2020版高考生物二轮复习 专题十三 生物技术实践自查学案

2020版高考生物二轮复习 专题十三 生物技术实践自查学案

专题13　生物技术实践 一、微生物的培养与分离 ‎1.培养基制备:计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。‎ ‎2.两种纯化培养方法:‎ ‎(1)平板划线法:通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线将聚集的菌种分散开。‎ ‎(2)稀释涂布平板法: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在琼脂固体培养基表面,从而能在培养基表面形成单个菌落。‎ ‎3.微生物的筛选与鉴定:‎ ‎(1)两种选择培养基。‎ ‎①以尿素为唯一氮源的培养基:选择培养尿素分解菌。‎ ‎②富含纤维素的培养基:选择培养纤维素分解菌。‎ ‎(2)两种鉴别培养基。‎ ‎①添加酚红指示剂的培养基:尿素分解菌可使该培养基变红。‎ ‎②加刚果红的培养基:纤维素分解菌的菌落周围产生透明圈。‎ ‎4.两种微生物计数的方法:‎ ‎(1)直接计数法:用血细胞计数板借助显微镜观察计数,不能区分菌种死活,实验结果偏大。‎ ‎(2)间接计数法:稀释涂布平板法,实验结果偏小。‎ 二、传统发酵技术 ‎1.四种传统发酵食品技术的比较:‎ 食品 菌种 呼吸类型 原理 温度 果酒 酵母菌 无氧 无氧呼吸产生酒精 ‎18～‎‎25 ℃‎ 果醋 醋酸菌 有氧 糖(酒精)→醋酸 ‎30～‎‎35 ℃‎ 腐乳 毛霉 有氧 蛋白酶、脂肪酶 水解蛋白质、脂肪 ‎15～‎‎18 ℃‎ 泡菜 乳酸菌 无氧 无氧呼吸产生乳酸 ‎2.发酵过程中消毒、灭菌的措施:‎ ‎(1)果酒和果醋的制作。‎ ‎①榨汁前葡萄应该先冲洗再去枝梗。‎ - 7 -‎ ‎②用体积分数为70%的酒精消毒。‎ ‎(2)腐乳的制作。‎ ‎①制作腐乳的玻璃瓶要洗刷干净后用沸水消毒。‎ ‎②酒、盐、香辛料都有杀菌作用。‎ ‎③接种、封瓶时都要进行无菌操作。‎ ‎3.影响酒精发酵的两大因素:‎ ‎(1)发酵前期供氧不足。‎ ‎①结果:酵母菌数量少,产生酒精少。‎ ‎②原因:前期,酵母菌大量增殖,耗能多,需要通入空气或在发酵瓶中留有一定空间。‎ ‎(2)发酵后期密封不严。‎ ‎①结果:酵母菌数量充足,但是产生的酒精较少或不能产生酒精。‎ ‎②原因:后期要通过密封严格控制无氧环境,以利于酵母菌通过无氧呼吸产生酒精。‎ 三、植物有效成分的提取 ‎1.植物有效成分的三种提取方法:‎ ‎(1)蒸馏法:适合提取化学性质稳定、易挥发且不与水混溶的物质。‎ ‎(2)压榨法:适合提取高温易分解或原料易焦糊且含量较高的物质。‎ ‎(3)萃取法:适合提取易溶于有机溶剂的物质。‎ ‎2.物质分离的五种方法:‎ ‎(1)分液法:分离油水混合物。‎ ‎(2)过滤法:除去固体物和残渣。‎ ‎(3)离心法:除去液体中质量较小的固体残留物。‎ ‎(4)加入无水硫酸钠后过滤:除去芳香油中的残留水分。‎ ‎(5)蒸馏法:除去萃取液中的有机溶剂。‎ ‎1.下列有关传统发酵技术的叙述正确的是②③④⑤。‎ ‎①果酒自然发酵过程中,需人工添加酵母菌种。‎ ‎②葡萄制作果酒时,若先通入空气再密封发酵,可以增加酒精含量,提高品质。‎ ‎③腐乳制作过程中加入香辛料既能调制风味,还具有防腐杀菌作用。‎ ‎④将腐乳胚堆积起来会导致堆内温度升高,影响毛霉生长。‎ - 7 -‎ ‎⑤影响泡菜腌制的因素包括时间、温度和食盐的用量等。‎ ‎2.下列有关微生物的叙述,正确的是①。‎ ‎①筛选尿素能分解尿素的细菌所利用的培养基中,尿素是唯一的氮源。‎ ‎②可以用血细胞计数板直接统计来自水中的大肠杆菌。‎ ‎③高压灭菌锅加热时,打开排气阀使压力表指针回到零后,开启锅盖。‎ ‎④刚果红可以与纤维素形成透明的复合物,所以可通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。‎ ‎3.下列有关植物有效成分提取的叙述,正确的是②③。‎ ‎①提取玫瑰精油的玫瑰花应该选择在花开的初期采收,因为此阶段的花含油量最高。‎ ‎②用柑橘皮作为材料提取橘皮精油时不适合用水中蒸馏的方法。‎ ‎③由于胡萝卜素易溶于石油醚等有机溶剂,所以可以采用萃取法进行提取。‎ ‎④蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解,再把水蒸发掉,剩余的就是芳香油。‎ ‎⑤油水混合物中加入无水硫酸钠,有利于分离油层。‎ ‎1.(2018·全国卷Ⅰ)将马铃薯去皮切块,加水煮沸一定时间,过滤得到马铃薯浸出液,在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂,用水定容后灭菌,得到M培养基。‎ 回答下列问题: ‎ ‎(1)M培养基若用于真菌的筛选,则培养基中应加入链霉素以抑制__________的生长,加入了链霉素的培养基属于________培养基。 ‎ ‎(2)M培养基中的马铃薯浸出液为微生物生长提供了多种营养物质,营养物质类型除氮源外还有__________________________________(答出两点即可),氮源进入细胞后,可参与合成的生物大分子有______________________________(答出两点即可)。 ‎ ‎(3)若在M培养基中用淀粉取代蔗糖,接种土壤滤液并培养。平板上长出菌落后可通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生物。加入的显色剂是____________。该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是__ ___________________________‎ ‎______________________________________________。 ‎ ‎(4)甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量,在同一稀释倍数下得到以下结果:‎ 甲同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是110、140和149,取平均值133。‎ 乙同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是27、169和176,取平均值124。‎ - 7 -‎ 有人认为这两位同学的结果中,乙同学的结果可信度低,其原因是_______‎ ‎_______________________________________________。 ‎ ‎【解析】本题考查物质的合成、淀粉的鉴定及微生物的培养和计数。‎ ‎(1)链霉素属于抗生素,作用是抑制细菌的生长。可以通过加入链霉素筛选出抗链霉素的细菌,属于选择培养基。‎ ‎(2)M培养基中的马铃薯浸出液为微生物生长提供了多种营养物质,营养物质类型除氮源外还有碳源、无机盐、有机盐、生长因子等,氮源进入细胞后,可参与合成的生物大分子有蛋白质、核酸。‎ ‎(3)淀粉遇碘变蓝,所以应加入的显色剂是碘液。该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是淀粉遇碘液显蓝色,产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解,形成透明圈。‎ ‎(4)正确稀释涂布平板,平板上的菌落数应为30～300。而乙同学的结果中,1个平板的计数结果与另2个相差悬殊,结果的重复性差。‎ 答案:(1)细菌　选择 ‎(2)碳源、无机盐　蛋白质、核酸 ‎(3)碘液　淀粉遇碘液显蓝色,产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解,形成透明圈 ‎(4)乙同学的结果中,1个平板的计数结果与另2个相差悬殊,结果的重复性差 ‎2.(2015·全国卷Ⅰ)已知微生物A可以产生油脂,微生物B可以产生脂肪酶。脂肪酶和油脂可用于生物柴油的生产。回答有关问题:‎ ‎(1)显微观察时,微生物A菌体中的油脂通常可用__________染色。微生物A产生的油脂不易挥发,可选用____________(填“萃取法”或“水蒸气蒸馏法”)从菌体中提取。 ‎ ‎(2)为了从自然界中获得能产生脂肪酶的微生物B的单菌落,可从含有油料作物种子腐烂物的土壤中取样,并应选用以____________为碳源的固体培养基进行培养。 ‎ ‎(3)若要测定培养液中微生物B的菌体数,可在显微镜下用________________直接计数;若要测定其活菌数量,可选用________________法进行计数。 ‎ ‎(4)为了确定微生物B产生的脂肪酶的最适温度,某同学测得相同时间内,在 ‎35 ℃‎‎、‎40 ℃‎、‎45 ℃‎温度下降解‎10 g油脂所需酶量依次为4 mg、1 mg、6 mg,则上述三个温度中,________℃条件下该酶活力最小。为了进一步确定该酶的最适温度,应围绕________℃设计后续实验。 ‎ ‎【解析】(1)脂肪可被苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液染成橘黄色(红色),题干中说明微生物A产生的油脂不易挥发,则可以采用萃取法提取微生物A中的油脂。‎ - 7 -‎ ‎(2)油脂为有机化合物,富含碳元素,故为了从自然界获得能够分解油脂的单菌落,应以油脂为唯一碳源来配制培养基。在该培养基上,能分解油脂的微生物可以正常生长,其他微生物不能正常生长。‎ ‎(3)可利用血细胞计数板计数法测定菌液中的微生物数量,活菌和死亡的细菌都会被计数,所以测定培养液中的活菌数应采用稀释涂布平板法。‎ ‎(4)在‎45 ℃‎下,降解‎10 g油脂所需酶量最多,则该温度下酶活性最低;由题干信息可知,‎40 ℃‎下降解‎10 g油脂所需的酶量最少。应围绕‎40 ℃‎设置不同温度梯度来探究酶的最适温度。‎ 答案:(1)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)染液　萃取法 ‎(2)油脂(其他合理答案也可)　(3)血细胞计数板 稀释涂布平板(其他合理答案也可)　(4)45　40‎ ‎3.(2015·全国卷Ⅱ改编)回答与胡萝卜素有关的问题: ‎ ‎(1)胡萝卜含有的胡萝卜素中,最主要的是__________(填“α-胡萝卜素”“β-胡萝卜素”或γ-胡萝卜素“),该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子__________,后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症,该疾病称为________,胡萝卜素是________(填“挥发性”或“非挥发性”)物质。 ‎ ‎(2)工业生产上,用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时,________(填“需要”或“不需要”)将新鲜的岩藻干燥。 ‎ ‎(3)现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂,应选用其中的____________作为胡萝卜素的萃取剂,不选用另外一种的理由是____________________________________。 ‎ ‎(4)为了获得胡萝卜素产品,某小组开展了胡萝卜素酵母菌的筛选与色素提取实验。请回答下列问题:‎ ‎①实验用的培养皿常用的两种灭菌方法是_______________________________;为了减少灭菌后器皿被污染,灭菌前应该用________________包紧器皿。 ‎ ‎②为了筛选出酵母菌,培养基中添加了青霉素,其目的是抑制____________生长。 ‎ ‎③为了将分离到的菌株纯化,挑取了菌落在3块相同平板上划线,结果其中一块平板的各划线区均未见菌生长,最可能的原因是________________________。 ‎ ‎④为增加胡萝卜素提取量,在研磨酵母细胞时,添加石英砂的目的是________________;研磨时________(填“需要”或“不需要”)添加CaCO3。 ‎ ‎(5)如果以胡萝卜为原料提取胡萝卜素,其实验流程则是:胡萝卜→粉碎→干燥→A→过滤→B→胡萝卜素,那么A过程叫________,B过程叫________,其中在B过程需要安装回流冷凝装置的目的是防止_____________________________。 ‎ - 7 -‎ ‎【解析】(1)β-胡萝卜素是胡萝卜素中最主要的成分。一分子β-胡萝卜素被氧化成两分子维生素A。胡萝卜素可以用来治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病,如夜盲症等。胡萝卜素是非挥发性物质。‎ ‎(2)萃取的效率受到含水量、温度等条件的影响,要保证好的萃取效果,需要将新鲜的岩藻粉碎和干燥。‎ ‎(3)萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶,而乙醇为水溶性有机溶剂,乙酸乙酯不溶于水,故选乙酸乙酯。‎ ‎(4)②培养基中添加了青霉素,其目的是抑制细菌(放线菌)生长。‎ ‎③结果其中一块平板的各划线区均未见菌生长,最可能的原因是接种环温度过高,菌被杀死。‎ ‎④研磨时添加石英砂的目的是有助于研磨充分;CaCO3的作用是防止叶绿素被破坏,而此处是胡萝卜素,因此研磨时不需要添加CaCO3。‎ ‎(5)提取胡萝卜素的实验流程为:胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素,其中浓缩过程需要安装回流冷凝装置,目的是防止加热时有机溶剂挥发(或冷凝收集有机溶剂)。‎ 答案:(1)β-胡萝卜素　维生素A　夜盲症　非挥发性 ‎(2)需要　(3)乙酸乙酯　萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶,而乙醇为水溶性有机溶剂 ‎(4)①干热灭菌和高压蒸汽灭菌　牛皮纸(报纸)‎ ‎②细菌(放线菌)　③接种环温度过高,菌被杀死 ‎④有助于研磨充分　不需要 ‎(5)萃取　浓缩　加热时有机溶剂挥发 ‎【加固训练】‎ ‎(2014·全国卷Ⅰ)植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。回答下列问题:‎ ‎(1)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶,该酶是由3种组分组成的复合酶,其中的葡萄糖苷酶可将________分解成________。‎ ‎(2)在含纤维素的培养基中加入刚果红(CR)时,CR可与纤维素形成________色复合物。用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时,培养基上会出现以该菌的菌落为中心的________。‎ ‎(3)为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落,某同学设计了甲、乙两种培养基(成分见下表): ‎ - 7 -‎ 酵母 膏 无机 盐 淀粉 纤维]‎ 素粉 琼脂 CR 溶液 水 培养 基甲 ‎+‎ ‎+‎ ‎+‎ ‎+‎ ‎-‎ ‎+‎ ‎+‎ 培养 基乙 ‎+‎ ‎+‎ ‎+‎ ‎-‎ ‎+‎ ‎+‎ ‎+‎ 注:“+”表示有,“-”表示无。‎ 据表判断,培养基甲________(填“能”或“不 能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌,原因是____________________________;培养基乙________(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌,原因是______________________________。‎ ‎【解析】本题主要考查纤维素酶的作用、刚果红染色法、分离和鉴别纤维素分解菌的方法。‎ ‎(1)纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物,是含量最丰富的多糖类物质。纤维素能被纤维素酶分解为葡萄糖,如图:纤维素纤维二糖葡萄糖。‎ ‎(2)刚果红与纤维素形成红色复合物,当纤维素被纤维素酶分解后,红色复合物无法形成,出现以纤维素分解菌为中心的透明圈,可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。‎ ‎(3)分离和鉴别纤维素分解菌的培养基为固体培养基,且需要以纤维素为唯一碳源,而培养基乙中无纤维素,不会形成红色复合物,则不能确定菌落是否为纤维素分解菌。‎ 答案:(1)纤维二糖　葡萄糖 ‎(2)红　透明圈 ‎(3)不能　液体培养基不能分离单菌落 不能　培养基乙中没有纤维素,不会形成CR-纤维素红色复合物,即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌 ‎ - 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