高考生物专题复习生物技术实践.docx

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高考生物专题复习生物技术实践

2020年高考生物专题复习：

生物技术实践

一、考点突破

（1）微生物的分离和培养

（2）某种微生物数量的测定

（3）微生物对培养基的选择利用

（4）利用微生物发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用

（5）酶的存在与简单制作方法

（6）酶活力测定的一般原理和方法

（7）酶在食品制造和洗涤等方面的应用

（8）制备和应用固定化酶

（9）从生物材料中提取某些特定的成分

（10）运用发酵技术加工食品的基本方法

（11）测定食品加工中可能产生的有害物质

（12）植物的组织培养

（13）蛋白质的提取和分离

（14）PCR技术的基本操作和应用

二、重难点提示

纵观近几年的高考，本专题考点主要集中在微生物的培养和利用、植物的组织培养、DNA的粗提取和PCR技术操作，诸如血红蛋白的提取与分离、酶技术以及植物有效成分的提取等知识点是新课标所增加的知识点，在今后的高考试题中必然会有体现，复习时也应加以重视。

专家点拨

一、本讲内容框架图

二、重点知识点拨

（一）微生物的培养与应用

1.培养基

（1）营养构成：

各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。

（2）培养基类型

①按培养基的物理性质可分为固体培养基和液体培养基两种，其中固体培养基用于菌种分离、鉴定、菌落计数等。

而液体培养基常用于科研或工业生产等。

长有菌落的琼脂固体培养基液体培养基

②按培养基的功能可分为选择培养基和鉴别培养基。

③按照人们对培养基中成分的了解程度可分为天然培养基和合成培养基两种。

说明：

代谢类型不同的微生物，对培养基营养成分的要求不同，如自养型微生物可以利用无机碳源，而异养型微生物则必须利用有机碳源。

不论代谢类型如何，微生物对营养物质的要求都包括碳源、氮源、水、无机盐、生长因子五类。

2.关于无菌技术

（1）实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌；常用的消毒方法有煮沸消毒、巴氏消毒、化学药剂消毒。

对不同的对象需采用不同的消毒或灭菌方法。

（2）在进行微生物培养时，获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌入侵。

无菌技术围绕着如何避免杂菌的污染展开，主要包括四方面的内容：

①对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒。

②将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等器具进行灭菌。

③为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行。

④实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。

3.菌种的纯化

（1）利用不同的菌体的菌落特征不同分离菌种，常用的方法是平板划线法和稀释涂布平板法两种：

①平板划线法是用同一接种环在固体培养基表面连续划线，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面，以形成标准菌落。

②稀释涂布平板法则是将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释程度的菌液分别涂布到固体培养基的表面，进行培养，以形成标准菌落。

（2）选择培养，利用不同微生物对营养物质需要的不同或对环境要求的不同，将不同微生物分开。

（二）果酒、果醋、腐乳、泡菜制作的注意事项

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

前期通入O2，然后控制无O2

O2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，腐乳易腐败。

④温度的控制：

温度为15～18℃，适合毛霉生长。

发酵时间宜控制在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）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。

（三）植物的组织培养技术

1.植物组织培养原理

植物组织培养的原理是细胞的全能性。

不同细胞的全能性不一样。

生物体的所有细胞全能性大小比较如下：

①受精卵>生殖细胞>体细胞；②体细胞中：

幼嫩植物组织（如芽尖）>成熟组织细胞。

2.植物组织培养技术和花药培养技术的异同

植物组织培养技术

花药培养技术

相同点

理论依据

植物细胞的全能性

基本过程

无菌技术及接种操作基本相同

影响因素

选材、营养、激素、pH、温度、光照等

不同点

选材

体细胞

生殖细胞（精子）

（四）探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果实验应注意的事项

1.实验原理

酶的催化作用具有专一性，复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。

2.实验变量

（1）自变量：

加酶洗衣粉。

（2）无关变量：

其他条件相同且适宜（如温度、pH等）。

3.实验步骤

步骤

烧杯编号

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

注入自来水

500mL

500mL

500mL

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

用玻璃棒搅拌

5min

5min

5min

观察实验现象

4.实验时注意事项

（1）在比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的实验中，自变量为洗衣粉的种类，设计时应遵循单一变量原则、对照原则，有效控制其他变量，如水的用量、污染物的量、所用实验的布的质地和大小、两种洗衣粉的用量、搅拌及洗涤时间等。

（2）在使用加酶洗衣粉时不但要考虑最佳洗涤效果的条件，如最适温度、pH，还要考虑衣物的承受力，如蛋白酶洗衣粉不能洗涤丝绸类衣物；也要考虑洗涤成本问题，因污渍的成分比较复杂，一般选择复合加酶洗衣粉，以减少用量。

（3）该实验探究多种加酶洗衣粉对同一污渍的洗涤效果，也可以探究同一种加酶洗衣粉对于不同污渍的洗涤效果。

（五）DNA的粗提取与鉴定

1.原理、方法和目的

基本原理

方法

目的

DNA在不同浓度的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

溶于NaCl溶液中并稀释

①NaCl溶液为2mol/L时，DNA溶解，而部分蛋白质发生盐析而生成沉淀，通过过滤可除去部分蛋白质及不溶于NaCl溶液的杂质

②当NaCl溶液稀释至0.14mol/L时，DNA析出，过滤可除去溶于NaCl中的部分蛋白质和其他杂质

DNA不被蛋白酶所水解

加入嫩肉粉

嫩肉粉中含木瓜蛋白酶，水解蛋白质

DNA不溶于酒精溶液

加入冷却酒精（95%）

DNA析出，除去溶于酒精的蛋白质

DNA可被二苯胺染成蓝色

加入二苯胺，并进行沸水浴

鉴定DNA

2.实验材料

（1）动物

（2）植物：

新鲜菜花、蒜黄、菠菜等。

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DNA提取的材料，但却是提取血红蛋白的理想材料。

3.鉴定

比较

加入物质

结果

图示

实验组

均加入：

①4mL

二苯胺试剂

②2mol/L

NaCl溶液5mL

丝状物（DNA）

溶液逐渐

变蓝

对照组

——

不变蓝

4.注意事项

①制备鸡血细胞液时，要在取鸡血的同时加入柠檬酸钠，静置后上层是血清，下层为所需要的血细胞。

②两次加蒸馏水的目的不同。

③鉴定DNA时需沸水浴加热。

（六）血红蛋白的提取和分离

1.蛋白质分离的依据

蛋白质各种特性的差异，如分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和力等，可以用来提取和分离不同种类的蛋白质。

2.方法及原理

（1）凝胶色谱法原理

蛋白质比较

相对分子质量大

相对分子质量小

凝胶内部

不能进入

能进入

运动方式

垂直向下

垂直向下和无规则扩散运动

经过路程

较短

较长

洗脱次序

先流出

后流出

凝胶色谱柱的直径大小不影响分离效果，但直径过大易造成洗脱液体积大，样品稀释度大；凝胶色谱柱的高度与分离度有关。

（2）凝胶电泳法原理

凝胶电泳法的原理是不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同，在电场中受到的作用力大小、方向、阻力不同，导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同。

状元典例

能力提升类

例1下列果酒、果醋和腐乳制作的相关叙述，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

一点通：

制作果酒，酵母菌繁殖适宜温度为20度左右，酒精发酵时适宜温度在18~25度，制作果醋的适宜温度为30~35度，制作腐乳的适宜温度15~18度，所以A选项错误；醋酸菌为好氧细菌，只有当氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动，所以B选项错误；果酒、果醋和腐乳制作使用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌、毛霉等，所以C选项错误；D选项正确。

答案：

D

例2苯酚是工业生产中排放的有毒污染物质，自然界中存在着降解苯酚的微生物。

某工厂产生的废水中含有苯酚，为了降解废水中的苯酚，研究人员从土壤中筛选获得了只能降解利用苯酚的细菌菌株，筛选的主要步骤如下图所示，①为土壤样品。

下列相关叙述错误的是（）

A.图中②培养目的菌株的选择培养基中应加入苯酚作为碳源

B.如果要测定②中活细菌数量，常采用稀释涂布平板法

C.若图中④为对照实验，则其中应以苯酚作为唯一的碳源

D.使用平板划线法可以在⑥上获得单菌落

一点通：

本题以“从土壤中筛选获得了只能降解利用苯酚的细菌菌株”为载体，考查用选择培养基分离微生物的基本方法。

解题时，应从所分离微生物与其他微生物对营养或理化条件的异同、实验各个过程的原理入手进行分析。

用苯酚作为选择培养基的特殊的碳源，也是微生物的能源物质，所以会影响其生长。

测定培养液中细菌数目多用稀释涂布平板法。

若④为对照实验，则④应含除苯酚外的其他碳源，⑤以苯酚作为唯一碳源。

使用稀释涂布平板法或平板划线法都可以在⑥上获得单菌落。

答案：

C

综合运用类

例1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

一点通：

愈伤组织是处于未分化的状态，所以没有特定结构和功能，所以A选项错误；二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到的植株是单倍体，高度不育，所以B选项错误；人工种子就是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子，所以C选项错误；可通过添加适量NaCl的培养基培养淘汰不耐盐个体，筛选出耐盐个体，所以D选项正确。

答案：

D

例2下面是果酒和果醋制作的实验流程和某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。

根据图示回答下列问题：

（1）完成图1中的实验流程，则矩形框内应为。

（2）果酒和果醋的制作分别利用了和（填生物名称）两种微生物的发酵原理。

由果酒转变成果醋的制作时，需要改变的环境条件是和，主要原因是（答出两点即可）。

（3）图2装置中的充气口在过程中要关闭，而排气口在该过程中应开放，目的是用来排出产生的。

排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是。

（4）果汁发酵后是否有酒精产生，可用来检验，在酸性条件下呈现色证明有酒精产生。

（5）葡萄是否需要灭菌？

为什么？

。

一点通：

本题考查果酒和果醋制作的实验装置、流程、条件控制。

解题时同学们要充分运用酵母菌的代谢特征去分析题目给出的问题。

用酵母菌制作果酒的后期（酒精生成阶段），充气口应关闭，创造一个无氧环境；果醋制作过程中要不断补充氧气，要把充气口打开。

果酒、果醋制作使用的装置，装置中的排气口与一弯曲的胶管连接，可以防止空气中的微生物进入装置造成污染。

酵母菌在无氧环境中通过无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，所以排气口排出的气体中只有二氧化碳；醋酸菌是在有氧环境条件下产生醋酸的，所以果醋发酵时排出的气体中除了含二氧化碳，还有氧气。

答案：

（1）醋酸发酵

（2）酵母菌；醋酸菌；氧气；温度30～35℃。

醋酸菌是好氧细菌，只有当氧气充足，才能进行旺盛的生命活动；醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。

（3）酒精发酵；酵母菌无氧呼吸；二氧化碳；避免空气中其他微生物进入发酵装置（防止空气中的微生物污染）

（4）重铬酸钾、灰绿

（5）不需要，在葡萄酒的自然发酵过程中，起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。

灭菌会杀死葡萄皮上附着的酵母菌，使发酵不能进行

思维拓展类

例1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

一点通：

本题考查血红蛋白的提取，属于对识记、理解层次的考查。

在凝胶色谱柱中，分子量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快，分子量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢，血红蛋白比分子量小的杂蛋白移动快，D错误。

A正确，洗涤的目的是去除杂蛋白以利于后续步骤的分离纯化，加入的是生理盐水，缓慢搅拌10min，低速短时间离心，重复洗涤三次，直至上清液不再呈现黄色，表明红细胞已洗涤干净。

B正确，哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核与众多的细胞器，提纯时杂蛋白较少。

C正确，血红蛋白是有色蛋白，因此在凝胶色谱分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液（如果操作都正确，能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随着洗脱液缓慢流出）。

这使得血红蛋白的分离过程非常直观，简化了操作。

答案：

D

例2据中国食品产业网报道：

纤维素酶从被发现起就受到世界各国生物界的关注。

当今世界，能源和资源日趋出现危机，人们希望能借助纤维素酶将地球上最丰富（占全球总生物量80%）、最廉价的可再生资源纤维素转化为能直接利用的能源和资源。

目前纤维素酶已被广泛应用到医药、食品发酵、烟草及饲料等各个领域。

纤维素酶的成本能否下降，是能否实现纤维素酶在工业生产中被广泛应用的关键因素。

纤维素酶可以从能分解纤维素的细菌培养液中提取。

某同学设计了如下分离土壤中纤维素分解菌的实验流程：

土壤取样→选择培养→→鉴别培养。

⑴请补充实验流程：

。

⑵寻找纤维素分解菌应到的土壤环境中。

A.湿润B.富含纤维素C.富含N、PD.干旱

如果找不到合适的环境，可采取的办法是。

⑶选择培养的目的是，该过程研究人员用化合物A、硝酸盐、磷酸盐、以及微量元素配制的培养基进行选择培养，该培养基为（物理特性）培养基，其中加入的化合物A是______________，为微生物的生长提供_____________。

⑷为了鉴别纤维素分解菌和进一步纯化菌种，可以在鉴别培养基上加入__________染液，将筛选获得的菌液稀释后用方法接种到鉴别培养基上，然后挑选产生

的菌落作为菌种进行扩大培养。

一点通：

本题考查对土壤中分解纤维素的微生物的分离过程的理解。

从分解纤维素的微生物的代谢特征和微生物的培养、分离相关技术入手解答该题。

⑴经选择培养后，再经稀释，才能将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。

⑵由于生物与环境的相互依存关系，在富含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对提高，因此从这种土样中获得目的微生物的几率要高于普通环境。

如果找不到合适的环境，可以将滤纸埋在土壤中，过一个月左右也会有能分解纤维素的微生物生长。

⑶在筛选出能产生纤维素酶的微生物之前，可用含纤维素的液体培养基培养，增加微生物的浓度。

⑷刚果红是一种酸性染料，可与纤维素反应形成红色复合物；如果有分解纤维素的微生物存在的地方，纤维素被分解，出现透明圈。

答案：

⑴梯度稀释⑵B将滤纸埋在土壤中⑶增加微生物的浓度液体纤维素碳源⑷刚果红涂布平板法透明圈

状元笔记

1.植物组织培养技术、微生物培养技术和无土栽培技术比较

植物组织培养技术

微生物培养技术

无土栽培技术

概念

在无菌条件下，将离体的植物体器官或组织接种在适当的培养基上进行培养，最终发育成完整植株

在无菌条件下，在适宜的营养和环境条件下对微生物的培养

将植物生长发育过程中所需各种矿质元素按一定比例配成营养液，并利用这种营养液栽培植物

培养基

成分

水、矿质元素、蔗糖、维生素、有机添加物和植物激素等

水、无机盐、碳源、氮源等

水、必需矿质元素

特殊操

作要求

严格控制无菌操作，在培养过程中要更换培养基，调节细胞分裂素和生长素的比例

严格控制无菌操作，整个培养过程无需更换培养基

适宜的环境条件，用基质垫底并固定幼苗，不需要保证无菌条件

2.PCR扩增技术和DNA复制的比较

DNA复制

PCR扩增技术

场所

细胞核内

生物体外

原理

碱基互补配对

碱基互补配对

酶

DNA聚合酶、解旋酶

耐热的DNA聚合酶（Taq酶）

条件

模板、ATP、引物链（RNA）、常温

模板、ATP、引物链（DNA及RNA片段）、温度变化（90~95℃→55~60℃→70~75℃）

原料

四种脱氧核苷酸

四种脱氧核苷酸

特点

形成的是整个DNA分子，一个细胞周期只

复制一次

短时间内形成大量目的基因DNA片段，呈指数增长—2n

3.蒸馏、压榨和萃取三种方法的比较

提取方法

水蒸气蒸馏

压榨法

有机溶剂萃取

实验原理

利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来

通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油

使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油

方法步骤

（1）水蒸气蒸馏

（2）分离油层

（3）除水过滤

（1）石灰水浸泡、漂洗

（2）压榨、过滤、静置

（3）再次过滤

（1）粉碎、干燥

（2）萃取、过滤

（3）浓缩

适用范围

适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油

适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取

适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶液中

优点

简单易行，便于分离

生产成本低，易保持原料原有的结构和功能

出油率高，易分离

局限性

水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题

分离较为困难，出油率相对较低

使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量

注：

①水蒸气蒸馏要适当延长蒸馏时间，温度不能太高。

②用于萃取的有机溶剂必须事先精制，除去杂质。

③压榨时原料必须要浸透，这样压榨时不会滑脱，出油率高，不堵塞筛眼；

使用石灰水充分浸泡原料，破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。

高频疑点

1.某同学进行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果比较”课题研究。

下列叙述错误的是（）

A.设计对照实验，分别使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉

B.洗衣粉用量、污渍种类和洗涤温度等无关变量全部相同且适宜

C.可根据污渍完全洗净所需时间的差异得出实验结论

D.应设计一个既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤的对照

答案：

A

解析：

本题考查加酶洗衣粉洗涤效果的实验问题。

在解答本题时，首先应弄清楚实验的目的。

本实验的目的是比较加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果，自变量为洗衣粉的种类（即加酶洗衣粉和普通洗衣粉），而A选项给予的都是加酶洗衣粉，错误。

除了自变量，凡是影响该实验结果呈现的因素（如洗衣粉用量、污渍种类和洗涤温度等）全是无关变量，各组应保持无关变量相同且适宜，B正确。

污渍完全洗净所需时间越长，说明洗涤效果不明显；污渍完全洗净所需时间越短，说明洗涤效果越明显，C正确。

应该设置一空白对照来说明洗衣粉的作用，D正确。

2.金黄色葡萄球菌有很强的致病力，常引起骨髓炎等，还可能引起食物中毒，下述实验结束后的做法错误的是（）

A.对接种环进行灼烧处理

B.带菌培养基须经高压蒸气锅灭菌后才能倒掉

C.带菌培养基须经加热后才能倒掉

D.接种后双手须经肥皂洗净，再用75%的酒精棉球擦拭

答案：

C

解析：

金黄色葡萄球菌有很强的致病力，所以在操作时一定要做到安全防范，接种后双手用肥皂洗净，再用75%酒精棉球擦拭起到杀菌的作用；对接种环进行灼烧也可以杀灭细菌防止污染环境；高压蒸汽灭菌也可杀死培养基中的金黄色葡萄球菌。

如果是只对带菌培养基进行加热杀不死其中的致病菌，因为此菌的耐高温能力很强，会污染环境。