生物技術實踐

生物技術實踐第1頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六第2頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六考查點200920102011微生物的培養(yǎng)與利用全國卷ⅠT8全國卷ⅡT33廣東生物T38安徽理綜T6遼寧(寧夏)理綜T40全國卷ⅠT34全國卷ⅡT34重慶理綜T31Ⅰ四川理綜T1重慶理綜T2新課標卷T39酶的應用江蘇生物T3山東理綜T34江蘇生物T15、T34第3頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六考查點200920102011生物技術在食品加工及其他方面的應用(如食品發(fā)酵、生物材料中特別成分的提取與分離等)山東理綜T34江蘇生物T23海南生物T25廣東理綜T25新課標理綜T37北京理綜T1海南生物T25廣東理綜T5山東理綜T34江蘇生物T3、T19海南生物T30第4頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六第5頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六本專題是實驗內(nèi)容，主要包括微生物的利用、酶的應用和生物技術在食品加工及其他方面的應用等。從近年的高考情況看，高考命題時往往從實驗細節(jié)入手，比較注重對實驗基本操作方法的考查。預期在今后的知識考查中，命題熱點有：以發(fā)酵食品加工為背景考查微生物的分離、純化和培養(yǎng)過程以及在食品加工中所起的作用；結(jié)合食品制造和洗滌業(yè)考查酶的固定化及實際應用；將植物組織培養(yǎng)的有關知識和植物激素的應用及植物有效成分的提取相聯(lián)系，進行綜合考查；以環(huán)境污染(如某種有害物質(zhì)的存在及量的多少)為背景考查微生物的生存條件和培養(yǎng)以及生物技術在其他方面的應用。第6頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六復習時，要注意以下幾個方面：(1)從實驗的角度剖析每項技術，把握其原理、材料與器材、操作流程、注意事項等；(2)用對比的方法區(qū)分一些重要概念和方法，如果酒和果醋制作的比較，水蒸氣蒸餾法、壓榨法、有機溶劑萃取法的比較，平板劃線操作與涂布平板操作的比較等；(3)用聯(lián)系的觀點看待不同的技術，如酵母菌可涉及果酒的制作、微生物的分離與培養(yǎng)、固定化酵母細胞等內(nèi)容。第7頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六第8頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六一、果酒、果醋、腐乳及泡菜的制作原理及過程果酒和果醋的制作腐乳的制作泡菜的制作主要菌種果酒：酵母菌果醋：醋酸菌毛霉等乳酸菌第9頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六第10頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六果酒和果醋的制作腐乳的制作泡菜的制作實驗流程挑選葡萄↓沖洗↓榨汁↓酒精發(fā)酵→果酒↓醋酸發(fā)酵→果醋讓豆腐上長出毛霉↓加鹽腌制↓加鹵湯裝瓶↓密封腌制注意事項1.材料的選擇與處理2．防止發(fā)酵液被污染3．控制好發(fā)酵的條件1.控制好材料的用量2．防止雜菌污染1.泡菜壇的選擇2．腌制的條件第11頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六二、微生物培養(yǎng)中幾種實驗操作的注意事項1．倒平板(1)培養(yǎng)基滅菌后，需冷卻至50℃左右。(2)左手拿培養(yǎng)皿，右手拿錐形瓶，左手拇指和食指將培養(yǎng)皿打開一條稍大于瓶口的縫隙，不要完全打開。(3)整個操作在酒精燈火焰旁進行，避免雜菌污染。(4)平板冷凝后要倒置的原因：防止培養(yǎng)皿蓋上的冷凝水落入培養(yǎng)基，造成污染。(5)倒平板時，如果培養(yǎng)基濺在皿蓋和皿底之間的部位，這個平板應丟棄。第12頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六2．平板劃線(1)第一次劃線及每次劃線之前都需灼燒滅菌，劃線操作結(jié)束仍需灼燒接種環(huán)，每次灼燒目的如下表：第一次灼燒每次劃線之前灼燒劃線結(jié)束目的避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物殺死上次劃線結(jié)束后接種環(huán)上殘留的菌種，使每次劃線的菌種來自上次劃線末端殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細菌污染環(huán)境和感染操作者第13頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六(2)灼燒接種環(huán)之后，要冷卻后才能伸入菌液，以免溫度太高殺死菌種。(3)劃線時最后一區(qū)域不要與第一區(qū)域相連。(4)畫線用力要大小適當，防止用力過大將培養(yǎng)基劃破。第14頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六3．稀釋涂布平板(1)稀釋操作時：每支試管及其中9mL水、移液管均需滅菌；操作時，試管口和移液管應在離火焰1～2cm處。(2)涂布平板時：①將涂布器末端浸在盛有體積分數(shù)為70%的酒精的燒杯中。取出時，多余酒精在燒杯中滴盡，然后將沾有少量酒精的涂布器在酒精燈火焰上引燃。②不要將過熱的涂布器放在盛放酒精的燒杯中，以免引燃其中的酒精。③酒精燈與培養(yǎng)皿距離要合適，移液管頭不要接觸任何物體。第15頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六第16頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六第17頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六第18頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六(2)b為再分化，是愈傷組織分化成根或芽等器官的過程。在植物組織培養(yǎng)中，主要目標是誘導愈傷組織形成和形態(tài)發(fā)生分化，使一個離體的細胞、一塊組織或一個器官，通過脫分化形成愈傷組織并由愈傷組織再分化形成植物體。第19頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六特別提醒菊花莖的組織培養(yǎng)與月季花藥培養(yǎng)的比較①菊花莖的外植體細胞是體細胞，它的全能性小于月季花藥培養(yǎng)中的外植體細胞(生殖細胞)。②菊花的組織培養(yǎng)中每日要求用日光燈照射12h，而花藥培養(yǎng)中最初不需要照光，幼小植株形成后才需要照光。③花粉植物屬于單倍體植株，需要用秋水仙素處理后，才能獲得正?？捎膫€體。第20頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六四、酶的研究與應用1．關于酶的探究實驗(1)實驗設計時要遵循單一變量和對照兩大原則，嚴格控制無關變量。(2)探究不同溫度(或pH)對酶活性的影響時，溫度(或pH)作為自變量，通常通過設置合理的梯度來確定最適值。最適值是通過比較相同時間內(nèi)獲得的產(chǎn)量或效果來確定的。第21頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六2．直接使用酶、固定化酶固定化細胞的比較直接使用酶固定化酶固定化細胞酶的種數(shù)一種或幾種一種一系列酶制作方法無化學結(jié)合固定化、物理吸附固定化包埋法固定化是否需要營養(yǎng)物質(zhì)否否是反應底物各種物質(zhì)(大分子、小分子)各種物質(zhì)(大分子、小分子)小分子物質(zhì)第22頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六直接使用酶固定化酶固定化細胞優(yōu)點催化效率高、耗能低、污染低①既能與反應物接觸，又能與產(chǎn)物分離；②可以反復利用成本低、易操作缺點①對環(huán)境條件非常敏感，易失活；②難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)量不利于催化一系列的酶促反應反應物不易與酶接近，尤其是大分子物質(zhì)，反應效率下降第23頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六五、DNA的粗提取與鑒定基因原理1.DNA在不同濃度的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；2.DNA不溶于酒精溶液；3.DNA不被蛋白酶所水解；4.DNA可被二苯胺染成藍色。主要步驟選取材料→破碎細胞，獲取含DNA的濾液→去除濾液中的雜質(zhì)→DNA的析出與鑒定。注意事項1.選擇動物細胞時，細胞比較容易破碎，選擇植物細胞時則要先溶解細胞膜(如加洗滌劑、研磨等)2.以哺乳動物紅細胞為材料時，需向血液中加入檸檬鈉抗凝。3.二苯胺需現(xiàn)配現(xiàn)用。第24頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六六、PCR技術1．PCR一般要經(jīng)歷三十多次循環(huán)，每次循環(huán)都包括變性，復性、延伸三步。2．兩個引物之間的固定長度的DNA序列呈指數(shù)擴增。第25頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六七、血紅蛋白的提取和分離1．方法及原理方法原理凝膠色譜法根據(jù)相對分子質(zhì)量的大小分離蛋白質(zhì)電泳法各種分子帶電性質(zhì)的差異以及分子本身大小、形狀的不同第26頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六2.基本步驟樣品處理→粗分離→純化→純度鑒定(2)血紅蛋白釋放過程中，蒸餾水的作用是漲破紅細胞，甲苯作用主要是溶解細胞膜。(3)為了加快干凝膠的膨脹，可將加入洗脫液的濕凝膠用沸水浴加熱，通常只需1～2h，還可除去凝膠中可能帶有的微生物，排除膠粒內(nèi)的空氣。第27頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六(4)在色譜柱中填凝膠的時候要盡量緊密，以降低凝膠顆粒之間的空隙。在裝填凝膠柱時，不得有氣泡存在，因為氣泡會攪亂洗脫液中蛋白質(zhì)的洗脫次序，降低分離效果。在凝膠色譜操作過程中，不能發(fā)生洗脫液流干，露出凝膠顆粒的現(xiàn)象。一旦發(fā)生上述兩種情況，凝膠色譜柱需要重新裝填。(5)滴加樣品時，吸管管口貼著管壁環(huán)繞移動加樣，不要破壞凝膠面。(6)根據(jù)紅色區(qū)帶的移動狀況判斷收集流出液時間。第28頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六八、植物有效成分的提取1．植物芳香油的提取方法的比較提取方法水蒸氣蒸餾壓榨法有機溶劑萃取實驗原理利用水蒸氣將揮發(fā)性較強的芳香油攜帶出來通過機械加壓，壓榨出果皮中的芳香油使芳香油溶解在有機溶劑中，蒸發(fā)溶劑后就可獲得芳香油方法步驟1.水蒸氣蒸餾2．分離油層3．除水過濾1.石灰水浸泡、漂洗2．壓榨、過濾、靜置3．再次過濾1.粉碎、干燥2．萃取、過濾3．濃縮第29頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六提取方法水蒸氣蒸餾壓榨法有機溶劑萃取適用范圍適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性強的芳香油適用于柑橘、檸檬等易焦糊原料的提取適用范圍廣，要求原料的顆粒要盡可能細小，能充分浸泡在有機溶液中優(yōu)點簡單易行，便于分離生產(chǎn)成本低，易保持原料原有的結(jié)構和功能出油率高，易分離局限性水中蒸餾會導致原料焦糊和有效成分水解等問題分離較為困難，出油率相對較低使用的有機溶劑處理不當會影響芳香油的質(zhì)量第30頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六2.胡蘿卜素的提取與鑒定(1)流程胡蘿卜→粉碎→干燥→萃取→過濾→濃縮→胡蘿卜素(2)關于紙層析法①點樣應該快速細致，每次點樣后，要等濾紙干燥后再進行點樣，可用吹風機將溶劑吹干，注意保持濾紙干燥；點樣時就注意點樣斑點不能太大，如果用吹風機吹干，溫度不宜過高，否則斑點會變黃。②層析時注意選擇干凈的濾紙，為了防止操作時對濾紙的污染，應盡量避免用手直接接觸濾紙，可以戴手套進行操作。第31頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六③將點好樣的濾紙卷成筒狀，卷紙時注意濾紙的兩邊不能相互接觸，以免因毛細管現(xiàn)象導致溶劑沿濾紙兩邊的移動加快，溶劑前沿不齊，影響結(jié)果。第32頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六第33頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六[例1]

(2011·新課標卷，39)有些細菌可分解原油，從而消除由原油泄漏造成的土壤污染。某同學欲從污染的土壤中篩選出能高效降解原油的菌株?；卮饐栴}：(1)在篩選過程中，應將土壤樣品稀釋液接種于以________為唯一碳源的固體培養(yǎng)基上，從功能上講，該培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基。(2)純化菌種時，為了得到單菌落，常采用的接種方法有兩種，即________和________。第34頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六(3)為了篩選出高效菌株，可比較單菌落周圍分解圈的大小，分解圈大說明該菌株的降解能力____________。(4)通常情況下，在微生物培養(yǎng)過程中，實驗室常用的滅菌方法有灼燒滅菌、________和________。無菌技術要求實驗操作應在酒精燈________附近進行，以避免周圍環(huán)境中微生物的污染。第35頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六[解析]

本題主要考查微生物的分離和培養(yǎng)以及培養(yǎng)基對微生物的選擇作用等相關知識。要篩選出能分解原油的細菌，可用只以原油為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基來進行；常用的接種方法主要有平板劃線法和稀釋涂布平板法，劃線方法一般包括連續(xù)劃線法和交叉劃線法；在以原油為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基上，單菌落周圍形成的分解圈越大，說明該菌分解石油的能力越強；實驗室常用的消毒方法主要有煮沸消毒法，巴氏消毒法，酒精、氯氣、石碳酸等化學藥劑消毒法，實驗室常用的滅菌方法有高壓蒸汽滅菌、干熱滅菌、火焰灼燒滅菌等；無菌技術操作要求實驗操作應在酒精燈的火焰旁進行，以避免周圍環(huán)境中的微生物的污染。第36頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六[答案]

(1)原油選擇(2)平板劃線法稀釋涂布平板法(3)強(4)干熱滅菌高壓蒸氣滅菌火焰第37頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六(2010·全國卷Ⅰ)下列是與微生物培養(yǎng)有關的問題，請回答：(1)某細菌固體培養(yǎng)基的組成成分是KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4、葡萄糖、尿素、瓊脂和蒸餾水，其中凝固劑是________，碳源是________，氮源是________。已知只有能合成脲酶的細菌才能在該培養(yǎng)基上生長，故該培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基。按照化學成分分類，該培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基。從同化作用類型看，用該培養(yǎng)基培養(yǎng)的細菌屬于________。

第38頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六(2)將少量細菌接種到一定體積的液體培養(yǎng)基中，適宜條件下培養(yǎng)，定時取樣測定菌體數(shù)目，以時間為橫坐標，以菌體數(shù)目的對數(shù)為縱坐標，可以得到細菌的________曲線。該曲線中以菌體數(shù)目的對數(shù)作為縱坐標的原因是________________________________________________________________________。實驗室中，為了獲得形態(tài)和生理特征一致的菌體，一般應在____________期取材；在生產(chǎn)中，常收集培養(yǎng)至____________期的細菌用于次級代謝產(chǎn)物的提取。第39頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六[答案]

(1)瓊脂葡萄糖尿素選擇合成異養(yǎng)型(2)生長培養(yǎng)中的細菌以指數(shù)形式增殖，取對數(shù)便于反映細菌群體的生長規(guī)律(其他合理答案也給分)對數(shù)穩(wěn)定第40頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六[解析]

本題考查了培養(yǎng)基的配制、微生物培養(yǎng)及生長規(guī)律。培養(yǎng)基提供微生物生長、繁殖、代謝的混合養(yǎng)料。由于微生物具有不同的營養(yǎng)類型，對營養(yǎng)物質(zhì)的要求也各不相同，加之實驗和研究的目的不同，所以培養(yǎng)基的種類很多，使用的原料也各有差異，但從營養(yǎng)角度分析，培養(yǎng)基中一般含有微生物所必需的碳源、氮源、無機鹽、生長素以及水分等。另外，培養(yǎng)基還應具有適宜的pH值、一定的緩沖能力、一定的氧化還原性及合適的滲透壓。瓊脂是從石花菜等海藻中提取的膠體物質(zhì)，是應用最廣的凝固劑。第41頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六本題中的培養(yǎng)基能培養(yǎng)特定的生物，為人工合成，應屬于選擇性培養(yǎng)基，加入了葡萄糖作為能源物質(zhì)，說明該細菌為異養(yǎng)型；以時間為橫坐標，以活菌數(shù)的對數(shù)為縱坐標，可得出一條生長曲線，曲線顯示了細菌的生長繁殖的4個時期：調(diào)整期、對數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期，“說明微生物生長曲線以菌體數(shù)目的對數(shù)作為縱坐標的原因”，如果平時只是死記住了課本上的圖解，不明白繪圖的思維過程及方法，這道題答起來就會很困難。細菌呈現(xiàn)指數(shù)增長，取它對數(shù)，這樣可以把曲線壓縮在一個相對小的面積內(nèi)，便于觀察變化趨勢，若直接以數(shù)量為縱坐標，則因數(shù)據(jù)過大難以繪制。第42頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六[例2]

(2010·江蘇卷改編)下圖1表示制備固定化酵母細胞的有關操作，圖2是利用固定化酵母細胞進行酒精發(fā)酵的示意圖，下列敘述不正確的是(

)第43頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六A．剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c應迅速與活化的酵母菌混合制備混合液B．圖1中X溶液為CaCl2溶液，其作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠C．圖2發(fā)酵過程中攪拌的目的是為了使培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸D．圖1中制備的凝膠珠用蒸餾水洗滌后再轉(zhuǎn)移到圖2裝置中第44頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六[解析]

在酵母細胞的固定化過程中，剛?cè)芑玫暮Ｔ逅徕c溶液要冷卻至室溫才能加入已活化的酵母細胞，否則會影響酵母細胞的活性，A項錯；將海藻酸鈉慢慢滴加到配制好的CaCl2溶液中，液滴在CaCl2溶液中形成凝膠珠，B項正確；在發(fā)酵過程中，攪拌的目的是使培養(yǎng)液與酵母菌更充分地接觸，C項正確；將固定好的酵母細胞用蒸餾水沖洗2～3次后，再將葡萄糖溶液轉(zhuǎn)入錐形瓶，加入固定好的酵母細胞，置于適宜條件下發(fā)酵，D項正確。[答案]

A第45頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六下列有關固定化酶和固定化細胞的說法正確的是(

)A．某種固定化酶的優(yōu)勢在于能催化一系列生化反應B．固定化細胞技術一次只能固定一種酶C．固定化酶和固定化細胞的共同點是所固定的酶都可以反復使用D．固定化酶和固定化細胞都能反復使用，但酶的活性迅速下降[答案]

C第46頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六[解析]

某種固定化酶只能催化一種生化反應，其優(yōu)勢是酶可以反復使用；固定化細胞技術一次能固定多種酶；固定化酶和固定化細胞都能反復使用，而且酶的活性不變。第47頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六[例3]

(2011·海南生物，30)許多植物含有天然香料，如薄荷葉中含有薄荷油?，F(xiàn)用薄荷葉提取薄荷油?；卮饐栴}：(1)薄荷油是揮發(fā)性物質(zhì)，提取薄荷油時應選