专题七生物技术实践 考纲要求 1 微生物的分离和培养2 某种微生物数量的测定3 培养基对微生物的选择作用4 利用微生物发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用5 从生物材料中提取某些特定的成分6 运用发酵加工食品的基本方法7 DNA的粗提取与鉴定 构建网络 串联导思思维串联纵横联系 考点一微生物的培养 分离与计数 典例引领 2017 全国 卷 37 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 解析 1 有些细菌能产生脲酶 脲酶可分解尿素 分解尿素的细菌为异养生物 其不能利用CO2来制造有机物 只能获取现成的有机物为碳源 葡萄糖作为碳源 其可氧化分解为细菌生命活动提供能量 同时其也可为其他有机物合成提供原料 答案 1 脲酶分解尿素的细菌是异养生物 不能利用CO2来合成有机物为细菌生命活动提供能量 为其他有机物合成提供原料 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 解析 2 为筛选分解尿素的细菌 培养基中应以尿素作为唯一氮源 由于能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3作为氮源 故其他两组达不到筛选的作用 答案 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 1 微生物实验的基本方法 1 菌种的保藏 短期保存的方法为临时保藏 将菌种接种到固体斜面培养基上 放于 的冰箱中保藏 长期保存的方法为甘油管藏 将菌液转移到甘油瓶中 放于 冷冻箱中保存 2 检测培养基是否被污染的方法 将未接种的培养基放在适宜温度下培养 若培养基上 则说明培养基被污染 若培养基上 则说明培养基未被污染 3 倒平板操作 待培养基冷却至 左右时 在附近倒平板 归纳提升 4 20 有菌落 无菌落 50 酒精灯火焰 4 平板划线法 通过接种环在琼脂固体培养基表面的操作 将聚集的菌种分散到培养基的表面 如图 连续划线 逐步稀释 平板划线法操作过程的关键是要采用无菌技术 防止杂菌污染 在操作过程中应注意的事项有 每次划线前和结束后都需要 且待其冷却后再划线 第二次及以后的划线 要从开始划线 最后一次划线不能和首次划的线相接触 灼烧接种环 上一次划线的末端 5 稀释涂布平板法 将菌液进行一系列的 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 从而能在培养基表面形成 2 微生物的筛选 1 筛选原则 利用选择培养基 提供的条件 同时其他微生物的生长 梯度稀释 单个细胞 单个的菌落 有利于目的菌生长 抑制或阻止 2 两种菌株筛选 鉴别的比较 尿素 酚红指示剂 纤维素 刚果红染色 透明圈 3 两种统计微生物数目的方法 1 显微镜直接计数法 原理 利用特定细菌计数板或 在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量 血细胞计数板 2 间接计数法 活菌计数法 原理 当样品的稀释度足够高时 培养基表面生长的一个菌落 来源于样品稀释液中的一个活菌 通过统计平板上的菌落数 就能推测出样品中大约含有多少活菌 操作 设置 增强实验的说服力与准确性 同时 为了保证结果准确 一般选择菌落数在的平板进行计数 计算公式 每克样品中的菌株数 其中 C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数 V代表涂布平板时所用的稀释液的体积 mL M代表稀释倍数 缺点 计数结果易偏低 重复组 30 300 C V M 考向攻坚 命题聚焦 本考点属于高频考点 高考中常以非选择题的形式 借助一定的情景考查微生物的培养 分离 计数 无菌技术的应用以及培养基对微生物的筛选和鉴别功能 1 2016 全国 卷 39 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 配制培养基 成分 牛肉膏 蛋白胨 NaCl X H2O 制作无菌平板 设置空白对照组和若干实验组 进行相关操作 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 该培养基中的成分X通常是 2 步骤 中 实验组的操作是 解析 1 牛肉膏 蛋白胨均可为微生物提供碳源和氮源 依据无菌平板可知该培养基为固体培养基 常用凝固剂为琼脂 2 该实验的目的是用平板收集教室空气中的微生物来了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况 故实验组的操作应是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 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 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 解析 3 空白对照组若出现菌落 则说明其已被杂菌污染 不能再起对照作用 故若将30 即36 6 个 平板作为本组菌落数的平均值 该做法不正确 答案 3 污染不正确 2 2017 四川泸州一诊 随着现代生物技术的不断进步 微生物已经是人类生活和生产中非常重要的资源 可以肥沃土壤 清洁环境 改善我们的食物 生产药品等 1 每种微生物的利用 都离不开微生物的分离 提纯和培养 实验室筛选微生物需人为提供有利于目的菌生长的等条件 同时抑制或阻断其他微生物的生长 能达到此目的的培养基称为 在实验中 为使培养基能达到此目的 需设置对照组 与实验组不同的是 解析 1 实验室筛选微生物需人为提供有利于目的菌生长的温度 pH 营养等条件 同时抑制或阻断其他微生物的生长 能达此目的的培养基称为选择培养基 对照组与实验组的不同应该是是否使用选择培养基 即对照组使用的培养基是牛肉膏蛋白胨培养基 答案 1 温度 pH 营养选择培养基使用的培养基是牛肉膏蛋白胨培养基 2 常用分解纤维素的细菌来处理生活垃圾 可用法来筛选该目的菌 采用法将菌种接种到固体培养基上 3 菌种需临时保藏时 要先将菌种接种到试管的斜面固体培养基上 在温度下培养 当菌落长成后放入冰箱保存 解析 2 分解纤维素的微生物分离实验中 应加入刚果红染料 用来鉴定和筛选纤维素分解菌 该方法称为刚果红染色法 采用稀释涂布平板法或平板划线法将菌种接种到固体培养基上 3 菌种需临时保藏时 要先将菌种接种到试管的斜面固体培养基上 在适宜温度下培养 当菌落长成后放入冰箱保存 答案 2 刚果红染色稀释涂布平板法或平板划线 3 适宜 4 在发酵生产中 常用到多种微生物的协同作用 但不同微生物的发酵条件不同 在用苹果制作苹果醋的过程中 先后用到酵母菌和醋酸菌 两者的发酵条件前者是 后者是 解析 4 酵母菌为兼性厌氧菌 利用其在无氧条件下发酵产生酒精 醋酸菌为好氧菌 利用其在有氧条件下发酵生产果醋 酵母菌的发酵条件是18 25 密闭 醋酸菌的发酵条件是30 35 通入无菌氧气 答案 4 18 25 密闭30 35 通入无菌氧气 3 2017 河北唐山一模 蛋白酶在生物医药和日用化工等生产领域具有重要的经济价值 某同学为筛选产蛋白酶的高产菌株 做了如下实验步骤 配制了下列培养基 在适宜条件下培养 1 为实现筛选目的 步骤 所使用的培养基配方中 应去除并加入高浓度的 2 为实现目的菌的分离和计数 步骤 所使用的培养基中还应加入制成平板 采用的接种方法是 实验结果如图A 解析 1 实验目的是 筛选产蛋白酶的高产菌株 因此为实现筛选目的 步骤 所使用的培养基配方中 应去除葡萄糖并加入高浓度的蛋白质即以蛋白质作为唯一碳源和氮源 2 为实现目的菌的分离和计数 培养基应选择固体培养基 固体培养基需要加入琼脂作为凝固剂 图A所示培养基中的菌落均匀分布 因此采用的接种方法是稀释涂布平板法 答案 1 葡萄糖蛋白质 2 琼脂稀释涂布平板法 3 步骤 应挑取图A中处的菌落 本步骤的目的是 4 图B是该蛋白酶和其他酶的热稳定性数据 即酶在不同温度下保温足够长的时间 再在酶活性最高的温度下测其酶活性 在该蛋白酶的工业化生产过程中 通常需对发酵液在60 70 保温一定时间的处理 其作用是 解析 3 图A中 a周围的透明圈最大 说明分泌的蛋白酶最多 所以大规模产业化首选的菌株是a 本步骤的目的是快速增加目的菌的种群数量 4 由图B中曲线可知 在60 70 时 其他酶的相对活性明显比蛋白酶的相对活性低 所以保温一定时间的作用是大幅度降低发酵液中其他酶的活性 答案 3 a快速增加目的菌的种群数量 扩大培养 4 大幅度降低发酵液中其他酶的活性 1 选择培养基和鉴别培养基的辨析选择培养基一般只生长特定的微生物 鉴别培养基可以存在其他微生物 而且能鉴别特定的微生物 2 平板划线法和稀释涂布平板法的选用依据微生物的接种方法最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法 根据接种的目的不同选用不同的接种方法 平板划线法可对混合菌进行分离 这种方法可以观察菌落特征 但不能用于计数 稀释涂布平板法可对混合菌进行分离 该方法可以计数 可以观察菌落特征 由于长成的一个单菌落也可能来自样品中的2 3或更多个细胞 所以该方法计数的结果往往比实际值偏低 易错点拨 考点二传统发酵技术的应用 典例引领 2017 全国 卷 37 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 解析 1 该实验选用不同的菌种 并在32h内定期取样观测发酵效果 因此自变量为菌种的种类和发酵时间 答案 1 菌种发酵时间 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 解析 2 上层大豆发酵效果好 说明上层菌种生长发育较好 说明该发酵菌为好氧菌 3 若发酵效果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 还需要延长发酵时间 接着定时测定发酵效果 4 蛋白质可被分解为肽和氨基酸 脂肪被分解为甘油和脂肪酸 答案 2 好氧菌 3 延长发酵时间 观察发酵效果 最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间 4 肽和氨基酸甘油和脂肪酸 归纳提升 1 果酒 果醋 腐乳 泡菜制作的比较 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌 无氧 有氧 小分子肽和氨基酸 新鲜葡萄 豆腐 酒精 冲洗 盐 卤汤 发酵 2 果酒 果醋制作过程的注意事项 1 葡萄的冲洗与去梗 应先 然后再除去枝梗 以免除去枝梗时引起葡萄破损 增加被杂菌污染的机会 对于果酒的自然发酵 冲洗不要 以免使酵母菌数量减少 发酵周期加长 产生酒精含量下降 2 为防止发酵液被污染 发酵瓶要用体积分数为的酒精消毒 3 葡萄汁装入发酵瓶时 要留约的空间 4 制作葡萄酒时 将温度严格控制在 时间控制在10 20d左右 要对发酵情况及时进行监测 5 制葡萄醋时 将温度严格控制在 时间控制在7 8d左右 并注意适时通过充气口充气 冲洗 反复进行 70 1 3 18 25 30 35 3 腐乳制作过程的注意事项 1 腐乳的制作所需豆腐的水量以为宜 毛霉是异养需氧生物 若含水量过高 影响毛