专题13 生物技术实践(教学案)-2014年高考生物二轮复习精品资料(解析版)

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专题13 生物技术实践(教学案)-2014年高考生物二轮复习精品资料(解析版)

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【2014考纲解读】
【重点知识梳理】
一、微生物的营养
1.微生物的营养
营养要素 来源 功能
氮 源 无机氮源 NH3、铵盐、硝酸盐、N2等 合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物
有机 氮源 牛肉膏、蛋白胨、核酸、尿素、氨基酸
营养要素 来源 功能
生长因子(特 殊营养物质) 维生素、氨基酸、碱基 ①酶和核酸的组成成分 ②参与代谢过程中的酶促反应
水和无机机盐 外界摄入 水不仅是优良溶剂而且可维持生物大分子的稳定;无机盐是细胞内的成分和调节物质等
2.培养基种类及用途
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
划分标准 培养基种类 特点 用途
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
划分标准 培养基种类 特点 用途
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)
用途 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)
3.微生物的分离与计数
(2)分解纤维素的微生物的分离:
①原理:
即:可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
②流程:土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布平板→挑选菌落。
(3)鉴定方法:
(4)计数方法:
①显微镜直接计数法:
利用特定细菌计数板或血球计数板,在显微镜下计数一定容积样品中的细菌数量。该方法不能区分细菌的死活。
②间接计数法(活菌计数法):
常用稀释涂布平板法。稀释涂布平板法的理论依据是:当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个菌落即代表一个活菌。为了保证结果准确,一般选择菌落数在30~300的平板进行计数,每个稀释倍数涂布3个平板进行计数,取平均值。
【特别提醒】消毒和灭菌的区别
二、酶的应用
1.酶的存在与简单制作方法
(1)酶在生物体内的存在(或分布)部位:
酶是在生物体活细胞中合成的。多数酶在细胞内直接参与生物化学反应,少数的酶要分泌到细胞外发挥作用。
(2)酶的制备:
①胞内酶的制取:需要破碎生物组织细胞,可用破碎仪、研磨器或匀浆器等机械将组织细胞破碎,使酶从活细胞中释放出来,进入细胞外的溶液中,经过滤、离心制备成粗酶液。
②胞外酶的制备:对于唾液淀粉酶、胰蛋白酶等分泌到细胞外的酶,可以直接从动物分泌物或细胞外的组织间隙中提取。
3.酶的活性及影响酶活性因素的实验探究(以果胶酶在生产中的应用为例探究温度或pH对果胶酶活性的影响)
(1)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。
(2)在混合苹果泥和果胶酶之前,要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温(或同pH)处理,目的是保证底物和酶在混合时的温度(或pH)相同,避免苹果泥与果胶酶混合时影响混合物的温度(或pH),从而影响实验效果。
(3)果胶酶将果胶分解为小分子物质,小分子物质可以通过滤纸,因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH下,果胶酶的活性越大,苹果汁的体积就越大。
4.探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果
(1)实验原理:加酶洗衣粉的酶制剂有多种,包括蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶等。加入不同的酶制剂,会制成用于不同污渍洗涤的加酶洗衣粉。复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多,对各种污渍都有较好的洗涤效果。
(2)实验操作程序:
步骤 烧杯编号
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
注入自来水 500 mL 500 mL 500 mL
加入物质(等量) 奶渍布 奶渍布 奶渍布
控制水温 37℃ 37℃ 37℃
加入洗衣粉(等量) 蛋白酶洗衣粉 复合酶洗衣粉 脂肪酶洗衣粉
玻璃棒搅拌(等速) 5分钟 5分钟 5分钟
观察实验现象
5.固定化酶和固定化细胞的比较
三、生物技术在食品加工及其他方面的应用
1.运用发酵加工食品的基本方法
【特别提醒】
①在泡菜的腌制过程中会产生亚硝酸盐,亚硝酸盐在一定条件下可转化为能致癌、致畸和致突变的物质——亚硝胺。
②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(紫)红色染料,通过目测比较,可大致估算亚硝酸盐的含量。
2.植物激素与组织培养生长素和细胞分裂素在植物组织培养中的作用及特点:
(1)在生长素存在的情况下,细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。
(2)使用顺序不同,结果不同,具体如下:
(3)用量比例不同,结果也不同:
的比值
3.植物芳香油三种提取方法的比较
4.DNA和蛋白质技术
(1)DNA的粗提取和鉴定:
①基本原理:
a.DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同,在0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低。
b.DNA不溶于酒精溶液。
c.DNA不被蛋白酶水解。
d.DNA在水浴加热条件下可被二苯胺染成蓝色。
②主要步骤:选取材料→破碎细胞,获取含DNA的滤液→去除滤液中的杂质→DNA的析出与鉴定。
(2)PCR技术的基本操作和应用:
①目的——获取大量的目的基因
②原理——双链DNA的复制。
③条件——需要DNA模板、引物(一般为单链DNA)、四种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶和酶促反应所需的离子,同时还要控制温度。
④过程:
a.变性:在95℃时DNA解旋。
b.复性:在50℃时引物与DNA单链结合。
c.延伸:在72℃时合成DNA子链(两个引物间的序列)。
【特别提醒】
①人和哺乳动物成熟的红细胞中不含细胞核,也没有DNA,不适于作为DNA提取的材料,但却是提取血红蛋白的理想材料。
②凝胶色谱柱的直径大小不影响分离效果,但直径过大会造成洗脱液体积增大,样品稀释度增大;凝胶色谱柱的高度与分离度有关。
四、微生物的培养和应用
1.微生物的营养
2.微生物的纯化培养的方法
(1)平板划线法
①通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作,将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面
②在数次划线后培养,可以分离到由一个细胞繁殖而来的菌落。
(2)稀释涂布平板法
①将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面,进行培养。
②在稀释度足够高的菌液里,聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞,从而能在培养基表面形成单个的菌落。
3.测定微生物数量的方法
(1)直接计数法:常用的是显微镜直接计数。
(2)间接计数法:常用的是稀释涂布平板计数法。
【特别提示】(1)显微镜计数法计算的细菌中包括死细菌。稀释涂布平板法计数的是活菌数。
(2)稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目要低。
例1.下列关于微生物培养和利用的叙述不正确的是( )
A.利用稀释涂布平板法只能分离微生物不能对微生物进行计数
B.接种时连续划线的目的是将聚集的菌种逐步稀释获得单菌落
C.以尿素为唯一氮源且含酚红的培养基可选择和鉴别尿素分解菌
D.用大白菜腌制泡菜的过程中亚硝酸盐含量变化是先增加后减少
五、酶的应用
1.直接使用酶、固定化酶和固定化细胞
直接使用酶 固定化酶 固定化细胞
制作方法 化学结合法固定化、物理吸附法固定化 包埋法固定法
是否需要 营养物质 否 否 是
催化反应 单一或多种 单一 一系列
反应底物 各种物质(大分子、小分子) 各种物质(大分子、小分子) 小分子物质
缺点 ①对环境条件非常敏感,易失活; ②难回收,成本高,影响产品质量 不利于催化一系列酶促反应 反应物不易与酶接近,尤其是大分子物质,反应效率下降
优点 催化效率高、耗能低、低污染 ①既能与反应物接触,又能与产物分离; ②可以重复利用 成本低、操作容易
2.加酶洗衣粉的洗涤效果的探究
(1)判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法:可在洗涤后比较污物的残留状况,如已消失、颜色变浅、面积缩小等。
(2)加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法:实验设计遵循的原则是对照原则和单一变量原则,如探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有何不同时,以控制洗衣粉的种类为变量,其他条件完全一致;同时,普通洗衣粉处理污物与加酶洗衣粉处理污物形成对照实验。
(3)变量的分析和控制:影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量、衣物的材质、衣物大小、浸泡时间、洗涤的方式和洗涤的时间等。在选择适宜的变量作为探究课题的时候,应注意切合实际,如选择水温时,我们可以选择一年中冬季、春季、秋季和夏季的实际常温5℃、15℃、25℃和35℃进行实验。
例2. 下列有关酶的制备和应用的叙述,正确的是( )
A.酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶
B.透析、电泳和酸解等方法常用于酶的分离和纯化
C.棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤
D.多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层
六、 微生物的培养与分离
例3、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。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。
(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。
【归纳总结】①平板划线法适用于微生物的纯化,但不能用于微生物的计数。
②稀释涂布平板法常用于活菌计数法,而显微镜直接计数法,不能区分细菌的死活。用稀释涂布平板法进行计数时,为了保证结果准确,一般选择菌落数在30~300的平板进行计数。
七、植物有效成分的提取
不同物质的提取分离方法
例4、许多植物含有天然香料,如薄荷叶中含有薄荷油。现用薄荷叶提取薄荷油。回答问题:
(1)薄荷油是挥发性物质,提取薄荷油时应选用______(鲜、干)薄荷叶作原料,其原因是_______________。
(2)用萃取法提取薄荷油时,采用的溶剂是________,原理是____________________________________________。
(3)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时,在油水混合物中加入氯化钠的作用是________。常用于分离油层和水层的器皿是______________。分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是________________________,除去固体硫酸钠的常用方法是__________________________________________________
【高频考点突破】
考点一 微生物的培养与应用
1.培养基及其种类
(1)成分:包含碳源、氮源、水分、无机盐(有些微生物还需在培养基中额外补充生长因子)。
(2)制备:计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。
(3)种类
2.微生物的纯化培养的方法
(1)平板划线法
①通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作,将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面
②在数次划线后培养,可以分离到由一个细胞繁殖而来的菌落。
(2)稀释涂布平板法
①将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面,进行培养。
②在稀释度足够高的菌液里,聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞,从而能在培养基表面形成单个的菌落。
a.设置重复组
统计某一稀释度下平板上的菌落数时,要至少涂布3个平板作重复组,增强实验结果的说服力与准确性。
b.设置对照组
判断培养基中是否有杂菌污染时,需将未接种的培养基与接种的培养基同时进行培养;
判断选择培养基是否具有筛选作用时,需将牛肉膏蛋白胨培养基进行接种后培养,观察两种培养基上菌落数目,进行对比得出结论。
(2)分解纤维素的微生物的分离
①实验原理
即:可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
②实验流程:土壤取样→→梯度稀释→→挑选菌落
4.测定微生物数量的方法
(1)直接计数法:常用的是显微镜直接计数。
(2)间接计数法:常用的是稀释涂布平板计数法。
例1、右图为不同培养阶段酵母菌种各数量,葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线,请回答下列问题:
(1)曲线AB段酵母菌呼吸发生的场所是   ;曲线BC段酵母呼吸的方式为   。
(2)酵母菌种群数量从C点开始下降的主要原因除葡萄糖大量消耗外,还有   、   。
(3)在T1—T2时段,单位时间内酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有   、   。
(4)某同学在T3时取样,统计的酵母菌种群数量明显高于D点对应的数量,原因可能有   、   和用血球计数板计数时出现错误等。
【变式探究】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。某同学欲从含原油的土壤中筛选出高效降解原油的菌株。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土,从功能上讲,该培养基属于 培养基。
(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 。无菌技术要求试验操作应在酒精灯 附近进行,以避免周围环境中微生物的污染。
【变式探究】炭疽病是由炭疽杆菌引起的一种人畜共患传染病。炭疽杆菌两端截平、呈竹节状排列,菌落呈卷发状。对炭疽病疑似患者,可根据噬菌体的宿主专一性,通过实验确诊。
(1)细菌培养:采集疑似患者的样本,分离培养,获得可疑菌落。
(2)细菌鉴定:实验流程如图所示:
①对配制的液体培养基等需采取________方法灭菌;实验所用液体培养基的碳源为________(填“无机碳”或“有机碳”)。
②挑选可疑菌落制片后,用____________观察,可看到呈竹节状排列的杆菌。
③接种可疑菌后,35℃培养24小时,液体培养基变浑浊,原因是____________________。对照组试管中应加入_____,与实验组同时培养6小时后,若实验组液体培养基的浑浊度比对照组________(填“高”或“低”),则可明确疑似患者被炭疽杆菌感染;反之则排除。
④对排除的疑似患者及易感人群,可接种炭疽杆菌疫苗,刺激机体产生相应抗体,与产生抗体相关的细胞除T细胞、B细胞外,还有________________________。
考点二 酶的应用
1.直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较
2.酶在食品制造和洗涤等方面的应用
(1)加酶洗衣粉中酶制剂的种类与功效
①加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。目前常用的酶制剂有四类:蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶,其中,应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。
②碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽,使污迹从衣物上脱落。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子的物质,使洗衣粉具有更好的去污能力。
(2)果胶酶在果汁生产中的应用
在果汁生产中,果胶不仅会影响出汁率,还会使果汁混浊。果胶酶能够分解果胶,将其变成可溶性的半乳糖醛酸,使浑浊的果汁变澄清。
例2、下列有关酶的制备和应用的叙述,正确的是( )
A.酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶[来源:z。zs。][来源:z#zs#]
B.透析、电泳和酸解等方法常用于酶的分离与纯化
C.棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤
D.多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层
【变式探究】如图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作,图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图,下列叙述正确的是(多选) (  )
A.刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液
B.图1中X溶液为CaCl2溶液,其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠
C.图2发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母菌充分接触
D.图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中
考点三 生物技术在食品加工及其他方面的应用
1.果酒、果醋制作的注意事项
(1)材料的选择与处理
选择新鲜的葡萄,榨汁前应先冲洗,再除去枝梗,以避免去除枝梗时引起葡萄破损,增加被杂菌污染的机会。
(2)防止发酵液被污染
需要从发酵制作的过程进行全面的考虑,因为操作的每一步都可能混入杂菌。为避免杂菌污染:榨汁机要洗净并晾干,发酵装置要洗净并用70%的酒精消毒;若用简易的发酵装置,每隔一定时间排气时只需拧松瓶盖,不要完全揭开瓶盖等。
(3)控制发酵条件
2.腐乳制作的注意事项
(1)影响腐乳品质的条件:水、盐、酒、温度、发酵时间等。
①水的控制:含水量约70%,用含水量过高的豆腐制腐乳,不易成形。
②盐的控制:盐浓度过高,会影响腐乳的口味;浓度过低,腐乳易腐败变质。
③酒的控制:酒精含量一般控制在12%左右。酒精含量过高,使腐乳成熟期延长;酒精含量过低,杂菌繁殖快,豆腐易腐败。
④温度的控制:温度为15~18℃,适合毛霉生长。发酵时间控制在6个月左右。
(2)防止杂菌污染
①用来腌制腐乳的玻璃瓶,洗刷干净后要用沸水消毒。
②装瓶时,操作要迅速小心。加放卤汤后,要用胶条将瓶口密封。封瓶时,最好将瓶口通过酒精灯的火焰,防止瓶口被污染。
3.泡菜制作的注意事项
(1)泡菜坛的选择:选择气密性好的泡菜坛。用水封闭坛口使坛内与坛外空气隔绝,这是最简易的造成无氧环境的方法。这样,坛内可利用蔬菜中天然存在的乳酸菌进行乳酸发酵。如不封闭,则会有许多需氧菌生长,蔬菜会腐烂。
(2)腌制条件的控制:腌制过程中要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量。发酵时间受到温度的影响:18~20℃,腌制15天左右。温度高,时间短一些。温度过高、食盐用量不足10%、腌制时间过短,都容易造成细菌大量繁殖,亚硝酸盐含量增加。
4.生物成分提取
例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RNA
【变式探究】下图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程,下列叙述正确的是 (  )
A.过程①和②都只能发生在缺氧条件下
B.过程①和③都发生在酵母细胞的线粒体中
C.过程③和④都需要氧气的参与
D.过程①~④所需的最适温度基本相同
考点四 DNA和血红蛋白的提取和分离
1.DNA粗提取与鉴定
(1)哺乳动物成熟的红细胞中不含细胞核,不适于作为DNA提取的材料,但却是提取血红蛋白的理想材料。
(2)实验过程中两次用到蒸馏水:第一次目的是使成熟的鸡血细胞涨破,释放出DNA;第二次目的是稀释NaCl溶液,使DNA析出。
(3)鉴定DNA:加入二苯胺试剂并沸水浴加热,观察是否出现蓝色。
2.血红蛋白的提取和分离操作程序
(1)样品处理:红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液。
(2)粗分离——透析:除去样品中分子量较小的杂质。
(3)纯化:用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化。
(4)纯度鉴定:一般用SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳方法,来测定蛋白质的相对分子质量。
例4、在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中,相关叙述正确的是( )
A.用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14 mol/L,滤去析出物
B.调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶,都可以去除部分杂质
C.将丝状物溶解在2 mol/L NaCl溶液中,加入二苯胺试剂即呈蓝色
D.用菜花替代鸡血作为实验材料,其实验操作步骤相同
【变式探究】关于“DNA粗提取和鉴定”的实验原理的叙述中,正确的是( )
A.用猪血作为实验材料的原因是猪血的红细胞有细胞核,DNA含量多
B.利用DNA在2 mol/L的氯化钠溶液中溶解度最低,易析出的特性提取DNA
C.利用DNA不溶于酒精,而细胞中的其他物质可溶于酒精的特性提纯DNA
D.利用DNA与二苯胺作用而显现紫色的特性鉴定DNA
【经典考题精析】
【2013年高考试题】
(2013·新课标全国Ⅰ卷)39. 【生物——选修1 生物技术实践】(15分)
回答下列有关泡菜制作的习题:
(1)制作泡菜是,所用盐水煮沸,其目的是 。为了缩短制作时间,有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液,加入陈泡菜液的目的是 。
(2)泡菜制作过程中,乳酸发酵过程即为乳酸菌进行 的过程。该过程发生在乳酸菌的
中。
(3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有 、 和 等。
(4)从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内,泡菜液逐渐变酸,这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是 ,原因是: 。
(2013·新课标全国Ⅱ卷)39. 【生物——选修1 生物技术实践】(15分)
临床使用抗生素前,有时需要做细菌耐药实验。试验时,首先要从病人身上获取少量样本,然后按照一定的实验步骤操作,以确定某致病菌对不同抗生素的敏感性。回答下列问题:
(1)为了从样本中获取致病菌单菌落,可用 法或 法将样本接种于固体培养基表面,经过选择培养、鉴别等步骤获得。
(2)取该单菌落适当稀释,用 法接种于固体培养基表面,而在37℃培养箱中培养24h,使其均匀生长,布满平板。
(3)为了检测该致病菌对于抗生素的敏感性,将分别含有A、B、C、D四种抗生素的滤纸片均匀置于该平板上的不同位置,培养一段时间后,含A的滤纸片周围出现透明圈,说明该致病菌对抗生素A ;含B的滤纸片周围没有出现透明圈,说明该病菌对抗生素B ;含C的滤纸片周围的透明圈比含A的小,说明 ;含D的滤纸片周围的透明圈也比含A的小,且透明圈中出现了一个菌落,在排除杂菌污染的情况下,此菌落很可能是抗生素D的 。
(4)根据上述实验结果,为达到抗菌目的,最好应选用抗生素 。
的目的,最好选择抗生素A。
(2013·山东卷)34、(8分)【生物——生物技术实践】胡萝卜素是一种常用的食用色素,可分别从胡萝卜或产胡萝卜素的微生物菌体中提取获得,流程如下:
(1)筛选产胡萝卜素的酵母菌R时,可选用 或平板划线法接种。采用平板划线法接种时需先灼烧接种环,其目的是 。
(2)培养酵母菌R时,培养基中的蔗糖和硝酸盐可分别为酵母菌R生长提供 和 。
(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时,干燥过程应控制好温度和 以防止胡萝卜素分解;萃取过程中宜采用 方式加热以防止温度过高;萃取液浓缩前需进行过滤,其目的是 。
(4)纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素。鉴定过程中需用胡萝卜素标准品作为 。
(2013·海南卷)30. 【生物——选修1:生物技术实践】(15分)
根据相关知识,回答胡萝卜素提取和酶应用方面的问题:
(l)从胡萝卜中提取胡萝卜素时,通常在萃取前要将胡萝卜粉碎和____,以提高萃取效率:水蒸气蒸馏法____(填“适合”或“不适合”)胡萝卜素的提取,原因是____;鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素时,通常可采用____法,并以____样品作为对照。
(2)若要提高衣物上血渍的去除效果,可在洗衣粉中加入____酶,因为该酶能将血红蛋白水解成可溶性的____或____;若要提高衣物上油渍的去除效果,洗衣粉中可添加____酶;使用加酶洗衣粉时,水温过低或过高时洗涤效果不好的原因分别是____。
【2012年高考试题】
1.(2012年高考全国卷5)关于细菌的叙述中,正确的是
A.不同种类细菌的生长均需要相同碳源
B.常用液体培养基分离获得细菌单菌落
C.细菌大量培养过程中,芽孢形成于细菌生长的调整期
D.培养基中含有高浓度NaCl有利于金黄色葡萄球菌的筛选
2.(2012江苏高考21)下列关于制作果酒、果醋和腐乳的叙述,合理的是( )
A. 在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长
B. 条件适宜时醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸
C. 果酒发酵过程中发酵液密度会逐渐减小
D. 将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时,底层和近瓶口处需加大用盐量
3.(2012江苏高考18)下列关于“DNA 粗提取与鉴定实验”的叙述,正确的是
A. 洗涤剂能瓦解细胞膜并增加 DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度
B. 将 DNA 丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝
C. 常温下菜花匀浆中有些酶类会影响 DNA 的提取
D. 用玻棒缓慢搅拌滤液会导致 DNA 获得量减少
4.(2012江苏高考17)下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述,错误的是
A.从酶的固定方式看,吸附法比化学结合法对酶活性影响小
B. 作为消化酶使用时,蛋白酶制剂以口服方式给药
C. 尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶,可以反复使用
D.将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗,目的是洗去CaCl2 和杂菌
5.(2012北京高考5)高中生物学实验中,在接种时不进行严格无菌操作对实验结果影响最大的一项是
A.将少许干酵母加入到新鲜的葡萄汁中
B.将毛霉菌液接种在切成小块的鲜豆腐上
C.将转基因植物叶片接种到无菌培养基上
D.将土壤浸出液涂布在无菌的选择培养基上
6.(2012重庆高考30—II)II.乙醇可部分替代石油燃料,利于纤维素酶、酵母菌等可将纤维素转化成乙醇、耐高温纤维素酶可以加速催化纤维素的水解,从而有利于酵母菌发酵产生乙醇。
(1)某研究小组将产纤维素酶的菌株,通过诱变和高温筛选获得新菌株,为探究新菌株所产纤维素酶能否耐受80℃高温,进行了以下实验。
试管1 试管2
第一步 加入适量缓冲液 加入等量纤维素酶溶液(缓冲液配制)
第二步 __________________________30min
第三步 加入__________________________
第四步 60℃水浴保温10min
第五步 加入__________________________
第六步 沸水浴中加热2min,观察实验现象
结果与结论:①若__________________________,则表明该纤维素酶能耐受80℃高温;
②若__________________________,则表明该纤维素酶不能耐受80℃高温;
(2)酵母菌发酵产生的乙醇属于_______________(填“初级”或“次级”)代谢产物。
7.(2012山东高考34)【生物—生物技术实践】
辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如图。
(1)图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的__________和__________过程。
(2)图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是__________。培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值__________(填“高”或“低”)时,有利于芽的分化。对培养基彻底灭菌时,应采用的灭菌方法是__________。
(3)图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是__________。用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时,常用的酶是__________和纤维素酶。
(4)提取辣椒素过程中,萃取加热时需安装冷凝回流装置,其目的是__________。
8.(2012广东高考29) 食品种类多,酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生产应用范围较广的蛋白酶,查阅相关文献,得知:
(1)pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。据图12可知,_________更适宜作为食品添加剂,理由是________。蛋白酶的活力可用________的量来表示。
(2)该蛋白酶的提取工艺流程如下:
兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示,酶保护剂浓度在0.02~0.06mol/L范围内,酶活力较高;提取液pH在6.0~8.0范围内,酶活力较高。他们认为,要进一步提高粗酶制剂的酶活力,以达到最佳提取效果,还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化,并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称,设计实验结果记录表。
9.(2012高考全国新课标卷39)为了探究6-BA和IAA对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响,某研究小组在MS培养基中加入6-BA和IAA,配制成四种培养基(见下表),灭菌后分别接种数量相同、生长状态一致、消毒后的茎尖外植体,在适宜条件下培养一段时间后,统计再生丛芽外植体的比率(m),以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n),结果如下表。
回答下列问题:
(1)按照植物的需求量,培养基中无机盐的元素可分为   和   两类。上述培养基中,6-BA属于     类生长调节剂。[来源:中+教+网z+z+s+tep]
(2)在该实验中,自变量是   ,因变量是   ,自变量的取值范围是   。
(3)从实验结果可知,诱导丛芽总数最少的培养基是   号培养基。
(4)为了诱导该菊花试管苗生根,培养基中一般不加入   (填“6-BA”或“IAA”)。
10.(2012海南卷30)【生物——选修I:生物技术实践】(15分)
回答下列关于腐乳制作的问题:
(1)腐乳是豆腐经微生物发酵后制成的食品。多种微生物参与了该发酵过程,其中起主要作用的微生物是 ,其产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解为 和
;其产生的 能将豆腐中的脂肪水解为 和 。
(2)发酵完成后需加盐腌制,加盐还可以抑制 生长。
(3)腐乳制作的后期可加入由酒和多种香辛料配置而成的卤汤。卤汤具有一定的防腐作用外,还能使腐乳具有独特的 。
【答案】 (15分)
【解析】
11.(2012上海卷 四)回答下列关于微生物和酶的问题。(10分)
高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉中筛选了高效产生高
温淀粉酶的嗜热菌,其筛选过程如图15所示。
44.①过程称为_______,②过程是为了__________。
45.Ⅰ号培养基称为_____________(按功能分);该培养基中除了加入淀粉外,还需加入另一种重要的营养成分_____。
A.琼脂 B.葡萄糖 C.硝酸铵 D.碳酸氢钠
46.一般对配制的培养基采用高压灭菌,其中“高压”是为了__________________。
在高温淀粉酶运用到工业生产前,需对该酶的最佳温度范围进行测定。图16中的曲线①表示酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比。将酶在不同温度下保温足够长的时间,再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性,由此得到的数据为酶的热稳定性数据,即图16中的曲线②。
47.根据图中的数据,判断该酶使用的最佳温度范围是______。
A.40℃一50℃ B.50℃一60℃ C.60℃一70℃ D.70℃-80℃
据图判断下列叙述错误的是______。
A.该酶只能在最佳温度范围内测出活性
B.曲线②35℃数据点是在80℃时测得的
C.曲线①表明80℃是该酶活性最高的温度
D.曲线②表明该酶的热稳定性在70℃之后急剧下降
【答案】
【解析】
【2011年高考真题精选】
1、(2011江苏卷)下列果酒、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RNA
2.(2011江苏卷)下列有关酶的制备和应用的叙述,正确的是
A.酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶
B.透析、电泳和酸解等方法常用于酶的分离与纯化
C.棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤
D.多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层
3.(2011江苏卷)下列有关植物组织培养的叙述,正确的是
A.愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞
B.二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株
C.用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子
D.植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得
4、(2011江苏卷)在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中,相关叙述正确的是
A.用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14mol/L,滤去析出物
B.调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶,都可以去除部分杂质
C.将丝状物溶解在2mol/NaCl溶液中,加入二苯胺试剂即呈蓝色
D.用菜花替代鸡血作为实验材料,其实验操作步骤相同
5.(2011广东卷)以下关于猪血红蛋白提纯的描述,不正确的是
A.洗涤红细胞时,使用生理盐水可防止红细胞破裂
B.猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核,提纯时杂蛋白较少
C.血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测
D.在凝胶色谱法分离过程中,血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢
6.(2011山东卷)研究发现柚皮精油和乳酸菌素(小分子蛋白质)均有抑菌作用,两者的提取及应用如图所示。
(1)柚皮易焦糊,宜采用____________法提取柚皮精油,该过程得到的糊状液体可通过___________除去其中的固体杂质。
(2)筛选乳酸菌A时可选用平板划线法或____________接种。对新配制的培养基灭菌时所用的设备是_______________。实验前需对超净工作台进行____________处理。
(3)培养基中的尿素可为乳酸菌A生长提供______________。电泳法纯化乳酸菌素时,若分离带电荷相同的蛋白质,则其分子量越大,电泳速度___________。
(4)抑菌实验时,在长满致病菌的平板上,会出现以抑菌物质为中心的透明圈。可通过测定透明圈的______________来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。
7.(2011新课标全国卷)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。某同学欲从含原油的土壤中筛选出高效降解原油的菌株。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土,从功能上讲,该培养基属于 培养基。
(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 。无菌技术要求试验操作应在酒精灯 附近进行,以避免周围环境中微生物的污染。【2014考纲解读】
【重点知识梳理】
一、微生物的营养
1.微生物的营养
2.培养基种类及用途
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
3.微生物的分离与计数
①原理:
即:可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
②流程:土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布平板→挑选菌落。
(3)鉴定方法:
(4)计数方法:
①显微镜直接计数法:
利用特定细菌计数板或血球计数板,在显微镜下计数一定容积样品中的细菌数量。该方法不能区分细菌的死活。
②间接计数法(活菌计数法):
常用稀释涂布平板法。稀释涂布平板法的理论依据是:当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个菌落即代表一个活菌。为了保证结果准确,一般选择菌落数在30~300的平板进行计数,每个稀释倍数涂布3个平板进行计数,取平均值。
【特别提醒】消毒和灭菌的区别
条件 结果 常用方法 应用范围
消毒 较为温和的物理或化学方法 仅杀死物体表面或内部部分微生物 煮沸消毒法 一般物品
巴氏消毒法 不耐高温的液体
化学药剂消毒法 用酒精擦拭双手,用氯气消毒水源等
条件 结果 常用方法 应用范围
灭菌 强烈的理化因素 杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子 灼烧灭菌 接种工具
干热灭菌 玻璃器皿、金属用具等
高压蒸汽灭菌 培养基及容器的灭菌
二、酶的应用
1.酶的存在与简单制作方法
(1)酶在生物体内的存在(或分布)部位:
酶是在生物体活细胞中合成的。多数酶在细胞内直接参与生物化学反应,少数的酶要分泌到细胞外发挥作用。
(2)酶的制备:
3.酶的活性及影响酶活性因素的实验探究(以果胶酶在生产中的应用为例探究温度或pH对果胶酶活性的影响)
(1)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。
(2)在混合苹果泥和果胶酶之前,要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温(或同pH)处理,目的是保证底物和酶在混合时的温度(或pH)相同,避免苹果泥与果胶酶混合时影响混合物的温度(或pH),从而影响实验效果。
(3)果胶酶将果胶分解为小分子物质,小分子物质可以通过滤纸,因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH下,果胶酶的活性越大,苹果汁的体积就越大。
4.探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果
(1)实验原理:加酶洗衣粉的酶制剂有多种,包括蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶等。加入不同的酶制剂,会制成用于不同污渍洗涤的加酶洗衣粉。复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多,对各种污渍都有较好的洗涤效果。
(2)实验操作程序:
5.固定化酶和固定化细胞的比较
三、生物技术在食品加工及其他方面的应用
1.运用发酵加工食品的基本方法
果酒 果醋 腐乳 泡菜
微生物类型 酵母菌(真菌)兼性厌氧菌 醋酸杆菌(细菌)好氧细菌 毛霉(真菌)好氧菌 乳酸菌(细菌)厌氧菌
原理 酵母菌无氧呼吸产生酒精 醋酸杆菌有氧呼吸产生醋酸 毛霉代谢产生蛋白酶和脂肪酶 乳酸菌无氧呼吸产生乳酸
控制条件 前期有氧后期无氧,20℃左右 有氧,30℃~35℃ 有氧,15℃~18℃ 无氧,常温
实验流程
【特别提醒】
(1)在生长素存在的情况下,细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。
(2)使用顺序不同,结果不同,具体如下:
(3)用量比例不同,结果也不同:
的比值
3.植物芳香油三种提取方法的比较
4.DNA和蛋白质技术
②主要步骤:选取材料→破碎细胞,获取含DNA的滤液→去除滤液中的杂质→DNA的析出与鉴定。
③注意事项:
a.选择动物细胞时,细胞比较容易破碎,选择植物细胞时则要先溶解细胞膜(如加洗涤剂、研磨等)。
b.以鸟类的红细胞为材料时,需向血液中加入柠檬酸钠抗凝。
c.二苯胺需现配现用。
(2)PCR技术的基本操作和应用:
①目的——获取大量的目的基因
②原理——双链DNA的复制。
③条件——需要DNA模板、引物(一般为单链DNA)、四种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶和酶促反应所需的离子,同时还要控制温度。
④过程:
a.变性:在95℃时DNA解旋。
b.复性:在50℃时引物与DNA单链结合。
c.延伸:在72℃时合成DNA子链(两个引物间的序列)。
(3)蛋白质的提取和分离:
①实验原理:依据蛋白质的各种特性可以将不同种类的蛋白质分离。
②常用方法:
a.凝胶色谱法:根据相对分子质量的大小分离蛋白质。
b.电泳:利用待分离样品中各种分子带电性质的差异及分子本身大小、形状的不同产生不同的迁移速度,由此将各种分子分离。
c.蛋白质的提取和分离一般分为四步:样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。
【特别提醒】
①人和哺乳动物成熟的红细胞中不含细胞核,也没有DNA,不适于作为DNA提取的材料,但却是提取血红蛋白的理想材料。
②凝胶色谱柱的直径大小不影响分离效果,但直径过大会造成洗脱液体积增大,样品稀释度增大;凝胶色谱柱的高度与分离度有关。
③红细胞洗涤过程中,洗涤三次后,上清液仍有黄色,可增加洗涤次数,否则无法除去血浆蛋白;离心时转速要低,时间要短,否则白细胞等会一同沉淀,达不到分离效果。
④血红蛋白释放过程中,蒸馏水的作用是涨破红细胞,甲苯的作用主要是溶解细胞膜。
四、微生物的培养和应用
1.微生物的营养
营养要素 来源 功能
碳源 无机碳源 CO2、NaHCO3、CaCO3等含碳无机物 ①构成细胞中的物质和一些代谢产物; ②既是碳源又是能源
有机碳源 糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油、花生粉饼等
氮源 无机氮源 无机氮:NH3、铵盐、硝酸盐、N2等 将无机氮合成含氮的代谢产物
有机氮源 牛肉膏、蛋白胨、核酸、尿素、氨基酸 合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物
生长因子 维生素、氨基酸、碱基 ①酶和核酸的组成成分;②参与代谢过程中的酶促反应
2.微生物的纯化培养的方法
(1)平板划线法
①通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作,将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面
②在数次划线后培养,可以分离到由一个细胞繁殖而来的菌落。
(2)稀释涂布平板法
①将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面,进行培养。
②在稀释度足够高的菌液里,聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞,从而能在培养基表面形成单个的菌落。
3.测定微生物数量的方法
(1)直接计数法:常用的是显微镜直接计数。
(2)间接计数法:常用的是稀释涂布平板计数法。
【特别提示】(1)显微镜计数法计算的细菌中包括死细菌。稀释涂布平板法计数的是活菌数。
(2)稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目要低。
例1.下列关于微生物培养和利用的叙述不正确的是( )
A.利用稀释涂布平板法只能分离微生物不能对微生物进行计数
B.接种时连续划线的目的是将聚集的菌种逐步稀释获得单菌落
C.以尿素为唯一氮源且含酚红的培养基可选择和鉴别尿素分解菌
D.用大白菜腌制泡菜的过程中亚硝酸盐含量变化是先增加后减少
五、酶的应用
1.直接使用酶、固定化酶和固定化细胞
直接使用酶 固定化酶 固定化细胞
制作方法 化学结合法固定化、物理吸附法固定化 包埋法固定法
是否需要 营养物质 否 否 是
催化反应 单一或多种 单一 一系列
反应底物 各种物质(大分子、小分子) 各种物质(大分子、小分子) 小分子物质
缺点 ①对环境条件非常敏感,易失活; ②难回收,成本高,影响产品质量 不利于催化一系列酶促反应 反应物不易与酶接近,尤其是大分子物质,反应效率下降
优点 催化效率高、耗能低、低污染 ①既能与反应物接触,又能与产物分离; ②可以重复利用 成本低、操作容易
2.加酶洗衣粉的洗涤效果的探究
(1)判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法:可在洗涤后比较污物的残留状况,如已消失、颜色变浅、面积缩小等。
(2)加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法:实验设计遵循的原则是对照原则和单一变量原则,如探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有何不同时,以控制洗衣粉的种类为变量,其他条件完全一致;同时,普通洗衣粉处理污物与加酶洗衣粉处理污物形成对照实验。
(3)变量的分析和控制:影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量、衣物的材质、衣物大小、浸泡时间、洗涤的方式和洗涤的时间等。在选择适宜的变量作为探究课题的时候,应注意切合实际,如选择水温时,我们可以选择一年中冬季、春季、秋季和夏季的实际常温5℃、15℃、25℃和35℃进行实验。
六、 微生物的培养与分离
例3、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。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。
(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。
七、植物有效成分的提取
不同物质的提取分离方法
例4、许多植物含有天然香料,如薄荷叶中含有薄荷油。现用薄荷叶提取薄荷油。回答问题:
(1)薄荷油是挥发性物质,提取薄荷油时应选用______(鲜、干)薄荷叶作原料,其原因是_______________。
(2)用萃取法提取薄荷油时,采用的溶剂是________,原理是____________________________________________。
(3)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时,在油水混合物中加入氯化钠的作用是________。常用于分离油层和水层的器皿是______________。分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是________________________,除去固体硫酸钠的常用方法是__________________________________________________
【高频考点突破】
考点一 微生物的培养与应用
1.培养基及其种类
(1)成分:包含碳源、氮源、水分、无机盐(有些微生物还需在培养基中额外补充生长因子)。
(2)制备:计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。
(3)种类
2.微生物的纯化培养的方法
(1)平板划线法
菌落。
3.微生物的分离和计数
(1)土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
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[公式:每克样品中菌株数=(C÷V)×M]或显微镜直接计数。
③过程:土壤取样→样品的稀释→微生物的培养与观察。
④设置重复组与对照组
a.设置重复组
统计某一稀释度下平板上的菌落数时,要至少涂布3个平板作重复组,增强实验结果的说服力与准确性。
b.设置对照组
判断培养基中是否有杂菌污染时,需将未接种的培养基与接种的培养基同时进行培养;
判断选择培养基是否具有筛选作用时,需将牛肉膏蛋白胨培养基进行接种后培养,观察两种培养基上菌落数目,进行对比得出结论。
(2)分解纤维素的微生物的分离
4.测定微生物数量的方法
(1)直接计数法:常用的是显微镜直接计数。
(2)间接计数法:常用的是稀释涂布平板计数法。
例1、右图为不同培养阶段酵母菌种各数量,葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线,请回答下列问题:
(1)曲线AB段酵母菌呼吸发生的场所是   ;曲线BC段酵母呼吸的方式为   。
(2)酵母菌种群数量从C点开始下降的主要原因除葡萄糖大量消耗外,还有   、   。
(3)在T1—T2时段,单位时间内酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有   、   。
(4)某同学在T3时取样,统计的酵母菌种群数量明显高于D点对应的数量,原因可能有   、   和用血球计数板计数时出现错误等。
【变式探究】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。某同学欲从含原油的土壤中筛选出高效降解原油的菌株。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土,从功能上讲,该培养基属于 培养基。
(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 。无菌技术要求试验操作应在酒精灯 附近进行,以避免周围环境中微生物的污染。
【变式探究】炭疽病是由炭疽杆菌引起的一种人畜共患传染病。炭疽杆菌两端截平、呈竹节状排列,菌落呈卷发状。对炭疽病疑似患者,可根据噬菌体的宿主专一性,通过实验确诊。
②挑选可疑菌落制片后,用____________观察,可看到呈竹节状排列的杆菌。
③接种可疑菌后,35℃培养24小时,液体培养基变浑浊,原因是____________________。对照组试管中应加入_____,与实验组同时培养6小时后,若实验组液体培养基的浑浊度比对照组________(填“高”或“低”),则可明确疑似患者被炭疽杆菌感染;反之则排除。
④对排除的疑似患者及易感人群,可接种炭疽杆菌疫苗,刺激机体产生相应抗体,与产生抗体相关的细胞除T细胞、B细胞外,还有________________________。
考点二 酶的应用
1.直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较
2.酶在食品制造和洗涤等方面的应用
(2)果胶酶在果汁生产中的应用
在果汁生产中,果胶不仅会影响出汁率,还会使果汁混浊。果胶酶能够分解果胶,将其变成可溶性的半乳糖醛酸,使浑浊的果汁变澄清。
例2、下列有关酶的制备和应用的叙述,正确的是( )
A.酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶[来源:z。zs。][来源:z#zs#]
B.透析、电泳和酸解等方法常用于酶的分离与纯化
C.棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤
D.多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层
【变式探究】如图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作,图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图,下列叙述正确的是(多选) (  )
考点三 生物技术在食品加工及其他方面的应用
1.果酒、果醋制作的注意事项
(1)材料的选择与处理
选择新鲜的葡萄,榨汁前应先冲洗,再除去枝梗,以避免去除枝梗时引起葡萄破损,增加被杂菌污染的机会。
(2)防止发酵液被污染
需要从发酵制作的过程进行全面的考虑,因为操作的每一步都可能混入杂菌。为避免杂菌污染:榨汁机要洗净并晾干,发酵装置要洗净并用70%的酒精消毒;若用简易的发酵装置,每隔一定时间排气时只需拧松瓶盖,不要完全揭开瓶盖等。
(3)控制发酵条件
果酒 果醋
温度 20℃左右,最适合繁殖;18~25℃,酒精发酵 30~35℃,最适合生长
氧气 前期通O2,然后控制无O2 氧气充足
其他 时间:10~12天;pH:5.0~6.0 时间:约7~8天
2.腐乳制作的注意事项
(1)影响腐乳品质的条件:水、盐、酒、温度、发酵时间等。
①水的控制:含水量约70%,用含水量过高的豆腐制腐乳,不易成形。
②盐的控制:盐浓度过高,会影响腐乳的口味;浓度过低,腐乳易腐败变质。
③酒的控制:酒精含量一般控制在12%左右。酒精含量过高,使腐乳成熟期延长;酒精含量过低,杂菌繁殖快,豆腐易腐败。
④温度的控制:温度为15~18℃,适合毛霉生长。发酵时间控制在6个月左右。
3.泡菜制作的注意事项
(1)泡菜坛的选择:选择气密性好的泡菜坛。用水封闭坛口使坛内与坛外空气隔绝,这是最简易的造成无氧环境的方法。这样,坛内可利用蔬菜中天然存在的乳酸菌进行乳酸发酵。如不封闭,则会有许多需氧菌生长,蔬菜会腐烂。
(2)腌制条件的控制:腌制过程中要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量。发酵时间受到温度的影响:18~20℃,腌制15天左右。温度高,时间短一些。温度过高、食盐用量不足10%、腌制时间过短,都容易造成细菌大量繁殖,亚硝酸盐含量增加。
4.生物成分提取
物质 方法 原理 步骤
血红蛋白 凝胶色谱法 根据相对分子质量的大小 ①样品处理②粗分离③纯化④纯度鉴定
电泳法 根据各种分子带电性质的差异及分子本身的大小、形状的不同
玫瑰精油 水蒸气蒸馏法 利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来 ①水蒸气蒸馏,②分离油层(加 NaCl) ③除水过滤
橘皮精油 压榨法 通过机械加压,压榨出果皮中的芳香油 ①石灰水浸泡、漂洗②压榨、过滤、静置③再次过滤
胡萝卜素 萃取法 使提取物溶解在有机溶剂中,蒸发后得到提取物 ①粉碎、干燥②萃取、过滤③浓缩
例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RNA
考点四 DNA和血红蛋白的提取和分离
1.DNA粗提取与鉴定
(1)哺乳动物成熟的红细胞中不含细胞核,不适于作为DNA提取的材料,但却是提取血红蛋白的理想材料。
(2)实验过程中两次用到蒸馏水:第一次目的是使成熟的鸡血细胞涨破,释放出DNA;第二次目的是稀释NaCl溶液,使DNA析出。
(3)鉴定DNA:加入二苯胺试剂并沸水浴加热,观察是否出现蓝色。
2.血红蛋白的提取和分离操作程序
(1)样品处理:红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液。
(2)粗分离——透析:除去样品中分子量较小的杂质。
(3)纯化:用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化。
(4)纯度鉴定:一般用SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳方法,来测定蛋白质的相对分子质量。
例4、在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中,相关叙述正确的是( )
A.用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14 mol/L,滤去析出物
B.调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶,都可以去除部分杂质
C.将丝状物溶解在2 mol/L NaCl溶液中,加入二苯胺试剂即呈蓝色
D.用菜花替代鸡血作为实验材料,其实验操作步骤相同
【经典考题精析】
(2013·新课标全国Ⅰ卷)39. 【生物——选修1 生物技术实践】(15分)
回答下列有关泡菜制作的习题:
(1)制作泡菜是,所用盐水煮沸,其目的是 。为了缩短制作时间,有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液,加入陈泡菜液的目的是 。
(2)泡菜制作过程中,乳酸发酵过程即为乳酸菌进行 的过程。该过程发生在乳酸菌的
中。
(3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有 、 和 等。
(4)从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内,泡菜液逐渐变酸,这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是 ,原因是: 。
(2013·新课标全国Ⅱ卷)39. 【生物——选修1 生物技术实践】(15分)
临床使用抗生素前,有时需要做细菌耐药实验。试验时,首先要从病人身上获取少量样本,然后按照一定的实验步骤操作,以确定某致病菌对不同抗生素的敏感性。回答下列问题:
(1)为了从样本中获取致病菌单菌落,可用 法或 法将样本接种于固体培养基表面,经过选择培养、鉴别等步骤获得。
(2)取该单菌落适当稀释,用 法接种于固体培养基表面,而在37℃培养箱中培养24h,使其均匀生长,布满平板。
(3)为了检测该致病菌对于抗生素的敏感性,将分别含有A、B、C、D四种抗生素的滤纸片均匀置于该平板上的不同位置,培养一段时间后,含A的滤纸片周围出现透明圈,说明该致病菌对抗生素A ;含B的滤纸片周围没有出现透明圈,说明该病菌对抗生素B ;含C的滤纸片周围的透明圈比含A的小,说明 ;含D的滤纸片周围的透明圈也比含A的小,且透明圈中出现了一个菌落,在排除杂菌污染的情况下,此菌落很可能是抗生素D的 。
(4)根据上述实验结果,为达到抗菌目的,最好应选用抗生素 。
(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时,干燥过程应控制好温度和 以防止胡萝卜素分解;萃取过程中宜采用 方式加热以防止温度过高;萃取液浓缩前需进行过滤,其目的是 。
(4)纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素。鉴定过程中需用胡萝卜素标准品作为 。
(2013·海南卷)30. 【生物——选修1:生物技术实践】(15分)
根据相关知识,回答胡萝卜素提取和酶应用方面的问题:
(l)从胡萝卜中提取胡萝卜素时,通常在萃取前要将胡萝卜粉碎和____,以提高萃取效率:水蒸气蒸馏法____(填“适合”或“不适合”)胡萝卜素的提取,原因是____;鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素时,通常可采用____法,并以____样品作为对照。
(2)若要提高衣物上血渍的去除效果,可在洗衣粉中加入____酶,因为该酶能将血红蛋白水解成可溶性的____或____;若要提高衣物上油渍的去除效果,洗衣粉中可添加____酶;使用加酶洗衣粉时,水温过低或过高时洗涤效果不好的原因分别是____。
2.(2012江苏高考21)下列关于制作果酒、果醋和腐乳的叙述,合理的是( )
A. 在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长
B. 条件适宜时醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸
C. 果酒发酵过程中发酵液密度会逐渐减小
D. 将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时,底层和近瓶口处需加大用盐量
3.(2012江苏高考18)下列关于“DNA 粗提取与鉴定实验”的叙述,正确的是
A. 洗涤剂能瓦解细胞膜并增加 DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度
B. 将 DNA 丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝
C. 常温下菜花匀浆中有些酶类会影响 DNA 的提取
D. 用玻棒缓慢搅拌滤液会导致 DNA 获得量减少
4.(2012江苏高考17)下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述,错误的是
A.从酶的固定方式看,吸附法比化学结合法对酶活性影响小
B. 作为消化酶使用时,蛋白酶制剂以口服方式给药
C. 尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶,可以反复使用
D.将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗,目的是洗去CaCl2 和杂菌
5.(2012北京高考5)高中生物学实验中,在接种时不进行严格无菌操作对实验结果影响最大的一项是
A.将少许干酵母加入到新鲜的葡萄汁中
B.将毛霉菌液接种在切成小块的鲜豆腐上
C.将转基因植物叶片接种到无菌培养基上
D.将土壤浸出液涂布在无菌的选择培养基上
6.(2012重庆高考30—II)II.乙醇可部分替代石油燃料,利于纤维素酶、酵母菌等可将纤维素转化成乙醇、耐高温纤维素酶可以加速催化纤维素的水解,从而有利于酵母菌发酵产生乙醇。
(1)某研究小组将产纤维素酶的菌株,通过诱变和高温筛选获得新菌株,为探究新菌株所产纤维素酶能否耐受80℃高温,进行了以下实验。
结果与结论:①若__________________________,则表明该纤维素酶能耐受80℃高温;
②若__________________________,则表明该纤维素酶不能耐受80℃高温;
(2)酵母菌发酵产生的乙醇属于_______________(填“初级”或“次级”)代谢产物。
(3)图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是__________。用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时,常用的酶是__________和纤维素酶。
(4)提取辣椒素过程中,萃取加热时需安装冷凝回流装置,其目的是__________。
8.(2012广东高考29) 食品种类多,酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生产应用范围较广的蛋白酶,查阅相关文献,得知:
(1)pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。据图12可知,_________更适宜作为食品添加剂,理由是________。蛋白酶的活力可用________的量来表示。
(2)该蛋白酶的提取工艺流程如下:
兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示,酶保护剂浓度在0.02~0.06mol/L范围内,酶活力较高;提取液pH在6.0~8.0范围内,酶活力较高。他们认为,要进一步提高粗酶制剂的酶活力,以达到最佳提取效果,还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化,并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称,设计实验结果记录表。
9.(2012高考全国新课标卷39)为了探究6-BA和IAA对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响,某研究小组在MS培养基中加入6-BA和IAA,配制成四种培养基(见下表),灭菌后分别接种数量相同、生长状态一致、消毒后的茎尖外植体,在适宜条件下培养一段时间后,统计再生丛芽外植体的比率(m),以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n),结果如下表。
回答下列问题:
(1)按照植物的需求量,培养基中无机盐的元素可分为   和   两类。上述培养基中,6-BA属于     类生长调节剂。[来源:中+教+网z+z+s+tep]
(2)在该实验中,自变量是   ,因变量是   ,自变量的取值范围是   。
(3)从实验结果可知,诱导丛芽总数最少的培养基是   号培养基。
(4)为了诱导该菊花试管苗生根,培养基中一般不加入   (填“6-BA”或“IAA”)。
10.(2012海南卷30)【生物——选修I:生物技术实践】(15分)
回答下列关于腐乳制作的问题:
(1)腐乳是豆腐经微生物发酵后制成的食品。多种微生物参与了该发酵过程,其中起主要作用的微生物是 ,其产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解为 和
;其产生的 能将豆腐中的脂肪水解为 和 。
(2)发酵完成后需加盐腌制,加盐还可以抑制 生长。
(3)腐乳制作的后期可加入由酒和多种香辛料配置而成的卤汤。卤汤具有一定的防腐作用外,还能使腐乳具有独特的 。
44.①过程称为_______,②过程是为了__________。
45.Ⅰ号培养基称为_____________(按功能分);该培养基中除了加入淀粉外,还需加入另一种重要的营养成分_____。
A.琼脂 B.葡萄糖 C.硝酸铵 D.碳酸氢钠
46.一般对配制的培养基采用高压灭菌,其中“高压”是为了__________________。
在高温淀粉酶运用到工业生产前,需对该酶的最佳温度范围进行测定。图16中的曲线①表示酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比。将酶在不同温度下保温足够长的时间,再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性,由此得到的数据为酶的热稳定性数据,即图16中的曲线②。
47.根据图中的数据,判断该酶使用的最佳温度范围是______。
A.40℃一50℃ B.50℃一60℃ C.60℃一70℃ D.70℃-80℃
据图判断下列叙述错误的是______。
A.该酶只能在最佳温度范围内测出活性
B.曲线②35℃数据点是在80℃时测得的
C.曲线①表明80℃是该酶活性最高的温度
D.曲线②表明该酶的热稳定性在70℃之后急剧下降
1、(2011江苏卷)下列果酒、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RNA
3.(2011江苏卷)下列有关植物组织培养的叙述,正确的是
A.愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞
B.二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株
C.用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子
D.植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得
4、(2011江苏卷)在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中,相关叙述正确的是
A.用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14mol/L,滤去析出物
B.调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶,都可以去除部分杂质
C.将丝状物溶解在2mol/NaCl溶液中,加入二苯胺试剂即呈蓝色
D.用菜花替代鸡血作为实验材料,其实验操作步骤相同
5.(2011广东卷)以下关于猪血红蛋白提纯的描述,不正确的是
A.洗涤红细胞时,使用生理盐水可防止红细胞破裂
B.猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核,提纯时杂蛋白较少
C.血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测
D.在凝胶色谱法分离过程中,血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢
(3)培养基中的尿素可为乳酸菌A生长提供______________。电泳法纯化乳酸菌素时,若分离带电荷相同的蛋白质,则其分子量越大,电泳速度___________。
(4)抑菌实验时,在长满致病菌的平板上,会出现以抑菌物质为中心的透明圈。可通过测定透明圈的______________来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。
7.(2011新课标全国卷)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。某同学欲从含原油的土壤中筛选出高效降解原油的菌株。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土,从功能上讲,该培养基属于 培养基。
(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 。

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