2026高考生物选修一生物技术实践知识点总结

2026高考生物选修一生物技术实践知识点总结一、微生物的培养与应用微生物培养是生物技术实践的基础，其核心在于无菌操作和对微生物生长条件的精准控制。（一）无菌技术无菌技术是防止杂菌污染、获得纯净培养物的关键。其主要包括对实验操作空间、操作者衣着和手、实验器皿以及培养基的灭菌和消毒。常用的灭菌方法有灼烧灭菌（如接种环、接种针）、干热灭菌（如玻璃器皿）和高压蒸汽灭菌（如培养基）；消毒方法则有煮沸消毒、巴氏消毒以及使用化学药剂（如酒精、次氯酸钠）进行消毒。实验操作应在超净工作台或酒精灯火焰附近进行，以减少空气中杂菌的污染。（二）培养基的制备培养基是供微生物生长繁殖的营养基质，一般包含碳源、氮源、水和无机盐等基本成分，有时还需添加生长因子、凝固剂（如琼脂用于固体培养基）或指示剂。制备流程通常为：计算、称量、溶化、灭菌、倒平板（或分装）。在倒平板操作时，需待培养基冷却至适当温度（约50℃），避免烫手或皿盖上凝结的水珠滴入培养基造成污染。（三）微生物的接种与培养接种是将目的微生物引入培养基的过程，常用方法有平板划线法和稀释涂布平板法。平板划线法主要用于微生物的分离纯化，通过连续划线将微生物稀释，最终可获得单菌落；稀释涂布平板法则不仅能分离纯化，还可用于活菌计数。接种后的培养皿需倒置培养，以防止冷凝水滴落污染培养基，并有利于菌落生长。培养过程中需控制适宜的温度和时间，并定期观察菌落的形态、大小、颜色等特征。（四）微生物的分离与计数从混杂的微生物群体中获得特定微生物的过程称为微生物的分离。除上述接种方法外，还可利用选择培养基（如加入青霉素分离酵母菌和霉菌，加入高浓度食盐分离金黄色葡萄球菌）进行筛选。微生物的计数方法包括活菌计数法（稀释涂布平板法）、显微镜直接计数法等。活菌计数法统计的菌落数往往比实际活菌数低，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。二、传统发酵技术的应用传统发酵技术以其悠久的历史和在食品工业中的广泛应用，成为生物技术实践的重要组成部分。其本质是利用微生物的代谢活动，将原料转化为人类所需的产品。（一）果酒和果醋的制作果酒制作主要利用酵母菌的无氧呼吸（发酵），在无氧、适宜温度（一般为18-25℃）条件下，酵母菌将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳。实验中，葡萄的冲洗次数不宜过多，以保留野生酵母菌；发酵装置需注意适时排气，防止发酵液溢出。果醋制作则利用醋酸菌的有氧呼吸，醋酸菌为好氧菌，最适温度略高（一般为30-35℃）。当氧气和糖源都充足时，醋酸菌将糖分解为醋酸；当缺少糖源时，可将乙醇转化为乙醛，再进一步转化为醋酸。因此，制作果醋时需持续通入氧气。（二）腐乳的制作腐乳制作涉及多种微生物的协同作用，主要是毛霉。毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。这些物质使腐乳具有独特的风味。制作过程中，加盐可析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，同时抑制微生物的生长，避免豆腐腐败变质；加酒（料酒、黄酒等）可抑制微生物的生长，同时使腐乳具有独特的香味；香辛料则能调制风味，并具有防腐杀菌的作用。（三）泡菜的制作泡菜制作利用的是乳酸菌的无氧呼吸。乳酸菌在无氧条件下将葡萄糖分解为乳酸，使泡菜具有酸味，并抑制其他杂菌的生长。制作泡菜时，盐水需煮沸冷却后使用，以去除水中的氧气和杀灭杂菌；泡菜坛需密封严密，创造无氧环境。腌制过程中，亚硝酸盐含量会发生变化，一般先增加后减少，因此泡菜不宜过早食用。三、酶的研究与应用酶作为生物催化剂，具有高效性、专一性和作用条件温和等特点，在工业生产和科研中应用广泛。（一）果胶酶在果汁生产中的作用果胶酶是一类能分解果胶的酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。果胶酶能瓦解植物细胞壁及胞间层，使榨取果汁更容易，同时也能使果汁变得澄清。在实验设计中，常通过设置不同的温度、pH值或酶用量梯度，探究果胶酶的最适反应条件。（二）加酶洗衣粉的洗涤效果加酶洗衣粉中添加了多种酶制剂，如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶等。这些酶能将污渍中的蛋白质、脂肪、淀粉、纤维素等大分子物质分解为小分子物质，从而提高洗涤效果。使用加酶洗衣粉时，需注意水温（一般为温水，以适应酶的最适温度），并避免与强酸、强碱或某些重金属离子接触，以防酶失活。不同类型的污渍应选择相应酶制剂的洗衣粉。（三）固定化酶和固定化细胞技术固定化酶和固定化细胞技术是将酶或细胞固定在一定空间内的技术，其优点包括：酶（细胞）可重复使用，降低生产成本；产物易与酶（细胞）分离，提高产品纯度；可实现连续化生产等。常用的固定方法有包埋法、化学结合法和物理吸附法。包埋法常用于固定细胞，化学结合法和物理吸附法常用于固定酶。固定化细胞技术能固定一系列酶，催化一系列连续的反应。四、植物的组织培养技术植物组织培养技术基于植物细胞的全能性原理，即已分化的植物细胞仍具有发育成完整植株的潜能。（一）植物组织培养的基本过程植物组织培养的基本过程包括脱分化和再分化两个关键阶段。脱分化是指已分化的植物器官、组织或细胞，在离体条件下，经过诱导后失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，形成愈伤组织的过程。再分化是指愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程。整个过程需要在无菌条件下进行，并给予适宜的营养物质（如水、无机盐、蔗糖、维生素、氨基酸等）和植物激素（主要是生长素和细胞分裂素，其比例调控着脱分化和再分化的方向）。（二）菊花的组织培养菊花的组织培养通常选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝作为外植体。外植体消毒是关键步骤，常用酒精和次氯酸钠溶液处理。培养基一般采用MS培养基，并添加适当比例的生长素和细胞分裂素。培养过程中需控制光照和温度。（三）月季的花药培养月季的花药培养属于植物的单倍体育种范畴，其原理是花粉粒细胞具有全能性。过程与植物组织培养类似，但取材为花药（内有花粉）。由于花粉是单倍体，通过花药培养获得的植株通常是单倍体，需要经过秋水仙素处理使染色体加倍，才能获得可育的纯合子。花药培养中，选择合适发育期的花粉（单核靠边期往往成功率最高）以及培养基中激素的配比是成功的关键。五、DNA和蛋白质技术（一）DNA的粗提取与鉴定DNA的粗提取利用了DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同的原理（在0.14mol/LNaCl溶液中溶解度最低），以及DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精的特性。提取过程包括破碎细胞（如动物细胞可直接破碎，植物细胞需先用洗涤剂瓦解细胞膜）、去除杂质（利用蛋白酶分解蛋白质，或加热使蛋白质变性沉淀）、析出DNA、DNA的鉴定（在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色）。（二）多聚酶链式反应（PCR）技术PCR技术是一种在体外快速扩增特定DNA片段的技术。其原理是DNA的半保留复制，需要模板DNA、引物（一对）、四种脱氧核苷酸（dNTP）、耐高温的DNA聚合酶（TaqDNA聚合酶）等条件。PCR反应过程包括变性（高温下DNA双链解开）、复性（低温下引物与单链DNA结合）、延伸（中温下Taq酶催化DNA链延伸）三个阶段，循环进行。PCR技术可用于基因克隆、基因诊断、法医鉴定等多个领域。（三）血红蛋白的提取和分离血红蛋白的提取和分离常用凝胶色谱法（分配色谱法）。该方法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶颗粒内部的通道，路程较长，移动速度较慢；相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶颗粒内部，只能在颗粒之间移动，路程较短，移动速度较快。此外，还可采用电泳法（如SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳）对蛋白质进行分离和纯度鉴定，SDS能使蛋白质变性并带上等量的负电荷，从而消除了蛋白质分子原有电荷和形状