届高三生物小专题强化训练.docx

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届高三生物小专题强化训练

2019届高三生物小专题强化训练（6）

（生物技术实践）

1．微生物在发酵食品的加工中起着极其重要的作用，可利用微生物制作果酒和果醋等。

下图是利用微生物制作果醋的流程示意图和发酵装置示意图，回答有关问题：

（1）发酵时装置要清洗干净，并且用__________________消毒。

作为果酒的发酵装置，管口2应该__________________，以防止排气时空气中的微生物污染。

（2）与A发酵过程有关的微生物在____________发酵液中可以生长繁殖，该环境对杂菌则有抑制作用。

发酵后期，酒精的含量一般不超过12%，原因是_________________。

（3）制葡萄醋的过程中，要打开阀a，原因是_____。

（4）在发酵过程中要定时打开阀b检测发酵液中微生物总数是否超标，为此进行了相关实验。

先将一定量的果醋进行__________，然后用________将菌液接种于固体培养基上，经培养后进行计数，计数时应选择菌落数在___________的平板进行计数。

答案　

（1）70%的酒精　长而弯曲并且管口朝下　

（2）缺氧、酸性　酒精对细胞有毒害作用，会抑制酵母菌的代谢活动　（3）醋酸菌是好氧细菌，用酒精产醋酸需要氧气参与　（4）一系列的梯度稀释　涂布器　30～300

解析　

（1）对于清洗干净的发酵装置还需用70%的酒精进行消毒。

为防止排气时空气中的微生物污染，果酒发酵装置的管口2应该长而弯曲并且管口朝下。

（2）A是酒精发酵，与此过程有关的微生物酵母菌在缺氧、酸性的发酵液中可以生长繁殖。

由于酒精对细胞有毒害作用，且会抑制酵母菌的代谢活动，所以发酵后期，酒精的含量一般不超过12%。

（3）制葡萄醋的过程中，利用的醋酸菌是一种好氧细菌，用酒精产醋酸需要氧气参与，因此要打开阀a，以通入空气。

（4）为检测发酵液中微生物总数是否超标，需先将一定量的果醋进行一系列的梯度稀释，然后用涂布器将菌液接种于固体培养基上，经培养后进行计数，计数时应选择菌落数在30～300的平板进行计数。

2．（2018·江苏扬、通、泰、徐、淮、宿、连七市高三调研）图1表示研究人员为筛选纤维素酶高产菌株进行的相关实验流程，其中透明圈是微生物在固体培养基上消耗特定营养物质形成的。

请回答下列问题：

（1）本实验中，选择蘑菇培养基质作为纤维素酶高产菌株的来源，这是因为____。

（2）筛选用的培养基应以__________作为唯一碳源，并在配制培养基时加入________作为凝固剂。

筛选时应选择D/d比值较大的菌株，因为这一指标值越大说明_。

（3）图2、图3是研究纤维素酶的最适温度和热稳定性的结果。

①研究纤维素酶的热稳定性时，首先将纤维素酶液置于35～65℃的不同温度条件下保温2h，再取上述不同温度处理的纤维素酶液和_______，并在________℃下测定纤维素酶的催化速率，计算酶活性残留率。

②生产中使用该纤维素酶时，最好将温度控制在40℃左右，依据是___________________。

答案　

（1）蘑菇培养基质中富含纤维素，会聚集较多的纤维素分解菌　

（2）纤维素　琼脂　单个菌体产生的纤维素酶的活性越强　（3）①未经保温处理的纤维素酶液　50　②该温度下，纤维素酶的热稳定性高，作用时间持久，且酶活性相对较高

解析　

（1）从生物与环境适应性角度分析，能大量合成纤维素酶的微生物应该生活在纤维素丰富的环境中，而蘑菇培养基质以植物秸秆等为主，含有丰富的纤维素，能聚集较多的纤维素分解菌。

（2）在以纤维素为唯一碳源的培养基中能够增殖的微生物一定能够合成纤维素酶，所以筛选用的培养基应以纤维素作为唯一碳源，在配制培养基时可加入琼脂作为凝固剂。

在培养过程中，透明圈直径越大，说明微生物产生的纤维素酶越多，而菌落直径越小，说明微生物数量越少，因此透明圈直径与菌落直径比值的大小反映微生物单细胞产生的纤维素酶的活性大小，该比值越大，则纤维素酶活性越大。

（3）酶热稳定性测量中，酶活性残留率是指酶分子在一定温度条件下，一段时间后的催化活性与未保温处理前酶催化活性的比值。

因此，在实验中需要设置对照（没有进行温度处理的酶活性测量）。

在进行酶活性测定时，提供的温度应选择最适温度，根据图2实验可知，纤维素酶催化的最适温度在50℃左右。

（4）在生产中，使用酶催化时，酶有钝化现象（催化活力逐渐下降），因此，考虑到生产成本和可持续生产，需要特别注意尽可能保证酶具有较高的热稳定性。

3．科研人员开展海藻酸钠固定化乳酸菌的相关研究，得到如下实验结果。

请回答下列问题：

海藻酸钠浓度对成珠的影响

海藻酸钠浓度/%

成珠状况

0

—

1.0

成珠较易，但强度较低

1.5

成珠容易，强度适中

2.0

成珠较难，强度较高

2.5

成珠困难，强度高

（1）本研究中固定化细胞的技术属于______法，其优点是___________。

（2）实验中需要先将溶化的海藻酸钠溶液冷却至________后，才能加入乳酸菌。

为保证配制的海藻酸钠浓度准确，在海藻酸钠完全溶化后需要________________。

（3）根据实验结果，研究人员认为海藻酸钠浓度为1.5%为宜，这是因为用较低浓度的海藻酸钠固定时，凝胶珠内部网格较大，有利于_______________，乳酸发酵速度快。

而与浓度为1.0%比较，1.5%时形成的凝胶珠____________，有利于凝胶珠的重复利用。

（4）利用固定化乳酸菌发酵时，凝胶珠添加量过高会抑制菌株生长，进而使乳酸产量下降。

试写出探究凝胶珠适宜添加量的实验思路：

___________________________________。

答案　

（1）包埋　操作简单，对细胞损伤小　

（2）室温　加无菌水（蒸馏水）定容　（3）凝胶珠内外物质交换　强度适中　（4）取等量的发酵液，分别加入不同量的凝胶珠，在适宜条件下发酵，相同时间后，比较各发酵液的酸度（或乳酸含量）

解析　

（1）海藻酸钠通常被用作包埋法制备固定化细胞时的包埋材料，因此本研究中固定化细胞的技术属于包埋法。

利用包埋法固定化细胞的优点是：

操作简单，对细胞损伤小。

（2）实验中需要先将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温后才能加入乳酸菌，否则高温会导致乳酸菌死亡。

为保证配制的海藻酸钠浓度准确，在海藻酸钠完全溶化后需要加无菌水或蒸馏水定容。

（3）用较低浓度的海藻酸钠固定时，凝胶珠内部网格较大，用于乳酸菌发酵时，有利于凝胶珠内外物质交换，乳酸发酵速度较快。

海藻酸钠浓度过高或过低都不利于凝胶珠保持完整。

由表格信息可知，与海藻酸钠浓度为1.0%比较，1.5%时形成的凝胶珠强度适中，有利于凝胶珠的重复利用。

（4）根据实验目的可知，该实验的自变量为凝胶珠添加量，因变量为乳酸产量，发酵液用量、发酵条件、发酵时间等为无关变量。

因此该实验的大体思路是：

取等量的发酵液，分别加入不同量的凝胶珠，在适宜条件下发酵，相同时间后，比较各发酵液的酸度（或乳酸含量）。

4．（2018·苏锡常镇四市高三调研二）MICP技术是通过向岩土中注入某种微生物以及胶结液（尿素和氯化钙溶液），利用该微生物将尿素水解为铵离子和碳酸根离子，碳酸根离子与钙离子形成碳酸钙晶体，从而将岩土原位固化。

某研究人员对该种微生物进行了分离并在最适生长条件（温度35℃，摇床转速200r/min）下测定了其生长曲线，结果如图。

请回答下列问题：

（1）此研究中的微生物能合成________________，从而将尿素分解。

被该种微生物分解后的胶结液pH________（填“升高”或“降低”），使NA—尿素固体培养基中的溴甲酚紫呈紫色，从而有利于挑取出该种微生物。

（2）本研究中的NA—尿素固体培养基，从功能上看，属于________培养基。

在其灭菌过程中，需用到高压蒸汽灭菌锅。

下面是关于高压蒸汽灭菌锅使用过程中的操作，正确的先后顺序是①②____________________⑨。

①装入待灭菌物品②加盖③加热灭菌锅④打开排气阀

⑤关闭排气阀⑥切断电源⑦压力表的压力降到零⑧打开盖子⑨取出灭菌物品

（3）研究初期，需将土样置于选择培养液中培养24h，目的是______________________。

（4）通常在培养末期细菌的数量会显著减少，但实验人员实际测得的细菌浓度（OD600）下降较慢最可能的原因是_______。

（5）使用该菌体和胶结液进行岩石工程原位加固时，还需向深层的岩土介质补充__________。

答案　

（1）脲酶（或分解尿素的酶）　升高　

（2）鉴别③④⑤⑥⑦④⑧　（3）对该尿素分解菌扩大培养，使尿素分解菌的浓度增加　（4）死亡菌体蛋白质核酸没有分解（5）溶解氧

解析　

（1）酶具有专一性，该微生物可分解尿素，说明该微生物能合成分解尿素的脲酶。

该种微生物可将胶结液中的尿素水解为铵离子和碳酸根离子，由于碳酸根离子可与钙离子形成碳酸钙晶体，因此被这种微生物分解后的胶结液pH会升高。

（2）能产生脲酶的微生物可使NA—尿素固体培养基中的溴甲酚紫呈紫色，说明NA—尿素固体培养基可用于能产生脲酶的微生物的鉴定，属于鉴别培养基。

利用高压蒸汽灭菌锅对培养基灭菌的操作步骤是：

①装入待灭菌物品→②加盖→③加热灭菌锅→④打开排气阀，使水沸腾，排出锅内冷空气→⑤冷空气完全排尽后，关闭排气阀→⑥到灭菌时间后，切断电源→⑦让锅内温度自然下降，压力表的压力降到零→④打开排气阀→⑧打开盖子→⑨取出灭菌物品。

（3）研究初期，需将土样置于选择培养液中培养24h，目的是对该尿素分解菌进行扩大培养，使尿素分解菌的浓度增加。

（4）在培养末期，虽然细菌的数量显著减少，但由于死亡菌体蛋白质核酸还没有分解，因此实验人员实际测得的细菌浓度（OD600）下降较慢。

（5）摇床培养通常用于需氧微生物的培养，由此可知，使用该菌体和胶结液进行岩石工程原位加固时，还需向深层的岩土介质补充溶解氧。

5．（2018·南京三模）固定化的高温淀粉酶被大规模用于工业生产。

研究者从热泉中筛选出高效产生高温淀粉酶的嗜热菌，其筛选和固定过程如图1所示。

菌株在含有淀粉的固体培养基上可释放淀粉酶分解淀粉，在菌落周围形成透明圈。

请分析回答问题：

（1）与大肠杆菌相比，嗜热菌DNA碱基组成的特点是_______。

（2）Ⅰ号、Ⅱ号培养基的配制主要包括如下步骤：

a.溶化，b.调pH，c.灭菌，d.称量，正确的操作步骤顺序是

________________（用字母和箭头表示）。

（3）将配制好的培养基放入高压蒸汽灭菌锅内，加盖并将排气管插入内层灭菌桶内的排气槽内。

拧紧固定盖子的螺栓时，注意_____________________，以免漏气。

（4）Ⅰ号培养基中以淀粉为唯一碳源，从功能上讲该培养基属于_____________。

待菌落长出后，应选择_____的菌落接种到Ⅱ号培养基，第二次以后的划线，总是从_____开始，实验中过程③的目的是____________。

（5）若要保证高温淀粉酶的活性在固定化处理时不受损失，且在多次重复使用后仍能维持稳定的酶活性，则最好选择下图2中的________固定化工艺（填图中字母）。

答案　

（1）碱基G和C含量较高　

（2）d→a→b→c（3）要同时旋紧相对的两个螺栓，使螺栓松紧一致（4）选择培养基　透明圈大　上一次划线的末端　（转移）扩大培养　（5）c

解析　

（1）由于G—C碱基对间形成的氢键数多于A—T碱基对间形成的氢键数，因此碱基G和C含量越高的DNA结构越稳定。

所以与大肠杆菌相比，嗜热菌DNA碱基组成的特点是碱基G和C含量较高。

（2）配制Ⅰ号、Ⅱ号培养基的基本步骤是：

d称量→a溶化→b调pH→c灭菌。

（3）使用高压蒸汽灭菌锅灭菌的过程中，拧紧固定盖子的螺栓时，注意要同时旋紧相对的两个螺栓，使螺栓松紧一致，以免漏气。

（4）以淀粉为唯一碳源的培养基可用于筛选能产生淀粉酶的菌株，从功能上讲，该培养基属于选择培养基。

待菌落长出后，应选择透明圈大的菌落接种到Ⅱ号培养基，因为透明圈越大，说明菌落产生的淀粉酶的量及活性越大。

利用平板划线法接种菌种时，第二次及以后的划线总是从上一次划线的末端开始。

实验中过程③的目的是进行扩大培养。

（5）图2中a代表的固定工艺易导致酶失活，b代表的固定工艺易出现酶与承载物分离，而c代表的固定工艺在固定化处理时酶的活性不受损失，且在多次重复使用后仍能维持稳定的酶活性，故最好选择c工艺进行固定。

6．（2018·南京、盐城三模）图甲是从土壤中筛选产纤维素酶细菌的过程，图乙是纤维素酶基因转录的mRNA部分序列，已知终止密码子为UAA、UAG、UGA。

请回答下列问题：

（1）图甲中细菌培养基和选择培养基成分上的主要区别是后者________________________。

（2）土壤样品需稀释后振荡摇匀，用__________准确吸取0.1mL土壤悬液，滴加在培养基中，均匀涂布，将培养皿倒置后放在__________中培养一段时间，获得细菌菌落。

（3）在5个细菌培养基平板上，共接种稀释倍数为105的土壤样品液0.5mL，培养一段时间后，平板上长出的细菌菌落数分别为13、156、462、178和191，则每毫升土壤样品中的细菌数量为____________个。

（4）图中菌种若要长期保存，应该将其放在________条件下。

若在保存过程中有一菌株因基因突变导致纤维素酶失活，突变后的基因转录形成的mRNA在图乙箭头处增加了70个核苷酸（无终止密码子），使该酶的结构发生变化（假设图中271位之前无终止密码子），则该酶的氨基酸数量比原来多__________个，假设氨基酸平均相对分子质量为130，则突变后的蛋白质（两条肽链）分子量为__________。

答案　

（1）以纤维素为唯一碳源　

（2）移液管（或移液枪）　恒温箱　（3）1.75×108　（4）冷冻　21　12916

解析　

（1）图甲中选择培养的目的是筛选产纤维素酶细菌，因此，用于筛选的选择培养基应该以纤维素为唯一碳源，在这样的培养基上，能够产生纤维素酶的细菌可以分解利用纤维素而生长，而其他细菌不能生长。

（2）准确吸取0.1mL土壤悬液应使用移液管或移液枪。

接种后应将培养皿倒置后放在恒温箱中培养一段时间，获得细菌菌落。

（3）根据题意，每个平板上接种的土壤样品液体积＝

＝0.1（mL）。

挑选菌落数介于30～300之间的平板用于计数，则每个平板上的平均菌落数＝

＝175（个），因此每毫升土壤样品中的细菌数量＝175÷0.1×105＝1.75×108（个）。

（4）若要长期保存菌种，可以采用甘油管藏的方法在－20℃冷冻条件下保存。

根据题意，突变前基因转录形成的mRNA上第一个终止密码子位于第283～285位（UAA），即突变前该酶的氨基酸数量为282÷3＝94（个），突变后基因转录形成的mRNA在图乙箭头处（即273位之后）增加的70个核苷酸和后面的碱基AC构成24个密码子，并使mRNA上第346～348位出现终止密码子（UGA），则突变后该酶的氨基酸数量＝345÷3＝115（个），即增加的氨基酸数量＝115－94＝21（个）。

假设氨基酸平均相对分子量为130，则突变后的蛋白质（两条肽链）分子量＝115×130－（115－2）×18＝12916。

7．（2018·无锡高三期末）血液作为一种常见的临床检测材料，如何从血液中快速、高效地分离和提取基因组DNA对于临床血液检验与分析非常重要。

科研人员对比分析了超声波处理法（方法A）、高盐法（方法B）、改良高盐法（方法C）等三种快速提取大鼠全血基因组DNA的方法，实验过程如图，请分析回答问题：

（1）多组实验数据发现，用大鼠全血为实验材料提取的DNA含量总是很少，原因是___。

（2）常规细胞破碎方法是______。

三种方法实验所需时间均较短，主要在样品处理和细胞破碎环节进行了优化，就三种方法而言，细胞破碎较理想的为__________。

（3）方法B得到的溶液中RNA含量高于DNA，分析原因是蛋白酶K的加入可能抑制了__________的活性。

（4）步骤②中加入NaCl的目的是____________，步骤③中加入异丙醇的作用是________________。

（5）得到含DNA的溶液后进行鉴定，需向其中加入____，沸水浴加热，________后溶液变蓝。

答案　

（1）哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核和线粒体

（2）加入蒸馏水，使细胞吸水涨破　方法C　（3）RNA酶

（4）溶解DNA　使DNA析出　（5）二苯胺溶液　冷却

解析　

（1）大鼠属于哺乳动物，其成熟红细胞中无细胞核和线粒体，因此用大鼠全血为实验材料提取的DNA含量很少。

（2）破碎动物细胞常用的方法是加入蒸馏水，使细胞吸水涨破。

与方法A、B相比，方法C通过剧烈振荡使细胞破碎更快、更彻底。

（3）方法B得到的溶液中RNA含量高于DNA的原因可能是加入的蛋白酶K抑制了RNA酶的活性，使RNA分解受到抑制。

（4）DNA可溶于NaCl溶液，步骤②中加入NaCl的目的是溶解DNA。

DNA不溶于异丙醇和无水乙醇，步骤③和步骤④中加入异丙醇和无水乙醇的作用都是使DNA析出。

（5）可用二苯胺溶液鉴定DNA，鉴定时需向含DNA的溶液中加入二苯胺溶液并沸水浴加热，冷却后溶液变蓝。