(16分)土壤中生活着种类和数量繁多的微生物，其中绝大多数以土壤中的有机物为营养物质。某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤为实验材料，研究土壤微生物的分解作用，进行了如下实验：
| 实验组合 |
材料处理 |
土壤湿度控制 |
温度(℃) |
实验现象 |
| 甲 |
灭菌 |
湿润 |
20 |
落叶不分解 |
| 乙 |
不灭菌 |
湿润 |
20 |
落叶分解较快 |
| 丙 |
不灭菌 |
湿润 |
5 |
落叶分解较慢 |
| 丁 |
不灭菌 |
较干燥 |
20 |
X |
(1)该实验对照组是 ；上表中X是 。
(2)通过本实验可得出的结论是:① ；
② 。
(3)为了进一步研究土壤微生物对淀粉的分解作用，请利用下列实验材料和用具，设计实验并预期实验结果。
①作出假设: 。
②实验材料和用具:土壤浸出液、蒸馏水、淀粉糊、恒温箱、烧杯若干、试管若干、碘液、斐林试剂等
③主要的实验步骤:
a．取两个大小相同的烧杯，编号为A、B，放入 。在A烧杯中加入适量的土壤浸出液，B烧杯中加入 。
b．在恒温箱(20℃左右)下放置几天后,分别取A、B烧杯中的溶液20mL，各加入两支试管中,分别编号A1、A2、B1、B2。
c．在A1、B1试管中加入碘液，在A2、B2试管中加入斐林试剂，并进行沸水浴。
d．观察试管中溶液的颜色变化，记录实验结果。
④实验现象:
如果假设成立,则实验现象是 。
Ⅰ.(1)通常用显微镜观察特定细胞结构时需要染色处理。其中，观察染色体需用 进行染色。酒精是生物实验中常用的试剂。在“检测生物组织中的脂肪”实验中，酒精的作用是 。在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，酒精的作用是 。
Ⅱ.在能源紧缺的现状下，可利用纤维素解决能源问题，利用纤维素解决能源问题的关键，是高性能纤维素酶的获取。请完善实验方案，并回答相关问题。
【实验目的】比较三种微生物所产生的纤维素酶的活性。
【实验原理】纤维素酶催化纤维素分解为葡萄糖，用葡萄糖的产生速率表示酶活性大
小；用呈色反应表示葡萄糖的生成量。
【实验材料】三种微生物培养物的纤维素酶提取液，提取液中酶蛋白浓度相同。
【实验步骤】(1)取四支试管，分别编号。(2)按照下表所列添加相应试剂。
| 试管号 试剂（ml） |
1 |
2 |
3 |
4 |
| 蒸馏水 |
1.4 |
1.4 |
1.4 |
X |
| pH7.5的缓冲液 |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
| 纤维素悬浮液 |
0.3 |
0.3 |
0.3 |
0.3 |
| 微生物A提取液 |
0.1 |
|
|
|
| 微生物B提取液 |
|
Y |
|
|
| 微生物C提取液 |
|
|
0.1 |
|
(3)将上述四支试管放入37℃的水浴，保温1小时。
(4)检验葡萄糖的生成量，在上述四支试管中分别加入等量 试剂，摇匀后，进行水浴加热。
(5)观察比较实验组的三支试管与对照组试管的颜色深浅。
【实验结果】
| |
1 |
2 |
3 |
4 |
| 颜色深浅程度 |
＋ |
＋＋＋ |
＋＋ |
- |
【分析讨论】
①格中实验添加试剂的量X、Y分别是 、 。
②实验组试管均呈现的颜色是 ，但深浅不同。
③你认为上述三种微生物中，最具有应用开发价值的是微生物 。
炭疽病是由炭疽杆菌引起的一种人畜共患传染病，炭疽杆菌两端截平、呈竹节状排列，菌落呈卷发状。对炭疽病疑似患者，可根据噬菌体的宿主专一性，通过实验确诊。
(1)细菌培养：采集疑似患者的样本，分离培养，获得可疑菌落。
(2)细菌鉴定：实验流程如下图所示
①对配制的液体培养基需采取 方法灭菌；实验所用液体培养基的碳源为 (填“无机碳”或“有机碳”)。在提供主要营养物质的基础上，培养基还需要满足炭疽杆菌生长对 、 以及特殊营养物质的要求。
②挑选可疑菌落制片后，用 观察，可看到呈竹节状排列的杆菌。
③接种可疑菌后，35℃培养24小时，液体培养基变浑浊，原因是 ，对照组试管中应加入 ，与实验组同时培养6小时后，若实验组液体培养基的 比对照组低，则可明确疑似患者被炭疽杆菌感染；反之则排除。
④对排除的疑似患者及易感人群，可接种炭疽杆菌疫苗，刺激机体产生相应抗体。与产生抗体相关的细胞除T细胞、B细胞外，还有 、 。
[生物——选修1：生物技术实验]
无菌操作是微生物接种技术的关键；传统发酵技术和微生物分离、纯化、应用过程及植物组织培养和动物细胞培养过程中，均要无菌操作。回答下列相关问题：
（1）消毒和灭菌是两个不同的概念，灭菌是指彻底杀灭微生物使其永远丧失生长繁殖的能力。消毒仅指杀死一部分对人体有害的病原菌而对被消毒的物体基本无害。下列哪些事物适用于消毒处理 。
①皮肤 ②饮用水 ③牛奶 ④注射器 ⑤培养皿 ⑥接种环 ⑦培养基
⑧果汁 ⑨酱油 ⑩手术刀
| A．①②③⑧⑨ | B．④⑤⑥⑦⑩ | C．①②③④⑤⑥⑧ | D．以上全部 |
（2）配制培养基时各种成分在溶化后分装前必须进行 ，接种前要进行 ，在整个微生物的分离和培养中，一定要注意在无菌条件下进行。
（3）在微生物的实验室培养中，获得纯净培养物的关键是____ 。右图是利用 法进行大肠杆菌接种，把聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。为达到这一目的，操作上应注意：
①每次划线前要 ；
②冷却后从上一区划线末端开始划；
③首尾区 。
（4）培养大肠杆菌时，在接种前需要检测培养基是否被污染。对固体培养基应采用的检测方法是 ，观察培养基上是否有菌落产生。
（5）利用培养基不仅可以分离培养大肠杆菌，也可以进行植物组织培养。与大肠杆菌培养明显不同的是，用于组织培养的培养基中还需要加入 。
（6）有位同学在家制作泡菜时，为避免杂菌污染而向泡菜坛中加入了青霉素，结果发酵失败，原因可能是 。
（每空1分，共计8分）纤维素酶对于能否实现乙醇工业化生产、处理服装面料等具有重要的意义，研究者初步筛选到能合成纤维素酶的菌株MC-1，以下是该菌株的鉴定过程。
（1）为了获得能合成纤维素酶的单菌落，可采用 法将初筛菌液接种在固体培养基上，这种培养基属于 培养基。
（2）关于制备固体培养基的叙述，错误的是
| A．制作固体培养基时可以加入琼脂 |
| B．待平板冷却凝固约5-10min后将平板倒过来放置 |
| C．待培养基冷却至50℃左右时进行倒平板 |
| D．操作的顺序为计算、称量、溶化、倒平板、灭菌 |
（3）实验过程中如何防止其他微生物的污染？ 。
（4）下表的培养液pH均为4.8，若对MC-1中纤维素酶的活力进行测定，则不能选择表中的 的培养液。（多选）
（5）分离获得了具有较高纤维素酶活性的菌株MC-1，为了在此基础上获得纤维素酶活性更高的菌株，最可行的做法是 。
（6）某同学在培养过程中发现培养基上感染了几种细菌。若在以尿素为唯一氮源的培养基中加入________指示剂培养几种菌后，指示剂变红就可以鉴定其中含有能够分解尿素的菌；若在以纤维素为唯一碳源的培养基中加入________染料，培养后，培养基中出现透明圈，就可以鉴定其中含有纤维素分解菌。
血栓主要由不溶性的纤维蛋白等物质组成。纳豆激酶(NK)是一种在纳豆发酵过程中由纳豆杆菌产生的蛋白酶，它不但能直接作用于纤维蛋白(A过程)，还能间接激活体内纤溶酶原(B过程)。溶栓机理如右下图，请据图回答：
（1）请写出一种接种纳豆杆菌常用的方法： ；
其培养基中，至少应含有 、氮源及水和无机盐等。
（2）纳豆杆菌的遗传物质的基本单位有 种。
（3）NK的间接作用是通过 ，
激活体内纤溶酶原，生成纤溶酶，溶解血栓。
(4)根据下列实验材料，比较NK与内源性纤溶酶的溶栓效果，并补全表格A、B位置上的相应内容。
实验材料：NK溶液、内源性纤溶酶溶液、纤维蛋白块、蛋清溶液、缓冲液、双缩脲试剂、量筒、试管和秒表。
| 步骤 |
加入物质的成分 |
试管1 |
试管2 |
| 1 |
A |
1g |
1g |
| 2 |
缓冲液 |
1mL |
1mL |
| 3 |
纳豆激酶（NK）溶液 |
1mL |
/ |
| 4 |
B |
/ |
1mL |
实验步骤：
按顺序依次加入相关物质：
第1步加的A物质是 ；
第2步加缓冲液的主要作用是__________________________ ___；
第4步加的B物质是 。
② 观察和记录__________________________ 。
实验结果及分析：略。
科学家采用“影印培养法”研究微生物的抗药性突变是自发产生的还是在环境因素的作用下产生的。具体操作步骤如下：
①首先将大量对链霉素敏感的大肠杆菌涂布在不含链霉素的培养基平板1上，待其长出密集的小菌落后，用影印法接种到不含链霉素的培养基平板2上，随即再影印到含有链霉素的培养基平板3上。经培养后，在平板3上出现了个别抗链霉素的菌落。
②对培养皿2和3进行比较，在平板2上找到与平板3上相对应的抗性菌落，挑取其中一个菌落接种至不含链霉素的培养液4中，经培养后，再涂布在平板5上。
③重复以上各步骤，最后在试管12中获得了较纯的抗性菌落。
根据以上材料回答下列问题：
(1)大肠杆菌与霉菌从结构上相比较，最大的区别是后者 ，链霉素进入细菌后，与细菌核糖体的30S亚单位的特殊受体结合，干扰信息核糖核酸与30S亚单位间起始复合物的形成，抑制蛋白合成，由此可知链霉素起作用最可能影响到基因表达的 过程
（2）3号、7号、11号培养皿中加入链霉素的作用是 ，3号培养皿中的菌落比1号、2号中的菌落少很多，这说明 。
（3）该实验的结论是 ，依据是 。无论抗药性突变是如何产生，从变异的角度上看，抗链霉素基因是通过
产生的，大肠杆菌抗链霉素基因存在于 上，该结构在基因工程中是最常用的载体
某化工厂的污水池中，含有一种有害的、难于降解的有机化合物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，成功地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。请分析回答问题：
（1）培养基中加入化合物A的目的是 ，实验需要振荡培养，由此推测“目的菌”的代谢类型是__________。
（2）培养若干天后，应选择培养瓶中化合物A含量_________的培养液，接入新的培养液中连续培养，目的是 。
（3）某同学计划统计污水池中“目的菌”的总数，他选用10-4、10-5、10-6稀释液进行平板划线，每种稀释液都设置了3个培养皿。从设计实验的角度看，若要证明培养基制备过程中是否被杂菌污染，还应设置的一组对照实验是
（4）分别用三个平板培养三种细菌（E.coli、S.albus、B.subtilis），然后在培养基上打出直径为3mm的孔，并在孔中加入一定浓度的甲抗生素，经过一定时间培养后，可以在孔的周围观察到一圈清晰区，此乃抑制细菌生长所致。测量清晰区的直径（如图所示），数据如下表。
| 细菌 |
不同浓度甲抗生素条件下清晰区直径（mm） |
||||
| 5μg/mL甲 |
7.5μg/mL甲 |
10μg/mL甲 |
15μg/mL甲 |
20μg/mL甲 |
|
| E.coli |
7 |
10 |
14 |
16 |
16 |
| S.albus |
— |
5 |
8 |
13 |
17 |
| B.subtilis |
5 |
7 |
9 |
14 |
19 |
在控制S.albus方面，甲抗生素具有抑菌作用的最低浓度是多少？___________________，比较10μg/mL甲抗生素和20μg/mL甲抗生素在控制E.coli和S.albus方面的效用。
普通酵母菌直接利用淀粉的能力很弱，有人将地衣芽孢杆菌的
淀粉酶基因转入酵 母菌中，经筛选得到了可高效利用淀粉的工程酵母茵菌种(过程如图甲所示)。
(1)图甲中，过程①需要的酶有_____________。为达到筛选目的，平板内的固体培养基应以________作为唯一碳源。②、③过程需重复几次，目的是________________。
(2)某同学尝试过程③的操作，其中一个平板经培养后的菌落分布如图乙所示。该同学的接种方法是___________________；推测该同学接种时可能的操作失误是_______。
(3)以淀粉为原料，用工程酵母菌和普通酵母菌在相同的适宜条件下密闭发酵，接种______菌的发酵罐需要先排气，其原因是__________________________。
(4)用凝胶色谱法分离淀粉酶时，在色谱柱中移动速度较慢的蛋白质，相对分子质量较_______。
下面是利用人工湿地净化生活污水（主要含有机物）的原理简图。请据图回答：
（1）人工湿地是一个生态系统，其中芦苇、绿藻、黑藻属于 成分，芦苇属于挺水植物，绿藻属于浮游植物，黑藻属于沉水植物，这一现象体现了群落的 结构。
（2）要维持该生态系统的稳定，在该人工湿地生态系统中，除了以上生物群落外，
还必须有 成分。与其他自然生态系统相比，该生态系统能量来源的不同
之处是：多了 。
（3）人工湿地可以净化生活污水，但对污水排放量要加以控制，其生态学依据是生态系统的 是有限的。
（4）人工湿地中的微生物往往是混杂生长的。人们在研究微生物时一般要将它们分离提纯，然后进行数量的测定。对微生物进行计数的常用方法包括 和显微镜直接计数。
（5）若一同学在稀释倍数为105的培养基中测得平板上菌落数的平均值为23.4，那么每毫升样品中的菌落数是(涂布平板时所用稀释液的体积为0.1mL) 。
（6）对一支试管中的培养液中的酵母菌逐个计数是非常困难的，可以采取 的方法。
（7）在实验室提取胡萝卜素的时候，应选择 的加热方式，原因是 。
以山东农业大学李铁坚教授为首的农业专家总结养猪技水，创立了新式生态大棚养猪法，也叫懒汉养猪法。
（1）懒汉养猪法充分利用锯末、农作物秸秆粉碎物等作为发酵床垫料。由于猪有拱地的习性，锯末、农作物秸秆粉碎物等就会与猪粪便混合发酵，培养有益菌供猪采食，减少饲料、节约用水等直接饲养成本，实现粪污零排放，无臭气、无污染。同时，还能生产优质肥料，用于改良土壤、促进农作物生长，主要遵循了 原理。懒汉养猪法使猪只恢复了自然习性，从发酵床中采食肉眼可见的大型白色菌丝。乳酸菌与该菌丝细胞相比，最主要的区别是 。料床中的各种有益菌之间的关系为 。在寒冷的冬季，发酵床表层的温度仍可维持25℃-30℃的水平，主要原因是 ________。
（2）现有发酵床混合菌种采自自然界，发酵效率较低。从瑞氏木霉cDNA文库中可获得高效的纤维素酶基因，有人将瑞氏木霉纤维素酶基因转入混合菌中，经筛选得到了可高效利用纤维素的工程混合菌菌种（过程如图甲所示）。
图甲中，为达到筛选目的，平板内的固体培养基应以 作为唯一碳源。①、②过程需要重复几次，目的是 。
某同学尝试过程②的操作，其中一个平板经培养后的菌落分布如图乙所示。该同学的接种方法是 ；推测该同学接种时可能的操作失误是 。
下列是对土壤微生物开展探究恬动的三个案例，请在相应的空白处作答。
（1）案例I：探究落叶在土壤微生物的作用下是否发生腐烂（分解）。
设计思路：
| 组别 |
对照组 |
实验组 |
| 处理情况 |
不做任何处理的带落叶的土壤 |
处理过的带落叶的土壤 |
| 将等量的带落叶的土壤，用带有编号的相同的塑料袋分别包扎好，并埋在5cm深的土壤中 |
对实验组土壤应该进行__________处理，尽可能排除__________的作用。
（2）案例II：探究土壤微生物对淀粉的分解作用。
实验步骤：
①将取自农田的土壤制成土壤浸出液，放在烧杯中静置一段时间。
②另取两只烧杯，编号为A、B，放入等量的淀粉糊。在A烧杯中加入30 mL土壤浸出液，B烧杯中加入__________。
③在室温条件下放置7天后，从A烧杯中取20 mL溶液，分别加入A1和A2两支试管各10 mL；从B烧杯中取20 mL溶液，分别加入B1和B2两支试管各10mL。
④在A1和B1中加入碘液；在A2和B2中加入__________，并进行__________处理。
⑤观察各试管的__________，记录实验结果。
（3）案例III：探究土壤微生物中是否含有分解纤维素的细菌的实验过程中，应将土壤浸出液接种在以__________为唯一碳源的培养基上，并用__________（试剂）加以鉴别。
A．(生物技术实践，9分)生物乙醇是以生物为原料生产的可再生能源。我国利用农作物废弃物(秸秆)生产乙醇，其技术流程为：纤维素酶解→酵母发酵→蒸馏→-成品。
(1)纤维素酶的成本能否下降，是能否实现乙醇工业化生产的关键因素。纤维素酶可以从能分解纤维素的细菌培养液中提取。某同学设计了如下分离土壤中纤维素分解菌的实验流程：土壤→取样→选择培养→梯度稀释→鉴别培养。
①最好选择怎样的环境采集土样?
②以下是一种培养基配方：纤维素粉5g、NaN031g、Na2HP04。7H201.2g、KH2P040.9g、MgSO4·7H2O0.5g、KCl0.5g、酵母膏0.5g、水解酪素0.5g(蒸馏水定容到1000ml)。该
培养基能够增加样品中纤维素分解菌的浓度，其原理是
③为了鉴别纤维素分解菌和进一步纯化菌种，可以在鉴别培养基上加入 染液，
将筛选获得的茵液稀释后用 方法接种到鉴别培养基上，然后挑选产生透明圈的菌落作为菌种进行扩大培养。
④纤维素分解菌培养液中的纤维素酶产量如何呢?请设计实验进行检测。
(2)乙醇是酵母菌的发酵产物。发酵时酵母菌直接利用的物质是 。
(3)发酵时乙醇浓度升高会对酵母菌产生毒性，从而影响进一步的发酵。科学家利用基因工程方法创造出一种对乙醇浓度有高耐受力的酵母菌新菌种，该过程需采用PCR技术扩增目的基因。与体内DNA复制相比，PCR反应体系需加入哪两种特别的物质?
B．（现代生物科技，9分）下图是利用多种生物工程技术获得转基因牛的基本操作流程，请分析回答：
（1）在基因工程的操作程序中，基因工程的核心是 。
（2）在获取目的基因和构建目的基因表达载体的一个目的基因表达载体的组成包括标记基因和 。
（3）一般将受精卵作为目的基因的受体，将目的基因导入受精卵常用的方法C称 法。
（4）流程A和B分别指 和 。
（5）农场放牧要考虑环境承载力，牛粪可以用于沼气生产，它们分别应用了生态工程的_____和__________原理。
农作物秸秆在生产实践中具有多种用途。在特定微生物产生的纤维素酶的催化下，秸秆中的纤维素可被分解为葡萄糖，经发酵后形成乙醇，再加工即可制成燃料乙醇，减少了人类生活对石油资源的依赖。请分析回答：
（1）欲从土壤中分离获取上述特定微生物，可采用稀释涂布法或 法进行接种，所用培养基以纤维素为唯一碳源，目的是只允许能产生 的微生物生长，而其他微生物均不能生长。在培养基中加入适量的刚果红染料，若观察到 即可初步筛选到目的菌。
（2）某研究人员经上述培养获得了三种微生物（甲、乙、丙），现通过如下实验比较三种微生物所产生纤维素酶的活性大小。
①将甲、乙、丙三种微生物经离心等方法处理后，制成酶浓度相同的纤维素酶提取液，取等体积的三种提取液分别与等量的纤维素悬浮液混合，在相同且适宜的pH和温度条件下放置一段时间。
②利用 试剂检测产物中的葡萄糖，并通过比较颜色深浅程度判断酶活性的大小。
③实验结果如下：
| |
甲提取液 |
乙提取液 |
丙提取液 |
| 颜色深浅程度 |
＋ |
＋＋＋ |
＋＋ |
注：“+”越多，颜色越深
由表分析，三种微生物产生的纤维素酶活性不同，最可能的原因是 。其中产生酶活性最强的微生物是 。
（3）农作物秸秆除用于生产燃料乙醇外，还可用于培育蘑菇和生产沼气等。下图为某生态农场的部分结构模式图。
水稻、杂草在此生态系统的组成成分中属于 。输入到鸭体内的能量除通过呼吸作用以热能形式散失外，还用于鸭自身的 等生命活动。在农业生产上，将蘑菇房与蔬菜大棚连通可提高蔬菜产量，增产的原因最可能是 。
（4）对农作物秸秆的充分利用可促进生态系统中物质在 之间不断地循环往返，同时合理调整了生态系统中的能量流动关系，有效缓解了燃烧秸秆造成的污染和浪费。
微生物的抗性突变是自发产生的？还是与相应的环境因素有关？有人设计下列实验，以研究探讨该问题。实验选用对链霉素敏感的大肠杆菌K12。培养基3、7、11中含有链霉素，其它培养基中不含链霉素。请据实验回答：
（1）将原始对链霉素敏感大肠杆菌K12菌种涂布在培养皿1的表面培养，接着通过右图“印章”将培养皿1中的菌群“印”在培养皿2、3上培养。“印章”位置保持不变。培养皿2、3根据其功能，分别称为 培养基、 培养基。
（2）培养基3的A点处有菌落生长，将培养基2中相应的A点位置的菌落上挑出少量移入培养基4中。如图反复几次实验。请根据实验现象解释“微生物的突变是自发的还是环境因素导致的”： 。
（3）要分离出单个菌落，除了本实验中的涂布法外，还可以用___________法。
（4）上述不含链霉素培养基通常使用的是 ，下表是另一种培养基配方，该培养基具有 作用。
| 成分 |
KH2PO4 |
Na2 PO4 |
MgSO4·7H2O |
葡萄糖 |
尿素 |
琼脂 |
| 含量 |
1.4g |
2.1g |
0.2g |
0.0g |
1.0g |
15.0g |
（7）现有5种营养缺陷型菌株1、2、3、4、5，它们不能合成生长所必需的物质G，已知A、B、C、D、E都是合成G物质的必需中间产物，但不知这些物质合成的顺序，于是在培养基中分别加入这几种物质并分析了这几种物质对各种营养缺陷型菌株生长的影响，结果如右表所示。根据以上结果，推测这几种物质的合成顺序应是 。
粤公网安备 44130202000953号