資源簡介

選修一　生物技術實踐
第一講　傳統發酵技術的應用
,考綱要求)1.運用發酵加工食品的基本方法　Ⅱ
2．利用微生物進行發酵來生產特定的產物及微生物在其他方面的應用　Ⅱ
3．微生物技術在食品加工方面的應用　Ⅱ
考點一　果酒和果醋的制作
,　)
1．發酵菌種
(1)圖中A可表示酒精發酵菌種的細胞模式圖，該菌種主要來自附著在葡萄皮上的野生型酵母菌。
(2)圖中B可表示醋酸發酵菌種的細胞模式圖，該菌種可從變酸的酒的表面的菌膜獲取。
2．果酒和果醋的制作
果酒制作 果醋制作
制作原理 菌種 酵母菌 醋酸菌
反應 有氧條件下，大量繁殖：C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O＋大量能量 無氧條件下，酒精發酵：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量 氧氣、糖源充足時：C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋少量能量 缺少糖源、氧氣充足時：C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋少量能量
發酵條件 溫度 一般酒精發酵18℃～25℃，繁殖最適為20℃左右 最適為30℃～35℃
空氣 前期：需氧；后期：不需氧 需要充足的氧氣
時間 10 d～12 d 7 d～8 d
3.制作流程
4．葡萄酒呈現深紅色的原因是紅葡萄皮的色素進入發酵液。
5．現在工廠生產果酒，為提高果酒的品質，更好地抑制其他微生物的生長，采取的措施是直接在果汁中加入人工培養的酵母菌。
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易錯整合，判斷正誤。
(1)醋酸菌在無氧條件下利用乙醇產生醋酸(　×　)
(2)酵母菌是嗜溫菌，所以果酒發酵所需的最適溫度高于果醋發酵溫度(　×　)
(3)在果酒發酵后期擰開瓶蓋的間隔時間可延長(　√　)
(4)在家庭中用新鮮葡萄制作果酒時，需給發酵裝置適時排氣(　√　)
(5)在制作果酒、果醋時，適當加大接種量可以提高發酵速率、抑制雜菌生長繁殖(　√　)
(6)利用葡萄發酵產生果酒的后期，加入醋酸菌即可產生醋酸(　×　)
,　　)
　如圖為果酒和果醋制作的實驗裝置圖，據圖分析：
(1)甲、乙、丙的作用分別是什么？
(2)圖中發酵瓶中葡萄汁的量是否恰當？為什么？
(3)醋酸菌進行醋酸發酵時，無論是利用糖源還是酒精，甲都需要打開，請說明原因。
(4)果酒擱置時間過久為什么會有酸味？
[提示](1)通入空氣(氧氣)、排氣、取樣(對發酵的情況進行及時的監測)。
(2)不恰當，因為葡萄汁的量不能超過發酵瓶體積的2/3，而且不能將排氣口淹沒。
(3)醋酸菌是需氧菌，在發酵過程中始終需要氧氣，如果氧氣中斷則會引起醋酸菌的死亡。
(4)醋酸菌在缺乏糖源時，可以將酒精轉化為乙醛，再將乙醛轉化為醋酸。
重 難 精 講
1．果酒和果醋制作步驟的比較
制果酒 制果醋
相同 過程 ①選材和材料處理：選擇新鮮的葡萄，先用清水沖洗葡萄1～2遍除去污物后，再去枝梗 ②制作發酵液，防止雜菌污染 ③發酵：將葡萄汁注入發酵瓶，注意液體量不要超過發酵瓶總體積的2/3
不同 過程 ④將溫度嚴格控制在18～25℃，時間控制在10～12 d左右。發酵旺盛期的CO2產量非常大，要及時排氣，防止發酵瓶爆裂 ⑤檢測指標：7～10 d以后，可以開始進行取樣檢驗工作。例如，可以嗅味和品嘗、用重鉻酸鉀檢驗酒精含量，進行酵母菌的鏡檢、測定pH等工作 ④將溫度嚴格控制在30～35℃，并注意適時通過充氣口充氣 ⑤檢測指標：果醋的制作是否成功可以通過觀察菌膜的形成、嗅味和品嘗初步鑒定，再通過檢測和比較醋酸發酵前后的pH進一步鑒定。還可以在顯微鏡下觀察發酵液中是否有醋酸菌，并統計其數量作進一步鑒定
2.制作果酒和果醋的發酵裝置分析
(1)各部位的作用
①充氣口：在醋酸發酵時連接充氣泵進行充氣。
②排氣口：排出酒精發酵時產生的CO2；與排氣管相連的長而彎曲的膠管，可有效阻止空氣中微生物的進入，避免來自空氣的污染。
③出料口：用來取樣。
(2)該裝置的使用方法：使用該裝置制作果酒時，應該關閉充氣口，制作果醋時，應將充氣口連接充氣泵，輸入空氣。
精 準 命 題
例1　(2018·廣西南寧畢業班摸底聯考)自古以來，人們就利用發酵技術來生產各種產品。回答問題：
(1)果酒和果醋的制作依次利用了酵母菌和醋酸菌兩種微生物，兩者在結構上的根本區別是后者無由核膜包被的細胞核；若從自然菌樣中篩選較理想的菌種進行純化培養，通常采用平板劃線(或“稀釋涂布平板”)法接種。
(2)在果酒制作過程中，發酵裝置需先通氣然后進行密封處理，發酵過程中還要定時排氣，其中通氣的目的是讓酵母菌進行大量繁殖，密封的目的是為酵母菌發酵提供無氧環境。
(3)在果酒的基礎上制作果醋時，菌種在無糖和氧氣充足的條件下能將乙醇變為乙醛，再變為醋酸。檢驗生產出的果醋中是否含有酒精的方法是用酸性條件下的重鉻酸鉀檢驗，觀察是否出現灰綠色。
[解析]　(1)果酒制作利用的是酵母菌，果醋制作利用的是醋酸菌。酵母菌為真核生物，醋酸菌為原核生物，二者在結構上的根本區別是醋酸菌無由核膜包被的細胞核。純化菌種可以采用稀釋涂布平板法或平板劃線法接種。(2)果酒的制作過程中，發酵裝置需先通氣是為了讓酵母菌進行有氧呼吸并大量繁殖，密封的目的是為酵母菌進行酒精發酵提供無氧環境。(3)醋酸菌在無糖和氧氣充足的條件下能將乙醇變為乙醛，再氧化為醋酸。檢驗酒精可用酸性重鉻酸鉀溶液，若出現灰綠色現象則說明含有酒精。
〔對應訓練〕
1．(2016·全國卷Ⅱ，39)蘋果醋是以蘋果汁為原料經發酵而成的，回答下列問題：
(1)酵母菌的呼吸代謝途徑如圖所示。圖中過程①和②是蘋果醋生產的第一階段，在酵母菌細胞的細胞質基質中進行，其產物乙醇與重鉻酸鉀試劑反應呈現灰綠色，這一反應可用于乙醇的檢驗；過程③在酵母菌細胞的線粒體中進行，與無氧條件相比，在有氧條件下，酵母菌的增殖速度快。
(2)第二階段是在醋酸桿菌的作用下將第一階段產生的乙醇轉變為醋酸的過程，根據醋酸桿菌的呼吸作用類型，該過程需要在有氧條件下才能完成。
(3)在生產過程中，第一階段和第二階段的發酵溫度不同，第一階段的溫度低于(填“低于”或“高于”)第二階段的。
(4)醋酸桿菌屬于原核生物，其細胞結構中不含有(填“含有”或“不含有”)線粒體。
[解析]　(1)酵母菌有氧呼吸第一階段及無氧呼吸全過程都在細胞質基質中進行；酒精與酸性重鉻酸鉀試劑反應呈灰綠色。圖示過程③為細胞有氧呼吸第二、三階段，在線粒體中進行。與無氧條件相比，在有氧條件下，酵母菌的增殖速度快。(2)醋酸桿菌的呼吸作用類型為有氧呼吸，所以將乙醇轉變為醋酸的過程需在有氧條件下進行。(3)酒精發酵時一般將溫度控制在18～25℃，醋酸發酵時一般將溫度控制在30～35℃，故在生產過程中，酒精發酵溫度低于醋酸發酵溫度。(4)醋酸桿菌屬于原核生物，其細胞結構中不含有線粒體。
考點二　腐乳和泡菜的制作
,　)
1．腐乳的制作
(1)腐乳制作的原理
①菌種：多種微生物(如青霉、酵母、曲霉、毛霉等)的協同作用，起主要作用的是毛霉。
②菌種作用特點：產生蛋白酶、脂肪酶，分解有機物。
蛋白質氨基酸＋小分子的肽。
脂肪甘油＋脂肪酸。
(2)制作流程
讓豆腐上長出毛霉→加鹽腌制→加鹵湯裝瓶→密封腌制。
(3)影響條件
①溫度：控制在15℃～18℃。
②菌種的來源：空氣中的毛霉孢子或優良毛霉菌種。
③鹵湯配制
a．鹵湯的成分：酒及各種香辛料。
b．酒的作用：抑制微生物的生長，同時能使腐乳具有獨特的香味。
c．香辛料的作用：調制腐乳的風味，防腐殺菌。
④材料的用量
a．控制鹽的用量：濃度過低，不足以抑制微生物生長，可能導致豆腐腐敗變質；濃度過高，會影響腐乳的口味；
b．酒的含量：應控制在12%左右。
2．制作泡菜并檢測亞硝酸鹽含量
(1)泡菜制作
①原理：在無氧條件下，乳酸菌將葡萄糖分解成乳酸。反應式：C6H12O62C3H6O3＋少量能量。
②制作流程
③操作關鍵
a．泡菜壇的選擇：應選用火候好、無裂紋、無砂眼、壇沿深、蓋子吻合好的泡菜壇。
b．腌制的條件：控制腌制的時間、溫度和食鹽的用量。防止雜菌污染，嚴格密封。
(2)據幾種發酵食品制作方法填空
表中甲～丁為腐乳、泡菜、果醋、果酒等發酵食品制作裝置圖，回答下列問題：
食品 ① ② ③ ④
主要 微生物 ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
制作 裝置
a.請填出①～④食品名稱：①：果酒，②：果醋，③：腐乳，④：泡菜。
b．請填出⑤～⑧菌種名稱：⑤：酵母菌，⑥：醋酸菌，⑦：毛霉，⑧：乳酸菌，其中酵母菌、毛霉為真核生物，醋酸菌、乳酸菌為原核生物。
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易錯整合，判斷正誤。
(1)泡菜制作的菌種主要是醋酸菌(　×　)
(2)制作泡菜時，鹽水煮沸后可以立即使用(　×　)
(3)泡菜壇的選擇、發酵過程中壇沿要注滿水都有利于泡菜的無氧發酵(　√　)
(4)將長滿毛霉的豆腐裝瓶腌制時，底層和近瓶口處需加大用鹽量(　×　)
(5)在腐乳制作過程中加入香辛料既能調節風味，還具有防腐殺菌作用(　√　)
(6)在腐乳制作過程中，鹽的用量要適宜，酒的含量一般控制在12%左右(　√　)
,　　)
　下圖是泡菜在腌制過程中，乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽的變化規律，據圖分析：
(1)從生物間的相互關系和條件變化分析，乳酸菌呈現這種變化規律的原因是什么？
(2)乳酸含量開始很低，中后期急劇增加的原因是什么？
(3)分析亞硝酸鹽的含量變化的原因。
[提示](1)發酵初期以不產酸的大腸桿菌和酵母菌的活動為主，同時還有一部分硝酸鹽還原菌在該時期利用氧氣，產生了無氧環境，乳酸菌開始活動；發酵中期由于乳酸菌產生了大量乳酸，其他細菌活動受到抑制，乳酸菌活動增強；發酵后期由于乳酸的積累，酸度繼續增長，乳酸菌活動也受到抑制，乳酸菌數量下降。
(2)發酵初期有氧氣，乳酸菌活動較弱，中后期氧氣含量減少，乳酸菌大量繁殖，乳酸的量迅速積累。
(3)發酵初期，乳酸菌和乳酸的量都比較少，而由于硝酸鹽還原菌的活動，亞硝酸鹽含量逐漸增加；后期由于硝酸鹽還原菌受抑制，同時形成的亞硝酸鹽又被分解，因而亞硝酸鹽含量下降。
重 難 精 講
1．影響腐乳品質的條件
項目 說明
水的控制 含水量約70%，用含水量過高的豆腐制腐乳，不易成形
鹽的控制 鹽濃度過高會影響腐乳的口味；鹽濃度過低，腐乳易腐敗變質
酒的控制 酒精含量一般控制在12%左右。酒精含量過高，使腐乳成熟期延長；酒精含量過低，雜菌繁殖快，豆腐易腐敗
溫度控制 溫度為15～18℃，適合毛霉生長
發酵時間 控制在6個月左右
香辛料 具有調味和殺菌的作用，也會影響腐乳的風味或質量
2.腐乳制作的注意事項
(1)用來腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干凈后要用沸水消毒。
(2)裝瓶腌制時，操作要迅速小心，且要逐層加鹽，離瓶口表面的鹽要鋪厚一些。
(3)加入鹵湯后，要用膠條將瓶口密封。封瓶時，最好將瓶口通過酒精燈的火焰，防止瓶口被污染。
[易錯警示]
傳統腐乳制作與現代腐乳生產的區別
(1)條件要求：傳統腐乳制作不需要滅菌，現代腐乳生產必須在嚴格無菌條件下進行。
(2)菌種來源：傳統腐乳制作，菌種來自空氣中的毛霉孢子；現代腐乳生產，菌種是經過篩選的優良毛霉菌種，并且直接接種在豆腐上。
3．泡菜制作的注意事項
(1)材料的選擇及用量
①蔬菜應新鮮，若放置時間過長，蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽。
②清水和鹽的質量比為4：1，鹽水要煮沸后冷卻。煮沸有兩大作用，一是除去水中的氧氣，二是殺滅鹽水中的其他細菌。
(2)防止雜菌污染：每次取樣用具要洗凈，要迅速封口。
(3)氧氣需求
①泡菜壇要選擇透氣性差的容器，以創造無氧環境，有利于乳酸菌發酵，防止蔬菜腐爛。
②泡菜壇壇蓋邊沿的水槽內注滿水，以保證壇內乳酸菌發酵所需的無氧環境，并注意在發酵過程中經常補水。
精 準 命 題
例2　(2018·海淀質檢)通過選擇培養基可以從混雜的微生物群體中分離出所需的微生物。在缺乏氮源的培養基上大部分微生物無法生長；在培養基中加入青霉素可以抑制細菌和放線菌的生長；在培養基中加入10%的酚可以抑制細菌和霉菌的生長。利用上述方法能從混雜的微生物群體中分別分離出(　A　)
①大腸桿菌 ②霉菌
③放線菌 ④固氮細菌
A．④②③ B．①②③
C．①③④ D．只有③④
[解析]　缺乏氮源的培養基上大部分微生物無法生長，而固氮細菌能生長；在培養基中加青霉素可以抑制細菌和放線菌等原核生物細胞壁的合成，而霉菌屬于真核生物，故能生長；在培養基中加入10%的酚可以抑制細菌和霉菌的生長，對放線菌的生長無影響。
歸納總結
“列表法”比較四種傳統發酵產品的菌種與原理
食品 菌種 呼吸類型 原理 溫度
果酒 酵母菌 兼性厭氧 無氧呼吸產生酒精 18～25℃
果醋 醋酸菌 需氧 糖(酒精)→醋酸 30～35℃
腐乳 毛霉等 需氧 蛋白酶、脂肪酶分 別水解蛋白質、 脂肪 15～18℃
泡菜 乳酸菌 無氧 無氧呼吸產生乳酸 －
〔對應訓練〕
2．(2018·四川三臺中學第二次月考)人們的日常生活與傳統發酵技術密切相關。請回答下列相關問題：
(1)制作腐乳的過程中所用到的微生物主要是毛霉。
(2)在制作果醋、腐乳、泡菜的過程中需要提供氧氣的是制作果醋和腐乳。在發酵產物制作過程中都需要培養微生物，為防止雜菌污染，需要對培養液(基)和培養器皿進行滅菌(填“消毒”或“滅菌”)。
(3)利用酵母菌釀酒時，一開始持續通入空氣，導致酵母菌數量增多(填“增多”“不變”或“減少”)，然后再密封，使酒精增產(填“增產”“減產”或“不產生”)。
(4)在制作腐乳的過程中加鹽的作用是析出豆腐中的水分使其變硬；_抑制微生物生長，避免豆腐塊變質。
(5)在制作泡菜的過程中，要檢測亞硝酸鹽的含量。亞硝酸鹽與某些化學物質發生反應后形成玫瑰紅色染料。先將泡菜樣品及一系列已知濃度的亞硝酸鹽溶液分別與相應化學物質發生顯色反應，再通過顏色的比對，可以估測出泡菜樣品中亞硝酸鹽的含量。
[解析]　(1)腐乳制作中發揮主要作用的微生物是毛霉。(2)制作果醋要用到醋酸菌，醋酸菌是一種好氧細菌，只有當氧氣充足時，才能進行旺盛的生理活動；制作腐乳主要用到毛霉，毛霉需要在有氧條件下生長；制作泡菜要用到乳酸菌，乳酸菌是厭氧細菌，在無氧的情況下，把葡萄糖分解成乳酸。 在發酵產物制作過程中都需要培養微生物，為防止雜菌污染，需要對培養液(基)和培養器皿進行滅菌。 (3)酵母菌在有氧條件下能夠繁殖，數量不斷增多；在無氧的條件下，不再增殖，而是進行酒精發酵，產生酒精。 (4)制作腐乳的過程中加鹽，可析出豆腐中的水分使其變硬，還能夠抑制微生物生長，避免豆腐塊變質。 (5)在制作泡菜的過程中，要檢測亞硝酸鹽的含量，亞硝酸鹽與某些化學物質發生反應后形成玫瑰紅色染料。
課末總結
1．〔思維導圖〕
2．〔高考必背語句〕
1．傳統發酵技術的三個要點
(1)泡菜制作過程中乳酸含量先增加后保持穩定。
(2)制作果醋利用醋酸菌的有氧呼吸。
(3)腐乳制作中酒精及香辛料的作用不僅僅在于調味。酒精還可以抑制微生物生長，香辛料可防腐殺菌。
2．泡菜制作中鹽水煮沸的兩大作用
清水和鹽的質量比為4：1，鹽水要煮沸后冷卻。煮沸有兩大作用，一是除去水中氧氣，二是殺滅鹽水中的其他細菌。
3．幾種發酵技術中的微生物種類
(1)在葡萄酒的自然發酵中，菌種來源于附著在葡萄皮上的野生型酵母菌。
(2)腐乳制作的主要菌種是毛霉，其在15～18℃生長迅速。豆腐塊上生長的毛霉來自空氣中的毛霉孢子。
(3)制作泡菜的主要菌種是乳酸菌(厭氧菌)，在無氧條件下可將葡萄糖分解為乳酸。
3．〔探究高考·明確考向〕
　(2017·全國卷Ⅱ，37)豆豉是大豆經過發酵制成的一種食品。為了研究影響豆豉發酵效果的因素，某小組將等量的甲、乙兩菌種分別接入等量的A、B兩桶煮熟大豆中并混勻，再將兩者置于適宜條件下進行發酵，并在32h內定期取樣觀測發酵效果。回答下列問題：
(1)該實驗的自變量是菌種、發酵時間。
(2)如果發現發酵容器內上層大豆的發酵效果比底層的好，說明該發酵菌是好氧菌。
(3)如果在實驗后，發現32h內的發酵效果越來越好，且隨發酵時間呈直線上升關系，則無法確定發酵的最佳時間；若要確定最佳發酵時間，還需要做的事情是延長發酵時間，觀測發酵效果，最好的發酵效果所對應的時間即為最佳發酵時間。
(4)從大豆到豆豉，大豆中的成分會發生一定的變化，其中，蛋白質轉變為氨基酸和肽，脂肪轉變為脂肪酸和甘油。
[解析]　(1)實驗使用甲、乙兩種菌種，并在32 h內定期取樣觀測發酵效果，所以該實驗的自變量是菌種和發酵時間。(2)如果發現發酵容器內上層大豆的發酵效果比底層的好，說明該發酵菌是好氧型微生物。(3)如果在實驗后，發現32 h內的發酵效果越來越好，且隨發酵時間呈直線上升關系，則無法確定發酵的最佳時間；若要確定最佳發酵時間，還需要做的事情是延長取樣觀測時間，觀測發酵結果，最好的發酵效果所對應的時間即為最佳發酵時間。(4)從大豆到豆豉，在相關微生物的作用下，大豆中的蛋白質轉變為肽和氨基酸，脂肪轉變為甘油和脂肪酸。
第二講　微生物的培養和應用
,考綱要求)1.微生物的分離和培養　Ⅱ
2．培養基對微生物的選擇作用　Ⅱ
3．某種微生物數量的測定　Ⅱ
考點一　微生物的分離與培養
,　)
1．培養基
(1)概念：人們按照微生物對營養物質的不同需求，配制出供其生長繁殖的營養基質。
(2)營養構成：一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽。此外還需要滿足微生物生長對pH、氧氣以及特殊營養物質的要求。
(3)種類：按照物理性質可分為液體培養基和固體培養基。
2．無菌技術
(1)含義：指在培養微生物的操作中，所有防止雜菌污染的方法。
(2)關鍵：防止外來雜菌的入侵。
(3)不同對象的無菌操作方法(連線)
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易錯整合，判斷正誤。
(1)培養基一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽，有時還需要加入一些特殊的物質(　√　)
(2)倒平板時，應將打開的皿蓋放到一邊，以免培養基濺到皿蓋上(　×　)
(3)消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又減少消毒劑對細胞的傷害(　√　)
(4)為了防止污染，接種環經火焰滅菌后應趁熱快速挑取菌落(　×　)
(5)用稀釋涂布平板法純化大腸桿菌時，只要稀釋度足夠高，就能在培養基表面形成單個菌落(　√　)
,　　)
1．(教材選修1P16旁欄思考題)請你判斷以下材料或用具是否需要消毒或滅菌？如果需要，請選擇合適的方法：
(1)培養細菌用的培養基與培養皿
(2)玻棒、試管、燒瓶和吸管
(3)實驗操作者的雙手
[提示](1)、(2)需要滅菌；(3)需要消毒。
2．(教材選修1P17“倒平板操作討論”)(1)為什么需要使錐形瓶的瓶口通過火焰？
(2)平板冷凝后，為什么要將平板倒置？
[提示](1)通過灼燒滅菌，防止瓶口的微生物污染培養基。
(2)平板冷凝后，皿蓋上會凝結水珠，凝固后的培養基表面的濕度也比較高，將平板倒置，既可以使培養基表面的水分更好地揮發，又可以防止皿蓋上的水珠落入培養基，造成污染。
重 難 精 講
1．培養基配制
(1)培養基的成分
營養 物質 含義 作用 主要來源
碳源 能提供碳元素的物質 構成生物體的物質，異養生物的能源物質 無機物：CO2、NaHCO3； 有機物：糖類、脂肪酸、石油、花生粉餅等
氮源 能提供氮元素的物質 合成蛋白質、核酸以及含氮代謝產物 無機物：N2、NH3、氨鹽、硝酸鹽； 有機物：尿素、牛肉膏、蛋白胨等
生長 因子 生長必不可少的微量有機物 酶和核酸的成分 維生素、氨基酸、堿基等
水 細胞生命活動必不可少的物質 不僅是良好的溶劑，還是結構物質 培養基、大氣、代謝產物
無機鹽 提供除碳、氮元素以外的各種重要元素，包括某些大量元素 細胞內的組成成分，生理調節物質；某些化能自養型細菌的能源；酶的激活劑 培養基、大氣
(2)培養基的分類
種類 特點 應用
物理 性質 液體培養基 不加凝固劑 工業生產
半固體培養基 加凝固劑 觀察微生物的運動、分類鑒定
固體培養基 微生物的分離、鑒定、活菌計數、保藏
化學 成分 天然培養基 含化學成分不明的天然物質 工業生產
合成培養基 培養基成分明確或用一定化學物質配制 分類、鑒定
用途 選擇培養基 添加某物質，抑制雜菌生長，促進所需微生物生長 培養分離出特定微生物
鑒別培養基 根據微生物的代謝特點，在培養基中加入某種指示劑 鑒別微生物
　(3)牛肉膏蛋白胨固體培養基的制備
計算 依據配方比例，計算配制不同體積的培養基時各種成分的用量
稱量 準確稱取各種成分。牛肉膏要放在稱量紙上稱量，牛肉膏和蛋白胨都易吸潮，稱取時動作要迅速，稱取后及時蓋上瓶蓋
熔化 將稱好的牛肉膏和稱量紙一同放入燒杯，加入少量水，加熱，取出稱量紙，加入稱量好的蛋白胨和氯化鈉，加瓊脂。在熔化時注意玻璃棒要不斷地攪拌，防止瓊脂糊底而導致燒杯破裂，最后定容至100 mL
滅菌 滅菌前，調節pH；高壓蒸汽滅菌
倒平板 待培養基冷卻至50℃左右時，在酒精燈火焰附近倒平板
[易錯警示]
(1)培養基的配制原則
①目的要明確：根據微生物的種類、培養目的等選擇原料配制培養基，如培養自養型的微生物就不用加入有機營養物質。
②營養要協調：注意各種營養物質的濃度和比例。
③pH要適宜：各種微生物適宜生長的pH范圍不同。
(2)微生物對主要營養物質的需求特點
不同種類的微生物代謝特點不同，因此對培養基中營養物質的需求也不同。
①自養型微生物所需的主要營養物質是無機鹽，碳源可來自大氣中的CO2，氮源可由含氮無機鹽提供。
②異養型微生物所需的營養物質主要是有機物，即碳源必須由含碳有機物提供，氮源也主要是由有機物提供，部分異養型微生物也可以利用無機氮源。
2．純化微生物的接種方法
(1)兩種接種方法的比較
項目 平板劃線法 稀釋涂布平板法
原理 通過接種環在瓊脂固體培養基表面連續劃線的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養基上。在數次劃線后培養，可以分離到由一個細胞繁殖而來的肉眼可見的子細胞群體，即菌落 將菌液進行一系列的梯度稀釋，然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到瓊脂固體培養基的表面，進行培養。在稀釋度足夠高的菌液里，聚集在一起的微生物將被分散成單個細胞，從而能在培養基表面形成單個的菌落
優點 可以觀察菌落特征，對混合菌進行分離 可以計數，可以觀察菌落特征
缺點 不能計數 吸收量較少，較麻煩，平板不干燥效果不好，容易蔓延
適用 范圍 適用于好氧菌 適用于厭氧菌和兼性厭氧菌
示意圖
(2)平板劃線操作的注意事項
①操作第一步即取菌種之前及每次劃線之前都需要進行火焰灼燒滅菌，劃線操作結束時，仍需灼燒接種環，每次灼燒目的如下表：
第一次操作 每次劃線之前 劃線結束
目 的 殺死接種環上原有的微生物 殺死上次劃線后接種環上殘留的菌種，使下次劃線的菌種直接來源于上次劃線的末端，使每次劃線菌種數目減少 殺死接種環上殘存的菌種，避免細菌污染環境和感染操作者
②灼燒接種環，待其冷卻后才能伸入菌液，以免溫度太高殺死菌種。
③第二次及其以后的劃線操作總是從上一次劃線末端開始，能使細菌的數目隨著劃線次數的增加而逐漸減少，最終得到由單個細菌繁殖而來的菌落。
④劃線時最后一區不要與第一區相連。
⑤劃線用力大小要適當，防止用力過大將培養基劃破。
3．消毒和滅菌的辨析
項目 條件 結果 常用方法 應用范圍
消 毒 較為溫和的物理或化學方法 僅殺死物體表面或內部的部分對人體有害的微生物 煮沸消毒法 日常用品
巴氏消毒法 不耐高溫的液體
化學藥劑消毒法 用酒精擦拭雙手，用氯氣消毒水源
滅 菌 強烈的理化因素 殺死物體內外所有的微生物，包括芽孢和孢子 灼燒滅菌法 接種工具
干熱滅菌法 玻璃器皿、 金屬工具
高壓蒸汽 滅菌法 培養基及容 器的滅菌
精 準 命 題
例1　(2018·廣東廣州畢業班模擬)某同學配制含瓊脂的牛肉膏蛋白胨培養基后，對培養基和培養皿進行高壓蒸汽滅菌，當培養基溫度下降到50 ℃時，在酒精燈火焰附近倒平板，待培養基冷卻至室溫，按下表處理：
組別 處理
A組 打開培養皿蓋，距地面0.3米處暴露15分鐘
B組 打開培養皿蓋，距地面0.6米處暴露15分鐘
C組 打開培養皿蓋，距地面0.9米處暴露15分鐘
D組 打開培養皿蓋，距地面1.2米處暴露15分鐘
E組 不打開培養皿蓋
將處理完畢的培養皿置于適宜溫度下培養2～3天，觀察每個培養皿中的菌落特征和數目。回答下列問題：
(1)上述實驗的實驗目的是探究不同高度空氣中微生物的種類和數量。若E組的培養基表面有菌落生長，說明培養基滅菌不合格(受到雜菌污染)。
(2)培養基中的牛肉膏和蛋白胨主要為微生物生長提供碳源和氮源。“在酒精燈火焰附近”進行相關操作是為了避免周圍環境中微生物的污染。
(3)實驗過程特別強調溫度控制，請簡要說明下列溫控措施的目的：
①“待培養基冷卻至室溫”的目的有使培養基凝固，并防止培養基溫度過高殺死接種在其上的微生物。
②“將處理完畢的培養皿置于適宜溫度下培養”的目的是讓細菌在適宜的溫度下生長(繁殖)。
(4)培養微生物時將培養皿倒置的目的是防止冷凝后形成的水珠滴落在培養基上(污染培養基和破壞菌落)。實驗結束后，對使用過的培養基應進行滅菌處理。
技巧點撥
正確判斷培養基制作與接種操作是否合格的方法
(1)從培養基制作是否合格上判斷：如果未接種的培養基在恒溫箱中保溫1～2 d后無菌落生長，說明培養基的制備是成功的，否則需要重新制備。
(2)從接種操作是否符合無菌要求上判斷：
①如果培養基上生長的菌落的顏色、形狀、大小基本一致，并符合接種菌菌落的特點，說明接種操作是符合要求的；
②如果培養基上出現了其他菌落，則說明接種過程中，無菌操作還未達到要求，需要分析原因，重新操作。〔對應訓練〕
1．(2018·江西南昌一模)下表為某微生物培養基的配方，請回答相關問題：
成分 含量 成分 含量
Na2HPO4 3 g 尿素 1.0 g
K2HPO4 1 g C6H12O6 30 g
MgSO4·7H2O 0.5 g 瓊脂 15 g
FeSO4 0.01 g H2O 1 000 mL
NH4NO3 0.3 g
(1)按物理性質劃分，該培養基屬于固體培養基，無論配制何種培養基，在原料稱量、溶解之后都要先調pH，然后分裝、包扎并滅菌，常用的滅菌方法是高壓蒸汽滅菌法。
(2)根據培養基的成分判斷，該培養基能否用于分離土壤中分解尿素的細菌？不能，原因是培養基中含有NH4NO3，尿素不是唯一氮源。
(3)為檢測尿素分解菌是否存在，還應加入酚紅，如果存在，將出現紅色反應。
(4)微生物常用的接種方法有平板劃線法或稀釋涂布平板法。
[解析]　(1)根據表格信息，該培養基含有瓊脂，因此為固體培養基。配制培養基時原料溶解后要先調pH。對培養基滅菌常采用高壓蒸汽滅菌法。(2)若要分離土壤中分解尿素的細菌，培養基中尿素應作為唯一氮源，而表中除了尿素外，還有NH4NO3，因此一些不能分解利用尿素的細菌也能生長，無法達到只分離尿素分解菌的實驗目的。(3)細菌合成的脲酶能將尿素分解為氨，使培養基呈堿性，因此在培養基中添加酚紅指示劑，若有尿素分解菌，則在菌落的周圍會出現紅色環帶。(4)接種微生物常用的方法有平板劃線法和稀釋涂布平板法。
2．微生物培養技術在醫療、工業生產等方面均有應用。燒傷病人容易感染綠膿桿菌，臨床使用抗生素前，有時需要做細菌耐藥實驗。請回答下列相關問題：
(1)適于綠膿桿菌生長的培養基中的營養成分一般含有碳源、氮源、水和無機鹽，除了提供以上幾種主要營養物質外，培養基還需要滿足微生物生長對pH、特殊營養物質以及氧氣的要求。
(2)若對綠膿桿菌進行分離計數，需要將含有綠膿桿菌的菌液采用稀釋涂布平板法接種于固體培養基表面進行培養，這種接種方法的好處是可得到單個的菌落(或可將菌群分散成單個的細菌)。
(3)對培養基進行滅菌后，待培養基冷卻至50℃時，需要在酒精燈火焰附近倒平板。接種時所用的接種環在接種前后都需要通過灼燒法滅菌。
(4)將分別含等劑量不同抗生素的相同大小的小濾紙圓片均勻置于該平板上的不同位置，在適宜條件下培養一段時間，結果濾紙片周圍均出現透明圈，這說明綠膿桿菌對實驗所用抗生素表現為敏感(填“敏感”或“不敏感”)。
3．(2016·全國卷Ⅰ，39)空氣中的微生物在重力等作用下，可以一定程度地沉降。某研究小組欲用平板收集教室空氣中的微生物，以了解教室內不同高度空氣中微生物的分布情況。實驗步驟如下：
①配置培養基(成分：牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O)；
②制作無菌平板；
③設置空白對照組和若干實驗組，進行相關操作；
④將各組平板置于37℃恒溫箱中培養一段時間，統計各組平板上菌落的平均數。
回答下列問題：
(1)該培養基中微生物所需的氮來源于牛肉膏、蛋白胨。若要完成步驟②，該培養基中的成分X通常是瓊脂。
(2)步驟③中，實驗組的操作是將實驗組平板分別放置在教室不同高度的位置上，開蓋暴露一段時間。
(3)若在某次調查中，某一實驗組平板上菌落平均數為36個/平板，而空白對照組的一個平板上出現了6個菌落，這種結果說明在此次調查中出現了污染現象。若將30(即36－6)個/平板作為本組菌落數的平均值，該做法不正確(填“正確”或“不正確”)。
[解析]　(1)牛肉膏、蛋白胨都含有N，可為微生物的生長提供氮源。制作無菌平板所用培養基為固體培養基，因此X應為瓊脂。(2)由實驗目的可知，該實驗的自變量為教室的不同高度，因變量為微生物的分布情況，故實驗組的操作應為將實驗組平板分別放置在教室不同高度的位置上，開蓋暴露一段時間。(3)空白培養基上出現菌落，說明培養基被污染了，即調查中出現了污染現象。實驗過程中若培養基被污染，必須將其拋棄，重新制作新的培養基進行實驗。
考點二　微生物的篩選和計數
,　)
　土壤中分解尿素的細菌的分離與計數
(1)分離原理
土壤中細菌之所以能分解尿素，是因為它們能合成脲酶，這種物質在把尿素分解成無機物的過程中起到催化作用。
(2)統計菌落數目
統計樣品中的活菌一般用稀釋涂布平板法。
(3)實驗流程
土壤取樣→樣品的稀釋→微生物的培養與觀察→細菌的計數。
,　　)
易錯整合，判斷正誤。
(1)選擇培養基可以鑒定某種微生物的種類
(　×　)
(2)對細菌進行計數只能采用稀釋涂布平板法，而不能用平板劃線法(　√　)
(3)篩選能分解尿素的細菌所利用的培養基中，尿素是唯一的氮源(　√　)
(4)分解尿素的細菌在分解尿素時，可以將尿素轉化為氨，使得培養基的酸堿度降低(　×　)
,　　)
1．土壤中分解尿素的細菌的分離與計數中設置對照實驗的目的是什么，如何設置？
[提示]設置對照的主要目的是排除實驗組中非測試因素對實驗結果的影響，提高實驗結果的可信度，例如為了排除培養基是否被雜菌污染，需以尿素為唯一氮源的培養基接種等量的無菌水作為空白對照。
2．為什么選擇性培養基能夠濃縮所需的微生物？
[提示]在選擇培養的條件下，可以使那些能夠適應這種營養條件的微生物得到迅速繁殖，而那些不適應這種營養條件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“濃縮”的作用。
重 難 精 講
1．選擇培養基的選擇方法
(1)在培養基中加入某種化學物質：例如，加入青霉素可以分離出酵母菌和霉菌；加入高濃度的食鹽可以分離出金黃色葡萄球菌。注意：這里的加入是在主要營養成分完整的基礎上加入。
(2)改變培養基中的營養成分：例如，缺乏氮源時可分離出固氮微生物；石油作為唯一碳源時可分離出消除石油污染的微生物。
(3)改變微生物的培養條件：例如，將培養基置于高溫環境中培養，可得到耐高溫的微生物。
2．微生物的計數
(1)兩種計數方法的比較
比較 項目 間接計數法 (稀釋涂布平板法) 直接計數法 (顯微計數法)
原理 當樣品的稀釋度足夠高時，培養基表面生長的一個菌落，來源于樣品稀釋液中的一個活菌，通過統計平板上的菌落數，就能推測出樣品中大約含有多少活菌 利用特定細菌計數板或血細胞計數板，在顯微鏡下計算一定容積的樣品中微生物的數量
公式 每克樣品中的菌落數： (C÷V)×M C：某稀釋度下平板上生長的平均菌落數；V：涂布平板時所用的稀釋液的體積(mL)；M：稀釋倍數 每毫升原液所含細菌數：每小格平均細菌數×400×10 000×稀釋倍數
缺點 當兩個或多個菌體連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落 不能區分細胞死活
結果 比實際值偏小 比實際值偏大
(2)設置對照和重復
比較項目 對照 重復
目的 排除非測試因素對實驗結果的影響 排除偶然因素對實驗結果的影響
實例 空白對照：確定培養基制作是否合格 同一稀釋度涂布至少3個平板
3.微生物的篩選與鑒別方法
(1)微生物的篩選方法：
①單菌落挑取法：利用平板劃線法或稀釋涂布平板法接種到固體平板培養基表面，直接根據微生物菌落的特征利用單菌落挑取的方法獲得目的微生物。
②選擇培養法：利用選擇培養基對微生物進行選擇培養，直接獲得目的微生物。
③鑒定培養法：利用鑒別培養基使目的微生物菌落呈現特有的特征，然后篩選目的微生物。
(2)微生物的鑒別方法：
①菌落特征鑒別法：根據微生物在固體平板培養基表面形成的菌落的形狀、大小、隆起程度和顏色等特征進行鑒別。
②指示劑鑒別法：如培養基中加入酚紅指示劑，培養某種微生物后，培養基變紅說明該種微生物能夠分解尿素。
③染色鑒別法：如利用剛果紅染色法，根據培養基中出現以纖維素分解菌為中心的透明圈來篩選分解纖維素的微生物。
[易錯警示]
“選擇菌落數在30～300的平板”的兩個提醒
用稀釋涂布平板法計數微生物時，要求選擇菌落數在30～300的平板進行計數。解題時易出現以下誤解：
(1)只得到1個菌落數在30～300的平板是錯誤的。錯誤的原因是不符合實驗的重復原則，易受到偶然因素的影響。
(2)得到3個或3個以上菌落數在30～300的平板，也不一定正確，這可能有兩種情況：
①不同平板間差異較大，如得到3個平板，菌落數分別為230、34、240，雖然菌落數均在“30～300”，這也是不正確的，因為“34”與“230”“240”差異太大，應重新實驗找出原因。
②不同平板之間差異不大，是符合要求的，用其平均值作為估算的最終結果。
可見，并不是只要得到3個“菌落數在30～300的平板”即可，而應該是涂布的同一稀釋度的平板均符合“菌落數在30～300的平板”且無較大差異，說明實驗操作合格，才能按照計算公式進行計算。
精 準 命 題
例2　(2018·安徽示范高中聯合質檢)水中細菌總數可以作為判定被檢水樣被有機物污染程度的標志。在水質衛生學檢驗中，細菌總數是指1 mL水樣在牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基中，經37℃、24 h培養后，所生長出的細菌菌落數。為初步測定某處池水中的細菌數目，實驗的大致流程為：水樣采集→梯度稀釋→接種培養→菌落計數。回答下列問題：
(1)對采集的池水進行梯度稀釋時，應先將1 mL水樣加入9_mL無菌水中以獲得稀釋10倍的稀釋液。實驗中對采集的池水要進行稀釋的原因是避免池水中細菌數目過多(密度過大)，得不到單菌落。
(2)接種培養所用到的培養基中，能為細菌同時提供碳源和氮源的物質是牛肉膏、蛋白胨。
(3)為保證菌落計數結果準確，一般選擇菌落數在30～300的平板進行計數。用這種方法統計的菌落數目往往比活菌的實際數目低，原因是當兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落。
(4)實驗過程中為確保培養基上菌落來自所采集水樣，避免雜菌污染。實驗中具體操作有：采集水樣的容器要滅菌，稀釋和接種要在酒精燈火焰旁等(至少答兩點)。
[解析]　(1)要獲得稀釋10倍的稀釋液，可將采集的樣本與無菌水按照1：9的比例混合即可。稀釋的主要目的是便于計數，若采集的樣本中細菌密度大，則難以計數，需要對樣本進行稀釋。(2)根據題干信息可知，實驗所用培養基為牛肉膏蛋白胨培養基，牛肉膏、蛋白胨可同時為細菌提供碳源和氮源。(3)為保證菌落計數結果準確，一般選擇菌落數在30～300的平板進行計數。在微生物培養過程中，當兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落，故用這種方法統計的菌落數目往往比活菌的實際數目低。(4)細菌分布廣泛，為了保證培養基上的菌落來自所采集水樣，需要對采集的容器、接種環等進行滅菌，在接種過程中嚴格保證無菌環境。
〔對應訓練〕
4．已知微生物A可以產生油脂，微生物B可以產生脂肪酶。脂肪酶和油脂可用于生物柴油的生產。回答有關問題：
(1)顯微觀察時，微生物A菌體中的油脂通常可用蘇丹Ⅲ(或蘇丹Ⅳ)染色。微生物A產生的油脂不易揮發，可選用萃取法(填“萃取法”或“水蒸氣蒸餾法”)從菌體中提取。
(2)為了從自然界中獲得能產生脂肪酶的微生物B的單菌落，可從含有油料作物種子腐爛物的土壤中取樣，并應選用以油脂為碳源的固體培養基進行培養。
(3)若要測定培養液中微生物B的菌體數，可在顯微鏡下用血細胞計數板直接計數；若要測定其活菌數量，可選用稀釋涂布平板法進行計數。
(4)為了確定微生物B產生的脂肪酶的最適溫度，某同學測得相同時間內，在35 ℃、40 ℃、45 ℃溫度下降解10 g油脂所需酶量依次為4 mg、1 mg、6 mg，則上述三個溫度中，45℃條件下該酶活力最小。為了進一步確定該酶的最適溫度，應圍繞40℃設計后續實驗。
[解析]　(1)油脂可被蘇丹Ⅲ染液或者蘇丹Ⅳ染液染成橘黃色或紅色。由于不易揮發，故采用萃取法。(2)產生脂肪酶的微生物B可以分解脂肪，故可以以脂肪為碳源的固體培養基進行培養，不產生脂肪酶的微生物無法生存。(3)微生物B的菌體數，可在顯微鏡下用血細胞計數板直接計數，測定活菌用稀釋涂布平板法。(4)45 ℃降解10 g油脂所需酶量最大，故酶活性最小；40 ℃下降解10 g油脂所需酶量最小，故酶活性最大，所以要測定該酶的最適溫度，應圍繞該溫度設計不同溫度梯度進行后續實驗。
5．(2016·四川卷，10)圖甲是從土壤中篩選產脲酶細菌的過程，圖乙是脲酶基因轉錄的mRNA部分序列。
(1)圖中選擇培養基應以尿素為唯一氮源；鑒別培養基還需添加酚紅作指示劑，產脲酶細菌在該培養基上生長一段時間后，其菌落周圍的指示劑將變成紅色。
(2)在5個細菌培養基平板上，均接種稀釋倍數為105的土壤樣品液0.1mL，培養一段時間后，平板上長出的細菌菌落數分別為13、156、462、178和191。
該過程采取的接種方法是稀釋涂布平板法，每克土壤樣品中的細菌數量為1.75×108個；與血細胞計數板計數法相比，此計數方法測得的細菌數較少。
(3)現有一菌株的脲酶由于基因突變而失活，突變后基因轉錄的mRNA在圖乙箭頭所示位置增加了70個核苷酸，使圖乙序列中出現終止密碼(終止密碼有UAG、UGA和UAA)。突變基因轉錄的mRNA中，終止密碼為UGA，突變基因表達的蛋白質含115個氨基酸。
[解析]　(1)篩選產脲酶細菌的選擇培養基應以尿素為唯一氮源；鑒別培養基還需要添加酚紅作指示劑，產脲酶細菌產生的脲酶可以將尿素分解成氨，導致培養基的pH升高，菌落周圍的指示劑將變成紅色。(2)圖中過程采取的接種方法是稀釋涂布平板法，每克土壤樣品中的細菌數量為：(156＋178＋191)/3÷0.1×105＝1.75×108，血細胞計數板計數法所得數據包括死的細菌，且稀釋涂布平板法計數時所計菌落數少于真正的活細菌數，故與血細胞計數板計數法相比，此計數法測得的細菌數較少。(3)圖乙從起始密碼算起的堿基序列號為271，前270個堿基決定90個氨基酸，從271位到箭頭處可以決定1個氨基酸，然后插入70個核苷酸，可決定23個氨基酸，多出一個堿基，加上后面的AG剛好可以決定1個氨基酸，則后面UGA是終止密碼。因此突變基因轉錄的mRNA終止密碼為UGA，突變基因表達的蛋白質所含氨基酸數為90＋1＋23＋1＝115(個)。
課末總結
1．〔思維導圖〕
2．〔高考必背語句〕
1．純化大腸桿菌兩種方法的異同
(1)相同點：平板劃線法和稀釋涂布平板法都能獲得單細胞菌落。
(2)不同點：平板劃線法不能對微生物計數，而稀釋涂布平板法能對微生物計數。
2．辨析平板劃線操作的三個易錯點
(1)灼燒接種環之后，要冷卻后再進行取種，以免溫度太高殺死菌種。
(2)劃線時最后一區域不要與第一區域相連。
(3)劃線時用力要大小適當，防止用力過大將培養基劃破。
3．〔探究高考·明確考向〕
1．(2018·全國卷Ⅱ，37)在生產、生活和科研實踐中，經常通過消毒和滅菌來避免雜菌的污染。
回答下列問題：
(1)在實驗室中，玻璃和金屬材質的實驗器具可以(填“可以”或“不可以”)放入干熱滅菌箱中進行干熱滅菌。
(2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高溫瞬時消毒法，與煮沸消毒法相比，這兩種方法的優點是在達到消毒目的的同時，營養物質損失較少。
(3)密閉空間內的空氣可采用紫外線照射消毒，其原因是紫外線能破壞DNA結構。在照射前，適量噴灑消毒液，可強化消毒效果。
(4)水廠供應的自來水通常是經過氯氣(填“氯氣”“乙醇”或“高錳酸鉀”)消毒的。
(5)某同學在使用高壓蒸汽滅菌鍋時，若壓力達到設定要求，而鍋內并沒有達到相應溫度，最可能的原因是未將鍋內冷空氣排盡。
[解析]　(1)干熱滅菌是指將物品放入干熱滅菌箱內，在160～170 ℃條件下加熱1～2 h。耐高溫、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿(吸管、培養皿)和金屬用具等，可采用干熱滅菌的方法。
(2)巴氏消毒法是在70～75 ℃條件下煮30 min或在80 ℃條件下煮15 min，可以殺死牛奶中的微生物，并且使牛奶的營養物質損失較少。
(3)接種室、接種箱或超凈工作臺在使用前，可以用紫外線照射30 min，紫外線能破壞微生物的DNA結構，以殺死物體表面或空氣中的微生物。在照射前，適量噴灑石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以強化消毒效果。
(4)自來水通常是用氯氣進行消毒的。
(5)在使用高壓蒸汽滅菌鍋時，若壓力達到設定要求，而鍋內并沒有達到相應溫度，最可能的原因是鍋內原有的冷空氣沒有排盡。
2．(2018·全國卷Ⅲ，37)回答下列與酵母菌有關的問題：
(1)分離培養酵母菌通常使用麥芽汁瓊脂(填“牛肉膏蛋白胨” “MS”或“麥芽汁瓊脂”)培養基，該培養基應采用高壓蒸汽滅菌法滅菌。若將酵母菌劃線接種在平板上，培養一段時間后可觀察到菌落，菌落的含義是由一個細胞繁殖而來的肉眼可見的子細胞群體。
(2)酵母菌液體培養時，若通入氧氣，可促進菌體快速增殖(填“菌體快速增殖”“乙醇產生”或“乳酸產生”)；若進行厭氧培養，可促進乙醇產生(填“菌體快速增殖”“乙醇產生”或“乳酸產生”)。
(3)制作面包時，為使面包松軟通常要在面粉中添加一定量的酵母菌，酵母菌引起面包松軟的原因是酵母菌分解葡萄糖會產生CO2，CO2使面包松軟。
[解析]　(1)牛肉膏蛋白胨培養基是一種應用廣泛的細菌培養基；MS培養基是滿足植物細胞的營養和生理需要的培養基；麥芽汁瓊脂培養基通常用于酵母菌(真菌)的培養、鑒定及菌種保存。培養基的滅菌方法為高壓蒸汽滅菌法。菌落是指由一個細胞繁殖而來的肉眼可見的子細胞群體。
(2)酵母菌為兼性厭氧型微生物，在有氧條件下進行有氧呼吸為酵母菌的繁殖提供能量，在無氧條件下，酵母菌進行無氧呼吸產生乙醇。
(3)面包松軟是因為制作過程中加入的酵母菌可以分解葡萄糖產生大量的CO2，CO2遇熱膨脹，使得制作的面包松軟多孔。
3．(2018·江蘇卷，31)酵母的蛋白質含量可達自身干重的一半，可作為飼料蛋白的來源。有些酵母可以利用工業廢甲醇作為碳源進行培養，這樣既可減少污染又可降低生產成本。研究人員擬從土壤樣品中分離該類酵母，并進行大量培養。下圖所示為操作流程，請回答下列問題：
(1)配制培養基時，按照培養基配方準確稱量各組分，將其溶解、定容后，調節培養基的pH，及時對培養基進行分裝，并進行高壓蒸汽(濕熱)滅菌。
(2)取步驟②中不同梯度的稀釋液加入標記好的無菌培養皿中，在步驟③中將溫度約50_℃(在25 ℃、50 ℃或80 ℃ 中選擇)的培養基倒入培養皿混勻，冷凝后倒置培養。
(3)挑取分離平板中長出的單菌落，按步驟④所示進行劃線。下列敘述合理的有a、b、d__。
a．為保證無菌操作，接種針、接種環使用前都必須滅菌
b．劃線時應避免劃破培養基表面，以免不能形成正常菌落
c．挑取菌落時，應挑取多個菌落，分別測定酵母細胞中甲醇的含量
d．可以通過逐步提高培養基中甲醇的濃度，獲得高甲醇耐受株
(4)步驟⑤中，為使酵母數量迅速增加，培養過程中需保證充足的營養和氧氣供應。為監測酵母的活細胞密度，將發酵液稀釋1 000倍后，經等體積臺盼藍染液染色，用25×16型血細胞計數板計數5個中格中的細胞數，理論上無色細胞的個數應不少于30，才能達到每毫升3×109個活細胞的預期密度。
[解析]　(1)配制培養基時，進行計算、稱量、溶化后，需先調pH再分裝到錐形瓶中進行高壓蒸汽滅菌。
(2)倒平板時的培養基溫度約為50 ℃，冷凝后倒置培養。
(3)平板劃線時，接種針、接種環使用前和每次劃線后都需要進行灼燒滅菌，以免造成雜菌污染，a正確；劃線時不能劃破培養基表面，否則不能形成正常菌落，b正確；挑取菌落時，應挑取多個不同的菌落，分別測定酵母細胞中蛋白質含量，c錯誤；逐步提高培養基中甲醇的濃度，能篩選出其中的耐受菌，獲得耐受高甲醇的菌株，d正確。
(4)酵母是兼性厭氧型真菌，在有氧條件下可大量繁殖。酵母擴大培養時，需保證充足的營養和氧氣等條件。由題中信息“經等體積臺盼藍染液染色”可知，計數室中培養液容積實際只有0.1÷2＝0.05 mm3。設5個中方格中無色(活細胞不能被臺盼藍染色)的細胞數目為x個，則3×109＝x/5×25×1 000×1 000÷0.05，解得x＝30(個)。
4．(2017·全國卷Ⅰ，37)某些土壤細菌可將尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。回答下列問題：
(1)有些細菌能分解尿素，有些細菌則不能，原因是前者能產生脲酶。能分解尿素的細菌不能以尿素的分解產物CO2作為碳源，原因是分解尿素的細菌是異養生物，不能利用CO2來合成有機物。但可用葡萄糖作為碳源，進入細菌體內的葡萄糖的主要作用是為細胞生命活動提供能量，為其他有機物的合成提供原料(答出兩點即可)。
(2)為了篩選可分解尿素的細菌，在配制培養基時，應選擇尿素(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”)作為氮源，不選擇其他兩組的原因是其他兩組都含有NH4NO3，能分解尿素的細菌和不能分解尿素的細菌都能利用NH4NO3，不能起到篩選作用。
(3)用來篩選分解尿素細菌的培養基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有為細菌生長提供無機營養，作為緩沖劑保持細胞生長過程中pH穩定(答出兩點即可)。
[解析]　(1)土壤中的某些細菌之所以能夠分解尿素，是因為它們能產生脲酶。尿素分解菌是異養生物，不能利用CO2來合成有機物，必須利用現成的有機物(如葡萄糖)作為碳源；葡萄糖通過呼吸作用被分解時，能為細胞生命活動提供能量，同時，葡萄糖還可以轉化成脂肪、某些氨基酸等物質，所以進入細菌體內的葡萄糖能為其他有機物的合成提供原料。(2)選擇培養基是只允許特定種類的微生物(目的微生物)生長，同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養基。本實驗的目的菌是可分解尿素的細菌，因此，配制的培養基應只允許尿素分解菌生長，NH4NO3可作為所有細菌的氮源，培養基中如含有NH4NO3，將不能起到篩選作用。(3)KH2PO4和Na2HPO4能為細菌生長提供鉀鹽、鈉鹽和磷酸鹽，而H2PO/HPO可以使培養基中pH保持相對穩定。
第三講　生物技術在其他方面的應用
,考綱要求)1.從生物材料中提取某些特定的成分　Ⅱ
2．蛋白質的提取和分離技術　Ⅱ
考點一　蛋白質的提取和分離
,　)
1．血紅蛋白的提取
(1)紅細胞的洗滌
①目的：去除雜蛋白。
②方法：采集的血樣要及時分離紅細胞，分離時采用低速短時間離心，然后用膠頭吸管吸出上層透明的黃色血漿，將下層暗紅色的紅細胞液體倒入燒杯，再加入五倍體積的生理鹽水稀釋，再離心，重復洗滌三次，直至上清液中不再呈現黃色，表明紅細胞已洗滌干凈。
(2)血紅蛋白的釋放
加蒸餾水(作用是使紅細胞吸水漲破)到原血液的體積，再加40%體積的甲苯(作用是溶解細胞膜)，充分攪拌，細胞破裂釋放出血紅蛋白。
(3)分離血紅蛋白溶液
①將攪拌好的混合液轉移到離心管中，以2 000 r/min的速度離心10 min后，可以明顯看到試管中的溶液分為4層。
②將試管中的液體用濾紙過濾，除去脂溶性沉淀層，于分液漏斗中靜置片刻后，分出下層的紅色透明液體，即血紅蛋白溶液。
2．血紅蛋白的粗分離——透析
(1)原理：透析袋能使小分子自由進出，而將大分子保留在袋內。
(2)過程：取1 mL的血紅蛋白溶液裝入透析袋中，將透析袋放入盛有300 mL的物質的量濃度為20 mmol/L的磷酸緩沖液中(pH為7.0)，透析12 h。
(3)目的：除去樣品中相對分子質量較小的雜質。
3．血紅蛋白的純化——凝膠色譜法
(1)原理：相對分子質量較小的蛋白質由于擴散作用進入凝膠顆粒內部，路程較長，移動速度較慢而被滯留；相對分子質量較大的蛋白質被排阻在凝膠顆粒外面，在顆粒之間迅速通過。
(2)過程
①調整緩沖液面：打開色譜柱下端的流出口，調整緩沖液與凝膠面平齊
↓
②滴加透析樣品：關閉下端出口，用吸管小心將1 mL樣品加到色譜柱頂端
↓
③樣品滲入凝膠床：加樣后，打開下端出口，使樣品滲入凝膠床內
↓
④再調整緩沖液面：關閉下端出口，小心加入物質的量濃度為20 mmol/L的磷酸緩沖液到適當高度
↓
⑤洗脫：打開下端出口，用磷酸緩沖液洗脫
↓
⑥收集：待紅色的蛋白質接近色譜柱底端時，用試管收集流出液，每5 mL收集一管，連續收集
4．純度鑒定——電泳
判斷純化的蛋白質是否達到要求，需要進行蛋白質純度的鑒定。
在鑒定的方法中，使用最多的是SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳。
,　　)
易錯整合，判斷正誤。
(1)透析法可去除小分子化合物雜質，原理是不同分子所攜帶凈電荷不同(　×　)
(2)通過控制離心速率，可使分子大小、密度不同的蛋白質沉降分層，從而分離不同的蛋白質(　√　)
(3)不同的物質在同一電場中的泳動速度不同，因此可用電泳法分離蛋白質(　√　)
(4)影響泳動速度的因素包括帶電顆粒的性質、電場強度、溶液的pH等(　√　)
,　　)
　右圖是用凝膠色譜法分離a、b兩種蛋白質的示意圖，請分析：
(1)先從層析柱中洗脫出來的是哪種蛋白質？為什么？
(2)d是什么？有什么特點？
(3)層析柱裝填時不能有氣泡的原因是什么？
[提示](1)a蛋白質先洗脫出來，因為a的相對分子質量較大，被排阻在凝膠顆粒外面，在顆粒之間迅速通過。
(2)d是多孔板，蛋白質可以通過，凝膠顆粒不能通過。
(3)氣泡會擾亂蛋白質的洗脫次序，干擾實驗結果。
重 難 精 講
1．常用的蛋白質分離方法
(1)凝膠色譜法
蛋白質 項目 相對分子質量大 相對分子質量小
凝膠內部 不能進入 能進入
運動方式 垂直向下 垂直向下和無 規則擴散運動
經過路程 較短 較長
洗脫次序 先流出 后流出
(2)電泳法原理
a．在一定pH下，蛋白質分子的某些基團解離后帶上正電或負電。在電場的作用下，帶電分子會向著與其所帶電荷相反的電極移動。
b．由于待分離樣品中各種分子帶電性質的差異以及分子本身的大小、形狀的不同，使帶電分子產生不同的遷移速度，從而實現樣品中各種分子的分離。
2．比較瓊脂糖凝膠電泳和SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳
(1)從載體上看，利用瓊脂糖凝膠作為載體的是瓊脂糖凝膠電泳，利用SDS—聚丙烯酰胺凝膠作為載體的是SDS一聚丙烯酰胺凝膠電泳。
(2)從依據上看，利用了分子帶電性質差異和分子大小的是瓊脂糖凝膠電泳，僅利用了分子大小的是SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳。
(3)從優點上看，瓊脂糖凝膠電泳操作簡單，電泳速度快，樣品不需處理，電泳圖譜清晰，分辨率高，重復性好；SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳消除了凈電荷對遷移率的影響，使電泳遷移率完全取決于分子的大小。
精 準 命 題
例1　(2017·重慶八中考試) 隨著人類基因組計劃的進展和多種生物基因組測序工作的完成，人類跨入了后基因組和蛋白質組時代。對蛋白質進行研究時，首先要獲得純度較高的蛋白質。如圖是某生物興趣小組在“蛋白質的提取和分離”實驗中，準備從豬的血液中初步提取血紅蛋白，設計的“血紅蛋白提取、分離流程圖”，請回答下列有關問題：
―→
―→―→
(1)樣品處理中紅細胞的洗滌要用生理鹽水反復沖洗、離心。向紅細胞懸液中加入一定量的低濃度緩沖液并充分攪拌，可以破碎紅細胞，破碎細胞的原理是滲透作用(當外界溶液濃度低于動物細胞內液濃度時，細胞吸水漲破)。
(2)血紅蛋白粗分離階段，透析的目的是除去小分子雜質，若要盡快達到理想的透析效果，可以增加緩沖液的量或及時更換緩沖液(寫出一種方法)。
(3)血紅蛋白的純化是通過凝膠色譜法將相對分子質量大的雜質蛋白除去。
(4)電泳利用了待分離樣品中各種分子的帶電性質以及分子大小、形狀等的差異，而產生不同遷移速度，實現各種分子的分離。
〔對應訓練〕
1．仔細觀察下圖，所帶負電荷最少的球蛋白是(　D　)
A．α1—球蛋白　　　　　　 B．α2—球蛋白
C．β—球蛋白 D．γ—球蛋白
[解析]　對于幾種球蛋白來說直徑相差不大，引起泳動速度的差異主要來自于所帶電荷多少，由圖可知球蛋白由右向左泳動，因右側為負極。且γ—球蛋白距點樣處最近，所以γ—球蛋白所帶負電荷最少。
考點二　植物有效成分的提取
,　)
1．提取玫瑰精油實驗
(1)方法：水蒸氣蒸餾法。
(2)實驗流程：
2．提取橘皮精油的實驗
(1)方法：一般采用壓榨法。
(2)實驗流程
3．胡蘿卜素的提取
(1)胡蘿卜素性質：不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有機溶劑。
(2)提取方法及流程
①方法：萃取法，石油醚最適宜作萃取劑。
②實驗流程
胡蘿卜→粉碎→干燥→萃取→過濾→濃縮→胡蘿卜素。
(3)鑒定方法：紙層析法。
,　　)
易錯整合，判斷正誤。
(1)油水混合物中加入無水硫酸鈉，有利于分離油層(　×　)
(2)蒸餾法的實驗原理是利用水將芳香油溶解出來，再把水蒸發掉，剩余的就是芳香油(　×　)
(3)原料易焦糊和有效成分易水解的植物芳香油的提取，不宜采用水蒸氣蒸餾法，宜采用壓榨法(　√　)
(4)萃取是利用了芳香油易溶于有機溶劑的特性進行提取的一種方法(　√　)
(5)由于胡蘿卜素易溶于石油醚等有機溶劑中，所以可以采用萃取的方法進行提取(　√　)
(6)影響萃取效率的因素除了萃取劑的性質和使用量之外，還有原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取的溫度和時間等(　√　)
,　　)
　下圖是提取植物有效成分的兩種方法，據圖分析：
(1)圖甲、圖乙分別為何種裝置？
(2)圖中a、b哪一個是進水口，哪一個為出水口？加熱時為何常向液體中加入幾片碎石或瓷片？
(3)提取玫瑰精油時，能否用干燥的玫瑰花？
(4)在提取橘皮精油的實驗中，使用石灰水充分浸泡原料的目的是什么？
[提示](1)圖甲為水蒸氣蒸餾裝置，圖乙為萃取裝置。
(2)圖中a為出水口，b為進水口，這與蒸氣流方向相反；加熱時向液體中加入幾片碎石或瓷片的目的是“防暴沸”。
(3)由于玫瑰精油易揮發，干燥后玫瑰精油已揮發。因此用水蒸氣蒸餾法提取玫瑰精油時應選擇新鮮的玫瑰花。
(4)目的是破壞細胞結構，分解果膠，防止橘皮壓榨時滑脫，提高出油率。
重 難 精 講
1．三種提取方法的比較
提取方法 水蒸氣蒸餾法 壓榨法 有機溶劑萃取法
實驗原理 利用水蒸氣將揮發性較強的植物芳香油攜帶出來 通過機械加壓，壓榨出果皮中的芳香油 使芳香油溶解在有機溶劑中，蒸發溶劑獲得芳香油
方法步驟 ①水蒸氣蒸餾 ②分離油層 ③除水過濾 ①石灰水浸泡、漂洗 ②壓榨、過濾、靜置 ③再次過濾 ①粉碎、干燥 ②萃取、過濾 ③濃縮
適用范圍 適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發性強的芳香油 適用于柑橘、檸檬等易焦糊原料的提取 適用范圍廣，要求原料的顆粒要盡可能細小，能充分浸泡在有機溶劑中
優點 簡單易行，便于分離 生產成本低，易保持原料原有的結構和功能 出油率高，易分離
局限性 水中蒸餾會導致原料焦糊和有效成分水解等問題 分離較為困難，出油率相對較低 使用的有機溶劑處理不當會影響芳香油的質量
2.植物有效成分提取過程的注意事項
(1)在玫瑰精油的提取過程中，加入NaCl的目的是增加水層的密度，有利于玫瑰油與水分層，加入無水Na2SO4的目的是吸收精油中殘留的水分。
(2)在提取橘皮精油時，為了提高出油率，需要將柑橘皮干燥去水，并用石灰水浸泡，浸泡時間為10 h以上。橘皮要浸透，這樣壓榨時不會滑脫，且出油率高，過濾時不會堵塞篩眼。
(3)在胡蘿卜素的提取中，原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取的溫度和時間等條件也能影響萃取。因此在萃取的過程中，要先將胡蘿卜進行粉碎和干燥，使之與萃取劑充分接觸，提高溶解度。
[易錯警示]
(1)植物芳香油提取成功的關鍵點
①水蒸氣蒸餾要適當延長蒸餾時間，溫度不能太高。
②用于萃取的有機溶劑必須事先精制，除去雜質。
③壓榨時原料必須要浸透，這樣壓榨時不會滑脫，出油率高，不堵塞篩眼；使用石灰水充分浸泡原料的目的是破壞細胞結構，分解果膠，防止橘皮壓榨時滑脫，提高出油率。
(2)影響萃取的因素
①主要因素：萃取劑的性質和使用量
②次要因素：原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取的溫度、萃取的時間等。總之，溶解越充分，效果就越好。
(3)水蒸氣蒸餾法特點
①水中蒸餾設備簡單、成本低、易操作，而水上蒸餾和水氣蒸餾時間短，出油率高。
②水中蒸餾對于柑橘和檸檬等原料不適用。因為水中蒸餾會導致原料焦糊和有效成分水解。
③水蒸氣蒸餾法只適用于具有揮發性的，能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞，與水不發生反應，且難溶或不溶于水的成分的提取。
精 準 命 題
例2　(2015·全國卷Ⅱ)回答與胡蘿卜素有關的問題：
(1)胡蘿卜含有的胡蘿卜素中，最主要的是β－胡蘿卜素(填“α－胡蘿卜素”“β－胡蘿卜素”或“γ－胡蘿卜素”)，該胡蘿卜素在人體內可以轉變成兩分子維生素A，后者缺乏會引起人在弱光下視物不清的病癥，該疾病稱為夜盲癥。胡蘿卜素是非揮發性(填“揮發性”或“非揮發性”)物質。
(2)工業生產上，用養殖的巖藻作為原料提取胡蘿卜素時，需要(填“需要”或“不需要”)將新鮮的巖藻干燥。
(3)現有乙醇和乙酸乙酯兩種溶劑，應選用其中的乙酸乙酯作為胡蘿卜素的萃取劑，不選用另外一種的理由是萃取胡蘿卜素的有機溶劑應不與水混溶，而乙醇為水溶性有機溶劑。
[解析]　(1)胡蘿卜含有的胡蘿卜素有三類，其中最主要的是β－胡蘿卜素，β－胡蘿卜素在人體內可以轉變成維生素A，維生素A缺乏會導致夜盲癥。胡蘿卜素是非揮發性物質。(2)胡蘿卜素的提取一般采用萃取法，萃取前需要對材料進行干燥處理，以提高萃取的效率。(3)萃取胡蘿卜素的有機溶劑應該具有很高的沸點，能夠充分溶解胡蘿卜素，并且不與水混溶，如乙酸乙酯。乙醇是水溶性有機溶劑，因萃取過程中能與水混溶而影響萃取效果，所以不選用它作萃取劑。
〔對應訓練〕
2．(2017·廣東廣州畢業班一測)工業生產中，提取天然β－胡蘿卜素的方法之一是利用紅酵母等微生物進行發酵，經過菌體裂解、離心后進行萃取。回答以下有關問題：
(1)若要初步確定某一菌株是否為紅酵母菌株，相對簡便的操作是通過平板劃線法將菌種接種于固體培養基上，并在適宜的條件下培養一段時間，觀察其形成的菌落的顏色、大小、形狀、隆起程度(填兩個)等特征。
(2)碳源的種類對β－胡蘿卜素的產量有著一定的影響，有關研究結果如下：
碳源 麥芽糖 蔗糖 淀粉
β－胡蘿卜素 含量(mg/L) 3.52 4.81 1.68
據表分析，最佳碳源是蔗糖。若要進一步探究最佳氮源，請簡要寫出實驗設計思路：以蔗糖為碳源，分別用不同氮源進行實驗，檢測并比較β－胡蘿卜素含量。
(3)有科研人員嘗試利用紫外線處理紅酵母，以獲得高產菌株。對處理所得菌株分別進行培養并經裂解、離心后，根據β－胡蘿卜素易溶于有機溶劑的特點，可以采用有機溶劑萃取法萃取產物，并對萃取產物通過紙層析法進行鑒定，鑒定過程需要用標準樣品進行對比。經定量分析后，若得到高產菌株，要對其進行長期保存，可采用甘油管藏法在－20℃的冷凍箱中保存。
[解析]　(1)鑒別紅酵母菌株相對簡便的接種方法是平板劃線法。通過觀察菌落的顏色、形態、大小、隆起程度等特征來鑒別菌種。(2)由表中數據可知，以蔗糖為碳源的培養基中β－胡蘿卜素的含量最高。若要進一步探究最佳氮源，應以蔗糖為碳源，設置不同的氮源為自變量進行實驗，檢測并比較β－胡蘿卜素含量。(3)根據β－胡蘿卜素易溶于有機溶劑的特點，用有機溶劑進行萃取，利用不同色素在層析液中的溶解度不同，在濾紙條上擴散的速度不同，從而對不同色素進行分離，故萃取產物可用紙層析法進行鑒定。鑒定過程需要與標準樣品進行對比確定β－胡蘿卜素在濾紙條上的位置。對菌株進行長期保存，可采用甘油管藏法，在－20℃的冷凍箱里保存。
3．(2018·四川綿陽二診)提取植物有效成分時，不同的有機物具有不同的理化特性，所采用的提取方法也不同。分析下列關于提取植物有效成分的實驗，回答相關問題：
(1)薰衣草精油是從薰衣草中提煉的，可以清熱解毒，清潔皮膚。下面是某同學設計的提取薰衣草精油的實驗流程：
薰衣草＋水→A→油水混合物分離油層除水→B→薰衣草精油
圖中的A表示水蒸氣蒸餾過程，在此過程中，影響薰衣草精油提取量的主要因素有蒸餾的溫度和時間，B過程的目的是除去無水硫酸鈉(或“除去乙”)。
(2)提取檸檬精油時，常采用壓榨法而不用上述提取薰衣草精油的方法，原因是水中蒸餾會導致原料焦糊和有效成分水解等問題。
(3)胡蘿卜素化學性質比較穩定，易溶于有機溶劑，可采用萃取法提取。萃取時選擇的有機溶劑應具有的特點是具有較高的沸點、能夠充分溶解胡蘿卜素、不與水混溶(答出三點即可)，萃取裝置要在加熱瓶口安裝回流冷凝裝置，其目的是防止加熱時有機溶劑揮發。
課末總結
1．〔思維導圖〕
2．〔高考必背語句〕
1．辨析胡蘿卜素粗品鑒定過程中的四個易錯點
(1)層析時沒有選擇干凈的濾紙，導致實驗現象不明顯。
(2)點樣時點樣圓點太大(直徑大于2 mm)導致最終無法辨認被提取的色素。
(3)將點好樣的濾紙卷成圓筒時，濾紙兩邊不能相互接觸。
(4)層析液不可沒及樣品原點。
2．增加植物有效成分提取量的關鍵措施
(1)用水蒸氣蒸餾法提取植物芳香油時應選擇新鮮的植物材料(干燥后植物芳香油揮發)。
(2)植物材料中的果膠、果蠟會影響壓榨和出油率，壓榨前通常采用石灰水浸泡的方法除去果膠、果蠟，以提高出油率。
3．〔探究高考·明確考向〕
　(2017·全國卷Ⅲ，37)綠色植物甲含有物質W，該物質為無色針狀晶體，易溶于極性有機溶劑，難溶于水，且受熱、受潮易分解。其提取流程為：植物甲→粉碎→加溶劑→振蕩→收集提取液→活性炭處理→過濾去除活性炭→蒸餾(含回收溶劑)→重結晶→成品。回答下列問題：
(1)在提取物質W時，最好應選用的一種原料是晾干(填“高溫烘干”“晾干”或“新鮮”)的植物甲，不宜選用其他兩種的原因是高溫烘干過程中，植物甲中的物質W易被破壞；新鮮的植物甲含水量高，用于提取的極性有機溶劑會被水稀釋，進而降低對物質W的提取效果。
(2)提取物質W時，振蕩的作用是使原料和溶劑充分混勻。
(3)活性炭具有很強的吸附能力，在提取過程中，用活性炭處理提取液的目的是去除提取液中的色素。
(4)現有丙酮(沸點56 ℃)、乙醇(沸點約78 ℃)兩種溶劑，在提取物質W時，應選用丙酮作為提取劑，理由是丙酮沸點低于乙醇，蒸餾時物質W分解較少。
(5)該實驗操作過程中應注意的事項是在溫度較低的情況下操作，防火(答出兩點即可)。
[解析]　(1)依據題干信息，物質W受熱、受潮易分解，因此不宜選擇高溫烘干的原料，而新鮮的植物甲含水量高，用于提取的極性有機溶劑會被水稀釋，進而降低對物質W的提取效果，故不應選用新鮮的植物甲。(2)提取物質W時，振蕩可以使原料和所加有機溶劑充分混勻。(3)利用活性炭的吸附能力，可以去除提取液中植物甲所含的色素，從而得到較為純凈的物質W與有機溶劑的混合物。(4)丙酮沸點低于乙醇，蒸餾時物質W分解較少。(5)物質W容易受熱分解，因此蒸餾操作適宜在較低的溫度下進行，同時因實驗中使用了有機溶劑，要注意防火。
考能提升(八)　生物技術實踐
〔易 錯 清 零〕
易錯點1　不明確發酵后酒精的檢測與對照組的設置
點撥：發酵后酒精的檢驗及對照原則
①檢驗
→3 mol/L的H2SO43滴→振蕩混勻→重鉻酸鉀溶液3滴→振蕩試管→觀察
→3 mol/L的H2SO43滴→振蕩混勻→重鉻酸鉀溶液3滴→振蕩試管→觀察
②對照
兩種對照方式都必須遵循單一變量原則：前者是標準對照，后者是自身對照。
易錯點2　不明確泡菜制作中鹽水(清水：鹽＝4：1)煮沸的兩層面意義
點撥：清水和鹽的質量比為4：1，鹽水要煮沸后冷卻再使用。煮沸有兩大作用，一是除去水中氧氣，二是殺滅鹽水中的其他細菌。
易錯點3　誤認為所有微生物培養基中均需加入“生長因子”
點撥：碳源、氮源、水、無機鹽、生長因子是微生物生長必需的五大營養成分，但大多數培養基中都含碳源、氮源、水、無機鹽四類物質，可能不需額外添加“生長因子(如維生素)”，這是因為許多微生物可自行合成這些生長因子，而對那些合成能力有限或不能合成生長因子的微生物(如乳酸菌)，則需在培養基中添加諸如維生素等生長因子。
易錯點4　不明確每次劃線操作中“灼燒接種環”的目的或誤認為劃線結束后“不必灼燒接種環”
點撥：平板劃線法純化大腸桿菌時不同階段灼燒接種環的目的不同
①第一次操作：殺死接種環上原有的微生物。
②每次劃線之前：殺死上次劃線后接種環上殘留的菌種，使下次劃線的菌種直接來源于上次劃線的末端。
③劃線結束后：殺死接種環上殘存的菌種，避免細菌污染環境和感染操作者。
易錯點5　不知道菌落計數比實際值“偏高”還是“偏低”
點撥：稀釋涂布平板法統計樣品中菌落的數目往往比實際數目“低”。這是因為當兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落。而顯微計數法中由于不能區分死菌與活菌，故所得數值可能“偏高”。
〔核 心 強 化〕
1．選擇培養基與鑒別培養基的比較
種類 制備方法 原理 用途 舉例
選擇培養基 培養基中加入某些化學物質 依據某些微生物對某些物質或環境條件的嗜好、抗性而設計 從眾多微生物中分離所需的微生物 加入青霉素分離得到酵母菌和霉菌
鑒別培養基 培養基中加入某種指示劑或化學藥品 依據微生物產生的某種代謝產物與培養基中的特定試劑或化學藥品反應，產生明顯的特征變化而設計 鑒別不同種類的微生物 伊紅—美藍培養基可以鑒別大腸桿菌
2.選擇培養基四種常見制備方法或實例
〔狀 元 筆 記〕
規 范 養 成
案例　生物技術實踐規范審答案例
批閱答卷——判斷對錯，查找誤區
有些細菌可分解原油，從而消除由原油泄漏造成的土壤污染。某同學欲從受原油污染的土壤中篩選出能高效降解原油的菌株。回答問題：
(1)在篩選過程中，應將土壤樣品稀釋液接種于以原油①為唯一碳源的固體培養基上，從功能上講，該培養基屬于鑒別②培養基。
(2)純化菌種時，為了得到單菌落，常采用的接種方法有兩種，即平板劃線法③和稀釋涂布平板法④。
(3)為了篩選出高效菌株，可比較單菌落周圍分解圈的大小，分解圈大說明該菌株的降解能力強⑤。
(4)通常情況下，在微生物培養過程中，實驗室常用的滅菌方法有灼燒滅菌、加熱滅菌⑥和高壓滅菌⑦。無菌技術要求實驗操作應在酒精燈火焰⑧附近進行，以避免周圍環境中微生物的污染。
評析矯正——辨析誤區，規范審答
錯因分析 正確答案
② 理解不到位 選擇
⑥ 生物學專用術語運用不規范 干熱滅菌
⑦ 高壓蒸氣滅菌
狀 元 解 題
案 例 　工業生產果汁時，常常利用果膠酶破除果肉細胞壁以提高水果的出汁率，為研究溫度對果膠酶活性的影響，某同學設計了如下實驗：
①將果膠酶與蘋果泥分裝于不同試管 ，在10 ℃水浴中恒溫處理10 min(如圖甲)。
②將步驟①處理后的果膠酶和蘋果泥混合，再次在10 ℃水浴中恒溫處理10 min(如圖乙)。
③將步驟②處理后的混合物過濾，收集濾液，測量果汁量(如圖丙)。
④在不同溫度條件下重復以上實驗步驟，并記錄果汁量，結果如下表：
溫度/℃ 10 20 30 40 50 60 70 80
果汁量/mL 8 13 15 25 15 12 11 10
根據上述實驗，請分析回答下列問題。
(1)果膠酶能破除細胞壁，是因為果膠酶可以促進細胞壁中果膠的水解。
(2)實驗結果證明，當溫度為40_℃左右時，果汁量最多，此時果膠酶的活性最高。當溫度再升高時，果汁量降低，說明酶的活性降低。
(3)實驗步驟①的目的避免果汁和果膠酶混合時影響混合物的溫度，從而影響果膠酶的活性。
[思路分析]　(1)植物細胞壁以及胞間層的主要組成成分之一是果膠，而果膠酶則是水解果膠的一類酶的總稱。(2)通過表中數據可知：在40 ℃時，產生的果汁量最多，在題中所給的溫度范圍內，40 ℃時酶活性最高。當溫度再升高時，出汁量降低，酶的催化活性降低。(3)酶具有高效性，需保證混合物的溫度維持在10 ℃。
使果膠酶和蘋果泥達到相同的溫度再混合。
易錯點：對果膠酶在果汁生產中的應用理解不清。
錯因分析：對細胞壁的成分記憶不清及對酶的高效性理解不到位。
長句應答突破簡答題
1．下圖甲、乙是微生物接種常用的兩種方法，請回答相關問題：
(1)圖甲是利用平板劃線法進行微生物接種，圖乙是利用稀釋涂布平板法進行微生物接種。對這兩種接種工具進行滅菌和消毒的方法依次是灼燒滅菌和酒精消毒。
(2)接種操作要在火焰附近進行的原因是火焰附近存在著無菌區域。
(3)接種后，在固體培養基上培養細菌時進行倒置培養的目的是防止冷凝后形成的水珠滴落在培養基上污染培養基。
2．下表為傳統發酵食品的制作裝置圖，請據圖分析：
食品 果酒 果醋 腐乳 泡菜
制作 裝置 或操 作步 驟
(1)圖中利用的主要菌種依次為酵母菌、醋酸菌、毛霉、乳酸菌；其中屬于真核生物的是酵母菌、毛霉，因為它們具有以核膜為界限的細胞核。
(2)甲～丁裝置或者步驟是否存在缺陷？試具體分析：甲裝置中排氣管不應插入到發酵液內，丙裝置接種應在“加鹽”之前，不應在“加鹽”后接種。
(3)甲裝置留有1/3空間的目的是：①先讓酵母菌進行有氧呼吸快速繁殖，耗盡O2后再進行酒精發酵；②防止發酵過程中產生的CO2造成發酵液溢出。
(4)制作泡菜時，所用鹽水需煮沸，其目的是防止雜菌污染；為了縮短制作時間，有人還會在冷卻后的鹽水中加入少量陳泡菜液，加入陳泡菜液的作用是增加乳酸菌數量，加速乳酸產生。
針 對 訓 練
〔訓練1〕　β－胡蘿卜素是一種色澤鮮艷、對人體有益的天然色素類食品添加劑，可從胡蘿卜或產胡蘿卜素的酵母菌菌體中提取獲得，操作流程如圖l所示。圖2是樣品層析結果與β－胡蘿卜素標準樣品的比對。請分析并回答下列問題：
(1)發酵罐內培養酵母菌R時，培養基中添加玉米粉和豆餅的目的主要是為微生物的生長提供碳源和氮源。如果要測定發酵罐中酵母菌的種群數量，抽樣后可借助血細胞計數板，利用顯微鏡直接計數測定酵母菌的數量。
(2)圖1中，干燥過程應控制好溫度和干燥時間，以防止胡蘿卜素的分解；萃取過程中宜采用水浴加熱，原因是有機溶劑都是易燃物，直接使用明火加熱容易引起燃燒、爆炸。
(3)圖中A過程表示過濾，其目的是除去萃取液中的不溶物。
(4)紙層析法可用于鑒定所提取的胡蘿卜素。從圖2分析可知，層析后在濾紙上出現高度不同的色素帶，說明提取到的胡蘿卜素含雜質，色帶I為β－胡蘿卜素。
〔訓練2〕　牛奶是微生物培養的良好培養基，牛奶在飲前都要經過巴氏消毒，以殺死有害微生物，為檢測消毒前后牛奶中細菌含量變化情況，做如圖所示操作。用無菌吸管從錐形瓶中吸取1 mL生牛奶稀釋液至盛有9 mL無菌水的試管中，混合均勻，如此再重復2次。請回答下列有關問題：
(1)巴氏消毒的方法是70～75_℃煮30分鐘(80_℃煮15分鐘)，使用這種方法對生鮮牛奶進行消毒的好處是牛奶的營養成分不被破壞。
(2)取最終的牛奶稀釋液0.1mL滴在培養基上進行涂布，應選擇的涂布工具是圖中的B。
(3)圖中所示方法為稀釋培養法，理想情況下，培養一段時間后可在培養基表面形成菌落。若用該方法培養設置了3個培養皿，菌落數分別為35個、33個、34個，則可以推測生牛奶中每毫升含細菌數為3.4×106個，運用這種方法統計的結果往往較實際值偏小(填“偏大”或“偏小”)，原因是個別菌落可能是由2個或多個細菌形成的。
(4)消毒后的牛奶中絕大部分細菌被殺死，若繼續用該方法檢測消毒后的牛奶中細菌的數量，則在操作步驟上應做什么改動？稀釋次數減少。
(5)從生牛奶取樣培養得到的菌落中，混有各種雜菌，從中檢測出大腸桿菌的方法是在培養基中加入伊紅美藍(金屬光澤的紫)，菌落具有黑色特征的可以認定為大腸桿菌。

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