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專題13　生物技術實踐 (45分鐘　100分) 1.(9分)(新題預測)在《魅力中國城》初賽競演的“城市味道”環(huán)節(jié)中,黔東南以家鄉(xiāng)的味道為主題,通過酸湯魚、五彩姐妹飯等十幾道特色農家菜,展示了黔東南州最具特色的城市美食,回答下列問題。 (1)“酸湯”是通過天然發(fā)酵而成,參與該發(fā)酵過程的主要微生物是________。 (2)制作酸湯常用到煮沸的水和米湯,將水煮沸的目的是__________________,米湯相當于液體培養(yǎng)基,可以為微生物提供水和________________等營養(yǎng)物質。 (3)酸湯發(fā)酵初期,亞硝酸鹽的含量逐漸增加,亞硝酸鹽在________________和一定的微生物作用等特定條件下,才會轉變成________________(致癌物)。 (4)出壇后的酸湯,若不及時食用,一段時間后會在其表面出現一層白膜,這是________(填微生物)繁殖引起的,與進行酸湯發(fā)酵的主要微生物相比,該微生物在結構上的最主要區(qū)別是________________。 (5)在酸湯制作時,密封之前向發(fā)酵液中加入少許優(yōu)質的酸湯母液,這樣做有什么好處?___________________________________________________________ _________________________________________________________。 【解析】(1)酸湯是通過乳酸菌的無氧呼吸(發(fā)酵)形成的。 (2)制作酸湯時,將水煮沸的目的是除去水中的氧氣并消毒;米湯相當于乳酸菌的液體培養(yǎng)基,可以為其提供水、無機鹽、碳源、氮源等營養(yǎng)物質。 (3)亞硝酸鹽在適宜的pH、溫度和一定的微生物作用等特定條件下,會轉變成亞硝胺。 (4)酸湯表面氧氣含量高,因此其表面出現的一層白膜是酵母菌;與原核生物乳酸菌相比,酵母菌是真核生物,具有核膜包被的成形的細胞核。 (5)在酸湯制作時,密封之前向發(fā)酵液中加入少許優(yōu)質的酸湯母液,以提供優(yōu)質菌種。 答案:(1)乳酸菌(乳酸桿菌) (2)除去水中的氧氣并消毒　無機鹽、碳源、氮源 (3)適宜的pH、溫度　亞硝胺 (4)酵母菌　具有核膜包被的成形的細胞核(或具有核膜) (5)提供優(yōu)質菌種 2.(7分)中央電視臺“手藝”欄目播放了《臭味相投》,介紹了腐乳的手工制作和王致和廠工業(yè)化生產流程,傳播了腐乳制作展示的同時,發(fā)揚了中華傳統(tǒng)文化。分析下列有關腐乳制作的問題: (1)腐乳制作過程用到的主要微生物是________,該微生物生長的最適溫度為__ _______。 (2)加鹽腌制過程中,離瓶口越近的,加鹽量越__________,原因是____________ ____________________。和腐乳風味關系最密切的配料是________________,其中加酒的目的是________________和________________。 (3)腐乳外部致密的一層皮是________,而果酒變酸后表面一層菌膜是________ _____。 【解析】(1)腐乳制作過程中起主要作用的是毛霉;毛霉生長的適宜溫度為15～18 ℃。 (2)鹽能抑制微生物生長,而離瓶口越近雜菌污染的可能性越大,因此加鹽腌制要逐層加鹽,隨著層數的加高而增加鹽量,接近瓶口表面的鹽要鋪厚一些;鹵湯由酒和各種香辛料配制而成,直接關系到腐乳的風味,其中酒可以抑制微生物的生長,同時能使腐乳具有獨特的香味。 (3)腐乳外部致密的一層皮是由毛霉的菌絲形成的;醋酸菌是好氧細菌,在變酸的果酒表面觀察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖形成的。 答案:(1)毛霉　15～18 ℃ (2)多　離瓶口越近雜菌污染的可能性越大　鹵湯　抑制微生物生長　使腐乳具有獨特的香味 (3)毛霉的菌絲　醋酸菌 【知識總結】腐乳制作過程中的注意事項 (1)雜菌的控制。 ①將饅頭放在溫暖潮濕處培養(yǎng)毛霉,當饅頭上長出青點(青霉菌落)、黃點(黃曲霉菌落)、紅點(紅曲霉菌落)時,及時用鑷子和解剖針剔除,保留白毛讓其生長黑色孢子; ②消毒:將豆腐塊加熱,殺死表面的微生物,防止其他微生物的干擾; ③接種:將上述饅頭上的孢子彈在豆腐塊上,并用滅菌后的食品袋罩上,放在適宜的溫度下培養(yǎng)。 (2)豆腐含水量以70%為宜。 ①含水量過高:影響毛霉的有氧呼吸,豆腐不易成塊; ②含水量過低:不利于毛霉生長,毛霉代謝離不開水。 (3)酒量控制在12%左右。 ①過少:達不到殺死微生物的目的,導致豆腐腐敗; ②過多:不但殺死微生物,而且會抑制酶的活性,從而影響腐乳成熟,同時還會影響腐乳的風味。 3.(16分)(xx全國卷Ⅲ)回答下列與酵母菌有關的問題: (1)分離培養(yǎng)酵母菌通常使用__________(填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麥芽汁瓊脂”)培養(yǎng)基,該培養(yǎng)基應采用__________滅菌法滅菌。若將酵母菌劃線接種在平板上,培養(yǎng)一段時間后可觀察到菌落,菌落的含義是__________________ _____________________________。 (2)酵母菌液體培養(yǎng)時,若通入氧氣,可促進________(填“菌體快速增殖”“乙醇產生”或“乳酸產生”);若進行厭氧培養(yǎng),可促進________(填“菌體快速增殖”“乙醇產生”或“乳酸產生”)。 (3)制作面包時,為使面包松軟通常要在面粉中添加一定量的酵母菌,酵母菌引起面包松軟的原因是____________________________________。 【解析】(1)麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基含糖量高,更適合酵母菌培養(yǎng);該培養(yǎng)基應采用高壓蒸汽滅菌法滅菌;若將酵母菌劃線接種在平板上,培養(yǎng)一段時間后可觀察到由一個細胞繁殖而來的肉眼可見的子細胞群體,這就是菌落。 (2)酵母菌液體培養(yǎng)時,若通入氧氣,進行有氧呼吸產生H2O和CO2,釋放能量多,菌體增殖快;若進行厭氧培養(yǎng),進行無氧呼吸,產生乙醇和CO2,釋放能量少,菌體增殖慢。 (3)制作面包時,在面粉中添加一定量的酵母菌,因酵母菌可以分解面粉中的葡萄糖,產生CO2,CO2是氣體,遇熱膨脹而形成小孔,使得面包松軟多孔。 答案:(1)麥芽汁瓊脂　高壓蒸汽　由一個細胞繁殖而來的肉眼可見的子細胞群體 (2)菌體快速增殖　乙醇產生 (3)酵母菌分解葡萄糖會產生CO2,CO2使面包松軟 【加固訓練】 有些細菌可分解原油,從而消除由原油泄漏造成的土壤污染,某同學欲從污染的土壤中篩選出能高效降解原油的菌株?；卮饐栴}: (1)在篩選過程中,應將土壤樣品稀釋液接種于以________作為唯一碳源的固體培養(yǎng)基上,從功能上講,該培養(yǎng)基屬于__________培養(yǎng)基。 (2)為了篩選出高效菌株,可比較單菌落周圍分解圈的大小,分解圈大說明該菌株的降解能力______。 (3)通常情況下,在微生物培養(yǎng)過程中,實驗室常用的滅菌方法有灼燒滅菌、____________和____________。無菌技術要求實驗操作應在酒精燈___________ _________附近進行,以避免周圍環(huán)境中微生物的污染。 【解析】(1)欲篩選出能降解原油的菌株,培養(yǎng)基中應只含有原油而無其他碳源,不能降解原油的細菌在此培養(yǎng)基上不能生存,這類培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基。 (2)降解原油能力越強的菌株,其菌落周圍形成的分解圈越大。 (3)實驗室常用的滅菌方法有灼燒滅菌(如接種環(huán))、干熱滅菌(如培養(yǎng)皿)以及高壓蒸汽滅菌(如培養(yǎng)基)等。無菌技術要求在整個實驗過程中操作都在酒精燈火焰附近進行,以避免周圍微生物的污染。 答案:(1)原油　選擇　(2)強 (3)干熱滅菌　高壓蒸汽滅菌　火焰 4.(12分)回答與泡菜腌制和亞硝酸鹽測定有關的問題: (1)制作泡菜時,為縮短發(fā)酵周期,腌制前可加入________菌。取適量酸奶,用無菌蒸餾水稀釋后,再用________蘸取少量的稀釋液,在MRS乳酸菌專用培養(yǎng)基的平板上劃線,以獲得乳酸菌單菌落。如圖所示的劃線分離操作,正確的是______ ______。 (2)泡菜腌制過程中,會產生有機酸、醇類和亞硝酸鹽,其中醇類物質是由______ ________進行厭氧呼吸產生。亞硝酸鹽對人體有害,為測定泡菜中亞硝酸鹽的含量,從泡菜中提取亞硝酸鹽,與________發(fā)生重氮化反應,再與N-1-萘基乙二胺鹽酸鹽結合,形成玫瑰紅色染料。 (3)已知乳酸菌中的亞硝酸還原酶能降解亞硝酸鹽。在一定的腌制時間內,隨著腌制時間的延長,泡菜中亞硝酸鹽含量逐漸降低,是由于在厭氧和________環(huán)境下亞硝酸鹽被亞硝酸還原酶降解。 【解析】(1)制作泡菜時,為縮短發(fā)酵周期,腌制前可加入乳酸菌。本題中,乳酸菌的接種方法為平板劃線法。平板劃線法中用接種環(huán)蘸取菌液進行劃線。第一次劃三至五條平行線,然后灼燒接種環(huán),待其冷卻后,從第一區(qū)域劃線的末端開始往第二區(qū)域內劃線。重復以上操作,在三、四、五區(qū)域內劃線,要注意不要將最后一區(qū)的劃線與第一區(qū)相連,因此正確的操作是B。(2)厭氧條件下假絲酵母厭氧呼吸產生醇類物質。檢測亞硝酸鹽的含量通常采用比色法,原理是亞硝酸鹽與對氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應,再與N-1-萘基乙二胺鹽酸鹽結合,形成玫瑰紅色染料。(3)亞硝酸還原酶在厭氧和酸性環(huán)境下能夠降解亞硝酸鹽,故在一定的腌制時間內,泡菜中亞硝酸鹽含量逐漸降低。 答案:(1)乳酸　接種環(huán)　B (2)假絲酵母　對氨基苯磺酸　(3)酸性 5.(16分)(xx黃岡二模)微博傳言手機上的細菌比馬桶多。如圖,央視和北京衛(wèi)視通過實驗展示調查結果?；卮鹣铝邢嚓P問題: (1)配制培養(yǎng)基時,除了滿足基本的營養(yǎng)條件外,還需要滿足微生物生長對特殊營養(yǎng)物質、__________、__________的要求。 (2)據圖,兩電視臺均采用________法接種,該方法需要________(多選)。 A.接種環(huán)　　　　　　 B.酒精燈 C.移液管 D.涂布器 E.無菌水 (3)通過觀察菌落的________________________________(寫出兩種),可知手機屏幕和馬桶按鈕都存在多種微生物。 (4)按圖操作的取樣面積取樣,實驗員測定某手機屏幕的細菌數量。將10 mL菌懸液進行濃度梯度稀釋,分別取0.1 mL稀釋倍數為102的樣品液接種到三個培養(yǎng)基上。培養(yǎng)一段時間后,統(tǒng)計菌落數分別為48、50、52,則該手機屏幕的細菌數為________個/平方厘米。該實驗對照組應如何設置____________________ _________________________________________________________________ ______________________________________________________________。 【解析】(1)配制培養(yǎng)基時,除了滿足基本的營養(yǎng)條件外,還需要滿足微生物生長對特殊營養(yǎng)物質、pH以及O2(氧氣)的要求。 (2)根據培養(yǎng)的效果圖可以判斷:兩電視臺均采用的接種方法是稀釋涂布平板法。該方法在將菌液進行一系列濃度梯度稀釋時,需使用E無菌水,用C移液管吸取1 mL培養(yǎng)的菌液或稀釋液;涂布操作的流程為:將D涂布器浸在盛有酒精的燒杯中;取少量菌液(不超過0.1 mL)滴加到培養(yǎng)基表面;將沾有少量酒精的涂布器在B酒精燈火焰上引燃,待酒精燃盡后,冷卻8～10 s;用涂布器將菌液均勻地涂布在培養(yǎng)基表面,涂布時可轉動培養(yǎng)皿,使菌液分布均勻。 (3)通過觀察菌落的形狀、大小、隆起程度、顏色、光澤度、邊緣形狀等菌落特征,可知手機屏幕和馬桶按鈕都存在多種微生物。 (4)按圖操作的取樣面積為55=25平方厘米。實驗員測定某手機屏幕的細菌數量,將10 mL菌懸液進行濃度梯度稀釋,分別取0.1 mL稀釋倍數為102的樣品液接種到三個培養(yǎng)基上,培養(yǎng)一段時間后,統(tǒng)計菌落數分別為48、50、52,則1 mL菌懸液的細菌數為(48+50+52)30.1102=5104個/mL,因此該手機屏幕的細菌數為5104個/mL10 mL25平方厘米=2104個/平方厘米。為了排除無菌水或空白培養(yǎng)基被雜菌污染,確保平板上長出的菌落來自取樣的手機和馬桶,該實驗對照組的設置為:培養(yǎng)基涂布0.1 mL無菌水放置于和實驗組相同的條件下進行培養(yǎng),或取未接種的空白培養(yǎng)基放置于和實驗組相同的條件下進行培養(yǎng)。 答案:(1)pH　O2(氧氣) (2)稀釋涂布平板　B、C、D、E (3)形狀、大小、隆起程度、顏色、光澤度、邊緣形狀 (4)2104　取培養(yǎng)基涂布0.1 mL無菌水,放置于和實驗組相同的條件下進行培養(yǎng);或取未接種的空白培養(yǎng)基,放置于和實驗組相同的條件下進行培養(yǎng) 6.(12分)(新題預測)“樹橘柚者,食之則甘,嗅之則香”。橘子全身都是寶:不僅果肉的營養(yǎng)價值高,藥用價值較高,其皮、核、絡、葉都是“地道藥材”。請回答下列問題: (1)橘皮精油是一種廣譜性的殺蟲劑,具有很高的經濟價值,常采用________法提取橘皮精油。若采取水中蒸餾法提取,橘皮精油的有效成分會發(fā)生部分水解和產生________________的問題。 (2)如圖是提取橘皮精油的實驗流程示意圖: 圖中①過程處理的作用是______________________;③過程一般加入相當于橘皮質量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4,其目的是_____________________________ __________________________。 (3)若想利用橘子生產果醋需要用到醋酸菌,醋酸菌的最適生長溫度為________,當________________都充足時,醋酸菌可將柑橘汁中的糖分解成醋酸。 【解析】(1)由于橘皮精油的有效成分在水中蒸餾過程中會發(fā)生部分水解,同時水中蒸餾會導致原料焦糊問題,因此一般采用壓榨法提取橘皮精油。 (2)圖中①過程是將干燥去水的橘皮用石灰水浸泡,該處理的作用是破壞細胞結構,分解果膠,防止橘皮壓榨時滑脫,提高出油率。③過程為壓榨,在壓榨過程中一般加入相當于橘皮質量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4,并將pH調至7～8,其目的是使橘皮精油易于與水分離。 (3)醋酸菌的最適生長溫度為30～35 ℃,當氧氣和糖源都充足時,醋酸菌可將柑橘汁中的糖分解成醋酸。 答案:(1)壓榨　原料焦糊 (2)破壞細胞結構,分解果膠,防止橘皮壓榨時滑脫,提高出油率　使橘皮精油易于與水分離 (3)30～35 ℃　氧氣和糖源 7.(12分)青霉素是抗菌素的一種,是指分子中含有青霉烷、能破壞細菌的細胞壁并在細菌細胞的繁殖期起殺菌作用的一類抗生素,是從青霉菌中提取的抗生素。青霉是生產青霉素的主要菌種,廣泛分布于土壤、空氣及腐敗的有機材料中。回答下列有關問題: 牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的營養(yǎng)構成和含量 培養(yǎng)基成分 含量 牛肉膏 5 g 蛋白胨 10 g NaCl 5 g H2O 定容至1 000 mL (1)上表培養(yǎng)基可為微生物提供的營養(yǎng)成分有________________________。若要培養(yǎng)獲得點青霉的單菌落,還需在上述成分的基礎上加入___________________ __________________。 (2)除了提供微生物生長所需的各種營養(yǎng)成分外,培養(yǎng)基還需要滿足微生物生長對pH、__________________________以及________________________的要求。培養(yǎng)點青霉的培養(yǎng)基滅菌前需將pH調至________。 (3)通過稀釋涂布平板法培養(yǎng)點青霉單菌落時,需對接種的菌液進行稀釋,目的是____________________________。 (4)一個與空氣意外接觸過的金黃色葡萄球菌培養(yǎng)皿中長出了一團藍綠色霉菌(即點青霉)。再用顯微鏡觀察培養(yǎng)皿時發(fā)現,霉菌周圍的葡萄球菌菌落已被溶解。現已獲得一株點青霉菌株A,請通過實驗判斷該菌株是否具有殺菌力,寫出實驗思路:_____________________________________________________________ ________________________________________________________________。 【解題指導】解答本題的技巧: 預判斷該菌株是否具有殺菌力,需將該菌株和無菌水分別接種到培養(yǎng)金黃色葡萄球菌的培養(yǎng)基上。 【解析】(1)上表培養(yǎng)基可為微生物提供的營養(yǎng)成分有碳源、氮源、水、無機鹽、維生素(缺一不可)。若要培養(yǎng)獲得點青霉的單菌落,還需在上述成分的基礎上加入瓊脂、青霉素。 (2)除了提供微生物生長所需的各種營養(yǎng)成分外,培養(yǎng)基還需要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質以及氧氣的要求。培養(yǎng)點青霉的培養(yǎng)基滅菌前需將pH調至酸性。 (3)通過稀釋涂布平板法培養(yǎng)點青霉單菌落時,需對接種的菌液進行稀釋,目的是使菌液中聚集在一起的微生物分散成單個細胞,便于在培養(yǎng)基表面形成單菌落。 (4)在兩個生長著等量金黃色葡萄球菌菌落的培養(yǎng)基平板上分別接種等量的A菌液和無菌水,相同條件下培養(yǎng)一段時間,觀察、比較兩培養(yǎng)基平板上金黃色葡萄球菌的菌落數量(或者接種等量的培養(yǎng)菌株A的培養(yǎng)液和無菌水) 答案:(1)碳源、氮源、水、無機鹽、維生素(缺一不可)　瓊脂、青霉素 (2)特殊營養(yǎng)物質　氧氣　酸性 (3)使菌液中聚集在一起的微生物分散成單個細胞,便于在培養(yǎng)基表面形成單菌落 (4)在兩個生長著等量金黃色葡萄球菌菌落的培養(yǎng)基平板上分別接種等量的A菌液和無菌水,相同條件下培養(yǎng)一段時間,觀察、比較兩培養(yǎng)基平板上金黃色葡萄球菌的菌落數量(或者接種等量的培養(yǎng)菌株A的培養(yǎng)液和無菌水) 8.(16分)運用所學知識回答下列與生物技術實踐相關的問題。 (1)在圖甲所示的兩發(fā)酵瓶中裝入等量的葡萄汁進行果酒制作實驗,若在A裝置的通氣口補充無菌空氣,那么一段時間后,能獲得葡萄酒的是________裝置,發(fā)酵 是否成功可在酸性條件下用______________________對發(fā)酵產物進行檢驗確認。 (2)圖乙是胡蘿卜素提取粗品鑒定結果示意圖。點加提取樣品的是______點,點加標準樣品的是________點,該鑒定實驗的方法叫做_______________________ __________________________________。 (3)微生物培養(yǎng)時,如果想讓培養(yǎng)基內只生長真菌,則可用含________________的培養(yǎng)基。 【解析】(1)果酒發(fā)酵是利用酵母菌進行無氧呼吸產生酒精的原理,需要隔絕空氣創(chuàng)造無氧環(huán)境。在圖甲所示的兩發(fā)酵瓶中裝入等量的葡萄汁進行果酒制作實驗。若在A裝置的通氣口補充無菌空氣,則瓶中的酵母菌進行有氧呼吸,不能獲得葡萄酒。而B裝置的充氣管密閉,可創(chuàng)造無氧環(huán)境,則一段時間后,能獲得葡萄酒。發(fā)酵是否成功的關鍵是檢測有無酒精生成,而橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下與酒精發(fā)生化學反應呈現灰綠色,因此可用重鉻酸鉀溶液對發(fā)酵產物進行檢驗確認。 (2)圖乙所示鑒定胡蘿卜素的方法是紙層析法。提取出來的胡蘿卜素往往含有雜質,在紙層析標準結果示意圖中會有其他色素帶,而標準樣品只有一個色素帶,所以圖中A、B、C、D四點中,點加提取樣品的是B、C點,點加標準樣品的是A、D點。 (3)青霉素等抗生素能殺死細菌,但對真菌不起作用,因此微生物培養(yǎng)時,如果想讓培養(yǎng)基內只生長真菌,則可用含抗生素(或青霉素)的培養(yǎng)基。 答案:(1)B　重鉻酸鉀溶液 (2)B、C　A、D　紙層析法 (3)抗生素(或青霉素)