2025年高中生物選擇性必修3的12個疑難問題選擇性必修3的12個疑難問題【問題1】大腸桿菌能生產糖蛋白嗎？【解答】干擾素有兩種類型,一種是天然干擾素；另一種是重組干擾素,是通過基因工程技術生產的。研究表明，以基因工程和發酵工程為手段,用大腸桿菌生產出來的干擾素是沒有糖鏈的,化學本質雖不是糖蛋白,但同樣能夠抑制病毒在細胞內的增殖,增強T、B淋巴細胞的功能,加強巨噬細胞的吞噬作用和對癌細胞的殺傷作用,也是干擾素。真核細胞給蛋白加上糖鏈后,能夠幫助蛋白折疊成正確的構像,

同時糖鏈有助于蛋白質的溶解,防止蛋白聚集沉淀,從而能使糖蛋白分泌到細胞外。而在大腸桿菌表達的非糖基化蛋白常常會聚集成不溶性的包涵體。一方面,包涵體中的蛋白是沒有生物活性的,需要通過后續的溶解、純化、復性等使其變成有生物活性的蛋白[1]；另一方面,一些糖蛋白在去除糖鏈后盡管仍具有一定的生物活性,但是易被蛋白酶降解。因此,真核細胞表達的干擾素需要糖鏈來穩定結構、幫助溶解,

并通過轉運系統分泌到細胞外,以達到抗病毒、抗腫瘤的功效。目前科學家發現某細菌里存在生產糖蛋白的基因簇,科學家用基因工程方法將這套基因簇克隆至大腸桿菌內進行表達,使得大腸桿菌也能夠生產出相應的糖蛋白[2]?！局饕獏⒖嘉墨I】[1]夏啟玉,肖蘇生等,鄧柳紅.2008.包涵體蛋白的復性研究進展[J].安徽農業科學,

36(14):5801～5803[2]王宏華,凌紅麗.2008.乳糖誘導重組雞γ干擾素基因在大腸桿菌中的表達[J].中國動物檢疫,

25(6):25～27

【問題2】蛋白質的分離純化有哪些方法？【解答】蛋白質的分離方法除了教材介紹的凝膠色譜法之外，還有以下幾種方法：1、粗提取方法有鹽析沉淀法、等電點沉淀法、有機溶劑沉淀法[1]；2、離心法有差速離心法、密度梯度離心法[1]；3、精提取方法有離子交換層析、疏水相互作用層析、置換層析、親和層析、高效液相色譜、聚丙烯酞胺電泳、等電聚焦電泳[2]、毛細管電泳；4、此外，還有雙水相萃取技術、濁點萃取法、反膠團萃取等方法[1]。迄今為止，我國還沒有研究單一的蛋白質分離方式，不能利用合理的措施提升其純度與分離效果。還需要利用物理與化學方式對其分離處理，在多種方法聯合的情況下，確保蛋白質的分離純化符合規定。【主要參考文獻】[1]張向陽主編.醫學分子生物學[M].

南京，江蘇鳳凰科學技術出版社,2018.02：272-274.[2]HeyJ，PoschA，CohenA，etal.Fractionofcomplexproteinmixturesbyliquid－phaseisoelectricfocusing［J］.MethodsinMolecularBiology，2008，424:225－239.【問題3】動物細胞培養的代數是細胞分裂次數嗎【解答】原代培養是指從機體組織分離后立即在體外進行首次培養，使其在合適的條件下增殖到第一次傳代階段的培養階段。這樣培養的細胞稱為原代細胞。原代細胞與機體組織在形態結構和功能上很相似，細胞移動活躍，細胞分裂不旺盛[1]。傳代培養是指當培養容器內培養的體外動物細胞增殖達到一定密度后，因為生存空間和營養有限，細胞會停止分裂增殖，這時需要分離到多個容器中繼續培養，使細胞繼續生存增殖，進行一次分離再培養稱之為傳一代，這樣培養的細胞稱為傳代細胞[2]。綜上所述，動物細胞培養的代數是指分瓶的次數，而不是分裂次數?！局饕獏⒖嘉墨I】[1]金征宇[等]主編.基因與納米探針醫學分子成像理論與實踐[M].天津科學技術出版社,

2017:807.[2]劉斌.細胞培養[M].北京/西安:世界圖書出版公司,2018.01:62.【問題4】高壓蒸汽滅菌前為什么要將鍋內冷空氣排盡？【解答】高壓蒸汽滅菌鍋內蒸汽的溫度不僅與壓力有關，而且與蒸汽的飽和度有關。滅菌鍋內冷空氣未排盡時，即使蒸汽壓力達到要求，氣壓針所指的壓強不是飽和蒸汽產生的壓強。相同的壓強，混有空氣的蒸汽其溫度低于飽和蒸汽所產生的溫度，溫度上不到相應的高度[1]，而且還影響高壓蒸汽穿透被滅菌物品的能力，因此完全排除鍋內空氣使鍋內全部是水蒸氣，滅菌才能徹底。故首先要打開進氣閥門，引導外源蒸汽進人夾層，冷空氣與冷凝水由夾層的阻氣器排出，大約需要10min后，再打開進氣閥，蒸汽即進入鍋內，如此充分的時間即可排除冷空氣。如何判斷冷空氣是否排盡，可觀察排氣口的氣體，若排氣口氣體呈白色霧狀；或在排氣口出口處連接一橡皮管，將另一端插入冷水盆中，若管內排出氣體在冷水中產生氣泡，表示鍋內空氣尚未排盡，需要繼續排氣。若不產生氣泡，表示鍋內空氣已基本排盡。當壓力表顯示鍋內達到所需溫度時，應盡量關小排氣閥以防蒸汽損失，造成鍋內缺水，但注意關閉不能太緊，應稍有氣體排出，保持溫度壓力相匹配[2]?！局饕獏⒖嘉墨I】[1]許曉風主編；周學，袁學智，夏文靜，張亮，吳金龍，姜海建副主編.大學實驗室基礎訓練教程[M].南京：東南大學出版社,2018.06:78.[2]王芳，李濱，郭恒俊，郭興啟.高壓蒸汽滅菌鍋的使用[J].實驗室科學,2008,(6):155.【問題5】何為基因融合技術【解答】人教版選擇性必修3第92頁，對基因融合技術只介紹一句話，那么該技術具體怎樣融合基因，獲得的蛋白質活性怎樣，具有哪些實際意義呢？基因融合技術是將不同的基因連接起來從而表達具有復合功能的融合蛋白，構建融合蛋白的基本原則是：將第一個蛋白基因的終止子刪除，再接上帶有終止子的第二個蛋白基因，即可實現2個基因的融合表達[1]。融合蛋白除了具有衍生因子的雙重活性外，其各自的活性可能發生如下變化。（1）一些融合蛋白的活性較各自野生型低；（2）活性與野生型因子活性的相加作用一致；（3）融合蛋白的活性高于衍生因子的相加活性；（4）人工構建的新蛋白可能具有與衍生因子無關的新活性。構建融合蛋白技術具有以下實際意義：（1）有利于回收目的蛋白質；（2）產生新的多功能蛋白；（3）利于檢查和產物定位；（4）避免產物的快速溶解；（5）外源蛋白定位在宿主的不同區段；（6）融合蛋白在體外切割提高產量穩定性；（7）研究蛋白質結構[2]?！局饕獏⒖嘉墨I】[1]張德華.蛋白質與酶工程[M].合肥：合肥工業大學出版社.2015：68[2]劉巖等.基因融合技術及其應用[J].農業生物技術學報.2006,02:273-278【問題6】基因的定點突變技術是怎樣操作的【解答】一般來說，基因突變是不定向的，是隨機的，且突變頻率非常低。而通過定點突變技術，可以對某個已知基因的特定堿基進行定點增刪或轉換，最終改變對應的氨基酸序列和蛋白質結構。目前常用的基因定點突變技術有三種：1、寡核苷酸介導的定點突變該方法以

M13噬菌體的單鏈環狀DNA為載體。首先將目的基因插入到

M13噬菌體的正鏈DNA上，制備含有目的基因的單鏈DNA。再使用含有突變堿基的寡核苷酸片段作引物，啟動單鏈DNA分子復制，這段寡核苷酸引物便成為新合成的DNA的一部分，將其轉入細胞后，經過不斷復制，可獲得突變的DNA分子(

如下圖)，再經表達即可獲得改造后的蛋白質[1]。2、盒式定點突變該方法是利用一段人工合成的含有突變序列的寡核苷酸片段，取代野生型基因中相應序列。這種突變的寡核苷酸是由兩條寡核苷酸組成的，當其退火時，按設計要求產生克隆需要的黏性末端。由于不存在異源雙鏈的中間體，因此重組質粒全部是突變體(

如下圖)

[1]。3、PCＲ介導的定點突變PCＲ介導的定點突變一般需要4種引物，進行3次PCＲ反應。前兩次PCＲ反應擴增形成兩條雙鏈DNA片段，這兩條雙鏈DNA片段經過變性和退火形成具有3’凹末端的異源雙鏈分子，在Taq酶的作用下，產生含有重疊序列的雙鏈DNA分子，再用兩個外側引物進行第三次PCＲ擴增，便產生突變體DNA，然后再構建表達載體進行表達[2]?！局饕獏⒖嘉墨I】[1]ZollerMJ，SmithM．1982．Oligonucleotide－directedmutagenesisu-singM13－derivedvectors:anefficinetandgeneralprocedurefortheproductionofpointmutationsinanyfragmentofDNA．NucleicAcidsＲeserch，10(20):6487～6500[2]張浩．2000．定點突變技術的研究進展．免疫學雜志，2000（4）:108～110【問題7】聚乙二醇為什么能促使植物原生質體及動物細胞融合？【解答】聚乙二醇（PEG）是一種用于細胞融合中的優良化學促融劑。它具有強烈的吸水性以及凝聚和沉淀蛋白質的作用，能夠有效地促進植物原生質體以及動物細胞的融合。具體原因如下：一、聚乙二醇分子能改變各類細胞的生物膜結構，使兩細胞接觸點處質膜的脂類分子發生疏散和重組，由于兩細胞接口處雙分子層質膜的相互親和以及彼此的表面張力作用，從而使細胞發生融合，從而形成雜種細胞[1]；二、聚乙二醇的水溶性強，在液相介質中，其分子表面的醚鍵帶有微弱的負電荷，在Ca2+離子的參與下，可將帶正電的表面蛋白或帶負電荷的糖蛋白通過Ca2+橋相連，從而使細胞發生聚集、融合。在50%PEG中自由水消失，可導致細胞脫水而引起質膜結構變化和細胞融合。PEG用于細胞融合中的優點為：通用性強，可用于動、植物和微生物各種細胞；比仙臺病毒等易制備和控制；活性穩定，使用方便[2]?！局饕獏⒖嘉墨I】[1]蔣雪薇,王軍,朱雙,孫英杰,朱曉芹,劉江東.斑馬魚胚胎細胞和中國倉鼠卵巢細胞遠緣雜交融合條件的優化[J].氨基酸和生物資源,2016,(第3期).[2]郭偉.聚乙二醇水溶液性質及小分子的影響[D].貴陽：貴州大學,2018.【問題8】檸檬酸鈉的抗凝機制是什么？【解答】血液凝固分為三個主要階段：第一，凝血酶原激活物形成；第二，凝血酶原激活物催化凝血酶原轉變為凝血酶；第三，凝血酶催化纖維蛋白原轉變為纖維蛋白。這三個階段中，都需要鈣離子的參與，所以為防止血液凝固，必須除去鈣離子。而檸檬酸鈉中的檸檬酸根離子能和鈣離子結合，可以形成比較難解離的可溶性絡合物，使血液中的鈣離子減少，緩解鈣離子促進血液凝固的目的[1]?！局饕獏⒖嘉墨I】[1]封飛虎，王松主編.運動解剖生理學[M}.

武漢：華中科技大學出版社,2018.03:104【問題9】培養乳酸桿菌為什么要添加維生素？【解答】維生素是參與生物生長發育和代謝所必需的一類微量有機物質，在物質的代謝中有重要作用。

首先，由于乳酸桿菌缺乏一些生物代謝途徑，不能合成生長必需的氨基酸、維生素等物質，營養要求十分苛刻，必需依賴生長環境提供必需氨基酸、維生素等生長因子才能獲得高密度生長；其次，乳酸菌的蛋白分解能力很弱，必需依賴生長環境提供必需氨基酸、維生素等生長因子才能獲得高密度細胞培養[1]；另外，在培養基中添加維生素，能促進乳酸桿菌生長，降低菌體的死亡率；在菌體生長、細胞活性、產酸，以及乳酸生物合成中需要乳酸脫氫酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸脫氫酶和丙酮酸羧化酶，維生素能提高這些酶的活性，至少提高50%以上；能促進糖代謝途徑中與乳酸合成相關途徑的通量，使乳酸產量提高40%以上[2]。【主要參考文獻】[1]白鳳翎，

張柏林，

趙宏飛.

大豆蛋白水解物促酸奶乳酸菌增殖及生長動力學[J].食品與發酵工業,2012,1:51-56.[2]邱伙琴，徐國謙，莊英萍，儲炬，張嗣良.維生素對乳酸菌細胞活性和代謝途徑相關酶活性的影響[J].華東理工大學學報,2007,33(3):330-335.【問題10】平板劃線的操作只有一種方法嗎？【解答】平板劃線法在實際的操作中分為兩種：交叉劃線法和連續劃線法。交叉劃線法適用于含菌量多或含有不同細菌的培養物。操作方法見人教版選修一教材第18頁；連續劃線法適用于細菌數不太多的培養物，用接種環先沾取培養物，涂布于平板表面一角，然后連續作緊密的波浪式劃線，直至平板中央。轉動培養皿180，再從平板另一邊（不燒接種環）同樣劃至平板中央后培養，實質上屬于一種“由點到線”的劃法[1]。教材第14頁的右圖即可認為是運用的這種方法?！局饕獏⒖嘉墨I】[1]洪堅平，謝英荷等編著.農業微生物資源的開發與利用[M].北京：中國林業出版社,2000.08:43.【問題11】乳酸桿菌必須無氧培養么？【解答】厭氧菌通常是指一類只能在低氧分壓的條件下生長，而不能在空氣（18%氧氣）和（或）10％二氧化碳濃度下的固體培養基表面生長的細菌。

大多數乳酸桿菌屬于耐氧性厭氧菌。分子氧對它們無害，無論在有氧或無氧條件下都生長良好，好氧生長速率甚至可能高于厭氧生長速率；其產物有乳酸、乙酸和少量丙酮[1]。

在制作泡菜和酸菜的過程中就是利用乳酸菌的這一生理特點。由于乳酸桿菌生長旺盛產生大量乳酸，使環境的pH下降，從而抑制不耐酸的腐敗細菌的生長。而乳酸桿菌具有高度耐酸性，它的生長不受酸抑制。在制作過程中需要密封，隔絕空氣。這并不是為乳酸桿菌創造無氧的生長條件，而是為了抑制好氧腐敗細菌的生長[2]?！局饕獏⒖嘉墨I】[1]Elisa