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2025人教版高中生物学选择性必修3
第1章 发酵工程
(课程标准选择性必修概念3)
一、选择题(本题共12小题,每小题2分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。)
1.下列关于发酵技术应用的叙述,错误的是( )
A.利用微生物不同的代谢能力,获取代谢产物
B.传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主
C.果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低,果酒制作过程中情况相反
D.为提高发酵产品的品质,可以加入人工培养的单一菌种
2.《齐民要术》记载了一种称为“动酒酢法”的酿醋工艺:“大率酒一斗,用水三斗,合瓮盛,置日中曝之。七日后当臭,衣(指菌膜)生,勿得怪也,但停置,勿移动,挠搅之。数十日,醋成”。下列叙述错误的是( )
A.“酒一斗,用水三斗,合瓮盛”是为了防止高浓度酒精抑制醋酸菌生长繁殖
B.“置日中曝之”可以提高发酵液温度有利于醋酸发酵,缩短发酵时间
C.制作果醋和制作腐乳过程中起主要作用的菌种均有核膜
D.“挠搅之”可以增加发酵液中的氧气含量并使醋酸菌与酒精充分接触
3.酱豆是人们利用大豆制作的一道地方美食。具体做法为大豆煮熟→霉菌发酵→加入蔬菜→加盐、调味酒与香辛料→乳酸发酵。下列相关叙述错误的是( )
A.酱豆制作过程中,有多种微生物参与发酵
B.霉菌能产生脂肪酶,将脂肪水解成甘油和脂肪酸
C.霉菌发酵过程中,湿润的环境有利于霉菌的生长与繁殖
D.制作酱豆的整个过程应在环境温暖、氧气充足的条件下进行
4.小古文《腌菜》中有“寒霜屡下,园菜渐肥,取而曝之,俟(等待)略干,置缸中,腌以盐。旬余,便可取食。若藏之于瓮,泥封其口,虽留至明年,犹可食也。”下列有关说法正确的是( )
A.古人多选择秋冬季节腌菜与乳酸菌的最适温度低有关
B.为成功制得腌菜,需要对“园菜”“瓮”等进行沸水泡烫以去除杂菌
C.腌菜时“泥封其口”是为了防止灰尘和杂菌进入瓮内影响腌菜的品质
D.“旬余,便可取食”与发酵过程中乳酸含量和亚硝酸盐含量的变化有关
5.如图1为果酒、果醋制作装置,图2为果酒发酵过程中酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线。下列叙述正确的是( )
图1
图2
A.制作果酒的整个过程中,夹子①②均关闭,制作果醋时,夹子①②均打开
B.制作果酒的最初一段时间酵母菌能进行有氧呼吸
C.图2曲线a~b段,瓶内有大量二氧化碳和水产生,导致瓶内气压增大
D.随着发酵时间的推进,葡萄糖含量降低,乙醇的产生速率先上升后趋于稳定
6.某研究小组从树林中多年落叶形成的腐殖土壤中分离纤维素分解菌并测定其含量,对土样进行稀释的流程如下图所示。摇匀D试管,从D试管中取0.1 mL菌液进行接种,在适宜条件下培养一段时间,测得平板中的平均菌落数为34。下列有关说法正确的是( )
A.所用的培养基为选择培养基,成分是琼脂、水和纤维素
B.每克土样中纤维素分解菌的数量至少是3.4×106个
C.采土工具、接种工具、培养基和培养皿可采用干热灭菌法灭菌
D.还需设置一个未接种的空白培养基同时培养,以检验灭菌是否彻底
7.实验小组从甲醛含量丰富的工厂活性污泥中筛选出了能快速降解甲醛的菌株W,用于甲醛降解的生物处理,并探究了甲醛浓度对甲醛降解率的影响,实验结果如图所示。下列说法错误的是( )
A.选择培养基中的甲醛能为菌株W的生长提供碳源
B.在350 mg·L-1和600 mg·L-1时,菌株W降解甲醛的量相同
C.浓度超过750 mg·L-1后,高浓度的甲醛可能会抑制菌株的活性
D.筛选后的培养基在丢弃前可用高压蒸汽灭菌锅进行灭菌处理
8.发酵果蔬汁采用全果打浆的方式进行发酵,其最终的质量和风味的好坏主要取决于发酵剂的选择。采用原料中分离的特有菌群作为发酵剂更有利于发酵的进行。比如从蓝莓中分离出植物乳酸菌、发酵乳杆菌接种到蓝莓汁中进行发酵,乳酸显著升高,总酚含量提高6.1~81.2%,体外抗氧化能力提高34.0%。以下说法错误的是( )
A.开发发酵果蔬汁可以较好地解决果蔬资源浪费的问题
B.直接从原材料中分离特定适宜菌群,可以大大缩短菌种的选择周期
C.从原材料中分离出的特有菌群还需要进行扩大培养才能满足规模化生产的需要
D.内源菌株具有较强的发酵环境适应性,其发酵的果蔬汁的营养价值也更高
9.我国是世界上啤酒的生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的,其工业化生产流程可以分为制麦、糖化、发酵、包装等工序(如图),制麦、糖化分别为下一工序提供α-淀粉酶、糖浆,其中焙烤时杀死了种子中的胚。下列有关分析错误的是( )
A.若用赤霉素溶液处理,可使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶
B.焙烤方法杀死活细胞但不使所含的酶失去活性
C.产物浓度的检测必须在发酵结束后进行
D.酵母菌纯培养采用的接种方法与图中的接种方法不同
10.DMF(一种含碳有机物)是一种优良的工业溶剂和有机合成材料,它广泛应用于制革、化工、医药、农药等各个生产行业。含DMF的废水毒性大,对环境造成严重的危害,某实验小组筛选分离得到能够高效降解DMF的菌株,用于DMF的降解,下列有关叙述错误的是( )
A.可从某化工厂排污口附近的污水中取样来筛选DMF降解菌
B.不能利用平板划线法对DMF降解菌进行计数
C.筛选DMF降解菌的过程中需要在培养基中添加葡萄糖
D.可根据平板上菌落的形状、大小、颜色等特征来区分微生物的类型
11.金黄色葡萄球菌是一种耐高盐的食源性致病微生物。哥伦比亚血平板是含无菌脱纤维羊血等成分的固体培养基,生长在该培养基上的金黄色葡萄球菌菌落能破坏其周围的红细胞,产生透明的溶血圈。如图为检测某种饮料是否被金黄色葡萄球菌污染的操作流程,据此分析不正确的是( )
A.7.5%的NaCl肉汤培养基从功能角度划分属于选择培养基
B.振荡培养后培养基变浑浊是耐高盐的微生物数量增多所致
C.若最终长出的菌落周围出现透明的溶血圈,则说明饮料被金黄色葡萄球菌污染
D.若取菌种后的接种方法为稀释涂布平板法,则可对待测饮料中的金黄色葡萄球菌计数
12.针对肺结核病患者,联合使用多种抗生素可以达到很好的疗效。某研究人员在通过生物安全规范鉴定的微生物实验室,对结核杆菌进行两种新抗生素感受性分析,该研究人员将结核杆菌分别接种在含有不同浓度抗生素A与B的培养基中(“+”的多少代表抗生素浓度的大小,“-”代表不含抗生素)。在37 ℃环境下培养24小时后,观察结核杆菌菌落生长结果如图。下列叙述错误的是( )
A.该实验接种结核杆菌使用稀释涂布平板法
B.两种抗生素都对结核杆菌的生长有较好的抑制作用
C.与单独使用抗生素A相比,联合使用抗生素B对结核杆菌的抑制作用无明显增加
D.长期使用抗生素A可能会增加结核杆菌的抗药基因频率
二、选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有一个或多个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得1分,有选错的得0分。)
13.苹果是我国北方地区常见的水果,为对其进行深加工,某厂进行了苹果酒和苹果醋的研制,其基本工艺流程如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲罐中的微生物所需的最适温度高于乙罐中微生物的最适温度
B.甲罐顶上管道弯曲及加水的目的是防止空气、杂菌进入,以及排气减压等
C.乙罐加入的含菌培养液中微生物代谢类型为异养需氧型
D.甲、乙罐的发酵开始时间不同,甲罐的发酵时间早于乙罐
14.抗生素一般由微生物产生,具有抑菌作用,能在琼脂培养基中扩散。在筛选能产生抗生素的菌种时,先在琼脂培养基平板上划线接种从土壤中获得的甲菌,在27 ℃下培养3天,形成菌落。然后接种乙、丙、丁三种致病菌(图a),继续在同样条件下培养3天,结果如图b。分析结果,不能得出的结论是( )
A.甲菌能产生某种抗生素
B.丙菌的生长被乙菌产生的抗生素抑制
C.乙菌的生长被甲菌产生的抗生素抑制
D.丁菌能产生抗生素抑制丙菌的生长
15.变色圈法是一种对于一些不易产生透明圈产物的菌株的鉴别方法,可在底物平板中加入指示剂或显色剂,使所需微生物能被快速鉴别出来。如在筛选果胶酶产生菌时,用固体培养基对含微生物的样品进行分离,待菌落长成后,加入0.2%刚果红溶液染色4 h,具有分解果胶能力的菌落周围便会出现透明圈,如图所示。下列叙述不正确的是( )
A.该培养基是以果胶为唯一碳源的选择培养基
B.该培养基上的接种方法为稀释涂布平板法
C.透明圈的直径大,该种菌分解果胶的能力一定强
D.实验所用培养基一般要进行高压蒸汽灭菌
16.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)。下图为发酵过程中物质含量变化曲线。下列叙述正确的是( )
A.发酵工程大多使用单一菌种进行发酵,所以生产过程不需要进行无菌操作
B.性状优良的菌种既可以从自然界中筛选出来,也可以经过人为改造获得
C.84 h后DHA油脂含量上升缓慢的主要原因是蛋白胨含量不足
D.发酵过程中,葡萄糖既可作为碳源,又可作为能源物质
三、非选择题(本题共5小题,共60分。)
17.(10分)桂圆也称龙眼,是一种药食两用的水果,可用于生产果酒。科研团队比较了5种酵母菌(3种酿酒酵母,2种非酿酒酵母)对桂圆果浆的发酵效果,并从中选择适宜的菌种进行发酵,以期得到品质更好的桂圆果酒。生产桂圆果酒的工艺流程如图所示。回答下列问题:
新鲜桂圆去皮去核→桂圆果肉→打浆→调酸→酶解→调糖→接种→发酵→过滤
(1)在发酵流程中应增加“桂圆去皮去核之前进行清洗”环节,该操作的目的是 。调好的果浆装瓶时,注意瓶中要留有大约 的空间,盖好瓶盖。
(2)表中表示5种酵母(Y1:SY果酒活性干酵母;Y2:RW果酒活性干酵母;Y3:葡萄酒高活性干酵母;Y4:耐高温高活性干酵母;Y5:生香活性干酵母)发酵的桂圆果酒品质(总酯与果酒的香味有关),根据表可得出结论:应在5种酵母中选择 两种酵母菌作为桂圆果酒发酵优良菌种。
酵母 酒精度/% 总糖/(g/L) 总酸/(g/L) 总酯/(g/L)
Y1 13.4 1.3 6.8 0.19
Y2 13.1 2.4 6.4 0.18
Y3 13.3 1.6 6.2 0.15
Y4 12.6 3.4 8.1 0.11
Y5 11.0 8.5 7.6 0.38
(3)酵母菌添加量过少时,可能导致 或发酵失败。
(4)酿好的果酒可继续用于酿醋,其原理为 (写出化学反应式)。
18.(10分)勤洗手是预防病毒感染的有效措施,某公司推出了一款新型免洗洗手凝胶。为衡量该凝胶的清洗效果,研究人员设计了相关实验。凝胶洗手前的检测流程见图。请根据表格实验回答相关问题。
实验 组别 对照设置 接种处理 数据统计 求平均值
A 不洗手 按实验步 骤处理, 每组设置 三个平板
B 用水洗手
C 用洗手凝胶洗手
D 空白 不接种
(1)用洗手凝胶洗手杀死手表面的部分微生物,该方法属于 (填“消毒”或“灭菌”)。在实验中配制好的培养基需要灭菌处理,常用的方法是 。
(2)为统计手部的细菌数量,应选择的接种方法是 ,利用该方法进行计数统计的是 (填“活菌”或“死菌”)的数量。
(3)实验中添加D组的目的是 。
(4)如果想了解手部是否有大肠杆菌,应该如何处理
。
(5)为什么病毒不能用基本培养基培养
。
19.(13分)中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H,以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液,含较多蔗糖)或餐厨垃圾等为原料,在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料,期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。
回答下列问题:
(1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率,可在液体培养基中将蔗糖作为 ,并不断提高其浓度,经多次传代培养(指培养一段时间后,将部分培养物转入新配的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并进行菌落计数,评估菌株增殖状况。此外,选育优良菌株的方法还有 等(答出两种方法即可)。
(2)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性,研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统,其培养基盐浓度设为60 g/L,pH为10,菌株H可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌的原因是 (答出两点即可)。
(3)研究人员在工厂进行扩大培养,在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵,结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期,并产生了少量乙醇等物质,说明发酵条件中 可能是高密度培养的限制因素。
(4)菌株H还能通过分解餐厨垃圾(主要含蛋白质、淀粉、油脂等)来生产PHA,说明其能分泌 。
(5)甘蔗榨糖后的甘蔗渣含有大量的纤维素。为高效降解甘蔗渣废弃物,研究人员利用从土壤中筛选获得的3株纤维素分解菌,在37 ℃条件下进行甘蔗渣降解实验,结果如表所示。在该条件下纤维素酶活力最高的是菌株 ,理由是 。
菌株 甘蔗渣 总重(g) 甘蔗渣 残重(g) 甘蔗渣 失重(%) 纤维素 降解率(%)
A 2.00 1.51 24.50 16.14
B 2.00 1.53 23.50 14.92
C 2.00 1.42 29.00 23.32
20.(13分)PBAT(含C、H、O)地膜属于可降解地膜,虽然在一定程度上可解决传统地膜的“白色污染”问题,但在实际应用过程中其降解情况并不理想。研究人员欲从土壤中筛选出PBAT高效降解菌株,回答下列问题:
(1)实验前,实验人员应在经常使用PBAT地膜的土壤中寻找目的菌株,同时需要制备筛选PBAT地膜降解菌的选择培养基。该选择培养基是以 为唯一碳源,其筛选微生物的原理是 。
(2)实验过程中,研究人员将PBAT地膜材料加入培养基前需要对其进行灭菌处理,其目的是 。
(3)若想得到高效降解PBAT地膜的某目标菌种,可用平板划线法进行纯化。若下图甲是接种培养后的菌落分布图,对应的平板划线操作示意图为 。图甲中的③更易获得单菌落,判断依据是 。
(4)研究人员还测定了PBAT地膜在六种菌株处理一段时间后的失重率[(膜片初始质量-膜片被降解后质量)÷膜片初始质量×100%],如图戊所示。据图分析,PBAT地膜在 三株菌株处理下的失重率高于另外三株菌株,这说明 。
21.(14分)聚羟基丁酸酯(PHB)是某些细菌在碳源充足、氮源缺乏状态下产生的一类颗粒状、可作为细菌体内碳源和能量储备物的高分子化合物,能被苏丹染料染色,可溶于氯仿。PHB具有生物可降解性和生物相容性,用于可降解包装材料及医药行业。天然菌中的PHB产量较低,对天然菌进行诱变和筛选可得到高产PHB合成菌。请回答下列问题。
(1)PHB合成菌的分离培养基的成分为水、葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨、NaCl和 ,其中能提供维生素的有 ,为使PHB合成菌细胞内积聚更多PHB,该培养基成分配比的特点是 。
(2)将等浓度土壤稀释液接种在PHB分离培养基上后,甲组用紫外线照射,乙组不作处理。倒置培养一段时间后,发现甲组的菌落数少于乙组,原因是 。通过显微观察法初筛PHB合成菌的具体操作是在培养基中加入 ,然后在显微镜下观察,有较多橘黄色颗粒的细菌即为PHB合成菌。复筛时需要提取胞体内的PHB,将细胞破碎后用 来萃取PHB,从而提取细胞内的PHB。
(3)对复筛得到的A~E五个菌株单独培养,检测PHB产量,结果如下图。A~E菌株中适于作工程菌的是菌株 ,其他菌株不适合作工程菌的原因是 。
(4)在发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。连续发酵生产PHB时,要随时检测培养液中PHB合成菌的数量、 等,以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分,要严格控制 和溶解氧等发酵条件。
附加题
发酵型青梅果醋的生产主要采用碱中和青梅汁之后再进行酒精发酵、醋酸发酵的方法,然而这种生产工艺会损失青梅的功能性成分。因此,筛选能够耐受青梅高酸环境的醋酸菌是提高发酵青梅果醋品质的关键(已知醋酸能与培养基中的无水碳酸钙反应生成能溶于水的醋酸钙)。请回答以下问题。
(1)食醋生产的三个主要的过程:一是原料中淀粉的分解,即糖化作用(水解);二是酒精发酵,即 (填微生物名称)将糖转化成乙醇;三是醋酸发酵,即醋酸菌将乙醇转化成乙酸,该微生物的代谢类型是 。
(2)①菌种筛选及发酵生产涉及三种培养基:
培养基A 葡萄糖、酵母粉、无水碳酸钙、琼脂、3%乙醇
培养基B 葡萄糖、酵母粉、3%乙醇
培养基C 葡萄糖、酵母粉、6%乙醇
具体流程为:取腐烂一周的青梅若干,加入装有培养基B的摇瓶中培养一段时间,接种于培养基A上,选取 且生长良好的单菌落10株。将上述初筛的10株醋酸菌接种于培养基C中,结果如图1。研究者选择菌株J-27作为后续实验菌株,原因是 。
图1 不同醋酸菌发酵性能比较
图2 三种菌株青梅果醋发酵实验
图3 初始乙醇含量对青梅果醋发酵的影响
②研究人员对J-27进行诱变处理,选取突变菌株J-2736,与两种商业化的醋酸菌——沪酿1.01、AS1.41分别接种于青梅果酒中进行青梅果醋发酵,结果如图2。沪酿1.01和AS1.41发酵结束时青梅果醋发酵液中总酸含量为20 g·L-1左右,而两者应用于粮食醋发酵时,发酵液总酸含量一般可以达到50 g·L-1左右。推测原因可能是 。
③图2结果说明在青梅果醋发酵过程中,菌株J-2736发酵性能优于沪酿1.01和AS1.41。研究人员继续对J-2736的发酵条件进行了研究,发现初始乙醇含量可能对青梅果醋发酵具有一定影响,实验结果如图3。由结果表明,初始乙醇含量较低或较高时,总酸含量分别是 ,试分析造成这种现象的原因:乙醇含量过低,醋酸菌可利用的底物较少, ,而乙醇含量过高,则会抑制醋酸菌的生长和代谢, 。
(3)乙醇脱氢酶(ADH)催化乙醇生成乙醛是醋酸发酵的第一阶段,乙醛脱氢酶(ALDH)催化乙醛生成乙酸是醋酸发酵的第二阶段。某同学从J-27的突变体菌株中分别提取ADH和ALDH,分别用高浓度的乙醇处理后测酶活性,由此可根据 进一步筛选出耐乙醇醋酸高产菌株。
答案与解析
第1章 发酵工程
1.C 2.C 3.D 4.D 5.B 6.D 7.B 8.B
9.C 10.C 11.D 12.B 13.BCD 14.BD 15.AC 16.BD
1.C 果醋制作过程中,产生醋酸导致溶液的pH逐渐降低;果酒制作过程中,酵母菌无氧呼吸产生CO2与酒精,CO2溶于水形成碳酸,随着CO2浓度的增加,溶液的pH也逐渐降低,C错误。为了缩短发酵时间,确保品质稳定,工业上大规模生产时,通常会先通过微生物培养技术获得单一菌种,再将它们接种到发酵液中,D正确。
2.C 用酒精制作醋酸时,将酒精加水稀释,目的是避免酒精浓度过高抑制醋酸菌的生长繁殖,A正确。醋酸菌的发酵温度约为30~35 ℃,“置日中曝之”可以提高发酵液温度有利于醋酸菌发酵,缩短发酵时间,B正确。醋酸菌(制作果醋的菌种)属于原核生物,没有核膜;毛霉(制作腐乳起主要作用的菌种)属于真核生物,有核膜,C错误。醋酸菌属于需氧型生物,“挠搅之”可以增加发酵液中的氧气含量,并使醋酸菌与酒精充分接触,有利于充分发酵,D正确。
3.D 传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主,酱豆制作过程中,有霉菌、乳酸菌等多种微生物参与发酵,A正确;霉菌为需氧菌,但乳酸菌为厌氧菌,乳酸发酵应在无氧条件下进行,D错误。
4.D 多选择在秋冬季节腌菜是因为春夏季节时温度高,杂菌繁殖速度快,容易导致菜腐烂变质,A错误。传统发酵过程中,制作腌菜所需乳酸菌主要来自蔬菜表面,“园菜”不能用沸水泡烫,B错误。无氧且酸度较高的条件可减少杂菌污染,腌菜时“泥封其口”可创造无氧环境,有利于乳酸菌发酵,C错误。发酵过程中,亚硝酸盐含量先升高后逐渐降低至相对稳定,乳酸含量先不断升高后趋向稳定,因此,取食时间与发酵过程中乳酸含量和亚硝酸盐含量的变化有关,D正确。
5.B
果酒发酵 夹子①先打开(酵母菌进行有氧呼吸大量增殖,B正确)后关闭(酒精发酵);②在发酵过程中间歇打开(释放发酵过程中产生的气体),A错误
果醋发酵 ①②均打开
图2曲线a~b段,酵母菌进行有氧呼吸(O2消耗量=CO2产生量)大量繁殖,瓶内的气压基本不变,C错误;分析图2可知,随着发酵时间的推进,葡萄糖含量降低,乙醇的浓度先上升后趋于稳定,但乙醇的产生速率先上升,后下降为0,D错误。
6.D 所用的培养基是以纤维素为唯一碳源的选择培养基,成分中除了琼脂、水和纤维素外还应该有氮源和无机盐等,A错误;据图可知,土样在接种前被稀释了105倍,因此每克土样中纤维素分解菌的个数为34÷0.1×105=3.4×107,B错误;培养基应采用湿热灭菌法灭菌,不可用干热灭菌法灭菌,C错误;为了检验培养基灭菌是否彻底,需设置一个未接种的空白培养基同时培养,D正确。
7.B 甲醛中含有碳元素,可以为菌株W的生长提供碳源,A正确;在甲醛浓度为350 mg·L-1和600 mg·L-1时,菌株W对甲醛的降解率基本相同,但降解量未知,B错误;浓度超过750 mg·L-1后,培养基中高浓度的甲醛可能会导致菌株失水,从而影响菌株的活性,C正确;筛选后的培养基在丢弃前可用高压蒸汽灭菌锅进行灭菌处理,以免污染环境和感染操作者,D正确。
8.B 发酵果蔬汁采用全果打浆的方式进行发酵,不仅保留了营养成分,且不产生废渣,可以较好地解决果蔬资源浪费问题,A正确;直接从原材料中分离得到的是混合菌群,还需要依照生产的要求、菌种的特性,采用各种筛选方法把所需要的菌种挑选出来,B错误。
9.C 赤霉素通过促进α-淀粉酶的产生促进种子萌发,若用赤霉素溶液处理,可以使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶,这样能减少种子萌发对有机物的消耗,进而提高啤酒产量,A正确;焙烤时杀死了种子中的胚但不使α-淀粉酶失活,α-淀粉酶在糖化阶段使淀粉分解形成糖浆,B正确;在发酵过程中,要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等,以了解发酵进程,还要及时添加必需的营养物质,要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件,C错误;发酵工程使用的是大型发酵罐,接种时是将菌种加入发酵罐的发酵液中,而酵母菌纯培养采用平板划线法或稀释涂布平板法将单个微生物分散到固体培养基上,接种方法不同,D正确。
10.C 筛选DMF降解菌应该到富含DMF的制革、化工、医药、农药等各个生产厂家的排污口附近的污水中取样,A正确;稀释涂布平板法可用于微生物计数,而平板划线法不能用于计数,B正确;筛选DMF降解菌时,要以DMF(一种含碳有机物)为唯一碳源,故不应在培养基中添加葡萄糖,C错误;不同菌体形成的菌落特征不同,可根据菌落的形状、大小、颜色等特征初步判断微生物类型,D正确。
11.D 金黄色葡萄球菌是一种耐高盐的食源性致病微生物,因此7.5%的NaCl肉汤培养基从功能角度划分属于选择培养基,A正确;根据题干信息可知,金黄色葡萄球菌能破坏其周围的红细胞,产生透明的溶血圈,若最终长出的菌落周围出现透明的溶血圈,则说明饮料被金黄色葡萄球菌污染,C正确;待测饮料中的金黄色葡萄球菌经7.5%NaCl肉汤培养基培养过,因此用稀释涂布平板法也不能对待测饮料中的金黄色葡萄球菌计数,D错误。
12.B 本实验因变量为培养基上的菌落数,结合题图可知接种方法为稀释涂布平板法,A正确。观察前四个平板,随着抗生素A增多,菌落逐渐减少,第4个平板已没有菌落;观察第3、5、6三个平板可知,抗生素B的有无与含量多少,对菌落数影响不大,所以抗生素A对结核杆菌的生长有较好的抑制作用,而抗生素B对结核杆菌的生长没有呈现较好的抑制作用;与单独使用抗生素A相比,联合使用抗生素B对结核杆菌的抑制作用无明显增加,B错误,C正确。长期使用抗生素A会对结核杆菌起到定向选择作用,使结核杆菌的抗药基因频率增加,D正确。
13.BCD 根据以下分析可知,A错误,C正确。
甲罐 乙罐
发酵类型 果酒发酵 果醋发酵
菌种 酵母菌(异养兼性厌氧型) 醋酸菌(异养需氧型)
发酵温度 18~30 ℃ 30~35 ℃
甲罐中进行果酒发酵,需要在无氧环境中进行,罐顶弯管加水可防止空气、杂菌进入;该过程产生了二氧化碳,需排气减压,B正确。该装置中,果醋发酵是在果酒发酵的基础上进行的,甲、乙罐的发酵开始时间不同,甲罐的发酵时间早于乙罐,D正确。
14.BD 根据图b可知:甲菌、丙菌、丁菌生长良好,乙菌生长受抑制,且由乙菌落生长的部位可知,乙菌生长受抑制的原因最可能是甲菌产生了能抑制乙菌生长的抗生素,A、C正确;丙菌生长良好,说明丁菌和乙菌没有产生抑制丙菌生长的抗生素,B、D错误。
15.AC 具有分解果胶能力的菌落周围会出现透明圈,而在该培养基上有菌落周围没有透明圈,说明该培养基不是以果胶为唯一碳源,该培养基是鉴别培养基,A错误;平板上并未出现划线且菌落分布较为均匀,该培养基上的接种方法为稀释涂布平板法,B正确;透明圈的直径与菌落的直径比值大,该种菌分解果胶的能力强,C错误;为实现无菌操作,实验所用培养基一般要进行高压蒸汽灭菌,D正确。
16.BD 发酵工程大多使用单一菌种进行发酵,但生产过程中为防止杂菌污染仍需要进行无菌操作,A错误;性状优良的菌种既可以从自然界中筛选出来,也可以经过诱变育种或基因工程育种获得,B正确;DHA油脂是一种不饱和脂肪酸,含C、H、O,生产DHA需要碳源,结合题图可知,84 h后DHA油脂含量上升缓慢的主要原因是葡萄糖含量不足,C错误;发酵液中葡萄糖被微生物吸收用于呼吸作用产生能量,供其合成DHA油脂,发酵过程中,葡萄糖既可作为碳源,又可作为能源物质,D正确。
17.答案 (每空2分)(1)防止去皮去核后清洗造成杂菌污染 1/3
(2)Y1和Y5 (3)发酵时间变长 (4)C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量
解析 (1)为防止去皮去核后清洗造成杂菌污染,应该在桂圆去皮去核之前进行清洗。将调好的果浆装入发酵瓶时,要留有大约1/3的空间,既为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气,又可防止发酵旺盛时汁液溢出。(2)Y5将原料中的物质转变为糖类的能力较强,且总酯含量高,香味浓,Y1中酒精度数较高,说明产酒能力强,因此可选择Y1和Y5两种酵母菌作为桂圆果酒发酵优良菌种。(3)酿制果酒的菌种为酵母菌,当酵母菌添加量过少时,桂圆果酒发酵过程缓慢,可能导致发酵时间变长或发酵失败。
18.答案 (除标注外,每空1分)(1)消毒 湿热灭菌(高压蒸汽灭菌) (2)稀释涂布平板法 活菌 (3)检验培养基灭菌是否彻底(2分) (4)在培养基中加入一定量的伊红—亚甲蓝,观察菌落的特征(2分) (5)因为病毒没有细胞结构,只能依赖活细胞生存(2分)
解析 (1)使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物(包括芽孢和孢子)的过程称为灭菌,消毒是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物,故用洗手凝胶洗手杀死手表面的部分微生物属于消毒。常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌和湿热灭菌,对培养基灭菌常用的方法是高压蒸汽灭菌(属于湿热灭菌)。(2)平板划线法不能用于计数,故统计手部的细菌数量,应选择的接种方法是稀释涂布平板法,该方法进行计数统计的是活菌的数量。(3)D组是对未接种的空白培养基进行培养,目的是检验培养基是否被杂菌污染,灭菌是否彻底。(4)生长在加入伊红—亚甲蓝的培养基上的大肠杆菌,可形成深紫色并有金属光泽的菌落,所以在培养基中加入伊红—亚甲蓝可以鉴别是否存在大肠杆菌。(5)病毒没有细胞结构,只能寄生在活细胞中,故病毒不能用基本培养基培养。
19.答案 (除标注外,每空1分)(1)唯一碳源 诱变育种、基因工程育种(2分) (2)盐浓度为60 g/L的条件下,其他杂菌因失水过多而死亡(2分);pH为10的条件下,其他杂菌的酶变性失活,生长繁殖受抑制(2分) (3)氧气(2分) (4)蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等 (5)C 接种C菌株后甘蔗渣失重最多,纤维素降解率最大(2分)
解析 (2)由题干信息可知,菌株H具有嗜盐、酸碱耐受能力强等特性,因此当培养基盐浓度为60 g/L,pH为10时,菌株H可正常持续发酵60 d以上,而其他杂菌因失水过多而死亡,或因其酶变性失活而生长繁殖受抑制。(3)扩大培养时,发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期,并产生了少量乙醇等物质,这说明发酵条件中氧气不足,使菌种进行无氧呼吸产生了乙醇,据此推测氧气是限制高密度培养的重要因素。(4)菌株H能分解蛋白质说明其能分泌蛋白酶,能分解淀粉说明其能分泌淀粉酶,能分解油脂说明其能分泌脂肪酶。
20.答案 (除标注外,每空1分)(1)PBAT 只有PBAT地膜降解菌能生长,其他微生物不能生长(2分) (2)避免PBAT地膜上原有微生物对实验结果产生影响(2分) (3)丙 每次划线的菌种都来自上一次划线的末端,最后一次划线结束时更容易获得单菌落(3分) (4)RD1-3、N1-2和N3-2 RD1-3、N1-2和N3-2菌株对PBAT地膜有较高的降解作用(3分)
解析 (1)在筛选PBAT地膜降解菌的选择培养基上,只有PBAT地膜降解菌能生长,应以PBAT为唯一碳源,将该种菌筛选出来。(2)为了避免PBAT地膜上原有微生物对实验结果的影响,PBAT地膜材料加入培养基前需要对其进行灭菌处理。(3)根据培养基中菌落的分布,可知甲是由丙划线而来;平板划线法是把混杂在一起的微生物或同一微生物群体中的不同细胞,用接种环在平板表面上作多次由点到线的划线稀释而获得较多独立分布的单个细胞,并让其成长为单菌落的方法,图甲中的③微生物分散得更开,更易获得单菌落。(4)根据题图戊可知,在测定的降解时间段内,PBAT地膜在RD1-3、N1-2和N3-2三株菌株处理下的失重率高于另外三株菌株,这说明RD1-3、N1-2和N3-2菌株对PBAT地膜有较高的降解作用。
21.答案 (除标注外,每空1分)(1)琼脂(2分) 牛肉膏、蛋白胨 氮源较低(2分) (2)紫外线会杀死细菌 苏丹染料 氯仿(2分) (3)D PHB产量较低、不稳定,合成效率较差(2分) (4)产物浓度 温度、pH
解析 分离细菌的培养基为固体培养基,需要加入琼脂。牛肉膏、蛋白胨为微生物提供碳源、氮源、维生素等营养物质。根据题干信息可知,PHB是某些细菌在碳源充足、氮源缺乏状态下产生的物质,为了使PHB合成菌细胞内积聚更多PHB,选择培养基中应氮源较低。(2)紫外线会杀死细菌导致甲组的菌落数少于乙组。PHB能被苏丹染料染色,在培养基中加入苏丹染料,然后进行显微镜观察,被染色的细菌为PHB合成菌。PHB可溶于氯仿,复筛时需要破碎细胞和用氯仿来溶解PHB,从而提取细胞内的PHB。
附加题
答案 (1)酵母菌 异养需氧型 (2)①菌落直径与透明圈直径比值较小 乙醇转化率、总酸含量均最高 ②青梅果醋发酵时pH较低,抑制了菌种活性 ③初始乙醇含量较低时,总酸含量也较低;初始乙醇含量过高时,总酸含量更低 产物乙酸的生成量较少 导致青梅果醋中总酸含量较低 (3)ADH、ALDH酶活性均相对较高
解析 (1)酵母菌参与酒精发酵,将糖转化为乙醇;醋酸菌进行醋酸发酵,在缺少糖源的有氧条件下将乙醇转化为乙酸,醋酸菌的代谢类型为异养需氧型。(2)①已知醋酸能与培养基中的无水碳酸钙反应生成能溶于水的醋酸钙,培养基A中有无水碳酸钙,能产生醋酸的菌落周围会出现透明圈,且菌落直径与透明圈直径比值越小,产醋酸能力越强,故应选择菌落直径与透明圈直径比值较小且生长良好的醋酸菌接种于培养基C(乙醇含量较高)中,进行醋酸发酵。依据图1信息可知,由于菌株J-27乙醇转化率、总酸含量均最高,所以应选择菌株J-27作为后续实验的菌株。②由于醋酸发酵需要酶的催化,且酶的催化需要温和的条件,易受pH的影响,推测原因可能是青梅果醋发酵时pH较低,抑制了菌种活性。③据图3分析:当乙醇含量较低时(5%),总酸含量较低,此时是由于乙醇作为底物不足;当乙醇含量过高时(9%),总酸含量更低,推测原因可能是乙醇含量过高抑制醋酸菌的生长和代谢,导致青梅果醋中总酸含量较低。(3)ADH、ALDH是醋酸发酵的两种关键酶,可通过对筛选的耐高浓度乙醇的菌种进行ADH和ALDH的活性检测来进一步筛选耐乙醇醋酸高产菌株,即可根据ADH、ALDH酶活性均相对较高来进一步筛选出耐乙醇醋酸高产菌株。
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