高中生物人教版（2019）选择性必修三1.3 发酵工程及其应用 同步练习
一、选择题
1．用发酵工程生产的产品，如果是菌体，进行分离、提纯时可采用的方法是( )
A．蒸馏、过滤 B．过滤、沉淀
C．萃取、离子交换 D．沉淀、萃取
【答案】B
【知识点】灭菌技术
【解析】【解答】对于发酵工程生产的产品，如果是菌体，通常采用过滤、沉淀的方法；如果是代谢物，通常采用蒸馏、过滤、萃取或离子交换等措施。
【分析】 发酵过程之中，需要足够数量的活的菌体，进行细菌细胞代谢，产生人民可以利用的物质。不要破坏细菌的结构和伤害到细菌生命。于是，通常采用过滤、沉淀的方法进行活的菌体。
2．严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键。通常所指的发酵条件不包括( )
A．温度控制 B．溶解氧控制 C．pH控制 D．酶浓度控制
【答案】D
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】通常所指的发酵条件包括温度、pH和溶解氧等。酶是催化反应的物质，不属于发酵条件。
【分析】 发酵条件影响菌种的代谢方式、数量以及可能引入杂菌。故实验过程控制严格的实验条件，保证菌种的纯度。实验条件由温度、pH、酶、碳源等。
3．下列关于菌种选育的叙述，不正确的是( )
A．自然选育的菌种不经过人工处理
B．诱变育种原理的基础是基因突变
C．通过有性杂交可形成工程细胞
D．采用基因工程的方法可构建工程菌
【答案】C
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。有性杂交不属于菌种的选育方法，C项错误。
【分析】 1、人工选择优良菌种，挺高发酵工程的效率；
2、诱变育种利用基因突变的原理进行育种，目的提升突变率；
3、有性杂交不可以产生新的基因，不适合作用获得工程细胞的方式；
4、基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。
4．用发酵工程生产单细胞蛋白被认为是人类新的食物来源，为解决粮食问题开辟了新途径，具有广阔的发展前景。这种蛋白是( )
A．微生物菌体 B．微生物代谢产物
C．微生物合成物质 D．发酵液
【答案】A
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】发酵工程生产的单细胞蛋白其实就是微生物菌体，经过加工可以生产高蛋白食品。
【分析】题目涉及到的人类新的食物来源，应该含有营养物质。细菌本质含有蛋白质和脂质等，为人类解决粮食问题开辟了新途径。微生物代谢产物或合成以及发酵液，可能含有有好或有坏的产物。
5．与传统发酵技术相比，发酵工程的产品种类更加丰富，产量和质量明显提高。下列相关表述，不正确的是( )
A．发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵
B．发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物及菌体本身
C．在发酵工程的发酵环节中，发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径
D．通过发酵工程可以利用微生物生产单细胞蛋白
【答案】A
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】不论是发酵工程还是传统发酵技术，都可以利用微生物进行发酵，只不过传统发酵技术利用的是自然菌种。
【分析】 1、现代发酵工程有别于传统发酵技术，原因有菌种来源不同；
2、发酵工程的产品包括菌体及代谢产物等；
3、发酵条件影响菌种的代谢方式、数量以及可能引入杂菌。故实验过程控制严格的实验条件，保证菌种的纯度。实验条件由温度、pH、酶、碳源等；
4、细菌代谢产物包括蛋白质、激素和生物碱等。
6．酵母菌培养过程中的生长曲线如图所示，a、b、c、d分别表示不同的生长时期，其中适于作为生产用菌种的时期是( )
A．a B．b C．c D．d
【答案】B
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】常作为生产菌种和科研材料的细菌群体，应该是代谢旺盛、个体形态和生理特性比较稳定的时期，曲线b时期菌体代谢最旺盛，生理特性比较稳定，是生产用菌种的最佳时期。
【分析】图中，b时期菌体群落增长率最大，竞争压力不大，细菌新陈代谢最强，是生产用菌种的最佳时期。其余的不适宜选种。a点时，菌种密度较低，c点时菌种数量开始减少，推测此时菌种将会死亡一部分，不适合选种；d点种群数量下降，可能是衰老菌种逐渐死亡，此点不适合选种。
7．下列关于发酵工程的说法，错误的是( )
A．发酵工程的产品是指微生物的代谢物和菌体本身
B．通过人工诱变选育新品种
C．培养基、发酵设备和菌种必须经过严格的灭菌
D．环境条件的变化，不仅会影响菌种的生长繁殖，而且会影响菌体代谢物的形成
【答案】C
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】常作为生产菌种和科研材料的细菌群体，应该是代谢旺盛、个体形态和生理特性比较稳定的时期，曲线b时期菌体代谢最旺盛，生理特性比较稳定，是生产用菌种的最佳时期。
【分析】 1、发酵工程是利用菌种进行代谢，产生符合人民医院的代谢产物；
2、发酵工程的产品包括菌体及代谢产物等；
3、发酵条件影响菌种的代谢方式、数量以及可能引入杂菌。故实验过程控制严格的实验条件，保证菌种的纯度，实验条件由温度、pH、酶、碳源、无菌环境等。
8．发酵工程在现代生物工程中的地位越来越重要。下列有关发酵过程的叙述，错误的是( )
A．首先要对发酵设备和培养基严格灭菌
B．要随时取样，检测培养液的微生物数目、产物浓度等，以了解发酵进程
C．在发酵过程中不需要向装置中再添加必需的营养组分
D．要严格控制温度、pH、溶解氧等发醇条件
【答案】C
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】发酵前，要对发酵设备和培养基严格灭菌，防止杂菌的污染，A项正确；发酵过程中要随时取样，检测培养液的微生物数目、产物浓度等，以了解发酵进程，B项正确；随着发酵的进行，必需的营养组分减少，因此在发酵过程中需要向装置中再添加必需的营养组分，C项错误；发酵过程中要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件，D项正确。
【分析】 1、发酵设备保证无菌，可以为微生物的提取、分离打下无菌环境基础；
2、发酵条件影响菌种的代谢方式、数量以及可能引入杂菌；故实验过程控制严格的实验条件，保证菌种的纯度，实验条件由温度、pH、酶、碳源、无菌环境等；
3、培养基化学成分：包括 水 、 无机盐 、 碳源 、 氮源；培养基还要满足微生物生长对PH、特殊营养物质以及氧气的要求。
9．紫外线具有杀菌和诱变功能。用相同剂量、不同波长的紫外线处理两组等量的酵母菌，结果见下表。
紫外线波长/nm 存活率/% 突变数/个
260 60 50~100
280 100 0~1
据表推断，在选育优良菌种时，应采用的紫外线波长及依据是( )
A．260 nm，酵母菌存活率较低 B．260 nm，酵母菌突变数多
C．280 nm，酵母菌存活率高 D．280 nm，酵母菌突变数少
【答案】B
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】由表格可知，紫外线波长为280 nm时，酵母菌的存活率虽然高达100%，但是0~1个的突变数不利于菌种的选育；紫外线波长为260 nm时，酵母菌的存活率虽然只有60%，但是50~100个的突变数可以提供丰富的变异材料，有利于菌种的选育。
【分析】由题意可知，选育优良品种，需要细菌具有优良的性状，需要从本质上解决问题。例如，射线触发基因突变产生高产的个体。突变数越多，产生有利个体可能随着上升。
10．下列有关发酵工程的叙述中，正确的是( )
A．发酵工程采用连续培养的方法以最大限度地获得人类所需的产品
B．发酵所用的菌种多是通过杂交育种的方式获得
C．发酵工程就是利用微生物的无氧呼吸生产人类所需的产品
D．发酵工程与基因工程和细胞工程无关
【答案】A
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】发酵工程通常可以采用连续培养的方法以最大限度地获得人类所需的产品，A项正确；很多微生物是原核生物，不能通过杂交育种获得菌种，发酵所用的菌种多是通过人工诱变的方式获得，B项错误；发酵工程就是利用微生物的有氧呼吸或无氧呼吸生产人类所需的产品，C项错误；发酵工程与基因工程和细胞工程密切相关，D项错误。
【分析】1、发酵工程采取连续培养，尽大限度获取菌体及代谢产物；
2、人工诱变提升突变的概率，是常用选菌种的方式；
3、微生物进行代谢时，可以进行两种呼吸；
4、发酵工程、基因工程和蛋白质功能密切相关。
11．蔗糖、奶粉和经蛋白酶水解后的玉米胚芽液按一定比例混合，经乳酸菌发酵可生产新型酸奶。下列相关叙述不正确的是( )
A．蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关
B．酸奶出现明显气泡说明有杂菌污染
C．乳酸菌是异养厌氧菌
D．只有奶粉为乳酸发酵提供氮源
【答案】D
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】蔗糖是乳酸菌的碳源，乳酸菌分解蔗糖产生乳酸，所以蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关，A项正确； 酸奶是乳酸发酵的产物，不应有气体产生，如果发酵时出现明显的气泡，说明肯定有其他的微生物存在，B项正确；乳酸菌是异养厌氧菌，在无氧条件下将葡萄糖分解成乳酸，C项正确；经过蛋白酶水解后的玉米胚芽液也可以提供氮源，D项错误。
【分析】 1、蔗糖消耗需要消耗能量；乳酸属于代谢产物，这两种菌种与乳酸含量息息相关；
2、发酵时出现明显的气泡，说明肯定有其他的微生物存在；
3、乳酸菌是异养厌氧菌，在无氧条件下把葡萄糖消耗殆尽。
12．现代工业生产中往往采用规范的流程进行发酵生产以提高生产效率,如图是发酵工程生产产品的流程图。据图回答下列问题。
（1）在啤酒生产中,使用①改造的啤酒酵母,可以加速发酵过程,缩短生产周期,①是 ;高产青霉素菌种是通过②培育的,②是 ;③是细胞工程。
（2）④表示 ,⑤表示 。
（3）整个过程的中心阶段是发酵,在此阶段需要随时取样、检测等,以了解发酵进程,还要及时添加 ,同时严格控制 。
（4）若发酵所得产品是单细胞蛋白,则⑥是往往采用 的方法进行提取。
【答案】（1）基因工程；诱变育种
（2）接种；灭菌
（3）必需的营养组分；温度、pH和溶解氧等发酵条件
（4）过滤、沉淀
【知识点】微生物的分离和培养；测定某种微生物的数量；灭菌技术
【解析】【解答】(1)啤酒生产中,使用基因工程改造的啤酒酵母,可以加速发酵过程,缩短生产周期;高产青霉菌菌种的产生是诱变育种的结果。(2)根据发酵流程可以判断④⑤分别是接种和灭菌。(3)在发酵过程中随微生物的代谢过程的进行,微生物、发酵产物的量以及发酵液的各种理化性质随时都在发生变化,因此要不断进行检测,随时添加必需的营养组分,同时严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件,以便得到较多的发酵产品。(4)单细胞蛋白就是指微生物菌体,往往采取过滤、沉淀的方法提取。
【分析】 1、基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品；
2、诱变育种是利用物理、化学等方法，提升种群突变率而进行的育种方式；
3、发酵条件影响菌种的代谢方式、数量以及可能引入杂菌。故实验过程控制严格的实验条件，保证菌种的纯度，实验条件由温度、pH、酶、碳源、无菌环境等。
13．以下属于发酵的是( )
A．利用青霉菌生产青霉素 B．缺氧时人的组织细胞产生乳酸
C．利用酵母菌获得酒精 D．利用乳酸菌生产乳酸
【答案】A,C,D
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】发酵是微生物进行的代谢活动，如青霉菌、酵母菌、乳酸菌等微生物。人不属于微生物，人的无氧呼吸不属于发酵。
【分析】几种常用发酵菌种的比较
发酵 酿酒 酿醋 制作腐乳 制作泡菜
菌种 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌
生物
分类 真核生物 原核生物 真核生物 原核生物
代谢
类型 异养兼性厌氧 异养需氧 异养需氧 异养厌氧
繁殖
方式 适宜条件下出芽生殖 二分裂生殖 孢子生殖 二分裂生殖
菌种
来源 附着在皮上的野生型酵母菌 接种或空气 空气中毛霉孢子 蔬菜
发酵
条件 前期需氧，后期不需氧 一直需氧 前期需氧，后期密封 不需氧
最适
温度 18℃～25℃ 30℃～35℃ 15℃～18℃ 常温
14．下列关于青霉素生产的叙述，正确的是( )
A．用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再经筛选的方法可选育高产菌种
B．青霉素是青霉菌生长过程中产生抑制其他微生物生长的代谢物
C．发酵罐接种后必须进行灭菌处理
D．青霉菌生长达到稳定时，活菌数不再增加，青霉菌产量下降
【答案】A,B
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】培育高产菌种可以采用诱变育种的方法，即用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌，然后进行筛选，可选育出高产菌种，A项正确；青霉素是青霉菌生长过程中产生的代谢物，能抑制其他微生物的生长，B项正确；发酵罐应该在接种前灭菌，接种后灭菌会把接种的菌株杀死，C项错误；青霉菌生长达到稳定时，活菌数不再增加，这时若适时补充营养物质，可以提高代谢物产量，D项错误。
【分析】 1、用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌，导致基因突变，产生新的基因型，然后进行筛选，可选育出高产菌种；
2、青霉素由某些细菌，是细菌的代谢产物；
3、发酵罐应该在接种前灭菌，接种后灭菌会把接种的菌株杀死。
15．人造蛋白食品的生产可利用现代微生物发酵工程技术，食用真菌蛋白是人造蛋白的一种。下面为真菌蛋白的制造过程的图解，请据图回答下列问题。
（1）向发酵罐中注入少量氨水的目的是 。
（2）制造真菌蛋白时，要向发酵罐中通入空气，由此可知，发酵罐中的真菌的异化作用类型是 。
（3）向发酵罐中加入的一切物品都需要消毒，从生态学的角度进行分析，其原因是 。
（4）从自然界中分离的真菌菌种，当用于制造真菌蛋白时，蛋白质的产量很低。要获得更多的真菌蛋白，培育优良的真菌菌种可采用 的方法。
（5）在下列4种物质中，可以用来作为青霉菌培养的主要能源物质的是( )
A．脂肪
B．葡萄糖
C．蛋白质
D．生长因子
【答案】（1）为真菌提供合成蛋白质所需的氮源，调节pH
（2）需氧型
（3）避免杂菌与真菌竞争而降低真菌蛋白的产量
（4）诱变育种
（5）B
【知识点】微生物发酵及其应用；培养基概述及其分类
【解析】【解答】(1)氨水呈碱性，既能调节发酵液的pH，也能为真菌提供氮源。(2)向发酵罐内通入空气就是为了提供氧气，说明发酵真菌为需氧型。(3)发酵过程中混入的杂菌会和发酵菌竞争营养物质，从而影响发酵的进行。(4)菌体本身能产生蛋白质，要想得到产生蛋白质更多的菌种，可以采用诱变育种的方法。(5)糖类物质是生物主要的能源物质。
【分析】 1、氨水含有C、H和O元素，呈碱性，既能调节发酵液的pH，也能为真菌提供氮源；
2、需氧型：生物体在异化作用的过程中，必须不断从外界环境中摄取氧来氧化分解自身的组成物质，以释放能量，并排出二氧化碳，这种新陈代谢类型叫做需氧型。在现在的自然界中，需氧型生物主要是真核生物，并且这些生物的种类十分丰富，它包括哺乳动物、鸟类、爬行类、鱼类等多细胞真核动物，被子植物、裸子植物等多细胞真核植物和单细胞动植物、部分细菌和真菌； 3、诱变育种的显著特点是产生新的基因，从而改造细菌性状。
16．下图表示制造啤酒的过程,据此回答下列问题。
（1）为什么要把原料放进沸水中混合 。
（2）为什么要在混合物冷却后才把酵母菌加进去 。
（3）请写出酵母菌所进行的生理过程的化学反应方程式: 。
（4）研究者发现温度的变化对气体产量有影响,并在不同温度下测定气体的产量(如下表)。请在方格纸上,用表中数据,设计完成曲线图。
（5）请解释这条曲线为什么是这样的形状。 。
【答案】（1）对原料进行消毒,防止杂菌污染
（2）避免酵母菌受热失活
（3）C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量;C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量
（4）纵坐标标注气体体积及其数值,作下图:
（5）微生物代谢过程中需要酶的参与,酶的活性受温度的影响。在一定温度范围内,酶的活性随温度的升高而增强,表中40 ℃是酶作用的最适温度,当温度超过40 ℃,酶的活性随之下降,高温使酶失活
【知识点】果酒果醋的制作
【解析】【解答】(1)把原料放进沸水中混合是为了对原料进行消毒,杀死原料中的杂菌。(2)等到混合物冷却后才加酵母菌是为了防止高温杀死酵母菌。(3)酵母菌早期进行有氧呼吸,快速繁殖,以增加酵母菌的数量,有氧呼吸的反应式:C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量;然后密闭,进行无氧呼吸产生酒精,无氧呼吸的反应式:C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量。(4)图中应先注明横坐标、纵坐标的含义,标注原点,曲线图的绘制以温度为横坐标,以气体体积为纵坐标。曲线先上升后下降,40 ℃左右时达到最高点。(5)微生物代谢过程中需要酶的参与,而酶的活性受温度影响。在一定温度范围内,酶的活性随温度的升高而增强,由表中可看出,40 ℃是酶作用的最适温度,当温度超过40 ℃时,酶的活性随之下降,高温使酶失活。
【分析】果酒的制作：
酒精发酵
菌种 酵母菌（单细胞、真核生物）
代谢、生殖 异养兼性厌氧，出芽（主要）、孢子生殖
菌种来源 附着在葡萄皮上的野生型酵母菌
原理 先在有氧条件下大量繁殖；
C6H12O6＋6O2＋6H2O→6CO2＋12H2O+能量
再在无氧条件下进行酒精发酵
C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2+能量
氧气 前期需氧，后期不需氧
最适温度 18～25℃，20℃左右最适宜繁殖
PH 酸性
发酵时间 10——12 d
1 / 1高中生物人教版（2019）选择性必修三1.3 发酵工程及其应用 同步练习
一、选择题
1．用发酵工程生产的产品，如果是菌体，进行分离、提纯时可采用的方法是( )
A．蒸馏、过滤 B．过滤、沉淀
C．萃取、离子交换 D．沉淀、萃取
2．严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键。通常所指的发酵条件不包括( )
A．温度控制 B．溶解氧控制 C．pH控制 D．酶浓度控制
3．下列关于菌种选育的叙述，不正确的是( )
A．自然选育的菌种不经过人工处理
B．诱变育种原理的基础是基因突变
C．通过有性杂交可形成工程细胞
D．采用基因工程的方法可构建工程菌
4．用发酵工程生产单细胞蛋白被认为是人类新的食物来源，为解决粮食问题开辟了新途径，具有广阔的发展前景。这种蛋白是( )
A．微生物菌体 B．微生物代谢产物
C．微生物合成物质 D．发酵液
5．与传统发酵技术相比，发酵工程的产品种类更加丰富，产量和质量明显提高。下列相关表述，不正确的是( )
A．发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵
B．发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物及菌体本身
C．在发酵工程的发酵环节中，发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径
D．通过发酵工程可以利用微生物生产单细胞蛋白
6．酵母菌培养过程中的生长曲线如图所示，a、b、c、d分别表示不同的生长时期，其中适于作为生产用菌种的时期是( )
A．a B．b C．c D．d
7．下列关于发酵工程的说法，错误的是( )
A．发酵工程的产品是指微生物的代谢物和菌体本身
B．通过人工诱变选育新品种
C．培养基、发酵设备和菌种必须经过严格的灭菌
D．环境条件的变化，不仅会影响菌种的生长繁殖，而且会影响菌体代谢物的形成
8．发酵工程在现代生物工程中的地位越来越重要。下列有关发酵过程的叙述，错误的是( )
A．首先要对发酵设备和培养基严格灭菌
B．要随时取样，检测培养液的微生物数目、产物浓度等，以了解发酵进程
C．在发酵过程中不需要向装置中再添加必需的营养组分
D．要严格控制温度、pH、溶解氧等发醇条件
9．紫外线具有杀菌和诱变功能。用相同剂量、不同波长的紫外线处理两组等量的酵母菌，结果见下表。
紫外线波长/nm 存活率/% 突变数/个
260 60 50~100
280 100 0~1
据表推断，在选育优良菌种时，应采用的紫外线波长及依据是( )
A．260 nm，酵母菌存活率较低 B．260 nm，酵母菌突变数多
C．280 nm，酵母菌存活率高 D．280 nm，酵母菌突变数少
10．下列有关发酵工程的叙述中，正确的是( )
A．发酵工程采用连续培养的方法以最大限度地获得人类所需的产品
B．发酵所用的菌种多是通过杂交育种的方式获得
C．发酵工程就是利用微生物的无氧呼吸生产人类所需的产品
D．发酵工程与基因工程和细胞工程无关
11．蔗糖、奶粉和经蛋白酶水解后的玉米胚芽液按一定比例混合，经乳酸菌发酵可生产新型酸奶。下列相关叙述不正确的是( )
A．蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关
B．酸奶出现明显气泡说明有杂菌污染
C．乳酸菌是异养厌氧菌
D．只有奶粉为乳酸发酵提供氮源
12．现代工业生产中往往采用规范的流程进行发酵生产以提高生产效率,如图是发酵工程生产产品的流程图。据图回答下列问题。
（1）在啤酒生产中,使用①改造的啤酒酵母,可以加速发酵过程,缩短生产周期,①是 ;高产青霉素菌种是通过②培育的,②是 ;③是细胞工程。
（2）④表示 ,⑤表示 。
（3）整个过程的中心阶段是发酵,在此阶段需要随时取样、检测等,以了解发酵进程,还要及时添加 ,同时严格控制 。
（4）若发酵所得产品是单细胞蛋白,则⑥是往往采用 的方法进行提取。
13．以下属于发酵的是( )
A．利用青霉菌生产青霉素 B．缺氧时人的组织细胞产生乳酸
C．利用酵母菌获得酒精 D．利用乳酸菌生产乳酸
14．下列关于青霉素生产的叙述，正确的是( )
A．用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再经筛选的方法可选育高产菌种
B．青霉素是青霉菌生长过程中产生抑制其他微生物生长的代谢物
C．发酵罐接种后必须进行灭菌处理
D．青霉菌生长达到稳定时，活菌数不再增加，青霉菌产量下降
15．人造蛋白食品的生产可利用现代微生物发酵工程技术，食用真菌蛋白是人造蛋白的一种。下面为真菌蛋白的制造过程的图解，请据图回答下列问题。
（1）向发酵罐中注入少量氨水的目的是 。
（2）制造真菌蛋白时，要向发酵罐中通入空气，由此可知，发酵罐中的真菌的异化作用类型是 。
（3）向发酵罐中加入的一切物品都需要消毒，从生态学的角度进行分析，其原因是 。
（4）从自然界中分离的真菌菌种，当用于制造真菌蛋白时，蛋白质的产量很低。要获得更多的真菌蛋白，培育优良的真菌菌种可采用 的方法。
（5）在下列4种物质中，可以用来作为青霉菌培养的主要能源物质的是( )
A．脂肪
B．葡萄糖
C．蛋白质
D．生长因子
16．下图表示制造啤酒的过程,据此回答下列问题。
（1）为什么要把原料放进沸水中混合 。
（2）为什么要在混合物冷却后才把酵母菌加进去 。
（3）请写出酵母菌所进行的生理过程的化学反应方程式: 。
（4）研究者发现温度的变化对气体产量有影响,并在不同温度下测定气体的产量(如下表)。请在方格纸上,用表中数据,设计完成曲线图。
（5）请解释这条曲线为什么是这样的形状。 。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】灭菌技术
【解析】【解答】对于发酵工程生产的产品，如果是菌体，通常采用过滤、沉淀的方法；如果是代谢物，通常采用蒸馏、过滤、萃取或离子交换等措施。
【分析】 发酵过程之中，需要足够数量的活的菌体，进行细菌细胞代谢，产生人民可以利用的物质。不要破坏细菌的结构和伤害到细菌生命。于是，通常采用过滤、沉淀的方法进行活的菌体。
2．【答案】D
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】通常所指的发酵条件包括温度、pH和溶解氧等。酶是催化反应的物质，不属于发酵条件。
【分析】 发酵条件影响菌种的代谢方式、数量以及可能引入杂菌。故实验过程控制严格的实验条件，保证菌种的纯度。实验条件由温度、pH、酶、碳源等。
3．【答案】C
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。有性杂交不属于菌种的选育方法，C项错误。
【分析】 1、人工选择优良菌种，挺高发酵工程的效率；
2、诱变育种利用基因突变的原理进行育种，目的提升突变率；
3、有性杂交不可以产生新的基因，不适合作用获得工程细胞的方式；
4、基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。
4．【答案】A
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】发酵工程生产的单细胞蛋白其实就是微生物菌体，经过加工可以生产高蛋白食品。
【分析】题目涉及到的人类新的食物来源，应该含有营养物质。细菌本质含有蛋白质和脂质等，为人类解决粮食问题开辟了新途径。微生物代谢产物或合成以及发酵液，可能含有有好或有坏的产物。
5．【答案】A
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】不论是发酵工程还是传统发酵技术，都可以利用微生物进行发酵，只不过传统发酵技术利用的是自然菌种。
【分析】 1、现代发酵工程有别于传统发酵技术，原因有菌种来源不同；
2、发酵工程的产品包括菌体及代谢产物等；
3、发酵条件影响菌种的代谢方式、数量以及可能引入杂菌。故实验过程控制严格的实验条件，保证菌种的纯度。实验条件由温度、pH、酶、碳源等；
4、细菌代谢产物包括蛋白质、激素和生物碱等。
6．【答案】B
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】常作为生产菌种和科研材料的细菌群体，应该是代谢旺盛、个体形态和生理特性比较稳定的时期，曲线b时期菌体代谢最旺盛，生理特性比较稳定，是生产用菌种的最佳时期。
【分析】图中，b时期菌体群落增长率最大，竞争压力不大，细菌新陈代谢最强，是生产用菌种的最佳时期。其余的不适宜选种。a点时，菌种密度较低，c点时菌种数量开始减少，推测此时菌种将会死亡一部分，不适合选种；d点种群数量下降，可能是衰老菌种逐渐死亡，此点不适合选种。
7．【答案】C
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】常作为生产菌种和科研材料的细菌群体，应该是代谢旺盛、个体形态和生理特性比较稳定的时期，曲线b时期菌体代谢最旺盛，生理特性比较稳定，是生产用菌种的最佳时期。
【分析】 1、发酵工程是利用菌种进行代谢，产生符合人民医院的代谢产物；
2、发酵工程的产品包括菌体及代谢产物等；
3、发酵条件影响菌种的代谢方式、数量以及可能引入杂菌。故实验过程控制严格的实验条件，保证菌种的纯度，实验条件由温度、pH、酶、碳源、无菌环境等。
8．【答案】C
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】发酵前，要对发酵设备和培养基严格灭菌，防止杂菌的污染，A项正确；发酵过程中要随时取样，检测培养液的微生物数目、产物浓度等，以了解发酵进程，B项正确；随着发酵的进行，必需的营养组分减少，因此在发酵过程中需要向装置中再添加必需的营养组分，C项错误；发酵过程中要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件，D项正确。
【分析】 1、发酵设备保证无菌，可以为微生物的提取、分离打下无菌环境基础；
2、发酵条件影响菌种的代谢方式、数量以及可能引入杂菌；故实验过程控制严格的实验条件，保证菌种的纯度，实验条件由温度、pH、酶、碳源、无菌环境等；
3、培养基化学成分：包括 水 、 无机盐 、 碳源 、 氮源；培养基还要满足微生物生长对PH、特殊营养物质以及氧气的要求。
9．【答案】B
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】由表格可知，紫外线波长为280 nm时，酵母菌的存活率虽然高达100%，但是0~1个的突变数不利于菌种的选育；紫外线波长为260 nm时，酵母菌的存活率虽然只有60%，但是50~100个的突变数可以提供丰富的变异材料，有利于菌种的选育。
【分析】由题意可知，选育优良品种，需要细菌具有优良的性状，需要从本质上解决问题。例如，射线触发基因突变产生高产的个体。突变数越多，产生有利个体可能随着上升。
10．【答案】A
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】发酵工程通常可以采用连续培养的方法以最大限度地获得人类所需的产品，A项正确；很多微生物是原核生物，不能通过杂交育种获得菌种，发酵所用的菌种多是通过人工诱变的方式获得，B项错误；发酵工程就是利用微生物的有氧呼吸或无氧呼吸生产人类所需的产品，C项错误；发酵工程与基因工程和细胞工程密切相关，D项错误。
【分析】1、发酵工程采取连续培养，尽大限度获取菌体及代谢产物；
2、人工诱变提升突变的概率，是常用选菌种的方式；
3、微生物进行代谢时，可以进行两种呼吸；
4、发酵工程、基因工程和蛋白质功能密切相关。
11．【答案】D
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】蔗糖是乳酸菌的碳源，乳酸菌分解蔗糖产生乳酸，所以蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关，A项正确； 酸奶是乳酸发酵的产物，不应有气体产生，如果发酵时出现明显的气泡，说明肯定有其他的微生物存在，B项正确；乳酸菌是异养厌氧菌，在无氧条件下将葡萄糖分解成乳酸，C项正确；经过蛋白酶水解后的玉米胚芽液也可以提供氮源，D项错误。
【分析】 1、蔗糖消耗需要消耗能量；乳酸属于代谢产物，这两种菌种与乳酸含量息息相关；
2、发酵时出现明显的气泡，说明肯定有其他的微生物存在；
3、乳酸菌是异养厌氧菌，在无氧条件下把葡萄糖消耗殆尽。
12．【答案】（1）基因工程；诱变育种
（2）接种；灭菌
（3）必需的营养组分；温度、pH和溶解氧等发酵条件
（4）过滤、沉淀
【知识点】微生物的分离和培养；测定某种微生物的数量；灭菌技术
【解析】【解答】(1)啤酒生产中,使用基因工程改造的啤酒酵母,可以加速发酵过程,缩短生产周期;高产青霉菌菌种的产生是诱变育种的结果。(2)根据发酵流程可以判断④⑤分别是接种和灭菌。(3)在发酵过程中随微生物的代谢过程的进行,微生物、发酵产物的量以及发酵液的各种理化性质随时都在发生变化,因此要不断进行检测,随时添加必需的营养组分,同时严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件,以便得到较多的发酵产品。(4)单细胞蛋白就是指微生物菌体,往往采取过滤、沉淀的方法提取。
【分析】 1、基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品；
2、诱变育种是利用物理、化学等方法，提升种群突变率而进行的育种方式；
3、发酵条件影响菌种的代谢方式、数量以及可能引入杂菌。故实验过程控制严格的实验条件，保证菌种的纯度，实验条件由温度、pH、酶、碳源、无菌环境等。
13．【答案】A,C,D
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】发酵是微生物进行的代谢活动，如青霉菌、酵母菌、乳酸菌等微生物。人不属于微生物，人的无氧呼吸不属于发酵。
【分析】几种常用发酵菌种的比较
发酵 酿酒 酿醋 制作腐乳 制作泡菜
菌种 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌
生物
分类 真核生物 原核生物 真核生物 原核生物
代谢
类型 异养兼性厌氧 异养需氧 异养需氧 异养厌氧
繁殖
方式 适宜条件下出芽生殖 二分裂生殖 孢子生殖 二分裂生殖
菌种
来源 附着在皮上的野生型酵母菌 接种或空气 空气中毛霉孢子 蔬菜
发酵
条件 前期需氧，后期不需氧 一直需氧 前期需氧，后期密封 不需氧
最适
温度 18℃～25℃ 30℃～35℃ 15℃～18℃ 常温
14．【答案】A,B
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】培育高产菌种可以采用诱变育种的方法，即用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌，然后进行筛选，可选育出高产菌种，A项正确；青霉素是青霉菌生长过程中产生的代谢物，能抑制其他微生物的生长，B项正确；发酵罐应该在接种前灭菌，接种后灭菌会把接种的菌株杀死，C项错误；青霉菌生长达到稳定时，活菌数不再增加，这时若适时补充营养物质，可以提高代谢物产量，D项错误。
【分析】 1、用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌，导致基因突变，产生新的基因型，然后进行筛选，可选育出高产菌种；
2、青霉素由某些细菌，是细菌的代谢产物；
3、发酵罐应该在接种前灭菌，接种后灭菌会把接种的菌株杀死。
15．【答案】（1）为真菌提供合成蛋白质所需的氮源，调节pH
（2）需氧型
（3）避免杂菌与真菌竞争而降低真菌蛋白的产量
（4）诱变育种
（5）B
【知识点】微生物发酵及其应用；培养基概述及其分类
【解析】【解答】(1)氨水呈碱性，既能调节发酵液的pH，也能为真菌提供氮源。(2)向发酵罐内通入空气就是为了提供氧气，说明发酵真菌为需氧型。(3)发酵过程中混入的杂菌会和发酵菌竞争营养物质，从而影响发酵的进行。(4)菌体本身能产生蛋白质，要想得到产生蛋白质更多的菌种，可以采用诱变育种的方法。(5)糖类物质是生物主要的能源物质。
【分析】 1、氨水含有C、H和O元素，呈碱性，既能调节发酵液的pH，也能为真菌提供氮源；
2、需氧型：生物体在异化作用的过程中，必须不断从外界环境中摄取氧来氧化分解自身的组成物质，以释放能量，并排出二氧化碳，这种新陈代谢类型叫做需氧型。在现在的自然界中，需氧型生物主要是真核生物，并且这些生物的种类十分丰富，它包括哺乳动物、鸟类、爬行类、鱼类等多细胞真核动物，被子植物、裸子植物等多细胞真核植物和单细胞动植物、部分细菌和真菌； 3、诱变育种的显著特点是产生新的基因，从而改造细菌性状。
16．【答案】（1）对原料进行消毒,防止杂菌污染
（2）避免酵母菌受热失活
（3）C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量;C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量
（4）纵坐标标注气体体积及其数值,作下图:
（5）微生物代谢过程中需要酶的参与,酶的活性受温度的影响。在一定温度范围内,酶的活性随温度的升高而增强,表中40 ℃是酶作用的最适温度,当温度超过40 ℃,酶的活性随之下降,高温使酶失活
【知识点】果酒果醋的制作
【解析】【解答】(1)把原料放进沸水中混合是为了对原料进行消毒,杀死原料中的杂菌。(2)等到混合物冷却后才加酵母菌是为了防止高温杀死酵母菌。(3)酵母菌早期进行有氧呼吸,快速繁殖,以增加酵母菌的数量,有氧呼吸的反应式:C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量;然后密闭,进行无氧呼吸产生酒精,无氧呼吸的反应式:C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量。(4)图中应先注明横坐标、纵坐标的含义,标注原点,曲线图的绘制以温度为横坐标,以气体体积为纵坐标。曲线先上升后下降,40 ℃左右时达到最高点。(5)微生物代谢过程中需要酶的参与,而酶的活性受温度影响。在一定温度范围内,酶的活性随温度的升高而增强,由表中可看出,40 ℃是酶作用的最适温度,当温度超过40 ℃时,酶的活性随之下降,高温使酶失活。
【分析】果酒的制作：
酒精发酵
菌种 酵母菌（单细胞、真核生物）
代谢、生殖 异养兼性厌氧，出芽（主要）、孢子生殖
菌种来源 附着在葡萄皮上的野生型酵母菌
原理 先在有氧条件下大量繁殖；
C6H12O6＋6O2＋6H2O→6CO2＋12H2O+能量
再在无氧条件下进行酒精发酵
C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2+能量
氧气 前期需氧，后期不需氧
最适温度 18～25℃，20℃左右最适宜繁殖
PH 酸性
发酵时间 10——12 d
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