1、专题二十三 微生物的利用与酶的应用内容索引 考点一 微生物的利用 考点二 酶的应用 探高考 练模拟 考点一 微生物的利用 答案 一、大肠杆菌的培养和分离1.大肠杆菌(1)特性：大肠杆菌是革兰氏性、(代谢类型)的肠道杆菌，在肠道中一般对人无害，但若进入人的系统，就会对人体产生危害。(2)用途：是技术中被广泛采用的工具。2.细菌的培养和分离(1)细菌的繁殖：以方式繁殖，分裂速度很快，约20 min分裂一次。(2)培养的方法：需要将已有细菌的培养物转移到新的培养基中，一般用(工具)转移带菌的培养物。知识回扣 1 兼性厌氧泌尿基因工程分裂接种环阴答案(3)细菌分离的方法与特点分离方法 特点 法 操作简
2、单 法 操作复杂，更易分开 划线分离涂布分离单菌落3.消毒和灭菌的区别 答案 项目 条件 结果 常用的方法 消毒 较为温和的物理或方法 仅杀死或内部一部分对人体有害的微生物(不包括芽孢和孢子)消毒法、巴氏消毒法、紫外线或化学药物消毒法 灭菌 强烈的理化因素 杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子 灼烧灭菌、干热灭菌、灭菌 物体表面煮沸高压蒸汽化学4.大肠杆菌的培养和分离实验(1)实验内容：将大肠杆菌扩大培养和划线分离，即用培养基扩大培养大肠杆菌，培养后再在培养基上划线进行分离，随后培养基上就会形成一个个单独的菌落。答案 LB固体平面LB液体答案 培养基灭菌 划线分离 培养观察 50 mL L
3、B液体培养基和50 mL LB固体培养基及培养皿_灭菌 将培养基分别倒入4个灭菌后的培养皿中，水平放置，使之形成平面 在装有液体培养基的中接种大肠杆菌，培养12 h 用接种环在接种有大肠杆菌的三角瓶中蘸菌液一次，在固体培养基的平板上，盖好培养皿 培养皿倒置(盖在下面)，放在37 恒温培养箱中培养1224 h后，可看到划线的末端出现不连续的(2)实验步骤倒平板接种高压蒸汽三角瓶连续划线单个菌落(3)大肠杆菌分离的用途：单菌落的分离是的通用方法，也是用于筛选菌株的最简便方法之一。二、分离以尿素为氮源的微生物1.菌种特点 含有酶，可以通过降解尿素作为其生长的氮源。2.培养基 用以为唯一氮源的培养基培
4、养，以培养基为对照。3.实验原理(1)筛选以尿素为氮源的微生物，可使用以尿素为唯一氮源的选择培养基进行培养选择。(2)细菌合成的脲酶能将尿素分解成，致使pH升高，使酚红指示剂。答案 消除污染杂菌高表达量脲LB全营养NH3变红尿素4.实验步骤 制备培养基：将已灭菌的LB固体培养基和尿素固体培养基分别倒入两个培养皿中，摇匀，平放至凝固 制备细菌悬液：用1 g土样配制不同浓度的细菌悬液 用分离细菌：将不同浓度的土壤稀释液分别加入到有LB培养基和尿素培养基的培养皿中，并用玻璃刮刀涂布到整个平面上 培养：将培养皿倒置，在37 恒温箱中培养2448 h 观察：培养基中菌落数量 答案 涂布分离法5.反应的鉴
5、定 在配制培养基时，加入指示剂酚红，培养时细菌将尿素分解产生碱性的氨，使培养基上菌落周围出现。答案 红色的环带1.从有机废水中分离分解有机物的微生物时，接种后的培养皿须放在光照培养箱中培养()提示 异养微生物不需要光照。2.消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害、()答案 思考诊断 提示 3.下图中甲为划线分离法中最重要的环节，乙为操作的结果：答案 提示(1)每一次划线后都要将接种环灼烧()(2)除第一次划线外，每一次划线的起点都是第一次划线的末端()提示 平板划线时除第一次划线外，每一次划线的起点都是上一次划线的末端，而不是第一次。答案 提示 4.筛选能分解尿素的细菌所
6、利用的培养基中，尿素是唯一的氮源()5.分解尿素的细菌在分解尿素时，可以将尿素转化为氨，使得培养基的酸碱度降低()提示 应为升高。1.培养基的配制及划线分离操作的注意事项(1)配制牛肉膏蛋白胨固体培养基的注意事项 倒平板的适宜温度是60 左右，温度过高会烫手，过低培养基又会凝固。平板需倒置，这样既可使培养基表面的水分更好地挥发，又可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。(2)划线分离操作的注意事项 第一次划线及每次划线之前都需要灼烧接种环。重难突破 2 灼烧接种环，待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。划线时最后一区域不要与第一区域相连。划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。2
7、.几种消毒和灭菌方法及其适用范围类型 适用范围 操作方法 消毒方法 煮沸消毒法 日常生活 100 煮沸56 min 巴氏消毒法 不耐高温的液体 7075煮30 min或80 煮15 min 化学药剂 生活活体、水源等 擦拭如用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源等 紫外线 房间、仪器设备 紫外线照射30 min 灭菌方法 灼烧 接种工具、接种时用的试管口或瓶口等 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧 干热灭菌 耐高温、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿和金属用具等 物品放入干热灭菌箱，160170 加热12 h 高压蒸汽灭菌 培养基、培养皿等，生产和实验室常用 高压蒸汽灭菌锅内，100 kPa，温度121，1
8、530 min 3.接种微生物的两种常用方法比较比较 划线分离法 涂布分离法 工具 接种环 玻璃刮刀 原理 通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面。在数次划线后培养，可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的细胞群体，即菌落 将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个菌落 4.分离以尿素为氮源的微生物的注意事项(1)培养基中的酸碱指示剂产生颜色变化(变红)，标志着存在脲酶分解尿素的作用，从而证明这一菌株能以尿素为氮源
9、。红色环状区域的大小代表脲酶活性的强弱和含量的多少。红色区域越大，表明菌株利用尿素的能力越强。(2)本实验中配制固体培养基时应选用琼脂糖而不能选用琼脂作凝固剂。这是由于琼脂是未被纯化的混合物，内含一定量的含氮化合物。如果用琼脂固化培养基，会为细菌提供一定量的非尿素类氮源，这样会在尿素固体培养基上产生大量以非尿素为氮源的细菌，不利于以尿素为氮源的细菌的筛选。(3)由于尿素在高温下会分解，所以对尿素溶液的灭菌要采用G6玻璃漏斗过滤的方法。并且应在基本培养基经高压蒸汽灭菌后，冷却至60 时再加入。(4)土样应从有哺乳动物排泄物的地方取得，这是由于动物排泄物中有一定量的尿素，在这些土壤中一般含有较多的
10、分解尿素的细菌。题型一 大肠杆菌的培养和分离12341.下图为“大肠杆菌的培养和分离”实验的基本流程，请回答下列问题 题型探究 3A.配制培养基B.灭菌C.扩大培养(液体培养基D.划线分离和培养和培养(固体培养基)E.菌种保存解析 LB液体培养基是通用的细菌培养基，LB固体平面培养基则用于划线分离形成单菌落。氯化钠的作用是维持培养基的渗透压。调节好酸碱度后才能进行灭菌，若灭菌后再进行酸碱度调节，又会产生新的污染。1234(1)A过程配制的是通用细菌培养基，称为_培养基。配制时除了加入特定的营养物质以外，还要加入一定量的氯化钠，以维持_。对培养基酸碱度的调节，应该在B过程的_(填“前面”或“后面
11、”)。前面 LB液体渗透压(2)D过程与C过程相比，培养基中增加的物质是_，E过程所需的温度是_。解析 在液体培养基的基础上加入一定量的琼脂可形成固体培养基。菌种应置于4 C冰箱中保存。4 琼脂解析答案 1234(3)D 过 程 后，一 个 菌 体 便 会 形 成 一 个 _，这 种 分 离 方 法 是_的通用方法，也是筛选特定菌株的最简便方法之一。解析 通过划线分离后，一个菌体就会繁殖出一个菌落。消除污染杂菌(或纯化菌种)(单)菌落(4)植物组织培养时，先配制MS培养基，再加入一定比例的植物激素，当生长素相对较多时，可促进_。解析 植物组织培养中生长素相对较多时，有利于生根，而细胞分裂素相对
12、较多时，则有利于生芽。生根解析答案 1234(5)植物组织培养和微生物培养都需要无菌操作，下列不适宜用高压蒸汽灭菌的是()A.接种环和镊子 B.三角瓶和广口瓶 C.发芽培养基和生根培养基 D.用于培养的幼茎和幼芽 解析 高压蒸汽灭菌常用于培养基、培养器材等的灭菌，而用于培养的幼茎和幼芽则不能进行任何灭菌操作，否则会导致细胞死亡。解析 2.检验饮用水的细菌含量是有效监控疾病发生的必要措施。请回答下列与检验饮用水有关的问题：(1)要测定饮用水中大肠杆菌的数量，常采用_法，通常将水样进行一系列的梯度_，然后将上述的水样用玻璃刮刀分别涂布到_的表面进行培养，记录菌落数量。用该方法统计样本菌落数时_(填
13、“是”或“否”)需要对照组。原因是：_。1234需要判断培养基使用之前是否被杂菌污染(培养基灭菌是否合格)涂布分离稀释LB固体培养基是答案(2)下面所示的四种菌落分布图中，不可能由上述方法得到的是_。1234(3)大肠杆菌的培养条件是无菌，培养基配制时需加入氯化钠，以维持_。配制培养基时先_后_。A.调节pHB.灭菌 C.消毒D.调节温度 渗透压 答案 3.请回答微生物培养和分离的有关问题：(1)欲从土壤中分离出能利用尿素的细菌：以_为唯一氮源且加入了_指示剂的培养基，用_法分离细菌。若培养基平板上有菌落存活且颜色变_，则说明分离成功。1234题型二 分离以尿素为氮源的微生物解析 分离能利用尿
14、素的细菌，只需以尿素为唯一氮源，加酚红作指示剂，采用涂布分离法分离细菌，只要培养基中的指示剂变红，标志着存在脲酶水解尿素的反应，证明菌株可以以尿素为氮源。涂布分离(或涂布)尿素酚红红解析答案(2)分离以尿素为氮源的细菌和分离大肠杆菌都使用了LB培养基，其成分_。A.前者含琼脂，后者不含琼脂和琼脂糖 B.两者都含有琼脂 C.前者含有琼脂糖，后者不含琼脂糖但含琼脂 D.两者都不含琼脂和琼脂糖 1234解析 分离以尿素为氮源的细菌所用培养基应含有琼脂糖，而分离大肠杆菌所用培养基则不含琼脂糖而含琼脂。解析 4.要获得能够分泌脲酶的细菌的菌种，某生物兴趣小组的同学设计了以下培养和筛选的途径：(1)获得菌
15、种：要获得较多的能够分泌脲酶的细菌，最好取525 cm处的浅层土样，说明这类细菌的细胞呼吸方式为_，在生态系统中属于_(成分)。1234分解者 需氧呼吸答案(2)将土样加入无菌水中配制成悬液，并配制如图所示的培养基，其中尿素在培养基中必须是作为保证微生物生长的唯一_。向培养基中添加尿素的方法是待其他成分灭菌冷却后，加入尿素溶液，而该尿素溶液要事先用_过滤，使之无菌。从物理性质看，该培养基属于_。1234葡萄糖：0.05 g NaCl：0.24 g K2HPO4：0.24 g 琼脂糖：1.0 g 酚红：0.5 g 水：30 mL 尿素：20 mL(含2 g脲)固体培养基 氮源G6玻璃漏斗答案(3
16、)利用酚酞指示剂可检测出细菌是否能分泌脲酶，原理是脲酶能使_，结果菌落周围培养基呈红色。(4)为获取能分泌脲酶的单菌落，必须将土壤样液进行稀释，并取少量稀释土壤液用_接种于培养基上，培养皿在培养箱中培养时必须倒置，原因是_。1234培养基中的尿素分解为NH3，使周围的pH升高 防止冷凝后的水珠从皿盖上落入培养基，造成污染 涂布分离法 答案(5)若要分离土壤中的尿素分解菌，对于采集和处理土壤样品，下列叙述错误的是()A.最好选择在肥沃湿润、动物排泄物多的土壤中取样 B.采集的土样需经高温灭菌后，才可以用于制取土壤稀释液 C.制备土壤稀释液时，要用无菌水 D.用于制备土壤稀释液的各种器具要经过灭菌
17、 返回 1234 考点二 酶的应用 一、果汁中的果胶和果胶酶 1.果胶(1)果胶是的主要成分，它由_组成。(2)果胶与果汁加工：果胶不仅影响出汁率，还会使果汁浑浊。2.果胶酶(1)来源：黑曲霉、苹果青霉等。(2)组成：果胶酶并不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，主要包括果胶酶和酶。答案 知识回扣 1 植物细胞壁半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯果胶甲酯(3)作用：将果胶分解成可溶性的分子，使出汁率提高，也使浑浊的果汁变得澄清。3.探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验(1)实验原理 答案 果胶 果胶酶、果胶甲酯酶半乳糖醛酸半乳糖醛酸甲酯。果胶酶的活性受温度(或pH)的影响，处于最适温
18、度(或pH)时活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的成正比。果胶不溶于乙醇。活性大小(2)实验流程设计 答案 不加热95%的乙醇二、-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测 1.-淀粉酶的固定化(1)固定化酶 概念：将水溶性的酶用的方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。方法：吸附法、交联法和包埋法等。(2)-淀粉酶的固定化-淀粉酶作用的最适条件：最适pH为；最适温度为。方法：法。答案 物理或化学共价偶联法5.57.55075吸附淀粉的水解作用 答案 淀粉淀粉酶淀粉酶糖化淀粉酶 葡萄糖糊精麦芽糖遇碘显蓝色 遇碘显红色 遇碘不显色 2.淀粉水解的测定实验固定-淀粉酶滴管滴加
19、淀粉溶液加溶液观察几天后重复实验。KII2洗涤3.-淀粉酶固定化实验过程固定化-淀粉酶，装入注射器中 以0.3 mL/min的流速滴加过柱 流出5 mL淀粉溶液后接收0.5 mL流出液 滴加溶液，观察颜色，用水稀释1倍后再观察颜色 以10倍柱体积的蒸馏水洗涤固定化柱，放置在4 冰箱中，几天后重复实验 答案 淀粉溶液KII21.将果胶酶用于果胶生产，既能提高果肉的出汁率又能提高果汁的澄清度()2.酶的活性受温度、pH和酶用量等因素的影响()提示 酶用量不影响酶的活性。3.果胶起着将植物细胞粘合在一起的作用，它溶于乙醇()提示 果胶不溶于乙醇。4.用固定化-淀粉酶进行淀粉水解实验时不需考虑温度()
20、提示 温度影响酶的活性。思考诊断 答案 提示 5.固定化-淀粉酶可永久使用()提示 固定化酶能够连续使用，但不是永久使用。6.-淀粉酶固定化实验结束后，将固定化柱放在常温下即可()提示 固定化柱低温保存。答案 提示 1.探究影响果胶酶活性因素实验的相关分析(1)实验原则：遵循单一变量原则、对照原则，严格控制变量，尽量减少无关变量的影响。(2)实验原理：果胶酶活性受温度、pH或酶抑制剂的影响，在最适温度或pH时，其活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小呈正相关。重难突破 2(3)三个实验的变量分析实验名称(目的)自变量 因变量 注意事项 探究温度对果胶酶活性的影响 温度 果汁量
21、(澄清度)底物和酶在混合时的温度是相同的；温度梯度越小，实验结构越精确；苹果泥和果胶酶的用量在各个试管中应相同 pH应为最适pH 探究pH对果胶酶活性的影响 pH 果汁量(澄清度)温度应为最适温度；pH梯度可用NaOH和盐酸调节；用玻璃棒搅拌使反应充分进行 探究果胶酶的用量 果胶酶的用量 果汁量(澄清度)制备苹果匀浆后迅速加热，使苹果浆中果胶酶变性；温度、pH应为最适温度和最适pH且保持不变 2.酶的固定化方法及适用对象名称 原理 图示 包埋法 将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中 共价偶联法 利用共价键、离子键将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上 吸附法 通过物理吸附作用，把
22、酶固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃或离子交换树脂等载体上 题型一 果汁中的果胶和果胶酶解析 12341.下列有关果胶酶及果胶酶实验探究的叙述，正确的是()A.探究果胶酶的用量时，pH、温度不影响实验结果 B.果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等 C.探究温度对果胶酶活性的影响时，温度、苹果泥、果胶酶的用量及反应时间等都是自变量 D.可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的用量 题型探究 3 解析 探究果胶酶的用量时，pH、温度会影响实验结果；葡萄糖异构酶不属于果胶酶的成分；探究温度对果胶酶活性的影响实验中，温度为单一变量，其他因素保持不变。2.某同学为探究温度对果胶酶活
23、性的影响，在不同温度条件下，将等量的果胶酶加入到等量的苹果泥中，在反应同样时间后，再将反应液过滤同样时间，用量筒测定滤出苹果汁的体积。下列曲线图能正确反映实验结果的是()1234解析 题型二-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测直接使用酶和固定化酶的比较 解题必备 比较项目 直接使用酶 固定化酶 制作方法 吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法等 是否需要营养物质 否 否 酶的种类 一种或多种 一种 催化反应 单一或多种 单一 1234反应底物 各种物质(大分子、小分子)各种物质(大分子、小分子)缺点 对环境条件非常敏感，易失活；难回收，成本高，影响产品质量 不利于催化一系列反应 优点 催化效率高、
24、耗能低、低污染 既能与反应底物接触，又能与产物分离；可以重复使用 12343.下列关于固定化酶的说法，错误的是()A.固定化酶的不足之处是不能催化一系列反应 B.固定化酶可再次利用，降低了生产成本 C.固定后的酶既能与反应物接触，又能与反应物分离 D.固定化酶易溶于水 解析 解析 由于酶具有专一性，因此固定化酶不能催化一系列反应，A项正确；固定化酶可反复利用，降低了生产成本，B项正确；固定后的酶既能与反应物接触，又能与反应物分离，C项正确；固定化酶不易溶于水，易与反应物分离，D项错误。12344.(2015舟山中学测试)某校学生尝试用琼脂作载体，用包埋法固定-淀粉酶来探究固定化酶的催化效果。实
25、验结果见下表(假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通淀粉酶量相同)。实验表明1号试管中淀粉未被水解，最可能的原因是()1号试管 2号试管 固定化淀粉酶 普通淀粉酶 淀粉溶液 60 保温5 min，取出冷却至室温，滴加碘碘化钾溶液 现象 变蓝 不变蓝 1234A.实验中的温度过高，导致固定化淀粉酶失去活性 B.淀粉是大分子物质，难以通过琼脂与淀粉酶接触 C.水浴保温时间过短，固定化淀粉酶未将淀粉水解 D.实验程序出现错误，试管中应先加入碘碘化钾溶液后保温 解析 由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物质，它不能通过琼脂与酶充分接触，导致淀粉不能被水解而遇碘碘化钾溶液呈现蓝色。解析 返回 12
26、34探高考 练模拟 12341.(2016温州中学期末测试)下图是微生物平板划线示意图。划线的顺序为1、2、3、4、5。下列操作方法正确的是()A.操作前要将接种环放在火焰旁灭菌 B.划线操作须在火焰上进行 C.在5区域中才有可能得到所需菌落 D.在1、2、3、4、5区域中划线前后都要对接种环进行灭菌 解析 52.(2016鲁迅中学期末测试)下列关于“探究果胶酶最适用量的实验”的叙述，错误的是()A.配制不同浓度的果胶酶溶液，并在各组中加入等量的该溶液 B.实验温度为无关变量，要在相同的适宜温度条件下进行实验 C.用玻璃棒搅拌加酶的果泥，搅拌时间可以不相同 D.调节pH，使各组中的pH相同而且
27、处于适宜状态 解析 在探究果胶酶最适用量的实验中，果胶酶量为自变量，通过配制不同浓度的果胶酶溶液来控制；实验温度、搅拌时间、pH为无关变量，需要控制等量、适宜，A、B、D项正确，C项错误。解析 123453.(2016温州中学测试)探究温度对果胶酶活性影响的实验中，得到如下实验结果。据此分析其中不正确的是()12345温度()30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 果汁量(mL)3.5 4.6 8.6 10.9 12.3 11.7 10.1 5.4 3.9 4.8 5.6 A.实验过程中应先将苹果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合 B.为了实验结果的科学性，各组混合
28、处理时间和过滤果汁时间均应相同 C.应在5055 设置更细温度梯度进行实验，探究果胶酶的最适温度 D.该实验结果表明高温能使果胶酶失活，但高温也可能促进果胶分解 解析 123454.在细菌培养过程中，下列有关操作正确的是()A.涂布器用火焰灼烧进行灭菌 B.培养基分别装到培养皿后进行灭菌 C.倒平板和取菌液都必须要在酒精灯火焰旁进行 D.分离得到的菌落应先接种在平板上，培养24 h后，置于4 冰箱保存 解析 12345 5.(2014浙江自选，17节选)(1)现有一份污水样品，某兴趣小组欲检测其中的细菌数，进行以下实验。将一定量的污水样品进行浓度梯度稀释。取适量不同稀释度的稀释液，用_法分别接
29、种于固体平面培养基上，经培养后进行计数。该实验应注意，接种前，从盛有_的容器中将玻璃刮刀取出，放在酒精灯火焰上灼烧，冷却后待用；分组时，需用_作为对照。解析 细菌的分离与计数常用涂布分离法，即用玻璃刮刀将一定体积的稀释液涂布到固体平面培养基上。玻璃刮刀在使用前需进行灭菌处理，即将其浸入体积分数为70%的酒精中，随后取出放在酒精灯火焰上灼烧，冷却后待用。为排除其他因素的影响，提高实验的可信度，实验中要设置空白对照。12345未接种的培养基涂布分离70%酒精解析答案(2)在上述细菌培养实验中进行计数时，应计数的是接种了()A.各个稀释度样品的培养基上的细菌数 B.合理稀释度样品的培养基上的细菌数 C.各个稀释度样品的培养基上的菌落数 D.合理稀释度样品的培养基上的菌落数 解析 12345返回 解析 将菌液涂布到固体平面培养基上后，倒置放在恒温箱中培养，培养一段时间后，统计菌落数。当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，这样通过统计菌落数就可估算出待测样品的细菌数目，所以要选择合理稀释度样品的培养基上的菌落数。
