课件39张PPT。第3章 生物科学与工业第1节 微生物发酵及其应用 基础自主梳理核心要点突破课标领航知能过关演练第1节 课标领航1．微生物发酵生产的基本过程。
2．举例说出微生物发酵与食品生产的关系。情景导引
“何以解忧，惟有杜康”，悠久的中华文化，可以说也是酒的文化，“无酒不成席”的传统依然影响着我们。你知道酒的生产流程吗？在生产中用到哪些微生物？基础自主梳理1．1857年，法国微生物学家巴斯德通过实验证明，酒精发酵是由活的_______引起的。
2．1897年，德国的毕希纳进一步发现了____在酵母发酵中的作用。
3．20世纪30年代，传统发酵工业生产酒精、乳酸、面包酵母、丙酮、丁醇、柠檬酸、淀粉酶和蛋白酶等。酵母酶4．20世纪40年代，大规模生产青霉素、链霉素、金霉素、土霉素等，抗生素工业兴起。
5．20世纪50年代以后，氨基酸发酵工业、酶制剂工业、多糖和维生素发酵工业规模不断扩大。
6．20世纪70年代，具有特殊生产能力的基因工程菌发酵产生胰岛素、生长激素等。二、发酵生产过程探秘
1．发酵：是利用微生物，在适宜的条件下，将原料经过特定的_________转化为人类所需要的产物的过程。
2．原理：不同微生物的代谢途径不同，生产的___________也不同。例如：谷氨酸棒状杆菌发酵生产_______；黄色短杆菌发酵生产______。代谢途径代谢产物味精赖氨酸3．发酵过程
(1)选育菌种：可采用自然界选种、______育种、__________育种等。
(2)配制培养基：根据微生物的营养需要提供______、氮源、生长因子、无机盐和水。
(3)灭菌：培养基和发酵设备均需严格灭菌。利用____________发酵。
(4)扩大培养和接种：大规模生产中需要使_____达到一定数量；将菌种接种到培养基上，接种时防止杂菌污染。诱变基因工程碳源单一菌种菌种(5)发酵罐内发酵：要随时检测发酵进程，要及时满足营养需要，还要严格控制_______、pH、溶解氧等发酵条件。
(6)分离、提纯产物：如果产品是菌体，可采用______、沉淀等方法；如果产品是_________，可采用提取、______和纯化措施来获得产品。
4．发酵工程的应用
(1)生产日常食品：如馒头、面包、腐乳、泡菜、葡萄酒等。
(2)生产食品添加剂：味精、醋、酱油等。温度过滤代谢产物分离核心要点突破1．发酵的概念
发酵是利用微生物，在适宜的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。
2．好氧微生物发酵生产的流程图及其分析说明(1)选育菌种
根据微生物遗传变异的特点，人们在生产实践中已经试验出一套行之有效的微生物育种方法。主要包括自然选育、诱变育种、杂交育种、原生质体融合、基因工程等。下面着重介绍自然选育和诱变育种。①自然选育
在生产过程中，不经过人工处理，利用菌种的自发突变，从而选育出优良菌种的过程，叫做自然选育。菌种的自发突变往往存有两种可能性：一种是菌种衰退，生产性能下降；另一种是代谢更加旺盛，生产性能提高。具有实践经验和善于观察的工作人员，就能利用自发突变而出现的菌种性状的变化，选育出优良菌种。例如，在谷氨酸发酵过程中，人们从被噬菌体污染的发酵液中分离出了抗噬菌体的菌种。又如，在抗生素发酵生产中，从某一批次高产的发酵液取样进行分离，往往能够得到较稳定的高产菌株。但自发突变的频率较低，出现优良性状的可能较小，需坚持相当长的时间才能收到效果。
②诱变育种
诱变育种是指用人工的方法处理微生物，使它们发生突变，再从中筛选出符合要求的突变菌株，供生产和科学实验用。诱变育种与其他育种方法相比，具有操作简便、速度快和收效大的优点，至今仍是一种重要的、广泛应用的微生物育种方法。诱变育种包括出发菌种选择、诱变处理和筛选突变株三个部分。出发菌种是指用于诱变的原始菌种。出发菌种可以是从自然界的土样或水样中分离出来的野生型菌种；也可以是生产中正在使用的菌种；还可以从菌种保藏机构中购买。选择的原则是要求菌种诱变剂的敏感性强、变异幅度大、产量高。
为了使菌体与诱变剂均匀接触，通常要将出发菌种制成细胞(或孢子)悬浮液，再进行诱变处理。诱变剂有物理诱变剂(如紫外线、X射线、γ射线、快中子)、化学诱变剂(如亚硝酸、硫酸二乙酯、氮芥)等。在生产实践上，选用哪种诱变剂、剂量大小、处理时间等，都要视具体的情况和条件，并经过预备实验后才能确定。菌种经诱变处理后，会产生各种各样的突变类型。如何从中挑选出所需要的突变类型呢？一般要经过初筛和复筛两个阶段。下面以青霉素菌产生高产突变菌种的筛选为例说明。将经诱变处理的菌液按一定浓度稀释后，涂布在平板培养基上。培养后，将单个菌落挑到斜面培养基上，经培养后，再将斜面上的菌落逐个接种到摇瓶中，振荡培养后测它们的抗生素效价。这就是初筛，初筛中所得到的超过对照效价10%以上的菌种，再进行复筛。复筛的过程与初筛基本相同，不同的是一般将斜面上的单个菌落接种到三个摇瓶中，得出平均效价。复筛可进行1～3次。由此筛选出的高产稳定菌种还要经过小型甚至中型试验，才能用到发酵生产中。(3)配制培养基
在菌种确定之后，要根据培养基的配制原则，选择原料制备培养基。由于培养基的组成对菌种有多方面的影响，因此，在生产实践中，培养基的配方要经过反复的实验才能确定。(4)灭菌
现代发酵工业绝大多数采用单一菌种发酵，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌，并进行无菌操作，一般采用高压蒸汽灭菌法。
(5)接种
将多次扩大培养后的菌种接入工业发酵罐中，菌种体积与发酵罐体积比约为1∶10。(6)发酵罐内发酵
发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分，以满足微生物的营养需求。同时，要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件。这是因为环境条件的变化，不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢产物的形成。(7)分离、提纯产物
将发酵液中的发酵产物进行分离纯化，是制取发酵产品不可缺少的阶段。产品不同，分离提纯的方法也不同。如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离、干燥即可得到产品。如果产品是代谢产物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。 如图是发酵工程生产产品的流程图。据图回答：(1)能生产人生长激素的工程菌是通过①培养的，①是________；高产青霉素菌种是通过②培育的，②是________；③是________。
(2)④表示________，⑤表示________。
(3)整个过程的中心阶段是发酵，在此阶段需随时取样、检测________等，以了解发酵进程，还要及时添加________，同时严格控制__________________。
(4)若⑥是单细胞蛋白的话，⑥是________________。氨基酸、维生素属⑦中的__________产物。【尝试解答】 (1)基因工程 诱变育种 细胞工程 (2)接种 灭菌 (3)细菌数目和产物浓度 培养基 发酵条件(溶氧、温度、pH、通气量、转速) (4)微生物菌体 初级代谢
【解析】 本题考查了发酵工程过程的一些基础知识，可结合上图发酵工程生产产品的流程简图及有关基础知识分析回答。跟踪训练 关于发酵过程的说法，不正确的是
( )
A．培养基灭菌是发酵生产中的一个很重要的环节
B．随时检测影响发酵过程的各种环境条件，并予以控制，才能保证发酵的正常进行
C．在发酵过程中，要严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件，否则会影响菌种代谢产物的形成
D．发酵产品的分离方法是共同的解析：选D。不同的发酵产品其分离方法各不相同，有的需要过滤、沉淀，而有的则需要进行蒸馏、萃取或离子交换。1．温度
温度对微生物的影响是多方面的。首先，温度影响酶的活性。在最适温度范围内，随着温度的升高，菌体生长和代谢加快，发酵反应的速率加快。当超过最适温度范围以后，随着温度的升高，酶很快失活，菌体衰老，发酵周期缩短，产量降低。温度也能影响生物合成的途径。例如，金色链霉菌在30 ℃以下时，合成金霉素的能力较强，但当温度超过35 ℃时，则只合成四环素而不合成金霉素。此外，温度还会影响发酵液的物理性质，以及菌种对营养物质的分解吸收等。因此，要保证正常的发酵过程，就需维持最适温度。但菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同，如灰色链霉菌的最适生长温度是37 ℃，但产生抗生素的最适温度是28 ℃。通常，必须通过实验来确定不同菌种各发酵阶段的最适温度，采取分段控制。2．pH
pH能够影响酶的活性，以及细胞膜的带电荷状况。细胞膜的带电荷状况如果发生变化，膜的透性也会改变，从而有可能影响微生物对营养物质的吸收及代谢产物的分泌。此外，pH还会影响培养基中营养物质的分解等，因此，应控制发酵液的pH。但不同菌种生长阶段和合成产物阶段的最适pH往往不同，需要分别加以控制。在发酵过程中，随着菌体对营养物质的利用和代谢产物的积累，发酵液的pH必然会发生变化。如当尿素被分解时，发酵液中的NH浓度就会上升，pH也随之上升。在工业生产上，常采用在发酵液中添加维持pH的缓冲系统，或通过中间补加氨水、尿素、碳酸铵或碳酸钙来控制pH。目前，国内已研制出检测发酵过程的pH电极，用于连续测定和记录pH变化，并由pH控制器调节酸、碱的加入量。3．溶解氧
氧的供应对需氧发酵来说，是一个关键因素。从葡萄糖氧化的需氧量来看，1 mol的葡萄糖彻底氧化分解，需6 mol的氧；当糖用于合成代谢产物时，1 mol葡萄糖约需1.9 mol的氧。因此，好氧型微生物对氧的需要量是很大的，但在发酵过程中，菌种只能利用发酵液中的溶解氧，然而氧很难溶于水。在101.32 kPa、25 ℃时，氧在水中的溶解度为0.26 mmol/L。在同样条件下，氧在发酵液中的溶解度仅为0.20 mmol/L，而且随着温度的升高，溶解度还会下降。因此，必须向发酵液中连续补充大量的氧，并要不断地进行搅拌，这样可以提高氧在发酵液中的溶解度。4．泡沫
在发酵过程中，通气搅拌、微生物的代谢过程及培养基中某些成分的分解等，都有可能产生泡沫。发酵过程中产生一定数量的泡沫是正常现象，但过多的持久性泡沫对发酵是不利的。因为泡沫会占据发酵罐的容积，影响通气和搅拌的正常进行，甚至导致代谢异常，因而必须消除泡沫。常用的消除泡沫措施有两类：一类是安装消泡沫挡板，通过强烈的机械振荡，促使泡沫破裂；另一类是使用消泡沫剂。5．营养物质的浓度
发酵液中各种营养物质的浓度，特别是碳氮比、无机盐和维生素的浓度，会直接影响菌体的生长和代谢产物的积累。如在谷氨酸发酵中，NH浓度的变化，会影响代谢途径。因此，在发酵过程中，也应根据具体情况进行控制。 下图表示发酵罐中各种因素对谷氨酸棒状杆菌发酵产生谷氨酸的影响，其中不正确的是( )【尝试解答】 C
【解析】 解该题的正确分析过程为：(1)温度可以通过影响酶的活性来改变谷氨酸的产生速率，在最适温度时产生速率最大，高于或低于该点都会使活性降低(甚至丧失)。同理，pH对谷氨酸产生速率的影响也是这样的，因而A、D都正确；(2)谷氨酸棒状杆菌是好氧菌，随着溶氧量的增加(一定范围内)，谷氨酸会随着该菌生长繁殖速率的加快使产生速率增加，但当溶氧量增大到一定值时由于受其他条件(发酵的数量与活性等)的限制不可能继续增加而达到最大产生速率，所以B是正确的；(3)谷氨酸产生速率随时间的变化在最初阶段可能不断加快，当活菌数目达到最多(稳定期)时其产生总量会继续增加，而产生速率则不再有明显加快的现象，即C不正确。
【探规寻律】 微生物的呼吸作用产生微生物生命活动所必需的能量ATP，同时也释放了大量的热能，使发酵罐温度升高，再就是搅拌器不断地搅拌摩擦生热。发酵过程应该控制温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等。跟踪训练 发酵罐发酵过程中，使温度升高的热量来源于( )
①冷却水供应不足 ②微生物代谢 ③培养基不新鲜 ④搅拌 ⑤放料口排出产物
A．①②③⑤
B．②③④
C．①④
D．②④解析：选D。首先从题目要求来分析，要求找出使发酵罐温度升高的热量来源，其来源有两个：一是微生物代谢产生的(呼吸作用)热量；二是搅拌器不断地搅拌产生的热量。散热的途径主要是冷却水。课件32张PPT。第3章 生物科学与工业第2节 酶在工业生产中的应用 基础自主梳理核心要点突破课标领航知能过关演练第2节 课标领航1．了解酶家族的概况。
2．掌握酶制剂的生产方法及其在工业生产中的应用。情景导引
酶是一种生物催化剂；加酶洗衣粉的使用，不仅洗涤效果非常明显，还减少了环境污染，但要控制适宜的温度和pH等条件。如果工业上大规模使用酶，应对酶如何进行处理，并控制相关条件呢？基础自主梳理一、酶的家族与酶制剂的生产
1．酶的种类
(1)根据存在部位分：胞内酶和_____酶。
(2)根据酶催化的反应和所起的作用分：氧化还原酶、_________、裂解酶、连接酶、转移酶和异构酶六大类。胞外水解酶2．酶的特点
比无机催化剂___________，反应条件温和。
3．酶的生产
(1)微生物发酵生产：大量_____________都是利用微生物发酵生产。
(2)基因工程菌发酵生产：一些____________是通过基因工程菌发酵生产。催化效率高应用的酶重要的酶4．固定化酶技术
(1)方法：采用多种办法将酶固定在一定的_______上，制备成___________的固体颗粒，称为固定化酶。
(2)固定化酶的优点：避免了______产物，又可以______使用，从而有助于实现反应的连续化和自动化。载体不溶于水污染反复二、酶在工业生产中的应用
1．酶比无机催化剂具有的优越性
(1)反应能在______、常压和_________条件下进行，可以节省大量的能源和设备投资。
(2)生产过程中不会造成严重的污染，符合环境保护的要求。
(3)生产过程简单、效率高，产品质量好，生产成本低。常温中性pH2．应用
(1)食品工业、改进工艺、简化生产过程、改善产品的品质和风味、延长储存期、提高产品产量和质量等方面。
(2)酶在轻工业和化工业方面有着广泛的应用。
(3)酶在医药工业方面，利用酶的催化反应生产药物。核心要点突破1．酶的概念
酶是活细胞产生的具有催化功能的蛋白质(极少数为RNA，一般情况下指蛋白质类酶)。目前已发现2000多种，分子量在数万至数十万之间。生物体内的含量一般极少，一般利用微生物发酵生产。3．酶催化反应的优点
(1)酶催化的反应类型十分广泛。
(2)酶催化的反应具有极高的选择性，包括对底物的种类，底物中的区域、位点和立体的选择性，因此，一种酶只能够催化一种底物或一类底物的一种反应，酶反应可以在一个十分复杂的系统内进行特定的反应，而且几乎没有副反应，反应的转化率和产率高。这在临床检验、化学分析和特定产品的生产上要比化学方法具有更大的优势。(3)酶催化的反应速度高。酶催化的反应速度大约比化学催化剂催化的反应速度高1010倍，因此，酶催化的反应时间短，设备利用率高，生产效率高。
(4)酶催化的反应条件温和，一般是在常温、常压、近乎中性pH条件下反应，因此，能耗低，设备要求低，使用时间长，反应成本和操作成本低。即使近期开发出来的极端酶类，如高温酶和嗜酸碱酶等，催化反应的条件也远比化学催化剂催化的反应条件低得多：最高温度在100 ℃左右，最适pH为2～11，不必在强酸、强碱条件下进行。4．酶的固定化方法
酶的固定化方法不下百种，归纳起来大致可以分为三类，即载体结合法、交联法和包埋法。
(1)载体结合法是指将酶固定到非水溶性载体上的方法。根据固定方式的不同，这种方法又可以分为物理吸附法、离子结合法和共价结合法。物理吸附法是指将酶吸附到固体吸附剂表面的方法，固体吸附剂多为活性炭、多孔玻璃等。离子结合法是指通过离子键将酶结合到具有离子交换基因的非水溶性载体上的方法，载体有离子交换树脂等。共价结合法是指酶和载体以共价键的形式结合在一起的方法，这种方法需要酶和载体都具有氨基、羧基或羟基等官能团。(2)交联法是指通过双功能试剂，将酶和酶联结成网状结构的方法。交联法使用的交联剂是戊二醛等水溶性化合物。
(3)包埋法是指将酶包裹在多孔的载体中，如将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中，或包裹在硝酸纤维素等半透性高分子膜中。前者包埋成格子型，后者包埋成微胶囊型。特别提醒
①固定化酶的制备方法②经固定的酶不仅仍具有催化性质，而且稳定性提高，还可以像一般化学催化剂一样回收，反复利用，这样一来在生产工艺上可以实现连续化和自动化。 (2011年高考江苏卷)下列有关酶的制备和应用的叙述，正确的是( )
A．酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶
B．透析、电泳和酸解等方法常用于酶的分离与纯化
C．棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤
D．多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层
【尝试解答】 A【解析】 酶解法可利用酶的专一性去除微生物的细胞壁，再通过吸水涨破法使细胞内的物质释放出来，然后提取其中的胞内酶，A项正确；透析和电泳可用于酶的分离和纯化，但酸解会导致酶结构的破坏，B项错误；棉织物的主要成分是纤维素，用添加了纤维素酶的洗衣粉进行洗涤会使棉织物蓬松，有利于污物的洗涤，纤维素酶还能去除掉棉织物表面的浮毛，平整棉织物表面，使洗涤后的棉织物柔软、蓬松，花纹清晰，色泽更加鲜艳，穿着更加舒适，C项错误；多酶片中的胃蛋白酶应位于片剂核心层的外层，而片剂的核心层是在小肠中发挥作用的胰蛋白酶等消化酶，D项错误。跟踪训练 在实际生活中人们采取多种办法将酶固定在一定的载体上，制备成不溶于水的固体颗粒，称为固定化酶。你认为固定化酶的优点是( )
A．有利于提高酶的活性
B．有利于产物的纯化
C．有利于提高反应速率
D．有利于酶发挥作用解析：选B。制作固定化酶的目的是降低生产成本，一是能够顺利从发酵产物中把酶分离出来，二是能够使酶反复使用。酶的固定化对酶的活性、酶作用的发挥、反应速率的提高并没有多少作用。酶的活性、酶作用的发挥与环境条件密切相关，如温度、pH等。反应速率与反应物浓度、温度、pH等条件都有关系：在反应物浓度升高时，反应速率将提高；温度、pH适宜时，反应速率最快。1．葡萄糖的生产
(1)传统生产方法
名称：酸水解淀粉的方法。
缺点：反应温度高、酸性强，设备很容易被腐蚀，水解后获取的产物颜色深，提取葡萄糖的难度大。(2)现代生产方法
名称：采用酶制剂的方法生产。
生产过程：30%的淀粉浆＋耐高温的α?淀粉酶
优点：由这种方法生产的葡萄糖很容易分离纯化，而且产量高，质量好。2．果汁的生产
(1)传统制作果汁存在的问题
水果出汁率低；耗费的时间长；榨取的果汁混浊，黏度高；不溶性杂质含量多；放置一段时间后，很容易发生沉淀。
由于以上原因，传统制作果汁不利于我国水果生产发展。(2)果胶酶、纤维素酶在果汁生产中的应用
果胶酶并不特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。纤维素酶可以与果胶酶协作，共同瓦解植物细胞的细胞壁及细胞间的胞间层。 某酒厂所生产的啤酒、果子酒，放置久了易产生沉淀，使酒浑浊，造成产品积压滞销。经化验，得知沉淀物是蛋白质。为解决这一问题，提出了两种方案：甲：在酒中加入少量蛋白酶；乙：在酒中加入少量氨基酸氧化酶。请评价这两种方案。
(1)________方案合理，原因是______________
__________________________________。
(2)________方案不合理，原因是_____________
___________________________________。【尝试解答】 (1)甲 蛋白酶能水解蛋白质，既能消除沉淀，又能保存营养成分
(2)乙 氨基酸氧化酶不能水解蛋白质，不能消除沉淀，还会分解营养成分氨基酸
【解析】 这是一道联系生产实际的问题。要解决酒浑浊的问题，就要使沉淀物分解。经化验，得知沉淀物是蛋白质，就应在酒中加入少量蛋白酶，使蛋白质分解，消除沉淀。氨基酸氧化酶不能催化蛋白质分解，只能催化氨基酸分解，不能达到目的。互动探究 题中蛋白酶和氨基酸氧化酶根据酶催化的反应，分别属于哪一类酶？
提示：蛋白酶属于水解酶，氨基酸氧化酶属于氧化还原酶。课件41张PPT。第3章 生物科学与工业第3节 生物技术药物与疫苗 基础自主梳理核心要点突破课标领航知能过关演练第3节 课标领航1．掌握生物技术药物的概念。
2．说明基因工程药物、细胞工程药物与生物技术疫苗的生产原理。情景导引
目前，糖尿病已成为威胁人类健康的严重疾病。治疗糖尿病要依靠胰岛素。如果单纯依靠从动物胰脏中提取胰岛素，不仅价格昂贵，而且也远远不能满足人们的需求。生物技术药物的产生，上述问题已有了明显的缓解，你知道胰岛素的生产过程吗？基础自主梳理一、生物技术药物
1．生物技术药物：一般是指利用___________技术或其他___________生产的药物。
2．种类：基因工程药物、酶工程药物、发酵工程药物、细胞工程药物等。DNA重组生物技术3．基因工程药物
(1)生产过程：获得__________→构建基因工程菌→工程菌大规模培养→产物_________→除菌过滤→半成品检测→成品加工→成品检测。
(2)主要环节：构建基因工程菌。
(3)特点：________地生产各种高质量、低成本的药品。目的基因分离纯化高效率4．细胞工程药物
(1)生产过程：植物细胞株→______培养→液体悬浮培养→收集细胞→提取_____产物→药物制剂。
(2)应用：药用植物如人参、甘草、红豆杉、黄连、银杏、紫草、长春花等。药用动物如乙肝疫苗、狂犬病疫苗、脊髓灰质炎疫苗，以及干扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子等。固体纯化二、生物技术疫苗
1．生物技术疫苗：主要指_________疫苗。
2．种类
(1)减毒疫苗：利用基因工程删除细菌和病毒中抗原物质的基因或基因片段。
(2)乙肝疫苗：利用基因工程将抗原的__________转入适当的宿主细胞，进行表达，获得表达产物作疫苗。基因工程某个基因(3)DNA疫苗：是将致病微生物中，能够编码引起机体免疫反应的___________与适当载体结合，导入宿主细胞，通过宿主细胞表达抗原，引起机体___________。抗原基因免疫反应核心要点突破1．基因工程药物是指应用基因工程技术生产的用于防治各种疾病的药物，其中活性蛋白质药物最为引人关注。下面为基因工程药物生产示意图：2．部分基因工程药物 利用基因工程生产蛋白质药物，经历了三个发展阶段。第一阶段，将人的基因转入细菌细胞；第二阶段，将人的基因转入小鼠等动物细胞。前两个阶段都是进行细胞培养，提取药物。第三阶段，将人的基因转入活的动物体，饲养这些动物，从乳汁或尿液中提取药物。请回答：
(1)将人的基因转入异种动物的细胞或个体内，能够产生药物蛋白的原理是____________________
________________________________________。(2)人类基因能和异种生物的细胞或个体中的基因拼接在一起，是因为它们的DNA都具有________结构，都是由四种__________构成，基因中的碱基都能够________。
(3)人的基因在异种生物细胞中表达成蛋白质时，需要经过__________和__________两个步骤。第一步的模板是____________，原料是__________提供的____________；第二步的模板是______________，原料是________。
(4)利用转基因牛、羊乳汁可以提取药物，甚至可以直接饮用治病，因为其乳汁中含有____________。【尝试解答】 (1)基因控制蛋白质的合成，并且不同生物共用一套密码子 (2)双螺旋 脱氧核苷酸 互补配对
(3)转录 翻译 人的一段DNA 异种生物 核糖核苷酸 特定的一段信使RNA 氨基酸 (4)药物蛋白质【解析】 将人的基因转入异种生物的细胞内，仍然能够控制合成蛋白质，这是因为基因能够控制蛋白质的合成，也说明不同生物共用一套密码子。不同生物的DNA能够连接起来，说明它们的结构相同，都是规则的双螺旋结构，都是由四种碱基构成，并且基因中的碱基能够互补配对。在转入基因表达的过程中，需要经过转录和翻译两个步骤，转录的模板是人的一段DNA分子(或基因)，由于转录形成的是RNA，所以原料是由异种生物提供的核糖核苷酸；第二步是翻译，其模板是特定的一段信使RNA，由于翻译是合成蛋白质的过程，则所需要的原料是氨基酸。由于转基因牛、羊的乳汁中含有药物蛋白质，所以直接饮用可以治疗某些疾病。跟踪训练 干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每300 L人血中只能提取0.3 mg，所以价格昂贵。美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下方法生产干扰素。如图所示：从上述方法中可以看出，该公司生产干扰素运用的方法是( )
A．个体间的杂交 B．基因工程
C．细胞融合 D．器官移植
解析：选B。由图示知，形成重组质粒后导入酵母菌再得到目的基因产物，此方法属于基因工程。主要是利用细胞工程技术来生产药物
1．细胞工程药物解决了传统动植物药物生产与生物资源保护的矛盾。
(1)传统动植物药物的特点：高效、低毒、副作用少。(2)传统动植物药物生产的不足：这些药物，有许多是来自珍稀濒危动植物，随着这些药物的需求量日益增大，人们对野生生物资源的大规模猎取、采集和开发，导致了生态环境和物种资源的破坏。
(3)细胞工程解决了传统动植物药物生产的不足。2．植物细胞培养制取药物
(1)制取药物的流程
植物细胞株→固体培养→液体悬浮培养→收集细胞→提取纯化产物→药物制剂
(2)植物细胞培养的应用
一是许多药用植物(人参、甘草、红豆杉、黄连、银杏、紫草和长春花等)的细胞培养均获得成功；二是利用红豆杉细胞培养生产抗癌药物紫杉醇，利用紫草细胞培养生产紫草素。3．动物细胞培养及应用
基本培养流程：
动物胚胎或出生不久的幼龄动物 培养的细胞或组织 单个细胞 多个细胞
动物细胞培养技术与基因工程、细胞融合等技术结合，会生产更多的细胞工程药物。动物细胞比大肠杆菌细胞具有更加优良的产物加工性能，更适合来自人和高等动物的基因的表达，因而可用于生产各种重要的生物制品，如乙肝疫苗、狂犬病疫苗和脊髓灰质炎疫苗等疫苗，以及干扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子等药物。特别提醒
单克隆抗体的生产过程 甲流(H1N1)在世界各地大面积蔓延，有些国家还出现了死亡病例。科学家已分离出H1N1病毒(一种RNA病毒)。某制药厂根据下面流程图生产预防和治疗甲流的抗体，请据图回答有关问题：(1)若A细胞是小鼠骨髓瘤细胞，则B细胞是取自感染病毒的人体内的________细胞，促进d过程的常用诱导剂是____________。
(2)假设仅考虑某两个细胞的融合，则可形成________种类型的C细胞，因此需用培养基筛选出____________(填特点)的D细胞用于培养。D细胞的名称是____________。
(3)理论上，注射了该抗体的人群不能长期对甲流免疫，试分析原因_________________________。(4)不同种动物的体细胞融合，相比诱变育种和杂交育种方法，具有__________________________等突出的优点。
(5)请说明单克隆抗体的主要作用______________
_________________________________________。【尝试解答】 (1)B淋巴(效应B) 聚乙二醇(PEG)(灭活的病毒) (2)3 既能无限增殖又能产生特异性抗体 杂交瘤细胞(杂交细胞) (3)引起甲流的病毒不断发生变异(意思相同则可) (4)目的性强；克服远缘杂交不亲和性(能有效地打破物种的生殖隔离界限，意思相同即可)(任写一点) (5)作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物(意思相同即可)【解析】 (1)由于本题的目的是制备用于预防和治疗甲流的单克隆抗体，所以B细胞只能是取自感染H1N1病毒的动物或人体内的B淋巴细胞，经诱导剂聚乙二醇或灭活的病毒等诱导融合，得到的杂交瘤细胞才能用于生产预防和治疗甲流的单克隆抗体。(2)仅考虑两个细胞的融合，则可形成A细胞－A细胞、B细胞－B细胞、A细胞－B细胞3种类型的C细胞，为了从中筛选出A细胞－B细胞，必须用特定的选择培养基进行筛选，筛选出的D细胞(杂交瘤细胞)既能无限增殖又能产生特异性抗体。(3)因为单链DNA容易发生变异，一旦变异后体内的记忆细胞和抗体就不能对其发挥作用。(5)单克隆抗体可用于诊断疾病、药物导向治疗等方面。跟踪训练 (2010年高考江苏卷)明党参是我国珍稀药用植物，对其进行保护性开发利用的方法有(多选)( )
A．设计细胞培养反应器，实现药用成分的工厂化生产
B．大量培养愈伤组织，直接提取药用成分
C．大规模栽培组织培养苗，获取药用成分
D．利用组织培养获得胚状体，制成人工种子解析：选ABCD。保护珍稀药用植物，可利用植物组织培养技术，获取试管苗或人工种子，通过栽培或种植，获得药用成分；也可以培养到愈伤组织阶段后，直接提取药用成分，或通过处理得到细胞悬液，利用细胞培养反应器进行药用成分工厂化生产，故四个选项都正确。1．疫苗的概念
疫苗一般指用于预防接种的抗原制剂，或用于各免疫预防的制剂。
2．疫苗的作用
疫苗是一种特殊的药物，它不是用于治疗疾病，而是用于预防疾病。实践证明，某些疾病只有通过接种疫苗才能够彻底控制和消灭。例如，人类通过接种牛痘疫苗已经消灭了天花。脊髓灰质炎也即将被消灭。特别提醒
注射或口服疫苗可以激活人体免疫系统，产生相应的抗体，从而保护人体免受相应病原体的侵染。3．疫苗的分类 下列属于新型疫苗的是(多选)( )
A．灭活疫苗
B．亚单位疫苗
C．抗独特型抗体疫苗
D．DNA疫苗
【尝试解答】 CD【解析】 灭活疫苗、亚单位疫苗为传统疫苗，抗独特型抗体疫苗为基因工程疫苗，DNA疫苗为核酸疫苗。跟踪训练 新华网报道，经过科学家的不断努力，目前已有30多种艾滋病候选疫苗经过初期试验，其中两种进入了第二期有效性试验阶段。你认为现在的艾滋病疫苗应该是哪一工程的产品
( )
A．细胞工程 B．基因工程
C．发酵工程 D．酶工程
解析：选B。艾滋病疫苗属于DNA疫苗，是通过基因工程技术生产的。
