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发酵工程 提升练
2025年高考生物一轮复习备考
一、单选题
1.细胞摇摆式间歇浸没生物反应器是通过摆动架的倾斜摆动,使培养液周期性间歇浸没组培苗,实现组培苗的快速生长。下列叙述正确的是( )
A.获得组培苗的培养基含有水、无机盐、蔗糖、琼脂和激素等多种营养物质
B.间歇摆动提高培养液溶氧量,有利于组培苗进行有氧呼吸
C.获得组培苗的步骤:外植体→脱分化形成胚状体→再分化形成试管苗
D.经过间歇浸没培养获得的植株需要消毒后炼苗再移栽到经灭菌处理的土壤中
2.从传统发酵技术到发酵工程,经历了漫长的过程。下列说法错误的是( )
A.传统酿酒过程中需要将温度控制在18~30℃之间
B.酱油等传统发酵以混合菌种的液体发酵及半固体发酵为主
C.发酵工程生产的微生物农药,是生物防治的重要手段
D.利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物肥料可以促进植物的生长
3.安徽名菜“臭鳜鱼”是以新鲜鳜鱼为原料,配以食盐、花椒等辅料,由乳酸菌等多种微生物共同发酵制成。下列相关叙述错误的是( )
A.在制作过程中加入花椒、食盐是为了灭菌和提鲜
B.经过发酵,鳜鱼的蛋白质被分解为肽和氨基酸,肉质变得更加鲜嫩
C.乳酸菌是厌氧微生物,家庭制作臭鳜鱼需要用保鲜膜将鱼裹好、用重物压实
D.利用从自然发酵的臭鳜鱼中分离的乳酸菌可以制作果酒、果醋等其它发酵产品
4.曲酸(KA)对沙门氏菌具有抑制作用。为研究荷叶提取物(LLE,用乙醇作提取液)对沙门氏菌的抑菌效果,开展抑菌实验,结果如图。下列叙述不正确的是( )
A.培养皿和培养基都要经过灭菌处理
B.倒平板操作应在酒精灯火焰旁进行
C.对照组的滤纸片上滴加的是无菌水
D.LLE抑制沙门氏菌的效果比KA好
5.酵母菌作为模式生物被广泛地用于科学研究。下列中学生物学实验中,酵母菌作为实验材料使用正确的是( )
A.利用酵母菌进行无氧发酵制作酸奶或泡菜
B.固体培养基培养酵母菌研究种群数量变化
C.利用酵母菌探究细胞呼吸是否都需要氧气
D.观察酵母菌细胞内叶绿体和细胞质的流动
6.茅台酒的酿造包括高温制曲、高温堆积发酵等多种特色工艺,富含多种酿酒微生物的酒曲是形成茅台酒独特风味的关键。高温制曲时,发酵温度可达到63°C;高温堆积发酵时温度逐渐下降,可起到二次制曲的作用,通过进一步富集、筛选微生物来优化酿酒微生物的种类、数量及比例关系,以弥补高温制曲的不足,同时形成茅台酒中的主要香味物质。下列说法正确的是( )
A.高温制曲过程中可以富集周边环境中的酵母菌
B.高温堆积发酵时温度下降有利于发酵菌种的繁殖和代谢活动
C.酿酒过程中密封的时间越长,酵母菌产生的酒精量越多
D.发酵结束后可通过消毒杀死茅台酒中的全部酿酒微生物以延长保存期
7.培养基是按照微生物、植物和动物组织对营养物质的不同需求,配制出供其生长繁殖的营养基质。下列叙述正确的是( )
A.脱分化培养基中含有蔗糖、无机盐和植物激素等营养物质
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.配制马铃薯琼脂培养基时,可不在酒精灯火焰旁
D.基本培养基中可能不含有氮源,但一定含有碳源
8.烟草的多糖含量偏高是造成烟叶原料品质不高的重要因素,微生物在烟叶醇化阶段可有效降低烟草的多糖含量。为提高烟叶质量,科研人员筛选出S1~S5微生物菌株,并测定其相关酶活力,结果如图所示。下列说法正确的是( )
A.筛选获得S1~S5微生物菌株时,应以淀粉为唯一碳源
B.用平板划线法分离单菌落前需对培养液进行稀释
C.用S1单菌落培养获得的纯培养物对烟叶进行醇化效果最好
D.烟叶醇化发酵应在低温下进行,以抑制杂菌繁殖
9.稻瘟菌引起的水稻稻瘟病是危害最为严重的真菌病害之一。土壤中某些微生物能合成并分泌几丁质酶,能抑制稻瘟菌的生长,可用于稻瘟病的防治。科研人员试图从土壤中筛选出能高效降解几丁质的菌株,通过微生物培养获得几丁质酶。下列说法错误的是( )
A.筛选土壤中目的微生物时需用以几丁质为唯一碳源的培养基
B.纯化培养时,可选择稀释涂布平板法或平板划线法接种
C.在以几丁质为唯一碳源的培养基上生长的菌落均能分泌几丁质酶
D.可依据单菌落周围“水解圈直径/菌落直径”的值来筛选目的菌株
10.稀释涂布平板法和稀释倒平板法是分离微生物的两种方法。稀释倒平板法是指将稀释的菌液和琼脂混合,然后将其倒入无菌培养皿中进行培养。下列说法正确的是( )
A.培养过程中所用的培养基和培养皿均可采用湿热灭菌法
B.两种方法均可通过统计菌落数实现对活菌的准确计数
C.稀释倒平板法对好氧菌、热敏感菌的分离效果优于稀释涂布平板法
D.为了防止培养基温度过高杀死微生物,应将琼脂冷却至室温后再倒平板
11.苹果酒口感甘醇,深受广大消费者喜爱。选用新鲜、成熟、无病虫害的苹果作为原料,进行清洗、去皮并榨汁。将苹果汁加入适量的酵母菌和白砂糖,充分混合后装入发酵桶中,用气密塞封好,放置在适宜的温度下进行发酵,发酵过程中可摇动一次,一段时间后,苹果酒便酿制成功。结合所给材料,下列叙述正确的是( )
A.酵母菌利用的氮源、无机盐均来自苹果汁
B.过度清洗和去皮将使发酵无法进行
C.“在适宜的温度下进行发酵”的温度为30~35℃
D.发酵过程中摇动一次是为了增加苹果汁中的溶解氧
12.下表是某公司研发的一种培养大肠杆菌菌群的培养基配方,下列相关叙述正确的是( )
成分 蛋白胨 乳糖 蔗糖 K2HPO4 指示剂 琼脂
含量(g) 10.0 5.0 5.0 2.0 0.2 12.0
将上述物质溶解后,用蒸馏水定容到1000 mL
A.蛋白胨可为目标微生物提供氮源
B.根据用途划分,该培养基属于选择培养基
C.该培养基也可用来筛选土壤中的尿素分解菌
D.该培养基的制备流程为灭菌→加入琼脂→倒平板
13.研究者用酸笋开发具有降低胆固醇功能的益生菌。先将酸笋发酵液接种到含有CaCO3的固体培养基上,筛选出乳酸菌。然后将乳酸菌接种到含有胆固醇的培养液中,筛选出能够降解胆固醇的乳酸菌。相关叙述不正确的是( )
A.腌制酸笋需要水封,为乳酸菌发酵提供无氧环境
B.将酸笋发酵液用稀释涂布法接种到固体培养基中
C.溶钙圈直径与菌落直径比值大的菌落为目标菌落
D.胆固醇属于脂质,主要为微生物的生长提供氮源
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( )
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
15.甲醇蛋白是毕赤酵母的胞内蛋白,可用甲醇作碳源来培养毕赤酵母生产甲醇蛋白。毕赤酵母无毒性,甲醇对大多数微生物有毒性。下列叙述错误的是( )
A.筛选能高效利用甲醇的毕赤酵母时,培养基应以甲醇为唯一碳源
B.虽然甲醇对多数微生物有毒性,发酵生产甲醇蛋白时也需检测是否有杂菌污染
C.发酵时,发酵温度、培养液的渗透压和pH影响甲醇蛋白产量
D.用作动物饲料时,需从毕赤酵母菌体中分离、纯化甲醇蛋白
二、非选择题
16.为探究苹果中基因M在苹果响应苹果褐斑病病原菌(A菌)侵染过程中的功能,科研人员开展了相关实验。
(1)获取A菌:
①从田间收集的苹果褐斑病病叶取样,用无菌水配制成悬浮液。
②纯化:用 法将悬浮液接种于培养基上,一段时间后,选择挑取边缘少量菌丝于新的培养基上培养。如此经过3~4次,可使菌种得到纯化。
③鉴定:将分离纯化得到的菌种接种于田间采集的健康苹果叶片,待接种点出现病斑,与田间的 相比并进行形态学观察,以确认分离纯化的菌株就是A菌。
(2)研究者利用分离纯化的A菌进行下列实验。
①将A菌接种于健康苹果叶片,测定不同处理时间叶片中M基因的相对表达量,结果如图1.对照组用 处理。图1显示 ,表明A菌能促进M基因的表达。
②研究者进一步利用野生型和M基因过表达株系叶片进行实验,处理后观察叶片发病情况,结果如图2实验结果表明 。
(3)为探究M基因发挥作用的方式,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:A菌、纯化的M蛋白、圆形滤纸小片和细菌培养箱。
17.灵芝是一种真菌(见图1),生长缓慢,其中的药用成分灵芝酸(A)具有抗癌作用。为提高A的产量,科研人员进行了系列探索。
(1)传统获得A的方式是从灵芝子实体和孢子中直接提取。近年来,利用菌丝体发酵生产A被广泛应用,其优势包括___。
A.缩短生产周期 B.提高A的产量 C.无需提纯处理
(2)科研人员改进了全程振荡培养菌丝的方法,将锥形瓶中振荡培养2天的培养液倒入培养皿中静置培养14天,检测发现静置培养时A 的含量显著高于全程振荡培养;进行显微观察,结果如图2。
①振荡培养2天后,不在锥形瓶中继续静置培养,而是分装到多个培养皿中静置培养的原因是 。
②结合图2结果推测,A的合成与细胞 密切相关。
(3)在静置培养基中添加(Ca2+能进一步提高A产量,为验证Ca2+通过C酶促进A的合成。请选择以下材料设计实验补充证据(预期结果用“+”的量代表“A”的量)。
a.C酶 b.C酶抑制剂 c.CaCl2溶液 d.无菌水
组别 菌种 实验处理 检测指标 预期结果
1组 野生型菌株 ① A含量 ②
2组 d ++
3组 ③ ④
4组 ⑤ ⑥
(4)经进一步研究,科研人员构建Ca2+促进A合成的机制,如图3。Cr可入核与F、S、L酶基因的启动子结合调控其表达,图4显示,在不同培养条件下,检测A合成途径中相关酶基因的表达。综合以上研究,评价构建图3中调控和代谢途径的证据是否充分 。
参考答案:
1.B
A、琼脂是凝固剂,不提供营养,A错误;
B、间歇摆动提高培养液溶氧量,有利于组培苗进行有氧呼吸,有氧呼吸能为组培苗的生长发育提供能量,因此可以提高生长速度,B正确;
C、外植体脱分化可以形成愈伤组织,愈伤组织再分化形成胚状体,C错误;
D、植物组织培养是在无菌条件下进行的,经过间歇浸没培养获得的植株不需要消毒处理,D错误。
2.B
A、传统酿酒用到的菌种是酵母菌,酵母菌发酵的适宜温度是18~30℃,A正确;
B、酱油等传统发酵以混合菌种的固体发酵和半固体发酵为主,B错误;
C、发酵工程生产的微生物农药,是利用微生物或其代谢产物来防治病虫害,是生物防治的重要手段,C正确;
D、利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物肥料能通过固氮提高土壤肥力从而促进植物的生长,D正确。
3.D
A、花椒是香辛料,香辛料和食盐都有调节风味、提鲜和灭菌的作用,A正确;
B、发酵是指人们利用微生物,在适宜的条件下,将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。鳜鱼发酵过程中,乳酸菌等多种微生物分泌蛋白酶把鳜鱼的蛋白质被分解为肽和氨基酸,使鳜鱼肉质变得更加鲜嫩,B正确;
C、乳酸杆菌是厌氧型微生物,腌制时,用保鲜膜将鱼裹好、并用重物进行压实处理,营造无氧环境,有利于乳酸杆菌发酵,C正确;
D、制作果酒利用的微生物是酵母菌,制作果醋利用的微生物是醋酸菌,D错误。
4.C
A、为防止杂菌污染,培养皿和培养基都要经过灭菌处理才能使用,A正确;
B、倒平板时为了避免杂菌污染,故应在酒精灯火焰旁进行,B正确;
C、分析题图可知本实验LLE,用乙醇作提取液,因此对照组的滤纸片上滴加的是乙醇,C错误;
D、从图中可以看出,LLE的抑菌圈更大,说明对沙门氏菌的抑菌效果更好,D正确。
5.C
A、制作酸奶和泡菜用的菌种是乳酸菌,A错误;
B、常用液体培养基培养酵母菌研究种群数量变化,B错误;
C、酵母菌是兼性厌氧型真菌,可利用酵母菌探究细胞呼吸是否都需要氧气,C正确;
D、酵母菌无叶绿体,D错误。
6.B
A、高温制曲时,发酵温度可达到63°C,周围环境中的绝大多数酵母菌不能适应这个温度,A错误;
B、高温堆积发酵时温度下降有利于发酵菌种的繁殖和代谢活动,B正确;
C、酿酒过程中密封的时间太长,发酵罐中的氧气被耗尽,不利于酵母菌的繁殖,产生的酒精量减少,C错误;
D、发酵结束后可通过灭菌杀死茅台酒中的全部酿酒微生物以延长保存期,D错误。
7.C
A、植物激素起调节作用,不提供营养,不是营养物质,A错误;
B、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染,保证无菌环境,而微生物培养时如果加入抗生素,可能会影响目的菌的生长,B错误;
C、配制马铃薯琼脂培养基时,可不在酒精灯火焰旁操作,因为培养基配制好后还要经灭菌处理,C正确;
D、有些基本培养基可能不含有氮源,如培养固氮菌的培养基;有些基本培养基也可能不含有碳源,如培养自养微生物的培养基,D错误。
8.C
A、根据题图信息可知,科研人员筛选出的S1 S5微生物菌株均能降低烟草中的多糖含量,但不能确定该微生物是否利用淀粉为碳源,A错误;
B、用平板划线法分离单菌落直接使用未经稀释的微生物样本进行划线操作即可达到分离目的,B错误;
C、据图分析可知,科研人员筛选出的S1 S5微生物菌株均能降低烟草中的多糖含量,S1微生物对降低烟草的多糖酶活力比其他四种都强,故用S1单菌落培养获得的纯培养物对烟叶进行醇化效果最好,C正确。
D、酶催化化学反应需要适宜的温度,烟叶醇化发酵应在适宜的温度下进行,D错误。
9.C
A、筛选土壤中目的微生物即降解几丁质的微生物时,应用以几丁质为唯一碳源的培养基进行筛选,A正确;
B、纯化培养时,可选择稀释涂布平板法或平板划线法接种,两种方法均可得到单菌落,B正确;
C、在以几丁质为唯一碳源的培养基上生长的菌落不一定能分泌几丁质酶,可能部分是以几丁质的分解产物为碳源的微生物,C错误;
D、水解圈是产生几丁质酶的微生物产生相关酶水解几丁质产生的,水解圈直径/菌落直径越大,说明该菌降解能力越强,故可依据单菌落周围“水解圈直径/菌落直径”的值来筛选目的菌株,D正确。
10.A
A、为了防止杂菌污染,培养过程中所用的培养基和培养皿均可采用湿热灭菌法,A正确;
B、稀释涂布平板法和稀释倒平板法都不能通过统计菌落数实现对活菌的准确计数,B错误;
C、稀释倒平板法是指将稀释的菌液和琼脂混合,然后将其倒入无菌培养皿中进行培养,琼脂可以隔绝空气、但不能及时散热,因此稀释涂布平板法对好氧菌、热敏感菌的分离效果优于稀释倒平板法,C错误;
D、倒平板操作中需要将培养基冷却到50℃左右时进行,D错误。
11.A
A、白砂糖可为酵母菌提供碳源,但酵母菌利用的氮源、无机盐均来自苹果汁,A正确;
B、过度清洗和去皮后苹果上可能不再有酵母菌,但由于苹果汁中加入了适量的酵母菌,故过度清洗和去皮后,发酵仍能进行,B错误;
C、酿酒时,适宜的发酵温度是18~30℃,30~35℃是酿醋的适宜温度,C错误;
D、酵母菌制酒时为无氧发酵,摇动一次是为了使菌体与苹果汁能充分接触,D错误。
12.A
A、蛋白胨(含有蛋白质成分等)可为目标微生物主要提供氮源,A正确;
B、从配方表中可看出,该培养基中含有指示剂,可以用来鉴别微生物,故该培养基属于鉴别培养基,B错误;
C、若要筛选出土壤中的尿素分解菌,需要以尿素作为唯一氮源,需要将蛋白胨改为尿素才能用来筛选土壤中的尿素分解菌,C错误;
D、该培养基的制备流程为加入琼脂→灭菌→倒平板,D错误。
13.D
A、乳酸菌是厌氧菌,腌制酸笋需要水封,为乳酸菌发酵提供无氧环境,A正确;
B、可用稀释涂布法将酸笋发酵液接种到固体培养基中,B正确;
C、乳酸菌发酵产生的乳酸能与CaCO3发生反应,使CaCO3分解成可溶性物质乳酸钙和气体二氧化碳,导致菌落周围出现透明圈,故溶钙圈直径与菌落直径的比值可代表微生物溶解CaCO3的能力大小,比值越大微生物溶解CaCO3的能力越大,所以溶钙圈直径与菌落直径比值大的菌落为目标菌落,C正确;
D、胆固醇属于脂质,含有C、H、O元素,主要为微生物的生长提供碳源,不能为微生物的生长提供氮源,D错误。
14.D
A、新鲜葡萄表面会有酵母菌附着,因此可从新鲜葡萄表面获得天然酵母,A正确;
B、稀释涂布平板法是将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基表面,进行培养,可以得到纯化菌株,B正确;
C、观察并记录菌落颜色与形态,然后在显微观察记录细胞大小、形态,根据菌落的形态等特征初步筛选酵母,C正确。
D、酵母菌在有氧和无氧条件都能产生CO2,因此不能根据菌株产气速率鉴定其发酵能力,D错误。
15.D
A、甲醇蛋白是毕赤酵母的胞内蛋白,筛选能高效利用甲醇的毕赤酵母时, 应以甲醇为唯一碳源,A正确;
B、微生物培养的核心是防止杂菌污染,因此虽然甲醇对多数微生物有毒性,发酵生产甲醇蛋白时也需检测是否有杂菌污染,B正确;
C、发酵时,发酵温度、培养液的渗透压和pH 会影响毕赤酵母的生长繁殖,因此也会影响甲醇蛋白产量,C正确;
D、饲料微生物是指做为畜、禽和鱼类的饲料以及适用于加工或改善饲料质量的微生物,因此用作动物饲料时, 需要直接培养毕赤酵母菌体,D错误。
16.(1) 平板划线/稀释涂布平板 自然发病的叶片/苹果褐斑病叶片
(2) 无菌水 与对照组相比,接种A菌2~8天后,M基因的相对表达量更高 M基因能提高苹果叶片对A菌的抗性(M基因能抑制A菌对苹果叶片的侵染)
(3) M基因通过表达产生的M蛋白抑制A菌繁殖 将该实验分为两组,甲组为用无菌水溶解纯化的M蛋白,乙组为等量的无菌水,将圆形滤纸小片浸入其中,随后将两组圆形滤纸小片接种到含A菌的培养基上,置于细菌培养箱,一段时间后观察两组抑菌圈的大小,若甲组的抑菌圈大于乙组,则可说明假设成立。
(1)对微生物进行分离、纯化可用平板划线法或稀释涂布法。为确认分离纯化的菌株就是A菌,可将分离纯化得到的菌种接种于田间采集的健康苹果叶片,待接种点出现病斑,与田间的苹果褐斑病叶片相比并进行形态学观察,如果二者的病斑相同,则可确定菌株就是A菌。
(2)①将A菌接种于健康苹果叶片为实验组,对照组的处理为将无菌水接种于健康苹果叶片,由图1可知,与对照组相比,接种A菌2~8天后,实验组M基因的相对表达量更高,由此说明A菌能促进M基因的表达。
②由图2可知,与野生型对比,M基因过表达株系叶片病斑情况较轻,说明M基因能提高苹果叶片对A菌的抗性。
(3)由(2)可知,M基因能提高苹果叶片对A菌的抗性,为探究M基因发挥作用的方式,可提出M基因通过表达产生的M蛋白抑制A菌繁殖的假设。该实验的自变量为有无M蛋白,因变量为圆形滤纸小片抑菌圈的大小,其他为无关变量,应保持相同且一致,故可设计实验思路为:将该实验分为两组,甲组为用无菌水溶解纯化的M蛋白,乙组为等量的无菌水,将圆形滤纸小片浸入其中,随后将两组圆形滤纸小片接种到含A菌的培养基上,置于细菌培养箱,一段时间后观察两组抑菌圈的大小,若甲组的抑菌圈大于乙组,则可说明假设成立。
17.(1)AB
(2) 增加培养液与空气的接触面积,增加培养液中的溶氧量 分生孢子(无性生殖)
(3) a +++ c +++ bc ++
(4)否
(1)灵芝生长缓慢,且灵芝酸属于次生代谢产物,具有产量低,作用广的特点,采用菌丝体发酵产生灵芝酸的方法可以不用等待灵芝生长成熟,直接通过发酵工程体外培养菌丝体,采取适当的提取、分离和纯化措施来获得灵芝酸,能缩短生产周期,提高A的产量。AB正确,C错误。
故选AB。
(2)①灵芝是需氧型生物,振荡培养能增加培养液中的溶氧量,静置培养后,培养液与空气的气体交换速率下降,因此换做多个培养皿静置培养,能增大培养液与空气的接触面积,增大培养液中的溶氧量。
②相较于震荡培养,静置培养中菌丝数量较少,分生孢子数量较多,因此推测,A的合成与细胞中的分生孢子(无性生殖)密切相关。
(3)本实验自变量应为是否用钙离子处理,以及用钙离子处理后细胞中C酶是否能发挥作用,因变量为A的含量。表格中2组处理方式为无菌水,应为空白对照组,则1组用C酶处理,证明C酶增多是否可以促进A的合成,根据假说,预期结果A含量应高于2组;3组用CaCl2溶液处理,证明钙离子处理是否可以提高A的含量,根据假说,3组用钙离子处理后,能够通过C酶促进了A的合成,产量也应高于2组;4组则在添加了钙离子的基础上,添加C酶抑制剂,证明钙离子是否通过C酶促进A的合成,根据假说,C酶抑制剂抑了C酶的功能,钙离子无法通过C酶促进A的合成,且4组结果应与2组相当(或略低于2组)。
(4)图4中自变量为是否添加C酶抑制剂和是否添加钙离子,因变量分别检测了F酶基因、S酶基因、L酶基因的相对表达量,由结果可知,添加C酶抑制剂,F酶基因、S酶基因、L酶基因的表达量均降低,说明C酶可促进上述三种酶基因的表达,添加钙离子后,F酶基因、S酶基因、L酶基因的表达量均上升,说明钙离子可促进上述三种酶基因的表达。通过题(3)可证明钙离子是通过C酶促进A的合成,通过题图(4)结果可证明酶C可促进F酶基因、S酶基因、L酶基因的表达,但综合上述信息,无法证明C酶促进F酶基因、S酶基因、L酶基因的表达是否与Cr有关,也无法证明F酶基因、S酶基因、L酶基因的表达产物能促进乙酰辅酶A转化为A。因此综合以上研究,评价构建图3中调控和代谢途径的证据不充分。
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