（课程标准卷地区专用）高考生物二轮复习 第7单元 选考模块课件（解析版）.ppt

专题十五生物技术实践专题十六现代生物科技专题 第七单元选考模块 目录 第七单元选考模块 专题十五生物技术实践 专题十五生物技术实践 专题十五 单元网络 单元网络 专题十五 高考纵览 高考纵览 专题十五 高考纵览 专题十五 高考纵览 专题十五 考纲导航 热点考向 1 对培养基的用途和培养条件 选择 筛选方法 消毒灭菌方法 纯化方法的考查2 对酶的应用的考查3 对蛋白质和dna提取技术的考查4 对植物组织培养 脱分化 再分化 生长素 细胞分裂素 的考查5 对植物芳香油的提取 玫瑰精油的提取 性质 采摘花时间 的考查 考纲导航 复习策略 1 把各考向的知识列表格进行比较 2 区分和理解概念之间的差别 3 从材料中分析和获取有用信息 采用归纳比较法 4 突出重点 加强核心知识模块之间的联系 专题十五 考纲导航 探究点一微生物的培养 分离和计数1 培养基的种类 特点和用途 要点热点探究 专题十五 要点热点探究 专题十五 要点热点探究 2 方法与原理 专题十五 要点热点探究 专题十五 要点热点探究 专题十五 要点热点探究 专题十五 要点热点探究 例1纤维素分解菌能够产生纤维素酶分解纤维素 回答下列问题 1 在培养纤维素分解菌的过程中 进行平板划线时 每次划线结束后仍然要灼烧接种环 原因是 2 在筛选纤维素分解菌的过程中 通常用 染色法 这种方法能够通过颜色反应直接对纤维素分解菌进行筛选 甲同学在实验时得到了如图7 15 1所示的结果 则纤维素分解菌位于 内 专题十五 要点热点探究 专题十五 要点热点探究 图7 15 1 a b c d 3 乙同学打算从牛胃中分离纤维素分解菌并计数 与分离醋酸菌相比 进行培养时除了营养不同外 最主要的实验条件差别是 该同学采用活菌计数法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目 4 丙同学在提取和分离纤维素酶的过程中 为了保证抵制外界酸和碱对酶活性的影响 采取的措施是向提取液和分离液中添加 若探究纤维素酶活性的最适温度 如何设置对照 专题十五 要点热点探究 答案 1 及时杀死接种环上残留的菌种 避免细菌污染环境或感染实验操作者 2 刚果红a 3 保证无氧环境小 低 4 缓冲溶液不同的温度梯度之间就可以相互对照 专题十五 要点热点探究 解析 1 灼烧接种环最直接的目的是杀死残留微生物 结束后灼烧是为了避免污染环境 感染实验操作者 2 刚果红与纤维素形成的红色复合物在纤维素被分解后将不再形成 则在培养基上出现以纤维素分解菌为中心的透明圈 3 牛胃是一个厌氧的环境 所以其中的纤维素分解菌与需氧型醋酸菌培养条件有所不同 因是活菌计数 所以部分死亡菌无法计数 另外当菌落重合时 只能计数为一个菌落 所以偏小 4 探究最适温度可设置一系列的温度梯度相互对照 其他无关变量要适宜 专题十五 要点热点探究 点评 间接计数法最常用稀释涂布平板计数法 它应用于统计样品中活菌的数目 它采用的原理是当样品的稀释度足够高时 培养基表面生长的一个菌落 来源于样品稀释液中的一个活菌 通过统计平板上的菌落数 就能推测出样品中大约含有多少活菌 操作方法需要设置重复组 增强实验的说服力和准确性 将待测样品经过一系列的稀释 然后选择三个稀释度的菌液均匀涂布在平板上 然后培养 需要注意的是为了结果接近真实值 可将同一稀释度菌液涂布到3个或3个以上的平板上 经培养 计算出菌落的平均数 实验要采用对照原则 判断培养基中是否有杂菌污染 将未接种的培养基同时进行培养 判断选择培养基是否具有筛选作用 对照培养基接种后培养观察菌落数目 专题十五 要点热点探究 变式题尿素是一种重要的农业肥料 但若不经细菌的分解 就不能更好地被植物利用 生活在土壤中的微生物种类和数量繁多 同学们试图探究土壤中微生物对尿素是否有分解作用 设计了以下实验 并成功筛选到能高效降解尿素的细菌 目的菌 培养基成分如下表所示 实验步骤如图7 15 2所示 请分析回答 专题十五 要点热点探究 专题十五 要点热点探究 图7 15 2 将上述物质溶解后 用蒸馏水定容到100ml 1 此培养基 能 不能 用于植物组织培养 理由是 2 培养基中加入尿素的目的是 这种培养基属于 培养基 3 目的菌 生长所需的氮源和碳源分别来自培养基中的 和 实验需要振荡培养 原因是 专题十五 要点热点探究 4 图中将细菌转到固体培养基上时 可采用 或 法接种 获得单菌落后继续筛选 初步筛选出来的菌种还需要用生物化学的方法作进一步的鉴定 在以尿素为唯一氮源的培养基中加入 指示剂 接种并培养初步筛选的菌种 若指示剂变成 色 则可准确说明该菌种能够分解尿素 5 在实验中 下列材料或用具需要灭菌的是 需要消毒的是 填序号 培养细菌用的培养基与培养皿 玻棒 试管 锥形瓶和吸管 实验操作者的双手 专题十五 要点热点探究 6 在进行分离分解尿素的细菌实验时 a同学从培养基上筛选出大约150个菌落 而其他同学只选择出大约50个菌落 a同学的实验结果产生的原因可能有 填序号 土样不同 培养基污染 操作失误 没有设置对照 7 实验结束后 使用过的培养基应该进行 处理后 才能倒掉 专题十五 要点热点探究 答案 1 不能缺少植物激素 或缺少植物需要的一些营养成分 2 筛选目的菌选择 3 尿素葡萄糖为目的菌提供氧气 4 平板划线法稀释涂布平板酚红红 5 和 6 7 灭菌 专题十五 要点热点探究 解析 1 离体的植物组织和细胞 对营养 环境条件要求相对特殊 需要配制适宜的培养基 植物组织培养常用ms培养基 其主要成分包括 无机营养 大量元素 除了c h o外还有n s p mg k ca等 微量元素 fe mn b zn cu mo co i等 有机营养 维生素 甘氨酸 烟酸 肌醇 蔗糖等 植物激素 植物激素中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 2 由于尿素是该培养基的唯一氮源 只有能分解尿素的微生物才能在上面生存 因此该培养基具有选择作用 3 尿素为该细菌提供氮源 葡萄糖为该细菌提供碳源 振荡培养基可融入氧气 为培养的目的菌提供必需的氧气 专题十五 要点热点探究 4 固体培养基一般用来培养菌落 观察菌落和分离提纯微生物 采用的方法是平板划线法 稀释涂布平板法 细菌合成的脲酶将尿素分解为氨 使培养基的碱性增强 ph增高 使酚红指示剂变红 据此可以推测培养基中的尿素是否被分解 5 无菌技术包括 对实验操作空间 操作者的衣着和手进行清洁和消毒 将培养器皿 接种用具和培养基等器具进行灭菌 为避免周围微生物污染 实验操作应在酒精灯火焰附近旁进行 避免已灭菌处理的材料用具与周围物品相接触 6 培养基上筛选出的细菌数量与是否设置对照无关 7 为了避免微生物污染 需要灭菌后再倒掉 专题十五 要点热点探究 探究点二微生物的发酵及应用1 方法与原理 专题十五 要点热点探究 2 果酒 果醋 腐乳 泡菜制作中所用菌种及控制条件的比较 专题十五 要点热点探究 专题十五 要点热点探究 专题十五 要点热点探究 专题十五 要点热点探究 例2如图7 15 3所示是果酒和果醋制作的实验流程以及某同学设计的果酒和果醋的发酵装置 根据图示回答下列问题 专题十五 要点热点探究 图7 15 3 1 完成图1中的制作流程 2 冲洗的主要目的是 冲洗应特别注意不能 以防止菌种的流失 3 图2装置中的充气口在 过程中要关闭 某同学在实验时为了密闭装置特意将瓶塞使劲塞紧 并将充气口和排气口用夹子夹紧 以便于发酵 但第二天观察时 发现瓶塞松了 他不明白其中的原因 请帮助解释说明其中的原因 专题十五 要点热点探究 4 在醋酸发酵时 排气口排出的气体的来源是 5 若在果汁中含有醋酸菌 在酒精发酵旺盛时期 醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸 说明理由 专题十五 要点热点探究 答案 1 醋酸发酵 2 洗去浮尘反复冲洗 3 酒精发酵酵母菌进行无氧呼吸产生的二氧化碳使瓶中气体压强增大 答细胞呼吸或有氧呼吸产生二氧化碳不正确 4 剩余的空气 醋酸菌有氧呼吸产生的二氧化碳 5 不能 因为酒精发酵时缺氧 会抑制醋酸菌的生长 醋酸菌的发酵条件是氧气充足 专题十五 要点热点探究 解析 本题主要考查果酒 果醋制作的基本过程和原理 因酵母菌是兼性厌氧菌 在发酵初期需要氧气 进行大量繁殖 等酵母菌繁殖到一定数量时 关闭充气口 让其进行无氧呼吸 酵母菌无氧呼吸除产生酒精外 还产生co2 所以瓶塞会松 醋酸菌是需氧型细菌 醋酸发酵过程中 充气口要连接充气泵不停地充气 排气口则不停地排气 排出的气体成分不仅有空气 还有醋酸菌有氧呼吸产生的co2 酒精发酵与醋酸发酵的条件不同 酒精发酵时是无氧环境 而在无氧状态下 醋酸菌活性受到抑制 专题十五 要点热点探究 点评 1 设计发酵装置需要注意的问题 1 在酒精发酵过程中 每隔一段时间拧松瓶盖或打开排气口 其原因是在发酵过程中会产生co2 防止瓶内气压过高引起爆裂 2 在醋酸发酵过程中 需要注意的是要持续向发酵液中补充氧气 3 在装置中 充气口的作用是在醋酸发酵中补充氧气 排气口的作用是在发酵中排出co2或残余气体 出料口的作用是便于取样检查和放出发酵液 排气口胶管长而弯曲的作用是防止空气中杂菌感染 专题十五 要点热点探究 2 发酵操作要注意的问题 1 材料选择和处理 选择新鲜优质的葡萄 然后依次冲洗 除去枝梗和榨汁 先冲洗后去枝梗的目的是为了防止杂菌感染 为防止发酵液被杂菌污染 实验所用的榨汁机 发酵装置等器械都应进行消毒 并使发酵装置处于封闭状态 在实际生产中 还要对发酵液进行煮沸处理 其目的是消灭发酵液中的杂菌 专题十五 要点热点探究 3 控制发酵条件 1 发酵液装瓶后保持1 3的剩余空间 是因为暂时存储发酵产生的co2 起到缓冲作用 2 酒精发酵的温度要控制在18 25 范围内 发酵时间控制在10 12天左右 3 醋酸发酵的温度要控制在30 35 范围内 发酵时间控制在7 8天左右 并保持不断充气 而且向发酵液中通入无菌空气 专题十五 要点热点探究 变式题生物技术的广泛应用 给社会带来了较大的经济效益 如泡菜和豆腐乳的制作 受到社会广泛重视 请回答下列有关问题 1 某研究小组就 泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化 开展了研究 操作如下 选取1 2 3号三只相同的泡菜坛 在每个坛中加入洗净的新鲜大白菜菜0 6kg 再分别倒入相同量的煮沸并冷却的10 的盐水 将坛密封 置于同一环境中 封坛前进行第一次取样测定亚硝酸盐含量 后来定时测定 结果如图7 15 4所示 请问 专题十五 要点热点探究 专题十五 要点热点探究 图7 15 4 实验中盐水需煮沸并冷却后才可使用 原因是 制作泡菜需要测定亚硝酸盐含量 其方法是 其原理是 在盐酸酸化的条件下 亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生 反应后 与n 1 萘基乙二胺盐酸盐结合形成 将显色反应后的样品与已知浓度的标准液目测比较 可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量 该小组对实验数据的处理方法是否合理 说明理由 专题十五 要点热点探究 根据图中数据进一步分析 可推测在腌制过程中的第 天泡菜中的亚硝酸盐含量达到最大值 若要食用 至少要在腌制的第 天比较好 实验中三只坛中产生的亚硝酸盐含量存在差异 最可能的原因是 专题十五 要点热点探究 2 豆腐乳是一种二次加工的豆制食品 为华人的常见佐菜 或用于烹调 腐乳制作的流程示意图如下 专题十五 要点热点探究 图7 15 5 传统的制作过程中 豆腐块上生长的毛霉来自 而现代的腐乳生产是在严格的无菌条件下 将优良的毛霉菌种接种在豆腐上 这样可以 豆腐表面往往有一层致密的皮 这层皮实际上是微生物的 它对人体是无害的 在多种微生物的 作用下 豆腐就转变成了风味独特的腐乳 为防止腐乳变质 加盐腌制的目的是 专题十五 要点热点探究 答案 1 加热煮沸是为了杀灭杂菌 冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响 比色法重氮化玫瑰红色染料 不合理应将三个坛中每次测定的亚硝酸盐的含量分别记录 求出平均值 然后以时间为横坐标 亚硝酸盐的含量为纵坐标画出一条曲线 实验组越多 数据越真实 311 各坛中微生物种类和数量可能存在差异 其他合理答案亦可 2 空气中的毛霉孢子避免其他菌种的污染 保证产品的质量匍匐菌丝 或基内菌丝 协同抑制微生物生长 专题十五 要点热点探究 解析 1 泡菜的制作 将新鲜蔬菜预先处理成条状或片状 泡菜盐水按清水和盐为4 1质量比配制煮沸冷却备用 其中煮沸是为了高温灭菌 冷却是为了不杀死乳酸菌 亚硝酸具有致癌作用 同时对动物具有致畸和致突变作用 测定亚硝酸盐含量的操作是比色法 其原理是 在盐酸酸化的条件下 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 将显色反应后的样品与已知浓度的标准液目测比较 可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量 为了减少误差 避免实验的偶然性 每次实验要记录取平均值 亚硝酸盐含量在3天达到最高峰 在腌制11天后亚硝酸盐含量开始明显降低 故在11天之后食用最好 三只坛中产 专题十五 要点热点探究 生的亚硝酸盐含量存在差异 可能的原因是不同的微生物进入坛内 引起误差 2 传统制作中 豆腐上的毛霉来自空气中的毛霉孢子 现代腐乳生产是在无菌条件下 将优良的毛霉菌种接种在豆腐上 避免了其他菌种污染 保证产品质量 豆腐发酵有多种微生物参与 其中毛霉起主要作用 毛霉是一种丝状真菌 食盐具有抑制微生物生长的作用 防止杂菌污染 专题十五 要点热点探究 探究点三酶的应用1 方法与原理 专题十五 要点热点探究 2 直接使用酶 固定化酶和固定化细胞的比较 专题十五 要点热点探究 3 影响酶活性的因素 酶的用量及应用实验探究时注意的问题 1 实验设计时要遵循单一变量和对照两大原则 严格控制无关变量 2 探究不同温度 或ph 对酶活性的影响时 温度 或ph 作为自变量 通常通过设置合理的梯度来确定最适值 最适值是通过比较相同时间内获得的产量或效果来确定的 3 探究最适温度时 ph为无关变量 探究最适ph时 温度最好为最适温度 4 探究果胶酶的最适用量时 所测出的最适用量指在本实验的温度 ph等条件下测出的 因而果胶酶的最适用量应标明温度和ph 专题十五 要点热点探究 5 探讨加酶洗衣粉的最适温度要根据生活中的实际情况 合理设置温度梯度 6 在使用加酶洗衣粉时不但要考虑最佳洗涤效果条件 还要考虑到酶的专一性和洗涤成本的问题 专题十五 要点热点探究 例3在20世纪50年代 酶已经大规模地应用于各个生产领域 到了20世纪70年代 人们又发明了固定化酶和固定化细胞技术 请回答下列有关固定化酶和固定化细胞方面的问题 1 在实际生产中 固定化酶技术的优点是 与固定化酶技术相比 固定化细胞固定的是 2 制备固定化酵母细胞常用的包埋材料是 使用了如图7 15 6所示的方法 填图号及名称 专题十五 要点热点探究 专题十五 要点热点探究 图7 15 6 3 酶活性一般用酶催化某一化学反应的速率来表示 在酶活性测定过程中 酶促反应速率用单位时间内或单位体积中 来表示 4 使用纤维素酶和化学方法都能分解纤维素 请指出使用酶处理的优点 5 为什么一般不能用加酶洗衣粉洗涤丝绸及羊毛衣物 专题十五 要点热点探究 答案 1 酶既能与反应底物接触 又容易与产物分离 且能反复利用多酶系统 一系列 多种酶 2 海藻酸钠c包埋法 3 反应物的减少量或产物的增加量 4 处理效率高 反应条件温和 不污染环境 成本低 5 加酶洗衣粉中的蛋白酶会将丝绸及羊毛衣物中的蛋白质成分分解 损坏衣物 专题十五 要点热点探究 解析 1 固定化酶技术的优点 酶既能与反应底物接触 又容易与产物分离 且能反复利用 由于细胞中含有多种酶 所以固定化细胞固定的是多酶系统 2 制备固定化酵母细胞时常用的方法是包埋法 如题图c所示 其包埋材料是海藻酸钠 3 在酶活性测定过程中 酶促反应速率可用单位时间内或单位体积内反应物的减少量或产物的增加量来表示 4 使用酶处理有机物 具有处理效率高 反应条件温和 不污染环境 成本低等优点 5 由于丝绸及羊毛衣物的成分以蛋白质为主 加酶洗衣粉中的蛋白酶会分解丝绸及羊毛衣物中的蛋白质 从而损坏衣物 专题十五 要点热点探究 点评 固定化酶和固定化细胞的原理是将酶或微生物细胞利用物理 化学方法 将酶或细胞与固体的水不溶性支持物 或称载体 相结合 使其既不溶于水 又能保持酶和微生物的活性 它们在固定状态下既可作用于底物 又具有与离子交换树脂相似的特点 而且还具有一定的机械强度 便于操作 由于酶和微生物细胞被固定在载体上 因而它们在反应结束后 还能够反复使用 并在贮存较长时间后依然保持酶和微生物的活性不变 微生物细胞固定化常用的方法有三大类 物理吸附法 包埋法 化学结合法 专题十五 要点热点探究 探究点四生物技术在其他方面的应用1 方法与原理 专题十五 要点热点探究 2 菊花的组织培养与月季的花药培养的比较 专题十五 要点热点探究 专题十五 要点热点探究 3 植物激素 生长素和细胞分裂素 对实验结果的影响 专题十五 要点热点探究 专题十五 要点热点探究 4 无土栽培技术 植物组织培养技术和微生物的培养技术的区别 专题十五 要点热点探究 上述无土栽培技术的操作并不需要保证无菌的条件 而其他两种技术都要求严格的无菌条件 专题十五 要点热点探究 例4以下是有关生物技术实践的问题 请回答 某年我国某地由于柑橘大实蝇的危害 橘农遭受到了很大的损失 当地政府想尽一切办法帮助橘农尽量减少损失 1 有人想提取橘皮精油获取利润 一般提取橘皮精油的方法是 法 橘皮精油的提取之所以不采取水蒸气蒸馏法 是因为水中蒸馏会导致原料 和有效成分 等问题 2 某橘农发现自家有一株橘树具有抗虫性状 欲利用组织培养技术大量繁殖 在过程 外植体 愈伤组织 中 常用的ms培养基主要成分包括大量元素 微量元素和 在配制好的培养基中 常常需要添加 有利于外植体启 专题十五 要点热点探究 动细胞分裂形成愈伤组织 接种后2 5d 若发现外植体边缘局部污染 原因可能是 3 请解释橘树上的细胞不离体便不能长成完整植株的根本原因 专题十五 要点热点探究 答案 1 压榨焦糊水解 2 有机物植物激素外植体消毒不彻底 3 在柑橘个体发育过程中 不同的细胞中遗传信息执行情况不同 细胞分化形成不同的组织和器官 专题十五 要点热点探究 解析 1 橘皮精油主要贮藏在橘皮部分 由于橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解 使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题 所以一般采用压榨法 2 在植物组织培养的培养基中 除了添加植物必需的矿质元素外 还要添加有机物 添加植物激素有利于启动细胞分裂实现脱分化形成愈伤组织并且可诱导愈伤组织细胞再分化过程 若对外植体消毒不彻底 会造成外植体边缘局部污染 3 根本原因是已分化好的细胞表达受到抑制 难以去分化 植物细胞只有在脱离原来所在植物体的组织或器官而处于离体状态时 在一定的营养物质 激素和其他外界条件的作用下才能表现出全能性 专题十五 要点热点探究 点评 提取橘皮精油实验需要注意事项 1 实验中要注意避免石灰水与皮肤接触 2 为了能将橘皮均匀地浸泡在水中 橘皮可以放入家用榨汁机粉碎 但要注意安全 3 可以将未经浸泡的样品作为对照 探究浸泡时间对出油率的影响 4 两次过滤 第一次用布袋 第二次用滤纸 5 要处理好温度 5 10 和时间 5 7d 6 外植体边缘局部污染可能的原因还有 未在无菌条件下培养 培养前没有灭菌 培养基里没放抗生素等 专题十五 要点热点探究 例5图7 15 7和7 15 8表示菊花的嫩枝和月季的花药的离体培养过程 请据图回答下面的问题 专题十五 要点热点探究 图7 15 7 专题十五 要点热点探究 图7 15 8 1 对菊花来说 要选取生长旺盛的嫩枝来进行组织培养 其原因是 对月季来说 适宜花粉培养的时期是 期 为确定花粉是否处于该时期 最常用的镜检方法是 2 在培养嫩枝组织和花粉的培养基中都要加入一定的植物激素 常用的植物激素有 专题十五 要点热点探究 3 两种植物组织培养都需要接种 在进行接种时应注意 接种室要消毒 只要戴口罩 操作时便可说话 外植体可预先用体积分数为70 的酒精浸泡 取出用无菌水冲洗后 再用0 1 的氯化汞溶液消毒 并用无菌水冲洗干净 接种操作要在酒精灯火焰旁进行 接种完毕应立即盖好瓶盖a b c d 专题十五 要点热点探究 4 月季的花药培养与菊花的嫩枝组织培养不同 从植物产生的途径来说 花粉植株产生的途径除了图中所示外 还可以通过 阶段发育而来 这两种发育途径的差别主要取决于 5 图中的b过程都需要 因为愈伤组织形成幼小植物后 植物需要叶绿素进行光合作用 专题十五 要点热点探究 答案 1 生长旺盛的嫩枝生理状况好 容易诱导脱分化和再分化单核醋酸洋红法 2 细胞分裂素和生长素 3 c 4 胚状体培养基中激素的种类及其浓度配比 5 光照 专题十五 要点热点探究 解析 菊花的组织培养 一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝 主要因为其分裂分化能力强 被子植物花粉发育过程要经历四分体时期 单核期和双核期等阶段 其中单核期是绝大多数植物花药培养的适宜时期 花药培养中常用的镜检方法为醋酸洋红法和焙花青 铬矾法 在组织培养中常要加入一些植物激素如生长素和细胞分裂素 在培养的不同时期加入激素的比例不同 对于花药培养来说 还要加入赤霉素等激素 组织培养中要求进行严格的无菌操作 因为一旦出现细菌或真菌污染 就会导致实验失败 其要求除题目中提到的 项外 还有工作人员即使戴上口罩 也不许说话 咳嗽等 花粉植株的产生也可以通过胚状体诱导而成 叶绿素的合成需要光照条件 所以当幼小植物形成后 需要光照 专题十五 要点热点探究 点评 花药离体培养与花粉离体培养的差异 1 培养概念的差异 花药离体培养是把花粉发育到一定阶段的花药接种到培养基上 来改变花药内花粉粒的发育程序 使其分裂形成细胞团 进而分化成胚状体 形成愈伤组织 由愈伤组织再分化成植株 花粉离体培养是指把花粉从花药中分离出来 以单个花粉粒作为外植体进行离体培养的技术 由于花粉已是单倍体细胞 诱发它经愈伤组织或胚状体发育而成的植株都是单倍体 且不受花药的药隔 药壁 花丝等体细胞的干扰 专题十五 要点热点探究 2 培养层次的差异花药离体培养属器官培养 花粉离体培养属细胞培养 但花药离体培养和花粉离体培养的目的一样 都是要诱导花粉细胞发育成单倍体细胞 最后发育成单倍体植株 3 培养过程的差异花药离体培养相对较容易 技术比较成熟 但最后需要对培养成的植株进行染色体倍数检测 花粉离体培养尽管不受花药壁 药隔等体细胞的干扰 但这种特殊单倍体细胞的培养技术难度较大 目前只在少数植物上获得成功 专题十五 要点热点探究 植物组织培养是将离体的植物器官或组织在一定条件下培养成胚状体或植株幼苗 所以花药离体培养属于植物组织培养 花药离体培养中由于培养材料是花药 其本质是培养精细胞 属于生殖细胞 雄配子 所以新的幼苗细胞核遗传物质是亲本的一半 可看作有性生殖中的特殊类型 单性生殖 专题十五 要点热点探究 探究点五dna与蛋白质技术1 方法与原理 专题十五 要点热点探究 专题十五 要点热点探究 专题十五 要点热点探究 专题十五 要点热点探究 2 dna和血红蛋白的提取和分离的实验流程比较 专题十五 要点热点探究 专题十五 要点热点探究 例6请回答下列有关细胞和分子生物学技术的问题 1 dna粗提取的实验原理是 dna在不同浓度的nacl溶液中的溶解度不同 在 mol l的nacl溶液中的最低 鉴定dna所用的试剂是 沸水浴加热呈 色 实验中使用酒精的目的是 实验过程中两次用到蒸馏水 第一次目的是使成熟的鸡血红细胞涨破释放出dna 第二次目的是 2 pcr技术的中文全称是 在操作过程中需要添加引物 它的化学本质是 反应过程中控制不同温度的意义是不同的 90 以上时 双链dna 专题十五 要点热点探究 解聚为单链 50 左右时 引物与两条单链dna结合 72 左右时延伸 taqdna聚合酶有最大活性 使dna新链沿着 方向延伸 3 血红蛋白的提取和分离实验中 分离纯化常用的方法有凝胶色谱法和电泳法 前者的原理是 后者的原理是 在血红蛋白的整个提取过程中 不断用磷酸缓冲液处理的目的是 专题十五 要点热点探究 答案 1 0 14二苯胺蓝除去溶于酒精的蛋白质稀释nacl溶液 2 多聚酶链式反应dna或rna变性复性5 端向3 端 3 根据相对分子质量的大小分离蛋白质各种分子带电性质的差异以及分子本身大小 形状的不同让血红蛋白处在稳定的ph范围内 维持其结构和功能 专题十五 要点热点探究 解析 1 dna在nacl溶液中的溶解度 是随着nacl的浓度的变化而改变的 当nacl的物质的量浓度为0 14mol l时 dna的溶解度最低 利用这一原理 可以使溶解在nacl溶液中的dna析出 dna遇二苯胺 沸水浴 会染成蓝色 因此 二苯胺可以作为鉴定dna的试剂 dna不溶于酒精溶液 但是细胞中的某些物质则可以溶于酒精溶液 利用这一原理 可以进一步提取出含杂质较少的dna 第一次加蒸馏水是为了让细胞吸水涨破 第二次加蒸馏水是使nacl溶液的浓度逐渐降至0 14mol l 使dna的黏稠物析出 2 多聚酶链式反应 pcr 是体外酶促合成特异dna片段的一种方法 由高温变性 低温复性及适温延伸等几步反应组成一个周期 循环进行 使目的dna得以迅速扩 专题十五 要点热点探究 增 在适宜的温度和环境下 dna聚合酶将单个脱氧核苷酸加到引物3 oh末端 并以此为起始点 沿模板5 3 方向延伸 合成一条新的dna互补链 3 凝胶色谱法根据分子量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙 路程短 流动快 分子量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部 路程长 流动慢 相对分子质量不同的蛋白质分子因此得以分离 电泳法根据不同蛋白质的带电性质 电量 形状和大小不同 在电场中受到的作用力大小 方向 阻力不同 导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同 缓冲液作用 抑制外界酸 碱对溶液ph的干扰而保持ph稳定 专题十五 要点热点探究 点评 1 dna粗提取要注意选材 应该满足以下几个条件 组织中dna的含量比较丰富 能够适合大量提取 该组织中所含化合物种类应比较单纯 避免由于其他物质化学性质与dna相近 从而对实验现象产生某些干扰 实验材料的价格适宜 从而能相对地降低实验成本 实验材料在实验过程中的可操作性较强 在相对简单的条件下能大量提取出dna 便于学生实验操作 取材不可用植物细胞 因其有细胞壁 难以破裂释放出核物质 也不可用哺乳动物的红细胞 因哺乳动物的成熟红细胞无细胞核和细胞器 故dna极少 专题十五 要点热点探究 2 pcr技术的两点注意 pcr在开始时会进行一次预变性 时间比一般的变性长 加热时间大约是5分钟 一般的变性时间则只需要半分钟 30秒 预变性的主要目的是增加大分子模板dna彻底变性的机会 测定扩增后的dna含量可以选择的方法有二苯胺法 紫外灯照射法 电泳等 3 蛋白质的制备方法可按照分子大小 形状 带电性质及溶解度等主要因素进行分类 按分子大小和形态分为差速离心 透析等方法 按溶解度分为盐析 溶剂抽提等方法 按电荷差异分为电泳 电渗析等 由于不同生物大分子结构及理化性质不同 分离方法也不一样 即同一类生物大分子由于选用材料不同 使用方法差别也很大 专题十五 要点热点探究 例题 15分 在农业生产研究上 常需要进行微生物的培养和计数 请回答下列问题 1 如图7 15 9是利用 法进行微生物接种 把聚集的菌种逐步 分散到培养基的表面 为达到这一目的 操作上应注意 只答出两项 规范答题示例 专题十五 规范答题示例 图7 15 9 2 欲从土壤中分离出能高效降解有机磷农药的细菌 可在培养基中加入 制成选择培养基进行分离 若想对初步筛选得到的目的菌进行纯化并计数 可采用的接种方法是 3 taq细菌1966年被发现于美国黄石国家公园 它的发现促成了pcr技术的自动化 这是因为它为pcr技术提供了 pcr技术是dna循环复制的过程 每次循环可以分为 三步 专题十五 规范答题示例 专题十五 规范答题示例 改正 评价 错因分析及措施 1 语言表达不够准确 将灼烧说成是燃烧 措施 名词术语要规范化使用 2 审题不清 将有机磷农药写成农药 因为农药涉及范围太大 没有针对性 措施 语言表达的准确化 做到简洁和严密性 3 没有理解透科学史和dna扩增所需的温度 pcr技术的实施需要耐高温的dna聚合酶 措施 答题时注意角度 具体指明 不要模糊 专题十五 规范答题示例 1 平板划线稀释 每次划线前接种环都要灼烧 首尾区不要重叠 2 有机磷农药稀释涂布平板法 3 耐高温的dna聚合酶变性 复性 延伸 专题十五 规范答题示例 解析 1 由图可以看出接种用具是接种针 因此接种方法为平板划线法 通过此法接种 把聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面 为达到这一目的 应该注意每次划线前都要将接种环灼烧 冷却后从上一区划线末端开始划 首尾区不能重叠 2 欲从土壤中分离出能高效降解有机磷农药的细菌 可在培养基中加入有机磷农药制成选择培养基 若想对初步筛选得到的目的菌进行纯化并计数 可采用的接种方法是稀释涂布平板法 通过这个接种方法及培养 可以获得单菌落而实现纯化并且能够计数 数菌落数 然后计算 专题十五 规范答题示例 3 pcr技术是在高温下进行体外dna复制 taq细菌的发现 为pcr技术的实施找到了耐高温的dna聚合酶 pcr技术是dna循环复制的过程 每次循环可以分为变性 复性 延伸三个步骤 专题十五 规范答题示例 总结提升 生物技术中名词术语的规范化使用 专题十五 规范答题示例 专题十五 规范答题示例 备用理由 果酒 果醋 腐乳 泡菜制作中所控制的条件没有涉及 下列题目可以补充这方面知识的考查 1 下图甲是以苹果为原料生产果醋的生产工艺 乙曲线表示温度 酒精度对醋酸发酵的影响 请分析回答问题 备用习题 专题十五 备用习题 专题十五 备用习题 1 酒精发酵的适宜温度为18 25 温度过高 酵母菌代谢减慢甚至死亡 原因是 2 酒精发酵转入醋酸发酵时 将温度控制在 左右 此外还需调整的发酵条件是 3 发酵初期溶液中有气泡产生 气泡的成分是 在整个发酵过程中ph的变化趋势是 4 调整糖度 是为了给酵母菌提供丰富的 为提高果酒的品质 更好地抑制其他微生物的生长 除接入合适的菌种外 还应对原料和装置进行 专题十五 备用习题 答案 1 温度过高 影响酶的活性 2 30通入无菌空气 3 co2逐渐下降 4 碳源 和能源 消毒和灭菌 专题十五 备用习题 解析 1 酶的催化能力要受到温度的影响 只有在最适温度下 催化效率才最高 高温会使酶失去活性 2 醋酸菌是需氧菌 故需通入无菌空气 适合醋酸发酵的条件还有温度 30 35 是醋酸菌生长和发酵的合适温度 3 果醋发酵初期 发酵罐是密闭的 不需要通气 但发酵装置中仍有部分氧气 此时酵母菌进行有氧呼吸 分解较多的葡萄糖 产生大量二氧化碳和水 二氧化碳溶于水 ph下降 后期接种醋酸菌 适当升高温度并通气 醋酸菌大量繁殖 利用葡萄糖或酒精生成醋酸 ph迅速下降 4 初期 酵母菌迅速繁殖 糖度下降 产生白色泡沫 溶解氧渐渐耗尽 随后 酵母菌繁殖速度迅速下 专题十五 备用习题 降 糖度迅速降低 酒精浓度逐渐上升 泡沫不断增多 当糖浓度下降一定程度后 结束发酵 因此调整糖度 便于为酵母菌提供碳源 和能源 专题十五 备用习题 备用理由 有关温度对果胶酶活性的影响 因为版面限制没有涉及 下列试题作为酶的应用补充 2 工业生产果汁时 常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出汁率 为研究温度对果胶酶活性的影响 某学生设计了如下实验 专题十五 备用习题 将果胶酶与苹果泥分装于不同试管 在10 水浴中恒温处理10min 如图a 将步骤 处理后的果胶酶和苹果泥混合 再次在10 水浴中恒温处理10min 如图b 将步骤 处理后的混合物过滤 收集滤液 测果汁量 如图c 在不同温度条件下重复以上实验步骤 并记录果汁量如下 专题十五 备用习题 根据上述实验 请分析回答下列问题 1 果胶酶能破除细胞壁 是因为果胶酶可以促进细胞壁中 的水解 2 实验结果表明 当温度为 时果汁量最多 此时果胶酶的活性 当温度再升高时 果汁量降低 说明 3 实验步骤 的目的是 专题十五 备用习题 答案 1 果胶 2 40 最高酶活性降低 3 避免果汁和果胶酶混合时影响混合物温度 从而影响果胶酶活性 专题十五 备用习题 解析 本题是对果胶酶活性在不同温度下的定量测定 1 细胞壁和胞间层的主要组成成分之一是果胶 而果胶酶则是水解果胶的一类酶的总称 2 通过表中数据可知 在40 时 产生的果汁量最多 在题中所给的温度范围内 40 时酶活性最高 当温度升高时 果汁量降低 酶的催化活性降低 3 因为酶具有高效性 将底物与酶的温度都达预定值后再混合 避免其事先发生反应 而引起结果的不准确 专题十五 备用习题 专题十六现代生物科技专题 专题十六现代生物科技专题 专题十六 单元网络 单元网络 专题十六 高考纵览 高考纵览 专题十六 高考纵览 专题十六 高考纵览 专题十六 高考纵览 专题十六 考纲导航 热点考向 1 对基因工程的基本工具 限制性核酸内切酶 dna连接酶 载体 的考查2 对细胞工程 植物组织培养 单克隆抗体 的考查3 对胚胎工程 胚胎移植 胚胎分割 胚胎干细胞 的考查4 对生态工程 基本原理 的考查 考纲导航 复习策略 1 区分和理解概念之间的差别 列表进行比较 把名词和概念通阅一遍 2 细致分析题干提供的信息 加强知识的记忆 进行查漏补缺 3 以流程图为线索 把各模块的图表通阅一遍 专题十六 考纲导航 探究点一基因工程1 与基因工程相关的几种酶 要点热点探究 专题十六 要点热点探究 专题十六 要点热点探究 特别提示 限制性核酸内切酶 能识别双链dna分子的某种特定核苷酸序列 并在特定位点上断开磷酸二酯键 特异性识别 切断dna dna连接酶 连接被限制酶切开的磷酸二酯键 专题十六 要点热点探究 2 基因工程的基本操作程序 1 获取目的基因 专题十六 要点热点探究 基因文库 是将含有某种生物不同基因的许多dna片段 导入受体菌的群体中通过克隆而储存 各个受体菌分别含有这种生物的不同基因 基因组文库 基因文库中含有一种生物所有的基因就叫做基因组文库 部分基因文库 含有一种生物的部分基因 就叫做部分基因文库 如cdna文库 dna复制与pcr技术的比较 专题十六 要点热点探究 专题十六 要点热点探究 2 基因表达载体的构建 构建目的 使目的基因在受体细胞中稳定存在 并且可以遗传给下一代 同时 使目的基因能够表达和发挥作用 一个基因表达载体的组成 目的基因 启动子 终止子 标记基因等 构建方法 专题十六 要点热点探究 图7 16 1 限制性核酸内切酶的切割方式 a 在中心轴线两侧将dna切开 切口是黏性末端 b 沿着中心轴线切开dna 切口是平末端 限制性核酸内切酶所识别序列的特点是 呈现碱基互补对称 无论是奇数个碱基还是偶数个碱基 都可以找到一条中心轴线 专题十六 要点热点探究 3 将目的基因导入受体细胞 转化 专题十六 要点热点探究 特别注意 受体细胞中常用植物受精卵或体细胞 经组织培养 动物受精卵 一般不用体细胞 微生物 大肠杆菌 酵母菌等 但要合成糖蛋白 有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌 需内质网 高尔基体的加工 分泌 一般不用支原体 原因是它营寄生生活 一定不能用哺乳动物成熟红细胞 原因是它无细胞核和众多的细胞器 不能合成蛋白质 专题十六 要点热点探究 4 目的基因的检测与鉴定 专题十六 要点热点探究 图7 16 2 3 蛋白质工程与基因工程 专题十六 要点热点探究 专题十六 要点热点探究 例1正当中国各界激烈争论转基因水稻安全问题之际 在菲律宾首都马尼拉郊外的一片稻田里 一种被称为 金色大米 的转基因水稻已经悄然收获 这种转基因大米可以帮助人们补充每天必需的维生素a 由于其含有可以生成维生素a的 胡萝卜素 呈现金黄色泽 故称 金色大米 金色大米 的培育流程如图7 16 3所示 请回答下列问题 已知酶 的识别序列和切点是 g gatcc 酶 的识别序列和切点是 gatc 专题十六 要点热点探究 专题十六 要点热点探究 图7 16 3 1 图中a b所示获得目的基因的方法是 请再写出一种获得目的基因的方法 2 培育 金色大米 的基因工程操作四步曲中 其核心是 图中c称作 它的构成除了复制原点 目的基因外 还必须有 等 3 据图分析 在构建c的过程中 目的基因用 进行了切割 检验重组载体导入能否成功需要利用 作为标记基因 4 过程d可以采用的方法是 专题十六 要点热点探究 5 若希望该转基因水稻生产的 金色大米 含维生素a含量更高 效果更好 则需要通过 工程手段对合成维生素a的相关目的基因进行设计 专题十六 要点热点探究 答案 1 反转录法从基因文库中获取 或直接获取或依据蛋白质的氨基酸序列推测出dna序列后用化学方法人工合成 2 基因表达载体的构建基因表达载体 或重组质粒或重组dna分子 启动子 终止子 标记基因 3 限制酶 基因 4 花粉管通道法 或农杆菌转化法或基因枪法 5 蛋白质 专题十六 要点热点探究 解析 1 图中a b表示从生物体内获取mrna 经过反转录过程获取相应的目的基因 该方法称为反转录法 另外还有从基因文库中直接获取 人工化学合成等获取目的基因的方法 2 基因工程四步曲是 获取目的基因 基因表达载体的构建 目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 其中核心步骤是基因表达载体的构建 c称作基因表达载体或重组质粒 其构成必须含有目的基因 标记基因 启动子 终止子等 3 题中提供了两种限制酶 如果用酶 切割目的基因 不能在两端获得黏性末端 无法与质粒结合 而用酶 切割可在质粒和目的基因片段中获得相同的黏性末端 据题图看出 目的基因插入了质粒的基因 的中间 基因 结构破坏 功能丧失 所 专题十六 要点热点探究 以作为标记基因的只能是基因 4 目的基因导入植物细胞的方法有花粉管通道法 农杆菌转化法 基因枪法等 5 能够对合成维生素a的相关基因进行重新设计的技术是蛋白质工程技术 专题十六 要点热点探究 点评 构建基因文库是获取目的基因的方法之一 并不是唯一的方式 如果所需要的目的基因序列已知 就可以通过pcr方式从含有该基因的生物的dna中直接获得 也可以通过反转录 本题就是用这种方法 获取 但用pcr方式从mrna中获得 不一定要构建基因文库 但如果所需要的目的基因的序列完全不知 或只知道目的基因序列的一段 或想从一种生物体内获得许多基因 或者想知道这种生物与另一种生物之间有多少基因不同 或者想知道一种生物在个体发育的不同阶段表达的基因有什么不同 或者想得到一种生物的全基因组序列 往往就需要构建基因文库 专题十六 要点热点探究 探究点二克隆技术1 植物组织培养 动物细胞培养 无土栽培的比较 专题十六 要点热点探究 专题十六 要点热点探究 专题十六 要点热点探究 专题十六 要点热点探究 2 几种杂交技术的比较 专题十六 要点热点探究 专题十六 要点热点探究 例2植物叶肉细胞原生质体的分离和培养的主要过程可用如图7 16 4所示图解简单表示 专题十六 要点热点探究 图7 16 4 1 培育胚状体利用了 这一项生物技术 胚状体再继续培养 则可培育出完整的植株 这体现了 培养基中除了含有一定的营养外 还必须含有 等植物激素 还需要对培养基进行严格的 2 如果愈伤组织是三七叶肉细胞培养产生的 若为了获得三七的细胞产物 则只需培养到 若为了获得三七的人工种子 则需要培养到 如果愈伤组织是棉花叶肉细胞培养产生的 通过基因工程要获取抗虫棉 目的基因导入棉花愈伤组织细胞常用的方法是 法 专题十六 要点热点探究 3 从叶片的叶肉细胞到获得胚状体的过程中 必须要经过 无丝分裂 有丝分裂 减数分裂 原代培养 传代培养 植物体细胞杂交 细胞融合 脱分化 再分化 专题十六 要点热点探究 答案 1 植物组织培养植物细胞的全能性细胞分裂素 生长素灭菌 2 愈伤组织胚状体农杆菌转化 3 专题十六 要点热点探究 解析 1 离体植物细胞通过脱分化形成愈伤组织 通过再分化形成具有根和芽的胚状体 再通过细胞分裂 分化发育成一个完整的植株 该技术为植物组织培养 其原理为植物细胞的全能性 培养基的成分为水 无机盐 维生素 氨基酸 蔗糖 植物激素 生长素和细胞分裂素等 等 培养基要求进行严格的灭菌 2 三七的细胞产物为细胞的代谢产物 将三七叶肉细胞培养到愈伤组织即可 获得人工种子需培养至胚状体 棉花为双子叶植物 导入抗虫基因常用农杆菌转化法 3 离体叶肉细胞到胚状体的过程中必须经过脱分化和有丝分裂形成愈伤组织 再分化和有丝分裂形成具有根和芽的胚状体 专题十六 要点热点探究 点评 克隆技术中应注意的问题 1 植物组织培养的目的不同 培养阶段也就不同 若生产人工种子 则培养到胚状体阶段 若提取细胞产品 则一般培养到愈伤组织阶段 如培育新个体 则应该培养到试管苗阶段 如本题的第 3 小问 2 动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养 基础 动物细胞融合 动物细胞核移植等 3 动物细胞融合和植物体细胞杂交产生的后代中都含有两个亲本的遗传物质 植物组织培养和人工种子产生的后代中都只含有一个亲本的遗传物质 专题十六 要点热点探究 4 植物体细胞杂交后的杂交细胞具有全能性 动物细胞融合后的杂种细胞没有全能性 5 动物体细胞核移植是将动物的一个体细胞的细胞核移入一个已经去核的卵母细胞中 使其重组并发育成一个新的胚胎 这个胚胎最终发育为动物个体 专题十六 要点热点探究 探究点三胚胎工程1 精子和卵子的发生 专题十六 要点热点探究 专题十六 要点热点探究 2 受精作用 1 条件 精子获能 卵子发育到减 中期 2 卵子完成受精的标志 卵黄膜和透明带的间隙可见到两个极体 受精完成的标志 雌 雄原核融合 3 受精过程的三大反应 顶体反应 透明带反应 卵黄膜封闭作用 专题十六 要点热点探究 3 核移植技术和胚胎分割移植技术比较 专题十六 要点热点探究 4 体外受精和早期胚胎培养 专题十六 要点热点探究 专题十六 要点热点探究 专题十六 要点热点探究 5 胚胎工程的应用 专题十六 要点热点探究 专题十六 要点热点探究 专题十六 要点热点探究 专题十六 要点热点探究 例3胚胎工程技术包含的内容很丰富 如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况 其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛 供体2是黄牛 请据图回答下列问题 专题十六 要点热点探究 图7 16 5 1 应用1中获得的小牛 其遗传物质来源于 细胞b的名称是 2 应用2中牛完成体内受精的场所是 刚种植在子宫内的胚胎其发育程度一般为 胚胎种植后可以通过 从母体获得正常发育所需要的物质 这种试管牛的产生 采用的胚胎工程技术有 至少答出2种 等 3 应用3中细胞c d分别取自 4 应用4中通过 技术获得二分胚 和 同时 可以通过取样 进行分子水平的早期胚胎性别鉴定 也可以在细胞水平上通过对 的分析进行性别鉴定 专题十六 要点热点探究 答案 1 供体1和供体2 答不全不得分 m 期卵母细胞 或减数第二次分裂中期的卵母细胞 2 输卵管桑椹胚或囊胚 答不全不得分 胎盘体外受精 早期胚胎培养 胚胎移植 3