高考生物二轮复习专题十生物技术实践课件

这是一份高考生物二轮复习专题十生物技术实践课件，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，专项模块素能培优，营养物质，生长繁殖，碳源氮源，紫外线，高压蒸汽，接种环，涂布器，C÷V×M等内容，欢迎下载使用。
考点一微生物的培养、分离与计数
考点二　传统发酵技术的应用
考点三　酶的研究与应用及生物特定成分的提取
【网络构建 知识串联】
①碳源　②氮源　③灭菌　④灭菌　
⑤酵母菌　⑥醋酸菌　⑦乳酸
⑩计数　⑪刚果红染色法
【教材深挖 表达训练】
1.[教材选修1 P4“旁栏思考”]你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染?2.[教材选修1 P9“旁栏思考”]为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶?
提示 需要从发酵制作的过程进行全面的考虑。例如,榨汁机、发酵装置要清洗干净;每次排气时只需拧松瓶盖、不要完全打开瓶盖等。
提示 酸奶的制作依靠的是乳酸杆菌的发酵作用。抗生素能够杀死或抑制乳酸杆菌的生长,因此含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶。
3.[教材选修1 P10“旁栏思考”]为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜,不宜多吃腌制蔬菜?4.[教材选修1 P10“旁栏思考”]为什么泡菜坛内有时会长一层白膜?你认为这层白膜是怎么形成的?
提示 在腌制过程中,蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐,大量食用会危害人体健康。
提示 形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厌氧微生物,泡菜发酵液营养丰富,其表面氧气含量也很丰富,适合酵母菌繁殖。
5.[教材选修1 P17“倒平板操作”讨论3]平板冷凝后,为什么要将平板倒置?6.[教材选修1 P18“旁栏信息”]微生物的接种方法只有平板划线法和稀释涂布平板法吗?微生物接种的核心是什么?
提示 平板冷凝后,皿盖上会凝结水珠,凝固后的培养基表面的湿度也比较高,将平板倒置,可以防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染。
提示 不是。微生物的接种方法还包括斜面接种、穿刺接种等,微生物接种的核心是防止杂菌污染,保证培养物的纯度。
7.[教材选修1 P22“文字信息”]得到3个或3个以上菌落数在30~300的平板一定正确吗?8.[教材选修1 P44“旁栏思考”]为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低?
提示 不一定正确,如得到3个平板,菌落数分别为230、34、240,虽然菌落数均在“30~300”,但由于34与另外两个平板上的菌落数差异较大,应找出原因并重做实验。
提示 果胶酶将果胶分解为小分子物质,小分子物质可以通过滤纸,因此,苹果汁的体积大小反映了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH下,果胶酶的活性越大,苹果汁的体积就越大。
9.[教材选修1 P50“正文内容”]什么是固定化酶和固定化细胞技术?包含哪些内容?10.[教材选修1 P72“正文内容”]芳香化合物只能由植物产生吗?植物芳香油的提取方法有哪些?
提示 固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定的空间内的技术,包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。
提示 微生物中的真菌也可以产生芳香化合物。植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等。
1.培养基和无菌技术(1)培养基
(2)无菌技术常用方法
2.微生物的纯化技术(1)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基
(2)两种纯化细菌方法的比较
3.微生物的分离与计数
抑制或阻止其他微生物的生长
4.微生物的筛选方法
5.微生物的鉴别方法
题组一　精典对练——拿高分▶角度1　微生物的培养与纯化技术1.(2021江西省八校联考)新型冠状病毒肺炎疫情过后,复工复学面临的问题有许多。全体师生需要做好自我防护,戴口罩属于切断传播途径,还有一条重要的切断传播途径的方法就是消毒。根据对微生物进行培养、 消毒、灭菌的知识,回答下列问题。(1)常用的消毒方法有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(列举三点),消毒能杀死物体表面或内部的部分微生物,不包括　　　　　　　　　　。 
(2)某兴趣小组欲研究校园土壤微生物的种类,过程中要进行规范的无菌操作,除了防止杂菌污染,还有什么目的?　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)兴趣小组想要分离纯化土壤中的某种霉菌,应选用合适的培养基。培养基除了满足营养需求外,还需将pH调至　　　　。 (4)兴趣小组可用　　　　　　　　　　法纯化并对土壤中的大肠杆菌计数。测定微生物数量还可用　　　　　　　　　　　　　　。若要临时保藏该细菌,先将菌种接种到试管中的　　　　　　　　培养基上,在4 ℃的冰箱中保藏。 
答案 (1)煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法、紫外线消毒法　芽孢和孢子　(2)还能有效避免操作者自身被微生物感染　(3)酸性　(4)稀释涂布平板　显微镜直接计数　固体斜面
▶角度2　微生物的筛选、分离与计数2.(2021湖南张家界月考)不同品牌的酸奶具有不同的口味。某研究小组利用含碳酸钙的固体培养基探究甲、乙两品牌酸奶中乳酸菌的类型是否相同(乳酸能够溶解碳酸钙,使培养基变得透明)。请回答下列问题。(1)将甲、乙两品牌酸奶中的乳酸菌纯化,分别接种在含碳酸钙的固体培养基中培养,根据菌落周围透明圈的大小,可确定酸奶中乳酸菌的类型。不同乳酸菌菌落透明圈大小不同的原因是　　　　　　　　　　　　　。 (2)家庭制作酸奶时,在纯牛奶中加入少量酸奶相当于微生物培养技术中　　　　　的操作。纯牛奶变成酸奶,改变了口味但含有的能量减少,原因是　　　　　　　　　　　　　。 
(3)为长期保存纯化的优质乳酸菌,可将菌液与　　　　　　　　　　　充分混匀,置于-20 ℃的冷冻箱中保存。 (4)该研究小组进一步探究甲品牌酸奶中乳酸菌数量,实验操作如下图。接种微生物的方法有很多,图中过程所示的方法为　　　　　　。用该方法统计样本菌落数后,所得数据需要乘以10n后,才可表示乳酸菌的数量(单位:个/mL),这里的n=　　　　,用该方法统计样本菌落数时,同时需要做A、B、C三个平板,目的是　　　　。如果平板菌落数超过300,一般还需进一步　　　。 
答案 (1)(在相同时间内)不同类型的乳酸菌产生乳酸的量不同,不同量的乳酸能够溶解碳酸钙的量不同,形成的透明圈大小不同　(2)接种　乳酸菌在发酵时使牛奶中的营养成分发生改变,乳酸菌细胞呼吸消耗部分有机物,从而使能量减少　(3)灭菌的甘油　(4)稀释涂布平板法　6　设置重复组,取平均值,使实验结果更加准确可靠　稀释
解析 (1)(在相同时间内)不同类型的乳酸菌产生乳酸的量不同,不同量的乳酸能够溶解碳酸钙量不同,所以不同乳酸菌菌落形成的透明圈大小不同。(2)在纯牛奶中加入少量酸奶相当于微生物培养技术中的接种操作。纯牛奶变成酸奶,改变了口味但含有的能量减少,原因是乳酸菌在发酵时使牛奶中的营养成分发生改变,乳酸菌细胞呼吸消耗部分有机物,从而使能量减少。(3)为长期保存纯化的优质乳酸菌,可将菌液与灭菌的甘油充分混匀,置于-20 ℃的冷冻箱中保存。
(4)对微生物计数可以采用活菌计数法或显微镜直接计数法,题目所给的图片信息是采用的活菌计数法,具体操作是通过稀释涂布平板法完成的。由①②的操作可知这时已对酸奶样品稀释了100倍,②过程重复3次又稀释了1 000倍,从中取出0.1 mL进行涂布,所用到的量是原来的10-6,因此这里的n=6。用稀释涂布平板法计数时,要至少涂布3个平板,目的是设置重复组,取平均值,使实验结果更加准确可靠。为了保证结果准确,一般选择菌落数中30~300的平板进行计数,如果平板菌落数超过300,说明稀释倍数不够,一般还需进一步稀释。
题组二　易错防范——不失分1.真题速览(1)[2021湖南卷,T21]大熊猫是我国特有的珍稀野生动物,每只成年大熊猫每日进食竹子量可达12~38 kg。大熊猫可利用竹子中8%的纤维素和27%的半纤维素。研究人员从大熊猫粪便和土壤中筛选纤维素分解菌。回答下列问题。①纤维素酶是一种复合酶, 一般认为它至少包括三种组分,即　　　　　　　　　　　。为筛选纤维素分解菌,将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以　　　　　　为唯一碳源的固体培养基上进行培养,该培养基从功能上分类属于　　　　培养基。 
②配制的培养基必须进行灭菌处理,目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。检测固体培养基灭菌效果的常用方法是　　　　　　　　　　　　。 ③简要写出测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数的实验思路:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
④为高效降解农业秸秆废弃物,研究人员利用从土壤中筛选获得的3株纤维素分解菌,在37 ℃条件下进行玉米秸秆降解实验,结果如下表所示。在该条件下纤维素酶活力最高的是菌株　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案 ①C1酶、 CX酶和葡萄糖苷酶　纤维素　选择　②杀死培养基中的所有微生物,包括芽孢和孢子　不接种培养(或空白培养)　③将大熊猫新鲜粪便样液稀释适当倍数后,取0.1 mL涂布到若干个平板(每个稀释度至少涂布三个平板),对菌落数在30~300的平板进行计数,则可根据公式推测大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数　④C　接种菌株C后秸秆失重最多,纤维素降解率最高
解析 ①纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括三种组分,即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶,前两种酶使纤维素分解成纤维二糖,第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。在以纤维素为唯一碳源的培养基中,纤维素分解菌能够很好地生长,其他微生物则不能生长。为筛选纤维素分解菌,将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以纤维素为唯一碳源的固体培养基上进行培养。培养基从功能上分类可分为选择培养基和鉴别培养基,故该培养基从功能上分类属于选择培养基。②配制的培养基常用高压蒸汽灭菌,即将培养基置于压力为100 kPa、温度为121 ℃的条件下,维持15~30 min,目的是杀死培养基中的所有微生物,包括芽孢和孢子。为检测灭菌效果可对培养基进行空白培养,即将未接种的培养基在适宜条件下培养一段时间,若在适宜条件下培养无菌落出现,说明培养基灭菌彻底,否则说明培养基灭菌不彻底。
③为测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数,常采用稀释涂布平板法,在适宜的条件下对大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌进行纯化并计数时,对照组应该涂布等量的无菌水。将大熊猫新鲜粪便样液稀释适当倍数后,取0.1 mL涂布到若干个平板(每个稀释度至少涂布三个平板),对菌落数在30~300的平板进行计数,则可根据公式推测大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数。④测定酶活力时可以用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。由表格可知,在适宜的条件下,在相同的温度和时间下,接种菌株C后,秸秆失重最多,纤维素降解率最高,说明该菌株的纤维素分解菌产生的纤维素酶活力最高。
(2)[2019全国卷Ⅱ,T37]物质W是一种含氮有机物,会污染土壤。W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌)。回答下列问题。
①要从土壤中分离目标菌,所用选择培养基中的氮源应该是　　　　　。 ②在从土壤中分离目标菌的过程中,发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(如图所示)。如果要得到目标菌,应该选择　　　　　菌落进一步纯化,选择的依据是　 　。 ③土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,请简要写出实验思路、预期结果和结论,即  　。 
④该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌,使大肠杆菌产生能降解W的酶(酶E)。为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异,该小组拟进行如下实验,请完善相关内容。a.在含有一定浓度W的固体培养基上,A处滴加含有酶E的缓冲液,B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液,C处滴加　　　　　,三处滴加量相同。 b.一段时间后,测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈,说明　　　　　　　　　　　　　　　;若A、B处形成的透明圈直径大小相近,说明　 　　　　　　　　　　。 
答案 ①W　②乙　乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌能降解W　③将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上,若细菌能生长,则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源　④a.缓冲液　b.缓冲液不能降解W　酶E与天然酶降解W的能力相近
解析 ①从土壤中分离能够降解含氮有机物W的细菌(目标菌),则选择培养基只能以W为氮源,以保证该培养基只允许目标菌生活,抑制或阻止其他种类微生物的生长。②W在培养基中达到一定量时培养基不透明。甲菌落周围未形成透明圈,说明所含细菌不能分解W;乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌落中的细菌能分解W。所以,如果要得到目标菌,应该选择乙菌落进一步纯化。③若要确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,只需将它们培养在没有氮源的培养基上,若能够生长,则说明其能利用空气中的氮气作为氮源。④本实验中自变量为酶的类型,因变量为透明圈的大小(表示酶降解W的能力大小)。为比较酶E与天然酶的降解能力并排除缓冲液的干扰,需要设置A、B两个实验组(A组滴加含有酶E的缓冲液,B组滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液)和一个只滴加缓冲液的对照组。若C处没有出现透明圈,则说明缓冲液不能降解W;若A、B处形成的透明圈直径大小相近,则表明酶E与天然酶降解W的能力相近。
2.易错辨析有关微生物培养、分离与计数的正误判断。(1)培养基灭菌常用的方法是高压蒸汽灭菌。(　　)(2)各种微生物培养基的配方中必须包含碳源、氮源、水、无机盐及琼脂等成分。(　　)
提示 各种微生物培养基的配方中一般都包含碳源、氮源、水、无机盐等,但不一定有琼脂。
(3)纯化培养微生物常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。(　　)
(4)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基时,需在倒平板后进行灭菌操作。(　　)(5)稀释涂布平板法既能分离细菌,也能对细菌进行计数,但结果偏大。(　　)(6)用稀释涂布平板法进行计数时,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。(　　)
提示 灭菌需在倒平板前进行。
提示 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,用稀释涂布平板法计数时,统计结果偏小。
易错点拨 有关选择培养基选择方法的三个易错点
1.果酒和果醋的制作(1)制作原理与条件
2C2H5OH+2CO2　
(2)果酒、果醋发酵条件的控制
2.泡菜的制作(1)发酵原理
(3)泡菜制作成功的关键点
3.腐乳的制作(1)发酵菌种:主要是　　　　。 (2)制作流程
(3)影响腐乳品质的条件
题组一　精典对练——拿高分▶角度1　果酒、果醋的制作
1.(2021湖南岳阳三模)醪糟是以糯米为主要原料,利用微生物发酵制作的民间传统食品。在醪糟发酵过程中起主要作用的是甜酒曲中的好氧霉菌、酵母菌和乳酸菌,醪糟的生产流程:糯米的选择→淘洗→浸泡→蒸饭→冷却→拌甜酒曲→发酵→煮沸→保存。回答下列问题。(1)霉菌产生的　　　　　　　　　　　　　能将糯米中的淀粉分解,使醪糟具有甜味;同时,乳酸菌发酵产物　　　　　　　　　　　　　　　　　　是醪糟酸味的主要来源。 
(2)生产过程中,温度、氧气等条件的控制非常重要。①拌入甜酒曲之前,需将蒸熟的糯米进行冷却,发酵过程中需要调整温度,发酵完成后又需煮沸处理,煮沸的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; ②发酵前期应保证氧气的供应,使　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　大量繁殖;后期应减少空气进入或隔绝空气,有利于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)发酵好的醪糟煮沸后,可转移到灭菌玻璃瓶中密封保存,密封之前应对瓶口进行　　　　　　　　　　　　　　　　　灭菌,防止瓶口被污染。 (4)若要大规模生产醪糟,除了严格控制发酵条件外,还需要纯化菌种,通常纯化的方法有　　　　　　　　　　　　　　　　　;为了降低生产成本和提高产品质量,可以采取　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　技术。 
答案 (1)淀粉酶　乳酸　(2)①高温杀死甜酒曲(或发酵液)中的微生物,保证醪糟的品质　②霉菌和酵母菌　酒精发酵和乳酸发酵　(3)灼烧　(4)平板划线法和稀释涂布平板法　固定化解析 (1)霉菌产生的淀粉酶能将糯米中的淀粉分解,使醪糟具有甜味;乳酸菌的发酵产物乳酸是醪糟酸味的主要来源。(2)①发酵完成后又需煮沸处理,煮沸的目的是通过高温杀死甜酒曲(或发酵液)中的微生物,保证醪糟的品质。②发酵前期应保证氧气的供应,使霉菌和酵母菌大量繁殖;后期应减少空气进入或隔绝空气,有利于酒精发酵和乳酸发酵。(3)发酵好的醪糟煮沸后,可转移到灭菌玻璃瓶中密封保存,密封之前应对瓶口进行灼烧灭菌,防止瓶口被污染。(4)纯化菌种常用的方法有平板划线法和稀释涂布平板法;为了降低生产成本和提高产品质量,可以采取固定化技术。
▶角度2　腐乳的制作2.(2021湖南名校联盟模拟)图甲为豆瓣酱中甜瓣子的生产工艺图,图乙为腐乳制作的实验流程图。请回答下列问题。
(1)图甲中酿制甜瓣子利用的微生物主要是曲霉,获得蚕豆瓣时,要选择　　　　　　的蚕豆,洗净后浸泡,后蒸煮至软而不烂。在制曲之前常向蚕豆瓣中添加一定量的淀粉,目的是为菌种提供　　　　　　。发酵过程中,上层的酱发酵效果好于下层,因而常需要将下层的酱翻至上层,说明参与发酵的菌种属于　　　　　(填“需氧型”或“厌氧型”)。 (2)图乙中,将豆腐块放在自然条件下即可长出毛霉,主要是因为　　　　　　。配制卤汤时,通常会加入一定量的酒,加酒的作用有　　　　　　,加入的　　　　　　也具有相似的作用。 (3)用蚕豆和豆腐等原材料制作甜瓣子和豆腐乳是因为其中富含蛋白质,在曲霉、毛霉中的蛋白酶和脂肪酶的作用下,蛋白质被分解为　　　　　　,脂肪被分解为　　　　　　,易于消化吸收。 
答案 (1)颗粒饱满、新鲜无霉变　碳源(和能源)　需氧型　(2)空气中含有毛霉孢子　抑制微生物的生长,使腐乳具有独特的香味　香辛料　(3)小分子的肽和氨基酸　甘油和脂肪酸解析 (1)图甲中获得蚕豆瓣时,要选择颗粒饱满、新鲜无霉变的蚕豆。淀粉可以为菌种提供碳源(和能源)。发酵过程中,上层更容易接触空气,上层的酱发酵效果好于下层,说明参与发酵的菌种属于需氧型。(2)空气中含有毛霉孢子,因而在自然状态下放置的豆腐上可以长出毛霉。配制卤汤时,加酒和加入香辛料都可以调制腐乳的风味,使腐乳具有独特的香味,同时还可以抑制微生物的生长。(3)用蚕豆和豆腐等原材料制作甜瓣子和豆腐乳是因为其中富含蛋白质,在曲霉、毛霉中的蛋白酶和脂肪酶的作用下,蛋白质被分解为小分子的肽和氨基酸,脂肪被分解为甘油和脂肪酸,易于消化吸收。
▶角度3　泡菜制作及亚硝酸盐含量的测定3.(2021黑龙江齐齐哈尔一模)泡菜是一种独特且具有悠久历史的发酵蔬菜制品,回答下列问题。(1)泡菜发酵的原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)泡菜制作中,需注意控制食盐用量以及　　　　　　　　　　　　,否则容易造成　　　　　　　　　　　　　　而导致亚硝酸盐增加,影响泡菜品质,所以泡菜制作过程中需要定期测定亚硝酸盐的含量,一般采用　　　　　　(方法)。 
(3)在腌制过程中,从外观上可以看到泡菜坛中有间歇性的气泡冲出,坛盖有响声,其原因可能是　　　　　　　　　　　。 (4)下图为两种发酵方式下的亚硝酸盐含量的对比。由图可知,乳酸菌发酵较自然发酵的优点是　　　　　　　　。 两种发酵方式下的亚硝酸盐含量都是先增加后下降,出现这种变化可能的原因是　　　　　　　　　　　　　。 
答案 (1)在无氧情况下,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸　(2)腌制时间、温度　细菌大量繁殖　比色法　(3)泡菜中除乳酸菌外,还有酵母菌和大肠杆菌等,酵母菌能将糖分解为乙醇和二氧化碳等　(4)乳酸菌发酵可降低泡菜中的亚硝酸盐含量,提前亚硝酸盐峰值出现的时间,提高了泡菜食用的安全性(合理即可)　在泡菜制作初期,坛内环境有利于硝酸盐还原菌的繁殖,使得硝酸盐被大量还原成亚硝酸盐,随着腌制时间的延长,乳酸菌大量繁殖,产生乳酸,环境pH改变,抑制了硝酸盐还原菌的繁殖,使得硝酸盐被还原成亚硝酸盐的量逐渐减少,同时,已有亚硝酸盐仍在转化成其他物质
解析 (1)泡菜发酵的原理是在无氧情况下,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。(2)泡菜制作中,需注意控制食盐用量以及腌制时间、温度,否则容易造成细菌大量繁殖而导致亚硝酸盐增加,影响泡菜品质,所以泡菜制作过程中需要定期测定亚硝酸盐的含量,一般采用比色法,将显色反应后的样品与已知浓度的标准液进行目测对比,可以大致估算出亚硝酸盐的含量。(3)泡菜中除乳酸菌外,还有酵母菌和大肠杆菌等,酵母菌能将糖分解为乙醇和二氧化碳等物质,使得坛里的气压大于外界气压,从而会有气体排出坛子,造成声响。
(4)由图分析可知,自然发酵随着时间的推移,产生的亚硝酸盐含量明显高于乳酸菌发酵,故乳酸菌发酵较自然发酵的优点是乳酸菌发酵可降低泡菜中的亚硝酸盐含量,提前亚硝酸盐峰值出现的时间,提高了泡菜食用的安全性。两种发酵方式下的亚硝酸盐含量都是先增加后下降,出现这种变化可能的原因是在泡菜制作初期,坛内环境有利于硝酸盐还原菌的繁殖,使得硝酸盐被大量还原成亚硝酸盐,随着腌制时间的延长,乳酸菌大量繁殖,产生乳酸,环境pH改变,抑制了硝酸盐还原菌的繁殖,使得硝酸盐被还原成亚硝酸盐的量逐渐减少,同时,已有亚硝酸盐仍在转化成其他物质。
题组二　易错防范——不失分1.真题速览[2021全国卷乙,T37]工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。
回答下列问题。(1)米曲霉发酵过程中,加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质,大豆中的　　　　　　　可为米曲霉的生长提供氮源,小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供　　　　。 (2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖,大量分泌制作酱油过程所需的酶类,这些酶中的　　　　　　、　　　　　　　能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分,如将蛋白质分解为小分子的肽和　　　　　　。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌,由此可以判断米曲霉属于　　　　　　　(填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。 
(3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于　　　　　　(填“真核生物”或“原核生物”);添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是　　　　　　。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素,据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是　　　　　　(答出1点即可)。 
答案 (1)蛋白质　碳源　(2)蛋白酶　脂肪酶　氨基酸　异养好氧　(3)原核生物　CO2和酒精　乳酸(或酒精、食盐)解析 (1)大豆富含蛋白质,可以为米曲霉的生长提供氮源;小麦富含淀粉,可以为米曲霉的生长提供碳源。(2)由酶的专一性可知,蛋白酶可以分解蛋白质,脂肪酶可以分解脂肪。蛋白酶能将蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸,脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。由题意可知,米曲霉发酵过程需要提供营养物质,说明米曲霉属于异养微生物;米曲霉发酵过程需要通入空气并搅拌,说明米曲霉属于好氧微生物。综上可知,米曲霉为异养好氧微生物。(3)乳酸菌没有以核膜为界限的细胞核,为原核生物。酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖,可以产生CO2和酒精。由题图可知,乳酸菌的代谢产物——乳酸、酵母菌的代谢产物——酒精以及添加的食盐都有抑制杂菌生长的作用。
2.易错辨析有关传统发酵技术的正误判断。(1)酒精发酵形成的酸性环境抑制杂菌繁殖。(　　)(2)制作葡萄酒时产生的白膜是乳酸菌繁殖的结果。(　　)(3)制作葡萄醋时需要打开瓶盖提供充足的氧气。(　　)
提示 制作葡萄酒时产生的白膜是醋酸菌繁殖的结果。
提示 制作葡萄醋时打开瓶盖会造成杂菌的污染。
(4)在腐乳装瓶时自下而上随层数的增加逐渐减少盐量。(　　)(5)利用发酵技术,在鲜奶中加入乳酸菌可制成乳酸制品。(　　)(6)制作泡菜的坛子加水密封隔绝空气是为了抑制乳酸菌繁殖。(　　)
提示 在腐乳装瓶时应自下而上随层数增加逐渐增加盐量。
提示 乳酸菌属于厌氧细菌,制作泡菜时坛子加水密封隔绝空气的目的是创造无氧环境,利于乳酸菌的发酵。
易错点拨传统发酵技术必须控制的发酵条件
1.酶的应用(1)酶的活性及其影响因素
(2)果胶酶在果汁生产中的应用果胶酶:
(3)加酶洗衣粉在洗涤中的作用①加酶洗衣粉:指含　　　　的洗衣粉。 ②酶制剂的种类与洗涤原理。
③对加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法a.判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法:可在洗涤后比较污物残留状况,如已消失、颜色变浅、面积缩小等。b.变量分析
(4)酶的固定化技术①固定化酶和固定化细胞
②直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较
2.血红蛋白的提取与分离(1)样品处理与粗分离
(2)纯化与纯度鉴定
(3)血红蛋白提取与分离中历次“除杂质”或“分离”的原理
3.植物有效成分的提取(1)玫瑰精油的提取
(2)橘皮精油的提取
(3)胡萝卜素的提取
题组一　精典对练——拿高分▶角度1　酶的应用1.(2021全国卷甲,37)加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。某同学通过实验比较了几种洗衣粉的去渍效果(“+”越多表示去渍效果越好),实验结果见下表。
根据实验结果回答下列问题。(1)加酶洗衣粉A中添加的酶是　　　　　　;加酶洗衣粉B中添加的酶是　　　　　　;加酶洗衣粉C中添加的酶是　　　　　　。 (2)表中不宜用于洗涤蚕丝织物的洗衣粉有　　　　　　　　　　　　　,原因是　　　　　　　　。 (3)相对于无酶洗衣粉,加酶洗衣粉去渍效果好的原因是　　　　　。 (4)关于酶的应用,除上面提到的加酶洗衣粉外,固定化酶也在生产实践中得到应用,如固定化葡萄糖异构酶已经用于高果糖浆生产。固定化酶技术是指　　　　　　　。固定化酶在生产实践中应用的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出1点即可)。 
答案 (1)蛋白酶　脂肪酶　蛋白酶和脂肪酶　(2)加酶洗衣粉A和C　洗衣粉中的蛋白酶可能会分解蚕丝织物中的蛋白质而损伤衣物　(3)酶可以将污渍中的大分子物质分解为小分子物质,使污渍易从衣物上脱落　(4)利用物理或化学的方法将酶固定在一定空间内的技术　固定化酶能够反复利用,从而能降低生产成本
解析 (1)血渍中含有蛋白质,加酶洗衣粉A能洗涤衣物上的血渍,说明加酶洗衣粉A中添加的酶是蛋白酶;加酶洗衣粉B能很好地去除油渍,说明加酶洗衣粉B中添加的酶是脂肪酶;同理加酶洗衣粉C中添加了蛋白酶和脂肪酶。(2)蚕丝织物的重要成分是蛋白质,加酶洗衣粉A和加酶洗衣粉C中都含有蛋白酶,蛋白酶能将蛋白质水解成氨基酸或小分子肽,从而破坏蚕丝织物。(3)酶可以将污渍中的大分子物质分解为小分子物质,使污渍易从衣物上脱落,所以与无酶洗衣粉相比,加酶洗衣粉的去渍效果好。(4)固定化酶技术是指利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术。在生产实践中,固定化酶的优点是固定化酶既容易与反应物接触,又容易与产物分离,能够反复利用,从而能降低生产成本。
2.(2021湖南长沙模拟)科研人员利用固定化酵母直接发酵甜菜汁生产燃料乙醇,下图表示相关的工艺流程。请回答下列问题。
(1)上图的步骤①中,溶化海藻酸钠时要注意　　　　　　　　　　　　　　　　　,步骤②中加入果胶酶的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,步骤④体现了固定化酵母　　　　　　　　　　　　　　　　　的优点。 (2)研究表明使用固定化酵母的酒精产量平均值高于游离酵母的对照组,分析其可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)海藻酸钠溶液必须冷却至室温后才能和酵母混合,原因是　。 (4)刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30 min左右,目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案 (1)小火加热或间断加热,防止海藻酸钠焦糊　甜菜汁含有果胶,因其不溶于水,会影响出汁率,且导致果汁浑浊　容易与产物分离,并能重复使用　(2)凝胶珠内部容易产生无氧环境,有利于酒精发酵　(3)高温会导致酵母菌细胞死亡　(4)使胶体聚沉形成稳定的凝胶珠结构
解析 (1)步骤①中溶化海藻酸钠时要注意小火加热或间断加热,防止海藻酸钠焦糊。步骤②中榨取的甜菜汁含有果胶,因其不溶于水,会影响出汁率,且导致果汁浑浊,因此该步骤使用果胶酶分解果胶,瓦解植物的细胞壁,以提高甜菜汁的出汁率和澄清度。步骤④循环利用体现了固定化酵母容易与产物分离,并能重复使用的优点。(2)固定化的酵母是与凝胶珠结合,包裹在凝胶珠内,与游离的酵母相比,凝胶珠内部容易产生无氧环境,有利于酒精发酵,所以使用固定化酵母的酒精产量平均值高于游离酵母的对照组。(3)海藻酸钠溶液必须冷却至室温后才能和酵母混合,防止高温杀死酵母菌。(4)刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30 min左右,目的是让凝胶珠形成稳定的结构。
▶角度2　生物特定成分的提取3.(2021湖南衡阳二模)图1是茉莉油的提取流程图,图2是产生胡萝卜素的微生物体中胡萝卜素提取流程图。请据图回答下列问题。
(1)图1中提取茉莉油的方法是　　　　　　　　,此方法中影响精油提取量的主要因素有　　　　　　　　　　　　。从薄荷叶中提取薄荷油时也可采用此方法,理由是　　　　　　　　　。 
(2)图1中加入物质B的主要作用是　　　　　　　　,一般加入的物质C是　　　　　　　　。 (3)图2中筛选产胡萝卜素的酵母菌R时,可选用　　　　　　　　接种,酵母菌R的培养一般采用　　　　培养基(填物理性质)。浓缩之前要过滤,其目的是　　　　。 (4)纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素,图3是某同学对萃取的胡萝卜素样品所做的鉴定实验的结果,由此得出的结论是　　　　　　　。 
答案 (1)水蒸气蒸馏法　蒸馏的时间与温度　薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似(或也具有很强的挥发性)　(2)使油水分层　无水Na2SO4　(3)平板划线法(或稀释涂布平板法)　液体　除去萃取液中不溶物　(4)萃取样品中不含β-胡萝卜素
解析 (1)图1中提取茉莉油的方法是水蒸气蒸馏法,影响水蒸气蒸馏法效果的主要因素是蒸馏的时间与温度。该方法主要用于提取挥发性较强、能随水蒸气蒸馏而不被破坏且难溶或不溶于水的物质。从薄荷叶中提取薄荷油时也可采用此方法,理由是薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似。(2)物质B是NaCl,其主要作用是增加盐的浓度,促进油水分离。物质C是无水Na2SO4,可以吸收油层中少量的水分。(3)筛选酵母菌R时可以用稀释涂布平板法或平板划线法接种。酵母菌R的培养是为了获得更多的R菌,一般用液态培养基,增加酵母菌R的浓度,提高产量。浓缩之前要过滤的目的是除去萃取液中不溶物。(4)由图3可知,萃取样品通过纸层析法分离后没有和标样相应的色素点,说明萃取样品中不含β-胡萝卜素。
题后归纳把握物质分离的五种方法
题组二　易错防范——不失分1.真题速览[2020全国卷Ⅱ,T37]研究人员从海底微生物中分离到一种在低温下有催化活性的α-淀粉酶A3,并对其进行了研究。回答下列问题。(1)在以淀粉为底物测定A3酶活性时,既可检测淀粉的减少,检测应采用的试剂是　　　　,也可采用斐林试剂检测　　　　　　　　　的增加。 (2)在A3的分离过程中可采用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其纯度,通常会在凝胶中添加SDS,SDS的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　　　。 
(3)本实验中,研究人员在确定A3的最适pH时使用了三种组分不同的缓冲系统,结果如图所示。某同学据图判断,缓冲系统的组分对酶活性有影响,其判断依据是　　　　　　　　。 
(4)在制备A3的固定化酶时,一般不宜采用包埋法,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出1点即可)。 
答案 (1)碘液　还原糖(或葡萄糖)　(2)消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响　使蛋白质发生变性　(3)在pH相同时,不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性不同　(4)酶分子体积小,容易从包埋材料中漏出
解析 (1)在以淀粉为底物测定A3酶活性时,可以用碘液来检测淀粉的减少,也可用斐林试剂检测淀粉的水解产物——还原糖(或葡萄糖)的增加。(2)在测定蛋白质相对分子质量时通常使用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳。蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率取决于它所带净电荷的多少以及分子的大小等因素。为了消除净电荷对迁移率的影响,可以在凝胶中加入SDS。SDS能使蛋白质发生完全变性。由几条肽链组成的蛋白质复合体在SDS的作用下会解聚成单条肽链,因此测定的结果只是单条肽链的相对分子质量。SDS能与各种蛋白质形成蛋白质-SDS复合物,SDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量,因而掩盖了不同种蛋白质间的电荷差别,使电泳迁移率完全取决于分子的大小。(3)由图可知,在pH相同时,不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性不同,故缓冲系统的组分对酶活性有影响。(4)由于酶分子体积小,容易从包埋材料中漏出,故在制备固定化酶时,一般不宜采用包埋法。
2.易错辨析有关生物特定成分提取的正误判断。(1)甲苯可以溶解细胞膜,有助于血红蛋白的释放。(　　)(2)凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。(　　)
(3)电泳法分离样品中各种分子,利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异,而与分子本身的大小、形状差异无关。(　　)(4)植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨、萃取等。具体采用哪种方法要根据植物原料的特点来决定。(　　)
提示 电泳利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同,使带电分子产生不同的迁移速度,从而实现样品中各种分子的分离。
提示 若要提高产品品质,就要延长蒸馏时间。
易错点拨有关精油提取的两个易错点
大题分析与表达(八)　微生物应用类大题突破
【题型突破】[典例](2020江苏卷,31)产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株,科研人员开展了相关研究。请回答下列问题。(1)常规微生物实验中,下列物品及其灭菌方法错误的是　　　　(填编号)。 
(2)称取1.0 g某土壤样品,转入99 mL无菌水中,制备成菌悬液,经　　　　　　　　后,获得细胞密度不同的菌悬液。分别取0.1 mL菌悬液涂布在固体培养基上,其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌落,则该样本中每克土壤约含酵母菌　　　　　个。 
(3)为了进一步提高酵母菌产酶能力,对分离所得的菌株,采用射线辐照进行　　　　育种。将辐照处理后的酵母菌涂布在以　　　　为唯一碳源的固体培养基上,培养一段时间后,按照菌落直径大小进行初筛,选择直径　　　　的菌落,纯化后获得A、B两突变菌株。 
(4)在处理含油废水的同时,可获得单细胞蛋白,实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能,进行了培养研究,结果如上图。据图分析,应选择菌株　　　　进行后续相关研究,理由是　 　。 
答案 (1)④　(2)梯度稀释　4.6×105(或460 000)　(3)诱变　脂肪(或油脂)　较大　(4)B　该菌株增殖速度快,单细胞蛋白产量高;降解脂肪能力强,净化效果好
(2021湖南长沙二模)口臭是一种自口腔散发的令人不愉悦的气味,同时也是身体健康程度的重要表征。口臭的成因一般来自三方面:口腔卫生差,微生物利用食物残渣进行发酵;消化道菌群失调,尤其是胃部被幽门螺杆菌感染;机体代谢异常,特殊代谢废物经血液循环自肺部排出。幽门螺杆菌是栖息在胃黏膜的螺旋形的细菌(该菌对万古霉素﹑两性霉素B等抗生素不敏感,对青霉素高度敏感),感染后可引起胃炎、消化道溃疡等疾病。幽门螺杆菌能产生有较强活性的脲酶,该酶能催化热稳定性低的尿素分解为NH3和CO2。体检时可通过14C尿素呼气试验来检测幽门螺杆菌感染情况。受试者口服14C标记的尿素胶囊后,定时收集受试者吹出的气体并测定其中是否含有14CO2以及量的多少,作为诊断指标。
(1)下列关于幽门螺杆菌的说法,错误的是　　　　。 A.具有核糖体,能独立合成蛋白质 B.幽门螺杆菌生命系统的边界是细胞壁C.幽门螺杆菌以二分裂方式进行增殖 D.幽门螺杆菌可以在酸性条件下生存(2)为研究培养幽门螺杆菌所需的气体条件,某研究小组利用半固体培养基(琼脂含量3.5 g/L)对幽门螺杆菌进行培养。下图代表微生物可能出现的四种生长状态。结果显示幽门螺杆菌的生长状态类似②号试管,则培养幽门螺杆菌的气体最适条件应为下列选项中的　　　。 A.纯氧B.90% N2、10% CO2C.无菌空气D.5% O2、85% N2、10% CO2
(3)为了从胃炎患者的胃黏膜提取稀释液中分离得到幽门螺杆菌,应将稀释液样品接种在以　　　　　为唯一氮源的　　　　(填“固体”或“液体”)培养基上,以　　　　　　　　　　　　　　　　　(填方法)接种后置于培养箱中培养。若要鉴别是否是幽门螺杆菌,可向培养基中添加　　　　　指示剂,在培养过程中若出现红色环带的菌落,表明该菌落为幽门螺杆菌菌落。 (4)若要将得到的幽门螺杆菌进行扩大培养,可采用布氏肉汤基础培养液进行培养,培养液中需加入混合抗生素(包括万古霉素、两性霉素B等),其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)医院针对幽门螺杆菌的常用治疗方案是:连续服用青霉素2周,至14C检测阴性后停药。其依据是　　　　　。 
答案 (1)B　(2)D　(3)尿素　固体　稀释涂布平板法或平板划线法　酚红　(4)抑制除幽门螺杆菌以外的其他杂菌的生长(抑制对万古霉素、两性霉素B敏感的微生物生长)　(5)幽门螺杆菌对青霉素高度敏感,连续使用青霉素可有效抑制幽门螺杆菌生长,14C检测阴性说明幽门螺杆菌被基本清除