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选择性必修3(生物技术与工程)笔记 60条
生物学教学
>《待分类》
2022.12.20 浙江
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生物技术与工程笔记60条
1.
微生物培养基的成分:无、无机盐、碳源、氮源、生长因子(某些需要但自身不能合成的小分分子有机物,如维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等)。
2.
细菌培养基:LB培养基;植物组织培养的培养基:MS培养基;酵母菌:马铃薯蔗糖培养基。
3.
培养基类型:
(1)
按物理性质分:固体培养基:添加固化剂琼脂或琼脂糖;液体培养基:用于微生物扩大培养;
(2)
按成份分:合成培养基:用于可重复性强的科研工作;天然培养基;因成本低而广泛用于规模生产;半合成培养基:既有天然成份,同时也添加人工配制的成份。
(3)
按最后形状分:固体平板培养基:用于微生物分离形成单菌落或用于微生物计数;斜面培养基:用于分离纯后的菌种培养并保存菌种。
4.
琼脂与琼脂糖:前者含有少量含氮杂质;后者不含有含氮杂质,用于尿素培养基的配制,以确保尿素为唯一氮源。
5.
无菌操作:操作者无菌(消毒的实验服、消毒手套、手消毒);操作空间无菌(无菌实验室、超净台);操作器具无菌(灭菌的试管、烧瓶、培养皿等);灭菌的培养基;操作过程无菌(酒精灯火焰旁等)。
6.
灭菌方法:杀死一切微生物,包括孢子和芽孢。
(1)高压蒸汽灭菌法:①121℃,1Kg/cm
2
,15-20min
;最常用;②112℃,500g/cm
2
,30min
;针对易碳化的葡萄糖等物质灭菌;
(2)
G
6
玻璃砂漏斗过滤除菌;对尿素、葡萄糖等灭菌。注意:病毒能通过G
6
玻璃砂漏斗。
(3)
灼烧灭菌:针对接种针(环)、瓶口、试管口等,使微生物碳化。注意:涂布器在酒精灯上灼烧主要是为了将残留的酒精燃烧掉,避免残留酒精将菌液中的菌种杀死。
7.
消毒方法:只能杀死部分微生物,不能杀死孢子和芽孢。
(1)物理方法:紫外线照射;煮沸;巴斯德消毒法(60-80℃,可保持营养物质的口感、风味);
(2)
化学方法:75%酒精(用于手、桌面、皮肤等);10%次氯酸钠(用于外植体消毒);0.1%氯化汞(可替代次氯酸钠用于外植体消毒);高锰酸钾(用于水果等消毒);
8.
防腐:根据微生物生长繁殖特点,用物化因素抑制微生物生长繁殖的措施,如用除氧剂抑制需氧生物繁殖,采用低温、盐腌、糖渍、干燥等措施保存食品。
9.
棉塞(用于封试管、烧瓶等)用棉:用普通棉而不用脱脂棉,因为脱脂棉易吸水导致污染。
10.
自然接种:食品等因微生物自然落入而导致变质。
11.
划线法能形成单菌落的原因:通过划线使微生物菌种逐渐稀释,最后可由单个微生物形成单菌落。注意:单菌落也不一定只是单个微生物形成,也可能两个或多个形成,因此稀释涂布法计数的数值理论上小于或等于实际的微生物数值。
12.
提高微生物计数准确性的方法:①计数前将菌液摇匀;②多次计数,取平均值。
13.
可以在尿素(唯一氮源)培养基上生长的微生物:以尿素为氮源的微生物;自身固氮微生物。
14.
酵母菌:出芽生殖或裂殖的单细胞、真核微生物,约500多种。
15.
带菌字的生物:细菌:原核生物,名字中多带“螺”、“杆”、“弧”、“球”等字眼。霉菌、酵母菌:真核生物。
16.
影响发酵食品风味的因素:菌种类型及其代谢特点、种间关系等导致营养物质种类及含量差异。
17.
分离发酵产品的方法:
(1)
菌体本身:过滤、沉淀、离心等
(2)
代谢产物:根据产物本身的理化性质采用不同方法。①萃取发酵:利用产物在两种不互溶的溶剂中溶解度不同而提取;②真空发酵:对发酵罐减压使产物挥发而分离;③吸附发酵:使产物特异性地吸附在某种吸附剂表面而分离,如离子交换树脂。
18.
外植体消毒程序:洗涤灵稀释液浸泡2min→流水冲洗→75%酒精30s→流水冲洗→10%次氯酸钠10min或0.1%氯化汞5-7min→无菌水冲洗。
19.
植物克隆的两个途径:器官发生途径(有芽、根生成即是);体细胞胚发生途径(过程中有胚生成就是)。
20.
获取原生质体的方法:在0.5-0.6mol/L的苷露醇(或一定浓度的蔗糖)中,用纤维素酶和果胶酶处理,除去细胞壁。需用较高渗透压的原因:使细胞处于微弱的质壁分离状态,有利于完整的原生质体的释放,防止原生质体破坏。
21.
植物原生质体融合的原理:细胞膜的流动性。
22.
利用杂种细胞培育新植物体的原理:植物细胞的全能性。
23.
植物克隆的基础技术:植物组织培养;动物克隆的基础技术:动物细胞培养。
24.
动物克隆要利用到的生物技术:核移植、胚胎体外培养、胚胎移植。
25.CO
2
培养箱:提供恒定的5%的CO
2
浓度,使之与培养基中的NaHCO
3
处于平衡状态,调节pH的相对稳定(7.2-7.4)。
26.
动物细胞培养流程:低龄动物或胚胎的组织→剪切(机械分割)、酶(胰蛋白酶或胶原蛋白酶)→细胞悬浮液→原代培养→传代培养
27.
细胞系、细胞株、细胞克隆:
(1)
细胞系是泛指能传代培养的细胞。
依据是否能连续传代培养分为有限细胞系和无限细胞系,后者发生了转化即遗传物质发生了改变的细胞系,具有不死性。
不是所有的无限细胞系都是恶性的,有的无限细胞系虽然获得不死性,但其保留了接触抑制且不致癌,因此属于良性而不是恶性的。
(2)细胞株:从细胞系中纯化出来的,具有某些特殊性质的细胞。特殊性质:如特定的染色体组型;病毒敏感性或抗性及其他生化特性等。也可分为有限细胞株和无限细胞株。
(3)细胞克隆(克隆培养):把一个单细胞从群体中分离出来单独培养,使之成为一个细胞群的技术。基本要求:必须来自于一个而不是多个细胞。
28.动物体细胞不能表现全能性的原因:因基因选择性表达,在细胞质中存在抑制核基因表达的调控蛋白。
29.动物成熟体细胞成功克隆可以证明:①高度分化的细胞经过一定的技术处理,可回复到类似受精卵的功能,表现出全能性;②在胚胎和个体发育中,细胞质具有调控细胞核发育的作用。
30.克隆动物培育过程中,在重组卵细胞开始第三次分裂时,原乳腺细胞的调节蛋白便全部被卵细胞质中的蛋白因子替换,因此核DNA被重新编排,开始表达自己的基因。(也就是开始三次分裂只是复制了DNA,并没有基因的表达)
31.促进细胞融合的方法:①物理方法:电融合法(电刺激、电脉冲)、激光融合;②化学方法:聚乙二醇;③生物方法:灭活的病毒。能促进融合的原因:使细胞膜发生一定程度的损伤,导致分子重排。
32.单克隆抗体的特点:纯度高,可大量制备,特异性强,灵敏度高。
33.多克隆抗体的特点:纯度低(多种抗体的混合物),特异性弱,灵敏度低。
34.生物导弹:将药物与单抗连接,使药物特异性作用于目标细胞,从而减小或不对正常细胞造成损伤。
35.克隆动物:通过将体细胞核移植给去核卵细胞形成重组细胞,再诱导其发育成完整个体。属于无性生殖,需用到核移植技术、胚胎体外培养技术、胚胎移植技术。
36.试管动物:通过人工取卵(需成熟培养)、人工获取精液(需获能处理,注意:获能不是获取能量),在体外试管或培养皿中完成受精,并将受精卵在体外培养到早期囊胚,再移植给胚胎受体完成孕育,所生出的动物即试管动物。
37.具有全能性的高等动物细胞:受精卵、2-8胞期的早期胚胎细胞。
38.超数排卵:人为注射外源促性腺激素,促使卵巢排出较正常情况下更多的成熟卵细胞的方法。
39.采卵技术:包括手术采卵(冲洗输卵管采卵)和非手术采卵(子宫冲卵)。(选三P90)
40.胚胎移植的时期:不同动物胚胎移植的时期不同。牛、羊一般在16胞阶段(桑葚胚)或囊胚阶段,小鼠和家兔可在更早阶段移植,人可在4细胞阶段移植。
41.胚胎分割方法:不同阶段可采用不同方法。2-8细胞期,可用酶(胰蛋白酶)分割,使其变成单个细胞,因为每个细胞都有全能性。囊胚则不能用酶分割,只能用机械分割法将其切成均等几份,丙将其培养到早期囊胚后再移植。通过胚胎分割可获得基因型相同的同卵双胎或多胎。
42.试管动物必须胚胎移植的原因:胚胎发育不同阶段所需营养异常复杂,目前人工尚不能提供满足各阶段营养需求的培养液。
43.基因工程的核心:构建重组DNA分子。
44.基因工程的理论基础:DNA是遗传物质;遗传信息的传递和表达机制(中心法则);生物共用一套遗传密码。
45.基因工程育种的原理:基因重组。
46.基因工程的工具:限制酶(限制性内切核酸酶)、DNA连接酶、基因载体。注意:工具酶只是前二者。
47.DNA连接酶:连接的是DNA片段。DNA聚合酶:是将游离的脱氧核苷酸连接成DNA链。前者用于基因工程,后者用于DNA复制过程。
48.E.coli DNA连接酶:只能连接黏性末端;T
4
DNA 连接酶:既能连接黏性末端,也可连接平末端。
49.基因载体的种类:最常用的是大肠杆菌的质粒,动、植物、细菌病毒(噬菌体)也可以作载体。
50.《DNA的粗提取和鉴定》实验中的试剂及其作用:
(1)2 mol/L的NaCl溶液:提取DNA的溶剂;
(2)95%冷酒精:沉淀DNA(DNA不溶解于其中)。
(4)SDS(十二烷基硫酸钠):使核蛋白变性并与DNA分离;
(5)EDTA(乙二胺四乙酸二钠):抑制DNA酶活性,防止DNA被酶水解;
(6)Tris(三羟甲基氨基甲烷):缓冲液,调pH;
(7)二苯胺:鉴定DNA(在沸水浴条件下,DNA遇二苯胺呈蓝色)。
51.基因工程的步骤:
(1)
第一步:获取目的基因:方法:①化学合成法(已经基因序列);②从基因文库中获取;③
PCR扩增目的基因。
(2)
第二步:利用表达载体构建重组DNA分子。要用到限制酶和DNA连接酶和载体。
(3)
第三步:将目的基因导入受体细胞。常见主要方法:①感受态细胞转化法(用于细菌);②农杆菌转化法(用于植物);③显微注射(用于动物或植物原生质体)。
(4)
第四步:检测目的基因及其表达产物。检测方法:①检测基因:PCR和核酸分子杂交;②检测产物:抗体-抗原分子杂交。
52.核酸分子杂交:将待检的DNA变性成单链并固定在硝酸纤维膜上,然后加入探针(用荧光或放射性元素标记的目的基因单链),如待检样品DNA与探针能互补,就会形成双链并粘附在硝酸纤维膜上,漂洗除去未互补结合的探针后,在膜上便具有放射性或荧光,即可说明待检DNA中含有目的基因。
53.基因工程成功的标准(直接证据):目的基因在受体细胞中稳定、高效地表达。
54.PCR扩增所需引物的要求:只能与目的基因3`端互补(高度特异性);自身不能具有互补的区段;两引物间不能互补。
55.复制(扩增)载体:目的是将目的基因大量扩增。须有复制起点,但可不含有启动子、终止子。
56.表达载体:目的是获取目的基因对应的产物。表达载体必须含有启动子、终止子、复制起点、标记基因等。
57.PCR的原料:4种脱氧核苷三磷酸,即dNTP,N代表A、T、G、C四种碱基。
58.PCR三步骤:①变性:DNA在高温(90-95℃)下氢键断裂,解旋形成单链;②退火:温度降低为50-60℃,利于两个引物与各自互补的单链结合;③延伸(约72℃):以DNA两条单链为模板,以dNTP为原料,在耐高温的DNA聚合酶作用下形成新的子链,并形成两个子代DNA分子。
59.
PCR微量离心管中的物质:含目的基因的DNA片段(核酸样品)、dNTP、两种引物、缓冲液、耐高温的DNA聚合酶等。(注意:不需要解旋酶!)
60.影响细菌转化效率的因素(将目的基因导入受体细菌):重组质粒的浓度和纯度、细菌的状态、细菌的密度等。
61.基因工程技术的应用:①PCR-核酸分子杂交——基因诊断;②向患者体内导入正常基因——基因治疗;注意:基因治疗不是将缺陷基因修复!③利用转基因生物生产基因工程药物;④基因敲除——制作模型动物;⑤DNA测序——法医鉴定;⑥基因工程——培育转基因动物、植物、微生物新品种。
62.蛋白质工程:通过设计和改造编码蛋白质的基因获得特定功能的蛋白质。注意:并不是直接对蛋白质分子进行人为的改造,而是对基因进行定向的改造达到改造蛋白质的目的。
63.转基因作物环境安全性的主要体现:①转基因作物具有比本地物种更强的竞争优势和繁殖能力,导致“生态入侵”,影响原有生态平衡;②通过近缘植物发生
基因漂移
,使基因扩散到环境中,引起生态危机。(选三P138)
64.对于转基因生物,建立合理的风险评估原则是科学管理的基础。(选三P139)
65.我国对于克隆的立场、态度:禁止生殖性克隆,支持治疗性克隆。
66.生命伦理的四大原则:自主(尊重人的尊严、价值)、不伤害(对实验对象)、善行(为了健康和幸福)和公正(分配、分享、承担风险)。
67.生物武器:指有意识地利用微生物、毒素、昆虫侵袭敌人的军队、人口、农作物或牲畜等目标,以达到战争目的的一类武器。最大特点:有传染性。生物武器防护:主要包括预警体系、防控体系和疫苗库。
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