2021全国高考真题生物汇编：发酵工程.pdf

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).、综合题14.(2021·湖南·高考真题)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12~38kg。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(%).(2021·全国·高考真题)工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。回答下列问题:/12)米曲霉发酵过程中,加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质,大豆中的___________可为米曲霉的生长提供氮源,小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供___________。(2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖,大量分泌制作酱油过程所需的酶类,这些酶中的_____、______能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分,如将蛋白质分解为小分子的肽和__________。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌,由此可以判断米曲霉属于___________(填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。(3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于___________(填“真核生物”或“原核生物”);添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是___________。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素,据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是___________(答出1点即可)。16.(2021·河北·高考真题)葡萄酒生产过程中会产生大量的酿酒残渣(皮渣)。目前这些皮渣主要用作饲料或肥料,同时研究者也采取多种措施拓展其利用价值。回答下列问题:(1)皮渣中含有较多的天然食用色素花色苷,可用萃取法提取。萃取前将原料干燥、粉碎的目的分别是__________,萃取效率主要取决于萃取剂的__________。萃取过程需要在适宜温度下进行,温度过高会导致花色苷__________。研究发现,萃取时辅以纤维素酶、果胶酶处理可提高花色苷的提取率,原因是____________________。(2)为了解皮渣中微生物的数量,取10g皮渣加入90mL无菌水,混匀、静置后取上清液,。104倍稀释对应的三个平板中菌落数量分别为78、91和95,则每克皮渣中微生物数量为__________个。(3)皮渣堆积会积累醋酸菌,可从中筛选优良菌株。制备醋酸菌初筛平板时,需要将培养基的pH调至__________性,灭菌后须在未凝固的培养基中加入无菌碳酸钙粉末、充分混匀后倒平板,加入碳酸钙的目的是______________________________。培养筛选得到的醋酸菌时,在缺少糖源的液体培养基中可加入乙醇作为__________。(4)皮渣堆积过程中也会积累某些兼性厌氧型乳酸菌。初筛醋酸菌时,乳酸菌有可能混入其中,且两者菌落形态相似。请设计一个简单实验,区分筛选平板上的醋酸菌和乳酸菌_________。(简要写出实验步骤和预期结果)17.(2021·广东·高考真题)中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H,以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液,含较多蔗糖)为原料,在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料,期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。回答下列问题:/12)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率,可在液体培养基中将蔗糖作为___________,并不断提高其浓度,经多次传代培养(指培养一段时间后,将部分培养物转入新配的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用___________的方法进行菌落计数,评估菌株增殖状况。此外,选育优良菌株的方法还有___________等。(答出两种方法即可)(2)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性,研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统,其培养基盐浓度设为60g/L,pH为10,菌株H可正常持续发酵60d以上。该系统不需要灭菌的原因是___________。(答出两点即可)(3)研究人员在工厂进行扩大培养,在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵,结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期,并产生了少量乙醇等物质,说明发酵条件中___________可能是高密度培养的限制因素。(4)菌株H还能通过分解餐厨垃圾(主要含蛋白质、淀粉、油脂等)来生产PHA,说明其能分泌___________。/12D【分析】参与果酒制作的微生物是酵母菌,其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型;参与果醋制作的微生物是醋酸菌,其新陈代谢类型是异养需氧型;泡菜的制作离不开乳酸菌。【详解】A、参与果酒制作的微生物是酵母菌,属于真核生物,A错误;B、参与果醋制作的醋酸菌是好氧菌,因此果醋发酵需要有氧条件,B错误;C、不同的发酵产物需要的温度不同,C错误;D、果酒、果醋和泡菜发酵后形成的溶液都呈酸性,D正确。故选D。【分析】参与果酒制作的微生物是酵母菌,其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型。参与果醋制作的微生物是醋酸菌,其新陈代谢类型是异养需氧型。果醋制作的原理:当氧气、糖源都充足时,醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。当缺少糖源时,醋酸菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸。【详解】A、酒精发酵是利用酵母菌的无氧呼吸,随着果酒发酵的进行,装置内会产生气体(二氧化碳),容器内压强大于外界,所以空气不会回流,A错误;B、果酒发酵时,发酵液中的葡萄糖不断被消耗,因此用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化,砖红色沉淀逐日减少,B错误;C、以酒精为底物进行醋酸发酵,酒精与氧气发生反应产生醋酸和水,几乎没有气泡产生,发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时,C正确;D、***钾用于检测酒精,不能用于测定醋酸含量,D错误。故选C。【分析】1、参与腐乳制作的微生物主要是毛霉,:毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸;脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸。2、参与泡菜制作的微生物是乳酸菌,泡菜制作的原理:(1)乳酸菌在无氧条件下,将糖分解为乳酸。(2)利用乳酸菌制作泡菜的过程中会引起亚***盐的含量的变化。3、醋酸菌好氧性细菌,当缺少糖源时和有氧条件下,可将乙醇(酒精)氧化成醋酸;当氧气、糖源都充足时,醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸;醋酸菌生长的最佳温度是在30℃~35℃。【详解】A、泡菜制作过程中,主要是乳酸菌将葡萄糖分解形成乳酸,A错误;B、做馒头或面包时,经常要用到酵母菌,酵母菌可以进行有氧呼吸分解面粉中的葡萄糖,产生二氧化碳和水,二氧化碳是气体,遇热膨胀而形成小孔,使得馒头或面包暄软多孔,B正确;C、酵母菌在有氧条件下可以大量繁殖,在密封也就是无氧条件下产生酒精,C错误;D、酸奶制作过程中,后期低温处理时大部分乳酸杆菌已死亡,不会大量繁殖,D错误。故选B。、果酒制作的菌种是酵母菌,来源于葡萄皮上野生型酵母菌或者菌种保藏中心,条件是无氧、适宜温度是18~25℃,pH值呈酸性。2、参与果醋制作的微生物是醋酸菌,其新陈代谢类型是异养需氧型。果醋制作的原理:当氧气、糖源都充足时,醋酸菌将葡萄汁中的果糖分解成醋酸。当缺少糖源时,醋酸菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸。最适温度为30~35℃。【详解】A、当缺少糖源时,醋酸菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸,同时乙醇还可以抑制杂菌繁殖,A正确;B、酵母菌一般以出芽的方式繁殖,醋酸杆菌以二分裂的方式进行增殖,B错误;C、酵母菌发酵过程中先通气使其大量繁殖,再密闭发酵产乙醇;醋酸杆菌为好氧菌,需持续通入无菌氧气,C正确;D、酵母菌适宜温度是18~25℃,醋酸杆菌最适温度为30~35℃,D正确。故选B。【分析】灭菌是指使用强烈的理化因素杀死物体内外一切微生物的细胞、芽孢和孢子的过程,常用的方法有灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌。消毒是指用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体体表或内部的一部分微生物的过程,常用的方法有煮沸消毒法、巴氏消毒法、紫外线或化学药物消毒法等。【详解】A、用免洗酒精凝胶擦手属于消毒,A错误;B、制作泡菜前用开水烫洗容器属于消毒过程,B错误;C、在火焰上灼烧接种环能达到灭菌目的,C正确;D、防疫期间用石炭酸喷洒教室,属于消毒,D错误。故选C。【分析】能量流动的特点:单向流动、逐级递减。物质可以循环利用,但能量是单向流动的,不能循环利用。【详解】A、此类草本植物根系发达可以固定更多的土壤,故种植此类草本植物可以减少水土流失,A正确;B、能量可多级利用,但不能循环利用,B错误;C、草本植物含有蛋白质和纤维素,可给食用菌提供碳源和氮源,C正确;D、草本植物可栽培食用菌,而菌渣可作肥料或饲料,故实现了物质在植物、真菌和动物间的转移,D正确。故选B。【分析】实验室常用的消毒和灭菌方法的比较:1、消毒:煮沸消毒法(一般物品)、巴氏消毒法(一些不耐高温的液体,如牛奶)、化学药剂消毒法(如用酒精擦拭双手,用***气消毒水源等)、紫外线消毒法(接种室、操作台);2、灭菌:灼烧灭菌(接种工具)、干热灭菌(玻璃器皿、金属用具)、高压蒸汽灭菌(培养基及容器)。【详解】A、为避免杂菌污染干扰,需对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌,A正确;B、葡萄球菌需从人体皮肤的微生物中分离,为避免杂菌污染,故需要使用无菌棉拭子从皮肤表面取样,B正确;C、用取样后的棉拭子浸出液在固体培养基上涂布,C错误;D、根据微生物在固体平板培养基表面形成的菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等特征进行鉴别,D正确。/12。【分析】果酒制备的菌种是酵母菌,条件:温度18-25℃,先通气后密闭。通气阶段,酵母菌有氧呼吸获得能量大量繁殖,密闭阶段发酵产生酒精。pH最好是弱酸性。【详解】A、酵母菌进行有氧呼吸获得能量大量繁殖,无氧条件下,发酵产生酒精,故无氧条件下酵母菌能进行无氧呼吸存活但不能大量繁殖,A正确;B、自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是葡萄皮上的野生型酵母菌,B正确;C、葡萄皮中的色素进入发酵液使葡萄酒呈现颜色,C正确;D、制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量减少,D错误。故选D。【分析】选择培养基:根据某种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使混合菌样中的劣势菌变成优势菌,从而提高该菌的筛选率。鉴别培养基:依据微生物产生的某种代谢产物与培养基中特定试剂或化学药品反应,产生明显的特征变化而设计。【详解】A、根据题干信息“甲菌菌落周围呈现深蓝色”,说明甲可以分泌脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸,脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色,因此甲菌属于解脂菌,A正确;B、乙菌落周围没有出现深蓝色,说明乙菌落不能产生脂肪酶,不能利用脂肪为其供能,但乙菌落也可以在培养基上生存,说明该培养基不是以脂肪为唯一碳源,B错误;C、可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比,更加直观,C正确;D、可以利用该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力,观察指标可以以菌落周围深蓝色圈的大小,D正确。故选B。【分析】微生物常见的接种的方法: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。在划线的开始部分,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。其中稀释涂布平板法可以用来进行微生物的计数,而平板划线法不能。【详解】A、可用血细胞计数板对原生质体进行计数,一般计数总数不少于300个细胞,A正确;B、活细胞的细胞膜具有选择透过性,红墨水中的色素分子不能透过细胞膜,当细胞死亡后,细胞膜失去选择透过性,红墨水中的色素分子能进入细胞,所以可用红墨水检测细胞的存活状态并计数,B正确;C、划线分离法不能用于细胞计数,C错误;D、酵母细胞的密度与浑浊度指标存在一定的数量关系,所以酵母菌在液体培养基中培养一段时间后,可用比浊计测定其密度,D正确。故选C。【分析】1、泡菜腌制过程中起作用的主要是假丝酵母和乳酸菌,在无氧条件下乳酸菌无氧呼吸产生乳酸。2、泡菜的制作流程是:选择和处理原料、洗净泡菜坛、调味装坛、密封发酵。【详解】A、将白萝卜切成小块可以扩大白萝卜与腌料的接触面积,缩短腌制时间,A正确;/12B错误;C、泡菜汁中含有一定量的发酵菌种,所以在腌制过程中,加入一些已经腌制过泡菜汁可缩短腌制时间,C正确;D、用沸水短时处理,可抑制某些微生物的繁殖,提高泡菜品质,也可缩短腌制时间,D正确。故选B。【分析】培养基的配制:计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。微生物的接种方法有稀释涂布平板法和平板划线法。预实验可以为正式实验进一步的摸索条件,可以检验实验设计的科学性和可行性,避免人力、物力和财力的浪费。【详解】A、培养基应先灭菌再分装于培养皿中,A符合题意;B、涂布用的菌浓度应控制在106倍,以避免菌种重叠而不能得到单菌落,B符合题意;C、辐射剂量和诱变时间都是正式实验的无关变量,可通过预实验确定,C不符合题意;D、石油降解菌能分解石油获得碳源,形成菌落,挑取培养基上长出的较大单菌落,给纯化后进行降解效率分析,以获得能高效降解石油的菌种,D不符合题意。故选AB。【分析】图中是穿刺接种的方法,根据题干中的信息“硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀”,所以根据黑色沉淀的多少,比较两种菌产生硫化氢的能力。【详解】A、从图中可以看出甲菌在试管中分布范围小于乙菌,说明了乙菌的运动能力比甲菌强,A正确;B、为不影响菌的运动需选用半固体培养基,B错误;C、根据题意,黑色区域的面积大小及颜色深浅能代表产生硫化氢的多少,黑色范围表示两种菌运动能力的大小,而不能表示二者产生硫化氢的能力大小,C错误;D、微生物接种技术的核心是防止杂菌的污染,D正确。故选BC。、C酶和葡萄糖苷酶纤维素选择高压蒸汽1x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)将大熊猫新鲜粪便样液稀释适当倍数后,(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C接种C菌株后秸秆失重最多,纤维素降解率最大【分析】1、分解纤维素的微生物分离的实验原理:(1)土壤中存在着大量纤维素分解酶,包括真菌、细菌和放线菌等,它们可以产生纤维素酶。纤维素酶是一种复合酶,可以把纤维素分解为纤维二糖,进一步分解为葡萄糖使微生物加以利用,故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;(2)在培养基中加入刚果红,可与培养基中的纤维素形成红色复合物,当纤维素被分解后,红色复合物不能形成,培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈,从而可筛选纤维素分解菌。2、消毒和灭菌:消毒灭菌/12使用较为温和的物理或化学方法杀死物体使用强烈的理化因素杀死物体内表面或内部的部分微生物(不包芽孢和孢外所用的微生物(包括芽孢和孢子)子)常用煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽方法法、紫外线消毒法灭菌适用接种环、接种针、玻璃器皿、培操作空间、某些液体、双手等对象养基等【详解】(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C酶、Cx酶和葡萄糖苷酶,前两种酶使1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100kPa、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,(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。【点睛】本题考查微生物的实验室培养,要求考生识记计数微生物的方法;识记培养基的种类及功能;掌握纤维素分解分离和鉴别的原理,能结合所学的知识准确答题。、乳酸、食盐(答一个即可)【分析】1、参与腐乳制作的微生物主要是毛霉,其新陈代谢类型是异养需氧型。腐乳制作的原理:毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸;脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸。2、微生物的生长繁殖一般需要水、无机盐、碳源和氮源等基本营养物质,有些还需要特殊的营养物质如生长因子,还需要满足氧气和pH等条件。3、果酒制作的菌种为酵母菌,其原理是:在有氧的条件下,酵母菌大量繁殖,无氧的条件下,酵母菌产生酒精和二氧化碳。【详解】(1)大豆中含有丰富的蛋白质,可为微生物的生长繁殖提供氮源。小麦中的淀粉可以为微生物的生长繁殖提供碳源。/12