高考生物二轮复习专题九 生物技术实践.docx

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高考生物二轮复习专题九生物技术实践

专题九　生物技术实践

第18讲　生物技术实践

[考纲热度]1.微生物的分离和培养（5年17考）　　　　　

2.培养基对微生物的选择作用（5年10考）

3．利用微生物进行发酵来生产特定的产物以及运用发酵加工食品的基本方法（5年18考）

4．植物的组织培养（5年13考）

5.从生物材料中提取某些特定的成分（5年11考）

[诊断知识盲点]

1．消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害。

（√）

2．在配制培养基时，除满足营养需求外，还应考虑pH、O2及特殊营养物质的需求。

（√）

3．只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。

（√）

4．在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变蓝，则说明筛选到分解尿素的细菌。

（×）

5．条件适宜时醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸。

（√）

6．在果酒发酵后期，打开瓶盖的间隔时间可延长。

（√）

7．在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，向发酵装置通入空气。

（×）

8．果醋发酵包括无氧发酵和有氧发酵。

（×）

9．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。

（×）

10．果酒、果醋和腐乳的制作中，腐乳制作所需要的适宜温度最高。

（×）

11．在果酒自然发酵中，需人工添加酵母菌种。

（×）

12．红葡萄酒中的红色是红葡萄皮中的色素进入发酵液产生的。

（√）

13．变酸的酒的表面的菌膜是酵母菌大量繁殖形成的。

（×）

14．在葡萄酒制作中，采摘的葡萄应反复冲洗，且要先除枝梗再冲洗。

（×）

15．制作腐乳的菌种只有毛霉。

（×）

16．在腐乳制作过程中加入香辛料既能调节风味，还具有防腐杀菌作用。

（√）

17．在腐乳制作过程中，盐的用量要适宜，酒的含量一般控制在12%左右。

（√）

18．泡菜制作的菌种主要是醋酸菌。

（×）

19．泡菜制作的前期通氧，后期应严格厌氧。

（×）

20．配制盐水时，盐与水的质量比为4∶1。

（×）

21．愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞。

（×）

22．用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子。

（×）

23．植物组织培养所需的外植体，可以来自于植物的任何细胞。

（×）

24．植物组织培养应在无菌条件下进行。

（√）

25．二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株。

（×）

26．以花粉作为外植体可得到单倍体植株。

（√）

27．不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同。

（√）

28．在剥离花药时，不要损伤花药，否则接种后不能脱分化形成愈伤组织。

（×）

29．月季花药培养时得到的都是单倍体植株。

（×）

30．蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解下来，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油。

（×）

31．原料易焦糊和有效成分易水解的植物芳香油的提取，不宜采用水中蒸馏法，宜采用压榨法或萃取法。

（√）

32．提炼玫瑰精油的玫瑰花应在花开的初期采取，因为此阶段的花含玫瑰精油最多。

（×）

33．油水混合物中加入无水硫酸钠，有利于分离油层。

（×）

34．乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取。

（×）

35．萃取的效率主要取决于萃取时的温度和时间。

（×）

36．新鲜的胡萝卜含水量高，干燥时可采用高温以节省时间。

（×）

　>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

考点一　微生物的培养和利用

[高考领航]

1．（2016·高考全国乙卷）空气中的微生物在重力等作用下，可以一定程度地沉降。

某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物，以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。

实验步骤如下：

①配制培养基（成分：

牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O）；

②制作无菌平板；

③设置空白对照组和若干实验组，进行相关操作；

④将各组平板置于37℃恒温箱中培养一段时间，统计各组平板上菌落的平均数。

回答下列问题：

（1）该培养基中微生物所需的氮来源于________。

若要完成步骤②，该培养基中的成分X通常是________。

（2）步骤③中，实验组的操作是________。

（3）若在某次调查中，某一实验组平板上菌落平均数为36个/平板，而空白对照组的一个平板上出现了6个菌落，这种结果说明在此次调查中出现了________现象。

若将30（即36－6）个/平板作为本组菌落数的平均值，该做法________（填“正确”或“不正确”）。

解析：

（1）牛肉膏和蛋白胨中均含有氮元素，因此微生物所需的氮来源于牛肉膏和蛋白胨。

若要完成步骤②，需要进行倒平板操作，用到的是固体培养基，所以培养基中要有琼脂。

（2）该实验的空白对照组为不进行处理的无菌平板，实验组的操作为将各无菌平板分别放置在教室不同高度的位置上，开盖暴露相同时间。

（3）若空白对照组的平板上出现了菌落，说明实验过程中出现了污染现象。

空白对照组的一个平板上出现了6个菌落，导致实验变量不唯一，不能确定实验组平板上的菌落是否仅由教室内不同高度空气中的微生物形成，因此不能求出实验组的菌落平均数。

答案：

（1）牛肉膏、蛋白胨　琼脂　

（2）将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上，开盖暴露一段时间　（3）污染　不正确

2．（2014·高考新课标全国卷Ⅱ）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，在第二次及以后的划线时，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。

解析：

（1）在涂布接种前，随机选取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间，目的是检测培养基平板灭菌是否合格，不能留有杂菌。

1mL水稀释100倍之后的0.1mL中3个平板菌落的平均数为38，1L等于1000mL，则1L水中含有38×10×100×1000＝3.8×107。

（2）用平板划线法分离水样中的细菌，操作时，接种环通过灼烧灭菌，在第二次及以后的划线时，从上一次划线末端开始划线，目的是将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落。

（3）稀释涂布平板法接种培养后得到的结果应为图B。

（4）振荡可以使细菌分散，更有利于细菌利用培养液中的营养物质，并且可以使培养液中的溶解氧增多。

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

3．（2014·高考新课标全国卷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）：

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：

（1）纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分：

C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，葡萄糖苷酶将纤维二糖分解成葡萄糖。

（2）刚果红可与纤维素形成红色复合物，但并不与水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。

用含有刚果红的纤维素培养基培养纤维素分解菌时，由于纤维素被分解，红色复合物无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌菌落为中心的透明圈。

（3）培养基甲未使用琼脂，为液体培养基，不能用于分离单菌落。

含有纤维素和刚果红（CR）的固体培养基可分离和鉴别纤维素分解菌。

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

[核心探究]

1．培养基中主要营养物质

碳源、氮源、水、无机盐和特殊营养物质。

2．无菌技术包括消毒和灭菌

（1）无菌技术的选择原则：

考虑效果和被操作对象的承受能力。

（2）实验操作要在酒精灯火焰附近进行。

3．选择微生物接种方法的原则

（1）纯化微生物：

平板划线法和稀释涂布平板法均可。

（2）计数微生物：

只能选择稀释涂布平板法。

4．选择培养基

对微生物具有选择作用的培养基。

5．微生物的鉴定需要配制鉴别培养基

（1）分解尿素的细菌可使添加酚红指示剂的培养基变红。

（2）纤维素分解菌可在含有刚果红的培养基上长出周围存在透明圈的菌落。

[题点突破]

1．微生物培养与分离技术是生物学中重要的实验技术。

根据有关微生物的知识，分析回答问题：

（1）培养基的制备需经过计算、称量、溶化和B：

________、A：

________等过程，上述过程中需要在超净工作台上操作的是________。

（2）纯化菌种时为得到单菌落，常采用的接种方法是平板划线法和D：

____________，其中需用接种环进行操作的是____________。

（3）为达到筛选土壤中分解尿素细菌的目的，平板内的固体培养基应以尿素作为唯一的________，培养基中加入________指示剂培养后，若变红则其中含有所需细菌。

若筛选纤维素分解菌，在选择培养后须进行E：

________和F：

________过程，一般通过观察________的有无挑选出所需菌种。

解析：

（1）培养基的制备需经过计算、称量、溶化、[B]灭菌、[A]倒平板等过程，其中倒平板需要在超净工作台上操作。

（2）常采用的微生物接种方法是平板划线法和[D]稀释涂布平板法。

其中平板划线法需用接种环进行操作。

（3）欲筛选土壤中分解尿素的细菌，培养基中应以尿素作为唯一的氮源，需要在培养基中加入酚红指示剂进行鉴定。

若筛选纤维素分解菌，在选择培养后须进行[E]梯度稀释→[F]涂布平板→挑选产生透明圈的菌落等过程。

答案：

（1）灭菌　倒平板　倒平板

（2）稀释涂布平板法　平板划线法

（3）氮源　酚红　梯度稀释　涂布平板　透明圈

2．尿素是一种重要的农业肥料，经微生物分解后能更好地被植物利用。

某生物兴趣小组试图探究土壤中微生物对尿素是否有分解作用，设计实验并成功筛选到能高效分解尿素的细菌（目的菌）。

培养基成分如下表所示。

将表中物质溶解后，用蒸馏水定容到100mL。

实验过程如图所示：

KH2PO4

1.4g

Na2HPO4

2.1g

MgSO4·7H2O

0.2g

葡萄糖

10g

尿素

1g

琼脂

15g

回答下列问题：

（1）该培养基能筛选出目的菌的原因是______________________。

（2）图中将细菌转到固体培养基上接种时，可采用的方法是_____________。

初步筛选出来的菌种还需要进一步的鉴定：

在培养基中加入________指示剂，接种并培养初步筛选的菌种，若指示剂变成________色，则可说明该菌种能够分解尿素。

（3）在实验中，下列材料或用具需要灭菌的是________，需要消毒的是________（填序号）。

①培养细菌的培养基与培养皿

②玻棒、试管、锥形瓶和吸管

③实验操作者的双手

（4）在进行分离分解尿素的细菌实验时，A同学从培养基上筛选出大约50个菌落，而其他同学只选择出大约20个菌落。

A同学的实验结果产生的原因可能有________（填序号）。

①所取土样不同　　　　②培养基被污染

③接种操作错误　　　　④没有设置对照实验

（5）实验结束后，使用过的培养基应该进行________处理后，才能倒掉。

解析：

（1）分析该培养基的成分表可知，尿素为该培养基中的唯一氮源，只有能利用尿素的微生物才能在该培养基中生长。

（2）接种微生物时，常采用平板划线法或稀释涂布平板法。

能分解尿素的细菌合成的脲酶将尿素分解成氨，会导致培养基的pH升高，使酚红指示剂变红。

所以，欲鉴定初步筛选出来的菌种，可在培养基中加入酚红指示剂，接种并培养初步筛选的菌种，若指示剂变成红色，说明该菌种能够分解尿素。

（3）在实验过程中，为了防止杂菌污染，需要对培养基、培养皿、玻棒、试管、锥形瓶、吸管等进行灭菌处理，即需要对①和②灭菌；需要对实验操作者的双手进行消毒，即对③进行消毒。

（4）在实验时，如果取样不同、培养基污染、操作失误即①②③等都会导致分离筛选的菌落数多。

（5）为了防止造成环境污染，实验结束后，使用过的培养基应该进行灭菌处理后，才能倒掉。

答案：

（1）尿素是唯一的氮源，只有能利用尿素的微生物才能生长

（2）平板划线法或稀释涂布平板法　酚红　红

（3）①和②　③

（4）①②③

（5）灭菌

考点二　传统发酵技术的应用

[高考领航]

1．（2016·高考全国甲卷）苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。

回答下列问题：

（1）酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。

图中过程①和②是苹果醋生产的第一阶段，在酵母菌细胞的________中进行，其产物乙醇与________试剂反应呈现灰绿色，这一反应可用于乙醇的检验；过程③在酵母菌细胞的________中进行。

与无氧条件相比，在有氧条件下，酵母菌的增殖速度________。

（2）第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程，根据醋酸杆菌的呼吸作用类型，该过程需要在________条件下才能完成。

（3）在生产过程中，第一阶段和第二阶段的发酵温度不同，第一阶段的温度________（填“低于”或“高于”）第二阶段的。

（4）醋酸杆菌属于____核生物，其细胞结构中_____（填“含有”或“不含有”）线粒体。

解析：

（1）图中过程①和②是酵母菌无氧呼吸产生乙醇的过程，无氧呼吸的场所是细胞质基质。

乙醇可用酸性重铬酸钾试剂检测，颜色由橙色变为灰绿色。

过程③为有氧呼吸的第二和第三阶段，场所为线粒体。

在有氧条件下酵母菌进行有氧呼吸，产生更多的能量供酵母菌繁殖利用，故有氧条件下酵母菌的繁殖速度更快。

（2）醋酸杆菌是好氧型细菌，因此，在醋酸杆菌作用下，将乙醇转变为醋酸的过程需要在有氧条件下才能完成。

（3）在生产过程中，第一阶段酵母菌产生乙醇的适宜温度为18～25℃，第二阶段醋酸杆菌产生醋酸的适宜温度为30～35℃，第一阶段的温度低于第二阶段的。

（4）醋酸杆菌属于原核生物，原核细胞中的细胞器只有核糖体一种，不含线粒体。

答案：

（1）细胞质基质　重铬酸钾　线粒体　快　

（2）有氧　（3）低于　（4）原　不含有

2．（2015·高考广东卷）泡菜是我国的传统食品之一，但制作过程中产生的亚硝酸盐对人体健康有潜在危害，某兴趣小组准备参加“科技创新大赛”，查阅资料得到下图。

（1）制作泡菜时，泡菜坛一般用水密封，目的是________。

乳酸菌发酵第一阶段的产物有________。

（2）据上图，与第3天相比，第8天后的泡菜更适于食用，因为后者________；pH呈下降趋势，原因是________________。

（3）该小组得到一株“优选”乳酸菌（亚硝酸盐还原酶活力比普通乳酸菌高5倍），拟参照资料的实验方案和食盐浓度（4%～10%），探究与普通乳酸菌相比用“优选”乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低，并确定其最适条件。

请你设计一个实验结果记录表，并推测实验结论。

解析：

（1）制作泡菜时，泡菜坛要选择密封性好的容器，一般用水密封，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。

乳酸菌发酵第一阶段的产物有丙酮酸、[H]和少量ATP。

（2）第3天时，泡菜中亚硝酸盐含量达到最高，在第8天后的泡菜中，亚硝酸盐含量降到最低，故第8天后的泡菜更适于食用。

乳酸菌无氧呼吸产生的乳酸会导致pH下降。

（3）设计的记录表中要包含乳酸菌类型、食盐浓度和发酵时间等自变量，因变量为亚硝酸盐的含量。

通过相互对照确定用“优选”乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低，并确定最适发酵条件。

答案：

（1）创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵　丙酮酸、[H]（少量ATP）　

（2）亚硝酸盐含量低　乳酸菌无氧呼吸产生了乳酸　（3）两种乳酸菌在泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化表

推测实验结论：

与普通乳酸菌相比，“优选”乳酸菌制作泡菜时，相同条件下产生的亚硝酸盐含量低。

3．（2016·高考全国丙卷）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”）。

解析：

（1）分离纯化乳酸菌时，首先需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释，这样既可避免杂菌污染，又可将乳酸菌分散成单个细胞，以便在培养基表面形成单个菌落。

（2）乳酸的积累影响乳酸菌的增殖，加入碳酸钙可以中和乳酸菌代谢（无氧呼吸）过程中产生的乳酸，另外，乳酸和碳酸钙反应，进而导致碳酸钙分解形成透明圈，有利于乳酸菌的鉴别和分离。

（3）对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法。

在3mL的甘油瓶中，装入1mL甘油后灭菌。

将1mL培养的菌液转移到甘油瓶中，与甘油充分混匀后，放在－20℃的冷冻箱中保存。

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

[核心探究]

1．传统发酵食品的发酵类型

（1）果酒制作和泡菜制作：

无氧发酵，应控制无氧条件。

（2）果醋制作和腐乳制作：

有氧发酵；腐乳制作后期为无氧发酵。

2．发酵菌种类型

（1）果酒制作和腐乳制作的发酵菌种：

真菌。

（真菌，细菌）

（2）果醋制作和泡菜制作的发酵菌种：

细菌。

（真菌，细菌）

3．腐乳发酵的原理

毛霉等微生物产生的蛋白酶和脂肪酶将蛋白质和脂肪分解为小分子有机物。

4．控制杂菌

包括发酵条件、盐、酒和香辛料（调味料）等因素。

[题点突破]

1．根据相关知识，回答关于果酒、果醋和腐乳制作的相关问题：

（1）当________时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。

（2）在________条件下，重铬酸钾与酒精发生反应呈现________色。

（3）下图为腐乳制作的实验流程示意图，据图回答下列问题：

①图中A代表________，其主要目的是_____________，同时还能________________。

②在配制卤汤中酒的含量一般控制在____________左右，酒精含量过高腐乳成熟时间将会________；酒精含量过低，________，可能导致豆腐腐败。

解析：

在氧气、糖源都充足的条件下，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。

在酸性条件下，重铬酸钾与酒精发生反应呈现灰绿色。

在腐乳制作过程中，在豆腐上长出毛霉后需加盐腌制，盐的作用是析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，还能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。

卤汤中加酒需适量，酒精含量过高使腐乳成熟时间延长，酒精含量低，不足以抑制微生物的生长。

答案：

（1）氧气、糖源都充足

（2）酸性　灰绿

（3）①加盐腌制　析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬　抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质　②12%　延长　不足以抑制微生物的生长

2．回答下列有关泡菜制作的问题：

（1）制作泡菜时，所用盐水需煮沸，其目的是____________。

为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的作用是________________。

（2）泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行________________的过程，该过程发生在乳酸菌细胞的________中。

（3）泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有________、________和________等。

（4）从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸。

这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是__________________，原因是__________________。

解析：

（1）细菌分布广泛，制作泡菜时，需要利用乳酸菌进行发酵，为防止杂菌污染，所用盐水需要煮沸；加入陈泡菜液，可以增加乳酸菌数量，加速乳酸产生。

（2）乳酸菌为原核生物，可进行无氧呼吸将葡萄糖分解为乳酸，其无氧呼吸的过程发生在乳酸菌的细胞质中。

（3）在泡菜制作过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量等。

（4）由于乳酸菌比杂菌更为耐酸，所以在酸性环境中，乳酸菌能够正常地增殖，而其他杂菌繁殖将受到抑制，所以在此过程中，乳酸菌数量增多，杂菌数量减少。

答案：

（1）杀灭杂菌　增加乳酸菌数量

（2）无氧呼吸　细胞质

（3）温度　腌制时间　食盐用量

（4）乳酸菌数量增多，杂菌数量减少　乳酸菌比杂菌更为耐酸

考点三　植物组织培养

[高考领航]

（2014·高考江苏卷）为了获得植物次生代谢产物，先用植物外植体获得愈伤组织，然后在液体培养基中悬浮培养。

请回答下