专题九生物技术实践

1专题九生物技术实践【构建知识网络】【备考要点突破】一、微生物的培养与应用1．微生物的营养物质比较营养物质定义作用主要来源碳源凡能提供所需碳元素的物质构成生物体的细胞物质和一些代谢产物，有些是异养生物的能源物质无机化合物：CO2、NaHCO3；有机化合物：糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等氮源凡能提供所需氮元素的物质合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物无机化合物：N2、NH3、铵盐、硝酸盐；有机化合物：尿素、牛肉膏、蛋白胨等水在生物体内含量很高，在低等生物内含量更高不仅是优良的溶剂而且可维持生物大分子结构的稳定无机盐为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素，包括大量元素细胞内的组成成分，生理调节物质，某些化能自养菌的能源，酶的激活剂2．微生物的实验室培养(1)培养基分类和应用划分标准培养基种类特点用途物理性质液体培养基不加凝固剂工业生产半固体培养基加凝固剂，如琼脂观察微生物的运动、分类、鉴定固体培养基微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种生物技术实践微生物的①和②微生物④的测定培养基对微生物的⑤作用利用微生物发酵生产特定的产物以及微生物在其它方面的应用生物技术在食品加工及其它方面的应用酶的存在和简单制作方法酶的③测定酶在食品制作中的应用酶在洗涤等方面的应用制备和应用固定化酶生物材料中⑥某些特定成分利用发酵加工食品的⑦测定食品加工中可能产生的⑧植物的组织培养蛋白质的⑨和○10PCR技术的基本○11和○12原理方法酶的应用微生物的利用2化学成分天然培养基含化学成分不明确的天然物质工业生产合成培养基培养基成分明确(用化学成分已知的化学物质配成)分类、鉴定用途选择培养基培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进所需要的微生物的生长培养、分离出特定微生物(如培养酵母菌和霉菌时，可在培养基中加入青霉素；培养金黄色葡萄球菌时，可在培养基中加入高浓度的食盐)鉴别培养基根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品鉴别不同种类的微生物，如可用伊红—美蓝培养基鉴别饮用水或乳制品中是否有大肠杆菌(若有，菌落呈深紫色，并带有金属光泽)(2)无菌技术①消毒和灭菌的区别项目消毒灭菌条件使用较为温和的理化方法使用强烈的理化因素结果杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物(不包括芽孢和孢子)杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子适用实验操作的空间、操作者的衣服和手微生物的培养器皿、接种用具和培养基等常用方法煮沸消毒法(如在100℃，煮沸5～6min)、巴氏消毒法(如在80℃，煮15min)；使用酒精、氯气、石炭酸等化学药剂进行消毒灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌②三种常用灭菌方法的比较灭菌方法适用材料或用具灭菌条件灭菌时间灼烧灭菌接种环、接种针或其他金属工具酒精灯火焰的充分燃烧层直至烧红干热灭菌玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等干热灭菌箱内，160～170℃1～2h高压蒸汽灭菌培养基等100kPa，121℃15～30min(3)微生物的纯化培养：微生物的纯化培养常用的两种接种方法的比较方法平板划线法稀释涂布平板法注意事项①接种环的灼烧a．第一次划线前：杀死残留微生物，避免污染菌种和培养基b．每次划线前：杀死残留菌种，保证每次划线菌种来自上次划线末端c．划线结束后：杀死残留菌种，避免污染环境和感染操作者②灼烧接种环之后，要冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种③划线时最后一区域不要与第一区域相连④划线用力要大小适当，防止用力过大将培养基划破①稀释操作时：每支试管及其中的9mL水、移液管等均需灭菌；操作时，试管口和移液管应在离火焰1cm～2cm处②涂布平板时：a．涂布器用70%酒精消毒，取出时，让多余酒精在烧杯中滴尽，然后将沾有少量酒精的涂布器在酒精灯火焰上引燃b．不要将过热的涂布器放在盛放酒精的烧杯中，以免引燃其中的酒精c．酒精灯与培养皿距离要合适，移液管管头不要接触任何物体目的获得单细胞菌落：在培养基上形成的由单个菌种繁殖而来的子细胞群体培养平板冷凝后倒置培养，使培养基表面的水分更好地挥发，防止皿盖上水珠落入培养基造成污染3．微生物的分离和计数（1）筛选菌株：利用选择培养基筛选菌株。（2）测定微生物数量的常用方法：统计菌落数目和显微镜直接计数。（3）过程：土壤取样→样品的稀释→微生物的培养与观察。【应用突破1】有些细菌可分解原油，从而消除由原油泄漏造成的土壤污染。某同学欲从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株。请回答问题。(1)在筛选过程中，应将土壤样品稀释液接种于以________为唯一碳源的固体培养基上。从功能上讲，该培养基属于________培养基。3(2)纯化菌种时，为了得到单菌落，常采用的接种方法有两种，即________和________。(3)为了筛选出高效菌株，可比较单菌落周围分解圈的大小，分解圈大说明该菌株的降解能力________。(4)通常情况下，在微生物培养过程中，实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、________和________。无菌技术要求实验操作应在酒精灯________附近进行，以避免周围环境中微生物的污染。二、酶的应用1、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，有利于工艺的连续化、管道化，同时降低了生产成本酶在固定化时活力有所损失，不利于催化一系列的酶促反应固定化细胞①可以连续发酵，节约成本；②保持酶在细胞内的原始状况，增加了酶的稳定性；③操作容易细胞膜、细胞壁会阻碍底物的渗透和扩散，反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降2、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原则和对照原则，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。温度和pH在很大程度上对酶的构象会产生巨大的影响，温度过高或pH过高或过低都会使其失去活性，其曲线如图。(3)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。(4)探究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。(5)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。【应用突破2】Ⅰ.果胶酶能够分解植物细胞之间的果胶，使榨取果汁变得更容易，果胶被分解后，浑浊的果汁会变得澄清。现有磨浆机、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水、一定浓度的盐酸和氢氧化钠溶液等实验材料，下表是某小组利用上述材料进行的有关实验(“/”表示不加)。编号项目试管甲乙丙丁1在试管中加入苹果泥2mL2mL2mL2mL2①2mL/2mL2mL3加入不同的液体2mL蒸馏水2mL蒸馏水2mL盐酸2mL氢氧化钠溶液4摇匀，恒温处理15min15min15min15min请回答下列问题。(1)表中①处的内容是________________________________________________。(2)若要验证果胶酶的作用，应把________两个试管同时取出并过滤相同时间，观察并比较，预期的实验现象与结果是________________。(3)比较试管甲、丙、丁可知，其实验目的是_____________________________________________________________________________________________________。为确保实验成功，请将表中的编号正确排序：________。Ⅱ.在日常洗涤中，普通洗衣粉已经逐渐被加酶洗衣粉所代替，加酶洗衣粉中的碱性蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶、淀粉酶等可以将粘附在衣物上的奶渍、汗渍、血渍等快速、彻底地清除掉，因此非4常受人们的欢迎。(1)某班同学为探究某复合加酶洗衣粉的最佳洗涤温度，设计了一个探究实验，该实验的自变量应为________。实验过程中，不同的小组选用了含不同污染物的衣物作为实验材料，最终结果汇总如下表：不同温度下除去不同污渍所需的时间/min水温/℃51525354555657585植物油225110987849352246109牛奶200103704211344991100浆糊1439965312163497148由上表可知，在洗涤含不同污染物的衣物时要________。(2)从生物体中提取出的酶首先要检测________，以便更好地将酶应用于实践。(3)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的，遇水后包裹层很快溶解，释放出来的酶迅速发挥催化作用，请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由。______________________________________________________________________。三、生物技术在食品加工及其他方面的应用1、传统发酵技术（1）果酒、果醋、腐乳、泡菜制作中所用菌种及控制条件的比较制作内容比较项目果酒果醋腐乳泡菜菌种酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌控制条件O2的有无有氧有氧有氧无氧最适温度18℃～25℃30℃～35℃15℃～18℃常温（2）果酒、果醋、腐乳和泡菜制作过程的比较及亚硝酸盐含量的检测果酒和果醋制作腐乳的制作制作泡菜并检测亚硝酸盐含量制作原理果酒：无氧呼吸果醋：有氧呼吸多种微生物发酵泡菜制作：乳酸菌无氧呼吸亚硝酸盐检测：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实验流程图挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵↓↓果酒果醋让豆腐上长也毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制操作提示材料的选择与处理；防止发酵液被污染；控制好发酵条件控制好材料的用量；防止杂菌污染泡菜坛的选择；腌制的条件；测定亚硝酸盐含量的操作【应用突破3】下列与果酒、果醋和腐乳制作相关的叙述，正确的是（）A．腐乳制作所需要的适宜温度最高B．果醋发酵包括无氧发酵和有氧发酵C．使用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌D．使用的菌种都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA2、植物组织培养（1）植物组织培养技术和花药培养技术植物组织培养花药培养技术5选材体细胞生殖细胞（精子）生殖方式无性生殖有性生殖相同点植物细胞全能性：外植体→愈伤组织→丛芽→生根→移栽；无菌技术；接种等（2）菊花茎与月季花药组织培养的比较菊花茎的组织培养月季花药组织培养理论依据植物细胞的全能性植物细胞的全能性材料选取未开花植株茎上部新萌生的侧枝完全未开放的花蕾光照状况每日用日光灯照射12h开始不需要光照，幼小植株形成后需要光照操作流程制备MS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→栽培选育影响因素选材、营养、激素、pH、温度、光照等基本过程脱分化、再分化【应用突破4】下图是月季花药离体培养产生花粉植株的两种途径，请据图回答下面有关问题。(1)选用的材料合适与否是成功诱导出花粉植株的重要因素，一般来说选用________期的花粉可提高成功率。选择花粉时，一般要通过________来确定花粉是否处于合适的发育期，这时需要对花粉的细胞核进行染色，常用的染色剂是________。(2)上图中花药经脱分化产生胚状体还是愈伤组织主要取决于培养基中_____________________。(3)胚状体与愈伤组织在结构上的主要区别在于愈伤组织的细胞排列疏松无规则，是一种高度________的薄壁细胞，胚状体与________________发育形成的胚有类似的结构，即具有胚芽、胚轴和胚根。(4)无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素，请说明下列各项需要消毒，还是需要灭菌。①培养基②培养皿③接种环④花蕾⑤实验操作者的双手⑥三角锥形瓶。________________(填编号)需要灭菌，________________(填编号)需要消毒。(5)试管苗移栽到土壤前