届高三生物二轮复习 专题突破九 第2讲 生物技术在其他方面的应用强化训练.docx

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届高三生物二轮复习专题突破九第2讲生物技术在其他方面的应用强化训练

第2讲　生物技术在其他方面的应用

　2016高考导航——适用于全国卷Ⅱ

考纲要求

高考印证

备考策略

2013

2014

2015

1．从生物材料中提取某些特定的成分

T39

本部分高考命题有以下特点：

1．非选择题

2．直考教材类

3．植物组织培养的原理和过程

4．植物有效成分提取方法的选择

2．植物的组织培养

[高考回放]

（2015·高考全国卷Ⅱ，T39,15分）回答与胡萝卜素有关的问题：

（1）胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是__________（填“α胡萝卜素”、“β胡萝卜素”或“γ胡萝卜素”），该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子________，后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症，该疾病称为________，胡萝卜素是________（填“挥发性”或“非挥发性”）物质。

（2）工业生产上，用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时，________（填“需要”或“不需要”）将新鲜的岩藻干燥。

（3）现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂，应选用其中的________作为胡萝卜素的萃取剂，不选用另外一种的理

由是________________________________________________________________________

____________________。

解析：

（1）胡萝卜含有的胡萝卜素有三类，其中最主要的是β胡萝卜素，β胡萝卜素在人体内可以转变成维生素A，维生素A缺乏会导致夜盲症。

胡萝卜素是非挥发性物质。

（2）胡萝卜素的提取一般采用萃取法，萃取前需要对材料进行干燥处理，以提高萃取的效率。

（3）萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有很高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶，如乙酸乙酯。

乙醇是水溶性有机溶剂，因萃取过程中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它作萃取剂。

答案：

（1）β胡萝卜素　维生素A　夜盲症

非挥发性　

（2）需要　（3）乙酸乙酯　萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇为水溶性有机溶剂（其他合理答案也可）

[学生用书P99]

1．植物组织培养

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

2．植物有效成分的提取

物质

方法

原理

步骤

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带出来

水蒸气蒸馏→分离油层（加NaCl）→除水过滤（加无水Na2SO4）

橘皮精油

压榨法

通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油

石灰水浸泡、漂洗→压榨、过滤、静置→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

粉碎、干燥→萃取、过滤→浓缩

命题点1　植物组织培养

　　[学生用书P100]

　如图是植物组织培养过程示意图，请回答有关问题：

外植体

愈伤组织

长出丛芽

生根

移栽成活

（1）外植体若是菊花茎段组织，则在配制MS固体培养基时，________（填“必需”或“不必”）添加植物激素。

（2）外植体若是月季的花药，则图中的①过程________（填“需要”或“不需要”）光照，而经②③④过程培养出的植物一般称为________植株。

该植株产生的途径除了图中所示外，还可以是花粉通过________阶段发育而来。

（3）外植体若是菊花的根尖组织，则在正常环境下培养成的新菊花植株叶片的颜色是________，该过程体现了植物细胞具有________。

（4）植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂和分化的关键性激素，在植物组织培养过程中：

①若先使用细胞分裂素，后使用生长素，实验结果是细胞__________________________。

②当同时使用这两种激素时，生长素用量比细胞分裂素用量的比值________（填“高”、“低”或“适中”）时，促进愈伤组织的形成。

[解析]　

（1）由于菊花茎段的组织培养比较容易，因此在配制MS固体培养基时，不必添加植物激素。

（2）图中的①过程表示脱分化，花药培养的脱分化过程中不需要光照。

通过花药离体培养获得的是单倍体植株。

该植株产生的途径除了图中所示外，还可以是花粉通过胚状体阶段发育而来。

（3）外植体若是菊花的根尖组织，由于植物细胞具有全能性，根尖细胞具有全套的遗传物质，则在正常环境下培养成的新菊花植株叶片的颜色是绿色。

（4）①植物中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。

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，分化频率高。

在植物组织培养过程中，若先使用细胞分裂素，后使用生长素，实验结果是细胞既分裂也分化。

②生长素用量与细胞分裂素用量，比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化，抑制根的形成；比例适中时，促进愈伤组织的生长。

[答案]　

（1）不必　

（2）不需要　单倍体（花粉）　胚状体

（3）绿色　全能性　（4）①既分裂也分化　②适中

1．MS培养基中的营养物质包括

大量元素、微量元素和有机物，其主要营养物质为无机盐。

2．植物组织培养的关键环节

脱分化和再分化。

3．生长素和细胞分裂素

是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。

（1）生长素与细胞分裂素的使用顺序不同，培养物的发育方向不同。

（2）生长素与细胞分裂素的用量比例影响培养物的发育方向。

4．产生花粉植株的途径

可通过愈伤组织或胚状体两种途径。

5．鉴定花粉发育期的方法

醋酸洋红法和焙花青—铬矾法。

1．（2015·黑龙江大庆市质检）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，应采取的灭菌方法是

________________________________________________________________________。

（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________________________。

解析：

（1）将外植体培养成愈伤组织，属于脱分化过程，再生根、芽为再分化过程。

（2）固体培养基的凝固剂多为琼脂。

利于芽分化的激素比例为生长素低于细胞分裂素，高压蒸汽灭菌可以杀死环境中的一切细胞、芽孢、孢子。

（3）体积分数为70%的酒精可以杀死外植体表面的微生物。

植物细胞间质为果胶和纤维素，可以用果胶酶和纤维素酶使愈伤组织分散为单个细胞。

（4）冷凝可以防止有机溶剂的挥发。

答案：

（1）脱分化（或去分化）　再分化　

（2）琼脂　低　高压蒸汽灭菌　（3）70%　果胶酶　（4）防止有机溶剂的挥发

2．下图表示菊花的嫩枝和月季的花药离体培养过程，请据图回答下面的问题：

（1）对菊花来说，要选取________的嫩枝来进行组织培养。

对月季来说，适宜花粉培养的时期是________期。

为确定花粉是否处于该时期，最常用的方法是________________。

（2）在培养花粉的培养基中要加入一定的植物激素，常用的植物激素有________________。

（3）某同学在培养过程中发现培养基上感染了几种细菌。

若在以尿素为唯一氮源的培养基中加入________指示剂培养几种菌后，指示剂变红就可以鉴定其中含有能够分解尿素的细菌。

为了避免其他微生物对培养造成的影响，所以在进行接种时应注意________。

①接种室要消毒　②只要戴口罩，操作时便可说话　③外植体可预先用体积分数为70%的酒精浸泡，取出用无菌水冲洗后，再用0.1%的氯化汞溶液消毒，并用无菌水冲洗干净　④接种操作要在酒精灯火焰旁进行　⑤接种完毕应立即盖好瓶盖

A．①②③④⑤B．①②③④

C．①③④⑤D．②③④⑤

（4）月季的花药培养与菊花的嫩枝组织培养不同，从植株产生的途径来说，花粉植株产生的途径除了图中所示外，还可以通过胚状体阶段发育而来，这两种发育途径的差别主要取决于________________________________________________________________________。

（5）不同植物对各种条件的要求往往不同，进行菊花组织培养一般将温度控制在________℃，并且对光照的控制为________________。

解析：

（1）植物组织培养法获取菊花植株时选用的材料一般是生长旺盛的嫩枝。

月季的花药培养中选择单核期的花药离体培养，成功率最高，确定花粉发育期最常用的方法是醋酸洋红法。

（2）在培养花粉的培养基中要加入细胞分裂素和生长素。

（3）在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，培养某几种细菌后，如果pH升高，指示剂将变红，可知道其中含有能够分解尿素的细菌。

（4）月季的花药培养与菊花的嫩枝组织培养不同，从植株产生的途径来说，花粉植株的产生一般有两种途径：

一种是花粉通过胚状体阶段发育为植株；另一种是花粉在诱导培养基上先形成愈伤组织，再将其诱导分化成植株。

这两种发育途径的差别主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。

答案：

（1）生长旺盛　单核　醋酸洋红法　

（2）细胞分裂素和生长素　（3）酚红　C　（4）培养基中激素的种类及其浓度配比　（5）18～22　每天12小时光照

植物组织培养过程需要无菌技术

（1）培养基用高压蒸汽灭菌法。

（2）外植体需要利用酒精和HgCl2消毒。

（3）接种要在酒精灯火焰附近进行。

命题点2　植物有效成分的提取

　　[学生用书P101]

　请回答下列与实验室提取芳香油有关的问题：

（1）提取植物芳香油时可采用的方法有萃取法、________和________。

（2）玫瑰油被称为“液体黄金”，是世界香料工业中不可取代的原料，多用于制造高级香水等化妆品。

下图表示提取玫瑰油的流程，其中A表示____________；B表示____________，其中加入NaCl的作用是______________________。

（3）植物芳香油溶解性的特点是不溶于________，易溶于________，因此可用其作为提取剂来提取植物芳香油。

（4）柠檬油是一种广谱性的杀虫剂，通常以柠檬花与柠檬果皮为原料进行提取，但方法不同，其中以柠檬果皮为原料时常采用________法提取柠檬油。

[解析]　

（1）提取植物芳香油时可采用的方法有压榨法、蒸馏法、萃取法。

（2）因为水和芳香油沸点不同，可利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又会重新分出油层和水层，因此，一般采用的提取玫瑰油的方法是水蒸气蒸馏法。

A表示水蒸气蒸馏，B表示无水硫酸钠，加入NaCl会增加盐的浓度，使油和水出现明显的分层。

（3）植物芳香油不溶于水，易溶于有机溶剂。

（4）以柠檬果皮为原料时常采用压榨法。

[答案]　

（1）蒸馏法　压榨法（两空答案顺序可颠倒）

（2）水蒸气蒸馏　无水硫酸钠　增加盐的浓度，使油和水出现明显的分层

（3）水　有机溶剂

（4）压榨

1．依据植物有效成分的特性选择提取方法

（1）提取挥发性强的植物芳香油：

蒸馏法。

（2）提取易溶于有机溶剂的植物有效成分：

萃取法。

（3）提取原料中含量高的植物有效成分：

压榨法。

2．物质分离的方法

（1）分离油水混合物可以采用分液的方法。

（2）除去压榨液中的固体物和残渣通常采用过滤的方法。

（3）除去液体中质量较小的固体残留物通常采用离心的方法。

（4）除去芳香油中的残留水分常采用加入无水硫酸钠后过滤的方法。

（5）除去不易挥发的植物有效成分中的有机溶剂常采用蒸馏法。

1．五年前小明家承包了一大片荒山，购买、种植了无子柑橘苗。

今年，无子柑橘喜获丰收。

小明家将无子柑橘一部分销售；一部分橘瓤制作橘子酒，橘皮用作提取橘皮精油。

请对下列问题作出回答：

Ⅰ.利用橘瓤制作橘子酒过程：

橘子去皮→橘瓤榨汁→接种→酒精发酵→橘子酒

（1）整个过程要防止杂菌污染，做好消毒、灭菌操作。

灭菌是指使用强烈的理化因子杀死物体内外________。

（2）微生物接种最常用的方法是平板划线法和__________________。

Ⅱ.利用橘皮提取橘皮精油具体操作流程：

→

→

→

→

→

→橘皮油

（3）①步之前对橘皮的处理是________。

（4）压榨是个机械加压过程，要求是既要将原料压紧，防止原料滑脱，又要________________。

（5）⑥步用________过滤。

（6）橘皮精油的提取之所以不采用水蒸气蒸馏法，是因为水中蒸馏会导致原料焦糊和________________等问题。

解析：

（1）灭菌是指使用强烈的理化因子杀死物体内外所有微生物，包括芽孢和孢子。

（2）微生物接种最常见的方法是平板划线法和稀释涂布平板法。

（3）利用橘皮提取橘皮精油的过程中，用石灰水浸泡橘皮之前要先干燥去水。

（4）压榨是个机械加压过程，要求是既要将原料压紧，防止原料滑脱，又要将油分挤压出来。

（5）过滤需要

用滤纸。

（6）橘皮精油的提取之所以不采用水蒸气蒸馏法，是因为水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分部分水解等问题。

答案：

（1）所有微生物，包括芽孢和孢子　

（2）稀释涂布平板法　（3）干燥去水　（4）将油分挤压出来　（5）滤纸　（6）有效成分部分水解

2．（2015·吉林实验中学第三次质检，T39）回答下列有关从生物材料中提取某些特定成分的问题：

（1）薄荷油和玫瑰精油的化学性质相似，因此适合选用________法来提取。

用此方法收集到的液体________（是/不是）纯的薄荷油，原因是

________________________________________。

在此过程中，影响薄荷油提取量的主要因素有________和________。

（2）从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是________法。

用这种方法提取胡萝卜素的主要步骤是：

粉碎、干燥、萃取、________、________。

（3）如图是某同学对萃取的胡萝卜素样品所做的鉴定实验的结果。

图中实验组是________，实验得出的结论是____________。

解析：

（1）薄荷油和玫瑰精油都是芳香油，易挥发、难溶于水、化学性质稳定，因此可用水蒸气蒸馏法进行提取。

由于薄荷油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物，不是纯的薄荷油。

蒸馏温度太高、时间太短，产品品质就比较差。

（2）胡萝卜素易溶于有机溶剂，可用有机溶剂进行萃取，步骤是：

粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩。

（3）胡萝卜素萃取后溶于有机溶剂，图中实验组是B、C，对照组是A、D。

答案：

（1）水蒸气蒸馏　不是　薄荷油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物　蒸馏时间　蒸馏温度

（2）萃取　过滤　浓缩

（3）B、C　萃取样品中不含β胡萝卜素

（建议用时：

45分钟）

1．（原创题）下图表示金花茶茎段的离体培养过程。

请回答下列问题：

（1）金花茶组织培养利用的原理是________________，常用的一种培养基是________________。

在该培养基配制好后，常需要添加________________。

（2）在接种前需要对金花茶茎段进行________。

为确定培养基是否灭菌彻底，检测的方法是将未接种的培养基

________________________________________________________________________。

若用金花茶的花药进行离体培养，从花粉粒的选择上看，应选择________期的花粉粒为宜。

（3）某人在探究植物激素对细胞脱分化和再分化的影响实验时，得到如下实验结果：

①只有细胞分裂素时，组织块产生愈伤组织；②细胞分裂素＝生长素时，愈伤组织不分化；③细胞分裂素>生长素时，愈伤组织分化出芽；④细胞分裂素<生长素时，愈伤组织分化出根。

由实验结果，你能得出的结论是

____________________________________________________________________。

解析：

（1）植物组织培养利用的原理是植物细胞的全能性，其常用的一种培养基是MS固体培养基。

在配制好的培养基中，常常需要添加植物激素，其中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。

（2）接种前，需要对茎段（外植体）进行消毒处理。

为确定培养基是否灭菌彻底，可将未接种的培养基在适宜环境中放置一段时间，并观察培养基上是否有菌落出现，若有则证明培养基灭菌不彻底。

一般来说，在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧，花粉培养成功率最高。

单核期以前的花药质地幼嫩，极易破碎；单核期以后的花药所在植株的花瓣已有些松动，材料不易消毒。

（3）根据结果①可知，细胞分裂素可调节组织块产生愈伤组织；根据结果②③④可知，细胞分裂素和生长素含量不同，调节愈伤组织的分化方向不同。

答案：

（1）植物细胞的全能性　MS固体培养基　植物激素　

（2）消毒　在37℃恒温箱中放置24小时（或在适宜温度下放置一段时间）后，观察是否有菌落出现　单核

（3）植物激素的种类和含量不同，对愈伤组织的形成和分化的影响不同

2．（2015·广西桂林高三质检）蓝莓果实富含花青素，其具有抗氧化、抗衰老、抗肿瘤等功效，被广泛用于食品保健、医药工业等领域。

下图所示为蓝莓花青素初提取液的获得途径。

请回答下列问题：

（1）培养蓝莓外植体的培养基中常用的凝固剂是________。

图中①和②分别表示蓝莓组织培养中细胞的________和________过程。

（2）图中步骤“乙醇浸取”包括了________过程，该过程宜采用________方式加热以防止温度过高；步骤“过滤”的目的是________。

在提取蓝莓花青素的过程中，萃取加热时需安装冷凝回流装置，其目的是________________。

水蒸气蒸馏法________（填“适合”或“不适合”）用于花青素的提取，原因是________________________。

（3）蓝莓果实还可以用来制作蓝莓酒。

在制作蓝莓酒的过程中使用的微生物是________，发酵的温度应控制在________℃的范围内。

在发酵过程中要先通气后密封，先通气的原因是________________________。

解析：

（1）制作植物组织培养所用的培养基时，需向培养基中加入琼脂进行凝固，并采用高压蒸汽法进行灭菌；离体的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程为植物细胞的脱分化，脱分化产生的愈伤组织重新分化成根或芽等器官，即再分化。

（2）图中“乙醇浸取”步骤包括乙醇的浸泡和萃取过程，由于萃取剂往往具有挥发性，直接使用明火加热易燃烧、爆炸，故常采用水浴加热，萃取后需将原料中的固体物滤去。

为了防止加热时乙醇（或有机溶剂）的挥发，需要在加热瓶口安装冷凝回流装置。

水蒸气蒸馏法是提取植物芳香油的常用方法，其原理是利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又会重新分出油层和水层。

（3）果酒制作离不开酵母菌，酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧条件下进行有氧呼吸，大量繁殖；在无氧条件下进行酒精发酵。

酒精发酵时，一般将温度控制在18～25℃的范围内。

答案：

（1）琼脂　脱分化（或去分化）　再分化

（2）浸泡和萃取　水浴　滤去不溶物　防止有机溶剂挥发　不适合　花青素为非挥发性物质，不能随水蒸气蒸馏出来

（3）酵母菌　18～25　酵母菌在有氧条件下大量繁殖，增加菌种数量

3．（2015·云南昆明高三模拟）根据下面的实验装置图（图甲、乙）和果酒的生产工艺流程简图（图丙）回答问题：

（1）图甲所示装置可用于提取________（填“橘皮精油”、“玫瑰精油”或“胡萝卜素”）。

（2）制作果酒时可选用图乙的装置。

为适当提高果酒的生产速率，进气口应________________，排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连，这样做的原因是________________。

（3）图丙为樱桃果酒生产工艺流程简图。

樱桃榨汁前需要除去果柄，此操作是在冲洗之________（填“前”或“后”）进行的。

（4）从微生物培养的角度分析，樱桃果汁能够为酵母菌的生长提供水、无机盐和________________。

樱桃果酒制作是否成功，发酵后可在酸性条件下用________溶液来鉴定。

在酒精发酵旺盛时，醋酸菌________（填“能”或“不能”）将果汁中的糖发酵成醋酸。

解析：

（1）图甲是蒸馏装置，应是用于提取玫瑰精油的装置，橘皮精油用压榨法，胡萝卜素提取用萃取法。

（2）酵母菌是兼性厌氧型生物，为适当提高果酒的生产速率，进气口应先打开让酵母菌进行繁殖，然后关闭可以保证酵母菌进行无氧发酵产生酒精；排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连，这样做的原因是既可以放气，又可防止污染。

（3）在制作樱桃果酒的过程中，应在冲洗樱桃之后再除去果柄，以避免除去果柄时引起樱桃破损，增加被杂菌污染的机会。

（4）从微生物培养的角度分析，樱桃果汁能够为酵母菌的生长提供水、无机盐和碳源、氮源等必需的营养物质；樱桃果酒制作是否成功，发酵后可在酸性条件下用重铬酸钾溶液进行检测，如果出现灰绿色则说明有酒精的产生；当氧气、糖源都充足时，醋酸菌可将果汁中的糖分解成醋酸，在酒精发酵旺盛时，因为是无氧条件，而醋酸菌是需氧型微生物，所以醋酸菌此时不能存活，也就不能将果汁中的糖发酵成醋酸。

答案：

（1）玫瑰精油

（2）先打开后关闭　既可以放气，又可防止污染

（3）后

（4）碳源、氮源　重铬酸钾　不能

4．（2015·甘肃兰州调研）野菊花气味芬芳，具有清热解毒的功效，可用来制备芳香油，制备原料可从通过植物组织培养技术所获得的大量菊花中选取。

（1）菊花的组织培养需在________培养基上进行，选取______________冲洗干净，用无菌吸水纸吸干外植体表面的水分，放入体积分数为70%的________中摇动2～3次。

（2）外植体经过________过程培育成植株幼苗，该过程的关键激素是________。

（3）接种操作需在________旁进行，每次使用完器械后，需采用________法灭菌。

（4）菊花精油具有易挥发，难溶于水，化学性质稳定的特点，适合采用________法提取。

当蒸馏瓶中的原料和水一定时，蒸馏过程中影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和________。

（5）如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会________，原因是________________________________________________________________________

______________________。

解析：

（1）植物组织培养所用培养基为MS培养基。

进行菊花的组织培养时选择生长旺盛的嫩枝，用体积分数为70%的酒精进行消毒。

（2）植物组织培养的过程包括脱分化和再分化，需在培养基中按一定比例添加细胞分裂素和生长素。

（3）在接种过程中为了避免杂菌污染，需在酒精灯火焰旁进行，每次接种后，需对接种用的器械进行灼烧灭菌。

（4）制备菊花精油时采用水蒸气蒸馏法，蒸馏时许多因素都会影响产品的品质，如蒸馏温度、时