高考经典)
1．(2012·福建理综，26)回答下列问题。
大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究。
(1)查询资料得知，18 ℃时，在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1。由图可知，在各自最适pH下，三种蛋白酶催化效率最高的是________。
(2)资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15～18 ℃之间。学习小组假设：大菱鲆蛋白酶的最适温度在15～18 ℃之间。他们设置15 ℃、16 ℃、17 ℃、18 ℃的实验温度，探究三种酶的最适温度。
①探究实验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是________，可用________鉴定。
②胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在________。
③为了控制实验温度，装有酶和底物的试管应置于________中以保持恒温。单位时间内________可以表示蛋白酶催化效率的高低。
④实验结果如图2，据此能否确认该假设成立？________。
理由是：__________________________________________________________。
(3)研究还发现大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低，所以人工养殖投放的饲料成分中要注意降低________的比例，以减少对海洋的污染。
解析：(1)从图1可知，三种蛋白酶在各自最适pH值下，幽门盲囊蛋白酶对应的酶活性值最大，所以催化效率最高；(2)①酶具有专一性，蛋白酶只能催化蛋白质的水解，干酪素为蛋白质类化合物，可用双缩脲试剂检测；②要验证大菱鲆蛋白酶的最适温度，要遵循单一变量、对照、重复等原则，并控制其他无关变量相同，由题意可知，此实验温度为自变量，pH值等为无关变量，为了得到准确的结果，pH应与相对应的蛋白酶的最适值，由图1可知，胃蛋白酶最适pH值为2，幽门盲囊蛋白酶最适pH值为8；③为了控制温度保持不变，底物和酶都应放在恒温箱中保温，酶的催化效率可以用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示；④由图2可以看出，当温度从15～18 ℃梯度变化过程中，随着温度的升高，蛋白酶的活性一直在增强，没有出现下降的拐点，因此，不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度在15 ℃到18 ℃。(3)大菱鲆消化道内淀粉酶和脂肪酶少，对淀粉和脂肪的消化存在障碍，所以在人工投放饲料时要减少淀粉和脂肪的比例。
答案：(1)幽门盲囊蛋白酶
(2)①蛋白质 双缩脲试剂 ②2，8 ③恒温箱 底物消耗量(或产物生成量) ④不能 在15～18 ℃范围内，随着温度的升高，酶活性一直在增强，没有出现下降的拐点，所以不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度
(3)淀粉和脂肪
2．(2012·重庆理综，30, 略有改动)乙醇可部分替代石油燃料，利用纤维素酶、酵母菌等可将纤维素转化成乙醇，耐高温纤维素酶可以加速催化纤维素的水解，从而有利于酵母菌发酵产生乙醇。
(1)某研究小组将产纤维素酶的菌株，通过诱变和高温筛选获得新菌株，为探究新菌株所产纤维素酶能否耐受80 ℃高温，进行了以下实验。
试管1
试管2
第一步
加入适量缓冲液
加入等量纤维素酶溶液(缓冲液配制)
第二步
________30 min
第三步
加入________
第四步
60 ℃水浴保温10 min
第五步
加入________
第六步
沸水浴中加热2 min，观察实验现象
结果与结论：①若__________________________________________________，
则表明该纤维素酶能耐受80 ℃高温；
②若____________________________________________________________, 则表明该纤维素酶不能耐受80 ℃高温。
(2)酵母菌发酵产生酒精应在________(有氧、无氧)条件下进行。
解析：(1)要探究新菌株产生的纤维素酶能否耐受80 ℃高温，需对该酶进行80 ℃高温处理，再用斐林试剂或班氏糖定性试剂对该酶促反应的生成物(还原糖)进行鉴定。(2)酵母菌在无氧条件下可发酵产酒精。
答案：(1)80 ℃水浴保温 适量纤维素液 斐林试剂或班氏糖定性试剂 ①试管1内呈蓝色，试管2内有砖红色沉淀产生 ②试管1和2内均呈蓝色 (2)无氧
3．(2012·浙江卷，3)请根据以下提供的实验材料，完善生物制剂W对动物不同细胞的分裂具有促进作用的实验思路，并预测实验结果。
实验材料：培养液、正常体细胞、癌细胞、W、胰蛋白酶。
(要求与说明：答题时不考虑加入W后的体积变化等误差。提供的细胞均具有分裂能力，只进行原代培养且培养条件适宜)
请回答下列问题。
(1)实验思路：
①取培养瓶若干个，分组如下：
_____________________________________________________________________________________________________________________________________。
每组设置若干个重复样品。
②各组样品在培养箱中培养一段合适的时间后，各取其中的几个样品，加入________，摇匀，在显微镜下用血细胞计数板分别计数并记录细胞数。
③重复②若干次。
④______________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)预测实验结果(用坐标系和细胞数变化曲线示意图表示)。
解析：此题考查考生的实验探究能力。(1)验证生物制剂W对动物不同细胞的分裂具有促进作用。此验证实验实际涉及两个变量，一是不同种类的动物细胞，二是生物制剂W的有无，故本实验应设计如下四组：
A组：培养液中加入正常体细胞。
B组：培养液中加入正常体细胞，加入W。
C组：培养液中加入癌细胞。
D组：培养液中加入癌细胞，加入W。
动物细胞培养过程中的细胞一般具有贴壁生长和接触抑制的特性，通常使用胰蛋白酶将其分散开来。在显微镜下，使用血细胞计数板，可以计数细胞数目，统计分析各组实验数据，即可得出结论。(2)生物制剂W对细胞分裂具有促进作用。最终得到的实验结果是：细胞数目D组>C组>B组>A组。
答案：(1)①A组：培养液中加入体细胞。B组：培养液中加入体细胞，加入W。C组：培养液中加入癌细胞。D组：培养液中加入癌细胞，加入W。
②胰蛋白酶
④统计并分析所得数据(其他合理答案均可)
(2)
(其他合理答案均可)
4．(2011·安徽高考)保水剂是一类高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物兴趣小组为探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”，进行了以下实验：
材料用具：相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干、保水剂、氮肥等。
方法步骤：①选取长势一致的小麦幼苗若干，平均分为A、B、C三组，分别施用适量的保水剂(60 kg·hm－2)、氮肥(255 kg·hm－2)、保水剂(60 kg·hm－2)＋氮肥(255 kg·hm－2)，置于相同的轻度干旱条件下培养，其他培养条件相同且适宜。
②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午，于10：00～11：00从每组选取
解析：(1)本实验方案可从两个方面进行分析和评价：①是有无对照组；②是取材是否合理。从设计的方案中分析，没有设立对照组，应另设一组不施保水剂和氮肥作为对照组。另外取材也不明确，选取的叶片应取自植株的相同部位。
(2)影响光合作用的内部因素，应从光合色素和光合酶进行，从表中发现，加保水剂与氮肥配施对叶绿素影响不大，那么提高了CO2吸收量的原因可能是提高了光合作用有关酶的含量与活性。
(3)实验测得的CO2吸收量小于光合作用过程中CO2实际消耗量，这是因为实验测得的CO2吸收量是光合作用中CO2实际消耗量与呼吸作用CO2释放量之差。光合作用强度可通过测定CO2吸收量，也可以通过测定O2释放量来完成。
答案：(1)①没有对照组，应另设一组不施保水剂和氮肥作为对照组
②取材方法不科学，选取的叶片应取自植株的相同部位
(2)提高了光合作用有关酶的含量与活性
(3)小于 实验测得的CO2吸收量是光合作用中CO2实际消耗量与呼吸作用CO2释放量之差 O2
考点探源
1．实验设计应遵循的四项基本原则
(1)科学性原则
实验原理是实验设计的依据，也是用来检验和修正实验过程中失误的依据，因此它必须是经前人总结或经科学检验得出的科学理论；根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料，是保证实验达到预期结果的关键因素之一，实验材料的选择也必须科学；只有科学而严谨的实验方法，才能得出正确而可靠的实验结果，因此实验方法也必须科学；在处理实验结果时，也必须用科学的方法。
(2)单一变量原则
在实验设计中通常把要研究探讨的条件作为单一变量，其他条件应完全一样：所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面要尽量相同或至少大致相同；所用实验器材要相同；所用实验试剂的成分、浓度、体积要相同；所用处理方法要相同，如保温或冷却，光照或黑暗，搅拌或振荡都要一致。
(3)对照性原则
对照实验是指除所控因素外其他条件与被对照实验完全相同的实验。科学地设置对照实验，能够有效地排除其他因素干扰结果。
(4)平行重复原则
为了使实验结论更接近于实际情况，减少误差，在设计实验时要注意平行重复。
2．实验探究的设计策略
实验步骤应用简洁科学的语言叙述，一般如下叙述：
(1)分组编号：凡实验中涉及两组或两组以上，所用器材或实验对象都需用1、2、3…或A、B、C…或甲、乙、丙……加以编号以便于区分。另外，有关实验材料的选择和试剂的配制可放在此步骤，也可以在此步骤前单列一个步骤。
(2)实验处理：A组(实验组)……B组……
(3)结果观察分析
常见的观察指标主要有以下几种：
①颜色变化：可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定，色素分离，DNA的鉴定，大肠杆菌的鉴定，观察质壁分离与复原。
②形态结构和生理状况的变化。
③液面改变：气体体积变化、液体体积变化。
④其他：气味变化、沉淀、温度、pH、气泡产生等。
另外，必要时辅以图表。如在生长素实验设计中可以画出胚芽鞘、琼脂块，并在图上加以标注。
3．常规实验设计四步曲
4．探究性实验与验证性实验比较(见下表)
比较项目
探究性实验
验证性实验
概 念
指实验者在不知实验结果的前提下，通过自己进行实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动
指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验
实验目的
探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系
验证已知对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设
假设一般采用“如果A，则B”的形式表达，是根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的答案、解释
因结论是已知的，故不存在假设问题
相同数量的叶片，进行CO2吸收量及叶绿素含量的测定。结果(均值)如下表：
组号
叶绿素含量/(mg·g－1)
A
10.66
3.07
B
13.04
3.02
C
15.91
3.05
实验结论：适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。
(1)请指出上述方法步骤的缺陷并改正：
步骤①___________________________________________________________；
步骤②___________________________________________________________。
(2)如不考虑方法步骤中的缺陷，从影响光合作用的内在因素分析，保水剂与氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是_______________________________。
(3)实验测得的CO2吸收量________(大于、等于或小于)光合作用过程中CO2实际消耗量，理由是________________________________________________。
光合作用强度可通过测定CO2吸收量，也可以通过测定________释放量计算。
高考生物实验题的赋分比重，随着新课程标准的不断深入呈现逐年增大的趋势，实验题型也由实验分析题逐渐向实验设计题的方向发展，对考生的能力要求越来越高。
对实验探究经常以补充完成探究实验原理或实验步骤的形式出现，具体表现在：要求考生能根据实验材料分析、解释实验现象和实验结果；要求考生能对简单实验进行设计验证；要求考生能在更广泛的空间内进行开放性的实验设计及结果分析；要求考生具有实地考查、搜集资料、整理数据和分析处理数据的能力；要求考生能将相关的理化知识和生物知识结合，综合分析和解决问题，具有一定的综合能力。
,续表
实验原理
因探究内容而异
因验证内容而异
实验步骤
应有的实验步骤实际上并未完成，需要自己设计
应有的实验步骤可以是曾经做过的或尚未做过的
实验现象
未 知
已 知
实验结果预测
对应假设，分类讨论
——
实验结论
对应实验目的作出探究结论
对应实验目的作出肯定结论
5.对实验方案评价——“五看法”
Ｋ命题猜想
,实验方案的设计、补充与完善
【押题1】 以下材料选自某同学所做实验的部分记录。
实验名称：低温诱导植物染色体数目的变化
实验步骤：
(1)培养固定：将洋葱放在装满清水的广口瓶上，待根长出5 cm左右，剪取生长健壮的根尖，置于盛有清水的培养皿内，并在冰箱的冷藏室诱导培养36 h。将诱导后的根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h，然后用体积分数为95%的酒精冲洗两次。
(2)装片制作：解离―→染色―→漂洗―→制片。
(3)观察：先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂组，确认某个细胞染色体发生数目变化后，再用高倍镜观察。
实验结论：低温条件下根尖所有细胞染色体数目都加倍。
请回答下列问题。
(1)请将上述内容中错误之处予以改正。
①_______________________________________________________________；
②________________________________________________________________；
③________________________________________________________________。
(2)低温导致染色体加倍的原因是____________________________________。
如果要探究诱导染色体数目变化的最适温度，请写出简单的设计思路：__________________________________________________________________。
(3)洋葱体细胞的一个细胞周期约为12 h。某同学利用洋葱根尖观察细胞有丝分裂，得到了如下结果：
细胞周期
样本1
样本2
总数
间期
42
43
85
分裂期[高考资源网]
前期[ks5u.com]
4
3
7
中期
1
0
1
后期
1
1
2
末期
2
3
5
计数细胞的总数
100
上述样本1和样本2表示___________________________________________，
间期为________h。
(4)观察蝗虫精巢细胞分裂装片时，判断某细胞是处在减数第一次分裂后期而非有丝分裂后期的依据是_____________________________________________。
破题关键
解析 低温诱导植物染色体数目的变化的实验原理和秋水仙素作用的原理一样，即抑制纺锤体的形成和细胞分裂。如果要探究诱导染色体数目变化的最适温度，即温度作为单一变量，简单的设计思路应是：设置不同温度梯度的对照组，观察并比较结果。样本1和样本2表示两个不同视野所看到的处在分裂各期的细胞数目。本实验的特点是用细胞数目来代表细胞周期的时间长短，整个细胞周期为12 h，故间期为12×85/100＝10.2 h。观察蝗虫精巢细胞分裂装片时，判断某细胞是处在减数第一次分裂后期而非有丝分裂后期的依据是着丝点不分裂，同源染色体移向细胞两极(或答细胞中染色体数目不加倍)。
答案 (1)①将整个培养装置放入冰箱的低温室内 ②解离―→漂洗―→染色―→制片 ③部分细胞染色体数目发生变化或者没有细胞发生染色体数目变化 (2)抑制纺锤体的形成和细胞分裂 设置不同温度梯度的对照组，观察并比较结果 (3)两个不同视野所看到的处在分裂各期的细胞数目 10.2 (4)细胞中染色体数目不加倍(答有无同源染色体的分离，有无染色单体等合理答案均可)
, 验证性实验
【押题2】 为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠的活动状况为观察指标设计实验。
实验原理：胰岛素具有降低血糖的作用。体内胰岛素含量过高时，引起血糖水平下降，机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解。
材料用具：正常小鼠4只、注射器、葡萄糖溶液、生理盐水。
(1)实验步骤：
①将正常小鼠随机均分成A、B两组，观察并记录_________________________
__________________________________________________________________。
②A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组_________________________________。
一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，B组________________。
③A组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B两组小鼠________。
一段时间后，A组小鼠低血糖症状得到缓解，B组_________________________
__________________________________________________________________。
(2)该实验过程可以说明_____________________________________________。,
专家支招
1．实验设计与探究能力“五步拆解法”
明确实验原理：实验原理的运用是解题的根本，每一道实验题都有其原理，充分理解和运用其原理，就能找到问题之所在。高考题中的实验原理一般都来自教材（注意用好教材），通俗地讲，实验原理就是设计实验必须遵循的基本原理，包括实验中相关实验试剂的选择依据（如鉴定脂肪酶属于蛋白质，需选用双缩脲试剂，依据为蛋白质与双缩脲试剂能发生紫色反应）、主要步骤的设计依据等。因此要熟知高中教材中涉及的各种试剂的选择依据及相应的生理过程，进而确认实验原理，或根据实验原理进行科学的实验设计。
?
准确把握实验目的：明确实验要解决的“生物学事实”是什么，要解决该“生物学事实”的哪一方面。
?
确定实验变量、设置对照实验：找出自变量和因变量，确定实验研究的因素以及影响本实验的无关变量；构思实验变量的控制方法和实验结果的获得手段。
?
?
设计合理的实验装置和实验步骤：严格遵循实验设计原则，根据实验原理以及在充分考虑提供的实验材料、器材的基础上，根据设计要求设计实验装置和步骤得出预期实验结果和结论。
2．验证性实验解题模板
(1)适用范围：实验结果是已知的。
(2)题目中常见提问语：“请设计一个实验，验证……”“验证×××(自变量)对×××(因变量)的影响”或“验证×××(自变量)与×××(因变量)的关系”。
(3)解题模板
(3)分析小鼠注射胰岛素溶液后出现低血糖症状的原因：
_________________________________________________________________。
破题关键
解析 本实验的实验结果是已知的，为验证性实验。(1)实验观察记录内容应为“因变量”，实验的第一步：应审“实验目的”确认胰岛素含量为自变量实验。实验第二步：析“实验原理”→得出→先注射胰岛素，出现低血糖症状，再注射葡萄糖溶液，低血糖症状得到缓解。第三步：辨“材料用具”→通过对该实验的材料用具进行分析，再结合实验步骤可知“生理盐水、葡萄糖溶液”未用→补充→题中②B组“注射等量生理盐水”、③分别给A、B两组小鼠“注射等量葡萄糖溶液”。第四步：套“实验步骤”→套入→②A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组应注射“等量生理盐水”；③分别给A、B两组小鼠注射“等量葡萄糖溶液”。第五步：述“实验结果、结论”→②A组小鼠出现低血糖症状，B组小鼠的活动状况无变化；③A组小鼠的低血糖症状得到缓解，B组小鼠的活动状况仍无变化。(2)“该实验过程可以说明”即填实验结论，照抄实验目的“胰岛素具有降低血糖的作用”。(3)“分析小鼠注射胰岛素溶液后出现低血糖症状的原因”即要求对实验结果进行分析，所以套用实验原理分析为：注射胰岛素溶液后，体内胰岛素含量过高，引起血糖含量下降，从而引起低血糖症状。
答案 (1)①小鼠的活动状况 ②小鼠注射等量生理盐水 小鼠的活动状况无变化 ③注射等量葡萄糖溶液 小鼠的活动状况无变化 (2)胰岛素具有降低血糖的作用 (3)注射胰岛素溶液后，小鼠体内胰岛素含量过高，引起血糖含量下降，小鼠组织细胞特别是脑组织细胞因血糖供应减少、能量供应不足而发生功能障碍，从而引起低血糖症状
, 探究性实验
【押题3】 高温能影响酶的活性，适当的高温能否影响甲状腺激素的生理活性呢？请你利用下述实验材料设计实验来探究这一问题。
材料：相同容积的玻璃缸几个，取自然清水，同龄的发育状态相同的小蝌蚪60只，喂蝌蚪的饲料，未经处理的具生物活性的甲状腺激素以及经过50 ℃温水处理过的甲状腺激素。
(1)实验步骤的设计：
①取玻璃缸三只，分别编号为A、B、C，请写出其余实验步骤。
②_______________________________________________________________。
③________________________________________________________________。
④_______________________________________________________________。
(2)预测所有可能出现的结果及结论。
(3)实验中设置了几个对照组？其作用分别是什么？
破题关键
解析 欲验证经高温处理后的甲状腺激素是否影响其活性，应设置两组对照组，即空白对照与未曾高温处理过的甲状腺激素作条件对照，而后通过实验结果获得正确实验结论。
答案 ②向三只缸中分别加入等量的清水，每只缸中放入20只小蝌蚪
③对三只缸中的蝌蚪定时按下述方案喂养：
缸号
方案
饲料激素
A
适量饲料
不加激素
B
适量饲料
适量未经处理的甲状腺激素
C
适量饲料
与B等量的已处理的甲状腺激素
④置于适宜条件下喂养一段时间，观察蝌蚪发育为青蛙的先后顺序
(2)
实验现象
实验结论
如果C缸中蝌蚪最先发育成青蛙
活性加强
如果B、C缸中蝌蚪同步发育成青蛙，均早于A缸
活性不变
如果C缸中蝌蚪发育成青蛙早于A缸，晚于B缸
活性减弱
如果A、C缸中蝌蚪同步发育成青蛙，均晚于B缸
活性丧失
(3)两个 其中一个A与C对照可证明处理过的甲状腺激素有无活性，另一个B与C对照可验证处理过的甲状腺激素活性大小。
验证性实验与探究性实验答题案例
探究性实验
验证性实验
实验名称
鉴定某人是否出现糖尿
验证某糖尿病患者尿液中含葡萄糖
实验原理
相同(斐林试剂与可溶性还原糖作用出现砖红色沉淀)
实验步骤
相同(取尿液后加斐林试剂水浴加热，观察实验现象)
实验现象
出现或不出现砖红色沉淀
出现砖红色沉淀
预期实验结果
出现或不出现砖红色沉淀
出现砖红色沉淀
实验结论
若出现砖红色沉淀，证明此人出现糖尿；若不出现砖红色沉淀，证明此人不出现糖尿
糖尿病患者尿液中含葡萄糖
,3.探究性实验解题模板
(1)适用范围：实验结果是未知的。
(2)题目中常见提问语：“请设计一个实验，探究……”“探究×××(自变量)对×××(因变量)的影响”或“探究×××(自变量)与×××(因变量)的关系”。
(3)解题模板：
时间/h
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
装置1中着色液滴向左移动的距离x/mm
0
10
20
25
30
33
35
35
35
装置2中着色液滴向右移动的距离y/mm
0
0
0
2
6
12
15
20
30
实验30 min后红墨水滴移动情况
测定植物的呼吸作用强度
甲装置
________(填左或右)移1.5 cm
乙装置
右移0.5 cm
测定植物的净
光合作用强度
甲装置
________(填左或右)移4.5 cm
乙装置
右移0.5 cm
【典例】 某转基因作物有很强的光合作用强度。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如图所示的装置。请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题。
注：A为开关，B为玻璃钟罩，C为转基因作物，D为烧杯(内装有NaHCO3或NaOH溶液)，E为红墨水滴，F为直尺。
Ⅰ.实验步骤：
(1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤是：
①________________________________________________________________
___________________________________________________________________
②_________________________________________________________________
___________________________________________________________________
③30 min后分别记录甲、乙两装置红墨水滴移动的方向和刻度
(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤是：
①_________________________________________________________________
___________________________________________________________________
②_________________________________________________________________
___________________________________________________________________
③30 min后分别记录甲、乙两装置红墨水滴移动的方向和刻度
(3)实验操作30 min后，记录甲、乙两装置红墨水滴移动情况：
实验30 min后红墨水滴移动情况
测定植物的呼
吸作用强度
甲装置
________(填左或右)移1.5 cm
乙装置
右移0.5 cm
测定植物的净
光合作用强度
甲装置
________(填左或右)移4.5 cm
乙装置
右移0.5 cm
Ⅱ.实验分析：
假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g，那么该植物的呼吸作用速率是________g/h。白天光照15 h，一昼夜葡萄糖的积累量是________g。(不考虑昼夜温差影响)
教你审题——挖掘示意图隐含信息，抓题干及选项关键词是解题关键
1．光合速率的测定方法
(1)NaHCO3溶液作用：玻璃瓶中的NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。
(2)植物光合速率指标：植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的水滴右移。单位时间内水滴右移的体积即是光合速率。
(3)条件：整个装置必须在光下，光是植物进行光合作用的条件。
(4)根据探究活动需要，可改变装置中的组件，如CO2缓冲液浓度在“0→饱和”范围内改变等，可添加组件，但不可减少组件；可使用多套图示装置；不考虑环境变量。
2．细胞呼吸方式的测定方法
(1)设计思路
测定细胞呼吸或确认呼吸类型常采取玻璃管液滴移动观察法(或U形管液面升降观察法)，即在广口瓶或锥形瓶内放入被测生物(活种子或植物或动物)，通过生物细胞呼吸过程中释放CO2或吸入O2引起的气压变化来推测或计算生物的呼吸状况，装置如图所示。
(2)细胞呼吸类型的确认
欲确认某生物的细胞呼吸类型，应设置两套呼吸装置，即对照组用等量的蒸馏水取代实验组中的NaOH溶液，其他所有项目均应一致，加蒸馏水的装置内气压变化由CO2与O2共同决定。两套装置如下页图所示：
结果与分析：
①若装置一红色液滴左移，装置二红色液滴不动，则表明所测生物只进行有氧呼吸(因有氧呼吸产生CO2的量与消耗O2的量相等)。
②若装置一红色液滴不动，装置二红色液滴右移，则表明所测生物只进行产酒精的无氧呼吸(因产酒精的无氧呼吸只产生CO2，不消耗O2)。
③若装置一红色液滴左移，装置二红色液滴右移，则表明所测生物既进行有氧呼吸，又进行产酒精的无氧呼吸。
(3)实验误差的校正：
为排除大气压、温度等物理因素对实验结果的干扰，可增设第三套装置——装置中除生物材料需“处死”外，其他条件均不变，以便校正物理误差。
【变式1】 取一植物形态、大小、生长发育状况相同的四张叶片按如图所示的装置进行实验，烧杯中的液体可以保证叶片所需的水与矿质元素的正常供应，气体的移动可以通过观察油滴的运动判断。(不考虑气体在水中的溶解与外界气压的变化和蒸腾作用的影响)
(1)适宜的光照下，装置A中油滴的移动情况是________，原因是_________________________________________________________________。
(2)适宜的光照下短时间内装置B中油滴的移动情况是__________。放置一段时间后，装置中的O2消耗完，
这时油滴的移动方向是__________，写出此时的反应方程式：_________________________________________________________________。
(3)分析装置C中的油滴移动情况与光合作用和呼吸作用的关系：_____________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)能否直接用C、D装置证明光合作用需要CO2，为什么？________。如果用B、C装置证明光合作用需要CO2，应该将叶片进行怎样的处理？__________________________________________________________________。
(5)要测定叶片细胞呼吸的强度最好选择装置___________________________。
解析：(1)根据光合作用和有氧呼吸的总反应式，消耗的气体与产生的气体等量，A装置内的清水不影响气压变化，则压强不变，油滴不移动。(2)B装置内的NaOH溶液能吸收CO2，则无CO2不能进行光合作用，有氧呼吸消耗O2使压强减小，则油滴向左移动。B装置中的O2消耗完，则叶片只能进行无氧呼吸产生酒精和CO2，而CO2又能被NaOH溶液吸收，压强不变，油滴不移动。(3)C装置中CO2缓冲液提供一定浓度的CO2，且保持不变，若光合作用产生的O2量大于呼吸作用消耗的O2量，则压强增大，油滴向右移动；若光合作用产生的O2量等于呼吸作用消耗的O2量，则压强不变，油滴不移动；若光合作用产生的O2量小于呼吸作用消耗的O2量，则压强减小，油滴向左移动。(4)证明光合作用需要CO2，则自变量为CO2，其他条件都相同，但C、D装置不符合单一变量原则。叶片饥饿处理消耗原有淀粉，有利于检测是否新产生淀粉。(5)测定叶片细胞呼吸的强度，需要排除光合作用的干扰，所以装置应遮光。
答案：(1)不移动 光合作用吸收的CO2体积等于释放出的O2体积，呼吸作用吸收的O2体积等于释放出的CO2的体积 (2)向左移动 不移动 C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量 (3)①当光合作用强度大于呼吸作用强度时，向右移动；②当光合作用强度等于呼吸作用强度时，不移动；③当光合作用强度小于呼吸作用强度时，向左移动(因为CO2缓冲液在CO2浓度低时可以释放出CO2，而在浓度高时要吸收CO2，从而保证装置内CO2浓度的稳定) (4)不能。不符合单一变量原则 饥饿处理 (5)D
【变式2】 某同学运用如图所示实验装置探究酵母菌细胞呼吸的类型。
实验开始时，关闭活塞，观察两个装置中着色液滴位置的变化，实验结果如下表：
时间/h
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
装置1中着色液滴向左移动的距离x/mm
0
10
20
25
30
33
35
35
35
装置2中着色液滴向
右移动的距离y/mm
0
0
0
2
6
12
15
20
30
请回答下列问题。
(1)装置1中使用NaOH的目的是_____________________________________。
(2)装置1中着色液滴移动的距离x表示____________；装置2中着色液滴移动的距离y表示______________。
(3)请根据表中的数据分析：装置2中酵母菌1 h时的呼吸类型为________，3 h后酵母菌的呼吸类型为________。
(4)当实验进行到2 h时，酵母菌有氧呼吸速率是无氧呼吸速率的________倍。
解析 因装置1中产生的CO2被NaOH吸收，故该气体不会导致着色液滴的移动；又因酵母菌有氧呼吸消耗O2，所以装置1中着色液滴移动的距离x表示酵母菌有氧呼吸消耗的O2的量。据表中数据分析，0～1 h这段时间内，装置2中的酵母菌只进行有氧呼吸，消耗的O2的量与释放的CO2的量相等，着色液滴不移动；1.5～2.5 h这段时间内，酵母菌既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸，其呼吸产生的CO2的量大于消耗的O2的量，因此这段时间内着色液滴移动的距离y表示酵母菌细胞呼吸产生的CO2与消耗的O2的量之差；3～4 h这段时间内，酵母菌只进行无氧呼吸，着色液滴移动的距离y表示该段时间内无氧呼吸产生的CO2的量。综上，装置2中着色液滴移动的距离y表示酵母菌细胞呼吸产生的CO2与消耗的O2的量之差。当实验进行到2 h时，酵母菌既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。此时，有氧呼吸消耗的O2的量＝产生的CO2的量＝30，因而通过有氧呼吸消耗的葡萄糖的量为30÷6＝5；无氧呼吸产生的CO2的量即酵母菌产生的CO2与消耗的O2的量之差，为6，因而通过无氧呼吸消耗的葡萄糖为6÷2＝3。则酵母菌有氧呼吸速率是无氧呼吸速率的倍。
答案 (1)吸收酵母菌细胞呼吸产生的CO2 (2)酵母菌有氧呼吸消耗的O2的量 酵母菌进行细胞呼吸产生的CO2与消耗的O2的量之差 (3)只进行有氧呼吸 只进行无氧呼吸 (4)
1．(2012·惠州一模，6)以下实验方法可达到实验目的的是( )。
A．用斐林试剂、二苯胺鉴定还原糖和DNA时都要沸水浴
B．用溴麝香草酚蓝水溶液检测酵母菌无氧呼吸是否产生酒精
C．用标志重捕法调查某一区域内土壤动物的丰富度
D．用洋葱鳞片叶内表皮细胞观察DNA、RNA在细胞中的分布
2．(2012·中山统考)下列哪一项试剂在两个实验中的作用是相同的( )。
A．盐酸在“观察植物细胞有丝分裂”和“低温诱导植物染色体数目变化”中的作用
B．酒精在“绿叶中色素的提取”和“检测生物组织中的脂肪”中的作用
C．蒸馏水在“提取纯净的动物细胞膜”和“观察叶绿体”中的作用
D．CuSO4在“检测生物组织中的还原糖”和“检测生物组织中的蛋白质”中的作用
3．为了探索土壤中的微生物是否有分解淀粉的作用，需要设置对照，最佳的设计方案是( )。
A．用土壤浸出液与蒸馏水对照
B．用土壤浸出液与河水对照
C．用土壤浸出液与淀粉液对照
D．用土壤浸出液与经过灭菌处理的土壤浸出液对照
4．(2012·广东四校联考)(双选)下列有关中学生物学实验材料、过程等方面的叙述，不正确的是( )。
A．“观察细胞质壁分离和复原”实验中，可用根尖分生区细胞代替表皮细胞
B．“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”实验中，线粒体需要染色
C．“DNA粗提取与鉴定”实验中，可用甲基绿代替二苯胺鉴定
D．“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中，CO2可用溴麝香草酚蓝鉴定
5．下面是一系列与高中生物学实验相关的图形，请据此回答下面的问题。
(1)如用上述材料做《叶绿体中色素的提取和分离》《植物向性运动的实验设计和观察》等实验，你认为可选用的材料依次是________(填写图中序号)。
(2)用紫色洋葱做《观察植物细胞的质壁分离与复原》实验时，选用的是它的鳞片叶表皮，原因是其细胞中具有________。E图为实验中观察到的一个经第二次加清水处理后的细胞示意图，原生质层由其中的________组成，此时细胞处于________过程中。做《观察植物细胞的有丝分裂》实验时，观察部位则是洋葱的________，细胞大多处于F图中的________时期。
(3)欲制备细胞膜可选用________图所示材料，需对材料进行________处理，使细胞________，从而获得细胞膜，选用该类细胞的原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
6．从“淀粉、葡萄糖能否透过半透膜”问题看探究型与验证型实验的答题策略：
Ⅰ.验证型：图(a)是有关物质扩散的模拟图解。
(1)设计一个实验，证明图解是成立的。(要求：直接在图b装置Ⅰ和装置Ⅱ的括号内填上适当的溶液或试剂的代号，以表明你的设计。)
可供选择的溶液及试剂：①淀粉溶液 ②葡萄糖溶液 ③蒸馏水 ④I2－KI溶液 ⑤少量班氏试剂(班氏试剂能跨膜扩散，葡萄糖遇班氏试剂形成砖红色沉淀)
(2)根据你的设计方案，预测一段时间后，两个透析袋内的颜色变化：装置Ⅰ_______________________________________________________________；
装置Ⅱ___________________________________________________________。
(3)若想明显观测到水分子扩散的结果，装置应如何改进？
______________________________________________________________。
(4)透析袋价格昂贵，请提供两种能替代透析袋的生物材料__________________________________________________________________。
Ⅱ.探究型：现有一种由人工膜制成的袋，为检测淀粉和碘能否通过该膜，现提供试剂和用品如下：铁架台、烧杯和人工膜袋各一个，质量分数为1%的淀粉溶液、稀碘溶液和细棉线。
(1)请用上述试剂和用品，设计一个实验装置，探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过该膜，请用示意图表示(加图注)。
(2)实验结果预测及分析
①______________________________________________________________；
②________________________________________________________________；
③________________________________________________________________；
④________________________________________________________________。
参考答案：
1．D [用斐林试剂鉴定还原糖时需要热水浴50～65 ℃，不是沸水浴，A错误；用溴麝香草酚蓝水溶液检测酵母菌无氧呼吸是否产生CO2，B错误；调查某一区域内土壤动物的丰富度，用取样器取样法，C错误。]
2．A [盐酸在“观察植物细胞有丝分裂”和“低温诱导植物染色体数目的变化”中的作用相同，都充当解离液；在“绿叶中色素的提取”实验中酒精(无水乙醇)作为有机溶剂溶解色素，在“检测生物组织中的脂肪”实验中，用酒精洗去浮色；蒸馏水在“提取纯净的动物细胞膜”中，导致动物细胞发生渗透作用，吸水涨破，在“观察叶绿体”实验时，蒸馏水用于展平叶片，使细胞保持有水状态；CuSO4在“检测生物组织中的还原糖”中，与NaOH溶液混合，配制斐林试剂，在“检测生物组织中的蛋白质”中，CuSO4与碱性环境下的蛋白质生成紫色络合物。]
3．D [实验设计应遵循单一变量的原则，除微生物这一变化外，其他因素应相同。]
4．AC [“观察植物细胞质壁分离和复原”实验选择的是成熟的表皮细胞，不能用根尖分生区细胞代替；观察线粒体实验需要用健那绿染色；DNA的粗提取与鉴定实验不能用甲基绿代替二苯胺。]
5．解析 进行叶绿体中色素提取分离可选用绿色叶片，而植物向性运动的实验设计和观察可利用幼苗进行，欲制备细胞膜可选用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料，因该类细胞无细胞核、无细胞器，吸水涨破后，胞内物质流出来即可得到细胞膜。
答案 (1)A、C (2)(紫色)大液泡 ②③④ 质壁分离复原 (根尖)分生区 e (3)D 置于清水中 吸水涨破 该类细胞无细胞核和各种细胞器，吸水涨破后即可获得细胞膜
6．解析 上述两题中Ⅰ为验证性实验，题干中已确认淀粉不能通过半透膜，而碘、葡萄糖、水分子均可通过半透膜，因此，验证该结论时，可直接按假设成立进行分析。Ⅱ与Ⅰ相比为假设不确定，需通过实验予以确认，应为探究性实验，因而需对实验可能出现的各种现象分别加以讨论。探究性实验的一般方法包括：提出问题，做出假设、设计并进行实验、分析和处理实验现象或数据、做出结论。本题提出了要探究的问题，即“淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过该膜”，要求学生利用提供的试剂和用品，设计并进行实验，预测并分析实验结果。解题的关键是，不能把“人工膜”混淆为“选择透过性膜”，明确“人工膜”其性质是“未知的”是要探究、鉴定的。然后依据渗透吸水原理设计实验装置，预测并分析实验结果。
答案 Ⅰ.(1)参考方案
参考方案1
参考方案2
(2)方案1：装置Ⅰ袋内溶液变蓝；装置Ⅱ袋内溶液变红。方案2：装置Ⅰ袋内溶液呈碘液的黄色(不变色)；装置Ⅱ袋内溶液变红。
(3)将透析袋套在有标记(刻度)的漏斗口上或有标记的玻璃管插入透析袋内
(4)动物膀胱膜、肠衣、洋葱内表皮、卵壳膜(或其他的生物膜)
Ⅱ.(1)如图
(2)实验结果预测及分析：
①袋内外液体均不变蓝，表明淀粉和碘均不能通过
②袋内外液体均变蓝，表明淀粉和碘均能通过
③袋内液体变蓝，袋外液体不变蓝，表明碘能通过，淀粉不能通过
④袋外液体变蓝，袋内液体 不变蓝，表明碘不能通过，淀粉能通过(注：结果预测应与实验设计一致)
提 示
课后完成《能力提升训练》第193页
第十四讲 生物技术实践(选修一)
【考纲点击】
1．微生物的分离和培养。2.某种微生物数量的测定。3.培养基对微生物的选择作用。4.利用微生物发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用。5.运用发酵加工食品的基本方法。6.测定食品加工中可能产生的有害物质。7.从生物材料中提取某些特定的成分。8.植物的组织培养。9.酶的存在和简单制作方法。10.酶活力测定的一般原理和方法。11.酶在食品制造和洗涤等方面的应用。12.制备和应用固定化酶。13.PCR技术的基本操作和应用。14.蛋白质的提取和分离。
知识互联网
专家支招
1．从实验的角度剖析每项技术，把握其原理、材料与器材、操作流程，加强有效地训练，如默写流程图、背诵重要的过程和原理。利用教材中相应的流程图、示意图进行复习，能简明形象地理解和记忆相应的知识，突破重点和难点。试题中经常会以简述或填图的形式考查理解、应用原理和过程来解决实际问题的能力，所以复习过程中可以默写或填写流程图、示意图，看图讲述过程的形式训练图文转换能力。
2．用对比的方法区分一些重要概念和方法，如果酒和果醋制作的比较，水蒸气蒸馏法、压榨法、有机溶剂萃取法的比较，平板划线操作与涂布平板操作的比较等。
3．用联系的观点理解不同的技术，如酵母菌可涉及与培养及固定化酵母细胞等内容。
高考经典)
1．(2012·全国卷，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
解析：细菌的碳源与其新陈代谢的类型有关，A错误；菌落的形成需要固体培养基，B错误；芽孢大量形成与衰亡期，C错误。金黄色葡萄球菌能耐高盐，D正确。
答案：D
2．(2012·江苏，21)(多选)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
解析：果酒发酵的后期，营养物质减少，酵母菌代谢减慢，产生的CO2量减少，可以间隔较长的时间再拧开瓶盖；糖源充足时，醋酸菌可以将葡萄糖分解成醋酸；糖源不足时，则利用酒精与氧反应合成醋酸和水；由于发酵液的酒精比例越来越高，因而发酵液的密度逐渐减小，制腐乳时，在摆放豆腐的同时，应逐层加盐，随层数的加高而增加盐量，接近瓶口表面的盐要铺厚一些。
答案：ABC
3．(2012·北京卷，5)高中生物学实验中，在接种时不进行严格无菌操作对实验结果影响最大的一项是( )。
A．将少许干酵母加入到新鲜的葡萄汁中
B．将毛霉菌液接种在切成小块的鲜豆腐上
C．将转基因植物叶片接种到无菌培养基上
D．将土壤浸出液涂布在无菌的选择培养基上
解析：考查微生物的培养及应用，实验分析能力。将转基因植物叶片接种到无菌培养基上，是进行植物组织培养，必需严格的无菌操作，否则会失败。
答案：C
4．(2011·课标全国卷，39)有些细菌可分解原油，从而消除由原油泄漏造成的土壤污染。某同学欲从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株。请回答问题。
(1)在筛选过程中，应将土壤样品稀释液接种于以________为唯一碳源的固体培养基上。从功能上讲，该培养基属于________培养基。
(2)纯化菌种时，为了得到单菌落，常采用的接种方法有两种，即________和________。
(3)为了筛选出高效菌株，可比较单菌落周围分解圈的大小，分解圈大说明该菌株的降解能力________。
(4)通常情况下，在微生物培养过程中，实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、________和________。无菌技术要求实验操作应在酒精灯________附近进行，以避免周围环境中微生物的污染。
解析：(1)从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株，使用的培养基应是以原油为唯一碳源的选择培养基，通过控制碳源这种营养成分，来促进能高效降解原油的菌株的生长，抑制其他微生物的生长。
(2)菌种纯化培养时，常采用平板划线法和稀释涂布平板法接种。
(3)当固体培养基上长出单菌落后，可通过比较菌落周围分解圈的大小，来判断菌株降解原油能力的大小。一般来说，分解圈越大说明该菌株的降解能力越强，反之则越弱。
(4)实验室培养微生物的过程中，常用灼烧灭菌法对接种环、接种针、试管口、瓶口等进行灭菌；用高压蒸汽灭菌法对培养基、试管等进行灭菌；用干热灭菌法对玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等进行灭菌。实验操作应在酒精灯火焰旁进行，因为酒精灯火焰旁可形成一个无菌环境，可防止微生物的污染。
答案：(1)原油 选择
(2)平板划线法 稀释涂布平板法
(3)强 (4)干热灭菌 高压蒸汽灭菌 火焰
本考点往往以发酵食品加工为背景考查微生物的分离、纯化和培养过程以及在食品加工中所起的作用，果酒、果醋和泡菜的制作方法和流程，植物有效成分的提取都是命题重点，不同省份对本考点的命题不一样，有的只出选择题，有的只出非选择题，有的题型不限！
,考查微生物的纯化培养和分离技术
【押题1】 从自然菌样筛选较理想的生产菌种的一般步骤是：采集菌样→富集培养→纯种分离→性能测定。
(1)不同微生物的生存环境不同，获得理想微生物的第一步是从适合的环境采集菌样，然后再按一定的方法分离、纯化。培养嗜盐菌的菌样应从________环境采集。
(2)富集培养指创设仅适合待分离微生物旺盛生长的特定环境条件，使其在群落中的数量大大增加，从而分离出所需微生物的培养方法。对产耐高温淀粉酶微生物的富集培养应选择________的培养基，并在________条件下培养。
(3)下面两图是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的效果图解，请分析接种的具体方法。
获得图A效果的接种方法是________________，获得图B效果的接种方法是________________。
(4)配制培养基时各种成分在溶化后分装前必须进行________，接种前要进行________________，在整个微生物的分离和培养中，一定要注意在________条件下进行。
破题关键
解析 (1)嗜盐菌就生活在高盐环境中，如：海滩等环境。(2)耐高温淀粉酶应存在于以淀粉为唯一碳源且在高温环境中生存的微生物体内。(3)从不同菌落之间的关系可以看出，A纯化微生物的接种方法是稀释涂布平板法，B纯化微生物的接种方法是平板划线法。(4)培养基配制时应先溶化，再调整pH，灭菌。答案 (1)海滩等高盐
(2)以淀粉为唯一碳源 高温
(3)稀释涂布平板法 平板划线法
(4)pH调整 高压蒸汽灭菌 无菌
1．微生物培养技术中的消毒和灭菌
消毒
灭菌
区别
使用手段
较为温和的物理或化学方法
强烈的理化因素
结果
杀死表面或内部的部分微生物(不包括芽孢和孢子)
杀死包括芽孢和孢子在内的所有微生物
常用方法
煮沸消毒法、化学药剂消毒法、巴氏消毒法、紫外线消毒法等
灼烧灭菌法、干热灭菌法、高压蒸汽灭菌法等
联系
①都借助理化性质，营造微生物难以生存的不良环境；②作用实质都是通过使蛋白质变性来抑制微生物生命活动或杀死微生物
2.平板划线操作的注意事项
(1)每次划线之前都需要灼烧接种环灭菌。
(2)灼烧接种环之后，要冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。
(3)划线时最后一区域不要与第一区域相连。
(4)划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。
,考查果酒、果醋的制作工艺及注意事项【押题2】 下图所示是果酒和果醋制作的实验流程以及某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。根据图示回答下列问题。
,考点探源
一、微生物的基本技术
1．制备培养基：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。
2．无菌技术：主要指消毒和灭菌。
3．倒平板操作：待培养基冷却至50 ℃左右时，在酒精灯火焰旁倒平板。
4．平板划线操作：平板划线法是通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。
5．稀释涂布平板法：先将菌液进行一系列梯度稀释后涂布平板，在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散到培养基的表面，从而在培养基表面形成单个菌落。如图：
特别提醒 平板冷凝后，培养皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发；又可以防止培养皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。
二、某种微生物的分离与计数
1．分离——选择培养基
2．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计数方法：活菌计数法和显微镜直接计数法。
③过程：土壤取样→样品的稀释→微生物的培养与观察。
(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。
3．鉴定方法
鉴定分解尿
素的细菌
含酚红指示剂的尿素为唯一氮源的培养基→细菌→指示剂变红，则该菌能分解尿素
鉴定纤维素
分解菌
红色
特别提醒 ①平板划线法适用于微生物的纯化，但不能用于微生物的计数。
②稀释涂布平板法常用于活菌计数法，而显微镜直接计数法不能区分细菌的死活。用稀释涂布平板法进行计数时，为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。
③土壤中纤维素分解菌的筛选流程中的“选择培养”是否需要，应根据样品中目的菌株数量的多少来确定。
三、微生物在传统发酵技术中的应用
项目内容
果酒和果醋的制作
腐乳制作
制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
菌种及来源
酵母菌：葡萄皮上野生型酵母菌与醋酸菌、空气或人工接种
毛霉、青霉、曲霉、酵母菌等真菌，空气中的生殖孢子
乳酸菌、空气中的孢子
原理
无氧：酿酒C6H12O62CO2＋2C2H5OH有氧：酿醋C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O
蛋白质小分子肽＋氨基酸脂肪甘油＋脂肪酸
亚硝酸盐＋对氨基苯磺酸重氮化合物＋N－1－萘基乙二胺盐酸盐―→玫瑰红色染料
原料选择
新鲜、无烂籽粒葡萄(或苹果)
豆腐
大白菜、花椰菜等新鲜干净的蔬菜
实验流程
挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵↓ ↓果酒 醋酸发酵 果醋
豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制
制泡菜：选材→配制盐水→装坛→发酵→成品
测亚硝酸盐含量：配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色
操作注意事项
(1)材料选择与处理
(2)防止发酵液污染，控制好发酵条件
(1)材料用量
(2)防止杂菌污染
(3)控制温度及酒精含量
(1)泡菜坛的选择
(2)腌制条件(无氧)
(3)测定亚硝酸盐含量的操作
共同点
都是天然的发酵，利用了微生物新陈代谢过程中代谢产物的作用或直接获取代谢产物
四、植物有效成分的提取
1．植物芳香油提取方法的比较
提取方法
水蒸气蒸馏法
压榨法
有机溶剂萃取法
实验原理
利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油提取出来
通过机械加压，压榨出果皮中的植物芳香油
使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂获得植物芳香油
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剂中
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植物芳香油的质量
(1)完成图1中的制作流程。
(2)冲洗的主要目的是________，冲洗应特别注意不能________，以防止菌种的流失。
(3)图2装置中的充气口在________过程中要关闭，某同学在实验时为了密闭装置特意将瓶塞使劲塞紧，并将充气口和排气口用夹子夹紧，以便于发酵。但第二天观察时，发现瓶塞松了，他不明白其中的原因，请帮助解释说明其原因。
___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(4)在醋酸发酵时，排气口排出的气体的来源是___________________________
__________________________________________________________________。
(5)若在果汁中含有醋酸菌，在酒精发酵旺盛时期，醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸？说明理由。_______________________________________________
__________________________________________________________________。
破题关键
解析 本题主要考查了果酒、果醋制作的基本过程和原理。因酵母菌是兼性厌氧菌，在发酵初期需要氧气，进行大量繁殖，等酵母菌繁殖到一定数量时，关闭充气口，让其进行无氧呼吸；酵母菌无氧呼吸除产生酒精外，还产生CO2，所以瓶塞会松；醋酸菌是需氧型细菌，醋酸发酵过程中，充气口要连接充气泵不停地充气，排气口则不停地排气，排出的气体成分不仅有空气，还有醋酸菌有氧呼吸产生的CO2；酒精发酵与醋酸发酵的条件不同，酒精发酵时是无氧环境，而在无氧状态下，醋酸菌受到抑制。
答案 (1)醋酸发酵 (2)洗去浮尘 反复冲洗
(3)酒精发酵 酵母菌进行无氧呼吸产生的二氧化碳使瓶中气体压强增大(答细胞呼吸或有氧呼吸产生二氧化碳不可)
(4)剩余的空气、醋酸菌有氧呼吸产生的二氧化碳
(5)不能。因为酒精发酵时缺氧，会抑制醋酸菌的生长，醋酸菌的发酵条件是氧气充足
判断发酵与无氧呼吸的方法
(1)从概念上判断：发酵是利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体及各种不同代谢产物的过程。无氧呼吸是生物在无氧条件下的一种细胞呼吸方式。
(2)从分类上判断：发酵据产物不同可分为：酒精发酵(无氧呼吸)、乳酸发酵(无氧呼吸)和抗生素发酵等；据对氧的需求不同可分为：厌氧发酵(无氧呼吸)和需氧发酵；据培养基的物理状态不同可分为：固体发酵和液体发酵。
特别提醒 果酒、果醋制作过程中防止杂菌污染的措施。
榨汁机和发酵瓶等都需清洗干净，且发酵瓶要进行消毒。②清洗葡萄时要先清洗后除枝梗。③发酵瓶排气管用曲颈管，不用直管。 2.实验流程设计
(1)玫瑰精油的提取实验流程
鲜玫瑰花瓣＋清水(1∶4)―→水蒸气蒸馏―→油水混合物分离油层除水玫瑰精油。
(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→橘皮精油。
(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。
特别提醒 (1)水蒸气蒸馏的三种常用方法比较
基本原理相同，但原料位置不同。
①水中蒸馏：原料放于蒸馏容器的水中，水完全浸没原料。②水上蒸馏：容器中水的上方有筛板，原料置于筛板上，水量以沸腾时不浸湿原料为宜。③水气蒸馏：蒸馏容器下方有一排气孔，连接外源水蒸气，上方有筛板，上面放原料。
(2)提取植物有效成分时注意的事项
①水蒸气蒸馏过程中可用明火加热，萃取过程应该避免明火加热，采取水浴加热，这是因为有机溶剂都是易燃物，直接用明火加热容易引起燃烧、爆炸。②用于萃取的有机溶剂必须事先精制，除去杂质，否则会影响芳香油的质量。③在用水蒸气蒸馏法制取玫瑰精油的过程中油水混合物中加入氯化钠的目的是增大盐水的密度，有利于玫瑰精油与水的分层。加入无水Na2SO4的目的是吸收精油中残留的水分。④橘皮精油的提取过程中，橘皮洗净晾干后，要浸泡在石灰水中10 h以上，其目的是防止橘皮压榨时滑脱，从而提高出油率。
常考点20 酶的应用和生物技术在其他方面
高考经典)
1.（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.用玻璃棒缓慢搅拌滤液会导致DNA获得量减少
解析：本题考查DNA提取和鉴定。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，所以答案为C。
答案：C
2.（2011·广东理综，5）以下关于猪血红蛋白提纯的描述，不正确的是（ ）。
A.洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂
B.猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少
C.血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测
D.在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢
解析：猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少，是提纯血红蛋白的理想材料。提纯血红蛋白分四步：红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液、透析，其中洗涤红细胞时，要用生理盐水反复洗涤，既要将红细胞洗涤干净，又要不破坏红细胞，然后再用蒸馏水和甲苯使红细胞破裂，释放出血红蛋白。分离提纯血红蛋白时用凝胶色谱法，是根据相对分子质量的大小来分离蛋白质，相对分子质量大的蛋白质移动速度较快；血红蛋白的颜色可用于观察红色区带的移动情况，并据此判断分离效果。故D不正确。
答案：D
3.（2010·江苏生物，25）（多选）图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，下列叙述正确的是（ ）。
A.刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液
B.图1中X溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠
C.图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触
D.图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中
解析：溶化的海藻酸钠应冷却至室温后与活化的酵母菌混合，A项错误。海藻酸钠与酵母菌混合液应滴入CaCl2溶液中，以制备凝胶珠；凝胶珠用蒸馏水冲洗2～3次后，可转移到发酵装置中；搅拌可使酵母菌与培养液充分接触，有利于发酵的顺利进行，故B、C、D三个选项正确。
答案：BCD
高考命题常考知识点有：
（1）酶活力测定的一般原理和方法；（2）酶在食品制造和洗涤等方面的应用；（3）植物的组织培养；（4）蛋白质的提取和分离；（5）PCR技术的基本操作和应用。命题多以实验分析或应用实例分析的形式呈现。
,酶的研究与应用【押题1】 在日常洗涤中，普通洗衣粉已经逐渐被加酶洗衣粉所代替，加酶洗衣粉中的碱性蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶、淀粉酶等可以将粘附在衣物上的奶渍、汗渍、血渍等快速、彻底地清除掉，因此非常受人们的欢迎。
（1）某班同学为探究某复合加酶洗衣粉的最佳洗涤温度，设计了一个探究实验，该实验的自变量应为 。实验过程中，不同的小组选用了含不同污染物的衣物作为实验材料，最终结果汇总如下表：
不同温度下除去不同污渍所需的时间/min
水温/℃
5
15
25
35
45
55
65
75
85
植物油
225
110
98
78
49
35
22
46
109
牛奶
220
103
70
42
11
34
49
91
100
浆糊
143
99
65
31
21
6
34
97
14
由上表可知，在洗涤含不同污染物的衣物时要 。
考点探源
一、酶的研究及应用
1.酶活性（酶活力）测定的一般原理和方法
（1）酶活性（酶活力）的含义：酶的活性（酶活力）是指酶催化一定化学反应的能力。
（2）酶活性（酶活力）测定的一般原理和方法：酶的活性（酶活力）通常以单位时间内底物的消耗量或者在单位时间内产物的生成量来表示。
2.酶在食品制造和洗涤等方面的应用
（1）纤维素酶与果胶酶
组成
作用
纤维素酶
C1酶CX酶葡萄糖苷酶
纤维素在C1酶、CX酶的作用下分解成纤维二糖，再在葡萄糖苷酶的作用下将纤维二糖分解为葡萄糖
果胶酶
多聚半乳糖醛、酸酶、果胶分解酶果胶酯酶
都能将不溶性果胶分解成可溶性半乳糖醛酸
（2）加酶洗衣粉
①概念：指含酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶四类。
②洗涤原理
种类
洗涤原理
洗涤的物质种类
蛋白酶
可将蛋白质水解为易溶解或分散于洗涤液中的小分子的肽或氨基酸
血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢
脂肪酶
把脂肪水解为较易溶解的甘油和脂肪酸
食品的油渍、人体皮脂、口红
淀粉酶
能使淀粉分解为可溶性的麦芽糖、葡萄糖
来自面条等的污垢
纤维素酶
使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触，达到更好的去污效果
3.制备和应用固定化酶、固定化细胞
（1）直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的差异
直接使用酶
固定化酶
固定化细胞
酶的种类
一种或几种
一种
一系列酶
常用载体
氧化铝、高岭土、硅胶、二氧化钛、硅藻土等
明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等
常用方法
包埋法、化学结合法、物理吸附法
包埋法
营养物质
不需要
不需要
需要
化学反应
一种或几种
一种
一系列
底物
各种物质
各种物质
能进入载体的小分子物质
优点
效率高、耗能低、无污染
可回收反复使用
成本低、易操作，可催化一系列化学反应
缺点
环境因素影响大，酶难以回收利用
不利于催化一系列化学反应
反应物与细胞内的酶不容易接触，催化效率下降
（2）从生物体中提取出的酶首先要检测 ，以便更好地将酶应用于实践。
（3）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。_______________________________________________________________
破题关键
解析 （1）探究温度对酶活性的影响时，自变量应为温度。由表格可知，清除不同污染物时所需的最适温度不同，因此洗涤含不同污染物的衣物时应选用不同温度的水。（2）只有酶具有活性才能将酶应用于实践。（3）固定化酶需要把酶固定在一定载体上，使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，可以反复利用，本题中未运用固定化酶技术。
答案 （1）温度 使用不同温度的水 （2）酶的活性
（3）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
生物信息题的解答技巧
1.判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法：可在洗涤后比较污物的残留状况，如已消失、颜色变浅、面积缩小等。
2.加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法：实验设计遵循的原则是对照原则和单一变量原则，如探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有何不同时，以控制洗衣粉的种类为变量，其他条件完全一致；同时，普通洗衣粉处理污物与加酶洗衣粉处理污物形成对照实验。
3.变量的分析和控制：影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量、衣物的材质、衣物大小、浸泡时间、洗涤的方式和洗涤的时间等。在选择适宜的变量作为探究课题的时候，应注意切合实际，如选择水温时，我们可以选择一年中冬季、春季、秋季和夏季的实际常温5 ℃、15 ℃、25 ℃和35 ℃进行实验。
,考查蛋白质的提取和分离及PCR技术
【押题2】 Ⅰ.某生物兴趣小组在学习完“蛋白质的提取和分离”后，联系相关实验，准备从猪肝脏研磨液中初步提取过氧化氢酶，设计的“过氧化氢酶提取、分离流程”（如下图）。
请据图回答下列有关问题。
（1）向肝细胞悬液中加入一定量的pH＝7.0的缓冲液并充分搅拌，可以破碎肝细胞，破碎细胞的原理是________________________________________。
与使用蒸馏水相比，使用缓冲液的优点是
________________________________________________________________。
（2）蛋白质粗分离阶段透析的目的是__________________________________
__________________________________________________________________。
（3）电泳利用了待分离样品中各种分子的______________________________
等的差异，而产生不同迁移速度，实现各种分子的分离。
,（2）制备固定化酵母细胞
固定酵母细胞的方法：包埋法。步骤如下：
①酵母细胞的活化：酵母菌吸水，由休眠状态恢复为正常状态。
②配制CaCl2溶液：CaCl2溶液用于增强凝胶珠的强度
③
④
⑤固定化酵母细胞：将海藻酸钠酵母细胞混合液滴到CaCl2溶液中。
特别提醒 纤维素酶在洗涤剂中的应用可以说是一项重要的发明。它的作用对象不是衣物上的污垢，而是织物表面因多次洗涤而在主纤维上出现的微毛和小绒球，添加纤维素酶的洗衣粉具有增白、柔软两个独特功能。
二、DNA和蛋白质技术
1.DNA的粗提取和鉴定方法
（1）材料的选取：选用DNA含量相对较高的生物组织。
（2）破碎细胞
①动物的红细胞，吸水破裂。
②植物细胞：加入洗涤剂、食盐后研磨。
（3）除去杂质的方法
方法一：利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度的不同，通过调节NaCl溶液的浓度除去溶于和不溶于NaCl溶液中的杂质。
方法二：利用DNA对酶的耐受性，直接在滤液中加入嫩肉粉，反应10～15 min，嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能够分解蛋白质，而不会破坏DNA。
方法三：利用DNA对高温的耐受性，将滤液放在60～75 ℃的恒温水浴箱中保温10～15 min，使蛋白质变性沉淀而DNA分子还未变性。
（4）DNA的析出：向处理后的滤液中加入与滤液体积相等的、冷却的酒精溶液（体积分数为95%），静置2～3 min，溶液中会出现白色丝状物，用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物。
（5）DNA的鉴定：在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。
2.血红蛋白的提取和分离
（1）凝胶色谱法的原理
相对分子质量大
相对分子质量小
直径大小
大于凝胶颗粒空隙直径
小于凝胶颗粒空隙直径
运动途径
从凝胶颗粒间隙向下移动
从凝胶颗粒内部空隙向下移动
运动路程
较短
较长
移动速度
较快
较慢
洗脱次序
先从凝胶柱洗脱出来
后从凝胶柱洗脱出来
（4）实验小组以3%过氧化氢溶液和获得的过氧化氢酶为材料进行温度对酶催化活性影响的探究，得到下图所示的结果，根据实验结果得出“过氧化氢酶能耐受100 ℃高温”的结论，请问这一结论是否可靠？为什么？
_________________________________________________________________。
Ⅱ.如图表示体外和体内的DNA复制过程。请据图分析回答问题。
（1）体内DNA复制过程中用解旋酶打开双链DNA，而PCR技术中用____________________________________________________________。
（2）图1中的DNA聚合酶一般选用从水生耐热细菌Taq中分离的 。
其功能是_________________________________________________________。
（3）与体内DNA复制相比较，PCR反应要在 中才能进行。
（4）图2E过程中的碱基互补配对方式与图1C过程中的不同之处是 。假设图1中的一个模板DNA分子中有
800个碱基对，其中含有腺嘌呤600个，若通过PCR技术共消耗周围环境中游离的胞嘧啶脱氧核苷酸6 200个，则该模板DNA在PCR扩增仪中已经复制了 次。
（5）下列各项过程中，遵循U－A配对方式的有_________________________
__________________________________________________________________。
①DNA复制 ②RNA复制 ③转录 ④翻译 ⑤逆转录
破题关键
解析 Ⅰ.（1）酶的活性受酸碱度、温度等条件的影响。使用缓冲溶液达到细胞因吸水而涨破的目的，又不会因溶液酸碱度不适宜而影响酶的活性。（2）透析是去除分子量较小的杂质，即样品的粗分离。（3）电泳技术就是在电场的作用下，利用待分离样品中各种分子带电性质以及分子本身大小、形状等性质的差异，使带电分子产生不同的迁移速度，从而达到对样品进行分离、鉴定或提纯的目的。（4）在该实验中温度应是实验变量，所以为了确保实验结果的可靠性，应该排除其他能导致过氧化氢分解的因素。Ⅱ.PCR是一种体外快速扩增DNA的技术，其DNA复制的原理和体内基本相同，不同的是PCR通过高温使DNA分子热变性而解旋，一般用耐高温的TaqDNA聚合酶催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键。PCR需要模拟体内pH等环境，故需在一定的缓冲溶液中进行。DNA复制、RNA复制、转录、翻译和逆转录均存在碱基互补配对，而遵循U—A配对方式的只有RNA复制、翻译和逆转录。
答案 Ⅰ.（1）渗透原理（当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时，细胞吸水涨破） 可以保证酶溶液pH基本稳定，避免因pH变化影响过氧化氢酶活性
（2）除去小分子化合物（杂质）
（3）带电性质、分子大小、形状
（4）不可靠，高温也能使过氧化氢分解
Ⅱ.（1）高温使DNA分子热变性
（2）TaqDNA聚合酶 催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
（3）一定的缓冲溶液
（4）E过程中是U—A，C过程中是T—A 5
（5）②④⑤,（2）样品的预处理及粗分离
特别提醒 影响DNA提取的因素
①对生物材料研磨不充分或加入蒸馏水量不够，导致核物质没有充分释放出来。②在破碎细胞或溶解DNA时搅拌太剧烈，使DNA分子断裂，不易提取。
③实验中最好使用塑料器皿，因为DNA易吸附在玻璃器皿上，容易造成损失。
3.PCR反应的原理、过程及结果
（1）PCR原理
在一定的缓冲溶液中通过控制温度并提供模板和原料，使DNA复制在体外反复进行。
（2）PCR反应过程
①变性：当温度上升到90 ℃以上时，双链DNA解聚为单链，如图所示：
②复性：当温度下降到50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，如图所示：
③延伸：当温度上升到72 ℃左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，如图所示：
（3）结果
①PCR一般要经历三十多次循环，每次循环都要包括变性、复性、延伸三步。
②两个引物之间的固定长度的DNA序列呈指数扩增。
1.Ⅰ.如图表示芦荟茎段的离体培养过程，请回答下列问题。
（1）植物组织培养常用的培养基名称为 ，从物理性质来划分属于 培养基。
（2）培养基中都要加入一定的植物激素，在培养过程中，使用激素的 和比例都影响细胞的发育方向，细胞分裂素/生长素的比值 有利于根的分化。
（3）A步骤称为 ，A步骤前需要对芦荟茎段进行 ，为确定培养基是否灭菌彻底，检测的方法是将未接种的培养基_______________________________________________________________
_________________________________________________________________。
Ⅱ.下列是有关微生物的培养与应用问题，请分析回答。
（1）如图是利用 法进行微生物接种，把聚集的菌种逐步 分散到培养基的表面。图中右侧手执的器具称为 。
（2）分析下面培养基的配方：NaNO3、KH2PO4、NaH2PO4、MgSO4·7H2O、KCl、H2O。若用于培养纤维素分解菌，应加入 （物质），为检测纤维素分解菌的存在与否，还应加入 染料。
（3）获得的菌种如果需要长期保存，可以采用 的方法。
2.（2012·山东理综，34）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，应采取的灭菌方法是 。
（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_________________________________________________________________。
3.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。下图是工业上利用微生物用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手改进该过程。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。
4.（2011·浙江自选）杨梅是浙江省的特色水果之一，为对其进行深加工，某厂进行了杨梅酒和杨梅醋的研制，基本工艺流程如图。请回答下面的问题。
（1）在制备杨梅酒过程中，为了提高杨梅的出汁率，在压榨前可加入一定浓度的纤维素酶和 酶。甲罐顶上弯管中加水的主要目的是 。发酵一定时间后，观察到发酵罐内液面不再有 ，说明发酵基本完毕。
（2）在制备杨梅醋过程中，乙罐内先填充经 处理的木材刨花，然后加入含 菌的培养液，使该菌 在刨花上，再让甲罐中发酵完毕的杨梅酒流入乙罐进行杨梅醋发酵，杨梅醋的pH可通过控制杨梅酒的 来调节。
（3）若甲罐中的杨梅酒全部流经乙罐制成杨梅醋，则乙罐中CO2的产生量是 。
A.甲罐的两倍 B.与甲罐的相等
C.甲罐的一半 D.几乎为零
（4）在杨梅酒和杨梅醋发酵的整个过程中，某物质浓度随时间变化的示意图如下，该物质是 。
参考答案：
1.Ⅰ.（1）MS培养基 固体 （2）顺序 低（小） （3）接种 消毒 放在37 ℃的恒温箱中培养24 h（或放在适宜温度下培养一段时间）后观察是否有菌落出现
Ⅱ.（1）平板划线 稀释 接种环
（2）纤维素粉 刚果红
（3）甘油管藏
2.解析 本题以辣椒素的获得途径为情景综合考查植物的组织培养、从生物材料中获取某些特定成分、酶的应用等基础知识。（1）植物组织培养的关键过程包括脱分化和再分化即图中①和②。（2）植物组织培养用的培养基为固体培养基，其中的凝固剂为琼脂，在生长素/细胞分裂素比值低的培养基中，利于芽的分化，对培养基彻底灭菌采用的方法是高压蒸汽灭菌法。（3）外植体消毒用的是70%的酒精灭菌效果最好，将愈伤组织分离成单个细胞所需要的酶是果胶酶和纤维素酶。（4）辣椒素是一种易溶于有机溶剂的有机分子，萃取剂易挥发，所以安装加热冷凝装置，防止有机溶剂的挥发。
答案 （1）脱分化（或去分化） 再分化 （2）琼脂 低
高压蒸汽灭菌 （3）70% 果胶酶 （4）防止有机溶剂的挥发
3.解析 （1）从富含纤维素的环境中可以获得富含纤维素酶的微生物，这类微生物的纯化培养是以纤维素为碳源，通过加入刚果红的培养基上筛选周围有透明圈的菌落而获得。（2）由于三个菌落中的细菌数目可能不同或者产酶能力不同，从三个菌落中获得三种等量酶液中酶蛋白浓度相同，其活性也不一定相同；可以通过对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定来确定三种酶液的活性。（3）木霉中产生的纤维素酶包括Cl酶、Cx酶、葡萄糖苷酶三个组分。（4）生产中获得乙醇的常见菌种是酵母菌，酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精，因此生产中注意保证无氧条件，还要注意避免杂菌的污染。（5）为了降低成本首先要通过基因工程或基因突变等技术手段对产酶微生物进行改造，提高酶的产量。其次，可利用固定化酶等技术使酶能够重复利用。
答案 （1）富含纤维素（其他合理答案也可，如落叶较多等） 纤维素 刚果红 透明圈 （2）不一定相同 对纤维素酶催化纤维素分解后所产生的葡萄糖 （3）纤维素 Cl酶、Cx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
4.解析 （1）纤维素酶和果胶酶具有专一性，能分解细胞壁中的纤维素和果胶，破坏细胞壁，以提高出汁率；酒精发酵罐顶上弯管中加水是为了防止空气进入；发酵一段时间后，发酵罐内液面不再有气泡产生，说明发酵基本完毕。
（2）在制备杨梅醋过程中，醋酸发酵罐中填充的木材刨花要经过灭菌，然后加入含有醋酸杆菌的培养液，使该菌附着在刨花上，通过调节杨梅酒进入乙罐的流速来调节杨梅醋的pH。
（3）比较乙醇和醋酸的生成反应式即可得出答案：
①葡萄糖氧化成乙醇的反应式：C6H12O6―→2CO2＋2C2H5OH
②乙醇氧化成醋酸的反应式：C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O
答案 （1）果胶 防止空气进入 气泡冒出 （2）灭菌 醋酸杆 附着 流速 （3）D （4）酒精
提 示
课后完成《能力提升训练》第195页
第十五讲 现代生物科技专题（选修三）
【考纲点击】
1.基因工程的诞生（Ⅰ）。2.基因工程的原理及技术（Ⅱ）。3.基因工程的应用（Ⅱ）。4.蛋白质工程（Ⅰ）。5.植物的组织培养（Ⅱ）。6.动物的细胞培养与体细胞克隆（Ⅰ）。7.细胞融合与单克隆抗体（Ⅱ）。8.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础（Ⅰ）。9.胚胎干细胞的移植（Ⅰ）。10.胚胎工程的应用（Ⅱ）。
知识互联网
专家支招
1.理解基因工程中采用的生物技术的原理，例如PCR的基本原理，基因表达载体中各个部分的功能等，同时也需要加强关键的生物学术语的记忆，譬如“显微注射技术”“基因表达载体”“花粉管通道法”等，以避免在回答问题时出现错别字。
2.掌握植物组织培养、植物体细胞杂交、动物细胞培养、单克隆抗体制备的原理和操作步骤，并进行比较、归纳。
3.理解并掌握体外受精、胚胎的早期培养、胚胎移植、干细胞培养的原理、操作过程及条件，注重基因工程、细胞工程与胚胎工程的综合应用。
高考经典)
1.（2011·浙江理综，6）将ada（腺苷酸脱氨酶基因）通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是（ ）。
A.每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒
B.每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
C.每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada
D.每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子
解析：将ada通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶，每个大肠杆菌细胞中至少含有一个重组质粒，且每个质粒（重组质粒）至少含有一个限制酶识别位点，但每个限制酶识别位点只能插入一个ada，插入的ada成功表达，说明每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子。故C错误。
答案：C
2.（2012·新课标，40）根据基因工程的有关知识，回答下列问题。
（1）限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有 和 。
（2）质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：
AATTC……G
G……CTTAA
为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是
_________________________________________________________________。
（3）按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即 DNA连接酶和 DNA连接酶。
（4）反转录作用的模板是 ，产物是 。若要在体外获得大量反转录产物，常采用 技术。
（5）基因工程中除质粒外， 和 也可作为运载体。
（6）若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是_____________________________________________
_________________________________________________________________。
解析 本题着重考查基因工程方面的知识。限制性核酸内切酶可以将DNA分子切成两种类型的末端，平末端和黏性末端。两种不同酶切割之后便于相连，所产生的黏性末端必须相同。E·coliDNA连接酶可以连接黏性末端，T4DNA连接酶可以连接两种末端。反转录是以mRNA为模板逆转录先合成单链DNA，再合成双链DNA，利用PCR技术进行大量扩增。基因工程中可以选用质粒、噬菌体、动植物病毒做载体。当受体细胞是细菌时，为了增大导入的成功率，常用Ca2＋处理，得到感受态细胞，此时细胞壁和细胞膜的通透性增大，容易吸收重组质粒。
答案 （1）平末端 黏性末端 （2）切割产生的DNA片段末端与EcoR Ⅰ切割产生的相同 （3）T4 E·coli （4）mRNA 单链DNA PCR（聚合酶链式反应） （5）动植物病毒 λ噬菌体的衍生物 （6）未处理的大肠杆菌吸收质粒（外源DNA）的能力极弱
本考点各省市命题的要求不同，题型及赋分也不一致。江苏单科卷年年考且选择、非选择均出题；山东理综二选一，安徽卷、天津卷以及全国新课标卷往往以非选择性综合题形式出现；而浙江卷、全国大纲卷则以选择题形式命题。
,综合考查基因工程相关内容【押题】 浙江大学农学院喻景权教授课题组研究发现，一种植物激素——油菜素内酯能促进农药在植物体内的降解和代谢。用油菜素内酯处理后，许多参与农药降解的基因（如P450基因和红霉素抗性基因）表达和酶活性都得到提高，在这些基因“指导”下合成的蛋白酶能把农药逐渐转化为水溶性物质或低毒甚至无毒物质，有的则被直接排出体外。某课题组进一步进行了如下的实验操作，请回答下列问题。
（1）获得油菜素内酯合成酶基因的方法有 、 。步骤①用PCR技术扩增基因时用到的耐高温酶通常是指 ；步骤②用到的酶有_________________________________________________________________。
（2）图中导入重组质粒的方法是 ，在导入之前应用 处理受体细菌。
（3）导入重组质粒2以后，往往还需要进行检测和筛选，可用 制成探针，检测是否导入了重组基因，在培养基中加入 可将含有目的基因的细胞筛选出来。
（4）请你为该课题命名：____________________________________________。
破题关键
解析 进行基因工程操作时，首先要获取目的基因，其方法有多种：从基因文库中获取、人工合成目的基因或PCR合成等。在构建基因表达载体的过程中，用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶。图中的受体细胞是细菌，故用转化法导入表达载体，导入后，需检验和筛选。从图中可以看出，最终是通过对照实验来检验转基因细菌对土壤中残留农药的分解能力。
答案 （1）从基因文库中获取 人工合成目的基因或PCR合成 耐热的DNA聚合酶 限制酶和DNA连接酶 （2）转化法 氯化钙溶液 （3）红霉素抗性基因 红霉素
（4）油菜素内酯能否促进土壤中农药的分解
,考点探源
基因工程
1.基因工程的基本工具
限制酶
DNA连接酶
载体
作用
切割目的基因和载体
拼接DNA片段，形成重组DNA
携带目的基因进入受体细胞
作用部位
两个核苷酸之间的磷酸二酯键
作用特点（条件）
①识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列②在特定位点上切割
①E·coli DNA连接酶只能连接黏性末端②T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端
①能在宿主细胞内稳定存在并大量复制②有多个限制酶切割位点③具有特殊的标记基因
常用类型
EcoR Ⅰ限制酶Sma Ⅰ限制酶
E·coli DNA连接酶、T4DNA连接酶
质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等
2.基因工程的基本操作程序
（1）目的基因的获取途径
①直接分离：从自然界已有的物种中分离，如从基因文库中获取。
②人工合成目的基因
常用的方法有：
a.化学合成法：已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。
b.人工合成法：以RNA为模板，在逆转录酶作用下人工合成。
c.利用PCR技术获得。
（2）基因表达载体的构建——重组质粒的构建
（3）将目的基因导入受体细胞——转化
②转化实质：目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。
（4）目的基因的检测与鉴定
①导入检测：DNA分子杂交法（使用DNA探针）。
②表达检测
③个体生物学水平鉴定：如对转基因作物进行抗虫或抗病等的接种实验。
名师叮咛
1.质粒（运载体）
作为载体必须具有一个至多个限制酶切点，以便与外源基因连接时选择余地大；每种酶的切点最好只有一个。因为某种限制酶只能识别单一切点，若载体上有一个以上的酶切点，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则进入受体细胞后便不能自主复制。一个载体若只有某种限制酶的一个切点，则酶切后既能把环打开接纳外源DNA片段，又不会丢失自己的片段。
2.从“基因表达”层面理解基因表达载体的必需元件
（1）表达载体的组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因＋复制原点。
（2）启动子和终止子：启动子是RNA聚合酶结合位点，启动转录；终止子是终止转录的位点。插入的目的基因只是结构基因部分，其表达需要调控序列，因而用作载体的质粒的插入部位前需要有启动子，后需要有终止子。
（3）基因表达载体的构建过程
高考经典)
（2012·江苏，31）某研究组对籼稻开展了组织培养及相关研究，请回答下列问题。
（1）2，4－D常用于籼稻愈伤组织的诱导，对形态的发生有一定的抑制作用。为促进愈伤组织再分化，在配制分化培养基时需 （填“升高”、“保持”或“降低”）2，4－D的浓度。
（2）当籼稻愈伤组织在只含有细胞分裂素的培养基上培养时，出现具有分生能力的绿色芽点，但不能继续出芽，通常在培养基中添加 ，以促进幼苗形成。
（3）研究中用显微镜可以观察到的现象是 （填下列序号）。
①绿色芽点细胞排列松散 ②与刚融合的籼稻和稗草杂交细胞发生质壁分离 ③胚状体细胞中有叶绿体 ④分化的愈伤组织内各细胞的形态大小一致
（4）经组织培养筛选获得的籼稻叶绿素突变体，其叶绿素a与叶绿素b的比值显著大于对照，叶绿素总量不变。某同学用 （填序号：①绿色②红色③蓝紫色④黄色）光照射突变体和对照叶片，检测到两者光合放氧速率差异不大。若取等量色素提取液进行层析，会发现突变体第 条色素带（自上而下）窄于对照组。
（5）胚乳（3n）由一个精子与两个极核受精发育而成。若用籼稻种子的胚乳诱导愈伤组织，培育三倍体，需适时剔除胚，以免胚的存在影响愈伤组织细胞的 ，还可避免再生苗中混有 。
解析：本题考查植物组织培养技术。植物组织培养过程中，需要生长素和细胞分裂素共同作用，才能促进植物幼苗形成。有绿色芽点的细胞应该是脱分化后的细胞，已经高度分化，排列应该紧密，刚融合的杂交细胞，还没有产生细胞壁，不能进行质壁分离，已经分化的细胞形态大小不同。绿光和黄光对光合作用影响不大，所以照射突变体和对照叶片，光合速率变化不大。色素层析滤纸色素带从上到下依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，叶绿素a和b比值变大，总量不变，所以叶绿素b含量减少。
答案：（1）降低 （2）适量的生长素 （3）③ （4）①④ 4
（5）增殖与分化 二倍体幼苗
本考点近几年命题频度不高，各省市卷要求也不一致，动物细胞培养，核移植、单克隆抗体往往与胚胎工程结合命题；植物细胞工程往往与生物技术实践内容结合考查！
,综合考查单克隆抗体的制备
【押题】 1975年科学家首次利用B淋巴细胞杂交瘤技术制备出单克隆抗体。请据图回答问题。
（1）病原体注入小鼠体内后，要经过 细胞处理后形成抗原—MHC复合体，才能被免疫细胞识别。
（2）制备单克隆抗体所用的B淋巴细胞一般从脾中采集，然后以 作诱导剂，使B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。通过筛选和克隆培养，获得的杂交瘤细胞具有 的特点。
（3）单克隆抗体的特点是 。根据上图写出应用杂交瘤技术获得单克隆抗体的两种主要方法_______________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________。
破题关键
解析 灭活的仙台病毒和聚乙二醇均可诱导动物细胞融合。杂交瘤细胞同时具有两个亲代细胞的遗传特性。可以在体外也可以在体内培养杂交瘤细胞获得单克隆抗体。
答案 （1）吞噬（或巨噬）
（2）灭活的仙台病毒或聚乙二醇 既能产生特异性抗体，又能无限增殖
（3）特异性强，纯度高（或：专一性强、灵敏度高） 体外培养法和动物体内培养法
细胞工程需注意的几个问题
（1）制备单克隆抗体时选用一种抗原处理的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行细胞融合，产生杂交瘤细胞，它会兼有两个亲本细胞的特性——在体外培养条件下能不断增殖，同时能产生出某种特异性的抗体。
（2）在诱导剂的作用下进行细胞的诱导融合，形成的杂种细胞有三种：AA型、BB型、AB型，只有AB型才是我们所需要的杂种细胞，所以需要用选择培养基进行筛选。
（3）相比较植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方式为灭活的病毒处理，其他物理化学诱导融合的手段与植物体细胞杂交过程中原生质体融合方法相同。
考点探源
1.细胞工程的几个过程流程图比较（见下表）
细胞工
程技术
技术过程图示
植物组
织培养
植物体
细胞
杂交
动物细
胞培养
不死性细胞―→……
―→……
动物细胞的融合
核移植
单克隆抗体的制备
2.植物组织培养与动物细胞培养的比较（见下表）
植物组织培养
动物细胞培养
原理
细胞的全能性
细胞增殖
培养基的物理性质
固体
液体（合成培养基）
培养基的成分
水、无机盐、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂等
葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等
结果
新的植株或组织
新的细胞系或细胞株
应用
①微型繁殖②作物脱毒
③生产人工种子
④单倍体育种
⑤突变体的利用
⑥细胞产物的工厂化生产
①蛋白质生物制品的生产
②皮肤移植材料的培育
③检测有毒物质
④生理、病理、药理学研究
条件
均需无毒环境、无菌操作，适宜的营养、温度、pH、O2等
名师叮咛
1.容易混淆的三种细胞——杂种细胞、重组细胞和杂交细胞
（1）杂种细胞：植物体细胞杂交过程中，两种细胞去掉细胞壁之后形成的原生质体融合，融合的原生质体形成细胞壁之后形成的细胞叫杂种细胞。
（2）重组细胞：体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞之后形成的细胞叫重组细胞。
（3）杂交细胞：动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞。
2.从结果来分析原理
（1）植物体细胞杂交：植物体细胞杂交包含两个过程，一是植物体细胞融合，二是杂种细胞的植物组织培养。其最终结果是形成杂种植株，产生了一个新的生物体，因此其原理是：细胞膜的流动性和细胞的全能性。
（2）动物细胞融合：动物细胞融合形成杂交细胞，杂交细胞进行细胞培养，获得大量的克隆细胞，但没有形成生物体，因此动物细胞融合的原理是细胞增殖和细胞膜的流动性，不包含细胞全能性。
高考经典)
1.（2012·浙江理综，2）下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是（ ）。
A.绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性
B.卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大
C.囊胚的滋养层细胞具有发育全能性
D.原肠胚发育分化形成内外两个胚层
解析：本题结合受精作用及早期胚胎的发育综合考查胚胎工程。同种动物精子、卵细胞表面存在的特异性受体蛋白，决定了只有同种动物精卵才能结合；受精卵随着分裂的进行，其细胞的体积在逐渐变小；囊胚期的细胞开始出现分化，其外表的一层细胞即滋养层，将发育成胚胎的附属结构或胚外结构，不具有发育的全能性；囊胚可继续分化为具有三个胚层的原肠胚。
答案：A
2.（2012·江苏，9）通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是（ ）。
A.对供体和受体母牛都要进行相同激素处理
B.受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行
C.对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植
D.胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低
解析：对供体和受体母牛进行同期发情处理，所用激素相同，但对供体母牛进行超数排卵要用促性腺激素，受体母牛则不需要，A错；受精可在体内进行，B错；冲卵得到的胚胎应培养到桑椹胚或囊胚方可移植，C错；到目前为止，最常见的是分割产生的同卵双胎，而同卵多胎成功的比例很小，D正确。
答案：D
3.（2012·江苏，13）下列关于转基因生物安全性的叙述，错误的是（ ）。
A.种植转基因作物应与传统农业种植区隔离
B.转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中
C.种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性
D.转基因植物的目的基因可能转入根际微生物
解析：种植转基因作物应防止对别的植物产生基因污染，所以应与传统农业种植区隔离，A正确；动物取食转基因作物后，要经过消化吸收才进入身体，目的基因不可能直接进入动物细胞，B错；转基因植物可能与野生植物发生杂交而出现基因交流，影响野生植物的多样性，C正确；目的基因被微生物摄入细胞内后，可能进入这些微生物中，D正确。
答案：B
本考点既可单独命题，也可以与动物的发育、减数分裂或细胞工程、基因工程等相联系综合考查，山东理综往往以综合题形式呈现，如2012年35题，2010年35题。江苏、福建、浙江、海南、宁夏卷也曾命题！
,综合考查胚胎工程及生物技术的伦理问题
【押题】 下图为牛胚胎移植的基本程序，请据图回答问题。
（1）图中a、b、c过程分别是指 、 、 。
（2）在胚胎移植过程中，供、受体母牛选择好后，要用 进行同期发情处理，这样处理的原因是 以保证移植的胚胎能够继续正常发育。
（3）为了提高牛胚胎的利用率，常采取的方法是 ；处理的时期是 。
（4）从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞，称为ES或EK细胞。这类细胞的形态特征有 。
（5）如图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是（ ）。
A.胚胎移植可以定向改造动物遗传性状，③需移植到发情的母牛子宫内发育
B.A细胞不一定是受精卵细胞
C.①②两个胚胎具有不同遗传物质
D.图中a过程包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段
破题关键
解析 （1）图示a、b、c过程依次为对供体进行超数排卵处理、配种后胚胎的收集和向受体母牛的胚胎移植。（2）为使受体接受胚胎宜对供受体进行同期发情处理。（3）为提高胚胎利用率宜采取胚胎分割移植技术。（4）干细胞的形态特征包括体积小、核大、核仁明显等。（5）胚胎移植可提高繁殖能力，不能定向改造动物的遗传性状；①和②两个胚胎是由同一胚胎分割而来，其遗传物质相同；在胚胎分割移植时，胚胎未发育到原肠胚阶段；A细胞也可能为核移植的重组细胞。
答案 （1）超数排卵处理 胚胎的收集 胚胎移植
（2）促性腺激素 使供、受体母牛处于相同的生理状态
（3）胚胎分割移植 囊胚期或桑椹胚期
（4）体积小，细胞核大，核仁明显
（5）B
生物技术引发的伦理问题
1.克隆人技术
（1）违反人类伦理道德。
（2）冲击现有婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念。
（3）人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。
2.设计试管婴儿
（1）把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重。
（2）抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎，无异于“谋杀”。
3.基因检测
（1）对个人隐私权提出挑战。
（2）制造基因歧视。
考点探源
1.胚胎工程各技术间关系图
2.胚胎工程的操作流程
（1）试管动物生产流程（见下图）
（2）克隆动物的培育流程（见下图）
①根据发育成新个体D的重组细胞核由动物B提供，而性别及大多数遗传性状是由核内遗传物质决定的，故B、D两者的性别及大多数遗传性状相同。
②克隆动物的起点是经过核移植形成的一个细胞，其遗传物质主要来自供核一方。
（3）胚胎移植的培育流程
以牛胚胎移植为例（见下图）
3.转基因生物可能引起的安全性问题
（1）食物安全问题
①出现滞后效应；②出现新的过敏原；③营养成分改变；④侵犯宗教信仰者或素食者的权益。
（2）生物安全问题
①成为新杂草；②成为“入侵的外来物种”，威胁其他生物生存；③重组出对人类或其他生物有害的病原体；④通过基因重组产生“超级杂草”。
（3）环境安全问题
①打破自然物种的原有界限，破坏生态系统稳定性。
②重组微生物降解某些化合物过程中可能产生污染环境的中间产物。
③重组DNA与微生物杂交，产生有害的病原微生物。
④转基因植物的花粉中含有的有毒蛋白或过敏蛋白可通过蜜蜂进入蜂蜜中，最后进入其他动物和人体内。
4.生物武器的种类
种类
例证
病菌
炭疽杆菌、伤寒杆菌、霍乱弧菌
病毒
天花病毒、动物痘病毒
生化毒剂
肉毒杆菌毒素
经基因重组的致病菌
通过转基因技术改造的蜡状杆菌、重组流感病毒
名师叮咛
克隆动物与试管动物认识的误区
（1）误区一：试管动物与克隆动物的产生都是无性生殖。
纠正：试管动物的产生是有性生殖，克隆动物的产生是无性生殖。
（2）误区二：试管动物（哺乳类）的产生是在体外进行的，克隆动物（哺乳类）的产生是在体内进行的。
纠正：试管动物（哺乳类）和克隆动物（哺乳类）早期胚胎之前都是在体外进行的，早期胚胎经过胚胎移植之后是在体内进行的。
（3）误区三：胚胎移植的优势是充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，因此胚胎移植的胚胎只能来自体内受精的胚胎。
纠正：胚胎移植的胚胎有三个来源：体内正常受精产生的胚胎、核移植产生的重组细胞培养而来的胚胎、体外受精产生的早期胚胎。
高考经典)
（2011·新课标全国卷）现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水净化处理后，可用于浇灌绿地。回答问题。
（1）污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。这个过程中，微生物通过 呼吸将有机物分解。
（2）植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了 （生态系统、群落、种群）。在植物池的食物网中，植物位于第 营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于 所固定的 能。
（3）生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、 和 等原理。
（4）一般来说，生态工程的主要任务是对 进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产能力。
解析：（1）厌氧沉淀池主要是无氧呼吸，曝气池为有氧呼吸，兼氧池两种方式均有；（2）生物群落是指生活在一定区域内所有生物个体的总称，生态工程还包含无机环境；（3）生态工程的原理包括：整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理。
答案：（1）有氧和无氧
（2）群落 一 水生植物 太阳
（3）物质循环再生、物种多样性、系统学和工程学（任选2个即可）
（4）已破坏的生态环境
本考点单独命题的可能性没有，命题往往与环境保护和人类可持续发展等生态学内容相结合。
,综合考查生态工程
【押题】 （2012·北京东城一模）下图是对有机废弃物进行处理的一种方案，请回答问题。
（1）施用有机肥料有利于提高农作物的产量，原因是土壤微生物分解有机肥料所产生的 使农作物的光合作用强度得到提高。
（2）从资源化、无害化角度分析，途径②、③优于④的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。
（3）少量有机废弃物排入河流，不会使河流中的生物种类和数量发生明显变化，这说明生态系统具有 能力。
（4）焚烧塑料垃圾所产生的二英会诱发 基因突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。
（5）能降解塑料的微生物属于生态系统的何种成分？ 。应在 的土壤中寻找能降解塑料的微生物，从含有多种微生物的土壤中分离出这类微生物，需使用 培养基。若利用DNA重组技术将降解塑料的基因导入某些土壤微生物（如：根瘤菌）中，则土壤中的塑料有望得到较快降解，该技术的核心是构建基因表达载体，此过程使用到的酶有__________________________________________________________________。
破题关键
解析 （1）施用的有机肥料被土壤中的微生物通过细胞呼吸分解生成无机物（CO2和无机盐），CO2和无机盐都可以提高农作物的光合作用强度，有利于提高农作物的产量。（2）对有机废弃物进行②⑧的处理，既实现了物质和能量的多级利用，又减少了④处理过程中产生的污染问题。（4）正常细胞在致癌因子的作用下，原癌基因和抑癌基因发生突变，使正常细胞变成不受机体控制的癌细胞。焚烧塑料垃圾所产生的二英属于化学致癌因子。（5）能分解塑料的微生物属于生态系统成分中的分解者，将其体内控制分解塑料的基因分离出来，再利用基因工程技术导入某些土壤微生物体内，可得到能大量降解塑料的微生物，从而解除塑料带来的污染。基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。
答案 （1）CO2和无机盐
（2）通过多层分级利用有机废弃物的物质，既充分利用有机物中的能量、又减少环境污染
（3）自我调节（自我净化）
（4）原癌基因和抑癌
（5）分解者 富含塑料垃圾 选择 限制性核酸内切酶、DNA连接酶,
考点探源
生态工程的基本原理
项目
理论基础
意义
实例
物质循环再生原理
物质循环
可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响
无废弃物农业
物种多样性原理
生态系统的稳定性
生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性
“三北防护林”建设中的单纯林问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性问题
协调与平衡原理
生物与环境的协调与平衡
生物的数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏
太湖富营养化问题
整体性原理
社会—经济—自然复合系统
统一协调各种关系，保障生态系统的平衡和稳定
林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题
系统学和工程学原理
系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式
改变和优化系统的结构以改善功能
桑基鱼塘
系统整体性原理：整体大于部分
保持很高的系统生产力
珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系
特别提醒 ①建立不同的生态工程时要依据不同的原理，因地制宜，不能相互照搬。
②实现生态经济一定要遵循生态学的基本原理，如果违背这个原理，就一定会由盛转衰，最终导致崩溃。
我的感悟
1.（2012·江苏，32）图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。请回答下列问题。
（1）图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由 连接。
（2）若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段，产生的末端是 末端，其产物长度为 。
（3）若图1中虚线方框内的碱基对被T－A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有 种不同长度的DNA片段。
（4）若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是 。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加 的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是_____________________________________________________________
_________________________________________________________________。
2.（2012·湖南六校联考，40）建立人工湿地公园是解决城市水污染的新思路，根据下面的示意图回答相关问题。
（1）人工湿地是一个生态系统，其中芦苇、绿藻、黑藻属于 ，芦苇、绿藻、黑藻分布于不同水层，这一现象体现了群落在 结构上有明显的 现象。
（2）与其他自然生态系统相比，输入该生态系统的能量有 和 。
（3）人工湿地可以净化城市污水，但对污水排放量还要加以控制，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。
（4）除净化水质外，人工湿地还具有旅游观光和蓄洪防旱等多方面的功能，这主要是体现了生物多样性的 价值。
（5）实地调查中发现，该湿地物种丰富度逐渐增加，其群落演替类型是 。
（6）若在此基础上，进一步建立一个集污水净化、休闲、养鱼为一体的新型人工生态系统，其主要目的是______________________________________
_________________________________________________________________。
3.（2012·天津理综，8）黄曲霉毒素B1（AFB1）存在于被黄曲霉菌污染的饲料中，它可以通过食物链进入动物体内并蓄积，引起癌变。某些微生物能表达AFB1解毒酶，将该酶添加在饲料中可以降解AFB1，清除其毒性。
（1）AFB1属于 类致癌因子。
（2）AFB1能结合在DNA的G上，使该位点受损伤变为G′，在DNA复制中，G′会与A配对。现有受损伤部位的序列为，经两次复制后，该序列突变为 。
（3）下图为采用基因工程技术生产AFB1解毒酶的流程图：
据图回答问题。
①在甲、乙条件下培养含AFB1解毒酶基因的菌株，经测定甲菌液细胞密度小、细胞含解毒酶：乙菌液细胞密度大、细胞不含解毒酶，过程Ⅰ应选择 菌液的细胞提取总RNA，理由是_______________________________________。
②过程Ⅱ中，根据图示，可以看出与引物结合的模版是 。
③检测酵母工程菌是否合成了AFB1解毒酶，应采用 方法。
（4）选取不含AFB1的饲料和某种实验动物为材料，探究该AFB1解毒酶在饲料中的解毒效果。实验设计及测定结果见下表：
添加
肝脏AFB1残留量/（mg·g－1）
组别
A
0
0
6.4
B
100
0
20.9
C
100
1
16.8
D
100
3
11.7
E
100
5
7.3
F
100
7
7.3
据表回答问题。
①本实验的两个自变量，分别为_____________________________________
_________________________________________________________________。
②本实验中，反映AFB1解毒酶的解毒效果的对照组是__________________
_________________________________________________________________。
③经测定，某污染饲料中AFB1含量为100`μg/kg，则每千克饲料应添加g`AFB1解毒酶，解毒效果最好，同时节约了成本。
（5）采用蛋白质工程进一步改造该酶的基本途径是：从提高酶的活性出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的___________________________________________________________________
序列。
参考答案：[HT]
1.[ZK(]解析〓（1）在一条脱氧核苷酸链上，相邻两个脱氧核苷酸之间通过3，5－磷酸二酯键相连，所以相邻碱基之间通过脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖相连接。
（2）Sma`Ⅰ识别并切割的序列为CCC[FYX，1]GGG，所以产生的末端为平末端，经Sma`Ⅰ切割后，DNA片段会形成三个小的DNA片段，按切割位点算分别是：534`bp＋3`bp＝537`bp；796`bp－3`bp－3bp＝790`bp；658`bp＋3`bp＝661`bp。
（3）杂合子基因型为Dd。用Sma`Ⅰ切割基因D，会形成53`bp、790`bp、661`bp三种类型。题图1中虚线方框内C－G被T－A替换，失去了一个酶切位点，则会被切割成534`bp＋796`bp－3`bp＝1`327`bp，和658``bp＋3`bp＝661`bp。所以一共会得到4种类型的片段。
（4）如果要获得完整的目的基因可用BamH`Ⅰ和Mbo`Ⅰ切割，但是Mbo`Ⅰ会破坏抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因，质粒会失去标记基因，无法筛选，所以只能用BamH`Ⅰ切割。用BamH`Ⅰ切割后破坏了抗生素A抗性基因，所以质粒上存在的标记基因是抗生素B抗性基因，因此，在加入抗生素B的培养基上进行培养、筛选，经过同种限制酶切割后会产生相同的末端，部分目的基因与质粒反向连接导致基因无法正常表达。
答案 （1）脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖 （2）平 537 bp、790 bp、661 bp（3）4 （4）BamH Ⅰ 抗生素B 同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接
2.解析（1）芦苇、绿藻、黑藻等都能进行光合作用，属于生产者，根据题干信息“分布于不同水层”，说明群落在垂直结构上有明显的分层现象。（2）输入自然生态系统的能量来自于生产者固定的太阳能，而该人工系统的能量来源还有污水中有机物中的化学能。（3）人工湿地可以净化城市污水，说明生态系统具有自我调节能力，但对污水排放量还要加以控制，因为生态系统的自我调节能力是有限的。（4）“旅游观光”属于生物多样性的直接价值，而蓄洪防旱等属于生物多样性的间接价值。（5）由于该群落演替时，群落中已经存在土壤条件，因此属于次生演替。（6）研究能量流动，可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，设法调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
答案 （1）生产者 垂直 分层
（2）生产者固定的太阳能 污水中有机物中的化学能
（3）生态系统的自我调节能力是有限的
（4）直接价值和间接
（5）次生演替
（6）设法调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分
3.解析 （1）AFB1是黄曲霉菌产生的一种化学物质，属于化学致癌因子。
（2）根据现在的突变序列可推知当G′不与C配对，只与A配对时，半保留复制两次后会出现与原来序列不同的。
（3）①因为甲菌液细胞中含解毒酶，说明解毒酶基因在甲菌液细胞中可以表达，细胞中一定含有解毒酶基因转录出的mRNA。②PCR扩增过程中，需要的模板是含目的的基因的一段DNA，故该过程中模板应该是AFB1解毒酶基因的cDNA。③基因工程的检测与鉴定阶段，在分子水平上需要进行三步检测，其中检测目的基因是否成功表达出蛋白质，所用方法是抗原－抗体杂交法。
（4）①A组作为对照组，与其他几组实验组的区别在于饲料中是否添加AFB1；B组作为对照组与其他几组的区别在于AFB1解毒酶是否添加及添加量的多少。故实验中有两个自变量分别是AFB1添加量和AFB1解毒酶的添加量。
②B组未添加解毒酶，且与其他几组实验组进行相同饲养，故B组为对照组。
③由表格中数据可知当污染饲料中AFB1含量为100微克/千克时，每千克饲料中添加5克AFB1解毒酶效果与添加7克等效且最好，因此添加5克效果最好，且成本最低。
（5）蛋白质工程的基本步骤是，从预期的蛋白质功能出发，设计预期蛋白质的结构，推测应有的氨基酸序列，找出相对应的脱氧核苷酸序列。
答案（1）化学 （2）（3）①甲 甲菌液细胞的AFB1解毒酶基因已转录生成mRNA，而在乙菌液细胞中该基因未转录 ②AFB1解毒酶基因的cDNA ③抗原－抗体杂交 （4）①AFB1的添加量和AFB1解毒酶的添加量 ②B组（或B组＋A组） ③5 （5）脱氧核苷酸
【点此下载】