高中生物一轮复习同步练习：发酵工程

发酵工程练习一、选择题1.以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理:①沸盐水冷却后再倒入坛中;②盐水需要浸没全部菜料;③盖好坛盖后,向坛盖边沿的水槽中注满水;④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是()A.①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死B.②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌C.③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入D.④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低2.在制作发酵食品的学生实践中,控制发酵条件至关重要。下列相关叙述正确的是()A.泡菜发酵后期,尽管乳酸菌占优势,但仍有产气菌繁殖,需开盖放气B.制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3,制作泡菜的盐水要淹没全部菜料C.葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌,制作好葡萄酒后,可直接通入无菌空气制作葡萄醋D.果酒与果醋发酵时温度宜控制在18～25℃,泡菜发酵时温度宜控制在30～35℃3.泡菜中亚硝酸盐含量超过一定值会与胺反应产生致癌物,泡菜制作过程中亚硝酸盐峰值一般出现在第5天。现用不同浓度的食醋对泡菜进行处理,测定其亚硝酸盐的含量变化,结果如图所示。下列说法错误的是()A.本实验亚硝酸盐峰值出现在第3天,推测原因可能为温度更为适宜B.不同浓度的食醋不仅影响亚硝酸盐的峰值还影响峰值出现的时间C.浓度为0.60%的食醋对泡菜中亚硝酸盐产生的抑制效果相对明显D.健康饮食应选择食用在此条件下腌制10d左右的酸菜4.青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时,会通过分泌青霉素杀死细菌,以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产,关于该生产过程,下列说法错误的是()A.发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖B.可用深层通气液体发酵技术提高产量C.选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中D.青霉素具有杀菌作用,因此发酵罐不需严格灭菌5.我国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H,其以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液,含较多蔗糖)为原料,在实验室通过发酵生产出PHA等新型高附加值可降解材料,从而提高了甘蔗的整体利用价值。具体的工艺流程如图所示。下列说法错误的是()A.为了筛选出耐高浓度蔗糖的菌株H,可在液体培养基中将蔗糖作为唯一碳源,并不断提高其浓度B.为统计培养液中H菌的数目,可在培养过程中定期取样并用稀释涂布平板法进行计数C.发酵工程的中心环节是分离、提纯产物D.若在适宜营养物浓度、温度和pH条件下发酵,菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期且产生了少量的乙醇,可以通过增加搅拌器的转速等方式改善6.废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。下列叙述正确的是()A.该生产过程中,一定有气体生成B.微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料C.该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质D.沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理7.灭菌、消毒、无菌操作是生物学实验中常见的操作。下列叙述正确的是()A.动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行B.微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染C.为防止蛋白质变性,不能用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌D.可用湿热灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌8.硝化细菌是化能自养菌,通过NH4+→NO2成分含量成分含量(NH4)2SO40.5gNaH2PO40.25gFeSO40.03gNa2CO31gMgSO40.03g琼脂5%K2HPO40.75g蒸馏水定容至1000mLA.(NH4)2SO4可作为硝化细菌的氮源和能源B.培养基中的Na2CO3是硝化细菌的主要碳源C.K2HPO4和NaH2PO4能维持培养基的pHD.硝化细菌能清除水体中的铵态氮及亚硝态氮9.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。下列叙述正确的是()A.倒平板后需间歇晃动,以保证表面平整B.图中Ⅰ、Ⅱ区的细菌数量均太多,应从Ⅲ区挑取单菌落C.该实验结果因单菌落太多,不能达到菌种纯化的目的D.菌落周围的纤维素被降解后,可被刚果红染成红色10.平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是()A.不含氮源的平板不能用于微生物培养B.平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒C.接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃D.利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物11.聚羟基脂肪酸酯(PHA)是由嗜盐细菌合成的一种胞内聚酯,它具有类似于合成塑料的理化特性,且废弃后易被生物降解,可用于制造无污染的“绿色塑料”。科学家从某咸水湖中寻找生产PHA菌种的流程图如下。下列说法不正确的是()A.步骤②可用稀释涂布平板法接种到含盐量较高的选择培养基上B.步骤③需要将接种后的培养基放入恒温箱中倒置培养C.步骤④所用到的培养基应加入琼脂,以便挑取单菌落获得纯化菌株D.挑取菌落时,应挑取多个菌落并分别测定嗜盐细菌的PHA含量12.地球上的植物每年产生的纤维素超过70亿吨,其中40%～60%能被土壤中的某些微生物分解利用,这是因为它们能够产生纤维素酶。研究者从牛的瘤胃中筛选产生纤维素酶的纤维素分解菌,其筛选过程如图1所示。将丙中的菌悬液转接于含有稻草作碳源的固体培养基上培养,得到若干菌落后用刚果红处理,看到如图2所示情况。下列有关叙述正确的是()A.②过程是涂布器蘸取乙中的菌液均匀地涂布在Ⅰ号培养基表面B.甲、乙试管中的液体都属于液体培养基,主要作用是稀释菌种C.Ⅰ号、Ⅱ号培养基都属于固体培养基,配制时先灭菌后调节pHD.可挑取图2中周围出现透明圈的菌落,用平板划线法继续纯化二、非选择题13.鲸鱼死亡后会沉入海底,俗称“鲸落”。“鲸落”后期会形成一个以厌氧菌和硫细菌等为主体的生态系统。厌氧菌以“鲸落”肌肉中的脂肪为食,同时产生一些硫化氢等硫化物。硫细菌将硫化物氧化成硫酸盐,并以该过程中释放的能量合成有机物。请回答相关问题。(1)培养微生物的培养基中一般都会含有水、无机盐、氮源和碳源,培养“鲸落”群落中厌氧菌的碳源必须是。要培养硫细菌,培养基中的成分需要特殊配制,主要体现在

,这种培养基可以用来专一性培养硫细菌,所以称为培养基。(2)在分离“鲸落”中的微生物时要制备固体培养基,在倒平板操作后,将平板倒置,这样做的目的是

。(3)为了研究“鲸落”中含有微生物的情况,需将“鲸落”提取物加水稀释,然后将稀释水样用涂布器分别涂布到琼脂固体培养基的表面进行培养,这种方法称为。下面所示的四种菌落分布情况中,不可能由该方法得到的是(填字母)。

(4)若想得到“鲸落”中某目标菌种,可用平板划线法进行纯化。若图甲是接种培养后的菌落分布图,对应的平板划线操作示意图为。图甲中的③更易获得单菌落,判断依据是

。14.自然界中不同微生物之间存在着复杂的相互作用。有些细菌具有溶菌特性,能够破坏其他细菌的结构使细胞内容物释出。科学家试图从某湖泊水样中分离出有溶菌特性的细菌。(1)用于分离细菌的固体培养基包含水、葡萄糖、蛋白胨和琼脂等成分,其中蛋白胨主要为细菌提供和维生素等。

(2)A菌通常被用作溶菌对象。研究者将含有一定浓度A菌的少量培养基倾倒在固体培养平板上,凝固形成薄层。培养一段时间后,薄层变浑浊(如图),表明。(3)为分离出具有溶菌作用的细菌,需要合适的菌落密度,因此应将含菌量较高的湖泊水样后,依次分别涂布于不同的浑浊薄层上。培养一段时间后,能溶解A菌的菌落周围会出现。采用这种方法,研究者分离、培养并鉴定出P菌。

(4)为探究P菌溶解破坏A菌的方式,请提出一个假设,该假设能用以下材料和设备加以验证(主要实验材料和设备:P菌、A菌、培养基、圆形滤纸小片、离心机和细菌培养箱)

。

答案:1.C①盐水煮沸是为了灭菌,冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响;②盐水需要浸没全部菜料,造成无氧环境,有利于乳酸菌无氧呼吸;③盖好坛盖后,向坛盖边沿的水槽中注满水,是为了密封发酵,坛内的气体从坛沿水槽内的水中间歇性溢出,而外面的气体不能进入坛内;④检测泡菜中亚硝酸盐的含量,腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少。2.B乳酸菌属于厌氧菌,开盖放气会影响乳酸菌发酵,因此不能开盖放气;制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3,是为了发酵初期让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖,同时为了防止发酵过程中发酵液溢出,制作泡菜的盐水要淹没全部菜料,以保证乳酸菌进行无氧呼吸;醋酸菌为好氧菌,且发酵温度高于果酒的发酵温度,因此制作好葡萄酒后,除通入无菌空气,还需要适当提高发酵装置的温度;果酒发酵时温度宜控制在18～30℃,果醋发酵时温度宜控制在30～35℃,泡菜的制作温度低于30～35℃。3.B根据题干“泡菜制作过程中亚硝酸盐峰值一般出现在第5天”,而本实验亚硝酸盐峰值出现在第3天,推测原因可能为温度更为适宜;根据题图分析可知,本实验亚硝酸盐峰值均出现在第3天;根据题图分析可知,浓度为0.60%的食醋对泡菜中亚硝酸盐产生的抑制效果相对明显;根据题图分析可知,腌制10d左右的酸菜亚硝酸盐的含量基本为0,所以健康饮食应选择食用在此条件下腌制10d左右的酸菜。4.D充足的葡萄糖,不利于青霉菌合成青霉素,故发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖;青霉菌的代谢类型为异养需氧型,可用深层通气液体发酵技术提高产量;选育出的高产青霉素菌株经扩大培养纯化后,才可接种到发酵罐中进行工业化生产;为了防止细菌、其他真菌等微生物的污染,获得纯净的青霉素,发酵罐仍需严格灭菌。5.C发酵工程的中心环节是在发酵罐内发酵;若在适宜营养物浓度、温度和pH条件下发酵,菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期且产生了少量的乙醇,这说明发酵过程中氧气不足,使菌种进行无氧呼吸产生了乙醇,可以通过增加搅拌器的转速(增加氧气)等方式改善。6.A据题图可知,该生产过程中有酿酒酵母的参与,酵母菌呼吸作用会产生二氧化碳,故该生产过程中,一定有气体生成;分析题图可知,微生物生长所需的碳源主要来源于果糖生产废水和沼气池废料中的含碳有机物;分析题图可知,该技术中有使用连续搅拌反应器的过程,该操作可以增加微生物与营养物质的接触面积,此外也可增大溶解氧含量,故据此推测该生产工艺是利用微生物的有氧发酵技术生产蛋白质;沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前不需要灭菌处理。7.D动、植物细胞DNA的提取不需要在无菌条件下进行;动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染,保证无菌环境,而微生物的培养不能使用抗生素;一般用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌,以防止杂菌污染;可用湿热灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌,以防止杂菌污染。8.B由题干信息可知,硝化细菌能够通过NH4+→NO2-→NO3-的氧化过程获取菌体生长繁殖所需的能量,故(NH4)2SO4可作为硝化细菌的氮源和能源;由题干信息分析可知,硝化细菌是化能自养菌,以培养基中的NH4+为氮源和能源,能够将二氧化碳和水合成为糖类,故硝化细菌的碳源是二氧化碳;K2HPO4和NaH2PO9.B倒平板后无须间歇晃动;图中Ⅰ区、Ⅱ区的细菌数量太多,Ⅲ区的细菌数量较少,可从Ⅲ区挑取单菌落;Ⅲ区中存在单菌落,该实验结果能达到菌种纯化的目的;刚果红能与纤维素形成红色复合物,但不能和纤维素水解后的纤维二糖和葡萄糖形成红色复合物,因此菌落周围的纤维素被降解后,不能被刚果红染成红色。10.D不含氮源的平板可用于固氮菌的培养;平板涂布时涂布器使用前必须浸在酒精中,然后在火焰上灼烧灭菌,这种操作属于灭菌,不属于消毒;使用后的培养基即使未长出菌落也要在丢弃前进行灭菌处理,不能直接丢弃,以免污染环境;脲酶可以催化尿素分解,在以尿素为唯一氮源的平板上,能合成脲酶的微生物可以分解尿素获得氮源而进行生长繁殖,不能合成脲酶的微生物因缺乏氮源而无法生长,因此以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物。11.CPHA是由嗜盐细菌合成的一种胞内聚酯,要筛选嗜盐细菌,步骤②可用稀释涂布平板法接种到含盐量较高的选择培养基上;步骤④扩大培养应选用液体培养基,液体培养基中不应加入琼脂;要挑选高产聚羟基脂肪酸酯(PHA)的嗜盐细菌,挑取菌落时,应挑取多个菌落并分别测定嗜盐细菌的PHA含量,最后进行比较。12.D根据Ⅰ号培养基上菌落分布均匀可知,②过程是用移液枪或移液管吸取0.1mL乙中的菌液,用涂布器均匀涂布在Ⅰ号培养基表面;液体培养基的作用是让菌体增殖,而不是稀释菌种,甲、乙试管中的液体都是样品稀释液,不是液体培养基;配制固体培养基时需要先调pH,再灭菌;刚果红能与纤维素形成红色复合物,若菌落周围出现透明圈,说明纤维素分解菌将纤维素进行了分解,可挑取该菌落用平板划线法继续纯化。13.(1)脂肪碳源必须是含碳无机物(或碳酸盐),同时加入硫化物选择(2)防止培养皿盖上凝结的水珠落入培养基造成污染,防止培养基表面的水分过快地挥发(3)稀释涂布平板法D(4)丙每次划线的菌种都来自上一次划线的末端,最后一次划线细菌数目最少,结束时更容易获得单菌落解析:(1)厌氧菌以“鲸落”肌肉中的脂肪为食,属于异养微生物,故培养“鲸落”群落中厌氧菌的碳源必须是脂肪,“硫细菌将硫化物氧化成硫酸盐,并以该过程中释放的能量合成有机物”,即硫细菌为化能自养生物,所以要培养硫细菌,培养基中的成分需要特殊配制,主要体现在碳源必须是含碳无机物(或碳酸盐),同时加入硫化物。这种人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH等),同时抑制或阻止其他微生物生长的培养基为