專題十生物技術實踐1．(2024·平頂山模擬)由于微生物的生命活動而引起或促進材料腐蝕進程的現象統稱為微生物腐蝕(MIC)。MIC現象中的厭氧菌主要是SRB，SRB是一些能將SOeq\o\al(2-,4)還原為H2S而自身獲得能量的各種細菌的統稱，是一種以有機物為養料的厭氧菌。請回答下列問題：(1)依據利用的底物不同，SRB可分為四類：一是氧化氫的SRB(HSRB)，二是氧化乙酸的SRB(ASRB)，三是氧化較高級脂肪酸的SRB(FASRB)，四是氧化芳香族化合物的SRB(PSRB)。為了獲得純ASRB制作培育基時應以__乙酸__為唯一碳源，該培育基按功能劃分，屬于__選擇__培育基。(2)在做“SRB分別與計數”試驗中，有兩種比照設計，請完成下表：比照組作用現象結論未接種的培育基推斷培育基是否被污染①__無菌落生長__培育基未被污染接種的②__牛肉膏蛋白胨有選擇作用__的培育基推斷選擇培育基是否有選擇作用比照組培育基上的菌落數大于選擇培育基上的菌落數③__選擇培育基具有選擇作用__(3)目前，SRB已經廣泛應用于廢水中硫酸鹽的去除，由于SRB屬于異養型微生物，所以在SRB法處理含硫酸鹽廢水的過程中，須要添加肯定量的__有機碳源__(從培育基成分分析)。為降低成本，可用包埋法固定SRB，即將SRB勻稱地包埋在__不溶于__(填“溶于”或“不溶于”)水的多孔性載體中。若用海藻酸鈉做載體，哪些緣由可能導致凝膠珠形態異樣__海藻酸鈉濃度、注射器與CaCl2液面的距離、注射器推動速度__(答出2點)。【解析】(1)選擇培育基是只允許特定種類的微生物生長，同時抑制或阻擋其他種類微生物生長的培育基，因此為了獲得純ASRB，制作培育基時應以乙酸為唯一碳源。(2)推斷培育基是否被污染時應設置不接種微生物的空白培育基的組別作為比照，若該培育基上無菌落生長，則說明培育基未被污染；推斷選擇培育基是否有選擇作用的比照組要設置接種微生物的牛肉膏蛋白胨培育基，若比照組培育基上的菌落數大于選擇培育基上的菌落數，則說明選擇培育基具有選擇作用。(3)SRB屬于異養型微生物，無法自己制造有機物，因此培育基上要添加有機碳源。用包埋法固定SRB，即將SRB勻稱地包埋在不溶于水的多孔性載體中，如海藻酸鈉等。若用海藻酸鈉做載體在一些狀況下可能導致凝膠珠形態異樣，比如：海藻酸鈉濃度、注射器與CaCl2液面的距離、注射器推動速度等。2．(2024·洛陽二模)葡萄大量成熟不能剛好銷售出去時，種植者便制作葡萄酒服務于“農家樂”等周邊游。但受酵母菌種和工藝所限，葡萄酒品質有待提高。為了解決該問題，生物學綜合實踐社團的同學們開展了下列試驗，請你參加獻策。(1)欲從土壤中分別出高效酵母菌，做了如圖1所示的試驗(Ⅰ～Ⅴ表示過程)。①上述試驗中需留意無菌操作，其中需干熱滅菌處理的試驗用具包括__玻璃器皿、金屬用具__。②鏟取葡萄樹下表層土壤，配制甲的土壤懸液。第I步接種最常用的方法是__涂布法__。乙、丙裝置所用培育基如下表，其中作為主要碳源的是__葡萄糖__，在配制該培育基時，pH調至5.0～6.0，并加入鏈霉素的目的是__抑制細菌生長__。KH2PO4MgSO4·7H2O蛋白胨葡萄糖瓊脂H2O1g0.5g5g10g15～20g1000mL③若經第Ⅱ步培育后發覺菌落鋪滿了整個培育基，無法辨別出單菌落，則應在第Ⅰ步之前__稀釋__，再進行接種。④取第Ⅳ步中生長較好的六個菌落，分別接入編號1～6號試管中(0.05mol/L葡萄糖溶液)培育，3d后斐林試劑檢測結果如下。其中第__6__號試管中的酵母菌最高效。編號123456磚紅色相對深度＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋(注：＋號越多相對深度越大。)(2)為使高效酵母菌種可以反復利用，同學們設計了酵母菌的固定化及其生產葡萄酒的相關裝置(如圖)。①圖中a是利用海藻酸鈉固定的酵母菌，一般采納的方法是__包埋法__固定化。②圖中“長導管”的作用是__排出CO2__。③能否干脆利用該裝置生產葡萄醋？__否__。請說明理由？__醋酸菌是好氧生物，醋酸發酵須要始終通入氧氣__?！窘馕觥?1)①能耐高溫且須要保持干燥的物品實行干熱滅菌處理，如上述試驗中的玻璃器皿、金屬用具。②甲瓶中先對土樣進行了稀釋，緊接著就運用涂布法將菌種接種到乙培育基上。配方中的葡萄糖作為主要的碳源，為微生物供應所需碳元素。加入鏈霉素可以抑制細菌生長，有利于酵母菌的生長。③若經第Ⅱ步培育后發覺菌落鋪滿了整個培育基，無法辨別出單菌落，說明前面的稀釋倍數是不夠的，因此應在第Ⅰ步之前進行稀釋，再進行接種。④斐林試劑在本試驗中是用來檢測葡萄糖的剩余量的，磚紅色相對深度越淺的話說明酵母菌利用的葡萄糖越多，說明該酵母菌最高效，因此6號相對來說是最高效的。(2)①海藻酸鈉是包埋法中常運用的包埋劑。②酵母菌利用葡萄糖進行無氧呼吸，在產生酒精的同時會產生二氧化碳，因此連接長導管的作用是排出二氧化碳。③釀酒是利用酵母菌在無氧條件下進行無氧呼吸產生酒精，醋酸菌是好氧生物，醋酸發酵須要始終通入氧氣，因此不能干脆利用該裝置生產葡萄醋。3．(2024·昆明一中考試)在食品生產、麻料脫膠、木材防腐等方面常用到果膠酶。回答下列問題：(1)常用霉菌發酵生產果膠酶，要從自然界中篩選出產酶實力較高的菌株，在純化霉菌時，常用到平板劃線法、稀釋涂布平板法、__斜面接種__等方法接種。雖然這些技術操作方法各不相同，但是，其核心都是要__防止雜菌污染__，保證培育物的純度。(2)試驗室中要獲得霉菌發酵產生的果膠酶并分別其種類，對樣品處理的過程要進行透析，透析目的是__去除相對分子量較小的雜質__，然后進一步運用凝膠色譜法分別純化。(3)果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶等，在凝膠色譜法純化中最先分別出來的是相對分子質量較__大__的酶，緣由是__相對分子質量大的蛋白質不簡單進入凝膠內部的通道，路程短，移動的速度快__。(4)運用瓊脂糖凝膠電泳技術，將分別得到的果膠酶成分進行純度鑒定，在電泳過程中，影響蛋白質遷移速度的因素包括蛋白質分子的__分子帶電性質的差異__、__分子的形態__以及分子本身的大小等?！窘馕觥?1)微生物接種的方法許多，最常用的是平板劃線法和稀釋涂布平板法，此外還有斜面接種等方法。雖然這些技術的操作方法各不相同，但是核心都是要防止雜菌污染。(2)透析的目的是除去相對分子量較小的雜質。(3)凝膠色譜法是依據相對分子質量的大小分別蛋白質的有效方法，相對分子質量大的蛋白質不簡單進入凝膠內部的通道，路程短，移動的速度快，因此最先被分別出來。(4)在電泳過程中，蛋白質分子的帶電性質的差異、分子的形態以及分子本身的大小等不同而產生不同的遷移速度，從而實現了蛋白質的分別。4．(2024·山西晉中一模)廚余垃圾富含多種有機物，利用微生物發酵處理不僅可以削減環境污染，還可以生產有機肥料或菌體蛋白飼料，實現廚余垃圾的無害化和資源化利用。我市某校學生開展了“削減污染廢變寶”的主題項目學習活動，主動找尋分解不同廚余垃圾的菌種，下面是兩個學習小組在完成項目學習的部分探討過程。甲組同學開展了“垃圾分類處理—找尋分解剩菜葉的菌種”項目。乙組同學開展了“垃圾分類處理—找尋分解剩面食的菌種”項目。(1)甲組同學將土壤浸出液接種到僅含有__纖維素__作為唯一碳源的培育基上進行培育。在篩選菌種時，發覺許多產生透亮圈的菌落，測得A、B、C3種菌株的菌落直徑與剛果紅透亮圈直徑，結果如下表：菌株編碼菌落直徑(d)/cm剛果紅透亮圈直徑(D)/cmD/dA3.535.531.57B2.966.722.27C1.864.862.61經篩選，小組成員認為菌__C__(填“A”“B”或“C”)最適合作為目的菌，為了進一步確定得到的是能分解剩菜葉的目的菌，他們還要進行__發酵產纖維素酶__的試驗。(2)乙組同學欲從土壤中篩選高淀粉酶活性的目的菌，將土壤樣品稀釋液接種至以__淀粉__為唯一碳源的固體培育基上進行培育，除碳源外，該培育基還含有氮源、水、無機鹽和__瓊脂(凝固劑)__。(3)乙組同學通過篩選獲得了一目的菌株，經專家鑒定，能同時產生兩種不同的淀粉酶X和Y，其相對分子質量分別為45000和58000。若采納凝膠色譜法將這兩種淀粉酶分別，先洗脫出來的是淀粉酶__Y__(填“X”或“Y”)，其緣由是__淀粉酶Y的相對分子量比X大__?！窘馕觥?1)因為剛果紅能夠篩選纖維素分解菌，可知甲組同學的試驗目的為從土壤中篩選纖維素分解菌，因此甲組同學將土壤浸出液接種到僅含有纖維素作為唯一碳源的培育基上進行培育。由表中數據可知，C菌株的D/d的值最大，因此其纖維素酶的活性最強，即菌C最適合作為目的菌。為了進一步確定得到的是能分解剩菜葉的纖維素分解菌，還須要進行發酵產纖維素酶的試驗。(2)分析題意可知，該試驗目的是欲從土壤中篩選高淀粉酶活性的細菌，故在細菌篩選過程中，將土壤樣品稀釋液接種至以淀粉為唯一碳源的固體培育基上進行培育，除碳源外，該培育基還含有氮源、水、無機鹽和瓊脂(凝固劑)。(3)凝膠色譜法是依據相對分子質量的大小分別蛋白質的有效方法，相對分子質量小的蛋白質移動的速度慢，相對分子質量大的蛋白質移動的速度快，因此相對分子質量更大的蛋白質先洗脫出來，由于淀粉酶Y的相對分子量比X大，故采納凝膠色譜法將這兩種淀粉酶分別時，先洗脫出來的是淀粉酶Y。5．血紅蛋白是人和其他脊椎動物紅細胞的主要組成成分，負責血液中O2或CO2的運輸。請依據血紅蛋白的提取和分別流程圖回答問題。(1)將試驗流程補充完整：A為__血紅蛋白的釋放__，B為__樣品的加入和洗脫__。凝膠色譜法是依據__相對分子質量的大小__而達到蛋白質分別的有效方法。(2)洗滌紅細胞的目的是去除__雜蛋白(血漿蛋白)__，洗滌次數過少，無法除去__血漿蛋白__；離心速度過高和時間過長會使__白細胞和淋巴細胞一同沉淀__。釋放血紅蛋白的過程中起作用的是__蒸餾水和甲苯__。(3)在洗脫過程中加入物質的量濃度為20mmol/L的磷酸緩沖液(pH為7.0)的目的是__精確模擬生物體內的生理環境，保持體外的pH和體內的一樣__，假如紅色區帶__勻稱一樣地移動__說明色譜柱制作勝利。【解析】(1)樣品處理及粗分別過程為：紅細胞的洗滌→血紅蛋白的釋放→分別血紅蛋白溶液→透析，所以A表示血紅蛋白的釋放；凝膠色譜操作的依次是：凝膠色譜柱的制作、凝膠色譜柱的裝填和樣品的加入和洗脫，所以B表示樣品的加入和洗脫。凝膠色譜法的原理是相對分子質量大的分子通過多孔凝膠顆粒的間隙，路程短，流淌快；相對分子質量小的分子穿過多孔凝膠顆粒內部，路程長，流淌慢。(2)洗滌紅細胞的目的是去除雜蛋白，釋放血紅蛋白的過程是讓紅細胞吸水漲破。假如分層不明顯，可能是洗滌次數少，未能除去血漿蛋白。此外，離心速度過高和時間過長，會使白細胞和淋巴細胞一同沉淀，也得不到純凈的紅細胞，影響后續血紅蛋白的提取純度。因為甲苯是表面活性劑的一種，可將細胞膜溶解，從而使細胞裂開，所以釋放血紅蛋白的過程中起作用的是蒸餾水和甲苯。(3)磷酸緩沖液(pH為7.0)能夠精確模擬生物體內的生理環境，保持體外的pH和體內的一樣。假如凝膠色譜柱裝填得很勝利，分別操作也正確，就能清晰地看到血紅蛋白的紅色區帶勻稱、狹窄、平整，隨著洗脫液緩慢流出；假如紅色區帶歪曲、散亂、變寬，說明分別的效果不好，這與凝膠色譜柱的裝填有關。6．(2024·吉林長春二模)門冬胰島素注射液是通過轉基因技術，利用酵母菌生產的胰島素類似物，生產流程如圖所示。請回答：(1)大罐培育過程中酵母菌會大量增殖，在此階段其主要進行__有氧__呼吸，酵母菌通過__胞吐__方式分泌胰島素原。(2)在運用胰蛋白酶和羧肽酶處理過程中要留意反應的溫度，緣由是__溫度影響酶的活性(溫度會影響胰島素原的空間結構)__。門冬胰島素是一種分子量較小的蛋白質，在與其他大分子蛋白質分別時，色譜柱中門冬胰島素的遷移速度__較慢__，時間__較長__。(3)在獲得人胰島素產品后，可采納聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測其純度，往往會在凝膠中添加SDS，其作用是__使蛋白質變性，消退或掩蓋蛋白質本身的電荷__。獲得的人胰島素產品需鑒定是否被雜菌污染，方法是__將人的胰島素產品在培育基中培育一段時間后，視察是否有菌落產生__。(4)科學家用高血糖小鼠驗證門冬胰島素的作用，該試驗因變量的視察指標是__檢測小鼠血糖含量的改變(檢測小鼠的血糖值)__。【解析】(1)酵母菌屬于兼性厭氧生物，大罐培育過程中，酵母菌大量繁殖，其主要進行有氧呼吸；胰島素原屬于分子量較大的多肽類物質，分泌方式為胞吐。(2)兩種酶與胰島素原的化學本質是蛋白質或多肽，溫度會通過影響空間結構導致其失活。相對分