2023届高考生物二轮复习微生物的培养与发酵作业含答案

第十单元　生物技术与工程

专题二十六　微生物的培养与发酵

高频考点

考点一　传统发酵技术与发酵工程

本考点主要考查微生物在生产生活中的应用,重点考查传统发酵食品的制作流程、发酵工程的基本环节等。

基础

1.(2022湖北,11,2分)关于白酒、啤酒和果酒的生产,下列叙述错误的是(　　)

A.在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气

B.白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程

C.葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质,也存在于线粒体

D.生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同,但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌

答案　C　

2.(2022北京海淀一模,13)啤酒生产依赖于发酵工程,产品质检可应用“电子舌”。电子舌可根据不同滋味信号传感器呈现的响应值对啤酒风味进行评价,结果如图。下列相关叙述,不正确的是(　　)

A.啤酒主要经酵母菌和乳酸菌发酵制成

B.发酵原料应含有糖类作为发酵菌种的碳源

C.发酵液L1和L2口味相似,而L3涩味较强

D.菌种选育可依赖于突变筛选或转基因技术等

答案　A　

3.(2021北京东城一模,12)下列关于传统发酵技术的叙述正确的是(　　)

A.乳酸菌无氧呼吸不产生气体,故制作泡菜时无需放气

B.酵母菌无氧呼吸产生酒精,故制作果酒过程中应始终密闭

C.醋酸菌无线粒体,不能进行有氧呼吸,故制作果醋时应密闭

D.制作腐乳时在豆腐上接种了毛霉,故豆腐上不含其他微生物

答案　A　

重难

4.(2022湖北,14,2分)废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。下列叙述正确的是(　　)

A.该生产过程中,一定有气体生成

B.微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料

C.该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质

D.沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理

答案　A　

5.(2022湖南,7,2分)“清明时节雨纷纷,路上行人欲断魂。借问酒家何处有,牧童遥指杏花村。”徜徉古诗意境,思考科学问题。下列观点错误的是(　　)

A.纷纷细雨能为杏树开花提供必需的水分

B.杏树开花体现了植物生长发育的季节周期性

C.花开花落与细胞生长和细胞凋亡相关联

D.“杏花村酒”的酿制,酵母菌只进行无氧呼吸

答案　D　

综合

6.(2020北京海淀一模,13)在利用葡萄进行酿酒的过程中,统计发酵罐中细菌及酵母菌的数量,结果如图所示。据此分析,不正确的是(　　)

A.酿酒初期发酵罐里应保留适量氧气

B.酒精是细菌数量降低的原因之一

C.整个发酵过程中发酵罐要始终密闭

D.可用血细胞计数板测定酵母菌的数量

答案　C　

考点二　微生物的培养和应用

本考点主要考查微生物的培养、分离、筛选与计数,重点考查其原理及操作、微生物相关的探究实验的实验设计和结果分析等。

基础

1.(2022海南,12,3分)为探究校内植物园土壤中的细菌种类,某兴趣小组采集园内土壤样本并开展相关实验。下列有关叙述错误的是(　　)

A.采样时应随机采集植物园中多个不同地点的土壤样本

B.培养细菌时,可选用牛肉膏蛋白胨固体培养基

C.土壤溶液稀释倍数越低,越容易得到单菌落

D.鉴定细菌种类时,除形态学鉴定外,还可借助生物化学的方法

答案　C　

2.(2019江苏,12,2分)下列关于微生物实验操作的叙述,错误的是(　　)

A.培养微生物的试剂和器具都要进行高压蒸汽灭菌

B.接种前后,接种环都要在酒精灯火焰上进行灼烧

C.接种后的培养皿要倒置,以防培养污染

D.菌种分离和菌落计数都可以使用固体培养基

答案　A　

3.(2021北京朝阳二模,13)菜籽粕含有35%~45%蛋白质,是畜禽饲料的重要原料,但其中的单宁等抗营养因子限制了菜籽粕的应用。研究者将不同菌种接种到菜籽粕与麸皮制成的固体培养基中发酵48 h,测定菜籽粕中单宁的含量,结果如图。

下列相关叙述错误的是(　　)

A.菜籽粕与麸皮为微生物提供碳源和氮源

B.接种后需对培养基进行高压蒸汽灭菌

C.黑曲霉菌对单宁的去除效果最为理想

D.对照组为不接种微生物的固体培养基

答案　B　

4.(2021北京房山二模,8)为探究结核杆菌的耐药性,研究人员提取患者体内的病原菌进行培养,如图1,过程Ⅰ接种纯化结果如图2,下列说法不正确的是(　　)

图1                                            图2

A.固体平板培养使用的培养基属于鉴别培养基

B.图2中划线的顺序依次是①③②

C.两个固体平板培养基中均需加入抗生素

D.过程Ⅲ得到的结核杆菌均具有耐药性

答案　A　

5.(2021北京西城一模,15)下列有关生物学实验的叙述正确的是(　　)

A.低倍镜转换高倍镜时,为防止物镜触碰装片应先升高物镜

B.鉴定还原糖和蛋白质时,都需要水浴加热

C.向溶有DNA的NaCl溶液中加入预冷的酒精,可使DNA析出

D.分离大肠杆菌时,几次划线之间接种环均无需灼烧灭菌

答案　C　

6.(2022石景山一模,12)柴油是重要的燃料油之一,泄露或不当排放会造成环境污染。研究者从被柴油污染的土壤中获取了3种柴油降解菌进行研究,结果见下表。下列叙述不正确的是　　(　　)

注:“—”表示菌株不能生长

A.为获得降解菌,应用以柴油为唯一碳源的培养基

B.所用培养基和土壤样液均需进行严格灭菌

C.可采用稀释涂布平板法获得降解菌的单菌落

D.Y1对高浓度柴油的耐受性更强

答案　B　

7.(2012北京理综,5,6分)高中生物学实验中,在接种时不进行严格无菌操作对实验结果影响最大的一项是(　　)

A.将少许干酵母加入到新鲜的葡萄汁中

B.将毛霉菌液接种在切成小块的鲜豆腐上

C.将转基因植物叶片接种到无菌培养基上

D.将土壤浸出液涂布在无菌的选择培养基上

答案　C　

8.(2019北京理综,3,6分)筛选淀粉分解菌需使用以淀粉为唯一碳源的培养基。接种培养后,若细菌能分解淀粉,培养平板经稀碘液处理,会出现以菌落为中心的透明圈(如图),实验结果见下表。

有关本实验的叙述,错误的是(　　)

A.培养基除淀粉外还含有氮源等其他营养物质

B.筛选分解淀粉的细菌时,菌液应稀释后涂布

C.以上两种细菌均不能将淀粉酶分泌至细胞外

D.H/C值反映了两种细菌分解淀粉能力的差异

答案　C　

重难

9.(2020北京朝阳二模,14)当培养基中同时含有葡萄糖和乳糖时,通常情况下,大肠杆菌利用糖的顺序及生长曲线如图所示。下列分析不正确的是(　　)

A.葡萄糖和乳糖都可以作为大肠杆菌生长过程中的碳源

B.生长过程中大肠杆菌优先利用葡萄糖,之后再利用乳糖

C.5小时左右大肠杆菌生长停滞可能与细胞中缺乏利用乳糖的酶有关

D.大肠杆菌由利用葡萄糖转变为利用乳糖的原因是发生了基因突变

答案　D　

综合

10.(2021北京西城二模,20)在石油开采过程中,利用表面活性剂可提高采收率。但化学合成表面活性剂的生产和使用,也带来一定的环境污染。某些微生物可代谢产生生物表面活性剂。拟从含油污水中筛选耐高温、高压的产生物表面活性剂菌株。

(1)分离能利用石油的耐高温菌种,流程如图。

①上述过程所用的培养液应以石油为　　　　　。 

②固体培养基的制备过程包括计算→称量→溶化→调pH→　　　→倒平板。 

③图中A处应采用　　　　　　　　法进行接种。  

(2)通过上述分离过程,获得16个菌株。如何从这些菌株中进一步筛选耐高压、高产生物表面活性剂的菌种?请写出基本思路。

(3)菌种鉴定。

①根据菌种在平板上形成的　　　的特征,对菌种进行初步鉴定。 

②16S rDNA基因存在于所有细菌中,该基因包含多个恒定区和可变区,恒定区序列基本保守,可变区序列具有种的特异性。利用16S rDNA基因的　　　(填“恒定区”或“可变区”)序列设计引物,PCR扩增16S rDNA基因片段,然后测序,将测序结果与数据库中相关数据进行比较进而鉴定。  

(4)研究者筛选出的菌种BQ-2为好氧菌,但油井深处通常缺氧。现有一耐高温、高压、不能产生物表面活性剂的厌氧菌DQ-1。请写出利用这两个菌株获取目的菌株的思路。

(5)简述产生物表面活性剂菌株在石油工业应用的生态学意义。

答案　(1)①唯一碳源　②灭菌　③稀释涂布平板　(2)将待选菌种分别接种于以石油为唯一碳源的固体培养基上,在高压条件下培养,挑选生物表面活性剂产量高的菌株(或将待选菌种接种于以石油为唯一碳源的固体培养基上,在高压条件下培养,挑选透明圈大的菌落)。　(3)①菌落　②恒定区　(4)将BQ-2参与生物表面活性剂合成的基因导入DQ-1中(或将BQ-2与DQ-1进行融合),然后在高温、高压、无氧环境下培养并分离,再筛选其中生物表面活性剂产量高的菌株。　(5)生物表面活性剂由微生物生产,使用后还可以降解,有利于减少污染、保护环境。

11.(2022全国甲,37,15分)某同学从被石油污染的土壤中分离得到A和B两株可以降解石油的细菌,在此基础上采用平板培养法比较二者降解石油的能力,并分析两个菌株的其他生理功能。

实验所用的培养基成分如下。

培养基Ⅰ:K2HPO4,MgSO4,NH4NO3,石油。

培养基Ⅱ:K2HPO4,MgSO4,石油。

操作步骤:

①将A、B菌株分别接种在两瓶液体培养基Ⅰ中培养,得到A、B菌液;

②液体培养基Ⅰ、Ⅱ中添加琼脂,分别制成平板Ⅰ、Ⅱ,并按图中所示在平板上打甲、乙两孔。

回答下列问题。

(1)实验所用培养基中作为碳源的成分是　　　　　。培养基中NH4NO3的作用是为菌株的生长提供氮源,氮源在菌体内可以参与合成　　　　　　　　　(答出2种即可)等生物大分子。 

(2)步骤①中,在资源和空间不受限制的阶段,若最初接种N0个A细菌,繁殖n代后细菌的数量是　　　　。 

(3)为了比较A、B降解石油的能力,某同学利用步骤②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ进行实验,结果如表所示(“+”表示有透明圈,“+”越多表示透明圈越大,“-”表示无透明圈),推测该同学的实验思路是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

 (4)现有一贫氮且被石油污染的土壤,根据上表所示实验结果,治理石油污染应选用的菌株是　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案　(1)石油　蛋白质、核酸　(2)2nN0　(3)将含等量A、B的菌液分别接种到平板Ⅰ、Ⅱ的甲、乙两孔中,分析A、B菌株在有无NH4NO3的条件下对石油的降解能力,透明圈越大表明其降解石油的能力越强　(4)A菌株　在平板Ⅱ中,A菌株周围有透明圈,而B菌株周围没有透明圈

12.(2022广东,21,12分)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。近期在“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1 146 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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案　(1)高压蒸汽灭菌　平板划线　纤维素　(2)培养基的营养成分不能满足部分微生物的营养需求;培养条件不利于微生物繁殖;可能与其他微生物之间存在互利共生关系　(3)拟杆菌作为分解者,可将碎屑中的有机碳分解为无机碳,加快碳循环　(4)低温条件下酶活性较高

易混易错

易混

1.选择培养基和鉴别培养基(2020北京西城期末,15)用纸片扩散法测定某病原菌对各种抗生素敏感性的实验,是在某病原菌均匀分布的平板上,铺设含有不同种抗生素的纸片后进行培养。图示为培养的结果,其中抑菌圈是在纸片周围出现的透明区域。下列分析正确的是(　　)

A.在图示固体培养基上可用平板划线法或稀释涂布平板法接种病原菌

B.未出现抑菌圈可能是病原菌与抗生素接触后发生抗性变异

C.形成的抑菌圈较小的原因可能是微生物对药物较敏感

D.不同抗生素在平板上的扩散速度不同会对实验结果造成影响

答案　D　

2.选择培养基和鉴别培养基(2020江苏,19,2分)为纯化菌种,在鉴别培养基上划线接种纤维素降解细菌,培养结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)

A.倒平板后需间歇晃动,以保证表面平整

B.图中Ⅰ、Ⅱ区的细菌数量均太多,应从Ⅲ区挑取单菌落

C.该实验结果因单菌落太多,不能达到菌种纯化的目的

D.菌落周围的纤维素被降解后,可被刚果红染成红色

答案　B　

易错

3.平板划线法和稀释涂布平板法(2020北京密云一模,13)下列关于稀释涂布平板法和平板划线法的叙述,不正确的是(　　)

A.接种用具都需要进行严格灭菌

B.都只用于固体培养基接种

C.接种培养后都能获得单个菌落

D.都可以用于微生物的计数

答案　D　

情境应用

简单情境

1.传统发酵技术(2022北京房山一模,12)中国许多传统美食的制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述不正确的是(　　)

A.泡菜制作过程中,密封处理有利于醋酸菌的生长

B.馒头制作过程中,酵母菌进行呼吸作用产生CO2

C.米酒制作过程中,将容器密封有利于酵母菌酒精发酵

D.酸奶制作过程中,密封处理有利于乳酸菌发酵

答案　A　

2.酵母菌生产应用(2022北京丰台一模,14)酿酒酵母常用于制作葡萄酒、面包等,某同学利用购买的酿酒酵母制作白葡萄酒。下列操作不正确的是(　　)

A.购买的干粉菌种需活化后再接种

B.将白葡萄清洗后捣碎有助于发酵

C.定期用斐林试剂检测发酵产物

D.接种量、温度等影响放气频率

答案　C　

3.调查湖水中的细菌污染情况(2022北京昌平二模,13)某研究小组为调查湖水中的细菌污染情况进行了实验。相关叙述正确的是(　　)

A.根据菌落和代谢特征对细菌种类进行鉴定

B.用平板划线法对细菌进行分离纯化并计数

C.对照组可在另一个培养基上接种等量清水

D.实验用过的带菌培养基经消毒后才能倒掉

答案　A　

复杂情境

4.抑菌率的计算(2022北京西城二模,13)为筛选高效抑制苹果树腐烂病菌生长的芽孢杆菌,取直径为3 mm的果树腐烂病菌菌落转移至A处,B处接种芽孢杆菌(图1)。培养若干天,实验组与对照组的结果如图2所示。下列抑菌率的计算公式正确的是(　　)

图1                                           图2

A.×100%

C.×100%

答案　B　

5.微生物耐高压的机制(2022北京东城二模,16)深海具有高压、黑暗等极端环境特征,我国科考船在南海采集到深海冷泉沉积物,从中分离培养微生物,并对深海微生物耐高压的生存机制进行了研究。

(1)我国科学家利用如图1所示过程分离培养深海微生物。

图1

①研究发现深海沉积物中富含胞外DNA,推测这些DNA可作为微生物生存所需的　　　　　　等营养物质,因此在培养基中添加了DNA。 

②将Ⅰ得到的菌液与Ⅱ所用的培养基混合注入充满N2的密闭试管中。将试管在冰水混合物中迅速滚动,培养一段时间后可在试管壁的薄层培养基上获得单菌落。与Ⅰ相比,Ⅱ所用培养基中还需要添加的是　　　。按照对O2的需求划分,所培养的微生物属于　　　　　　　型。 

③如图1Ⅲ,研究人员从　　　　　　　　水平对微生物的种类进行了鉴定,最终获得了纯培养物,并命名为父鱼菌,为进一步研究奠定了基础。 

(2)深海微生物能够利用TMA转运蛋白从深海环境吸收TMA,在TMA单加氧酶的作用下合成TMAO。为研究TMAO与微生物耐受高压能力的关系,将构建的3种不同质粒分别导入不耐高压的大肠杆菌,在高压下用含有TMA的培养基培养48 h,实验结果如图2所示。

图2

分析实验结果得出的结论合理的有　　　　(选填下列选项)。 

A.转基因操作对常压下甲组大肠杆菌的生存能力无明显影响

B.细胞中的TMAO降解酶能够增强大肠杆菌耐受高压的能力

C.细胞中的TMAO和TMA单加氧酶都会影响大肠杆菌耐受高压的能力

D.细胞中的TMAO含量与大肠杆菌耐受高压能力呈正相关

答案　(1)①碳源、氮源　②琼脂　厌氧　③分子、细胞和群体　(2)A、C、D

审题解题

(2021北京东城一模,18)根瘤菌(Rh)属于细菌,能够侵入豆科植物根部,刺激根的局部膨大形成根瘤。AM真菌也可以侵染豆科植物根部,科研人员针对AM真菌是否会影响根瘤菌侵染宿主植物开展了相关研究。

(1)根瘤菌与AM真菌在结构上最主要的区别是　　　　　　　　　　　　。根瘤菌固定大气中游离的氮气,为植物提供氮素养料,植物供给根瘤菌无机盐和能源,二者表现为　　　　　关系。 

(2)科研人员对土壤进行　　　　处理后均分为4份,在土壤中分别接种1 mL AM真菌(AM++Rh-)、根瘤菌(AM-+Rh+)和AM真菌—根瘤菌(AM++Rh+),设置不接种的土壤为空白对照组(AM-+Rh-)。将大豆种子种植在各组土壤中,观察根部是否出现根瘤及根瘤数量,发现AM-+Rh-组未形成根瘤,且　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,说明AM真菌不会刺激大豆根系形成根瘤,但能够促进根瘤菌形成根瘤。 

(3)研究人员继续研究AM真菌促进根瘤形成的机制。分别取AM-+Rh-、AM++Rh-和AM++Rh+处理的大豆根系分泌物,灭菌后装满毛细管,将毛细管束放入含有根瘤菌菌液的试管中,实验装置如图1(此培养条件下根瘤菌能生存但并不增殖)。每隔两天对毛细管中的根瘤菌进行活菌计数,计数方法如下:

a.分别将各组毛细管取出,用蒸馏水将毛细管外壁的菌液冲洗干净;

b.将毛细管打碎研磨,冲洗定容;

c.取一定量的研磨液划线接种在增殖平板培养基上进行培养。

请将计数操作中不恰当的处理进行改正:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

图1

图2

按照正确方法计数后,结果如图2,根据实验结果,分析AM真菌促进根瘤形成的机制:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)欲将AM真菌应用于农业生产,还需要进行哪些研究(举一例)?

补充设问

审题方法设问 第(2)小问中实验的四个分组如何分析?答案　(1)根瘤菌没有成形的细胞核　互利共生　(2)灭菌　AM++Rh-组未形成根瘤,AM++Rh+组根瘤数量显著多于AM-+Rh+组　(3)步骤a应使用无菌水冲洗毛细管外壁;步骤c应采用稀释涂布平板法进行接种　AM真菌侵染植物后,植物根系分泌物能够吸引根瘤菌,进而侵染植物形成根瘤,且AM真菌与根瘤菌共同存在时,根系分泌物对根瘤菌的吸引作用更强　(4)研究使用AM真菌的最佳时间、剂量、环境温度等;研究AM真菌对植物是否有毒害作用(写出一条即可)。

补充设问答案 设问 根据题目信息可列表如下:

若AM真菌不会刺激大豆根系形成根瘤,则仅AM真菌组结果应与空白对照组相同。若AM真菌能够促进根瘤菌使豆科植物形成根瘤,则AM真菌—根瘤菌组形成的根瘤数目应明显比仅根瘤菌组形成的根瘤数目多。