2012新课标高考总复习课堂强化训练选修一 微生物的培养与应用人教版1 6页

‎1．(2009·广东，38)根据学过的知识回答下列问题：‎ ‎(1)商品化植酸酶主要来自微生物。在产酶菌株筛选过程中，常在基本培养基中添加不溶于水的植酸钙制成固体平板，植酸钙被植酸酶分解后可在平板上产生__________，可根据其大小选择目的菌株，所得菌株需要进一步测定植酸酶活性。活性测定可用植酸钠作为底物，活性可用一定条件下单位时间______________表示。‎ ‎(2)利用上述所得菌株制备植酸酶的流程如下图：‎ 发酵液―→―→―→―→―→―→纯酶 ‎　　　　　　　　　　　↓ ↓‎ 菌体去除　透析液(Ⅰ)去除 Ⅰ中的主要成分为____________；Ⅱ中包含多种酸酶等多种蛋白质。请写出一种纯化得到植酸酶的方法及其依据。‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎(3)为建设基因工程菌，可用PCR等技术从上述菌株中克隆植酸酶基因。PCR反应包含多次循环，每次循环包括三步：________________。反应过程中打开模板DNA双链的方法是________。‎ ‎(4)除植酸酶外，微生物还应用在________________________的生产中。‎ 答案　(1)透明圈　植酸钠的消耗量(肌醇和磷酸的生成量)　(2)小分子杂质 凝胶色谱法，根据蛋白质之间分子大小、吸附性质等差异进行纯化。‎ 电泳法，根据蛋白质之间电荷、分子大小等差异进行纯化。‎ ‎(3)变性，复性，延伸　加热 ‎(4)蛋白酶，脂肪酶，纤维素酶 解析　本题考查对微生物的分离和培养，蛋白质的纯化，酶活性鉴定等知识，结合实际应用。‎ ‎2．利用纤维素解决能源问题的关键，是高性能纤维素酶的获取。请完善实验方案，并回答相关问题。‎ ‎【实验目的】　比较三种微生物所产生的纤维素酶的活性。‎ ‎【实验原理】　纤维素酶催化纤维素分解为葡萄糖，用葡萄糖的产生速率表示酶活性大小；用呈色反应表示葡萄糖的生成量。‎ ‎【实验材料】　三种微生物(A～C)培养物的纤维素酶提取液，提取液中酶蛋白浓度相同。‎ ‎【实验步骤】‎ ‎(1)取四支试管，分别编号。‎ ‎(2)在下表各列的一个适当位置，填写相应试剂的体积量，并按表内要求完成相关操作。‎ 管号 试剂(mL)　　‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ 蒸馏水 ‎1.4‎ ‎1.4‎ ‎1.4‎ pH7.5的缓冲液 ‎0.2‎ ‎0.2‎ ‎0.2‎ 纤维素悬浮液 ‎0.3‎ ‎0.3‎ ‎0.3‎ 微生物A提取液 ‎0.1‎ 微生物B提取液 微生物C提取液 ‎0.1‎ 总体积 ‎2.0‎ ‎2.0‎ ‎2.0‎ ‎2.0‎ ‎(3)将上述四支试管放入‎37℃‎的水浴，保温1小时。‎ ‎(4)在上述四支试管中分别加入______________试剂，摇匀后，进行______________处理。‎ ‎(5)观察比较实验组的三支试管与对照组试管的颜色及其深浅。‎ ‎【实验结果】‎ 微生物A 提取物 微生物B提取物 微生物C 提取物 颜色深浅程度 ‎＋‎ ‎＋＋＋‎ ‎＋＋‎ ‎【分析讨论】‎ ‎(1)该实验中的对照组是______________号试管。‎ ‎(2)实验组试管均呈现的颜色是______________，但深浅不同。‎ ‎(3)上述结果表明：不同来源的纤维素酶，虽然酶蛋白浓度相同，但活性不同。若不考虑酶的最适pH和最适温度的差异，其可能原因是______________。‎ ‎(4)你认为上述三种微生物中，最具有应用开发价值的是______________。‎ ‎(5)从解决能源问题的角度考虑，开发这种纤维素酶的意义在于______________。‎ 答案　实验步骤(2)‎ 管号 试剂(mL)　　‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ 蒸馏水 ‎1.5‎ pH7.5的缓冲液 ‎0.2‎ 纤维素悬浮液 ‎0.3‎ 微生物A提取液 微生物B提取液 ‎0.1‎ 微生物C提取液 总体积 ‎(4)班氏　加热(加热至沸腾)‎ ‎【分析讨论】‎ ‎(1)4　(2)砖红色 ‎(3)不同酶的氨基酸序列不同(不同酶的空间结构不同)‎ ‎(4)微生物B ‎(5)葡萄糖可用作制取酒精的原料；用纤维素代替化石能源(言之有理即给分)‎ 解析　本题实验目的是比较三种微生物所产生的纤维素酶的活性。根据实验目的确定自变量为不同微生物提取液，因变量为葡萄糖的生成量，其余无关因素(如不同微生物的提取液量、pH7.5的缓冲液量、蒸馏水量和纤维素悬浮液量)应该等量。实验结果通过与班氏试剂共热生成砖红色沉淀的颜色深浅程度进行判断，分析实验结果可知，微生物B提取物与班氏试剂发生颜色反应最深，最具有研究价值。该实验采用的是空白对照，即不加任何微生物提取液的4号试管为对照组。不同来源的纤维素酶，虽然酶蛋白浓度相同，但活性不同。若不考虑酶的最适pH和最适温度的差异，其可能原因是不同酶的空间结构不同。开发纤维素酶的意义在于葡萄糖可用作制取酒精的原料；用纤维素代替化石能源，只要合理即可。‎ ‎3．(2011·山东理综，34)生物柴油是一种可再生的清洁能源，其应用在一定程度上能够减缓人类对化石燃料的消耗。科学家发现，在微生物M产生的脂肪酶作用下，植物油与甲醇反应能够合成生物柴油(如下图)。‎ ‎(1)用于生产生物柴油的植物油不易挥发，宜选用________、________方法从油料作物中提取。‎ ‎(2)筛选产脂肪酶的微生物M时，选择培养基中添加的植物油为微生物生长提供________，培养基灭菌采用的最适方法是________法。‎ ‎(3)测定培养液中微生物数量，可选用________法直接计数；从微生物M分离提取的脂肪酶通常需要检测________，以确定其应用价值，为降低生物柴油生产成本，可利用________技术使脂肪酶能够重复使用。‎ ‎(4)若需克隆脂肪酶基因，可应用耐热DNA聚合酶催化的________技术。‎ 答案　(1)压榨；萃取。(注：两空顺序无先后)‎ ‎(2)碳源；高压蒸汽灭菌。‎ ‎(3)显微镜直接计数；酶活性(或：酶活力)；固定化酶(或：固定化细胞)。‎ ‎(4)PCR(或：多聚酶链式反应，聚合酶链式反应)‎ 解析　本题考查了植物油的提取、微生物的培养与应用及基因的克隆技术。对于不易挥发的植物油，一般采用压榨法或萃取法；植物油由C、H、O三种元素构成，微生物通常以此作为碳源，培养基常规的灭菌方法是高压蒸汽灭菌；测定微生物生长的方法很多，常用的是平皿菌落计数法、计数器法和比浊法，其中计数法常用计数器测定法，可利用显微镜进行观察计数；固定化酶是用物理的或化学的方法使酶与水不溶性大分子载体结合或把酶包埋在水不溶性凝胶或半透膜的微囊体中制成的，酶固定化后一般稳定性增加，易从反应系统中分离，且易于控制，能反复多次使用，便于运输和贮存，有利于自动化生产；基因的扩增通常采用PCR技术。‎ ‎4．发酵法生产酒精后的废液(pH 4.3)含有大量有机物，可用于培养、获得白地霉菌体，生产高蛋白饲料。培养、制取白地霉菌体的实验过程示意图：‎ 请据图分析回答问题：‎ ‎(1)实验过程中培养白地霉的培养基是________。培养基定量分装前，先调节________，分装后用棉塞封瓶口，最后________处理。‎ ‎(2)图中①过程称为________，从甲到乙的培养过程是为了____________。白地霉的代谢类型为____________。‎ ‎(3)为确定菌体产量，图中②操作之前，应先称量__________________的质量。过滤后需反复烘干称量，直至__________________。所获菌体干重等于______________________。‎ 答案　(1)废液上清液　pH　灭菌　(2)接种　扩大培养　异养需氧型　(3)滤纸　恒重(质量基本不变)　恒重时质量与滤纸质量之差(答案合理均给分)‎ 解析　(1)培养基制备的流程是：确定营养成分→调节pH→灭菌处理，该实验过程中，由图示信息可知，白地霉的培养基来自废液沉淀处理后所获得的废液上清液。(2)图示①是将白地霉菌种接种到培养基的过程。甲到乙的过程是菌种扩大培养。白地霉的培养基含有大量的有机物，推断其同化作用为异养型。培养瓶开口，且培养过程不断振荡，则白地霉异化作用为需氧型。(3)由实验过程示意图可知，通过滤纸过滤，再烘干称重来确定菌体产量，实验结束后所称重量不仅有菌体的，还有滤纸的，所以滤液过滤之前应先称量滤纸的质量。菌体的产量是通过菌种干重体现的，所以过滤后需反复烘干，蒸发掉水分，直至质量基本不变，才能确定为干重，最后求得菌体干重＝恒重时的质量－滤纸质量。‎ ‎5．苯酚是工业生产排放的有毒污染物质，自然界中存在着降解苯酚的微生物。某工厂产生的废水中含有苯酚，为了降解废水中的苯酚，研究人员从土壤中筛选获得了只能降解利用苯酚的细菌菌株，筛选的主要步骤如图所示，①为土壤样品。请回答下列问题：‎ ‎(1)②中培养目的菌株的选择培养基中应加入________作为碳源，②中不同浓度碳源的培养基________(A.影响；B.不影响)细菌的数量，如果要测定②中活细菌数量，常采用________法。‎ ‎(2)④为对照，微生物在④中不生长，在⑤中生长，④与⑤培养基的主要区别在于________；使用________法可以在⑥上获得单菌落。采用固体平板培养细菌时为什么进行倒置培养？‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)如何比较不同菌株降解苯酚能力的大小？‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)实验过程中如何防止其它微生物的污染？‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)苯酚　A　平板菌落计数(活菌计数或菌落计数)‎ ‎(2)④含除苯酚外的其他碳源，⑤以苯酚作为唯一碳源　平板分离(稀释涂布平板或平板划线分离)　避免培养过程产生的水分影响微生物的生长 ‎(3)用同样苯酚浓度的培养液培养不同菌株，一定时间后，测定培养液中苯酚含量 ‎(4)培养基灭菌，接种环境灭菌，接种过程无菌操作 解析　考查考生对微生物的分离、培养、数量测定、无菌操作等基本技术的掌握和应用所学知识解决实际问题的能力。苯酚作为选择培养基的特殊碳源，是可降解苯酚的微生物的能源物质，所以苯酚浓度会影响其生长。测定培养液中活细菌数目常用平板菌落计数法。‎ ‎6．(2011·汕头)在农业生产研究上，常需要进行微生物的培养和计数。‎ ‎(1)下图是利用________法进行微生物接种，把聚集的菌种逐步________分散到培养基的表面，为达到这一目的，操作上应注意：(至少答2项)‎ ‎_______________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)分析下面培养基的配方：NaNO3、KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、KCI、H2O。若此培养基用于培养分解尿素的细菌，则应除去上述______________成分，并加入葡萄糖和______________。‎ ‎(3)三位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中细菌数量。在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下统计结果：‎ 甲同学涂布了两个平板，统计的菌落数是236和260，取平均值248。‎ 乙同学涂布了三个平板，统计的菌落数是210、240和250，取平均值233。‎ 丙同学涂布了三个平板，统计的菌落数是210、212和256，取平均值163。‎ 在三位同学的统计中，只有一位同学的统计是正确的，指出另两位同学的统计为什么不正确？‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)平板划线　稀释　每次划线前要灼烧；冷却后从上一区划线末端开始划；首尾区不重叠 ‎(2)NaNO3　尿素 ‎(3)甲同学只涂布了两个平板，实验数据说服力不够；‎ 丙同学其中一个平板的计数结果与另两个相差太远，说明操作过程出现错误，数据缺乏正确性 ‎7．为了实现燃料供应来源多样化，发展长期替代化石燃料的产品如燃料酒精、生物柴油、沼气等已经列入了我国未来10年的发展计划。广东省是我国甘蔗的主产区之一。甘蔗是一种高光效的C4植物，单位面积产量很高，种植面积日益扩大，目前已成为南方地区燃料酒精生产的重要原料。利用甘蔗生产燃料酒精的一般工艺流程为：甘蔗→榨汁(蔗糖)→酵母发酵→蒸馏→成品(燃料酒精)。‎ 请根据上述材料，回答下列问题：‎ ‎(1)简述甘蔗大规模快速繁殖技术的过程。‎ ‎(2)具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种，对野生酵母菌进行诱变后通过筛选可以得到具有这些特性的突变菌，诱变及筛选过程如下：‎ 步骤1：野生菌液体培养一段时间后接受紫外线照射诱变处理。‎ 步骤2：制备选择培养基。在基本培养基的基础上，注意________和________，加琼脂后灭菌，制成固体平板。‎ 步骤3：将紫外线照射后的菌液稀释涂布平板。‎ 步骤4：根据________筛选出突变菌。‎ ‎(3)上述步骤2、3和4的依据分别是________。‎ ‎(4)利用获得的突变菌和蔗汁进行酒精实验，除了将培养基灭菌、保持空间洁净外，发酵过程中防止外来杂菌入侵还有哪些可行的方法？(列举两种)‎ ‎(5)甘蔗榨汁以后还有大量的蔗糖废弃物，主要成分为木质素、纤维素和半纤维素，但是酵母菌无法直接利用，原因是其________。请提出解决该问题的方法。(列举两种方法)‎ ‎(6)突变菌往往带有一些特殊的基因。在获得这些基因的过程中，PCR技术相当重要。PCR扩增反应中加入引物和DNA聚合酶的作用分别是什么？‎ 答案　(1)选取甘蔗外植体，通过诱导脱分化产生愈伤组织，然后调整植物激素比例，再分化形成芽和根，获得大量试管苗(或通过诱导大量形成胚状体，制成人工种子，适宜条件下萌发成幼苗)。(2)添加高浓度蔗糖(葡萄糖)　调低pH值　是否能在选择培养基上生长　(3)提供高糖和酸性的筛选环境　获得单菌落　能生长代表该菌落具有耐高糖和耐酸的特性　(4)①利用突变菌的耐酸特性，降低培养基的pH值达到抑菌目的；②利用突变菌的耐高糖特性，通过高渗环境达到抑菌目的；③保持厌氧环境，达到抑菌目的；④在培养基中添加一些抑制物如特殊的维生素，达到抑菌目的；(5)缺乏相应的分解酶系(或缺乏纤维素和半纤维素酶)　在酵母菌中转入分解酶系相关基因，利用酶或微生物分解蔗糖渣；利用物理和化学方法分解蔗渣；将酵母菌与其他能分解蔗渣的微生物混合发酵。(6)引物的作用是结合在模板DNA上，提供DNA延伸起始位点；DNA聚合酶的作用是从引物的3′端开始催化DNA的延伸。‎ 解析　(1)快速繁殖甘蔗可采用组织培养的方法。(2)要筛选耐高糖和耐酸的菌种，培养基中必须加入高浓度蔗糖和调低pH值。能在此选择培养基上生长的即为所需菌种。(3)步骤2是给其提供高糖或酸性的筛选过程；步骤3是为了获得单菌落；步骤4是根据能生长的菌株具有耐高糖和耐酸的特性筛选出突变菌。(4)防止杂菌入侵的办法有多种，详见答案。(5)酵母菌不能分解木质素、纤维素等物质，是因为其体内缺少相应的酶，解决办法详见答案。(6)PCR扩增反应中加入的产物和DNA聚合酶的作用见答案。‎ ‎8．下面是某小组的同学为证明细菌对植物遗体的分解作用提出的两种实验方案，他们将同一种树的落叶分成甲、乙两组，实验过程中不断地滴加蒸馏水，使叶片保持湿润。‎ 方案一：将甲组放在无菌条件下，乙组放在自然条件下(暴露在空气中)，观察记录落叶的变化。‎ 方案二：将甲组灭菌后放在无菌条件下，乙组放在自然条件下(暴露在空气中)，观察记录落叶变化。‎ ‎(1)上述两种实验方案能否达到实验目的？说明理由。‎ 方案一：‎ ‎________________________________________________________________________；‎ 方案二：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)甲、乙两组实验为什么要用相同的落叶？‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)现在由你进行实验设计，请写出实验方案。‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)方案一：不能。甲、乙均未进行灭菌处理，甲组落叶会被分解从而失去对照作用，在自然条件下，空气中不仅含细菌，而且还含有一些能使落叶分解的其他微生物，因此不能说明乙组落叶的分解只是由细菌引起的。‎ 方案二：不能。在自然条件，空气中不仅含细菌，而且还含有一些能使落叶分解的其他微生物，因此不能说明乙组落叶的分解只是由细菌引起的。‎ ‎(2)因为该实验方案的目的是研究细菌对植物遗体的分解作用，所以在设计对照组时，要控制其他可能影响结果的条件，即除了有无细菌的条件不同以外，其他条件应完全相同。‎ ‎(3)甲、乙两组都同时进行灭菌处理后，将甲组放在无菌条件下，乙组接种细菌后，放在无菌条件下，实验过程中，不断滴加无菌蒸馏水，使落叶保持潮湿，观察记录落叶的变化情况。‎ 解析　(见答案)‎ ‎ ‎