第一章 章末检测(一) 发酵工程-【优化探究】2025-2026学年新教材高中生物学选择性必修3同步导学案配套PPT课件（苏教版）

第一章　 发酵工程 章末检测(一)　发酵工程 (满分：100分) 一、单选题:本部分包括14题,每题2分,共计28分。每题只有一个选项最符合题意。 1.下列有关微生物培养的叙述,错误的是 (　　) A.在液体培养基中培养微生物不会形成菌落 B.培养尿素分解菌的培养基不需要添加有机碳源和氮源 C.培养乳酸杆菌应在无氧条件下进行,同时提供有机碳源 D.细菌和霉菌细胞中酶的最适pH不同,配制培养二者的培养基pH不同 B 解析：微生物在固体培养基上生长时,可以形成肉眼可见的菌落,在液体培养基中培养微生物不会形成菌落,A正确;分离尿素分解菌时,需添加尿素作为唯一氮源,而且需要添加有机碳源,B错误;乳酸杆菌为异养厌氧型,培养乳酸杆菌应在无氧条件下进行,同时提供有机碳源,C正确;细菌和霉菌细胞中酶的最适pH不同,培养霉菌时需将培养基的pH调至酸性,培养细菌时需将pH调至中性或微碱性,D正确。 2.金黄色葡萄球菌有很强的致病力,可引起骨髓炎等,还可能引起食物中毒。实验中,下列做法错误的是 (　　) A.对接种环进行灼烧处理 B.带菌培养基必须经高压蒸汽灭菌后才能倒掉 C.接种过程在超净工作台完成,远离酒精灯,以免灼伤 D.接种后双手必须经肥皂洗净,再用体积分数为75%的酒精棉球擦拭 C 解析：实验结束后应将金黄色葡萄球菌杀死,以免使人致病,接种环应用灼烧灭菌,A正确;带菌的培养基要高压蒸汽灭菌后才能倒掉,以免污染环境,B正确;酒精灯周围为无菌区域,接种过程在超净工作台完成,在保证安全的情况下应在酒精灯周围接种,C错误;接种后双手须用肥皂洗净,再用75%的酒精棉球擦拭,D正确。 3.下列与微生物培养有关的说法,错误的是 (　　) A.平板划线法每次划线前和最后一次划线后都需要对接种环灼烧灭菌 B.巴氏消毒法可以杀死牛奶中的绝大多数微生物,而不破坏其营养成分 C.果酒发酵之后再进行果醋制作时,需要继续密闭 D.利用稀释涂布平板法对微生物计数,结果较真实值低 C 解析：平板划线法第一次划线前灼烧是为了杀死接种环上可能存在的杂菌,后面的每次划线前灼烧是为了杀死残留菌种,保证每次划线菌种来自上次划线末端;最后一次划线需要对接种环灼烧灭菌,以避免污染环境,A正确;巴氏消毒法大约是70 ℃,巴氏消毒法可以杀死牛奶中的绝大多数微生物,基本不破坏牛奶的营养成分,B正确;果醋制作是醋酸菌发酵,醋酸菌是有氧呼吸的微生物,果酒发酵之后再进行果醋制作时,应该通无菌氧气,C错误;当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的是一个菌落,因此用稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低,D正确。 4.制醋、制饴、制酒是我国传统发酵技术。醋酸菌属于好氧型原核生物,常用于食用醋的发酵。下列叙述错误的是(　　) A.食用醋的酸味主要来源于乙酸 B.醋酸菌不适宜在无氧条件下生存 C.醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶 D.葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内 D 解析：食用醋的酸味主要来自醋酸,醋酸学名乙酸,A正确;醋酸菌是好氧型细菌,不适宜在无氧的条件下生存,B正确;在制醋时,缺失原料的情况下,醋酸菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸,因此醋酸菌体内含有催化乙醇氧化成乙酸的酶,C正确;醋酸菌属于细菌,没有核膜包被的细胞核和众多细胞器,因此没有线粒体,D错误。 5.下列关于传统发酵的叙述,正确的是 (　　) A.糖源不充足、氧气充足时,醋酸菌可将乙醇转化为乙酸 B.果酒放置一段时间后,表面形成一层酵母菌构成的“白膜” C.腐乳发酵是以毛霉为单一菌种的固体发酵及半固体发酵为主 D.泡菜制作过程中,乳酸越多,亚硝酸盐含量越低,泡菜品质越佳 A 解析：当糖源不充足、氧气充足时,醋酸菌可直接将乙醇转化为乙醛,再将乙醛转化为乙酸,A正确;果酒放置一段时间后,表面的“白膜”是醋酸菌在液面大量繁殖形成的,B错误;在腐乳的制作过程中,多种微生物参与了豆腐的发酵,如酵母、曲霉、毛霉等,其中起主要作用的是毛霉,传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主,C错误;在泡菜制作过程中,乳酸的含量先升高后趋于稳定,亚硝酸盐的含量先升高后降低最后趋于稳定,而且并不是乳酸越多,泡菜品质越佳,D错误。 6.传统发酵技术制作的食品如果酒、果醋、泡菜等极大地满足了人们对饮食多元化的需求。下列相关叙述正确的是(　　) A.制作果酒、果醋、泡菜时发酵液的密度都是逐渐变小,排气时间间隔也逐渐延长 B.酿果酒时无需对葡萄严格灭菌,原因是缺氧、酸性的发酵液抑制了其他微生物的生长 C.敞开的果酒表面和制作泡菜的坛内都会有白膜出现,都是酵母菌大量繁殖形成的 D.室温下家庭制作的泡菜因早期亚硝酸盐含量高而不宜过早食用,等到约10 d后再食用 B 解析：制作果酒、果醋、泡菜发酵液的密度都是逐渐变小,果酒发酵排气时间间隔逐渐延长,果醋发酵需要一直通气,泡菜的发酵不需要排气,A错误;在缺氧、呈酸性的发酵液中,绝大多数微生物因无法适应这一环境而受抑制,因此酿制果酒时,不需要对葡萄严格灭菌,B正确;变酸的酒的表面观察到的菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖形成的,而制作泡菜时形成的白膜是酵母菌繁殖形成的,C错误;室温下家庭制作的泡菜,亚硝酸盐含量先上升后下降,D错误。 7.陈醋以黄米、高粱为主要原料,经蒸煮、拌大曲、酒精发酵、醋酸发酵、熏醅、淋醋、陈酿等工艺流程制作而成。下列相关叙述正确的是(　　) A.从制酒到制醋的发酵过程,应适当降低温度 B.在酒精发酵阶段需要多次补充氧气利于酵母菌的繁殖 C.接种醋酸菌后的发酵需要不断搅拌,主要目的是抑制杂菌 D.糖源不足且氧气充足时,醋酸菌可利用酒精进行发酵 D 解析：酒精发酵温度为18~25 ℃,醋酸发酵温度为30~35 ℃,A错误;酒精发酵起主要作用的是酵母菌,通常前期通气使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖,后期密封使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精,所以不需要多次补充氧气,B错误;醋酸菌是好氧细菌,接种醋酸菌后的发酵需要不断搅拌,主要目的是补充氧气,C错误;参与果醋制作的微生物是醋酸菌,其新陈代谢类型是异养需氧型,当缺少糖源但氧气充足时,醋酸菌可将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸,D正确。 8.下列关于“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验操作的叙述,正确的是 (　　) A.将涂布器从酒精中取出后,直接放在火焰上灼烧 B.土壤取样、称取土壤、稀释、涂布培养都在酒精灯火焰旁进行无菌操作 C.对样品中的尿素分解菌进行计数时可采用稀释涂布平板法进行接种 D.取104、105、106倍的土壤稀释液分别涂布于各组平板上,得到的所有菌落数再求平均值 C 解析：将涂布器从酒精中取出时,要让多余的酒精在烧杯中滴尽,然后再放在火焰上灼烧,A错误;土壤取样时不需要在酒精灯火焰旁操作,B错误;取104、105、106倍的土壤稀释液分别涂布于各组平板上,应将得到的同一稀释倍数下的不同培养基上的菌落数求平均值,D错误。 9.研究小组用作物秸秆、小型发酵瓶、纤维素分解菌和酵母菌生产燃料乙醇(葡萄糖的酒精发酵)。下列叙述正确的是 (　　) A.对秸秆进行灭菌后直接用酵母菌进行酒精发酵 B.接种后采用高压蒸汽灭菌法对培养液进行灭菌 C.发酵过程中需要适时松开瓶口目的是提供氧气 D.酸性重铬酸钾检测酒精时需排除葡萄糖的影响 D 解析：秸秆中含有纤维素,纤维素分解菌将纤维素分解为葡萄糖后再利用酵母菌对葡萄糖进行酒精发酵,酵母菌不能分解纤维素,A错误;酒精发酵前需对培养基进行高压蒸汽灭菌,接种后灭菌会将培养液菌体全部杀死,影响发酵,B错误;酵母菌无氧呼吸产生酒精,发酵过程中需要适时松开瓶盖,目的是排出二氧化碳,C错误;由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化,因此酸性重铬酸钾检测酒精时,应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖,以排除葡萄糖的影响,D正确。 10.如表是某同学设计的一种培养基配方,下列有关分析正确的是(　　) 成分 含量 成分 含量 硝酸钠 3 g 无水碳酸钠 1 g 硫酸镁 0.5 g 磷酸二氢钠 0.25 g 硫酸锰 0.01 g 蒸馏水 1 000 mL 磷酸氢二钾 0.75 g 琼脂 15 g A.该培养基中不含碳源,不能用于培养任何微生物 B.此配方制作固体培养基,可用于选择培养异养的固氮微生物 C.若需筛选耐酸的微生物,需要培养基灭菌后通过滴加盐酸来调节pH D.若需筛选分解尿素的细菌,需去除硝酸钠,添加尿素和葡萄糖 答案:D 解析：该培养基中含碳源,如无水碳酸钠,可用于培养自养微生物,A错误;该培养基有琼脂,为固体培养基,由于不含有有机碳源,不能培养异养微生物,B错误;若需筛选耐酸的微生物,需在添加盐酸调节pH后再灭菌,C错误;要筛选分解尿素的细菌,所用培养基应该以尿素为唯一氮源,因此应该去除亚硝酸钠,此外还需要加入葡萄糖,D正确。 11.如图为野生型谷氨酸棒状杆菌 经诱变获得精氨酸依赖型菌并进 行筛选的过程示意图。已知精氨 酸依赖型菌株不能在缺少精氨酸的培养基上正常生长,但可作为鸟氨酸发酵的优良菌种。下列相关叙述错误的是(　　) A.野生型菌液的培养皿中不会出现菌落 B.乙培养基中加入了精氨酸,甲中未加入 C.乙中的菌落是通过影印法接种获得的 D.甲中的菌落B为鸟氨酸发酵的优良菌种 B 解析：液体培养基的作用是让细菌快速大量繁殖,细菌在固体培养基上才能形成菌落,A正确;图示为野生型谷氨酸棒状杆菌经诱变获得精氨酸依赖型菌并进行筛选的过程示意图,精氨酸依赖型菌株不能在缺少精氨酸的培养基上正常生长,因此甲培养基加入了精氨酸,乙中未加入,B错误;乙中的菌落是通过影印法获得的,菌落A是野生型菌种,菌落B为精氨酸依赖型菌株,B可作为鸟氨酸发酵的优良菌种,C、D正确。 12.研究人员采用如图所示方法获得高耐酒精的高产醋酸菌,下列相关叙述错误的是(　　) A.制备的醋酸菌培养基属于液体培养基 B.接种时，所用的甘蔗渣需灭菌处理 C.振荡培养基可使菌体与营养物质充分接触 D.纯化培养过程可采用稀释涂布平板法接种 答案:B 解析：制备的醋酸菌培养基的成分中没有琼脂,可判断其属于液体培养基,A正确;自然发酵的甘蔗渣不能灭菌,因为灭菌会杀死甘蔗上附着的用于发酵的菌种,且会导致甘蔗渣中酒精的挥发,不能将高耐酒精的高产醋酸菌筛选出来,B错误;振荡培养可使菌体与营养物质充分接触,有利于菌体的繁殖,C正确;纯化培养过程可采用稀释涂布平板法或平板划线法接种醋酸菌,两种方法都能使微生物纯化,D正确。 13.科学地选用和设计适合微生物生长需求的培养基是进行微生物实验的前提,培养基的种类各异,下列对各种培养基的分析和实际不相符的是 (　　) A.天然培养基营养成分丰富且复杂,一般用于发酵工业生产 B.在液体培养基中添加一定量的琼脂,可以配制成固体培养基 C.淀粉是一种能被所有微生物利用的碳源,是培养基的主要成分 D.在选择培养基中滴加一定浓度的酚溶液可以抑制细菌和霉菌的生长 C 解析：天然培养基营养成分丰富且复杂,一般不需要添加额外的物质,且成本较低,通常用于发酵工业生产,A正确;在液体培养基中添加一定量的琼脂作为凝固剂,可以配制成固体培养基,B正确;淀粉属于糖类,组成元素是C、H、O,能够作为部分微生物的碳源,并不是所有微生物都能直接利用,C错误;在微生物学中,将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,称为选择培养基;在选择培养基中滴加一定浓度的酚溶液可以抑制细菌和霉菌的生长,D正确。 14.米酒旧时称酒酿,其现代工艺流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A.蒸米有利于根霉分解糯米中的有机物,淋冷防止杀死根霉 B.加酵母曲后应先通入一段时间无菌空气,再进行无氧发酵 C.发酵结束后对发酵液进行灭菌可延长米酒的保存期 D.若酿制的米酒有酸味,应与长期封闭酿酒容器有关 答案:D 解析：蒸米可以杀死米中绝大多数杂菌且使米中有机物的结构遭到一定破坏,有利于后续根霉曲分解糯米中的有机物,淋冷防止杀死根霉,A正确;加酵母曲后应先通入一段时间无菌空气,促进酵母菌有氧呼吸,进行大量繁殖,再进行无氧发酵,B正确;发酵结束后保存米酒,米酒过程中可能还保留部分杂菌,需要对发酵液进行灭菌,以延长米酒的保存期,C正确;若酿制的米酒有酸味,可能是酿酒容器漏气,有氧气进入,促使醋酸杆菌进行醋酸发酵,D错误。 二、多选题:本部分包括4题,每题3分,共计12分。每题有不止一个选项符合题意。每题全选对者得3分,选对但不全的得1分,错选或不答的得0分。 15.下列有关微生物培养基的描述,错误的是 (　 　) A.微生物在液体培养基中生长时,可形成肉眼可见的菌落 B.各种微生物培养基都含有的营养物质包括水、糖类、脂肪、蛋白质和无机盐 C.培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加维生素 D.制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的步骤依次是计算、称量、溶化、倒平板、灭菌 ABD 解析：微生物在液体培养基中生长时,不能形成菌落,在固体培养基中生长时才能形成菌落,A错误;微生物培养基的主要营养物质有碳源、氮源、水和无机盐等,一些自养生物培养时可以不加入有机碳源,B错误;维生素是乳酸菌生长繁殖所必需的,且必须从外界获取,因此要在培养乳酸菌的培养基中添加维生素,C正确;制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的步骤是:计算、称量、溶化、调pH、灭菌、倒平板,D错误。 16.下列有关传统发酵技术及其应用的叙述,错误的是( 　　) A.制作果醋时,在液体培养基的表面将会形成单菌落 B.利用果酒制作果醋过程中,需通入O2并将温度提高 C.果酒制作过程中发酵液pH先上升后下降,果醋制作过程中发酵液pH一直下降 D.制作泡菜时,为了防止杂菌污染和加速醋酸菌发酵,可加入灭菌后的陈泡菜水 ACD 解析：制作果醋时,在液体培养基的表面将会形成菌膜,不会形成单菌落,A错误;利用果酒制作果醋过程中,发酵微生物是醋酸菌,属于好氧菌,醋酸菌适宜生长的温度范围是30 ℃~35 ℃,因此需将温度提高到30 ℃~35 ℃、充入氧气,B正确;果酒制作过程中酵母菌呼吸作用产生CO2,使培养液pH下降,C错误;加入陈泡菜水的目的是增加乳酸菌的数量,使乳酸菌在短时间内发展为优势物种,而灭菌后的陈泡菜水中乳酸菌已经死亡,不能起到促进发酵的作用,D错误。 17.中国传统白酒多以泥窖为发酵基础,素有“千年老窖万年糟”“以窖养糟,以糟养泥”之说。多年反复利用的老窖池内壁窖泥中含有大量与酿酒相关的微生物。下列叙述正确的是(　 　) A.传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的 B.窖池内各种微生物形成了相对稳定的体系,使酿造过程不易污染杂菌 C.从窖泥中分离的酿酒酵母扩大培养时,需在CO2或N2环境中进行 D.从谷物原料发酵形成的酒糟中,可分离出产淀粉酶的微生物 ABD 解析：白酒的酿造主要依靠酿酒酵母,由于窖泥中含有大量与酿酒相关的微生物,故传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的,A正确;窖池内各种微生物形成了相对稳定的体系,且酿造过程产生的酒精也会抑制杂菌的生长与繁殖,使酿造过程不易污染杂菌,B正确;酵母菌是兼性厌氧菌,与无氧呼吸相比,细胞有氧呼吸产生的能量更多,更能满足酵母菌大量繁殖时的需求,因此,对分离的酿酒酵母扩大培养时需要在有氧的条件下进行,C错误;谷物原料如高粱、玉米、大米等富含淀粉,因此从谷物原料发酵形成的酒糟中可以分离出产淀粉酶的微生物,D正确。 18.某兴趣小组为研究“使用公筷对餐后菜品细菌数量的影响”,将每道菜分为3盘,一盘取样冷藏,一盘使用公筷,一盘不用公筷,实验过程如图。下列相关操作或叙述正确的是 (　　) A.配制好培养基X后先分装到培养皿,再进行湿热灭菌,防止倒平板时产生杂菌污染 B.固体培养基X对菜品中的细菌没有选择性 C.接种过程需在酒精灯火焰旁进行,接种后固体培养基X需立即倒置培养 D.根据培养基表面形成的菌落的形态和颜色等,可以初步判断菌落的类型 答案:BD 解析：培养基配制过程为:称量→溶解→调pH值→融化琼脂→过滤分装→包扎标记→灭菌→倒平板,因此配制好培养基X后先进行湿热灭菌,然后进行倒平板分装到培养皿中,A错误;本实验是研究“使用公筷对餐后菜品细菌数量的影响”,没有具体指哪一种细菌,且固体培养基X没有做任何处理,所以对菜品中的细菌没有选择性,B正确;接种过程需在酒精灯火焰旁进行,防止杂菌污染,接种后固体培养基X需凝固后,再进行倒置培养,立即倒置容易使培养皿内的培养基倒到其他地方,影响实验结果,C错误;在一定的培养条件下,不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征,根据菌落的形状、大小、颜色等特征,可以初步区分出不同种微生物,但不能准确判断微生物种类,D正确。 三、非选择题:本部分包括5题,共计60分。 19.(10分)利用废弃秸秆中的纤维素解决能源危机的关键是获取高活性的纤维素酶。科研人员利用羧甲基纤维素钠(CMC⁃Na)选择培养基从土壤中分离出产纤维素酶的横梗霉菌,并研究了影响纤维素酶活性的因素。CMC⁃Na选择培养基的组成为:CMC⁃Na 10 g,蛋白胨5 g,酵母粉0.5 g,NaCl 5 g,KH2PO41.5 g,MgSO40.2 g,琼脂12 g。请回答下列问题。 (1)CMC⁃Na选择培养基的灭菌方法为　 　　,依据物理状态分,该培养基为　　 ,培养基中的氮源有　　　　　　　　。  (2)图1和图2为对横梗霉菌纯化时的异常培养结果,该过程的接种工具为　 　　,出现图1和图2的原因分别是　 　　、 　 　　　　　　　　。  (3)图示所用的计数方法是　　 ,活菌计数时,一般应选菌落数为　　 　的平板进行计数。若平板上有的菌落连成一片,可能的原因是　　 　　　 。运用这种方法统计的结果往往较实际值　　 ,可能的原因是　 　　　　　　　　　　　　　　。  高压蒸汽灭菌法 固体培养基 蛋白胨、酵母粉 (玻璃)涂布器 涂布不均匀 培养时未将培养基倒置,冷凝水落入培养基(影响菌落的生长) 稀释涂布平板法 30~300 稀释倍数不够 偏低 当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落 (4)图3为不同类型的横梗霉菌菌落在CMC⁃Na选择培养基形成的透明圈。图中　　　降解纤维素的能力最强。  (5)研究发现,横梗霉菌产生纤维素酶的量在培养过程中先增后减小,推测培养后期酶产量下降的原因是____________________________________   　。  乙 菌株发酵所需营养物质缺乏、 代谢产物积累,导致菌株生长代谢减慢 解析：(1)培养基常用的灭菌方法为高压蒸汽灭菌;CMC⁃Na选择培养基的组成中含有琼脂,依据物理状态分,该培养基为固体培养基;根据培养基配方可知培养基中的氮源有蛋白胨、酵母粉。 (2)根据图1和图2可知,接种方法为稀释涂布平板法,所用到的接种工具为(玻璃)涂布器;图1菌落分布不均匀,出现该现象的原因是涂布不均匀;出现图2的原因是培养时未将培养基倒置,冷凝水落入培养基(影响菌落的生长)。 (3)根据菌落分布的情况,图示所用的计数方法是稀释涂布平板法,活菌计数时,一般应选菌落数为30~300的平板进行计数。若平板上有的菌落连成一片,可能的原因是稀释倍数不够。运用这种方法统计的结果往往较实际值偏低,可能原因是当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落。 (4)根据图3菌落大小和透明圈大小来判断,透明圈直径与菌落直径的比值越大,降解纤维素能力越强,由此可知乙降解纤维素的能力最强。 (5)研究发现,横梗霉菌产生纤维素酶的量在培养过程中先增后减小,推测培养后期酶产量下降的原因是菌株发酵所需营养物质缺乏、代谢产物积累,导致菌株生长代谢减慢。 20.(12分)苹果醋富含果胶、维生素以及多种矿物质等营养成分,具有开胃护肝、排毒养颜、减肥降脂等多种功效。图甲和图乙分别表示苹果醋的基本制作流程和简易制作装置,请分析回答有关问题。 (1)酵母菌是制作苹果酒的重要发酵菌种,从代谢类型看,酵母菌属于 　 　 　　生物;酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖进行酒精发酵的反应式是　　　　 　　　　。酵母菌与醋酸菌细胞结构的主要区别是　　　　　　　　　　　。  (2)先用图乙所示装置制作苹果酒,加入鲜苹果汁总量不要超过发酵瓶体积的　　 。在果酒发酵过程中,气阀a、b应保持的状态分别是　　　　、　　　 　。(填“定期开放”或“关闭”) 异养兼性厌氧型 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量 有核膜包被的细胞核 2/3 关闭 定期开放 (3)继续用图乙所示装置制作苹果醋,除打 开气阀a、b以外,还需要从气阀　 处不 断通入无菌空气,并将发酵温度适当 　　　(填“升高”或“降低”)。  (4)图丙表示果酒发酵过程中,发酵液的糖度和酒精度随时间变化的关系曲线图。发酵的前24小时酒精度较低,原因是此阶段酵母菌主要进行 　　　呼吸,大量繁殖;96小时后酒精度基本维持稳定的原因有 　　　　　消耗殆尽,高浓度酒精和代谢废物会　　　　酵母菌的代谢而影响发酵。 a 升高 有氧 营养物质 抑制 解析：(1)果酒的制作离不开酵母菌,酵母菌是异养兼性厌氧微生物,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。酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖进行酒精发酵的反应式是C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量。酵母菌为真核生物,醋酸菌为原核生物,酵母菌与醋酸菌细胞结构的主要区别是有核膜包被的细胞核。 (2)先用图乙所示装置制作苹果酒,加入鲜苹果汁总量不要超过发酵瓶体积的2/3。在无氧条件下,酵母菌能进行酒精发酵,发酵过程中会产生二氧化碳,因此在果酒发酵的生产过程中,发酵罐应保持无氧条件、定时排出酵母菌产生的二氧化碳,以平衡瓶内气压,即气阀a关闭,气阀b定期开放。 (3)制作果醋利用的是醋酸菌,醋酸菌是好氧菌,其最适生长温度为30~35 ℃,若继续用图乙所示装置制作苹果醋,则需要改变的条件是①打开气阀a,不断通入无菌空气(氧气);②将温度升高到30~35 ℃。 (4)依据图丙可知,随着发酵的进行,发酵液的糖度逐渐降低,酒精度逐渐升高然后保持相对稳定。发酵前24 h,酵母菌主要进行有氧呼吸,大量增殖,消耗葡萄糖较少,因此糖度变化很小,酒精度上升很慢。随着发酵的进行,酵母菌进行无氧呼吸消耗葡萄糖产生酒精,96 h后,营养物质消耗殆尽,高浓度的酒精和代谢废物会抑制酵母菌的代谢而影响发酵,导致酒精度和糖度的变化都趋于平缓。 21.(13分)小白菜根系部分微生物具有分解有机磷的能力,科研人员从中筛选出了分解能力强的菌株,并对培养条件的优化进行了研究,以期为微生物肥料的开发提供依据,部分研究步骤如下。 步骤1:小白菜根系微生物的分离纯化 取10 g小白菜根系土壤加入盛有90 mL无菌水的锥形瓶中,充分摇匀并依次进行等比稀释。分别将稀释度10-2~10-4、10-3~10-5、10-6~10-8的菌液接种到真菌、放线菌、细菌的培养基中,置于适宜条件下培养。 步骤2:小白菜根系解磷微生物的筛选 挑取步骤1中培养基上的不同单菌落接种到有机磷培养基A上,培养一段时间后观察菌落及透明圈大小(固体培养基中有机磷在微生物的作用下溶解,会在菌落周围形成透明圈),结果如图(图中字母和数字组合代表菌株种类)。 步骤3:菌株解磷能力的测定 将初步筛选的3种菌株分别接种到有机磷培养基B中进行培养,定期取上清液,测定溶液中可溶性磷含量。 步骤4:解磷菌株培养条件的优化 配制有机磷培养基时分别使用葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉、甘露醇作为碳源,并分别设置不同转速进行摇床培养,72小时后检测培养液中可溶性磷含量,结果如图。 回答下列问题。 (1)步骤1取不同稀释度菌液接种到不同种类培养基的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 _____________________________________________________________________ 。  (2)步骤2使用的接种工具为　　　 ,接种前需进行　　 ,以防止杂菌污染。接种时,可根据菌落的___________________________________________　 　　　挑取不同类型菌株分别接种到培养基A上。培养结果初步表明,FG5解磷能力最强,依据是__________________________________________________ 　　　　　　。  土壤中含有的真菌、放线菌和细菌的数量有差异,且真菌、放线 菌和细菌对营养物质的需求有差异 涂布器 灭菌 颜色、形状、大小、透明度、光滑程度等 FG5形成的菌落表现为透明圈直径与菌落直径 比值最大 (3)与步骤2中培养基A相比,步骤3中培养基B在成分上的主要差异是　 　　　。经测定,培养FG5的上清液中　 　　　,则可确认FG5的解磷能力最强。  (4)步骤4进行摇床培养时,转速过低溶液中可溶性磷含量不高,可能原因是　 　　　　　　　,但转速过高容易导致　　　 　, 从而影响其解磷能力。  (5)综上研究,在实验条件下，为更好地实现有机磷的降解,你的建议是 _________________________________________________________________________ 　　　　　　　　　　　。  不含琼脂 可溶性磷含量最高 培养液中溶解氧含量低,且解磷菌与培养液不能充分混合 解磷菌生长繁殖受阻 可使用甘露醇作为碳源制备培养基,同时在培养过程中将转速 设定在180 r·min-1左右 解析：(1)步骤1取不同稀释度菌液接种到不同种类培养基上的原因是土壤中含有的真菌、放线菌和细菌的数量有差异,因而用不同的稀释倍数,将不同稀释度的菌液涂布在不同种类的培养基上的目的是筛选出真菌、放线菌和细菌。 (2)步骤2接种的方法是稀释涂布平板法,使用的接种工具为涂布器,接种前需进行灼烧灭菌,其具体操作是引燃涂布器上的酒精直至燃尽,冷却后进行涂布,其目的是防止杂菌污染。接种时,可根据菌落的颜色、形状、大小、透明度、光滑程度等挑取不同类型菌株分别接种到培养基A上。培养结果初步表明,FG5解磷能力最强,因为该菌落表现出的透明圈直径与菌落直径比值最大。 (3)与步骤2中培养基A相比,步骤3中培养基B不含有琼脂,为液体培养基。经测定,培养FG5的上清液中可溶性磷含量最高,可确认FG5的解磷能力最强。 (4)步骤4进行摇床培养时,转速过低溶液中可溶性磷含量不高,可能由于培养液中溶解氧含量低,且解磷菌与培养液不能充分混合,导致培养液中的有机磷不能充分被分解,但转速过高容易导致解磷菌生长繁殖受阻,从而影响其解磷能力。 (5)根据实验数据可知,在实验条件下为更好地实现有机磷的降解,可使用甘露醇作为碳源制备培养基,同时在培养过程中将转速设定在180 r·min-1左右最适宜解磷菌的生长。 22.(13分)某生物兴趣小组试图探究牛和山羊的瘤胃中的微生物对尿素是否有分解作用,设计了以下实验,并成功筛选到能降解尿素的细菌(目的菌)。培养基成分如表所示,实验步骤如图所示。请分析回答问题。 KH2PO4 1.4 g Na2HPO4 2.1 g MgSO4·7H2O 0.2 g 葡萄糖 10 g 尿素 1 g 琼脂 15 g 溶解后自来水定容到1 000 mL (1)从成分上看,如表所示培养基能筛选到降解尿素的细菌的原因是　 　　　　　　　　　　,制成的培养基常用___________________ 　　法进行灭菌,富集培养过程中不需要振荡培养来提高溶氧量,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)用来筛选降解尿素的细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4,其作用有　 　　　　　　　　　　　　　　。  该培养基以尿素为唯一氮源 湿热灭菌(或高压 蒸汽灭菌) 瘤胃中的微生物多为厌氧型 为细菌生长提供无机盐,作为缓冲物质调节培养基pH稳定 (3)在实验中,每隔24小时统计一次菌落数目,并选取菌落数目稳定时的记录作为实验结果,这样可以防止_____________________________________ 　　　　　　　　　。梯度稀释时,每个稀释梯度下要涂布至少3个平板,这样做的目的是　　　 　　　　　　　　　　　　,该结果往往比实际值偏小,原因是___________________________________________________ 　　　　　　　　　　　。  (4)分离降解尿素的细菌实验时,甲同学从培养基上筛选出大约150个菌落,而其他同学只选择出大约50个菌落。甲同学实验结果差异的原因可能有　　　(填序号)。  ①取样不同　②培养基污染　③操作失误　④没有设置对照 因为培养时间不足遗漏菌落数目, 导致统计数目偏小 求平均值,避免偶然性,减少实验误差 当2个或2个以上的细胞连在一起时,培养基上观 察到的只是一个菌落 ①②③ (5)为进一步确定取自瘤胃中液体的适当稀释倍数,各稀释倍数下降解尿素的细菌菌落数统计结果见表,其中合理的稀释倍数为　 　　。  稀释倍数 103 104 105 106 107 菌落数 >500 427 248 36 5 106或105 (6)上述实验过程中,关于无菌操作的叙述，错误的是　　　　。  A.取自瘤胃中的液体稀释时加入清水,且在无菌操作台进行 B.实验中用到的试管、培养皿等工具,用干热灭菌法进行灭菌 C.进行稀释涂布操作时,接种环需进行灼烧灭菌 D.实验结束后,将实验产生的废弃物进行灭菌处理 AC 解析：(1)实验目的是探究牛和山羊的瘤胃中的微生物对尿素是否有分解作用,该培养基以尿素为唯一氮源,可筛选能高效降解尿素的目的菌,其原理是:只有能合成脲酶的细菌才能分解尿素,在以尿素为唯一氮源的培养基上生长。培养基的灭菌方法是湿热灭菌(或高压蒸汽灭菌)。目的菌为来自牛和山羊的瘤胃中的微生物,因此,实验不需要振荡培养来提高溶氧量,因为瘤胃中的微生物多为厌氧菌,不需要氧气。 (2)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4,可以为细菌生长提供钾、钠、磷等无机盐,同时,二者构成缓冲对,作为缓冲剂调节培养基中pH的相对稳定。 (3)选取菌落数目稳定时的记录作为结果,可以防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目,避免统计数目偏小;稀释涂布平板法在操作中需要将菌液进行一系列的浓度梯度稀释,每个稀释度至少涂3个平板,并计算平均值,以减小实验误差,避免偶然性。当2个或2个以上的细胞连在一起时,培养基上观察到的只是一个菌落,所以计数结果比实际值偏小。 (4)甲同学的实验结果比其他同学多,可能是培养基污染造成的,还可能是甲同学实验操作过程中污染造成的,也可能是与其他同学所取土壤样品不同造成的: ①土样不同可能导致计数偏差,①符合题意; ②培养基污染会导致菌落数增加,②符合题意; ③操作失误可能增加微生物的数量和种类,菌落会增多,③符合题意; ④没有设置对照不会增加菌落数目,④不符合题意。 因此,甲同学的实验结果产生的原因可能是①②③。 (5)在实际操作中,通常选用一定稀释范围的样品进行培养,以保证获得菌落数在30~300之间的平板。由表可知,106或105倍的稀释菌落数比较合适。 (6)为避免杂菌污染,取自瘤胃中的液体稀释时加入无菌水,且在无菌操作台进行,A错误;实验中用到的试管、培养皿等工具需要灭菌处理,通常用干热灭菌法进行灭菌,B正确;进行稀释涂布操作时,涂布器需要进行灼烧灭菌,C错误;实验结束后,实验产生的废弃物需要进行集中灭菌处理,避免污染环境和操作者,D正确。 23.(12分)赖氨酸是人类和哺乳动物的必需氨基酸之一,机体不能自身合成,必须从食物中补充,在谷类食物，如高粱中赖氨酸含量很低。 (1)全世界每年对赖氨酸有巨大的需求,主要通过谷氨酸棒状杆菌等微生物生产。这种通过微生物生产赖氨酸的技术属于　　　工程。 发酵 (2)在发酵过程中,要随时检测培养液中的谷氨酸棒状杆菌数量。可采用　　　　 　　法,以期获得多个单平板内的菌落数为　　　　　个, 计算出的微生物数量相对准确。但实际的活菌数比该方法统计获得的菌落数往往　　　　　　(填“偏大”或“偏小”),原因是_________________ ___________________________________________________。  稀释涂布平板 30~300 偏大 当两个或多个 细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落 (3)图甲是在适宜条件下进行微生物的培养、观察与计数。制备的培养基应用　 　　　　　灭菌。图中将5 g内容物加入 　mL无菌水制成稀释10倍的滤液,并继续进行　 　　　　　稀释。需要用到图乙中的实验器材有　　　　　　(填序号)。 湿热灭菌法(高压蒸汽灭菌法) 45 等比(或梯度稀释) ①③④ (4)天冬氨酸激酶(AK)和二氢吡啶羧酸合酶(DHPS)是赖氨酸合成途径中两种重要的酶,并协同控制植物中游离赖氨酸的合成速率。如图为野生高粱细胞内赖氨酸合成与分解的部分过程,其中LKR和SDH是赖氨酸分解代谢的关键酶。 据图分析可知,野生高粱中赖氨酸含量较低的原因是　　　　。  A.赖氨酸在LKR催化下被分解 B.过多的赖氨酸抑制AK活性 C.赖氨酸在SDH催化下被分解 D.过多的赖氨酸抑制DHPS活性 ABD 解析：(1)发酵工程是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,所以通过谷氨酸棒状杆菌等微生物生产赖氨酸的技术属于发酵工程。 (2)利用稀释涂布平板法接种微生物可用于菌体计数。将菌液进行一系列的梯度稀释,以期获得多个单平板内的菌落数为30~300个,计算出的微生物数量相对准确。由于当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落,因此实际的活菌数比该方法统计获得的菌落数往往偏大。 (3)培养基一般采用湿热灭菌法(高压蒸汽灭菌法)灭菌。将5 g内容物加入45 mL无菌水制成稀释10倍的滤液,并继续进行等比(或梯度稀释)稀释,以获得不同稀释倍数的菌液。该过程需要用到图乙中的实验器材有①酒精灯、③培养皿和④涂布器。 (4)据图分析可知,赖氨酸会在LKR催化下被分解为酵母氨酸,从而减少赖氨酸的含量;过多的赖氨酸会抑制AK和DHPS活性,从而减少赖氨酸的合成,赖氨酸的含量减少,因此A、B、D符合题意,C不符合题意。故选A、B、D。 $$