选修一生物技术实践
高三生物组
知识点一、传统发酵技术的应用1、几种常用发酵菌种的比较
2、果酒、果醋、腐乳、泡菜制作中所用菌种及控制条件的比较
3、果酒、果醋、腐乳和泡菜制作过程的比较及亚硝酸盐含量的检测
知识点二、微生物的实验室培养要点解读
（1）培养基的主要种类
（2
提示：培养基的营养要素除了碳源、氮源和生长因子外，还有水、无机盐以及不同微生物生长对pH以及氧气的需求。
（3）消毒和灭菌的区别
（4）纯化大肠杆菌的原理：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，这个菌落就是一个纯化的细菌菌落。
知识点三、酵母细胞的固定化
（1）实验原理：①固定化酶不溶于反应液中，易于回收，可以重复使用。②固定化酶和
固定化细胞是利用物理和化学方法将酶或细胞固定于一定空间内的技术。
包埋法：适合于较大的细胞 化学结合法 物理吸附法（2（3）制备固定化酵母细胞成功的关键
加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，如果浓度过高，将很难形成凝胶珠，如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少，都会影响实验效果，同时对海藻酸钠溶化时要用小火间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊。
知识点四、五种重要物质的提取
适用于酶的固定
常用方法
（2）DNA粗提取与鉴定
①哺乳动物成熟的红细胞中不含细胞核，不适于作DNA提取的材料，但却是提取血红蛋白的理想材料。
②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。
③鉴定DNA加入二苯胺试剂并沸水浴加热，观察是否出现蓝色。
（3）血红蛋白的提取和分离操作程序
①样品处理：红细胞的洗涤（除去血浆蛋白等杂质）、血红蛋白的释放（使红细胞胞破裂，血红蛋白释放出来）、分离血红蛋白溶液（经过离心使血红蛋白和其他杂质分离开来）。
②粗分离——透析：除去样品中分子量较小的杂质。
③纯化：一般采用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化。
④纯度鉴定：一般用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳方法，来测定蛋白质的分子量。（4）植物有效成分的提取方法
①蒸馏法：芳香油具有挥发性，把含有芳香油的花、叶等放入水中加热，水蒸气能将挥发性较强的芳香油携带出来，形成油水混合物；冷却后，油水混合物又会重新分成油层和水层，除去水层便得到芳香油。
②萃取法：需将植物材料浸泡在乙醚、石油醚等低沸点的有机溶剂中，使芳香油或色素充分溶解，然后蒸去低沸点的溶剂，剩下的就是芳香油或色素。
③压榨法：橘子、柠檬、甜橙等植物的果皮中，芳香油的含量较多，可以用机械压力直接榨出，这种提取方法叫做压榨法。
选修一巩固练习
1.（2009年安徽卷）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膝培养基，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℃恒温培养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
2.（2009年宁夏卷）（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）；操作者的双手需要进行清洗和______；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
3．（2010年山东泰安模拟）生活中有许多微生物技术的应用，请分析回答：
（1）家庭酿酒时先将米煮熟，其目的是。冷却
到30℃后才能加酒药的原因是。如果时常开坛盖取酒，不久酒就会变酸，其原因是。
（2）腐乳制备过程中，豆腐相当于微生物生长的，豆腐变为味道鲜美腐乳的原理是，写出制作腐乳的实验流程：。（3）在制作泡菜过程中，主要起作用的微生物是，欲检测泡菜中亚硝酸盐含量，使用对氨基苯磺酸溶液和溶液检测，泡菜溶液会出现玫瑰红色。
4．（2010年东北三校联考）现在大力提倡无纸化办公，但是仍然不可避免的每年要产生大量的废纸，其主要成分是木质纤维，人类正努力将其转化为一种新的资源——乙醇。右图是工业上利用微生物由纤维素生产乙醇的基本
工作流程，请回答相关问题：
（1）自然界中①环节需要的微生物大多分布在
________________________
的环境中。将从土壤中获得的微生物培养在以
___________________
为碳源、并加入__________________________的培养
基上筛选周围有
___________________的菌落。
（2）如上所述的筛选中获得了三个菌落，对它们分别培养，并完成环节②，且三种等量酶液中酶蛋白浓度相同，则你认为三种酶液的活性_____
（一定相同、不一定相同、一定不同），可以通过______________进行
定量测定。
（3）根据测定结果，①环节常选择木霉，则②中获得的酶是_____________ 酶。该酶至少包括________________________三个组分。
（4）生产中可以满足④环节的常见菌种是___________，为了确保获得产物乙醇，⑤环节要注意_________，④过程要注意避免________________________。
（5）该技术虽然有广阔的前景，但存在酶的成本高等问题，为了降低成本主要从以下几
方面入用改进该过程。首先要通过______________________________等技术手段对
产酶微生物改造，提高酶的产量。其次，可利用__________________等技术使酶能
够重复利用。
5．苹果醋是指以苹果汁经发酵而成的苹果原醋，再兑以苹果汁等原料而成的饮品。既有
淡淡的醋味，又有果汁的香甜，喝起来非常爽口。苹果醋还能保健养生、改善疲劳、
美容养颜，是目前大众非常喜爱的饮品。下图是苹果醋的制作简图，据图回答：
（1）在图中苹果汁的生产中，为了提高出汁率需要添加的酶是 。
（2）过程①中使用到的微生物是 ，为了提高该微生物的利用率，最好
用 方法对其进行固定。若要检测是否产生了苹果酒可用 试剂进行检测。
（3）过程②和过程③中起作用的微生物都是 ，但过程②和过程③该微生物分解
的碳源不同，过程②和过程③的碳源分别是___________、__________，产生醋时该
微生物可以从食醋中分离纯化获得，具体方法是：
第一步：配置培养基。该培养基必须含有微生物生长所需要的基本营养成分。
第二步：对培养基用 方法进行灭菌。
第三步：接种。微生物常用的接种方法有： 、 。
第四步：培养。温度控制在 ，培养时是否需要提供氧气？ 。
一般应采用平板倒置培养，原因是 。
第五步：挑选符合要求的菌落。
6．（2010年山东烟台模拟）某小组同学为了调查湖水中细菌的污染情况而进行了实验。
实验包括制备培养基、灭菌、接种及培养、菌落观察计数。请回答与此实验相关的
问题。
（1）培养基中含有蛋白胨、淀粉分别为细菌培养提供了____ 和______ 。除此之
外，培养基还必须含有的基本成分是 和_____ 。
（2）对培养基进行灭菌，应该采用的方法是________________。
（3）为了尽快观察到细菌培养的实验结果，应将接种了湖水样品的平板置于______
中培养，培养的温度设定在37℃。要使该实验所得结果可靠，还应该同时在另一平
鲜苹果汁 ①
板上接种_____ _作为对照进行实验。
（4）培养20小时后，观察到平板上有形态和颜色不同的菌落，这说明湖水样品中有_____种细菌。一般说来，菌落总数越多，湖水遭受细菌污染的程度越______ _。（5）如果提高培养基中NaCl的浓度，可以用于筛选耐_____ 细菌，这种培养基被称为____ 。
7．（2010年湖北武汉模拟）2007年，我国利用秸秆生产车用燃料乙醇的关键技术获得了重大突破，目前已顺利进入工业化实验阶段。实验显示，每4吨秸秆（玉米、麦草秸秆等）可生产1吨燃料乙醇。秸秆的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，通过自主创新，我国已经掌握了纤维素、半纤维素的水解技术以及能代谢五碳糖的基因工程菌，预计2008年可以进行工业化推广。
（1）利用玉米秸秆生产乙醇首先选用______________________酶进行水解，使之转化为发酵所需的葡萄糖等，然后进行发酵获得乙醇，反应式是_____________________ _____ 。但酵母菌缺乏相关酶系，所以无法直接利用秸秆，请提出解决该问题的方法（列举两种方法）_______________________________、________________________________________________。
（2）具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种的原因是__ _______
为获取耐高糖和耐酸特性的酵母菌，可将野生酵母菌进行空间诱变，然后利用_________培养基筛选出突变菌。
（3）利用获得的突变菌和糖汁进行酒精发酵实验，除了将培养基灭菌、保持空间清洁外，发酵过程中防止外来杂菌入侵还有哪些可行的方法？（列举两种）___________
。
（4）在酵母菌的纯化培养中，培养基上会出现一些分别由一个酵母菌繁殖而成的菌落，在生态学上，一个菌落的全部酵母菌称为一个________________。为了能反复利用，需要将纯化后并经过繁殖培得到的酵母菌与海藻酸钠溶液混合制成“凝胶珠“，这一技术叫__________________________。
8．下图是月季花药离体培养产生花粉植株的两种途径，请据图回答有关问题：
（1）选用的材料合适与否是成功诱导出花粉植株的重要因素，一般来说选用____________期的花粉可提高成功率。选择花粉时，一般要通过____________来确定花粉是否处于合适的发育期，这时需要对花粉的细胞核进行染色，常用的染色剂是____________。
（2）上图中花药经脱分化产生胚状体还是愈伤组织主要取决于培养基中____________，不管哪种途径，最终获得的完整植株都称为__________________，必须对植株进行，才能使其结实产生后代。
（3）胚状体与愈伤组织在结构上的主要区别在于愈伤组织的细胞排列疏松无规则，是一种高度____________的薄壁细胞，胚状体与____________发育形成的胚有类似的结构，即具有胚芽、胚轴和胚根。
（4）无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素，请说明下列各项中需要灭菌的有___________（填编号），需要消毒的有___________（填编号）。
①培养基②培养皿③接种环④花蕾⑤实验操作者的双手⑥三角锥形瓶
（5）试管苗移栽到土壤前，通常要进行壮苗处理，应如何壮苗？
___________________________________。
9．某化工厂生产的一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如下说明（部分）。
某研究性学习小组为探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，设计了如下装置进行实验，并将结果用下列曲线图A、B表示。
请回答以下各题：
（1）碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的。
由图A、B可知，使用该加酶洗衣粉的最适宜温度为_____________。
（2）在实验过程中可通过直接测定________（指标）来表示该洗衣粉中酶的催化效率。（3）目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的，某洗涤公司为降低生产成本研制了一种能多次重复使用加酶洗衣粉的设备，他们将酶固定在不溶于水的尼龙载体上，洗涤完衣物后，经过简单处理，这些酶还可以多次重复利用，这种方法制成的酶叫__________。
（4）除加酶外，很多洗衣粉中还加有香精，高档洗衣粉中的香精都是由植物芳香油制成的，请列举两种目前从植物中提取芳香油的方法：____________、____________。（5）在“探究洗衣粉中酶催化作用的最适温度”的实验中，变量控制方法正确的是______。A．若采用手洗法进行去污，必须尽可能保证各组洗涤用力程度、时间等基本相同B．水的用量和布料的大小是成正比的，实验用的布料越大、水量越多实验效果越好C．水温属于本研究的变量，实验过程中必须保证各组实验温度相同且恒定
D．实验材料的污染程度属于本研究的无关变量，实验过程中不必考虑
10．最近，我国科学家从人口腔下腭唾液腺分离出抗艾滋病病毒的某种活性蛋白，该活性蛋白通过和艾滋病病毒结合，使病毒再也无法与细胞受体结合并进入细胞复制，从而达到预防艾滋病病毒感染的目的。研究还表明，该活性蛋白与血红蛋白具有相同的分离和提取方法。请回答：
（1）利用蛋白质各种特性的差异，可以分离不同种类的蛋白质。凝胶色谱法的原理利用了蛋白质的的特性。运用凝胶色谱法分离血红蛋白质时，在填充凝胶柱的过程中不能有气泡存在，因为
。待蛋白质接近色柱底端时，用试管连续收集流出液，先收集到的蛋白质与后收集到的蛋白质的区别是____________________________________________。
（2）可用金黄色葡萄球菌来检验该活性蛋白是否具有抗菌特性。抗菌性检验实验所用培养基中的牛肉膏和蛋白胨分别主要为金黄色葡萄球菌生长提供和，除此之外，培养基还必须含有的基本成分是____________和____________。
（3）细菌培养常用的接种方法有
和，但无论哪种接种方法，其主要目的都是防止杂菌污染，请指出培养皿和培养基的灭菌方法分别是_________________、
____________________。
11．（2010年安徽模拟）回答下列有关生物技术的相关问题：
（1）PCR是一种DNA体外扩增技术。1988年，PCR
仪问世，并被广泛应用于基因扩增和DNA序列测定。
右图是PCR技术示意图，请回答下列问题：
①引物是此过程中必须加入的物质，从化学本质
上说，引物是一小段。
②将双链DNA ，使之变
性，从而导
致。
③引物延伸需提供作为
原料。
（2）红细胞含有大量血红蛋白，我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验，来提取和分离血红蛋白，血红蛋白提取和分离的程序可分为四步：样品处理、粗分离纯化纯度鉴定。请回答下列有关问题：
①样品处理，它包括红细胞的洗涤、、收集血红蛋白溶液。
②收集的血红蛋白溶液在透析袋中经过透析，这就是样品的粗分离。透析的目的
是。透析的原理是。
③通过凝胶色谱法将样品进一步纯化，最后经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。样品纯化的目的是。
12．生物组织中存在多种有机物，不同的有机物其提取与鉴定方法不尽相同。根据所学知识，请回答下列问题。
（1）玫瑰精油素有“软黄金”之称，要求不含有任何添加剂或化学原料，其提取方法主要是水蒸气蒸馏法，将鲜玫瑰花瓣和清水进行水蒸气蒸馏后收集到的产物是__________，需加入一定量的氯化钠使其分层，玫瑰精油将分布于液体的________层，用分液漏斗分离的油层中还需要加入________以除去水分。玫瑰精油的提取需大量原料，通常采用技术实现玫瑰的快速繁殖。
（2）去年我国某地由于柑橘大实蝇的危害，使橘农遭受到了很大的损失，有人提出了提取橘皮精油获取利润的建议。橘皮精油是食品、化妆品和香水配料的优质原料，具有很高的经济价值，一般提取橘皮精油的方法是_______法，之所以不采取水蒸气蒸馏法的原因是_____________________________________。
（3）用萃取法提取胡萝卜素，萃取的效率主要取决
于，同时还受原料颗粒的大小、含水量等条件
的影响；在对新鲜胡萝卜进行干燥时，要注意控
制，否则会引起胡萝卜素的分解；提取的胡萝
卜素粗品可通过法进行鉴定。
（4）右图是血红蛋白提取过程所需的一个_________装置，装
置中，
B是血红蛋白溶液，则A是________________，该装置的目的是去除样品中____ __ __的杂质。
答案
1.【答案】D
【分析】本题主要考查微生物的应用与培养的有关知识。土壤中微生物的量相对稳定，由于实验原因，很容易引起数量的剧烈变化，所以要选择30~300左右进行计数。
2.【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
【分析】本题主要考查微生物培养的综合知识。消毒一般只是消灭体表的微生物，而灭菌是杀死所有的微生物及孢子等。观察细菌等微生物的有无通常是通过培养来观察菌落的形状、颜色等。
3．（1）主要为了杀灭其他杂菌；太高的温度会抑制甚至杀死酵母菌；醋酸菌在有氧条件下，将酒精变为醋酸
（2）培养基；毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中蛋白质分解成易于吸收的小分子肽和氨基酸，脂肪酶能将豆腐中的脂肪分解成甘油和脂肪酸；让豆腐上长出
毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制
（3）乳酸菌；N-1-萘基乙二胺盐酸盐
4．（1）富含纤维素（其他答案合理给分，如落叶较多等）；纤维素；刚果红；透明圈（2）不一定；对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖
（3）纤维素；C1酶、C X酶、葡萄糖苷酶
（4）酵母菌；发酵装置密闭（或保证无氧条件等）；污染杂菌
（5）基因工程（基因突变）；固定化酶
5．（1）果胶酶（2）酵母菌；包埋；重铬酸钾（3）醋酸菌；酒精；糖类
高压蒸汽；平板划线法；稀释涂布平板法；30～35℃；需要；平板倒置可以防止
培养皿盖上凝结的水珠落入培养基造成污染
6．（1）氮源；碳源；无机盐；水（2）高压蒸汽灭菌（3）恒温培养箱；无菌水（4）多；高（5）盐（或NaCl）；选择性培养基
7．（1）纤维素酶、半纤维素酶和木质素酶；C6H12O6→ 2C2H5OH+2CO2；在酵母菌中转入分解酶系的相关基因；利用酶或微生物分解秸秆；利用物理和化学方法分解秸
秆；将酵母菌与其他能分解秸秆的微生物混合发酵
（2）高糖环境会使酵母菌细胞失水发生质壁分离，酵母菌发酵产生的CO2使发酵液
pH降低；选择
（3）①利用突变菌的耐酸特性，降低培养基的PH，达到抑菌的目的；
②利用突变菌的耐高糖特性，通过高渗环境达到抑菌目的；
③保持厌氧环境达到抑菌目的；
④在培养基中添加一些抑制物如特殊的抗生素，达到抑菌目的。
（4）种群；固定化细胞培养技术
8．（1）单核；镜检（显微镜观察）；醋酸洋红（2）激素的种类及其浓度配比；单倍体；诱导染色体数目加倍（3）液泡化；正常受精卵（或受精卵）（4）①②③⑥；④⑤
（5）将试管苗移栽到经消毒过的培养基中生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中9．（1）多肽（氨基酸）；45℃（2）胶片上的蛋白膜存在时间的长短（或其他理由答案）（3）固定化酶（4）萃取法、蒸馏法、压榨法（只要答出其中两种即可）（5）A 10．（1）不同蛋白质的相对分子质量大小不同；气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱顺序，影响分离效果；先收集到的蛋白质分子量小，后收集到的分子量大（2）碳源；氮源；无机盐；水
（3）平板划线法；稀释涂布平板法；干热灭菌；高压蒸汽灭菌
11．（1）①单链DNA或RNA ②加热到95℃, 双链DNA分离成两条单链③四种脱氧核苷酸（2）①血红蛋白的释放②去除相对分子质量较小的杂质；透析袋能使小分子自由进出，而大分子则保留在透析袋内③通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂质蛋白除去12．（1）油水混合物；上；无水硫酸钠；植物组织培养（2）压榨；水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解的问题（3）萃取剂的性质和使用量；温度和时间；纸层析（4）透析；磷酸缓冲液；分子量较小