專題八-生物技術實踐課件

專題八生物技術實踐專題八-生物技術實踐考綱要求1.微生物的分離和培養(yǎng)2．某種微生物數(shù)量的測定3．培養(yǎng)基對微生物的選擇作用4．酶在食品制造和洗滌等方面的應用5．制備和應用固定化酶專題八-生物技術實踐考綱要求6．從生物材料中提取某些特定的成分7．運用發(fā)酵加工食品的基本方法8．植物的組織培養(yǎng)9．蛋白質的提取和分離10．PCR技術的基本操作和應用

專題八-生物技術實踐考點解讀1.微生物培養(yǎng)基的配制、消毒滅菌、計數(shù)分離等技術，尤其是培養(yǎng)與分離2．果酒、果醋、腐乳、泡菜制作過程及原理3．植物有效成分提取的基本原理、裝置、方法，以及提取有效成分的最佳條件的探索專題八-生物技術實踐考點解讀4．傳統(tǒng)發(fā)酵食品制作的原理、過程、設計、條件控制5．DNA、蛋白質技術中相關成分的提取、分離的原理、方法與裝置6．固定化酶和固定化細胞的原理和方法，酶活力的測定方法，影響酶活性的因素研究及酶在生產(chǎn)生活中的應用專題八-生物技術實踐專題八-生物技術實踐劃分標準培養(yǎng)基種類特點用途物理性質液體培養(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、分類鑒定固體培養(yǎng)基微生物的分離、鑒定、活菌計數(shù)、菌種保藏專題八-生物技術實踐用途選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)基中加入某種化學物質，以抑制不需要的微生物的生長，促進所需要的微生物的生長培養(yǎng)、分離出特定微生物鑒別培養(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藥品鑒別不同種類的微生物專題八-生物技術實踐2.微生物的純化培養(yǎng)的方法(1)平板劃線法①通過接種環(huán)在瓊脂固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基的表面。②在數(shù)次劃線后培養(yǎng)，可以分離到由一個細胞繁殖而來的菌落。專題八-生物技術實踐(2)稀釋涂布平板法①將菌液進行一系列的梯度稀釋，然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到瓊脂固體培養(yǎng)基的表面，進行培養(yǎng)。②在稀釋度足夠高的菌液里，聚集在一起的微生物將被分散成單個細胞，從而能在培養(yǎng)基表面形成單個的菌落。專題八-生物技術實踐3．微生物的分離和計數(shù)(1)土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù)①篩選菌株：利用選擇培養(yǎng)基篩選菌株。②測定微生物數(shù)量的常用方法統(tǒng)計菌落數(shù)目[公式：每克樣品中菌株數(shù)＝(C÷V)×M]或顯微鏡直接計數(shù)。③過程：土壤取樣→樣品的稀釋→微生物的培養(yǎng)與觀察。④設置重復組與對照組專題八-生物技術實踐a．設置重復組統(tǒng)計某一稀釋度下平板上的菌落數(shù)時，要至少涂布3個平板作重復組，增強實驗結果的說服力與準確性。b．設置對照組判斷培養(yǎng)基中是否有雜菌污染時，需將未接種的培養(yǎng)基與接種的培養(yǎng)基同時進行培養(yǎng)；判斷選擇培養(yǎng)基是否具有篩選作用時，需將牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基進行接種后培養(yǎng)，觀察兩種培養(yǎng)基上菌落數(shù)目，進行對比得出結論。專題八-生物技術實踐(2)分解纖維素的微生物的分離①實驗原理專題八-生物技術實踐專題八-生物技術實踐專題八-生物技術實踐4．測定微生物數(shù)量的方法(1)直接計數(shù)法：常用的是顯微鏡直接計數(shù)。(2)間接計數(shù)法：常用的是稀釋涂布平板計數(shù)法。特別提示：(1)顯微鏡計數(shù)法計算的細菌也包括死細菌。稀釋涂布平板法計算的是活菌數(shù)。(2)稀釋涂布平板法統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目要低。專題八-生物技術實踐【考題演練1】

(2011·課標全國理綜，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。某同學欲從受原油污染的土壤中篩選出能高效降解原油的菌株。回答問題：(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________。專題八-生物技術實踐(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。專題八-生物技術實踐[解析]

(1)要獲得分解原油的細菌，只有在以原油為唯一碳源的培養(yǎng)基中，這種細菌可以大量繁殖，而其他細菌不能生存。此種培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基。(2)純化菌種常用平板劃線法和稀釋涂布平板法。(3)在以原油為唯一碳源的培養(yǎng)基上，在菌落周圍的原油被分解而形成分解圈，分解圈越大，說明該菌株降解能力越強。(4)實驗室滅菌有灼燒滅菌、干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌，實驗操作要在酒精燈火焰附近的無菌區(qū)進行。專題八-生物技術實踐[答案]

(1)原油選擇(2)平板劃線法稀釋涂布平板法(3)強(4)干熱滅菌高壓蒸汽滅菌火焰專題八-生物技術實踐考點二：酶的應用1．直接使用酶、固定化酶和固定化細胞的比較直接使用酶固定化酶固定化細胞制作方法化學結合法固定化、物理吸附法固定化包埋法固定化是否需要營養(yǎng)物質否否是專題八-生物技術實踐催化反應單一或多種單一一系列反應底物各種物質(大分子、小分子)各種物質(大分子、小分子)小分子物質缺點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)品質量不利于催化一系列酶促反應反應物不易與酶接近，尤其是大分子物質，反應效率下降專題八-生物技術實踐優(yōu)點催化效率高、耗能低、低污染①既能與反應物接觸，又能與產(chǎn)物分離；②可以重復利用成本低、操作容易專題八-生物技術實踐2.酶在食品制造和洗滌等方面的應用(1)加酶洗衣粉中酶制劑的種類與功效①加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉。目前常用的酶制劑有四類：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶，其中，應用最廣泛、效果最明顯的是堿性蛋白酶和堿性脂肪酶。專題八-生物技術實踐②堿性蛋白酶將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污跡從衣物上脫落。脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶也能將大分子的脂肪、淀粉和纖維素水解為小分子的物質，使洗衣粉具有更好的去污能力。(2)果膠酶在果汁生產(chǎn)中的應用在果汁生產(chǎn)中，果膠不僅會影響出汁率，還會使果汁渾濁。果膠酶能夠分解果膠，將其變成可溶性的半乳糖醛酸，使渾濁的果汁變澄清。專題八-生物技術實踐【考題演練2】

(2011·江蘇，15)下列有關酶的制備和應用的敘述，正確的是(

)A．酶解法和吸水漲破法常用于制備微生物的胞內酶B．透析、電泳和酸解等方法常用于酶的分離與純化C．棉織物不能使用添加纖維素酶的洗衣粉進行洗滌D．多酶片中的胃蛋白酶位于片劑的核心層專題八-生物技術實踐[解析]

酸解法不能用于酶的分離與純化，棉織物可以使用添加纖維素酶的洗衣粉洗滌，纖維素酶雖不能直接去除衣物上的污垢，但能使纖維的結構變得蓬松，從而使?jié)B入到纖維深處的塵土和污垢能夠與洗滌劑充分接觸，使洗滌劑的去污效果更好。多酶片中的胃蛋白酶應位于片劑的最表層。[答案]

A專題八-生物技術實踐考點三：生物技術在食品加工及其他方面的應用1．果酒、果醋和泡菜的制作比較項目果酒的制作果醋的制作泡菜的制作作用菌類酵母菌(真菌)醋酸菌(細菌)乳酸菌(細菌)專題八-生物技術實踐原理酵母菌在無氧的條件下將葡萄糖氧化成乙醇，而且當培養(yǎng)液中乙醇濃度為16%時，酵母菌死亡醋酸菌在有氧條件下將乙醇氧化為醋酸乳酸菌將糖轉化為乳酸和醇類物質專題八-生物技術實踐制作流程專題八-生物技術實踐操作注意①果酒制作過程中，紫葡萄在用高錳酸鉀溶液浸泡后，一定要用清水將高錳酸鉀溶液沖洗干凈；②將葡萄漿放入發(fā)酵瓶時，裝量不能超過2/3①果醋發(fā)酵時，通氣孔需塞上脫脂棉球，以過濾空氣。②醋酸菌培養(yǎng)物與酒水混合物混勻后需將pH調至7.0制作泡菜時，用水密封壇口，以保證壇內無氧環(huán)境，利于乳酸菌發(fā)酵專題八-生物技術實踐2.植物組織培養(yǎng)技術和花藥離體培養(yǎng)技術的異同專題八-生物技術實踐不同點選材體細胞生殖細胞(精子)生殖方式無性生殖有性生殖專題八-生物技術實踐3.生物成分提取物質方法原理步驟血紅蛋白凝膠色譜法根據(jù)相對分子質量的大?、贅悠诽幚恝诖址蛛x③純化④純度鑒定電泳法根據(jù)各種分子帶電性質的差異及分子本身的大小、形狀的不同玫瑰精油水蒸氣蒸餾法利用水蒸氣將揮發(fā)性較強的植物芳香油攜帶出來①水蒸氣蒸餾②分離油層(加NaCl)③除水過濾(加無水Na2SO4)專題八-生物技術實踐橘皮精油壓榨法通過機械加壓，壓榨出果皮中的芳香油①石灰水浸泡、漂洗②壓榨、過濾、靜置③再次過濾胡蘿卜素萃取法使提取物溶解在有機溶劑中，蒸發(fā)后得到提取物①粉碎、干燥②萃取、過濾③濃縮專題八-生物技術實踐【考題演練3】

(2011·山東理綜，34)研究發(fā)現(xiàn)柚皮精油和乳酸菌素(小分子蛋白質)均有抑菌作用，兩者的提取及應用如圖所示。抑菌實驗

專題八-生物技術實踐(1)柚皮易焦糊，宜采用________法提取柚皮精油，該過程得到的糊狀液體可通過________除去其中的固體雜質。(2)篩選乳酸菌A時可選用平板劃線法或________接種。對新配制的培養(yǎng)基滅菌時所用的設備是________。實驗前需對超凈工作臺進行________處理。專題八-生物技術實踐(3)培養(yǎng)基中的尿素可為乳酸菌A的生長提供________。電泳法純化乳酸菌素時，若分離帶電荷相同的蛋白質，則其分子量越大，電泳速度________。(4)抑菌實驗時，在長滿致病菌的平板上，會出現(xiàn)以抑菌物質為中心的透明圈。可通過測定透明圈的________來比較柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。專題八-生物技術實踐[解析]

柚皮精油宜采用壓榨法進行提取，要除去其中雜質可采用過濾法。培養(yǎng)基中的尿素可為乳酸菌提供氮源。電泳法分離蛋白質時分子量越大，電泳速度越慢，反之則越快。培養(yǎng)基菌落透明圈直徑越大，說明柚皮精油和乳酸菌的抑菌效果越好。專題八-生物技術實踐[答案]

(1)壓榨過濾(2)稀釋涂布平板法(或稀釋混合平板法)高壓蒸汽滅菌鍋消毒(3)氮源越慢(4)直徑(或大小)專題八-生物技術實踐考向一：微生物的分離培養(yǎng)【考例剖析】

例1：(2010·重慶高考)炭疽病是由炭疽桿菌引起的一種人畜共患傳染病。炭疽桿菌兩端截平、呈竹節(jié)狀排列，菌落呈卷發(fā)狀。對炭疽病疑似患者，可根據(jù)噬菌體的宿主專一性，通過實驗確診。(1)細菌培養(yǎng)：采集疑似患者的樣本，分離培養(yǎng)，獲得可疑菌落。專題八-生物技術實踐(2)細菌鑒定：實驗流程如圖所示：專題八-生物技術實踐①對配制的液體培養(yǎng)基等需采取________方法滅菌；實驗所用液體培養(yǎng)基的碳源為________(填“無機碳”或“有機碳”)。②挑選可疑菌落制片后，用________觀察，可看到呈竹節(jié)狀排列的桿菌。專題八-生物技術實踐③接種可疑菌后，35°C培養(yǎng)24小時，液體培養(yǎng)基變渾濁，原因是________。對照組試管中應加入________，與實驗組同時培養(yǎng)6小時后，若實驗組液體培養(yǎng)基的渾濁度比對照組________(填“高”或“低”)，則可明確疑似患者被炭疽桿菌感染；反之則排除。④對排除的疑似患者及易感人群，可接種炭疽桿菌疫苗，刺激機體產(chǎn)生相應抗體，與產(chǎn)生抗體相關的細胞除T細胞、B細胞外，還有________________________________。專題八-生物技術實踐[解析]本小題考查培養(yǎng)基的滅菌、微生物的特點及營養(yǎng)和免疫等相關知識，意在考查對知識的理解能力、應用能力和實驗分析、設計能力。①培養(yǎng)基應用高壓蒸汽方法進行滅菌。炭疽桿菌同化類型為異養(yǎng)型，應選有機碳作為其碳源。②微生物個體小，肉眼觀察不到，必須借助顯微鏡才能觀察到菌體特征。專題八-生物技術實踐③在液體培養(yǎng)基中，細菌大量繁殖會導致培養(yǎng)液變渾濁；該實驗中實驗變量為是否加入噬菌體，所以對照組除不加噬菌體外，其他處理都應該和實驗組保持一致(即應加入不含噬菌體的生理鹽水)。噬菌體可破壞細菌細胞，從而使培養(yǎng)液變澄清。④在特異性免疫的感應階段，吞噬細胞參與了抗原的呈遞，效應B(漿)細胞是直接產(chǎn)生抗體的細胞。

專題八-生物技術實踐[答案]

(2)①高壓蒸汽(98kPa蒸汽)有機碳②顯微鏡③細菌大量繁殖等量生理鹽水低④吞噬細胞、效應B(漿)細胞專題八-生物技術實踐[方法規(guī)律]

選擇培養(yǎng)基及應用實例(1)選擇培養(yǎng)基：在培養(yǎng)基中加入某種化學物質，以抑制不需要的微生物的生長，促進需要的微生物的生長，目的是從眾多微生物中分離所需要的微生物。專題八-生物技術實踐(2)選擇培養(yǎng)基應用實例①培養(yǎng)基中加入青霉素可以分離出酵母菌和霉菌。②培養(yǎng)基中加入高濃度的食鹽可得到金黃色葡萄球菌。③培養(yǎng)基中缺乏氮源時，可以分離固氮微生物，因為非固氮微生物不能在此培養(yǎng)基上生存。專題八-生物技術實踐④當培養(yǎng)基的某種營養(yǎng)成分為特定化學成分時，也具有分離效果。如石油是唯一碳源時，可以抑制不能利用石油的微生物的生長，使能夠利用石油的微生物生存，達到分離能消除石油污染的微生物的目的。⑤改變微生物的培養(yǎng)條件，也可以達到分離微生物的目的，如將培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境中培養(yǎng)只能得到耐高溫的微生物。專題八-生物技術實踐【返思解題】

1.(2011·山東威海一模)某實驗小組欲從土壤中篩選出能分泌淀粉酶的芽孢桿菌，設計實驗步驟如下，請給予合理的補充。(1)采樣與培養(yǎng)：將采集的土樣混勻后稱取1g，置于經(jīng)過________法滅菌處理的液體培養(yǎng)基中，28°C條件下振蕩培養(yǎng)。專題八-生物技術實踐(2)接種與選擇：為避免培養(yǎng)液中菌體濃度過高，需將培養(yǎng)液進行________處理。之后，將菌液涂布接種于以________為唯一碳源的固體培養(yǎng)基上，30°C條件下培養(yǎng)。為避免污染，需將培養(yǎng)皿呈________狀態(tài)放置。此外，為排除其他因素的影響，提高實驗可信度，本步驟需設計________作為空白對照。專題八-生物技術實踐(3)篩選與純化：將適量的碘液滴加在平板中的菌落周圍，如果菌落周圍的現(xiàn)象是________________，則說明此種菌能夠__________________________________。從平板中挑取實驗效果明顯的目的菌株，采用________法接種于新的培養(yǎng)基平板，可對菌株進行進一步的純化。專題八-生物技術實踐[解析]

微生物培養(yǎng)的培養(yǎng)基要用高壓蒸汽滅菌處理。為避免培養(yǎng)液中菌體濃度過高，需將培養(yǎng)液進行稀釋。接種到以淀粉為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基上，能利用淀粉的微生物生長，可用未接種的空白培養(yǎng)基作對照。微生物利用淀粉后，以微生物為中心的周圍無淀粉，加入碘液不變藍，呈現(xiàn)透明狀。進一步純化一般用平板劃線法。專題八-生物技術實踐[答案]

(1)高壓蒸汽滅菌(2)系列稀釋(或“梯度稀釋”)淀粉倒置未接種的空白培養(yǎng)基(或接種等量無菌水的培養(yǎng)基)(3)出現(xiàn)透明圈分泌淀粉酶使淀粉發(fā)生水解(平板)劃線專題八-生物技術實踐考向二：生物技術在生產(chǎn)中的應用命題熱點有：結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)的有關知識與植物激素的應用和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。專題八-生物技術實踐【考例剖析】例2：(2011·山東理綜測試)人參是一種名貴中藥材，其有效成分主要是人參皂苷。利用細胞培養(yǎng)技術生產(chǎn)人參皂苷的大致流程如圖：專題八-生物技術實踐請回答：(1)配制誘導愈傷組織的固體培養(yǎng)基，分裝后要進行________。接種前，要對人參根進行________。(2)用于離體培養(yǎng)的根切塊，叫做________。培養(yǎng)幾天后發(fā)現(xiàn)少數(shù)培養(yǎng)基被污染，若是有顏色的絨毛狀菌落，屬于________污染；若是有光澤的黏液狀菌落，屬于________污染。專題八-生物技術實踐(3)用少量________酶處理愈傷組織，獲取單細胞或小細胞團，在液體培養(yǎng)基中進行懸浮培養(yǎng)，可有效提高人參皂苷合成量。(4)人參皂苷易溶于水溶性(親水性)有機溶液，從培養(yǎng)物干粉中提取人參皂苷宜選用________方法，操作時應采用________加熱。專題八-生物技術實踐

[解析]

本題以植物組織培養(yǎng)為材料背景考查了植物組織培養(yǎng)過程中涉及的培養(yǎng)基消毒、滅菌的相關知識及污染后的菌落特征的比較。同時考查了關于物質的提取和鑒定的內容，跨度較大，考查的知識面較廣。(1)接種前，要對材料進行消毒，配制的培養(yǎng)基分裝后要進行高壓蒸汽滅菌。(2)比較菌落特征。真菌污染：有顏色的絨毛狀菌落；細菌污染：有光澤的黏液狀菌落。專題八-生物技術實踐(3)植物細胞胞間層的組成成分是果膠，利用果膠酶處理愈傷組織可以獲得單個的細胞。(4)植物有效成分的提取常采用萃取法、蒸餾法和壓榨法。人參皂苷易溶于親水性有機溶液，故而采用有機溶劑萃取的方法從培養(yǎng)物干粉中提取人參皂苷。

[答案]

(1)滅菌消毒(2)外植體真菌(霉菌)細菌(3)果膠(4)萃取(浸取)水浴專題八-生物技術實踐[方法規(guī)律]

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，例如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。專題八-生物技術實踐【返思解題】

2.(2011·泰州模擬)對血紅蛋白(Hb)的研究結果表明，血紅蛋白實際上是由珠蛋白、原卟啉和二價鐵離子(Fe2＋)所組成的結合蛋白質，由4條肽鏈各結合一個輔基即血紅素，O2結合于Fe2＋上，血紅蛋白與氧疏松結合形成氧合血紅蛋白(HbO2)，這種氧合作用在氧分壓高時容易進行，在氧分壓低時易于解離。紅細胞結合和攜帶O2的過程并不影響二價鐵離子，也就是說不會使之氧化為三價鐵離子。專題八-生物技術實踐Fe3＋無攜帶O2的能力。CO與Hb的親和力大于O2，結合成HbCO后不能重新分離，致使Hb喪失運輸O2和CO2的機能，此稱為一氧化碳中毒，即煤氣中毒。