【高考突破方案】专题10 第2讲 微生物的培养技术及应用 发酵工程及其应用 -专题训练（含答案）高考生物一轮复习

专题10 生物技术与工程
第2讲　微生物的培养技术及应用、发酵工程及其应用
一、单项选择题
1.某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。下列关于土壤中分解尿素的细菌的分离和计数的叙述，正确的是（　　）
A．分解尿素的细菌是以尿素的分解产物CO2为碳源的
B．倒平板时应将打开的培养皿皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上
C．培养基中KH2PO4等的作用之一是作为缓冲剂保持pH稳定
D．若实验组菌落平均数为37个/平板，空白对照平板上有3个菌落，则本组菌落数的平均值为34个/平板
【解析】C　分解尿素的细菌是异养型细菌，不能以CO2为碳源，A错误；倒平板时，正确的做法是用左手将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，右手将锥形瓶中的培养基（10～20 mL）倒入培养皿，左手立即盖上培养皿的皿盖，B错误；无机盐可以作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH的稳定，所以培养基中KH2PO4等的作用之一是作为缓冲剂保持pH稳定，C正确；在完全正确的操作情况下，空白对照组中不应出现菌落，若空白对照组出现菌落，说明操作过程中存在杂菌污染，属于实验失误，所有实验数据均不应采用，D错误。
2.含硫蛋白质在某些微生物的作用下产生硫化氢导致生活污水发臭。硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀。为探究发臭水体中甲、乙菌是否产生硫化氢及两种菌的运动能力，用穿刺接种的方法，分别将两种菌接种在含有硫酸亚铁铵的培养基上进行培养，如图所示。若两种菌繁殖速度相等，下列说法错误的是（　　）
A．乙菌的运动能力比甲菌强
B．为不影响菌的运动，需选用液体培养基
C．该实验不能比较出两种菌产生硫化氢的量
D．穿刺接种等接种技术的核心是防止杂菌的污染
【解析】B　从图中可以看出甲菌在试管中分布范围小于乙菌，说明了乙菌的运动能力比甲菌强，A正确；为不影响菌的运动，需选用半固体培养基，B错误；该实验可以根据黑色沉淀的多少初步比较细菌产生硫化氢的能力，但不能测定产生硫化氢的量，C正确；微生物接种技术的核心是防止杂菌的污染，D正确。
3.某化工厂的污水池中含有一种有害的难以降解的有机化合物A，研究人员用化合物A、磷酸盐、镁盐以及微量元素等配制的培养基，成功筛选到能高效降解化合物A的细菌（目的菌），实验的主要步骤如图所示。下列有关叙述错误的是（　　）
A．培养基中加入化合物A作为唯一碳源，目的是筛选目的菌
B．实验培养过程中进行振荡培养，可使目的菌和培养液充分接触
C．实验操作过程中，获得纯净“目的菌”的关键是防止杂菌污染
D．将固体培养基得到的目的菌重复多次上述实验的目的是获得大量菌种
【解析】D　本实验的目的是“筛选到能高效降解化合物A的细菌”，因此培养基中加入化合物A作为唯一碳源，目的是筛选目的菌，A正确；实验培养过程中进行振荡培养，可使目的菌和培养液充分接触，B正确；实验操作过程中，获得纯净“目的菌”的关键是防止杂菌污染，C正确；将固体培养基得到的目的菌重复多次题述实验的目的是对菌种“纯化”，D错误。
4.“筛选”是分离和培养生物新类型常用的手段，下列有关技术中不能筛选成功的是（　　）
A．在牛肉膏蛋白胨培养基中，筛选大肠杆菌
B．在以尿素为唯一氮源的固体培养基中，筛选能够分解尿素的微生物
C．用纤维素作为唯一碳源的培养基，筛选能分解纤维素的微生物
D．在培养基中加入不同浓度的氯化钠，筛选抗盐突变体植物
【解析】A　在牛肉膏蛋白胨培养基中，几乎所有细菌都能生长，不能筛选大肠杆菌，A符合题意；在以尿素为唯一氮源的固体培养基中，只有能分解尿素的微生物才能生长，B不符合题意；用纤维素作为唯一碳源的培养基，只有能分解纤维素的微生物才能生长，C不符合题意；在培养基中加入不同浓度的氯化钠，能够筛选出抗盐突变体植物，D不符合题意。
5.某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究，下列叙述错误的是（　　）
A．夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理
B．酒精为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C．正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
D．可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵
【解析】B　葡萄酒发酵的原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，即葡萄糖在无氧条件下被酵母菌分解产生二氧化碳和酒精，并释放少量的能量，发酵的温度一般控制在18～30 ℃，因此夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，A正确；酒精是酵母菌无氧呼吸的产物之一，因此发酵过程中不需要通入空气，B错误；酵母菌进行无氧呼吸产生二氧化碳，但是没有消耗氧气，因此发酵罐中的气压不会低于大气压，C正确；葡萄酒发酵的原料是糖类，因此可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵，D正确。
不定项选择题
6.聚羟基脂肪酸酯（PHA）是由嗜盐细菌合成的一种胞内聚酯，它具有类似于合成塑料的理化特性，且废弃后易被生物降解，可用于制造无污染的“绿色塑料”。科学家从某咸水湖中寻找生产PHA菌种的流程图如下。下列说法正确的是（　　）
A．步骤②可用稀释涂布平板法接种到含合成塑料的选择培养基上
B．步骤③需要将接种后的培养基放入恒温箱中倒置培养
C．步骤④所用到的培养基应加入琼脂，以便挑取单菌落获得纯化菌株
D．挑取菌落时，应挑取多个菌落并分别测定嗜盐细菌的PHA含量
【解析】BD　PHA是由嗜盐细菌合成的一种胞内聚酯，要筛选嗜盐细菌，步骤②可用稀释涂布平板法接种到含盐量较高的选择培养基上，A错误；步骤④扩大培养应选用液体培养基，液体培养基中不应加入琼脂，C错误；要挑选高产聚羟基脂肪酸酯（PHA）的嗜盐菌，挑取菌落时，应挑取多个菌落并分别测定嗜盐细菌的PHA含量，最后进行比较，D正确。
7.如图所示，自来水经滤膜过滤后，转移到牛肉膏蛋白胨培养基上，在适宜条件下培养48 h，染色后统计变色菌落数目为165个。下列说法错误的是（　　）
A．若培养基含伊红—亚甲蓝，大肠杆菌菌落呈蓝绿色
B．自来水中大肠杆菌浓度是33个/L，比真实值偏大
C．为了提高准确度，需设置重复实验，但不用空白对照
D．若培养基菌落数目大于300，可适当减少自来水量
【解析】ABC　若培养基含伊红—亚甲蓝，大肠杆菌菌落呈深紫色，有金属光泽，A错误；自来水中大肠杆菌浓度是165÷5＝33（个/L），由于两个或多个大肠杆菌可能长成一个菌落，因此比真实值偏小，B错误；为了提高准确度，需设置重复实验，同时需要设置空白对照，C错误；若培养基菌落数目大于300，说明细菌数目较多，可适当减少自来水量，D正确。
8.发酵工程广泛应用于农业、食品工业、医药工业等工业生产。下列关于发酵工程的叙述错误的是(　　)
A.发酵工程的形成离不开微生物纯培养技术的建立及发酵罐等设备的成功设计
B.筛选出高产柠檬酸的黑曲霉菌种后可直接接种到发酵罐中进行发酵生产
C.若培养基或发酵设备灭菌不彻底，则可能造成青霉素发酵的产量降低
D.发酵工程生产的单细胞蛋白含有糖类、脂质等多种化合物，可作为家畜的优质饲料
【解析】B　发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术，因此发酵工程的形成离不开微生物纯培养技术的建立及相应设备的成功设计，A正确；筛选出能高产柠檬酸的黑曲霉菌种后不能直接接种到发酵罐中进行发酵生产，还需要进一步扩大化培养才能接种到发酵罐中进行发酵生产，以提高发酵产品的产量，B错误；若培养基或发酵设备灭菌不彻底，可能被杂菌污染或造成青霉素被分解，使产量降低，C正确；发酵工程生产的单细胞蛋白是微生物的细胞，另外还含有糖类、脂质等多种化合物，因此可作为家畜的优质饲料，D正确。

非选择题
9.几丁质广泛存在于甲壳类动物的外壳、昆虫的外骨骼和真菌的细胞壁中。某些微生物能合成几丁质酶（胞外酶），使几丁质降解为N－乙酰氨基葡萄糖，然后进一步转化利用。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，用于生物防治。回答下列问题：
（1）在筛选过程中，应将土壤样品稀释液接种于以　　　　为唯一碳源的固体选择性培养基上筛选目标菌株。
（2）培养所筛选出的目标菌株，计算各单菌落周围的“水解圈直径/菌落直径”的值，该值大小反映了________________________________________________________________________
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（3）科研人员筛选出了产几丁质酶的菌株A。将菌株A发酵产生的几丁质酶粗提液加入盛有马铃薯培养基的培养皿中，涂布均匀后分别接种4种病原真菌，以　　　　　代替几丁质酶粗提液作为对照，结果如图，几丁质酶粗提液对　　　　（填病原菌编号）的抑菌效果最强。推测几丁质酶的抑菌机理是________________________________________________________________________
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a．花生白绢病菌　　b．辣椒疫霉病菌
c．尖孢镰刀菌　　　d．拟盘多毛孢属菌
【答案】（1）几丁质　（2）目标菌株对几丁质的降解能力　（3）等量的无菌水　d　几丁质酶通过水解真菌细胞壁，抑制真菌的繁殖
【解析】（1）科研人员试图从土壤中筛选出能高效降解几丁质的菌株，应将土壤样品稀释液接种于以几丁质为唯一碳源的选择培养基上，在该培养基上只有可以利用几丁质的微生物可以大量繁殖，其他不能利用几丁质的微生物的生长繁殖被抑制。（2）水解圈直径/菌落直径可以反映目标菌株对几丁质的降解能力，水解圈直径/菌落直径越大，说明该菌降解几丁质能力越强，反之越弱。（3）对照组实验应满足单一变量原则，实验组添加几丁质酶粗提液，对照组加入等量的无菌水，对4组实验进行观察比较，d的水解圈直径/菌落直径最大，即抑菌效果最强。几丁质是细菌细胞壁的组成成分，几丁质酶水解几丁质可破坏真菌的细胞壁，抑制真菌的繁殖。
10..乳链菌肽是由乳酸乳球菌分泌的一种由34个氨基酸组成的多肽，对引起食品腐败的细菌具有强烈的抑制作用，是一种高效无毒的天然食品防腐剂。研究人员从新鲜牛奶中获得多株产乳链菌肽的菌株，为了筛选出抑菌作用最强的菌株，进行了如下实验：将上述菌株在液体培养基中培养，离心后获取上清液。将革兰氏阳性菌涂布于平板上，将灭菌的大小相同的滤纸片均匀地摆放在培养基表面，在其上分别滴加等量备选菌株培养液的上清液，培养后对比观察，选取抑制作用最强的菌株。将相应的菌株按照下图所示的流程进行纯化培养。请回答：
（1）滤纸片周围透明的抑菌圈　　　　，相应菌株产生的乳链菌肽抑菌作用越强。
（2）在菌株纯化培养过程中，A过程中除了加入特定的营养物质以外，还要加入一定量的氯化钠，以维持　　　　。B过程常用的方法是　　　　　　　　　。D过程与C过程相比，培养基中增加的物质是　　　　。
（3）为了解乳链菌肽对革兰氏阳性菌的作用方式是抑制细菌生长、溶菌性杀死细菌（细胞破裂）还是非溶菌性杀死细菌，科研人员将乳链菌肽加入革兰氏阳性菌菌液中，随着发酵时间的延长，检测革兰氏阳性菌的活菌数及经离心除去菌体的上清液中的核酸含量，实验结果如图所示。曲线1是对照组的活菌数；曲线2是对照组和实验组上清液中的核酸含量；曲线3是实验组的活菌数。对革兰氏阳性菌活菌的计数方法为　　　　　　　　　　。以上实验表明乳链菌肽对革兰氏阳性菌的作用方式为　　　　　　　　　　　　，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；________________________________________________________________________
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（4）乳链菌肽作为天然防腐剂，但不会改变人体肠道中的正常菌群，也不会进入人体内环境，这是因为________________________________________________________________________
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【答案】（1）越大　（2）渗透压　高压蒸汽灭菌法　琼脂　（3）稀释涂布平板法　非溶菌性杀死细菌　曲线3表明活菌数降为零，说明是杀死细菌，而不是抑制细菌生长　曲线2表明除去菌体的上清液中核酸含量没有明显变化，说明不是溶菌性杀死细菌　（4）乳链菌肽可能被消化道中的蛋白酶所降解
【解析】（1）含有杀菌物质的滤纸片放到滴有细菌培养液的固体培养基上，经过培养，杀菌物质杀死细菌后会在滤纸片周围形成抑菌圈。抑菌圈越大说明杀菌物质的杀菌能力越强。
（2）A过程配制时除了加入特定的营养物质以外，还要加入一定量的氯化钠，以维持渗透压。B过程对培养基灭菌，常用的方法是高压蒸汽灭菌法。D过程所需的是固体培养基，而C过程所需的是液体培养基，因此D过程培养基中增加的物质是凝固剂——琼脂。
（3）为了解乳链菌肽对革兰氏阳性菌的作用方式究竟是抑制细菌生长、溶菌性杀死细菌（细胞破裂）还是非溶菌性杀死细菌，实验组为加入乳链菌肽的革兰氏阳性菌菌液，对照组为加入等量灭活乳链菌肽的革兰氏阳性菌菌液，对革兰氏阳性菌活菌的计数方法为稀释涂布平板法，由图可知，对照组的种群数量变化呈“S”形。由于曲线3活菌数降为零，说明是杀死细菌；除去菌体的上清液中核酸含量没有明显变化，说明不是溶菌性杀死细菌。
（4）乳链菌肽作为天然防腐剂，是由34个氨基酸组成的多肽，使用乳酸乳球菌防腐的优点是不会改变人体肠道内正常菌群，也不会进入内环境。推测原因是乳链菌肽食用后可能被消化道中蛋白酶所降解而被人体消化。