高中生物一輪復(fù)習(xí)同步練習(xí)：發(fā)酵工程

發(fā)酵工程練習(xí)一、選擇題1.以下是以泡菜壇為容器制作泡菜時的4個處理:①沸鹽水冷卻后再倒入壇中;②鹽水需要浸沒全部菜料;③蓋好壇蓋后,向壇蓋邊沿的水槽中注滿水;④檢測泡菜中亞硝酸鹽的含量。下列說法正確的是()A.①主要是為了防止菜料表面的醋酸桿菌被殺死B.②的主要目的是用鹽水殺死菜料表面的雜菌C.③是為了使氣體只能從泡菜壇排出而不能進入D.④可檢測到完整發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量逐漸降低2.在制作發(fā)酵食品的學(xué)生實踐中,控制發(fā)酵條件至關(guān)重要。下列相關(guān)敘述正確的是()A.泡菜發(fā)酵后期,盡管乳酸菌占優(yōu)勢,但仍有產(chǎn)氣菌繁殖,需開蓋放氣B.制作果酒的葡萄汁不宜超過發(fā)酵瓶體積的2/3,制作泡菜的鹽水要淹沒全部菜料C.葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌,制作好葡萄酒后,可直接通入無菌空氣制作葡萄醋D.果酒與果醋發(fā)酵時溫度宜控制在18～25℃,泡菜發(fā)酵時溫度宜控制在30～35℃3.泡菜中亞硝酸鹽含量超過一定值會與胺反應(yīng)產(chǎn)生致癌物,泡菜制作過程中亞硝酸鹽峰值一般出現(xiàn)在第5天。現(xiàn)用不同濃度的食醋對泡菜進行處理,測定其亞硝酸鹽的含量變化,結(jié)果如圖所示。下列說法錯誤的是()A.本實驗亞硝酸鹽峰值出現(xiàn)在第3天,推測原因可能為溫度更為適宜B.不同濃度的食醋不僅影響亞硝酸鹽的峰值還影響峰值出現(xiàn)的時間C.濃度為0.60%的食醋對泡菜中亞硝酸鹽產(chǎn)生的抑制效果相對明顯D.健康飲食應(yīng)選擇食用在此條件下腌制10d左右的酸菜4.青霉菌處在葡萄糖濃度不足的環(huán)境中時,會通過分泌青霉素殺死細菌,以保證自身生存所需的能量供應(yīng)。目前已實現(xiàn)青霉素的工業(yè)化生產(chǎn),關(guān)于該生產(chǎn)過程,下列說法錯誤的是()A.發(fā)酵液中的碳源不宜使用葡萄糖B.可用深層通氣液體發(fā)酵技術(shù)提高產(chǎn)量C.選育出的高產(chǎn)菌株經(jīng)擴大培養(yǎng)后才可接種到發(fā)酵罐中D.青霉素具有殺菌作用,因此發(fā)酵罐不需嚴(yán)格滅菌5.我國科學(xué)家運用合成生物學(xué)方法構(gòu)建了一株嗜鹽單胞菌H,其以糖蜜(甘蔗榨糖后的廢棄液,含較多蔗糖)為原料,在實驗室通過發(fā)酵生產(chǎn)出PHA等新型高附加值可降解材料,從而提高了甘蔗的整體利用價值。具體的工藝流程如圖所示。下列說法錯誤的是()A.為了篩選出耐高濃度蔗糖的菌株H,可在液體培養(yǎng)基中將蔗糖作為唯一碳源,并不斷提高其濃度B.為統(tǒng)計培養(yǎng)液中H菌的數(shù)目,可在培養(yǎng)過程中定期取樣并用稀釋涂布平板法進行計數(shù)C.發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)是分離、提純產(chǎn)物D.若在適宜營養(yǎng)物濃度、溫度和pH條件下發(fā)酵,菌株H細胞增殖和PHA產(chǎn)量均未達到預(yù)期且產(chǎn)生了少量的乙醇,可以通過增加攪拌器的轉(zhuǎn)速等方式改善6.廢水、廢料經(jīng)加工可變廢為寶。某工廠利用果糖生產(chǎn)廢水和沼氣池廢料生產(chǎn)蛋白質(zhì)的技術(shù)路線如圖所示。下列敘述正確的是()A.該生產(chǎn)過程中,一定有氣體生成B.微生物生長所需碳源主要來源于沼氣池廢料C.該生產(chǎn)工藝?yán)梦⑸飬捬醢l(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)蛋白質(zhì)D.沼氣池廢料和果糖生產(chǎn)廢水在加入反應(yīng)器之前需要滅菌處理7.滅菌、消毒、無菌操作是生物學(xué)實驗中常見的操作。下列敘述正確的是()A.動、植物細胞DNA的提取必須在無菌條件下進行B.微生物、動物細胞培養(yǎng)基中需添加一定量的抗生素以防止污染C.為防止蛋白質(zhì)變性,不能用濕熱滅菌法對牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基進行滅菌D.可用濕熱滅菌法對實驗中所使用的微量離心管、細胞培養(yǎng)瓶等進行滅菌8.硝化細菌是化能自養(yǎng)菌,通過NH4+→NO2成分含量成分含量(NH4)2SO40.5gNaH2PO40.25gFeSO40.03gNa2CO31gMgSO40.03g瓊脂5%K2HPO40.75g蒸餾水定容至1000mLA.(NH4)2SO4可作為硝化細菌的氮源和能源B.培養(yǎng)基中的Na2CO3是硝化細菌的主要碳源C.K2HPO4和NaH2PO4能維持培養(yǎng)基的pHD.硝化細菌能清除水體中的銨態(tài)氮及亞硝態(tài)氮9.為純化菌種,在鑒別培養(yǎng)基上劃線接種纖維素降解細菌,培養(yǎng)結(jié)果如圖所示。下列敘述正確的是()A.倒平板后需間歇晃動,以保證表面平整B.圖中Ⅰ、Ⅱ區(qū)的細菌數(shù)量均太多,應(yīng)從Ⅲ區(qū)挑取單菌落C.該實驗結(jié)果因單菌落太多,不能達到菌種純化的目的D.菌落周圍的纖維素被降解后,可被剛果紅染成紅色10.平板接種常用在微生物培養(yǎng)中。下列說法正確的是()A.不含氮源的平板不能用于微生物培養(yǎng)B.平板涂布時涂布器使用前必須進行消毒C.接種后未長出菌落的培養(yǎng)基可以直接丟棄D.利用以尿素為唯一氮源的平板能分離出合成脲酶的微生物11.聚羥基脂肪酸酯(PHA)是由嗜鹽細菌合成的一種胞內(nèi)聚酯,它具有類似于合成塑料的理化特性,且廢棄后易被生物降解,可用于制造無污染的“綠色塑料”。科學(xué)家從某咸水湖中尋找生產(chǎn)PHA菌種的流程圖如下。下列說法不正確的是()A.步驟②可用稀釋涂布平板法接種到含鹽量較高的選擇培養(yǎng)基上B.步驟③需要將接種后的培養(yǎng)基放入恒溫箱中倒置培養(yǎng)C.步驟④所用到的培養(yǎng)基應(yīng)加入瓊脂,以便挑取單菌落獲得純化菌株D.挑取菌落時,應(yīng)挑取多個菌落并分別測定嗜鹽細菌的PHA含量12.地球上的植物每年產(chǎn)生的纖維素超過70億噸,其中40%～60%能被土壤中的某些微生物分解利用,這是因為它們能夠產(chǎn)生纖維素酶。研究者從牛的瘤胃中篩選產(chǎn)生纖維素酶的纖維素分解菌,其篩選過程如圖1所示。將丙中的菌懸液轉(zhuǎn)接于含有稻草作碳源的固體培養(yǎng)基上培養(yǎng),得到若干菌落后用剛果紅處理,看到如圖2所示情況。下列有關(guān)敘述正確的是()A.②過程是涂布器蘸取乙中的菌液均勻地涂布在Ⅰ號培養(yǎng)基表面B.甲、乙試管中的液體都屬于液體培養(yǎng)基,主要作用是稀釋菌種C.Ⅰ號、Ⅱ號培養(yǎng)基都屬于固體培養(yǎng)基,配制時先滅菌后調(diào)節(jié)pHD.可挑取圖2中周圍出現(xiàn)透明圈的菌落,用平板劃線法繼續(xù)純化二、非選擇題13.鯨魚死亡后會沉入海底,俗稱“鯨落”?！蚌L落”后期會形成一個以厭氧菌和硫細菌等為主體的生態(tài)系統(tǒng)。厭氧菌以“鯨落”肌肉中的脂肪為食,同時產(chǎn)生一些硫化氫等硫化物。硫細菌將硫化物氧化成硫酸鹽,并以該過程中釋放的能量合成有機物。請回答相關(guān)問題。(1)培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基中一般都會含有水、無機鹽、氮源和碳源,培養(yǎng)“鯨落”群落中厭氧菌的碳源必須是。要培養(yǎng)硫細菌,培養(yǎng)基中的成分需要特殊配制,主要體現(xiàn)在

,這種培養(yǎng)基可以用來專一性培養(yǎng)硫細菌,所以稱為培養(yǎng)基。(2)在分離“鯨落”中的微生物時要制備固體培養(yǎng)基,在倒平板操作后,將平板倒置,這樣做的目的是

。(3)為了研究“鯨落”中含有微生物的情況,需將“鯨落”提取物加水稀釋,然后將稀釋水樣用涂布器分別涂布到瓊脂固體培養(yǎng)基的表面進行培養(yǎng),這種方法稱為。下面所示的四種菌落分布情況中,不可能由該方法得到的是(填字母)。

(4)若想得到“鯨落”中某目標(biāo)菌種,可用平板劃線法進行純化。若圖甲是接種培養(yǎng)后的菌落分布圖,對應(yīng)的平板劃線操作示意圖為。圖甲中的③更易獲得單菌落,判斷依據(jù)是

。14.自然界中不同微生物之間存在著復(fù)雜的相互作用。有些細菌具有溶菌特性,能夠破壞其他細菌的結(jié)構(gòu)使細胞內(nèi)容物釋出?？茖W(xué)家試圖從某湖泊水樣中分離出有溶菌特性的細菌。(1)用于分離細菌的固體培養(yǎng)基包含水、葡萄糖、蛋白胨和瓊脂等成分,其中蛋白胨主要為細菌提供和維生素等。

(2)A菌通常被用作溶菌對象。研究者將含有一定濃度A菌的少量培養(yǎng)基傾倒在固體培養(yǎng)平板上,凝固形成薄層。培養(yǎng)一段時間后,薄層變渾濁(如圖),表明。(3)為分離出具有溶菌作用的細菌,需要合適的菌落密度,因此應(yīng)將含菌量較高的湖泊水樣后,依次分別涂布于不同的渾濁薄層上。培養(yǎng)一段時間后,能溶解A菌的菌落周圍會出現(xiàn)。采用這種方法,研究者分離、培養(yǎng)并鑒定出P菌。

(4)為探究P菌溶解破壞A菌的方式,請?zhí)岢鲆粋€假設(shè),該假設(shè)能用以下材料和設(shè)備加以驗證(主要實驗材料和設(shè)備:P菌、A菌、培養(yǎng)基、圓形濾紙小片、離心機和細菌培養(yǎng)箱)

。

答案:1.C①鹽水煮沸是為了滅菌,冷卻之后使用是為了保證乳酸菌等微生物的生命活動不受影響;②鹽水需要浸沒全部菜料,造成無氧環(huán)境,有利于乳酸菌無氧呼吸;③蓋好壇蓋后,向壇蓋邊沿的水槽中注滿水,是為了密封發(fā)酵,壇內(nèi)的氣體從壇沿水槽內(nèi)的水中間歇性溢出,而外面的氣體不能進入壇內(nèi);④檢測泡菜中亞硝酸鹽的含量,腌制泡菜過程中亞硝酸鹽的含量先增多后減少。2.B乳酸菌屬于厭氧菌,開蓋放氣會影響乳酸菌發(fā)酵,因此不能開蓋放氣;制作果酒的葡萄汁不宜超過發(fā)酵瓶體積的2/3,是為了發(fā)酵初期讓酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖,同時為了防止發(fā)酵過程中發(fā)酵液溢出,制作泡菜的鹽水要淹沒全部菜料,以保證乳酸菌進行無氧呼吸;醋酸菌為好氧菌,且發(fā)酵溫度高于果酒的發(fā)酵溫度,因此制作好葡萄酒后,除通入無菌空氣,還需要適當(dāng)提高發(fā)酵裝置的溫度;果酒發(fā)酵時溫度宜控制在18～30℃,果醋發(fā)酵時溫度宜控制在30～35℃,泡菜的制作溫度低于30～35℃。3.B根據(jù)題干“泡菜制作過程中亞硝酸鹽峰值一般出現(xiàn)在第5天”,而本實驗亞硝酸鹽峰值出現(xiàn)在第3天,推測原因可能為溫度更為適宜;根據(jù)題圖分析可知,本實驗亞硝酸鹽峰值均出現(xiàn)在第3天;根據(jù)題圖分析可知,濃度為0.60%的食醋對泡菜中亞硝酸鹽產(chǎn)生的抑制效果相對明顯;根據(jù)題圖分析可知,腌制10d左右的酸菜亞硝酸鹽的含量基本為0,所以健康飲食應(yīng)選擇食用在此條件下腌制10d左右的酸菜。4.D充足的葡萄糖,不利于青霉菌合成青霉素,故發(fā)酵液中的碳源不宜使用葡萄糖;青霉菌的代謝類型為異養(yǎng)需氧型,可用深層通氣液體發(fā)酵技術(shù)提高產(chǎn)量;選育出的高產(chǎn)青霉素菌株經(jīng)擴大培養(yǎng)純化后,才可接種到發(fā)酵罐中進行工業(yè)化生產(chǎn);為了防止細菌、其他真菌等微生物的污染,獲得純凈的青霉素,發(fā)酵罐仍需嚴(yán)格滅菌。5.C發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)是在發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵;若在適宜營養(yǎng)物濃度、溫度和pH條件下發(fā)酵,菌株H細胞增殖和PHA產(chǎn)量均未達到預(yù)期且產(chǎn)生了少量的乙醇,這說明發(fā)酵過程中氧氣不足,使菌種進行無氧呼吸產(chǎn)生了乙醇,可以通過增加攪拌器的轉(zhuǎn)速(增加氧氣)等方式改善。6.A據(jù)題圖可知,該生產(chǎn)過程中有釀酒酵母的參與,酵母菌呼吸作用會產(chǎn)生二氧化碳,故該生產(chǎn)過程中,一定有氣體生成;分析題圖可知,微生物生長所需的碳源主要來源于果糖生產(chǎn)廢水和沼氣池廢料中的含碳有機物;分析題圖可知,該技術(shù)中有使用連續(xù)攪拌反應(yīng)器的過程,該操作可以增加微生物與營養(yǎng)物質(zhì)的接觸面積,此外也可增大溶解氧含量,故據(jù)此推測該生產(chǎn)工藝是利用微生物的有氧發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)蛋白質(zhì);沼氣池廢料和果糖生產(chǎn)廢水在加入反應(yīng)器之前不需要滅菌處理。7.D動、植物細胞DNA的提取不需要在無菌條件下進行;動物細胞培養(yǎng)基中需添加一定量的抗生素以防止污染,保證無菌環(huán)境,而微生物的培養(yǎng)不能使用抗生素;一般用濕熱滅菌法對牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基進行滅菌,以防止雜菌污染;可用濕熱滅菌法對實驗中所使用的微量離心管、細胞培養(yǎng)瓶等進行滅菌,以防止雜菌污染。8.B由題干信息可知,硝化細菌能夠通過NH4+→NO2-→NO3-的氧化過程獲取菌體生長繁殖所需的能量,故(NH4)2SO4可作為硝化細菌的氮源和能源;由題干信息分析可知,硝化細菌是化能自養(yǎng)菌,以培養(yǎng)基中的NH4+為氮源和能源,能夠?qū)⒍趸己退铣蔀樘穷?故硝化細菌的碳源是二氧化碳;K2HPO4和NaH2PO9.B倒平板后無須間歇晃動;圖中Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)的細菌數(shù)量太多,Ⅲ區(qū)的細菌數(shù)量較少,可從Ⅲ區(qū)挑取單菌落;Ⅲ區(qū)中存在單菌落,該實驗結(jié)果能達到菌種純化的目的;剛果紅能與纖維素形成紅色復(fù)合物,但不能和纖維素水解后的纖維二糖和葡萄糖形成紅色復(fù)合物,因此菌落周圍的纖維素被降解后,不能被剛果紅染成紅色。10.D不含氮源的平板可用于固氮菌的培養(yǎng);平板涂布時涂布器使用前必須浸在酒精中,然后在火焰上灼燒滅菌,這種操作屬于滅菌,不屬于消毒;使用后的培養(yǎng)基即使未長出菌落也要在丟棄前進行滅菌處理,不能直接丟棄,以免污染環(huán)境;脲酶可以催化尿素分解,在以尿素為唯一氮源的平板上,能合成脲酶的微生物可以分解尿素獲得氮源而進行生長繁殖,不能合成脲酶的微生物因缺乏氮源而無法生長,因此以尿素為唯一氮源的平板能分離出合成脲酶的微生物。11.CPHA是由嗜鹽細菌合成的一種胞內(nèi)聚酯,要篩選嗜鹽細菌,步驟②可用稀釋涂布平板法接種到含鹽量較高的選擇培養(yǎng)基上;步驟④擴大培養(yǎng)應(yīng)選用液體培養(yǎng)基,液體培養(yǎng)基中不應(yīng)加入瓊脂;要挑選高產(chǎn)聚羥基脂肪酸酯(PHA)的嗜鹽細菌,挑取菌落時,應(yīng)挑取多個菌落并分別測定嗜鹽細菌的PHA含量,最后進行比較。12.D根據(jù)Ⅰ號培養(yǎng)基上菌落分布均勻可知,②過程是用移液槍或移液管吸取0.1mL乙中的菌液,用涂布器均勻涂布在Ⅰ號培養(yǎng)基表面;液體培養(yǎng)基的作用是讓菌體增殖,而不是稀釋菌種,甲、乙試管中的液體都是樣品稀釋液,不是液體培養(yǎng)基;配制固體培養(yǎng)基時需要先調(diào)pH,再滅菌;剛果紅能與纖維素形成紅色復(fù)合物,若菌落周圍出現(xiàn)透明圈,說明纖維素分解菌將纖維素進行了分解,可挑取該菌落用平板劃線法繼續(xù)純化。13.(1)脂肪碳源必須是含碳無機物(或碳酸鹽),同時加入硫化物選擇(2)防止培養(yǎng)皿蓋上凝結(jié)的水珠落入培養(yǎng)基造成污染,防止培養(yǎng)基表面的水分過快地揮發(fā)(3)稀釋涂布平板法D(4)丙每次劃線的菌種都來自上一次劃線的末端,最后一次劃線細菌數(shù)目最少,結(jié)束時更容易獲得單菌落解析:(1)厭氧菌以“鯨落”肌肉中的脂肪為食,屬于異養(yǎng)微生物,故培養(yǎng)“鯨落”群落中厭氧菌的碳源必須是脂肪,“硫細菌將硫化物氧化成硫酸鹽,并以該過程中釋放的能量合成有機物”,即硫細菌為化能自養(yǎng)生物,所以要培養(yǎng)硫細菌,培養(yǎng)基中的成分需要特殊配制,主要體現(xiàn)在碳源必須是含碳無機物(或碳酸鹽),同時加入硫化物。這種人為提供有利于目的菌株生長的條件(包括營養(yǎng)、溫度、pH等),同時抑制或阻止其他微生物生長的培養(yǎng)基為