1、第15讲生物技术实践1.(2018课标全国,37,15分)将马铃薯去皮切块,加水煮沸一定时间,过滤得到马铃薯浸出液。在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂,用水定容后灭菌,得到M培养基。回答下列问题:(1)M培养基若用于真菌的筛选,则培养基中应加入链霉素以抑制的生长,加入了链霉素的培养基属于培养基。(2)M培养基中的马铃薯浸出液为微生物生长提供了多种营养物质,营养物质类型除氮源外还有(答出两点即可)。氮源进入细胞后,可参与合成的生物大分子有 (答出两点即可)。(3)若在M培养基中用淀粉取代蔗糖,接种土壤滤液并培养,平板上长出菌落后可通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生物。加入的显色剂是,该方法能
2、筛选出产淀粉酶微生物的原理是。(4)甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量,在同一稀释倍数下得到以下结果:甲同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是110、140和149,取平均值133;乙同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是27、169和176,取平均值124。有人认为这两位同学的结果中,乙同学的结果可信度低,其原因是 。答案(1)细菌选择(2)碳源、无机盐蛋白质、核酸(3)碘液淀粉遇碘液显蓝色,产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解,形成透明圈(4)乙同学的结果中,1个平板的计数结果与另2个相差悬殊,结果的重复性差解析本题主要考查微生物的培养与应用。(1)链霉素可抑制细菌生长,
3、从功能上看,添加链霉素的培养基属于选择培养基。(2)微生物正常生长需要的营养物质有无机盐、氮源、碳源等。氮源进入细胞后,可以用于合成含氮大分子物质,如核酸、蛋白质等。(3)淀粉遇碘液显蓝色,若淀粉被水解,则产淀粉酶的菌落周围的淀粉被水解,形成以菌落为中心的透明圈。(4)用稀释涂布平板法统计菌落数目时,为保证统计结果的准确性,一般选择菌落数在30300的平板进行计数,取结果差别不大组别的平均值,进而得出计数结果。而乙同学的结果中,1个平板的计数结果与另2个相差悬殊,即乙同学的结果可信度低。2.(2018课标全国,37,15分)在生产、生活和科研实践中,经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。回答下列
4、问题:(1)在实验室中,玻璃和金属材质的实验器具(填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。(2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法,与煮沸消毒法相比,这两种方法的优点是。(3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒,其原因是紫外线能。在照射前,适量喷洒,可强化消毒效果。(4)水厂供应的自来水通常是经过(填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。(5)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时,若压力达到设定要求,而锅内并没有达到相应温度,最可能的原因是。答案(1)可以(2)在达到消毒目的的同时,营养物质损失较少(3)破坏DNA结构消毒液(4)氯气(5)未将锅内冷空气排尽 解析(1)能耐高
5、温的、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具可以采用干热灭菌法灭菌。(2)用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法对牛奶消毒,可以杀死牛奶中的微生物,并且使牛奶的营养成分损失较少,而煮沸消毒法会破坏牛奶的营养成分。(3)紫外线照射可以破坏DNA结构,杀死物体表面或空气中的微生物;在照射前,适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液,可以加强消毒效果。(4)水厂供应的自来水通常是经过氯气消毒的。(5)高压蒸汽灭菌时,若不排尽锅内的冷空气,会使锅内温度不达标。3.(2019贵州安顺一模)为探究大肠杆菌CV101菌株和CV103菌株的营养需求,某团队在营养成分相同的含醋酸盐的培养液中分别接种CV101菌株和CV103
6、菌株,并置于相同且适宜的环境中培养,每隔一段时间统计两种菌株的生长状况。实验数据如图所示,回答下列问题:(1)醋酸盐培养基从物理性质上来看属于培养基,该培养基主要应用是;从功能上来看属于培养基。(2)由图可知:更适应醋酸盐培养基环境的菌株是,其依据是,原因是 。(3)若要统计培养30小时后醋酸盐培养基中的CV101活菌数,可采用法;为保证能在固体培养基上获得单个菌落,接种前,需取1 mL该菌液进行处理。答案(1)液体扩大培养选择(2)CV101菌株在一定时间内,CV101菌株在该培养基中数量持续增多,而CV103菌株的数量减少且维持在较低水平CV101菌株能以醋酸盐为碳源(3)稀释涂布平板梯度
7、稀释解析(1)根据题干信息分析,某团队在营养成分相同的含醋酸盐的培养液中分别接种CV101菌株和CV103菌株,因此该培养基属于液体培养基,有利于菌种的扩大培养;从功能上看其属于选择培养基。(2)据图分析可知,在一定时间内,CV101菌株在该培养基中数量持续增多,而CV103菌株的数量减少且维持在较低水平,说明CV101菌株能以醋酸盐为碳源,因此CV101菌株是更适应醋酸盐培养基环境的菌株。(3)常用的微生物接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法,其中后者可以用于菌种的计数;为保证能在固体培养基上获得单个菌落,接种前,需取1mL该菌液进行梯度稀释处理。4.(2019课标全国,37,15分)回答下
8、列与细菌培养相关的问题。(1)在细菌培养时,培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是(填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常,制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH,其原因是。硝化细菌在没有碳源的培养基上(填“能够”或“不能”)生长,原因是。(2)用平板培养细菌时一般需要将平板(填“倒置”或“正置”)。(3)单个细菌在平板上会形成菌落,研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物,原因是 。(4)有些使用后的培养基在丢弃前需要经过处理,这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。答案(1)蛋白胨不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同能够硝化细菌可以利用空气中的
9、CO2作为碳源(2)倒置(3)在一定的培养条件下,不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征(4)灭菌解析本题借助细菌的培养方法与操作的相关知识,考查考生理解实验原理、方法与操作步骤,并对一些生物学问题进行初步探究的能力;试题通过实验分析和方案探究的形式体现了对科学探究素养的考查。(1)细菌培养时需要碳源、氮源、水和无机盐等,蛋白胨能同时提供碳源、氮源,葡萄糖提供碳源,NaNO3不能提供碳源,可提供无机氮源。不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同,故制备培养基时需要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH。硝化细菌是自养型细菌,可以利用空气中的CO2作为碳源,故硝化细菌可在没有碳源的培养基上生长。(2)为
10、防止培养皿盖的冷凝水落入培养基造成污染,用平板培养细菌时一般需将平板倒置。(3)在一定培养条件下,不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征,如特定的形状、大小、颜色、隆起程度等,所以依据菌落的特征,可以初步区分不同种的微生物。(4)为防止污染环境,使用后的培养基丢弃前要经过灭菌处理,以便杀死丢弃物中所有的微生物。5.(2019四川雅安三模)有研究者拟从中药渣肥堆的样本中筛选高产纤维素酶菌株,为纤维素酶制剂的研制提供原料。请回答下列问题:(1)从中药渣肥堆中能分离出纤维素分解菌的原因是。纤维素分解菌能产生纤维素酶,纤维素酶一般由组成。(2)从中药渣肥堆中取样后,需要选择培养一段时间,其目的是 ;选择
11、培养时要对培养瓶定期振荡,其目的是 。(3)若将纤维素分解菌内的酶提取出来,进行固定,一般不采用包埋法,原因是 。(4)筛选获得纤维素酶高活性菌株3株,分别命名为Z-1、Z-2和Z-3。在相同培养基培养相同时间后,测得3种菌株的菌落直径与产生的透明圈直径结果如表。菌株编码菌落直径(d)cm透明圈直径(D)cmD/dZ-13.435.431.58Z-21.834.862.66Z-32.154.882.27培养基中的纤维素能与产生红色复合物,纤维素被分解后,就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。由表中可知,菌株纤维素酶的活性最强。答案(1)纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中,而中药渣富含纤维
12、素C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶(2)增加目的(纤维素分解)菌的数量增加培养液内的氧气含(溶解)量、让培养液与菌体充分接触(3)酶分子较小,容易从包埋材料中漏出来(4)刚果红Z-2解析(1)根据某种微生物生存环境的特点进行筛选的原则,纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中,根据题意,从中药渣肥堆中能分离出纤维素分解菌,说明中药渣富含纤维素。纤维素酶是一种复合酶,一般包括C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶。(2)从中药渣肥堆中取样后,需要选择培养一段时间,以增加纤维素分解菌的数量;选择培养时要对培养瓶定期振荡,以便增加培养液内的氧气含(溶解)量,同时让培养液与菌体充分接触,有利于微生物对营养物质的利用,加
13、速繁殖。(3)固定化酶一般不采用包埋法,原因是酶分子较小,易从包埋材料中漏出。(4)根据以上分析可知,在以纤维素为唯一碳源的培养基中加入刚果红染料,可用来鉴定纤维素分解菌,纤维素与刚果红反应能够形成红色复合物,纤维素被分解后,就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。由表可知,透明圈直径与菌落直径比值越大的菌株的纤维素酶的活性越强,即图中的编码Z-2的菌株纤维素酶的活性最强。6.生物技术拥有巨大的发展空间,给人们的生活带来了深刻的变化。某兴趣小组翻阅资料发现橙皮精油和乳酸菌素都具有抑菌的效果,如图为制备橙皮精油和乳酸菌素的流程及其抑菌实验结果,回答下列问题:(1)筛选乳酸菌A时,所用培养基需经法进
14、行灭菌。将某种细菌接种到培养基上并形成菌膜,最可能采用的接种方法是 。(2)图中,橙皮精油或乳酸菌素接种在培养基上所在的位置。(3)橙子果肉可用于制备果酒和果醋。为监测发酵状况,可用法对发酵菌种进行计数,一段时间后统计结果分析可发现,培养液中的菌种种群数量的增长曲线变化规律是种群数量经过一定时间的增长后,趋于稳定。(4)用蒸馏法提取橙皮精油时,如果想提取较高品质的产品,对温度和时间的要求是。(5)果胶酶是分解果胶的酶的总称,包括、果胶分解酶和果胶酯酶。(6)凝胶色谱法是根据 分离蛋白质的有效方法。“血红蛋白的释放”步骤中,在的作用下,红细胞破裂,释放出血红蛋白。答案(1)高压蒸汽灭菌稀释涂布平
15、板法(2)透明圈(3)抽样检测(4)温度不宜过高,适当延长时间(5)多聚半乳糖醛酸酶(6)相对分子质量大小蒸馏水和甲苯解析(1)培养基常用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。接种微生物常用平板划线法和稀释涂布平板法,图中进行抑菌实验时,接种的方法最可能是稀释涂布平板法。(2)图中进行抑菌实验时,最终可通过测量透明圈的直径(或大小)来比较橙皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。(3)检测培养液中菌种种群数量的变化可以采用抽样检测法。(4)用蒸馏法提取橙皮精油时,由于水中蒸馏有时会导致原料焦糊,如果想提取较高品质的产品,蒸馏时温度不宜过高,并且适当延长时间。(5)果胶酶是分解果胶的酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分
16、解酶和果胶酯酶等。(6)凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。“血红蛋白的释放”步骤中,在蒸馏水和甲苯的作用下,红细胞破裂,释放出血红蛋白。7.(2019四川广元三模)科研人员以猕猴桃为原料,选用优良菌种,制备猕猴桃酒和猕猴桃醋,其简化工艺流程图如下,回答下列问题:(1)在榨汁过程中清洗和破碎顺序是,原因是 。(2)酒精发酵时一般将温度控制在 ,发酵过程中绝大多数微生物不能生长的原因是 。(3)最初的猕猴桃酒中含有少量尿素,脲酶可以分解尿素。根据电荷性质分离脲酶的方法是,脲酶不宜直接投入酒中,原因是 。(4)固定化菌种常用的方法是,固定化酶不宜用此方法的原因是 。答案(1)先
17、清洗再破碎防止杂菌污染(2)1825酒精发酵的条件为缺氧、酸性,可抑制绝大多数微生物生长(3)电泳法不能再次利用,产品难以纯化(4)包埋法体积小的酶容易从包埋材料中漏出解析(1)为了防止杂菌污染,在榨汁过程中应先清洗再破碎。(2)酒精发酵时一般将温度控制在1825 ,发酵过程中绝大多数微生物不能生长的原因是酒精发酵的条件为缺氧、酸性,可抑制绝大多数微生物生长。(3)最初的猕猴桃酒中含有少量尿素,脲酶可以分解尿素。根据电荷性质分离脲酶的方法是电泳法,脲酶不宜直接投入酒中,原因是不能再次利用,产品难以纯化。(4)固定化菌种常用的方法是包埋法,固定化酶不宜用此方法的原因是体积小的酶容易从包埋材料中漏
18、出。8.(2019湖南益阳三模)-胡萝卜素是一种对人体有益的天然色素类食品添加剂,被广泛地用作食品、饮料、饲料的添加剂。下图表示从产胡萝卜素的酵母菌菌体或胡萝卜中提取、获得胡萝卜素的操作流程。请回答下列问题:(1)在发酵罐内培养酵母菌R时,向培养基中添加玉米粉和豆饼的目的主要是为微生物的生长提供。培养过程中,除了控制好温度等条件外,还要适时通入无菌空气,其目的是。(2)上图中A过程是,该过程应控制好温度和处理时间,其目的是。萃取过程所用的有机溶剂都是易燃物,若直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸,所以该过程宜采用的加热方式是 。(3)图中B过程表示,其目的是。(4)除了采用上述方法外,还可采用酶
19、解法来提取胡萝卜素,此时,应该将胡萝卜制成胡萝卜泥,然后加入适量且温度相同的反应一段时间,以达到去除细胞壁的目的。答案(1)碳源和氮源促进酵母菌R大量繁殖(2)干燥防止胡萝卜素分解水浴加热(3)过滤去除萃取液中的不溶物(4)纤维素酶和果胶酶解析(1)酵母菌的培养要提供生物所需的水、无机盐、碳源、氮源和生长因子等,向培养基中添加玉米粉和豆饼是为微生物的生长提供碳源和氮源;培养过程中,适时通入无菌空气的目的是使菌体处于有氧呼吸状态,有利于酵母菌R大量繁殖。(2)胡萝卜粉碎之后,使用萃取法提取胡萝卜素之前,必须对胡萝卜样品进行干燥处理,为保证胡萝卜素不被破坏,要注意温度和时间;由于胡萝卜素是脂溶性植
20、物色素,一般不溶于水,易溶于酒精、乙醚和氯仿等有机溶剂,所以常用有机溶剂萃取胡萝卜素,有机溶剂用明火直接加热容易引起燃烧、爆炸,所以要采用水浴加热。(3)图中B过程是对实验材料萃取后要进行的过滤处理,该过程可以去除萃取液中的不溶物,便于后续对色素的提取。(4)植物细胞细胞壁的成分主要为纤维素和果胶,因此加入纤维素酶和果胶酶有利于去除细胞壁。9.(2019江西南昌三模)回答下列问题:(1)从胡萝卜中提取胡萝卜素时,通常在萃取前要将胡萝卜和干燥,以提高萃取效率;萃取加热时需安装冷凝回流装置,其目的是防止;水蒸气蒸馏法(填“是”或“不”)适合用于胡萝卜素的提取;鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素时,通常可
21、采用法,在鉴定的过程中需要用作为对照。(2)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时,分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是,除去固体硫酸钠的常用方法是。(3)橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解,使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题,所以一般采用法。答案(1)粉碎有机溶剂的挥发不纸层析标准样品(2)除去少量的水过滤(3)压榨解析(1)提取胡萝卜素的流程为胡萝卜粉碎干燥萃取过滤浓缩胡萝卜素,即通常在萃取前要将胡萝卜粉碎和干燥,以提高萃取效率;萃取加热时安装冷凝回流装置的目的是防止有机溶剂的挥发。胡萝卜素化学性质比较稳定,不溶于水,易溶于石油醚等有机溶剂,但不具有挥发性,不能随水蒸气蒸馏出来,因此水蒸气蒸馏法不适合胡萝卜素的提取。鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素,通常采用纸层析法,但需要用标准样品作为对照。(2)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时,分离出的油层中还会含有一定的水分,因此加入无水硫酸钠的作用是除去少量的水。常用过滤的方法除去固体硫酸钠。(3)橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解,使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题,所以一般采用压榨法提取橘皮精油。
