高考生物突破大二轮全国非课改通用版 课件讲义专题九 生物技术实践.docx
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高考生物突破大二轮全国非课改通用版课件讲义专题九生物技术实践
专题九 生物技术实践
[考纲要求] 1.微生物的分离和培养。
2.某种微生物数量的测定。
3.培养基对微生物的选择作用。
4.利用微生物发酵来生产特定产物及微生物在其他方面的应用。
5.酶活力测定的一般原理和方法。
6.酶在食品制造和洗涤等方面的应用。
7.制备和应用固相化酶。
8.从生物材料中提取某些特定的成分。
9.运用发酵加工食品的基本方法。
10.测定食品加工中可能产生的有害物质。
11.蛋白质的提取和分离。
知识主线 思维串联
微专题1 微生物的培养与应用
1.培养基制备与微生物纯化技术
提醒：
①为了确定培养基的灭菌是否合格，微生物实验一般会设置空白对照：
随机取若干灭菌后的空白平板培养基在适宜条件下培养一段时间，观察培养基上是否有菌落生成。
②平板划线法只适用于微生物的纯化，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。
末端可分离得到一个单独的细菌细胞
2.微生物分离与计数的两个实例
1.（2019·全国卷Ⅰ，37）[生物——选修1：
生物技术实践]（15分）
已知一种有机物X（仅含有C、H两种元素）不易降解，会造成环境污染。
某小组用三种培养基筛选土壤中能高效降解X的细菌（目标菌）。
Ⅰ号培养基：
在牛肉膏蛋白胨培养基中加入X（5g/L）。
Ⅱ号培养基：
氯化钠（5g/L），硝酸铵（3g/L），其他无机盐（适量），X（15g/L）。
Ⅲ号培养基：
氯化钠（5g/L），硝酸铵（3g/L），其他无机盐（适量），X（45g/L）。
回答下列问题。
（1）在Ⅰ号培养基中，为微生物提供氮源的是________。
Ⅱ、Ⅲ号培养基中为微生物提供碳源的有机物是________________。
（2）若将土壤悬浮液接种在Ⅱ号液体培养基中，培养一段时间后，不能降解X的细菌比例会____________，其原因是_____________________________________
__________________________________________________________________。
（3）Ⅱ号培养基加入琼脂后可以制成固体培养基，若要以该固体培养基培养目标菌并对菌落进行计数，接种时，应采用的方法是________________。
（4）假设从Ⅲ号培养基中得到了能高效降解X的细菌，且该菌能将X代谢为丙酮酸，则在有氧条件下，丙酮酸可为该菌的生长提供____________和____________。
解析
（1）牛肉膏蛋白胨培养基中，牛肉膏、蛋白胨为微生物提供了氮源，而Ⅱ号、Ⅲ号培养基中除X外的其他物质均不含碳，所以能为微生物提供碳源的有机物是X。
（2）因为Ⅱ号培养基中碳源只有X，相当于是选择培养基，只有能降解X的细菌才能增殖，而不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖。
（3）要对菌落进行计数，应采用稀释涂布平板法进行接种。
（4）在有氧条件下，丙酮酸参与细菌的有氧呼吸，可以为该菌的生长提供能量和合成其他物质的原料。
答案
（1）牛肉膏、蛋白胨 X
（2）下降 不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的细菌能够增殖
（3）稀释涂布平板法
（4）能量 合成其他物质的原料
2.（2019·包头质检）有机农药苯磺隆是一种除草剂，长期使用会污染环境。
某生物兴趣小组的同学设计如图所示的实验流程来分离纯化高效降解苯磺隆的微生物。
据此回答下列问题：
（1）实验所用的培养基只能以苯磺隆作为________，原因是_________________________________________________________________。
（2）对培养基进行灭菌，常采用的方法是________，检测灭菌是否彻底的方法是________________________________________________________________。
（3）图示分离纯化菌株时，所用的接种方法是________，由图推测该同学接种时可能的操作失误是________。
多次重复a、b过程的目的是_________________________________________________________________。
（4）为测定所获微生物降解苯磺隆的能力，其基本思路是_______________________________________________________________。
解析
（1）分离降解苯磺隆的微生物的培养基应以苯磺隆作唯一碳源，不能分解苯磺隆的微生物难以在此培养基上正常生长和繁殖而达到分离目的。
（2）培养基灭菌常用高压蒸汽灭菌法；检测灭菌是否彻底，一般会设置空白对照，即将灭菌冷却后的培养基在恒温箱中倒置培养一段时间，观察是否有菌落产生，若有说明灭菌不彻底。
（3）分离纯化菌株时，常用的接种方法是平板划线法和稀释涂布平板法，图示接种为稀释涂布平板法；该同学未涂布均匀，导致培养基有的地方菌落较多，有的地方无菌落；多次重复a、b过程是为了分离高效降解苯磺隆的菌株。
（4）为测定所获微生物降解苯磺隆的能力，可将筛选出的一定量的菌株加入到苯磺隆溶液中，检测单位时间内苯磺隆的分解速率。
答案
（1）唯一碳源 只有能降解苯磺隆的微生物才能在此培养基上正常生长和繁殖，从而达到分离目的
（2）高压蒸汽灭菌法 将灭菌冷却后的培养基在恒温箱中倒置培养一段时间，观察是否有菌落产生
（3）稀释涂布平板法 涂布不均匀 进一步筛选纯化获得高效降解苯磺隆的菌株
（4）将筛选出的一定量的菌株加入到苯磺隆溶液中，检测单位时间内苯磺隆的分解速率（合理即可）
3.（2019·天一大联考）有些耐热、抗辐射的细菌具有吸附重金属和降解芳烃类物质的特性，极端干燥炎热的沙漠环境中耐热和抗辐射的细菌数量较多。
请回答下列相关问题：
（1）若要获得所需菌株，可从吐鲁番库木塔格沙漠中采集土样，原因是_______
_______________________________________________________________。
（2）培养微生物要制作培养基，虽然各种培养基的配方不同，但一般都含有____________________________和无机盐，对培养基进行高压蒸汽灭菌的目的是___________________________________________________________________。
培养细菌时需将培养基的pH调至中性或微碱性，pH调节应在灭菌之________（填“前”或“后”）。
（3）为了增加耐热、抗辐射菌的浓度，可在稀释涂布到培养基之前进行________培养，采用____________法或平板划线法进行接种，在进行平板划线时，第二次及其后的划线操作总是从上一次划线的末端开始，原因是___________________
_________________________________________________________________。
将培养基放在高温辐射（50℃、紫外线照射5min）条件下培养的目的是_________________________________________________________________。
解析
（1）根据目的菌株对生存环境的要求，应到相应的环境中去寻找，若要获得耐热、抗辐射的菌体可从吐鲁番库木塔格沙漠中采集土样。
（2）一般培养基中都含有水、碳源、氮源和无机盐，高压蒸汽灭菌可将物体内外所有的微生物杀灭。
为了保证培养基不被杂菌污染，pH调节应在灭菌之前。
（3）可采用选择培养增加耐热、抗辐射菌的浓度。
微生物的接种方法包括稀释涂布平板法和平板划线法，在进行平板划线时，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，因此第二次以及其后的划线操作总是从上一次划线的末端开始，这样便于获得单个菌落。
为了筛选耐热、抗辐射的菌体，需将培养基放在高温辐射（50℃、紫外线照射5min）条件下培养。
答案
（1）根据目的菌株对生存环境的要求，需到相应的环境中去寻找（答案合理即可）
（2）水、碳源、氮源 杀灭培养基中的所有微生物，为所需微生物的培养提供一个无菌环境 前
（3）选择 稀释涂布平板 线条末端细菌的数目比线条起始处要少，易得到单个菌落 筛选得到耐热、抗辐射的菌体
微专题2 传统发酵技术的应用
1.理清“4”种传统发酵食品的制作技术
食品
菌种
呼吸类型
原理
控制条件
果酒
酵母菌
有氧、无氧
有氧呼吸大量繁殖，无氧呼吸
18～25℃产生酒精前期有氧，后期无氧
果醋
醋酸菌
有氧
糖→醋酸；酒精→乙醛→醋酸
30～35℃ 严格有氧
腐乳
毛霉等
有氧
蛋白酶、脂肪酶水解蛋白质、脂肪
15～18℃
泡菜
乳酸菌
无氧
无氧呼吸产生乳酸
18～20℃为宜 严格无氧
2.把握控制杂菌的“四大措施”
（1）通过发酵条件控制杂菌。
①无氧发酵时的无氧环境可以抑制好氧菌。
②乳酸菌发酵、酒精发酵形成的酸性环境抑制杂菌繁殖。
（2）利用盐控制杂菌：
如腐乳的制作。
（3）利用酒精控制杂菌：
如果酒、腐乳的制作。
（4）利用香辛料控制杂菌：
如腐乳、泡菜的制作。
3.理解乳酸菌、乳酸、亚硝酸盐的数量（含量）随时间变化的曲线
题型 传统发酵技术的应用
（2019·四川宜宾二诊）回答下列关于生物技术实践的问题。
（1）某同学利用鲜苹果汁来制作果酒和果醋时，在发酵装置的排气口上连接的胶管长而弯曲的目的是________________。
利用果酒进行果醋发酵之前，需要调整的发酵条件是________________。
（2）在泡菜的腌制过程中，需要进行密封发酵，原因是________________；并注意控制腌制的________________等：
还要跟踪检测腌制过程中产生的亚硝酸盐的含量，其原理是在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与________________发生重氮化反应后，与N－1－萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。
（3）腐乳制作过程中防止杂菌污染的措施有___________________________
________________________________________________（答出两点即可）。
腐乳易被人体吸收的原因是___________________________________________
__________________________________________________________________。
答案
（1）防止空气中微生物的污染 通入氧气，将温度设置为30～35℃
（2）乳酸菌是厌氧菌 时间、温度和食盐用量 对氨基苯磺酸
（3）用来腌制腐乳的玻璃瓶洗刷干净后要用沸水消毒；装瓶时操作要迅速、小心；整齐地摆放好豆腐、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（其他合理答案也给分） 毛霉等微生物产生的蛋白酶将蛋白质分解为小分子肽和氨基酸，脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸
微专题3 酶的应用
1.图解酶的应用与固定化
2.比较固定化酶与固定化细胞
固定化酶
固定化细胞
固定酶的种类
一种
一系列
适用方法
化学结合法、物理吸附法
包埋法
特
点
优点
酶既可与反应物结合，又可与产物分离，固定在载体上的酶可反复利用
成本低、操作容易
缺点
一种酶只能催化一种或一类化学反应
可能导致反应效率下降
实例
固定化葡萄糖异构酶
固定化酵母细胞
3.加酶洗衣粉的洗涤效果的探究实验及变量分析
实验
自变量
因变量
无关变量
探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果
洗衣粉种类（普通和加酶）
洗涤效果
水的用量，污物的量，实验用布的质地与大小，洗衣粉的用量，搅拌、洗涤时间等
探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果
不同种类的加酶洗衣粉
探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响
温度
题型一 酶在食品加工及洗涤中的应用
1.据图分析回答下列问题：
（1）酶所降低的活化能可用图1中________段来表示。
如果将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将________（上移/下移）。
（2）图2中能正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和反应速率关系的是________（填“A”或“B”）。
（3）某实验小组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，进行了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：
温度/℃
10
20
30
40
50
组别
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
消除血渍
时间/min
67
66
88
52
51
83
36
34
77
11
12
68
9
11
67
消除油渍
时间/min
93
78
95
87
63
91
82
46
85
75
27
77
69
8
68
①甲组在洗衣粉中加入的酶是________；乙组在洗衣粉中加入的酶是________。
②如果甲、乙和丙3组均在水温为90℃时洗涤同一种污渍，请比较这3组洗涤液效果之间的差异并说明理由。
______________________________________
_________________________________________________________________。
解析
（1）酶能降低化学反应的活化能，由图可知，ab段表示酶所降低的活化能。
由于无机催化剂的催化效率没有酶高，因此将酶催化改为无机催化剂催化，b在纵轴上将上移。
（2）酶浓度增加，酶促反应速率加快，选B。
（3）①由表格数据可推知，甲组在洗衣粉中加入的酶是蛋白酶。
乙组在洗衣粉中加入的酶是蛋白酶和脂肪酶。
②如三组的水温都在90℃，则三组洗涤效果几乎没有差别，因为高温使酶变性失活。
答案
（1）ab 上移
（2）B （3）①蛋白酶 蛋白酶和脂肪酶 ②没有差异，因为高温使酶变性失活
题型二 酶和细胞的固定化技术及应用
2.下图1表示制备固定化酵母细胞的某步操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，请据图分析回答：
（1）图1中，将溶化好的海藻酸钠溶液________，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。
（2）图1中X溶液为________________，其作用是________________________
________________。
（3）某同学在图1过程结束后得到图3所示的实验结果，出现此结果的可能原因有海藻酸钠浓度过________（“高”或“低”）或注射器中的混合液推进速度过________（“快”或“慢”）。
（4）图1中制备的凝胶珠用________后再转移到图2装置中，发酵过程中搅拌的目的是______________________________________________________________。
解析
（1）将溶化的海藻酸钠冷却至室温，才能与活化的酵母细胞混合，以免高温使酵母细胞失活。
（2）将混合液滴加到CaCl2溶液中固定化酵母细胞，故图1中X溶液为CaCl2溶液，作用是使海藻酸钠形成凝胶珠。
（3）图3中所示的凝胶珠不是圆形或椭圆形，可能原因是海藻酸钠浓度偏高或注射器中的混合液推进速度过快。
（4）制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中进行发酵，发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母细胞充分接触，以利于发酵过程的顺利进行。
答案
（1）冷却至室温
（2）CaCl2溶液 使海藻酸钠形成凝胶珠 （3）高 快
（4）蒸馏水洗涤 使培养液与酵母菌充分接触
微专题4 蛋白质及植物有效成分的提取、分离
1.蛋白质的提取与分离
（1）原理与方法
（2）实验——血红蛋白的提取和分离
①样品处理与粗分离
②纯化与纯度鉴定
2.植物有效成分的提取
（1）水蒸气蒸馏、压榨、萃取三种方法的比较
提取方法
水蒸气蒸馏
压榨法
萃取
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
（2）把握物质分离的5种方法
①分离油水混合物：
分液法。
②除去固体物和残渣：
过滤法。
③除去液体中质量较小的固体残留物：
离心法。
④除去芳香油中的残留水分：
加入无水硫酸钠后过滤。
⑤除去萃取液中的有机溶剂：
蒸馏法。
注：
①胡萝卜素不溶于水，其萃取剂应为具有较高沸点的水不溶性有机溶剂如石油醚（丙酮、乙醇为水溶性有机溶剂，则不宜使用）
②萃取加热时要加装回流冷凝装置，目的是防止加热时有机溶剂挥发。
③β－胡萝卜素在人体肝脏中可被氧化成两分子的维生素A，因此可用于治疗因缺乏维生素A引起的夜盲症等。
题型一 蛋白质的提取、分离
1.下列为凝胶色谱法分离血红蛋白时样品的加入（甲图）和洗脱（乙图）示意图，请据图回答下列问题：
（1）装填凝胶色谱柱时，需要一次性________（填“缓慢”或“快速”）倒入，并轻轻敲打使凝胶装填紧密而不具有气泡，否则必须重装。
（2）用吸管加样时必须注意正确操作以避免破坏凝胶面，加样操作应如甲图所示吸管口沿管壁环绕移动进行，形成________（填“滴灌加样”或“贴壁加样”）。
（3）凝胶色谱法分离血红蛋白的基本过程：
样品加入后进行洗脱，而后收集血红蛋白。
全过程中，共需要________次打开下端的流出口。
收集血红蛋白样品时需把握好时机，即待________时，用试管连续收集流出液。
最后收集到的血红蛋白与刚洗脱时收集到的蛋白质相比，后者相对分子质量较________（填“大”或“小”），原因是__________________________________________________
________________________________________________________________。
（4）电泳是指带电颗粒在电场的作用下发生迁移的过程。
某同学利用电泳技术将得到的蛋白质样品进行分离，在电泳过程中，影响蛋白质迁移速度的因素包括蛋白质分子的________、________以及分子的形状等。
而在测定蛋白质相对分子质量时通常使用的电泳方法为____________________________________________
_________________________________________________________________。
解析
（1）装填凝胶色谱柱时，需要一次性缓慢倒入色谱柱内，并轻轻敲打色谱柱，使凝胶装填均匀。
（2）加样操作应如甲图所示吸管口沿管壁环绕移动进行，形成贴壁加样，这样有利于保护凝胶面。
（3）凝胶色谱法分离血红蛋白的过程是先加入样品再进行洗脱而后收集血红蛋白，该过程的操作为调节缓冲液面，打开下端流出口，使缓冲液下降到与凝胶面平齐后，关闭下端出口——加入蛋白质样品——打开下端出口，使样品渗入凝胶床内，等样品完全进入凝胶层后，关闭下端出口——色谱柱上端连接缓冲液洗脱瓶——打开下端出口，收集分装蛋白质，即可分离得到血红蛋白。
所以全过程共需要3次打开下端的流出口。
相对分子质量较大的蛋白质通过色谱柱的路程较短、移动速率较快。
（4）蛋白质在进行聚丙烯酰胺凝胶电泳时的迁移率取决于它所带净电荷的多少以及分子的大小等因素。
为了消除净电荷对迁移率的影响，可以在凝胶中加入SDS，它可使蛋白质发生完全变性，形成“蛋白质—SDS复合物”，使蛋白质迁移率仅取决于分子大小。
因而，SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳可以用于测定蛋白质的相对分子质量。
答案
（1）缓慢
（2）贴壁加样 （3）3 红色蛋白质接近色谱柱底端 小 相对分子质量较大的蛋白质，通过色谱柱的路程较短，移动速率较快 （4）带电性质 分子本身大小 SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳
题型二 植物有效成分的提取
2.（2019·开封二模）图1～3是植物有效成分的提取装置图。
请据图回答下列有关问题：
（1）橘皮精油的提取一般用图1装置，而不用图2装置，理由是________________。
对所获压榨液进行一系列处理的目的是_________________________________
__________________________________________________________________。
（2）利用图2装置提取玫瑰精油，冷凝管内水流方向与蒸汽的流向________，再将锥形瓶内乳浊液中的玫瑰精油和大部分水分离开，需要用________（仪器）。
（3）因胡萝卜素具有________的特点，可用图3装置来萃取。
用石油醚作为萃取剂的理由是________________________________。
所获萃取液的浓缩________（能、否）直接使用图2装置进行。
用纸层析法对提取的胡萝卜素粗品进行鉴定时，用________点样，若出现________（层析结果），则说明胡萝卜素提取成功。
答案
（1）橘皮精油用水蒸气蒸馏会发生部分水解且用水中蒸气蒸馏会产生原料焦糊 把橘皮精油与水、糊状杂质等分离开
（2）相反 分液漏斗
（3）易溶于有机溶剂 石油醚是水不溶性有机溶剂能够充分溶解胡萝卜素且沸点高 能 标准样品和提取样品 提取样品的层析带中有和标准样品一样的层析带
专题强化练
（时间：
40分钟 分数：
90分）
1.（2019·全国卷Ⅱ，37）[生物——选修1：
生物技术实践]（10分）
物质W是一种含氮有机物，会污染土壤。
W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。
某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌（目标菌）。
回答下列问题。
（1）要从土壤中分离目标菌，所用选择培养基中的氮源应该是________。
（2）在从土壤中分离目标菌的过程中，发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落（如下图所示）。
如果要得到目标菌，应该选择________菌落进一步纯化，选择的依据是_________________________________________________。
（3）土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。
若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源，请简要写出实验思路、预期结果和结论，即________________。
（4）该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌，使大肠杆菌产生能降解W的酶（酶E）。
为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异，该小组拟进行如下实验，请完善相关内容。
①在含有一定浓度W的固体培养基上，A处滴加含有酶E的缓冲液，B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液，C处滴加________，三处滴加量相同。
②一段时间后，测量透明圈的直径。
若C处没有出现透明圈。
说明________；若A
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