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)的無菌技術1.[2023江蘇南通高二期末]MIC是指藥敏試驗中某種抗生素對測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的四個大小相同的紙片分別貼在長滿測試菌的瓊脂平板上進行藥敏試驗，以了解病原微生物對四種抗生素的敏感程度，下圖為實驗結果示意圖。下列相關敘述正確的是()A.培養(yǎng)基中的瓊脂可以為測試菌提供碳源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抗生素Ⅳ的抗性越強D.抑菌圈中出現(xiàn)菌落的原因可能是抗生素使病原菌產生耐藥性基因突變2.[多選][2023江蘇鹽城響水中學高三調研]丙草胺(C17H26ClNO2)是一種應用廣泛的除草劑。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菌菌株，并對其計數(shù)，如下圖所示，以期為修復污染土壤提供微生物資源。下列敘述正確的是()A.實驗過程中應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.依據實驗結果計算出每克土壤中的菌株數(shù)約為1.5×1010個D.利用稀釋涂布平板法得到的結果往往比實際活菌數(shù)要低3.克拉瑪依油田所在地的冬季寒冷漫長，導致冬季石油污染土壤的微生物修復效果受到一定的限制。科研人員從克拉瑪依油田長期受到石油污染的土壤中通過富集、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。請分析并回答下列問題：(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左右處長期受石油污染的土壤0.5kg左右，將土樣裝入經滅菌的紙袋中帶回實驗室。

(2)步驟①為低溫石油烴降解菌的富集培養(yǎng)。稱取10g土壤樣品加入預先裝有100mL含的無機鹽液體培養(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。實驗中初步估測搖瓶中細菌細胞數(shù)為3×108個/mL，若要在每個平板上涂布0.1mL稀釋后的菌液，且保證每個平板上長出的菌落數(shù)不超過300個，則至少應將搖瓶中的菌液稀釋倍。統(tǒng)計菌落的種類和數(shù)量時，要每隔24h觀察統(tǒng)計一次，直到各類菌落數(shù)目穩(wěn)定，可以防止。

(4)通過步驟③得到，然后進行斜面低溫保存，這種保存方法的缺點是。

突破二傳統(tǒng)發(fā)酵技術和產品4.[2023江蘇徐州第三中學高三模擬]下圖是以鮮藍莓為原料發(fā)酵制作藍莓酒和藍莓醋的過程簡圖。下列敘述錯誤的是()A.去除藍莓枝梗應在沖洗之后，目的是防止雜菌污染B.過程③在氧氣、糖源充足條件下可直接發(fā)酵為藍莓醋C.在過程④時，榨出的藍莓汁需要經過用高壓蒸汽滅菌鍋滅菌后才能密閉發(fā)酵D.過程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化發(fā)酵對刺梨果醋風味品質的影響，主要流程如下。下列相關敘述正確的是()A.糖度調整之前可以先對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，故刺梨果酒發(fā)酵過程中空氣的進氣量不宜太大C.刺梨果酒發(fā)酵時，發(fā)酵液產生的氣泡多于刺梨果醋發(fā)酵時的D.也可以先進行乳酸發(fā)酵再加入酵母菌進行酒精發(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]下列是某同學分離產脲酶菌的實驗設計，不合理的是()A.選擇農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脲酶菌株2.[2019江蘇卷]下列關于微生物實驗操作的敘述，錯誤的是()A.培養(yǎng)微生物的試劑和器具都要進行高壓蒸汽滅菌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.菌種分離和菌落計數(shù)都可以使用固體培養(yǎng)基3.[2018江蘇卷]酵母的蛋白質含量可達自身干重的一半，可作為飼料蛋白的來源。有些酵母可以利用工業(yè)廢甲醇作為碳源進行培養(yǎng)，這樣既可減少污染又可降低生產成本。研究人員擬從土壤樣品中分離該類酵母，并進行大量培養(yǎng)。下圖為操作流程圖，請回答下列問題：(1)配制培養(yǎng)基時，按照培養(yǎng)基的配方準確稱量各組分，將其溶解、定容后，調節(jié)培養(yǎng)基的，及時對培養(yǎng)基進行分裝，并進行滅菌。

(2)取步驟②中不同梯度的稀釋液加入標記好的無菌培養(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)挑取分離平板中長出的單菌落，按步驟④所示進行劃線。下列敘述合理的有。

a.為保證無菌操作，接種針、接種環(huán)使用前都必須滅菌b.劃線時應避免劃破培養(yǎng)基表面，以免不能形成正常菌落c.挑取菌落時，應挑取多個菌落，分別測定酵母細胞中甲醇的含量d.可以通過逐步提高培養(yǎng)基中甲醇的濃度，來獲得甲醇高耐受株(4)步驟⑤中，為使酵母數(shù)量迅速增加，培養(yǎng)過程中需保證充足的營養(yǎng)和供應。為監(jiān)測酵母的活細胞密度，將發(fā)酵液稀釋1000倍后，經等體積臺盼藍染液染色，用25×16型血細胞計數(shù)板計數(shù)5個中格中的細胞數(shù)，理論上色細胞的個數(shù)應不少于個，才能達到每毫升3×109個活細胞的預期密度。

考向二傳統(tǒng)發(fā)酵技術和產品4.[多選][2022江蘇卷]在制作發(fā)酵食品的學生實踐中，控制發(fā)酵條件至關重要。下列相關敘述錯誤的是()A.泡菜發(fā)酵后期，盡管乳酸菌占優(yōu)勢，但仍有產氣菌繁殖，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℃5.[2022湖北卷]關于白酒、啤酒和果酒的生產，下列敘述錯誤的是()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程也是微生物生長繁殖的過程C.葡萄糖轉化為乙醇所需的酶既存在于細胞質基質中，也存在于線粒體中D.生產白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但發(fā)酵過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酵母菌。下列說法錯誤的是()A.無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入發(fā)酵液形成的D.制作過程中隨著發(fā)酵的進行，發(fā)酵液中糖含量增加7.[2021湖北卷]我國的許多傳統(tǒng)美食制作過程蘊含了生物發(fā)酵技術。下列敘述正確的是()A.泡菜制作過程中，酵母菌將葡萄糖分解成乳酸B.饅頭制作過程中，酵母菌進行呼吸作用產生CO2C.米酒制作過程中，將容器密封可以促進酵母菌生長D.酸奶制作過程中，后期低溫處理可產生大量乳酸菌考向三發(fā)酵工程及其應用8.[2021廣東卷]我國科學家運用合成生物學方法構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，在實驗室發(fā)酵生產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值。工藝流程如圖?；卮鹣铝袉栴}：(1)為提高菌株H對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，經多次傳代培養(yǎng)(指培養(yǎng)一段時間后，將部分培養(yǎng)物轉入新配的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng))以獲得目標菌株。培養(yǎng)過程中定期取樣并用的方法進行菌落計數(shù)，評估菌株增殖狀況。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、酸堿耐受能力強等特性，研究人員設計了一種不需要滅菌的發(fā)酵系統(tǒng)，其培養(yǎng)基鹽濃度設為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(答出兩點即可)。

(3)研究人員在工廠進行擴大培養(yǎng)，在適宜的營養(yǎng)物濃度、溫度、pH條件下發(fā)酵，結果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵液中菌株H細胞增殖和PHA產量均未達到預期，并產生了少量乙醇等物質，說明發(fā)酵條件中可能是高密度培養(yǎng)的限制因素。

(4)菌株H還能通過分解餐廚垃圾(主要含蛋白質、淀粉、油脂等)來生產PHA，說明其能分泌。

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，不能為測試菌提供碳源，A項錯誤；由題干信息可知，MIC是指藥敏試驗中某種抗生素對測試菌的最低抑制濃度，圖2中相同濃度抗生素Ⅰ~Ⅳ的四個大小相同的紙片，抗生素Ⅰ的抑菌圈比抗生素Ⅱ的大，這說明抗生素Ⅰ的MIC小于抗生素Ⅱ的MIC，B項正確；在抑菌圈中出現(xiàn)的菌落均是對該種抗生素具有抗性的菌株，但無法通過題圖信息來判斷它們之間抗性的強弱，若要判斷它們之間抗性的強弱還需進一步實驗才能確定，C項錯誤；抗生素對病原菌具有選擇作用，不能誘導病原菌產生耐藥性基因突變，D項錯誤。2.【答案】CD【解析】實驗的目的是從土壤中分離獲得能有效降解丙草胺的細菌菌株，故不能將土壤滅菌，否則會導致目的菌株死亡，無法分離，A項錯誤；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項錯誤；用稀釋涂布平板法測定同一土壤樣品中的細菌數(shù)時，選擇菌落數(shù)在30~300的平板進行計數(shù)，據圖可知，該實驗結果只有兩個菌落數(shù)在30~300的平板，不能用來計數(shù)，C項錯誤；圖示采用的計數(shù)方法是稀釋涂布平板法，由于兩個或多個細胞連在一起時，在平板上觀察到一個菌落，因此用該方法計數(shù)的結果往往比實際活菌數(shù)偏低，D項正確。3.【答案】(1)表層土干熱(2)石油使細菌與培養(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)時間不足導致遺漏菌落的種類和數(shù)目(4)純化的單菌落保存時間不長，菌種容易被污染或產生變異【解析】(1)由于需要取距地表10cm左右處長期受石油污染的土壤，所以需要鏟去表層土，取樣后土樣裝入經干熱滅菌的紙袋中。(2)實驗目的是獲取降解石油的微生物，所以稱取10g土壤樣品加入預先裝有100mL含石油的無機鹽液體培養(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。根據稀釋涂布平板法的微生物計算公式，即(300÷0.1)×稀釋倍數(shù)=3×108個/mL，所以計算得到稀釋倍數(shù)至少為105。統(tǒng)計菌落的種類和數(shù)量時，要每隔24h觀察統(tǒng)計一次，直到各類菌落數(shù)目穩(wěn)定，可以防止因培養(yǎng)時間不足導致遺漏菌落的種類和數(shù)目。(4)步驟③是通過LB培養(yǎng)基經過純化獲得的單菌落。斜面低溫保存的缺點是保存時間不長，菌種容易被污染或產生變異。4.【答案】C【解析】過程④是藍莓酒發(fā)酵，一般菌種來源于藍莓皮上的野生酵母菌，故在過程④時，榨出的藍莓汁不需要用高壓蒸汽滅菌鍋滅菌，C項錯誤。5.【答案】C【解析】糖度調整前若用高壓蒸汽滅菌鍋滅菌會殺死目的菌種，A項錯誤；刺梨果酒發(fā)酵需要在無氧條件下進行，不能通入空氣，B項錯誤；刺梨果酒發(fā)酵時有二氧化碳產生，而刺梨果醋發(fā)酵時無氣體產生，故刺梨果酒發(fā)酵時，發(fā)酵液產生的氣泡多于刺梨果醋發(fā)酵時的，C項正確；酵母菌無法利用乳酸，故不能先進行乳酸發(fā)酵再加入酵母菌進行酒精發(fā)酵，D項不合理。高考真題練1.【答案】D【解析】在細菌分解尿素的化學反應中，細菌合成的脲酶將尿素分解成氨，氨會使培養(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，能對分離的菌種做進一步鑒定，D項不合理。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項錯誤。3.【答案】(1)pH高壓蒸汽(濕熱)(2)50℃(3)abd(4)氧氣無30【解析】(1)配制培養(yǎng)基時，需先調pH再分裝到錐形瓶中進行高壓蒸汽滅菌。(2)倒平板時的培養(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行灼燒滅菌，以免造成雜菌污染，a項合理；劃線時不能劃破培養(yǎng)基表面，否則不能形成正常菌落，b項合理；挑取菌落時，應挑取多個不同的菌落，分別測定酵母細胞中蛋白質含量，c項不合理；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。酵母擴大培養(yǎng)時，需保證充足的營養(yǎng)和氧氣等條件。由題中信息“經等體積臺盼藍染液染色”可知，計數(shù)室中培養(yǎng)液容積實際只有0.1÷2=0.05mm3。設5個中格中無色(活細胞不能被臺盼藍染色)的細胞數(shù)目為x個，則3×109=(x/5)×25×1000×1000÷0.05，解得x=30(個)。4.【答案】ACD【解析】制作泡菜利用的是乳酸菌，乳酸菌是厭氧菌，在制作過程中必須提供無氧環(huán)境，不需要開蓋放氣，A項錯誤；制作果酒的葡萄汁不宜超過發(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全部菜料，這是因為制作泡菜利用的是乳酸菌，乳酸菌是厭氧菌，用鹽水淹沒全部菜料能夠提供無氧環(huán)境，B項正確；雖然葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，但在制作好葡萄酒后，也不能直接通入無菌空氣制作葡萄醋，這是因為酵母菌和醋酸菌的最適生長溫度不同，要制作果醋還需要升高溫度，C項錯誤；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項錯誤。5.【答案】C【解析】葡萄糖轉化為乙醇是無氧呼吸的過程，發(fā)生在細胞質基質中，線粒體是進行有氧呼吸第二、三階段的場所，C項錯誤。6.【答案】D【解析】制作過程中隨著發(fā)酵的進行發(fā)酵液中糖含量減少，D項錯誤。7.【答案】B【解析】泡菜制作的原理是乳酸菌無氧呼吸分解葡萄糖并產生乳酸，A項錯誤；饅頭制作過程中，酵母菌進行呼吸作用產生CO2，B項正確；密封容器中酵母菌無氧呼吸產能較少不利于其生長繁殖，但其進行無氧呼吸可