优化方案2017版高考生物大一轮复习 第十二单元 生物技术实践（课件+试题+讲义）（打包12套）.zip

1第 44 讲 植物的组织培养及植物有效成分的提取[学生用书 P304])1．(2016·唐山模拟)如图是植物组织培养过程示意图，请回答有关问题：外植体 愈伤组织 长出丛芽 生根 移栽成活― ― →① ― ― →② ― ― →③ ― ― →④ (1)外植体若是菊花茎段组织，则在配制 MS 固体培养基时，________(填“必需”或“不必”)添加植物激素。(2)外植体若是月季的花药，则图中的①过程________(填“需要”或“不需要”)光照，而经②③④过程培养出的植物一般称为__________植株。该植株产生的途径除了图中所示外，还可以是花粉通过__________阶段发育而来。(3)外植体若是菊花的根尖组织，则在正常环境下培养成的新菊花植株叶片的颜色是________，这一过程体现了植物细胞具有________。(4)植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂和分化的关键性激素，在植物组织培养过程中：①若先使用细胞分裂素，后使用生长素，实验结果是细胞__________________________。②当同时使用这两种激素时，生长素用量比细胞分裂素用量的比值________(填“高” “低”或“适中”)时，促进愈伤组织的形成。解析：(1)由于菊花茎段的组织培养比较容易，因此在配制 MS 固体培养基时，不必添加植物激素。(2)图中的①过程表示脱分化，月季花药培养的脱分化过程中不需要光照。通过花药离体培养获得的是单倍体植株。该植株产生的途径除了图中所示外，还可以是花粉通过胚状体阶段发育而来。(3)外植体若是菊花的根尖组织，由于植物细胞具有全能性，根尖细胞具有全套的遗传物质，则在正常环境下培养成的新菊花植株叶片的颜色是绿色。(4)①植物中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势，分化频率高。在植物组织培养过程中，若先使用细胞分裂素，后使用生长素，实验结果是细胞既分裂也分化。②生长素用量与细胞分裂素用量，比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化，抑制根的形成；比例适中时，促进愈伤组织的生长。答案：(1)不必 (2)不需要 单倍体(花粉) 胚状体(3)绿色 全能性 (4)①既分裂也分化 ②适中2．(2016·湖南长沙二模)下图表示菊花的嫩枝和月季的花药离体培养过程，请据图回答下面的问题：(1)对菊花来说，要选取________的嫩枝来进行组织培养。对月季来说，适宜花粉培养2的时期是________期。为确定花粉是否处于该时期，最常用的方法是____________。(2)在培养花粉的培养基中要加入一定的植物激素，常用的植物激素有________________________________________________________________________。(3)为了避免其他微生物对培养造成的影响，在进行接种时应注意________。①接种室要消毒②只要戴口罩，操作时便可说话③外植体可预先用体积分数为 70%的酒精浸泡，取出用无菌水冲洗后，再用 0.1%的氯化汞溶液消毒，并用无菌水冲洗干净④接种操作要在酒精灯火焰旁进行⑤接种完毕应立即盖好瓶盖A．①②③④⑤ B．①②③④C．①③④⑤ D．②③④⑤(4)月季的花药培养与菊花的嫩枝组织培养不同，从植株产生的途径来说，花粉植株产生的途径除了图中所示外，还可以通过________阶段发育而来，这两种发育途径的差别主要取决于________________________________________________________________________。(5)不同植物对各种条件的要求往往不同，进行菊花组织培养一般将温度控制在________℃，并且对光照的控制为____________________。解析：(1)植物组织培养法获取菊花植株时选用的材料一般是生长旺盛的嫩枝。月季的花药培养中选择单核期的花药离体培养，成功率最高，确定花粉发育时期最常用的方法是醋酸洋红法。(2)在培养花粉的培养基中要加入细胞分裂素和生长素。(4)月季的花药培养与菊花的嫩枝组织培养不同，从植株产生的途径来说，花粉植株的产生一般有两种途径：一是花粉通过胚状体阶段发育为植株；另一种是花粉在诱导培养基上，先形成愈伤组织，再将其诱导分化成植株。这两种发育途径的差别主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。答案：(1)生长旺盛 单核 醋酸洋红法(2)细胞分裂素和生长素(3)C(4)胚状体 培养基中激素的种类及其浓度配比(5)18～22 每天 12 小时光照3．(2015·高考全国卷Ⅱ)回答与胡萝卜素有关的问题：(1)胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是__________(填“α­胡萝卜素” “β­胡萝卜素”或“γ­胡萝卜素”)，该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子________，后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症，该疾病称为________，胡萝卜素是________(填“挥发性”或“非挥发性”)物质。(2)工业生产上，用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时，________(填“需要”或“不需要”)将新鲜的岩藻干燥。(3)现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂，应选用其中的________作为胡萝卜素的萃取剂，不选用另外一种的理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)胡萝卜含有的胡萝卜素有三类，其中最主要的是 β­胡萝卜素，β­胡萝卜素在人体内可以转变成维生素 A，维生素 A 缺乏会导致夜盲症。胡萝卜素是非挥发性物质。(2)胡萝卜素的提取一般采用萃取法，萃取前需要对材料进行干燥处理，以提高萃取的效率。(3)萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有很高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶，如乙酸乙酯。乙醇是水溶性有机溶剂，因萃取过程中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用3它作萃取剂。答案：(1)β­胡萝卜素 维生素 A 夜盲症 非挥发性(2)需要(3)乙酸乙酯 萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇为水溶性有机溶剂第 44讲 植物的 组织 培养及植物有效成分的提取第十二单元 生物技术实践[考 纲 点 击 ] 1.植物的 组织 培养 2.从生物材料中提取某些特定的成分第十二单元 生物技术实践一、植物 组织 培养1．培养基(1)成分：大量元素、微量元素、有机成分、 ____________和琼 脂。(2)类 型： _______________、 发 芽培养基和生根培养基。(3)作用： 为 植物 组织 或器官生 长 和 发 育提供 ___________。(4)制 备 ：配制各种母液 → 配制培养基 → __________。激素MS培养基营 养条件灭 菌2． 组织 培养(1)含 义 ：在无菌和人工控制条件下，将离 体的植 物器官、 组织 、 细 胞，培养在人工配 制的 培养基上， 给 予适 宜的培养条件， 诱导 其 产 生愈 伤组织 、 丛 芽，最 终 形成 ____________。(2)原理：植物 细 胞具有全能性。(3)过 程：完整的植株脱分化 再分化二、植物有效成分的提取1．植物芳香油的提取(1)植物芳香油的主要化学成分： 萜类 化 合物及其衍生物，具有很 强 的 _______性。提取方法有蒸 馏 、 ______和萃取等。挥发 压 榨水蒸气蒸馏法NaCl 无水 Na2SO4过滤压 榨压 榨水萃取纸层 析法石油 醚1.(2016·江西南昌市 统 考 )制 备 好的 MS培养基用于植物 组织 培养 时 ，需要加入植物激素。 ( )2.被子植物的花粉 发 育要 经过 小 孢 子四分体 时 期、 单 核期和双核期等 阶 段。 ( )3.二倍体植株的花粉 经 脱分化与再分化后可得到 稳 定 遗传 的植株。 ( )4.培育草莓脱毒苗所采用的主要技 术 是 组织 培养。 ( )×√×√5.萃取是利用了芳香油易溶于有机溶 剂 的特性 进 行提取的一种方法。 ( )6.蒸 馏 法的 实验 原理是利用水将芳香油溶解下来，再把水蒸发 掉，剩余的就是芳香油。 ( )7.水溶性和水不溶性有机溶 剂 都可以用于提取胡 萝 卜素。 ( )8.(2016·南 师 大附中期末 )影响萃取效率的因素除了萃取 剂 的性 质 和使用量之外， 还 有原料 颗 粒的大小、 紧 密程度、含水量、萃取的温度和 时间 等。 ( )√××√考点一 植物的 组织 培养成分 作用微量元素和大量元素蔗糖甘氨酸、 维 生素、烟酸、肌醇提供植物 细 胞生活所必需的无机 盐提供碳源， 维 持 细 胞渗透 压满 足离体植物 细 胞在正常代 谢 途径受一定影响后所 产 生的特殊 营 养需求2.脱分化和再分化的比 较过 程 特点 条件脱分化再分化外植体成 为愈 伤组织排列疏松、高度液泡化的薄壁 细 胞 团愈 伤组织 成为丛 芽或胚状体 结 构有根、芽或有生根、 发 芽的能力离体、 营 养物 质 、植物激素和其他适宜条件使用 顺 序 实验结 果先生 长 素，后 细 胞分裂素先 细 胞分裂素，后生 长素同 时 使用有利于 细 胞分裂，但 细 胞不分化细 胞既分裂也分化分化 频 率提高生 长 素 /细 胞分裂素 结 果比 值 高 时比 值 低 时比 值 适中促 进 根的分化，抑制芽的形成促 进 芽的分化，抑制根的形成促 进 愈 伤组织 的形成新萌生的 侧 枝 (或生 长 旺盛的嫩枝 )母液灭 菌 (高 压 蒸汽 灭 菌 )单核靠边abc全能性适中 生长素外植体消毒时间太短解析 : (1)未开花植株茎上新萌生的 侧 枝比 较 幼嫩，分裂能力强 ，容易 诱导 脱分化、再分化；配制培养基 时 ，要先配制培养基所需成分的母液，接种前要 对 培养基 进 行高 压 蒸汽 灭 菌处 理。 (2)由高度分化的植物 组织 或 细 胞 产 生愈 伤组织 的 过程叫脱分化；脱分化 产 生的愈 伤组织继续 培养，又可以重新分化出根或芽等器官，叫再分化。 (3)愈 伤组织 分化与否及 产生根或芽，取决于生 长 素和 细 胞分裂素的 浓 度比 值 及使用的先后 顺 序，当 细 胞分裂素 /生 长 素的比 值 低 时 ， 诱导 根的分化；两者比 值处 于中 间 水平，愈 伤组织 只生 长 不分化；两者比 值 高 时 ， 诱导 芽的形成。(4)随 灭 菌 时间 的推移、培养基 pH的增大、温度的升高， 污染率在一定范 围 内波 动 ，而外植体消毒 时间 越 长 ， 污 染率越低， 说 明 污 染主要是由外植体消毒 时间 短造成的。考点二 植物有效成分的提取提取方法 水蒸气蒸 馏 法 压 榨法 萃取法实验 原理 利用水蒸气将 挥发 性 较 强 的植物芳香油携 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 得芳香油提取方法 水蒸气蒸 馏 法 压 榨法 萃取法方法步 骤适用范 围(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 剂 中提取方法 水蒸气蒸 馏 法 压 榨法 萃取法优 点局限性简单 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 量影响因素 解决措施萃取 剂 的性 质原料的 颗 粒大小、 紧 密程度材料的含水量萃取温度萃取 时间用水不溶性有机溶 剂粉碎干燥探索最佳萃取温度，严 格控制温度适当延 长 萃取 时间1第 44 讲 植物的组织培养及植物有效成分的提取1．(2016·烟台诊断性测试)蓝莓提取物中的花青素不仅易于吸收，而且它们可以穿过血液—脑屏障，保护各个精细组织的细胞，并能有效抑制破坏眼部细胞的酵素，从而改善视力。蓝莓中花青素获得途径如下图：(1)图中①和②分别表示蓝莓组织培养中的____________________过程。如果要用此方法对蓝莓进行大规模繁殖，在对蓝莓外植体细胞进行接种前，需要进行________________、________两项工作。(2)在外植体培养获得幼苗的过程中，除了需要提供一定的营养、________、温度、pH和光照外，还必须在________的条件下培养。培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值________(填“高”或“低”)时，有利于根的分化。(3)花青素易溶于甲醇、乙醇、丙酮等混合溶剂中，所以采用________________法进行提取。新鲜的蓝莓含有大量的水分，在花青素的提取过程中，要对新鲜的蓝莓进行________处理，但要注意控制________和时间。答案：(1)脱分化(或去分化)、再分化 制备 MS 固体培养基(配制培养基) 外植体消毒(两空可互换)(2)激素 无菌 高(3)有机溶剂萃取 干燥(脱水) 温度2．(2016·广东清远期末)传统药用植物栝楼的根、果实、种子等均能入药，其合成的天花粉蛋白是中药天花粉的主要有效成分。现科研人员进行以下的研究，大致流程如下：(1)接种在 MS 培养基中的栝楼种子，如先经加水浸没的萌发率为 75%，不加水浸没的萌发率为 2.5%，说明栝楼种子萌发需要____________________。(2)在培育“无菌苗”过程中，使用的部分激素组合如表 1(注：—表示未添加该种植物激素)，除甲组仅有顶芽长成小苗外，所有的培养基上都有腋芽长出，可见诱导腋芽生长加入________是必需的。表 1组别 6­BA(mg/L) NAA(mg/L)甲 — —乙 1.0 —丙 — 0.5丁 1.0 0.52戊 2.0 0.5(3)在诱导“愈伤组织”的 MS 培养基中，使用了以下一些激素组合(如表 2)，培养基上均能诱导叶盘缓慢长出黄绿色的愈伤组织，其中组 B2 和组 B3 诱导产生的愈伤组织在培养30 天后分化出小芽点，并迅速长大成无根苗，两组的分化率分别为 25.0%和 14.3%。可见0.2 mg/L NAA 与激动素(6­BA 等)配合可诱导栝楼叶片________长出愈伤组织，但不利于诱导愈伤组织________。表 2组别 NAA(mg/L) 6­BA(mg/L) IAA(mg/L) KT(mg/L)A1 0.2 2.0B1 0.2 4.0C1 0.2 6.0A2 2.0 0.2B2 4.0 0.2C2 6.0 0.2A3 0.2 2.0B3 0.2 4.0C3 0.2 6.0解析：(1)从题意中可以看出，种子浸泡后萌发率提高，说明种子萌发过程中需要水分。(2)比较表格中信息和实验结果可以推测：只加入 6­BA 或 NAA 或 6­BA 和 NAA 二者均加入，都可以促进腋芽的生长。(3)A1、B1、C1 组中都是 0.2 mg/L NAA 与激动素(6­BA 等)配合，根据实验结果，只出现愈伤组织，说明 0.2 mg/L NAA 与激动素(6­BA 等)配合可以促进脱分化过程，由于没有长成幼苗，说明不利于再分化过程。答案：(1)充足的水分(水分、水)(2)6­BA 或 NAA 或 6­BA 和 NAA(植物激素)(3)脱分化 再分化3．(2016·太原八校一模)回答下列有关植物有效成分提取的问题：(1)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，通常在萃取前要将胡萝卜粉碎和________，以提高萃取效率。鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素时，通常采用________法，在鉴定的过程中需要用________作为对照。(2)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时，在油水混合物中加入氯化钠的作用是________________________，加入无水硫酸钠的作用是____________，除去固体硫酸钠常用的方法是________。(3)橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏法又会产生________的问题，所以一般采用________法。解析：(1)为提高萃取效率，从胡萝卜中提取胡萝卜素时，需要在萃取前将胡萝卜粉碎和干燥。通常采用纸层析法鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素，在鉴定的过程中需要用标准样品作为对照。(2)水蒸气蒸馏法提取薄荷油时，为使油层和水层分离，需在油水混合物中加入氯化钠；分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是除去少量的水，除去固体硫酸钠的常用方法是过滤。(3)由于橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸3馏法又会产生原料焦糊的问题，所以一般采用压榨法提取橘皮精油。答案：(1)干燥 纸层析 标准样品(2)有利于油层和水层的分离 除去少量的水 过滤(3)原料焦糊 压榨4．胡萝卜素是一种常用的食用色素，可分别从胡萝卜或产胡萝卜素的微生物菌体中提取获得，流程如下：酵母菌 R,的筛选)酵母菌 R,的培养)菌体,裂解)离心),\s\do5(沉淀))过滤浓缩胡萝卜素的鉴定胡 萝 卜 → 粉 碎 → 干 燥 萃 取(1)筛选产胡萝卜素的酵母菌 R 时，可选用________或平板划线法接种。采用平板划线法接种时需先灼烧接种环，其目的是________________。(2)培养酵母菌 R 时，培养基中的蔗糖和硝酸盐可分别为酵母菌 R 的生长提供________和________。(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好温度和________以防止胡萝卜素分解；萃取过程中宜采用________方式加热以防止温度过高；萃取液浓缩前需进行过滤，其目的是________________。(4)纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素。鉴定过程中需用胡萝卜素标准品作为________。解析：(1)接种微生物的方法主要是稀释涂布平板法和平板划线法。接种过程中为了避免杂菌的污染，要进行无菌操作，必须对接种环进行灼烧处理。(2)在微生物培养过程中，蔗糖主要提供碳源，也可以作为能源物质；硝酸盐中含有氮元素，可提供氮源。(3)提取胡萝卜素时，温度过高、时间过长会导致胡萝卜素分解；由于萃取剂通常具有挥发性，直接加热时挥发出来的有机溶剂遇明火易爆炸，故常采用水浴加热；萃取和浓缩前进行过滤是为了将原料中的不溶物滤去。(4)提取出来的胡萝卜素往往不纯，鉴定时常用标准品作为对照。答案：(1)稀释涂布平板法(或稀释混合平板法) 灭菌(或防止杂菌污染) (2)碳源 氮源 (3)时间 水浴 滤去不溶物 (4)(实验)对照5．(2016·长春二模)研究发现柚皮精油和乳酸菌素(蛋白质)均有抑菌作用，两者的提取及应用如图所示。据图回答下列问题：(1)为了提高出油率，也因为柚皮易焦糊，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)为了分离出优良的乳酸菌 A，需要制备________培养基；若需长期保存菌种，可采取的方法是________。(3)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。(4)某橘农发现自家一橘树具有抗虫性状，欲利用组织培养技术大量繁殖。若用花药离体培养，则应选择________期的花药成功率最高。确定花粉发育期最常用的方法是________法，若花粉不易着色，需采用________法。通过花药培养产生花粉植株一般有两种途径：一是花粉通过________阶段发育为植株；另一种是花粉在________培养基上，先形成愈伤组织，再将其诱导分化成植株。解析：(1)为了提高出油率，也因为柚皮易焦糊，所以一般采用压榨法提取柚皮精油，过滤压榨获得的糊状液体，即可得到柚皮精油。(2)一般选用选择培养基分离获得优良的乳酸菌；宜采用甘油管藏法长期储存菌种。(3)抑菌实验时，在长满致病菌的平板上，会出现4以抑菌物质为中心的透明圈，通过测定透明圈的直径大小来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。(4)选择单核期的花药离体培养，成功率最高。确定花粉发育期最常用的方法是醋酸洋红法，若花粉不易着色，需采用焙花青—铬矾法，这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色。通过花药培养产生花粉植株一般有两种途径：一种是花粉通过胚状体阶段发育为植株；另一种是花粉在诱导培养基上先形成愈伤组织，再将其诱导分化成植株。答案：(1)压榨 过滤 (2)选择 甘油管藏 (3)直径(或半径、大小、面积等合理答案) (4)单核(单核靠边) 醋酸洋红 焙花青—铬矾 胚状体 诱导1第 43 讲 微生物的培养与应用[学生用书 P300])1．(2015·高考全国卷Ⅰ)已知微生物 A 可以产生油脂，微生物 B 可以产生脂肪酶。脂肪酶和油脂可用于生物柴油的生产。回答有关问题：(1)显微观察时，微生物 A 菌体中的油脂通常可用________染色。微生物 A 产生的油脂不易挥发，可选用________(填“萃取法”或“水蒸气蒸馏法”)从菌体中提取。(2)为了从自然界中获得能产生脂肪酶的微生物 B 的单菌落，可从含有油料作物种子腐烂物的土壤中取样，并应选用以________为碳源的固体培养基进行培养。(3)若要测定培养液中微生物 B 的菌体数，可在显微镜下用________直接计数；若要测定其活菌数量，可选用________法进行计数。(4)为了确定微生物 B 产生的脂肪酶的最适温度，某同学测得相同时间内，在 35 ℃、40 ℃、45 ℃温度下降解 10 g 油脂所需酶量依次为 4 mg、1 mg、6 mg，则上述三个温度中，________ ℃条件下该酶活力最小。为了进一步确定该酶的最适温度，应围绕________ ℃设计后续实验。解析：(1)油脂可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，被苏丹Ⅳ染液染成红色，因此油脂通常用苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染色。不易挥发的物质大多采用萃取法进行提取，水蒸气蒸馏法一般用来提取易挥发的物质。(2)能产生脂肪酶的微生物 B 能利用脂肪(油脂)作为碳源，所以在制备选择微生物 B 的培养基时，应将油脂作为唯一的碳源。(3)用显微镜直接对微生物进行计数，需要用血细胞计数板。如果对活菌进行计数，则要用稀释涂布平板法涂布平板，培养后统计菌落数目，然后计算出活菌数量。(4)降解等量的油脂，需要的酶量越多，说明此温度下的酶的活力越小。所以三种温度中 45 ℃下酶的活力最小。从三种温度下的实验结果可知，40 ℃下酶的活力最大，所以要想测定该酶的最适温度，应围绕该温度设计不同温度梯度，进行后续实验。答案：(1)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ) 萃取法 (2)油脂(3)血细胞计数板 稀释涂布平板 (4)45 402．(2015·高考江苏卷，31，8 分)人工瘤胃模仿了牛羊等反刍动物的胃，可用来发酵处理秸秆，提高秸秆的营养价值。为了增强发酵效果，研究人员从牛胃中筛选纤维素酶高产菌株，并对其降解纤维素能力进行了研究。请回答下列问题：(1)在样品稀释和涂布平板步骤中，下列选项不需要的是________(填序号)。①酒精灯 ②培养皿 ③显微镜 ④无菌水(2)在涂布平板时，滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)向试管内分装含琼脂的培养基时，若试管口粘附有培养基，需要用酒精棉球擦净的原因是____________________________________________________________________________________________。(4)刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。研究人员在刚果红培养基平板上，筛到了几株有透明降解圈的菌落(见下图)。图中降解圈大小与纤维素酶的________有关。图中降解纤维素能力最强的菌株是________(填图中序号)。2(5)研究人员用筛选到的纤维素酶高产菌株 J1 和 J4，在不同温度和 pH 条件下进行发酵， 测得发酵液中酶活性的结果见下图，推测菌株________更适合用于人工瘤胃发酵，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)在样品稀释和涂布平板过程中，需要在酒精灯火焰附近进行操作，培养皿用于盛放培养基并培养细菌，无菌水做稀释的溶剂，此处唯一用不到的是显微镜。(2)在涂布平板时，要取少量菌悬液滴加到培养基表面，因为如果滴加菌悬液过多，菌悬液就会堆积在培养基表面影响分离效果。(3)在向试管内分装含琼脂的培养基时，如果试管口粘附有培养基，就很容易使棉塞受到污染，因此，需要用无菌的酒精棉球将试管口擦拭干净。(4)因为刚果红可以与纤维素形成红色复合物，且不与纤维素降解产物反应。所以在刚果红培养基平板上，菌落周围有透明降解圈是纤维素被降解的结果，降解圈大小由纤维素酶的活性和量决定。图中菌落①周围的降解圈最大，因此其降解纤维素的能力最强。(5)考虑到人工瘤胃的发酵过程会使发酵液酸性增加，温度升高，在这个前提下观察在不同温度和 pH 条件下测得的发酵液中酶活性的结果图，从图中可以看出，在高温和低 pH 条件下都是 J4 菌株中的纤维素酶的活性较高，因而该菌株更适合用于人工瘤胃发酵。答案：(1)③ (2)培养基表面的菌悬液会出现积液，导致菌体堆积，影响分离效果 (3)避免培养基污染棉塞 (4)量与活性 ① (5)J4 发酵过程会产热和产酸，J4 菌株在较高温度和酸性环境下酶的活性更高33．(2014·高考四川卷，10，11 分)有机农药苯磺隆是一种除草剂，长期使用会污染环境。研究发现，苯磺隆能被土壤中某些微生物降解。分离降解苯磺隆的菌株和探索其降解机制的实验过程如图甲、乙所示。(1)微生物生长繁殖所需的主要营养物质有碳源、水、________________四类，该实验所用的选择培养基只能以苯磺隆作为唯一碳源，其原因是______________________________________________________________________________________________。(2)与微生物培养基相比，植物组织培养的培养基常需添加生长素和________________，这些植物激素一般需要事先单独配制成________保存备用。(3)纯化菌株时，通常使用的划线工具是________。划线的某个平板培养后，第一划线区域的划线上都不间断地长满了菌，第二划线区域所划的第一条线上无菌落，其他划线上有菌落。造成划线无菌落可能的操作失误有________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)为探究苯磺隆的降解机制，将该菌种的培养液过滤离心，取上清液做图乙所示实验。该实验的假设是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，该实验设计是否合理？为什么？________________________________________________________________________。解析：(1)微生物生长繁殖需要的主要营养物质包括碳源、氮源、水和无机盐四类。根据题意可知，土壤中某些微生物有降解苯磺隆的能力，该实验的目的是探索其降解机制，因此，需要分离出有降解苯磺隆能力的土壤中的某些微生物，故选择培养时为了排除其他碳源的干扰，培养基中唯一碳源只能是苯磺隆。(2)与微生物培养基相比，植物组织培养的培养基需要添加生长素和细胞分裂素，用于调节植物细胞再分化；这些植物激素一般需要事先单独配制成母液保存备用。(3)纯化菌株时，通常使用的划线工具是无菌接种环。划线的平板培养后，发现第一划线区域的划线上不间断地长满了菌，第二划线区域所划的第一条线上无菌落，而其他划线上有菌落。造成此现象的原因可能有两个：一是接种环灼烧后未冷却，菌种接触到高温的接种环而死亡；二是划第二划线区域第一条线时未从第一区域末端开始。(4)根据图乙所示实验中的上清液加入蛋白酶溶液推测，实验目的是探究目的菌株是否能分泌降解苯磺隆的蛋白质，实验设计不合理之处是缺少不加蛋白酶溶液、其他条件同图乙的空白对照。答案：(1)氮源和无机盐 只有能利用苯磺隆的微生物能正常生长繁殖 (2)细胞分裂素 母液4(3)接种环 ①接种环灼烧后未冷却；②划线未从第一区域末端开始 (4)目的菌株能分泌降解苯磺隆的蛋白质 不合理，缺少空白对照第 43讲 微生物的培养与 应 用第十二单元 生物技术实践[考 纲 点 击 ] 1.微生物的分离和培养 2.培养基 对 微生物的选择 作用 3.利用微生物 进 行 发 酵来生 产 特定的 产 物第十二单元 生物技术实践一、微生物的 实验 室培养1．培养基(1)概念：人 们 按照微生物 对 ____________的不同需求，配制出供其 _______________的 营 养基 质 。(2)营 养构成：一般都含有水、 __________、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________的要求。(3)种 类 ：按照物理性 质 可分 为 ________培养基、半固体培养基和 __________培养基。营 养物 质生 长 繁殖碳源氧气液体固体煮沸消毒法紫外 线 消毒法灼 烧灭 菌高 压 蒸汽 灭 菌3．大 肠 杆菌的 纯 化培养(1)制 备 牛肉膏蛋白 胨 固体培养基配制步 骤 ： 计 算 → ________→ 溶化 → _________→ 倒平板。(2)纯 化大 肠 杆菌① 纯 化大 肠 杆菌，其关 键 的步 骤 是 _________。② 纯 化培养方法： ___________法和 _______________法。③ 纯 化培养原理：在培养基上得到由一个 细 胞 繁殖而来的肉眼可 见 的 _________，即可 获 得 较纯 的菌种。称量 灭 菌接种平板划 线 稀 释 涂布平板菌落二、土壤中分解尿素的 细 菌的分离和 计 数1．分离原理： 土壤中 细 菌之所以能分解尿素，是由于它 们 能合成 _________， 这 种物 质 在把尿素分解成无机物的 过 程中起 _________作用。以尿素 为 唯一氮源的培养基能促 进 分解尿素的 细 菌的生 长 和繁殖，并抑制或阻止其他微生物的生 长 ，从而将目的菌分离。2． 统计 菌落数目： 统计样 品中的活菌一般用_____________________法。3． 实验 流程： 土壤取 样 → 制 备 ____________→ 微生物的培养与 观 察 → 细 菌的 计 数。脲 酶催化稀 释 涂布平板培养基三、分解 纤维 素的微生物的分离1． 纤维 素 酶(1)组 成： 纤维 素 酶 是一种复合 酶 ，它包括 C1酶 、 CX酶 和葡萄糖苷 酶 。(2)作用2．菌种 筛选(1)方法： _______________。刚 果 红 染色法纤维 素纤维 素 酶1.(2016·北京海淀区期末 )培养基中一般都含有水、碳源、氮源和无机 盐 四种成分。 ( )2.将土壤浸出液涂布在无菌的 选择 培养基上分离分解尿素的细 菌，是否无菌操作影响 较 小。 ( )3.培养基分装到培养皿后 进 行 灭 菌。 ( )4.从有机 废 水中分离微生物用于 废 水 处 理 时 ，接种后的培养皿 须 放在光照培养箱中培养。 ( )5.外植体消毒的原 则 是既 杀 死材料表面的微生物，又减少消毒 剂对细 胞的 伤 害。 ( )√√××√6.(2015·高考四川卷 T3D)用稀 释 涂布平板法培养 计 数， 应选择 有 30～ 300菌落数的平板。 ( )7.(2016·山 东 青 岛 市期末 )筛选 能分解尿素的 细 菌所利用的培养基中，尿素是唯一的氮源。 ( )8.分解尿素的 细 菌在分解尿素 时 ，可以将尿素 转 化 为 氨，使得培养基的酸碱度降低。 ( )9.土壤中 纤维 素分解菌的 筛选 流程中的 “选择 培养 ”是必不可少的。 ( )10.在富含 纤维 素的培养基中加入 刚 果 红 染色 剂 ，若出 现 周 围存在透明圈的菌落， 则说 明 筛选 到了分解 纤维 素的微生物。 ()√√××√考点一 培养基及微生物的 纯 化培养技 术培养基种 类 特点 用途液体培养基固体培养基半固体培养基不加凝固 剂 工 业 生 产加凝固 剂 (如琼 脂 )微生物分离、 鉴 定 ,活菌 计 数 ,菌种保藏观 察微生物的运 动 、分 类 、 鉴 定种 类 制 备 方法 原理 用途 举 例选择培养基鉴别培养基培养基中加入某些化学物 质依据某些微生物 对 某些物 质的特殊需求或抗性而 设计从众多微生物中分离所需的微生物加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌培养基中加入某种指示剂 或化学 药品产 生特定的 颜色或其他 变 化鉴别 不同种 类 的微生物用伊 红 —美 蓝 培养基 鉴别 大肠 杆菌条件 结 果 常用方法 应 用范 围消毒灭 菌较为 温和的物理或化学方法仅杀 死物体表面或内部的部分 对 人体有害的微生物煮沸消毒法 日常用品巴氏消毒法不耐高温的液体化学 药剂 消毒法用酒精擦拭双手，用 氯 气消毒水源强 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 菌法 接种工具干 热灭 菌法 玻璃器皿、金 属工具高 压 蒸汽 灭菌法 培养基及容器比 较项 目 平板划 线 法 稀 释 涂布平板法关 键 操作 接种 环 在固体平板培养基表面 连续 划 线① 一系列的梯度稀 释;② 涂布平板法操作比 较项 目 平板划 线 法 稀 释 涂布平板法注意事 项菌体 获 取优 点缺点每次划 线 前后均需灼烧 接种 环稀 释 度要足 够 高， 为 确保实验 成功可以增加稀 释 度在具有 显 著的菌落特征的菌落中挑取菌体从适宜稀 释 度的平板上的菌落中挑取菌体可以根据菌落的特点获 得某种微生物的 单细 胞菌落既可以 获 得 单细 胞菌落 ,又能 对 微生物 计 数不能 对 微生物 计 数 操作复 杂 ，需要涂布多个平板第一次操作 每次划 线 之 间 划 线结 束目的杀 死接种环 上原有的微生物杀 死上次划 线 后接种 环 上残留的菌种 ， 使下次划 线 的菌种直接来源于上次划 线 的末端 ，使每次划线菌种数目减少杀 死接种 环 上残存的菌种 ， 避免 细 菌 污 染 环境和感染操作者检测 培养基平板 灭 菌是否合格灼烧将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落B溶解氧营养物质成分 Ⅰ Ⅱ Ⅲ粉状硫 10 g ＋ ＋ ＋KH2PO44 g ＋ ＋ ＋FeSO40.5 g ＋ ＋ ＋蔗糖 10 g ＋ － ＋(NH4)2SO40.4 g － ＋ ＋成分 Ⅰ Ⅱ ⅢH2O 100 mL ＋ ＋ ＋MgSO4 9.25 g ＋ ＋ ＋CaCl2 0.5 g ＋ ＋ ＋固氮 自养异养解析 : (1)为 了 检测 培养基平板 灭 菌是否合格，可在涂布接种前，随机取 灭 菌后的空白平板先行培养一段 时间 。 (2)接种环 、接种 针 等金属用具可直接在酒精灯火焰的充分燃 烧层 灼烧 ，以达到迅速 彻 底 灭 菌的目的。在第二次及以后的划 线时 ， 总 是从上一次划 线 的末端开始划 线 ，其目的是将聚集的菌体逐步稀 释 以便 获 得 单 个菌落。 (3)比 较 A和 B可以看出： A培养基中 细 菌的分布呈 线 性，是用平板划 线 法接种培养后得到的 结 果； B培养基中 细 菌均匀分布，是用稀 释 涂布平板法接种培养后得到的 结 果。(4)振 荡 培养可以提高培养液中溶解氧的含量， 还 可以使菌体与培养液充分接触，提高了 营 养物 质 的利用率，因此振 荡 培养的 细 菌比静置培养的 细 菌生 长 速度快。 (5)从表格中可看出， Ⅰ 培养基中无氮源， Ⅱ 中无碳源， Ⅲ 中 为 完全培养基。由此可知能在 Ⅰ 中生存的甲只能是固氮微生物，能在 Ⅱ 中生存的乙是自养微生物，丙只在 Ⅲ 中存活， 为 异养微生物。考点二 微生物的 计 数方法比 较项 目间 接 计 数法 (稀 释 涂布平板法)直接 计 数法 (显 微 计 数法)原理当 样 品的稀 释 度足 够 高 时 ,培养基表面生 长 的一个菌落 ,来源于 样 品稀 释 液中的一个活菌,通 过统计 平板上的菌落数 ,就能推 测 出 样 品中大 约 含有多少活菌利用特定 细 菌 计 数板或血 细 胞 计 数板，在 显 微镜 下 计 算一定容 积 的 样品中微生物的数量比 较项 目 间 接 计 数法 (稀 释 涂布平板法 )直接 计 数法 (显 微 计数法 )公式缺点结 果每克 样 品中的菌落数＝(C÷V)× MC:某稀 释 度下平板上生 长 的平均菌落数 ;V:涂布平板 时 所用的稀 释 液的体 积 (mL);M:稀 释 倍数每毫升原液所含 细 菌数 :每小格平均 细 菌数 × 400× 104× 稀 释倍数当两个或多个菌体 连 在一起 时 ,平板上 观 察到的只是一个菌落不能区分 细 胞死活比 实际值 偏小 比 实际值 偏大比 较项 目 对 照 重复目的实 例排除非 测试 因素 对实验结 果的影响排除偶然因素 对实验结 果的影响空白 对 照：确定培养基制作是否合格同一稀 释 度涂布至少3个平板