1、单元提升课 专题2 知识体系思维导图【答案速填】A.液体 B.碳源 C.氮源 D.纯净培养物 E.外来杂菌 F.煮沸消毒法 G.高压蒸汽灭菌法 H.倒平板 I.平板划线法 J.选择培养基 K.稀释涂布平板 L.样品的稀释 M.多糖 N.葡萄糖苷酶 O.刚果红染色法 P.梯度稀释 Q.透明圈 命题研析深化提升【典例示范】(2018全国卷)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
2、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
3、结果中,乙同学的结果可信度低,其原因是_ _。【解析】本题考查物质的合成、淀粉的鉴定及微生物的培养和计数。(1)链霉素属于抗生素,作用是抑制细菌的生长。可以通过加入链霉素筛选出抗链霉素的真菌,属于选择培养基。(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碳源、无机盐、生长因子等。氮源进入细胞后,可参与合成的生物大分子有蛋白质、核酸。(3)淀粉遇碘变蓝,所以应加入的显色剂是碘液。该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是淀粉遇碘液显蓝色,产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解,形成透明圈。(4)为了保证结果准确,一般选择菌落数在30300的平板进行计数。而乙同学的结果中,
4、1个平板的计数结果与另2个相差悬殊,结果的重复性差。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【知识深化】交汇点1 生物大分子的特性,联系必修1细胞中的元素和化合物。(1)细胞中的化合物包括无机物和有机物。无机物包括水、无机盐;有机物包括蛋白质、核酸、糖类和脂质。(2)生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的检测。糖类中的还原糖与斐林试剂发生作用,生成砖红色沉淀;脂肪可被苏丹染液染成橘黄色;蛋白质与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应。交汇点2 培养基中
5、无机盐的作用,联系必修1、必修3有关细胞和内环境中无机盐的作用。(1)无机盐的作用:无机盐是某些化合物的组成成分;调节生物体的生命活动;维持渗透压平衡和酸碱平衡。(2)调节pH的缓冲对:H2CO3/NaHCO3,NaH2PO4/Na2HPO4等。【类题精练】1.在某实验中选用YMA根瘤菌固体培养基来培养费氏中华根瘤菌(自生固氮菌),配方如表所示。物质 甘露醇 酵母粉 MgSO4 7H2O KH2PO4 NaCl CaCl2 H2O 剂量 13.861 g 4.683 g 0.099 g 0.359 g 0.335 g 0.010 g 1 000 mL 回答下列问题:(1)培养基的配制过程具有如
6、下步骤:灭菌 计算 倒平板 调pH 称量 溶化 正确的顺序为:_。费氏中华根瘤菌以_作为碳源。(2)想要测定某一时期活菌数量,可选用_法进行计数。为了保证结果准确,一般选择菌落数在_的平板进行计数。(3)此实验是如何防止污染的?_。【解析】(1)培养基配制的正确顺序为计算、称量、溶化、调pH、灭菌、倒平板。根据表格中物质成分可知,费氏中华根瘤菌以甘露醇作为碳源。(2)想要测定某一时期活菌数量,可选用稀释涂布平板法进行计数。为了保证结果准确,一般选择菌落数在30300的平板进行计数。(3)该培养基中没有加入氮源,这样其他微生物就不能在此培养基中长期生存,从而达到防止杂菌污染的效果。答案:(1)甘
7、露醇(2)稀释涂布平板 30300(3)在培养基中没有加入氮源,这样其他微生物就不能在此培养基中长期生存 2.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。小乐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:(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)如图为连续划线法示意图,在图中_(填图中序号
8、)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_。管号 1 2 3 4 5 6 苯酚浓度/(mgL-1)1 如果废水为50 mgL-1 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。【解析】(1)培养基中的营养物质一般都包括H2O、无机盐、碳源、氮源,蛋白胨和苯酚中含有C,可作为碳源。(2)要富集该菌,应提高营养物质含量。若菌落过于密集,说明稀释倍数不够,应进一步稀释涂布,以便于菌落计数与分离。固体培养基可用于菌落计数,制备固体
9、培养基时需加入凝固剂琼脂。(3)用平板划线法接种菌体,随划线次数的增加,菌体数量逐渐减少,故区域更易获得单菌落。(4)题中已给出6号比色管中的苯酚浓度为1 mgL-1,根据浓度梯度的设计原则和空白对照原则,15号比色管中的苯酚浓度应依次为0 mgL-1、0.2 mgL-1、0.4 mgL-1、0.6 mgL-1、0.8 mgL-1。废水中苯酚的浓度为50 mgL-1,降解后约有21%的苯酚残留,则降解后废水中苯酚的浓度为5021%=10.5(mgL-1),因为比色管中苯酚的浓度范围为01 mgL-1,若将降解后的废水稀释5倍或10倍,则稀释后废水中苯酚的浓度均大于1 mgL-1,若稀释20倍,
10、则稀释后废水中苯酚的浓度为0.525 mgL-1,介于01 mgL-1之间,故需将降解后的废水稀释20倍后再进行比色。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 3.酒精浓度过高会抑制酵母菌的生长、繁殖,影响酒精产量。为此,研究人员将酒精耐受基因转入野生型酵母菌中,经筛选得到了耐高浓度酒精的酵母菌。过程如图甲所示,请回答下列问题:(1)图甲中过程需要重复几次,目的是_。某同学尝试过程的操作,其中一个平板经培养后的菌落分布如图乙所示。该同学的接种方法是_。(2)为证明分离纯化得到的酵母菌能提高酒精产量,可将等量的_和耐高浓度酒精的酵母菌分别
11、接种于含等量葡萄糖的A、B两组发酵装置中,在_条件下_(填“密闭”或“充气”)培养。一段时间后取样,用_检测,若实验结果为_,则说明耐高浓度酒精的酵母菌能提高酒精产量。【解析】(1)图甲中过程需要重复几次,目的是进一步分离纯化获得耐酒精能力强的酵母菌。根据乙图菌落特征,推测该同学的接种方法是稀释涂布平板法。(2)为证明分离纯化得到的酵母菌能提高酒精产量,可将等量的野生型酵母菌和耐高浓度酒精的酵母菌分别接种于含等量葡萄糖的A、B两组发酵装置中,在1825 条件下密闭培养。一段时间后取样,用重铬酸钾检测酒精,若实验结果为B组的灰绿色比A组深,则说明耐高浓度酒精的酵母菌能提高酒精产量。答案:(1)进
12、一步分离纯化获得耐酒精能力强的酵母菌 稀释涂布平板法(2)野生型酵母菌 1825 密闭 重铬酸钾 B组的灰绿色比A组深 4.纤维素分解菌能够产生纤维素酶分解纤维素,回答下列问题:(1)在筛选纤维素分解菌的过程中,通常用_染色法,这种方法能够通过颜色反应直接对纤维素分解菌进行筛选。(2)乙同学打算从牛胃中分离纤维素分解菌并计数,与分离醋酸菌相比,进行培养时除了营养不同,最主要的实验条件差别是_。该同学采用活菌计数法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目_。(3)丙同学在提取和分离纤维素酶的过程中,为了抵制外界酸、碱对酶活性的影响,采取的措施是向提取液和分离液中添加_。若探究纤维素酶活性的最适温度,如
13、何设置对照?_。【解析】(1)刚果红与纤维素形成红色复合物,在纤维素被分解后,这种复合物将不再形成,则在培养基上出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。(2)牛胃是一个无氧的环境,使其中的纤维素分解菌与需氧的醋酸菌培养条件有所不同。当两个或多个细菌连在一起时,平板上只能观察到一个菌落,因此活菌计数法统计的菌落数目比实际偏少。(3)探究最适温度可设置一系列的温度梯度相互对照,其他无关变量保持相同且适宜。答案:(1)刚果红(2)保证无氧环境 少(低)(3)缓冲溶液 不同的温度梯度之间相互对照,其他无关变量保持相同且适宜 5.(2020梅州高二检测)生物乙醇是指通过微生物的发酵将各种生物质转化为燃料酒精。
14、它可以单独或与汽油混合配制成乙醇汽油作为汽车燃料。我国成功利用农作物废弃物秸秆(主要成分为纤维素)代替粮食作为原料来进行燃料乙醇的工业化生产。其主要技术流程为:秸秆秸秆颗粒反应罐水解过滤除渣酒精发酵蒸馏。(1)将秸秆颗粒装入反应罐进行水解,需加入的微生物是_,从而能将秸秆中的成分转变成葡萄糖。从土壤中获取该微生物时,首先选择培养,然后通过_法直接筛选出该微生物。(2)若要对筛选获得的菌液进行计数,应将菌液用_法接种到平板上。如果将1 mL菌液稀释100倍,在3个平板上分别加入0.1 mL的稀释液,经过培养后,3个平板的菌落分别是93、96、99个,据此可得出每升菌液中的活菌数为_。(3)酒精发
15、酵阶段需接种的微生物是_,该微生物在_的发酵液中可以生长繁殖,而绝大多数其他的微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。【解析】(1)秸秆的主要成分是纤维素,因此将秸秆颗粒装入反应罐进行水解,需要加入能分解纤维素的微生物,从而将秸秆中的成分变成葡萄糖。在培养基中加入刚果红,可与培养基中的纤维素形成红色复合物,当纤维素被分解后,红色复合物不能形成,培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈,从而可筛选出纤维素分解菌。(2)接种微生物常用平板划线法和稀释涂布平板法,其中稀释涂布平板法可用于对微生物进行计数。因此,若要对筛选获得的菌液进行计数,应将菌液用稀释涂布平板法接种到平板上。如果将1 mL菌液稀释
16、100倍,在3个平板上分别加入 0.1 mL的稀释液,经过培养后,3个平板的菌落分别是93、96、99个,据此可得出每升菌液中的活菌数为(93+96+99)/31 000100/0.1=9.6107个。(3)参与酒精发酵的微生物是酵母菌,其在缺氧、呈酸性的发酵液中可以生长繁殖,而绝大多数其他的微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。答案:(1)纤维素分解菌(或能分解纤维素的微生物)刚果红染色(2)稀释涂布平板 9.6107 (3)酵母菌 缺氧(无氧)、呈酸性 6.一种广泛使用的除草剂(含氮有机化合物)在土壤中不易被降解,长期使用可污染土壤。为修复被该除草剂污染的土壤,可按下面程序选育能降解该除草
17、剂的细菌(已知该除草剂在水中溶解度低,含一定量该除草剂的培养基不透明)。(1)制备土壤浸出液时,为避免菌体浓度过高,需要将浸出液进行_处理。(2)要在长期使用该除草剂的土壤中分离出目的菌,从物理性质、用途方面来看,上述培养皿中培养基的特点是_。(3)在划线培养时,只有很少的菌落出现,大部分细菌在此培养基上不能生长的主要原因是_或有氧条件抑制了这些细菌的生长。(4)在固体培养基上形成的菌落中,无透明圈菌落利用的氮源主要是_,有透明圈菌落利用的氮源主要是_,据此可筛选出目的菌。实验结果如图,AE五种菌株中,_是最理想的菌株。(5)科研人员用射线处理该细菌获得两个突变株M和N,然后对突变株M和N进行
18、实验,结果如表所示:接种的菌种一般培养基实验处理及结果M不生长添加营养物质甲,能生长N不生长添加营养物质乙,能生长M+N能生长不添加营养物质甲、乙,都能生长突变株M不能在一般培养基上生长的原因是_。突变株M和N混合在一起接种于一般培养基中能生长的原因最可能是_。【解析】(1)制备土壤浸出液时,为避免菌体浓度过高,需要将浸出液进行稀释处理。(2)从物理性质方面来看,题图中的培养基属于固体培养基;从用途方面来看,该培养基属于选择培养基。该除草剂为含氮有机化合物,降解该除草剂的细菌能以该除草剂为氮源。故该培养基中除加入除草剂外,不能再含有其他氮源,以选择出能降解该除草剂的细菌。(3)在以该除草剂为唯
19、一氮源的培养基上,不能降解该除草剂的细菌(除具有固氮能力的细菌外)是不能生长的。(4)含一定量该除草剂的培养基不透明,形成透明圈是该除草剂被某些细菌降解的结果。(5)突变株M的生长需要营养物质甲,突变株N的生长需要营养物质乙。不添加营养物质甲和乙,二者混合培养时都能生长,最可能的原因是突变株M为突变株N提供了营养物质乙,突变株N为突变株M提供了营养物质甲。答案:(1)稀释(2)在无氮固体培养基中添加了该除草剂(3)培养基中缺少这些细菌可利用的氮源(4)氮气 该除草剂 E(5)突变株M缺乏合成营养物质甲所需要的酶 突变株M生长需要营养物质甲,突变株N可以提供;突变株N生长需要营养物质乙,突变株M
20、可以提供 7.(2019衡水高二检测)现在大力提倡无纸化办公,但是每年仍然不可避免地要产生大量的废纸,废纸的主要成分是木质纤维,人类正努力将其转化为一种新的资源乙醇。如图是工业上利用微生物由纤维素生产乙醇的基本操作流程,请回答相关问题。(1)自然界中,环节需要的微生物大多分布在_的环境中。将从土壤中获得的微生物培养在以_为碳源并加入_的培养基上,筛选周围有_的菌落。(2)如上所述的筛选中获得了三个菌落,对它们分别培养,并完成环节,且三种等量酶液中酶蛋白浓度相同,则你认为三种酶液的活性_(填“一定相同”“不一定相同”或“一定不同”),可以通过_进行定量测定来确定酶的活性。(3)根据测定结果,环节
21、常选择木霉,则中获得的酶是_酶。该酶至少包括_三种组分。(4)生产中可以满足环节的常见菌种是_,为了确保获得产物乙醇,环节要注意_,过程要注意避免_。【解析】(1)废纸的主要成分是木质纤维,因而使其糖化的酶应为纤维素酶,由此得知中的产酶微生物应该大多分布在富含纤维素的环境中。分解纤维素的微生物的分离需要用到以纤维素为唯一碳源的培养基,若想直接从此选择培养基中筛选出能分解纤维素的微生物,则可以利用直接在培养基中加入刚果红的方法,筛选周围有透明圈的菌落。(2)由于个体间有差异,不同微生物产生的酶活性不一定相同,因此可以通过对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定来确定酶的活性。(3)纤维素酶是一种复合酶,包括C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶。(4)在工业生产上通常利用酵母菌将葡萄糖液发酵产生酒精。发酵过程中要注意保证无氧条件,并避免杂菌污染。答案:(1)富含纤维素 纤维素 刚果红 透明圈(2)不一定相同 对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖(3)纤维素 C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶(4)酵母菌 发酵装置密闭(或保证无氧条件等)杂菌污染