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809.pdf
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1、第 1 页 专题二十三 微生物利用与酶应用 考纲要求 1.大肠杆菌培养与别离(加试)。2.别离以尿素为氮源微生物(加试)。3.果汁中果胶与果胶酶(加试)。4.淀粉酶固定化及淀粉水解作用检测(加试)。考点一 微生物利用 一、大肠杆菌培养与别离 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)肠道杆菌,在肠道中一般对人无害,但假设进入人泌尿系统,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工具。2细菌培养与别离(1)细菌繁殖:以分裂方式繁殖,分裂速度很快,约 20 min 分裂一次。(2)培养方法:需要将已有细菌培养物转移到新培养基中,一般用接种环(工具)转移带菌培养
2、物。(3)细菌别离方法与特点 别离方法 特点 划线别离法 操作简单 涂布别离法 操作复杂,单菌落更易分开 工程 条件 结果 常用方法 消毒 较为温与物理或仅杀死物体外表或内煮沸消毒法、巴氏消第 2 页 化学方法 部一局部对人体有害微生物(不包括芽孢与孢子)毒法、紫外线或化学药物消毒法 灭菌 强烈理化因素 杀死物体内外所有微生物,包括芽孢与孢子 灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌(1)实验内容:将大肠杆菌扩大培养与划线别离,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展别离,随后培养基上就会形成一个个单独菌落。(2)实验步骤 培养基灭菌 倒平板 接种 划线别离
3、培养观察 50 mL LB 液体培养基与 50 mL LB 固体培养基及培养皿高压蒸汽灭菌 将培养基分别倒入 4 个灭菌后培养皿中,水平放置,使之形成平面 在装有液体培养基三角瓶中接种大肠杆菌,培养 12 h 用接种环在接种有大肠杆菌三角瓶中蘸菌液一次,在固体培养基平板上连续划线,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1224 h 后,可看到划线末端出现不连续单个菌落(3)大肠杆菌别离用途:单菌落别离是消除污染杂菌通用方法,也是用于筛选高表达量菌株最简便方法之一。二、别离以尿素为氮源微生物 第 3 页 1菌种特点 含有脲酶,可以通过降解尿素作为其生长氮源。2培养基 用
4、以尿素为唯一氮源培养基培养,以 LB 全营养培养基为对照。3实验原理(1)筛选以尿素为氮源微生物,可使用以尿素为唯一氮源选择培养基进展培养选择。(2)细菌合成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 LB 固体培养基与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 1 g 土样配制不同浓度细菌悬液 用涂布别离法别离细菌:将不同浓度土壤稀释液分别参加到有 LB 培养基与尿素培养基培养皿中,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 2448 h 观察:培养基中菌落数量 5反响鉴定 在配制
5、培养基时,参加指示剂酚红,培养时细菌将尿素分解产生碱性氨,使培养基上菌落周围出现红色环带。思考诊断 1从有机废水中别离分解有机物微生物时,接种后培养皿须放在光第 4 页 照培养箱中培养()提示 异养微生物不需要光照。2消毒原那么是既杀死材料外表微生物,又减少消毒剂对细胞伤害()3以下图中甲为划线别离法中最重要环节,乙为操作结果:(1)每一次划线后都要将接种环灼烧()(2)除第一次划线外,每一次划线起点都是第一次划线末端()提示 平板划线时除第一次划线外,每一次划线起点都是上一次划线末端,而不是第一次。4筛选能分解尿素细菌所利用培养基中,尿素是唯一氮源()5分解尿素细菌在分解尿素时,可以将尿素转
6、化为氨,使得培养基酸碱度降低()提示 应为升高。1培养基配制及划线别离操作考前须知(1)配制牛肉膏蛋白胨固体培养基考前须知 倒平板适宜温度是 60 左右,温度过高会烫手,过低培养基又会凝固。平板需倒置,这样既可使培养基外表水分更好地挥发,又可防止皿盖上水珠落入培养基,造成污染。(2)划线别离操作考前须知 第一次划线及每次划线之前都需要灼烧接种环。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。第 5 页 划线时最后一区域不要与第一区域相连。划线用力大小要适当,防止用力过大将培养基划破。2几种消毒与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
7、煮沸 56 min 巴氏消毒法 不耐高温液体 7075煮 30 min或 80 煮 15 min 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 30 min 灭菌方法 灼烧 接种工具、接种时用试管口或瓶口等 直接在酒精灯火焰充分燃烧层灼烧 干热灭菌 耐高温、需要保持枯燥物品,如玻璃器皿与金属用具等 物品放入干热灭菌箱,160170 加热 12 h 高压蒸汽灭菌 培养基、培养皿等,生产与实验室常用 高压蒸汽灭菌锅内,100 kPa,温度121,1530 min 比拟 划线别离法 涂布别离法 工具 接种环 玻璃刮刀 原理 通过接种环在琼脂固
8、体培养基将菌液进展一系列梯度稀释,第 6 页 外表连续划线操作,将聚集菌种逐步稀释分散到培养基外表。在数次划线后培养,可以别离到由一个细胞繁殖而来肉眼可见细胞群体,即菌落 然后将不同稀释度菌液分别涂布到琼脂固体培养基外表,进展培养。在稀释度足够高菌液里,聚集在一起微生物将被分散成单个细胞,从而能在培养基外表形成单个菌落(1)培养基中酸碱指示剂产生颜色变化(变红),标志着存在脲酶分解尿素作用,从而证明这一菌株能以尿素为氮源。红色环状区域大小代表脲酶活性强弱与含量多少。红色区域越大,说明菌株利用尿素能力越强。(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混
9、合物,内含一定量含氮化合物。如果用琼脂固化培养基,会为细菌提供一定量非尿素类氮源,这样会在尿素固体培养基上产生大量以非尿素为氮源细菌,不利于以尿素为氮源细菌筛选。(3)由于尿素在高温下会分解,所以对尿素溶液灭菌要采用 G6 玻璃漏斗过滤方法。并且应在根本培养基经高压蒸汽灭菌后,冷却至 60 时再参加。(4)土样应从有哺乳动物排泄物地方取得,这是由于动物排泄物中有一定量尿素,在这些土壤中一般含有较多分解尿素细菌。题型一 大肠杆菌培养与别离 1以下图为“大肠杆菌培养与别离实验根本流程,请答复以下问第 7 页 题 A.配制培养基 B.灭菌 C.扩大培养液体培养基 D.划线别离和培养和培养固体培养基
10、E.菌种保存(1)A 过程配制是通用细菌培养基,称为_培养基。配制时除了参 加 特 定 营 养 物 质 以 外,还 要 参 加 一 定 量 氯 化 钠,以 维 持_。对培养基酸碱度调节,应该在 B 过程_(填“前面或“后面)。(2)D 过程与 C 过程相比,培养基中增加物质是_,E过程所需温度是_。(3)D 过程后,一个菌体便会形成一个_,这种别离方法是_通用方法,也是筛选特定菌株最简便方法之一。(4)植物组织培养时,先配制 MS 培养基,再参加一定比例植物激素,当生长素相对较多时,可促进_。(5)植物组织培养与微生物培养都需要无菌操作,以下不适宜用高压蒸汽灭菌是()A接种环与镊子 B三角瓶与
11、广口瓶 C发芽培养基与生根培养基 D用于培养幼茎与幼芽 答案(1)LB 液体 渗透压 前面(2)琼脂 4 (3)(单)菌落 消第 8 页 除污染杂菌(或纯化菌种)(4)生根(5)D 解析(1)LB 液体培养基是通用细菌培养基,LB 固体平面培养基那么用于划线别离形成单菌落。氯化钠作用是维持培养基渗透压。调节好酸碱度后才能进展灭菌,假设灭菌后再进展酸碱度调节,又会产生新污染。(2)在液体培养基根底上参加一定量琼脂可形成固体培养基。菌种应置于 4 C 冰箱中保存。(3)通过划线别离后,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,那么有利于生
12、芽。(5)高压蒸汽灭菌常用于培养基、培养器材等灭菌,而用于培养幼茎与幼芽那么不能进展任何灭菌操作,否那么会导致细胞死亡。2检验饮用水细菌含量是有效监控疾病发生必要措施。请答复以下与检验饮用水有关问题:(1)要测定饮用水中大肠杆菌数量,常采用_法,通常将水样进展一系列梯度_,然后将上述水样用玻璃刮刀分别涂布到_外表进展培养,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)下面所示四种菌落分布图中,不可能由上述方法得到是_。(3)大肠杆菌培养条件是无菌,培养基配制时需参加氯化钠,以维持_。配制培养基时先_后_。A调节 pH B.灭菌 C消毒 D调节温度 第 9
13、 页 答案(1)涂布别离 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 别离以尿素为氮源微生物 3请答复微生物培养与别离有关问题:(1)欲从土壤中别离出能利用尿素细菌:以_为唯一氮源且参加了_指示剂培养基,用_法别离细菌。假设培养基平板上有菌落存活且颜色变_,那么说明别离成功。(2)别离以尿素为氮源细菌与别离大肠杆菌都使用了 LB 培养基,其成分_。A前者含琼脂,后者不含琼脂与琼脂糖 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两者都不含琼脂与琼脂糖 答案(1)尿素 酚红 涂布别离(或涂布)红(2)
14、C 解析(1)别离能利用尿素细菌,只需以尿素为唯一氮源,加酚红作指示剂,采用涂布别离法别离细菌,只要培养基中指示剂变红,标志着存在脲酶水解尿素反响,证明菌株可以以尿素为氮源。(2)别离以尿素为氮源细菌所用培养基应含有琼脂糖,而别离大肠杆菌所用培养基那么不含琼脂糖而含琼脂。4要获得能够分泌脲酶细菌菌种,某生物兴趣小组同学设计了以下培养与筛选途径:第 10 页(1)获得菌种:要获得较多能够分泌脲酶细菌,最好取 525 cm 处浅层土样,说明这类细菌细胞呼吸方式为_,在生态系统中属于_(成分)。(2)将土样参加无菌水中配制成悬液,并配制如下图培养基,其中尿素在培养基中必须是作为保证微生物生长唯一_。
15、向培养基中添加尿素方法是待其他成分灭菌冷却后,参加尿素溶液,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:0.05 g NaCl:0.24 g K2HPO4:0.24 g 琼脂糖:1.0 g 酚红:0.5 g 水:30 mL 尿素:20 mL含2 g 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)为获取能分泌脲酶单菌落,必须将土壤样液进展稀释,并取少量稀释土壤液用_接种于培养基上,培养皿在培养箱第 11 页 中培养时必须倒置,原因是 _。(5)假设要别离土壤中尿素分解菌,对于采集与处理土壤样品,以下表达错误是(
16、)A最好选择在肥沃湿润、动物排泄物多土壤中取样 B采集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)培养基中尿素分解为 NH3,使周围 pH 升高(4)涂布别离法 防止冷凝后水珠从皿盖上落入培养基,造成污染(5)B 考点二 酶应用 一、果汁中果胶与果胶酶 1果胶(1)果胶是植物细胞壁主要成分,它由半乳糖醛酸与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
17、一种酶,而是分解果胶一类酶总称,主第 12 页 要包括果胶酶与果胶甲酯酶。(3)作用:将果胶分解成可溶性分子,使出汁率提高,也使浑浊果汁变得澄清。3探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁最正确条件实验(1)实验原理 果胶果胶酶、果胶甲酯酶半乳糖醛酸半乳糖醛酸甲酯。果胶酶活性受温度(或 pH)影响,处于最适温度(或 pH)时活性最高。果肉出汁率、果汁澄清度与果胶酶活性大小成正比。果胶不溶于乙醇。(2)实验流程设计 二、淀粉酶固定化及淀粉水解作用检测 1淀粉酶固定化(1)固定化酶 概念:将水溶性酶用物理或化学方法固定在某种介质上,使之成为不溶于水而又有酶活性制剂。方法:吸附法、共价偶联法、交联法与包埋法等
18、。(2)淀粉酶固定化 淀粉酶作用最适条件:最适 pH 为;最适温度为 5075_。方法:吸附法。淀粉水解作用 淀粉 淀粉酶糊精 淀粉酶麦芽糖糖化淀粉酶葡萄糖 遇碘显蓝色 遇碘显红色 遇碘不显色 第 13 页 2淀粉水解测定实验 固定 淀粉酶滴管滴加淀粉溶液加 KII2溶液观察洗涤几天后重复实验。3淀粉酶固定化实验过程 固定化 淀粉酶,装入注射器中 以 0.3 mL/min 流速滴加淀粉溶液过柱 流出 5 mL 淀粉溶液后接收 0.5 mL 流出液 滴加 KII2溶液,观察颜色,用水稀释 1 倍后再观察颜色 以 10 倍柱体积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
19、果胶酶用于果胶生产,既能提高果肉出汁率又能提高果汁澄清度()2酶活性受温度、pH 与酶用量等因素影响()提示 酶用量不影响酶活性。3果胶起着将植物细胞粘合在一起作用,它溶于乙醇()提示 果胶不溶于乙醇。4用固定化 淀粉酶进展淀粉水解实验时不需考虑温度()提示 温度影响酶活性。5固定化 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淀粉酶固定化实验完毕后,将固定化柱放在常温下即可()第 14 页 提示 固定化柱低温保存。1探究影响果胶酶活性因素实验相关分析(1)实验原那么:遵循单一变量原那么、对照原那么,严格控制变量,尽量减少无关变量影响。(2)实验原理:果胶酶活性受温度、p
20、H 或酶抑制剂影响,在最适温度或 pH 时,其活性最高,果肉出汁率、果汁澄清度都与果胶酶活性大小呈正相关。(3)三个实验变量分析 实验名称(目)自变量 因变量 考前须知 探究温度对果胶酶活性影响 温度 果汁量(澄清度)底物与酶在混合时温度是一样;温度梯度越小,实验构造越准确;苹果泥与果胶酶用量在各个试管中应一样 pH 应为最适 pH 探究 pH对果胶酶活性影响 pH 果汁量(澄清度)温度应为最适温度;pH梯度可用NaOH与盐酸调节;用玻璃棒搅拌使反响充分进展 第 15 页 探究果胶酶用量 果胶酶用量 果汁量(澄清度)制备苹果匀浆后迅速加热,使苹果浆中果胶酶变性;温度、pH 应为最适温度与最适
21、pH 且保持不变 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 果汁中果胶与果胶酶 1以下有关果胶酶及果胶酶实验探究表达,正确是()A探究果胶酶用量时,pH、温度不影响实验结果 B果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶与葡萄糖异构酶等 C探究温度对果胶酶活性影响时,温度、苹果泥、果胶酶用量及反响时间等都是自变量 D可以用一样时间内过滤得到果汁体积来确定果胶酶用量 答案 D 第 16 页 解析 探究果胶酶用
22、量时,pH、温度会影响实验结果;葡萄糖异构酶不属于果胶酶成分;探究温度对果胶酶活性影响实验中,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影响,在不同温度条件下,将等量果胶酶参加到等量苹果泥中,在反响同样时间后,再将反响液过滤同样时间,用量筒测定滤出苹果汁体积。以下曲线图能正确反映实验结果是()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,果胶酶活性先升高后下降,果汁量也是先升高后降低。正确应是 B 曲线。题型二 淀粉酶固定化及淀粉水解作用检测 直接使用酶与固定化酶比拟 比拟工程 直接使用酶 固定化酶 制作方法 吸附法、共
23、价偶联法、交联法、包埋法等 是否需要营养物质 否 否 酶种类 一种或多种 一种 催化反响 单一或多种 单一 反响底物 各种物质(大分子、小分子)各种物质(大分子、小分子)第 17 页 缺点 对环境条件非常敏感,易失活;难回收,本钱高,影响产品质量 不利于催化一系列反响 优点 催化效率高、耗能低、低污染 既能与反响底物接触,又能与产物别离;可以重复使用 3.以下关于固定化酶说法,错误是()A固定化酶缺乏之处是不能催化一系列反响 B固定化酶可再次利用,降低了生产本钱 C固定后酶既能与反响物接触,又能与反响物别离 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响,
24、A 项正确;固定化酶可反复利用,降低了生产本钱,B 项正确;固定后酶既能与反响物接触,又能与反响物别离,C 项正确;固定化酶不易溶于水,易与反响物别离,D 项错误。4(2021 舟山中学测试)某校学生尝试用琼脂作载体,用包埋法固定 淀粉酶来探究固定化酶催化效果。实验结果见下表(假设参加试管中固定化淀粉酶量与普通 淀粉酶量一样)。实验说明 1 号试管中淀粉未被水解,最可能原因是()1 号试管 2 号试管 第 18 页 固定化淀粉酶 普通 淀粉酶 淀粉溶液 60 保温 5 min,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
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