人教版高中生物《三维设计》选修部分

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选修1 生物技术实践

_第一讲

传统发酵技术的应用

知识点一 果酒和果醋的制作 1．制作原理 菌种 反应 有氧条件，大量繁殖： 果酒 C6H12O6＋6O2――→6CO2＋6H2O 无氧条件，产生酒精： C6H12O6――→2C2H5OH＋2CO2 氧气、糖源都充足时：糖→醋酸 果醋 醋酸菌 缺少糖源时：乙醇→乙醛→醋酸 C2H5OH＋O2――→ CH3COOH＋H2O 2.实验设计与操作

酶酶酶酵母菌

知识点二 腐乳的制作

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1．制作原理

2．实验流程及影响因素

知识点三 泡菜的制作

1．判断下列有关果酒和果醋制作叙述的正误 (1)在果酒自然发酵中，需人工添加酵母菌种(×)

(2)在葡萄酒制作中，采摘的葡萄应反复冲洗，且要先除枝梗再冲洗(×) (3)红葡萄酒中的红色是红葡萄皮中的色素进入发酵液产生的(√) (4)在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，要向发酵装置通入空气(×) (5)在果酒发酵后期，拧松瓶盖的间隔时间可延长(√) (6)变酸的酒表面的菌膜是酵母菌大量繁殖形成的(×) (7)果醋发酵包括无氧发酵和有氧发酵(×) (8)醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸(×)

(2014·广东卷T4-A)

2．判断下列有关腐乳制作叙述的正误

(1)将腐乳坯堆积起来会导致堆内温度升高，影响毛霉生长(2015·江苏卷T17-A)(√) (2)腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶(√)

(2014·广东卷T4-D)

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(3)将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时，底层和近瓶口处需加大用盐量(×) (4)在腐乳制作过程中加入香辛料既能调节风味，还具有防腐杀菌作用(√) (5)在腐乳制作过程中，盐的用量要适宜，酒的含量一般控制在12%左右(√) (6)果酒、果醋和腐乳的制作中，腐乳制作所需要的适宜温度最高(×) 3．判断下列有关泡菜制作叙述的正误 (1)泡菜制作的菌种主要是醋酸菌(×) (2)泡菜制作的前期通氧，后期应严格厌氧(×) (3)配制泡菜盐水时，盐与水的质量比为4∶1(×)

(4)与人工接种的发酵相比，自然发酵获得的产品品质更好(2013·江苏卷T14-C)(×)

考点一果酒和果醋的制作

[自主排查]

1．完善果酒、果醋的制作流程

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2．右图所示为制作果酒和果醋的发酵装置，请思考：

(1)装置中a为充气口，用于向装置内通气；b为排气口，用于排出CO2；c为出料口，用于取样检测。

(2)b长而弯曲，目的是防止空气中微生物的污染。

(3)葡萄汁装入发酵瓶时，要留出约1/3空间，目的是①先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵；②防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。

(4)使用该装置制作果酒时，应关闭充气口a，制果醋时，应将充气口a连接气泵，输入氧气。

[关键点拨]



归纳拓展——果酒和果醋发酵装置的设计思路

(1)因酵母菌的繁殖需要空气，醋酸菌是好氧菌，所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需氧。因酵母菌产生酒精是在无氧条件下，应控制进入氧气，故应在充气口设置开关。

(2)由于在发酵过程中都产生CO2，因此又需设排气口；为防止空气中微生物的污染，排气口应连接一个长而弯曲的胶管。

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(3)因要对发酵的情况进行及时监测，应设置出料口便于取料。

[演练冲关]

(2016·宝鸡一模)下面是果酒和果醋制作的实验流程和发酵装置。根据图示回答下列问题：

(1)完成图1中的实验流程______________________________________________。 (2)图2装置中的充气口在________过程中要关闭，否则可能发生使发酵液变酸的反应________________________________________________________________(写出该反应式)，

而排气口在该过程中应开放，排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，目的是________________________________________________________________________。

(3)葡萄酒呈现红色的原因是________________，重铬酸钾在酸性条件下与酒精反应呈______色。

(4)果酒和果醋的制作分别利用了酵母菌和____________两种微生物的发酵原理，后者在结构上的主要特点是________________________________________________________

________________________________________________________________________。 解析：在酒精发酵阶段，充气口应关闭，否则醋酸菌会将乙醇氧化为醋酸，从而使发酵液变酸。酵母菌为真菌，属于真核生物，醋酸菌为细菌，属于原核生物，两者在结构上的主要区别是有无以核膜为界限的细胞核。

答案：(1)醋酸发酵

(2)酒精发酵 C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O 避免空气中其他微生物进入发酵装置(防止空气中的微生物污染)

(3)红色葡萄皮中的色素溶解在发酵液中 灰绿 (4)醋酸菌 无以核膜为界限的细胞核

考点二腐乳和泡菜的制作

[自主排查]

1．完善腐乳制作的实验流程图

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2．完善泡菜制作的实验流程图(将空缺的“”补充完整)

3．识别泡菜制作过程中相关曲线的坐标图

下图为乳酸菌的数量、乳酸和亚硝酸盐的含量随时间变化的曲线，请将三幅图分别填上“纵轴标识”

①～③纵轴标识依次为乳酸菌数量、亚硝酸盐含量、乳酸含量。

[关键点拨]



归纳拓展——传统发酵技术中四种常用菌种的比较

生物学分类 代谢类型 酵母菌 真核生物 异养兼性厌氧型 前期需氧，后期不需氧 18～25 °C 酿酒、发面 醋酸菌 原核生物 异养厌氧型 毛霉 真核生物 异养需氧型 乳酸菌 原核生物 异养需氧型 无氧 室温 制作酸奶、泡菜 发酵条件 生长适宜温度 生产应用

一直需氧 30～35 °C 酿醋 一直需氧 15～18 °C 制作腐乳 [演练冲关]

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1．下面为腐乳制作过程的流程图，下列说法不正确的是( ) ．

A．毛霉为好氧型真菌，为避免缺氧，码放豆腐时要留出一定缝隙

B．加盐腌制的目的是析出豆腐中的水分使之变硬，同时能抑制微生物的生长 C．加卤汤、密封腌制中，毛霉不断增殖，并产生大量的酶，分解蛋白质 D．密封瓶口时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，以防止瓶口污染

解析：选C 从流程图可以看出，毛霉在加盐腌制前就已长成，加卤汤、密封腌制中，毛霉不再增殖。

2．(2016·西安一检)农村中泡菜的制作方法是：新鲜的蔬菜经过整理、清洁后，放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中，然后向坛中加入盐水、香料及一些“陈泡菜水”，密封后置于阴凉处，最适环境温度为28～30 ℃。有时制作的泡菜会“咸而不酸”或“酸而不咸”，前者是用盐过多，后者是用盐过少。在实验室或工厂化生产泡菜时，还要跟踪检测泡菜腌制过程中产生的亚硝酸盐含量。

(1)用白酒擦拭泡菜坛的目的是______________。

(2)若要获得大量乳酸菌菌种，应选用培养基培养，培养基中应有______、______、水、无机盐等营养，同时还必须满足______、______等具体培养条件的要求。

(3)菜坛需要密封的原因是_________________________________________________。 若菜坛有裂缝，可能会出现的结果是_________________________________________。 加入“陈泡菜水”的作用是__________________________________________。 (4)若制作的泡菜特别咸而不酸，最有可能的原因是______________________________ ________________________________________________________________________， 如何进行调整？_____________________________________________________。 其中盐与水的质量比为________。

解析：乳酸菌为厌氧菌，因此泡菜坛需要密封，以造成缺氧环境。“陈泡菜水”中含有乳酸菌，制作泡菜时加入一些“陈泡菜水”可以提供乳酸菌菌种。若制作的泡菜咸而不酸，最有可能的原因是加盐太多，抑制了乳酸菌的繁殖，导致产生的乳酸过少。

答案：(1)消毒

(2)碳源 氮源(生长因子等答出其中两项即可) pH 无氧

(3)乳酸菌是厌氧生物，密封以造成缺氧环境 乳酸菌不能正常生长，而一些杂菌大量繁殖，泡菜会变质 提供乳酸菌菌种

(4)盐过多，抑制了乳酸菌发酵 减少盐的投放量 1∶4

[高考真题集中研究——找规律]

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1．(2013·全国卷Ⅰ)回答下列有关泡菜制作的问题：

(1)制作泡菜时，所用盐水需煮沸，其目的是____________________________________。 为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的作用是________________________________________________________________________。

(2)泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行______的过程。该过程发生在乳酸菌细胞的______中。

(3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有______、________和________等。 (4)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸。这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是________________________________________________，

原因是____________________________________________________。

解析：(1)细菌分布广泛，制作泡菜时，需要乳酸菌进行发酵，为防止杂菌污染，所需盐水需要煮沸；加入陈泡菜液，可以增加乳酸菌数量，加速乳酸产生。(2)乳酸菌为原核生物，可进行无氧呼吸将葡萄糖分解为乳酸，其无氧呼吸的过程发生在乳酸菌的细胞质中。(3)在泡菜制作过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量等。(4)由于乳酸菌比杂菌更为耐酸，所以在酸性环境中，乳酸菌能够正常地增殖，而其他杂菌繁殖将受到抑制，所以在此过程中，乳酸菌数量增多，杂菌数量减少。

答案：(1)杀灭杂菌 增加乳酸菌数量 (2)无氧呼吸 细胞质 (3)温度 腌制时间 食盐用量 (4)乳酸菌数量增多，杂菌数量减少 乳酸菌比杂菌更为耐酸

2．(2013·广东高考)某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉降解成单糖。查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图。

(1)向发酵瓶中加入5 g酵母菌开始实验，发酵初期，通气阀①需要偶尔短时间打开，并在A通气口处打气，以利于_______________；

实验过程中，通气阀②需要偶尔短时间打开，目的是____________________________。

(2)第3天，取出少量发酵液，滴加含有________的浓硫酸溶液来检测酒精。

(3)检测后发现，尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和pH适宜，但酒精含量(＋)比预期低，他们展开了讨论，认为还有其他影响因素，如________，请设计实验对此因素进行探究并预测实验结果(用表格形式呈现；用“＋”表示酒精量，最高含量为“＋＋＋＋＋”)。

(4)请对预测的结果进行分析，并得出结论。

解析：(1)酵母菌为兼性厌氧微生物，在A通气口处打气可让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，从而增加酵母菌的数量。通气阀②偶尔短时间打开，是为了排出细胞代谢产生的二氧化碳。(2)橙色的重铬酸钾在酸性条件下与酒精反应变成灰绿色。(3)依题意“尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和pH适宜”，排除了氧气、温度、pH、营养

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物质含量等因素，故可能是培养液的浓度影响酒精的产生量。设计一系列不同浓度梯度的淀粉酶解物培养基进行实验，其他操作、条件等都相同，最后检测酒精的含量。(4)若培养液的浓度过高，则酵母菌会失水死亡，影响酒精的产生量。

答案：(1)酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖 排出二氧化碳 (2)重铬酸钾 (3)木薯淀粉酶解物浓度

锥形瓶编号 淀粉酶解物浓度 酒精含量 1 浓度1 ＋＋＋ 2 浓度2 ＋＋＋＋ 3 浓度3 ＋＋＋＋＋ 4 浓度4 ＋＋＋＋ 5 浓度5 ＋＋ (4)由于外界溶液浓度过高时，酵母菌会因失水过多而死亡，酒精产生量反而减少。一定范围内，随着淀粉酶解物浓度的增大，产生的酒精含量增多，但超过一定范围后，随着淀粉酶解物浓度的增大，产生的酒精含量逐渐减少。

[调研试题重点研究——明趋势]

一、基础小题针对练

1．下列关于传统发酵技术的说法，正确的是( )

A．利用酵母菌酿酒时，密封时间越长，产生的酒精量就越多 B．制作果醋的醋酸菌，属于严格厌氧的微生物 C．青霉、毛霉、曲霉等真核生物均参与了腐乳的发酵 D．制作泡菜的微生物是一种需氧细菌

解析：选C 密封后酒精量先增加后趋于稳定，不会随时间延长越来越多；醋酸菌是好氧型微生物；制作泡菜的微生物是乳酸菌，是一种厌氧细菌。

2．下列关于果酒和果醋的制作原理、发酵过程的叙述，错误的是( ) A．果酒和果醋的发酵菌种不同，但代谢类型相同

B．制作果酒和果醋时都应用体积分数为70%的酒精对发酵瓶消毒 C．在变酸果酒表面所观察到的菌膜可能是醋酸菌的菌落 D．果酒和果醋的制作可用同一装置，但需控制不同发酵条件

解析：选A 用于果酒发酵的菌种是酵母菌，其代谢类型是异养兼性厌氧型；用于果醋发酵的菌种是醋酸菌，其代谢类型是异养需氧型，两者的代谢类型不同。

3．“格瓦斯”是由酵母菌和乳酸菌双菌发酵的传统谷物发酵饮料。传统做法是采用俄式大面包为基质，加入菌种发酵生成微量乙醇、一定量的CO2以及丰富的有机酸物质。下列相关叙述正确的是( )

A．发酵过程需要密闭条件 B．两菌种的代谢类型相同 C．CO2由两菌种共同产生 D．两菌种间为互利共生关系

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解析：选A 酵母菌无氧呼吸产生乙醇和CO2，乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，故发酵过程都需要密闭条件。酵母菌的代谢类型是异养兼性厌氧型，乳酸菌的代谢类型是异养厌氧型。乳酸菌无氧呼吸不产生CO2。两菌种都以俄式大面包为基质进行发酵，为竞争关系。

4．下面是利用微生物制作果酒、果醋的流程示意图，请据图判断下列说法正确的是( )

A．制作果酒时，先去除烂子粒和枝梗，再用清水冲洗掉污物 B．榨汁前，榨汁机和发酵瓶都需要用体积分数为70%的盐酸消毒

C．A过程是酒精发酵，A过程结束后，只需要提高一定的环境温度就能产生果醋 D．导致发酵产物不同的重要因素是温度、时间、菌种等

解析：选D 为防止杂菌污染，应该在冲洗之后再去除枝梗和烂子粒等；榨汁机不需要消毒，发酵瓶消毒时需用70%的酒精；A过程是酒精发酵，A过程结束后，需要采取增加醋酸菌，打开充气口、提高环境温度等措施后才能进行果醋发酵。

二、高考题型仿真练

5．(2016·唐山摸底)根据相关知识，回答关于下列果酒、果醋、腐乳和泡菜制作的相关问题：

(1)葡萄汁装入瓶中时要留出大约1/3的空间。在以后的过程中，每隔12 h左右将瓶盖拧松一次(不是打开瓶盖)，此后再拧紧，这样做的目的是____________________________。

所使用的发酵液能使酵母菌生长繁殖而绝大多数其他微生物无法适应，因为这种发酵液具有____________的特点。

(2)下面为腐乳制作的实验流程示意图，据图回答下列问题：

①图中A代表__________，其主要目的是______________________________________， 同时还能_____________________________________________________________。 ②在配制卤汤中酒的含量一般控制在______左右，加酒含量过高腐乳成熟时间将会______；酒精含量过低，____________，可能导致豆腐腐败。

(3)制作泡菜时所用盐水要煮沸，其目的是___________________________。 泡菜制作过程中，乳酸发酵过程即为乳酸菌进行____________的过程。

解析：(1)每隔12 h左右将瓶盖拧松一次，目的是放出发酵过程中产生的CO2，防止发酵瓶爆裂。不打开瓶盖可以防止空气中的杂菌、O2进入发酵瓶。(2)制作腐乳时，豆腐上长出毛霉后要加盐腌制，目的是析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，还能抑制杂菌生长。卤汤中酒的含量一般控制在12%左右，酒含量过高会延长腐乳成熟时间，过低不足以抑制微生物的生长。(3)泡菜盐水煮沸可以消灭杂菌，乳酸发酵的实质是乳酸菌的无氧呼吸。

答案：(1)放掉发酵产生的大量CO2，同时尽量不让氧气进入瓶中 缺氧、呈酸性

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(2)①加盐腌制 析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬 抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质 ②12% 延长 不足以抑制微生物的生长

(3)消灭杂菌 无氧呼吸

6．王致和腐乳独具特色，它采用优质黄豆作为原料，经严格筛选后用传统工艺制成。请回答下列问题：

(1)在腐乳腌制过程中起主要作用的是毛霉，与细菌相比，毛霉在结构上的主要特点是________________________________________________________________________。

现代科学研究表明，除毛霉外，还有多种微生物参与了豆腐的发酵，如_______(写出两种即可)等。

(2)毛霉等多种微生物产生的________酶和________酶，使制作的腐乳更加鲜美且易于消化吸收。

(3)腐乳制作过程中需要加盐腌制8 d，加盐可以________________，使豆腐块变硬，并且在接近瓶口表面的盐要铺厚一些，避免________________，装瓶时加入的卤汤中的________和________也有相同的作用。

(4)当我们品尝腐乳时会发现腐乳的表面有一层致密的“皮”，它其实是________________。

解析：(1)多种微生物参与了豆腐的发酵，如青霉、酵母、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。毛霉属于真核生物，具有核膜包被的细胞核。(2)毛霉等微生物产生的蛋白酶将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶将脂肪分解为甘油和脂肪酸，使腐乳味道鲜美，易于消化吸收。(3)加盐腌制时盐可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，还能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。卤汤中的酒和香辛料也具有防腐杀菌的作用。(4)腐乳表面的“皮”是前期发酵时在豆腐表面生长的匍匐菌丝，它能形成腐乳的“体”，使腐乳成形。

答案：(1)有核膜包被的细胞核 青霉、酵母、曲霉

(2)蛋白 脂肪 (3)析出豆腐的水分 豆腐块腐败变质(其他合理答案也可) 香辛料 酒 (4)毛霉的(匍匐)菌丝

7．(2016·柳州模拟)下面是制作泡菜的实验流程示意图，请据图回答下面的问题：

(1)选用新鲜蔬菜做泡菜，原因是________________________________________。 (2)为了保证既无杂菌，又能使发酵菌发挥正常作用，泡菜所用盐水应______________再使用。

(3)在泡菜腌制过程中经常向坛口边缘的水槽中补充水分，目的是提供________环境。 (4)同样的材料和腌制条件，不同坛中各时期测得亚硝酸盐含量不同，最可能的原因是

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__________________________不同。

(5)在果醋的制作过程中酒精浓度较高时，通常不适宜进行醋酸发酵，原因是较高浓度的酒精会__________________________，使产酸量下降。

解析：(1)制作泡菜所用微生物是乳酸菌，蔬菜不新鲜会使杂菌进入，致使硝酸还原菌增多，亚硝酸盐的含量增大，不利于人体健康。(2)制作泡菜所用盐水需要消毒灭菌，故应先煮沸杀灭杂菌，后冷却至室温时再使用，这样既有利于消灭杂菌，又能保护蔬菜表面的乳酸菌生存。(3)泡菜腌制过程中需要厌氧环境，故向坛口边缘的水槽中补充水分以隔绝空气进入。(4)同样的材料和腌制条件，不同坛中各时期测得亚硝酸盐含量不同，这可能是由于泡菜在腌制过程中，各坛中微生物(包括一些硝酸盐还原菌)的种类和数量不同造成的。(5)酒精具有杀菌防腐的作用，较高浓度的酒精会抑制醋酸菌的生长和代谢，使产酸量下降。

答案：(1)亚硝酸盐的含量低 (2)先煮沸杀灭杂菌，后冷却至室温 (3)无氧 (4)各坛中微生物的种类和数量 (5)抑制醋酸菌的生长和代谢

8．(2016·滨州模拟)下图表示葡萄酒的酿制过程，请据图分析：

(1)该过程表明酵母菌异化作用的特点是____________________________________。 (2)葡萄酒的酿制原理是：先通气使酵母菌进行______________，以增加酵母菌的数量，然后使酵母菌进行________________获得葡萄酒。果汁发酵后是否有酒精产生，可以用______________来检验。

(3)为防止发酵液被污染，对使用的发酵瓶要______，并用________________消毒。 (4)在甲中进行搅拌的目的是_____________________________________________， 乙中排出的气体是发酵过程产生的______________。

(5)在制作馒头时，可采用小苏打或者通过酵母菌发酵的方法使馒头松软。请问这两种方法中，馒头中的营养和所含有的能量情况相比较最可能的是( )

A．后者所含营养丰富、能量少 B．后者所含营养单一、能量少 C．前者所含营养丰富、能量多 D．两者所含营养和能量相同

解析：(1)酵母菌的异化作用是兼性厌氧型。(2)酒精发酵时，酵母菌先在有氧条件下通过有氧呼吸大量增殖，然后在无氧条件下通过无氧呼吸(发酵)产生酒精。在酸性条件下发酵产物酒精可与重铬酸钾反应，呈现灰绿色。(3)为防止发酵液被污染，对发酵瓶要清洗干净，并

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用体积分数为70%的酒精消毒。(4)图甲为发酵初期，主要目的是让酵母菌大量增殖，因此搅拌的目的是使酵母菌与发酵液充分接触，并增加溶氧。图乙为酒精发酵阶段，其产生的气体是酵母菌通过无氧呼吸产生的CO2。(5)小苏打发面是利用了NaHCO3分解产生CO2使馒头变松软，对馒头其他成分无影响，而酵母菌发面是通过酵母菌细胞呼吸产生CO2使馒头变松软，酵母菌代谢的过程消耗有机物并释放能量，但是会产生多种中间产物，因此可使馒头所含的总能量减少，但是营养成分增加。

答案：(1)兼性厌氧型 (2)有氧呼吸 无氧呼吸(或发酵) 重铬酸钾 (3)清洗干净 体积分数为70%的酒精 (4)使酵母菌与发酵液充分接触并增加溶氧 二氧化碳 (5)A

9．某同学利用下图1所示装置制作苹果酒和苹果醋，请分析回答有关问题：

(1)可分别利用酵母菌和________菌制作果酒和果醋，这两种微生物的主要区别是后者为________(填“厌氧”“好氧”或“兼性厌氧”)微生物。

(2)加入苹果汁时，瓶内要留出1/3的空间，目的是____________________________。 (3)酵母菌利用苹果汁进行酒精发酵的反应式为______________________，密封充气口后可用________________________________________________________________________

检测是否有酒精生成。

(4)要利用苹果酒继续发酵生产苹果醋，接种发酵所用菌种后，需要将发酵温度改变为____________，并________________________________________________。

(5)图2中能表示装置内液体发酵过程中pH变化的曲线是__________。

解析：(1)制作果醋所用的微生物是醋酸菌。酵母菌是兼性厌氧微生物，而醋酸菌是好氧微生物。(2)加入苹果汁时，瓶内要留出1/3的空间，可利于酵母菌进行繁殖，同时防止发酵旺盛时汁液溢出。(3)在酸性条件下，重铬酸钾可与酒精反应呈现灰绿色。(4)制作果酒时所需的条件是厌氧、18～25 °C，而制作果醋时所需的条件是有氧、30～35 °C。(5)初期酵母菌进行酒精发酵时，产生的CO2使溶液pH略微下降，进行果醋发酵时，产生了大量的醋酸，使溶液pH快速下降，所以图2中符合条件的是曲线②。

答案：(1)醋酸 好氧 (2)利于酵母菌进行繁殖；防止发酵旺盛时汁液溢出 (3)C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2 (酸性)重铬酸钾 (4)30～35 °C 适时通过充气口充气

(5)②

10．下图表示果酒和果醋生产过程中物质变化情况，请回答下列与果酒和果醋制作的相关问题：

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(1)过程①②均发生在酵母菌的____________中。

(2)过程④是醋酸菌在________时，将酒精变成乙醛，再将乙醛变成醋酸；过程⑤是醋酸菌在________________时，将葡萄糖转变成醋酸。

(3)果酒的制作离不开酵母菌，在家庭制作葡萄酒时，菌种主要来自______________。 (4)制作果酒的条件是先通气后密封。先通入无菌空气的目的是____________________；后密封的目的是____________________________。

(5)葡萄酒呈现深红色的原因是____________________。培养液中的酒精检测的原理是________在酸性条件下由橙黄色变成________________。

解析：过程①为细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，过程②为无氧呼吸的第二阶段，发生在细胞质基质中；过程③为有氧呼吸的第二、第三阶段，发生在线粒体中；过程④是醋酸菌在缺少糖源时，将酒精变成乙醛，再将乙醛变成醋酸，过程⑤是醋酸菌在氧气、糖源充足时，将葡萄糖转变成醋酸。制作葡萄酒时，菌种主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。在制作果酒时，先通气的目的是让酵母菌在有氧条件下大量繁殖，后密封的目的是让酵母菌在无氧条件下发酵产生酒精。葡萄酒呈现深红色的原因是红葡萄皮的色素进入发酵液；酒精与重铬酸钾溶液在酸性条件下由橙黄色变成灰绿色。

答案：(1)细胞质基质 (2)缺少糖源 氧气、糖源充足 (3)附着在葡萄皮上的野生型酵母菌 (4)让酵母菌在有氧条件下大量繁殖 让酵母菌在无氧条件下产生酒精 (5)红葡萄皮的色素进入发酵液 重铬酸钾 灰绿色

第二讲 微生物的培养与利用

知识点一微生物的实验室培养 1．培养基

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2．无菌技术

3．大肠杆菌的纯化培养

知识点二 土壤中分解尿素的细菌的分离

知识点三 分解纤维素的微生物的分离 1．纤维素分解菌的筛选

2.实验流程

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1．连线消毒和灭菌的常用方法及适用对象

2．判断下列有关微生物培养与纯化叙述的正误

(1)为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落(2015·江苏卷T19-C)(×) (2)培养基分装到培养皿后进行灭菌(×)(2013·江苏卷T18-A) (3)配制培养基时应先灭菌再调pH(×)

(4)由于物理状态的不同，培养基只有液体培养基和固体培养基两种类型(×) (5)平板划线法中每一次划线后要将接种环灼烧(√)

(6)用稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时，只要稀释度足够高，就能在培养基表面形成单个菌落(√)

3．判断下列有关微生物筛选的叙述的正误 (1)只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素(√)

(2)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变蓝，则说明筛选到分解尿素的细菌(×)

(3)筛选分解尿素的细菌应以尿素作为培养基中的唯一氮源(√) (4)纤维素酶只包括三种组分：C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶(×)

(5)刚果红可以与纤维素形成透明复合物，所以可通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌(×)

(6)刚果红染色法只能在培养微生物的时候加入刚果红(×)

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考点一培养基及微生物的纯化培养技术

[自主排查]

1．请据某微生物培养基的配方表回答下列问题

编号 成分 含量 ① (NH4)2SO4 0.4 g ② KH2PO4 4.0 g ③ FeSO4 0.5 g ④ CaCl2 0.5 g ⑤ H2O 100 mL |

(1)此培养基按物理性质划分属于液体培养基，因为没有凝固剂(如琼脂)；按功能划分属于选择培养基，因为没有碳源，只有自养型微生物才能生长(利用空气中的CO2)。

(2)此培养基含有的微生物的营养成分包括水、无机盐和氮源三类，若加入氨基酸，则它可充当的营养成分包括碳源、氮源和生长因子。

(3)若要观察微生物的菌落特征，培养基中应添加的成分是凝固剂(琼脂)。

(4)若用该培养基来分离尿素分解菌，应除去表中①成分(填表中序号)，应加入尿素和不含氮元素的有机物。

2．下图是倒平板的操作，请填空

(1)请用文字和箭头写出正确的倒平板操作流程：丙→乙→甲→丁。 (2)甲、乙、丙中的灭菌方法是灼烧灭菌。 (3)丁中的操作需要等待平板冷却凝固才能进行。

3．下面是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的效果图，请完成

(1)获得图A效果和图B效果的接种方法分别是稀释涂布平板法、平板划线法。 (2)某同学在纯化土壤中的细菌时，发现培养基上的菌落连成一片，最可能的原因是什么？应当怎样操作才可避免此种现象？

提示：最可能的原因是菌液浓度过高或划线时在划下一区域前未将接种环灭菌。采取的措施是增大稀释倍数或每次划新区域前先将接种环灭菌。

[关键点拨]

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归纳拓展——平板划线操作的五大注意事项

第 17 页 共 101 页

(1)操作第一步即取菌种之前及每次划线之前都需要进行火焰灼烧灭菌，划线操作结束时，仍需灼烧接种环，每次灼烧目的如下表： 第一次操作 每次划线之前 杀死上次划线后接种环上残留的目的 杀死接种环上原有的微生物 菌种，使下次划线的菌种直接来源于上次划线的末端，使每次划线菌种数目减少 (2)灼烧接种环，待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。

(3)第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。

(4)划线时最后一区不要与第一区相连。

(5)划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。

[演练冲关]

1．(2014·江苏高考节选)为了获得β-胡萝卜素产品，某小组开展了产β-胡萝卜素酵母的筛选与色素提取实验。请回答下列问题：

(1)实验用的培养皿常用的两种灭菌方法是________________________________；为了减少灭菌后器皿被污染，灭菌前应该______________________。

(2)为了筛选出酵母菌，培养基中添加了青霉素，其目的是______________。 (3)右图是灭菌锅及其局部剖面示意图，图中甲、乙、丙指示的依次是__________。 (填序号)

①安全阀、放气阀、压力表 ②放气阀、安全阀、压力表 ③安全阀、放气阀、温度表 ④放气阀、安全阀、温度表

(4)为了将分离到的菌株纯化，挑取了菌落在3块相同平板上划线，结果其中一块平板的各划线区均未见菌生长，最可能的原因是________________________________________。

解析：(1)实验室常用的灭菌方法是干热灭菌和湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)，在实验前应用牛皮纸或干净的报纸包扎器皿。(2)酵母菌是真菌，对青霉素具有抵抗能力，青霉素主要抑制细菌、放线菌的生长。(3)图中甲为安全阀，乙为放气阀，丙为压力表。(4)接种的平板上未见菌落生长，说明接种不成功，原因可能是接种环灼烧后未冷却，使菌株因温度过高而被杀死。

答案：(1)干热灭菌和湿热灭菌(高压蒸汽灭菌) 用牛皮纸(报纸)包扎器皿 (2)抑制细菌(放线菌)的生长 (3)①

(4)接种环温度过高，菌种被杀死

划线结束 杀死接种环上残存的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者 第 18 页 共 101 页

2．(2014·全国卷Ⅱ改编)为了调查某河流的水质状况，某研究小组测定了该河流水样中的细菌含量，并进行了细菌分离等工作。回答下列问题：

(1)该小组采用稀释涂布平板法检测水样中的细菌含量。在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间，这样做的目的是___________________________；

(2)该小组采用平板划线法分离水样中的细菌。操作时，接种环通过________灭菌，在第二次及以后的划线时，总是从上一次划线的末端开始划线。这样做的目的是__________。

(3)示意图A和B中，________表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。

(4)该小组将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀，一部分进行静置培养，另一部分进行振荡培养。结果发现：振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。分析其原因是：振荡培养能提高培养液中____________的含量，同时可使菌体与培养液充分接触，提高____________的利用率。

解析：(1)在涂布接种前，随机选取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间，目的是检测培养基平板灭菌是否合格，不能留有杂菌。(2)用平板划线法分离水样中的细菌，操作时，接种环通过灼烧灭菌，在第二次及以后的划线时，从上一次划线末端开始划线，目的是将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落。(3)稀释涂布平板法接种培养后得到的结果应为图B。(4)振荡可以使细菌分散，更有利于细菌利用培养液中的营养物质，并且可以使培养液中的溶解氧增多。

答案：(1)检测培养基平板灭菌是否合格

(2)灼烧 将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落 (3)B (4)溶解氧 营养物质

考点二微生物的筛选

[自主排查]

1．分析下表所示培养基的配方，回答下列问题

成分 KH2PO4 Na2HPO4 MgSO4·7H2O 含量 1.4 g 2.1 g 0.2 g 成分 葡萄糖 尿素 琼脂 含量 10.0 g 1.0 g 15.0 g |

将上述物质溶解后，用自来水定容到1 000 mL (1)在该培养基的配方中，为微生物提供碳源的物质是葡萄糖，提供氮源的物质是尿素。 (2)该培养基是(填“是”或“否”)具有选择作用，因为只有能分解尿素的微生物才能生第 19 页 共 101 页

长。

2．连线以下几种选择培养基和鉴别培养基及其应用

[关键点拨]

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归纳拓展——选择培养基的制作方法

(1)在培养基全部营养成分具备的前提下，加入某些物质。依据某些微生物对某些物质的抗性，在培养基中加入某些物质，以抑制不需要的微生物，促进所需要的微生物生长，如在培养基中加入青霉素时可抑制细菌、放线菌的生长，从而分离得到酵母菌和霉菌。

(2)通过改变培养基的营养成分达到分离微生物的目的。培养基中若缺乏有机碳源则异养微生物无法生存，而自养微生物可利用空气中的CO2制造有机物生存。

(3)利用培养基的特定化学成分分离特定微生物。如当石油是唯一碳源时，可抑制不能利用石油的微生物的生长，使能够利用石油的微生物生存，从而分离出能消除石油污染的微生物。

(4)通过某些特殊环境分离微生物。如在高盐环境中可分离耐盐菌；在高温环境中可分离得到耐高温的微生物。

[演练冲关]

1．通过选择培养基可以从混杂的微生物群体中分离出所需的微生物。在缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长；在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌的生长；在培养基中加入10%的酚可以抑制细菌和霉菌的生长。利用上述方法能从混杂的微生物群体中分别分离出( )

①大肠杆菌 ②霉菌 ③放线菌 ④固氮细菌 A．④②③ C．①③④

B．①②③ D．只有③④

解析：选A 缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长，而固氮细菌能生长；在培养基中加青霉素可以抑制细菌和放线菌等原核生物细胞壁的合成，而霉菌属于真核生物，故能生长；在培养基中加入10%的酚可以抑制细菌和霉菌的生长，对放线菌的生长无影响。

2．(2014·全国卷Ⅰ)植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。回答下列问题：

第 20 页 共 101 页

(1)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由3种组分组成的复合酶，其中的葡萄糖苷酶可将__________分解成________。

(2)在含纤维素的培养基中加入刚果红(CR)时，CR可与纤维素形成________色复合物。用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的________。

(3)为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落，某同学设计了甲、乙两种培养基(成分见下表)：

培养基甲 培养基乙 酵母膏 ＋ ＋ 无机盐 ＋ ＋ 淀粉 ＋ ＋ 纤维素粉 ＋ － 琼脂 － ＋ CR溶液 ＋ ＋ 水 ＋ ＋ 注：“＋”表示有，“－”表示无。 据表判断，培养基甲________(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是__________________；培养基乙________(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是_________________________________________________________。

解析：(1)纤维素酶包括三种组分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶，C1酶、CX酶催化纤维素分解成纤维二糖，葡萄糖苷酶将纤维二糖分解成葡萄糖。(2)CR能与培养基中的纤维素形成红色复合物。当纤维素被纤维素酶分解后，CR-纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌的菌落为中心的透明圈。(3)培养基甲中未添加琼脂，为液体培养基，液体培养基上不能形成单菌落，故不能用于分离和鉴别纤维素分解菌。培养基乙中未添加纤维素，不能和CR形成红色复合物，即使出现单菌落也不能确定为纤维素分解菌。

答案：(1)纤维二糖 葡萄糖 (2)红 透明圈 (3)不能 液体培养基不能用于分离单菌落 不能 培养基中没有纤维素，不会形成CR-纤维素红色复合物，即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌

[高考真题集中研究——找规律]

1．(2015·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。

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(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·江苏高考)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

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________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

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量过多，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

[调研试题重点研究——明趋势]

一、基础小题针对练

1．（2016〃张家口检测）下列有关微生物培养与应用的说法，正确的是( ) A．天然培养基是指直接取自自然界不需加工的培养基

B．接种前需对培养基、培养皿、接种环、实验操作者的双手等进行严格的灭菌处理 C．大肠杆菌的纯化培养过程包括培养基的配制和纯化大肠杆菌两个阶段 D．分离分解尿素的细菌时，尿素是培养基中唯一的氮源和碳源

解析：选C 天然培养基是指用天然物质制成的培养基，但也需要加工；实验操作者的双手应消毒，不能灭菌；分离分解尿素的细菌时，尿素是培养基中唯一的氮源，不是碳源，需加入不含氮元素的有机物(如葡萄糖)作为碳源。

2．(2016·南阳月考)平板划线法和稀释涂布平板法是接种微生物的两种常用方法，下列描述正确的是( )

A．都要将菌液进行一系列的梯度稀释

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B．平板划线法是将不同稀释度的菌液通过接种环连续划在固体培养基表面 C．稀释涂布平板法是将不同稀释度的菌液倒入液体培养基中进行培养 D．都会在培养基表面形成单个的菌落

解析：选D 平板划线法不需要进行梯度稀释，稀释涂布平板法需要将不同稀释度的菌液涂布到固体培养基的表面。平板划线法和稀释涂布平板法都能在培养基表面形成单个的菌落。

3．欲从土壤中分离出能分解尿素的细菌，下列实验操作中不正确的是( ) ．A．将土壤用无菌水进行一系列的梯度稀释 B．同一浓度的土壤稀释液应至少涂布3个平板

C．可将未接种的培养基在相同条件下作为对照进行培养 D．用加入刚果红指示剂的培养基可筛选出分解尿素的细菌

解析：选D 为了获得单个菌落，应将土壤用无菌水进行一系列的梯度稀释；为了使实验效果更好，同一浓度的土壤稀释液至少要涂布3个平板进行重复实验；加入刚果红的培养基可用来筛选纤维素分解菌，筛选分解尿素的细菌一般需在培养基中加入酚红指示剂。

4．(2016·郑州测试)下面是微生物平板划线示意图。划线的顺序为1、2、3、4、5。下列叙述正确的是( )

A．在五个区域中划线前后都要对接种环和培养基进行灭菌 B．划线操作时完全打开皿盖，划完立即盖上

C．接种时不能划破培养基，否则难以达到分离单菌落的目的 D．第1区和第5区的划线最终要连接起来，以便比较前后的菌落数

解析：选C 在每次划线前后都要对接种环进行灭菌；进行划线操作时，左手将培养皿的皿盖打开一条缝隙，右手将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，盖上皿盖；注意接种时不能划破培养基，否则难以达到分离单菌落的目的；第1区和第5区的划线不能相连。

二、高考题型仿真练

5．(2016·济南模拟)下表为某微生物培养基的配方，请回答：

成分 NaNO3 K2HPO4 琼脂 含量 3 g 1 g 15 g 成分 FeSO4 (CH2O) H2O 含量 0.01 g 30 g 1 000 mL 第 24 页 共 101 页

MgSO4·7H2O 0.5 g 青霉素 0.1万单位 (1)依物理性质，该培养基属于__________培养基。依用途划分，则属于__________培养基。

(2)根据培养基原料，所培养微生物的同化作用类型是________________。

(3)该培养基中的碳源是__________。不论何种培养基，在各成分都溶化后分装前，要进行的是__________。

(4)若用该培养基培养纤维素分解菌，应除去的物质是________________，应加入的物质是__________。

(5)细菌种群进化过程中，起主要作用的变异是______。(填编号) A．环境条件 C．基因突变

B．基因重组 D．染色体变异

解析：(1)该培养基中含有凝固剂琼脂，属于固体培养基。该培养基含有抗生素(青霉素)，属于选择培养基。(2)该培养基含有有机碳源——(CH2O)，可见所培养的微生物是异养型生物。(3)不论何种培养基，在各成分都溶化后分装前，要先进行pH调整。(4)若用该培养基培养纤维素分解菌，应除去青霉素和(CH2O)，加入纤维素粉。(5)细菌是原核生物，没有染色体，不会发生染色体变异；细菌不能进行有性生殖，不会发生基因重组，所以细菌可遗传的变异只有基因突变。

答案：(1)固体 选择 (2)异养型 (3)(CH2O) 调整pH (4)青霉素和(CH2O) 纤维素粉 (5)C

6．请回答下列有关微生物培养基的问题：

(1)微生物的培养都需要培养基，一般培养基都含有的成分有___________________； 配制固体培养基还需要加入凝固剂______________________________________。 (2)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的一般流程包括： 计算―→称量―→溶化―→A―→B

上述流程中A代表__________，实验室中这个步骤常用的方法有_________________；流程中B代表________________，该步骤进行的适宜温度是__________°C左右。

(3)鉴定分解尿素的细菌的方法是向以__________________________________

为唯一氮源的培养基中加入________________指示剂，培养某种细菌，如果pH升高，指示剂将变红，说明该种细菌能分解尿素。

(4)与全营养培养基中的菌落相比，选择培养基中菌落数( ) A．多 C．相等

B．少 D．几乎为零

解析：(1)一般培养基中都应含有水、无机盐、碳源和氮源四种成分。(2)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的流程包括：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板；灼烧灭菌、干热灭菌和高压

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蒸汽灭菌是实验室中常用的灭菌方法。(4)选择培养基上只能生长特定的微生物，因此该培养基上长出的菌落数目比全营养培养基上长出的菌落数少。

答案：(1)水、碳源、氮源和无机盐 琼脂

(2)灭菌 灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌 倒平板 50 (3)尿素 酚红 (4)B 7．大肠杆菌是与我们日常生活联系非常密切的细菌，请回答有关检测饮用水中大肠杆菌的问题：

(1)检测饮用水中大肠杆菌的含量时，通常将样品进行一系列的梯度稀释，将不同稀释度的水样用涂布器分别涂布到琼脂固体培养基的表面进行培养，然后记录菌落数量，这种方法称为________________________________________________________________________。

判断下图所示的4个菌落分布图中，不可能是用该方法得到的是__________________。

(2)用上述方法统计样本中菌落数时是否需要设置对照组？________________，其原因是需要判断培养基________________________________，对于固体培养基应采用的检测方法是将________________________的培养基在适宜的温度下放置一段时间，观察培养基上是否有菌落产生。

(3)在微生物培养操作过程中，为防止杂菌污染，需对培养基和培养器皿进行________(填“消毒”或“灭菌”)处理；操作者的双手需要进行清洗和______________；

静止空气中的细菌可用紫外线杀灭，其原因是紫外线能使其内蛋白质变性，还能损伤它的__________的结构。

(4)检测大肠杆菌实验结束后，使用过的培养基及其培养物必须经过______________处理才能丢弃，以防止培养物的扩散。

解析：D中菌落分布情况为利用平板划线法所得。为判断培养基灭菌是否合格，本实验需要设臵对照。要判断固体培养基是否被污染，可将未接种的培养基在适宜的温度下培养一段时间，若发现有菌落说明培养基已被污染。消毒是指使用较温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分微生物(不包括芽孢和孢子)。灭菌是指使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。对人的手不能进行灭菌处理。对培养基和培养器皿要进行灭菌处理，对操作者的双手需要进行清洗和用酒精消毒。

答案：(1)稀释涂布平板法 D (2)需要 是否被杂菌污染(灭菌是否合格) 未接种 (3)灭菌 消毒 DNA (4)灭菌

8．(2016·邯郸一模)某化工厂的污水池中含有一种有害的难以降解的有机化合物A。研究人员用化合物A、磷酸盐、镁盐以及微量元素配制的培养基，成功筛选到能高效降解化合物A的细菌(目的菌)。实验的主要步骤如下图所示。请分析回答下列问题：

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(1)培养基中加入化合物A的目的是________________________________________， 这种培养基属于______培养基。

(2)“目的菌”生长所需的氮源和碳源是来自培养基中的________。实验需要振荡培养，由此推测“目的菌”的代谢类型是________。

(3)在上述实验操作过程中，获得纯净“目的菌”的关键是______________________。 (4)转为固体培养基时，常采用平板划线的方法进行接种，此过程中所用的接种工具是__________，操作时采用________灭菌的方法。

解析：(1)在选择培养基中加入特定物质，可以筛选出特定的细菌。(2)根据题目所给的培养基配方，“目的菌”生长所需的氮源和碳源只能来自培养基中的化合物A。异养需氧型细菌在培养时需要振荡。(3)获得纯净特定“目的菌”的关键是防止外来杂菌入侵。(4)用平板划线的方法进行接种，接种工具是接种环，操作时一般采用灼烧灭菌。

答案：(1)筛选目的菌 选择 (2)化合物A 异养需氧型 (3)防止外来杂菌入侵 (4)接种环 灼烧

9．金黄色葡萄球菌是一种具有高度耐盐性的微生物，可引起人类肺炎、肠炎等疾病。金黄色葡萄球菌在血平板(培养基中添加适量血液)上生长时，可破坏菌落周围的红细胞，使其褪色。下图为定性检测鲜牛奶中是否存在金黄色葡萄球菌的操作流程，请回答相关问题：

(1)按细胞结构分类，金黄色葡萄球菌属于______生物，从培养过程分析，金黄色葡萄球菌可进行______呼吸。

(2)7.5% NaCl肉汤培养基为微生物提供的营养成分包括________________________，用7.5% NaCl肉汤培养基进行选择培养的主要目的是________________________。

(3)操作中在血平板上的接种方法是________，接种操作前后需要对接种工具进行______灭菌。

(4)在制备血平板时需将pH调节至________(填“微酸性”或“微碱性”)后灭菌，待培养基______后，再加入适量血液。按培养基功能分类，血平板属于________培养基。

(5)经多次规范操作、重复实验，血平板上均出现______的菌落，初步证明鲜牛奶中存在金黄色葡萄球菌，但鲜牛奶供应商仍认为此菌并非鲜牛奶所携带，因此，要对本操作进行完

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善，完善的方案是_____________________________________________________。

解析：(1)金黄色葡萄球菌是一种细菌，属于原核生物。培养过程无密闭处理，故它进行有氧呼吸。(2)7.5% NaCl肉汤培养基可为微生物提供生长所需要的碳源、氮源、水和无机盐。用7.5% NaCl肉汤培养基进行选择培养是为了增加高度耐盐性的金黄色葡萄球菌的数量。(3)图示用的接种工具是接种环，说明在血平板上接种的方法是平板划线法。接种工具在接种前后都要进行灭菌处理。(4)金黄色葡萄球菌的生长环境为弱碱性，培养基在灭菌前要先调节pH，因金黄色葡萄球菌能破坏红细胞，使其褪色，血平板上出现周围存在透明圈的菌落，说明有金黄色葡萄球菌，故血平板是鉴别培养基。(5)为增强实验结论的严谨性，应增加空白对照组。

答案：(1)原核 有氧

(2)碳源、氮源、水和无机盐 增加金黄色葡萄球菌的数量 (3)平板划线法 灼烧 (4)微碱性 冷却 鉴别

(5)周围存在透明圈 设置不加鲜牛奶其他操作均相同的对照组

10．(2016·云南名校统考)下表是某公司研发的一种培养大肠杆菌菌群的培养基配方，请根据表格和所学知识回答下列相关问题：

成分 蛋白胨 蔗糖 显色剂(伊红美蓝) 含量 10.0 g 5.0 g 0.2 g 成分 乳糖 K2HPO2 琼脂 含量 5.0 g 2.0 g 12.0 g 将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 mL (1)大肠杆菌的同化类型为________，从生态系统的成分上看，大肠杆菌属于________。 (2)在微生物的实验室培养中，获得纯净培养物的关键是____________________，因此需对培养基和培养皿进行________(填“消毒”或“灭菌”)，操作者的双手需要进行清洗和________。空气中的细菌可用紫外线杀灭，其原因是紫外线能使____________，还能破坏DNA的结构。

(3)根据用途划分，该培养基属于________(填“选择”或“鉴别”)培养基，若要分离能分解尿素的细菌需将培养基中________换成________，若要鉴定分解尿素的细菌还需将伊红美蓝换成____________。

(4)培养大肠杆菌时，常用的接种方法是________和__________。通过上述方法可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体，称为________。

(5)使用以下微生物发酵生产特定产物时，所利用的主要微生物的细胞结构与大肠杆菌相

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同的是________(多选)。

A．制作果酒 C．制作泡菜

B．由果酒制作果醋 D．制作腐乳

解析：该培养基含有显色剂(伊红美蓝)，可使大肠杆菌菌落呈现金属光泽，因此属于鉴别培养基。若要分离能分解尿素的细菌，应以尿素为唯一氮源，因此应将蛋白胨换成尿素。若要鉴别尿素分解菌，应在培养基中加入酚红指示剂。制作果酒、果醋、泡菜和腐乳利用的微生物分别是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌和毛霉，其中醋酸菌、乳酸菌与大肠杆菌都属于原核生物，酵母菌和毛霉都属于真核生物。

答案：(1)异养型 分解者 (2)防止外来杂菌的入侵 灭菌 消毒 蛋白质变性 (3)鉴别 蛋白胨 尿素 酚红指示剂 (4)平板划线法 稀释涂布平板法 菌落 (5)BC

第三讲 植物组织培养、DNA技术及植物有效成分的提取

知识点一 植物组织培养

1．植物组织培养的原理和基本过程

2．菊花的组织培养

3．月季的花药培养

第 29 页 共 101 页

知识点二 DNA的粗提取与鉴定 1．实验原理

2．实验流程

知识点三 植物有效成分的提取 提取成分 提取方法 实验流程 鲜玫瑰花＋清水―→水蒸气蒸馏―→油水混合物――→玫瑰精油的提取 水蒸气蒸馏法 分离油层――→除水――→玫瑰油 NaSO24加入NaCl加入无水过滤橘皮精油的提取 压榨法 石灰水浸泡―→漂洗―→压榨―→过滤―→静置―→再次过滤―→橘皮油 胡萝卜―→粉碎―→干燥―→萃取―→过滤―→浓缩―→胡萝卜素 胡萝卜素的提取 萃取法

1．判断下列有关植物组织培养技术叙述的正误

(1)胚状体是外植体在培养基上脱分化形成的一团愈伤组织(×) (2015·江苏卷T20-A)

(2)外植体消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害(√) (2013·重庆卷T5-A)

(3)愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞(×)

(4)二倍体植株的花粉经脱分化和再分化后可得到稳定遗传的植株(×)

第 30 页 共 101 页

(5)用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子(×) (6)植物组织培养所需的外植体，可以来自于植物的任何细胞(×)

(7)如果通过植物组织培养从愈伤组织中提取某种成分，应先使用生长素后使用细胞分裂素(√)

(8)单倍体植株的形成有两种途径，两种途径主要取决于培养基中植物激素的种类及其浓度配比(√)

(9)在剥离花药时，不要损伤花药，否则接种后不能脱分化形成愈伤组织(×) (10)月季花药培养时得到的都是单倍体植株(×) 2．判断有关DNA粗提取与鉴定叙述的正误

(1)进行DNA粗提取和鉴定实验时，加入洗涤剂后用力进行快速、充分的研磨(×) (2)洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度(×)

(3)在DNA的粗提取与鉴定实验中，将丝状物溶解在2 mol/L NaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色(×)

(4)提取DNA时，如果没有鸡血材料，可用猪血代替(×) 3．判断有关植物有效成分提取叙述的正误

(1)蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解下来，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油(×) (2)提炼玫瑰精油的玫瑰花应在花开的初期采取，因为此阶段的花含玫瑰精油最高(×) (3)油水混合物中加入无水硫酸钠，有利于分离油层(×) (4)乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取(×) (5)萃取的效率主要取决于萃取时的温度和时间(×)

(6)新鲜的胡萝卜含水量高，干燥时可采用高温以节省时间(×)

考点一植物组织培养和花药离体培养

[自主排查]

1．连线生长素和细胞分裂素在使用顺序及用量的比例不同时对实验结果的影响

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2．补充菊花组织培养的实验操作过程

3．完善被子植物花粉发育的过程图解

[关键点拨]



归纳拓展——植物组织培养与月季花药培养的区别

植物组织培养 有的需每日用日光灯照射12 h 体细胞 无性生殖 正常的可育植株 花药离体培养 开始不需要光照，幼小植株形成后需要光照 生殖细胞(花粉粒) 有性生殖 高度不育的单倍体，秋水仙素处理后可育 [演练冲关] 1．下图是月季花药中未成熟花粉在适宜培养基上形成完整植株的过程。下列叙述正确的是( )

比较项目 光照条件 外植体 生殖方式 培养结果 第 32 页 共 101 页

①

②

③

―→愈伤组织――→丛芽――→完整植株 花药中未成熟的花粉― A．①②表示脱分化而③表示再分化 B．③需要避光处理而①需要光照处理 C．①②③说明月季花粉细胞具有全能性 D．②过程仍在原培养基中进行，以促进其分化

解析：选C 图中过程①表示脱分化，过程②表示再分化，过程③表示诱导。脱分化需要避光处理，因此过程①需要避光，幼小植株形成后需要光照处理，过程③需要光照处理。花粉经培养形成的愈伤组织不能继续在原培养基中培养，要适时转换培养基以便进一步分化成再生植株。

2．(2012·山东高考)辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如图。

(1)图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的________和________过程。

(2)图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是________。培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值________(填“高”或“低”)时，有利于芽的分化。对培养基彻底灭菌时，应采取的灭菌方法是____________________。

(3)图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是________。用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是__________和纤维素酶。(4)提取辣椒素过程中，萃取加热时需安装冷凝回流装置，其目的是____________________________________________________。

解析：(1)由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化，或者叫去分化。脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可重新分化成根或芽等器官，这个过程叫再分化。(2)培养基中常用的凝固剂是琼脂。同时使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向。生长素和细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化；反之则有利于根的分化。培养基应用高压蒸汽灭菌法灭菌。(3)外植体消毒所用酒精的体积分数是70%。用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是果胶酶和纤维素酶。(4)用萃取法提取植物的有效成分时，应安装冷凝回流装臵，目的是防止加热时有机溶剂挥发。

答案：(1)脱分化(或去分化) 再分化 (2)琼脂 低 高压蒸汽灭菌

(3)70% 果胶酶 (4)防止有机溶剂的挥发

考点二DNA的粗提取与鉴定

[自主排查]

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1．分析DNA在NaCl溶液中的溶解度曲线，回答问题

如何通过控制NaCl溶液的浓度将DNA与蛋白质等杂质分离？ 提示：①NaCl溶液浓度为2 mol·L

－1

时，DNA溶解，而部分蛋白质发生盐析生成沉淀，

－

通过过滤可除去部分蛋白质及不溶于NaCl溶液的杂质。②当NaCl溶液稀释至0.14 mol·L

1

时，DNA析出，过滤可除去溶于NaCl中的部分蛋白质和其他杂质。

2．完善DNA粗提取与鉴定的操作过程图

3．据DNA粗提取和鉴定的相关操作回答问题

下图为“DNA粗提取和鉴定”实验的相关操作，请仔细观察并分析①～④操作的目的分别是什么？

提示：①是使鸡血细胞吸水涨破释放出核物质；②是析出DNA，去除溶于酒精的杂质；③是使DNA溶解在2 mol/L NaCl溶液中；④是稀释NaCl溶液使其浓度接近0.14 mol·L1，

－

第 34 页 共 101 页

去除溶于低浓度NaCl溶液的杂质，析出DNA。

[关键点拨]



归纳拓展——DNA的粗提取与鉴定中的“2、3、4”

①加到鸡血细胞液中，使血细胞吸收水破裂； 加蒸馏水2次 ②加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物质的量浓度下降到0.14 mol/L，使DNA析出 ①过滤血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液； 用纱布过滤3次 ②滤取0.14 mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)； ③过滤溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液 ①加2 mol/L的NaCl溶液，溶解提取的细胞核物质； 用NaCl溶液4次 ②用0.14 mol/L的NaCl溶液使DNA析出； ③用2 mol/L的NaCl溶液，溶解滤取的DNA黏稠物； ④用2 mol/L的NaCl溶液，溶解丝状物用于鉴定DNA [演练冲关]

1．(2015·广东高考)关于DNA的实验，叙述正确的是( ) A．用兔的成熟红细胞可提取DNA

B．PCR的每个循环一般依次经过变性—延伸—复性三步 C．DNA溶液与二苯胺试剂混合，沸水浴后生成蓝色产物

D．用甲基绿对人的口腔上皮细胞染色，细胞核呈绿色，细胞质呈红色

解析：选C 兔属于哺乳动物，其成熟的红细胞中无细胞核，不适合作为提取DNA的材料。PCR技术的每个循环一般依次经过变性—复性—延伸三步。DNA在沸水浴条件下，遇二苯胺呈蓝色。用甲基绿吡罗红混合染色剂对细胞进行染色时，细胞核(含DNA)呈绿色，细胞质(含RNA)呈红色，仅用甲基绿无法对细胞质进行染色。

2．(2014·江苏高考)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验叙述，错误的是( ) A．酵母和菜花均可作为提取DNA的材料 B．DNA既溶于2 mol/L NaCl溶液也溶于蒸馏水

C．向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻棒上有白色絮状物 D．DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝

解析：选C 原则上含DNA的生物材料都可用来提取DNA，只是选用DNA含量高的生物组织，成功的可能性更大；DNA在2 mol/L NaCl溶液和蒸馏水中溶解度都较大；向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，鸡血细胞会吸水破裂，但在蒸馏水中不会析出DNA；DNA溶液加入二苯胺试剂后需沸水浴加热，待冷却后溶液变蓝。

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考点三植物有效成分的提取

[自主排查]

1．分析提取玫瑰精油的实验流程，回答下列问题

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(1)填写图中序号代表的含义：

①为水蒸气蒸馏，②为NaCl，③为无水Na2SO4，④为过滤。

(2)图中加入②的目的是增大盐水的浓度，有利于玫瑰精油与水的分层；加入③的目的是吸收精油中残留的水分；④的目的是除去固体Na2SO4。

2．据胡萝卜素的纸层析结果示意图回答下列问题

(1)在A、B、C、D四点中，A和D是标准样品原点，B和C是提取样品原点。 (2)图中甲代表的物质是胡萝卜素，乙代表的物质是其他色素和杂质。

[关键点拨]

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归纳拓展——三种提取方法的比较

蒸馏法 压榨法 萃取法 适用范围广，要求原料适用范围 适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油 适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取 的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶液中 优点 简单易行，便于分离 水中蒸馏会导 局限性 致原料焦糊和 有效成分水解等问题 生产成本低，易保持原料原有的结构和功能 分离较为困难，出油率相对较低 [演练冲关] 1．新鲜的柑橘皮中含有大量的果醋、果胶和水分，压榨之前，需要将柑橘皮干燥去水，并用石灰水浸泡。下列叙述不正确的是( ) ．

A．石灰水能破坏细胞结构、分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱

出油率高，易分离 使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量 提取方法

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