学年高中生物 第一章 无菌操作技术实践章末整合提升同步备课教学案 苏教版选修1.docx

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学年高中生物第一章无菌操作技术实践章末整合提升同步备课教学案苏教版选修1

第一章无菌操作技术实践

知识系统构建

必背要语

1.细菌培养基的配制过程：

配制培养基→调节pH→分装→包扎→灭菌→搁置斜面。

2.消毒和灭菌的实质不同：

前者只杀死绝大多数微生物，后者则杀死所有的微生物。

3.微生物的接种方法有穿刺接种、斜面接种、涂布平板接种和平板划线接种。

4.用涂布平板法形成的细菌菌落通常仅在平板表面生长，而混合平板法形成的细菌菌落出现在平板表面及内部。

5.微生物分离的原理是提供有利于目的菌株生长的条件，同时抑制或阻止其他微生物生长。

方法是使用选择培养基。

6.统计菌落数目的方法可分为活菌计数法和显微镜直接计数法。

前者的原理是涂布平板法接种，一个菌落代表一个单细胞；后者的原理是利用血球计数板，在显微镜下计数。

7.植物组织培养的基本过程：

外植体

愈伤组织

胚状体

试管苗。

8.生长素、细胞分裂素是启动生长、细胞分裂、脱分化、再分化的关键激素。

进行组织培养时要配备三种培养基，分别是愈伤组织形成培养基、诱导生根培养基和诱导生芽培养基。

9.天竺葵的组织培养过程：

准备（器具准备、试剂准备）→配制培养基→灭菌→取材与接种→观察与记录→转接培养。

规律方法整合

整合一　微生物的纯培养技术与无菌操作技术

1.微生物的纯培养技术

（1）自然环境中的微生物是混杂在一起的，因此分离获得纯培养物的基本原理：

首先采用一定方法将单个的细胞与其他细胞分离开，进而提供细胞合适的营养和条件，使其生长成为可见的群体。

（2）微生物的分散主要采用稀释的方法，而固体培养基能够使分散的细胞固着于一定的位置，与其他的细胞分离，从而生长成为一个单细胞来源的群体即纯培养物。

①平板划线法：

将合适的无菌培养基倒入无菌培养皿中，冷却后制备成平板。

平板划线法中细胞的分离和稀释过程发生在接种环在固体平板表面上的划线和移动过程中，产生的单个细胞在培养基表面生长的后代就是纯培养物。

②涂布平板法：

该法用在将细胞接种到培养基之前，通过液体稀释的方法分散细胞，最常用的液体稀释方法为10倍系列稀释，随着稀释程度的增大，单位体积中的微生物细胞数量减少，细胞得以分散。

然后，将灭完菌冷却到45～50℃的培养基倒入无菌培养皿中冷却形成平板，然后选择细胞得以分散的合适稀释度的菌悬液加到平板中央，以玻璃涂布器将之均匀地涂布于整个平板上培养即可。

2.无菌操作要求

（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。

例1

　某化工厂的污水池中含有一种有害的难以降解的有机化合物A。

研究人员用化合物A、磷酸盐、镁盐以及微量元素配制的培养基，成功筛选到能高效降解化合物A的细菌（目的菌）。

实验的主要步骤如图所示，请分析回答下列问题：

（1）培养基中加入化合物A的目的是____________，这种培养基属于____________培养基。

（2）“目的菌”生长所需的氮源和碳源是来自培养基中的______________。

实验需要振荡培养，由此推测“目的菌”的代谢类型是________________。

（3）在上述实验操作过程中，获得纯净“目的菌”的关键是________________。

（4）转为固体培养基时，常采用平板划线法进行接种，此过程中所用的接种工具是________________，操作时采用____________灭菌的方法。

（5）如何确认培养基是否合格？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）筛选目的菌　选择　

（2）化合物A　异养需氧型　（3）防止外来杂菌污染　（4）接种环　灼烧　（5）不接种的空白培养基与接种培养基一起培养，用以证明培养基制备过程中是否被杂菌污染

解析　欲筛选可降解有机物A的微生物，需配制只以有机物A为唯一碳源的选择培养基，以保障目的菌的生长，抑制非目的菌的生长繁殖；若需“振荡”培养，表明该目的菌为好氧型菌；平板划线接种的工具为接种环，使用前后均需灼烧灭菌。

整合二　细胞的全能性

1.概念：

细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。

2.原因：

构成生物体的所有体细胞都是由受精卵通过有丝分裂发育而来的，含有相同的遗传物质，都含有本物种的所有遗传信息，因此每个体细胞都有发育成完整个体的潜能。

生物的生殖细胞在一定条件下也具有全能性，是因为生殖细胞中含有本物种生长发育的全部遗传信息，尽管其遗传物质是体细胞的一半。

3.表达的条件：

由于基因的选择性表达，细胞的全能性在植株上受到限制不能表达，只有在离体条件下，在营养、激素和其他条件适宜的情况下，细胞才能表达其全能性。

动物细胞难以表达其全能性，但是通过核移植后，细胞核仍可表达其全能性。

4.表达的难易程度：

植物细胞全能性易表达，而动物细胞的全能性不易表达，但动物细胞核的全能性可以表达。

在所有细胞中，受精卵可直接发育为个体，有的生殖细胞也可在一定条件下表达其全能性。

5.意义：

细胞全能性是植物组织培养和体细胞杂交的理论基础，也是现代动物体细胞克隆技术的理论基础。

例2

　下列实例中能体现细胞全能性的是（　　）

①用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成可育的植株　②植物用种子繁殖后代　③用烟草组织培养的单个细胞形成了可育的完整植株

A.①②B.①③C.②③D.①②③

答案　B

解析　细胞的全能性是指已经分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。

其中①和③都属于由已经分化的细胞经过培养形成可育的植株，体现了细胞的全能性。

用植物种子繁殖后代，实际上就是一个受精卵通过细胞的增殖和分化发育成新个体，所以是由未分化的细胞（受精卵）发育成新个体的过程，不能体现出细胞的全能性。

整合三　植物组织培养易混点辨析

1.植物组织培养的四种培养基

（1）基础培养基——MS培养基

①母液：

大量元素、微量元素、铁盐、有机物等；

②其他成分：

蔗糖、琼脂；

③pH：

5.6～5.8。

（2）诱导愈伤组织形成的培养基

MS＋0.5mg/L6－BA＋0.125mg/L2,4－D

（3）诱导分化芽的培养基

MS＋1.0mg/L6－BA＋0.1mg/LNAA

（4）诱导生根的培养基

MS＋0.1mg/LNAA

2.植物组织培养中不使用天然激素的原因：

组织培养时不用天然激素而是用人工合成的植物生长调节剂，是因为植物中存在相应的分解天然激素的酶而没有分解相应的人工合成的植物生长调节剂的酶，所以天然激素在植物体内作用和存在的时间短，人工合成的植物生长调节剂的作用和存在的时间长，作用效果明显。

3.天竺葵组织培养中愈伤组织形成及生根、生芽期间均需在15～25℃光照强度为1000～2000lx的条件下，每天光照12h进行培养。

4.无菌技术是植物组织培养成功的关键：

植物组织培养不同于扦插、压条等常规的无性繁殖。

由于植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，所以对培养条件的要求较高，对无菌操作的要求非常严格。

若不小心引起污染，将可能造成培养工作前功尽弃，因此实验过程始终贯穿着灭菌消毒。

对培养材料表面进行灭菌时，一方面要考虑药剂的消毒效果；另一方面还要考虑植物材料的耐受能力。

不同药剂、不同植物材料，甚至不同器官都要区别对待。

例3

　1958年，美国科学家将胡萝卜韧皮部的细胞培养产生完整植株，如下图所示，请回答下列问题：

（1）科学家所用的胡萝卜韧皮部细胞，在正常生物体内________________（填“能”或“不能”）进行有丝分裂，原因是_______________________________________。

（2）韧皮部的细胞通过____________和____________形成许多完整的植株，这些植株的特点是____________________________________________________。

（3）此实验证明高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力，也就是保持着_______。

保持全能性的原因是___________________________________________。

答案　

（1）不能　韧皮部细胞是已分化细胞，不能再分裂

（2）脱分化　再分化　彼此性状相似　（3）全能性　这些细胞来自受精卵的有丝分裂，子细胞的细胞核含有保持该物种遗传特性所需的全套遗传物质

解析　

（1）韧皮部细胞是由形成层细胞分裂产生的、已分化的细胞，在正常植物体内不再分裂。

（2）已分化的细胞需经脱分化、再分化方可实现全能性表达，组织培养所获得的植株基因型相同。

（3）植物细胞之所以能保持全能性，是由于这些细胞均来自同一受精卵细胞的有丝分裂，具有发育成完整个体所必需的全部基因。

热点考题集训

1.在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌；在缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长；在培养基中加入10%NaCl溶液。

利用上述选择培养基依次能从混杂的微生物群体中分离出（　　）

A.金黄色葡萄球菌、硝化细菌、放线菌

B.固氮细菌、大肠杆菌、放线菌

C.霉菌、固氮细菌、金黄色葡萄球菌

D.固氮细菌、金黄色葡萄球菌、放线菌

答案　C

解析　青霉素可以抑制细菌和放线菌，在添加青霉素的选择培养基上可以筛选分离真菌；在缺乏氮源的培养基上可以筛选分离固氮微生物；加入10%NaCl溶液的培养基可以筛选分离金黄色葡萄球菌，C项正确。

2.3个培养皿中分别加入10mL不同成分的培养基，然后接种相同的大肠杆菌样液。

培养36小时后，计数菌落数，结果如下表。

下列选项不正确的是（　　）

培养皿

培养基成分

菌落数

Ⅰ

琼脂、葡萄糖

35

Ⅱ

琼脂、葡萄糖、生长因子

250

Ⅲ

琼脂、生长因子

0

A.该实验采用的是固体平板培养基

B.该实验采用涂布平板法接种

C.Ⅰ和Ⅱ对照，说明大肠杆菌的生长不需要生长因子

D.Ⅱ和Ⅲ对照，说明大肠杆菌的生长需要糖类

答案　C

解析　培养基中添加了琼脂且能观察到菌落，因此本实验采用的是固体平板培养基，A项正确；对大肠杆菌进行菌落计数用的是涂布平板法，B项正确；Ⅰ和Ⅱ对照，Ⅰ中菌落数比较少，说明生长因子能促进大肠杆菌的生长，C项不正确；Ⅱ和Ⅲ对照，缺少葡萄糖的培养基中大肠杆菌不能生长，说明大肠杆菌的生长需要糖类，D项正确。

3.平板划线法和涂布平板法是纯化微生物的两种常用方法，下列描述正确的是（　　）

A.都要将菌液进行一系列的梯度稀释

B.平板划线法是将不同稀释度的菌液通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作

C.涂布平板法是将不同稀释度的菌液倒入液体培养基进行培养

D.都会在培养基表面形成单个菌落

答案　D

解析　平板划线法不需要进行梯度稀释，涂布平板法是将不同稀释度的菌液涂布到固体培养基的表面。

平板划线法和涂布平板法都能在培养基表面形成单个菌落。

4.淀粉酶可通过微生物发酵生产获得，生产菌株在含有淀粉的固体培养基上可释放淀粉酶分解淀粉，在菌落周围形成透明圈。

为了提高酶的产量，研究人员欲利用诱变育种的方法获得能产生较多淀粉酶的菌株。

下列实验步骤中不正确的是（　　）

A.将生产菌株分为两组，实验组用一定剂量的诱变剂处理，对照组不处理

B.制备含水、淀粉、氮源和无机盐等成分的固体培养基，并进行灭菌处理

C.把实验组的菌株接种于多个配制好的培养基上，同时接种对照组，相同条件下培养

D.观察两组菌株的菌落周围是否出现透明圈，选出有透明圈的菌株即为所需菌株

答案　D

解析　利用诱变育种的方法获得能产生较多淀粉酶的菌株，需要设置对照实验，实验组用诱变剂处理，对照组不处理，从而筛选出淀粉酶产量高的菌株，A项正确；筛选菌株需要将菌种接种到固体培养基上，培养基需在接种前进行灭菌处理，B项正确；为保证实验结果可靠、可信，要进行重复实验，即将菌种接种在多个培养基上，C项正确；产淀粉酶的菌株在菌落周围都能形成透明圈，而产量高的菌株形成的透明圈大，因此应选择透明圈大的菌株进行培养。

5.以下不能说明植物细胞全能性的实验是（　　）

A.胡萝卜韧皮部细胞培养出植株

B.紫色糯性玉米种子培育出植株

C.转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株

D.小麦花药离体培养培育出植株

答案　B

解析　种子发育成植株是个体发育的过程，因为种子不是一个细胞而是具有胚芽、胚根等器官的幼体。

6.下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是（　　）

A.培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压

B.培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化

C.离体的组织或细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织

D.同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织核基因数目相同

答案　D

解析　培养基中加入蔗糖的目的一方面可以提供营养，另一方面可以调节渗透压；在整个组织培养过程中影响再分化的关键因素是生长素和细胞分裂素的使用比例和使用顺序；组织培养过程中的关键环节是脱分化，从而形成愈伤组织；组织培养的对象既可以是体细胞也可以是生殖细胞，因此获得的愈伤组织的核基因数目不一定相同。

7.植物组织培养是依据细胞的全能性，在体外将植物组织细胞培养成一个完整植株的过程，如下图所示。

下列相关叙述错误的是（　　）

A.甲和丙分别是脱分化和再分化

B.乙是愈伤组织，是通过离体的植物组织或细胞经过细胞增殖与分化形成的

C.离体的植物细胞之所以能培养成完整植株，因为植物细胞具有全能性

D.丙过程的实质是基因的选择性表达

答案　B

解析　植物组织培养的基本过程包括脱分化和再分化，分别是图中的甲和丙，A正确；愈伤组织的形成过程是脱分化，脱分化过程只进行细胞增殖不进行细胞分化，B错误；植物组织培养的理论基础是细胞的全能性，C正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，D正确。

8.在天竺葵的组织培养操作完成了3～4天后，观察同一温室中的外植体，发现有的瓶中外植体正常生长，有的瓶中外植体死亡，你认为外植体死亡的原因不可能是（　　）

A.接种时培养基灭菌不彻底

B.接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体

C.培养时每日用光照强度为1000～2000lx的光照12h

D.培养过程中保持温度、pH的适宜，但没有及时调整各种营养物质、激素的比例

答案　C

解析　天竺葵的组织培养过程中需每日用光照强度为1000～2000lx的光照射12h，这不会造成外植体死亡。

9.空气中的微生物在重力等作用下，可以一定程度地沉降。

某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物，以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。

实验步骤如下：

①配制培养基（成分：

牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O）；

②制作无菌平板；

③设置空白对照组和若干实验组，进行相关操作；

④将各组平板置于37℃恒温箱中培养一段时间，统计各组平板上菌落的平均数。

回答下列问题：

（1）该培养基中微生物所需的氮来源于____________。

若要完成步骤②，该培养基中的成分X通常是________。

（2）步骤③中，实验组的操作是____________________________________________。

（3）若在某次调查中，某一实验组平板上菌落平均数为36个/平板，而空白对照组的一个平板上出现了6个菌落，这种结果说明在此次调查中出现了________现象。

若将30（即36－6）个/平板作为本组菌落数的平均值，该做法________（填“正确”或“不正确”）。

答案　

（1）牛肉膏、蛋白胨　琼脂

（2）将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上，开盖暴露一段时间

（3）污染　不正确

10.下图所示为菊花植株繁殖的示意图，请据图回答下列问题：

（1）菊花的培养过程证实了植物细胞具有__________，这个特性是植物组织培养的理论基础。

该过程需要在______条件下进行，并需控制温度、pH和光照等条件。

（2）培养过程中，为诱导愈伤组织形成根或芽等器官，培养基中要添加植物激素，主要是________________________________等，主要调节细胞的________________。

（3）从单个细胞到愈伤组织的过程中，细胞进行了________________。

（4）假设A试管内是某植物的花粉，则培育出的植株称为单倍体植株，这些植株高度不育，所以必须用____________________处理才能获得理想的植株。

答案　

（1）全能性　无菌

（2）生长素、细胞分裂素　分裂和分化

（3）脱分化

（4）秋水仙素

解析　题图所示过程为植物组织培养，能说明植物细胞具有全能性。

植物组织培养过程必须在无菌条件下进行，否则会影响细胞的脱分化和再分化。

植物组织培养过程中，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激素。

生长素用量与细胞分裂素用量的比值高时，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；比值相当时，促进愈伤组织的生长。

利用二倍体植物的花粉培育的植株为单倍体植株，此类植株是高度不育的，必须用秋水仙素处理单倍体幼苗，使其染色体数目加倍后，才能成为可育的植株。

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