专题八 生物技术实践
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生物技术实践
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考查点 2007 2008 2009
微生物的培养与利用 江苏生物 T22宁夏理综 T32山东理综 T34 广东生物 T38山东理综 T34上海生物 T41 全国卷I T8全国卷Ⅱ T33广东生物 T38安徽理综 T6辽宁(宁夏)理综 T40
酶的应用 广东生物 T40山东理综 T34 江苏生物 T34 江苏生物 T3
生物技术在食品加工及其他方面的应用(如食品发酵、生物材料中特别成分的提取与分离等) 广东生物T40 江苏生物 T17、T18、T19山东理综 T34宁夏理综 T31 山东理综 T34江苏生物 T23海南生物 T25
备考策略
1．选修部分的内容多以识记为主，重点考查教材的基本知识。
2．考查题型上除了个别地区以选择题为考查形式外，均以简答题的形式出现。随着新课程标准在全国的逐步推广，将会有越来越多的地区采取简答题的考查形式。
考点整合21世纪教育网
一、微生物的培养与应用
1．微生物的实验窒培养
(1)培养基
①概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基。
②分类和应用
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 微生物分离、鉴定、活菌计数
根据用途 选择培养基 培养綦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 的微生物的成长 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
③制备：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。21世纪教育网
(2)无菌技术
主要是为了防止外来杂菌的入侵，重点是消毒和灭菌。
①消毒和灭菌的区别
使用方法 结果 常用的方法举例
消毒 较为温和的物理或化学方法 仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物(不包括芽孢和孢子) 煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法
灭菌 强烈的理化因素 杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子 灼烧灭菌、于热灭菌、高压蒸汽灭菌
②三种常用灭菌方法的比较
灭菌方法 适用材料 或用具 灭菌条件 灭菌时间
灼烧灭菌 接种环、接种针或其他金属工具 酒精灯火焰的充分燃烧层 直至烧红
干热灭菌 玻璃器阻(吸管、培养皿)和金属用具等 于热灭菌箱内，160℃～l70℃ 1h - 2h
商压蒸汽灭菌 培养基等 lOOkPa，121℃ 15min - 30min
(3)微生物的纯化培养
包括培养基的制备和纯化微生物两个阶段，纯化微生物时常用的接种方法是平板划线法和稀释涂布平板法。21世纪教育网
2．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和显微镜直接计数。
③过程：土壤取样→群品的稀释→微雄物的培养与观察。
(2)分解纤维素的微生物的分离
①实验原理
即：可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
②流程：土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布平板→挑选菌落。
二、传统发酵技术的应用
1．果酒、果醋、腐乳、泡菜制作中所用菌种及控制条件的比较21世纪教育网
果酒 果醋 腐乳 泡菜
菌种 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌
控制条件 02的有无 无氧 有氧 无氧 无氧
最适温度 18℃～ 25℃ 30℃～ 35℃ 150℃～80℃ 常温
2．果酒、果醋、腐乳和泡菜制作过程比较及亚硝酸盐含量的检测
果酒和果醋制作 腐乳的制作 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
制作原理 果酒：无氧呼吸果醋：有氧呼吸 多种微生物发酵 泡菜制作：乳酸菌无氧呼吸亚硝酸盐检测：在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N-1-萘基乙二胺盐酸结合形成玫瑰红色染料
实验流程程 挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵 ↓ ↓聚酒 果醋 让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制
操作提示 材料的选择与处理；防止发酵液被污染；控制好发酵条件 控制好材料的用量；防止杂菌污染 泡菜坛的选择；腌制的条件；测定弛硝酸盐含量的操作
三、植物有效成分的提取
1．植物芳香油三种提取方法的比较21世纪教育网
挺取方法 实验原理 方法步骤 适用范围
水蒸气蒸馏 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③除水过滤 适用于提取玫瑰油、薄荷汕等挥发性强的芳香油
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 适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料中芳香油的提取
有机溶剂萃取 使芳香汕溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油 ①粉碎、干燥②萃取、过滤③浓缩 适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分溶解在有机溶剂中
2．实验流程设计
(1)玫瑰精油的提取实验流程
鲜玫瑰花+清水(1：4) →水蒸气蒸馏→油水混合物分离油层除水玫瑰油。
(2)橘皮精油的提取实验流程
石灰水浸泡橘皮→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤→橘皮油
(3)提取胡萝卜素的实验流程
胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。
四、植物的组织培养技术21世纪教育网
1．原理：细胞的全能性
(1)植物体内已分化的细胞，在离体状态和一定的条件下，可以发育成完整的植株，其过程如下：
离体的植物组织或细胞愈伤组织芽等(试管苗) 完整植物体
(2)影响植物组织培养的因素
①内因：植物的种类，同一种植物材料的年龄、保存时间的长短、部位等。
②外因：营养物质、植物激素和环境条件等。
2．植物茎的组织培养与花药植株的产生的比较
菊花茎的组织培养 月季的花药培养
理论依据 细胞的全能性
基本过程 脱分化、再分化
影响因素 材料、营养、激素、pH、温度、光照等
选择材料 体细胞 花药(生殖细胞)
操作流程 制备培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培 选材→材料消毒→接种和培养→筛选和诱导→移栽一栽培选育
3．植物组织培养技术、微生物培养技术和无土栽培技术的比较
植物组织培养 微生物培养 无土栽培
含义 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，最终发育成完整植物体 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
三种技术中均需要一定的营养物质，但营养物质的划分标准不同。
五、酶的研究与应用
1．果胶酶在果汁生产中的应用21世纪教育网
(1)果胶酶的作用
①植物细胞壁及胞间层的主要组成成分之一是果胶。果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。
②果胶酶的作用是分解果胶变成可溶性的半乳糖醛酸。
(2)酶的活性与影响酶活性的因素
①酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力。酶反应速度用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量表示。
②影响酶活性的因素有温度、pH和酶的抑制剂等。
(3)果胶酶的用量
生产果汁时，为了使果胶酶得到充分利用，节约成本，需要控制好酶的用量，用量多少常通过实验手段探究。
2．影响酶活性的因素、酶的用量及应用实验探究时注意的问题
(1)实验设计时要遵循单一变量和对照两大原则，严襁控制无关变量。
(2)探究不同温度(或pH)对酶活性的影响时，温度(或pH)作为自变量，通常通过设置合理的梯度来确定最适值。最适值是通过比较相同时间内获得的产量或效果来确定的。
温度和pH在很大程度上对酶的构象会产生巨大的影响，过高或过低都会使其失去活性，其曲线如图：21世纪教育网
(3)探究最适温度时，pH为无关变量，探究最适pH时，温度最好为最适温度。
(4)探究果胶酶的最适用量时，所测出的最适用量指本实验的温度、pH等条件下测出的，因而果胶酶的最适用量应标明温度和pH。
(5)探讨加酶洗衣粉的最适温度要根据生活中的实际情况，合理设置温度梯度。
(6)在使用加酶洗衣粉时不但要考虑最佳洗涤效果条件，还要考虑到酶的专一性和洗涤成本的问题。
3．酵母细胞的固定化
(1)固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。
(2)配制海藻酸钠溶液时要用酒精灯加热，加热时要用小火，或者问断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。
(3)固定化酶和固定化细胞技术的比较21世纪教育网
类型 固定酶的种类 适用方法 优点及不足 实例
固定化酶 一种 化学结合、物理吸附法 可反复利用，但只催化一种或一类化学反应 围定化葡萄糖异构酶
固定化细胞 一系列 包埋法 成本低、操作容易，但反应效果下降 固定化酵母细胞
六、DNA和蛋白质技术
1．DNA的粗提取与鉴定
(1)基本原理
①DNA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；
②DNA不溶于酒精溶液；21世纪教育网
③DNA不被蛋白酶所水解；
④DNA可被二苯胺染成蓝色。
(2)主要步骤：选取材料→破碎细胞，获取含DNA的滤液→去除滤液中的杂质→DNA的析出与鉴定。
(3)注意事项
①选择动物细胞时，细胞比较容易破碎，选择植物细胞则要先溶解细胞壁(如加洗涤剂、研磨等)。
②以哺乳动物红细胞为材料时，需向血液中加入柠檬酸钠抗凝。
③二苯胺需现配现用。
2．多聚酶链式反应扩增DNA片段
细胞内DNA复制与体外DNA扩增(PCR技术)比较
细胞内DNA复制 PCR
不同点 解旋 解旋酶，边解旋边复制 80℃～l00℃高温解旋，双链完全分开
酶 DNA解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶 TaqDNA聚合酶
引物 RNA DNA或RNA
能量 ATP 不加
温度 体内温和条件 高温
子链合成 一条链连续(先导链)，另一条链不连续，先合成片段，再由DNA连接酶连结(滞后链) 两条子链均连续合成
循环次数 受生物体自身控制 30多次
相同点 ①提供DNA模板②四种脱氧核苷酸作原料③子链延伸的方向都是从5’端到3’端④都需在一定的缓冲溶液中进行
3．血红蛋白的提取和分离
(1)实验原理：依据蛋白质的各种特性可以将不同种类的蛋白质分离。
(2)常用方法：
①凝胶色谱法：根据相对分子质量的大小分离蛋白质。21世纪教育网
②电泳：利用待分离样品中各种分子带电性质的差异及分子本身大小、形状的不同产生不同的迁移速度，由此将各种分子分离。
(3)蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。
热点示例
热点① 微生物的培养与利用
[例1] (2009·上海)氯苯化合物是重要的有机化
工原料，因其不易降解，会污染环境。某研究小组依照下
列实验方案(图1)筛选出能高效降解氯苯的微生物SPl
菌，培养基配方如表1。21世纪教育网
液体培养基 蛋白胨 牛肉膏 氯苯 氯化钠 硝酸铵 无机盐(无碳) 蒸馏水
Ⅰ号 10g 5g 5mg 5g - - 1L
Ⅱ号 - - 50 mg 5g 3g 适量 1L
Ⅲ号 - - 20～80mg 5g 3g 适量 1L
(1)配制Ⅱ号固体培养基时，除添加Ⅱ号液体培养基成分外，还应添加1％的 。
(2)培养基配制时，灭菌与调PH的先后顺序是 。
(3)从用途上来说，I号培养基和Ⅱ号培养基分别属于 培养基和 培养基。在Ⅱ号
培养基中，为SPI菌提供氮源的成分是 。
(4)在营养缺乏或环境恶劣时，SPI的菌体会变成一个圆形的休眠体，这种休眠体被称为 。
(5)将SPI菌接种在含不同浓度氯苯的Ⅲ号培养液中培养，得到生长曲线(如图2)。从图2可知SPI菌在 培养条件下最早停止生长，其原因是 。
[答案] (1)琼脂(2)先调PH，后灭菌(3)通用选择硝酸铵(4)芽孢(5)20m9／L氯苯硝酸最早耗尽21世纪教育网
变式①
某学校打算开辟一块食用菌栽培基地，以丰富学生的劳动技术课内容。首先对食用菌实验室进行清扫和消毒处理，准备食用菌栽培所需的各种原料和用具，然后从菌种站购来各种食用菌菌种√：请回答下列问题：
(1)对买回来的菌种进行扩大培养，首先制备试管培养基，写出制备固体牛肉膏蛋白胨培养基所需的原料： 、 、 、 、 。其中提供氮源的是 ；提供碳源的主要物质是 。
(2)微生物在生长过程中对各种成分所需量不同，配制培养基时各成分要有合适的 。在烧杯中加入琼脂后要不停地 ，防止 。
(3)将配制好的培养基分装到试管中，加棉塞后将若干个试管捆成一捆，包上牛皮纸并用皮筋勒紧放人 中灭菌，压力 kPa，温度 ，时间 。灭菌完毕拔掉电源，待锅内压力自然降到0时，将试管取出。如果棉塞上沾有培养基，此试管应 。21世纪教育网
(4)使用高压蒸汽灭菌锅时注意，先向锅内倒入 。把锅内水加热煮沸并将其中原有冷空气彻底排出后将锅密闭。
(5)从一支试管向另一支试管接种时注意，接种环要在酒精灯 (“内”或“外”)焰灭菌，并且待接种环 后蘸取菌种，试管口不能离开酒精灯火焰附近，将接种的试管在适温下培养，长成菌落后放入 ℃冰箱中保藏。
[答案] (1)牛肉膏蛋白胨水元机盐琼脂 蛋白胨、牛肉膏牛肉膏 (2)比例搅拌琼脂糊底引起烧杯破裂 (3)高压蒸汽灭菌锅100 121℃ 15min～30min废弃 (4)适量水
(5)外冷却4
热点② 酶的应用
[例2] (2009·江苏)酶解法制备原生质体的原理是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用。蜗牛酶液从蜗牛(以植物为食)消化腺中提取；果胶酶、纤维素酶从微生物中提取。为了研究不同酶液的酶解效果，某实验小组取无菌烟草幼叶，切成相同大小的小片，等量放入6支试管中，试剂用量和实验结果列于下表。请回答有关问题。
I Ⅱ Ⅲ Ⅳ V Ⅵ
蒸馏水(mL) 2 0 1 1 1 l
缓冲液(mL) O 2 l 0.5 0.5 0.5
果胶酶液(mL) O O O 0.5 O O
蜗牛酶液(mL) O O O O 0.5 O
纤维素酶液(mL) O O O O O 0.5
实验结果(绿色深浅程度) - - - + + + + + + + + +
(注：“+”越多表示绿色越深，“一”表示颜色无显著变化)
(1)实验过程中，需要轻摇试管，其目的是 ，使原生质体从叶小片中游离出来，以便观察悬浮液绿色的深浅。
(2)从绿色的深浅可推测：蜗牛酶液酶解效果最好，原因是蜗牛酶液含有 等多种酶。该实验中 是空白对照组，其设置意义是 。
(3)用网筛过滤原生质体到离心管内，离心后收集沉淀物，并用 洗涤。
(4)原生质体是否符合要求还需进行检验，其检验的方法是 。
[解析] 本题考查酶对细胞壁的分解作用，注意对照实验的设置。
[答案] (I)为了使细胞壁与酶充分接触，提高酶解效果(2)果胶酶和纤维素酶 I、Ⅱ、Ⅲ 排除无关变量的干扰(3)等渗溶液(4)低渗涨破法
变式②
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。21世纪教育网
请回答下列问题。
水温／℃ 10 20 30 40 50
组别 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙
清除血渍时间／min 67 66 88 52 51 83 36 34 77 11 12 68 9 11 67
清除油渍时间／min 93 78 95 87 63 91 82 46 85 75 27 77 69 8 68
(1)提高洗衣粉去污能力的方法有 。甲组在洗衣粉中加入了 。乙组在洗衣粉中加入了 。
(2)甲、乙两组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有 。21世纪教育网
(3)如果甲、乙和丙3组均在水温为80℃时洗涤同一种污渍，请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由。
(4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的，遇水后包裹层很快溶解，释放出来的酶迅速发挥催化作用。请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由 。
[答案] (1)加酶和适当提高温度蛋白酶蛋白酶和脂肪酶 (2)专一性 (3)没有差异，因为高温使酶失活 (4)未运用酶的固定化技术，因为酶未固定在不溶于水的载体上，也不能重复利用
[解析] 解题时，应利用对比方法仔细分析表格中的数据。血渍和油渍中既含蛋白质、也含脂肪。为加速血渍和油渍中蛋白质和脂肪的分解，需要加酶或适当提高温度。对比同一温度下的三组实验可知，甲加了一种酶，乙加了两种酶。甲、乙两组洗涤效果的差异，说明酶具有专一性。水温为80℃时，酶失活，因而三组实验效果没有差别。固定化酶是利用物理或化学的方法将酶固定在某种载体上，可以重复利用。
热点③ 生物技术的应用21世纪教育网
[例3] (2009·山东理综)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下：
人参根切片 愈伤组织
单细胞或小细胞团 细胞培养物
↓手集
培养物干粉
↓提取
人参皂荚
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，获得单细胞或小细胞团，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。21世纪教育网
[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
变式③
现代人吃什么都讲究天然，所以目前市场上果汁饮料越来越受到青睐。请回答：
(1)果汁饮料的包装瓶上写着105℃高温瞬时灭菌的意思是 ，这样做的目的是 。
(2)自己在家中榨的果汁很容易腐败，而果汁包装瓶上写着“不含任何防腐剂，最长保质期为一年”，其中的奥秘是 。21世纪教育网
(3)在果汁加工过程中可添加 酶来提高出汁率和清澈度。
(4)苹果醋是最受欢迎的饮料之一，其生产过程中利用了 的发酵作用，该过程需控制的温度条件是 。
(5)在传统发酵技术中，果醋的制作往往在果酒制作基础上进行，请用相关反应式表示：
。
[答案] (1)在105℃下灭菌30秒既保证杀死引起果汁变坏的病原微生物，又不会破坏果汁品质 (2)高温杀死了病原微生物 (3)纤维素酶和果胶 (4)醋酸菌30℃～35℃ (5)C2H50H+02 = CH3COOH+H20
[解析] 植物细胞有细胞壁，细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，要使果汁澄清，提出汁液，必须去除细胞壁，用酶解法，因酶具有专一性，故须用纤维素酶和果胶酶。果酒制作需无氧环境，当有氧时，醋酸杆菌大量生长繁殖，产生醋酸。
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考查点 2007 2008 2009
微生物的培养与利用 江苏生物 T22宁夏理综 T32山东理综 T34 广东生物 T38山东理综 T34上海生物 T41 全国卷I T8全国卷Ⅱ T33广东生物 T38安徽理综 T6辽宁(宁夏)理综 T40
酶的应用 广东生物 T40山东理综 T34 江苏生物 T34 江苏生物 T3
生物技术在食品加工及其他方面的应用(如食品发酵、生物材料中特别成分的提取与分离等) 广东生物T40 江苏生物 T17、T18、T19山东理综 T34宁夏理综 T31 山东理综 T34江苏生物 T23海南生物 T25
备考策略
1．选修部分的内容多以识记为主，重点考查教材的基本知识。
2．考查题型上除了个别地区以选择题为考查形式外，均以简答题的形式出现。随着新课程标准在全国的逐步推广，将会有越来越多的地区采取简答题的考查形式。
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一、微生物的培养与应用
1．微生物的实验窒培养
(1)培养基
①概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基。
②分类和应用
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 微生物分离、鉴定、活菌计数
根据用途 选择培养基 培养綦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 的微生物的成长 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
③制备：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。21世纪教育网
(2)无菌技术
主要是为了防止外来杂菌的入侵，重点是消毒和灭菌。
①消毒和灭菌的区别
使用方法 结果 常用的方法举例
消毒 较为温和的物理或化学方法 仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物(不包括芽孢和孢子) 煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法
灭菌 强烈的理化因素 杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子 灼烧灭菌、于热灭菌、高压蒸汽灭菌
②三种常用灭菌方法的比较
灭菌方法 适用材料 或用具 灭菌条件 灭菌时间
灼烧灭菌 接种环、接种针或其他金属工具 酒精灯火焰的充分燃烧层 直至烧红
干热灭菌 玻璃器阻(吸管、培养皿)和金属用具等 于热灭菌箱内，160℃～l70℃ 1h - 2h
商压蒸汽灭菌 培养基等 lOOkPa，121℃ 15min - 30min
(3)微生物的纯化培养
包括培养基的制备和纯化微生物两个阶段，纯化微生物时常用的接种方法是平板划线法和稀释涂布平板法。21世纪教育网
2．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和显微镜直接计数。
③过程：土壤取样→群品的稀释→微雄物的培养与观察。
(2)分解纤维素的微生物的分离
①实验原理
即：可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
②流程：土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布平板→挑选菌落。
二、传统发酵技术的应用
1．果酒、果醋、腐乳、泡菜制作中所用菌种及控制条件的比较21世纪教育网
果酒 果醋 腐乳 泡菜
菌种 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌
控制条件 02的有无 无氧 有氧 无氧 无氧
最适温度 18℃～ 25℃ 30℃～ 35℃ 150℃～80℃ 常温
2．果酒、果醋、腐乳和泡菜制作过程比较及亚硝酸盐含量的检测
果酒和果醋制作 腐乳的制作 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
制作原理 果酒：无氧呼吸果醋：有氧呼吸 多种微生物发酵 泡菜制作：乳酸菌无氧呼吸亚硝酸盐检测：在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N-1-萘基乙二胺盐酸结合形成玫瑰红色染料
实验流程程 挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵 ↓ ↓聚酒 果醋 让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制
操作提示 材料的选择与处理；防止发酵液被污染；控制好发酵条件 控制好材料的用量；防止杂菌污染 泡菜坛的选择；腌制的条件；测定弛硝酸盐含量的操作
三、植物有效成分的提取
1．植物芳香油三种提取方法的比较21世纪教育网
挺取方法 实验原理 方法步骤 适用范围
水蒸气蒸馏 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③除水过滤 适用于提取玫瑰油、薄荷汕等挥发性强的芳香油
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 适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料中芳香油的提取
有机溶剂萃取 使芳香汕溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油 ①粉碎、干燥②萃取、过滤③浓缩 适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分溶解在有机溶剂中
2．实验流程设计
(1)玫瑰精油的提取实验流程
鲜玫瑰花+清水(1：4) →水蒸气蒸馏→油水混合物分离油层除水玫瑰油。
(2)橘皮精油的提取实验流程
石灰水浸泡橘皮→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤→橘皮油
(3)提取胡萝卜素的实验流程
胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。
四、植物的组织培养技术21世纪教育网
1．原理：细胞的全能性
(1)植物体内已分化的细胞，在离体状态和一定的条件下，可以发育成完整的植株，其过程如下：
离体的植物组织或细胞愈伤组织芽等(试管苗) 完整植物体
(2)影响植物组织培养的因素
①内因：植物的种类，同一种植物材料的年龄、保存时间的长短、部位等。
②外因：营养物质、植物激素和环境条件等。
2．植物茎的组织培养与花药植株的产生的比较
菊花茎的组织培养 月季的花药培养
理论依据 细胞的全能性
基本过程 脱分化、再分化
影响因素 材料、营养、激素、pH、温度、光照等
选择材料 体细胞 花药(生殖细胞)
操作流程 制备培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培 选材→材料消毒→接种和培养→筛选和诱导→移栽一栽培选育
3．植物组织培养技术、微生物培养技术和无土栽培技术的比较
植物组织培养 微生物培养 无土栽培
含义 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，最终发育成完整植物体 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
三种技术中均需要一定的营养物质，但营养物质的划分标准不同。
五、酶的研究与应用
1．果胶酶在果汁生产中的应用21世纪教育网
(1)果胶酶的作用
①植物细胞壁及胞间层的主要组成成分之一是果胶。果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。
②果胶酶的作用是分解果胶变成可溶性的半乳糖醛酸。
(2)酶的活性与影响酶活性的因素
①酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力。酶反应速度用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量表示。
②影响酶活性的因素有温度、pH和酶的抑制剂等。
(3)果胶酶的用量
生产果汁时，为了使果胶酶得到充分利用，节约成本，需要控制好酶的用量，用量多少常通过实验手段探究。
2．影响酶活性的因素、酶的用量及应用实验探究时注意的问题
(1)实验设计时要遵循单一变量和对照两大原则，严襁控制无关变量。
(2)探究不同温度(或pH)对酶活性的影响时，温度(或pH)作为自变量，通常通过设置合理的梯度来确定最适值。最适值是通过比较相同时间内获得的产量或效果来确定的。
温度和pH在很大程度上对酶的构象会产生巨大的影响，过高或过低都会使其失去活性，其曲线如图：21世纪教育网
(3)探究最适温度时，pH为无关变量，探究最适pH时，温度最好为最适温度。
(4)探究果胶酶的最适用量时，所测出的最适用量指本实验的温度、pH等条件下测出的，因而果胶酶的最适用量应标明温度和pH。
(5)探讨加酶洗衣粉的最适温度要根据生活中的实际情况，合理设置温度梯度。
(6)在使用加酶洗衣粉时不但要考虑最佳洗涤效果条件，还要考虑到酶的专一性和洗涤成本的问题。
3．酵母细胞的固定化
(1)固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。
(2)配制海藻酸钠溶液时要用酒精灯加热，加热时要用小火，或者问断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。
(3)固定化酶和固定化细胞技术的比较21世纪教育网
类型 固定酶的种类 适用方法 优点及不足 实例
固定化酶 一种 化学结合、物理吸附法 可反复利用，但只催化一种或一类化学反应 围定化葡萄糖异构酶
固定化细胞 一系列 包埋法 成本低、操作容易，但反应效果下降 固定化酵母细胞
六、DNA和蛋白质技术
1．DNA的粗提取与鉴定
(1)基本原理
①DNA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；
②DNA不溶于酒精溶液；21世纪教育网
③DNA不被蛋白酶所水解；
④DNA可被二苯胺染成蓝色。
(2)主要步骤：选取材料→破碎细胞，获取含DNA的滤液→去除滤液中的杂质→DNA的析出与鉴定。
(3)注意事项
①选择动物细胞时，细胞比较容易破碎，选择植物细胞则要先溶解细胞壁(如加洗涤剂、研磨等)。
②以哺乳动物红细胞为材料时，需向血液中加入柠檬酸钠抗凝。
③二苯胺需现配现用。
2．多聚酶链式反应扩增DNA片段
细胞内DNA复制与体外DNA扩增(PCR技术)比较
细胞内DNA复制 PCR
不同点 解旋 解旋酶，边解旋边复制 80℃～l00℃高温解旋，双链完全分开
酶 DNA解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶 TaqDNA聚合酶
引物 RNA DNA或RNA
能量 ATP 不加
温度 体内温和条件 高温
子链合成 一条链连续(先导链)，另一条链不连续，先合成片段，再由DNA连接酶连结(滞后链) 两条子链均连续合成
循环次数 受生物体自身控制 30多次
相同点 ①提供DNA模板②四种脱氧核苷酸作原料③子链延伸的方向都是从5’端到3’端④都需在一定的缓冲溶液中进行
3．血红蛋白的提取和分离
(1)实验原理：依据蛋白质的各种特性可以将不同种类的蛋白质分离。
(2)常用方法：
①凝胶色谱法：根据相对分子质量的大小分离蛋白质。21世纪教育网
②电泳：利用待分离样品中各种分子带电性质的差异及分子本身大小、形状的不同产生不同的迁移速度，由此将各种分子分离。
(3)蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。
热点示例
热点① 微生物的培养与利用
[例1] (2009·上海)氯苯化合物是重要的有机化
工原料，因其不易降解，会污染环境。某研究小组依照下
列实验方案(图1)筛选出能高效降解氯苯的微生物SPl
菌，培养基配方如表1。21世纪教育网
液体培养基 蛋白胨 牛肉膏 氯苯 氯化钠 硝酸铵 无机盐(无碳) 蒸馏水
Ⅰ号 10g 5g 5mg 5g - - 1L
Ⅱ号 - - 50 mg 5g 3g 适量 1L
Ⅲ号 - - 20～80mg 5g 3g 适量 1L
(1)配制Ⅱ号固体培养基时，除添加Ⅱ号液体培养基成分外，还应添加1％的 。
(2)培养基配制时，灭菌与调PH的先后顺序是 。
(3)从用途上来说，I号培养基和Ⅱ号培养基分别属于 培养基和 培养基。在Ⅱ号
培养基中，为SPI菌提供氮源的成分是 。
(4)在营养缺乏或环境恶劣时，SPI的菌体会变成一个圆形的休眠体，这种休眠体被称为 。
(5)将SPI菌接种在含不同浓度氯苯的Ⅲ号培养液中培养，得到生长曲线(如图2)。从图2可知SPI菌在 培养条件下最早停止生长，其原因是 。
[答案] (1)琼脂(2)先调PH，后灭菌(3)通用选择硝酸铵(4)芽孢(5)20m9／L氯苯硝酸最早耗尽21世纪教育网
变式①
某学校打算开辟一块食用菌栽培基地，以丰富学生的劳动技术课内容。首先对食用菌实验室进行清扫和消毒处理，准备食用菌栽培所需的各种原料和用具，然后从菌种站购来各种食用菌菌种√：请回答下列问题：
(1)对买回来的菌种进行扩大培养，首先制备试管培养基，写出制备固体牛肉膏蛋白胨培养基所需的原料： 、 、 、 、 。其中提供氮源的是 ；提供碳源的主要物质是 。
(2)微生物在生长过程中对各种成分所需量不同，配制培养基时各成分要有合适的 。在烧杯中加入琼脂后要不停地 ，防止 。
(3)将配制好的培养基分装到试管中，加棉塞后将若干个试管捆成一捆，包上牛皮纸并用皮筋勒紧放人 中灭菌，压力 kPa，温度 ，时间 。灭菌完毕拔掉电源，待锅内压力自然降到0时，将试管取出。如果棉塞上沾有培养基，此试管应 。21世纪教育网
(4)使用高压蒸汽灭菌锅时注意，先向锅内倒入 。把锅内水加热煮沸并将其中原有冷空气彻底排出后将锅密闭。
(5)从一支试管向另一支试管接种时注意，接种环要在酒精灯 (“内”或“外”)焰灭菌，并且待接种环 后蘸取菌种，试管口不能离开酒精灯火焰附近，将接种的试管在适温下培养，长成菌落后放入 ℃冰箱中保藏。
[答案] (1)牛肉膏蛋白胨水元机盐琼脂 蛋白胨、牛肉膏牛肉膏 (2)比例搅拌琼脂糊底引起烧杯破裂 (3)高压蒸汽灭菌锅100 121℃ 15min～30min废弃 (4)适量水
(5)外冷却4
热点② 酶的应用
[例2] (2009·江苏)酶解法制备原生质体的原理是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用。蜗牛酶液从蜗牛(以植物为食)消化腺中提取；果胶酶、纤维素酶从微生物中提取。为了研究不同酶液的酶解效果，某实验小组取无菌烟草幼叶，切成相同大小的小片，等量放入6支试管中，试剂用量和实验结果列于下表。请回答有关问题。
I Ⅱ Ⅲ Ⅳ V Ⅵ
蒸馏水(mL) 2 0 1 1 1 l
缓冲液(mL) O 2 l 0.5 0.5 0.5
果胶酶液(mL) O O O 0.5 O O
蜗牛酶液(mL) O O O O 0.5 O
纤维素酶液(mL) O O O O O 0.5
实验结果(绿色深浅程度) - - - + + + + + + + + +
(注：“+”越多表示绿色越深，“一”表示颜色无显著变化)
(1)实验过程中，需要轻摇试管，其目的是 ，使原生质体从叶小片中游离出来，以便观察悬浮液绿色的深浅。
(2)从绿色的深浅可推测：蜗牛酶液酶解效果最好，原因是蜗牛酶液含有 等多种酶。该实验中 是空白对照组，其设置意义是 。
(3)用网筛过滤原生质体到离心管内，离心后收集沉淀物，并用 洗涤。
(4)原生质体是否符合要求还需进行检验，其检验的方法是 。
[解析] 本题考查酶对细胞壁的分解作用，注意对照实验的设置。
[答案] (I)为了使细胞壁与酶充分接触，提高酶解效果(2)果胶酶和纤维素酶 I、Ⅱ、Ⅲ 排除无关变量的干扰(3)等渗溶液(4)低渗涨破法
变式②
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。21世纪教育网
请回答下列问题。
水温／℃ 10 20 30 40 50
组别 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙
清除血渍时间／min 67 66 88 52 51 83 36 34 77 11 12 68 9 11 67
清除油渍时间／min 93 78 95 87 63 91 82 46 85 75 27 77 69 8 68
(1)提高洗衣粉去污能力的方法有 。甲组在洗衣粉中加入了 。乙组在洗衣粉中加入了 。
(2)甲、乙两组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有 。21世纪教育网
(3)如果甲、乙和丙3组均在水温为80℃时洗涤同一种污渍，请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由。
(4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的，遇水后包裹层很快溶解，释放出来的酶迅速发挥催化作用。请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由 。
[答案] (1)加酶和适当提高温度蛋白酶蛋白酶和脂肪酶 (2)专一性 (3)没有差异，因为高温使酶失活 (4)未运用酶的固定化技术，因为酶未固定在不溶于水的载体上，也不能重复利用
[解析] 解题时，应利用对比方法仔细分析表格中的数据。血渍和油渍中既含蛋白质、也含脂肪。为加速血渍和油渍中蛋白质和脂肪的分解，需要加酶或适当提高温度。对比同一温度下的三组实验可知，甲加了一种酶，乙加了两种酶。甲、乙两组洗涤效果的差异，说明酶具有专一性。水温为80℃时，酶失活，因而三组实验效果没有差别。固定化酶是利用物理或化学的方法将酶固定在某种载体上，可以重复利用。
热点③ 生物技术的应用21世纪教育网
[例3] (2009·山东理综)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下：
人参根切片 愈伤组织
单细胞或小细胞团 细胞培养物
↓手集
培养物干粉
↓提取
人参皂荚
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，获得单细胞或小细胞团，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。21世纪教育网
[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
变式③
现代人吃什么都讲究天然，所以目前市场上果汁饮料越来越受到青睐。请回答：
(1)果汁饮料的包装瓶上写着105℃高温瞬时灭菌的意思是 ，这样做的目的是 。
(2)自己在家中榨的果汁很容易腐败，而果汁包装瓶上写着“不含任何防腐剂，最长保质期为一年”，其中的奥秘是 。21世纪教育网
(3)在果汁加工过程中可添加 酶来提高出汁率和清澈度。
(4)苹果醋是最受欢迎的饮料之一，其生产过程中利用了 的发酵作用，该过程需控制的温度条件是 。
(5)在传统发酵技术中，果醋的制作往往在果酒制作基础上进行，请用相关反应式表示：
。
[答案] (1)在105℃下灭菌30秒既保证杀死引起果汁变坏的病原微生物，又不会破坏果汁品质 (2)高温杀死了病原微生物 (3)纤维素酶和果胶 (4)醋酸菌30℃～35℃ (5)C2H50H+02 = CH3COOH+H20
[解析] 植物细胞有细胞壁，细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，要使果汁澄清，提出汁液，必须去除细胞壁，用酶解法，因酶具有专一性，故须用纤维素酶和果胶酶。果酒制作需无氧环境，当有氧时，醋酸杆菌大量生长繁殖，产生醋酸。
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目
试
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