专题11 发酵工程（2大串讲+1大题型）（复习讲义）（上海专用）2026年高考生物二轮复习讲练测

专题11 发酵工程 ( 目录 第一部分 知识网络构建 思维导航，融会贯通 第二部分 高考风向解读 洞察考向，感知前沿 第三部分 核心知识串讲 核心串讲 串讲1 获得纯种微生物是发酵工程的基础 串讲2 发酵工程为人类提供多样化生物产品 能力进阶 能力1 根据菌落特征区分微生物 能力2 两种纯化方法的比较 第四部分 分层精准突破 固本培优，精准提分 A组·保分基础练 题型01 发酵工程 B组· 增分能力练 第五部分 真题 实战进阶 对标高考，感悟考法 ) 考情解读 核心要点 高考考情 高考新风向 发酵工程 （2024上海卷）无菌技术 （2022上海卷）培养基的成分及其功能、培养基的类型及其应用、微生物的接种方法 1. 结合最新科技研究成果综合考查发酵工程，重点考察发酵工程的原理和流程； 2. 结合遗传进行交叉命题，重点考察基因突变和生物进化与发酵工程的综合应用。 新风向演练 1．【新情境·冷胁迫】（2026·上海长宁·一模）荔枝与漆酶 果皮褐变是影响荔枝保鲜的重要原因，左图是漆酶在荔枝果皮细胞氧化褐变中的作用机制，右图是漆酶合成的部分过程。Cu2+位于漆酶的活性中心，在催化过程中负责结合O2并将其还原，而CO2因部分结构与O2相似，也能结合到漆酶的活性中心上。 (1)酚类物质作为辅助色素，参与决定荔枝果皮褐变的色泽深浅。左图说明液泡膜的功能有________。（编号选填） ①控制物质进出 ②进行细胞间信息交流 ③分隔细胞质基质与细胞液 (2)漆酶的合成过程中，Cu2+发挥作用的场所在_______。（单选） A．核糖体 B．内质网 C．中心体 D．溶酶体 (3)据题意，荔枝采摘后可采取的防褐变方式及原理是________。（多选） A．低温冷藏：抑制漆酶活性 B．提高CO2浓度：抑制漆酶催化 C．喷水保湿：减少酚类物质释放 D．喷洒含铜溶液：抑制酚类物质转化 (4)在土壤中添加具有高产漆酶特性的微生物菌剂，能起到在采摘前预防褐变的效果。其机制是__________。（多选） A．降低土壤中的Cu2+含量 B．降低荔枝果皮细胞中漆酶含量 C．促进荔枝果皮细胞中醌类物质合成 D．提高土壤保水性，满足荔枝树的水分需求 研究人员欲从土壤中筛选获得高产漆酶菌株来配制微生物菌剂，用以预防荔枝果实褐变，延长荔枝保鲜时间。筛选高产漆酶菌株的实验操作过程如图，其中各培养基和悬浮液配方相同，且都加入了苯胺蓝（漆酶能降解苯胺蓝并使其褪色）。 (5)从用途分类，培养基I、Ⅱ属于_______培养基，接种至培养基I、Ⅱ上采用的接种方法是_____。 (6)基于图过程，筛选菌株的相关测定指标包括______。（编号选填） ①漆酶含量②产漆酶菌株量③苯胺蓝脱色圈大小④苯胺蓝浓度 为探究高产漆酶菌株是否通过影响果皮漆酶活性从而延缓荔枝褐变，研究小组设计了实验方案： 第一步：选取同一品种、长势一致的两株荔枝树； 第二步：在相同条件下种植养护，向其中一株的根部土壤中添加高产漆酶菌株，另一株不处理； 第三步：在荔枝采摘后的1天后，测定各组果皮漆酶活性和果皮褐变指数。 (7)请指出该实验方案需要完善或修正的问题并说明原因：_____________________。 核心串讲1 获得纯种微生物是发酵工程的基础 1.培养基为微生物提供所需营养物质 （1）微生物：微生物是对一切肉眼看不到或看不清楚的一群微小生物的统称，包括细菌。 （2）培养基 ①概念：一种由人工配制的适合微生物生长、繁殖并产生代谢产物的营养基质。 ②作用：用于分离、纯化和培养微生物。 ③微生物所需的营养物质包括：碳源、氮源、生长因子、无机盐和水等。 ④特殊要求：选用或设计培养基首先要考虑选择适宜的营养物质。由于微生物具有不同的营养类型，对营养物质的要求也各不相同，且不同微生物生长、繁殖和代谢产物积累所需的pH也不相同。因此，必须根据各种微生物的特点及实验目的选用合适的培养基。 特殊要求 ⑤培养基的类型：根据成分来源、物理状态和基本用途，可对培养基进行不同的分类。 2.无菌技术是微生物研究和发酵工程的基础 （1）无菌技术：在微生物发酵培养中，一般使用的是经过分离筛选获得的纯种微生物，全过程不能有杂菌污染，而且所用的微生物也不允许污染环境。这防止纯种微生物被其他微生物污染，且自身也不污染操作环境的技术。 （2）其他操作：为了确保微生物实验操作过程中不污染杂菌，还需要人为提供一个无菌区域。 ①进行微生物实验操作时，操作者的衣着和手需进行清洁和消毒； ②实验结束时，也一定要洗手，以防止被微生物感染。使用后的培养基丢弃前，一定要进行灭菌处理，以免污染环境。 3.培养基的配制流程 （1）实验原理：培养基一般含有微生物所必需的营养物质。酵母浸粉胨葡萄糖培养基中的葡萄糖主要提供碳源，蛋白胨和酵母浸粉主要提供氮源和生长因子。该培养基常用于酵母的培养。 称量 参照右表称量配制500mLYPD培养基所需的酵母浸粉5g、蛋白胨10g、琼脂10g。单独配制20%葡萄糖溶液5mL，备用。 溶解 在烧杯中加入酵母浸粉和蛋白胨，并加入约250mL蒸馏水，搅拌均匀，在磁力搅拌器上加热溶解后，再加入琼脂并使之熔化。加热过程中需控制温度，并用玻璃棒不断搅拌。待琼脂充分熔化后，停止加热，补蒸馏水至450mL。 调整pH 用1mol/LNaOH溶液或1mol/LHCl溶液将pH调至6.5 分装 将烧杯中的培养基趁热倒入250mL三角烧瓶中，每瓶加量约90mL，注意不要把培养基沾到瓶口。用瓶塞和牛皮纸包扎封口。 灭菌 将上述培养基与洗净、干燥并包扎好的培养皿一起放入灭菌锅于121℃灭菌20～30min。 倒平板 在超净工作台中，将葡萄糖溶液用无菌过滤器除菌后，加入冷却至50℃左右的培养基中（每90mL培养基加入10mL）。 ①右手持三角烧瓶，左手将瓶塞拔出并用小拇指夹住，瓶口保持对着酒精灯火焰。 ②左手拿培养皿，将皿盖在火焰附近打开一缝，用酒精灯火焰迅速烧瓶口后，往培养皿中倒入约15mL培养基。 ③加盖后小心晃动培养皿，使培养基均匀分布在培养皿底部。最后，将培养皿平置于台面上，待凝固后即为平板。 4.分离和纯化微生物常用平板划线法和稀释涂布平板法 （1）微生物的分离和纯化：从混杂的微生物群体中，获得只含有某一种或某一株微生物（纯种培养物）的过程。常用平板划线法和稀释涂布平板法。 平板划线法 通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的微生物细胞逐步稀释分散到培养基的表面的方法。在数次划线后培养，可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体，即菌落。 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固体培养基表面的方法。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菌落。 ①微生物的平板划线法 所需器材 接种环、酒精灯超净工作台、试管等 过程：三区划线法 1.点燃酒精灯，将接种环在火焰上灼烧灭菌； 2.瓶口迅速通过火焰后，将冷却的接种环伸入酵母液中蘸取一环酵母液； 3.小心揭开培养皿盖，将接种环上的酵母液在平板边缘的一块区域连续划”之"字线； 待冷却后，从第1区域划线的末端开始往第2区域内划线，继续在第3区域内重复以上操作。划线时一定要轻，不要划破培养基。 注意： 1）培养基冷却凝固后需倒置：防止皿盖上的水珠滴入培养基造成污染，还可避免培养基中的水分过快挥发。 2）在灼烧接种环后需冷却后再划线：以免接种环温度太高，杀死菌种。 3）平板划线法三种灼烧的目的 a蘸取菌液前灼烧：杀死接种环上原有微生物 b每次划线之前灼烧：杀死上次划线结束时接种环上残留的菌种，使下一次划线的菌种直接来源于上次划线的末端； c接种结束后灼烧：杀死接种环上残留的菌种，避免菌种污染环境和感染操作者。 ②微生物的稀释涂布 所需器材 涂布棒、移液器、酒精灯、超净工作台、试管等 1.酵母菌稀释 ①对菌液进行适当倍数的稀释，取6支试管，分别加入9mL生理盐水后封口，按101-106的顺序编号，灭菌； ②用移液器吸取1mL酵母液，注入101倍稀释的试管中，混合均匀； ③从101倍稀释的试管中吸取1 mL稀释液，注入102倍稀释的试管中，混合均匀。依此类推，直到完成最后一支试管106倍的稀释。 2.涂布方法 ①将涂布棒浸在盛有75%酒精的烧杯中； ②移液器吸取0.1mL稀释倍数为104倍的酵母液，滴加到培养基平板表面中央； ③取出沾有少量酒精的涂布棒快速穿过火焰，待酒精燃尽后，冷却几秒钟； ④用涂布棒将酵母液均匀涂布在整个平板表面，确保整个平板表面都被覆盖； ⑤另取培养基平板重复上述操作，分别涂布105和106两个稀释倍数的酵母液。 3.培养和观察 将划线和涂布后的平板以及一个未涂布的平板都置于30 ℃恒温培养箱中，倒置培养24h和48 h后，分别观察并记录结果 5.测定微生物数量可间接了解微生物的生长情况（微生物计数） （1）微生物的生长与繁殖分别表现为细胞物质的增加和细胞数量的增加。测定微生物细胞数量可以间接了解微生物的生长状况，常用方法是稀释涂布平板法和显微镜计数法。 方法 稀释涂布平板法活菌计数法 显微镜计数法 原理 稀释涂布平板法也可以用来进行活菌计数。 利用血细胞计数板在显微镜下直接观察微生物细胞并进行计数的方法。 计数过程 ①梯度稀释：将待测菌液经适当稀释； ②涂布平板：涂布在平板上，经培养形成菌落后，统计菌落数； ③由于一个单菌落是由原样品中一个活的菌体细胞生长繁殖而成，因此可换算出单位样品中的活菌数； ④计数原则：为了保证结果准确，一般选择菌落数在30~300的平板进行计数。 ①计数时，将菌液充满计数室，通过对微生物数量的读取，计算原菌液中的微生物数量。 ③计算公式：原样品中某菌密度=（计数室中该菌数目/计数室体积）×稀释倍数 优点 能进行活细胞计数 具有直观、简便和快速的优点，适用于个体相对较大的酵母细胞和霉菌孢子等微生物的计数 缺点 统计的菌落数往往比活菌的实际数目低 ①测得的是所有细胞的总数，不能区别死细胞或活细胞；（选必二）但可以用少量亚甲基蓝溶液滴入菌液并静置3 min，死亡的细胞将变成蓝色，而活体细胞不会被染色。 ②对运动能力强的活细胞也难以计数 6.实例：尿素分解菌的分离与计数 （1）背景：农作物不能直接吸收尿素，尿素只有被土壤中的细菌分解成氨后才能被植物利用。 （2）原理：若培养基中唯一的氮源是尿素，那么只有能合成脲酶的细菌才能分解尿素，以尿素作为氮源。无法合成脲酶的其他微生物则由于缺乏氮源而不能生长、繁殖。所以，用这种选择培养基就能从土壤微生物中分离出分解尿素细菌。 （3）设置对照： 一、配置培养基 参照表，配制500 mL LB琼脂培养基，灭菌，制作平板。 参照表，配制500 mL尿素琼脂培养基，灭菌后待冷却至60 ℃时，加入过滤除菌后的10 mL尿素溶液（内含0.5 g尿素），摇动，混合均匀后，制作平板。 二、制备细胞悬液 在无菌条件下，将10g土样加到有90mL无菌水的三角烧瓶中，振荡10 min，即成101倍土壤稀释液。依次用试管稀释制备102、103、104、105稀释倍数的土壤稀释液。取样时，尽量只取悬液。 三．涂布 取103、104和105倍土壤稀释液各0.1 mL，分别加到LB琼脂培养基平板和尿素琼脂培养基平板上，用涂布棒将菌液涂布到整个培养基平板上。 四、培养、观察和计数 平板倒置于37 ℃恒温培养箱培养24~48 h。观察统计两种培养基平板上菌落数。 根据平均菌落数推算样品中分解尿素细菌数量：每克样品中菌株数=（C÷V）×M 其中：C表示某一稀释倍数下平板上生长的平均菌落数；V表示涂布平板上所用的稀释液的体积；M表示稀释倍数。 核心串讲2 发酵工程为人类提供多样化生物产品 1．运用传统发酵技术生产多种食品 （1）果酒：果酒是以新鲜水果或果汁为原料、经酵母发酵而成的、含有一定酒精的发酵酒。 （2）果醋：果醋是在果酒基础上，进行醋酸发酵酿制而成的饮料醋，兼具水果和醋的香味。 （3）酸奶的制作 （4）腐乳的制作 ①原理：蛋白质小分子的肽和氨基酸。 ②腐乳制作过程中参与的微生物：多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。 （5）泡菜的制作 ①菌种种类和来源：常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌。菌种来源：植物体表面天然的乳酸菌。 ②乳酸菌发酵制作泡菜的原理：C6H12O62C3H6O3（乳酸）＋能量。 ③制作泡菜的方法步骤 2.发酵工程是生产特定产品的现代生物工程技术体系（发酵工程的步骤） （1）发酵过程调控： （2）生产青霉素： ①菌种：点青霉菌 ②青霉素培养基： 碳源：工业用葡萄糖或淀粉的酶水解物； 氮源：玉米浆、硫酸铵或氨水； 无机盐：硫酸钠和磷酸二氢钾等。 ③培养条件：产黄青霉生长的最适温度为30 ℃，生产青霉素的最适温度是20 ℃；青霉 素合成的适宜pH为6.5左右；发酵过程中还会产生较多泡沫，需要补入消泡剂。 ④培养过程：因此在生产中，将发酵前期温度控制在26 ℃左右，发酵后期的温度控制在23 ℃左右。 3．发酵工程产品在多个领域具有重要应用价值 （1）食品工程方面应用： （2）医药方面应用： （3）能源环境应用： 能力1 根据菌落特征区分微生物 不同微生物在特定培养基上生长、繁殖所形成的菌落特征有很大差异。而同一种微生物在一定条件下培养，其特征往往有一定的稳定性，由此可以对不同微生物加以鉴别。菌落特征是衡量菌种纯度、辨认和鉴定菌种的重要依据。菌落特征取决于组成菌落的细胞结构和生长行为。 特征描述一般包括：菌落的大小、形态、颜色、透明度、隆起状态、边缘特征等。菌落形态大小也受到邻近菌落的影响。菌落靠得太近，则有限的营养物质、有害代谢物的分泌与积累使菌落生长受到抑制。此外，培养时间的长短也会影响菌落应有特征的表现。 金黄色葡萄球菌 枯草芽孢杆菌 阿维丁链霉菌 酿酒酵母 能力2 两种纯化方法的比较 项目 平板划线法 稀释涂布平板法 目的 在培养基上形成由单个菌体繁殖而来的子细胞群体——（单菌落） 分离结果 原理 在数次划线后培养，可以分离到由一个细菌细胞繁殖而来的肉眼可见的细胞群体，即菌落 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菌细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落 关键操作 接种环在固体培养基表面连续划线 ①外面进行一系列的梯度稀释； ②在进行涂布平板操作 用具 接种环 移液器、涂布棒 优点 可以观察菌落特征，对混合菌进行分离；操作简单 可以计数（计数结果可能会偏低，需多次试验），可以观察菌落特征 能否用于计数 不能计数（连成一片） 可以计数，操作复杂，需要涂布多个平板 共同点 都要用到固体培养基；都需进行无菌操作；都会在培养基表面形成单个的菌落；都可用于观察菌落特征 01 生物的进化综合 1．（25-26高三上·上海·期中）黄粉虫可以吞食、降解塑料，研究人员从其肠道内分离出了能够降解聚苯乙烯（塑料的主要成分，缩写PS）的细菌。某科研小组计划在实验室分离纯化能高效降解聚苯乙烯的细菌（目标菌），然后获取相关酶，以期实现塑料的生物酶降解。其基本思路如图1所示。 请据此回答下列问题。 (1)为分离纯化能高效降解聚苯乙烯的细菌（目标菌），富集培养时培养基中的营养物质特点是_______。 (2)培养基Ⅱ在培养基I的基础上加入了_______，所显示的接种方法是______，该方法所用到的工具有________（编号选填）。 (3)根据所学知识和题意，下列相关叙述正确的是______。 A．富集时进行振荡培养，目的是使菌种与营养物质和氧气充分接触 B．富集培养基中含有酵母膏、蛋白胨等，其中蛋白胨能为微生物提供碳源和氮源 C．与图示的接种方法相比，显微镜直接计数法计数结果偏大 D．用涂布器挑取不同形态的菌落转接至斜面中，并在4℃下冷藏保存 (4)研究人员将红色PS粉碎成粉末，均匀混合在无碳固体培养基中，之后再接种经过稀释的三种菌液，一段时间后可测得透明圈大小（D）与菌圈大小（d）（如图2所示）。若使用单一菌种进行扩大培养，应选用______菌种（选填“P1”“P2”或“P3”），理由是______。 (5)研究人员用0.1mL菌液在稀释倍数为105的平板中测得菌落数的值分别为53、65、55和59，则每1mL菌液的细菌数是______。 2．（2022·上海普陀·二模）微生物 横沙岛是上海的柑橘生产基地，柑橘果实采后贮藏期间极易受病原菌侵染而腐烂，造成重大经济损失，目前主要通过使用化学杀菌剂来控制采后病害。桔梅奇酵母是分离自柑橘果园叶片的新种酵母，可有效控制柑橘果实的腐烂，研究人员按照下图所示流程从柑橘叶片上分离得到一定浓度的桔梅奇酵母菌液，用于实验研究。 (1)图1中乙培养基比甲培养基多一种成分是__________，④所使用的接种方法是__________。 (2)实验过程中需要用高压灭菌法进行灭菌的是（　　）（多选） A．培养基 B．柑橘叶片 C．接种环 D．培养皿 研究人员以桔梅奇酵母为研究对象，制备以桔梅奇酵母为主要活性成分的液体制剂即桔梅奇酵母菌悬液，并探究其对柑橘果实采后主要病害的控制效果。 (3)从简单易操作的角度看，实验中所需病原菌如何获取？ (4)与化学杀菌剂相比，将桔梅奇酵母菌悬液应用于柑橘防腐保鲜有哪些优缺点？ ________________________________________________________________________________。 为了验证桔梅奇酵母菌悬液和活体桔梅奇酵母菌有一样的抑制柑橘果实腐烂的效果，科研人员在若干个柑橘果实中部等距离刺三个相同大小和深度的孔，并在孔内进行实验，实验过程如下表。 不同处理或测定 孔A 孔B 孔C 活病原菌 ① ② ③ 桔梅奇酵母悬液 + - ⑤ 活桔梅奇酵母菌 - + ④ 一段时间后测定 测定柑橘果实发病率 ⑥ ⑦ ⑧ (5)表中①②③分别表示__________（用“+”或“-”表示），④和⑤分别表示__________，（用“+”或“-”表示）。 (6)如果实验成功，则⑥⑦⑧大小比较关系是__________（用编号和“=”或“>”或“<”表示）。 3．（2022·上海闵行·二模）花生贮藏不当易感染黄曲霉菌而发霉，黄曲霉菌分泌的黄曲霉素具有强毒性和强致癌性。科研人员利用黄曲霉素的结构类似物香豆素（C9H6O2）筛选出能高效降解黄曲霉素的细菌菌株，其分泌的解毒酶可降解黄曲霉素为低毒或无毒的物质，进而制成生物菌剂添加在动物饲料中。筛选过程示意图如图。 (1)下列生物中，其结构与黄曲霉菌的细胞结构最相似的是______ A．酵母菌 B．大肠杆菌 C．噬菌体 D．乳酸菌 (2)过程③和④培养目的不同，因此两者培养基成分主要差异是______，但两者培养基中都会添加______作为唯一碳源来筛选目的菌。 (3)过程④纯化培养时接种的方法一般可以是______，目的是得到______。 A．单个黄曲霉菌菌落    B．大量黄曲霉菌    C．单个目的菌菌落    D．大量目的菌 (4)通过纯化培养，发现了样品中含有多种黄曲霉素降解菌，过程⑤是为了筛选出降解能力更强的菌株。现有等量的不同种类的目的菌株和含一定浓度的黄曲霉素的培养液（或者平板培养基），请写出筛选方案：________________________________________________。 1．（2022·上海宝山·模拟预测）产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株，科研人员开展了相关研究如图，据图回答下列问题： (1)图中②过程称为_____，③过程采用的接种方法是_____。 (2)图中I号培养基称为_____（按功能分）；该培养基中除了加入脂肪外，还需加入另一种重要的营养成分_____。 a、琼脂            b、葡萄糖            c、硝酸铵            d、碳酸氢钠 (3)一般对配制的培养基采用高压灭菌，其目的是_____。 (4)为提高酵母菌产酶能力，在图的①过程采用射线辐照育种，培养纯化获得A、B两突变菌株，该育种方法是_____。 A．杂交育种 B．诱变育种 C．单倍体育种 D．多倍体育种 (5)在处理含油废水的同时，可获得蛋白质，实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能，进行了培养研究，结果如下图，据图分析，应选择菌株_____进行后续相关研究，理由是_____。 2．（2022·上海徐汇·二模）（一）、番茄枯萎病的微生物防治 番茄枯萎病是由尖孢镰刀菌引发的番茄主要病害之一。研究人员拟从新鲜蚯蚓粪中分离筛选出对番茄枯萎病有良好抑制效果的拮抗细菌，以期为番茄枯萎病提供生物防治。 【阶段一  分离筛选拮抗菌株】 将蚯蚓粪加入无菌水中制成悬浮液，利用NA培养基进行纯化后，将获得的不同菌株分别接种至NB培养基。培养48h后，进行“平板对峙实验”[该实验的操作为：在有PDA培养基的空白平板一侧放置一直径为5mm番茄枯萎病菌的菌块，在平行另一侧放置直径5mm的经过处理（滴加拮抗菌液或清水）的滤纸片]，每组做3次重复，实验流程见图。 (1)以下对“平板对峙实验”的表述错误的是____________ A．对照组滤纸片用无菌水处理 B．实验组滤纸片用拮抗菌菌液处理 C．培养至对照组枯萎病菌菌落长满时开始测量并计算抑制率 D．抑制率=（处理组枯萎病菌菌落直径-对照组枯萎病菌菌落直径）/对照组枯萎病菌菌落直径×100% (2)步骤I使用的接种方法是____________（填写名称）；I~Ⅲ环节中需要无菌操作的是____________。 (3)为达到阶段一的目的，应选择“平板对峙实验”培养后番茄枯萎病菌菌落直径____________（大/小/适中）的细菌。 【阶段二  防治效果研究】 番茄种子播种于营养钵中，实验共设置4个处理组（见下表），每组100盆，接种后用于防治效果的测定。 CK组 KW组 DX组 D+K组 接种枯萎病菌 接种拮抗菌 (4)各实验组接种的方案分别是CK组：___________D+K组：___________（可填写：清水处理、接种拮抗菌、接种枯萎病菌、接种枯萎病菌与拮抗菌）能证明拮抗菌对枯萎病菌的作用的组别是：________。 3．（2022·上海长宁·二模）土霉素被广泛用于畜禽饲料中预防疾病，这导致了其在环境中有大量残留，并抑制了土壤微生物生长。研究人员试图通过生物方法降解在环境中残留的土霉素。下图是土霉素化学结构式。 (1)想从长期受土霉素污染的土壤中获得土霉素降解菌，应选用的培养基类型为__________。 (2)实验中配置培养基时不能添加的营养成分包括___________。 ①NaH2PO4 ②葡萄糖 ③蒸馏水 ④土霉素 ⑤氨基酸 ⑥蔗糖 研究人员筛选出了三种能降解土霉素的菌株。在培养基中分别接种这三种菌株，一段时间后测定培养基中的土霉素含量（如图）。 (3)根据图可选择____________菌株为目标菌株。为确定目标菌株的微生物类型，可采用的方法有（    ） A．使用不同抗生素观察目标菌株的抗性 B．观察目标菌株菌落特征 C．显微镜观察目标菌株细胞结构 D．将目标菌株的基因序列与微生物基因库中的序列进行比对 将土霉素污染严重的土壤随机均分为四组，混入不同浓度的目标菌株，一段时间后土壤中的微生物情况如图所示（不同几何形状代表不同种类的微生物菌落）。 (4)上述实验中微生物接种的方法为_____________。 (5)治理土霉素污染土壤的适宜菌株浓度为__________，请从物种多样性的角度分析原因：___________。 4．（2022·上海宝山·二模）谷氨酰胺转胺酶（TG酶）作为一种新型食品添加剂广泛应用于食品加工领域，如千叶豆腐、肉丸、肠类、碎肉重组等加工过程，能显著改善凝胶强度，使产品更有弹性。茂原链霉菌（放线菌）是食品行业中常见的TG酶生产菌株，其培养基（高氏一号）的组成成分如表所示。 淀粉 KNO3 KHPO4 MgSO4·7H2O NaCl FeSO4·7H2O 琼脂 水 pH 20g 1g 0.5g 0.5g 0.5g 0.01g 20g 1000mL 7.2-7.4 (1)表中为茂原链霉菌提供碳源的物质是___________，该物质在茂原链霉菌生长代谢过程中的主要作用是___________。 在茂原链霉菌的生产过程中存在菌株产量较低的问题，使得其生产成本居高不下。为了提高TG酶生产菌株的产量，需借助一定的育种方法不断的优化菌种。常见的TG酶生产工艺如图所示。 (2)图中育种方法的原理是利用紫外线照射直接改变菌株的___________。 A．DNA B．mRNA C．蛋白质 D．核糖体 (3)图中，TG酶生产工艺中步骤①②③④的设计目的是___________。 (4)发酵培养基中碳源和氮源浓度对微生物的生长影响较大，并直接影响TG酶的产量。为进一步确定碳氮浓度的最佳组合，设计了如下方案，然后比较TG酶的产量。其中最科学的是____________。 A．选择最适浓度碳源和最适浓度氮源组合 B．选择最适浓度碳源和各种浓度氮源组合 C．选择最适浓度氮源和各种浓度碳源组合 D．选择各种浓度氮源和各种浓度碳源组合 (5)日常生活中，存在着谈“食品添加剂”色变的现象。根据题目信息，判断在食品加工过程中合理适量的使用TG酶是否对人体有危害，并分析原因：____________。 1．（2024·上海·高考真题）精氨酸可以促进细胞生长因子的分泌，从而促进伤口愈合。其可通过微生物发酵大量生产。研究人员研究了大肠杆菌的精氨酸合成过程，并对菌株进行改造，获得了高产菌株。以下是该项研究的部分内容及结果。 【精氨酸合成机制研究】 精氨酸在大肠杆菌体内的合成过程如图1所示。在大肠杆菌细胞内，过多的精氨酸会抑制ArgA的活性。 (1)图1所示LysE转运精氨酸至胞外的方式属于___（单选）。 A．自由扩散 B．协助扩散 C．主动运输 D．胞吐 (2)据图1推测，下列蛋白质中，降低其表达量可提高精氨酸产量的是___（单选）。 A．ArgE B．ArgF C．ArgG D．ArgH (3)将另一种细菌来源的ArgA引入大肠杆菌，发现该酶不受过量精氨酸抑制。这是因为该酶与大肠杆菌的ArgA相比___（单选）。 A．催化类型不同 B．分子结构不同 C．底物不同 D．最适温度不同 【筛选方法设计】 为提高目标菌株的筛选效率，研究人员构建了重组质粒，部分结构如图10。导入该重组质粒的大肠杆菌中，荧光蛋白表达量和精氨酸的量正相关。图2中启动子是RNA聚合酶结合的特定DNA序列，与转录起始有关。 (4)据图2解释，为何荧光蛋白的表达量可反映精氨酸的量：___。 【菌株的诱变和筛选】 将上述重组质粒导入大肠杆菌中，获取菌株A。对菌株A进行诱变，以筛选高产菌株，操作过程如图3，图中1～V是操作步骤。 (5)图3的步骤I～V中，须无菌操作的是___；须对菌株进行培养的是___。 (6)结合实验目的，下列关于培养基①~④的叙述正确的是___（多选）。 A．②是选择培养基 B．①~④的碳源的种类可以完全相同 C．④是选择培养基 D．①②的氮源及其比例可以与③④的不同 【高产机制分析】 研究人员对筛选到的高产精氨酸菌株B进行基因测序，发现10个基因存在突变，将这10个突变基因分别替换菌株A中的相应基因，获得A1～A10菌株，并测定精氨酸产量，结果如图4所示。 (7)分析并阐述菌株A6的精氨酸产量介于A、B之间的原因：___。 2．（2022·上海·高考真题）微生物与水体治理 自然界中某些微生物可通过分泌多糖和蛋白质来吸附水体中的微小颗粒，使其沉淀。如图表示从淤泥样品中筛选高效沉降污水中微小颗粒的微生物操作步骤。 (1)步骤Ⅰ﹣Ⅴ中使用涂布法接种的是 _____需进行微生物培养的步骤是 _____。 (2)设置步骤Ⅲ的目的是　。 A．计算数量 B．增加细胞数量 C．稀释菌液 D．获得单一菌落 (3)根据步骤Ⅱ和Ⅲ的目的，平板培养皿1中的培养基类型是 _____，平板培养皿2中的培养基类型是 _____。（用下面编号答题） ①固体培养基 ②液体培养基 ③通用培养基 ④选择培养基 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题11 发酵工程 ( 目录 第一部分 知识网络构建 思维导航，融会贯通 第二部分 高考风向解读 洞察考向，感知前沿 第三部分 核心知识串讲 核心串讲 串讲1 获得纯种微生物是发酵工程的基础 串讲2 发酵工程为人类提供多样化生物产品 能力进阶 能力1 根据菌落特征区分微生物 能力2 两种纯化方法的比较 第四部分 分层精准突破 固本培优，精准提分 A组·保分基础练 题型01 发酵工程 B组· 增分能力练 第五部分 真题 实战进阶 对标高考，感悟考法 ) 考情解读 核心要点 高考考情 高考新风向 发酵工程 （2024上海卷）无菌技术 （2022上海卷）培养基的成分及其功能、培养基的类型及其应用、微生物的接种方法 1. 结合最新科技研究成果综合考查发酵工程，重点考察发酵工程的原理和流程； 2. 结合遗传进行交叉命题，重点考察基因突变和生物进化与发酵工程的综合应用。 新风向演练 1．【新情境·冷胁迫】（2026·上海长宁·一模）荔枝与漆酶 果皮褐变是影响荔枝保鲜的重要原因，左图是漆酶在荔枝果皮细胞氧化褐变中的作用机制，右图是漆酶合成的部分过程。Cu2+位于漆酶的活性中心，在催化过程中负责结合O2并将其还原，而CO2因部分结构与O2相似，也能结合到漆酶的活性中心上。 (1)酚类物质作为辅助色素，参与决定荔枝果皮褐变的色泽深浅。左图说明液泡膜的功能有________。（编号选填） ①控制物质进出 ②进行细胞间信息交流 ③分隔细胞质基质与细胞液 (2)漆酶的合成过程中，Cu2+发挥作用的场所在_______。（单选） A．核糖体 B．内质网 C．中心体 D．溶酶体 (3)据题意，荔枝采摘后可采取的防褐变方式及原理是________。（多选） A．低温冷藏：抑制漆酶活性 B．提高CO2浓度：抑制漆酶催化 C．喷水保湿：减少酚类物质释放 D．喷洒含铜溶液：抑制酚类物质转化 (4)在土壤中添加具有高产漆酶特性的微生物菌剂，能起到在采摘前预防褐变的效果。其机制是__________。（多选） A．降低土壤中的Cu2+含量 B．降低荔枝果皮细胞中漆酶含量 C．促进荔枝果皮细胞中醌类物质合成 D．提高土壤保水性，满足荔枝树的水分需求 研究人员欲从土壤中筛选获得高产漆酶菌株来配制微生物菌剂，用以预防荔枝果实褐变，延长荔枝保鲜时间。筛选高产漆酶菌株的实验操作过程如图，其中各培养基和悬浮液配方相同，且都加入了苯胺蓝（漆酶能降解苯胺蓝并使其褪色）。 (5)从用途分类，培养基I、Ⅱ属于_______培养基，接种至培养基I、Ⅱ上采用的接种方法是_____。 (6)基于图过程，筛选菌株的相关测定指标包括______。（编号选填） ①漆酶含量②产漆酶菌株量③苯胺蓝脱色圈大小④苯胺蓝浓度 为探究高产漆酶菌株是否通过影响果皮漆酶活性从而延缓荔枝褐变，研究小组设计了实验方案： 第一步：选取同一品种、长势一致的两株荔枝树； 第二步：在相同条件下种植养护，向其中一株的根部土壤中添加高产漆酶菌株，另一株不处理； 第三步：在荔枝采摘后的1天后，测定各组果皮漆酶活性和果皮褐变指数。 (7)请指出该实验方案需要完善或修正的问题并说明原因：_____________________。 【答案】(1)①③ (2)B (3)ABC (4)AB (5) 鉴别 稀释涂布平板法 (6)①③④ (7)①样本量不足：仅选取2株荔枝树，样本数量过少，实验结果易受偶然因素影响，缺乏统计学意义，应增加实验用荔枝树的数量；②对照组处理不规范：对照组“不处理”不合理，应在对照组荔枝树的根部土壤中添加等量的“不含高产漆酶 菌株的空白悬浮液”，以排除土壤添加操作本身对实验结果的干扰；③测定时间单一：仅在采摘后1天测定果皮漆酶活性和褐变指数，无法体现“延缓”的效果，应 设置多个时间点（如采摘后1天、3天、5天等）连续测定褐变指数，更能反映菌株对褐变的延缓作用 【分析】1、酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物，大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA。2、酶的特性：高效性、专一性、酶的作用条件比较温和。3、酶的作用机理：降低化学反应所需的活化能。 【详解】（1）①在外因胁迫或损伤时，液泡膜破裂才释放酚类物质，①正确； ②题干未涉及细胞间信息交流，②错误； ③液泡膜将酚类物质（细胞液中）与细胞质基质中的漆酶分隔开，③正确。 故选①③。 （2）A、核糖体仅负责氨基酸脱水缩合（合成多肽链），不涉及折叠和 Cu²⁺结合，A错误； B、内质网参与蛋白质的加工（折叠），Cu²⁺在此过程中结合到漆酶活性中心，发挥作用，B正确； C、中心体与植物细胞蛋白质合成无关，C错误； D、溶酶体是 “消化车间”，不参与蛋白质合成加工，D错误。 故选B。 （3）A、低温可抑制酶的活性（漆酶活性降低，褐变减慢），A正确； B、CO₂与 O₂结构相似，可结合漆酶活性中心，竞争抑制漆酶催化（减少褐变），B正确； C、喷水保湿可避免失水胁迫，减少液泡膜损伤和酚类物质释放（无底物则褐变难以发生），C正确； D、Cu²⁺是漆酶活性中心组成部分，喷洒含铜溶液会增强漆酶活性，加速褐变，D错误。 故选ABC。 （4）A、微生物高产漆酶需结合 Cu²⁺，会吸收土壤中 Cu²⁺，导致荔枝树吸收的 Cu²⁺减少，漆酶活性降低，A正确； B、土壤中微生物的漆酶可能影响荔枝细胞的漆酶合成机制，降低果皮细胞中漆酶含量，B正确； C、促进醌类物质合成会加速褐变，与 “预防褐变” 矛盾，C错误； D、土壤保水性与荔枝果皮褐变无直接关联，D错误。 故选AB。 （5）培养基加入苯胺蓝，仅高产漆酶菌株能使其褪色，可筛选目标菌株，属于鉴别培养基。流程为“土壤稀释液→菌株悬液→接种到培养基”，符合稀释涂布平板法的操作特征。 （6）①测定悬液中漆酶含量可筛选高产漆酶菌株，①正确； ②产漆酶菌株量不能反映菌株产漆酶量，不能作为观测指标，②错误； ③苯胺蓝脱色圈大小可直接观察，是筛选高产菌株的核心指标，③正确； ④检测培养液培养后苯胺蓝浓度，可作为筛选高产菌株的核心指标，④正确。 故选①③④。 （7）实验设计原则：需遵循平行重复原则、单一变量原则，且需验证实验假设。 完善点分析： 样本量：仅1株荔枝树，偶然误差大，需增加样本量（多株分组），保证结果可靠性； 对照组处理不规范：对照组“不处理”不合理，应在对照组荔枝树的根部土壤中添加等量的“不含高产漆酶 菌株的空白悬浮液”，以排除土壤添加操作本身对实验结果的干扰； 检测时间：仅测定采摘后1天的褐变指数，无法反映 “延缓褐变” 的动态效果，需增加多个时间点检测。       核心串讲1 获得纯种微生物是发酵工程的基础 1.培养基为微生物提供所需营养物质 （1）微生物：微生物是对一切肉眼看不到或看不清楚的一群微小生物的统称，包括细菌。 （2）培养基 ①概念：一种由人工配制的适合微生物生长、繁殖并产生代谢产物的营养基质。 ②作用：用于分离、纯化和培养微生物。 ③微生物所需的营养物质包括：碳源、氮源、生长因子、无机盐和水等。 ④特殊要求：选用或设计培养基首先要考虑选择适宜的营养物质。由于微生物具有不同的营养类型，对营养物质的要求也各不相同，且不同微生物生长、繁殖和代谢产物积累所需的pH也不相同。因此，必须根据各种微生物的特点及实验目的选用合适的培养基。 特殊要求 ⑤培养基的类型：根据成分来源、物理状态和基本用途，可对培养基进行不同的分类。 2.无菌技术是微生物研究和发酵工程的基础 （1）无菌技术：在微生物发酵培养中，一般使用的是经过分离筛选获得的纯种微生物，全过程不能有杂菌污染，而且所用的微生物也不允许污染环境。这防止纯种微生物被其他微生物污染，且自身也不污染操作环境的技术。 （2）其他操作：为了确保微生物实验操作过程中不污染杂菌，还需要人为提供一个无菌区域。 ①进行微生物实验操作时，操作者的衣着和手需进行清洁和消毒； ②实验结束时，也一定要洗手，以防止被微生物感染。使用后的培养基丢弃前，一定要进行灭菌处理，以免污染环境。 3.培养基的配制流程 （1）实验原理：培养基一般含有微生物所必需的营养物质。酵母浸粉胨葡萄糖培养基中的葡萄糖主要提供碳源，蛋白胨和酵母浸粉主要提供氮源和生长因子。该培养基常用于酵母的培养。 称量 参照右表称量配制500mLYPD培养基所需的酵母浸粉5g、蛋白胨10g、琼脂10g。单独配制20%葡萄糖溶液5mL，备用。 溶解 在烧杯中加入酵母浸粉和蛋白胨，并加入约250mL蒸馏水，搅拌均匀，在磁力搅拌器上加热溶解后，再加入琼脂并使之熔化。加热过程中需控制温度，并用玻璃棒不断搅拌。待琼脂充分熔化后，停止加热，补蒸馏水至450mL。 调整pH 用1mol/LNaOH溶液或1mol/LHCl溶液将pH调至6.5 分装 将烧杯中的培养基趁热倒入250mL三角烧瓶中，每瓶加量约90mL，注意不要把培养基沾到瓶口。用瓶塞和牛皮纸包扎封口。 灭菌 将上述培养基与洗净、干燥并包扎好的培养皿一起放入灭菌锅于121℃灭菌20～30min。 倒平板 在超净工作台中，将葡萄糖溶液用无菌过滤器除菌后，加入冷却至50℃左右的培养基中（每90mL培养基加入10mL）。 ①右手持三角烧瓶，左手将瓶塞拔出并用小拇指夹住，瓶口保持对着酒精灯火焰。 ②左手拿培养皿，将皿盖在火焰附近打开一缝，用酒精灯火焰迅速烧瓶口后，往培养皿中倒入约15mL培养基。 ③加盖后小心晃动培养皿，使培养基均匀分布在培养皿底部。最后，将培养皿平置于台面上，待凝固后即为平板。 4.分离和纯化微生物常用平板划线法和稀释涂布平板法 （1）微生物的分离和纯化：从混杂的微生物群体中，获得只含有某一种或某一株微生物（纯种培养物）的过程。常用平板划线法和稀释涂布平板法。 平板划线法 通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的微生物细胞逐步稀释分散到培养基的表面的方法。在数次划线后培养，可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体，即菌落。 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固体培养基表面的方法。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菌落。 ①微生物的平板划线法 所需器材 接种环、酒精灯超净工作台、试管等 过程：三区划线法 1.点燃酒精灯，将接种环在火焰上灼烧灭菌； 2.瓶口迅速通过火焰后，将冷却的接种环伸入酵母液中蘸取一环酵母液； 3.小心揭开培养皿盖，将接种环上的酵母液在平板边缘的一块区域连续划”之"字线； 待冷却后，从第1区域划线的末端开始往第2区域内划线，继续在第3区域内重复以上操作。划线时一定要轻，不要划破培养基。 注意： 1）培养基冷却凝固后需倒置：防止皿盖上的水珠滴入培养基造成污染，还可避免培养基中的水分过快挥发。 2）在灼烧接种环后需冷却后再划线：以免接种环温度太高，杀死菌种。 3）平板划线法三种灼烧的目的 a蘸取菌液前灼烧：杀死接种环上原有微生物 b每次划线之前灼烧：杀死上次划线结束时接种环上残留的菌种，使下一次划线的菌种直接来源于上次划线的末端； c接种结束后灼烧：杀死接种环上残留的菌种，避免菌种污染环境和感染操作者。 ②微生物的稀释涂布 所需器材 涂布棒、移液器、酒精灯、超净工作台、试管等 1.酵母菌稀释 ①对菌液进行适当倍数的稀释，取6支试管，分别加入9mL生理盐水后封口，按101-106的顺序编号，灭菌； ②用移液器吸取1mL酵母液，注入101倍稀释的试管中，混合均匀； ③从101倍稀释的试管中吸取1 mL稀释液，注入102倍稀释的试管中，混合均匀。依此类推，直到完成最后一支试管106倍的稀释。 2.涂布方法 ①将涂布棒浸在盛有75%酒精的烧杯中； ②移液器吸取0.1mL稀释倍数为104倍的酵母液，滴加到培养基平板表面中央； ③取出沾有少量酒精的涂布棒快速穿过火焰，待酒精燃尽后，冷却几秒钟； ④用涂布棒将酵母液均匀涂布在整个平板表面，确保整个平板表面都被覆盖； ⑤另取培养基平板重复上述操作，分别涂布105和106两个稀释倍数的酵母液。 3.培养和观察 将划线和涂布后的平板以及一个未涂布的平板都置于30 ℃恒温培养箱中，倒置培养24h和48 h后，分别观察并记录结果 5.测定微生物数量可间接了解微生物的生长情况（微生物计数） （1）微生物的生长与繁殖分别表现为细胞物质的增加和细胞数量的增加。测定微生物细胞数量可以间接了解微生物的生长状况，常用方法是稀释涂布平板法和显微镜计数法。 方法 稀释涂布平板法活菌计数法 显微镜计数法 原理 稀释涂布平板法也可以用来进行活菌计数。 利用血细胞计数板在显微镜下直接观察微生物细胞并进行计数的方法。 计数过程 ①梯度稀释：将待测菌液经适当稀释； ②涂布平板：涂布在平板上，经培养形成菌落后，统计菌落数； ③由于一个单菌落是由原样品中一个活的菌体细胞生长繁殖而成，因此可换算出单位样品中的活菌数； ④计数原则：为了保证结果准确，一般选择菌落数在30~300的平板进行计数。 ①计数时，将菌液充满计数室，通过对微生物数量的读取，计算原菌液中的微生物数量。 ③计算公式：原样品中某菌密度=（计数室中该菌数目/计数室体积）×稀释倍数 优点 能进行活细胞计数 具有直观、简便和快速的优点，适用于个体相对较大的酵母细胞和霉菌孢子等微生物的计数 缺点 统计的菌落数往往比活菌的实际数目低 ①测得的是所有细胞的总数，不能区别死细胞或活细胞；（选必二）但可以用少量亚甲基蓝溶液滴入菌液并静置3 min，死亡的细胞将变成蓝色，而活体细胞不会被染色。 ②对运动能力强的活细胞也难以计数 6.实例：尿素分解菌的分离与计数 （1）背景：农作物不能直接吸收尿素，尿素只有被土壤中的细菌分解成氨后才能被植物利用。 （2）原理：若培养基中唯一的氮源是尿素，那么只有能合成脲酶的细菌才能分解尿素，以尿素作为氮源。无法合成脲酶的其他微生物则由于缺乏氮源而不能生长、繁殖。所以，用这种选择培养基就能从土壤微生物中分离出分解尿素细菌。 （3）设置对照： 一、配置培养基 参照表，配制500 mL LB琼脂培养基，灭菌，制作平板。 参照表，配制500 mL尿素琼脂培养基，灭菌后待冷却至60 ℃时，加入过滤除菌后的10 mL尿素溶液（内含0.5 g尿素），摇动，混合均匀后，制作平板。 二、制备细胞悬液 在无菌条件下，将10g土样加到有90mL无菌水的三角烧瓶中，振荡10 min，即成101倍土壤稀释液。依次用试管稀释制备102、103、104、105稀释倍数的土壤稀释液。取样时，尽量只取悬液。 三．涂布 取103、104和105倍土壤稀释液各0.1 mL，分别加到LB琼脂培养基平板和尿素琼脂培养基平板上，用涂布棒将菌液涂布到整个培养基平板上。 四、培养、观察和计数 平板倒置于37 ℃恒温培养箱培养24~48 h。观察统计两种培养基平板上菌落数。 根据平均菌落数推算样品中分解尿素细菌数量：每克样品中菌株数=（C÷V）×M 其中：C表示某一稀释倍数下平板上生长的平均菌落数；V表示涂布平板上所用的稀释液的体积；M表示稀释倍数。 核心串讲2 发酵工程为人类提供多样化生物产品 1．运用传统发酵技术生产多种食品 （1）果酒：果酒是以新鲜水果或果汁为原料、经酵母发酵而成的、含有一定酒精的发酵酒。 （2）果醋：果醋是在果酒基础上，进行醋酸发酵酿制而成的饮料醋，兼具水果和醋的香味。 （3）酸奶的制作 （4）腐乳的制作 ①原理：蛋白质小分子的肽和氨基酸。 ②腐乳制作过程中参与的微生物：多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。 （5）泡菜的制作 ①菌种种类和来源：常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌。菌种来源：植物体表面天然的乳酸菌。 ②乳酸菌发酵制作泡菜的原理：C6H12O62C3H6O3（乳酸）＋能量。 ③制作泡菜的方法步骤 2.发酵工程是生产特定产品的现代生物工程技术体系（发酵工程的步骤） （1）发酵过程调控： （2）生产青霉素： ①菌种：点青霉菌 ②青霉素培养基： 碳源：工业用葡萄糖或淀粉的酶水解物； 氮源：玉米浆、硫酸铵或氨水； 无机盐：硫酸钠和磷酸二氢钾等。 ③培养条件：产黄青霉生长的最适温度为30 ℃，生产青霉素的最适温度是20 ℃；青霉 素合成的适宜pH为6.5左右；发酵过程中还会产生较多泡沫，需要补入消泡剂。 ④培养过程：因此在生产中，将发酵前期温度控制在26 ℃左右，发酵后期的温度控制在23 ℃左右。 3．发酵工程产品在多个领域具有重要应用价值 （1）食品工程方面应用： （2）医药方面应用： （3）能源环境应用： 能力1 根据菌落特征区分微生物 不同微生物在特定培养基上生长、繁殖所形成的菌落特征有很大差异。而同一种微生物在一定条件下培养，其特征往往有一定的稳定性，由此可以对不同微生物加以鉴别。菌落特征是衡量菌种纯度、辨认和鉴定菌种的重要依据。菌落特征取决于组成菌落的细胞结构和生长行为。 特征描述一般包括：菌落的大小、形态、颜色、透明度、隆起状态、边缘特征等。菌落形态大小也受到邻近菌落的影响。菌落靠得太近，则有限的营养物质、有害代谢物的分泌与积累使菌落生长受到抑制。此外，培养时间的长短也会影响菌落应有特征的表现。 金黄色葡萄球菌 枯草芽孢杆菌 阿维丁链霉菌 酿酒酵母 能力2 两种纯化方法的比较 项目 平板划线法 稀释涂布平板法 目的 在培养基上形成由单个菌体繁殖而来的子细胞群体——（单菌落） 分离结果 原理 在数次划线后培养，可以分离到由一个细菌细胞繁殖而来的肉眼可见的细胞群体，即菌落 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菌细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落 关键操作 接种环在固体培养基表面连续划线 ①外面进行一系列的梯度稀释； ②在进行涂布平板操作 用具 接种环 移液器、涂布棒 优点 可以观察菌落特征，对混合菌进行分离；操作简单 可以计数（计数结果可能会偏低，需多次试验），可以观察菌落特征 能否用于计数 不能计数（连成一片） 可以计数，操作复杂，需要涂布多个平板 共同点 都要用到固体培养基；都需进行无菌操作；都会在培养基表面形成单个的菌落；都可用于观察菌落特征 01 生物的进化综合 1．（25-26高三上·上海·期中）黄粉虫可以吞食、降解塑料，研究人员从其肠道内分离出了能够降解聚苯乙烯（塑料的主要成分，缩写PS）的细菌。某科研小组计划在实验室分离纯化能高效降解聚苯乙烯的细菌（目标菌），然后获取相关酶，以期实现塑料的生物酶降解。其基本思路如图1所示。 请据此回答下列问题。 (1)为分离纯化能高效降解聚苯乙烯的细菌（目标菌），富集培养时培养基中的营养物质特点是_______。 (2)培养基Ⅱ在培养基I的基础上加入了_______，所显示的接种方法是______，该方法所用到的工具有________（编号选填）。 (3)根据所学知识和题意，下列相关叙述正确的是______。 A．富集时进行振荡培养，目的是使菌种与营养物质和氧气充分接触 B．富集培养基中含有酵母膏、蛋白胨等，其中蛋白胨能为微生物提供碳源和氮源 C．与图示的接种方法相比，显微镜直接计数法计数结果偏大 D．用涂布器挑取不同形态的菌落转接至斜面中，并在4℃下冷藏保存 (4)研究人员将红色PS粉碎成粉末，均匀混合在无碳固体培养基中，之后再接种经过稀释的三种菌液，一段时间后可测得透明圈大小（D）与菌圈大小（d）（如图2所示）。若使用单一菌种进行扩大培养，应选用______菌种（选填“P1”“P2”或“P3”），理由是______。 (5)研究人员用0.1mL菌液在稀释倍数为105的平板中测得菌落数的值分别为53、65、55和59，则每1mL菌液的细菌数是______。 【答案】(1)以聚苯乙烯为唯一碳源 (2)琼脂 稀释涂布法 ② (3)AC (4)P1 P1的透明圈大小（D）与菌圈大小（d）的比值最大，对PS塑料的降解效果最佳 (5)5.8ⅹ107 【分析】选择培养基是指一类根据特定微生物的特殊营养要求或其对某理化因素抗性的原理而设计的培养基。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功能。 【详解】（1）为分离能高效降解聚苯乙烯（PS）的细菌，富集培养时需用以聚苯乙烯为唯一碳源的培养基（只有能利用PS的细菌可生长繁殖，从而富集目标菌）。 （2）培养基Ⅱ的作用是分离纯化细菌，因此需加入凝固剂琼脂（制成固体培养基）；接种方法：图中显示的是稀释涂布法（将菌液均匀涂布在培养基表面）；涂布分离法用到的工具是②涂布器，不能用③胶头滴管，而应用移液器。 （3）A、振荡培养可使菌种与营养物质、氧气充分接触，促进细菌生长繁殖，A正确； B、富集培养基的碳源应为聚苯乙烯（唯一碳源），若含蛋白胨（提供碳源），则无法筛选出仅利用PS的细菌，B错误； C、显微镜直接计数法会将死菌、活菌一起计数，而涂布分离法计数的是活菌，因此显微镜直接计数结果偏大，C正确； D、保存菌种应使用斜面培养基，且需用接种环（而非涂布器）挑取菌落，D错误。 故选AC。 （4）应选用P1；P1的透明圈大小（D）与菌圈大小（d）的比值最大，对PS塑料的降解效果最佳。 （5）先计算平板菌落数的平均值： (53+65+55+59)÷4=58 ；每1mL菌液的细菌数=平均菌落数÷涂布体积×稀释倍数=58÷0.1×105=5.8×107。 2．（2022·上海普陀·二模）微生物 横沙岛是上海的柑橘生产基地，柑橘果实采后贮藏期间极易受病原菌侵染而腐烂，造成重大经济损失，目前主要通过使用化学杀菌剂来控制采后病害。桔梅奇酵母是分离自柑橘果园叶片的新种酵母，可有效控制柑橘果实的腐烂，研究人员按照下图所示流程从柑橘叶片上分离得到一定浓度的桔梅奇酵母菌液，用于实验研究。 (1)图1中乙培养基比甲培养基多一种成分是__________，④所使用的接种方法是__________。 (2)实验过程中需要用高压灭菌法进行灭菌的是（　　）（多选） A．培养基 B．柑橘叶片 C．接种环 D．培养皿 研究人员以桔梅奇酵母为研究对象，制备以桔梅奇酵母为主要活性成分的液体制剂即桔梅奇酵母菌悬液，并探究其对柑橘果实采后主要病害的控制效果。 (3)从简单易操作的角度看，实验中所需病原菌如何获取？ (4)与化学杀菌剂相比，将桔梅奇酵母菌悬液应用于柑橘防腐保鲜有哪些优缺点？ ________________________________________________________________________________。 为了验证桔梅奇酵母菌悬液和活体桔梅奇酵母菌有一样的抑制柑橘果实腐烂的效果，科研人员在若干个柑橘果实中部等距离刺三个相同大小和深度的孔，并在孔内进行实验，实验过程如下表。 不同处理或测定 孔A 孔B 孔C 活病原菌 ① ② ③ 桔梅奇酵母悬液 + - ⑤ 活桔梅奇酵母菌 - + ④ 一段时间后测定 测定柑橘果实发病率 ⑥ ⑦ ⑧ (5)表中①②③分别表示__________（用“+”或“-”表示），④和⑤分别表示__________，（用“+”或“-”表示）。 (6)如果实验成功，则⑥⑦⑧大小比较关系是__________（用编号和“=”或“>”或“<”表示）。 【答案】(1)琼脂 稀释涂布法 (2)AD (3)腐烂的柑橘 (4)优点：桔梅奇酵母菌悬液不会使病原菌产生抗性，且易降解，同时对人体和环境不会造成危害缺点：成本高，生产工艺复杂，生物制剂保质期短，效果稳定性不高。 (5)+++ -- (6)⑥=⑦<⑧ 【详解】（1）乙培养基上形成了菌落，为固体培养基，甲培养基是用来扩大培养的，因此为液体培养基，固体培养基比液体培养基中多加了琼脂。乙培养基上形成的菌落分布均匀，因此④所使用的接种方法是稀释涂布平板法。 （2）培养基和培养皿可采用高压灭菌法进行灭菌，而接种环采用灼烧灭菌，柑橘叶片采用消毒的方法，故AD正确。 （3）柑橘果实采后贮藏期间极易受病原菌侵染而腐烂，因此可从腐烂的柑橘中获取病原体。 （4）与化学杀菌剂相比，将桔梅奇酵母菌悬液应用于柑橘防腐保鲜的优点有：桔梅奇酵母菌悬液不会使病原菌产生抗性，且易降解，同时对人体和环境不会造成危害；缺点：成本高，生产工艺复杂，生物制剂保质期短，效果稳定性不高。 （5）本实验是为了验证桔梅奇酵母菌悬液和活体桔梅奇酵母菌有一样的抑制柑橘果实腐烂的效果，因此自变量为酵母菌悬液的种类，因变量为柑橘果实发病率，其它无关变量各组应相同且适宜，且实验中应遵循单一变量原则，故各组都应该加入活病原菌，因此①②③分别表示+++，④和⑤分别表示--。 （6）若实验成功，即桔梅奇酵母菌悬液和活体桔梅奇酵母菌有一样的抑制柑橘果实腐烂的效果，则⑥⑦组的柑橘果实发病率相同，且发病率小于对照组，即小于⑧。 3．（2022·上海闵行·二模）花生贮藏不当易感染黄曲霉菌而发霉，黄曲霉菌分泌的黄曲霉素具有强毒性和强致癌性。科研人员利用黄曲霉素的结构类似物香豆素（C9H6O2）筛选出能高效降解黄曲霉素的细菌菌株，其分泌的解毒酶可降解黄曲霉素为低毒或无毒的物质，进而制成生物菌剂添加在动物饲料中。筛选过程示意图如图。 (1)下列生物中，其结构与黄曲霉菌的细胞结构最相似的是______ A．酵母菌 B．大肠杆菌 C．噬菌体 D．乳酸菌 (2)过程③和④培养目的不同，因此两者培养基成分主要差异是______，但两者培养基中都会添加______作为唯一碳源来筛选目的菌。 (3)过程④纯化培养时接种的方法一般可以是______，目的是得到______。 A．单个黄曲霉菌菌落    B．大量黄曲霉菌    C．单个目的菌菌落    D．大量目的菌 (4)通过纯化培养，发现了样品中含有多种黄曲霉素降解菌，过程⑤是为了筛选出降解能力更强的菌株。现有等量的不同种类的目的菌株和含一定浓度的黄曲霉素的培养液（或者平板培养基），请写出筛选方案：________________________________________________。 【答案】(1)A (2)是否添加琼脂 （凝固剂） 香豆素 (3)平板涂布法 （划线法） C (4)将不同菌落的菌株 分别接种到含等量且浓度相同黄曲霉素（或香豆素）的培养液中，在相同且适宜的条件下培养一段时间后，分别测定各组培养液中黄曲霉素（或香豆素）的剩余量 【分析】1、微生物培养基的基本成分包括水、无机盐、碳源、氮源及特殊生长因子。 2、无菌操作包括灭菌和消毒两种方式，消毒的方法有巴氏消毒法、酒精消毒、煮沸消毒法；灭菌的方法有干热灭菌、灼烧灭菌和湿热灭菌。 3、微生物的接种：微生物接种的方法很多，最常用的是平板涂布法和划线法。 【详解】（1）黄曲霉菌是真菌，真核生物，酵母菌也是真菌，故两者结构最相似；大肠杆菌和乳酸菌是细菌为原核生物，噬菌体为病毒。 （2）富集培养的培养基是液体培养基；而纯化培养的培养基是固体培养基，故两者的主要差异是有无琼脂。本实验是为了筛选出能高效降解黄曲霉素的细菌菌株，两者培养基中都会添加香豆素作为唯一碳源来筛选目的菌。 （3）菌种可用平板涂布法或划线法接种，纯化的目的是获得单个菌落，即单个目的菌菌落，故选C。 （4）为了筛选出降解能力更强的菌株，将不同菌落的菌株分别接种到含等量且浓度相同黄曲霉素（或香豆素）的培养液中，在相同且适宜的条件下培养一段时间后，分别测定各组培养液中黄曲霉素（或香豆素）的剩余量，也可比较分解圈与菌落直径的大小，比值越大，分解能力越强。 1．（2022·上海宝山·模拟预测）产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株，科研人员开展了相关研究如图，据图回答下列问题： (1)图中②过程称为_____，③过程采用的接种方法是_____。 (2)图中I号培养基称为_____（按功能分）；该培养基中除了加入脂肪外，还需加入另一种重要的营养成分_____。 a、琼脂            b、葡萄糖            c、硝酸铵            d、碳酸氢钠 (3)一般对配制的培养基采用高压灭菌，其目的是_____。 (4)为提高酵母菌产酶能力，在图的①过程采用射线辐照育种，培养纯化获得A、B两突变菌株，该育种方法是_____。 A．杂交育种 B．诱变育种 C．单倍体育种 D．多倍体育种 (5)在处理含油废水的同时，可获得蛋白质，实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能，进行了培养研究，结果如下图，据图分析，应选择菌株_____进行后续相关研究，理由是_____。 【答案】(1)稀释 平板涂布法 (2)选择培养基 c (3)杀死微生物（细菌）和芽孢 (4)B (5)B菌株 与菌株A比较，B菌株增殖速度快，蛋白产量高，降解脂肪能力强，净化效果好。 【分析】1.微生物常见的接种的方法： （1）平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落。 （2）稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。 【详解】（1）图中②过程进行的是梯度稀释步骤，此后进行涂布法接种，即③过程采用的接种方法是平板涂布法。 （2）本实验的目的是筛选产脂肪酶酵母菌株，因此需要配制以脂肪为唯一碳源的培养基进行选择，即图中I号培养基称为选择培养基；培养基的基本成分包括碳源、氮源、水分和无机盐，脂肪作为提供碳源的物质，因此在该培养基中除了加入脂肪外，还需加入另一种重要的营养成分氮源，这里应该选择硝酸铵，即c正确 。 故选c （3）培养基的灭菌方法通常用高压蒸汽灭菌法，该方法可以杀死微生物（细菌）和芽孢，以便获得纯净培养物。 （4）为提高酵母菌产酶能力，在图的①过程采用射线辐照育种，其目的是诱发基因突变，获得高效产生脂肪酶的突变菌株，通过培养纯化获得A、B两突变菌株，该育种方法原理是基因突变，所用的育种方法是诱变育种，即B正确。 故选B。 （5）根据曲线图可知，与菌株A比较，菌株B的增殖速度快，单细胞蛋白产量高，有利于实现污染物资源化。而且其降解脂肪能力强，则净化效果好，因此应选择菌株B进行后续相关研究。 2．（2022·上海徐汇·二模）（一）、番茄枯萎病的微生物防治 番茄枯萎病是由尖孢镰刀菌引发的番茄主要病害之一。研究人员拟从新鲜蚯蚓粪中分离筛选出对番茄枯萎病有良好抑制效果的拮抗细菌，以期为番茄枯萎病提供生物防治。 【阶段一  分离筛选拮抗菌株】 将蚯蚓粪加入无菌水中制成悬浮液，利用NA培养基进行纯化后，将获得的不同菌株分别接种至NB培养基。培养48h后，进行“平板对峙实验”[该实验的操作为：在有PDA培养基的空白平板一侧放置一直径为5mm番茄枯萎病菌的菌块，在平行另一侧放置直径5mm的经过处理（滴加拮抗菌液或清水）的滤纸片]，每组做3次重复，实验流程见图。 (1)以下对“平板对峙实验”的表述错误的是____________ A．对照组滤纸片用无菌水处理 B．实验组滤纸片用拮抗菌菌液处理 C．培养至对照组枯萎病菌菌落长满时开始测量并计算抑制率 D．抑制率=（处理组枯萎病菌菌落直径-对照组枯萎病菌菌落直径）/对照组枯萎病菌菌落直径×100% (2)步骤I使用的接种方法是____________（填写名称）；I~Ⅲ环节中需要无菌操作的是____________。 (3)为达到阶段一的目的，应选择“平板对峙实验”培养后番茄枯萎病菌菌落直径____________（大/小/适中）的细菌。 【阶段二  防治效果研究】 番茄种子播种于营养钵中，实验共设置4个处理组（见下表），每组100盆，接种后用于防治效果的测定。 CK组 KW组 DX组 D+K组 接种枯萎病菌 接种拮抗菌 (4)各实验组接种的方案分别是CK组：___________D+K组：___________（可填写：清水处理、接种拮抗菌、接种枯萎病菌、接种枯萎病菌与拮抗菌）能证明拮抗菌对枯萎病菌的作用的组别是：________。 【答案】(1)D (2) 平板划线法 Ⅰ、II、III (3)小 (4) 清水处理 接种枯萎病菌与拮抗菌 D+K组 【分析】分析图形：Ⅰ为接种，根据NA培养基是菌落的形态可知，接种的方法为平板划线法；Ⅱ为将NA培养基中获取的不同菌株分别接种至NB培养基；Ⅲ为接种后进行平板对峙实验。 【详解】（1）AB、本实验的目的是探究拮抗细菌是否对番茄枯萎病有良好抑制，故实验组滤纸片用拮抗菌菌液处理，对照组滤纸片用无菌水处理，AB正确； C、由于对照组没有用拮抗菌菌液处理，故培养至对照组枯萎病菌菌落长满时，通过对滴加拮抗菌液处理组的统计后，开始测量并计算抑制率，C正确； D、抑制率%=（1-拮抗菌液处理组菌落半径÷对照菌落半径）×100%，D错误。 故选D。 （2）据图可知，NA培养基中是各种线的分布，故步骤Ⅰ使用的接种方法是平板划线法；微生物分离和培养的关键就是防止杂菌污染，故Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都需要进行无菌操作。 （3）为达到阶段一的目的，应选择“平板对峙实验”培养后番茄枯萎病菌菌落直径小的细菌，因为番茄枯萎病菌菌落直径越小，说明抑制效果越好。 （4）CK组属于对照组，根据实验设计的对照原则与单一变量原则可知，应用清水处理；要能证明拮抗菌对枯萎病菌的作用，D+K组应接种枯萎病菌与拮抗菌，然后进行防治效果的测定。 【点睛】本题结合图形与表格，主要考查微生物的分离和培养的相关知识，要求考生识记微生物接种的方法，能正确分析题文和图形，明确实验的目的，再结合所学知识和题中信息正确答题。 3．（2022·上海长宁·二模）土霉素被广泛用于畜禽饲料中预防疾病，这导致了其在环境中有大量残留，并抑制了土壤微生物生长。研究人员试图通过生物方法降解在环境中残留的土霉素。下图是土霉素化学结构式。 (1)想从长期受土霉素污染的土壤中获得土霉素降解菌，应选用的培养基类型为__________。 (2)实验中配置培养基时不能添加的营养成分包括___________。 ①NaH2PO4 ②葡萄糖 ③蒸馏水 ④土霉素 ⑤氨基酸 ⑥蔗糖 研究人员筛选出了三种能降解土霉素的菌株。在培养基中分别接种这三种菌株，一段时间后测定培养基中的土霉素含量（如图）。 (3)根据图可选择____________菌株为目标菌株。为确定目标菌株的微生物类型，可采用的方法有（    ） A．使用不同抗生素观察目标菌株的抗性 B．观察目标菌株菌落特征 C．显微镜观察目标菌株细胞结构 D．将目标菌株的基因序列与微生物基因库中的序列进行比对 将土霉素污染严重的土壤随机均分为四组，混入不同浓度的目标菌株，一段时间后土壤中的微生物情况如图所示（不同几何形状代表不同种类的微生物菌落）。 (4)上述实验中微生物接种的方法为_____________。 (5)治理土霉素污染土壤的适宜菌株浓度为__________，请从物种多样性的角度分析原因：___________。 【答案】(1)选择培养基 (2)②⑤⑥ (3)BCD (4)稀释涂布法/涂布法 (5) 浓度Ⅲ 浓度Ⅲ下土壤微生物的种类和分布均匀度最高，说明这一浓度的目标菌株降解土霉素的效果最好，土壤中的土霉素含量下降最快，各类微生物生长受到抑制作用最弱，因此使用浓度Ⅲ的目标菌株治理土霉素污染最合适。 【分析】1、选择性培养基：一类根据某微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性而设计的培养基，具有使混合菌样中的劣势菌变成优势菌的功能，广泛用于菌种筛选等领域。 2、微生物培养基一般都含有水、碳源、氮源、无机盐，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。对异养微生物来说，含C、N的化合物既是碳源，也是氮源，即有些化合物作为营养要素成分时并不是起单一方面的作用。 3、稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。 【详解】（1）利用选择性培养基，可使混合菌群中的某种（类）微生物变成优势种群，从而提高该种（类）微生物的筛选效率，因此想从长期受土霉素污染的土壤中获得土霉素降解菌，应选用的培养基类型为选择培养基。 （2）微生物培养基一般都含有水、碳源、氮源、无机盐，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。据题意可知，该培养基是要获得土霉素降解菌，应该以土霉素为唯一碳源和氮源的培养基，因此培养基中不能添加②葡萄糖、⑤氨基酸、⑥蔗糖。 （3）据图可知，加入Y1菌株的培养基中土霉素的含量最少，说明土霉素被降解最多，降解土霉素的能力最强，因此可选择Y1菌株为目标菌株。菌落是菌种鉴别上的一个重要特征，菌落形态包括菌落的大小、形状、边缘、光泽、质地、颜色和透 明程度等，不同种或同种在不同的培养条件下,菌落特征是不同的，因此为确定目标菌株的微生物类型观察目标菌株菌落特征，显微镜观察目标菌株细胞结构，将目标菌株的基因序列与微生物基因库中的序列进行比对，抗生素杀菌时没有特异性，都所有细菌对起作用，因此可采用的方法有BCD，BCD正确，A错误。 故选BCD。 （4）稀释涂布平板法是将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。据图可知，上述实验中微生物接种的方法为稀释涂布平板法。 （5）浓度Ⅲ下土壤微生物的种类和分布均匀度最高，说明这一浓度的目标菌株降解土霉素的效果最好，土壤中的土霉素含量下降最快，各类微生物生长受到抑制作用最弱，因此使用浓度Ⅲ的目标菌株治理土霉素污染最合适。 【点睛】本题考查微生物培养的相关知识，意在考查考生的识记能力和理解所学知识要点，把握知识间内在联系，形成知识网络结构的能力；能运用所学知识，准确判断问题的能力，属于考纲识记和理解层次的考查。 4．（2022·上海宝山·二模）谷氨酰胺转胺酶（TG酶）作为一种新型食品添加剂广泛应用于食品加工领域，如千叶豆腐、肉丸、肠类、碎肉重组等加工过程，能显著改善凝胶强度，使产品更有弹性。茂原链霉菌（放线菌）是食品行业中常见的TG酶生产菌株，其培养基（高氏一号）的组成成分如表所示。 淀粉 KNO3 KHPO4 MgSO4·7H2O NaCl FeSO4·7H2O 琼脂 水 pH 20g 1g 0.5g 0.5g 0.5g 0.01g 20g 1000mL 7.2-7.4 (1)表中为茂原链霉菌提供碳源的物质是___________，该物质在茂原链霉菌生长代谢过程中的主要作用是___________。 在茂原链霉菌的生产过程中存在菌株产量较低的问题，使得其生产成本居高不下。为了提高TG酶生产菌株的产量，需借助一定的育种方法不断的优化菌种。常见的TG酶生产工艺如图所示。 (2)图中育种方法的原理是利用紫外线照射直接改变菌株的___________。 A．DNA B．mRNA C．蛋白质 D．核糖体 (3)图中，TG酶生产工艺中步骤①②③④的设计目的是___________。 (4)发酵培养基中碳源和氮源浓度对微生物的生长影响较大，并直接影响TG酶的产量。为进一步确定碳氮浓度的最佳组合，设计了如下方案，然后比较TG酶的产量。其中最科学的是____________。 A．选择最适浓度碳源和最适浓度氮源组合 B．选择最适浓度碳源和各种浓度氮源组合 C．选择最适浓度氮源和各种浓度碳源组合 D．选择各种浓度氮源和各种浓度碳源组合 (5)日常生活中，存在着谈“食品添加剂”色变的现象。根据题目信息，判断在食品加工过程中合理适量的使用TG酶是否对人体有危害，并分析原因：____________。 【答案】(1) 淀粉 提供能量 (2)A (3)通过紫外照射，提高突变频率，不断筛选纯合得到TG酶高产菌株 (4)D (5)合理适量的使用TG酶对人体没有危害。会被消化道降解，变成氨基酸被吸收。 【分析】1、培养基一般可为微生物的生长提供碳源、氮源、水、无机盐。分析表中数据，其中可溶性淀粉提供碳源、硝酸钾提供氮源。 2、对培养基常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。 【详解】（1）淀粉是含碳有机物，微生物可以利用，可以为茂原链霉菌提供碳源；茂原链霉菌可以将淀粉水解成葡萄糖，葡萄糖是呼吸的底物，为微生物生长提供能量。 （2）紫外线照射可以直接改变菌种的DNA，提高基因突变的频率，从而达到培育新品种的目的。故选A。 （3）①是为了提高菌株突变的频率，②是将单菌落分别接种到液体培养基中进行扩大培养，③是在液体培养基中进行高通量初筛，获得需要的菌种；④为纯化，进一步筛选得到性状优良的菌种，所以①②③④的设计目的是通过紫外照射，提高突变频率，不断筛选纯合得到TG酶高产菌株。 （4）由于不知道碳氮浓度的比值，因此选择各种浓度氮源和各种浓度碳源组合最佳，从中挑选最适的碳氮比，故选D。 （5）没有危害。TG酶是蛋白质，添加在食品中随着食品一起被摄入，在消化道被蛋白酶降解，因此对人体无害。 1．（2024·上海·高考真题）精氨酸可以促进细胞生长因子的分泌，从而促进伤口愈合。其可通过微生物发酵大量生产。研究人员研究了大肠杆菌的精氨酸合成过程，并对菌株进行改造，获得了高产菌株。以下是该项研究的部分内容及结果。 【精氨酸合成机制研究】 精氨酸在大肠杆菌体内的合成过程如图1所示。在大肠杆菌细胞内，过多的精氨酸会抑制ArgA的活性。 (1)图1所示LysE转运精氨酸至胞外的方式属于___（单选）。 A．自由扩散 B．协助扩散 C．主动运输 D．胞吐 (2)据图1推测，下列蛋白质中，降低其表达量可提高精氨酸产量的是___（单选）。 A．ArgE B．ArgF C．ArgG D．ArgH (3)将另一种细菌来源的ArgA引入大肠杆菌，发现该酶不受过量精氨酸抑制。这是因为该酶与大肠杆菌的ArgA相比___（单选）。 A．催化类型不同 B．分子结构不同 C．底物不同 D．最适温度不同 【筛选方法设计】 为提高目标菌株的筛选效率，研究人员构建了重组质粒，部分结构如图10。导入该重组质粒的大肠杆菌中，荧光蛋白表达量和精氨酸的量正相关。图2中启动子是RNA聚合酶结合的特定DNA序列，与转录起始有关。 (4)据图2解释，为何荧光蛋白的表达量可反映精氨酸的量：___。 【菌株的诱变和筛选】 将上述重组质粒导入大肠杆菌中，获取菌株A。对菌株A进行诱变，以筛选高产菌株，操作过程如图3，图中1～V是操作步骤。 (5)图3的步骤I～V中，须无菌操作的是___；须对菌株进行培养的是___。 (6)结合实验目的，下列关于培养基①~④的叙述正确的是___（多选）。 A．②是选择培养基 B．①~④的碳源的种类可以完全相同 C．④是选择培养基 D．①②的氮源及其比例可以与③④的不同 【高产机制分析】 研究人员对筛选到的高产精氨酸菌株B进行基因测序，发现10个基因存在突变，将这10个突变基因分别替换菌株A中的相应基因，获得A1～A10菌株，并测定精氨酸产量，结果如图4所示。 (7)分析并阐述菌株A6的精氨酸产量介于A、B之间的原因：___。 【答案】(1)C (2)A (3)B (4)精氨酸含量较低时，ArgP蛋白基因表达出的ArgP蛋白能与启动子2结合，影响RNA聚合酶与启动子2的结合，导致荧光蛋白基因表达量下降。当精氨酸含量升高时，精氨酸能与ArgP蛋白结合，解除ArgP蛋白对启动子2的影响，荧光蛋白基因表达形成的荧光蛋白增多 (5)I～V I、Ⅱ、Ⅳ (6)BD (7)A6和A、B的基因的碱基序列不同，导致转录和翻译产生相关的酶不同，所以催化底物转化为精氨酸的量不同 【分析】物质进出细胞的方式有主动运输、协助扩散、自由扩散、胞吞和胞吐。 【详解】（1）由图可知，精氨酸至胞外需要载体并消耗能量，所以运输方式是主动运输，C正确，ABD错误。 故选C。 （2）由图可知，谷氨酸会在ArgA的作用下转化为鸟氨酸，在ArgE的作用下转化为乙酸，为了提高精氨酸产量，可降低ArgE表达量，A正确，BCD错误。 故选A。 （3）两种不同来源的ArgA均可以催化谷氨酸经过一系列反应转化为精氨酸，但发现从另一种细菌来源的ArgA引入大肠杆菌，不受过量精氨酸抑制，这是因为该酶与大肠杆菌的ArgA相比分子结构不同，B正确，ACD错误。 故选B。 （4）荧光蛋白的表达量可反映精氨酸的量，其原因是精氨酸含量较低时，ArgP蛋白基因表达出的ArgP蛋白能与启动子2结合，影响RNA聚合酶与启动子2的结合，导致荧光蛋白基因表达量下降。当精氨酸含量升高时，精氨酸能与ArgP蛋白结合，解除ArgP蛋白对启动子2的影响，荧光蛋白基因表达形成的荧光蛋白增多。 （5）由题图信息可知，该操作是为了对菌株A进行诱变，以筛选高产菌株，为了保证实验结果更准确，整个操作流程都需要保证无菌，即对应步骤I～V，由图3操作步骤可知，须对菌株进行培养的是I、Ⅱ、Ⅳ。 （6）A、②是固体培养基，目的是可以形成单菌落，便于挑取单菌落并转接，A错误； B、①~④的培养基都是培养菌种A，碳源的种类可以完全相同，B正确； C、④是液体培养基，扩大培养，C错误； D、该操作的目的是筛选精氨酸产量高的菌株，所以①②的氮源及其比例可以与③④的不同，D正确。 故选BD。 （7）由题干信息可知，研究人员对筛选到的高产精氨酸菌株B进行基因测序，发现10个基因存在突变，将这10个突变基因分别替换菌株A中的相应基因，获得A1～A10菌株，发现菌株A6的精氨酸产量介于A、B之间，其原因是A6和A、B的基因的碱基序列不同，导致转录和翻译产生相关的酶不同，所以催化底物转化为精氨酸的量不同。 2．（2022·上海·高考真题）微生物与水体治理 自然界中某些微生物可通过分泌多糖和蛋白质来吸附水体中的微小颗粒，使其沉淀。如图表示从淤泥样品中筛选高效沉降污水中微小颗粒的微生物操作步骤。 (1)步骤Ⅰ﹣Ⅴ中使用涂布法接种的是 _____需进行微生物培养的步骤是 _____。 (2)设置步骤Ⅲ的目的是　。 A．计算数量 B．增加细胞数量 C．稀释菌液 D．获得单一菌落 (3)根据步骤Ⅱ和Ⅲ的目的，平板培养皿1中的培养基类型是 _____，平板培养皿2中的培养基类型是 _____。（用下面编号答题） ①固体培养基 ②液体培养基 ③通用培养基 ④选择培养基 【答案】(1) 步骤Ⅱ Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ (2)D (3) ①③ ①③ 【分析】步骤Ⅰ是将样品配置成菌液；步骤Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是通过行稀释涂布平板法、平板划线法对微生物进行分离、纯化以及扩大培养的过程；Ⅴ是对纯化得到的菌种进行进一步筛选，检测其降解污水中微小颗粒的能力。 【详解】（1）步骤Ⅰ是将样品配置成菌液；步骤Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是通过行稀释涂布平板法、平板划线法对微生物进行分离、纯化以及扩大培养的过程；Ⅴ是对纯化得到的菌种进行进一步筛选，检测其降解污水中微小颗粒的能力，步骤Ⅰ﹣Ⅴ中使用涂布法接种的是步骤Ⅱ；需进行微生物培养的步骤是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。 （2）步骤Ⅲ是从涂布平板的培养基上挑取单菌落，进一步通过平板划线法进行分离、纯化，以获得单一菌落。 故选D。 （3）步骤Ⅱ和Ⅲ的目的都是对菌种进行分离、纯化。从物理性质看，平板培养皿1和2都要使用固体培养基，固体培养基上才能形成单菌落；从功能看，培养皿1和2使用通用培养基即可，此时还不需要使用选择培养基。 / 学科网（北京）股份有限公司 $