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專題13　生物技術實踐 (30分鐘　100分) 1.(15分)(xx全國卷Ⅱ)在生產(chǎn)、生活和科研實踐中,經(jīng)常通過消毒和滅菌來避免雜菌的污染。 回答下列問題: (1)在實驗室中,玻璃和金屬材質的實驗器具______________(填“可以”或“不可以”)放入干熱滅菌箱中進行干熱滅菌。 (2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高溫瞬時消毒法,與煮沸消毒法相比,這兩種方法的優(yōu)點是______________________________________________。 (3)密閉空間內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____________________________,可強化消毒效果。 (4)水廠供應的自來水通常是經(jīng)過________________(填“氯氣”“乙醇”或“高錳酸鉀”)消毒的。 (5)某同學在使用高壓蒸汽滅菌鍋時,若壓力達到設定要求,而鍋內并沒有達到相應溫度,最可能的原因是______________________。 【解析】(1)玻璃和金屬材質的實驗器具可以通過干熱滅菌的方法來滅菌。 (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,并使牛奶的營養(yǎng)成分不被破壞;高溫瞬時消毒是在較短的時間內利用高溫殺死微生物,由于時間較短,營養(yǎng)物質損失較少。 (3)紫外線有消毒、滅菌的作用,在照射前,適量噴灑消毒液,可以強化消毒效果。 (4)自來水消毒通常采用“氯氣”或“紫外線”等方法。 (5)使用高壓蒸汽滅菌鍋時,若壓力達到設定要求,但沒有達到相應溫度,最可能的原因是鍋內冷空氣沒有排盡。 答案:(1)可以 (2)在達到消毒目的的同時,營養(yǎng)物質損失較少 (3)破壞DNA結構　消毒液 (4)氯氣　(5)未將鍋內冷空氣排盡 2.(15分)(xx衡水一模)蘋果可用于制作蘋果酒、蘋果醋飲料和提取具有抗過敏、抗癌細胞增生、調節(jié)脂質代謝等多種生理功能的蘋果多酚。請回答下列問題: (1)如圖所示為工業(yè)化制作蘋果酒和蘋果醋的裝置。甲罐中預留近1/3的空間,目的是____________________________________;甲罐連接的雙U形管中一側注滿水的作用是________________________________________________________;家庭制作蘋果酒一般不添加酵母菌液,原因是_____________________________ __________________________________________;若圖中A代表無菌空氣,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,蘋果汁為微生物生長提供的營養(yǎng)物質有___________ ______________等;若要統(tǒng)計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________________ _____________________________________________。提取蘋果多酚不宜用水蒸氣蒸餾,應采用萃取法,萃取時不能直接加熱的理由是______________________ ______________________________。 【解析】(1)據(jù)圖分析,甲罐進行的是酒精發(fā)酵,加入蘋果汁時,罐內要預留近1/3的空間,有利于酵母菌進行繁殖,同時可以防止發(fā)酵旺盛時發(fā)酵液從排氣管溢出;其連接的雙U形管中一側注滿水的作用是密閉裝置,創(chuàng)造無氧環(huán)境,利于自動化排氣;由于蘋果表皮附有一定量的酵母菌,因此家庭制作蘋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,說明進行的是醋酸發(fā)酵,若A通入的是無菌空氣,由于醋酸菌是好氧菌,利用氧氣進行醋酸發(fā)酵,因此乙罐排出的氣體中氧氣明顯減少;蘋果汁可以為微生物提供水、無機鹽、碳源和氮源等營養(yǎng)物質;統(tǒng)計微生物菌種的數(shù)量常用稀釋涂布平板法或顯微鏡直接計數(shù)法。 (2)玫瑰精油的化學性質穩(wěn)定,難溶于水,易溶于有機溶劑,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(答出一點即可)　密閉裝置,創(chuàng)造無氧環(huán)境,利于自動化排氣　蘋果表皮附有一定量的酵母菌 氧氣　水、無機鹽、碳源和氮源　稀釋涂布平板法 (2)玫瑰精油的化學性質穩(wěn)定,難溶于水,易溶于有機溶劑,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)苯胺的細菌(目的菌)。實驗的主要步驟如圖所示。請分析回答下列問題。 (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”生長所需的氮源和碳源是來自培養(yǎng)基中的______。實驗過程中需要振蕩培養(yǎng),由此推測“目的菌”的呼吸作用類型是________________________ ____________________________。 (3)轉為固體培養(yǎng)基時,常采用平板劃線法進行接種,此過程中所用的接種工具是__________,操作時采用__________滅菌的方法。 (4)實驗結束后,使用過的培養(yǎng)基需進行________處理才能倒掉,這樣做是為了______________。 【解題指導】解答本題應明確: (1)培養(yǎng)基成分應包含水、氮源、無機鹽、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)苯胺的細菌,選擇培養(yǎng)基只允許特定的微生物生長,而同時抑制或阻止其他微生物生長,因此篩選能高效降解聯(lián)苯胺的細菌的培養(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)過程中需要振蕩培養(yǎng),推測目的菌是需氧微生物,其呼吸作用的類型為有氧呼吸。 (3)平板劃線法操作的接種工具是接種環(huán),對于接種環(huán)的滅菌方法應該是灼燒滅菌。 (4)實驗結束后應該將使用過的培養(yǎng)基進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)為了調查某河流的水質狀況,某研究小組測定了該河流水樣中的細菌含量,并進行了細菌分離等工作。回答下列問題: (1)該小組采用稀釋涂布平板法檢測水樣中細菌的含量。在涂布接種前,隨機取若干滅菌后的空白平板先培養(yǎng)了一段時間,這樣做的目的是________________ ____________________;然后,將1 mL水樣稀釋100倍,在3個平板上用涂布法分別接入0.1 mL稀釋液;經(jīng)適當培養(yǎng)后,3個平板上的菌落數(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________。 (2)該小組采用平板劃線法分離水樣中的細菌,操作時,接種環(huán)通過________滅菌,在第二次及以后的劃線時,總是從上一次劃線的末端開始劃線,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,一部分進行靜置培養(yǎng),另一部分進行振蕩培養(yǎng),結果發(fā)現(xiàn):振蕩培養(yǎng)的細菌比靜置培養(yǎng)的細菌生長速度快。分析其原因:振蕩培養(yǎng)能提高培養(yǎng)液中________的含量,同時可使菌體與培養(yǎng)液充分接觸,提高________的利用率。 【解析】(1)微生物培養(yǎng)過程應該進行無菌操作,配制的培養(yǎng)基要進行高壓蒸汽滅菌,可以將滅菌后的空白平板進行培養(yǎng)以檢測培養(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,總是從上一次劃線的末端開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細胞繁殖而來的菌落。(3)由題意可知,振蕩培養(yǎng)比靜置培養(yǎng)的細菌生長速度快,由此可以說明該細菌是需氧型菌,由于振蕩培養(yǎng)能提高培養(yǎng)液中溶解氧的含量,同時可使菌體與培養(yǎng)液充分接觸,提高營養(yǎng)物質的利用率,細菌生長速度加快。 答案:(1)檢測培養(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菌落 (3)溶解氧　營養(yǎng)物質 5.(10分)(xx全國卷Ⅲ)某同學用新鮮的泡菜濾液為實驗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?；卮鹣铝袉栴}: (1)分離純化乳酸菌時,首先需要用________對泡菜濾液進行梯度稀釋,進行梯度稀釋的理由是______________________________________________________ _______________________________________________。 (2)推測在分離純化所用的培養(yǎng)基中加入碳酸鈣的作用有______________和________________。分離純化時應挑選出____________的菌落作為候選菌。 (3)乳酸菌在-20 ℃長期保存時,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,首先需要用無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細胞,以便在培養(yǎng)基表面形成單個菌落。 (2)乳酸的積累會使培養(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(無氧呼吸)過程中產(chǎn)生的乳酸,使碳酸鈣分解形成透明圈,有利于乳酸菌的識別和分離。 (3)加入甘油可降低培養(yǎng)液的凝固點,使培養(yǎng)基在低溫下保持液體狀態(tài)。 答案:(1)無菌水　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“中和乳酸菌代謝過程中產(chǎn)生的乳酸”,從而避免因代謝產(chǎn)物對乳酸菌的抑制,易被漏答。 6.( 10分)(xx吉林二模)現(xiàn)代生活與傳統(tǒng)生物技術非常貼近,請分析下面實例回答相關問題: (1)有同學結合玫瑰油的提取技術,設計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→過濾→茉莉油,其中A表示________過程。分離油層時常用________,儀器是分液漏斗。B的成分是無水硫酸鈉,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。通常對三七進行________的預處理,可以提高提取率。采用萃取法提取該有效成分時需要加熱,一般不用酒精燈直接加熱而用水浴加熱,因為__________________________ _____________________。 (3)腐乳是我國流傳幾千年的營養(yǎng)美食,制作工藝體現(xiàn)了中華兒女的智慧。請根據(jù)如下制作過程回答問題:豆腐塊→A→長滿菌絲的豆腐塊→加鹽腌制→加鹵湯裝瓶→密封腌制,A過程中起主要作用的微生物是__________。鹵湯中加酒的作用是________________________________。 【解析】(1)分析實驗流程可知:A表示水蒸氣蒸餾過程。在油水混合物中加入氯化鈉,就會出現(xiàn)明顯的分層,可見,分離油層時常用氯化鈉。無水硫酸鈉能夠吸收水分,向粗提精油中加入無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溶劑浸泡,使其溶解在有機溶劑中的方法。可見,用萃取法提取三七皂苷時,通常要對三七進行粉碎、干燥的預處理,以提高提取率。由于萃取劑為有機溶劑,易燃易爆,所以萃取過程應該避免明火加熱,而應采用水浴加熱。 (3)制作腐乳的實驗流程為:①豆腐上長出毛霉→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?！白灾平退亍鳖惍a(chǎn)品是糖和水果進行發(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微生物主要是________,它們主要來自_____________ __________________________。 (2)自制酵素過程中也會出現(xiàn)意外情況,如每天打開瓶蓋一次可導致大量白毛生長,分析可能的原因是______________(微生物)大量生長,其代謝類型是______ _______;夏季制作還可能散發(fā)出濃郁的酸味,因為在_______________________ __________________________的條件下,更適于醋酸菌生存并發(fā)酵。 (3)制作失敗的酵素會混入雜菌和有害物質,食用后會引起中毒。利用微生物培養(yǎng)技術檢測和鑒定酵素中的菌種,通過觀察________________________來確定不同菌種。要統(tǒng)計活菌數(shù)目用________________法測定,選取菌落數(shù)在______ __________________的平板進行計數(shù)。 【解析】(1)根據(jù)題意可知酵素是糖和水果進行發(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,它們主要來自附著在水果表皮上的微生物。(2)若每天打開瓶蓋一次會有氧氣進入,導致生長的大量白毛應為毛霉,其代謝類型為異養(yǎng)需氧型;醋酸菌的最適生長溫度為30～35 ℃。(3)不同菌所形成的菌落特征不同,統(tǒng)計菌種數(shù)目用稀釋涂布平板法,應選取菌落數(shù)在30～300的平板進行計數(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)(新題預測)石油是人類重要的化工原料之一,其在給人類生產(chǎn)生活帶來便利的同時也對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程。請根據(jù)流程圖回答下列問題: 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過程為________,目的是增加假單孢桿菌的濃度,該培養(yǎng)基中應當以______ ______為唯一碳源。該實驗過程中需要設置完全培養(yǎng)液對照組,將菌液稀釋相同的倍數(shù),對照組培養(yǎng)基上生長的菌落數(shù)目應明顯________(填“多于”或“少于”)選擇培養(yǎng)基上的菌落數(shù)目,從而說明選擇培養(yǎng)基具有篩選作用。 (2)實驗中需要用________對菌液進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)涂布均勻并進行培養(yǎng),以便獲得單個菌落。 (3)若實驗中用103倍的0.1 mL的稀釋液分別涂布三個平板,培養(yǎng)后分別形成了98、100和102個菌落,則每毫升原樣液中含有假單孢桿菌________個,實際值一般要比該測量值偏大的原因是__________________________________________ ___________________________________________。 【解析】(1)流程圖中A過程為擴大培養(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)基中應當以石油為唯一碳源;由于完全培養(yǎng)液中任何微生物都可以生長,因此對照組培養(yǎng)基上生長的菌落數(shù)目應明顯多于選擇培養(yǎng)基上的菌落數(shù)目,從而說明選擇培養(yǎng)基具有篩選作用。 (2)根據(jù)流程圖可知本實驗采用稀釋涂布平板法接種,包括系列稀釋和涂布平板兩個過程,涂布平板之前需要用無菌水將菌液進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行培養(yǎng)。 (3)根據(jù)題意可知,三個平板上生長的平均菌落數(shù)C=(98+100+102)3=100個,涂布平板時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;當兩個或多個細胞連在一起時,平板上觀察到的只是一個菌落,所以實際值一般要比該測量值大。 答案:(1)擴大培養(yǎng)(或選擇培養(yǎng))　石油　多于 (2)無菌水　涂布器 (3)1106　當兩個或多個細胞連在一起時,平板上觀察到的只是一個菌落