高考生物二轮复习专题二十三微生物的利用与酶的应用试题.docx
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高考生物二轮复习专题二十三微生物的利用与酶的应用试题
【2019最新】精选高考生物二轮复习专题二十三微生物的利用与酶的应用试题
考纲要求 1.大肠杆菌的培养和分离(加试)。
2.分离以尿素为氮源的微生物(加试)。
3.果汁中的果胶和果胶酶(加试)。
4.α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测(加试)。
考点一 微生物的利用
一、大肠杆菌的培养和分离
1.大肠杆菌
(1)特性:
大肠杆菌是革兰氏阴性、兼性厌氧(代谢类型)的肠道杆菌,在肠道中一般对人无害,但若进入人的泌尿系统,就会对人体产生危害。
(2)用途:
是基因工程技术中被广泛采用的工具。
2.细菌的培养和分离
(1)细菌的繁殖:
以分裂方式繁殖,分裂速度很快,约20min分裂一次。
(2)培养的方法:
需要将已有细菌的培养物转移到新的培养基中,一般用接种环(工具)转移带菌的培养物。
(3)细菌分离的方法与特点
分离方法
特点
划线分离法
操作简单
涂布分离法
操作复杂,单菌落更易分开
3.消毒和灭菌的区别
项目
条件
结果
常用的方法
消毒
较为温和的物理或化学方法
仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物(不包括芽孢和孢子)
煮沸消毒法、巴氏消毒法、紫外线或化学药物消毒法
灭菌
强烈的理化因素
杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子
灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌
4.大肠杆菌的培养和分离实验
(1)实验内容:
将大肠杆菌扩大培养和划线分离,即用LB液体培养基扩大培养大肠杆菌,培养后再在LB固体平面培养基上划线进行分离,随后培养基上就会形成一个个单独的菌落。
(2)实验步骤
培养基灭菌
↓
倒平板
↓
接种
↓
划线分离
↓
培养观察
50mLLB液体培养基和50mLLB固体培养基及培养皿高压蒸汽灭菌
将培养基分别倒入4个灭菌后的培养皿中,水平放置,使之形成平面
在装有液体培养基的三角瓶中接种大肠杆菌,培养12h
用接种环在接种有大肠杆菌的三角瓶中蘸菌液一次,在固体培养基的平板上连续划线,盖好培养皿
培养皿倒置(盖在下面),放在37℃恒温培养箱中培养12~24h后,可看到划线的末端出现不连续的单个菌落
(3)大肠杆菌分离的用途:
单菌落的分离是消除污染杂菌的通用方法,也是用于筛选高表达量菌株的最简便方法之一。
二、分离以尿素为氮源的微生物
1.菌种特点
含有脲酶,可以通过降解尿素作为其生长的氮源。
2.培养基
用以尿素为唯一氮源的培养基培养,以LB全营养培养基为对照。
3.实验原理
(1)筛选以尿素为氮源的微生物,可使用以尿素为唯一氮源的选择培养基进行培养选择。
(2)细菌合成的脲酶能将尿素分解成NH3,致使pH升高,使酚红指示剂变红。
4.实验步骤
制备培养基:
将已灭菌的LB固体培养基和尿素固体培养基分别倒入两个培养皿中,摇匀,平放至凝固
↓
制备细菌悬液:
用1g土样配制不同浓度的细菌悬液
↓
用涂布分离法分离细菌:
将不同浓度的土壤稀释液分别加入到有LB培养基和尿素培养基的培养皿中,并用玻璃刮刀涂布到整个平面上
↓
培养:
将培养皿倒置,在37℃恒温箱中培养24~48h
↓
观察:
培养基中菌落数量
5.反应的鉴定
在配制培养基时,加入指示剂酚红,培养时细菌将尿素分解产生碱性的氨,使培养基上菌落周围出现红色的环带。
[思考诊断]
1.从有机废水中分离分解有机物的微生物时,接种后的培养皿须放在光照培养箱中培养( × )
提示 异养微生物不需要光照。
2.消毒的原则是既杀死材料表面的微生物,又减少消毒剂对细胞的伤害( √ )
3.下图中甲为划线分离法中最重要的环节,乙为操作的结果:
(1)每一次划线后都要将接种环灼烧( √ )
(2)除第一次划线外,每一次划线的起点都是第一次划线的末端( × )
提示 平板划线时除第一次划线外,每一次划线的起点都是上一次划线的末端,而不是第一次。
4.筛选能分解尿素的细菌所利用的培养基中,尿素是唯一的氮源( √ )
5.分解尿素的细菌在分解尿素时,可以将尿素转化为氨,使得培养基的酸碱度降低( × )
提示 应为升高。
1.培养基的配制及划线分离操作的注意事项
(1)配制牛肉膏蛋白胨固体培养基的注意事项
①倒平板的适宜温度是60℃左右,温度过高会烫手,过低培养基又会凝固。
②平板需倒置,这样既可使培养基表面的水分更好地挥发,又可防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染。
(2)划线分离操作的注意事项
①第一次划线及每次划线之前都需要灼烧接种环。
②灼烧接种环,待其冷却后才能伸入菌液,以免温度太高杀死菌种。
③划线时最后一区域不要与第一区域相连。
④划线用力大小要适当,防止用力过大将培养基划破。
2.几种消毒和灭菌方法及其适用范围
类型
适用范围
操作方法
消毒方法
煮沸消毒法
日常生活
100℃煮沸5~6min
巴氏消毒法
不耐高温的液体
70~75℃煮30min或80℃煮15min
化学药剂
生活活体、水源等
擦拭如用酒精擦拭双手,用氯气消毒水源等
紫外线
房间、仪器设备
紫外线照射30min
灭菌方法
灼烧
接种工具、接种时用的试管口或瓶口等
直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧
干热灭菌
耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具等
物品放入干热灭菌箱,160~170℃加热1~2h
高压蒸汽灭菌
培养基、培养皿等,生产和实验室常用
高压蒸汽灭菌锅内,100kPa,温度121℃,15~30min
3.接种微生物的两种常用方法比较
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胞,从而能在培养基表面形成单个菌落
4.分离以尿素为氮源的微生物的注意事项
(1)培养基中的酸碱指示剂产生颜色变化(变红),标志着存在脲酶分解尿素的作用,从而证明这一菌株能以尿素为氮源。
红色环状区域的大小代表脲酶活性的强弱和含量的多少。
红色区域越大,表明菌株利用尿素的能力越强。
(2)本实验中配制固体培养基时应选用琼脂糖而不能选用琼脂作凝固剂。
这是由于琼脂是未被纯化的混合物,内含一定量的含氮化合物。
如果用琼脂固化培养基,会为细菌提供一定量的非尿素类氮源,这样会在尿素固体培养基上产生大量以非尿素为氮源的细菌,不利于以尿素为氮源的细菌的筛选。
(3)由于尿素在高温下会分解,所以对尿素溶液的灭菌要采用G6玻璃漏斗过滤的方法。
并且应在基本培养基经高压蒸汽灭菌后,冷却至60℃时再加入。
(4)土样应从有哺乳动物排泄物的地方取得,这是由于动物排泄物中有一定量的尿素,在这些土壤中一般含有较多的分解尿素的细菌。
题型一 大肠杆菌的培养和分离
1.下图为“大肠杆菌的培养和分离”实验的基本流程,请回答下列问题
―→―→―→
―→
(1)A过程配制的是通用细菌培养基,称为________培养基。
配制时除了加入特定的营养物质以外,还要加入一定量的氯化钠,以维持______________。
对培养基酸碱度的调节,应该在B过程的______(填“前面”或“后面”)。
(2)D过程与C过程相比,培养基中增加的物质是________________,E过程所需的温度是________。
(3)D过程后,一个菌体便会形成一个______________,这种分离方法是____________的通用方法,也是筛选特定菌株的最简便方法之一。
(4)植物组织培养时,先配制MS培养基,再加入一定比例的植物激素,当生长素相对较多时,可促进________________________________________________________________________。
(5)植物组织培养和微生物培养都需要无菌操作,下列不适宜用高压蒸汽灭菌的是( )
A.接种环和镊子
B.三角瓶和广口瓶
C.发芽培养基和生根培养基
D.用于培养的幼茎和幼芽
答案
(1)LB液体 渗透压 前面
(2)琼脂 4℃ (3)(单)菌落 消除污染杂菌(或纯化菌种) (4)生根 (5)D
解析
(1)LB液体培养基是通用的细菌培养基,LB固体平面培养基则用于划线分离形成单菌落。
氯化钠的作用是维持培养基的渗透压。
调节好酸碱度后才能进行灭菌,若灭菌后再进行酸碱度调节,又会产生新的污染。
(2)在液体培养基的基础上加入一定量的琼脂可形成固体培养基。
菌种应置于4°C冰箱中保存。
(3)通过划线分离后,一个菌体就会繁殖出一个菌落。
(4)植物组织培养中生长素相对较多时,有利于生根,而细胞分裂素相对较多时,则有利于生芽。
(5)高压蒸汽灭菌常用于培养基、培养器材等的灭菌,而用于培养的幼茎和幼芽则不能进行任何灭菌操作,否则会导致细胞死亡。
2.检验饮用水的细菌含量是有效监控疾病发生的必要措施。
请回答下列与检验饮用水有关的问题:
(1)要测定饮用水中大肠杆菌的数量,常采用________法,通常将水样进行一系列的梯度________________,然后将上述的水样用玻璃刮刀分别涂布到______________的表面进行培养,记录菌落数量。
用该方法统计样本菌落数时____________(填“是”或“否”)需要对照组。
原因是:
__________________________________________________________。
(2)下面所示的四种菌落分布图中,不可能由上述方法得到的是________。
(3)大肠杆菌的培养条件是无菌,培养基配制时需加入氯化钠,以维持________________。
配制培养基时先________后________。
A.调节pHB.灭菌
C.消毒D.调节温度
答案
(1)涂布分离 稀释 LB固体培养基 是 需要判断培养基使用之前是否被杂菌污染(培养基灭菌是否合格)
(2)D (3)渗透压 A B
题型二 分离以尿素为氮源的微生物
3.请回答微生物培养和分离的有关问题:
(1)欲从土壤中分离出能利用尿素的细菌:
以________为唯一氮源且加入了________指示剂的培养基,用______________法分离细菌。
若培养基平板上有菌落存活且颜色变________,则说明分离成功。
(2)分离以尿素为氮源的细菌和分离大肠杆菌都使用了LB培养基,其成分________________。
A.前者含琼脂,后者不含琼脂和琼脂糖
B.两者都含有琼脂
C.前者含有琼脂糖,后者不含琼脂糖但含琼脂
D.两者都不含琼脂和琼脂糖
答案
(1)尿素 酚红 涂布分离(或涂布) 红
(2)C
解析
(1)分离能利用尿素的细菌,只需以尿素为唯一氮源,加酚红作指示剂,采用涂布分离法分离细菌,只要培养基中的指示剂变红,标志着存在脲酶水解尿素的反应,证明菌株可以以尿素为氮源。
(2)分离以尿素为氮源的细菌所用培养基应含有琼脂糖,而分离大肠杆菌所用培养基则不含琼脂糖而含琼脂。
4.要获得能够分泌脲酶的细菌的菌种,某生物兴趣小组的同学设计了以下培养和筛选的途径:
(1)获得菌种:
要获得较多的能够分泌脲酶的细菌,最好取5~25cm处的浅层土样,说明这类细菌的细胞呼吸方式为__________,在生态系统中属于____________(成分)。
(2)将土样加入无菌水中配制成悬液,并配制如图所示的培养基,其中尿素在培养基中必须是作为保证微生物生长的唯一__________。
向培养基中添加尿素的方法是待其他成分灭菌冷却后,加入尿素溶液,而该尿素溶液要事先用________________过滤,使之无菌。
从物理性质看,该培养基属于__________________。
葡萄糖:
0.05g
NaCl:
0.24g
K2HPO4:
0.24g
琼脂糖:
1.0g
酚红:
0.5g
水:
30mL
尿素:
20mL含2g脲
(3)利用酚酞指示剂可检测出细菌是否能分泌脲酶,原理是脲酶能使________________________________________________________________________,
结果菌落周围培养基呈红色。
(4)为获取能分泌脲酶的单菌落,必须将土壤样液进行稀释,并取少量稀释土壤液用____________________接种于培养基上,培养皿在培养箱中培养时必须倒置,原因是
________________________________________________________________________。
(5)若要分离土壤中的尿素分解菌,对于采集和处理土壤样品,下列叙述错误的是( )
A.最好选择在肥沃湿润、动物排泄物多的土壤中取样
B.采集的土样需经高温灭菌后,才可以用于制取土壤稀释液
C.制备土壤稀释液时,要用无菌水
D.用于制备土壤稀释液的各种器具要经过灭菌
答案
(1)需氧呼吸 分解者
(2)氮源 G6玻璃漏斗 固体培养基 (3)培养基中的尿素分解为NH3,使周围的pH升高 (4)涂布分离法 防止冷凝后的水珠从皿盖上落入培养基,造成污染 (5)B
考点二 酶的应用
一、果汁中的果胶和果胶酶
1.果胶
(1)果胶是植物细胞壁的主要成分,它由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成。
(2)果胶与果汁加工:
果胶不仅影响出汁率,还会使果汁浑浊。
2.果胶酶
(1)来源:
黑曲霉、苹果青霉等。
(2)组成:
果胶酶并不是特指某一种酶,而是分解果胶的一类酶的总称,主要包括果胶酶和果胶甲酯酶。
(3)作用:
将果胶分解成可溶性的分子,使出汁率提高,也使浑浊的果汁变得澄清。
3.探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验
(1)实验原理
①果胶半乳糖醛酸+半乳糖醛酸甲酯。
②果胶酶的活性受温度(或pH)的影响,处于最适温度(或pH)时活性最高。
果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。
③果胶不溶于乙醇。
(2)实验流程设计
二、α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测
1.α淀粉酶的固定化
(1)固定化酶
①概念:
将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上,使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。
②方法:
吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。
(2)α淀粉酶的固定化
①α淀粉酶作用的最适条件:
最适pH为5.5~7.5;最适温度为50~75_℃。
②方法:
吸附法。
③淀粉的水解作用
淀粉糊精麦芽糖葡萄糖
遇碘显蓝色 遇碘显红色 遇碘不显色
2.淀粉水解的测定实验
固定α淀粉酶→滴管滴加淀粉溶液→加KI-I2溶液→观察→洗涤→几天后重复实验。
3.α淀粉酶固定化实验过程
固定化α淀粉酶,装入注射器中
↓
以0.3mL/min的流速滴加淀粉溶液过柱
↓
流出5mL淀粉溶液后接收0.5mL流出液
↓
滴加KI-I2溶液,观察颜色,用水稀释1倍后再观察颜色
↓
以10倍柱体积的蒸馏水洗涤固定化柱,放置在4℃冰箱中,几天后重复实验
[思考诊断]
1.将果胶酶用于果胶生产,既能提高果肉的出汁率又能提高果汁的澄清度( √ )
2.酶的活性受温度、pH和酶用量等因素的影响( × )
提示 酶用量不影响酶的活性。
3.果胶起着将植物细胞粘合在一起的作用,它溶于乙醇( × )
提示 果胶不溶于乙醇。
4.用固定化α淀粉酶进行淀粉水解实验时不需考虑温度( × )
提示 温度影响酶的活性。
5.固定化α淀粉酶可永久使用( × )
提示 固定化酶能够连续使用,但不是永久使用。
6.α淀粉酶固定化实验结束后,将固定化柱放在常温下即可( × )
提示 固定化柱低温保存。
1.探究影响果胶酶活性因素实验的相关分析
(1)实验原则:
遵循单一变量原则、对照原则,严格控制变量,尽量减少无关变量的影响。
(2)实验原理:
果胶酶活性受温度、pH或酶抑制剂的影响,在最适温度或pH时,其活性最高,果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小呈正相关。
(3)三个实验的变量分析
实验名称(目的)
自变量
因变量
注意事项
探究温度对果胶酶活性的影响
温度
果汁量(澄清度)
①底物和酶在混合时的温度是相同的;
②温度梯度越小,实验结构越精确;
③苹果泥和果胶酶的用量在各个试管中应相同
④pH应为最适pH
探究pH对果胶酶活性的影响
pH
果汁量(澄清度)
①温度应为最适温度;
②pH梯度可用NaOH和盐酸调节;
③用玻璃棒搅拌使反应充分进行
探究果胶酶的用量
果胶酶的用量
果汁量(澄清度)
①制备苹果匀浆后迅速加热,使苹果浆中果胶酶变性;
②温度、pH应为最适温度和最适pH且保持不变
2.酶的固定化方法及适用对象
名称
原理
图示
包埋法
将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中
共价偶联法
利用共价键、离子键将酶分子或细胞相互结合,或将其结合到载体上
吸附法
通过物理吸附作用,把酶固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃或离子交换树脂等载体上
题型一 果汁中的果胶和果胶酶
1.下列有关果胶酶及果胶酶实验探究的叙述,正确的是( )
A.探究果胶酶的用量时,pH、温度不影响实验结果
B.果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等
C.探究温度对果胶酶活性的影响时,温度、苹果泥、果胶酶的用量及反应时间等都是自变量
D.可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的用量
答案 D
解析 探究果胶酶的用量时,pH、温度会影响实验结果;葡萄糖异构酶不属于果胶酶的成分;探究温度对果胶酶活性的影响实验中,温度为单一变量,其他因素保持不变。
2.某同学为探究温度对果胶酶活性的影响,在不同温度条件下,将等量的果胶酶加入到等量的苹果泥中,在反应同样时间后,再将反应液过滤同样时间,用量筒测定滤出苹果汁的体积。
下列曲线图能正确反映实验结果的是( )
答案 B
解析 果胶酶在0℃时活性较低,但也能催化苹果泥形成果汁,果汁量不为0;随着温度升高,果胶酶的活性先升高后下降,果汁量也是先升高后降低。
正确的应是B曲线。
题型二 α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测
直接使用酶和固定化酶的比较
比较项目
直接使用酶
固定化酶
制作方法
-
吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法等
是否需要营养物质
否
否
酶的种类
一种或多种
一种
催化反应
单一或多种
单一
反应底物
各种物质(大分子、小分子)
各种物质(大分子、小分子)
缺点
对环境条件非常敏感,易失活;难回收,成本高,影响产品质量
不利于催化一系列反应
优点
催化效率高、耗能低、低污染
既能与反应底物接触,又能与产物分离;可以重复使用
3.下列关于固定化酶的说法,错误的是( )
A.固定化酶的不足之处是不能催化一系列反应
B.固定化酶可再次利用,降低了生产成本
C.固定后的酶既能与反应物接触,又能与反应物分离
D.固定化酶易溶于水
答案 D
解析 由于酶具有专一性,因此固定化酶不能催化一系列反应,A项正确;固定化酶可反复利用,降低了生产成本,B项正确;固定后的酶既能与反应物接触,又能与反应物分离,C项正确;固定化酶不易溶于水,易与反应物分离,D项错误。
4.(2015·舟山中学测试)某校学生尝试用琼脂作载体,用包埋法固定α淀粉酶来探究固定化酶的催化效果。
实验结果见下表(假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通α淀粉酶量相同)。
实验表明1号试管中淀粉未被水解,最可能的原因是( )
1号试管
2号试管
固定化淀粉酶
√
-
普通α淀粉酶
-
√
淀粉溶液
√
√
60℃保温5min,取出冷却至室温,滴加碘-碘化钾溶液
现象
变蓝
不变蓝
A.实验中的温度过高,导致固定化淀粉酶失去活性
B.淀粉是大分子物质,难以通过琼脂与淀粉酶接触
C.水浴保温时间过短,固定化淀粉酶未将淀粉水解
D.实验程序出现错误,试管中应先加入碘-碘化钾溶液后保温
答案 B
解析 由于固定化酶是用包埋法固定的,而淀粉是大分子物质,它不能通过琼脂与酶充分接触,导致淀粉不能被水解而遇碘-碘化钾溶液呈现蓝色。
探高考 练模拟
1.(2016·温州中学期末测试)下图是微生物平板划线示意图。
划线的顺序为1、2、3、4、5。
下列操作方法正确的是( )
A.操作前要将接种环放在火焰旁灭菌
B.划线操作须在火焰上进行
C.在5区域中才有可能得到所需菌落
D.在1、2、3、4、5区域中划线前后都要对接种环进行灭菌
答案 D
解析 操作前要将接种环放在火焰上灼烧灭菌,A项错误;划线操作须在火焰旁进行,B项错误;在5区域中最有可能得到所需菌落,C项错误;在1、2、3、4、5区域中划线前后都要对接种环进行灭菌,D项正确。
2.(2016·鲁迅中学期末测试)下列关于“探究果胶酶最适用量的实验”的叙述,错误的是( )
A.配制不同浓度的果胶酶溶液,并在各组中加入等量的该溶液
B.实验温度为无关变量,要在相同的适宜温度条件下进行实验
C.用玻璃棒搅拌加酶的果泥,搅拌时间可以不相同
D.调节pH,使各组中的pH相同而且处于适宜状态
答案 C
解析 在探究果胶酶最适用量的实验中,果胶酶量为自变量,通过配制不同浓度的果胶酶溶液来控制;实验温度、搅拌时间、pH为无关变量,需要控制等量、适宜,A、B、D项正确,C项错误。
3.(2016·温州中学测试)探究温度对果胶酶活性影响的实验中,得到如下实验结果。
据此分析其中不正确的是( )
温度(℃)
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
果汁量
(mL)
3.5
4.6
8.6
10.9
12.3
11.7
10.1
5.4
3.9
4.8
5.6
A.实验过程中应先将苹果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合
B.为了实验结果的科学性,各组混合处理时间和过滤果汁时间均应相同
C.应在50~55℃设置更细温度梯度进行实验,探究果胶酶的最适温度
D.该实验结果表明高温能使果胶酶失活,但高温也可能促进果胶分解
答案 C
解析 实验过程中应先将苹果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合,A项正确;为了实验结果的科学性和控制单一变量,各组混合处理时间和过滤果汁时间均应相同,B项正确;实验中的温度梯度跨度较大,要想确定最适温度,需要设置更细温度梯度进行实验,分析数据可知,应该在45~55℃设置更细温度梯度进行实验,探究果胶酶的最适温度,C项错误;高温可以使酶失活,由表格数据可以看出,高温也可能促进果胶分解,D项正确。
4.在细菌培养过程中,下列有关操作正确的是( )
A.涂布器用火焰灼烧进行灭菌
B.培养基分别装到培养皿后进行灭菌
C.倒平板和取菌液都必须要在酒精灯火焰旁进行
D.分离得到的菌落应先接种在平板上,培养24h后,置于4℃冰箱保存
答案 C
解析 涂布器应该用高压蒸汽灭菌,A项错误;培养基应该先灭菌后分装,B项错误;倒平板和取
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