意義是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)調(diào)節(jié)(2)胚芽鞘B的尖端也產(chǎn)生了生長素從向光側到背光側的運輸，但由于背光側插入了云母片，導致生長素不能運輸?shù)脚哐壳始舛讼虏堪l(fā)揮作用，所以不會出現(xiàn)彎向光源生長(3)

不能

生長素的極性運輸，需要驗證只能由形態(tài)學上端向下端運輸，而不能逆向運輸，本實驗沒有驗證(4)根向地生長，利于吸收水分和無機鹽；莖背地生長，利于吸收陽光進行光合作用【詳解】（1）激素不作為反應物，不起催化作用，不提供能量，植物激素對植物的生長發(fā)育和繁殖起調(diào)節(jié)作用。（2）植物表現(xiàn)出向光性是因為生長素分布的不均勻，導致了生長的不均勻，胚芽鞘B尖端能產(chǎn)生生長素，在單側光照射下，生長素由向光側運輸?shù)奖彻鈧?，背光側因云母片的阻隔，導致生長素不能運輸?shù)脚哐壳始舛讼虏堪l(fā)揮作用，導致向光側和背光側生長素含量差別不大，所以不會出現(xiàn)彎向光源生長。（3）生長素的極性運輸是指只能由形態(tài)學上端向下端運輸而不能反過來運輸，該實驗沒有驗證生長素能不能由形態(tài)學下端向上端運輸。（4）植物的生長發(fā)育需要光進行光合作用，需要水分和無機鹽，根向地生長，利于吸收水分和無機鹽；莖背地生長，利于吸收陽光進行光合作用。

專題15：從傳統(tǒng)發(fā)酵技術到發(fā)酵工程一．從傳統(tǒng)發(fā)酵技術到發(fā)酵工程時間內(nèi)容約9000年前我們的祖先就會利用微生物將谷物、水果等發(fā)酵為含酒精的飲料。后來，人們通過自然發(fā)酵或曲種傳代的固體發(fā)酵方法生產(chǎn)其他食品，如醬油、醋、豆豉、腐乳和酸奶等。這種傳統(tǒng)發(fā)酵技術促進了中華民族特有的飲食文化的形成，但在幾千年的時間里，人們并不明白其中的原理。1857年法國微生物學家巴斯德通過實驗證明，酒精發(fā)酵是由引起的，從而將與發(fā)酵聯(lián)系起來。1897年科學家發(fā)現(xiàn)了酶在酵母菌發(fā)酵中的作用，逐漸了解了發(fā)酵的本質。之后的30多年間，微生物的分離和純化技術得到了應用，發(fā)酵生產(chǎn)的工藝和設備不斷完善，傳統(tǒng)的固體發(fā)酵開始向半固體發(fā)酵和液體發(fā)酵演變。同時，作坊式的手工生產(chǎn)向近代工業(yè)化生產(chǎn)方向發(fā)展。利用微生物生產(chǎn)的新產(chǎn)品，如酒精、檸檬酸和淀粉等不斷出現(xiàn)。20世紀40年代利用發(fā)酵工程大規(guī)模生產(chǎn)青霉素成為研究的主攻方向。由于青霉素生產(chǎn)菌是的，科學家在厭氧發(fā)酵技術的基礎上，建立了深層通氣液體發(fā)酵技術，使青霉素的生產(chǎn)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。不久，隨著鏈霉素、金霉素和土霉素等抗生素的發(fā)現(xiàn)及生產(chǎn)，抗生素發(fā)酵工業(yè)興起。1957年用微生物生產(chǎn)獲得成功。20世紀60年代，科學家通過研究微生物的代謝途徑，繼續(xù)改進發(fā)酵技術，通過人工誘變特定微生物，獲得了具有更高生產(chǎn)能力突變類型。之后，酶制劑、多糖、維生素發(fā)酵工業(yè)相繼興起。20世紀70年代以后基因工程、細胞工程等的發(fā)展，使發(fā)酵工程進入了定向育種的新階段。例如，運用基因工程可以將動植物的基因轉移到微生物中，獲得具有特殊生產(chǎn)能力的微生物，大量生產(chǎn)人們所需要的產(chǎn)品，如人胰島素、干擾素等。29世紀80年代科學家開始運用數(shù)學、動力學、化學工程原理以及計算機技術對發(fā)酵過程進行綜合研究，以更加合理地控制發(fā)酵過程。目前，人類已經(jīng)能夠自動記錄和控制發(fā)酵過程的全部參數(shù)。答案：活的酵母菌、酵母菌、需氧型、谷氨酸二．鞏固提升1．從傳統(tǒng)發(fā)酵技術到發(fā)酵工程，走過了漫長的科技探索歷程，下列相關敘述正確的是（

）A．公元5世紀我國就有關于腐乳生產(chǎn)工藝的記載，在腐乳制作過程中起主要作用的是曲霉B．19世紀法國微生物家巴斯德通過實驗證明，乳酸發(fā)酵是由活的乳酸菌引起的C．20世紀40年代，科學家利用厭氧發(fā)酵技術，實現(xiàn)了青霉素生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化D．目前隨著科學技術的進步，人類已經(jīng)能夠自動記錄和控制發(fā)酵過程的全部參數(shù)【答案】D【詳解】A、早在公元5世紀的北魏古籍中，就有關于腐乳生產(chǎn)工藝的記載，腐乳釀造微生物種類十分復雜，包括四大霉菌、酵母菌、各種細菌，但毛霉占主要地位，A錯誤；B、19世紀，法國微生物學家巴斯德通過實驗證明，酒精發(fā)酵是由活的酵母引起的，B錯誤；C、20世紀40年代，利用發(fā)酵工程大規(guī)模生產(chǎn)青霉素成為研究的主攻方向。由于青霉素產(chǎn)生菌是需氧型的，科學家在厭氧發(fā)酵技術的基礎上，建立了深層通氣液體發(fā)酵技術，實現(xiàn)了青霉素生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化，C錯誤；D、隨著科學技術的進步，發(fā)酵技術也有了很大的發(fā)展，并且已經(jīng)進入能夠人為控制和改造微生物的階段，已經(jīng)能夠自動記錄和自動控制發(fā)酵過程的全部參數(shù)，明顯提高了生產(chǎn)效率，D正確。故選D。2．以下關于傳統(tǒng)發(fā)酵技術與發(fā)酵工程的敘述，錯誤的是（

）A．酵母菌是傳統(tǒng)發(fā)酵技術常用的微生物B．食用添加劑、乙肝疫苗等可通過發(fā)酵工程生產(chǎn)C．發(fā)酵工程的產(chǎn)品種類、產(chǎn)量、質量優(yōu)于傳統(tǒng)發(fā)酵技術D．發(fā)酵工程不同于傳統(tǒng)發(fā)酵技術，是一項全新的生物工程【答案】D【詳解】A、酵母菌是傳統(tǒng)發(fā)酵技術常用的真菌微生物，A正確；B、利用發(fā)酵工程技術可生產(chǎn)食用添加劑、乙肝疫苗等，B正確；C、以傳統(tǒng)發(fā)酵技術相比，發(fā)酵工程的產(chǎn)品種類更加豐富，產(chǎn)量和質量明顯提高，C正確；D、發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術都是利用各種微生物發(fā)酵來實現(xiàn)相關產(chǎn)品的生產(chǎn)，D錯誤。故選D。3．請回答從傳統(tǒng)發(fā)酵技術到發(fā)酵工程的有關問題：(1)1857年，法國微生物學家巴斯德通過實驗證明酒精發(fā)酵是_____________________________引起的，從而將酵母菌與發(fā)酵聯(lián)系起來。(2)傳統(tǒng)發(fā)酵技術指直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發(fā)酵保存下來的面團、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物進行發(fā)酵、制作食品的技術。傳統(tǒng)發(fā)酵以_____________________發(fā)酵及_____________________發(fā)酵為主，通常是家庭式或作坊式的。(3)微生物接種的方法很多，最常用的是_________________________和_____________________，微生物的接種技術還包括_________________________、穿刺接種等方法。雖然這些技術的操作方法各不相同，但是，其核心都是要_____________________________________________，這是研究和應用微生物的前提，也是發(fā)酵工程的重要基礎。(4)20世紀40年代，利用發(fā)酵工程大規(guī)模生產(chǎn)青霉素成為研究的主攻方向。由于青霉素產(chǎn)生菌是需氧型的，科學家在厭氧發(fā)酵技術的基礎上，建立了_________________發(fā)酵技術使青霉素的生產(chǎn)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，下列關于青霉素生產(chǎn)的敘述，正確的是_________。A．青霉素是青霉菌生長代謝中產(chǎn)生的生命活動所必需的重要的代謝產(chǎn)物B．用紫外線、激光、化學誘變劑處理青霉菌再經(jīng)篩選的方法可以選育高產(chǎn)菌種C．發(fā)酵罐接種后必須進行滅菌處理D．在青霉菌生長的穩(wěn)定期，活菌數(shù)不再增加，青霉素產(chǎn)量也不再增加【答案】(1)由活的酵母菌(2)

混合菌種的固體

半固體(3)

平板劃線法

稀釋涂布平板法

斜面接種

防止雜菌的污染，保證培養(yǎng)物的純度(4)

深層通氣液體

B【分析】1.微生物常見的接種的方法。①平板劃線法：將已經(jīng)熔化的培養(yǎng)基倒入培養(yǎng)皿制成平板，接種，劃線，在恒溫箱里培養(yǎng)。在線的開始部分，微生物往往連在一起生長，隨著線的延伸，菌數(shù)逐漸減少，最后可能形成單個菌落；②稀釋涂布平板法：將待分離的菌液經(jīng)過大量稀釋后，均勻涂布在培養(yǎng)皿表面，經(jīng)培養(yǎng)后可形成單個菌落。2.發(fā)酵工程生產(chǎn)的產(chǎn)品有兩類：一類是代謝產(chǎn)物，另一類是菌體本身。發(fā)酵過程中要嚴格控制溫度、pH、溶氧、通氣量與轉速等發(fā)酵條件。發(fā)酵過程一般來說都是在常溫常壓下進行，條件溫和、反應安全，原料簡單、污染小，反應專一性強，因而可以得到較為專一的產(chǎn)物。（1）1857年，法國微生物學家巴斯德通過實驗證明酒精發(fā)酵是由活的酵母菌引起的，從而將酵母菌與發(fā)酵聯(lián)系起來，這是理性思維的體現(xiàn)。（2）直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發(fā)酵保存下來的面團、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物進行發(fā)酵、制作食品的技術一般稱為傳統(tǒng)發(fā)酵技術。傳統(tǒng)發(fā)酵以混合菌種的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主，通常是家庭式或作坊式的。（3）微生物接種的方法有很多種，最常用的是平板劃線法和稀釋涂布平板法，這兩種方法均可獲得單菌落，便于菌種的篩選和純化；此外還包括斜面接種、穿刺接種等方法；雖然這些技術的操作方法各不相同，但是，其核心都是要防止雜菌的污染，從而保證培養(yǎng)物的純度。這是研究和應用微生物的前提，也是發(fā)酵工程的重要基礎。（4）20世紀40年代，利用發(fā)酵工程大規(guī)模生產(chǎn)青霉素成為研究的主攻方向；由于青霉素產(chǎn)生菌是需氧型的，科學家在厭氧發(fā)酵技術的基礎上，建立了深層通氣液體發(fā)酵技術使青霉素的生產(chǎn)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化；A、青霉素是青霉菌生長代謝中產(chǎn)生的但不是生命活動必需的代謝產(chǎn)物，屬于青霉菌的次級代謝產(chǎn)物，A錯誤；B、用紫外線、激光、化學誘變劑處理青霉菌再經(jīng)篩選的方法可以選育高產(chǎn)菌種，這是誘變育種的方法，B正確；C、發(fā)酵罐接種前必須進行滅菌處理，接種后滅菌會殺死菌種，C錯誤；D、在青霉菌生長的穩(wěn)定期，活菌數(shù)不再增加，由于青霉菌的代謝活動，青霉素產(chǎn)量還在增加，D錯誤。故選B。

專題16：細胞工程的發(fā)展歷程一．細胞工程的發(fā)展歷程1.植物細胞工程時間內(nèi)容1902年哈伯蘭特提出了的理論，但相關的實驗嘗試沒有成功。1958年斯圖爾德等發(fā)現(xiàn)胡蘿卜的體細胞可以分化為，為細胞全能性理論提供了強有力的支持。1960年科金用真菌的纖維素酶分解番茄根的細胞壁，成功獲得了。1964年古哈等在培養(yǎng)毛曼陀羅的花藥時，首次得到了由花藥中的花粉粒發(fā)育而來的胚。1971年卡爾森誘導煙草種間原生質體融合，獲得了第一株體植株。1974年土壤農(nóng)桿菌的Ti質粒被發(fā)現(xiàn)。之后，該質粒應用于植物分子生物學領域，促進了植物細胞工程與分子生物學技術的緊密結合。答案：細胞全能性、胚、原生質體、細胞種間雜種2．動物細胞工程時間內(nèi)容1890年希普將安哥拉兔的胚胎移入比利時兔的內(nèi)，得到了兩只安哥拉兔，這是世界上胚胎移植成果的首例。1907年哈里森用一滴淋巴液成功培養(yǎng)了蝌蚪的神經(jīng)元，首創(chuàng)了法。1951年張明覺等發(fā)現(xiàn)了哺乳動物精子的現(xiàn)象。1958年格登用非洲爪蟾進行體細胞核移植實驗，成功培育出性成熟個體。同一時期，我國科學家童第周等開展了工作。1959年試管家兔誕生。之后，多種試管動物相繼出生。1975年米爾斯坦和科勒等創(chuàng)立了技術。1978年小鼠的被成功分割。次年，科學家分割綿羊胚胎獲得了同卵羔羊。1981年埃文斯等成功分離和培養(yǎng)了小鼠的胚胎干細胞。1996年世界上第一只體細胞克隆羊多莉在英國誕生。隨后多種克隆動物相繼問世。2006年山中伸彌等獲得了誘導。我國科學家用這種細胞培育出了小鼠。2014年世界上第一個用進行遺傳病篩查的試管嬰兒在我國誕生。2017年我國科學家首次培育了。答案：輸卵管、動物組織體外培養(yǎng)、獲能、魚類細胞核移植、單克隆抗體、桑椹胚、多能干細胞、單細胞基因組測序、體細胞克隆猴二．鞏固提升1．下列關于生物工程發(fā)展中的科學史實或理論基礎的敘述，錯誤的是（

）A．基因工程和細胞工程的發(fā)展為發(fā)酵工程的定向育種奠定基礎B．密碼子的通用性是轉基因技術得以實現(xiàn)的理論基礎之一C．DNA分子半保留復制的機制為PCR實現(xiàn)的理論基礎D．體外成功培養(yǎng)神經(jīng)元為動物細胞全能性的實現(xiàn)提供了證據(jù)支持【答案】D【詳解】A、細胞工程、基因工程是具有目的性的，可為發(fā)酵工程的定向育種奠定基礎，A正確；B、不同的生物可以共用一套遺傳密碼，因此轉基因后表達出來的蛋白質不變，B正確；C、PCR是體外擴增DNA的技術，DNA分子半保留復制的機制為PCR實現(xiàn)的理論基礎，C正確；D、細胞全能性是指細胞經(jīng)分裂和分化后仍具有形成完整有機體的潛能或特性。體外成功培養(yǎng)神經(jīng)元不能為動物細胞全能性提供了證據(jù)支持，D錯誤。故選D。2．細胞工程的發(fā)展是一代又一代科學家經(jīng)過長時間探索的結果，其中我國科學家發(fā)揮了重要作用。下圖表示細胞工程操作中的某些過程，請回答下列問題。(1)如果A、B分別是白菜和甘藍的原生質體。它們是用______________________處理白菜和甘藍的體細胞而獲得。用___________________試劑誘導A與B融合成細胞C，細胞C再生出細胞壁后需要通過___________________技術才能得到雜種植株“白菜——甘藍”。(2)如果該圖表示抗新冠病毒的單克隆抗體制備過程中的一個環(huán)節(jié)，A細胞是小鼠的骨髓瘤細胞，獲得B細胞的過程是_________________________________________________________________________________________________，通過該技術獲得的單克隆抗體具有________________________________________________________________的特點。(3)如果該圖表示“試管動物”技術的體外受精過程，A表示精子，B表示卵子，受精之前需要把B細胞培養(yǎng)至_______________________________。將C發(fā)育至囊胚階段，對其進行胚胎分割，需將___________________均等分割，否則將影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育，如需做性別鑒定，還需從________________細胞取樣做DNA分析?！敬鸢浮?1)

纖維素酶和果膠酶

聚乙二醇或PEG或高Ca2+——高PH

植物組織培養(yǎng)(2)

先用滅活的新冠病毒對小鼠進行免疫，一段時間后從該小鼠的脾臟中得到B淋巴細胞

化學性質單一，特異性強，靈敏度高(3)

減數(shù)第二次分裂中期（MⅡ期）

內(nèi)細胞團

滋養(yǎng)層【分析】題圖表示細胞融合的過程，其中植物體細胞雜交要進行原生質體的融合，再采用植物組織培養(yǎng)技術將雜種細胞培養(yǎng)成雜種植株；單克隆抗體的制備需進行動物細胞融合，再克隆化培養(yǎng)獲得單克隆抗體。(1)如果A、B分別是白菜和甘藍的原生質體。細胞壁主要成分是纖維素和果膠，根據(jù)酶的專一性，所以它們是用纖維素酶和果膠酶處理白菜和甘藍的體細胞而獲得。用聚乙二醇（PEG）或高Ca2+——高PH試劑誘導A與B融合成雜種細胞C，細胞C再生出細胞壁后需要通過植物組織培養(yǎng)技術才能得到雜種植株“白菜—甘藍”。(2)如果該圖表示抗新冠病毒的單克隆抗體制備過程中的一個環(huán)節(jié)，A細胞是小鼠的骨髓瘤細胞，B為已免疫的B淋巴細胞，獲得B細胞的過程是：先用滅活的新冠病毒對小鼠進行免疫，一段時間后從該小鼠的脾臟中得到B淋巴細胞，通過該技術獲得的單克隆抗體具有化學性質單一，特異性強，靈敏度高的特點。(3)如果該圖表示“試管動物”技術的體外受精過程，A表示精子，B表示卵子，受精之前需要把B細胞培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂中期（MⅡ期）。將C發(fā)育至囊胚階段，對其進行胚胎分割，需將內(nèi)細胞團均等分割，否則將影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育，如需做性別鑒定，還需從滋養(yǎng)層細胞取樣做DNA分析。3．經(jīng)過一個世紀的發(fā)展，植物細胞工程技術解決了人類生存的關鍵問題（如糧食問題、花卉苗木生產(chǎn)等），為人類創(chuàng)造了巨大的財富，回答相關問題：（1）植物細胞工程最基本的技術是____________________，它所依據(jù)的生物學原理是___________________________。（2）蘭花、香蕉等優(yōu)良植物的生產(chǎn)都可通過微型繁殖技術經(jīng)過______________和再分化來提供試管苗，其優(yōu)點是不僅可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性，還可以高效快速地實現(xiàn)無病毒種苗的大量繁殖，獲得無病毒種苗的方法是_____________________________________________________________________________。（3）植物體細胞雜交技術的關鍵是獲取有活力的原生質體以及誘導其融合，誘導融合的化學方法是用_____________做誘導劑，植物體細胞雜交技術的重大意義是____________________________________________________________。（4）人工種子的主體是_______________。在制備人工種子時可根據(jù)需要添加防霉藥物，它應加在哪一部分?_______________________________（填人工種皮或愈傷組織）。【答案】

植物組織培養(yǎng)

細胞的全能性

脫分化

用莖尖進行植物組織培養(yǎng)

聚乙二醇

克服遠源雜交不親和

胚狀體等

人工種皮【詳解】（1）植物細胞工程最基本的技術是植物組織培養(yǎng)，它所利用的的生物學原理是細胞的全能性。（2）植物組織培養(yǎng)包括脫分化和再分化兩個過程。微型繁殖技術即植物組織培養(yǎng)技術，屬于無性生殖，能保持母本的優(yōu)良性狀，目前生產(chǎn)上采用莖尖分生組織離體培養(yǎng)方法快速繁殖脫毒種苗，以保證該品種的品質和產(chǎn)量。（3）原生質體的融合過程，必須進行人工誘導，常用的化學方法是用聚乙二醇做誘導劑。植物體細胞雜交在育種工作中突出的優(yōu)點是可以克服遠緣雜交不親合的障礙。（4）人工種子包括胚狀體、人工胚乳和人工種皮，其中主體部分是經(jīng)過脫分化和再分化過程形成的胚狀體。在制備人工種子時可根據(jù)需要添加防霉藥物，它應加在人工種子結構的人工種皮中。

專題17：基因工程的誕生和發(fā)展一．基因工程的誕生和發(fā)展時間內(nèi)容1944年艾弗里等人通過肺炎鏈球菌的轉化實驗，不僅證明了遺傳物質是，還證明了可以在同種生物的不同個體之間轉移。1950年埃德曼發(fā)明了一種測定序列的方法。2年后，桑格首次完成了對胰島素氨基酸序列的測定。1953年沃森和克里克建立了模型并提出了遺傳物質自我復制的假說。1958年梅塞爾森和斯塔爾用實驗證明了。隨后不久，克里克提出。1961年尼倫伯格和馬太破譯了第一個編碼氨基酸的。截至1966年，64個密碼子均成功破譯。1967年科學家發(fā)現(xiàn)，在細菌擬核DNA之外的有自我復制能力，并可以在細菌細胞間轉移。1970年科學家在細菌中發(fā)現(xiàn)了第一個酶（簡稱限制酶）。20世紀70年代初多種限制酶、DNA連接酶和逆轉錄酶被相繼發(fā)現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)為DNA的切割、創(chuàng)造了條件。1972年伯格首先在體外進行了DNA改造的研究，成功地構建了第一個體外。1973年科學家證明質粒可以作為基因工程的，構建重組DNA，導入受體細胞，使外源基因在原核細胞中成功表達，并實現(xiàn)物種間的基因交流。至此，基因工程正式問世。1977年桑格等科學家發(fā)明了的方法，為基因序列圖的繪制提供了可能。此后，DNA合成儀的問世為體外合成DNA提供了方便。1982年第一個基因工程藥物—重組人胰島素被批準上市。基因工程藥物稱為世界各國研究和投資開發(fā)的熱點。1983年科學家采用法培育出世界上第一例轉基因煙草。此后，基因工程進入了迅速發(fā)展的階段。1984年我國科學家朱作言領導的團隊培育出世界上第一條。1988年穆里斯等人發(fā)明，為獲取目的基因提供了有效手段。1990年人類基因組計劃啟動。2003年，該計劃的測序任務順利完成。21世紀以來科學家發(fā)明了技術，可以實現(xiàn)低成本測定大量核酸序列，加速了人們對基因組序列的了解。2013年華人科學家張鋒及其團隊首