[K12学习]优化方案2017版高考生物大一轮复习 第十二单元 生物技术实践 第43讲 微生物的培养

第43讲微生物的培养与应用
[学生用书P300])
1．(2015·高考全国卷Ⅰ)已知微生物A可以产生油脂，微生物B可以产生脂肪酶。

脂肪酶和油脂可用于生物柴油的生产。

回答有关问题：
(1)显微观察时，微生物A菌体中的油脂通常可用________染色。

微生物A产生的油脂不易挥发，可选用________(填“萃取法”或“水蒸气蒸馏法”)从菌体中提取。

(2)为了从自然界中获得能产生脂肪酶的微生物B的单菌落，可从含有油料作物种子腐烂物的土壤中取样，并应选用以________为碳源的固体培养基进行培养。

(3)若要测定培养液中微生物B的菌体数，可在显微镜下用________直接计数；若要测定其活菌数量，可选用________法进行计数。

(4)为了确定微生物B产生的脂肪酶的最适温度，某同学测得相同时间内，在35 ℃、40 ℃、45 ℃温度下降解10 g油脂所需酶量依次为4 mg、1 mg、6 mg，则上述三个温度中，________ ℃条件下该酶活力最小。

为了进一步确定该酶的最适温度，应围绕________ ℃设计后续实验。

解析：(1)油脂可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，被苏丹Ⅳ染液染成红色，因此油脂通常用苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染色。

不易挥发的物质大多采用萃取法进行提取，水蒸气蒸馏法一般用来提取易挥发的物质。

(2)能产生脂肪酶的微生物B能利用脂肪(油脂)作为碳源，所以在制备选择微生物B的培养基时，应将油脂作为唯一的碳源。

(3)用显微镜直接对微生物进行计数，需要用血细胞计数板。

如果对活菌进行计数，则要用稀释涂布平板法涂布平板，培养后统计菌落数目，然后计算出活菌数量。

(4)降解等量的油脂，需要的酶量越多，说明此温度下的酶的活力越小。

所以三种温度中45 ℃下酶的活力最小。

从三种温度下的实验结果可知，40 ℃下酶的活力最大，所以要想测定该酶的最适温度，应围绕该温度设计不同温度梯度，进行后续实验。

答案：(1)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)萃取法(2)油脂
(3)血细胞计数板稀释涂布平板(4)45 40
2．(2015·高考江苏卷，31，8分)人工瘤胃模仿了牛羊等反刍动物的胃，可用来发酵处理秸秆，提高秸秆的营养价值。

为了增强发酵效果，研究人员从牛胃中筛选纤维素酶高产菌株，并对其降解纤维素能力进行了研究。

请回答下列问题：
(1)在样品稀释和涂布平板步骤中，下列选项不需要的是________(填序号)。

①酒精灯②培养皿③显微镜④无菌水
(2)在涂布平板时，滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)向试管内分装含琼脂的培养基时，若试管口粘附有培养基，需要用酒精棉球擦净的原因是________________________________________________________________________ ____________________。

(4)刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。

研究人员在刚果红培养基平板上，筛到了几株有透明降解圈的菌落(见下图)。

图中降解圈大小与纤维素酶的________有关。

图中降解纤维素能力最强的菌株是________(填图中序号)。

(5)研究人员用筛选到的纤维素酶高产菌株J1和J4，在不同温度和pH条件下进行发酵，测得发酵液中酶活性的结果见下图，推测菌株________更适合用于人工瘤胃发酵，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析：(1)在样品稀释和涂布平板过程中，需要在酒精灯火焰附近进行操作，培养皿用于盛放培养基并培养细菌，无菌水做稀释的溶剂，此处唯一用不到的是显微镜。

(2)在涂布平板时，要取少量菌悬液滴加到培养基表面，因为如果滴加菌悬液过多，菌悬液就会堆积在培养基表面影响分离效果。

(3)在向试管内分装含琼脂的培养基时，如果试管口粘附有培养基，就很容易使棉塞受到污染，因此，需要用无菌的酒精棉球将试管口擦拭干净。

(4)因为刚果红可以与纤维素形成红色复合物，且不与纤维素降解产物反应。

所以在刚果红培养基平板上，菌落周围有透明降解圈是纤维素被降解的结果，降解圈大小由纤维素酶的活性和量决定。

图中菌落①周围的降解圈最大，因此其降解纤维素的能力最强。

(5)考虑到人工瘤胃的发酵过程会使发酵液酸性增加，温度升高，在这个前提下观察在不同温度和 pH 条件下测得的发酵液中酶活性的结果图，从图中可以看出，在高温和低pH条件下都是J4菌株中的纤维素酶的活性较高，因而该菌株更适合用于人工瘤胃发酵。

答案：(1)③(2)培养基表面的菌悬液会出现积液，导致菌体堆积，影响分离效果(3)避免培养基污染棉塞(4)量与活性①(5)J4 发酵过程会产热和产酸，J4菌株在较高温度和酸性环境下酶的活性更高
3．(2014·高考四川卷，10，11分)有机农药苯磺隆是一种除草剂，长期使用会污染环境。

研究发现，苯磺隆能被土壤中某些微生物降解。

分离降解苯磺隆的菌株和探索其降解机制的实验过程如图甲、乙所示。

(1)微生物生长繁殖所需的主要营养物质有碳源、水、________________四类，该实验所用的选择培养基只能以苯磺隆作为唯一碳源，其原因是________________________________________________________________________ ______________________。

(2)与微生物培养基相比，植物组织培养的培养基常需添加生长素和________________，这些植物激素一般需要事先单独配制成________保存备用。

(3)纯化菌株时，通常使用的划线工具是________。

划线的某个平板培养后，第一划线区域的划线上都不间断地长满了菌，第二划线区域所划的第一条线上无菌落，其他划线上有菌落。

造成划线无菌落可能的操作失误有________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)为探究苯磺隆的降解机制，将该菌种的培养液过滤离心，取上清液做图乙所示实验。

该实验的假设是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________，该实验设计是否合理？为什么？________________________________________________________________________。

解析：(1)微生物生长繁殖需要的主要营养物质包括碳源、氮源、水和无机盐四类。

根据题意可知，土壤中某些微生物有降解苯磺隆的能力，该实验的目的是探索其降解机制，因此，需要分离出有降解苯磺隆能力的土壤中的某些微生物，故选择培养时为了排除其他碳源的干扰，培养基中唯一碳源只能是苯磺隆。

(2)与微生物培养基相比，植物组织培养的培养基需要添加生长素和细胞分裂素，用于调节植物细胞再分化；这些植物激素一般需要事先单独配制成母液保存备用。

(3)纯化菌株时，通常使用的划线工具是无菌接种环。

划线的平板培养后，发现第一划线区域的划线上不间断地长满了菌，第二划线区域所划的第一条线上无菌落，而其他划线上有菌落。

造成此现象的原因可能有两个：一是接种环灼烧后未冷却，菌种接触到高温的接种环而死亡；二是划第二划线区域第一条线时未从第一区域末端开始。

(4)根据图乙所示实验中的上清液加入蛋白酶溶液推测，实验目的是探究目的菌株是否能分泌降解苯磺隆的蛋白质，实验设计不合理之处是缺少不加蛋白酶溶液、其他条件同图乙的空白对照。

答案：(1)氮源和无机盐只有能利用苯磺隆的微生物能正常生长繁殖(2)细胞分裂素母液
(3)接种环①接种环灼烧后未冷却；②划线未从第一区域末端开始(4)目的菌株能分泌降解苯磺隆的蛋白质不合理，缺少空白对照。