选修1单元学科培优.ppt

【例】 现在大力提倡无纸化办公，但是仍然不可避免的每年要产生大量的废纸，其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。下图是工业上利用微生物分解纤维素生产乙醇的基本工作流程，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)据测定环节常选择木霉，则中获得的酶是_酶，该酶至少包括C1酶、Cx酶、_三种组分。 (3)生产中可以满足环节的常见菌种是_，过程要注意避免_，为了确保获得产物乙醇，环节要注意_。 (4)该技术虽然有广阔的前景，但存在酶的成本高等问题，为了降低成本所以要对其进行改进。首先要通过_等技术手段对产酶微生物改造，提高酶的产量。,研析 本题以微生物分解纤维素生产新能源乙醇的基本工作流程为切入点，考查微生物的培养条件、微生物对培养基的选择作用及微生物的筛选等。解题过程如下：,答案 (1)富含纤维素(或其他合理答案，如落叶较多等) 纤维素 刚果红 透明圈 (2)纤维素 葡萄糖苷酶 (3)酵母菌 杂菌污染 发酵装置密闭(或保证无氧条件等) (4)基因工程或诱导基因突变,1酵母菌是一种真菌，与人们的日常生活密切相关，也是现代技术研究常用的模式生物，请回答： (1)土壤中富含各种微生物，将其浸出液接种到特定培养基上，可得到酵母菌，这一过程叫做_，这种特定培养基可称为_。 (2)用酵母菌发面做馒头时，在发酵的面团里加入一些纯碱的主要作用是_。 (3)制作果酒时，将酵母菌加入到葡萄汁中，控制好发酵条件，10 d后得到散发着酒香的成品，此过程的原理是_。 (4)苹果醋也是受现代人所青睐的健康饮品之一，其生产过程中则利用了代谢类型为_的_的发酵作用，该过程需要控制的温度条件是_。,解析：土壤浸出液接种到特定培养基上，可得到酵母菌，这属于酵母菌的分离，所用的特定培养基为选择培养基。用酵母菌发面做馒头时，酵母菌呼吸作用产生二氧化碳，二氧化碳溶于水形成碳酸，发酵的面团里加入一些纯碱可中和碳酸。酵母菌酿酒是利用酵母菌无氧呼吸能产生酒精。果醋是醋酸菌的发酵产物，发酵温度为3035 ，醋酸菌的代谢类型为异养需氧型。 答案：(1)酵母菌的分离 选择培养基 (2)中和发酵时产生的酸类物质 (3)在无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵 (4)异养需氧型 醋酸菌 3035 ,2(2012年高考上海卷)回答下列关于微生物和酶的问题。 高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉中筛选了高效产生高温淀粉酶的嗜热菌，其筛选过程如图所示。 (1)过程称为_，过程是为了_。 (2)号培养基称为_(按功能分)；该培养基中除了加入淀粉外，还需加入另一种重要的营养成分_。 A琼脂 B葡萄糖 C硝酸铵 D碳酸氢钠,(3)一般对配制的培养基采用高压灭菌，其中“高压”是为了_。 在高温淀粉酶运用到工业生产前，需对该酶的最佳温度范围进行测定。图中的曲线表示酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比。将酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由此得到的数据为酶的热稳定性数据，即图中的曲线。,(4)根据图中的数据，判断该酶使用的最佳温度范围是_。 A40 50 B50 60 C60 70 D70 80 (5)据图判断下列叙述错误的是_。 A该酶只能在最佳温度范围内测出活性 B曲线35 数据点是在80 时测得的 C曲线表明80 是该酶活性最高的温度 D曲线表明该酶的热稳定性在70 之后急剧下降,解析：本题主要考查微生物培养及酶的相关知识。欲培养和分离嗜热菌单个菌落可采用稀释涂布平板法；为稀释过程，为筛选过程；号培养基为选择培养基，加入硝酸铵的目的主要是补充氮元素；高温灭菌的目的是杀死包括细菌芽孢等在内的全部微生物；据图可知，工业生产中该酶的最佳温度范围为60 70 。 答案：(1)稀释 单个菌落的筛选(或筛选) (2)选择培养基 C (3)杀死培养基中的细菌芽孢 (4)C (5)A,3“用汰渍，没污渍”“强效去顽渍，五星真洁净”等广告充分反映了加酶洗衣粉在洗涤衣物方面的重要作用。加酶洗衣粉的出现给人们的生活带来了极大的方便。请回答下列问题： (1)加酶洗衣粉的使用说明上会出现“切勿用于丝质及羊毛衣料，用后彻底清洗双手”，原因是丝质、羊毛衣料和皮肤的主要成分是_，加酶洗衣粉中的_会破坏它而使衣物和皮肤受损。酶作为一种_，有一定的寿命，不能放置太久，因此加酶洗衣粉也有保质期。,(2)为防止假冒伪劣的加酶洗衣粉流入市场，质检局针对某品牌的加酶洗衣粉设计了如图所示的实验。图示实验的目的是检测洗衣粉中是否含有_。如果该洗衣粉不是假冒的，因为酶有_，能迅速将胶片上的蛋白质分解成易溶于水的小分子，胶片上的蛋白膜会迅速消失。现在的加酶洗衣粉多是复合型的，利用的是酶的_特点，能同时更好地洗掉各种污渍。 (3)利用第(2)小题装置中的实验材料及方法，写出探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度的实验设计思路。_。该实验的因变量是_。 (4)目前国家大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，有利于生态环境保护，这是因为_。,解析：(1)酶是一种生物催化剂，具有专一性、高效性，易受温度、pH等因素的影响，其本质是有机物，因而与无机催化剂不同，具有一定的寿命。(2)因为题图所示的实验装置中有“蛋白膜”，根据酶的专一性判断实验的目的是检测洗衣粉中是否含有蛋白酶，也是因为酶有专一性，复合型加酶洗衣粉中含有多种酶，才能分解不同的物质，达到洗涤的效果。(3)探究酶催化作用的最适温度时，不同的温度是自变量，通过观察胶片上的蛋白膜消失时间的长短判断最适温度。在最适温度条件下，胶片上的蛋白膜消失所需的时间最短。(4)生活污水和工业废水中的磷是导致水生藻类等大量繁殖造成水体富营养化的重要原因之一，无磷加酶洗衣粉有利于环境保护，应予以推广使用。,答案：(1)蛋白质 蛋白酶 生物催化剂 (2)蛋白酶 高效性 专一性 (3)根据生活实际，可设置2055 范围和一定的温度梯度，蛋白膜消失最快时的温度为这种洗衣粉的最适温度 胶片上的蛋白膜消失时间的长短 (4)酶本身无毒，含量少，又能被微生物分解，不会引起水体的营养化，对环境无污染,4富集培养是微生物学中的最强有力的技术手段之一。主要是利用不同微生物生命活动特点的不同，制定环境条件，使仅适应该条件的微生物旺盛生长，从而使其数量大大增加。下图描述了采用富集方法从土壤中分离能降解酚类化合物对羟基苯甲酸的微生物的实验过程。请分析回答：,(1)重复培养的目的是_。 (2)的菌落中大部分是降解_的微生物。设置的目的是_。 (3)采用单细胞挑取法，将所选菌种接种到的培养基中，在操作过程中为防止污染应注意的事项是：接种环要_灭菌，待其_后，再挑取菌落接种到试管中，并塞好棉塞，操作完成后需将接种环在火焰上灼烧，目的是_。 (4)如果用这种方法分离土壤中的纤维素分解菌，常用加入_的鉴别培养基，在该培养基上，纤维素分解菌会因为产生纤维素酶使菌落周围出现_。,解析：(1)重复培养的目的是扩大培养，使分解对羟基苯甲酸的微生物数量增多。(2)题图描述了采用富集方法从土壤中分离能降解酚类化合物对羟基苯甲酸的微生物的实验过程，所以的菌落中大部分是降解对羟基苯甲酸的微生物；和为对照，所以设置的目的是对照作用。(3)的操作过程中，为防止污染应注意：接种环要在火焰上灼烧灭菌，待其冷却后，再挑取菌落接种到试管中，并塞好棉塞，操作完成后需将接种环在火焰上灼烧，目的是杀灭残留物。(4)从土壤中分离纤维素分解菌使用选择培养基，培养基中唯一的碳源只能是纤维素，同时加入刚果红染色剂，通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。 答案：(1)扩大培养(使分解对羟基苯甲酸的微生物的比例增高) (2)对羟基苯甲酸 对照作用 (3)在火焰上灼烧 冷却 杀灭残留物 (4)刚果红 透明圈,选择培养基筛选特定微生物图解,培养基的组成 图解说明：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。某研究小组依照实验方案(如图)筛选出能高效降解氯苯的微生物SP1菌。培养基配方如表。 析图：(1)因号为选择功能培养基，应为固体培养基，故配制时要添加琼脂。 (2)号为普通培养基，号为选择培养基，其中为SP1菌提供氮源的成分为硝酸铵，提供能源和碳源的为氯苯。 (3)菌体数量及增殖与氯苯的含量关系密切。,1苯酚是工业生产排放的有毒污染物质，自然界中存在着降解苯酚的微生物。某工厂产生的废水中含有苯酚，为了降解废水中的苯酚，研究人员从土壤中筛选获得了只能降解利用苯酚的细菌菌株。筛选的主要步骤如下图所示，为土壤样品。请回答下列问题： (1)中培养目的菌株的选择培养基中应加入_作为碳源。中不同浓度碳源的培养基_(A.影响；B.不影响)细菌的数量。如果要测定中活细菌数量，常采用_法。 (2)为对照，微生物在中不生长、在中生长。与培养基的主要区别在于_；使用_法可以在上获得单菌落。采用固体平板培养细菌时为什么进行倒置培养？_。,(3)如何比较不同菌株降解苯酚能力的大小？_。 (4)实验过程中如何防止其他微生物的污染？_。 解析：本题考查细菌的分离技术。题目中所筛选的细菌“只能”降解苯酚，故可采用以苯酚为唯一碳源的选择培养基筛选，含除苯酚外其他碳源的培养基作为对照。培养液中苯酚浓度下降的速度可反映该菌对苯酚的降解能力，严格灭菌、无菌操作可有效防止实验过程中的杂菌污染。 答案：(1)苯酚 A 平板菌落计数(活菌计数或菌落计数) (2)含除苯酚外的其他碳源，以苯酚为唯一碳源 平板分离(稀释涂布平板或平板划线分离) 避免培养过程产生的水分影响微生物的生长 (3)用同样苯酚浓度的培养液培养不同菌株，一定时间后，测定培养液中苯酚含量 (4)培养基灭菌，接种环灭菌，接种过程无菌操作,2一种广泛使用的除草剂(含氮有机物)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，需将浸出液进行稀释处理。现有一升土壤浸出液，用无菌吸管吸取1 mL液样至盛有9 mL无菌水的试管中，依次稀释103稀释度。各取0.1 mL已稀释103倍的水样分别接种到三个培养基上培养，记录的菌落数分别为55、56、57，则每升原土壤浸出液样中菌体数为_。,(2)要从长期使用该除草剂的土壤中分离目的菌，从用途方面来看，上述培养皿中培养基的特点是_。 (3)接种技术的核心是_。 在划线接种时，连续划线的目的是将聚集的菌种逐步_，培养时，只有很少菌落出现，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)在培养基上形成的菌落中，无透明带菌落利用的氮源主要是_，有透明带菌落利用的氮源主要是_，据此可筛选出目的菌。实验结果如图显示的AE五种菌株中，_是最理想菌株。,(5)科研人员用放射线处理该细菌获得两个突变株A和B，然后对突变株A和B进行实验，结果如下表所示： 突变株A不能在一般培养基上生长的原因是_。突变株A和B混合在一起接种于一般培养基中能生长的最可能原因是_。,解析：因该除草剂为含氮有机物，故所用培养基应是以除草剂为唯一氮源的选择培养基。接种要在酒精灯火焰旁进行，以防止杂菌污染，保证培养物的纯度。在该种选择培养基上固氮和能分解除草剂的微生物均能生长，但固氮微生物菌落周围无透明圈。E菌落周围的透明圈最大，说明该菌落中的微生物分解除草剂的能力强。 答案：(1)5.6108 (2)在无氮固体培养基中添加了该除草剂 (3)防止杂菌污染，保证培养物的纯度 稀释获得单个菌落 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A缺乏合成营养物质甲所需要的酶 突变株A生长需要营养物质甲，突变株B可以提供；突变株B生长需要营养物质乙，突变株A可以提供,一、微生物 1消毒与灭菌的比较,2.微生物的纯培养技术比较,3.生物技术在食品加工及其他方面的应用 (1)在发酵技术中要应用到微生物，果酒制作的主要菌种是酵母菌，果醋制作的主要菌种是醋酸菌，腐乳制作的主要菌种是毛霉、酵母、青霉、曲霉，泡菜制作的主要菌种是乳酸菌。 (2)果酒制作时，葡萄汁装入发酵瓶时，要留1/3的空间，目的是让酵母菌大量繁殖，但发酵时一定要严格密封，否则将产生醋酸；果醋制作时，应适时的通入空气；泡菜制作时则需封坛发酵。 (3)为防止发酵液被污染，发酵瓶要用70%酒精消毒。 (4)腐乳的制作时豆腐含水量以70%为宜，配制卤汤时酒量一般应控制在12%左右。腌制腐乳时，随着豆腐层的加高增加盐的用量。 (5)植物组织培养中，先使用生长素，后使用细胞分裂素，有利于细胞分裂，但细胞不分化。 (6)生长素用量比细胞分裂素用量，比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成。,1(2014年烟台模拟)如下表所示为某微生物培养基的配方，请回答：,(1)依物理性质，该培养基属于_培养基。 (2)该培养基中的碳源是_。不论何种培养基，在各成分都溶化后分装前，要进行的是调整pH和_，倒平板时，一般需冷却至_左右，在_附近操作。 (3)若用该培养液培养纤维素分解菌，应除去的物质是_，应加入的碳源是_，为检测纤维素分解菌的存在与否还应加入_染料，形成_色复合物，若产生_，则证明有纤维素分解菌存在。,解析：(1)该培养基没有加琼脂，属于液体培养基。(2)培养基中碳源是(CH2O)。在各成分都溶化后分装前，要进行调整pH和灭菌。倒平板时，一般需冷却至50 左右。在酒精灯火焰附近操作，可防止被杂菌感染。(3)若用该培养液培养纤维素分解菌，应除去的物质是青霉素和(CH2O)，应加入的碳源是纤维素粉，因为青霉素能杀菌，纤维素分解菌的碳源是纤维素，不能利用(CH2O)。刚果红能检测纤维素分解菌，刚果红与纤维素形成红色复合物，若纤维素分解菌存在则将纤维素分解，会产生以纤维素分解菌为中心的透明圈。 答案：(1)液体 (2)(CH2O) 灭菌 50 酒精灯火焰 (3)青霉素和(CH2O) 纤维素粉 刚果红 红 透明圈,二、酶的应用 1探究温度和pH对酶的影响实验过程中，应先将底物或酶溶液处理成相应的温度或pH，再将底物与酶混合。 2在探究酶的最适温度或pH时，温度梯度或pH梯度不能设置得太大，否则就算某种温度下反应最快，也不能称为最适温度或最适pH。 3果胶酶和纤维素酶都是复合酶，并不特指某一种酶，而是一类酶的总称。 4固定化细胞使用的都是活细胞，在应用时要注意为其提供适宜的生存条件，故固定化酵母时，海藻酸钠溶化后需冷却后再与酵母液混合。,5影响果胶酶活性的实验设计技巧 在设计实验检验影响果胶酶活性的因素时，要注意以下几点： (1)无论是研究温度，还是研究pH对酶活性影响时，注意设置合适的梯度。 (2)实验时，要保证酶促反应在恒温或恒定酸碱度的条件下进行，否则会影响实验结果。 (3)必须设计对照实验，这就要求在实验中，所用一切试剂，包括蒸馏水，都要做到量的一致性，保证唯一变量，尽量避免干扰因素。 (4)梯度实验是无法得到酶的最适温度或最适酸碱度的，只能得到一个大致的适宜范围。,2实验研究pH对酶活性的影响，准备5支含有等量胃蛋白酶溶液但pH各不相同的试管，每支试管加1块1 cm3的正方体凝固蛋白块，试管均置于25 室温条件下，将各试管中蛋白块消失的时间记录于下表： (1)酶活性最强时的pH是_。 (2)蛋白块消失的时间与酶活性强弱的关系是_。 (3)请以两种方法改进实验，使实验在更短的时间内完成：_； _。,(4)在人体消化道中，能分泌这个实验中酶的部位是_。 (5)为了确认蛋白块的消失是由于酶的作用，还需要对该实验如何设计？_。 解析：本题考查了酶活性的影响条件及其实验设计。在其他条件相同的情况下，利用酶的特性和有关生物学知识，设计一定的浓度梯度进行对照，记录酶分解完蛋白块的时间，判断蛋白酶的适宜pH。 答案：(1)2.0 (2)酶活性越大，蛋白质分解越快，蛋白块消失的时间越短 (3)将题干所给温度由25 升高至大约37 将原题中正方体蛋白块处理得更小(如切成0.50.50.50.125 cm3) (4)胃 (5)另增加一支试管，放入等量的蛋白块，并且将pH调得适当，但不加酶溶液,一、微生物培养及其应用 1测定微生物数量的方法 (1)显微镜直接计数法 原理：利用特定细菌计数板或血球计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量。 方法：用计数板计数。 缺点：不能区分死菌与活菌。 (2)间接计数法(活菌计数法) 原理：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，通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少个活菌。 方法：平板划线法、稀释混合平板法、稀释涂布平板法。 缺点：当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的是一个菌落。,注意事项：a.设置重复组，增强实验的说服力与准确性。b.为了保证结果准确，一般选择菌落数在30300的平板进行计数。 2两种常用刚果红(CR)染色法的比较,1某化工厂的污水池中含有一种有害的、难以降解的有机化合物A，研究人员用化合物A、磷酸盐、镁盐以及微量元素配制的培养基成功筛选到能高效降解化合物A的细菌。实验的主要步骤如下图所示，请分析回答： (1)培养基中加入化合物A的目的是筛选_，这种培养基属于_培养基。 (2)“目的菌”生长所需的氮源和碳源是来自培养基中的_。实验需要振荡培养，由此推测“目的菌”的代谢类型是_。,(3)培养若干天后，应选择培养瓶中化合物A含量_的培养基，接入新的培养液中连续培养，使“目的菌”的数量_。 (4)转为固体培养时，常采用_的方法接种，获得单菌落后继续筛选。 (5)若研究“目的菌”的生长规律，将单个菌落进行液体培养，可采用_的方法进行计数。若以一个大方格(体积为0.1 mm3)有25个中方格的计数板为例进行计算，设五个中方格中总菌数为B，菌液稀释倍数为C，那么原菌液的菌群密度为_个/mL。 (6)实验结束时，使用过的培养基应该进行_处理后，才能倒掉。,解析：题干中首先说明了化合物A是有机物，后来在培养基中又增加了磷酸盐、镁盐以及微量元素，通过比较各培养瓶中A的多少，选出“目的菌”，由此可推出“目的菌”所需碳源和氮源来自化合物A，是异养型。培养液中的微生物计数通常采用显微镜直接计数法，原菌液的菌数为B/525，换算成1 mL菌液中的总菌数为50 000BC(个)。获得“目的菌”后，先进行扩大培养，培养过程