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專(zhuān)題13　生物技術(shù)實(shí)踐 (30分鐘　100分) 1.(15分)(xx全國(guó)卷Ⅱ)在生產(chǎn)、生活和科研實(shí)踐中,經(jīng)常通過(guò)消毒和滅菌來(lái)避免雜菌的污染。 回答下列問(wèn)題: (1)在實(shí)驗(yàn)室中,玻璃和金屬材質(zhì)的實(shí)驗(yàn)器具_(dá)_____________(填“可以”或“不可以”)放入干熱滅菌箱中進(jìn)行干熱滅菌。 (2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高溫瞬時(shí)消毒法,與煮沸消毒法相比,這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)是______________________________________________。 (3)密閉空間內(nèi)的空氣可采用紫外線照射消毒,其原因是紫外線能__________。在照射前,適量噴灑____________________________,可強(qiáng)化消毒效果。 (4)水廠供應(yīng)的自來(lái)水通常是經(jīng)過(guò)________________(填“氯氣”“乙醇”或“高錳酸鉀”)消毒的。 (5)某同學(xué)在使用高壓蒸汽滅菌鍋時(shí),若壓力達(dá)到設(shè)定要求,而鍋內(nèi)并沒(méi)有達(dá)到相應(yīng)溫度,最可能的原因是______________________。 【解析】(1)玻璃和金屬材質(zhì)的實(shí)驗(yàn)器具可以通過(guò)干熱滅菌的方法來(lái)滅菌。 (2)巴氏消毒法是在70～75 ℃煮30 min或在80 ℃下煮15 min,可以殺死牛奶中的微生物,并使牛奶的營(yíng)養(yǎng)成分不被破壞;高溫瞬時(shí)消毒是在較短的時(shí)間內(nèi)利用高溫殺死微生物,由于時(shí)間較短,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失較少。 (3)紫外線有消毒、滅菌的作用,在照射前,適量噴灑消毒液,可以強(qiáng)化消毒效果。 (4)自來(lái)水消毒通常采用“氯氣”或“紫外線”等方法。 (5)使用高壓蒸汽滅菌鍋時(shí),若壓力達(dá)到設(shè)定要求,但沒(méi)有達(dá)到相應(yīng)溫度,最可能的原因是鍋內(nèi)冷空氣沒(méi)有排盡。 答案:(1)可以 (2)在達(dá)到消毒目的的同時(shí),營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失較少 (3)破壞DNA結(jié)構(gòu)　消毒液 (4)氯氣　(5)未將鍋內(nèi)冷空氣排盡 2.(15分)(xx衡水一模)蘋(píng)果可用于制作蘋(píng)果酒、蘋(píng)果醋飲料和提取具有抗過(guò)敏、抗癌細(xì)胞增生、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝等多種生理功能的蘋(píng)果多酚。請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)如圖所示為工業(yè)化制作蘋(píng)果酒和蘋(píng)果醋的裝置。甲罐中預(yù)留近1/3的空間,目的是____________________________________;甲罐連接的雙U形管中一側(cè)注滿水的作用是________________________________________________________;家庭制作蘋(píng)果酒一般不添加酵母菌液,原因是_____________________________ __________________________________________;若圖中A代表無(wú)菌空氣,則乙罐排出的氣體中______________________________________________________ ____________________________________________________的含量明顯下降;從微生物培養(yǎng)的角度分析,蘋(píng)果汁為微生物生長(zhǎng)提供的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有___________ ______________等;若要統(tǒng)計(jì)酵母菌液或含菌培養(yǎng)液中發(fā)酵菌的數(shù)量,可采用________________________和顯微鏡直接計(jì)數(shù)法。 (2)從玫瑰花瓣中提取玫瑰精油常采用水蒸氣蒸餾法,原因是________________ _____________________________________________。提取蘋(píng)果多酚不宜用水蒸氣蒸餾,應(yīng)采用萃取法,萃取時(shí)不能直接加熱的理由是______________________ ______________________________。 【解析】(1)據(jù)圖分析,甲罐進(jìn)行的是酒精發(fā)酵,加入蘋(píng)果汁時(shí),罐內(nèi)要預(yù)留近1/3的空間,有利于酵母菌進(jìn)行繁殖,同時(shí)可以防止發(fā)酵旺盛時(shí)發(fā)酵液從排氣管溢出;其連接的雙U形管中一側(cè)注滿水的作用是密閉裝置,創(chuàng)造無(wú)氧環(huán)境,利于自動(dòng)化排氣;由于蘋(píng)果表皮附有一定量的酵母菌,因此家庭制作蘋(píng)果酒一般不添加酵母菌液。據(jù)圖分析,乙罐產(chǎn)生的是醋酸,說(shuō)明進(jìn)行的是醋酸發(fā)酵,若A通入的是無(wú)菌空氣,由于醋酸菌是好氧菌,利用氧氣進(jìn)行醋酸發(fā)酵,因此乙罐排出的氣體中氧氣明顯減少;蘋(píng)果汁可以為微生物提供水、無(wú)機(jī)鹽、碳源和氮源等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);統(tǒng)計(jì)微生物菌種的數(shù)量常用稀釋涂布平板法或顯微鏡直接計(jì)數(shù)法。 (2)玫瑰精油的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,難溶于水,易溶于有機(jī)溶劑,能隨水蒸氣一同蒸餾,所以從玫瑰花瓣中提取玫瑰精油常采用水蒸氣蒸餾法;萃取劑都是易燃物,直接使用明火加熱易引起燃燒、爆炸,所以萃取時(shí)不能直接加熱。 答案:(1)有利于酵母菌的早期繁殖;防止發(fā)酵液從排氣管溢出(答出一點(diǎn)即可)　密閉裝置,創(chuàng)造無(wú)氧環(huán)境,利于自動(dòng)化排氣　蘋(píng)果表皮附有一定量的酵母菌 氧氣　水、無(wú)機(jī)鹽、碳源和氮源　稀釋涂布平板法 (2)玫瑰精油的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,難溶于水,易溶于有機(jī)溶劑,能隨水蒸氣一同蒸餾　萃取劑都是易燃物,直接使用明火加熱易引起燃燒、爆炸 3.(15分)某化工廠的污水池中含有一種有害的難降解有機(jī)化合物聯(lián)苯胺。研究人員用聯(lián)苯胺、磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素配制的培養(yǎng)基,成功篩選到能高效降解聯(lián)苯胺的細(xì)菌(目的菌)。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如圖所示。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題。 (1)培養(yǎng)基中加入聯(lián)苯胺的目的是________________________________,這種培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基。 (2)“目的菌”生長(zhǎng)所需的氮源和碳源是來(lái)自培養(yǎng)基中的______。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要振蕩培養(yǎng),由此推測(cè)“目的菌”的呼吸作用類(lèi)型是________________________ ____________________________。 (3)轉(zhuǎn)為固體培養(yǎng)基時(shí),常采用平板劃線法進(jìn)行接種,此過(guò)程中所用的接種工具是__________,操作時(shí)采用__________滅菌的方法。 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,使用過(guò)的培養(yǎng)基需進(jìn)行________處理才能倒掉,這樣做是為了______________。 【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)明確: (1)培養(yǎng)基成分應(yīng)包含水、氮源、無(wú)機(jī)鹽、碳源等。 (2)聯(lián)苯胺為目的菌提供碳源和氮源,且起到篩選目的菌的作用。 【解析】(1)培養(yǎng)基中加入聯(lián)苯胺的目的是篩選能高效降解聯(lián)苯胺的細(xì)菌,選擇培養(yǎng)基只允許特定的微生物生長(zhǎng),而同時(shí)抑制或阻止其他微生物生長(zhǎng),因此篩選能高效降解聯(lián)苯胺的細(xì)菌的培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基。 (2)分析培養(yǎng)基的配方可知,該培養(yǎng)基由聯(lián)苯胺、磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素配制而成,因此聯(lián)苯胺為目的菌提供了碳源和氮源;培養(yǎng)過(guò)程中需要振蕩培養(yǎng),推測(cè)目的菌是需氧微生物,其呼吸作用的類(lèi)型為有氧呼吸。 (3)平板劃線法操作的接種工具是接種環(huán),對(duì)于接種環(huán)的滅菌方法應(yīng)該是灼燒滅菌。 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)該將使用過(guò)的培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌處理才能倒掉,防止污染環(huán)境。 答案:(1)篩選目的菌　選擇 (2)聯(lián)苯胺　有氧呼吸 (3)接種環(huán)　灼燒 (4)滅菌　防止造成環(huán)境污染 4.(15分)(xx哈六中二模)為了調(diào)查某河流的水質(zhì)狀況,某研究小組測(cè)定了該河流水樣中的細(xì)菌含量,并進(jìn)行了細(xì)菌分離等工作。回答下列問(wèn)題: (1)該小組采用稀釋涂布平板法檢測(cè)水樣中細(xì)菌的含量。在涂布接種前,隨機(jī)取若干滅菌后的空白平板先培養(yǎng)了一段時(shí)間,這樣做的目的是________________ ____________________;然后,將1 mL水樣稀釋100倍,在3個(gè)平板上用涂布法分別接入0.1 mL稀釋液;經(jīng)適當(dāng)培養(yǎng)后,3個(gè)平板上的菌落數(shù)分別為39、38和37,據(jù)此可得出每升水樣中的活菌數(shù)為_(kāi)_______。 (2)該小組采用平板劃線法分離水樣中的細(xì)菌,操作時(shí),接種環(huán)通過(guò)________滅菌,在第二次及以后的劃線時(shí),總是從上一次劃線的末端開(kāi)始劃線,這樣做的目的是____________________________。 (3)該小組將得到的菌株接種到液體培養(yǎng)基中并混勻,一部分進(jìn)行靜置培養(yǎng),另一部分進(jìn)行振蕩培養(yǎng),結(jié)果發(fā)現(xiàn):振蕩培養(yǎng)的細(xì)菌比靜置培養(yǎng)的細(xì)菌生長(zhǎng)速度快。分析其原因:振蕩培養(yǎng)能提高培養(yǎng)液中________的含量,同時(shí)可使菌體與培養(yǎng)液充分接觸,提高_(dá)_______的利用率。 【解析】(1)微生物培養(yǎng)過(guò)程應(yīng)該進(jìn)行無(wú)菌操作,配制的培養(yǎng)基要進(jìn)行高壓蒸汽滅菌,可以將滅菌后的空白平板進(jìn)行培養(yǎng)以檢測(cè)培養(yǎng)基滅菌是否徹底;由題意知1 mL水樣中的菌落數(shù)是(39+38+37)30.1100=3.8104,每升水樣中的活菌數(shù)為3.8104103=3.8107。(2)對(duì)接種環(huán)常用的滅菌方法是灼燒滅菌;在第二次及以后的劃線時(shí),總是從上一次劃線的末端開(kāi)始劃線的目的是將聚集的菌體逐漸稀釋分散以便獲得由單個(gè)細(xì)胞繁殖而來(lái)的菌落。(3)由題意可知,振蕩培養(yǎng)比靜置培養(yǎng)的細(xì)菌生長(zhǎng)速度快,由此可以說(shuō)明該細(xì)菌是需氧型菌,由于振蕩培養(yǎng)能提高培養(yǎng)液中溶解氧的含量,同時(shí)可使菌體與培養(yǎng)液充分接觸,提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率,細(xì)菌生長(zhǎng)速度加快。 答案:(1)檢測(cè)培養(yǎng)基平板滅菌是否合格　3.8107 (2)灼燒　將聚集的菌體逐步稀釋以便獲得單個(gè)菌落 (3)溶解氧　營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 5.(10分)(xx全國(guó)卷Ⅲ)某同學(xué)用新鮮的泡菜濾液為實(shí)驗(yàn)材料分離純化乳酸菌。分離純化所用固體培養(yǎng)基中因含有碳酸鈣而不透明,乳酸菌產(chǎn)生的乳酸能溶解培養(yǎng)基中的碳酸鈣?；卮鹣铝袉?wèn)題: (1)分離純化乳酸菌時(shí),首先需要用________對(duì)泡菜濾液進(jìn)行梯度稀釋,進(jìn)行梯度稀釋的理由是______________________________________________________ _______________________________________________。 (2)推測(cè)在分離純化所用的培養(yǎng)基中加入碳酸鈣的作用有______________和________________。分離純化時(shí)應(yīng)挑選出____________的菌落作為候選菌。 (3)乳酸菌在-20 ℃長(zhǎng)期保存時(shí),菌液中常需要加入一定量的________(填“蒸餾水”“甘油”或“碳酸鈣”)。 【解析】本題主要考查乳酸菌的分離純化和保存。 (1)分離純化乳酸菌時(shí),首先需要用無(wú)菌水梯度稀釋泡菜濾液,這樣既可避免雜菌污染,又可保證將乳酸菌分散成單個(gè)細(xì)胞,以便在培養(yǎng)基表面形成單個(gè)菌落。 (2)乳酸的積累會(huì)使培養(yǎng)液pH降低,影響乳酸菌的增殖,加入碳酸鈣可以中和乳酸菌代謝(無(wú)氧呼吸)過(guò)程中產(chǎn)生的乳酸,使碳酸鈣分解形成透明圈,有利于乳酸菌的識(shí)別和分離。 (3)加入甘油可降低培養(yǎng)液的凝固點(diǎn),使培養(yǎng)基在低溫下保持液體狀態(tài)。 答案:(1)無(wú)菌水　泡菜濾液中菌的濃度高,直接培養(yǎng)很難分離得到單菌落 (2)鑒別乳酸菌　中和產(chǎn)生的乳酸(或酸)　具有透明圈 (3)甘油 【易錯(cuò)警示】第(2)小題第二空中加入碳酸鈣可以“中和乳酸菌代謝過(guò)程中產(chǎn)生的乳酸”,從而避免因代謝產(chǎn)物對(duì)乳酸菌的抑制,易被漏答。 6.( 10分)(xx吉林二模)現(xiàn)代生活與傳統(tǒng)生物技術(shù)非常貼近,請(qǐng)分析下面實(shí)例回答相關(guān)問(wèn)題: (1)有同學(xué)結(jié)合玫瑰油的提取技術(shù),設(shè)計(jì)了提取茉莉油的流程:茉莉花+水→A→油水混合物→分離油層→粗提精油→加B→過(guò)濾→茉莉油,其中A表示________過(guò)程。分離油層時(shí)常用________,儀器是分液漏斗。B的成分是無(wú)水硫酸鈉,向粗提精油中加入B的目的是________________________________。 (2)三七是一種名貴中藥,其有效成分是三七皂苷,可用萃取法提取。通常對(duì)三七進(jìn)行________的預(yù)處理,可以提高提取率。采用萃取法提取該有效成分時(shí)需要加熱,一般不用酒精燈直接加熱而用水浴加熱,因?yàn)開(kāi)_________________________ _____________________。 (3)腐乳是我國(guó)流傳幾千年的營(yíng)養(yǎng)美食,制作工藝體現(xiàn)了中華兒女的智慧。請(qǐng)根據(jù)如下制作過(guò)程回答問(wèn)題:豆腐塊→A→長(zhǎng)滿菌絲的豆腐塊→加鹽腌制→加鹵湯裝瓶→密封腌制,A過(guò)程中起主要作用的微生物是__________。鹵湯中加酒的作用是________________________________。 【解析】(1)分析實(shí)驗(yàn)流程可知:A表示水蒸氣蒸餾過(guò)程。在油水混合物中加入氯化鈉,就會(huì)出現(xiàn)明顯的分層,可見(jiàn),分離油層時(shí)常用氯化鈉。無(wú)水硫酸鈉能夠吸收水分,向粗提精油中加入無(wú)水硫酸鈉的目的是除去精油中多余的水分。 (2)萃取法是將粉碎、干燥的植物原料用有機(jī)溶劑浸泡,使其溶解在有機(jī)溶劑中的方法?？梢?jiàn),用萃取法提取三七皂苷時(shí),通常要對(duì)三七進(jìn)行粉碎、干燥的預(yù)處理,以提高提取率。由于萃取劑為有機(jī)溶劑,易燃易爆,所以萃取過(guò)程應(yīng)該避免明火加熱,而應(yīng)采用水浴加熱。 (3)制作腐乳的實(shí)驗(yàn)流程為:①豆腐上長(zhǎng)出毛霉→②加鹽腌制→③加鹵湯裝瓶→④密封腌制,據(jù)此可知:A過(guò)程中起主要作用的微生物是毛霉。鹵湯是由酒及各種香辛料配制而成的,鹵湯中加酒的作用是增加特殊風(fēng)味,防腐殺菌。 答案:(1)水蒸氣蒸餾　氯化鈉　除去精油中多余的水分 (2)粉碎、干燥　萃取劑易燃易爆 (3)毛霉　增加特殊風(fēng)味,防腐殺菌 7.(10分)酵素因其養(yǎng)顏保健、排毒瘦身等功能,目前已深受眾人的喜愛(ài)?！白灾平退亍鳖?lèi)產(chǎn)品是糖和水果進(jìn)行發(fā)酵后的產(chǎn)物,即“水果泡菜”與“低度甜味水果酒”的混合物。自制水果酵素的基本過(guò)程:①新鮮水果洗凈切好備用;②將水果切塊一層層放入密封罐,每放一層按比例加一層糖;③密封發(fā)酵,每天適量放氣,若干天即可獲得“水果酵素”。 (1)參與酵素制作的兩類(lèi)微生物主要是________,它們主要來(lái)自_____________ __________________________。 (2)自制酵素過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)意外情況,如每天打開(kāi)瓶蓋一次可導(dǎo)致大量白毛生長(zhǎng),分析可能的原因是______________(微生物)大量生長(zhǎng),其代謝類(lèi)型是______ _______;夏季制作還可能散發(fā)出濃郁的酸味,因?yàn)樵赺______________________ __________________________的條件下,更適于醋酸菌生存并發(fā)酵。 (3)制作失敗的酵素會(huì)混入雜菌和有害物質(zhì),食用后會(huì)引起中毒。利用微生物培養(yǎng)技術(shù)檢測(cè)和鑒定酵素中的菌種,通過(guò)觀察________________________來(lái)確定不同菌種。要統(tǒng)計(jì)活菌數(shù)目用________________法測(cè)定,選取菌落數(shù)在______ __________________的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。 【解析】(1)根據(jù)題意可知酵素是糖和水果進(jìn)行發(fā)酵后的產(chǎn)物,即“水果泡菜”與“低度甜味水果酒”的混合物,可知參與的微生物為乳酸菌和酵母菌,它們主要來(lái)自附著在水果表皮上的微生物。(2)若每天打開(kāi)瓶蓋一次會(huì)有氧氣進(jìn)入,導(dǎo)致生長(zhǎng)的大量白毛應(yīng)為毛霉,其代謝類(lèi)型為異養(yǎng)需氧型;醋酸菌的最適生長(zhǎng)溫度為30～35 ℃。(3)不同菌所形成的菌落特征不同,統(tǒng)計(jì)菌種數(shù)目用稀釋涂布平板法,應(yīng)選取菌落數(shù)在30～300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。 答案:(1)酵母菌和乳酸菌　附著在水果表皮上的微生物 (2)毛霉　異養(yǎng)需氧型　30～35 ℃ (3)菌落特征　稀釋涂布平板　30～300 8.(10分)(新題預(yù)測(cè))石油是人類(lèi)重要的化工原料之一,其在給人類(lèi)生產(chǎn)生活帶來(lái)便利的同時(shí)也對(duì)陸地和海洋造成污染。下面是科研工作者分離能分解石油污染物的假單孢桿菌的過(guò)程。請(qǐng)根據(jù)流程圖回答下列問(wèn)題: 土壤取樣→A→梯度稀釋→涂布到培養(yǎng)基上→篩選目的菌株(假單孢桿菌) (1)A過(guò)程為_(kāi)_______,目的是增加假單孢桿菌的濃度,該培養(yǎng)基中應(yīng)當(dāng)以______ ______為唯一碳源。該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要設(shè)置完全培養(yǎng)液對(duì)照組,將菌液稀釋相同的倍數(shù),對(duì)照組培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的菌落數(shù)目應(yīng)明顯________(填“多于”或“少于”)選擇培養(yǎng)基上的菌落數(shù)目,從而說(shuō)明選擇培養(yǎng)基具有篩選作用。 (2)實(shí)驗(yàn)中需要用________對(duì)菌液進(jìn)行一系列的梯度稀釋,然后將不同濃度的菌液分別滴加到固體培養(yǎng)基的表面,用________(填器具)涂布均勻并進(jìn)行培養(yǎng),以便獲得單個(gè)菌落。 (3)若實(shí)驗(yàn)中用103倍的0.1 mL的稀釋液分別涂布三個(gè)平板,培養(yǎng)后分別形成了98、100和102個(gè)菌落,則每毫升原樣液中含有假單孢桿菌________個(gè),實(shí)際值一般要比該測(cè)量值偏大的原因是__________________________________________ ___________________________________________。 【解析】(1)流程圖中A過(guò)程為擴(kuò)大培養(yǎng)(或選擇培養(yǎng)),以增加假單孢桿菌的濃度;由于要分離能分解石油污染物的假單孢桿菌,所以該培養(yǎng)基中應(yīng)當(dāng)以石油為唯一碳源;由于完全培養(yǎng)液中任何微生物都可以生長(zhǎng),因此對(duì)照組培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的菌落數(shù)目應(yīng)明顯多于選擇培養(yǎng)基上的菌落數(shù)目,從而說(shuō)明選擇培養(yǎng)基具有篩選作用。 (2)根據(jù)流程圖可知本實(shí)驗(yàn)采用稀釋涂布平板法接種,包括系列稀釋和涂布平板兩個(gè)過(guò)程,涂布平板之前需要用無(wú)菌水將菌液進(jìn)行一系列的濃度梯度稀釋,然后將不同濃度的菌液分別滴加到固體培養(yǎng)基的表面,用涂布器涂布均勻并進(jìn)行培養(yǎng)。 (3)根據(jù)題意可知,三個(gè)平板上生長(zhǎng)的平均菌落數(shù)C=(98+100+102)3=100個(gè),涂布平板時(shí)所用的稀釋液的體積V=0.1 mL,稀釋倍數(shù)M=103倍,所以每毫升原樣液中含有假單孢桿菌數(shù)=(CV)M=(1000.1)103=1106個(gè);當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí),平板上觀察到的只是一個(gè)菌落,所以實(shí)際值一般要比該測(cè)量值大。 答案:(1)擴(kuò)大培養(yǎng)(或選擇培養(yǎng))　石油　多于 (2)無(wú)菌水　涂布器 (3)1106　當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí),平板上觀察到的只是一個(gè)菌落