2020版高考二轮专题生物复习全国Ⅱ：专题九　生物技术实践VIP

专题九生物技术实践,考纲要求1.微生物的分离和培养。2.某种微生物数量的测定。3.培养基对微生物的选择作用。4.利用微生物进行发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用。5.从生物材料中提取某些特定的成分。6.运用发酵加工食品的基本方法。7.测定食品加工中可能产生的有害物质。8.蛋白质的提取和分离。9.酶活力测定的一般原理和方法。10.酶在食品制造和洗涤等方面的应用。11.制备和应用固定化酶。,知识主线思维串联,氮源,灭菌,尿素,稀释涂布平板法,纤维素,刚果红染色,醋酸菌,乳酸菌,粗分离,水蒸气蒸馏法,萃取,纸层析,果胶酶,加酶,细胞,1.把握消毒与灭菌的6种常用方法,微专题1微生物的培养、分离和计数,干热,(1)消毒：酒精消毒法、,巴氏消毒法,、紫外线消毒法,(既可消毒，又可防止营养物质破坏),(2)灭菌：灼烧灭菌法、_灭菌法、高压蒸汽灭菌法(主要针对培养基),2.培养基制备与微生物纯化技术,称量,灭菌,接种环,梯度稀释,3.筛选目的微生物的原理与实例(1)原理：人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH等)，同时抑制或阻止其他微生物的生长。因此，可以通过配制“选择”培养基、控制培养条件等选择目的微生物。,(2)实例,尿素,酚红,变红,分解尿素,纤维素,消失,透明圈,4.微生物计数的“两”种方法(1)直接计数法：_法。(2)间接计数法：稀释涂布平板法(活菌计数法)，统计的菌落数往往比活菌的实际数目_。,显微镜直接计数,低,5.关注两种对照组与一种重复组(1)将一未接种的选择培养基与接种的选择培养基一起培养用于确认培养基灭菌是否彻底(制备是否合格)；(2)将一接种的普通培养基与接种的选择培养基一起培养用于确认选择培养基是否起到“筛选”作用；(3)进行微生物计数时，每一稀释度下涂布三个平板，即设置重复组，是为了求平均值，提高计数准确度。,6.归纳细菌培养和计数方法的4个易错易混点(1)制备固体培养基最后要将平板倒置，其主要目的是防止培养皿上的水珠滴入培养基造成污染。(2)平板划线法中的“连续划线”及稀释涂布平板法中的“系列稀释”目的是一样的，都是为了保证菌种在培养基中单个分布(平板划线法中最后一次划线的末端一般为单个分布)。(3)稀释涂布平板法能分离细菌，也能计数(结果偏小)。平板划线法只能纯化细菌，不能计数。(4)显微计数法：不能区分细菌死活(计数结果偏大)。,题型一综合考查微生物的培养与纯化技术1.(2019全国卷，37)已知一种有机物X(仅含有C、H两种元素)不易降解，会造成环境污染。某小组用三种培养基筛选土壤中能高效降解X的细菌(目标菌)。号培养基：在牛肉膏蛋白胨培养基中加入X(5g/L)。号培养基：氯化钠(5g/L)，硝酸铵(3g/L)，其他无机盐(适量)，X(15g/L)。号培养基：氯化钠(5g/L)，硝酸铵(3g/L)，其他无机盐(适量)，X(45g/L)。回答下列问题。(1)在号培养基中，为微生物提供氮源的是_。、号培养基中为微生物提供碳源的有机物是_。,(2)若将土壤悬浮液接种在号液体培养基中，培养一段时间后，不能降解X的细菌比例会_，其原因是_。(3)号培养基加入琼脂后可以制成固体培养基，若要以该固体培养基培养目标菌并对菌落进行计数，接种时，应采用的方法是_。(4)假设从号培养基中得到了能高效降解X的细菌，且该菌能将X代谢为丙酮酸，则在有氧条件下，丙酮酸可为该菌的生长提供_和_。,解析(1)牛肉膏蛋白胨培养基中，牛肉膏、蛋白胨为微生物提供了氮源，而号、号培养基中除X外的其他物质均不含碳，所以能为微生物提供碳源的有机物是X。(2)因为号培养基中碳源只有X，可以作为选择培养基，只有能降解X的细菌才能增殖，而不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖。(3)要对菌落进行计数，应采用稀释涂布平板法进行接种。(4)在有氧条件下，丙酮酸参与细菌的有氧呼吸，可以为该菌的生长提供能量和合成其他物质的原料。答案(1)牛肉膏、蛋白胨X(2)下降不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的细菌能够增殖(3)稀释涂布平板法(4)能量合成其他物质的原料,2.(2019全国卷，37)回答下列与细菌培养相关的问题。(1)在细菌培养时，培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是_(填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常，制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH，其原因是_。硝化细菌在没有碳源的培养基上_(填“能够”或“不能”)生长，原因是_。(2)用平板培养细菌时一般需要将平板_(填“倒置”或“正置”)。,(3)单个细菌在平板上会形成菌落，研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物，原因是_。(4)有些使用后的培养基在丢弃前需要经过_处理，这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。,解析(1)细菌培养时常用牛肉膏蛋白胨培养基，牛肉膏能提供碳源、氮源、磷酸盐、维生素，蛋白胨能提供碳源、氮源、维生素，而葡萄糖不能提供氮源，NaNO3不能为微生物提供碳源。不同细菌生长繁殖所需要的最适pH是不同的，应该根据培养细菌的不同来调节培养基的pH。硝化细菌是化能自养型细菌，可以空气中的CO2为碳源，因此在没有碳源的培养基上能够生长。(2)在平板培养基上培养细菌时，一般需将平板倒置，这样可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成培养基污染。(3)不同种类的细菌所形成的菌落，在大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等方面具有一定的特征，不同种细菌在一定培养条件下表现出各自稳定的菌落特征，可以作为菌种鉴定的重要依据。(4)使用后的培养基在丢弃前需进行灭菌处理，以免污染环境。,答案(1)蛋白胨不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同能够硝化细菌可以利用空气中的CO2作为碳源(2)倒置(3)在一定的培养条件下，不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征(4)灭菌,3.(2019四川内江第一次模拟)蓝纹奶酪是成熟过程中内部生长蓝绿霉菌一类奶酪的总称，又称为青纹奶酪。此类奶酪的生产或成熟只限于某些特定的地区，这类奶酪的主要品种包括英国的斯提耳顿奶酪、法国的罗奎福特奶酪和意大利的古冈佐拉奶酪。随着我国对外交流和国际影响力的加强，西方饮食文化的逐渐渗透，蓝纹奶酪正在被越来越多的中国人所接受，逐渐出现在中国的饮食文化中，具有更加广阔的市场前景。回答下列问题：(1)蓝纹奶酪的原材料为牛奶，使用的消毒方法为_，采用此消毒方法的原因是_。,(2)蓝纹奶酪制作所用的初级发酵剂为乳酸菌，初级发酵过程中不需要严格灭菌，原因是_。(3)蓝纹奶酪制作过程中会向奶酪内接种二级发酵剂娄地青霉，接种后需用不锈钢丝穿刺奶酪，该做法可能的原因是_。娄地青霉产生的蛋白酶可将奶酪中的蛋白质分解成_，增添奶酪的风味。(4)娄地青霉属于_(填“细菌”或“真菌”)，实验室分离培养娄地青霉通常使用_(填“牛肉膏蛋白胨”、“麦芽汁琼脂”或“马铃薯琼脂”)培养基，可将该培养基放置在盛有适量水的_内进行灭菌。,答案(1)巴氏消毒法可以杀死牛奶中的微生物，且牛奶的营养成分不被破坏(2)缺氧和较低pH值的环境可以抑制其他杂菌的生长繁殖(3)娄地青霉生长繁殖需要氧气小分子肽和氨基酸(4)真菌马铃薯琼脂高压蒸汽灭菌锅,题型二考查微生物的筛选、分离与计数4.(2019全国卷，37)物质W是一种含氮有机物，会污染土壤。W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌)。回答下列问题。(1)要从土壤中分离目标菌，所用选择培养基中的氮源应该是_。(2)在从土壤中分离目标菌的过程中，发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(如图所示)。如果要得到目标菌，应该选择_菌落进一步纯化，选择的依据是_。,(3)土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源，请简要写出实验思路、预期结果和结论，即_。(4)该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌，使大肠杆菌产生能降解W的酶(酶E)。为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异，该小组拟进行如下实验，请完善相关内容。在含有一定浓度W的固体培养基上，A处滴加含有酶E的缓冲液，B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液，C处滴加_，三处滴加量相同。,一段时间后，测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈。说明_；若A、B处形成的透明圈直径大小相近，说明_。解析(1)要从土壤中分离出能降解含氮有机物W的目标菌，所用选择培养基应以该特定物质W为氮源。(2)图示信息显示，在乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解W，若要得到目标菌，应该选择乙菌落进一步纯化。(3)若要通过设计实验确定甲、乙两种细菌能否利用空气中的氮气作为氮源，需将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上，若某细菌能生长，则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源。(4)实验应遵循单一变量原则，故C处应滴加缓冲液。一段时间后，测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈，说明缓冲液不能降解W；若A、B处形成的透明圈大小相近，说明酶E与天然酶降解W的能力相近。,答案(1)W(2)乙乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解W(3)将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上，若细菌能生长，则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源(4)缓冲液缓冲液不能降解W酶E与天然酶降解W的能力相近,5.(2019广东茂名第一次综合测试)研究发现，土壤中某种微生物能降解石油。,分离降解石油的菌株和探索其降解机制的实验过程如图甲所示。回答下列问题：(1)微生物生长繁殖所需的主要营养物质有_四类，该实验所用的振荡培养的培养基只能以石油作为唯一碳源，其原因是_。,(2)振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。分析其原因是：振荡培养能提高培养液中_的含量，同时可使菌体与培养液充分接触，提高_的利用率。(3)若要测定其活菌数量，可选用_法进行计数；若要测定培养液中微生物的菌体数，可在显微镜下用_直接计数。(4)为探究石油的降解机制，将该菌种的培养液过滤离心，取上清液做图乙所示实验。该实验的假设是_，该实验设计是否合理？为什么？_。,答案(1)水、碳源、氮源和无机盐只有能利用石油的微生物能正常生长繁殖(2)溶解氧营养物质(3)稀释涂布平板血细胞计数板(4)目的菌株能分泌降解石油的蛋白质不合理，缺少空白对照,微专题2传统发酵技术的应用,1.理清“4”种传统发酵食品的技术,有氧,有氧,无氧,2.把握控制杂菌的“四大措施”(1)通过发酵条件控制杂菌。无氧发酵时的无氧环境可以抑制好氧菌。乳酸菌发酵、酒精发酵形成的酸性环境抑制杂菌繁殖。(2)利用盐控制杂菌：如腐乳的制作。(3)利用酒精控制杂菌：如果酒、腐乳的制作。(4)利用香辛料控制杂菌：如腐乳、泡菜的制作。,3.理解乳酸菌、乳酸、亚硝酸盐的数量随时间变化的曲线,题型传统发酵技术的应用1.(2018全国卷，37)回答下列与酵母菌有关的问题：(1)分离培养酵母菌通常使用_(填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麦芽汁琼脂”)培养基，该培养基应采用_灭菌法灭菌。若将酵母菌划线接种在平板上，培养一段时间后可观察到菌落，菌落的含义是_。(2)酵母菌液体培养时，若通入氧气，可促进_(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)；若进行厌氧培养，可促进_(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)。,(3)制作面包时，为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌，酵母菌引起面包松软的原因是_。解析(1)酵母菌为异养型生物，通常使用麦芽汁琼脂培养基培养；培养基常用高压蒸汽灭菌法灭菌；由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体称为菌落。(2)酵母菌为兼性厌氧型生物，有氧条件利于其繁殖，无氧条件下其进行酒精发酵。(3)酵母菌分解葡萄糖可产生二氧化碳，二氧化碳使面包松软多孔。,答案(1)麦芽汁琼脂高压蒸汽由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体(2)菌体快速增殖乙醇产生(3)酵母菌分解葡萄糖会产生CO2，CO2使面包松软,2.(2017全国卷，37)豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素，某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀，再将两者置于适宜条件下进行发酵，并在32h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题：(1)该实验的自变量是_、_。(2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好，说明该发酵菌是_。(3)如果在实验后，发现32h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最佳时间；若要确定最佳发酵时间，还需要做的事情是_。,(4)从大豆到豆豉，大豆中的成分会发生一定的变化，其中，蛋白质转变为_，脂肪转变为_。解析(1)根据题干信息可知，该实验的自变量是菌种和发酵时间。(2)容器内上层为有氧环境，底层为无氧环境，若发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好，则说明该发酵菌是好氧菌。(3)如果在实验后，发现32h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最佳时间；若要确定最佳发酵时间，还需延长发酵时间继续进行实验。,(4)从大豆到豆豉的过程中，蛋白质被蛋白酶分解成小分子肽和氨基酸，脂肪被脂肪酶分解成甘油和脂肪酸。答案(1)菌种发酵时间(2)好氧菌(3)延长发酵时间继续进行实验(4)多肽和氨基酸甘油和脂肪酸,3.(2016全国卷，39)某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料分离纯化乳酸菌。分离纯化所用固体培养基中因含有碳酸钙而不透明，乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳酸钙。回答下列问题：(1)分离纯化乳酸菌时，首先需要用_对泡菜滤液进行梯度稀释，进行梯度稀释的理由是_。(2)推测在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有_和_。分离纯化时应挑选出_的菌落作为候选菌。,(3)乳酸菌在20长期保存时，菌液中常需要加入一定量的_(填“蒸馏水”、“甘油”或“碳酸钙”)。答案(1)无菌水泡菜滤液中菌的浓度高，直接培养很难分离得到单菌落(2)鉴别乳酸菌中和产生的乳酸(或酸)具有透明圈(3)甘油,1.图解酶的应用与固定化,微专题3酶的应用,果胶分解酶,专一,高效,包埋法,化学结合法,物理吸附法,2.比较固定化酶与固定化细胞,物理吸附法,包埋法,成本低、操作容易,3.加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法及变量分析,题型一酶在食品加工及洗涤中的应用1.(2019甘肃兰州一诊)加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。请回答下列问题：,(1)由图推知，该实验的目的是_。50时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量约是_%。,(2)下表是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗涤效果的实验记录，请据表回答问题：,该实验设计体现了_原则(至少写出两点)。若1号实验组洗净油污布所需时间接近7min，最可能的原因是_。(3)下列衣料不适宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤的有_。棉织品毛织品腈纶织品蚕丝织品(4)根据以上实验结果，请写出两项提高加酶洗衣粉洗涤效果的措施：_。,(5)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)由题图信息可知，该实验的目的是探究温度、碱性蛋白酶的含量对去污力的影响。在碱性蛋白酶的含量为0.6%时，50时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的用量最少，去污力最高。所以50时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量约是0.6%。(2)该实验中洗涤物的种类相同，水量相同，体现了实验设计的单一变量原则，实验中的洗涤温度不同以及加入洗衣粉的种类不同，相互之间形成对照，故又体现了实验设计的对照原则。若实验组1号洗净油污所需时间接近7min，意味着酶几乎不起作用，最可能的原因是酶失活。(3)毛织品、蚕丝织,品的主要成分是蛋白质，能被蛋白酶催化分解，故不适宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤。(4)根据表格中数据，在45时，使用加酶洗衣粉的1组洗净油污所需时间最短，因此，要提高加酶洗衣粉洗涤效果，可通过用温水浸泡、延长浸泡时间来实现。也可以通过增加酶的用量，即增加加酶洗衣粉的用量来提高洗涤效果。(5)由于洗衣粉中的酶可被分解，又避免了水体富营养化，所以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。答案(1)探究温度、碱性蛋白酶的含量对去污力的影响0.6(2)对照、单一变量酶失活(或酶的活性低)(3)(4)用温水浸泡；延长浸泡时间；增加洗衣粉的用量等(5)酶可被分解，又避免了水体富营养化,题型二酶和细胞的固定化技术及应用2.下图1表示制备固定化酵母细胞的某步操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，请据图分析回答：,(1)图1中，将溶化好的海藻酸钠溶液_，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。(2)图1中X溶液为_，其作用是_。(3)某同学在图1步骤结束后得到图3所示的实验结果，出现此结果的可能原因有海藻酸钠浓度过_(填“高”或“低”)或注射器中的混合液推进速度过_(填“快”或“慢”)。(4)图1中制备的凝胶珠用_后再转移到图2装置中，发酵过程中搅拌的目的是_。,解析(1)刚溶化的海藻酸钠要冷却至室温，才能与活化的酵母细胞混合，以免高温使酵母细胞失活。(2)将海藻酸钠与酵母菌混合液加入CaCl2溶液中，形成凝胶珠，故图1中X溶液为CaCl2溶液，CaCl2溶液的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠。(3)图3中所示的凝胶珠不是圆形或椭圆形，可能原因是海藻酸钠浓度偏高或注射器中的混合液推进速度过快。(4)制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中进行发酵，发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母细胞充分接触，以利于发酵过程的顺利进行。答案(1)冷却至室温(2)CaCl2溶液使海藻酸钠形成凝胶珠(3)高快(4)蒸馏水洗涤使培养液与酵母细胞充分接触,微专题4蛋白质及植物有效成分的提取、分离,1.蛋白质的提取与分离(1)原理与方法,分子的形状和大小,电荷,琼脂糖凝胶电泳,聚丙烯酰胺凝胶电泳,(2)实验血红蛋白的提取和分离样品处理与粗分离,去除杂蛋白,蒸馏水涨破,释放血红蛋白,血红蛋白溶液,透析,小分子杂质,纯化与纯度鉴定,凝胶色谱,移动速度不同,大,SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳,2.植物有效成分的提取(1)三种生物成分的提取方法、原理及步骤的比较,(2)把握物质分离的5种方法分离油水混合物：分液法。除去固体物和残渣：过滤法。除去液体中质量较小的固体残留物：离心法。除去芳香油中的残留水分：加入无水硫酸钠后过滤的方法。除去萃取液中的有机溶剂：蒸馏法。,注：胡萝卜素不溶于水，其萃取剂应为具有较高沸点的水不溶性有机溶剂如石油醚(丙酮、乙醇为水溶性有机溶剂，则不宜使用)。油脂类物质不易挥发，可选用萃取法从植物体中提取。萃取加热时要加装冷凝回流装置，目的是防止加热时有机溶剂挥发。,题型一蛋白质的提取、分离1.下列为凝胶色谱法分离血红蛋白时样品的加入(甲图)和洗脱(乙图)示意图，请据图回答下列问题：,(1)装填凝胶色谱柱时，需要一次性_(填“缓慢”或“快速”)倒入，并轻轻敲打使凝胶装填紧密而不具有气泡，否则必须重装。(2)用吸管加样时必须注意正确操作以避免破坏凝胶面，加样操作应如甲图所示吸管口沿管壁环绕移动进行，形成_(填“滴灌加样”或“贴壁加样”)。(3)凝胶色谱法分离血红蛋白的基本过程：样品加入后进行洗脱，而后收集血红蛋白。全过程中，共需要_次打开下端的流出口。收集血红蛋白样品时需把握好时机，即待_时，用试管连续收集流出液。最后收集到的血红蛋白与刚洗脱时收集到的蛋白质相比，后者相对分子质量较_(填“大”或“小”)，原因是_。,(4)电泳是指带电颗粒在电场的作用下发生迁移的过程。某同学利用电泳技术将得到的蛋白质样品进行分离，在电泳过程中，影响蛋白质迁移速度的因素包括蛋白质分子的_、_以及分子的形状等。而在测定蛋白质相对分子质量时通常使用的电泳方法为_。解析(1)装填凝胶色谱柱时，需要一次性缓慢倒入色谱柱内，并轻轻敲打色谱柱，使凝胶装填均匀。(2)加样操作应如甲图所示吸管口沿管壁环绕移动进行，形成贴壁加样，这样有利于保护凝胶面。(3)凝胶色谱法分离血红蛋白的过程是先加入样品再进行洗脱而后收集血红蛋白，该过程的操作为调节缓冲液面，打开下端流出口，使缓冲液下降到与凝胶面平齐后，关闭下端出口加入蛋白质样品打开下端出口，使样品渗入凝胶床内，等样品完全进入凝胶层后，关闭,下端出口色谱柱上端连接缓冲液洗脱瓶，打开下端出口收集分装蛋白质，即可分离得到血红蛋白。所以全过程共需要3次打开下端的流出口。(4)蛋白质在进行聚丙烯酰胺凝胶电泳时的迁移率取决于它所带净电荷的多少以及分子的大小等因素。为了消除净电荷对迁移率的影响，可以在凝胶中加入SDS，它可使蛋白质发生完全变性，形成“蛋白质SDS复合物”，使蛋白质迁移率仅取决于分子大小。因而，SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳可以用于测定蛋白质的相