2024年高考生物学二轮复习16：微生物的培养及发酵工程
试卷更新日期：2024-03-13 类型：二轮复习
一、选择题
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1. 某同学欲从受原油污染的土壤中筛选出高效降解原油的菌株。 如图为某同学接种后培养得到的结果，推测该同学的接种方法及操作失误是（ ）
A、稀释涂布平板法，菌液浓度过高 B、平板划线法，接种环未灼烧灭菌 C、稀释涂布平板法，菌液未涂布均匀 D、平板划线法，菌液未涂布均匀2. 酸笋是螺蛳粉的灵魂，腌酸笋季节在春季。当竹子出笋后，长出约30cm高时便可砍下，剥去笋壳，切成块或是切成笋丝、笋片，放于陶罐中，清水过面，撒上适量食盐，置于阴凉处一个月左右，酸味即出，便可随食随取。下列相关叙述错误的是（ ）A、制作酸笋所需菌种的代谢类型为异养厌氧型 B、为防止杂菌污染，需对鲜笋进行灭菌处理 C、“清水过面”的目的是为了创造无氧环境 D、在制作酸笋时若加入上一批次的发酵液可加快发酵进程3. 益生菌是一类食用后能在肠道内发挥调节功能的活菌。市售的益生菌产品质量参差不齐，某益生菌品牌宣传其产品中活菌数不少于107个/g。研究小组尝试检测该品牌益生菌中的活菌含量是否与宣传一致，实验步骤为：制备培养基→调节pH→灭菌→倒平板→梯度稀释样品→接种→培养→计数。下列叙述错误的是（ ）A、经高压蒸汽灭菌的空白平板和接种后的平板培养时均需要倒置 B、若要检测培养基是否被污染，可将未接种的培养基在相同条件下进行培养 C、培养箱中氧含量的变化会影响所培养的益生菌的繁殖和代谢 D、对该品牌益生菌进行计数时，稀释涂布平板法统计的数目会比实际值略大4. 尿酸氧化酶能分解尿酸（C5H4N4O3）。为获取尿酸氧化酶高产菌株用以研制治疗高尿酸血症的酶类药物，科研人员从某泥土中取样后富集培养，3天后吸取培养液梯度稀释到10-6 ， 然后接种到固体培养基上分离培养。挑取单菌落检测尿酸氧化酶的酶活力（用每分钟转化1μmol尿酸所需要的酶量表示），结果如表所示。下列最适合作为实验目的菌落的是（ ）菌落
1
2
3
4
酶活力
100
50
14
20
A、菌落1 B、菌落2 C、菌落3 D、菌落45. 阅读下面材料回答以下问题某技术人员设计了青霉素生产菌——产黄青霉菌的诱变育种方案，具体包括：①配制中性偏酸的培养基，准备相关的培养皿，稀释用水；②进行菌种的紫外线诱变；③用接种环蘸取诱变后的产黄青霉菌孢子悬液在固体培养基上划线；④放在恒温培养箱中培养到长出单菌落；⑤挑取单菌落，接种至均匀分布野生型金黄色葡萄球菌（葡萄糖为主要碳源的培养基上）进行生产青霉素性能的测定。
(1)、下列对该方案不合理之处的叙述正确的是（ ）A、①中应配置中性偏碱的培养基 B、③中分离菌种应用稀释涂布平板法 C、步骤②、③的顺序应该调换 D、⑤中应将单菌落接种至含酚红的培养基上(2)、下列关于该方案中无菌操作的叙述正确的是（ ）A、①中调节pH值需在灭菌之后进行 B、实验结束时可用紫外线照射的方法对④中残余的培养基彻底灭菌 C、⑤过程培养基中添加的葡萄糖可用G6玻璃砂漏斗过滤除菌 D、青霉素具有杀菌作用，此发酵罐不需严格灭菌6. 嗜盐单胞菌可利用海水合成聚羟基脂肪酸酯(PHA，一种新型生物塑料)，在细胞内形成由膜包裹的不溶性颗粒。科研人员从海水中分离得到一株嗜盐单胞菌，在非灭菌、高盐、高pH的发酵液中连续发酵生产PHA，其流程如下图所示。下列相关叙述不正确的是（ ）
A、利用含PHA的选择培养基筛选嗜盐单胞菌 B、高盐、高pH的发酵液抑制了杂菌生长 C、培养液上清循环利用，有利于节约物质和能量 D、发酵完成后收集沉淀的菌体以得到PHA7. 黄豆酱是人们喜爱的传统美食，早在春秋时期就有制作方法的相关记载。它以黄豆为主要原料，经米曲霉（好氧菌）、酵母菌、乳酸菌等微生物发酵而成。劳动人民在制作过程中不断改进发酵技术，总结出以下经验。下列叙述错误的是（ ）①选用具有高蛋白酶活性的米曲霉
②用蒸煮后的大豆与米曲霉混合堆积
③将初步发酵后含米曲霉等微生物的曲料摊薄，并适当通风
④在装坛时，添加适量食盐
⑤发酵过程中，需保持发酵坛密封
⑥发酵过程中，需定期搅拌
A、①和④对黄豆酱风味的形成起重要作用，利于提升品质 B、②和⑥可以促使微生物和物料充分混合，提高发酵效率 C、③有利于米曲霉和酵母菌进行有氧呼吸并快速大量增殖 D、⑤中乳酸菌主要集中于发酵坛上部而米曲霉集中于下部8. 鸡蛋表面污染的细菌会逐渐侵入蛋内，缩短鸡蛋保质期。对某地不同季节及不同养殖模式下生产的鸡蛋取样，按每克鸡蛋用1mL无菌生理盐水清洗鸡蛋表面，收集清洗液，培养计数结果如下表。下列叙述错误的是（ ）季节
菌落数（个·g-1）
半封闭式养殖模式
全封闭式养殖模式
夏季
3.92×104
7.24×103
冬季
7.60×104
1.24×104
A、表中数据是对清洗液稀释1×10²倍后涂板获得的 B、稀释涂布平板法得到的鸡蛋表面菌落数比实际数略少 C、比较两种养殖模式可知鸡蛋表面的细菌主要来自环境 D、冬季鸡舍更需要消毒以减少鸡蛋表面的细菌污染二、非选择题
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9. 苹果富含矿物质和维生素，真菌X可引起苹果树腐烂病，对苹果树威胁很大，目前该病仍以化学防治为主。研究人员欲从土壤中分离筛选出能抑制真菌X的芽孢杆菌进行生物防治。分离筛选芽孢杆菌的实验流程如下图所示，分析回答以下问题：
(1)、生物防治较化学防治的优势是。(2)、上图所示分离筛选细菌的方法是。所取5g土壤中加入mL无菌水，可得到10倍的土壤悬液；经过梯度稀释后即可接种到培养基上，再根据培养基上的特征鉴别出芽孢杆菌并进一步纯化，即可获得若干种纯化的芽孢杆菌。(3)、若10³稀释倍数下的三个平板菌落数分别为165、179、166，则每克土壤中含相关微生物数目为个。(4)、目的菌株筛选时，需在上图中多个实验组和对照组的A处接种等量真菌X，并在不同实验组的B处接种一系列不同含量的同种芽孢杆菌，然后在相同且适宜的条件下培养合适的时间。判断目的菌株抑菌效果最佳的依据是。(5)、为进一步检测芽孢杆菌的抑菌效果，某同学选用健康果树枝条进行测定，请为该同学设计简要的实验思路。10. 蒽是石油化工领域常见的一种多环芳烃化合物，对生物有毒且难以降解，会带来严重的环境问题。研究人员成功地从环境样品中分高得到能降解蒽的菌株A和B．回答下列问题：(1)、用于分离菌株A和B的固体培养基含有（NH4）3SO4、MgSO4、CaCl2、NaH2PO4、K2HPO4、NaCl、FeSO4、H2O、琼脂、蒽等成分。其中为细菌生长提供碳源的成分是；该碳源在菌株A和B内的代谢产物可以参与合成（答出2种即可）等生物大分子。(2)、为鉴定菌株A和B，研究人员提取了菌株A和B的基因组DNA，并用PCR扩增16S rRNA基因。为了验证提取基因组DNA是否成功，采用二苯胺试剂鉴定，其原理是。在PCR扩增16SrRNA基因过程中，反应体系中引物的作用是。在PCR播环的3个步骤中，温度设置最高的是。(3)、菌株A和B降解蒽的过程相同，均由按严格顺序排列的一系列静催化反应组成。为探究菌株A和B对蒽的降解能力，研究人员采用单独、混合接种（菌株AB接种量之比为1：1）方式开展实验（所有实验组接种总量一致）结果如表，由表可以看出菌株A和B混合接种比单独接种对蒽的降解效果更好，其原因可能是。接种方式
单独接种
混合接种
菌株A
菌株B
降解率（%）
41.7
20.9
65.2
11. 有机农药苯磺隆是一种除草剂，长期使用会污染环境。研究发现，苯磺隆能 被土壤中某些微生物降解。分离降解苯磺隆的菌株通常需要经过选择培养和划线纯化等操作。回答下列问题：(1)、微生物生长繁殖所需的主要营养物质有碳源、水、四类，该实验所用的选择培养基只能以苯磺隆作为唯一碳源，其原因是。(2)、某同学在划线操作时，接种环灼烧后未冷却，这样操作的后果是。(3)、为探究苯磺隆的降解机制，将该菌种的培养液过滤离心，取上清液做下图所示实验。 该实验的假设是 ， 该实验设计是否合理？为什么？。
(4)、将目的菌种用于环境保护实践时，还有需要解决的问题有（举出一列）。12. 在未断奶的小牛胃中存在一种凝乳酶，其凝乳及蛋白水解功能可使奶制品形成特殊风味和质地，被广泛应用于奶酪和酸奶生产。图10为利用生物工程技术生产凝乳酶的过程，①-④为具体操作步骤。
(1)、根据题干信息及所学知识，步骤①中提取的质粒中应含有（ ）。（多选）A、目的基因 B、启动子和终止子 C、标记基因 D、起始密码子和终止密码子(2)、图11是从小牛胃中分离得到的含凝乳酶基因的DNA，其两端的序列已知。限制性内切核酸酶的酶切位点如图所示。
可以采用扩增该DNA。（编号选填）
①化学合成法 ②聚合酶链式反应 ③大规模筛选法
(3)、要成功扩增出凝乳酶基因，所设计的引物应结合在图11中的位置。（用图11中的编号选填）(4)、切割目的基因选用的限制性内切核酸酶是。（编号选填）①HindⅢ ②EcoRⅠ ③Bam HⅠ
(5)、图12是研究人员利用平板划线法，分离纯化得到的含重组质粒的大肠杆菌。由菌落分布规律可知，划线顺序应为。（用编号和箭头表示）
(6)、挑取图12中的菌落转接至图13所示培养基，用于扩大培养。下列步骤可能涉及图13培养基的配制过程，请选择正确的编号并排序。（用编号和箭头表示）①倒平板 ②调整pH ③溶解 ④灭菌 ⑤称量 ⑥分装
(7)、研究发现，通过图10过程获得的凝乳酶活性较低，请分析可能的原因。(8)、已知凝乳酶第20、24位氨基酸变成半胱氨酸，其活性可显著提高。科研人员希望运用蛋白质工程技术从大肠杆菌中获得活性更强的凝乳酶，请选用合适的措施编号并排序。（用编号和箭头表示）①重组DNA分子导入大肠杆菌 ②随机改变凝乳酶基因的序列
③对突变蛋白进行结构和功能分析 ④改变凝乳酶基因的特定序列
⑤培养细胞后提纯突变蛋白 ⑥将改变后的凝乳酶基因与质粒重组
13. 生物柴油是以动植物油脂以及餐饮垃圾油等为原料，通过化学反应制成的可供内燃机使用的燃料，是一种绿色能源。微生物脂肪酶在催化生产生物柴油中起者重要作用，为筛选产脂肪酶的微生物，科研人员开展了相关研究。请回答下列问题：(1)、产脂肪酶的微生物主要从油污土壤或水体中寻找，原因是。(2)、为确保能够分离得到产脂肪酶的微生物，配置的培养基时应选择以为唯一碳源。(3)、需要对分解脂肪的微生物进行分离和计数，可采用法接种，从而得到分布均匀的单菌落。为了提高实验结果的可信度，研究人员设置了对照实验对照组
作用
应出现的现象
接种的牛肉膏蛋白胨培养基
对照组培养基上的菌落数大于选择培养基上的菌落数
判断选择培养基是否被污染
14. 碳青霉烯类抗生素是目前抗菌谱最广、抗菌活性最强的一类抗生素。为了探究抗生素对细菌的选择作用，某兴趣小组的同学利用碳青霉烯类抗生素进行了如下实验：
步骤一：取大肠杆菌菌液均匀涂布在已灭菌的培养基平板上，并将平板划分为四个大小一致的区域，分别标记①—④。①区域放一张不含碳青霉烯类抗生素的圆形滤纸片，②—④区域各放入一个含碳青霉烯类抗生素的相同圆形滤纸片，将培养皿倒置于适宜条件下培养12~16h，结果如下图。
步骤二：挑取该平板上位于抑菌圈边缘菌落上的细菌配制成菌液，重复上述实验操作，培养至第3代，观察、测量并记录每一代的实验结果。
请回答下列问题。
(1)、大肠杆菌耐药性变异一般来源于 ， 该变异产生于碳青霉烯类抗生素广泛使用（填“前”或“后”）。(2)、本实验可以根据判定碳青霉烯类抗生素的选择作用。步骤二中从抑菌圈边缘菌落挑取细菌，原因是该处的细菌可能具有。(3)、该小组同学通过实验得到如下表数据。抑菌圈直径/cm
区域
第一代
第二代
第三代
②
2.26
1.89
1.62
③
2.41
191
1.67
④
2.42
1.87
1.69
平均值
2.36
1.89
1.66
实验数据表明，随着培养代数的增加， ， 说明细菌的耐药性。从进化的角度解释细菌耐药性变化的原因是。
(4)、该小组同学将含碳青霉烯类抗生素的圆形滤纸片替换为含有卡那霉素的相同圆形滤纸片，从第3代抑菌圈边缘挑取细菌接种，重复培养3代；又在抑菌圈边缘重新挑取细菌培养，恢复使用含有碳青霉烯类抗生素的滤纸片，测得抑菌圈直径平均值大于第三代的平均值1.66cm。这一结果为我们防止“超级细菌”的出现提供的思路是：建立细菌耐药预警机制，当细菌耐药率超过一定值时，。15. 油菜素内酯被认为是第六类植物激素，广泛分布于植物体内，其能促进细胞生长、细胞分裂和农药在植物体内的降解和代谢。用油菜素内酯处理后，许多参与农药降解的基因（如 P450基因和红霉素抗性基因）的表达和酶活性都得到了提高，在这些基因指导下合成的蛋白酶能把农药逐渐转化为水溶性物质或低毒甚至无毒物质，有的则被直接排出体外。根据以上信息，研究人员进行了如下实验操作，请回答下列问题：
(1)、用 PCR扩增获取目的基因，首先要制备2种引物，为提供结合位点，并从引物端（填“5”或“3”）开始拼接单个的脱氧核苷酸。(2)、在构建重组质粒1时，最好用两种不同的限制酶进行切割，这样可以有效防止酶切产物。将构建的重组质粒2与用处理的受体细菌混合，从而将目的基因导入受体细菌，且在受体细菌内该过程称为转化。(3)、培养菌落的实验过程中，应向培养基中加入可将含有目的基因的细菌筛选出来，图中将受体细菌的菌液接种到培养基上的方法是。16. 稻田生物固氮作用是稻田氮素循环的关键环节，某些蓝细菌是自生固氮菌（独立生活时能够利用空气中游离的氮分子作为氮源，并将氮分子转化为氨，氨转化为铵盐后是植物良好的氮素营养)。蓝细菌中B基因表达的B蛋白是一种有助于蓝细菌高效吸收的载体蛋白，科学家利用基因工程和细胞工程等技术，尝试将蓝细菌的B基因导入水稻细胞，以期获得吸收能力较强的转基因水稻，从而增加粮食产量。下图1、2分别是农杆菌的T质粒和蓝细菌B基因的结构模式图。回答下列有关问题：
(1)、为获得可用于进一步研究的固氮蓝细菌的菌株，该培养基所需的营养物质有无机碳源、(写两种)，但不需要添加营养物质，并在有光条件下培养。(2)、利用PCR技术以图2中的DNA片段为模板扩增B基因时，需要的引物有(填写图中引物代号)。(3)、在构建含B基因的表达载体时，需要用限制酶切割Ti质粒和B基因，不选用其他限制酶的原因是。实践中，双酶切与单酶切相比，优点是。(4)、为检测B基因在转基因水稻细胞中是否成功表达，可采用抗原一抗体杂交法在分子水平上检测，还可以在个体水平上检测，请写出个体水平检测的实验思路：。17. 已知金黄色葡萄球菌（Sau）的最适生长温度为37℃，并且具有高度的耐盐性，可以在10%-15%NaCl肉汤培养基中生长。A、B、C、D四种抗生素均可治疗金黄色葡萄球菌引起的肺炎，为选出最佳疗效的抗生素，研究者将分别含等剂量抗生素A、B、C、D的四张大小相同的滤纸片a、b、c、d置于Sau均匀分布的培养基上，在适宜条件下培养48h，结果如图。请回答下列问题：
(1)、某同学欲培养金黄色葡萄球菌，应该如何操作 ， 该培养基属于培养基（从功能上考虑）。(2)、实验中一般采用方法对培养基进行灭菌。在接种前，随机选取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间，这样做的目的是。图中微生物的接种方法最可能是。(3)、据图分析，治疗Sau感染引起的肺炎效果最好。判断依据是。18. 豆酱是我国特色传统调味品，如图为制作豆酱的工艺流程。其中，制曲是蒸熟的大豆自然晾凉后用牛皮纸包裹，毛霉等多种微生物在大豆表面大量繁殖的过程。发酵期间需要定期搅拌，30天后酱即成。回答下列问题：(1)、制作豆酱过程中，蒸熟操作一方面可以使其组织细胞软化，所含蛋白质能够适度变性，淀粉能够达到糊化的程度，另一方面还可以起到作用，以免影响所需菌种的生长。(2)、在制曲的过程中，豆块上生长的毛霉会产生 ， 使蛋白质分解为和 ， 从而产生酱类所特有的风味。(3)、发酵过程中，煮沸后的盐水需要冷却后才能加入到粉碎的酱料中，原因是 。(4)、在豆酱发酵过程中定期搅拌的目的是(答出2点即可)。19. 泡菜是许多亚洲国家的传统食品，在发酵液中发现的微生物通常含有乳酸菌和酵母菌等。我国民间泡菜制作历史悠久，早在《齐名要术》中就有相关记载，清代《中馈录》中详细记载了泡菜的做法：“泡盐菜法，定要覆水坛。此坛有一外沿如暖帽式，四周内可盛水，坛口上覆一盖，浸于水中，使空气不得入内，则所泡之菜不得坏矣。泡菜之水，用花椒和盐煮沸……”。回答下列问题。(1)、泡菜制作将水坛坛盖浸于水中，使空气不得入内的原因是。煮沸的盐水需后，再倒进已装好干净蔬菜的坛中。(2)、正常发酵的初期，可听到泡菜坛发出“叮当”的声响，并看到气泡从坛沿的水槽中冒出，这些气泡中的气体主要由菌产生。泡菜发酵过程中，除乳酸菌外，其它微生物在密封发酵2天后均大幅度减少的主要原因是。(3)、为探究泡菜食用的最佳时间，某同学用质量分数为5%的食盐水制作泡菜，在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见下图。
由图可知，在发酵10天后食用泡菜比较合适，原因是。
20. 透明质酸(HA)又称玻尿酸，是一种具有高黏度氨基多糖，也是重要的医学材料和化妆品添加原料。枯草芽孢杆菌无透明质酸合成酶(HAS)，但含有 HA代谢的其它途径，而动物病原体链球菌含有HAS的基因(H基因)。研究者通过基因工程来改变枯草芽孢杆菌代谢通路，以实现枯草芽孢杆菌生产 HA。(1)、目的基因的获取和扩增：链球菌破碎后提取 DNA，经酶切割获取H基因。PCR扩增目的基因，需要根据H基因设计合适的引物，是由于 DNA 聚合酶发挥作用时需要引物参与形成作为核苷酸缩合作用的起点；DNA 聚合酶在延伸子链时需要把核苷酸加到端。(2)、表达载体的构建：下图为H基因与p质粒示意图，其中H基因以a链为转录模板链。为通过添加诱导剂来控制H基因的表达，研究者选择了含木糖诱导型启动子的p质粒。为了使下图中酶切后的H基因按照正确的方向与p质粒连接，p质粒位点1和2所对应的酶分别是。酶切后加入酶催化重组质粒形成。
(3)、表达载体的导入与筛选：将构建好的重组质粒转入经处理的枯草芽孢杆菌，在含的培养基上筛选，得到枯草芽孢杆菌A。(4)、菌种的扩大培养：配制(填“液体”或“固体”)培养基，成分有水、无机盐、蛋白胨和酵母提取物，其中蛋白胨为微生物生长主要提供；调整 pH；灭菌；枯草芽孢杆菌 A 接种到摇瓶培养。(5)、大型发酵：进行现代工业发酵时，在发酵罐加入适宜的培养基外，还需严格控制等发酵条件。经扩大培养的枯草芽孢杆菌A 接种 定时间后添加 ， 诱导合成HA。HA 对枯草芽孢杆菌来说属于(填“初生代谢产物”或“次生代谢产物”)。(6)、产品输出：发酵液中大部分为水，发酵产物浓度较低；发酵液中悬浮固形物主要是菌体和蛋白质的胶状物，故最后对发酵产物进行 ， 获得所需产品。