生物二轮复习专题讲解练专题八生物技术实践2讲.docx

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生物二轮复习专题讲解练专题八生物技术实践2讲

第1讲　微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用

考纲要求

三年考情

命题趋势

1.微生物的利用

（1）微生物的分离和培养

（2）培养基对微生物的选择作用

（3）利用微生物发酵来生产特定的产物

2013江苏、安徽、山东、全国Ⅱ、四川　2012北京、山东

2011全国新课标、山东

1.趋势分析：

（1）通过果酒、果醋、泡菜制作等生产实例或大肠杆菌的分离纯化操作考查最基本知识。

（2）植物有效成分的提取与生产生活实际相联系，或与实验结合进行考查，难度不大。

2．备考指南：

（1）将果酒、果醋与泡菜的制作、特定微生物的分离纯化等实践操作构建过程模型，可以加深对知识的记忆与理解。

（2）从类型、特点和应用等方面列表归纳比较不同微生物培养基。

（3）利用图解分析法理解特定成分的提取。

2.运用发酵加工食品的基本方法

2013江苏、全国Ⅰ　2012山东、江苏、海南　2011江苏

3.生物材料中提取某些特定的成分

2013海南、山东　2011海南

1．通常采用哪种方法来推测样品中的活菌数目？

2．果酒和果醋制作中所用的发酵菌种在结构上的本质区别是什么？

考点一　微生物的培养与应用

（2013·高考新课标全国Ⅱ卷）临床使用抗生素前，有时需要做细菌耐药实验。

实验时，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，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，说明该致病菌对抗生素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________。

【链接提升】

1．微生物的培养

2．微生物的分离——选择培养基

（1）培养基中加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌。

（2）培养基中加入高浓度的食盐可得到金黄色葡萄球菌。

（3）培养基中缺乏氮源时，可以分离固氮微生物，因为非固氮微生物不能在此培养基上生存。

（4）当培养基的某种营养成分为特定化学成分时，也具有分离效果。

如石油是唯一碳源时，可以抑制不能利用石油的微生物的生长，使能够利用石油的微生物生存，达到分离能消除石油污染的微生物的目的。

（5）改变微生物的培养条件，也可以达到分离微生物的目的，如将培养基放在高温环境中培养只能得到耐高温的微生物。

3．微生物的计数

（1）土壤中分解尿素的细菌的分离与计数：

①筛选菌株：

利用以尿素为唯一氮源的选择培养基筛选菌株。

②计数方法：

活菌计数法和显微镜直接计数法。

③过程：

土壤取样→样品的稀释→微生物的培养与观察。

（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流程：

土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布平板→挑选菌落。

4．微生物的鉴定

鉴定分解

尿素的细菌

含酚红指示剂的尿素为唯一氮源的培养基→细菌→指示剂变红，则该菌能分解尿素

鉴定纤维

素分解菌

跟踪训练　请回答下列与大肠杆菌有关的问题。

（1）从生态系统的成分上看，大肠杆菌属于____________，它的同化作用类型是____________。

（2）如表是某公司研发的一种培养大肠杆菌菌群的培养基配方。

根据用途划分，该培养基属于________（填“选择”或“鉴别”）培养基。

该培养基中的碳源是________________________________________________________________________。

成分

含量

蛋白胨

10.0g

乳糖

5.0g

蔗糖

5.0g

K2HPO4

2.0g

显色剂

0.2g

琼脂

12.0g

将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL

（3）在微生物培养操作过程中，为防止杂菌污染，需对培养基和培养皿进行________（填“消毒”或“灭菌”），操作者的双手需要进行清洗和________。

空气中的细菌可用紫外线杀灭，其原因是紫外线能使蛋白质变性，还能________________________。

培养大肠杆菌时，常用的接种方法是平板划线法和________________。

通常，对获得的纯菌种还可以依据菌落的形状、大小等菌落特征对细菌进行初步的________。

培养大肠杆菌时，在接种前需要检测培养基是否被污染，对于固体培养基应采用的检测方法是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

若用大肠杆菌进行实验，使用过的培养基及其培养物必须经过________处理后才能丢弃，以防止培养物的扩散。

（4）以下微生物发酵生产特定产物时，所利用的主要微生物的细胞结构与大肠杆菌相同的是________（多选）。

A．制作果酒　　　　　　　B．由果酒制作果醋

C．制作泡菜D．制作腐乳

（5）利用培养基不仅可以分离、培养微生物，也可以进行植物组织培养。

在植物组织培养的过程中，也要对外植体等进行一系列的消毒、灭菌处理，并且要求无菌操作，原因是________________________________________________________________________

___________________________________________________（答出两条即可）。

考点二　传统发酵技术的应用

（2013·高考新课标全国Ⅰ卷）回答下列有关泡菜制作的问题：

（1）制作泡菜时，所用盐水需煮沸，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，加入陈泡菜液的作用是________________________________________________________________________。

（2）泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行_____________的过程。

该过程发生在乳酸菌细胞的________中。

（3）泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有

________________________________________________________________________、

______________和______________等。

（4）从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，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________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

【答案】

（1）杀灭杂菌　增加乳酸菌数量　

（2）无氧呼吸　细胞质　（3）温度　腌制时间　食盐用量　（4）乳酸菌数量增多，杂菌数量减少　乳酸菌比杂菌更为耐酸

【链接提升】

1．果酒和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，榨汁前先冲洗后去枝梗，以防葡萄汁流失及污染。

（2）防止发酵液被污染

①榨汁机要清洗干净并晾干。

②发酵瓶要洗净并用70%酒精消毒。

③装入葡萄汁后要封闭充气口。

（3）发酵条件的控制

①葡萄汁装入发酵瓶时，要留约1/3的空间，目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵。

②严格控制温度：

18～25℃利于酵母菌的繁殖和酒精发酵；30～35℃利于醋酸菌的繁殖和醋酸发酵。

③充气：

酒精发酵为无氧发酵，需封闭充气口；醋酸发酵为有氧发酵，需适时通过充气口充气。

2．腐乳制作的注意事项

（1）控制好材料的用量：

对卤汤、盐和酒的用量需要严格控制。

（2）防止杂菌的污染

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。

加入卤汤后，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）温度：

温度影响菌丝的生长和代谢，如温度过低，则菌丝生长缓慢，不能进入豆腐块的深层；温度高，菌丝易老化和死亡，影响腐乳的品质。

（4）发酵时间：

发酵时间影响生化反应速度及生化产物的量。

3．泡菜制作的注意事项

（1）材料的选择及用量

①蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。

②清水和盐的质量比为4∶1，盐水要煮沸后冷却。

煮沸有两大作用，一是除去水中氧气，二是杀灭盐水中其他细菌。

（2）防止杂菌污染：

每次取样用具要洗净，要迅速封口。

（3）氧气需求

①泡菜坛要选择透气性差的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。

②泡菜坛内要注满水，以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境，并注意在发酵过程中经常补水。

（4）温度：

发酵温度控制在室温即可，最好在26～36℃。

温度过高，则易滋生杂菌，温度过低则发酵时间延长。

跟踪训练　人们的日常生活与传统发酵技术密切相关。

请回答下列相关问题：

（1）制作腐乳过程中所用到的微生物主要是________。

（2）在制作果醋、腐乳、泡菜的过程中需要提供氧气的是________________。

在发酵产物制作过程中都需要培养微生物，为防止杂菌污染，需要对培养液（基）和培养器皿进行________（填“消毒”或“灭菌”）。

（3）利用酵母菌酿酒时，一开始持续通入空气，导致酵母菌数量________（填“增多”、“不变”或“减少”），然后再密封，使酒精________（填“增产”“减产”或“不产生”）。

（4）制作腐乳过程中在腐乳表面往往有一层致密的皮，这层皮实际上是微生物的________，对人体无害。

在制作腐乳过程中加盐的作用是__________________________

和________________________________________________________________________。

（5）在制作泡菜的过程中，要检测亚硝酸盐的含量。

亚硝酸盐与某些化学物质发生反应后形成________色染料。

先将泡菜样品及一系列已知浓度的亚硝酸盐溶液分别与化学物质发生显色反应，再通过不同颜色的________，可以估测出泡菜样品中亚硝酸盐的含量。

考点三　植物有效成分的提取

（2013·高考山东卷）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：

过滤浓缩胡萝卜素的鉴定

（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的生长提供________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________。

【链接提升】

1．水蒸气蒸馏三种常用方法的原理相同，但原料位置不同

（1）水中蒸馏：

原料放于蒸馏容器的水中，水完全浸没原料。

（2）水上蒸馏：

容器中水的上方有筛板，原料置于筛板上，水量以沸腾时不浸湿原料为宜。

（3）水气蒸馏：

蒸馏容器下方有一排气孔，连接外源水蒸气，上方有筛板，筛板上面放原料。

三种方法中，水中蒸馏设备简单，成本低，易操作，而水上蒸馏和水气蒸馏时间短，出油率高。

2．三种提取方法的比较

提取

方法

水蒸气蒸馏法

压榨法

有机溶剂萃取法

实验

原理

利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来

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

跟踪训练　柑橘是重要的经济植物，橘皮中含有大量橘皮精油，具有很高的经济价值。

请回答下列相关问题：

（1）利用植物组织培养技术可以快速繁殖优良的柑橘种苗，常用________培养基进行培养，该培养基中除含有大量元素、微量元素和有机物等营养物质外，常常需要添加________________。

（2）植物组织培养过程需在无菌条件下进行，对该培养基进行灭菌的常用方法是________________，接种前需对外植体进行________处理。

（3）橘皮中贮藏了大量橘皮精油，由于橘皮精油的有效成分在水蒸气蒸馏时会________________，使用水中蒸馏法又会____________________，所以一般采用压榨法。

（4）采用压榨法提取橘皮精油时，存在多种因素影响出油率。

为了提高出油率，压榨前要对橘皮进行处理，将柑橘皮________，并用________浸泡。

第2讲　生物技术在其他方面的应用

考纲要求

三年考情

命题趋势

（1）酶的存在与简单制作方法

（2）酶活力测定的一般原理和方法

（3）酶在食品制造和洗涤等方面的应用

（4）制备和应用固定化酶

2013海南、江苏

2012广东、江苏

2011江苏

1.趋势分析：

联系果汁生产、加酶洗衣粉等生产生活实例，考查酶特性探究的实验分析与设计，植物组织培养的操作程序。

2．备考指南：

（1）利用实例分析法，理解果胶酶在果汁生产中的作用。

（2）利用列表比较法突破直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的内容。

（3）联系生长素和细胞分裂素的作用分析两者在植物组织培养中的作用。

（1）植物的组织培养

（2）蛋白质的提取和分离

（3）DNA的粗提取和鉴定

（4）PCR技术的基本操作和应用

2012江苏、山东

2011广东、江苏、上海

1．固定化细胞在使用上有什么要求？

2．凝胶色谱法的原理是什么？

考点一　酶的应用

（2013·高考江苏卷）下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是（　　）

A．可用包埋法制备固定化酵母细胞

B．反应产物对固定化酶的活性没有影响

C．葡萄糖异构酶固定前后专一性不同

D．固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应

[自主尝试]　________

【链接提升】

1．酶活性不等同于酶促反应速度

同等条件下的酶促反应速度的快慢可以表示酶活性的高低，但酶活性与酶促反应速度仍然是两个完全不同的概念，其影响因素也不完全相同，如酶的浓度、反应物的浓度可以影响反应速度，但不能影响酶的活性。

2．海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的影响

（1）海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠；

（2）浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少。

3．配制海藻酸钠溶液的注意事项

（1）海藻酸钠溶化时要用小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦煳；

（2）将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温，再与酵母细胞混合，避免高温杀死酵母细胞；

（3）固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠与酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。

跟踪训练　果胶酶主要用于果胶的分解，在果汁的生产等方面被广泛应用。

（1）霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量最大的酶制剂。

某科研小组为了筛选出果胶酶的高产菌株，进行了相关实验。

第一步：

取样。

如果你是该小组的成员，你会从果园中的____________________中去取样分离产果胶酶的菌株。

第二步：

制备培养基。

筛选果胶酶高产菌株的培养基，主要营养成分有水、果胶、硝酸钾、高碘酸（果胶的降解产物可以溶于高碘酸而在培养基上形成透明圈）等。

在该配方中，硝酸钾是微生物需要的

________________________________________________________________________。

为了便于分离纯化目的菌株，培养基中除了加入上述物质外，还必须加入__________。

培养基灭菌采用的最适方法是________________法。

第三步：

培养及筛选。

培养基上接种后，在30℃恒温箱中培养48h，挑选出____________________的菌落作为生产果胶酶的菌种。

从筛选出的微生物中分离提取的果胶酶通常需要检测______________，以确定其应用价值。

（2）在利用筛选出的霉菌进行生产时，科研人员发现影响果胶酶生产的因素有很多，并且它们之间还可能相互影响。

他们首先研究了温度对酶产量的影响，实验结果如图甲，然后又分别研究了碳源、氮源浓度（各五个水平）对生产的影响，得到图乙和丙。

①科研人员在研究碳源浓度对酶产量的影响时，应设定的培养温度是________，如果将温度控制在5℃，能否得到图乙所示图象？

________，原因是

______________________________________。

②在生产中他们根据上述研究结果，将各个变量都设定为最适条件，却发现酶的产量不是最高的，要想继续探究最佳的培养条件，他们该如何进一步进行实验：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

考点二　植物组织培养

（2012·高考新课标全国卷）为了探究6BA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6BA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。

培养基编号

浓度/mg·L－1

m/%

n/个

6BA

IAA

1

0.5

0

76.7

3.1

2

0.1

77.4

6.1

3

0.2

66.7

5.3

4

0.5

60.0

5.0

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，6BA属于__________________类生长调节剂。

（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“6BA”或“IAA”）。

【链接提升】

1．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

外植体

愈伤组织

丛芽

生根→移栽；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）

2.生长素与细胞分裂素使用顺序和用量比例的影响

（1）使用顺序不同，结果不同，具体如下：

使用顺序

实验结果

先使用生长素，后使用细胞分裂素

有利于细胞分裂，但细胞不分化

先使用细胞分裂素，后使用生长素

细胞既分裂又分化

同时使用

分化频率提高

（2）用量比例不同，结果也不同

跟踪训练　辣椒素是辣椒果实中普遍存在的一种生物碱，广泛用于食品保建、医药工业等领域。

辣椒素的获得途径如下图所示。

请回答下列问题。

（1）图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的________和________过程。

（2）所用的MS培养基主要成分应包括：

大量元素、微量元素、有机物（如甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素以及________等），还需要添加多种植物激素，如生长素和细胞分裂素。

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。

所用的培养基必须彻底灭菌，一般应采取的灭菌方法是

________________________________________________________________________。

（3）培养外植体的培养基一般是固体培养基，需要加入凝固剂________。

并且，在培养获得辣椒脱毒苗的过程中，除无菌操作外，还需要注意pH、________、________等条件的控制。

（4）图中第二条获得辣椒素途径：

用酶解法将愈伤组织分离成单细胞，再选择高产细胞系进行培养。

分散的细胞能快速增殖，提取的有效成分比从辣椒果实中提取更充分。

酶解法用到的酶有________酶和________酶。

（5）辣椒素是一种斥水亲脂、易溶于乙醇、丙酮等有机溶剂的化合物。

可以采用________法提取辣椒素，该方法需要对原材料进行________________，再用酒精、丙酮等浸泡，并利用________加热方法加热，加热瓶口安装回流冷凝装置，目的是____________________。

通过过滤获得滤液，若需获得辣椒素结晶，还需再对滤液加热蒸发出有机溶剂，这时可以直接使用________装置进行。

考点三　DNA和蛋白质技术

（2013·高考江苏卷）某同学用洋葱进行DNA粗提取和鉴定实验，操作错误的是（　　）

A．加入洗涤剂后用力进行快速、充分的研磨

B．用蛋白酶纯化过滤后的研磨液中的DNA

C．加入酒精后用玻璃棒轻缓搅拌

D．加二苯胺试剂摇匀后沸水浴加热

[自主尝试]　________

【链接提升】

1．DNA的粗提取和鉴定方法

（1）材料的选取：

选用DNA含量相对较高的生物组织。

（2）破碎细