2019版高中生物二轮复习课件：专题十三 生物技术实践 .ppt

专题13 生物技术实践,答案速填: 水、碳源、氮源、无机盐 灭菌 尿素 显微镜直接计数法 酵母菌 压榨法 纸层析,考纲要求: 1.微生物的分离和培养 2.某种微生物数量的测定 3.培养基对微生物的选择作用 4.利用微生物进行发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用,5.从生物材料中提取某些特定的成分 6.运用发酵加工食品的基本方法,热点一 微生物的分离、培养及应用 【示范题1】(2017·全国卷·T37)某些土壤细菌可 将尿素分解成CO2和NH3,供植物吸收和利用。回答下列 问题: 世纪金榜导学号 (1)有些细菌能分解尿素,有些细菌则不能,原因是前者 能产生_。能分解尿素的细菌不能以尿,素的分解产物CO2作为碳源,原因是_ _,但可用葡萄糖作为碳 源,进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是_ _ _(答出两点即可)。,(2)为了筛选可分解尿素的细菌,在配制培养基时,应 选择_(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素 +NH4NO3”)作为氮源,不选择其他两组的原因是 _。,(3)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和 Na2HPO4,其作用有_ _(答出两点即可)。,【考题追问】如果用稀释涂布平板法测定某一土壤样 品中分解尿素的细菌数,统计的菌落数往往比活菌实际 数目低,原因是:_ _。,当两个或多个细胞连在一起时,平板上,看到的只是一个菌落,【热点·纵横联】 微生物的分离、计数与鉴定 1.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数: (1)过程:土壤取样样品的稀释微生物的培养与观察。,(2)筛选菌株:利用选择培养基(本实验选用尿素作为唯一氮源)筛选菌株。 (3)计数:稀释涂布平板法常用于活菌计数,为了保证结果准确,一般选择菌落数在30300的平板进行计数。,2.分解纤维素的微生物的分离: (1)实验原理:,即:可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。,(2)鉴定方法:刚果红染色(鉴别培养基)。 (3)流程:土壤取样选择培养梯度稀释涂布平板挑选产生透明圈的菌落。,【对点·聚焦练】 1.(2017·江苏高考)苯酚及其衍生物广泛存在于工业废水中,对环境有严重危害。小明同学准备依据下图操作步骤,从处理废水的活性污泥中分离筛选酚降解高效菌株。请回答下列问题: 世纪金榜导学号,(1)酚降解菌富集培养基含有蛋白胨、K2HPO4、MgSO4、 苯酚和水,其中可作为碳源的有_。,(2)将采集到的样品接种培养,苯酚用量应随转接次数增加而逐渐_,以达到富集酚降解菌的目的。若上图平板中菌落过于密集,应进一步_,以便于菌落计数与分离。制备平板培养基时除了需要水、营养物质外,还必须添加_。,(3)下图为连续划线法示意图,在图中_(填图中序号)区域更易获得单菌落。,(4)采用比色测定法(使用苯酚显色剂)检测降解后的废水中苯酚残留量。先制作系列浓度梯度并进行显色反应,下表中15 号比色管的苯酚浓度应分别为_。,如果废水为50 mg/L苯酚溶液,降解后约有21%的苯酚残留,则需将残留液稀释_(填序号:5 10 20)倍后,再进行比色。,【解题指导】解答本题需要关注: (1)筛选分解苯酚高效菌株,需要逐渐增加苯酚用量,且苯酚作为碳源。 (2)标准显色液浓度从0开始且梯度浓度差值相同。,【解析】(1)蛋白胨和苯酚都是含碳有机物,可以为酚 降解菌提供碳源。(2)将采集到的样品接种培养,随转 接次数增加而逐渐增加苯酚用量可以增大酚降解菌的 比例,以达到富集酚降解菌的目的。如果图中平板中菌 落过于密集,说明培养液中酚降解菌数量过多,需要进 一步稀释后再涂布,以便于菌落计数与分离。平板培养,基是固体培养基,在配制的时候除了需要水、营养物质 外,还必须添加琼脂等凝固剂。(3)因为每次划线的菌 种都来自上一次划线的末端,所以最后一次划线结束的 时候更容易获得单菌落。(4)根据表中6号管中苯酚浓 度为1 mg/L,可推知15号管中苯酚浓度应分别为 0 mg/L、0.2 mg/L、0.4 mg/L、0.6 mg/L、0.8 mg/L。,根据题意,废水为50 mg/L苯酚溶液,降解后约有21%的苯酚残留,要使稀释后苯酚残留液浓度在01 mg/L,需将残留液稀释20倍。 答案:(1)蛋白胨、苯酚 (2)增加 稀释涂布 凝固剂 (3) (4)0、0.2、0.4、0.6、0.8 ,2.(2018·唐山二模)请回答生物技术实践的相关问题: (1)为了保持菌种的纯净,可将菌种接种到试管的_培养基上临时保藏,在合适的温度下培养,当菌落长成后,将试管放入_的冰箱中保藏。,(2)在筛选纤维素分解菌的过程中,常用的方法是_。但这只是分离纯化的第一步,为了确定得到的是纤维素分解菌,还需要进行_的实验。,(3)对亚硝酸盐含量测定的原理是:亚硝酸盐与对氨基 苯磺酸的反应产物能与_结合 形成_色染料。测定亚硝酸盐含量的操作流程 是:配制溶液制备_制备样品处理液比色。 其中,使滤液变得无色澄清透明的是_ _。,【解析】(1)临时保藏的菌种一般是接种到试管的固体斜面培养基上,等到菌落长成后,将试管放入冰箱(4 )低温保藏。,(2)刚果红与纤维素反应呈红色,纤维素分解菌产生的纤维素酶会将纤维素分解而不能与刚果红反应呈红色,在菌落周围会出现透明圈。为了确定是纤维素分解菌,还需要进行发酵产纤维素酶的实验,纤维素酶的测定方法一般是对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖进行定量的测定。,(3)在盐酸酸化的条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后,与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。亚硝酸盐含量测定的一般步骤是:配制溶液制备标准显色液制备样品处理液比色,其中使滤液变得无色澄清透明的是氢氧化铝乳液。,答案:(1)固体斜面 4 (2)刚果红染色法 发酵产纤维素酶 (3)N-1-萘基乙二胺盐酸盐 玫瑰红 标准显色液 氢氧化铝乳液,3.食物中的纤维素(即膳食纤维)对人体的健康有重要的作用,其主要存在于蔬菜和粗加工的谷类中,有促进肠道蠕动,利于粪便排出等功能。但纤维素不能被人体吸收,因为人体缺乏分解纤维素的酶。某校生物兴趣小组开展了以下纤维素酶研究的工作,请回答下列问题:,(1)纤维素酶是一种_酶,包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种,其中能够将纤维二糖分解为葡萄糖的是_。 (2)自然界中不少微生物具有分解纤维素的能力。取回的土样中含有多种微生物,兴趣小组在培养基中可加入_来帮助筛选纤维素分解菌,目标菌落的特征是存在着以该菌落为中心的_。,(3)马、牛、羊等食草动物也具有消化纤维素的能力。若从马的胃中分离出纤维素分解菌,与从土壤中分离相比较,除了要调节培养基的pH外,还必须控制的条件是_。配制好的培养基还应进行灭菌处理,一般采用的方法是_。,(4)对筛选得到的微生物还需要进一步纯化培养以增加菌种的数量,为方便后续的计数,宜采用的纯化方法是_。 (5)分离出的纤维素酶还需要进一步鉴定。纤维素酶能催化纤维素分解为具有还原性的葡萄糖,根据这一特性,可加入_试剂并水浴加热,判断提取物是否起到了降解纤维素的作用。,【解析】(1)纤维素酶是一种复合酶,包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种,其中葡萄糖苷酶能够将纤维二糖分解为葡萄糖。 (2)纤维素分解菌常采用刚果红进行筛选,刚果红可以与纤维素结合形成红色复合物,纤维素分解菌由于能够将纤维素分解而在平板上的菌落周围出现透明圈。,(3)从土壤中筛选的纤维素分解菌属于好氧细菌,而马 的胃中是厌氧环境,分离的纤维素分解菌属于厌氧细菌, 所以从马胃中分离出的纤维素分解菌需要培养在厌氧 (无氧)环境中;培养基一般采用高压蒸汽灭菌法灭菌。 (4)微生物纯化的接种方法主要有稀释涂布平板法和平 板划线法,其中稀释涂布平板法还可以用于微生物的计 数。,(5)纤维素酶能催化纤维素分解为葡萄糖,葡萄糖属于还原糖,可用斐林试剂进行检测。 答案:(1)复合 葡萄糖苷酶 (2)刚果红 透明圈 (3)保持无氧培养条件 高压蒸汽灭菌法 (4)稀释涂布平板法 (5)斐林,4.(2018·衡水一模)“贵州茅台”被誉为我国的国酒, 虽然工艺并不复杂,但是大家公认其独特品质的关键是 当地的独特气候、水质以及当地空气或环境中存在独 特的微生物。为了提取当地环境中的独特微生物,某研 究小组以优质高粱、上等小麦为原料,制作培养基,收 集、分离空气中的微生物。回答下列问题: 世纪金榜导学号,(1)该培养基按成分分类,属于_(“天然”或“合成”)培养基,培养基在接种微生物前,必须先进行_灭菌。,(2)将上述培养基暴露在空气中培养一段时间后,取 10 g 该培养基用无菌水配制成100 mL样品溶液,再将 样品溶液稀释104倍后,各取样品溶液0.1 mL在5个细菌 培养基平板上接种,培养一段时间后,平板上长出的细 菌菌落数分别为13、156、462、178和191。该过程采 取的接种方法是_,每克培养基样品,中的细菌数量为_个;与血细胞计数板相比,此 计数方法测得的细菌数目较实际值_,原因是 _。,(3)生产酒的主要微生物是酵母菌,其代谢类型是_,其产物乙醇与_溶液反应呈现灰绿色,这一反应可用于乙醇的检验。,【解析】(1)该培养基是由优质高粱、上等小麦等天然 物质配制而成的,属于天然培养基;培养基在接种微生 物前,必须先进行高压蒸汽灭菌。 (2)根据题意,题中所述过程应选择稀释涂布平板法;为 了保证结果准确,一般选择菌落数在30300的平板进 行计数,故应选择156、178、191的平板计数。利用稀,释涂布平板法进行微生物计算的公式:单位样品的菌株数=(C÷V)×M,其中C代表平均菌落数=(156+178+191) ÷3=175个,V代表涂布平板时的稀释液体积=0.1 mL,M代表稀释倍数=104,所以每克培养基样品中菌落数为175÷0.1×104÷(10÷100)=1.75×108;死菌不能形成菌落,且两个或多个菌体连在一起时形成一个菌落,所以所测得的细菌数目较实际值偏低。,(3)酵母菌的代谢类型是异养兼性厌氧型;乙醇可与(酸性)重铬酸钾溶液反应呈现灰绿色,这一反应可用于乙醇的检验。 答案:(1)天然 高压蒸汽 (2)稀释涂布平板法 1.75×108 偏低 死菌不能形成菌落;两个或多个菌体连在一起时形成一个菌落 (3)异养兼性厌氧型 (酸性)重铬酸钾,热点二 生物技术在食品加工及其他方面的应用 【示范题2】(2017·全国卷·T37)豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素,某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀,再将两者置于适宜条件下进行发酵,并在32 h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题: 世纪金榜导学号,(1)该实验的自变量是_、_。 (2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是_。,(3)如果在实验后,发现32 h内的发酵效果越来越好,且 随发酵时间呈直线上升关系,则无法确定发酵的最佳时 间;若要确定最佳发酵时间,还需要做的事情是_ _ _。,(4)从大豆到豆豉,大豆中的成分会发生一定的变化,其中,蛋白质转变为_,脂肪转变为_。,【考题追问】发酵过程中要添加一定量的盐,其作用是 _。,抑制微生物生长,并调味,【热点·纵横联】 1.传统发酵技术的应用: (1)果酒、果醋的制作装置相关问题(如图),果醋发酵:充气口连接充气泵补充氧气。 果酒发酵:关闭充气口,排气口用来排出CO2。(注意:出料口是用来取样的。排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连接,其目的是防止空气中微生物的污染。),(2)腐乳制作。 逐层加盐,随着层数的加高而增加盐量(抑制微生物的生长,避免腐败变质)。 卤汤:由12%左右的酒及各种香辛料配制而成(二者均有调制风味,抑制微生物生长的作用)。,(3)泡菜制作。 清水与盐按质量比41配制成盐水,盐水煮沸(去除氧气,杀灭杂菌)后需要冷却。 坛盖边沿水槽注满水:保证发酵的无氧环境。 亚硝酸盐的测定:比色法,在盐酸酸化条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后,与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。,导致泡菜中亚硝酸盐含量增加的因素:温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短,容易造成细菌大量繁殖。,2.植物有效成分的提取方法及应用:,【对点·聚焦练】 1.图1是果酒和果醋制作实验流程图,图2为某学生设计的发酵装置图,请据图分析回答下列问题:,(1)在果醋发酵初期不通气,溶液中有气泡产生,可闻到酒香;后期接种_,适当升高温度并通气,使_转化为_。 (2)发酵前需要将发酵瓶清洗干净,并用体积分数为_的酒精消毒;对于葡萄冲洗的次数不宜过多,以免洗掉葡萄上的_菌。,(3)图2中的排气口弯曲的作用是_; 若在发酵过程中检测培养液的pH变化,可知在酒精发酵 过程中,pH_(“增大”“不变”或“减小”), 在醋酸发酵过程中,pH_(“增大”“不变”或 “减小”)。,【解析】(1)由图1可知,前期酵母菌无氧呼吸产生酒精,即发酵初期保证无氧环境(不通气),后期接种醋酸菌,使酒精转化为醋酸。 (2)对发酵瓶用体积分数为70%的酒精消毒;用清水冲洗葡萄时次数不宜过多,以免洗掉葡萄皮表面上的野生酵母菌。,(3)图2中的排气口弯曲是为了避免被空气中的杂菌污染;在酒精发酵过程中,细胞呼吸(无氧呼吸)产生CO2,导致pH减小;进行醋酸发酵生成醋酸,会使pH迅速减小。,答案:(1)醋酸菌 乙醇(酒精) 醋酸 (2)70% 野生酵母(或酵母) (3)避免被空气中的杂菌污染 减小 减小,2.(2017·全国卷)绿色植物甲含有物质W,该物质为无色针状晶体,易溶于极性有机溶剂,难溶于水,且受热、受潮易分解。其提取流程为:植物甲粉粹加溶剂振荡收集提取液活性炭处理过滤去除活性炭蒸馏(含回收溶剂)重结晶成品。回答下列问题:,(1)在提取物质W时,最好应选用的一种原料是_ (填“高温烘干”“晾干”或“新鲜”)的植物甲,不 宜选用其他两种的原因是_ _。 (2)提取物质W时,振荡的作用是_。,(3)活性炭具有很强的吸附能力,在提取过程中,用活性 炭处理提取液的目的是_。 (4)现有丙酮(沸点56 )、乙醇(沸点约78 )两种溶 剂,在提取物质W时,应选用丙酮作为提取剂,理由是 _。,(5)该实验操作过程中应注意的事项是 _ (答出两点即可)。,【解析】(1)在高温条件下,植物甲中的物质W容易分解而被破坏;新鲜的植物甲含水量高,极性有机溶剂会被水稀释,影响物质W的提取效果。所以最好应该选用的一种原料是晾干的植物甲。 (2)提取物质W时,振荡可以加快该物质在有机溶剂中的溶解。,(3)活性炭具有很强的吸附能力,在提取过程中,用活性炭处理提取液,可以除去提取液中的色素。 (4)与乙醇相比较,丙酮的沸点较低,蒸馏时物质W分解较少,因此在提取物质W时,应选用丙酮作提取剂。 (5)该实验要在温度较低的情况下操作,因为物质W受热、受潮时,容易分解;还要注意防火;粉碎时颗粒尽量小一些,以加快在有机溶剂中的溶解速率等。,答案:(1)晾干 高温烘干过程中,植物甲中的物质W易被破坏;新鲜的植物甲含水量高,用于提取的极性有机溶剂会被水稀释,进而降低对物质W的提取效果 (2)使原料和溶剂充分混匀 (3)去除提取液中的色素 (4)丙酮沸点低于乙醇,蒸馏时物质W分解较少 (5)在温度较低的情况下操作,防火,3.(2016·全国卷)苹果醋是以苹果汁为原料经发酵 而成的。回答下列问题: (1)酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。图中过程和 是苹果醋生产的第一阶段,在酵母菌细胞的_ 中进行,其产物乙醇与_试剂反应呈现灰绿色, 这一反应可用于乙醇的检验;过程在酵母菌细胞的,_中进行。与无氧条件相比,在有氧条件下,酵母菌的增殖速度_。,(2)第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程,根据醋酸杆菌的呼吸作用类型,该过程需要在_条件下才能完成。 (3)在生产过程中,第一阶段和第二阶段的发酵温度不同,第一阶段的温度_(填“低于”或“高于”)第二阶段。,(4)醋酸杆菌属于_核生物,其细胞结构中_(填“含有”或“不含有”)线粒体。,【解题指导】解答本题需注意两个方面: (1)掌握酵母菌呼吸类型的判断方法、发生场所、过程等。 (2)明确醋酸杆菌的作用条件。,【解析】本题主要考查果酒与果醋制作的原理及过程。 (1)由题图可知,过程和表示酒精发酵过程,该过程 是在细胞质基质中完成的。其产物乙醇能使酸性条件 下橙色的重铬酸钾溶液变为灰绿色。过程的产物是 CO2 和H2O,是彻底呼吸的产物,这一过程的反应场所是 线粒体。与无氧呼吸相比,有氧呼吸供能多,酵母菌细 胞增殖速度快。,(2)醋酸杆菌是好氧菌,只有在有氧条件下,才能将乙醇 氧化为乙酸。 (3)生产过程中,酒精发酵时一般将温度控制在18 25 ,而醋酸杆菌的适宜生长温度为3035 。 (4)醋酸杆菌无核膜包被的细胞核,属于原核生物,细胞 内只有核糖体一种细胞器。,答案:(1)细胞质基质 重铬酸钾 线粒体 快 (2)有氧 (3)低于 (4)原 不含有,4.生物组织中有机物的提取方法有很多种。例如蒸馏法、压榨法和萃取法等。请回答下列有关植物有效成分的提取问题。 世纪金榜导学号,(1)玫瑰精油被称为“液体黄金”,是世界香料工业不 可取代的原料。由于玫瑰精油具有化学性质稳定,难 溶于水,易溶于有机溶剂的特点,其常用的提取方法是 _。在操作过程中, _等诸多因素都会影响玫瑰精油的品 质。,(2)橘皮精油是食品、化妆品和香水配料的优质原料, 主要贮藏在橘皮中。在提取橘皮精油时常采用压榨法, 原因是_, 为了提高出油率,首先将橘皮干燥去水,并用_ _浸泡10 h以上。,(3)胡萝卜素的提取常采用萃取法,过滤后的萃取液需用_装置来完成浓缩。提取出的胡萝卜素粗品用纸层析法鉴定得到如图所示结果,在图中的层析图谱中,和分别是_和_。,【解析】(1)玫瑰精油挥发性较强,难溶于水,可采用水蒸气蒸馏法,利用水蒸气将其携带出来,形成油水混合物,冷却后油层和水层分离,从而得到玫瑰精油。蒸馏时,蒸馏的温度和时间等诸多因素都会影响玫瑰精油的品质。,(2)由于橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解,而使用水中蒸馏法会出现原料焦糊问题,因此提取橘皮精油时常采用压榨法。为了提高出油率,首先可将橘皮干燥去水,并用石灰水浸泡10 h以上,石灰水能够分解果胶,同时可防止橘皮压榨时滑脱,从而提高出油率。,(3)胡萝卜素不溶于水,提取胡萝卜素时,过滤后的萃取液可用蒸馏装置进行浓缩。图中A、D两点层析后只得到一个层析带,说明滴加的是胡萝卜素标准样液,B、C两点层析后出现两个层析带,说明滴加的是萃取样品,和分别是胡萝卜素、其他色素和杂质。,答案:(1)水蒸气蒸馏法 温度和时间 (2)水蒸气蒸馏会使有效成分水解而水中蒸馏法会导致原料焦糊 石灰水 (3)蒸馏 胡萝卜素 其他色素和杂质 【易错提醒】注意“水蒸气蒸馏法”中的“气”不要写成“汽”。,