高中生物選修課程知識(shí)要點(diǎn)匯編模塊一：生物技術(shù)實(shí)踐（選修1）一、傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用1.果酒與果醋制作原理：果酒由酵母菌（兼性厭氧，無(wú)氧條件下通過(guò)無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精）發(fā)酵；果醋由醋酸菌（好氧菌，在氧氣充足時(shí)將乙醇氧化為乙醛，再進(jìn)一步氧化為醋酸）發(fā)酵。流程：挑選葡萄→沖洗（避免過(guò)度沖洗導(dǎo)致菌種流失）→榨汁→酒精發(fā)酵（密閉容器，溫度控制在18~25℃）→醋酸發(fā)酵（通入氧氣，溫度升至30~35℃）。關(guān)鍵細(xì)節(jié)：酒精發(fā)酵后需通入氧氣并升溫，以啟動(dòng)醋酸發(fā)酵；發(fā)酵過(guò)程中需定期排氣，防止容器因氣壓過(guò)高破裂。2.腐乳制作原理：毛霉等微生物產(chǎn)生的蛋白酶可將豆腐中的蛋白質(zhì)分解為小分子肽和氨基酸，脂肪酶則將脂肪分解為甘油和脂肪酸，賦予腐乳獨(dú)特風(fēng)味。流程：豆腐接種毛霉（溫度15~18℃、濕度適宜的環(huán)境中培養(yǎng)）→加鹽腌制（析出水分、抑制雜菌生長(zhǎng)）→加入鹵湯（含酒、香辛料，既抑菌又增香）→密封發(fā)酵。注意事項(xiàng)：鹵湯中酒精度需控制在12%左右，過(guò)低易導(dǎo)致腐乳腐壞，過(guò)高則抑制酶活性；裝瓶時(shí)需確保瓶口密封，防止雜菌污染。3.泡菜制作原理：乳酸菌（厭氧菌）在無(wú)氧條件下發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，降低環(huán)境pH值，抑制雜菌生長(zhǎng)。流程：蔬菜預(yù)處理→配制鹽水（煮沸后冷卻，避免雜菌污染）→裝壇（預(yù)留空間，用水封隔絕空氣）→發(fā)酵（溫度20℃左右，亞硝酸鹽含量先升后降）。檢測(cè)方法：亞硝酸鹽含量可通過(guò)比色法檢測(cè)（鹽酸酸化后，與對(duì)氨基苯磺酸、N-1-萘基乙二胺反應(yīng)顯色，再與標(biāo)準(zhǔn)液對(duì)比）。二、微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用1.培養(yǎng)基與無(wú)菌技術(shù)培養(yǎng)基類型：按用途分為選擇培養(yǎng)基（如以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基篩選尿素分解菌）、鑒別培養(yǎng)基（如伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基鑒別大腸桿菌）；按物理狀態(tài)分為固體培養(yǎng)基（添加瓊脂）、液體培養(yǎng)基。無(wú)菌操作：滅菌（高壓蒸汽滅菌培養(yǎng)基、干熱滅菌玻璃器皿、灼燒滅菌接種工具）；消毒（酒精擦拭雙手、氯氣消毒水源）。2.微生物分離與計(jì)數(shù)分離方法：平板劃線法（通過(guò)逐步稀釋獲得單菌落，操作簡(jiǎn)單但無(wú)法計(jì)數(shù)）、稀釋涂布平板法（統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)，需涂布多個(gè)稀釋度以確保結(jié)果準(zhǔn)確）。計(jì)數(shù)要點(diǎn)：統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)需在30~300之間（保證計(jì)數(shù)誤差較小）；涂布時(shí)需待培養(yǎng)基冷卻至50℃左右，避免高溫燙死菌種。三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)原理：植物細(xì)胞全能性（已分化的細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能）。過(guò)程：外植體（如莖尖）→脫分化（避光培養(yǎng)，形成無(wú)定形的愈傷組織）→再分化（需光照，分化出根、芽，激素配比是關(guān)鍵：生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素比值高時(shí)促進(jìn)生根，比值低時(shí)促進(jìn)生芽）。影響因素：培養(yǎng)基（MS培養(yǎng)基，含大量元素、微量元素、有機(jī)物和植物激素）、環(huán)境（無(wú)菌、溫度23~26℃、濕度適宜）。四、酶的應(yīng)用技術(shù)1.酶的特性與固定化特性：高效性（與無(wú)機(jī)催化劑相比）、專一性（一種酶催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)）、作用條件溫和（過(guò)酸、過(guò)堿或高溫會(huì)導(dǎo)致酶失活）。固定化酶：將酶固定在不溶于水的載體（如海藻酸鈉）上，優(yōu)點(diǎn)是可重復(fù)利用、產(chǎn)物易分離；常用方法有包埋法（適用于大分子底物）、化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法。2.實(shí)例應(yīng)用加酶洗衣粉：含蛋白酶（去除蛋白漬）、脂肪酶（去除油漬），水溫不宜過(guò)高（避免酶失活）。果膠酶：分解果膠，提高果汁出汁率和澄清度，需控制溫度、pH和酶濃度。五、DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)1.PCR技術(shù)（多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）原理：模擬DNA雙鏈復(fù)制過(guò)程，通過(guò)高溫變性（90~95℃，雙鏈解旋）、低溫復(fù)性（55~60℃，引物結(jié)合模板）、中溫延伸（70~75℃，Taq酶合成子鏈）的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)DNA片段的大量擴(kuò)增。條件：模板DNA、引物、dNTP（脫氧核苷三磷酸）、Taq酶、緩沖液、Mg2?。2.血紅蛋白的提取與分離方法：凝膠色譜法（根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量分離，大分子先流出）、電泳（根據(jù)電荷和分子大小分離）。流程：紅細(xì)胞洗滌（去除雜蛋白）→血紅蛋白釋放（蒸餾水、甲苯破裂細(xì)胞）→分離純化（透析去除小分子雜質(zhì)，凝膠色譜分級(jí)）。模塊二：現(xiàn)代生物科技專題（選修3）一、基因工程（DNA重組技術(shù)）1.核心工具限制酶：識(shí)別特定核苷酸序列，切割磷酸二酯鍵，產(chǎn)生黏性末端（如EcoRⅠ）或平末端。DNA連接酶：連接黏性末端（E·coli連接酶）或平末端（T?連接酶），形成磷酸二酯鍵。載體：需具備復(fù)制原點(diǎn)、限制酶切點(diǎn)、標(biāo)記基因（如抗生素抗性基因），常用質(zhì)粒（細(xì)菌環(huán)狀DNA）、λ噬菌體衍生物、動(dòng)植物病毒。2.操作步驟目的基因獲取：從基因文庫(kù)（基因組文庫(kù)、cDNA文庫(kù)）篩選，或通過(guò)PCR擴(kuò)增、人工合成?；虮磉_(dá)載體構(gòu)建：用同一種限制酶切割目的基因和載體，再用DNA連接酶連接，形成含啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因的重組載體。導(dǎo)入受體細(xì)胞：植物（農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法）；動(dòng)物（顯微注射法，導(dǎo)入受精卵）；微生物（Ca2?處理細(xì)胞，使其成為感受態(tài)，吸收重組質(zhì)粒）。目的基因檢測(cè)與鑒定：分子水平（DNA分子雜交、PCR、抗原-抗體雜交）；個(gè)體水平（抗蟲(chóng)、抗病接種實(shí)驗(yàn)）。3.應(yīng)用轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉（導(dǎo)入Bt毒蛋白基因）、基因治療（如SCID的基因修復(fù)）、乳腺生物反應(yīng)器（藥用蛋白在乳汁中表達(dá)）。二、細(xì)胞工程1.植物細(xì)胞工程植物組織培養(yǎng)：同選修1，需注意脫分化、再分化的激素調(diào)控。植物體細(xì)胞雜交：流程為酶解法（纖維素酶、果膠酶）去除細(xì)胞壁→原生質(zhì)體融合（物理法：離心、振動(dòng)；化學(xué)法：PEG）→雜種細(xì)胞再生細(xì)胞壁→植物組織培養(yǎng)獲得雜種植株（克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙，如番茄-馬鈴薯）。2.動(dòng)物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)：原代培養(yǎng)（從組織消化為單個(gè)細(xì)胞，貼壁生長(zhǎng)）→傳代培養(yǎng)（細(xì)胞貼滿瓶壁后，胰蛋白酶處理分瓶，少數(shù)細(xì)胞可能癌變）。培養(yǎng)基需添加血清、血漿（提供生長(zhǎng)因子），維持無(wú)菌、溫度36.5±0.5℃、pH7.2~7.4。動(dòng)物細(xì)胞核移植：體細(xì)胞核（供核）+去核卵母細(xì)胞（受體）→重組細(xì)胞→胚胎→克隆動(dòng)物（如多利羊，證明動(dòng)物細(xì)胞核全能性）。單克隆抗體：骨髓瘤細(xì)胞（無(wú)限增殖）+B淋巴細(xì)胞（產(chǎn)生抗體）→雜交瘤細(xì)胞（篩選：選擇性培養(yǎng)基→抗體檢測(cè)→克隆培養(yǎng)）→大量生產(chǎn)特異性抗體（用于診斷、治療，如抗蛇毒血清）。三、胚胎工程1.胚胎發(fā)育過(guò)程受精卵→卵裂（有絲分裂，細(xì)胞體積減小）→桑椹胚（32細(xì)胞，全能性高）→囊胚（內(nèi)細(xì)胞團(tuán)：胚胎干細(xì)胞；滋養(yǎng)層：發(fā)育為胎膜胎盤(pán)）→原腸胚（三胚層分化）。2.體外受精與胚胎移植體外受精：精子獲能（培養(yǎng)法或化學(xué)誘導(dǎo)法）+卵子培養(yǎng)（減數(shù)第二次分裂中期）→受精（透明帶反應(yīng)、卵細(xì)胞膜反應(yīng)防止多精入卵）。胚胎移植：將早期胚胎（桑椹胚或囊胚）移植到同期發(fā)情的受體子宮，需對(duì)供體超數(shù)排卵（促性腺激素）、受體同期發(fā)情（孕激素）。3.胚胎分割與干細(xì)胞胚胎分割：用分割針/刀將桑椹胚或囊胚均等分割（內(nèi)細(xì)胞團(tuán)需均分），獲得同卵多胎，屬于無(wú)性繁殖。胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞）：從囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)或原始性腺分離，具全能性，可誘導(dǎo)分化為特定細(xì)胞（用于細(xì)胞治療、器官移植）。四、生態(tài)工程1.基本原理物質(zhì)循環(huán)再生（如沼氣池，秸稈→沼氣→沼渣肥田）、物種多樣性（如珊瑚礁生態(tài)穩(wěn)定）、協(xié)調(diào)與平衡（避免生物數(shù)量超過(guò)環(huán)境承載力）、整體性（考慮經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益）、系統(tǒng)學(xué)與工程學(xué)（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定功能，如?；~(yú)塘的分層利用）。2.實(shí)例應(yīng)用農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程（種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、加工業(yè)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)）；濕地生態(tài)恢復(fù)工程（退耕還湖，種植蘆葦?shù)葍艋|(zhì)）；礦區(qū)廢棄地修復(fù)（種植耐重金屬植物，改