2023版高三一輪總復(fù)習(xí)生物（浙科版）選擇性必修三生物技術(shù)與工程教案

第30講發(fā)酵工程1.微生物的培養(yǎng)和分離b2.分離以尿素為氮源的微生物a一、微生物的培養(yǎng)需要適宜條件1．培養(yǎng)基為目標(biāo)微生物提供適宜的生長環(huán)境(1)微生物和無菌技術(shù)①微生物：是指人們對所有形體微小、肉眼不可見的生物的統(tǒng)稱。②無菌技術(shù)：指在培養(yǎng)某種微生物時，防止其他微生物混入，保持無菌物品及無菌區(qū)域不被污染的操作技術(shù)。(2)培養(yǎng)基：是指人們?yōu)闈M足微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物的需求而配制的混合養(yǎng)料。(3)培養(yǎng)基的成分①水②無機鹽a．影響微生物細(xì)胞的吸水能力。b．影響微生物的代謝及生長。③碳源：為微生物生長提供碳元素的物質(zhì)。④氮源：為微生物生長提供氮元素的物質(zhì)。⑤生長因子：有些微生物對培養(yǎng)基成分有特殊的需求，需要在培養(yǎng)基中有針對性地添加某些特定的維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶等有機化合物才能生長，這些化合物統(tǒng)稱為生長因子。⑥微生物生活所需要的能量來源a．異養(yǎng)型微生物：培養(yǎng)基中的有機物。b．自養(yǎng)型微生物：光能或化學(xué)反應(yīng)釋放的能量。(4)培養(yǎng)基的理化特性影響微生物的生長。①“細(xì)菌喜葷，霉菌喜素”a．細(xì)菌培養(yǎng)基中要含有較高的有機氮，因此常用蛋白胨和酵母提取物等來配制。b．霉菌培養(yǎng)基一般用可溶性淀粉加無機物配制，或用添加蔗糖的豆芽汁等配制。②制備培養(yǎng)基時要注意調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pHa．細(xì)菌通常要求在中性偏堿的環(huán)境中生長。b．霉菌要求在中性偏酸的環(huán)境中生長。(5)根據(jù)培養(yǎng)基的物理特征可以把培養(yǎng)基分成液體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基等。①液體培養(yǎng)基：是沒有添加凝固劑的培養(yǎng)基，常用于大規(guī)?？焖俜敝衬撤N微生物。②固體培養(yǎng)基：通常是在液體培養(yǎng)基中添加一定量的凝固劑制成的。a．“平板”：將滅菌后未凝固的固體培養(yǎng)基注入培養(yǎng)皿中，冷凝后制成的固體培養(yǎng)基簡稱為“平板”。常用于微生物的分離、鑒定、活菌計數(shù)等。b．“斜面”：將滅菌后未凝固的固體培養(yǎng)基注入試管，將試管斜放在臺面上，培養(yǎng)基冷卻后在試管中形成了一個斜面，這樣的固體培養(yǎng)基簡稱為“斜面”，常用于菌種保存。(6)根據(jù)培養(yǎng)基的化學(xué)成分可以把培養(yǎng)基分成合成培養(yǎng)基和天然培養(yǎng)基等。2．滅菌和無菌操作技術(shù)可以排除非目標(biāo)微生物的干擾(1)保證器具與培養(yǎng)基無菌是獲得微生物“純”培養(yǎng)物的基礎(chǔ)。①芽孢對于加熱、紫外線照射和化學(xué)藥物都具有極強的抵抗能力。②消滅器具和培養(yǎng)基中可能存留的各種類型微生物的方式：高壓滅菌。(2)使用高壓滅菌鍋滅菌時所需的溫度、壓力和時間是根據(jù)要消滅的微生物芽孢等結(jié)構(gòu)的耐熱性來確定的。(3)滅菌后，要將高壓滅菌鍋中的實驗用具及培養(yǎng)基及時取出。(4)接種過程中，防止其他微生物進(jìn)入培養(yǎng)基是獲得純培養(yǎng)物的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。①接種：將目標(biāo)微生物轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)基中的過程稱為接種。②接種工具：涂布器、接種環(huán)等。③瓶口或試管口：在接種過程中，打開塞子后和塞上塞子前都要將瓶口或試管口在酒精燈火焰上灼燒滅菌。④接種時要靠近酒精燈的火焰，利用燃燒產(chǎn)生的上升氣流減少空氣中微生物落入培養(yǎng)基的可能性。二、純凈的目標(biāo)微生物可通過分離和純化獲得1．采用劃線或涂布的接種方法能夠?qū)崿F(xiàn)對目標(biāo)微生物的分離和純化(1)接種：是指微生物進(jìn)入培養(yǎng)基的過程。(2)單菌落：在固體培養(yǎng)基上采用劃線或稀釋涂布的方法接種，通過培養(yǎng)能獲得由一個細(xì)胞分裂形成的、肉眼可見的、有一定形態(tài)構(gòu)造的子細(xì)胞集團(tuán)，這樣的細(xì)胞集團(tuán)稱為單菌落。(3)平板劃線法①連續(xù)平行劃線是從培養(yǎng)基上的一點出發(fā)，向左右連續(xù)劃平行線至覆蓋整個培養(yǎng)基表面。(如圖A)②扇形劃線是從培養(yǎng)基上的一點出發(fā)，向多方向多次劃線，每劃一條線都要將接種環(huán)在酒精燈的火焰上滅菌，然后再次從同一起點變換方向劃線。(如圖B)A．連續(xù)平行劃線B．扇形劃線③多次連續(xù)平行劃線接種時，劃線可分3～4次進(jìn)行。將培養(yǎng)皿旋轉(zhuǎn)一定角度后，不需再次蘸取菌種，只需在上一次劃線的末端區(qū)域直接開始劃線即可。(如圖C)(1)(2)(3)(4)C．多次連續(xù)平行劃線(4)稀釋涂布平板法：指接種時，通常需要先將菌液進(jìn)行梯度稀釋，并在培養(yǎng)皿側(cè)面或底面做好標(biāo)記后，將稀釋度不同的菌液各取0.1_mL，加在固體培養(yǎng)基表面，然后用涂布器將菌液均勻地涂布在培養(yǎng)基表面上進(jìn)行培養(yǎng)。2．稀釋涂布平板法和顯微鏡計數(shù)法可測定微生物的數(shù)量(1)稀釋涂布平板法方法：一是在保證能準(zhǔn)確計數(shù)的前提下減小稀釋度；二是將相同稀釋度下的多組數(shù)值取平均值后再進(jìn)行計算。即：每毫升菌液中微生物細(xì)胞的數(shù)量＝某一稀釋倍數(shù)下至少3個培養(yǎng)皿的平均菌落數(shù)÷菌液稀釋液體積×稀釋倍數(shù)。(2)顯微鏡計數(shù)法步驟：先將專用的蓋玻片蓋在計數(shù)板上，再用吸管在中央平臺蓋玻片邊緣滴加搖勻的酵母菌懸液，讓菌液滲入蓋玻片下直至充滿計數(shù)區(qū)。3．調(diào)整培養(yǎng)基的配方和培養(yǎng)方式可有目的地培養(yǎng)某種微生物(1)不同自然環(huán)境中生活著的微生物代謝類型不盡相同。(2)許多微生物的代謝方式并不唯一。(3)培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的濃度及比例都會影響微生物的生長。(4)選擇培養(yǎng)基①概念：在培養(yǎng)基中添加(或減去)某種化學(xué)成分，使得只有某些特定的微生物能夠生長，其他微生物均不能生長，這樣的培養(yǎng)基稱為選擇培養(yǎng)基。②用途a．從混雜的微生物群體中快速篩選出所需種類的目標(biāo)微生物。b．從已知種類的混雜的細(xì)胞群體中篩選出特定的細(xì)胞。三、發(fā)酵工程為人類提供多樣的生物產(chǎn)品1．某些食品、飲料及調(diào)味品是運用傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的(1)最早制成的發(fā)酵飲料大概要算在游牧社會出現(xiàn)的奶酒。我國是醬油生產(chǎn)最早的國家。①許多傳統(tǒng)發(fā)酵食品使用的菌種中都包含酵母菌和乳酸菌。②酵母菌或乳酸菌只是習(xí)慣上的歸類，并不完全代表當(dāng)今微生物分類學(xué)上的名稱。a．酵母菌只是對進(jìn)行出芽生殖或裂殖的真核、單細(xì)胞微生物的統(tǒng)稱，已知的酵母菌至少有56屬，約500多種。b．乳酸菌則是對能夠發(fā)酵糖類產(chǎn)生乳酸的一類革蘭氏陽性細(xì)菌的統(tǒng)稱，已知的乳酸菌約有430多種。(2)發(fā)酵食品的不同風(fēng)味由多種因素造成①不同的微生物、不同的菌株能夠分泌的酶種類不同，分解大分子有機物后形成的產(chǎn)物也就不同。②菌株遺傳上的差異會造成發(fā)酵產(chǎn)品的風(fēng)味不同。③混菌發(fā)酵也影響發(fā)酵食品的風(fēng)味。2．體驗傳統(tǒng)發(fā)酵(1)利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋①實驗原理酵母菌在無氧條件下，通過厭氧呼吸，將葡萄糖氧化為乙醇和二氧化碳。有時放置過久的葡萄也會發(fā)出酸味或其他味道，這是其他微生物活動的結(jié)果。例如，醋酸菌在有氧條件下可將乙醇氧化為醋酸。②方法步驟：制備發(fā)酵裝置及處理材料→酒精發(fā)酵→醋酸發(fā)酵(2)利用乳酸菌發(fā)酵制作泡菜①實驗原理泡菜是利用附生在蔬菜表面的植物乳桿菌、短乳桿菌和明串珠菌等發(fā)酵制成的。這些微生物一般為厭氧、兼性厭氧或微好氧菌。它們的發(fā)酵產(chǎn)物不僅有乳酸，還會有醇、酯等，因而使泡菜具有特殊的風(fēng)味。②方法步驟：處理材料→腌制泡菜3．發(fā)酵工程利用現(xiàn)代工程技術(shù)及微生物的特定功能，工業(yè)化生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品微生物工業(yè)發(fā)酵的基本過程(1)選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的菌種是發(fā)酵工業(yè)的前提條件。(2)將菌種擴大培養(yǎng)才能滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需要。(3)對發(fā)酵過程進(jìn)行控制才能獲得所需要的產(chǎn)品。(4)控制發(fā)酵過程是保證發(fā)酵生產(chǎn)高效順利進(jìn)行的重要措施。(5)菌種在不同的發(fā)酵階段要求的環(huán)境條件是不同的。(6)分離或提純發(fā)酵產(chǎn)品是工業(yè)發(fā)酵制取產(chǎn)品必經(jīng)的步驟。(7)分離后的生物產(chǎn)品還需要進(jìn)一步提純，經(jīng)過質(zhì)檢合格后才能成為產(chǎn)品。4．發(fā)酵工程在醫(yī)藥、食品及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有重要的應(yīng)用價值(1)發(fā)酵工程特點：生產(chǎn)條件溫和、原料豐富且價格低廉、廢棄物對環(huán)境影響小且容易處理。(2)微生物發(fā)酵的食品和飲料在生活中比比皆是，高居微生物工業(yè)的榜首。(3)絕大多數(shù)抗生素也是微生物發(fā)酵的產(chǎn)物，或由微生物發(fā)酵產(chǎn)物加工而成。(4)近年來，在醫(yī)藥領(lǐng)域開發(fā)的酶抑制劑、免疫調(diào)節(jié)劑、類激素、抗氧化劑、生物表面活性劑和抗輻射藥物等許多新藥也是微生物發(fā)酵的產(chǎn)物或衍生物。(5)酶制劑是發(fā)酵工程對工業(yè)化生產(chǎn)的又一貢獻(xiàn)?？键c1培養(yǎng)基與無菌技術(shù)培養(yǎng)基類型及作用劃分標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基種類特點用途按物理特征劃分液體培養(yǎng)基不加凝固劑工業(yè)生產(chǎn)半固體培養(yǎng)基加凝固劑，如瓊脂觀察微生物的運動固體培養(yǎng)基微生物分離、鑒定、活菌計數(shù)、保藏菌種等按化學(xué)成分劃分天然培養(yǎng)基含化學(xué)成分不明確的天然物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)合成培養(yǎng)基培養(yǎng)基成分明確(用化學(xué)成分已知的化學(xué)物質(zhì)配制)純化、鑒別按用途劃分選擇培養(yǎng)基允許特定種類的微生物生長，同時抑制或阻止其他微生物生長富集、分離出特定微生物，如培養(yǎng)酵母菌和霉菌，可在培養(yǎng)基中加入青霉素；培養(yǎng)金黃色葡萄球菌，可在培養(yǎng)基中加入高濃度食鹽鑒別培養(yǎng)基根據(jù)微生物的代謝特點，在培養(yǎng)基中加入某種指示劑或化學(xué)藥品鑒別不同種類的微生物，如用伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基鑒別大腸桿菌(菌落呈黑色)2．滅菌、消毒與防腐處理方法結(jié)果應(yīng)用實例滅菌強烈的物理、化學(xué)方法殺滅物體表面以及內(nèi)部的一切微生物對器具和培養(yǎng)基進(jìn)行高壓滅菌消毒較溫和的物理、化學(xué)方法僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分不需要的微生物消毒劑對皮膚、水果或飲用水進(jìn)行消毒防腐根據(jù)微生物生長繁殖的特點，控制理化因素抑制微生物生長繁殖用除氧劑抑制需氧型微生物的繁殖，采用低溫、鹽腌、糖漬、干燥等防腐措施保存食物1．下列有關(guān)培養(yǎng)基配制的描述正確的是()A．液體培養(yǎng)基常用于菌種的分離、計數(shù)、鑒定B．任何培養(yǎng)基都必須含有碳源、氮源、水、無機鹽等成分C．是依據(jù)人們的需求，配制出的供微生物生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)D．微生物的生長除受營養(yǎng)因素影響外，還受pH、滲透壓等影響D[固體培養(yǎng)基常用于菌種的分離、計數(shù)、鑒定，A錯誤；培養(yǎng)基不一定含有碳源、氮源，如培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基不需加碳源，分離自生固氮菌的培養(yǎng)基不需加氮源，B錯誤；人們?yōu)闈M足微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的不同需求，配制出的供其生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)叫培養(yǎng)基，C錯誤；微生物的生長除受營養(yǎng)因素影響外，還受pH、氧氣、滲透壓等的影響，D正確。]2．微生物的實驗室培養(yǎng)獲得純凈培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止外來雜菌入侵，下列無菌操作中錯誤的是()A．對實驗用的培養(yǎng)基，采用高壓滅菌鍋進(jìn)行滅菌B．接種所使用的涂布器或接種環(huán)等工具均需滅菌后再使用C．對操作者的雙手、衣著以及操作空間等，采用紫外線進(jìn)行消毒D．對試管口、錐形瓶口等部位，通過火焰灼燒進(jìn)行滅菌C[對實驗用的培養(yǎng)基，采用高壓滅菌鍋進(jìn)行滅菌，A正確；接種所使用的涂布器或接種環(huán)等工具均需滅菌后再使用，B正確；對操作者的雙手采用酒精進(jìn)行消毒，C錯誤；對試管口、錐形瓶口等部位，通過火焰灼燒進(jìn)行滅菌，D正確。]考點2微生物的分離純化方法與計數(shù)1．兩種純化方法的比較主要方法平板劃線法稀釋涂布平板法主要步驟接種環(huán)在固體培養(yǎng)基表面劃線系列梯度稀釋操作和涂布平板操作接種工具接種環(huán)涂布器菌體獲取在具有顯著的菌落特征的區(qū)域挑取菌體從適宜稀釋度的平板上的菌落中挑取菌體能否用于計數(shù)不能計數(shù)可以計數(shù)，但是操作復(fù)雜，需涂布多個平板共同點都能將微生物分散到固體培養(yǎng)基表面，以獲得單細(xì)胞菌落，達(dá)到分離純化微生物的目的，也可用于觀察菌落特征2．微生物的計數(shù)常用的微生物的計數(shù)方法有直接計數(shù)法和間接計數(shù)法。二者比較如下：內(nèi)容直接計數(shù)法間接計數(shù)法主要用具顯微鏡、血細(xì)胞計數(shù)板涂布器計數(shù)依據(jù)細(xì)胞個數(shù)培養(yǎng)基上菌落數(shù)優(yōu)點計數(shù)方便、操作簡單計數(shù)的是活菌缺點不能區(qū)分死菌與活菌操作較復(fù)雜，且有一定誤差計算公式每毫升菌液含細(xì)胞數(shù)＝400×10000×每小格平均細(xì)胞數(shù)×稀釋倍數(shù)每毫升菌液中微生物細(xì)胞的數(shù)量＝某一稀釋倍數(shù)下至少3個培養(yǎng)皿的平均菌落數(shù)÷菌液稀釋液的體積(mL)×稀釋倍數(shù)1．在分離、純化酵母菌實驗中，劃線接種(甲)、培養(yǎng)結(jié)果(乙)如圖所示，且甲、乙的對應(yīng)位置不變，有關(guān)敘述錯誤的是()甲乙A．配制培養(yǎng)基時需進(jìn)行高壓滅菌B．甲中a區(qū)域為劃線的起始位置C．連續(xù)劃線的目的是獲得單個細(xì)菌形成的單菌落D．圖示接種過程中接種環(huán)灼燒了5次B[為了能徹底滅菌，配制的培養(yǎng)基需進(jìn)行高壓滅菌，A正確；起始劃線的區(qū)域長出的菌落多且密，甲中d區(qū)域為劃線的起始位置，a區(qū)域為劃線的結(jié)束位置，B錯誤；連續(xù)劃線的目的是獲得單個細(xì)菌形成的單菌落，C正確；由于每次使用接種環(huán)前后都要灼燒滅菌，圖示甲中共有4次劃線接種，接種過程中接種環(huán)灼燒了5次，D正確。]2．(2021·四川綿陽期末)某同學(xué)將1mL土壤樣液稀釋100倍，在3個平板上用稀釋涂布平板法分別接入0.1mL稀釋液，經(jīng)適當(dāng)培養(yǎng)后，3個平板上的菌落數(shù)分別為56、57和58，下列敘述錯誤的是()A．可得出土壤樣液中活菌大約為5.7×107個/LB．此方法統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比實際的活菌數(shù)目低C．一般選擇菌落數(shù)為30～300的平板進(jìn)行計數(shù)D．顯微鏡計數(shù)法統(tǒng)計的是稀釋液中的活菌數(shù)D[將1mL樣品稀釋100倍，在3個平板上分別接入0.1mL稀釋液；經(jīng)適當(dāng)培養(yǎng)后，3個平板上的菌落數(shù)分別為56、57和58，據(jù)此可得出每升樣品中的活菌數(shù)為(56＋57＋58)÷3÷0.1×1000×100＝5.7×107個/L，A正確；由于兩個或多個細(xì)胞連在一起時，在平板上觀察到的只是一個菌落，所以統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比實際的活菌數(shù)目低，B正確；為保證結(jié)果準(zhǔn)確，一般選擇菌落數(shù)為30～300的平板進(jìn)行計數(shù)，C正確；顯微鏡計數(shù)法統(tǒng)計的是稀釋液中所有菌體的數(shù)目，包括活菌和死菌，D錯誤。]考點3分離以尿素為氮源的微生物和培養(yǎng)基的選擇作用1．能分解尿素的微生物的分離與鑒定原理(1)分離原理當(dāng)培養(yǎng)基中只有尿素作為氮源時，只有能分泌脲酶的微生物才能在該培養(yǎng)基中生長。因為它們可以通過脲酶將尿素降解為氨，作為其生長的氮源。利用這種培養(yǎng)基就分離出土壤中能產(chǎn)生脲酶的微生物。(2)鑒定原理因為微生物分解尿素產(chǎn)生的氨會使培養(yǎng)基的堿性增強，若在培養(yǎng)基中加入在酸性情況下呈黃色、堿性情況下呈紅色的酚紅指示劑，就可根據(jù)菌落周圍是否出現(xiàn)紅色區(qū)域，進(jìn)一步鑒定尿素分解菌。在相同培養(yǎng)條件下，圓形紅色區(qū)域愈大，表明這種菌利用尿素的能力愈強。2．特定培養(yǎng)基的設(shè)計原理與應(yīng)用實例特定培養(yǎng)基的設(shè)計原理應(yīng)用實例具體處理分離菌種依據(jù)營養(yǎng)需求不添加碳源自養(yǎng)微生物(硝化細(xì)菌等)不添加氮源固氮微生物(圓褐固氮菌等)以尿素為唯一氮源能分解尿素的微生物以石油為唯一碳源能分解石油的微生物加入某種化學(xué)物質(zhì)，其不作為營養(yǎng)物質(zhì)，對目標(biāo)微生物無害，但會抑制或殺死其他微生物加入青霉素、四環(huán)素或鏈霉素抑制細(xì)菌和放線菌生長→分離酵母菌、霉菌等加入10%的酚抑制細(xì)菌和霉菌生長→分離放線菌1．下列關(guān)于“土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計數(shù)”實驗操作的敘述錯誤的是()A．利用稀釋涂布平板法準(zhǔn)確估計菌落數(shù)目的關(guān)鍵是有恰當(dāng)?shù)南♂尪菳．若要判斷選擇培養(yǎng)基是否起到了選擇作用，需要設(shè)置未接種的完全培養(yǎng)基作為對照C．該實驗應(yīng)采用稀釋涂布平板法D．用以尿素為唯一氮源且添加了酸堿緩沖劑的培養(yǎng)基來培養(yǎng)該細(xì)菌后不會使酚紅指示劑變紅B[利用稀釋涂布平板法估算菌落數(shù)目的關(guān)鍵是有恰當(dāng)?shù)南♂尪?，若稀釋倍?shù)太低，菌落太多，會長在一起，稀釋倍數(shù)太高，平板上菌落數(shù)目過少，都不宜進(jìn)行計數(shù)，A正確；若要判斷選擇培養(yǎng)基是否起到了選擇作用，需設(shè)置接種在沒有選擇作用的完全培養(yǎng)基上培養(yǎng)作為對照，B錯誤；該實驗應(yīng)采用稀釋涂布平板法，C正確；分解尿素的細(xì)菌能合成脲酶，將尿素分解產(chǎn)生氨，使培養(yǎng)基的堿性增強，用以尿素為唯一氮源且添加了酸堿緩沖劑的培養(yǎng)基來培養(yǎng)該細(xì)菌，則能維持pH穩(wěn)定，不會使酚紅指示劑變紅，D正確。]2．自然界中的微生物往往是混雜生長的，人們在研究微生物時一般要將它們分離提純，然后進(jìn)行數(shù)量的測定，下面是有關(guān)土壤中分解尿素的細(xì)菌分離和計數(shù)的實驗過程，請回答有關(guān)問題。(1)若取土樣6g，應(yīng)加入________mL的無菌水配制成稀釋10倍土壤溶液。因土壤中細(xì)菌密度很大，需要不斷加以稀釋，配制成101～107不同濃度的土壤溶液。將103～107倍的稀釋液分別吸取0.2mL加入固體培養(yǎng)基上，用涂布器將菌液鋪平，每個稀釋度下至少涂布3個平板，這種接種方法稱為________________。將接種的培養(yǎng)皿放置在37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24～48h，觀察并統(tǒng)計菌落數(shù)，結(jié)果如下表，其中________倍的稀釋比較合適，由此計算出每克土壤中的菌落數(shù)為________個。這種方法測定的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目________(填“低”或“高”)。稀釋倍數(shù)103104105106107菌落數(shù)/個1號平板4783672772652號平板4963542612083號平板509332254293(2)若研究尿素分解菌的群體生長規(guī)律，可采用平板劃線法分離土壤中的尿素分解菌。操作時，接種環(huán)通過灼燒滅菌，在第二次及以后劃線時，總是從上一次的末端開始劃線。這樣做的目的是_________________________________________________________________________________________________。將分離純化后的單個菌落進(jìn)行液體培養(yǎng)，可采用定期取樣的方法進(jìn)行計數(shù)。若以一個大方格(體積為0.1mm3)有25個中方格的計數(shù)板為例進(jìn)行計算，設(shè)5個中方格中總菌數(shù)為45，菌液稀釋倍數(shù)為102，那么原菌液的菌群密度為________個/mL。[解析](1)根據(jù)題意分析，需要稀釋10倍的土壤溶液，因此應(yīng)該將6g土樣加入54mL的無菌水進(jìn)行配制；將103～107倍的稀釋液分別吸取0.2mL加入固體培養(yǎng)基上，用稀釋涂布平板法將菌液用涂布器涂布到固體培養(yǎng)基上；估算樣品中的活菌數(shù)時，往往選取菌落數(shù)在30到300之間的平板，分析表格中數(shù)據(jù)可知，稀釋倍數(shù)為105的平板菌落數(shù)在這一范圍；每克土壤中的菌落數(shù)為(277＋261＋254)÷3×105÷0.2÷6＝2.2×107個。稀釋涂布平板法進(jìn)行微生物計數(shù)時，由于菌落之間會相互重疊，因此測定的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目低。(2)用平板劃線法分離土壤中的尿素分解菌時，為了將聚集的菌體逐步稀釋以便獲得(不連續(xù))單個菌落，故在第二次及以后劃線時，總是從上一次的末端開始劃線。若以一個大方格(體積為0.1mm3)有25個中方格的計數(shù)板為例進(jìn)行計算，設(shè)5個中方格中總菌數(shù)為45，菌液稀釋倍數(shù)為102，那么原菌液的菌群密度＝45×5÷0.1÷10－3×102＝2.25×108個/mL。[答案](1)54稀釋涂布平板法1052.2×107低(2)將聚集的菌體逐步稀釋以便獲得(不連續(xù))單個菌落2.25×108考點4傳統(tǒng)發(fā)酵與發(fā)酵工程1．利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋(1)發(fā)酵菌種的比較果酒制作果醋制作發(fā)酵菌種來源附著在葡萄皮上的酵母菌空氣中的醋酸菌分類地位單細(xì)胞真核生物單細(xì)胞原核生物繁殖方式出芽生殖、孢子生殖二分裂生殖代謝類型異養(yǎng)兼性厭氧型異養(yǎng)需氧型聯(lián)系醋酸發(fā)酵可以在酒精發(fā)酵的基礎(chǔ)上進(jìn)行，酒精發(fā)酵為醋酸發(fā)酵提供原料(2)發(fā)酵過程中酵母菌數(shù)量、酒精含量及pH變化分析①果酒發(fā)酵過程中酵母菌數(shù)量和酒精含量的變化a．菌體數(shù)量的變化：發(fā)酵初期，酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，大量繁殖。發(fā)酵中期形成無氧環(huán)境，酵母菌數(shù)量增加緩慢，最后達(dá)到穩(wěn)定。發(fā)酵后期由于酒精含量較高，可能會導(dǎo)致酵母菌大量死亡。b．酒精含量的變化：發(fā)酵初期，酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，酒精含量很低。發(fā)酵中期，酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生大量酒精，酒精含量增加。發(fā)酵后期，由于酒精含量升高，大量酵母菌死亡，酒精含量不再增加。②果酒、果醋制作過程中pH的變化a．果酒發(fā)酵時產(chǎn)生的部分CO2會溶于發(fā)酵液，使發(fā)酵液pH下降，最后趨于穩(wěn)定。b．果醋發(fā)酵時產(chǎn)生的醋酸溶于發(fā)酵液，使發(fā)酵液pH下降，最后趨于穩(wěn)定。(3)注意事項①所放入的葡萄體積不要超過礦泉水瓶體積的1/2。為提高酒精產(chǎn)量，可在兩個礦泉水瓶中適當(dāng)添加白糖。②礦泉水瓶中不可加水；不可用不能自動排氣的玻璃瓶作為發(fā)酵的容器，以免發(fā)酵產(chǎn)生的大量氣體使瓶子炸裂，造成危險。2．利用乳酸菌發(fā)酵制作泡菜(1)與泡菜制作有關(guān)的菌類——乳酸菌生物學(xué)分類原核生物常見類型明串珠菌、植物乳桿菌、短乳桿菌分布廣泛分布于空氣、土壤、植物體表、人或動物的腸道內(nèi)代謝類型異養(yǎng)厭氧型生產(chǎn)應(yīng)用制作酸菜、酸奶等發(fā)酵原理C6H12O6→2C3H6O3(2)制作泡菜的注意事項①營造無氧環(huán)境a．選擇的泡菜壇要密封性好。b．加入蔬菜后要注入煮沸冷卻的鹽水，使鹽水沒過全部菜料。c．蓋上壇蓋后要在壇蓋邊沿的水槽中注滿清水。②控制適宜的發(fā)酵溫度溫度過高易致雜菌滋生；溫度過低不利于乳酸發(fā)酵，會使發(fā)酵時間延長。③控制發(fā)酵時間一般在腌制10天后，亞硝酸鹽含量開始下降。但泡菜發(fā)酵時間并不是越長越好，一方面發(fā)酵時間過長，可能會產(chǎn)生其他有害物質(zhì)，另一方面，發(fā)酵時間過長，乳酸含量過高，口味不佳。3．發(fā)酵工程中心環(huán)節(jié)的分析1．如圖甲是果酒和果醋發(fā)酵的裝置圖，圖乙是果酒和果醋制作過程中發(fā)生的物質(zhì)變化，下列有關(guān)敘述中正確的是()甲乙A．甲裝置可先用于果醋的制作，后用于果酒的制作B．用甲裝置制作果酒時，要加入適量的酵母菌，且一直關(guān)緊閥bC．酵母菌是嗜溫菌，所以果酒發(fā)酵所需的最適溫度高于果醋發(fā)酵D．過程③和④都需要氧氣的參與，但反應(yīng)場所不同D[因為醋酸菌可利用酒精產(chǎn)生醋酸，但酵母菌不能利用醋酸產(chǎn)生酒精，故甲裝置可先用于果酒的制作，后用于果醋的制作，A錯誤；甲裝置中，閥b控制排氣，閥a控制進(jìn)氣，制作果酒時應(yīng)關(guān)閉閥a以創(chuàng)造缺氧環(huán)境，適時打開閥b以排出酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生的CO2，B錯誤；醋酸菌是嗜溫菌，果醋發(fā)酵所需的最適溫度高于果酒發(fā)酵時的溫度，C錯誤；過程③表示有氧呼吸的第二和第三階段，故過程③需要氧氣的參與，反應(yīng)場所是線粒體；過程④表示果醋發(fā)酵，由于醋酸菌是好氧細(xì)菌，因此該過程需要氧氣的參與，但醋酸菌是原核生物，沒有線粒體，故③和④過程的反應(yīng)場所不同，D正確。]2．下列關(guān)于生物技術(shù)在生活中應(yīng)用的說法錯誤的是()A．利用發(fā)酵技術(shù)，在鮮奶中加入乳酸菌可制成酸奶B．制作泡菜的壇子加水密封是為了抑制乳酸菌繁殖C．制葡萄酒時，要將溫度控制在18℃～25℃D．變酸果酒表面的菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖形成的B[制酸奶要用到乳酸菌，乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，使得酸奶有一種特殊的酸味，A正確；乳酸菌屬于厭氧菌，制作泡菜的壇子加水密封，可創(chuàng)造無氧環(huán)境，利于乳酸菌的繁殖，B錯誤；20℃左右最適合酵母菌繁殖，酒精發(fā)酵時一般將溫度控制在18℃～25℃，C正確；在變酸的果酒表面觀察到的菌膜可能是醋酸菌在液面大量繁殖形成的，D正確。]3．下列關(guān)于發(fā)酵工程的說法錯誤的是()A．在菌種選育過程中，可以利用人工誘變或基因工程等手段B．雖然青霉素是抗生素，但在青霉素生產(chǎn)過程中仍然需要嚴(yán)格滅菌C．發(fā)酵時，發(fā)酵條件變化會影響微生物生長，不影響微生物的代謝途徑D．發(fā)酵工程的產(chǎn)品可以采用過濾、沉淀、蒸餾、萃取等方法提取C[環(huán)境不同，同種微生物的代謝產(chǎn)物可能不同。發(fā)酵時，pH、氧氣、溫度等發(fā)酵條件變化不僅會影響微生物生長，也會影響微生物的發(fā)酵產(chǎn)物，C錯誤。]1．(2021·浙江1月選考)用白蘿卜制作泡菜的過程中，采用適當(dāng)方法可縮短腌制時間，下列方法中錯誤的是()A．將白蘿卜切成小塊B．向容器中通入無菌空氣C．添加已經(jīng)腌制過的泡菜汁D．用沸水短時處理白蘿卜塊B[將白蘿卜切成小塊可以擴大白蘿卜與腌料的接觸面積，縮短腌制時間，A正確；泡菜制作所需菌種為乳酸菌，制作過程中應(yīng)保持無氧環(huán)境，向容器中通入無菌空氣不利于腌制，B錯誤；泡菜汁中含有一定量的發(fā)酵菌種，所以在腌制過程中，加入一些已經(jīng)腌制過的泡菜汁可縮短腌制時間，C正確；用沸水短時處理，可抑制某些微生物的繁殖，提高泡菜品質(zhì)，也可縮短腌制時間，D正確。]2．(2021·浙江6月選考)下列關(guān)于原生質(zhì)體和細(xì)胞計數(shù)的敘述錯誤的是()A．測定植物原生質(zhì)體的密度時，可用血細(xì)胞計數(shù)板B．紅墨水不能進(jìn)入活細(xì)胞，可用于檢測細(xì)胞的存活狀態(tài)并計數(shù)C．稀釋涂布平板法和劃線分離法均能得到單菌落，都可用于細(xì)胞計數(shù)D．酵母菌在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間后，可用比濁計測定其密度C[可用血細(xì)胞計數(shù)板對原生質(zhì)體進(jìn)行計數(shù)，一般計數(shù)總數(shù)不少于300個細(xì)胞，A正確；活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過性，紅墨水中的色素分子不能透過細(xì)胞膜，當(dāng)細(xì)胞死亡后，細(xì)胞膜失去選擇透過性，紅墨水中的色素分子能進(jìn)入細(xì)胞，所以可用紅墨水檢測細(xì)胞的存活狀態(tài)并計數(shù)，B正確；劃線分離法不能用于細(xì)胞計數(shù)，C錯誤；酵母細(xì)胞的密度與渾濁度指標(biāo)存在一定的數(shù)量關(guān)系，所以酵母菌在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間后，可用比濁計測定其密度，D正確。]3．(2021·浙江6月選考)回答與甘蔗醋制作有關(guān)的問題。(1)為了獲得釀造甘蔗醋的高產(chǎn)菌株，以自然發(fā)酵的甘蔗渣為材料進(jìn)行篩選。首先配制醋酸菌選擇培養(yǎng)基：將適量的葡萄糖、KH2PO4、MgSO4溶解并定容，調(diào)節(jié)pH，再高壓滅菌，經(jīng)________后加入3%體積的無水乙醇。然后將10g自然發(fā)酵的甘蔗渣加入選擇培養(yǎng)基，震蕩培養(yǎng)24h。用________將少量上述培養(yǎng)液涂布到含CaCO3的分離培養(yǎng)基上，在30℃培養(yǎng)48h。再挑取分離培養(yǎng)基上具有________的單菌落若干，分別接種到與分離培養(yǎng)基成分相同的________培養(yǎng)基上培養(yǎng)24h后，置于4℃冰箱中保存。(2)優(yōu)良產(chǎn)酸菌種篩選。將冰箱保存的菌種分別接入選擇培養(yǎng)基，培養(yǎng)一段時間后，取合適接種量的菌液在30℃、150r/min條件下震蕩培養(yǎng)。持續(xù)培養(yǎng)至培養(yǎng)液中醋酸濃度不再上升，或者培養(yǎng)液中________含量達(dá)到最低時，發(fā)酵結(jié)束。篩選得到的優(yōu)良菌種除了產(chǎn)酸量高外，還應(yīng)有________________(答出2點即可)等特點。(3)制醋過程中，可將甘蔗渣制作成固定化介質(zhì)，經(jīng)____________后用于發(fā)酵。其固定化方法為________。[解析](1)高壓滅菌剛結(jié)束時，培養(yǎng)基溫度較高，要等培養(yǎng)基冷卻后再加入3%體積的無水乙醇。涂布分離法可用于單菌落分離，使用玻璃刮刀將待分離的菌液涂布到分離培養(yǎng)基的整個平面上。醋酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的醋酸會使培養(yǎng)基中的CaCO3分解，形成透明圈。菌落小，透明圈大，代表著高產(chǎn)醋酸菌。菌種的貯存方法：在無菌操作下將單菌落用接種環(huán)取出，再用劃線法接種在斜面培養(yǎng)基上，培養(yǎng)24h后，置于4℃冰箱中保存。(2)醋酸發(fā)酵結(jié)束的標(biāo)志性：產(chǎn)物不再增加(醋酸濃度不再上升)或原料消耗到最低值(乙醇含量達(dá)到最低)。優(yōu)質(zhì)菌種不光要產(chǎn)酸高，還要耐高酸，同時還要耐酒精(原料)等特點。(3)我們在利用微生物時，常常要求所利用的微生物不被其他微生物污染。因此，在培養(yǎng)微生物時必須進(jìn)行無菌操作，所以作為固定化介質(zhì)的甘蔗渣需要經(jīng)過滅菌處理。甘蔗渣類似果醋發(fā)酵裝置中的鋸末，可使醋桿菌吸附在甘蔗渣上進(jìn)行發(fā)酵。[答案](1)冷卻玻璃刮刀較大透明圈斜面(2)乙醇耐酒精度高、耐酸高(3)滅菌吸附法4．(2021·廣東卷)中國科學(xué)家運用合成生物學(xué)方法構(gòu)建了一株嗜鹽單胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的廢棄液，含較多蔗糖)為原料，在實驗室發(fā)酵生產(chǎn)PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整體利用價值。工藝流程如圖?；卮鹣铝袉栴}。(1)為提高菌株H對蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液體培養(yǎng)基中將蔗糖作為__________，并不斷提高其濃度，經(jīng)多次傳代培養(yǎng)(指培養(yǎng)一段時間后，將部分培養(yǎng)物轉(zhuǎn)入新配的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng))以獲得目標(biāo)菌株。培養(yǎng)過程中定期取樣并用______________的方法進(jìn)行菌落計數(shù)，評估菌株增殖狀況。此外，選育優(yōu)良菌株的方法還有____________________等(答出兩種方法即可)。(2)基于菌株H嗜鹽、酸堿耐受能力強等特性，研究人員設(shè)計了一種不需要滅菌的發(fā)酵系統(tǒng)，其培養(yǎng)基鹽濃度設(shè)為60g/L，pH為10，菌株H可正常持續(xù)發(fā)酵60d以上。該系統(tǒng)不需要滅菌的原因是________________________________________________________________________________(答出兩點即可)。(3)研究人員在工廠進(jìn)行擴大培養(yǎng)，在適宜的營養(yǎng)物濃度、溫度、pH條件下發(fā)酵，結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵液中菌株H細(xì)胞增殖和PHA產(chǎn)量均未達(dá)到預(yù)期，并產(chǎn)生了少量乙醇等物質(zhì)，說明發(fā)酵條件中__________可能是高密度培養(yǎng)的限制因素。(4)菌株H還能通過分解餐廚垃圾(主要含蛋白質(zhì)、淀粉、油脂等)來生產(chǎn)PHA，說明其能分泌__________________。[解析](1)為提高菌株H對蔗糖的耐受能力和利用效率，可將蔗糖作為碳源。培養(yǎng)過程中可定期取樣并采用稀釋涂布平板法(顯微鏡計數(shù)法)進(jìn)行菌落計數(shù)，評估菌株增殖狀況。除了上述方法選育能耐受高濃度蔗糖的菌株H外，還可通過誘變育種、基因工程育種來選育優(yōu)良菌株。(2)由題意可知，菌株H具有嗜鹽、酸堿耐受能力強的特性，在該系統(tǒng)中，其他雜菌會因鹽濃度過高或pH不適宜而死亡，故不用滅菌。(3)由于產(chǎn)物中產(chǎn)生了少量乙醇，說明發(fā)酵液缺氧導(dǎo)致菌株H進(jìn)行了無氧呼吸，最終菌株H由于能量供應(yīng)不足而使得其細(xì)胞增殖和PHA的產(chǎn)量均未達(dá)到預(yù)期，所以發(fā)酵條件中氧氣可能是高密度培養(yǎng)的限制因素。(4)餐廚垃圾主要含有蛋白質(zhì)、淀粉、油脂等，菌株H能利用餐廚垃圾來生產(chǎn)PHA，說明其能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶，還有與PHA合成相關(guān)的酶。[答案](1)碳源稀釋涂布平板法(顯微鏡計數(shù)法)誘變育種、基因工程育種(2)培養(yǎng)基是高鹽濃度的液體環(huán)境，雜菌會由于滲透失水而死亡；培養(yǎng)基的液體環(huán)境是堿性的，其他雜菌的酶變性失活，生長繁殖受抑制(3)氧氣(4)蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和PHA合成相關(guān)的酶

第31講植物細(xì)胞工程植物的克隆b一、通過植物組織培養(yǎng)可獲得完整植株1．植物細(xì)胞的全能性使離體組織發(fā)育成完整植株成為可能(1)植物組織培養(yǎng)：指在無菌和人工控制條件下，將離體的植物體器官、組織或細(xì)胞等培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，使其生成完整植株或使其細(xì)胞增殖并產(chǎn)生細(xì)胞代謝產(chǎn)物的技術(shù)。(2)外植體：用于培養(yǎng)的植物的離體器官、組織等稱為外植體。(3)植物細(xì)胞的全能性：指已分化的細(xì)胞中遺傳物質(zhì)一般不發(fā)生改變，植物體的每個生活細(xì)胞都具有該植物所包含的全部的遺傳信息，因而具有發(fā)育成完整植株的潛能。(4)植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)：外植體因脫離了母體的影響，一定條件下能實現(xiàn)其全能性。(5)離體培養(yǎng)條件下，植物細(xì)胞全能性的表達(dá)是通過細(xì)胞的脫分化和再分化實現(xiàn)的。①脫分化：指離體條件下已分化的細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)，失去特有的結(jié)構(gòu)和功能，重新獲得分裂能力。②愈傷組織：指脫分化的細(xì)胞不斷分裂增殖，產(chǎn)生無組織結(jié)構(gòu)、松散的薄壁細(xì)胞團(tuán)。③再分化：指愈傷組織細(xì)胞在一定條件下，可重新分化為各種類型的細(xì)胞，進(jìn)而形成芽或根等，再生出新的植株的過程。(6)愈傷組織再分化為完整植株的途徑：①器官發(fā)生途徑；②體細(xì)胞胚發(fā)生途徑。2．離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜條件下方可發(fā)育成完整的植株(1)植物組織培養(yǎng)是在嚴(yán)格的無菌條件下進(jìn)行的。(2)培養(yǎng)基能為離體植物材料提供適宜的營養(yǎng)條件。(3)植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中通常含有水、無機鹽、有機營養(yǎng)成分、瓊脂、植物激素等物質(zhì)。①無機鹽為植物提供必需的礦質(zhì)元素。②有機營養(yǎng)成分中含有糖類、氨基酸、維生素等物質(zhì)。a．糖類既可作為碳源和能源物質(zhì)，又參與維持培養(yǎng)基的滲透壓。b．維生素往往以輔酶的形式參與細(xì)胞的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖代謝等重要活動。③植物激素調(diào)控細(xì)胞的脫分化和再分化過程。a．植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)包括天然植物激素和人工合成的激素類似物。b．植物生長素類和細(xì)胞分裂素類物質(zhì)是植物組織培養(yǎng)不可缺少的兩類調(diào)節(jié)物質(zhì)，兩者的濃度和配比在脫分化和再分化中起著關(guān)鍵作用。c．生長素類和細(xì)胞分裂素類物質(zhì)的比值大時，有利于根的形成；比值小時，則促進(jìn)芽的形成。3．植物組織培養(yǎng)通過多種途徑有效地提高生產(chǎn)效率(1)組織培養(yǎng)技術(shù)可快速繁殖植物①根據(jù)培養(yǎng)過程，植物組織培養(yǎng)可分為初代培養(yǎng)和繼代培養(yǎng)。a．初代培養(yǎng)：指從植物體上分離下來的外植體的第一次培養(yǎng)。b．繼代培養(yǎng)：將初代培養(yǎng)獲得的培養(yǎng)物轉(zhuǎn)移到新的培養(yǎng)基上繼續(xù)進(jìn)行擴大培養(yǎng)。②離體繁殖主要以營養(yǎng)器官為外植體，再生個體的遺傳性與母體一致，因此快速繁殖的過程就是植物克隆的過程。組織培養(yǎng)再生的個體被稱為克隆植物，可以很好地保持品種的優(yōu)良性狀。(2)組織培養(yǎng)技術(shù)可用于植物脫毒①選材部位：植物生長點附近(莖尖、芽尖等)。②操作過程：利用組織培養(yǎng)方法，取一定大小的莖尖進(jìn)行培養(yǎng)，再生的植株有可能不帶病毒，從而獲得脫病毒苗，再用脫病毒苗進(jìn)行繁殖。③優(yōu)點：種植的作物不會或極少發(fā)生病毒。(3)組織培養(yǎng)技術(shù)可用于生產(chǎn)人工種子①人工種子：是將植物離體培養(yǎng)產(chǎn)生的體細(xì)胞胚、芽、愈傷組織等包埋在含有營養(yǎng)成分和保護(hù)功能的物質(zhì)中而制成的。在條件適宜時，它同普通種子一樣可以發(fā)芽成苗。②人工種子通常包括體細(xì)胞胚、人工胚乳和人工種皮三部分。③優(yōu)點：a．生產(chǎn)過程不受季節(jié)限制；b．可以大量、快速繁殖優(yōu)良品種。(4)組織培養(yǎng)技術(shù)可用于細(xì)胞代謝產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)(5)組織培養(yǎng)技術(shù)可用于作物新品種的培育①細(xì)胞突變體的篩選a．產(chǎn)生原因：在組織培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)物的細(xì)胞處于不斷分裂狀態(tài)，易受培養(yǎng)條件和外界壓力(如射線和化學(xué)物質(zhì)等)的影響而發(fā)生變異。b．優(yōu)點：在細(xì)胞和原生質(zhì)體培養(yǎng)時進(jìn)行人工誘變，誘變頻率大于個體或器官水平，而且在較小的空間內(nèi)一次可處理大量材料。②單倍體育種a．過程：花藥離體培養(yǎng)→單倍體植株eq\o(→,\s\up8(染色體加倍),\s\do6())純合子植株。b．優(yōu)點：后代是純合子，能穩(wěn)定遺傳；明顯縮短了育種的周期。③離體的器官、組織、細(xì)胞、原生質(zhì)體常作為外源基因的受體。4．活動：菊花的組織培養(yǎng)及幼苗的移栽(1)實驗原理通過調(diào)節(jié)激素的比例可控制菊花外植體的生長發(fā)育。(2)方法步驟菊花外植體的接種與培養(yǎng)→菊花試管苗的生根培養(yǎng)→菊花試管苗的移栽。二、通過體細(xì)胞雜交可獲得新的植物1．成功培養(yǎng)原生質(zhì)體是植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的基礎(chǔ)(1)植物體細(xì)胞雜交：將兩個來自不同種植物的體細(xì)胞融合成一個雜種細(xì)胞，并將雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。(2)獲得原生質(zhì)體的具體方法是：在0.5～0.6mol/L的甘露醇(或一定濃度的蔗糖)溶液環(huán)境(較高滲透壓)下，用纖維素酶和果膠酶混合液處理根尖、葉片、愈傷組織或懸浮培養(yǎng)細(xì)胞，消化除去細(xì)胞壁，獲得球形的原生質(zhì)體。2．由雜種細(xì)胞培育出的新植物體可能會具有新的特性(1)植物體細(xì)胞雜交過程①獲得原生質(zhì)體的方法：酶解法。②誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的技術(shù)手段：電刺激、離心、振蕩、聚乙二醇等。③形成雜種細(xì)胞：去除水解酶、培養(yǎng)融合的原生質(zhì)體、再生出新的細(xì)胞壁。④獲得完整植株：雜種細(xì)胞經(jīng)過培養(yǎng)進(jìn)一步分裂、分化，進(jìn)而發(fā)育成完整的植株。(2)雜種植株的鑒定和選育原因①同一體系中再生的植株并非均為體細(xì)胞雜種植株。②即使得到了雜種細(xì)胞，培養(yǎng)過程中也可能出現(xiàn)染色體的丟失、結(jié)構(gòu)異常等情況。(3)意義：克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，獲得新品種。(4)應(yīng)用：該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多種植物的育種研究。(5)成果：獲得了許多具有優(yōu)良性狀的新的植物種質(zhì)資源?？键c1植物組織培養(yǎng)與實踐應(yīng)用1．植物組織培養(yǎng)的原理——植物細(xì)胞的全能性(1)概念：具有某種植物全部遺傳信息的任何一個細(xì)胞，都具有發(fā)育成完整植株的潛能。(2)原理：細(xì)胞內(nèi)含有本物種的全套遺傳信息。(3)全能性表達(dá)條件：具有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，處于離體狀態(tài)，提供一定的營養(yǎng)、激素和其他適宜外界條件等。(4)一般來說，細(xì)胞全能性大小與細(xì)胞分化程度呈反比。(5)全能性大小：①植物細(xì)胞：受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞②動物細(xì)胞：受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞核(動物細(xì)胞全能性受限制，但細(xì)胞核具有全能性)2．植物組織培養(yǎng)的過程(1)培養(yǎng)對象：離體的植物器官、組織或細(xì)胞。(2)培養(yǎng)條件：無菌、人工配制的培養(yǎng)基、相關(guān)激素等。(3)培養(yǎng)結(jié)果：產(chǎn)生愈傷組織、叢芽(或叢根、胚狀體)，最終形成完整植株。(4)植物激素在植物組織培養(yǎng)中的作用生長素和細(xì)胞分裂素是啟動細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素，其作用及特點為：①在生長素存在的情況下，細(xì)胞分裂素的作用呈現(xiàn)加強的趨勢。②使用順序不同，結(jié)果不同，具體如表：使用順序?qū)嶒灲Y(jié)果先使用生長素，后使用細(xì)胞分裂素有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長素細(xì)胞既分裂又分化同時使用分化頻率提高③用量比例不同，結(jié)果也不同eq\f(生長素用量,細(xì)胞分裂素用量)的值eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(高：利于根的分化、抑制芽的形成,低：利于芽的分化、抑制根的形成,適中：促進(jìn)愈傷組織的形成))3．植物組織培養(yǎng)技術(shù)的實踐應(yīng)用(1)植物繁殖的新途徑①離體繁殖：優(yōu)點是繁殖快，并可保持親本的優(yōu)良性狀。②作物脫毒：利用莖尖組織培養(yǎng)技術(shù)獲得脫毒苗。③人工種子：將植物離體培養(yǎng)產(chǎn)生的體細(xì)胞胚、芽、愈傷組織等包埋在含有營養(yǎng)成分和保護(hù)功能的物質(zhì)中制成的種子。(2)作物新品種的培育：單倍體育種和突變體的利用。舉例如下。優(yōu)點：穩(wěn)定遺傳，縮短育種年限。1．有關(guān)植物組織培養(yǎng)，下列說法不正確的是()A．脫分化的過程應(yīng)該用固體培養(yǎng)基，并對外植體進(jìn)行消毒處理B．植物激素的濃度、使用的先后順序和比例都會影響組織培養(yǎng)的結(jié)果C．該技術(shù)可以進(jìn)行快速繁殖，并可以使作物不帶病毒，獲得脫毒苗D．培養(yǎng)到愈傷組織階段經(jīng)過人工薄膜包裝并加入營養(yǎng)物質(zhì)等可得到人工種子D[脫分化的過程應(yīng)該用固體培養(yǎng)基，對外植體要進(jìn)行嚴(yán)格的消毒處理，A正確；植物激素的濃度、使用的先后順序及用量的比例，都會影響脫分化和再分化，進(jìn)而影響組織培養(yǎng)的結(jié)果，B正確；植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖，還能獲得脫毒苗，C正確；人工種子是將植物離體培養(yǎng)產(chǎn)生的體細(xì)胞胚、芽、愈傷組織等包埋在含有營養(yǎng)成分和保護(hù)功能的物質(zhì)中而制成的種子，D錯誤。]2．下列關(guān)于植物細(xì)胞工程實際應(yīng)用的敘述不正確的是()A．離體繁殖技術(shù)的原理是植物細(xì)胞的全能性B．利用莖尖組織培育的幼苗不一定全是脫毒幼苗C．利用人工種子繁殖優(yōu)良品種不會出現(xiàn)性狀分離D．未脫毒馬鈴薯的產(chǎn)量與脫毒馬鈴薯的產(chǎn)量相同D[植物離體繁殖技術(shù)是指用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，其原理是植物細(xì)胞的全能性，A正確；利用莖尖組織培育的幼苗不一定全是脫毒幼苗，也可能是減毒幼苗，B正確；人工種子是利用植物組織培養(yǎng)得到的，則利用該人工種子繁殖優(yōu)良品種屬于無性生殖，所以不會出現(xiàn)性狀分離，C正確；一般來說，未脫毒馬鈴薯的產(chǎn)量比脫毒馬鈴薯的產(chǎn)量低，D錯誤。]3．培養(yǎng)胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。(1)利用胡蘿卜根段進(jìn)行組織培養(yǎng)可以形成試管苗。用分化的植物細(xì)胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因為植物細(xì)胞具有___________。(2)步驟③切取的組織塊中要帶有形成層，原因是_____________。(3)從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養(yǎng)基，其原因是___________________________________________________________________________。在新的培養(yǎng)基上愈傷組織通過細(xì)胞的________過程，最終可形成試管苗。(4)步驟⑥要進(jìn)行照光培養(yǎng)，其作用是________________________________________________________________________________________________。(5)經(jīng)組織培養(yǎng)得到的植株，一般可保持原品種的________，這種繁殖方式屬于________繁殖。[解析](1)植物細(xì)胞具有全能性，利用已分化的植物細(xì)胞通過植物組織培養(yǎng)可以培養(yǎng)成完整植株。(2)形成層細(xì)胞分化程度低，全能性較高，更容易誘導(dǎo)形成愈傷組織，進(jìn)而獲得完整植株。(3)愈傷組織的形成和試管苗的分化需要不同的生長素與細(xì)胞分裂素比例，因此誘導(dǎo)愈傷組織的形成階段到分化階段需要不同的培養(yǎng)基。愈傷組織通過再分化過程，最終可形成試管苗。(4)葉綠素的形成需要光，試管苗的發(fā)育也需要光，因此試管苗的誘導(dǎo)階段需要光照。(5)通過植物組織培養(yǎng)獲得植株的方式是無性繁殖的一種，可以保持原品種的遺傳特性。[答案](1)全能性(或形成完整植株所需的全部基因)(2)形成層容易誘導(dǎo)形成愈傷組織(3)誘導(dǎo)愈傷組織形成和誘導(dǎo)愈傷組織分化形成試管苗所需的生長素和細(xì)胞分裂素的比例不同分化(或再分化)(4)誘導(dǎo)葉綠素的形成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用(5)遺傳特性無性考點2植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1．植物體細(xì)胞雜交(1)原理：體細(xì)胞雜交利用了細(xì)胞膜的流動性，雜種細(xì)胞培育成雜種植株利用了植物細(xì)胞的全能性。(2)操作流程(3)意義：克服不同種生物遠(yuǎn)緣雜交的不親和性。2．植物體細(xì)胞雜交與植物有性雜交中遺傳物質(zhì)的變化設(shè)白菜細(xì)胞含2x條染色體，2個染色體組；甘藍(lán)細(xì)胞含2y條染色體，2個染色體組。項目不同物種體細(xì)胞雜交不同物種有性雜交同一物種雜交過程子代染色體數(shù)目2x＋2yx＋y2x(白菜)或2y(甘藍(lán))子代染色體組數(shù)422子代是幾倍體異源四倍體異源二倍體同源二倍體子代是否可育可育不可育可育1．兩種遠(yuǎn)緣植物的細(xì)胞融合后會導(dǎo)致一方的染色體被排出。若其中一個細(xì)胞的染色體在融合前由于某種原因斷裂，形成的染色體片段在細(xì)胞融合后可能不會被全部排出，未排出的染色體片段可以整合到另一個細(xì)胞的染色體上而留存在雜種細(xì)胞中。依據(jù)該原理，將普通小麥與耐鹽性強的中間偃麥草進(jìn)行體細(xì)胞雜交獲得了耐鹽小麥新品種，過程如圖所示，下列說法錯誤的是()A．過程①需使用纖維素酶和果膠酶處理細(xì)胞B．過程②的目的是使中間偃麥草的染色