高中生物抢分精品资源第一部分专题11 生物技术实践.docx

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高中生物抢分精品资源第一部分专题11生物技术实践

专题11　生物技术实践

『基础测试』

1．（2019·郑州模拟）研究表明，很多除草剂会对人体健康造成危害，某研究小组为筛选能够高效降解某除草剂（有机物）的菌株，进行了相关实验。

请回答下列问题：

（1）高效降解该除草剂的菌株应从__________________________中获取。

（2）选择培养基中应以________作为唯一碳源，除碳源外，该培养基中还应含有________、________、________和琼脂等。

（3）某同学将样品进行梯度稀释后，取某个稀释度的样品涂布到选择培养基上，在适宜条件下培养后没有菌落出现，产生上述现象的原因可能是________，也可能是__________________。

（4）找到实验失败的原因后，该同学重新在同种选择培养基上接种样液，结果有两种菌落（菌落1和菌落2）出现（实验过程中不存在污染），挑取上述两种菌落单独接种到同种选择培养基上进行培养，结果只有菌落1形成而没有菌落2的形成，由此可得出能够降解该除草剂的菌落是________。

前一次接种有两种菌落出现，最可能的原因是______________________________________________。

答案　

（1）被该除草剂严重污染的土壤

（2）该除草剂　水　氮源　无机盐

（3）稀释度过高　涂布器灼烧后没冷却

（4）菌落1　菌落2可从菌落1的代谢产物中获得碳源（合理即可）

解析　（3）采用稀释涂布平板法接种的微生物在适宜条件下培养后没有菌落出现，其原因可能是稀释度过高，导致涂布的样品中不含分解该除草剂的菌；也可能是涂布器灼烧后没冷却，导致涂布的样品中该除草剂分解菌被杀死。

（4）选择培养基中出现两种菌落，而单独在选择培养基上培养后只出现了菌落1，说明菌落1能够降解该除草剂，而菌落2不能；混合培养时两种菌落均能形成，最可能的原因是菌落2能够利用菌落1的代谢产物，该代谢产物为菌落2提供碳源。

2．（2019·开封期末）生物技术实践与我们的生活息息相关，结合所学的知识回答下列问题：

（1）胡萝卜素可以用来治疗由缺乏维生素A引起的各种疾病，在提取胡萝卜素时，不能用乙醇和丙酮萃取胡萝卜素的原因是_____________________________，萃取的过程需采用________加热，将提取的胡萝卜素粗品通过________进行鉴定，如果要想获得β－胡萝卜素，还必须对提取的产物进一步________。

（2）若从土壤中纯化酵母菌，需用____________（填“固体培养基”或“液体培养基”）培养，最常用的接种方法是__________________________。

若用木糖来进行酒精发酵，需要将培养基上的酵母菌菌株转接到________________________的培养基中，在________条件下培养一周后，收集存活的酵母菌，即所需菌种。

（3）某同学计划统计土壤中纤维素分解菌总数，他选用稀释104、105、106倍的稀释液进行平板划线，每种稀释液都设置了3个培养皿。

从设计实验的角度看，还应设置的一组对照实验为____________________，此对照实验的目的是______________________，统计的菌落数往往比实际数目________（填“多”或“少”）。

答案　

（1）用于萃取胡萝卜素的有机溶剂，要能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶，而乙醇和丙酮都是水溶性有机溶剂　水浴　纸层析法　分离

（2）固体培养基　平板划线法和稀释涂布平板法　只含有木糖，不含有葡萄糖等其他碳源　无氧

（3）不接种的空白培养基　验证培养基是否被杂菌污染　少

解析　

（1）因为乙醇和丙酮都是水溶性有机溶剂，所以不能用于提取胡萝卜素；萃取过程需要水浴加热，避免使用明火引起燃烧、爆炸；提取的胡萝卜素通过纸层析法鉴定；另外还需要提纯等。

（2）纯化酵母菌时需要固体培养基，最常用的接种方法是平板划线法和稀释涂布平板法；若用木糖来进行酒精发酵，需要将酵母菌转接到只有木糖做碳源的培养基上，并在无氧气的环境中进行发酵。

（3）统计纤维素分解菌的数量时，需要设置不接种的空白对照，以检验培养基是否被污染过；统计的菌落数目往往比实际数目要少，因为，当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。

3．（2019·陕西延安二模）中央电视台《舌尖上的中国》栏目介绍了我国各地的美食，其中利用发酵技术制作的各类特色食品，如果醋、腐乳、泡菜等，很好地展现了广大人民群众的智慧。

请回答下列问题：

（1）“天地一号”苹果醋是我国著名的果醋。

工业上酿制苹果醋通常有两条途径，一条途径是向捣碎的苹果汁中直接接种________（填微生物名称），经过一次发酵制成。

在发酵过程中需要经常向发酵液中通入________；另一条途径需经过先后两次发酵获得，即____________________________________________。

（2）“王致和”腐乳是我国的著名品牌，通过发酵，豆腐中营养物质的种类________（填“增多”或“减少”）。

制作腐乳时加盐腌制后需要加入卤汤，若卤汤中的酒精含量过高，则会导致腐乳________________。

（3）泡菜具有独特的风味，在我国的泡菜品种中，东北酸菜和四川泡菜都非常有名，它们的制作过程基本类似，都是利用________（微生物名称）发酵。

向坛中注入盐水前，煮沸所用盐水的目的是________。

在泡菜制作过程中，亚硝酸盐含量的变化情况是__________________。

答案　

（1）醋酸菌　无菌空气　先接种酵母菌获得果酒，再在果酒中接种醋酸菌进一步获得果醋　

（2）增多　成熟时间延长　（3）乳酸菌　杀灭细菌（或灭菌）　先增加后减少

解析　

（1）参与醋酸发酵的微生物是醋酸菌；醋酸菌是嗜氧菌，因此进行醋酸发酵时需要经常通入无菌空气；当缺少糖源时，醋酸菌可将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，因此可先接种酵母菌通过酒精发酵获得果酒，再在果酒中接种醋酸菌进一步通过醋酸发酵获得果醋。

（2）腐乳制作过程中，蛋白质和脂肪被分解成相应的小分子物质，因此豆腐中营养物质的种类增多。

制作腐乳时加盐腌制后需要加入卤汤，若卤汤中的酒精含量过高，则会导致腐乳成熟时间延长。

（3）参与泡菜制作的微生物主要是乳酸菌。

向坛中注入盐水前，煮沸所用盐水的目的是杀灭细菌。

在泡菜制作过程中，亚硝酸盐含量先增加后减少。

4．（2019·湖南长沙期末）三孢布拉霉菌能够用来生产胡萝卜素。

如图是提取胡萝卜素的两种方法。

请回答下列相关问题：

（1）纯化三孢布拉霉菌常用的方法为__________________________，在液体培养基中培养三孢布拉霉菌的过程中若要对三孢布拉霉菌及时进行计数，应采用的计数方法是______________。

（2）除了图中两种方法外，还可以从大面积养殖的________中获取胡萝卜素。

（3）用胡萝卜提取胡萝卜素时需要对胡萝卜进行粉碎，是因为__________________________________。

萃取过程中应避免明火加热的原因是__________________________________。

萃取的最佳温度和时间可以通过________________来摸索。

（4）对萃取得到的胡萝卜素粗品通常采用________法进行鉴定，该方法的原理是________________________________________________________。

答案　

（1）稀释涂布平板法和平板划线法　显微镜直接计数法

（2）岩藻

（3）原料颗粒小，有助于胡萝卜素的充分溶解，萃取效果好（合理即可）　有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸　设置对照实验

（4）纸层析　各种色素在层析液中的溶解度不同，造成不同色素在滤纸上的扩散速度不同（合理即可）

解析　

（1）纯化微生物常用的方法有稀释涂布平板法和平板划线法。

采用显微镜直接计数法，能及时统计微生物的数量。

（2）除了题图所示两种方法外，还可以从大面积养殖的岩藻中获取胡萝卜素。

（3）一般来说，原料颗粒小，萃取温度高，时间长，需要提取的物质就能够充分溶解，萃取效果就好。

因此对胡萝卜进行粉碎，有助于胡萝卜素的充分溶解，萃取效果好。

萃取过程要避免明火加热，应采用水浴加热，因为有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸。

萃取的最佳温度和时间可以通过设置对照实验来摸索。

（4）通常采用纸层析法鉴定胡萝卜素粗品，该方法的原理是各种色素在层析液中的溶解度不同，造成不同色素在滤纸上的扩散速度不同。

5．在生产实践中，若向果汁中加入人工培养的纯净酵母菌，能更好地抑制微生物生长，提高果酒的产量，但酵母菌混在果酒中会影响果酒的品质。

固定化酵母细胞技术能避免酵母菌混在果酒中，提高果酒品质。

回答下列问题：

（1）固定化酵母细胞技术的应用，最主要目的是解决________________________。

为使所用到的固定化酵母细胞可以反复运用，生产过程中一定要在________条件下进行。

（2）在用海藻酸钠包埋酵母菌形成凝胶珠的过程中，加热溶解海藻酸钠时要特别注意用________加热，然后将溶化好的海藻酸钠溶液____________后，加入酵母菌充分搅拌混合均匀。

（3）海藻酸钠是一种多孔性载体，当海藻酸钠浓度较低时，酵母菌催化活力较低，原因可能是__________________________________________________。

用过高浓度的海藻酸钠进行酵母细胞固定化，会使产生果酒的速率降低，原因是_______________________________________________________________。

（4）在生产过程中，在盛有固定化酵母细胞的反应器中加入的果汁浓度不能过高，原因是__________________________。

答案　

（1）酵母菌的回收和再利用的困难　无菌

（2）小火（或间断）　冷却至室温

（3）海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密，酵母菌容易漏出，数量不足　使凝胶珠的相对渗透性降低，不利于底物的进入和产物的排出

（4）浓度过高，酵母细胞会因失水过多而死亡

解析　

（1）固定化酵母技术最主要是解决酵母菌的回收和再利用的困难；生产过程需要无菌环境保证固定化酵母菌没有被杂菌污染，可以重复使用。

（2）加热溶解海藻酸钠时要特别注意用小火加热；冷却到室温再与酵母菌混合。

（3）海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密，酵母菌易漏出，酵母菌数量减少，产酒减少。

海藻酸钠浓度过高底物不易接触到酶，产物也不容易排出，使反应速率过低。

（4）在固定化酵母细胞反应器中不能加入浓度过高的果汁，否则酵母菌会因失水过多而死亡。

6．（2019·石家庄高三模拟）环境污染物多聚联苯难以降解，受其污染的土壤中常有重金属污染同时存在。

研究发现联苯降解菌内的联苯水解酶是催化多聚联苯降解的关键酶。

回答下列问题：

（1）为了从富含多聚联苯的环境中分离联苯降解菌，培养基中加入多聚联苯作为________，该培养基属于________（填“选择”或“鉴定”）培养基。

用平板划线法纯化该细菌时，第2次划线及其以后划线总是从上次划线的末端开始是为了________________________________。

（2）为了能够反复利用联苯水解酶，可以采用________技术，该技术的另一个优点是____________________________________。

（3）若从联苯降解菌中分离并得到纯度较高的联苯水解酶，纯化该酶常用的方法是________，采用该方法先分离出分子质量________的蛋白质。

（4）下图实线表示联苯水解酶催化的反应速度与酶浓度关系，虚线表示在其他条件不变情况下，底物浓度增加一倍，反应速度与酶浓度的关系，能正确表示两者关系的是（　　）

答案　

（1）（唯一）碳源　选择　将聚集的菌体逐渐稀释以便获得单个菌落

（2）固定化酶　提高产物的纯度

（3）凝胶色谱法　较大

（4）B

解析　

（1）培养基中多聚联苯作为唯一碳源时，就会选择出联苯降解菌；用平板划线法纯化该细菌时，再次划线总是从上次划线的末端开始是为了将聚集的菌体逐渐稀释以便获得单个菌落。

（2）为了能反复利用联苯水解酶，可以采用固定化酶技术，该技术还可以提高产物纯度。

（3）纯化酶常用的方法是凝胶色谱法，采用该方法先分离出质量较大的蛋白质。

（4）开始时，酶不够，底物加不加倍都不能增加反应的速率；随着酶浓度增大，反应速率才有区分，故选B。

7．（2019·山西大同期末）生物柴油是一种可再生的清洁能源，其应用在一定程度上能够减缓人类对化石燃料的消耗。

科学家发现，在微生物M产生的脂肪酶作用下，植物油与甲醇反应能够合成生物柴油（如下图）。

（1）用于生产生物柴油的植物油不易挥发，宜选用________、________从油料作物中提取。

（2）筛选产脂肪酶的微生物M时，选择培养基中添加的植物油为微生物生长提供________，培养基灭菌采用的最适方法是________法。

（3）测定培养液中微生物数量，可选用____________法直接计数；从微生物M分离提取的脂肪酶通常需要检测________，以确定其应用价值；为降低生物柴油生产成本，可利用________技术使脂肪酶能够重复使用。

答案　

（1）压榨　萃取（注：

两空顺序无先后）

（2）碳源　高压蒸汽灭菌

（3）显微镜直接计数　酶活性（或：

酶活力）　固定化酶（或：

固定化细胞）

解析　

（1）植物油不易挥发，不能选用蒸馏法，可以采取压榨、萃取等方法从油料作物中提取。

（2）微生物的生长需要水、碳源、氮源和无机盐等，植物油由C、H、O三种元素构成，微生物以植物油作为碳源；培养基常规的灭菌方法是高压蒸汽灭菌法。

8．回答下列关于蛋白质提取和分离的问题：

（1）常利用蛋白质各种特性的差异分离不同种类的蛋白质，这些特性的差异包括分子的形态和大小、所带电荷的性质和多少、________、________和对其他分子的亲和力等。

（2）根据蛋白质所带电荷的性质和多少分离蛋白质时，不能使用凝胶色谱法的理由是_____________________________________________________________。

（3）蛋白质的提取和分离一般分为四步，即样品处理、___________________。

（4）若要从猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液中分离血红蛋白，则先要进行红细胞洗涤，该步骤的目的是________________________________________。

（5）常采用__________________电泳法测定分离出的血红蛋白的分子量。

该方法中，加入SDS的目的是_____________________________________________。

答案　

（1）溶解度　吸附性质（两空可以颠倒）

（2）凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法

（3）粗分离、纯化和纯度鉴定

（4）去除杂蛋白，以利于后续步骤的分离和纯化

（5）SDS－聚丙烯酰胺凝胶　消除净电荷对迁移率的影响（其他答案合理也可）

『能力提升』

1．（2019·黑龙江哈尔滨六中三模）利用玉米秸秆生产燃料酒精的大致流程为：

（1）玉米秸秆预处理后，选用纤维素酶进行水解，使之转化为发酵所需的葡萄糖。

从以下哪些微生物中可以提取上述酶（　　）

A．酿制果醋的醋酸菌

B．生长在腐木上的霉菌

C．制作酸奶的乳酸菌

D．生产味精的谷氨酸棒状杆菌

（2）若从土壤中分离生产这种酶的微生物，所需要的培养基为________（按功能分），培养基中的碳源为________，此外培养基中还要有__________________（答出主要三种）。

对培养基进行灭菌，应该采用的方法是________________________。

（3）在生产糖液的过程中，为了使酶能够反复利用，可采用________技术。

（4）发酵阶段需要的菌种是________，生产酒精时要控制的必要条件是________。

答案　

（1）B　

（2）选择培养基　纤维素　水、无机盐、氮源　高压蒸汽灭菌法　（3）固定化　（4）酵母菌　隔绝空气

解析　

（1）腐木上有大量的纤维素，故应从生长在腐木上的霉菌中提取纤维素酶。

（2）可用以纤维素为唯一碳源的选择培养基从土壤中分离产生纤维素酶的微生物。

另外，培养基中还要注意添加适量的水、无机盐和氮源等。

培养基通常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。

（3）采用固定化技术制备固定化酶（细胞），可以实现酶（细胞）的重复利用，降低生产成本。

（4）酵母菌无氧发酵可产生酒精，故该发酵是利用酵母菌在无氧条件下进行的酒精发酵来实现的。

2．（2019·黑龙江省统考）“神农尝百草，日遇七十二毒，得茶而解之一”。

茶饮料极少添加人工合成的色素、香精等添加剂，更多利用从植物中提取的天然成分。

请回答下列问题：

（1）红茶菌液是一种传统的活菌饮料，由酵母菌、醋酸菌和乳酸菌共同发酵产生。

纯化菌种时，在固体培养基上常用的接种方法有____________________。

（2）提取茶饮料所用的胡萝卜素时，通常在萃取前要将胡萝卜粉碎和________，以提高萃取效果。

（3）水蒸气蒸馏法________（填“适合”或“不适合”）胡萝卜素的提取，原因是__________________________________________________。

（4）茶饮料所用的植物芳香油的提取流程如下：

茉莉花＋水→水蒸气蒸馏→油水混合物→油层分离与粗提取→加无水硫酸钠→过滤→茉莉油。

加入________可促使油水混合物分层。

（5）用压榨法提取橘皮精油时，要将橘皮干燥去水，并用石灰水浸泡，其目的是____________________________________________。

答案　

（1）稀释涂布平板法、平板划线法

（2）干燥

（3）不适合　水蒸气蒸馏法适合用于分离挥发性物质，而胡萝卜素为非挥发性物质，不能随水蒸气蒸馏出

（4）NaCl

（5）破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率

解析　

（1）微生物接种是微生物学研究中最常用的基本操作，主要用于微生物的分离纯化。

接种方法有多种，其中在固体培养基上常用稀释涂布平板法、平板划线法接种菌种。

（2）由于新鲜的胡萝卜含有大量的水分，故萃取前要将胡萝卜粉碎与干燥以提高萃取效率。

（3）由于水蒸气蒸馏法适合用于分离挥发性物质，而胡萝卜素为非挥发性物质，不能随水蒸气蒸馏出，因此水蒸气蒸馏法不适合胡萝卜素的提取。

（4）在芳香油的提取过程中，需要加入NaCl，其目的是增大水层密度，促进油水混合物分层，使油水分离。

（5）提取橘皮精油时，需要将橘皮在石灰水中浸泡10小时以上，其目的是破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。

3．（2019·河南信阳高中高三期末）常见的酿酒酵母只能利用葡萄糖而不能利用木糖来进行酒精发酵，而自然界中某些酵母菌能利用酶A分解木糖产生酒精。

请分析回答下列问题：

（1）在制备含琼脂的培养基和倒平板的过程中，下列选项需要的是________（填序号）。

①酒精灯　②接种环　③高压蒸汽灭菌锅　④培养皿

（2）若要“探究从自然界收集的酵母菌菌株能否利用木糖进行酒精发酵”，请写出实验思路：

______________________。

（3）将搜集到的酵母菌放入培养液中扩大培养后，用稀释涂布平板法计算每克样品中的菌株数的公式为（C÷V）×M，其中C代表________________________。

（4）纯化后的酶A可以用电泳法检测其分子量大小。

在相同条件下，带电荷相同的蛋白质电泳速度越快，说明________________。

（5）生产上常将酶A固定化，部分操作如下：

将酶A固定在________（填“溶于水”或“不溶于水”）的载体上，将其装入反应柱内后，需用蒸馏水充分洗涤固定化酶柱，以除去未吸附的酶A。

一般来说，酶不适合采用________法固定化。

固定化酶的优点是___________________________________________________。

答案　

（1）①③④

（2）将自然界收集的酵母菌转接到仅以木糖为碳源的培养基中，在无氧条件下培养一段时间，检测有无酒精的产生

（3）某一稀释度下平板上生长的平均菌落数

（4）其分子量越小

（5）不溶于水　包埋　酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以反复利用

解析　

（1）倒平板时需要在酒精灯火焰旁进行，①正确；制备培养基时不需要接种环，②错误；制备培养基需要用高压蒸汽灭菌锅进行灭菌，③正确；倒平板时需要培养皿，④正确。

（2）常见的酿酒酵母只能利用葡萄糖而不能利用木糖来进行酒精发酵，而自然界中某些酵母菌能利用酶A分解木糖产生酒精，故可将自然界收集的酵母菌菌株转接到仅以木糖为碳源的培养基中，在无氧条件下培养一段时间后，检测有无酒精产生。

（3）用稀释涂布平板法计算每克样品中的菌株数公式为（C÷V）×M，其中C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数。

V代表涂布平板时所用的稀释液的体积（mL），M代表稀释倍数。

（4）电泳利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。

在相同条件下，带电荷相同的蛋白质电泳速度越快，说明其分子量越小。

（5）因为酶分子较小，一般来说，不适合采用包埋法固定化。

4．某同学设计了下表所示的配方配制培养基，尝试从土壤中筛选高效尿素分解菌，请回答下列问题：

KH2PO4

1.4g

Na2HPO4

2.1g

MgSO4·7H2O

0.2g

葡萄糖

10.0g

尿素

1.0g

琼脂

15.0g

将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL

（1）“目的菌”生长所需的碳源和氮源分别来自培养基中的______________；从物理状态上分析，该培养基属于________培养基，判断的依据是____________；该培养基能筛选出尿素分解菌的原因是________________________________。

（2）若要证明该培养基具有选择作用，应如何设置对照实验？

________________________________________________________________。

（3）若要进一步纯化尿素分解菌，常用稀释涂布平板法，该方法是如何实现分离纯化的？

____________________________________________。

在该培养基中可加入________指示剂，根据指示剂的颜色变化可鉴定该种细菌是否能够分解尿素。

（4）为检验培养基及培养皿灭菌是否合格，可采取的措施是______________。

答案　

（1）葡萄糖和尿素（顺序不能颠倒）　固体　培养基中含有凝固剂（琼脂）　该培养基以尿素作为唯一氮源，只有能分解尿素的细菌才能生长

（2）用普通培养基（或牛肉膏蛋白胨培养基）代替上述培养基，其他条件相同，然后观察并统计菌落种类和数量（答案合理即可）

（3）菌液梯度稀释后涂布平板，在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞（答案合理即可）　酚红

（4）将灭菌后不接种菌液的培养基放入恒温箱中培养

解析　

（1）从化学成分上分析，培养基中含有葡萄糖和尿素，分别是尿素分解菌的碳源和氮源；由于该培养基中有琼脂，故该培养基属于固体培养基；该培养基中尿素为唯一氮源，说明能够生存的微生物能分泌脲酶，为尿素分解菌。

（2）若要证明该培养基具有选择作用