高考生物总复习--微生物与工程.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/10/3,#,高考生物总复习专题十 微生物与工程,微生物主要包含,细菌,(属于原核生物界)、,真菌,(属于真菌界)、,微小原生生物,(属于原生生物界)和,病毒,。,病毒没有细胞结构,通常只有由蛋白质组成外壳和核酸组成关键,它必须寄生在宿主细胞内才能繁殖。病毒可分为 3大类:,动物病毒,、,植物病毒,和,噬菌体,。,细菌细胞比较简单,只有,拟核,和简单细胞器(如,核糖体,),繁殖方式主要为无性繁殖。,抗生素能够干扰细菌生长和繁殖从而起抗感染作用,但伴随抗生素大量使用,细菌很快产生了耐药性。,第1页,真菌是异养生物,缺乏叶绿素,大部分营腐生生活。只有少数真菌对动物致病,但许多真菌是植物致病菌。,经过,平板划线法,和,稀释涂布平板法,能够对某种细菌或真菌进行分离,取得单个细胞形成菌落以进行纯培养。,微生物广泛应用于生产生活许多方面,如生产发酵食品、新型燃料和酶,用于污水处理等。,基因工程发展深入拓宽了微生物应用范围。,酶可制成全细胞制剂和无细胞酶提取物,还可固定在载体上制成固定化酶以提升酶使用效率。,第2页,细菌细胞结构,糖被,糖被是细胞壁外一层黏液状多糖类物质。与细胞壁结合紧密糖被称为荚膜,与细胞壁结合涣散糖被称为黏液层。荚膜可能与致病菌致病毒力相关。,细胞壁比较坚固,起支持、保护细胞作用，还可作为鞭毛锚定点。细胞壁主要由肽聚糖组成,还含有一些脂多糖和脂蛋白。很多细菌细胞壁与细菌致病能力相关。,拟核 DNA,拟核 DNA 中基因大部分是单拷贝。有些基因可能同时存在于质粒和拟核DNA上。细胞中只有拟核,没有以核膜为界限细胞核。,细胞膜,与真核生物细胞膜组成成份相同，但不够坚固。,第3页,质粒,质粒是,环状DNA小分子,，能独立复制。经过结合作用，质粒能够在不一样细胞之间迁移。这种特征使得质粒上耐药性基因可在细菌之间传输。质粒,可用做基因工程载体,。,细菌通常以二分裂方式进行繁殖。由一个细菌分裂生成两个细菌需要时间称为代时,它与细菌种类和环境条件(如温度)相关。将一些细菌接种到液体培养基中进行培养,间隔一定时间取样,计算细菌数目,就能绘出细菌数目随时间改变曲线,即细菌生长曲线。这里生长指是细菌群体繁殖生长。本文假设细菌代时为20min,来模拟细菌群体生长过程。在不补充营养物质或移去培养物,保持整个培养液体积不变条件下,细菌生长曲线能够分为四个特征时期,分别是,调整期,、,对数期,、细菌生长逐步迟缓,稳定时,，以及细菌数目急剧下降,衰亡期,。,第4页,抗菌药品作用机理,损伤细胞壁,可在细胞分裂时抑制新细胞壁合成。,实例:青霉素、万古霉素、头孢霉素、杆菌肽。,抑制蛋白质合成,干扰翻译过程。,实例:红霉素、四环素、氯霉素、链霉素。,损伤细胞膜,破坏细胞膜结构。,实例:制霉菌素、霉康唑、多黏菌素B。,第5页,抑制酶活性,抑制基础代谢物合成。,实例:磺胺、三甲氧苄二胺嘧啶(都是磺胺类药品。磺胺类药品是应用非常广泛,仅次于抗生素一类抗菌药)。,遗传修饰生物可经过插入外源基因、改变现有基因、删除或关闭基因三种方法取得,遗传修饰技术含有很好应用前景,但也存在着伦理和安全方面问题。,限制酶和 DNA 连接酶是基因工程惯用工具:限制酶可识别特定 DNA 序列并切割 DNA 分子,DNA 连接酶能够将由同一个限制酶切割而来、不一样起源片段连接起来,形成重组DNA分子。,在基因工程详细操作过程中,可利用多聚酶链式反应对微量 DNA 进行快速扩增,产生大量与模板 DNA 相同拷贝;可利用凝胶电泳技术对 DNA 等大分子物质进行分离;能够经过载体将目标基因导入受体细胞；经过基因克隆产生大量目标基因。,第6页,DNA重组技术,假如两个DNA分子被同一个限制酶酶切，将会产生含有匹配黏性末端片段。,将这么两个含有匹配黏性末端片段混合，它们会经过碱基配对作用结合在一起，这个过程称作退火。这能够使不一样起源DNA片段连接起来。,连接而成片段通常呈线状或环状。,DNA片段经过DNA连接酶连接在一起，形成重组DNA分子。,第7页,多聚酶链式反应（简称PCR）,延伸：升温到72左右，溶液中四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶作用下，依据碱基互补配对标准合成DNA互补链,变性:将取得 DNA 样品(也称为目标 DNA)加热至90以上,使 DNA 变性,经过一次循环，形成两个与样本DNA完全一样拷贝,复性：将样品冷却至50左右，使引物与DNA单链进行碱基互补配对。PCR中引物是单链DNA，用作DNA延伸起始序列,重复该过程，进行约30次循环,重复加热、冷却循环过程，直至产生足够数量目标DNA分子,第8页,转基因,将纯化 DNA 导入细胞过程称为转化。由转入了外源基因细胞发育而来生物称为转基因生物。转基因技术已应用于植物、动物和微生物中。该技术能够直接修改生物基因组,甚至能够使生物表现出在自然界并不存在新性状。转基因技术应用非常广泛。,脂质体,脂质体是由单层膜形成磷脂小球。膜上嵌入适宜表面分子后可聚集到体内特定类型细胞周围。脂质体携带DNA能够经过胞吞作用或细胞融合进入细胞。所以可用于导入基因到细胞中。,第9页,病毒载体,病毒很适适用于基因治疗。病毒蛋白质外壳内能容纳多达7500个碱基DNA片段。当病毒侵染宿主细胞并在细胞内繁殖时，也将重组DNA带入到细胞中。病毒已经用于屡次基因治疗临床试验。这种方法存在问题是宿主对病毒免疫反应。,显微注射,DNA能够经过显微注射转入动物细胞中。转基因小鼠和家畜都是利用这种方法产生，不过成功率很低：只有2%3%受精卵发育成转基因动物，在这些动物中只有一小部分表示了转入基因。,许多植物，包含农作物现在都已经利用重组 DNA 技术进行了遗传修饰。对植物进行基因工程操作,使许多主要农作物取得了新优良性状如产量增加、抗病虫害能力增强,降低了农业化肥使用。,第10页,细胞工程和胚胎工程,植物组织培养能应用于植物快速繁殖,也能用于提升植物品质,增强植物抗逆能力。植物微型繁殖是植物组织培养技术一个应用,原理是植物细胞含有全能性。,利用细胞核移植技术,可由分化了动物细胞产生克隆。,干细胞是人或其它动物体内依然保留着分裂和分化能力细胞,胚胎干细胞是能够分化发育形成人或其它动物体内各种组织细胞。,异种移植是将一个物种细胞、组织、器官移植给另一个物种,当前这一技术正处于探索和争议中。,胚胎分割技术是产生高等动物体克隆最简单方法,但这项技术当前也存在一些问题。第11页,克隆在生产干细胞方面有着诱人应用前景,但围绕这项技术应用也存在很多道德和伦理方面问题。,将克隆技术应用于动物繁育,有利于促进基因优良家畜快速繁殖。克隆技术与转基因技术相结合,能够提供一个经济可行方式,以快速繁育导入了优良基因转基因动物。,人胰岛素等人源蛋白现在能够经过基因工程技术进行制备,这极大地提升了生产效率和产品质量,并降低了生产成本。,单克隆抗体是一个人工制备抗体,它来自某单一 B 淋巴细胞。小鼠 B 淋巴细胞与肿瘤细胞融合形成杂种细胞能够产生大量单克隆抗体。单克隆抗体能够作为诊疗试剂或用于癌症治疗等方面。,第12页,植物组织培养（微型繁殖）优点,能够由一粒种子或外植体产生大量克隆。,能够直接在体外培养设备中选择所需性状，降低了田间试验需要占据大量空间。,无需等候结子即可进行植物繁殖。,可实现一些物种快速繁殖，比如世代时间长物种，以及种子不易发芽物种等。,能保留花粉和细胞以用于植物繁殖（与种子银行类似）。,可实现无菌植物材料国际交流。,有利于消除植物疾病经过仔细挑选母株、进行无菌消毒等办法即可实现。,克服季节限制。,第13页,能在较小空间里低温保留大量有活力植物。,疫苗可分为整剂疫苗和亚基疫苗两大类。新型疫苗生产与生物技术有着亲密关系。比如,用农杆菌将病毒或细菌抗原基因转入一些特定植物细胞,再经栽培取得农产品有就能够作为可食用疫苗。可食用疫苗能克服常规疫苗面临各种问题。,基因治疗是指用正常基因取代或修补病人细胞中有缺点基因,从而到达治疗疾病目标。基因治疗需要一定载体(如用逆转录病毒为载体导入 DNA)。基因治疗已经取得了令人瞩目标进展,有着辽阔应用前景,但当前也面临着许多技术方面难题。,第14页,确定 DNA 核苷酸排列次序需要用到 DNA测序技术。DNA 测序技术包含人工测序(桑格测序法是一个惯用方法)和自动测序技术。DNA 测序自动化,极大地提升了测定速率,使基因组测序成为可能。,基因组分析包含测定生物体基因组序列,定位基因,找到控制 DNA 活性区域。,DNA 图谱分析技术是法医判定一个有力工具,该技术关键思绪是分析对比不一样人基因组中微卫星或小卫星差异。,应用基因芯片能够快速、高效地确定未知样本中含有哪些基因,基因芯片也能用于测定未知 DNA 序列,研究基因表示水平。,人类基因组计划研究机构在 年公布了人类基因组草图,年公布了高质量（金标准）人类基因组序列。这一计划完成能给人类带来很多好处,但也可能会产生一些伦理问题。,第15页,例1 以下关于病毒叙述，正确是（）A.烟草花叶病毒能够不依赖宿主细胞而增殖B.流感病毒核酸位于衣壳外面囊膜上C.肠道病毒可在经高温灭菌培养基上生长增殖D.人类免疫缺点病毒感染可造成取得性免疫缺点综合症,D,第16页,例2 以下关于病毒描述，正确是（）A.噬菌体通常在植物细胞中增殖B.病毒可作为基因工程运载体C.青霉素可有效抑制流感病毒增殖D.癌症发生与病毒感染完全无关,B,第17页,例3 以下叙述正确是（）,A当病毒侵入人体后，只有细胞免疫发挥防御作用,B大肠杆菌在葡萄糖和乳糖作为碳源培养基上，只有葡萄糖耗尽时才能利用乳糖,C在水分供给充分大田中，只有通风透光才能提升光能利用率,D当甲状腺激素含量偏高时，只有反馈抑制下丘脑活动才能使激素含量恢复正常,第18页,例4 在细菌连续培养过程中，要以一定速度不停添加新培养基，同时以一样速度放出老培养基。下列图表示培养基稀释率（培养基更新速率）与培养容器中营养物质浓度、细菌代时（细菌数目增加一倍所需时间）、细菌密度关系。以下相关叙述不正确是（）,A在稀释率很低情况下，稀释率增加会造成细菌密度增加,B稀释率从a到b改变过程中，细菌生长速率不停提升,C稀释率超出b点后，营养物质浓度过高造成细菌死亡率增大，细菌密度降低,D为连续高效地取得发酵产品，应将稀释率控制在b点附近,第19页,