热考主题•真题集训(十三)　基于微生物应用的发酵技术-【新高考方案】2026年高考生物Ⅰ一轮总复习

热考主题•真题集训(十三)　 基于微生物应用的发酵技术 命题分析:发酵工程包括传统的发酵技术和利用微生物进行的现代发酵工程,其中涉及大量的实验操作,而防止杂菌污染是获得纯培养物的前提,消毒、灭菌等操作技术是学生应必备的能力,高考命题集中在发酵工程中微生物的培养利用及传统发酵技术的应用,考查形式以选择题为主, 非选择题也时常出现。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 一、选择题 1.(2024·湖北高考)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 √ 6 7 8 10 11 1 2 3 4 5 解析:醋酸菌常用于食用醋的发酵,食用醋的酸味主要来源于醋酸菌发酵产生的乙酸,A正确;醋酸菌是好氧细菌,不适宜在无氧条件下生存,B正确;当缺少糖源时,醋酸菌可将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸,所以醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶,C正确;醋酸菌是原核生物,其细胞内无线粒体,D错误。 9 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 2.(2024·江苏高考)关于“利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜”的实验,下列叙述正确的是 (　　) A.制作泡菜的菜料不宜完全淹没在煮沸后冷却的盐水中 B.制作酸奶的牛奶须经过高压蒸汽灭菌后再接种乳酸菌 C.发酵装置需加满菜料或牛奶并封装,以抑制乳酸菌的无氧呼吸 D.控制好发酵时间,以避免过量乳酸影响酸奶或泡菜的口味和品质 √ 9 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 解析:制作泡菜是利用乳酸菌无氧呼吸产生乳酸进行发酵,所以为制造无氧环境,制作泡菜的菜料要完全淹没在煮沸后冷却的盐水中,A错误。高压蒸汽灭菌会破坏牛奶的营养成分,B错误。制作泡菜时,将加工好的蔬菜在发酵装置中装至八成满;制作酸奶时,牛奶在发酵装置中不超过容积的2/3,C错误。制作酸奶或泡菜时,控制好发酵时间,以避免过量乳酸影响酸奶或泡菜的口味和品质,D正确。 9 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 3.(2024·江西高考)井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素,它由吸水链霉菌井冈变种(JGs,一种放线菌,菌体呈丝状生长)发酵而来,在水稻病害防治等领域中得到广泛应用。下列关于JGs发酵生产井冈霉素的叙述,正确的是 (　　) A.JGs可发酵生产井冈霉素,因为它含有能够编码井冈霉素的基因 B.JGs接入发酵罐前需要扩大培养,该过程不影响井冈霉素的产量 C.提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度,会提高井冈霉素的产量 D.稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化 √ 9 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 解析:基因表达的产物是蛋白质,而井冈霉素是JGs发酵生产的一种氨基寡糖类抗生素,是JGs的代谢物,A错误;JGs接入发酵罐前需要扩大培养,该过程会影响JGs的数量,进而影响井冈霉素的产量,B错误;在一定范围内提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度,会提高井冈霉素的产量,但若浓度过大,反而会降低井冈霉素的产量,C错误;JGs是一种放线菌,菌体呈丝状生长,形成的菌落难以区分,因此稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化,D正确。 9 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 4.(2024·山东高考)在发酵过程中,多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体,菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时,可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是 (　　) A.相同菌体密度下,菌球体越大柠檬酸产生速率越慢 B.发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量 C.发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长 D.发酵结束后,将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品 √ 9 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 解析:黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧,在相同菌体密度下,菌球体越大,越不容易获得氧气,柠檬酸产生速率越慢,A正确。由“菌体内铵离子浓度升高时,可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制”可知,发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量,B正确。大部分细菌适合在中性或弱碱性环境中生存,发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长,C正确。柠檬酸属于代谢物,可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品,D错误。 9 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 5.(2023·重庆高考)垃圾分类有利于变废为宝,减少环境污染。如图为分类后餐厨垃圾资源化处理的流程设计。下列叙述错误的是 (　　) A.压榨出的油水混合物可再加工,生产出多种产品 B.添加的木屑有利于堆肥体通气,还可作为某些微生物的碳源 C.X中需要添加合适的菌种,才能产生沼气 D.为保证堆肥体中微生物的活性,不宜对堆肥体进行翻动 √ 9 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 解析:除了油和水,压榨出的油水混合物中还可能含有其他成分,油水混合物经过再加工,可以生产出多种产品,A正确。添加木屑后形成的堆肥体疏松,有利于通气;木屑的主要成分为纤维素,可以为能分解纤维素的微生物提供碳源,B正确。沉渣灭菌后得到X,X中需要添加合适的菌种,才能产生沼气,C正确。对堆肥体进行翻动可增大氧气供应,有利于好氧型微生物的活动,D错误。 9 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 6.(2024·山东高考)酵母菌在合成色氨酸时需要3种酶X、Y和Z,trpX、trpY和trpZ分别为相应酶的编码基因突变的色氨酸依赖型突变体。已知3种酶均不能进出细胞,而色氨酸合成途径的中间产物积累到一定程度时可分泌到胞外。将这3种突变体均匀划线接种到含有少量色氨酸的培养基上,生长情况如图。据图分析,3种酶在该合成途径中的作用顺序为 (　　) A.X→Y→Z B.Z→Y→X C.Y→X→Z D.Z→X→Y √ 9 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 解析:根据题意可知,trpX能合成酶Y和酶Z,不能合成酶X;trpY能合成酶X和酶Z,不能合成酶Y;trpZ能合成酶X和酶Y,不能合成酶Z。已知3种酶均不能进出细胞,而色氨酸合成途径的中间产物积累到一定程度时可分泌到胞外。分析题图可知,①trpX在靠近trpY区域一侧、trpZ区域一侧均能生长,说明trpX可以利用trpY、trpZ色氨酸合成途径中分泌到胞外的中间产物合成色氨酸;②trpY在靠近trpZ区域一侧可以生长,说明trpY可以利用trpZ色氨酸合成途径中分泌到胞外的中间产物合成色氨酸;③trpZ不能生长。 9 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 由①②分析可知,trpX、trpY均可合成色氨酸合成途径所需的最后一种酶,又因为trpX能合成酶Y和酶Z,trpY能合成酶X和酶Z,故trpX、trpY均可合成的酶为酶Z;由①分析可知,trpY、trpZ均能合成色氨酸合成途径的中间产物,故trpY、trpZ均可合成色氨酸合成途径所需的第一种酶,又因为trpY能合成酶X和酶Z,trpZ能合成酶X和酶Y,故trpY、trpZ均可合成的酶为酶X。综上,酶X为色氨酸合成途径所需的第一种酶,酶Z为色氨酸合成途径所需的最后一种酶,则酶Y为色氨酸合成途径所需的第二种酶,即3种酶在该合成途径中的作用顺序为X→Y→Z,A符合题意。 9 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 7.(2024·重庆高考)养殖场粪便是农家肥的重要来源,其中某些微生物可使氨氮化合物转化为尿素进而产生NH3,影响畜禽健康。为筛选粪便中能利用氨氮化合物且减少NH3产生的微生物。兴趣小组按图进行实验获得目的菌株,正确的是 (　　) 9 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 A.①通常在等比稀释后用平板划线法获取单个菌落 B.②挑取在2种培养基上均能生长的菌株用于后续的实验 C.③可通过添加脲酶并检测活性,筛选得到甲、乙 D.粪便中添加菌株甲比乙更有利于NH3的减少 解析:平板划线法无须稀释,A错误;由题图可知,②挑取能在牛肉膏蛋白胨培养基上生长而不能在以尿素为唯一氮源培养基上生长的菌株用于后续的实验,B错误;由题图可知,③可通过添加脲酶并检测活性,筛选得到甲、乙,C正确;由题图可知,甲不产生脲酶而乙可以产生脲酶抑制剂,而粪便中可能还含有其他能产生脲酶的菌株,所以粪便中添加菌株乙比甲更有利于NH3的减少,D错误。 9 √ 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 8. (2024·河北高考，改编)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。下列叙述错误的是 (　　) 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 9 √ 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 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、大米等富含淀粉,因此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,D正确。 9 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 9. (2024·黑吉辽高考，改编)某些香蕉植株组织中存在的内生菌可防治香蕉枯萎病,其筛选流程及抗性检测如图。下列操作错误的是 (　　) A.在大量感染香蕉枯萎病的香蕉种植园内,从健康植株上采集样品 B.将采集的样品充分消毒后,用蒸馏水冲洗,收集冲洗液进行无菌检测 C.将无菌检测合格的样品研磨,经稀释涂布平板法分离得到内生菌的单菌落 D.判断内生菌的抗性效果需比较有无接种内生菌的平板上的病原菌菌斑大小 9 √ 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 解析:在大量感染香蕉枯萎病的香蕉种植园内,从健康植株上采集样品,A正确;应用无菌水冲洗消毒后的样品,B错误;由题图可知,无菌检测合格的样品研磨后,经稀释涂布平板法可分离得到内生菌的单菌落,C正确;由题图可知,判断内生菌的抗性效果需要将接种与未接种内生菌的平板进行比较,观察病原菌菌斑大小,D正确。 9 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 10. (2023·河北高考，改编)乳酸链球菌素(Nisin)是乳酸链球菌分泌的一种抗菌肽。研究者对Nisin发酵 生产过程相关指标进行了检测,结果 如图。下列叙述错误的是 (　　) A.适度提高乳酸链球菌接种量可缩短Nisin发酵生产周期 B.发酵的中后期适量补加蔗糖溶液可促进菌体生长 C.向发酵罐内适时适量添加碱溶液可提高Nisin产量 D.发酵结束后主要通过收获并破碎菌体以分离获得Nisin产品 9 √ 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 解析:适度提高乳酸链球菌的接种量,可以使菌体数量增加较快,进而使Nisin浓度更快提高,因此可以缩短发酵生产周期,在较短时间收获产品,A正确;蔗糖是乳酸链球菌的营养物质,随着发酵的进行,发酵液中蔗糖含量逐渐降低,因此发酵的中后期补加一定量的蔗糖溶液利于菌体生长,B正确;乳酸菌生长过程中产生的乳酸会使发酵罐内pH下降,因此在发酵过程中向发酵罐内适时适量添加碱液,可以创造适于Nisin生产的pH条件,C正确;Nisin为乳酸链球菌的分泌产物,主要存在于发酵液,故不需要破碎菌体,D错误。 9 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 二、非选择题(除特别注明外,每空2分) 11.(12分)(2024·北京高考)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__________。  9 酒精(或C2H5OH) 能量 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 解析: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。 9 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 (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___________。 解析: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。   9 无氧/无氧 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 (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。  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 9 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 请判断该实验能否完全证实上述推测,并说明理由______________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ (4分)。 9 不能,该实验只能证明随着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;该实验在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌,接种到培养基上无氧培养,并没有创造O2浓度陡然变化的条件 1 5 6 7 8 10 11 2 3 4 (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。  解析: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。 9 过氧化氢酶(或H2O2酶) $$