高中生物【分層作業(yè)】第1章 發(fā)酵工程 章末培優(yōu)（蘇教2019版選擇性必修3）

第1章發(fā)酵工程章末培優(yōu)創(chuàng)新突破練突破一微生物的分離、純化和培養(yǎng)的無(wú)菌技術(shù)1.[2023江蘇南通高二期末]MIC是指藥敏試驗(yàn)中某種抗生素對(duì)測(cè)試菌的最低抑制濃度。某研究小組將含有相同濃度抗生素Ⅰ~Ⅳ的四個(gè)大小相同的紙片分別貼在長(zhǎng)滿測(cè)試菌的瓊脂平板上進(jìn)行藥敏試驗(yàn)，以了解病原微生物對(duì)四種抗生素的敏感程度，下圖為實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖。下列相關(guān)敘述正確的是()A.培養(yǎng)基中的瓊脂可以為測(cè)試菌提供碳源B.抗生素Ⅰ的MIC小于抗生素Ⅱ的MICC.抑菌圈中離紙片越近的菌落對(duì)抗生素Ⅳ的抗性越強(qiáng)D.抑菌圈中出現(xiàn)菌落的原因可能是抗生素使病原菌產(chǎn)生耐藥性基因突變2.[多選][2023江蘇鹽城響水中學(xué)高三調(diào)研]丙草胺(C17H26ClNO2)是一種應(yīng)用廣泛的除草劑。某研究小組從某地土壤中分離獲得能有效降解丙草胺的細(xì)菌菌株，并對(duì)其計(jì)數(shù)，如下圖所示，以期為修復(fù)污染土壤提供微生物資源。下列敘述正確的是()A.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)避免已滅菌處理的土壤與周圍物品接觸B.以丙草胺為唯一氮源配制的培養(yǎng)基屬于鑒別培養(yǎng)基C.依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算出每克土壤中的菌株數(shù)約為1.5×1010個(gè)D.利用稀釋涂布平板法得到的結(jié)果往往比實(shí)際活菌數(shù)要低3.克拉瑪依油田所在地的冬季寒冷漫長(zhǎng)，導(dǎo)致冬季石油污染土壤的微生物修復(fù)效果受到一定的限制?？蒲腥藛T從克拉瑪依油田長(zhǎng)期受到石油污染的土壤中通過(guò)富集、分離和純化得到兩株低溫石油烴降解菌，培養(yǎng)流程如下圖所示。請(qǐng)分析并回答下列問(wèn)題：(1)石油污染樣品采自克拉瑪依油田附近，鏟去后，取距地表10cm左右處長(zhǎng)期受石油污染的土壤0.5kg左右，將土樣裝入經(jīng)滅菌的紙袋中帶回實(shí)驗(yàn)室。

(2)步驟①為低溫石油烴降解菌的富集培養(yǎng)。稱取10g土壤樣品加入預(yù)先裝有100mL含的無(wú)機(jī)鹽液體培養(yǎng)基的三角瓶中，在15℃、160r/min的恒溫振蕩搖床中培養(yǎng)6d，在相同的培養(yǎng)條件下連續(xù)培養(yǎng)四個(gè)周期。搖床培養(yǎng)的目的是。

(3)LB培養(yǎng)基的成分有蛋白胨10g、酵母浸粉5g、NaCl5g、蒸餾水1000mL，其中屬于氮源的是。實(shí)驗(yàn)中初步估測(cè)搖瓶中細(xì)菌細(xì)胞數(shù)為3×108個(gè)/mL，若要在每個(gè)平板上涂布0.1mL稀釋后的菌液，且保證每個(gè)平板上長(zhǎng)出的菌落數(shù)不超過(guò)300個(gè)，則至少應(yīng)將搖瓶中的菌液稀釋倍。統(tǒng)計(jì)菌落的種類和數(shù)量時(shí)，要每隔24h觀察統(tǒng)計(jì)一次，直到各類菌落數(shù)目穩(wěn)定，可以防止。

(4)通過(guò)步驟③得到，然后進(jìn)行斜面低溫保存，這種保存方法的缺點(diǎn)是。

突破二傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和產(chǎn)品4.[2023江蘇徐州第三中學(xué)高三模擬]下圖是以鮮藍(lán)莓為原料發(fā)酵制作藍(lán)莓酒和藍(lán)莓醋的過(guò)程簡(jiǎn)圖。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.去除藍(lán)莓枝梗應(yīng)在沖洗之后，目的是防止雜菌污染B.過(guò)程③在氧氣、糖源充足條件下可直接發(fā)酵為藍(lán)莓醋C.在過(guò)程④時(shí)，榨出的藍(lán)莓汁需要經(jīng)過(guò)用高壓蒸汽滅菌鍋滅菌后才能密閉發(fā)酵D.過(guò)程⑤中酒精可作為醋酸菌的碳源和能源5.[2022江蘇南通高二期末]科研人員研究了乳酸菌強(qiáng)化發(fā)酵對(duì)刺梨果醋風(fēng)味品質(zhì)的影響，主要流程如下。下列相關(guān)敘述正確的是()A.糖度調(diào)整之前可以先對(duì)刺梨汁用高壓蒸汽滅菌鍋滅菌以殺死全部微生物B.酒精為揮發(fā)性物質(zhì)，故刺梨果酒發(fā)酵過(guò)程中空氣的進(jìn)氣量不宜太大C.刺梨果酒發(fā)酵時(shí)，發(fā)酵液產(chǎn)生的氣泡多于刺梨果醋發(fā)酵時(shí)的D.也可以先進(jìn)行乳酸發(fā)酵再加入酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵高考真題練考向一微生物的分離、純化與培養(yǎng)1.[2022江蘇卷]下列是某同學(xué)分離產(chǎn)脲酶菌的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，不合理的是()A.選擇農(nóng)田或公園土壤作為樣品分離目的菌株B.在選擇培養(yǎng)基中需添加尿素作為唯一氮源C.適當(dāng)稀釋樣品是為了在平板上形成單菌落D.可分解酚紅指示劑使其褪色的菌株是產(chǎn)脲酶菌株2.[2019江蘇卷]下列關(guān)于微生物實(shí)驗(yàn)操作的敘述，錯(cuò)誤的是()A.培養(yǎng)微生物的試劑和器具都要進(jìn)行高壓蒸汽滅菌B.接種前后，接種環(huán)都要在酒精燈火焰上進(jìn)行灼燒C.接種后的培養(yǎng)皿要倒置，以防培養(yǎng)污染D.菌種分離和菌落計(jì)數(shù)都可以使用固體培養(yǎng)基3.[2018江蘇卷]酵母的蛋白質(zhì)含量可達(dá)自身干重的一半，可作為飼料蛋白的來(lái)源。有些酵母可以利用工業(yè)廢甲醇作為碳源進(jìn)行培養(yǎng)，這樣既可減少污染又可降低生產(chǎn)成本。研究人員擬從土壤樣品中分離該類酵母，并進(jìn)行大量培養(yǎng)。下圖為操作流程圖，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)配制培養(yǎng)基時(shí)，按照培養(yǎng)基的配方準(zhǔn)確稱量各組分，將其溶解、定容后，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的，及時(shí)對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行分裝，并進(jìn)行滅菌。

(2)取步驟②中不同梯度的稀釋液加入標(biāo)記好的無(wú)菌培養(yǎng)皿中，在步驟③中將溫度約(填“25℃”“50℃”或“80℃”)的培養(yǎng)基倒入培養(yǎng)皿混勻，冷凝后倒置培養(yǎng)。

(3)挑取分離平板中長(zhǎng)出的單菌落，按步驟④所示進(jìn)行劃線。下列敘述合理的有。

a.為保證無(wú)菌操作，接種針、接種環(huán)使用前都必須滅菌b.劃線時(shí)應(yīng)避免劃破培養(yǎng)基表面，以免不能形成正常菌落c.挑取菌落時(shí)，應(yīng)挑取多個(gè)菌落，分別測(cè)定酵母細(xì)胞中甲醇的含量d.可以通過(guò)逐步提高培養(yǎng)基中甲醇的濃度，來(lái)獲得甲醇高耐受株(4)步驟⑤中，為使酵母數(shù)量迅速增加，培養(yǎng)過(guò)程中需保證充足的營(yíng)養(yǎng)和供應(yīng)。為監(jiān)測(cè)酵母的活細(xì)胞密度，將發(fā)酵液稀釋1000倍后，經(jīng)等體積臺(tái)盼藍(lán)染液染色，用25×16型血細(xì)胞計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)5個(gè)中格中的細(xì)胞數(shù)，理論上色細(xì)胞的個(gè)數(shù)應(yīng)不少于個(gè)，才能達(dá)到每毫升3×109個(gè)活細(xì)胞的預(yù)期密度。

考向二傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和產(chǎn)品4.[多選][2022江蘇卷]在制作發(fā)酵食品的學(xué)生實(shí)踐中，控制發(fā)酵條件至關(guān)重要。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.泡菜發(fā)酵后期，盡管乳酸菌占優(yōu)勢(shì)，但仍有產(chǎn)氣菌繁殖，需開(kāi)蓋放氣B.制作果酒的葡萄汁不宜超過(guò)發(fā)酵瓶體積的2/3，制作泡菜的鹽水要淹沒(méi)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(wú)菌空氣制作葡萄醋D.果酒與果醋發(fā)酵時(shí)溫度宜控制在18~25℃，泡菜發(fā)酵時(shí)溫度宜控制在30~35℃5.[2022湖北卷]關(guān)于白酒、啤酒和果酒的生產(chǎn)，下列敘述錯(cuò)誤的是()A.在白酒、啤酒和果酒的發(fā)酵初期需要提供一定的氧氣B.白酒、啤酒和果酒釀制的過(guò)程也是微生物生長(zhǎng)繁殖的過(guò)程C.葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇所需的酶既存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，也存在于線粒體中D.生產(chǎn)白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但發(fā)酵過(guò)程中起主要作用的都是酵母菌6.[2021山東卷]葡萄酒的制作離不開(kāi)酵母菌。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.無(wú)氧條件下酵母菌能存活但不能大量繁殖B.自然發(fā)酵制作葡萄酒時(shí)起主要作用的菌是野生酵母菌C.葡萄酒的顏色是葡萄皮中的色素進(jìn)入發(fā)酵液形成的D.制作過(guò)程中隨著發(fā)酵的進(jìn)行，發(fā)酵液中糖含量增加7.[2021湖北卷]我國(guó)的許多傳統(tǒng)美食制作過(guò)程蘊(yùn)含了生物發(fā)酵技術(shù)。下列敘述正確的是()A.泡菜制作過(guò)程中，酵母菌將葡萄糖分解成乳酸B.饅頭制作過(guò)程中，酵母菌進(jìn)行呼吸作用產(chǎn)生CO2C.米酒制作過(guò)程中，將容器密封可以促進(jìn)酵母菌生長(zhǎng)D.酸奶制作過(guò)程中，后期低溫處理可產(chǎn)生大量乳酸菌考向三發(fā)酵工程及其應(yīng)用8.[2021廣東卷]我國(guó)科學(xué)家運(yùn)用合成生物學(xué)方法構(gòu)建了一株嗜鹽單胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的廢棄液，含較多蔗糖)為原料，在實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵生產(chǎn)PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整體利用價(jià)值。工藝流程如圖?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)為提高菌株H對(duì)蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液體培養(yǎng)基中將蔗糖作為，并不斷提高其濃度，經(jīng)多次傳代培養(yǎng)(指培養(yǎng)一段時(shí)間后，將部分培養(yǎng)物轉(zhuǎn)入新配的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng))以獲得目標(biāo)菌株。培養(yǎng)過(guò)程中定期取樣并用的方法進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)，評(píng)估菌株增殖狀況。此外，選育優(yōu)良菌株的方法還有(答出兩種方法即可)等。

(2)基于菌株H嗜鹽、酸堿耐受能力強(qiáng)等特性，研究人員設(shè)計(jì)了一種不需要滅菌的發(fā)酵系統(tǒng)，其培養(yǎng)基鹽濃度設(shè)為60g/L，pH為10，菌株H可正常持續(xù)發(fā)酵60d以上。該系統(tǒng)不需要滅菌的原因是(答出兩點(diǎn)即可)。

(3)研究人員在工廠進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，在適宜的營(yíng)養(yǎng)物濃度、溫度、pH條件下發(fā)酵，結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵液中菌株H細(xì)胞增殖和PHA產(chǎn)量均未達(dá)到預(yù)期，并產(chǎn)生了少量乙醇等物質(zhì)，說(shuō)明發(fā)酵條件中可能是高密度培養(yǎng)的限制因素。

(4)菌株H還能通過(guò)分解餐廚垃圾(主要含蛋白質(zhì)、淀粉、油脂等)來(lái)生產(chǎn)PHA，說(shuō)明其能分泌。

第1章發(fā)酵工程章末培優(yōu)參考答案創(chuàng)新突破練1.【答案】B【解析】培養(yǎng)基中的瓊脂是凝固劑，不能為測(cè)試菌提供碳源，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由題干信息可知，MIC是指藥敏試驗(yàn)中某種抗生素對(duì)測(cè)試菌的最低抑制濃度，圖2中相同濃度抗生素Ⅰ~Ⅳ的四個(gè)大小相同的紙片，抗生素Ⅰ的抑菌圈比抗生素Ⅱ的大，這說(shuō)明抗生素Ⅰ的MIC小于抗生素Ⅱ的MIC，B項(xiàng)正確；在抑菌圈中出現(xiàn)的菌落均是對(duì)該種抗生素具有抗性的菌株，但無(wú)法通過(guò)題圖信息來(lái)判斷它們之間抗性的強(qiáng)弱，若要判斷它們之間抗性的強(qiáng)弱還需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)才能確定，C項(xiàng)錯(cuò)誤；抗生素對(duì)病原菌具有選擇作用，不能誘導(dǎo)病原菌產(chǎn)生耐藥性基因突變，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.【答案】CD【解析】實(shí)驗(yàn)的目的是從土壤中分離獲得能有效降解丙草胺的細(xì)菌菌株，故不能將土壤滅菌，否則會(huì)導(dǎo)致目的菌株死亡，無(wú)法分離，A項(xiàng)錯(cuò)誤；乙草胺可提供碳源、氮源，配制以乙草胺為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)，可提高降解菌的濃度，該培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基，B項(xiàng)錯(cuò)誤；用稀釋涂布平板法測(cè)定同一土壤樣品中的細(xì)菌數(shù)時(shí)，選擇菌落數(shù)在30~300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)，據(jù)圖可知，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果只有兩個(gè)菌落數(shù)在30~300的平板，不能用來(lái)計(jì)數(shù)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；圖示采用的計(jì)數(shù)方法是稀釋涂布平板法，由于兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí)，在平板上觀察到一個(gè)菌落，因此用該方法計(jì)數(shù)的結(jié)果往往比實(shí)際活菌數(shù)偏低，D項(xiàng)正確。3.【答案】(1)表層土干熱(2)石油使細(xì)菌與培養(yǎng)液的成分充分接觸，增加培養(yǎng)液中的溶解氧(3)蛋白胨和酵母浸粉105因培養(yǎng)時(shí)間不足導(dǎo)致遺漏菌落的種類和數(shù)目(4)純化的單菌落保存時(shí)間不長(zhǎng)，菌種容易被污染或產(chǎn)生變異【解析】(1)由于需要取距地表10cm左右處長(zhǎng)期受石油污染的土壤，所以需要鏟去表層土，取樣后土樣裝入經(jīng)干熱滅菌的紙袋中。(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖谦@取降解石油的微生物，所以稱取10g土壤樣品加入預(yù)先裝有100mL含石油的無(wú)機(jī)鹽液體培養(yǎng)基的三角瓶中。在搖床中振蕩培養(yǎng)的目的是使細(xì)菌與培養(yǎng)液的成分充分接觸，增加培養(yǎng)液中的溶解氧。(3)在LB培養(yǎng)基中，能夠提供氮源的是蛋白胨和酵母浸粉。根據(jù)稀釋涂布平板法的微生物計(jì)算公式，即(300÷0.1)×稀釋倍數(shù)=3×108個(gè)/mL，所以計(jì)算得到稀釋倍數(shù)至少為105。統(tǒng)計(jì)菌落的種類和數(shù)量時(shí)，要每隔24h觀察統(tǒng)計(jì)一次，直到各類菌落數(shù)目穩(wěn)定，可以防止因培養(yǎng)時(shí)間不足導(dǎo)致遺漏菌落的種類和數(shù)目。(4)步驟③是通過(guò)LB培養(yǎng)基經(jīng)過(guò)純化獲得的單菌落。斜面低溫保存的缺點(diǎn)是保存時(shí)間不長(zhǎng)，菌種容易被污染或產(chǎn)生變異。4.【答案】C【解析】過(guò)程④是藍(lán)莓酒發(fā)酵，一般菌種來(lái)源于藍(lán)莓皮上的野生酵母菌，故在過(guò)程④時(shí)，榨出的藍(lán)莓汁不需要用高壓蒸汽滅菌鍋滅菌，C項(xiàng)錯(cuò)誤。5.【答案】C【解析】糖度調(diào)整前若用高壓蒸汽滅菌鍋滅菌會(huì)殺死目的菌種，A項(xiàng)錯(cuò)誤；刺梨果酒發(fā)酵需要在無(wú)氧條件下進(jìn)行，不能通入空氣，B項(xiàng)錯(cuò)誤；刺梨果酒發(fā)酵時(shí)有二氧化碳產(chǎn)生，而刺梨果醋發(fā)酵時(shí)無(wú)氣體產(chǎn)生，故刺梨果酒發(fā)酵時(shí)，發(fā)酵液產(chǎn)生的氣泡多于刺梨果醋發(fā)酵時(shí)的，C項(xiàng)正確；酵母菌無(wú)法利用乳酸，故不能先進(jìn)行乳酸發(fā)酵再加入酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵，D項(xiàng)不合理。高考真題練1.【答案】D【解析】在細(xì)菌分解尿素的化學(xué)反應(yīng)中，細(xì)菌合成的脲酶將尿素分解成氨，氨會(huì)使培養(yǎng)基的pH升高，酚紅指示劑將變紅，因此在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑，能對(duì)分離的菌種做進(jìn)一步鑒定，D項(xiàng)不合理。2.【答案】A【解析】接種室、接種箱等常用紫外線消毒法處理，接種環(huán)等常用灼燒滅菌法處理，吸管、培養(yǎng)皿等常用干熱滅菌法處理，培養(yǎng)基及多種器材用高壓蒸汽滅菌鍋滅菌處理，A項(xiàng)錯(cuò)誤。3.【答案】(1)pH高壓蒸汽(濕熱)(2)50℃(3)abd(4)氧氣無(wú)30【解析】(1)配制培養(yǎng)基時(shí)，需先調(diào)pH再分裝到錐形瓶中進(jìn)行高壓蒸汽滅菌。(2)倒平板時(shí)的培養(yǎng)基溫度約為50℃，冷凝后倒置培養(yǎng)。(3)接種針、接種環(huán)使用前和使用后都需要進(jìn)行灼燒滅菌，以免造成雜菌污染，a項(xiàng)合理；劃線時(shí)不能劃破培養(yǎng)基表面，否則不能形成正常菌落，b項(xiàng)合理；挑取菌落時(shí)，應(yīng)挑取多個(gè)不同的菌落，分別測(cè)定酵母細(xì)胞中蛋白質(zhì)含量，c項(xiàng)不合理；逐步提高培養(yǎng)基中甲醇的濃度，能篩選出其中的耐受菌，獲得耐受高甲醇的菌株，d項(xiàng)合理。(4)酵母是兼性厭氧型真菌，在有氧條件下可大量繁殖。酵母擴(kuò)大培養(yǎng)時(shí)，需保證充足的營(yíng)養(yǎng)和氧氣等條件。由題中信息“經(jīng)等體積臺(tái)盼藍(lán)染液染色”可知，計(jì)數(shù)室中培養(yǎng)液容積實(shí)際只有0.1÷2=0.05mm3。設(shè)5個(gè)中格中無(wú)色(活細(xì)胞不能被臺(tái)盼藍(lán)染色)的細(xì)胞數(shù)目為x個(gè)，則3×109=(x/5)×25×1000×1000÷0.05，解得x=30(個(gè))。4.【答案】ACD【解析】制作泡菜利用的是乳酸菌，乳酸菌是厭氧菌，在制作過(guò)程中必須提供無(wú)氧環(huán)境，不需要開(kāi)蓋放氣，A項(xiàng)錯(cuò)誤；制作果酒的葡萄汁不宜超過(guò)發(fā)酵瓶體積的2/3，這樣既能夠在發(fā)酵初期給酵母菌提供氧氣，又能防止發(fā)酵液溢出，而制作泡菜的鹽水要淹沒(méi)全部菜料，這是因?yàn)橹谱髋莶死玫氖侨樗峋?，乳酸菌是厭氧菌，用鹽水淹沒(méi)全部菜料能夠提供無(wú)氧環(huán)境，B項(xiàng)正確；雖然葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，但在制作好葡萄酒后，也不能直接通入無(wú)菌空氣制作葡萄醋，這是因?yàn)榻湍妇痛姿峋淖钸m生長(zhǎng)溫度不同，要制作果醋還需要升高溫度，C項(xiàng)錯(cuò)誤；制作果酒的溫度宜控制在18~25℃，制作果醋的溫度宜控制在30~35℃，而乳酸菌生長(zhǎng)的最適溫度是37℃左右，通常制作泡菜的溫度宜控制在30~35℃，D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.【答案】C【解析】葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇是無(wú)氧呼吸的過(guò)程，發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，線粒體是進(jìn)行有氧呼吸第二、三階段的場(chǎng)所，C項(xiàng)錯(cuò)誤。6.【答案】D【解析】制作過(guò)程中隨著發(fā)酵的進(jìn)行發(fā)酵液中糖含量減少，D項(xiàng)錯(cuò)誤。7.【答案】B【解析】泡菜制作的原理是乳酸菌無(wú)氧呼吸分解葡萄糖并產(chǎn)生乳酸，A項(xiàng)錯(cuò)誤；饅頭制作過(guò)程中，酵母菌進(jìn)行呼吸作用產(chǎn)生CO2，B項(xiàng)正確；密封容器中酵母菌無(wú)氧呼吸產(chǎn)能較少不利于其生長(zhǎng)繁殖，但其進(jìn)行無(wú)氧呼吸可