高考生物 321精品系列 专题20 生物技术实践Word文件下载.docx
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(2)生物材料中特定成分的提取和蛋白质的分离在高考中也有体现。
(3)PCR技术在高考中也有所涉及。
命题角度:
本专题与生产生活实际联系紧密,在考查时注重与实践、实验相结合。
考查形式:
在新课标地区以简答题形式为主,江苏、广东则简答、选择均有出现。
命题趋势
微生物的利用
以理综形式考查的地区多以简答题形式综合考查微生物的培养、分离、纯化过程,注重与实践相结合。
而单科命题的地区出了综合性简答题外,选择题多考察培养基制备、灭菌方法和平板划线法等基本技术,但简答题仍是主要命题形式。
预计2013年各地命题仍以简答题形式为主,难度系数在0.75左右。
联系果汁饮料生产、新型洗涤产品等生活实际,考查酶的特性及其在生产中的应用,很可能以探究实践类型的题目出现,预计2013年各地命题可能性较大,难度适中,系数在0.65左右。
“传统发酵技术的应用”中“果酒、果醋、泡菜、腐乳的制作原理与技术流程”试题较多,为今后高考命题热点。
但命题难度不会太大,难度系数一般在0.75左右。
“生物材料中有效成分提取”将在今后高考命题中也有出现,但往往以选择题形式出现,难度系数也在0.75左右。
【核心考点要点归纳】
考点一、微生物的培养与应用
1.培养基
(1)营养构成:
各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐,此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。
(2)培养基类型
①按培养基物理性质可分为固体培养基和液体培养基两种,其中固体培养基用于菌种分离、鉴定、菌落计数等。
而液体培养基常用于科研或工业生产等。
②按培养基的功能可分为选择培养基和鉴别培养基。
③按照人们对培养基中成分的了解程度可分为天然培养基和合成培养基两种。
说明代谢类型不同的微生物,对培养基营养成分的要求不同,如自养型微生物可以利用无机碳源,而异养型微生物则必须利用有机碳源。
不论代谢类型如何,微生物对营养物质的要求都包括碳源、氮源、水、无机盐、生长因子五类。
2.关于无菌技术
(1)实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌;
常用的消毒方法有煮沸消毒、巴氏消毒、化学药剂消毒。
对不同的对象需采用不同的消毒或灭菌方法。
(2)在微生物培养时,获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌入侵。
无菌技术围绕着如何避免杂菌的污染展开,主要包括四方面的内容:
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器具进行灭菌。
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。
3.菌种的纯化
考点二、果酒、果醋、腐乳、泡菜制作的注意事项
1.果酒、果醋制作的注意事项
(1)材料的选择与处理
选择新鲜的葡萄,榨汁前应先冲洗,再除去枝梗,以避免去除枝梗时引起葡萄破损,增加被杂菌污染的机会。
(2)防止发酵液被污染
需要从发酵制作的过程进行全面的考虑,因为操作的每一步都可能混入杂菌。
为避免杂菌污染:
榨汁机要洗净并晾干,发酵装置要洗净并用70%的酒精消毒;
若用简易的发酵装置,每隔一定时间排气时只需拧松瓶盖,不要完全揭开瓶盖等。
(3)控制发酵条件
果酒
果醋
温度
20℃左右,最适合繁殖;
18~25℃,酒精发酵
30~35℃,最适合生长
氧气
前期通O2,然后控制无O2
氧气充足
其他
时间:
10~12天;
pH:
5.0~6.0
约7~8天
2.腐乳制作的注意事项
(1)影响腐乳品质的条件:
水、盐、酒、温度、发酵时间等。
①水的控制:
含水量约70%,用含水量过高的豆腐制腐乳,不易成形。
②盐的控制:
盐浓度过高,会影响腐乳的口味,浓度过低,腐乳易腐败变质。
③酒的控制:
酒精含量一般控制在12%左右。
酒精含量过高,使腐乳成熟期延长。
酒精含量过低,杂菌繁殖快,豆腐易腐败。
④温度的控制:
温度为15~18℃,适合毛霉生长。
发酵时间易控制在6个月左右。
考点三、植物的组织培养技术
1.植物组织培养原理
植物组织培养的原理是细胞的全能性。
不同细胞的全能性不一样。
生物体的所有细胞全能性大小比较如下:
①受精卵>
生殖细胞>
体细胞;
②体细胞中:
幼嫩植物组织(如芽尖)>
成熟组织细胞。
2.植物组织培养技术和花药培养技术的异同
植物组织培养技术
花药培养技术
相同点
理论依据
植物细胞的全能性
基本过程
无菌技术及接种操作基本相同
影响因素
选材、营养、激素、pH、温度、光照等
不同点
选材
体细胞
生殖细胞(精子)
3.植物组织培养技术、微生物培养技术和无土栽培技术比较
微生物培养技术
无土栽培技术
概念
在无菌条件下,将离体的植物体器官或组织接种在适当的培养基上进行培养,最终发育成完整植株
在无菌条件下,在适宜的营养和环境条件下对微生物的培养
将植物生长发育过程中所需各种矿质元素按一定比例配成营养液,并利用这种营养液栽培植物
培养基
成分
水、矿质元素、蔗糖、维生素、有机添加物和植物激素等
水、无机盐、碳源、氮源等
水、必需矿质元素
特殊操
作要求
严格控制无菌操作,在培养过程中要更换培养基,调节细胞分裂素和生长素的比例
严格控制无菌操作,整个培养过程无需更换培养基
适宜的环境条件,基质垫底并固定幼苗,不需要保证无菌条件
考点四、探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果实验应注意的事项
1.实验原理
酶的催化作用具有专一性,复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多,与单一加酶洗衣粉相比,对各种污渍都有较好的洗涤效果。
2.实验变量
(1)自变量:
加酶洗衣粉。
(2)无关变量:
其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。
3.实验步骤
步骤
烧杯编号
Ⅲ
注入自来水
500mL
加入物质(等量)
奶渍布
控制水温
37℃
加入洗衣粉(等量)
蛋白酶
洗衣粉
复合酶
脂肪酶
用玻璃捧搅拌
5min
观察实验现象
4.实验时注意事项
(1)在比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的实验中,自变量为洗衣粉的种类,设计时应遵循单一变量原则、对照原则,有效控制其他变量,如水的用量、污染物的量、所用实验的布的质地和大小、两种洗衣粉的用量、搅拌及洗涤时间等。
(2)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,因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)该实验探究多种加酶洗衣粉对同一污渍的洗涤效果,也可以探究同一种加酶洗衣粉对于不同污渍的洗涤效果。
考点五、固定化酶与固定化细胞
注:
酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定,而细胞多采用包埋法固定。
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.固定化细胞常用的载体材料
常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
4.固定化酶的优点:
(1)易接触;
(2)易分离;
(3)反复利用。
考点六、DNA的粗提取与鉴定
1.原理、方法和目的
基本原理
方法
目的
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
溶于NaCl溶液中并稀释
①NaCl溶液为2mol/L时,DNA溶解,而部分蛋白质发生盐析而生成沉淀,通过过滤可除去部分蛋白质及不溶于NaCl溶液的杂质
②当NaCl溶液稀释至0.14mol/L时,DNA析出,过滤可除去溶于NaCl中的部分蛋白质和其他杂质
DNA不被蛋白酶所水解
加入嫩肉粉
嫩肉粉中含木瓜蛋白酶,水解蛋白质
DNA不溶于酒精溶液
加入冷却酒精(95%)
DNA析出,除去溶于酒精的蛋白质
DNA可被二苯胺染成蓝色
加入二苯胺,并沸水浴
鉴定DNA
2.实验材料
(1)动物
(2)植物:
新鲜菜花、蒜黄、菠菜等。
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DNA提取的材料,但却是提取血红蛋白的理想材料。
3.鉴定
比较
加入物质
结果
图示
实验组
均加入:
①4mL
二苯胺试剂
②2mol/L
NaCl溶液5mL
丝状物(DNA)
溶液逐渐
变蓝
对照组
——
不变蓝
4.注意事项
①制备鸡血细胞液时,要在取鸡血的同时加入柠檬酸钠,静置后上层是血清,下层为所需要的血细胞。
②两次加蒸馏水的目的不同。
③鉴定DNA时需沸水浴加热。
考点七PCR扩增技术和DNA复制的比较
DNA复制
PCR扩增技术
场所
细胞核内
生物体外
原理
碱基互补配对
酶
DNA聚合酶、解旋酶
耐热的DNA聚合酶(Taq酶)
条件
模板、ATP、引物链(RNA)、常温
模板、ATP、引物链(DNA及RNA片段)、温度变化
(90~95℃→55~60℃→70~75℃)
原料
四种脱氧核苷酸
特点
形成的是整个DNA分子,一个细胞周期只
复制一次
短时间内形成大量目的基因DNA片段,呈指数增长——2n
考点八、血红蛋白的提取和分离
1.蛋白质分离的依据
蛋白质各种特性的差异,如分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和力等,可以用来提取和分离不同种类的蛋白质。
2.方法及原理
(1)凝胶色谱法原理
蛋白质比较
相对分子质量大
相对分子质量小
凝胶内部
不能进入
能进入
运动方式
垂直向下
垂直向下和无规则扩散运动
经过路程
较短
较长
洗脱次序
先流出
后流出
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。
(2)凝胶电泳法原理
凝胶电泳法的原理是不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同,在电场中受到的作用力大小、方向、阻力不同,导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同。
考点九、蒸馏、压榨和萃取三种方法的比较
提取方法
水蒸气蒸馏
压榨法
有机溶剂萃取
实验原理
利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来
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
优点
简单易行,便于分离
生产成本低,易保持原料原有的结构和功能
出油率高,易分离
局限性
水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题
分离较为困难,出油率相对较低
使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量
注:
①水蒸气蒸馏要适当延长蒸馏时间,温度不能太高。
②用于萃取的有机溶剂必须事先精制,除去杂质。
③压榨时原料必须要浸透,这样压榨时不会滑脱,出油率高,不堵塞筛眼;
使用石灰水充分浸泡原料,破坏细胞结构,分解果胶,防止橘皮压榨时滑脱,提高出油率。
【2012高考真题之--生物技术实践】
1.(2012江苏卷)17.下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述,错误的是
A.从酶的固定方式看,吸附法比化学结合法对酶活性影响小
B.作为消化酶使用时,蛋白酶制剂以口服方式给药
C.尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶,可以反复使用
D.将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗,目的是洗去CaCl2和杂菌
2.(2012江苏)16.下列关于“探究加本系洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的叙述,合理的是
A.先用热水溶解洗衣粉,再将水温调节到最适温度
B.实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度
C.相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉
D.衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果
【答案】B
【解析】A项先用热水可能会影响酶的活性,所以不妥;
只有在最适PH值时使用加酶洗衣粉效果才会好于普通洗衣粉,不同质地的衣物会影响实验结果,所以答案B。
【考点定位】考查加酶洗衣粉使用条件,属于对理解、应用层次的考查。
3.(2012江苏)18.下列关于“DNA粗提取与鉴定实验”的叙述,正确的是
A.洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度
B.将DNA丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝
C.常温下菜花匀浆中有些酶类会影响DNA的提取
D.用玻棒缓慢搅拌滤液会导致DNA获得量减少
【答案】C
【解析】DNA溶解度与洗涤剂无关,
DNA与二苯胺水浴加热变蓝,不需要冷却;
用玻璃棒搅拌,使DNA吸附在玻璃棒上,且DNA量不会减少。
所以答案C。
【考点定位】本题考查DNA提取和鉴定,属于对识记、理解层次的考查。
4.(2012江苏卷)21.下列关于制作果酒、果醋和腐乳的叙述,合理的是
A.在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长
B.条件适宜时醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸
C.果酒发酵过程中发酵液密度会逐渐减小
D.将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时,底层和近瓶口处需加大用盐量
【答案】ABC
【解析】在果酒发酵后期,由于瓶中的营养物质减少,单位时间内产生的CO2的量减少,所以拧开瓶盖的间隔时间可以延长,A正确;
在糖源、氧气充足的条件下,醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸,B正确;
果酒发酵过程中,营养物质消耗,并且有水的生成,密度会逐渐减小,C正确;
将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时,要分层加盐,加盐量要随着层数的加高而增加,近瓶口表面的盐要铺厚一些,但底层不需要大量用盐,D错误。
【考点定位】考查果酒、果醋和腐乳制作的相关知识,属于对识记层次的考查。
5.(2012全国理综大纲)5.关于细菌的叙述中,正确的是
A.不同种类细菌的生长均需要相同碳源
B.常用液体培养基分离获得细菌单菌落
C.细菌大量培养过程中,芽孢形成于细菌生长的调整期
D.培养基中含有高浓度NaCl有利于金黄色葡萄球菌的筛选
【答案】D
【解析】自养型微生物需要无机碳源,异养型微生物需要的是有机碳源,A错误。
菌落只能在固体培养基上形成,B错误。
芽孢是帮助细菌度过不良环境的结构,在稳定期形成。
【考点定位】本题考查微生物的培养与增长的有关知识,属于对识记、理解层次的考查。
6.(2012上海卷)9.酶在大规模产业化应用中的核心问题是固定化技术,而酶固定化所依据的基本原理在于酶具有
A.热稳定性B.催化高效性C.催化特异性D.可反复使用性
7.(2012全国卷新课标版)39.(15分)为了探究6-BA和IAA对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响,某研究小组在MS培养基中加入6-BA和IAA,配制成四种培养基(见下表),灭菌后分别接种数量相同、生长状态一致、消毒后的茎尖外植体,在适宜条件下培养一段时间后,统计再生丛芽外植体的比率(m),以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n),结果如下表。
回答下列问题:
(1)按照植物的需求量,培养基中无机盐的元素可分为 和 两类。
上述培养基中,6-BA属于 类生长调节剂。
(2)在该实验中,自变量是 ,因变量是 ,自变量的取值范围是 。
(3)从实验结果可知,诱导丛芽总数最少的培养基是 号培养基。
(4)为了诱导该菊花试管苗生根,培养基中一般不加入 (填“6-BA”或“IAA”)。
【答案】
(1)大量元素微量元素细胞分裂素
(2)IAA的浓度菊花再生丛芽外植体的比率和外植体上的丛芽平均数0—0.5mg.L-1(3)1(4)6-BA
【解析】
(1)根据植物的需求量,元素可以分为大量元素和微量元素,6-BA属于细胞分裂素类的生长调节剂。
(2)根据实验目的和实验中的步骤中的数据,可以看出IAA的浓度是自变量,菊花再生丛芽外植体的比率和外植体上的丛芽平均数是因变量;
由图表数据可以看出IAA的浓度范围是0—0.5mg.L-1。
(3)再生丛芽的外植体数乘以外植体上丛芽平均数即为丛芽总数,所以最少的是1号培养基。
(4)诱导试管苗生根需要生长素用量和细胞分裂素用量的比值比较高,所以培养基中不需要加6-BA。
【考点定位】本题考查植物组织培养的有关知识,属于对识记层次的考查。
8.(2012山东卷)34.(8分)
【生物—生物技术实践】辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。
辣椒素的获得途径如图。
(1)图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的_________和_________过程。
(2)图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是________。
培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值______(填“高”或“低”)时,有利于芽的分化。
对培养基彻底灭菌时,应采用的灭菌方法是__________。
(3)图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是_______。
用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时,常用的酶是__________和纤维素酶。
(4)提取辣椒素过程中,萃取加热时需安装冷凝回流装置,其目的是_________。
9.(2012海南卷)30回答下列关于腐乳制作的问题:
(1)腐乳是豆腐经微生物发酵后制成的食品。
多种微生物参与了该发酵过程,其中起主要作用的微生物是,其产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解为和
;
其产生的能将豆腐中的脂肪水解为和。
(2)发酵完成后需加盐腌制,加盐还可以抑制生长。
(3)腐乳制作的后期可加入由酒和多种香辛料配置而成的卤汤。
卤汤具有一定的防腐作用外,还能使腐乳具有独特的。
(2)发酵过程中加盐腌制,不仅可以调制风味,而且能够抑制杂菌等其他微生物
(3)腐乳制作后期加入卤汤,卤汤不仅可以防腐,还可以使腐乳具有独特的风味(或香味)。
【答案】(15分)
(1)毛霉肽氨基酸脂肪酶甘油脂肪酸(每空2分,共12分)
(2)微生物 (2分)(3)风味 (1分,其他合理答案也给分)
(1)酵过程中起作用的微生物有多种,如青霉、酵母、曲霉、毛霉等,其中起主要作用的是毛霉,毛霉产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解成多肽和氨基酸,产生的脂肪酶能够将豆腐中的脂肪水解为甘油和脂肪酸。
【考点定位】本题考查腐乳制作的原理和流程,设计到具体操作过程的作用和意义,均为课本上理解识记内容。
10.(2012上海卷)(四)回答下列关于微生物和酶的问题。
(10分)
高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。
研究者从热泉中筛选了高效产生高
温淀粉酶的嗜热菌,其筛选过程如图15所示。
44.①过程称为_______,②过程是为了__________。
45.Ⅰ号培养基称为_____________(按功能分);
该培养基中除了加入淀粉外,还需加入另一种重要的营养成分_____。
A.琼脂B.葡萄糖C.硝酸铵D.碳酸氢钠
46.一般对配制的培养基采用高压灭菌,其中“高压”是为了__________________。
在高温淀粉酶运用到工业生产前,需对该酶的最佳温度范围进行测定。
图16中的曲线①表示酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比。
将酶在不同温度下保温足够长的时间,再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性,由此得到的数据为酶的热稳定性数据,即图16中的曲线②。
47.根据图中的数据,判断该酶使用的最佳温度范围是______。
A.40℃一50℃B.50℃一60℃C.60℃一70℃D.70℃-80℃
48.据图判断下列叙述错误的是______。
A.该酶只能在最佳温度范围内测出活性
B.曲线②35℃数据点是在80℃时测得的
C.曲线①表明80℃是该酶活性最高的温度
D.曲线②表明该酶的热稳定性在70℃之后急剧下降
【2011高考真题之--生物技术实践】
1、(2011江苏卷)下列果酒、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
答案:
D
解析:
果酒制作酵母菌繁殖适宜温度20度左右,酒精发酵时适宜温度在18~25度,果醋制作适宜温度30~35度,腐乳制作适宜温度15度~18度,所以A选项错误;
醋酸菌为好氧细菌,只有当氧气充足时,才能进行旺盛的生理活动,所以B选项错误;
果酒、果醋和腐乳制作使用的菌种分别是是酵母菌、醋酸菌、毛霉等。
所以C选项错误;
D选项正确。
2.(2011江苏卷)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
A
酶解法去除细胞壁,吸水涨破法使细胞破裂释放出胞内酶,所以A选项正确;
酶的分离和纯化不可以用酸解法,所
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