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專題13　生物技術(shù)實(shí)踐 (30分鐘　100分) 1.(15分)(2018全國(guó)卷Ⅱ)在生產(chǎn)、生活和科研實(shí)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(shí)驗(yàn)室中,玻璃和金屬材質(zhì)的實(shí)驗(yàn)器具_(dá)_____________(填“可以”或“不可以”)放入干熱滅菌箱中進(jìn)行干熱滅菌。 (2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高溫瞬時(shí)消毒法,與煮沸消毒法相比,這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)是______________________________________________。 (3)密閉空間內(nèi)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(qiáng)化消毒效果。 (4)水廠供應(yīng)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(xué)在使用高壓蒸汽滅菌鍋時(shí),若壓力達(dá)到設(shè)定要求,而鍋內(nèi)并沒有達(dá)到相應(yīng)溫度,最可能的原因是______________________。 【解析】(1)玻璃和金屬材質(zhì)的實(shí)驗(yàn)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(yíng)養(yǎng)成分不被破壞;高溫瞬時(shí)消毒是在較短的時(shí)間內(nèi)利用高溫殺死微生物,由于時(shí)間較短,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)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(qiáng)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(shí),若壓力達(dá)到設(shè)定要求,但沒有達(dá)到相應(yīng)溫度,最可能的原因是鍋內(nèi)冷空氣沒有排盡。 答案:(1)可以 (2)在達(dá)到消毒目的的同時(shí),營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失較少 (3)破壞DNA結(jié)構(gòu)　消毒液 (4)氯氣　(5)未將鍋內(nèi)冷空氣排盡 2.(15分)(2018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(xì)胞增生、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝等多種生理功能的蘋果多酚。請(qǐng)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(yù)留近1/3的空間,目的是____________________________________;甲罐連接的雙U形管中一側(cè)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(zhǎng)提供的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有___________ ______________等;若要統(tǒng)計(jì)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(jì)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(yīng)采用萃取法,萃取時(shí)不能直接加熱的理由是______________________ ______________________________。 【解析】(1)據(jù)圖分析,甲罐進(jìn)行的是酒精發(fā)酵,加入蘋果汁時(shí),罐內(nèi)要預(yù)留近1/3的空間,有利于酵母菌進(jìn)行繁殖,同時(shí)可以防止發(fā)酵旺盛時(shí)發(fā)酵液從排氣管溢出;其連接的雙U形管中一側(cè)注滿水的作用是密閉裝置,創(chuàng)造無氧環(huán)境,利于自動(dòng)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(jìn)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(jìn)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(jī)鹽、碳源和氮源等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);統(tǒng)計(jì)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(jì)數(shù)法。 (2)玫瑰精油的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,難溶于水,易溶于有機(jī)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(shí)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(diǎn)即可)　密閉裝置,創(chuàng)造無氧環(huán)境,利于自動(dòng)化排氣　蘋果表皮附有一定量的酵母菌 氧氣　水、無機(jī)鹽、碳源和氮源　稀釋涂布平板法 (2)玫瑰精油的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,難溶于水,易溶于有機(jī)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(jī)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(xì)菌(目的菌)。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如圖所示。請(qǐng)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(zhǎng)所需的氮源和碳源是來自培養(yǎng)基中的______。實(shí)驗(yàn)過程中需要振蕩培養(yǎng),由此推測(cè)“目的菌”的呼吸作用類型是________________________ ____________________________。 (3)轉(zhuǎn)為固體培養(yǎng)基時(shí),常采用平板劃線法進(jìn)行接種,此過程中所用的接種工具是__________,操作時(shí)采用__________滅菌的方法。 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,使用過的培養(yǎng)基需進(jìn)行________處理才能倒掉,這樣做是為了______________。 【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)明確: (1)培養(yǎng)基成分應(yīng)包含水、氮源、無機(jī)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(xì)菌,選擇培養(yǎng)基只允許特定的微生物生長(zhǎng),而同時(shí)抑制或阻止其他微生物生長(zhǎng),因此篩選能高效降解聯(lián)苯胺的細(xì)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(cè)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(duì)于接種環(huán)的滅菌方法應(yīng)該是灼燒滅菌。 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)該將使用過的培養(yǎng)基進(jìn)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)(2018哈六中二模)為了調(diào)查某河流的水質(zhì)狀況,某研究小組測(cè)定了該河流水樣中的細(xì)菌含量,并進(jìn)行了細(xì)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(cè)水樣中細(xì)菌的含量。在涂布接種前,隨機(jī)取若干滅菌后的空白平板先培養(yǎng)了一段時(shí)間,這樣做的目的是________________ ____________________;然后,將1 mL水樣稀釋100倍,在3個(gè)平板上用涂布法分別接入0.1 mL稀釋液;經(jīng)適當(dāng)培養(yǎng)后,3個(gè)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(xì)菌,操作時(shí),接種環(huán)通過________滅菌,在第二次及以后的劃線時(shí),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(jìn)行靜置培養(yǎng),另一部分進(jìn)行振蕩培養(yǎng),結(jié)果發(fā)現(xiàn):振蕩培養(yǎng)的細(xì)菌比靜置培養(yǎng)的細(xì)菌生長(zhǎng)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(shí)可使菌體與培養(yǎng)液充分接觸,提高_(dá)_______的利用率。 【解析】(1)微生物培養(yǎng)過程應(yīng)該進(jìn)行無菌操作,配制的培養(yǎng)基要進(jìn)行高壓蒸汽滅菌,可以將滅菌后的空白平板進(jìn)行培養(yǎng)以檢測(cè)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(duì)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(shí),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(gè)細(xì)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(xì)菌生長(zhǎng)速度快,由此可以說明該細(xì)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(shí)可使菌體與培養(yǎng)液充分接觸,提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率,細(xì)菌生長(zhǎng)速度加快。 答案:(1)檢測(cè)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(gè)菌落 (3)溶解氧　營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 5.(10分)(2016全國(guó)卷Ⅲ)某同學(xué)用新鮮的泡菜濾液為實(shí)驗(yàn)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(shí),首先需要用________對(duì)泡菜濾液進(jìn)行梯度稀釋,進(jìn)行梯度稀釋的理由是______________________________________________________ _______________________________________________。 (2)推測(cè)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(shí)應(yīng)挑選出____________的菌落作為候選菌。 (3)乳酸菌在-20 ℃長(zhǎng)期保存時(shí),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(shí),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(gè)細(xì)胞,以便在培養(yǎng)基表面形成單個(gè)菌落。 (2)乳酸的積累會(huì)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(shí)別和分離。 (3)加入甘油可降低培養(yǎng)液的凝固點(diǎn),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(cuò)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(duì)乳酸菌的抑制,易被漏答。 6.( 10分)(2018吉林二模)現(xiàn)代生活與傳統(tǒng)生物技術(shù)非常貼近,請(qǐng)分析下面實(shí)例回答相關(guān)問題: (1)有同學(xué)結(jié)合玫瑰油的提取技術(shù),設(shè)計(jì)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(shí)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(duì)三七進(jìn)行________的預(yù)處理,可以提高提取率。采用萃取法提取該有效成分時(shí)需要加熱,一般不用酒精燈直接加熱而用水浴加熱,因?yàn)開_________________________ _____________________。 (3)腐乳是我國(guó)流傳幾千年的營(yíng)養(yǎng)美食,制作工藝體現(xiàn)了中華兒女的智慧。請(qǐng)根據(jù)如下制作過程回答問題:豆腐塊→A→長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)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(huì)出現(xiàn)明顯的分層,可見,分離油層時(shí)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(jī)溶劑浸泡,使其溶解在有機(jī)溶劑中的方法?？梢?用萃取法提取三七皂苷時(shí),通常要對(duì)三七進(jìn)行粉碎、干燥的預(yù)處理,以提高提取率。由于萃取劑為有機(jī)溶劑,易燃易爆,所以萃取過程應(yīng)該避免明火加熱,而應(yīng)采用水浴加熱。 (3)制作腐乳的實(shí)驗(yàn)流程為:①豆腐上長(zhǎng)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(fēng)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(fēng)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(jìn)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(huì)出現(xiàn)意外情況,如每天打開瓶蓋一次可導(dǎo)致大量白毛生長(zhǎng),分析可能的原因是______________(微生物)大量生長(zhǎng),其代謝類型是______ _______;夏季制作還可能散發(fā)出濃郁的酸味,因?yàn)樵赺______________________ __________________________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(huì)混入雜菌和有害物質(zhì),食用后會(huì)引起中毒。利用微生物培養(yǎng)技術(shù)檢測(cè)和鑒定酵素中的菌種,通過觀察________________________來確定不同菌種。要統(tǒng)計(jì)活菌數(shù)目用________________法測(cè)定,選取菌落數(shù)在______ __________________的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。 【解析】(1)根據(jù)題意可知酵素是糖和水果進(jìn)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(huì)有氧氣進(jìn)入,導(dǎo)致生長(zhǎng)的大量白毛應(yīng)為毛霉,其代謝類型為異養(yǎng)需氧型;醋酸菌的最適生長(zhǎng)溫度為30～35 ℃。(3)不同菌所形成的菌落特征不同,統(tǒng)計(jì)菌種數(shù)目用稀釋涂布平板法,應(yīng)選取菌落數(shù)在30～300的平板進(jìn)行計(jì)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(yù)測(cè))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(shí)也對(duì)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(qǐng)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(yīng)當(dāng)以______ ______為唯一碳源。該實(shí)驗(yàn)過程中需要設(shè)置完全培養(yǎng)液對(duì)照組,將菌液稀釋相同的倍數(shù),對(duì)照組培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的菌落數(shù)目應(yīng)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(shí)驗(yàn)中需要用________對(duì)菌液進(jìn)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(jìn)行培養(yǎng),以便獲得單個(gè)菌落。 (3)若實(shí)驗(yàn)中用103倍的0.1 mL的稀釋液分別涂布三個(gè)平板,培養(yǎng)后分別形成了98、100和102個(gè)菌落,則每毫升原樣液中含有假單孢桿菌________個(gè),實(shí)際值一般要比該測(cè)量值偏大的原因是__________________________________________ ___________________________________________。 【解析】(1)流程圖中A過程為擴(kuò)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(yīng)當(dāng)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(zhǎng),因此對(duì)照組培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的菌落數(shù)目應(yīng)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(shí)驗(yàn)采用稀釋涂布平板法接種,包括系列稀釋和涂布平板兩個(gè)過程,涂布平板之前需要用無菌水將菌液進(jìn)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(jìn)行培養(yǎng)。 (3)根據(jù)題意可知,三個(gè)平板上生長(zhǎng)的平均菌落數(shù)C=(98+100+102)3=100個(gè),涂布平板時(shí)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(gè);當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí),平板上觀察到的只是一個(gè)菌落,所以實(shí)際值一般要比該測(cè)量值大。 答案:(1)擴(kuò)大培養(yǎng)(或選擇培養(yǎng))　石油　多于 (2)無菌水　涂布器 (3)1106　當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí),平板上觀察到的只是一個(gè)菌落