江苏高考生物复习练习讲义专题23 微生物的培养与发酵工程.docx
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江苏高考生物复习练习讲义专题23微生物的培养与发酵工程
专题23 微生物的培养与发酵工程
【考情探究】
课标解读
考情分析
备考指导
考点
考向
1
传统发酵技术
果酒和果醋的制作
本专题所涉及的技术与人们生活密切相关,属于高考的必考点。
近几年来高考题直接考查的知识点主要有:
果酒和果醋、腐乳等发酵技术的原理、条件、过程及对现象的解释,微生物的实验室培养、特定微生物数量的测定方法、培养基对微生物的选择作用,通过目标微生物的筛选、纯化考查微生物的营养及代谢特点等。
考查题型有选择题和非选择题两种形式,且以选择题为主。
试题情境贴近生活或科技进展,但试题答案落脚于教材主干知识。
预计在2021年高考中这种命题趋势还将继续存在
在复习备考时,应注意对各种技术的系统理解和横向对比,可将果酒、果醋与泡菜的制作、特定微生物的分离纯化等实践操作构建过程模型,以加深对相关技术的记忆和理解。
例如:
可采用列表法或流程图等对比果酒、果醋、腐乳与泡菜制作的原理和过程,采用流程图记忆培养基制作,并理解各步操作的目的,归纳微生物实验室培养的条件和影响因素,可借助示意图理解和辨析微生物分离纯化不同操作方法,并将微生物培养的知识应用到果酒、果醋发酵中,甚至是环境污染的净化方面
腐乳和泡菜的制作
2
微生物的培养与应用
微生物的实验室培养
微生物的分离与计数
【真题探秘】
基础篇
考点1 传统发酵技术
【基础集训】
1.(2019江苏苏、锡、常、镇三模,18)许多食品的生产需要借助微生物发酵过程,下列叙述正确的是( )
A.利用乳酸菌可将含较多抗生素的牛奶制作成含有抗生素的酸奶
B.在糖源充足时,醋酸菌可以利用乙醇在无氧条件下生产醋酸
C.腐乳制作过程中加盐腌制的目的是使豆腐析出全部的水分
D.控制好温度、pH既有利于目的菌繁殖也可抑制杂菌生长
答案 D
2.(2019江苏泰州一模,5)下列有关果酒、果醋和腐乳制作的叙述,错误的是( )
A.生成果酒与果醋的生化反应一定产生CO2
B.高品质果酒与果醋的制作一般要接种纯菌种
C.腐乳制作前期和后期发酵均有胞外酶的作用
D.制作果酒、果醋和腐乳的微生物均是异养型
答案 A
考点2 微生物的培养与应用
【基础集训】
1.(2019江苏苏、锡、常、镇四市二模,18)研究小组利用微生物实验操作技术来探究某池塘中大肠杆菌数量,下列叙述正确的是 ( )
组别
Ⅰ
进行涂布平板操作时,将10mL菌液滴加到培养基的表面后,再用灭菌后的涂布器推匀
Ⅱ
涂布完成后,在培养皿上盖上做标记,并将培养皿倒置
Ⅲ
重复实验获得了四个平板,其中的菌落数分别为212、381、157、183,则平均值应为184
Ⅳ
实验组平板上有38个菌落,空白对照组有5个,则“38-5”作为池塘中大肠杆菌数量计算的依据
A.ⅠB.ⅡC.ⅢD.Ⅳ
答案 C
2.(2017江苏苏、锡、常、镇调研二,18)下列有关菌种保藏的叙述中,错误的是( )
A.频繁使用的菌种,可用斜面培养基保藏在4℃的冰箱中
B.临时保藏菌种的培养基不需要定期更换
C.长期保藏的菌种,需要降低代谢和变异发生概率
D.长期保藏菌种时,可各取1mL灭菌甘油和培养菌液混合后保存在冷冻箱中
答案 B
综合篇
提升 果酒和果醋的发酵装置的分析与应用(科学探究)
【综合集训】
1.(2017江苏单科,25)如图是探究果酒与果醋发酵的装置示意图。
下列相关叙述正确的是(多选)( )
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 ABC
2.(2019江苏扬州一模,16)如图甲是果酒和果醋发酵的装置图,图乙是果酒和果醋制作过程中发生的物质变化。
下列有关叙述中,正确的是( )
甲
乙
A.甲装置可先用于果醋的制作,后用于果酒的制作
B.用甲装置制作果酒时,要加入适量的酵母菌,且一直关紧阀b
C.酵母菌是嗜温菌,所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵
D.过程③和④都需要氧气的参与,但反应场所不同
答案 D
应用篇
应用 制作酸奶的微生物学原理
【应用集训】
1.关于酸奶制作,下列说法正确的是( )
A.含抗生素的牛奶更容易发酵
B.温度越高,制作酸奶需要的时间越长
C.牛奶变酸的同时,其中的糖类发生了变化
D.制作过程中需不断通入无菌空气
答案 C
2.酸奶不仅美味,还含有丰富的蛋白质、钙以及多种维生素等,酸奶制作也比较简单,所以广受人们的喜欢。
请结合实际生活回答下列问题:
(1)对奶牛养殖厂售岀的新鲜牛奶消毒常用 法或高温瞬时消毒法,与煮沸消毒法相比,这两种方法的优点是 。
(2)某同学将超市买来的某品牌老酸奶加入鲜奶中,搅拌均匀后,放入酸奶机中,也可制作美味可口的酸奶,该同学加入适量老酸奶的目的是 。
(3)若要分离纯化得到发酵效果相对较好的乳酸菌种,所用的培养基中要加入碳酸钙(有CaCO3的培养基不透明,无CaCO3的培养基透明),其作用除中和产生的乳酸外,还可以 ,分离纯化时应挑选出 的菌落作为候选菌。
(4)乳酸菌菌种若要长期保存,菌液中常需要加入一定量的 ,并在-20℃的环境中存放。
答案
(1)巴氏消毒 在达到消毒目的的同时,营养物质损失较少
(2)接种 (3)鉴别乳酸菌 透明圈大 (4)甘油
【五年高考】
考点1 传统发酵技术
1.(2018江苏单科,16,2分)某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究,下列叙述错误的是( )
A.夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理
B.乙醇为挥发性物质,故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C.正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
D.可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵
答案 B
2.(2017江苏单科,10,2分)下列关于“腐乳的制作”实验,叙述正确的是( )
A.控制发酵温度的主要目的是腐乳调味
B.腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐作用
C.毛霉的主要作用是分解脂肪和淀粉
D.成品腐乳表面的粘性物质主要由细菌产生
答案 B
3.(2016江苏单科,7,2分)下列关于中学“腐乳的制作”实验,叙述正确的是( )
A.加盐主要是为了调节水分,利于毛霉生长
B.加料酒主要是为了灭菌,避免腐败变质
C.发酵过程中起主要作用的是乳酸杆菌
D.实验室制作的腐乳不宜直接食用
答案 D
4.(2015江苏单科,17,2分)关于“腐乳的制作”实验,下列叙述错误的是( )
A.将腐乳坯堆积起来会导致堆内温度升高,影响毛霉生长
B.腐乳坯若被细菌污染,则腐乳坯表面会出现黏性物
C.勤向腐乳坯表面喷水,有利于毛霉菌丝的生长
D.装坛阶段加入料酒,可有效防止杂菌污染
答案 C
5.(2015江苏单科,24,3分)如图为苹果酒的发酵装置示意图,下列叙述错误的是(多选)( )
A.发酵过程中酒精的产生速率越来越快
B.集气管中的气体是酵母菌无氧呼吸产生的CO2
C.发酵过程中酵母种群呈“J”型增长
D.若发酵液表面出现菌膜,最可能原因是发酵瓶漏气
答案 ABC
6.(2017课标全国Ⅱ,37,15分)豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。
为了研究影响豆豉发酵效果的因素,某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀,再将两者置于适宜条件下进行发酵,并在32h内定期取样观测发酵效果。
回答下列问题:
(1)该实验的自变量是 、 。
(2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是 。
(3)如果在实验后,发现32h内的发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升关系,则无法确定发酵的最佳时间;若要确定最佳发酵时间,还需要做的事情是 。
(4)从大豆到豆豉,大豆中的成分会发生一定的变化,其中,蛋白质转变为 ,脂肪转变为 。
答案
(1)菌种 发酵时间
(2)好氧菌 (3)延长发酵时间,观测发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间 (4)氨基酸和肽 脂肪酸和甘油
7.(2016课标全国Ⅱ,39,15分)苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。
回答下列问题:
(1)酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。
图中过程①和②是苹果醋生产的第一阶段,在酵母菌细胞的 中进行,其产物乙醇与 试剂反应呈现灰绿色,这一反应可用于乙醇的检验;过程③在酵母菌细胞的 中进行。
与无氧条件相比,在有氧条件下,酵母菌的增殖速度 。
(2)第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程,根据醋酸杆菌的呼吸作用类型,该过程需要在 条件下才能完成。
(3)在生产过程中,第一阶段和第二阶段的发酵温度不同,第一阶段的温度 (填“低于”或“高于”)第二阶段的。
(4)醋酸杆菌属于 核生物,其细胞结构中 (填“含有”或“不含有”)线粒体。
答案
(1)细胞质基质 重铬酸钾 线粒体 快
(2)有氧 (3)低于 (4)原 不含有
8.(2016天津理综,10,12分)天津独流老醋历史悠久、独具风味,其生产工艺流程如下图。
淀粉类
原料
成熟
酒醅
成熟
醋醅
(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)在醋酸发酵阶段,独流老醋采用独特的分层固体发酵法,发酵30天。
工艺如下。
①发酵过程中,定期取样测定醋酸杆菌密度变化,趋势如图。
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 。
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 (12分)
(1)在最适温度条件下催化能力最强
(2)酵母菌 (3)①先快速增长后趋于稳定 氧气、营养物质、pH ②颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动,或下) ③竞争
考点2 微生物的培养与应用
9.(2019江苏单科,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
10.(2019江苏单科,19,2分)下列关于产纤维素酶菌分离及运用的叙述,不合理的是( )
A.筛选培养基中应含有大量的葡萄糖或蔗糖提供生长营养
B.可从富含腐殖质的林下土壤中筛选产纤维素酶菌
C.在分离平板上长出的菌落需进一步确定其产纤维素酶的能力
D.用产纤维素酶菌发酵处理农作物秸秆可提高其饲用价值
答案 A
11.(2016江苏单科,25,3分)漆酶属于木质素降解酶类,在环境修复、农业生产等领域有着广泛用途。
如图是分离、纯化和保存漆酶菌株的过程,相关叙述正确的是(多选)( )
A.生活污水中含有大量微生物,是分离产漆酶菌株的首选样品
B.筛选培养基中需要加入漆酶的底物,通过菌落特征挑出产漆酶的菌落
C.在涂布平板上长出的菌落,再通过划线进一步纯化
D.斜面培养基中含有大量营养物,可在常温下长期保存菌株
答案 BC
12.(2015江苏单科,19,2分)做“微生物的分离与培养”实验时,下列叙述正确的是( )
A.高压灭菌加热结束时,打开放气阀使压力表指针回到零后,开启锅盖
B.倒平板时,应将打开的皿盖放到一边,以免培养基溅到皿盖上
C.为了防止污染,接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落
D.用记号笔标记培养皿中菌落时,应标记在皿底上
答案 D
13.(2018江苏单科,31,8分)酵母的蛋白质含量可达自身干重的一半,可作为饲料蛋白的来源。
有些酵母可以利用工业废甲醇作为碳源进行培养,这样既可减少污染又可降低生产成本。
研究人员拟从土壤样品中分离该类酵母,并进行大量培养。
下图所示为操作流程,请回答下列问题:
(1)配制培养基时,按照培养基配方准确称量各组分,将其溶解、定容后,调节培养基的 ,及时对培养基进行分装,并进行 灭菌。
(2)取步骤②中不同梯度的稀释液加入标记好的无菌培养皿中,在步骤③中将温度约 (在25℃、50℃或80℃中选择)的培养基倒入培养皿混匀,冷凝后倒置培养。
(3)挑取分离平板中长出的单菌落,按步骤④所示进行划线。
下列叙述合理的有 。
a.为保证无菌操作,接种针、接种环使用前都必须灭菌
b.划线时应避免划破培养基表面,以免不能形成正常菌落
c.挑取菌落时,应挑取多个菌落,分别测定酵母细胞中甲醇的含量
d.可以通过逐步提高培养基中甲醇的浓度,获得甲醇高耐受株
(4)步骤⑤中,为使酵母数量迅速增加,培养过程中需保证充足的营养和 供应。
为监测酵母的活细胞密度,将发酵液稀释1000倍后,经等体积台盼蓝染液染色,用25×16型血细胞计数板计数5个中格中的细胞数,理论上 色细胞的个数应不少于 ,才能达到每毫升3×109个活细胞的预期密度。
答案 (8分)
(1)pH 高压蒸汽(湿热)
(2)50℃ (3)a、b、d (4)氧气 无 30
14.(2017江苏单科,31,7分)苯酚及其衍生物广泛存在于工业废水中,对环境有严重危害。
小明同学准备依据下图操作步骤,从处理废水的活性污泥中分离筛选酚降解高效菌株。
请回答下列问题:
(1)酚降解菌富集培养基含有蛋白胨、K2HPO4、MgSO4、苯酚和水,其中可作为碳源的有 。
(2)将采集到的样品接种培养,苯酚用量应随转接次数增加而逐渐 ,以达到富集酚降解菌的目的。
若上图平板中菌落过于密集,应进一步 ,以便于菌落计数与分离。
制备平板培养基时除了需要水、营养物质外,还必须添加 。
(3)如图为连续划线法示意图,在图中 (填图中序号)区域更易获得单菌落。
(4)采用比色测定法(使用苯酚显色剂)检测降解后的废水中苯酚残留量。
先制作系列浓度梯度并进行显色反应,表中1~5号比色管的苯酚浓度应分别为 。
管号
1
2
3
4
5
6
苯酚浓度(mg/L)
1
如果废水为50mg/L苯酚溶液,降解后约有21%的苯酚残留,则需将残留液稀释 (填序号:
①5 ②10 ③20)倍后,再进行比色。
答案 (7分)
(1)蛋白胨、苯酚
(2)增加 稀释涂布 凝固剂 (3)③ (4)0、0.2、0.4、0.6、0.8 ③
15.(2019课标全国Ⅱ,37,15分)物质W是一种含氮有机物,会污染土壤。
W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。
某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌)。
回答下列问题。
(1)要从土壤中分离目标菌,所用选择培养基中的氮源应该是 。
(2)在从土壤中分离目标菌的过程中,发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(如图所示)。
如果要得到目标菌,应该选择 菌落进一步纯化,选择的依据是 。
(3)土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。
若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,请简要写出实验思路、预期结果和结论,即 。
(4)该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌,使大肠杆菌产生能降解W的酶(酶E)。
为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异,该小组拟进行如下实验,请完善相关内容。
①在含有一定浓度W的固体培养基上,A处滴加含有酶E的缓冲液,B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液,C处滴加 ,三处滴加量相同。
②一段时间后,测量透明圈的直径。
若C处没有出现透明圈,说明 ;若A、B处形成的透明圈直径大小相近,说明 。
答案
(1)W
(2)乙 乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌能降解W (3)将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上,若细菌能生长,则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源 (4)①缓冲液 ②缓冲液不能降解W 酶E与天然酶降解W的能力相近
16.(2019课标全国Ⅰ,37,15分)已知一种有机物X(仅含有C、H两种元素)不易降解,会造成环境污染。
某小组用三种培养基筛选土壤中能高效降解X的细菌(目标菌)。
Ⅰ号培养基:
在牛肉膏蛋白胨培养基中加入X(5g/L)。
Ⅱ号培养基:
氯化钠(5g/L),硝酸铵(3g/L),其他无机盐(适量),X(15g/L)。
Ⅲ号培养基:
氯化钠(5g/L),硝酸铵(3g/L),其他无机盐(适量),X(45g/L)。
回答下列问题。
(1)在Ⅰ号培养基中,为微生物提供氮源的是 。
Ⅱ、Ⅲ号培养基中为微生物提供碳源的有机物是 。
(2)若将土壤悬浮液接种在Ⅱ号液体培养基中,培养一段时间后,不能降解X的细菌比例会 ,其原因是 。
(3)Ⅱ号培养基加入琼脂后可以制成固体培养基,若要以该固体培养基培养目标菌并对菌落进行计数,接种时,应采用的方法是 。
(4)假设从Ⅲ号培养基中得到了能高效降解X的细菌,且该菌能将X代谢为丙酮酸,则在有氧条件下,丙酮酸可为该菌的生长提供 和 。
答案
(1)牛肉膏、蛋白胨 X
(2)下降 不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖,而能降解X的细菌能够增殖 (3)稀释涂布平板法 (4)能量 合成其他物质的原料
17.(2017课标全国Ⅰ,37,15分)某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3,供植物吸收和利用。
回答下列问题:
(1)有些细菌能分解尿素,有些细菌则不能,原因是前者能产生 。
能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源,原因是 。
但可用葡萄糖作为碳源,进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是 (答出两点即可)。
(2)为了筛选可分解尿素的细菌,在配制培养基时,应选择 (填“尿素”“NH4NO3”或“尿素+NH4NO3”)作为氮源,不选择其他两组的原因是 。
(3)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4,其作用有 (答出两点即可)。
答案
(1)脲酶 分解尿素的细菌是异养生物,不能利用CO2来合成有机物 为细胞生命活动提供能量,为其他有机物的合成提供原料
(2)尿素 其他两组都含有NH4NO3,能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3,不能起到筛选作用 (3)为细菌生长提供无机营养,作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定
教师专用题组
1.(2014江苏单科,24,3分)某同学设计了如图所示的发酵装置,下列有关叙述正确的是(多选)( )
A.该装置可阻止空气进入,用于果酒发酵
B.该装置便于果酒发酵中产生的气体排出
C.去除弯管中的水,该装置可满足果醋发酵时底层发酵液中大量醋酸菌的呼吸
D.去除弯管中的水后,该装置与巴斯德的鹅颈瓶作用相似
答案 ABD
2.(2013江苏单科,14,2分)某研究性学习小组以樱桃番茄为材料进行果酒、果醋发酵实验。
下列相关叙述正确的是( )
A.酵母菌是嗜温菌,所以果酒发酵所需的最适温度较高
B.先供氧进行果醋发酵,然后隔绝空气进行果酒发酵
C.与人工接种的发酵相比,自然发酵获得的产品品质更好
D.适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖
答案 D
3.(2012江苏单科,21,3分)下列关于制作果酒、果醋和腐乳的叙述,合理的是(多选)( )
A.在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长
B.条件适宜时醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸
C.果酒发酵过程中发酵液密度会逐渐减小
D.将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时,底层和近瓶口处需加大用盐量
答案 ABC
4.(2010江苏单科,7,2分)下图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程,下列叙述正确的是( )
A.过程①和②都只能发生在缺氧条件下
B.过程①和③都发生在酵母细胞的线粒体中
C.过程③和④都需要氧气的参与
D.过程①~④所需的最适温度基本相同
答案 C
5.(2013江苏单科,18,2分)某研究小组从有机废水中分离微生物用于废水处理。
下列叙述正确的是( )
A.培养基分装到培养皿后进行灭菌
B.转换划线角度后需灼烧接种环再进行划线
C.接种后的培养皿须放在光照培养箱中培养
D.培养过程中每隔一周观察一次
答案 B
6.(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。
菌种
菌落直径:
C(mm)
透明圈直径:
H(mm)
H/C
细菌Ⅰ
5.1
11.2
2.2
细菌Ⅱ
8.1
13.0
1.6
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
7.(2014江苏单科,30,8分)为了获得β-胡萝卜素产品,某小组开展了产β-胡萝卜素酵母的筛选与色素提取实验。
请回答下列问题:
(1)实验用的培养皿常用的两种灭菌方法是 ;为了减少灭菌后器皿被污染,灭菌前应该 。
(2)为了筛选出酵母菌,培养基中添加了青霉素,其目的是 。
(3)如图是灭菌锅及其局部剖面示意图,图中甲、乙、丙指示的依次是 。
(填序号)
①安全阀、放气阀、压力表
②放气阀、安全阀、压力表
③安全阀、放气阀、温度表
④放气阀、安全阀、温度表
(4)为了将分离到的菌株纯化
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