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1、高中生物学科三级培训讲稿模块二 学科知识与技能（三）葫芦岛市第一高级中学生物组 高展一、学科知识1.熟练掌握生物技术与实践、现代生物技术专题的知识体系1.1选修1 生物技术与实践知识体系1.1.1本模块是实验课，这里所说的生物技术是广义的 广义的生物技术指人类以经验为基础，改造生物及其功能的技术。如植物引种培育、动物良种选育、发酵食品的制作等。狭义的生物技术是指人类以现代生物学、生物化学等特别是分子生物学为基础，在细胞水平和分子水平直接改造和利用生物及其生命活动的技术，如组织培养技术，克隆技术，DNA重组技术等。1982年，国际合作及发展组织重新定义：是应用自然科学及工程学原理，依靠微生物、动
2、物、植物体作为反应器，将材料进行加工以提供产品来为社会服务的技术。1.1.2教材中所涉及到的生物技术传统发酵技术，如酿葡萄酒、制作腐乳和泡菜等微生物培养技术植物的组织培养技术植物有效成分的提取细胞的固定化、PCR和蛋白质技术等现代生物技术1.1.3该模块重点知识归纳1.植物组织培养的基本过程理论基础：细胞具有全能性。生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。细胞分化：植物的个体发育过程中，细胞在形态、结构和生理功能上都会出现稳定性的差异，形成这些差异的过程叫做细胞分化。植物组织培养过程：离体的植物组织或细胞，在培养一段时间后，通过细胞分裂形成愈伤
3、组织，其特点是细胞排列疏松而无规则，是一种高度液汽化呈无定形状态的薄壁细胞。这种由高度分化的植物组织细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化。愈伤组织重新分化成根芽等器官，这个过程叫再分化。植物组织培养的条件：植物的组织或细胞离体状态时，在一定的营养物质、激素和其它外界条件（温度、湿度、pH、光照等）的作用下就可能表现出全能性，发育成完整植株。离体的植物组织或细胞叫做外质体。2.影响植物组织培养的因素不同植物组织或同一植物组织的不同部分，培养的难易程度不同，菊花的组织培养，一般选择未开花植物的茎上部新萌生的侧枝。植物组织培养需要适宜的培养基，常用的是MS培养基，在配制好的培养基中，常常添加
4、生长素和细胞分裂素两种激素，菊花茎段的培养比较容易，一般不用添加植物激素。植物激素：生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，使用的先后顺序以及比例等都会影响植物细胞发展方向。其他因素：pH、温度、光照等条件也影响植物组织的培养。3.植物组织培养实验操作制备MS固体培养基可分为配制各种母液和配制培养基及灭菌，灭菌的方法是高压蒸汽灭菌。外植体要先用70酒精消毒，再用0.1氯化汞消毒，最后用无菌水清洗。接种时要始终在点燃的酒精灯旁进行，对接种工具要火焰灼烧灭菌。一般地讲，容易进行组织培养的植物，往往是容易进行无性繁殖的植物。植物组织培养技术有广泛的应用，和普通繁殖方式相比具有很
5、多的优点。例如：实现优良品种的快速繁殖；实现培养脱毒植株；培养细胞产品；培养人工种子；以及转基因植物的培育等等。4.被子植物的花粉发育花粉的形成：花粉是由花粉母细胞经过减数分裂形成的，是单倍体的生殖细胞花粉粒形成精子还要经过有丝分裂过程。花粉的发育：被子植物的花粉发育要经过四分体时期、单核期、双核期三个阶段，其中单核期又分为单核居中期和单核靠边期两个时期，双核期包括花粉管细胞核和生殖细胞核两个核。5.产生花粉植株的两条途径：一种是花粉通过胚状体阶段培养成植株；另一种是花粉在诱导培养基上先形成愈伤组织，再将其诱导分化成植株。通过花药培养产生的花粉植株的两条途径并没有绝对的界线，主要是取决于培养基
6、中激素的种类及其浓度比。6.花药离体培养实验确定花粉发育时期的最常用方法是醋酸洋红法和焙花青铬矾法，后种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色。对获取的材料要选用70洒精浸泡，再用0.1氯化汞消毒，最后用无菌水冲洗35次。花药培养的第一步成功的标志是接种的花药长出愈伤组织或释放胚状体，下一步将愈伤组织及时转移到分化培养基上，以便愈伤组织或胚状体进一步分化成再生植株。花药培养形成幼苗前不需要光，形成幼苗后需要光。单倍体育种的优点：后代都是纯合体，自交产生的后代不会产生性状分离，明显地缩短了育种周期，另外为新品种的培育开辟了新途径。影响花药培养的因素诱导花粉植株能否成功及诱导成功率的高低，受多种因素影响，其
7、中材料的选择与培养基的组成是主要的影响因素。最适宜的花药发育时期会因植物的种类不同而不同，但对大多数植物而言，适宜进行花粉培养的时期是单核居中期或单核靠边期。在花药培养中，要使所选材料的发育时期完全一致是很困难的，不同花序在不同时期的进程中不同，即使是同一花序上，不同花朵也有很大的差异。7.DNA的鉴定在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会染成蓝色。8.DNA粗提取的实验设计选取实验材料选用DNA含量相对较高的生物组织，成功的可能性更大。破碎细胞获取 DNA的滤液动物细胞的破碎较易，例如，在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水同时用玻璃棒搅拌，过滤后收取滤液即可。如是植物细胞需要先用洗涤剂溶解细胞膜。去
8、除滤液中的杂质常用的方案利用DNA在不同NaCL溶液中的溶解度不同，通过溶解过滤析出再溶解去除杂质。DNA的析出与鉴定DNA的析出用的是与滤液体积相等的、冷却的酒精溶液。静置一段时间，溶液中会出现白色丝状物，这就是粗提出的DNA鉴定DNA时在试管中先加人物质的量浓度为2mol/l的NaCl溶液5mL。两支试管中其中一支加人DNA丝状物，然后各加入二苯胺4mL。在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。9.植物芳香油是天然香料的主要来源之一，主要包括萜类化合物及其衍生物，具有很强的挥发性。植物芳香油的提取方法水蒸气蒸馏法：利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后混合
9、物重新分出油层和水层据原料放置位置，又可分为水中蒸馏、水上蒸馏、水气蒸馏。如玫瑰精油、薄荷油、肉桂油、熏衣草油、檀香油等压榨法：利用机械压力榨出芳香油如橘子油、柠檬油、甜橙油等的提取。萃取法：利用植物芳香油易溶于有机溶剂的特点提取芳香油，不适于水蒸气蒸馏的原料可用此法。1.2选修3 现代生物科技专题的知识体系基因工程v 概述基因工程的诞生v 简述基因工程的原理及技术v 举例说出基因工程的应用v 简述蛋白质工程细胞工程v 简述植物的组织培养v 简述动物的细胞培养与体细胞克隆v 举例说出细胞融合与单克隆抗体胚胎工程v 简述动物胚胎发育的基本过程v 简述胚胎工程的理论基础v 举例说出胚胎干细胞的移植
10、v 举例说出胚胎工程的应用生物技术的安全性和伦理问题v 关注转基因生物的安全性问题v 举例说出生物武器对人类的威胁v 讨论生物技术中的伦理问题生态工程v 关注生态工程的建设v 简述生态工程的原理v 举例说出生态工程的实例2.加深对生物学发展史的认识并在教学中进行有效运用 2.1对生物学发展史的认识有助于塑造学生人格通过教育教学和科研实践,我们认为塑造学生人格是非常重要的。一部生物科学发展史,也是人类的奋斗史。生物学从本世纪初开始,迅速发展成为一门尖端科学,这是无数生物学者为之奋斗的结果,是他们坚毅品格的具体体现。他们为科学而献身、为真理而奋斗的精神永远值得后人学习和称颂。遗传学鼻祖孟德尔在修道
11、院经过8年的不懈努力,提出了遗传学的两大规律,在当时不被社会认识和承认的巨大压力下,直到生命的最后,他仍然坚信“人们重视这一项成果的日子一定会到来”;达尔文历尽千辛万苦,在做了历时5年的环球航行考察后,用23年时间写就了震动当时学术界的巨著物种起源,为生物进化奠定了坚实的理论基础;“杂交水稻之父”袁隆平,把科研战场摆在田间地头,几十年如一日,晴天一身汗,雨天一身泥,在水稻增产方面创造了奇迹,成为解决我国乃至世界粮食问题的一大功臣。 在教学中,应该注重挖掘存在于生物学知识背后的这些活生生的实例,用科学家在创造伟大业绩时所表现的伟大人格力量来影响教育学生,对帮助学生形成良好的世界观,塑造学生坚毅的
12、品格,都会起到潜移默化的作用。2.2对生物学发展史的认识有助于提高生物素养，培养学生对自然和社会的责任感生物科学素养在解决人口增长、资源危机、生态环境恶化、生物多样性等诸多领域相关问题时将会发挥重要作用。强调学生在生物科学知识、科学探究技能、科学态度与价值观、思维品质等方面的发展具有重要意义。如 “陕西农民发现野生华南虎”等问题引起了科学界广泛的关注，适当地引导学生去关注这些事情，为什么发现野生华南虎会在社会上引起这么大的反响，为什么会有那么多人去关注这件事情？等等，我们就能借机让学生去思考，去查找资料来弄清这个问题。培养学生的生物素养和良好的社会责任感。作为教师的我们，首先自己应该去关注这些
13、与生物学有关的社会热点问题来引导学生。当然，通过挖掘利用教材中的相关资料、经典实验，也可以培养学生的科学素养，例如，在必修教材中有科学家访谈、科学家的故事、科学史话、科学前沿等资料，都是很好的生物科学史教育的素材，通过这些资料的分析，不仅使学生学到了科学的知识和方法，更重要的是使他们树立了科学思想，认识到了科学精神的影响力，逐步学会了科学地思考和质疑。而科学实验是科学探究的主要方式，以实验为载体，可以培养学生科学的思维能力，掌握科学的方法。同时在生物科学教育中，引导学生关注和参与生物科学技术的应用，以及有关的社会问题的讨论和决策，来培养学生对自然和社会的责任感。3.及时准确地把握生物学科的最新
14、进展3.1生物技术的最新进展20083月12日，卡内基研究院的科学家发现，某些微生物进行光合作用时，并没有二氧化碳与氧气的净出入。他们的研究对象是一类称为Synechococcus的蓝细菌。(ScienceDaily) 1月15日，利用细弱螺旋体（Treponema pertenue）所进行的遗传学研究，发现了支持梅毒是由哥伦布及其船员由美洲带往欧洲之理论的新证据。(NewScientist) 1月15日，古生物学家在乌拉圭海岸发现新啮齿类物种Josephoartigasia monesi长约53厘米的头颅化石，此种动物估计重量超过1000公斤，是已知曾存在过最大型的啮齿动物。(Naturen
15、ews) 1月11日，美国科学家利用RNAi技术检测数千个基因，进而辨识出273个与HIV病毒增殖有关的人类蛋白质，使爱滋病治疗除了传统针对病毒本身的药物以外，也可能以人类蛋白质为目标的疗法。 10月26日，DNA双螺旋结构的主要发现者之一詹姆斯沃森，从工作了43年的冷泉港实验室退休辞职，原因是由于先前所发表的争议性种族言论。 10月8日，2007年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，两名美国科学家马里奥R卡佩奇、奥利弗史密斯和英国科学家马丁J伊文思获得此奖项。 9月20日，美国自然史博物馆与菲尔德自然史博物馆的古生物学家，在一具1998年出土于蒙古的迅猛龙化石标本上，发现了羽茎瘤（quill knobs）的存在，显示这类生物身披羽毛。自然杂志公布全球首个个人基因组图谱2008年世界进入个人基因组时代，从4月开始，相继有DNA之父詹姆斯沃森基因组图谱、首个女性基因组图谱、首个癌症基因组图谱、首个汉人基因组图谱出炉。这些成果为疾病的研究带来新的视野。2008年度诺贝尔奖2008年，病毒学家和GFP专家是诺贝尔奖的最大赢家，生理或医学奖授予了发现艾滋病病毒和人类乳突淋瘤病毒的三位科学家，而化学奖授予了GFP领域的三
