(新高考)2020高考生物二輪復習 第一部分 專題突破方略 板塊六 生物技術與工程 專題十四 發(fā)酵工程教學案
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1、專題十四 發(fā)酵工程 1.進行微生物的分離和培養(yǎng)?!?.測定某種微生物的數(shù)量?!?.研究培養(yǎng)基對微生物的選擇作用?!?.探討微生物的利用?!?.掌握運用發(fā)酵技術制作食品的基本方法?!?.活動:(1)用大腸桿菌為材料進行平面培養(yǎng),分離菌落?!?2)分離土壤中分解尿素的細菌,并進行計數(shù)?!?3)利用酵母菌、醋酸菌分別制作果酒和果醋?!?4)利用乳酸菌發(fā)酵制作酸奶或泡菜。 ?[疏漏診斷] 1.微生物利用的相關判斷 (1)某研究小組從有機廢水中分離微生物用于廢水處理,接種后的培養(yǎng)皿需放在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)(×) (2)純化菌種時,為了得到單菌落,常采用的接種方法有平板劃線法和稀釋涂布平板法
2、(√) (3)在瓊脂固體培養(yǎng)基上長出的單個菌落含有多種細菌(×) (4)在檢測土壤中細菌總數(shù)的實驗操作中,確定對照組無菌后,選擇菌落數(shù)在300以上的實驗組平板進行計數(shù)(×) (5)培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基分裝到培養(yǎng)皿后進行滅菌(×) 2.傳統(tǒng)發(fā)酵技術的相關判斷 (6)醋酸菌在無氧條件下利用乙醇產(chǎn)生醋酸(×) (7)酵母菌在無氧條件下利用葡萄汁產(chǎn)生酒精(√) (8)泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸發(fā)酵(√) ?[長句沖關] 1.概述性知識 (1)無菌操作技術包括消毒和滅菌,消毒包括煮沸消毒、巴氏消毒、化學藥劑消毒和紫外線消毒等;滅菌包括灼燒滅菌、干熱滅菌和高壓蒸汽滅菌。 (2)灼燒接種
3、環(huán),待其冷卻后才能伸入菌液,以免溫度太高殺死菌種。 2.程序性誘問 (3)如果用稀釋涂布平板法測定某一土壤樣品中分解尿素的細菌數(shù),統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌實際數(shù)目低,原因是當兩個或多個細胞連在一起時,平板上看到的只是一個菌落。 (4)制作泡菜時,為了縮短制作時間,有人還會在冷卻后的鹽水中加入少量陳泡菜液,分析其原因是加入陳泡菜液的作用是增加乳酸菌數(shù)量,加速乳酸的產(chǎn)生。 微專題1 微生物的培養(yǎng)、分離與計數(shù)[學生用書P68] 1.微生物培養(yǎng)中的無菌操作技術 2.培養(yǎng)基制備與微生物純化技術 3.篩選目的微生物的原理與實例 (1)原理:人為提供有利于目的菌株生長的條件(包括營
4、養(yǎng)、溫度、pH等),同時抑制或阻止其他微生物的生長。因此,可以通過配制選擇培養(yǎng)基、控制培養(yǎng)條件等選擇目的微生物。 (2)實例 1.(2019·高考北京卷)篩選淀粉分解菌需使用以淀粉為唯一碳源的培養(yǎng)基。接種培養(yǎng)后,若細菌能分解淀粉,培養(yǎng)平板經(jīng)稀碘液處理,會出現(xiàn)以菌落為中心的透明圈(如圖),實驗結果見下表。 菌種 菌落直徑: C(mm) 透明圈直徑: H(mm) H/C 細菌Ⅰ 5.1 11.2 2.2 細菌Ⅱ 8.1 13.0 1.6 有關本實驗的敘述,錯誤的是( ) A.培養(yǎng)基除淀粉外還含有氮源等其他營養(yǎng)物質 B.篩選分解淀粉的細菌時,菌液應
5、稀釋后涂布 C.以上兩種細菌均不能將淀粉酶分泌至細胞外 D.H/C值反映了兩種細菌分解淀粉能力的差異 解析:選C。微生物培養(yǎng)基含有四類營養(yǎng)物質:水、無機鹽、碳源、氮源,A項正確;常用稀釋涂布平板法篩選淀粉分解菌,涂布前需將菌液稀釋,B項正確;由題圖可知,細菌Ⅰ和Ⅱ形成的菌落周圍都出現(xiàn)了透明圈,說明兩種細菌都能將淀粉酶分泌至細胞外,C項錯誤;淀粉分解菌可分解淀粉,導致菌落周圍的淀粉被分解,不能與碘液反應生成藍色,故而出現(xiàn)透明圈,透明圈直徑與菌落直徑的比值越大,說明細菌分解淀粉的能力越強,D項正確。 2.(2019·高考全國卷Ⅰ)已知一種有機物X(僅含有C、H兩種元素)不易降解,會造成環(huán)境
6、污染。某小組用三種培養(yǎng)基篩選土壤中能高效降解X的細菌(目標菌)。 Ⅰ號培養(yǎng)基:在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中加入X(5 g/L)。 Ⅱ號培養(yǎng)基:氯化鈉(5 g/L),硝酸銨(3 g/L),其他無機鹽(適量),X(15 g/L)。 Ⅲ號培養(yǎng)基:氯化鈉(5 g/L),硝酸銨(3 g/L),其他無機鹽(適量),X(45 g/L)。 回答下列問題。 (1)在Ⅰ號培養(yǎng)基中,為微生物提供氮源的是________。Ⅱ、Ⅲ號培養(yǎng)基中為微生物提供碳源的有機物是________。 (2)若將土壤懸浮液接種在Ⅱ號液體培養(yǎng)基中,培養(yǎng)一段時間后,不能降解X的細菌比例會________________________
7、________________________________________________,其原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)Ⅱ號培養(yǎng)基加入瓊脂后可以制成固體培養(yǎng)基,若要以該固體培養(yǎng)基培養(yǎng)目標菌并對菌落進行計數(shù),接種時,應采用的方法是____________。 (4)假設從Ⅲ號培養(yǎng)基中得到了能高效降解X的細菌
8、,且該菌能將X代謝為丙酮酸,則在有氧條件下,丙酮酸可為該菌的生長提供________和_________________________。 解析:(1)在Ⅰ號牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中,牛肉膏、蛋白胨為微生物提供了氮源,而Ⅱ號、Ⅲ號培養(yǎng)基中除X外的其他物質均不含碳,所以能為微生物提供碳源的有機物是X。(2)因為Ⅱ號培養(yǎng)基中的碳源只有X,相當于是選擇培養(yǎng)基,只有能降解X的細菌才能增殖,而不能降解X的細菌因缺乏碳源不能增殖。(3)要對菌落進行計數(shù),應采用稀釋涂布平板法進行接種。(4)在有氧條件下,丙酮酸參與細菌的有氧呼吸,可以為該菌的生長提供能量和合成其他物質的原料。 答案:(1)牛肉膏、蛋白胨 X
9、 (2)下降 不能降解X的細菌因缺乏碳源不能增殖,而能降解X的細菌能夠增殖 (3)稀釋涂布平板法 (4)能量 合成其他物質的原料 3.(2019·高考全國卷Ⅲ)回答下列與細菌培養(yǎng)相關的問題。 (1)在細菌培養(yǎng)時,培養(yǎng)基中能同時提供碳源、氮源的成分是________(填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常,制備培養(yǎng)基時要根據(jù)所培養(yǎng)細菌的不同來調節(jié)培養(yǎng)基的pH,其原因是________________________________________________________________________。 硝化細菌在沒有碳源的培養(yǎng)基上________(填“能夠”或“不能
10、”)生長,原因是________________________________________________________________________ ________________________。 (2)用平板培養(yǎng)細菌時一般需要將平板________(填“倒置”或“正置”)。 (3)單個細菌在平板上會形成菌落,研究人員通??筛鶕?jù)菌落的形狀、大小、顏色等特征來初步區(qū)分不同種的微生物,原因是_________________________________________ ___________________________________________________
11、_____________________。 (4)有些使用后的培養(yǎng)基在丟棄前需要經(jīng)過________處理,這種處理可以殺死丟棄物中所有的微生物。 解析:(1)細菌培養(yǎng)時常用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基,牛肉膏能提供碳源、氮源、磷酸鹽、維生素,蛋白胨能提供碳源、氮源、維生素,而葡萄糖不能提供氮源,NaNO3不能提供碳源。不同細菌生長繁殖所需要的最適pH是不同的,應該根據(jù)培養(yǎng)細菌的不同來調節(jié)培養(yǎng)基的pH。硝化細菌是化能自養(yǎng)型細菌,可以利用空氣中的CO2作為碳源,因此硝化細菌在沒有碳源的培養(yǎng)基上能夠生長。(2)在平板培養(yǎng)基上培養(yǎng)細菌時,一般需將平板倒置,這樣可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基。(3)不同種類
12、的細菌所形成的菌落,在大小、形狀、光澤度、顏色、硬度、透明度等方面具有一定的特征,不同種細菌在一定培養(yǎng)條件下表現(xiàn)出各自穩(wěn)定的菌落特征,可以作為菌種鑒定的重要依據(jù)。(4)使用后的培養(yǎng)基在丟棄前需進行滅菌處理,以免污染環(huán)境。 答案:(1)蛋白胨 不同細菌生長繁殖所需的最適pH不同 能夠 硝化細菌可以利用空氣中的CO2作為碳源 (2)倒置 (3)在一定的培養(yǎng)條件下,不同種微生物表現(xiàn)出各自穩(wěn)定的菌落特征 (4)滅菌 本部分屬于高考的高頻考點,考查內容主要體現(xiàn)在微生物培養(yǎng)的無菌技術,微生物篩選、分離、計數(shù)及菌種保藏技術等方面,其中對微生物篩選方案制定的考查較多。 1.(2019·濟寧
13、模擬)下表表示某培育基的配方,下列敘述正確的是( ) 成分 蛋白胨 葡萄糖 K2HPO4 伊紅 美藍 蒸餾水 含量 10 g 10 g 2 g 0.4 g 0.065 g 1 000 mL A.從用途看,該培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基 B.培養(yǎng)基中屬于碳源的物質主要是葡萄糖,屬于氮源的物質是蛋白胨 C.該培養(yǎng)基沒有提供生長因子的物質 D.該培養(yǎng)基調節(jié)到合適的pH后就可以接種菌種使用 解析:選B。從用途看,該培養(yǎng)基中有伊紅和美藍,屬于鑒別培養(yǎng)基,A錯誤;微生物的營養(yǎng)物質主要包括氮源、碳源、水和無機鹽等,培養(yǎng)基中屬于碳源的物質主要是葡萄糖,屬于氮源的物質是蛋白胨,B
14、正確;生長因子主要包括維生素、氨基酸等,表格中的蛋白胨可以提供生長因子,C錯誤;該培養(yǎng)基調節(jié)到合適的pH經(jīng)滅菌后才可以接種使用,D錯誤。 2.下圖是微生物平板劃線示意圖,劃線的順序為1、2、3、4、5。下列相關敘述正確的是( ) A.在1、2、3、4、5區(qū)域中劃線前都要對接種環(huán)灼燒滅菌,灼燒滅菌后立即進行劃線 B.1和5劃線可以如圖所示,也可以相連在一起 C.在劃線操作結束后,要對接種環(huán)灼燒滅菌 D.在5區(qū)域中才可以得到單細胞菌落 解析:選C。接種前要灼燒接種環(huán),殺滅接種環(huán)上的殘留菌,待冷卻后再進行劃線,A錯誤;劃線時注意不要將最后一區(qū)即5區(qū)的劃線與第一區(qū)即1區(qū)相連,B錯誤;
15、在劃線操作結束時,要對接種環(huán)灼燒滅菌,以防止污染環(huán)境,C正確;5區(qū)域是最后一個區(qū)域,有可能在5區(qū)域獲得所需要的菌落,在4區(qū)域或其他區(qū)域也有可能得到所需要的菌落,D錯誤。 3.(不定項)(2020·山東省高三等級考模擬)生長圖形法是一種測定微生物營養(yǎng)需求的簡便方法。為探究某嗜熱菌所需生長因子的種類,研究小組把該菌的懸浮液與不含任何生長因子但含有其他必需營養(yǎng)物質的培養(yǎng)基混合后倒成平板,然后在平板上劃分數(shù)區(qū),將甲、乙、丙三種生長因子分別添加到不同區(qū)域,培養(yǎng)結果如圖所示,下列說法正確的是( ) A.倒成平板后直接培養(yǎng)可判斷有無污染 B.倒成平板后需要進行滅菌處理 C.圖示結果表明該菌需要
16、生長因子乙或丙 D.生長圖形法還可用于某些菌種的篩選 答案:AD 4.(不定項)漆酶屬于木質素降解酶類,在環(huán)境修復、農業(yè)生產(chǎn)等領域有著廣泛用途。下圖是分離、純化和保存漆酶菌株的過程,下列相關敘述正確的是( ) A.生活污水中含有大量微生物,是分離產(chǎn)漆酶菌株的首選樣品 B.選擇培養(yǎng)基中需要加入漆酶的底物,通過菌落特征挑出產(chǎn)漆酶的菌落 C.在涂布平板上長出的菌落,再通過劃線進一步純化 D.斜面培養(yǎng)基中含有大量營養(yǎng)物質,可在常溫下長期保存菌株 解析:選BC。漆酶降解木質素,則漆酶菌株多存在于木質素豐富的場所,生活污水中含有大量微生物,但不一定含有產(chǎn)漆酶的菌株,A錯誤;產(chǎn)漆酶菌株
17、可降解木質素,在選擇培養(yǎng)基中加入木質素可篩選產(chǎn)漆酶的菌株,篩選時可通過菌落特征挑出產(chǎn)漆酶的菌落,B正確;在涂布平板上長出的菌落,再通過劃線進一步純化,C正確;斜面培養(yǎng)基中含有大量營養(yǎng)物質,可在低溫下長期保存菌株,D錯誤。 5.據(jù)圖回答下列問題: (1)生牛奶在飲用前一般要經(jīng)過________(填具體方法)處理,以保證人體健康。 (2)培養(yǎng)微生物時必須進行無菌操作,實驗前所需的各種器材如培養(yǎng)皿等常用________法滅菌。 (3)牛奶是微生物生長的良好培養(yǎng)基,為檢測消毒前后牛奶中細菌含量的變化情況,依圖甲所示操作:用無菌吸管從錐形瓶中吸取1 mL生牛奶稀釋液移至盛有9 mL無菌水的試
18、管中,混合均勻,如此再重復2次后,得到的溶液稀釋度為________。 (4)配制的培養(yǎng)基在接種之前需進行無菌檢測,具體做法是_________________。 (5)圖乙中統(tǒng)計的菌落數(shù)比實際活菌數(shù)____________________________________,原因是 ________________________________________________________________________。 (6)從培養(yǎng)基的作用來看,圖丙所示的培養(yǎng)基稱為________,能起到分離微生物作用的原因是___________________________________
19、_____________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)牛奶常用巴氏消毒法進行消毒處理。(2)培養(yǎng)微生物過程中,吸管、培養(yǎng)皿等玻璃器皿常用干熱滅菌法進行滅菌。(3)由題圖可知,從錐形瓶中吸取1 mL生牛奶稀釋液移至盛有9 mL無菌水的試管中,稀釋了10倍,又重復了2次,因此得到的溶液稀釋度為103。(4)對配制的培養(yǎng)基在接種之前進行無菌檢測的常用方法是將未接種的培養(yǎng)基置于適宜條件下一段時間,如果沒有形成菌落說明滅
20、菌徹底,反之,有菌落生長則說明滅菌不徹底。(5)圖乙是通過稀釋涂布平板法接種得到的菌落,由于兩個或多個細胞連在一起時,平板上觀察到的只是一個菌落,因此統(tǒng)計的菌落數(shù)比實際活菌數(shù)要少。(6)圖丙用的是含尿素的培養(yǎng)基,只有能分解尿素的微生物才能生長,其他微生物因不能利用尿素而不能生長,因此含尿素的培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基。 答案:(1)巴氏消毒法 (2)干熱滅菌 (3)103 (4)將未接種的培養(yǎng)基置于適宜條件下一段時間,若沒有菌落形成,則未被污染 (5)少 當兩個或多個細胞連在一起時,平板上觀察到的只是一個菌落 (6)選擇培養(yǎng)基 這種培養(yǎng)基允許特定種類的微生物生長,同時抑制或阻止其他種類微生物生長
21、 6.塑料袋的自然分解需要20至1 000年不等,由此造成的“白色污染”早已成為地球公害。加拿大一名叫丹尼爾·伯德的高中生從土壤中找到了一類假單胞桿菌,能將聚乙烯塑料的降解過程縮短至3個月,而且分解產(chǎn)物只有水和二氧化碳,伯德也因此被譽為“塑料袋的克星”。下圖是伯德尋找聚乙烯降解菌的大致過程。請回答下列問題: (1)為避免雜菌污染培養(yǎng)物和環(huán)境,用于微生物培養(yǎng)的培養(yǎng)基接種前和完成實驗后都要進行________;接種時要在________旁操作。 (2)圖中的“土壤樣品”最可能取自________?!啊边^程表示對土壤懸浮液進行一系列的___________________________
22、_____________________________________________, 目的是使聚集在一起的微生物分散成單個細胞,從而能在Ⅰ號培養(yǎng)基表面形成單個________。 (3)Ⅰ號培養(yǎng)基采用的接種方法為_______________________________________。 Ⅰ號培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基,其作用是使目的菌能“脫穎而出”,為證明Ⅰ號培養(yǎng)基的作用,常用方法是_________________________________________________________ ____________________________________
23、____________________________________。 (4)使用Ⅱ號培養(yǎng)基的目的是使目的菌數(shù)目增多,培養(yǎng)基中必須包含水、無機鹽、________等基本營養(yǎng)成分。從物理性質來看,Ⅱ號培養(yǎng)基中不能添加________。 解析:(1)為避免雜菌污染培養(yǎng)物和環(huán)境,需將培養(yǎng)基在接種前和完成實驗后進行高壓蒸汽滅菌。接種時,為避免周圍空氣中的雜菌污染,操作需在酒精燈火焰旁進行。(2)據(jù)題可知,要尋找的目的菌是聚乙烯降解菌,聚乙烯塑料袋在垃圾場中較多,因此圖中的土壤樣品最可能來自垃圾場或其他塑料袋較多的地方。圖中“……”過程表示對土壤懸浮液進行一系列的濃度梯度稀釋,使聚集在一起的微生
24、物分散成單個細胞,接種到培養(yǎng)基上后能夠形成單個的菌落。(3)Ⅰ號培養(yǎng)基上菌落比較分散,因此采用的接種方法是稀釋涂布平板法。Ⅰ號培養(yǎng)基是用來篩選聚乙烯降解菌的,屬于選擇培養(yǎng)基。要證明選擇培養(yǎng)基的作用,常用的方法是將同種菌種接種到牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上進行比較。(4)使用Ⅱ號培養(yǎng)基是為了增加目的菌的數(shù)量,培養(yǎng)基中必須含水、無機鹽、氮源和碳源等基本營養(yǎng)成分。增加目的菌的數(shù)量需用液體培養(yǎng)基,因此該培養(yǎng)基中不能添加凝固劑(瓊脂)。 答案:(1)(高壓蒸汽)滅菌 酒精燈火焰 (2)垃圾場(答案合理即可) 濃度梯度稀釋 菌落 (3)稀釋涂布平板法 選擇 把相同菌種接種到牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中,并在相同且適宜的
25、條件下培養(yǎng),比較兩培養(yǎng)基上的菌落數(shù) (4)碳源、氮源 凝固劑(或瓊脂) 歸納微生物分離與計數(shù)中的5個“兩” (1)兩種無菌技術——消毒與滅菌。 (2)兩類培養(yǎng)基——選擇培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基。 (3)兩類純化菌種方法——平板劃線法、稀釋涂布平板法。 (4)兩種對照組——培養(yǎng)基制備是否合格;培養(yǎng)基是否起到“篩選”作用。 (5)微生物兩類計數(shù)方法——活菌計數(shù)法與顯微鏡直接計數(shù)法?!? 微專題2 傳統(tǒng)發(fā)酵技術 果酒、果醋和泡菜制作的比較 項目 內容 果酒和果 醋的制作 制作泡菜并檢測亞硝酸鹽含量 作用 菌種 果酒:酵母菌;果醋:醋酸菌 乳酸菌 原理
26、 (1)酵母菌在無氧條件下將葡萄糖轉化成乙醇; (2)醋酸菌在有氧條件下將乙醇轉化為醋酸 乳酸菌將糖轉化為乳酸 原料 選擇 新鮮葡萄(或蘋果等) 大白菜、花椰菜等新鮮干凈的蔬菜 實驗 流程 制作裝置 1.(不定項)(2017·高考江蘇卷)下圖是探究果酒與果醋發(fā)酵的裝置示意圖。下列相關敘述正確的是( ) A.改變通入氣體種類,可以研究呼吸作用類型對發(fā)酵的影響 B.果酒發(fā)酵中期通入氮氣,酵母菌將從有氧呼吸轉變?yōu)闊o氧呼吸 C.果醋的發(fā)酵周期與實驗設定的溫度密切相關 D.氣體入口與氣體出口可以交換使用 解析:選ABC。改變通入氣體的種類,例如分別
27、通入氮氣和氧氣,可研究無氧呼吸和有氧呼吸對發(fā)酵的影響,A項正確;果酒發(fā)酵中期通入氮氣,更利于創(chuàng)造無氧條件,酵母菌將從有氧呼吸轉變?yōu)闊o氧呼吸,B項正確;果醋發(fā)酵的菌種是醋酸菌,其生長的適宜溫度是30~35 ℃,溫度能影響醋酸菌的代謝,從而影響果醋的發(fā)酵周期,C項正確;氣體的入口必須伸入培養(yǎng)液中,氣體出口不能伸入培養(yǎng)液中,如果氣體的入口和出口交換,會導致發(fā)酵液噴出,D項錯誤。 2.(2018·高考海南卷)葡萄酒是葡萄汁經(jīng)酵母菌發(fā)酵而成的,釀制葡萄酒的兩個簡易裝置如圖所示。 回答下列問題: (1)試管中的X溶液有助于維持甲裝置瓶中的氣壓相對穩(wěn)定,與乙裝置相比,用甲裝置釀制葡萄酒的優(yōu)點是
28、____________________________________________ ________________________________________________________________________(答出兩點即可)。 (2)葡萄汁裝入甲裝置時,要留有約1/3的空間,這種做法的目的是________________________________________________________________________ _________________________________________________________________
29、_______(答出兩點即可)。 (3)某同學若用乙裝置進行發(fā)酵,并設置兩個不同處理組(乙A和乙B),乙A裝置中保留一定量的氧氣,乙B裝置中沒有氧氣。在其他條件相同且適宜的情況下,測得一段時間內乙A和乙B中酒精含量的變化趨勢及乙A中氧氣含量的變化趨勢如曲線圖所示。圖中曲線①、②、③依次表示 、 、 含量的變化趨勢。 (4)從細胞呼吸類型看,酵母菌屬于 生物;從同化作用的類型看,酵母菌屬于 (填“自養(yǎng)”或“異養(yǎng)”)生物。 解析:(1)乙裝置為密閉狀態(tài),為防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的二氧化碳導致裝置炸裂,要經(jīng)常
30、開蓋放氣,而放氣過程中可能導致雜菌污染。裝置甲中,發(fā)酵過程中產(chǎn)生的二氧化碳導入X溶液,不需要開蓋放氣,也就避免了因開蓋引起的雜菌污染。(2)甲裝置中留的約1/3的空間中,含有大量氧氣,可使酵母菌通過有氧呼吸大量增殖。酵母菌有氧呼吸、無氧呼吸均能產(chǎn)生二氧化碳,發(fā)酵過于旺盛會導致發(fā)酵裝置中汁液溢出,裝置留有空間,可防止汁液溢出。(3)由題圖可知,乙B裝置中,由于沒有氧氣,酵母菌從一開始就進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精,即曲線②為乙B裝置中的酒精的含量變化趨勢;乙A裝置中由于酵母菌有氧呼吸不斷消耗氧氣,氧氣的含量不斷下降,即曲線①為乙A裝置中的氧氣的含量變化趨勢;有氧呼吸減弱時,才開始進行無氧呼吸,即曲線③為
31、乙A裝置中的酒精的含量變化趨勢。(4)從細胞呼吸類型看,酵母菌既可進行無氧呼吸,也可進行有氧呼吸,屬于兼性厭氧型生物。從同化作用的類型看,酵母菌只能將外界的有機物轉化為自身的有機物,屬于異養(yǎng)型生物。 答案:(1)不需要開蓋放氣;避免了因開蓋引起的雜菌污染?。?)為酵母菌大量繁殖提供適量的氧氣;防止發(fā)酵旺盛時汁液溢出?。?)乙A裝置中的氧氣 乙B裝置中的酒精 乙A裝置中的酒精 (4)兼性厭氧型 異養(yǎng) 本部分屬于高考中的中頻考點,主要體現(xiàn)在果酒、果醋及泡菜制作技術、發(fā)酵條件控制,相關菌種特點等方面,對亞硝酸鹽測定及酶的應用也偶有考查。近年高考中本部分常與細胞結構、細胞呼吸、酒精檢測等進行綜
32、合考查,備考時應多加關注。 1.(2020·山東省高三等級考模擬)在實驗室中可利用酵母菌發(fā)酵的方式制作葡萄酒,下列說法正確的是( ?。? A.葡萄糖在酵母菌細胞的線粒體內被分解 B.制作葡萄酒時酵母菌先在有氧條件下大量增殖 C.制作過程中酵母菌始終處于堿性環(huán)境 D.酵母菌的發(fā)酵產(chǎn)物不會抑制自身的代謝活動 答案:B 2.(不定項)某研究性學習小組以櫻桃番茄為材料進行果酒、果醋發(fā)酵實驗。下列相關敘述正確的是( ?。? A.實驗中不需要接種酵母菌,但需要人工接種醋酸菌 B.先隔絕空氣進行果酒發(fā)酵后供氧進行果醋發(fā)酵 C.實驗中可通過控制發(fā)酵溫度防止雜菌污染 D.在進入果醋發(fā)酵前,
33、需要適當調節(jié)發(fā)酵液的pH等 解析:選BCD。本題制作原料是櫻桃番茄而不是葡萄,前者因果皮表面聚集的野生型酵母菌很少,實驗中需要人工接種酵母菌,制作果醋時,也需要人工接種醋酸菌,以保證醋酸發(fā)酵迅速進行,A錯誤;酵母菌產(chǎn)酒過程為無氧發(fā)酵,果醋發(fā)酵為需氧發(fā)酵,B正確;不同的微生物生長最適溫度、pH不同,實驗中可通過控制發(fā)酵溫度防止雜菌污染,進入果醋發(fā)酵前,需適當調節(jié)發(fā)酵液的pH等,C、D正確。 3.(不定項)下圖為蘋果酒的發(fā)酵裝置示意圖,下列敘述正確的是( ) A.發(fā)酵過程中酒精的產(chǎn)生速率越來越慢 B.集氣管中的氣體是酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生的CO2 C.發(fā)酵過程中酵母種群呈“J”型曲線增
34、長 D.若發(fā)酵液表面出現(xiàn)菌膜,最可能的原因是發(fā)酵瓶漏氣 解析:選AD。隨著發(fā)酵時間延長,酒精積累量越來越多,由于高濃度的酒精對酵母菌發(fā)酵起抑制作用,所以發(fā)酵后期酒精產(chǎn)生速率越來越慢,A正確;酵母菌發(fā)酵瓶需留1/3的空間,有少量空氣存在,因此集氣管中的CO2氣體由有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生,B錯誤;發(fā)酵過程中酵母菌受原料、代謝產(chǎn)物影響,其種群呈“S”型曲線增長,C錯誤;發(fā)酵液表面出現(xiàn)菌膜,應主要為醋酸菌,醋酸菌為好氧菌,因此可推測出現(xiàn)的原因是發(fā)酵瓶漏氣,D正確。 4.回答下列有關傳統(tǒng)發(fā)酵技術的問題: (1)在利用果汁制作果酒時,從微生物培養(yǎng)的角度分析,果汁能夠為制作果酒所用的酵母菌提供水、無
35、機鹽、 。在利用葡萄糖溶液制作果酒時,需對葡萄糖溶液的濃度進行調整,目的是__________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在利用果酒制作果醋時,醋酸菌將酒精轉變?yōu)榇姿岬耐緩绞莀_________________。 制作果醋時
36、應持續(xù)通入無菌空氣,其原因是________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在腌制泡菜時,要定期測定亞硝酸鹽含量,一般采用比色法進行測定,測定時將待測溶液與 的顏色進行比較,并估算出亞硝酸鹽含量,在進行待測液的取樣后要 ,防止泡菜被污染。 解析:(1)制作果酒時,所用果汁相當于酵母菌的培養(yǎng)基,因此果汁能夠為酵母菌的生長提供水、碳源、氮源和無機鹽等。在利用葡萄糖溶液制作果酒時,葡萄糖的濃度也不能太高,否則酵
37、母菌不能正常生長或失水死亡;葡萄糖的濃度不能太低,否則不能滿足酵母菌發(fā)酵對葡萄糖的需要。(2)果醋發(fā)酵時需要醋酸菌,當缺少糖源時,醋酸菌可以將酒精變?yōu)橐胰?,再將乙醛變?yōu)榇姿?。醋酸菌為好氧型細菌,故制作果醋時,氣體入口應持續(xù)通入無菌空氣。(3)在腌制泡菜的過程中,測定亞硝酸鹽含量的方法是比色法,即在鹽酸酸化條件下,亞硝酸鹽與對氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應后,與N-1-萘基乙二胺鹽酸鹽結合形成玫瑰紅色染料,將顯色反應后的樣品與已知濃度的標準顯色液進行目測比較,估算泡菜中亞硝酸鹽含量。在進行待測液取樣時要用洗凈的筷子或小匙,取樣后迅速封壇,防止泡菜被污染。 答案:(1)碳源和氮源 避免葡萄糖的濃度過高
38、,影響酵母菌正常生長或引起酵母菌失水死亡,同時又能滿足酵母菌發(fā)酵對葡萄糖的需要?。?)先將酒精變?yōu)橐胰?,再將乙醛變?yōu)榇姿帷〈姿峋鸀楹醚跣图毦。?)標準顯色液 迅速封壇 微生物發(fā)酵過程中滅菌措施的分析 微生物發(fā)酵過程應該從原料、裝置和實驗過程三個層次進行無菌操作。以果酒與果醋制作中原料的消毒為例: (1)榨汁前葡萄應先沖洗再去枝梗,因為若先去枝梗則會使一些微生物侵入果實內部,影響果酒的制作; (2)體積分數(shù)為70%的酒精殺菌效果最強,若酒精濃度過低,殺菌效果弱,而濃度過高,又會使菌體表面蛋白質凝固形成一層保護膜,乙醇分子不能滲入其中,從而使殺菌效果受到影響。
39、 [強化練習·知能提升] 1.(2019·臨沂高三模擬)取9個潔凈培養(yǎng)皿,均分為三組(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),各組分別加入等量的不同培養(yǎng)基,每個平板均接種0.1 mL大腸桿菌菌液,37 ℃培養(yǎng)36小時后,統(tǒng)計菌落數(shù)(見表),以下相關敘述錯誤的是( ?。? 組別 培養(yǎng)基 各平板的菌落數(shù) 1 2 3 Ⅰ 瓊脂、C6H12O6、NH4NO3 30 31 27 Ⅱ 瓊脂、C6H12O6、NH4NO3、維生素 169 178 193 Ⅲ 瓊脂、NH4NO3、維生素 0 0 1 A.Ⅰ組和Ⅱ組說明維生素可以促進大腸桿菌生長繁殖 B.Ⅱ組和Ⅲ組說明大腸桿菌正常生
40、長需要葡萄糖 C.三組實驗均采用了稀釋涂布平板法,以便菌落計數(shù) D.三組實驗所使用的培養(yǎng)基均需62 ℃、30 min滅菌 解析:選D。Ⅰ組和Ⅱ組培養(yǎng)基成分的差異是有無維生素,結果可以說明維生素可以促進大腸桿菌的生長繁殖,A正確;Ⅱ組和Ⅲ組的差異是有無葡萄糖,結果說明,沒有葡萄糖大腸桿菌不能正常生長,B正確;采用稀釋涂布平板法接種大腸桿菌便于菌落計數(shù),C正確;對培養(yǎng)基加熱到62 ℃不能徹底滅菌,應采用高壓蒸汽滅菌法滅菌,D錯誤。 2.(2019·山東濰坊調研)下列有關使用高壓蒸汽滅菌鍋的操作,錯誤的是( ?。? A.加水時,水面應與三角擱架平齊 B.加蓋時,將排氣軟管插入內層滅菌桶的排
41、氣槽內 C.加熱時,待冷空氣完全排盡后關上排氣閥 D.切斷電源后,打開排氣閥使壓力表降到零后開蓋 解析:選D。在使用高壓蒸汽滅菌鍋滅菌時,加水時,水面應與三角擱架平齊,A正確;加蓋時,應該將排氣軟管插入內層滅菌桶的排氣槽內,B正確;加熱時,應該等冷空氣完全排盡后再關上排氣閥,C正確;切斷電源后,應該等壓力表降到零后再打開排氣閥并開蓋,D錯誤。 3.下列關于“檢測土壤中細菌總數(shù)”實驗操作的敘述,錯誤的是 ( ?。? A.用蒸餾水配制牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基,經(jīng)高溫、高壓滅菌后倒平板 B.取104、105、106倍的土壤稀釋液和無菌水各0.1 mL,分別涂布于各組平板上 C.將實驗組和對照組
42、平板倒置,37 ℃恒溫培養(yǎng)24~48小時 D.確定對照組無菌后,選擇菌落數(shù)在300以上的實驗組平板進行計數(shù) 解析:選D。首先要進行培養(yǎng)基的制備,用蒸餾水配制牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基,經(jīng)高溫、高壓滅菌后倒平板,A正確;取104、105、106倍的土壤稀釋液和無菌水各0.1 mL,分別涂布于各組平板上,B正確;將實驗組和對照組平板倒置,37 ℃恒溫培養(yǎng)24~48小時,C正確;確定對照組無菌后,選擇菌落數(shù)在30~300的實驗組平板進行計數(shù),求其平均值,再通過計算得出土壤中細菌總數(shù),D錯誤。 4.(2019·濟南高三模擬)下圖所示的裝置可用于生物技術實踐的相關實驗,下列有關敘述錯誤的是( ?。?
43、A.乙裝置可先用于果酒的制作,后用于果醋的制作 B.利用裝置甲制作泡菜時,應按照清水與鹽的質量比為4∶1的比例配制鹽水 C.用裝置乙制作果酒時溫度應控制在30 ℃左右,制作果醋時應適當降溫 D.裝置乙的排氣口通過一個長而彎曲的膠管,可防止空氣中微生物的污染 解析:選C。乙裝置可先用于果酒的制作,后用于果醋的制作,先密封后通入空氣,A正確;利用裝置甲制作泡菜時,應按照清水與鹽的質量比為4∶1的比例配制鹽水,B正確;用裝置乙制作果酒時溫度應控制在18~25 ℃,制作果醋時溫度為30~35 ℃,制作果醋時應適當升溫,C錯誤;裝置乙的排氣口通過一個長而彎曲的膠管,排出果酒制備時產(chǎn)生的二氧化碳,
44、而且能防止空氣中微生物的污染,D正確。 5.(不定項)下列有關實驗操作流程的敘述,錯誤的是( ?。? A.制備牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基的操作順序為計算→稱量→溶化→倒平板→滅菌 B.在制作果醋的過程中,要將溫度嚴格控制在30~35 ℃,時間控制在7~8 d左右 C.在泡菜的制作過程中要保證泡菜壇內乳酸菌發(fā)酵所需的有氧環(huán)境 D.果酒制作的實驗流程是挑選葡萄→沖洗→榨汁→酒精發(fā)酵→果酒 解析:選AC。制備牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基的操作順序為計算→稱量→溶化→滅菌→倒平板,A錯誤;在制作果醋的過程中,要將溫度嚴格控制在30~35 ℃,時間控制在7~8 d左右,B正確;在制作泡菜時,應向泡菜壇蓋
45、邊沿的水槽中注滿水,以保證壇內乳酸菌發(fā)酵所需的無氧環(huán)境,C錯誤;果酒制作的實驗流程是挑選葡萄→沖洗→榨汁→酒精發(fā)酵→果酒,D正確。 6.(不定項)關于微生物的實驗室培養(yǎng),下列敘述正確的是( ?。? A.為避免污染,實驗操作應在酒精燈火焰上進行 B.瓊脂是從紅藻中提取的多糖,在配制培養(yǎng)基中用作凝固劑 C.接種環(huán)、接種針、試管口等常使用灼燒滅菌法 D.試管、燒杯、培養(yǎng)基等可以用高壓蒸汽滅菌法滅菌 解析:選BCD。為避免污染,實驗操作應在酒精燈火焰附近進行,A錯誤;瓊脂在配制培養(yǎng)基中用作凝固劑,它是從紅藻中提取的一種多糖,B正確;常用的滅菌方法有灼燒滅菌、干熱滅菌和高壓蒸汽滅菌法,接種環(huán)、
46、接種針、試管口等常使用灼燒滅菌法,C正確;培養(yǎng)基一般采用高壓蒸汽滅菌法滅菌,試管、燒杯等也可采用高壓蒸汽滅菌法滅菌,D正確。 7.楊梅是某地特色水果之一,某工廠對其深加工,進行了楊梅酒和楊梅醋的研制。請根據(jù)所學知識回答下列問題: (1)在制備楊梅酒過程中,需要控制的發(fā)酵溫度為 。發(fā)酵罐頂上彎管中常需要加水,其主要目的是 。發(fā)酵一定時間后,觀察到 ,說明發(fā)酵基本完畢。 (2)在制備楊梅醋過程中,發(fā)酵罐內需要先填充經(jīng) 處理的木材刨花,然后加入含 菌的培養(yǎng)液,加木材刨花的目的是 ?。辉僮尠l(fā)酵完畢的楊梅酒流入發(fā)酵罐進行楊梅醋發(fā)酵,楊
47、梅醋的pH可通過 來調節(jié)。 (3)若發(fā)酵好的楊梅酒全部制成楊梅醋,則發(fā)酵制醋過程中CO2的產(chǎn)生量 。 A.是釀酒過程的兩倍 B.與釀酒過程的相等 C.是釀酒過程的一半 D.幾乎為零 解析:(1)進行酒精發(fā)酵時一般將溫度控制在18~25 ℃,酒精發(fā)酵的條件是無氧環(huán)境,因此在發(fā)酵罐頂上彎管中常需要加水,以創(chuàng)造無氧環(huán)境。因為酒精發(fā)酵過程中有二氧化碳產(chǎn)生,所以發(fā)酵一定時間后,觀察到發(fā)酵罐內液面不再有氣泡冒出,說明發(fā)酵基本完畢。(2)在制備楊梅醋過程中,發(fā)酵罐內填充的木材刨花應進行滅菌處理,醋酸發(fā)酵需要醋酸菌,因此發(fā)酵罐內需要加入含醋酸菌的培養(yǎng)液。加木材刨花的目的是使醋酸
48、菌附著在刨花上,能使細菌充分接觸反應物。讓發(fā)酵完畢的楊梅酒流入發(fā)酵罐進行楊梅醋發(fā)酵,可通過控制楊梅酒的流速來調節(jié)楊梅醋的pH。(3)由果酒到果醋的反應過程中無二氧化碳氣體產(chǎn)生,因此發(fā)酵制醋過程中CO2的產(chǎn)生量幾乎為零。 答案:(1)18~25 ℃ 防止空氣進入 發(fā)酵罐內液面不再有氣泡冒出?。?)滅菌 醋酸 使該菌附著在刨花上(使該菌充分接觸反應物) 控制楊梅酒的流速?。?)D 8.食品安全國家標準GB 4789.40-2016是奶粉中可能含有的細菌克羅諾桿菌屬(阪崎腸桿菌)的檢測標準,其流程如下,請回答下列問題: (1)①過程中的BPW培養(yǎng)基為 ?。ㄌ睢肮腆w”“液體”或“半固體
49、”)培養(yǎng)基。 (2)②過程選擇培養(yǎng)時,mLST-Vm培養(yǎng)基中添加的萬古霉素是一種抗生素,分析可得,克羅諾桿菌屬對該抗生素 ?。ㄌ睢懊舾小被颉安幻舾小保? (3)由于②過程的培養(yǎng)產(chǎn)物細菌濃度未知,為避免對其進行稀釋的工作,從②轉移至③培養(yǎng)時,需采用的接種方法為 。③過程所需的顯色培養(yǎng)基在制備時的次序是 。 A.調節(jié)pH B.稱量藥品 C.溶化 D.倒平板 E.滅菌 (4)克羅諾桿菌屬能產(chǎn)生黃色素,積累到一定量的時候,可使整個菌落呈現(xiàn)黃色,據(jù)此,除注釋中的成分外,TSA培養(yǎng)基中還應包含 。 (5)食品安全關系每個人的生命,對一種細菌的鑒定程序也相當嚴格
50、。在上述檢驗程序中,步驟 ?。ㄌ钚蛱枺肆_諾桿菌屬具有一定的選擇或鑒定作用。 解析:(1)①過程中的BPW培養(yǎng)基為液體培養(yǎng)基。 (2)②過程選擇培養(yǎng)時,mLST-Vm培養(yǎng)基中添加的萬古霉素是一種抗生素,分析可得,克羅諾桿菌屬對該抗生素不敏感。 (3)由于②過程的培養(yǎng)產(chǎn)物細菌濃度未知,為避免對其進行稀釋的工作,從②轉移至③培養(yǎng)時,需采用的接種方法為劃線(接種)法。③過程所需的顯色培養(yǎng)基在制備時的次序是:B.稱量藥品、C.溶化、A.調節(jié)pH、E.滅菌、D.倒平板。 (4)克羅諾桿菌屬能產(chǎn)生黃色素,積累到一定量的時候,可使整個菌落呈現(xiàn)黃色,形成菌落需配制固體培養(yǎng)基,據(jù)此,除注釋中的成分外,TSA培養(yǎng)基中還應包含瓊脂。 (5)食品安全關系每個人的生命,對一種細菌的鑒定程序也相當嚴格。在上述檢驗程序中,步驟②③④⑤對克羅諾桿菌屬具有一定的選擇或鑒定作用。 答案:(1)液體 (2)不敏感 (3)劃線(接種)法 BCAED (4)瓊脂 (5)②③④⑤ 17
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