生物技术实践
1．[2018·全国卷Ⅰ][生物——选修1：生物技术实践]
将马铃薯去皮切块，加水煮沸一定时间，过滤得到马铃薯浸出液。在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂，用水定容后灭菌，得到M培养基。
回答下列问题：
(1)M培养基若用于真菌的筛选，则培养基中应加入链霉素以抑制________的生长，加入了链霉素的培养基属于________培养基。
(2)M培养基中的马铃薯浸出液为微生物生长提供了多种营养物质，营养物质类型除氮源外还有________(答出两点即可)。氮源进入细胞后，可参与合成的生物大分子有________(答出两点即可)。
(3)若在M培养基中用淀粉取代蔗糖，接种土壤滤液并培养，平板上长出菌落后可通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生物。加入的显色剂是________，该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是__________________________________________________。
(4)甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量，在同一稀释倍数下得到以下结果：
甲同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是110、140和149，取平均值133；乙同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是27、169和176，取平均值124。有人认为这两位同学的结果中，乙同学的结果可信度低，其原因是_________________________。
答案：(1)细菌 选择 (2)碳源、无机盐 蛋白质、核酸 (3)碘液 淀粉遇碘液显蓝色，产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解，形成透明圈 (4)乙同学的结果中，1个平板的计数结果与另2个相差悬殊，结果的重复性差
解析：(1)链霉素是抗生素，可抑制细菌生长，故在M培养基中加入链霉素作为选择培养基，可筛选出真菌。(2)培养基中的营养成分一般包括碳源、氮源、水和无机盐等。细胞中含有氮元素的生物大分子有蛋白质、核酸等，故所加入的氮源可参与以上物质的合成。(3)能产生淀粉酶的微生物可将淀粉分解成麦芽糖，淀粉遇碘变蓝，向加有淀粉的培养基中加入碘液后培养基呈现蓝色，产淀粉酶的菌落周围的淀粉被水解，形成透明圈，可根据透明圈的大小判断产生淀粉酶的多少。(4)统计菌落数时一般选择菌落数在30～300个的平板，甲同学统计的3个平板中的菌落数在正常范围内且差距不大，比较准确；乙同学统计的3个平板中，1个平板的计数结果与另2个相差悬殊，结果的重复性差。
2．[2019·河北衡水联考]如图为某同学设计的酿制苹果醋的基本流程和发酵装置示意图。请回答下列问题：
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(1)过程①需要先清洗后切块，以减少________，过程③发酵所需的微生物是_____________________________________________，
产生的酒精可以与________(填试剂名称)发生显色反应。
(2)过程④为醋酸发酵，在变酸的酒表面观察到的菌膜是________在液面大量繁殖而形成的。若要对该菌进行初步分离纯化，比较便捷的操作是采用________(填“平板划线”或“稀释涂布平板”)法把它们接种到________(填“固体”或“液体”)培养基上，经培养得到肉眼可见的菌落。
(3)在发酵装置示意图中，进行过程④需要将装置中的充气口开关________。判断果醋的制作是否成功，除了可以通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定外，还可以通过检测和比较________进一步鉴定。
答案：(1)杂菌的污染 酵母菌 酸性重铬酸钾 (2)醋酸菌 平板划线 固体 (3)打开 醋酸发酵前后的pH
解析：(1)过程①如果先切块后清洗，则内部组织容易被杂菌污染，所以应先清洗后切块；过程③是苹果汁发酵产生苹果酒的过程，需要酵母菌的参与；酒精可以与酸性重铬酸钾呈现灰绿色。(2)过程④是醋酸菌发酵，醋酸菌是好氧菌，因此在变酸的酒表面观察到的菌膜是醋酸菌繁殖形成的；分离纯化醋酸菌，较简单的方法是利用平板划线法将菌种接种到固体培养基上，观察菌落的特征进而进行分离纯化。(3)过程④是醋酸菌发酵，醋酸菌是好氧菌，因此需要将发酵装置中的充气口开关打开；醋酸发酵产生了大量的醋酸，可以通过检测和比较醋酸发酵前后的pH进一步鉴定。
3．[2019·辽宁五校协作体联考]某研究小组从泡菜浸泡液中分离出两种不同的乳酸菌(植物乳酸杆菌和布氏乳酸杆菌)，并探究接种不同乳酸菌泡菜中亚硝酸盐含量的变化趋势，结果如下图。请回答问题。
(1)分离和纯化细菌最常用的接种方法有________________，通过观察菌落的________________________(至少答3点)特征区分不同种类的细菌。
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(2)泡菜发酵过程中，分析图中第1～2天亚硝酸盐含量变化的原因是________________________；第2～5天亚硝酸盐含量变化的原因是___________________________________________________。
(3)制作果酒时利用的微生物主要是________，制作腐乳的过程中，主要是利用毛霉等微生物分泌的________________________等物质。
(4)泡菜制作和果醋制作的最终产物是________(填“单一”或“多种”)组分。
答案：(1)平板划线法和稀释涂布平板法 形态、大小、隆起及颜色 (2)细菌大量繁殖，将泡菜中硝酸盐还原成亚硝酸盐(由于蔬菜表面带有微生物，腌制初期不抗酸的微生物大量繁殖) 乳酸菌分解亚硝酸盐，乳酸含量增加(pH下降)，抑制了不抗酸微生物的繁殖 (3)酵母菌 蛋白酶和脂肪酶 (4)多种
解析：(1)分离和纯化细菌最常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法；通过观察菌落的形态、大小、隆起程度及颜色等特征区分不同种类的细菌。(2)泡菜发酵过程中，由于蔬菜表面带有微生物，腌制初期不抗酸的微生物大量繁殖，将泡菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐，因此图中第1～2天亚硝酸盐含量升高；乳酸菌分解亚硝酸盐，同时乳酸含量增加(pH下降)，抑制了不抗酸微生物的繁殖，因此第2～5天亚硝酸盐含量减少。(3)参与果酒制作的微生物主要是酵母菌；制作腐乳的过程中，主要是利用毛霉等微生物分泌的蛋白酶和脂肪酶等物质，其中脂肪酶能将脂肪分解为甘油和脂肪酸，蛋白酶能将蛋白质分解成氨基酸和小分子的肽。(4)泡菜制作和果醋制作的最终产物都不是单一的成分，而是多种组分。
4．[2019·广东湛江调研测试]苯胺是工业中的重要化工原料，也是环境中难降解的污染物之一。在处理苯胺的方法中，利用微生物降解由于成本低、效率高、无二次污染等特点受到了人们的青睐。
(1)要从土壤中分离出能分解苯胺的异养型微生物，在配制选择培养基时，要以________为唯一碳源；CO2不能作为此类微生物的碳源，原因是__________________________________________________
_________________________________________________。
(2)相比液体培养基，制备固体培养基还需要添加________；制备培养基时，常用磷酸缓冲液来调节________，用________法进行灭菌。
(3)若要检测灭菌是否彻底，可将灭菌过的培养基放在适宜条件下培养一段时间，观察培养基是否产生________。
(4)对微生物进行计数，常采用的接种方法是图中的________，统计出来的菌落数往往比活菌的实际数目________。
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答案：(1)苯胺 异养型微生物不能利用CO2合成生命活动所需的有机物(或异养型微生物只能利用有机碳源，自养型微生物才能利用CO2) (2)琼脂 pH(或酸碱度) 高压蒸汽灭菌 (3)菌落 (4)B 少
解析：(1)应配制以苯胺为唯一碳源的培养基，其他微生物不能分解苯胺，会因缺乏碳源而不能在该培养基上生存；只有自养型生物如硝化细菌，才能利用CO2合成生命活动所需的有机物，异养型生物不能利用CO2，只能利用有机碳源。(2)常在培养基中添加琼脂来制备固体培养基；制备培养基时，常用磷酸缓冲液来调节pH，用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。(3)为检测培养基灭菌是否彻底，常把灭过菌的培养基放在适宜条件下培养一段时间，观察有无菌落长出。(4)A图的接种方法为平板划线法，B图为稀释涂布平板法，后者有具体的培养液体积和稀释倍数，利于计算。由于当两个或多个细胞连在一起时平板上观察到的是一个菌落，故统计出来的菌落数往往比活菌的实际数少。
5．[2019·贵州贵阳清华中学考试]某研究小组对生活用水中大肠杆菌含量进行检测，并研究在高盐度(NaCl)工业废水中提取可降解有机物的耐盐菌，请分析回答有关问题：
(1)大肠杆菌进行检测的操作和配方图如下：
若要将图乙中大肠杆菌检测配方修改后用于培养可降解高盐度工业废水中有机物的耐盐菌，则应去除的成分有________________________，同时需要添加的成分是_________________________________________________。
(2)将高盐度工业废水采用平板划线法接种在含3%NaCl的固体培养基上(如图一)。然后置于适宜条件下培养一段时间，观察形成的菌落特征；再将分离纯化后的菌株制成菌液，取等量菌液，分别加入到不同NaCl浓度的液体培养基中摇床培养35小时，定时取样统计活菌数目，测定结果(如图二)。
图一所示操作，第一次划线前灼烧接种环的目的是________________，第二次及之后的几次划线前灼烧接种环的目的是________________________________________________。
图二所示活菌数目在进行统计时，直接从静置的培养液中取样计数的做法是错误的，正确的操作是将培养液________后取样计数，且每种浓度需设3个重复实验求其平均值。
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(3)由图二可知，该耐盐菌最适合处理含________(填浓度)NaCl的工业废水，原因是__________________________。
答案：(1)伊红、美蓝、乳糖 (高浓度)氯化钠 (2)防止杂菌污染杀死上次划线后接种环上残留的菌种(使下一次划线时，接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端) 振荡摇匀 (3)3% 据图可知，在3种NaCl浓度下，NaCl浓度为3%时该菌的相对数量最多
解析：(1)图乙中伊红、美蓝是用来鉴别大肠杆菌的，因此若用于培养可降解高盐度工业废水中有机物的耐盐菌，需去除其中的伊红、美蓝，此外由于工业废水中的有机物能够作为碳源，还应去除乳糖这一碳源；作为选择培养基，同时需加入高浓度的氯化钠溶液。(2)第一次接种前灼烧接种环的目的是防止杂菌污染。接种后接种环上有残留的菌种，因此第二次及之后的几次划线前灼烧接种环的目的是杀死上次划线后接种环上残留的菌种。取样计数时，需将培养液振荡摇匀，使菌种分布均匀，再吸取培养液。(3)分析图二可知，处理后每隔5小时取样检测时，3种NaCl浓度下，均是NaCl浓度为3%时该耐盐菌的相对数量最多，这说明该耐盐菌适合处理NaCl浓度为3%的工业废水。
6．[2019·江西九江一中模拟]如图表示利用“果胶酶—酵母菌联合固定凝胶珠”生产红葡萄酒的部分过程，请回答下列问题。
(1)海藻酸钠能作为固定载体的特点是__________________________________________________________，在联合固定果胶酶和酵母菌之前， 对海藻酸钠所做的操作是________________________________________________________
____________________________________________________。
(2)果胶酶在果汁生产中具有重要的作用，把果胶酶和酵母菌固定在一起生产红葡萄酒的重要意义在于__________________________________________________。
(3)果胶酶通常先与戊二醛交联，然后与活化的酵母菌一起用海藻酸钠包埋固定，这是因为_____________________________。
(4)在初级发酵时一般温度控制在_______________，
在发酵过程中，尤其要随时监控和调整发酵罐中的温度和pH，使其在适宜的范围内波动，其主要目的是______________________________________________________。
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答案：(1)不溶于水、多孔性 配制一定浓度的海藻酸钠溶液，用小火或间断加热的方法溶化海藻酸钠，然后冷却至室温 (2)果胶酶能提高果汁的产量和澄清度，从而提高红葡萄酒的产量和品质 (3)果胶酶分子太小，容易从包埋材料中漏出 (4)18～25 ℃ 防止温度和pH的变化影响果胶酶的活性甚至使果胶酶失活
解析：(1)海藻酸钠是一种天然多糖，它与淀粉、纤维素等不同，其特点是不溶于水、多孔，可在固定化技术中作为包埋材料；制备一定浓度的海藻酸钠溶液时，要注意用小火或间断加热的方法使其溶化，冷却至室温再与细胞或酶混合。(2)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，利用果胶酶能破坏细胞壁，提高果汁的产量和澄清度，从而提高红葡萄酒的产量和品质。(3)固定化酶时不适宜直接用包埋法，因为酶分子小，容易从包埋材料里漏出来，所以需先与戊二醛交联，然后与活化的酵母菌一起用海藻酸钠包埋固定。(4)酵母菌繁殖和发酵的适宜温度是18～25 ℃，发酵过程中由于呼吸作用释放热量，代谢产物积累会使pH降低，而温度和pH的变化可影响果胶酶的活性，所以发酵过程要及时监控、调节温度和pH。
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