专题15 发酵工程（北京专用）-【好题汇编】5年（2021-2025）高考1年模拟生物真题分类汇编

专题15 发酵工程 考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势 考点1 传统发酵技术的应用 （5年3考） 2024、2023、2021年都有考查 1.高考对传统发酵技术及其应用的考查，多以选择题呈现，主要考查果酒与果醋的制作，泡菜的制作过程与影响风味的因素。 2.高考对微生物的培养技术及应用，发酵工程的考查主要以选择题形式呈现，主要内容包括微生物的基本培养技术，微生物的筛选与鉴定过程中需要注意的问题等。 考点2 发酵工程及其应用 （5年5考） 2025-2021年都有考查 考点01 传统发酵技术的应用 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·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。 考点02 发酵工程及应用 1．（2025·北京·高考真题）动物细胞培养基一般呈淡红色。某次实验时，调控pH的CO2耗尽，培养基转为黄色。由此推断使培养基呈淡红色的是（    ） A．必需氨基酸 B．抗生素 C．酸碱指示剂 D．血清 【答案】C 【分析】培养基颜色变化与pH相关，CO₂耗尽导致酸性下降，指示剂显黄色。 【详解】A、必需氨基酸是细胞生长的营养成分，不参与指示pH变化，A错误； B、抗生素用于抑制微生物污染，与培养基颜色无关，B错误； C、酸碱指示剂（如酚红）在培养基中用于显示pH变化，酸性时呈淡红色，中性/弱碱性时变黄，C正确； D、血清提供生长因子，不直接导致颜色变化，D错误。 故选C。 2．（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。 3．（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。 4．（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。 5．（2025·北京·高考真题）链霉菌A能产生一种抗生素M，可用于防治植物病害，但产量很低。为提高M的产量，科研人员用紫外线和亚硝酸对野生型链霉菌A的孢子悬液进行诱变处理，筛选M产量提高的突变体（M+株），以应用于农业生产。 (1)紫外线和亚硝酸均通过改变DNA的 ，诱发基因突变。 (2)因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的 性，M+株在全部突变体中的占比低。要获得M+株，需进行筛选。 (3)链霉菌A主要进行孢子繁殖。研究者对链霉菌A发酵液进行了粗提浓缩，得到粗提液，测定粗提液对野生型链霉菌A孢子萌发的影响，结果如图。 由图可知，粗提液对野生型孢子萌发有 作用。 (4)随后研究者进行筛选实验。诱变处理后，将适量孢子悬液涂布在含有不同浓度粗提液的筛选平板上，每个浓度的筛选平板设若干个重复，28℃培养7天。从每个浓度的筛选平板上挑取100个单菌落，再次分别培养后逐一测定M产量，统计结果如下表。 组别 I II III IV V VI 筛选平板中粗提液浓度（mL/100mL） 2 5 8 10 12 15 所取菌落中M+株占比（%） 0 13 25 65 20 3 ①用图中信息，解释表中IV组M+株占比明显高于Ⅲ组的原因 。 ②表中Ⅲ组和V组中M+株占比接近，但在筛选平板上形成的菌落有差异。下列叙述正确的有 （多选）。 A．Ⅲ组中有野生型菌落，而V组中没有野生型菌落 B．V组中有M产量未提高的突变体菌落，而III组中没有 C．与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的突变体在V组中被抑制 D．与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的M+株在V组中被抑制 综上所述，用 粗提液筛选是获得M+株的有效方法。 【答案】(1)碱基序列（或脱氧核苷酸序列） (2)随机性、不定向 (3)抑制 (4) IV 组粗提液浓度高于 Ⅲ 组，更多的野生型孢子萌发受抑制，M+株相对更容易存活； AD 10 mL/100mL 【分析】基因突变的原因主要有以下两类： 外因： 物理因素：如紫外线、X 射线及其他辐射，这些射线能损伤细胞内的 DNA，改变其碱基序列引发突变。 化学因素：像亚硝酸、碱基类似物等，可改变核酸的碱基，从而导致基因突变。 生物因素：某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的 DNA，引发突变。 内因：DNA 复制过程中，偶尔会发生碱基对的增添、缺失或替换，导致基因结构改变，引发基因突变 。 【详解】（1）紫外线和亚硝酸均通过改变 DNA 的碱基序列（或脱氧核苷酸序列），诱发基因突变。因为基因突变是指 DNA 分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而这些处理会影响 DNA 的碱基组成和排列顺序。 （2）因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的随机性、不定向性，M＋株在全部突变体中的占比低。要获得 M＋株，需进行筛选。基因突变具有不定向性，即一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因，所以即使发生了基因突变，也不一定是我们想要的 M＋株。 （3）由图可知，随着培养基中粗提液浓度的升高，野生型孢子萌发率下降，所以粗提液对野生型孢子萌发有抑制作用。 （4）①IV 组粗提液浓度高于 Ⅲ 组，结合前面得出的粗提液对孢子萌发有抑制作用，且M＋株可能对粗提液有更强的耐受性，所以在较高浓度的粗提液下，更多的野生型孢子萌发受抑制，而 M＋株相对更容易存活，导致 IV 组 M＋株占比明显高于 Ⅲ 组。 ②A、Ⅲ组粗提液浓度较低，对野生型孢子抑制作用较弱，筛选平板上有野生型菌落，据（3）表可知，Ⅴ组粗提液浓度较高，对野生型孢子抑制作用较强，筛选平板上没有野生型菌落，A 正确； B、Ⅲ 组和 V 组中都可能有 M 产量未提高的突变体菌落，B 错误； CD、Ⅳ、Ⅴ组粗提液浓度较高，筛选平板上的菌落可能均为突变体，但Ⅵ组M+株显著少于Ⅳ组，说明诱变处理后的孢子悬液中更多的M+株在Ⅴ组中被抑制，使得Ⅲ组和Ⅴ组中M+株占比接近，而不是更多的突变体被抑制，C错误，D正确。 故选AD。 据表可知，用10 mL/100mL 粗提液筛选是获得M+株的有效方法。 6．（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。 7．（2022·北京·高考真题）人体细胞因表面有可被巨噬细胞识别的“自体”标志蛋白C，从而免于被吞噬。某些癌细胞表面存在大量的蛋白C，更易逃脱吞噬作用。研究者以蛋白C为靶点，构建了可感应群体密度而裂解的细菌菌株，拟用于制备治疗癌症的“智能炸弹”。 (1)引起群体感应的信号分子A是一种脂质小分子，通常以 的方式进出细胞。细胞内外的A随细菌密度的增加而增加，A积累至一定浓度时才与胞内受体结合，调控特定基因表达，表现出细菌的群体响应。 (2)研究者将A分子合成酶基因、A受体基因及可使细菌裂解的L蛋白基因同时转入大肠杆菌，制成AL菌株。培养的AL菌密度变化如图1。其中，AL菌密度骤降的原因是：AL菌密度增加引起A积累至临界浓度并与受体结合， 。 (3)蛋白K能与蛋白C特异性结合并阻断其功能。研究者将K基因转入AL菌，制成ALK菌株，以期用于肿瘤治疗。为验证ALK菌能产生蛋白K，应以 菌株裂解的上清液为对照进行实验。请从下列选项中选取所需材料与试剂的序号，完善实验组的方案。 实验材料与试剂：①ALK菌裂解的上清液②带荧光标记的K的抗体③带荧光标记的C的抗体④肿瘤细胞 实验步骤：先加入 保温后漂洗，再加入 保温后漂洗，检测荧光强度。 (4)研究者向下图2所示小鼠左侧肿瘤内注射ALK菌后，发现ALK菌只存在于该侧肿瘤内，两周内即观察到双侧肿瘤生长均受到明显抑制。而向肿瘤内单独注射蛋白K或AL菌，对肿瘤无明显抑制作用。请应用免疫学原理解释“智能炸弹”ALK菌能有效抑制对侧肿瘤生长的原因 。 【答案】(1)自由扩散 (2)启动L蛋白表达引起AL菌短时间内大量裂解 (3) AL ①④ ②/③ (4)注入瘤内的ALK菌群体裂解后释放的蛋白K与蛋白C结合，且释放的细菌产物激活巨噬细胞，从而增强了巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬作用，巨噬细胞加工呈递肿瘤抗原，激活细胞免疫，肿瘤细胞被特异性杀伤，因此有效抑制对侧肿瘤生长。 【分析】1、免疫系统对病原体的识别：在人体所有细胞膜的表面，有一组作为分子标签来起作用的蛋白质，它们能被自身的免疫细胞所识别。病毒、细菌等病原体也带有各自的身份标签，当它们侵入人体后，能被免疫细胞识别出来。免疫细胞是靠细胞表面的受体来辨认它们的。 2、体液免疫与细胞免疫的关系：B细胞和细胞毒性T细胞的活化离不开辅助性T细胞的辅助；体液免疫中产生的抗体，能消灭细胞外液中的病原体；而消灭侵入细胞内的病原体，要依靠细胞免疫将靶细胞裂解，使病原体失去藏身之所，此时体液免疫又能发挥作用了。 【详解】（1）引起群体感应的信号分子A是一种脂质小分子，脂溶性的小分子物质通常以自由扩散的方式进出细胞。 （2）由图可知，AL菌密度达到相应的值后会骤降，而L蛋白可使细菌裂解。可推测AL菌密度骤降的原因是，AL菌密度增加引起A积累至临界浓度并与受体结合，启动L蛋白表达引起AL菌短时间内大量裂解。 （3）AL菌株不含K基因，ALK菌株含K基因，因此，为验证ALK菌能产生蛋白K，应以AL菌株裂解的上清液为对照进行实验。某些癌细胞表面存在大量的蛋白C，蛋白K能与蛋白C特异性结合并阻断其功能，为验证ALK菌能产生蛋白K，可用带荧光标记的K的抗体，如果有K蛋白生成，则K蛋白与K的抗体结合，可发出荧光；由于蛋白K能与蛋白C特异性结合，因此也可用带荧光标记的C的抗体，如果有蛋白K生成，对照组与实验组荧光强度会有差异。具体的实验步骤为，先加入①ALK菌裂解的上清液和④肿瘤细胞，保温后漂洗，再加入②带荧光标记的K的抗体或加入③带荧光标记的C的抗体，保温后漂洗，检测荧光强度。 （4）“智能炸弹”ALK菌能有效抑制对侧肿瘤生长是因为注入瘤内的ALK菌群体裂解后释放的蛋白K与蛋白C结合，且释放的细菌产物激活巨噬细胞，从而增强了巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬作用，巨噬细胞加工呈递肿瘤抗原，激活细胞免疫，肿瘤细胞被特异性杀伤，因此有效抑制对侧肿瘤生长。而单独注射蛋白K不能有效激活细胞免疫，单独注射AL菌也无法阻断蛋白C的功能。 8．（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。 1．（2025·北京延庆·模拟预测）用蔗糖、奶粉和经蛋白酶水解后的玉米胚芽液，通过乳酸菌发酵可生产新型酸奶，下列相关叙述错误的是（    ） A．蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关 B．酸奶出现明显气泡说明有杂菌污染 C．乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸 D．只有奶粉为乳酸菌发酵提供氮源 【答案】D 【分析】乳酸菌是厌氧菌，在无氧的情况下，将葡萄糖分解成乳酸，且只有乳酸一种产物。 【详解】A、发酵过程中蔗糖为乳酸菌提供碳源和能源，所以蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关，A正确； B、乳酸菌在发酵时的产物只有乳酸，并不产生气体，所以如果发酵时出现明显的气泡说明有其他的微生物存在，酸奶已经受到污染，B正确； C、乳酸菌的代谢类型是异养厌氧型，通过无氧呼吸产生乳酸，C正确； D、经蛋白酶水解后的玉米胚芽液中依然含有氮元素，也可以为乳酸菌发酵提供氮源，D错误。 故选D。 2．（2025·北京大兴·模拟预测）为了构建叶绿素a含量与蓝细菌密度的相关曲线。下表中目的和步骤对应有误的一项是（　　） 选项 实验目的 简要操作步骤 A 测定样液蓝细菌数量 将不同浓度蓝细菌摇匀，稀释后分别用细菌计数板计数 B 浓缩蓝细菌 分别对等量样液离心，取下层沉淀物 C 提取叶绿素 将浓缩的蓝细菌用等量无水乙醇重新悬浮 D 测定叶绿素a含量 以无菌水作对照，利用分光光度计进行定量测定 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【分析】蓝细菌属于原核生物，无以核膜为界限的细胞核，含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用，是自养生物。 【详解】A、将不同浓度蓝细菌摇匀，稀释后分别用细菌计数板计数，这样能准确测定样液蓝细菌数量，A正确； B、对等量样液离心，蓝细菌因密度较大等原因会沉淀在下层，取下层沉淀物可浓缩蓝细菌，B正确； C、叶绿素能溶解在无水乙醇等有机溶剂中，将浓缩的蓝细菌用等量无水乙醇重新悬浮，可提取叶绿素，C正确； D、测定叶绿素a含量时，应使用无水乙醇作对照，而不是无菌水，因为叶绿素是溶解在无水乙醇中的，以无菌水作对照不能准确测定叶绿素a含量，D错误。 故选D。 3．（2025·北京·模拟预测）关注生物安全，人人有责。下列操作中错误的是（    ） A．微生物培养物用完应灭菌后丢弃 B．谨慎对个人的DNA进行基因测序 C．将养殖动物尽快放生至野外环境 D．实验室中发酵果酒不能直接饮用 【答案】C 【分析】1、各种微生物培养基的配方一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等营养物质；在提供上述几种主要营养物质的基础上，培养基还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。 2、获得纯净的微生物培养物的关键是防止外来杂菌的入侵。无菌技术应围绕着如何避免杂菌的污染展开，主要包括消毒和灭菌。 【详解】A、微生物培养物可能含有有害微生物，若不进行灭菌处理就丢弃，这些有害微生物可能会传播到环境中，危害公共健康和生态环境，所以微生物培养物用完应灭菌后丢弃，A正确； B、个人的DNA包含着个人独特的遗传信息，对其进行基因测序可能会涉及到个人隐私等问题，所以需要谨慎对待，B正确； C、将养殖动物尽快放生至野外环境是错误的。养殖动物在人工环境下生活，可能缺乏野外生存的能力，放生后难以存活；同时，养殖动物可能携带人工环境中的病菌等，放生后可能对野外生态系统中的其他生物造成影响，甚至可能成为外来入侵物种，破坏当地生态平衡，C错误； D、实验室中发酵果酒的环境并非是安全的食品生产环境，可能存在杂菌污染等问题，直接饮用可能会对人体健康造成危害，所以不能直接饮用，D正确。 故选C。 4．（2025·北京朝阳·二模）应用传统发酵技术可制作多种食品。下表相关叙述中，错误的是（　　） 选项 食品名称 操作 目的 A 馒头 加入前一次发酵保存的面团 接种酵母菌 B 果醋 将发酵液置于30～35℃环境中 为醋酸菌提供适宜的生长温度 C 果酒 每隔12h左右将瓶盖拧松一次 为酵母菌的有氧呼吸提供氧气 D 泡菜 使用的盐水需煮沸处理过 减少杂菌污染 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【分析】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。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。果醋制作的原理：当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的葡萄糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。 【详解】A、传统制作馒头时，加入前一次发酵的面团（老面）是为了接种酵母菌。酵母菌在发酵过程中产生CO₂，使面团膨胀松软，A正确； B、醋酸菌的最适生长温度为30～35℃，制作果醋时需保持此温度以促进其代谢活动，B正确； C、果酒发酵的主阶段需无氧环境（酵母菌无氧呼吸产酒精），每隔12小时拧松瓶盖的主要目的是排出CO₂（防止容器压力过大），而非提供氧气，C错误； D、泡菜制作中，煮沸盐水可杀菌并减少杂菌污染，同时高浓度盐水抑制多数微生物生长，而乳酸菌可在此环境中繁殖，D正确。 故选C。 5．（2025·北京西城·二模）啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，下列叙述正确的是（　　） A．酵母菌为兼性厌氧微生物 B．淀粉分解形成糖浆后无需灭菌 C．发酵时发酵罐中pH恒定不变 D．发酵后直接消毒分装获得产品 【答案】A 【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。发酵工程的内容包括菌种选育、培养基的配制、灭菌、种子扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯（生物分离工程）等方面。 【详解】A、酵母菌为兼性厌氧微生物，既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸，A正确； B、淀粉分解形成糖浆后需灭菌，B错误； C、发酵时产生CO2，会使发酵罐中pH下降，C错误； D、消毒后还需要进行过滤，D错误。 故选A。 6．（2025·北京东城·二模）米曲霉常用来生产酱油，在生产过程中原材料可能会被黄曲霉污染，导致酱油中含有黄曲霉素（Ⅰ类致癌物）。下列叙述错误的是（    ） A．两种霉菌在液体培养基上可以形成菌落，观察菌落特征可鉴定菌种 B．利用米曲霉进行发酵生产时，需要为微生物提供适宜的温度和pH C．利用米曲霉工业发酵生产出的酱油，可通过灭菌延长保质期 D．家庭自制酱油时，黄曲霉污染风险较大，应谨慎食用 【答案】A 【分析】发酵工程的应用： 在食品工业的应用：生产传统的发酵产品，生产各种各样的食品添加剂，生产酶制剂等。 在医药工业的应用：如生产抗生素、氨基酸、激素、免疫调节剂等。 在农牧业上的应用：生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料等。 【详解】A、菌落是在固体培养基上形成的，A错误； B、温度和pH影响微生物生长，进而影响发酵过程，所以利用米曲霉进行发酵生产时，需要为微生物提供适宜的温度和pH，B正确； C、利用米曲霉工业发酵生产出的酱油，通过灭菌减少杂菌污染，可以延长保质期，C正确； D、家庭自制酱油时，酱油中含有黄曲霉素，风险较大，应谨慎食用，D正确。 故选A。 7．（2025·北京海淀·二模）木霉菌可降解环境中的纤维素。为筛选纤维素酶高产菌株，用紫外线对木霉菌进行诱变处理。已知纤维素与刚果红结合形成红色复合物。下列叙述错误的是（　　） A．木霉菌属于生态系统中的分解者 B．筛选培养基中应添加纤维素和刚果红 C．用平板划线法将菌液接种于筛选培养基上 D．应筛选透明圈与菌落直径比值大的菌落 【答案】C 【分析】刚果红可以与纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。 【详解】A、木霉菌可降解环境中的纤维素，属于分解者，A正确； B、刚果红和纤维素反应生成红色，但不会和纤维素的分解产物发生反应，所以为筛选纤维素酶高产菌株，培养基中应添加纤维素和刚果红，挑选透明圈大的菌落，B正确； C、木霉菌数量较少，需要经过富集培养后，用涂布平板的方法涂布于筛选培养基上，C错误； D、应筛选透明圈与菌落直径比值大的菌落，比值越大，说明分解纤维素的能力越强，D正确。 故选C。 8．（2025·北京海淀·一模）生产L-谷氨酸主要依赖有氧发酵，常用菌种谷氨酸棒状杆菌大多为生物素合成缺陷型。在各组发酵罐中分别添加不同浓度的生物素，检测结果如下图。下列叙述错误的是（    ） A．发酵前用平板划线法进行谷氨酸棒状杆菌的纯培养 B．发酵过程将空气直接通入发酵罐以保证有氧条件 C．甲～丁组谷氨酸棒状杆菌数量均呈现“S”形增长 D．乙～丁组L-谷氨酸产量不与菌体细胞密度呈正比 【答案】B 【分析】 微生物常见的接种的方法： （1）平板划线法：把混杂在一起的微生物或同一微生物群体中的不同细胞用接种环在平板培养基，通过分区划线稀释而得到较多独立分布的单个细胞，经培养后生长繁殖成单菌落，通常把这种单菌落当作待分离微生物的纯种。 （2）稀释涂布平板法：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的表面，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的菌落。 【详解】A、平板划线法是微生物纯培养的常用方法之一，发酵前可以用平板划线法进行谷氨酸棒状杆菌的纯培养，A正确； B、发酵过程不能将空气直接通入发酵罐，因为空气中可能含有杂菌等，会污染发酵液，应该对通入的空气进行过滤等处理后再通入发酵罐，B错误； C、从左图中可以看出，甲 - 丁组谷氨酸棒状杆菌的数量都是先增加，然后趋于稳定，均呈现 “S” 形增长，C正确； D、观察右图和左图，对比乙 - 丁组菌体细胞密度和 L - 谷氨酸产量的变化趋势，发现 L - 谷氨酸产量并不随着菌体细胞密度的增加而一直增加，即乙 - 丁组 L - 谷氨酸产量不与菌体细胞密度呈正比，D正确。 故选B。 9．（2025·北京顺义·一模）大肠杆菌在伊红-亚甲蓝琼脂培养基（EMB）上会形成有金属光泽的深紫色菌落。利用EMB鉴定自制酸奶中的大肠杆菌，相关操作错误的是（    ） A．培养基经湿热灭菌后再倒平板 B．将酸奶样品稀释后涂抹在EMB表面 C．观察菌落颜色进行初步鉴定 D．将使用过的培养基直接丢弃 【答案】D 【分析】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。虽然各种培养基的具体配方不同，但一般都含有水、碳源（提供碳元素的物质）、氮源（提供氮元素的物质）和无机盐。另外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。例如，培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加维生素，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，培养厌氧微生物时则需要提供无氧的条件。 【详解】A、为防止杂菌污染，微生物培养基配制之后用湿热灭菌法进行灭菌再倒平板，冷却的平板需要倒置，防止对培养基造成污染，且可避免水分过快蒸发，A正确； B、大肠杆菌在伊红-亚甲蓝琼脂培养基（EMB）上会形成有金属光泽的深紫色菌落，将酸奶样品充分稀释后涂抹在EMB表面进行鉴定是否含有大肠杆菌，B正确； C、大肠杆菌在伊红-亚甲蓝琼脂培养基（EMB）上会形成有金属光泽的深紫色菌落，所以可以通过观察菌落的颜色对菌种进行初步鉴定，C正确； D、使用过的培养基应进行灭菌，不应直接丢弃，以免污染环境，D错误。 故选D。 10．（2025·北京顺义·一模）取样调查法强调从总体中抽取样本调查，并根据样本数据推断总体特征。下列研究活动中，没有采用取样调查法的是（    ） A．测定土壤中尿素分解菌的数量 B．研究土壤中小动物类群丰富度 C．调查人群中红绿色盲发病率 D．我国开展的七次全国人口普查 【答案】D 【分析】调查种群密度常用样方法和标记重捕法。 【详解】A、测定土壤中尿素分解菌的数量，由于土壤中细菌数量庞大，难以对所有细菌进行计数，通常采用稀释涂布平板法等取样调查方法，从土壤样本中获取数据来推断总体中尿素分解菌的数量，A不符合题意； B、研究土壤中小动物类群丰富度，因土壤中小动物种类和数量众多，不可能对所有小动物进行全面调查，一般通过取样器取样等方法获取部分样本，进而分析总体的小动物类群丰富度，B不符合题意； C、调查人群中红绿色盲发病率，由于不可能对所有人群逐一检查，常选取一定数量的人群样本进行调查，根据样本中红绿色盲患者的比例来推断整个人群的发病率，C不符合题意； D、我国开展的七次全国人口普查，是对全国所有人口进行全面的调查统计，并非抽取部分样本进行推断，不属于取样调查法，而是普查法，D符合题意。 故选D。 11．（2025·北京朝阳·一模）下列高中生物学实验中，不需要严格无菌操作即可达成实验目的的是（    ） A．探究抗生素对细菌的选择作用 B．用马铃薯琼脂培养基进行酵母菌纯培养 C．菊花的组织培养 D．DNA片段的扩增及电泳鉴定 【答案】D 【分析】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。虽然各种培养基的具体成分不同，但一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。另外需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。 【详解】A、探究抗生素对细菌的选择作用，要避免杂菌污染，因此要严格执行无菌操作，A不符合题意； B、用马铃薯琼脂培养基对酵母菌进行纯培养属于微生物的培养，要严格执行无菌操作，B不符合题意； C、运用植物组织培养技术培育菊花幼苗：离体的组织器官首先脱分化，形成愈伤组织，愈伤组织进行再分化形成胚状体，胚状体再进行根芽的分化形成完整植株，要严格执行无菌操作，C不符合题； D、DNA片段的扩增依赖于引物与目标片段的特异性结合，电泳时，DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关，不需要严格无菌操作，D符合题意。 故选D。 12．（2025·北京通州·模拟预测）青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉索杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。关于青霉索的工业化生产过程叙述错误的是（　　） A．青霉素有杀菌作用发酵罐不需灭菌 B．深层通气液体发酵技术可提高产量 C．高产菌株扩大培养后接种到发酵罐中 D．发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖 【答案】A 【分析】培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等四类营养物质。配制培养基时除了满足基本的营养条件外，还需满足微生物生长对特殊营养物质、pH、O2的要求。 【详解】A、青霉素只能抑制细菌的生长，不能抑制其他真菌的生长，发酵罐仍需严格灭菌，A错误； B、青霉菌的代谢类型为异养需氧型，可用深层通气液体发酵技术提高产量，B正确； C、选育出的高产青霉素菌株经扩大培养纯化后，才可接种到发酵罐中进行工业化生产，C正确； D、青霉菌处于葡萄糖浓度不足的环境中会通过分泌青霉素杀死细菌；提供相同含量的碳源，葡萄糖溶液单位体积中溶质微粒较多，会导致细胞失水，发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，乳糖是二糖，可被水解为半乳糖和葡萄糖，是青霉菌生长的最佳碳源，可以被青霉菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利条件，D正确。 故选A。 13．（2025·北京·模拟预测）乳酸菌产生的乳酸在食品行业用途广泛。研究者利用重组大肠杆菌生产乳酸，提高生产效率。 (1)大肠杆菌通过下图所示细胞呼吸的第一阶段将其分解为[A] （填A的名称），进而发酵产生乳酸，同时还有乙酸、琥珀酸等副产物，据图可知大肠杆菌的呼吸作用类型为 。 (2)研究人员从野生型大肠杆菌中筛选到菌株甲，先通过转入重组片段实现甲拟核上的F酶基因敲除，再将庆大霉素抗性基因（Gm’）去除，最终获得菌株乙，过程如图所示（图中只显示与基因敲除有关的片段）。 在实际发酵中，使用的菌株乙需要将重组片段上庆大霉素抗性基因（Gm’）去除，其目的是 。 (3)用相同方法获得F酶、T酶双基因敲除菌株丙。将等量乙、丙分别接种于发酵罐中。 ①前期发酵供给充足的氧气，当菌体浓度达到一定浓度，调整后期发酵条件，使体系从好氧生长阶段进入厌氧发酵阶段。前期和后期发酵条件不同设置的目的为 。为达到该目的，可以调整发酵罐的温度、 等外界条件。 ②实践生产中进入厌氧发酵阶段后，需要随时监测并及时补充营养物质保证连续发酵。乙、丙菌株两阶段发酵过程各产物的变化如图3所示。综合下图结果和生产实践，你认为哪种菌株更适合做生产菌种并阐述理由 。 【答案】(1) 丙酮酸 有氧呼吸和无氧呼吸 (2)菌株的Gmr基因表达需要消耗物质和能量，造成浪费（发酵产品中含有抗生素会引发安全性问题） (3) 前期促进菌体快速增殖，后期转向乳酸高效发酵 pH、氧气浓度 丙 【分析】发酵工程的中心环节应该注意： 发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢产物的形成。 【详解】（1）大肠杆菌通过细胞呼吸第一阶段将葡萄糖分解为丙酮酸，从图中看出大肠杆菌可以将葡萄糖分解为CO2和H2O，也可以将其分解为乳酸，所以大肠杆菌的呼吸作用类型为有氧呼吸和无氧呼吸。 （2）庆大霉素属于抗生素，在实际发酵中，使用的菌株乙需要将重组片段上庆大霉素抗性基因（Gm’）去除，Gmr是抗生素抗性基因，只是用于筛选，若发酵产品中含有抗生素会引发安全性问题，因此实际发酵使用的菌株乙要将引入的Gmr去除。 （3）①前期发酵供给充足的氧气，可以促进大肠杆菌增殖，当菌体浓度达到一定浓度，调整后期发酵条件，使体系从好氧生长阶段进入厌氧发酵阶段，获得产物，所以前期和后期发酵条件不同设置的目的为前期促进菌体快速增殖，后期转向乳酸高效发酵。发酵过程中调整调整发酵罐的温度、pH、氧气浓度等外界条件。 ②菌株乙敲除了F酶基因和庆大霉素抗性基因（Gm’），菌株丙敲除了F酶、T酶双基因，实验目的是利用重组大肠杆菌生产乳酸，比较菌株乙和菌株丙两图，菌株乙副产物含量更高，乳酸含量二者基本相同，所以选择菌株丙更适合做生产菌种。 14．（2025·北京东城·二模）癌症是人类健康的重大威胁之一，传统治疗手段难以实现精准治疗。超声波具有非侵入、组织穿透性强、时空特异性等特点，科研人员拟开发“响应超声波的药物递送系统”细菌以实现癌症的精准治疗。 (1)用于培养药物递送细菌的液体培养基中包含水、酵母提取物、蛋白胨等成分，其中蛋白胨主要为细菌提供 和维生素。可利用 的方法快速直观地测定细菌数量，以便即时使用适量的细菌进行治疗。 (2)C蛋白有抗肿瘤作用，超声波可导致局部温度升高到42℃。科研人员制备了工程菌1，其中含有图1所示的基因表达载体。37℃培养的工程菌1接受超声波刺激后，可升温至42℃， 从而发挥抗肿瘤作用。 (3)T蛋白有T1、T2和T3三种亚型，具有相似的功能，制备分别含有这三种基因的工程菌1，并检测C蛋白表达量，结果如图2所示。科研人员最终选择T3基因进行后续研究，判断的依据是 。 (4)工程菌1只能在超声波刺激期间发挥作用，科研人员设计了含图3所示的基因表达载体的工程菌2，可以实现在短时间的超声波刺激后维持长时间的治疗。已知B基因编码的B酶可以作用于识别位点a和b，使a、b处的DNA发生断裂，最终导致a、b之间的DNA片段发生倒转。请根据以上信息，使用下列选项将表达载体补充完整。 ； ； ； ； 。 ①P1启动子    ②P3启动子（持续表达型启动子） ③T3基因    ④C基因    ⑤B基因 【答案】(1) 碳源、氮源 显微镜直接计数 (2)T蛋白形成的二聚体解聚，解除对P1启动子抑制作用，表达C蛋白 (3)含有T3基因的工程菌在37℃时C蛋白表达强度低，且升温至42℃，C蛋白表达强度上升幅度最大 (4) ②P3启动子 ④C 基因 ①P1启动子 ⑤B 基因 ③T3 基因 【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：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，标记基因可便于目的基因的鉴定和筛选。（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。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是钙离子处理法；（4）目的基因的检测与鉴定。 【详解】（1）蛋白胨的作用：蛋白胨是由蛋白质水解得到的产物，含有多种氨基酸、多肽等，可为细菌生长提供碳源、氮源（合成蛋白质、核酸等的原料），同时也可提供部分碳源和维生素。 细菌计数方法：题目要求 “快速直观” 测定细菌数量，常用方法为显微镜直接计数法（如血球计数板法），通过显微镜直接观察并计数菌体，无需培养，适合即时检测。 （2）根据图 1，工程菌 1 的基因表达载体中，C 基因由 P1 启动子驱动，且 T 基因（编码 T 蛋白）由持续表达型启动子 P2 驱动。 37℃时，T 蛋白可能抑制 P1 启动子活性，导致 C 基因不表达；当超声波刺激升温至 42℃，温度变化可能使 T 蛋白的抑制作用解除（或 P1 启动子在高温下激活），从而启动 C 基因转录，产生具有抗肿瘤作用的 C 蛋白。 （3）图 2 纵坐标为 C 蛋白表达量，横坐标为温度。观察不同 T 蛋白亚型（T1、T2、T3）对应的曲线，T3 亚型在 37℃时表达量最低，42℃时表达量最高，即温度响应最显著（表达量变化幅度最大）。 选择 T3 基因的原因是：在超声波升温（37℃→42℃）后，其驱动的 C 基因表达量激增最明显，能更高效地发挥抗肿瘤作用。 （4）目标：工程菌 2 需在短时间超声波刺激后维持长时间治疗，即通过一次刺激启动持续表达。 B 酶的作用：B 酶可识别位点 a 和 b，使中间 DNA 片段倒转。倒转后，启动子方向需与转录方向一致。 载体设计逻辑：P2启动子之后应连接T3基因；a、b之间应为持续表达型启动子，即P3启动子，其后应连接的是④C 基因；中间应为P1 启动子和B 基因，超声刺激升温后，P1启动子的抑制解除，启动B基因转录，表达的B酶使a、b之间DNA片段逆转，进而启动C基因的持续表达。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题15 发酵工程 考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势 考点1 传统发酵技术的应用 （5年3考） 2024、2023、2021年都有考查 1.高考对传统发酵技术及其应用的考查，多以选择题呈现，主要考查果酒与果醋的制作，泡菜的制作过程与影响风味的因素。 2.高考对微生物的培养技术及应用，发酵工程的考查主要以选择题形式呈现，主要内容包括微生物的基本培养技术，微生物的筛选与鉴定过程中需要注意的问题等。 考点2 发酵工程及其应用 （5年5考） 2025-2021年都有考查 考点01 传统发酵技术的应用 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·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。 考点02 发酵工程及应用 1．（2025·北京·高考真题）动物细胞培养基一般呈淡红色。某次实验时，调控pH的CO2耗尽，培养基转为黄色。由此推断使培养基呈淡红色的是（    ） A．必需氨基酸 B．抗生素 C．酸碱指示剂 D．血清 2．（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 3．（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 4．（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 5．（2025·北京·高考真题）链霉菌A能产生一种抗生素M，可用于防治植物病害，但产量很低。为提高M的产量，科研人员用紫外线和亚硝酸对野生型链霉菌A的孢子悬液进行诱变处理，筛选M产量提高的突变体（M+株），以应用于农业生产。 (1)紫外线和亚硝酸均通过改变DNA的 ，诱发基因突变。 (2)因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的 性，M+株在全部突变体中的占比低。要获得M+株，需进行筛选。 (3)链霉菌A主要进行孢子繁殖。研究者对链霉菌A发酵液进行了粗提浓缩，得到粗提液，测定粗提液对野生型链霉菌A孢子萌发的影响，结果如图。 由图可知，粗提液对野生型孢子萌发有 作用。 (4)随后研究者进行筛选实验。诱变处理后，将适量孢子悬液涂布在含有不同浓度粗提液的筛选平板上，每个浓度的筛选平板设若干个重复，28℃培养7天。从每个浓度的筛选平板上挑取100个单菌落，再次分别培养后逐一测定M产量，统计结果如下表。 组别 I II III IV V VI 筛选平板中粗提液浓度（mL/100mL） 2 5 8 10 12 15 所取菌落中M+株占比（%） 0 13 25 65 20 3 ①用图中信息，解释表中IV组M+株占比明显高于Ⅲ组的原因 。 ②表中Ⅲ组和V组中M+株占比接近，但在筛选平板上形成的菌落有差异。下列叙述正确的有 （多选）。 A．Ⅲ组中有野生型菌落，而V组中没有野生型菌落 B．V组中有M产量未提高的突变体菌落，而III组中没有 C．与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的突变体在V组中被抑制 D．与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的M+株在V组中被抑制 综上所述，用 粗提液筛选是获得M+株的有效方法。 6．（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） 。 7．（2022·北京·高考真题）人体细胞因表面有可被巨噬细胞识别的“自体”标志蛋白C，从而免于被吞噬。某些癌细胞表面存在大量的蛋白C，更易逃脱吞噬作用。研究者以蛋白C为靶点，构建了可感应群体密度而裂解的细菌菌株，拟用于制备治疗癌症的“智能炸弹”。 (1)引起群体感应的信号分子A是一种脂质小分子，通常以 的方式进出细胞。细胞内外的A随细菌密度的增加而增加，A积累至一定浓度时才与胞内受体结合，调控特定基因表达，表现出细菌的群体响应。 (2)研究者将A分子合成酶基因、A受体基因及可使细菌裂解的L蛋白基因同时转入大肠杆菌，制成AL菌株。培养的AL菌密度变化如图1。其中，AL菌密度骤降的原因是：AL菌密度增加引起A积累至临界浓度并与受体结合， 。 (3)蛋白K能与蛋白C特异性结合并阻断其功能。研究者将K基因转入AL菌，制成ALK菌株，以期用于肿瘤治疗。为验证ALK菌能产生蛋白K，应以 菌株裂解的上清液为对照进行实验。请从下列选项中选取所需材料与试剂的序号，完善实验组的方案。 实验材料与试剂：①ALK菌裂解的上清液②带荧光标记的K的抗体③带荧光标记的C的抗体④肿瘤细胞 实验步骤：先加入 保温后漂洗，再加入 保温后漂洗，检测荧光强度。 (4)研究者向下图2所示小鼠左侧肿瘤内注射ALK菌后，发现ALK菌只存在于该侧肿瘤内，两周内即观察到双侧肿瘤生长均受到明显抑制。而向肿瘤内单独注射蛋白K或AL菌，对肿瘤无明显抑制作用。请应用免疫学原理解释“智能炸弹”ALK菌能有效抑制对侧肿瘤生长的原因 。 8．（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。 1．（2025·北京延庆·模拟预测）用蔗糖、奶粉和经蛋白酶水解后的玉米胚芽液，通过乳酸菌发酵可生产新型酸奶，下列相关叙述错误的是（    ） A．蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关 B．酸奶出现明显气泡说明有杂菌污染 C．乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸 D．只有奶粉为乳酸菌发酵提供氮源 2．（2025·北京大兴·模拟预测）为了构建叶绿素a含量与蓝细菌密度的相关曲线。下表中目的和步骤对应有误的一项是（　　） 选项 实验目的 简要操作步骤 A 测定样液蓝细菌数量 将不同浓度蓝细菌摇匀，稀释后分别用细菌计数板计数 B 浓缩蓝细菌 分别对等量样液离心，取下层沉淀物 C 提取叶绿素 将浓缩的蓝细菌用等量无水乙醇重新悬浮 D 测定叶绿素a含量 以无菌水作对照，利用分光光度计进行定量测定 A．A B．B C．C D．D 3．（2025·北京·模拟预测）关注生物安全，人人有责。下列操作中错误的是（    ） A．微生物培养物用完应灭菌后丢弃 B．谨慎对个人的DNA进行基因测序 C．将养殖动物尽快放生至野外环境 D．实验室中发酵果酒不能直接饮用 4．（2025·北京朝阳·二模）应用传统发酵技术可制作多种食品。下表相关叙述中，错误的是（　　） 选项 食品名称 操作 目的 A 馒头 加入前一次发酵保存的面团 接种酵母菌 B 果醋 将发酵液置于30～35℃环境中 为醋酸菌提供适宜的生长温度 C 果酒 每隔12h左右将瓶盖拧松一次 为酵母菌的有氧呼吸提供氧气 D 泡菜 使用的盐水需煮沸处理过 减少杂菌污染 A．A B．B C．C D．D 5．（2025·北京西城·二模）啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，下列叙述正确的是（　　） A．酵母菌为兼性厌氧微生物 B．淀粉分解形成糖浆后无需灭菌 C．发酵时发酵罐中pH恒定不变 D．发酵后直接消毒分装获得产品 6．（2025·北京东城·二模）米曲霉常用来生产酱油，在生产过程中原材料可能会被黄曲霉污染，导致酱油中含有黄曲霉素（Ⅰ类致癌物）。下列叙述错误的是（    ） A．两种霉菌在液体培养基上可以形成菌落，观察菌落特征可鉴定菌种 B．利用米曲霉进行发酵生产时，需要为微生物提供适宜的温度和pH C．利用米曲霉工业发酵生产出的酱油，可通过灭菌延长保质期 D．家庭自制酱油时，黄曲霉污染风险较大，应谨慎食用 7．（2025·北京海淀·二模）木霉菌可降解环境中的纤维素。为筛选纤维素酶高产菌株，用紫外线对木霉菌进行诱变处理。已知纤维素与刚果红结合形成红色复合物。下列叙述错误的是（　　） A．木霉菌属于生态系统中的分解者 B．筛选培养基中应添加纤维素和刚果红 C．用平板划线法将菌液接种于筛选培养基上 D．应筛选透明圈与菌落直径比值大的菌落 8．（2025·北京海淀·一模）生产L-谷氨酸主要依赖有氧发酵，常用菌种谷氨酸棒状杆菌大多为生物素合成缺陷型。在各组发酵罐中分别添加不同浓度的生物素，检测结果如下图。下列叙述错误的是（    ） A．发酵前用平板划线法进行谷氨酸棒状杆菌的纯培养 B．发酵过程将空气直接通入发酵罐以保证有氧条件 C．甲～丁组谷氨酸棒状杆菌数量均呈现“S”形增长 D．乙～丁组L-谷氨酸产量不与菌体细胞密度呈正比 9．（2025·北京顺义·一模）大肠杆菌在伊红-亚甲蓝琼脂培养基（EMB）上会形成有金属光泽的深紫色菌落。利用EMB鉴定自制酸奶中的大肠杆菌，相关操作错误的是（    ） A．培养基经湿热灭菌后再倒平板 B．将酸奶样品稀释后涂抹在EMB表面 C．观察菌落颜色进行初步鉴定 D．将使用过的培养基直接丢弃 10．（2025·北京顺义·一模）取样调查法强调从总体中抽取样本调查，并根据样本数据推断总体特征。下列研究活动中，没有采用取样调查法的是（    ） A．测定土壤中尿素分解菌的数量 B．研究土壤中小动物类群丰富度 C．调查人群中红绿色盲发病率 D．我国开展的七次全国人口普查 11．（2025·北京朝阳·一模）下列高中生物学实验中，不需要严格无菌操作即可达成实验目的的是（    ） A．探究抗生素对细菌的选择作用 B．用马铃薯琼脂培养基进行酵母菌纯培养 C．菊花的组织培养 D．DNA片段的扩增及电泳鉴定 12．（2025·北京通州·模拟预测）青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉索杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。关于青霉索的工业化生产过程叙述错误的是（　　） A．青霉素有杀菌作用发酵罐不需灭菌 B．深层通气液体发酵技术可提高产量 C．高产菌株扩大培养后接种到发酵罐中 D．发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖 13．（2025·北京·模拟预测）乳酸菌产生的乳酸在食品行业用途广泛。研究者利用重组大肠杆菌生产乳酸，提高生产效率。 (1)大肠杆菌通过下图所示细胞呼吸的第一阶段将其分解为[A] （填A的名称），进而发酵产生乳酸，同时还有乙酸、琥珀酸等副产物，据图可知大肠杆菌的呼吸作用类型为 。 (2)研究人员从野生型大肠杆菌中筛选到菌株甲，先通过转入重组片段实现甲拟核上的F酶基因敲除，再将庆大霉素抗性基因（Gm’）去除，最终获得菌株乙，过程如图所示（图中只显示与基因敲除有关的片段）。 在实际发酵中，使用的菌株乙需要将重组片段上庆大霉素抗性基因（Gm’）去除，其目的是 。 (3)用相同方法获得F酶、T酶双基因敲除菌株丙。将等量乙、丙分别接种于发酵罐中。 ①前期发酵供给充足的氧气，当菌体浓度达到一定浓度，调整后期发酵条件，使体系从好氧生长阶段进入厌氧发酵阶段。前期和后期发酵条件不同设置的目的为 。为达到该目的，可以调整发酵罐的温度、 等外界条件。 ②实践生产中进入厌氧发酵阶段后，需要随时监测并及时补充营养物质保证连续发酵。乙、丙菌株两阶段发酵过程各产物的变化如图3所示。综合下图结果和生产实践，你认为哪种菌株更适合做生产菌种并阐述理由 。 14．（2025·北京东城·二模）癌症是人类健康的重大威胁之一，传统治疗手段难以实现精准治疗。超声波具有非侵入、组织穿透性强、时空特异性等特点，科研人员拟开发“响应超声波的药物递送系统”细菌以实现癌症的精准治疗。 (1)用于培养药物递送细菌的液体培养基中包含水、酵母提取物、蛋白胨等成分，其中蛋白胨主要为细菌提供 和维生素。可利用 的方法快速直观地测定细菌数量，以便即时使用适量的细菌进行治疗。 (2)C蛋白有抗肿瘤作用，超声波可导致局部温度升高到42℃。科研人员制备了工程菌1，其中含有图1所示的基因表达载体。37℃培养的工程菌1接受超声波刺激后，可升温至42℃， 从而发挥抗肿瘤作用。 (3)T蛋白有T1、T2和T3三种亚型，具有相似的功能，制备分别含有这三种基因的工程菌1，并检测C蛋白表达量，结果如图2所示。科研人员最终选择T3基因进行后续研究，判断的依据是 。 (4)工程菌1只能在超声波刺激期间发挥作用，科研人员设计了含图3所示的基因表达载体的工程菌2，可以实现在短时间的超声波刺激后维持长时间的治疗。已知B基因编码的B酶可以作用于识别位点a和b，使a、b处的DNA发生断裂，最终导致a、b之间的DNA片段发生倒转。请根据以上信息，使用下列选项将表达载体补充完整。 ； ； ； ； 。 ①P1启动子    ②P3启动子（持续表达型启动子） ③T3基因    ④C基因    ⑤B基因 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$