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專題十五 生物技術(shù)實踐 1．(2017山東棗莊模擬)我國糧產(chǎn)區(qū)產(chǎn)生大量的作物秸稈，科技工作者研究出利用秸稈生產(chǎn)燃料酒精的技術(shù)，大致流程為(以玉米秸稈為例)： (1)玉米秸稈預(yù)處理后，應(yīng)該選用特定的酶進(jìn)行水解，使之轉(zhuǎn)化為發(fā)酵所需的葡萄糖。從以下哪些微生物中可以提取到上述的酶？(　　) A．釀制果醋的醋酸菌 B．生長在腐木上的霉菌 C．制作酸奶的乳酸菌 D．生產(chǎn)味精的谷氨酸棒狀桿菌 (2)若要從土壤中分離產(chǎn)生這種酶的微生物，所需要的培養(yǎng)基為________(按功能分)，培養(yǎng)基中的碳源為________。對培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌，應(yīng)該采用的方法是________。 (3)某同學(xué)對這種微生物進(jìn)行數(shù)量測定，在稀釋倍數(shù)為105對應(yīng)的培養(yǎng)基中測得平板上菌落數(shù)的平均值為23.4，那么每毫升樣品中的菌株數(shù)是(涂布平板時所用稀釋液的體積 0.2 mL)________。 (4)用這種方法測定，實際活菌數(shù)量要比測得的菌落數(shù)量多，原因是__________。 (5)上述流程圖中，發(fā)酵階段需要的菌種是________，生產(chǎn)酒精要控制的必要條件是________。 解析：(1)玉米秸稈含有纖維素，生長在腐木上的霉菌可以分解纖維素。(2)用選擇培養(yǎng)基分離能夠分解纖維素的微生物。這類微生物可以分解纖維素，培養(yǎng)基中碳源為纖維素。培養(yǎng)基的滅菌方法是高壓蒸汽滅菌法。(3)23.4/0.2105＝1.17107。(4)稀釋涂布平板法測得的活菌數(shù)目比實際少，因為當(dāng)兩個或多個細(xì)胞連在一起時，繁殖成一個菌落，平板上觀察到的是一個菌落。(5)發(fā)酵生產(chǎn)酒精需用酵母菌，酵母菌產(chǎn)酒的條件是無氧。 答案：(1)B (2)選擇培養(yǎng)基　纖維素　高壓蒸汽滅菌法 (3)1.17107 (4)當(dāng)兩個或多個細(xì)胞連在一起時，繁殖成一個菌落，平板上觀察到的是一個菌落 (5)酵母菌　無氧(密封、密閉) 2．(2017貴州貴陽模擬)尿素是一種重要的農(nóng)業(yè)氮肥，不能直接被農(nóng)作物吸收，只有當(dāng)土壤中的微生物將尿素分解后才能被植物吸收利用。因此，對土壤中分解尿素的微生物進(jìn)行分離和鑒定具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}： (1)對土壤中分解尿素的微生物的分離過程如下： 第一步：土壤取樣。取土樣用的工具和盛土樣的信封等在使用前都需要______(填“消毒”或“滅菌”)。 第二步：樣品稀釋。通常分離不同種類的微生物要采用不同的稀釋度，原因是____________________________________________________________________。 第三步：微生物的培養(yǎng)與觀察。將一定稀釋度的樣品接種在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基上，并在適宜的條件下培養(yǎng)。分解尿素的微生物能在該培養(yǎng)基上生長繁殖，而__________________則不能生長繁殖。(注：實驗中所用的培養(yǎng)基經(jīng)檢測符合要求，且均在無菌條件下操作) (2)若對土壤懸液進(jìn)行梯度稀釋時，未經(jīng)振蕩而直接取上層懸液進(jìn)行梯度稀釋，用稀釋倍數(shù)為104的樣液涂布到平板上進(jìn)行培養(yǎng)和計數(shù)，統(tǒng)計出的菌落數(shù)往往比正確操作統(tǒng)計出的菌落數(shù)________。 (3)對土壤中分解尿素的微生物作進(jìn)一步的鑒定： 成分 KH2PO4 Na2HPO4 MgSO4 7H2O 酚紅指 示劑 尿素 蒸餾水 培養(yǎng)基 (含量) 1.4 g 2.1 g 0.2 g 0.01 g 1.0 g 1 000 mL 若要對上述初步篩選出的分解尿素的微生物作進(jìn)一步的鑒定，需在上表培養(yǎng)基配方中添加的物質(zhì)是________、________。若分離得到的是尿素分解菌，則培養(yǎng)基中pH升高使酚紅指示劑變?yōu)榧t色，pH升高的原因是_______________________。 (4)分解尿素的微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用是_____________________________。 解析：(1)為了防止外來雜菌的污染，應(yīng)對取樣的工具和盛土樣的信封進(jìn)行滅菌。在稀釋樣品時，通常分離不同種類的微生物要采用不同的稀釋度，原因是土壤中各種生物的數(shù)量不同。因為所用培養(yǎng)基以尿素為唯一氮源，所以在該培養(yǎng)基上不能利用尿素的微生物是不能生長的。(2)如果沒有振蕩取上層的菌液進(jìn)行計數(shù)，因為尿素分解細(xì)菌主要在上層菌液中，所以統(tǒng)計出的菌落數(shù)應(yīng)比正確操作統(tǒng)計出的菌落數(shù)偏高。(3)該培養(yǎng)基中還沒有碳源，所以應(yīng)加入葡萄糖，要作為鑒別培養(yǎng)基應(yīng)為固體培養(yǎng)基，所以還應(yīng)加入瓊脂。因為加入了酚紅指示劑，尿素分解菌合成的脲酶將尿素分解成氨，pH升高，酚紅指示劑變紅。(4)分解尿素的微生物在生態(tài)系統(tǒng)中是分解者，其作用是將有機(jī)物分解為無機(jī)物。 答案：(1)滅菌　土壤中各種生物的數(shù)量不同　不能利用尿素的微生物 (2)偏高 (3)葡萄糖　瓊脂　尿素分解菌合成的脲酶將尿素分解成氨(合理敘述即可) (4)將有機(jī)物分解為無機(jī)物(將尿素分解為氨) 3．(2017江西贛中南五校聯(lián)考)下表是某公司研發(fā)的一種培養(yǎng)大腸桿菌菌群的培養(yǎng)基配方。請根據(jù)表格和所學(xué)知識回答下列相關(guān)問題。 成分 蛋白胨 乳糖 蔗糖 K2HPO4 指示劑 瓊脂 含量(g) 10.0 5.0 5.0 2.0 0.2 12.0 將上述物質(zhì)溶解后，用蒸餾水定容到1 000 mL (1)從生態(tài)系統(tǒng)的成分上看，大腸桿菌屬于_________________________。 (2)若根據(jù)用途劃分，該培養(yǎng)基屬于________(填“選擇”或“鑒別”)培養(yǎng)基。若要用上述培養(yǎng)基來篩選出土壤中的尿素分解菌，培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分必須怎樣更改？________，并用________作為指示劑。 (3)在微生物培養(yǎng)的過程中，為防止雜菌污染，需要對培養(yǎng)基和培養(yǎng)皿進(jìn)行________；操作者的雙手需要進(jìn)行清洗和________。 (4)圖1和圖2是培養(yǎng)某細(xì)菌的結(jié)果圖，其對應(yīng)的接種方法分別是：________和________，這兩種方法接種后培養(yǎng)基上都可以得到由單個細(xì)胞繁殖所形成的________。圖1所用的接種方法可用來對活菌進(jìn)行計數(shù)。此外，測定微生物數(shù)目的另一種方法是__________________。 (5)以下過程中所利用的主要微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與大腸桿菌較相似的有_____。 A．制作果酒　　　　　 B．由果酒制作果醋 C．制作泡菜 D．制作腐乳 解析：(1)大腸桿菌只能從環(huán)境中攝取有機(jī)物，不能自己合成有機(jī)物，屬于分解者。(2)該培養(yǎng)基中含有指示劑，屬于鑒別培養(yǎng)基。尿素分解菌可以分解尿素，而其他微生物不能，因此可將培養(yǎng)基中的蛋白胨改為尿素用于篩選土壤中的尿素分解菌，并用酚紅作為指示劑，尿素分解菌分解尿素產(chǎn)生了NH3可使酚紅變紅。(3)培養(yǎng)微生物時，培養(yǎng)基和培養(yǎng)皿需要滅菌，操作者雙手需要進(jìn)行消毒。(4)圖1采用的是稀釋涂布平板法，圖2采用的是平板劃線法。單個微生物細(xì)胞繁殖所形成的細(xì)胞群叫菌落。(5)A、B、C、D中所用到的微生物主要是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌、毛霉，醋酸菌、大腸桿菌和乳酸菌都是原核生物，結(jié)構(gòu)相似。 答案：(1)分解者　(2)鑒別　將蛋白胨改成尿素　酚紅　(3)滅菌　消毒　(4)稀釋涂布平板法　平板劃線法　菌落　顯微鏡直接計數(shù)法　(5)BC 4．人們的日常生活與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)密切相關(guān)。請回答下列相關(guān)問題： (1)腐乳制作中主要利用了微生物產(chǎn)生的________酶和脂肪酶。 (2)在制作果醋、腐乳、泡菜的過程中需要氧氣的是________。 在發(fā)酵產(chǎn)物制作過程中都需要培養(yǎng)微生物，為防止雜菌污染，需要對培養(yǎng)液(基)和培養(yǎng)器皿進(jìn)行________(填“消毒”或“滅菌”)。 (3)利用酵母菌釀酒時，一開始持續(xù)通入空氣，使酵母菌數(shù)量________(填“增多”“不變”或“減少”)，然后再密封，使酒精________(填“增產(chǎn)”“減產(chǎn)”或“不產(chǎn)生”)。 (4)果酒發(fā)酵后是否有酒精產(chǎn)生，可以用________來檢驗，在酸性條件下呈現(xiàn)灰綠色。 (5)純化果酒制作的菌種時，利用________(填“固體”或“液體”)培養(yǎng)基。接種時常用的方法有平板劃線法和________法。 解析：(1)在腐乳制作過程中，起主要作用的微生物是毛霉，其產(chǎn)生的蛋白酶可將豆腐中的蛋白質(zhì)水解為小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可將豆腐中的脂肪水解為甘油和脂肪酸。(2)制作果醋、腐乳、泡菜的過程中需要氧氣的是制作果醋、腐乳。微生物的培養(yǎng)一定要無菌操作，培養(yǎng)基和培養(yǎng)皿要進(jìn)行滅菌處理。(3)利用酵母菌釀酒時，一開始持續(xù)通入空氣目的是先讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，快速繁殖，然后再密封，讓酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精，使酒精產(chǎn)生增加。(4)酒精鑒定可使用酸性重鉻酸鉀溶液。(5)純化菌種用固體培養(yǎng)基，接種常用的方法是平板劃線法和稀釋涂布平板法。 答案：(1)蛋白　(2)制作果醋、腐乳　滅菌　(3)增多　增產(chǎn)　(4)重鉻酸鉀　(5)固體　稀釋涂布平板 5．人類利用微生物發(fā)酵制作果酒、果醋的歷史源遠(yuǎn)流長。請回答下列問題： (1)果酒的制作離不開酵母菌。酵母菌是一類________(呼吸類型)微生物。 (2)溫度是酵母菌生長和發(fā)酵的重要條件。利用酵母菌發(fā)酵制作葡萄酒時一般將溫度控制在____。在葡萄酒的自然發(fā)酵過程中，起主要作用的是___________。隨著酒精度數(shù)的提高，紅葡萄皮的______________也進(jìn)入發(fā)酵液，使葡萄酒呈現(xiàn)深紅色。 在________的發(fā)酵條件中，酵母菌可以生長繁殖，而絕大多數(shù)其他微生物都因無法適應(yīng)這一環(huán)境而受到抑制。 (3)醋酸菌是一種好氧細(xì)菌，只有當(dāng)氧氣充足時，才能進(jìn)行旺盛的生理活動。在變酸的酒的表面觀察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。實驗表明，醋酸菌對氧氣的含量________。當(dāng)缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變?yōu)開_______，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)開_______。 解析：(1)制作果酒所用的酵母菌是一類兼性厭氧型微生物，其無氧呼吸可產(chǎn)生酒精。(2)利用酵母菌發(fā)酵制作葡萄酒時一般將溫度控制在18～25 ℃，在葡萄酒的自然發(fā)酵過程中，起主要作用的是附著在葡萄皮上的野生型酵母菌。隨著酒精度數(shù)的提高，紅葡萄皮的色素也進(jìn)入發(fā)酵液，使葡萄酒呈現(xiàn)深紅色。在缺氧、呈酸性的發(fā)酵條件中，酵母菌可以生長繁殖，而絕大多數(shù)其他微生物都因無法適應(yīng)這一環(huán)境而受到抑制。(3)醋酸菌是嚴(yán)格需氧型細(xì)菌，對氧氣的含量特別敏感；當(dāng)缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)榇姿帷? 答案：(1)兼性厭氧型　(2)18～25 ℃　附著在葡萄皮上的野生型酵母菌　色素　缺氧、呈酸性　(3)特別敏感　乙醛　醋酸 6．(2017內(nèi)蒙古呼和浩特調(diào)研)研究發(fā)現(xiàn)橘皮精油和乳酸菌素(蛋白質(zhì))均有抑菌作用，有很高的經(jīng)濟(jì)價值。請回答下列問題： (1)橘皮中貯藏了大量的橘皮精油，由于橘皮精油的有效成分在水蒸氣蒸餾時會________，使用水中蒸餾法又會發(fā)生________等問題，所以一般采用壓榨法來提取。為了使橘皮精油易于與水分離，還要加入______________，并調(diào)pH到7～8。 (2)為分離出優(yōu)良的乳酸菌，需要配制________(填“固體”或“液體”)培養(yǎng)基；若需長期保存菌種，可采取的方法是________。 (3)某果農(nóng)發(fā)現(xiàn)自家的一棵橘樹具有抗蟲性狀，欲利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)大量繁殖，最好選用________(填“花粉”或“體細(xì)胞”)作培養(yǎng)材料。若用花藥產(chǎn)生花粉植株，一般有兩種途徑，這兩種途徑之間的界限主要取決于培養(yǎng)基中________。 (4)進(jìn)行抑菌實驗時，在長滿病菌的平板上，會出現(xiàn)以抑菌物質(zhì)為中心的透明圈，可通過測定________來判斷橘皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。 解析：(1)水蒸氣蒸餾法不適用于橘皮和檸檬精油的提取，因為蒸餾會導(dǎo)致有效成分水解和原料焦糊。加入NaHCO3和Na2SO4，利于精油與水分離。(2)分離純化微生物常用固體培養(yǎng)基，長期保存可以采用甘油管藏。(3)體細(xì)胞組織培養(yǎng)能夠保持親本優(yōu)良性狀；通過花藥培養(yǎng)產(chǎn)生花粉植株有兩種途徑，一種是花粉通過胚狀體階段發(fā)育成植株，另一種是花粉在誘導(dǎo)培養(yǎng)基上先形成愈傷組織，再將其誘導(dǎo)分化成植株。這兩種途經(jīng)并沒有絕對的界限，主要取決于培養(yǎng)基中激素的種類及濃度配比。(4)病菌死亡后會形成透明圈，透明圈越大說明抑菌效果越好。 答案：(1)部分水解　原料焦糊　NaHCO3和Na2SO4 (2)固體　甘油管藏　(3)體細(xì)胞　激素的種類及濃度配比　(4)透明圈的大小 7．生物組織中存在多種有機(jī)物，不同有機(jī)物的提取和鑒定方法不盡相同。根據(jù)所學(xué)知識，回答下列問題： (1)植物芳香油具有的共同特點有________。(答兩點) (2)用________法提取玫瑰精油時，如果想提取較高品質(zhì)的產(chǎn)品，對溫度和時間的要求是________。向收集到的乳濁液中加入________，就會出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象，再用分液漏斗將其分開。 (3)從檸檬中提取檸檬烯時不適宜用水中蒸餾的方法，這是因為水中蒸餾會導(dǎo)致________等問題。 (4)粗提取胡蘿卜素所用的萃取劑應(yīng)該能充分溶解胡蘿卜素，且________、________，胡蘿卜的粉碎一定要徹底，主要目的是____________。 解析：(1)植物芳香油具有的共同特點有揮發(fā)性強、易溶于有機(jī)溶劑等。(2)玫瑰精油能隨水蒸氣一同蒸餾，因此其提取方法一般采用水蒸氣蒸餾法；如果想提取較高品質(zhì)的產(chǎn)品，則在進(jìn)行水蒸氣蒸餾時，對溫度和時間的要求是溫度不要太高，延長蒸餾時間。向收集到的乳濁液中加入氯化鈉，就會出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象，再用分液漏斗將其分開。(3)水中蒸餾不適用于柑橘和檸檬，因為水中蒸餾會導(dǎo)致原料焦糊和有效成分水解等問題，因此，柑橘、檸檬芳香油的制備通常使用壓榨法。(4)提取胡蘿卜素的萃取劑應(yīng)該能充分溶解胡蘿卜素，且具有較高的沸點、不與水混溶；胡蘿卜的粉碎一定要徹底，主要目的是增加與萃取劑的接觸面積，加大萃取效率。 答案：(1)揮發(fā)性強、易溶于有機(jī)溶劑 (2)水蒸氣蒸餾　溫度不要太高，延長蒸餾時間　氯化鈉 (3)原料焦糊和有效成分水解 (4)具有較高的沸點　不與水混溶　增加與萃取劑的接觸面積，加大萃取效率 8．(2014高考新課標(biāo)全國卷Ⅱ)為了調(diào)查某河流的水質(zhì)狀況，某研究小組測定了該河流水樣中的細(xì)菌含量，并進(jìn)行了細(xì)菌分離等工作?；卮鹣铝袉栴}： (1)該小組采用稀釋涂布平板法檢測水樣中的細(xì)菌含量。在涂布接種前，隨機(jī)取若干滅菌后的空白平板先行培養(yǎng)了一段時間，這樣做的目的是_______________； 然后，將1 mL水樣稀釋100倍，在3個平板上用涂布法分別接入0.1 mL稀釋液；經(jīng)適當(dāng)培養(yǎng)后，3個平板上的菌落數(shù)分別為39、38和37。據(jù)此可得出每升水樣中的活菌數(shù)為________。 (2)該小組采用平板劃線法分離水樣中的細(xì)菌。操作時，接種環(huán)通過________滅菌，在第二次及以后的劃線時，總是從上一次劃線的末端開始劃線。這樣做的目的是___________。 (3)示意圖A和B中，________表示的是用稀釋涂布平板法接種培養(yǎng)后得到的結(jié)果。 (4)該小組將得到的菌株接種到液體培養(yǎng)基中并混勻，一部分進(jìn)行靜置培養(yǎng)，另一部分進(jìn)行振蕩培養(yǎng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：振蕩培養(yǎng)的細(xì)菌比靜置培養(yǎng)的細(xì)菌生長速度快。分析其原因是：振蕩培養(yǎng)能提高培養(yǎng)液中________的含量，同時可使菌體與培養(yǎng)液充分接觸，提高_(dá)_______的利用率。 解析：(1)取若干滅菌后的空白平板先行培養(yǎng)一段時間，可依據(jù)是否產(chǎn)生菌落確定培養(yǎng)基的滅菌效果是否理想。由樣品中菌株數(shù)計算公式(CV)M知：1 mL水樣中菌株數(shù)為(380.1)100＝3.8104，故每升水樣中的活菌數(shù)為3.8107。(2)利用接種環(huán)接種時，接種環(huán)需灼燒滅菌。利用平板劃線法分離細(xì)菌時，在第二次及以后劃線時，總是從上一次劃線的末端開始，可以將聚集的菌體逐步稀釋以便得到單個菌落。(3)稀釋涂布平板法是用涂布器將菌液均勻涂布在培養(yǎng)基表面，故培養(yǎng)后產(chǎn)生的菌落應(yīng)隨機(jī)分布在培養(yǎng)基表面，即B表示的是用稀釋涂布平板法接種培養(yǎng)后得到的結(jié)果。(4)液體培養(yǎng)基通過振蕩可提高溶氧量，同時使菌體與營養(yǎng)物質(zhì)充分接觸，提高營養(yǎng)物質(zhì)的利用率，從而提高細(xì)菌的生長速度。 答案：(1)檢測培養(yǎng)基平板滅菌是否合格　3.8107 (2)灼燒　將聚集的菌體逐步稀釋以便獲得單個菌落 (3)B (4)溶解氧　營養(yǎng)物質(zhì) 9．(2017高考江蘇卷)苯酚及其衍生物廣泛存在于工業(yè)廢水中，對環(huán)境有嚴(yán)重危害。小明同學(xué)準(zhǔn)備依據(jù)如圖操作步驟，從處理廢水的活性污泥中分離篩選酚降解高效菌株。請回答下列問題： (1)酚降解菌富集培養(yǎng)基含有蛋白胨、K2HPO4、MgSO4、苯酚和水，其中可作為碳源的有__________。 (2)將采集到的樣品接種培養(yǎng)，苯酚用量應(yīng)隨轉(zhuǎn)接次數(shù)增加而逐漸________，以達(dá)到富集酚降解菌的目的。若上圖平板中菌落過于密集，應(yīng)進(jìn)一步________，以便于菌落計數(shù)與分離。制備平板培養(yǎng)基時除了需要水、營養(yǎng)物質(zhì)外，還必須添加________。 (3)如圖為連續(xù)劃線法示意圖，在圖中________(填圖中序號)區(qū)域更易獲得單菌落。 (4)采用比色測定法(使用苯酚顯色劑)檢測降解后的廢水中苯酚殘留量。先制作系列濃度梯度并進(jìn)行顯色反應(yīng)，下表中1～5號比色管的苯酚濃度應(yīng)分別為_____________________________________。 管號 1 2 3 4 5 6 苯酚濃度(mg/L)1 如果廢水為50 mg/L苯酚溶液，降解后約有21%的苯酚殘留，則需將殘留液稀釋________(填序號：①5　②10?、?0)倍后，再進(jìn)行比色。 解析：本題考查微生物分離的相關(guān)知識。(1)酚降解菌培養(yǎng)基中的蛋白胨和苯酚為酚降解菌生長提供碳源。(2)轉(zhuǎn)接的目的之一是富集降解苯酚能力強的酚降解菌，隨轉(zhuǎn)接次數(shù)增多，培養(yǎng)基中的苯酚含量應(yīng)逐漸增加。若平板中菌落過于密集，則需進(jìn)一步稀釋，降低菌體密度后再涂布培養(yǎng)，以便于菌落分離與計數(shù)。制備平板培養(yǎng)基時，需添加瓊脂等凝固劑。(3)連續(xù)劃線時，在劃線的末端菌體密度最低，即在劃線的末端最易獲得單菌落。(4)1號比色管應(yīng)為空白對照組，由6號比色管中苯酚濃度知，1～5號比色管苯酚濃度應(yīng)為0 mg/L、0.2 mg/L、0.4 mg/L、0.6 mg/L、0.8 mg/L。廢水為50 mg/L苯酚溶液，降解后殘留的苯酚濃度約為5021%＝10.5(mg/L)，則需對殘留液進(jìn)行20倍稀釋后[10.520＝0.525(mg/L)]，才可以進(jìn)行比色。 答案：(1)蛋白胨、苯酚 (2)增加　稀釋涂布　凝固劑 (3)③ (4)0、0.2、0.4、0.6、0.8?、?