届人教版生物高考二轮复习专题九 第1讲 微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用精品解析Word文档下载推荐.docx
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可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
b.流程:
土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布平板→挑选菌落。
(3)鉴定方法
鉴定分解尿素的细菌
含酚红指示剂的尿素为唯一氮源的培养基→细菌→指示剂变红,则该菌能分解尿素
鉴定纤维素分解菌
[错混诊断]
1.在涂布接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间,这样做的目的是检测培养基上的细菌含量(2014·
新课标Ⅱ,39
(1)改编)( ×
)
2.某研究小组从有机废水中分离微生物用于废水处理。
接种后的培养皿须放在光照培养箱中培养(2013·
江苏,18C)( ×
3.纯化菌种时,为了得到单菌落,常采用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法(2011·
新课标,39
(2)改编)( √ )
4.在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有多种细菌(2011·
重庆,2A)( ×
5.检测土壤中细菌总数实验操作中,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(2009·
安徽,6D)( ×
6.培养微生物的培养基分装到培养皿后进行灭菌(2013·
江苏,18A改编)( ×
题组一 从微生物的实验室培养进行命题
1.(2014·
新课标Ⅱ,39)为了调查某河流的水质状况,某研究小组测定了该河流水样中的细菌含量,并进行了细菌分离等工作。
回答下列问题:
(1)该小组采用稀释涂布平板法检测水样中的细菌含量。
在涂布接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间,这样做的目的是__________________________________;
然后,将1mL水样稀释100倍,在3个平板上用涂布法分别接入0.1mL稀释液;
经适当培养后,3个平板上的菌落数分别为39、38和37。
据此可得出每升水样中的活菌数为______________。
(2)该小组采用平板划线法分离水样中的细菌。
操作时,接种环通过________灭菌,在第二次及以后划线时,总是从上一次划线的末端开始划线。
这样做的目的是______________________
________________。
(3)示意图A和B中,________表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。
(4)该小组将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀,一部分进行静置培养,另一部分进行振荡培养。
结果发现:
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。
答案
(1)检测培养基平板灭菌是否合格 3.8×
107
(2)灼烧 将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落 (3)B (4)溶解氧 营养物质
解析
(1)为了检测培养基平板灭菌是否合格,可在涂布接种前,随机取灭菌后的空白平板先行培养一段时间。
0.1mL稀释液中平均有(39+38+37)/3=38个活菌,则每毫升稀释液中活菌的数目为38/0.1=380,则稀释前每毫升水样中活菌数目为380×
100=3.8×
104,则每升水样中活菌数目为3.8×
104×
1000=3.8×
107。
(2)接种环、接种针等金属用具可直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧,以达到迅速彻底灭菌的目的。
在第二次及以后的划线时,总是从上一次划线的末端开始划线,其目的是将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落。
(3)比较图A和图B可以看出:
A培养基中细菌的分布呈线性,是用平板划线法接种培养后得到的结果;
B培养基中细菌均匀分布,是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。
(4)振荡培养可以提高培养液中溶解氧的含量,还可以使菌体与培养液充分接触,提高了营养物质的利用率,因此振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。
题组二 从微生物培养基的组成成分及纯化方法进行命题
2.(2014·
四川,10)有机农药苯磺隆是一种除草剂,长期使用会污染环境。
研究发现,苯磺隆能被土壤中某些微生物降解。
分离降解苯磺隆的菌株和探索其降解机制的实验过程如图甲、乙所示。
(1)微生物生长繁殖所需的主要营养物质有碳源、水、________________四类,该实验所用的选择培养基只能以苯磺隆作为唯一碳源,其原因是___________________________________。
(2)与微生物培养基相比,植物组织培养的培养基常需添加生长素和________________,这些植物激素一般需要事先单独配制成________保存备用。
(3)纯化菌株时,通常使用的划线工具是________。
划线的某个平板培养后,第一划线区域的划线上都不间断地长满了菌,第二划线区域所划的第一条线上无菌落,其他划线上有菌落。
造成划线无菌落可能的操作失误有__________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)为探究苯磺隆的降解机制,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)氮源和无机盐 只有能利用苯磺隆的微生物能正常生长繁殖
(2)细胞分裂素 母液 (3)接种环 ①接种环灼烧后未冷却;
②划线未从第一区域末端开始
(4)目的菌株能分泌降解苯磺隆的蛋白质 不合理,缺少空白对照
解析
(1)微生物生长繁殖需要的主要营养物质包括碳源、氮源、水和无机盐四类。
根据题意可知,土壤中某些微生物有降解苯磺隆的能力,该实验的目的是探索其降解机制,因此,需要分离出有降解苯磺隆能力的土壤中的某些微生物,故选择培养时为了排除其他碳源的干扰,培养基中唯一碳源只能是苯磺隆。
(2)与微生物培养基相
比,植物组织培养的培养基需要添加生长素和细胞分裂素,用于调节植物细胞脱分化和再分化;
这些植物激素一般需要事先单独配制成母液保存备用。
(3)纯化菌株时,通常使用的划线工具是无菌接种环。
划线的平板培养后,发现第一划线区域的划线上不间断地长满了菌,第二划线区域所划的第一条线上无菌落,而其他划线上有菌落。
造成此现象的原因可能有两个:
一是接种环灼烧后未冷却,菌种接触到高温的接种环而死亡;
二是划第二划线区域第一条线时未从第一区域末端开始。
(4)根据图乙所示实验中的上清液加入蛋白酶溶液推测,实验目的是探究目的菌株是否能分泌降解苯磺隆的蛋白质,实验设计不合理之处是缺少不加蛋白酶溶液、其他条件同图乙的空白对照。
用选择培养基分离微生物的方法
(1)在基础培养基中加入抗性物质。
举例:
①加高浓度食盐分离金黄色葡萄球菌;
②加青霉素分离酵母菌和细菌。
(2)通过改变培养基的成分。
①培养基中缺乏氮源时,可分离自生固氮微生物,非自生固氮微生物因缺乏氮源而无法生存。
②培养基中若缺乏有机碳源则异养微生物无法生存,而自养微生物可利用空气中的CO2制造有机物生存。
(3)利用培养基的特定成分。
①当石油是唯一碳源时,可抑制不能利用石油的微生物的生长,使能够利用石油的微生物生存,从而分离出能消除石油污染的微生物。
②当纤维素为唯一碳源时,分离纤维素分解菌。
考点二 传统发酵技术的应用
果酒、果醋、腐乳、泡菜的制作
果酒
果醋
腐乳
泡菜
原理
无氧:
酿酒C6H12O6
2CO2+2C2H5OH;
有氧:
酿醋C2H5OH+O2
CH3COOH+H2O
蛋白质
小分子肽+氨基酸;
脂肪
甘油+脂肪酸
C6H12O6
2C3H6O3
控制
O2
无氧
有氧
条件
温度
18~25℃
30~35℃
15~18℃
常温
实验流程图
让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制
1.醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸(2014·
广东,4A)( ×
2.酵母菌在无氧条件下利用葡萄汁产生酒精(2014·
广东,4B)( √ )
3.泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸发酵(2014·
广东,4C)( √ )
4.腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶(2014·
广东,4D)( √ )
5.某研究性学习小组以樱桃番茄为材料进行果酒、果醋发酵实验。
先供氧进行果醋发酵,然后隔绝空气进行果酒发酵(2012·
江苏,14B改编)( ×
6.在制作果醋时,如果条件适宜,醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸(2012·
江苏,21B改编)( √ )
7.在制作腐乳时,将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时,底层和近瓶口处需加大用盐量(2012·
江苏,21D改编)( ×
8.在家庭中用鲜葡萄制作果酒时,让发酵装置接受光照并放在45℃处(2010·
北京,1AD改编)( ×
题组 从果酒、果醋和腐乳制作进行命题
江苏,24改编)某同学设计了如图所示的发酵装置,下列有关叙述正确的是(双选)( )
A.该装置不能阻止空气进入,不可用于果酒发酵
B.该装置便于果酒发酵中产生的气体排出
C.去除弯管中的水,该装置可满足果醋发酵时底层发酵液中大量醋酸菌的呼吸
D.去除弯管中的水后,该装置与巴斯德的鹅颈瓶作用相似
答案 BD
解析 A项,该装置中注水的弯曲部分可阻止空气进入,能用于果酒发酵。
B项,果酒发酵产生的CO2可溶解在弯管的水中,CO2量多时可进一步通过水排出。
C项,醋酸菌是好氧菌,因没有将无菌空气通入发酵液中,故去除弯管中的水后也不能满足底层发酵液中醋酸菌有氧呼吸
的需求。
D项,去除弯管中的水后,该装置的弯管部分既能排出CO2,也能防止空气中的微生物进入,与巴斯德的鹅颈瓶作用类似。
2.下列有关果酒、果醋和腐乳制作的叙述,正确的是( )
A.参与果酒发酵和果醋发酵的微生物都含有线粒体
B.果酒制成后只需将装置转移至温度较高的环境中即可制作果醋
C.在腐乳制作过程中必须有能产生蛋白酶的微生物参与
D.在腐乳装瓶时自下而上随层数的增加逐渐减少盐量
答案 C
解析 参与果酒发酵的酵母菌是真核生物,有线粒体;
参与果醋发酵的醋酸菌是原核生物,无线粒体。
果酒制成后将装置转移至温度较高的环境中,同时要通入无菌空气,可制作果醋。
在腐乳装瓶时自下而上随层数的增加逐渐增加盐量。
1.果酒和果醋发酵装置的设计思路
(1)酵母菌繁殖需要氧气,醋酸菌是好氧细菌,则果酒制作前期和果醋制作整个过程都需要氧气;
酵母菌产生酒精时是厌氧的,则在充气口处应该设置开关。
(2)发酵过程中产生CO2,需要设置排气口;
为了防止空气中微生物污染,排气口应该连接一个长而弯曲的胶管。
(3)为便于取样及监测发酵情况,需要设置出料口。
2.制作果酒、果醋、腐乳、泡菜菌种的比较
项目
酵母菌
醋酸菌
毛霉
乳酸菌
生物学分类
真核生物
原核生物
代谢类型
异养兼性厌氧型
异养需氧型
异养厌氧型
生产应用
酿酒、发面
酿醋
制作腐乳
制作酸奶、泡菜
氧的需求
前期需氧,后期厌氧
一直需氧
厌氧
专题突破练
1.下列关于微生物培养和利用的叙述,不正确的是( )
A.利用稀释涂布平板法只能分离微生物不能对微生物进行计数
B.接种时连续划线的目的是将聚集的菌种逐步稀释获得单菌落
C.以尿素为唯一氮源且含酚红的培养基可选择和鉴别尿素分解菌
D.用大白菜腌制泡菜的过程中亚硝酸盐含量变化是先增加后减少
答案 A
解析 用稀释涂布平板法可以分离微生物,也可以对微生物进行计数;
接种划线可以将菌体分散,经过培养可以得到单菌落;
以尿素为唯一氮源且含酚红的培养基可选择和鉴别尿素分解菌;
在泡菜腌制过程中,开始时亚硝酸盐含量增加,一般腌制10天后含量开始下降。
2.下列关于果酒和果醋的制作原理、发酵过程的叙述中,错误的是(双选)( )
A.果酒和果醋的发酵菌种不同,但代谢类型相同
B.制作果酒和果醋时都应用体积分数为70%的酒精对发酵瓶消毒
C.变酸果酒的表面观察到的菌膜可能是醋酸菌的菌落
D.果酒和果醋的制作不可用同一装置,因为发酵条件不同
答案 AD
解析 果酒发酵利用的是酵母菌,酵母菌的代谢类型是异养兼性厌氧型,果醋发酵利用的是醋酸菌,醋酸菌的代谢类型是异养需氧型。
果酒和果醋的制作可用同一装置,但需控制不同的发酵条件。
3.(2014·
新课标Ⅰ,39)植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。
(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):
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________________________________________________________。
答案
(1)纤维二糖 葡萄糖
(2)红 透明圈 (3)不能 液体培养基不能用于分离单菌落 不能 培养基中没有纤维素,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
解析
(1)纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括三种组分,即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶,前两种酶能使纤维素分解成纤维二糖,第三种酶能将纤维二糖分解成葡萄糖。
(2)刚果红是一种染料,可以与培养基中的纤维素形成红色复合物,当纤维素被纤维素酶分解后,红色复合物就无法形成,培养基中就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈,我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
(3)纤维素分解菌的选择培养基为液体培养基,而用于分离和鉴别纤维素分解菌的培养基为固体培养基,并且培养基中需含有纤维素,才能与CR形成红色复合物,有纤维素分解菌时才能形成以纤维素分解菌为中心的透明圈。
4.微生物强化采油(MEOR)是利用某些微生物能降解石油,增大石油的乳化度,降低石油粘度的原理,通过向油井中注入含微生物的水来提高采油率的新技术。
以下是筛选、纯化和扩大培养该类微生物的实验操作。
请回答下列问题:
(1)土壤是微生物的大本营,该类微生物应取自________________的土壤。
(2)为筛选和纯化该类微生物,从功能上分,应选用________________培养基。
常用的接种方法是________________________和________________。
(3)接种后,应密封培养的原因是________________,培养一段时间后在培养基上形成降油圈,此时选取________________的菌落就可获得高效菌株。
(4)扩大培养过程中需要对微生物进行计数。
取0.2mL样品,用固体培养基对其培养,最后统计三个平板,菌落数分别是200、180、220。
则样品中微生物的数量为________个/mL。
该统计结果________(填“低于”或“高于”)实际值。
答案
(1)长期被石油污染(含石油多的)
(2)选择 平板划线法 稀释涂布平板法 (3)该类微生物是厌氧型微生物 降油圈大 (4)1000 低于
解析
(1)根据微生物对生存环境的要求,该类微生物应到相应的环境中寻找,即被石油污染的环境或含石油较多的环境。
(2)筛选微生物常用选择培养基,纯化微生物常用的方法有平板划线法和稀释涂布平板法。
(3)由于该类微生物是厌氧微生物,因此接种后应密封培养,一段时间后在培养基上形成降油圈,此时选取降油圈较大的菌落就可获得高效菌株。
(4)根据公式计算菌株数:
C=(200+180+220)÷
3=200,V=0.2,M=1,则样品中微生物数量为
·
M=1000个/mL。
在统计菌落时,有些活菌在培养过程中死亡,另外有些菌落是由多个活菌共同形成的,所以按形成的菌落数目来计算活菌数目的话,结果往往会低于活菌实际数目。
5.如图简单表示葡萄酒的酿制过程,请据图分析:
(1)葡萄酒的酿制原理是:
先通气使酵母菌进行________________,以增加酵母菌的数量,然后使酵母菌发酵获得葡萄酒。
(2)随着发酵过程的加深,液体密度会逐渐变低(可用密度计测量)。
其原因是_______________
______________________________________________________。
(3)在甲中进行搅拌的目的是________________,丙中一段时间后,揭开盖子是否能够产生果醋?
________(填“能”或“不能”)。
(4)苹果醋是最受欢迎的饮料之一,其生产过程中利用了________________的发酵作用。
在传统发酵技术中,果醋制作往往在果酒制作的基础上进行,其相关的反应式为:
答案
(1)有氧呼吸
(2)发酵时糖被消耗,产生了酒精和CO2,而酒精密度比糖和水低 (3)增加溶氧量 能 (4)醋酸菌 C2H5OH+O2醋酸菌,CH3COOH+H2O
解析
(1)酵母菌为一种兼性厌氧真菌,在有氧情况下可进行有氧呼吸,缺氧则进行无氧呼吸。
(2)由于发酵时糖被消耗,产生酒精和CO2,而酒精的密度比糖和水低,这是液体密度降低的原因。
(3)搅拌可增加甲内溶氧量,酵母菌有氧呼吸需要氧。
揭盖后氧气充足,丙中酒精可在醋酸菌作用下被氧化生成醋酸。
(4)果醋制作过程中,起作用的微生物主要是醋酸菌。
6.(2014·
江苏,30)为了获得β胡萝卜素产品,某小组开展了产β胡萝卜素酵母的筛选与色素提取实验。
(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________________________。
(2)为了筛选出酵母菌,培养基中添加了青霉素,其目的是______________________________。
(3)下图是灭菌锅及其局部剖面示意图,图中甲、乙、丙指示的依次是________。
(填序号)
①安全阀、放气阀、压力表
②放气阀、安全阀、压力表
③安全阀、放气阀、温度表
④放气阀、安全阀、温度表
(4)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________________________________________。
(5)为增加β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,理由是____________________________。
答案
(1)干热灭菌和湿热灭菌(高压蒸汽灭菌) 用牛皮纸(报纸)包扎器皿
(2)抑制细菌(放线菌)生长
(3)① (4)接种环温度过高,菌被杀死 (5)有助于研磨充分 不需要 β胡萝卜素较耐酸
解析
(1)培养皿灭菌常用的方法有湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)、干热灭菌等。
将培养皿放入灭菌锅之前通常用牛皮纸或报纸包扎,避免灭菌后的再次污染。
(2)青霉素能抑制细菌和放线菌的生长繁殖,但对酵母菌等真菌不起作用,因此添加青霉素可筛选出酵母菌。
(3)图中乙连接软管,为排(放)气阀,甲为安全阀,丙是压力表。
(4)三块平板中有两块平板长有菌落,说明含有菌株并可在培养基上生长;
而其中一块平板未见菌落,说明接种不成功,可能是接种环灼烧后未冷却或未充分冷却,使菌株因温度过高而被杀死。
(5)从β胡萝卜素酵母中提取β胡萝卜素,参照叶绿体中色素提取的方法,可添加石英砂,因为石英砂有助于研磨充分。
在提取叶绿体中色素时,CaCO3的作用是中和酸性物质,防止叶绿素被分解,而β胡萝卜素较耐酸,不易被分解,故在研磨酵母细胞时无需添加CaCO3。
7.从自然菌样中筛选理想的生产菌种的一般步骤是:
采集菌样→选择培养→纯种分离→性能测定。
(1)不同微生物的生存环境不同,获得理想微生物的第一步是从适合的环境采集菌样,然后再按一定的方法分离、纯化。
若培养噬盐菌的菌样应从________环境中采集。
(2)选择培养指创设特定环境条件,使待分离微生物在群落中的数量大大增加,从而达到从自然菌样中分离到所需特定微生物的培养方法。
人们对富含耐高温淀粉酶的微生物选择培养应选择以____________为唯一碳源的选择培养基,并在________条件下培养。
(3)实验室最常用的灭菌方法是利用高温处理达到杀菌的效果。
高温灭菌的原理是高温使微生物的________________等物质发生变性。
________灭菌法是微生物研究中应用最广、效果最好的湿热灭菌法。
(4)下图甲表示在平板培养基上的第一次和第二次划线,请在图乙中画出第三次划线。
划线后在恒温培养箱中培养时,培养皿须倒置,目的是__________________。
(5)植物组织培养过程中也要十分注意灭菌及避免被杂菌污染。
在配制好的MS培养基中,若要促进愈伤组织的生长,需要进行的处理是________________________。
答案
(1)高盐
(2)淀粉 高温 (3)蛋白质和核酸 高压蒸汽 (4)如右图 避免培养皿盖上的水滴污染培
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