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1、專題20微生物的利用、酶的應用,特色梳理,題型演練,選考提升,微生物的培養(yǎng)與利用 1.培養(yǎng)基及無菌技術 (1)微生物對培養(yǎng)基的需求,,,,,,,,特色梳理,題型演練,選考提升,(2)常見無菌操作 對于培養(yǎng)皿、試管、三角瓶、鑷子等常采用高壓蒸汽滅菌法滅菌。 對于不能加熱滅菌的化合物,如尿素等,只能用G6玻璃砂漏斗過濾。 實驗操作過程中,一般采用灼燒對接種環(huán)和玻璃刮刀進行滅菌。 為避免周圍環(huán)境中微生物的污染,實驗操作應在酒精燈火焰旁進行。,,,,,特色梳理,題型演練,選考提升,2.微生物分離方法比較,,,,特色梳理,題型演練,選考提升,特色梳理,題型演練,選考提升,3.大腸桿菌(微生物)的培養(yǎng)與分

2、離操作 (1)原理:接種在LB液體培養(yǎng)基中使其快速分裂增殖;將待檢測微生物樣品通過劃線分離或涂布分離法接種在LB固體培養(yǎng)基上,樣品中的每一個細胞或孢子都可以生長繁殖形成單個菌落。 (2)流程,,,,,,特色梳理,題型演練,選考提升,4.分離以尿素為氮源的微生物 (1)實驗原理 篩選以尿素為氮源的微生物,使用以尿素為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。 有些細菌含有的脲酶能通過降解尿素作為其生長的氮源。 細菌含有的脲酶能將尿素分解成氨,使培養(yǎng)基的堿性增強,pH升高,從而使加入酚紅指示劑的培養(yǎng)基變紅。,,,,,特色梳理,題型演練,選考提升,(2)操作步驟,,,,,特色梳理,題型演練,選考提升,題型 微生

3、物培養(yǎng)的基本操作 典例精析常見的釀酒酵母只能利用葡萄糖而不能利用木糖來進行酒精發(fā)酵,而自然界中某些酵母菌能分解木糖產生酒精,但是對酒精的耐受能力差。科學家利用基因工程培育了能利用這兩種糖進行發(fā)酵且對酒精耐受能力強的釀酒酵母。請分析回答下列問題。 (1)制備酵母菌培養(yǎng)基要進行倒平板操作,待平板冷凝后,要將平板倒置,其主要原因是。,特色梳理,題型演練,選考提升,(2)取從自然界中采集的葡萄,用無菌水將葡萄皮上的微生物沖洗到無菌的三角瓶中,然后按圖甲所示過程進行酵母菌的純化培養(yǎng)。,特色梳理,題型演練,選考提升,圖乙是經過圖甲過程A純化培養(yǎng)的結果,在培養(yǎng)基上接種時劃線的順序依次是。 A.B. C.D.

4、 接種環(huán)通過灼燒滅菌,完成圖中劃線操作,共需灼燒接種環(huán)次。 A.1次B.2次 C.3次D.4次 研究者在圖甲過程C的操作培養(yǎng)過程中,得到了一個經培養(yǎng)后菌落分布如圖丙所示的平板,推測接種時可能的操作失誤是。 (3)將培養(yǎng)基上的酵母菌菌株轉接到僅以為碳源的培養(yǎng)基中,無氧條件下培養(yǎng)一周后,有些酵母菌死亡,說明這些酵母菌不能利用木糖發(fā)酵。,特色梳理,題型演練,選考提升,(4)將目的基因連接到具有尿嘧啶合成酶基因作為標記基因的質粒上,然后將所得的重組質粒導入酵母菌時,應選擇缺乏 能力的釀酒酵母作為受體菌。 (5)將經上述流程培育獲得的轉基因釀酒酵母接種在含的培養(yǎng)基中進行酒精發(fā)酵能力測試。隨著發(fā)酵的持續(xù)進

5、行,若該釀酒酵母能夠存活,說明它能,即說明所需菌株培育成功。,答案:(1)防止皿蓋上的冷凝水落入培養(yǎng)基造成污染(2)BD涂布不均勻(3)木糖(4)尿嘧啶合成(5)葡萄糖和木糖利用葡萄糖和木糖產生酒精,且對酒精的耐受能量強(合理即可),特色梳理,題型演練,選考提升,解析:(1)倒平板操作時,需對冷凝后的平板倒置,主要原因是防止皿蓋上的冷凝水落入培養(yǎng)基造成污染。(2)分析圖示可知,圖乙分離方式為劃線分離,劃線分離的基本原理是在劃線的過程中,隨著接種環(huán)上的菌液逐漸減少,劃線最后部分的細菌間距離加大。因此,接種越靠前的區(qū)域,菌落越密集,反之稀疏,故在培養(yǎng)基上接種時劃線的順序依次是。接種環(huán)每次劃線之前均

6、需要灼燒,由圖示3個區(qū)域的菌落可知,接種環(huán)劃線3次,由于接種結束之后還要對接種環(huán)進行灼燒,以殺死接種環(huán)上殘留的菌種,故可知接種環(huán)總共灼燒4次。圖丙中,菌落密度適宜,說明菌液稀釋程度適宜,但是菌落未均勻分布在培養(yǎng)基上,推測可能是接種時涂布不均勻造成的。(3)題干要求篩選能夠分解木糖產生酒精的酵母菌,故該培養(yǎng)基要以木糖為唯一碳源。,特色梳理,題型演練,選考提升,(4)由題意知,目的基因連接到具有尿嘧啶合成酶基因作為標記基因的質粒上,即接受該重組質粒的酵母菌可以合成尿嘧啶合成酶,合成尿嘧啶,因此應選擇缺乏尿嘧啶合成能力的釀酒酵母作為受體菌。(5)將獲得的轉基因釀酒酵母接種在含葡萄糖和木糖的培養(yǎng)基中進

7、行酒精發(fā)酵能力測試。隨著發(fā)酵的持續(xù)進行,若該釀酒酵母能夠存活,說明它能利用葡萄糖和木糖產生酒精,且對酒精的耐受能量強,即說明所需菌株培育成功。,特色梳理,題型演練,選考提升,易錯點撥(1)若配制的培養(yǎng)基中有葡萄糖,為防止葡萄糖分解碳化,一般要用500 g/cm2壓力(90 以上)滅菌30 min;不能加熱滅菌的化合物,如尿素等,只能用G6玻璃砂漏斗過濾。 (2)使用高壓鍋滅菌,計時時間不是高壓鍋通電后,而是有壓力后開始計時滅菌15min;滅菌結束,不是滅菌鍋壓強降為0停止,而是與大氣壓相同時打開鍋蓋。 (3)對于培養(yǎng)基pH的調節(jié),需在滅菌之前。 (4)使用涂布分離法時,首先將目的菌液進行梯度稀

8、釋,通常稀釋105107倍,每個濃度梯度下做三個培養(yǎng)皿,通常每個培養(yǎng)皿中有20個以內的單菌落最為合適。 (5)涂布分離時,由于菌體的疊加以及操作過程中菌體的死亡,因此,稀釋涂布后統(tǒng)計菌落數往往比活菌的實際數目低。 除玻璃刮刀上的酒精,以防止酒精對培養(yǎng)皿中微生物的傷害。,特色梳理,題型演練,選考提升,(6)玻璃刮刀未用時保存在70%酒精中,用時需放在酒精燈火焰上灼燒,主要目的是消除玻璃刮刀上的酒精,以防止酒精對培養(yǎng)皿中微生物的傷害。,特色梳理,題型演練,選考提升,【熱點變式】回答與微生物分離有關的問題。 由于酵母菌直接利用淀粉的能力很弱,有人將地衣芽孢桿菌的-淀粉酶基因轉入酵母菌中經篩選得到了可

9、高效利用淀粉的工程酵母菌菌種(過程如圖甲所示)?；卮鹣铝袉栴}。,特色梳理,題型演練,選考提升,(1)圖甲中,過程需要的酶有。為達到篩選目的,平板內的固體培養(yǎng)基應以作為唯一碳源。過程需要重復幾次,目的是進一步篩選純化獲得。 (2)某同學嘗試過程的操作,其中一個平板經培養(yǎng)后的菌落分布如圖乙所示。該同學的接種方法是;推測該同學接種時可能的操作失誤是。 (3)上述工程酵母菌培養(yǎng)過程中,有關操作正確的是。 A.玻璃刮刀和接種環(huán)一樣,只需灼燒滅菌 B.培養(yǎng)基分裝到培養(yǎng)皿后進行滅菌 C.倒平板和取菌液都必須在酒精燈火焰旁進行 D.獲得的菌種如果需要保存,可置于37 恒溫保存,特色梳理,題型演練,選考提升,答

10、案:(1)限制性核酸內切酶、DNA連接酶淀粉分解淀粉能力強的酵母菌 (2)涂布分離法涂布不均勻 (3)C,特色梳理,題型演練,選考提升,解析:(1)圖甲中過程表示基因表達載體的構建,該過程先要用同種限制性核酸內切酶切割含有目的基因的外源DNA分子和質粒,再用DNA連接酶將目的基因和載體連接起來形成重組質粒。普通酵母菌直接利用淀粉的能力很弱,而工程酵母菌可以高效利用淀粉,所以用以淀粉為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基可以分離出工程酵母菌。過程重復幾次的目的是純化獲得分解淀粉能力強的酵母菌。 (2)由圖乙可知,該同學采用的是涂布分離法,但菌落比較集中,沒有很好的分散開來,可能是涂布不均勻導致的。 (3)玻璃刮

11、刀需先用70%的酒精消毒,然后再灼燒滅菌;培養(yǎng)基先進行滅菌后分裝到培養(yǎng)皿;倒平板和取菌液都必須在酒精燈火焰旁進行;獲得的菌種如果需要保存,若臨時保存則置于4 溫度下保持,若長期保存則置于-20 溫度下保存。,特色梳理,題型演練,選考提升,微生物培養(yǎng)所需技巧總結 (1)滅菌方式歸納,特色梳理,題型演練,選考提升,特色梳理,題型演練,選考提升,(2)劃線分離與涂布分離應用,特色梳理,題型演練,選考提升,(3)接種環(huán)的灼燒,特色梳理,題型演練,選考提升,特別說明第一次劃線及每次劃線之前都需要灼燒接種環(huán)。 灼燒的接種環(huán),待其冷卻后才能伸入菌液,以免溫度太高殺死菌種。 劃線時,只能蘸取一次菌液,每次劃線

12、以上次的末端為起點,劃線最后一個區(qū)不要與第一個區(qū)相連。 (4)凝固劑的選擇 瓊脂:未被純化的混合物,主要成分為瓊脂糖和瓊脂果膠,還含有少量的含氮化合物,及其他有機雜質和不溶性雜質。 瓊脂糖:純化物質,不含有含氮化合物。 (5)檢測培養(yǎng)基滅菌是否徹底的技巧 將未接種的培養(yǎng)基放在適宜溫度下培養(yǎng)一段時間后觀察是否有菌落生長,若培養(yǎng)基中出現菌落,說明培養(yǎng)基滅菌不徹底或被污染,反之說明培養(yǎng)基滅菌徹底。,特色梳理,題型演練,選考提升,酶的應用 1.果膠及果膠酶 關于果膠的兩點說明:果膠的作用:粘合細胞;果膠的鑒別方式:果膠不溶于乙醇,滴加95%乙醇出現沉淀。,,,,,,,特色梳理,題型演練,選考提升,2.

13、固定化酶的制作原理與方法,,特色梳理,題型演練,選考提升,3.-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測,,,特色梳理,題型演練,選考提升,題型一 果汁中的果膠和果膠酶 典例精析1(2016浙江4月選考,32節(jié)選)請回答與“果汁中的果膠和果膠酶”實驗有關的問題。 (1)果膠是細胞壁的重要組成成分,其化學本質是(A.蛋白質B.脂質C.核酸D.多糖)。它在細胞壁的形成過程中的主要作用是將相鄰的細胞在一起。 (2)制取果汁時,先用果膠酶將果膠分解成和半乳糖醛酸甲酯等物質,再用酶處理,可得到比較澄清的果汁。用適量且濃度適宜的上述兩種酶處理時,果汁的出汁率、澄清度與酶的高低呈正相關。 (3)由于果膠不溶于乙醇

14、,故可用乙醇對果膠粗提物(經酶處理后的混合物)進行處理,從而得到干制品。,特色梳理,題型演練,選考提升,答案:(1)D粘合(2)半乳糖醛酸果膠甲酯活性(3)脫水(沉淀),易錯點撥(1)果膠酶不是一種酶,而是一類酶的總稱,包括果膠酶、果膠甲酯酶等。 (2)制備果汁時,果膠酶的活性可以通過果汁的出汁率和澄清度反映出來;而果汁的澄清度或出汁率的高低與果膠酶的活性或數量有關。 (3)果膠不溶于乙醇,可以利用無水乙醇制備果膠沉淀物然后將其烘干后,用于各種生產實踐,如一些黏合劑等。,特色梳理,題型演練,選考提升,題型二 固定化酶技術及實踐應用 典例精析2酶經過固定化后,不僅能提高酶的穩(wěn)定性,而且容易與產物

15、分開,具有可反復使用等優(yōu)點。下圖為利用枯草桿菌生產-淀粉酶及酶固定化實驗流程圖,回答有關問題。,(1)篩選高表達菌株的最簡便方法之一是。一般通過、兩種手段實現。篩選出的菌株在發(fā)酵生產之前還需利用培養(yǎng)基進行擴大培養(yǎng)。 (2)利用物理或化學的方法將-淀粉酶固定在的介質上成為固定化酶。,特色梳理,題型演練,選考提升,(3)上圖是實驗室中-淀粉酶的固定化裝置示意圖。實驗過程涉及兩次蒸餾水洗滌反應柱的操作,所用的蒸餾水體積為裝填體積的,第二次洗滌的目的是除去。,特色梳理,題型演練,選考提升,(4)若上圖中的液體X為淀粉溶液,從反應柱下端接取少量流出液進行KI-I2顏色測試,結果未呈現紅色。下列有關此現象

16、的解釋錯誤的是() A. 反應柱中沒有-淀粉酶被固定 B. 流速過快淀粉未被水解 C. 接取的流出液是蒸餾水 D. 流速過慢淀粉被水解成葡萄糖,答案:(1)單菌落分離劃線分離(稀釋)涂布分離液體(2)非水溶性(3)10倍殘留的淀粉溶液(4)D,特色梳理,題型演練,選考提升,技巧點撥-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測實驗中兩次洗滌固定化酶柱目的,特色梳理,題型演練,選考提升,【熱點變式】(2018浙江4月選考,32節(jié)選)回答與果膠、淀粉等提取和利用有關的問題。 某植物富含有果膠、淀粉、蛋白質和纖維素成分。某小組開展了該植物綜合利用的研究。 (1)果膠提取工藝研究結果表明,原料先經過一段時間沸水

17、漂洗的果膠得率(提取得到的果膠占原料質量的百分率)顯著高于常溫水漂洗的果膠得率,最主要原因是沸水漂洗(A.有助于清洗雜質和去除可溶性糖B.使植物組織變得松散C.使有關酶失活D.有利于細胞破裂和原料粉碎制漿)。 (2)在淀粉分離生產工藝研究中,為促進淀粉絮凝沉降,添加生物絮凝劑(乳酸菌菌液),其菌株起重要作用。為了消除絮凝劑中的雜菌,通常將生產上使用的菌液,采用,進行單菌落分離,然后將其,并進行特性鑒定,篩選得到純的菌株。,特色梳理,題型演練,選考提升,(3)在用以上提取過果膠和淀粉后的剩渣加工飲料工藝研究中,將剩渣制成的汁液經蛋白酶和纖維素酶徹底酶解處理后,發(fā)現仍存在渾濁和沉淀問題?？商砑邮构?/p>

18、膠徹底分解成半乳糖醛酸,再添加,以解決汁液渾濁和沉淀問題。 (4)在建立和優(yōu)化固定化酶反應器連續(xù)生產工藝研究中,通常要分析汁液中各種成分的濃度和所用酶的活性,然后主要優(yōu)化各固定化酶反應器中的(答出2點即可)、反應pH和酶反應時間等因素。其中,酶反應時間可通過來調節(jié)。,答案:(1)C(2)劃線分離法(或涂布分離法)擴大培養(yǎng)(3)果膠酶和果膠甲酯酶淀粉酶使淀粉分解(4)固定化酶的量、反應液溫度控制反應器液體流量(或體積),特色梳理,題型演練,選考提升,解析:(1)植物體中存在果膠酶,果膠酶能催化果膠的水解,沸水漂洗后會使果膠酶失去活性,所以先經過一段時間沸水漂洗的果膠得率(提取得到的果膠占原料質量

19、的百分率)顯著高于常溫水漂洗的果膠得率。 (2)純化菌種常使用劃線分離法或涂布分離法,通過擴大培養(yǎng)進行特性鑒定,篩選得到純的菌株。 (3)果膠酶和果膠甲酯酶能使果膠徹底分解成半乳糖醛酸,淀粉在水中溶解度比較小,也是造成汁液渾濁的原因,所以可用淀粉酶催化淀粉的水解。 (4)本題考查連續(xù)生產工藝,反應器中底物的量、酶制劑的量、反應液的溫度、反應液的pH、反應時間等都會影響產物的生成率。單位時間內流經反應器的液體流量大,反應時間就短,反之則長。,特色梳理,題型演練,選考提升,1.果汁中果膠和果膠酶實驗的注意事項 (1)探究果膠酶的用量是建立在探究最適溫度和pH對果膠酶活性影響的基礎之上的。此時,研究的變量是果膠酶的用量,其他因素都應保持不變。 (2)實驗時可以配制不同濃度的果膠酶溶液,也可以只配制一種濃度的果膠酶溶液,然后使用不同的體積即可。需要注意的是,反應液的pH必須相同,否則將影響實驗結果的準確性。 (3)果膠不溶于乙醇,故用酒精沉淀法制取果膠。果膠酶和果膠甲酯酶可水解果膠,瓦解植物的細胞壁和胞間層。有些微生物,如黑曲霉、蘋果青霉等都可用于生產果膠酶。在果汁生產中應用果膠酶可以提高出汁率(果汁量)和澄清度。,特色梳理,題型演練,選考提升,2.固定化酶和直接使用酶比較,