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专题八生物技术与工程-2-高考命题考点高考真题印证命题角度·素养立意频率预测微生物的培养、分离与计数2015·天津卷,8多集中考查培养基的配制、微生物的培养条件及微生物计数与分离等知识。考查科学思维★★★微生物的利用2016·天津卷,10主要考查发酵的条件、操作流程中的注意事项,或通过对发酵装置的设计或解读考查发酵的基本原理和方法、发酵的条件等。考查科学思维、社会责任★★☆基因工程2019·天津卷,92018·天津卷,102016·天津卷,72015·天津卷,8侧重考查基因工程的基本操作程序,或结合基因工程操作程序考查三种基本工具的作用。考查科学思维★★★-3-高考命题考点高考真题印证命题角度·素养立意频率预测蛋白质工程—主要结合实例考查蛋白质工程的原理。考查科学思维★☆☆DNA的粗提取与鉴定—主要考查实验的材料选取、实验步骤和注意事项。考查科学探究★☆☆细胞工程2015·天津卷,62015·天津卷,7多结合生产实际考查细胞工程的技术手段和操作注意事项。考查科学思维★★☆胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题—主要结合生活实例考查胚胎工程中的有关技术,侧重考查胚胎培养、胚胎发育和胚胎移植的过程及有关的生物技术流程。考查科学思维★☆☆第15讲发酵工程-5-一、微生物的培养、分离与计数1.掌握微生物培养中的无菌操作技术(1)3种常用的消毒方法:煮沸消毒法、巴氏消毒法及化学药剂消毒法。(2)3种常用的灭菌方法:灼烧灭菌——接种环、接种针等金属器具;干热灭菌——主要针对玻璃器皿等;高压蒸汽灭菌——主要针对培养基等。-6-2.理清微生物培养的4种基本操作(1)培养基的制备:计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。(2)倒平板操作:待培养基冷却至50℃左右时,在酒精灯火焰附近倒平板。(3)平板划线操作:通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作,将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。划线的方法如右图所示。(4)稀释涂布平板法:先将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面,进行培养。在稀释度足够高的菌液里,聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞,从而能在培养基表面形成单个的菌落。-7-3.把握微生物分离与计数的2个实例(1)土壤中分解尿素的细菌的分离与计数①筛选菌株:利用选择培养基筛选菌株。②测定微生物数量的常用方法:活菌计数法和显微镜直接计数法。③过程:土壤取样→样品稀释→微生物的培养与观察。④鉴定方法:含酚红指示剂、以尿素为唯一氮源的培养基→接种→出现红色透明圈,则该菌能分解尿素。-8-(2)分解纤维素的微生物的分离①实验原理②流程:土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布平板→挑选菌落。-9-二、微生物的利用1.制作果酒、果醋、腐乳、泡菜所需菌种的比较酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌生物学分类真核生物原核生物真核生物原核生物代谢类型异养兼性厌氧异养需氧异养需氧异养厌氧生产应用酿酒、发面等酿醋等制作腐乳制作泡菜、酸奶等发酵条件前期需氧,后期不需氧一直需氧一直需氧无氧-10-2.果酒、果醋、腐乳及泡菜的制作原理及过程果酒和果醋的制作腐乳的制作泡菜的制作主要菌种果酒:酵母菌果醋:醋酸菌毛霉等乳酸菌原理(1)果酒:酵母菌无氧呼吸(C6H12O62C2H5OH+2CO2)(2)果醋:醋酸菌有氧呼吸①当氧气、糖源都充足时,糖→醋酸②当缺少糖源时,乙醇→乙醛→醋酸毛霉等微生物能产生蛋白酶和脂肪酶,作用如下:(1)蛋白质肽、氨基酸(2)脂肪甘油+脂肪酸乳酸菌在无氧条件下将葡萄糖分解成乳酸-11-果酒和果醋的制作腐乳的制作泡菜的制作实验流程挑选葡萄↓冲洗↓榨汁↓酒精发酵→果酒↓醋酸发酵→果醋让豆腐上长出毛霉↓加盐腌制↓加卤汤装瓶↓密封腌制应注意的问题(1)材料的选择与处理(2)防止发酵液被污染(3)控制好发酵的条件(1)控制好材料的用量(2)防止杂菌污染(1)泡菜坛的选择(2)腌制的条件-12-考点一考点二微生物的培养、分离与计数考向1微生物的实验室培养及无菌操作技术1.(2018全国Ⅱ理综)在生产、生活和科研实践中,经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。回答下列问题。(1)在实验室中,玻璃和金属材质的实验器具(填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。(2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法,与煮沸消毒法相比,这两种方法的优点是。(3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒,其原因是紫外线能。在照射前,适量喷洒,可强化消毒效果。-13-考点一考点二(4)水厂供应的自来水通常是经过(填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。(5)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时,若压力达到设定要求,而锅内并没有达到相应温度,最可能的原因是。答案:(1)可以(2)在达到消毒目的的同时,营养物质损失较少(3)破坏DNA结构消毒液(4)氯气(5)未将锅内冷空气排尽-14-考点一考点二2.(2019全国Ⅰ理综)已知一种有机物X(仅含有C、H两种元素)不易降解,会造成环境污染。某小组用三种培养基筛选土壤中能高效降解X的细菌(目标菌)。Ⅰ号培养基:在牛肉膏蛋白胨培养基中加入X(5g/L)。Ⅱ号培养基:氯化钠(5g/L),硝酸铵(3g/L),其他无机盐(适量),X(15g/L)。Ⅲ号培养基:氯化钠(5g/L),硝酸铵(3g/L),其他无机盐(适量),X(45g/L)。回答下列问题。(1)在Ⅰ号培养基中,为微生物提供氮源的是。Ⅱ、Ⅲ号培养基中为微生物提供碳源的有机物是。(2)若将土壤悬浮液接种在Ⅱ号液体培养基中,培养一段时间后,不能降解X的细菌比例会,其原因是。-15-考点一考点二(3)Ⅱ号培养基加入琼脂后可以制成固体培养基,若要以该固体培养基培养目标菌并对菌落进行计数,接种时,应采用的方法是。(4)假设从Ⅲ号培养基中得到了能高效降解X的细菌,且该菌能将X代谢为丙酮酸,则在有氧条件下,丙酮酸可为该菌的生长提供和。答案:(1)牛肉膏、蛋白胨X(2)下降不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖,而能降解X的细菌能够增殖(3)稀释涂布平板法(4)能量合成其他物质的原料-16-考点一考点二考向2微生物的筛选与计数3.某酒被誉为我国的国酒,其生产工艺并不复杂,大家公认其独特品质的关键是当地的独特气候、水质以及当地空气或环境中存在独特的微生物。为了提取当地环境中的独特微生物,某研究小组以优质高粱、上等小麦为原料,制作培养基,收集、分离空气中的微生物。回答下列问题。(1)该培养基按成分分类,属于(“天然”或“合成”)培养基。在接种微生物前,培养基必须先进行灭菌。-17-考点一考点二(2)将上述培养基暴露在空气中培养一段时间后,取10g该培养基样品用无菌水配制成100mL样品溶液,再将样品溶液稀释104倍后,各取样品溶液0.1mL在5个细菌培养基平板上接种,培养一段时间后,平板上长出的细菌菌落数分别为13、156、462、178和191。该过程采取的接种方法是,每克培养基样品中的细菌数量为个;与血细胞计数板相比,此计数方法测得的细菌数目比实际值,原因是。(3)生产酒的主要微生物是酵母菌,其代谢类型是,其产物酒精与溶液反应呈现灰绿色。答案:(1)天然高压蒸汽(2)稀释涂布平板法1.75×108偏低死菌不能形成菌落;两个或多个菌体连在一起时形成一个菌落(3)异养兼性厌氧型(酸性)重铬酸钾-18-考点一考点二4.废纸的主要成分是木质纤维。下图是工业上利用废纸生产乙醇的基本工作流程。请回答下列问题。(1)自然界中①环节需要的微生物大多分布在的环境中。②中获得的酶是酶。-19-考点一考点二(2)若从土壤中分离出上述微生物,应以为唯一碳源的培养基进行培养,并加入形成红色复合物进行筛选,培养基上会出现以该菌的菌落为中心的。(3)接种后一个平板经培养后的菌落分布如右图所示,推测接种时可能的操作失误是。向试管内分装含琼脂的培养基时,若试管口粘附有培养基,需要用酒精棉球擦净的原因是。(4)生产中可以满足④环节的常见菌种是。玉米秸秆中的纤维素经充分水解后的产物可为该微生物的生长提供。-20-考点一考点二答案:(1)富含纤维素(或“落叶较多”等)纤维素(2)纤维素刚果红(CR)透明圈(3)涂布不均匀避免培养基污染棉塞(4)酵母菌碳源-21-考点一考点二微生物的利用考向传统发酵技术的应用1.(2018海南)葡萄酒是葡萄汁经酵母菌发酵而成的,酿制葡萄酒的两个简易装置如下图所示。-22-考点一考点二回答下列问题。(1)试管中的X溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定,与乙装置相比,用甲装置酿制葡萄酒的优点是(答出两点即可)。(2)葡萄汁装入甲装置时,要留有约1/3的空间,这种做法的目的是(答出两点即可)。(3)若某同学用乙装置进行发酵,并设置两个不同处理组(乙A和乙B),乙A装置中保留一定量的氧气,乙B装置中没有氧气。在其他条件相同且适宜的情况下,测得一段时间内乙A和乙B中酒精含量的变化趋势及乙A中氧气含量的变化趋势如曲线图所示。图中曲线①②③依次表示、、含量的变化趋势。(4)从细胞呼吸类型看,酵母菌属于生物;从同化作用的类型看,酵母菌属于(填“自养”或“异养”)生物。-23-考点一考点二答案:(1)不需要开盖放气;避免了因开盖引起的杂菌污染(2)为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气;防止发酵旺盛时汁液溢出(3)乙A中的氧气乙B中的酒精乙A中的酒精(4)兼性厌氧异养-24-考点一考点二2.(2017全国Ⅱ理综)豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素,某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀,再将两者置于适宜条件下进行发酵,并在32h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题。(1)该实验的自变量是、。(2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是。(3)如果在实验后,发现32h内的发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升关系,则无法确定发酵的最佳时间;若要确定最佳发酵时间,还需要做的事情是。(4)从大豆到豆豉,大豆中的成分会发生一定的变化,其中,蛋白质转变为,脂肪转变为。-25-考点一考点二答案:(1)菌种发酵时间(2)好氧菌(3)延长发酵时间,观测发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间(4)氨基酸和肽脂肪酸和甘油-26-考点一考点二3.回答下列与泡菜腌制和亚硝酸盐测定有关的问题。(1)制作泡菜时,为缩短发酵周期,腌制前可加入菌。取适量酸奶,用无菌蒸馏水稀释后,再用蘸取少量的稀释液,在MRS乳酸菌专用培养基的平板上划线,以获得乳酸菌单菌落。下图所示的划线分离操作,正确的是。-27-考点一考点二(2)泡菜腌制过程中,会产生有机酸、醇类和亚硝酸盐,亚硝酸盐对人体有害。测定泡菜中亚硝酸盐含量的原理是,亚硝酸盐与发生重氮化反应,再与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合,形成玫瑰红色染料。(3)已知乳酸菌中的亚硝酸还原酶能分解亚硝酸盐。在一定的腌制时间内,随着腌制时间的延长,泡菜中亚硝酸盐含量逐渐降低,是由于在厌氧和环境下亚硝酸盐被亚硝酸还原酶分解。答案:(1)乳酸接种环B(2)对氨基苯磺酸(3)酸性-28-考点一考点二通规律把握控制杂菌的四大措施(1)通过控制发酵条件控制杂菌。①无氧发酵时的无氧环境可以抑制好氧菌。②乳酸菌发酵、酒精发酵形成的酸性环境抑制杂菌繁殖。(2)利用盐控制杂菌,如腐乳的制作。(3)利用酒精控制杂菌,如果酒、腐乳的制作。(4)利用香辛料控制杂菌,如腐乳、泡菜的制作。