第1章 发酵工程 重点突破练(1) （课件）-【步步高】2023-2024学年高二生物学选择性必修3 生物技术与工程（苏教版）

第一章 重点突破练(一) 题组一　微生物的基本培养技术 1.微生物培养过程中，要十分重视无菌操作，现代生物学实验中的许多方面也要进行无菌操作，防止杂菌污染，请分析下列操作中错误的是 ①煮沸消毒可以杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢　②接种操作要在酒精灯火焰附近进行　③家庭制作葡萄酒时要将容器和葡萄进行灭菌 ④培养基要进行湿热灭菌　⑤加入培养基中的指示剂或染色剂不需要灭菌 A.①② B.②④ C.②⑤ D.③⑤ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 需进行灭菌的有器皿、培养基、添加剂(指示剂或染色剂)等；家庭制作葡萄酒时所利用的微生物是附着在葡萄皮表面的野生型酵母菌，故不能对葡萄进行灭菌；培养基灭菌常用湿热灭菌法；指示剂和染色剂可能混有微生物，故加入培养基前需要灭菌。故③⑤操作错误。 2.如图是平板划线法接种微生物的示意图，下列叙述错误的是 A.该接种过程一般需要灼烧接种环5次 B.划线结束可看到划线末端出现不连续的单菌落 C.若培养的是尿素分解菌，可加入酚红指示剂 D.该接种方法不能准确计数培养液中微生物的数量 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 为了防止杂菌污染，每一次划线之前和划线操作结束后都需要将接种环灼烧灭菌，图示中共有4个划线区域，因此需要灼烧接种环5次，A正确； 划线结束后，将培养皿倒置放在恒温培养箱中培 养一段时间后，可看到划线末端出现不连续的单菌落，B错误； 若培养的是尿素分解菌，因该菌合成的脲酶可将尿素分解成氨，使培养基的pH呈碱性，酚红指示剂将变红，所以可加入酚红指示剂来鉴定，C正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 使用该接种方法(平板划线法)，大部分细菌的菌落连在一起，故不能准确计数培养液中微生物的数量，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 3.如图是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的效果图。据图分析，下列说法错误的是 A.获得图甲效果的接种方法是稀 释涂布平板法 B.获得图乙效果的接种方法是平板划线法 C.若在纯化土壤细菌时菌液浓度过高，培养基上的菌落可能会连成一片 D.两种接种方式用到的工具相同 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 两种接种方式用到的接种工具不同，获得图甲效果的接种方法是稀释涂布平板法，接种工具是涂布器，获得图乙效果的接种方法是平板划线法，接种工具是接种环，A、B正确，D错误； 稀释涂布平板法纯化微生物时，如果菌液浓度过高会使细菌细胞连在一起，形成的菌落也会连成片，平板划线法纯化微生物时，如果挑取的菌液浓度过高也会使部分菌落连在一起，C正确。 对点训练 4.(多选)(2023·南京高二调研)MIC是指药敏试验中某种抗生素对测试菌的最低抑制浓度。某研究小组将含有相同浓度的不同种类抗生素Ⅰ～Ⅳ的四个大小相同的纸片分别贴在长满测试菌的平板上，进行药敏试验以了解病原菌对四种抗生素的敏感程度，用于指导临床合理选用抗生素。图1为实验所用器材，图2为实验结果示意图。下列叙述正确的是 A.为获得长满测试菌的平板，需要使 　用图1中①②③ B.据图2可知抗生素Ⅰ的MIC大于抗生 素Ⅱ的MIC C.图2抑菌圈中出现菌落的原因可能是病原菌中出现了能抗抗生素Ⅳ的突变株 D.无法确定图2抑菌圈中离纸片越近的菌落对抗生素Ⅳ的抗性越强 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 为获得长满测试菌的平板，需要采用稀释涂布平板法接种，该方法需要使用图1中①酒精灯、②涂布器和③培养基，④ 接种环是平板划线法接种时需要的接种工具，A正确； MIC为药敏试验中某种抗生素对测试菌的最低抑制浓度，相同浓度的抗生素抑菌圈越大，其MIC越小，分析题图可知，抗生素Ⅰ的抑菌圈明显大于抗生素Ⅱ的抑菌圈，因此对于该试验所用的测试菌而言，抗生素Ⅰ的MIC小于抗生素Ⅱ的MIC，B错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 图2抑菌圈中出现菌落的原因可能是病原菌中出现了能抗抗生素Ⅳ的突变株，故能在含有抗生素Ⅳ的抑菌圈内生长，C正确； 在抑菌圈中出现的菌落均是对抗生素Ⅳ具有抗性的菌株，无法通过题图信息判断它们之间抗性的强弱，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 题组二　微生物的选择培养和计数 5.下列有关利用稀释涂布平板法对土壤中微生物进行计数的相关说法，不正确的是 A.相同稀释倍数的样液至少涂布三个平板才能保证结果的准确性 B.将不同稀释度下计算的菌落数求平均值得到较为准确的菌落数 C.本实验需要设置一个接种等体积无菌水的对照组以提高实验结果的可 　信度 D.土壤中真菌的数量比细菌的数量少，所以真菌的稀释倍数要比细菌小 √ 为了保证结果准确，一般选取同一稀释度下、菌落数在30～300的平板进行计数，B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 6.下列有关微生物实验室培养操作的叙述，正确的是 A.倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上 B.用稀释涂布平板法纯化某细菌时，只要稀释度足够高，就能在培养基 　表面形成单个菌落 C.对细菌进行计数时能采用稀释涂布平板法，也能用平板划线法 D.用记号笔标记培养皿中菌落时，应标记在皿盖上 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 倒平板时，在酒精灯火焰旁用拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将培养基(10～20 mL)倒入培养皿中，立即盖上皿盖，A错误； 平板划线法在刚开始划线的区域无法获得单个菌落，所以无法用来计数，C错误； 用记号笔标记培养皿中的菌落时，为了便于做记号和观察，通常标记在皿底上，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 7.在细菌的连续发酵过程中，要以一定速率不断添加新的培养基，同时放出老的培养基。如图表示培养基的稀释率(培养基的更新速率)与培养容器中营养物质浓度、细菌代时(细菌数目增加一倍需要的时间)、细菌密度的关系。下列相关叙述错误的是 A.在稀释率很低的情况下，稀释率的增加会导致 　细菌密度增加 B.稀释率从a到b的变化过程中，细菌生长速度不 　断提高 C.稀释率超过b后，营养物质浓度过高导致细菌死亡率增大，细菌密度降低 D.为持续高效地获得发酵产品，应将稀释率控制在b左右 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 由题图可知，在稀释率很低的情况下，细菌密度随稀释率的增加(也就是培养基的更新速率增加)而增加，A正确； 稀释率从a到b的变化过程中，细菌代时逐渐缩短，说明细菌生长速度不断提高，B正确； 由题图可知，随稀释率的增加，营养物质浓度提高，细菌代时缩短，而细菌密度降低，这是由于培养基更替过快，带走了大量的细菌，营养充足，细菌繁殖快，细菌代时缩短，细菌死亡率并没有增大，C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 稀释率超过b后，细菌密度减小，细菌代谢产物也会减少，要持续高效地获得发酵产品，应将稀释率控制在b左右，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 8.(多选)漆酶属于木质降解酶类，在环境修复、农业生产等领域有着广泛用途。如图是分离、纯化和保存产漆酶菌 株的过程，下列相关叙述不正确的是 A.生活污水中含有大量微生物，是分离产 漆酶菌株的首选样品 B.筛选培养基中需要加入漆酶的底物，通过菌落特征挑出产漆酶的菌落 C.在涂布平板上长出的菌落，再通过划线进一步计数 D.斜面培养基中含有大量营养物质，可在常温下长期保存菌株 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 生活污水中含有大量微生物，但含有的木质较少，可能分离不出产漆酶菌株，A错误； 在涂布平板上长出的菌落，再通过划线进一步纯化，不是计数，C错误； 斜面培养基中含有大量营养物质，不能在常温下保存，可在低温下临时保存菌株，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 题组三　传统发酵技术 9.某人利用乳酸菌制作泡菜，因操作不当导致泡菜腐烂，其原因可能是 ①密闭缺氧的环境抑制了乳酸菌的生长繁殖 ②密封不严，氧气抑制了乳酸菌的生长繁殖 ③密封不严，氧气抑制了其他厌氧微生物的生长繁殖 ④密封不严，氧气促进了好氧微生物的生长繁殖 A.①③　　　 B.②④ 　　　C.②③ 　　　 D.①④ √ 缺氧环境有利于乳酸菌的生长繁殖，如果密封不严，则会抑制乳酸菌的生长繁殖，促进好氧微生物的生长繁殖，①③错误，②④正确。 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 10.果酒和果醋制作过程中，发酵条件的控制至关重要，下列相关措施正确的是 A.葡萄汁要装满发酵瓶，营造无氧环境，以利于发酵 B.在葡萄酒发酵过程中，每隔一段时间打开瓶盖一次，放出CO2 C.果酒发酵过程中温度控制在30 ℃，果醋发酵过程中温度控制在20 ℃ D.在果醋发酵过程中，要适时通过充气口充气，以利于醋酸菌的代谢 √ 对点训练 为了防止发酵过程中发酵液溢出，葡萄汁装入发酵瓶时不能装满，要留大约1/3的空间，A错误； 制葡萄酒时，因为酵母菌进行无氧呼吸产生酒精的同时，也会产生CO2，所以每隔一段时间要将瓶盖拧松一次，排出多余的CO2，但不能打开瓶盖，以防O2和杂菌进入，B错误； 制作果酒时要将温度严格控制在18～25 ℃，而制作果醋时要将温度严格控制在30～35 ℃，C错误； 制作果醋的原理是醋酸菌发酵产生醋酸，醋酸菌是好氧细菌，因此制作果醋时应适时通入空气(或O2)，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 11.(2023·连云港高二期中)米酒、酸奶、泡菜等都属于传统发酵制品，下列相关叙述正确的是 A.米酒发酵液中冒出的“气泡”都来源于酵母菌的无氧呼吸 B.制作果醋利用了醋酸菌在有氧条件下产生醋酸 C.酸奶和泡菜制作中均需要及时通氧、保证乳酸菌的有氧呼吸 D.为降低杂菌污染，发酵前需要对器具、原料等进行灭菌 √ 对点训练 酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸都会产生二氧化碳，故米酒发酵液中冒出的“气泡”并不都是来源于酵母菌的无氧呼吸，A错误； 醋酸菌为好氧细菌，制作果醋利用了醋酸菌在有氧条件下产生醋酸，B正确； 乳酸菌为厌氧细菌，需要在无氧条件下进行发酵，C错误； 发酵前原料不需要灭菌，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 12.(多选)(2023·扬州高二期末)利用传统的纯粮固态发酵工艺生产高品质白酒的过程中有多种微生物参与，如将谷物中的大分子物质分解为小分子糖类等物质的a类菌种、利用糖类发酵产生酒精的b类菌种、将酒精转化为醋酸的c类菌种、将酒精和酸性物质等转化为有香味的酯的d类菌种等。下列相关说法错误的是 A.可以利用以纤维素为唯一碳源的培养基来筛选a类菌种 B.产酒过程中需经常搅拌原料以增加b类菌种发酵所需氧气 C.控制温度在18～25 ℃有利于抑制c类菌种的生长而增加产酒量 D.不同白酒的品质差异只取决于d类菌种 √ √ √ 对点训练 a类菌种可将谷物中的大分子物质分解为小分子糖类等物质，并以此作为碳源，故可以使用以谷物为唯一碳源的培养基来筛选a类菌种，A错误； b类菌种可将糖类发酵为酒精，该过程应营造无氧环境，搅拌会增加发酵液中的溶氧量，B错误； c类菌种主要是醋酸菌，醋酸菌发酵的适宜温度是30～35 ℃，而b类菌种进行酒精发酵的适宜温度是18～25 ℃，故控制温度在18～25 ℃有利于抑制c类菌种的生长而增加产酒量，C正确； 白酒的制作需要多种菌种的参与，故不同白酒的品质差异不是只取决于d类菌种，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 13.(2021·全国乙，37)工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程，利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史，某企业通过发酵制作酱油的过程示意图如右。 回答下列问题： (1)米曲霉发酵过程中，加入大豆、 小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提 供营养物质，大豆中的________可为米曲霉的生长提供氮源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供______。 蛋白质 碳源 大豆中含有丰富的蛋白质，可为微生物的生长繁殖提供氮源。小麦中的淀粉可以为微生物的生长繁殖提供碳源。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 (2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的________、________能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分解为小分子的肽和________。米曲霉发酵过程需要提供营养物质，通入空气并搅拌，由此可以判断米曲霉属于__________(填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。 蛋白酶 脂肪酶 氨基酸 异养好氧 米曲霉在发酵过程中产生的蛋白酶能将蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸，产生的脂肪酶能将脂肪分解为甘油和脂肪酸，使发酵的产物具有独特的风味。米曲霉发酵时需要利用现有的有机物和需要氧气，说明其代谢类型是异养好氧型。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 (3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于__________(填“真核生物”或“原核生物”)，添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是______ ________。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是_________________。 酒精、乳酸、食盐 原核生物 二氧化碳 酒精和 乳酸菌没有核膜包被的细胞核，属于原核生物。酵母菌属于兼性厌氧型微生物，既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳。在发酵池中酵母菌产生的酒精能抑制杂菌的生长，乳酸菌产生的乳酸使发酵液呈酸性也能抑制杂菌的生长，同时往发酵池中添加的食盐也能抑制杂菌的生长。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 14.牛奶中富含蛋白质，长期饮用有助于增强体质，但牛奶同时也是多种疾病的传播载体。若消毒牛奶每毫升牛奶中细菌数要小于30 000个。如图是牛奶消毒及细菌检测的实验。请分析回答下列问题： (1)牛奶的消毒有巴氏消毒法、高温瞬时消毒法及煮沸消毒法等，图中步骤①采用的消毒方法是____________。 巴氏消毒法 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 (2)进行步骤③操作的培养基中的蛋白胨可以为微生物提供____________ __________，步骤③应选用的接种工具是_______，如果接种后经培养的多个平板培养基上有一个培养基未出现菌落，从操作技术分析，最可能的原因是_______________________________________________。 涂布器没有冷却，温度过高，杀死了细菌(或微生物) 碳源、氮源 (生长因子) 涂布器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 (3)将接种后的培养基和作为对照的一个未接种的培养基同时放入37 ℃恒温培养箱中，接种后的平板在培养时的放置方式应如图____(填“a”或“b”)所示。这样放置的目的是________(填字母，多选)。 A.防止水分过快蒸发，导致培养基干裂 B.防止皿盖上的冷凝水滴落，造成培养基污染 C.有利于菌落扩散，方便观察计数，辨别菌落特征 D.移动培养皿时，不容易造成皿盖打开而暴露培养基 a ABD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 平板法培养微生物，在培养箱内平板要倒置(即a)，倒置的目的是：防止水分过快蒸发，导致培养基干裂；防止皿盖上的冷凝水滴落，造成培养基污染；移动培养皿时，不容易造成皿盖打开而暴露培养基。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 (4)培养36小时后可观察到菌落，取出后统计各平板的菌落数，结果如表所示。应该选择其中稀释倍数为_____的平板进行计数。请根据实验结果数据判断，经过该消毒后的牛奶_________ 牛奶稀释倍数 102 103 104 平板1菌落数 87 10 1 平板2菌落数 83 12 1 平板3菌落数 85 10 0 102 不适合 (填“适合”或“不适合”)饮用，理由_____________________________ ______________________________________。 细菌数大约是85 000个/mL，而 标准是每毫升牛奶中细菌数小于30 000个 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 平板培养后取出统计各平板的菌落数，选择菌落数在30～300的进行记数，求其平均值，因此根据表格数据，应该选择其中稀释倍数为102的平板进行计数，经过消毒后 的牛奶中，细菌数大约是(87＋83＋85)÷3×102÷0.1＝85 000(个/mL)，不符合标准，标准是每毫升牛奶中细菌数小于30 000个，所以不适合饮用。 牛奶稀释倍数 102 103 104 平板1菌落数 87 10 1 平板2菌落数 83 12 1 平板3菌落数 85 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 15.材料一：瘤胃是反刍动物的第一胃，不同品种的反刍动物瘤胃内微生物的种类和数量不同；含细菌多的氮利用率高，含真菌多的碳利用率高。 材料二：经研究发现，A品种牛瘤胃内容物每毫升细菌数为7.30×1010个、真菌数为1.36×105个；B品种牛瘤胃内容物每毫升细菌数为3.78×1010个、真菌数为1.6×105个。 根据材料回答下列问题： (1)华北地区每年6月份都会产生大量的小麦秸秆，要得到能分解秸秆的目的菌，最好选择________(填“A品种牛”或“B品种牛”)的瘤胃内容物，获得该类目的菌还需要选择培养，原因是_______________________ _______________________________________________________。 B品种牛虽然含有真菌较 B品种牛 多，但是能分解纤维素的目的菌可能较少(或增加目的菌数量) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 小麦秸秆细胞壁的主要成分是纤维素，是含碳有机物，由材料可知，B品种牛瘤胃内容物中真菌数相对较多，B品种牛对碳的利用率高，因此要得到能分解秸秆的目的菌，最好选择B品种牛的瘤胃内容物；由于真菌的数量虽然多，但分解纤维素的目的菌不一定多，因此获得该类目的菌还需要选择培养，以增加目的菌数量。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 (2)将得到的目的菌涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上，该培养基加入的刚果红能与_________形成红色复合物。研究人员分离得到了如表中的4个菌株，其中最适合作为目的菌的是__号，判断依据是______________ ________________最大。 菌株 透明圈直径R 菌株直径r R/r 1号 0.4 0.3 1.3 2号 1.2 0.6 2 3号 2.2 0.7 3.1 4号 2.1 0.9 2.3 纤维素 3 透明圈直径R与 菌株直径r的比值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 用涂布器将得到的目的菌涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上，该培养基中加入的刚果红能与纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素分解菌分解后，红色复合物不能形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，透明圈越大，对纤维素的分解能力越大。表格中3号的透明圈直径R与菌株直径r的比值最大，说明最适合作为目的菌的是3号。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 (3)现利用稀释涂布平板法测定该目的菌的数量，在同一稀释倍数下3个平板上均接种0.1 mL样品溶液，菌落数分别为156、178、191，通过计算得知原样品溶液中每毫升含有目的菌1.75×108个，则稀释倍数是_____。 用于计数细菌菌落的常用方法是稀释涂布平板法，统计的菌落数应介于30～300之间，每克该样品中的菌落数对应的应该是每毫升菌液中的细菌数目，所以每克该样品中的菌落数为(156＋178＋191)÷3÷0.1 ×稀释倍数＝1.75×108，因此稀释倍数为105。 105 $$