2021新高考生物二轮总复习学案：第14讲　微生物的培养及发酵技术 WORD版含解析.docx

1、专题六生物工程与技术第14讲微生物的培养及发酵技术重做真题感悟考情1.(2020山东,12)我国的酿酒技术历史悠久,古人在实际生产中积累了很多经验。齐民要术记载:将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发,如鱼眼汤,净淘米八斗,炊作饭,舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化,冒出鱼眼大小的气泡,把八斗米淘净,蒸熟,摊开冷透。下列说法错误的是()A.“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快B.“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的C.“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施D.“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡解读以一千四百多年前的经典著作齐民要术中记载的传

2、统酿酒工艺为情境,考查了考生运用现代发酵工程知识解释酿酒过程的原理和现象的能力,同时弘扬了我国优秀的传统文化,体现了考查的基础性、综合性、应用性。2.(2019北京理综,3)筛选淀粉分解菌需使用以淀粉为唯一碳源的培养基。接种培养后,若细菌能分解淀粉,培养平板经稀碘液处理,会出现以菌落为中心的透明圈(如图),实验结果见下表。菌种菌落直径:C/mm透明圈直径:H/mmH/C细菌5.111.22.2细菌8.113.01.6有关本实验的叙述,错误的是()A.培养基除淀粉外还含有氮源等其他营养物质B.筛选分解淀粉的细菌时,菌液应稀释后涂布C.以上两种细菌均不能将淀粉酶分泌至细胞外D.H/C值反映了两种细

3、菌分解淀粉能力的差异3.(2019全国理综,37)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)。号培养基:在牛肉膏蛋白胨培养基中加入X(5 g/L)。号培养基:氯化钠(5 g/L),硝酸铵(3 g/L),其他无机盐(适量),X(15 g/L)。号培养基:氯化钠(5 g/L),硝酸铵(3 g/L),其他无机盐(适量),X(45 g/L)。回答下列问题。(1)在号培养基中,为微生物提供氮源的是。、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

4、是。(3)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。解读本题综合考查了微生物培养与应用中的相关内容,包括培养基的成分、微生物的接种和选择培养,意在考查科学探究核心素养。4.(2019全国理综,37)物质W是一种含氮有机物,会污染土壤。W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌)。回答下列问题。(1)要从土壤中分离目标菌,所用选择培养基中的氮源应该是。(2)在从土壤

5、中分离目标菌的过程中,发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(如图所示)。如果要得到目标菌,应该选择菌落进一步纯化,选择的依据是。(3)土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,请简要写出实验思路、预期结果和结论,即。(4)该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌,使大肠杆菌产生能降解W的酶(酶E)。为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异,该小组拟进行如下实验,请完善相关内容。在含有一定浓度W的固体培养基上,A处滴加含有酶E的缓冲液,B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液,C处滴加,三处滴加量相同。一段时间后,测量透明圈的直径。

6、若C处没有出现透明圈,说明;若A、B处形成的透明圈直径大小相近,说明。梳理网络强基固本构建网络填一填A,B,C,D。应知应会记一记1.果酒制作需要的微生物是酵母菌,它是一种兼性厌氧型微生物,通过有氧呼吸可以大量增殖,通过无氧呼吸可以产生酒精。2.果醋制作需要的微生物是醋酸菌,它是一种好氧菌,所以果醋制作需要一直通入无菌空气。3.泡菜制作需要的微生物是乳酸菌,在泡菜的发酵过程中,亚硝酸盐的含量先增加后减少。4.无菌操作技术包括消毒和灭菌,消毒包括煮沸消毒、巴氏消毒、化学药剂消毒和紫外线消毒等;灭菌包括灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌。5.大肠杆菌的纯化包括平板划线法和稀释涂布平板法。平板划线法要

7、求多次划线,稀释涂布平板法中菌液要充分地稀释。6.微生物的计数要求制作多个平板,且每个平板上能长出30300个菌落。7.尿素分解菌的分离运用了选择培养基,所用的培养基中尿素是唯一的氮源。概念辨析判一判1.纯化菌种时,为了得到单菌落,常采用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。()2.检测土壤中细菌的总量实验操作中,确定对照组无菌后,选择菌落数在300以上的实验组平板进行计数。()3.醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产酸。()4.酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖产生酒精。()5.泡菜腌制利用了乳酸菌。()核心考点能力突破考点1微生物的培养与应用热考内容练析考向一微生物的培养1.(2020山东一模)(多选

8、)生长图形法是一种测定微生物营养需求的简便方法。为探究某嗜热菌所需生长因子的种类,研究小组把该菌的悬浮液与不含任何生长因子但含有其他必需营养物质的培养基混合后倒成平板,然后在平板上划分数区,将甲、乙、丙三种生长因子分别添加到不同区域,培养结果如上图所示,下列说法正确的是()A.倒成平板后直接培养可判断有无污染B.倒成平板后需要进行灭菌处理C.图示结果表明该菌需要生长因子乙或丙D.生长图形法还可用于某些菌种的筛选2.(2020山东二模)化学需氧量(COD)是衡量污水中有机污染物含量的重要指标。从某污水处理系统中分离出多种细菌,经分离筛选获得具有高效降低COD能力的菌株,过程如下图所示。下列相关说

9、法正确的是()A.可用显微镜直接计数法统计菌液中的细菌数目来确定接种时菌液的最佳稀释倍数B.制备牛肉膏蛋白胨固体培养基时,需在倒平板后进行灭菌操作C.由菌落分布情况可知,在该固体培养基上接种的方法是平板划线法D.挑取单菌落后接种到液体培养基中培养,目的是纯化菌株规律总结1.培养基营养成分的分析(1)虽然各种培养基的具体配方不同,但一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。(2)在微生物所需要的化合物中需要量最大的是碳源,新陈代谢同化作用类型的划分也是以是否能合成含碳有机物为依据,能合成含碳有机物的是自养型,反之则为异养型。(3)对异养微生物来说,含C、H、O、N的有机化合物既是碳源又是氮源。2.平板划

10、线法与稀释涂布平板法区别的分析(1)平板划线法适用于微生物的纯化,但不能用于微生物的计数。(2)稀释涂布平板法常用于活菌计数,而显微镜直接计数法不能区分菌体的死活。用稀释涂布平板法进行计数时,为了保证结果准确,一般选择菌落数在30300的平板进行计数。考向二微生物的筛选、计数3.(2020山东临沂4月一模)大肠杆菌是人和动物肠道寄生菌,在一定条件下会引起胃肠道等局部组织感染。检验水样中大肠杆菌数目是否符合生活饮用水卫生标准,常用滤膜法测定,其操作流程如下图。大肠杆菌的代谢产物能与伊红美蓝(EMB培养基的指示剂)反应,菌落呈黑色。下列对实验操作的分析,错误的是()A.测定前,滤杯、滤膜和滤瓶均可

11、用干热灭菌法灭菌处理B.过滤操作要在酒精灯火焰旁进行,防止杂菌污染C.将过滤完的滤膜紧贴在EMB培养基上,完成大肠杆菌的接种操作D.EMB培养基属于选择培养基,只有大肠杆菌能正常生长并形成黑色菌落4.(2020山东德州4月一模)(多选)大平板计数异常是指在对自然样品(如土壤)中微生物细胞数进行评估时,显微直接计数法得到的菌体数远远大于平板计数法得出的菌体数。出现大平板计数异常的原因有()A.一种培养基和培养条件不能符合全部微生物的生长需求B.培养时间较短时,平板上的菌落数目没有达到最大值C.平板上两个或多个相邻的菌落形成一个菌落D.显微直接计数能逐一对细胞进行统计,比平板计数精确辨清易错易混1

12、.有关选择培养基选择方法的3个易错易混点(1)在培养基中加入某种化学物质。例如,加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌;加入高浓度的食盐可以得到金黄色葡萄球菌。这里的加入是在主要营养成分完整的基础上进行的。(2)改变培养基中的营养成分。例如缺乏氮源时可以分离出固氮微生物;石油作为唯一碳源时,可以分离出能消除石油污染的微生物。(3)改变微生物的培养条件。例如,将培养基放在高温环境下培养,可以得到耐高温的微生物。2.有关分解尿素细菌分离的2个易错易混点(1)统计的菌落往往比活菌的实际数目少。这是因为当两个或多个细菌形成的菌落连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落。因此,统计结果一般用菌落数而不是用活菌数

13、来表示。(2)在同一稀释度下,至少对3个平板进行重复计数,然后求出平均值,并根据平板所对应的稀释度计算出样品中细菌的数目。如果某个平板的菌落数与其他差别甚远,说明该平板操作过程中出现失误,应舍弃。3.有关细菌培养和计数方法的4个易错易混点(1)制备固体培养基最后要将平板倒置,其主要目的是防止培养皿盖上的水珠滴入培养基造成污染。(2)平板划线法中的“连续划线”及稀释涂布平板法中的“系列稀释”目的是一样的,都是保证菌种在培养基中单个分布(平板划线法中最后一次划线的末端)。(3)稀释涂布平板法能分离细菌,也能计数(结果偏小)。平板划线法只能纯化细菌,不能计数。(4)显微计数法不能区分细菌死活(结果偏

14、大)。考点2传统发酵技术的应用热考内容练析考向一果醋和果酒的制作过程1.(2020山东一模)在实验室中可利用酵母菌发酵的方式制作葡萄酒,下列说法正确的是()A.葡萄糖在酵母菌细胞的线粒体内被分解B.制作葡萄酒时酵母菌先在有氧条件下大量增殖C.制作过程中酵母菌始终处于碱性环境D.酵母菌的发酵产物不会抑制自身的代谢活动2.(2020山东日照4月一模)果醋饮料被誉为“第六代黄金饮品”,是集营养、保健、食疗等功能为一体的新型饮料。下列有关果醋制作的叙述,错误的是()A.从变酸的葡萄酒表面获得菌膜,可以分离得到醋酸菌B.当缺少糖源时,醋酸菌先将酒精变为乙醛,再将乙醛变为醋酸C.在果醋制作过程中,应严格控

15、制发酵温度在3035 D.在果醋制作过程中,发酵液表面应添加一层液体石蜡,以利于发酵考向二传统发酵技术的综合应用3.(2020山东菏泽4月一模)(多选)图1、图2是果酒和果醋制作的实验流程和发酵装置。下列有关叙述错误的是()A.图1空缺部分为醋酸发酵,所需微生物为醋酸菌B.图2装置中的充气口在酒精发酵过程中需要打开C.图2装置制作果酒时温度应控制在30 左右,制作果醋时应适当降温D.可在酸性条件下,使用重铬酸钾溶液与发酵液反应来检测有无果酒产生4.(2020山东济宁3月一模)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

16、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、蛋白酶和纤维素酶参与腐乳发酵辨清易错易混1.有关果酒和果醋的制作步骤的3个易错易混点(1)材料的选择与处理选择新鲜的葡萄,榨汁前先冲洗后除去枝梗,以避免去除枝梗时引起葡萄破损,增加被杂菌污染的机会。(2)防止发酵液被污染需要从发酵制作的过程进行全面的考虑,因为操作的每一步都可能混入杂菌。为避免杂菌污染:榨汁机要洗净并晾干;发酵装置要洗净并用70%的酒精消毒;果酒制作时封闭充气口;若用简易的发酵装置,每隔一定时间排气时只需拧松瓶盖,不要完全揭开瓶盖。果醋制作时,要通过充气口不断通入无菌空

17、气。(3)控制好发酵时间与温度,果酒制作时适时放气。2.有关制作泡菜并检测亚硝酸盐含量的4个易错易混点(1)材料的选择及用量:蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐;清水和盐的质量比为41,盐水要煮沸后冷却。盐水煮沸有两大作用,一是除去水中氧气,二是杀灭盐水中的细菌。(2)防止杂菌污染:每次取样用具要洗净,要迅速封口。(3)氧气需求:要选择火候好、无裂纹、无砂眼、盖子吻合好的泡菜坛,以创造无氧环境,有利于乳酸菌发酵,防止蔬菜腐烂;泡菜坛口边缘的水槽中要注满水,以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境,并注意在发酵过程中经常补水。(4)温度:发酵过程中温度控制在室温即可,最好在26

18、36 。温度过高,则易滋生杂菌;温度过低,则发酵时间延长。专题六生物工程与技术第14讲微生物的培养及发酵技术重做真题感悟考情1.C解析由题干可知,“浸曲发”是将酒曲浸到活化,在酵母菌活化的过程中酵母菌细胞吸水,代谢加快,A项正确;由题干可知,“鱼眼汤”是冒出鱼眼大小的气泡,气泡是酵母菌进行呼吸作用产生的CO2外溢形成的,B项正确;“炊作饭”,即将米蒸熟,这是消除杂菌对酿酒过程的影响的主要措施,“净淘米”是防止一些杂质影响酒的品质,C项错误;由题干可知,“舒令极冷”是将蒸熟的米摊开冷透,其目的是防止蒸熟的米温度过高致使酒曲中的微生物死亡,D项正确。2.C解析微生物生长需要碳源、氮源、水和无机盐等

19、营养物质,因此培养基中淀粉外还含有氮源等其他营养物质,A项正确;用稀释涂布平板法接种淀粉分解菌时,为使培养基上细菌尽量分开获得单菌落需要将菌液进行稀释后涂布到平板上,B项正确;图中出现以菌落为中心的透明圈,说明平板上的淀粉被分解,可判断两种细菌将淀粉酶分泌至细胞外从而催化了淀粉的分解形成透明圈,C项错误;H/C值反映了单位面积内该菌对淀粉的分解能力。即H/C值反映了两种细菌分解淀粉能力的差异,D项正确。3.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4.答案(1)W(2)乙乙菌落周围出现透明圈,

20、说明乙菌能降解W(3)将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上,若细菌能生长,则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源(4)缓冲液缓冲液不能降解W酶E与天然酶降解W的能力相近梳理网络强基固本构建网络填一填A.灭菌B.尿素C.稀释涂布平板D.乳酸菌概念辨析判一判1.2.3.4.5.核心考点能力突破考点1微生物的培养与应用1.AD解析平板上不含任何生长因子,若倒成平板后直接培养,出现菌落说明已被杂菌感染,A项正确;制备平板时,先灭菌再倒平板,B项错误;图中菌落生活在乙、丙区域之间,说明同时需要乙和丙,C项错误;不同菌种所需生长因子不同,根据某些菌种需要特殊的生长因子,可利用生长图形法筛选菌种,D项正确。2

21、.A解析稀释涂布平板法中统计菌种数量的公式为:每克样品中的菌株数=(CV)M,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,样品中菌株数一定,用显微镜直接计数法统计菌液中细菌数目可确定菌液的最佳稀释倍数,A项正确;制备培养基时,需要在倒平板之前进行灭菌操作,B项错误;依据图中菌落的分布情况可知,接种方法应为稀释涂布平板法,C项错误;挑取单菌落后接种在液体培养基中培养的目的是扩大培养,增加菌种数量,D项错误。3.D解析干热灭菌法适用于对滤杯、滤膜和滤瓶进行灭菌,防止杂菌的污染,A项正确;在酒精灯火焰附近操作可以减少空气中的杂菌污染,B项

22、正确;由于过滤完后细菌粘附在滤膜上,将滤膜紧贴在EMB培养基上可以将粘附的菌种接种在培养基上,C项正确;EMB培养基属于鉴别培养基,没有选择作用,D项错误。4.ABC解析由于一种培养基和培养条件不能符合全部微生物的生长需求,所以造成统计的数目比实际微生物的数目少,A项正确;利用平板计数法,由于培养时间较短,平板上的菌落数目没有达到最大值,可能造成统计的菌落数目偏小,B项正确;平板上两个或多个相邻的菌落形成一个菌落,造成统计数目偏小,C项正确;显微直接计数不能区分死菌和活菌,所以其精确度不会比平板计数法高,D项错误。考点2传统发酵技术的应用1.B解析葡萄糖在酵母菌的细胞质基质中被分解,线粒体不能

23、分解葡萄糖,A项错误;有氧条件下,酵母菌可快速繁殖,故酿酒时需先在有氧条件下让酵母菌繁殖,增加酵母菌数量,然后再无氧发酵产生酒精,B项正确;发酵后期由于二氧化碳和其他代谢废物溶解于发酵液中,发酵液将处于酸性环境,C项错误;发酵产物(如酒精)会抑制酵母菌的生长,D项错误。2.D解析在变酸的酒的表面观察到的菌膜,就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的,A项正确;当缺少糖源时,醋酸菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸,B项正确;醋酸菌的最适生长温度为3035,C项正确;醋酸菌是好氧菌,在发酵液表面添加一层液体石蜡,不利于发酵,D项错误。3.BC解析图1实验流程空缺为醋酸发酵,所需微生物为醋酸菌,A项正确;酒

24、精发酵为无氧发酵,故图2装置中的充气口在酒精发酵过程中需要关闭,B项错误;图2装置制作果酒时温度应控制在1825,制作果醋时的温度应为3035,C项错误;可在酸性条件下,重铬酸钾溶液与酒精反应,由橙色变成灰绿色,可检测发酵液有无果酒产生,D项正确。4.B解析乳酸菌是一种严格的厌氧菌,有氧气存在时,其生命活动会受到抑制,因此利用乳酸菌制作酸奶的过程中,应一直处于密闭状态,否则会导致发酵失败,A项错误;家庭制作果酒、果醋与腐乳过程中所用的菌种均来源于自然环境,有多种微生物参与发酵过程,因此均不是纯种发酵,B项正确;果醋制作过程中,随着醋酸浓度的增加,溶液的pH逐渐降低,果酒制作过程中,酵母菌无氧呼吸产生二氧化碳与酒精,二氧化碳溶于水形成碳酸,随着二氧化碳浓度的增加,溶液的pH逐渐降低,因此果酒、果醋制作过程中溶液的pH都是逐渐降低,C项错误;毛霉主要通过产生脂肪酶、蛋白酶参与腐乳发酵,D项错误。