高频考点强化练17 发酵工程(Word练习)-【赢在微点·顶层设计】2025年高中生物学高考一轮总复习（不定项版）

高频考点强化练17　发酵工程 　 1.(2023·全国乙卷,T37)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_______________________________________________________________。 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,因此菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解。(2)氮源主要用于菌体细胞中蛋白质、核酸等含氮物质的合成。高压蒸汽灭菌法需要注意的事项有①待灭菌的物品不要装得太挤,以免阻碍蒸汽流通而影响灭菌效果;②充分排出锅内的冷空气;③灭菌结束后,切断热源,让灭菌锅内温度自然下降,当压力表的压力降到零时,打开排气阀,旋松螺栓,打开盖子,取出灭菌物品。如果提前打开排气阀,锅内压力突然下降,灭菌容器内的液体会冲出容器,造成污染。(3)酒精发酵离不开酵母菌,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,在无氧条件下,酵母菌进行酒精发酵。酵母菌进行无氧呼吸产生酒精的过程中,会不断产生二氧化碳,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,纤维素酶可以将纤维素分解成葡萄糖。用秸秆替代粮食生产乙醇,一方面提高了能量利用率,减少了环境污染,另一方面减少了对粮食的消耗,从而保障粮食安全。 答案　(1)菌T可以分泌纤维素酶,纤维素酶能分解纤维素　(2)为酵母菌蛋白质、核酸等含氮物质的合成提供原料　待灭菌的物品不宜放置过挤;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(答出2点即可)　(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 2.硅酸盐细菌是一种耐碱、能分解原始岩石矿物的芽孢杆菌,该菌株的菌落具有透明、隆起、粘性强等特征。下表为硅酸盐细菌的培养基配方。 成分 蔗糖 Na2HPO4 MgSO4· 7H2O FeCl3 CaCO3 土壤 矿物 琼脂 含量/g 5 2 0.5 0.005 0.1 1 20 (1)该培养基根据物理性质划分属于______________培养基,通过该培养基成分可知:硅酸盐细菌具有______________能力。 (2)探究硅酸盐细菌生长的pH范围和最适pH时,该培养基中不需要添加______________,倒平板前需用_____________________________溶液制备不同pH的平板,以pH=7.0的平板作为对照,接种后置于28~30 ℃环境中培养,观察记录其生长情况。 (3)分离和纯化硅酸盐细菌时,由于该细菌在土壤中含量比较高,配制土壤悬浮液时需进行______________。为避免偶然因素的影响,还需_____________________________。将处理过的菌液接种到培养基上培养一段时间后。可挑选_____________________________的菌落进行扩大培养。 解析　(1)由于该培养基中含有琼脂,因此该培养基根据物理性质划分属于固体培养基,通过该培养基成分可知:培养基成分中没有氮源,因此硅酸盐细菌具有固氮能力。(2)根据题意可知,探究硅酸盐细菌生长的pH范围和最适pH时,该培养基中不需要添加CaCO3,因为CaCO3会影响培养基的pH。倒平板前需用灭菌的HCl或NaOH溶液制备不同pH的平板,以pH=7.0的平板作为对照,接种后置于28~30 ℃环境中培养,观察记录其生长情况。(3)根据题意可知,分离和纯化硅酸盐细菌时,由于该细菌在土壤中含量比较高,配制土壤悬浮液时,需进行一系列梯度稀释。为避免偶然因素的影响,还需每个稀释度设三个重复(或设置重复组)。将处理过的菌液接种到培养基上培养一段时间后,可挑选透明、隆起、粘性强的菌落进行扩大培养。 答案　(1)固体　固氮　(2)CaCO3　灭菌的HCl或NaOH　(3)一系列梯度稀释　每个稀释度设三个重复(或设置重复组)　透明、隆起、粘性强 3.(2024·重庆联考)葡萄酒生产过程中会产生大量的酿酒残渣(皮渣)。目前这些皮渣主要用作饲料或肥料,同时研究者也采取多种措施拓展其利用价值。回答下列问题: (1)为了解皮渣中微生物的数量,取10 g皮渣加入90 mL无菌水,混匀、静置后取上清液,用稀释涂布平板法将0.1 mL稀释液接种于培养基上。105倍稀释度对应的三个平板中菌落数量分别为78、91和95,则每克皮渣中微生物数量为______________个。 (2)皮渣堆积会积累醋酸菌,可从中筛选优良菌株。制备醋酸菌初筛平板时,需要将培养基的pH调至______________。培养筛选得到的醋酸菌,在缺少糖源的液体培养基中可加入乙醇,请写出醋酸菌将乙醇转化为醋酸的反应式:_____________________________。 (3)配制的培养基必须进行灭菌处理,采用的方法是______________,检测固体培养基是否灭菌彻底的操作是_____________________________。 (4)为高效降解农业秸秆废弃物,研究人员利用从土壤中筛选获得的3株纤维素分解菌,在37 ℃条件下进行玉米秸秆降解实验,结果如表所示。在该条件下纤维素酶活力最高的是菌株______________(填“A”“B”或“C”),理由是_______________________________________________________________。 菌株 秸秆总 重(g) 秸秆残 重(g) 秸秆失 重(%) 纤维素降 解率(%) A 2.00 1.51 24.50 16.14 B 2.00 1.42 29.00 23.32 C 2.00 1.53 23.50 14.92 解析　(1)分析题意可知,每克皮渣中微生物数量为(78+91+95)÷3÷0.1×105=8.8×107(个)。(2)醋酸菌属于细菌,故制备醋酸菌初筛平板时,需要将培养基的pH调至中性或弱碱性。在缺少糖源的液体培养基中醋酸菌以乙醇为碳源,先把乙醇氧化为乙醛,再把乙醛氧化为乙酸,反应式为C2H5OH+O2CH3COOH+H2O+能量。(3)培养基中含有水分,可用湿热灭菌或高压蒸汽灭菌法灭菌;设置未接种培养基进行培养,观察是否有菌落出现,可判断固体培养基是否灭菌彻底。(4)测定酶活力时可以用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。由题表可知,在适宜的条件下,B菌株在相同的温度和时间下,秸秆失重最多,纤维素降解率最高,说明该菌株的纤维素分解菌产生的纤维素酶活力最高。 答案　(1)8.8×107　(2)中性或弱碱性　C2H5OH+O2CH3COOH+H2O+能量　(3)湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)　设置未接种培养基进行培养　(4)B　在相同条件下,B菌株纤维素降解率最高,秸秆失重最多 4.(2024·莆田模拟)某纺织厂为使牛仔布呈现“穿旧”效果,准备用纤维素分解菌处理代替传统的浮石擦洗。工作人员拟从土壤样品中分离该类微生物,并进行扩大培养,相关工艺流程如图。请回答下列问题: (1)进行土样中细菌数量的测定,常用稀释涂布平板法(选用104~106倍的稀释液)统计样品中活菌的数量。当第一次用稀释涂布平板法测定土样中纤维素分解菌的数量时,所进行实验的一般基本思路是_______________________________________________________________。 (2)在系列稀释操作前,选择培养的一般目的是_______________________________________________________________。 (3)涂布接种时,转动培养皿的目的是______________。 (4)在鉴别培养基上,菌落周围的透明圈大小可能与纤维素酶的______________有关。 解析　(1)第一次用稀释涂布平板法测定土样中纤维素分解菌的数量时,需要将稀释范围适当放宽的稀释液,采用稀释涂布平板法分别接种到鉴别培养基(用刚果红染色),从中选择出菌落数在30~300的平板进行计数。(2)选择培养的目的是确保能够从样品中分离得到所需要的纤维素分解菌,增加纤维素分解菌的数量。(3)涂布接种时,转动培养皿的目的是使菌液分布均匀。(4)该实验中菌落周围的透明圈的大小可能与纤维素酶的量和活性有关。 答案　(1)将稀释范围适当放宽的稀释液,采用稀释涂布平板法分别接种到鉴别培养基(用刚果红染色),从中选择出菌落数在30~300的平板进行计数　(2)确保能够从样品中分离得到所需要的微生物,增加纤维素分解菌的数量　(3)使菌液分布均匀　(4)量和活性 5.(科学探究)某研究小组将一组相同圆纸片放入不同浓度的麦迪霉素(一种抗生素)溶液中浸泡后,放在接种有大肠杆菌的培养基上培养,实验结果如图1。回答下列问题: 　 图1 图2 (1)将装有培养基的灭菌包装入高压蒸汽灭菌锅时,注意不要太挤,以免因______________而影响灭菌的效果。加热初期,必须将灭菌锅内的冷空气排尽,否则将因____________________________而影响灭菌的效果。倒平板时,待平板冷却凝固后,应将平板倒过来放置,并用记号笔在______________标明培养基的种类、培养日期、平板上样品的稀释度、培养的微生物名称及制作者姓名等信息。 (2)实验结果表明,对大肠杆菌抑制作用最明显的是浓度为______________(填图1中序号)的麦迪霉素。 (3)该实验中,宜使用______________法接种大肠杆菌,在培养和接种大肠杆菌时要特别注意进行无菌操作。为了避免无关变量对实验结果的影响,对圆纸片的要求是_____________________________。 (4)该研究小组运用上述实验方法,还研究了相同浓度的三种不同抗生素A、B、C对大肠杆菌生长的影响。请在图2以图示的方法表示这一处理方案(可模仿图1中图示并加以必要注解的方法)。 解析　(1)将灭菌包装入高压蒸汽灭菌锅时,注意不要太挤,以免因阻碍蒸汽流通而影响灭菌的效果。加热初期,必须将灭菌锅内的冷空气排尽,否则将因达不到规定温度而影响灭菌的效果。平板倒置后,用记号笔在皿底标明培养基的种类等信息。(2)题图1中⑤的抑菌圈最大,说明对大肠杆菌抑制作用最明显的是浓度为⑤的麦迪霉素。(3)根据题图1中菌落分布情况,宜使用稀释涂布平板法接种大肠杆菌。为了避免无关变量对实验结果的影响,圆纸片应大小、质地相同。 (4)据题意该方案的自变量为相同浓度的三种不同抗生素A、B、C,对照组用无菌水处理,处理方案见答案。 答案　(1)阻碍蒸汽流通　达不到规定温度　皿底　(2)⑤　(3)稀释涂布平板　大小、质地相同 (4) 学科网（北京）股份有限公司 $$