新高考生物一輪復習 第十單元 生物技術實踐 第34講 微生物的利用和酶的應用講義 浙科版.doc

第34講 微生物的利用和酶的應用 考試標準知識內(nèi)容加試要求一、微生物的利用1.大腸桿菌的培養(yǎng)和分離2.分離以尿素為氮源的微生物掌握程度參考本考試標準中的：二、(二)3.實驗與探究能力二、酶的應用3.果汁中的果膠和果膠酶4.淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測考點一大腸桿菌的培養(yǎng)和分離1培養(yǎng)基與無菌技術(1)培養(yǎng)基的成分和分類微生物的營養(yǎng)：碳源、氮源、生長因子、水和無機鹽。培養(yǎng)基的類型：a按物理性質(zhì)分：固體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基。b按目的用途分：鑒別培養(yǎng)基、選擇培養(yǎng)基。(2)消毒和滅菌的區(qū)別項目條件結(jié)果常用的方法消毒較為溫和的物理或化學方法僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對人體有害的微生物(不包括芽孢和孢子)煮沸消毒法、巴氏消毒法、紫外線或化學藥物消毒法滅菌強烈的理化因素殺死物體內(nèi)外所有的微生物，包括芽孢和孢子灼燒滅菌、干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌2.細菌兩種分離方法的比較項目劃線分離法涂布分離法工具接種環(huán)玻璃刮刀原理通過接種環(huán)在瓊脂固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基表面。在數(shù)次劃線后培養(yǎng)，可以分離到由一個細菌細胞繁殖而來的肉眼可見的細胞群體，即菌落將菌液進行一系列的梯度稀釋，然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到瓊脂固體培養(yǎng)基的表面，進行培養(yǎng)。在稀釋度足夠高的菌液里，聚集在一起的微生物將被分散成單個細菌細胞，從而能在培養(yǎng)基表面形成單個的菌落特點方法簡單，但不適宜計數(shù)單菌落更易分開，但操作復雜些目的使培養(yǎng)基上形成單個細菌細胞繁殖而來的子細胞群體菌落3.大腸桿菌的培養(yǎng)和分離(1)大腸桿菌特性：革蘭氏陰性、兼性厭氧的腸道桿菌。細菌的繁殖：以分裂的方式繁殖，分裂速度很快。(2)細菌的擴大培養(yǎng)擴大培養(yǎng)用lb液體培養(yǎng)基，劃線分離用lb固體平面培養(yǎng)基。(3)分離培養(yǎng)基滅菌倒平板接種劃線分離培養(yǎng)觀察50mllb液體培養(yǎng)基和50mllb固體培養(yǎng)基及培養(yǎng)皿高壓蒸汽滅菌將培養(yǎng)基分別倒入4個滅菌后的培養(yǎng)皿中，水平放置，使之形成平面在裝有液體培養(yǎng)基的三角瓶中接種大腸桿菌，培養(yǎng)12h用接種環(huán)在接種有大腸桿菌的三角瓶中蘸菌液一次，在固體培養(yǎng)基的平板上連續(xù)劃線，蓋好培養(yǎng)皿培養(yǎng)皿倒置(蓋在下面)，放在37恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1224h后，可看到劃線的末端出現(xiàn)不連續(xù)的單個菌落診斷與思考1判斷下列敘述的正誤(1)培養(yǎng)基分裝到培養(yǎng)皿后進行滅菌()(2)從有機廢水中分離分解有機物的微生物時，接種后的培養(yǎng)皿須放在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)()(3)消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又減少消毒劑對細胞的傷害()(4)無菌操作的對象只要是沒有生物活性的材料(如培養(yǎng)基、接種環(huán)等)都可采用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌()(5)下圖中甲為劃線分離法中最重要的環(huán)節(jié)，乙為操作的結(jié)果：每一次劃線后都要將接種環(huán)灼燒()除第一次劃線外，每一次劃線的起點都是第一次劃線的末端()(6)用涂布分離法純化大腸桿菌時，只要稀釋度足夠高，就能在培養(yǎng)基表面形成單個菌落()2如圖是采用純化微生物培養(yǎng)的兩種接種方法接種后培養(yǎng)的效果圖，請思考：(1)獲得圖a效果和b效果的接種方法分別是什么？提示獲得效果a的接種方法為涂布分離法，獲得效果b的接種方法為劃線分離法。(2)某同學在純化土壤中的細菌時，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基上的菌落連成了一片，最可能的原因是什么？應當怎樣操作才可避免此種現(xiàn)象？提示最可能的原因是菌液濃度過高或劃線時在劃下一區(qū)域前未將接種環(huán)灼燒滅菌；采取的措施是增大稀釋倍數(shù)或每次劃新區(qū)域前先將接種環(huán)灼燒滅菌。題組大腸桿菌的培養(yǎng)和分離1檢驗飲用水的細菌含量是有效監(jiān)控疾病發(fā)生的必要措施。請回答下列與檢驗飲用水有關的問題：(1)要測定飲用水中大腸桿菌的數(shù)量，常采用_法，通常將水樣進行一系列的梯度_，然后將上述的水樣用玻璃刮刀分別涂布到_的表面進行培養(yǎng)，記錄菌落數(shù)量。用該方法統(tǒng)計樣本菌落數(shù)時_(填“是”或“否”)需要對照組。原因：_。(2)下面所示的四種菌落分布圖中，不可能由上述方法得到的是_。(3)大腸桿菌的培養(yǎng)條件是無菌，培養(yǎng)基配制時需加入氯化鈉，以維持_。配制培養(yǎng)基時先_(填“調(diào)節(jié)ph”或“滅菌”)后_(填“調(diào)節(jié)ph”或“滅菌”)。答案(1)涂布分離稀釋lb固體培養(yǎng)基是因為需要判斷培養(yǎng)基使用之前是否被雜菌污染(培養(yǎng)基滅菌是否合格)(2)d(3)滲透壓調(diào)節(jié)ph滅菌2請回答下列有關細菌的培養(yǎng)與分離問題。(1)環(huán)衛(wèi)部門要檢測某地飲用水的大腸桿菌超標問題，通常采用_法。用此法分離時，需要將待測水樣稀釋若干倍，再取_ml稀釋度不同的待測樣品加在固體培養(yǎng)基上，用_涂布在培養(yǎng)基平面上，蓋好培養(yǎng)皿并將培養(yǎng)皿倒置，在37恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1224h，可以得到相互分開的菌落。計數(shù)時為了減小誤差，每個濃度的待測樣品_。(2)如圖4支試管分別代表4種微生物在半固體培養(yǎng)基(瓊脂含量3.5g/l)中的生長狀態(tài)，最可能是大腸桿菌生長狀態(tài)的是_。(3)從土壤中分離出有脲酶的細菌時，在配制好尿素固體培養(yǎng)基后，加入尿素溶液往往要通過_過濾，使之無菌。由于脲酶能水解尿素，會使培養(yǎng)基中的酚紅指示劑變?yōu)開，從而在其菌落周圍出現(xiàn)_。答案(1)涂布分離0.1玻璃刮刀至少涂布三個平板，取其平均值(2)d(3)g6玻璃砂漏斗紅色著色的環(huán)帶培養(yǎng)基的配制及劃線分離操作的注意事項(1)配制牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基的注意事項倒平板的適宜溫度是60左右，溫度過高會燙手，過低培養(yǎng)基又會凝固。平板需倒置，這樣既可使培養(yǎng)基表面的水分更好地揮發(fā)，又可防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。(2)劃線分離操作的注意事項第一次劃線及每次劃線之前都需要灼燒接種環(huán)。灼燒接種環(huán)，待其冷卻后才能伸入菌液，以免溫度太高殺死菌種。劃線時最后一區(qū)域不要與第一區(qū)域相連。劃線用力大小要適當，防止用力過大將培養(yǎng)基劃破?？键c二分離以尿素為氮源的微生物1.菌種特點含有脲酶，可以通過降解尿素作為其生長的氮源。2培養(yǎng)基用以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基培養(yǎng)，以lb全營養(yǎng)培養(yǎng)基為對照。3實驗原理(1)篩選以尿素為氮源的微生物，可使用以尿素為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基進行培養(yǎng)選擇。(2)細菌合成的脲酶能將尿素分解成nh3，致使ph升高，使酚紅指示劑變紅。4實驗步驟5反應的鑒定在配制培養(yǎng)基時，加入指示劑酚紅，培養(yǎng)時細菌將尿素分解產(chǎn)生堿性的氨，使培養(yǎng)基上菌落周圍出現(xiàn)著色的環(huán)帶。診斷與思考1判斷下列敘述的正誤(1)選擇培養(yǎng)基可以鑒定某種微生物的種類()(2)從物理性狀的角度看，選擇培養(yǎng)基多屬于固體培養(yǎng)基()(3)對細菌進行計數(shù)只能采用涂布分離法，而不能用劃線分離法()(4)篩選能分解尿素的細菌所利用的培養(yǎng)基中，尿素是唯一的氮源()(5)分解尿素的細菌在分解尿素時，可以將尿素轉(zhuǎn)化為氨，使得培養(yǎng)基的酸堿度降低()22013年11月22日凌晨3點，青島黃島區(qū)發(fā)生石油泄漏事件，一些微生物可以有效地分解石油，如何配制選擇培養(yǎng)基將這類微生物選擇出來？提示配制的選擇培養(yǎng)基中，石油作為唯一的碳源，然后用這種培養(yǎng)基培養(yǎng)多種微生物，凡是能在該種培養(yǎng)基上生存的就是能分解石油的微生物。3微生物篩選過程中必要的兩種對照培養(yǎng)基及其作用對照組作用現(xiàn)象結(jié)論未接種培養(yǎng)基有無雜菌污染的判斷未接種的培養(yǎng)皿中無菌落生長未被雜菌污染接種的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基篩選作用的確認牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上的菌落數(shù)大于選擇培養(yǎng)基上的數(shù)目選擇培養(yǎng)基具有篩選作用題組分離以尿素為氮源的微生物1在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑的目的是()a篩選出能分解尿素的細菌b對分離的菌種作進一步鑒定c作細菌的營養(yǎng)成分d如指示劑變藍就能準確地認定該菌能分解尿素答案b解析篩選出能分解尿素的細菌用選擇培養(yǎng)基即可，不需要加指示劑。加入指示劑的培養(yǎng)基，目的都是對要分離的菌種作進一步的鑒定。2現(xiàn)從土壤中分離以尿素為氮源的細菌，實驗過程如下圖所示：請回答：(1)欲從土壤中分離出能分解尿素的細菌，將土壤用_進行一系列的梯度稀釋，同一濃度的土壤稀釋液應至少涂布_個平板，通常以每個培養(yǎng)皿中有_個以內(nèi)的單菌落的那一組稀釋倍數(shù)為最合適。(2)接種后的培養(yǎng)皿_于37的恒溫箱中培養(yǎng)。若培養(yǎng)基中存在含脲酶的細菌，其菌落周圍會出現(xiàn)_，這是由于尿素被分解產(chǎn)生氨氣，遇培養(yǎng)基中的_產(chǎn)生的顏色變化，從而證明這一菌株能以尿素為氮源。(3)分離能利用尿素的細菌時所用的培養(yǎng)基成分上最主要的特點是_。(4)下列操作需要在酒精燈火焰旁進行的是_(多選)。a稱取葡萄糖、瓊脂糖等培養(yǎng)基成分b倒平板c涂布平板d微生物的培養(yǎng)(5)與lb全營養(yǎng)培養(yǎng)基上的菌落數(shù)相比，尿素培養(yǎng)基上的菌落數(shù)只有少數(shù)菌落的原因是_。答案(1)無菌水320(2)倒置紅色環(huán)帶酚紅指示劑(3)以尿素作為唯一氮源的(固體)培養(yǎng)基(4)bc(5)土壤中能利用尿素的細菌在土壤菌群中只占極少數(shù)培養(yǎng)基中觀測指標的分析(1)培養(yǎng)基中的酸堿指示劑產(chǎn)生顏色變化(變紅)，標志著存在脲酶水解尿素的作用，從而證明這一菌株能以尿素為氮源。紅色環(huán)狀區(qū)域的大小代表脲酶活性的強弱和含量的多少。紅色區(qū)域越大，表明菌株利用尿素的能力越強。(2)與全營養(yǎng)培養(yǎng)基上的菌落數(shù)比較，尿素培養(yǎng)基上只有少數(shù)菌落，這一現(xiàn)象表明能利用尿素的細菌在土壤菌群中只占極少部分。考點三果汁中的果膠和果膠酶1果膠(1)果膠是植物細胞壁的主要成分，它由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯組成。(2)果膠與果汁加工：果膠不僅影響出汁率，還會使果汁渾濁。2果膠酶(1)來源：黑曲霉、蘋果青霉等。(2)組成：果膠酶并不是特指某一種酶，而是分解果膠的一類酶的總稱，主要包括果膠酶和果膠甲酯酶。(3)作用：將果膠分解成可溶性的分子，使出汁率提高，也使渾濁的果汁變得澄清。3探究利用蘋果或山楂勻漿制作果汁的最佳條件的實驗(1)實驗原理果膠半乳糖醛酸半乳糖醛酸甲酯。果膠酶的活性受溫度(或ph)的影響，處于最適溫度(或ph)時活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成正比。果膠不溶于乙醇。(2)實驗流程設計診斷與思考1判斷下列敘述的正誤(1)果膠酶和果膠甲酯酶可水解果膠()(2)將果膠酶用于果膠生產(chǎn)，既能提高果肉的出汁率又能提高果汁的澄清度()(3)酶的活性受溫度、ph和酶用量等因素的影響()(4)果膠起著將植物細胞粘合在一起的作用，它溶于乙醇()2探究溫度、ph對果膠酶活性的影響以及果膠酶用量的實驗中，因變量都相同，該因變量是什么？提示三個實驗的因變量都是果汁量或果汁的澄清度。3探究溫度、ph對果膠酶活性的影響以及果膠酶用量的實驗中，都需要設置多組實驗，相鄰兩組之間都有一定的“差值”(如“溫差”“ph差”)，該“差值”的大小與實驗的誤差大小有何聯(lián)系？提示該差值大小與實驗誤差的大小成正相關，即差值越小則誤差越小，差值越大則誤差越大。題組果膠酶在果汁生產(chǎn)中的應用1獲得具有一定酒精度的蘋果酸，添加蜂蜜、色素、香精、防腐劑等，按一定比例試制蘋果醋復合飲料。蘋果醋以及復合型飲料的主要工藝流程如下：請回答：(1)蘋果汁中的果膠組成為半乳糖醛酸和_。果膠是植物細胞壁的主要成分，它不溶于_，這是鑒別果膠的一種簡易方法。蘋果汁生產(chǎn)時，可加入果膠酶和_酶以提高果汁的出汁率和澄清度。(2)采用_方法可以最大限度地保存蘋果汁的色香味和營養(yǎng)價值。a15min高壓蒸汽滅菌b高錳酸鉀消毒c70%酒精消毒d低溫消毒(3)上述流程中，x為_過程，該過程理論上_(填“有”或“無”)co2產(chǎn)生。酒精發(fā)酵和x過程分別利用的是_和_兩種微生物的發(fā)酵原理。由酒精發(fā)酵轉(zhuǎn)變成x過程時，裝置的充氣口需要改變的主要環(huán)境條件是_。答案(1)半乳糖醛酸甲酯乙醇果膠甲酯(2)d(3)醋酸發(fā)酵無酵母菌醋桿菌(醋化醋桿菌)通入無菌空氣2下列是有關酶的應用問題，請分析回答。工業(yè)生產(chǎn)果汁時，常常利用果膠酶破除果肉細胞壁來提高出汁率，為研究溫度對果膠酶活性的影響，某學生設計了如下實驗：將果膠酶佤蘋果泥分裝于不同試管，在10水浴中恒溫處理10min(如圖a)。將步驟處理后的果膠酶和蘋果泥混合，再次在10水浴中恒溫處理10min(如圖b)。將步驟處理后的混合物過濾，收集濾液，測量果汁量(如圖c)。在不同溫度條件下重復以上實驗步驟，并記錄果汁量，結(jié)果如下表：溫度/1020304050607080果汁量/ml813152515121110根據(jù)上述實驗，請分析順答下列問題：(1)果膠酶能破除細胞壁，是因為果膠酶可以促進細胞壁中果膠的水解，產(chǎn)物是_。(2)實驗結(jié)果表明，當溫度為_附近時，果汁量最多，此時果膠酶的活性_。(3)為什么該實驗能夠通過測定過濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶活性的高低？_。(4)果膠酶作用于一定量的某種物質(zhì)(底物)，保持溫度、ph在最適值，生成物量與反應時間的關系如圖：在35min后曲線變成水平是因為_。若增加果膠酶濃度，其他條件不變，請在圖中畫出生成量變化的示意曲線。答案(1)半乳糖醛酸(2)40最高(3)果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，小分子物質(zhì)可以通過濾紙，因此蘋果汁的體積大小反映了果膠酶催化分解果膠的能力(4)底物消耗完畢如圖所示定量探究某實驗變量對實驗結(jié)果的影響的三個步驟第一步：通過設置一系列具有一定梯度的自變量進行實驗。第二步：根據(jù)實驗結(jié)果分析實驗自變量的取值范圍是否合適(即是否出現(xiàn)最適值)。如果出現(xiàn)最適值，說明自變量的范圍設置合理。如果不出現(xiàn)最適值，說明自變量的范圍設置不合理，可將此實驗作為預實驗，然后根據(jù)實驗結(jié)果重新設置自變量的梯度和范圍。第三步：如果要提高實驗的精度，應減小實驗自變量的梯度，且梯度差越小，實驗結(jié)果越精確?？键c四淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測1淀粉酶的固定化(1)固定化酶概念：將水溶性的酶用物理或化學的方法固定在某種介質(zhì)上，使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。方法：吸附法、共價偶聯(lián)法、交聯(lián)法和包埋法等。(2)淀粉酶的固定化淀粉酶作用的最適條件：最適ph為5.57.5；最適溫度為50_75_。方法：吸附法。淀粉的水解作用淀粉糊精麥芽糖葡萄糖遇碘顯藍色遇碘顯紅色遇碘不顯色2淀粉水解的測定實驗固定淀粉酶滴管滴加淀粉溶液加kii2溶液觀察洗滌幾天后重復實驗。3淀粉酶固定化實驗過程固定化淀粉酶，裝入注射器中以0.3ml/min的流速滴加淀粉溶液過柱流出5ml淀粉溶液后接收0.5ml滴加kii2溶液，觀察顏色，稀釋1倍后再觀察顏色以10倍柱體積的蒸餾水洗滌固定化柱，放置在4冰箱中，幾天后重復實驗診斷與思考1判斷下列敘述的正誤(1)用固定化淀粉酶進行淀粉水解實驗時不需考慮溫度()(2)固定化淀粉酶可永久使用()(3)淀粉酶固定化實驗結(jié)束后，將固定化柱放在常溫下即可()2固定化技術對酶產(chǎn)生怎樣的影響？提示固定化酶改變了酶的存在狀態(tài)，不改變酶的特性，因此利用固定化酶仍要嚴格控制溫度、ph等環(huán)境條件，以利于酶發(fā)揮作用。3固定化酶的優(yōu)點是什么？提示固定化酶能夠連續(xù)使用，但不是永久使用。酶是具有生物活性的大分子，因此隨著使用次數(shù)的增多，酶活性也會降低，如果酶活性降低到一定程度，就會失去使用價值。題組固定化酶的應用1(1)酶是生物體中生化反應的催化劑，酶催化的反應是在_條件下進行的，酶催化的應用日益廣泛。在歷史悠久的食品工業(yè)中也有廣泛的應用。在年輕人群中果汁有相當大的消費群體。食品工業(yè)中應用酶大量生產(chǎn)果汁，果汁生產(chǎn)的原料來源是水果粉碎后的果肉漿。要獲得澄清的果汁需要用到_酶和_酶，這兩種酶的作用對象是_，該物質(zhì)在植物體內(nèi)的功能是_。在探究溫度對果膠酶活性的影響實驗中，實驗自變量是_。在探究利用果