版高考生物总复习 第一部分 非选择题必考五大专题 专题五 选修部分 第13讲 微生物的培养分离及酶的应.docx
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第13讲 微生物的培养、分离及酶的应用
[考试要求] 1.大肠杆菌的培养和分离。
2.分离以尿素为氮源的微生物。
3.果汁中的果胶和果胶酶。
4.α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测。
1.(2018·浙江11月选考节选)回答与微生物培养及应用有关的问题:
(1)对培养基进行高压蒸汽灭菌时,灭菌时间应从________________________时开始计时。
对于不耐热的液体培养基,一般可将其转入G6玻璃砂漏斗中,采用________方式可较快地进行过滤灭菌。
(2)与酿造果醋相比,利用大米、高粱等富含淀粉的原料制醋,需增加________的过程。
某醋化醋杆菌培养基由蛋白质胨、酵母提取物和甘露醇组成,其中某露醇的主要作用是________。
(3)为筛选胞外α-淀粉酶分泌型菌种,一般从________(A.果园树下 B.肉类加工厂周围 C.米酒厂周围 D.枯树周围)获得土样,用无菌水稀释,涂布到含有淀粉的选择培养基上培养,一段时间后在培养基表面滴加碘液,可在菌落周围观察到透明的水解圈。
若要筛选酶活性较高的菌种,需挑选若干个________比值大的菌落,分别利用液体培养基振荡培养进行扩增。
然后将培养液离心,取________用于检测酶活性。
解析
(1)由于高压蒸汽灭菌锅的升温升压需要一定时间,而未达设定温度和压力将导致灭菌不彻底,因此对培养基进行高压蒸汽灭菌时,灭菌时间应从达到设定的温度或压力值时开始计时。
对于不耐热的液体培养基,如尿素培养基,一般可将其转入G6玻璃砂漏斗中过滤灭菌,采用抽滤方式可加快过滤速度。
(2)相比果醋制作中先利用葡萄糖进行酒精发酵,再进行醋酸发酵,以淀粉为原料制醋,需增加淀粉分解成糖的过程。
醋化醋杆菌培养基由蛋白胨、酵母提取物和甘露醇组成,其中甘露醇的主要作用是作为碳源。
(3)结合生物具有适应性的规律,米酒厂周围的淀粉量相对较多,因此存在可分泌α-淀粉酶的分泌型菌种。
分泌的α-淀粉酶活性越高,数量越多,菌落周围的透明水解圈越大。
由于水解圈越大,表明淀粉分解量越多,因此水解圈直径与菌落直径比值大的菌落,分泌的酶活性较高。
经液体培养基振荡培养进行扩增后,再将培养液离心,菌种会分布于沉淀,而分泌的胞外酶分布于上清液,可取上清液测定酶活性。
答案
(1)达到设定的温度或压力值 抽滤
(2)将淀粉分解成糖 作为碳源
(3)C 水解圈直径与菌落直径 上清液
2.(2018·浙江4月选考节选)回答与果胶、淀粉等提取和利用有关的问题:
某植物富含果胶、淀粉、蛋白质和纤维素成分。
某小组开展了该植物综合利用的研究。
(1)果胶提取工艺研究结果表明,原料先经过一段时间沸水漂洗的果胶得率(提取得到的果胶占原料质量的百分率)显著高于常温水漂洗的果胶得率,最主要原因是沸水漂洗________(A.有助于清洗杂质和去除可溶性糖B.使植物组织变得松散C.使有关酶失活D.有利于细胞破裂和原料粉碎制浆)。
(2)在淀粉分离生产工艺研究中,为促进淀粉絮凝沉降,添加生物絮凝剂(乳酸菌菌液),其菌株起重要作用。
为了消除絮凝剂中的杂菌,通常将生产上使用的菌液,采用____________,进行单菌落分离,然后将其________,并进行特性鉴定,筛选得到纯的菌株。
(3)在用以上提取过果胶和淀粉后的剩渣加工饮料工艺研究中,将剩渣制成的汁液经蛋白酶和纤维素酶彻底酶解处理后,发现仍存在浑浊和沉淀问题。
可添加________________________使果胶彻底分解成半乳糖醛酸,再添加____________________,以解决汁液浑浊和沉淀问题。
(4)在建立和优化固定化酶反应器连续生产工艺研究中,通常要分析汁液中各种成分的浓度和所用酶的活性,然后主要优化各固定化酶反应器中的________________________(答出2点即可)、反应pH和酶反应时间等因素。
其中,酶反应时间可通过________________________来调节。
解析 本题考查选修一酶的应用,试题侧重与社会生产中利用酶的相关内容结合。
果胶酶活性受温度、pH或酶抑制剂的影响。
固定化酶就是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质(如石英砂)上,使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。
常用方法有吸附法、共价偶联法等。
答案
(1)C
(2)划线分离法(或涂布分离法) 扩大培养
(3)果胶酶和果胶甲酯酶 淀粉酶使淀粉分解
(4)固定化酶的量、反应液温度 控制反应器液体流量(或体积)
3.(2017·浙江4月选考节选)制作泡菜时,为缩短发酵周期,腌制前可加入乳酸菌。
取少量酸奶,用无菌蒸馏水稀释后,再用________蘸取少量的稀释液,在MRS乳酸菌专用培养基的平板上划线,以获得乳酸菌单菌落。
下图所示的划线分离操作,正确的是________。
解析 取少量酸奶,用无菌蒸馏水稀释后,再用接种环蘸取少量的稀释液,在MRS乳酸菌专用培养基的平板上划线,以获得乳酸菌单菌落。
划线分离法从第二次开始每次都是从上一次划线的末端开始划线,因为线条末端细菌的数目比线条起始处要少,正确的是B。
答案 接种环 B
4.(2016·浙江10月选考节选)请回答从土壤中分离产脲酶细菌实验的有关问题:
(1)LB固体培养基:
取适量的蛋白胨、酵母提取液、NaCl,加入一定的量的蒸馏水溶解,再加________,灭菌备用。
(2)尿素固体培养基:
先将适宜浓度的尿素溶液,用________灭菌过的G6玻璃砂漏斗过滤,因为G6玻璃砂漏斗____________,故用于过滤除菌,然后将尿素溶液加入到已经灭菌的含有酚红的培养基中,备用。
(3)取适量含产脲酶细菌的10-4、10-5两种土壤稀释液,分别涂布接种到LB固体培养基和尿素固体培养基上,培养48小时,推测固体培养基上生长的菌落数最少的是________(A.10-5稀释液+尿素固体培养基 B.10-5稀释液+LB固体培养基 C.10-4稀释液+尿素固体培养基 D.10-4稀释液+LB固体培养基)。
在尿素固体培养基上产脲酶细菌菌落周围出现__________,其原因是细菌产生的脲酶催化尿素分解产生________所致。
(4)制备固定化脲酶时,用石英砂吸附脲酶,装柱,用蒸馏水洗涤固定化酶柱,其作用为________________。
答案
(1)琼脂糖
(2)高压蒸汽 孔径小,细菌不能滤过 (3)A 红色环 氨
(4)除去游离的脲酶
5.(2016·浙江4月选考节选)请回答与“果汁中的果胶和果胶酶”实验有关的问题:
(1)果胶是细胞壁的重要组成成分,其化学本质是________(A.蛋白质 B.脂质
C.核酸 D.多糖)。
它在细胞壁的形成过程中的主要作用是将相邻的细胞________在一起。
(2)制取果汁时,先用果胶酶将果胶分解成________和半乳糖醛酸甲酯等物质,再用________酶处理,可得到比较
澄清的果汁。
用适量且浓度适宜的上述两种酶处理时,果汁的出汁率、澄清度与酶的________高低呈正相关。
(3)由于果胶不溶于乙醇,故可用乙醇对果胶粗提物(经酶处理后的混合物)进行________处理,从而得到干制品。
答案
(1)D 粘合
(2)半乳糖醛酸 果胶甲酯 活性 (3)沉淀
1.正误判断
(1)单菌落的常用分离方法有划线分离法和涂布分离法,其中前者操作简单,且可计数菌体数目。
(×)
(2)在划线操作的第一次划线以及之后每次划线之前都要灼烧接种环,在每次划线操作结束后,也需要灼烧接种环。
(×)
(3)倒平板时将培养皿的盖拿开,以方便将锥形瓶中的培养基倒入培养皿。
(×)
(4)筛选分解尿素的细菌的培养基以尿素为唯一氮源,且为琼脂固体培养基。
(×)
(5)果胶由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成,果胶酶和果胶甲酯酶均可水解果胶。
(√)
(6)将果胶酶用于果汁的生产,既能提高出汁率又能提高果汁的澄清度。
(√)
(7)教材上α-淀粉酶固定在石英砂上,固定方法为吸附法。
(√)
(8)酶的固定化方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等,将酶加上糖衣做成胶囊属于包埋法。
(×)
2.读图析图
下图是微生物划线分离示意图,划线的顺序是1、2、3、4、5。
图示划线操作共需灼烧接种环________次。
第一次灼烧接种环的目的是___________________________________________________________________,
最后一次灼烧接种环的目的是_________________________________________,
中间几次灼烧接种环的目的是_______________________________。
提示 6 避免接种环上可能存在的微生物污染菌种 及时杀死接种环上残留的菌种,避免菌种污染环境和感染操作者 杀死上一次划线结束后接种环上残留的菌种,使下一次划线时接种环上的菌种直接来源于上一次划线的末端
考点1 结合大肠杆菌的培养和分离考查科学实践能力
1.下图为“大肠杆菌的培养和分离”实验的基本流程:
→
→
→
→
请回答:
(1)培养基灭菌常用________法,灭菌后,要待________________________时才能打开锅盖。
(2)倒平板和接种前要用________擦手。
接种和划线前使用________的方法对接种环灭菌。
(3)划线分离时,接种环在菌液中蘸取________次。
下图甲表示在平板培养基上的第一次和第二次划线,请在乙图中画出第三次划线。
(4)划线后在恒温培养箱中培养时,培养皿须倒置,目的是
___________________________________________________________________。
(5)实验完成后,接触过细菌的器皿应如何处理?
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
解析 此题考查大肠杆菌的培养和分离过程,具体分析如下:
(1)对培养基进行的灭菌应该是用灭菌锅进行高压蒸汽灭菌。
灭菌后,灭菌锅内的压力与大气压相同时,才能打开锅盖,否则会造成培养液溅出。
(2)在进行实验操作时,操作者的双手要用酒精棉球擦拭消毒,接种环要用火焰灼烧灭菌。
(3)划线分离时,接种环在菌液中蘸取菌液1次然后连续划线。
(4)在培养时,培养皿须倒置,目的是防止冷凝后形成的水滴落在培养基上污染培养基,冲散菌落。
(5)实验完成后,接触过细菌的器皿应灭菌处理以防止污染。
答案
(1)高压蒸汽灭菌 灭菌锅内压力与大气压相同
(2)酒精棉球 (酒精灯火焰上)灼烧
(3)1 (见下图)
(4)防止冷凝后形成的水滴落在培养基上污染培养基
(5)接触过细菌的器皿应作灭菌处理
(1)常见无菌操作技术
方法
灼烧灭菌
高压蒸汽灭菌
酒精消毒
紫外线消毒
适用
对象
接种环等金属用具
培养皿等玻璃用具、接种环等金属用具、培养基等
双手、操作桌面等
操作台、接种室等
提醒:
为防止葡萄糖高温分解碳化,含有葡萄糖的培养基要用500g/cm2压力(90℃以上)灭菌30min。
尿素等加热会分解的物质,不能加热灭菌,只能用G6玻璃砂漏斗过滤。
(2)微生物分离的两种常用方法
比较
划线分离法
涂布分离法
工具
接种环
玻璃刮刀
原理
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表面。
在数次划线后培养,可以分离到由一个细菌细胞繁殖而来的肉眼可见的细胞群体,即菌落
将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面,进行培养。
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菌细胞,从而能在培养基表面形成单个的菌落
特点
方法简单,但不适宜计数
单菌落更易分开,可以计数,但操作复杂
培养
结果
目的
使培养基上形成单个细菌细胞繁殖而来的子细胞群体——菌落
考点2 围绕分离以尿素为氮源的微生物考查科学实践能力
2.下图是“分离以尿素为氮源的微生物”实验的基本流程,请回答下列问题:
(1)该实验培养基不能含有________(A.尿素 B.氯化钠 C.葡萄糖 D.琼脂)。
(2)尿素溶液可用________________使之无菌。
若要检查B过程灭菌是否彻底,可以采用的方法是_____________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)图中步骤C为________。
相对于划线分离法,过程D涂布分离法的优点是________________。
(4)如果菌落周围出现________色环带,说明该菌落能分泌脲酶。
解析
(1)分离以尿素为氮源的微生物,应该以尿素为唯一氮源,所以不应有琼脂,因为琼脂是未被纯化的混合物,内含一定量的含氮化合物。
(2)尿素加热分解,不能够加热灭菌,只能用G6玻璃砂漏斗过滤除去细菌等微生物。
将空白培养基放在适宜温度下培养一段时间,若无菌落出现,则说明培养基灭菌彻底。
(3)图中步骤C为倒平板,相对于划线分离法,涂布分离法更容易获得单菌落。
(4)若菌落能分泌脲酶,则菌落周围会出现红色环带。
答案
(1)D
(2)G6玻璃砂漏斗过滤 将空白培养基放在适宜温度下培养一段时间,观察有无菌落出现 (3)倒平板 单菌落更易分开 (4)红
(1)本实验用琼脂糖代替琼脂配制固体培养基。
琼脂是未被纯化的混合物,内含一定量的含氮化合物,不利于以尿素为氮源的细菌的筛选。
(2)因尿素加热分解,本实验配制尿素固体培养基时,需先高压蒸汽灭菌,冷却至60℃时再加入通过G6玻璃砂漏斗过滤的尿素溶液。
(3)微生物筛选过程中必要的两种对照培养基及其作用
筛选微生物时,除选择培养基外,还需设置两组对照培养基,以提高实验的说服力和科学性。
对照培养基
作用
现象
结论
未接种的培养基
有无杂菌污染的判断
未接种的培养皿中无菌落生长
未被杂菌污染
接种的全营养培养基
选择培养基有无筛选作用的判断
全营养培养基上的菌落数大于选择培养基上的数目
选择培养基具有筛选作用
考点3 结合果汁中的果胶和果胶酶考查科学实践能力
3.(2018·学军中学3月模拟)回答下列有关果胶、果汁和果胶酶等问题。
(1)果胶是植物细胞壁的主要成分,起着将植物细胞________在一起的作用。
制作果汁时可加入果胶酶和____________以分解果胶,提高果汁出汁率和澄清度。
(2)生产果胶酶可从黑曲霉中提取,下列适于黑曲霉扩大培养的培养基是________(A.蛋白胨和酵母提取物培养基B.尿素固体培养基 C.MS培养基
D.添加蔗糖的豆芽汁培养基)。
由于果胶酶溶于水,不利于重复使用,可通过物理或化学方法将果胶酶固定在某种介质上,使之成为不溶于水而又有________的制剂。
(3)用果汁制作果酒,以果汁为原料,加入一定比例的蔗糖目的是____________________________________________________________________。
最后倒入酵母悬液,混匀,加盖;发酵开始时,由于微生物的需氧呼吸会使发酵瓶内出现________,原因是_________________________________。
解析 “细菌喜荤,霉菌喜素”,霉菌培养基一般用无机物配制或添加蔗糖的豆芽汁即可。
用果汁制作果酒时加入一定比例的蔗糖,既可以增加糖的含量,又可以借助酵母菌将蔗糖转化为酒精而提高果酒的酒精含量。
答案
(1)粘合 果胶甲酯酶
(2)D 酶活性 (3)提高果酒的酒精和糖的含量 负压 需氧呼吸消耗氧气,产生的二氧化碳易溶于水
考点4 α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测
4.如图是固定化酶反应柱,请回答下列问题:
(1)将α-淀粉酶溶于水中,再加入石英砂,不时搅拌,这样α-淀粉酶就可以固定在石英砂上。
这种固定化酶的方法称为________。
30min后,装入如图所示的反应器中,构成固定化酶反应柱,并用10倍体积的蒸馏水洗涤此反应柱,洗涤的目的是________________________。
洗涤时,蒸馏水流速________(填“能”或“不能”)过快。
(2)实验时,将此反应柱固定在支架上,用滴管滴加可溶性淀粉溶液,并以
0.3mL/min的流速过柱,控制流速的目的是_______________________________。
在流出5mL后接收0.5mL流出液,加入1~2滴________,观察颜色。
为了使观察到的颜色变化明显,可________后再观察。
如果溶液呈红色,说明淀粉水解成为________。
(3)实验后,用10倍柱体积的蒸馏水洗涤此反应柱,洗涤的目的是____________________________________________________________________。
洗涤后,放置在4℃冰箱中保存。
几天后,可重复使用。
解析
(1)固定化酶的制作方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法,本题所示为吸附法。
洗涤的目的是除去未吸附的一些游离的酶,在洗涤时流速不能过快,为1mL/min。
(2)以相对较慢的流速使淀粉溶液流过反应柱,可以让吸附着的酶与底物充分反应。
根据KI-I2溶液与淀粉反应呈蓝色,与糊精反应呈红色的原理来鉴定反应情况。
(3)实验完成后还需要对反应柱进行洗涤,以除去参与反应的反应物及生成的产物,以便重复使用。
答案
(1)吸附法 除去未吸附的游离淀粉酶 不能
(2)使淀粉溶液与溶粉酶充分接触充分反应 KI-I2溶液 稀释 糊精 (3)洗去残留的反应物和产物
(1)固定化酶的优点:
酶既能与反应物接触,又能与产物分离,且可被反复多次利用。
(2)两次用10倍体积的蒸馏水洗涤注射器的目的比较
洗涤过程
目的
在固定α-淀粉酶后,用10倍体积的蒸馏水洗涤注射器
除去未吸附的游离α-淀粉酶
实验结束后,用10倍体积的蒸馏水洗涤注射器
洗去残留的淀粉溶液和产物
1.(2018·宁波3月模拟)研究小组从土壤中筛选以多环芳烃(PAHs)为碳源和能源的细菌,用以降解工业废水和生活污水中的PAHs。
请回答:
(1)为了从土壤中筛选PAHs降解菌,需配制以________为唯一碳源的培养基,培养基经________[A.121℃(500g/cm2压力),15min B.90℃(500g/cm2压力),
15min C.121℃(1kg/cm2压力),15min D.90℃(500g/cm2压力),30min]高压蒸汽灭菌,待冷却至60℃后倒平板。
(2)倒平板时应使锥形瓶的瓶口通过火焰,目的是____________。
在倒平板的过程中,如果培养基溅在皿盖与皿底之间的部位,则这个平板不能用来培养PAHs降解菌,原因是______________________________________________________。
(3)制备土壤稀释液,用________方法接种于固体培养基表面,培养时,需将培养皿________并放在37℃恒温培养箱中培养24h。
(4)用划线法纯化PAHs降解菌的过程中,在第二次及其后的划线操作时,须从上一次划线的末端开始划线,原因是______________________________________
____________________________________________________________________。
答案
(1)PAHs C
(2)防止杂菌污染 空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生 (3)涂布 倒置 (4)使细菌数随着划线次数的增加而逐渐减少,最终得到由单个细菌繁殖而成的菌落
2.(2018·浙江新高考联盟联考)关于分离以尿素为氮源的微生物实验,请分析回答以下问题:
(1)脲酶可以催化尿素分解为____________,其中碱性物质可以能使酚红指示剂变为________。
(2)分离以尿素为氮源的微生物,培养基配制必须加凝固剂________,培养基在________g/cm2压力下灭菌30分钟,冷却至60℃,加入通过__________________
的尿素溶液,混合均匀待用。
(3)为了从土壤中分离得到以尿素为氮源的微生物,分离效果比较好的操作方法是采用________________。
采用该方法分离,土壤溶液必须经过________处理。
答案
(1)NH3和CO2 红色
(2)琼脂糖 500 G6玻璃(砂)漏斗过滤 (3)涂布分离法 稀释
3.(2017·丽水、衢州、湖州质量检测)回答下列果汁中的果胶和果胶酶相关问题:
(1)自制的果汁很浑浊,主要是含有大量杂质,杂质主要成分是________,可用________检测。
市售果汁为达到澄清透明且不降低品质的要求,常用________处理。
(2)市售果汁在制作过程中要进行灭菌,灭菌是指使用强烈的理化因素杀死________________。
不同的物质灭菌有所区别,如葡萄糖,为防止________________,要用500g/cm2压力(90℃以上)灭菌30min;而尿素只能用G6玻璃砂漏斗过滤灭菌,原因是________________。
(3)果汁饮料要求细菌总数≤100个/mL,大肠杆菌<3个/100mL。
为了检测某成品受细菌污染情况,需要培养和计数,其中所用的细菌分离方法是____________________________________________________________________。
答案
(1)果胶 乙醇 果胶酶(或果胶酶和果胶甲酯酶)
(2)(物体内外)所有的微生物 葡萄糖分解碳化 尿素加热会分解 (3)涂布分离法
4.(2018·绍兴3月选考适应性考试)回答与α-淀粉酶的制备和固定化过程有关的问题:
(1)为了获得优良的枯草杆菌菌株,研究者取5克土样加到有95mL________的三角瓶中.振荡10分钟,即成10-1土壤液。
为了进一步稀释土壤液,应用________吸取悬液,制成10-2、10-3、10-4、10-5的土壤稀释液。
(2)筛选产α-淀粉酶的枯草杆菌时,用较低浓度的________作为培养基中的唯一碳源,接种时宜采用________接种法。
(3)α-淀粉酶宜采用吸附法进行固定化。
下列关于反应柱的理解,正确的是________。
A.反应物和酶均可自由通过反应柱
B.反应物和酶均不能通过反应柱
C.反应物能通过反应柱,酶不能通过反应柱
D.反应物不能通过,酶能通过
(4)为了确定筛选出的α-淀粉酶的应用价值,还需要进一步检测固相α-淀粉酶的活性,在该实验中,流出液中加入KI-I2指示剂后,试管中呈现________色。
相对于唾液淀粉酶,枯草杆菌产生的α-淀粉酶具有________特性,从而有利于工业生产。
答案
(1)无菌水 移液器
(2)淀粉 涂布 (3)C(4)红 耐高温
(时间:
30分钟)
一、选择题
1.下列依次表示倒平板、接种的位置,以及划线法接种的路径示意图,其中错误的是( )
解析 在划线时
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