步步高2015高考生物二轮讲义：专题9.0生物技术实践

[考纲要求]　1.微生物的分离和培养。2.培养基对微生物的选择作用。3.利用微生物进行发酵来生产特定的产物。4.从生物材料中提取某些特定的成分。5.运用发酵加工食品的基本方法。6.植物的组织培养。[构建网络]考点一　微生物的利用1．有关微生物实验的基本方法(1)制备培养基：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。(2)无菌技术：主要指消毒和灭菌。(3)倒平板操作：待培养基冷却至50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。(4)平板划线法：是通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。·21· (5)稀释涂布平板法：先将菌液进行一系列的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，从而在培养基表面形成单个菌落。如图：2．微生物的分离和培养(1)分离方法：选择培养基。(2)某种微生物的分离①土壤中分解尿素的细菌的分离与计数a．筛选菌株：利用选择培养基筛选菌株。b．计数方法：稀释涂布平板法和显微镜直接计数法。c．过程：土壤取样→样品的稀释→微生物的培养与观察。②分解纤维素的微生物的分离a．实验原理即：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·21· (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＝3.8×104·21· ，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)·21· 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。总结提升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。举例：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。举例：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C6H12O62CO2＋2C2H5OH；有氧：酿醋C2H5OH＋O2蛋白质小分子肽＋氨基酸；脂肪甘油＋脂肪酸无氧：C6H12O62C3H6O3·21· CH3COOH＋H2O控制条件O2无氧有氧有氧无氧温度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[错混诊断]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、腐乳和泡菜的制作进行命题1．(2014·江苏，24改编)某同学设计了如图所示的发酵装置，下列有关叙述不正确的是(　　)·21· A．该装置可阻止空气进入，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　C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。3．图1是果酒和果醋制作的实验流程，图2是某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。根据图示回答下列问题：(1)完成图1中的实验流程。(2)冲洗的主要目的是____________，冲洗应特别注意不能______________，以防止菌种的流失。(3)图2装置中的充气口在__________时关闭，在____________时连接充气泵，并连续不断地向内____________。·21· (4)排气口在果酒发酵时排出的气体是由____________产生的____________，在果醋发酵时排出的是________________________________________________________________________。(5)写出与(4)题有关的反应方程式：___________________________________________________________________________________________________________________。(6)若果汁中含有醋酸菌，在果酒发酵旺盛时，醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸？并说明原因。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(7)在酒精发酵时瓶内温度一般应控制在____________。醋酸发酵时温度一般应控制在________________。(8)果酒制作完成后，可以用____________来检测酒精的生成，在酸性条件下，酒精与之反应呈现________色。答案　(1)醋酸发酵　(2)洗去浮尘　反复冲洗　(3)果酒发酵　果醋发酵　泵入空气(氧气)　(4)酵母菌　CO2　(含氧量少的)空气和CO2　(5)C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2、C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O　(6)不能。因为果酒发酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌的生长，且醋酸菌的发酵条件是氧气充足　(7)18～25℃　30～35℃　(8)重铬酸钾　灰绿解析　(1)酒精发酵后可进行醋酸发酵。(2)冲洗的主要目的是洗去浮尘，不能反复冲洗，以防止菌种流失。(3)酵母菌是兼性厌氧型微生物，有氧时：C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O；缺氧时：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2，因此在制作果酒时，应在缺氧的环境中进行。醋酸菌是好氧细菌，能够利用糖在有氧时生成醋酸，即C6H12O6＋2O2→2CH3COOH＋2CO2＋2H2O；在糖源不足时，将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，反应简式为C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O。(4)在果酒制作过程中排气口排出的是CO2，而在果醋制作过程中因醋酸菌是好氧细菌，需要连续泵入空气，因此排气口排出的既有CO2，又有含氧量较低的空气。(6)醋酸菌发酵的条件是氧气充足，在果酒发酵旺盛时的缺氧环境下能抑制醋酸菌生长，所以醋酸菌不能将果汁中的糖类发酵为醋酸。(7)醋酸菌和酵母菌正常生长都需要一定的温度，在适宜温度时可得到较多代谢产物。(8)在酸性条件下，酒精与重铬酸钾发生颜色反应呈现灰绿色。4．(2013·新课标全国卷Ⅰ，39)回答下列有关泡菜制作的问题：(1)制作泡菜时，所用盐水煮沸，其目的是____________。为了缩短制作时间，·21· 有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的目的是________________。(2)泡菜制作过程中，乳酸发酵过程即为乳酸菌进行__________的过程。该过程发生在乳酸菌的__________中。(3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有__________、__________和__________等。(4)从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，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________________________________________________________________________。答案　(1)杀灭杂菌　增加乳酸菌的数量　(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　乳酸菌比杂菌更耐酸解析　结合泡菜制作过程的相关知识回答问题。(1)制作泡菜时需要先形成无菌环境，所用盐水需煮沸，以杀灭盐水中的杂菌。想要缩短制作时间，应该缩短菌株的生长时间，陈泡菜液中含有一定量的乳酸菌，这样菌体数量扩增速度会加快。(2)乳酸菌为厌氧菌，进行无氧呼吸产生乳酸，该过程只能在细胞质中进行。(3)温度过高、腌制时间过短、食盐用量不足等，容易造成杂菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。(4)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，氧气浓度逐渐降低，泡菜液逐渐变酸，不适宜杂菌生长，而适宜乳酸菌生长，因此乳酸菌数量增加，其他杂菌数量减少。总结提升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·21· 氧的需求前期需氧，后期厌氧一直需氧一直需氧厌氧考点三　植物有效成分的提取1．植物芳香油三种提取方法的比较提取方法实验原理方法步骤适用范围水蒸气蒸馏利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来①水蒸气蒸馏②分离油层③除水过滤适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油压榨法通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油①石灰水浸泡、漂洗②压榨、过滤、静置③再次过滤适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料中芳香油的提取有机溶剂萃取使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油①粉碎、干燥②萃取、过滤③浓缩适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分溶解在有机溶剂中2.实验流程设计(1)玫瑰精油提取的实验流程鲜玫瑰花＋清水(1∶4)―→水蒸气蒸馏―→油水混合物分离油层除水过滤,玫瑰油。(2)橘皮精油提取的实验流程石灰水浸泡橘皮→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤→橘皮油。(3)提取胡萝卜素的实验流程胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。[错混诊断]1．薄荷油是挥发性物质，提取薄荷油时应选用干薄荷叶作原料，可采用水蒸气蒸馏法提取(2011·海南，30(1)改编)(　×　)2．用萃取法提取薄荷油时，采用的溶剂是酒精，原理是薄荷油易溶于有机溶剂酒精中(2011·海南，30(2)改编)(　√　)3．用萃取法提取胡萝卜素的主要步骤是：干燥、粉碎、萃取、浓缩、过滤(　×　)·21· 4．在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中，温度过高和时间过长会导致胡萝卜素分解(2008·宁夏，37(3)改编)(　√　)5．提取的胡萝卜素可通过纸层析法进行鉴定，在鉴定过程中不需要对照(2008·宁夏，37(4)改编)(　×　)题组　从植物有效成分提取的原理、方法进行命题柠檬油是植物芳香油中的一种，它是一种广谱性的杀虫剂，它可杀死蚊子、苍蝇、蟑螂和臭虫等传染疾病的害虫，以及危害粮食、蔬菜的常见害虫，包括幼虫、蛹等，被称为一种绿色杀虫剂。(1)柠檬油的挥发性____，易溶于________，比重较____。(2)提取柠檬油常用的原料是柠檬花与柠檬果皮，在蒸馏过程中，柠檬精油易被水蒸气分子破坏，所以可采用________________法。此种方法是通过____________将液相从固液两相混合物中分离出来，必经步骤为(如图)：①A是________，目的是________________________________________________________________________________________________________________________________。②B过程一般加入相当于柠檬果皮质量0.25%的小苏打和5%的硫酸钠，其目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③C过程为________，目的是______________________________________________。④实验过程中浸泡柠檬果皮后，需用清水洗涤，其目的是________________________________。(3)采用柠檬油作为杀虫剂，可以解决其他杀虫剂给人类带来的隐患，其突出的优点是____________________________________________________________________。(4)从生产绿色食品的要求出发，写出防治害虫的三种方法：________________________________________________________________________、________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。答案　(1)强　有机溶剂　轻　(2)压榨　机械压力　①石灰水　破坏细胞结构、分解果胶，防止压榨时果皮滑脱，提高出油率　②使精油易与水分离　③过滤　除去固体物和残渣　④除去石灰水　(3)·21· 对人、动物、植物均无毒性；减少对环境的污染　(4)利用天敌进行生物防治害虫　运用生物工程培育抗虫品种作物　利用激素影响昆虫的发育解析　柠檬油的提取与橘皮油的提取原理相同，操作也基本相同，我们可以结合课文中橘皮油的提取来分析本题。在题干中提到，柠檬油是一种广谱杀虫剂，这一应用属于环保型杀虫手段，可以减少农药的使用和对环境的污染，与当今社会热点问题——环境保护相一致。技法提炼提取植物有效成分三种方法的把握(1)蒸馏时若温度太高，时间太短，则产品品质较差，若提高产品品质，可适当延长蒸馏时间。(2)橘皮压榨前，可在石灰水中浸泡10h以上，既防止压榨时滑脱，提高出油率，又不会在过滤时堵塞筛眼。(3)萃取时一般来说原料颗粒小，萃取温度高，时间长，需提取的物质就能够充分溶解，萃取效果就好。考点四　植物组织培养1．植物组织培养的过程2．植物茎的组织培养与花药植株培养菊花茎的组织培养月季的花药培养理论依据细胞的全能性基本过程脱分化、再分化影响因素材料、营养、激素、pH、温度、光照等选择材料体细胞花药(生殖细胞)操作流程制备培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培选材→材料消毒→接种和培养→筛选和诱导→移栽→栽培选育[错混诊断]1．在25°C的实验条件下可顺利完成的是制备用于植物组织培养的固体培养基(2014·北京，5D)(　×　)2．在植物组织培养中，为了诱导菊花试管苗生根，培养基中一般不加入IAA(2012·新课标全国，39(4)改编)(　×　)·21· 3．在植物组织培养中，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(2011·江苏，16B)(　×　)4．在植物组织培养中，以花粉作为外植体可得到单倍体植株(2011·上海，22C)(　√　)5．同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同(2008·江苏，20D)(　×　)题组　从植物组织培养的过程与技术进行命题菊花的组织培养的大致过程如下图所示。请回答下列问题：图中B、C依次表示________________________过程(填名称)，添加的关键激素是________________________。该实验操作成功的关键是________________，要对外植体、超净工作台等消毒，对________________等灭菌。答案　脱分化、再分化　细胞分裂素、生长素　无菌操作(或无菌技术)　培养基(或培养器具)解析　植物组织培养中B表示脱分化形成愈伤组织，C表示再分化形成试管幼苗，添加的关键激素是细胞分裂素、生长素，二者浓度的配比调节分化过程。该实验成功的关键是无菌操作，要对外植体、超净工作台等消毒，对培养基(或培养器具)等灭菌。总结提升植物激素与组织培养的关系生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，其作用及特点为：(1)在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。(2)使用顺序不同，结果不同，具体如下：使用顺序实验结果先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂又分化同时使用分化频率提高(3)用量比例不同，结果也不同专题突破练1．下列关于微生物培养和利用的叙述，不正确的是(　　)·21· 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(　　)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．果酒和果醋的制作可用同一装置，但需控制不同的发酵条件答案　A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。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。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”)·21· 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。·21· 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型真菌，在有氧情况下可进行有氧呼吸，缺氧则进行无氧型呼吸。(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。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________________________。(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)·21· 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。·21· 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养基　(5)添加比例适中的生长素和细胞分裂素解析　(1)嗜盐菌就生活在高盐环境中，如海滩等环境。(2)耐高温淀粉酶应存在于以淀粉为唯一碳源且在高温环境中生存的微生物体内。(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蛋白质和核酸等物质发生变性，高压蒸汽灭菌法是微生物研究和教学中应用最广、效果最好的湿热灭菌法。(4)每划一个新区域前都要对接种环进行灭菌处理。(5)在配制好的MS培养基中，添加比例适中的生长素和细胞分裂素可促进愈伤组织的生长。8．某化工厂的污水池中，含有一种有害的、难于降解的有机化合物A。研究人员用化合物A、磷酸盐、镁盐以及微量元素配制的培养基，成功地筛选到能高效降解化合物A的细菌(目的菌)。实验的主要步骤如图所示。请分析回答问题：(1)培养基中加入化合物A的目的是筛选____________，这种培养基属于____________培养基。·21· (2)“目的菌”生长所需的氮源和碳源是来自培养基中的____________，实验需要振荡培养，由此推测“目的菌”的代谢类型是____________。(3)培养若干天后，应选择培养瓶中化合物A含量____________的培养液，接入新的培养液中连续培养，使“目的菌”的数量__________。(4)转为固体培养时，常采用______________的方法接种，获得单菌落后继续筛选。(5)若研究“目的菌”的生长规律，将单个菌落进行液体培养，可采用__________的方法进行计数，以时间为横坐标，以________________为纵坐标，绘制生长曲线。(6)实验结束后，使用过的培养基应该进行______处理后，才能倒掉。答案　(1)目的菌　选择　(2)化合物A　异养需氧型　(3)减少　增加　(4)平板划线　(5)定期取样　细菌数目的对数　(6)灭菌解析　培养基中加入化合物A的目的是筛选目的菌，这种培养基属于选择培养基。“目的菌”生长所需的营养物质必须包括水、无机盐、碳源、氮源和生长因子五类，故其氮源和碳源是来自培养基中的化合物A。实验需要振荡培养，使氧气溶解在培养液中，由此推测“目的菌”的代谢类型是异养需氧型。“目的菌”生长繁殖过程中要不断消耗营养物质，培养若干天后，应选择培养瓶中化合物A含量减少的培养液，接入新的培养液中连续培养，使“目的菌”的数量增加。转为固体培养时，常采用平板划线的方法接种，获得单菌落后继续筛选。若研究“目的菌”的生长规律，将单个菌落进行液体培养，可采用定期取样的方法进行计数，绘制生长曲线应以时间为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标。实验结束后，为防止污染环境，使用过的培养基应该进行灭菌处理后，才能倒掉。9．回答下列有关植物有效成分提取的问题。(1)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，通常在萃取前要将胡萝卜粉碎和________________，以提高萃取效率。鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素时，通常可采用______________________法，并以________________作为对照。(2)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时，在油水混合物中加入氯化钠的作用是________________________________________________________________________。分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是__________________，除去固体硫酸钠的常用方法是__________。(3)橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏法又会产生________的问题，所以一般采用________法。答案　(1)干燥　纸层析　标准样品　(2)有利于油层和水层的分离　除去少量的水　过滤　(3)原料焦糊　压榨解析　(1)为提高萃取效率，从胡萝卜中提取胡萝卜素时，需要在萃取前将胡萝卜粉碎和干燥。通常采用纸层析法鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素，在鉴定的过程中需要用标准样品作为对照。(2)·21· 水蒸气蒸馏法提取薄荷油时，为使油层和水层分离，需在油水混合物中加入氯化钠；分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是除去少量的水，除去固体硫酸钠的常用方法是过滤。(3)由于橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题，所以一般采用压榨法提取橘皮精油。10．(2014·江苏，29)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。请回答下列问题：(1)外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为________________________________________________________________________。(2)在愈伤组织悬浮培养时，细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如图所示。细胞干重在12d后下降的原因有________________________________；培养液中蔗糖的作用是________________、________________。(3)多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经________________处理，会产生染色体加倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目，压片前常用纤维素酶和________酶解离愈伤组织。若愈伤组织细胞(2n)经诱导处理后，观察到染色体数为8n的细胞，合理的解释是__________________、________________________。(4)为了更好地获得次生代谢产物，生产中采用植物细胞的固定化技术，其原理与酵母细胞固定化类似。下列说法正确的有________(填序号)。①选取旺盛生长的愈伤组织细胞包埋　②必须在光照条件下培养　③培养过程中需通空气　④固定化后植物细胞生长会变慢答案　(1)脱分化　(2)蔗糖浓度下降，pH降低　提供能源　调节渗透压　(3)秋水仙素(低温)　果胶　经加倍到4n的细胞处于有丝分裂后期　经加倍到8n的细胞处于有丝分裂中期　(4)①③④解析　(1)外植体经诱导形成愈伤组织的过程称为脱分化。(2)观察图示可知，12d后蔗糖浓度和pH都下降到较低水平，影响能量的供应和酶的活性，导致细胞干重下降。另外，培养液中的蔗糖还具有调节渗透压的作用。(3)在细胞分裂过程中，用低温或秋水仙素处理，都可抑制纺锤体的形成，使子染色体不能移向两极，从而使细胞中染色体数目加倍。愈伤组织的细胞之间含有纤维素和果胶，欲将其分散成单个细胞，压片前需用纤维素酶和果胶酶处理。愈伤组织细胞经诱导处理后，有的细胞染色体数目加倍(4n)，有的细胞染色体数目未加倍(2n)·21· ，也可能有的细胞在连续分裂中每次都因低温或秋水仙素抑制了纺锤体的形成，导致细胞中染色体数目连续加倍，出现染色体数目为8n的细胞。所以染色体数目加倍到4n的细胞处于有丝分裂后期时染色体数目为8n，染色体数目加倍到8n的细胞处于有丝分裂中期时染色体数目也为8n。(4)为了更好地获得次生代谢产物，应选用生长旺盛的愈伤组织。愈伤组织细胞无叶绿体，不进行光合作用，因此不需要光照；培养过程要通入无菌空气，确保细胞正常生命活动的进行。细胞的固定化通常使用包埋法，由于包埋材料的影响，营养物质和氧气的扩散都受到一定的影响，所以固定化后植物细胞生长速度变慢。·21·