2012届高考生物二轮复习 专题九生物技术实践课件

2012届高考生物二轮复习课件 专题九生物技术实践 15 DNA粗提取的原理是DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同 在0 14mol L的NaCl溶液中的溶解度最低 16 PCR技术的原理是DNA复制 需要的条件是引物 模板 原料 耐高温的DNA聚合酶等 过程是变性 复性和延伸 17 蛋白质的提取和分离一般分为四步 样品处理 粗分离 纯化 纯度鉴定 18 植物有效成分的提取方法有蒸馏法 压榨法和萃取法等 专题九 抓住基础 研考向 战考场 高考方向要明了 1 消毒和灭菌的比较 2 特定微生物数量的测定 1 测定微生物数量的方法 直接计数法 常用的是显微镜直接计数法 间接计数法 常用的是稀释平板计数法 2 测定微生物数量方法的实际应用 土壤中好氧型细菌的计数 a 制备土壤稀释液 取土壤表层3 5cm处的土样 制备系列稀释液 b 取样及倒平板 该实验的接种方法是稀释涂布平板法 c 培养 d 观察记录结果 每克土壤样品菌数 某稀释倍数的菌落平均数 稀释倍数 涂布平板时所用稀释液的体积 检测天然水源中细菌总数和大肠杆菌菌落数 细菌总数通常是指1g或1mL检测样品中所含细菌菌落的总数 大肠杆菌菌落数通常是指每100g或100mL检测样品中所含细菌的实际数值 检测某种食品中的细菌总数和大肠杆菌菌落数 一般来说 大肠杆菌菌落总数越多 说明食品的卫生质量越差 土壤中分解尿素细菌的计数 某些细菌中含有尿素分解酶 能将培养基中的尿素分解成氨 该物质的水溶液会使酚酞指示剂呈现红色 3 制备系列稀释液的方法 将1g土样放入99mL无菌水中 制成102倍的稀释液 用1mL无菌移液管吸取上述浓度的溶液0 5mL 移入装有4 5mL无菌水的试管中 即配制成103倍的稀释液 用同样的方法可以配制成104 105 106倍的稀释液 将待测样品进行稀释的目的是使微生物细胞分散开 使实验结果更接近真实值 3 培养基对微生物的选择分析 1 分离微生物的方法 从混合样品中获得某种微生物的方法通常有两种 利用该分离对象对某一营养物质有 嗜好 的原理 专门在培养基中加入该营养物质 从而使它成为一种加富培养基 利用该分离对象对某种抑菌物质的抗性 在混合培养物中加入该抑制物 经培养后 原来占优势的微生物生长受抑制 而分离对象却可乘机大大增殖 在数量上占优势 2 选择培养基及应用实例 选择培养基 在培养基中加入某种化学物质 以抑制不需要的微生物的生长 促进需要的微生物的生长 目的是从众多微生物中分离所需要的微生物 选择培养基应用实例 a 培养基中加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌 b 培养基中加入高浓度的食盐可得到金黄色葡萄球菌 c 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 d 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 e 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 4 菌株筛选的比较 1 根据微生物培养与应用的相关知识回答下列问题 1 在大肠杆菌培养过程中 除考虑营养条件外 还要考虑 和渗透压等条件 由于该细菌具有体积小 结构简单 变异类型容易选择 等优点 因此常作为遗传学研究的实验材料 2 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 消毒 灭菌 操作者的双手需进行清洗和 静止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 3 若用稀释涂布平板法计数大肠杆菌活菌的个数 要想使所得估计值更接近实际值 除应严格操作 多次重复外 还应保证待测样品稀释的 4 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 5 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 6 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 解析 微生物的培养条件有适宜的营养物质 碳源 氮源 无机盐等 温度 pH 渗透压 控制培养液的浓度 等 细菌具有个体微小 结构简单 生长周期短 繁殖快 代谢旺盛 变异类型简单 主要是基因突变 等特点 在微生物实验操作中 防止杂菌污染是贯穿实验整个过程中的内容 因此 对环境 生物材料 操作者双手等进行消毒 对培养基 接种环和培养仪器进行灭菌等是微生物实验中的常见操作 紫外线灭菌的原理是紫外线的高能量使蛋白质和DNA等生物分子变性 即空间结构改变 稀释涂布平板法是细菌分离纯化的常用方法 合适的稀释倍数是实验的关键 答案 1 温度酸碱度易培养生活周期短 2 灭菌消毒损伤DNA的结构 3 比例合适 4 鉴定 或分类 5 将未接种的培养基在适宜的温度下放置适宜的时间 观察培养基上是否有菌落产生 6 灭菌 1 固定化酶和固定化细胞的比较 2 探究加酶洗衣粉洗涤效果的实验设计 1 实验设计遵循单一变量原则和对照原则 有效地控制其他变量 影响加酶洗衣粉的洗涤效果的因素有水质 水温 水的用量 污染物的量 实验所用布的质地和大小 两种洗衣粉的用量 搅拌和洗涤时间等 具体实验的实验变量如下 2 探讨加酶洗衣粉最适温度的实验中 根据实际生活中的情况 温度梯度可设置在20 55 的范围内 每隔5 为一温度梯度 若测出某一温度洗衣效果较好 应设置温度梯度更细的实验组 直至测出具体的最适温度 3 在使用加酶洗衣粉时不但要考虑最佳洗涤效果的条件 如最适温度 pH 还要考虑衣物的承受能力 如蛋白酶洗衣粉不能洗涤丝绸类衣物 也要考虑洗涤成本问题 若污渍的成分比较复杂 一般选择复合加酶洗衣粉 以减少用量 3 酵母细胞的固定化 1 酵母细胞的固定化 将酶或细胞用一定的方法固定在特定的空间位置 与直接使用酶相比 既能保证酶 细胞 的正常作用 又能在反应结束之后 回收和重复利用 固定化细胞时 常选用明胶 海藻酸钠 琼脂糖 醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等作载体 以上物质具有多孔性不溶于水的特点 将酵母细胞固定在凝胶珠中 反应物可自由进入凝胶珠内与酵母细胞发生作用 产物亦可以自由出入 而酵母细胞则不能自由出入 2 实验成功的关键及注意事项 海藻酸钠在水中溶解的速度较慢 需要通过加热促进其溶解 溶解海藻酸钠时 最好采用小火间断加热的方法 如果加热过快 海藻酸钠会发生焦糊 活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态 酵母细胞所需要的活化时间较短 一般需要0 5 1h 酵母细胞活化时体积会变大 因此活化前应该选择体积足够大的容器 以避免酵母细胞的活化液溢出容器 刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间 以便形成稳定的结构 2 下图1为人工种子生产过程示意图 图2为图1中 过程的相关操作 据图分析回答 1 图1中 过程分别称为 2 图2中 包埋形成人工种子过程中 加热溶解海藻酸钠时需注意用 加热 然后将溶化好的海藻酸钠溶液 后 加入胚状体充分搅拌混合均匀 3 刚生产的人工种子需要在氯化钙溶液中浸泡一段时间 其目的是使人工种子 4 若用图2的方法 制备固定化酵母细胞 海藻酸钠溶液的浓度对实验结果影响较大 若浓度过高 则 通常评价该实验结果主要是观察凝胶珠的 5 制备固定化酶则不宜用此方法 原因是 解析 1 由叶组织块经脱分化形成愈伤组织 再分化后形成胚状体 2 包埋人工种子加热溶解海藻酸钠时需用小火间断加热 防止焦糊 冷却后加入胚状体充分混匀 3 将刚生产的人工种子浸泡在氯化钙溶液中一段时间 使人工种子形成稳定的结构 4 制备固定化酵母细胞时的海藻酸钠溶液的浓度过高使其不易形成凝胶珠 通常通过观察凝胶珠的颜色和形状 即浅黄色 圆形或椭圆形最佳 5 由于酶分子很小 容易从包埋材料中漏出 所以不易用包埋法 答案 1 脱分化 再分化 2 小火间断冷却 至室温 3 形成稳定的结构 4 不易形成凝胶珠颜色和形状 5 酶分子很小 容易从包埋材料中漏出 2 植物激素与组织培养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 其作用及特点为 1 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 2 使用顺序不同 结果不同 具体如下 3 有关血红蛋白的提取与分离实验的几点总结 1 人和哺乳动物成熟的红细胞中不含细胞核 也没有DNA 不适于作为DNA提取的材料 但却是提取血红蛋白的理想材料 2 凝胶色谱柱的直径大小不影响分离效果 但直径过大造成洗脱液体积大 样品稀释度大 凝胶色谱柱的高度与分离度有关 3 红细胞洗涤过程中 洗涤三次后 上清液仍有黄色 可增加洗涤次数 否则无法除去血浆蛋白 离心时转速要低 时间要短 否则白细胞等会一同沉淀 达不到分离效果 4 血红蛋白释放过程中 蒸馏水的作用是涨破红细胞 甲苯的作用主要是溶解细胞膜 4 细胞内DNA复制与体外DNA扩增 PCR技术 比较 5 植物有效成分提取方法的比较 3 下图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程 下列叙述正确的是 A 过程 和 都只能发生在缺氧条件下B 过程 和 都发生在酵母细胞的线粒体中C 过程 和 都需要氧气的参与D 过程 所需的最适温度基本相同 解析 据图分析可知 是细胞呼吸的第一阶段 是无氧呼吸的第二阶段 是有氧呼吸的第二 第三阶段 是果醋制作中乙醇氧化为醋酸的阶段 过程在有氧或无氧的条件下都可以进行 故A项错误 过程是在细胞质基质中进行的 故B项错误 和 都必须在有氧的条件下才可以进行 故C项正确 是果酒制作的阶段 其适宜的温度为18 C 25 C 是果醋制作的阶段 其适宜的温度为30 C 35 C 故D项错误 答案 C 4 人参是一种名贵中药材 其有效成分主要是人参皂甙 利用细胞培养技术生产人参皂甙的大致流程如下 请回答 1 配制诱导愈伤组织的固体培养基 分装后要进行 接种前 要对人参根进行 2 用于离体培养的根切块 叫做 培养几天后发现少数培养基被污染 若是有颜色的绒毛状菌落 属于 污染 若是有光泽的黏液状菌落 属于 污染 3 用少量 酶处理愈伤组织 获取单细胞或小细胞团 在液体培养基中进行悬浮培养 可有效提高人参皂甙合成量 4 人参皂甙易溶于水溶性 亲水性 有机溶剂 从培养物干粉中提取人参皂甙宜选用 方法 操作时应采用 加热 解析 灭菌是对物体或生物表面及内部的微生物进行彻底消除 而消毒只是消灭表面的微生物 霉菌与细菌的菌落特点不同 要对此进行区分 果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一 所以应用果胶酶可以专一性地分解果胶 达到分离植物组织的目的 水浴加热可以适当增加其溶解度 答案 1 灭菌消毒 2 外植体真菌 霉菌 细菌 3 果胶 4 萃取 浸取 水浴 例1 下列是关于 检测土壤中细菌总数 实验操作的叙述 其中错误的是 A 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B 取104 105 106倍的土壤稀释液和无菌水各0 1mL 分别涂布于各组平板上C 将实验组和对照组平板倒置 37 恒温培24 48小时D 确定对照组无菌后 选择菌落数在300以上的实验组平板进行计数 解析 检测土壤中细菌总数 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 取104 105 106倍的土壤稀释液和无菌水各0 1mL 分别涂布于各组平板上 将实验组和对照组平板倒置 37 恒温培养24 48小时 在确定对照组无菌后 选择菌落数在30 300的平板为代表进行计数 答案 D 例2 2011 新课标全国卷 有些细菌可分解原油 从而消除由原油泄漏造成的土壤污染 某同学欲从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株 回答问题 1 在筛选过程中 应将土壤样品稀释液接种于以 为唯一碳源的固体培养基上 从功能上讲 该培养基属于 培养基 2 纯化菌种时 为了得到单菌落 常采用的接种方法有 两种 即 和 3 为了筛选出高效菌株 可比较单菌落周围分解圈的大小 分解圈大说明该菌株的降解能力 4 通常情况下 在微生物培养过程中 实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌 和 无菌技术要求实验操作应在酒精灯 附近进行 以避免周围环境中微生物的污染 解析 本题主要考查生物技术实践中微生物的培养与分离 意在考查对相关知识的灵活运用能力 1 欲筛选出能降解原油的菌株 培养基中应只含有原油而无其他碳源 这样不能降解原油的细菌在此培养基上不能生存 这类培养基属于选择培养基 2 分离纯化菌种时 常采用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法 使聚集在一起的微生物分散成单个细胞 从而能在培养基表面形成单个的菌落 以便于纯化菌种 3 降解原油能力越强的菌株 在 菌落周围形成的分解圈越大 4 实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌 如接种环 干热灭菌 如培养皿 和高压蒸汽灭菌 如培养基 等 无菌技术要求在整个实验过程中操作都在酒精灯火焰附近进行 以避免周围微生物的污染 答案 1 原油选择 2 平板划线法稀释涂布平板法 3 强 4 干热灭菌高压蒸汽灭菌火焰 1 细菌数量的测定的注意事项 1 为了保证结果准确 一般选择菌落数在30 300的平板进行计数 2 在同一稀释度下 至少对3个平板进行重复计数 然后求出平均值 并根据平板所对应的稀释度计算出样品中细菌的数目 如果某个平板的菌落数与其他差别甚远 说明该平板操作过程中出现失误 应舍弃 3 统计的菌落往往比活菌的实际数目低 这是因为当两个或多个细胞连在一起时 平板上观察到的只是一个菌落 因此 统计结果用菌落数而不是活菌数来表示 2 微生物的培养 1 微生物最常用的碳源是糖类 尤其是葡萄糖 最常用的氮源是铵盐 硝酸盐 2 对异养微生物来说 含C H O N的有机物既是碳源 又是氮源 3 病毒与细菌不同 不能用普通培养基培养 而是用活细胞培养 常用于培养病毒的是活鸡胚 例3 2011 江苏高考 下列有关酶的制备和应用的叙述 正确的是 A 酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶B 透析 电泳和酸解等方法常用于酶的分离与纯化C 棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤D 多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层 解析 本题以酶为载体 综合考查有关酶的制备与应用的知识 酶解法可去除微生物的细胞壁 再通过吸水涨破法使细胞内的物质释放出来 提取分离其中的胞内酶 透析和电泳可用于酶的分离和纯化 但酸解会破坏酶的结构 棉织物的主要成分是纤维素 可用含纤维素酶的洗衣粉洗涤 因为纤维素酶使纤维的结构变得蓬松 从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触 达到更好的去污效果 多酶片中的胃蛋白酶应在片剂的糖衣外层 而片剂的核心层应是在小肠中发挥作用的胰蛋白酶等 答案 A 例4 如图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作 图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图 下列叙述不正确的是 A 刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液B 图1中X溶液为CaCl2溶液 其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠C 图2发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母菌充分接触D 图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中 解析 本题考查固定化细胞技术的基础知识 意在考查对固定化酵母细胞实验操作的掌握情况 在该实验中 将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温 再加入已活化的酵母细胞 否则高温会导致酵母细胞死亡 实验中氯化钙溶液的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠 固定好的酵母细胞 凝胶珠 用蒸馏水冲洗2 3次 再将其转移至10 的葡萄糖溶液中 并用搅拌器搅拌 目的是使培养液与固定化酵母细胞充分接触 有利于发酵的正常进行 答案 A 固定化酶和固定化细胞 1 通常情况下 酶都是在水溶液中与底物进行反应 因此酶在反应系统中是与底物 产物混合在一起的 反应结束后 即使酶仍具有较高活力 也很难回收 同时给产品进一步纯化带来了困难 2 一般来说 酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化 而细胞多采用包埋法固定化 这是因为细胞个大 而酶分子很小 个大的细胞难以被吸附或结合 而个小的酶容易从包埋材料中漏出 3 固定化细胞仍能进行正常的生长 繁殖和代谢 可以像游离的细胞一样用于发酵生产 例5 2011 江苏高考 下列与果酒 果醋和腐乳制作相关的叙述 正确的是 A 腐乳制作所需要的适宜温度最高B 果醋发酵包括无氧发酵和有氧发酵C 使用的菌种分别是酵母菌 醋酸菌 乳酸菌D 使用的菌种都具有细胞壁 核糖体 DNA和RNA 解析 本题考查传统发酵技术的应用 意在考查辨别比较能力 果醋制作所需要的适宜温度最高 为30 35 果醋制作所用的菌种 醋酸菌 为好氧细菌 只进行有氧呼吸 腐乳制作所用的菌种主要是毛霉 酵母菌 醋酸菌 毛霉等菌种都具有细胞壁 都既有DNA又有RNA 细胞中都有核糖体 答案 D 例6 2011 上海高考 下列关于植物组织培养的叙述 错误的是 A 外植体可以来自于植物的任何细胞B 培养应在无菌条件下进行C 以花粉作为外植体可得到单倍体植株D 不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同 解析 植物组织培养的原理是细胞的全能性 所以作为植物组织培养的细胞必须有完整的细胞核 答案 A 例7 多选 下列关于DNA和蛋白质提取与分离实验的叙述 正确的有 A 提取细胞中的DNA和蛋白质都需用蒸馏水胀破细胞B 用不同浓度NaCl溶液反复溶解与析出DNA可去除蛋白质C 蛋白质提取和分离过程中进行透析可去除溶液中的DNAD 蛋白质和DNA都可以用电泳的方法进行分离纯化 解析 提取DNA需用蒸馏水涨破细胞 提取蛋白质可以直接用豆浆或研磨的大豆 透析法不能除去DNA DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同 在0 14mol L的NaCl溶液中DNA的溶解度最低 DNA可以析出 通过过滤可以除去蛋白质 用电泳的方法可将蛋白质 DNA进行分离纯化 答案 BD 例8 2011 海南高考 许多植物含有天然香料 如薄荷叶中含有