高三生物二輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)19 微生物的利用和生物技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用

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課時作業(yè)19 微生物的利用和生物技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用 1．(2016洛陽市考前練習(xí)四)為從土壤中篩選能有效降解有機化合物X的細菌，研究人員用化合物X、磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素配制的培養(yǎng)基，成功地篩選出能高效降解化合物X的細菌(目的菌)。下圖是從土壤中篩選出該細菌的過程示意圖，下表是分離純化的結(jié)果。請回答下列問題： 記錄項目：透明圈直徑/菌落直徑 菌落編號 1 2 3 48小時 1.6 2.8 3.0 72小時 2.2 1.2 5.0 96小時 2.3 1.2 4.2 (1)培養(yǎng)基中的有機化合物X主要為目的菌提供________等營養(yǎng)要素。從土壤中富集能有效降解有機化合物X的細菌時，應(yīng)選用________(填“固體”或“液體”)培養(yǎng)基。 (2)配制成10－1濃度稀釋液時，用無菌移液管從富集液的上清液中吸取1 mL，移入盛有________ mL無菌水的試管中，并依次配制10－2－10－10的梯度稀釋液。 (3)在分離、純化過程中，圖中②、③過程接種的方法分別為________，在倒平板前，應(yīng)對玻璃器皿和培養(yǎng)基滅菌，滅菌方法是________________________________________________________________________。 (4)分析菌種的分離純化結(jié)果，應(yīng)選擇________號菌落進行擴大生產(chǎn)，原因是_______________________________________________。 (5)實驗過程中還需配制空白培養(yǎng)基作為對照，其目的是 ________________________________________________________________________。 答案　(1)碳源(或氮源、碳源)　液體 (2)9 (3)稀釋涂布平板法、平板劃線法　高壓蒸汽滅菌法 (4)3　透明圈直徑/菌落直徑越大，降解化合物X的能力越強 (5)檢驗培養(yǎng)基和平板的滅菌是否合格 解析　(1)由于用化合物X、磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素配制的培養(yǎng)基，成功地篩選出能高效降解化合物X的細菌(目地菌)，所以該培養(yǎng)基為選擇培養(yǎng)基。由于微生物的生長需要水、無機鹽、碳源、氮源和生長因子，所以化合物X為目的菌提供碳源和氮源等營養(yǎng)要素。從土壤中富集能有效降解有機化合物X的細菌時，應(yīng)選用液體培養(yǎng)基。(2)進行梯度稀釋時，配制成10－1濃度稀釋液時，用無菌移液管從富集液的上清液中吸取1 mL，移入盛有9 mL無菌水的試管中，并依次配制10－2－10－10的梯度稀釋液。(3)據(jù)圖分析，②的菌落均勻是稀釋涂布平板法接種，③的平板上有明顯的劃痕是平板劃線法接種。對玻璃器皿和培養(yǎng)基滅菌需要使用高壓蒸汽滅菌法滅菌。(4)據(jù)表分析，3號菌落的透明圈直徑/菌落直徑最大，降解化合物X的能力最強，所以應(yīng)該使用3號菌落進行擴大生產(chǎn)。(5)實驗中空白培養(yǎng)基培養(yǎng)的目的是作為對照實驗，以檢驗培養(yǎng)基和平板的滅菌是否合格。 2．(2016九江市二模)我國糧產(chǎn)區(qū)產(chǎn)生的大量的作物秸稈，科技工作者研究出利用秸稈生產(chǎn)燃料酒精的技術(shù)，大致流程為(以玉米秸稈為例)： (1)玉米秸稈預(yù)處理后，應(yīng)該選用特定的酶進行水解，使之轉(zhuǎn)化為發(fā)酵所需的葡萄糖。從以下哪些微生物中可以提取到上述的酶？(　　) A．釀制果醋的醋酸菌　　B．生長在腐木上的霉菌 C．制作酸奶的乳酸菌 D．生產(chǎn)味精的谷氨酸棒狀桿菌 (2)若要從土壤中分離生產(chǎn)這種酶的微生物，所需要的培養(yǎng)基為________(按功能分)，培養(yǎng)基中的碳源為________。對培養(yǎng)基進行滅菌，應(yīng)該采用的方法是______________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)某同學(xué)對這種微生物培養(yǎng)液進行數(shù)量測定，在稀釋倍數(shù)為105對應(yīng)的培養(yǎng)基中測得平板上菌落數(shù)的平均值為23.4，那么每毫升樣品中的菌落數(shù)是(涂布平板時所用稀釋液的體積為0.2 mL)________。 (4)用這種方法測定密度，實際活菌數(shù)量要比測得的菌落數(shù)量多，原因是_______________________________________________。 (5)上述流程圖中，發(fā)酵階段需要的菌種是________，生產(chǎn)酒精要控制的必要條件是______________________________________。 答案　(1)B (2)選擇培養(yǎng)基　纖維素　高壓蒸汽滅菌法 (3)1.17107 (4)當兩個或多個細胞連在一起時、繁殖成一個菌落，平板上觀察到的是一個菌落 (5)酵母菌　無氧(密封、密閉) 解析　(1)生長在腐木上的霉菌、生長在落葉堆中的蘑菇及反芻動物瘤胃中生存的某些微生物中含有纖維素酶，故選B項。(2)篩選目的微生物需要使用選擇培養(yǎng)基，培養(yǎng)基中的碳源為纖維素，培養(yǎng)基需要進行高壓蒸汽滅菌法滅菌。(3)根據(jù)題意可知，每毫升樣品中的菌落數(shù)是23.41050.2＝1.17107。(4)用稀釋涂布平板法進行微生物計數(shù)時，當兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的是一個菌落，所以實際活菌數(shù)量要比測得的菌落數(shù)量多。(5)上述流程圖中，發(fā)酵階段需要的菌種是酵母菌，酵母菌無氧呼吸可以產(chǎn)生酒精，生產(chǎn)酒精要控制的必要條件是無氧(密封、密閉)。 3．(2016北京市東城區(qū)二模)分離篩選降解纖維素能力強的微生物對于解決秸稈等廢棄物資源的再利用和環(huán)境污染問題具有理論和實際意義。研究人員從土壤和腐爛的秸稈中分離篩選出能高效降解纖維素的菌株，并對篩選出的菌株進行了初步研究。 (1)對培養(yǎng)基進行滅菌的常用方法是________。為在培養(yǎng)基表面形成單個菌落，若以接種環(huán)為工具，則用________法進行接種。 (2)先將樣品懸液稀釋后涂在放有濾紙條的固體培養(yǎng)基上進行篩選得到初篩菌株。再將初篩菌株接種到以　　 為唯一碳源的培養(yǎng)基培養(yǎng)2－5天，加入________溶液后，依據(jù)出現(xiàn)的顏色反應(yīng)進行篩選，觀察菌落特征并測量________。同時將初篩菌株制備成的菌液放入加有濾紙條的液體培養(yǎng)基中，恒溫振蕩培養(yǎng)8天，觀察濾紙條的破損情況。結(jié)果見表。由表可知，8種菌株中1、3、7號菌株產(chǎn)酶能力較強，原因是____________________________。 菌株編號 檢測指標 1號 2號 3號 4號 5號 6號 7號 8號 DP 5.91 1.73 6.54 1.53 3.23 1.76 7.29 1.34 濾紙破損 ＋＋＋＋＋ ＋＋＋ ＋＋＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋ ＋＋＋＋＋ ＋＋ 注：①DP＝(D/d)2，其中d表示菌落直徑(cm)，D表示水解圈直徑(cm)?、凇埃睘闉V紙邊緣膨脹，“＋＋”為濾紙整齊膨脹并彎曲，“＋＋＋”為濾紙不定形，“＋＋＋＋”為成團糊狀，“＋＋＋＋＋”為半清狀 (3)為進一步研究1、3、7號菌株對秸稈降解的效果。分別用這三種菌株對秸稈進行處理，并在第5天和第10天對秸稈和秸稈中含有的纖維素、半纖維素以及木質(zhì)素等組分的降解情況進行了測定。結(jié)果見圖。 由圖分析可知，三種菌株對________的降解最強，與第5天結(jié)果相比，第10天秸稈各組分中________的降解率變化最大。整體分析________號菌株的降解效果最好。 答案　(1)高壓蒸汽滅菌　平板劃線 (2)纖維素　剛果紅　透明圈直徑與菌落直徑　此三種菌株透明圈直徑與菌落直徑的比都較高，且濾紙片破損程度高 (3)半纖維素　纖維素　7 解析　(1)對培養(yǎng)基進行滅菌的常用方法是高壓蒸汽滅菌。平板劃線法中利用接種環(huán)或接種針，稀釋涂布平板法利用涂布器涂布稀釋液。(2)分離篩選出能高效降解纖維素的菌株時，培養(yǎng)基中應(yīng)以纖維素為唯一碳源的培養(yǎng)基；鑒別纖維素分解菌時需要加入剛果紅染液，當形成菌落以后可以根據(jù)菌落周圍是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌。由表可知，8種菌株中1、3、7號三種菌株透明圈直徑與菌落直徑的比都較高，且濾紙片破損程度高，表明這些菌株產(chǎn)酶能力較強。(3)分析柱形圖可知，三種菌株對半纖維素的降解最強；與第5天結(jié)果相比，第10天秸稈各組分中纖維素的降解率變化最大。整體分析，7號菌株的秸稈、纖維素、半纖維素以及木質(zhì)素的分解量均很高，即降解效果最好。 4．(2016廣州市考前訓(xùn)練)回答下列有關(guān)微生物培養(yǎng)和分離的問題。 (1)微生物生長繁殖所需的主要營養(yǎng)物質(zhì)有碳源、水、________、________四類，培養(yǎng)基配制時，滅菌與調(diào)pH的先后順序是________。 (2)若要測定培養(yǎng)液中微生物B的菌體數(shù)，可在顯微鏡下用________直接計數(shù)；若要測定其活菌數(shù)量，可選用________法進行計數(shù)。 (3)為了調(diào)查某河流的水質(zhì)狀況，某研究小組測定了該河流水樣中的細菌含量，并進行了細菌的分離等工作。 該小組采用稀釋涂布平板法檢測水樣中的細菌含量。在涂布接種前，隨機取若干滅菌后的空平板先行培養(yǎng)一段時間，這樣做的目的是________________________________________________________________________。 (4)為了將分離到的菌株純化，挑取了菌落在3塊相同平板上劃線，結(jié)果其中一塊平板的各劃線區(qū)均未見菌生長，最可能的原因是________________________________________________________________________。 (5)玉米秸稈中的纖維素可被某些微生物分解，分解秸稈中纖維素的微生物能分泌纖維素酶，該酶是由3種組分組成的復(fù)合物，其中的葡萄糖苷酶可將________分解成葡萄糖，在含纖維素的培養(yǎng)基中加入剛果紅(CR)時，CR可與纖維素形成________色復(fù)合物。用含有CR的該種培養(yǎng)基培養(yǎng)纖維素分解菌時，培養(yǎng)基上會出現(xiàn)以該菌的菌落為中心的________。 答案　(1)氮源和無機鹽　先調(diào)pH，后滅菌 (2)血細胞計數(shù)板　稀釋涂布平板 (3)檢測培養(yǎng)基平板滅菌是否合格 (4)接種環(huán)溫度過高，菌被殺死 (5)纖維二糖　紅　透明圈 解析　(1)微生物生長繁殖所需的主要營養(yǎng)物質(zhì)有碳源、水、氮源、無機鹽四類，培養(yǎng)基配制時，基本過程為計算、稱量、溶化、調(diào)pH、滅菌、倒平板五個步驟。(2)若要測定培養(yǎng)液中微生物B的菌體數(shù)，可在顯微鏡下用血細胞計數(shù)板直接計數(shù)；若要測定其活菌數(shù)量，可選用稀釋涂布平板法進行計數(shù)。(3)采用稀釋涂布平板法檢測水樣中的細菌含量，在涂布接種前，隨機取若干滅菌后的空平板先行培養(yǎng)一段時間，這樣做的目的是檢測培養(yǎng)基平板滅菌是否合格。(4)三塊平板有兩塊平板長有菌落，說明含有菌株并可在培養(yǎng)基上生長；而其中一塊未見菌落，說明菌株死亡。因此，應(yīng)是接種過程中接種環(huán)灼燒后未冷卻或未足夠冷卻，使菌株因溫度過高被殺死。(5)纖維素酶是一種復(fù)合酶，一般認為它至少含有三種組分，即C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶，其中葡萄糖苷酶可將纖維二糖分解成葡萄糖；剛果紅可以與纖維素形成紅色復(fù)合物，當纖維素被纖維素酶分解后，紅色復(fù)合物無法形成，出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈，我們可以通過是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌。 5．某同學(xué)利用自己所學(xué)的生物技術(shù)自制酸奶，實驗方案如下： 材料用具：純牛奶、原味酸鈉；帶蓋瓶子、勺子、可調(diào)溫電飯鍋。 制作方法：將瓶子(連同蓋子)、勺子放在電飯鍋中加水煮沸10分鐘 瓶子稍冷卻后，向瓶子中倒入牛奶，再放入電飯鍋中沸水浴加熱10分鐘 待牛奶冷卻至40 ℃左右(不燙手)時倒入牛奶量1/5的酸奶作“引子”，用勺子攪拌均勻，擰緊瓶蓋 將電飯鍋溫度調(diào)至40 ℃，繼續(xù)保溫7－8小時 請回答： (1)將瓶子等煮沸的目的是___________________________。 (2)“引子”指的是酸奶中的________，其在發(fā)酵過程中完成的主要化學(xué)反應(yīng)是________(填反應(yīng)式)。與該菌種比較，醋酸菌的代謝特點是________。 (3)牛奶冷卻后才能導(dǎo)入“引子”的原因是__________________，將瓶蓋擰緊是為了保持________條件。 (4)適量飲用酸奶有利于改善腹脹、消化不良等癥狀，其原理是酸奶中的微生物能分解消化道中的部分食物且________。 (5)另一名同學(xué)在重復(fù)相同實驗時，為避免雜菌污染向牛奶中加入了青霉素，結(jié)果發(fā)酵失敗，原因是______________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)對瓶子進行滅菌，防止雜菌污染 (2)乳酸桿菌　C6H12O6→2C3H6O3(乳酸)＋能量　醋酸菌是好氧細菌 (3)防止溫度過高殺死菌種　無氧 (4)不產(chǎn)生氣體 (5)青霉素能抑制乳酸桿菌的增殖 解析　(1)酸奶制作時將瓶子等煮沸的目的是對瓶子等進行滅菌，防止雜菌污染影響發(fā)酵。(2)“引子”是乳酸(桿)菌，其無氧呼吸可以產(chǎn)生乳酸，化學(xué)反應(yīng)是C6H12O6→2C3H6O3(乳酸)＋能量。乳酸菌是厭氧型細菌，而醋酸菌是好氧型細菌。(3)為了防止溫度過高而將菌種殺死，所以冷卻后才能倒入酸奶；乳酸菌是厭氧型細菌，在無氧條件下才能進行發(fā)酵，所以要將瓶蓋擰緊。(4)適量飲用酸奶有利于改善腹脹、消化不良等癥狀，其原理是酸奶中的微生物能分解消化道中的部分食物且不產(chǎn)生氣體。(5)青霉素能抑制乳酸菌增殖，所以加入了青霉素會導(dǎo)致發(fā)酵失敗。 6．有機農(nóng)藥苯磺隆是一種除草劑，長期使用會污染環(huán)境。研究發(fā)現(xiàn)，苯磺隆能被土壤中某些微生物分解。分離降解苯磺隆的菌株和探索其降解機制的實驗過程如圖甲、乙所示。 (1)微生物生長繁殖所需的主要營養(yǎng)物質(zhì)有碳源、水、________四類，該實驗所用的選擇培養(yǎng)基只能以苯磺隆作為唯一碳源，其原因是________________________________________________________________________。 (2)與微生物培養(yǎng)基相比，植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基常需添加生長素和________，這些植物激素一般需要事先單獨配制成________保存?zhèn)溆谩? (3)純化菌株時，通常使用的劃線工具是________。劃線的某個平板培養(yǎng)后，第一劃線區(qū)域的劃線上都不間斷地長滿了菌，第二劃線區(qū)域所劃的第一條線上無菌落，其它劃線上有菌落。造成劃線無菌落可能的操作失誤有______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)為探究苯磺隆的降解機制，將該菌種的培養(yǎng)液過濾離心，取上清液作圖乙所示實驗。該實驗的假設(shè)是____________，該實驗設(shè)計是否合理？為什么？____________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)無機鹽和氮源　只有能降解利用苯磺隆的菌株才能生存繁殖成菌落 (2)細胞分裂素　母液 (3)接種環(huán)(或接種針)　接種環(huán)在二區(qū)劃線前未冷卻；劃線未從第一區(qū)域末端開始 (4)目的菌株能分泌降解苯磺隆的蛋白質(zhì)　不合理，缺少空白對照 解析　(1)微生物的各種培養(yǎng)基配方一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽四類營養(yǎng)；選擇培養(yǎng)基只允許特定種類的微生物生長，又要抑制或阻止其他種類微生物生長，因而必須以苯磺隆為唯一碳源只讓目的菌株生存繁殖。(2)植物組培過程中啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素是生長素和細胞分裂素；為了避免每次配制時都要稱量，可將激素類先配成母液。(3)純化菌株時，通常使用的劃線工具是接種環(huán)(或接種針)；接種環(huán)在平板內(nèi)的每一次劃線前，都要先灼燒滅菌冷卻后劃線，而且要從上一次劃線末端而非空白處劃線，不冷卻會燙死上次劃線末端菌株，從空白處劃線是不會有菌株的。(4)從圖乙上清液中加入蛋白酶溶液可知是用于水解上清液中的某蛋白質(zhì)的，由此可判定實驗假設(shè)是目的菌株通過分泌某種蛋白質(zhì)來降解苯磺隆，但是尚需設(shè)置不加入蛋白酶的對照組實驗，否則沒有說服力，因而不合理。 7．(2016菏澤市二模)[生物——選修1：生物技術(shù)實踐] 藍莓富含花青素等營養(yǎng)成分，具有保護視力、軟化血管、增強人體免疫力等功能。請回答下列用藍莓制作果酒和果醋的有關(guān)問題： (1)制酒中利用的微生物是________。發(fā)酵開始時一般要先通氣，其目的是________。制酒過程中可在酸性條件下用橙色的重鉻酸鉀檢測酒精的存在，檢驗后顏色變成________。 (2)醋酸菌將乙醇變?yōu)榇姿岬沫h(huán)境條件是糖源________(填“充足”或“缺少”)。釀制成功的藍莓果酒如果暴露在空氣中會逐漸出現(xiàn)醋酸味，尤其是氣溫高的夏天更易如此，其原因是____________________。 (3)釀制藍莓果酒時，不需要對藍莓進行嚴格的消毒處理，這是因為在缺氧、呈酸性的發(fā)酵液中___________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)為鑒定藍莓果酒是否釀制成功，除可以通過觀察菌膜、嘗、嗅之外，還可以通過檢測________作進一步的鑒定。 答案　(1)酵母菌　酵母菌可在有氧條件下大量繁殖　灰綠色 (2)缺少　醋酸菌是好氧細菌，最適生長溫度為30－35 ℃(夏天溫度較高，導(dǎo)致醋酸桿菌大量生長產(chǎn)生醋酸) (3)絕大多數(shù)微生物無法適應(yīng)這一環(huán)境而受抑制 (4)發(fā)酵前后的pH 解析　(1)果酒制作利用的是酵母菌的無氧呼吸。實驗開始前先通入氧氣，促進酵母菌有氧呼吸，大量繁殖。產(chǎn)生的酒精可以與橙色的重鉻酸鉀在酸性條件下產(chǎn)生灰綠色。(2)在糖源不足的情況下，醋酸菌在有氧條件下可以將果酒發(fā)酵成果醋。醋酸菌是好氧細菌，最適生長溫度為30－35 ℃，所以釀制成功的藍莓果酒如果暴露在空氣中會逐漸出現(xiàn)醋酸味。(3)在缺氧、呈酸性的發(fā)酵液中絕大多數(shù)微生物無法適應(yīng)這一環(huán)境而受抑制，所以釀制藍莓果酒時，不需要對藍莓進行嚴格的消毒處理。(4)釀酒是否成功可以通過觀察菌膜、嘗、嗅，還可以檢測發(fā)酵前后的pH。 8．(2016漢中市二模)漢中城鄉(xiāng)有泡泡菜的習(xí)慣，其制作方法是：新鮮的蔬菜經(jīng)過整理、清潔后，放入徹底清洗并用白酒擦拭過的泡菜壇中，然后向壇中加入鹽水、香辛料及一些“陳泡菜水”。密封后置于陰涼處，適宜環(huán)境溫度為28－30 ℃。但有時制作的泡菜會“咸而不酸”或“酸而不咸”，據(jù)此分析，回答下列問題。 (1)用白酒擦拭泡菜壇的目的是________。若制作的泡菜“咸而不酸”，最可能的原因是_____________________________________。 (2)制作過程中，需要加入鹽水，其中清水與鹽的比例應(yīng)為________，加入“陳泡菜水”的作用是__________________________________。 (3)若要獲得優(yōu)良乳酸菌菌種，應(yīng)選用培養(yǎng)基培養(yǎng)。培養(yǎng)基中應(yīng)含有________、________水和無機鹽，同時需要在培養(yǎng)基中添加維生素。純化菌種時，為了得到單菌落，常采用的接種方法是________________________________________________________________________。 答案　(1)消毒　鹽過多，抑制了乳酸菌發(fā)酵 (2)4∶1　提供乳酸菌菌種 (3)碳源　氮源　平板劃線法或稀釋涂布平板法 解析　(1)制作泡菜時，所用的泡菜壇要用白酒擦拭消毒，防止雜菌污染。如果泡菜鹽水濃度過高，乳酸菌會通過滲透作用失水，這樣就抑制了乳酸菌生長，會使制作的泡菜“咸而不酸”。(2)制作泡菜時，泡菜鹽水的濃度是水與鹽的比例應(yīng)為4：1；陳泡菜水中含有乳酸菌，因此制作泡菜時，可以加入陳泡菜水，以增加乳酸菌數(shù)量，縮短制作時間。(3)培養(yǎng)微生物所用的培養(yǎng)基應(yīng)含有碳源、氮源、水和無機鹽等。接種微生物常用平板劃線法或稀釋涂布平板法。