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简析高中教材中生物培养技术


  高中生物课本所涉及的生物培养技术涵盖范围是非常广范的,其中常见的有:微生物培养技术、无土栽培技术、植物组织培养技术、动物细胞培养技术等。由于这些技术常与生物科学研究的热点相联系,如:克隆、酿酒、无毒植株、花卉快速繁殖、皮肤移植等。因此,这部分内容也就成为近几年高考出题的热点。考题中具体以信息材料题为主,方式多以简答题形式出现。由于各种培养技术在培养基的制作、培养方法、培养条件等方面有明显差别,易造成学生在多层面上出现失误。这就要求教师在高考复习中应比较各类生物培养技术的相关内容,弄清实质,突破解题的误点。现将有关内容进行类化以习题案例的形式总结如下。
  
  1 微生物培养技术
  
  微生物培养技术是根据微生物的营养需要而选择多种原料配制成培养基来培养微生物的一种技术。
  
  1.1 培养对象
  细菌、真菌(霉菌、酵母菌、大型食用真菌)等微生物。
  
  1.2 培养基
  ①种类:根据用途分为鉴别培养基和选择培养基;根据物理性质分为固体培养基、液体培养基及半固体培养基;根据化学成分可分为天然培养基和合成培养基;另外,病毒需要用活体培养基(鸡胚)。
  ②营养组成:碳源、氮源、生长因子、水、无机盐五大类物质。
  ③配制过程:称量;溶化;调pH;培养基分装;加棉塞;包扎。
  
  1.3 技术要求
  ①灭菌:是指杀死一定环境中所有微生物的细胞、芽孢、孢子。实验室最常用的是高压蒸气灭菌法。 ②接种:无菌条件下,用蛇形画线法或稀释点接法进行接种。
  ③培养:接种后放入恒温箱内,在25℃条件下培养。
  
  1.4 技术应用
  ①用于工业生产微生物产品。
  ②也可用于医学、环保、科学等方面的研究。
  【例1】 表1是一种培养基的配方,请回答:
  
  (1)此培养基的营养要素有______类,其中蛋白胨能提供的是________________________________。
  (2)各成分重量确定的原则是_____________。
  (3)在各种成分溶化后分装前,需进行的是______________________________________。
  (4)该培养基依据物理性质划分属于_______培养基,能培养的细菌代谢的类型是______________。
  (5)如果鉴别自来水中的大肠杆菌是否超标,需加入_____________,观察它的_________特征。
  (6)此培养基能否用于培养产生人的生长激素的工程菌?__________。原因是_____________。
  (7)若有几种杂菌混合在一起,可采取什么方法将它们分离?_____________-。若细菌中混杂有酵母菌,要将酵母菌分离出来,可采用____________。
  解析:微生物的营养要素有五类,蛋白胨即可提供碳源,又可作为氮源,同时还可以为微生物的生长提供生长因子;配制培养基的配方中由于有琼脂因而属于固体培养基;若培养大肠杆菌,可加入伊红一美蓝,根据其菌落呈现的颜色来进行鉴定是否含有大肠杆菌;因为固体培养基只是用于实验室研究,不能用于工业生产;酵母菌属于真菌对青霉素不敏感,而细菌和放线菌对抗生素敏感;
  答案:(1)五 碳源、氮源、生长因子 (2)根据所培养微生物的营养需要 (3)调pH (4)固体异养型 (5)伊红-美蓝 菌落 (6)不能 液体培养基常用于工业生产 (7)如划线法或稀释后点接法等培养基中加入青霉素
  
  2 无土培养技术
  
  无土培养技术是指不用土壤而是用营养液(含有植物所需的各种必需矿质元素)和其他设备栽培植物的方法。其中,溶液培养(简称水培)在农业生产上称为无土栽培法。
  
  2.1 培养对象
  植物。
  
  2.2 培养基
  有水和各种植物必需的矿质元素2大类营养。配置培养基无需灭菌处理。
  
  2.3 技术要求
  ①采用温室方式进行无土栽培植物;②通常要在培养液中通入空气,目的是为了增加氧气,促进根细胞的呼吸作用,有利于矿质元素的吸收;③另外要定时测量培养液中矿质元素消耗的离子的浓度,以便及时补充消耗的矿质元素;④定期向培养液中加水,以补充水培植物对水的消耗;⑤在温室中无土栽培植物,可以根据光合作用的原理,在光照强时适当增加二氧化碳浓度,在夜晚没有光照时可通过降低温度,来减少有机物的消耗。
  
  2.4 培养过程
  种子→植物幼苗→成熟的植物体。
  
  2.5 技术应用
  ①这一技术在植物营养研究,尤其在矿质元素的生理功能和化学肥料应用的研究方面有重要的应用价值;②溶液培养法可以有效地控制提供给植物的矿质元素的种类和数量,使植物快速生长以此来快速大量生产蔬菜;③实验法(水培法)来证明和确定植物生长所需要的必需元素和非必需元素。
  【例2】表2是用于无土栽培的一种培养液的配方,请回答下列问题。
  
  (1)用此培养液培育某高等植物时,往往要给培养液中通入空气,这一措施的目的是用于促进______,以利于对矿质元素的吸收,要使该植物生长良好,根据光合作用所必需的条件,除了适宜的温度外,还需要_____和_____。
  (1)植物在吸收营养液中的矿质离子时,主要通过____________方式进行的,经过一段时间后,检测到培养液中存在的Ca2+较多,而NO3一较少,这一现象与细胞膜_____________的有关,产生这种现象的原因是_____________。
  (3)若移去该培养液中的MgSO4,将直接影响植物体内____________的合成。
  (4)该配方中属于植物所需的大量矿质元素是________,微量元素是_________。
  解析:光合作用是绿色植物重要的生命活动,培养植物体就是要提高光合速率,使其大量制造有机物,而影响光合作用的因素有光照、二氧化碳浓度、温度、矿质元素、水分等。呼吸作用为矿质元素的吸收提供能量,该培养液中通入空气,就是为促进根细胞的有氧呼吸,利于矿质元素吸收。为保证光合作用所必需的条件,除了上述条件及适宜的温度外还需要充足的光照和二氧化碳。细胞膜吸收矿质元素离子是通过主动运输的方式进行的,对离子的选择吸收是由遗传性所决定的(载体的数量),即由细胞膜上的载体的种类和数量决定,而载体种类和数量体现在细胞膜的选择透过性上;由于Mg2+是叶绿素的结构成分,除去MgSO4将影响植物体内的合成叶绿素。

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