2023届高考生物二轮复习生物技术实践作业含答案

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2023届   二轮复习 生物技术实践 作业1．(2022·平顶山模拟)由于微生物的生命活动而引起或促进材料腐蚀进程的现象统称为微生物腐蚀(MIC)。MIC现象中的厌氧菌主要是SRB，SRB是一些能将SO还原为H2S而自身获得能量的各种细菌的统称，是一种以有机物为养料的厌氧菌。请回答下列问题：(1)根据利用的底物不同，SRB可分为四类：一是氧化氢的SRB(HSRB)，二是氧化乙酸的SRB(ASRB)，三是氧化较高级脂肪酸的SRB(FASRB)，四是氧化芳香族化合物的SRB(PSRB)。为了获取纯ASRB制作培养基时应以__乙酸__为唯一碳源，该培养基按功能划分，属于__选择__培养基。(2)在做“SRB分离与计数”实验中，有两种对照设计，请完成下表：对照组作用现象结论未接种的培养基判断培养基是否被污染①__无菌落生长__培养基未被污染接种的②__牛肉膏蛋白胨有选择作用__的培养基判断选择培养基是否有选择作用对照组培养基上的菌落数大于选择培养基上的菌落数③__选择培养基具有选择作用__(3)目前，SRB已经广泛应用于废水中硫酸盐的去除，由于SRB属于异养型微生物，所以在SRB法处理含硫酸盐废水的过程中，需要添加一定量的__有机碳源__(从培养基成分分析)。为降低成本，可用包埋法固定SRB，即将SRB均匀地包埋在__不溶于__(填“溶于”或“不溶于”)水的多孔性载体中。若用海藻酸钠做载体，哪些原因可能导致凝胶珠形态异常__海藻酸钠浓度、注射器与CaCl2液面的距离、注射器推动速度__(答出2点)。【解析】　(1)选择培养基是只允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，因此为了获取纯ASRB，制作培养基时应以乙酸为唯一碳源。(2)判断培养基是否被污染时应设置不接种微生物的空白培养基的组别作为对照，若该培养基上无菌落生长，则说明培养基未被污染；判断选择培养基是否有选择作用的对照组要设置接种微生物的牛肉膏蛋白胨培养基，若对照组培养基上的菌落数大于选择培养基上的菌落数，则说明选择培养基具有选择作用。(3)SRB属于异养型微生物，无法自己制造有机物，因此培养基上要添加有机碳源。用包埋法固定SRB，即将SRB均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中，如海藻酸钠等。若用海藻酸钠做载体在一些情况下可能导致凝胶珠形态异常，比如：海藻酸钠浓度、注射器与CaCl2液面的距离、注射器推动速度等。2．(2022·洛阳二模)葡萄大量成熟不能及时销售出去时，种植者便制作葡萄酒服务于“农家乐”等周边游。但受酵母菌种和工艺所限，葡萄酒品质有待提高。为了解决该问题，生物学综合实践社团的同学们开展了下列实验，请你参与献策。(1)欲从土壤中分离出高效酵母菌，做了如图1所示的实验(Ⅰ～Ⅴ表示过程)。①上述实验中需注意无菌操作，其中需干热灭菌处理的实验用具包括__玻璃器皿、金属用具__。②铲取葡萄树下表层土壤，配制甲的土壤悬液。第I步接种最常用的方法是__涂布法__。乙、丙装置所用培养基如下表，其中作为主要碳源的是__葡萄糖__，在配制该培养基时，pH调至5.0～6.0，并加入链霉素的目的是__抑制细菌生长__。KH2PO4MgSO4·7H2O蛋白胨葡萄糖琼脂H2O1 g0.5 g5 g10 g15～20 g1 000 mL③若经第Ⅱ步培养后发现菌落铺满了整个培养基，无法分辨出单菌落，则应在第Ⅰ步之前__稀释__，再进行接种。④取第Ⅳ步中生长较好的六个菌落，分别接入编号1～6号试管中(0.05 mol/L葡萄糖溶液)培养，3 d后斐林试剂检测结果如下。其中第__6__号试管中的酵母菌最高效。编号123456砖红色相对深度 ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋(注：＋号越多相对深度越大。)(2)为使高效酵母菌种可以反复利用，同学们设计了酵母菌的固定化及其生产葡萄酒的相关装置(如图)。①图中a是利用海藻酸钠固定的酵母菌，一般采用的方法是__包埋法__固定化。②图中“长导管”的作用是__排出CO2__。③能否直接利用该装置生产葡萄醋？__否__。请说明理由？__醋酸菌是好氧生物，醋酸发酵需要一直通入氧气__。【解析】　(1)①能耐高温且需要保持干燥的物品采取干热灭菌处理，如上述实验中的玻璃器皿、金属用具。②甲瓶中先对土样进行了稀释，紧接着就使用涂布法将菌种接种到乙培养基上。配方中的葡萄糖作为主要的碳源，为微生物提供所需碳元素。加入链霉素可以抑制细菌生长，有利于酵母菌的生长。③若经第Ⅱ步培养后发现菌落铺满了整个培养基，无法分辨出单菌落，说明前面的稀释倍数是不够的，因此应在第Ⅰ步之前进行稀释，再进行接种。④斐林试剂在本实验中是用来检测葡萄糖的剩余量的，砖红色相对深度越浅的话说明酵母菌利用的葡萄糖越多，说明该酵母菌最高效，因此6号相对来说是最高效的。(2)①海藻酸钠是包埋法中常使用的包埋剂。②酵母菌利用葡萄糖进行无氧呼吸，在产生酒精的同时会产生二氧化碳，因此连接长导管的作用是排出二氧化碳。③酿酒是利用酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精，醋酸菌是好氧生物，醋酸发酵需要一直通入氧气，因此不能直接利用该装置生产葡萄醋。3．(2022·昆明一中考试)在食品生产、麻料脱胶、木材防腐等方面常用到果胶酶。回答下列问题：(1)常用霉菌发酵生产果胶酶，要从自然界中筛选出产酶能力较高的菌株，在纯化霉菌时，常用到平板划线法、稀释涂布平板法、__斜面接种__等方法接种。虽然这些技术操作方法各不相同，但是，其核心都是要__防止杂菌污染__，保证培养物的纯度。(2)实验室中要获取霉菌发酵产生的果胶酶并分离其种类，对样品处理的过程要进行透析，透析目的是__去除相对分子量较小的杂质__，然后进一步使用凝胶色谱法分离纯化。(3)果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等，在凝胶色谱法纯化中最先分离出来的是相对分子质量较__大__的酶，原因是__相对分子质量大的蛋白质不容易进入凝胶内部的通道，路程短，移动的速度快__。(4)使用琼脂糖凝胶电泳技术，将分离得到的果胶酶成分进行纯度鉴定，在电泳过程中，影响蛋白质迁移速度的因素包括蛋白质分子的__分子带电性质的差异__、__分子的形状__以及分子本身的大小等。【解析】　(1)微生物接种的方法很多，最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法，此外还有斜面接种等方法。虽然这些技术的操作方法各不相同，但是核心都是要防止杂菌污染。(2)透析的目的是除去相对分子量较小的杂质。(3)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，相对分子质量大的蛋白质不容易进入凝胶内部的通道，路程短，移动的速度快，因此最先被分离出来。(4)在电泳过程中，蛋白质分子的带电性质的差异、分子的形状以及分子本身的大小等不同而产生不同的迁移速度，从而实现了蛋白质的分离。4．(2022·山西晋中一模)厨余垃圾富含多种有机物，利用微生物发酵处理不仅可以减少环境污染，还可以生产有机肥料或菌体蛋白饲料，实现厨余垃圾的无害化和资源化利用。我市某校学生开展了“减少污染废变宝”的主题项目学习活动，积极寻找分解不同厨余垃圾的菌种，下面是两个学习小组在完成项目学习的部分研究过程。甲组同学开展了“垃圾分类处理—寻找分解剩菜叶的菌种”项目。乙组同学开展了“垃圾分类处理—寻找分解剩面食的菌种”项目。(1)甲组同学将土壤浸出液接种到仅含有__纤维素__作为唯一碳源的培养基上进行培养。在筛选菌种时，发现很多产生透明圈的菌落，测得A、B、C 3种菌株的菌落直径与刚果红透明圈直径，结果如下表：菌株编码菌落直径(　D　)/cm刚果红透明圈直径(　D　)/cmD/dA3.535.531.57B2.966.722.27C1.864.862.61经筛选，小组成员认为菌__C__(填“A”“B”或“C”)最适合作为目的菌，为了进一步确定得到的是能分解剩菜叶的目的菌，他们还要进行__发酵产纤维素酶__的实验。(2)乙组同学欲从土壤中筛选高淀粉酶活性的目的菌，将土壤样品稀释液接种至以__淀粉__为唯一碳源的固体培养基上进行培养，除碳源外，该培养基还含有氮源、水、无机盐和__琼脂(凝固剂)__。(3)乙组同学通过筛选获得了一目的菌株，经专家鉴定，能同时产生两种不同的淀粉酶X和Y，其相对分子质量分别为45 000和58 000。若采用凝胶色谱法将这两种淀粉酶分离，先洗脱出来的是淀粉酶__Y__(填“X”或“Y”)，其原因是__淀粉酶Y的相对分子量比X大__。【解析】　(1)因为刚果红能够筛选纤维素分解菌，可知甲组同学的实验目的为从土壤中筛选纤维素分解菌，因此甲组同学将土壤浸出液接种到仅含有纤维素作为唯一碳源的培养基上进行培养。由表中数据可知，C菌株的D/d的值最大，因此其纤维素酶的活性最强，即菌C最适合作为目的菌。为了进一步确定得到的是能分解剩菜叶的纤维素分解菌，还需要进行发酵产纤维素酶的实验。(2)分析题意可知，该实验目的是欲从土壤中筛选高淀粉酶活性的细菌，故在细菌筛选过程中，将土壤样品稀释液接种至以淀粉为唯一碳源的固体培养基上进行培养，除碳源外，该培养基还含有氮源、水、无机盐和琼脂(凝固剂)。(3)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，相对分子质量小的蛋白质移动的速度慢，相对分子质量大的蛋白质移动的速度快，因此相对分子质量更大的蛋白质先洗脱出来，由于淀粉酶Y的相对分子量比X大，故采用凝胶色谱法将这两种淀粉酶分离时，先洗脱出来的是淀粉酶Y。5．血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，负责血液中O2或CO2的运输。请根据血红蛋白的提取和分离流程图回答问题。(1)将实验流程补充完整：A为__血红蛋白的释放__，B为__样品的加入和洗脱__。凝胶色谱法是根据__相对分子质量的大小__而达到蛋白质分离的有效方法。(2)洗涤红细胞的目的是去除__杂蛋白(血浆蛋白)__，洗涤次数过少，无法除去__血浆蛋白__；离心速度过高和时间过长会使__白细胞和淋巴细胞一同沉淀__。释放血红蛋白的过程中起作用的是__蒸馏水和甲苯__。(3)在洗脱过程中加入物质的量浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液(pH为7.0)的目的是__准确模拟生物体内的生理环境，保持体外的pH和体内的一致__，如果红色区带__均匀一致地移动__说明色谱柱制作成功。【解析】　　(1)样品处理及粗分离过程为：红细胞的洗涤→血红蛋白的释放→分离血红蛋白溶液→透析，所以A表示血红蛋白的释放；凝胶色谱操作的顺序是：凝胶色谱柱的制作、凝胶色谱柱的装填和样品的加入和洗脱，所以B表示样品的加入和洗脱。凝胶色谱法的原理是相对分子质量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快；相对分子质量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢。(2)洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白，释放血红蛋白的过程是让红细胞吸水涨破。如果分层不明显，可能是洗涤次数少，未能除去血浆蛋白。此外，离心速度过高和时间过长，会使白细胞和淋巴细胞一同沉淀，也得不到纯净的红细胞，影响后续血红蛋白的提取纯度。因为甲苯是表面活性剂的一种，可将细胞膜溶解，从而使细胞破裂，所以释放血红蛋白的过程中起作用的是蒸馏水和甲苯。(3)磷酸缓冲液(pH为7.0)能够准确模拟生物体内的生理环境，保持体外的pH和体内的一致。如果凝胶色谱柱装填得很成功，分离操作也正确，就能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随着洗脱液缓慢流出；如果红色区带歪曲、散乱、变宽，说明分离的效果不好，这与凝胶色谱柱的装填有关。6．(2022·吉林长春二模)门冬胰岛素注射液是通过转基因技术，利用酵母菌生产的胰岛素类似物，生产流程如图所示。请回答：(1)大罐培养过程中酵母菌会大量增殖，在此阶段其主要进行__有氧__呼吸，酵母菌通过__胞吐__方式分泌胰岛素原。(2)在使用胰蛋白酶和羧肽酶处理过程中要注意反应的温度，原因是__温度影响酶的活性(温度会影响胰岛素原的空间结构)__。门冬胰岛素是一种分子量较小的蛋白质，在与其他大分子蛋白质分离时，色谱柱中门冬胰岛素的迁移速度__较慢__，时间__较长__。(3)在获得人胰岛素产品后，可采用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其纯度，往往会在凝胶中添加SDS，其作用是__使蛋白质变性，消除或掩盖蛋白质本身的电荷__。获得的人胰岛素产品需鉴定是否被杂菌污染，方法是__将人的胰岛素产品在培养基中培养一段时间后，观察是否有菌落产生__。(4)科学家用高血糖小鼠验证门冬胰岛素的作用，该实验因变量的观察指标是__检测小鼠血糖含量的变化(检测小鼠的血糖值)__。【解析】　(1)酵母菌属于兼性厌氧生物，大罐培养过程中，酵母菌大量繁殖，其主要进行有氧呼吸；胰岛素原属于分子量较大的多肽类物质，分泌方式为胞吐。(2)两种酶与胰岛素原的化学本质是蛋白质或多肽，温度会通过影响空间结构导致其失活。相对分子质量较小的蛋白质扩散进入凝胶颗粒内，迁移速度较慢，所需时间较长。(3)SDS能使蛋白质发生完全变性，由几条肽链组成的蛋白质复合体在SDS的作用下会解聚成单条肽链，因此测定的只是单条肽链的分子量。SDS能与各种蛋白质形成蛋白质－SDS复合物，SDS所带负电荷的量大大超过了蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同种蛋白质间的电荷差别，使电泳迁移率完全取决于分子大小。获得的人胰岛素产品需鉴定是否被杂菌污染，方法是：将处理后的胰岛素在培养基中培养，若无菌落产生，则说明没有被杂菌污染。(4)该实验可通过连续检测小鼠血糖含量的变化，证明门冬胰岛素有降低血糖的作用。