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第十单元生物技术实践专题２５ 生物技术实践真题多维细目表真题涉分考点微生物的培养、分离与数量测定传统发酵技术题型难度设题情境试题结构素养要素２０１９北京ꎬ３６微生物的培养选择中原型情境的基础判断问题并列科学思维、科学探究２０１８北京ꎬ４６果酒制作选择中原型情境的基础判断问题并列科学思维、科学探究２０１６北京ꎬ２６果酒制作选择中原型情境的基础判断问题并列科学思维、科学探究２０１４北京ꎬ５６培养基选择中原型情境的基础判断问题并列科学思维、科学探究２０１２北京ꎬ５６土壤微生物的分离果酒、腐乳制作选择中原型情境的基础判断问题并列科学思维、科学探究２０１０北京ꎬ１６果酒制作选择中相似情境的实验探究问题并列科学思维、科学探究十年均分３.６考频常见考法命题规律与趋势０１考查内容１.高考对本专题的考查涉及传统发酵技术、微生物的培养与应用ꎬ微生物的培养与应用的考频有升高趋势ꎮ２.对微生物培养、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等方面ꎮ０２题型难度１.考查题型多为选择题ꎮ２.纵观近几年高考试题ꎬ高考对本专题的考查难度不大且基本稳定ꎮ０３关联考点１.本专题试题通常为章节知识单独的考查ꎬ也偶尔会有专题内知识的综合考查ꎮ２.试题多以特定的背景ꎬ通过目标微生物的筛选、纯化ꎬ考查微生物的营养、代谢特点ꎮ０４命题规律１.结合高考对能力考查的要求ꎬ微生物培养、应用仍将为未来高考考查的重点ꎮ２.考查点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的微生物纯化过程ꎮ０５备考建议１.熟记传统发酵、微生物培养和应用的相关知识ꎮ２.通过必要的题型训练ꎬ掌握解答本专题试题的方法ꎬ并能归类、活用、延伸ꎮ０６核心素养试题主要依托结果分析、技术评价等形式ꎬ体现对科学探究和科学探究素养的考查ꎮ１３６ ５年高考３年模拟Ｂ版(教师用书)对应学生用书起始页码Ｐ２６５考点１微生物的培养、分离与数量测定 一、微生物的培养基１.微生物的培养基营养要素来源功能碳源无机碳源ＣＯ２、ＮａＨＣＯ３、ＣａＣＯ３等含碳无机物有机碳源糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油、花生粉饼等①构成细胞物质和一些代谢产物②既是碳源又是能源(有机碳源)氮源无机氮源ＮＨ３、铵盐、硝酸盐、Ｎ２等有机氮源牛肉膏、蛋白胨、核酸、尿素、氨基酸等合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物无机盐ＮａＣｌ、Ｋ２ＨＰＯ４等维持生命活动水水良好溶剂、参与化学反应等 ２.培养基的制备:计算→称量→溶化→灭菌→倒平板ꎮ３.培养基的类型及作用(１)根据物理性质可分为固体培养基、半固体培养基和液体培养基ꎮ(２)根据功能可分为选择培养基和鉴别培养基ꎮ类型实例选择培养基培养基中加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌等真菌培养基中加入高浓度的食盐用于分离得到金黄色葡萄球菌以尿素作为唯一氮源的培养基用于分离分解尿素的细菌不添加氮源的培养基用于分离固氮微生物石油是唯一碳源时ꎬ可以抑制不能利用石油的微生物的生长ꎬ使能够利用石油的微生物生存ꎬ达到分离能消除石油污染的微生物的目的培养基放在高温环境中培养只能得到耐高温的微生物鉴别培养基伊红美蓝培养基可以鉴别大肠杆菌(菌落呈黑色) 二、无菌技术１.实验室中常用紫外线或化学药物消毒ꎬ如用酒精擦拭双手ꎮ２.灭菌的方法主要有灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌ꎮ３.实验操作应在无菌环境中进行ꎬ例如酒精灯火焰旁ꎮ三、微生物的分离、纯化培养技术１.目的:在培养基上形成由一个细胞菌种繁殖而来的子细胞群体———菌落ꎮ２.方法:平板划线法、稀释涂布平板法３.实例———纤维素分解菌的分离(１)方法:刚果红染色法ꎮ(２)原理刚果红纤维素}→红色复合物纤维素酶→红色消失、出现透明圈ꎮ(３)标志:使用以纤维素为唯一碳源的选择培养基ꎬ根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌ꎮ(４)操作流程土壤取样:富含纤维素的环境 ↓选择培养:用选择培养基培养ꎬ以增加纤维素分解菌的数量 ↓梯度稀释 ↓涂布平板:将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上 ↓挑选产生透明圈的菌落:产生纤维素酶的菌落周围出现透明圈注意:纤维素酶是一种复合酶ꎬ它至少包括Ｃ１酶、ＣＸ酶和葡萄糖苷酶ꎬ其作用如下:纤维素Ｃ１酶、ＣＸ酶→纤维二糖葡萄糖苷酶→葡萄糖四、微生物的筛选与计数１.筛选原则:人为提供有利于目的菌株生长的条件ꎬ同时抑制或阻止其他微生物的生长ꎮ２.统计菌数目的方法(１)显微镜直接计数法①原理:利用特定细菌计数板或血细胞计数板ꎬ在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量ꎮ②仪器:显微镜、特定细菌计数板或血细胞计数板ꎮ③缺点:不能区分死菌与活菌ꎮ(２)间接计数法(活菌计数法)①原理:当样品的稀释度足够高时ꎬ培养基表面生长的一个菌落ꎬ来源于样品稀释液中的一个活菌ꎬ通过统计平板上的菌落数ꎬ就能推测出样品中大约含有多少活菌ꎮ②计算公式:每克样品中的菌株数＝(Ｃ÷Ｖ)×Ｍꎬ其中ꎬＣ代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数ꎬＶ代表涂布平板时所用的稀释液的体积(ｍＬ)ꎬＭ代表稀释倍数ꎮ③操作:设置重复组ꎬ增强实验的说服力与准确性ꎮ同时为了保证结果准确ꎬ一般选择菌落数在３０~３００的平板进行计数ꎮ３.实例———土壤中分解尿素细菌的计数项目详细内容实验原理(１)能合成脲酶的细菌才能分解尿素(２)配制以尿素为唯一氮源的培养基ꎬ能够生长的细菌就是能分解尿素的细菌专题２５ 生物技术实践１３７ 续表项目详细内容数量统计(１)直接计数法(显微镜下用特定细菌计数板或血细胞计数板)(２)间接计数法:稀释涂布平板法实验流程土壤取样→配制土壤溶液和制备培养基→系列稀释→涂布平板与培养→菌落计数 (１)什么是琼脂?[提示] 琼脂是一种从红藻中提取的多糖ꎬ在常规培养条件下呈现固态ꎮ (２)为什么要将冷凝后的平板倒置?[提示] 平板冷凝后ꎬ皿盖上会凝结水珠ꎬ将平板倒置ꎬ既可以避免培养基中的水分过快地挥发ꎬ又可以防止皿盖上的水珠落入培养基ꎬ造成污染ꎮ (３)为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌?[提示] 由于生物与环境的相互依存关系ꎬ在富含纤维素的环境中ꎬ纤维素分解菌的含量相对提高ꎬ因此从这种土样中获得目的微生物的概率要高于普通环境ꎮ考点２传统发酵技术 一、果酒与果醋的制作１.制作原理与条件果酒制作果醋制作菌种酵母菌醋酸菌原理无氧呼吸产生酒精(１)Ｏ２、糖源充足:糖→醋酸(２)有Ｏ２、无糖:乙醇→乙醛→醋酸条件温度１８~２５℃３０~３５℃空气前期:需氧后期:不需氧需充足的氧气时间１０~１２ｄ７~８ｄ ２.制作流程挑选葡萄冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵→果醋↓果酒↓３.葡萄酒呈现深红色的原因是红葡萄皮的色素进入发酵液ꎮ４.现在工厂生产果酒ꎬ为提高果酒的品质ꎬ更好地抑制其他微生物的生长ꎬ采取的措施是直接在果汁中加入人工培养的酵母菌ꎮ５.果酒和果醋发酵装置的设计思路装置图结构作用充气口醋酸发酵时连接充气泵ꎬ输入无菌空气ꎻ制酒时关闭充气口排气口用来排出ＣＯ２长而弯曲的胶管防止空气中微生物的污染出料口便于取料ꎬ及时监测发酵进行的情况(１)制作果酒使用的葡萄应先冲洗ꎬ然后除去枝梗ꎬ以避免除去枝梗时引起葡萄破损ꎬ增加被杂菌污染的机会ꎮ对于果酒的自然发酵ꎬ冲洗不要反复进行ꎬ以免使野生酵母菌数量减少ꎬ发酵周期加长ꎬ产生的果酒中酒精含量下降ꎮ(２)不同发酵过程所需的温度不同ꎮ制作葡萄酒时将温度严格控制在１８~２５℃之间ꎬ时间控制在１０~１２天ꎻ制葡萄醋时ꎬ将温度严格控制在３０~３５℃之间ꎬ时间控制在７~８天ꎬ并注意适时通过充气口充气ꎮ(３)发酵利用的菌种并非都是厌氧微生物ꎮ酵母菌是兼性厌氧微生物ꎬ醋酸菌和毛霉都是需氧微生物ꎮ二、腐乳的制作１.菌种:主要是毛霉ꎮ２.原理(１)蛋白质蛋白酶→肽、氨基酸(２)脂肪脂肪酶→甘油＋脂肪酸３.腐乳的制作流程让豆腐上长出毛霉:直接接种或利用空气中的毛霉孢子加盐腌制析出豆腐中的水分抑制微生物生长{加卤汤装瓶酒:含量１２％左右ꎬ抑制微生物生长ꎬ使腐乳具有独特的香味香辛料:调味、防腐杀菌ìîíïïïï密封腌制:用酒精灯对瓶口灭菌后密封↓↓↓４.影响腐乳品质的因素(１)盐①浓度过低ꎬ不足以抑制微生物生长ꎬ豆腐易腐败变质ꎮ②浓度过高ꎬ会影响腐乳口味ꎮ(２)酒的含量:一般控制在１２％左右ꎮ(３)香辛料:具调味、杀菌作用ꎮ(４)温度:１５~１８℃ꎮ三、泡菜的腌制和亚硝酸盐的测定１.作用菌类:乳酸菌ꎮ２.原料:白菜、洋白菜等ꎮ３.原理:乳酸菌将葡萄糖转化成乳酸ꎮ４.制作步骤５.亚硝酸盐含量的测定(１)亚硝酸盐的产生:硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成亚硝酸盐ꎮ１３８ ５年高考３年模拟Ｂ版(教师用书)(２)亚硝酸盐的危害:在特定条件下可转变成致癌物亚硝胺ꎮ(３)亚硝酸盐含量测定:在盐酸酸化条件下ꎬ亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后ꎬ与Ｎ－１－萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色产物ꎬ将显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行目测比较ꎬ可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量ꎮ (１)利用所学的生物知识ꎬ解释豆腐长白毛是怎么一回事儿ꎮ[提示] 豆腐上生长的白毛是毛霉的白色菌丝ꎬ严格来说是直立菌丝ꎬ在豆腐中还有匍匐菌丝ꎮ (２)为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶?[提示] 酸奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵作用ꎬ抗生素能够杀死或抑制乳酸菌的生长ꎬ因此含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶ꎮ (３)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] 形成白膜是由于产膜酵母的繁殖ꎮ酵母菌是兼性厌氧微生物ꎬ泡菜发酵液营养丰富ꎬ其表面氧气含量也很丰富ꎬ适合酵母菌繁殖ꎮ (４)为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜ꎬ不吃存放时间过长和变质的蔬菜?[提示] 在腌制过程中ꎬ蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐ꎬ危害人体健康ꎮ对应学生用书起始页码Ｐ２６８ 辨认、比较微生物的培养方法及应用(科学思维)１.果酒、果醋、腐乳和泡菜制作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生活方式异养兼性厌氧异养需氧异养需氧异养厌氧发酵时的适宜温度１８~２５℃３０~３５℃１５~１８℃室温主要生殖方式出芽生殖二分裂生殖孢子生殖二分裂生殖主要用途酿酒、发面酿醋制作腐乳制作酸奶、泡菜 ２.消毒与灭菌的区别比较项目消毒灭菌条件使用较为温和的理化方法使用强烈的理化因素结果杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物(不包括芽孢和孢子)杀死物体内外所有的微生物ꎬ包括芽孢和孢子适用实验操作空间、操作者的衣服和手等培养微生物的培养器皿、接种用具和培养基等常用方法煮沸消毒法(如在１００℃ꎬ煮沸５~６ｍｉｎ)ꎻ巴氏消毒法ꎻ使用酒精、氯气、石炭酸等化学药剂进行消毒灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌等 ３.微生物的纯化培养———平板划线法与稀释涂布平板法方法平板划线法稀释涂布平板法注意事项(１)接种环的灼烧①第一次划线前:杀死接种环上的微生物ꎬ避免污染培养物②之后每次划线前:杀死残留菌种ꎬ保证每次划线菌种来自上次划线末端③划线结束后:杀死残留菌种ꎬ避免污染环境和感染操作者(２)灼烧接种环之后ꎬ要冷却后再进行取种ꎬ以免温度太高杀死菌种(３)划线时最后一区域不要与第一区域相连(４)划线用力要大小适当ꎬ防止用力过大将培养基划破(１)稀释操作时:每支试管及其中的９ｍＬ水、移液管等均需灭菌ꎻ操作时ꎬ试管口和移液管应在离火焰１ｃｍ~２ｃｍ处(２)涂布平板时①涂布器用体积分数为７０％的酒精消毒ꎬ取出时ꎬ让多余酒精在烧杯中滴尽ꎬ然后将沾有少量酒精的涂布器在酒精灯火焰上引燃②不要将过热的涂布器放在盛放酒精的烧杯中ꎬ以免引燃其