发酵工程及其应用练习 高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

发酵工程及其应用练习一、选择题1．下列关于发酵工程的说法，错误的是()A．发酵工程的产品是指微生物的代谢产物或菌体本身B．可通过人工诱变选育新品种C．单细胞蛋白是微生物的分泌蛋白D．利用基因工程、发酵工程的方法可以在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得干扰素2．传统发酵技术和现代发酵工程都是利用各种微生物的代谢来实现相关产品的生产的，下列微生物在发酵生产产品的过程中，一定需要提供空气或氧气的是()①酵母菌②醋酸菌③乳酸菌④毛霉⑤谷氨酸棒状杆菌A．④⑤B．①②④⑤C．①②③D．②④⑤3．下列有关发酵工程应用的说法错误的是()A．发酵工程可以生产酱油、泡菜等传统发酵食品B．柠檬酸、乳酸、谷氨酸钠等食品添加剂可以通过发酵工程生产C．发酵工程可以生产多种药物，但是不能生产疫苗D．发酵工程生产的单细胞蛋白可制作成微生物饲料4．下列选项中有关发酵工程基本环节的叙述，不合理的是()A．由于工业发酵罐所需接入的菌种总体积一般都比较大，所以，在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养B．在菌种确定之前，要先制备好培养基C．发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种D．如果发酵产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品5．现代化酿醋工艺离不开对高产菌株的选择，欲探究菌株a是否为高产类型，实验设定的自变量和无关变量分别是()A．菌株a和普通菌株；醋酸的产量B．醋酸的产量；菌株a和普通菌株C．菌株a和普通菌株；发酵底物、温度、pH等D．是否提供氧气；发酵底物、温度、pH等6．能影响发酵过程中温度变化的因素是()①微生物分解有机物释放的能量②机械搅拌③发酵罐散热及水分蒸发④从发酵液中取样检测A．①② B．①②④C．①③④D．①②③7．发酵工程的第一个重要工作是选择优良的单一纯种。消灭杂菌、获得纯种的方法不包括()A．根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸B．根据微生物缺乏生长因子的种类，在培养基中增减不同的生长因子C．根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基D．根据微生物对抗菌素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗菌素8.发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际，下列说法错误的是()A．①为诱变育种，②为提取、分离和纯化等B．赖氨酸或谷氨酸的生产过程中为使产物源源不断地产生，可采用连续培养的发酵方式C．由于赖氨酸或谷氨酸的发酵菌种为好氧菌，在生产过程中常需增加通氧量D．人工控制微生物代谢的唯一措施是控制生产过程中的各种条件9．下图为利用发酵工程制作酱油的流程图，其中米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油所需的蛋白酶、脂肪酶等，该过程需要提供营养物质、通入空气。下列相关说法错误的是()A．米曲霉发酵过程中，大豆中蛋白质可为米曲霉的生长提供氮源B．米曲霉分泌的酶可将大分子有机物水解为小分子有机物C．发酵池发酵阶段应密封进行，酵母菌与米曲霉对氧气需求相同D．发酵池中两种主要微生物产生的酒精、乳酸可以抑制杂菌生长10．发酵工程在食品工业、医药工业和农牧业等许多领域得到了广泛的应用，在发酵过程中，发酵条件的控制至关重要，下列关于发酵条件的控制的叙述，不正确的是()A．环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成，因此发酵过程要严格控制发酵条件B．发酵过程中微生物代谢产热和机械搅拌产热，会使发酵温度升高，因此要及时调节发酵罐温度C．培养基中营养物质的利用和代谢物的积累，可能会导致发酵液pH发生改变，如工业酿酒会导致pH上升D．现代工业发酵对发酵条件的监测和控制是通过计算机系统实现的，有利于使发酵过程处于最佳状态二、非选择题11．如图甲所示为一发酵装置，据此回答：(1)在发酵过程中，发现放料口所排出的培养基中，微生物细胞形态多样，这时，微生物生长处于下降阶段，添加培养基的速度应该______________。在图乙的坐标系中画出添加培养基后的微生物生长变化曲线。(2)若该培养装置pH检测及控制装置出现故障，可采取的应急措施是________________，pH发生变化的原因是__________________________________。(3)冷却水的进口是____，无菌空气的进口是____。(4)若此装置用于酒精发酵和谷氨酸发酵，在发酵过程中，技术上的关键区别是__________________。(5)若培养过程中进料和放料速度未变，但有效产物减少。如果是酒精发酵应该检查________________，如果是谷氨酸发酵可能的原因是__________________________。(6)图甲中5的作用是________________________________________________________________________________________________________________________。若此装置损坏，对于无氧发酵，产量将________________________。(7)若进料和放料速度都加快，微生物细胞的变化是______________，代谢产物的产量将____________。12．某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产燃料乙醇的小型实验，其主要步骤是：先将粉碎的作物秸秆堆放在底部有小孔的托盘中，喷水浸润、接种菌T，培养一段时间后，再用清水淋洗秸秆堆(清水淋洗时菌T不会流失)，在装有淋洗液的瓶中接种酵母菌，进行乙醇发酵(酒精发酵)，实验流程如图所示。回答下列问题。(1)在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，其原因是________________。(2)采用液体培养基培养酵母菌，可以用淋洗液为原料制备培养基，培养基中还需要加入氮源等营养成分，氮源的主要作用是__________________________________________(答出1点即可)。通常，可采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。在使用该方法时，为了达到良好的灭菌效果，需要注意的事项有__________________________________________________________________________________________________________(答出2点即可)。(3)将酵母菌接种到灭菌后的培养基中，拧紧瓶盖，置于适宜温度下培养、发酵。拧紧瓶盖的主要目的是_______________________________________________________。但是在酵母菌发酵过程中，还需适时拧松瓶盖，原因是____________________________________。发酵液中的乙醇可用__________________________________________溶液检测。(4)本实验收集的淋洗液中的________可以作为酵母菌生产乙醇的原料。与以粮食为原料发酵生产乙醇相比，本实验中乙醇生产方式的优点是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。13.谷氨酸棒状杆菌可用于微生物发酵工程生产谷氨酸，从而制取谷氨酸钠(味精)。如图为谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径，通过发酵工程可以大量生产谷氨酸。回答下列问题：(1)与酵母菌相比，谷氨酸棒状杆菌在结构上的显著特点是____________________；谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁、生物素等，从物理性质看，该培养基属于__________培养基。(2)测定谷氨酸棒状杆菌数目可采用的计数方法有显微镜直接计数法和____________________，前者计数的结果比后者计数的结果值偏______(填“大”或“小”)，原因是________________________________________________________________________。(3)由图可知，谷氨酸棒状杆菌体内若积累了较多的谷氨酸，则会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，微生物这种对自身代谢速率的调节方式是________________。(4)谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中要不断地通入无菌空气，并通过搅拌使空气形成细小的气泡，迅速溶解在培养液中，当培养基中碳氮比为4∶1时，菌体大量繁殖而产生的谷氨酸少；当碳氮比为3∶1时，菌体繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增。在无氧条件下，谷氨酸棒状杆菌代谢产物是乳酸或琥珀酸。由此说明谷氨酸棒状杆菌的代谢类型是______________________，由上述探究可知，通过发酵得到大量谷氨酸的发酵思路是________________________________________________________________________。答案：1．C单细胞蛋白是指发酵获得的大量微生物菌体，不属于分泌蛋白，C错误。2．D酿酒是利用酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵的原理，发酵过程不需要提供空气或氧气；醋酸菌是好氧菌，在氧气充足条件下进行乙酸发酵，故需要提供空气或氧气；乳酸菌为厌氧菌，无氧条件下生成乳酸，不需要提供空气或氧气；毛霉为需氧型真核生物，发酵过程需要提供空气或氧气；谷氨酸棒状杆菌为需氧菌，在生产谷氨酸过程中要不断充入空气，D正确。3．C科学家利用基因工程将病原体基因转入微生物细胞，通过发酵工程可以生产疫苗，C错误。4．B培养基要在菌种确定之后，再选择原料制备，而且，在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定。5．C由题意“欲探究菌株a是否为高产类型”可知，自变量是菌株a和普通菌株，因变量是醋酸的产量，无关变量是发酵底物、温度、pH等，C正确。6．D微生物分解有机物释放的能量、机械搅拌产生的一部分能量、发酵罐散热及水分蒸发带走一部分热量，都会影响发酵过程中温度的变化；从发酵液中取样检测只是使发酵液数量减少，一般不会使发酵温度发生变化。7．A根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸(DNA和RNA)，不会直接影响到微生物自身的遗传组成，即使被微生物利用，也是被分解为核苷酸后利用，所以培养基中加入不同比例的核酸，不会对微生物起选择作用；不同的微生物需要不同的生长因子，根据需要可以在培养基中增减相应的生长因子进行微生物的分离；根据微生物对碳源需要的差别，培养不同微生物使用含不同碳源的培养基，例如培养自养型微生物，在培养基中不需加入碳源；根据微生物对抗菌素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗菌素可以对微生物起到选择作用，例如培养真菌时，可以在培养基中加入青霉素来抑制细菌的生长。8.D由题意分析可知，图中①为诱变育种，②为提取、分离和纯化等，A正确；为了提高代谢产物的产量，可采用连续培养的发酵方式，B正确；由于赖氨酸或谷氨酸的发酵菌种为好氧菌，因此在生产过程中常需增加通氧量，C正确；人工控制微生物代谢的措施包括改变微生物的遗传特性、控制生产过程中的各种条件(即发酵条件)等，D错误。9．C大豆中的蛋白质含有N，可为米曲霉的生长提供氮源，A正确；米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的蛋白酶、脂肪酶能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸，B正确；米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气，由此可以判断米曲霉属于异养需氧型生物，而酵母菌属于兼性厌氧型生物，C错误；发酵池中两种主要微生物(酵母菌、乳酸菌)产生的酒精、乳酸会营造酸性环境，可以抑制杂菌生长，D正确。10．C环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成，因此发酵过程要严格控制发酵条件，A正确；发酵过程中微生物代谢产热和机械搅拌产热，会使发酵温度升高，因此要及时调节发酵罐温度，B正确；酿酒过程中不仅会产生酒精，还会产生大量的二氧化碳，因此利用酵母菌酿酒的过程中，发酵液的pH会下降，C错误；现代工业发酵对发酵条件的监测和控制是通过计算机系统实现的，有利于使发酵过程处于最佳状态，D正确。11．(1)加快如图所示(基本呈现增长至稳定)(2)添加缓冲液代谢产物的积累或酸碱物质的消耗不均等(3)43(4)无菌空气是否输送(5)通气量溶氧量降低和pH降低(6)使无菌空气形成细小的气泡，增加溶氧量；使菌种与培养液充分接触基本不受影响(7)进入高速繁殖状态下降12．(1)菌T可以分泌纤维素酶(2)用于合成蛋白质、核酸等含氮物质待灭菌的物品不宜放置过挤；密闭灭菌前必须将锅内的冷空气充分排出；灭菌完毕后，不可立即打开排气阀，待压力表的压力降到零时，才能打开；锥形瓶与试管口不要与桶壁接触，以免冷凝水淋湿包裹瓶口的牛皮纸而透入棉塞(3)创造无氧环境，利于酒精的产生酒精发酵过程中产生的CO2会导致瓶内压强升高，及时排出CO2可以防止发酵瓶破裂酸性重铬酸钾(4)葡萄糖提高了能量利用率、减少了对环境的污染、保障粮食安全解析：(1)纤维素的分解需要纤维素酶的催化，菌T可以分泌纤维素酶来催化秸秆中的纤维素大量分解。(2)氮源主要用于菌T细胞中蛋白质、核酸等含氮物质的合成。高压蒸汽灭菌注意事项参见答案。(3)在无氧条件下，酵母菌才能进行酒精发酵，则拧紧瓶盖的主要目的是创造无氧环境，利于酒精的产生。酵母菌进行无氧呼吸产生酒精的过程中，会不断产生CO2，要适时拧松瓶盖放出CO2，以免发酵瓶破裂。在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液可与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。(4)菌T可分泌纤维素酶，纤维素酶可以催化纤维素分解成葡萄糖，则本实验收集的淋洗液中的葡萄