【专题9】生物技术实践

专题92011届生物二轮复习【专题九】生物技术实践【考情分析】本专题内容包括选修一生物技术实践的全部内容。本部分内容在高考中以非选择题呈现的较多，多为二选一模式。本专题内容在高考中的主要考点有：微生物的培养基的配制、消毒、灭菌、计数分离等技术，尤其是培养和分离；传统发酵食品制作的原理、过程、条件控制；花药离体培养技术的操作及与植物组织培养的区别；植物有效成分的提取的原理、方法等；DNA、蛋白质的提取、分离的原理、方法与装置。【知识网络】蛋白质提取和分离PCR技术应用其他现代生物技术植物组织培养测定微生物数量发酵生产特定产物微生物分离和培养微生物的利用生物技术实践制定和应用固定化酶测定酶的活力探讨酶在食品制造和洗涤方面的应用酶的应用提取生物材料中特定成分食品发酵的基本方法测定食品加工中的有害物质食品加工【知识综合】一、传统发酵技术的应用 1几种传统发酵技术的比较菌种生活方式原理发酵条件操作提示果酒酵母菌兼性厌氧型C6H12O6 2C2H5OH+ 2CO2 温度：1825，最适温度为20。PH；5.06.0 呈酸性。氧气：先期通O2，目的是使酵母菌大量繁殖，然后密闭发酵生产酒精。选材和材料处理；防杂菌污染；控制发酵条件；正确使用发酵装置。果醋醋酸菌好氧型C2H5OH+ O22CH3COOH+H2O温度：3035。前期和中期，不需通入氧气，目的是进行酒精发酵，接种后需保持氧气充足。腐乳毛霉需氧型蛋白酶蛋白质 多肽、氨基酸、脂肪酶脂肪甘油、脂肪酸温度为1518 ，此温度不适于细菌、酵母菌和曲霉的生长。防杂菌污染；控制盐、酒、辛香料用量；控制前、后期发酵条件。泡菜乳酸菌厌氧性在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料防杂菌污染，密封严密。选择气密性好的泡菜坛；控制腌制条件。二、微生物的培养及应用1、消毒和灭菌的区别使用方法产生的结果常用的方法应用的范围消毒较为温和的物理或化学方法仅杀死物质表面或内部一部分对人体有害的微生物煮沸消毒法一般物品巴氏消毒法不耐高温的液体化学药剂消毒法用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源等灭菌强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子灼烧灭菌接种工具干热灭菌玻璃器皿、金属工具高压蒸汽灭菌培养基及容器的灭菌2、微生物的纯化（1）平板划线法：操作简单，但是单菌落不易分离（2）稀释涂布平板法：操作复杂，但是单菌落易分离3、微生物的分离和计数（1）分离：选择培养基（2）计数：常用方法有稀释涂布平板法和显微镜直接计数。稀释涂布平板法统计样品中菌落的数目往往比实际数目低。这是因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。三、植物组织培养1、原理：细胞的全能性2、花粉植株的产生和植物茎的组织培养的比较项目月季的花药培养菊花茎的组织培养相同点原理细胞的全能性过程脱分化、再分化不同点操作流程制备培养基外植体消毒接种培养移栽栽培选材材料消毒接种和培养筛选和诱导移栽栽培选育四、酵母细胞的固定化（1）常用方法 包埋法：适合于较大的细胞适用于酶的固定 化学结合法物理吸附法（2）直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较方法优点缺点直接使用酶催化效率高、耗能低、污染低对环境条件非常敏感、易失活；难回收，成本高，影响产品质量固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离；可以反复利用不利于催化一系列的酶促反应固定化细胞成本低、操作容易反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降五：五种重要物质的提取（1）提取方法总结提取物质提取方法提取原理步骤DNA盐析法DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同；DNA不溶于酒精，但某些蛋白质则溶于酒精溶解在2mol/L的NaCl溶液中；加水稀释至0.14mol/LNaCl溶液使DNA析出过滤；加入冷却酒精析出。血红蛋白凝胶色谱法根据相对分子质量的大小样品处理；粗提取；纯化；纯度鉴定电脉法根据各种分子带电性质差异及分子本身大小、形状的不同玫瑰精油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水蒸气蒸馏；分离油层；除水过滤橘皮精油压榨法通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油石灰水浸泡、漂洗；压榨、过滤、静置；再次过滤胡萝卜素萃取法使提取物溶解在有机溶剂中，蒸发后得到提取物粉碎、干燥；萃取、过滤；浓缩（2）DNA粗提取与鉴定 哺乳动物成熟的红细胞中不含细胞核，不适于作DNA提取的材料，但却是提取血红蛋白的理想材料。实验过程中两次用到蒸馏水：第一次目的是使成熟的鸡血细胞涨破释放出DNA，第二次目的是稀释NaCl溶液。鉴定DNA加入二苯胺试剂并沸水浴加热，观察是否出现蓝色。注意事项：经以血液为材料时，需加入柠檬酸钠抗凝，搅拌动作在轻缓，二苯胺在现用现配 （3）血红蛋白的提取和分离操作程序样品处理：红细胞的洗涤（除去血浆蛋白等杂质）、血红蛋白的释放（使红细胞胞破裂，血红蛋白释放出来）、分离血红蛋白溶液（经过离心使血红蛋白和其他杂质分离开来）。粗分离透析：除去样品中分子量较小的杂质。纯化：一般采用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化。纯度鉴定：一般用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳方法，来测定蛋白质的分子量。【典例导航】1、（2010全国理综I卷34,12分）下列是与微生物培养有关的问题，请回答： （1）某细菌固体培养基的组成成分是KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4、葡萄糖、尿素、琼脂和蒸馏水，其中凝固剂是，碳源是，氮源是。已知只有能合成脲酶的细菌才能在该培养基上生长，故该培养基属于培养基。按照化学成分分类，该培养基属于培养基。从同化作用类型上看，用该培养基培养的细菌属于。 （2）将少量细菌接种到一定体积的液体培养基中，适宜条件下培养，定时取样测定菌体数目，以时间为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标，可得到细菌的曲线。该曲线中以菌体数目的对数作为纵坐标的原因是。实验室中，为了获得形态和生理特征一致的菌体，一般应在期取材；在生产中，常搜集培养至期的细菌用于次级代谢产物的提取。答案：（1）琼脂 葡萄糖 尿素 选择 合成 异养型（2）群体生长 菌体数目往往非常大，且变化率也很高，以菌体数目的对数为纵坐标有利于作图 对数 稳定解析：本题主要考查学生的理解能力，考查微生物的营养。第（1）小题，该培养基中，琼脂为凝固剂，葡萄糖为碳源，尿素为氮源；由于只有能合成脲酶的细菌才能在该培养基上生长，可以用来选择出能够合成脲酶的细菌，在功能上称为选择培养基；由于其化学成分明确，故又称为合成培养基；由于该培养基中存在着有机碳源葡萄糖，故可推测从同化作用类型上看，用该培养基培养的细菌属于异养型。第（2）小题，在恒定容积的液体培养基上培养微生物，定期取样，然后以时间为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标，所得的曲线称为微生物的群体生长曲线，之所以以菌体数目的对数作为纵坐标的原因是菌体数目往往非常大，且变化率也很高，直接以菌体数目为纵坐标不利于作图。实验室中，为了获得形态和生理特征一致的菌体，一般应在对数期取材；在生产中，常搜集培养至稳定期的细菌用于次级代谢产物的提取。2、（2010海南卷25,18分）选修模块1：生物技术实践葡萄发酵可产生葡萄酒，请利用相关的知识回答问题：注：各发酵瓶的左侧管为充气管，右侧管为排气管（1）利用葡萄制作葡萄酒的过程中，发挥作用的微生物是 。（2）该微生物通过无氧呼吸可分解 ，产生的终产物是 和 。（3）甲、乙、丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中，在温度等适宜的条件下进行发酵，如图所示。发酵过程中，每隔一段时间均需排气一次。据图分析，甲和丙同学的操作有误，其中甲同学的错误是 ，导致发酵中出现的主要异常现象是 。丙同学的错误是 ，导致发酵中出现的主要异常现象是 。上述发酵过程结束后，甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是 、 、 。（4）在上述制作葡萄酒的过程中，假设乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开，该操作错误是 。答案：（1）酵母菌（2分）（2）葡萄糖乙醇CO2（每空1分，共3分）（3）未夹住发酵瓶的充气管（2分）发酵液从充气管流出，发酵液变酸（1分）瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口（2分）葡萄醋（或果醋）（2分）葡萄酒（或果酒）（1分）葡萄酒（或果酒）（1分）（4）未及时排气（2分）解析：在制作各种酒的时候，常用酵母菌做菌种。酵母菌进行无氧呼吸分解葡萄糖，产生酒精和二氧化碳；酵母菌酒精发酵进行的是无氧呼吸，所以甲同学未夹住发酵瓶的充气管，导致有氧气进入，导致葡萄糖被氧化。酵母菌是属于厌氧型微生物，在有氧气时，能进行有氧呼吸，酵母菌进行有氧呼吸时，能产生较多的二氧化碳，使发酵液从充气管流出，发酵液变酸；而丙同学的错误是瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口，抑制了发酵的进行。一般来说，发酵液不超过容器的2/3。上述发酵过程结束后，甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是葡萄醋、葡萄酒、葡萄酒。3、（2010全国新课标37,15分）下列是与芳香油提取相关的问题，请回答：（1）玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是玫瑰精油具有 的性质。蒸馏时收集的蒸馏液 （是、不是）纯的玫瑰精油，原因是 。（2）当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸馏过程中，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间 。当原料量等其他条件一定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是 。（3）如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会 ，原因是 。（4）密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度 的地方，目的是 。（5）某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如图所示。提取精油时采摘花的最合适时间为 天左右。（6）从薄荷叶中提取薄荷油时 （能、不能）采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是 。答案：（1）易挥发、难溶于水、化学性质稳定 不是 玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物。（2）蒸馏温度 在一定的时间内提取量随蒸馏时间的延长而增加，一定时间后提取量不再增加。（3）下降 部分精油会随水蒸气挥发而流失。（4）较低 减少挥发（或防止挥发）（5）a （6）能 薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似。解析：解析：植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等，具体采用哪种方法要根据植物原料的特点来决定。而水蒸气蒸馏法是植物芳香油提取的常用方法，它的原理是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，混合物又会重新分成油层和水层。玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏，所以选用水蒸气蒸馏法提取。【专题训练】1、刚果红染色时，加入刚果红应在 ( ) 制备培养基时 梯度稀释时 倒平板时 涂布时 长出菌落时 A B C D2、微生物的接种技术最常用的有 平板划线法 稀释涂布平板法 斜面接种 穿刺接种 A B C D3、分离纤维素分解菌的实验过程中操作有误的是（）A经选择培养后将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上B富集培养这一步可省略，但培养纤维素分解菌少 C经稀释培养后，用刚果红染色D对照组可用同样量的培养液涂布到不含纤维素的培养基上4、植物组织培养的培养基中加有激素。下表是培养基中两种植物激素在不同比例时的实验结果，请分析回答：实验组别1234激素种类及浓度关系6BA6BAIBA6BAIBA6BAIBA结果组织块产生愈伤组织愈伤组织分化出芽愈伤组织不断生长愈伤组织有长根趋势（1）6BA属于_类激素，其作用是_。（2）IBA属于_类激素，它在本实验中的作用是_。（3）在植物组织培养中，脱分化可用的激素组合是实验_中的激素浓度关系，再分化时可用的激素组合是实验_中的激素浓度关系。（4）植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有_，它的成分至少应该含有_等。（5）判断愈伤组织是否产生，依据是：看是否产生了_的细胞。5、如下表所示为某微生物培养基的配方，请回答： 成分 含量 NaNO3 3 g K2HPO4 1 g KCl 0.5 g MgSO47H2O 0.5 g FeSO4 0.01 g (CH2O) 30 g H2O 1 000 ml 青霉素 0.1万单位 （1）依物理性质，该培养基属于 培养基。依用途划分，则属于 培养基。（2）根据培养基原料，所培养微生物的同化作用的类型是 ，培养的微生物可能是 。（3）该培养基中的碳源是 。不论何种培养基，在各成分都溶化后分装前，要进行的是。（4）若用该培养液培养纤维素分解菌，应除去的物质是 ，应加入的物质是 ，为检测纤维素分解菌的存在与否还应加入，将呈反应。6、请分析回答下列有关生物技术实践方面的问题：(1)微生物培养基一般都含有：水和无机盐以及 (2)在微生物接种过程中，试管口需要通过酒精灯火焰，其目的是 。(3)某同学用稀释涂布平板法测定一个土壤样品中的细菌数(取10g该土壤加90ml_。无菌水制成稀释液)。在对应稀释倍数为106的培养基中统计3个平板上的菌落数分别为：121、212、256则每克该土壤样品中的菌落数为 。(4)分离分解尿素的微生物的实验流程包括：土壤取样、梯度稀释、样品涂布到 培 养基上、挑选 。(5)植物组织培养技术基本操作的正确顺序是 。 外植体消毒 制备MS培养基 接种 培养 栽培 移栽A BC D(6)在植物组织培养过程中，往往需要使用植物激素启动细胞分裂，人为地控制细胞的 和 。(7)通过电泳法分离提纯蛋白质时，影响蛋白质迁移速率的因素是蛋白质分子的带电性质、分子大小以及 。(8)PCR反应过程中需要DNA聚合酶参与的是 阶段。(9)根据果胶酶在果汁生产中的作用的系列实验结果回答下列问题：能正确表示温度对果胶酶活性影响的曲线是 能正确表示pH对果胶酶活性影响的曲线是 在原材料有限的情况下，能正确表示相同时间内果胶酶的用量对果汁产量影响的曲线是 。 (10)某种全自动洗衣机的水温有冷水、45温水、90C热水三种设置，洗涤方式有直接洗涤和浸泡20分钟后洗涤两种设置。如果用加酶洗衣粉洗涤有陈旧牛奶渍的棉质衣服，洗衣机选择哪种水温和洗涤方式洗涤效果最好? (11)用含有蛋白酶的洗衣粉洗涤丝绸衣物和羊毛衣物是否合适?为什么? 7、下面是果酒和果醋制作的实验流程和发酵装置。根据图示回答下列问题： （1）果酒和果醋的制作分别利用了酵母菌和 两种微生物的发酵原理。后者在结构上的主要特点是 。 （2）图2装置中的充气口在 过程中要关闭。否则发酵液就可能变酸，请写出其反应式 ；而排气口在该过程中应开放，排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是 。 （3）影响上述微生物发酵的主要因素有 （两项即可），果汁发酵后，是事有酒精产生，可以用 来检验，在酸性条件下呈现 色证明有酒精产生。 （4）在制葡萄酒的过程中，在不同