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1、 1 高中生物选修 1 高考考点解析(生物技术实践)一、微生物的培养和分离 1、培养基（1）培养基的分类：按物理性质分：培养基可分为液体培养基和固体培养基。配置成液体状态的基质，一般用于生产。在液体培养基中加入凝固剂琼脂后，制成琼脂固体培养基。微生物在固体培养基表面生长，可以形成肉眼可见的菌落。根据菌落的特征可以判断是哪一种菌。按用途分为：选择培养基和鉴别培养基 培养基种类 特点 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（如培养酵母菌和霉菌，可在培养基中加入青霉素；用尿素为唯一氮源的培养基用于分离分解尿素的细
2、菌）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，如可用伊红美蓝培养基鉴别饮用水或乳制品中是否有大肠杆菌（若有，菌落成黑色）（2）培养基的组成要素 各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐四种营养物质。满足微生物生长还需要适宜的 pH、氧气的要求（根据微生物的需求提供有氧或无氧环境）、特殊营养物质等。微生物的营养物质：水、无机盐、碳源、氮源及特殊营养物质五类。碳源：能为微生物的代谢提供碳元素的物质。如 CO2、NaHCO3等无机碳源；糖类、蛋白质、脂肪等有机碳源。异养微生物只能利用有机碳源。单质碳不能作为碳源。氮源：能为微生物的代谢提供氮元
3、素的物质。如 N2、NH3、NO3-、NH4+、蛋白质、氨基酸等。只有固氮微生物才能利用 N2。水：在生物体内含量很高，在低等生物体内含量更高。无机盐：为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素，包括大量元素。特殊营养物质：生长必不可少的微量有机物。如维生素、氨基酸、碱基等。2、无菌技术（1）消毒与灭菌的区别 消毒指使用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 2 物（不包括芽孢和孢子）。消毒方法常用煮沸消毒法，还有化学药剂（如酒精、氯气、石炭酸等）消毒、红外线消毒。灭菌则是指使用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。灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸
4、汽灭菌。（2）获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵，要注意以下几个方面：对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒。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。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。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、纯化大肠杆菌以及菌种的保藏（1）制作牛肉膏蛋白胨固体培养基 方法步骤：计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。（2）纯化大肠杆菌 原理：在培养基上将细菌稀释或分散成单个细胞，使其长成单个的菌落，这个菌落就是一个细胞繁殖而来的子细胞群体。方法：平板划线法、稀释涂布平板法。（3）菌种的保藏 短期保存：将
5、菌种接种到试管的固体斜面培养基上4保存，菌种易被污染或产生变异。长期保存：20甘油管在冷冻箱中保藏。4、壤中分解尿素的细菌的分离与计数 a、分离的原理（1）土壤中的细菌之所以能够分解尿素，是因为它们体内能合成脲酶。这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起催化作用。（2）实验室中微生物的筛选应用的原理：人为提供有利于目的菌株生长的条件（包括营养、温度、pH 等），同时抑制或阻止其他微生物生长。b、统计菌落数目的方法：稀释涂布平板法和显微镜直接计数。c、细菌分离与计数的实验流程 土壤取样样品稀释取样涂布微生物培养观察并记录结果细菌计数 5、分解纤维素的微生物的分离 a、纤维素酶 3 纤维素酶是一种复
6、合酶，一般认为它至少包括三种组分，即 C1 酶、CX 酶和葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。纤维素最终被水解成葡萄糖，为微生物的生长提供营养。b、纤维素分解菌的筛选方法及原理（1）方法：刚果红染色法。能够通过颜色反应直接对微生物进行筛选。（2）原理：刚果红可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。纤维素被纤维素酶分解后，刚果红纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。这样，我们就可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。c、土壤中纤维素分解菌的筛选 土壤取样选择培养（此步是否需
7、要，应根据样品中目的菌株数量的多少来确定）梯度稀释将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上挑选产生透明圈的菌落 二、培养基对微生物的选择作用 选择培养基是用来将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基。根据不同种类微生物的特殊营养需求或对某种化学物质的敏感性不同，在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长。一种类型选择培养基是依据某些微生物的特殊营养需求设计的，例如，利用以纤维素或石蜡油作为唯一碳源的选择培养基，可以从混杂的微生物群体中分离出能分解纤维素或石蜡油的微生物；利用以蛋白质作为唯一氮源的选择培养基，可以分离产胞外蛋白酶的微生
8、物；缺乏氮源的选择培养基可用来分离自生固氮微生物。另一类选择培养基是在培养基中加入某种化学物质，这种化学物质没有营养作用，对所需分离的微生物无害，但可以抑制或杀死其他微生物，例如，在培养基中加人数滴 10酚可以抑制细菌和霉菌的生长，从而由混杂的微生物群体中分离出放线菌；在培养墓中加入亚硫酸铋，可以抑制革兰氏阳性细菌和绝大多数革兰氏阴性细菌的生长，而革兰氏阴性的伤寒沙门氏菌(Salmonella typhi）可以在这种培养基上生长；在培养基中加入染料亮绿(brilliant green)或结晶紫(crystal violet)，可以抑制革兰氏阳性细菌的生长，从而达到分离革兰氏阴性细菌的目的；在培
9、养基中加入青霉素、四环素或链霉素，可以抑制细菌和放线菌生长，而将酵母菌和霉菌分离出来；在培养基中加入 75NaCl，可将耐高浓度 NaCl 的金黄色葡萄球菌分离出来；现代基因克隆技术中也常用选择培养基，在筛选含有重组质粒的基因工程菌株过程中，利用质粒上具有的对某种(些)抗生素的抗性选择标记，在培养基中加入相应抗生素，就能比较方便地淘汰非重组菌株，4 以减少筛选目标菌株的工作量。三、利用微生物发酵来生产特定的产物 酿酒，选用异养厌氧型（酒精发酵型）微生物，利用无氧呼吸，获取代谢产物 2、制醋，选用醋酸杆菌（异养需氧型），在有氧条件下将酒精氧化成醋酸 3、做腐乳选用霉菌（毛霉、根霉），利用毛霉或根
10、霉中的淀粉酶和蛋白酶将豆腐中的淀粉、蛋白质水解为糖、多肽和氨基酸。4、做泡菜，选用乳酸菌（异养厌氧型）在密闭条件下，利用乳酸菌的发酵作用，发酵产物乳酸不断积累，抑制其他菌的活动。四、从生物材料中提取某些特定的成分 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NaCl加入分离油层42SONa加入无水除水过滤玫瑰油 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、胡萝卜素的提取实验流程 胡萝卜粉碎干燥萃取过滤浓缩胡萝卜素。4、三中物质的提取方法及原理的比较 提取物质 提取方法 提取原理 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
11、香油携带出来 橘皮精油 压榨法 通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油 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 比较三种提取方法 提取方法 方法步骤 适用范围 水蒸气蒸馏法 水蒸气蒸馏 分离油层 除水、过滤 适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油 压 榨 法 石灰水浸泡、漂洗 压榨、过滤、静置 再次过滤 适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取 萃取法 粉碎、干燥萃取、过滤 浓缩 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 5 五、植物组织培养的原理与基本过程 1、原理：细胞全能性。2、基本过程：（1）、菊花组织培养过程 （2）、月季花的花药培养 （3）、植
12、物组织培养技术与花药培养技术有何区别？相同之处：培养基的配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同。不同之处：花药培养的选材非常重要，需事先摸索时期适宜的花蕾；花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养基；花北培养对培养基配方的要求更为严格。这些都使花药的培养难度加大。3、影响植物组织培养的因素（1）、外植体的选取：生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化。（2）、培养基：配制：要严格的进行灭菌；营养：矿质元素和有机物；调节剂：生长素、细胞分裂素及其比例。（3）、环境条件：温度、PH、光照等。4、植物激素在组织培养过程中的重要作用 生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的
13、关键性激素，其作用及特点为：激素使用 实验结果 使用顺序 先生长素后细胞分裂素 有利于细胞分裂 先细胞分裂素后生长素 细胞即分裂也分化 生长素与细胞分裂素同时使用 分化频率较高 生长素用量与细胞分裂素用量的比例 该比值高时 利于根的分化，抑制芽的形成 该比值低时 利于芽的分化，抑制根的形成 该比值适中时 促进愈伤组织的生长 六、运用发酵技术加工食品的基本方法 6 1、传统发酵有关的几类微生物的比较 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌 生活方式 异养兼性厌氧 异养需氧 异养需氧 异养厌氧 适宜温度 20左右 3035 1518 室温 主要用途 酿酒、发酵 酿醋 制作腐乳 制作酸奶、泡菜 2、果酒、果醋
14、、腐乳及泡菜的制作原理及过程 果酒和果醋的制作 腐乳的制作 泡菜的制作 主要菌种 果酒：酵母菌 果醋：醋酸菌 毛霉等 乳酸菌 原理 1、原理：酵母菌无氧呼吸 2、果醋：醋酸菌有氧呼吸（1）当氧气、糖源都充足时，糖醋酸（2）当缺少糖源时，乙醇乙醛醋酸 毛霉等微生物能产生蛋白酶和脂肪酶，作用如下：（1）蛋白质在蛋白酶的作用下，被水解为肽、氨基酸（2）脂肪在脂肪酶的作用下，被水解为甘油+脂肪酸 乳酸菌发酵产生乳酸 实验流程 挑选葡萄 冲洗 榨汁 酒精发酵果酒 醋酸发酵果醋 让豆腐上长出毛霉 加盐腌制 加卤汤装瓶 密封腌制 原料加工 加盐 修整、洗涤、盐水冷却 晾晒，切分成 条状或片状 泡菜盐水 加调
15、味料装坛 发酵 成品 注意的问题 1、材料的选择与处理 2、防止发酵液被污染 3、控制好发酵的条件 1、控制好材料的用量 2、防止杂菌污染 1、泡菜坛的选择 2、腌制的条件 7 七、DNA 的粗提取与鉴定 1、实验原理：DNA 与杂质的溶解度不同，在不同浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同，在 0.14mol/l的 NaCl 溶液中溶解度最低。2、实验设计：实验材料的选取：凡是含有 DNA 的生物材料都可以考虑，但是使用 DNA 含量相对较高的生物组织，成功的可能性更大。破碎细胞：动物细胞的破碎比较容易，以鸡血细胞为例，在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水，同时用玻璃棒搅拌，过滤后收集滤液即可。去除
16、滤液中的杂质：利用 DNA 在不同浓度 NaCl 溶液中溶解度不同，控制 NaCl 溶液的浓度去除杂质。DNA 的析出：将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等、冷却的酒精溶液，静置 23min，溶液中会出现白色丝状物，这就是粗提取的 DNA。用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸取上面的水分。DNA 的鉴定：取两支 20ml 的试管，各加入物质的量浓度为 2mol/L 的 NaCl 溶液 5ml，将丝状物放入其中一支试管中，用玻璃棒搅拌，使丝状物溶解。然后，向两支试管中各加入 4ml的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热 5min，待试管冷却后，比较两支试管溶液颜色的变化，看看
17、溶解有 DNA 的溶液是否变蓝。3、DNA 粗提取中注意事项 a、实验过程中两次用到蒸馏水，第一次目的是使成熟的鸡血细胞涨破释放出 DNA，第二次目的是稀释 NaCl 溶液，使 DNA 从溶液中析出。b、预冷的酒精溶液具有以下优点:（1）抑制核酸水解酶活性，防止 DNA 降解。（2）降低分子运动易于形成沉淀析出。（3）低温有利于增加 DNA 分子柔韧性，减少断裂。1、自养生物：作为生态学用词也称独立营养生物，靠无机营养生活和繁殖的生物。几乎所有植物都是自养生物。2、异养生物：指的是那些只能将外界环境中现成的有机物作为能量和碳的来源，将这些有机物摄入体内，转变成自身的组成物质，并且储存能量的生物
18、。3、微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。基本上微生物都是异养的，自身不能合成有机物。4、在现在的自然界中，需氧型生物主要是真核生物，并且这些生物的种类十分丰富，它包括哺乳动物、鸟类、爬行类、鱼类等多细胞真核动物，被子植物、裸子植物等多细胞真核植物和单细胞动植物、部分细菌和真菌。5、个体主要进行有氧呼吸，提供生命所需的能量的生物叫做需氧型生物。但需氧型生物的部 8 分细胞可以进行无氧呼吸，但不能全部细胞都进行无氧呼吸。人在跑步时，肌肉细胞进行无氧呼吸，而个体是有氧呼吸。需氧型生物如所有植物，动物。还有一些好氧细菌等。6、厌氧型生物是只能进行无氧呼吸，在有氧气的地方不能生存，如乳酸杆菌。7、还有一种兼性厌氧型生物，既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸，两者之一单独作用提供能量生存。典型的是酵母菌。