1、专题跟踪检测(十五)生物技术实践(建议用时：40分钟)考点基础过关能力提升传统发酵技术的应用1微生物的培养与应用1,2,3,4酶的研究与应用4,7生物技术在其他方面的应用7,85,6一、非选择题1(2019四川泸县二中适应性考试)如图为某研究小组设计的酿制果醋的基本流程图和发酵装置示意图。回答下列问题：(1)制作果醋和制作泡菜的过程中，主要参与的微生物的细胞呼吸方式分别为_ _。过程需要_(填“先切块后清洗”或“先清洗后切块”)，以减少杂菌的污染。(2)图中过程(发酵)所需控制的温度是_。在充气口_(填“打开”或“关闭”)的发酵装置的发酵液中，酵母菌可以生长并产生酒精。(3)果醋制作时，醋酸菌
2、将乙醇变为醋酸的环境条件是糖源_(填“充足”或“缺少”)。为鉴定果醋是否酿制成功，除可以通过观察菌膜、尝、嗅之外，还可以通过检测和比较_作进一步的鉴定。(4)若要测定苹果醋中某微生物的菌体数，可用_在显微镜下直接计数。若用平板划线法和稀释涂布平板法分别培养、纯化制作果醋的微生物，这两种接种方法操作过程中的共同点是_(答出两点)。解析 (1)制作果醋的菌种是好氧型的醋酸菌，制作泡菜的菌种是厌氧型的乳酸菌；为减少杂菌的污染，过程应该先清洗后切块。(2)果酒发酵时温度需要控制在1825 。制作果酒和果醋可以用同一装置，在充气口关闭的情况下，酵母菌可以进行无氧呼吸并产生酒精。(3)当氧气、糖源都充足时
3、，醋酸菌可将果汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌可先将乙醇变为乙醛，再进一步转变为醋酸。可以通过检测和比较醋酸发酵前后的pH来鉴定果醋是否酿制成功。(4)若要直接测定培养液中某微生物的细菌数，可以利用血细胞计数板在显微镜下直接计数。用平板划线法和稀释涂布平板法分别培养、纯化微生物时，都需要接种在固体培养基上、在酒精灯火焰附近接种。答案 (1)前者是有氧呼吸，后者是无氧呼吸先清洗后切块(2)1825 关闭(3)缺少(醋酸)发酵前后的pH(4)血细胞计数板采用固体培养基、在酒精灯火焰旁接种2烧伤病人容易感染绿脓杆菌，引起化脓性感染，比阿培南、美罗培南、头孢菌素和碳青霉烯类抗生素都是非常经典的
4、抗绿脓杆菌的药物。临床使用抗生素前，有时需要做细菌耐药实验。实验时，从病人身上获取少量样本，按照一定的实验步骤操作，以确定该病人体内的绿脓杆菌对不同抗生素的敏感性。请回答下列问题：(1)获取绿脓杆菌单菌落：配制适于绿脓杆菌生长的培养基，培养基中的营养成分一般含有_、_、水和无机盐，调节pH至7，灭菌处理，待培养基冷却至50 时，在酒精灯火焰附近倒平板。经过选择培养、鉴别等步骤获得单菌落。(2)检测绿脓杆菌对不同抗生素的敏感性：取该单菌落适当稀释，用_法接种于固体培养基表面，使其均匀生长，布满平板。将分别含等剂量的比阿培南、美罗培南、头孢菌素和碳青霉烯类抗生素的同大小的滤纸片均匀置于该平板的不同
5、位置，适宜条件下培养一段时间，结果是含不同抗生素的滤纸片周围均出现透明圈，这说明绿脓杆菌对上述抗生素_；含头孢菌素的滤纸片周围的透明圈比含美罗培南的小，这说明_ _；含比阿培南、碳青霉烯类的滤纸片周围的透明圈也比含美罗培南的小，且比阿培南透明圈中出现了一个菌落。请推测此菌落产生的可能原因：一是_，二是_。(3)根据上述实验结果，为达到抗绿脓杆菌的目的，对于该患者来说最好应选用抗生素_。解析 (1)微生物培养基的成分一般都含有碳源、氮源、水和无机盐。(2)检测绿脓杆菌对不同抗生素的敏感性时，取绿脓杆菌单菌落适当稀释后，用稀释涂布平板法接种于固体培养基表面；将分别含等剂量的比阿培南、美罗培南、头孢
6、菌素和碳青霉烯类抗生素的同大小的滤纸片均匀置于该平板上的不同位置，适宜条件培养一段时间。如果含不同抗生素的滤纸片周围均出现透明圈，说明绿脓杆菌对比阿培南、美罗培南、头孢菌素和碳青霉烯类抗生素都敏感；含头孢菌素的滤纸片周围的透明圈比含美罗培南的小，说明绿脓杆菌对头孢菌素的敏感性比对美罗培南弱；比阿培南透明圈中出现了一个菌落，可能的原因是杂菌污染，或是绿脓杆菌产生耐药性突变个体形成的菌落。(3)分析(2)中的实验结果可知，该病人体内的绿脓杆菌对美罗培南最敏感，故其为该病人首选的抗生素。答案(1)碳源氮源(2)稀释涂布平板敏感绿脓杆菌对美罗培南比对头孢菌素更敏感杂菌污染绿脓杆菌产生耐药性突变形成的菌
7、落(3)美罗培南3(2019福建南平质检)土壤中的苯酚(C6H5OH)对环境有极大的污染，科学家为了从土壤中分离出能专一性降解苯酚的微生物，进行了探究实验。下图是部分实验过程，请据图回答。(1)为了分离纯化目的菌种，步骤的培养基中都加入了一定浓度的苯酚，该物质能为微生物提供碳源，除此之外，培养基中一般都还需要水、_和_等营养物质，还要满足微生物生长对_、特殊营养物质以及氧气的要求。(2)制备步骤所需要的固体培养基，操作顺序是：计算称量_倒平板。为了在步骤的平板上形成单个的菌落，涂布平板前，需要对培养液进行多次稀释，原因是_。(3)研究人员想通过比较试管甲和乙中微生物的生长情况，证明分离出来的微
8、生物只能以苯酚作为碳源，若甲试管中的液体培养基中的唯一碳源是苯酚，那么乙试管中培养基的成分与甲相比，区别是_。研究人员对甲、乙两只试管进行接种时，所选菌种都来自步骤平板上的同一个单菌落，这样做的目的是_。(4)当菌落长成后，将试管放入_的冰箱中保藏。解析 (1)步骤的培养基中，苯酚可以为微生物提供碳源，此外培养基中还应该包括水、氮源和无机盐等营养成分，还要满足微生物生长对pH(酸碱度)、特殊营养物质以及氧气的要求。(2)制备固体培养基的操作顺序为计算称量溶化灭菌倒平板。为了在步骤的平板上形成单个菌落，涂布前需对培养液进行多次稀释，是因为在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物易于分散成单个细
9、胞。(3)甲、乙试管是对照实验，如果甲加入的是苯酚，则乙试管应加入其他可替代苯酚的碳源。研究人员对甲、乙两只试管进行接种时，所选菌种都来自步骤平板上的同一个单菌落，是遵循对照实验的单一变量原则，保证两支试管接种相同种类的微生物。(4)保存菌种时，当菌落长成后，将试管放入4 的冰箱中临时保藏。答案(1)氮源无机盐pH(或酸碱度)(2)溶化灭菌在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物易于分散成单个细胞(3)用其他碳源替代苯酚使甲、乙两支试管中的微生物种类相同，保证实验过程遵循单一变量原则(4)44(2019安徽毛坦厂中学联考)为抑制其他微生物的生长，更好地提高果酒的品质，可以在果汁中加入人工培养
10、的优良酵母菌。人工培养酵母菌的过程中，需要对酵母菌进行分离和纯化。请回答下列问题：(1)酵母菌培养基中的碳源一般是葡萄糖，葡萄糖进入酵母菌细胞后的作用是_ _。制备培养基时需要倒平板，当平板冷凝后将平板_放置。若向试管内分装培养基时，试管口黏附有培养基，需要用酒精棉球将其擦净，目的是_ _。(2)用移液管吸取酵母菌液时，应用手指轻压移液管的橡皮头，并吹吸三次，目的是_。利用酵母菌制作果酒的过程中，发酵液的pH会下降，原因是_ _。(3)可用固定化酵母细胞进行果酒发酵。在制备固定化酵母细胞时，需要用到海藻酸钠和CaCl2，海藻酸钠的作用是_，CaCl2的作用是_。解析 (1)葡萄糖可以为酵母菌提
11、供碳源和能源；制备固体培养基时，需要倒平板，当平板冷凝后需将平板倒过来放置，防止冷凝水污染培养基；分装培养基时，若试管口黏附有培养基，需要用酒精棉球将其擦净，防止培养基污染棉塞导致实验失败。(2)对菌液进行梯度稀释的过程中，用移液管取样前，需用手指轻压移液管上的橡皮头，吹吸三次，目的是使酵母菌和无菌水充分混匀；酵母菌发酵产酒精的过程中，也会产生CO2，CO2与水反应生成碳酸，会使发酵液的pH下降。(3)在制备固定化酵母细胞的实验中，海藻酸钠的作用是包埋酵母菌细胞，CaCl2的作用是使凝胶珠成形，即与海藻酸钠反应形成凝胶珠。答案(1)提供物质和能量倒过来避免培养基污染棉塞(2)使酵母菌在培养液中
12、均匀分布酵母菌细胞呼吸会产生CO2，CO2和水反应后会生成H2CO3(3)包埋酵母菌与海藻酸钠反应形成凝胶珠5(2019东北三省四市一联)施一公研究团队在科学上报道了人源分泌酶结合淀粉样前体蛋白(APP)的高分辨率冷冻电镜结构，揭示了结合底物后分泌酶发生的构象变化，并对这些构象变化的功能进行了生化研究，为研究与癌症以及阿尔兹海默症相关的特异性药物设计提供了重要的结构信息。回答下列问题：(1)该项研究进行时，需控制温度、酸碱度等条件，因为高温、过酸、过碱会使分泌酶的_遭到破坏，失去活性。(2)根据蛋白质的各种特性，如蛋白质的_、所带电荷的_，以及溶解度、吸附性、对其他分子亲和力等，可用来分离不同
13、种类蛋白质，从而得到分泌酶。(3)分泌酶由4个跨膜蛋白亚基组成。若对分泌酶的4个跨膜蛋白亚基进行分离、纯化及分子量测定，需采用_及电泳技术。前者是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法，相对分子质量较_(填“大”或“小”)的跨膜蛋白移动速度较慢。(4)电泳是指_在电场的作用下发生迁移的过程。对分泌酶的4个跨膜蛋白亚基进行分子量测定时，通常采用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法，该电泳迁移率完全取决于相对分子量的大小，原因是_。解析 (1)分泌酶的化学本质是蛋白质，高温、过酸、过碱都会破坏其空间结构，而使其丧失活性。(2)根据蛋白质各种特性的差异，如分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、溶解度
14、、吸附性和对其他分子的亲和力等，可以用来分离不同蛋白质。(3)若对分泌酶的4个跨膜蛋白亚基进行分离、纯化及分子量测定，需采用凝胶色谱及电泳技术。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，相对分子质量较小的跨膜蛋白移动速度较慢。(4)电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。采用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳时，SDS能使蛋白质完全变性，使不同蛋白质的结构相同，并且它所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同蛋白质间的电荷差别，因此该电泳迁移率完全取决于相对分子量的大小。答案(1)空间结构(2)形状和大小性质和多少(3)凝胶色谱小(4)带电粒子SDS能使蛋白质完全
15、变性，使蛋白质的结构相同，它所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同蛋白质间的电荷差别6(2019四川外国语学校一诊)利用紫外线诱变选育高产胡萝卜素的三孢布拉霉负菌，未突变菌不能在含有一定浓度的紫罗酮的培养基上生长，菌体随胡萝卜素含量增加从黄色加深至橙红色。图甲为选育及提取获得胡萝卜素流程，请回答下列问题：(1)用紫外线照射三孢布拉霉负菌的目的是_。为选出高产突变菌种，还应在培养基中添加_。(2)某同学进行正确的接种操作后，经培养后的平板中菌落分布如图乙所示，该同学的接种方法是_(填“稀释涂布平板法”或“平板划线法”)；由于_ _，所以培养基上只有少数菌能生长形成菌落。(
16、3)进行过程时，应选取_色的菌落接种至液体培养基。过程是_，常用纸层析法鉴定提取的胡萝卜素粗品。(4)将萃取的胡萝卜素样品与胡萝卜素标准样品层析后进行比对，结果如图丙。从图中分析可知，色带_(填“”“”或“”)为胡萝卜素。解析 (1)利用紫外线处理三孢布拉霉负菌的目的是增加其基因突变的频率。由于未突变菌不能在含有一定浓度的紫罗酮的培养基上生长，为筛选出高产突变菌种，应在培养基中添加一定浓度的紫罗酮。(2)图乙固体平板培养基中菌落均匀分布，则该同学的接种方法是稀释涂布平板法。只有少数菌能生长形成菌落的根本原因是基因突变具有低频率性和不定向性，只有少数发生基因突变的菌才能生长、繁殖。(3)由于菌体
17、随胡萝卜素含量增加从黄色加深至橙红色，因此选取橙红色的菌落接种至液体培养基。过程是浓缩，常用纸层析法鉴定提取的胡萝卜素粗品。(4)据图分析，色素带与标准样色素带一致，故其为胡萝卜素。答案(1)增加其发生基因突变的频率一定浓度的紫罗酮(2)稀释涂布平板法基因突变频率低，只有少数突变的菌才能生长繁殖(3)橙红浓缩(4)7(2019江西名校联考)请回答下列与酶和植物有效成分的提取有关的问题：(1)下图表示检测某种碱性蛋白酶去污力的实验结果曲线，该实验的目的是_ _。50 时加洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量约为_%。(2)某植物的花中含有油性物质A，果肉中含有物质B。物质A是易挥发、难溶于水的无色物质；
18、物质B是易溶于有机溶剂、不溶于水、不易挥发、受潮易分解的有色物质。根据以上信息判断，提取物质A_(填“能”“不能”或“不确定能否”)利用水中蒸馏法，原因是_。物质B_(填“能”“不能”或“不确定能否”)使用萃取法提取，提取物质B时应选用_(填“干燥”或“新鲜”)的果肉。解析 (1)由曲线图可知，实验的自变量是不同的温度和碱性蛋白酶的含量，因变量是去污力，故实验的目的是探究40 、50 两种温度条件下碱性蛋白酶含量对加酶洗衣粉去污力的影响。50 时，加酶洗衣粉中碱性蛋白的含量约为0.6%时，去污力即可达到最大。(2)物质A是易挥发、难溶于水的无色物质，但不确定水中蒸馏是否会导致原料焦糊或者有效成
19、分水解等问题，故不能确定物质A能否利用水中蒸馏法提取。物质B是易溶于有机溶剂、不溶于水、不易挥发、受潮易分解的有色物质，可以使用萃取法提取。提取物质B时应选用干燥的果肉，因为含水量过多会影响萃取的效率。答案(1)探究40 、50 两种温度条件下碱性蛋白酶的含量对加酶洗衣粉去污力的影响0.6(2)不确定能否还需要确定水中蒸馏是否会导致原料焦糊或者有效成分水解能干燥8(2019山西名校联盟三模)生姜在生活中用处极广，既可作为菜的配料，也可制备生姜汁，还可提取生姜油制作化妆品及香料等。回答下列问题：(1)制备生姜汁最常用的是_法。为提高生姜的出汁率，常用果胶酶进行处理，该酶包括多聚半乳糖醛酸酶、_等
20、。(2)工业上大规模生产姜汁，会采用固定化酶技术，该技术的优点在于_ _(答出三点即可)。固定化果胶酶一般不用包埋法，理由是_ _。(3)提取生姜油可采用水蒸气蒸馏法，因其具备_ _的特性。下表是某同学提取生姜油实验过程中得到的数据，若该实验数据准确，则其反映出操作过程中应该控制_。因素实验次数干姜(g)水量(mL)蒸馏时间(h)姜油(g)出油率(%)色泽第一次251302.00.150.6淡黄色第二次251402.00.170.68淡黄色第三次251502.00.180.72淡黄色第四次251602.00.180.72淡黄色第五次251502.50.210.84淡黄色第六次251503.00
21、.230.92淡黄色解析 (1)新鲜生姜中含姜汁量较高，制备生姜汁最常用的是压榨法。为提高生姜的出汁率，常用果胶酶进行处理，该酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。(2)工业上大规模生产姜汁，会采用固定化酶技术，该技术的优点在于酶易于与产物分离，得到的产物纯度高；酶可以反复利用，降低生产成本；这种生产技术稳定性好，可连续生产。固定化果胶酶一般不用包埋法，原因是果胶酶分子很小，容易从包埋材料中漏出，包埋法适用于体积比较大的细胞。(3)提取生姜油可采用水蒸气蒸馏法，因其具有易挥发、不溶于水、化学性质稳定的特性。分析表中数据可知，在水量150 mL、蒸馏3 h的条件下出油率最高，故操作过程中应该控制适宜的水量和适宜的蒸馏时间。答案(1)压榨果胶分解酶和果胶酯酶(2)易于与产物分离、可反复使用、可连续化生产、稳定性好果胶酶分子很小，容易从包埋材料中漏出(3)易挥发、不溶于水、化学性质稳定适宜的水量和适宜的蒸馏时间