高考生物二轮复习 专题二十三 微生物的利用与酶的应用试题.docx

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高考生物二轮复习专题二十三微生物的利用与酶的应用试题

专题二十三微生物的利用与酶的应用

考纲要求

　1.大肠杆菌的培养和分离（加试）。

2.分离以尿素为氮源的微生物（加试）。

3.果汁中的果胶和果胶酶（加试）。

4.α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测（加试）。

考点一　微生物的利用

一、大肠杆菌的培养和分离

1．大肠杆菌

（1）特性：

大肠杆菌是革兰氏阴性、兼性厌氧（代谢类型）的肠道杆菌，在肠道中一般对人无害，但若进入人的泌尿系统，就会对人体产生危害。

（2）用途：

是基因工程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：

以分裂方式繁殖，分裂速度很快，约20min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，一般用接种环（工具）转移带菌的培养物。

（3）细菌分离的方法与特点

分离方法

特点

划线分离法

操作简单

涂布分离法

操作复杂，单菌落更易分开

3.消毒和灭菌的区别

项目

条件

结果

常用的方法

消毒

较为温和的物理或化学方法

仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物（不包括芽孢和孢子）

煮沸消毒法、巴氏消毒法、紫外线或化学药物消毒法

灭菌

强烈的理化因素

杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子

灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌

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LB液体培养基扩大培养大肠杆菌，培养后再在LB固体平面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。

（2）实验步骤

培养基灭菌

↓

倒平板

↓

接种

↓

划线分离

↓

培养观察

50mLLB液体培养基和50mLLB固体培养基及培养皿高压蒸汽灭菌

将培养基分别倒入4个灭菌后的培养皿中，水平放置，使之形成平面

在装有液体培养基的三角瓶中接种大肠杆菌，培养12h

用接种环在接种有大肠杆菌的三角瓶中蘸菌液一次，在固体培养基的平板上连续划线，盖好培养皿

培养皿倒置（盖在下面），放在37℃恒温培养箱中培养12～24h后，可看到划线的末端出现不连续的单个菌落

（3）大肠杆菌分离的用途：

单菌落的分离是消除污染杂菌的通用方法，也是用于筛选高表达量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

含有脲酶，可以通过降解尿素作为其生长的氮源。

2．培养基

用以尿素为唯一氮源的培养基培养，以LB全营养培养基为对照。

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NH3，致使pH升高，使酚红指示剂变红。

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1g土样配制不同浓度的细菌悬液

↓

用涂布分离法分离细菌：

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24～48h

↓

观察：

培养基中菌落数量

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红色的环带。

[思考诊断]

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（　√　）

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：

（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。

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

①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。

②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

①第一次划线及每次划线之前都需要灼烧接种环。

②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。

③划线时最后一区域不要与第一区域相连。

④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

类型

适用范围

操作方法

消毒方法

煮沸消毒法

日常生活

100℃煮沸5～6min

巴氏消毒法

不耐高温的液体

70～75℃煮30min或80℃煮15min

化学药剂

生活活体、水源等

擦拭如用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源等

紫外线

房间、仪器设备

紫外线照射30min

灭菌方法

灼烧

接种工具、接种时用的试管口或瓶口等

直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧

干热灭菌

耐高温、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿和金属用具等

物品放入干热灭菌箱，160～170℃加热1～2h

高压蒸汽灭菌

培养基、培养皿等，生产和实验室常用

高压蒸汽灭菌锅内，100kPa，温度121℃，15～30min

3.接种微生物的两种常用方法比较

比较

划线分离法

涂布分离法

工具

接种环

玻璃刮刀

原理

通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面。

在数次划线后培养，可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的细胞群体，即菌落

将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。

在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个菌落

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．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

―→

―→

―→

―→

（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”）。

（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________。

（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。

（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________________________________________________________________________。

（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

答案　

（1）LB液体　渗透压　前面　

（2）琼脂　4℃　（3）（单）菌落　消除污染杂菌（或纯化菌种）　（4）生根　（5）D

解析　

（1）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。

（2）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。

（3）通过划线分离后，一个菌体就会繁殖出一个菌落。

（4）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。

（5）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。

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：

__________________________________________________________。

（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________。

（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pHB.灭菌

C．消毒D．调节温度

答案　

（1）涂布分离　稀释　LB固体培养基　是　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）　

（2）D　（3）渗透压　A　B

题型二　分离以尿素为氮源的微生物

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。

（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

答案　

（1）尿素　酚红　涂布分离（或涂布）　红　

（2）C

解析　

（1）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。

（2）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。

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5～25cm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）。

（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__________________。

葡萄糖：

0.05g

NaCl：

0.24g

K2HPO4：

0.24g

琼脂糖：

1.0g

酚红：

0.5g

水：

30mL

尿素：

20mL含2g脲

（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

________________________________________________________________________。

（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

答案　

（1）需氧呼吸　分解者　

（2）氮源　G6玻璃漏斗　固体培养基　（3）培养基中的尿素分解为NH3，使周围的pH升高　（4）涂布分离法　防止冷凝后的水珠从皿盖上落入培养基，造成污染　（5）B

考点二　酶的应用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

一、果汁中的果胶和果胶酶

1．果胶

（1）果胶是植物细胞壁的主要成分，它由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成。

（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，主要包括果胶酶和果胶甲酯酶。

（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

①果胶

半乳糖醛酸＋半乳糖醛酸甲酯。

②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活性大小成正比。

③果胶不溶于乙醇。

（2）实验流程设计

二、α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测

1．α淀粉酶的固定化

（1）固定化酶

①概念：

将水溶性的酶用物理或化学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。

②方法：

吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。

（2）α淀粉酶的固定化

①α淀粉酶作用的最适条件：

最适pH为5.5～7.5；最适温度为50～75_℃。

②方法：

吸附法。

③淀粉的水解作用

淀粉

糊精

麦芽糖

葡萄糖

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α淀粉酶→滴管滴加淀粉溶液→加KI－I2溶液→观察→洗涤→几天后重复实验。

3．α淀粉酶固定化实验过程

固定化α淀粉酶，装入注射器中

↓

以0.3mL/min的流速滴加淀粉溶液过柱

↓

流出5mL淀粉溶液后接收0.5mL流出液

↓

滴加KI－I2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

[思考诊断]

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α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。

5．固定化α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．α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。

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

实验名称（目的）

自变量

因变量

注意事项

探究温度对果胶酶活性的影响

温度

果汁量（澄清度）

①底物和酶在混合时的温度是相同的；

②温度梯度越小，实验结构越精确；

③苹果泥和果胶酶的用量在各个试管中应相同

④pH应为最适pH

探究pH对果胶酶活性的影响

pH

果汁量（澄清度）

①温度应为最适温度；

②pH梯度可用NaOH和盐酸调节；

③用玻璃棒搅拌使反应充分进行

探究果胶酶的用量

果胶酶的用量

果汁量（澄清度）

①制备苹果匀浆后迅速加热，使苹果浆中果胶酶变性；

②温度、pH应为最适温度和最适pH且保持不变

2.酶的固定化方法及适用对象

名称

原理

图示

包埋法

将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中

共价偶联法

利用共价键、离子键将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上

吸附法

通过物理吸附作用，把酶固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃或离子交换树脂等载体上

题型一　果汁中的果胶和果胶酶

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

答案　D

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（　　）

答案　B

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。

题型二　α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

比较项目

直接使用酶

固定化酶

制作方法

－

吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法等

是否需要营养物质

否

否

酶的种类

一种或多种

一种

催化反应

单一或多种

单一

反应底物

各种物质（大分子、小分子）

各种物质（大分子、小分子）

缺点

对环境条件非常敏感，易失活；难回收，成本高，影响产品质量

不利于催化一系列反应

优点

催化效率高、耗能低、低污染

既能与反应底物接触，又能与产物分离；可以重复使用

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

答案　D

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。

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α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α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号试管

2号试管

固定化淀粉酶

√

－

普通α淀粉酶

－

√

淀粉溶液

√

√

60℃保温5min，取出冷却至室温，滴加碘－碘化钾溶液

现象

变蓝

不变蓝

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

答案　B

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。

探高考　练模拟　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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

答案　D

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

答案　C

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。

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（　　）

温度（℃）

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

果汁量

（mL）

3.5

4.6

8.6

10.9

12.3

11.7

10.1

5.4

3.9

4.8

5.6

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50～55℃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

答案　C

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45～55℃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。

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24h后，置于4℃冰箱保存

答案　C

解析　涂布器应该用高压蒸汽灭菌，A项错误；培养基应