高考生物二轮专题复习专题九生物技术实践.docx

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高考生物二轮专题复习专题九生物技术实践

专题九　生物技术实践

直击考纲1.酶在洗涤等方面的应用（A）。

2.制备和应用固相化酶（A）。

3.发酵食品加工的基本方法（A）。

4.微生物的分离和培养（A）。

5.实验：

（1）探究酶在洗涤方面的应用（b）；

（2）酵母细胞的固定化技术（b）；（3）腐乳的制作（a）；（4）果酒和果醋的制作（b）；（5）微生物的分离与培养（a）；（6）DNA的粗提取与鉴定（b）。

1．判断下列有关酶的研究与应用的叙述

（1）多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层（2011·江苏，15D）（　×　）

（2）嫩肉粉是以蛋白酶为主要成分的食品添加剂。

就酶的作用特点而言，室温下先与肉片混匀放置一段时间再炒熟的使用方法最佳（2009·广东文基，72D改编）（　√　）

（3）用含蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型的加酶洗衣粉好

（2010·江苏，3D）（　×　）

（4）棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤（2011·江苏，15C）（　×　）

（5）CaCl2溶液的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠（2010·江苏，25B改编）（　√　）

（6）利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件

（2009·江苏，3C）（　×　）

（7）利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物

（2009·江苏，3D）（　×　）（8）固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显（2009·江苏，3A）（　√　）

2．判断下列有关传统发酵技术的叙述

（1）在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长（2012·江苏，21A）（　√　）

（2）在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，让发酵装置接受光照并放在45℃处

（2010·北京，1AD）（　×　）

（3）在果酒和果醋制作过程中，果酒的制作过程是在缺氧条件下，而果醋整个制作过程一直处于有氧条件下（2010·江苏，7AC改编）（　×　）

（4）与果醋、果酒制作相比，腐乳的制作所需要的适宜温度最高，所用菌种为乳酸菌

（2011·江苏，3AC）（　×　）

（5）在腐乳制作过程中必须有能产生蛋白酶的微生物参与，所用豆腐的含水量为70%左右，水分过多腐乳不易成形（2008·江苏，17AB改编）（　√　）

3．判断下列有关微生物的分离与培养的叙述

（1）常用液体培养基分离获得细菌单菌落（2012·大纲全国，5B）（　×　）

（2）用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基，经高温、高压灭菌后倒平板

（2009·安徽，6A）（　√　）

（3）纯化菌种时，为了得到单菌落，常采用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法

（2011·新课标全国，39）（　√　）

（4）测定培养液中微生物数量，可选用显微镜直接计数法计数（2010·山东，34）（　√　）

4．判断下列有关DNA粗提取与鉴定的叙述

（1）用菜花替代鸡血作为实验材料进行“DNA的粗提取与鉴定”，其实验操作步骤相同

（2011·江苏，19D改编）（　×　）

（2）用不同浓度NaCl溶液反复溶解与析出DNA可去除蛋白质（2009·江苏，23B）（　√　）

（3）利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，将丝状物溶解在2mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色（2011·江苏，19C）（　×　）

重点一　酶的应用

1．加酶洗衣粉的洗涤原理

2．直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的差异

技能点拨

影响酶活性的因素、酶的用量及应用实验探究时注意的问题

（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。

（3）探究最适温度时，pH为无关变量；探究最适pH时，温度最好为最适温度。

（4）探究果胶酶的最适用量时，所测出的最适用量指在本实验的温度、pH等条件下测出的，因而果胶酶的最适用量应标明温度和pH。

（5）探讨加酶洗衣粉的最适温度要根据生活中的实际情况，合理设置温度梯度。

（6）在使用加酶洗衣粉时不但要考虑最佳洗涤效果条件，还要考虑到酶的专一性和洗涤成本的问题。

对位训练

1．某同学进行苹果汁制作实验，工艺流程如下图所示：

请回答：

（1）图中用KMnO4溶液浸泡苹果的目的是________。

黑曲霉提取液中含有的________可水解果胶，从而使果汁澄清。

固定化柱中填充的石英砂通过________方式将酶固定化，酶液固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去______________________。

（2）实验中，操作流程A和B的先后顺序为____________。

在苹果汁澄清过程中，如有浑浊的现象应关闭的流速调节阀是____________。

要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否有果胶，可取一定量的果汁与等量的____________混合，如果出现____________现象，说明果胶还没有被完全水解。

为使果胶完全水解，应将流速调____________。

（3）实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验，说明固定化酶可被________使用。

答案　

（1）消毒　果胶酶　吸附　未被固定的酶等　

（2）先A后B　阀2　乙醇　浑浊（沉淀）　慢　（3）重复

解析　

（1）KMnO4具有杀菌消毒作用，可杀死苹果表面的杂菌，苹果汁中因含有果胶等使其浑浊，用果胶酶处理可使果胶水解，使果汁澄清。

石英砂具有吸附作用，可通过吸附法将酶固定，用蒸馏水洗涤时未固定的酶可随蒸馏水流走。

（2）具体操作时，先提取果胶酶，再将果胶酶放入待处理的果汁中，使果汁澄清。

因酶具有高效性和反应前后化学性质不发生改变的性质，故果汁澄清的过程中，不需要连续加酶。

果胶中的果胶酸钙能与乙醇形成沉淀，故可用乙醇鉴定果汁中的果胶。

如有浑浊现象，说明果汁中仍有果胶存在，应控制阀2的流速，减少果汁处理量。

（3）酶固定化后，便于与反应物和产物分离，可反复利用，提高利用率。

2．加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。

请回答下列问题：

（1）由图推知，该实验的目的是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）下表是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗涤效果的实验记录，请据表回答：

①该实验设计体现了____________________原则。

②若实验组1号洗净所需时间接近7分钟，最可能的原因是________________。

（3）下列衣料不适宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤的有________。

①棉织品②毛织品

③腈纶织品④蚕丝织品

（4）根据以上实验结果，写出两项提高加酶洗衣粉效果的措施。

________________________________________________________________________。

答案　

（1）探究温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响　

（2）①对照、单一变量　②酶失活　（3）②④　（4）用温水浸泡；延长浸泡时间；增加洗衣粉的用量等

解析　

（1）分析曲线图，横坐标是碱性蛋白酶含量，纵坐标表示去污力，图中的两条曲线自变量除碱性蛋白酶含量外，还有温度，故该实验的目的是探究温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响。

（2）分析表格，1与2、3与4形成加酶与否的对照，1与3、2与4形成温度不同的对照，体现了对照原则和单一变量原则。

实验组1号为45℃加酶洗衣粉组，正常洗净时间为4分钟，若接近7分钟则与实验组2号结果相同。

2号是不加酶的普通洗衣粉组，所以原因很可能是酶失活。

（3）毛织品和蚕丝织品均为蛋白质类织品，不宜使用加蛋白酶的洗衣粉洗涤。

（4）从实验记录表中可看出，45℃时的效果比5℃时好，用温水浸泡会提高酶的活性，延长浸泡时间可使酶与污物充分接触，适当增加酶浓度无疑会提高分解污物的速率。

重点二　微生物在传统发酵技术中的应用

技能点拨

1．果酒和果醋的制作要注意温度、气体和发酵时间的控制。

2．腐乳制作中盐、酒和各种香辛料的作用有共同之处：

既具有调味作用，也具有杀菌防腐的作用。

对位训练

3．人类利用微生物发酵制作果酒、果醋、泡菜的历史源远流长。

请回答下列问题：

（1）果酒的制作离不开酵母菌。

酵母菌是一类________（呼吸类型）微生物。

在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，其反应式为________________。

在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸，其反应式为________________________________________________________________________。

（2）温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。

20℃左右最适合酵母菌繁殖，酒精发酵时一般将温度控制在________。

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。

在发酵过程中，随着酒精度数的提高，红葡萄皮的色素也进入发酵液，使葡萄酒呈现深红色。

在______________的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物却因无法适应这一环境而受到抑制。

（3）醋酸菌是一种好氧细菌，只有当氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动。

在变酸的酒的表面观察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。

实验表明，醋酸菌对氧气的含量________________。

当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成________；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为________，再进一步转变为________。

醋酸菌的最适生长温度为______________________。

（4）果汁发酵后是否有酒精产生，可以用化学试剂________来检验。

在酸性条件下，该试剂与酒精反应呈现______色。

答案　

（1）兼性厌氧　C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O　C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2　

（2）18～25℃　缺氧、呈酸性　（3）特别敏感　醋酸　乙醛　醋酸　30～35℃　（4）重铬酸钾　灰绿

解析　

（1）酵母菌的呼吸类型是兼性厌氧型；在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，其反应式为C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O；在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸，其反应式为C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2。

（2）酒精发酵时一般将温度控制在18～25℃；在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物却因无法适应这一环境而受到抑制。

（3）实验表明，醋酸菌对氧气的含量特别敏感；当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再进一步转变为醋酸；醋酸菌的最适生长温度为30～35℃，所以由酒精发酵转为醋酸发酵时，需要升高温度，并通入无菌空气。

（4）果汁发酵后是否有酒精产生，可以用化学试剂重铬酸钾来检验，在酸性条件下，该试剂与酒精反应呈现灰绿色。

4．葡萄收获的季节性较强，并且不易运输，易腐烂变质。

为了解决上述问题且满足不同人群的需求，可以将其加工制作成果汁、果酒、果醋等。

如图是简单的生产流程，结合所学知识回答下列问题：

（1）果胶酶能够提高葡萄的出汁率并使浑浊的果汁变得澄清，其原因是____________________________________________。

生产果汁时，为了使果胶酶得到充分的利用，节约成本，需要控制好______________。

（2）果酒的制作离不开酵母菌。

在葡萄酒的自然发酵过程中，起主要作用的是______________________。

温度是酵母菌生长和发酵的重要条件，在酵母菌的酒精发酵过程中，一般将温度控制在________________。

（3）果酒的制作需要醋酸菌。

醋酸菌是一种好氧细菌，只有当氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动。

当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成________________；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为________________，再进一步转变为________________。

（4）从发酵条件看，果酒和果醋的制作过程的不同之处主要是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层　酶的用量　

（2）附着在葡萄皮上的野生型酵母菌　18～25℃　（3）醋酸　乙醛　醋酸　（4）果酒制作需无氧条件，果醋制作需要充足的氧气

解析　

（1）植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，果胶酶能够分解果胶，瓦解植物细胞壁及胞间层，因酶具有高效性，果胶酶不宜过多要控制好量。

（2）在葡萄酒自然发酵中起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌，温度一般控制在18～25℃。

（3）当氧气、糖源充足时，醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸，缺少糖源时，可将乙醇变为乙醛，再进一步转化为醋酸。

重点三　微生物的利用

1．微生物的培养

（1）无菌技术：

主要包括消毒和灭菌。

①消毒方法：

常用煮沸消毒法、巴氏消毒法。

②常用灭菌方法：

灼烧灭菌——接种环、接种针等金属器具；干热灭菌——主要针对玻璃器皿等；高压蒸汽灭菌——主要针对培养基等。

（2）如图为倒平板操作过程，操作时要待培养基冷却至50_℃左右时，在酒精灯火焰附近进行。

制备固体培养基最后要将平板倒置，其主要目的是防止培养皿盖上的水珠滴入培养基造成污染。

（3）平板划线操作

（4）稀释涂布平板法：

先将菌液进行一系列梯度稀释后涂布平板，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，从而在培养基表面形成单个菌落。

如图所示：

技能点拨　

（1）平板划线操作的注意事项

①每次划线之前都需要灼烧接种环灭菌。

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划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。

（2）平板划线法中的“连续划线”及稀释涂布平板法中的“系列稀释”目的是一样的，都是为了保证菌种在培养基中单个分布（平板划线法中最后一次划线的末端处的菌种最纯）。

2．某种微生物的分离与计数

（1）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。

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。

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。

（2）计数

①土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

a．筛选菌株：

利用以尿素为唯一氮源的选择培养基筛选菌株。

b．计数方法：

活菌计数法和显微镜直接计数法。

前者为了增强实验的说服力和准确性，则需设置重复组，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。

c．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

a．实验原理

即：

可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

b．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

技能点拨　

（1）分离微生物所用的选择培养基一定是固体培养基，因为菌落只能在固体培养基上生成。

（2）平板划线法只适用于微生物的提纯，不适合进行计数，并且在最后一次划线的末端处的菌种最纯。

（3）分离能分解纤维素的微生物时，有时需要进行选择培养，选择培养的目的是增大选择对象在样液中的浓度，以确保用刚果红染色法鉴别时确实能得到所需菌种。

对位训练

5．（2013·新课标全国卷Ⅱ，39）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__________。

答案　

（1）划线　稀释涂布（或涂布）　

（2）涂布　（3）敏感　不敏感　该致病菌对C的敏感性比A的弱　耐药菌　（4）A

解析　微生物纯化的方法主要为平板划线法和稀释涂布平板法。

根据微生物的特点对其进行一系列浓度梯度稀释，然后用涂布法接种于固体培养基表面，然后在适宜条件下培养；抗生素是由真菌产生的，可以抑制生长、繁殖或杀死细菌等致病菌的一类物质，含A的滤纸片周围出现透明圈，说明有抗生素A的地方该致病菌受到抑制；B的周围没有透明圈，说明致病菌对抗生素B不敏感，通过C的透明圈要比A的透明圈小，说明该致病菌对C的敏感性比A的弱；D出现了透明圈，说明该致病菌对D敏感，但是在透明圈上出现一个菌落，又排除杂菌污染，判断此菌落的微生物对抗生素D产生了耐药性。

根据以上分析，为达到抗菌的目的，最好选用抗生素A。

6．请回答下列与微生物有关的问题：

（1）微生物的分布：

能降解某种除草剂（一种难以降解的含氮有机物）的细菌主要分布在__________________的土壤中。

（2）微生物的消毒和灭菌：

在菊花组织培养中，对外植体常用________________和氯化汞进行消毒；在微生物培养中，对培养基常用______________法进行灭菌。

（3）微生物的应用：

在葡萄酒的自然发酵过程中，运用吸附在葡萄皮上的野生型________发酵产生酒精。

（4）微生物的接种：

微生物接种的方法很多，最常用的是下面图示中A、B两种方法。

常用来统计样品活菌数目的方法是[　]________________。

（5）微生物的计数：

运用活菌计数法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（6）微生物的鉴定：

要从土壤样液中筛选出能降解该除草剂的细菌（已知该除草剂在水中溶解度低，含一定量该除草剂的培养基不透明）。

设计培养基配方时，从用途来看，除加入必需的营养成分外，还应________________；从物理性质来看，还应加入________。

接种培养后，依据培养基中是否产生________来筛选能降解该除草剂的细菌。

答案　

（1）长期使用该除草剂　

（2）酒精　高压蒸汽灭菌　（3）酵母菌　（4）A　稀释涂布平板法　（5）当两个或多个细菌连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落　（6）以该除草剂为唯一氮源（或“在无氮培养基中添加该除草剂”）　琼脂　透明圈

解析　

（1）能降解某种除草剂（一种难以降解的含氮有机物）的细菌主要分布在长期使用该除草剂的土壤中，这是由于长期使用该除草剂，选择出了能分解利用该除草剂的变异类型细菌。

（2）对外植体常用酒精和氯化汞进行消毒；在微生物培养中，对培养基常用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。

（3）在葡萄酒的自然发酵过程中，运用吸附在葡萄皮上的野生型酵母菌发酵产生酒精。

（4）方法A是稀释涂布平板法，方法B是平板划线法，两种方法都可以用于分离微生物，但要统计样品活菌数目应该用稀释涂布平板法。

（5）当两个或多个细菌连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，所以运用活菌计数法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。

（6）要从土壤样液中筛选出能降解除草剂的细菌，设计培养基配方时，从用途来看，除加入必需的营养成分外，还应以该除草剂作为唯一氮源；从物理性质来看，还应加入琼脂，这样便于观察形成透明圈的情况；接种培养后，依据培养基中是否产生透明圈来筛选能降解该除草剂的细菌。

重点四　DNA的粗提取与鉴定技术

DNA的粗提取与鉴定

（1）实验原理

①DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，其中在物质的量浓度为0.14_mol/L时最低。

②DNA不溶于酒精，但是细胞中的一些有机物如某些蛋白质则溶于酒精，因此可以用酒精提纯。

③DNA遇二苯胺（沸水浴）会被染成蓝色，因此，二苯胺可用来鉴定DNA分子。

（2）实验流程

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。

对位训练

7．（2013·江苏卷，4）某同学用洋葱进行DNA粗提取和鉴定实验，下列操作错误的是（　　）

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

答案　A

解析　本题可用排除法进行解答。

破碎植物细胞时，加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫，不利于后续步骤的操作，A错误。

8．将粗提取的DNA丝状物分别加入0.14mol/LNaCl溶液、2mol/LNaCl溶液、体积分数为95%的酒精溶液中，然后用放有纱布的漏斗过滤，分别得到滤液P、Q、R以及存留在纱布上的黏稠物p、q、r，其中由于含DNA少可以丢弃的是（　　）

A．P、Q、RB．p、q、r

C．P、q、RD．p、Q、r

答案　C

解析　DNA在0.14mol/LNaCl溶液中溶解度最小，过滤后DNA在黏稠物p中，可以丢弃P；DNA在2mol/LNaCl溶液中溶解过滤后，DNA在滤液中，可以丢弃q；DNA不溶于体积分数为95%的酒精溶液，所以过滤后DNA在黏稠物r中，可以丢弃R。

网络小结

1．为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成3等份，进行3组实验。

甲、

乙组在洗衣粉中加入1种或2种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍，其他实验条件均相同，下表为实验记录。

请回答下列问题。

（1）提高洗衣粉去污能力的方法有__________________，甲组在洗衣粉中加入了____________，乙组在洗衣粉中加入了______________________。

（2）甲、乙两组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有________。

（3）如果甲、乙和丙3组均在水温为80℃时洗涤同一种污渍，请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由：

________________