2020-2024年五年高考1年模拟生物真题分类汇编（北京专用） 专题16 发酵工程（解析版）

2020-2024年五年高考真题分类汇编PAGEPAGE1专题16发酵工程五年考情考情分析发酵工程2024年北京卷第17题2023年北京卷第16题2021年北京卷第12题北京卷对于科技文阅读部分的考查主要集中在20题，考查的难度最低，得分率较高，综合性较高。近几年的高考题和模拟题中，对于这部分的考查比较频繁，考生在本专题的普遍得分率较高，大家在复习的时候需要多做典型题目，进行综合训练1、（2024·北京·高考真题）啤酒经酵母菌发酵酿制而成。生产中，需从密闭的发酵罐中采集酵母菌用于再发酵，而直接开罐采集的传统方式会损失一些占比很低的独特菌种。研究者探究了不同氧气含量下酵母菌的生长繁殖及相关调控，以优化采集条件。（1）酵母菌是兼性厌氧微生物，在密闭发酵罐中会产生___________和CO2。有氧培养时，酵母菌增殖速度明显快于无氧培养，原因是酵母菌进行有氧呼吸，产生大量___________。（2）本实验中，采集是指取样并培养4天。在不同的气体条件下从发酵罐中采集酵母菌，统计菌落数（图甲）。由结果可知，有利于保留占比很低菌种的采集条件是______。（3）根据上述实验结果可知，采集酵母菌时O2浓度的陡然变化会导致部分菌体死亡。研究者推测，酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的过氧化氢（H2O2）浓度会持续上升，使酵母菌受损。已知H2O2能扩散进出细胞。研究者在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，分别接种至含不同浓度H2O2的培养基上，无氧培养后得到如图乙所示结果。请判断该实验能否完全证实上述推测，并说明理由_____。（4）上述推测经证实后，研究者在有氧条件下从发酵罐中取样并分为两组，A组菌液直接滴加到H2O2溶液中，无气泡产生；B组菌液有氧培养4天后，取与A组活菌数相同的菌液，滴加到H2O2溶液中，出现明显气泡。结果说明，酵母菌可通过产生__________以抵抗H2O2的伤害。【答案】（1）①.酒精##C2H5OH②.能量（2）无氧/无氧（3）不能，该实验只能证明随着H2O2

浓度的持续上升，酵母菌存活率下降(酵母菌受损程度加深)，但不能证明酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的H2O2

浓度会持续上升；该实验在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，接种到培养基上无氧培养，并没有创造O2浓度陡然变化的条件（4）过氧化氢酶##H2O2

酶【解析】〖祥解〗（1）在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖；（2）在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳。【小问1详析】酵母菌在密闭发酵罐中进行无氧呼吸，会产生酒精（C2H5OH）和CO2。有氧培养时，酵母菌进行有氧呼吸，有机物被彻底氧化分解，产生大量能量，而无氧呼吸中有机物不能彻底分解，只产生少量能量，故有氧培养时酵母菌增殖速度明显快于无氧培养。【小问2详析】由图甲结果可知，无氧/无氧条件下，菌落数最多，因此有利于保留占比很低菌种的采集条件是无氧/无氧。【小问3详析】依据图乙结果可知，随着H2O2浓度的持续上升，酵母菌存活率下降（酵母菌受损程度加深），但不能证明酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的H2O2浓度会持续上升；由题意可知，该实验在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，接种到含不同浓度H2O2的培养基上进行无氧培养，并没有创造O2浓度陡然变化的条件，所以不能完全证实上述推测。【小问4详析】过氧化氢酶能催化H2O2分解出现明显气泡，因此实验结果说明，酵母菌可通过产生过氧化氢酶以抵抗H2O2的伤害。2、（2023·北京·高考真题）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菌通常被用做溶菌对象。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)氮源、碳源(2)A菌能在培养平板中生长繁殖(3)稀释溶菌圈(4)假设P菌通过分泌某种化学物质使A菌溶解破裂〖祥解〗微生物的营养成分主要有碳源、氮源、水和无机盐等。微生物的培养基按其特殊用途可分为选择性培养基和鉴别培养基，培养基按其物理状态可分为固体培养基、液体培养基和半固体培养基三类。【详析】（1）蛋白胨主要为细菌提供氮源、碳源和维生素等。（2）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，表明A菌能在培养平板中生长繁殖。（3）将含菌量较高的湖泊水样稀释后，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溶菌圈。（4）根据实验实验材料和设备，圆形滤纸小片可用于吸收某种物质，离心机可用于分离菌体和细菌分泌物，为探究P菌溶解破坏A菌的方式，可假设P菌通过分泌某种化学物质使A菌溶解破裂。3、（2021·北京·高考真题）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。下述操作不正确的是（）A．对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌B．使用无菌棉拭子从皮肤表面取样C．用取样后的棉拭子在固体培养基上涂布D．观察菌落的形态和颜色等进行初步判断【答案】C〖祥解〗实验室常用的消毒和灭菌方法的比较：1、消毒：煮沸消毒法（一般物品）、巴氏消毒法（一些不耐高温的液体，如牛奶）、化学药剂消毒法（如用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源等）、紫外线消毒法（接种室、操作台）；2、灭菌：灼烧灭菌（接种工具）、干热灭菌（玻璃器皿、金属用具）、高压蒸汽灭菌（培养基及容器）。【详析】A、为避免杂菌污染干扰，需对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌，A正确；B、葡萄球菌需从人体皮肤的微生物中分离，为避免杂菌污染，故需要使用无菌棉拭子从皮肤表面取样，B正确；C、用取样后的棉拭子浸出液在固体培养基上涂布，C错误；D、根据微生物在固体平板培养基表面形成的菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等特征进行鉴别，D正确。故选C。一、单选题1．（2024·北京海淀·二模）细菌素是某些细菌产生的具有抑菌活性的多肽类物质，可代替食品防腐剂使用。研究人员将乳酸菌在液体培养基中发酵，取发酵液上清滴加到长有金黄色葡萄球菌的固体培养基的孔洞中，测定所形成的抑菌圈直径，结果如下图。下列叙述不正确的是（）

A．固体培养基孔洞中滴加的上清液体积需保持一致B．培养约8h收获细菌素相对节约成本C．整个培养过程中上清液的抑菌活性与乳酸菌密度呈正相关D．细菌素进入人体肠道可以被消化酶分解，安全性较高【答案】C〖祥解〗本实验的自变量为液体培养基培养时间，因变量为乳酸菌密度和抑菌圈直径。【详析】A、为了遵循单一变量原则，固体培养基孔洞中滴加的上清液体积需保持一致，A正确；B、培养约8h抑菌圈直径相对较大并且对应的乳酸菌密度也较大，此时收获细菌素相对节约成本，B正确；C、当液体培养基培养时间大于24h时，乳酸菌密度基本不变而抑菌活性会减少，C错误；D、细菌素是某些细菌产生的具有抑菌活性的多肽类物质，进入人体肠道可以被消化酶分解，安全性较高，D正确。故选C。2．（2024·北京海淀·二模）乙醇梭菌可利用氧化H2释放的能量，以CO和氨水等为主要原料合成乙醇、蛋白质等有机物。我国科学家利用乙醇梭菌发酵，收集发酵产物和菌体，作为燃料和饲料。以下有关叙述不正确的是（）A．乙醇梭菌属于生态系统组成成分中的生产者B．利用乙醇梭菌生产燃料和饲料体现了生物多样性的间接价值C．以乙醇梭菌菌体蛋白作为饲料有助于提高能量利用率D．使用乙醇梭菌发酵产物作为燃料有助于减少化石燃料导致的污染【答案】B〖祥解〗生物多样性通常有三个主要的内涵，即生物种类的多样性、基因（遗传）的多样性和生态系统的多样性。其价值主要体现在三个方面：直接价值：指对人类的社会生活有直接影响和作用的价值，如：药用价值、观赏价值、食用价值和生产使用价值（野外收获进入贸易市场）等。间接价值：一般表现为涵养水源、净化水质、巩固堤岸、防止土壤侵蚀、降低洪峰、改善地方气候、吸收污染物，调节碳氧平衡，在调节全球气候变化的作用，主要指维持生态系统的平衡的作用等等。潜在价值：今天还未被利用的哪些物种在将来会有利用的价值，栽培植物的野生亲缘种究竟能提供多少对农林业发展有用的遗传材料，是不可估量的。【详析】A、乙醇梭菌能以无机物为原料，合成有机物，属于生态系统组成成分中的生产者，A正确；B、利用乙醇梭菌生产燃料和饲料体现了生物多样性的直接价值，B错误；C、乙醇梭菌可利用氧化H2释放的能量，利用乙醇梭菌发酵，收集发酵产物和菌体，作为燃料和饲料，有助于提高能量利用率，C正确；D、化石燃料燃烧会形成污染，乙醇梭菌可利用氧化H2释放的能量，以CO和氨水等为主要原料合成乙醇、蛋白质等有机物，使用乙醇梭菌发酵产物作为燃料有助于减少化石燃料导致的污染，D正确。故选B。3．（2024·北京朝阳·二模）糖化酶可将淀粉、麦芽糖等水解为葡萄糖，常用于淀粉加工产业。研究者使用好氧真菌黑曲霉以麦芽糖为碳源生产糖化酶，不同发酵阶段菌体细胞干重、麦芽糖浓度及糖化酶活性如下图所示。注：20h后根据发酵状态进行陆续补料以下叙述错误的是（

）A．前20h消耗的麦芽糖主要用于菌体的生长、繁殖B．仅需在发酵前期检测罐内溶氧量以保证菌体生长C．20~70h糖化酶活性快速增加与菌数增加、补料有关D．可进一步调控补料方式以期实现糖化酶产量的提高【答案】B〖祥解〗发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。发酵工程生产的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身。【详析】A、由图可知，前20h麦芽糖的浓度在下降，细胞干重快速增加，推断消耗的麦芽糖主要用于菌体的生长、繁殖，A正确；B、由题干信息可知，研究者使用好氧真菌黑曲霉以麦芽糖为碳源生产糖化酶，所以在发酵的不同时期都要检测罐内溶氧量，B错误；C、好氧真菌黑曲霉可以以麦芽糖为碳源生产糖化酶，所以在20~70h糖化酶活性快速增加与菌数增加、补料有关，C正确；D、由图中信息可知，20h后根据发酵状态进行陆续补料，得到上述曲线图，所以可进一步调控补料方式以期实现糖化酶产量的提高，D正确。故选B。4．（2024·北京顺义·一模）下述实验操作需在无菌环境条件下进行的是（）A．将外植体接种到培养基上B．从新鲜洋葱中粗提取DNAC．对平板中分解尿素细菌计数D．用PCR仪对DNA片段进行扩增【答案】A〖祥解〗植物组织培养要求非常严格的无菌环境，如果灭菌不彻底，培养过程中存在污染，会造成培养的幼苗生长缓慢甚至培育失败。【详析】A、将外植体接种到培养基上时必须在酒精灯火焰旁进，以避免杂菌污染，A正确；B、从新鲜洋葱中粗提取DNA不需要在无菌条件下进行，B错误；C、对平板中分解尿素细菌计数，统计的是已经形成的菌落，不需要在无菌环境条件下进行，C错误；D、用PCR仪对DNA片段进行扩增不需在无菌环境条件下进行，D错误。故选A。5．（2024·北京通州·模拟预测）为探究校内植物园土壤中的细菌种类，某兴趣小组采集园内土壤样本并开展相关实验。下列叙述错误的是（

）A．土壤溶液稀释倍数越低，越容易得到单菌落B．培养细菌时，可以选用牛肉膏蛋白胨培养基C．采集土壤样本时，应随机采集植物园中多个不同地点的土壤D．鉴定细菌种类时，除形态学鉴定外，还可借助生物化学的方法【答案】A〖祥解〗1、培养基的营养构成：各种培养基一般都含有水、碳源、氮源、无机盐，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。2、统计菌落数目的方法：（1）稀释涂布平板法（间接）：①当样品的稀释庋足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌；②通过统计平板上的菌落数来推测样品中大约含有的活菌数。（2）利用显微镜直接计数。【详析】A、土壤溶液稀释倍数足够高时，才能将聚集的细菌分散开，有助于在培养基表面形成单菌落，A错误；B、牛肉膏蛋白胨固体培养基中含有细菌生长所需的碳源、氮源、水、无机盐等，可用于细菌的培养，B正确；C、采集植物园中土壤样本的原则之一是要随机采样，C正确；D、不同种类细菌的理化特性一般不同，鉴定细菌种类时，除根据菌落特征进行形态学鉴定外，还可以借助生物化学的方法进行鉴定，D正确。故选A。6．（2024·北京丰台·二模）原浆苹果醋的简要工艺流程为：苹果采摘→挑选清洗→破碎榨汁→酵母发酵→醋酸发酵→陈酿2年左右。下列有关叙述正确的是（）A．酵母发酵结束后，改变通气条件和升高温度有利于醋酸发酵B．工艺流程中的“酵母发酵”发生在苹果细胞的细胞质基质中C．酿醋过程中发酵液的pH逐渐降低，与酿酒制作过程中相反D．醋酸发酵阶段中释放的CO2是由醋酸菌的线粒体基质释放的【答案】A〖祥解〗1、果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，把糖分解成二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。故果酒的制作原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，酵母菌最适宜生长繁殖的温度范围是18～30℃；生产中是否有酒精的产生，可用酸性重铬酸钾来检验，该物质与酒精反应呈现灰绿色。2、果醋制作中起到主要作用的微生物是醋酸菌，醋酸菌是一种好氧细菌，只有当氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动，其代谢类型属于异养需氧型。当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解为醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。【详析】A、醋酸发酵需要通入氧气，且温度比果酒发酵温度高，所以酵母发酵结束后，改变通气条件和升高温度有利于醋酸发酵，A正确；B、果酒的制作原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，其场所是细胞质基质，因此工艺流程中的“酵母发酵”发生在酵母菌的细胞质基质中，B错误；C、果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中产生二氧化碳，发酵液pH也逐渐降低，C错误；D、醋酸菌属于原核细胞，只有核糖体一种细胞器，没有线粒体，D错误。故选A。7．（2024·北京房山·一模）《中国居民膳食指南》强调均衡饮食的重要性，提倡科学饮食。下列说法不正确的是（

）A．隔夜饭菜易产生有害物质，应少食用B．保持清淡饮食习惯，少吃高盐和油炸食品C．与长期喝饮料相比，饮用白开水更利于保持水平衡D．熏制品和腌制品口味更佳，营养更丰富【答案】D〖祥解〗科学饮食的核心在于合理搭配各类食物，确保营养均衡，同时注意饮食习惯和方式。【详析】A、隔夜饭菜的营养流失，可能含有致癌物，A正确；B、高盐和油炸食品不利于身体健康，B正确；C、饮料含大量糖分、热量、二氧化碳、香精、防腐剂等成分，可能对身体造成不良影响，C正确；D、熏制和腌渍食品虽具有独特的风味，吃起来味道好，含有一定的亚硝酸盐成分，长期使用危害身体健康，D错误。故选D。8．（2024·北京房山·一模）透明质酸（HA）是关节滑液的主要成分，若HA长链遭受攻击会被分解为短链，则关节软骨容易磨损而患上骨关节炎。科研人员通过改造谷氨酸棒杆菌获得几种工程菌生产HA，几种工程菌所产生的HA产量和分子量如下图，相关说法不正确的是（

）A．应选择工程菌株3进行扩大培养B．工程菌接种前需要扩大培养C．接种工程菌前培养基需要灭菌D．发酵过程需要及时检测温度和pH【答案】A〖祥解〗由题意可知，HA长链遭受攻击会被分解为短链，则关节软骨容易磨损而患上骨关节炎，所以应选择产生HA分子量较大，且产量较高的工程菌。【详析】A、由题意可知，应选择产生HA分子量较大，且产量较高的工程菌，所以应选择工程菌株2进行扩大培养，A错误；B、为了获得更多的菌种，接种前需要，将菌种多次扩大培养，B正确；C、为了避免污染，接种工程菌前培养基需要灭菌，C正确；D、菌株的生长需要特定的温度和pH，所以发酵过程需要及时检测温度和pH，D正确。故选A。9．（2024·北京海淀·一模）橄榄油的主要成分是甘油三酯。研究者利用“橄榄油平板透明圈法”筛选获得两株产脂肪酶的菌株X和Y，检测结果如表。下列相关叙述不正确的是（

）酶活性（U•mL-1）透明圈空白-菌株X6.9菌株Y7.7A．可将样液梯度稀释后涂布于平板进行筛选B．培养基中的橄榄油提供微生物生长的碳源C．图中透明圈大小仅与酶活性的大小成正比D．以上两株菌株均可将脂肪酶分泌至细胞外【答案】C〖祥解〗选择培养原理：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。【详析】A、可利用稀释涂布平板法将样液梯度稀释后涂布于平板进行筛选，A正确；B、橄榄油的主要成分是甘油三酯，要筛选产脂肪酶的菌株X和Y，则培养基中的橄榄油提供微生物生长的碳源，B正确；C、图中透明圈大小不仅与酶活性的大小成正比，也和产酶量相关，C错误；D、两株菌株均可将脂肪酶分泌至细胞外，对培养基中的橄榄油进行分解，D正确。故选C。10．（2024·北京朝阳·一模）酵母菌作为模式生物被广泛地用于科学研究。下列中学生物学实验中，酵母菌作为实验材料使用正确的是（）A．利用酵母菌进行无氧发酵制作酸奶或泡菜B．固体培养基培养酵母菌研究种群数量变化C．利用酵母菌探究细胞呼吸是否都需要氧气D．观察酵母菌细胞内叶绿体和细胞质的流动【答案】C〖祥解〗酵母菌是兼性厌氧型真菌，有氧条件下进行有氧呼吸，大量繁殖；无氧条件下，进行无氧呼吸，产生酒精。【详析】A、制作酸奶和泡菜用的菌种是乳酸菌，A错误；B、常用液体培养基培养酵母菌研究种群数量变化，B错误；C、酵母菌是兼性厌氧型真菌，可利用酵母菌探究细胞呼吸是否都需要氧气，C正确；D、酵母菌无叶绿体，D错误。故选C。11．（2024·北京朝阳·一模）研究者从土壤中分离得到多株细菌，筛选出对草莓灰霉病病原体（G菌）有显著抑制作用的菌株Z，Z菌株的发酵液对G菌的抑制效果如下。下列相关说法错误的是（）A．从土壤中分离获得Z菌单菌落时可使用平板划线法B．使用平板培养Z菌株后提取该菌株的发酵液C．对照组应加入等量培养Z菌株的无菌培养基D．实验组、对照组G菌接触发酵液前菌落直径应相同【答案】B〖祥解〗微生物分离和纯化的方法：平板划线法和稀释涂布平板法。【详析】A、分离菌落时既可以选用平板划线法，也可以使用稀释涂布平板法，A正确；B、使用平板培养Z菌株后应挑取菌落，而不是提取该菌株的发酵液，B错误；C、为排除培养基成分对实验的影响，对照组应加入等量培养Z菌株的无菌培养基，C正确；D、实验组、对照组G菌接触发酵液前菌落直径应相同，以排除菌落直径不同带来的影响，D正确。故选B。12．（2024·北京西城·一模）科研人员分离并筛选发酵能力强的酿酒酵母，以提高葡萄酒产量及品质。以下说法错误的是（

）A．可从新鲜葡萄表面获得天然酵母 B．可通过稀释涂布平板法纯化菌株C．根据菌落的形态等特征初步筛选酵母 D．有氧条件下检测菌株产气速率鉴定其发酵能力【答案】D〖祥解〗1、参与果酒制作的微生物是酵母菌，其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型。果酒制作的原理：（1）在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖；（2）在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳；2、稀释涂布平板法是将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基表面，进行培养；在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个菌落。【详析】A、新鲜葡萄表面会有酵母菌附着，因此可从新鲜葡萄表面获得天然酵母，A正确；B、稀释涂布平板法是将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基表面，进行培养，可以得到纯化菌株，B正确；C、观察并记录菌落颜色与形态，然后在显微观察记录细胞大小、形态，根据菌落的形态等特征初步筛选酵母，C正确。D、酵母菌在有氧和无氧条件都能产生CO2，因此不能根据菌株产气速率鉴定其发酵能力，D错误。故选D。13．（2024·北京石景山·一模）曲酸（KA）对沙门氏菌具有抑制作用。为研究荷叶提取物（LLE，用乙醇作提取液）对沙门氏菌的抑菌效果，开展抑菌实验，结果如图。下列叙述不正确的是（）A．培养皿和培养基都要经过灭菌处理B．倒平板操作应在酒精灯火焰旁进行C．对照组的滤纸片上滴加的是无菌水D．LLE抑制沙门氏菌的效果比KA好【答案】C〖祥解〗倒平板操作的步骤：将灭过菌的培养皿放在火焰旁的桌面上，右手拿装有培养基的锥形瓶，左手拔出棉塞；右手拿锥形瓶，将瓶口迅速通过火焰；用左手的拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，右手将锥形瓶中的培养基倒入培养皿，左手立即盖上培养皿的皿盖；等待平板冷却凝固后，将平板倒过来放置，使皿盖在下、皿底在上，这样可以防止皿盖上的水分滴到培养基上造成培养基的污染。【详析】A、为防止杂菌污染，培养皿和培养基都要经过灭菌处理才能使用，A正确；B、倒平板时为了避免杂菌污染，故应在酒精灯火焰旁进行，B正确；C、分析题图可知本实验LLE，用乙醇作提取液，因此对照组的滤纸片上滴加的是乙醇，C错误；D、从图中可以看出，LLE的抑菌圈更大，说明对沙门氏菌的抑菌效果更好，D正确。故选C。14．（23-24高三上·北京昌平·期末）研究者用酸笋开发具有降低胆固醇功能的益生菌。先将酸笋发酵液接种到含有CaCO3的固体培养基上，筛选出乳酸菌。然后将乳酸菌接种到含有胆固醇的培养液中，筛选出能够降解胆固醇的乳酸菌。相关叙述不正确的是（）A．腌制酸笋需要水封，为乳酸菌发酵提供无氧环境B．将酸笋发酵液用稀释涂布法接种到固体培养基中C．溶钙圈直径与菌落直径比值大的菌落为目标菌落D．胆固醇属于脂质，主要为微生物的生长提供氮源【答案】D〖祥解〗1、筛选与分离微生物常用的接种方法主要有稀释涂布平板法和平板划线法。2、微生物常见的接种方法①平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板、接种、划线，在恒温箱里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落。②稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过梯度稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。【详析】A、乳酸菌是厌氧菌，腌制酸笋需要水封，为乳酸菌发酵提供无氧环境，A正确；B、可用稀释涂布法将酸笋发酵液接种到固体培养基中，B正确；C、乳酸菌发酵产生的乳酸能与CaCO3发生反应，使CaCO3分解成可溶性物质乳酸钙和气体二氧化碳，导致菌落周围出现透明圈，故溶钙圈直径与菌落直径的比值可代表微生物溶解CaCO3的能力大小，比值越大微生物溶解CaCO3的能力越大，所以溶钙圈直径与菌落直径比值大的菌落为目标菌落，C正确；D、胆固醇属于脂质，含有C、H、O元素，主要为微生物的生长提供碳源，不能为微生物的生长提供氮源，D错误。故选D。15．（2024·北京密云·模拟预测）下列发酵食品与发挥作用的微生物之间的对应关系不匹配的是（）A．面包和馒头：酵母菌 B．酸奶和泡菜：乳酸菌C．腐乳和酱油：青霉 D．米醋和果醋：醋酸菌【答案】C〖祥解〗微生物的发酵在食品、药品等的制作和生产中具有重要的作用，如制馒头、做面包、酿酒等要用到酵母菌；制酸奶和泡菜要用到乳酸菌；制腐乳、酱油要用到曲霉菌；制醋要用到醋酸杆菌。【详析】A、制作面包和馒头要利用酵母菌通过细胞呼吸产生CO2，A不符合题意；B、制酸奶和泡菜要用到乳酸菌，乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸，B不符合题意；C、制腐乳、酱油要用到曲霉菌，C符合题意；D、制作米醋和果醋需要利用醋酸菌产生醋酸，D不符合题意。故选C。16．（23-24高三下·北京延庆·阶段练习）下表是某公司研发的一种培养大肠杆菌菌群的培养基配方，下列相关叙述正确的是（

）成分蛋白胨乳糖蔗糖K2HPO4指示剂琼脂含量（g）10．05．05．02．00．212．0将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mLA．蛋白胨可为目标微生物提供氮源B．根据用途划分，该培养基属于选择培养基C．该培养基也可用来筛选土壤中的尿素分解菌D．该培养基的制备流程为灭菌→加入琼脂→倒平板【答案】A〖祥解〗选择培养基是将允许特定种类的微生物生长、同时抑制或阻止其他微生物生长的培养基;鉴别培养基是在培养基中加入某种试剂或化学药品，使培养后会发生某种变化，从而区别不同类型的微生物的培养基。【详析】A、蛋白胨（含有蛋白质成分等）可为目标微生物主要提供氮源，A正确；B、从配方表中可看出，该培养基中含有指示剂，可以用来鉴别微生物，故该培养基属于鉴别培养基，B错误；C、若要筛选出土壤中的尿素分解菌，需要以尿素作为唯一氮源，需要将蛋白胨改为尿素才能用来筛选土壤中的尿素分解菌，C错误；D、该培养基的制备流程为加入琼脂→灭菌→倒平板，D错误。故选A。17．（23-24高三下·北京延庆·阶段练习）安徽名菜“臭鳜鱼”是以新鲜鳜鱼为原料，配以食盐、花椒等辅料，由乳酸菌等多种微生物共同发酵制成。下列相关叙述错误的是（

）A．在制作过程中加入花椒、食盐是为了灭菌和提鲜B．经过发酵，鳜鱼的蛋白质被分解为肽和氨基酸，肉质变得更加鲜嫩C．乳酸菌是厌氧微生物，家庭制作臭鳜鱼需要用保鲜膜将鱼裹好、用重物压实D．利用从自然发酵的臭鳜鱼中分离的乳酸菌可以制作果酒、果醋等其它发酵产品【答案】D〖祥解〗1、发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。2、直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术一般称为传统发酵技术。【详析】A、花椒是香辛料，香辛料和食盐都有调节风味、提鲜和灭菌的作用，A正确；B、发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。鳜鱼发酵过程中，乳酸菌等多种微生物分泌蛋白酶把鳜鱼的蛋白质被分解为肽和氨基酸，使鳜鱼肉质变得更加鲜嫩，B正确；C、乳酸杆菌是厌氧型微生物，腌制时，用保鲜膜将鱼裹好、并用重物进行压实处理，营造无氧环境，有利于乳酸杆菌发酵，C正确；D、制作果酒利用的微生物是酵母菌，制作果醋利用的微生物是醋酸菌，D错误。故选D。二、非选择题18．（2024·北京门头沟·一模）为探究苹果中基因M在苹果响应苹果褐斑病病原菌（A菌）侵染过程中的功能，科研人员开展了相关实验。(1)获取A菌：①从田间收集的苹果褐斑病病叶取样，用无菌水配制成悬浮液。②纯化：用法将悬浮液接种于培养基上，一段时间后，选择挑取边缘少量菌丝于新的培养基上培养。如此经过3~4次，可使菌种得到纯化。③鉴定：将分离纯化得到的菌种接种于田间采集的健康苹果叶片，待接种点出现病斑，与田间的相比并进行形态学观察，以确认分离纯化的菌株就是A菌。(2)研究者利用分离纯化的A菌进行下列实验。①将A菌接种于健康苹果叶片，测定不同处理时间叶片中M基因的相对表达量，结果如图1．对照组用处理。图1显示，表明A菌能促进M基因的表达。

②研究者进一步利用野生型和M基因过表达株系叶片进行实验，处理后观察叶片发病情况，结果如图2实验结果表明。(3)为探究M基因发挥作用的方式，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：A菌、纯化的M蛋白、圆形滤纸小片和细菌培养箱。【答案】(1)平板划线/稀释涂布平板自然发病的叶片/苹果褐斑病叶片(2)无菌水与对照组相比，接种A菌2~8天后，M基因的相对表达量更高M基因能提高苹果叶片对A菌的抗性（M基因能抑制A菌对苹果叶片的侵染）(3)M基因通过表达产生的M蛋白抑制A菌繁殖将该实验分为两组，甲组为用无菌水溶解纯化的M蛋白，乙组为等量的无菌水，将圆形滤纸小片浸入其中，随后将两组圆形滤纸小片接种到含A菌的培养基上，置于细菌培养箱，一段时间后观察两组抑菌圈的大小，若甲组的抑菌圈大于乙组，则可说明假设成立。〖祥解〗对微生物进行分离、纯化可用平板划线法或稀释涂布法：（1）平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落。（2）稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。【详析】（1）对微生物进行分离、纯化可用平板划线法或稀释涂布法。为确认分离纯化的菌株就是A菌，可将分离纯化得到的菌种接种于田间采集的健康苹果叶片，待接种点出现病斑，与田间的苹果褐斑病叶片相比并进行形态学观察，如果二者的病斑相同，则可确定菌株就是A菌。（2）①将A菌接种于健康苹果叶片为实验组，对照组的处理为将无菌水接种于健康苹果叶片，由图1可知，与对照组相比，接种A菌2~8天后，实验组M基因的相对表达量更高，由此说明A菌能促进M基因的表达。②由图2可知，与野生型对比，M基因过表达株系叶片病斑情况较轻，说明M基因能提高苹果叶片对A菌的抗性。（3）由（2）可知，M基因能提高苹果叶片对A菌的抗性，为探究M基因发挥作用的方式，可提出M基因通过表达产生的M蛋白抑制A菌繁殖的假设。该实验的自变量为有无M蛋白，因变量为圆形滤纸小片抑菌圈的大小，其他为无关变量，应保持相同且一致，故可设计实验思路为：将该实验分为两组，甲组为用无菌水溶解纯化的M蛋白，乙组为等量的无菌水，将圆形滤纸小片浸入其中，随后将两组圆形滤纸小片接种到含A菌的培养基上，置于细菌培养箱，一段时间后观察两组抑菌圈的大小，若甲组的抑菌圈大于乙组，则可说明假设成立。19．（2024·北京昌平·二模）古人为防止肉类腐烂变质，发明了腊肉这一保存方法，其中酵母菌在防腐和提升风味方面发挥重要作用。研究者从农家腌制的腊牛肉中获取A酵母菌（来源于A地区腊牛肉）和B酵母菌（来源于B地区腊牛肉），进行系列实验。(1)以下为获取A、B酵母菌的实验步骤：①配制选择培养基，经处理杀死全部微生物；②将两种腊牛肉块分别浸泡在无菌水中，一段时间后，取等量浸泡液置于不同平板上，用无菌涂抹均匀；③将接种好的平板放置在恒温培养箱中，一段时间后，挑取单菌落，以获得目的酵母菌。(2)研究者用多种香辛料腌制牛肉，腌制过程中加入0.01%亚硝酸钠防腐，再用上述两种目的酵母菌分别发酵处理。检测发酵牛肉的水分含量，结果如图1所示，并测定其他理化指标，结果如下表所示。组别A酵母菌处理组B酵母菌处理组A地区腊牛肉B地区腊牛肉蛋白质含量（%）18.0922.1925.1129.89pH5.515.415.444.80亚硝酸盐（mg/kg）25.2125.335.444.76N-二乙基亚硝胺NDEA（μg/kg）39.7040.6049.1565.55①据图1可知，纯化的酵母菌，可使腊肉拥有更长的保质期。②据表可知，农家腊牛肉中蛋白质含量相对较高，原因是在自然发酵时，酵母菌，合成并释放蛋白酶少，产生的氨基酸量减少，影响风味。③两种菌株产生的亚硝酸盐还原酶，将亚硝酸盐转化为NO，NO与肉中的肌红蛋白结合，最终使肉制品呈现鲜亮的红色。NDEA是致癌物质之一，其主要形成途径如图2所示。两种菌株发酵过程中NDEA形成最可能的是途径。与A、B地区农家腊牛肉相比，纯化菌株在发酵中通过提高产品的安全性。【答案】(1)湿热灭菌（高压蒸汽灭菌）涂布器(2)降低水分含量效果更好与杂菌竞争，数目较少A亚硝酸盐还原酶促进亚硝酸盐转化为NO，减少NDEA的生成〖祥解〗1、分离、纯化微生物的方法有稀释涂布平板法和平板划线法。2、消毒是指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。灭菌则是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。常用的消毒方法有煮沸消毒、巴氏消毒等；灭菌方法有湿热灭菌、干热灭菌和灼烧灭菌等。【详析】（1）①灭菌则是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。培养基常用的灭菌方法是湿热灭菌（高压蒸汽灭菌）。②本次实验目的是获取A、B酵母菌单菌落，则要用稀释涂布平板法接种，接种工具为涂布器。因此，要用无菌涂布器把浸泡液涂抹均匀。（2）①据图1可知，经纯化的A、B酵母菌处理后的牛肉，水分含量少，说明纯化的酵母菌降低水分含量效果更好。②与用纯化酵母菌处理相比，在自然发酵时，起作用的菌是混合菌，酵母菌与杂菌竞争，数目较少，合成并释放蛋白酶少，产生的氨基酸量减少，影响风味。③据表中数据可知，A、B酵母菌处理组pH呈现酸性，因此两种菌株发酵过程中NDEA形成最可能的是通过A途径形成。依题意，两种菌株产生的亚硝酸盐还原酶，将亚硝酸盐转化为NO。结合图2可知，与A、B地区农家腊牛肉相比，纯化菌株在发酵中通过亚硝酸盐还原酶促进亚硝酸盐转化为NO，减少通过图2中A途径生成NDEA，以提高产品的安全性。20．（2024·北京顺义·一模）灵芝是一种真菌（见图1），生长缓慢，其中的药用成分灵芝酸（A）具有抗癌作用。为提高A的产量，科研人员进行了系列探索。(1)传统获得A的方式是从灵芝子实体和孢子中直接提取。近年来，利用菌丝体发酵生产A被广泛应用，其优势包括___。A．缩短生产周期 B．提高A的产量 C．无需提纯处理(2)科研人员改进了全程振荡培养菌丝的方法，将锥形瓶中振荡培养2天的培养液倒入培养皿中静置培养14天，检测发现静置培养时A的含量显著高于全程振荡培养；进行显微观察，结果如图2。①振荡培养2天后，不在锥形瓶中继续静置培养，而是分装到多个培养皿中静置培养的原因是。②结合图2结果推测，A的合成与细胞密切相关。(3)在静置培养基中添加（Ca2+能进一步提高A产量，为验证Ca2+通过C酶促进A的合成。请选择以下材料设计实验补充证据（预期结果用“+”的量代表“A”的量）。a.C酶

b.C酶抑制剂

c.CaCl2溶液

d.无菌水组别菌种实验处理检测指标预期结果1组野生型菌株①A含量②2组d++3组③④4组⑤⑥(4)经进一步研究，科研人员构建Ca2+促进A合成的机制，如图3。Cr可入核与F、S、L酶基因的启动子结合调控其表达，图4显示，在不同培养条件下，检测A合成途径中相关酶基因的表达。综合以上研究，评价构建图3中调控和代谢途径的证据是否充分。【答案】(1)AB(2)增加培养液与空气的接触面积，增加培养液中的溶氧量分生孢子（无性生殖）(3)a+++c+++bc++(4)否〖祥解〗灵芝酸不是灵芝生长所必需的，一般在灵芝特定的部位中，并在一定的环境和时间条件下才进行合成，属于次生代谢物，具有产量低，应用广泛的特点。【详析】（1）灵芝生长缓慢，且灵芝酸属于次生代谢产物，具有产量低，作用广的特点，采用菌丝体发酵产生灵芝酸的方法可以不用等待灵芝生长成熟，直接通过发酵工程体外培养菌丝体，采取适当的提取、分离和纯化措施来获得灵芝酸，能缩短生产周期，提高A的产量。AB正确，C错误。故选AB。（2）①灵芝是需氧型生物，振荡培养能增加培养液中的溶氧量，静置培养后，培养液与空气的气体交换速率下降，因此换做多个培养皿静置培养，能增大培养液与空气的接触面积，增大培养液中的溶氧量。②相较于震荡培养，静置培养中菌丝数量较少，分生孢子数量较多，因此推测，A的合成与细胞中的分生孢子（无性生殖）密切相关。（3）本实验自变量应为是否用钙离子处理，以及用钙离子处理后细胞中C酶是否能发挥作用，因变量为A的含量。表格中2组处理方式为无菌水，应为空白对照组，则1组用C酶处理，证明C酶增多是否可以促进A的合成，根据假说，预期结果A含量应高于2组；3组用CaCl2溶液处理，证明钙离子处理是否可以提高A的含量，根据假说，3组用钙离子处理后，能够通过C酶促进了A的合成，产量也应高于2组；4组则在添加了钙离子的基础上，添加C酶抑制剂，证明钙离子是否通过C酶促进A的合成，根据假说，C酶抑制剂抑了C酶的功能，钙离子无法通过C酶促进A的合成，且4组结果应与2组相当（或略低于2组）。（4）图4中自变量为是否添加C酶抑制剂和是否添加钙离子，因变量分别检测了F酶基因、S酶基因、L酶基因的相对表达量，由结果可知，添加C酶抑制剂，F酶基因、S酶基因、L酶基因的表达量均降低，说明C酶可促进上述三种酶基因的表达，添加钙离子后，F酶基因、S酶基因、L酶基因的表达量均上升，说明钙离子可促进上述三种酶基因的表达。通过题（3）可证明钙离子是通过C酶促进A的合成，通过题图（4）结果可证明酶C可促进F酶基因、S酶基因、L酶基因的表达，但综合上述信息，无法证明C酶促进F酶基因、S酶基因、L酶基因的表达是否与Cr有关，也无法证明F酶基因、S酶基因、L酶基因的表达产物能促进乙酰辅酶A转化为A。因此综合以上研究，评价构建图3中调控和代谢途径的证据不充分。21．（2024·北京朝阳·一模）学习以下材料，回答（1）~（4）题。构建“动态调控”的工程酵母菌酿酒酵母作为极具潜力的细胞工厂，经遗传改造后被广泛的应用于生物燃料、化工产品、医药保健品等的合成，但代谢途径改变常造成细胞生长受损即存在“生长”与“生产”之间的矛盾。为解决这一矛盾，我国研究者在酿酒酵母中构建了群体密度调控的蛋白降解系统。在酿酒酵母中表达拟南芥的细胞分裂素合成酶和细胞分裂素受体．并使细胞分裂素响应途径与酵母菌内源的Ypd1-Skn7信号转导途径结合，构建出群体密度感应系统，如图。当菌体密度增至足够高时，扩散到胞外的细胞分裂素浓度达到一定阈值，会进入细胞与受体结合，引起Skn7与特定启动子中一段重复序列（SD）结合，导致下游基因从低表达状态显著上调表达水平，通过选择适当的下游基因，实现了细胞分裂素信号的正反馈激活。研究者利用绿色荧光蛋白基因（GFP）作为报告基因进行检测，发现当酵母菌菌体数量达到一定值时，荧光强度开始随菌体数量增加而显著增强。生长素受体与生长素（IAA）结合后，可进一步结合特定蛋白并导致特定蛋白的降解。这些特定蛋白中共同的氨基酸序列称为IAA蛋白降解决定子。研究者在酵母菌中表达生长素受体，并将IAA蛋白降解决定子与目标蛋白融合表达，构建了IAA诱导的蛋白降解系统。法尼烯是喷气燃料的替代品。酿酒酵母可利用F酶将法尼基焦磷酸（FPP）合成为法尼烯，E酶会与F酶竞争FPP催化合成麦角固醇，麦角固醇过少时严重影响菌体数量增加。研究者将群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统整合，使工程酵母菌生长到一定密度后，才启动E酶的降解，实现对其代谢的动态调控，提高了生产效率。(1)研究者从拟南芥中目的基因，构建后再导入酿酒酵母，经检测鉴定后获得工程菌。(2)如何通过提高细胞分裂素浓度实现其信号的正反馈激活，请选择适宜的基因和启动子填在图中。①②③基因A：基因B：a．持续表达下游基因的启动子b．能结合细胞分裂素的启动子c．含有SD的启动子d．细胞分裂素合成酶基因e．细胞分裂素受体基因(3)为将群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统整合入酿酒酵母，从而解决法尼烯生产中的问题，一方面需要将群体密度感应系统中的基因替换为IAA合成酶基因，一方面还需导入基因替换酵母菌内源的E酶基因。(4)综合所学知识和文中信息，以下说法正确的是____。A．利用酿酒酵母工业生产法尼烯涉及发酵工程和基因工程技术B．文中的两个系统均属于转录水平的代谢调控手段C．工程菌大量增殖后，细胞分裂素合成多，IAA合成少，利于F酶催化FPP合成法尼烯D．通过引入两个系统，实现了工程菌生长和生产的平衡，有利于提高法尼烯生产效率E．该策略也可推广至酿酒酵母多种代谢途径的调控，应用前景广阔【答案】(1)筛选和获取基因表达载体(2)acced(3)荧光蛋白IAA蛋白降解决定子对应的DNA序列与E酶基因的融合(4)ADE〖祥解〗基因工程的基本操作程序四个步骤：目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因就是目的基因。获取目的基因的方法有多种。在我国首批具有较高抗虫活性的转基因抗虫棉的培育过程中，科学家人工合成了目的基因。现在，常用PCR特异性地快速扩增目的基因。构建基因表达载体，是基因工程的核心工作。构建好的基因表达载体需要通过一定的方式才能进入受体细胞。目的基因进入受体细胞后，是否稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测与鉴定才能知道，包括分子水平检测和个体水平检测。【详析】（1）题干信息：在酿酒酵母中表达拟南芥的细胞分裂素合成酶和细胞分裂素受体．并使细胞分裂素响应途径与酵母菌内源的Ypd1-Skn7信号转导途径结合，构建出群体密度感应系统；可见目的基因从拟南芥中筛选与获取，然后构建基因表达载体，接着导入酿酒酵母，经检测鉴定后获得工程菌。（2）题干信息：当菌体密度增至足够高时，扩散到胞外的细胞分裂素浓度达到一定阈值，会进入细胞与受体结合，可知基因A应该为细胞分裂素受体基因，①应该为持续表达下游基因的启动子，启动细胞分裂素受体基因转录；Skn7与特定启动子中一段重复序列（SD）结合，导致下游基因从低表达状态显著上调表达水平，通过选择适当的下游基因，实现了细胞分裂素信号的正反馈激活，可知基因B为细胞分裂素合成酶基因，②和③是含有SD的启动子。（3）分析题图酵母菌群体密度感应系统可知，只有荧光蛋白基因可以被替换，故为将群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统整合入酿酒酵母，需要将群体密度感应系统中的荧光蛋白基因替换为IAA合成酶基因；题干信息IAA诱导的蛋白降解系统，需要IAA蛋白降解决定子与目标蛋白融合基因，故还需导入IAA蛋白降解决定子对应的DNA序列与E酶基因的融合基因替换酵母菌内源的E酶基因。（4）A、利用酿酒酵母工业生产法尼烯涉及酵母菌培养和群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统，而前者属于发酵工程，后者属于基因工程技术，A正确；B、转录是由DNA到RNA的过程，由mRNA到蛋白质的过程是翻译；文中的两个系统均属于翻译水平的代谢调控手段，B错误；C、依据题意可知，工程菌大量增殖后，细胞分裂素合成多，IAA合成多，利于F酶催化FPP合成法尼烯，C错误；D、题干信息可知，酿酒酵母可利用F酶将法尼基焦磷酸（FPP）合成为法尼烯，E酶会与F酶竞争FPP催化合成麦角固醇，麦角固醇过少时严重影响菌体数量增加；通过引入两个系统促进E酶降解有利于法尼烯的合成，由此可知，通过引入两个系统，实现了工程菌生长和生产的平衡，有利于提高法尼烯生产效率，D正确；E、题干信息：酿酒酵母作为极具潜力的细胞工厂，经遗传改造后被广泛的应用于生物燃料、化工产品、医药保健品等的合成；综合上述研究者的工作，可推测该策略也可推广至酿酒酵母多种代谢途径的调控，应用前景广阔，E正确。故选ADE。22．（2024·北京海淀·一模）温度是影响微生物生长的重要因素，科研人员应用基因工程以实现通过温度控制工程菌合成所需物质。(1)大肠杆菌是一种常见的微生物，常被改造为基因工程菌，其原因包括（写出2点）。(2)为实现温度控制蛋白质合成，科研人员设计了方案1，构建表达载体（见图1），将其导入大肠杆菌，获得转基因工程菌。大肠杆菌在30℃和37℃均可生长和繁殖，当培养温度为30°C时，C基因编码的C蛋白形成二聚体，，因而大肠杆菌表达荧光蛋白。(3)为更精准调控荧光蛋白表达，将上述表达载体改造为方案2中的载体（见图2）。与方案1相比，方案2的主要优势是。(4)为检测方案2，科研人员将该方案中的工程菌稀释涂布在固体培养基上，形成单菌落，培养温度周期控制见图3.依据方案2，每个菌落生长2天后可出现4个不同的荧光环带，请预测图4所示菌落每个环带的工程菌中荧光蛋白表达情况，在下面表格中按时间顺序，依次写出所表达荧光蛋白的颜色。菌落环带1234所表达荧光蛋白的颜色绿、红、绿(5)聚羟基脂肪酸酯（PHA）常用于制备可降解的塑料包装材料。PHA是一种生物大分子，可由单体分子3HB和4HB随机聚合，或通过分段聚合形成嵌段共聚物（见图5），其中嵌段共聚物性能更优。共聚物的合成过程如图5.请完善以下表格，通过改造方案2以实现应用工程菌大规模生产优质PHA（不考虑各种酶在不同温度下的活性差异）。操作目的对方案2表达载体的改造为：。将构建好的表达载体导入大肠杆菌，获得工程菌。获得可以合成PHA的工程菌。以葡萄糖为原料配置培养基，灭菌后加入上述工程菌。配制培养基、接种。控制发酵条件：。发酵48小时，获得3HB比例为25%的嵌段共聚物。【答案】(1)遗传背景清晰、转基因操作简单、繁殖速度快、易于培养等(2)抑制启动子R，F蛋白不表达，解除F蛋白对启动子N的抑制绿色(3)30℃条件下减弱红色荧光蛋白表达带来的荧光干扰，且降低对绿色荧光蛋白表达的抑制(4)菌落环带1234所表达荧光蛋白的颜色红、绿、红、绿红、绿绿(5)将GFP基因替换为A、B酶基因，RFP基因替换为D、E酶基因，加入持续表达启动子连接的X酶基因30℃发酵12小时，随后切换至37℃发酵36小时〖祥解〗基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的筛选与获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。（4）目的基因的检测与鉴定。【详析】（1）大肠杆菌是一种常见菌种，其结构简单，生理生化和遗传背景知识，尤其是其基因表达调控机制有了清楚的了解；大肠杆菌质粒又是最常用的质粒，基因克隆表达系统成熟完善，转基因操作简单；大肠杆菌繁殖速度快，易于大规模培养等。（2）据图1分析可知，当培养温度为30°C时，C基因编码的C蛋白形成二聚体，抑制启动子R，使F基因无法表达出F蛋白，进而解除F蛋白对启动子N的抑制，使其发生转录促进GFP基因编码绿色荧光蛋白。（3）据图2分析可知，在N启动子之后增加了L蛋白基因，使其编码出L蛋白，进一步抑制启动子R，因此在30℃条件下，RFP基因无法表达出红色荧光蛋白，减弱因红色荧光蛋白表达带来的荧光干扰，且进一步抑制启动子R，使F基因无法表达出F蛋白，解除F蛋白对启动子N的抑制，使其发生转录促进GFP基因编码绿色荧光蛋白，降低对绿色荧光蛋白表达的抑制。（4）据图分析可知，将工程菌稀释涂布在固体培养基上，形成单菌落，培养温度周期控制为37℃培养10小时，随后切换至30℃发酵14小时，每个菌落生长2天后可出现4个不同的荧光环带。培养温度为37℃时，C基因编码的C蛋白没有形成二聚体，启动子R正常启动转录，F基因表达出F蛋白对启动子N的抑制，使L蛋白基因、GFP基因表达受抑制，同时RFP基因表达出红色荧光蛋白，培养温度为30℃时，培养温度为30°C时，C基因编码的C蛋白形成二聚体，抑制启动子R，使F基因无法表达出F蛋白，进而解除F蛋白对启动子N的抑制，使其发生转录促进GFP基因编码绿色荧光蛋白，所以菌落生长2天后出现4个不同的荧光环带颜色为：环带1：红、绿、红、绿，环带2：绿、红、绿，环带3：红、绿，环带4：绿。（5）据图分析获知，4HB由D酶、E酶催化合成，3HB由A酶、B酶催化合成，再经X酶催化合成嵌段共聚物，要想发酵48小时，获得3HB比例为25%的嵌段共聚物。对方案2表达载体的改造为：将GFP基因替换为A、B酶基因，RFP基因替换为D、E酶基因，加入持续表达启动子连接的X酶基因构建表达载体并导入大肠杆菌，获得工程菌，以葡萄糖为原料配置培养基，灭菌后加入获得的工程菌，将接种后的培养基在30℃发酵12小时，随后切换至37℃发酵36小时，最后分离获取代谢产物。23．（2024·北京朝阳·一模）研究者从青枯菌中分离得到一种分泌蛋白C，并对其在植物抗青枯病中的作用进行了探究。(1)为获得青枯菌的纯培养物，可利用法将菌种接种在固体培养基上，培养获得后，再接种到液体培养基中扩大培养，收集发酵液离心后，从（填“上清液”或“沉淀物’）分离得到C蛋白。(2)用等量C蛋白和无菌水处理番茄幼苗根部，检测根部免疫反应的水平，结果如图1。构建C蛋白分泌缺陷的青枯菌突变菌株，灌根接种番茄幼苗四周后，统计幼苗的存活率如图2。图1、2结果（填“支持”或“不支持”）“青枯菌侵染植物时通过分泌C蛋白激发的番茄根部的免疫反应增强植株生存能力”这一推论，理由是。(3)研究发现，青枯菌分泌的C蛋白与其分泌的A酶共同参与分解寄主植物的细胞壁，其中A酶可催化果胶分解为产物甲，而C蛋白则可催化产物甲进一步分解为产物乙。分别用果胶、产物甲、产物乙处理番茄根部，检测免疫反应水平，结果如图3。①综合上述研究，在图4中标出C蛋白、产物乙，并用“→”和简要的文字将上述物质与植物细胞、青枯菌构建联系，体现两种生物的相互作用。②依据图4，推测图2结果出现的原因。【答案】(1)平板划线法或稀释涂布平板单菌落上清液(2)不支持野生型青枯菌可分泌C蛋白，但其侵染植物后，幼苗存活率降低时间较突变菌侵染的提前，可见青枯菌通过分泌C蛋白减弱了植株的生存能力(3)C蛋白激发植物的免疫反应，有利于植物存活；但同时C蛋白分解产物甲减弱了甲对植物免疫反应的激发；综合来看，C蛋白减弱了植物的免疫反应〖祥解〗1、在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体称为培养物。由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物，获得纯培养物的过程就是纯培养。微生物的纯培养包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤。2、常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。【详析】（1）常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法，为获得青枯菌的纯培养物，可利用平板划线法或稀释涂布平板法将菌种接种在固体培养基上，培养获得单菌落后，再接种到液体培养基中扩大培养，收集发酵液离心后，从上清液（题干信息：C蛋白是分泌蛋白）分离得到C蛋白。（2）分析图1可知，C蛋白处理组较无菌水处理组番茄根部免疫反应水平较高；分析图2可知：野生型青枯菌可分泌C蛋白，但其侵染植物后，幼苗存活率降低时间较突变菌侵染的提前，由图1和图2可推测青枯菌通过分泌C蛋白减弱了植株的生存能力。故图1、2结果不支持“青枯菌侵染植物时通过分泌C蛋白激发的番茄根部的免疫反应增强植株生存能力”这一推论。（3）根据题意：青枯菌分泌的C蛋白与其分泌的A酶共同参与分解寄主植物的细胞壁，其中A酶可催化果胶分解为产物甲，而C蛋白则可催化产物甲进一步分解为产物乙，得到下图：依据图4，推测得知：C蛋白激发植物的免疫反应，有利于植物存活；但同时C蛋白分解产物甲减弱了甲对植物免疫反应的激发；综合来看，C蛋白减弱了植物的免疫反应。24．（2024·北京西城·一模）人类肠道微生物具有限制病原体在肠道定植的能力，称为定植抵抗力。科研人员开展了相关研究。(1)将含有荧光素酶基因的导入病原菌，获得转基因菌株Al，该菌株产生的荧光素酶可催化底物发荧光。通过检测荧光强度可以确定。(2)将10种非致病肠道微生物（B1—B10）在适宜条件下进行体外培养。加入Al共培养2天，实验结果如图1，结果表明。(3)进一步将不同菌种组合与Al共培养，实验结果如图2，结果显示，说明微生物多样性导致的定植抵抗依赖B5。(4)为证明体外研究的结论适用于体内。研究者使无菌小鼠被肠道微生物定植，检测Al感染1天后Al菌的浓度。结果支持以上结论。但哺乳动物肠道中实现相同的定植抵抗效果需更高的微生物多样性。将实验结果（106、108、109）填入下表对应位置。B5－＋＋－其他肠道微生物无10种50种10种50种Al菌浓度1010iiiiii108(5)Al和B5能利用半乳糖醇而其他肠道微生物不能。B5的突变体b5失去了该能力。科研人员利用B5、b5和其他肠道微生物进行实验，结果如图3。除半乳糖醇外，培养基还应含有营养物质。据图3实验结果，下列推测合理的是。A．③显著低于①，说明b5对营养的需求与Al重叠度高于其他9种微生物B．④显著高于③的原因是半乳糖醇对b5有害C．⑥显著低于④是因为B5能利用半乳糖醇D．生态位重叠度越高，竞争越激烈(6)结合本研究及所学知识，阐述滥用抗菌药可能带来的风险（两点）。【答案】(1)重组质粒（基因表达载体）Al菌体浓度/数量(2)B5比其他微生物抵抗Al的能力强，十种微生物共同抵抗Al的效果最好（定植抵抗力主要取决于微生物的多样性）(3)随微生物种类增加，加B5组Al浓度明显降低，而不加B5组Al浓度变化不显著(4)108、106、109(5)水、其它碳源、氮源、无机盐ACD(6)滥用抗菌药会降低肠道微生物的多样性，对病原体的定植抵抗作用下降；对病原菌进行选择，易形成耐药菌；抗菌药也是药物，可能会对身体产生副作用〖祥解〗1、目的基因：主要指编码蛋白质的结构基因，也可以是一些具有调控作用的因子。获得目的基因的方法：①从基因文库中获取②利用PCR技术扩增③人工合成（化学合成）；2、限制性核酸内切酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。其能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。结果是经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。DNA连接酶连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。在构建基因表达载体时，DNA连接酶将目的基因和质粒重组；3、将目的基因导入动物细胞的方法：显微注射技术（最有效一种方法）。具体操作程序：目的基因表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→注射了目的基因的受精卵移植到雌性动物的子宫或输卵管内发育→新性状动物。【详析】（1）要获得转基因菌株Al，就需要将荧光素酶基因与质粒构建基因表达载体，然后将该基因载体导入病原菌，就可以得到转基因菌株Al；该菌株产生的荧光素酶可催化底物发荧光。因此通过检测荧光强度可以确定菌株Al的数量或浓度；（2）由图1可以看出，B5比其他微生物抵抗Al的能力强，十种微生物共同抵抗Al的效果最好（定植抵抗力主要取决于微生物的多样性）；（3）由图2可以看出，随微生物种类增加，加B5组Al浓度明显降低，而不加B5组Al浓度变化不显著，说明微生物多样性导致的定植抵抗依赖B5；（4）由于微生物多样性导致的定植抵抗依赖B5，且定植抵抗力主要取决于微生物的多样性，因此加入B5后，10种肠道微生物的Al菌浓度比50种肠道微生物的高，而不加B5时A1菌的浓度高于加B5时的情况，因此ⅰ、ⅱ、ⅲ对应的浓度依次为108、106、109。（5）A、利用B5、b5和其他肠道微生物进行实验，结果如图3。除半乳糖醇外，培养基还应含有水、其它碳源、氮源、无机盐等营养物质；由图3可知，③显著低于①，说明b5对营养的需求与Al重叠度高于其他9种微生物，A正确；B、④显著高于③的原因是突变体b5不能利用半乳糖醇，B错误；C、⑥显著低于④是因为B5能利用半乳糖醇，C正确；D、生态位重叠度越高，生物共同资源越相似，竞争越激烈，D正确。故选ACD。（6）滥用抗菌药会降低肠道微生物的多样性，对病原体的定植抵抗作用下降；对病原菌进行选择，易形成耐药菌；抗菌药也是药物，可能会对身体产生副作用。专题16发酵工程五年考情考情分析发酵工程2024年北京卷第17题2023年北京卷第16题2021年北京卷第12题北京卷对于科技文阅读部分的考查主要集中在20题，考查的难度最低，得分率较高，综合性较高。近几年的高考题和模拟题中，对于这部分的考查比较频繁，考生在本专题的普遍得分率较高，大家在复习的时候需要多做典型题目，进行综合训练1、（2024·北京·高考真题）啤酒经酵母菌发酵酿制而成。生产中，需从密闭的发酵罐中采集酵母菌用于再发酵，而直接开罐采集的传统方式会损失一些占比很低的独特菌种。研究者探究了不同氧气含量下酵母菌的生长繁殖及相关调控，以优化采集条件。（1）酵母菌是兼性厌氧微生物，在密闭发酵罐中会产生___________和CO2。有氧培养时，酵母菌增殖速度明显快于无氧培养，原因是酵母菌进行有氧呼吸，产生大量___________。（2）本实验中，采集是指取样并培养4天。在不同的气体条件下从发酵罐中采集酵母菌，统计菌落数（图甲）。由结果可知，有利于保留占比很低菌种的采集条件是______。（3）根据上述实验结果可知，采集酵母菌时O2浓度的陡然变化会导致部分菌体死亡。研究者推测，酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的过氧化氢（H2O2）浓度会持续上升，使酵母菌受损。已知H2O2能扩散进出细胞。研究者在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，分别接种至含不同浓度H2O2的培养基上，无氧培养后得到如图乙所示结果。请判断该实验能否完全证实上述推测，并说明理由_____。（4）上述推测经证实后，研究者在有氧条件下从发酵罐中取样并分为两组，A组菌液直接滴加到H2O2溶液中，无气泡产生；B组菌液有氧培养4天后，取与A组活菌数相同的菌液，滴加到H2O2溶液中，出现明显气泡。结果说明，酵母菌可通过产生__________以抵抗H2O2的伤害。【答案】（1）①.酒精##C2H5OH②.能量（2）无氧/无氧（3）不能，该实验只能证明随着H2O2

浓度的持续上升，酵母菌存活率下降(酵母菌受损程度加深)，但不能证明酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的H2O2

浓度会持续上升；该实验在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，接种到培养基上无氧培养，并没有创造O2浓度陡然变化的条件（4）过氧化氢酶##H2O2

酶【解析】〖祥解〗（1）在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖；（2）在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳。【小问1详析】酵母菌在密闭发酵罐中进行无氧呼吸，会产生酒精（C2H5OH）和CO2。有氧培养时，酵母菌进行有氧呼吸，有机物被彻底氧化分解，产生大量能量，而无氧呼吸中有机物不能彻底分解，只产生少量能量，故有氧培养时酵母菌增殖速度明显快于无氧培养。【小问2详析】由图甲结果可知，无氧/无氧条件下，菌落数最多，因此有利于保留占比很低菌种的采集条件是无氧/无氧。【小问3详析】依据图乙结果可知，随着H2O2浓度的持续上升，酵母菌存活率下降（酵母菌受损程度加深），但不能证明酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的H2O2浓度会持续上升；由题意可知，该实验在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，接种到含不同浓度H2O2的培养基上进行无氧培养，并没有创造O2浓度陡然变化的条件，所以不能完全证实上述推测。【小问4详析】过氧化氢酶能催化H2O2分解出现明显气泡，因此实验结果说明，酵母菌可通过产生过氧化氢酶以抵抗H2O2的伤害。2、（2023·北京·高考真题）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菌通常被用做溶菌对象。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)氮源、碳源(2)A菌能在培养平板中生长繁殖(3)稀释溶菌圈(4)假设P菌通过分泌某种化学物质使A菌溶解破裂〖祥解〗微生物的营养成分主要有碳源、氮源、水和无机盐等。微生物的培养基按其特殊用途可分为选择性培养基和鉴别培养基，培养基按其物理状态可分为固体培养基、液体培养基和半固体培养基三类。【详析】（1）蛋白胨主要为细菌提供氮源、碳源和维生素等。（2）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，表明A菌能在培养平板中生长繁殖。（3）将含菌量较高的湖泊水样稀释后，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溶菌圈。（4）根据实验实验材料和设备，圆形滤纸小片可用于吸收某种物质，离心机可用于分离菌体和细菌分泌物，为探究P菌溶解破坏A菌的方式，可假设P菌通过分泌某种化学物质使A菌溶解破裂。3、（2021·北京·高考真题）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。下述操作不正确的是（）A．对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌B．使用无菌棉拭子从皮肤表面取样C．用取样后的棉拭子在固体培养基上涂布D．观察菌落的形态和颜色等进行初步判断【答案】C〖祥解〗实验室常用的消毒和灭菌方法的比较：1、消毒：煮沸消毒法（一般物品）、巴氏消毒法（一些不耐高温的液体，如牛奶）、化学药剂消毒法（如用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源等）、紫外线消毒法（接种室、操作台）；2、灭菌：灼烧灭菌（接种工具）、干热灭菌（玻璃器皿、金属用具）、高压蒸汽灭菌（培养基及容器）。【详析】A、为避免杂菌污染干扰，需对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌，A正确；B、葡萄球菌需从人体皮肤的微生物中分离，为避免杂菌污染，故需要使用无菌棉拭子从皮肤表面取样，B正确；C、用取样后的棉拭子浸出液在固体培养基上涂布，C错误；D、根据微生物在固体平板培养基表面形成的菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等特征进行鉴别，D正确。故选C。一、单选题1．（2024·北京海淀·二模）细菌素是某些细菌产生的具有抑菌活性的多肽类物质，可代替食品防腐剂使用。研究人员将乳酸菌在液体培养基中发酵，取发酵液上清滴加到长有金黄色葡萄球菌的固体培养基的孔洞中，测定所形成的抑菌圈直径，结果如下图。下列叙述不正确的是（）

A．固体培养基孔洞中滴加的上清液体积需保持一致B．培养约8h收获细菌素相对节约成本C．整个培养过程中上清液的抑菌活性与乳酸菌密度呈正相关D．细菌素进入人体肠道可以被消化酶分解，安全性较高【答案】C〖祥解〗本实验的自变量为液体培养基培养时间，因变量为乳酸菌密度和抑菌圈直径。【详析】A、为了遵循单一变量原则，固体培养基孔洞中滴加的上清液体积需保持一致，A正确；B、培养约8h抑菌圈直径相对较大并且对应的乳酸菌密度也较大，此时收获细菌素相对节约成本，B正确；C、当液体培养基培养时间大于24h时，乳酸菌密度基本不变而抑菌活性会减少，C错误；D、细菌素是某些细菌产生的具有抑菌活性的多肽类物质，进入人体肠道可以被消化酶分解，安全性较高，D正确。故选C。2．（2024·北京海淀·二模）乙醇梭菌可利用氧化H2释放的能量，以CO和氨水等为主要原料合成乙醇、蛋白质等有机物。我国科学家利用乙醇梭菌发酵，收集发酵产物和菌体，作为燃料和饲料。以下有关叙述不正确的是（）A．乙醇梭菌属于生态系统组成成分中的生产者B．利用乙醇梭菌生产燃料和饲料体现了生物多样性的间接价值C．