高考生物二轮复习限时集训：12 发酵工程（含解析）

高考生物二轮复习限时集训
12　发酵工程
[时间:30min]
1.[2023·安徽马鞍山三模] 我国传统发酵食品风味独特,不仅是满足人类基本食物需求的一种物质产品,更是中华文化的重要载体,有着深厚的文化传承。下列关于传统发酵食品制作的叙述,正确的是 (　)
A.泡菜、果酒和果醋的制作均需在无氧环境下进行
B.酿酒中酵母菌的最适生长温度与酿醋中醋酸菌的最适生长温度不同
C.泡菜腌制时,坛边沿水槽内有气泡是乳酸菌无氧呼吸产生CO2引起的
D.果酒制作过程中,葡萄糖中的能量经酵母菌酒精发酵大部分以热能形式散失
2.[2023·山东烟台二模] 《诗经》中有“中田有庐,疆埸有瓜,是剥是菹,献之皇祖”的诗句。“剥”和“菹”是腌渍加工的意思。据汉许慎《说文解字》解释“菹菜者,酸菜也”。下列叙述错误的是 (　)
A.腌渍加工时可用煮沸后冷却的5%~20%的盐水
B.发酵时,发酵坛表面可能出现一层由乳酸菌繁殖形成的白膜
C.用细菌计数板对泡菜汁中的乳酸菌进行计数时,应先盖盖玻片再滴加样液
D.泡菜坛中亚硝酸盐的含量先上升后下降,最后趋于稳定
3.乳酸菌是一类利用碳水化合物产生大量乳酸的细菌的统称,是人体肠道中必不可少且具有重要生理功能的菌群,常用于酸奶、泡菜的制作。下列有关酸奶发酵的叙述正确的是 (　)
A.在牛奶中加入抗生素进行酸奶发酵可减少发酵过程中杂菌的滋生
B.取环境中的天然乳酸菌菌种接种不利于产品质量的提高
C.发酵过程可先通入无菌空气让乳酸菌大量繁殖再进行无氧发酵
D.酸奶制作过程中,后期低温处理可产生大量乳酸菌
4.[2023·湖北黄冈中学模拟] 青霉菌产生的青霉素是人类发现的第一种抗生素。青霉素发酵过程中,总会产生头孢霉素。青霉菌产生青霉素的代谢途径如下图所示,下列关于青霉素工业化生产的叙述,不正确的是 (　)
A.将血红蛋白基因转入青霉菌中有可能提高菌体对氧的吸收和利用率
B.发酵过程中,环境条件变化会影响微生物的生长繁殖和代谢过程
C.菌种选育时,敲除青霉菌中控制酶B合成的基因可使其只产青霉素
D.分离、提纯产物以获得微生物细胞本身或其代谢产物是发酵工程的中心环节
5.土壤中的部分细菌处于“寡营养”状态,若这些细菌过度摄入营养物质,则会破坏细胞的结构甚至导致死亡。在人工培养基上,高浓度营养物质比较适合生长快的微生物,但会抑制生长较慢的微生物。下列说法错误的是 (　)
A.筛选“寡营养”状态微生物时,可降低营养物质的浓度
B.在不更换培养液的条件下,培养后期可能更有利于生长较慢的微生物生长
C.与普通培养基相比,选择培养基上生长的微生物种类一般较少
D.“寡营养”状态微生物可在不含碳源的培养基上正常生长
6.某研究小组从牛的瘤胃中采集样本,进行分解尿素的微生物的分离与计数。实验基本步骤如下:将1 mL瘤胃样液稀释1000倍,在3个平板上用涂布法分别接入0.1 mL稀释液;经适当培养后,3个平板的菌落数分别为49、47和45。下列叙述不正确的是 (　)
配制培养基灭菌、倒平板接种培养观察、统计
A.从牛的瘤胃中采集样本之后,若要扩大培养,扩大培养的培养基中不能加琼脂
B.配制的培养基从用途看属于选择培养基
C.对尿素溶液进行灭菌不能用高压蒸汽灭菌法
D.每升瘤胃样液中分解尿素的微生物活菌数为4.7×107
7.纤维素分解菌是一种新型饲料添加剂,能够提高粗纤维饲料的转化率,为养殖业提供更多的饲料来源。为得到高产的纤维素分解菌。研究人员欲从反刍动物粪便中进行分离筛选,步骤如下,下列分析正确的是 (　)
A.为防止杂菌污染,一般采用干热灭菌法对接种工具和培养基A、B进行灭菌
B.培养基B是选择培养基,其中应加入纤维素作为唯一氮源
C.用甲培养基中得到的菌落来推算粪便中纤维素分解菌的量时,结果偏大
D.丙中出现的透明圈越小说明细菌分解纤维素能力越弱
8.某研究团队从食塑料蜡虫肠道中分离能降解聚乙烯(PE)的细菌,以解决塑料污染问题。将分离得到的两种细菌(YT1和YP1)在PE薄膜培养液中培养,培养液中细菌数量变化以及PE失重率(降解PE能力的高低)变化如图所示。下列叙述正确的是 (　)
A.用经湿热灭菌后的含PE、葡萄糖和无机盐等成分的液体培养基分离目的细菌
B.分离得到目的细菌的纯培养可用平板划线法在酸性的选择培养基上进行
C.在得到图甲曲线过程中的计数常用显微镜直接计数法和稀释涂布平板法
D.在第20天后两种细菌群体降解PE的能力差异增大,且细菌YT1强于细菌YP1
9.野生型谷氨酸棒状杆菌能在基本培养基上生长,精氨酸依赖型谷氨酸棒状杆菌因缺乏将鸟氨酸转化为精氨酸的酶而不能在基本培养基上生长,但可作为鸟氨酸生产的优良菌种。下图为纯化精氨酸依赖型谷氨酸棒状杆菌(目的菌)的部分流程图,下列相关叙述正确的是 (　)
注:①②③④代表培养基,A、B、C 表示操作步骤,D、E 为菌落。
A.步骤 A 诱导菌种基因突变可增加突变株的数量
B.步骤 B 用平板划线法将菌种接种在②的表面
C.培养基③因缺少精氨酸导致菌落数目比④少
D.目的菌 E 扩大培养后可用于工业化生产鸟氨酸
10.下图为通过DNA分子杂交鉴定某特定DNA是否导入细菌的示意图。下列叙述正确的是 (　)
A.根据培养皿中菌落数可以准确计算样品中含有的活菌实际数目
B.重组质粒与探针能进行分子杂交是因为碱基排列在DNA分子内侧
C.放射自显影结果可显示原培养皿中含有特定DNA的细菌菌落位置
D.外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制
11.[2023·江苏徐州模拟] 人误食被金黄色葡萄球菌污染的食物后,可能出现腹泻、呕吐等症状。研究者尝试用蜻蜓肠道共生菌的代谢产物开发新型抑菌药物,部分实验步骤如图所示,图中数字编号代表实验步骤。
(1)⑤步骤培养肠道共生菌的培养基配方如下表所示:
药品 马铃薯 葡萄糖 X 水
用量 200.0 g 20.0 g 20.0 g 1000 mL
①表格中的物质X最可能是　　　　;②表格中的马铃薯可以提供的营养成分有　　　　　　　。
(2)⑤步骤中,稀释涂布了5个培养基,每个培养基上涂布0.1 mL稀释液,5个培养基上生长的菌落数分别为8、62、75、88、95,则在③步骤的蜻蜓肠道提取液中,肠道共生菌的密度为　　　　个/mL(假设所有共生菌都能在培养基上生长)。
(3)为了保证实验的顺利进行,下列操作中正确的有　　　　。
①研磨蜻蜓肠道时加入蒸馏水,且在无菌操作台进行
②解剖蜻蜓用的镊子等工具,事先用干热灭菌法进行灭菌
③进行稀释涂布操作时,将需要用到的接种环先进行灼烧灭菌
④实验结束后,将实验产生的废弃物进行集中灭菌处理
(4)接种培养一段时间,培养基上共出现42种蜻蜓肠道共生菌,通过提取其DNA并测序可从分子水平上将其进行区分,其原理是　 。
(5)研究者分离出蜻蜓肠道菌株A,提取其代谢产物并用丙酮定容制成“药液A”。欲比较“药液A”与庆大霉素液(用无菌水配制的抗生素溶液)对金黄色葡萄球菌的抑菌效果,请在表格中填写简要的实验步骤,完成实验方案(所有实验均在无菌环境操作)。
步骤与 目的 操作与要点
接种 微生物 在培养基上均匀涂布①　　　　　　
加入 药物 用无菌镊子将分别浸过A、B、C液和无菌水的圆纸片沥干后均匀置于上述培养基表面。A、B、C液分别为“药液A”、②　　　　　、③　　　　　　　
培养 微生物 将培养基在④　　　　℃下培养24小时
观测并 分析结果 测量⑤　　　　　　　　　　　　　　　　　,记录、比较、得出结论
12.[2023·湖北武汉模拟] 随着人造板工业的不断发展,人造纤维板在家具和装修市场上的应用日益频繁。由于我国南方梅雨天气的影响,导致南方地区纤维板较易发生霉变。霉变后的纤维板不仅影响产品外观,而且严重危害到使用者的健康。在纤维板制作和使用过程中利用防霉抗菌剂进行防护处理,可以达到防霉的效果,提高纤维板的应用价值。回答下列问题:
(1)采集霉菌需用无菌棉签,棉签灭菌的常用方法是　　　　　　　　　　。现提供无菌棉签、灭菌生理盐水、剪刀和采样管,写出采集纤维板霉变微生物的简要过程:　　　　　　　　　　　　　　。
(2)纤维板发生霉变主要是因为霉菌,对采样管中的霉菌,需利用　　　　　　　　　　　法进行菌株的分离培养和计数,所用的培养基应将pH调至　　　　(填“酸性”“中性”或“碱性”)。
(3)实验室常用马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA培养基)培养霉菌,其配制配方如下:马铃薯200 g、葡萄糖20 g、琼脂20 g、蒸馏水1 L。其中马铃薯主要为霉菌生长提供　　　　　　　　　　　(写出三项)。现提供PDA培养基、紫外灯、计时器和适量不同霉菌菌丝悬浮液。为探究紫外线辐照时长对不同霉菌生长的抑制作用,写出实验思路:　 　 。 全品选考专题 生物 E
限时集训(十二)
1.B　[解析] 制作泡菜利用的微生物是乳酸菌,乳酸菌是厌氧型细菌,所以制作泡菜的过程全程保持无氧环境;制作果酒利用的微生物是酵母菌,酵母菌要先通过有氧呼吸大量增殖,之后需保持无氧条件进行酒精发酵;参与果醋制作的醋酸菌是好氧菌,制作果醋需要有氧环境,A错误。酿酒中酵母菌的最适生长温度与酿醋中醋酸菌的最适生长温度不同,后者温度较高,B正确。泡菜腌制时,所需的菌种是乳酸菌,乳酸菌无氧呼吸的产物是乳酸,无二氧化碳的产生,C错误。果酒制作过程中,葡萄糖中的能量经酵母菌酒精发酵大部分存留在酒精中,D错误。
2.B　[解析] 泡菜腌渍加工时用清水与食盐配制质量百分比为5%~20%的盐水,配制完毕后还需要将盐水煮沸,以除去水中的氧气,并杀灭盐水中的微生物,防止杂菌污染,为避免杀死目的菌种,需要等冷却后再加入,A正确;在泡菜制作过程中,泡菜发酵液的营养丰富,其表面往往含有适量的氧气,适合酵母菌生长繁殖,产膜酵母生长繁殖会在泡菜坛液面形成一层白膜,B错误;应用细菌计数板对泡菜汁中乳酸菌进行计数时,应先盖盖玻片再滴加样液,可以避免计数室产生气泡,C正确;随着腌制时间的增加,泡菜中亚硝酸盐的含量先升高后降低最后趋于稳定,故泡菜应腌制一段时间后再食用,D正确。
3.B　[解析] 加入抗生素会杀死乳酸菌,导致酸奶发酵失败,A错误;环境中的天然乳酸菌菌种数量较少,不利于产品质量的提高,B正确;乳酸菌是厌氧菌,不需要通入空气,C错误;酸奶制作过程中,后期低温处理时大部分乳酸菌已死亡,不会大量繁殖,D错误。
4.D　[解析] 青霉菌是需氧型微生物,血红蛋白能运输氧气,将血红蛋白基因转入青霉菌中有可能提高菌体对氧的吸收和利用率,A正确;微生物的生长繁殖需要适宜的温度、pH和溶解氧等培养条件,发酵过程中,环境条件变化会影响微生物的生长繁殖和代谢过程,B正确;结合图示可以看出,若能将控制酶B合成的基因敲除,则青霉菌能大量生产青霉素,因此选育菌种时,可对青霉菌中控制酶B合成的基因进行敲除,使其只产青霉素,C正确;发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节,D错误。
5.D　[解析] “寡营养”状态微生物对营养物质的需求较少,筛选“寡营养”状态微生物时,可降低营养物质的浓度,A正确;在不更换培养液的条件下,培养后期营养物质减少,可能更有利于生长较慢的微生物生长,B正确;与普通培养基相比,选择培养基上只能生长适应选择培养基的生物,选择培养基上生长的微生物种类一般较少,C正确;“寡营养”状态微生物需要碳源,在不含碳源的培养基上不能正常生长,D错误。
6.D　[解析] 从牛的瘤胃中采集样本之后,若要扩大培养,扩大培养的培养基中不能加琼脂,即需要采用液体培养基,因为在液体培养基中营养物质的利用效率更高,A正确;实验目的是筛选分解尿素的微生物,培养基中应该以尿素作为唯一氮源,该过程配制的培养基从用途看属于选择培养基,B正确;对尿素溶液进行灭菌不能用高压蒸汽灭菌法,否则会导致尿素分解,C正确;根据实验结果可计算出每升瘤胃样液中分解尿素的微生物活菌数为(49+47+45)÷
3÷0.1×1000×1000=4.7×108(个),D错误。
7.D　[解析] 对接种工具可以采取干热灭菌法灭菌,对培养基采用高压蒸汽灭菌法灭菌,A错误;纤维素的元素组成是C、H、O,培养基B中应加入纤维素作为唯一碳源,不能作为氮源,B错误;甲培养基是选择培养基,用涂布平板法接种得到菌落,培养基上生长的菌落不一定均为纤维素分解菌,杂菌可能利用纤维素分解菌的分解产物在此培养基上存活,同时可能多个细菌共同形成一个菌落,故综合来看,无法判断推算结果偏大或偏小,C错误;根据丙中菌落周围形成的透明圈的大小来判断细菌分解纤维素的能力,透明圈越小,细菌分解纤维素能力越弱,D正确。
8.C　[解析] 分离目的细菌要用以PE为唯一碳源的固体培养基,不加葡萄糖,A错误;培养细菌应在中性或弱碱性环境中,B错误;对微生物进行计数得到图甲曲线过程中常用显微镜直接计数法和稀释涂布平板法,C正确;由20天后PE失重率变化曲线可知,YP1明显高于YT1,即细菌YP1降解PE的能力强于细菌YT1,D错误。
9.C　[解析] 紫外线处理可以提高突变的频率,A操作的目的是提高突变菌株的浓度,诱导基因突变应是图中进行紫外线照射的处理,A错误;由图可知,B操作为用稀释涂布平板法接种,需用涂布器把菌液均匀涂布到②的表面,B错误;根据题干信息和图形分析,图中①②④为含有精氨酸的培养基,③为基本培养基,培养基③因缺少精氨酸导致菌落数目比④少,C正确;从图中可看出,D在基本培养基中无法生长,在含精氨酸的培养基中可生长,说明D是精氨酸依赖型菌落,即D才是生产鸟氨酸的目的菌种,D错误。
10.C　[解析] 通过菌落数只能大约推测活菌数,不能准确计算样品中含有的活菌实际数目,A错误;重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子的碱基互补配对,该过程中DNA分子需要解旋为单链暴露碱基与探针配对,B错误;放射自显影结果可以显示原培养皿中含有特定DNA的细菌菌落位置,因为菌落附着在膜上的位置是固定的,放射自显影后可以一一对应起来,C正确;外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能表达,而复制需要有复制原点,D错误。
11.(1)琼脂　碳源、氮源、无机盐
(2)8×105
(3)②④
(4)DNA分子具有特异性
(5)(稀释的)金黄色葡萄球菌菌液　丙酮　庆大霉素液　37　圆纸片周围无菌落生长区域的大小(直径)
[解析] (1)⑤步骤中的培养基为固体培养基,因此表格中的物质X应该为琼脂。表格中的马铃薯含有丰富的有机物,因而可以提供培养基中的碳源、氮源、无机盐等成分。(2)⑤步骤中,稀释涂布了5个培养基,每个培养基上涂布0.1 mL稀释液,5个培养基上生长的菌落数分别为8、62、75、88、95,图中共稀释了3次,因此最后的稀释倍数为103,在计数时通常计数菌落数在30~300之间的平板,因此,③步骤的蜻蜓肠道提取液中,肠道共生菌的密度为(62+75+88+95)÷4÷0.1×103=8×105个/mL(假设所有共生菌都能在培养基上生长)。(3)①为避免杂菌污染,研磨蜻蜓肠道时应加入无菌水,且在无菌操作台进行,①错误;②解剖蜻蜓用的镊子等工具需要灭菌处理,通常用干热灭菌法进行灭菌,②正确;③进行稀释涂布操作时,将需要用到的涂布器进行灼烧灭菌,③错误;④实验结束后,将实验产生的废弃物进行集中灭菌处理,避免污染环境和感染操作者,④正确。故选②④。(4)接种培养一段时间,培养基上共出现42种蜻蜓肠道共生菌,通过提取其DNA并测序可从分子水平上将其进行区分,这是根据DNA分子的特异性来进行的,即每种生物的DNA分子具有其特定的碱基序列。(5)本实验的目的是比较“药液A”与庆大霉素液(用无菌水配制的抗生素溶液)对金黄色葡萄球菌的抑菌效果,因而本实验的自变量是培养基中加入的药物种类,因变量是抑菌圈的大小。实验步骤为:首先在培养基上均匀涂布(稀释的)金黄色葡萄球菌菌液,而后用无菌镊子将分别浸过A、B、C液和无菌水的圆纸片沥干后均匀置于上述培养基表面。A、B、C液分别为“药液A”、丙酮、庆大霉素液。将培养基在37 ℃下培养24小时,最后测量圆纸片周围无菌落生长区域的大小,记录、比较、得出结论,该区域越大说明抑菌效果越好。
12.(1)高压蒸汽灭菌(法)　用浸有灭菌生理盐水的无菌棉签在霉变纤维板表面反复涂抹多次,剪去与手接触部分的棉棒,将棉签放入含一定量灭菌生理盐水的采样管内
(2)稀释涂布平板　酸性
(3)无机盐、碳源和氮源等　无菌条件下取适量不同霉菌菌丝悬浮液,涂布于PDA培养基中,于紫外灯下分别照射10 min、15 min和30 min(或不同时间)后,在适宜条件下培养5 d(或一定时间),对照组不经紫外灯照射处理,观察菌落生长状况
[解析] (1)微生物培养的关键是无菌技术,其中对棉签的灭菌方法是高压蒸汽灭菌法。采集纤维板霉变微生物的方法:用浸有灭菌生理盐水的无菌棉签在霉变纤维板表面反复涂抹多次,剪去与手接触部分的棉棒,将棉签放入含一定量灭菌生理盐水的采样管内。(2)分离培养和计数采样管中的霉菌,通常采用稀释涂布平板法;不同微生物对于pH的要求不同,其中霉菌属于真菌,适宜在酸性条件下培养。(3)马铃薯能为霉菌生长提供无机盐、碳源和氮源等。实验设计应遵循对照与单一变量原则,故实验思路为:无菌条件下取适量不同霉菌菌丝悬浮液,涂布于PDA培养基中,于紫外灯下分别照射10 min、15 min和30 min(或不同时间)后,在适宜条件下培养5 d(或一定时间),对照组不经紫外灯照射处理,观察菌落生长状况。