2023新教材高考生物二轮专题复习 突破等级考非选择题5 重识记、广覆盖的发酵工程

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突破等级考非选择题5　重识记、广覆盖的发酵工程等 级 考 再 回 访 1.[2022·湖南卷]黄酒源于中国，与啤酒、葡萄酒并称世界三大发酵酒。发酵酒的酿造过程中除了产生乙醇外，也产生不利于人体健康的氨基甲酸乙酯(EC)。EC主要由尿素与乙醇反应形成，各国对酒中的EC含量有严格的限量标准。回答下列问题：(1)某黄酒酿制工艺流程如图所示，图中加入的菌种a是________，工艺b是________(填“消毒”或“灭菌”)，采用工艺b的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)以尿素为唯一氮源的培养基中加入________指示剂，根据颜色变化，可以初步鉴定分解尿素的细菌。尿素分解菌产生的脲酶可用于降解黄酒中的尿素，脲酶固定化后稳定性和利用效率提高，固定化方法有__________________________________(答出两种即可)。(3)研究人员利用脲酶基因构建基因工程菌L，在不同条件下分批发酵生产脲酶，结果如图所示。推测________是决定工程菌L高脲酶活力的关键因素，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)某公司开发了一种新的黄酒产品，发现EC含量超标。简要写出利用微生物降低该黄酒中EC含量的思路________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．[2022·广东卷]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”考察船对中国南海科考中，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，为了获得纯种培养物，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__________。 考 情 总 报 告1.对发酵工程部分的考查主要集中在微生物的利用、运用发酵技术加工食品的基本方法和发酵工程的应用三个方面，其中微生物的分离考查频次最高。2．发酵工程试题结合必修知识考查的趋势越来越明显，选择性必修与必修联系紧密的知识点总结如下： 选择性必修3内容与必修联系的知识点果酒、果醋、腐乳、泡菜制作原核细胞与真核细胞、有氧呼吸与无氧呼吸等微生物的利用化能合成作用、细胞呼吸、种群数量的增长曲线等 高 分 破 瓶 颈这类题目的难度较小，侧重考查考生的识记情况，属于基础问答题。应对和解答此类试题的过程实际上是根据题意，将题干中的问题与教材中的基础知识和基本原理进行对应的过程。解题前应在头脑中储备相应的知识信息和知识结构体系，这是快速解题、准确答题的第一环节。解题时，首先，要正确理解题干所表述的相关信息；其次，能够迅速地判断出试题考查的相关知识点所涉及的生物学基本概念、原理、规律等，正确理解概念的内涵和外延，并把相关基础知识迁移到解题中；最后，运用生物学术语作出规范完整的解答。 模 拟 练 规 范1.[2022·河北石家庄二中模拟预测]测定水样是否符合饮用水卫生标准，常用滤膜法测定大肠杆菌的数目。流程如图所示，滤膜法的大致流程：用滤膜过滤待测水样→水样中的细菌留在滤膜上→将滤膜转移到伊红美蓝的培养基(EMB培养基)上培养→统计菌落数目。据图回答问题：(1)过滤待测水样用到的滤杯、滤膜和滤瓶首先需要进行消毒灭菌处理，保证实验不受其它微生物干扰。与过滤有关的操作都要在________________旁进行。(2)将完成过滤之后的滤膜紧贴在EMB培养基上，这属于微生物培养中的________操作。从物理性质角度分析，EMB培养基属于________培养基，制备培养基时需要采用________________法灭菌。(3)某生物兴趣小组的某同学尝试按照上述方法进行测定，无菌操作下将10 mL待测水样加入到90 mL无菌水中，稀释后的100 mL菌液通过滤膜法测得EMB培养基上的菌落数平均为124，黑色菌落数平均为31，则推测1升待测水样中的大肠杆菌数目为________个。(4)该同学进一步思考，利用滤膜法也可能用于测定待测水样中其他微生物的数目。他取了两份水样，一份待测水样来自变酸的果酒，从中检测到两种微生物，它们在结构上的主要区别是____________________。另一份来自某公园的观赏湖，若要通过测定蓝细菌的数目来研究水华，培养基配方中则必需添加________________________(选填“水”“无机盐”“碳源”或“氮源”)。2．[2022·湖南师大附中三模]自生固氮菌是土壤中能独立固定空气中N2的细菌，将玉米种子用自生固氮菌拌种后播种，可显著提高产量并降低化肥的使用量。科研人员进行了土壤中自生固氮菌的分离和固氮能力测定的研究，部分实验流程如下图。回答下列问题：(1)步骤①土样应取自表层土壤的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)下表为两种培养基的配方，步骤④应选其中的________培养基，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 培养基类型培养基组分Ashby培养基甘露醇(C6H14O6)、KH2PO4、MgSO4·7H2O、NaCl、K2SO4、CaCO3、蒸馏水、琼脂LB培养基蛋白胨、酵母提取物、NaCl、蒸馏水、琼脂(3)步骤④所用的接种工具是________，若在④的平板上统计的菌落的平均数量为126个，则每克土壤中含有的固氮菌为________个。(4)将纯化的固氮菌置于完全培养液中扩大培养48小时，经离心后收集下层细胞并转移至特定培养基中进行固氮能力的测定，筛选出固氮能力最强的菌种CM12，为进一步鉴定其固氮能力，科研人员选用发芽一致的玉米种子进行3组盆栽实验，30天后测定土壤微生物有机氮含量，结果如图。注：CK：对照处理组；N：尿素处理组(每盆土壤中50 mL有氮全营养液：成分为在1 000 mL无氮植物营养液中加入0.12 g尿素)；CM12：自生固氮菌CM12处理组(每盆土壤浇50 mL，接种自身固氮菌的无氮植物营养液)。①对照组(CK)的处理为________________________________。②实验结果表明：施用尿素处理和接种固氮菌CM12处理均能显著增加土壤微生物有机氮含量。与CK组相比，CM12处理组土壤微生物有机氮含量增加了约____%。③自生固氮菌较共生固氮菌(如根瘤菌)的应用范围更广，原因是________________________________________________________________________。3．[2022·广东省梅州市丰顺县和五华县高三一模]“掌心对掌心，手心压手背，十指交叉摩，手握关节搓，拇指围轴转，指尖掌心揉，手腕别放过。”七步洗手法可以清除手部的污物和微生物，是预防新冠病毒感染的有效措施之一、某生物实验小组设计了“比较洗手前后手上细菌分布情况”的探究活动：各小组成员分别将拇指在甲组培养基上轻轻按一下，然后用肥皂将该手洗干净，再将洗净后的拇指在乙组培养基上轻轻按一下。将这两组培养基放入恒温培养箱中，在适宜温度下培养24小时后，统计两组培养基中的菌落数目。(1)该实验中用到的培养基中加入了牛肉膏、蛋白胨、NaCl和水，蛋白胨可以为微生物的生长提供________________________等营养物质，为了使配制的溶液呈固体状态，还需要加入________。为了防止外来杂菌的入侵，可以将培养基放入盛有适量____的高压蒸汽灭菌锅内灭菌15～30 min。(2)实验中“将拇指在培养基上轻轻按一下”相当于微生物培养操作中的________，该操作应该在酒精灯火焰附近进行，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)统计甲乙两组培养皿中的菌落，乙组中菌落数比甲少得多，实验结果说明肥皂洗手不能彻底清除手上的微生物。为避免手上微生物在无菌操作中污染培养基，洗过的手还应进行________________________________________等处理(至少写出1种)。(4)有同学认为乙中也有菌落产生，是因为培养过程受到杂菌污染，请你在本实验的基础上设计一个简单的方案验证他的猜想是否正确。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。4．[2022·湖南长郡中学模拟预测]甘肃某地由于TNT(主要成分为2，4­二硝基甲苯磺酸盐)红水蒸发池渗漏，对土壤造成严重污染，威胁到黄河上游的水质安全。因此，TNT红水污染土壤修复是目前亟待解决的环境问题。某实验小组欲通过生物修复分离有效降解2，4­二硝基甲苯磺酸盐的菌株，进行了如下实验，请回答下列问题：(1)LB培养基的制备：取胰蛋白胨、NaCl和酵母提取物溶于蒸馏水中，此过程中胰蛋白胨提供的营养物质是____________，用NaOH调节pH至7.2，用____________在121 ℃条件下灭菌15分钟。若要获得本研究所用的固体培养基，需在上述培养基中加入________________________________________________________________________。(2)菌株分离与鉴定：取____________________________土壤，放入装有100 mL无菌LB液体培养基的锥形瓶中，在30 ℃和120 rpm的恒温摇床上振荡24小时，此过程的目的是____________。取1 mL培养液，采用____________法分离纯化菌株。(3)该实验小组欲进一步探究菌株对2，4­二硝基甲苯磺酸盐的降解能力，请帮助设计实验，写出实验思路：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)探究盐度对菌株生长的影响研究发现，纯化的菌株在NaCl浓度为0%～3%之间对2，4­二硝基甲苯磺酸盐的降解率在96小时后达到90%，但当NaCl浓度达到5%后，降解率几乎为0。研究中偶然发现菌株B1在NaCl浓度达到5%后，降解率却达到50%，说明________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
 突破等级考非选择题5等级考再回访1．解析：（1）制造果酒利用的是酵母菌的无氧呼吸，加入的菌种a是酵母菌。过滤能除去啤酒中部分微生物，工艺b是消毒，消毒能杀死啤酒中部分微生物，防止杂菌污染，延长其保存期。（2）由于细菌分解尿素的过程中合成脲酶，脲酶将尿素分解成氨，会使培养基碱性增强，pH升高，所以可以用检测pH的变化的方法来判断尿素是否被分解，故在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂可以鉴别尿素分解菌。固定化酶实质上是将相应酶固定在不溶于水的载体上，实现酶的反复利用，并提高酶稳定性，酶的各项特性（如高效性、专一性和作用条件的温和性）依然保持。固定化酶的方法包括化学结合法、包埋法、物理吸附法等。（3）对比两坐标曲线，随着培养时间延长，两图形中脲酶活力先增加后保持相对稳定，两者变化曲线基本一致，所以培养时间不是决定工程菌L高脲酶活力的关键因素。左图中当pH从6.5降为4.5时，酶活力由1.6逐渐下降后相对稳定，右图中当pH为6.5时，酶活力可以达到5.0并保持不变，故pH值是决定工程菌L高脲酶活力的关键因素。（4）从坐标图形看，利用脲酶消除其前体物质尿素可降低该黄酒中EC含量。该实验的实验思路为：将分解尿素的细菌，扩大培养后经过酸性培养基的初筛后，在添加酚红的培养基上进行复筛，挑选目标菌株接种到发酵环节，使尿素被分解， EC不能形成，从而降低EC含量。答案：（1）酵母菌　消毒　杀死啤酒中部分微生物，防止杂菌污染，延长其保存期　（2）酚红　化学结合法、包埋法、物理吸附法　（3）pH　随着培养时间延长，两图形中脲酶活力变化曲线基本一致，当pH从6.5降为4.5时，酶活力逐渐下降后保持相对稳定　（4）在发酵环节加入尿素分解菌，使尿素被分解， EC不能形成，从而降低EC含量2．解析：（1）培养基通常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。可以采用稀释涂布平板法或平板划线法，将单个微生物分散在固体培养基上，经过培养得到单菌落，从而获得纯净培养物。分析题图可知，在以纤维素为碳源的培养基中，细胞数量最多，可推知拟杆菌新菌株在以纤维素为碳源时生长状况最好。（2）深海冷泉中可能存在某些微生物，只有利用冷泉中的特有物质才能生存（或需要在深海冷泉的特定环境中才能存活），故将采集的样品置于各种培养基中培养，仍可能有很多微生物不能被分离筛选出来。（3）拟杆菌为异养生物，作为该生态系统的分解者，能将沉降到深海底部的难降解多糖物质分解为无机物，归还到无机环境中，有利于碳循环的顺利进行。（4）深海冷泉温度较低，故生活在其中的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶，应具有耐低温的特性，才能高效降解多糖，保证拟杆菌的正常生命活动所需。答案：（1）高压蒸汽灭菌　平板划线　纤维素（2）某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物质才能生存（或需要在深海冷泉的特定环境中才能存活）　（3）拟杆菌作为分解者，将沉降到深海底部的难降解多糖物质分解为无机物，归还到无机环境中，有利于碳循环的顺利进行　（4）耐低温模拟练规范1．解析：（1）与过滤有关的操作都要在酒精灯火焰旁进行，这是因为酒精灯火焰旁存在无菌区域，能够减少杂菌污染。（2）将完成过滤之后的滤膜紧贴在EMB培养基上，这属于微生物培养中的接种操作。从物理性质角度分析，EMB培养基能够让微生物在培养基上形成菌落，属于固体培养基。培养基通常采用高压蒸汽灭菌法灭菌。（3）某同学尝试按照上述方法进行测定，无菌操作下将10 mL待测水样加入到90 mL无菌水中，即稀释了10倍，稀释后的100 mL菌液通过滤膜法测得EMB培养基上的菌落数平均为124，黑色菌落数平均为31，黑色菌落为大肠杆菌，则推测1升待测水样中的大肠杆菌数目为31÷100×10×1 000＝3 100个。（4）变酸的果酒里含有酵母菌和醋酸杆菌，酵母菌属于真核生物中的真菌，醋酸杆菌属于原核生物，它们在结构上的主要区别是有无以核膜为界限的细胞核。若要通过测定蓝细菌的数目来研究水华，结合蓝细菌是自养型微生物，能够利用光合作用合成自身所需的有机物，碳源来自空气中的二氧化碳，故培养基配方中则必需添加水、无机盐、氮源。答案：（1）酒精灯火焰（2）接种　固体　高压蒸汽灭菌（3）3 100（4）有无以核膜为界限的细胞核　水、无机盐、氮源2．解析：（1）土壤中含有丰富的微生物，同其他生物环境相比，土壤中的微生物数量最大、种类最多。在富含有机质的土壤表层，有更多的固氮菌生长，故步骤①土样取自当地表层土壤。（2）表格为两种培养基的配方，步骤④应选其中的Ashby培养基，原因是该培养基不含氮源，具有选择作用，自生固氮菌可以利用空气中的氮气作为氮源，LB培养基中的蛋白胨可以提供氮源，不具有选择作用。（3）实验采用的是稀释涂布平板法，所以步骤④中所用的接种工具是涂布器。若在④的平板上统计的菌落的平均数量为126个，则每克土壤中含有的固氮菌为126÷0.1×104＝1.26×107个。（4）①对照组的目的是排除无关变量对实验的影响，故对照组（CK）的处理为每盆土壤浇50 mL无氮植物营养液。②由柱状图可知，空白对照组中土壤微生物有机氮含量为10 mg·kg－1，CM12处理组土壤微生物有机氮含量为22 mg·kg－1，故与对照组相比，CM12处理组土壤微生物有机氮含量增加值大概为（22－10）÷10×100%＝120%。③自生固氮菌比共生固氮菌（如根瘤菌）的应用范围更广，原因是自生固氮菌能在土壤中独立固氮，不受宿主的限制。答案：（1）在富含有机质的土壤表层，有更多的固氮菌生长（或固氮菌一般为需氧型，生活在土壤表层）（2）Ashby　该培养基不含氮源，具有选择作用，自生固氮菌可以利用空气中的氮气作为氮源，LB培养基中的蛋白胨可以提供氮源，不具有选择作用（3）涂布器　1.26×107（4）每盆土壤浇50 mL无氮植物营养液　120　自生固氮菌能在土壤中独立固氮，不受宿主的限制3．解析：（1）该实验中用到的培养基中加入了牛肉膏、蛋白胨、NaCl和水，蛋白胨来源于动物原料，含有糖、维生素和有机氮等营养物质，故蛋白胨可以为微生物的生长提供碳源、氮源和维生素等营养物质；为了使配制的溶液呈固体状态，还需要加入凝固剂，如琼脂；为了防止外来杂菌的入侵，可以对培养基采用高压蒸汽灭菌：将培养基放入盛有适量水的高压灭菌锅内灭菌15～30 min。（2）实验中“将拇指在培养基上轻轻按一下”相当于微生物培养操作中的接种；该操作应该在酒精灯火焰附近进行，这样能够保证接种时处于一个无菌的环境，防止周围环境中的微生物污染培养基。（3）为避免手上微生物在无菌操作中污染培养基，洗过的手还应酒精棉球擦拭双手、戴消毒手套等方法处理。（4）若要验证乙培养基是否被污染，需要再加一个不接种的相同培养基作为对照，与甲乙在相同条件下培养，若该培养基上没有生长菌落，说明培养过程中未被杂菌污染，故猜想错误；若该培养基上生长菌落，则说明猜想正确。答案：（1）碳源、氮源和维生素　琼脂　水（2）接种　避免周围环境中的微生物污染培养基（3）酒精棉球擦拭双手、戴消毒手套（答出1种，合理即可）（4）再加一个不接种的相同培养基（空白培养基），与甲、乙在相同条件下培养，若该培养基上没有生长菌落，说明培养过程未被杂菌污染，猜想错误；若该培养基上生长菌落，则猜想正确4．解析：（1）蛋白胨既可以提供碳源，也可以提供氮源；用NaOH调节pH至7.2，在121°C条件下用高压蒸汽灭菌锅灭菌15分钟；若要获得本研究所用的固体培养基，需在上述培养基中加入琼脂。（2）自然界中目的菌株的筛选依据：根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找，本实验要分离有效降解2，4­二硝基甲苯磺酸盐的菌株，因此取甘肃某TNT红水污染场地的污染土壤。放入装有100 mL无菌LB液体培养基的锥形瓶中，在30 ℃和120 rpm的恒温摇床上振荡24小时，此过程的目的是富集培养，让微生物的数目增加；取1 mL培养液，采用稀释涂布平板法分离纯化菌株。（3）要分析菌株对2，4­二硝基甲苯磺酸盐的降解能力，可以取人工配制的一定浓度的2，4­二硝基甲苯磺酸盐（TNT）溶液加入锥形瓶中，之后再在锥形瓶中加入一定量的纯化菌液，每隔一定时间取样，测定2，4­二硝基甲苯磺酸盐浓度。（4）由题干可知，纯化菌株在NaCl浓度为0%～3%之间对2，4­二硝基甲苯磺酸盐的降解率在96小时后达到90%，但当NaCl浓度达到5%后，降解率几乎为0。而偶然发现菌株B1在NaCl浓度达到5%后，降解率达到50%，说明菌株B1具有一定的耐盐能力，能在较高盐浓度条件下降解2，4­二硝基甲苯磺酸盐。答案：（1）碳源和氮源　高压蒸汽灭菌锅　琼脂（2）甘肃某TNT红水污染场地的污染　富集培养　稀释涂布平板（3）取人工配制的一定浓度的2，4­二硝基甲苯磺酸盐（TNT）溶液加入锥形瓶中，之后再在锥形瓶中加入一定量的纯化菌液，每隔一定时间取样，测定2，4­二硝基甲苯磺酸盐浓度（4）菌株B1具有一定的耐盐能力，能在较高盐浓度条件下降解2，4­二硝基甲苯磺酸盐