2020屆-二輪復習-生物技術實踐-課件-47-張-(全國通用)

專題九生物技術實踐

[考綱要求]

1.微生物的分離和培養(yǎng)。2.某種微生物數(shù)量的測定。3.培養(yǎng)基對微生物的選擇作用。4.利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)特定產(chǎn)物及微生物在其他方面的應用。5.酶活力測定的一般原理和方法。6.酶在食品制造和洗滌等方面的應用。7.制備和應用固相化酶。8.從生物材料中提取某些特定的成分。9.運用發(fā)酵加工食品的基本方法。10.測定食品加工中可能產(chǎn)生的有害物質。11.蛋白質的提取和分離。第1頁，共46頁。知識主線思維串聯(lián)尿素稀釋涂布平板法剛果紅染色法醋酸菌乳酸菌高壓蒸汽滅菌法平板劃線法碳源、氮源、水和無機鹽水蒸氣蒸餾法紙層析法鑒定第2頁，共46頁。1.培養(yǎng)基制備與微生物純化技術微專題1微生物的培養(yǎng)與應用稱量滅菌接種環(huán)梯度稀釋第3頁，共46頁。提醒：①為了確定培養(yǎng)基的滅菌是否合格，微生物實驗一般會設置空白對照：隨機取若干滅菌后的空白平板培養(yǎng)基在適宜條件下培養(yǎng)一段時間，觀察培養(yǎng)基上是否有菌落生成。②平板劃線法只適用于微生物的純化，不適合進行計數(shù)，并且在最后一次劃線的末端處的菌種最純。末端可分離得到一個單獨的細菌細胞第4頁，共46頁。2.微生物分離與計數(shù)的兩個實例酚紅變紅纖維素纖維素分解菌纖維素消失透明圈第5頁，共46頁。1.(2019·全國卷Ⅰ，37)[生物——選修1：生物技術實踐](15分)

已知一種有機物X(僅含有C、H兩種元素)不易降解，會造成環(huán)境污染。某小組用三種培養(yǎng)基篩選土壤中能高效降解X的細菌(目標菌)。 Ⅰ號培養(yǎng)基：在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中加入X(5g/L)。 Ⅱ號培養(yǎng)基：氯化鈉(5g/L)，硝酸銨(3g/L)，其他無機鹽(適量)，X(15g/L)。 Ⅲ號培養(yǎng)基：氯化鈉(5g/L)，硝酸銨(3g/L)，其他無機鹽(適量)，X(45g/L)。第6頁，共46頁?；卮鹣铝袉栴}。(1)在Ⅰ號培養(yǎng)基中，為微生物提供氮源的是________。Ⅱ、Ⅲ號培養(yǎng)基中為微生物提供碳源的有機物是________________。(2)若將土壤懸浮液接種在Ⅱ號液體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)一段時間后，不能降解X的細菌比例會____________，其原因是_______________________________________________________________________________________________________。(3)Ⅱ號培養(yǎng)基加入瓊脂后可以制成固體培養(yǎng)基，若要以該固體培養(yǎng)基培養(yǎng)目標菌并對菌落進行計數(shù)，接種時，應采用的方法是________________。(4)假設從Ⅲ號培養(yǎng)基中得到了能高效降解X的細菌，且該菌能將X代謝為丙酮酸，則在有氧條件下，丙酮酸可為該菌的生長提供____________和____________。第7頁，共46頁。解析(1)牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中，牛肉膏、蛋白胨為微生物提供了氮源，而Ⅱ號、Ⅲ號培養(yǎng)基中除X外的其他物質均不含碳，所以能為微生物提供碳源的有機物是X。(2)因為Ⅱ號培養(yǎng)基中碳源只有X，相當于是選擇培養(yǎng)基，只有能降解X的細菌才能增殖，而不能降解X的細菌因缺乏碳源不能增殖。(3)要對菌落進行計數(shù)，應采用稀釋涂布平板法進行接種。(4)在有氧條件下，丙酮酸參與細菌的有氧呼吸，可以為該菌的生長提供能量和合成其他物質的原料。答案(1)牛肉膏、蛋白胨X(2)下降不能降解X的細菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的細菌能夠增殖(3)稀釋涂布平板法(4)能量合成其他物質的原料第8頁，共46頁。2.(2019·包頭質檢)有機農(nóng)藥苯磺隆是一種除草劑，長期使用會污染環(huán)境。某生物興趣小組的同學設計如圖所示的實驗流程來分離純化高效降解苯磺隆的微生物。據(jù)此回答下列問題：第9頁，共46頁。(1)實驗所用的培養(yǎng)基只能以苯磺隆作為________，原因是_________________________________________________________________。(2)對培養(yǎng)基進行滅菌，常采用的方法是________，檢測滅菌是否徹底的方法是________________________________________________________________。(3)圖示分離純化菌株時，所用的接種方法是________，由圖推測該同學接種時可能的操作失誤是________。多次重復a、b過程的目的是_________________________________________________________________。(4)為測定所獲微生物降解苯磺隆的能力，其基本思路是_______________________________________________________________。第10頁，共46頁。解析

(1)分離降解苯磺隆的微生物的培養(yǎng)基應以苯磺隆作唯一碳源，不能分解苯磺隆的微生物難以在此培養(yǎng)基上正常生長和繁殖而達到分離目的。(2)培養(yǎng)基滅菌常用高壓蒸汽滅菌法；檢測滅菌是否徹底，一般會設置空白對照，即將滅菌冷卻后的培養(yǎng)基在恒溫箱中倒置培養(yǎng)一段時間，觀察是否有菌落產(chǎn)生，若有說明滅菌不徹底。(3)分離純化菌株時，常用的接種方法是平板劃線法和稀釋涂布平板法，圖示接種為稀釋涂布平板法；該同學未涂布均勻，導致培養(yǎng)基有的地方菌落較多，有的地方無菌落；多次重復a、b過程是為了分離高效降解苯磺隆的菌株。(4)為測定所獲微生物降解苯磺隆的能力，可將篩選出的一定量的菌株加入到苯磺隆溶液中，檢測單位時間內苯磺隆的分解速率。第11頁，共46頁。答案(1)唯一碳源只有能降解苯磺隆的微生物才能在此培養(yǎng)基上正常生長和繁殖，從而達到分離目的(2)高壓蒸汽滅菌法將滅菌冷卻后的培養(yǎng)基在恒溫箱中倒置培養(yǎng)一段時間，觀察是否有菌落產(chǎn)生(3)稀釋涂布平板法涂布不均勻進一步篩選純化獲得高效降解苯磺隆的菌株(4)將篩選出的一定量的菌株加入到苯磺隆溶液中，檢測單位時間內苯磺隆的分解速率(合理即可)第12頁，共46頁。3.(2019·天一大聯(lián)考)有些耐熱、抗輻射的細菌具有吸附重金屬和降解芳烴類物質的特性，極端干燥炎熱的沙漠環(huán)境中耐熱和抗輻射的細菌數(shù)量較多。請回答下列相關問題： (1)若要獲得所需菌株，可從吐魯番庫木塔格沙漠中采集土樣，原因是______________________________________________________________________。 (2)培養(yǎng)微生物要制作培養(yǎng)基，雖然各種培養(yǎng)基的配方不同，但一般都含有____________________________和無機鹽，對培養(yǎng)基進行高壓蒸汽滅菌的目的是_______________________________________________________________。

培養(yǎng)細菌時需將培養(yǎng)基的pH調至中性或微堿性，pH調節(jié)應在滅菌之________(填“前”或“后”)。第13頁，共46頁。(3)為了增加耐熱、抗輻射菌的濃度，可在稀釋涂布到培養(yǎng)基之前進行________培養(yǎng)，采用____________法或平板劃線法進行接種，在進行平板劃線時，第二次及其后的劃線操作總是從上一次劃線的末端開始，原因是_________________________________________________________________。將培養(yǎng)基放在高溫輻射(50℃、紫外線照射5min)條件下培養(yǎng)的目的是_________________________________________________________________。第14頁，共46頁。解析

(1)根據(jù)目的菌株對生存環(huán)境的要求，應到相應的環(huán)境中去尋找，若要獲得耐熱、抗輻射的菌體可從吐魯番庫木塔格沙漠中采集土樣。(2)一般培養(yǎng)基中都含有水、碳源、氮源和無機鹽，高壓蒸汽滅菌可將物體內外所有的微生物殺滅。為了保證培養(yǎng)基不被雜菌污染，pH調節(jié)應在滅菌之前。(3)可采用選擇培養(yǎng)增加耐熱、抗輻射菌的濃度。微生物的接種方法包括稀釋涂布平板法和平板劃線法，在進行平板劃線時，線條末端細菌的數(shù)目比線條起始處要少，因此第二次以及其后的劃線操作總是從上一次劃線的末端開始，這樣便于獲得單個菌落。為了篩選耐熱、抗輻射的菌體，需將培養(yǎng)基放在高溫輻射(50℃、紫外線照射5min)條件下培養(yǎng)。第15頁，共46頁。答案(1)根據(jù)目的菌株對生存環(huán)境的要求，需到相應的環(huán)境中去尋找(答案合理即可)(2)水、碳源、氮源殺滅培養(yǎng)基中的所有微生物，為所需微生物的培養(yǎng)提供一個無菌環(huán)境前(3)選擇稀釋涂布平板線條末端細菌的數(shù)目比線條起始處要少，易得到單個菌落篩選得到耐熱、抗輻射的菌體第16頁，共46頁。1.理清“4”種傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作技術微專題2傳統(tǒng)發(fā)酵技術的應用食品菌種呼吸類型原理控制條件果酒酵母菌____________有氧呼吸大量繁殖，無氧呼吸18～25℃產(chǎn)生酒精前期有氧，后期無氧有氧、無氧第17頁，共46頁。果醋醋酸菌_____糖→醋酸；酒精→乙醛→醋酸30～35℃嚴格有氧腐乳毛霉等_____蛋白酶、脂肪酶水解蛋白質、脂肪15～18℃泡菜乳酸菌_____無氧呼吸產(chǎn)生乳酸18～20℃為宜嚴格無氧有氧有氧無氧第18頁，共46頁。2.把握控制雜菌的“四大措施”(1)通過發(fā)酵條件控制雜菌。①無氧發(fā)酵時的無氧環(huán)境可以抑制好氧菌。②乳酸菌發(fā)酵、酒精發(fā)酵形成的酸性環(huán)境抑制雜菌繁殖。(2)利用鹽控制雜菌：如腐乳的制作。(3)利用酒精控制雜菌：如果酒、腐乳的制作。(4)利用香辛料控制雜菌：如腐乳、泡菜的制作。第19頁，共46頁。3.理解乳酸菌、乳酸、亞硝酸鹽的數(shù)量(含量)隨時間變化的曲線第20頁，共46頁。題型傳統(tǒng)發(fā)酵技術的應用(2019·四川宜賓二診)回答下列關于生物技術實踐的問題。(1)某同學利用鮮蘋果汁來制作果酒和果醋時，在發(fā)酵裝置的排氣口上連接的膠管長而彎曲的目的是________________。利用果酒進行果醋發(fā)酵之前，需要調整的發(fā)酵條件是________________。(2)在泡菜的腌制過程中，需要進行密封發(fā)酵，原因是________________；并注意控制腌制的________________等：還要跟蹤檢測腌制過程中產(chǎn)生的亞硝酸鹽的含量，其原理是在鹽酸酸化條件下，亞硝酸鹽與________________發(fā)生重氮化反應后，與N－1－萘基乙二胺鹽酸鹽結合形成玫瑰紅色染料。第21頁，共46頁。(3)腐乳制作過程中防止雜菌污染的措施有___________________________________________________________________________(答出兩點即可)。腐乳易被人體吸收的原因是_____________________________。答案

(1)防止空氣中微生物的污染通入氧氣，將溫度設置為30～35℃(2)乳酸菌是厭氧菌時間、溫度和食鹽用量對氨基苯磺酸(3)用來腌制腐乳的玻璃瓶洗刷干凈后要用沸水消毒；裝瓶時操作要迅速、小心；整齊地擺放好豆腐、加入鹵湯后，要用膠條將瓶口密封；封瓶時，最好將瓶口通過酒精燈的火焰，防止瓶口被污染(其他合理答案也給分)毛霉等微生物產(chǎn)生的蛋白酶將蛋白質分解為小分子肽和氨基酸，脂肪酶可將脂肪水解為甘油和脂肪酸第22頁，共46頁。1.圖解酶的應用與固定化微專題3酶的應用第23頁，共46頁。2.比較固定化酶與固定化細胞

固定化酶固定化細胞固定酶的種類一種一系列適用方法化學結合法、物理吸附法包埋法特點優(yōu)點酶既可與反應物結合，又可與產(chǎn)物分離，固定在載體上的酶可反復利用成本低、操作容易缺點一種酶只能催化一種或一類化學反應可能導致反應效率下降實例固定化葡萄糖異構酶固定化酵母細胞第24頁，共46頁。3.加酶洗衣粉的洗滌效果的探究實驗及變量分析實驗自變量因變量無關變量探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗滌效果洗衣粉種類(普通和加酶)洗滌效果水的用量，污物的量，實驗用布的質地與大小，洗衣粉的用量，攪拌、洗滌時間等探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果不同種類的加酶洗衣粉探究不同溫度對加酶洗衣粉洗滌效果的影響溫度第25頁，共46頁。題型一酶在食品加工及洗滌中的應用1.據(jù)圖分析回答下列問題：第26頁，共46頁。(1)酶所降低的活化能可用圖1中________段來表示。如果將酶催化改為無機催化劑催化該反應，則b在縱軸上將________(上移/下移)。(2)圖2中能正確表示酶量增加1倍時，底物濃度和反應速率關系的是________(填“A”或“B”)。(3)某實驗小組為探究洗衣粉加酶后的洗滌效果，將一種無酶洗衣粉分成3等份，進行了3組實驗。甲、乙組在洗衣粉中加入1種或2種酶，丙組不加酶，在不同溫度下清洗同種化纖布上的2種污漬，其他實驗條件均相同，下表為實驗記錄：第27頁，共46頁。溫度/℃1020304050組別甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙消除血漬時間/min67668852518336347711126891167消除油漬時間/min93789587639182468575277769868第28頁，共46頁。①甲組在洗衣粉中加入的酶是________；乙組在洗衣粉中加入的酶是________。②如果甲、乙和丙3組均在水溫為90℃

時洗滌同一種污漬，請比較這3組洗滌液效果之間的差異并說明理由。解析

(1)酶能降低化學反應的活化能，由圖可知，ab段表示酶所降低的活化能。由于無機催化劑的催化效率沒有酶高，因此將酶催化改為無機催化劑催化，b在縱軸上將上移。(2)酶濃度增加，酶促反應速率加快，選B。(3)①由表格數(shù)據(jù)可推知，甲組在洗衣粉中加入的酶是蛋白酶。乙組在洗衣粉中加入的酶是蛋白酶和脂肪酶。②如三組的水溫都在90℃，則三組洗滌效果幾乎沒有差別，因為高溫使酶變性失活。答案

(1)ab上移(2)B

(3)①蛋白酶蛋白酶和脂肪酶②沒有差異，因為高溫使酶變性失活第29頁，共46頁。題型二酶和細胞的固定化技術及應用2.下圖1表示制備固定化酵母細胞的某步操作，圖2是利用固定化酵母細胞進行酒精發(fā)酵的示意圖，請據(jù)圖分析回答：第30頁，共46頁。(1)圖1中，將溶化好的海藻酸鈉溶液________，加入已活化的酵母細胞，進行充分攪拌，使其混合均勻，再轉移至注射器中。(2)圖1中X溶液為________________，其作用是________________________________________。(3)某同學在圖1過程結束后得到圖3所示的實驗結果，出現(xiàn)此結果的可能原因有海藻酸鈉濃度過________(“高”或“低”)或注射器中的混合液推進速度過________(“快”或“慢”)。(4)圖1中制備的凝膠珠用________后再轉移到圖2裝置中，發(fā)酵過程中攪拌的目的是______________________________________________________________。第31頁，共46頁。解析(1)將溶化的海藻酸鈉冷卻至室溫，才能與活化的酵母細胞混合，以免高溫使酵母細胞失活。(2)將混合液滴加到CaCl2溶液中固定化酵母細胞，故圖1中X溶液為CaCl2溶液，作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠。(3)圖3中所示的凝膠珠不是圓形或橢圓形，可能原因是海藻酸鈉濃度偏高或注射器中的混合液推進速度過快。(4)制備的凝膠珠用蒸餾水洗滌后再轉移到圖2裝置中進行發(fā)酵，發(fā)酵過程中攪拌的目的是使培養(yǎng)液與酵母細胞充分接觸，以利于發(fā)酵過程的順利進行。答案(1)冷卻至室溫(2)CaCl2溶液使海藻酸鈉形成凝膠珠(3)高快(4)蒸餾水洗滌使培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸第32頁，共46頁。1.蛋白質的提取與分離 (1)原理與方法微專題4蛋白質及植物有效成分的提取、分離分子的形狀和大小電荷瓊脂糖凝膠電泳第33頁，共46頁。(2)實驗——血紅蛋白的提取和分離①樣品處理與粗分離去除雜蛋白血紅蛋白溶液透析小分子雜質第34頁，共46頁。②純化與純度鑒定凝膠色譜法移動速度不同第35頁，共46頁。2.植物有效成分的提取 (1)水蒸氣蒸餾、壓榨、萃取三種方法的比較提取方法水蒸氣蒸餾壓榨法萃取實驗原理利用水蒸氣將揮發(fā)性較強的植物芳香油攜帶出來通過機械加壓，壓榨出果皮中的芳香油使芳香油溶解在有機溶劑中，蒸發(fā)溶劑后就可獲得芳香油第36頁，共46頁。方法步驟①水蒸氣蒸餾；②分離油層；③除水、過濾①石灰水浸泡、漂洗；②壓榨、過濾、靜置；③再次過濾①粉碎、干燥；②萃取、過濾；③濃縮適用范圍適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性強的芳香油適用于柑橘、檸檬等易焦糊原料的提取適用范圍廣，要求原料的顆粒要盡可能細小，能充分浸泡在有機溶液中第37頁，共46頁。(2)把握物質分離的5種方法①分離油水混合物：分液法。②除去固體物和殘渣：過濾法。③除去液體中質量較小的固體殘留物：離心法。④除去芳香油中的殘留水分：加入無水硫酸鈉后過濾。⑤除去萃取液中的有機溶劑：蒸餾法。注：①胡蘿卜素不溶于水，其萃取劑應為具有較高沸點的水不溶性有機溶劑如石油醚(丙酮、乙醇為水溶性有機溶劑，則不宜使用)②萃取加熱時要加裝回流冷凝裝置，目的是防止加熱時有機溶劑揮發(fā)。③β－胡蘿卜素在人體肝臟中可被氧化成兩分子的維生素A，因此可用于治療因缺乏維生素A引起的夜盲癥等。第38頁，共46頁。題型一蛋白質的提取、分離1.下列為凝膠色譜法分離血紅蛋白時樣品的加入(甲圖)和洗脫(乙圖)示意圖，請據(jù)圖回答下列問題：第39頁，共46頁。(1)裝填凝膠色譜柱時，需要一次性________(填“緩慢”或“快速”)倒入，并輕輕敲打使凝膠裝填緊密而不具有氣泡，否則必須重裝。(2)用吸管加樣時必須注意正確操作以避免破壞凝膠面，加樣操作應如甲圖所示吸管口沿管壁環(huán)繞移動進行，形成________(填“滴灌加樣”或“貼壁加樣”)。(3)凝膠色譜法分離血紅蛋白的基本過程：樣品加入后進行洗脫，而后收集血紅蛋白。全過程中，共需要________次打開下端的流出口。收集血紅蛋白樣品時需把握好時機，即待________時，用試管連續(xù)收集流出液。最后收集到的血紅蛋白與剛洗脫時收集到的蛋白質相比，后者相對分子質量較________(填“大”或“小”)，原因是__________________________________________________________________________________________________________________。第40頁，共46頁。(4)電泳是指帶電顆粒在電場的作用下發(fā)生遷移的過程。某同學利用電泳技術將得到的蛋白質樣品進行分離，在電泳過程中，影響蛋白質遷移速度的因素包括蛋白質分子的________、________以及分子的形狀等。而在測定蛋白質相對分子質量時通常使用的電泳方法為_______________________________________________________________________________________________________。第41頁，共46頁。解析

(1)裝填凝膠色譜柱時，需要一次性緩慢倒入色譜柱內，并輕輕敲打色譜柱，使凝膠裝填均勻。(2)加樣操作應如甲圖所示吸管口沿管壁環(huán)繞移動進行，形成貼壁加樣，這樣有利于保護凝膠面。(3)凝膠色譜法分離血紅蛋白的過程是先加入樣品再進行洗脫而后收集血紅蛋白，該過程的操作為調節(jié)緩沖液面，打開下端流出口，使緩沖液下降到與凝膠面平齊后，關閉下端出口——加入蛋白質樣品——打開下端出口，使樣品滲入凝膠床內，等樣品完全進入凝膠層后，關閉下端出口——色譜柱上端連接緩沖液洗脫瓶——打開下端出口，收集分裝蛋白質，即可分離得到血紅蛋白。所以全過程共需要3次打開下端的流出口。相對分