高考生物复习专题十三生物技术实践全国公开课一等奖百校联赛示范课赛课特等奖课件

专题13

生物技术实践第1页第2页答案速填:①水、碳源、氮源、无机盐②灭菌③尿素④显微镜直接计数法⑤酵母菌⑥压榨法⑦纸层析第3页考纲要求:1.微生物分离和培养2.某种微生物数量测定3.培养基对微生物选择作用4.利用微生物进行发酵来生产特定产物以及微生物在其它方面应用第4页5.从生物材料中提取一些特定成份6.利用发酵加工食品基本方法第5页热点一微生物分离、培养及应用【示范题1】(·全国卷Ⅰ·T37)一些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3,供植物吸收和利用。回答以下问题: (1)有些细菌能分解尿素,有些细菌则不能,原因是前者能产生______________。能分解尿素细菌不能以尿第6页素分解产物CO2作为碳源,原因是____________________________________________,但可用葡萄糖作为碳源,进入细菌体内葡萄糖主要作用是__________________________________________________________(答出两点即可)。

第7页(2)为了筛选可分解尿素细菌,在配制培养基时,应选择______________(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素+NH4NO3”)作为氮源,不选择其它两组原因是__________________________________________。

第8页(3)用来筛选分解尿素细菌培养基含有KH2PO4和Na2HPO4,其作用有__________________________________________(答出两点即可)。

第9页常失分点参考答案第(1)小题:常因“脲酶”错写为“尿酶”而失分;因考虑不到“自养或异养”而失分;易漏答“为其它有机物合成提供原材料”而失分。第(2)小题:易忽略“NH4NO3不能起到筛选作用”而失分。第(3)小题:易漏答“作为缓冲剂保持细菌生长过程中pH稳定”而失分。(1)脲酶分解尿素细菌是异养生物,不能利用CO2合成有机物为细胞生命活动提供能量,为其它有机物合成提供原材料(2)尿素其它两组都含有NH4NO3,能分解尿素细菌和不能分解尿素细菌都能利用NH4NO3,不能起到筛选作用(3)为细菌生长提供无机营养,作为缓冲剂保持细菌生长过程中pH稳定第10页【考题追问】假如用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中分解尿素细菌数,统计菌落数往往比活菌实际数目低,原因是:_____________________________________________________。当两个或多个细胞连在一起时,平板上看到只是一个菌落第11页【热点·纵横联】微生物分离、计数与判定1.土壤中分解尿素细菌分离与计数:(1)过程:土壤取样→样品稀释→微生物培养与观察。第12页(2)筛选菌株:利用选择培养基(本试验选取尿素作为唯一氮源)筛选菌株。(3)计数:稀释涂布平板法惯用于活菌计数,为了确保结果准确,普通选择菌落数在30～300平板进行计数。第13页2.分解纤维素微生物分离:(1)试验原理:即:可依据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。第14页(2)判定方法:刚果红染色(判别培养基)。(3)流程:土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布平板→挑选产生透明圈菌落。第15页【对点·聚焦练】1.(·江苏高考)苯酚及其衍生物广泛存在于工业废水中,对环境有严重危害。小明同学准备依据下列图操作步骤,从处理废水活性污泥中分离筛选酚降解高效菌株。请回答以下问题: 第16页(1)酚降解菌富集培养基含有蛋白胨、K2HPO4、MgSO4、苯酚和水,其中可作为碳源有____________________。

第17页(2)将采集到样品接种培养,苯酚用量应随转接次数增加而逐步____________,以到达富集酚降解菌目标。若上图平板中菌落过于密集,应深入____________,方便于菌落计数与分离。制备平板培养基时除了需要水、营养物质外,还必须添加____________。

第18页(3)下列图为连续划线法示意图,在图中____________(填图中序号)区域更易取得单菌落。

第19页(4)采取比色测定法(使用苯酚显色剂)检测降解后废水中苯酚残留量。先制作系列浓度梯度并进行显色反应,下表中1～5号比色管苯酚浓度应分别为______________。

管号123456苯酚浓度(mg/L)1第20页假如废水为50mg/L苯酚溶液,降解后约有21%苯酚残留,则需将残留液稀释____________(填序号:①5

②10③20)倍后,再进行比色。

第21页【解题指导】解答本题需要关注:(1)筛选分解苯酚高效菌株,需要逐步增加苯酚用量,且苯酚作为碳源。(2)标准显色液浓度从0开始且梯度浓度差值相同。第22页【解析】(1)蛋白胨和苯酚都是含碳有机物,能够为酚降解菌提供碳源。(2)将采集到样品接种培养,随转接次数增加而逐步增加苯酚用量能够增大酚降解菌百分比,以到达富集酚降解菌目标。假如图中平板中菌落过于密集,说明培养液中酚降解菌数量过多,需要进一步稀释后再涂布,方便于菌落计数与分离。平板培养第23页基是固体培养基,在配制时候除了需要水、营养物质外,还必须添加琼脂等凝固剂。(3)因为每次划线菌种都来自上一次划线末端,所以最终一次划线结束时候更轻易取得单菌落。(4)依据表中6号管中苯酚浓度为1mg/L,可推知1～5号管中苯酚浓度应分别为0mg/L、0.2mg/L、0.4mg/L、0.6mg/L、0.8mg/L。第24页依据题意,废水为50mg/L苯酚溶液,降解后约有21%苯酚残留,要使稀释后苯酚残留液浓度在0～1mg/L,需将残留液稀释20倍。答案:(1)蛋白胨、苯酚(2)增加稀释涂布凝固剂(3)③

(4)0、0.2、0.4、0.6、0.8③第25页2.(·唐山二模)请回答生物技术实践相关问题:(1)为了保持菌种纯净,可将菌种接种到试管________培养基上暂时保藏,在适当温度下培养,当菌落长成后,将试管放入________℃冰箱中保藏。

第26页(2)在筛选纤维素分解菌过程中,惯用方法是________________________。但这只是分离纯化第一步,为了确定得到是纤维素分解菌,还需要进行________________试验。

第27页(3)对亚硝酸盐含量测定原理是:亚硝酸盐与对氨基苯磺酸反应产物能与______________________结合形成________色染料。测定亚硝酸盐含量操作流程是:配制溶液→制备________→制备样品处理液→比色。其中,使滤液变得无色澄清透明是________________________。

第28页【解析】(1)暂时保藏菌种普通是接种到试管固体斜面培养基上,等到菌落长成后,将试管放入冰箱(4℃)低温保藏。第29页(2)刚果红与纤维素反应呈红色,纤维素分解菌产生纤维素酶会将纤维素分解而不能与刚果红反应呈红色,在菌落周围会出现透明圈。为了确定是纤维素分解菌,还需要进行发酵产纤维素酶试验,纤维素酶测定方法普通是对纤维素酶分解纤维素后所产生葡萄糖进行定量测定。第30页(3)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形成玫瑰红色染料。亚硝酸盐含量测定普通步骤是:配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色,其中使滤液变得无色澄清透明是氢氧化铝乳液。第31页答案:(1)固体斜面4(2)刚果红染色法发酵产纤维素酶(3)N-1-萘基乙二胺盐酸盐玫瑰红标准显色液氢氧化铝乳液第32页3.食物中纤维素(即膳食纤维)对人体健康有主要作用,其主要存在于蔬菜和粗加工谷类中,有促进肠道蠕动,利于粪便排出等功效。但纤维素不能被人体吸收,因为人体缺乏分解纤维素酶。某校生物兴趣小组开展了以下纤维素酶研究工作,请回答以下问题:第33页(1)纤维素酶是一个________酶,包含C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种,其中能够将纤维二糖分解为葡萄糖是________。

(2)自然界中不少微生物含有分解纤维素能力。取回土样中含有各种微生物,兴趣小组在培养基中可加入________来帮助筛选纤维素分解菌,目标菌落特征是存在着以该菌落为中心__________________。

第34页(3)马、牛、羊等食草动物也含有消化纤维素能力。若从马胃中分离出纤维素分解菌,与从土壤中分离相比较,除了要调整培养基pH外,还必须控制条件是________________________________。配制好培养基还应进行灭菌处理,普通采取方法是________________________________________。

第35页(4)对筛选得到微生物还需要深入纯化培养以增加菌种数量,为方便后续计数,宜采取纯化方法是________________________________。

(5)分离出纤维素酶还需要深入判定。纤维素酶能催化纤维素分解为含有还原性葡萄糖,依据这一特征,可加入__________试剂并水浴加热,判断提取物是否起到了降解纤维素作用。

第36页【解析】(1)纤维素酶是一个复合酶,包含C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种,其中葡萄糖苷酶能够将纤维二糖分解为葡萄糖。(2)纤维素分解菌常采取刚果红进行筛选,刚果红能够与纤维素结合形成红色复合物,纤维素分解菌因为能够将纤维素分解而在平板上菌落周围出现透明圈。第37页(3)从土壤中筛选纤维素分解菌属于好氧细菌,而马胃中是厌氧环境,分离纤维素分解菌属于厌氧细菌,所以从马胃中分离出纤维素分解菌需要培养在厌氧(无氧)环境中;培养基普通采取高压蒸汽灭菌法灭菌。(4)微生物纯化接种方法主要有稀释涂布平板法和平板划线法,其中稀释涂布平板法还能够用于微生物计数。第38页(5)纤维素酶能催化纤维素分解为葡萄糖,葡萄糖属于还原糖,可用斐林试剂进行检测。答案:(1)复合葡萄糖苷酶(2)刚果红透明圈(3)保持无氧培养条件高压蒸汽灭菌法(4)稀释涂布平板法(5)斐林第39页4.(·衡水一模)“贵州茅台”被誉为我国国酒,即使工艺并不复杂,不过大家公认其独特品质关键是当地独特气候、水质以及当地空气或环境中存在独特微生物。为了提取当地环境中独特微生物,某研究小组以优质高粱、上等小麦为原料,制作培养基,收集、分离空气中微生物。回答以下问题:

第40页(1)该培养基按成份分类,属于________(“天然”或“合成”)培养基,培养基在接种微生物前,必须先进行________灭菌。

第41页(2)将上述培养基暴露在空气中培养一段时间后,取10g该培养基用无菌水配制成100mL样品溶液,再将样品溶液稀释104倍后,各取样品溶液0.1mL在5个细菌培养基平板上接种,培养一段时间后,平板上长出细菌菌落数分别为13、156、462、178和191。该过程采取接种方法是__________________,每克培养基样品第42页中细菌数量为________个;与血细胞计数板相比,此计数方法测得细菌数目较实际值________,原因是_________________________________________。

第43页(3)生产酒主要微生物是酵母菌,其代谢类型是________,其产物乙醇与________溶液反应展现灰绿色,这一反应可用于乙醇检验。

第44页【解析】(1)该培养基是由优质高粱、上等小麦等天然物质配制而成,属于天然培养基;培养基在接种微生物前,必须先进行高压蒸汽灭菌。(2)依据题意,题中所述过程应选择稀释涂布平板法;为了确保结果准确,普通选择菌落数在30～300平板进行计数,故应选择156、178、191平板计数。利用稀第45页释涂布平板法进行微生物计算公式:单位样品菌株数=(C÷V)×M,其中C代表平均菌落数=(156+178+191)÷3=175个,V代表涂布平板时稀释液体积=0.1mL,M代表稀释倍数=104,所以每克培养基样品中菌落数为175÷0.1×104÷(10÷100)=1.75×108;死菌不能形成菌落,且两个或多个菌体连在一起时形成一个菌落,所以所测得细菌数目较实际值偏低。第46页(3)酵母菌代谢类型是异养兼性厌氧型;乙醇可与(酸性)重铬酸钾溶液反应展现灰绿色,这一反应可用于乙醇检验。答案:(1)天然高压蒸汽(2)稀释涂布平板法1.75×108偏低死菌不能形成菌落;两个或多个菌体连在一起时形成一个菌落(3)异养兼性厌氧型(酸性)重铬酸钾第47页热点二生物技术在食品加工及其它方面应用【示范题2】(·全国卷Ⅱ·T37)豆豉是大豆经过发酵制成一个食品。为了研究影响豆豉发酵效果原因,某小组将等量甲、乙两菌种分别接入等量A、B两桶煮熟大豆中并混匀,再将二者置于适宜条件下进行发酵,并在32h内定时取样观察发酵效果。回答以下问题: 第48页(1)该试验自变量是____________、____________。

(2)假如发觉发酵容器内上层大豆发酵效果比底层好,说明该发酵菌是________________________。

第49页(3)假如在试验后,发觉32h内发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升关系,则无法确定发酵最正确时间;若要确定最正确发酵时间,还需要做事情是__________________________________________________________________。

第50页(4)从大豆到豆豉,大豆中成份会发生一定改变,其中,蛋白质转变为________________________,脂肪转变为________________________。

第51页常失分点参考答案第(1)小题:题干中要求“在32h内定时取样观察发酵效果”意思是隔段时间取样检测,易漏答“发酵时间”而失分。第(3)小题:易漏答“最好发酵效果所对应时间即为最正确发酵时间”而失分。(1)菌种发酵时间(2)好氧菌(3)延长发酵时间,观察发酵效果,最好发酵效果所对应时间即为最正确发酵时间(4)氨基酸和肽脂肪酸和甘油第52页【考题追问】发酵过程中要添加一定量盐,其作用是______________________。抑制微生物生长,并调味第53页【热点·纵横联】1.传统发酵技术应用:(1)果酒、果醋制作装置相关问题(如图)第54页①果醋发酵:充气口连接充气泵补充氧气。②果酒发酵:关闭充气口,排气口用来排出CO2。(注意:出料口是用来取样。排气口要经过一个长而弯曲胶管与瓶身相连接,其目标是预防空气中微生物污染。)第55页(2)腐乳制作。①逐层加盐,伴随层数加高而增加盐量(抑制微生物生长,防止腐败变质)。②卤汤:由12%左右酒及各种香辛料配制而成(二者都有调制风味,抑制微生物生长作用)。第56页(3)泡菜制作。①清水与盐按质量比4∶1配制成盐水,盐水煮沸(去除氧气,杀灭杂菌)后需要冷却。②坛盖边缘水槽注满水:确保发酵无氧环境。③亚硝酸盐测定:比色法,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形成玫瑰红色染料。第57页④造成泡菜中亚硝酸盐含量增加原因:温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短,轻易造成细菌大量繁殖。第58页2.植物有效成份提取方法及应用:提取方法试验原理方法步骤适用范围水蒸气蒸馏法利用水蒸气将挥发性较强芳香油携带出来①水蒸气蒸馏②分离油层③除水过滤适适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性较强芳香油第59页提取方法试验原理方法步骤适用范围压榨法经过机械加压,压榨出果皮中芳香油①石灰水浸泡、漂洗②压榨、过滤、静置③再次过滤适适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料提取第60页提取方法试验原理方法步骤适用范围萃取法使芳香油溶解在有机溶剂中,蒸发出溶剂后就可取得芳香油①粉碎、干燥②萃取、过滤③浓缩适用范围广,原料颗粒尽可能细小,能充分浸泡在有机溶剂中第61页【对点·聚焦练】1.图1是果酒和果醋制作试验流程图,图2为某学生设计发酵装置图,请据图分析回答以下问题:第62页(1)在果醋发酵早期不通气,溶液中有气泡产生,可闻到酒香;后期接种________,适当升高温度并通气,使________转化为____________。

(2)发酵前需要将发酵瓶清洗洁净,并用体积分数为________酒精消毒;对于葡萄冲洗次数不宜过多,以免洗掉葡萄上________________________菌。

第63页(3)图2中排气口弯曲作用是_________________;若在发酵过程中检测培养液pH改变,可知在酒精发酵过程中,pH________(“增大”“不变”或“减小”),在醋酸发酵过程中,pH________(“增大”“不变”或“减小”)。

第64页【解析】(1)由图1可知,前期酵母菌无氧呼吸产生酒精,即发酵早期确保无氧环境(不通气),后期接种醋酸菌,使酒精转化为醋酸。(2)对发酵瓶用体积分数为70%酒精消毒;用清水冲洗葡萄时次数不宜过多,以免洗掉葡萄皮表面上野生酵母菌。第65页(3)图2中排气口弯曲是为了防止被空气中杂菌污染;在酒精发酵过程中,细胞呼吸(无氧呼吸)产生CO2,造成pH减小;进行醋酸发酵生成醋酸,会使pH快速减小。第66页答案:(1)醋酸菌乙醇(酒精)醋酸(2)70%野生酵母(或酵母)(3)防止被空气中杂菌污染减小减小第67页2.(·全国卷Ⅲ)绿色植物甲含有物质W,该物质为无色针状晶体,易溶于极性有机溶剂,难溶于水,且受热、受潮易分解。其提取流程为:植物甲→粉粹→加溶剂→振荡→搜集提取液→活性炭处理→过滤去除活性炭→蒸馏(含回收溶剂)→重结晶→成品。回答以下问题:第68页(1)在提取物质W时,最好应选取一个原料是________(填“高温烘干”“晾干”或“新鲜”)植物甲,不宜选取其它两种原因是__________________________________________________。

(2)提取物质W时,振荡作用是________________。

第69页(3)活性炭含有很强吸附能力,在提取过程中,用活性炭处理提取液目标是_______________________。

(4)现有丙酮(沸点56℃)、乙醇(沸点约78℃)两种溶剂,在提取物质W时,应选取丙酮作为提取剂,理由是__________________________________。

第70页(5)该试验操作过程中应注意事项是______________________________________________(答出两点即可)。

第71页【解析】(1)在高温条件下,植物甲中物质W轻易分解而被破坏;新鲜植物甲含水量高,极性有机溶剂会被水稀释,影响物质W提取效果。所以最好应该选取一个原料是晾干植物甲。(2)提取物质W时,振荡能够加紧该物质在有机溶剂中溶解。第72页(3)活性炭含有很强吸附能力,在提取过程中,用活性炭处理提取液,能够除去提取液中色素。(4)与乙醇相比较,丙酮沸点较低,蒸馏时物质W分解较少,所以在提取物质W时,应选取丙酮作提取剂。(5)该试验要在温度较低情况下操作,因为物质W受热、受潮时,轻易分解;还要注意防火;粉碎时颗粒尽可能小一些,以加紧在有机溶剂中溶解速率等。第73页答案:(1)晾干高温烘干过程中,植物甲中物质W易被破坏;新鲜植物甲含水量高,用于提取极性有机溶剂会被水稀释,进而降低对物质W提取效果(2)使原料和溶剂充分混匀(3)去除提取液中色素(4)丙酮沸点低于乙醇,蒸馏时物质W分解较少(5)在温度较低情况下操作,防火第74页3.(·全国卷Ⅱ)苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成。回答以下问题:(1)酵母菌呼吸代谢路径如图所表示。图中过程①和②是苹果醋生产第一阶段,在酵母菌细胞__________中进行,其产物乙醇与__________试剂反应展现灰绿色,这一反应可用于乙醇检验;过程③在酵母菌细胞第75页________中进行。与无氧条件相比,在有氧条件下,酵母菌增殖速度________。

第76页(2)第二阶段是在醋酸杆菌作用下将第一阶段产生乙醇转变为醋酸过程,依据醋酸杆菌呼吸作用类型,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发酵温度不一样,第一阶段温度________(填“低于”或“高于”)第二阶段。

第77页(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。

第78页【解题指导】解答本题需注意两个方面:(1)掌握酵母菌呼吸类型判断方法、发生场所、过程等。(2)明确醋酸杆菌作用条件。第79页【解析】本题主要考查果酒与果醋制作原理及过程。(1)由题图可知,过程①和②表示酒精发酵过程,该过程是在细胞质基质中完成。其产物乙醇能使酸性条件下橙色重铬酸钾溶液变为灰绿色。过程③产物是CO2

和H2O,是彻底呼吸产物,这一过程反应场所是线粒体。与无氧呼吸相比,有氧呼吸供能多,酵母菌细胞增殖速度快。第80页(2)醋酸杆菌是好氧菌,只有在有氧条件下,才能将乙醇氧化为乙酸。(3)生产过程中,酒精发酵时普通将温度控制在18～25℃,而醋酸杆菌适宜生长温度为30～