2020高考生物二轮复习第1部分命题区域7选修部分第3讲微生物和食品发酵作业解析版

2020高考生物二轮复习第1部分命题区域7选修部分第3讲微生物和食品发酵作业解析版

第三讲　微生物和食品发酵 ‎1．已知微生物A可以产生油脂，微生物B可以产生脂肪酶。脂肪酶和油脂可用于生物柴油的生产。回答有关问题：‎ ‎(1)为了从自然界中获得能产生脂肪酶的微生物B的单菌落，可从含有油料作物种子腐烂物的土壤中取样，并应选用以________为碳源的固体培养基进行培养。‎ ‎(2)若要测定培养液中微生物B的菌体数，可在显微镜下用________直接计数；若要测定其活菌数量，可选用________法进行计数。‎ 解析：(1)为从自然界获得产生脂肪酶的微生物B的单菌落，应以油脂为唯一碳源进行选择培养。(2)若要测定微生物菌体数，可在显微镜下利用血细胞计数板直接计数；若要测定其活菌数量，可用稀释涂布平板法获得单菌落，选择菌落数在30～300的平板进行计数。‎ 答案：(1)油脂　(2)血细胞计数板　稀释涂布平板 ‎2．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。下图所示为操作流程，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________(填“‎25 ℃‎”“‎50 ℃‎”或“‎80 ℃‎”)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________个，才能达到每毫升3×109个活细胞的预期密度。‎ 解析：(1)配制培养基的操作步骤为称量→溶化→定容→调pH→培养基的分装→包扎→灭菌，因此微生物的培养基配制好后应该先调节pH，再分装。常见的灭菌方法有：干热灭菌、高压蒸汽灭菌、灼烧灭菌。培养基适宜用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。(2)在步骤③中，待培养基冷却至‎50 ℃‎ 8‎ 左右时进行倒平板。(3)在划线过程中，接种针、接种环使用前都必须灭菌，以防止杂菌污染，a正确；划线时应避免划破培养基表面，否则将不能形成正常菌落，b正确；该实验的目的是获得利用工业废甲醇作为碳源的酵母菌，不需要测定酵母菌中的甲醇含量，c错误；培养基中的甲醇浓度越高，此种培养基中得以生存的酵母菌利用甲醇的能力越强，因此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，d正确。(4)酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖，因此为使酵母数量迅速增加，培养过程中需保证充足的营养和氧气供应；台盼蓝是大分子物质，不能将活细胞染色，再根据25×16型的血球计数板：1毫升悬液中待测标本(菌体)总数＝80小方格内菌体数/80×400×104×稀释倍数。而台盼蓝与菌液等体积加入，因此要达到每毫升3×109个活细胞的预期密度，理论上无色细胞数应该不少于(3×109)÷(1 000×2×104×400÷80)＝30个。‎ 答案：(1)pH　高压蒸汽(湿热)　(2)50 ℃　(3)abd　(4)氧气　无　30‎ ‎3. 科研人员选取‎5 g土壤样品，加入到含100 mL培养基M的锥形瓶中，在‎30 ℃‎条件下振荡培养5天，取出5 mL培养液接种到相同的新鲜培养基，按此步骤，连续培养5次，分离获得菌株Q18。利用该菌，科研人员进一步探索其降解柴油的最佳条件，获得实验结果如图所示。请回答下列问题。‎ ‎(1)本研究中的“土壤样品”最好选自什么样的环境？____________________。‎ ‎(2)为获得菌株Q18，实验使用的培养基M应以________为唯一碳源，从物理形态上判断其属于________培养基，连续培养5次的主要目的是____________________。‎ ‎(3)在5次连续培养后，需要利用__________(填方法)接种培养液，再在适宜温度下培养24 h后，挑取______________________________的菌落，进行重复培养，直到分离出单一菌株。‎ ‎(4)据实验结果图分析，若某地区土壤发生柴油重度污染，则可以______________________________，并添加浓度为__________的表面活性剂，以利于提高其对柴油的降解效果。‎ 解析：(1)依题意可知：分离获得的菌株Q18是一种柴油降解菌，因此本研究中的“土壤样品”最好选自易受到柴油污染的土壤。(2)为获得菌株Q18，实验使用的培养基M应以柴油为唯一碳源，从物理形态上判断其属于液体培养基。在实验过程中，科研人员在“‎30 ℃‎条件下震荡培养5天，取出5 mL培养液接种到相同的新鲜培养基，按此步骤，连续培养5次”，其主要目的是扩大能分解柴油细菌的数量。(3)为分离出单一菌株Q18，应利用平板划线法接种培养液，再在适宜温度下培养24‎ 8‎ ‎ h后，挑取形态、大小、颜色等方面具有菌株Q18菌落特征的菌落，进行重复培养，直到分离出单一菌株。(4)对比分析柱形图1和2，在柴油添加量为4 000 mg·kg－1、表面活性剂的浓度为6 mg·g－1时，柴油的降解率最高。可见，若某地区土壤发生柴油重度污染时，则可将被柴油重度污染的土壤进行稀释，使柴油浓度降低至4 000 mg·kg－1左右，并添加浓度为6 mg·g－1的表面活性剂，以有利于提高对柴油的降解效果。‎ 答案：(1)容易受到柴油污染的土壤　(2)柴油　液体　扩大能分解柴油细菌的数量　(3)平板划线法　形态、大小、颜色等方面具有菌株Q18菌落特征　(4)对被柴油重度污染的土壤进行稀释，使柴油浓度降低至4 000 mg·kg－1左右　6 mg·g－1‎ ‎4. 农业生产上有一种广泛使用的除草剂在土壤中不易被降解，长期使用会污染土壤。为修复被污染的土壤，可按图示程序选育出能降解该除草剂的细菌。已知该除草剂(含氮有机物)在水中溶解度低，含一定量该除草剂的培养基不透明。请分析回答：‎ ‎(1)微生物接种是微生物学研究中最常用的基本操作技术，该技术的核心是________。‎ ‎(2)在选育过程中，应将土壤浸出液接种于以该除草剂为唯一________的培养基上。通过比较单菌落周围__________的大小，可筛选出高效的目的菌。实验结果如右图显示的A～E五种菌株中，________是最理想菌株。‎ ‎(3)若想对初步筛选得到的目的菌进行纯化并计数，可采用的接种方法是________。将1 mL土壤溶液分别稀释10倍和100倍，每种稀释度各在3个平板上分别接入0.1 mL稀释液，经过适当培养后，6个平板上的菌落数分别为59、57、58和2、7、5，空白对照组的平板上没有菌落，则每升土壤溶液中活菌数的理论值为____________个。实际上每升土壤溶液中的活菌数比通过统计所得的这一数值要大，因为______________________。‎ ‎(4)科研人员用放射线处理该细菌，获得突变株A和B，然后对突变株A和B进行实验，结果如下表所示： ‎ 接种的菌种 一般培养基 实验处理及结果 A 不生长 添加营养物质甲，能生长 B 不生长 添加营养物质乙，能生长 8‎ A＋B 能生长 不添加营养物质甲、乙，能生长 请分析突变株A和B混合在一起接种于一般培养基中能生长的最可能原因。__________________________________________________________。‎ 解析：(1)微生物接种技术的核心是防止杂菌污染(无菌操作)。(2)已知该除草剂为含氮有机物，在水中溶解度低，含一定量该除草剂的培养基不透明；降解该除草剂的细菌能分解培养基中的该除草剂，使培养基中出现透明圈。可见，在选育能降解该除草剂的细菌的过程中，应将土壤浸出液接种于以该除草剂为唯一氮源的培养基上。通过比较单菌落周围透明圈的大小，可筛选出高效的目的菌。实验结果图显示的A～E五种菌株中，E菌落周围的透明圈最大，因此E是最理想菌株。(3)对初步筛选得到的目的菌进行纯化并计数，可采用稀释涂布平板法进行接种。统计菌落数目时，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数，因此应选择稀释度为10倍的，分别接入0.1 mL稀释液的3个平板上菌落数(分别为59、57、58)进行统计，则每升土壤溶液中活菌数的理论值为[(59＋57＋58)÷3]×10 ÷(0.1×10－3)＝5.8×106个。由于统计结果是用菌落数来表示的，当两个或多个细菌连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，所以实际上每升土壤溶液中的活菌数比通过统计所得的这一数值要大。(4)分析表中信息可知：突变株A生长需要营养物质甲，突变株B生长需要营养物质乙，据此可推知，突变株A和B混合在一起接种于一般培养基中能生长的最可能原因是：突变株A生长需要营养物质甲，突变株B可以提供；突变株B生长需要营养物质乙，突变株A可以提供。‎ 答案：(1)防止杂菌污染(无菌操作)　(2)氮源　透明圈　E　(3)稀释涂布平板法　5.8×106　统计结果是用菌落数来表示的，当两个或多个细菌连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落　(4)突变株A生长需要营养物质甲，突变株B可以提供；突变株B生长需要营养物质乙，突变株A可以提供 ‎5. (2019·福建厦门第一中学模拟)羧甲基纤维素钠(CMC)是常用的食品添加剂，不能被人体消化吸收，因此通常被认为是安全的食品添加剂。研究者用含1.0%CMC无菌水作为饮用水，连续饲喂实验小鼠12周，测定小鼠体重，结果如图1、图2所示。据此回答下列问题：‎ 8‎ ‎(1)图1所示实验中的对照处理是__________________________________。图1结果显示，食用CMC能够____________。综合图1、图2结果，通过比较__________________________________________________________，说明CMC的这种作用依赖于小鼠消化道内的各种微生物。‎ ‎(2)有人提出：小鼠摄入的CMC改变了其肠道内各种微生物的比例。为检验上述推测，研究者设计了如下实验：‎ ‎①搜集____________(填图中分组编号)小鼠粪便制成悬浮液涂布于全营养固体培养基上。‎ ‎②接种后置于____________(填“无氧”或“有氧”)条件下培养，通过观察________以初步鉴定小鼠消化道中的微生物类群。‎ ‎③统计比较____________________________________，以确定推测是否成立。‎ 解析：(1)该实验的自变量为饮用水中是否含有CMC，实验组饲喂含有CMC的无菌水，则对照处理是饲喂不含CMC的无菌水，图1结果显示，食用CMC能够使小鼠体重增加。综合图1、图2结果，通过比较A、B组体重差值与C、D组体重差值，可以看出在普通环境中差值较大，在无菌环境中几乎无差值，这说明CMC的这种作用依赖于小鼠消化道内的各种微生物。(2)①该实验的目的是探究小鼠摄入的CMC是否改变了其肠道内各种微生物的比例，因此应该搜集生存在普通环境中的A、B小鼠粪便制成悬浮液涂布于全营养固体培养基上。②人体消化道中缺氧，因此接种后应该置于无氧条件下培养，通过观察菌落以初步鉴定小鼠消化道中的微生物类群。③统计比较不同类群微生物的数量及比例，以确定推测是否成立。‎ 答案：(1)饲喂不含CMC的无菌水　使小鼠体重增加　A、B组体重差值与C、D组体重差值　(2)①AB　②无氧　菌落　③不同类群微生物的数量及比例 ‎6．(2019·湖北期末)酸奶、泡菜的制作都离不开乳酸菌，其代谢产物乳酸菌素(小分子蛋白质)和柚皮中的柚皮精油均有抑菌作用，两者的提取及应用如图所示。‎ ‎(1)某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料纯化乳酸菌，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。分离纯化乳酸菌时，首先需要用____________对泡菜滤液进行梯度稀释，分离纯化时应挑选出____________的菌落作为候选菌。若用稀释涂布平板法统计单位体积泡菜液中乳酸菌的数量，统计的菌落数往往比活菌的实际数目________，原因是__________________________________________________________‎ ‎__________________________________________________________。‎ ‎(2)通常不用水中蒸馏法提取柚皮精油，是因为____________________________________________，该过程得到的糊状液体可通过________初步除去其中的固体物和残渣。‎ 8‎ ‎(3)抑菌实验时，在长满致病菌的平板上，会出现以抑菌物质为中心的透明圈。可通过测定透明圈的__________来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。‎ 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，分离纯化时应挑选出有透明圈的菌落作为候选菌。若用稀释涂布平板法统计单位体积泡菜液中乳酸菌的数量，统计的菌落数往往比活菌的实际数目少，其原因是当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。(2)通常不用水中蒸馏法提取柚皮精油，是因为原料容易焦糊和有效成分会发生部分水解；通过过滤除去糊状液体中的固体物和残渣。(3)抑菌实验时，在长满致病菌的平板上，会出现以抑菌物质为中心的透明圈。可通过测定透明圈的大小来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。‎ 答案：(1)无菌水　有透明圈　少　当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落　(2)原料容易焦糊和有效成分会发生部分水解　过滤　(3)大小 ‎7．(2019·佛山模拟)在泡菜的腌制过程中，腌制方法、时间长短和温度高低等都会影响亚硝酸盐的含量。回答问题：‎ ‎(1)泡菜是乳酸菌发酵的产物，乳酸菌的代谢类型是____________。‎ ‎(2)按盐与清水的一定比例配制盐水，将盐水煮沸冷却后，注入到装好原料的泡菜坛中，同时加入一定量的“老汁”(陈泡菜水)。将盐水煮沸冷却的目的是______________‎ ‎__________________________________________________________；‎ 加入“老汁”的作用是___________________________________________。‎ ‎(3)测定亚硝酸盐含量的原理是：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后，与N1萘基乙二胺盐酸盐结合后形成__________色的染料，然后将________反应后的样品与已知浓度的____________进行目测比较，大致估算出亚硝酸盐的含量。‎ ‎(4)某校兴趣小组探究泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量，其实验数据如表所示(mg/kg)：‎ 封坛前 第2天 第4天 第6天 第8天 第10天 第12天 第14天 ‎1号坛 ‎0.16‎ ‎0.26‎ ‎0.60‎ ‎0.40‎ ‎0.20‎ ‎0.16‎ ‎0.10‎ ‎0.10‎ ‎2号坛 ‎0.16‎ ‎0.21‎ ‎0.52‎ ‎0.42‎ ‎0.30‎ ‎0.18‎ ‎0.15‎ ‎0.15‎ ‎3号坛 ‎0.16‎ ‎0.32‎ ‎0.70‎ ‎0.48‎ ‎0.30‎ ‎0.25‎ ‎0.20‎ ‎0.20‎ 该兴趣小组取3只坛的目的是____________________________；实验中泡菜坛中产生的亚硝酸盐含量变化趋势是__________________________________‎ ‎__________________________________________________________。‎ 解析：‎ 8‎ ‎(1)泡菜是乳酸菌发酵的产物，乳酸菌的代谢类型是异养厌氧型。(2)将盐水煮沸冷却的目的是：煮沸的目的是除去盐水中的空气和杀菌，冷却的目的是防止杀死原料中的乳酸菌；加入“老汁”的作用是“老汁”中含有大量的乳酸菌，使其在短时间形成优势菌菌种。(3)测定亚硝酸盐含量的原理是：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后，与N1萘基乙二胺盐酸盐结合后形成玫瑰红色的染料，然后将显色反应后的样品与已知浓度的标准液进行目测比较，大致估算出亚硝酸盐的含量。(4)兴趣小组在探究泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量实验中，取3只坛的目的是减少实验误差，使结论更可靠；实验中泡菜坛中产生的亚硝酸盐含量变化趋势是随着发酵时间的进行，亚硝酸盐含量会逐渐增加，当达到最高值后，亚硝酸盐含量会逐渐减少并趋于稳定。‎ 答案：(1)异养厌氧型　(2)煮沸的目的是除去盐水中的空气和杀菌，冷却的目的是防止杀死原料中的乳酸菌　“老汁”中含有大量的乳酸菌，使其在短时间形成优势菌菌种　(3)玫瑰红　显色　标准液　(4)减少实验误差，使结论更可靠　随着发酵时间的进行，亚硝酸盐含量会逐渐增加，当达到最高值后，亚硝酸盐含量会逐渐减少并趋于稳定 ‎8．(2019·凉山州模拟)乳酸菌能产生亚硝酸还原酶将亚硝酸盐分解，某兴趣小组为了从泡菜滤液中筛选出亚硝酸盐还原酶活力较高的乳酸菌，进行了相关实验。请回答下列问题：‎ ‎(1)乳酸菌生长繁殖所需要的主要营养物质有氮源、无机盐、____________四类，分离、纯化乳酸菌所用的选择培养基以亚硝酸盐为唯一氮源，进入乳酸菌的亚硝酸盐的主要作用是__________________________________________________________(答出一点即可)。‎ ‎(2)将筛选出的乳酸菌，用于泡菜制作过程，进行食盐用量与亚硝酸盐含量的探索实验，结果如图。‎ ‎①泡菜制作过程中，pH呈下降趋势，原因是乳酸菌发酵在第________阶段产生__________。‎ ‎②据图可知，腌菜时食盐的浓度越低，亚硝酸盐含量的峰值出现的越早，且峰值较高，原因是__________________________________________________________‎ ‎__________________________________________________________。‎ ‎③实验结果说明，食盐用量和____________影响亚硝酸盐含量，亚硝酸盐含量达到峰值后下降，一方面是因为______________环境抑制杂菌生长，使亚硝酸盐的产生量降低；另一方面是因为____________________________________。‎ 解析：‎ 8‎ ‎(1)乳酸菌等微生物生长繁殖所需要的主要营养物质有氮源、碳源、水和无机盐；亚硝酸盐作为乳酸菌的氮源，可以用于合成菌体的含氮物质。(2)①泡菜制作的原理是乳酸菌的无氧呼吸，无氧呼吸过程中产生了乳酸(即发酵的第二阶段)，导致pH呈下降趋势。②食盐用量过低，会造成细菌大量繁殖，因此图中腌菜时食盐的浓度越低，亚硝酸盐含量的峰值出现的越早，且峰值较高。③据图分析可知，食盐用量和腌制时间都会影响亚硝酸盐含量；亚硝酸盐含量达到峰值后下降，是因为缺氧和酸性环境抑制杂菌生长，使亚硝酸盐的产生量降低；同时乳酸菌产生亚硝酸还原酶会将亚硝酸盐分解。‎ 答案：(1)水和碳源　用于合成菌体的含氮物质(用于合成菌体细胞物质)　(2)①二　乳酸　②食盐用量过低，造成细菌大量繁殖　③腌制时间　缺氧和酸性　乳酸菌产生亚硝酸还原酶将亚硝酸盐分解 8‎