新2017版高考生物一轮复习 第十单元 生物技术实践（课件+试题+讲义）（打包6套）浙科版.zip

1第 34 讲 微生物的利用和酶的应用1．下图甲、乙是微生物接种常用的两种方法，请回答下列相关问题：(1)图甲是利用____________法进行微生物接种，图乙是利用__________________法进行微生物接种。这两种方法所用的接种工具分别是__________和____________；对这两种接种工具进行灭菌和消毒的方法依次是________________和酒精消毒。(2)接种操作为什么一定要在酒精灯火焰附近进行？________________________________________________________________________。(3)接种后，在固体培养基上培养细菌时为什么进行倒置培养？________________________________________________________________________。(4)如图是采用上述接种方法接种后培养的效果图解，其接种方法是________(填“图甲”或“图乙”)。答案 (1)划线分离 涂布分离 接种环 玻璃刮刀 灼烧灭菌 (2)火焰附近存在着无菌区域 (3)避免培养过程产生的水分影响微生物的生长 (4)图乙解析 图甲和图乙分别是划线分离法和涂布分离法，这两种方法所用的接种工具分别是接种环和玻璃刮刀。由于在酒精灯火焰附近存在着无菌区域，因此接种常在火焰附近进行。在微生物培养过程中会产生水，对微生物的生长造成影响，故需要倒置培养。2．苯酚是工业生产排放的有毒污染物质，自然界中存在着降解苯酚的微生物。某工厂产生的废水中含有苯酚，为了降解废水中的苯酚，研究人员从土壤中筛选获得了只能降解利用苯酚的细菌菌株，筛选的主要步骤如图所示，①为土壤样品。请回答下列问题：(1)②中培养目的菌株的选择培养基中应加入________作为碳源，②中不同浓度碳源的培养基________(A.影响；B.不影响)细菌的数量，如果要测定②中活细菌数量，常采用____________________法。(2)④为对照，微生物在④中不生长，在⑤中生长，④与⑤培养基的主要区别在于________________________________________________________________________________________________________________________________________________；2使用______________________________法可以在⑥上获得单菌落。采用固体平板培养细菌时进行倒置培养的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。(3)实验过程中如何防止其他微生物的污染？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)苯酚 A 涂布分离 (2)④的培养基没有加入苯酚作为碳源，⑤的培养基加入了苯酚作为碳源 涂布分离法或划线分离 防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上污染培养基 (3)培养基灭菌，接种环境灭菌，接种过程进行无菌操作解析 根据微生物对营养的需求，在培养基中加入或不加某些物质以达到促进目的菌生长，抑制或阻止其他杂菌生长的目的，然后再用涂布分离法、划线分离法或其他方法筛选出单个目的菌落，再接种培养即可获得纯目的菌。为防止培养基中水分蒸发形成的水珠落入培养基中影响菌体生长，所以要将培养皿倒置。在设计实验中要注意单一变量原则和对照原则，操作中要严格进行无菌操作。3．从土壤中分离以尿素为氮源的细菌，实验过程如图所示：(1)图中物质 A 为________________，若要统计每克土壤样品中以尿素为氮源的细菌的活菌数目，宜采用________________法接种到尿素培养基上，对照组配制的培养基为____________培养基，若用同浓度的土壤稀释液接种，实验组培养皿中菌落数____________(大于、等于或小于)对照组。在能利用尿素的细菌菌落周围，有红色环带出现的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)下列培养基中，能分离出分解尿素的细菌的是( )A．葡萄糖、NaCl、K 2HPO4、酚红、琼脂糖、水B．葡萄糖、NaCl、K 2HPO4、酚红、琼脂糖、水、尿素C．NaCl、琼脂糖、水、蛋白胨、酵母提取物、尿素D．葡萄糖、NaCl、K 2HPO4、酚红、琼脂糖、水、蛋白胨、酵母提取物(3)欲将分离得到的以尿素为氮源的细菌进行扩大培养，应使用________培养基。答案 (1)无菌水 涂布分离 LB 全营养 小于 因为能利用尿素的细菌产生的脲酶，将培养基中的尿素分解，产生的氨使指示剂呈红色 (2)B (3)LB 液体4．幽门螺杆菌(Hp)感染是急慢性胃炎和消化性溃疡的主要致病因素。在患者体内采集样本并制成菌液后，进行分离培养。实验基本步骤如下：3→ → → →配 制 培 养 基 灭 菌 、 倒 平 板 X 培 养 观 察请回答：(1)在配制培养基时，要加入尿素和酚红指示剂，这是因为 Hp 含有________，它能以尿素作为氮源；若有 Hp，则菌落周围会出现______色环带。(2)下列对尿素溶液进行灭菌的最适方法是__________灭菌。A．高压蒸汽 B．紫外灯照射C．70%酒精浸泡 D．过滤(3)步骤 X 表示______________________。在无菌条件下操作时，先将菌液稀释，然后将菌液____________到培养基平面上。菌液稀释的目的是为了获得______________________菌落。(4)在培养时，需将培养皿倒置并放在____________中。若不倒置培养，将导致__________________。(5)临床上用 14C 呼气试验检测人体是否感染 Hp，其基本原理是 Hp 能将 14C 标记的________________分解为 NH3和 14CO2。答案 (1)脲酶 红 (2)D (3)接种 涂布 单(4)恒温培养箱 无法形成单菌落 (5)尿素解析 (1)幽门螺杆菌(Hp)含有脲酶，能以尿素为氮源，在加入尿素和酚红指示剂的培养基中培养 Hp，由于尿素经脲酶的降解可产生碱性的 NH3，NH 3能使培养基中的酚红由红黄色变成红色，故菌落周围会出现红色环带。(2)由于尿素加热会分解，对尿素溶液进行灭菌最好用 G6 玻璃砂漏斗过滤。(3)微生物的分离和培养步骤是：配制培养基→灭菌、倒平板→接种→培养。为获得单菌落，接种操作前应先将菌液稀释，然后将菌液涂布到培养基平面上即可。(4)微生物培养时需将培养皿倒置并放在恒温培养箱中，若不倒置培养，则无法形成单菌落。(5)幽门螺杆菌能将 14C 标记的尿素分解为 NH3和 14CO2，故临床上常用 14C 呼气试验检测人体内幽门螺杆菌的存在。5．酶是生物体内细胞合成的生物催化剂，没有酶，生物体内的代谢反应就不能进行。随着生物科学技术的发展，酶已经走出实验室走进人们的生产和生活。下列是一组关于酶的制备及应用的知识，请回答相关问题：(1)汇源果汁在口感和澄清度上比自制的果汁好，是因为生产时使用了____________，工业上通常采用______________________________来生产该物质。(2)所谓固定化酶就是将酶固定在不溶于水的载体上，其最大的优点是________________________________________________________________________。(3)下图是某课题研究小组的同学为探究果胶酶的某些特性所做的实验：4①实验方法：用制备的苹果泥根据图中所示的顺序进行操作，设计对照实验。②实验结果：对照组与实验组进行了相同的时间，如图中甲曲线所示。a．该实验中的自变量是__________________。b．该实验小组改变了实验条件后重做，经过相同时间后得到曲线乙，则可能改变了哪些条件？__________________________、______________________。曲线甲、乙中，苹果汁澄清度的最高点位于横坐标同一位置的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。c．在混合苹果泥和果胶酶之前，要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管。为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)果胶酶 黑曲霉和苹果青霉等微生物的发酵(2)可以反复利用 (3)②a.温度 b．减少酶的量 增加底物的量 同一酶的最适温度是一定的，不会由于酶的用量和底物的量不同而不同 c．可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免了苹果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响酶的活性。6．利用紫甘薯制酒可提高其附加值。请回答：(1)为提高紫甘薯的利用率，工厂化生产时，可加入果胶酶和淀粉酶，其中果胶酶可来自____________________等微生物。由于酶在水溶液中不稳定，因此常将酶固定在某种介质上制成________________。(2)果胶酶可将紫甘薯匀浆中的果胶水解成________。A．半乳糖醛酸和葡萄糖B．半乳糖和果糖C．半乳糖醛酸甲酯和果糖D．半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯(3)紫甘薯匀浆流经 α淀粉酶柱后，取适量流出的液体，经脱色后加入 KII2溶液，结果液体呈红色，表明该液体中含有____________。5A．淀粉 B．糊精 C．麦芽糖 D．葡萄糖答案 (1)黑曲霉(或苹果青霉) 固定化酶 (2)D(3)B解析 (1)、(2)果胶酶可将紫甘薯匀浆中的果胶水解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯，以提高紫甘薯的利用率；有些微生物，如黑曲霉、苹果青霉都可用于生产果胶酶；由于酶在水溶液中不稳定，所以常将酶固定在某种介质上制成固定化酶。(3)紫甘薯匀浆流经 α淀粉酶柱后，淀粉会被水解成糊精，糊精经脱色后加入 KII2溶液后呈红色。7．回答下列有关固定化酶技术的问题。(1)酶是生物体中生化反应的催化剂，在工业生产和食品加工中的应用日益广泛。为提高酶的利用率以及提高产品的纯度，一般需要对酶进行固定化处理，即将酶用物理或化学方法固定在________________介质上，具体方法有：吸附法、共价偶联法、________________法和交联法。(2)如图为装有固定化酶 a 的实验装置。其中 b 是反应柱，c 是催化底物。若装置中的固定化酶为 α淀粉酶，则通常是利用吸附法进行固定的，介质一般为_____________________________。利用该装置进行淀粉水解实验时，在漏斗中加入反应液后的操作是___________________________________________________________________________________________________________________________，以保证反应充分。对流出的液体用________________________________检测，若呈现______________________色，说明淀粉被水解成糊精。若 a 是固定化酵母，要想得到较多的酒精，加入反应液后的操作是______________________________________，装置中的长导管起的作用是___________________________________________________。(3)研究认为，用固定化酶处理污染物是很有前途的，如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，与用微生物降解比，其作用不需要适宜的______________。A．温度 B．水分 C．pHD．营养答案 (1)非水溶性 包埋 (2)石英砂 打开活塞 1 和 2，并控制流速 碘—碘化钾溶液 红 关闭活塞 1 和 2 排放气体 CO2，防止杂菌进入反应柱 (3)D8.如图是固定化酶反应柱，请回答下列问题。(1)将 α淀粉酶溶于水中，再加入石英砂，不时搅拌，这样 α淀粉酶就可以固定在石英砂上。这种固定化的方法称为_____________________________________。30min 后，装入如图所示的反应器中，构成固定化酶反应柱，并用 10 倍6体积的蒸馏水洗涤此反应柱，洗涤的目的是________________________________________________________________________。洗涤时，蒸馏水流速__________(填“能”或“不能”)过快。(2)实验时，将此反应柱固定在支架上，用滴管滴加可溶性淀粉溶液，并以 0.3mL/min 的流速过柱，控制流速的目的是____________________________________________________________________________________________________________________________。在流出 5mL 淀粉溶液后接收 0.5mL 流出液，加入 1～2 滴______________________，观察颜色。为了使观察到的颜色变化明显，可____________后再观察。如果溶液呈红色，说明淀粉水解成为__________________________________________________________。(3)实验后，用 10 倍柱体积的蒸馏水洗涤此反应柱，洗涤的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。洗涤后，放置在 4℃冰箱中保存。几天后，可重复使用。(4)一段时间后，某同学从冰箱中取出此反应柱，重复上述实验，却没有了相同的结果，试分析可能的原因。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)吸附法 除去未吸附的游离 α淀粉酶 不能(2)使淀粉溶液与溶粉酶充分接触充分反应 KII 2溶液 稀释 糊精(3)洗去残留的反应物和产物(4)从酶的活性、酶的数量、反应条件等方面分析，合理答案均可解析 (1)固定化酶的制作方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法，本题所示为吸附法。洗涤是除去未吸附的一些游离的酶，在洗涤时流速不能过快，为 1mL/min。(2)以相对较慢的流速使淀粉溶液流过反应柱，可以让吸附着的酶与底物充分反应。根据 KII2溶液与淀粉反应呈蓝色，与糊精反应呈红色的原理来鉴定反应情况。(3)实验完成后还需要对反应柱进行洗涤，以除去参与反应的反应物及生成的产物，以便重复使用。(4)一段时间后重复使用得不到相同的结果，排除反应物本身，肯定是酶出了问题，可能这些酶已经失活，或再次操作时相应的反应条件(如温度)不适合等。1第 35 讲 生物技术在食品加工中的应用与浅尝现代生物技术1．某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所示。请回答：(1)图中用 KMnO4溶液浸泡苹果的目的是。黑曲霉提取液中含有的可水解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过方式将酶固定化，酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去。(2)实验中，操作流程 A 和 B 的先后顺序为。在苹果汁澄清过程中，应关闭的流速调节阀是。要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否还有果胶，可取一定量的果汁与等量的混合，如果出现现象，说明果胶还没有被完全水解。为使果胶完全水解，应将流速调。(3)试验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验，说明固定化酶可被使用。答案 (1)消毒 果胶酶 吸附 未被固定的酶等(2)AB 阀 1 乙醇 浑浊(沉淀) 慢(3)重复2．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，基本工艺流程如下：请回答：(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2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图，该物质是。答案 (1)果胶 防止空气进入 气泡冒出 (2)灭菌 醋化醋杆 附着 流速 (3)D (4)酒精3．回答下列有关泡菜制作的问题：(1)制作泡菜时，所用盐水煮沸，其目的是。为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的目的是。(2)泡菜制作过程中，乳酸发酵过程即为乳酸菌进行的过程。(3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有、和等。(4)从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是，原因是。答案 (1)杀灭杂菌 增加乳酸菌的数量 (2)厌氧呼吸(3)温度 腌制时间 食盐用量 (4)乳酸菌数量增多，杂菌数量减少 乳酸菌比杂菌更耐酸解析 (1)制作泡菜时需要先形成无菌环境，所用盐水需煮沸，以杀灭盐水中的杂菌。想要缩短制作时间，应该缩短菌株的生长时间，陈泡菜液中含有一定量的乳酸菌，这样菌体数量扩增速度会加快。(2)乳酸菌为厌氧菌，进行厌氧呼吸产生乳酸。(3)温度过高、腌制时间过短、食盐用量不足等，容易造成杂菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。(4)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，氧气浓度逐渐降低，泡菜液逐渐变酸，不适宜杂菌生长，而适宜乳酸菌生长，因此乳酸菌数量增加，其他杂菌数量减少。4．金华火腿是我国著名的地方特产，在国内外享有盛名。然而近几年却不断在安全方面受到威胁。据此回答下列问题：(1)测定亚硝酸盐含量的方法是，其原理是：在酸性条件下，亚硝酸盐与发生重氮化反应后，这一产物再与 N­1­萘基乙二胺偶联形成色产物，将显色反应后的样品与已知浓度的标准液进行比较，可以大致估算出火腿中亚硝酸盐的含量。(2)火腿微球菌与果酒制作过程中所用菌种在细胞结构上最大的区别是。在培养过程中，除要考虑营养条件外，还要考虑、和渗透压等条件。要从众多菌种中分离出火腿微球菌，应3该选择培养基通过涂布分离法或来实现。若用涂布分离法计数火腿微球菌活菌的个数，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，还应保持待测样品。(3)培养火腿微球菌时，在接种前需要检测培养基是否被污染。采用的检测方法是。答案 (1)光电比色法 对氨基苯磺酸 紫红 (2)没有成形的细胞核 温度 酸碱度 固体 划线分离法 稀释比例合适 (3)将未接种的培养基在适宜的温度下放置适当的时间，观察培养基上是否有菌落产生5．下面是家庭酿酒的具体操作过程：先将米煮熟，待冷却至 30 ℃时，加一定量的“酒药”与米饭混匀后置于一瓷坛内(其他容器也可)，在中间要挖一个洞，加盖并简单密封后置于适当的地方保温(25 ℃左右)12 h 即成。现请你根据上述过程回答以下问题：(1)先将米煮一煮的目的主要是；在米饭中间挖一个洞的目的是增加的含量，保证酵母菌在一开始时就进行，从而有利于酵母菌数量的增加。(2)请你在图 1 所示的坐标系中画出发酵坛内酵母菌种群数量增长的曲线。(3)请你在图 2 所示的坐标系中绘出发酵坛内需氧呼吸和厌氧呼吸此消彼长的变化过程的曲线图，用实线和虚线分别表示需氧呼吸和厌氧呼吸。(4)上述过程中，酵母菌所进行的两种代谢若消耗等量的营养物质(葡萄糖)，产生的气体的体积之比为需氧呼吸∶厌氧呼吸＝。(5)在家庭酿酒过程中有酒精产生，可用来检验，在酸性条件下，其与酒精反应呈现色。(6)写出酵母菌厌氧呼吸的反应式。答案 (1)为了杀灭其他杂菌 氧气 需氧呼吸 (2)如图 1 所示 (3)如图 2 所示(4)3∶1 (5)重铬酸钾 灰绿色 (6)C 6H12O6― →2CO 2＋2C 2H5OH6．下面是有关食醋和泡菜制作的实验。请回答下列问题：4(1)食醋可用大米为原料经三步发酵来制作：第一步：大米经蒸熟、冷却后加入淀粉酶，将原料中的淀粉分解成(填中间产物)，然后进一步分解成葡萄糖，这一过程可用(填淀粉指示剂)来检测，因为该试剂遇淀粉呈蓝色，遇上述中间产物呈红色。第二步：用菌将葡萄糖转化成乙醇，这一发酵过程中，玻璃发酵瓶不应完全密闭的主要原因是。第三步：用菌将乙醇转化成醋酸，这一过程氧气。(2)泡菜发酵过程中，会产生多种酸，其中主要是，还有少量的亚硝酸。对亚硝酸盐的定量测定可以用法，因为亚硝酸盐与对氨基苯磺酸的反应产物能与 N­1­萘基乙二胺偶联成色化合物。进行样品测定时，还要取等量水进行同样的测定，目的是。答案 (1)糊精 碘—碘化钾溶液 酵母 发酵过程中有 CO2产生 醋化醋杆菌 需要通入(2)有机酸和醇类物质 光电比色 紫红 对照7．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。答案 (1)降低 (2)适量的生长素 (3)③ (4)①④ 4 (5)增殖与分化 二倍体幼苗解析 (1)因为 2,4－D 对形态的发生有一定的抑制作用，常用于诱导形成愈伤组织，故在愈伤组织的再分化培养基中要降低 2,4－D 的浓度。(2)愈伤组织再分化产生幼苗时，需要细胞分裂素和生长素的共同作用。(3)愈伤组织的细胞排列松散，而绿色芽点的细胞是具有分生能力的细胞，排列紧密；刚融合的籼稻和稗草杂交细胞还未形成新的细胞壁和大的液泡，因此不会发生质壁分离；胚状体的细胞是已经分化的具有生根发芽能力的细胞，其中5有的细胞含有叶绿体；分化后的细胞在形态、结构和生理功能上会发生稳定性的变化。(4)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，故在绿光和黄光的照射下，突变体和对照组的叶片光合作用无明显差异。突变体的叶绿素 a 与叶绿素 b 的比值大于对照组，而叶绿素的总量不变，则叶绿素 a 的含量增多、叶绿素 b 的含量减少，故色素分离的结果是滤纸条自上而下的第4 条色素带窄于对照组。(5)胚乳细胞中含 3 个染色体组，胚细胞中含 2 个染色体组，胚具有分裂和分化的能力，其存在可能会影响胚乳细胞诱导形成的愈伤组织细胞的增殖与分化，故需剔除，这样还可避免愈伤组织再分化形成的三倍体幼苗中混有二倍体幼苗。8．培育脱毒草莓是利用植物组织培养技术避免病毒感染草莓幼苗，从而提高草莓的生命力和产量，脱毒草莓具有栽培容易、增产效果显著、周期短、经济效益高等特点，是发展我国高效农业和绿色有机农业的首选经济作物。请回答下列问题：(1)培育脱毒植物的原理是植物细胞具有。外植体形成愈伤组织需要经过过程，愈伤组织形成幼苗需要经过过程。整个培养过程要在条件下进行。(2)对培养基进行灭菌时，多采用法，而在微生物培养实验中对接种环或玻璃刮刀灭菌时则用法。(3)进行植物组织培养需配制 MS 培养基，培养基中常用的凝固剂是。该培养基中常需要添加、等植物激素。欲有利于根的分化，植物激素的用量比例应为。答案 (1)全能性 脱分化 再分化 无菌 (2)高压蒸汽灭菌 灼烧灭菌 (3)琼脂 生长素 细胞分裂素 生长素多于细胞分裂素(合理即可)解析 (1)植物细胞具有全能性，这是植物组织培养的理论基础。培养的外植体要经过脱分化和再分化过程才能形成幼苗，整个过程要保持无菌操作。(2)培养基常采用高压蒸汽灭菌，玻璃器皿常采用干热灭菌，接种环等金属器具常采用灼烧灭菌。(3)配制培养基时常用的凝固剂是琼脂，生长素与细胞分裂素等植物激素可调节脱分化和再分化。当生长素含量多于细胞分裂素含量时，利于生根。1第 34讲 微生物的利用和酶的应用[考试标准]知识内容 加试要求一、微生物的利用1.大肠杆菌的培养和分离2.分离以尿素为氮源的微生物二、酶的应用3.果汁中的果胶和果胶酶4.α­淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测掌握程度参考本考试标准中的：二、(二)3.实验与探究能力考点一 大肠杆菌的培养和分离1．培养基与无菌技术(1)培养基的成分和分类①微生物的营养：碳源、氮源、生长因子、水和无机盐。②培养基的类型：a．按物理性质分：固体培养基、半固体培养基、液体培养基。b．按目的用途分：鉴别培养基、选择培养基。(2)消毒和灭菌的区别项目 条件 结果 常用的方法消毒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物(不包括芽孢和孢子)煮沸消毒法、巴氏消毒法、紫外线或化学药物消毒法灭菌 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、干热灭菌、高压蒸汽灭菌2.细菌两种分离方法的比较项目 划线分离法 涂布分离法工具 接种环 玻璃刮刀原理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表面。在数次划线后培养，可以分离到由一个细菌细胞繁殖而来的肉眼可见的细胞群体，即菌落将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细菌细胞，从而能在培养2基表面形成单个的菌落特点 方法简单，但不适宜计数 单菌落更易分开，但操作复杂些目的 使培养基上形成单个细菌细胞繁殖而来的子细胞群体——菌落3.大肠杆菌的培养和分离(1)大肠杆菌①特性：革兰氏阴性、兼性厌氧的肠道杆菌。②细菌的繁殖：以分裂的方式繁殖，分裂速度很快。(2)细菌的扩大培养扩大培养用 LB液体培养基，划线分离用 LB固体平面培养基。(3)分离50mLLB液体培养基和 50mLLB固体培养基及培养皿高压蒸汽灭菌将培养基分别倒入 4个灭菌后的培养皿中，水平放置，使之形成平面在装有液体培养基的三角瓶中接种大肠杆菌，培养 12h用接种环在接种有大肠杆菌的三角瓶中蘸菌液一次，在固体培养基的平板上连续划线，盖好培养皿培养基灭菌倒平板接种划线分离培养观察培养皿倒置(盖在下面)，放在 37℃恒温培养箱中培养 12～24h 后，可看到划线的末端出现不连续的单个菌落[诊断与思考]1．判断下列叙述的正误(1)培养基分装到培养皿后进行灭菌( × )(2)从有机废水中分离分解有机物的微生物时，接种后的培养皿须放在光照培养箱中培养( × )(3)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( √ )(4)无菌操作的对象只要是没有生物活性的材料(如培养基、接种环等)都可采用高压蒸汽灭3菌法进行灭菌( × )(5)下图中甲为划线分离法中最重要的环节，乙为操作的结果：①每一次划线后都要将接种环灼烧( √ )②除第一次划线外，每一次划线的起点都是第一次划线的末端( × )(6)用涂布分离法纯化大肠杆菌时，只要稀释度足够高，就能在培养基表面形成单个菌落( √ )2．如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，请思考：(1)获得图 A效果和 B效果的接种方法分别是什么？提示 获得效果 A的接种方法为涂布分离法，获得效果 B的接种方法为划线分离法。(2)某同学在纯化土壤中的细菌时，发现培养基上的菌落连成了一片，最可能的原因是什么？应当怎样操作才可避免此种现象？提示 最可能的原因是菌液浓度过高或划线时在划下一区域前未将接种环灼烧灭菌；采取的措施是增大稀释倍数或每次划新区域前先将接种环灼烧灭菌。题组 大肠杆菌的培养和分离1．检验饮用水的细菌含量是有效监控疾病发生的必要措施。请回答下列与检验饮用水有关的问题：(1)要测定饮用水中大肠杆菌的数量，常采用________法，通常将水样进行一系列的梯度__________________，然后将上述的水样用玻璃刮刀分别涂布到______________________的表面进行培养，记录菌落数量。用该方法统计样本菌落数时________(填“是”或“否”)需要对照组。原因：_______________________________________________________。(2)下面所示的四种菌落分布图中，不可能由上述方法得到的是________。(3)大肠杆菌的培养条件是无菌，培养基配制时需加入氯化钠，以维持__________。配制培养基时先__________________(填“调节 pH”或“灭菌”)后________(填“调节 pH”或“灭菌”)。4答案 (1)涂布分离 稀释 LB 固体培养基 是 因为需要判断培养基使用之前是否被杂菌污染(培养基灭菌是否合格) (2)D (3)渗透压 调节 pH 灭菌2．请回答下列有关细菌的培养与分离问题。(1)环卫部门要检测某地饮用水的大肠杆菌超标问题，通常采用__________法。用此法分离时，需要将待测水样稀释若干倍，再取________mL 稀释度不同的待测样品加在固体培养基上，用____________涂布在培养基平面上，盖好培养皿并将培养皿倒置，在 37℃恒温培养箱中培养 12～24h，可以得到相互分开的菌落。计数时为了减小误差，每个浓度的待测样品________________________________________________________________________。(2)如图 4支试管分别代表 4种微生物在半固体培养基(琼脂含量 3.5g/L)中的生长状态，最可能是大肠杆菌生长状态的是________。(3)从土壤中分离出有脲酶的细菌时，在配制好尿素固体培养基后，加入尿素溶液往往要通过________________过滤，使之无菌。由于脲酶能水解尿素，会使培养基中的酚红指示剂变为__________________，从而在其菌落周围出现__________________。答案 (1)涂布分离 0.1 玻璃刮刀 至少涂布三个平板，取其平均值 (2)D (3)G6 玻璃砂漏斗 红色 着色的环带培养基的配制及划线分离操作的注意事项(1)配制牛肉膏蛋白胨固体培养基的注意事项①倒平板的适宜温度是 60℃左右，温度过高会烫手，过低培养基又会凝固。②平板需倒置，这样既可使培养基表面的水分更好地挥发，又可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。(2)划线分离操作的注意事项①第一次划线及每次划线之前都需要灼烧接种环。②灼烧接种环，待其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。考点二 分离以尿素为氮源的微生物51.菌种特点含有脲酶，可以通过降解尿素作为其生长的氮源。2．培养基用以尿素为唯一氮源的培养基培养，以 LB全营养培养基为对照。3．实验原理(1)筛选以尿素为氮源的微生物，可使用以尿素为唯一氮源的选择培养基进行培养选择。(2)细菌合成的脲酶能将尿素分解成 NH3，致使 pH升高，使酚红指示剂变红。4．实验步骤5．反应的鉴定在配制培养基时，加入指示剂酚红，培养时细菌将尿素分解产生碱性的氨，使培养基上菌落周围出现着色的环带。[诊断与思考]1．判断下列叙述的正误(1)选择培养基可以鉴定某种微生物的种类( × )(2)从物理性状的角度看，选择培养基多属于固体培养基( √ )(3)对细菌进行计数只能采用涂布分离法，而不能用划线分离法( × )(4)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( √ )(5)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( × )2．2013 年 11月 22日凌晨 3点，青岛黄岛区发生石油泄漏事件，一些微生物可以有效地分解石油，如何配制选择培养基将这类微生物选择出来？提示 配制的选择培养基中，石油作为唯一的碳源，然后用这种培养基培养多种微生物，凡是能在该种培养基上生存的就是能分解石油的微生物。3．微生物筛选过程中必要的两种对照培养基及其作用对照组 作用 现象 结论未接种培养基有无杂菌污染的判断未接种的培养皿中无菌落生长未被杂菌污染接种的牛 选择培养基筛选作用的 牛肉膏蛋白胨培养基上 选择培养基具有筛选作6肉膏蛋白胨培养基确认 的菌落数大于选择培养基上的数目用题组 分离以尿素为氮源的微生物1．在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂的目的是( )A．筛选出能分解尿素的细菌B．对分离的菌种作进一步鉴定C．作细菌的营养成分D．如指示剂变蓝就能准确地认定该菌能分解尿素答案 B解析 筛选出能分解尿素的细菌用选择培养基即可，不需要加指示剂。加入指示剂的培养基，目的都是对要分离的菌种作进一步的鉴定。2．现从土壤中分离以尿素为氮源的细菌，实验过程如下图所示：→ → → →土 样 土 壤 浸 出 液 稀 释 接 种 培 养 、 观 察请回答：(1)欲从土壤中分离出能分解尿素的细菌，将土壤用___________________________________进行一系列的梯度稀释，同一浓度的土壤稀释液应至少涂布________个平板，通常以每个培养皿中有________个以内的单菌落的那一组稀释倍数为最合适。(2)接种后的培养皿____________于 37℃的恒温箱中培养。若培养基中存在含脲酶的细菌，其菌落周围会出现________________，这是由于尿素被分解产生氨气，遇培养基中的________________产生的颜色变化，从而证明这一菌株能以尿素为氮源。(3)分离能利用尿素的细菌时所用的培养基成分上最主要的特点是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)下列操作需要在酒精灯火焰旁进行的是________(多选)。A．称取葡萄糖、琼脂糖等培养基成分B．倒平板C．涂布平板D．微生物的培养(5)与 LB全营养培养基上的菌落数相比，尿素培养基上的菌落数只有少数菌落的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。7答案 (1)无菌水 3 20 (2)倒置 红色环带 酚红指示剂 (3)以尿素作为唯一氮源的(固体)培养基(4)BC (5)土壤中能利用尿素的细菌在土壤菌群中只占极少数培养基中观测指标的分析(1)培养基中的酸碱指示剂产生颜色变化(变红)，标志着存在脲酶水解尿素的作用，从而证明这一菌株能以尿素为氮源。红色环状区域的大小代表脲酶活性的强弱和含量的多少。红色区域越大，表明菌株利用尿素的能力越强。(2)与全营养培养基上的菌落数比较，尿素培养基上只有少数菌落，这一现象表明能利用尿素的细菌在土壤菌群中只占极少部分。考点三 果汁中的果胶和果胶酶1．果胶(1)果胶是植物细胞壁的主要成分，它由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成。(2)果胶与果汁加工：果胶不仅影响出汁率，还会使果汁浑浊。2．果胶酶(1)来源：黑曲霉、苹果青霉等。(2)组成：果胶酶并不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，主要包括果胶酶和果胶甲酯酶。(3)作用：将果胶分解成可溶性的分子，使出汁率提高，也使浑浊的果汁变得澄清。3．探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验(1)实验原理①果胶 半乳糖醛酸＋半乳糖醛酸甲酯。― ― →果 胶 酶 、 果 胶 甲 酯 酶②果胶酶的活性受温度(或 pH)的影响，处于最适温度(或 pH)时活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。③果胶不溶于乙醇。(2)实验流程设计8[诊断与思考]1．判断下列叙述的正误(1)果胶酶和果胶甲酯酶可水解果胶( √ )(2)将果胶酶用于果胶生产，既能提高果肉的出汁率又能提高果汁的澄清度( √ )(3)酶的活性受温度、pH 和酶用量等因素的影响( × )(4)果胶起着将植物细胞粘合在一起的作用，它溶于乙醇( × )2．探究温度、pH 对果胶酶活性的影响以及果胶酶用量的实验中，因变量都相同，该因变量是什么？提示 三个实验的因变量都是果汁量或果汁的澄清度。3．探究温度、pH 对果胶酶活性的影响以及果胶酶用量的实验中，都需要设置多组实验，相邻两组之间都有一定的“差值”(如“温差” “pH差”)，该“差值”的大小与实验的误差大小有何联系？提示 该差值大小与实验误差的大小成正相关，即差值越小则误差越小，差值越大则误差越大。题组 果胶酶在果汁生产中的应用1．获得具有一定酒精度的苹果酸，添加蜂蜜、色素、香精、防腐剂等，按一定比例试制苹果醋复合饮料。苹果醋以及复合型饮料的主要工艺流程如下：⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒苹 果 清 洗 打 浆 榨 汁 澄 清 过 滤 灭 菌 酒 精 发 酵 X 过 滤 调 配 装 罐 灭 菌请回答：(1)苹果汁中的果胶组成为半乳糖醛酸和____________。果胶是植物细胞壁的主要成分，它不溶于____________，这是鉴别果胶的一种简易方法。苹果汁生产时，可加入果胶酶和__________酶以提高果汁的出汁率和澄清度。(2)采用________方法可以最大限度地保存苹果汁的色香味和营养价值。A．15min 高压蒸汽灭菌 B．高锰酸钾消毒9C．70%酒精消毒 D．低温消毒(3)上述流程中，X 为____________过程，该过程理论上________(填“有”或“无”)CO 2产生。酒精发酵和 X过程分别利用的是________和________两种微生物的发酵原理。由酒精发酵转变成 X过程时，装置的充气口需要改变的主要环境条件是_________________________。答案 (1)半乳糖醛酸甲酯 乙醇 果胶甲酯 (2)D(3)醋酸发酵 无 酵母菌 醋杆菌(醋化醋杆菌) 通入无菌空气2．下列是有关酶的应用问题，请分析回答。工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁来提高出汁率，为研究温度对果胶酶活性的影响，某学生设计了如下实验：①将果胶酶佤苹果泥分装于不同试管，在 10℃水浴中恒温处理 10min(如图 A)。②将步骤①处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在 10℃水浴中恒温处理 10min(如图 B)。③将步骤②处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(如图 C)。④在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表：温度/℃ 10 20 30 40 50 60 70 80果汁量/mL 8 13 15 25 15 12 11 10根据上述实验，请分析顺答下列问题：(1)果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中果胶的水解，产物是________________________________________________________________________。(2)实验结果表明，当温度为________附近时，果汁量最多，此时果胶酶的活性________________。(3)为什么该实验能够通过测定过滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？________________________________________________________________________。(4)果胶酶作用于一定量的某种物质(底物)，保持温度、pH 在最适值，生成物量与反应时间的关系如图：在 35min后曲线变成水平是因为____________。若增加果胶酶浓度，其他条件不变，请在图中画出生成量变化的示意曲线。10答案 (1)半乳糖醛酸 (2)40℃ 最高 (3)果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化分解果胶的能力 (4)底物消耗完毕 如图所示定量探究某实验变量对实验结果的影响的三个步骤第一步：通过设置一系列具有一定梯度的自变量进行实验。第二步：根据实验结果分析实验自变量的取值范围是否合适(即是否出现最适值)。①如果出现最适值，说明自变量的范围设置合理。②如果不出现最适值，说明自变量的范围设置不合理，可将此实验作为预实验，然后根据实验结果重新设置自变量的梯度和范围。第三步：如果要提高实验的精度，应减小实验自变量的梯度，且梯度差越小，实验结果越精确。考点四 α­淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测1．α­淀粉酶的固定化(1)固定化酶①概念：将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。②方法：吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。(2)α­淀粉酶的固定化①α­淀粉酶作用的最适条件：最适 pH为 5.5～7.5；最适温度为 50_～75_℃。②方法：吸附法。③淀粉的水解作用11淀粉 糊精 麦芽糖 葡萄糖― ― →α ­淀 粉 酶 ― ― →β ­淀 粉 酶 ― ― →糖 化 淀 粉 酶 遇碘显蓝色 遇碘显红色 遇碘不显色2．淀粉水解的测定实验固定 α­淀粉酶→滴管滴加淀粉溶液→加 KI­I2溶液→观察→洗涤→几天后重复实验。3．α­淀粉酶固定化实验过程固定化 α­淀粉酶，装入注射器中↓以 0.3mL/min的流速滴加淀粉溶液过柱↓流出 5mL淀粉溶液后接收 0.5mL↓滴加 KI­I2溶液，观察颜色，稀释 1倍后再观察颜色↓以 10倍柱体积的蒸馏水洗涤固定化柱，放置在 4℃冰箱中，几天后重复实验[诊断与思考]1．判断下列叙述的正误(1)用固定化 α­淀粉酶进行淀粉水解实验时不需考虑温度( × )(2)固定化 α­淀粉酶可永久使用( × )(3)α­淀粉酶固定化实验结束后，将固定化柱放在常温下即可( × )2．固定化技术对酶产生怎样的影响？提示 固定化酶改变了酶的存在状态，不改变酶的特性，因此利用固定化酶仍要严格控制温度、pH 等环境条件，以利于酶发挥作用。3．固定化酶的优点是什么？提示 固定化酶能够连续使用，但不是永久使用。酶是具有生物活性的大分子，因此随着使用次数的增多，酶活性也会降低，如果酶活性降低到一定程度，就会失去使用价值。题组 固定化酶的应用1．(1)酶是生物体中生化反应的催化剂，酶催化的反应是在__________条件下进行的，酶催化的应用日益广泛。在历史悠久的食品工业中也有广泛的应用。在年轻人群中果汁有相当大的消费群体。食品工业中应用酶大量生产果汁，果汁生产的原料来源是水果粉碎后的果肉浆。要获得澄清的果汁需要用到________酶和__________酶，这两种酶的作用对象是____________，该物质在植物体内的功能是__________________。在探究温度对果胶酶活性12的影响实验中，实验自变量是________________。在探究利用果胶酶制作果汁的最佳条件实验中，加入 95%乙醇的目的是______________________________________________________________________________________________________________________。(2)固定化酶是将____________________的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成为____________________________________的制剂。教材实验中用吸附法将 α­淀粉酶固定在__________上。答案 (1)温和适宜 果胶 果胶甲酯 果胶 细胞间的黏连成分(或将植物细胞粘合在一起) 温度 利用果胶不溶于乙醇的特性来鉴别果胶(2)水溶性 不溶于水而又有酶活性 石英砂2．果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，常用于果汁的生产。(1)果胶酶用于果汁生产，是因为它能分解果胶，可解决果肉出汁率低和____________等问题。(2)果胶由________________和________________组成。(3)若要检测苹果汁中是否还含有果胶，可取一定量的果汁与________混合，若出现________现象，说明果胶还没有被完全分解。(4)右图为某同学进行的澄清苹果汁生产实验，下列相关叙述正确的是________。A．实验中所用的固定化果胶酶可由某些物质吸附，吸附后的酶可永久使用B．为防止杂菌污染，图示装置制作完毕后需瞬间高温灭菌C．通过控制阀调节苹果汁流出的速率，保证反应充分进行D．固定化果胶酶不可重复使用，每次生产前需重新装填反应柱(5)固定化酶技术是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使酶能与____________接触，又能与________分离。(6)在“α­淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测”这一实验中，α­淀粉酶固定在石英砂上，使用了下图中的________。答案 (1)果汁浑浊 (2)半乳糖醛酸 半乳糖醛酸甲酯(3)乙醇 浑浊 (4)C (5)底物(反应物) 产物 (6)③酶的固定化方法及适用对象13名称 原理 图示包埋法将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中共价偶联法利用共价键、离子键将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上吸附法通过物理吸附作用，把酶固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃或离子交换树脂等载体上