【生物】2021届新高考一轮复习人教版第九单元专题二十三　传统发酵技术与微生物的应用学案

【生物】2021届新高考一轮复习人教版第九单元专题二十三　传统发酵技术与微生物的应用学案

第九单元 生物技术与工程 专题二十三　传统发酵技术与微生物的应用 考点1　传统发酵技术的应用 ‎1.[2019江苏改编,9,2分]下列关于传统发酵技术应用的叙述,正确的是 (　　)‎ A.利用乳酸菌制作酸奶过程中,先通气培养,后密封发酵 B.家庭制作果酒、果醋和泡菜通常都不是纯种发酵 C.果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低,果酒制作过程中情况相反 D.发酵后期,泡菜坛内各种微生物的数量相等 本题综合考查果酒、果醋和泡菜制作的微生物来源,发酵过程中微生物和一些指标的动态变化,较好地体现了题目的综合性和应用性特点,代表了高考命题的一种动向。‎ ‎2.[2018海南,30,15分]葡萄酒是葡萄汁经酵母菌发酵而成的,酿制葡萄酒的两个简易装置如图甲、乙所示。回答下列问题:‎ ‎　　　　　　　　 甲　　　　　　 乙 丙 ‎(1)试管中的X溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定,与乙装置相比,用甲装置酿制葡萄酒的优点是 ‎　　　　　　　　　　　　(答出两点即可)。 ‎ ‎(2)葡萄汁装入甲装置时,要留有约1/3的空间,这种做法的目的是　　　　　　　　　　　　　　(答出两点即可)。 ‎ ‎(3)某同学若用乙装置进行发酵,并设置两个不同处理组(乙A和乙B),乙A装置中保留一定量的氧气,乙B装置中没有氧气。在其他条件相同且适宜的情况下,测得一段时间内乙A和乙B中酒精含量的变化趋势及乙A中氧气含量的变化趋势如图丙所示。图中曲线①、②、③依次表示　　　　、　　　　、　　　　含量的变化趋势。 ‎ ‎(4)从细胞呼吸类型看,酵母菌属于　　　　生物;从同化作用的类型看,酵母菌属于　　　　(填“自养”或“异养”)生物。 ‎ 试题第(1)问要求通过甲、乙两装置对比判断甲装置的优点,能较好体现对“批判性思维”和“实验分析能力”的考查;第(3)问考查通过模拟实验进行探究并作出分析、判断的能力。题目与新高考的命题要求较吻合,代表了高考命题的趋势。‎ 考点2　微生物的培养与应用 ‎3.[2019全国卷Ⅱ,37,15分]物质W是一种含氮有机物,会污染土壤。W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌)。回答下列问题。‎ ‎(1)要从土壤中分离目标菌,所用选择培养基中的氮源应该是　 　　　。 ‎ ‎(2)在从土壤中分离目标菌的过程中,发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(如图所示)。如果要得到目标菌,应该选择　　　　菌落进一步纯化,选择的依据是　 。 ‎ ‎(3)土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,请简要写出实验思路、预期结果和结论,即　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎ (4)该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌,使大肠杆菌产生能降解W的酶(酶E)。为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异,该小组拟进行如下实验,请完善相关内容。‎ ‎①在含有一定浓度W的固体培养基上,A处滴加含有酶E的缓冲液,B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液,C处滴加　　　　,三处滴加量相同。 ‎ ‎②一段时间后,测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈,说明　　　　;若A、B处形成的透明圈直径大小相近,说明　 。 ‎ 将知识进行实验化考查的形式在近年高考中有逐渐增多的趋势。例如,本题第(3)小题以“写出实验思路、预期结果和结论”的形式考查确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,基本思路是用无氮源培养基培养甲、乙菌,观察它们能否生长;第(4)小题要求考生完善实验步骤和得出实验结论等,解答时需要根据单一变量原则和对照原则,对假设进行推导,根据实验结果就能得出实验结论。‎ ‎4.[2016四川理综,10,12分]图甲是从土壤中筛选产脲酶细菌的过程,图乙是脲酶基因转录的mRNA部分序列。‎ ‎(1)图中选择培养基应以　　　　为唯一氮源;鉴别培养基还需添加　　　　作指示剂,产脲酶细菌在该培养基上生长一段时间后,其菌落周围的指示剂将变成　　　　色。 ‎ ‎(2)在5个细菌培养基平板上,均接种稀释倍数为105的土壤样品溶液0.1 mL,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。该过程采取的接种方法是　　　　　　　　　　　,每克土壤样品中的细菌数量为　　　　×108个;与血细胞计数板计数法相比,此计数方法测得的细菌数较　　　 　。 ‎ ‎(3)现有一菌株的脲酶由于基因突变而失活,突变后基因转录的mRNA在图乙箭头所示位置增加了70个核苷酸,使图乙序列中出现终止密码(终止密码有UAG、UGA和UAA)。突变基因转录的mRNA中,终止密码为　　　　,突变基因表达的蛋白含　　　　个氨基酸。 ‎ 本题考查微生物的筛选和计数,并涉及基因的表达等知识,将选修与必修知识相结合是近年高考常考查的形式,可以考查考生的综合运用能力和知识迁移能力,预计未来高考还会延续这种形式。解答本题的关键是从题干中提取关键信息,如可根据“筛选产脲酶细菌”得知选择培养基应以尿素为唯一氮源。在细菌计数时要注意“土壤样品溶液0.1 mL”,而不是1 mL,否则会使数据计算错误。‎ ‎ 考点1　传统发酵技术的应用 ‎ 考法1 传统发酵技术的应用分析 命题角度1　果酒和果醋的制作 ‎1 [2016全国卷Ⅱ,39,15分]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。 ‎ ‎(1)酵母菌有氧呼吸第一阶段及无氧呼吸全过程在细胞质基质中进行;在酸性条件下,酒精与重铬酸钾试剂反应呈灰绿色。图示过程③为细胞有氧呼吸第二、三阶段,在线粒体中进行。与无氧条件相比,在有氧条件下,酵母菌的增殖速度快。(2)醋酸杆菌的呼吸作用类型为有氧呼吸,所以将乙醇转变为醋酸的过程需在有氧条件下进行。(3)酒精发酵时一般将温度控制在18~25 ℃,醋酸发酵时一般将温度控制在30~35 ℃,故在生产过程中,酒精发酵温度低于醋酸发酵温度。(4)醋酸杆菌属于原核生物,其细胞结构中不含线粒体。‎ ‎(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 核心素养解读　本题主要考查的核心素养有生命观念、科学思维,具体表现在三个角度:‎ 核心素养 核心素养角度 具体表现 生命观念 结构与功能观 ‎(1)中发酵过程在一定细胞结构中进行;(4)中醋酸杆菌的细胞结构分析 科学思维 分析与综合 ‎(1)与(2)中关于发酵过程的分析 比较与分类 ‎(3)中发酵的两个阶段的比较分析 母题变式·探究核心素养新命题　‎ ‎1.[科学思维——分析与综合]苹果醋的生产首先进行的是图中的过程①和③。目的是酵母菌通过有氧呼吸大量增殖,消耗发酵液中的溶解氧,为酵母菌进行无氧呼吸提供条件。‎ ‎2.[科学思维——批判性思维]与本题第一阶段不同,若要将发酵液中的葡萄糖直接发酵产生醋酸,除需要接种醋酸杆菌外,还应控制的发酵条件是通入无菌空气,并提高发酵温度。‎ ‎　1.[2016天津理综,10,12分]天津独流老醋历史悠久、 独具风味,其生产工艺流程如图。‎ ‎ (1)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度,这是因为酶　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)在酒精发酵阶段,需添加酵母菌。在操作过程中,发酵罐先通气,后密闭。通气能提高　　　　的数量,有利于密闭时获得更多的酒精产物。 ‎ ‎(3)在醋酸发酵阶段,独流老醋采用独特的分层固体发酵法,发酵30天。工艺如下。‎ ‎①发酵过程中,定期取样测定醋酸杆菌密度变化,趋势如图。据图分析,与颠倒前相比,B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,由此推测,影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是　　　　　。 ‎ ‎②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中,发酵缸中　　　　层的醋醅有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。 ‎ ‎③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少,主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的改变,加剧了不同种类乳酸菌的　　　　,淘汰了部分乳酸菌种类。 ‎ 命题角度2　泡菜的制作 ‎2 [2015广东理综,29,16分]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”,查阅资料得到图示。‎ ‎(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。‎ ‎(1)乳酸菌是厌氧微生物,在无氧条件下才能增殖和生长,进行各项生命活动。细胞无氧呼吸的第一阶段是葡萄糖分解为丙酮酸的过程,该阶段的产物有丙酮酸、[H]和ATP。(2)据题图分析,在第3天时,亚硝酸盐的含量为40 mg/kg,而在第8天时,亚硝酸盐的含量只有约5 mg/kg,故第8天后的泡菜更适于食用。由于乳酸菌进行无氧呼吸的产物是乳酸,而乳酸呈酸性,经过大量的积累会使pH下降。(3)三因子自变量的表格中,自变量分别是食盐的浓度、不同菌种、培养时间,观察指标是亚硝酸盐的含量,其他都是无关变量,应保持相同且适宜。表格中要有单位。‎ ‎(1)创造无氧环境　丙酮酸、[H]、ATP　(2)亚硝酸盐含量已接近最低水平　乳酸积累　(3)‎ 结果记录表 亚硝酸盐含量(单位:mg/kg)‎ 食盐浓度(%)‎ 乳酸菌 发酵时间(d)‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ ‎4‎ 普通 优选 ‎7‎ 普通 优选 ‎10‎ 普通 优选 注:其他合理答案也可。‎ 推测实验结论:①用“优选”乳酸菌制作泡菜,亚硝酸盐含量更低　②最适条件是亚硝酸盐含量最低时的食盐浓度和发酵时间 ‎ 考点2　微生物的培养与应用 ‎ 考法2 微生物的培养与应用分析 命题角度3　微生物的培养基 ‎3 [2019全国卷Ⅲ,37,15分]回答下列与细菌培养相关的问题。‎ ‎(1)在细菌培养时,培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是　　　　(填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常,制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH,其原因是　　　　　　　　　　　　。硝化细菌在没有碳源的培养基上　　　　(填“能够”或“不能”)生长,原因是   。‎ ‎(2)用平板培养细菌时一般需要将平板　　 　　(填“倒置”或“正置”)。 ‎ ‎(3)单个细菌在平板上会形成菌落,研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物,原因是 ‎ ‎ 　　　　　　　。 ‎ ‎(4)有些使用后的培养基在丢弃前需要经过　　　　处理,这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。 ‎ 本题考查微生物的培养等,意在考查考生的理解能力。(1)细菌培养时常用牛肉膏蛋白胨培养基,牛肉膏能提供碳源、氮源、磷酸盐、维生素,蛋白胨能提供碳源、氮源、维生素,而葡萄糖不能提供氮源,NaNO3不能为微生物提供碳源。不同细菌生长繁殖所需要的最适pH是不同的,应该根据培养细菌的不同来调节培养基的pH。硝化细菌是化能自养型细菌,可以空气中的CO2为碳源,因此在没有碳源的培养基上能够生长。(2)在平板培养基上培养细菌时,一般需将平板倒置,这样可以防止皿盖上的水珠落入培养基。(3)不同种类的细菌所形成的菌落,在大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等方面具有一定的特征,不同种细菌在一定培养条件下表现出各自稳定的菌落特征,可以作为菌种鉴定的重要依据。(4)使用后的培养基在丢弃前需进行灭菌处理,以免污染环境。‎ ‎(1)蛋白胨　不同细菌生长繁殖所需的最适pH 不同　能够　硝化细菌可以利用空气中的CO2作为碳源　(2)倒置　(3)在一定的培养条件下,不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征　(4)灭菌 ‎　2.[2019北京理综,3,6分]筛选淀粉分解菌需使用以淀粉为唯一碳源的培养基。接种培养后,若细菌能分解淀粉,培养平板经稀碘液处理,会出现以菌落为中心的透明圈(如图),实验结果见下表。‎ 菌种 菌落直径:‎ C(mm)‎ 透明圈直 径:H(mm)‎ H/C 细菌Ⅰ ‎5.1‎ ‎11.2‎ ‎2.2‎ 细菌Ⅱ ‎8.1‎ ‎13.0‎ ‎1.6‎ 有关本实验的叙述,错误的是 (　　)‎ A.培养基除淀粉外还含有氮源等其他营养物质 B.筛选分解淀粉的细菌时,菌液应稀释后涂布 C.以上两种细菌均不能将淀粉酶分泌至细胞外 D.H/C值反映了两种细菌分解淀粉能力的差异 命题角度4　消毒和灭菌的辨析 ‎4 [2018全国卷Ⅱ,37,15分]在生产、生活和科研实践中,经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)在实验室中,玻璃和金属材质的实验器具　　 　　(填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。 ‎ ‎(2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法,与煮沸消毒法相比,这两种方法的优点是 ‎ ‎　 。 ‎ ‎(3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒,其原因是紫外线能　　　　。在照射前,适量喷洒　　　　,可强化消毒效果。 ‎ ‎(4)水厂供应的自来水通常是经过　　　　(填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。 ‎ ‎(5)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时,若压力达到设定要求,而锅内并没有达到相应温度,最可能的原因是　　　 　。 ‎ 本题主要考查生产、生活和科研中的消毒灭菌方法及其原理。(1)在实验室中,能耐高温的、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属材质的实验器具等可以放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。(2)巴氏消毒法或高温瞬时消毒法与煮沸消毒法相比,其优点表现为在达到消毒目的的同时,营养物质损失较少。(3)紫外线照射能消毒的原因是其能够破坏微生物DNA的分子结构。在利用紫外线照射前,适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液,可强化消毒效果。(4)自来水通常采用氯气消毒。(5)采用高压蒸汽灭菌时,若压力达到设定要求,而温度未达到相应要求,最可能的原因是没有排尽高压蒸汽灭菌锅内的冷空气。‎ ‎(1)可以　(2)在达到消毒目的的同时,营养物质损失较少　(3)破坏DNA结构　消毒液　(4)氯气　(5)未将锅内冷空气排尽 命题角度5　微生物的分离、纯化和保存 ‎5 [2016全国卷Ⅲ,39,15分]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”)。 ‎ 分离微生物的关键点有两个:一是让粘在一起的菌“相互分离”,采用逐级稀释样液的方法,降低单位体积样液中菌体个数;二是让接种在培养基上的菌体之间“拉开距离”,避免生成的菌落连成一片。‎ ‎(1)分离纯化乳酸菌的过程中,需要在固体培养基上培养乳酸菌并得到单菌落。由于泡菜滤液中菌的浓度高,直接培养很难分离得到单菌落,故分离纯化乳酸菌时,首先需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释。(2)由于乳酸菌代谢产生的乳酸可以溶解培养基中的碳酸钙,形成透明圈,故培养基中加入碳酸钙可用于鉴别乳酸菌,同时碳酸钙也可以中和乳酸菌产生的乳酸。(3)乳酸菌在-20 ℃长期保存时,菌液中需要加入一定量的甘油,加甘油是为了避免水结冰产生冰晶损伤细胞。‎ ‎(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 核心素养解读　本题主要考查的核心素养是科学思维,具体表现在两个角度:‎ 核心素养角度 具体表现 分析与综合 ‎(1)中分离纯化乳酸菌时要进行梯度稀释的原因分析;(2)中加入碳酸钙的作用分析 批判性思维 ‎(3)中菌种保藏方法的相关判断 母题变式·探究核心素养新命题　‎ ‎1.[科学思维——分析与综合]乳酸菌代谢的理解:‎ ‎(1)乳酸菌产生乳酸的场所是细胞质基质,需要无氧(填“有氧”或“无氧”)条件。‎ ‎(2)从同化作用的角度分析,乳酸菌是一种异养型微生物,培养基中需添加的营养成分是有机物。‎ ‎2.[科学思维——分析与综合]培养基的种类分析:‎ ‎(1)从物理性质角度分析,分离纯化乳酸菌的培养基是一种固体培养基。‎ ‎(2)从功能角度分析,分离纯化乳酸菌的培养基是一种鉴别培养基。‎ ‎　3.[2019江苏,19,2分]下列关于产纤维素酶菌分离及运用的叙述,不合理的是 (　　)‎ A.筛选培养基中应含有大量的葡萄糖或蔗糖提供生长营养 B.可从富含腐殖质的林下土壤中筛选产纤维素酶菌 C.在分离平板上长出的菌落需进一步确定其产纤维素酶的能力 D.用产纤维素酶菌发酵处理农作物秸秆可提高其饲用价值 命题角度6　微生物的计数 ‎6 (1)[2018全国卷Ⅰ,37(4),3分]甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量,在同一稀释倍数下得到以下结果:‎ 甲同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是110、140和149,取平均值133;乙同学涂布了3‎ 个平板,统计的菌落数分别是27、169和176,取平均值124。有人认为这两位同学的结果中,乙同学的结果可信度低,其原因是 ‎　 。 ‎ ‎(2)[2016全国卷Ⅰ(节选),39(3),6分]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”)。 ‎ ‎(3)[新课标全国卷Ⅱ高考(节选),39(1),4分]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1 mL水样稀释100倍,在3个平板上用涂布法分别接入0.1 mL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　　 　　。 ‎ ‎(1)乙同学的结果中,1个平板的计数结果与另2个相差太远,说明在操作过程中可能出现了错误,结果的重复性太差,不能简单地将这3个平板的计数值用来求平均值。(2)空白培养基上出现菌落,说明培养基被污染了,即调查中出现了污染现象。实验过程中若培养基被污染,必须将其抛弃,重新制作新的培养基进行实验。(3)为了检测培养基平板灭菌是否合格,可在涂布接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间。0.1 mL 稀释液中平均有38个活菌,可推测每升水样中的活菌数=38×10×100×1 000=3.8×107 。‎ ‎(1)乙同学的结果中,1个平板的计数结果与另2个相差悬殊,结果的重复性差　(2)污染　不正确　(3)检测培养基平板灭菌是否合格　3.8×107 ‎ 解后反思　近年高考对选修部分的考查不仅仅局限于基础知识的简单填空,还增加了原因分析类填空,增大了试题的难度。例如第(1)小题,解答时要注意一般选取菌落数在30~300的平板进行计数;在设计该实验时,要至少涂布3个平板作为重复组,才能增强实验的说服力与准确性;在分析实验结果时,要考虑所设置的重复组的结果是否相近,若结果差距太大,很可能操作有误,需要重新实验。本题第(3)小题第2空易错答为3.8×104。出错原因是忽视了单位,本题要计算每升水样中的活菌数,应再乘以103。‎ ‎　4.[2018江苏,31,8分]酵母的蛋白质含量可达自身干重的一半,可作为饲料蛋白的来源。有些酵母可以利用工业废甲醇作为碳源进行培养,这样既可减少污染又可降低生产成本。研究人员拟从土壤样品中分离该类酵母,并进行大量培养。如图所示为操作流程,请回答下列问题:‎ ‎(1)配制培养基时,按照培养基配方准确称量各组分,将其溶解、定容后,调节培养基的　　　　,及时对培养基进行分装,并进行　　　　灭菌。 ‎ ‎(2)取步骤②中不同梯度的稀释液加入标记好的无菌培养皿中,在步骤③中将温度约　　　　(在25 ℃、50 ℃或80 ℃中选择)的培养基倒入培养皿混匀,冷凝后倒置培养。 ‎ ‎(3)挑取分离平板中长出的单菌落,按步骤④所示进行划线。下列叙述合理的有　　 　　。 ‎ a.为保证无菌操作,接种针、接种环使用前都必须灭菌 b.划线时应避免划破培养基表面,以免不能形成正常菌落 c.挑取菌落时,应挑取多个菌落,分别测定酵母细胞中甲醇的含量 d.可以通过逐步提高培养基中甲醇的浓度,获得甲醇高耐受株 ‎(4)步骤⑤中,为使酵母数量迅速增加,培养过程中需保证充足的营养和　　　　供应。为监测酵母的活细胞密度,将发酵液稀释 ‎1 000倍后,经等体积台盼蓝染液染色,用25×16型血细胞计数板计数5个中格中的细胞数,理论上　　　　色细胞的个数应不少于　　　　,才能达到每毫升3×109个活细胞的预期密度。 ‎ 易错 混淆对照实验和重复实验 ‎7 [2016全国卷Ⅰ,39节选,9分]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　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(1)牛肉膏、蛋白胨都含有N,可为微生物的生长提供氮源。制作无菌平板所用培养基为固体培养基,所以X应为琼脂。(2)根据实验目的可知,本实验的自变量为教室的不同高度,因变量为微生物的分布情况,故实验组的操作应为将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。‎ ‎(1)牛肉膏、蛋白胨　琼脂　(2)将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 核心素养解读　 本题主要考查的核心素养是科学思维和科学探究,具体表现在两个角度:‎ 核心素养 核心素养角度 具体表现 科学思维 分析与综合 ‎(1)中分析微生物所需氮的来源、培养基中的成分X 科学探究 设计实验 ‎(2)中实验步骤的完善 ‎1.B　乳酸菌是厌氧细菌,在无氧的情况下,将葡萄糖分解成乳酸,因此,利用乳酸菌制作酸奶的过程中,应该密封发酵,A错误。家庭制作果酒、果醋和泡菜的过程中存在多种微生物,通常都不是纯种发酵,B正确。醋酸菌在氧气充足、糖源充足时,能将果汁中的糖分解成醋酸,在缺少糖源时,醋酸菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸,从而使发酵液中的pH逐渐降低;而在果酒制作过程中,酵母菌在细胞呼吸过程中会生成二氧化碳,二氧化碳溶于水生成碳酸,也会使发酵液中的pH逐渐降低,C错误。在发酵过程中,随着营养物质的消耗,次级代谢产物的积累,种内斗争趋于激烈,只有乳酸菌在发酵后期占优势,D错误。‎ ‎2.(除标明外,每空2分)(1)不需要开盖放气;避免了因开盖引起的杂菌污染(3分)　(2)为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气;防止发酵旺盛时汁液溢出　(3)乙A中的氧气　乙B中的酒精　乙A中的酒精　(4)兼性厌氧　异养 ‎【解析】　(1)酿制葡萄酒的原理是利用酵母菌的无氧呼吸,而酵母菌无氧呼吸的产物除了酒精还有二氧化碳,所以酿酒装置要及时排出二氧化碳,乙装置排出二氧化碳需要拧松瓶盖,在拧松瓶盖时会给杂菌污染培养液带来机会,但甲装置不会出现这些问题。(2)葡萄汁装入发酵瓶时,发酵瓶要留有大约1/3的空间,这样既可以为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气,又可以防止发酵旺盛时汁液溢出。(3)因乙A装置中保留一定量的氧气,所以在此装置中酵母菌先进行有氧呼吸消耗氧气,然后才进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳,所以曲线①为乙A中的氧气,曲线③为乙A中的酒精;乙B装置中没有氧气,所以在此装置中的酵母菌从开始就进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳,所以曲线②为乙B中的酒精。(4)酵母菌的新陈代谢类型是异养兼性厌氧型。‎ ‎3.(除标明外,每空2分)(1)W　(2)乙　乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌能降解W　(3)将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上,若某细菌能生长,则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源(3分)　(4)①缓冲液　②缓冲液不能降解W　酶E与天然酶降解W的能力相近 ‎【解析】　(1)要从土壤中分离出能降解W的目标菌,则应选用以物质W为唯一氮源的选择培养基培养细菌。(2)观察题图中甲、乙两个菌落,发现乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌能降解物质W,使乙菌落周围培养基中的物质W含量减少,从而形成了透明圈。(3)若要设计实验确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,可以将甲、乙菌分别接种在没有氮源的培养基上,若某细菌能生长,则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源。(4)①为比较酶E与天然酶降解W能力的差异,需要设计三组实验。依据单一变量原则和对照原则,A处滴加含有酶E的缓冲液,B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液,则A、B是实验组,C是对照组,C处应该滴加缓冲液,且三处滴加量相同,以排除缓冲液(无关变量)对实验结果的干扰。②该实验的自变量是酶的种类,缓冲液是无关变量,C处没有出现透明圈,说明缓冲液不能降解W;若A、B处形成的透明圈直径大小相近,说明酶E与天然酶降解W的能力相近。‎ ‎4.(除标明外,每空1分)(1)尿素　酚红　红　(2)稀释涂布平板法　1.75(2分)　少(2分)　(3)UGA(2分)　115(2分)‎ ‎【解析】　(1)筛选产脲酶细菌的选择培养基应以尿素为唯一氮源;鉴别培养基还需要添加酚红作指示剂,产脲酶细菌产生的脲酶可以将尿素分解成氨,导致培养基的pH升高,菌落周围的指示剂将变成红色。(2)图中过程采取的接种方法是稀释涂布平板法,每克土壤样品中的细菌数量为(156+178+191)÷3÷0.1×105=1.75×108,血细胞计数板计数法所得数据包括死的细菌,且稀释涂布平板法计数时所计菌落数少于真正的活细菌数,故与血细胞计数板计数法相比,此计数法测得的细菌数较少。(3)图乙从起始密码算起的碱基序列号为271,前270个碱基决定90个氨基酸,从271位到箭头处可以决定1个氨基酸,然后插入70个核苷酸,可决定23个氨基酸,多出一个碱基,加上后面的AG刚好可以决定1个氨基酸,则后面UGA是终止密码。因此突变基因转录的mRNA的终止密码为UGA,突变基因表达的蛋白质所含氨基酸数为90+1+23+1=115(个)。‎ ‎1.(每空2分)(1)在最适温度条件下催化能力最强　(2)酵母菌　(3)①先快速增长后趋于稳定　氧气、营养物质、pH　②颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动,或下)　③种间竞争(或竞争)‎ ‎【解析】　(1)酶在最适温度、最适pH等条件下催化能力最强,所以添加酶制剂需要控制温度。‎ ‎(2)酵母菌在有氧条件下能大量繁殖,增加酵母菌数量,有利于密闭阶段在无氧条件下获得更多酒精产物,因而发酵初期应先通气。(3)①由图示可知与颠倒前相比,第15天A、B层颠倒后,B层醋酸杆菌先快速增长后趋于稳定,颠倒后B层不断翻动,与颠倒前相比,能接触更多氧气,醋酸杆菌大量繁殖,说明影响醋酸杆菌密度变化的环境因素有氧气,后来随着营养物质的消耗及pH的降低,醋酸杆菌数量趋于稳定,说明影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素还有营养物质、pH等。②颠倒前的B层和颠倒后的A层(即下层)缺氧,有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。③发酵后期营养物质的消耗使不同种类的乳酸菌种间竞争加剧,淘汰了部分种类的乳酸菌。‎ ‎2.C　微生物培养基含有四类营养物质:水、无机盐、碳源、氮源,A选项正确;常用稀释涂布平板法筛选淀粉分解菌,涂布前需将菌液稀释,B选项正确;淀粉分解菌可分解淀粉,导致菌落周围的淀粉被分解,不能与碘液反应生成蓝色,故而出现透明圈,透明圈直径与菌落直径的比值越大,说明细菌分解淀粉能力越强,D选项正确;由题图可知,细菌Ⅰ和Ⅱ形成的菌落周围都出现了透明圈,说明两种细菌都能将淀粉酶分泌至细胞外,C选项错误。‎ ‎【回归教材】　本题是对教材内容“土壤中纤维素分解菌的分离和鉴定”的迁移运用。用以纤维素为唯一碳源的选择培养基分离纤维素分解菌,用刚果红鉴别纤维素分解菌。鉴别的原理是刚果红能与纤维素反应生成红色复合物,纤维素分解菌可分解纤维素,导致菌落周围无纤维素,不能与刚果红反应生成红色复合物,故而出现透明圈,透明圈直径与菌落直径的比值越大,说明细菌分解纤维素能力越强。‎ ‎3.A　本题考查微生物的分离及其应用等知识,意在考查考生的理解与识记能力,考查了科学思维与社会责任等核心素养。产纤维素酶菌能利用纤维素,故筛选培养基应以纤维素作为唯一碳源,A项错误;富含腐殖质的林下土壤中含有较多的能分解纤维素的产纤维素酶菌,B项正确;在分离平板上长出的菌落还需进一步确定其产纤维素酶的能力,C项正确;用产纤维素酶菌发酵处理农作物秸秆,动物食用后更容易消化吸收,可提高秸秆的营养价值,故经产纤维素酶菌发酵处理农作物秸秆可提高其饲用价值,D项正确。‎ ‎4.(除标明外,每空1分)(1)pH　高压蒸汽(湿热)　(2)50 ℃　(3)a、b、d　(4)氧气　无　30(2分)‎ ‎【解析】　(1)配制培养基时,按照培养基配方准确称取各组分,之后溶解定容,再调节培养基的pH,一般情况下,采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。(2)对培养基进行高压蒸汽灭菌后,需将温度降至50 ℃左右后倒入培养皿混匀,冷凝后倒置培养。(3)在对酵母菌进行划线纯化时,为保证无菌操作,接种针、接种环使用前都必须灭菌;且在划线时应避免划破培养基表面,以免不能形成正常菌落;本实验是为了获得能以工业废甲醇作为碳源的酵母,故在实验过程中可以通过逐步提高培养基中甲醇的浓度,获得高浓度甲醇耐受株。(4)酵母菌是兼性厌氧型真菌,有氧条件下大量繁殖。酵母菌扩大培养时,需保证充足的营养和氧气供应。“经等体积台盼蓝染液染色”,即计数室中培养液体积实际只有0.1÷2=0.05 mm3,设5个中方格中无色(活细胞不被台盼蓝染色)的细胞数目为x个,则3×109=x/5×25×1 000×1 000÷0.05,解得x=30。‎