专题八-生物技术实践课件

专题八生物技术实践专题八-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．酶在食品制造和洗涤等方面的应用5．制备和应用固定化酶专题八-生物技术实践考纲要求6．从生物材料中提取某些特定的成分7．运用发酵加工食品的基本方法8．植物的组织培养9．蛋白质的提取和分离10．PCR技术的基本操作和应用

专题八-生物技术实践考点解读1.微生物培养基的配制、消毒灭菌、计数分离等技术，尤其是培养与分离2．果酒、果醋、腐乳、泡菜制作过程及原理3．植物有效成分提取的基本原理、装置、方法，以及提取有效成分的最佳条件的探索专题八-生物技术实践考点解读4．传统发酵食品制作的原理、过程、设计、条件控制5．DNA、蛋白质技术中相关成分的提取、分离的原理、方法与装置6．固定化酶和固定化细胞的原理和方法，酶活力的测定方法，影响酶活性的因素研究及酶在生产生活中的应用专题八-生物技术实践专题八-生物技术实践划分标准培养基种类特点用途物理性质液体培养基不加凝固剂工业生产半固体培养基加凝固剂(如琼脂)观察微生物的运动、分类鉴定固体培养基微生物的分离、鉴定、活菌计数、菌种保藏专题八-生物技术实践用途选择培养基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，促进所需要的微生物的生长培养、分离出特定微生物鉴别培养基根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品鉴别不同种类的微生物专题八-生物技术实践2.微生物的纯化培养的方法(1)平板划线法①通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。②在数次划线后培养，可以分离到由一个细胞繁殖而来的菌落。专题八-生物技术实践(2)稀释涂布平板法①将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。②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，从而能在培养基表面形成单个的菌落。专题八-生物技术实践3．微生物的分离和计数(1)土壤中分解尿素的细菌的分离与计数①筛选菌株：利用选择培养基筛选菌株。②测定微生物数量的常用方法统计菌落数目[公式：每克样品中菌株数＝(C÷V)×M]或显微镜直接计数。③过程：土壤取样→样品的稀释→微生物的培养与观察。④设置重复组与对照组专题八-生物技术实践a．设置重复组统计某一稀释度下平板上的菌落数时，要至少涂布3个平板作重复组，增强实验结果的说服力与准确性。b．设置对照组判断培养基中是否有杂菌污染时，需将未接种的培养基与接种的培养基同时进行培养；判断选择培养基是否具有筛选作用时，需将牛肉膏蛋白胨培养基进行接种后培养，观察两种培养基上菌落数目，进行对比得出结论。专题八-生物技术实践(2)分解纤维素的微生物的分离①实验原理专题八-生物技术实践专题八-生物技术实践专题八-生物技术实践4．测定微生物数量的方法(1)直接计数法：常用的是显微镜直接计数。(2)间接计数法：常用的是稀释涂布平板计数法。特别提示：(1)显微镜计数法计算的细菌也包括死细菌。稀释涂布平板法计算的是活菌数。(2)稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目要低。专题八-生物技术实践【考题演练1】

(2011·课标全国理综，39)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________。专题八-生物技术实践(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。专题八-生物技术实践[解析]

(1)要获得分解原油的细菌，只有在以原油为唯一碳源的培养基中，这种细菌可以大量繁殖，而其他细菌不能生存。此种培养基属于选择培养基。(2)纯化菌种常用平板划线法和稀释涂布平板法。(3)在以原油为唯一碳源的培养基上，在菌落周围的原油被分解而形成分解圈，分解圈越大，说明该菌株降解能力越强。(4)实验室灭菌有灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌，实验操作要在酒精灯火焰附近的无菌区进行。专题八-生物技术实践[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专题八-生物技术实践考点二：酶的应用1．直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较直接使用酶固定化酶固定化细胞制作方法化学结合法固定化、物理吸附法固定化包埋法固定化是否需要营养物质否否是专题八-生物技术实践催化反应单一或多种单一一系列反应底物各种物质(大分子、小分子)各种物质(大分子、小分子)小分子物质缺点①对环境条件非常敏感，易失活；②难回收，成本高，影响产品质量不利于催化一系列酶促反应反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降专题八-生物技术实践优点催化效率高、耗能低、低污染①既能与反应物接触，又能与产物分离；②可以重复利用成本低、操作容易专题八-生物技术实践2.酶在食品制造和洗涤等方面的应用(1)加酶洗衣粉中酶制剂的种类与功效①加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶，其中，应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。专题八-生物技术实践②碱性蛋白酶将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污迹从衣物上脱落。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子的物质，使洗衣粉具有更好的去污能力。(2)果胶酶在果汁生产中的应用在果汁生产中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。果胶酶能够分解果胶，将其变成可溶性的半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变澄清。专题八-生物技术实践【考题演练2】

(2011·江苏，15)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专题八-生物技术实践[解析]

酸解法不能用于酶的分离与纯化，棉织物可以使用添加纤维素酶的洗衣粉洗涤，纤维素酶虽不能直接去除衣物上的污垢，但能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涤剂充分接触，使洗涤剂的去污效果更好。多酶片中的胃蛋白酶应位于片剂的最表层。[答案]

A专题八-生物技术实践考点三：生物技术在食品加工及其他方面的应用1．果酒、果醋和泡菜的制作比较项目果酒的制作果醋的制作泡菜的制作作用菌类酵母菌(真菌)醋酸菌(细菌)乳酸菌(细菌)专题八-生物技术实践原理酵母菌在无氧的条件下将葡萄糖氧化成乙醇，而且当培养液中乙醇浓度为16%时，酵母菌死亡醋酸菌在有氧条件下将乙醇氧化为醋酸乳酸菌将糖转化为乳酸和醇类物质专题八-生物技术实践制作流程专题八-生物技术实践操作注意①果酒制作过程中，紫葡萄在用高锰酸钾溶液浸泡后，一定要用清水将高锰酸钾溶液冲洗干净；②将葡萄浆放入发酵瓶时，装量不能超过2/3①果醋发酵时，通气孔需塞上脱脂棉球，以过滤空气。②醋酸菌培养物与酒水混合物混匀后需将pH调至7.0制作泡菜时，用水密封坛口，以保证坛内无氧环境，利于乳酸菌发酵专题八-生物技术实践2.植物组织培养技术和花药离体培养技术的异同专题八-生物技术实践不同点选材体细胞生殖细胞(精子)生殖方式无性生殖有性生殖专题八-生物技术实践3.生物成分提取物质方法原理步骤血红蛋白凝胶色谱法根据相对分子质量的大小①样品处理②粗分离③纯化④纯度鉴定电泳法根据各种分子带电性质的差异及分子本身的大小、形状的不同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携带出来①水蒸气蒸馏②分离油层(加NaCl)③除水过滤(加无水Na2SO4)专题八-生物技术实践橘皮精油压榨法通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油①石灰水浸泡、漂洗②压榨、过滤、静置③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①粉碎、干燥②萃取、过滤③浓缩专题八-生物技术实践【考题演练3】

(2011·山东理综，34)研究发现柚皮精油和乳酸菌素(小分子蛋白质)均有抑菌作用，两者的提取及应用如图所示。抑菌实验

专题八-生物技术实践(1)柚皮易焦糊，宜采用________法提取柚皮精油，该过程得到的糊状液体可通过________除去其中的固体杂质。(2)筛选乳酸菌A时可选用平板划线法或________接种。对新配制的培养基灭菌时所用的设备是________。实验前需对超净工作台进行________处理。专题八-生物技术实践(3)培养基中的尿素可为乳酸菌A的生长提供________。电泳法纯化乳酸菌素时，若分离带电荷相同的蛋白质，则其分子量越大，电泳速度________。(4)抑菌实验时，在长满致病菌的平板上，会出现以抑菌物质为中心的透明圈。可通过测定透明圈的________来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。专题八-生物技术实践[解析]

柚皮精油宜采用压榨法进行提取，要除去其中杂质可采用过滤法。培养基中的尿素可为乳酸菌提供氮源。电泳法分离蛋白质时分子量越大，电泳速度越慢，反之则越快。培养基菌落透明圈直径越大，说明柚皮精油和乳酸菌的抑菌效果越好。专题八-生物技术实践[答案]

(1)压榨过滤(2)稀释涂布平板法(或稀释混合平板法)高压蒸汽灭菌锅消毒(3)氮源越慢(4)直径(或大小)专题八-生物技术实践考向一：微生物的分离培养【考例剖析】

例1：(2010·重庆高考)炭疽病是由炭疽杆菌引起的一种人畜共患传染病。炭疽杆菌两端截平、呈竹节状排列，菌落呈卷发状。对炭疽病疑似患者，可根据噬菌体的宿主专一性，通过实验确诊。(1)细菌培养：采集疑似患者的样本，分离培养，获得可疑菌落。专题八-生物技术实践(2)细菌鉴定：实验流程如图所示：专题八-生物技术实践①对配制的液体培养基等需采取________方法灭菌；实验所用液体培养基的碳源为________(填“无机碳”或“有机碳”)。②挑选可疑菌落制片后，用________观察，可看到呈竹节状排列的杆菌。专题八-生物技术实践③接种可疑菌后，35°C培养24小时，液体培养基变浑浊，原因是________。对照组试管中应加入________，与实验组同时培养6小时后，若实验组液体培养基的浑浊度比对照组________(填“高”或“低”)，则可明确疑似患者被炭疽杆菌感染；反之则排除。④对排除的疑似患者及易感人群，可接种炭疽杆菌疫苗，刺激机体产生相应抗体，与产生抗体相关的细胞除T细胞、B细胞外，还有________________________________。专题八-生物技术实践[解析]本小题考查培养基的灭菌、微生物的特点及营养和免疫等相关知识，意在考查对知识的理解能力、应用能力和实验分析、设计能力。①培养基应用高压蒸汽方法进行灭菌。炭疽杆菌同化类型为异养型，应选有机碳作为其碳源。②微生物个体小，肉眼观察不到，必须借助显微镜才能观察到菌体特征。专题八-生物技术实践③在液体培养基中，细菌大量繁殖会导致培养液变浑浊；该实验中实验变量为是否加入噬菌体，所以对照组除不加噬菌体外，其他处理都应该和实验组保持一致(即应加入不含噬菌体的生理盐水)。噬菌体可破坏细菌细胞，从而使培养液变澄清。④在特异性免疫的感应阶段，吞噬细胞参与了抗原的呈递，效应B(浆)细胞是直接产生抗体的细胞。

专题八-生物技术实践[答案]

(2)①高压蒸汽(98kPa蒸汽)有机碳②显微镜③细菌大量繁殖等量生理盐水低④吞噬细胞、效应B(浆)细胞专题八-生物技术实践[方法规律]

选择培养基及应用实例(1)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。专题八-生物技术实践(2)选择培养基应用实例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，因为非固氮微生物不能在此培养基上生存。专题八-生物技术实践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。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。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。专题八-生物技术实践【返思解题】

1.(2011·山东威海一模)某实验小组欲从土壤中筛选出能分泌淀粉酶的芽孢杆菌，设计实验步骤如下，请给予合理的补充。(1)采样与培养：将采集的土样混匀后称取1g，置于经过________法灭菌处理的液体培养基中，28°C条件下振荡培养。专题八-生物技术实践(2)接种与选择：为避免培养液中菌体浓度过高，需将培养液进行________处理。之后，将菌液涂布接种于以________为唯一碳源的固体培养基上，30°C条件下培养。为避免污染，需将培养皿呈________状态放置。此外，为排除其他因素的影响，提高实验可信度，本步骤需设计________作为空白对照。专题八-生物技术实践(3)筛选与纯化：将适量的碘液滴加在平板中的菌落周围，如果菌落周围的现象是________________，则说明此种菌能够__________________________________。从平板中挑取实验效果明显的目的菌株，采用________法接种于新的培养基平板，可对菌株进行进一步的纯化。专题八-生物技术实践[解析]

微生物培养的培养基要用高压蒸汽灭菌处理。为避免培养液中菌体浓度过高，需将培养液进行稀释。接种到以淀粉为唯一碳源的选择培养基上，能利用淀粉的微生物生长，可用未接种的空白培养基作对照。微生物利用淀粉后，以微生物为中心的周围无淀粉，加入碘液不变蓝，呈现透明状。进一步纯化一般用平板划线法。专题八-生物技术实践[答案]

(1)高压蒸汽灭菌(2)系列稀释(或“梯度稀释”)淀粉倒置未接种的空白培养基(或接种等量无菌水的培养基)(3)出现透明圈分泌淀粉酶使淀粉发生水解(平板)划线专题八-生物技术实践考向二：生物技术在生产中的应用命题热点有：结合食品制造和洗涤业考查酶的固定化及实际应用；将植物组织培养的有关知识与植物激素的应用和植物有效成分的提取相联系，进行综合考查；以环境污染(如某种有害物质的存在及量的多少)为背景考查微生物的生存条件和培养，以及生物技术在其他方面的应用。专题八-生物技术实践【考例剖析】例2：(2011·山东理综测试)人参是一种名贵中药材，其有效成分主要是人参皂苷。利用细胞培养技术生产人参皂苷的大致流程如图：专题八-生物技术实践请回答：(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。专题八-生物技术实践(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，可有效提高人参皂苷合成量。(4)人参皂苷易溶于水溶性(亲水性)有机溶液，从培养物干粉中提取人参皂苷宜选用________方法，操作时应采用________加热。专题八-生物技术实践

[解析]

本题以植物组织培养为材料背景考查了植物组织培养过程中涉及的培养基消毒、灭菌的相关知识及污染后的菌落特征的比较。同时考查了关于物质的提取和鉴定的内容，跨度较大，考查的知识面较广。(1)接种前，要对材料进行消毒，配制的培养基分装后要进行高压蒸汽灭菌。(2)比较菌落特征。真菌污染：有颜色的绒毛状菌落；细菌污染：有光泽的黏液状菌落。专题八-生物技术实践(3)植物细胞胞间层的组成成分是果胶，利用果胶酶处理愈伤组织可以获得单个的细胞。(4)植物有效成分的提取常采用萃取法、蒸馏法和压榨法。人参皂苷易溶于亲水性有机溶液，故而采用有机溶剂萃取的方法从培养物干粉中提取人参皂苷。

[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)水浴专题八-生物技术实践[方法规律]

复习时，要注意以下几个方面：(1)从实验的角度剖析每项技术，把握其原理、材料与器材、操作流程、注意事项等；(2)用对比的方法区分一些重要概念和方法，例如酒和果醋制作的比较，水蒸气蒸馏法、压榨法、有机溶剂萃取法的比较，平板划线操作与涂布平板操作的比较等。专题八-生物技术实践【返思解题】

2.(2011·泰州模拟)对血红蛋白(Hb)的研究结果表明，血红蛋白实际上是由珠蛋白、原卟啉和二价铁离子(Fe2＋)所组成的结合蛋白质，由4条肽链各结合一个辅基即血红素，O2结合于Fe2＋上，血红蛋白与氧疏松结合形成氧合血红蛋白(HbO2)，这种氧合作用在氧分压高时容易进行，在氧分压低时易于解离。红细胞结合和携带O2的过程并不影响二价铁离子，也就是说不会使之氧化为三价铁离子。专题八-生物技术实践Fe3＋无携带O2的能力。CO与Hb的亲和力大于O2，结合成HbCO后不能重新分离，致使Hb丧失运输O2和CO2的机能，此称为一氧化碳中毒，即煤气中毒。