浙江专用2020年高考生物二轮复习专题八生物技术实践第17讲微生物的利用与酶的应用教案

菌因缺乏碳源不能增殖。(3)要对菌落进行计数，应采用涂布分离法进行接种。(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。 2．(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。 3．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”)。

9

(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。

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

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，可以利用空气中的CO2作为碳源，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，一般需要将平板倒置，这样可以防止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要进行灭菌处理，以免污染环境。 4．(2018·浙江金丽衢十二校5月联考)普通酵母菌直接利用淀粉的能力很弱，有人将地衣芽孢杆菌的α-淀粉酶基因转入酵母菌中，经筛选得到了可高效利用淀粉的工程酵母菌菌种(过程如图1所示)。请回答下列问题：

(1)图1中，为达到筛选目的，平板内的固体培养基应以____________作为唯一碳源。②、③过程需重复几次，目的是______________________________________________________。 (2)某同学尝试过程③的操作，其中一个平板经培养后的菌落分布如图2所示。该同学的接种方法是________________________________________________________________________；推测该同学接种时可能的操作失误是________________。

(3)以淀粉为原料，用工程酵母菌和普通酵母菌在相同的适宜条件下密闭发酵，接种工程酵母菌的发酵罐需要先排气，其原因是______________________________________________。 (4)上述工程酵母菌培养过程中，有关操作正确的是______。 A．玻璃刮刀无需灭菌

B．培养基分装到培养皿后进行灭菌

C．倒平板和取菌液都必须在酒精灯火焰旁进行 D．获得的菌种如果需要保存，可置于37℃恒温保存

答案 (1)淀粉 纯化获得分解淀粉能力强的酵母菌(或筛选出真正高效利用淀粉的工程酵母菌菌种) (2)涂布分离法 涂布不均匀 (3)工程酵母菌利用淀粉的速度很快，发酵产生CO2的速度也很快 (4)C

10

解析 (1)普通酵母菌直接利用淀粉的能力很弱，而工程酵母菌可以高效利用淀粉，所以用以淀粉为唯一碳源的选择培养基可以筛选出工程酵母菌；②、③过程重复几次的目的是纯化获得分解淀粉能力强的酵母菌(或筛选出真正高效利用淀粉的工程酵母菌菌种)。(2)由图2可知，该同学采用的接种方法是涂布分离法，但菌落比较集中，没有很好地分散开来，可能是涂布不均匀导致的。(3)普通酵母菌直接利用淀粉的能力很弱，而工程酵母菌可以高效利用淀粉，即分解淀粉产生葡萄糖的能力强，导致酒精发酵速率快，产生二氧化碳的速率快，所以接种工程酵母菌的发酵罐要先排气。(4)玻璃刮刀需浸泡在70%酒精中，使用时取出放在酒精灯火焰上灼烧灭菌，A项错误；培养基应在分装前进行灭菌，B项错误；倒平板和取菌液都必须在酒精灯火焰旁进行，C项正确；获得的菌种如果需要保存，一般置于4℃冰箱中保存，D项错误。

5．(2019·浙江宁波十校9月联考)请回答利用枯草杆菌生产α-淀粉酶及酶固定化实验的有关问题：

(1)筛选高表达菌株的最简便方法之一是______________。一般通过_____________________两种手段实现。筛选出的菌株在发酵生产之前还需利用________培养基进行扩大培养。 (2)利用物理或化学的方法将α-淀粉酶固定在____________的介质上成为固定化酶。 (3)实验过程涉及两次蒸馏水洗涤反应柱的操作，所用的蒸馏水体积为装填体积的________，第二次洗涤的目的是除去__________________。

(4)从反应柱下端接取少量流出液进行KI－I2溶液颜色测试，结果未呈现红色。下列有关此现象的解释一定错误的是________。 A．反应柱中没有α-淀粉酶被固定 B．流速过快，淀粉未被水解 C．接取的流出液是蒸馏水 D．流速过慢，淀粉被水解成葡萄糖

答案 (1)单菌落分离 划线分离法和涂布分离法 液体 (2)非水溶性 (3)10倍 残留的淀粉溶液 (4)D

解析 (1)筛选高表达菌株的最简便方法之一是单菌落分离，一般通过划线分离法和涂布分离法两种手段实现，筛选出的菌株在发酵生产之前还需利用液体培养基进行扩大培养。(2)固定化酶就是利用物理或化学的方法将α-淀粉酶固定在非水溶性的介质上。(3)实验过程涉及两次蒸馏水洗涤反应柱的操作，所用的蒸馏水体积为装填体积的10倍，第二次洗涤的目的是除去残留的淀粉溶液。(4)若反应柱中没有α-淀粉酶被固定，则淀粉不会被水解，导致结果未呈现红色，A正确；流速过快，淀粉未被水解，会导致结果未呈现红色，B正确；接取的流出液是蒸馏水，会导致结果未呈现红色，C正确；淀粉溶液经过α-淀粉酶水解后的产物是糊精，不是葡萄糖，D错误。

6．(2018·浙江4月选考，32节选)回答与果胶、淀粉等提取和利用有关的问题：

11

某植物富含果胶、淀粉、蛋白质和纤维素成分。某小组开展了该植物综合利用的研究。 (1)果胶提取工艺研究结果表明，原料先经过一段时间沸水漂洗的果胶得率(提取得到的果胶占原料质量的百分率)显著高于常温水漂洗的果胶得率，最主要原因是沸水漂洗__________。 A．有助于清洗杂质和去除可溶性糖 B．使植物组织变得松散 C．使有关酶失活

D．有利于细胞破裂和原料粉碎制浆

(2)在淀粉分离生产工艺研究中，为促进淀粉絮凝沉降，添加生物絮凝剂(乳酸菌菌液)，其菌株起重要作用。为了消除絮凝剂中的杂菌，通常将生产上使用的菌液，采用____________，进行单菌落分离，然后将其__________，并进行特性鉴定，筛选得到纯的菌株。

(3)在用以上提取过果胶和淀粉后的剩渣加工饮料工艺研究中，将剩渣制成的汁液经蛋白酶和纤维素酶处理后，发现仍存在浑浊和沉淀问题，可添加____________________使果胶彻底分解成半乳糖醛酸，再添加________________________，以解决汁液浑浊和沉淀问题。 (4)在建立和优化固定化酶反应器连续生产工艺研究中，通常要分析汁液中各种成分的浓度和所用酶的活性，然后主要优化各固定化酶反应器中的__________________________(答出2点即可)、反应pH和酶反应时间等因素。其中，酶反应时间可通过_________________来调节。 答案 (1)C

(2)划线分离法(或涂布分离法) 扩大培养 (3)果胶酶和果胶甲酯酶 淀粉酶使淀粉分解

(4)固定化酶的量、反应液温度 控制反应器液体流量(或体积)

7．(2019·温州期中)生物能源是当前科学研究的热点内容之一，图1是某企业的生产流程：

说明：①用加入酸、酶或其他方法将玉米秸秆、草等植物原料的纤维素分解成可溶性糖。 ②糖被送入反应罐，酵母将它们发酵为水和乙醇的混合液。 ③蒸馏混合液提取乙醇。水和二氧化碳作为副产品被排出。 ④乙醇可以直接燃烧，或与汽油混合使用。

(1)步骤①中能够分解玉米秸秆、草以及其他废弃物的酶除了淀粉酶，主要是分解植物细胞壁的____________________，但在工业生产中，可用于生产的此类酶价格昂贵，在无其他廉价酶作为替代品的前提下，为减少生产中酶的损耗，可以采用固定化酶技术。

(2)研究人员用交联法对酶进行固定化，用戊二醛作为交联剂，使酶交联在一起，限制酶的移动，如图2所示。固定化酶可以减少损耗的原因是因为酶在水溶液中不稳定，而固定化酶__________________________。但技术人员发现固定化后的酶的活性比未固定化的要低，其最可能的原因是戊二醛________。

12