2023新课标版生物高考第二轮复习-专题23传统发酵技术与微生物的培养和应用(一)

2023新课标版生物高考第二轮复习第九单元生物技术实践专题23传统发酵技术与微生物的培养和应用1.鱼露（又称鱼酱油）是一种在广东、福建等地常见的调味品，是以价廉的海捕小鱼虾为原料，用盐（盐的加入比例约20%）腌渍、发酵、曝晒、提炼而成的。鱼露生产企业常通过添加高产蛋白酶耐盐菌株、豆粕,以及控制发酵条件等措施加快生产速度和提升产品质量。图1为鱼露发酵缸，图2、3、4依次为豆粕添加浓度、pH、温度对高产蛋白酶耐盐菌株蛋白酶活力的影响。10152030蛋白幅活力、0•mL一一de豆粕添加浓度/（g10152030蛋白幅活力、0•mL一一de豆粕添加浓度/（g•L'）2101801501209060300

蛋白酶活力、•mL，-)图4请回答下列问题：Q）鱼露的发酵过程中，加入的豆粕可为菌株的生长提供（写出至少三种）等营养物质。图中豆粕添加的最适浓度是g/L,高产蛋白酶耐盐菌株的最适pH为.（2）据图1可知,发酵缸中的菌株属于型（选填"自养厌氧""异养厌氧"或"异养好氧"）微生物。发酵缸无须灭菌处理，原因是.（3）生物胺是鱼露、香肠、腊肠、咸肉、咸鱼、干酪等腌渍制品生产中产生的一类物质，对食用安全性有重要影响,其含量较高时有一定的毒性。科研人员拟采用水解圈的方法，从鱼露发酵液中筛选生物胺降解菌，其操作思路:从距发酵缸上表面8~12cm处吸取1mL发酵液--取100pL均匀涂布在含1mg/mL生物胺、5g/LNaCI的固体培养基上一一挑取透明圈直径较大的菌落分离纯化一测定菌株的生物胺降解活性。答案（1）碳源、氮源、无机盐、维生素1510（2）异养厌氧高盐、强碱和无（低）氧环境下,其他微生物不易生长（3）用无菌水稀释鱼露发酵液30°C恒温培养箱培养至有透明圈出现解析（1）豆粕中含有蛋白质、多糖等营养物质，故鱼露的发酵过程中,加入的豆粕可为菌株的生长提供碳源、氮源、无机盐、维生素等营养物质;据图2、3可知，在豆粕添加浓度为15g/L、pH=10时,蛋白酶的活力最高，故豆粕添加的最适浓度是15g/L,高产蛋白酶耐盐菌株的最适pH为10。（2）据图1可知，发酵缸密封处理，且需要添加高产蛋白酶耐盐菌株、豆粕，故发酵缸中的菌株属于异养厌氧型微生物，且由于高盐、强碱和无（低）氧环境下，其他微生物不易生长,因此发酵缸无须灭菌处理。（3）从鱼露发酵液中筛选生物胺降解菌，其操作思路:从距发酵缸上表面8~12cm处吸取1mL发酵液一用无菌水稀释鱼露发酵液（避免杂菌污染,故用无菌水）一取100|JL均匀涂布在含1mg/mL生物胺、5g/LNaCI的固体培养基上-30℃（图示30°C时蛋白酶活力最高）恒温培养箱培养至有透明圈出现一拟微透明圈直径较大的菌落分离纯化一测定菌株的生物胺降解活性。2.研究者从航天器表面上分离出N157菌株，利用抗敏片方法检测该菌株对病原菌大肠杆菌和铜绿假单胞菌的抑菌活性，实验结果中抑菌圈直径大小作为该菌种抑菌能力的评判指标，测菌株N157对病原菌的抑菌作用结果见表和图(LB培养基含有细菌所需的各种营养物质,常用来培养细菌)。请回答下列问题:(a)LB作用于 (b)LB作用于铜绿假单胞菌大肠杆菌(c)N157作用于(d)N157作用于铜绿假单胞菌 大肠杆菌注：横线代表抑菌圈直径病原菌菌种抑菌圈直径/mm大肠杆菌16±0铜绿假单胞菌8±0.5Q)将待测菌株N157和病原菌进行活化后，在LB(填"液体"或"固体”)培养基中加入病原菌200|JL,用使菌液分布均匀，放上无菌抗敏片，在抗敏片上加入20pL待测菌液，以此作为实验组,密封后将其置于32°C恒温箱中培养,24h后观察抑菌圈的大小.(2)对照组在抗敏片上只加入，设置对照组的作用是(3)图中(a)和(b)的结果表明 .图中(c)和(d)的结果表明 .其中对的抑制效果更好。

答案(1)固体涂布器(2)20rLLB液体培养基确定LB液体培养基对铜绿假单胞菌与大肠杆菌是否有抑制作用(3)LB液体培养基分别对铜绿假单胞菌与大肠杆菌没有抑制作用N157对铜绿假单胞菌和大肠杆菌均具有抑菌活性大肠杆菌解析(1)将待测菌株N157和病原菌进行活化后，在LB固体培养基中加入病原菌200用涂布器使菌液分布均匀，放上无菌抗敏片，在抗敏片上加入20pL待测菌液，以此作为实验组，密封后将其置于32℃恒温箱中培养,24h后观察抑菌圈的大小。(2)为确定LB液体培养基对铜绿假单胞菌与大肠杆菌是否有抑制作用，因此对照组在抗敏片上只加入20pLLB液体培养基。⑶图中(a)和(b)中没有观察到抑菌圈，因此表明LB液体培养基分别对铜绿假单胞菌与大肠杆菌没有抑制作用。图中(c)中抑菌圈的直径约为8mm,图中(d)中抑菌圈的直径为16mm,抑菌圈越大，表明抑菌效果越好，因此结果表明N157对铜绿假单胞菌和大肠杆菌均具有抑菌活性，其中对大肠杆菌的抑制效果更好。3.我国大力推行垃圾分类处理。厨余垃圾在生活垃圾中占比达到甚至超过一半，具有高含水率、高有机质(淀粉、油脂和蛋白质等)和高盐分的"三高"属性。图为中小型厨余垃圾处理设备的工作原理示意图。自动上料自动上料据图分析并回答下列问题：(1)碳氮比(C/N)过高或者过低都不利于微生物发酵。某厨余垃圾中蛋白质占比较大,为了提高发酵效率,可以在上料时加入一定量的(面粉/豆粕)。该设备的控制系统需要感应等理化条件的变化，以保证微生物良好的发酵环境。(2)相比原本存在于厨余垃圾中的微生物，该设备中投放的混合菌种具有耐高温和的特性，能合成和分泌更多的，从而能更好地适应设备中的环境，更快降解厨余垃圾。（3）研究表明，米曲霉、解脂假丝酵母、绿色木霉等菌种对厨余垃圾中不同成分的分解各有优势。餐厅、食堂和农贸市场产生的厨余垃圾成分有较大差异，可通过调整，使设备都能达到较理想的降解效果。现不少家庭也尝试利用简易发酵桶处理厨余垃圾，若不考虑升温和菌种投放措施,可通过一的做法提高降解效果。（4）厨余垃圾经该设备处理后的残渣可，以实现就地资源化利用。答案Q）面粉。2浓度、温度（2）耐盐淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶（3）各菌种的比例搅拌通气、剪碎垃圾（4）用于给作物施肥解析Q）微生物培养基一般都含有水、碳源、氮源、无机盐等,碳氮比（C/N）过高或者过低都不利于微生物发酵。某厨余垃圾中蛋白质占比较大，为了提高发酵效率，需要增加碳源的比例，可以在上料时加入一定量的面粉（含C量较高）。微生物培养基还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求，该设备的控制系统需要感应。2浓度、温度等理化条件的变化，以保证微生物良好的发酵环境。（2）微生物分解淀粉、蛋白质、脂肪等物质，是因为微生物能（合成）分泌淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。由于厨余垃圾具有高含水率、高有机质（淀粉、油脂和蛋白质等）和高盐分的"三高"属性,该设备中投放的混合菌种具有耐高温和耐盐的特性，从而能更好地适应设备中的环境，更快降解厨余垃圾。（3）餐厅、食堂和农贸市场产生的厨余垃圾成分有较大差异，可通过调整各菌种的比例，使设备都能达到较理想的降解效果。若利用简易发酵桶处理厨余垃圾，若不考虑升温和菌种投放措施，可通过搅拌通气、剪碎垃圾的做;去提高降解效果。（4）微生物分解后可产生二氧化碳和无机盐,故厨余垃圾经该设备处理后的残渣可用于给作物施肥，以实现就地资源化利用。4.植物内生真菌是指那些在其生活史的一定阶段或全部阶段生活于健康植物的各种组织和器官内部的真菌，而宿主植物一般不表现出外在的症状。由于植物内生真菌与宿主在长期的进化过程中形成了特殊的生态关系,因此内生真菌能产生与宿主相同或相似的具有生理活性的代谢产物。研究人员进行了以下实验:实验材料与试剂:东北红豆杉树皮(红豆杉可产生紫杉醇,紫杉醇是一种良好的抗癌药物)、80%乙醇、无菌水、葡萄糖、琼脂、青霉素、链霉素、马铃薯葡萄糖琼脂培养基(简称PDA培养基)等。实验步骤：①将PDA培养液均分成3份，编号甲、乙、丙。待高温灭菌后，在甲、乙中都加入青霉素100mg/L,链霉素200mg/L的混合液20mL甲、乙、丙都制成平板。②将东北红豆杉树皮严格按程序消毒处理,剪切成0.25cm2的小块，放入甲平板中。28T恒温培养3〜15天，定时观察。③观察到甲平板中组织块边缘有少量菌丝产生时，采用菌丝尖端拟微法将其转入乙平板中培养.经鉴定后最终分离出真菌并保存。回答下列问题：(1)从功能上来看，甲、乙中的培养基属于培养基。PDA培养基中的碳源7Ko(2)实验中培养基需灭菌，东北红豆杉树皮需消毒,灭菌与消毒的区别是0平板丙的处理应该是.(3)获得内生真菌后可临时保藏:将菌种接种到试管的上,在合适的温度下培养，观察有菌丝长出后放入4T冰箱保藏备用。分离红豆杉内生真菌的意义日 o(4)研究人员利用紫杉醇、BOS172722(一种抗肿瘤药物)对乳腺癌细胞进一步展开研究，处理方式和实验结果如表所示：组别加入的药物迫使癌细胞加速分裂以导致细胞凋亡所需的时间癌细胞存活率1空白对照不凋亡100%2紫杉醇110分钟40%3BOS17272252分钟29%4紫杉醇+BOS17272215分钟0据此推测治疗乳腺癌的最好方式是，依据日7Eo答案⑴选择马铃薯（滤液）、葡萄糖（2）灭菌是使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽泡和泡子，消毒是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接种适量无菌水，与甲放在相同的环境中培养,作为空白对照（3）（固体）斜面培养基培养红豆杉内生真菌，大量生产紫杉醇,制备抗癌药物（4）同时使用紫杉醇和BOS172722同时使用紫杉醇和BOS172722迫使癌细胞加速分裂以导致细胞凋亡所需的时间最短，癌细胞存活率最低，作用快、效果好解析⑴甲、乙中都加入了青霉素100mg/L、链霉素200mg/L的混合液20mL,从功能上来看，甲、乙中的培养基属于选择培养基,PDA培养基是马铃薯葡萄糖琼脂培养基，其中碳源是马铃薯（滤液）、葡萄糖。（2）丙作为空白对照，要接种适量无菌水，与甲放在相同的环境中培养。（3）临时保藏方法:将菌种接种到试管的固体斜面培养基上，在合适的温度下培养，观察有菌丝长出后放入4°C冰箱保藏备用。分离红豆杉内生真菌的意义是培养红豆杉内生真菌，大量生产紫杉醇，制备抗癌药物。（4）据表可知,紫杉醇+BOS172722处理，迫使癌细胞加速分裂以导致细胞凋亡所需的时间最短，癌细胞存活率最低，作用快、效果好。.某校三位同学吃冰激凌后有两人出现腹泻现象，他们怀疑冰激凌中的大肠杆菌等多种细菌含量超标，于是进行了相关实验。请利用所学知识解决相关问题：（1）要检测冰激凌中的大肠杆菌的含量，首先需要制备培养基。培养基中必须含有无机盐、水以及等营养物质。(2)进行样品稀释时，用无菌移液管吸取5mL冰激凌样品原液加入盛有mL无菌水的三角瓶中,使样品稀释10倍,然后继续进行系列梯度稀释操作。(3)已知接种的四个平板上的菌落数分别为36、44、18和40,每毫升冰激凌样品原液中的大肠杆菌活菌数约为4x105个,涂布时每个平板滴加的样液体积为0。mL,则冰激凌样品原液的稀释倍数为倍。(4)实验过程中需要设置对照组。严格来说，应该设置两组对照组。一组为阴性对照组，不进行涂布或者用无菌水涂布平板;另一组为阳性对照组，涂布大肠杆菌。阳性对照的目的是 ，阳性对照的目的日XEo(5)冰激凌的配料表上有110、124、160等着色剂,这些数字分别代表了日落黄、胭脂红、胡萝卜素等多种合成色素。常用萃取法提取胡萝卜素，萃取剂应具有的特点有 (至少答两点)。答案Q)碳源、氮源(2)45(3)1000(4)检验培养基是否被污染(或检验培养基的制备是否合格)检验该培养基能否培养大肠杆菌(5)具有较高沸点，能充分溶解胡萝卜素，不与水混溶解析(1)培养大肠杆菌的培养基中必须含有无机盐、水以及碳源、氮源等营养物质。(2)样品稀释10倍，需把5mL冰激凌样品原液加入45mL无菌水中。(3)0.1mL样液中含有大肠杆菌数为(36+44+40)/3=40(个)，则1mL样液中含有大肠杆菌400个,每毫升原液中大肠杆菌活菌数约有4x105个，说明原液稀释的倍数为4x105-400=1000。(4)阴性对照为不进行涂布或者用无菌水涂布平板，其目的是检验培养基是否被污染;阳性对照为涂布大肠杆菌，其目的是检验该培养基能否培养大肠杆菌。(5)萃取胡萝卜素的萃取剂应具有的特点:具有较高沸点，能充分溶解胡萝卜素,不与水混溶。.科学家从长期受到废弃油脂污染的淤泥中得到两种油脂降解菌A和B,现对两种油脂降解菌进行培养分析，请回答下列问题:

(1)科学家配置了含有0.3%NH4NO3、0.05%KH2P04.0.05%K2HP04.0.02%MgSC>4、微量元素和废弃油脂等的培养基，如图1所示实验操作，该培养基中还应含有的一种成分是，在培养基中加入0.05%KH2P。4和0.05%K2Hpe)4的作用是0,1mL1mL[mLi每个平均

/原菌''接种0」mL称量淤泥舒咚浮平板5g无菌水无嬴图1(2)如图1所示，科学家称取5g淤泥样品，将其加入45mL无菌水中,进行梯度稀释，在5个平板上分别接入0.1mL稀释液，经适当培养后,5个平板上的菌落数分别为155、175、150、41、160个则1g淤泥中的活菌数约为个。用这种方法统计得到的数值往往(填"偏大"或"偏小”).(3)废弃油脂具有污染与资源两重性,A、B两种细菌在降解废弃油脂的同时还能获得高附加值的次生代谢产物鼠李糖脂。为评价A、B两种细菌的相关性能，对A、B两种细菌进行分别培养，得到如图结果。据图2可知两种菌株在培养过程中都出现了形增长，且菌株更适合用于降解废弃油脂。.5。S.O.5OzzLLScwao)数盥国号)£i^s.5。S.O.5OzzLLScwao)数盥国号)£i^s(XOQOOLlksk6M—bh2H)菌株B-脂肪剩余菌株A-细胞密度/菌株菌株B-脂肪剩余培养时间答案⑴生长因子提供无机盐和调节培养基的pH(2)1.60x108偏小(3)SB解析(1)题述培养基是以废弃油脂为唯一碳源的培养基,可以筛选出能降解废弃油脂的细菌，培养基的配方一般需要碳源、氮源、水、无机盐、生长因子等，故培养基中还需加入生长因子;微生物的生长除需要各种营养物质外，还需要适宜的环境条件，如温度、pH等厕加入0.05%KH2P。4和0.05%K2HPO4

的作用是为油脂降解菌的生长提供无机盐和调节培养基的pH。(2)结合题意和图示可知,5g淤泥样品,将其加入45mL无菌水中，菌液浓度为IO%连续稀释4次，因此接种时的菌液浓度为1x10凡经培养后5个平板上的菌落数分别为155、175、150、41、160个，其中41数据偏差太大，可将其删除，故1g淤泥中的活菌数为(155+1乃+150+160)7(4xO.lx10力=i.6Ox1。8(个);运用这种方法统计时，两个和多个相连的菌落可能会被计算为一个菌落,所以会导致比实际值偏小。(3)根据题图可知，两种菌株的细胞密度均是先增加后趋于稳定,故两种菌株在培养过程中都出现了S形增长;根据题图可知，相同时间内，菌株B的细胞密度高于菌株A,而菌株B的脂肪剩余低于菌株A,说明菌株B增殖速度快,废水中脂肪剩余比例低，降解脂肪能力强，净化效果好，因此菌株B更适合用于降解油脂。7.营养缺陷型菌株是在人工诱变或自发突变后由于某些酶的缺失导致代谢过程中的一些合成反应不能正常进行的菌株。如图是实验人员利用"影印法"筛选出某种氨基酸缺陷型菌株的示意图。请据图回答下列问题:灭菌的丝绒布揭起丝绒布经诱变处待测丝绒布理的菌液培养皿吸附菌体基本培养基菌落灭菌的丝绒布揭起丝绒布经诱变处待测丝绒布理的菌液培养皿吸附菌体基本培养基菌落 完全培养基Q)与完全培养基相比，图中基本培养基组成成分上的区别是.培养基需要进行高压蒸汽灭菌，影响灭菌效果的因素有、灭菌时间、灭菌材料和数量等。(2)过程①的接种方法为，接种后的培养皿不能立即倒置培养的原因是 (3)进行过程②时，应先将丝绒布转印至培养基上,原因是。丝绒布在两个培养基之间进行转印的操作要