高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 发酵工程及其应用综合训练题

课时跟踪检测（四）  发酵工程及其应用

一、选择题

1．单细胞蛋白是通过下列哪种方法获得的(　　)

A．基因工程   B．细胞工程

C．发酵工程   D．酶工程

解析：选C　微生物含有丰富的蛋白质，而且微生物生长繁殖速度快，可通过发酵获得大量微生物菌体，这种微生物菌体就叫单细胞蛋白。

2．基因工程培育的“工程菌”通过发酵工程生产的产品，不包括(　　)

A．生长激素释放抑制激素

B．干扰素

C．聚乙二醇

D．重组乙肝疫苗

解析：选C　“工程菌”通过发酵工程生产的产品包括生长激素释放抑制激素、干扰素、重组乙肝疫苗等，聚乙二醇是诱导细胞融合的诱导剂，不是通过发酵工程生产的产品。

3．下列关于发酵的叙述，正确的是(　　)

A．发酵就是无氧呼吸

B．发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程

C．发酵就是只获得微生物的代谢产物

D．发酵就是发酵工程

解析：选B　发酵包括有氧发酵和无氧发酵，A错误；发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程，B正确，可通过发酵获得大量的微生物菌体，即单细胞蛋白，用于生产微生物饲料，C错误；发酵有自然发酵和工业发酵，发酵工程指工业发酵，D错误。

4．下列有关微生物的叙述，错误的是(　　)

A．酶合成的调节增强了微生物对环境的适应能力

B．在发酵工程中，可通过诱变育种、基因工程和细胞工程定向选育出性状优良的生产用菌种

C．细菌在生态系统中可作为生产者、消费者和分解者

D．在基因工程中可用大肠杆菌作受体细胞，通过发酵工程来大量生产人的胰岛素

解析：选B　酶合成的调节增强了微生物对环境的适应能力，A正确；诱变育种的原理是基因突变，突变具有不定向性，故不能通过诱变育种定向选育出性状优良的生产用菌种，B错误；细菌在生态系统中可作为生产者、消费者和分解者，如硝化细菌可作为生产者，某些致病菌可作为消费者，腐生细菌可作为分解者，C正确；基因工程中可用大肠杆菌作受体细胞，通过发酵工程来大量生产人的胰岛素，D正确。

5．下列有关发酵工程的叙述，正确的是(　　)

A．发酵工程常采用连续培养的方法以最大限度地获得人类所需的产品

B．发酵所用的菌种多是通过杂交育种的方式获得

C．发酵工程就是利用微生物的无氧呼吸生产人类所需的产品

D．发酵工程与基因工程和细胞工程无关

解析：选A　发酵工程通常可以采用连续培养的方法以最大限度地获得人类所需的产品，A正确；很多微生物是原核生物，不能进行杂交育种，发酵所用的菌种多是通过人工诱变的方式获得，B错误；发酵工程就是利用微生物的有氧呼吸或无氧呼吸生产人类所需的产品，C错误；发酵工程与基因工程和细胞工程密切相关，D错误。

6．发酵工程的第一个重要工作是选育性状优良的纯种微生物。消灭杂菌、获得纯种的方法不包括(　　)

A．根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基

B．根据微生物所需生长因子的种类，在培养基中增减不同的生长因子

C．根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸

D．根据微生物对抗生素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗生素

解析：选C　选育性状优良的纯种微生物，就是在许多种微生物中，杀死其他微生物，使某种特定的微生物存活下来。根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸(DNA和RNA)，微生物利用核酸时，需将其分解为核苷酸后才能吸收到细胞内，所以培养基中加入不同比例的核酸，不会对微生物起选择作用，而A、B、D三项所述均能起到选择特定微生物的作用。

7．发酵工程的一项关键措施是灭菌，下列关于灭菌的叙述正确的是(　　)

A．培养基和发酵设备均需要严格灭菌

B．灭菌是杀死培养基中的一切细菌和真菌

C．通入无菌空气可以达到灭菌的目的

D．pH调到7左右灭菌效果最好

解析：选A　灭菌就是杀灭所有微生物，以排除对生产、实验的干扰，关键是要对培养基和发酵设备灭菌，A正确；培养基的灭菌是杀死培养基中的一切微生物，B错误；为防止杂菌污染，通入的空气也要是无菌的，通入无菌空气不能达到灭菌的目的，C错误；灭菌效果与pH无直接关系，D错误。

8．下列有关发酵过程的做法中，符合生产实际的是(　　)

A．通过人工诱变、杂交、基因工程和细胞工程选育菌种

B．生产过程中排出的废弃物可直接排入附近农田作肥料

C．分离单细胞蛋白时，通常采用萃取、离子交换等方法

D．在连续培养过程中补充的同种培养液和空气须先灭菌

解析：选D　一般通过人工诱变和基因工程的方法选育菌种，而杂交育种进行的是有性生殖，不适用于微生物，细胞工程一般应用于动物和植物；生产过程中排出的废弃物，可能含有有毒重金属等有害物质，需要通过生物净化才能排放；分离单细胞蛋白时，通常采用过滤、沉淀等方法；由于连续培养的是同种微生物，因此在培养过程中为防止杂菌污染，补充的同种培养液和空气须先灭菌。

9．在发酵工程中必须除去杂菌等，原因是(　　)

①杂菌严重腐蚀发酵设备

②杂菌易与生产菌种构成竞争关系，使发酵产品减少

③有的病毒与生产菌种形成竞争关系，导致发酵产品减少

④有的杂菌能分解利用发酵产物，导致发酵产品减少

A．①②   B．②③

C．③④   D．②④

解析：选D　杂菌污染一般不会严重腐蚀发酵设备，①不符合题意；杂菌可能释放有害于发酵菌种的物质，与发酵菌种争夺营养物质等，从而大大降低发酵产品的产量，②④符合题意；病毒与生产菌种之间只能形成寄生关系，③不符合题意。

10．下列说法错误的是(　　)

A．细胞工程、基因工程都可对微生物进行定向改造

B．环境条件的变化不仅影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径

C．发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢产物的形成速度都与搅拌速率有关

D．单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的

解析：选D　细胞工程、基因工程是具有目的性的，能对微生物进行定向改造，A正确；环境条件的变化不仅影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径，B正确；搅拌可增加培养液中溶解氧的量，因此发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢产物的形成速率都与搅拌速度有关，C正确；单细胞蛋白是指通过发酵获得的大量微生物菌体，D错误。

11．下列关于通过发酵工程生产谷氨酸的叙述，错误的是(　　)

A．发酵时采用的培养基通常为液体天然培养基

B．从自然界分离的野生型菌株不能直接用于生产

C．当菌体生长进入稳定期时，补充营养物质可提高谷氨酸的产量

D．酵母菌和谷氨酸棒状杆菌在发酵产生产品时需提供空气或氧气

解析：选D　通过发酵工程生产谷氨酸时所用的培养基通常由豆饼的水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、氧化钾、硫酸镁、生物素等配制而成，呈液体状态，因此是液体天然培养基，A正确；从自然界分离的野生型菌株产量一般都比较低，不能满足工业上的需要，通常要用人工诱变的方法处理菌种，使其产生突变，再从中筛选出符合要求的优良菌种才能用于生产，B正确；当菌体生长进入稳定期时要及时补充营养物质以满足菌体的营养需求，提高谷氨酸的产量，C正确；酵母菌在发酵产生酒精时为无氧条件，D错误。

二、非选择题

12．赖氨酸是人体的必需氨基酸。人们利用黄色短杆菌合成赖氨酸的途径如图所示，通常利用发酵工程进行规模化生产。请回答下列问题：

(1)黄色短杆菌中含有遗传物质的结构是________________________________________。

(2)用黄色短杆菌生产赖氨酸的培养基按物理性质分属于____________。在培养基中要添加含C、H、O、N等元素的某相应有机化合物，从微生物的营养物质种类看，该化合物可以为黄色短杆菌提供哪些营养物质？__________________。

(3)根据细菌的繁殖特点，科学家常采用________的方法培育新菌种。由图可知，在筛选过程中要增加赖氨酸产量，就必须选育____________________的菌种。

(4)环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢产物的积累。所以，在微生物培养过程中要严格控制____________________等发酵条件。

解析：(1)黄色短杆菌属于原核生物，细胞内没有细胞核，所以含有遗传物质的结构是拟核和质粒。(2)此发酵工程是为了获得细胞代谢产物赖氨酸，应用液体培养基进行培养；在培养基中要添加含C、H、O、N等元素的某相应有机化合物，该化合物可以为黄色短杆菌提供碳源、氮源、生长因子。(3)细菌为原核生物，进行无性繁殖，细胞内没有染色体，所以能发生的变异只有基因突变，故科学家常采用诱变育种的方法培育新菌种。由图可知，在筛选过程中要增加赖氨酸产量，就必须选育不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种，原因是代谢产物甲硫氨酸和苏氨酸会抑制赖氨酸的合成。(4)环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢产物的积累。所以，培养过程中要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。

答案：(1)拟核和质粒 　(2)液体培养基　碳源、氮源、生长因子　(3)诱变育种　不能合成高丝氨酸脱氢酶　(4)温度、pH和溶解氧

13．人造蛋白食品是现代微生物工程的杰作之一，食用真菌蛋白是人造蛋白的一种。如图是真菌蛋白的制造过程图解，请据图回答下列问题：

(1)从保持发酵罐内反应条件来看，注入少量氨水的目的是__________________________。制造真菌蛋白时，需向发酵罐内注入空气，由此可以推知发酵罐中的真菌的异化作用类型是________型。为保证发酵罐中真菌蛋白高产，还要控制________条件。

(2)往发酵罐内添加的一切物品都要经过消毒，从生态学的角度分析，其原因是________________________________________________________________________。

(3)添加的糖被真菌利用，转变形成真菌蛋白，必经的生理过程是____________。

(4)利用微生物发酵工程方法制造出的真菌蛋白，常作为家畜(如猪)的饲料添加剂。猪食用这些蛋白添加剂可加速育肥，其转化的原理是_________________________________

________________________。

(5)根据图中所示生产流程推测，发酵罐中真菌的数量变化曲线可能是________(填选项)。

(6)从自然界中分离出的真菌菌种，用于制造真菌蛋白时，产量较低。为获得较多的真菌蛋白，选育优良的菌种可采用______________的方法。

解析：(1)氨水含氮，且呈碱性，因此既可作为氮源又可调节培养基的pH；制造真菌蛋白时向发酵罐内注入空气，说明发酵罐内真菌的异化作用类型为需氧型；为保证发酵罐中真菌蛋白高产，抑制其过度呼吸，还要控制温度条件。(2)发酵罐及添加物需经过消毒或灭菌，都是为了避免杂菌与真菌的竞争。(3)糖转化为蛋白质，必须先经过呼吸作用形成中间产物，然后经转氨基作用形成氨基酸，再经缩合形成蛋白质。(4)蛋白质用于家畜育肥，是将蛋白质转化为脂肪，须经脱氨基作用，不含氮部分转变为脂肪。(5)发酵罐中该真菌的种群数量应先增加并且达到最高值，后随营养物质等的减少而逐渐下降；由于外界变化，如增加营养、空间等，使环境条件更加优良，该真菌的数量再次呈现上升趋势，达到最高值后开始下降，如此呈现循环往复的变化。(6)选育优良的真菌菌种常用诱变育种的方法。

答案：(1)提供氮源，调节pH　需氧　温度　(2)防止杂菌与真菌之间竞争　(3)转氨基作用　(4)氨基酸在猪体内脱氨基，不含氮部分转变为脂肪　(5)C　(6)诱变育种