（江蘇專用）2022高考生物二輪復(fù)習(xí) 專題十一 生物技術(shù)實(shí)踐 考點(diǎn)31 微生物的利用及在傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)中的應(yīng)用學(xué)案

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1、（江蘇專用）2022高考生物二輪復(fù)習(xí) 專題十一 生物技術(shù)實(shí)踐 考點(diǎn)31 微生物的利用及在傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)中的應(yīng)用學(xué)案 [直擊考綱]　1.微生物的分離和培養(yǎng)(B)。2.某種微生物數(shù)量的測定(C)。3.微生物的應(yīng)用(B)。4.酶在洗滌等方面的應(yīng)用(B)。5.制備和應(yīng)用固相化酶(A)。6.發(fā)酵食品加工的基本方法(A)。7.實(shí)驗(yàn)：(1)探究酶在洗滌方面的作用(c)；(2)酵母細(xì)胞的固定化技術(shù)(b)；(3)腐乳的制作(a)；(4)果酒和果醋的制作(b)；(5)微生物的分離與培養(yǎng)(b)；(6)DNA的粗提取與鑒定(b)。 1．微生物的培養(yǎng) (1)無菌技術(shù)：主要包括消毒和滅菌

2、。 ①消毒方法：常用煮沸消毒法、巴氏消毒法。 ②常用滅菌方法：灼燒滅菌——接種環(huán)、接種針等金屬器具；干熱滅菌——主要針對玻璃器皿等；高壓蒸汽滅菌——主要針對培養(yǎng)基等。 (2)倒平板操作 操作過程如圖所示，操作時(shí)要待培養(yǎng)基冷卻至50 ℃左右時(shí)，在酒精燈火焰附近進(jìn)行。 制備固體培養(yǎng)基最后要將平板倒置，其主要目的是防止培養(yǎng)皿皿蓋上的水珠滴入培養(yǎng)基造成污染。 (3)平板劃線操作 (4)稀釋涂布平板法：先將菌液進(jìn)行一系列的梯度稀釋，然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到瓊脂固體培養(yǎng)基的表面，進(jìn)行培養(yǎng)。在稀釋度足夠高的菌液里，聚集在一起的微生物將被分散成單個(gè)細(xì)胞，從而能在培養(yǎng)基表面形成單個(gè)

3、菌落。如圖所示： 2．某種微生物的分離與計(jì)數(shù) (1)分離——選擇培養(yǎng)基 ①培養(yǎng)基中加入青霉素可以分離出酵母菌和霉菌。 ②培養(yǎng)基中加入高濃度的食鹽可得到金黃色葡萄球菌。 ③培養(yǎng)基中缺乏氮源時(shí)，可以分離得到固氮微生物。 ④當(dāng)培養(yǎng)基的某種營養(yǎng)成分為特定化學(xué)成分時(shí)，也具有分離效果。 ⑤改變微生物的培養(yǎng)條件，也可以達(dá)到分離微生物的目的，如將培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境中培養(yǎng)能得到耐高溫的微生物。 (2)計(jì)數(shù) ①土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù) a．篩選菌株：利用以尿素為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基篩選菌株。 b．計(jì)數(shù)方法：活菌計(jì)數(shù)法和顯微鏡直接計(jì)數(shù)法。前者為了增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說服力和準(zhǔn)確性，需設(shè)置重復(fù)

4、組，一般選擇菌落數(shù)在30～300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。 c．過程：土壤取樣→樣品的稀釋→微生物的培養(yǎng)與觀察。 ②分解纖維素的微生物的分離 a．實(shí)驗(yàn)原理 即：可根據(jù)是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌。 b．流程：土壤取樣→選擇培養(yǎng)→梯度稀釋→涂布平板→挑選菌落。 (3)鑒定方法 鑒定分解 尿素的細(xì)菌 含酚紅指示劑的以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基→細(xì)菌→指示劑變紅，則該菌能分解尿素 鑒定纖維 素分解菌 3.微生物在傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)中的應(yīng)用 項(xiàng)目 果酒和果醋的制作 腐乳制作 作用菌類 果酒：酵母菌 果醋：醋酸菌 毛霉 原理 ①酵母菌在無氧條件下將葡萄糖氧化

5、成乙醇；②醋酸菌在有氧條件下將乙醇氧化為醋酸 毛霉將蛋白質(zhì)、脂肪分解成小分子有機(jī)物 原料選擇 新鮮葡萄(或蘋果) 豆腐 實(shí)驗(yàn)流程 →沖洗―→榨汁→ → ↓　　　↓ 果酒　　果醋 讓豆腐上長出毛霉→加鹽腌制→加鹵湯裝瓶→密封腌制 操作注意事項(xiàng) ①材料選擇與處理；②防止發(fā)酵液污染，控制好發(fā)酵條件 ①材料用量；②防止雜菌污染；③控制溫度及酒精含量 共同點(diǎn) 都是天然的發(fā)酵，利用了微生物新陳代謝過程中代謝產(chǎn)物的作用或直接獲取代謝產(chǎn)物 題組一　微生物的培養(yǎng)和利用 1．苯酚及其衍生物廣泛存在于工業(yè)廢水中，對環(huán)境有嚴(yán)重危害。某學(xué)?？蒲行〗M準(zhǔn)備依據(jù)如圖操作步驟，從處理廢水的

6、活性污泥中分離篩選出苯酚高效降解菌株。據(jù)圖回答下列問題： (1)甲圖中苯酚降解菌的富集培養(yǎng)基應(yīng)含有蛋白胨、K2HPO4、MgSO4、苯酚和水，其中可作為碳源的有______________。 (2)將采集到的樣品接種培養(yǎng)，苯酚用量應(yīng)隨轉(zhuǎn)接次數(shù)增加而逐漸________，以達(dá)到獲得苯酚高效降解菌的目的。應(yīng)采用______________法來進(jìn)行該菌種的計(jì)數(shù)與分離，統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)往往比活菌的實(shí)際數(shù)目要__________________________________________。 (3)制備平板培養(yǎng)基時(shí)除了需要水、碳源、氮源、無機(jī)鹽和特殊營養(yǎng)物質(zhì)外，還必須添加________。培

7、養(yǎng)基的滅菌方法為____________________。 (4)乙圖為連續(xù)劃線法示意圖，在該圖中________(填序號(hào))區(qū)域最易獲得單菌落。如需要長期保存該菌種，應(yīng)采用甘油管藏的方法，保存溫度為________。 答案　(1)蛋白胨、苯酚　(2)增加(升高)　稀釋涂布平板　小　(3)瓊脂(凝固劑)　高壓蒸汽滅菌　(4)③?。?0 ℃ 解析　微生物培養(yǎng)基一般都含有水、碳源、氮源、無機(jī)鹽，此外還要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的要求。對異養(yǎng)微生物來說，含C、N的化合物既是碳源，也是氮源，即有些化合物作為營養(yǎng)要素成分時(shí)并不是起單一方面的作用。微生物常見的接種方法有：①平板劃線法

8、：將已經(jīng)熔化的培養(yǎng)基倒入培養(yǎng)皿制成平板，接種、劃線，在恒溫箱里培養(yǎng)。在線的開始部分，微生物往往連在一起生長，隨著線的延伸，菌數(shù)逐漸減少，最后可能形成單個(gè)菌落；②稀釋涂布平板法：將待分離的菌液經(jīng)過一系列梯度稀釋后，均勻涂布在培養(yǎng)皿表面，經(jīng)培養(yǎng)后可形成單個(gè)菌落。 (1)培養(yǎng)基成分中的有機(jī)物均可以提供碳源，即蛋白胨、苯酚均可以作為碳源。 (2)本實(shí)驗(yàn)的目的是篩選苯酚降解菌株，因此將采集到的樣品接種培養(yǎng)，苯酚用量應(yīng)隨轉(zhuǎn)接次數(shù)增加而逐漸增加，以達(dá)到富集苯酚降解菌的目的。甲圖中采用的是稀釋涂布平板法，以便于菌落計(jì)數(shù)與分離，用這種方法統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)往往比活菌的實(shí)際數(shù)目要小，因?yàn)槌３Ｓ袃蓚€(gè)或多個(gè)菌體連在一起

9、生長繁殖而形成一個(gè)菌落的情況。 (3)制備的平板培養(yǎng)基是固體培養(yǎng)基，除了需要水、碳源、氮源、無機(jī)鹽和特殊營養(yǎng)物質(zhì)外，還必須添加瓊脂作為凝固劑。培養(yǎng)基的滅菌方法為高壓蒸汽滅菌法。 (4)圖乙為平板劃線法，隨著劃線次數(shù)的增加，菌種進(jìn)一步被稀釋，因此圖中③區(qū)域更易獲得單菌落。長期保存該菌種，應(yīng)采用甘油管藏的方法，保存溫度為－20 ℃。 2．外賣在方便了大家的同時(shí)也存在著食品安全隱患，今年濟(jì)南將啟動(dòng)外賣“食安封簽”，同時(shí)在餐飲企業(yè)的衛(wèi)生測評指標(biāo)中增加“微生物控制指數(shù)”?；卮鹣铝袉栴}： (1)微生物接種最常用的兩種方法是______________________________________

10、__和稀釋涂布平板法。這兩種方法的所有操作都應(yīng)在酒精燈火焰附近進(jìn)行，目的是_______________。用前種方法若要在五個(gè)區(qū)域劃線，共需灼燒接種環(huán)________次。 (2)用稀釋涂布平板法對細(xì)菌進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，所統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)往往會(huì)比實(shí)際數(shù)目偏小，原因是______________________________________。在5個(gè)平板上各接種稀釋倍數(shù)為103的菌液樣品0.1 mL，培養(yǎng)一段時(shí)間后，平板上的菌落數(shù)分別為48、50、52、54、330，則每升原菌液樣品中細(xì)菌數(shù)為________個(gè)。 (3)為防止人員感染和污染環(huán)境，實(shí)驗(yàn)人員離開實(shí)驗(yàn)室時(shí)，一定要做的事情有__________

11、__、________________________________________________________________________。 答案　(1)平板劃線法　避免周圍環(huán)境中微生物的污染　6　(2)當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí)，平板上只能觀察到一個(gè)菌落　5.1×108　(3)洗手(或用酒精對手消毒等)　對使用過的培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌處理后再丟棄 解析　微生物接種最常用的兩種方法是平板劃線法和稀釋涂布平板法。兩種方法均可用于菌種的分離純化，但若要對菌液中含有的活菌數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，則只能用稀釋涂布平板法，但這種方法得到的結(jié)果往往比實(shí)際結(jié)果偏低，原因是涂布時(shí)可能存在兩個(gè)或多個(gè)細(xì)菌連在一起而

12、形成一個(gè)菌落。其計(jì)算方法是：單位菌液中含有的細(xì)菌數(shù)＝菌落數(shù)的平均值÷涂布菌液的體積×稀釋倍數(shù)。 (1)微生物接種最常用的兩種方法是平板劃線法和稀釋涂布平板法。兩種方法的所有操作都應(yīng)在酒精燈火焰附近進(jìn)行，目的是避免周圍環(huán)境中微生物的污染。每次接種前后接種環(huán)都需要灼燒滅菌，因此若要在五個(gè)區(qū)域劃線，共需灼燒接種環(huán)6次。 (2)用稀釋涂布平板法對細(xì)菌進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí)，平板上只能觀察到一個(gè)菌落，所以統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)往往比活菌的實(shí)際數(shù)目小。觀察數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)330與其他數(shù)值相比明顯偏高，證明此平板已被污染，此數(shù)值應(yīng)該舍棄，其他四個(gè)培養(yǎng)基上平均數(shù)＝(48＋50＋52＋54)/4＝51，所以每

13、升水樣中活菌數(shù)為51×103÷0.1÷10－3＝5.1×108(個(gè))。 (3)實(shí)驗(yàn)人員離開實(shí)驗(yàn)室時(shí)，一定要洗手(用酒精對手消毒等)，以防止被微生物感染，對使用過的培養(yǎng)基丟棄前一定要進(jìn)行滅菌處理，以免污染環(huán)境。 題組二　傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用 3．(2018·啟東中學(xué)一模)腐乳是我國古代勞動(dòng)人民創(chuàng)造出的一種經(jīng)過微生物發(fā)酵的大豆食品。它“聞著臭，吃著香”且易于消化吸收，深受大眾喜愛，其制作方法廣為流傳。請回答下列有關(guān)問題： (1)現(xiàn)代科學(xué)研究表明，許多種微生物參與了豆腐的發(fā)酵，其中起主要作用的是________________，它與乳酸菌在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是__________________

14、___________ ________________________________________________________________________。 (2)腐乳易被人體吸收是因?yàn)槎垢械某煞职l(fā)生了如下變化：____________________ ________________________________________________________________________。 (3)在腐乳制作過程中會(huì)加鹽腌制，加鹽的作用是_____________________________ _________________________________

15、_______________________________________。 越接近瓶口加鹽量越多的原因是__________________________________________。 (4)防止雜菌污染是制作腐乳過程中的一項(xiàng)重要的操作，請?jiān)倭信e一項(xiàng)防止雜菌污染的操作：________________________________________________________________________。 (5)在腐乳制作過程中會(huì)遇到許多問題，請你提出一個(gè)科學(xué)合理且可供研究的課題。 __________________________________________

16、______________________________。 答案　(1)毛霉　毛霉有由核膜包被的細(xì)胞核而乳酸菌沒有　(2)豆腐中的蛋白質(zhì)在蛋白酶的催化下分解成小分子的肽和氨基酸，豆腐中的脂肪在脂肪酶的催化下分解成甘油和脂肪酸　(3)析出豆腐中的水分使豆腐變硬，抑制微生物的生長避免豆腐變質(zhì)　越接近瓶口，雜菌污染的可能性越大　(4)裝瓶時(shí)操作要迅速、小心　(5)探究制作腐乳的最佳濕度 解析　(1)腐乳制作有多種微生物參與，其中起主要作用的是毛霉。毛霉屬于真核生物，而乳酸菌屬于原核生物，因此毛霉與乳酸菌在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是：毛霉有由核膜包被的細(xì)胞核，而乳酸菌沒有。 (2)腐乳易被人體吸收是

17、因?yàn)槎垢械某煞职l(fā)生了如下變化：豆腐中的蛋白質(zhì)在蛋白酶的催化下分解成小分子的肽和氨基酸；豆腐中的脂肪在脂肪酶的催化下分解成甘油和脂肪酸。 (3)制作腐乳的過程中，加鹽可以析出豆腐中的水分使豆腐塊變硬，在后期的制作過程中不會(huì)過早酥爛；同時(shí)，鹽能抑制微生物的生長，避免豆腐塊腐敗變質(zhì)。越接近瓶口，雜菌污染的可能性越大，因此要隨著豆腐層的加高增加鹽的用量。 (4)在腐乳制作過程中為防止雜菌污染，用來腌制腐乳的玻璃瓶洗刷干凈后要用沸水消毒，除此之外，裝瓶時(shí)操作要迅速、小心；整齊地?cái)[放好豆腐、加入鹵湯后，要用膠條將瓶口密封；封瓶時(shí)，最好將瓶口通過酒精燈的火焰，防止瓶口被污染。 (5)在腐乳制作過程中

18、，鹽的濃度、溫度、濕度等都會(huì)影響腐乳的品質(zhì)，因此可供研究的課題有：探究制作腐乳的最佳濕度、探究制作腐乳的最佳溫度等。 4．用百香果作材料制成的果醋具有緩解壓力、消除疲勞、延緩衰老、預(yù)防動(dòng)脈硬化、養(yǎng)顏美容的功效。如圖為百香果醋的制作流程圖，請回答下列相關(guān)問題： (1)①過程的釀造原理是先使酵母菌進(jìn)行________，以增加酵母菌的數(shù)量，然后通過__________________獲得果酒。 (2)釀制百香果酒時(shí)，并不需要對百香果進(jìn)行嚴(yán)格的消毒處理，這是因?yàn)樵赺_____________________的發(fā)酵液中，酵母菌可以生長繁殖，而絕大多數(shù)其他微生物因無法適應(yīng)這一環(huán)境而受到抑制。①過

19、程往往不能長時(shí)間密封，原因是_________________。 (3)②過程適宜的溫度為________。溫度過高時(shí)，醋酸菌代謝減慢甚至死亡，根本原因是________________________________________________________________________。 (4)①過程轉(zhuǎn)入②過程前，除改變溫度外，還需調(diào)整的發(fā)酵條件是______________________。要鑒定百香果醋是否釀制成功，除可以通過觀察菌膜、嘗、嗅之外，還可以通過檢測和比較__________________做進(jìn)一步的鑒定。 答案　(1)有氧呼吸　無氧呼吸　(2)缺氧、呈酸性　

20、酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生CO2，會(huì)使得裝置氣壓增大　(3)30～35 ℃　溫度過高，影響酶的活性　(4)通入無菌空氣　醋酸發(fā)酵前后的pH 解析　(1)在果酒發(fā)酵過程中首先讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸大量繁殖，再進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精。(2)釀制百香果酒時(shí)，在缺氧、呈酸性的發(fā)酵液中，酵母菌可以生長繁殖，而絕大多數(shù)其他微生物因無法適應(yīng)這一環(huán)境而受到抑制，所以不需要對百香果進(jìn)行嚴(yán)格的消毒處理。酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2，CO2會(huì)使裝置氣壓增大，應(yīng)及時(shí)放氣。(3)醋酸菌的最適生長溫度為30～35 ℃，溫度主要影響酶的活性。(4)醋酸菌是需氧型細(xì)菌，發(fā)酵時(shí)需要通入無菌空氣?？梢酝ㄟ^檢測和比較醋酸發(fā)酵前后的pH來進(jìn)

21、一步鑒定果醋是否釀制成功。 5．在白酒發(fā)酵的窖池中，當(dāng)培養(yǎng)液的pH≤4.5時(shí)，酵母菌的代謝活動(dòng)逐漸受到抑制，甚至停止。耐酸性酵母菌能在pH≤3.5的環(huán)境下繼續(xù)表現(xiàn)出較強(qiáng)發(fā)酵能力，適宜作白酒發(fā)酵生產(chǎn)用菌種。為選育適合白酒生產(chǎn)的耐酸性強(qiáng)的酵母菌，研究者進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，請回答下列有關(guān)問題： (1)在發(fā)酵過程中，窖池中培養(yǎng)液的pH會(huì)逐漸下降，原因是________________________ ________________________________________________________________________。 (2)取窖底泥，溶于10 mL無菌水中，再取1 mL

22、上清液接入一定量的麥芽汁培養(yǎng)基中培養(yǎng)，其目的是________________________，2天后分別接種到不同酸堿度的麥芽汁培養(yǎng)基上，培養(yǎng)結(jié)果見下表。為選擇合適的菌種，根據(jù)培養(yǎng)結(jié)果，可從表格中pH范圍為________的培養(yǎng)基中獲得菌種。 pH＝5 pH＝4 pH＝3 pH＝2.5 pH＝2 ＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋ 注：“＋”越多表示菌體長得越好。 (3)通過如圖所示________________法進(jìn)行純化培養(yǎng)，取最終的酵母菌稀釋液0.1 mL滴在培養(yǎng)基上進(jìn)行涂布，要將涂布器____________后才能進(jìn)行操作。在恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)一段時(shí)間后

23、，其中某組的3個(gè)平板上菌落數(shù)分別為99個(gè)、92個(gè)、94個(gè)，則可以推測每毫升酵母菌液中含菌數(shù)為____________個(gè)。運(yùn)用這種方法統(tǒng)計(jì)的結(jié)果往往較實(shí)際值偏小，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)實(shí)驗(yàn)獲得了三個(gè)耐酸性較強(qiáng)的酵母菌菌株，特點(diǎn)如下表。 菌株 A B C 特點(diǎn) pH≤3.5時(shí)，生長代謝正常、優(yōu)于其他

24、常規(guī)菌種 pH≤3.5時(shí)，生長代謝正常，pH 4～6時(shí)不正常 pH 2.5～6，生長代謝正常、優(yōu)于其他常規(guī)菌種 依據(jù)菌株特點(diǎn)，研究者認(rèn)為________菌株更適合作為白酒發(fā)酵菌株，作出這一判斷的理由是 ________________________________________________________________________。 答案　(1)酵母菌細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2，可形成碳酸，代謝過程還產(chǎn)生了其他酸性物質(zhì)　(2)使酵母菌大量繁殖　2～3　(3)稀釋涂布平板　灼燒冷卻　9.5×108　有的菌落可能是由2個(gè)或多個(gè)菌體形成的　(4)C　該菌對pH的耐受范圍更大，發(fā)酵

25、初期pH近中性，C菌種適合此環(huán)境，更易于形成優(yōu)勢菌群；發(fā)酵后期pH逐漸降低，C菌種依然能正常生長(答案合理即可) 解析　(1)在發(fā)酵過程中，導(dǎo)致窖池中培養(yǎng)液的pH逐漸下降的原因有：①酵母菌進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2，在培養(yǎng)液中形成碳酸；②代謝過程還產(chǎn)生了其他酸性物質(zhì)。(2)將上清液接入一定量的麥芽汁培養(yǎng)基中培養(yǎng)的目的是讓酵母菌大量繁殖。由于篩選的酵母菌必須能在pH≤3.5 的環(huán)境下繼續(xù)表現(xiàn)出較強(qiáng)發(fā)酵能力，因此可從表格中pH范圍為2～3的培養(yǎng)基中獲得菌種。(3)將酵母菌稀釋液0.1 mL滴在培養(yǎng)基上進(jìn)行涂布的接種方法是稀釋涂布平板法。為防止雜菌污染，進(jìn)行操作前應(yīng)將涂布器灼燒滅菌，待冷卻后再進(jìn)行涂布；根據(jù)題意，每個(gè)平板上的平均菌落數(shù)＝＝95(個(gè))，培養(yǎng)液的稀釋倍數(shù)為106，因此，每毫升酵母菌液中含菌數(shù)＝95÷0．1×106＝9.5×108(個(gè))。由于平板上有的菌落可能是由2個(gè)或多個(gè)菌體形成的，所以，運(yùn)用這種方法統(tǒng)計(jì)的結(jié)果往往較實(shí)際值偏小。(4)依據(jù)菌株特點(diǎn)，C菌株更適合作為白酒發(fā)酵菌株。因?yàn)樵摼鷮H的耐受范圍更大，發(fā)酵初期pH近中性，C菌種適合此環(huán)境，更易于形成優(yōu)勢菌群；發(fā)酵后期pH逐漸降低，C菌種依然能正常生長。