11单元过关检测(十一)生物技术实践（Word版含解析）

高中生物单元过关检测(十一)
生物技术实践
(时间：45分钟　分值：100分)
1．(12分)(2021·广东珠海高三模拟)餐厨垃圾废液中的淀粉、蛋白质、脂肪等微溶性物质可以被微生物分解并利用，但由于初期有益微生物数量相对较少，存在发酵周期长、效率低等缺点，极易对环境造成污染。为探究圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌处理某餐厨垃圾废液的最佳接种量比，来制备微生物菌剂，研究者做了如下实验。回答下列问题：
(1)将两种菌液进行不同配比分组处理，如下表所示：
编号 R0 R1 R2 R3
圆褐固氮菌∶巨大芽孢杆菌 1∶0 0∶1 1∶1 2∶1
将上表菌液分别接种于100 mL__________________中进行振荡培养，振荡处理的目的是__________________________________。本实验还需设置的对照组为______________________。
(2)培养3天后，采用________________法对活菌进行观察并计数。进行计数时，可依据____________________对两种菌进行区分，并选取菌落数在________内的平板。实验结果如下图所示：
由上述结果可得出结论__________________________________________
______________________________________________________________。
解析：(1)本实验的目的是探究圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌处理某餐厨垃圾废液的最佳接种量比，且餐厨垃圾废液中有微溶性物质可作为培养液为微生物提供营养，则应将菌液接种于某餐厨垃圾废液中；为使目的菌与培养液充分接触，应进行振荡培养；依据对照原则，本实验还应接种等量无菌水作对照。(2)对活菌进行观察和计数的常用方法是稀释涂布平板法；菌落特征是区分不同菌种的重要依据，故在计数时，可依据菌落特征，包括菌落的形状、大小、颜色等对两种菌进行区分，并选取菌落数在30～300的平板进行计数。由实验结果可知：两种菌混合接种时有效菌落数均大于单独接种；两菌种接种量比例为1∶1时，废液中两种菌的有效活菌数能够实现同步最大化，故可得出实验结论：圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌处理某餐厨垃圾废液的最佳接种量比为1∶1。
答案：(1)某餐厨垃圾废液　供氧、使目的菌与培养液充分接触　接种等量无菌水
(2)稀释涂布平板　菌落特征(或菌落的形状、大小、颜色等)　30～300　圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌处理某餐厨垃圾废液的最佳接种量比为1∶1
2．(13分)(2021·广东梅州高三质检)人类利用传统发酵技术使各种微生物经过发酵作用制作各种食品，在这些操作过程中请你通过相关微生物的形态、结构以及生长繁殖的环境条件等特点回答以下问题：
(1)果酒的制作是利用酵母菌在________的温度条件且________条件下产生酒精；利用醋酸菌制作果醋的过程中则有两条途径得以实现：一个是____________________，另一个是______________________________________。
(2)为了更好地研究这些微生物的生命特征，研究人员往往要先配制适宜的培养基，通常用________________对菌种进行扩大培养，用________________来观察菌落特征以辨别菌种。
(3)将分别盛有9 mL水的6支试管灭菌，并按101～105编号，按下图中操作对乳酸菌进行系列稀释，则6号试管中菌液浓度为4号的________，若在5号试管中取样0.1 mL，在平板中涂布出的菌落平均数为218，则原液中菌落浓度为________个/mL。
(4)在统计菌落数目的过程中甲、乙两组同学分别用__________________测定同一样品中的菌落数，在对应稀释倍数为106的培养基中得到了不同的结果，甲组同学在第一个48小时内涂了一个平板，统计菌落数为215，为了增强可信度，该同学又在第二个48小时内涂了第二个平板，统计菌落数为232，在第三个48小时内涂了第三个平板，统计菌落数为288；乙组同学则只用了一个48小时，同时涂了3个平板，统计菌落数分别为21、212和256，两组同学都以这三个统计结果的平均数作为实验最终数据：甲组为247，乙组为163。你认为______________的结果更接近真实值，你认为这两组的实验需要改进吗？____________；改进方法是_________________________________________________________________
_______________________________________________________________。　　　　　　　　　　　
解析：(1)酵母菌产酒的最适温度为18～25 ℃， 在缺氧呈酸性的条件下产生酒精；而醋酸菌产生果醋时在有糖源和无糖源的时候都可以完成，所以有两条途径，一个为在氧气和糖源都充足时，将葡萄汁中的糖分解为醋酸，另一个为当缺少糖源时，将乙醇变为乙醛，进而形成醋酸。(2)液体培养基可以使微生物和菌液充分接触，提高微生物的生长速率，所以可以用液体培养基对菌种扩大培养；而菌落的形成是在固体培养基上，所以用固体培养基观察菌落特征。(3)系列稀释的操作是涂布计数之前的重要步骤，同时也涉及这之后对菌液浓度的估算，如本题图所示，菌液每稀释一次，浓度就减少到原来的1/10，所以6号试管中菌液浓度是4号的1%，5号试管则是原液稀释5次之后的浓度，所以原液浓度应为218÷0.1×105＝2.18×108个/mL。(4)测定活菌的数目通常使用稀释涂布平板法；微生物计数时应该选取30～300菌落数的平板，甲组统计了3次并求平均值，更接近真实值；微生物菌种是活菌，随着时间变化细菌浓度会改变，所以操作不应该分时间前后，因此甲组也不合理，应该同时涂三个平板，而乙组计数时有21菌落数出现，应该舍掉21那一组，为了增加可信度应重新取样再做一组。
答案：(1)18～25 ℃　缺氧和酸性　在氧气和糖源都充足时葡萄汁中的糖分解为醋酸　当缺少糖源时将乙醇变为乙醛，进而形成醋酸
(2)液体培养基　固体培养基
(3)1%　2.18×108
(4)稀释涂布平板法　甲组　需要　甲组应该同时涂三个平板，乙组应该舍掉21那一组，重新取样再做一组
3．(12分)(2021·河北唐山高三一模)脂肪酶广泛应用于食品与营养品加工工业、油脂化工工业、日用化工产业、医药与农业、生物活性剂合成等许多领域，一般从细菌中筛选获得高产脂肪酶的菌株。请回答下列问题：
(1)欲鉴定筛选出的细菌是否能分泌脂肪酶，应选择含有________指示剂的________(填“固体”或“液体”)培养基，观察红色培养基的菌落周围是否出现透明圈。
(2)为了探究适合产脂肪酶菌株生长的碳源和氮源，科学家做了不同碳源对菌种产脂肪酶影响的实验，实验结果如下，则理想的碳源为________，为确定所选碳源的最佳浓度(设浓度梯度的差值为0.2%)，应设置的5组浓度是________________________。
碳源 浓度(%) 酶活力(IU/mL)
玉米粉 1.0 8.50
可溶性淀粉 1.0 0.00
糊精 1.0 28.50
葡萄糖 1.0 2.50
蔗糖 1.0 37.50
麦芽糖 1.0 13.50
(3)利用相似方法探得理想氮源的最佳浓度，再进一步确定碳、氮源浓度的最佳组合。以C和N分别代表碳源和氮源的浓度，假设酶活力C1＞C2＞C3，N1＞N2＞N3，据此形成下列四种方案，其中最佳的是________。
方案一：C1和N1组合。
方案二：将每一种C的浓度分别与N1、N2、N3组合，根据酶活力取其中的最佳组合。
方案三：C1和N1组合，C2和N2组合，C3和N3组合，根据酶活力取其中的最佳组合。
方案四：C1分别与每种氮源浓度组合，N1分别与每种碳源浓度组合，根据酶活力取其中的最佳组合。
(4)某同学为了洗去衣服上的油渍，洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶，该同学的做法________(填“合理”或“不合理”)，理由是__________________________；加酶洗衣粉与固定化酶技术对比，不足的地方是______________________________________________。
解析：(1)脂肪可以被苏丹Ⅳ染成红色，所以欲鉴定筛选出的细菌是否能分泌脂肪酶，应选择含有苏丹Ⅳ指示剂的固体培养基，若细菌能分泌脂肪酶，会形成以其菌落为中心的透明圈。(2)根据表格结果分析，当蔗糖为碳源时，酶活力最高，所以理想的碳源是蔗糖；表格中所给碳源浓度为1.0%，若想探究碳源的最适浓度，则要在1.0%左右设置浓度，又因为浓度梯度的差值为0.2%，所以5组浓度是0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%。(3)由于需确定碳、氮源浓度的最佳组合，应将不同浓度的碳源和氮源进行组合，根据酶活力进行判断，所以最佳方案是方案二。(4)若往蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶，蛋白酶会水解脂肪酶，脂肪酶失去作用起不到去油渍的作用，所以不合理；与固定化酶技术相比，加酶洗衣粉的不足之处是加酶洗衣粉的酶未固定在不溶于水的载体上，不能重复利用。
答案：(1)苏丹Ⅳ　固体
(2)蔗糖　0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%
(3)方案二
(4)不合理　蛋白酶会降解脂肪酶　加酶洗衣粉的酶未固定在不溶于水的载体上，不能重复利用
4．(12分)(2021·广东广州名校高三模拟)菠萝酒营养丰富，具有一定的保健功能。为研究甲、乙、丙、丁四种酵母菌酿制菠萝酒的效果，研究人员进行了有关实验，实验结果如下图所示：
回答下列问题：
(1)接种酵母菌前，需对菠萝汁用高压蒸汽灭菌法进行灭菌，为保证达到灭菌效果，在锅内的水加热煮沸后，必须将____________________，灭菌时间应从__________________________时开始计时。菠萝汁不用干热灭菌法灭菌的原因是
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(2)甲、乙、丙、丁四种酵母菌酿制菠萝酒效果最差的是________。6～7 d，丁组酒精度不再上升的原因有___________________________________________
________________________________________________(答出1点即可)。
(3)菠萝中含有多种酶，因不同酶分子的________、大小、形状不同，在电场中的________________不同，故可采用电泳法将某种酶从菠萝细胞匀浆中分离出来。
(4)利用菠萝果酒制作菠萝果醋，发酵过程要始终保持有氧状态，原因是________________________________________。
解析：(1)接种酵母菌前，需对菠萝汁用高压蒸汽灭菌法进行灭菌，为保证达到灭菌效果，在锅内的水加热煮沸后，必须将锅内冷空气彻底排除，灭菌时间应从达到设定的温度或压力值时开始计时。干热灭菌法针对耐高温且需要保持干燥的物品，若选干热灭菌法会使菠萝汁中的水分蒸发，故菠萝汁不用干热灭菌法灭菌。(2)据图可知，甲、乙、丙、丁四种酵母菌酿制菠萝酒效果最差的是丙。6～7 d，丁组酒精度不再上升，原因是此时酒精度较高，对细胞有毒害作用，也可能是菠萝汁中的葡萄糖已经耗尽。(3)凝胶电泳法原理：不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同，在电场中受到的作用力大小、方向、阻力不同，导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同。菠萝中含有多种酶，因不同酶分子的带电性质、大小、形状不同，在电场中的迁移速度不同，故可采用电泳法将某种酶从菠萝细胞匀浆中分离出来。(4)制作果醋利用的是醋酸菌，醋酸菌是好氧细菌，因此利用菠萝果酒制作菠萝果醋，发酵过程要始终保持有氧状态。
答案：(1)锅内冷空气彻底排除　达到设定的温度或压力值　干热灭菌法针对耐高温且需要保持干燥的物品，若选干热灭菌法会使菠萝汁中的水分蒸发　(2)丙　较高的酒精度对细胞有毒害作用(或菠萝汁中的葡萄糖已耗尽)　(3)带电性质(电荷、带电情况)　迁移速度(移动速度)　(4)醋酸菌是好氧细菌
5．(12分)利用卷心菜、黄瓜发酵制作泡菜过程中，乳酸菌、酵母菌细胞数量和pH的变化如下图所示。回答下列问题：
(1)自然界中，常见的乳酸菌有____________________。在细胞结构上，乳酸菌不同于酵母菌的显著区别是____________________，在代谢过程中，酵母菌区别于乳酸菌的代谢类型是____________________。
(2)发酵初期，pH迅速下降的主要原因是____________________________。发酵中期，酵母菌通过________(填“有氧呼吸”或“无氧呼吸”)进行增殖。在发酵过程中，酵母菌与乳酸菌间存在竞争关系，其强度的变化是___________________________________________________________________。
(3)卷心菜发酵制作泡菜过程中，需要注意控制______________________，否则容易造成细菌大量繁殖，使________的含量增加，影响泡菜的品质。
解析：(1)自然界中，常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌。乳酸菌为原核生物，酵母菌为真核生物，所以在细胞结构上，乳酸菌不同于酵母菌的显著区别是乳酸菌无核膜包被的细胞核。乳酸菌只能进行无氧呼吸，酵母菌既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸，因此在代谢过程中，酵母菌区别于乳酸菌的代谢类型是兼性厌氧型。(2)发酵初期，乳酸菌的数量远多于酵母菌，而且乳酸菌的增长速度也比酵母菌的快，说明发酵过程是在无氧条件下进行的，因此pH迅速下降的主要原因是乳酸菌快速增殖，代谢产生了大量乳酸。因发酵过程是在无氧条件下进行的，所以发酵中期，酵母菌通过无氧呼吸进行增殖。根据在发酵过程中乳酸菌与酵母菌种群数量的变化可推知，酵母菌与乳酸菌间的竞争强度的变化是由小变大，再变小。(3)在泡菜的腌制过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量，温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，使亚硝酸盐含量增加。
答案：(1)乳酸链球菌和乳酸杆菌　无核膜包被的细胞核　兼性厌氧型　(2)乳酸菌快速增殖，代谢产生了大量乳酸　无氧呼吸　由小变大，再变小　(3)腌制时间、温度、食盐的用量　亚硝酸盐
6．(12分)(2021·广东清远高三期末)固定化酶技术运用工业化生产前，需要获得酶的有关参数。如下图：曲线①表示某种酶在各种温度下酶活性相对于最高酶活性的百分比；曲线②是将该种酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由此得到酶的热稳定性数据。请回答下列问题：
(1)酶中一定有的化学元素有______________，从上图可以看出，酶的活性容易受到____________的影响。
(2)固定化酶常用的方法有____________________。
(3)与普通酶制剂相比，固定化酶在生产中的主要优点是
______________________________________________________________。
(4)曲线②中，35 ℃和80 ℃的数据点是在________℃时测得的。该种酶固定化后运用于生产，最佳温度范围是____________________。
(5)研究发现有甲、乙两种物质能降低该种酶的催化效率，该酶催化的底物浓度变化会改变甲物质对酶的影响，而不会改变乙物质对酶的影响。下图是降低酶活性的两种机制模型，符合甲、乙物质对酶影响的模型分别是________、________。
解析：(1)酶的化学成分为蛋白质或RNA，其中一定有的化学元素有C、H、O、N，从题图可以看出，酶的活性容易受到温度的影响。(2)酶的分子相对较小，固定化酶常用的方法有物理吸附法和化学结合法。(3)与普通酶制剂相比，固定化酶在生产中的主要优点是可反复使用，并易与产物分离。(4)根据曲线①可知，该酶的最适温度为80 ℃，曲线②中，35 ℃和80 ℃的数据点是在80 ℃时测得的。该酶在60～70 ℃时可较长时间保持酶活性，且酶活性较高，固定化后运用于生产，最佳温度范围是60～70 ℃。(5)该酶催化的底物浓度变化会改变甲物质对酶的影响，而不会改变乙物质对酶的影响。说明甲物质与底物竞争酶上相同的结合位点，乙物质与底物在酶上的结合位点不同，甲、乙物质对酶影响的模型分别是A、B。
答案：(1)C、H、O、N　温度
(2)物理吸附法和化学结合法
(3)可反复使用，并易与产物分离
(4)80　60～70 ℃
(5)A　B
7．(13分)(2021·湖北武汉高三月考)β 胡萝卜素是一种常用的食用色素，广泛用作食品、饮料、饲料的添加剂。还可以用于治疗夜盲症、干皮症等疾病。回答下列问题：
(1)夜盲症是机体缺乏维生素A导致的，β 胡萝卜素具有治疗夜盲症的功能，由此推测β 胡萝卜素的作用机理可能是_____________________________。
(2)胡萝卜中富含β 胡萝卜素，从胡萝卜中提取胡萝卜素的流程如下。
胡萝卜→粉碎、干燥→A→过滤→B→胡萝卜素
①该流程中“A”和“B”步骤分别表示________。
②该流程中“B”步骤经冷凝管冷却后收集的是________(填“β 胡萝卜素”或“萃取剂”)。
(3)酵母菌中有些菌株(A菌)能产生β 胡萝卜素，与固体培养基相比，液体培养基更有利于A菌的生长繁殖，原因是_____________________________。
(4)将收集的A菌菌体处理后，然后用有机溶剂萃取β 胡萝卜素。选用氯仿和石油醚而不选用乙醇和丙酮进行萃取，不选用乙醇和丙酮的原因是________________________________________________。
(5)若用固定化酶技术固定A菌，和一般的发酵相比，其优点是________________，且利于产物的纯化；固定化A菌细胞常用________法。鉴定A菌代谢产物中是否含有β 胡萝卜素的方法叫________。
解析：(1)一分子β 胡萝卜素在人体内可以转化成两分子维生素A，可用于治疗机体因缺乏维生素A而导致的夜盲症。(2)①分析可知，该流程中“A”和“B”步骤分别表示萃取、浓缩。②胡萝卜素的挥发性差，而有机溶剂易挥发，所以该流程中“B”步骤经冷凝管冷却后收集的是萃取剂。(3)液体培养基由于菌体与培养基接触充分，利于菌体获取营养，相比固体培养基更有利于其生长繁殖。(4)萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶，乙醇和丙酮为水溶性有机溶剂，与水混溶，因此萃取β 胡萝卜素时不选用乙醇和丙酮。(5)固定化酶技术固定的A菌，和一般的发酵相比，其优点是可重复利用，且利于产物的纯化。固定化A菌细胞常用包埋法固定化。β 胡萝卜素的鉴定方法是纸层析法。
答案：(1)β 胡萝卜素在人体内可以转化成维生素A
(2)①萃取、浓缩　②萃取剂
(3)菌体与液体培养基接触更充分，利于菌体获取营养
(4)乙醇和丙酮为水溶性有机溶剂，与水混溶
(5)可重复利用　包埋　纸层析法
8．(14分)(2021·河北石家庄高三二模)果汁制作是常用的水果加工技术之一，不仅可以缓解产销矛盾，而且能够提高产品的附加值。由霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量最大的酶制剂之一 ，被广泛地应用于果汁加工业。下图为从黑曲霉菌中提取果胶酶的流程图。回答下列有关问题：
―→―→―→
(1)生产果汁时，为了使果胶酶得到充分的利用，除了控制好温度和pH外，还需要控制好________________。
(2)图中步骤A为________，该步骤常采用透析法，目的是____________________________。
(3)蛋白质纯化可采用凝胶色谱法分离相应蛋白质，其分离依据是____________________________。凝胶色谱柱的装填要注意不得有气泡存在，因为气泡会______________________________________________________
__________________________________________________________。
纯化的蛋白质是否达到要求，需要进行蛋白质纯度的鉴定，使用最多的鉴定方法是_______________________________________________________。
(4)为了使酶能够被重复利用，节约成本，可将果胶酶进行固定化。一般来说，酶不适合采用包埋法进行固定，分析其原因是______________________________。上图甲、乙分别为MCM 48用量及果胶酶浓度对果胶酶固定效果的影响，据图可知，固定化果胶酶较适宜的条件是________________。
解析：(1)为了使果胶酶得到充分利用，除控制好温度和pH外，还需要控制果胶酶的用量，避免造成浪费。(2)图中步骤A在样品处理之后纯化之前，为粗分离过程；常采用透析法，目的是去除样品中分子量较小的杂质。(3)用凝胶色谱法分离蛋白质的依据是蛋白质相对分子质量的大小；凝胶色谱柱中的气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果；鉴定蛋白质纯度的最常用方法是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。(4)由于酶分子小，使用包埋法容易从包埋材料中漏出；分析图甲与图乙中的转折点可知，MCM 48用量0.05 g、果胶酶浓度0.5 mg·mL－1为固定化果胶酶较适宜的条件。
答案：(1)果胶酶的用量(或酶的用量)
(2)粗分离　去除样品中(分子量较小)的杂质
(3)蛋白质相对分子质量的大小　搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果　SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳
(4)酶分子小，容易从包埋材料中漏出　MCM 48用量0.05 g、果胶酶浓度0.5 mg·mL－1