第1章 发酵工程 感知高考-【新课程能力培养】2025-2026学年高中生物选择必修3 生物技术与工程练习手册（人教版）

N 高中生物学选择性必修3（人教版） 感知 1.(2024·浙江卷)阅读下列材料，完成下面 (1)、(2)小题。 柿子具有较高的营养价值和药用价 值。采用液体发酵法可酿制出醋香浓郁、 酸味纯正的柿子醋，提高了柿子的经济 价值。柿子醋的酿造工艺流程如图所示： 破碎、 加酶 酵母菌 醋酸菌 汁、 酒精发 醋酸发 过滤、 柿子过 →柿子汁 →柿子酒酵→柿子醋 (1)下列关于酒精发酵和醋酸发酵的叙 述，错误的是() A.酒精发酵是吸能反应 B.酒精发酵在无氧条件下进行 C.醋酸发酵是放能反应 D.醋酸发酵在有氧条件下进行 (2)下列关于柿子醋酿造过程的叙述， 错误的是() A.加酶榨汁环节加入果胶酶，有利 于提高柿子汁的产量 B.酒精发酵前可对柿子汁进行杀菌， 以利于酒精发酵 C.若柿子酒的酒精度过高，应稀释 后再用于醋酸发酵 D.用不同品种和成熟度的柿子酿造 的柿子醋风味相同 2.(不定项)(2024·辽宁卷)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 正确的是（) (10)练 高考1 内生菌菌液划线 样品采集~样品消毒一无菌检测样品研磨 一病原菌菌斑 ,性趋调一获得纯培养物一稀释徐)抗性检测 A.在大量感染香蕉枯萎病的香蕉种植园 内，从感病植株上采集样品 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 3.(2024·浙江卷)脲酶催化尿素水解，产生 的氨可作为细菌的氮源。脲酶的镍去除后 会失去活性。下列叙述错误的是() A.镍是组成脲酶的重要元素 B.镍能提高尿素水解反应的活化能 C.产脲酶细菌可在以NH,CI为唯一氨源 的培养基生长繁殖 D.以尿素为唯一氮源的培养基可用于筛 选产脲酶细菌 4.(2024山东卷)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 5.(2024山东卷)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 TD Y trD 上，生长情况如图。据图 trpZ 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 6.（2024·北京卷)啤酒由酵母菌发酵酿制而 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。 7001 500 有氧：18%02 低氧：6%02 3下 0☐ 有氧/有氧有氧/低氧无氧/低氧无氧/无氧 气体条件（取样培养） 甲 (1)酵母菌是兼性厌氧微生物，在密闭 发酵罐中会产生 和C02。有 第1章发酵工程。 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的 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(HO2)浓度会持续上升，使酵 母菌受损。已知HO2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HO2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 H,02浓度0mmol·L13.75 mmol.L5.00 mmol.L1 (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HO2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HO2溶液中，出现明显气泡。 结果说明，酵母菌可通过产生 以抵抗HO2的伤害。 练 11高中生物学选择性必修3（人教版） 纯等，种子罐又叫繁殖罐，推测②属于发酵工程中的扩 大培养阶段。为了避免杂菌污染，发酵罐接种前需要进 行灭菌处理。 >m感知高考1 1.(1)A【解析】酒精发酵是利用酵母菌的无氧呼 吸，属于放能反应，A错误；酒精发酵是利用酵母菌的 无氧呼吸，需要的是无氧条件，B正确：醋酸发酵利用 的是醋酸菌的有氧呼吸，属于放能反应，C正确；醋酸 发酵利用的是醋酸菌的有氧呼吸，需要的是有氧条件， D正确。 (2)D【解析】加酶榨汁环节加入果胶酶，破坏其 细胞壁，有利于提高柿子汁产量，A正确；酒精发酵前 可以对柿子汁进行杀菌，再接种酵母菌，以利于酒精发 酵，B正确；若柿子酒的酒精度过高，应稀释后再用于 醋酸发酵，避免浓度过高影响醋酸菌的生命活动，C正 确；用不同品种和成熟度的柿子酿造的柿子醋风味不相 同，D错误。 2.CD【解析】某些香蕉植株组织中存在的内生菌 可防治香蕉枯萎病，故在大量感染香蕉枯萎病的香蕉种 植园内，从未感病植株上采集样品，A错误；获得纯净 的微生物培养物的关键是防止杂菌污染，将采集的样品 充分消毒后，用无菌水冲洗，收集冲洗液进行无菌检 测，B错误；题图可知，样品研磨后进行了稀释涂布， 可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，C正确；题图抗性检测可知，判 断内生菌的抗性效果需设置对照组和实验组，对照组不 接种内生菌得到病原菌菌斑，实验组接种内生菌得到病 原菌菌斑，然后比较对照组和实验组的菌斑大小，实验 组病原菌菌斑越小表明内生菌抗性效果越好，D正确。 故选C、D。 3.B【解析】根据题意，脲酶被去除镍后失去活性， 说明镍是组成脲酶的重要元素，A正确；脲酶催化尿素 水解的机理为降低化学反应所需的活化能，镍作为脲酶 的重要组成元素，应该与降低尿素水解反应的活化能有 关，B错误；产脲酶细菌可利用NH,CI里的氮源进行代 谢活动，因此产脲酶细菌可在以HC为唯一氮源的培 养基生长繁殖，C正确；产脲酶细菌能利用脲酶催化尿 素分解产生NH3,NH可作为细菌生长的氮源，不能产 脲酶的细菌则无法分解尿素获得氮源，因此以尿素为 唯一氮源的培养基可用于筛选产脲酶细菌，D正确。 40 4.D【解析】黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需 要充足的氧，相同菌体密度下，菌球体越大越不利于菌 体与氧气接触，柠檬酸产生速率越慢，A正确；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，发酵中期添加一定量的硫酸铵，提高铵离子浓 度，可提高柠檬酸产量，B正确；发酵过程中pH下降 导致细菌生命活动所必需的酶失活，可抑制大部分细菌 的生长，C正确；发酵结束后，将过滤所得的固体物质 进行分离、纯化、浓缩、干燥等一系列操作后才能获得 柠檬酸产品，D错误。 5.A【解析】添加少量色氨酸，突变体菌株可以生 长，色氨酸合成途径的中间产物积累后可排出胞外， 进入培养基后，通过扩散，从而给其他突变型提供代 谢原料，帮助其长出明显的菌落。tpX、tpY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， 据图可知，tpX的接种线两头均出现明显菌落，即 tpX由于缺乏酶X而不能合成的中间产物，可由tpY 和tpZ提供，完成自身色氨酸的合成，故酶X在色氨 酸合成途径中应最靠前，反之由于酶Z缺乏，中间产 物无法靠其他两种突变体提供，pZ无法合成色氨酸， 故两侧均没有出现明显的菌落，以此推理，3种酶在该 合成途径中的作用顺序为X→Y→Z。 6.(1)酒精（或CHOH)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H,O2浓度上升”的证据(4)过氧化氢酶 (或HO2酶) 【解析】(1)酵母菌在密闭发酵罐中进行无氧呼 吸，会产生酒精(CH,OH)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H,O2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HO2浓度会 持续上升，因为没有“接触O2后，酵母菌内源H,O2浓 度上升”的证据。(4)过氧化氢酶能催化H,O2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 氧化氢酶来抵抗H,O2的伤害。