高三生物二轮复习主题突破：发酵工程

主题突破发酵工程【主干梳理】1．理清“3”种传统食品的制作技术2．培养基制备与微生物纯化技术特别提醒(1)为了确定培养基的灭菌是否合格，微生物实验一般会设置空白对照：随机取若干灭菌后的空白平板培养基在适宜条件下培养一段时间，观察培养基上是否有菌落生成。(2)观察菌落需用固体培养基，因此培养基要添加凝固剂，如琼脂。(3)倒平板的温度一般在50℃左右较为适宜，温度过高会烫手，温度过低培养基又会凝固。3．微生物分离与计数的实例【高考真题】1．(2021·江苏，14)某同学选用新鲜成熟的葡萄制作果酒和果醋，下列相关叙述正确的是()A．果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器B．果酒发酵时，用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色沉淀逐日增多C．果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时D．果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深2．(2022·山东，20改编)啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法不正确的是()A．用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶B．焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌C．糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵D．通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期思维延伸——判断与填充(1)某同学在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋时，将玻璃瓶用酒精消毒后，装满葡萄汁，待酒精发酵后去除瓶盖，盖一层纱布，再进行醋酸发酵(2020·江苏，18)()(2)利用乳酸菌制作酸奶过程中，先通气培养，后密封发酵(2019·江苏，9)()(3)果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中情况相反(2019·江苏，9)()(4)利用发酵罐进行葡萄酒主发酵过程中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(2018·江苏，16)()(5)(2020·全国Ⅲ，37节选)制作果酒需要________，这一过程中也需要O2，O2的作用是________________________________。(6)(2018·全国Ⅲ，37节选)制作面包时，为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌，酵母菌引起面包松软的原因是________________________________________________。(7)(2021·重庆，25节选)先酿制果酒再生产果醋的优势有________(填编号)。①先酿制果酒，发酵液能抑制杂菌的生长，有利于提高果醋的产率②酿制果酒时形成的醋酸菌膜，有利于提高果醋的产率③果酒有利于溶出水果中的风味物质并保留在果醋中3．(2020·江苏，31)产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株，科研人员开展了相关研究。请回答下列问题：(1)常规微生物实验中，下列物品及其灭菌方法错误的是________(填编号)。编号①②③④物品培养基接种环培养皿涂布器灭菌方法高压蒸汽火焰灼烧干热臭氧(2)称取1.0g某土壤样品，转入99mL无菌水中，制备成菌悬液，经__________后，获得细胞密度不同的菌悬液。分别取0.1mL菌悬液涂布在固体培养基上，其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌落，则该样本中每克土壤约含酵母菌________个。(3)为了进一步提高酵母菌产酶能力，对分离所得的菌株，采用射线辐照进行______________育种。将辐照处理后的酵母菌涂布在以__________为唯一碳源的固体培养基上，培养一段时间后，按照菌落直径大小进行初筛，选择直径___________的菌落，纯化后获得A、B两突变菌株。(4)在处理含油废水的同时，可获得单细胞蛋白，实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能，进行了培养研究，结果如图。据图分析，应选择菌株________进行后续相关研究，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。4．(2022·全国甲，37)某同学从被石油污染的土壤中分离得到A和B两株可以降解石油的细菌，在此基础上采用平板培养法比较二者降解石油的能力，并分析两个菌株的其他生理功能。实验所用的培养基成分如下：培养基Ⅰ：K2HPO4、MgSO4、NH4NO3、石油。培养基Ⅱ：K2HPO4、MgSO4、石油。操作步骤：①将A、B菌株分别接种在两瓶液体培养基Ⅰ中培养，得到A、B菌液；②液体培养基Ⅰ、Ⅱ中添加琼脂，分别制成平板Ⅰ、Ⅱ，并按图中所示在平板上打甲、乙两孔。回答下列问题：(1)实验所用培养基中作为碳源的成分是________。培养基中NH4NO3的作用是为菌株的生长提供氮源，氮源在菌体内可以参与合成____________________(答出2种即可)等生物大分子。(2)步骤①中，在资源和空间不受限制的阶段，若最初接种N0个A细菌，繁殖n代后细菌的数量是__________。(3)为了比较A、B降解石油的能力，某同学利用步骤②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ进行实验，结果如表所示(“＋”表示有透明圈，“＋”越多表示透明圈越大，“－”表示无透明圈)，推测该同学的实验思路是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。菌株透明圈大小平板Ⅰ平板ⅡA＋＋＋＋＋B＋＋－(4)现有一贫氮且被石油污染的土壤，根据上表所示实验结果，治理石油污染应选用的菌株是__________，理由是______________________________________________________________________________________________________________________________。思维延伸——判断与填充(1)配制培养基时应根据微生物的种类调整培养基的pH(2020·浙江7月选考，19)()(2)可使用平板划线法统计活细菌总数(2020·天津，19)()(3)为纯化菌种，在鉴别培养基上划线接种纤维素降解细菌，培养结果如图所示。图中Ⅰ、Ⅱ区的细菌数量均太多，应从Ⅲ区挑取单菌落(2020·江苏，19)()(4)接种后的培养皿要倒置，以防培养基污染(2019·江苏，12)()(5)为提高一株石油降解菌的净化能力，将菌涂布于石油为唯一碳源的固体培养基上，以致死率为90%的辐照剂量诱变处理，涂布用的菌浓度应控制在30～300个/mL(2021·江苏，18)()(6)人体皮肤表面存在着多种微生物，某同学拟从中分离出葡萄球菌，用取样后的棉拭子在固体培养基上涂布(2021·北京，12)()(7)解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色。将不能直接吸收脂肪的甲、乙两种菌分别等量接种在醇溶青琼脂平板上培养。甲菌菌落周围呈现深蓝色，乙菌菌落周围不变色，实验中所用培养基以脂肪为唯一碳源(2021·山东，14)()(8)(2019·全国Ⅰ,37节选)将土壤悬浮液接种在培养基[氯化钠(5g/L)，硝酸铵(3g/L)，其他无机盐(适量)，X(15g/L)]上，筛选土壤中能高效降解X的细菌(仅含有C、H两种元素)。培养一段时间后，不能降解X的细菌比例会________，其原因是__________________________________________________________________________________________________________。【题目训练】题组一传统发酵技术的应用1．(2022·江苏高三二模)下列关于泡菜、面包、酸奶等发酵食品的叙述，正确的是()A．泡菜坛内的白色菌膜与果酒表面的菌膜中所含菌种相同B．制作面包和馒头都用到酵母菌，酵母菌产生的酒精与食品松软有关C．若出现泡菜发酸、面包长霉、酸奶胀袋等情况，则都不能再食用D．若制作的泡菜咸而不酸，可能的原因是加入食盐过多，抑制了乳酸菌发酵2．米酒、酸奶、泡菜等都属于传统发酵制品，下列相关叙述正确的是()A．制作米酒时添加“酵头”的目的是接种酿酒酵母B．米酒发酵液中冒出的“气泡”都来源于酵母菌无氧呼吸C．酸奶和泡菜制作中均需要及时通氧，保证乳酸菌的有氧呼吸D．为降低杂菌污染，发酵前需要对器具、原料等进行灭菌题组二微生物的培养、分离与计数3．(2022·江苏如皋中学高三二模)为了检测冰淇淋中的大肠杆菌含量是否超标。下列有关做法正确的是()A．配制培养基，高压蒸汽灭菌后，调节pH到弱碱性B．将冰淇淋溶化后，进行梯度稀释，再用平板划线法进行接种C．置于37℃恒温箱中培养12h，统计培养基中长出来的菌落数D．该实验应设置未接种样品的空白对照，以检测培养基是否被污染4．为了解病原微生物对四种抗生素的敏感程度，某研究小组进行了相关药敏实验，图1为部分实验器材。将四个大小相同的分别含有相同浓度抗生素Ⅰ～Ⅳ的纸片分别贴在长满测试菌的平板上，实验结果如图2。下列相关叙述正确的是()A．为获得长满测试菌的平板，需要使用图1中的器材①②③B．图2中Ⅱ形成的抑菌圈较小，可能是病原微生物对药物较敏感C．图2抑菌圈中的菌落可能是在抗生素Ⅳ作用下产生了突变株D．不同抗生素在平板上的扩散速度不同会影响实验结果5．一次性口罩的主要成分为聚丙烯纤维(PP)，某科研团队准备从土壤中筛选出高效降解一次性口罩的细菌。下列操作正确的是()A．培养基中应以PP作为唯一碳源B．挖取的土壤和装土壤的纸袋都无需灭菌C．只能使用平板划线法进行接种D．培养时恒温箱的温度控制在50℃参考答案高考真题1．C2．B[赤霉素能促进种子的萌发，据此可推测若用赤霉素处理大麦，可诱导α­淀粉酶相关基因的表达，促进α­淀粉酶的合成，进而使大麦种子无须发芽就能产生α­淀粉酶，A正确；焙烤可以杀死大麦种子的胚，但不使淀粉酶失活，没有进行灭菌，B错误；糖浆经蒸煮(产生风味组分、终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌)、冷却后再接种酵母菌进行发酵，防止高温杀死菌种，C正确；转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期，属于转基因技术在微生物领域的应用，D正确。]思维延伸(1)×(2)×(3)×(4)√(5)酵母菌促进有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖(6)酵母菌分解葡萄糖会产生CO2，CO2使面包松软(7)①③3．(1)④(2)梯度稀释4.6×105(或460000)(3)诱变脂肪较大(4)B该菌株增殖速度快，单细胞蛋白产量高；降解脂肪能力强，净化效果好解析(2)利用稀释涂布平板法统计活菌数目时，需要将制备的菌悬液进行梯度稀释，以获得细胞密度不同的菌悬液，一般来说，菌落数在30～300个的平板最适于计数。0.1mL菌悬液中含有46个酵母菌落，则1mL菌悬液中含有460个酵母菌落；1.0g土壤样品首先稀释100倍，然后稀释10倍，共稀释了1000倍，因此样本中每克土壤约含酵母菌460×1000＝4.6×105(个)。(3)采用射线辐照引起酵母菌基因突变，此种方法属于诱变育种。检查诱变酵母菌产脂肪酶的能力，需要把酵母菌接种到以脂肪为唯一碳源的培养基上，按照产生菌落直径大小进行初步筛选，直径大的说明产酶能力强，利用的脂肪(碳源)多，直径小的说明产酶能力弱，利用的脂肪(碳源)少。(4)通过分析题图可知，相同时间内，菌株B细胞密度大，说明该菌株增殖速度快，单细胞蛋白产量高；相同时间内，菌株B利用的脂肪多，脂肪剩余量少，说明该菌株降解脂肪的能力强，净化效果好。4．(1)石油DNA、RNA、蛋白质(2)N0·2n(3)在无菌条件下，将等量等浓度的A菌液和B菌液分别接种到平板Ⅰ的甲和乙两孔处，平板Ⅱ也进行同样的操作，在相同且适宜条件下培养一段时间，比较两个平板的两孔处的透明圈大小并作记录，根据透明圈大降解能力强，透明圈小降解能力弱，进而比较A、B降解石油的能力(4)AA菌株降解石油的能力高于B菌株，并且在没有添加氮源的培养基中也能生长解析(1)培养基的成分有碳源、氮源、无机盐和水等，从组成培养基的物质所含化学元素可知，作为碳源的成分是石油。生物大分子DNA、RNA、蛋白质都含有氮元素，故氮源在菌体内可以参与合成这些物质。(2)由题意“资源和空间不受限制”可知，细菌呈“J”形曲线增长，由于DNA的半保留复制，细菌每繁殖一代就是上一代的2倍，根据公式Nt＝N0·λt，λ＝2，繁殖n代后细菌的数量是N0·2n。(3)分析表格数据可知，实验结果：在平板Ⅰ上，A菌株降解石油的能力高于B菌株；在平板Ⅱ上，A菌株仍然能降解石油，而B菌株不能降解。根据实验的单一变量和对照原则，推测该同学的思路：在无菌条件下，将等量等浓度的A菌液和B菌液分别接种到平板Ⅰ的甲和乙两孔处，平板Ⅱ也进行同样的操作，在相同且适宜条件下培养一段时间，比较两个平板的两孔处的透明圈大小并作记录，根据透明圈大降解能力强，透明圈小降解能力弱，进而比较A、B降解石油的能力。(4)由表格数据可知，在平板Ⅱ(无氮源的培养基)上，A菌株仍然能降解石油，而B菌株不能降解，所以要治理贫氮且被石油污染的土壤，应该选用A菌株，因为A菌株降解石油的能力高于B菌株，并且在没有添加氮源的培养基中也能生长。思维延伸(1)√(2)×(3)√(4)√(5)×(6)×(7)×(8)下降不能降解X的细