内容正文:
12.发酵工程与细胞工程
【说明】 主要考查微生物发酵过程及特点,微生物的培养、分离和计数,植物细胞工程,动物细胞工程,胚胎工程。
突破点1 发酵工程
1.(2024·浙江6月选考,T11节选)下列关于柿子醋酿造过程的叙述,错误的是(D)
柿子醋成品
A.加酶榨汁环节加入果胶酶,有利于提高柿子汁产量
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
解析 用不同品种和成熟度的柿子酿造的柿子醋风味应该有所差异,D项错误。
方法微点拨 发酵食品的不同风味是由多种因素造成的。不同微生物或同种微生物在不同环境条件下进行的代谢活动,所形成的代谢产物不同,制成的发酵食品的风味也就不同。
2.(2025·通化模拟)豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究不同菌种对豆豉发酵效果的影响,某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀,再将两者置于适宜条件下进行发酵,并定期取样观测发酵效果。以下推测不合理的是(C)
A.该实验的自变量是菌种,温度属于无关变量
B.大豆发酵过程中部分蛋白质转变为多肽和氨基酸,形成豆豉的独特风味
C.若容器内上层大豆发酵效果优于底层,则发酵菌为厌氧菌
D.煮熟大豆使蛋白质变性,有利于菌体分泌酶作用于蛋白质
解析 根据题意可知,实验中用到了甲、乙两菌种,故该实验的自变量是菌种,温度属于无关变量,A项不符合题意;大豆发酵过程中毛霉分泌的蛋白酶将部分蛋白质转变为多肽和氨基酸,形成豆豉的独特风味,B项不符合题意;容器内上层为有氧环境,底层为无氧环境,若发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,则说明该发酵菌是好氧菌,C项符合题意;煮熟大豆使蛋白质变性,蛋白质的空间结构变的松散,有利于菌体分泌酶作用于蛋白质,D项不符合题意。
3.(不定项)(2025·济南模拟)在酵母菌或醋酸菌的作用下可以将火龙果制成果酒或果醋,某兴趣小组利用不同浓度(%)的火龙果果酒进行果醋发酵,结果如图所示。下列相关说法正确的是(AC)
A.相比于果酒发酵,果醋发酵时的温度相对较高
B.果醋发酵前期要通入无菌空气,后期要进行密封
C.由图可知,酒精度过高或过低都不利于醋酸的生成
D.上述发酵过程会在醋酸菌的细胞质基质中生成大量CO2
解析 相比于果酒(18~30 ℃)发酵,果醋(30~35 ℃)发酵时的温度相对较高,A项正确;醋酸菌是好氧细菌,果醋发酵要持续通入无菌空气,B项错误;由题图可知,果酒浓度为8%时,发酵最快,产物最多,浓度为5%时,发酵相对变慢,产物最少,浓度为9%时,发酵最慢,产物较浓度为8%时减少,说明酒精度过高或过低都不利于醋酸的生成,C项正确;醋酸菌利用乙醇发酵生成乙酸的过程中不会生成CO2,D项错误。
突破点2 微生物的培养、分离和计数
4.(2022·湖北卷,T5)灭菌、消毒、无菌操作是生物学实验中常见的操作。下列叙述正确的是(D)
A.动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行
B.微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染
C.为防止蛋白质变性,不能用高压蒸汽灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌
D.可用高压蒸汽灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌
解析 环境中的微生物对动、植物细胞DNA提取的材料研磨、过滤等操作无影响,故不需要在无菌条件下进行,A项错误;动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染,抗生素能够杀死细菌,微生物如细菌的培养基中不能添加抗生素,B项错误;高温变性的蛋白质仍可作为微生物的氮源,可以用高压蒸汽灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌,C项错误;对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等可以采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌,D项正确。
5.(2023·辽宁卷,T9)细菌气溶胶是由悬浮于大气或附着于颗粒物表面的细菌形成的,利用空气微生物采样器对某市人员密集型公共场所采样并检测细菌气溶胶的浓度(菌落数/m3)。下列叙述错误的是(D)
A.采样前需对空气微生物采样器进行无菌处理
B.细菌气溶胶样品恒温培养时需将平板倒置
C.同一稀释度下至少对3个平板计数并取平均值
D.稀释涂布平板法检测的细菌气溶胶浓度比实际值高
解析 对采样器进行无菌处理可以减小采样器上附着细菌引起的实验误差,A项正确;为防止皿盖上的冷凝水落入培养基,冲散菌落,造成污染,以及防止水分大量蒸发,恒温培养细菌气溶胶样品时需将平板倒置,B项正确;同一稀释度下,至少对3个平板进行重复计数并取平均值,可减少偶然误差,C项正确;当两个或多个细菌连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落,故稀释涂布平板法计数的细菌菌落数往往比实际值小,D项错误。
6.(2025·丹东模拟)营养缺陷型菌株是由基因突变后导致酶被破坏,从而使代谢过程中某些合成反应不能进行。如图是科研人员利用影印法(用无菌绒布轻盖在已长好菌落的原培养基上,然后不转动任何角度,“复印”至新的培养基上)初检组氨酸缺陷型菌株的过程。下列叙述不正确的是(C)
注:基本培养基含有满足微生物生长的最低营养成分;完全培养基是在基本培养基的基础上,添加了富含氨基酸、维生素、碱基等的天然物质或血清等,含有更丰富的营养成分和生长因子。
A.①过程采用的是稀释涂布平板法
B.“复印”操作相当于微生物培养中的接种操作
C.过程②应先将丝绒布转印至完全培养基上再转印到基本培养基上
D.应从基本培养基上没有,而完全培养基上对应位置有的菌落中挑选目的菌株
解析 题图显示,待测培养皿中的菌落均匀分布,据此推测①过程采用的接种方法为稀释涂布平板法,A项正确;用无菌绒布轻盖在已长好菌落的原培养基上,然后不转动任何角度,“复印”至新的培养基上,因此“复印”操作相当于微生物培养中的接种操作,B项正确;进行②过程培养时,为了防止将完全培养基中特定营养成分带入基本培养基中,应先将丝绒布转印至基本培养基上再转印到完全培养基上,C项错误;在基本培养基中组氨酸缺陷型菌株不能生长,而在完全培养基中能够生长,比较基本培养基和完全培养基中的菌落可知,组氨酸缺陷型菌株应从基本培养基上没有,而完全培养基上对应位置有的菌落中挑选目的菌株,D项正确。
7.(不定项)(2025·沈阳模拟)水体养殖过程中常会产生硝酸铵等而导致水体污染,反硝化细菌能在无氧环境中通过反硝化作用将硝酸铵转化为氮气。某人利用如图所示的方法从龙虾养殖池中筛选分离出了除氮效率高的反硝化细菌用于污水处理。下列叙述正确的是(B)
龙虾养殖池采集样品梯度稀释BTB培养基筛选分离反硝化细菌的鉴定菌种保存
注:BTB培养基初始pH为6.8,BTB是酸碱指示剂,酸性条件下为黄色,中性条件下为绿色,碱性条件下为蓝色。
A.需将BTB培养基先灭菌后调节pH,以利于反硝化细菌的生长
B.挑选显蓝色的单菌落在固体培养基上划线分离,以获得纯菌株
C.BTB培养基应以硝酸铵为唯一氮源,不含氮源的培养基不能用于微生物的培养
D.通过观察未接种的BTB培养基表面是否有菌落,可判断该培养基是否起到选择作用
解析 培养基需要先调节pH后灭菌,A项错误;据题意可知,反硝化细菌能在无氧环境中将硝酸铵转化为氮气,使BTB培养基由酸性变为弱碱性,故菌落周围培养基呈蓝色,应挑选显蓝色的单菌落在固体培养基上划线分离,以获得纯菌株,B项正确;不含氮源的培养基也可以用于微生物的培养,如固氮微生物可以用不含氮源的培养基进行选择培养,C项错误;通过观察未接种的BTB培养基(空白对照)表面是否有菌落,可判断BTB培养基在制备过程中是否被杂菌污染,而不能判断该培养基是否起到选择作用,D项错误。
突破点3 细胞工程
8.(2025·湖北模拟)植物甲具有较强的抗性,叶绿体颜色浅;植物乙具有高产特性,叶绿体颜色深。科研人员通过植物体细胞杂交技术培育出兼有甲、乙优良性状的植物丙,过程如图所示。下列叙述正确的是(C)
A.过程①中的混合酶液是用无菌水、纤维素酶和果胶酶配制的低渗溶液
B.融合具有随机性,导致过程②产生的融合的原生质体共有3种
C.过程③可以利用叶绿体颜色差异为标志识别杂种细胞
D.从过程④到过程⑤不需要更换培养基
解析 过程①是去除植物细胞壁获得原生质体,混合酶液是用纤维素酶和果胶酶配制的等渗溶液。使用等渗溶液的目的是维持原生质体的形态和活性,若使用低渗溶液,原生质体会因吸水而涨破,A项错误。融合具有随机性,过程②产生的两两融合的原生质体有甲-甲融合、乙-乙融合、甲-乙融合,共3种,还可能存在多细胞融合的情况,所以融合的原生质体不止3种,B项错误。植物甲的叶绿体颜色浅,植物乙的叶绿体颜色深,过程③可以利用叶绿体颜色差异为标志识别杂种细胞,C项正确。过程④是脱分化形成愈伤组织,过程⑤是再分化形成植株,两个过程所需的生长素和细胞分裂素的比例等条件不同,所以需要更换培养基,D项错误。
9.(2025·山东卷,T14)利用动物体细胞核移植技术培育转基因牛的过程如图所示,下列说法错误的是(B)
A.对牛乙注射促性腺激素是为了收集更多的卵母细胞
B.卵母细胞去核应在其减数分裂Ⅰ中期进行
C.培养牛甲的体细胞时应定期更换培养液
D.可用PCR技术鉴定犊牛丁是否为转基因牛
解析 由题图可知,牛乙提供卵母细胞,故对牛乙注射促性腺激素是为了收集更多的卵母细胞,A项正确;卵母细胞去核应在其减数分裂Ⅱ中期进行,B项错误;培养牛甲的体细胞时应定期更换培养液,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害,C项正确;可用PCR技术鉴定犊牛丁是否含有目的基因,以鉴定其是否为转基因牛,D项正确。
10.(不定项)(2025·黑龙江联考)研究人员制备了37株iPS细胞系,将其中6株iPS细胞系注入1 500多个四倍体小鼠胚胎中,最终3株iPS细胞系获得了27只活体小鼠,其中首只iPS细胞克隆鼠被命名为“小小”。下列相关叙述错误的是(AD)
A.iPS细胞只能通过体外诱导小鼠的成纤维细胞转化获得
B.培养iPS细胞时需提供含CO2混合气体,以维持培养液的pH
C.培养iPS细胞的过程中会发生接触抑制现象,此时细胞会停止增殖
D.首只iPS细胞克隆鼠“小小”的诞生,不能说明iPS细胞具有全能性
解析 iPS细胞最初由小鼠成纤维细胞转化而来,后来发现已分化的T细胞和B细胞等也能被诱导为iPS细胞,A项错误;应该将iPS细胞置于含95%空气和5%CO2混合气体的恒温箱中培养,其中CO2可维持培养液的pH,B项正确;培养iPS细胞的过程中会发生接触抑制现象,此时细胞停止增殖,需要用胰蛋白酶处理使之分散,C项正确;细胞具有全能性是指细胞经分裂和分化后,仍具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能,首只iPS细胞克隆鼠“小小”的诞生,说明iPS细胞具有全能性,D项错误。
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