1、20202020 新课标新课标人教版高中生物学教学资料人教版高中生物学教学资料高中生物学高中生物学教材问题答案教材问题答案( (选择性选择性必修必修 3 3) )姓名：姓名：班级：班级：1第第 1 章章发酵工程发酵工程一、内容结构一、内容结构二、课标要求二、课标要求(1)内容要求概念 3 发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品。(2)教学提示通过配制培养基、灭菌、接种和培养等实验操作获得纯化的酵母菌落;分离土壤中分解尿素的细菌,并进行计数;利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜;利用酵母菌、醋酸菌分别制作果酒和果醋。(3)学业要求课程标准中关于本模块的 3 条要求均与本章有关。第第 1
2、节传统发酵技术的应用节传统发酵技术的应用一、教材分析一、教材分析（一一）教学目标教学目标1.简述传统发酵技术的特点,说出常见的传统发酵食品。2.概述微生物发酵的基本原理。3.尝试制作泡菜、果酒和果醋,说出传统发酵技术应用的优点与不足。（二二）教学重点和难点教学重点和难点1.教学重点(1)微生物发酵的基本原理。(2)制作泡菜、果酒和果醋。2.教学难点制作泡菜、果酒和果醋。四、答案和提示四、答案和提示(一一)从社会中来从社会中来提示 葡萄酒和葡萄醋都是由葡萄发酵而来，但是一个经酵母菌无氧呼吸产生了酒精,另2个经醋酸菌有氧呼吸产生了醋酸,因此口感不同。(二二)探究探究 实践实践制作泡菜制作泡菜1.用
3、水密封泡菜坛的目的是给泡菜坛内创造无氧环境,这说明泡菜制作需要在无氧条件下进行。2.提示 在泡菜发酵初期,由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活跃,它们可进行发酵,发酵产物中有较多的 CO2,如果泡菜坛装得太满,发酵液可能会溢出坛外。另外,泡菜坛装得太满,会使盐水不太容易完全淹没菜料,从而导致坛内菜料变质腐烂。泡菜坛留有一定的空间,也更方便拿取泡菜。3.根据实际情况回答。制作果酒和果醋制作果酒和果醋1.提示 在葡萄酒的制作过程中,发酵液中会产生气泡,这是因为酵母菌发酵产生 CO2;如果是用紫色葡萄制作葡萄酒,随着发酵时间的延长,由果皮进入发酵液的花青素会越来越多,因而发酵液的颜色会逐渐加深变
4、成深红色。果醋发酵过程中一般不会出现气泡,发酵完成时,在发酵液的液面上会出现一层菌膜,这是醋酸菌膜。2.提示 果酒中除了酵母菌,还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等,从而使果酒变质。可以通过调节发酵的温度、果酒的 pH 等来控制乳酸菌的含量。果汁中的糖也是醋酸菌重要的碳源和能源。在有氧的情况下,醋酸菌能把糖分解成醋酸;在缺少糖源的情况下,乙醇便是醋酸菌的碳源和能源,它将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为醋酸。由于醋酸菌在有氧的条件下才能进行旺盛的代谢活动,因此在制作果酒的过程中尽量减少 O2含量,可以抑制醋酸菌的生长繁殖。此外,通过调节发酵的温度、果酒的 pH 等同样
5、可以控制醋酸菌的含量。3.提示 随着醋酸发酵的进行,发酵液的 pH、发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖,因此酵母菌活性很低。在我们的实验条件下,当打开瓶盖后,空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖,其他的菌因不适应环境条件而不能繁殖。在工业上,后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌。我们制作果醋时,可以先买一瓶醋,将其打开暴露于空气中,一段时间后在醋的表面会有一层薄膜(实际上是醋酸菌),用这层薄膜进行接种可以明显缩短制作果醋的时间。4.根据实际情况回答。(三三)到社会中去到社会中去提示 从少量制作转向大规模生产时,会遇到许多新问题。 例如,少量制作果醋时,不需要专门的搅拌装置,而大规模生产果醋时,由于发
6、酵罐容积很大,就需要安装搅拌器,以保障醋酸菌对 O2的需求。可见在大规模生产发酵产品时,需要进行更为全面周详的考虑,如考虑原料的来源与选择、菌种的选育与培养、发酵设备的选择、发酵条件的自动化控制、发酵产品的质量控制、成本价格等。 自己制作的果酒和果醋并非商品意义上的产品。 在实际生产中还需要经过沉淀、过滤、灭菌、装瓶等过程才能获得成品酒或醋。果酒还需要在一定条件下进行后续发酵,以获得特定的风味和色泽。通过深入思考,可以感悟到,工程、技术与科学的不同科学以“发现”为核心,技术以“发明”为核心,工程以“建造”和“产品”为核心。技术要通过工程设计等环节,将一系列相关技术体系化地组合起来,才能转化应用
7、在工程中,大规模生产人们需要的产品。(四四)练习与应用练习与应用3概念检测1.(1);(2);(3)V。2.D拓展应用拓展应用1.提示 腐乳、泡菜、酱、豆豉等都是生活中常见的传统发酵食品。2.(1)应该在发酵 10 天后食用比较合适,因为这时亚硝酸盐含量已经降到较低的水平。(2)可能是食盐浓度过高、发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵。(3)“陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌,加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌。3.提示 C 同学的装置更适合制作果醋。 出料口可以用来取样;充气口可以在发酵时连接充气泵进行充气,从而有利于醋酸菌更好地进行有氧呼吸,提高发酵效率;排气口可以用来排出在发酵过程中产生
8、的气体,它通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接,其目的是防止空气中微生物的污染。进一步改进:可以在充气口填充棉花或者安装其他过滤装置,以防止充入的气体携带外来杂菌污染发酵液等。第第 2 节节 微生物的培养技术及应用微生物的培养技术及应用一、教材分析一、教材分析(一一)教学目标教学目标1.概述培养基的配制方法和微生物纯培养的基本操作要求,进行酵母菌的纯培养。2.阐明微生物选择培养的原理。3.进行土壤中分解尿素的细菌的分离和计数。(二二)教学重点和难点教学重点和难点1.教学重点(1)微生物纯培养的基本操作要求,微生物选择培养的原理。(2)酵母菌的纯培养。(3)土壤中分解尿素的细菌的分离和计数。2.教学
9、难点(1)酵母菌的纯培养。(2)土壤中分解尿素的细菌的分离和计数。四、答案和提示四、答案和提示从社会中来从社会中来提示 应该先对制作用具和原料进行灭菌处理,再接种纯的菌种,并控制发酵条件,避免杂菌进入。第第 1 小节小节(一一)旁栏思考题旁栏思考题1.培养基中的氮元素是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的。2.无菌技术还能有效避免操作者被微生物感染。(二二)探究探究 实践实践1.在未接种的培养基表面应该没有菌落生长,如果有,说明培养基被杂菌污染。2.提示 如果观察到了不同形态的菌落,可能是接种的菌种不纯或者无菌操作不规范等原因引起的。3.根据实际情况回答。4(三三)思维训练思维训练提示 所谓“
10、酵素”,就是“酶”的另一种说法。 “酵素”制作就是利用微生物进行无氧呼吸的原理,进行像制作泡菜一样的发酵。这样制作的“酵素”中可能有糖类(包括一些简单的糖和膳食纤维等)、蛋白质(包括多种酶)、有机酸等成分,不存在它独有的、特殊的营养物质,其中甚至可能含有微生物发酵产生的有毒物质,食用后可能会危害人体健康。因此,“吃水果酵素可以美容、减肥、促进消化和提高免疫力”的论点值得怀疑。可以通过查阅专业学术期刊上发表的有关研究论文,或亲自检测水果“酵素”中的成分,获取科学可靠的证据进行全面论证。(四四)练习与应用练习与应用概念检测概念检测1.(1)x;(2)V;(3)。2.提示 日常生活中保存食品的方法有
11、干制、腌制、低温储存等。干制可以降低食品的水分含量;腌制可以通过食盐、糖等制造高渗环境,从而抑制微生物的生长和繁殖;低温则是通过降低微生物的代谢速率来抑制微生物的生长和繁殖。拓展应用拓展应用1.(1)培养皿和培养基。(2)接种。(3)提示 通过实验结果可以看到,洗手后手上还有一些微生物,不能直接进行无菌操作。可以通过用酒精棉球擦拭双手,或戴消过毒的手套等方法来避免手上微生物的污染。2.(1)意味着培养液中 O2含量不同。(2)培养液中 O2含量越高,酵母菌种群密度越大。(3)提示 这时候已经达到了环境容纳量。第第 2 小节小节（一一）思考思考讨论讨论1.设计一种选择培养基,用尿素作为唯一氮源,
12、可以将分解尿素的细菌分离出来。2.这种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基本相同。（二二）探究探究实践实践1.如果没有接种的培养基上没有菌落生长,说明培养基没有被杂菌污染。如果接种后的完全培养基上的菌落数明显多于选择培养基上的菌落数,说明选择培养基筛选出了一些尿素分解菌。2.提示 如果得到了两个或多个菌落数为 30300 的平板,说明稀释度合适,操作比较成功,能够进行菌落的计数。3.提示 如果是用同一土样进行的操作,数据应该比较接近。如果差异很大,就需要从操作是否规范、培养基配制是否合理等方面查找原因。(三三)练习与应用练习与应用概念检测概念检测1.(1)V;
13、(2)V;(3)V。2.D拓展应用拓展应用1.提示 反刍动物的瘤胃中有大量的微生物,其中就有分解尿素的微生物。由于瘤胃中的微生物多为厌氧菌,接触空气后会死亡,因此分离其中能分解尿素的微生物除了需要准备选择培养基,还应该参照厌氧菌的培养方法进行实验设计。2.(1)提示 可以参考本节“探究实践”中的设计思路进行设计。5(2)提示 纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中,采集土样时,可以选择纤维素丰富的环境,如树林中多年落叶形成的腐殖土等。(3)提示 这是人工设置适合纤维素分解菌生存的环境,腐烂的滤纸上很可能有纤维素分解菌。第第 3 节发酵工程及其应用节发酵工程及其应用、教材分析、教材分析(一一)
14、教学目标教学目标1.概述发酵工程及其基本环节。2.举例说明发酵工程在生产上有重要的应用价值。（二二）教学重点和难点教学重点和难点1.教学重点发酵工程的基本环节、发酵工程的应用。2.教学难点发酵工程的基本环节。三、答案和提示三、答案和提示(一一)从社会中来从社会中来提示 问题仅作为引入本节学习的提示,本节将就此问题展开详细叙述。（二二）旁栏思考题旁栏思考题1.提示 我国幅员辽阔,地理生态环境多样,为各种微生物的生长繁殖提供了条件,这有利于发酵工程选育菌种。优良的菌种不仅具有健壮,不易退化,其发酵产品的产量高、质量稳定等优点,它往往还会赋予发酵产品独特的风味,因此菌种选育环节很大程度上決定了生产发
15、酵产品的成败。2.淀粉酶等。(三三)思考思考 讨论讨论思考思考 讨论讨论 发酵工程基本环节分析发酵工程基本环节分析1.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。2.要对温度、 pH、 溶解氧等发酵条件进行严格控制,使其最适合微生物的生长繁殖,同时及时添加必要的营养组分。3.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
16、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,都需要进行质量检査,合格后才能成为正式产品。4.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。思考思考讨论讨论 啤酒的工业化生产流程啤酒的工业化生产流程1.菌种的选育、对原材料的处理、发酵过程的控制、产品的消毒等,都有助于提高啤酒的产量和品质。62.提示 应该辩证地看待这一产品。一方面,这类产品具有多样化的特点,能够满足一些人对独特口感的需求,或者满足一些人的时尚追求
17、。另一方面,这类产品是手工作坊式生产的,存在啤酒品质不稳定、价格昂贵的问题。(四四)到社会中去到社会中去根据实际情况回答。(五五)练习与应用练习与应用概念检测概念检测(1)x;(2)V;(3)V;(4)x。拓展应用拓展应用1.(1)可以用基因工程的方法,将血红蛋白基因转入青霉素生产菌来提高菌体对氧的吸收和利用率。(2)可以对两种酶的基因进行改造或敲除其中一种酶的基因,从而使青霉素生产菌只生产一种产物。2.提示 学生通过査找资料可以知道,这一风险是存在的。在生产燃料乙醇时,为了规避这一风险,应该使用陈化粮食(如陈化的稻谷等)或者非粮食生物材料(如秸秆等)。使用陈化粮食来生产燃料乙醇,还有利于防止
18、问题粮食流入市场。“复习与提高复习与提高”参考答案参考答案1.(1)筛选出可以降解化合物 A 的微生物选择。(2)显著降低扩增。(3)细菌计数板计数S 型增长。(4)提示 目的菌能否在自然环境中大量生长繁殖、是否会产生对环境有害的代谢物、降解化合物 A 后是否会产生二次污染等问题都需要研究清楚后,才能进行实践。(5)可行。这是后面将要学习的基因工程的基本思路。2.(1)不同意。提示 只检测一个冰激凌数据太少,不能排除偶然因素的影响。没有必要。提示根据国家的标准,自来水中的大肠杆菌数目应该是非常少的。即使冰激凌中大肠杆菌数目超标了,也不可能很离谱,如果进行梯度稀释,最后培养出来的菌落数可能不在计
19、数要求的范围内,从而导致结果误差大。解答这个问题的时候,应该让学生明白并不是所有的细菌检测培养都需要进行梯度稀释,而是要根据实际情况来确定培养方案。需要设置对照组。严格来说,应该设置两组对照组。一组为阴性对照组,不进行涂布或者用无菌水涂布平板;另一组为阳性对照组,涂布大肠杆菌。前者可以说明培养基是否被污染,后者可以说明该培养基能否培养出大肠杆菌。(2)B。(3)说明冰激凌中不仅有大肠杆菌,还有其他细菌或真菌等。统计结果比实际值偏少。因为有些菌落可能会重叠,统计时容易将其误认为是一个菌落,并且这种计数方法统计的是活菌的数目。(4)提示应该马上去小店告知店主这批冰激凌不能再卖了;还要告知食品卫生管
20、理部门,以对这批冰激凌的来源进行追踪调查。其他合理答案也可。7第第 2 章章 细胞工程细胞工程一、内容结构一、内容结构二、课标要求二、课标要求(1)内容要求8概念 4 细胞工程通过细胞水平上的操作,获得有用的生物体或其产品。(2)教学提示利用植物组织培养技术培育菊花或其他植物幼苗,并进行栽培;收集单克隆抗体在临床上实际应用的资料,并进行交流分享。(3)学业要求课程标准中关于本模块的 3 条要求均与本章有关。第第 1 节植物细胞工程节植物细胞工程一、教材分析一、教材分析(一一)教学目标教学目标1.概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程。2.举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。
21、3.尝试进行植物组织培养。(二二)教学重点和难点教学重点和难点1.教学重点教学重点(1)植物组织培养的原理和过程。(2)植物体细胞杂交技术的原理。(3)植物细胞工程应用的实例。2.教学难点教学难点植物组织培养的实验。四、答案和提示四、答案和提示从社会中来从社会中来提示利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。兰花是观赏植物中最常见的一类依靠植物组织培养繁育种苗的植物,其组培苗的数量约占观赏植物组培苗总量的 40%。第第 1 小节小节(一一)探究探究 实践实践1.提示 用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长,如一些细菌、真菌等的生长。培养物一旦受到微生物的污染,就会导致实验前功尽弃
22、,因此要进行严格的无菌操作。导致外植体被污染的原因可能有:培养基、接种工具灭菌不彻底;外植体消毒不彻底;操作过程不符合无菌操作要求等。2.提示观察实验结果,看看是否培养出了愈伤组织,记录多长时间长出了愈伤组织。 从刚接种的外植体到长出愈伤组织一般需要 2 周左右的时间。统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成芽和根的比例和时间。3.提示做好统计和对照,填好结果记录表,培养严谨的科学态度。 从实验的第一步开始就要做好实验记录,可以分组配制不同的培养基,如诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基等,还可以进行不同配方的比较。4.提示生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基,又不能伤及根系。一般
23、使用无土栽培的办法。培养基质要提前消毒,可以向培养基质喷洒质量分数为 5%的高锰酸钾,并用塑料薄膜覆盖 12h。掀开塑料薄膜 24h 后才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天,待其长壮后再移植到大田或盆中。可以在课后统计移栽的成活率,看看移栽是否合格。(二二)练习与应用练习与应用9概念检测概念检测1.A2.纤维素酶和果胶酶。拓展应用拓展应用提示1978 年,梅尔彻斯(G. Melchers)等人首次获得了马铃薯与番茄的体细胞杂种植株。他们将培育的二倍体马铃薯和番茄的叶片细胞原生质体进行融合,产生了杂种植株一一 “番茄马铃薯”,它同时具有马铃薯和番茄的形态特征。其中一些植株形成了“类似块茎的生
24、殖根”,但是并没有产生可结实的花、果实以及真正意义上的块茎。到目前为止“番茄一马铃薯”一类的体细胞杂交植物还不能产生经济效益,但是其研究价值不可忽视。番茄一马铃薯”没有像人们预想的那样地上结番茄、地下长马铃薯,主要原因是:生物体内基因的表达不是孤立的,它们之间是相互调控、相互影响的,所以“番茄一马铃薯”杂种植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质,但这些遗传物质的表达相互干扰,它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达,杂种植株自然就不能地上结番茄、 地下长马铃薯了。近年来,有报道称利用嫁接技术培育出了地上结番茄、地下长马铃薯的植株。第第 2 小节小节(一一)到社会中去到社会中去提示手
25、指植物的制作方法用到了植物组织培养技术。 在制作过程中,一定要注意做好灭菌和消毒工作,为了防止污染可在培养基中加入一定量的抑菌剂。另外,还可以根据个人喜好,在培养基中加人适量的色素或者荧光剂,使“手指植物”更具有观赏价值。(二二)练习与应用练习与应用概念检测概念检测1.（1）（2）拓展应用拓展应用1.F2 中的紫色甜玉米的基因型可能为 Aasusu 或 Aasusu。如果运用常规育种方法,将 F2中的紫色甜玉米与白色甜玉米( aasusu)进行测交,可以选择出基因型为 AASUSU 的纯种紫色甜玉米。但这种方法比较烦琐,耗时也较长,需要至少三年的选种和育种时间。其实在 F1 产生的花粉中就可能
26、有 Asu 的组合,如果利用花药培养的技术获得单倍体植株,再经过诱导染色体加倍,就可以直接得到紫色甜玉米的纯合体。这种方法可以大大缩短育种周期。2.提示积极探索其他的繁育途径。例如,研究如何利用植物组织培养技术繁育甜叶菊,研究内容涉及植物组织培养材料的选择,培养基配方的优化,提高试管苗移栽成活率的方法等,最终目的是建立一套利用植物组织培养技术繁育甜叶菊的标准技术体系,实现甜叶菊种苗的产业化生产。第第 2 节动物细胞工程节动物细胞工程一、教材分析一、教材分析(一一)教学目标教学目标1.阐明动物细胞培养的条件和过程。2.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。3.阐明利用动物细胞融合技术制备单
27、克隆抗体的过程,认同单克隆抗体在临床上有重要的10应用价值。4.阐明利用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和该技术的应用前景。(二二)教学重点和难点教学重点和难点1.教学重点教学重点(1)动物细胞培养的条件和过程。(2)干细胞在生物医学工程中的应用。(3)单克隆抗体的制备和应用。(4)用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。2.教学难点教学难点(1)单克隆抗体的制备过程(2)用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。三、答案和提示三、答案和提示从社会中来从社会中来提示可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩増。目前,科学家还在研究对皮肤干细胞进行培养,以获得适合临床上使用的人造皮肤。第
28、第 1 小节小节(一一)旁栏思考题旁栏思考题用胰蛋白酶分散细胞,说明细胞间的物质主要是蛋白质。 胃蛋白酶作用的适宜 pH 约为 2,当 pH大于 6 时,胃蛋白晦就会失去活性。 多数动物细胞培养的适宜 pH 为 7.27.4,胃蛋白酶在此环境中没有活性,所以用胃蛋白酶不行。（二二）思考思考讨论讨论1.细胞的增殖能力与供体的年龄有关,幼龄动物的细胞增殖能力强,有丝分裂旺盛,老龄动物的细胞则相反。所以,一般来说,幼龄动物的细胞比老龄动物的细胞易于培养。同样,分化程度越低的细胞,増殖能力越强,所以更容易培养。2.提示可以从培养的原理,所需的营养条件、环境条件以及培养的过程等方面进行分析比较。(三三)
29、练习与应用练习与应用概念检测概念检测1.(1);(2);(3)V;(4)x。2.A拓展应用拓展应用(1)像建立骨髓库一样,有研究团队正在尝试建立 HA( Human Leukocyte Antigen,人类白细胞抗原)多态性丰富的 iPS 细胞库,可以为需要的人找到 HLA 匹配度较高的 PS 细胞,这样不仅可以节省时间、成本,还能减轻异体干细胞移植后发生的免疫排斥反应。(2)提示该技术可能被用于治疗不孕症;获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究;获得生殖细胞进行转基因操作,再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。该技术可能带来一系列的伦理问题。例如,如果用同一个人的 PS 细胞分别
30、诱导形成精子和卵子,两者受精可能培育出“单亲”婴儿;有的人还可能有目的地选择 PS 细胞,从而“设计”婴儿。第第 2 小节小节(一一)旁栏思考题旁栏思考题病人体内的病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。11(二二)思考思考 讨论讨论1.抗体主要发挥靶向运输作用,即通过特异性结合靶细胞表面的抗原,将连接的药物输送到靶细胞;药物发挥治疗效应,如杀伤靶细胞。2.提示可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。一些作用于细胞信号转导通路的药物可以通过阻断肿瘤细胞的信号通路来抑制其生长,理论上也可以将这些药物与单克隆抗体结合进行治疗。3.提示单克隆抗体诊断试剂盒中的单克隆抗体只与特定的抗原反应,因此
31、检测的特异性和灵敏度大大提高;生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可以传代培养、冷冻保存和复苏利用,有利于控制产品的质量和标准化生产诊断试剂盒。ADC 能够协同发挥抗体特异性识別的靶向作用和细胞毒素对肿瘤细胞的杀伤作用,因此它在临床上具有靶点清楚、毒副作用小等优点。4.提示单克隆抗体在临床上的应用涉及治疗、诊断等方面。单克隆抗体药物已被广泛用于肿瘤、 自身免疫病等疾病的治疗,如利妥昔单抗被用于治疗复发难治的低分化 B 细胞淋巴瘤;曲妥珠单抗被用于治疗乳腺癌等。 在临床诊断方面,单克隆抗体被广泛用于一些感染性疾病的检测、肿瘤的诊断、激素和细胞因子的测定等。以单克隆抗体在诊断肿瘤方面的应用为例,用放射性同位
32、素或荧光标记抗肿瘤表面抗原的单克隆抗体,可以用这些抗体来对体内的肿瘤进行定位辅助诊断并确定肿瘤的复发与转移等。(三三)练习与应用练习与应用概念检测概念检测1.C2.A。拓展应用拓展应用提示可以利用动物细胞融合技术培育多倍体胚胎,研究其发育机制,甚至可能培育出新的物种。但是,日前相关技术还不成熟,存在融合率低、胚胎死亡率高等问题,并且还可能带来些伦理方面的问题。第第 3 小节小节(一一)思考思考 讨论讨论1.为了使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞。2.提示克隆动物绝大部分DNA来自体细胞供体(核供体)动物的细胞核,但其细胞核外的DNA,即线粒体中的 DNA
33、同时来自核供体细胞和受体卵母细胞。所以,用教材中所述的方法克隆动物不是对核供体动物进行完全相同的复制。此外,即便动物的遗传基础完全相同,但由于动物的发育及一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系,克隆动物所生活的环境与核供体动物生活的环境不会完全相同,所以从这一角度看,克隆动物也不是对核供体动物进行 100%的复制。3.提示利用体细胞核移植技术和诱导 iPS 细胞都能生成干细胞,但它们的过程是完全不同的。通过体细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞;诱导 PS 细胞需要在细胞中表达几个关键基因,将细胞逆转到类似胚胎干细胞的状态。 体细胞核移植技术对核供体细胞有较高要求,一般情
34、况下体细胞的分化程度越高,它重编程为干细胞的成功率就越低;可诱导成为 iPS 细胞的细胞来源相对广一些,研究表明成纤维细胞、B 淋巴细胞、脂肪干细胞等都可以诱导成为 iPS 细胞。体细胞核移植技术涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作;诱导 iPS 细胞的技术流程相对简单,可能更适合用于生产实践。日前科学家还在研究由这两种技12术生成的干细胞在基因表达、 DNA 甲基化等方面的差异,这些研究成果也将直接影响它们今后的应用。(二二)到社会中去到社会中去提示根据査阅资料了解的信息,分析回答问题。(三三)练习与应用练习与应用概念检测概念检测1. D2. C拓展应用拓展应用1.提示是否赞成克隆大熊猫
35、,学生的回答只要言之有理,就应该予以支持,并且还应该让他们认识到无论赞成还是反对克隆大熊猫的研究,都应该保护好大熊猫的生存环境,否则即使成功克隆了大熊猫,它们没有适宜的生存环境,也可能走向灭绝。2.提示在学生搜集证据的过程中,要提示他们注意证据的来源及其真实性和可靠性,进一步引导学生认识到虽然目前对克隆动物的早衰问题存在争论,但这样的争论有利于人类进一步了解生命现象,也有利于克隆技术更好地应用于医疗、农牧业等领域。第第 3 节胚胎工程节胚胎工程、教材分析、教材分析（一）（一）教学目标教学目标1.简述受精和胚胎早期发育的基本过程。2.简述体外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步骤和应用价值
36、。3.运用胚胎工程的基本概念和原理,对生产、生活中的相关问题进行分析与判断。4.认同在胚胎工程技术的发展和应用中体现了科学、技术和社会的互动关系。(二二)教学重点和难点教学重点和难点1.教学重点教学重点(1)受精的基本过程。(2)胚胎早期发育的基本过程。(3)胚胎工程的主要技术及其原理。(4)胚胎工程在生产实践中的应用。2.教学难点教学难点(1)受精过程中精子和卵子的生理变化。(2)胚胎工程中胚胎移植的生理学基础和基本操作步骤。三、答案和提示三、答案和提示从社会中来从社会中来提示可以通过体外受精、胚胎分割等技术获得多个良种奶牛的胚胎,然后移植给代孕母牛生下后代。第第 1 小节小节（一）（一）思
37、考思考讨论讨论1.比较而言,马的胚胎进入子宫时,发育程度最高,它处于囊胚阶段。132.小鼠应选择至少发育到桑葚胚阶段的胚胎进行移植。牛在自然情况下,胚胎虽然最早可在816 细胞阶段进入子宫,但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率,在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。3.提示胚胎工程的许多技术都是在了解了哺乳动物在自然条件下受精和胚胎早期发育规律的基础上实现的。人们正是在认识了这些自然规律的基础上,在体外进行有效的模拟,才使卵母细胞能在体外成熟,精子能在体外完成获能,获能的精子和培养成熟的卵子能在试管内完成受精,获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等。(二二)练习与应用练习与应用概念检测
38、概念检测1. (1);(2)x;(3)V。2. A拓展应用拓展应用1.细胞核和线粒体都是精子的重要结构。 其中,细胞核是遗传物质储存的场所,决定后代的遗传特性,它参与受精过程。线粒体是精子进行有氧呼吸的主要场所,为精子的生存和运动提供能量。2.提示出题的目的不是让学生准确地答出精子获能的机制和防止多精入卵的具体机制,而是鼓励有兴趣的学生去査阅资料或请教专家,并引导他们去査阅相对专业的书籍,这是学习的深入过程。这里涉及的问题,在普通生物学或者一般的细胞工程专著中可能找不到答案,需要查阅生殖生物学相关书籍。通过查阅专业资料,学生能了解到,精子获能的机制很神奇,防止多精入卵的机制同样神奇而且非常复杂
39、,这都是机体在长期进化的过程中形成的、 用来保障本物种延续的机制。精液由精子和精浆两部分组成。 精浆中含有一种能抑制精子获能的物质,因此在一般情况下,精液中的精子无法获能。只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时,由生殖道分泌产生些物质解除对精子获能的抑制,才能引起精子获能。 不同动物的精子在雌性动物生殖道内获能的部位可能会所有差异,但主要是在子宮和输卵管中。精子的获能涉及以下变化:雌性动物生殖道分泌的一些物质使精子表面的物质发生变化(如某些酶将顶体表面的糖蛋白降解);精子表面膜结构一些物质的比例发生变化;膜的通透性发生变化等。 这些变化可以暴露出精子表面与卵细胞相识别的受体,改变精子的活力,为
40、后续受精做准备。关于防止多精人卵的机制,教材只进行了简单介绍,内容主要涉及防止多精入卵的两道重要屏障:透明带反应和卵细胞膜反应。 它们分别发生在精子穿越透明带触及卵细胞膜的瞬间及精子入卵之后。如果学生査阅专业书籍,还会发现,生殖道对精子具有初步的筛选作用,在经过雌性动物生殖道的一些屏障后,只有少数活动力强的精子能到达受精部位;在精子和卵细胞识別后会发生一些反应,如卵细胞表面的精子识别受体很快发生分子修饰,使后来的精子表面的卵细胞结合蛋白不能识别受体等。具体的生理、生化机制,请参阅有关专著。第第 2 小节小节(一一)思考思考 讨论讨论1.不一定能正常发育。一般情况下检验合格的胚胎需要移植到同种的
41、、生理状态相同的受体子宫内,胚胎才能继续发育。在胚胎移植前要对受体进行同期发情处理,使供体和受体生殖器官的生理变化同步,这样才能为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境。2.受体对来自供体的胚胎基本上不会发生免疫排斥反应。143.胚胎移植后,经受体孕育的后代的遗传特性与供体保持一致。因为供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系,其遗传物质在孕育过程中不会发生任何变化。4.正确。因为胚胎移植的成功率与供体、受体生理环境条件的一致性密切相关。只有供体、受体生理环境条件高度一致,移人受体的胚胎才能被接受,并继续发育。所以,我们可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。(
42、二二)到社会中去到社会中去提示学生可以向胚胎工程专家提出的问题有:公司繁育成功的良种奶牛是将胚胎几等分得到的后代?采用胚胎分割技术,理论上一头纯种荷斯坦奶牛一年可由代孕母牛生下多少头小牛?实际得到了多少头?如果理论值与实际值存在差异,产生差异的原因是什么?胚胎分割后经移植获得的同卵双胎或多胎,是否保持了良种奶牛所有的优良性状?是否有生理缺陷?等等。(三三)练习与应用练习与应用概念检测概念检测1.(1);(2);(3)。2.(1)体外胚胎培养胚胎移植。(2)可以对雌性杜泊羊进行超数排卵处理。(3)要对采集到的卵母细胞进行成熟培养,对采集到的精子进行获能处理。拓展应用拓展应用(1)提示可以使用人工
43、授精、体外受精、胚胎移植、体细胞核移植等技术来人工繁育北方白犀牛。 运用这些技术不一定能成功繁育北方白犀牛,因为任何一项技术都不能保证百分之百的成功率,何况现存的北方白犀牛数量极少。(2)这样人工繁育的种群与野生种群相比,遗传多样性会降低,野外生存能力也会下降。(3)提示多种多样的生物是生态系统的重要成员,是一个个独特的基因库。 任何一个物种的灭绝都可能产生多米诺效应,使其他相关物种受到影响,进而威胁到生态系统的平衡与稳定。保护濒危的野生动物,保护生物多样性刻不容缓。“复习与提高复习与提高”参考答案参考答案1.(1)植物组织培养技术白菜和甘蓝杂交产生的子代没有同源染色体,进行减数分裂时联会发生
44、紊乱,不能形成正常的配子,所以该子代一般不可育。(2)B 淋巴细胞能大量增殖并能产生抗丙肝病毒的抗体。(3)减数分裂中期(M期)获能处理。2.提示本题看似是从几个选项中选择一个即可,其实并不是如此简单。出题的目的是考查批判性思维最后阶段的技能,即作出决策。有研究者认为,批判性思维的目标在于作出明智的决定、得出正确的结论。在作出决策时,决策者掌握的资料应该正确、完整,应该能提出替代方案。所以,在解答类似的习题时,需要引导学生思考:这些信息够你作决定用吗?如果不够用，你认为还需要补充什么信息?哪些信息是你作决定时参考的关键信息?你作决定时,考虑备选方案了吗?题干中列出的五条信息指明的方向,都有研究
45、者在研究,也都有提高青蒿素类药物产量的可能性。 每个学生都有自己的思考和见解,应该让他们结合自己的理解或者假设的其他条件来进行判断和选择。3.(1)诱导细胞融合。15(2)这两种物质都是通过改变组蛋白的表观遗传修饰来调控基因表达。组蛋白去甲基化酶Kdm4l 的 mRNA 可以表达组蛋白去甲基化酶,该酶能降低组蛋白的甲基化水平;组蛋白脱乙酰酶抑制剂 TSA 可以抑制组蛋白脱乙酰酶的作用,提高组蛋白的乙酰化水平。(3)“聪明的化学方法”是指对重构胚的处理用了 TSA 以及将组蛋白去甲基化酶 Kdm4d的 mRNA 注人了重构胚,这可以促进囊胚的发育和提高代孕母猴的妊娠率。 “操作技巧”是指科学家经
46、过大量的训练,能在10s内完成对卵母细胞的去核操作,能在15s内将体细胞注入去核的卵母细胞,这样迅速的操作大大减少了对卵母细胞的损伤。(4)提示在医学研究中通常需要用到遗传背景相似或相同的实验动物,这样实验组和对照组的比较才更具有说服力。 小鼠因其能快速地进行近亲繁殖,产生大量遗传背景相似的后代,而被广泛用作实验动物。但是小鼠与人的亲缘关系太远,很多在小鼠体内有效的候选药物,用在人身上不一定有效,或有很大的副作用;在小鼠体内存在的致病机制也不一定存在于人体内。由于猴与人的亲缘关系极近,培育大批具有相同遗传背景的克隆猴,对人类疾病致病机制的研究和新药的研发等具有重要意义。 特别是在脑研究方面,克
47、隆猴的培育将大大促进人类脑疾病的研究和治疗。例如,我们可以培育一批“模型猴”,标记它们的某一类神经元,追踪其神经连接,由于这些猴的遗传背景一致,所以在研究中可以最大限度排除由基因差异造成的大脑结构形状不的问题。克隆猴的成功培育标志着我国在非人灵长类疾病动物模型研究方面处于国际领先水平。 （其他合理答案均可)第第 3 章基因工程章基因工程一、内容结构一、内容结构16二、课标要求二、课标要求(1)内容要求概念 5 基因工程赋予生物新的遗传特性。(2)教学提示DNA的提取和鉴定;利用聚合酶链式反应(PCR)扩增DNA片段并完成电泳鉴定,或运用软件进行虚拟 PCR 实验。(3)学业要求课程标准中关于本
48、模块的 3 条要求均与本章有关。第第 1 节重组节重组 DNA 技术的基本工具技术的基本工具一、教材分析一、教材分析(一一)教学目标教学目标171.阐明重组 DNA 技术所需的三种基本工具的作用。2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。3.进行 DNA 的粗提取与鉴定。(二二)教学重点和难点教学重点和难点1.教学重点教学重点(1)重组 DNA 技术所需的三种基本工具的作用。(2)DNA 的粗提取与鉴定。2.教学难点教学难点(1)基因工程载体需要具备的条件。(2)DNA 的粗提取与鉴定。四、答案和提示四、答案和提示（一一）从社会中来从社会中来提示 科学家用到了限制酶、DNA 连接酶
49、、载体等“分子工具”。限制酶能识別双链DNA 分子的特定核苷酸序列,并将 DNA 双链切断,形成具有黏性末端或平末端的片段。DNA 连接酶催化磷酸二酯键的形成,即催化一个 DNA 片段 3端的羟基与另个 DNA 片段 5端的磷酸基团上的羟基连接起来形成酯键。 载体上可以插入外源基因,它能携带该基因进入受体细胞,并在受体细胞中进行自我复制,或者整合到受体DNA 上,随着受体 DNA 同步复制。 载体一般还带有标记基因,以便进行重组 DNA 分子的筛选。（二二）旁栏思考题旁栏思考题1.提示 原核生物容易受到自然界外源 DNA 的入侵,所以它在长期的进化过程中形成了套完善的防御机制。限制酶就是它的一
50、种防御性工具。当外源 DNA 入侵时,它会利用限制酶来切割外源 DNA,使之失效,以保证自身的安全。2.不是一回事。虽然 DNA 连接酶和 DNA 聚合酶都是催化磷酸二酯键形成的酶,但两者存在显著的区别。(1)DNA 聚合酶只能催化单个核苷酸加到已有的核酸片段 3末端的羟基上,形成磷酸二酯键;而DNA连接酶是催化两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,不是催化单个核苷酸与 DNA 片段之间形成磷酸二酯键。(2)DNA 聚合酶以一条 DNA 链为模板,催化形成与模板链互补的 DNA 链;而 DNA 连接酶催化具有互补黏性末端或平末端的 DNA 片段连接起来,它不需要模板。此外,两者虽然都是蛋白质,但它
