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2014届高考生物课后强化作业:选1-1传统发酵技术和微生物的培养及应用


1.下面是有关食醋和泡菜制作的实验。请回答: (1)食醋可用大米为原料经三步发酵来制作: 第一步:大米经蒸熟、冷却后加入淀粉酶,将原料中的淀粉分解 成________(填中间产物),然后进一步分解成葡萄糖,过一过程可用 ________(填淀粉指示剂)来检测,因为该试剂遇淀粉呈蓝色,遇上述中 间产物呈红色。 第二步:用________菌将葡萄糖转化成乙醇,这一发酵过程中, 玻璃发酵瓶不应完全密闭的主要原因是________。 第三步:用________菌将乙醇转化成乙酸,这一过程________氧 气。 (2)泡菜发酵过程中,会产生多种酸,其中主要是________,还有 少量的亚硝酸。对亚硝酸盐的定量测定可以用________法,因为亚硝 酸盐与 对氨基苯磺酸的 反应产物能与 N- 1-萘基乙二胺 偶联成 ________色化合物。进行样品测定时,还要取等量水进行同样的测定, 目的是________。 答案 (1)糊精 碘液(或 KI-I2 溶液) 酵母 发酵过程中会产生 需要消耗 乳

大量 CO2,使瓶内压力升高而可能引起爆裂 酸(或有机酸) 解析 (光电)比色 玫瑰红

醋酸杆

作为对照

(1)大米经蒸熟、冷却后加入淀粉酶(淀粉酶必须冷却后加

入,因为酶的催化活性受温度的影响),大米的主要成分是淀粉,在淀 粉酶催化作用下, 分解成糊精(主要含麦芽糖等), 这一过程中可用碘液 (或 KI-I2 溶 液)来检测反应的情况。酵母菌将葡萄糖转化成乙醇的过 程中产生 CO2, 随反应的进行发酵瓶中 CO2 逐渐增多, 瓶内压力升高, 可能引起破裂,所以不要完全密闭。醋酸杆菌是好氧型细菌,在将乙 醇转化成乙酸的过程中消耗氧气。(2)泡菜发酵过程离不开乳酸菌,其

产生的酸主要是乳酸和少量的亚硝酸盐,亚硝酸盐总量达到 0.3~0.5g 时就会引起人中毒,必须对泡菜亚硝酸盐含量进行测定。其测定方法 可用比色法。 2.发酵法生产酒精后的废液(pH 4.3)含有大量有机物,可用于培 养、获得白地霉菌体,生产高蛋白饲料。培养、制取白地霉菌体的实 验过程示意图:

请据图分析回答问题: (1)实验过程中培养白地霉的培养基是________。培养基定量分装 前,先调节________,分装后用棉塞封瓶口,最后________处理。 ( 2)图中①过程称为_____,从甲到乙的培养过程是为了_______。 白地霉的代谢类型为__________。 (3)为确定菌体产量,图中②操作之前,应先称量______________ 的质量。过滤后需反复烘干称量,直至__________________。所获菌 体干重等于______________________。 答案 氧型 (1)废液上清液 pH 灭菌 (2)接种 扩大培养 异养需

(3)滤纸

恒重(质量基本不变)

恒重时质量与滤纸质量之差(答

案合理均给分) 解析 (1)培养基制备的流程是: 确定营养成分→调节 pH→灭菌处

理,该实验过程中,由图示信息可知,白地霉的培养基来自废液沉淀

处理后所获得的废液上清液。(2)图示①是将白地霉菌种接种到培养基 的过程。甲到乙的过程是菌种扩大培养。白地霉的培养基含有大量的 有机物,推断其同化作用为异养型。培养瓶开口,且培养过程不断振 荡,则白地霉异化作用为需氧型。(3)由实验过程示意图可知,通过滤 纸过滤,再烘干称重来确定菌体产量,实验结束后所称重量不仅有菌 体的,还有滤纸的,所以滤液过滤之前应先称量滤纸的质量。菌体的 产量是通过菌种干重体现的,所以过滤后需反复烘干,蒸发掉水分, 直至质量基本不变,才能确定为干重,最后求得菌体干重=恒重时的 质量-滤纸质量。 3.下面是家庭酿酒的具体操作过程:先将米煮熟,待冷却至 30℃ 时, 加一定量的“酒药”(实际是酵母菌菌种)与米饭混匀后置于一瓷坛 内 (其他容器也可)在中间挖一个洞,加盖后置于适当的地方保温 (28℃), 即成。 12h 现请你从以下几方面对其发酵过程作一简单的分析: (1)先将米煮熟的目的是什么? ________________________________________________________ ________________________________________________________。 (2)发酵坛没有密封,坛内无氧发酵的环境是由什么造成的? ________________________________________________________ ________________________________________________________。 (3)请用文字或坐标曲线的形式来说明发酵坛内有氧呼吸和无氧呼 吸此消彼长的过程。 ________________________________________________________ _________________________________________________________。 (4)酿酒过程中为什么总是先来“水”后来“酒”,其原因是什 么? ____ ____________________________________________________

_________________________________________________________。 (5)在具体操作过程中要根据米饭的多少加适量的酒药,如把握不 准,宁多勿少,如果加少了将引起什么后果?为什么? ________________________________________________________ _________________________________________________________。 答案 (1)为了杀灭其他杂菌。

(2)有氧呼吸消耗 O2,还产生大量水淹没基质。 (3)有氧气时酵母菌进行有氧呼吸,当氧气逐渐减少时,有氧呼吸 减弱,无氧呼吸逐渐增强,当氧气完全消耗时就转入完全的无氧发酵 产生酒精。如图所示:

(4)先进行有氧呼吸产生 CO2 和水,氧消耗完毕后再进行无氧呼吸 生成酒精。 (5)一开始加适量酵母菌是为了酵母菌种群有足够的起始密度,并 能在短时间内繁殖大量个体占据整个生存空间。如果酵母菌种群起始 密度过小,占据整个生存空间所用时间过长,极易导致杂菌侵入。 解析 见答案。

4.泡菜是人们日常生活中比较喜欢的一种食品,但是泡菜中却含

有亚硝酸盐。当人体摄入的亚硝酸盐总量 达到 0.3~0.5 g 时,会引起 中毒;达到 3 g 时,会引起死亡。我国卫生标准规定:亚硝酸盐的残留 量在酱菜中不得超过 20 mg/kg。 膳食中的绝大部分亚硝酸盐在人体内 以“过客”的形式随尿液排 出,只有在特定的条件下,才会转变成致 癌物质——亚硝胺。针对泡菜在发酵过程中会产生亚硝酸盐的事实, 某中学生物活动小组设计实验,探究不同食盐浓度和发酵时间对亚硝 酸盐含量变化的影响。 请补充实验设计的空缺内容: (1)制作泡菜的原理:___________________________________。 (2)测量指标及方 法:亚硝酸盐与某些化学物质发生反应后形成 ________色染料。先使泡菜样品及一系列已知浓度的亚硝酸盐溶液分 别与化 学物质发生显色反应,然后通过____________颜色,可以估测 出泡菜中亚硝酸盐的含量。 (3)确定浓度梯度:经过查找资料和初步实验,发现当食盐浓度为 3%以下时,制作的泡菜容易发生腐败,而当食盐浓度在 8%以上时, 制作的泡菜又容易成为咸菜。因此,分别设计了 3%、5%、7%的食盐 浓度梯度来制作泡菜。 (4)选择实验材料: 红萝卜和白萝卜, 哪种更适合于用做实验材料? ____________,理由是________________________________。 (5)制作泡菜:将实验材料分成 3 组制作泡菜,除了实验材料的重 量相同外,还要保证每组泡菜的______________相同。 (6)从第三天开始,定期测定泡菜中的亚硝酸盐含量,请帮助该小 组设计一个用于实验记录的表格。 答案 制作泡菜 (1)利用乳酸菌在无氧的环境下大量繁殖并发酵产生乳酸而 (2)玫瑰红 对比 (4)白萝卜 避免植物中色素对显色反

应的干扰

(5)制作(或培养、发酵)条件

(6)如下表

解析 成泡菜。

乳酸菌在无氧的环境下大量繁殖并发酵产生乳酸从而制作

5.下图表示酵母菌的细胞结构及部分相关的实验装置和实验结 果,请回答:

(1)图 1 可产生 CO2 的场所有________(填标号),产生酒精的场所 是________(填标号)。 (2)图 2 表示制作果酒的简易装置。 制作过程中需要适时拧松瓶盖, 但不能完全打开,其目的是________;随着发酵时间的推移,拧松瓶 盖间隔时间延长,原因是________。 (3)血球计数板是酵母菌计数的常用工具。某类型血球计数板规格 为 1 mm×1 mm 其计数室以双线等分成 25 个中方格,图 3 表示一个 中方格。假设盖玻片下的培养液厚度为 0.1 mm,计数的 5 个中方格内 的酵母菌总数为 120 个,则 1 mL 培养液中有酵母菌约________个。 (4)利用固定化酵母细胞进行相关实验,结果如图 4(注:酶活力为 固定化酶催化化学反应的总效率,包括酶活性和酶的数量)。图示曲线 表明浓度为________的海藻酸钠包埋效果最好。当海藻酸钠浓度较低 时,酶活力较低的主要原因是________。 答案 菌污染 减少 (1)2、3(缺一不得分) 3 (2)释放二氧化碳,防止空气中杂 产生的 CO2

营养物质逐渐减少,导致酵母菌呼吸作用减弱 (3)6.0×106

(4)3% 海藻酸钠浓度较低时包埋不紧密,细胞容易漏出,固定的 酵母细胞数量不足 解析 (1)酵母菌无氧呼吸的场所在细胞质基质,产物有酒精和

CO2, 有氧呼吸的场所在细胞质基质和线粒体,产物有 CO2 和 H2O。 (2)拧松的目的是排气,不完全打开的目的是防止杂菌污染。酵母 菌在一定量的果汁中繁殖,其营养物质越来越少,呼吸速率减弱,产 生 CO2 减少。 (3)25 个中方格的体积为 1×1×0.1=0.1 mm2=1×10-4mL。五点 取样计数:5 个中方格内的酵母菌总数为 120 个,那么 25 个中方格酵

母 菌 数 目 为 120×5= 600 个 , 则 1 mL 培 养 液 中 酵 母 菌 数 目 为 600÷ 1×10-4=6.0×106 个。 (4)据图 4 信息,3%海藻酸钠溶液浓度,酶活力最高。酶活力包括 酶活性和酶的数量。海藻酸钠浓度较低时,包埋的酵母菌易漏出,固 定的酵母菌细胞数量少,所以酶活力降低 。 6.请回答下列问题: (1)土壤中富含各种微生物,将其浸出液接种到特定培养基上,可 得到酵母菌, 。这一过程叫做:________不同培养基的具体配方不同, 但一般都含有________等营养物质。 (2)要统计土壤样品中某活菌的数目,宜采用________法接种,根 据土壤样品的稀释倍数和接种稀释液的体积,统计平板上的________ 就能大约推测出样品中的活菌数。 (3)制作果酒时, 将酵母菌加入到葡萄汁中, 控制好发酵条件, d 10 后得到散发着酒香的成品。请你指出此过程的原理是_________。 (4)胚状体与愈伤组织在结构上的主要区别在于愈 伤组织的细胞 排列疏松无规则, 是一种高度________的薄壁细胞, 胚状体与________ 发育形成的胚有类似的结构,即具有胚芽、胚轴和胚根。 (5)PCR 中加入的引物有________种,其作用是_____________。 答案 (1)酵母菌的分离 水、无机盐、碳源、氮源 (3)在无氧条件下,酵母菌能进行酒

(2)稀释涂布平板 精发酵 (5)2 (4)液泡化

菌落数目

受精卵(或合子)

作为 DNA 复制的起点(或使 DNA 聚合酶能够从引物的 3′

端开始连接脱氧核苷酸) 解析 (1)在特定的培养基上从土壤浸出液中得到酵母菌为酵母菌

的分离;微生物的培养基需含有碳源、氮源、无机盐、水等营养物质。

(2)统计样品中活菌的数目常采用稀释涂布平板法。当样品稀释度 足够高时,一个菌落来源于样品稀释液中的一个活菌,因此通过统计 平板上的菌落数推测样品中的活菌数。 (3)制作果酒的原理是利用酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵。 (4)愈伤组织是高度液泡化无定形状态的薄壁细胞,胚状体与受精 卵发育的胚具有相似的结构。 (5)PCR 技术加入引物有引物Ⅰ和引物Ⅱ两种, 其作用是作为 DNA 复制的起点。 7.从自然菌样筛选较理想的生产菌种的一般步骤是:采集菌样→ 富集培养→纯种分离→性能测定。回答下列问题: (1)不同微生物的生存环境不同,获得理想微生物的第一步是从适 合的环境采集菌 样,然后再按一定的方法分离、纯化。培养嗜盐菌的 菌样应从________环境采集。 (2)富集培养指创设仅适合待分离微生物旺盛生长的特定环境条 件,使其在群落中的数量大大增加,从而分离出所需微生物的培养方 法。对产耐高温淀粉酶微生物的富集培养应选择________的培养基, 并在________条件下培养。 (3)下面两图是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的 效果图解,请分析接种的具体方法。

获得图 A 效果的接种方法是________,获得图 B 效果的接种方法 是________。 (4)配制培养基时各种成分在溶化后分装前必须进行________,接

种前要进行________,在整个微生物的分离和培养中,一定要注意在 ________条件下进行。 答案 布平板法 解析 (1)海滩等高盐 平板划线法 (2)以淀粉为唯一碳源 高温 无菌 (3)稀释涂

(4)pH 调整 高压蒸汽灭菌

(1)根据生物对环境的适应性,培养嗜盐菌的菌样应从海滩

等高盐环境采集。(2)根据要求,对产耐高温淀粉酶微生物的富集培养 应选择以淀粉为唯一碳源的培养基,并在高温条件下培养。(3)由图可 知,A 是稀释涂布平板法,B 是平板划线法。(4)配制培养基时各种成 分在溶化后分装前必须先调整 pH,再高压蒸汽灭菌;在整个微生物的 分离和培养中,一定要注意在灭菌条件下进行。 8. (2013· 南京质检)某小 组同学为了调查湖水中细菌的污染情况而 进行了实验。实验包括制备培养基、灭菌、接种及培养、菌落观察计 数。请回答与此实验相关的问题。 (1)培养基中含有的蛋白胨、淀粉分别为细菌培养提供了_______ 和________。除此之外,培养基还必须含有的基本成分是________。 (2)对培养基和培养皿进行灭菌,常采用的方法分别是________。 (3)为了尽快观察到细菌培养的实验结果,应将接种了湖水样品的 平板置于________中培养,培养的温度设定在 37 ℃。要使该实验所得 结果可靠, 还应该同时在另一平板上接种________作为对照进行实验。 (4)培养 20 小时后,观察到平板上有________,如果其总数越多, 则说明____________________________________________________ __________________________________________________________。 (5)如果提高培养基中 NaCl 的浓度,可以用于筛选耐________细 菌,这种培养基被称为________。 答案 (1)氮源 碳源 水和无机盐

(2)高压蒸汽灭菌、干热灭菌法 (3)恒温培养箱 无菌水 湖水样品中有多种细菌, 污染程度越

(4)形态和颜色不同的菌落 重 (5)盐(或:NaCl)

选择培养基


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