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(共18張PPT)
專題10　生物技術(shù)實(shí)踐
考向1　微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用(5年5考)
研磨真題·解高考密碼
(2020·全國(guó)Ⅰ卷)[生物——選修1:生物技術(shù)實(shí)踐]某種物質(zhì)S(一種含有C、H、N的有機(jī)物)難以降解,會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,只有某些細(xì)菌能降解S。研究人員按照下圖所示流程從淤泥中分離得到能高效降解S的細(xì)菌菌株。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要甲、乙兩種培養(yǎng)基,甲的組分為無(wú)機(jī)鹽、水和S,乙的組分為無(wú)機(jī)鹽、水、S和Y。
回答下列問(wèn)題:
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),盛有水或培養(yǎng)基的搖瓶通常采用________________的方法進(jìn)行滅菌。乙培養(yǎng)基中的Y物質(zhì)是__________________。甲、乙培養(yǎng)基均屬于________________培養(yǎng)基。?
(2)實(shí)驗(yàn)中初步估測(cè)搖瓶M中細(xì)菌細(xì)胞數(shù)為2×107
個(gè)/mL,若要在每個(gè)平板上涂布100
μL
稀釋后的菌液,且保證每個(gè)平板上長(zhǎng)出的菌落數(shù)不超過(guò)200個(gè),則至少應(yīng)將搖瓶M中的菌液稀釋__________倍。
(3)在步驟⑤的篩選過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)當(dāng)培養(yǎng)基中的S超過(guò)某一濃度時(shí),某菌株對(duì)S的降解量反而下降,其原因可能是________________________________(答出1點(diǎn)即可)。
(4)若要測(cè)定淤泥中能降解S的細(xì)菌細(xì)胞數(shù),請(qǐng)寫出主要實(shí)驗(yàn)步驟__。?
(5)上述實(shí)驗(yàn)中,甲、乙兩種培養(yǎng)基所含有的組分雖然不同,但都能為細(xì)菌的生長(zhǎng)提供4類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),即__________________。
【審答思維】
1.審要求:
(1)確定滅菌方法、判斷培養(yǎng)基類型。
(2)已知菌落數(shù)目計(jì)算細(xì)菌的稀釋倍數(shù)。
(3)分析S的降解量下降原因,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目。
2.解題流程:
【命題陷阱】
陷阱1:混淆培養(yǎng)基的類型及作用:
(1)固體培養(yǎng)基(含瓊脂):能形成單菌落,一般用于單克隆菌株篩選。
(2)液體培養(yǎng)基:是為了得到大量的細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物,如富集培養(yǎng)時(shí)選擇液體培養(yǎng)基。
陷阱2:不能科學(xué)地對(duì)細(xì)菌計(jì)數(shù):微生物的接種方法最常用的有兩種:稀釋涂布平板法和平板劃線法,但對(duì)菌落計(jì)數(shù)只能選擇稀釋涂布平板法。
　【解析】本題主要考查培養(yǎng)基的類型及其應(yīng)用、無(wú)菌技術(shù)和微生物的分離與計(jì)數(shù)。
(1)常用高壓蒸汽滅菌法處理盛有水或培養(yǎng)基的搖瓶。由圖中③④過(guò)程可知,甲為液體培養(yǎng)基,乙為固體培養(yǎng)基,所以乙培養(yǎng)基中需要加入的Y為瓊脂。甲和乙培養(yǎng)基可以用于篩選能降解S的菌株,因此均屬于選擇培養(yǎng)基。
(2)若要在每個(gè)平板上涂布100
μL稀釋后的菌液,且每個(gè)平板上長(zhǎng)出的菌落數(shù)不超過(guò)200個(gè),根據(jù)計(jì)算公式:細(xì)菌細(xì)胞數(shù)=(C÷V)×M可知,稀釋倍數(shù)M=2×107×V÷C=2×107÷1000×100÷200=104。
(3)當(dāng)培養(yǎng)基中的S超過(guò)某一濃度后,可能會(huì)抑制菌株的生長(zhǎng),從而造成其對(duì)S的降解量下降。
(4)要測(cè)定淤泥中能降解S的細(xì)菌的細(xì)胞數(shù),可以取淤泥加無(wú)菌水制成菌懸液,稀釋涂布到乙培養(yǎng)基上,培養(yǎng)后進(jìn)行計(jì)數(shù)。
(5)甲和乙培養(yǎng)基均含有水、無(wú)機(jī)鹽、碳源、氮源等成分。
答案:(1)高壓蒸汽滅菌　瓊脂　選擇
(2)104　(3)S的濃度超過(guò)某一值時(shí)會(huì)抑制菌株的生長(zhǎng)
(4)取淤泥加入無(wú)菌水,稀釋涂布到乙培養(yǎng)基上,培養(yǎng)后計(jì)數(shù)
(5)水、碳源、氮源和無(wú)機(jī)鹽
人類正面臨人口膨脹、陸地資源減少和環(huán)境惡化等全球性問(wèn)題,傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式已很難適應(yīng)快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì),生物反應(yīng)器應(yīng)運(yùn)而生。微生物作為生物反應(yīng)器具有諸多優(yōu)點(diǎn),但也存在生產(chǎn)過(guò)程易染菌、大量消耗淡水等缺點(diǎn)。科學(xué)家計(jì)劃從自然環(huán)境中篩選耐高溫、耐鹽堿的微生物菌株來(lái)解決這些缺點(diǎn)。
(1)__________,是獲得純凈的培養(yǎng)物的關(guān)鍵。傳統(tǒng)生物制造利用微生物生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí),需要對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的空間、操作者的衣著和手進(jìn)行____________,對(duì)用于培養(yǎng)微生物的器皿、接種用具和培養(yǎng)基等進(jìn)行__________。
新題預(yù)測(cè)·技法演練場(chǎng)
(2)科學(xué)家應(yīng)在________________的環(huán)境條件下篩選目的菌株。將相應(yīng)環(huán)境中取得的樣液利用________________法接種到培養(yǎng)基中,以獲得單菌落用于進(jìn)一步分離純化。?
(3)對(duì)分離的微生物作進(jìn)一步的鑒定,常需要借助生物化學(xué)的方法。如在以________為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入________,可用來(lái)鑒定分解尿素的細(xì)菌;在以________為唯一碳源的培養(yǎng)基中加入________,可用來(lái)鑒定纖維素分解菌。?
(4)用篩選得到的耐高溫、耐鹽堿菌種作為生物反應(yīng)器,生產(chǎn)過(guò)程不易染菌,原因是:______________。
　【解析】(1)防止雜菌入侵是獲得純凈的培養(yǎng)物的關(guān)鍵。傳統(tǒng)生物制造利用微生物生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí),需要對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的空間、操作者的衣著和手進(jìn)行清潔和消毒,對(duì)用于培養(yǎng)微生物的器皿、接種用具和培養(yǎng)基等進(jìn)行滅菌。
(2)根據(jù)題目信息,若要獲得目的菌,應(yīng)在高溫、高鹽、高堿的環(huán)境條件下進(jìn)行培養(yǎng)和篩選,為了分離和純化目的菌,可采用平板劃線法或稀釋涂布平板法進(jìn)行接種和培養(yǎng)。
(3)微生物的鑒定常用鑒別培養(yǎng)基,在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑,觀察是否變紅,可用來(lái)鑒定分解尿素的細(xì)菌;在以纖維素為唯一碳源的培養(yǎng)基中加入剛果紅,觀察是否有透明圈產(chǎn)生,可用來(lái)鑒定纖維素分解菌。
(4)由于在生產(chǎn)過(guò)程設(shè)置高溫、鹽堿的培養(yǎng)條件,此條件下雜菌一般無(wú)法存活,所以用篩選得到的耐高溫、耐鹽堿菌種作為生物反應(yīng)器,生產(chǎn)過(guò)程不易染菌。
答案:(1)防止雜菌入侵　清潔和消毒　滅菌　(2)高溫、高鹽、高堿(高溫地區(qū)的鹽湖、鹽沼、海水等)　稀釋涂布平板(或平板劃線)　(3)尿素　酚紅指示劑　纖維素　剛果紅　(4)生產(chǎn)過(guò)程設(shè)置高溫、鹽堿的培養(yǎng)條件,此條件下雜菌一般無(wú)法存活
【高分必備點(diǎn)】
1.培養(yǎng)基的成分、類型和條件:
2.無(wú)菌技術(shù)的關(guān)鍵與方法:
3.細(xì)菌純化培養(yǎng)的過(guò)程:
【規(guī)避失分點(diǎn)】
1.選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基的作用不同:
(1)選擇培養(yǎng)基是允許特定種類微生物生長(zhǎng)。
(2)鑒別培養(yǎng)基是加入能與目的菌的無(wú)色代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反應(yīng)的指示劑(如剛果紅、伊紅美藍(lán))。
2.消毒和滅菌的原理不同:
(1)消毒:只能殺死物體表面或內(nèi)部的部分微生物。
(2)滅菌:能殺死所有的微生物,包括芽孢和孢子。
【深挖增分點(diǎn)】
微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)
　(1)碳源:
①提供細(xì)胞生命活動(dòng)所需的能量,提供合成產(chǎn)物的碳架。
②對(duì)于大多數(shù)化能異養(yǎng)微生物,碳源兼有能源功能。
(2)氮源:
①提供細(xì)胞原生質(zhì)和其他結(jié)構(gòu)物質(zhì)中的氮源,一般不作為能源使用。
②對(duì)于硝化細(xì)菌來(lái)說(shuō)氮源兼有氮源和能源雙重功能。
(3)無(wú)機(jī)鹽:細(xì)胞中某些復(fù)雜化合物和結(jié)構(gòu)的重要組成成分。
(4)水:良好的溶劑,參與細(xì)胞中的生化反應(yīng);為細(xì)胞提供液體環(huán)境,運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物。專題10　生物技術(shù)實(shí)踐
考向1　微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用(5年5考)
(2020·全國(guó)Ⅰ卷)[生物——選修1:生物技術(shù)實(shí)踐]某種物質(zhì)S(一種含有C、H、N的有機(jī)物)難以降解,會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,只有某些細(xì)菌能降解S。研究人員按照下圖所示流程從淤泥中分離得到能高效降解S的細(xì)菌菌株。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要甲、乙兩種培養(yǎng)基,甲的組分為無(wú)機(jī)鹽、水和S,乙的組分為無(wú)機(jī)鹽、水、S和Y。回答下列問(wèn)題:(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),盛有水或培養(yǎng)基的搖瓶通常采用________________的方法進(jìn)行滅菌。乙培養(yǎng)基中的Y物質(zhì)是__________________。甲、乙培養(yǎng)基均屬于________________培養(yǎng)基。?(2)實(shí)驗(yàn)中初步估測(cè)搖瓶M中細(xì)菌細(xì)胞數(shù)為2×107
個(gè)/mL,若要在每個(gè)平板上涂布100
μL
稀釋后的菌液,且保證每個(gè)平板上長(zhǎng)出的菌落數(shù)不超過(guò)200個(gè),則至少應(yīng)將搖瓶M中的菌液稀釋__________倍。?(3)在步驟⑤的篩選過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)當(dāng)培養(yǎng)基中的S超過(guò)某一濃度時(shí),某菌株對(duì)S的降解量反而下降,其原因可能是________________________________(答出1點(diǎn)即可)。?(4)若要測(cè)定淤泥中能降解S的細(xì)菌細(xì)胞數(shù),請(qǐng)寫出主要實(shí)驗(yàn)步驟__。?(5)上述實(shí)驗(yàn)中,甲、乙兩種培養(yǎng)基所含有的組分雖然不同,但都能為細(xì)菌的生長(zhǎng)提供4類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),即__________________。?
1.審要求:(1)確定滅菌方法、判斷培養(yǎng)基類型。(2)已知菌落數(shù)目計(jì)算細(xì)菌的稀釋倍數(shù)。(3)分析S的降解量下降原因,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目。2.解題流程:
陷阱1:混淆培養(yǎng)基的類型及作用:(1)固體培養(yǎng)基(含瓊脂):能形成單菌落,一般用于單克隆菌株篩選。(2)液體培養(yǎng)基:是為了得到大量的細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物,如富集培養(yǎng)時(shí)選擇液體培養(yǎng)基。陷阱2:不能科學(xué)地對(duì)細(xì)菌計(jì)數(shù):微生物的接種方法最常用的有兩種:稀釋涂布平板法和平板劃線法,但對(duì)菌落計(jì)數(shù)只能選擇稀釋涂布平板法。
人類正面臨人口膨脹、陸地資源減少和環(huán)境惡化等全球性問(wèn)題,傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式已很難適應(yīng)快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì),生物反應(yīng)器應(yīng)運(yùn)而生。微生物作為生物反應(yīng)器具有諸多優(yōu)點(diǎn),但也存在生產(chǎn)過(guò)程易染菌、大量消耗淡水等缺點(diǎn)。科學(xué)家計(jì)劃從自然環(huán)境中篩選耐高溫、耐鹽堿的微生物菌株來(lái)解決這些缺點(diǎn)。(1)__________,是獲得純凈的培養(yǎng)物的關(guān)鍵。傳統(tǒng)生物制造利用微生物生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí),需要對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的空間、操作者的衣著和手進(jìn)行____________,對(duì)用于培養(yǎng)微生物的器皿、接種用具和培養(yǎng)基等進(jìn)行__________。?
(2)科學(xué)家應(yīng)在________________的環(huán)境條件下篩選目的菌株。將相應(yīng)環(huán)境中取得的樣液利用________________法接種到培養(yǎng)基中,以獲得單菌落用于進(jìn)一步分離純化。?(3)對(duì)分離的微生物作進(jìn)一步的鑒定,常需要借助生物化學(xué)的方法。如在以________為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入________,可用來(lái)鑒定分解尿素的細(xì)菌;在以________為唯一碳源的培養(yǎng)基中加入________,可用來(lái)鑒定纖維素分解菌。?(4)用篩選得到的耐高溫、耐鹽堿菌種作為生物反應(yīng)器,生產(chǎn)過(guò)程不易染菌,原因是:?____________。?
1.培養(yǎng)基的成分、類型和條件:
2.無(wú)菌技術(shù)的關(guān)鍵與方法:
3.細(xì)菌純化培養(yǎng)的過(guò)程:
1.選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基的作用不同:
(1)選擇培養(yǎng)基是允許特定種類微生物生長(zhǎng)。
(2)鑒別培養(yǎng)基是加入能與目的菌的無(wú)色代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反應(yīng)的指示劑(如剛果紅、伊紅美藍(lán))。
2.消毒和滅菌的原理不同:
(1)消毒:只能殺死物體表面或內(nèi)部的部分微生物。
(2)滅菌:能殺死所有的微生物,包括芽孢和孢子。
微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)
　(1)碳源:
①提供細(xì)胞生命活動(dòng)所需的能量,提供合成產(chǎn)物的碳架。
②對(duì)于大多數(shù)化能異養(yǎng)微生物,碳源兼有能源功能。
(2)氮源:
①提供細(xì)胞原生質(zhì)和其他結(jié)構(gòu)物質(zhì)中的氮源,一般不作為能源使用。
②對(duì)于硝化細(xì)菌來(lái)說(shuō)氮源兼有氮源和能源雙重功能。
(3)無(wú)機(jī)鹽:細(xì)胞中某些復(fù)雜化合物和結(jié)構(gòu)的重要組成成分。
(4)水:良好的溶劑,參與細(xì)胞中的生化反應(yīng);為細(xì)胞提供液體環(huán)境,運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物。
專題10　生物技術(shù)實(shí)踐
考向1:
///研磨真題·解高考密碼///
　【解析】本題主要考查培養(yǎng)基的類型及其應(yīng)用、無(wú)菌技術(shù)和微生物的分離與計(jì)數(shù)。
(1)常用高壓蒸汽滅菌法處理盛有水或培養(yǎng)基的搖瓶。由圖中③④過(guò)程可知,甲為液體培養(yǎng)基,乙為固體培養(yǎng)基,所以乙培養(yǎng)基中需要加入的Y為瓊脂。甲和乙培養(yǎng)基可以用于篩選能降解S的菌株,因此均屬于選擇培養(yǎng)基。
(2)若要在每個(gè)平板上涂布100
μL稀釋后的菌液,且每個(gè)平板上長(zhǎng)出的菌落數(shù)不超過(guò)200個(gè),根據(jù)計(jì)算公式:細(xì)菌細(xì)胞數(shù)=(C÷V)×M可知,稀釋倍數(shù)M=2×107×V÷C=2×107÷1000×100÷200=104。
(3)當(dāng)培養(yǎng)基中的S超過(guò)某一濃度后,可能會(huì)抑制菌株的生長(zhǎng),從而造成其對(duì)S的降解量下降。
(4)要測(cè)定淤泥中能降解S的細(xì)菌的細(xì)胞數(shù),可以取淤泥加無(wú)菌水制成菌懸液,稀釋涂布到乙培養(yǎng)基上,培養(yǎng)后進(jìn)行計(jì)數(shù)。
(5)甲和乙培養(yǎng)基均含有水、無(wú)機(jī)鹽、碳源、氮源等成分。
答案:(1)高壓蒸汽滅菌　瓊脂　選擇
(2)104　(3)S的濃度超過(guò)某一值時(shí)會(huì)抑制菌株的生長(zhǎng)
(4)取淤泥加入無(wú)菌水,稀釋涂布到乙培養(yǎng)基上,培養(yǎng)后計(jì)數(shù)
(5)水、碳源、氮源和無(wú)機(jī)鹽
///新題預(yù)測(cè)·技法演練場(chǎng)///
　【解析】(1)防止雜菌入侵是獲得純凈的培養(yǎng)物的關(guān)鍵。傳統(tǒng)生物制造利用微生物生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí),需要對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的空間、操作者的衣著和手進(jìn)行清潔和消毒,對(duì)用于培養(yǎng)微生物的器皿、接種用具和培養(yǎng)基等進(jìn)行滅菌。
(2)根據(jù)題目信息,若要獲得目的菌,應(yīng)在高溫、高鹽、高堿的環(huán)境條件下進(jìn)行培養(yǎng)和篩選,為了分離和純化目的菌,可采用平板劃線法或稀釋涂布平板法進(jìn)行接種和培養(yǎng)。
(3)微生物的鑒定常用鑒別培養(yǎng)基,在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑,觀察是否變紅,可用來(lái)鑒定分解尿素的細(xì)菌;在以纖維素為唯一碳源的培養(yǎng)基中加入剛果紅,觀察是否有透明圈產(chǎn)生,可用來(lái)鑒定纖維素分解菌。
(4)由于在生產(chǎn)過(guò)程設(shè)置高溫、鹽堿的培養(yǎng)條件,此條件下雜菌一般無(wú)法存活,所以用篩選得到的耐高溫、耐鹽堿菌種作為生物反應(yīng)器,生產(chǎn)過(guò)程不易染菌。
答案:(1)防止雜菌入侵　清潔和消毒　滅菌　(2)高溫、高鹽、高堿(高溫地區(qū)的鹽湖、鹽沼、海水等)　稀釋涂布平板(或平板劃線)　(3)尿素　酚紅指示劑　纖維素　剛果紅　(4)生產(chǎn)過(guò)程設(shè)置高溫、鹽堿的培養(yǎng)條件,此條件下雜菌一般無(wú)法存活

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