专题11 发酵工程- 2025年高考生物【热点·重点·难点】专练（北京专用）

专题11 发酵工程 目录 1.命题趋势：明考情知方向 2.重难诠释：知重难、掌技巧、攻薄弱 3.创新情境练：知情境练突破 4.限时提升练：（30min）综合能力提升 考点 三年考情分析 2025考向预测 发酵工程 （2024.北京卷.T17）果酒和果醋的制作原理,验证性实验与探究性实验,发酵工程的应用 （2023.北京卷.T16）培养基的成分及其功能,微生物的接种方法,微生物的培养与菌种保藏,验证性实验与探究性实验 （2022.北京卷.T20）微生物的培养与应用综合 考点预测：发酵工程 考法预测：一是直接考查单一产物发酵过程的方法、步骤、原理和影响条件。 二是考查在特定情境下，如何根据微生物的代谢特点控制发酵条件，或设计实验方案，最 终获取代谢产物。 1、 重难点 （1） 传统发酵技术 1.常见的发酵产品及其发酵使用的微生物 发酵产品 微生物 代谢类型 生物类型 繁殖方式 腐乳 毛霉菌 异养需氧型 真核 孢子生殖 泡菜 乳酸菌 异养厌氧型 原核 分裂生殖 果酒 酵母菌 异养兼性厌氧 真核 出芽生殖 果醋 醋酸菌 异养需氧型 原核 分裂生殖 2.控制情况 泡菜 果酒 果醋 条件 控制 O2 无氧 前期有氧，后期无氧 有氧 温度 室温 18-30℃ 30-35℃ 时间 腌制15天左右 10～12天 7～8天 其他条件 控制盐与水的比例 - - 操作提示 泡菜坛的选择；腌制条件的控制 材料的选择与处理；防止发酵液被污染；控制好发酵条件；正确使用发酵装置 （二）微生物的培养技术及应用 1.培养基的类型 划分标准 培养基种类 特点 用途 物理性质 液体培养基 不加凝固剂 工业生产 半固体培养基 加凝固剂，如琼脂 观察微生物的运动 固体培养基 微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种 化学成分 天然培养基 含化学成分不明确的天然物质 工业生产 合成培养基 培养基成分明确 分类、鉴定 用途 选择培养基 允许特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基 培养、分离出特定微生物 鉴别培养基 在培养基中加入某种指示剂或化学药品,用以鉴别不同种类的微生物 鉴别不同种类微生物 2.培养基基本成分：碳源、氮源、水、无机盐 碳源 无机碳源（自养型生物） CO2、CO32-、HCO3- 有机碳源（异养型生物） 葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨等 氮源 无机氮源 NH4＋、NO3-、NH3等 有机氮源 牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等 无机盐 大量元素 Ca、K 、Mg 微量元素 Zn、Cu、Mn、Co、Mo等 3.常用的灭菌、消毒方法比较 条件 结果 常用方法 应用范围 消毒 较为温和的物理或化学方法 仅杀死物体表面或内部的部分微生物，不能消灭芽孢和孢子。 煮沸消毒法 日常用品 巴氏消毒法 不耐高温的液体 化学药剂消毒法 用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源 紫外线消毒法 用紫外灯照射接种室、接种箱、超净工作台。 灭菌 强烈的理化因素 杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子 灼烧灭菌法 接种工具(涂布器、接种环)、试管口或瓶口 干热灭菌法 玻璃器皿、金属用具 湿热灭菌法 培养基及容器 4.微生物的选择培养基和计数 （1）常用微生物分离方法比较 比较 平板划线法 稀释涂布平板法 工具 接种环 涂布器 原理 通过接种环在琼脂固体培养基的表面连续划线操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面。 将菌液进行一系列的梯度稀释，稀释度足够高时，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞。 特点 方法简单，但不适宜计数 单菌落更易分开，可以计数，但操作复杂 示意图 共同点 使培养基上形成由单个细菌细胞繁殖而来的子细胞群体——菌落 （2）微生物的计数方法比较 内容 直接计数法 间接计数法 主要用具 显微镜、细菌计数板或血细胞计数板 涂布器 计数依据 细菌个数 培养基上菌落数 优点 计数方便、操作简单 计数的是活菌 计算公式 每毫升原液含菌株数＝每小格平均菌株数×400×1 0000×稀释倍数 每克样品中的菌株数:(C÷V)×M C:某稀释度下平板上生长的平均菌落数;V:涂布平板时所用的稀释液的体积(mL);M:稀释倍数 缺点 不能区分死菌与活菌 当两个或多个菌体连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落 结果 比实际值偏大 比实际值偏小 2、 高分技巧 （一）果酒发酵，发酵罐要留有大约1/3的空间 1.先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O2后，再进行酒精发酵； 2.防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。 （二）选择培养基和鉴别培养基的区别 项目 选择培养基 鉴别培养基 特殊成分 加入允许目标微生物生长，而抑制或阻止其他微生物生长的化学物质 加入某种指示剂或化学药品(不影响微生物正常生长) 目的 抑制其他微生物的生长，促进目标微生物的生长 微生物的某种代谢产物与培养基中的特定指示剂或化学药品发生反应 用途 培养、分离出目标微生物 鉴别目标微生物 举例 培养酵母菌和霉菌时，可在培养基中加入青霉素，抑制细菌的生长；利用以尿素作为唯一氮源的培养基来培养可分解尿素的细菌 可用伊红—亚甲蓝琼脂培养基鉴定饮用水或乳制品中是否含有大肠杆菌(若有，则菌落呈深紫色、并有金属光泽) （三）平板划线法的注意事项 1.几次灼烧接种环的目的 （1）第一次划线前：杀死接种环上的微生物，避免污染培养物。 （2）每次划线后：杀死残留菌种，保证每次划线菌种来自上一次划线的末端。 （3）划线操作结束后：杀死残留菌种，避免污染环境和感染操作者。 2.灼烧接种环之后，要冷却后再进行操作，以免接种环因温度过高而杀死菌种。 3.划线力度要适当，防止用力过大将培养基表面划破。 4.培养皿盖不能完全打开，应只打开一条缝隙。 （四）正确区分传统发酵技术与发酵工程 项目 传统发酵技术 发酵工程 概念 直接利用原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 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 菌种来源 来源于空气、蔬菜、面团发酵物等，菌种不纯 性状优良的菌种，可从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得 过程 无菌种选育、扩大培养、接种，无严格的灭菌等 菌种选育，培养基的配制、灭菌，扩大培养，接种，发酵，产品的分离和提纯 发酵条件控制 通过微生物自身的代谢调节 pH,通过充气口、排气口及其他人工措施调节溶解氧 通过计算机控制系统，对发酵过程中的温度、pH和溶解氧等进行监测和控制 应用 果酒、果醋的制作，腐乳、泡菜的制作等 应用于食品工业、医药工业、农牧业等 （建议用时：10分钟） 1．（联系生活）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 【分析】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℃。 【详解】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。 2．（实验探究）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 【分析】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。 【详解】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。 3．（联系生活）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 【分析】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。 【详解】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。 4．（实验探究）为探究菌株ZI对病原菌Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ生长的抑制效果，取病原菌的菌丝块放置在平板中央，在距离中央3cm处用接种环分别在4个位点接种菌株ZI，28 ℃培养3~5天，观察抑菌圈大小，实验结果如图。下列分析错误的是（    ） A．菌株ZI能在图中所示培养基上生长 B．三种病原菌在培养基上生长的速度不同 C．菌株ZI对病原菌Ⅱ的抑制作用最强 D．菌株ZI可能通过释放分泌物抑制病原菌生长 【答案】C 【分析】将含有杀菌物质的滤纸片放到滴有细菌培养液的固体培养基上，经过培养，杀菌物质杀死细菌后会在滤纸片周围形成抑菌圈。抑菌圈越大，说明该菌对此药敏感性越大，反之越小，若无抑菌圈，则说明该菌对此药具有耐药性。透明圈直径大小与药物浓度、细菌浓度有直接关系。 【详解】A、据图可知，病原菌的菌丝块放置在平板中央，图示培养基中菌株ZI可以形成菌落，证明菌株ZI能在图中所示培养基上生长，A正确； B、图示菌株ZI在三个平板上所形成的抑菌圈大小不同，故三种病原菌在培养基上生长的速度不同，B正确； C、菌株ZI能通过释放分泌物抑制病原菌生长，据图可知，菌株ZI对病原菌I的抑制作用最强，C错误； D、由图可知，菌株ZI能通过释放分泌物抑制病原菌生长，D正确。 故选C。 （建议用时：30分钟） 一、选择题 1．（2023·北京·高考真题）高中生物学实验中，下列实验操作能达成所述目标的是（　　） A．用高浓度蔗糖溶液处理成熟植物细胞观察质壁分离 B．向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无菌环境 C．在目标个体集中分布的区域划定样方调查种群密度 D．对外植体进行消毒以杜绝接种过程中的微生物污染 【答案】A 【分析】成熟的植物细胞有一大液泡。当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入到外界溶液中，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，液泡逐渐缩小，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，即发生了质壁分离。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入到细胞液中，液泡逐渐变大，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，即发生了质壁分离复原。 【详解】A、成熟的植物细胞有中央大液泡，用高浓度蔗糖溶液处理，细胞会失水，成熟植物细胞能发生质壁分离，因此用高浓度蔗糖溶液处理成熟植物细胞观察质壁分离，A正确； B、向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无氧环境，不能创造无菌环境，B错误； C、在用样方法调查种群密度时，应该做到随机取样，而不是在目标个体集中分布的区域划定样方调查种群密度，C错误； D、对外植体进行消毒可以 减少外植体携带的微生物，但不能杜绝接种过程中的微生物污染，D错误。 故选A。 2．（2021·北京·高考真题）野生草本植物多具有根系发达、生长较快、抗逆性强的特点，除用于生态治理外，其中一些可替代木材栽培食用菌，收获后剩余的菌渣可作肥料或饲料。相关叙述错误的是（　　） A．种植此类草本植物可以减少水土流失 B．菌渣作为农作物的肥料可实现能量的循环利用 C．用作培养基的草本植物给食用菌提供碳源和氮源 D．菌渣作饲料实现了物质在植物、真菌和动物间的转移 【答案】B 【分析】能量流动的特点：单向流动、逐级递减。物质可以循环利用，但能量是单向流动的，不能循环利用。 【详解】A、此类草本植物根系发达可以固定更多的土壤，故种植此类草本植物可以减少水土流失，A正确； B、能量可多级利用，但不能循环利用，B错误； C、草本植物含有蛋白质和纤维素，可给食用菌提供碳源和氮源，C正确； D、草本植物可栽培食用菌，而菌渣可作肥料或饲料，故实现了物质在植物、真菌和动物间的转移，D正确。 故选B。 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 【分析】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）。 【详解】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。 4．（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 【分析】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。 【详解】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。 5．（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 【分析】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。 【详解】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。 6．（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 【分析】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。 【详解】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。 7．（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 【分析】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。 【详解】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。 8．（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X 6.9 菌株Y 7.7 A．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 【分析】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。 【详解】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。 9．（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 【分析】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。 【详解】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。 10．（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 【分析】微生物分离和纯化的方法：平板划线法和稀释涂布平板法。 【详解】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。 11．（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 【分析】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。 【详解】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。 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 【分析】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。 【详解】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 【分析】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。 【详解】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。 14．（2023·北京海淀·二模）为探究抗生素对细菌的选择作用，将含抗生素的滤纸片放到接种了大肠杆菌的平板培养基上（如下图），一段时间后测量并记录抑菌圈的直径。从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌扩大培养，重复实验2~5次。下列叙述不正确的是（　　） A．接种时，将高浓度菌液涂布在平板培养基上 B．①处滤纸片上不含抗生素，起对照作用 C．重复2~5次实验后，抑菌圈的直径会变大 D．抑菌圈边缘的菌落上挑取的细菌抗药性较强 【答案】C 【分析】本实验的思路为：将含抗生素的滤纸片放到接种了大肠杆菌的平板培养基上，滤纸片周围会出现抑菌圈，在抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌；若抗生素对细菌起选择作用，则随着培养次数增多，耐药菌的比例增大，在连续培养几代后，抑菌圈的平均直径变小。 【详解】A、将高浓度菌液涂布在平板培养基上，使平板上长出密集菌落，利于观察抑菌圈，A正确； B、①处滤纸片周围未出现抑菌圈，滤纸片上不含抗生素，起对照作用，B正确； C、随重复次数增加，抗药菌株的比例增加，抑菌圈的直径会变小，C错误； D、抑菌圈边缘的菌落可能是耐药菌，所以，抑菌圈边缘的菌落上挑取的细菌抗药性较强，D正确。 故选C。 15．（2023·北京通州·三模）某同学获得A、B两种可以降解石油的细菌，为探究两种菌株分解石油的能力，分析两个菌株的其他生理功能，该同学设计如下实验，分别在培养基Ⅰ和Ⅱ的甲、乙位置接种A菌、B菌，结果见下表（+表示有透明圈，+越多透明圈越大；－表示无透明圈），以下叙述错误的是（    ） 菌株 透明圈大小 培养基I 培养基Ⅱ A +++ ++ B ++ - A．实验所用培养基中石油为碳源 B．培养基Ⅰ和Ⅱ为液体培养基 C．A菌降解石油的能力强于B菌 D．A菌在氮源贫瘠的环境中可以生存 【答案】B 【分析】培养基对微生物具有选择作用。配置培养基时根据某一种或某一类微生物的特殊营养要求，加入某些物质或除去某些营养物质，抑制其他微生物的生长，也可以根据某些微生物对一些物理、化学因素的抗性，在培养基中加入某种化学物质，从而筛选出待定的微生物。这种培养基叫做选择培养基。 【详解】A、本题为探究两种菌株分解石油的能力，因此实验所用培养基中石油为碳源，A正确； B、由题意可知要观察两种菌透明圈的大小来比较降解能力，因此所用培养基应为固体培养基，B错误； C、比较透明圈大小可判断对石油的降解能力，透明圈大降解能力强，透明圈小降解能力弱，因此A菌降解石油的能力强于B菌，C正确； D、由图可知，培养基Ⅱ中氮源贫瘠，B菌不能生长，但A菌可以生长，因此A菌在氮源贫瘠的环境中可以生存，D正确。 故选B。 二、非选择题 16．（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) 酒精/C2H5OH ATP (2)无氧取样，无氧培养 (3)不能，因为没有“接触 O2 后，酵母菌内源 H2O2 浓度上升”的证据 (4)过氧化氢酶/H2O2 酶 【分析】【关键能力】 （1）信息获取与加工 题干关键信息 所学知识 信息加工 酵母菌 兼性厌氧型微生物 无氧条件（密闭发酵罐）：酵母进进行无氧呼吸，产生酒精和CO2 有氧条件：酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖 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 自变量是不同氧气含量，因变量是酵母菌生长分支即相关调控情况 图甲中，无氧取样，无氧培养条件下，菌落数最多，说明该条件下，占比较低的菌种也会产生菌落，有利于保留占比很低菌种 （2）逻辑推理与论证 【详解】（1）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。 （2）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。 （3）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，因为没有“接触 O2 后，酵母菌内源 H2O2 浓度上升”的证据。 （4）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。 17．（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 【分析】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。 【详解】（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。 18．（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（%） 18.09 22.19 25.11 29.89 pH 5.51 5.41 5.44 4.80 亚硝酸盐（mg/kg） 25.21 25.33 5.44 4.76 N-二乙基亚硝 胺NDEA（μg/kg） 39.70 40.60 49.15 65.55 ①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 【分析】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。 【详解】（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。 19．（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 1 2 3 4 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 1 2 3 4 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 【分析】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。 【详解】（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。 20．（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 1010 i ii iii 108 (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 【分析】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。 【详解】（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。 21．（2023·北京朝阳·一模）随着我国畜禽产业迅猛发展，废弃羽毛亟需进行有效开发利用。 (1)羽毛中含有丰富的角蛋白，不易被化学试剂分解，但自然界中少有羽毛长时间积聚，这一现象提示在 的环境中易找到羽毛分解菌。 (2)为筛选土壤中的羽毛分解菌，研究者进行如下操作： ①取土样→配置浓度梯度土壤溶液→涂布于基础培养基表面，培养一段时间后，挑取单菌落接种于 的液体培养基中振荡培养。此过程使用的培养基用 法灭菌，羽毛煮沸消毒并烘干。 ②以 为对照，观察羽毛降解情况并检测角蛋白酶的酶活，结果如下表。 菌株 A B C D 对照 羽毛降解情况 酶活相对值 3 10 8 2 0 据表判断，适合后续研究的菌株及依据 。 (3)为优化角蛋白酶的生产条件，研究者利用响应面法进行了多变量分析。首先选择起始pH、温度、培养基中羽毛含量三个变量分别进行实验。依据相关软件推荐的不同变量组合实施多变量实验，并根据实验结果绘制了每两种变量组合对角蛋白酶活影响的三维图，部分结果如图。 图中投影的等高线反映了不同条件下角蛋白酶活的变化。由图可知：等高线中最小图形的中心点代表 时的温度和羽毛含量；等高线酶活随温度和羽毛含量增加的变化趋势 （“相同”或“不同”）。等高线若为圆形，提示两个变量间交互作用弱，据图判断，温度与羽毛含量间 。根据测定结果建立模型，计算出最优组合，并进行验证，测得角蛋白酶活比优化前提高了数倍。 (4)该研究潜在的应用前景是发酵液中富含氨基酸可用于 。 【答案】(1)富含羽毛 (2) 羽毛为唯一碳氮源 湿热灭菌/高压蒸汽 空白培养基 菌株B，角蛋白酶活及羽毛降解能力最强 (3) 角蛋白酶活最高 相同 交互作用强 (4)叶面施肥 【分析】1、接种微生物的方式常见有：平板划线法、稀释涂布平板法等，目的是防止杂菌的污染，保证培养物的纯度。 2、将微生物接种到固体培养基常用稀释涂布平板法，接种前先要将菌液进行一系列的梯度稀释，再将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，在一定的稀释度的菌液里，聚集在一起的微生物能分散成单个细胞，在适宜的条件下培养让菌体进行繁殖，能够在培养基表面形成单个菌落。 【详解】（1）羽毛不易被分解。但是自然界中羽毛一般不会长时间聚集，说明自然界中有分解羽毛的微生物。所以在富含羽毛的环境中容易找到羽毛分解菌。 （2）①培养基一般采用湿热灭菌法，如高压蒸汽灭菌法。题中，基础培养基上的单菌落挑取后接种在以羽毛为唯一碳源的液体培养基上以利于选择出能分解羽毛的纯培养微生物。 ②一般以空白培养基为对照，观察羽毛降解情况和检测酶活性大小。据图分析可知，菌株B中羽毛降解最多，说明其角蛋白酶活及羽毛降解能力最强。 （3）等高线中最小图形的中心点对应的纵轴数值最大，代表角蛋白酶活最高；等高线酶活随温度和羽毛含量增加都呈现下降趋势，所以趋势相同。等高线若为圆形，提示两个变量间交互作用弱，据图判断，温度与羽毛含量间相互作用强。 （4）羽毛被降解后，主要生成氨基酸。故发酵液中富含氨基酸可用于叶面施肥、农作物施肥等。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题11 发酵工程 目录 1.命题趋势：明考情知方向 2.重难诠释：知重难、掌技巧、攻薄弱 3.创新情境练：知情境练突破 4.限时提升练：（30min）综合能力提升 考点 三年考情分析 2025考向预测 发酵工程 （2024.北京卷.T17）果酒和果醋的制作原理,验证性实验与探究性实验,发酵工程的应用 （2023.北京卷.T16）培养基的成分及其功能,微生物的接种方法,微生物的培养与菌种保藏,验证性实验与探究性实验 （2022.北京卷.T20）微生物的培养与应用综合 考点预测：发酵工程 考法预测：一是直接考查单一产物发酵过程的方法、步骤、原理和影响条件。 二是考查在特定情境下，如何根据微生物的代谢特点控制发酵条件，或设计实验方案，最 终获取代谢产物。 1、 重难点 （1） 传统发酵技术 1.常见的发酵产品及其发酵使用的微生物 发酵产品 微生物 代谢类型 生物类型 繁殖方式 腐乳 毛霉菌 异养需氧型 真核 孢子生殖 泡菜 乳酸菌 异养厌氧型 原核 分裂生殖 果酒 酵母菌 异养兼性厌氧 真核 出芽生殖 果醋 醋酸菌 异养需氧型 原核 分裂生殖 2.控制情况 泡菜 果酒 果醋 条件 控制 O2 无氧 前期有氧，后期无氧 有氧 温度 室温 18-30℃ 30-35℃ 时间 腌制15天左右 10～12天 7～8天 其他条件 控制盐与水的比例 - - 操作提示 泡菜坛的选择；腌制条件的控制 材料的选择与处理；防止发酵液被污染；控制好发酵条件；正确使用发酵装置 （二）微生物的培养技术及应用 1.培养基的类型 划分标准 培养基种类 特点 用途 物理性质 液体培养基 不加凝固剂 工业生产 半固体培养基 加凝固剂，如琼脂 观察微生物的运动 固体培养基 微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种 化学成分 天然培养基 含化学成分不明确的天然物质 工业生产 合成培养基 培养基成分明确 分类、鉴定 用途 选择培养基 允许特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基 培养、分离出特定微生物 鉴别培养基 在培养基中加入某种指示剂或化学药品,用以鉴别不同种类的微生物 鉴别不同种类微生物 2.培养基基本成分：碳源、氮源、水、无机盐 碳源 无机碳源（自养型生物） CO2、CO32-、HCO3- 有机碳源（异养型生物） 葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨等 氮源 无机氮源 NH4＋、NO3-、NH3等 有机氮源 牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等 无机盐 大量元素 Ca、K 、Mg 微量元素 Zn、Cu、Mn、Co、Mo等 3.常用的灭菌、消毒方法比较 条件 结果 常用方法 应用范围 消毒 较为温和的物理或化学方法 仅杀死物体表面或内部的部分微生物，不能消灭芽孢和孢子。 煮沸消毒法 日常用品 巴氏消毒法 不耐高温的液体 化学药剂消毒法 用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源 紫外线消毒法 用紫外灯照射接种室、接种箱、超净工作台。 灭菌 强烈的理化因素 杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子 灼烧灭菌法 接种工具(涂布器、接种环)、试管口或瓶口 干热灭菌法 玻璃器皿、金属用具 湿热灭菌法 培养基及容器 4.微生物的选择培养基和计数 （1）常用微生物分离方法比较 比较 平板划线法 稀释涂布平板法 工具 接种环 涂布器 原理 通过接种环在琼脂固体培养基的表面连续划线操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面。 将菌液进行一系列的梯度稀释，稀释度足够高时，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞。 特点 方法简单，但不适宜计数 单菌落更易分开，可以计数，但操作复杂 示意图 共同点 使培养基上形成由单个细菌细胞繁殖而来的子细胞群体——菌落 （2）微生物的计数方法比较 内容 直接计数法 间接计数法 主要用具 显微镜、细菌计数板或血细胞计数板 涂布器 计数依据 细菌个数 培养基上菌落数 优点 计数方便、操作简单 计数的是活菌 计算公式 每毫升原液含菌株数＝每小格平均菌株数×400×1 0000×稀释倍数 每克样品中的菌株数:(C÷V)×M C:某稀释度下平板上生长的平均菌落数;V:涂布平板时所用的稀释液的体积(mL);M:稀释倍数 缺点 不能区分死菌与活菌 当两个或多个菌体连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落 结果 比实际值偏大 比实际值偏小 2、 高分技巧 （一）果酒发酵，发酵罐要留有大约1/3的空间 1.先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O2后，再进行酒精发酵； 2.防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。 （二）选择培养基和鉴别培养基的区别 项目 选择培养基 鉴别培养基 特殊成分 加入允许目标微生物生长，而抑制或阻止其他微生物生长的化学物质 加入某种指示剂或化学药品(不影响微生物正常生长) 目的 抑制其他微生物的生长，促进目标微生物的生长 微生物的某种代谢产物与培养基中的特定指示剂或化学药品发生反应 用途 培养、分离出目标微生物 鉴别目标微生物 举例 培养酵母菌和霉菌时，可在培养基中加入青霉素，抑制细菌的生长；利用以尿素作为唯一氮源的培养基来培养可分解尿素的细菌 可用伊红—亚甲蓝琼脂培养基鉴定饮用水或乳制品中是否含有大肠杆菌(若有，则菌落呈深紫色、并有金属光泽) （三）平板划线法的注意事项 1.几次灼烧接种环的目的 （1）第一次划线前：杀死接种环上的微生物，避免污染培养物。 （2）每次划线后：杀死残留菌种，保证每次划线菌种来自上一次划线的末端。 （3）划线操作结束后：杀死残留菌种，避免污染环境和感染操作者。 2.灼烧接种环之后，要冷却后再进行操作，以免接种环因温度过高而杀死菌种。 3.划线力度要适当，防止用力过大将培养基表面划破。 4.培养皿盖不能完全打开，应只打开一条缝隙。 （四）正确区分传统发酵技术与发酵工程 项目 传统发酵技术 发酵工程 概念 直接利用原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 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 菌种来源 来源于空气、蔬菜、面团发酵物等，菌种不纯 性状优良的菌种，可从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得 过程 无菌种选育、扩大培养、接种，无严格的灭菌等 菌种选育，培养基的配制、灭菌，扩大培养，接种，发酵，产品的分离和提纯 发酵条件控制 通过微生物自身的代谢调节 pH,通过充气口、排气口及其他人工措施调节溶解氧 通过计算机控制系统，对发酵过程中的温度、pH和溶解氧等进行监测和控制 应用 果酒、果醋的制作，腐乳、泡菜的制作等 应用于食品工业、医药工业、农牧业等 （建议用时：10分钟） 1．（联系生活）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 2．（实验探究）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 3．（联系生活）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 4．（实验探究）为探究菌株ZI对病原菌Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ生长的抑制效果，取病原菌的菌丝块放置在平板中央，在距离中央3cm处用接种环分别在4个位点接种菌株ZI，28 ℃培养3~5天，观察抑菌圈大小，实验结果如图。下列分析错误的是（    ） A．菌株ZI能在图中所示培养基上生长 B．三种病原菌在培养基上生长的速度不同 C．菌株ZI对病原菌Ⅱ的抑制作用最强 D．菌株ZI可能通过释放分泌物抑制病原菌生长 （建议用时：30分钟） 一、选择题 1．（2023·北京·高考真题）高中生物学实验中，下列实验操作能达成所述目标的是（　　） A．用高浓度蔗糖溶液处理成熟植物细胞观察质壁分离 B．向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无菌环境 C．在目标个体集中分布的区域划定样方调查种群密度 D．对外植体进行消毒以杜绝接种过程中的微生物污染 2．（2021·北京·高考真题）野生草本植物多具有根系发达、生长较快、抗逆性强的特点，除用于生态治理外，其中一些可替代木材栽培食用菌，收获后剩余的菌渣可作肥料或饲料。相关叙述错误的是（　　） A．种植此类草本植物可以减少水土流失 B．菌渣作为农作物的肥料可实现能量的循环利用 C．用作培养基的草本植物给食用菌提供碳源和氮源 D．菌渣作饲料实现了物质在植物、真菌和动物间的转移 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 4．（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 5．（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 6．（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 7．（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 8．（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X 6.9 菌株Y 7.7 A．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 9．（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 10．（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 11．（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 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 13．（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 14．（2023·北京海淀·二模）为探究抗生素对细菌的选择作用，将含抗生素的滤纸片放到接种了大肠杆菌的平板培养基上（如下图），一段时间后测量并记录抑菌圈的直径。从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌扩大培养，重复实验2~5次。下列叙述不正确的是（　　） A．接种时，将高浓度菌液涂布在平板培养基上 B．①处滤纸片上不含抗生素，起对照作用 C．重复2~5次实验后，抑菌圈的直径会变大 D．抑菌圈边缘的菌落上挑取的细菌抗药性较强 15．（2023·北京通州·三模）某同学获得A、B两种可以降解石油的细菌，为探究两种菌株分解石油的能力，分析两个菌株的其他生理功能，该同学设计如下实验，分别在培养基Ⅰ和Ⅱ的甲、乙位置接种A菌、B菌，结果见下表（+表示有透明圈，+越多透明圈越大；－表示无透明圈），以下叙述错误的是（    ） 菌株 透明圈大小 培养基I 培养基Ⅱ A +++ ++ B ++ - A．实验所用培养基中石油为碳源 B．培养基Ⅰ和Ⅱ为液体培养基 C．A菌降解石油的能力强于B菌 D．A菌在氮源贫瘠的环境中可以生存 二、非选择题 16．（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。 17．（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） 。 18．（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（%） 18.09 22.19 25.11 29.89 pH 5.51 5.41 5.44 4.80 亚硝酸盐（mg/kg） 25.21 25.33 5.44 4.76 N-二乙基亚硝 胺NDEA（μg/kg） 39.70 40.60 49.15 65.55 ①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。 19．（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 1 2 3 4 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。 20．（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 1010 i ii iii 108 (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）。 21．（2023·北京朝阳·一模）随着我国畜禽产业迅猛发展，废弃羽毛亟需进行有效开发利用。 (1)羽毛中含有丰富的角蛋白，不易被化学试剂分解，但自然界中少有羽毛长时间积聚，这一现象提示在 的环境中易找到羽毛分解菌。 (2)为筛选土壤中的羽毛分解菌，研究者进行如下操作： ①取土样→配置浓度梯度土壤溶液→涂布于基础培养基表面，培养一段时间后，挑取单菌落接种于 的液体培养基中振荡培养。此过程使用的培养基用 法灭菌，羽毛煮沸消毒并烘干。 ②以 为对照，观察羽毛降解情况并检测角蛋白酶的酶活，结果如下表。 菌株 A B C D 对照 羽毛降解情况 酶活相对值 3 10 8 2 0 据表判断，适合后续研究的菌株及依据 。 (3)为优化角蛋白酶的生产条件，研究者利用响应面法进行了多变量分析。首先选择起始pH、温度、培养基中羽毛含量三个变量分别进行实验。依据相关软件推荐的不同变量组合实施多变量实验，并根据实验结果绘制了每两种变量组合对角蛋白酶活影响的三维图，部分结果如图。 图中投影的等高线反映了不同条件下角蛋白酶活的变化。由图可知：等高线中最小图形的中心点代表 时的温度和羽毛含量；等高线酶活随温度和羽毛含量增加的变化趋势 （“相同”或“不同”）。等高线若为圆形，提示两个变量间交互作用弱，据图判断，温度与羽毛含量间 。根据测定结果建立模型，计算出最优组合，并进行验证，测得角蛋白酶活比优化前提高了数倍。 (4)该研究潜在的应用前景是发酵液中富含氨基酸可用于 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$