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第十单元生物技术实践专题25发酵工程高考生物(山东省选考专用)A组山东省卷、课标Ⅰ卷题组五年高考1.(2019课标全国Ⅰ,37,15分)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。(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解析(1)在Ⅰ号培养基中,牛肉膏、蛋白胨可以为微生物提供氮源,Ⅱ、Ⅲ号培养基中为微生物提供碳源的是有机物X。(2)Ⅱ号培养基中,碳源只有X,不能降解X的细菌会因缺乏碳源而不能增殖,使该类细菌比例降低。(3)利用固体培养基对菌落进行计数时,需采用稀释涂布平板法进行接种。(4)在有氧条件下,丙酮酸可被分解为CO2和H2O且释放能量,为该菌的生长提供能量和合成其他物质的原料。素养解读本题借助微生物培养与筛选的相关知识,考查对相关操作技能的掌握以及将实验方法和技能进行灵活运用的能力;试题通过对高效降解X细菌的筛选,体现了科学探究中的结果分析要素。知识归纳总结微生物培养的常考知识(1)培养基的营养构成:各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐,按照物理性质可分为液体培养基、固体培养基和半固体培养基。(2)常用灭菌方法:灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌。(3)培养基、培养皿、接种环、实验操作者的双手、空气、牛奶常采用的灭菌和消毒方法依次是高压蒸汽灭菌、干热灭菌、灼烧灭菌、化学消毒、紫外线灭菌、巴氏消毒法。(4)选择培养基的原理:不同微生物在代谢过程中所需要的营养物质和环境不同。有的适于酸性环境,有的适于碱性环境。例如从土壤中分离放线菌时,可在培养基中加入10%的酚数滴,抑制细菌和真菌的生长;如培养酵母菌和霉菌,可在培养基中加入青霉素;培养金黄色葡萄球菌,可在培养基中加入高浓度的食盐。2.(2018课标全国Ⅰ,37,15分)将马铃薯去皮切块,加水煮沸一定时间,过滤得到马铃薯浸出液。在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂,用水定容后灭菌,得到M培养基。回答下列问题:(1)M培养基若用于真菌的筛选,则培养基中应加入链霉素以抑制的生长,加入了链霉素的培养基属于培养基。(2)M培养基中的马铃薯浸出液为微生物生长提供了多种营养物质,营养物质类型除氮源外还有(答出两点即可)。氮源进入细胞后,可参与合成的生物大分子有(答出两点即可)。(3)若在M培养基中用淀粉取代蔗糖,接种土壤滤液并培养,平板上长出菌落后可通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生物。加入的显色剂是,该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是。(4)甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量,在同一稀释倍数下得到以下结果:甲同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是110、140和149,取平均值133;乙同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是27、169和176,取平均值124。有人认为这两位同学的结果中,乙同学的结果可信度低,其原因是。答案(1)细菌选择(2)碳源、无机盐蛋白质、核酸(3)碘液淀粉遇碘液显蓝色,产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解,形成透明圈(4)乙同学的结果中,1个平板的计数结果与另2个相差悬殊,结果的重复性差解析本题主要考查微生物的培养与应用。(1)链霉素可抑制细菌生长,从功能上看,添加链霉素的培养基属于选择培养基。(2)微生物正常生长需要的营养物质有无机盐、氮源、碳源等。氮源进入细胞后,可以用于合成含氮大分子物质,如核酸、蛋白质等。(3)淀粉遇碘液显蓝色,若淀粉被水解,则产淀粉酶的菌落周围的淀粉被水解,形成以菌落为中心的透明圈。(4)用稀释涂布平板法统计菌落数目时,为保证统计结果的准确性,一般选择菌落数在30~300的平板进行计数,取结果差别不大组别的平均值,进而得出计数结果。而乙同学的结果中,1个平板的计数结果与另2个相差悬殊,即乙同学的结果可信度低。素养解读本题通过培养基的成分和作用以及菌落数的计算考查科学思维中的演绎与推理能力。知识归纳微生物的计数方法(1)显微镜直接计数法:利用特定细菌计数板或血细胞计数板,在显微镜下计数一定容积的样品中微生物的数量。缺点:因不能区分死菌与活菌而使计数结果偏大。(2)活菌计数法:利用稀释涂布平板法接种,通过统计菌落数目计算样品中的活菌数。缺点: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,因此统计结果偏小。3.(2017课标全国Ⅰ,37,15分)某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3,供植物吸收和利用。回答下列问题:(1)有些细菌能分解尿素,有些细菌则不能,原因是前者能产生。能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源,原因是。但可用葡萄糖作为碳源,进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是(答出两点即可)。(2)为了筛选可分解尿素的细菌,在配制培养基时,应选择(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素+NH4NO3”)作为氮源,不选择其他两组的原因是。(3)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4,其作用有(答出两点即可)。答案(1)脲酶分解尿素的细菌是异养生物,不能利用CO2来合成有机物为细胞生命活动提供能量,为其他有机物的合成提供原料(2)尿素其他两组都含有NH4NO3,能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3,不能起到筛选作用(3)为细菌生长提供无机营养,作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定解析此题考查微生物的培养与利用。(1)尿素不能直接被植物吸收,但土壤中某些细菌可以产生脲酶将尿素分解成氨和CO2,进而被植物吸收。土壤中能分解尿素的细菌是异养型细菌,它们不能直接利用CO2合成有机物,只能以现成的葡萄糖等有机物为碳源。构成微生物培养基的成分主要是水、无机盐、碳源和氮源,葡萄糖在微生物培养基中既可作为碳源,也可作为能源。(2)不同微生物对营养物质的需求不同,在培养基中加入特定的某种化学物质以抑制其他微生物的生长或促进所需微生物的生长,这样的培养基就可以起选择作用。为获得分解尿素的细菌,可以把尿素作为唯一氮源。(3)微生物培养基中应包括水、无机盐、碳源和氮源等,另外,不同的微生物对pH的要求不同。培养基中的KH2PO4和Na2HPO4既可为细菌生长提供无机营养,又可保持培养基的特定pH。素养解读本题通过分解尿素的细菌的相关知识考查科学思维中的归纳与概括能力。易错警醒培养基中只加入尿素一种氮源,可将可分解尿素的细菌分离出来,这样的培养基为选择培养基;培养基中加入酚红指示剂,可分解尿素的细菌可将尿素分解形成氨,氨与水结合呈碱性,会使酚红指示剂呈红色,从而形成红色的透明圈,这样的培养基为鉴别培养基。4.(2016课标全国Ⅰ,39,15分)空气中的微生物在重力等作用下,可以一定程度地沉降。某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物,以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。实验步骤如下:①配制培养基(成分:牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O);②制作无菌平板;③设置空白对照组和若干实验组,进行相关操作;④将各组平板置于37℃恒温箱中培养一段时间,统计各组平板上菌落的平均数。回答下列问题:(1)该培养基中微生物所需的氮来源于。若要完成步骤②,该培养基中的成分X通常是。(2)步骤③中,实验组的操作是。(3)若在某次调查中,某一实验组平板上菌落平均数为36个/平板,而空白对照组的一个平板上出现了6个菌落,这种结果说明在此次调查中出现了现象。若将30(即36-6)个/平板作为本组菌落数的平均值,该做法(填“正确”或“不正确”)。答案(1)牛肉膏、蛋白胨琼脂(2)将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上,开盖暴露一段时间(3)污染不正确解析(1)培养基中的牛肉膏和蛋白胨可为培养基中的微生物提供氮源;制备固体培养基需加入琼脂。(2)该实验的目的是了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况,所以需在教室不同高度的位置分别用平板收集微生物即开盖暴露一段时间。(3)该实验中空白对照组不应出现菌落,若空白对照组出现了菌落,则说明此次调查中出现了污染现象,实验组的污染情况不能确定,故不能用实验组与空白对照组菌落数的差值作为实验结果,而应重新进行实验。素养解读本题通过收集、检测不同高度空气中微生物的分布情况考查科学探究中的实验分析能力。方法技巧第(2)问实验组的操作,实质上是考查实验组如何控制自变量和如何进行微生物培养中的接种操作,在回答的时候应从这两方面进行具体的描述。5.(2015课标全国Ⅰ,39,15分)已知微生物A可以产生油脂,微生物B可以产生脂肪酶。脂肪酶和油脂可用于生物柴油的生产。回答有关问题:(1)显微观察时,微生物A菌体中的油脂通常可用染色。微生物A产生的油脂不易挥发,可选用(填“萃取法”或“水蒸气蒸馏法”)从菌体中提取。(2)为了从自然界中获得能产生脂肪酶的微生物B的单菌落,可从含有油料作物种子腐烂物的土壤中取样,并应选用以为碳源的固体培养基进行培养。(3)若要测定培养液中微生物B的菌体数,可在显微镜下用直接计数;若要测定其活菌数量,可选用法进行计数。(4)为了确定微生物B产生的脂肪酶的最适温度,某同学测得相同时间内,在35℃、40℃、45℃温度下降解10g油脂所需酶量依次为4mg、1mg、6mg,则上述三个温度中,℃条件下该酶活力最小。为了进一步确定该酶的最适温度,应围绕℃设计后续实验。答案(1)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)萃取法(每空2分,共4分)(2)油脂(3分)(3)血细胞计数板稀释涂布平板(每空2分,共4分)(4)4540(每空2分,共4分)解析本题主要考查了植物油脂的染色和提取方法、选择培养基的配制、微生物的计数以及确定酶的最适温度的实验设计等。(1)脂肪可用苏丹Ⅲ染液(或苏丹Ⅳ染液)进行染色。微生物A产生的油脂不易挥发,不能用水蒸气蒸馏法提取,应用萃取法加以提取。(2)能产生脂肪酶的微生物B可存在于含有油料作物种子的腐烂物的土壤中,为了选择培养,固体培养基上应以油脂作为唯一碳源。(3)测定培养液中的微生物的菌体数,可在显微镜下用血细胞计数板直接计数;而要测定活菌数,则可利用稀释涂布平板法进行计数。(4)酶量需要最多的温度下,其酶活力最小,即酶活力最小的温度应为45℃。三个温度下酶活力最大的温度是40℃,但40℃不一定是该酶的最适温度,故应围绕40℃设计后续实验。素养解读本题通过培养基、菌体计数等知识考查科学思维中的演绎与推理能力。评分细则(1)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)(2分)专用术语,“丹”容易写错,有写成数字3或4的不得分。萃取法(2分)专用术语,错字不得分。(2)油脂(3分),脂肪、油、甘油三酯、植物油、动物油等都给分,脂质、原油、油料不给分。(3)血细胞计数板(2分),血球计数板、血细胞计数法也给分。稀释涂布平板(2分)专用术语,稀释涂布,稀释平板涂布不给分。(4)45、40(每空2分,共4分),唯一答案。B组课标卷、其他自主命题省(区、市)卷题组考点1传统发酵技术1.(2019江苏单科,9,2分)下列关于传统发酵技术应用的叙述,正确的是 ()A.利用乳酸菌制作酸奶过程中,先通气培养,后密封发酵B.家庭制作果酒、果醋和腐乳通常都不是纯种发酵C.果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低,果酒制作过程中情况相反D.毛霉主要通过产生脂肪酶