高考生物二轮复习 专题讲练突破 专题9 生物技术实践课件.ppt

微生物的基本技术和应用 1 微生物的培养 灭菌 平板划线法 稀释涂布平板法 倒平板 平板划线 系列稀释 消毒 灭菌 灼烧灭菌 干热灭菌 高压蒸汽灭菌 2 应用 1 果酒 果醋及腐乳制作中主要微生物的比较 15 20d 7 8d 10 12d 制作时间 制腐乳 制果醋 制果酒 主要用途 15 18 30 35 18 25 适宜温度 异养需氧型 异养需氧型 异养兼性厌氧型 代谢类型 真核生物 原核生物 真核生物 生物分类 毛霉 醋酸菌 酵母菌 项目 2 其他方面的应用 固定化酶和固定化细胞a 过程 活化酵母细胞 配制 配制 混合 固定化酵母细胞 cacl2溶液 海藻酸钠溶液 包埋法 化学结合法 物理吸附法 植物的组织培养 植物细胞的全能性 愈伤组织 再分化 特定成分的提取与分离 填出以下表格有关五种生物成分提取的内容 0 14mol l 95 的酒精 盐析法 相对分子质量的大小 带电性质的差异及分子本身的大小 形状的不同 水蒸气蒸馏法 无水na2so4 压榨法 石灰水浸泡 萃取法 萃取 过滤 1 培养基对微生物的选择分析 微生物的培养和应用 2 微生物的分离与筛选 3 微生物在传统发酵技术中的应用 特别提醒 果酒和果醋发酵装置的设计思路1 充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的 排气口是在酒精发酵时用来排出二氧化碳的 出料口是用来取样的 2 排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接 其目的是防止空气中微生物的污染 3 使用该装置制酒时 应关闭充气口 制醋时 应将充气口连接气泵 输入氧气 2 泡菜制作过程中 乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行 的过程 该过程发生在乳酸菌细胞的 中 3 泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有 和 等 4 从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内 泡菜液逐渐变酸 这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是 原因是 解析 结合泡菜制作过程的相关知识回答问题 1 制作泡菜时需要先形成无菌环境 所用盐水需煮沸 以杀灭盐水中的杂菌 想要缩短制作时间 应该缩短菌株的生长时间 陈泡菜液中含有一定量的乳酸菌 这样菌体数量扩增速度会加快 2 乳酸菌为厌氧菌 进行无氧呼吸产生乳酸 该过程只能在细胞质中进行 3 温度过高 腌制时间过短 食盐用量不足等 容易造成杂菌大量繁殖 亚硝酸盐含量增加 4 从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内 氧气浓度逐渐降低 泡菜液逐渐变酸 不适宜杂菌生长 而适宜乳酸菌生长 因此乳酸菌数量增加 其他杂菌数量减少 答案 1 杀灭杂菌增加乳酸菌数量 2 无氧呼吸细胞质 3 温度腌制时间食盐用量 4 乳酸菌数量增多 杂菌数量减少乳酸菌比杂菌更为耐酸 1 影响植物组织培养的因素 1 内因 材料的种类 年龄 保存时间长短等 植物组织培养技术 2 植物激素与组织培养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 其作用及特点为 1 在生长素存在的情况下 细胞分裂素的作用呈现加强的趋势 2 使用顺序不同 结果不同 具体如下 2 图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是 培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值 填 高 或 低 时 有利于芽的分化 对培养基彻底灭菌时 应采用的灭菌方法是 3 图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是 用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时 常用的酶是 和纤维素酶 4 提取辣椒素过程中 萃取加热时需安装冷凝回流装置 其目的是 解析 1 植物组织培养的关键过程包括脱分化和再分化 由形成的愈伤组织再分化成具有根和芽的试管苗 2 在组织培养过程中 需要无菌无毒条件 一定的营养条件 激素条件和适宜的环境条件等 生长素含量高于细胞分裂素时 愈伤组织先分化出芽 反之 则先分化出根 制作植物组织培养等培养基时 需向培养基中加入琼脂进行凝固 并采用高压蒸汽法进行灭菌 3 将愈伤组织分离成单个细胞时需要酶解植物细胞壁 植物细胞壁的成分为纤维素和果胶 故需用纤维素酶和果胶酶 对植物外植体进行消毒 消毒所用的酒精体积分数为70 4 用萃取法提取植物有效成分时 应在瓶口安装冷凝回流装置 目的是防止加热时有机溶剂的挥发 答案 1 脱分化 或去分化 再分化 2 琼脂低高压蒸汽灭菌 3 70 果胶酶 4 防止有机溶剂挥发 1 dna和蛋白质技术 1 dna的粗提取与鉴定 基本原理 dna在不同浓度的nacl溶液中的溶解度不同 在0 14mol l的nacl溶液中的溶解度最低 dna不溶于酒精溶液 dna不被蛋白酶水解 dna与二苯胺发生蓝色反应 特定成分的提取与分离 主要步骤 选取材料 破碎细胞 获取含dna的滤液 去除滤液中的杂质 dna的析出与鉴定 注意事项 选择动物细胞时 细胞比较容易破碎 选择植物细胞时则要先溶解细胞膜 如加洗涤剂 研磨等 以哺乳动物红细胞为材料时 需向血液中加入柠檬酸钠抗凝 二苯胺需现用现配 2 pcr反应的原理 过程及结果 pcr原理在一定的缓冲溶液中通过控制温度并提供模板和原料 使dna复制在体外反复进行 pcr反应过程 结果a pcr一般要经历三十多次循环 每次循环都要包括变性 复性 延伸三步 b 两个引物之间的固定长度的dna序列呈指数扩增 3 血红蛋白的提取和分离 方法及原理 2 植物有效成分的提取 1 植物芳香油三种提取方法的比较 特别提醒 1 三种提取方法的选用是由植物原料的特点决定的 三种方法的原理和操作过程不同 但都需过滤 2 植物精油的提取实验为粗提取 可进一步提纯 3 纯植物精油的保质期较长 通常为1 2年 柠檬精油挥发较快 一般三个月即可挥发完 2 培养酵母菌r时 培养基中的蔗糖和硝酸盐可分别为酵母菌r的生长提供 和 3 从胡萝卜中提取胡萝卜素时 干燥过程应控制好温度和 以防止胡萝卜素分解 萃取过程中宜采用 方式加热以防止温度过高 萃取液浓缩前需进行过滤 其目的是 4 纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素 鉴定过程中需用胡萝卜素标准品作为 解析 1 接种微生物的方法主要是稀释涂布平板法和平板划线法 接种过程中为了避免杂菌的污染 要进行无菌操作 必须对接种环进行灼烧处理 2 在微生物培养过程中 蔗糖主要提供碳源 也可以作为能源物质 硝酸盐中含有氮元素 可提供氮源 3 提取胡萝卜素时 温度过高 时间过长会导致胡萝卜素分解 由于萃取剂通常具有挥发性 直接加热时挥发出来的有机溶剂遇明火易爆炸 故常采用水浴加热 萃取和浓缩前进行过滤是为了将原料中的不溶物滤去 4 提取出来的胡萝卜素往往不纯 鉴定时常用标准品作为对照 答案 1 稀释涂布平板法 或 稀释混合平板法 灭菌 或 防止杂菌污染 2 碳源氮源 3 时间水浴滤去不溶物 4 实验 对照 3 2013 江苏高考t18 b 从有机废水中分离微生物时 转换划线角度后需灼烧接种环再进行划线 4 2013 江苏高考t4 a 用洋葱进行dna粗提取和鉴定时 加入洗涤剂后用力进行快速 充分的研磨 提示 加入洗涤剂后研磨动作要轻缓 柔和 否则易产生大量的泡沫 不利于后续步骤的操作 5 2013 北京高考t5 d pcr呈指数扩增dna片段是因为上一轮反应产物可作为下一轮反应的模板 1 自然界中 环节需要的微生物大多分布在 的环境中 将从土壤中获得的微生物培养在以 为碳源 并加入 的培养基上筛选周围有 的菌落 2 据测定 环节常选择木霉 则 中获得的酶是 酶 该酶至少包括c1酶 cx酶 三个组分 3 生产中可以满足 环节的常见菌种是 过程要注意避免 为了确保获得产物乙醇 环节要注意 4 该技术虽然有广阔的前景 但存在酶的成本高等问题 为了降低成本所以要对其进行改进 首先要通过 等技术手段对产酶微生物改造 提高酶的产量 研析 答案 1 富含纤维素 其他答案合理给分 如落叶较多等 纤维素刚果红透明圈 2 纤维素葡萄糖苷酶 3 酵母菌杂菌污染发酵装置密闭 或保证无氧条件等 4 基因工程或诱导基因突变 方法总结 解答有关传统发酵技术制作的问题时 关键是由制作流程图中的菌种判断发酵的底物 继而运用制作原理 操作过程等知识解决相关问题 考情分析 近几年来 常以图像信息为载体 考查微生物的实验室培养 分离与计数及应用等 同时考查考生对实验数据的处理能力 试题常以非选择题形式呈现 如2013 四川高考t10 新课标全国卷 t39 江苏高考t14 2012 海南高考t30等 1 图甲中 过程 需要的酶有 为达到筛选目的 平板内的固体培养基应以 作为唯一碳源 过程需重复几次 目的是 2 某同学尝试过程 的操作 其中一个平板经培养后的菌落分布如图乙所示 该同学的接种方法是 推测该同学接种时可能的操作失误是 3 以淀粉为原料 用工程酵母菌和普通酵母菌在相同的适宜条件下密闭发酵 接种 菌的发酵罐需要先排气 其原因是 4 用凝胶色谱法分离 淀粉酶时 在色谱柱中移动速度较慢的蛋白质 相对分子质量较 解析 本题需要用基因工程操作的基本知识来解答 1 由图甲基因工程操作的基本过程可以看出 为基因工程中基因表达载体的构建过程 需要用到的工具酶有限制性核酸内切酶和dna连接酶 为筛选转基因酵母菌 需对酵母菌进行选择培养 即将酵母菌培养在以淀粉为唯一碳源的培养基中 为提高转基因酵母菌的纯度 需要多次筛选 2 分离纯化某种菌的常用方法有稀释涂布平板法和平板划线法 由菌落分布情况可以看出 该同学采用的是稀释涂布平板法 且由于涂布不均匀造成了乙图所示现象 3 由于工程酵母菌利用淀粉的能力强 发酵产生酒精和co2的速率较快 故需要先排气 4 利用凝胶色谱法分离蛋白质时 相对分子质量较小的蛋白质由于扩散进入凝胶颗粒内部而被滞留 洗脱所需时间较长 答案 1 限制性核酸内切酶 dna连接酶淀粉进一步筛选纯化获得分解淀粉能力强的酵母菌 2 稀释涂布平板法涂布不均匀 3 工程酵母工程酵母菌分解淀粉产生葡萄糖的能力强 导致酒精发酵产生co2的速率更快 4 小 解题时注意平板划线法适用于微生物的纯化 但不能用于微生物的计数 稀释涂布平板法常用于活菌计数 而显微镜直接计数法不能区分细菌的死活 用稀释涂布平板法进行计数时 为增强实验的说服力与准确性要设置重复组 生物技术在食品加工中的应用 1 向发酵瓶中加入5g酵母菌开始实验 发酵初期 通气阀 需要偶尔短时间打开 并在a通气口处打气 以利于 实验过程中 通气阀 需要偶尔短时间打开 目的是 2 第3天 取出少量发酵液 滴加含有 的浓硫酸溶液来检测酒精 3 检测后发现 尽管酵母菌菌种合适 淀粉酶解物充足 操作正确 发酵温度和ph适宜 但酒精含量 比预期低 他们展开了讨论 认为还有其他影响因素 如 请设计实验对此因素进行探究并预测实验结果 用表格形式呈现 用 表示酒精量 最高含量为 4 请对预测的结果进行分析 并得出结论 解析 1 结合酵母菌的呼吸方式和果酒的制作 对该装置分析如下 通气阀 为进气口 通入氧气有利于酵母菌大量繁殖 通气阀 为出气口 偶尔短时间打开的目的是排出酵母菌细胞呼吸产生的二氧化碳 2 检测酒精依据的原理是酒精能使酸化的重铬酸钾溶液变成灰绿色 3 依题意 排除了氧气 温度 ph 营养物质含量等因素的影响 故可能是培养液的浓度影响酒精的产生量 可以设计一系列不同浓度梯度的淀粉酶解物培养液进行实验 其他操作 条件等都相同且适宜 最后检测酒精的含量 4 若培养液的浓度过高 则酵母菌会因失水过多而死亡 影响酒精的产生量 答案 1 提供氧气使酵母菌大量繁殖排出产生的二氧化碳 2 重铬酸钾 3 淀粉酶解物浓度 4 一定范围内 随着淀粉酶解物浓度的增大 产生的酒精含量增多 但超过一定范围后 由于外界溶液浓度过高 酵母菌会因失水过多而死亡 产生的酒精含量反而减少 1 图1中x溶液为 2 图1中制备的凝胶珠用 洗涤后再转移到图2装置中 图2发酵过程中搅拌的目的是使 3 研究发现 固定化强度高的酵母颗粒发酵效果好 且稳定性高 使用寿命长 某机构利用上述装置 将2 2 5 3 的海藻酸钠分别用2 3 4 的x溶液进行凝胶化处理 所得到的固定化酵母颗粒的强度及在28 下发酵48h后的酒精产量见下表 由表格内容可以看出 随着x溶液浓度的增加 增加 凝胶固定化效果较好和酒精产量较大的海藻酸钠与x溶液浓度分别是 解析 图1所示为固定化酵母细胞的步骤 x溶液为cacl2溶液 其作用是使胶体聚沉 即使海藻酸钠形成凝胶珠 图2所示为发酵过程 因是无氧呼吸 故搅拌的目的只是增加培养液与酵母菌的接触面积 而不是增加溶氧量 分析表格可知 随着x溶液浓度的增加 酵母细胞的固定化强度增加 海藻酸钠浓度为2 时酒精产量较大 x溶液浓度为4 时固定化强度较大 答案 1 cacl2溶液 2 蒸馏水培养液与酵母菌充分接触 3 固定化强度2 4 生物技术在物质提取及分离方面的应用 解析 生理盐水为猪体细胞的等渗细胞 所以在洗涤红细胞时 使用生理盐水可维持细胞的正常形态 a项正确 由于哺乳动物的成熟红细胞缺少细胞核和各种细胞器 所以提纯时杂蛋白相对较少 b项正确 如果凝胶色谱柱装填得很成功 分离操作也正确 能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀 狭窄 平整 随着洗脱液缓慢流出 所以血红蛋白的颜色可用于凝