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2022版高考生物选考江苏专用一轮总复习集训:专题23微生物的培养与发酵工程 —基础集训
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这是一份2022版高考生物选考江苏专用一轮总复习集训:专题23微生物的培养与发酵工程 —基础集训,共36页。
第七单元 生物技术与工程
专题23 微生物的培养与发酵工程
【考情探究】
课标解读
考情分析
备考指导
考点
考向
1
传统发酵技术
果酒和果醋的制作
考查内容:(1)本专题的考查内容涉及了传统发酵技术、微生物的培养与应用,且均为高频考点。(2)传统发酵技术主要涉及果酒和果醋的制作、泡菜和酸奶的制作,主要考查它们的原理、条件、装置、菌种及材料的用途等。(3)对微生物的培养与应用的考查主要集中在利用特殊培养基对微生物进行纯化培养、鉴定与计数等方面。
命题规律:(1)试题主要依据结果分析、方案实施流程等,对微生物的培养和分离、传统发酵技术进行不同角度的考查。如微生物的实验室培养、特定微生物的分离与计数、选择培养基的应用、培养基的配制、发酵原理、条件、过程及现象的分析与解释等。(2)题型有选择题和非选择题两种形式,且以选择题为主。(3)对能力的考查多集中在理解记忆、分析与比较、对实验现象的解释等,体现了对科学探究、科学思维和社会责任等素养的考查。
命题趋势:(1)试题以特定的背景、具体事例等进行考查,如对目标微生物进行培养、筛选、纯化、计数,以及涉及的技术等进行考查,进而考查微生物的营养、代谢特点。(2)预计在2022年高考中,本专题仍将是高考重点考查的对象。对于微生物方面的考查,还可能会涉及以环境污染的净化、特定发酵产物的制备等为背景对微生物的分离与纯化的考查
在复习备考时,考生应注意对各种技术的系统理解和横向对比,可将果酒、果醋与泡菜的制作、特定微生物的分离纯化等实践操作构建过程模型,以加深对相关技术的记忆和理解;可采用列表法或流程图等对比果酒、果醋、腐乳与泡菜制作的原理和过程,采用流程图记忆培养基的制作,并理解各步操作的目的,归纳微生物实验室培养的条件和影响因素,可借助示意图理解和辨析微生物分离纯化的不同操作方法,并将微生物培养的知识应用到果酒、果醋发酵中,甚至是环境污染的净化方面
泡菜的制作
2
微生物的培养与应用
微生物的实验室培养
微生物的分离与计数
【真题探秘】
命题立意
①核心考点
本题主要考查了果酒和果醋制作的相关知识。
②核心素养
科学探究:实验设计、结果分析等。
科学思维:运用归纳与概括等思维方法进行知识归纳。
③命题特点
基础性:考查果酒制作和果醋制作的原理、条件等。
综合性:试题从不同角度对果酒和果醋制作的操作、原理等方面进行了剖析与归纳,并作了适度的延伸。
解题指导
①审题关键
注意关键词的提取,如“冲洗”“装满”“拧松瓶盖”“盖一层纱布”等,随时联系这些操作的目的。
②易混易错
误以为果酒发酵瓶需要装满,忽略了发酵瓶需要预留一定空间的目的。
拓展延伸
本专题易与细胞呼吸、酶等专题的知识点相联系进行考查。
【基础集训】
考点一 传统发酵技术
1.下列关于“发酵食品加工的基本方法”的叙述中,错误的是 ( )
A.果酒制作中,对葡萄进行多次反复冲洗以防止杂菌污染
B.果酒制作过程中,若发酵条件控制不当果酒可能变酸
C.果醋制作相对于果酒制作所需的发酵温度更高
D.果醋制作过程中,应连续充入无菌空气以利于醋酸发酵
答案 A
2.下列有关果酒和果醋制作的叙述,正确的是 ( )
A.葡萄汁要装满发酵瓶,以形成无氧环境,利于发酵
B.在葡萄酒发酵过程中,每隔12h左右打开瓶盖一次,放出CO2
C.果酒发酵过程中温度控制在30℃,果醋发酵过程中温度控制在20℃
D.在果醋发酵过程中,适时通过充气口充入氧气,有利于醋酸菌的代谢
答案 D
3.下列关于制作果汁和果酒的叙述,错误的是 ( )
A.在得到澄清果汁的过程中,加热和加入95%乙醇的目的相同
B.在利用葡萄制作果酒和利用果汁制作果酒中,加入蔗糖的主要目的不同
C.果胶经果胶酶完全水解后得到的产物都不溶于水
D.在利用葡萄制作果酒的过程中,可不接种酵母菌
答案 C
4.(2021届江苏南通启东高三开学考,13)许多食品的生产需要借助微生物的发酵过程。下列叙述正确的是 ( )
A.利用乳酸菌可将含较多抗生素的牛奶制作成含有抗生素的酸奶
B.在糖源充足时,醋酸菌可以利用乙醇在厌氧条件下产生醋酸
C.果酒发酵产生的乙醇为醋酸菌提供碳源和氮源
D.制作泡菜利用的菌种是乳酸菌,其代谢类型为异养厌氧型
答案 D
考点二 微生物的培养与应用
5.研究小组利用微生物实验操作技术来探究某池塘中大肠杆菌的数量,下列叙述正确的是 ( )
组别
部分操作过程、结论
A
进行涂布平板操作时,将10mL菌液滴加到培养基的表面后,再用灭菌后的涂布器推匀
B
涂布完成后,在培养皿盖上做标记,并将培养皿倒置
C
重复实验获得了四个平板,其中的菌落数分别为212、381、157、183,则平均值应为184
D
实验组平板上有38个菌落,空白对照组有5个,则“38-5”作为池塘中大肠杆菌数量计算的依据
答案 C
6.下列有关菌种保藏的叙述中,错误的是 ( )
A.频繁使用的菌种,可用斜面培养基保藏在4℃的冰箱中
B.临时保藏菌种的培养基不需要定期更换
C.长期保藏的菌种,需要降低代谢和变异发生的概率
D.长期保藏菌种时,可各取1mL灭菌甘油和培养菌液混合后保存在冷冻箱中
答案 B
7.我国规定1L自来水中大肠杆菌数不得超过3个。某兴趣小组利用滤膜法(如图所示)对校内自来水中的大肠杆菌数量进行检测。下列有关叙述错误的是 ( )
A.取样水龙头应用火焰灼烧,打开水龙头一段时间后再取样
B.滤膜的孔径应小于大肠杆菌,过滤水样应足量
C.伊红—亚甲蓝培养基属于选择培养基,培养基中含有琼脂
D.进行细菌培养的同时需进行未接种培养基的培养
答案 C
[教师专用题组]
【基础集训】
考点一 传统发酵技术
1.下列关于用塑料瓶制作果酒和果醋的叙述,正确的是 ( )
A.为了提高果酒的产量,果汁应尽量装满发酵瓶
B.使用的菌种都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA
C.果酒和果醋制作过程中均需要适时拧松瓶盖
D.果酒制成后,可将装置转移至温度较低的环境中制果醋
答案 B 本题考查果酒和果醋的制作,同时考查学生的理解能力和比较能力。葡萄汁装入发酵瓶时,要留有大约1/3的空间。酵母菌是真菌、醋酸菌是细菌,它们都有细胞壁、核糖体、DNA和RNA。因为果酒发酵会产生CO2,葡萄汁装得过满会导致瓶子难以容纳CO2,影响发酵进程,甚至使塑料瓶破裂,每天应适时拧松瓶盖放出CO2。因为醋酸发酵是有氧发酵,制果醋时瓶子一直是开放的。制作果酒的适宜温度是18~25℃,制作果醋的适宜温度是30~35℃,果酒制成后,可将装置转移至温度较高的环境中制果醋。
2.(2020江苏盐城、连云港三模,17)下列有关果酒、果醋和腐乳制作的叙述,错误的是 ( )
A.果酒发酵到一定阶段,酒精生成量将逐渐下降
B.腐乳制作利用的是毛霉等微生物产生的胞内酶
C.醋酸菌只有在供氧充足的条件下,才能进行果醋发酵
D.通过人工接种菌种,可以提高各种发酵产品的质量
答案 B 果酒发酵到一定阶段,产物会影响酶的活性,酒精生成量将逐渐下降,A正确;腐乳制作利用的是毛霉等微生物产生的胞外酶,B错误;醋酸菌只有在供氧充足的条件下,才能进行果醋发酵,C正确;通过人工接种菌种,短时间内使得该菌成为优势种群,可以提高各种发酵产品的质量,D正确。
易错警示 (1)关于果醋制作的原理:当氧气、糖源都充足时,醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。当缺少糖源时,醋酸菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸。(2)关于腐乳制作的原理:毛霉等微生物分泌的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸;脂肪酶可将脂肪水解成甘油和脂肪酸。这里的酶是胞外酶。
3.(2020江苏南通、泰州等七市二模,17)下列有关家庭制作苹果醋的操作错误的是 ( )
A.选取成熟度高的苹果洗净榨汁
B.向苹果汁中加入适量蔗糖和抗生素
C.碗中加少量米酒敞口静置,取表面菌膜
D.醋酸发酵阶段每隔一段时间进行搅拌
答案 B 苹果醋制作时原料应选用新鲜、成熟度好的苹果,A正确;参与果醋制作的微生物是醋酸菌,若加入抗生素会杀死醋酸菌,B错误;碗中加少量米酒敞口静置,为醋酸菌营造有氧环境,使其进行醋酸发酵,此后可取表面菌膜作为菌种,C正确;醋酸菌为好氧型菌,进行有氧呼吸,故醋酸发酵阶段每隔一段时间进行搅拌以营造有氧环境,D正确。
4.(2018北京海淀期中,37)在白酒发酵的窖池中,培养液的pH≤4.5后,酵母菌的代谢活动逐渐受到抑制,甚至停止发酵。耐酸性酵母菌能在pH≤3.5的环境下继续表现出较强发酵能力,适宜作白酒发酵生产用菌种。为选育适合白酒生产的耐酸性强的酵母菌,研究者进行了实验。(15分)
(1)酵母菌的代谢类型是 。在发酵过程中,窖池中培养液的pH会逐渐下降,原因是 。
(2)取适量窖底泥、酒糟和黄浆水,分别溶于10mL 中,再各取1mL上清液接入10mL麦芽汁培养基中培养,2天后分别接种到不同酸碱度的麦芽汁培养基上,培养结果如表。
菌种来源
pH
窖底泥
酒糟
黄浆水
5.0
+++++
++++
++++
4.0
++++
+++
++++
3.0
+++
++
+++
2.5
++
+
+
2.0
+
-
-
注:“+”越多表示菌体长得越好,“-”表示几乎不生长。
(3)在pH≤3.5的环境下,仍可检测到少量耐酸性酵母菌生长,这些菌株是基因 突变形成的。
(4)从pH为 的培养基中获得菌种,可通过 法接种到培养基上,进行纯化培养。
(5)实验获得了三个耐酸性强的酵母菌菌株,特点如表。
菌株
A
B
C
特点
pH≤3.5时,生长代谢正常、优于其他常规菌种
pH≤3.5时,生长代谢正常,pH为4~6时,不正常
pH为2.5~6时,生长代谢正常、优于其他常规菌种
依据菌株特点,研究者认为C菌株更适合作为白酒发酵菌株,作出这一判断的理由是
。
答案 (1)异养兼性厌氧型 细胞呼吸产生二氧化碳,可形成碳酸;代谢过程中还产生了其他酸性物质 (2)无菌水 (3)自然(自发) (4)2~3 平板划线法或稀释涂布平板 (5)该菌对pH的耐受范围更大,发酵初期pH近中性,C菌种适合此环境,更易于形成优势菌群;发酵后期pH逐渐降低,C菌种依然能正常生长
解析 (1)考查实验原理,酵母菌的代谢类型是异养兼性厌氧型。二氧化碳溶于水达到饱和的pH为5.8,所以在发酵过程中,窖池中培养液的pH会逐渐下降,原因是细胞呼吸产生二氧化碳,可形成碳酸,同时还有其他的酸性代谢物质产生。(3)突变在先,环境选择在后,不是环境诱导的突变,也不是定向的突变,而是自然(自发)突变。(4)“为选育适合白酒生产的耐酸性强的酵母菌”,故应从pH为2~3的培养基中获得菌种,平板划线法或稀释涂布平板法都可以分离纯化菌种。(5)依据实验目的“为选育适合白酒生产的耐酸性强的酵母菌”,结合发酵过程中酵母菌的代谢方式的变化,推测该菌对pH的耐受范围更大,发酵初期pH近中性,C菌种适合此环境,更易于形成优势菌群;发酵后期pH逐渐降低,C菌种依然能正常生长。
5.(2019安徽皖南八校三模,37)(15分)在平时,我们可以将所学的生物学知识充分地运用于生活实践。回答下列问题:
(1)家庭酿酒时我们往往不需要特意添加酵母菌,其原因是
;
在发酵过程中,可以观察到有气泡产生,气泡内的气体是 ,该过程中每隔12h左右就要将简易酿酒容器的瓶盖拧松一次,但又不打开,这样做的目的:
。
(2)在微生物培养过程中,实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、 和 。用稀释涂布平板法对微生物进行计数时,一般选择菌落数在 之间的平板进行计数。
(3)在某次分离纤维素分解菌的实验中,大部分同学从培养基上筛选出大约50个菌落,而有一位同学从培养基上筛选出大约150个菌落,这种差异产生的原因可能是 (至少答出三点)。
答案 (1)在葡萄酒的自然发酵过程中,酵母菌的主要来源是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌 二氧化碳 将瓶盖拧松可释放气体,防止容器瓶破裂;不打开瓶盖是为了防止氧气和有害杂菌进入 (2)干热灭菌 高压蒸汽灭菌 30~300 (3)土样不同、培养基污染、操作失误、取样前未摇匀样液(其他合理答案也可)
解析 本题通过家庭酿制葡萄酒的原理与操作,考查考生的科学思维素养。(1)在葡萄酒的自然发酵过程中,酵母菌的主要来源是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌,因此,家庭酿酒时我们往往不需要特意添加酵母菌;在发酵过程中,可以观察到有气泡产生,气泡内的气体是无氧呼吸产生的二氧化碳,该过程中每隔12h左右就要将简易酿酒容器的瓶盖拧松一次,但又不打开,这样做的目的:将瓶盖拧松可释放气体,防止容器瓶破裂;不打开瓶盖是为了防止氧气和有害杂菌进入。(2)在微生物培养过程中,实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌。用稀释涂布平板法对微生物进行计数时,一般选择菌落数在30~300之间的平板进行计数,过高或过低都不利于计数。(3)一同学从培养基上筛选出菌落数与其他同学明显偏大,原因有可能是所取土样不同、培养基遭到污染、操作失误、取样前未摇匀样液等。
6.(20195·3原创冲刺卷一,37)果酒的制作离不开优质菌种的作用。某学者将优质果酒接种到含高浓度酒精和高糖的培养液中进行扩大培养,然后将扩大培养后的样液进行稀释并接种在固体培养基上进行分离培养,最终选育出耐高浓度酒精和高糖的优良酵母菌品种。请回答:
(1)在优良菌种的筛选过程中,对培养液、培养基进行灭菌常采用的方法是 ,对接种器进行灭菌常采用的方法是 。
(2)将优质果酒接种到含高浓度酒精和高糖的培养液中进行扩大培养时,培养液中酒精所起的作用是 ,糖的作用是 ;在分离培养时,对扩大培养后的样液进行梯度稀释,其目的是
。
(3)酵母细胞中含有多种酶,不同酶分子的 、大小、形状不同,其在电场中的迁移速度不同,可采用电泳法,将酶从细胞匀浆中分离出来。在生产实践中,可采取 、物理吸附法或包埋法对酶进行固定化,可通过检测固定化酶的 来确定其应用价值。
答案 (1)高压蒸汽灭菌法 灼烧灭菌法 (2)选择 为酵母菌提供碳源、能源并起选择作用 使样液中的酵母菌的密度变小,培养后更易获得酵母菌的单细胞菌落 (3)带电性质(或电荷,或带电情况) 化学结合法 活性(或活力,或催化效率)
解析 本题主要考查优良菌种的选育、蛋白质的分离和固定化酶等知识,主要考查考生的实验与探究能力,同时考查了科学思维与科学探究生物学学科核心素养。(1)在优良菌种的筛选过程中,常采用高压蒸汽灭菌法对培养液、培养基进行灭菌,常采用灼烧灭菌法对接种器进行灭菌。(2)将优质果酒接种到含高浓度酒精和高糖的培养液中进行扩大培养时,高浓度酒精和高糖的培养液为选择培养基,培养液中高浓度的酒精和高糖起选择作用,同时,糖是酵母菌的碳源和能源物质。在分离培养时,对扩大培养后的样液进行梯度稀释,可使样液中的酵母菌的密度变小,培养后更易获得酵母菌的单细胞菌落。(3)酵母菌的细胞中含有多种酶,可采用电泳法将酶从酵母细胞匀浆中分离出来,原因是不同酶分子的带电性质、大小、形状不同,其在电场中的迁移速度不同,从而实现酶分子的分离。在生产实践中,为实现酶的多次利用以及提高产品的品质,可采用固定化酶技术,酶的固定化常采用的方法有化学结合法、物理吸附法和包埋法。可通过检测固定化酶的活性或催化效率来确定其应用价值。
7.[2019浙江十校联盟联考,32(一)]回答与果酒制作有关的问题:
(1)酵母菌的扩大培养通常使用 (填“LB”“MS”或“麦芽汁”)液体培养基。用接种环将酵母菌接种在培养基上进行划线分离,下列示意图中规范正确的是 。按规范图所示接种环应在火焰上灼烧 次。最后分离得到的酵母菌的菌种不同,利用其所产生的酒的 也不同。
(2)用果汁酿制果酒时,可在果汁中加入果胶酶和果胶甲酯酶将果胶分解成可溶性的 ,瓦解植物的胞间层,从而提高果汁的 。
(3)发酵开始时,微生物的需氧呼吸会使发酵瓶内出现 。
答案 (1)麦芽汁 B 5 风味 (2)半乳糖醛酸 出汁率和澄清度 (3)负压
解析 (1)酵母菌扩大培养一般选择麦芽汁液体培养基,MS培养基用于植物组织培养,LB液体培养基是细菌通用培养基。在划线分离过程中,每一次都应从上一次划线末端开始划线,划线4次,前后共需要灼烧接种环5次;不同酵母菌生产的酒的风味是有差异的。(2)果胶酶和果胶甲酯酶可将果胶水解成半乳糖醛酸,从而提高果汁的出汁率和澄清度。(3)发酵开始时,因CO2溶解度大于O2,微生物的需氧呼吸会使发酵瓶内出现负压。
考点二 微生物的培养与应用
8.(2019江苏六合高级中学月考,25)如图为纤维单胞菌(能产生纤维素酶)的获取过程。下列有关叙述正确的是(多选) ( )
A.①②③④培养基(液)都应以纤维素为唯一碳源
B.图中所用培养基灭菌常用的方法是高压蒸汽灭菌法
C.④所用的接种方法可对培养的微生物进行计数
D.可用刚果红染料鉴定,看菌落周围是否出现透明圈
答案 ABD 培养基(液)中以纤维素作为唯一碳源时,只有能利用纤维素的微生物才能生长繁殖,从而筛选出纤维素分解菌(纤维单胞菌),A正确;对培养基灭菌采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌,B正确;④的接种方法是平板划线法,利用平板划线法可对微生物进行接种、纯化、分离,但是不能对微生物进行计数,C错误;刚果红可以与纤维素形成红色复合物,当纤维素被纤维素酶分解后,红色复合物无法形成,出现透明圈,因此可通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌,D正确。
名师点睛 掌握土壤中纤维素分解菌的分离的原理和操作流程是解答本题的关键。要注意选择培养基与鉴别培养基的区分。①选择培养基:在培养基中加入某种化学物质,以抑制不需要的微生物的生长,进而筛选出所需要的微生物。②鉴别培养基:在培养基中加入某种指示剂或化学药品,用以鉴别不同种类的微生物。
9.(2020届江苏南京一模,19)下列关于微生物培养和利用的叙述,错误的是 ( )
A.接种前要了解固体培养基是否被污染可接种蒸馏水来培育检测
B.接种时连续划线的目的是将聚集的菌体逐步稀释获得单个菌落
C.以尿素为唯一氮源且含酚红的培养基可选择和鉴别尿素分解菌
D.利用刚果红培养基上是否形成透明圈可筛选纤维素分解菌
答案 A 本题以微生物培养和利用为知识载体,考查考生运用所学知识对生物实验的目的、原理、方法和操作步骤、相关的操作技能分析、讨论、评价等能力,试题通过对实验操作和实验方法的设计,体现了科学探究素养。检测培养基是否被污染的方法是:将未接种的培养基在适宜的温度下放置适宜的时间,观察培养基上是否有菌落产生,A错误;接种时连续划线,可将聚集的菌种逐步分散,最后可形成单个菌落,B正确;在以尿素为唯一氮源的培养基中,只有尿素分解菌能够生长繁殖,尿素分解菌合成的脲酶能将尿素分解成氨,氨会使培养基的碱性增强,因此以尿素为唯一氮源且含酚红的培养基可选择和鉴定尿素分解菌,C正确;当纤维素被纤维素酶分解后,刚果红—纤维素的复合物就无法形成,培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈,可通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌,D正确。
10.(2019江苏苏、锡、常、镇四市二模,18)研究小组利用微生物实验操作技术来探究某池塘中大肠杆菌数量,下列叙述正确的是 ( )
组别
部分操作过程、结论
Ⅰ
进行涂布平板操作时,将10mL菌液滴加到培养基的表面后,再用灭菌后的涂布器推匀
Ⅱ
涂布完成后,在培养皿上盖上做标记,并将培养皿倒置
Ⅲ
重复实验获得了四个平板,其中的菌落数分别为212、381、157、183,则平均值应为184
Ⅳ
实验组平板上有38个菌落,空白对照组有5个,则“38-5”作为池塘中大肠杆菌数量计算的依据
A.Ⅰ B.Ⅱ C.Ⅲ D.Ⅳ
答案 C 进行涂布平板操作时,取少量菌液(不超过0.1mL)滴加到培养基表面,再用灭菌后的涂布器推匀,A错误;涂布完成后,在培养皿底做好标记,并将培养皿倒置,B错误;计数时一般选择菌落数在30~300的平板进行计数,(212+157+183)÷3=184,C正确;设置空白对照组的目的是判断有无杂菌污染,题目中空白对照组有5个菌落,说明在培养过程中有杂菌污染,应重新开展实验,D错误。
知识归纳 涂布操作:①将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中;②取少量菌液(不超过0.1mL)滴加到培养基表面;③将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃,待酒精燃尽后,冷却8~10s;④用涂布器将菌均匀地涂布在培养基表面,涂布时可转动培养皿,使菌液分布均匀。
11.(2019浙江金丽衢十二校联考,32)(7分)某同学要从土壤中分离出能分解尿素的细菌,并统计单位体积土壤样液的活菌数目。按照培养基的配方称取,并将各种物质溶解后,用蒸馏水定容、灭菌,制成固体培养基备用。回答问题:
(1)配制该培养基应加入的凝固剂和显色剂分别是 ,加入培养基的三角瓶需用 盖上后灭菌。
(2)培养分解尿素的细菌时,在接种前需要检测培养基是否被污染。采用的检测方法是 。
(3)若要统计土壤样品中尿素分解菌的数目,宜采用 法接种,根据土壤样品的稀释倍数和接种稀释液的体积,统计平板上的菌落数目就能大约推测出样品中的活菌数。一同学在稀释倍数为10-4的培养基中测得平板上菌落数的平均值为24.6,则每升样品中的活菌数是 。与血细胞计数板计数法相比,此计数方法测得的菌体数较 ,其原因是
。
答案 (1)琼脂糖和酚红(顺序颠倒不得分) 封口膜 (2)将未接种的培养基在适宜温度下放置适宜的时间(或:37℃恒温箱中培养),观察培养基上是否有菌落产生 (3)涂布 2.46×109 少 由于两个或多个细菌连接在一起,往往统计的是一个菌落或死菌未计入,故用此方法测得的细菌数偏低(其他合理答案酌情给分)
解析 (1)配制该培养基时添加琼脂糖作为凝固剂,在培养基中添加酚红作为分离分解尿素的细菌的显色剂;加入培养基的三角瓶需用封口膜盖上后灭菌。(2)检测培养基是否被污染时,可将未接种的培养基在适宜温度下放置适宜的时间,观察培养基上是否有菌落产生,若没有菌落产生,则表明培养基未被污染。(3)若要统计土壤样品中尿素分解菌的数目,宜采用涂布分离法接种;由题意可知,每升样品中的活菌数是24.6×104×104=2.46×109;与血细胞计数板计数法相比,用此计数方法测菌体数时,由于两个或多个细菌连接在一起时,往往统计的是一个菌落,再有死菌未计入,故测得的细菌数偏低。
12.(2020浙江七彩阳光联考,29)苯酚是染料、农药和医药等行业的重要生产原料和中间体,是工业废水的常见污染物之一。某研究小组为了处理高浓度含苯酚废水,从处理废水的活性污泥中分离筛选得到能高效降解苯酚的细菌,如图为实验过程部分图示。
(1)实验用的培养基和培养皿采用的灭菌方法是 法;为了减少灭菌后器皿被污染,灭菌前应该 。
(2)为了筛选降解苯酚的细菌,本实验所选用的培养基必须以 为唯一碳源。由图可知,本实验选用 获得降解苯酚的单菌落。
(3)分离纯化得到能高效降解苯酚的细菌,应对其进行 培养,培养后若要测定培养液中该菌的数目,可在显微镜下用 直接计数,该方法的测量值比活菌的实际数目 。最后应将菌种划线接种在斜面上,37℃培养24h后,置于 保存。
答案 (1)高压蒸汽灭菌 用牛皮纸(或报纸)包扎器皿 (2)苯酚 涂布分离法(稀释涂布平板法) (3)扩大 血细胞计数板 大 4℃冰箱
解析 (1)实验用的培养基和培养皿采用高压蒸汽灭菌法灭菌,为了减少灭菌后器皿被污染,灭菌前应用牛皮纸(或报纸)包扎器皿。(2)为了筛选降解苯酚的细菌,本实验的培养基必须以苯酚作为唯一碳源。根据题图中的稀释操作可知,该实验选用了涂布分离法获得单菌落。(3)分离纯化得到能高效降解苯酚的细菌后,对其进行扩大培养,要测定该菌数目可在显微镜下用血细胞计数板直接计数,该方法的测量值比活菌的实际数目大,因为有些死亡的细菌还未降解掉。菌种划线接种在斜面上,37℃培养24h后,置于4℃冰箱保存。
13.(2019江苏扬州一模,30)(14分)“手机上的细菌比马桶上的还多?”央视和北京卫视的记者都通过实验对手机和马桶上的细菌数量进行了调查,调查结果如下。请回答下列问题:
(1)该实验需制备培养基,制备培养基的操作顺序是 。(用下列字母和箭头排序)
a.倒平板 b.计算 c.熔化 d.称量 e.灭菌
(2)根据图中结果可知,两电视台展示的实验均采用 法进行接种,该方法使用的接种工具是 。
(3)通过观察菌落的 等(至少两项),可知手机屏幕和马桶按钮上都存在多种微生物。
(4)两电视台实验操作无误且完全一致,但报道结果截然不同,你认为原因可能是 。
(5)实验员按图中方法取样,测定某手机屏幕的细菌数量,从10mL菌悬液中取出1mL,稀释100倍,在3个平板上分别接入0.1mL稀释液,经适当培养后,3个平板上的菌落数分别为35、36和37,则该手机屏幕的细菌约为 个/cm2,该方法计数的结果往往比实际结果偏 (填“高”或“低”)。
答案 (1)b→d→c→e→a (2)稀释涂布平板 涂布器 (3)形态、大小、颜色、隆起程度、边缘特征 (4)两实验所取样本不同(取样部位不同或取样时间不同)
(5)1.44×104 低
解析 本题主要考查科学探究中实验设计与操作、过程分析、根据获得的数据用数学方法进行计算等。(1)制备培养基的操作顺序:计算→称量→熔化→灭菌→倒平板,即b→d→c→e→a。(2)分析题图中菌落分布特点可知,两电视台均采用稀释涂布平板法进行接种,该方法需要使用涂布器进行涂布。(3)通过观察菌落的形态、大小、颜色、隆起程度、边缘特征等,可知手机屏幕和马桶按钮上都存在多种微生物。(4)两电视台实验操作无误且完全一致,但报道结果截然不同,可能是两实验所取样本不同,取样时间不同或取样部位不同等导致的。(5)该手机屏幕的细菌约为{[(35个+36个+37个)÷3]÷0.1mL×102×10mL}÷(5cm×5cm)=1.44×104个/cm2。当两个或多个细胞连在一起生长时,平板上观察到的是一个菌落,故该方法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。
名师点睛 本题考查了微生物的分离与培养的有关知识,要求考生能够识记培养基的成分,学会制备培养基,掌握微生物分离和计数的方法,能够根据实验结果推测实验产生误差的原因等。
14.(2018内蒙古呼伦贝尔一模,37)工业上可以利用微生物由纤维素生产乙醇,请回答下列相关问题:
(1)土壤中富含分解纤维素的微生物,若要分离得到该种微生物,可将土壤浸出液接种到含有 染液的培养基上培养,挑取培养基上 的菌落进一步扩大培养。
(2)若将100mL分解纤维素的微生物培养液稀释108倍,分别取1mL稀释液接种到5个培养基上,形成了27、215、287、316、251个菌落,则原菌液中每毫升有微生物 个,该过程采取的接种方法是 ,该方法所得测量值比实际值偏低,原因是 。
(3)写出由纤维素生产乙醇过程的反应式: 。
答案 (1)刚果红 有透明圈
(2)2.51×1010 稀释涂布平板法 当两个或多个细菌连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落,所以该方法所得数值比实际值偏低
(3)纤维素纤维二糖葡萄糖;
C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量(不写能量给分,不写酶不给分)
解析 富含纤维素的土壤中,含有大量以纤维素为碳源的纤维素分解菌。刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物,当纤维素分解后,复合物无法形成,培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈,通过此方法来筛选纤维素分解菌。选择菌落数在30~300的平板计数,所以(215+287+251)/3×108=2.51×1010个,统计菌落数时常采取的接种方法是稀释涂布平板法。当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落,所以该方法所得数值比实际值偏低。纤维素在C1酶和CX酶的催化作用下水解为纤维二糖,纤维二糖在葡萄糖苷酶催化作用下水解为葡萄糖。
15.(2018辽宁抚顺3月模拟,37)苹果干腐病是一种名为茶藤子葡萄座腔菌(真菌)引起的疾病,病菌通常由枝条伤口入侵,在伤口处形成溃疡。某中学的科研小组计划分离出该真菌,并进行药物防治实验,为苹果干腐病的防治提供合理的建议。经过查阅资料,确定了分离时所用的PDA培养基配方,如下表所示:
物质
马铃薯
葡萄糖
自来水
氯霉素
琼脂
含量
200g
20g
1000mL
0.3g
20g
(1)该真菌在上述PDA培养基上生长时会形成肉眼可见的白色绒毛状的 。氯霉素的作用是 。制备培养基时,①灭菌、②倒平板、③调节pH的先后顺序是 (用序号作答)。
(2)用剪刀从染病枝条溃疡处剪取1×1cm2的患病组织,并用0.1%的升汞进行消毒,置于培养基中心,在合适条件下进行培养,共培养五组。待菌落形态特征稳定后,用 法将该致病菌分别转移至含有等量0.5%苦水碱剂、40%福美砷、清水的上述PDA培养基中进行抗药性实验,并每隔24h记录一次 划线区域的菌落数目。
①选取菌落数目稳定的记录作为结果,这样可以防止因 而导致遗漏菌落数目。
②记录结果如下:
小组
0.5%苦水碱剂
40%福美砷
清水
菌落数目
2
8
17
从结果分析可知, 能很好地抑制该真菌的生长,适合防治苹果干腐病。
答案 (1)菌落 抑制细菌等杂菌生长 ③①② (2)平板划线 最后 培养时间不足 0.5%苦水碱剂
解析 (1)PDA培养基含有琼脂,应为固体培养基,茶藤子葡萄座腔菌在该培养基上生长时会形成肉眼可见的菌落。氯霉素是一种抗生素,可抑制细菌等杂菌生长。制备培养基时,应先调节pH,再灭菌,最后倒平板。(2)分离该真菌,可用平板划线法将该致病菌分别转移至含有等量0.5%苦水碱剂、40%福美砷、清水的上述PDA培养基中进行抗药性实验,最后划线区域最易形成单菌落,应每隔24h记录一次最后划线区域的菌落数目。①选取菌落数目稳定的记录作为结果,可以防止因培养时间不足而导致遗漏菌落数目。②据表可知,含0.5%苦水碱剂的培养基中菌落数目最少,说明0.5%苦水碱剂能很好地抑制该真菌的生长,适合防治苹果干腐病。
16.羧甲基纤维素钠(CMC)是常用的食品添加剂,不能被人体消化吸收,因此通常被认为是安全的食品添加剂。研究者用含1.0%CMC无菌水作为饮用水,连续饲喂实验小鼠12周,测定小鼠体重,结果如图1、图2所示。
图1 普通环境饲养小鼠的实验数据
图2 无菌环境饲养小鼠的实验数据
(1)图1所示实验中的对照处理是 。图1结果显示,食用CMC能够 。综合图1、图2结果,通过比较 ,说明CMC的这种作用依赖于小鼠消化道内的各种微生物。
(2)有人提出:小鼠摄入的CMC改变了其肠道内各种微生物的比例。为检验上述推测,研究者设计了如下实验:
①搜集 (填图中分组编号)小鼠粪便制成悬浮液涂布于 (填下列选项前的序号)上。
a.以CMC为碳源的液体培养基
b.全营养液体培养基
c.以CMC为碳源的固体培养基
d.全营养固体培养基
②接种后置于 (填“无氧”或“有氧”)条件下培养,通过观察 以初步鉴定小鼠消化道中的微生物类群。
③统计比较 ,以确定推测是否成立。
(3)为进一步研究“小鼠体重变化是否由CMC引起的小鼠消化道内各种微生物比例改变所致”,研究者设计了粪便移植实验,并检测了被移植小鼠体重的变化。请将下列选项填入下表中(选填选项前的符号),完成实验方案。
组别
被移植小鼠
提供粪便小鼠
饮用水
实验组
对照组
无菌小鼠
同上
a.普通小鼠
b.无菌小鼠
c.饲喂含CMC无菌水12周的普通小鼠
d.饲喂无菌水12周的普通小鼠
e.含1.0%CMC的无菌水
f.无菌水(不含CMC)
答案 (1)饲喂不含CMC的无菌水 使小鼠体重增加
A、B组体重差值与C、D组体重差值
(2)①A、B d ②无氧 菌落 ③不同类群微生物的数量及比例
(3)(全部正确得分)
组别
被移植小鼠
提供粪便小鼠
饮用水
实验组
b
c
f
对照组
d
解析 (1)由于实验组用含1.0%CMC无菌水作为饮用水,对照组则应饲喂不含CMC的无菌水;图1结果显示食用CMC使小鼠体重增加;图1A组体重与B组体重相比差别较大,说明体重增加与饲喂CMC有关,图2C组体重与D组体重相比基本相同,A组体重与C组体重的相比,C组增加较快,B组体重与D组体重相比,D组体重增加较快,这与生活的环境相关,生活在无菌环境生长更快,说明A、B组体重差值与C、D组体重差值,均与小鼠消化道内的各种微生物有关。
(2)①为研究小鼠摄入的CMC是否改变了其肠道内各种微生物的比例,只能在普通环境下做研究,要选A组和B组来完成实验;选择a或c,则B组无法作出对照;固体培养基用于微生物的分离、计数,所以选d。②由于消化道接近无氧的环境,所以要在无氧的条件下培养,结果是细菌在固体培养基上形成肉眼可见的菌落。③通过菌落的分析可以得知微生物种类,根据菌落的数量还可以计算出不同微生物的比例。
(3)根据实验设计的原则:对照性原则、单一性原则和等量原则,被移植小鼠都是无菌小鼠,饮用水也要都用无菌水,不同的是提供粪便小鼠,实验组用饲喂含CMC无菌水12周的普通小鼠,对照组用饲喂无菌水12周的普通小鼠。
17.(2018甘肃兰练一中二模,37)微生物培养技术在医疗、农业生产等方面均有应用。烧伤病人容易感染绿脓杆菌,临床使用抗生素前,有时需要做细菌耐药实验。请回答下列相关问题:
(1)适于绿脓杆菌生长的培养基中的营养成分一般含有 、 水和无机盐,除了提供以上几种主要营养物质外,培养基还需要满足微生物生长对 、特殊营养物质以及氧气的要求。
(2)可采用稀释涂布平板法对绿脓杆菌进行分离计数,原理是 ,统计平板上的菌落数,即可推测出样品活菌数;计数结果往往比实际活菌数低,是因为 。
(3)对培养基进行灭菌后,待培养基冷却至50℃左右时,需要在 附近倒平板。接种时所用的接种环在接种前后都需要通过 法灭菌。
(4)将分别含等剂量不同抗生素的相同大小的小滤纸圆片均匀置于该平板上的不同位置,在适宜条件下培养一段时间,结果滤纸片周围均出现透明圈,这说明绿脓杆菌对实验所用抗生素表现为 (填“敏感”或“不敏感”)。
答案 (1)碳源 氮源 pH (2)样品稀释度足够高时,稀释液中的一个活菌可在平板上形成一个单菌落且稀释液体积和稀释倍数已知 (涂布稀释液时)如有两个或两个以上细胞连在一起,(经过培养)平板上观察到的只是一个菌落 (3)酒精灯火焰 灼烧 (4)敏感
解析 (1)绿脓杆菌属于细菌,其培养基中的营养成分一般含有碳源、氮源、水和无机盐,除了提供以上几种主要营养物质外,培养基还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。(2)若对绿脓杆菌进行分离计数,需采用稀释涂布平板法将含有绿脓杆菌的菌液接种于固体培养基表面进行培养,其优点在于可得到单个的菌落(或可将菌群分散成单个的细菌)。(3)对培养基进行高压蒸汽灭菌后,待培养基冷却至50℃左右时,需要在酒精灯火焰附近倒平板。在接种前后所用的接种环都需要通过灼烧灭菌。(4)含等剂量不同抗生素的相同大小的滤纸片周围均出现透明圈,这说明绿脓杆菌对实验所用抗生素敏感,已经被抗生素杀死。
18.(2017宁夏银川一中高三一模,37)金黄色葡萄球菌具有高度耐盐性,在血平板(培养基中添加适量血液)上生长时,可破坏菌落周围的红细胞,使其褪色。下面是某研究小组测定自来水中金黄色葡萄球菌浓度的实验操作。请回答下列问题:
(1)金黄色葡萄球菌的培养基为含7.5%NaCl的牛肉膏蛋白胨培养基,根据实验目的应选择 (填“固体”“液体”)培养基,培养基中加入7.5%NaCl的作用是 。
(2)在制作血平板时需等平板冷却后,方可加入血液,以防止 。血平板在使用前,需置于恒温培养箱中在适宜温度下培养一段时间,其目的是 。
(3)取10mL自来水样,加入 稀释成10-1的自来水样,依次操作,制作稀释10-2倍、10-3倍、10-4倍的自来水样。
(4)将0.1mL10-l~10-4倍的四种稀释样液,分别接种到4组(每组3个)血平板上的方法是 。在血平板上,金黄色葡萄球菌菌落的周围会出现 。若在10-3组的3个血平板上,金黄色葡萄球菌菌落数分别为42、38和37,则每升自来水中的活菌数约为 个。
答案 (1)固体 利于金黄色葡萄球菌的筛选 (2)高温破坏血细胞 检测血平板是否符合无菌要求 (3)90mL无菌水 (4)稀释涂布平板法 透明圈(溶血圈) 3.9×108
解析 (1)对微生物计数需采用稀释涂布平板法接种微生物。因金黄色葡萄球菌具有高度耐盐性,培养基中添加NaCl的目的是筛选金黄色葡萄球菌。(2)为防止血细胞被高温破坏,待培养基冷却后才能倒入血液。血平板在使用前,需置于恒温箱中在适宜温度下培养一段时间其目的是检测血平板是否符合无菌要求。(3)在10mL自来水中加90mL无菌水可稀释成10-1倍的自来水样。(4)用稀释涂布平板法接种、培养,可通过计算菌落数得知菌体数。因金黄色葡萄球菌可破坏菌落周围的红细胞,使其褪色,故金黄色葡萄球菌菌落周围会出现透明圈。菌落计数时,为了保证结果准确,一般选择菌落数在30~300间的平板进行计数,取平均值。3个平板菌落的平均数为39。每升自来水中的活菌数约为39÷0.1×1000×1000=3.9×108个。
19.(2017吉林大学附中高三四次摸底,37)为了调査长春自来水的质量,某研究小组对自来水水样中的细菌含量进行了测定,请回答下列问题:
(1)在微生物的培养过程中,实验室对培养基灭菌常用的方法是 。为防止冷凝水影响细菌的生长,需将培养皿 培养。
(2)若小组采用平板划线法分离水样中的细菌,在培养基上共画了5个区域,则需要 次灼烧接种环。该培养基从物理状态上看,属于 培养基。
(3)可通过滤膜法检测自来水中大肠杆菌的数量,将已知体积的水过滤后,将滤膜放在 培养基上培养。该培养基除了为大肠杆菌的生长繁殖提供水和碳源外,还应提供 等基本营养成分。
(4)若小组采用稀释涂布平板法统计菌落数目,统计的菌落数往往比活菌的实际数目 ,如果接种后一个平板经培养后的菌落分布如图所示,推测接种时可能的操作失误是 。
答案 (1)高压蒸汽灭菌 倒置 (2)6 固体 (3)伊红美蓝 氮源和无机盐 (4)少 涂布不均匀
解析 (1)培养基常用高压蒸汽灭菌。为防止冷凝水影响细菌生长,需将培养皿倒置培养。(2)用平板划线法接种时,在每次划线前需对接种环灼烧灭菌,在第5区划线完毕后还需对接种环灼烧灭菌,以防止微生物污染环境。(3)在添加伊红美蓝指示剂的固体培养基上,大肠杆菌菌落呈黑色,故用滤膜法检测自来水中大肠杆菌的数量时,需将滤膜放在伊红美蓝培养基上。(4)活菌落计数法是通过统计培养基表面的菌落数推算菌液中菌体数量的,菌落形成时往往出现两个或多个细菌细胞连接在一起形成一个菌落,故统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。
20.(2020浙江金华十校一模,24)有些细菌可将原油分解为无机物,从而消除原油泄漏造成的土壤污染。某同学欲分离能高效降解原油的菌株。回答问题:
(1)在分离过程中,应从 的土壤中采集样品,并将土壤样品稀释液接种于以 (填“原油”“葡萄糖”或“原油+葡萄糖”)为碳源的固体培养基上,不选择其他两组的原因是 。
(2)培养得到的单菌落,有些单菌落周围出现较大的分解圈,有些单菌落周围不出现分解圈,说明细菌降解原油的酶可以存在于 。
(3)为了提高分解原油的效率,研究人员尝试将分离得到的分解菌通过固定化技术,制成原油污染水体的去污处理装置,该装置的优点是 。为了达到较好的去污效果,处理过程中除控制温度、pH外,还可以采取 等措施(答出一点),说明理由: 。
答案 (1)受原油污染 原油 其他两组都含有葡萄糖,能分解原油的细菌和不能分解原油的细菌都能利用葡萄糖,不能起到筛选作用 (2)细胞内(细胞膜上)或细胞外 (3)可重复利用(易于产物和底物的分离) 控制待处理污水流速(处理过程中通气) 控制污水流速可让原油充分分解(原油降解菌需要在有氧的条件下才能将原油彻底分解)(其他合理答案也可)
解析 (1)要分离能高效降解原油的菌株,应从受原油污染的土壤中采集样品,将土壤样品稀释液接种于以原油为唯一碳源的固体培养基上,这样只有能分解原油的细菌才能被筛选出来。(2)有些单菌落周围出现较大的分解圈,说明细菌降解原油的酶分泌到了细胞外,有些单菌落周围没有分解圈,说明降解原油的酶在细胞内。(3)固定化技术的很大一个优点就在于能重复利用且易于产物和底物的分离。为了达到较好的去污效果,处理过程中除控制温度、pH外,还要控制污水流速,这样可以让污水中的原油得到充分降解。
21.酸雨主要是由大气中所含的SO2造成的。研究人员为了获得用于烟气脱硫的脱硫细菌,进行了相关实验。回答下列问题:
(1)采集菌种:在某热电厂烟囱周围区域采集土样,取样用的小铁铲和盛装土样的信封在使用前都需要 。将采集的土样进行稀释处理后,接种到培养基上进行培养。
(2)分离目的菌:将目的菌转移到含少量无菌水的锥形瓶中,边搅拌边持续通入SO2,驯化几分钟后接种到固体培养基上,待长出菌落后再重复上述步骤,并逐步延长通SO2的时间,与此同时逐步降低培养基的pH。由此分离得到的目的菌具有较强的 的能力。
(3)活菌计数:为获得大量目的菌用于生产,在培养过程中需连续取样进行计数, 法常用来统计样品中的活菌数目。通常情况下,用此方法得到的活菌数目往往比实际数目 (填“高”或“低”)。
(4)检测目的菌对抗生素的敏感性:取该单菌落适当稀释后的液体2滴,接种于固体培养基表面,并用 使菌液均匀分布。在37℃培养箱中培养24小时后,将大小相同且分别含有不同抗生素的圆纸片均匀置于该平板的不同位置,再培养一段时间,结果如图所示(圆纸片周围的白色区域表示没有菌落分布),据此实验结果推测,五种抗生素中对该菌抑制作用最强的是 (答序号和名称)。
(5)菌种保存:采用平板划线法分离纯化得到了脱硫细菌,可以采用 的方法,对菌种长期保存。
答案 (1)灭菌 (2)利用SO2和耐酸 (3)稀释涂布平板 低 (4)涂布器 ⑤青霉素 (5)甘油管藏
解析 (1)为了防止杂菌的污染,取样用的小铁铲和盛装土样的信封在使用前都需要灭菌。(2)驯化过程中不断通入SO2,并且逐步延长时间,与此同时逐步降低培养基的pH,因此分离得到的脱硫细菌具有较强的利用SO2和耐酸的能力。(3)稀释涂布平板法常用来统计样品中的活菌数目;由于当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落,因此用此计数方法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。(4)用稀释涂布平板法接种时所用的涂布工具是涂布器;据图分析,青霉素圆纸片周围的透明圈最大,说明五种抗生素中对该菌抑制作用最强的是青霉素。(5)长期保存菌种一般采用甘油管藏法,即将菌液与灭菌的甘油混匀,放在-20℃的冰箱中长期保存。
22.(20205·3原创题)琼脂是制备固体培养基必需的材料,当实验室大量使用固体培养基后,需要把废弃的固体培养基分解,避免污染环境。经多次实验鉴定,井式假单胞菌能使琼脂彻底地溶解,属于琼脂分解菌。近年来,关于造成河、湖环境污染的发酵废液的脱色问题已引起人们的重视,糖蜜发酵废液的黑褐色色素所造成的色泽污染是环境保护所不容许的,为了脱除这种黑褐色色素,保护自然环境,研究人员从琼脂生产厂土壤中筛选到多株具有脱色能力的琼脂分解菌,其体内能够产生脱色酶,琼脂分解菌通过氧化方式进行脱色作用。
(1)为了筛选可分解琼脂的细菌,配制的培养基是以 为唯一碳源的固体培养基,此培养基称为 。
(2)实验小组采用 分离土壤溶解水样中的细菌。操作时,接种环通过 灭菌,在第二次及以后划线时,总是从上一次划线的末端开始划线,这样做的目的是 。
(3)鉴定具有脱色能力的琼脂分解菌时,可在培养基中加入 ,接种井式假单胞菌,适宜条件下培养一段时间,发现培养基上形成圆形凹穴,有的凹穴周围出现透明圈,原因是
。
(4)进行污染物脱色时,将琼脂分解菌扩大培养获得更多菌,通过不断增加营养物质的比例 (填“可以”或“不可以”)提高其种群密度,分析说明原因: 。也可以提取脱色酶进行固定化酶脱色,在生产实践中固定化酶的优点有 (至少写出两点)。
答案 (1)琼脂 选择培养基 (2)划线分离法 灼烧 将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落 (3)糖蜜发酵废液的黑褐色色素 琼脂分解菌分解琼脂出现凹穴,有些琼脂分解菌体内有脱色酶,能通过氧化方式进行脱色作用,从而把糖蜜发酵废液的黑褐色色素脱除 (4)不可以 扩大培养的液体培养基由于营养物质浓度增高,渗透压也增高,不利于细菌生长 可反复使用;既能与反应物接触,又能与产物分离
解析 (1)分析题干信息可知,为了筛选琼脂分解菌,所用的培养基应该是以琼脂为唯一碳源的培养基,这种培养基称为选择培养基。(2)分离微生物常用划线分离法或涂布分离法,其中用到接种环的接种方法是划线分离法。操作时,接种环通过灼烧灭菌,在第二次及以后划线时,总是从上一次划线的末端开始划线,这样做的目的是将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落。(3)井式假单胞菌能够利用琼脂作碳源,长期培养菌落,菌落所在琼脂被分解而使培养基出现凹穴,有些琼脂分解菌体内有脱色酶,具有脱色能力,则有的凹穴周围的糖蜜发酵废液的黑褐色色素被脱除而形成透明圈。(4)由于营养物质浓度不断增高,渗透压也增高,不利于细菌生长,故扩大培养琼脂分解菌时,通过不断增加营养物质的比例不能提高其种群密度。固定化酶的优点有可反复使用;既能与反应物接触,又能与产物分离等。
素养解读 本题将微生物的培养和分离方法应用于实际,体现了对科学探究素养中实验设计、结果分析要素的考查。
23.(2019江苏南京、盐城三模,33)刚果红能够与纤维素形成红色复合物,可用其鉴定纤维素分解菌。某研究小组将滤纸埋在土壤中,30天后从滤纸周围取6g土壤样品,加入30mL无菌水中溶解,得到了富有纤维素分解菌的菌原液,并进行实验,回答下列问题:
(1)稀释菌原液:为确定合适的稀释倍数,小组成员取1mL菌原液进行如图所示的操作,在统计菌落时,发现平板上的平均菌落数为40个,则每毫升菌原液中的细菌数大约为 个。
(2)培养基的准备:在对培养基进行高压蒸汽灭菌的过程中,完成加水、装锅、加热、排气、保温保压适当时间后,切断电源,让灭菌锅内温度自然下降,待 时,打开排气阀,旋开固定螺栓,开盖,取出灭菌的培养基等物品。在培养基中加入灭菌的刚果红溶液,待培养基冷却至50℃左右时倒平板,从功能上来看,该培养基属于 培养基,培养基中碳源主要是 。
(3)接种与观察:在无菌条件下,用 取0.1mL稀释后的菌悬液进行图1中 所示的操作,室温放置2~3分钟后倒置于恒温箱中培养,室温放置2~3分钟的目的是 。培养过程中定期观察菌落特征和透明圈的大小,图2中D/d的值越 ,表示该菌对纤维素分解能力越强。
答案 (1)4×106 (2)压力表的压力降为零 鉴别
纤维素 (3)移液枪(移液管) 甲 使菌液完全被培养基吸收(或使菌液渗入培养基中) 大
解析 (1)分析题图,可知接种到平板上的菌液被稀释了104倍,由此可求得每毫升菌原液中的细菌数大约为(40/0.1)×104=4×106个。(2)切断电源,让灭菌锅内温度自然下降,待压力表的压力降为零时,打开排气阀,旋开固定螺栓,开盖,取出灭菌的培养基等物品。从功能上来看,加入刚果红的培养基属于鉴别培养基,该培养基中的碳源主要是纤维素。(3)在无菌条件下,用移液枪或移液管取0.1mL稀释后的菌悬液进行图1中甲(稀释涂布平板法)所示的操作。室温放置2~3分钟的目的是使菌液完全被培养基吸收(或使菌液渗入培养基中)。透明圈的大小可说明该菌分解纤维素能力的强弱,图2中D/d的值越大,表示该菌对纤维素分解能力越强。
24.(2019四川泸州一诊,11)(15分)某校生物兴趣小组尝试通过分离、筛选纯净的酵母菌来生产苹果酒。请回答下列问题:
(1)在秋季的苹果园中,兴趣小组在树下的腐殖土壤中选取土样筛选菌株,理由是 。
(2)将土壤样品稀释液接种于以苹果汁为唯一碳源的液体培养基中培养。从功能上讲,该培养基属于 培养基。
(3)培养一段时间后将培养液进行梯度稀释,用 (填工具名称)将不同稀释度的菌液接种到平板上,并在恒温条件下培养2d,然后根据酵母菌菌落特征挑取单菌落,再将挑取的单菌落扩大培养后进行分离纯化并保存。在挑选菌落时,下列哪项不能作为挑选依据? 。
A.菌落的形状 B.菌落的大小
C.菌落的数量 D.菌落的颜色
(4)兴趣小组在分离酵母菌的同时也进行了酵母菌的计数,除用上述计数法外, 也是测定微生物数量的方法,该方法测定的是细胞的总数,若要检测酵母菌的死活,可用台盼蓝染液进行鉴定,依据的原理是
。
(5)筛选出纯净的酵母菌后便可用于苹果酒的生产了,生产苹果酒的前期需要通入氧气,其目的是 。
答案 (1)该土壤中有大量酵母菌 (2)选择 (3)涂布器 C (4)显微镜直接计数 死细胞的细胞膜失去选择透过性,能被台盼蓝染色(或活细胞的细胞膜具有选择透过性,不能被台盼蓝染色) (5)让酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖
解析 本题主要考查科学探究中的方案探讨。(1)在苹果树下的腐殖土壤中选取土样筛选菌株,理由是该土壤中有大量酵母菌。(2)将土壤样品稀释液接种于以苹果汁为唯一碳源的液体培养基中培养。从功能上讲,该培养基属于选择培养基。(3)培养一段时间后将培养液进行梯度稀释,用涂布器将不同稀释度的菌液接种到平板上,并在恒温条件下培养2d,然后根据酵母菌菌落特征挑取单菌落,再将挑取的单菌落扩大培养后进行分离纯化并保存。在挑选菌落时,不能作为挑选依据的是菌落的数量。(4)兴趣小组在分离酵母菌的同时也进行了酵母菌的计数,除用上述计数法外,还可以用显微镜直接计数,该方法测定的是细胞的总数,若要检测酵母菌的死活,可用台盼蓝染液进行鉴定,依据的原理是死细胞的细胞膜失去选择透过性,能被台盼蓝染色,而活细胞的细胞膜具有选择透过性,不能被台盼蓝染色。(5)生产苹果酒的前期需要通入氧气,其目的是让酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖。
25.(2019四川广安、眉山、内江、遂宁一诊,11)(15分)某研究小组利用“滤膜法”对受污染的河流水体进行了大肠杆菌活菌数目的测定。回答下列问题:
(1)研究人员向培养液中加入适量的溴麝香草酚蓝水溶液后,再将污水样滴加进去振荡摇匀,一段时间后,若观察到溶液颜色变化情况为 ,说明微生物在培养过程中产生了CO2。若要用酸性重铬酸钾检测微生物在培养过程中是否产生了酒精,具体做法是
。
(2)利用“滤膜法”测定大肠杆菌的数目时,应先制备牛肉膏蛋白胨固体培养基,该培养基的灭菌方法是 ,灭菌后待培养基冷却至 ℃左右时,在 附近倒平板。
(3)滤膜的孔径应 (填“大于”“小于”或“等于”)大肠杆菌直径。将滤膜转移到伊红美蓝培养基上培养一段时间,然后统计 色的菌落数目,就可估算出单位体积样品中大肠杆菌的数目,但这样得到的统计值往往要比实际值低,原因是 。
答案 (1)由蓝变绿再变黄 取2mL培养液的滤液注入干净的试管中,再向试管中滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液,振荡摇匀后观察溶液颜色的变化 (2)高压蒸汽灭菌 50 酒精灯火焰 (3)小于 黑 两个或多个大肠杆菌连在一起时,平板上只能观察到一个菌落
解析 本题主要考查科学探究中的方案探讨、结果分析。(1)微生物细胞呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄;微生物无氧呼吸产生的酒精可以用酸性重铬酸钾进行检测,即取2mL培养液的滤液注入干净的试管中,再向试管中滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液,振荡摇匀后观察溶液颜色的变化。(2)微生物培养基常用高压蒸汽灭菌法进行灭菌;待培养基冷却至50℃左右时,在酒精灯火焰附近倒平板。(3)滤膜的孔径应小于大肠杆菌直径;伊红美蓝培养基上大肠杆菌菌落为黑色,因此可通过统计黑色菌落的数目,计算出单位体积样品中大肠杆菌数目。由于培养基中两个或多个大肠杆菌连在一起时,平板上只能观察到一个菌落,因此理论上统计值比实际值偏低。
26.(2019山东聊城二模,37)某研究小组对酸奶中乳酸菌数量进行了测定,取6支灭菌后的试管,分别加入9mL无菌水,标号为A1、A2、A3、A4、A5、A6,吸取1mL酸奶样液加入试管A1中,混合均匀;然后从A1中吸取1mL溶液,加入A2中,混合均匀;重复上述操作,最后从试管A6中取0.1mL样液进行涂布培养并计数。涂布的三个平板上菌落数分别为251个、265个、276个。回答下列问题:(16分)
(1)该小组在取样涂布前,需要随机取若干灭菌后未接种的平板先行培养一段时间,这样做的目的是 。
(2)制备乳酸菌培养基过程中,倒平板时培养基温度不能太低,原因是 。平板冷凝后,要将平板倒置,其目的是 。
(3)根据三个平板中菌落数,可推测原酸奶中乳酸菌浓度为 个/mL,该方法测定的乳酸菌含量与实际值相比偏小,其原因是
。
答案 (1)检测培养基平板灭菌是否合格
(2)温度太低会导致培养基凝固,无法铺展均匀 既可使培养基表面的水分更好地挥发,又可防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染
(3)2.64×109 两个或多个乳酸菌连在一起时,平板上只能观察到1个菌落
解析 (1)该小组在取样涂布前,为了检测培养基平板灭菌是否合格,需要随机取若干灭菌后未接种的平板先行培养一段时间,看是否有菌落生成。(2)制备乳酸菌培养基过程中,若温度过低,会导致培养基凝固,无法铺展均匀,故倒平板时培养基温度不能太低。平板冷凝后,要将平板倒置,这样既可使培养基表面的水分更好地挥发,又可防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染。(3)A6中相当于稀释了106倍,三个平板中平均菌落数为(251+265+276)÷3=264(个),故1mL原酸奶中乳酸菌数为264÷0.1×106=2.64×109(个),当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的是一个菌落,故该方法测定出的乳酸菌含量与实际值相比偏小。
综合篇
【综合集训】
提升 果酒和果醋的发酵装置的分析与应用
1.(2020江苏启东一模,17)如图是探究果酒与果醋发酵的装置示意图。下列相关叙述错误的是 ( )
A.为了提高果酒的产量,果汁应尽量装满发酵瓶以营造无氧环境
B.使用的菌种具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA
C.改变通入气体的种类,可以研究呼吸作用类型对发酵的影响
D.果酒制成后,可将装置转移至温度较高的环境中制作果醋
答案 A
2.(2020江苏高三冲刺,21)如图为家庭制作苹果酒的一种发酵装置,下列叙述正确的是(多选) ( )
A.发酵装置预留1/3的空间的目的之一是防止发酵液溢出
B.发酵装置需定期轻轻旋松瓶盖,但不能完全打开,以防止杂菌污染
C.果酒发酵过程中,温度要严格控制在18~25℃,发酵时间在10~12d为宜
D.检测果酒制作是否成功,可取发酵液与碱性重铬酸钾溶液反应,若溶液呈橙色,说明发酵成功
答案 ABC
3.(2020江苏宿迁月考,20)如图为某同学设计的酿制苹果醋的基本流程图和发酵装置示意图,下列相关分析正确的是 ( )
A.①过程要清洗灭菌以减少杂菌的污染
B.②过程加入蛋白酶可以提高苹果的出汁率
C.③过程发酵瓶中留的空间可防止发酵时培养液溢出
D.④过程需要关闭发酵装置的充气口并适当提高温度
答案 C
[教师专用题组]
【综合集训】
提升 果酒和果醋的发酵装置的分析与应用
1.(2019北京房山二模,5)葡萄酒是葡萄果汁经酵母菌发酵而成的,图甲为酿制葡萄酒的实验装置,在其他条件相同且适宜的情況下,测得一段时间内装置中相关物质含量的变化如曲线乙所示,下列叙述不正确的是 ( )
A.为避免杂菌污染,葡萄汁需高压蒸汽灭菌
B.图乙中曲线①表示装置甲中O2浓度的变化
C.图乙中曲线②表示装置甲中酒精浓度的变化
D.用装置甲发酵时,需定时打开阀b释放CO2
答案 A 制作果酒时所用的酵母菌来源于葡萄皮表面的野生型酵母菌,葡萄汁无需经过灭菌直接进行装瓶即可,A错误;装葡萄汁时需预留装置总体积的1/3左右的空间,这部分体积中含有O2,在密封处理后,随着酵母菌有氧呼吸消耗,O2浓度会越来越低,B正确;随着装置中O2浓度降低,酵母菌开始进行无氧呼吸产生酒精,且随时间延长,酒精浓度逐渐增加(不能持续增加,发酵后期酵母菌的生长和代谢也会被抑制),C正确;酵母菌进行酒精发酵时会产生CO2,为防止装置破裂,需要定期打开阀b放出CO2,D正确。
2.(20205·3原创题)制作果酒果醋的实验流程如图1,发酵装置如图2,酒精发酵分为菌种繁殖Ⅰ和发酵Ⅱ两个阶段,Ⅲ阶段为醋酸发酵。回答下列问题。
图1
图2
(1)挑选新鲜的葡萄后应先冲洗,后去枝梗的原因是
。
(2)若图2是果酒发酵装置,发酵罐中不能装满葡萄汁,应留一定空间,有利于 。
(3)制作果酒果醋的实验过程中,需氧的阶段有 (选填“Ⅰ”“Ⅱ”和“Ⅲ”)。
(4)制作果酒果醋除考虑菌种不同、是否需氧外,还需考虑 、 、 等的不同。答案 (1)避免除去枝梗时引起葡萄破损,增加被杂菌污染的机会 (2)酵母菌需氧呼吸大量繁殖形成优势种群 (3)Ⅰ和Ⅲ (4)最适发酵温度 最适pH 发酵时间
解析 本题考查与发酵相关的知识。(1)挑选新鲜的葡萄后应先冲洗,后去枝梗的原因是避免除去枝梗时引起葡萄破损,增加被杂菌污染的机会。(2)酵母菌在供氧充足的情况下分裂旺盛,发酵罐内预留空气有利于酵母菌需氧呼吸大量繁殖形成优势种群。(3)Ⅰ阶段酵母菌进行需氧呼吸,菌种大量繁殖,消耗氧气;醋酸发酵阶段(Ⅲ阶段)醋酸菌进行需氧呼吸,消耗氧气;乙醇发酵阶段(Ⅱ阶段)酵母菌进行厌氧呼吸,不需要氧。(4)制作果酒果醋的过程实质为酶促反应的过程,需要适宜的温度和pH,根据生产目的的不同,还应合理控制各阶段的发酵时间等。
3.(科学探究—方案实施、结果分析)如图是探究果酒与果醋发酵的装置示意图。请回答下列相关问题:
(1)下列关于该装置的相关叙述正确的是 ( )
A.若利用果酒进行果醋发酵,需将气体出口开放以排出发酵产生的CO2
B.若果酒发酵结束后进行果醋发酵,则需降低发酵温度
C.改变通入气体种类,可以研究呼吸作用类型对发酵的影响
D.若进行果醋发酵,则在装置中加入的培养液为蛋白胨、酵母提取物、甘露醇
(2)果酒发酵的菌种可以通过添加了 的豆芽汁(称为豆芽汁培养基)来培养。首先要配制培养基,配好后应在121℃( 压力)下灭菌15min。灭菌时间不宜太长,否则 。
(3)若需测定果酒发酵液中酵母菌的活菌数,可用血细胞计数板在显微镜下计数,或用 进行计数。
(4)果酒酿造过程中如果果汁灭菌不合格,含有醋杆菌,在酒精发酵旺盛时,醋杆菌 (填“能”或“不能”)将果汁中的糖发酵为醋酸。
(5)请绘制果酒和果醋发酵过程乙醇的浓度变化曲线。
答案 (1)C (2)蔗糖 1kg/cm2 造成培养基营养物质被分解破坏 (3)涂布分离法 (4)不能 (5)
解析 (1)利用果酒进行果醋发酵是需氧发酵,需将气体入口开放以通入发酵所需的O2,发酵过程中不产生CO2,A错误;若果酒发酵结束后进行果醋发酵,则发酵温度需由25~30℃升高至30~35℃,B错误;改变通入气体种类(氧气或氮气),可以研究呼吸作用类型对发酵的影响,C正确;若进行果醋发酵,则在装置中应加入酒—水混合物和醋化醋杆菌,D错误。(2)果酒发酵的菌种是酵母菌,需提供蔗糖作为碳源和能源,故可以通过添加了蔗糖的豆芽汁(称为豆芽汁培养基)来培养;首先要配制培养基,配好后要进行高压蒸汽灭菌,应在121℃(1kg/cm2压力)下灭菌15min;灭菌时间不宜太长,否则培养基营养物质会被分解破坏。(3)若需测定酵母菌的活菌数,因为酵母菌是单细胞生物,所以可用血细胞计数板在显微镜下计数,或用涂布分离法进行计数。(4)酒精发酵进行的是厌氧呼吸,需要严格密封创造无氧环境,而醋酸发酵进行的是需氧呼吸,所以果酒酿造过程中,如果果汁灭菌不合格,含有醋杆菌,在酒精发酵旺盛时,醋杆菌不能将果汁中的糖发酵为醋酸。(5)果酒和果醋发酵过程中乙醇的浓度变化曲线见答案。
4.(2019山东淄博期末,37)如图表示葡萄酒酿制的简单过程,请据图分析:(15分)
(1)从上图可知,甲图是为了使酵母菌进行 ,以增加酵母菌的数量,乙图是为了使酵母菌 获得葡萄酒。最后,可以用 溶液检验是否有酒精生成。整个酿制过程一般将温度控制在18~25℃,原因是 。
(2)从野生酵母菌群中分离纯化酵母菌时,最常用的接种方法有 和 两种。接种后,培养基上会出现一些分别由一个酵母菌繁殖而成的菌落,在生态学上,这些菌落被称为 。
答案 (1)有氧呼吸 (无氧)发酵 酸性重铬酸钾 这一温度最适合酵母菌生长和繁殖
(2)平板划线法 稀释涂布平板法 种群
解析 (1)甲图中留一定的空气以便酵母菌进行有氧呼吸,并且在有氧条件下酵母菌可大量增殖。乙图是在无氧条件下进行发酵,产生葡萄酒,产生的酒精可用酸性重铬酸钾溶液检验。整个酿制过程一般将温度控制在18~25℃,这一温度最适合酵母菌生长和繁殖。(2)从野生酵母菌群中分离纯化酵母菌时,最常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。接种后,培养基上会出现一些分别由一个酵母菌繁殖而成的菌落,在生态学上,这些菌落被称为种群。
思路分析 分析甲图:在该简易装置中,一天搅拌2~3次的作用是增加氧溶量,让酵母菌进行有氧呼吸,繁殖产生大量的酵母菌;分析乙图:该装置断绝与空气接触,创造无氧呼吸,让酵母菌进行酒精发酵,产生酒精和二氧化碳。
5.(科学探究—方案实施、结果分析)某市葡萄种植基地为解决葡萄滞销易腐烂问题,对果酒、果醋生产线进行葡萄的深加工,获得了较好收益,其生产流程如图所示,据图回答:
(1)候选菌A、B细胞中都有的细胞器是 。
(2)在纯化菌种A时接种了5个平板,每个平板均接种了0.1mL样品并培养。其中乙平板的菌落分布如图,纯化菌种A的接种方法是 ,推测出现乙平板可能的操作失误是 。
(3)在进行菌种A、B的扩大培养过程中,锥形瓶的瓶口应(填序号) (①敞开、②密封、③用透气棉塞塞住),并适时振荡锥形瓶,振荡的目的是 。
(4)将葡萄加工成果汁时,为提高果汁的产量和品质,应加入适量的纤维素酶,能分解 ,瓦解植物 及胞间层。
答案 (1)核糖体 (2)稀释涂布平板法 涂布不均匀 (3)③ 保证氧气的供应,使营养物质与目的菌充分接触 (4)纤维素 细胞壁
解析 (1)候选菌A能使葡萄发酵产生果酒,为酵母菌,属于真核生物,而候选菌B能使葡萄发酵产生醋酸,为醋酸菌,属于原核生物,真核细胞和原核细胞中都有的细胞器是核糖体。(2)接种微生物常用平板划线法和稀释涂布平板法,根据题图,乙平板中的菌落没有呈线性分布,可以推知采用的纯化方法是稀释涂布平板法。由于菌落有聚集现象,可以推知乙平板可能的操作失误是涂布不均匀。(3)在进行菌种A、B的扩大培养过程中,既要保证氧气供应,又要防止杂菌污染,则锥形瓶的瓶口应用透气棉塞塞住,并适时振荡锥形瓶,振荡的目的是保证氧气的供应,使营养物质与目的菌充分接触。(4)纤维素酶能分解纤维素,瓦解植物细胞壁及胞间层。
相关试卷
这是一份2022版高考生物选考江苏专用一轮总复习集训:专题25基因工程与蛋白质工程 —基础集训,共19页。
这是一份2022版高考生物选考江苏专用一轮总复习集训:专题23微生物的培养与发酵工程 —模拟,共30页。
这是一份2022版高考生物选考江苏专用一轮总复习集训:专题24细胞工程与胚胎工程 —基础集训,共13页。
![英语朗读宝](http://img.51jiaoxi.com/images/27f0ad84943772f8cdf3a353ba2877c5.jpg)