1、ISBN 978-7-5499-9384-09 787549 993840审批号：苏费核（2021年）0381号举报电话：12315定价：11.12元主编责任编辑出版发行排版印刷厂址开本印张版次印次书号定价盗版举报普通高中教科书生物学 选择性必修3生物技术与工程汪 忠李?江苏凤凰教育出版社（南京市湖南路1号A楼 邮编210009）南京紫藤制版印务中心江苏凤凰盐城印刷有限公司（电话：0515-88153008）盐城市亭湖开发区希望大道中路70号（邮编224001）890毫米 240毫米/9.2521年6月第1版21年6月第1次印刷 978-4999384-011.12元83658579苏教版图书
2、若有印装错误可向出版社联系调换质量热线：025-83658528025-83658526书名第一章发酵工程第一节 发酵工程的培养基5培养基的类型和基础培养基6特殊培养基7边做边学 搜集有关微生物培养基的资料8走进实验室 配制马铃薯葡萄糖琼脂培养基9第二节 发酵工程的无菌技术13发酵工程的灭菌方法14发酵工程的灭菌设备15发酵工程的无菌操作器具18微生物接种和传代的无菌技术19边做边学 斜面接种和培养酵母菌20微生物分离、纯化和培养的无菌技术21走进实验室 通过平板划线法获得纯化的酵母菌菌落22走进实验室 分离土壤中分解尿素的细菌并进行计数24第三节 传统发酵技术和产品27传统发酵技术的本质是微
3、生物的天然发酵28?传统发酵技术生产的食品28?边做边学 水果的发酵加工制作果酒和果醋30走进实验室 制作酸奶31第四节 发酵工程及其应用34发酵工程利用了微生物的特定功能35发酵工程的一般过程36发酵工程应用广泛39边做边学 调查发酵工程在生活中的应用实例39目录绪论1第三章基因工程第一节 基因工程及其技术85基因工程是在多学科基础上发展而来的86基因工程的基本工具87聚合酶链式反应（PCR）技术90走进实验室 利用PCR技术扩增DNA片段并完成电泳鉴定91基因工程的基本操作程序94边做边学DNA的粗提取和鉴定96第二章细胞工程第一节 植物细胞工程46植物组织培养技术47走进实验室 天竺葵的
4、组织培养49植物体细胞杂交技术52第二节 植物细胞工程的应用57植物组织培养技术的应用58植物细胞培养技术的应用60第三节 动物细胞工程及其应用63动物细胞核移植技术及其应用64动物细胞培养技术及其应用65动物细胞融合技术及其应用66边做边学 搜集单克隆抗体在临床上实际应用的资料68干细胞技术及其应用69第四节 胚胎工程及其应用72哺乳动物胚胎发育的基本过程73体外受精技术76胚胎移植技术78胚胎分割技术80第二节 基因工程的应用价值102基因工程在农牧业中的应用价值103基因工程在食品业中的应用价值105基因工程在医药业中的应用价值105第三节 蛋白质工程109蛋白质工程是基因工程的延伸11
5、0蛋白质工程的设计思路与应用112第一节 转基因产品的安全性119日常生活中的转基因产品越来越多120转基因产品与技术的安全问题受到关注122边做边学 开展“转基因食品是否安全”的辩论122第二节 我国禁止生殖性克隆人126治疗性克隆和生殖性克隆本质不同127设计试管婴儿与治疗性克隆128边做边学 搜集设计试管婴儿技术的资料128生殖性克隆人面临诸多问题129?边做边学 搜集我国对待生殖性克隆人态度的资料129第三节 禁止生物武器132生物武器的危害133边做边学 搜集历史上使用生物武器的资料133我国反对生物武器及其技术和设备的扩散134第四章生物技术安全与伦理问题绪绪论论一、为什么要学习“
6、生物技术与工程”模块？生物技术和生物工程是既相互联系又有明显区别的两个概念。生物技术是以生物学理论为基础，结合其他基础科学，采用先进的科学技术手段，改造生物体或加工生物原料，以便为人类生产出所需产品或达到某种目的。生物技术不仅与生产相关，在基础研究方面，人们利用该项技术解决了许多过去无法解释的生物学重大问题。生物工程则是利用生物学知识与技术，操纵生物体遗传物质，从而获得具有特定的生物学功能的物质，并形成大规模的工业化生产，以满足人类生产生活的需要。简单地说，生物学是上游学科，偏重于理论性、前沿性和探索性的研究；生物技术是中游学科，偏重于实践与技术手段的研究；生物工程是下游学科，将实验成果转化为
7、实用的产品。那么，我们为什么要学习这些内容呢？首先，生物技术与工程发展迅猛，它们改变着社会与生活。21世纪以来的诺贝尔生理学或医学奖显示，许多科学发现和生物技术与工程有关（表1）。年份具体发现概述2001年发现细胞周期的关键调节因子2002年发现器官发育和细胞程序性死亡的遗传调控机理2003年在核磁共振成像方面的发现2004年发现嗅觉受体和嗅觉系统的组织方式2005年发现幽门螺杆菌及其与胃炎和胃溃疡的关系2006年发现RNA干扰双链RNA引发的沉默现象2007年在利用胚胎干细胞引入特异性基因修饰的原理上的发现2008年发现导致宫颈癌的人乳头状瘤病毒（HPV）发现人类免疫缺陷病毒2009年发现端
8、粒和端粒酶如何保护染色体2010年创立了体外受精技术2011年2012年发现成熟细胞可被重写成多功能细胞，细胞核重编程技术2013年发现细胞囊泡运输与调节机制2014年发现构成大脑定位系统的细胞2015年对于先天免疫系统激活原理的发现发现树突细胞和其在获得性免疫中的作用发现治疗丝虫寄生虫的新疗法发现治疗疟疾的新疗法2016年发现细胞自噬的机制2017年发现控制昼夜节律的分子机制2018年发现负性免疫调节治疗癌症的疗法表121世纪以来被授予诺贝尔生理学或医学奖的科学发现11900年科学的输血技术的应用让无数失血病人的生命得以延续；1928年青霉素的发现，使由细菌引起的传染病得到有效遏制；1965
9、年人工合成的牛胰岛素成为第一种“人工合成出来的生命物质”（图1）21世纪以来，发酵工程、细胞工程、基因工程等现代生物技术与工程的发展更加突飞猛进。其次，通过学习“生物技术与工程”模块的内容，我们能基于所学内容，积极思考与生物学有关的社会问题，尝试参与社会决策，承担一定的社会责任。随着社会的发展，生物技术与工程已经越来越广泛地应用到社会生产的各个方面，并对国民经济的增长起到巨大作用。学习“生物技术与工程”模块的内容，有助于我们理解科学、技术、社会的相互关系，包括理解生物科学技术对社会发展的作用，同时也了解技术可能带来的多方面影响。例如，有关生物技术与产品安全性问题备受社会关注，学习了本模块的内容
10、后，我们能利用生物学相关概念和原理，通过逻辑推理阐明个人立场，作出独立的决策。再如，我们能遵循正确的伦理道德，以敬畏生命的观念，针对生殖性克隆等社会热点问题进行科学判断。二、“生物技术与工程”模块有哪些学习内容？生物技术与工程对社会的影响早就成为大众关注的问题之一。我们将在“生物技术与工程”模块中学习哪些内容呢？“生物技术与工程”模块仅选取了生物学相关方面的最基本的内容。例如，我们会学到有关发酵工程、细胞工程、基因工程的相关知识，以及在此基础上认识有关生物技术与工程的安全与伦理问题。这些都将有助于我们形成四个大概念：“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”“细胞工程通过细胞水
11、平上的操作，获得有用的生物体或其他产品”“基因工程赋予生物新的遗传特征”和“生物技术在造福人类社会的同时也可能会带来安全与伦理问题”（图2）。图1我国科学家在进行牛胰岛素的合成实验图2“生物技术与工程”模块主要学习内容发酵工程为人类提供多样化的生物产品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动物细胞培养、核移植、细胞融合和干细胞技术以及胚胎工程等得到广泛应用蛋白质工程是基因工程的延续细胞工程通过细胞水平上的操作，获得有用的生物体或其他产品基因工程赋予生物新的遗传特征生物技术在造福人类社会的同时也可能会带来安全与伦理问题植物的组织培养和体细胞杂交等技术得到广泛应用重组DNA技术得到
12、广泛应用社会广泛关注转基因产品的安全性问题有目的地获取纯净的微生物培养物中国禁止生殖性克隆人，禁止生物武器2学习了这些内容，我们能理解日常生活中的腐乳、抗生素等都与发酵工程有关；也能认识到利用组织培养技术可以大规模培养花卉，利用体细胞克隆技术可以培育出克隆羊多莉；还能参与有关转基因产品或生殖性克隆人安全和伦理问题的社会讨论，并作出相应决策等。三、如何学习“生物技术与工程”模块的内容？“生物技术与工程”模块要求我们重点理解的大概念和若干重要概念中，有些内容我们在必修模块已经有了初步的了解，有些则可能第一次接触。学习本模块的内容要特别注意以下几个方面。首先，要积极参与实验活动。“生物技术与工程”模
13、块是偏重实践类的课程，其中的实验活动是本模块的重要组成内容，也是我们学习的基本形式之一。这些实验活动对我们掌握四个大概念及若干重要概念有很大的帮助。通过实验活动感悟到生物技术与工程在生产生活中的实际应用价值，是我们达成生物学学科核心素养的重要支撑。“生物技术与工程”模块中的实验活动有的是定性的，有的是定量的。我们不仅要重视定性的实验活动，也要重视定量的实验活动。因为在定量的实验活动中，我们可以学习相关的测量方法，实事求是地记录、整理和分析实验数据，定量表述实验结果，从而了解科学探究的本质。在实验中我们要注意安全地使用实验器具（如解剖器具、玻璃器皿、酒精灯）和实验药品（如酸、碱试剂），这些也是生
14、物学实验的基本技能。注意妥善处理实验废弃物是实验操作的基本要求，也是环境保护意识的具体体现。其次，要关注科学、技术和社会的相互关系。“生物技术与工程”模块的重要主线之一是注重科学、技术和社会的相互关系。科学、技术和社会相互关系的问题涵盖面很广，包括全球的、国家的和地区的科学技术与社会生活、生产发展相关的问题。我们可以结合所学内容，从关注本地区问题开始，或从图书、报刊和网络获取的问题开始，积极思考与生物学有关的社会问题，理解生物科学技术对社会发展的作用，同时也了解生物技术的发展可能带来的多方面影响。了解科学、技术和社会的相互关系，关注并参与和生物科学技术有关的个人与社会问题的讨论和决策，是生物科
15、学素养的重要组成部分，也是我们形成对自然和社会的责任感的重要途径。我们可以针对具体事例开展调查、研究、讨论等活动，认识生物学与社会发展的紧密联系，并在此基础上尝试参与社会决策。3发酵工程常用的大型发酵罐日常生活中，我们所熟知的腐乳、酱、醋、豆豉、泡菜等都是传统发酵技术的产品。现在，在传统发酵技术的基础上，发酵工程迅速崛起，通过大型发酵罐等精良设备和先进技术，人们正在生产出更加多样化的产品。我们能说出日常生活中与发酵工程有关的产品吗？这些产品是如何生产出来的？发酵工程对我们的生活和生产还有哪些重要影响？第第一一节节发发酵酵工工程程的的培培养养基基说起发酵工程（fermentation engin
16、eering），我们首先就会想到培养基。我们一般都有这样的经验，一碗米饭放置在温暖环境下，几天后会长出许多细菌和霉菌，这碗米饭就成了培养细菌和霉菌的培养基。米饭中不仅含有大量的淀粉，还含有一定量的蛋白质和脂肪。当然，发酵工程中的培养基绝不像一碗米饭那么简单。那么，发酵工程中的培养基究竟是什么呢？事实：1.谈到培养基还需要从琼脂说起。琼脂是从某些藻类细胞中提取出来的物质，主要包括琼脂糖（一种多糖）和小分子果胶两种成分。绝大多数生物包括微生物都不能利用它们。所以，在纯琼脂（含水）培养基上，一般也没有微生物可以生长。但是，如果在琼脂中添加一定量的碳源、氮源物质，就可能成为微生物培养基。2.美国一位微生物学家在她八岁的儿子从外面玩耍回来之后，让他用右手在添加了水、碳源和氮源等物质的琼脂培养基上按了一下。接着，她将这个培养皿放在恒温箱中培养了48 h，得到如右图所示的微生物菌落分布（图1-1-1）。思考：1.分析 有人认为，上述事实能说明碳源和氮源等物质是许多微生物生长发育所需要的营养物质。我们认同这样的观点吗？2.推测 根据我们对微生物和动植物的了解，如果发酵工程需要配制培养基以培养某些微生物