新教材适用2023年高中生物第1章发酵工程测评A北师大版选择性必修3
展开第1章测评(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(每小题3分,共60分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.在发酵过程中,可以通过下列哪一组方法实现对溶解氧的控制?( )
①添加酸或碱 ②调节通气量 ③调节搅拌速度 ④添加缓冲剂
A.①② B.①④
C.②③ D.①②④
答案:C
2.下列有关培养基的叙述,正确的是( )。
A.培养基是人工配制的适合微生物生长和繁殖的营养基质
B.培养基都只含有水、碳源、氮源和无机盐
C.固体培养基中加入少量水即可制成液体培养基
D.微生物在固体培养基上生长时,可以形成肉眼可见的单个细菌
答案:A
解析:培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐,除此之外,还含有微量元素,可为微生物的生长和繁殖提供营养物质,A项正确,B项错误。固体培养基中加入少量水不能制成液体培养基,C项错误。单个细菌肉眼看不到,微生物在固体培养基上可形成肉眼可见的单个菌落,D项错误。
3.下列有关微生物的分离与培养的叙述,错误的是( )。
A.获得纯培养物的关键是防止杂菌污染
B.倒置平板可防止培养皿盖上的冷凝水滴落造成污染
C.倒平板时将培养皿的盖拿开,以便于将锥形瓶中的培养基倒入培养皿
D.检验培养基是否被杂菌污染的最有效方法是将未接种的培养基放在恒温培养箱中培养
答案:C
解析:为避免杂菌污染培养基,倒平板时,左手的拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙,右手将锥形瓶中的培养基(约10~20mL)倒入培养皿,左手立即盖上培养皿的皿盖。
4.不同的微生物对营养物质的需求各不相同。下列有关一种以CO2为唯一碳源的自养微生物的描述,错误的是( )。
A.氮源物质为该微生物提供必要的氮元素
B.碳源物质也是该微生物的能源物质
C.无机盐是该微生物不可缺少的营养物质
D.水是该微生物的营养成分之一
答案:B
解析:CO2是无机碳源,不能作为该微生物的能源物质。
5.在检测食品中大肠杆菌是否超标的实验中,下列操作错误的是( )。
A.待检测食品需要经过灭菌操作后取样检测
B.配制好的培养基经高压蒸汽灭菌后倒平板
C.用平板划线法接种不能测定大肠杆菌的活菌数
D.接种后将培养皿倒置并在适宜温度下培养
答案:A
解析:待检测食品不应经过灭菌操作,应直接取样检测,A项错误。为了避免杂菌污染对检测结果的干扰,配制好的培养基应经高压蒸汽灭菌后倒平板,B项正确。平板划线法接种能分离并纯化大肠杆菌,不能测定大肠杆菌的活菌数,C项正确。接种后应将培养皿倒置并在适宜温度下培养,D项正确。
6.平板划线法和稀释涂布平板法是常用的两种接种方法。下列相关叙述错误的是( )。
A.平板划线法要求连续多划几次,且除了第一次划线外,每一次划线的起点都是上一次划线的终点
B.除了第一次划线需要将接种环灼烧灭菌外,以后的划线可以不经灭菌直接划线
C.如果菌液本来浓度不高,那么可以适当降低稀释倍数
D.充分稀释和连续划线都是为了使形成的菌落由单一的细菌繁殖而成
答案:B
7.质粒是细菌等微生物细胞内的小型环状DNA分子,上面含有多个基因。生物学家将大肠杆菌的质粒取出,连接上人生长激素的基因以后,重新置于大肠杆菌细胞内,然后用这种带有人生长激素基因的大肠杆菌进行发酵。该处理过程在发酵工程中属于( )。
A.高产菌株的获得
B.种子液的扩大培养
C.接种
D.诱变育种
答案:A
解析:发酵过程包括高产菌株的获得、培养基配制和无菌控制、种子液的扩大培养和产物的合成、分离和提取四个环节。题中所述将大肠杆菌质粒取出连接上人生长激素基因再重新置于大肠杆菌细胞内,然后用该菌进行发酵,整个过程应属于利用基因工程手段培育发酵新菌种,即高产菌株的获得。
8.传统果酒、果醋的制作体现了劳动人民的智慧。泡菜经过乳酸菌的作用,被赋予了特殊的香味。下列有关果酒、果醋和泡菜制作的叙述,错误的是( )。
A.参与果酒发酵和果醋发酵的微生物都含有线粒体
B.在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长
C.制作果酒、果醋、泡菜的过程中所需最适温度不同
D.果酒发酵过程中发酵液密度会逐渐减小
答案:A
解析:参与果酒发酵的酵母菌是真核生物,有线粒体;参与果醋发酵的醋酸杆菌是原核生物,无线粒体,A项错误。在果酒发酵后期,由于瓶中的营养物质减少,单位时间内产生的CO2的量减少,所以拧开瓶盖的间隔时间可以延长,B项正确。不同微生物生长的最适温度不同,发酵的最适温度自然也不同,C项正确。果酒发酵过程中,营养物质被消耗,并且有水的生成,所以发酵液的密度会逐渐减小,D项正确。
9.发酵工程是在传统发酵技术上发展起来的,同时又对传统发酵进行了改进,提高了产品的产量和质量。下列关于发酵工程的说法,错误的是( )。
A.在菌种选育过程中,可以利用人工诱变等手段
B.虽然青霉素是抗生素,但在青霉素生产过程中仍然需要严格灭菌
C.不同微生物的生长曲线相同
D.发酵工程的产品可以采用过滤、沉淀或其他适当方法分离和提取
答案:C
解析:青霉素是抗生素,但其并不能杀灭所有微生物,所以其生产过程也要灭菌。不同微生物的生长曲线不同。
10.下列关于传统发酵技术的叙述,正确的是( )。
A.为提高果酒品质,可加入人工培养的青霉菌
B.制作果酒时应预留出约1/3的空间
C.乳酸菌是好氧微生物,有氧条件下将葡萄糖分解成乳酸
D.无氧条件下,醋酸杆菌将酒精变为乙酸
答案:B
解析:果酒制作所需的微生物是酵母菌,不是青霉菌。制作果酒时预留出约1/3的空间,可为酵母菌增殖提供氧气,同时可防止发酵液外溢。乳酸菌是厌氧微生物,在有氧条件下乳酸菌会死亡。醋酸杆菌在有氧的条件下将酒精氧化为乙酸。
11.利用发酵工程生产产品的首要环节是高产菌株的获得,这离不开微生物的分离和纯化。下列有关微生物分离、纯化及计数的叙述,错误的是( )。
A.用以尿素为唯一氮源的培养基富集培养分解尿素的细菌
B.平板划线法通过连续划线将聚集的菌种分散并计数
C.稀释涂布平板法通过系列稀释可将微生物分散
D.用血细胞计数板计数微生物时,实验结果往往偏大
答案:B
解析:分解尿素的细菌能产生脲酶,把尿素分解成氨,因此常用以尿素为唯一氮源的培养基富集培养尿素分解细菌,A项正确。平板划线法通过连续划线可将聚集的菌种分散然后培养,但不能用于微生物的计数,B项错误。稀释涂布平板法通过系列稀释可将微生物分散并计数,C项正确。用血细胞计数板计数微生物时,会将死菌计数在内,导致实验结果偏大,D项正确。
12.用来判断选择培养基是否起到了选择作用需要设置的对照是( )。
A.未接种的选择培养基
B.未接种的牛肉膏蛋白胨培养基
C.接种了的牛肉膏蛋白胨培养基
D.接种了的选择培养基
答案:C
解析:选择的目的是分离、筛选。对照实验遵循单一变量原则。应该是有选择作用与无选择作用对照,而有无选择作用取决于培养基中有无用来选择的物质。因此,应该用接种了的普通培养基(牛肉膏蛋白胨培养基)和接种了的选择培养基进行对照。若牛肉膏蛋白胨培养基上菌落的数目明显多于选择培养基上菌落的数目,则说明选择培养基起到了选择作用。
13.在做土壤中尿素分解细菌的分离纯化和计数实验时,下列操作需要在火焰旁进行的是( )。
①土壤取样 ②称取土壤 ③稀释土壤溶液 ④涂布平板 ⑤微生物的培养
A.①②③④⑤ B.②③④⑤
C.③④⑤ D.②③④
答案:D
解析:①土壤取样是在室外进行的,⑤微生物的培养是在恒温培养箱中进行的,二者均不需要在火焰旁进行。其余操作都需要在火焰旁进行。
14.下列有关无菌技术的说法,正确的有( )。
①无菌技术的关键是杀灭实验室中所有的微生物 ②煮沸消毒中,100 ℃煮沸5~10 min可以杀死微生物细胞和所有芽孢 ③经巴氏消毒处理的食品因微生物未被彻底消灭,所以不能在常温条件下长期保存 ④高压蒸汽灭菌时,若不将锅内冷空气排出,则达不到预期的灭菌效果 ⑤将接种环直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧,可以迅速彻底地灭菌 ⑥无菌技术中,若处理对象为液体,则只能消毒,不能灭菌
A.2项 B.3项
C.4项 D.5项
答案:B
解析:无菌技术的关键是采用消毒或灭菌的方法消灭微生物,防止杂菌污染,并非杀灭实验室中所有的微生物,①错误。煮沸消毒中,100℃煮沸5~10min可以杀死微生物细胞和一部分芽孢,②错误。经巴氏消毒处理的食品因微生物未被彻底消灭,所以不能在常温条件下长期保存,③正确。由于空气的膨胀压大于水蒸气的膨胀压,所以在使用高压蒸汽灭菌锅灭菌时,若不将锅内冷空气排出,则达不到预期的灭菌效果,④正确。酒精灯火焰的充分燃烧层温度高,将接种环直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧,可以迅速彻底地灭菌,⑤正确。无菌技术中,若处理对象为液体,可消毒,也可灭菌,⑥错误。
15.谷氨酸棒杆菌的生长曲线分为四个时期,即迟缓期、对数生长期、稳定期和衰亡期。下列有关各时期特点或生长情况的叙述,错误的是( )。
A.迟缓期的特点是分裂迟缓,细菌数目增加很少
B.对数生长期的特点是细菌数量以几何级数增加,此时开始合成谷氨酸
C.稳定期的特点是新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等
D.衰亡期的特点是活菌数下降
答案:B
16.在自然环境中常常是多种微生物混杂在一起,要对其中的某种微生物进行研究,就必须获得其纯培养物,以排除其他微生物的干扰。下列关于微生物纯培养的叙述,错误的是( )。
A.分离和纯化微生物最常用的培养基是琼脂固体培养基
B.分离和纯化微生物不能用稀释涂布平板法
C.稀释涂布平板法和平板划线法是微生物接种常用的两种方法
D.平板划线法可以采取连续划线的方法使微生物分散开
答案:B
解析:固体培养基是不流动的,接种后的微生物在固体培养基上可以形成菌落,用于微生物的鉴定、纯化,在选种、育种、微生物计数上应用很广,A项正确。平板划线法和稀释涂布平板法是实验室及生产中进行微生物分离和纯化的常用方法,B项错误。常用的微生物接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法,C项正确。平板划线法可以采用连续划线或平行划线的方法将微生物分离开,D项正确。
17.图1-A-1是探究果酒与果醋发酵的装置示意图。下列相关叙述错误的是( )。
图1-A-1
A.改变通入气体种类,可以研究呼吸作用类型对发酵的影响
B.果酒发酵中期通入氮气,酵母菌的呼吸类型将从有氧呼吸转变为无氧呼吸
C.果醋的发酵周期与实验设定的温度密切相关
D.气体入口与气体出口可以交换使用
答案:D
解析:由题图可知,若通入氧气,可研究有氧呼吸对发酵的影响,若不通入气体或通入氮气,可研究无氧呼吸对发酵的影响,A项正确。发酵中期装置中的氧气被消耗完,通入氮气,由于酵母菌无法利用氮气,其呼吸类型由有氧呼吸转为无氧呼吸,B项正确。温度通过影响相关酶的活性来影响酵母菌和醋酸杆菌的呼吸速率,C项正确。气体入口需通入液面以下,气体出口需在液面以上,故两者不能交换使用,D项错误。
18.纤维素分解菌能产生纤维素酶,纤维素在纤维素酶的作用下能分解成葡萄糖。其他微生物不能产生纤维素酶,不能利用纤维素。某生物兴趣小组欲从土壤中分离纤维素分解菌,大致步骤如下:土壤取样→用液体培养基选择培养→梯度稀释→涂布培养→鉴定。使用液体培养基选择培养纤维素分解菌的原因是( ) 。
①用液体培养基可获得大量纤维素分解菌 ②用液体培养基便于稀释涂布平板 ③纤维素分解菌只能在液体培养基中生长 ④用液体培养基可鉴别纤维素分解菌
A.①② B.②③
C.①④ D.②④
答案:A
解析:使用液体培养基选择培养纤维素分解菌,一方面可以获得大量纤维素分解菌,另一方面便于稀释涂布平板,①②符合题意。纤维素分解菌也可以在固体培养基上生长,③不符合题意。鉴别纤维素分解菌使用的是固体培养基,④不符合题意。
19.咔唑(含氮有机物)具有潜在致癌性,且结构稳定难以清除。为了获得高效降解咔唑的微生物,研究人员设计了图1-A-2所示的实验方案。下列针对该方案的表述正确的是( )。
图1-A-2
A.油田淤泥样品需要做灭菌处理
B.该方案中的CNFM是典型的选择培养基
C.固体平板培养是为了加速微生物生长
D.咔唑浓度最低的摇瓶内为目标微生物
答案:D
解析:油田淤泥样品不能进行灭菌,否则会杀死目的微生物,A项错误。该方案中的CNFM仅含微量元素、无机盐和水,不是选择培养基,添加咔唑的CNFM培养基是典型的选择培养基,B项错误。固体平板培养是为了筛选出目的微生物,C项错误。咔唑浓度最低的摇瓶内的微生物降解咔唑的能力最强,为目标微生物,D项正确。
20.高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉中筛选了高效产生高温淀粉酶的嗜热菌,其筛选过程如图1-A-3所示。下列说法正确的是( )。
图1-A-3
A.①过程称为稀释,②过程是为了单个菌落的筛选
B.Ⅱ号培养基称为选择培养基,该培养基中除了加入淀粉外,还需加入氮源等营养物质
C.该嗜热菌细胞壁的合成易受到青霉素的抑制
D.高温淀粉酶比较耐高温,在酶的分离提纯过程中,不需要考虑温度问题
答案:A
解析:Ⅰ号培养基为选择培养基,Ⅱ号培养基经培养可得到嗜热菌的纯培养物。由题意不能判断出该嗜热菌细胞壁的合成是否受青霉素的抑制。高温淀粉酶能在一定范围内耐高温,故在酶的分离提纯过程中,需要控制温度,保持酶的活性。
二、非选择题(共40分)
21.(7分)独流老醋历史悠久、独具风味,其生产工艺流程如图1-A-4所示。
图1-A-4
(1)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度,这是因为酶 。
(2)在酒精发酵阶段,需添加酵母菌。在操作过程中,发酵罐先通气,后密闭。通气能提高 的数量,有利于密闭时获得更多的酒精产物。
(3)在乙酸发酵阶段,独流老醋采用独特的分层固体发酵法,发酵30 d。工艺流程如图1-A-5所示。
图1-A-5
①发酵过程中,定期取样测定醋酸杆菌密度变化,趋势见图1-A-6。据图分析,与颠倒前相比,B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是 ,由此推测,影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是 。
图1-A-6
②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中,发酵缸中 层的醋醅有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。
③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少,主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的改变,加剧了不同种类乳酸菌的 ,淘汰了部分乳酸菌种类。
答案:(1)在最适温度条件下催化能力最强
(2)酵母菌
(3)先快速增长后趋于稳定 氧气、营养物质、pH 颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动,或下) 种间竞争(或竞争)
解析:(1)酶的催化需要适宜的温度,在最适温度条件下酶的催化能力最强,所以在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度。(2)酵母菌是兼性厌氧微生物,发酵初期发酵罐先通气是为了让酵母菌大量繁殖,增加酵母菌的数量。(3)①由题图可知,与颠倒前相比,B层醋酸杆菌密度变化是先快速增长后趋于稳定。醋酸杆菌是好氧微生物,颠倒后B层醋酸杆菌有充足的氧气、营养物质(发酵产生的乳酸)及合适的pH,所以其密度迅速增大。②乳酸菌是厌氧微生物,所以发酵过程中,发酵缸中颠倒前的B层和颠倒后的A 层醋醅有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。③不同的乳酸菌之间竞争营养物质和空间,所以它们之间是竞争关系。
22.(9分)富集培养是指利用不同微生物间生命活动特点的不同,人为地提供一些特定的环境条件,使特定种的微生物旺盛生长,使其在数量上占优势,更利于分离出该特定微生物,并引向纯培养。从自然菌样中筛选较理想生产菌种的一般步骤:采集菌样→富集培养→纯种分离→性能测定。联苯降解菌内的联苯水解酶是催化多聚联苯(环境污染物)降解的关键酶。图1-A-7表示用富集方法从土壤中分离联苯降解菌的过程。请据图回答下列问题。
图1-A-7
(1)①②③过程的目的是 。
(2)进行⑤过程的目的是 ,可采用 法将初筛菌液接种在固体培养基上。在⑤过程中,首先要对培养基和培养皿进行高压蒸汽灭菌,目的是 。
(3)在⑥和⑦的实验检测过程中,作为对照组的是 组,设置实验组的目的是 。
(4)若用此方法从土壤中分离自生固氮菌,菌落在平板上培养时间不宜过长的原因是 。配制的培养基中所需的营养物质有 (多选)。
A.碳源 B.氮源
C.水分 D.无机盐
(5)某同学在做微生物实验时,不小心把自生固氮菌和酵母菌混在了一起。请你写出分离得到纯度较高的自生固氮菌的实验原理: 。
答案:(1)通过富集培养,增加联苯降解菌(目的菌)的浓度(比例) (2)获得联苯降解菌的单个菌落(进一步分离纯化目的菌) 稀释涂布平板 防止杂菌干扰实验结果 (3)⑦ 说明获得的单菌落中没有其他杂菌 (4)自生固氮菌会分泌含氮化合物,引起杂菌生长 ACD (5)自生固氮菌能在无氮培养基上生长繁殖,而酵母菌不能;青霉素不影响酵母菌等真菌的生长繁殖,而会抑制自生固氮菌的生长繁殖
23.(7分)对硝基苯酚(PNP)颜色为黄色,若被分解则颜色消失,属于硝基苯酚类有机化合物的一种,主要来源于农药、医药、染料、塑料等生产企业排放,并广泛分布于环境中,对植物、微生物和动物均有毒性。某生物兴趣小组提出从污水厂曝气池长期驯化的污泥中分离出对硝基苯酚降解菌并研究其降解特性。请回答下列问题。
(1)分离对硝基苯酚降解菌的选择培养基成分有NH4NO3、KH2PO4、K2HPO4、NaCl、FeSO4、MgSO4·7H2O、PNP和琼脂。试从成分的角度分析该选择培养基能起到筛选作用的原因: 。
(2)利用 (方法)分离纯化得到单一的对硝基苯酚降解菌菌落,可以将在菌落周围是否产生 作为筛选指标。
(3)若分离纯化后得到了两个菌落,这两个菌落的形态、大小、光泽度、颜色等 (填“一定”或“不一定”)相同。
(4)研究不同的糖类对对硝基苯酚降解菌降解PNP的影响,得到的结果如下表所示。
加入糖类 | 葡萄糖 | 蔗糖 | 淀粉 | 麦芽糖 | 空白对照 |
降解率/% | 99 | 98 | 70 | 95 | 90 |
从表中可得出的结论是 。
答案:(1)PNP作为培养基中唯一的碳源可以将能降解PNP的细菌分离出来 (2)稀释涂布平板法(或平板划线法) 透明圈 (3)不一定 (4)淀粉抑制PNP的降解,葡萄糖、蔗糖和麦芽糖均可促进PNP的降解
解析:(1)该选择培养基能起到筛选作用的原因是PNP作为培养基中唯一的碳源可以将能降解PNP的细菌分离出来。(2)常用的接种微生物的方法有稀释涂布平板法和平板划线法,故利用稀释涂布平板法或平板划线法分离纯化能得到单一的对硝基苯酚降解菌菌落。对硝基苯酚(PNP)的颜色为黄色,若PNP被分解,则黄色消失,故可以将在菌落周围是否产生透明圈作为筛选指标。(3)若分离纯化后得到了两个菌落,这两个菌落的形态、大小、光泽度、颜色等不一定相同。(4)由题表可知,加入淀粉的降解率低于空白对照,加入葡萄糖、蔗糖和麦芽糖的降解率均高于空白对照。故可以得出的结论是淀粉抑制PNP的降解,葡萄糖、蔗糖和麦芽糖均可促进PNP的降解。
24.(9分)图1-A-8表示微生物培养与利用的相关实验技术,请回答下列问题。
图1-A-8
(1)在培养基的制备过程中,A表示 ,B表示灭菌,常用的方法是 。
(2)D是 ,是微生物接种最常用的方法之一。能用于活菌计数的方法是 ,采用该方法统计的结果比实际值偏 。
(3)在筛选土壤中尿素分解细菌时,所用培养基以尿素作为 ;在统计菌落数目时,一般选择菌落数为 的平板进行计数。尿素分解细菌能够分解尿素的原因是 。
答案:(1)倒平板 高压蒸汽灭菌 (2)稀释涂布平板法 稀释涂布平板法 低 (3)唯一氮源 30~300个 尿素分解细菌能够产生脲酶,将尿素分解成(NH4)2CO3或NH4HCO3,吸收利用其中的N
25.(8分)请回答下列与发酵相关的问题。
(1)工业上酿制苹果醋通常有两条途径,一条途径是向捣碎的苹果汁中直接接种 (填微生物名称),经过一次发酵制成,在发酵过程中需要经常向发酵液中通入 ;另一条途径需经过两次发酵,即 。
(2)图1-A-9表示利用山楂制作果酒、果醋的流程。酒精发酵前加入的白砂糖主要是为酵母菌提供 。
图1-A-9
(3)泡菜具有独特的风味,在我国的泡菜品种中,东北酸菜和四川泡菜都非常有名,它们的制作过程基本类似,都是利用 (微生物名称)发酵。向坛中注入食盐水前,煮沸所用食盐水的目的是 。
答案:(1)醋酸杆菌 无菌空气 先接种酵母菌获得果酒,再在果酒中接种醋酸杆菌进一步获得果醋
(2)碳源
(3)乳酸菌 灭菌
解析:(1)苹果醋的制作通常有两条途径:一条途径是向苹果汁中直接接种醋酸杆菌,经过一次发酵制成;另一条途径需经过两次发酵,即先接种酵母菌获得果酒,再在果酒中接种醋酸杆菌进一步发酵获得果醋。醋酸杆菌是好氧微生物,所以在发酵过程中需要不断向发酵液中通入无菌空气。(2)酒精发酵前加入的白砂糖主要是为酵母菌提供碳源,有利于提高酒精的生成量。(3)泡菜是利用乳酸菌发酵制成的。向泡菜坛中注入食盐水前,煮沸所用食盐水的目的主要是灭菌。