2020屆高考生物藝考生大二輪總復習 上篇 專題九 生物技術與工程 第14講 生物技術 高頻命題點1 微生物的分離與培養(yǎng)教學案

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1、第14講　生物技術 ★ [最新考綱] 1．微生物的分離和培養(yǎng)；2.某種微生物數(shù)量的測定；3.培養(yǎng)基對微生物的選擇作用；4.利用微生物進行發(fā)酵來生產特定的產物以及微生物在其他方面的應用；5.從生物材料中提取某些特定的成分；6.運用發(fā)酵加工食品的基本方法。7.酶的應用；8.測定食品加工中可能產生的有害物質；9.蛋白質的攝取與分離。 精讀教材——記一記 1．20 ℃左右最適合酵母菌繁殖，酒精發(fā)酵時一般將溫度控制在18～25 ℃。(P2正文) 2．隨著酒精度的提高，紅葡萄皮的色素進入發(fā)酵液，使葡萄酒呈現(xiàn)深紅色。(P2正文) 3．醋酸菌是一種好氧性菌，只有當O2充足時才能進行旺盛

2、的生理活動，其最適生長溫度為30～35 ℃。(P3正文) 4．當O2糖源充足時，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸；當缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?，再將乙醛變?yōu)榇姿帷?P3正文) 5．腐乳制作過程中鹽、酒、香辛料均具防腐殺菌功能，其中酒含量宜控制在12%左右。(P7資料三) 6．在鹽酸酸化條件下，亞硝酸鹽與對氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應后，與N—1萘基乙二胺鹽酸鹽結合形成玫瑰紅色染料。(P10資料二) 7．進行微生物培養(yǎng)時，雖然各種培養(yǎng)基的配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽，倘若將尿素作唯一氮源，可篩選出尿素分解菌，倘若將纖維素作唯一碳源，則可篩選出纖維素分解菌。(P14正文)

3、 8．純化菌種的接種方法可包括平板劃線法(工具為接種環(huán))和稀釋涂布平板法(工具為涂布器)，后者可用于活菌計數(shù)。(P18正文) 9．在篩選纖維素分解菌的過程中，采用剛果紅染色法，在培養(yǎng)基中會出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈。(P28正文) 10．運用稀釋涂布平板法進行計數(shù)，每克樣品中的菌株數(shù)＝(C÷V)×M。其中C代表某一稀釋度下平板上生長的平均菌落數(shù)，V代表涂布平板時所用的稀釋液的體積(mL)，M代表稀釋倍數(shù)。(P22小字) 11．當菌落數(shù)目穩(wěn)定時，選取菌落數(shù)在30～300的平板進行計數(shù)，在同一稀釋度下，至少對3個平板進行重復計數(shù)，然后求出平均值，并根據平板所對應的稀釋度計算出樣品中細菌

4、的數(shù)目。(P22正文) 12．常用的剛果紅染色法有兩種，一是先培養(yǎng)微生物再加入剛果紅進行染色，另一種是在倒平板時即加入剛果紅。(P29資料三) 自我診斷——判一判 (1)某研究小組從有機廢水中分離微生物用于廢水處理，接種后的培養(yǎng)皿須放在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。(×) (2)純化菌種時，為了得到單菌落，常采用的接種方法有平板劃線法和稀釋涂布平板法。(√) (3)在瓊脂固體培養(yǎng)基上長出的單個菌落含有多種細菌。(×) (4)檢測土壤中細菌總數(shù)實驗操作中，確定對照組無菌后，選擇菌落數(shù)在300以上的實驗組平板進行計數(shù)。(×) (5)培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基分裝到培養(yǎng)皿后進行滅菌。(×) (6)醋酸菌

5、在無氧條件下利用乙醇產生醋酸。(×) (7)酵母菌在無氧條件下利用葡萄汁產生酒精。(√) (8)泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸發(fā)酵。(√) (9)腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶。(√) (10)在制作腐乳時，將長滿毛霉的豆腐裝瓶腌制時，底層和近瓶口處需加大用鹽量。(×) 高頻命題點1　微生物的分離與培養(yǎng) 真題領航——目標方向導入高考 1．(2019·全國Ⅰ卷，37)已知一種有機物X(僅含有C、H兩種元素)不易降解，會造成環(huán)境污染。某小組用三種培養(yǎng)基篩選土壤中能高效降解X的細菌(目標菌)。 Ⅰ號培養(yǎng)基：在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中加入X(5 g/L)。 Ⅱ號培養(yǎng)基：氯化鈉

6、(5 g/L)，硝酸銨(3 g/L)，其他無機鹽(適量)，X(15 g/L)。 Ⅲ號培養(yǎng)基：氯化鈉(5 g/L)，硝酸銨(3 g/L)，其他無機鹽(適量)，X(45 g/L)。 回答下列問題。 (1)在Ⅰ號培養(yǎng)基中，為微生物提供氮源的是________。Ⅱ、Ⅲ號培養(yǎng)基中為微生物提供碳源的有機物是__________________________。 (2)若將土壤懸浮液接種在Ⅱ號液體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)一段時間后，不能降解X的細菌比例會________，其原因是________________________。 (3)Ⅱ號培養(yǎng)基加入瓊脂后可以制成固體培養(yǎng)基，若要以該固體培養(yǎng)基培養(yǎng)目標菌并對

7、菌落進行計數(shù)，接種時，應采用的方法是________________________________。 (4)假設從Ⅲ號培養(yǎng)基中得到了能高效降解X的細菌，且該菌能將X代謝為丙酮酸，則在有氧條件下，丙酮酸可為該菌的生長提供________和________。 解析：本題借助微生物培養(yǎng)與篩選的相關知識，考查對相關操作技能的掌握以及將實驗方法和技能進行靈活運用的能力；試題通過對高效降解X細菌的篩選，體現(xiàn)了科學探究中的結果分析要素。(1)在Ⅰ號培養(yǎng)基中，牛肉膏、蛋白胨可以為微生物提供氮源，Ⅱ、Ⅲ號培養(yǎng)基中為微生物提供碳源的是有機物X。(2)Ⅱ號培養(yǎng)基中，碳源只有X，不能降解X的細菌會因缺乏碳源而不

8、能增殖，使該類細菌比例降低。(3)利用固體培養(yǎng)基對菌落進行計數(shù)時，需采用稀釋涂布平板法進行接種。(4)在有氧條件下，丙酮酸可被分解為CO2和H2O且釋放能量，為該菌的生長提供能量和合成其他物質的原料。 答案：(1)牛肉膏、蛋白胨　X (2)下降　不能降解X的細菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的細菌能夠增殖 (3)稀釋涂布平板法 (4)能量　合成其他物質的原料 2．(2019·全國Ⅱ卷，37)物質W是一種含氮有機物，會污染土壤。W在培養(yǎng)基中達到一定量時培養(yǎng)基表現(xiàn)為不透明。某研究小組欲從土壤中篩選出能降解W的細菌(目標菌)。回答下列問題。 (1)要從土壤中分離目標菌，所用選擇培養(yǎng)基中的

9、氮源應該是________。 (2)在從土壤中分離目標菌的過程中，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基上甲、乙兩種細菌都能生長并形成菌落(如圖所示)。如果要得到目標菌，應該選擇________菌落進一步純化，選擇的依據是__________________________。 (3)土壤中的某些微生物可以利用空氣中的氮氣作為氮源，若要設計實驗進一步確定甲、乙菌能否利用空氣中的氮氣作為氮源，請簡要寫出實驗思路，預期結果和結論，即________________________________________________________________________ _____________________

10、___________________________________________________。 (4)該小組將人工合成的一段DNA轉入大腸桿菌，使大腸桿菌產生能降解W的酶(酶E)。為了比較酶E與天然酶降解W能力的差異。該小組擬進行如下實驗，請完善相關內容。 ①在含有一定濃度W的固體培養(yǎng)基上，A處滴加含有酶E的緩沖液，B處滴加含有相同濃度天然酶的緩沖液，C處滴加________，三處滴加量相同。 ②一段時間后，測量透明圈的直徑。若C處沒有出現(xiàn)透明圈，說明____________________；若A、B處形成的透明圈直徑大小相近，說明_______________________

11、_。 解析：本題借助微生物的篩選及酶活力對比實驗的相關知識，考查考生對實驗目的、原理的理解和對實驗現(xiàn)象、結果的分析、解釋能力。通過對不同種類微生物的篩選、純化及酶活力實驗分析，體現(xiàn)了對科學探究素養(yǎng)中方案探討、結果分析要素的考查。(1)要從土壤中分離能降解W的細菌，培養(yǎng)基中應以W為唯一氮源。(2)乙菌落周圍出現(xiàn)透明圈，說明乙菌能降解W。(3)要判斷甲、乙能否利用空氣中的氮氣作為氮源，應將甲、乙菌分別接種在無氮源的培養(yǎng)基上，觀察細菌能否生長，若細菌能生長，則說明該細菌能利用空氣中的氮氣作為氮源，否則不能。(4)①實驗設計應遵循單一變量原則，C處應滴加等量不含酶的緩沖液。②C處只滴加等量緩沖液，若

12、C處沒有出現(xiàn)透明圈，說明緩沖液不能降解W，若A、B處形成的透明圈直徑大小相近，說明酶E與天然酶降解W的能力相近。 答案：(1)W　(2)乙　乙菌落周圍出現(xiàn)透明圈，說明乙菌能降解W　(3)將甲、乙菌分別接種在無氮源培養(yǎng)基上，若細菌能生長，則說明該細菌能利用空氣中的氮氣作為氮源　(4)①緩沖液?、诰彌_液不能降解W　酶E與天然酶降解W的能力相近 3．(2019·全國Ⅲ卷，37)回答下列與細菌培養(yǎng)相關的問題。 (1)在細菌培養(yǎng)時，培養(yǎng)基中能同時提供碳源、氮源的成分是________(填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常，制備培養(yǎng)基時要根據所培養(yǎng)細菌的不同來調節(jié)培養(yǎng)基的pH，其原因是__

13、____________________。硝化細菌在沒有碳源的培養(yǎng)基上________(填“能夠”或“不能”)生長，原因是______________________________。 (2)用平板培養(yǎng)細菌時一般需要將平板________(填“倒置”或“正置”)。 (3)單個細菌在平板上會形成菌落，研究人員通常可根據菌落的形狀、大小、顏色等特征來初步區(qū)分不同種的微生物，原因是__________________________________。 (4)有些使用后的培養(yǎng)基在丟棄前需要經過________處理，這種處理可以殺死丟棄物中所有的微生物。 解析：本題借助細菌的培養(yǎng)方法與操作的相關

14、知識，考查考生理解實驗原理、方法與操作步驟，并對一些生物學問題進行初步探究的能力；試題通過實驗分析和方案探究的形式體現(xiàn)了對科學探究素養(yǎng)的考查。(1)細菌培養(yǎng)時需要碳源、氮源、水和無機鹽等，蛋白胨能同時提供碳源、氮源，葡萄糖提供碳源，NaNO3不能提供碳源，可提供無機氮源。不同細菌生長繁殖所需的最適pH不同，故制備培養(yǎng)基時需要根據所培養(yǎng)細菌的不同來調節(jié)培養(yǎng)基的pH。硝化細菌是自養(yǎng)型細菌，可以利用空氣中的CO2作為碳源。故硝化細菌可在沒有碳源的培養(yǎng)基上生長。(2)為防止培養(yǎng)皿蓋的冷凝水落入培養(yǎng)基造成污染，用平板培養(yǎng)細菌時一般需將平板倒置。(3)在一定培養(yǎng)條件下，不同種微生物表現(xiàn)出各自穩(wěn)定的菌落特征

15、，如特定的形狀、大小，顏色、隆起程度等，所以依據菌落的特征，可以初步區(qū)分不同種的微生物。(4)為防止污染環(huán)境，使用后的培養(yǎng)基丟棄前要經過滅菌處理，以便殺死丟棄物中所有的微生物。 答案：(1)蛋白胨　不同細菌生長繁殖所需的最適pH不同　能夠　硝化細菌可以利用空氣中的CO2作為碳源 (2)倒置 (3)在一定的培養(yǎng)條件下，不同種微生物表現(xiàn)出各自穩(wěn)定的菌落特征　(4)滅菌 知識拓展——培養(yǎng)學生文字表達能力 1．微生物兩種接種法有何不同？ ________________________________________________________________________ ___

16、_____________________________________________________________________ 答案：微生物的平板劃線只能純化菌種，不能計數(shù)，而稀釋涂布平板法，即可分離又可計數(shù)。 2．微生物兩種計數(shù)法有何不同？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案：稀釋涂布平板法計數(shù)結果偏小，而顯微直

17、接計數(shù)法不能區(qū)別菌體死活，所以計數(shù)結果偏大。 核心整合——掌握必備生物知識 1．微生物的培養(yǎng)(填空) (1)無菌技術：主要包括消毒和滅菌。 a．消毒方法：常用煮沸消毒法、巴氏消毒法。 (2)倒平板操作：待培養(yǎng)基冷卻至50 ℃左右時，在酒精燈火焰附近進行。制備固體培養(yǎng)基最后要將平板倒置，其主要目的是防止培養(yǎng)皿的皿蓋上的水珠滴入培養(yǎng)基造成污染。 (3)純化培養(yǎng) 2．某種微生物的分離與計數(shù)(填空) (1)原理：人為提供有利于目的菌株生長的條件(包括營養(yǎng)、溫度、pH等)，同時⑥抑制或阻止其他微生物的生長。 (2)實例 a．土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù) 篩選菌株：利用

18、以⑦尿素為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基篩選菌株。 計數(shù)方法： 活菌計數(shù)法：稀釋涂布平板法，統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目⑧低。為了增強實驗的說服力和準確性，需設置重復組，一般選擇菌落數(shù)在⑨30～300的平板進行計數(shù)。 直接計數(shù)法：顯微鏡直接計數(shù)法。 過程：土壤取樣→樣品的稀釋→微生物的培養(yǎng)與觀察。 b．分解纖維素的微生物的分離 實驗原理 可根據是否產生透明圈來篩選纖維素分解菌。 流程：土壤取樣→選擇培養(yǎng)→梯度稀釋→涂布平板→挑選菌落。 (3)鑒定方法 a．添加酚紅指示劑的培養(yǎng)基：尿素分解菌可使該培養(yǎng)基變⑩紅。 b．添加剛果紅的培養(yǎng)基：纖維素分解菌的菌落周圍產生?透明圈。

19、考向立意——突顯科學探究能力和科學思維能力 考向　以微生物的培養(yǎng)，分離計數(shù)為載體，考查學生的科學探究能力 1．(2018·全國Ⅱ卷，37)在生產、生活和科研實踐中，經常通過消毒和滅菌來避免雜菌的污染。 回答下列問題： (1)在實驗室中，玻璃和金屬材質的實驗器具________(填“可以”或“不可以”)放入干熱滅菌箱中進行干熱滅菌。 (2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高溫瞬時消毒法，與煮沸消毒法相比，這兩種方法的優(yōu)點是________________________________。 (3)密閉空間內的空氣可采用紫外線照射消毒，其原因是紫外線能________。在照射前，適量噴灑__

20、______，可強化消毒效果。 (4)水廠供應的自來水通常是經過________(填“氯氣”“乙醇”或“高錳酸鉀”)消毒的。 (5)某同學在使用高壓蒸汽滅菌鍋時，若壓力達到設定要求，而鍋內并沒有達到相應溫度，最可能的原因是________________________。 解析：本題考查消毒和滅菌的基本知識和操作方法，按教材基本內容作答即可。 答案：(1)可以　(2)在達到消毒目的的同時，營養(yǎng)物質損失較少　(3)破壞DNA結構　消毒液 (4)氯氣　(5)未將鍋內冷空氣排盡 2．(2018·全國Ⅲ卷，37)回答下列與酵母菌有關的問題： (1)分離培養(yǎng)酵母菌通常使用________(

21、填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麥芽汁瓊脂”)培養(yǎng)基，該培養(yǎng)基應采用________滅菌法滅菌。若將酵母菌劃線接種在平板上，培養(yǎng)一段時間后可觀察到菌落，菌落的含義是________________________________________________。 (2)酵母菌液體培養(yǎng)時，若通入氧氣，可促進________________(填“菌體快速增殖”“乙醇產生”或“乳酸產生”)；若進行厭氧培養(yǎng)，可促進________________(填“菌體快速增殖”“乙醇產生”或“乳酸產生”)。 (3)制作面包時，為使面包松軟通常要在面粉中添加一定量的酵母菌，酵母菌引起面包松軟的原因是_______

22、_________________。 解析：(1)牛肉膏蛋白胨用來培養(yǎng)細菌，MS用來培養(yǎng)植物組織，麥芽汁用來培養(yǎng)酵母菌；培養(yǎng)基的滅菌方法是高壓蒸汽滅菌；菌落的含義是由一個細胞繁殖而來的肉眼可見的子細胞群體。(2)通氧氣后，酵母菌進行有氧呼吸，釋放大量能量，利于菌體快速增殖；在厭氧條件下，酵母菌進行無氧呼吸，釋放少量能量，主要用于酒精發(fā)酵。(3)酵母菌通過有氧呼吸產生大量CO2，可使面包松軟。 答案：(1)麥芽汁瓊脂　高壓蒸汽　由一個細胞繁殖而來的肉眼可見的子細胞群體 (2)菌體快速增殖　乙醇產生 (3)酵母菌通過有氧呼吸產生大量的CO2，可使面包松軟 3．(2018·全國Ⅰ卷，37)

23、將馬鈴薯去皮切塊，加水煮沸一定時間，過濾得到馬鈴薯浸出液。在馬鈴薯浸出液中加入一定量蔗糖和瓊脂，用水定容后滅菌，得到M培養(yǎng)基。 回答下列問題： (1)M培養(yǎng)基若用于真菌的篩選，則培養(yǎng)基中應加入鏈霉素以抑制________的生長，加入了鏈霉素的培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基。 (2)M培養(yǎng)基中的馬鈴薯浸出液為微生物生長提供了多種營養(yǎng)物質，營養(yǎng)物質類型除氮源外還有____________(答出兩點即可)。氮源進入細胞后，可參與合成的生物大分子有____________(答出兩點即可)。 (3)若在M培養(yǎng)基中用淀粉取代蔗糖，接種土壤濾液并培養(yǎng)，平板上長出菌落后可通過加入顯色劑篩選出能產淀粉

24、酶的微生物。加入的顯色劑是________，該方法能篩選出產淀粉酶微生物的原理是________________________________。 (4)甲、乙兩位同學用稀釋涂布平板法測定某一土壤樣品中微生物的數(shù)量，在同一稀釋倍數(shù)下得到以下結果： 甲同學涂布了3個平板，統(tǒng)計的菌落數(shù)分別是110、140和149，取平均值133； 乙同學涂布了3個平板，統(tǒng)計的菌落數(shù)分別是27、169和176，取平均值124。 有人認為這兩位同學的結果中，乙同學的結果可信度低，其原因是____________________________________________________________。

25、 解析：本題考查篩選某種微生物的原理，培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分等相關知識點，在利用稀釋涂布平板法統(tǒng)計數(shù)目時，要注意稀釋倍數(shù)的選取以及平板數(shù)一般要滿足30～300個才符合要求。(1)M培養(yǎng)基若用于真菌的篩選，說明M培養(yǎng)基能滿足真菌的生長，而能抑制其它微生物的生長，鏈霉素是一種抗生素，可以抑制細菌的生長。加入了鏈霉素的培養(yǎng)基能篩選出真菌，該培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基。(2)微生物生長需要多種營養(yǎng)物質除氮源外，還需要碳源、無機鹽、水以及特殊營養(yǎng)物質等。氮元素是蛋白質和核酸等生物大分子的組成元素，因此氮源進入細胞后，可參與合成的生物大分子有蛋白質和核酸。(3)淀粉與碘液會變成藍色，篩選產淀粉酶的微生物，依據淀粉遇碘液顯藍色，產淀粉酶的菌落周圍淀粉被水解，形成透明圈，再根據透明圈，來篩選淀粉酶的微生物。(4)乙同學結果不合理，因為1個平板的計數(shù)結果與另2個相差懸殊，結果的重復性差，不能簡單的用其平均數(shù)作為最終結果。 答案：(1)細菌　選擇 (2)碳源、無機鹽　蛋白質、核酸 (3)碘液　淀粉遇碘液顯藍色，產淀粉酶的菌落周圍淀粉被水解，形成透明圈 (4)乙同學的結果中，1個平板的計數(shù)結果與另2個相差懸殊，結果的重復性差 - 10 -