整合训练(十七) 生物技术实践
[全员必做题]
1．[2019·重庆南开中学考试]焦化厂活性污泥中富含难降解的有机物苯甲酰肼，是当前焦化行业环保治理的难点。某同学通过查阅资料发现可通过细菌生物降解方法处理焦化厂污染物。请回答下列有关问题：
(1)目的菌的筛选：选择目的菌应该从________________中筛选，在配制培养基时仅加入________作为碳源，从功能上讲该培养基属于________培养基，所选目的菌的同化作用类型是________。
(2)优质菌株的驯化：欲要选出高效降解污染物的优质菌株，需采用逐步提高________的方法驯化目的菌，培养出的目的菌株经稀释涂布分离后得到________以备鉴定和使用。
(3)优质菌株降解污染物能力的测定：将分离得到的优质菌株________到经过________处理的污染物液体培养基中，在适宜条件下培养，一定时间后，测定残余污染物的浓度。
解析：(1)能降解焦化厂污染物的细菌生物应生活在有焦化厂污染物的环境周围，故应从焦化厂活性污泥(焦化厂污染物)中筛选，培养基中应用苯甲酰肼为唯一的碳源，作为选择培养基，由于该菌能分解现成的有机物，故为异养型生物。(2)若要选出高效降解污染物的优质菌株，可采用逐步提高苯甲酰肼浓度逐步筛选，培养出的目的菌经稀释涂布分离后得到单一菌落为纯化的细菌，可用做鉴定。(3)测定优质菌株降解污染物能力时，可用将分离得到的优质菌株接种到经灭菌后的含污染物液体培养基中，培养一定时间后，测定残余污染物的浓度。
答案：(1)焦化厂活性污泥(焦化厂污染物) 苯甲酰肼 选择 异养型 (2)苯甲酰肼浓度 单一菌落 (3)接种 灭菌
2．[2019·四川成都实验外国语学校二诊]酵母菌与人们的日常生活密切相关，也是现代生物技术研究常用的生物。
(1)制作固定化酵母细胞时，充分混合均匀的酵母细胞溶液可以在饱和的________溶液中形成凝胶珠，若形成凝胶珠颜色过浅，则说明________________________________。酵母细胞的固定化技术是包埋法，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (2)利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可观察到的现象为________________________________，同时会闻到酒味，利用酵母菌发酵产生酒精时要控制的
必
要
条
件
是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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(3)利用玉米秸秆生产酒精时，水解秸秆所用的纤维素酶可来自微生物，分离产生该酶的微生物时，所需要的培养基为______________(按功能分)，培养基中的碳源为________。微生物培养时对培养基常用________灭菌。
解析：(1)制作固定化酵母细胞时，凝胶珠是将海藻酸钠和酵母细胞的混合液滴加到CaCl2
溶液中制成的。若形成凝胶珠颜色过浅，则说明固定化酵母细胞数目较少。酵母细胞的固定化技术是包埋法，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是酶分子很小，容易从包埋材料中漏出。(2)酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，故利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可观察到的现象为产生很多气泡，同时会闻到酒味，利用酵母菌发酵产生酒精时要控制的必要条件是无氧。(3)利用分离产生纤维素酶的微生物时，应用选择培养基，即培养基中的碳源为纤维素，只有能分解纤维素的微生物能在培养基上生存，微生物培养时对培养基常用高压蒸汽灭菌。
答案：(1)CaCl2 固定化酵母细胞数目较少 酶分子很小，容易从包埋材料中漏出 (2)产生很多气泡 无氧 (3)选择培养基 纤维素 高压蒸汽
3．[2019·山东淄博高三一模]以下是在推进生态文明建设过程中，合理利用微生物的实例。
①农作物秸秆可用于还田、造纸、养殖蘑菇、生产乙醇等，既能解决集中焚烧污染环境问题，又能变废为宝。
②农业生产上广泛使用的除草剂在土壤中不易被降解，长期使用会污染土壤，可选育降解该除草剂的细菌修复被污染的土壤。
请回答：
(1)用于生物工程的目的菌大多是从自然环境中筛选纯化出来的。在选育能分解除草剂(一类含氮有机物)的目的菌时，应将土壤浸出液接种在以________为唯一氮源的固体培养基上。对固体培养基进行灭菌处理常用的方法是________，为检测灭菌效果可对培养基进行
________________________________________________________________________。 (2)稻秆还田以及利用秸秆生产乙醇的过程都需要以纤维素为__________的微生物。分离该类微生物时应用含纤维素的培养基进行培养，并加入________形成红色复合物进行筛选，目的菌应从周围有________的菌落中选取。
(3)生产乙醇过程中常用的微生物是________，发酵过程中检测该微生物数量可采用的方法有显微直接计数(或血球计数板)法和__________________________，后者统计得到的菌落数目往往比活菌的实际数目________。
解析：(1)根据题意分析，实验的目的是选育分解除草剂(一类含氮有机物)的目的菌，因此应该将土壤浸出液接种在以除草剂为唯一氮源的固体培养基上；固体培养基常用高压蒸汽灭菌法进行灭菌，以不接种培养(或空白培养)为对照，检测灭菌效果。(2)稻秆还田提高土壤肥力以及利用秸秆生产乙醇的过程的原理主要是土壤中微生物以纤维素等有机物为碳源，合
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成自己需要的有机物；刚果红是一种染料，它可以与纤维素形成红色复合物，但并不和纤维二糖、葡萄糖发生这种反应。当纤维素被纤维素酶分解后刚果红—纤维素的复合物就无法形成，培养基中就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，进而可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。(3)乙醇是酵母菌无氧呼吸的产物；酵母菌的计数方法有显微直接计数(或血球计数板)法和稀释涂布平板法，后者观察到的菌落往往有重叠现象，因此得到的值一般偏小。
答案：(1)除草剂 高压蒸汽灭菌法 不接种培养(或空白培养) (2)碳源 刚果红(CR) 较大透明圈 (3)酵母菌 稀释涂布平板法 少
4．[2019·山东济南高三模拟]目前，β－胡萝卜素既可以从岩藻中提取，又可以利用微生物的发酵生产。请回答以下问题。
(1)从岩藻中提取β－胡萝卜素常用________法，在加热瓶口安装冷凝回流装置的目的是________________，提取的β－胡萝卜素粗品可通过________进行鉴定。
(2)利用红酵母菌发酵生产β－胡萝卜素时，首先要对操作仪器进行无菌处理，其中对培养皿进行________灭菌。培养基灭菌后，需要冷却到50 ℃左右才能倒平板，估计培养基温度的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (3)微生物接种常采用________________法进行微生物的分离和计数，这种操作的核心是________________。通过观察菌落的________________、大小、颜色、隆起程度等特征对微生物进行鉴定。
解析：(1)从岩藻中提取β－胡萝卜素常用萃取法，在加热瓶口安装冷凝回流装置的目的是防止加热时有机溶剂挥发，提取的β－胡萝卜素粗品可通过纸层析法进行鉴定。(2)利用红酵母菌发酵生产β－胡萝卜素时，首先要对操作仪器进行无菌处理，其中对培养皿进行干热灭菌。培养基灭菌后，需要冷却到50 ℃左右才能倒平板，估计培养基温度的方法是触摸锥形瓶不烫手。(3)常采用稀释涂布平板法进行微生物的分离和计数，这种操作的核心是防止杂菌的污染，保证培养物的纯度。通过观察菌落的形状、大小、颜色、隆起程度等特征对微生物进行鉴定。
答案：(1)萃取 防止加热时有机溶剂挥发 纸层析法 (2)干热 触摸锥形瓶不烫手 (3)稀释涂布平板 防止杂菌的污染，保证培养物的纯度 形状
5．[2019·山东济南章丘区高三模拟]请回答下列问题：
(1)制作果醋和葡萄酒使用的微生物在结构上有所不同，主要表现在前者________________。果酒发酵后是否有酒精产生，可以用重铬酸钾溶液进行检验，酒精与重铬酸钾在酸性条件下反应呈________________色。
(2)腐乳制作过程中，豆腐发酵主要利用微生物产生的________等，将豆腐中的营养物质分解成易于消化和吸收的小分子物质。
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(3)测定泡菜中亚硝酸盐含量的原理是在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生________________________________________________________________________
反应后，再与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成______________染料。
(4)从土壤中分离及筛选高效分解尿素的细菌时，首先要将选取的一定量的土壤溶解在无菌水中进行________后，才能够接种到培养基表面。
(5)生姜精油是传统的保健良方，调和在洗发露中，可去头风、止头痛。提取生姜精油的流程如下：植物体→生姜→油水混合物→初级精油→除水、过滤→生姜精油。提取生姜精油时，采用________________________________________________________________________
法获得油水混合物，然后在其中加入________试剂，分层后可获得初级精油。 解析：(1)制作果醋和葡萄酒使用的菌种分别是醋酸菌和酵母菌，分别是原核生物和真核生物，两者的主要区别是前者没有核膜包被的成形的细胞核；橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇(酒精)发生化学反应，变成灰绿色。(2)腐乳发酵主要利用微生物产生的蛋白酶和脂肪酶等，其中蛋白酶能将蛋白质水解成小分子肽和氨基酸，脂肪酶能将脂肪水解成甘油和脂肪酸。(3)制作泡菜时常用比色法测定其中的亚硝酸盐含量，该方法的原理是在盐酸酸化的条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料，将显色反应后的样品与已知浓度的标准液目测比较，可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。(4)从土壤中分离及筛选高效分解尿素的细菌时，为防止土壤浸出液浓度过高，不能获得单菌落，应先将土壤用无菌水进行一系列的梯度稀释。(5)提取生姜精油时，采用水蒸气蒸馏法获得油水混合物，然后在其中加入氯化钠试剂，增加盐的浓度，就会出现明显的分层，分层后可获得初级精油，再加入无水硫酸钠吸水，静置过夜，再过滤除去固体硫酸钠就可以得到生姜精油。
答案：(1)无成形的细胞核 灰绿 (2)蛋白酶和脂肪酶 (3)重氮化 玫瑰红色 (4)梯度稀释 (5)水蒸气蒸馏 氯化钠
6．[2019·四川达州一诊]三孢布拉霉能用来生产胡萝卜素，但受核基因控制的高产性状容易退化，需要定期筛选出高产菌株。研究表明菌体细胞内的[H]可将无色的TTC还原为红色复合物，且菌体细胞内[H]含量越高，还原能力越强，胡萝卜素合成能力也越强。请结合流程图回答问题：
(1)
三
孢
布
拉
霉
菌
体
细
胞
内
产
生
[H]
的
场
所
是
________________________________________________________________________。
(2)萃取的效率主要取决于萃取剂的________，萃取的最佳温度和时间可以通过设置________来摸索。
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(3)将菌液涂布到含TTC的培养基上，发现培养基上的菌落连成一片，为避免该现象应该采取的措施是________________。挑取单菌落时，若菌落周围________越深，则菌株合成胡萝卜素的能力较强。 (4)从该微生物中提取胡萝卜素时，扩大培养后要收集菌丝进行的处理是粉碎和________，以提高萃取效率。因实验室无标准胡萝卜素，该同学想通过以下实验来验证萃取物是否含有胡萝卜素，甲中1和4为叶绿体中的光合色素，2和3为萃取物，经分离，滤纸上各色素带的位置为________(填代码)时，说明萃取物是胡萝卜素。 解析：(1)三孢布拉霉菌体细胞通过细胞呼吸产生[H]，有氧呼吸产生[H]的场所是细胞质基质和线粒体基质，无氧呼吸产生[H]的场所是细胞质基质。(2)萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量；萃取的最佳温度和时间可以通过设置对照实验来摸索。(3)将菌液涂布到含TTC的培养基上，发现培养基上的菌落连成一片，为避免该现象应适当增大稀释倍数。菌体细胞内的[H]可将无色的TTC还原为红色复合物，且菌体细胞内[H]含量越高，还原能力越强，胡萝卜素合成能力也越强。因此，挑取单菌落时，若菌落周围红色越深，则菌株合成胡萝卜素的能力较强。(4)从该微生物中提取胡萝卜素时，扩大培养后要收集菌丝进行的处理是粉碎和干燥，以提高萃取效率。甲中1和4为叶绿体中的光合色素，2和3为萃取物，经分离，从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿体b，因此滤纸上各色素带的位置为Ⅳ时，说明萃取物是胡萝卜素。 答案：(1)细胞质基质和线粒体基质 (2)性质和使用量 对照实验 (3)适当增大稀释倍数 红色 (4)干燥 Ⅳ 7．[2019·四川泸州高考二诊]从香辛料中提取有效成分作为食品的天然防腐剂具有广阔的前景。某实验小组分别从五种香辛料中提取精油(编号为A、B、C、D、E)，并用这些精油对四种微生物进行了抑菌能力的实验研究，所得数据如表所示。请回答： 精油种类 抑菌圈直径(mm) 菌种 大肠杆菌 白葡萄球菌 黑曲霉 青霉 21.1 14.7 24.6 25.3 26.0 22.0 33.0 38.2 15.1 19.1 26.0 24.3 24.0 12.0 24.5 25.1 23.2 29.1 49.6 42.8 A B C D E (1)上表中，与制作泡菜的主要微生物结构相似的微生物是
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