1、- 1 -专题 13 生物技术实践一、微生物的培养与分离1.培养基制备:计算称量溶化灭菌倒平板。2.两种纯化培养方法:(1)平板划线法:通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线将聚集的菌种分散开。(2)稀释涂布平板法: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在琼脂固体培养基表面,从而能在培养基表面形成单个菌落。3.微生物的筛选与鉴定:(1)两种选择培养基。以尿素为唯一氮源的培养基:选择培养尿素分解菌。富含纤维素的培养基:选择培养纤维素分解菌。(2)两种鉴别培养基。添加酚红指示剂的培养基:尿素分解菌可使该培养基变红。加刚果红的培养基:纤维素分解菌的菌落周围产生透明圈。4.两种微生
2、物计数的方法:(1)直接计数法:用血细胞计数板借助显微镜观察计数,不能区分菌种死活,实验结果偏大。(2)间接计数法:稀释涂布平板法,实验结果偏小。二、传统发酵技术1.四种传统发酵食品技术的比较:食品 菌种 呼吸类型 原理 温度果酒 酵母菌 无氧 无氧呼吸产生酒精 1825 果醋 醋酸菌 有氧 糖(酒精)醋酸 3035 腐乳 毛霉 有氧蛋白酶、脂肪酶水解蛋白质、脂肪1518 泡菜 乳酸菌 无氧 无氧呼吸产生乳酸2.发酵过程中消毒、灭菌的措施:(1)果酒和果醋的制作。榨汁前葡萄应该先冲洗再去枝梗。- 2 -用体积分数为 70%的酒精消毒。(2)腐乳的制作。制作腐乳的玻璃瓶要洗刷干净后用沸水消毒。酒
3、、盐、香辛料都有杀菌作用。接种、封瓶时都要进行无菌操作。3.影响酒精发酵的两大因素:(1)发酵前期供氧不足。结果:酵母菌数量少,产生酒精少。原因:前期,酵母菌大量增殖,耗能多,需要通入空气或在发酵瓶中留有一定空间。(2)发酵后期密封不严。结果:酵母菌数量充足,但是产生的酒精较少或不能产生酒精。原因:后期要通过密封严格控制无氧环境,以利于酵母菌通过无氧呼吸产生酒精。三、植物有效成分的提取1.植物有效成分的三种提取方法:(1)蒸馏法:适合提取化学性质稳定、易挥发且不与水混溶的物质。(2)压榨法:适合提取高温易分解或原料易焦糊且含量较高的物质。(3)萃取法:适合提取易溶于有机溶剂的物质。2.物质分离
4、的五种方法:(1)分液法:分离油水混合物。(2)过滤法:除去固体物和残渣。(3)离心法:除去液体中质量较小的固体残留物。(4)加入无水硫酸钠后过滤:除去芳香油中的残留水分。(5)蒸馏法:除去萃取液中的有机溶剂。1.下列有关传统发酵技术的叙述正确的是。果酒自然发酵过程中,需人工添加酵母菌种。葡萄制作果酒时,若先通入空气再密封发酵,可以增加酒精含量,提高品质。腐乳制作过程中加入香辛料既能调制风味,还具有防腐杀菌作用。将腐乳胚堆积起来会导致堆内温度升高,影响毛霉生长。- 3 -影响泡菜腌制的因素包括时间、温度和食盐的用量等。2.下列有关微生物的叙述,正确的是。筛选尿素能分解尿素的细菌所利用的培养基中
5、,尿素是唯一的氮源。可以用血细胞计数板直接统计来自水中的大肠杆菌。高压灭菌锅加热时,打开排气阀使压力表指针回到零后,开启锅盖。刚果红可以与纤维素形成透明的复合物,所以可通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。3.下列有关植物有效成分提取的叙述,正确的是。提取玫瑰精油的玫瑰花应该选择在花开的初期采收,因为此阶段的花含油量最高。用柑橘皮作为材料提取橘皮精油时不适合用水中蒸馏的方法。由于胡萝卜素易溶于石油醚等有机溶剂,所以可以采用萃取法进行提取。蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解,再把水蒸发掉,剩余的就是芳香油。油水混合物中加入无水硫酸钠,有利于分离油层。1.(2018全国卷)将马铃薯去皮切块,加水
6、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
7、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。- 4 -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_。 【解析】本题考查物质的合成、淀粉的鉴定及微生物的培养和计数。(1)链霉素属于抗生素,作用是抑制细菌的生长。可以通过加入链霉素筛选出抗链霉素的细菌,属于选择培养基。(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碳源、无机盐、
8、有机盐、生长因子等,氮源进入细胞后,可参与合成的生物大分子有蛋白质、核酸。(3)淀粉遇碘变蓝,所以应加入的显色剂是碘液。该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是淀粉遇碘液显蓝色,产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解,形成透明圈。(4)正确稀释涂布平板,平板上的菌落数应为 30300。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,结果的重复性差。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2.(2015全国卷)已知微生物 A 可以产生油脂
9、,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 10 g 油
10、脂所需酶量依次为 4 mg、1 mg、6 mg,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。 【解析】(1)脂肪可被苏丹()染液染成橘黄色(红色),题干中说明微生物 A 产生的油脂不易挥发,则可以采用萃取法提取微生物 A 中的油脂。- 5 -(2)油脂为有机化合物,富含碳元素,故为了从自然界获得能够分解油脂的单菌落,应以油脂为唯一碳源来配制培养基。在该培养基上,能分解油脂的微生物可以正常生长,其他微生物不能正常生长。(3)可利用血细胞计数板计数法测定菌液中的微生物数量,活菌和死亡的细菌都会被计数,所以测定培养液中的活菌数应采用稀释涂布平板法。(4
11、)在 45 下,降解 10 g 油脂所需酶量最多,则该温度下酶活性最低;由题干信息可知,40 下降解 10 g 油脂所需的酶量最少。应围绕 40 设置不同温度梯度来探究酶的最适温度。答案:(1)苏丹(或苏丹)染液 萃取法(2)油脂(其他合理答案也可) (3)血细胞计数板稀释涂布平板(其他合理答案也可) (4)45 403.(2015全国卷改编)回答与胡萝卜素有关的问题:(1)胡萝卜含有的胡萝卜素中,最主要的是_(填“-胡萝卜素” “-胡萝卜素”或 -胡萝卜素“),该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子_,后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症,该疾病称为_,胡萝卜素是_(填“挥发性”或“非挥发性”
12、)物质。(2)工业生产上,用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时,_(填“需要”或“不需要”)将新鲜的岩藻干燥。 (3)现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂,应选用其中的_作为胡萝卜素的萃取剂,不选用另外一种的理由是_。 (4)为了获得胡萝卜素产品,某小组开展了胡萝卜素酵母菌的筛选与色素提取实验。请回答下列问题:实验用的培养皿常用的两种灭菌方法是_;为了减少灭菌后器皿被污染,灭菌前应该用_包紧器皿。 为了筛选出酵母菌,培养基中添加了青霉素,其目的是抑制_生长。 为了将分离到的菌株纯化,挑取了菌落在 3 块相同平板上划线,结果其中一块平板的各划线区均未见菌生长,最可能的原因是_。 为增加胡萝卜素提取量,在研磨
13、酵母细胞时,添加石英砂的目的是_;研磨时_(填“需要”或“不需要”)添加 CaCO3。 (5)如果以胡萝卜为原料提取胡萝卜素,其实验流程则是:胡萝卜粉碎干燥A过滤B胡萝卜素,那么 A 过程叫_,B 过程叫_,其中在 B 过程需要安装回流冷凝装置的目的- 6 -是防止_。 【解析】(1)-胡萝卜素是胡萝卜素中最主要的成分。一分子 -胡萝卜素被氧化成两分子维生素 A。胡萝卜素可以用来治疗因缺乏维生素 A 而引起的各种疾病,如夜盲症等。胡萝卜素是非挥发性物质。(2)萃取的效率受到含水量、温度等条件的影响,要保证好的萃取效果,需要将新鲜的岩藻粉碎和干燥。(3)萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶,而乙醇
14、为水溶性有机溶剂,乙酸乙酯不溶于水,故选乙酸乙酯。(4)培养基中添加了青霉素,其目的是抑制细菌(放线菌)生长。结果其中一块平板的各划线区均未见菌生长,最可能的原因是接种环温度过高,菌被杀死。研磨时添加石英砂的目的是有助于研磨充分;CaCO 3的作用是防止叶绿素被破坏,而此处是胡萝卜素,因此研磨时不需要添加 CaCO3。(5)提取胡萝卜素的实验流程为:胡萝卜粉碎干燥萃取过滤浓缩胡萝卜素,其中浓缩过程需要安装回流冷凝装置,目的是防止加热时有机溶剂挥发(或冷凝收集有机溶剂)。答案:(1)-胡萝卜素 维生素 A 夜盲症 非挥发性(2)需要 (3)乙酸乙酯 萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶,而乙醇为水
15、溶性有机溶剂(4)干热灭菌和高压蒸汽灭菌 牛皮纸(报纸)细菌(放线菌) 接种环温度过高,菌被杀死有助于研磨充分 不需要(5)萃取 浓缩 加热时有机溶剂挥发【加固训练】(2014全国卷)植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。回答下列问题:(1)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶,该酶是由 3 种组分组成的复合酶,其中的葡萄糖苷酶可将_分解成_。(2)在含纤维素的培养基中加入刚果红(CR)时,CR 可与纤维素形成_色复合物。用含有 CR的该种培养基培养纤维素分解菌时,培养基上会出现以该菌的菌落为中心的_。(3)为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落,某同学设计了甲、乙两种培养基(成
16、分见下表): - 7 -酵母膏无机盐淀粉纤维素粉琼脂CR溶液水培养基甲+ + + + - + +培养基乙+ + + - + + +注:“+”表示有,“-”表示无。据表判断,培养基甲_(填“能”或“不 能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌,原因是_;培养基乙_(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌,原因是_。【解析】本题主要考查纤维素酶的作用、刚果红染色法、分离和鉴别纤维素分解菌的方法。(1)纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物,是含量最丰富的多糖类物质。纤维素能被纤维素酶分解为葡萄糖,如图:纤维素 纤维二糖 葡萄糖。(2)刚果红与纤维素形成红色复合物,当纤维素被纤维素酶分解后,红色复合物无法形成,出现以纤维素分解菌为中心的透明圈,可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。(3)分离和鉴别纤维素分解菌的培养基为固体培养基,且需要以纤维素为唯一碳源,而培养基乙中无纤维素,不会形成红色复合物,则不能确定菌落是否为纤维素分解菌。答案:(1)纤维二糖 葡萄糖(2)红 透明圈(3)不能 液体培养基不能分离单菌落不能 培养基乙中没有纤维素,不会形成 CR-纤维素红色复合物,即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌
