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专题13生物技术实践(45分钟100分)1.(9分)(新题预测)在魅力中国城初赛竞演的“城市味道”环节中,黔东南以家乡的味道为主题,通过酸汤鱼、五彩姐妹饭等十几道特色农家菜,展示了黔东南州最具特色的城市美食,回答下列问题。(1)“酸汤”是通过天然发酵而成,参与该发酵过程的主要微生物是_。(2)制作酸汤常用到煮沸的水和米汤,将水煮沸的目的是_,米汤相当于液体培养基,可以为微生物提供水和_等营养物质。(3)酸汤发酵初期,亚硝酸盐的含量逐渐增加,亚硝酸盐在_和一定的微生物作用等特定条件下,才会转变成_(致癌物)。(4)出坛后的酸汤,若不及时食用,一段时间后会在其表面出现一层白膜,这是_(填微生物)繁殖引起的,与进行酸汤发酵的主要微生物相比,该微生物在结构上的最主要区别是_。(5)在酸汤制作时,密封之前向发酵液中加入少许优质的酸汤母液,这样做有什么好处?_。【解析】(1)酸汤是通过乳酸菌的无氧呼吸(发酵)形成的。(2)制作酸汤时,将水煮沸的目的是除去水中的氧气并消毒;米汤相当于乳酸菌的液体培养基,可以为其提供水、无机盐、碳源、氮源等营养物质。(3)亚硝酸盐在适宜的pH、温度和一定的微生物作用等特定条件下,会转变成亚硝胺。(4)酸汤表面氧气含量高,因此其表面出现的一层白膜是酵母菌;与原核生物乳酸菌相比,酵母菌是真核生物,具有核膜包被的成形的细胞核。(5)在酸汤制作时,密封之前向发酵液中加入少许优质的酸汤母液,以提供优质菌种。答案:(1)乳酸菌(乳酸杆菌)(2)除去水中的氧气并消毒无机盐、碳源、氮源(3)适宜的pH、温度亚硝胺(4)酵母菌具有核膜包被的成形的细胞核(或具有核膜)(5)提供优质菌种2.(7分)中央电视台“手艺”栏目播放了臭味相投,介绍了腐乳的手工制作和王致和厂工业化生产流程,传播了腐乳制作展示的同时,发扬了中华传统文化。分析下列有关腐乳制作的问题:(1)腐乳制作过程用到的主要微生物是_,该微生物生长的最适温度为_ _。(2)加盐腌制过程中,离瓶口越近的,加盐量越_,原因是_ _。和腐乳风味关系最密切的配料是_,其中加酒的目的是_和_。(3)腐乳外部致密的一层皮是_,而果酒变酸后表面一层菌膜是_ _。【解析】(1)腐乳制作过程中起主要作用的是毛霉;毛霉生长的适宜温度为1518 。(2)盐能抑制微生物生长,而离瓶口越近杂菌污染的可能性越大,因此加盐腌制要逐层加盐,随着层数的加高而增加盐量,接近瓶口表面的盐要铺厚一些;卤汤由酒和各种香辛料配制而成,直接关系到腐乳的风味,其中酒可以抑制微生物的生长,同时能使腐乳具有独特的香味。(3)腐乳外部致密的一层皮是由毛霉的菌丝形成的;醋酸菌是好氧细菌,在变酸的果酒表面观察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖形成的。答案:(1)毛霉1518 (2)多离瓶口越近杂菌污染的可能性越大卤汤抑制微生物生长使腐乳具有独特的香味(3)毛霉的菌丝醋酸菌【知识总结】腐乳制作过程中的注意事项(1)杂菌的控制。将馒头放在温暖潮湿处培养毛霉,当馒头上长出青点(青霉菌落)、黄点(黄曲霉菌落)、红点(红曲霉菌落)时,及时用镊子和解剖针剔除,保留白毛让其生长黑色孢子;消毒:将豆腐块加热,杀死表面的微生物,防止其他微生物的干扰;接种:将上述馒头上的孢子弹在豆腐块上,并用灭菌后的食品袋罩上,放在适宜的温度下培养。(2)豆腐含水量以70%为宜。含水量过高:影响毛霉的有氧呼吸,豆腐不易成块;含水量过低:不利于毛霉生长,毛霉代谢离不开水。(3)酒量控制在12%左右。过少:达不到杀死微生物的目的,导致豆腐腐败;过多:不但杀死微生物,而且会抑制酶的活性,从而影响腐乳成熟,同时还会影响腐乳的风味。3.(16分)(2018全国卷)回答下列与酵母菌有关的问题:(1)分离培养酵母菌通常使用_(填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麦芽汁琼脂”)培养基,该培养基应采用_灭菌法灭菌。若将酵母菌划线接种在平板上,培养一段时间后可观察到菌落,菌落的含义是_ _。(2)酵母菌液体培养时,若通入氧气,可促进_(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”);若进行厌氧培养,可促进_(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)。(3)制作面包时,为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌,酵母菌引起面包松软的原因是_。【解析】(1)麦芽汁琼脂培养基含糖量高,更适合酵母菌培养;该培养基应采用高压蒸汽灭菌法灭菌;若将酵母菌划线接种在平板上,培养一段时间后可观察到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体,这就是菌落。(2)酵母菌液体培养时,若通入氧气,进行有氧呼吸产生H2O和CO2,释放能量多,菌体增殖快;若进行厌氧培养,进行无氧呼吸,产生乙醇和CO2,释放能量少,菌体增殖慢。(3)制作面包时,在面粉中添加一定量的酵母菌,因酵母菌可以分解面粉中的葡萄糖,产生CO2,CO2是气体,遇热膨胀而形成小孔,使得面包松软多孔。答案:(1)麦芽汁琼脂高压蒸汽由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体(2)菌体快速增殖乙醇产生(3)酵母菌分解葡萄糖会产生CO2,CO2使面包松软【加固训练】有些细菌可分解原油,从而消除由原油泄漏造成的土壤污染,某同学欲从污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株。回答问题:(1)在筛选过程中,应将土壤样品稀释液接种于以_作为唯一碳源的固体培养基上,从功能上讲,该培养基属于_培养基。(2)为了筛选出高效菌株,可比较单菌落周围分解圈的大小,分解圈大说明该菌株的降解能力_。(3)通常情况下,在微生物培养过程中,实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、_和_。无菌技术要求实验操作应在酒精灯_ _附近进行,以避免周围环境中微生物的污染。【解析】(1)欲筛选出能降解原油的菌株,培养基中应只含有原油而无其他碳源,不能降解原油的细菌在此培养基上不能生存,这类培养基属于选择培养基。(2)降解原油能力越强的菌株,其菌落周围形成的分解圈越大。(3)实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌(如接种环)、干热灭菌(如培养皿)以及高压蒸汽灭菌(如培养基)等。无菌技术要求在整个实验过程中操作都在酒精灯火焰附近进行,以避免周围微生物的污染。答案:(1)原油选择(2)强(3)干热灭菌高压蒸汽灭菌火焰4.(12分)回答与泡菜腌制和亚硝酸盐测定有关的问题:(1)制作泡菜时,为缩短发酵周期,腌制前可加入_菌。取适量酸奶,用无菌蒸馏水稀释后,再用_蘸取少量的稀释液,在MRS乳酸菌专用培养基的平板上划线,以获得乳酸菌单菌落。如图所示的划线分离操作,正确的是_ _。(2)泡菜腌制过程中,会产生有机酸、醇类和亚硝酸盐,其中醇类物质是由_ _进行厌氧呼吸产生。亚硝酸盐对人体有害,为测定泡菜中亚硝酸盐的含量,从泡菜中提取亚硝酸盐,与_发生重氮化反应,再与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合,形成玫瑰红色染料。(3)已知乳酸菌中的亚硝酸还原酶能降解亚硝酸盐。在一定的腌制时间内,随着腌制时间的延长,泡菜中亚硝酸盐含量逐渐降低,是由于在厌氧和_环境下亚硝酸盐被亚硝酸还原酶降解。【解析】(1)制作泡菜时,为缩短发酵周期,腌制前可加入乳酸菌。本题中,乳酸菌的接种方法为平板划线法。平板划线法中用接种环蘸取菌液进行划线。第一次划三至五条平行线,然后灼烧接种环,待其冷却后,从第一区域划线的末端开始往第二区域内划线。重复以上操作,在三、四、五区域内划线,要注意不要将最后一区的划线与第一区相连,因此正确的操作是B。(2)厌氧条件下假丝酵母厌氧呼吸产生醇类物质。检测亚硝酸盐的含量通常采用比色法,原理是亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应,再与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合,形成玫瑰红色染料。(3)亚硝酸还原酶在厌氧和酸性环境下能够降解亚硝酸盐,故在一定的腌制时间内,泡菜中亚硝酸盐含量逐渐降低。答案:(1)乳酸接种环B(2)假丝酵母对氨基苯磺酸(3)酸性5.(16分)(2018黄冈二模)微博传言手机上的细菌比马桶多。如图,央视和北京卫视通过实验展示调查结果。回答下列相关问题:(1)配制培养基时,除了满足基本的营养条件外,还需要满足微生物生长对特殊营养物质、_、_的要求。(2)据图,两电视台均采用_法接种,该方法需要_(多选)。A.接种环B.酒精灯C.移液管D.涂布器E.无菌水(3)通过观察菌落的_(写出两种),可知手机屏幕和马桶按钮都存在多种微生物。(4)按图操作的取样面积取样,实验员测定某手机屏幕的细菌数量。将10 mL菌悬液进行浓度梯度稀释,分别取0.1 mL稀释倍数为102的样品液接种到三个培养基上。培养一段时间后,统计菌落数分别为48、50、52,则该手机屏幕的细菌数为_个/平方厘米。该实验对照组应如何设置_。【解析】(1)配制培养基时,除了满足基本的营养条件外,还需要满足微生物生长对特殊营养物质、pH以及O2(氧气)的要求。(2)根据培养的效果图可以判断:两电视台均采用的接种方法是稀释涂布平板法。该方法在将菌液进行一系列浓度梯度稀释时,需使用E无菌水,用C移液管吸取1 mL培养的菌液或稀释液;涂布操作的流程为:将D涂布器浸在盛有酒精的烧杯中;取少量菌液(不超过0.1 mL)滴加到培养基表面;将沾有少量酒精的涂布器在B酒精灯火焰上引燃,待酒精燃尽后,冷却810 s;用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面,涂布时可转动培养皿,使菌液分布均匀。(3)通过观察菌落的形状、大小、隆起程度、颜色、光泽度、边缘形状等菌落特征,可知手机屏幕和马桶按钮都存在多种微生物。(4)按图操作的取样面积为55=25平方厘米。实验员测定某手机屏幕的细菌数量,将10 mL菌悬液进行浓度梯度稀释,分别取0.1 mL稀释倍数为102的样品液接种到三个培养基上,培养一段时间后,统计菌落数分别为48、50、52,则1 mL菌悬液的细菌数为(48+50+52)30.1102=5104个/mL,因此该手机屏幕的细菌数为5104个/mL10 mL25平方厘米=2104个/平方厘米。为了排除无菌水或空白培养基被杂菌污染,确保平板上长出的菌落来自取样的手机和马桶,该实验对照组的设置为:培养基涂布0.1 mL无菌水放置于和实验组相同的条件下进行培养,或取未接种的空白培养基放置于和实验组相同的条件下进行培养。答案:(1)pHO2(氧气)(2)稀释涂布平板B、C、D、E(3)形状、大小、隆起程度、颜色、光泽度、边缘形状(4)2104取培养基涂布0.1 mL无菌水,放置于和实验组相同的条件下进行培养;或取未接种的空白培养基,放置于和实验组相同的条件下进行培养6.(12分)(新题预测)“树橘柚者,食之则甘,嗅之则香”。橘子全身都是宝:不仅果肉的营养价值高,药用价值较高,其皮、核、络、叶都是“地道药材”。请回答下列问题:(1)橘皮精油是一种广谱性的杀虫剂,具有很高的经济价值,常采用_法提取橘皮精油。若采取水中蒸馏法提取,橘皮精油的有效成分会发生部分水解和产生_的问题。(2)如图是提取橘皮精油的实验流程示意图:图中过程处理的作用是_;过程一般加入相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4,其目的是_ _。(3)若想利用橘子生产果醋需要用到醋酸菌,醋酸菌的最适生长温度为_,当_都充足时,醋酸菌可将柑橘汁中的糖分解成醋酸。【解析】(1)由于橘皮精油的有效成分在水中蒸馏过程中会发生部分水解,同时水中蒸馏会导致原料焦糊问题,因此一般采用压榨法提取橘皮精油。(2)图中过程是将干燥去水的橘皮用石灰水浸泡,该处理的作用是破坏细胞结构,分解果胶,防止橘皮压榨时滑脱,提高出油率。过程为压榨,在压榨过程中一般加入相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4,并将pH调至78,其目的是使橘皮精油易于与水分离。(3)醋酸菌的最适生长温度为3035 ,当氧气和糖源都充足时,醋酸菌可将柑橘汁中的糖分解成醋酸。答案:(1)压榨原料焦糊(2)破坏细胞结构,分解果胶,防止橘皮压榨时滑脱,提高出油率使橘皮精油易于与水分离(3)3035 氧气和糖源7.(12分)青霉素是抗菌素的一种,是指分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素,是从青霉菌中提取的抗生素。青霉是生产青霉素的主要菌种,广泛分布于土壤、空气及腐败的有机材料中。回答下列有关问题:牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成和含量培养基成分含量牛肉膏5 g蛋白胨10 gNaCl5 gH2O定容至1 000 mL(1)上表培养基可为微生物提供的营养成分有_。若要培养获得点青霉的单菌落,还需在上述成分的基础上加入_ _。(2)除了提供微生物生长所需的各种营养成分外,培养基还需要满足微生物生长对pH、_以及_的要求。培养点青霉的培养基灭菌前需将pH调至_。(3)通过稀释涂布平板法培养点青霉单菌落时,需对接种的菌液进行稀释,目的是_。(4)一个与空气意外接触过的金黄色葡萄球菌培养皿中长出了一团蓝绿色霉菌(即点青霉)。再用显微镜观察培养皿时发现,霉菌周围的葡萄球菌菌落已被溶解。现已获得一株点青霉菌株A,请通过实验判断该菌株是否具有杀菌力,写出实验思路:_ _。【解题指导】解答本题的技巧:预判断该菌株是否具有杀菌力,需将该菌株和无菌水分别接种到培养金黄色葡萄球菌的培养基上。【解析】(1)上表培养基可为微生物提供的营养成分有碳源、氮源、水、无机盐、维生素(缺一不可)。若要培养获得点青霉的单菌落,还需在上述成分的基础上加入琼脂、青霉素。(2)除了提供微生物生长所需的各种营养成分外,培养基还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。培养点青霉的培养基灭菌前需将pH调至酸性。(3)通过稀释涂布平板法培养点青霉单菌落时,需对接种的菌液进行稀释,目的是使菌液中聚集在一起的微生物分散成单个细胞,便于在培养基表面形成单菌落。(4)在两个生长着等量金黄色葡萄球菌菌落的培养基平板上分别接种等量的A菌液和无菌水,相同条件下培养一段时间,观察、比较两培养基平板上金黄色葡萄球菌的菌落数量(或者接种等量的培养菌株A的培养液和无菌水)答案:(1)碳源、氮源、水、无机盐、维生素(缺一不可)琼脂、青霉素(2)特殊营养物质氧气酸性(3)使菌液中聚集在一起的微生物分散成单个细胞,便于在培养基表面形成单菌落(4)在两个生长着等量金黄色葡萄球菌菌落的培养基平板上分别接种等量的A菌液和无菌水,相同条件下培养一段时间,观察、比较两培养基平板上金黄色葡萄球菌的菌落数量(或者接种等量的培养菌株A的培养液和无菌水)8.(16分)运用所学知识回答下列与生物技术实践相关的问题。(1)在图甲所示的两发酵瓶中装入等量的葡萄汁进行果酒制作实验,若在A装置的通气口补充无菌空气,那么一段时间后,能获得葡萄酒的是_装置,发酵是否成功可在酸性条件下用_对发酵产物进行检验确认。(2)图乙是胡萝卜素提取粗品鉴定结果示意图。点加提取样品的是_点,点加标准样品的是_点,该鉴定实验的方法叫做_ _。(3)微生物培养时,如果想让培养基内只生长真菌,则可用含_的培养基。【解析】(1)果酒发酵是利用酵母菌进行无氧呼吸产生酒精的原理,需要隔绝空气创造无氧环境。在图甲所示的两发酵瓶中装入等量的葡萄汁进行果酒制作实验。若在A装置的通气口补充无菌空气,则瓶中的酵母菌进行有氧呼吸,不能获得葡萄酒。而B装置的充气管密闭,可创造无氧环境,则一段时间后,能获得葡萄酒。发酵是否成功的关键是检测有无酒精生成,而橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应呈现灰绿色,因此可用重铬酸钾溶液对发酵产物进行检验确认。(2)图乙所示鉴定胡萝卜素的方法是纸层析法。提取出来的胡萝卜素往往含有杂质,在纸层析标准结果示意图中会有其他色素带,而标准样品只有一个色素带,所以图中A、B、C、D四点中,点加提取样品的是B、C点,点加标准样品的是A、D点。(3)青霉素等抗生素能杀死细菌,但对真菌不起作用,因此微生物培养时,如果想让培养基内只生长真菌,则可用含抗生素(或青霉素)的培养基。答案:(1)B重铬酸钾溶液(2)B、CA、D纸层析法(3)抗生素(或青霉素)
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