专题21微生物的利用、生物技术在食品加工中的应用(高三生物第一轮复习)免费2013届

专题 21 微生物的利用、生物技 术在食品加工中的应 用 微生物的培养和应 用 1.(2011 年重庆理综卷)下列有关细菌培养的叙述,正确的是( ) A.在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有多种细菌 B.在培养基中加入青霉素可抑制真菌而促进细菌生长 C.向液体培养基中通入氧气能促进 破伤风杆菌的生长 D.在半固体培养基中接种细菌培养后可以观察其运动 解析:本题考查培养基的用途和微生物的代谢知识。琼脂固体培养基上长出的单个菌落应为种群,是由一个 或少数同种细菌繁殖而成的同种个体的总和,A 项错误;培养基中加入青霉素可选择酵母菌、霉菌等真菌而 抑制细菌的生长,因为青霉素可抑制细菌细胞壁的合成,B 项错误;破伤风杆菌的代谢类型为严格厌氧型,通入 氧气可使培养基中的破伤风杆菌活动受到抑制,C 错误;从用途上讲,半固体培养基可用于观察细菌的运动,D 正确。 答案:D。 2.(2009 年安徽理综卷)下列是关于“检测土壤中细菌总数”实验操作的叙述,其中错误的是( ) A.用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基,经高温、高压灭菌后倒平板 B.取 104、105、106倍的土壤稀释液和无菌水各 0.1 mL,分别涂布于各 组平板上 C.将实验组和对照组平板倒置,37 恒温培养 2448 小时 D.确定对照组无菌后,选择菌落数在 300 以上的实验组平板进行计数 解析:确定对照组无菌后,选择菌落数在 30300 的实验组平板进行计 数,D 错;A 是培养基的灭菌方法,B 设置 了一系列对照实验,C 是细菌的培养方法 ,A、B、C 三个选项均是正确的。 答案:D。 3.(2011 年新课标全国理综卷)有些细菌可分解原油,从而消除由原油泄漏造成的土壤 污染。某同学欲从受原 油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株。回答 问题: (1)在筛选过程中,应将土壤样品稀释液接种于以 为唯一碳源的固体培养基上 ,从功能上讲,该培 养基属于 培养基。 (2)纯化菌种时,为了得到单菌落,常采用的接种方法有两种,即 和 。 (3)为了筛选出高效菌株,可比较单菌落周围分解圈的大小,分解圈大 说明该菌株的降解能力 。 (4)通常情况下,在微生物培养过程中,实验室常用的灭菌方法有灼烧灭 菌、 和 。 无菌技术要求实验操作应在酒精灯 附近进行,以避免周围环境中微生物的污染。 解析:(1)筛选目的菌株应使用选择培养基,可以在这类培养基中加入某种 营养物质,促进所需要的微生物生长,这 就是微生物学家常用的“投其所好” 的策略。 (2)平板划线法和稀释涂布平板法都可以将聚集在一起的细菌分 散或稀释成单个细胞,进而得到单菌落。(3)目的菌株可分解石原,从而在培养基上形成以目的菌株为中心的 分解圈,分解圈越大表明菌株的降解能力越强。(4)常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌,酒 精灯火焰附近是一个无菌区,故实验操作在此处进行可防周围环境中微生物的污染。 答案:(1)原油 选择 (2)平板划线法 稀释涂布平板法 (3)强 (4)干热灭菌 高压蒸汽灭菌 火焰 4.(2011 年山东理综卷)研究发现柚皮精油和乳酸菌素(小分子蛋白质)均有抑菌作用,两者的提取及应用如图 所示。 (1)柚皮易焦糊,宜采用 法提取柚皮精油,该过程得到的糊状液体可通 过 除去其中的固体杂质。 (2)筛选乳酸菌 A 时可选用平板划线法或 接种。对新配制的培养基灭菌时所用的设 备是 。实验 前需对超净工作台进行 处理。 (3)培养基中的尿素可为乳酸菌 A 生长提供 。电泳法纯化乳酸菌素时,若分离带电荷相同的蛋白质,则 其相对分子质量越大,电泳速度 。 (4)抑菌实验时,在长满致病菌的平板上,会出现以抑菌物质为中心的透明圈。可通过测定透明圈的 来 比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。 解析:本题考查微生物培养及应用知识点。 (1)柚皮的特点决定提取柚皮精油时应用压榨法。 该过程得到糊状液体再通过过滤除去其中的固体杂质。 (2)筛选乳酸菌 A 时,应使用选择培养基,接种时可用平板划线法或稀 释涂布平板法。新配制培养基要先用高 压蒸汽灭菌锅进行灭菌,超净工作台应在实验前进行消毒处理。 (3)微生物生长都需水、碳源、氮源、无机盐。培养基中尿素可为乳酸菌 A 提供氮素物质,是氮源。电泳法纯化 乳酸菌素时,分离带电荷相同蛋白质,相对分子质量越大,电泳速度越慢。 (4)抑菌实验时,抑菌物质周围不会有细菌生存,形成一个以抑菌物质为 中心的透明圈,可通过测定透明圈直径 (大小)来比较不同抑菌物质的抑菌效果。 答案:(1)压榨 过滤 (2)稀释涂布平板法( 或稀释混合平板法) 高压蒸汽灭菌锅 消毒 (3)氮源 越慢 (4)直径(或大小 ) 5.(2011 年天津理综卷)絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物 ,能与石油污水中的悬浮颗粒和有机 物等形成絮状沉淀,起到净化污水的作用。为进一步提高对石油污水的净化效果,将絮凝性细菌和石油降解 菌融合,构建目的菌株。其流程图如下。 据图回答: (1)溶菌酶的作用是 。 (2)PEG 的作用是 。 (3)经处理后,在再生培养基上,未融合的 A、B 难以生长。图中 AB 融合菌能生长和繁殖的原因是 。 (4)目的菌株的筛选:筛选既能分泌具有絮凝活性的化合物,又能在含有 的培养基上生长的 AB 融合菌, 选择效果最好的作为目的菌株。 (5)为探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果,将目的菌株进行 发酵培养,定时取发酵液,加入石油污水 中,同时设置 为对照组。经搅拌、静置各 3 分钟 后,分别测定上层水样的石油浓度和 COD 值(COD 值越高表示有机物污染程度越高),计算石油去除率和 COD 去除率,结果如下图。 (6)目的菌的种群增长曲线呈 型。在 4044 小时,发酵液对石油污水的净化效果最好,其原因是 。 解析:本题考查了微生物的培养、应 用以及细胞工程的相关知识。 (1)因为细菌有细胞壁,在融合前要去掉细胞壁所以用溶菌酶处理。 (2)PEG 用于 诱导原生质体融合。 (3)AB 融合菌具有 A、B 两种菌的活性部位,正好形成互补,所以能在再生培养基上生长。 (4)因为要培养对石油污水净化效果强的菌株,所以培养基中必须有石油。 (5)因为探究发酵液的絮凝效果,应设置对照组和实验组。 对照组:不加发酵液的石油污水;实验组:加发酵液的石油污水;通过对照,筛选效果最好的菌株。 (6)通过图可知目的菌的增长曲线呈“S”型。在 4044 小时,目的菌及其 产生的絮凝活性高分子化合物的含量 高,所以净化效果最好。 答案:(1)分解细胞壁 (2)诱导原生质体融合 (3)两亲本失活部位不同,融合后活性部位互补 (4)石油 (5)不加发酵液的石油污水 (6)S 此期间,目的菌及其产生的絮凝活性高分子化合物的含量高 点评:本题难点是第(3)问,可以类比单克隆抗体制备过程中的筛选。关键是理解 A、B 两种菌的失活部位不同,融 合后互补。 6.(2010 年重庆理综卷)炭疽病是由炭疽杆菌引起的一种人畜共患传 染病。炭疽杆菌两端截平、呈竹节状排列,菌 落呈卷发状。对炭疽病疑似患者 ,可根据噬菌体的宿主 专一性,通过实验确诊。 (1)细菌培养:采集疑似患者的样本,分离培养,获得可疑菌落。 (2)细菌鉴定:实验流程如图所示。 对配制的液体培养基等需采取 方法灭菌;实验所用液体培养基的碳源为 (填“无机碳”或“有 机碳”)。 挑选可疑菌落制片后,用 观察,可看到呈竹节状排列的杆菌。 接种可疑菌后,35 培养 24 小时,液体培养基变浑浊,原因是 。对照组试管 中应加入 ,与实验组同时培养 6 小时后,若实验组液体培养基的浑浊度比对照组 (填 “高”或“低”),则可明确疑似患者被炭疽杆菌感染;反之则排除。 对排除的疑似患者及易感人群,可接种炭疽杆菌疫苗,刺激机体产生相应抗体。与产生抗体相关的细胞除 T 细 胞、 B 细胞外,还有 。 解析:培养基的灭菌一般采用高压蒸汽灭菌法,炭疽杆菌为异养型,因此培养基的碳源应为有机碳。观察 细菌,应用显微镜。由于实验组是生理 盐水配制的澄清噬菌体液,因此 ,对照组应用等量的生理盐水作为对 照。若液体培养基变浑浊,是由于细 菌大量繁殖造成的。若患者被炭疽杆菌感染,实验组中的炭疽杆菌由于噬 菌体侵染而大量裂解死亡,浑浊度会明显低于对照组。抗体的产生是在体液免疫 过程中,该过程中,吞噬细 胞与抗原识别、呈递有关,抗体是由效 应 B 细胞产生的。 答案:高压蒸汽(98 kPa 蒸汽) 有机碳 显微镜 细菌大量繁殖 等量生理盐水 低 吞噬细胞、效 应 B 细胞 点评:本题通过实验流程图考查炭疽杆菌的培养和鉴定,正确解答本题必须明确:(1)炭疽杆菌的代谢类型;( 2) 对照实验的设计原则;(3)人体体液免疫的过程。 7.(2009 年宁夏理综卷)( 1)在大肠杆菌培养过程中,除考虑营养条件外,还要考虑 、 和渗透压等 条件。由于该细菌具有体 积小、 结 构简单、变异类型容易选择、 、 等优点,因此常作为遗传学研 究的实验材料。 (2)在微生物培养操作过程中,为防止杂菌污染,需对培养基和培养皿 进行 (消毒、灭菌); 操作者的双手 需要进行清洗和 ;静止空气中的细菌可用紫外线杀灭,其原因是紫外线能使蛋白质变性,还能 。 (3)若用稀释涂布平板法计数大肠杆菌活菌的个数,要想使所得估计值 更接近实际值,除应严格操作、多次重 复外,还应保证待测样品稀释的 。 (4)通常,对获得的纯菌种还可以依据菌落的形状、大小等菌落特征 对细菌进行初步的 。 (5)培养大肠杆菌时,在接种前需要检测培养基是否被污染。 对于固体培养基应采用的检测方法是 。 (6)若用大肠杆菌进行实验,使用过的培养基及培养物必须经过 处理后才能丢弃,以防止培养物的扩散。 解析:(1)适宜的温度、酸碱度和渗透压等是微生物培养必须具备的环境条件;之所以选大肠杆菌为培养对象, 是由于该细菌具有体积小、结构简单 、变异类型容易选择、易培养、生活周期短等 优点,因此常作为遗传学研 究的实验材料。 (2)灭菌是指用强烈的物理或化学方法 ,杀死物体内外的一切微生物,包括芽孢和孢子。消毒指 使用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物。在微生物培养操作过 程中,为防止杂菌污染,要进行严格的灭菌、消毒等,当然,不同的对象要选择不同的方法。紫外 线能使蛋白质 变性,还能损伤 DNA 的结构,故可用紫外线杀灭杂菌。( 3)样品的稀释度直接影响平板上生长的菌落的数目, 实际操作中,通常选用一定稀释范围的样品液进行培养,以保证获得的菌落数在 30300 之间。 (4)初步鉴定纯 菌种可以依据菌落的形状、大小等菌落特征进行分类。 (5)检测固体培养基常采用的方法是将未接种的培养 基在适宜的温度下放置适宜的时间,观察培养基上是否有菌落产生。(6)在进行微生物培养时,使用过的培养 基及培养物必须经灭菌后才能丢弃,防止培养的微生物扩散到环境中去,造成危害。 答案:(1)温度 酸碱度 易培养 生活周期短 (2)灭菌 消毒 损伤 DNA 的结构 (3)比例合适 (4)鉴定(或分类) (5)将未接种的培养基在适宜的温度下放置适宜的时间,观察培养基上是否有菌落 产生 (6)灭菌 8.(2009 年上海卷)氯苯化合物是重要的有机化工原料,因其不易降解 ,会污染环境。某研究小 组依照下列实验 方案(图 1)筛选出能高效降解氯苯的微生物 SP1 菌,培养基配方如表 1。 表 1 培养基的组成 液体培 养基 蛋白胨 牛肉膏 氯苯 氯化钠 硝酸铵 无机盐 (无碳) 蒸馏水 号 10 g 5 g 5 mg 5 g 1 L 号 50 mg 5 g 3 g 适量 1 L 号 2080 mg 5 g 3 g 适量 1 L (1)配制号固体培养基时,除添加号液体培养基成分外,还应添加 1%的 。 (2)培养基配制时,灭菌与调 pH 的先后顺序是 。 (3)从用途上来说,号培养基和号培养基分别属于 培养基和 培养基。在 号培养基中,为 SP1 菌提供氮源的成分是 。 (4)在营养缺乏或环境恶劣时,SP1 的菌体会变成一个圆形的休眠体,这种休眠体被称为 。 (5)将 SP1 菌接种在含不同 浓度氯苯的号培养液中培养,得到生长曲线(如图 2)。从 图 2 可知 SP1 菌在 培养条件下最早停止生长,其原因是 。 解析:(1)固体培养基必须含有适量的琼脂。 (2)配制培养基时应先调 pH 后灭菌;灭菌后再调 pH 可能导致杂菌污 染。 (3)号培养基是为了获得更多的菌株,属于通用培养基,号培养基是 为选择出 SP1 菌株属于选择培养基, 号培养基成分中含 N 物质为硝酸铵,则应由它为 SP1 菌株提供氮源。 (4)在恶劣环境下一些菌体会形成芽孢休眠体,来度过不良环境。 (5)SP1 菌株是以 氯 苯为碳源,当氯苯消耗尽,菌株因缺少碳源而不能继续生存,故氯苯含量越少,SP1 菌株越早 停止生长。 答案:(1)琼脂 (2)先调 pH,后灭菌 (3)通用 选择 硝酸铵 (4)芽孢 (5)20 mg/L 氯苯 碳源最早耗尽 1 以选择题的形式考查培养基的成分及配制方法考向 扫描 2 以简答题的形式考查微生物的分离、纯化和培养过程命题 剖析 命题 动向 微生物的培养和应用是选修 1 中高考的热点,未来高考中会侧重从社会热点、科研发现 等角度入手,利用微生物的相关知识解决问题 传统发酵技术的应 用 1.(2011 年江苏卷)下列与果酒、果醋和腐乳制作相关的叙述 ,正确的是( ) A.腐乳制作所需要的适宜温度最高 B.果醋发酵包括无氧发酵和有氧发 酵 C.使用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌 D.使用的菌种都具有细胞壁、核糖体、DNA 和 RNA 解析:本题考查了果酒、果醋和腐乳的制作工 艺。三者相比 ,果醋制作所需要的适宜温度最高 ,故 A 错误。果醋 发酵是有氧发酵,故 B 错误。腐乳制作使用的菌种有青霉、酵母菌、曲霉、毛霉等,故 C 错误。 答案:D。 2.(2010 年北京理综卷)在家庭中用鲜葡萄制作果酒时,正确的操作是 ( ) A.让发酵装置接受光照 B.给发 酵装置适时排气 C.向发酵装置通入空气 D.将发酵装置放在 45 处 解析:用鲜葡萄酿造果酒的原理是酵母菌在无氧条件下,分解葡萄糖为酒精和 CO2,其最适温度应为 18 25 ,该过程与光照无关,由于发酵过程中产生 CO2,为了防止发酵装置爆裂,应适时排气。 答案:B。 3.(2010 年江苏卷)如图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程 ,下列叙述正确的是( ) A.过程和都只能发生在缺氧条件下 B.过程和 都 发生在酵母细胞的 线粒体中 C.过程和 都需要氧气的参与 D.过程所需的最适温度基本相同 解析:过程为呼吸作用的第一阶段发生在细胞质基质中,在有 O2和无 O2条件下都可进行,过程在无 O2 条件下进行。过 程在酵母细胞的 线粒体中进行,需要氧气参与,过程需要氧气参与最后生成醋酸。 过程 的最适温度是 3035 ,果酒的制作过程的最适温度为 1825 。 答案:C。 点评:本题考查酵母菌有氧呼吸、无氧呼吸和醋酸菌发酵过程,必须明确三种代谢方式的条件和原理,才能正 确解答本题。 4.(2011 年江苏卷)如图为不同培养阶段酵母菌种群数量、葡萄糖 浓度和乙醇浓度的变化曲线,请回答下列问 题: (1)曲线 AB 段酵母菌呼吸发生的场所是 ;曲线 BC 段酵母菌呼吸的方式为 。 (2)酵母菌种群数量从 C 点开始下降的主要原因除葡萄糖大量消耗外,还有 、 。 (3)在 T1T2时段,单位时间内酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有 、 。 (4)某同学在 T3时 取样,统计的酵母菌种群数量明显高于 D 点对应的数量,原因可能有 、 和用血球计数板计数时出现错误等。 解析:该题考查传统发酵技术的应用。 (1)曲线 AB 段所对应的时期有葡萄糖的消耗,但无乙醇产生,此时应为有氧呼吸,其场所是细胞质基质和线粒 体;曲线 BC 段对应的时期有乙醇产生,应当为随氧气的消耗,部分酵母菌出 现了无氧呼吸,另有部分个体仍进 行有氧呼吸。 (2)C 点之后的时段中,乙醇含量已比 较高,此外由于 CO2的产生使培养液的 pH 不断下降,此外还有葡萄糖的 大量消耗,这都使种群出生率下降,死亡率上升,种群将进入衰亡期。 (3)从图中看,在 T1T2时段,酵母菌种群数量大量增加 ,最后进入稳定期达种群数量的最高峰,这将要消耗大量 营养物质,此外我们看到乙醇大量产生,与有氧呼吸相比,产生同样的能量,无氧呼吸消耗更多的葡萄糖。 (4)统计数量明显高的原因:一是抽样检测时未摇匀,导致估算总体数量 时出现错误,二是采用了直接计数法, 不能区分死菌和活菌,三是采用血球计数板显微镜计数时出现人为的失误。 答案:(1)细胞质基质和线粒体 有氧呼吸和无氧呼吸 (2)乙醇含量过高 培养液的 pH 下降 (3)酵母菌进行 无氧呼吸,产生的能量少 酵母菌种群数量增多 (4)取样时培养液未 摇匀,从底部取样 未染色,统计的菌体 数包含了死亡的菌体 点评:该题启发同学们首先是认真读图,从图中获取隐含的信息,如细胞呼吸类型,代谢产物的种类和数量变化 等等,其次要认真思考曲线发生变化的原因。 5.(2011 年浙江自选模块)杨梅是浙江省的特色水果之一,为对其进行深加工 ,某厂进行了杨梅酒和杨梅醋的 研制,基本工艺流程如下: 请回答: (1)在制备杨梅酒过程中,为了提高杨梅的出汁率,在压榨前可加入一定 浓度的纤维素酶和 酶。甲罐 顶 上弯管中加水的主要目的是 。发酵一定时间后,观察到发酵罐内液面不再有 ,说明发 酵基本完毕。 (2)在制备杨梅醋过程中,乙罐内先填充经 处理的木材刨花,然后加入含 菌的培养液,使该菌 在刨花上,再让甲罐中发酵完毕的杨梅酒流入乙罐进行杨梅醋发酵,杨梅醋的 pH 可通过控制杨梅酒的 来调节。 (3)若甲罐中的杨梅酒全部流经乙罐制成杨梅醋,则乙罐中 CO2的产生量是 。 A.甲罐的两倍 B.与甲罐的相等 C.甲罐的一半 D.几乎为零 (4)在杨梅酒和杨梅醋发酵的整个过程中,某物质浓度随时间变化的示意 图如下,该物质是 。 解析:本题考查果酒和果醋的制作。 (1)用纤维素酶和果胶酶水解细胞壁可提高出汁率。甲罐顶上弯管中加水 可使甲罐与外界隔绝,防止空气及空气中的杂菌进入罐内,不利于酒精发酵。发酵罐内不再有气泡(CO 2)冒出, 说明原料耗尽,发酵完毕。(2)木材刨花先 经灭菌防止杂菌污染,然后加入醋酸菌,使该菌附着在木材刨花上。 杨梅醋的 pH 取决于其产量,可通过控制杨梅酒(原料) 的供应速率加以 调控。 (3)乙罐中醋酸菌利用酒精产生 乙酸的反应式为:C 2H5OH+O2 CH3COOH+H2O,该反应无 CO2生成。(4)甲罐中先经酒精发酵产生酒精,酒 精的含量不断上升。随后酒精进入乙罐作 为原料生成醋酸,因而酒精含量又下降。 答案:(1)