专题08 生物技术实践解析版.docx

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专题08生物技术实践解析版

三观一统十年高考真题精解

专题08　生物技术实践

十年树木，百年树人，十年磨一剑。

本专辑按照最新2020年考纲，对近十年高考真题精挑细选，去伪存真，挑选符合最新考纲要求的真题，按照考点/考向同类归纳，难度分层精析，对全国卷Ⅰ具有重要的应试性和导向性。

三观指的观三题（观母题、观平行题、观扇形题），一统指的是统一考点/考向，并对十年真题进行标灰（调整不考或低频考点标灰色）。

（一）2020考纲

考点

2020考纲要求

（1）微生物的分离和培养

Ⅰ

（2）某种微生物数量的测定

Ⅰ

（3）培养基对微生物的选择作用

Ⅰ

（4）利用微生物发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用

Ⅰ

（5）酶活力测定的一般原理和方法

Ⅰ

（6）酶在食品制造和洗涤等方面的应用

Ⅰ

（7）制备和应用固相化酶

Ⅰ

（8）从生物材料中提取某些特定的成分

Ⅰ

（9）运用发酵加工食品的基本方法

Ⅰ

（10）测定食品加工中可能产生的有害物质

Ⅰ

（11）蛋白质的提取和分离

Ⅰ

（二）本节考向题型研究汇总

题型考向

考点/考向

2020考纲要求

微生物的培养及其应用

（1）微生物的分离和培养、某种微生物数量的测定、培养基对微生物的选择作用

Ⅰ

生物技术在其他方面的应用

（2）从生物材料中提取某些特定的成分、运用发酵加工食品的基本方法

Ⅰ

一、考向题型研究一：

微生物的培养及其应用

1．（2017·全国Ⅰ卷，37）某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。

回答下列问题：

（1）有些细菌能分解尿素，有些细菌则不能，原因是前者能产生________________________。

能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源，原因是________________________，但可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是________________________（答出两点即可）。

（2）为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择____________________（填“尿素”“NH4NO3”或“尿素+NH4NO3”）作为氮源，不选择其他两组的原因是________________________。

（3）用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有________________________（答出两点即可）。

【答案】

（1）脲酶　　分解尿素的细菌是异养型生物，不能利用CO2来合成有机物　　为细胞生物生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料

（2）尿素　　其他两组都含有NH4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用

（3）为细菌生长提供无机营养，作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定

【解析】

（1）细菌分解尿素是由于细菌体内合成脲酶的结果，尿素是有机物，分解尿素的细菌是分解者，而不是生产者，只能生产者才能利用CO2作为碳源合成有机物。

葡萄糖通常既作为碳源，也可作为能源，作为碳源可转变成其它有机物。

（2）筛选分解尿素的细菌，通常只能用尿素作为唯一氮源，对于“NH4NO3”或“尿素+NH4NO3”均含有无机碳源。

（3）KH2PO4和Na2HPO4为微生物培养可提供P元素和无机盐离子如钾离子和钠离子。

2．（2010·全国Ⅰ卷，34）下列是与微生物培养有关的问题，请回答：

（1）某细菌固体培养基的组成成分是KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4、葡萄糖、尿素、琼脂和蒸馏水，其中凝固剂是＿＿＿＿＿＿＿，碳源是＿＿＿＿＿＿＿，氮源是＿＿＿＿＿＿＿。

已知只有能合成脲酶的细菌才能在该培养基上生长，故该培养基属于＿＿＿＿培养基。

按照化学成分分类，该培养基属于＿＿＿培养基。

从同化作用类型上看，用该培养基培养的细菌属于＿＿＿＿。

（2）将少量细菌接种到一定体积的液体培养基中，适宜条件下培养，定时取样测定菌体数目，以时间为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标，可得到细菌的＿＿＿＿＿＿曲线。

该曲线中以菌体数目的对数作为纵坐标的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

实验室中，为了获得形态和生理特征一致的菌体，一般应在＿＿＿期取材；在生产中，常搜集培养至＿＿＿期的细菌用于次级代谢产物的提取。

【答案】

（1）琼脂　　葡萄糖　　尿素　　选择　　合成　　异养型

（2）群体生长　　菌体数目往往非常大，且变化率也很高，以菌体数目的对数为纵坐标有利于作图　　对数　　稳定

【解析】

（1）该培养基中，琼脂为凝固剂，葡萄糖为碳源，尿素为氮源；由于只有能合成脲酶的细菌才能在该培养基上生长，可以用来选择出能够合成脲酶的细菌，在功能上称为选择培养基；由于其化学成分明确，故又称为合成培养基；由于该培养基中存在着有机碳源葡萄糖，故可推测从同化作用类型上看，用该培养基培养的细菌属于异养型。

（2）在恒定容积的液体培养基上培养微生物，定期取样，然后以时间为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标，所得的曲线称为微生物的群体生长曲线，之所以以菌体数目的对数作为纵坐标的原因是菌体数目往往非常大，且变化率也很高，直接以菌体数目为纵坐标不利于作图。

实验室中，为了获得形态和生理特征一致的菌体，一般应在对数期取材；在生产中，常搜集培养至稳定期的细菌用于次级代谢产物的提取。

1．（2016·全国Ⅰ卷，39）空气中的微生物在重力等作用下，可以一定程度地沉降。

某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物，以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。

实验步骤如下：

①配置培养基（成分：

牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O）；

②制作无菌平板；

③设置空白对照组和若干实验组，进行相关操作；

④将各组平板置于37℃恒温箱中培养一段时间，统计各组平板上菌落的平均数。

回答下列问题：

（1）该培养基中微生物所需的氮来源于_________________。

若要完成步骤②，该培养基中的成分X通常是_________________。

（2）步骤③中，实验组的操作是_________________。

（3）若在某次调查中，某一实验组平板上菌落平均数为36个/平板，而空白对照组的一个平板上出现了6个菌落，这种结果说明在此次调查中出现了_________________现象。

若将30（即36-6）个/平板作为本组菌落数的平均值，该做法_______________（填“正确”或“不正确”）。

【答案】

（1）牛肉膏、蛋白胨　　琼脂

（2）将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上，开盖暴露一段时间

（3）污染　　不正确

【解析】

（1）依据配制培养基的成分可知：

该培养基中微生物所需的氮来源于牛肉膏、蛋白胨。

因为该实验是“用平板收集教室空气中的微生物”，所使用的培养基应为固体培养基，配制时，需加入凝固剂，据此推知：

该培养基中的成分X通常是琼脂。

（2）依题意可知，该实验的目的是：

用平板收集教室空气中的微生物，以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。

所以步骤③中，实验组的操作是：

将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上，开盖暴露一段时间，以收集教室不同高度空气中的微生物。

（3）设置的空白对照组，在整个实验过程中没有用来收集空气中的微生物，若空白对照组的一个平板上出现了6个菌落，说明培养基的配制是不成功的，在此次调查中出现了污染现象，所以若将30（即36-6）个/平板作为本组菌落数的平均值，该做法不正确。

2．（2014·全国Ⅰ卷，39）植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解，回答下列问题：

（1）分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由3种组分组成的复合酶，其中葡萄糖苷酶可将分解成＿＿＿＿＿＿。

（2）在含纤维素的培养基中加入刚果红（CR）时，CR可与纤维素形成＿＿＿＿色复合物。

用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的＿＿＿＿＿＿。

（3）为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落，某同学设计了甲、乙两种培养（成分见下表）：

据表判断，培养基甲＿＿＿＿（填“能”或“不能”）用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿；培养基乙＿＿＿＿（填“能”或“不能”）用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

【答案】

（1）纤维二糖　　葡萄糖

（2）红透明圈

（3）不能液体培养基不能用于分离单菌落不能培养基中没有纤维素，不会形成CR-纤维素红色复合物，即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌

【解析】

（1）葡萄糖苷酶可将纤维二糖分解成葡萄糖。

（2）刚果红与纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

（3）维素分解菌分离和鉴别培养基属于固体培养基，而培养基甲中没有琼脂，是液体培养基，要分离和鉴别纤维素分解菌，需要以纤维素为主碳源的培养基，培养基乙不具有选择的作用。

1．（2019·全国Ⅰ卷，37）已知一种有机物X（仅含有C、H两种元素）不易降解，会造成环境污染。

某小组用三种培养基筛选土壤中能高效降解X的细菌（目标菌）。

Ⅰ号培养基：

在牛肉膏蛋白胨培养基中加入X（5g/L）。

Ⅱ号培养基：

氯化钠（5g/L），硝酸铵（3g/L），其他无机盐（适量），X（15g/L）。

Ⅲ号培养基：

氯化钠（5g/L），硝酸铵（3g/L），其他无机盐（适量）。

X（45g/L）。

回答下列问题。

（1）在Ⅰ号培养基中，为微生物提供氨源的是___________。

Ⅱ、Ⅲ号培养基为微生物提供碳源的有机物是_________。

（2）若将土壤悬浮液种在Ⅱ号液体培养基中，培养一段时间后，不能降解X细菌比例会_________，其原因是_________。

（3）Ⅱ号培养基加入琼脂后可以制成固体培养基，若要以该固体培养基培养目标菌并对菌落进行计数，接种时，应采用的方法是______________。

（4）假设从Ⅲ号培养基中得到了能高效降解X的细菌，且该菌能将X代谢为丙酮酸，则在有氧条件下，丙酮酸可为该菌的生长提供_________和_________。

【答案】

（1）牛肉膏、蛋白胨　　X

（2）下降　　不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的细菌能够增殖

（3）稀释涂布平板法

（4）能量　　合成其他物质的原料

【解析】

（1）氮源是微生物生长需要的一类营养物质，是含氮化合物，可为微生物的生长提供氮元素，牛肉膏、蛋白胨来源于动物原料，含有糖、维生素和有机氮等营养物质，因此在Ⅰ号培养基中，可为微生物提供氮源的是牛肉膏、蛋白胨。

碳源也是微生物生长所需要的一类营养物质，可为微生物的生长提供碳元素，而有机物均含碳元素，Ⅱ、Ⅲ号培养基均含有有机物X，因此，Ⅱ、Ⅲ号培养基为微生物的生长提供碳源的均为有机物X。

（2）由于Ⅱ号培养基含有的碳源只有有机物X，因此若将土壤悬浮液接种在Ⅱ号液体培养基中，培养一段时间后，不能降解X的细菌由于无法获得碳源而无法增殖导致其比例减少。

（3）微生物的接种方法很多，最常用的有平板划线法与稀释涂布平板法，由于稀释涂布平板法中，稀释度足够高的菌液经涂布培养后，在培养基表面形成的一个菌落是由菌液中的一个活菌繁殖而来，所以常用来进行微生物的计数。

（4）丙酮酸参与有氧呼吸的第二阶段，能被分解产生能量，且丙酮酸可作为许多物质合成的中间产物，因此其可为微生物的生长提供能量和合成其他物质的原料。

2．（2018·全国Ⅰ卷，37）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，统计的偏落数分别是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）M培养基若用于真菌的筛选，说明M培养基能满足真菌的生长，而能抑制其它微生物的生长，链霉素是一种抗生素，可以抑制细菌的生长。

加入了链霉素的培养基能筛选出真菌，该培养基属于选择培养基。

（2）微生物生长需要多种营养物质除氮源外，还需要碳源、无机盐、水以及特殊营养物质等。

氮元素是蛋白质和核酸等生物大分子的组成元素，因此氮源进入细胞后,可参与合成的生物大分子有蛋白质和核酸。

（3）淀粉与碘液会变成蓝色，筛选产淀粉酶的微生物，依据淀粉遇碘液显蓝色，产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解，形成透明圈，再根据透明圈，来筛选产淀粉酶的微生物。

（4）乙同学结果不合理，因为1个平板的计数结果与另2个相差悬殊，结果的重复性差，不能简单的用其平均数作为最终结果。

本专题的主干知识主要考查培养基、消毒灭菌等有关微生物培养的基础知识，培养基的制备、高压蒸汽灭菌和平板划线法等基本操作技术，并运用相关技术解决生产生活中有关微生物计数、微生物分离与培养等实际问题。

从命题角度看主要是以微生物的应用为考察对象，进行实验设计或者其他考察，考察的内容多种多样，考查方式和方向是更加密切的联系人们的生活生产实际。

不但可以与必修部分的内容相联系，也为培养学生的生物科学素养起到了一定的作用，因此高考的力度逐年加大，高考的立意重在对生物技术过程的研究和理解，更高的要求是根据有关内容进行实验设计和分析。

二、考向题型研究二：

生物技术在其他方面的应用

1．（2015·全国Ⅰ卷，39）已知微生物A可以产生油脂，微生物B可以产生脂肪酶。

脂肪酶和油脂可用于生物柴油的生产。

回答有关问题：

（1）显微观察时，微生物A菌体中的油脂通常可用于＿＿＿＿＿＿染色。

微生物A产生的油脂不易挥发，可选用＿＿＿＿＿（填“萃取法”或“水蒸气蒸馏法”）从菌体中提取。

（2）为了从自然界中获得能产生脂肪酶的微生物B的单菌落，可从含有油料作物种子腐烂物的土壤中取样，并应选用以＿＿＿＿＿为碳源的固体培养基进行培养。

（3）若要测定培养液中微生物B的菌体数，可在显微镜下用＿＿＿＿＿直接计数；若要测定其活菌数量，可选用＿＿＿＿＿法进行计数。

（4）为了确定微生物B产生的脂肪酶的最适温度，某同学测得相同时间内，在35℃、40℃、45℃温度下降解10g油脂所需酶量依次为4mg、1mg、6mg，则上述三个温度中，＿＿＿＿＿℃条件下该酶活力最小。

为了进一步确定该酶的最适温度，应围绕＿＿＿＿＿℃设计后续实验。

【答案】

（1）苏丹Ⅲ染液或者苏丹Ⅳ染液　　萃取法

（2）脂肪

（3）血细胞计数板　　稀释涂布平板

（4）45℃　　40℃

【解析】

（1）油脂可被苏丹IIT染液或者苏丹IV染液染成橘黄色或红色。

由于不易挥发，故采用萃取法。

（2）具有脂肪酶的微生物B可以分解脂肪，故可以以脂肪为碳源的固体培养基进行培养，不产生脂肪酶的微生物无法生存。

（3）微生物B的菌体数，可在显微镜下用血细胞计数板直接计数，活菌用稀释涂布平板法。

（4）45℃降解10g油脂所需酶量最大，故酶活性最小；40℃温度下降解10g油脂所需酶量最小，故酶活性最大，围绕40℃温度进行后续实验设计。

1．（2012·全国Ⅰ卷，39）为了探究6-BA和IAA对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响，某研究小组在ＭＳ培养基中加入6-BA和IAA，配制成四种培养基（见下表），灭菌后分别接种数量相同、生长状态一致、消毒后的茎尖外植体，在适宜条件下培养一段时间后，统计再生丛芽外植体的比率（m），以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数（n），结果如下表。

回答下列问题：

（1）按照植物的需求量，培养基中无机盐的元素可分为＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿两类。

上述培养基中，6-BA属于＿＿＿＿＿类生长调节剂。

（2）在该实验中，自变量是＿＿＿＿＿，因变量是＿＿＿＿＿，自变量的取值范围是＿＿＿＿＿。

（3）从实验结果可知，诱导丛芽总数最少的培养基是＿＿＿＿＿号培养基。

（4）为了诱导该菊花试管苗生根，培养基中一般不加入＿＿＿＿＿（填“6-BA”或“IAA”）。

【答案】

（1）大量元素　　微量元素　　细胞分裂素

（2）IAA浓度　　丛芽外植体的比率及丛芽平均数　　0～0.5mg/L

（3）1

（4）6-BA

【解析】

（1）植物组织培养常用培养基为MS培养基，其主要成分包括：

大量元素、微量元素、有机物等，按照植物对无机盐元素的需求量，培养基中的元素可分为大量元素、微量元素。

植物组织培养中的常用激素包括生长素和细胞分裂素两大类，6-BA是属于细胞分裂素类的生长调节剂。

（2）根据实验目的和表格数据可知，IAA的浓度是自变量，菊花再生丛芽外植体的比率和外植体上的丛芽平均数是因变量；由图表数据可以看出IAA的浓度范围是0－0.5mg/L。

（3）分析实验结果可知，诱导丛芽总数最少的培养基是丛芽数为3.1个的1号培养基。

（4）诱导菊花试管苗生根，一般在培养基中加入的植物激素是NAA或IAA，培养基中一般不加入或少加6-BA。

1．（2013·全国Ⅰ卷，39）回答下列有关泡菜制作的习题：

（1）制作泡菜是，所用盐水煮沸，其目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）泡菜制作过程中，乳酸发酵过程即为乳酸菌进行＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的过程。

该过程发生在乳酸菌的＿＿＿＿＿＿＿中。

（3）泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿等。

（4）从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是＿＿＿＿＿＿＿＿，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

【答案】

（1）消灭杂菌　　增加乳酸菌含量

（2）无氧呼吸　　细胞质

（3）温度　　食盐用量　　腌制时间

（4）乳酸菌数量增加，杂菌数量较少　　乳酸菌比杂菌更为耐酸

【解析】

（1）盐水中可能含有杂菌，制作泡菜时，所用盐水需要煮沸，以便杀死盐水中的杂菌。

陈泡菜中含有现成的乳酸菌，加入后，可以缩短制作时间。

（2）乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行无氧呼吸的过程。

该过程发生在乳酸菌细胞的细胞质基质中。

（3）在泡菜的制作过程中，影响亚硝酸盐含量的因素有温度过高、食盐用量不足、腌制时间等。

（4）从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜液逐渐发酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌数量增加，其他杂菌较少；原因是酸性条件下，不利于杂菌生存，增加乳酸菌的数量。

本专题主要包括传统发酵技术的应用即果酒和果醋的制作、酶的研究与应用、DNA的粗提取及鉴定和植物组织培养，植物成分的提取和血红蛋白的提取与分离。

传统发酵技术在食品加工中的应用与生活实践密切相关，考查上注重基础知识，主要考查实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并将这些实验涉及的方法和技能进行综合应用。

酶的应用考点和必修内容联系紧密，主要考查果胶酶在果汁生产中的应用和加酶洗衣粉洗涤效果的探究等知识点，以简答或实验设计形式出现。

考查形式上，这部分内容出现在选做题中，以非选择题形式出现。

DNA和血红蛋白的提取和分离与生活实践密切相关，考查上注重DNA和血红蛋白的提取和分离的基础知识，主要考查实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能。

考查形式上，这部分内容出现在选做题中，以非选择题形式出现。