发酵工程 专题练 2025年高考生物一轮复习备考

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发酵工程 专题练
2025年高考生物一轮复习备考
一、单选题
1．鲁菜是中国八大菜系之首，十分讲究配料和调料的搭配，烹饪中常使用酱油、腐乳、味精、白酒、醋和泡菜进行调味，下列说法错误的是（ ）
A．白酒、味精和醋的发酵生产所需要的微生物均为真核生物
B．酱油的发酵生产经过蛋白质分解为小分子肽和氨基酸
C．腐乳发酵过程中起主要作用的微生物是黑曲霉
D．泡菜发酵后期，尽管乳酸菌占优势，但仍有产气菌繁殖，需开盖放气
2．平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是（ ）
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
3．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。
下列相关说法错误的是（　　）
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菌株的无菌培养基
D．实验组、对照组G菌接触发酵液前菌落直径应相同
4．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下图所示。
注：20h后根据发酵状态进行陆续补料
以下叙述错误的是（ ）
A．前20h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．20~70h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
5．原浆苹果醋的简要工艺流程为：苹果采摘→挑选清洗→破碎榨汁→酵母发酵→醋酸发酵→陈酿2年左右。下列叙述正确的是（ ）
A．酵母发酵结束后，改变通气条件即可进行醋酸发酵
B．工艺流程中的“酵母发酵”发生在苹果细胞的细胞质基质中
C．酿醋过程中发酵液的pH逐渐降低，与酿酒制作过程中相反
D．醋酸发酵阶段中产生的气泡量少于酒精发酵阶段
6．在制作发酵食品的学生实践中，控制发酵条件至关重要。下列相关叙述正确的是（ ）
A．泡菜发酵后期，尽管乳酸菌占优势，但仍有产气菌繁殖，需开盖放气
B．葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可直接通入无菌空气制作葡萄醋
C．制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，制作泡菜的盐水要淹没全部菜料
D．果酒发酵时温度宜控制在18-25℃，泡菜发酵时温度宜控制在30-35℃
7．利用杨木生产燃料乙醇的基本流程主要包括原料粉碎、提高纤维素浓度的预处理、释放单糖的酶解糖化、产生乙醇的微生物发酵、乙醇脱水的蒸馏工艺等步骤（预处理过程所需的果胶酶常来自于黑曲霉等微生物）。下图为发酵阶段菌种接种量对发酵结果的影响。下列说法正确的是（ ）
A．培养黑曲霉时一般需将培养基调至酸性，果胶酶是黑曲霉分泌的一种单细胞蛋白
B．在伊红—亚甲蓝培养基上可筛选出高产纤维素酶的菌株用于酶解糖化过程
C．接种的菌种为酵母菌，当接种量为12%左右时，发酵后的酒精含量与残糖含量相等
D．接种量超过15%时酒精产量反而有所降低的原因可能是菌种生长消耗大量的糖分
8．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（ ）
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
9．酵母菌在合成色氨酸时需要3种酶X、Y和Z，trpX、trpY和trpZ分别为相应酶的编码基因突变的色氨酸依赖型突变体。已知3种酶均不能进出细胞，而色氨酸合成途径的中间产物积累到一定程度时可分泌到胞外。将这3种突变体均匀划线接种到含有少量色氨酸的培养基上，生长情况如图。据图分析，3种酶在该合成途径中的作用顺序为（　　）
A．X→Y→Z B．Z→Y→X C．Y→X→Z D．Z→X→Y
10．透明质酸（HA）是关节滑液的主要成分，若HA长链遭受攻击会被分解为短链，则关节软骨容易磨损而患上骨关节炎。科研人员通过改造谷氨酸棒杆菌获得几种工程菌生产HA，几种工程菌所产生的HA产量和分子量如下图，相关说法不正确的是（ ）
A．应选择工程菌株3进行扩大培养
B．工程菌接种前需要扩大培养
C．接种工程菌前培养基需要灭菌
D．发酵过程需要及时检测温度和pH
11．下述实验操作需在无菌环境条件下进行的是（　　）
A．将外植体接种到培养基上
B．从新鲜洋葱中粗提取DNA
C．对平板中分解尿素细菌计数
D．用PCR仪对DNA片段进行扩增
12．乙醇梭菌可利用氧化H2释放的能量，以CO和氨水等为主要原料合成乙醇、蛋白质等有机物。我国科学家利用乙醇梭菌发酵，收集发酵产物和菌体，作为燃料和饲料。以下有关叙述不正确的是（　　）
A．乙醇梭菌属于生态系统组成成分中的生产者
B．利用乙醇梭菌生产燃料和饲料体现了生物多样性的间接价值
C．以乙醇梭菌菌体蛋白作为饲料有助于提高能量利用率
D．使用乙醇梭菌发酵产物作为燃料有助于减少化石燃料导致的污染
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（　　）

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8h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
14．为从泡菜汁中分离出乳酸菌高产菌株，甲、乙两同学分别采用平板划线法和稀释涂布平板法获取单菌落。已知在培养基中添加碳酸钙可使培养基变浑浊，而乳酸等酸性物质可溶解培养基中的碳酸钙形成透明圈。下列说法错误的是（ ）
A．利用泡菜汁进行平板划线操作前无需进行稀释
B．涂布用的菌浓度应控制在30~300个/mL
C．接种后需将平板放置在无氧条件下培养
D．周围透明圈最大的菌株，产酸能力不一定最强
15．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。下列选项不正确的是（　　）
A．菌T可能产生分解纤维素的酶，能够高效催化纤维素分解
B．淋洗液中还需要加入氮源等营养成分，氮源的主要作用是合成一些氨基酸、核苷酸等含氮物质
C．可采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌，在使用该方法时需要注意必须将冷空气充分排除再开始加压
D．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。发酵过程中，要始终保持密封状态
二、非选择题
16．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 和维生素等。
(2)A菌通常被用做溶菌对象。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 。
(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 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 。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） 。
17．啤酒经酵母菌发酵酿制而成。生产中，需从密闭的发酵罐中采集酵母菌用于再发酵，而直接开罐采集的传统方式会损失一些占比很低的独特菌种。研究者探究了不同氧气含量下酵母菌的生长繁殖及相关调控，以优化采集条件。
(1)酵母菌是兼性厌氧微生物，在密闭发酵罐中会产生 和CO2。有氧培养时，酵母菌增殖速度明显快于无氧培养，原因是酵母菌进行有氧呼吸，产生大量 。
(2)本实验中，采集是指取样并培养4天。在不同的气体条件下从发酵罐中采集酵母菌，统计菌落数（图甲）。由结果可知，有利于保留占比很低菌种的采集条件是 。
(3)根据上述实验结果可知，采集酵母菌时O2浓度的陡然变化会导致部分菌体死亡。研究者推测，酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的过氧化氢（H2O2）浓度会持续上升，使酵母菌受损。已知H2O2能扩散进出细胞。研究者在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，分别接种至含不同浓度H2O2的培养基上，无氧培养后得到如图乙所示结果。请判断该实验能否完全证实上述推测，并说明理由 。
(4)上述推测经证实后，研究者在有氧条件下从发酵罐中取样并分为两组，A组菌液直接滴加到H2O2溶液中，无气泡产生；B组菌液有氧培养4天后，取与A组活菌数相同的菌液，滴加到H2O2溶液中，出现明显气泡。结果说明，酵母菌可通过产生 以抵抗H2O2的伤害。
参考答案：
1．ACD
A、白酒酿造使用的菌种是酵母菌，为真核生物；生产味精用的菌种是谷氨酸棒状杆菌，为原核生物；酿醋使用的菌种是醋酸菌，为原核生物，A错误；
B、酿造酱油以大豆为主要原料，利用产生蛋白酶的霉菌（如黑曲霉），将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，然后经淋洗、调制成酱油产品，B正确；
C、腐乳发酵过程中起主要作用的微生物是毛霉，C错误；
D、乳酸菌属于厌氧菌，开盖放气会影响乳酸菌发酵，因此不能开盖放气，D错误。
2．D
A、不含氮源的平板可用于固氮菌的培养，A错误；
B、平板涂布时涂布器使用前必须浸在酒精中，然后在火焰上灼烧灭菌，这种操作属于灭菌，不属于消毒，B错误；
C、使用后的培养基即使未长出菌落也要在丢弃前进行灭菌处理，不能直接丢弃，以免污染环境，C错误；
D、脲酶可以催化尿素分解，在以尿素为唯一氮源的平板上，能合成脲酶的微生物可以分解尿素获得氮源而进行生长繁殖，但是不能合成脲酶的微生物因缺乏氮源而无法生长，因此以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物，D正确。
3．B
A、分离菌落时既可以选用平板划线法，也可以使用稀释涂布平板法，A正确；
B、使用平板培养Z菌株后应挑取菌落，而不是提取该菌株的发酵液，B错误；
C、为排除培养基成分对实验的影响，对照组应加入等量培养Z菌株的无菌培养基，C正确；
D、实验组、对照组G菌接触发酵液前菌落直径应相同，以排除菌落直径不同带来的影响，D正确。
4．B
A、由图可知，前20h麦芽糖的浓度在下降，细胞干重快速增加，推断消耗的麦芽糖主要用于菌体的生长、繁殖，A正确；
B、由题干信息可知，研究者使用好氧真菌黑曲霉以麦芽糖为碳源生产糖化酶，所以在发酵的不同时期都要检测罐内溶氧量，B错误；
C、好氧真菌黑曲霉可以以麦芽糖为碳源生产糖化酶，所以在20~70h糖化酶活性快速增加与菌数增加、补料有关，C正确；
D、由图中信息可知，20h后根据发酵状态进行陆续补料，得到上述曲线图，所以可进一步调控补料方式以期实现糖化酶产量的提高，D正确。
5．D
A、醋酸发酵需要通入氧气，且温度比果酒发酵温度高，所以酵母发酵结束后，改变通气条件和升高温度有利于醋酸发酵，A错误；
B、果酒的制作原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，其场所是细胞质基质，因此工艺流程中的“酵母发酵”发生在酵母菌的细胞质基质中，B错误；
C、果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中产生二氧化碳，发酵液pH也逐渐降低，C错误；
“醋酸发酵”时，当糖源充足，糖将分解成醋酸且产生二氧化碳，即有气泡产生，但当缺少糖源时，酒精将转变成醋酸且不产生二氧化碳，即不产生气泡，因此醋酸发酵阶段中产生的气泡量少于酒精发酵阶段，D正确。
6．C
A、泡菜发酵过程中起作用的微生物是乳酸菌，乳酸菌是厌氧菌，泡菜发酵后期，发酵液中乳酸菌占优势，不需开盖放气，A错误；
B、果酒制作过程中，起作用的是葡萄皮上的酵母菌，酿酒过程是无氧环境。醋酸菌是好氧菌，虽然葡萄果皮上也有醋酸菌，但在酿酒时的无氧环境下醋酸菌已经死亡。且醋酸菌比酵母菌所需的最适生长温度更高。因此，制作好葡萄酒后，除了要通入无菌空气外，还要适当升温，并加入适量醋酸菌，B错误；
C、制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，是为了发酵初期让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，同时为了防止发酵过程中发酵液溢出。制作泡菜的盐水要淹没全部菜料，以提供无氧环境供乳酸菌进行无氧呼吸，C正确；
D、果酒发酵时温度宜控制在18～30℃，果醋发酵时温度宜控制在30～35℃，D错误。
7．D
A．培养黑曲霉时一般需将培养基调至酸性，但单细胞蛋白指微生物菌体，果胶酶不属于单细胞蛋白，A错误；
B．伊红—亚甲蓝培养基是鉴定大肠杆菌的培养基，本实验应该用刚果红培养基筛选高产纤维素酶菌株，B错误；
C．酒精发酵的菌种为酵母菌，当接种量为12%左右时，发酵后的酒精含量与残糖含量曲线有交点，但两者的纵坐标数值及单位均不同，故发酵后二者含量不同，C错误；
D．由图可知，菌种接种量为15%时对应的酒精含量达到最大值，接种量超过15%，菌种数量大，自身的生长会大量消耗反应物，导致酒精产量降低，D正确。
8．D
A、青霉菌处于葡萄糖浓度不足的环境中会通过分泌青霉素杀死细菌；提供相同含量的碳源，葡萄糖溶液单位体积中溶质微粒较多，会导致细胞失水，发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，乳糖是二糖，可被水解为半乳糖和葡萄糖，是青霉菌生长的最佳碳源，可以被青霉菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利条件，A正确；
B、青霉菌的代谢类型为异养需氧型，可用深层通气液体发酵技术提高产量，B正确；
C、选育出的高产青霉素菌株经扩大培养纯化后，才可接种到发酵罐中进行工业化生产，C正确；
D、为了防止细菌、其他真菌等微生物的污染，获得纯净的青霉素，发酵罐仍需严格灭菌，D错误。
9．A
trpX、trpY和trpZ分别为相应酶的编码基因突变的色氨酸依赖型突变体，据图可知，trpX不能为trpY和trpZ提供原料，trpY不能为trpZ提供原料，trpZ可以为trpX、trpY的生长提供原料，推测3种酶在该合成途径中的作用顺序为X→Y→Z。
10．A
A、由题意可知，应选择产生HA分子量较大，且产量较高的工程菌，所以应选择工程菌株2进行扩大培养，A错误；
B、为了获得更多的菌种，接种前需要，将菌种多次扩大培养，B正确；
C、为了避免污染，接种工程菌前培养基需要灭菌，C正确；
D、菌株的生长需要特定的温度和pH，所以发酵过程需要及时检测温度和pH，D正确。
11．A
A、将外植体接种到培养基上时必须在酒精灯火焰旁进，以避免杂菌污染，A正确；
B、从新鲜洋葱中粗提取DNA不需要在无菌条件下进行，B错误；
C、对平板中分解尿素细菌计数，统计的是已经形成的菌落，不需要在无菌环境条件下进行，C错误；
D、用PCR仪对DNA片段进行扩增不需在无菌环境条件下进行，D错误。
12．B
A、乙醇梭菌能以无机物为原料，合成有机物，属于生态系统组成成分中的生产者，A正确；
B、利用乙醇梭菌生产燃料和饲料体现了生物多样性的直接价值，B错误；
C、乙醇梭菌可利用氧化H2释放的能量，利用乙醇梭菌发酵，收集发酵产物和菌体，作为燃料和饲料，有助于提高能量利用率，C正确；
D、化石燃料燃烧会形成污染，乙醇梭菌可利用氧化H2释放的能量，以CO和氨水等为主要原料合成乙醇、蛋白质等有机物，使用乙醇梭菌发酵产物作为燃料有助于减少化石燃料导致的污染，D正确。
13．C
A、为了遵循单一变量原则，固体培养基孔洞中滴加的上清液体积需保持一致，A正确；
B、培养约8h抑菌圈直径相对较大并且对应的乳酸菌密度也较大，此时收获细菌素相对节约成本，B正确；
C、当液体培养基培养时间大于24h时，乳酸菌密度基本不变而抑菌活性会减少，C错误；
D、细菌素是某些细菌产生的具有抑菌活性的多肽类物质，进入人体肠道可以被消化酶分解，安全性较高，D正确。
14．B
A、平板划线操作中在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落，该方法接种时不需要稀释，A正确；
B、涂布时所用菌液通常不超过0.1mL，平板上的菌落数应介于30～300个，则涂布用的菌浓度应控制在300-3000个/mL，B错误；
C、乳酸菌是厌氧菌，接种后需将平板放置在无氧条件下培养，C正确；
D、周围透明圈最大的菌株，产酸能力不一定最强，应选择透明圈与菌落直径比例最大的类型，D正确。
15．D
A、菌T能够分泌纤维素酶，纤维素酶能将纤维素最终分解为葡萄糖，因此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，A正确；
B、培养基的主要成分：水、碳源、氮源、无机盐，其中氮源主要为合成微生物的细胞结构提供原料（微生物细胞中的含氮物质，如核酸、蛋白质、磷脂），B正确；
C、高压蒸汽灭菌法的注意要把锅内的水加热煮沸，将其中原有的冷空气彻底排除后，将锅密闭，如果高压锅内的空气未排除或未完全排除，则蒸汽不能达到饱和，蒸汽的温度未达到要求的高度，结果导致灭菌的失败，C正确；
D、果酒的制作原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，将酵母菌接种到灭菌后的培养基中进行酒精发酵，酒精发酵需要在无氧的条件下进行，此时拧紧瓶盖的主要目的是制造无氧环境。酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，在发酵过程中密闭，所以需要根据发酵进程适时拧松瓶盖放出二氧化碳，D错误。
16．(1)氮源、碳源
(2)A菌能在培养平板中生长繁殖
(3) 稀释 溶菌圈
(4)假设P菌通过分泌某种化学物质使A菌溶解破裂
微生物的营养成分主要有碳源、氮源、水和无机盐等。微生物的培养基按其特殊用途可分为选择性培养基和鉴别培养基，培养基按其物理状态可分为固体培养基、液体培养基和半固体培养基三类。
（1）蛋白胨主要为细菌提供氮源、碳源和维生素等。
（2）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，表明A菌能在培养平板中生长繁殖。
（3）将含菌量较高的湖泊水样稀释后，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溶菌圈。　
（4）根据实验实验材料和设备，圆形滤纸小片可用于吸收某种物质，离心机可用于分离菌体和细菌分泌物，为探究P菌溶解破坏A菌的方式，可假设P菌通过分泌某种化学物质使A菌溶解破裂。
17．(1) 酒精/C2H5OH ATP
(2)无氧取样，无氧培养
(3)不能，因为没有“接触 O2 后，酵母菌内源 H2O2 浓度上升”的证据
(4)过氧化氢酶/H2O2 酶
（1）在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖；
（2）在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳。
（1）酵母菌在密闭发酵罐中进行无氧呼吸，会产生酒精（C2H5OH）和CO2。有氧培养时，酵母菌进行有氧呼吸，有机物被彻底氧化分解，产生大量能量，而无氧呼吸中有机物不能彻底分解，只产生少量能量，故有氧培养时酵母菌增殖速度明显快于无氧培养。
（2）由图甲结果可知，无氧/无氧条件下，菌落数最多，因此有利于保留占比很低菌种的采集条件是无氧/无氧。
（3）依据图乙结果可知，随着H2O2浓度的持续上升，酵母菌存活率下降（酵母菌受损程度加深），但不能证明酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的H2O2浓度会持续上升，因为没有“接触 O2 后，酵母菌内源 H2O2 浓度上升”的证据。
（4）过氧化氢酶能催化H2O2分解出现明显气泡，因此实验结果说明，酵母菌可通过产生过氧化氢酶以抵抗H2O2的伤害。
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