专题19 传统发酵技术的应用和微生物的培养技术与应用 题组3-【区块练】2021-2025年五年高考真题分类汇编生物

一、选择题 1.(2025·黑吉辽蒙卷)科研人员通过稀释涂布平板法筛选出高耐受且降解金霉素(C22H23ClN2O8)能力强的菌株，旨在解决金霉素过量使用所导致的环境污染问题。下列叙述错误的是(　　) A.以金霉素为唯一碳源可制备选择培养基 B.逐步提高培养基中金霉素的浓度有助于获得高耐受的菌株 C.配制选择培养基时，需确保pH满足实验要求 D.用接种环将菌液均匀地涂布在培养基表面 2.(2025·浙江1月卷)传统发酵技术为我们提供了多种食品、饮料及调味品。下列叙述错误的是(　　) A.泡菜的风味由乳酸菌的种类决定 B.用果酒发酵制作果醋的主要菌种是醋酸菌 C.家庭酿制米酒的过程既有需氧呼吸又有厌氧呼吸 D.传统发酵通常是利用多种微生物进行的混合发酵 3.(2024·重庆卷)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(　　) 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 4.(2024·河北卷)(多选)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 二、非选择题 5.(2024·江西卷)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种聚酯塑料，会造成环境污染。磷脂酶可催化PET降解。为获得高产磷脂酶的微生物，研究人员试验了2种方法。回答下列问题： (1)方法1从土壤等环境样品中筛选高产磷脂酶的微生物。以磷脂酰乙醇胺(一种磷脂类物质)为唯一碳源制备________培养基，可提高该方法的筛选效率。除碳源外，该培养基中至少还应该有________、________、________等营养物质。 (2)方法2采用________技术定向改造现有微生物，以获得高产磷脂酶的微生物。除了编码磷脂酶的基因外，该技术还需要__________________、______________________、__________________等“分子工具”。 (3)除了上述2种方法之外，还可以通过________技术非定向改造现有微生物，筛选获得能够高产磷脂酶的微生物。 (4)将以上获得的微生物接种到鉴别培养基(在牛肉膏蛋白胨液体培养基中添加2%的琼脂粉和适量的卵黄磷脂)平板上培养，可以通过观察卵黄磷脂水解圈的大小，初步判断微生物产磷脂酶的能力，但不能以水解圈大小作为判断微生物产磷脂酶能力的唯一依据。从平板制作的角度分析，其原因可能是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 6.(2024·甘肃卷)源于细菌的纤维素酶是一种复合酶，能降解纤维素。为了提高纤维素酶的降解效率，某课题组通过筛选高产纤维素酶菌株，克隆表达降解纤维素的三种酶(如图)，研究了三种酶混合的协同降解作用，以提高生物质资源的利用效率。回答下列问题： (1)过程①②采用以羧甲基纤维素钠为唯一碳源的培养基筛选菌株X，能起到筛选作用的原因是________________________________________。高产纤维素酶菌株筛选时，刚果红培养基上的菌落周围透明圈大小反映了_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)过程④扩增不同目的基因片段需要的关键酶是____________________________________。 (3)过程⑤在基因工程中称为__________，该过程需要的主要酶有________________________________________________________________________。 (4)过程⑥大肠杆菌作为受体细胞的优点有__________________________________。该过程用Ca2＋处理细胞，使其处于一种________________________的生理状态。 (5)课题组用三种酶及酶混合物对不同生物质原料进行降解处理，结果如表。表中协同系数存在差异的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(答出两点)。 生物质原料 降解率/% 协同系数 酶A 酶B 酶C 混1 混2 混1 混2 小麦秸秆 7.08 6.03 8.19 8.61 26.98 74.33 114.64 玉米秸秆 2.62 1.48 3.76 3.92 9.88 24.98 77.02 玉米芯 0.62 0.48 0.86 0.98 6.79 1.82 11.34 注：混1和混2表示三种酶的混合物。 7.(2022·广东卷)研究深海独特的生态环境对于开发海洋资源具有重要意义。近期“科学号”考察船对南中国海科考中，中国科学家采集了某海域1146米深海冷泉附近沉积物样品，分离、鉴定得到新的微生物菌株并进一步研究了其生物学特性。回答下列问题： (1)研究者先制备富集培养基，然后采用__________法灭菌，冷却后再接入沉积物样品，28 ℃厌氧培养一段时间后，获得了含拟杆菌的混合培养物，为了获得纯种培养，除了稀释涂布平板法，还可采用________法。据图分析，拟杆菌新菌株在以__________为碳源时生长状况最好。 (2)研究发现，将采集的样品置于各种培养基中培养，仍有很多微生物不能被分离筛选出来，推测其原因可能是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (答一点即可) (3)藻类细胞解体后的难降解多糖物质，通常会聚集形成碎屑沉降到深海底部。从生态系统组成成分的角度考虑，拟杆菌对深海生态系统碳循环的作用可能是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)深海冷泉环境特殊，推测此环境下生存的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶，除具有酶的一般共性外，其特性可能还有________。 8.(2021·湖南卷)大熊猫是我国特有的珍稀野生动物，每只成年大熊猫每日进食竹子量可达12～38 kg。大熊猫可利用竹子中8%的纤维素和27%的半纤维素。研究人员从大熊猫粪便和土壤中筛选纤维素分解菌。回答下列问题： (1)纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即__________________。为筛选纤维素分解菌，将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以________为唯一碳源的固体培养基上进行培养，该培养基从功能上分类属于________培养基。 (2)配制的培养基必须进行灭菌处理，目的是________________________。检测固体培养基灭菌效果的常用方法是________________________。 (3)简要写出测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数的实验思路：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)为高效降解农业秸秆废弃物，研究人员利用从土壤中筛选获得的3株纤维素分解菌，在37 ℃条件下进行玉米秸秆降解实验，结果如表所示。在该条件下纤维素酶活力最高的是菌株________，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 菌株 秸秆总重/g 秸秆残重/g 秸秆失重/% 纤维素降解率/% A 2.00 1.51 24.50 16.14 B 2.00 1.53 23.50 14.92 C 2.00 1.42 29.00 23.32 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题19　题组三 1.解析　以金霉素为唯一碳源的选择培养基，仅允许能利用金霉素的微生物生长(其他无法利用金霉素的微生物被抑制)，符合选择培养基的设计原理，A正确；逐步提高金霉素浓度可模拟环境胁迫，筛选出耐受性更强的菌株(类似“驯化”过程)，B正确；培养基的pH需根据目标微生物的生长需求调整(如细菌通常中性偏碱，真菌偏酸性)，是配制培养基的基本要求，C正确；稀释涂布平板法需用涂布器将菌液均匀涂布在培养基表面，而接种环用于平板划线法(分离单菌落)。用接种环涂布无法保证菌液均匀，D错误。 答案　D 2.解析　制作泡菜的主要菌种是乳酸菌，泡菜的风味由发酵菌的种类、发酵条件及原料等多种因素共同决定，A错误；用果酒发酵制作果醋的主要菌种是醋酸菌，B正确；家庭酿制米酒主要用的是酵母菌，在酿制米酒的过程中，首先让酵母菌在有氧的条件下繁殖以增加菌种数量，然后在无氧的环境中进行酒精发酵，因此该过程既有需氧呼吸又有厌氧呼吸，C正确；传统发酵所使用的菌种通常是自然界中自然存在的“杂居混生”的微生物群落，即传统发酵通常是利用多种微生物进行的混合发酵，D正确。 答案　A 3.解析　平板划线法无需稀释，A错误；由图可知，②筛选不能在以尿素为唯一氮源培养基上生长，而能在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌株用于后续的实验，B错误；所筛选出的菌株之所以不能利用尿素，可能是由于不产生脲酶或分泌脲酶抑制剂，所以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，且乙同时分泌脲酶抑制剂，粪便中可能还含有其他能产生脲酶的菌株来产生NH3，所以粪便中添加菌株乙比甲更有利于NH3的减少，D错误。 答案　C 4.解析　酵母菌是兼性厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发酵，可用于酿酒、制作馒头和面包等，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；发酵池是泥质老窖，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，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，B正确；从窖泥中分离的酿酒酵母扩大培养时，需在有氧环境中进行，因为酵母菌在有氧条件下可大量繁殖，C错误；谷物中含有大量淀粉，用谷物原料发酵形成酒糟的过程中，有淀粉分解形成糖浆的过程，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。 答案　ABD 5.解析　(1)要从土壤等环境样品中筛选高产磷脂酶的微生物，就要制备选择培养基，因为该微生物产生的磷脂酶可催化PET降解，所以该培养基的唯一碳源应为磷脂类物质；为了满足微生物的生长，该培养基中至少还应该有水、无机盐、氮源等营养物质。(2)要定向改造现有微生物，以获得高产磷脂酶的微生物，可以利用基因工程技术；在基因工程技术中除了要获取编码磷脂酶的基因外，还需要的“分子工具”有限制性内切核酸酶(限制酶)、DNA连接酶和载体等。(3)要非定向改造现有微生物，筛选获得能够高产磷脂酶的微生物，可以利用基因突变的原理，通过诱变育种技术实现。(4)利用鉴别培养基，通过观察卵黄磷脂水解圈的大小，判断微生物产磷脂酶的能力时，不能以水解圈的大小作为判断微生物产磷脂酶能力的唯一依据。这是因为水解圈的大小除了与微生物产磷脂酶的能力有关外，还与平板的制作过程有关，涂布过程可能会造成菌落大小不同，平板的厚薄和平整度也会对此有影响。 答案　(1)选择　水　无机盐　氮源 (2)基因工程(或转基因)　限制性内切核酸酶(或限制酶)　DNA连接酶　载体(或质粒) (3)诱变育种 (4)涂布可能会造成菌落大小不一，则水解圈直径的大小不同；且水解圈直径的大小还可能与平板的厚薄和平整度等有关(合理即可) 6.解析　(1)具有只允许特定的微生物生长，而同时抑制或阻止其他微生物生长的培养基称为选择培养基，在以羧甲基纤维素钠为唯一碳源的选择培养基中，只有能利用羧甲基纤维素钠的微生物才能生长繁殖。刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物，使得含有纤维素的培养基呈现红色。当纤维素被纤维素酶分解时，刚果红与纤维素的复合物无法形成，培养基中就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，这个透明圈的大小直接反映了纤维素分解菌分解纤维素的能力。透明圈越大，说明纤维素分解菌分解纤维素的能力越强，即菌落产生的纤维素酶的活性强、量多。(2)PCR扩增时，需要Taq DNA聚合酶。(3)将质粒和目的基因整合的过程属于表达载体的构建；该过程需要先利用限制性内切核酸酶切割目的基因和质粒，再用DNA连接酶将目的基因和质粒进行连接。(4)大肠杆菌培养方便、操作简单、繁殖迅速，常作为基因工程的受体细胞；用钙离子处理后，使细胞处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。(5)由表可知，存在两个自变量影响因变量协同系数，分别为生物质原料与三种酶混合比例。 答案　(1)只有能利用羧甲基纤维素钠的微生物才能生长繁殖　菌落产生的纤维素酶的活性和量有关 (2)Taq DNA聚合酶 (3)表达载体的构建　限制性内切核酸酶和DNA连接酶 (4)大肠杆菌繁殖迅速、结构简单、操作较容易　能吸收周围环境中DNA分子 (5)纤维素的结构与组分不同(生物质原料不同)、三种酶混合物比例不同 7.解析　(1)培养基通常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。可以采用稀释涂布平板法或平板划线法，将单个微生物分散在固体培养基上，经过培养得到单菌落，从而获得纯净培养物。分析题图可知，在以纤维素为碳源的培养基中，细胞数量最多，可推知拟杆菌新菌株在以纤维素为碳源时生长状况最好。(2)深海冷泉中可能存在某些微生物，只有利用冷泉中的特有物质才能生存(或需要在深海冷泉的特定环境中才能存活)，故将采集的样品置于各种培养基中培养，仍可能有很多微生物不能被分离筛选出来。(3)拟杆菌为异养生物，作为该生态系统的分解者，能将沉降到深海底部的难降解多糖物质分解为无机物，归还到无机环境中，有利于碳循环的顺利进行。(4)深海冷泉温度较低，故生活在其中的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶，应具有耐低温的特性，才能高效降解多糖，保证拟杆菌的正常生命活动所需。 答案　(1)高压蒸汽灭菌　平板划线　纤维素 (2)某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物质才能生存(或某些微生物只有在深海冷泉的特定环境中才能存活) (3)拟杆菌作为分解者，将沉降到深海底部的难降解多糖物质分解为无机物，归还到无机环境中，有利于碳循环的顺利进行 (4)耐低温 8.解析　(1)纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。在用纤维素作为唯一碳源的培养基中，纤维素分解菌能够很好地生长，其他微生物则不能生长。为筛选纤维素分解菌，将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以纤维素为唯一碳源的固体培养基上进行培养；培养基从功能上分类可分为选择培养基和鉴别培养基，故该培养基从功能上分类属于选择培养基。(2)配制培养基的常用高压蒸汽灭菌，即将培养基置于压力100 kPa、温度121 ℃条件下维持15～30分钟，目的是为了杀死培养基中的所有微生物(微生物和芽孢、孢子)。为检测灭菌效果可对培养基进行空白培养，即将未接种的培养基在适宜条件下培养一段时间，若在适宜条件下培养无菌落出现，说明培养基灭菌彻底，否则说明培养基灭菌不彻底。(3)为测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数，常采用稀释涂布平板法，在适宜的条件下对大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌进行纯化并计数时，对照组应该涂布等量的无菌水。将大熊猫新鲜粪便样液稀释适当倍数后，取0.1 mL 涂布到若干个平板(每个稀释度至少涂布三个平板)，对菌落数在30～300的平板进行计数，则可根据公式推测大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数。(4)测定酶活力时可以用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。由表格可知，在适宜的条件下，C菌株在相同的温度和时间下，秸秆失重最多，纤维素降解率最大，说明该菌株的纤维素分解菌产生的纤维素酶活力最大。 答案　(1)C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶　纤维素　选择 (2)为了杀死培养基中的所有微生物(微生物和芽孢、孢子)　不接种培养(或空白培养 ) (3)将大熊猫新鲜粪便样液稀释适当倍数后，取0.1 mL涂布到若干个平板(每个稀释度至少涂布三个平板)，对菌落数在30～300的平板进行计数，则可根据公式推测 大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数 (4)C　接种C菌株后秸秆失重最多，纤维素降解率最大 学科网（北京）股份有限公司 $