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全国通用高中生物 一轮复习 第九单元 专题二十三 传统发酵技术与微生物的应用课件PPT
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这是一份全国通用高中生物 一轮复习 第九单元 专题二十三 传统发酵技术与微生物的应用课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了考情解读，必备知识通关，制作流程，亚硝酸盐含量测定，解题能力提升，微生物的计数等内容，欢迎下载使用。
考点1 传统发酵技术的应用 必备知识通关 解题能力提升 考法1 传统发酵技术的应用分析考点2 微生物的培养与应用 必备知识通关 解题能力提升 考法2 微生物的培养与应用分析 “双一流”名校冲刺 创新应用7 微生物在生产实践中的应用
课标要求举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的;阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能,工业化生产人类所需产品; 举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提;
课标要求阐明无菌技术是在操作过程中,保持无菌物品与无菌区域不被微生物污染的技术;举例说明通过调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物;概述平板划线法和稀释涂布平板法是实验室中进行微生物分离和纯化的常用方法;概述稀释涂布平板法和显微镜计数法是测定微生物数量的常用方法。
高考怎么考高考对传统发酵技术进行考查的题目往往比较基础,多结合生活或生产实践,考查教材基础知识,题目难度不大,重在体现高考试题的基础性。微生物的培养与应用是近年高考的常考点,试题常联系生产、生活情境考查考生的理解能力和科学探究能力,题目有一定的综合性,预计2022年高考可能会结合污水处理、功能菌筛选等情境考查此部分内容,体现高考试题的综合性和应用性。
考点1 传统发酵技术的应用
一、果酒和果醋的制作1.果酒和果醋制作的比较
2.操作注意事项(1)材料的选择与处理。选择新鲜的葡萄,榨汁前先冲洗,后去枝梗,以防葡萄汁流失及杂菌污染。(2)防止发酵液被污染。榨汁机要清洗干净并晾干;发酵瓶要洗净,并用体积分数为70%的酒精消毒;装入葡萄汁后要封闭充气口。(3)在将葡萄汁装入发酵瓶时,要留约1/3的空间,目的是先让酵母菌进行有氧呼吸,快速繁殖,耗尽O2后再进行酒精发酵;防止发酵过程中产生的大量CO2造成发酵液溢出。
二、腐乳的制作1.制作原理
3.注意事项(1)影响腐乳品质的因素
(2)防止杂菌污染①用来腌制腐乳的玻璃瓶,洗刷干净后要用沸水消毒。②装瓶腌制时,操作要迅速小心,且要逐层加盐,接近瓶口表面的盐要铺厚一些。③加入卤汤后,要用胶条将瓶口密封。封瓶时,最好将瓶口通过酒精灯的火焰,防止瓶口被污染。
三、泡菜的制作及亚硝酸盐含量的检测1.泡菜的制作
3.注意事项(1)材料的选择及用量①蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。②清水和盐的质量比为4∶1,盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用:一是除去水中的氧气,二是杀灭盐水中的细菌。(2)防止杂菌污染:每次取样用具要洗净,要迅速封口。(3)氧气需求①泡菜坛要选择透气性差的容器,以创造无氧环境,有利于乳酸菌发酵,防止蔬菜腐烂。②泡菜坛坛盖边沿的水槽中注满水,以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境,并注意在发酵过程中经常补水。(4)控制适宜的温度:以18~20 ℃为宜,温度偏高易致杂菌滋生,温度偏低不利于乳酸发酵。
核心素养 · 社会责任1.[与生活的联系]为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶?提示:抗生素能够杀死或抑制乳酸菌的生长,因此含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶。2.[与生活的联系]为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜,少吃腌制的蔬菜?提示:有些蔬菜,如小白菜和萝卜等含有较多的硝酸盐,在腌制过程中蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐,危害人体健康。
考法1 传统发酵技术的应用分析1.几种发酵微生物的比较
2.制作果酒和果醋的发酵装置分析
说明 若用简易的发酵装置,每隔一段时间排气时只需拧松瓶盖,不要打开瓶盖。
3.腌制泡菜过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
命题角度1 果酒和果醋的制作示例1 [2016天津理综,10,12分]天津独流老醋历史悠久、 独具风味,其生产工艺流程如图。
(1)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度,这是因为酶 。 (2)在酒精发酵阶段,需添加酵母菌。在操作过程中,发酵罐先通气,后密闭。通气能提高 的数量,有利于密闭时获得更多的酒精产物。 (3)在醋酸发酵阶段,独流老醋采用独特的分层固体发酵法,发酵30天。工艺如下。
发酵过程中,定期取样测定醋酸杆菌密度变化,趋势如图。据图分析,与颠倒前相比,B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是 ,由此推测,影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是 。
发酵过程中,定期取样测定醋酸杆菌密度变化,趋势如图。据图分析,与颠倒前相比,B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是 ,由此推测,影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是 。 ②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中,发酵缸中 层的醋醅有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。 ③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少,主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的改变,加剧了不同种类乳酸菌的 ,淘汰了部分乳酸菌种类。
思路分析▶本题重点在提取、理解关键词和图示信息:
解析▶(1)酶在最适温度、最适pH等条件下催化能力最强,所以添加酶制剂需要控制温度。(2)酵母菌在有氧条件下能大量繁殖,增加酵母菌数量,有利于密闭阶段在无氧条件下获得更多的酒精产物,因而发酵初期应先通气。(3)①由图示可知,与颠倒前相比,第15天A、B层颠倒后,B层醋酸杆
菌先快速增长后趋于稳定,颠倒后B层不断翻动,与颠倒前相比,能接触更多氧气,醋酸杆菌大量繁殖,说明影响醋酸杆菌密度变化的环境因素有氧气,后来随着营养物质的消耗及pH的降低,醋酸杆菌数量趋于稳定,说明影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素有营养物质、pH等。②颠倒前的B层和颠倒后的A层(即下层)缺氧,有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。③发酵后期营养物质的消耗使不同种类的乳酸菌种间竞争加剧,淘汰了部分种类的乳酸菌。答案▶(1)在最适温度条件下催化能力最强 (2)酵母菌 (3)①先快速增长后趋于稳定 氧气、营养物质、pH ②颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动,或下) ③种间竞争(或竞争)
情景转化1.[科学思维——分析与综合]在酒精发酵阶段,添加酵母菌后不通气,直接密封,产生酒精的速率慢,原因是 。 2.[科学探究——对实验结果的讨论]15天后,A层醋酸杆菌密度不再增加的原因是 。答案▶1.酵母菌数量较少,无氧呼吸强度弱 2.缺氧,抑制醋酸杆菌繁殖
命题角度2 结合实验分析腐乳制作的应用示例2 [2017全国卷Ⅱ,37,15分]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32 h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32 h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 。解析▶(1)实验使用甲、乙两种菌种,并在32 h内定期取样观测发酵效果,所以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型微生物。(3)如果在实验后,发现32 h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取样观测时间,观测发酵结果,最好的发酵效果所对应的时间即最佳发酵时间。(4)从大豆到豆豉,在相关微生物的作用下,大豆中的蛋白质转变为肽和氨基酸,脂肪转变为甘油和脂肪酸。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
核心素养解读 本题主要考查的核心素养是生命观念、科学思维和科学探究,具体表现在三个角度:
情景转化[科学探究——实验变量分析]本实验若要研究两种菌种对豆豉发酵效果的影响,则自变量为菌种,观测发酵效果时,从两桶内取样的时间应 。答案▶相同
命题角度3 泡菜的制作及亚硝酸盐含量的测定示例3 泡菜是我国的传统食品之一,但制作过程中产生的亚硝酸盐对人体健康有潜在危害。某兴趣小组准备参加“科技创新大赛”,查阅资料得到下图:
(1)为保证泡菜发酵过程中的无氧环境,在装坛发酵前后需要检查泡菜坛有无 ,装入蔬菜并注入盐水后要对泡菜坛进行的密封处理是 ,在腌制过程中,坛中会出现溶液量增多现象,主要原因是 。 (2)测定亚硝酸盐含量:对亚硝酸盐的测定可用 法,在盐酸酸化的条件下,亚硝酸盐进行重氮化反应后,再与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成 色化合物。 (3)据图可知腌菜时食盐的浓度越低,亚硝酸盐含量的峰值出现得越早,且峰值越大,原因是 。
解析▶(1)制作泡菜所需要的微生物为乳酸菌,为厌氧菌,为保证泡菜发酵过程中的无氧环境,在装坛发酵前后需要检查泡菜坛有无裂纹和砂眼,装入蔬菜并注入盐水后用水密封坛口,在腌制过程中,坛中会出现溶液量增多现象,主要原因是外界溶液浓度高使蔬菜细胞渗透失水。(2)对亚硝酸盐的测定可用比色法,在盐酸酸化的条件下,亚硝酸盐进行重氮化反应后,再与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色化合物。(3)腌菜时若食盐用量过低,微生物会大量繁殖,将蔬菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐,所以腌菜时食盐的浓度越低,亚硝酸盐含量的峰值出现得越早,且峰值越大。答案▶(1)裂纹和砂眼 用水密封坛口 外界溶液浓度高使蔬菜细胞渗透失水 (2)比色 玫瑰红 (3)食盐用量过低,会造成微生物大量繁殖,将蔬菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐
考点2 微生物的培养与应用
一、微生物的培养基1.培养基的营养构成(1)主要营养物质:水、碳源、氮源、无机盐;(2)其他条件:pH、特殊营养物质以及氧气等。说明 (1)微生物最常利用的碳源是糖类,尤其是葡萄糖;最常利用的无机氮源是铵盐、硝酸盐。(2)对异养微生物来说,含C、H、O、N的化合物既是碳源,又是氮源和能源。
2.培养基的制备:计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。3.培养基的种类及用途
二、无菌技术——消毒和灭菌方法的比较
链接新教材 湿热灭菌 人教版新课标教材中涉及了湿热灭菌,湿热灭菌是一种利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法。高压蒸汽灭菌就属于湿热灭菌,也是实验室和药物制剂生产过程中最常用的灭菌方法。
三、微生物的分离纯化技术1.纯化培养方法
2.运用平板划线法的注意事项(1)接种环的灼烧:①第一次划线前,避免接种环上可能存在的微生物污染培养基;②再次划线前,杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种,使再次划线的菌种直接来源于上次划线的末端;③划线结束后,杀死接种环上残留的菌种,避免菌种污染环境和感染操作者。(2)接种环灼烧后,要冷却后才能接触菌种,以免温度太高杀死菌种。(3)在进行第二次及以后的划线操作时,要从上一次划线的末端开始划线。(4)划线时用力要大小适当,防止用力过大将培养基划破。四、菌种的保存1.对于频繁使用的菌种,可以采用临时保藏法。2.对于需要长时间保存的菌种,可以采用甘油管藏法。
五、微生物的分离、计数1.土壤中分解尿素的细菌的分离
2.土壤中分解纤维素的微生物的分离
名师提醒 关于“选择菌落数在30~300的平板”的两个理解误区1.只得到1个菌落数在30~300的平板:不符合实验的重复原则,易受到偶然因素的影响。2.得到3个或3个以上菌落数在30~300的平板:也不一定正确,如得到3个平板,菌落数分别为230、34、240,虽然菌落数均在“30~300”,但由于34与另外两个平板上的菌落数差异较大,应找出原因并重新实验。
考法2 微生物的培养与应用分析1.灵活应用培养条件进行微生物的筛选(1)控制培养基中的化学物质
(2)适当控制培养条件
2.三种方法进行微生物的鉴别
命题角度4 微生物的培养基示例4 [2019全国卷Ⅲ,37,15分]回答下列与细菌培养相关的问题。(1)在细菌培养时,培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是 (填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常,制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH,其原因是 。硝化细菌在没有碳源的培养基上 (填“能够”或“不能”)生长,原因是 。 (2)用平板培养细菌时一般需要将平板 (填“倒置”或“正置”)。 (3)单个细菌在平板上会形成菌落,研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物,原因是 。
(4)有些使用后的培养基在丢弃前需要经过 处理,这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。解析▶(1)细菌培养时常用牛肉膏蛋白胨培养基,牛肉膏能提供碳源、氮源、磷酸盐、维生素,蛋白胨能提供碳源、氮源、维生素,而葡萄糖不能提供氮源,NaNO3不能为微生物提供碳源。不同细菌生长繁殖所需要的最适pH是不同的,应该根据培养细菌的不同来调节培养基的pH。硝化细菌是化能自养型细菌,可以空气中的CO2为碳源,因此在没有碳源的培养基上能够生长。(2)在平板培养基上培养细菌时,一般需将平板倒置,这样可以防止培养皿盖上的水珠落入培养基。(3)不同种类的细菌所形成的菌落,在大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等方面具有一定的
特征,不同种细菌在一定培养条件下表现出各自稳定的菌落特征,可以作为菌种鉴定的重要依据。(4)使用后的培养基在丢弃前需进行灭菌处理,以免污染环境。答案▶(1)蛋白胨 不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同 能够 硝化细菌可以利用空气中的CO2作为碳源 (2)倒置 (3)在一定的培养条件下,不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征 (4)灭菌
命题角度5 消毒和灭菌的辨析示例5 [2018全国卷Ⅱ,37,15分]在生产、生活和科研实践中,经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。回答下列问题:(1)在实验室中,玻璃和金属材质的实验器具 (填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。 (2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法,与煮沸消毒法相比,这两种方法的优点是 。 (3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒,其原因是紫外线能 。
在照射前,适量喷洒 ,可强化消毒效果。 (4)水厂供应的自来水通常是经过 (填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。 (5)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时,若压力达到设定要求,而锅内并没有达到相应温度,最可能的原因是 。解析▶(1)在实验室中,能耐高温的、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属材质的实验器具等可以放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。(2)巴氏消毒法或高温瞬时消毒法与煮沸消毒法相比,其优点表现为在达到消毒目的的同时,营养物质损失较少。(3)紫外线照射能消毒的原因是其能够
破坏微生物DNA的分子结构。在利用紫外线照射前,适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液,可强化消毒效果。(4)自来水通常采用氯气消毒。(5)采用高压蒸汽灭菌时,若压力达到设定要求,而温度未达到相应要求,最可能的原因是没有排尽高压蒸汽灭菌锅内的冷空气。答案▶(1)可以 (2)在达到消毒目的的同时,营养物质损失较少 (3)破坏DNA结构 消毒液 (4)氯气 (5)未将锅内冷空气排尽
命题角度6 微生物的分离、纯化和保存示例6 [2016全国卷Ⅲ,39,15分]某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料分离纯化乳酸菌。分离纯化所用固体培养基中因含有碳酸钙而不透明,乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳酸钙。回答下列问题:(1)分离纯化乳酸菌时,首先需要用 对泡菜滤液进行梯度稀释,进行梯度稀释的理由是 。 (2)推测在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有 和 。分离纯化时应挑选出 的菌落作为候选菌。 (3)乳酸菌在-20 ℃长期保存时,菌液中常需要加入一定量的 (填“蒸馏水”“甘油”或“碳酸钙”)。
思路分析▶分离微生物的关键点有两个:一是让粘在一起的菌“相互分离”,采用逐级稀释样液的方法,降低单位体积样液中菌体个数;二是让接种在培养基上的菌体之间“拉开距离”,避免生成的菌落连成一片。解析▶(1)分离纯化乳酸菌的过程中,需要在固体培养基上培养乳酸菌并得到单菌落。由于泡菜滤液中菌的浓度高,直接培养很难分离得到单菌落,故分离纯化乳酸菌时,首先需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释。(2)由于乳酸菌代谢产生的乳酸可以溶解培养基中的碳酸钙,形成透明圈,故培养基中加入碳酸钙可用于鉴别乳酸菌,同时碳酸钙也可以中和乳酸菌产生的乳酸。(3)乳酸菌在-20 ℃长期保存时,菌液中需要加入一定量的甘油,加甘油是为了避免水结冰产生冰晶损伤细胞。答案▶(1)无菌水 泡菜滤液中菌的浓度高,直接培养很难分离得到单菌落 (2)鉴别乳酸菌 中和产生的乳酸(或酸) 具有透明圈 (3)甘油
情景转化1.[科学思维——分析与综合]乳酸菌代谢的理解:(1)乳酸菌产生乳酸的场所是 ,需要 (填“有氧”或“无氧”)条件。 (2)从同化作用的角度分析,乳酸菌是一种 型微生物,培养基中需添加的营养成分是 。 2.[科学思维——分析与综合]培养基的种类分析:(1)从物理性质角度分析,分离纯化乳酸菌的培养基是一种 培养基。 (2)从功能角度分析,分离纯化乳酸菌的培养基是一种 培养基。答案▶1.(1)细胞质基质 无氧 (2)异养 有机物 2.(1)固体 (2)选择
命题角度7 微生物的计数示例7 (1)[2018全国卷Ⅰ,37(4),3分]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 。 (2)[新课标全国卷Ⅱ高考,39(1),4分]该小组采用稀释涂布平板法检测水样中的细菌含量。在涂布接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间,这样做的目的是 ;然后,将1 mL水样稀释100倍,在3个平板上用涂布法分别接入0.1 mL稀释液;经适当培养后,3个平板上的菌落数分别为39、38和37。据此可得出每升水样中的活菌数为 。
解析▶(1)乙同学的结果中,1个平板的计数结果与另2个相差太远,说明在操作过程中可能出现了错误,结果的重复性太差,不能简单地将这3个平板的计数值用来求平均值。(2)为了检测培养基平板灭菌是否合格,可在涂布接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间。0.1 mL 稀释液中平均有38个活菌,可推测每升水样中的活菌数=38×10×100×1 000=3.8×107 。答案▶(1)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 (2)检测培养基平板灭菌是否合格 3.8×107
解后反思 近年高考对选修部分的考查不仅仅局限于基础知识的简单填空,还增加了原因分析类填空,增大了试题的难度。例如第(1)小题,解答时要注意一般选取菌落数在30~300的平板进行计数;在设计该实验时,要至少涂布3个平板作为重复组,才能增强实验的说服力与准确性;在分析实验结果时,要考虑所设置的重复组的结果是否相近,若结果差距太大,很可能操作有误,需要重新实验。本题第(2)小题第2空易错答为3.8×104。出错原因是忽视了单位,本题要计算每升水样中的活菌数,应再乘以103。
“双一流”名校冲刺
创新应用7 微生物在生产实践中的应用 生物学的知识大都来源于生产、生活实践和真实的科学研究,无论在新教材还是在新高考中,通过创设真实的研究情境考查学生的核心素养就成了生物学科鲜明的特色。高考生物试题的情境主要划分为生产、生活实践情境、学习探索实践情境和生物科学史研究情境三类。这些情境真实、严谨,通过分层设置问题,能够较好体现生命观念、科学思维、科学探究、社会责任等生物学科素养,更有利于体现出试题的基础性、综合性、应用性和创新性。
微生物在自然界中无处不在,随着对微生物认识的加深,人类对其利用越来越广泛。生活实践中人们可以通过发酵工程获得目标产物,生产实践情境中人们可以利用微生物净化污水、分解某些有毒物质等,高考对此部分内容的考查也越来越不拘泥于教材,越来越注重知识在生产、生活实践中的应用,下面通过高考题进行分析。
示例8 [2020江苏,31,9分]产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株,科研人员开展了相关研究。请回答下列问题:(1)常规微生物实验中,下列物品及其灭菌方法错误的是 (填编号)。
(2)称取1.0 g某土壤样品,转入99 mL无菌水中,制备成100 mL菌悬液,经 后,获得细胞密度不同的菌悬液。分别取0.1 mL菌悬液涂布在固体培养基上,其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌落,则该样本中每克土壤约含酵母菌 个。
(3)为了进一步提高酵母菌产酶能力,对分离所得的菌株,采用射线辐照进行 育种。将辐照处理后的酵母菌涂布在以 为唯一碳源的固体培养基上,培养一段时间后,按照菌落直径大小进行初筛,选择直径 的菌落,纯化后获得A、B两突变菌株。 (4)在处理含油废水的同时,可获得单细胞蛋白,实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能,进行了培养研究,结果如图所示。据图分析,应选择菌株 进行后续相关研究,理由是 。
解析▶(1)涂布器一般用干热灭菌法或灼烧灭菌法进行灭菌。(2)99 mL无菌水中加入1.0 g土壤制成的菌悬液为100 mL,取稀释10倍后的菌悬液0.1 mL涂布平板,平板上的平均菌落数为46,则每克土壤约含酵母菌46÷0.1×10×100=4.6×105(个)。(3)辐照可以提高基因突变的频率,利用射线辐照进行的育种为诱变育种。本实验的目的是筛选产脂肪酶能力高的菌株,所用的培养基应该以脂肪(或油脂)为唯一碳源;最终形成的菌落直径越大,可初步判断形成该菌落的菌株分解脂肪(或油脂)的能力越强,生产脂肪酶的能力也越大。(4)由图可知,相对于菌株A,菌株B的增殖速度更快,降解脂肪的能力更强;根据题干信息“在处理含油废水的同时,可获
得单细胞蛋白”可进一步推知菌株B处理含油废水时可得到更多的单细胞蛋白,故菌株B更适合作为后续研究的材料。答案▶(1)④ (2)梯度稀释 4.6×105(或460 000) (3)诱变 脂肪(或油脂) 较大 (4)B 该菌株增殖速度快,单细胞蛋白产量高;降解脂肪能力强,净化效果好
核心素养解读 本题主要涉及的核心素养有科学思维和科学探究,具体如下:
考点1 传统发酵技术的应用 必备知识通关 解题能力提升 考法1 传统发酵技术的应用分析考点2 微生物的培养与应用 必备知识通关 解题能力提升 考法2 微生物的培养与应用分析 “双一流”名校冲刺 创新应用7 微生物在生产实践中的应用
课标要求举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的;阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能,工业化生产人类所需产品; 举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提;
课标要求阐明无菌技术是在操作过程中,保持无菌物品与无菌区域不被微生物污染的技术;举例说明通过调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物;概述平板划线法和稀释涂布平板法是实验室中进行微生物分离和纯化的常用方法;概述稀释涂布平板法和显微镜计数法是测定微生物数量的常用方法。
高考怎么考高考对传统发酵技术进行考查的题目往往比较基础,多结合生活或生产实践,考查教材基础知识,题目难度不大,重在体现高考试题的基础性。微生物的培养与应用是近年高考的常考点,试题常联系生产、生活情境考查考生的理解能力和科学探究能力,题目有一定的综合性,预计2022年高考可能会结合污水处理、功能菌筛选等情境考查此部分内容,体现高考试题的综合性和应用性。
考点1 传统发酵技术的应用
一、果酒和果醋的制作1.果酒和果醋制作的比较
2.操作注意事项(1)材料的选择与处理。选择新鲜的葡萄,榨汁前先冲洗,后去枝梗,以防葡萄汁流失及杂菌污染。(2)防止发酵液被污染。榨汁机要清洗干净并晾干;发酵瓶要洗净,并用体积分数为70%的酒精消毒;装入葡萄汁后要封闭充气口。(3)在将葡萄汁装入发酵瓶时,要留约1/3的空间,目的是先让酵母菌进行有氧呼吸,快速繁殖,耗尽O2后再进行酒精发酵;防止发酵过程中产生的大量CO2造成发酵液溢出。
二、腐乳的制作1.制作原理
3.注意事项(1)影响腐乳品质的因素
(2)防止杂菌污染①用来腌制腐乳的玻璃瓶,洗刷干净后要用沸水消毒。②装瓶腌制时,操作要迅速小心,且要逐层加盐,接近瓶口表面的盐要铺厚一些。③加入卤汤后,要用胶条将瓶口密封。封瓶时,最好将瓶口通过酒精灯的火焰,防止瓶口被污染。
三、泡菜的制作及亚硝酸盐含量的检测1.泡菜的制作
3.注意事项(1)材料的选择及用量①蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。②清水和盐的质量比为4∶1,盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用:一是除去水中的氧气,二是杀灭盐水中的细菌。(2)防止杂菌污染:每次取样用具要洗净,要迅速封口。(3)氧气需求①泡菜坛要选择透气性差的容器,以创造无氧环境,有利于乳酸菌发酵,防止蔬菜腐烂。②泡菜坛坛盖边沿的水槽中注满水,以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境,并注意在发酵过程中经常补水。(4)控制适宜的温度:以18~20 ℃为宜,温度偏高易致杂菌滋生,温度偏低不利于乳酸发酵。
核心素养 · 社会责任1.[与生活的联系]为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶?提示:抗生素能够杀死或抑制乳酸菌的生长,因此含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶。2.[与生活的联系]为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜,少吃腌制的蔬菜?提示:有些蔬菜,如小白菜和萝卜等含有较多的硝酸盐,在腌制过程中蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐,危害人体健康。
考法1 传统发酵技术的应用分析1.几种发酵微生物的比较
2.制作果酒和果醋的发酵装置分析
说明 若用简易的发酵装置,每隔一段时间排气时只需拧松瓶盖,不要打开瓶盖。
3.腌制泡菜过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
命题角度1 果酒和果醋的制作示例1 [2016天津理综,10,12分]天津独流老醋历史悠久、 独具风味,其生产工艺流程如图。
(1)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度,这是因为酶 。 (2)在酒精发酵阶段,需添加酵母菌。在操作过程中,发酵罐先通气,后密闭。通气能提高 的数量,有利于密闭时获得更多的酒精产物。 (3)在醋酸发酵阶段,独流老醋采用独特的分层固体发酵法,发酵30天。工艺如下。
发酵过程中,定期取样测定醋酸杆菌密度变化,趋势如图。据图分析,与颠倒前相比,B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是 ,由此推测,影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是 。
发酵过程中,定期取样测定醋酸杆菌密度变化,趋势如图。据图分析,与颠倒前相比,B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是 ,由此推测,影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是 。 ②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中,发酵缸中 层的醋醅有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。 ③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少,主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的改变,加剧了不同种类乳酸菌的 ,淘汰了部分乳酸菌种类。
思路分析▶本题重点在提取、理解关键词和图示信息:
解析▶(1)酶在最适温度、最适pH等条件下催化能力最强,所以添加酶制剂需要控制温度。(2)酵母菌在有氧条件下能大量繁殖,增加酵母菌数量,有利于密闭阶段在无氧条件下获得更多的酒精产物,因而发酵初期应先通气。(3)①由图示可知,与颠倒前相比,第15天A、B层颠倒后,B层醋酸杆
菌先快速增长后趋于稳定,颠倒后B层不断翻动,与颠倒前相比,能接触更多氧气,醋酸杆菌大量繁殖,说明影响醋酸杆菌密度变化的环境因素有氧气,后来随着营养物质的消耗及pH的降低,醋酸杆菌数量趋于稳定,说明影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素有营养物质、pH等。②颠倒前的B层和颠倒后的A层(即下层)缺氧,有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。③发酵后期营养物质的消耗使不同种类的乳酸菌种间竞争加剧,淘汰了部分种类的乳酸菌。答案▶(1)在最适温度条件下催化能力最强 (2)酵母菌 (3)①先快速增长后趋于稳定 氧气、营养物质、pH ②颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动,或下) ③种间竞争(或竞争)
情景转化1.[科学思维——分析与综合]在酒精发酵阶段,添加酵母菌后不通气,直接密封,产生酒精的速率慢,原因是 。 2.[科学探究——对实验结果的讨论]15天后,A层醋酸杆菌密度不再增加的原因是 。答案▶1.酵母菌数量较少,无氧呼吸强度弱 2.缺氧,抑制醋酸杆菌繁殖
命题角度2 结合实验分析腐乳制作的应用示例2 [2017全国卷Ⅱ,37,15分]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32 h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32 h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 。解析▶(1)实验使用甲、乙两种菌种,并在32 h内定期取样观测发酵效果,所以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型微生物。(3)如果在实验后,发现32 h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取样观测时间,观测发酵结果,最好的发酵效果所对应的时间即最佳发酵时间。(4)从大豆到豆豉,在相关微生物的作用下,大豆中的蛋白质转变为肽和氨基酸,脂肪转变为甘油和脂肪酸。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
核心素养解读 本题主要考查的核心素养是生命观念、科学思维和科学探究,具体表现在三个角度:
情景转化[科学探究——实验变量分析]本实验若要研究两种菌种对豆豉发酵效果的影响,则自变量为菌种,观测发酵效果时,从两桶内取样的时间应 。答案▶相同
命题角度3 泡菜的制作及亚硝酸盐含量的测定示例3 泡菜是我国的传统食品之一,但制作过程中产生的亚硝酸盐对人体健康有潜在危害。某兴趣小组准备参加“科技创新大赛”,查阅资料得到下图:
(1)为保证泡菜发酵过程中的无氧环境,在装坛发酵前后需要检查泡菜坛有无 ,装入蔬菜并注入盐水后要对泡菜坛进行的密封处理是 ,在腌制过程中,坛中会出现溶液量增多现象,主要原因是 。 (2)测定亚硝酸盐含量:对亚硝酸盐的测定可用 法,在盐酸酸化的条件下,亚硝酸盐进行重氮化反应后,再与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成 色化合物。 (3)据图可知腌菜时食盐的浓度越低,亚硝酸盐含量的峰值出现得越早,且峰值越大,原因是 。
解析▶(1)制作泡菜所需要的微生物为乳酸菌,为厌氧菌,为保证泡菜发酵过程中的无氧环境,在装坛发酵前后需要检查泡菜坛有无裂纹和砂眼,装入蔬菜并注入盐水后用水密封坛口,在腌制过程中,坛中会出现溶液量增多现象,主要原因是外界溶液浓度高使蔬菜细胞渗透失水。(2)对亚硝酸盐的测定可用比色法,在盐酸酸化的条件下,亚硝酸盐进行重氮化反应后,再与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色化合物。(3)腌菜时若食盐用量过低,微生物会大量繁殖,将蔬菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐,所以腌菜时食盐的浓度越低,亚硝酸盐含量的峰值出现得越早,且峰值越大。答案▶(1)裂纹和砂眼 用水密封坛口 外界溶液浓度高使蔬菜细胞渗透失水 (2)比色 玫瑰红 (3)食盐用量过低,会造成微生物大量繁殖,将蔬菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐
考点2 微生物的培养与应用
一、微生物的培养基1.培养基的营养构成(1)主要营养物质:水、碳源、氮源、无机盐;(2)其他条件:pH、特殊营养物质以及氧气等。说明 (1)微生物最常利用的碳源是糖类,尤其是葡萄糖;最常利用的无机氮源是铵盐、硝酸盐。(2)对异养微生物来说,含C、H、O、N的化合物既是碳源,又是氮源和能源。
2.培养基的制备:计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。3.培养基的种类及用途
二、无菌技术——消毒和灭菌方法的比较
链接新教材 湿热灭菌 人教版新课标教材中涉及了湿热灭菌,湿热灭菌是一种利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法。高压蒸汽灭菌就属于湿热灭菌,也是实验室和药物制剂生产过程中最常用的灭菌方法。
三、微生物的分离纯化技术1.纯化培养方法
2.运用平板划线法的注意事项(1)接种环的灼烧:①第一次划线前,避免接种环上可能存在的微生物污染培养基;②再次划线前,杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种,使再次划线的菌种直接来源于上次划线的末端;③划线结束后,杀死接种环上残留的菌种,避免菌种污染环境和感染操作者。(2)接种环灼烧后,要冷却后才能接触菌种,以免温度太高杀死菌种。(3)在进行第二次及以后的划线操作时,要从上一次划线的末端开始划线。(4)划线时用力要大小适当,防止用力过大将培养基划破。四、菌种的保存1.对于频繁使用的菌种,可以采用临时保藏法。2.对于需要长时间保存的菌种,可以采用甘油管藏法。
五、微生物的分离、计数1.土壤中分解尿素的细菌的分离
2.土壤中分解纤维素的微生物的分离
名师提醒 关于“选择菌落数在30~300的平板”的两个理解误区1.只得到1个菌落数在30~300的平板:不符合实验的重复原则,易受到偶然因素的影响。2.得到3个或3个以上菌落数在30~300的平板:也不一定正确,如得到3个平板,菌落数分别为230、34、240,虽然菌落数均在“30~300”,但由于34与另外两个平板上的菌落数差异较大,应找出原因并重新实验。
考法2 微生物的培养与应用分析1.灵活应用培养条件进行微生物的筛选(1)控制培养基中的化学物质
(2)适当控制培养条件
2.三种方法进行微生物的鉴别
命题角度4 微生物的培养基示例4 [2019全国卷Ⅲ,37,15分]回答下列与细菌培养相关的问题。(1)在细菌培养时,培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是 (填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常,制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH,其原因是 。硝化细菌在没有碳源的培养基上 (填“能够”或“不能”)生长,原因是 。 (2)用平板培养细菌时一般需要将平板 (填“倒置”或“正置”)。 (3)单个细菌在平板上会形成菌落,研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物,原因是 。
(4)有些使用后的培养基在丢弃前需要经过 处理,这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。解析▶(1)细菌培养时常用牛肉膏蛋白胨培养基,牛肉膏能提供碳源、氮源、磷酸盐、维生素,蛋白胨能提供碳源、氮源、维生素,而葡萄糖不能提供氮源,NaNO3不能为微生物提供碳源。不同细菌生长繁殖所需要的最适pH是不同的,应该根据培养细菌的不同来调节培养基的pH。硝化细菌是化能自养型细菌,可以空气中的CO2为碳源,因此在没有碳源的培养基上能够生长。(2)在平板培养基上培养细菌时,一般需将平板倒置,这样可以防止培养皿盖上的水珠落入培养基。(3)不同种类的细菌所形成的菌落,在大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等方面具有一定的
特征,不同种细菌在一定培养条件下表现出各自稳定的菌落特征,可以作为菌种鉴定的重要依据。(4)使用后的培养基在丢弃前需进行灭菌处理,以免污染环境。答案▶(1)蛋白胨 不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同 能够 硝化细菌可以利用空气中的CO2作为碳源 (2)倒置 (3)在一定的培养条件下,不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征 (4)灭菌
命题角度5 消毒和灭菌的辨析示例5 [2018全国卷Ⅱ,37,15分]在生产、生活和科研实践中,经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。回答下列问题:(1)在实验室中,玻璃和金属材质的实验器具 (填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。 (2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法,与煮沸消毒法相比,这两种方法的优点是 。 (3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒,其原因是紫外线能 。
在照射前,适量喷洒 ,可强化消毒效果。 (4)水厂供应的自来水通常是经过 (填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。 (5)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时,若压力达到设定要求,而锅内并没有达到相应温度,最可能的原因是 。解析▶(1)在实验室中,能耐高温的、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属材质的实验器具等可以放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。(2)巴氏消毒法或高温瞬时消毒法与煮沸消毒法相比,其优点表现为在达到消毒目的的同时,营养物质损失较少。(3)紫外线照射能消毒的原因是其能够
破坏微生物DNA的分子结构。在利用紫外线照射前,适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液,可强化消毒效果。(4)自来水通常采用氯气消毒。(5)采用高压蒸汽灭菌时,若压力达到设定要求,而温度未达到相应要求,最可能的原因是没有排尽高压蒸汽灭菌锅内的冷空气。答案▶(1)可以 (2)在达到消毒目的的同时,营养物质损失较少 (3)破坏DNA结构 消毒液 (4)氯气 (5)未将锅内冷空气排尽
命题角度6 微生物的分离、纯化和保存示例6 [2016全国卷Ⅲ,39,15分]某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料分离纯化乳酸菌。分离纯化所用固体培养基中因含有碳酸钙而不透明,乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳酸钙。回答下列问题:(1)分离纯化乳酸菌时,首先需要用 对泡菜滤液进行梯度稀释,进行梯度稀释的理由是 。 (2)推测在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有 和 。分离纯化时应挑选出 的菌落作为候选菌。 (3)乳酸菌在-20 ℃长期保存时,菌液中常需要加入一定量的 (填“蒸馏水”“甘油”或“碳酸钙”)。
思路分析▶分离微生物的关键点有两个:一是让粘在一起的菌“相互分离”,采用逐级稀释样液的方法,降低单位体积样液中菌体个数;二是让接种在培养基上的菌体之间“拉开距离”,避免生成的菌落连成一片。解析▶(1)分离纯化乳酸菌的过程中,需要在固体培养基上培养乳酸菌并得到单菌落。由于泡菜滤液中菌的浓度高,直接培养很难分离得到单菌落,故分离纯化乳酸菌时,首先需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释。(2)由于乳酸菌代谢产生的乳酸可以溶解培养基中的碳酸钙,形成透明圈,故培养基中加入碳酸钙可用于鉴别乳酸菌,同时碳酸钙也可以中和乳酸菌产生的乳酸。(3)乳酸菌在-20 ℃长期保存时,菌液中需要加入一定量的甘油,加甘油是为了避免水结冰产生冰晶损伤细胞。答案▶(1)无菌水 泡菜滤液中菌的浓度高,直接培养很难分离得到单菌落 (2)鉴别乳酸菌 中和产生的乳酸(或酸) 具有透明圈 (3)甘油
情景转化1.[科学思维——分析与综合]乳酸菌代谢的理解:(1)乳酸菌产生乳酸的场所是 ,需要 (填“有氧”或“无氧”)条件。 (2)从同化作用的角度分析,乳酸菌是一种 型微生物,培养基中需添加的营养成分是 。 2.[科学思维——分析与综合]培养基的种类分析:(1)从物理性质角度分析,分离纯化乳酸菌的培养基是一种 培养基。 (2)从功能角度分析,分离纯化乳酸菌的培养基是一种 培养基。答案▶1.(1)细胞质基质 无氧 (2)异养 有机物 2.(1)固体 (2)选择
命题角度7 微生物的计数示例7 (1)[2018全国卷Ⅰ,37(4),3分]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 。 (2)[新课标全国卷Ⅱ高考,39(1),4分]该小组采用稀释涂布平板法检测水样中的细菌含量。在涂布接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间,这样做的目的是 ;然后,将1 mL水样稀释100倍,在3个平板上用涂布法分别接入0.1 mL稀释液;经适当培养后,3个平板上的菌落数分别为39、38和37。据此可得出每升水样中的活菌数为 。
解析▶(1)乙同学的结果中,1个平板的计数结果与另2个相差太远,说明在操作过程中可能出现了错误,结果的重复性太差,不能简单地将这3个平板的计数值用来求平均值。(2)为了检测培养基平板灭菌是否合格,可在涂布接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间。0.1 mL 稀释液中平均有38个活菌,可推测每升水样中的活菌数=38×10×100×1 000=3.8×107 。答案▶(1)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 (2)检测培养基平板灭菌是否合格 3.8×107
解后反思 近年高考对选修部分的考查不仅仅局限于基础知识的简单填空,还增加了原因分析类填空,增大了试题的难度。例如第(1)小题,解答时要注意一般选取菌落数在30~300的平板进行计数;在设计该实验时,要至少涂布3个平板作为重复组,才能增强实验的说服力与准确性;在分析实验结果时,要考虑所设置的重复组的结果是否相近,若结果差距太大,很可能操作有误,需要重新实验。本题第(2)小题第2空易错答为3.8×104。出错原因是忽视了单位,本题要计算每升水样中的活菌数,应再乘以103。
“双一流”名校冲刺
创新应用7 微生物在生产实践中的应用 生物学的知识大都来源于生产、生活实践和真实的科学研究,无论在新教材还是在新高考中,通过创设真实的研究情境考查学生的核心素养就成了生物学科鲜明的特色。高考生物试题的情境主要划分为生产、生活实践情境、学习探索实践情境和生物科学史研究情境三类。这些情境真实、严谨,通过分层设置问题,能够较好体现生命观念、科学思维、科学探究、社会责任等生物学科素养,更有利于体现出试题的基础性、综合性、应用性和创新性。
微生物在自然界中无处不在,随着对微生物认识的加深,人类对其利用越来越广泛。生活实践中人们可以通过发酵工程获得目标产物,生产实践情境中人们可以利用微生物净化污水、分解某些有毒物质等,高考对此部分内容的考查也越来越不拘泥于教材,越来越注重知识在生产、生活实践中的应用,下面通过高考题进行分析。
示例8 [2020江苏,31,9分]产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株,科研人员开展了相关研究。请回答下列问题:(1)常规微生物实验中,下列物品及其灭菌方法错误的是 (填编号)。
(2)称取1.0 g某土壤样品,转入99 mL无菌水中,制备成100 mL菌悬液,经 后,获得细胞密度不同的菌悬液。分别取0.1 mL菌悬液涂布在固体培养基上,其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌落,则该样本中每克土壤约含酵母菌 个。
(3)为了进一步提高酵母菌产酶能力,对分离所得的菌株,采用射线辐照进行 育种。将辐照处理后的酵母菌涂布在以 为唯一碳源的固体培养基上,培养一段时间后,按照菌落直径大小进行初筛,选择直径 的菌落,纯化后获得A、B两突变菌株。 (4)在处理含油废水的同时,可获得单细胞蛋白,实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能,进行了培养研究,结果如图所示。据图分析,应选择菌株 进行后续相关研究,理由是 。
解析▶(1)涂布器一般用干热灭菌法或灼烧灭菌法进行灭菌。(2)99 mL无菌水中加入1.0 g土壤制成的菌悬液为100 mL,取稀释10倍后的菌悬液0.1 mL涂布平板,平板上的平均菌落数为46,则每克土壤约含酵母菌46÷0.1×10×100=4.6×105(个)。(3)辐照可以提高基因突变的频率,利用射线辐照进行的育种为诱变育种。本实验的目的是筛选产脂肪酶能力高的菌株,所用的培养基应该以脂肪(或油脂)为唯一碳源;最终形成的菌落直径越大,可初步判断形成该菌落的菌株分解脂肪(或油脂)的能力越强,生产脂肪酶的能力也越大。(4)由图可知,相对于菌株A,菌株B的增殖速度更快,降解脂肪的能力更强;根据题干信息“在处理含油废水的同时,可获
得单细胞蛋白”可进一步推知菌株B处理含油废水时可得到更多的单细胞蛋白,故菌株B更适合作为后续研究的材料。答案▶(1)④ (2)梯度稀释 4.6×105(或460 000) (3)诱变 脂肪(或油脂) 较大 (4)B 该菌株增殖速度快,单细胞蛋白产量高;降解脂肪能力强,净化效果好
核心素养解读 本题主要涉及的核心素养有科学思维和科学探究,具体如下:
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