高考生物真题演练&模拟精选：专题20 发酵工程（含答案）

专题20　发酵工程
五年高考
1.(2023北京,13,2分)高中生物学实验中,下列实验操作能达成所述目标的是(A)
A.用高浓度蔗糖溶液处理成熟植物细胞观察质壁分离
B.向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无菌环境
C.在目标个体集中分布的区域划定样方调查种群密度
D.对外植体进行消毒以杜绝接种过程中的微生物污染
2.(2021北京,12,2分)人体皮肤表面存在着多种微生物,某同学拟从中分离出葡萄球菌。下述操作不正确的是(C)
A.对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌
B.使用无菌棉拭子从皮肤表面取样
C.用取样后的棉拭子在固体培养基上涂布
D.观察菌落的形态和颜色等进行初步判断
3.(2019北京理综,3,6分)筛选淀粉分解菌需使用以淀粉为唯一碳源的培养基。接种培养后,若细菌能分解淀粉,培养平板经稀碘液处理,会出现以菌落为中心的透明圈(如图),实验结果见下表。
菌种 菌落直径: C(mm) 透明圈直径: H(mm) H/C
细菌Ⅰ 5.1 11.2 2.2
细菌Ⅱ 8.1 13.0 1.6
有关本实验的叙述,错误的是(C)
A.培养基除淀粉外还含有氮源等其他营养物质
B.筛选分解淀粉的细菌时,菌液应稀释后涂布
C.以上两种细菌均不能将淀粉酶分泌至细胞外
D.H/C值反映了两种细菌分解淀粉能力的差异
4.(2023北京,16,12分)自然界中不同微生物之间存在着复杂的相互作用。有些细菌具有溶菌特性,能够破坏其他细菌的结构使细胞内容物释出。科学家试图从某湖泊水样中分离出有溶菌特性的细菌。
(1)用于分离细菌的固体培养基包含水、葡萄糖、蛋白胨和琼脂等成分,其中蛋白胨主要为细菌提供　碳源、氮源　和维生素等。
(2)A菌通常被用作溶菌对象。研究者将含有一定浓度A菌的少量培养基倾倒在固体培养平板上,凝固形成薄层。培养一段时间后,薄层变浑浊(如图),表明　A菌大量繁殖　。
(3)为分离出具有溶菌作用的细菌,需要合适的菌落密度,因此应将含菌量较高的湖泊水样　梯度稀释　后,依次分别涂布于不同的浑浊薄层上。培养一段时间后,能溶解A菌的菌落周围会出现　抑菌圈　。采用这种方法,研究者分离、培养并鉴定出P菌。
(4)为探究P菌溶解破坏A菌的方式,请提出一个假设,该假设能用以下材料和设备加以验证。
主要实验材料和设备:P菌、A菌、培养基、圆形滤纸小片、离心机和细菌培养箱。
假设一:P菌释放可溶性物质溶解A菌。假设二:P菌被A菌刺激后释放可溶性物质溶解A菌。
全真全练
考点1　传统发酵技术
1.(2023山东,12,2分)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理:①沸盐水冷却后再倒入坛中;②盐水需要浸没全部菜料;③盖好坛盖后,向坛盖边沿的水槽中注满水;④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是　(C)
A.①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死
B.②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌
C.③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入
D.④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低
2.(2022湖北,11,2分)关于白酒、啤酒和果酒的生产,下列叙述错误的是(C)
A.在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气
B.白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程
C.葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质,也存在于线粒体
D.生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同,但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌
3.(2021湖北,3,2分)中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确的是　(B)
A.泡菜制作过程中,酵母菌将葡萄糖分解成乳酸
B.馒头制作过程中,酵母菌进行呼吸作用产生CO2
C.米酒制作过程中,将容器密封可以促进酵母菌生长
D.酸奶制作过程中,后期低温处理可产生大量乳酸杆菌
4.(2021江苏,14,2分)某同学选用新鲜成熟的葡萄制作果酒和果醋。下列相关叙述正确的是(C)
A.果酒发酵时,每日放气需迅速,避免空气回流入发酵容器
B.果酒发酵时,用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化,砖红色沉淀逐日增多
C.果醋发酵时,发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时
D.果醋发酵时,用重铬酸钾测定醋酸含量变化,溶液灰绿色逐日加深
5.(2021山东,12,2分)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是(D)
A.无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖
B.自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌
C.葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的
D.制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加
6.(2021全国乙,37,15分)工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。
回答下列问题:
(1)米曲霉发酵过程中,加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质,大豆中的　蛋白质　可为米曲霉的生长提供氮源,小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供　碳源　。
(2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖,大量分泌制作酱油过程所需的酶类,这些酶中的　蛋白酶　、　脂肪酶　能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分,如将蛋白质分解为小分子的肽和　氨基酸　。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌,由此可以判断米曲霉属于　异养好氧　(填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。
(3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于　原核生物　(填“真核生物”或“原核生物”);添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是　乙醇和CO2　。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素,据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是　食盐　(答出1点即可)。
考点2　微生物的培养技术及应用
7.(2023江苏,7,2分)下列关于细菌和酵母菌实验的叙述正确的是(A)
A.通常酵母菌培养基比细菌培养基有更高的碳氮比
B.通常细菌的生长速度比酵母菌快,菌落比酵母菌落大
C.通常细菌培养基用高压蒸汽灭菌法灭菌,酵母菌培养基用过滤除菌法除菌
D.血细胞计数板既可用于酵母菌的数量测定,也可用于细菌的数量测定
8.(2023广东,10,2分)研究者拟从堆肥中取样并筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌。根据堆肥温度变化曲线(如图)和选择培养基筛选原理来判断,下列最可能筛选到目标菌的条件组合是(D)
A.a点时取样、尿素氮源培养基
B.b点时取样、角蛋白氮源培养基
C.b点时取样、蛋白胨氮源培养基
D.c点时取样、角蛋白氮源培养基
9.(2023辽宁,9,2分)细菌气溶胶是由悬浮于大气或附着于颗粒物表面的细菌形成的,利用空气微生物采样器对某市人员密集型公共场所采样并检测细菌气溶胶的浓度(菌落数/m3)。下列叙述错误的是(D)
A.采样前需对空气微生物采样器进行无菌处理
B.细菌气溶胶样品恒温培养时需将平板倒置
C.同一稀释度下至少对3个平板计数并取平均值
D.稀释涂布平板法检测的细菌气溶胶浓度比实际值高
10.(2023河北,12,2分)为筛选能平衡肠道菌群和降解胆固醇的乳酸菌,下列相关实验设计错误的是(B)
A.从酸奶和泡菜中采样分离乳酸菌
B.平板倒置培养为筛选乳酸菌创造无氧环境
C.对目的菌株进行胆固醇降解能力的测定
D.检测目的菌株对消化道环境的耐受力
11.(2023重庆,9,3分)垃圾分类有利于变废为宝,减少环境污染。如图为分类后餐厨垃圾资源化处理的流程设计。下列叙述错误的是(D)
A.压榨出的油水混合物可再加工,生产出多种产品
B.添加的木屑有利于堆肥体通气,还可作为某些微生物的碳源
C.X中需要添加合适的菌种,才能产生沼气
D.为保证堆肥体中微生物的活性,不宜对堆肥体进行翻动
12.(2023浙江1月选考,19,2分)某同学想从泡菜汁中筛选耐高盐乳酸菌,进行了如下实验:取泡菜汁样品,划线接种于一定NaCl浓度梯度的培养基,经培养得到了单菌落。下列叙述正确的是(C)
A.培养基需偏碱性
B.泡菜汁需多次稀释后才能划线接种
C.需在无氧条件下培养
D.分离得到的微生物均为乳酸菌
13.(2023山东,15,2分)平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是(D)
A.不含氮源的平板不能用于微生物培养
B.平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒
C.接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃
D.利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物
14.(2022江苏,3,2分)下列是某同学分离产脲酶菌的实验设计,不合理的是(D)
A.选择农田或公园土壤作为样品分离目的菌株
B.在选择培养基中需添加尿素作为唯一氮源
C.适当稀释样品是为了在平板上形成单菌落
D.可分解酚红指示剂使其褪色的菌株是产脲酶菌株
15.(2022湖北,5,2分)灭菌、消毒、无菌操作是生物学实验中常见的操作。下列叙述正确的是(D)
A.动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行
B.微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染
C.为防止蛋白质变性,不能用高压蒸汽灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌
D.可用高压蒸汽灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌
16.(2022海南,12,3分)为探究校内植物园土壤中的细菌种类,某兴趣小组采集园内土壤样本并开展相关实验。下列有关叙述错误的是(C)
A.采样时应随机采集植物园中多个不同地点的土壤样本
B.培养细菌时,可选用牛肉膏蛋白胨固体培养基
C.土壤溶液稀释倍数越低,越容易得到单菌落
D.鉴定细菌种类时,除形态学鉴定外,还可借助生物化学的方法
17.(2023全国乙,37,15分)某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产燃料乙醇的小型实验。其主要步骤是:先将粉碎的作物秸秆堆放在底部有小孔的托盘中,喷水浸润、接种菌T,培养一段时间后,再用清水淋洗秸秆堆(清水淋洗时菌T不会流失),在装有淋洗液的瓶中接种酵母菌,进行乙醇发酵(酒精发酵)。实验流程如图所示。
回答下列问题。
(1)在粉碎的秸秆中接种菌T,培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解,其原因是　菌T能分泌分解纤维素的酶(纤维素酶)　。
(2)采用液体培养基培养酵母菌,可以用淋洗液为原料制备培养基,培养基中还需要加入氮源等营养成分,氮源的主要作用是　为酵母菌合成蛋白质、核酸等物质提供原料　(答出1点即可)。通常,可采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。在使用该方法时,为了达到良好的灭菌效果,需要注意的事项有　排净锅内冷空气,使锅内均匀升温;蒸汽压力必须保持一段时间;灭菌包不宜过大过紧,以免影响蒸汽的渗入等　(答出2点即可)。
(3)将酵母菌接种到灭菌后的培养基中,拧紧瓶盖,置于适宜温度下培养、发酵。拧紧瓶盖的主要目的是　创造无氧环境,利于酒精发酵,同时可防止杂菌(好氧菌)污染　。但是在酵母菌发酵过程中,还需适时拧松瓶盖,原因是　排出瓶内气体　。发酵液中的乙醇可用　酸性重铬酸钾　溶液检测。
(4)本实验收集的淋洗液中的　(纤维素的分解产物)葡萄糖　可以作为酵母菌生产乙醇的原料。与以粮食为原料发酵生产乙醇相比,本实验中乙醇生产方式的优点是　不需要消耗粮食,降低粮食短缺风险;促进秸秆的回收利用,提高能量利用率　。
18.(2022广东,21,12分)研究深海独特的生态环境对于开发海洋资源具有重要意义。近期在“科学号”考察船对南中国海科考中,中国科学家采集了某海域1 146 米深海冷泉附近沉积物样品,分离、鉴定得到新的微生物菌株并进一步研究了其生物学特性。
回答下列问题:
(1)研究者先制备富集培养基,然后采用　高压蒸汽灭菌　法灭菌,冷却后再接入沉积物样品,28 ℃厌氧培养一段时间后,获得了含拟杆菌的混合培养物。为了获得纯种培养,除了稀释涂布平板法,还可采用　平板划线　法。据图分析,拟杆菌新菌株在以　纤维素　为碳源时生长状况最好。
(2)研究发现,将采集的样品置于各种培养基中培养,仍有很多微生物不能被分离筛选出来,推测其原因可能是　培养条件与深海环境差异大;微生物不可以在培养基中培养(或生存);微生物只能在深海环境中生存;培养基没有模拟到深海环境;某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物质才能生存　。(答一点即可)
(3)藻类细胞解体后的难降解多糖物质,通常会聚集形成碎屑沉降到深海底部。从生态系统组成成分的角度考虑,拟杆菌对深海生态系统碳循环的作用可能是　拟杆菌作为分解者,将沉降到深海底部的难降解多糖物质分解为无机物,归还到无机环境中,促进碳循环的顺利进行　。
(4)深海冷泉环境特殊,推测此环境下生存的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶,除具有酶的一般共性外,其特性可能还有　耐低温、耐高压　。
考点3　发酵工程及其应用
19.(2023辽宁,13,2分)利用某种微生物发酵生产DHA油脂,可获取DHA(一种不饱和脂肪酸)。如图为发酵过程中物质含量变化曲线。下列叙述错误的是(D)
A.DHA油脂的产量与生物量呈正相关
B.温度和溶解氧的变化能影响DHA油脂的产量
C.葡萄糖代谢可为DHA油脂的合成提供能量
D.12~60 h,DHA油脂的合成对氮源的需求比碳源高
20.(2022山东,14,2分)青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时,会通过分泌青霉素杀死细菌,以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产,关于该生产过程,下列说法错误的是(D)
A.发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖
B.可用深层通气液体发酵技术提高产量
C.选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中
D.青霉素具有杀菌作用,因此发酵罐不需严格灭菌
三年模拟
综合基础练
选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1.(2024丰台一模,15)以下实验操作能达成所述目标的是(D)
A.用淀粉、淀粉酶、碘液探究pH对酶活性的影响
B.用平板划线法对培养的微生物进行分离和计数
C.用次氯酸钠对外植体进行消毒可杜绝微生物污染
D.制作腐乳时向豆腐接种毛霉可以加快发酵进程
2.(2024西城一模,14)科研人员分离并筛选发酵能力强的酿酒酵母,以提高葡萄酒产量及品质。以下说法错误的是(D)
A.可从新鲜葡萄表面获得天然酵母
B.可通过稀释涂布平板法纯化菌株
C.根据菌落的形态等特征初步筛选酵母
D.有氧条件下检测菌株产气速率鉴定其发酵能力
3.(2024朝阳一模,12)研究者从土壤中分离得到多株细菌,筛选出对草莓灰霉病病原体(G菌)有显著抑制作用的菌株Z,Z菌株的发酵液对G菌的抑制效果如下。
注:图中牛津杯是一种无底金属圆环,内置发酵液
下列相关说法错误的是(B)
A.从土壤中分离获得Z菌单菌落时可使用平板划线法
B.使用平板培养Z菌株后提取该菌株的发酵液
C.对照组应加入等量培养Z菌株的无菌培养液
D.实验组、对照组G菌接触发酵液前菌落直径应相同
4.(2024海淀一模,11)橄榄油的主要成分是甘油三酯。研究者利用“橄榄油平板透明圈法”筛选获得两株产脂肪酶的菌株X和Y,检测结果如表。下列相关叙述不正确的是(C)
空白 菌株X 菌株Y
酶活性 (U·mL-1) —— 6.9 7.7
透明圈
A.可将样液梯度稀释后涂布于平板进行筛选
B.培养基中的橄榄油提供微生物生长的碳源
C.图中透明圈大小仅与酶活性的大小成正比
D.以上两株菌株均可将脂肪酶分泌至细胞外
5.(2024东城期末,13)我国利用微生物发酵制作酱油的历史悠久,如图是通过发酵制作酱油的流程示意图,相关叙述错误的是　(B)
A.制曲过程中小麦、大豆可为米曲霉提供碳源和氮源
B.为利于发酵的进行,应将大豆蒸熟后趁热立即加入米曲霉
C.米曲霉分泌的蛋白酶将蛋白质分解为肽或氨基酸
D.发酵过程中加盐不仅可以调味还可以抑制杂菌的生长
综合拔高练
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1.(2024海淀二模,13)细菌素是某些细菌产生的具有抑菌活性的多肽类物质,可代替食品防腐剂使用。研究人员将乳酸菌在液体培养基中发酵,取发酵液上清液滴加到长有金黄色葡萄球菌的固体培养基的孔洞中,测定所形成的抑菌圈直径,结果如下图。下列叙述不正确的是(C)
A.固体培养基孔洞中滴加的上清液体积需保持一致
B.培养约8 h收获细菌素相对节约成本
C.整个培养过程中上清液的抑菌活性与乳酸菌密度呈正相关
D.细菌素进入人体肠道可以被消化酶分解,安全性较高
2.(2024海淀期末,12)嗜盐单胞菌可利用海水合成聚羟基脂肪酸酯(PHA,一种新型生物塑料),在细胞内形成由膜包裹的不溶性颗粒。科研人员从海水中分离得到一株嗜盐单胞菌,在非灭菌、高盐、高pH的发酵液中连续发酵生产PHA,其流程如图所示。下列相关叙述不正确的是(A)
A.利用含PHA的选择培养基筛选嗜盐单胞菌
B.高盐、高pH的发酵液抑制了杂菌生长
C.培养液上清循环利用,有利于节约物质和能量
D.发酵完成后收集沉淀的菌体以得到PHA
3.(2024朝阳二模,12)糖化酶可将淀粉、麦芽糖等水解为葡萄糖,常用于淀粉加工产业。研究者使用好氧真菌黑曲霉以麦芽糖为碳源生产糖化酶,不同发酵阶段菌体细胞干重、麦芽糖浓度及糖化酶活性如图所示。
以下叙述错误的是(B)
A.前20 h消耗的麦芽糖主要用于菌体的生长、繁殖
B.仅需在发酵前期检测罐内溶氧量以保证菌体生长
C.20~70 h糖化酶活性快速增加与菌数增加、补料有关
D.可进一步调控补料方式以期实现糖化酶产量的提高
4.(2024朝阳期末,12)在食醋酿造的酒精发酵阶段,除了酒精含量显著增加,乳酸、乙酸等有机酸含量也略有增加。检测不同阶段发酵醪液(加入了酒曲的原料和水)中细菌的相对丰度(数量占比),结果如图。
相关说法错误的是(B)
A.酒曲可为发酵提供产生酒精的微生物
B.食醋酒精发酵阶段需提供无菌空气
C.解淀粉乳杆菌具有较强的酒精耐受力
D.细菌的丰度变化会影响食醋的风味
二、非选择题
5.(2024西城一模,20)人类肠道微生物具有限制病原体在肠道定植的能力,称为定植抵抗力。科研人员开展了相关研究。
(1)将含有荧光素酶基因的　重组质粒(基因表达载体)　导入病原菌,获得转基因菌株A1,该菌株产生的荧光素酶可催化底物发荧光。通过检测荧光强度可以确定　A1菌体浓度/数量　。
(2)将10种非致病肠道微生物(B1~B10)在适宜条件下进行体外培养,加入A1共培养2天,实验结果如图1,结果表明　B5比其他微生物抵抗A1的能力强,10种微生物共同抵抗A1的效果最好(定植抵抗力主要取决于微生物的多样性)　。
进一步将不同菌种组合与A1共培养,实验结果如图2,结果显示　随微生物种类增加,加B5组A1浓度明显降低,而不加B5组A1浓度变化不显著　,说明微生物多样性导致的定植抵抗依赖B5。
(4)为证明体外研究的结论适用于体内。研究者使无菌小鼠被肠道微生物定植,检测A1感染1天后A1菌的浓度。结果支持以上结论。但哺乳动物肠道中实现相同的定植抵抗效果需更高的微生物多样性。将实验结果(106、108、109)填入下表对应位置。
B5 - + -
其他肠道微生物 无 10种 50种 10种 50种
A1菌浓度 1010 ⅰ.　108　 ⅱ.　106　 ⅲ.　109　 108
(5)A1和B5能利用半乳糖醇而其他肠道微生物不能。B5的突变体b5失去了该能力。科研人员利用B5、b5和其他肠道微生物进行实验,结果如图3。除半乳糖醇外,培养基还应含有　水、其他碳源、氮源、无机盐　营养物质。据图3实验结果,下列推测合理的是　ACD　。
A.③显著低于①,说明b5对营养的需求与A1重叠度高于其他9种微生物
B.④显著高于③的原因是半乳糖醇对b5有害
C.⑥显著低于④是因为B5能利用半乳糖醇
D.生态位重叠度越高,竞争越激烈
(6)结合本研究及所学知识,阐述滥用抗菌药可能带来的风险(两点)。
滥用抗菌药会降低肠道微生物的多样性,对病原体的定植抵抗作用下降;对病原菌进行选择,易形成耐药菌;抗菌药也是药物,可能会对身体产生副作用。
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