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(共18张PPT)
专题10　生物技术实践
考向1　微生物的培养与应用(5年5考)
研磨真题·解高考密码
(2020·全国Ⅰ卷)[生物——选修1:生物技术实践]某种物质S(一种含有C、H、N的有机物)难以降解,会对环境造成污染,只有某些细菌能降解S。研究人员按照下图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基,甲的组分为无机盐、水和S,乙的组分为无机盐、水、S和Y。
回答下列问题:
(1)实验时,盛有水或培养基的摇瓶通常采用________________的方法进行灭菌。乙培养基中的Y物质是__________________。甲、乙培养基均属于________________培养基。?
(2)实验中初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107
个/mL,若要在每个平板上涂布100
μL
稀释后的菌液,且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个,则至少应将摇瓶M中的菌液稀释__________倍。
(3)在步骤⑤的筛选过程中,发现当培养基中的S超过某一浓度时,某菌株对S的降解量反而下降,其原因可能是________________________________(答出1点即可)。
(4)若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数,请写出主要实验步骤__。?
(5)上述实验中,甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同,但都能为细菌的生长提供4类营养物质,即__________________。
【审答思维】
1.审要求:
(1)确定灭菌方法、判断培养基类型。
(2)已知菌落数目计算细菌的稀释倍数。
(3)分析S的降解量下降原因,设计实验统计菌落数目。
2.解题流程:
【命题陷阱】
陷阱1:混淆培养基的类型及作用:
(1)固体培养基(含琼脂):能形成单菌落,一般用于单克隆菌株筛选。
(2)液体培养基:是为了得到大量的细胞或细胞产物,如富集培养时选择液体培养基。
陷阱2:不能科学地对细菌计数:微生物的接种方法最常用的有两种:稀释涂布平板法和平板划线法,但对菌落计数只能选择稀释涂布平板法。
　【解析】本题主要考查培养基的类型及其应用、无菌技术和微生物的分离与计数。
(1)常用高压蒸汽灭菌法处理盛有水或培养基的摇瓶。由图中③④过程可知,甲为液体培养基,乙为固体培养基,所以乙培养基中需要加入的Y为琼脂。甲和乙培养基可以用于筛选能降解S的菌株,因此均属于选择培养基。
(2)若要在每个平板上涂布100
μL稀释后的菌液,且每个平板上长出的菌落数不超过200个,根据计算公式:细菌细胞数=(C÷V)×M可知,稀释倍数M=2×107×V÷C=2×107÷1000×100÷200=104。
(3)当培养基中的S超过某一浓度后,可能会抑制菌株的生长,从而造成其对S的降解量下降。
(4)要测定淤泥中能降解S的细菌的细胞数,可以取淤泥加无菌水制成菌悬液,稀释涂布到乙培养基上,培养后进行计数。
(5)甲和乙培养基均含有水、无机盐、碳源、氮源等成分。
答案:(1)高压蒸汽灭菌　琼脂　选择
(2)104　(3)S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长
(4)取淤泥加入无菌水,稀释涂布到乙培养基上,培养后计数
(5)水、碳源、氮源和无机盐
人类正面临人口膨胀、陆地资源减少和环境恶化等全球性问题,传统的生产模式已很难适应快速发展的经济,生物反应器应运而生。微生物作为生物反应器具有诸多优点,但也存在生产过程易染菌、大量消耗淡水等缺点。科学家计划从自然环境中筛选耐高温、耐盐碱的微生物菌株来解决这些缺点。
(1)__________,是获得纯净的培养物的关键。传统生物制造利用微生物生产产品时,需要对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行____________,对用于培养微生物的器皿、接种用具和培养基等进行__________。
新题预测·技法演练场
(2)科学家应在________________的环境条件下筛选目的菌株。将相应环境中取得的样液利用________________法接种到培养基中,以获得单菌落用于进一步分离纯化。?
(3)对分离的微生物作进一步的鉴定,常需要借助生物化学的方法。如在以________为唯一氮源的培养基中加入________,可用来鉴定分解尿素的细菌;在以________为唯一碳源的培养基中加入________,可用来鉴定纤维素分解菌。?
(4)用筛选得到的耐高温、耐盐碱菌种作为生物反应器,生产过程不易染菌,原因是:______________。
　【解析】(1)防止杂菌入侵是获得纯净的培养物的关键。传统生物制造利用微生物生产产品时,需要对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒,对用于培养微生物的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。
(2)根据题目信息,若要获得目的菌,应在高温、高盐、高碱的环境条件下进行培养和筛选,为了分离和纯化目的菌,可采用平板划线法或稀释涂布平板法进行接种和培养。
(3)微生物的鉴定常用鉴别培养基,在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂,观察是否变红,可用来鉴定分解尿素的细菌;在以纤维素为唯一碳源的培养基中加入刚果红,观察是否有透明圈产生,可用来鉴定纤维素分解菌。
(4)由于在生产过程设置高温、盐碱的培养条件,此条件下杂菌一般无法存活,所以用筛选得到的耐高温、耐盐碱菌种作为生物反应器,生产过程不易染菌。
答案:(1)防止杂菌入侵　清洁和消毒　灭菌　(2)高温、高盐、高碱(高温地区的盐湖、盐沼、海水等)　稀释涂布平板(或平板划线)　(3)尿素　酚红指示剂　纤维素　刚果红　(4)生产过程设置高温、盐碱的培养条件,此条件下杂菌一般无法存活
【高分必备点】
1.培养基的成分、类型和条件:
2.无菌技术的关键与方法:
3.细菌纯化培养的过程:
【规避失分点】
1.选择培养基和鉴别培养基的作用不同:
(1)选择培养基是允许特定种类微生物生长。
(2)鉴别培养基是加入能与目的菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂(如刚果红、伊红美蓝)。
2.消毒和灭菌的原理不同:
(1)消毒:只能杀死物体表面或内部的部分微生物。
(2)灭菌:能杀死所有的微生物,包括芽孢和孢子。
【深挖增分点】
微生物生长所需的营养物质
　(1)碳源:
①提供细胞生命活动所需的能量,提供合成产物的碳架。
②对于大多数化能异养微生物,碳源兼有能源功能。
(2)氮源:
①提供细胞原生质和其他结构物质中的氮源,一般不作为能源使用。
②对于硝化细菌来说氮源兼有氮源和能源双重功能。
(3)无机盐:细胞中某些复杂化合物和结构的重要组成成分。
(4)水:良好的溶剂,参与细胞中的生化反应;为细胞提供液体环境,运输营养物质和代谢废物。专题10　生物技术实践
考向1　微生物的培养与应用(5年5考)
(2020·全国Ⅰ卷)[生物——选修1:生物技术实践]某种物质S(一种含有C、H、N的有机物)难以降解,会对环境造成污染,只有某些细菌能降解S。研究人员按照下图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基,甲的组分为无机盐、水和S,乙的组分为无机盐、水、S和Y。回答下列问题:(1)实验时,盛有水或培养基的摇瓶通常采用________________的方法进行灭菌。乙培养基中的Y物质是__________________。甲、乙培养基均属于________________培养基。?(2)实验中初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107
个/mL,若要在每个平板上涂布100
μL
稀释后的菌液,且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个,则至少应将摇瓶M中的菌液稀释__________倍。?(3)在步骤⑤的筛选过程中,发现当培养基中的S超过某一浓度时,某菌株对S的降解量反而下降,其原因可能是________________________________(答出1点即可)。?(4)若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数,请写出主要实验步骤__。?(5)上述实验中,甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同,但都能为细菌的生长提供4类营养物质,即__________________。?
1.审要求:(1)确定灭菌方法、判断培养基类型。(2)已知菌落数目计算细菌的稀释倍数。(3)分析S的降解量下降原因,设计实验统计菌落数目。2.解题流程:
陷阱1:混淆培养基的类型及作用:(1)固体培养基(含琼脂):能形成单菌落,一般用于单克隆菌株筛选。(2)液体培养基:是为了得到大量的细胞或细胞产物,如富集培养时选择液体培养基。陷阱2:不能科学地对细菌计数:微生物的接种方法最常用的有两种:稀释涂布平板法和平板划线法,但对菌落计数只能选择稀释涂布平板法。
人类正面临人口膨胀、陆地资源减少和环境恶化等全球性问题,传统的生产模式已很难适应快速发展的经济,生物反应器应运而生。微生物作为生物反应器具有诸多优点,但也存在生产过程易染菌、大量消耗淡水等缺点。科学家计划从自然环境中筛选耐高温、耐盐碱的微生物菌株来解决这些缺点。(1)__________,是获得纯净的培养物的关键。传统生物制造利用微生物生产产品时,需要对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行____________,对用于培养微生物的器皿、接种用具和培养基等进行__________。?
(2)科学家应在________________的环境条件下筛选目的菌株。将相应环境中取得的样液利用________________法接种到培养基中,以获得单菌落用于进一步分离纯化。?(3)对分离的微生物作进一步的鉴定,常需要借助生物化学的方法。如在以________为唯一氮源的培养基中加入________,可用来鉴定分解尿素的细菌;在以________为唯一碳源的培养基中加入________,可用来鉴定纤维素分解菌。?(4)用筛选得到的耐高温、耐盐碱菌种作为生物反应器,生产过程不易染菌,原因是:?____________。?
1.培养基的成分、类型和条件:
2.无菌技术的关键与方法:
3.细菌纯化培养的过程:
1.选择培养基和鉴别培养基的作用不同:
(1)选择培养基是允许特定种类微生物生长。
(2)鉴别培养基是加入能与目的菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂(如刚果红、伊红美蓝)。
2.消毒和灭菌的原理不同:
(1)消毒:只能杀死物体表面或内部的部分微生物。
(2)灭菌:能杀死所有的微生物,包括芽孢和孢子。
微生物生长所需的营养物质
　(1)碳源:
①提供细胞生命活动所需的能量,提供合成产物的碳架。
②对于大多数化能异养微生物,碳源兼有能源功能。
(2)氮源:
①提供细胞原生质和其他结构物质中的氮源,一般不作为能源使用。
②对于硝化细菌来说氮源兼有氮源和能源双重功能。
(3)无机盐:细胞中某些复杂化合物和结构的重要组成成分。
(4)水:良好的溶剂,参与细胞中的生化反应;为细胞提供液体环境,运输营养物质和代谢废物。
专题10　生物技术实践
考向1:
///研磨真题·解高考密码///
　【解析】本题主要考查培养基的类型及其应用、无菌技术和微生物的分离与计数。
(1)常用高压蒸汽灭菌法处理盛有水或培养基的摇瓶。由图中③④过程可知,甲为液体培养基,乙为固体培养基,所以乙培养基中需要加入的Y为琼脂。甲和乙培养基可以用于筛选能降解S的菌株,因此均属于选择培养基。
(2)若要在每个平板上涂布100
μL稀释后的菌液,且每个平板上长出的菌落数不超过200个,根据计算公式:细菌细胞数=(C÷V)×M可知,稀释倍数M=2×107×V÷C=2×107÷1000×100÷200=104。
(3)当培养基中的S超过某一浓度后,可能会抑制菌株的生长,从而造成其对S的降解量下降。
(4)要测定淤泥中能降解S的细菌的细胞数,可以取淤泥加无菌水制成菌悬液,稀释涂布到乙培养基上,培养后进行计数。
(5)甲和乙培养基均含有水、无机盐、碳源、氮源等成分。
答案:(1)高压蒸汽灭菌　琼脂　选择
(2)104　(3)S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长
(4)取淤泥加入无菌水,稀释涂布到乙培养基上,培养后计数
(5)水、碳源、氮源和无机盐
///新题预测·技法演练场///
　【解析】(1)防止杂菌入侵是获得纯净的培养物的关键。传统生物制造利用微生物生产产品时,需要对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒,对用于培养微生物的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。
(2)根据题目信息,若要获得目的菌,应在高温、高盐、高碱的环境条件下进行培养和筛选,为了分离和纯化目的菌,可采用平板划线法或稀释涂布平板法进行接种和培养。
(3)微生物的鉴定常用鉴别培养基,在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂,观察是否变红,可用来鉴定分解尿素的细菌;在以纤维素为唯一碳源的培养基中加入刚果红,观察是否有透明圈产生,可用来鉴定纤维素分解菌。
(4)由于在生产过程设置高温、盐碱的培养条件,此条件下杂菌一般无法存活,所以用筛选得到的耐高温、耐盐碱菌种作为生物反应器,生产过程不易染菌。
答案:(1)防止杂菌入侵　清洁和消毒　灭菌　(2)高温、高盐、高碱(高温地区的盐湖、盐沼、海水等)　稀释涂布平板(或平板划线)　(3)尿素　酚红指示剂　纤维素　刚果红　(4)生产过程设置高温、盐碱的培养条件,此条件下杂菌一般无法存活

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