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专题二十三 微生物的利用与酶的应用,内容索引,考点一 微生物的利用,考点二 酶的应用,探高考 练模拟,考点一 微生物的利用,答案,一、大肠杆菌的培养和分离 1.大肠杆菌 (1)特性：大肠杆菌是革兰氏 性、 (代谢类型)的肠道杆菌，在肠道中一般对人无害，但若进入人的 系统，就会对人体产生危害。 (2)用途：是 技术中被广泛采用的工具。 2.细菌的培养和分离 (1)细菌的繁殖：以 方式繁殖，分裂速度很快，约20 min分裂一次。 (2)培养的方法：需要将已有细菌的培养物转移到新的培养基中，一般用 (工具)转移带菌的培养物。,兼性厌氧,泌尿,基因工程,分裂,接种环,阴,答案,(3)细菌分离的方法与特点,划线分离,涂布分离,单菌落,3.消毒和灭菌的区别,答案,物体表面,煮沸,高压蒸汽,化学,4.大肠杆菌的培养和分离实验 (1)实验内容：将大肠杆菌扩大培养和划线分离，即用 培养基扩大培养大肠杆菌，培养后再在 培养基上划线进行分离，随后培养基上就会形成一个个单独的菌落。,答案,LB固体平面,LB液体,答案,(2)实验步骤,倒平板,接种,高压,蒸汽,三角瓶,连续划线,单个菌落,(3)大肠杆菌分离的用途：单菌落的分离是 的通用方法，也是用于筛选 菌株的最简便方法之一。 二、分离以尿素为氮源的微生物 1.菌种特点 含有 酶，可以通过降解尿素作为其生长的氮源。 2.培养基 用以 为唯一氮源的培养基培养，以 培养基为对照。 3.实验原理 (1)筛选以尿素为氮源的微生物，可使用以尿素为唯一氮源的选择培养基进行培养选择。 (2)细菌合成的脲酶能将尿素分解成 ，致使pH升高，使酚红指示剂 。,答案,消除污染杂菌,高表达量,脲,LB全营养,NH3,变红,尿素,4.实验步骤 制备培养基：将已灭菌的LB固体培养基和尿素固体培养基分别倒入两个培养皿中，摇匀，平放至凝固 制备细菌悬液：用1 g土样配制不同浓度的细菌悬液 用 分离细菌：将不同浓度的土壤稀释液分别加入到有LB培养基和尿素培养基的培养皿中，并用玻璃刮刀涂布到整个平面上 培养：将培养皿倒置，在37 恒温箱中培养2448 h 观察：培养基中菌落数量,答案,涂布分离法,5.反应的鉴定 在配制培养基时，加入指示剂酚红，培养时细菌将尿素分解产生碱性的氨，使培养基上菌落周围出现 。,答案,红色的环带,1.从有机废水中分离分解有机物的微生物时，接种后的培养皿须放在光照培养箱中培养 ( ) 提示 异养微生物不需要光照。 2.消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害、 ( ),答案,思考诊断,提示,3.下图中甲为划线分离法中最重要的环节，乙为操作的结果：,答案,提示,(1)每一次划线后都要将接种环灼烧 ( ) (2)除第一次划线外，每一次划线的起点都是第一次划线的末端 ( ) 提示 平板划线时除第一次划线外，每一次划线的起点都是上一次划线的末端，而不是第一次。,答案,提示,4.筛选能分解尿素的细菌所利用的培养基中，尿素是唯一的氮源 ( ) 5.分解尿素的细菌在分解尿素时，可以将尿素转化为氨，使得培养基的酸碱度降低 ( ) 提示 应为升高。,1.培养基的配制及划线分离操作的注意事项 (1)配制牛肉膏蛋白胨固体培养基的注意事项 倒平板的适宜温度是60 左右，温度过高会烫手，过低培养基又会凝固。 平板需倒置，这样既可使培养基表面的水分更好地挥发，又可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。 (2)划线分离操作的注意事项 第一次划线及每次划线之前都需要灼烧接种环。,灼烧接种环，待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。 划线时最后一区域不要与第一区域相连。 划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。,2.几种消毒和灭菌方法及其适用范围,3.接种微生物的两种常用方法比较,4.分离以尿素为氮源的微生物的注意事项 (1)培养基中的酸碱指示剂产生颜色变化(变红)，标志着存在脲酶分解尿素的作用，从而证明这一菌株能以尿素为氮源。红色环状区域的大小代表脲酶活性的强弱和含量的多少。红色区域越大，表明菌株利用尿素的能力越强。 (2)本实验中配制固体培养基时应选用琼脂糖而不能选用琼脂作凝固剂。这是由于琼脂是未被纯化的混合物，内含一定量的含氮化合物。如果用琼脂固化培养基，会为细菌提供一定量的非尿素类氮源，这样会在尿素固体培养基上产生大量以非尿素为氮源的细菌，不利于以尿素为氮源的细菌的筛选。,(3)由于尿素在高温下会分解，所以对尿素溶液的灭菌要采用G6玻璃漏斗过滤的方法。并且应在基本培养基经高压蒸汽灭菌后，冷却至60 时再加入。 (4)土样应从有哺乳动物排泄物的地方取得，这是由于动物排泄物中有一定量的尿素，在这些土壤中一般含有较多的分解尿素的细菌。,题型一 大肠杆菌的培养和分离,1,2,3,4,1.下图为“大肠杆菌的培养和分离”实验的基本流程，请回答下列问题,A.配制培养基,B.灭菌,C.扩大培养(液体培养基,D.划线分离和培养和培养(固体培养基),E.菌种保存,解析 LB液体培养基是通用的细菌培养基，LB固体平面培养基则用于划线分离形成单菌落。氯化钠的作用是维持培养基的渗透压。调节好酸碱度后才能进行灭菌，若灭菌后再进行酸碱度调节，又会产生新的污染。,1,2,3,4,(1)A过程配制的是通用细菌培养基，称为_培养基。配制时除了加入特定的营养物质以外，还要加入一定量的氯化钠，以维持_。对培养基酸碱度的调节，应该在B过程的_(填“前面”或“后面”)。,前面,LB液体,渗透压,(2)D过程与C过程相比，培养基中增加的物质是_，E过程所需的温度是_。,解析 在液体培养基的基础上加入一定量的琼脂可形成固体培养基。菌种应置于4 C冰箱中保存。,4 ,琼脂,解析答案,1,2,3,4,(3)D过程后，一个菌体便会形成一个_，这种分离方法是_的通用方法，也是筛选特定菌株的最简便方法之一。,解析 通过划线分离后，一个菌体就会繁殖出一个菌落。,消除污染杂菌(或纯化菌种),(单)菌落,(4)植物组织培养时，先配制MS培养基，再加入一定比例的植物激素，当生长素相对较多时，可促进_。,解析 植物组织培养中生长素相对较多时，有利于生根，而细胞分裂素相对较多时，则有利于生芽。,生根,解析答案,1,2,3,4,(5)植物组织培养和微生物培养都需要无菌操作，下列不适宜用高压蒸汽灭菌的是( ) A.接种环和镊子 B.三角瓶和广口瓶 C.发芽培养基和生根培养基 D.用于培养的幼茎和幼芽,解析 高压蒸汽灭菌常用于培养基、培养器材等的灭菌，而用于培养的幼茎和幼芽则不能进行任何灭菌操作，否则会导致细胞死亡。,解析,2.检验饮用水的细菌含量是有效监控疾病发生的必要措施。请回答下列与检验饮用水有关的问题： (1)要测定饮用水中大肠杆菌的数量，常采用_法，通常将水样进行一系列的梯度_，然后将上述的水样用玻璃刮刀分别涂布到_的表面进行培养，记录菌落数量。用该方法统计样本菌落数时_(填“是”或“否”)需要对照组。原因是：_。,1,2,3,4,需要判断培养基使用之前是否被杂菌污染(培养基灭菌是否合格),涂布分离,稀释,LB固体培养基,是,答案,(2)下面所示的四种菌落分布图中，不可能由上述方法得到的是_。,1,2,3,4,(3)大肠杆菌的培养条件是无菌，培养基配制时需加入氯化钠，以维持_。配制培养基时先_后_。 A.调节pH B. 灭菌 C.消毒 D.调节温度,渗透压,答案,3.请回答微生物培养和分离的有关问题： (1)欲从土壤中分离出能利用尿素的细菌：以_为唯一氮源且加入了_指示剂的培养基，用_法分离细菌。若培养基平板上有菌落存活且颜色变_，则说明分离成功。,1,2,3,4,题型二 分离以尿素为氮源的微生物,解析 分离能利用尿素的细菌，只需以尿素为唯一氮源，加酚红作指示剂，采用涂布分离法分离细菌，只要培养基中的指示剂变红，标志着存在脲酶水解尿素的反应，证明菌株可以以尿素为氮源。,涂布分离(或涂布),尿素,酚红,红,解析答案,(2)分离以尿素为氮源的细菌和分离大肠杆菌都使用了LB培养基，其成分_。 A.前者含琼脂，后者不含琼脂和琼脂糖 B.两者都含有琼脂 C.前者含有琼脂糖，后者不含琼脂糖但含琼脂 D.两者都不含琼脂和琼脂糖,1,2,3,4,解析 分离以尿素为氮源的细菌所用培养基应含有琼脂糖，而分离大肠杆菌所用培养基则不含琼脂糖而含琼脂。,解析,4.要获得能够分泌脲酶的细菌的菌种，某生物兴趣小组的同学设计了以下培养和筛选的途径： (1)获得菌种：要获得较多的能够分泌脲酶的细菌，最好取525 cm处的浅层土样，说明这类细菌的细胞呼吸方式为_，在生态系统中属于_(成分)。,1,2,3,4,分解者,需氧呼吸,答案,(2)将土样加入无菌水中配制成悬液，并配制如图所示的培养基，其中尿素在培养基中必须是作为保证微生物生长的唯一_。向培养基中添加尿素的方法是待其他成分灭菌冷却后， 加入尿素溶液，而该尿素溶液要事先用 _过滤，使之无菌。从物理 性质看，该培养基属于_。,1,2,3,4,葡萄糖：0.05 g NaCl：0.24 g K2HPO4：0.24 g 琼脂糖：1.0 g 酚红：0.5 g 水：30 mL 尿素：20 mL(含2 g脲),固体培养基,氮源,G6玻璃漏斗,答案,(3)利用酚酞指示剂可检测出细菌是否能分泌脲酶，原理是脲酶能使_，结果菌落周围培养基呈红色。 (4)为获取能分泌脲酶的单菌落，必须将土壤样液进行稀释，并取少量稀释土壤液用_接种于培养基上，培养皿在培养箱中培养时必须倒置，原因是_。,1,2,3,4,培养基中的尿素分解为NH3，使周围的pH升高,防止冷凝后的水珠从皿盖上落入培养基，造成污染,涂布分离法,答案,(5)若要分离土壤中的尿素分解菌，对于采集和处理土壤样品，下列叙述错误的是( ) A.最好选择在肥沃湿润、动物排泄物多的土壤中取样 B.采集的土样需经高温灭菌后，才可以用于制取土壤稀释液 C.制备土壤稀释液时，要用无菌水 D.用于制备土壤稀释液的各种器具要经过灭菌,返回,1,2,3,4,考点二 酶的应用,一、果汁中的果胶和果胶酶 1.果胶 (1)果胶是 的主要成分，它由_ 组成。 (2)果胶与果汁加工：果胶不仅影响出汁率，还会使果汁浑浊。 2.果胶酶 (1)来源：黑曲霉、苹果青霉等。 (2)组成：果胶酶并不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，主要包括果胶酶和 酶。,答案,植物细胞壁,半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯,果胶甲酯,(3)作用：将果胶分解成可溶性的分子，使出汁率提高，也使浑浊的果汁变得澄清。 3.探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验 (1)实验原理,答案,果胶酶的活性受温度(或pH)的影响，处于最适温度(或pH)时活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的 成正比。 果胶不溶于乙醇。,活性大小,(2)实验流程设计,答案,不加热,95%的乙醇,二、-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测 1.-淀粉酶的固定化 (1)固定化酶 概念：将水溶性的酶用 的方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。 方法：吸附法、 、交联法和包埋法等。 (2)-淀粉酶的固定化 -淀粉酶作用的最适条件：最适pH为 ；最适温度为 。 方法： 法。,答案,物理或化学,共价偶联法,5.57.5,5075,吸附,淀粉的水解作用,答案,糊精,麦芽糖,遇碘显蓝色 遇碘显红色 遇碘不显色 2.淀粉水解的测定实验 固定-淀粉酶滴管滴加淀粉溶液加 溶液观察 几天后重复实验。,KII2,洗涤,3.-淀粉酶固定化实验过程 固定化-淀粉酶，装入注射器中 以0.3 mL/min的流速滴加 过柱 流出5 mL淀粉溶液后接收0.5 mL流出液 滴加 溶液，观察颜色，用水稀释1倍后再观察颜色 以10倍柱体积的蒸馏水洗涤固定化柱，放置在4 冰箱中，几天后重复实验,答案,淀粉溶液,KII2,1.将果胶酶用于果胶生产，既能提高果肉的出汁率又能提高果汁的澄清度 ( ) 2.酶的活性受温度、pH和酶用量等因素的影响 ( ) 提示 酶用量不影响酶的活性。 3.果胶起着将植物细胞粘合在一起的作用，它溶于乙醇 ( ) 提示 果胶不溶于乙醇。 4.用固定化-淀粉酶进行淀粉水解实验时不需考虑温度 ( ) 提示 温度影响酶的活性。,思考诊断,答案,提示,5.固定化-淀粉酶可永久使用 ( ) 提示 固定化酶能够连续使用，但不是永久使用。 6.-淀粉酶固定化实验结束后，将固定化柱放在常温下即可 ( ) 提示 固定化柱低温保存。,答案,提示,1.探究影响果胶酶活性因素实验的相关分析 (1)实验原则：遵循单一变量原则、对照原则，严格控制变量，尽量减少无关变量的影响。 (2)实验原理：果胶酶活性受温度、pH或酶抑制剂的影响，在最适温度或pH时，其活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小呈正相关。,(3)三个实验的变量分析,2.酶的固定化方法及适用对象,题型一 果汁中的果胶和果胶酶,解析,1,2,3,4,1.下列有关果胶酶及果胶酶实验探究的叙述，正确的是( ) A.探究果胶酶的用量时，pH、温度不影响实验结果 B.果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等 C.探究温度对果胶酶活性的影响时，温度、苹果泥、果胶酶的用量及反 应时间等都是自变量 D.可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的用量,解析 探究果胶酶的用量时，pH、温度会影响实验结果；葡萄糖异构酶不属于果胶酶的成分；探究温度对果胶酶活性的影响实验中，温度为单一变量，其他因素保持不变。,2.某同学为探究温度对果胶酶活性的影响，在不同温度条件下，将等量的果胶酶加入到等量的苹果泥中，在反应同样时间后，再将反应液过滤同样时间，用量筒测定滤出苹果汁的体积。下列曲线图能正确反映实验结果的是( ),1,2,3,4,解析,解析 果胶酶在0 时活性较低，但也能催化苹果泥形成果汁，果汁量不为0；随着温度升高，果胶酶的活性先升高后下降，果汁量也是先升高后降低。正确的应是B曲线。,1,2,3,4,题型二 -淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测,直接使用酶和固定化酶的比较,解题必备,1,2,3,4,1,2,3,4,3.下列关于固定化酶的说法，错误的是( ) A.固定化酶的不足之处是不能催化一系列反应 B.固定化酶可再次利用，降低了生产成本 C.固定后的酶既能与反应物接触，又能与反应物分离 D.固定化酶易溶于水,解析,解析 由于酶具有专一性，因此固定化酶不能催化一系列反应，A项正确； 固定化酶可反复利用，降低了生产成本，B项正确； 固定后的酶既能与反应物接触，又能与反应物分离，C项正确； 固定化酶不易溶于水，易与反应物分离，D项错误。,1,2,3,4,4.(2015舟山中学测试)某校学生尝试用琼脂作载体， 用包埋法固定-淀粉酶来探究固定化酶的催化效果。实验结果见下表(假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通淀粉酶量相同)。实验表明1号试管中淀粉未被水解，最可能的原因是( ),1,2,3,4,A.实验中的温度过高，导致固定化淀粉酶失去活性 B.淀粉是大分子物质，难以通过琼脂与淀粉酶接触 C.水浴保温时间过短，固定化淀粉酶未将淀粉水解 D.实验程序出现错误，试管中应先加入碘碘化钾溶液后保温,解析 由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物质，它不能通过琼脂与酶充分接触，导致淀粉不能被水解而遇碘碘化钾溶液呈现蓝色。,解析,返回,1,2,3,4,探高考 练模拟,1,2,3,4,1.(2016温州中学期末测试)下图是微生物平板划线示意图。划线的顺序为1、2、3、4、5。下列操作方法正确的是( ) A.操作前要将接种环放在火焰旁灭菌 B.划线操作须在火焰上进行 C.在5区域中才有可能得到所需菌落 D.在1、2、3、4、5区域中划线前后都要对接种环进行灭菌,解析,5,1,2,3,4,5,解析 操作前要将接种环放在火焰上灼烧灭菌，A项错误； 划线操作须在火焰旁进行，B项错误； 在5区域中最有可能得到所需菌落，C项错误； 在1、2、3、4、5区域中划线前后都要对接种环进行灭菌，D项正确。,2.(2016鲁迅中学期末测试)下列关于“探究果胶酶最适用量的实验”的叙述，错误的是( ) A.配制不同浓度的果胶酶溶液，并在各组中加入等量的该溶液 B.实验温度为无关变量，要在相同的适宜温度条件下进行实验 C.用玻璃棒搅拌加酶的果泥，搅拌时间可以不相同 D.调节pH，使各组中的pH相同而且处于适宜状态,解析 在探究果胶酶最适用量的实验中，果胶酶量为自变量，通过配制不同浓度的果胶酶溶液来控制；实验温度、搅拌时间、pH为无关变量，需要控制等量、适宜，A、B、D项正确，C项错误。,解析,1,2,3,4,5,3.(2016温州中学测试)探究温度对果胶酶活性影响的实验中，得到如下实验结果。据此分析其中不正确的是( ),1,2,3,4,5,A.实验过程中应先将苹果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合 B.为了实验结果的科学性，各组混合处理时间和过滤果汁时间均应相同 C.应在5055 设置更细温度梯度进行实验，探究果胶酶的最适温度 D.该实验结果表明高温能使果胶酶失活，但高温也可能促进果胶分解,解析,1,2,3,4,5,解析 实验过程中应先将苹果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合，A项正确； 为了实验结果的科学性和控制单一变量，各组混合处理时间和过滤果汁时间均应相同，B项正确； 实验中的温度梯度跨度较大，要想确定最适温度，需要设置更细温度梯度进行实验，分析数据可知，应该在4555 设置更细温度梯度进行实验，探究果胶酶的最适温度，C项错误； 高温可以使酶失活，由表格数据可以看出，高温也可能促进果胶分解，D项正确。,1,2,3,4,5,4.在细菌培养过程中，下列有关操作正确的是( ) A.涂布器用火焰灼烧进行灭菌 B.培养基分别装到培养皿后进行灭菌 C.倒平板和取菌液都必须要在酒精灯火焰旁进行 D.分离得到的菌落应先接种在平板上，培养24 h后，置于4 冰箱保存,解析,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,解析 涂布器应该用高压蒸汽灭菌，A项错误； 培养基应该先灭菌后分装，B项错误； 倒平板和取菌液都必须要在酒精灯火焰旁进行，以防止杂菌污染，C项正确； 分离得到的菌落应先接种于斜面上，置于37 的恒温箱培养24 h后，再置于4 冰箱保存，D项错误。,5.(2014浙江自选，17节选)(1)现有一份污水样品， 某兴趣小组欲检测其中的细菌数，进行以下实验。将一定量的污水样品进行浓度梯度稀释。取适量不同稀释度的稀释液，用_法分别接种于固体平面培养基上，经培养后进行计数。该实验应注意，接种前，从盛有_的容器中将玻璃刮刀取出，放在酒精灯火焰上灼烧，冷却后待用；分组时，需用_作为对照。,解析 细菌的分离与计数常用涂布分离法，即用玻璃刮刀将一定体积的稀释液涂布到固体平面培养基上。玻璃刮刀在使用前需进行灭菌处理，即将其浸入体积分数为70%的酒精中，随后取出放在酒精灯火焰上灼烧，冷却后待用。为排除其他因素的影响，提高实验的可信度，实验中要设置空白对照。,1,2,3,4,5,未接种的培养基,涂布分离,70%酒精,解析答案,(2)在上述细菌培养实验中进行计数时，应计数的是接种了( ) A.各个稀释度样品的培养基上的细菌数 B.合理稀释度样品的培养基上的细菌数 C.各个稀释度样品的培养基上的菌落数 D.合理稀释度样品的培养基上的菌落数,解析,1,2,3,4,5,返回,解析 将菌液涂布到固体平面培养基上后，倒置放在恒温箱中培养，培养一段时间后，统计菌落数。当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，这样通过统计菌落数就可估算出待测样品的细菌数目，所以要选择合理稀释度样品的培养基上的菌落数。,
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