2020高考生物二轮复习专题九生物技术实践第15讲微生物的利用及传统发酵技术作业解析版

2020高考生物二轮复习专题九生物技术实践第15讲微生物的利用及传统发酵技术作业解析版

第15讲 微生物的利用及传统发酵技术 ‎1．(2019·沈阳三模)肺炎双球菌是人体鼻腔常见的微生物，分为R型和S型。某同学欲用S型肺炎双球菌的化学成分和R型肺炎双球菌为材料，获得S型肺炎双球菌，进行如下实验。请回答下列问题：‎ ‎(1)在无菌环境中，将R型细菌接种到盛有S型细菌________的培养液的培养瓶中，密闭培养或敞口培养，都能得到S型活菌。这说明肺炎双球菌的代谢类型是____________。‎ ‎(2)要通过观察菌落来鉴定上述培养液中是否产生了S型肺炎双球菌，需要将上述菌液接种到________(填“固体”或“液体”)培养基上，为了得到单菌菌落，常采用的接种方法有两种，即__________和______________。‎ ‎(3)通常情况下，在微生物培养过程中实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、________和____________。无菌技术要求实验操作应在酒精灯火焰附近进行，以避免受到周围环境中__________。‎ 解析　(1)S型细菌的DNA是“转化因子”，即DNA是遗传物质，故要获得S型肺炎双球菌，应将R型细菌接种到盛有S型细菌DNA的培养液的培养瓶中，密闭培养或敞口培养，都能得到S型活菌，这说明肺炎双球菌既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸，其代谢类型是异养兼性厌氧。(2)要通过观察菌落来鉴定是否产生了S型肺炎双球菌，常用固体培养基，常采用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。(3)实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌，无菌技术要求实验操作应在酒精灯火焰附近进行，以避免受到周围环境中微生物污染。‎ 答案　(1)DNA　异养兼性厌氧 ‎(2)固体　平板划线法　稀释涂布平板法 ‎(3)干热灭菌　高压蒸汽灭菌　微生物污染 ‎2．蓝莓果实中含有丰富的营养成分，具有防止脑神经老化、保护视力、强心、抗癌、软化血管、增强人机体免疫等功能，营养成分高。某研究小组以蓝莓为原料开展实验，回答下列问题：‎ ‎(1)制作蓝莓果酒，可采用________(填微生物)进行发酵，酒精发酵温度一般控制在________℃，操作过程中由于密封不严导致蓝莓酒变酸，在变酸的酒的表面可观察到一层菌膜就是________(填微生物)在液面大量繁殖而形成的，其可在缺少糖源时将乙醇变为________，然后再变为________。‎ ‎(2)蓝莓味原料酿制蓝莓酒时，发酵用的瓶子内要留有一定的空间，其作用是______________________________。‎ ‎(3)研究小组想测定在发酵过程中是否产生了亚硝酸盐，原理是在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生________反应后，与N－1－萘基乙二胺盐酸盐结合形成________色染料。‎ 8‎ 解析　(1)制作蓝莓果酒，可采用酵母菌发酵，发酵过程的温度一般控制在18～25 ℃，在变酸的酒的表面观察到的菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的，醋酸菌可在缺少糖源时将乙醇变为乙醛，然后再变为醋酸，但需要充足的O2。(2)酿酒时，发酵用的瓶子内要留有约1/3的空间，其作用一是为酵母菌的繁殖提供O2，二是避免发酵液溢出。(3)鉴定亚硝酸盐的原理是在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，与N－1－萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。‎ 答案　(1)酵母菌　18～25　醋酸菌　乙醛　醋酸 ‎(2)为酵母菌的繁殖提供氧气，避免发酵液溢出 ‎(3)重氮化　玫瑰红 ‎3．(2019·长沙模拟)纤维素酶已被广泛应用于多个领域，如何从生物体内获取纤维素酶已成为一个重要的研究方向。请回答下列问题：‎ ‎(1)目前用于生产纤维素酶的微生物较多的是丝状真菌，尤其是木霉菌。它所含的纤维素酶分解纤维素效果较好，但是提取出来的纤维素酶中的__________活性较低，会导致分解时产生的纤维二糖积累，直接影响分解效率，因此需要不断改进提取工艺。木霉菌分泌的纤维素酶能降解其体外的纤维素，但是不能降解其自身细胞壁，原因是其细胞壁的成分____________。‎ ‎(2)若要从羊的胃中分离出能分解纤维素的微生物，除了需要准备相应的培养基外，在培养时还要提供________(填“有氧”或“无氧”)条件。从羊胃中筛选出的菌株，对其中所产生纤维素酶的测定方法，一般是采用对纤维素酶分解滤纸等纤维素后产生的________进行定量测定。‎ ‎(3)常用________染色法来判断微生物分解纤维素的情况。染色的方法有两种：第一种是先培养微生物，再加入染色剂进行颜色反应；第二种是在________时就加入染色剂。第一种方法的优点是显示出的颜色反应可直接体现纤维素分解菌的作用，但是操作繁杂，加入的染色剂溶液还会使________________。‎ ‎(4)到富含纤维素的环境中去寻找分解纤维素的微生物，说明了在自然界寻找各种目的菌株时，遵循的共同原则是根据目的菌株____________________________________。‎ 解析　(1)纤维素酶是一种复合酶，包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶，其中葡萄糖苷酶能将纤维二糖分解成葡萄糖，若纤维二糖积累，则说明纤维素酶中的葡萄糖苷酶活性较低。木霉菌属于真菌，其细胞壁的成分是几丁质，不是纤维素，根据酶的专一性原理，其分泌的纤维素酶能降解其体外的纤维素，但是不能降解其自身细胞壁。(2)若要从羊的胃中分离出能分解纤维素的微生物，除了需要准备相应的培养基外，在培养时还要提供无氧条件。纤维素酶能将滤纸等纤维素分解成葡萄糖，因此测定纤维素酶的方法是采用对纤维素酶分解滤纸等纤维素后产生的葡萄糖进行定量测定。(3)常用刚果红染色法来判断微生物分解纤维素的情况。染色的方法有两种：第一种是先培养微生物，‎ 8‎ 再加入染色剂进行颜色反应；第二种是在倒平板时就加入染色剂。第一种方法的优点是显示出的颜色反应可直接体现纤维素分解菌的作用，但是操作繁杂，加入的染色剂溶液还会使菌落之间产生混杂。(4)在自然界寻找各种目的菌株时，遵循的原则是根据目的菌株对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。‎ 答案　(1)葡萄糖苷酶　不含有纤维素 ‎(2)无氧　葡萄糖 ‎(3)刚果红　倒平板　菌落之间产生混杂 ‎(4)对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找 ‎4．(2019·河南模拟)某生物兴趣小组的同学欲从土壤中分离纯化细菌X，并对其进行计数。如图表示其实验流程，请回答下列相关问题：‎ 土壤取样→梯度稀释→将样品接种到选择培养基上→依据菌落特征进行鉴定和计数 ‎(1)对土壤样品进行梯度稀释的目的是________________________。‎ ‎(2)上述流程中所运用的接种方法是______________；接种时应在酒精灯火焰附近进行，其原因是________________________。‎ ‎(3)将接种后的培养基和一个未接种的培养基都放入37 ℃恒温箱中培养，其中放置“未接种的培养基”的目的是____________________________。‎ ‎(4)鉴定土壤中微生物的种类时，可用菌落的______________________(至少答出两点)等作为特征。在实验中小组每隔24 h统计一次菌落数目，并选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样可以防止______________________________。对培养基上的菌落进行计数时，一般选取菌落数在________间的平板。‎ 解析　(1)对土壤样品进行梯度稀释的目的是涂布接种后可以获得由单个细胞形成的菌落。(2)由于涉及微生物的分离和计数，故接种方法是稀释涂布平板法，接种时应在酒精灯火焰附近进行，其原因是防止空气中的微生物的污染。(3)将接种后的培养基和未接种的培养基同时放入37 ℃恒温箱中培养，目的是未接种的培养基作为空白对照，判断培养基是否被污染。(4)鉴定土壤中微生物的种类时，可以通过菌落的形状、大小、隆起程度及颜色等特征。在实验中小组每隔24 h统计一次菌落数目，并选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样可以防止因培养时间不足导致遗漏菌落数目。对培养基上的菌落进行计数时，一般选取菌落数在30～300间的平板。‎ 答案　(1)获得由单个细胞形成的菌落 ‎(2)稀释涂布平板法　防止空气中的微生物的污染 ‎(3)对比分析培养基灭菌是否彻底 ‎(4)形状、大小、隆起程度及颜色　因培养时间不足导致遗漏菌落数目　30～300‎ ‎5．(2019·陆良县二模)尿素是一种重要的农业肥料，但若不经细菌的分解，则不能更好地被植物利用。研究发现，尿素可被土壤中某些微生物分解，下面是从土壤中筛选出的能分解尿素的细菌的相关内容。请回答下列问题。‎ 8‎ ‎(1)微生物生长繁殖所需的主要营养物质有水、无机盐、碳源和氮源四类，该实验所用的选择培养基只能以________作为唯一的氮源，其原因是______________________________________。‎ ‎(2)配制培养基时各成分在溶化后分装前必须进行________，接种前一般要对配制好的培养基进行高压蒸汽灭菌，其中“高压”是为了______________________。‎ ‎(3)要统计每克土壤样品中活菌数目，宜采用________法接种，根据土壤样品的稀释倍数和接种稀释液的体积，统计平板上的________就能大约推测出样品中活菌数。‎ ‎(4)一同学在纯化该类生物时，发现涂布的培养基上菌落连成一片，最可能的原因是____________，应该采取____________的措施避免出现此现象。‎ 解析　(1)能分解尿素的细菌能合成脲酶，以尿素作为氮源，而其他不能合成脲酶的微生物不能利用尿素作为氮源，在只含尿素作为氮源的培养基上不能生长，所以可利用以尿素作为唯一氮源的培养基筛选能够分解尿素的细菌。(2)不同微生物生长所需要的pH不同，故配制培养基时各成分在溶化后分装前必须进行pH调整，高压蒸汽灭菌中的“高压”是为了杀死培养基中的细菌芽孢。(3)要统计每克土壤样品中活菌数目，宜采用稀释涂布平板法接种，根据土壤样品的稀释倍数和接种稀释液的体积，统计平板上的菌落数目就能大约推测出样品中活菌数。(4)若涂布的培养基上菌落连成一片，最可能的原因是菌液浓度过高，使菌体过于密集，应该采取增大稀释倍数的措施避免出现此现象。‎ 答案　(1)尿素　只有能利用尿素的微生物才能正常生长繁殖 ‎(2)pH调整　杀死培养基中的细菌芽孢 ‎(3)稀释涂布平板　菌落数目 ‎(4)菌液浓度过高　增大稀释倍数 ‎6．(2019·河南模拟)黄曲霉毒素是由真菌产生的次级代谢产物，其中黄曲霉毒素B1化学性质稳定，具有很强的致癌性。在自然界中存在许多种能降解黄曲霉毒素B1的微生物，可以从土壤中筛选出能高效降解黄曲霉毒素B1的微生物。回答下列问题：‎ ‎(1)黄曲霉毒素B1可引起细胞癌变，其属于________(填“物理”“化学”或“病毒”)致癌因子。细胞癌变的根本原因是__________________________。‎ ‎(2)为了筛选能降解黄曲霉毒素B1的微生物，需要配制以黄曲霉毒素B1为唯一碳源的培养基，从功能上讲，该培养基属于________培养基。接种培养后，在该培养基上形成的菌落不一定为一个种群，其原因是____________________________________________。‎ ‎(3)用平板划线法纯化某菌株时，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________________________________________。接种操作需要在酒精灯火焰旁进行，其目的是____________。‎ ‎(4)若在一定条件下培养基中的黄曲霉毒素B1能呈现出一定的颜色，能降解黄曲霉毒素B1的微生物将黄曲霉毒素B1降解会使颜色褪去，‎ 8‎ 则可以通过测定__________来确定不同菌株降解黄曲霉毒素B1能力的大小。选择出能高效降解黄曲霉毒素B1的微生物后，若继续探究该微生物降解黄曲霉毒素B1时所需的适宜温度，请写出实验思路：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。‎ 解析　(1)黄曲霉毒素B1属于微生物产生的化学物质，可引起细胞癌变，其属于化学致癌因子，细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生突变。(2)为了筛选能降解黄曲霉毒素B1的微生物，需要配制以黄曲霉毒素B1为唯一碳源的培养基，从功能上讲，该培养基属于选择培养基。接种培养后，由于以黄曲霉毒素B1为唯一碳源的微生物可能不止一种，在该培养基上形成的菌落不一定为一个种群。(3)用平板划线法纯化某菌株时，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，这样做的目的是将聚集的菌体逐渐分离以便得到单一的菌体。接种操作需要在酒精灯火焰旁进行，其目的是防止杂菌污染。(4)由于能降解黄曲霉毒素B1的微生物将黄曲霉毒素B1降解后会使颜色褪去，故可通过测定透明圈大小来确定不同菌株降解黄曲霉毒素B1能力的大小，透明圈越大，说明降解能力越强。选择出能高效降解黄曲霉毒素B1的微生物后，若探究该微生物降解黄曲霉毒素B1时所需的适宜温度，可以通过测定不同温度下等量的该微生物降解等量的黄曲霉毒素B1的速率，速率最大时所对应的温度，即其最适温度。‎ 答案　(1)化学　原癌基因和抑癌基因发生突变 ‎(2)选择　以黄曲霉毒素B1为唯一碳源的微生物可能不止一种 ‎(3)保证将聚集的菌体逐渐分离以便得到单一的菌体　防止杂菌污染 ‎(4)透明圈大小　比较不同温度下等量的该微生物降解等量的黄曲霉毒素B1的速率 ‎7．(2019·衡水二模)(1)吃腐乳时，外部有一层致密的皮，它是________；卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的，卤汤中的酒可以选用料酒、黄酒、米酒、高料酒等，含量一般控制在12%左右，加酒的作用是____________________________________________。‎ ‎(2)制作泡菜时，泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有________________________等；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______________。‎ ‎(3)微生物接种方法除了最常用的方法外，还包括__________________(至少写一种)，核心都是要______________________________。‎ ‎(4)加酶洗衣粉可以降低______________________的用量，使洗涤剂朝着________方向发展，减少对环境的污染。‎ 解析　(1)吃腐乳时，外部有一层致密的皮，它是由毛霉菌丝形成的；卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的，卤汤中的酒可以选用料酒、黄酒、米酒、高料酒等，含量一般控制在12%左右，加酒的作用是抑制微生物的生长，同时使腐乳具有独特的香味。(2)影响泡菜中亚硝酸盐含量的因素有温度、腌制时间、食盐用量等；为了缩短制作时间，‎ 8‎ 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增加乳酸菌数量，提高发酵速度。(3)微生物接种方法除了最常用的平板划线法和稀释涂布平板法外，还包括斜面接种、穿刺接种，核心都是要防止杂菌污染，保证培养物的纯度。(4)加酶洗衣粉可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝着低磷无磷方向发展，减少对环境的污染。‎ 答案　(1)毛霉菌丝　抑制微生物的生长，同时能使腐乳具有独特的香味 ‎(2)温度、腌制时间、食盐用量　增加乳酸菌数量 ‎(3)斜面接种、穿刺接种　防止杂菌污染，保证培养物的纯度 ‎(4)表面活性剂和三聚磷酸钠　低磷无磷 ‎8．(2019·泰安二模)酸奶是经乳酸菌发酵处理的奶制品，口感好、营养价值高，是乳糖不耐受人群的理想之选。回答下列问题：‎ ‎(1)制作酸奶，获取优良菌株很关键。筛选的原理是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。‎ ‎(2)酸奶制品厂收购牛奶时，会严格检查是否含有抗生素，这样做的目的是______________________________________。‎ ‎(3)酸奶制作时，常采用________法杀菌，而不采用高压蒸汽灭菌法，原因是____________________________。‎ ‎(4)奶制品包装上常见“胀袋勿食”标识。胀袋发生的原因________(填“是”或“不是”)乳酸菌大量繁殖导致的，试写出你的判断依据：_______________________________________。‎ 解析　(1)实验室中筛选微生物的原理一般是人为提供有利于目的菌株生长的条件，同时抑制或阻止其他微生物的生长。(2)由于抗生素能抑制乳酸菌的生长繁殖，故含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶，所以收购时要严格检查。(3)酸奶制作时，一般采用巴氏消毒法进行杀菌，高压蒸汽灭菌会损失部分营养物质。(4)乳酸菌只能进行产生乳酸的无氧呼吸，不会释放二氧化碳，所以胀袋是由杂菌污染导致的。‎ 答案　(1)人为提供有利于目的菌株生长的条件，同时抑制或阻止其他微生物的生长 ‎(2)保证牛奶中不含抗生素，以便乳酸菌生长繁殖 ‎(3)巴氏消毒　该方法可以减少营养物质的损失 ‎(4)不是　乳酸菌只能进行产生乳酸的无氧呼吸，不会释放CO2‎ ‎9．(2019·合肥三模)红酸汤是一种很有特色的火锅底料，制作流程如图所示。请分析回答以下问题：‎ 8‎ ‎(1)密封发酵时，常在坛中加入成品红酸汤，其目的是______________。乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行________的过程。‎ ‎(2)装坛时坛口留有一点空间而不装满的目的是________________________，红酸汤腌制过程的初期会有气泡冒出，但气泡的产生逐渐停止，试分析原因：____________________‎ ‎________________________________________________________________________________________________________________________________________________。‎ ‎(3)红酸汤有利于人体肠道内多种益生菌的生长。消化道炎症往往与益生菌群减少、有害菌群增多有关。研究表明，治疗消化道慢性炎症时，不宜滥用抗生素，滥用抗生素的害处有_________________‎ ‎_______________________________________________________________________________________________________________________________。‎ ‎(4)亚硝酸盐的含量影响酸汤的品质，在发酵过程中影响亚硝酸盐含量的因素有________________________。绝大部分亚硝酸盐在人体内以“过客”的形式随尿液排出，只有在特定的条件下，才会转变成致癌物即________。‎ 解析　(1)在坛中加入成品红酸汤的目的是增加乳酸菌含量。乳酸发酵是利用了乳酸菌的无氧呼吸，该过程发生在乳酸菌的细胞质基质中。(2)装坛时坛口留有一点空间而不装满的目的是防止西红柿发酵后液体外溢，红酸汤腌制过程的初期会有气泡冒出，但气泡的产生逐渐停止，其原因是刚入坛时，西红柿表面的杂菌(酵母菌)呼吸产生CO2，随着乳酸积累抑制了杂菌的生长，乳酸菌产生乳酸的过程不产生CO2。(3)根据题意分析，人体肠道内有很多益生菌，若使用抗生素会杀死肠道内多种益生菌，且抗生素对有害菌产生选择作用，因此不宜滥用抗生素。(4)发酵过程中影响亚硝酸盐含量的因素有温度、食盐用量、腌制时间等。亚硝酸盐只有在特定的条件下，才会转变成致癌物即亚硝胺。‎ 答案　(1)增加乳酸菌含量(以缩短制作时间)　无氧呼吸 ‎(2)防止西红柿发酵后液体外溢　刚入坛时，西红柿表面的杂菌(酵母菌)呼吸产生CO2，随着乳酸积累抑制了杂菌的生长，乳酸菌产生乳酸的过程不产生CO2‎ ‎(3)抗生素会杀死肠道内多种益生菌，抗生素对有害菌产生选择作用 ‎(4)温度、食盐用量、腌制时间等　亚硝胺 ‎10．(2019·临沂二模)酵母菌是对青霉素不敏感的异养型生物，种类繁多，有的能给人们生活带来很多益处，有的能使人患病。请回答下列问题：‎ ‎(1)制作果酒过程中，发酵瓶先通气，后密封，目的是__________‎ ‎____________________________________。在工业发酵时，培养酵母菌的培养基中需要添加青霉素，目的是____________________。‎ ‎(2)酵母菌生长需要适宜的pH，因此在培养基配制过程中需要添加________以维持pH相对稳定，原因是_______________________‎ 8‎ ‎_________________________。‎ ‎(3)采用平板划线法分离样液中的酵母菌时，接种环需通过________的方法灭菌，如在五个区划线，则需要将接种环灭菌________次，划线结束后灼烧的目的是____________________________。若经一段时间培养，发现有的线上长满了菌落，有的线上无菌落，造成这种现象的原因可能是__________________________________‎ ‎__________________(答出一条即可)。‎ ‎(4)念珠菌病主要是由白假丝酵母菌引起的，该菌会通过人体的感染部位进入血液。糖尿病患者的感染部位尤其需要保持干燥和清洁，避免滋生白假丝酵母菌，其依据是______________________。‎ 解析　(1)制作果酒过程中，发酵瓶先通气，后密封，目的是让酵母菌先进行有氧呼吸大量繁殖，然后进行酒精发酵。在工业发酵时，培养酵母菌的培养基中需要添加青霉素，目的是抑制细菌等杂菌的生长。(2)酵母菌生长需要适宜的pH，因此在培养基配制过程中需要添加pH缓冲剂以维持pH相对稳定，原因是酵母菌培养过程中积累了大量代谢产物，导致pH下降。(3)采用平板划线法分离样液中的酵母菌时，接种环需通过灼烧的方法灭菌。如果在五个区划线，在取菌种前和划线结束后，以及中间每次划线前，都要进行灼烧，取菌种前的灼烧是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；中间每次划线前灼烧是为了杀死上次划线后接种环上残留的菌种；划线结束后灼烧，能避免细菌污染环境和感染操作者，故一共灼烧6次。若经一段时间培养，发现有的线上长满了菌落，有的线上无菌落，造成这种现象的原因可能是划线操作时接种环灼烧后未冷却；未从上一次划线末端开始划线。(4)念珠菌病主要是由白假丝酵母菌引起的，该菌会通过人体的感染部位进入血液。糖尿病患者的感染部位尤其需要保持干燥和清洁，避免滋生白假丝酵母菌，其依据是酵母菌适宜在潮湿且含糖较多的环境中生长。‎ 答案　(1)让酵母菌先进行有氧呼吸大量繁殖，然后进行酒精发酵　抑制细菌等杂菌的生长 ‎(2)pH缓冲剂　酵母菌培养过程中积累了大量代谢产物，导致pH下降 ‎(3)灼烧　6　避免细菌污染环境和感染操作者　划线操作时接种环灼烧后未冷却；未从上一次划线末端开始划线 ‎(4)酵母菌适宜在潮湿且含糖较多的环境中生长 8‎