高考生物二轮专项提升专题121 生物技术实践专题疑难突破.docx

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高考生物二轮专项提升专题121生物技术实践专题疑难突破

专题12.1生物技术实践专题疑难突破

1．（2019·全国Ⅱ，37）物质W是一种含氮有机物，会污染土壤。

W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。

某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌（目标菌）。

回答下列问题：

（1）要从土壤中分离目标菌，所用选择培养基中的氮源应该是________。

（2）在从土壤中分离目标菌的过程中，发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落（如图所示）。

如果要得到目标菌，应该选择_______菌落进一步纯化，选择的依据是______________

__________________________________________________。

（3）土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。

若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源，请简要写出实验思路、预期结果和结论，即_______________

_______________________________________________________________________________。

（4）该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌，使大肠杆菌产生能降解W的酶（酶E）。

为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异，该小组拟进行如下实验，请完善相关内容。

①在含有一定浓度W的固体培养基上，A处滴加含有酶E的缓冲液，B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液，C处滴加__________，三处滴加量相同。

②一段时间后，测量透明圈的直径。

若C处没有出现透明圈，说明____________________；若A、B处形成的透明圈直径大小相近，说明________________________________________。

【答案】

（1）W　

（2）乙　乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解W　（3）将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上，若细菌能生长，则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源　（4）①缓冲液　②缓冲液不能降解W　酶E与天然酶降解W的能力相近

【解析】

（1）要从土壤中分离出能降解含氮有机物W的目标菌，所用选择培养基应以该特定物质W为氮源。

（2）题图信息显示，在乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解W，若要得到目标菌，应该选择乙菌落进一步纯化。

（3）若要通过设计实验确定甲、乙两种细菌能否利用空气中的氮气作为氮源，需将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上，若某细菌能生长，则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源。

（4）①实验应遵循单一变量原则，故C处应滴加缓冲液。

②一段时间后，测量透明圈的直径。

若C处没有出现透明圈，说明缓冲液不能降解W；若A、B处形成的透明圈大小相近，说明酶E与天然酶降解W的能力相近。

2.（2017·全国Ⅱ，37）豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。

为了研究影响豆豉发酵效果的因素，某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀，再将两者置于适宜条件下进行发酵，并在32h内定期取样观测发酵效果。

回答下列问题：

（1）该实验的自变量是____________、____________。

（2）如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好，说明该发酵菌是_______________。

（3）如果在实验后，发现32h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最佳时间；若要确定最佳发酵时间，还需要做的事情是_______________________

_______________________________________________________________________________。

（4）从大豆到豆豉，大豆中的成分会发生一定的变化，其中，蛋白质转变为_________________，脂肪转变为______________________。

【答案】

（1）菌种　发酵时间　

（2）好氧菌　（3）延长发酵时间，观测发酵效果，最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间　（4）氨基酸和肽　脂肪酸和甘油

【解析】

（1）由题意可知该实验的自变量是菌种和发酵时间。

（2）如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好，说明该发酵菌是好氧菌。

（3）如果在实验后，发现32h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最佳时间；若要确定最佳发酵时间，还需要做的事情是延长发酵时间，观测发酵效果，最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间。

（4）从大豆到豆豉，大豆中的成分会发生一定的变化，其中，蛋白质转变为氨基酸和肽，脂肪转变为脂肪酸和甘油。

3．（2019·全国Ⅰ，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，为微生物提供氮源的是__________________。

Ⅱ、Ⅲ号培养基中为微生物提供碳源的有机物是________。

（2）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）牛肉膏蛋白胨培养基中，牛肉膏、蛋白胨为微生物生长提供了氮源，而Ⅱ号、Ⅲ号培养基中除X外的其他物质均不含碳，所以能为微生物提供碳源的有机物是X。

（2）因为Ⅱ号培养基中碳源只有X，属于选择培养基，只有能降解X的细菌才能增殖，而不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖。

（3）要对菌落进行计数，应采用稀释涂布平板法进行接种。

（4）在有氧条件下，丙酮酸参与细菌的有氧呼吸，可以为该菌的生长提供能量和合成其他物质的原料。

1．理清“3”种传统发酵食品的技术

食品

菌种

呼吸类型

原理

温度

果酒

酵母菌

兼性厌氧

有氧呼吸大量繁殖，无氧呼吸产生酒精

18～25℃

果醋

醋酸菌

有氧

糖（酒精）→醋酸

30～35℃

腐乳

毛霉等

有氧

蛋白酶、脂肪酶

水解蛋白质、脂肪

15～18℃

2.控制杂菌的“四大措施”

（1）通过发酵条件控制杂菌

①无氧发酵时的无氧环境可以抑制好氧菌。

②乳酸菌发酵、酒精发酵形成的酸性环境抑制杂菌繁殖。

（2）利用盐控制杂菌：

如腐乳的制作。

（3）利用酒精控制杂菌：

如果酒、腐乳的制作。

（4）利用香辛料控制杂菌：

如腐乳的制作。

3．果酒和果酒的发酵装置分析

装置图

结构或操作

目的

充气口

醋酸发酵时连接充气泵进行充气

排气口

酒精发酵时用来排出CO2

长而弯曲的胶管

防止空气中微生物的污染

制酒时

关闭充气口

制醋时

充气口连接气泵，输入无菌空气

4．无菌操作技术

（1）常用的3种消毒方法——煮沸消毒法、巴氏消毒法及化学药剂消毒法。

（2）常用的3种灭菌方法

①灼烧灭菌——接种环、接种针等金属器具。

②干热灭菌——主要针对玻璃器皿（吸管、培养皿）和金属用具等。

③高压蒸汽灭菌——主要针对培养基等。

5．平板划线法、稀释涂布平板法及显微镜直接计数法的区别

（1）平板划线法适用于微生物的纯化，但不能用于微生物的计数。

（2）稀释涂布平板法常用于活菌计数，而显微镜直接计数法不能区分菌体的死活。

（3）用稀释涂布平板法进行计数时，为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300间的平板进行计数。

6．选择培养基及鉴别培养基的使用方法

（1）分离纤维素分解菌的实验中先用选择培养基，再用鉴别培养基。

选择培养基中无凝固剂，为液体培养基，以纤维素作为碳源的微生物可以正常生长，而其他绝大多数微生物不能正常生长；利用液体培养基能使营养成分充分利用，以增加纤维素分解菌的浓度。

（2）鉴别培养基含琼脂，为固体培养基，可在培养基上形成肉眼可见的菌落。

刚果红染色法就是应用的此类培养基。

7．微生物计数的“两”种方法

（1）直接计数法：

显微镜直接计数法。

（2）间接计数法：

稀释涂布平板法（活菌计数法），统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。

8．直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较

项目

直接使用酶

固定化酶

固定化细胞

酶的种类

一种或几种

一种

一系列

常用固定方法

/

化学结合法、物理吸附法

包埋法

是否需要营养物质

否

否

是

催化反应

单一或多种

单一

一系列

反应底物

各种物质（大、小分子）

各种物质（大、小分子）

小分子物质

缺点

①对环境条件非常敏感，易失活；②难回收，成本高；③酶混在产物中，影响产品质量

不利于催化一系列的酶促反应

反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，可使反应效率下降

优点

催化效率高、耗能低、污染低

①既能与反应物接触，又能与产物分离；②可以重复利用

成本低、操作容易

9.固定化酵母细胞制备流程中的4个关键点

（1）酵母细胞的活化：

加入蒸馏水使酵母细胞从休眠状态重新恢复到正常的生活状态。

此过程中酵母细胞体积增大，应选择容积足够大的容器，避免活化液溢出。

（2）配制海藻酸钠溶液：

宜采用小火或间断加热的方法以防其焦糊。

（3）海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：

混合之前，海藻酸钠溶液要冷却至室温，然后加入已活化的酵母细胞并进行充分搅拌，混合均匀后，再转移至注射器中。

（4）固定化酵母细胞：

以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，将形成的凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。

10．DNA的粗提取与鉴定实验中的“2、4、4”

加蒸馏水2次

①加到鸡血细胞中，使血细胞吸水涨破；②加到含DNA的2mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物质的量浓度稀释到0.14mol/L，使DNA析出

用纱布过滤4次

①过滤血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液；②过滤用2mol/L的NaCl充分溶解的DNA，滤去溶液中的杂质；③滤取0.14mol/L的NaCl溶液中析出的DNA（黏稠物）；④过滤溶有DNA的2mol/L的NaCl溶液

用NaCl溶液4次

①加2mol/L的NaCl溶液，溶解提取的细胞核物质；②用0.14mol/L的NaCl溶液使DNA析出；③用2mol/L的NaCl溶液，溶解滤取的DNA黏稠物；④用2mol/L的NaCl溶液，溶解丝状物用于鉴定DNA

1．（2018·山西运城康杰中学高三期中）如图为科研人员分别用6种不同的有机溶剂（编号为1～6）按相同的实验步骤从枸杞中提取类胡萝卜素，得到的类胡萝卜素的含量如图所示。

下列叙述错误的是（　　）

A．以有机溶剂作为提取剂是因为类胡萝卜素易溶于有机溶剂

B．“按相同的实验步骤”是为了排除无关变量的干扰

C．实验课题为探究6种有机溶剂对枸杞中类胡萝卜素提取量的影响

D．该实验的自变量为6种有机溶剂中类胡萝卜素的含量

【答案】D

【解析】类胡萝卜素易溶于有机溶剂，可以用有机溶剂提取类胡萝卜素，A项正确；实验目的是探究6种有机溶剂对枸杞中类胡萝卜素提取量的影响，自变量为有机溶剂种类的不同，实验步骤为无关变量，B、C项正确，D项错误。

2．（2018·重庆高三第二次诊断）北方每年在小麦丰收的季节，焚烧秸秆火焰四起，烟雾弥漫，不但导致严重的雾霾而且造成资源的浪费。

科学家为了解决这个问题，努力寻找分解秸秆中纤维素的微生物，他们做了如下实验，据图回答：

→

→

→

→

甲

（1）根据甲图，选择培养纤维素分解菌要用__________。

为了统计样品中活菌的数目，常用方法除稀释涂布平板法外，还有______________的方法。

（2）乙图是培养出的单菌落示意图，最适合分解秸秆的两个菌落是____________（填数字），纤维素分解菌将纤维素最终分解为____________。

从图中可以看出培养基上菌落数较少，推测可能的原因是______________________________________________________________________________。

（3）为了长期保存该微生物，可以采用________的方法。

【答案】

（1）选择培养基　显微镜直接计数　

（2）1和4　葡萄糖　土壤中纤维素分解菌较少，稀释的倍数太大　（3）甘油管藏

【解析】

（1）从土壤样液中筛选能分解纤维素的细菌所用的培养基是选择培养基。

统计样品中活菌的数目，常用稀释涂布平板法或显微镜直接计数的方法。

（2）透明圈的大小反映了细菌分解纤维素的能力大小，所以乙图中最适合分解秸秆的两个菌落是1和4；纤维素是多糖，最终被纤维素分解菌分解成葡萄糖；从图中可以看出培养基上菌落数较少，推测可能是土壤中纤维素分解菌较少，稀释的倍数太大所致。

（3）长期保留菌种可用甘油管藏的方法。

1．（2015·苏州检测）下列有关果酒和果醋制作的叙述正确的是（　　）

A．葡萄汁要装满发酵瓶，以形成无氧环境，利于发酵

B．在葡萄酒发酵过程中，每隔12h左右打开瓶盖一次，放出CO2

C．果酒发酵过程中温度控制在30℃，果醋发酵过程中温度控制在20℃

D．在果醋发酵过程中，适时通过充气口充入氧气，有利于醋酸菌的代谢

【答案】D

【解析】果酒发酵主要是利用酵母菌的无氧呼吸，但发酵的初期酵母菌要进行有氧呼吸大量繁殖，故发酵瓶要留出1/3的空间，在制果酒的过程中，注意排气的方法是拧松而不是打开瓶盖；果酒发酵过程中温度控制在18～25℃，果醋发酵过程中温度控制在30～35℃；果醋制作是利用醋酸菌的有氧呼吸，因此在整个过程中要通入氧气。

【解题指导】该题考查形式比较直接，知识点主要考察酒精发酵和果醋发酵的条件，需要学生对知识的记忆比较扎实。

2．（2019·江苏，19）下列关于产纤维素酶菌分离及运用的叙述，不合理的是（　　）

A．筛选培养基中应含有大量的葡萄糖或蔗糖提供生长营养

B．可从富含腐殖质的林下土壤中筛选产纤维素酶菌

C．在分离平板上长出的菌落需进一步确定其产纤维素酶的能力

D．用产纤维素酶菌发酵处理农作物秸秆可提高其饲用价值

【答案】A

【解析】产纤维素酶菌能利用纤维素，故筛选培养基应以纤维素作为唯一碳源，A项错误；富含腐殖质的林下土壤中含有较多的能分解纤维素的产纤维素酶菌，B项正确；用筛选培养基分离得到的菌落只是初步筛选，还需进一步确定其产纤维素酶的能力，C项正确；用产纤维素酶菌发酵处理农作物秸秆，动物食用后更容易消化吸收，故可提高其饲用价值，D项正确。

【解题指导】该题考查了纤维素分解菌的特点，掌握筛选纤维素分解菌的方法和纤维素分解菌的作用就能做对。

3．（2019·南通等七市第二次模拟）反硝化细菌能将硝态氮（如NO

）转化为氮气（2NO

＋10e－＋12H＋―→N2＋6H2O），广泛用于污水处理。

科研人员开展好氧反硝化细菌的筛选和固定化研究，主要过程及结果如下。

请回答下列问题：

步骤Ⅰ：

菌株初筛、纯化和鉴定。

将1g活性污泥稀释成不同浓度的溶液，各取50μL稀释液均匀涂布到含有溴麝香草酚蓝（BTB）的初筛培养基上（BTB是一种酸碱指示剂，在弱酸性溶液中呈黄色，弱碱性溶液中呈蓝色，中性溶液中呈绿色，初筛培养基呈绿色），在适宜条件下培养获得单菌落，再进行纯化和遗传鉴定。

步骤Ⅱ：

制备固定化细菌。

配制海藻酸钠等溶液并灭菌。

在无菌条件下制备固定化凝胶珠，用无菌水冲洗并保存。

步骤Ⅲ：

不同C/N（碳氮比）对反硝化效率的影响。

研究配制不同C/N的培养液，每种培养液分两组，分别加入100粒固定化凝胶珠和0.8mL的菌液，在30℃下振荡培养48h后，测定培养液中NO

的去除率，结果如图。

（1）步骤Ⅰ中，初筛培养基中的氮源应是____________。

在细菌培养过程中，需要放置未接种的培养基一起培养，其目的是____________________。

初培结束时，选择的目标菌落周围应呈____________色。

（2）步骤Ⅱ中，海藻酸钠等溶液的灭菌方法是_________________________________________。

制作的凝胶球不宜过大，否则会使小球的________减小，影响小球内外物质交换，进而影响反硝化效率。

（3）步骤Ⅲ中，若每个固定化小球包埋的细菌数量为19×106个，则实验接种的菌液中反硝化细菌的密度约为____________（保留一位小数）个·mL－1。

实验结果表明，固定化会使细菌的反硝化效率略有下降，可能的原因是_________________________________________________。

（4）用反硝化细菌进行污水处理过程中，有时需要向污水中加入少量淀粉。

结合实验结果分析，添加淀粉的主要目的是___________________________________________________________。

【答案】

（1）硝态氮（或NO

）　检验培养基是否受到杂菌污染　蓝　

（2）高压蒸汽灭菌　表面积与体积比（或相对表面积）　（3）2.4×108　固定化阻碍细菌细胞与外界的物质交换（或减少了对细菌O2、NO

等的供应）　（4）适当提高污水中的C/N，以提高细菌对污水中NO

的去除率

【解析】

（1）根据题意可得，反硝化细菌是以硝态氮作为氮源的一类微生物，故初筛培养基中的氮源应是硝态氮；放置未接种的培养基的目的是为了检验培养基是否受到杂菌污染，用于对比；反硝化细菌可将硝态氮转化为氮气，反应过程为2NO

＋10e－＋12H＋―→N2＋6H2O，消耗培养基中的H＋，故会使菌落附近呈弱碱性，菌落周围的培养基呈蓝色。

（2）溶液的灭菌方法通常采用高压蒸汽灭菌法；制作的凝胶球如果过大会使得小球的相对表面积（即表面积与体积之比）减小，影响物质交换，进而影响反硝化效率。

（3）每个固定化小球包埋的细菌数量为19×106个，每组培养液中加入100粒固定化小球和0.8mL的菌液，所以反硝化细菌的密度约为（100×19×106）÷0.8＝2.4×108（个·mL－1）；固定化会减少细菌细胞与O2、NO

等的接触，阻碍了细菌细胞与外界物质交换，导致细菌反硝化效率略有下降。

（4）加入少量淀粉作为碳源，能够提高污水中的C/N值，结合题表中数据分析可得，适当提高污水中的C/N值，能够提高细菌对污水中NO

的去除率。

【解题指导】该题属于信息获取类题目，题干较长，学生需要对题干充分理解和对关键信息有一定的提取能力和与课本知识综合的能力。

4．（2019·南通等七市第二次模拟）网传“酵素能够减肥、美颜”，某同学搜索“水果酵素”相关知识得到下面的信息。

有关叙述正确的是（多选）（　　）

酵素概念：

①酵素本义是酶的别称；②《酵素产品分类导则》中将酵素定义为以动物、植物、菌类等为原料，经微生物发酵制得的含有特定生物活性的产品。

水果酵素制作：

①把水果小块和水按比例放入容器，密封，注意容器内留下20%空间；②置于阴凉处6个月后，过滤得到的滤液即为“酵素”。

A．在酵素制作时容器内留下20%空间有防止发酵液溢出造成杂菌污染的作用

B．发酵装置在阴凉处放置时，需要间隔一定时间放气，后期间隔时间可适当延长

C．由于水果酵素富含蛋白酶、脂肪酶，因此酵素被人体吸收后具有减肥功能

D．“酵素”中多种有益微生物、氨基酸、维生素等，是发挥功能的有效成分

【答案】AB

【解析】在酵素制作时容器内留下20%空间，是为了防止由于微生物呼吸产生热量导致发酵液热胀冷缩而溢出造成杂菌污染，A项正确；发酵放置在阴凉处，需要间隔一定时间放气，后期间隔时间可适当延长是因为发酵前期微生物有氧呼吸产生较多CO2，到发酵后期会以无氧呼吸为主，CO2释放量降低，故放气间隔时间可延长以避免杂菌污染，B项正确；由题干信息可知，酵素不是酶，C项错误；“酵素”的主要功效只是为人体提供营养，故发挥功能的有效成分是糖类，D项错误。

【解题指导】该题对学生理解能力、信息获取能力和分析能力进行考察，该题是多选题，学生需要对每一个选项的正误进行准确判断，极易做错，题目难度比较大，得分难度高。

5．（2015·合肥质检）（2019·南京、盐城5月模拟）刚果红能够与纤维素形成红色复合物，可用其鉴定纤维素分解菌。

某研究小组将滤纸埋在土壤中，30天后从滤纸上取6g土壤样品加入30mL生理盐水中溶解，得到了富有纤维素分解菌的菌原液，并进行如下实验，回答下列问题：

（1）稀释菌原液：

为确定合适的稀释倍数，小组成员取1mL菌原液进行如下图所示的操作，在统计菌落时，发现平板上的平均菌落数为40个，则每毫升菌原液中的细菌数大约为__________个。

（2）培养基的准备：

在对培养基进行高压蒸汽灭菌的过程中，完成加水、装锅、加热排气、保温保压适当时间后，切断热源，让灭菌锅内温度自然下降，___________________________，打开排气阀，旋开固定螺栓，开盖，才可以取出灭菌的培养基等物品。

待培养基冷却至50℃左右时倒平板，在培养基凝固之前加入灭菌的刚果红，从功能上来看，该培养基属于________培养基，培养基中碳源主要是________。

（3）接种与观察：

在无菌条件下，用________取0.1mL稀释后的菌悬液进行图1中________所示的操作，室温放置2～3分钟后倒置于恒温箱中培养，室温放置2～3分钟的目的是____________________。

培养过程中定期观察菌落特征和透明圈的大小，图2中D/d的值越________，表示该菌对纤维素分解能力越强。

【答案】　

（1）4×106　

（2）压力表的压力降为零　鉴别　纤维素　（3）移液枪（移液管）　甲　使菌液完全被培养基吸收　大

【解析】

（1）分析题图可知菌原液被稀释了10000倍，每毫升菌原液中的细菌数大约为40×10×10000＝4×106个。

（2）培养基的准备：

在对培养基进行高压蒸汽灭菌的过程中，完成加水、装锅、加热排气、保温保压适当时间后，切断热源，让灭菌锅内温度自然下降，压力表的压力降为零，打开排气阀，旋开固定螺栓，开盖，才可以取出灭菌的培养基等物品。

待培养基冷却至50℃左右时倒平板，在培养基凝固之前加入灭菌的刚果红，刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物，故从功能上来看，该培养基属于鉴别培养基，培养基中碳源主要是纤维素。

（3）接种与观察：

在无菌条件下，用移液枪（移液管）取0.1mL稀释后的菌悬液进行图1中甲所示的操作，室温放置2～3分钟后倒置于恒温箱中培养，室温放置2～3分钟的目的是使菌液完全被培养基吸收。

培养过程中定期观察菌落特征和透明圈的大小，根据刚果红染色法原理，图2中D/d的值越大，表示该菌对纤维素分解能力越强。

【解题指导】该题考查纤维素分解菌的培养与鉴定、稀释涂布平板法等知识，做题时要