生物技术实践类专项突破
1．(原创)家庭酿制的葡萄酒是以葡萄为原料经发酵酿制而成的。回答下列问题：
(1)采摘的葡萄需要洗净、晾干即可，不需要灭菌处理，原因是____________________________________________________________。
(2)虽然没有进行灭菌处理，但是在葡萄酒中基本检测不出酵母菌以外的杂菌，原因是____________________________________。
(3)某人喜欢饮用甜度高的葡萄酒，就在酿制前向发酵瓶中添加了大量的蔗糖，结果在酿出的葡萄酒中几乎检测不到酒精，失败的原因是____________________________________________。
(4)为避免发酵过程中产生的气体使发酵瓶爆裂，采取的措施是______________________________________。
(5)为使发酵瓶中的酵母菌大量繁殖形成种群优势，发酵初期采用的措施有__________________________________________。
答案 (1)发酵用的酵母菌是附着在葡萄皮表面的野生型酵母菌
(2)酿制条件有利于酵母菌的快速生长，不适宜其他杂菌生长，并且酵母菌产生的酒精也不利于其他微生物的生存
(3)浓度太大会导致酵母菌失水，不利于酵母菌成活
(4)每隔一段时间将瓶盖拧松，但不要打开
(5)先通气使酵母菌大量繁殖，达到一定数量后再隔绝空气
解析 (1)家庭酿制葡萄酒利用的酵母菌是附着在葡萄皮表面的野生型酵母菌，因此采摘的葡萄不需要灭菌处理。
(2)葡萄酒酿制时发酵液缺氧、呈酸性，有利于酵母菌的快速生长，不适宜其他杂菌生长，并且酵母菌产生的酒精也不利于其他微生物的生存。
(3)如果在发酵瓶中添加大量蔗糖，会导致发酵液的浓度过高，酵母菌失水，不利于酵母菌的成活。
(4)发酵过程中会产生气体，为避免发酵瓶爆裂，可以每隔一段时间将瓶盖拧松，为防止杂菌污染，不要将瓶盖打开。
(5)酵母菌在氧气充足的时候繁殖速度快，因此，为了使发酵瓶中的酵母菌快速形成种群优势，采取的措施是先通气使酵母菌大量繁殖，当达到一定数量后再隔绝空气，进行厌氧发酵。
2．(2019·深圳市高三第一次调研考试)某同学为探究变质牛奶中细菌的种类，取1 mL的样液，加入盛有9 mL无菌水的试管中稀释，然后采用平板划线法对牛奶中的细菌进行分离和鉴别。请回答：
(1)将配置好的牛肉膏蛋白胨培养基灭菌后，冷却到50 ℃左右时倒平板，平板冷凝后要倒置存放，原因是___________________、_____________________。
(2)平板划线时，在做第二次以及其后的划线操作，总是从上一次划线的末端开始，以便得到______________________菌落。
(3)划线操作结束时，仍然需要对接种环灼烧的理由是_________________。接种完成后，平板放入培养箱中培养时是否需要倒置？________(填“需要”或“不需要”)。
(4)如果要检测牛奶中是否含有大肠杆菌，需要在培养基中加入________(填物质)，观察是否出现________(填颜色)的菌落。
答案 (1)防止皿盖上的水珠落入培养基 使培养基表面的水分更好的挥发 (2)由单个细菌繁殖而成的 (3)及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者 需要 (4)伊红美蓝 黑色(或蓝黑色)
解析 (1)平板冷凝后要倒置存放，一方面是防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染，另一方面使培养基表面的水分更好的挥发。
(2)平板划线时，在做第二次以及其后的划线操作，总是从上一次划线的末端开始划线，这样做的目的是通过这种方式不断稀释菌种，最终得到由单个细菌繁殖而成的菌落。
(3)划线操作结束时，仍然需要对接种环灼烧的理由是及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者，接种完成后，平板放入培养箱中培养时也需要进行倒置。
(4)鉴别大肠杆菌，需要在培养基中加入伊红美蓝，若观察到的菌落出现黑色(或蓝黑色)，则可确定其为大肠杆菌菌落。
3．(2019·山东青岛高三模拟)生物兴趣小组自制了泡菜，对其中的微生物进行了筛选，并对有害物质的含量进行了测定。请回答相关问题：
(1)泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行________的过程。乳酸菌中含有多种蛋白质，利用凝胶色谱法分离提取到的部分乳酸菌蛋白质时，等样品完全进入凝胶层后，加入pH为7.0、浓度为20 mmol/L的____________到适当高度进行洗脱，结果先洗脱出来的是________________的蛋白质。
(2)兴趣小组还用伊红美蓝培养基检测泡菜汁中大肠杆菌的含量。从物理性质看，该培养基属于________(填“液体”或“固体”)培养基，伊红美蓝对大肠杆菌起到________(填“选择”或“鉴别”)作用。在某次计数操作过程中，发现培养基上的菌落连成一片，为避免此种现象发生，正确的操作方法是__________________。
(3)培养大肠杆菌时，在接种前通常需要检测培养基是否被污染，检测方法是________________________________________________________________。
(4)测定泡菜中NaNO2的含量，依据的原理是在________条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N－1－萘基乙二胺盐酸盐结合形成________色染料。
答案 (1)无氧呼吸 磷酸缓冲液 相对分子质量较大
(2)固体 鉴别 对菌液进行梯度稀释(加大稀释倍数)
(3)将未接种的培养基在适宜的条件下放置一段时间，观察培养基上是否有菌落出现
(4)盐酸酸化 玫瑰红
解析 (1)泡菜制作过程中，乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸。乳酸菌中含有多种蛋白质，利用凝胶色谱法分离蛋白质时，洗脱过程中加入pH为7.0、浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液，先洗脱出来的是相对分子质量较大的蛋白质。
(2)检测泡菜汁中大肠杆菌的含量，利用的伊红美蓝培养基，从物理性质看，属于固体培养基，伊红美蓝对大肠杆菌起到鉴别作用。对菌液进行梯度稀释(加大稀释倍数)可避免培养基上的菌落连成一片。
(3)检测培养基是否被污染，检测方法是将未接种的培养基在适宜的条件下放置一段时间，观察培养基上是否有菌落出现。
(4)测定泡菜中NaNO2的含量，依据的原理是在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N－1－萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。
4．(2019·黑龙江省齐齐哈尔市高三试题)从植物提取的纯天然成分越来越受到人们的欢迎。胡萝卜素与薄荷油已广泛应用于国内外食品工业和其他诸多行业中，而胡萝卜素一直处于供不应求的状态。回答下列问题：
(1)提取植物体中的胡萝卜素的过程中，想要胡萝卜素的萃取效果好，应选择具有______________________________________的有机溶剂，如石油醚，对提取所得到的胡萝卜素粗品可通过________进行鉴定。
(2)新鲜的胡萝卜含有大量的水分，在胡萝卜素的提取过程中，要对新鲜的胡萝卜素进行干燥，但要注意控制____________，这是因为____________________。
(3)薄荷油是挥发性物质，提取薄荷油时常选用新鲜薄荷叶作原料，不用烘干的薄荷叶作为材料的原因是_________________________________________。用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时，在油水混合物中加入氯化钠的作用是______________。分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是______________________________。
(4)一般以柑橘和柠檬为材料提取精油不宜用水中蒸馏法的原因是______________________________________________________________。
答案 (1)较高的沸点、不与水混溶、能充分溶解胡萝卜素 纸层析法
(2)温度和时间 温度太高，干燥时间太长会导致胡萝卜素分解
(3)薄荷油易挥发，烘干薄荷叶的过程中会使薄荷油挥发掉 增加盐的浓度，使分层更明显 吸收油层中的水分
(4)水中蒸馏会存在原料焦糊和有效成分水解等问题
解析 (1)胡萝卜素不溶于水，易溶于石油醚等有机溶剂，因此应选择沸点较高、不与水混溶、能充分溶解胡萝卜素的有机溶剂来提取胡萝卜素。对提取到的胡萝卜素粗品可进行纸层析，与标准胡萝卜素样液层析结果进行对比，鉴定提取效果。
(2)对新鲜的胡萝卜素进行干燥时，温度不能太高，干燥时间不能太长，否则会导致胡萝卜素分解。
(3)薄荷油是挥发性物质，烘干薄荷叶的过程会使薄荷油挥发掉，因此不用烘干的薄荷叶作为材料。薄荷油不溶于水，在盐溶液中溶解度更低，因此用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时，在油水混合物中加入氯化钠可使分层更明显。无水硫酸钠具有吸水性，分离出的油层中加入无水硫酸钠可吸收油层中的水分。
(4)由于水中蒸馏会导致橘皮等原料焦糊和有效成分水解，所以一般以柑橘和柠檬为材料提取精油不宜用水中蒸馏法，而应采用压榨法。
5．(2019·云南昆明高三质检)番茄红素是一种具有抗氧化、抗衰老、预防心血管疾病等多种生理功能的天然色素。某小组以番茄组织为材料，探究果胶酶和纤维素酶对番茄红素提取量的影响。研究人员将不同条件下提取到的上清液，在波长472 nm处测其吸光度(吸光度与色素提取量成正比)，以确定酶的最适用量。实验结果如下表所示，回答下列问题：
(1)果胶酶包括____________________、果胶分解酶和果胶酯酶等，食品加工业中果胶酶制剂通常由________发酵产生。
(2)以上实验在探究酶的最适用量时，温度和pH是实验中的________变量。单独使用纤维素酶时，纤维素酶的用量与番茄红素提取量的关系是____________________________________。结合生产成本考虑，提取番茄红素时应加入酶的种类和酶的用量是__________________________________________。
(3)在大量提取番茄红素的过程中，为了方便回收和再次利用果胶酶和纤维素酶，可使用________技术，一般来说，酶较适合的方法有__________________。
答案 (1)多聚半乳糖醛酸酶 霉菌
(2)无关 随纤维素酶用量的增加，番茄红素提取量先升高后下降 混合使用果胶酶和纤维素酶，酶的用量为0.6 g/100 g
(3)固定化酶 化学结合法和物理吸附法
解析 (1)果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。由霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量最大的酶制剂之一。
(2)探究酶的最适用量，酶的量是自变量，温度和pH是无关变量。从表中数据可以看出，单独使用纤维素酶时，随纤维素酶用量的增加，番茄红素提取量先升高后下降。因为吸光度与色素提取量成正比，结合表中数据分析，提取番茄红素时，从节约成本且要提取量高，则混合使用果胶酶和纤维素酶，酶的用量为0.6 g/100 g时最好。
(3)固定化酶技术可以回收和再次利用果胶酶和纤维素酶，常用的方法是化学结合法和物理吸附法。
6．(2019·东北三省四市第一联考)施一公研究团队在《科学》上报道了人源γ－分泌酶结合淀粉样前体蛋白(APP)的高分辨率冷冻电镜结构，揭示了结合底物后γ－分泌酶发生的构象变化，并对这些构象变化的功能进行了生化研究，从而为研究与癌症以及阿尔兹海默症相关的特异性药物设计提供了重要的结构信息。回答下列问题：
(1)该项研究进行时，需控制温度、酸碱度等条件，因为高温、过酸、过碱会使γ－分泌酶的________遭到破坏，失去活性。
(2)根据蛋白质的各种特性，如蛋白质的________、所带电荷的________、以及溶解度、吸附性、对其他分子的亲和力等，可用来分离不同种类蛋白质，从而得到γ－分泌酶。
(3)γ－分泌酶由4个跨膜蛋白亚基组成。若对γ－分泌酶4个跨膜蛋白亚基进行分离、纯化及分子量测定，需采用________及电泳技术。前者是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法，相对分子质量较________(填“大”或“小”)的跨膜蛋白移动速度较慢。
(4)电泳是指________在电场的作用下发生迁移的过程。对γ－分泌酶的4个跨膜蛋白亚基进行分子量测定时，通常采用SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法，该电泳迁移率完全取决于相对分子量的大小，原因是
_________________________________________________________________。
答案 (1)空间结构 (2)形状和大小 性质和多少 (3)凝胶色谱 小 (4)带电粒子 SDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同蛋白质间的电荷差别
解析 (1)γ－分泌酶的本质是蛋白质，高温、过酸、过碱会破坏其空间结构而使其丧失活性。
(2)根据蛋白质各种特性的差异，如分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、溶解度、吸附的性质和对其他分子的亲和力等等，可以分离不同种类蛋白质。
(3)若对γ－分泌酶4个跨膜蛋白亚基进行分离、纯化及分子量测定，需采用凝胶色谱及电泳技术。凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法，相对分子质量较小的跨膜蛋白移动速度较慢。
(4)电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。采用SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳时，SDS能使蛋白质完全变性，并解聚成单条肽链，SDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同蛋白质间的电荷差别，使该电泳迁移率完全取决于相对分子量的大小。
7．(2019·山东聊城高三二模)某研究小组对酸奶中乳酸菌数量进行了测定，取6支灭菌后的试管，分别加入9 mL无菌水，标号为A1、A2、A3、A4、A5、A6，吸取1 mL酸奶样液加入试管A1中，混合均匀；然后从A1中吸取1 mL溶液，加入A2中，混合均匀；重复上述操作，最后从试管A6中取0.1 mL样液进行涂布培养并计数。涂布的三个平板上菌落数分别为251个、265个、276个。回答下列问题：
(1)该小组在取样涂布前，需要随机取若干灭菌后未接种的平板先行培养一段时间，这样做的目的是__________________________。
(2)制备乳酸菌培养基过程中，倒平板时培养基温度不能太低，原因是______________________________________。平板冷凝后，要将平板倒置，其目的是______________________________________________________。
(3)根据三个平板中菌落数，可推测原酸奶中乳酸菌浓度为________个/mL，该方法测定出的乳酸菌含量与实际值相比偏小，其原因是_________________。
(4)该小组在探究橘皮精油对乳酸菌是否具有抑制作用时，提取橘皮精油宜采用压榨法而不用蒸馏法，其原因是____________________________________。抑菌实验时，在长满乳酸菌的平板上，会出现以抑菌物质为中心的透明圈，可通过________________来判断抑菌效果。
答案 (1)检测培养基平板灭菌是否合格
(2)温度太低会导致培养基凝固，无法铺展均匀 既可以使培养基表面水分更好的挥发，又可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染
(3)2.64×109 两个或多个乳酸菌连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落
(4)水蒸气蒸馏会导致有效成分的水解，水中蒸馏又会导致原料焦糊 测定透明圈大小(直径)
解析 (1)该小组在取样涂布前，为了检测培养基平板灭菌是否合格，需要随机取若干灭菌后未接种的平板先行培养一段时间，看是否有菌落生成。
(2)制备乳酸菌培养基过程中，若温度过低，培养基凝固，无法铺展均匀，故倒平板时培养基温度不能太低。平板冷凝后，要将平板倒置，这样既可使培养基表面的水分更好的挥发，又可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。
(3)A6中相当于稀释了106倍，三个平板中平均菌落数为(251＋265＋276)÷3＝264个，故1 mL原酸奶中乳酸菌浓度为：264÷0.1×106＝2.64×109个，当两个或多个菌落连在一起时，平板上观察到的是一个菌落，故该方法测定出的乳酸菌含量与实际值相比偏小。
(4)提取橘皮精油时由于水蒸气蒸馏会导致有效成分水解水中蒸馏又会导致原料焦糊，故宜采用压榨法而不用蒸馏法。抑菌实验时，在长满乳酸菌的平板上，会出现以抑菌物质为中心的透明圈，抑菌效果越好，透明圈越大，故可通过测定透明圈大小来判断抑菌效果。
8．(2019·重庆市高学业质量调研抽测(第一次))梨树胶孢炭疽病是严重危害梨树的一种真菌病害。目前生产上应对炭疽病的防治策略主要侧重于化学药剂防治，该方法极大地危害人类健康，破坏生态环境。为了改善这种状况，科研工作者对梨树胶孢炭疽病生物防治菌(以下简称为“生防菌”)进行分离纯化，具体流程如图所示。
→→→
据图回答下列问题：
(1)分离和筛选菌株的培养基为___________，其原理是______________。
(2)分离和筛选出来的菌株，要进行纯化处理，纯化处理的常用方法有________________和________________，以获得单菌落。
(3)纯化得到菌株经培养会表现出稳定的菌落特征，菌落特征包括菌落的________________(答出两点即可)。
(4)最后确定生防菌为RT－30菌株的理由是_______________________。
(5)研究未知的微生物时，一定注意进行规范的无菌操作，以防研究者__________________。使用后的培养基在丢弃前需进行____________________。
答案 (1)选择培养基 提供有利于目的菌株生长的条件，同时抑制或阻止其他微生物生长
(2)平板划线法 稀释涂布平板法
(3)大小、形态、隆起程度和颜色
(4)能够抑制炭疽病菌的生长繁殖，而且RT－30菌株对病原菌的抑菌活性最大
(5)被致病微生物感染 灭菌处理(以免污染环境)
解析 (1)选择培养基可让目的菌株在培养基上生长，同时抑制其他微生物的生长，常用于分离和筛选菌株。
(2)纯化处理时，常使用平板划线法和稀释涂布平板法，以获得单菌落。
(3)形状、大小、隆起程度、边缘轮廓、颜色、光泽等菌落特征，可以作为菌种鉴别的依据。
(4)根据题干信息可推知，RT－30菌株能够抑制炭疽病菌的生长繁殖，而且对病原菌的抑菌活性最大。
(5)对未知微生物进行研究时，要进行规范的无菌操作，以防止研究者自身被感染。为避免污染环境，使用后的培养基在丢弃前还需要进行灭菌处理。
课件37张PPT。生物技术实践类专项突破本课结束
