北师大版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第四节 发酵工程的过程与原理精品课后测评

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同步课时训练
【基础练习】
1.能影响发酵过程中温度变化的因素是( )
A.微生物分解有机物释放的能量B.机械搅拌
C.发酵罐散热及水分蒸发D.A、B、C选项都对
2.发酵工程的正确操作过程是( )
①发酵
②培养基的配制
③灭菌
④产品的分离与提纯
⑤菌种的选育和扩大培养
⑥接种
A.①③④⑤②⑥B.⑤②③⑥①④C.②③①⑥④D.⑥⑤②④③①
3.下列哪项不是发酵工程的优点( )
A.生产条件温和B.原料来源丰富、价格低廉
C.废弃物对环境的污染小且容易处理D.可同时获得多种产物
4.谷氨酸发酵生产过程中，获得谷氨酸的条件是( )
A.无氧、酸性条件B.有氧、酸性条件
C.有氧、中性或弱碱性条件D.无氧、中性或弱碱性条件
5.分离提纯是制取发酵产品不可缺少的阶段，产品不同，分离提纯的方法不同。发酵产品是微生物菌体时，常采用的提取方法是( )
①蒸馏
②萃取
③过滤
④离子交换
⑤沉淀
A.①②③④⑤B.②④⑤C.③⑤D.③④⑤
6.关于菌种的选育不正确的是( )
A.自然选育的菌种不经过人工处理B.诱变育种原理的基础是基因突变
C.通过有性杂交可形成工程细胞D.采用基因工程的方法可构建工程菌
【能力提升】
7.发酵工程在现代生物工程中地位越来越重要。下列有关发酵过程叙述错误的是( )
A.首先要对发酵设备和培养基严格灭菌
B.要随时取样，检测培养液的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵过程
C.在发酵过程中不需要向装置中再添加必需的营养组分
D.要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件
8.谷氨酸的发酵是其发酵工程的中心环节。下列有关发酵罐的监测装置作用及目的的叙述，不正确的是( )
A.检测培养液中的细菌数目、产物浓度、代谢产物类型等
B.监控pH并及时添加碱性物质或氨水以提高产量
C.监控溶氧量、温度、通气量和转速等条件，以免影响其代谢途径和产量
D.此过程需要控制无氧和恒温条件以利于谷氨酸棒状杆菌和谷氨酸的生成
9.发酵工程的内容包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵和产品的分离、提纯等方面。下列关于发酵工程的认识不科学的是( )
A.发酵工程具有条件温和、产物单一、污染小等特点
B.发酵工程的产品包括微生物的代谢产物、酶和菌体本身
C.通常所指的发酵条件包括温度控制、溶氧控制、pH控制
D.发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者可以用微生物进行发酵
10.发酵工程的第一个重要工作是从混杂的微生物群体中选择优良的单一纯种,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.根据微生物缺乏生长因子的种类,在培养基中增减不同的生长因子
C.利用高温高压消灭不需要的杂菌
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
（多选题）11.发酵工程的一项关键措施是灭菌，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所有生物
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
（多选题）12.发酵工程最重要的工作是选择优良的单一菌种，消灭杂菌。筛选微生物的方法包括( )
A.根据微生物对碳源需求的差别，使用含有不同碳源的培养基
B.根据微生物需要生长因子的种类，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
（多选题）13.谷氨酸的发酵是其发酵工程的中心环节。下列有关发酵罐的监测装置作用及目的的叙述，正确的是( )
A.检测培养液中的细菌数目、产物浓度、代谢产物类型等
B.监控pH并及时添加碱性物质或氨水以提高产量
C.监控溶氧量、温度、通气量和转速等条件，以免影响其代谢途径和产量
D.此过程需要控制无氧和恒温条件以利于谷氨酸棒状杆菌的繁殖和谷氨酸的生成
（多选题）14.发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵和产品的分离、提纯等。下列关于发酵工程的认识不科学的是( )
A.发酵工程具有生产条件温和、产物专一、污染小的特点
B.发酵工程的产品可以是微生物的代谢产物，也可以是微生物细胞本身
C.通常所指的发酵条件包括温度、溶氧、pH和加入酶的种类等
D.现代发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者可以用微生物进行发酵
15.微生物纯培养技术的建立和密闭式发酵罐的成功设计，使得人们能够在严格控制的环境下大规模生产发酵产品。如图为谷氨酸发酵装置图。
（1）图中3、6是发酵罐夹层中水的进入口和排出口，水在发酵罐夹层流动的作用是_____。
（2）发酵工程的中心环节是_____。谷氨酸发酵过程中，当培养液呈_____时，会积累谷氨酸；当培养液呈_____时，会生成_____。
（3）如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用_____（填“过滤、沉淀”或“提取、分离和纯化”）等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。
（4）图中5的作用是_____。发酵工程具有的特点是_____（写出三点即可）。
答案以及解析
1.答案：D
解析：微生物代谢过程中有机物氧化分解会释放能量，使发酵罐内温度升高；机械搅拌可加速散热；发酵罐的散热、水分蒸发过程中会带走热量。A、B、C三项都会影响发酵过程中的温度，故选D。
2.答案：B
解析：发酵工程的基本环节包括菌种的选育和扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵以及产品的分离与提纯等方面，B正确。
3.答案：D
解析：发酵工程的产物专一，不能同时获得多种产物，故选D。
4.答案：C
解析：谷氨酸发酵生产所用的菌种是谷氨酸棒状杆菌，为需氧型，在中性或弱碱性条件下会积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，故选C。
5.答案：C
解析：发酵工程中，若发酵产品为菌体本身则采用过滤、沉淀等方法；若发酵产品为代谢产物，可采用蒸馏、萃取或离子交换等方法。故选C。
6.答案：C
解析：性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，不必经过人工处理，A正确；诱变育种的原理是基因突变，B正确；菌种多进行无性生殖，不能进行有性杂交，C错误；采用基因工程可培育工程菌种，D正确。
7.答案：C
解析：发酵时首先要对发酵设备和培养基严格灭菌，A正确；要随时取样，检测培养液的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵过程，B正确；在发酵过程中需要向装置中再添加必需的营养组分，C错误；要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件，D正确。
8.答案：D
解析：A、发酵罐的监测装置，可以方便检测培养液中的细菌数目、产物浓度、代谢产物类型等，以了解发酵进程，A正确；B、在谷氨酸发酵过程中，随着谷氨酸的不断生成，发酵液的pH值不断的减小，对谷氨酸产生抑制，为了维持发酵的最佳条件，要监控pH并及时添加碱性物质或氨水以维持pH稳定，提高谷氨酸的产量，B正确；C、谷氨酸发酵过程需要严格控制温度、pH、溶氧、通气量等，以免影响其代谢途径和产量，例如溶氧不足，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸，C正确；D、谷氨酸棒状杆菌是一种异养兼性厌氧细菌，扩大培养应在有氧条件下进行，有利于谷氨酸棒状杆菌的生成，在无氧条件下，谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质（如尿素、硫酸铵、氨水）合成为谷氨酸，D错误。故选D。
9.答案：D
解析：A、发酵工程具有条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物单一、污染小和容易处理的特点，A错误；B、发酵工程的产品包括微生物的代谢产物、酶和菌体本身，应用于食品工业、医药工业和农牧业等领域，B错误；C、通常所指的发酵条件包括温度控制、溶解氧控制、pH控制，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物的形成，C错误；D、传统发酵技术和现代发酵工程最大的相同之处是利用各种微生物的代谢来实现相关产品的生产，D正确。故选D。
10.答案：C
解析：
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,属于选择培养,可以富集纯化目的微生物,A正确;
B、根据微生物缺乏生长因子的种类,在培养基中增减不同的生长因子也属于选择培养,可以富集纯化目的微生物,B正确;
C、高温高压处理的时候杀菌是没有选择性的,高温高压不仅消灭杂菌,同时也消灭了所需要的优良微生物,C错误;
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属于选择培养,可以富集纯化目的微生物,D正确。
故选:C。
11.答案：AB
解析：灭菌就是杀灭所有微生物，以排除生产、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所有微生物，B正确；为防止杂菌污染，通入的空气也要是无菌的，但不是通入无菌空气就可以达到灭菌的目的，C错误；灭菌效果与pH无直接关系，D错误。
12.答案：ABD
解析：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可以选择微生物种类，例如培养自养型的微生物，在培养基中不需加入碳源，A正确；
B、不同的微生物需要不同的生长因子，可以在培养基中加入相应的生长因了进行分离，B正确；
C、在培养基中加入不同比例的核酸(DNA和RNA)，不会直接影响微生物自身的遗传组成，即使被微生物利用，也是被分解为核苷酸后利用，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，C错误；
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属于选择培养，可以富集纯化目的微生物，D正确。
故选ABD。
13.答案：ABC
解析：A、发酵罐的监测装置，可以方便检测培养液中的细菌数目、产物浓度、代谢产物类型等，以了解发酵进程，A正确；B、在谷氨酸发酵过程中，随着谷氨酸的不断生成，发酵液的pH值不断的减小，对谷氨酸产生抑制，为了维持发酵的最佳条件，要监控pH并及时添加碱性物质或氨水以维持pH稳定，提高谷氨酸的产量，B正确；C、谷氨酸发酵过程需要严格控制温度、pH、溶氧、通气量等，以免影响其代谢途径和产量，例如溶氧不足，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸，C正确；D、谷氨酸棒状杆菌是一种异养兼性厌氧细菌，扩大培养应在有氧条件下进行，有利于谷氨酸棒状杆菌的生成，在无氧条件下，谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质(如尿素、硫酸铵、氨水)合成为谷氨酸，D错误。故选D。
14.答案：CD
解析：发酵工程具有生产条件温和、产物专一、污染小的特点，A正确；发酵工程的产品可以是微生物的代谢产物，也可以是微生物细胞本身，B正确；通常所指的发酵条件的控制包括温度控制、溶氧控制、pH控制等，酶由微生物细胞产生，对微生物细胞的代谢有催化作用，通常在发酵过程中不需要向发酵液中额外加入酶，C错误；传统发酵技术和现代发酵工程都是利用各种微生物的代谢来实现相关产品的生产，D错误。
15.（1）答案：冷却（或降温）
解析：略。
（2）答案：发酵罐内发酵；中性或弱碱性；酸性；谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺
解析：在谷氨酸发酵过程中，当培养液星中性或弱碱性时，会积累谷氨酸；当培养液呈酸性时，会生成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。
（3）答案：过滤、沉淀
解析：略。
（4）答案：把无菌空气打成细小气泡。增加溶解氧，并能使菌种与培养液充分接触；生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小、容易处理等
解析：图中的5为搅拌叶轮，其作用是把无菌空气打成细小气泡，增加溶解氧，并能使菌种与培养液充分接触。