高三生物二轮专项复习 专题九 生物技术实践课件 新人教版

本专题是实验内容，主要包括微生物的利用、酶的应用和生物技术在食品加工及其他方面的应用等。从近年的高考情况看，高考命题时往往从实验细节入手，比较注重对实验基本操作方法的考查。 预期在今后的知识考查中，命题热点有：以发酵食品加工为背景考查微生物的分离、纯化和培养过程以及在食品加工中所起的作用；结合食品制造和洗涤业考查酶的固定化及实际应用；将植物组织培养的有关知识和植物激素的应用及植物有效成分的提取相联系，进行综合考查；以环境污染(如某种有害物质的存在及量的多少)为背景考查微生物的生存条件和培养以及生物技术在其他方面的应用。复习时，要注意以下几个方面：(1)从实验的角度剖析每项技术，把握其原理、材料与器材、操作流程、注意事项等；(2)用对比的方法区分一些重要概念和方法，如果酒和果醋制作的比较，水蒸气蒸馏法、压榨法、有机溶剂萃取法的比较，平板划线操作与涂布平板操作的比较等；(3)用联系的观点看待不同的技术，如酵母菌可涉及果酒的制作、微生物的分离与培养、固定化酵母细胞等内容。 一、果酒、果醋、腐乳及泡菜的制作原理及过程果酒和果醋的制果酒和果醋的制作作腐乳的制作腐乳的制作泡菜的制作泡菜的制作主要菌主要菌种种果酒：酵母菌果酒：酵母菌果醋：醋酸菌果醋：醋酸菌毛霉等毛霉等乳酸菌乳酸菌果酒和果醋的制作果酒和果醋的制作腐乳的制作腐乳的制作泡菜的制作泡菜的制作实验实验流程流程挑选葡萄挑选葡萄冲洗冲洗榨汁榨汁酒精发酵酒精发酵果酒果酒醋酸发酵醋酸发酵果醋果醋让豆腐上长出毛让豆腐上长出毛霉霉加盐腌制加盐腌制加卤汤装瓶加卤汤装瓶密封腌制密封腌制注意注意事项事项1.材料的选择与处理材料的选择与处理2防止发酵液被污防止发酵液被污染染3控制好发酵的条控制好发酵的条件件1.控制好材料的控制好材料的用量用量2防止杂菌污染防止杂菌污染1.泡菜坛的选泡菜坛的选择择2腌制的条腌制的条件件 二、微生物培养中几种实验操作的注意事项 1倒平板 (1)培养基灭菌后，需冷却至50左右。 (2)左手拿培养皿，右手拿锥形瓶，左手拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，不要完全打开。 (3)整个操作在酒精灯火焰旁进行，避免杂菌污染。 (4)平板冷凝后要倒置的原因：防止培养皿盖上的冷凝水落入培养基，造成污染。 (5)倒平板时，如果培养基溅在皿盖和皿底之间的部位，这个平板应丢弃。 2平板划线 (1)第一次划线及每次划线之前都需灼烧灭菌，划线操作结束仍需灼烧接种环，每次灼烧目的如下表：第一次灼烧第一次灼烧每次划线之前每次划线之前灼烧灼烧划线结束划线结束目目的的避免接种环上避免接种环上可能存在的微可能存在的微生物污染培养生物污染培养物物杀死上次划线杀死上次划线结束后接种环结束后接种环上残留的菌种，上残留的菌种，使每次划线的使每次划线的菌种来自上次菌种来自上次划线末端划线末端杀死接种环上杀死接种环上残留的菌种，残留的菌种，避免细菌污染避免细菌污染环境和感染操环境和感染操作者作者 (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)画线用力要大小适当，防止用力过大将培养基划破。 3稀释涂布平板 (1)稀释操作时：每支试管及其中9 mL水、移液管均需灭菌；操作时，试管口和移液管应在离火焰12 cm处。 (2)涂布平板时： 将涂布器末端浸在盛有体积分数为70%的酒精的烧杯中。取出时，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。 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。 酒精灯与培养皿距离要合适，移液管头不要接触任何物体。 (2)b为再分化，是愈伤组织分化成根或芽等器官的过程。 在植物组织培养中，主要目标是诱导愈伤组织形成和形态发生分化，使一个离体的细胞、一块组织或一个器官，通过脱分化形成愈伤组织并由愈伤组织再分化形成植物体。 特别提醒 菊花茎的组织培养与月季花药培养的比较 菊花茎的外植体细胞是体细胞，它的全能性小于月季花药培养中的外植体细胞(生殖细胞)。 菊花的组织培养中每日要求用日光灯照射12 h，而花药培养中最初不需要照光，幼小植株形成后才需要照光。 花粉植物属于单倍体植株，需要用秋水仙素处理后，才能获得正常可育的个体。 四、酶的研究与应用 1关于酶的探究实验 (1)实验设计时要遵循单一变量和对照两大原则，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。 2直接使用酶、固定化酶固定化细胞的比较直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞酶的种数酶的种数一种或几种一种或几种一种一种 一系列酶一系列酶制作方法制作方法无无化学结合固定化、物化学结合固定化、物理吸附固定化理吸附固定化包埋法固定化包埋法固定化是否需要是否需要营养物质营养物质否否否否是是反应底物反应底物各种物质各种物质(大分子、大分子、小分子小分子)各种物质各种物质(大分子、大分子、小分子小分子)小分子物质小分子物质直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞优点优点催化效率高、耗催化效率高、耗能低、污染低能低、污染低既能与反应物接触，既能与反应物接触，又能与产物分离；又能与产物分离；可以反复利用可以反复利用成本低、易操作成本低、易操作缺点缺点对环境条件非对环境条件非常敏感，易失活；常敏感，易失活；难回收，成本难回收，成本高，影响产品质高，影响产品质量量不利于催化一系列的不利于催化一系列的酶促反应酶促反应反应物不易与酶接近，反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，尤其是大分子物质，反应效率下降反应效率下降 五、DNA的粗提取与鉴定基因基因原理原理1.DNA在不同浓度的在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，溶液中的溶解度不同，在在0.14 mol/L的的NaCl溶液中的溶解度最低；溶液中的溶解度最低；2.DNA不溶于酒精溶液；不溶于酒精溶液；3.DNA不被蛋白酶所水解；不被蛋白酶所水解；4.DNA可被二苯胺染成蓝色。可被二苯胺染成蓝色。主要主要步骤步骤选取材料选取材料破碎细胞，获取含破碎细胞，获取含DNA的滤液的滤液去除去除滤液中的杂质滤液中的杂质DNA的析出与鉴定。的析出与鉴定。注意注意事项事项1.选择动物细胞时，细胞比较容易破碎，选择植物选择动物细胞时，细胞比较容易破碎，选择植物细胞时则要先溶解细胞膜细胞时则要先溶解细胞膜(如加洗涤剂、研磨等如加洗涤剂、研磨等) 2.以哺乳动物红细胞为材料时，需向血液中加入柠以哺乳动物红细胞为材料时，需向血液中加入柠檬钠抗凝。檬钠抗凝。3.二苯胺需现配现用。二苯胺需现配现用。 六、PCR技术 1PCR一般要经历三十多次循环，每次循环都包括变性，复性、延伸三步。 2两个引物之间的固定长度的DNA序列呈指数扩增。 七、血红蛋白的提取和分离 1方法及原理方法方法原理原理凝胶色谱凝胶色谱法法根据相对分子质量的大小分离蛋白质根据相对分子质量的大小分离蛋白质电泳法电泳法各种分子带电性质的差异以及分子本身各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同大小、形状的不同 2.基本步骤 样品处理粗分离纯化纯度鉴定 (2)血红蛋白释放过程中，蒸馏水的作用是涨破红细胞，甲苯作用主要是溶解细胞膜。 (3)为了加快干凝胶的膨胀，可将加入洗脱液的湿凝胶用沸水浴加热，通常只需12h，还可除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的空气。 (4)在色谱柱中填凝胶的时候要尽量紧密，以降低凝胶颗粒之间的空隙。在装填凝胶柱时，不得有气泡存在，因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。在凝胶色谱操作过程中，不能发生洗脱液流干，露出凝胶颗粒的现象。一旦发生上述两种情况，凝胶色谱柱需要重新装填。 (5)滴加样品时，吸管管口贴着管壁环绕移动加样，不要破坏凝胶面。 (6)根据红色区带的移动状况判断收集流出液时间。 八、植物有效成分的提取 1植物芳香油的提取方法的比较提取提取方法方法水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏压榨法压榨法有机溶剂萃有机溶剂萃取取实验实验原理原理利用水蒸气利用水蒸气将挥发性较将挥发性较强的芳香油强的芳香油携带出来携带出来通过机械加压，压通过机械加压，压榨出果皮中的芳香榨出果皮中的芳香油油使芳香油溶使芳香油溶解在有机溶解在有机溶剂中，蒸发剂中，蒸发溶剂后就可溶剂后就可获得芳香油获得芳香油方法方法步骤步骤1.水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏2分离油层分离油层3除水过滤除水过滤1.石灰水浸泡、漂洗石灰水浸泡、漂洗2压榨、过滤、静压榨、过滤、静置置3再次过滤再次过滤1.粉碎、干燥粉碎、干燥2萃取、过萃取、过滤滤3浓缩浓缩提取方提取方法法水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏压榨法压榨法有机溶剂萃取有机溶剂萃取适用范适用范围围适用于提取玫瑰油、薄荷油适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油等挥发性强的芳香油适用于柑橘、柠檬等易适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取焦糊原料的提取适用范围广，要求原料的颗适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶液中泡在有机溶液中优点优点简单易行，便于分离简单易行，便于分离生产成本低，易保持原生产成本低，易保持原料原有的结构和功能料原有的结构和功能出油率高，易分离出油率高，易分离局限性局限性水中蒸馏会导致原料焦糊和水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题有效成分水解等问题分离较为困难，出油率分离较为困难，出油率相对较低相对较低使用的有机溶剂处理不当会使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量影响芳香油的质量 2.胡萝卜素的提取与鉴定 (1)流程 胡萝卜粉碎干燥萃取过滤浓缩胡萝卜素 (2)关于纸层析法 点样应该快速细致，每次点样后，要等滤纸干燥后再进行点样，可用吹风机将溶剂吹干，注意保持滤纸干燥；点样时就注意点样斑点不能太大，如果用吹风机吹干，温度不宜过高，否则斑点会变黄。 层析时注意选择干净的滤纸，为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。 将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时注意滤纸的两边不能相互接触，以免因毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。 例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。 解析本题主要考查微生物的分离和培养以及培养基对微生物的选择作用等相关知识。要筛选出能分解原油的细菌，可用只以原油为唯一碳源的选择培养基来进行；常用的接种方法主要有平板划线法和稀释涂布平板法，划线方法一般包括连续划线法和交叉划线法；在以原油为唯一碳源的选择培养基上，单菌落周围形成的分解圈越大，说明该菌分解石油的能力越强；实验室常用的消毒方法主要有煮沸消毒法，巴氏消毒法，酒精、氯气、石碳酸等化学药剂消毒法，实验室常用的灭菌方法有高压蒸汽灭菌、干热灭菌、火焰灼烧灭菌等；无菌技术操作要求实验操作应在酒精灯的火焰旁进行，以避免周围环境中的微生物的污染。 答案(1)原油选择 (2)平板划线法稀释涂布平板法 (3)强 (4)干热灭菌高压蒸气灭菌火焰 下列是与微生物培养有关的问题，请回答： (1)某细菌固体培养基的组成成分是KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4、葡萄糖、尿素、琼脂和蒸馏水，其中凝固剂是_，碳源是_，氮源是_。已知只有能合成脲酶的细菌才能在该培养基上生长，故该培养基属于_培养基。按照化学成分分类，该培养基属于_培养基。从同化作用类型看，用该培养基培养的细菌属于_。 (2)将少量细菌接种到一定体积的液体培养基中，适宜条件下培养，定时取样测定菌体数目，以时间为横坐标，以菌体数目的对数为纵坐标，可以得到细菌的_曲线。该曲线中以菌体数目的对数作为纵坐标的原因是_。 实验室中，为了获得形态和生理特征一致的菌体，一般应在_期取材；在生产中，常收集培养至_期的细菌用于次级代谢产物的提取。 答案(1)琼脂葡萄糖尿素选择合成异养型 (2)生长培养中的细菌以指数形式增殖，取对数便于反映细菌群体的生长规律(其他合理答案也给分)对数稳定 解析本题考查了培养基的配制、微生物培养及生长规律。 培养基提供微生物生长、繁殖、代谢的混合养料。由于微生物具有不同的营养类型，对营养物质的要求也各不相同，加之实验和研究的目的不同，所以培养基的种类很多，使用的原料也各有差异，但从营养角度分析，培养基中一般含有微生物所必需的碳源、氮源、无机盐、生长素以及水分等。另外，培养基还应具有适宜的pH值、一定的缓冲能力、一定的氧化还原性及合适的渗透压。琼脂是从石花菜等海藻中提取的胶体物质，是应用最广的凝固剂。 本题中的培养基能培养特定的生物，为人工合成，应属于选择性培养基，加入了葡萄糖作为能源物质，说明该细菌为异养型；以时间为横坐标，以活菌数的对数为纵坐标，可得出一条生长曲线，曲线显示了细菌的生长繁殖的4个时期：调整期、对数期、稳定期、衰亡期，“说明微生物生长曲线以菌体数目的对数作为纵坐标的原因”，如果平时只是死记住了课本上的图解，不明白绘图的思维过程及方法，这道题答起来就会很困难。细菌呈现指数增长，取它对数，这样可以把曲线压缩在一个相对小的面积内，便于观察变化趋势，若直接以数量为纵坐标，则因数据过大难以绘制。 例2下图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，下列叙述不正确的是() 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为了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 解析在酵母细胞的固定化过程中，刚溶化好的海藻酸钠溶液要冷却至室温才能加入已活化的酵母细胞，否则会影响酵母细胞的活性，A项错；将海藻酸钠慢慢滴加到配制好的CaCl2溶液中，液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠，B项正确；在发酵过程中，搅拌的目的是使培养液与酵母菌更充分地接触，C项正确；将固定好的酵母细胞用蒸馏水冲洗23次后，再将葡萄糖溶液转入锥形瓶，加入固定好的酵母细胞，置于适宜条件下发酵，D项正确。 答案A 下列有关固定化酶和固定化细胞的说法正确的是() A某种固定化酶的优势在于能催化一系列生化反应 B固定化细胞技术一次只能固定一种酶 C固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都可以反复使用 D固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性迅速下降 答案C 解析某种固定化酶只能催化一种生化反应，其优势是酶可以反复使用；固定化细胞技术一次能固定多种酶；固定化酶和固定化细胞都能反复使用，而且酶的活性不变。 例3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_。 解析(1)薄荷油易挥发，鲜薄荷叶中薄荷油含量高，更易提取。(2)薄荷油是有机物，易溶于有机溶剂乙醚，且乙醚沸点低、易蒸发，故常用乙醚作为萃取剂。(3)氯化钠的作用是使乳化液分层；用于分离油层和水层的常用器皿是分液漏斗；无水硫酸钠可吸去油层中水分，使油层分离；除去固体硫酸钠常用过滤法。 答案(1)鲜薄荷油易挥发，鲜薄荷叶中薄荷油含量高(2)乙醚薄荷油能溶于乙醚，且乙醚沸点低、易蒸发(3)使乳化液分层分液漏斗吸去油层中的水分过滤 小李尝试制作果酒，他将葡萄汁放入已灭菌的发酵装置中进行试验(见下图)，恰当的做法是() A加入适量的酵母菌 B一直打开阀门b通气 C一直紧关阀a，偶尔打开阀b几秒钟 D把发酵装置放在4冰箱中进行实验 答案A、C 解析本题考查果酒制作的条件控制。酵母菌在无氧环境中可以利用葡萄糖进行发酵，产生酒精，果酒的制作即应用了此原理，果酒制作过程一般将温度控制在1825，所以选项A、C正确，B、D错误。