还剩8页未读，
继续阅读
所属成套资源：2023高考生物二轮专题复习与测试专题强化练（17份）
成套系列资料，整套一键下载
2023高考生物二轮专题复习与测试专题强化练十五发酵工程
展开
这是一份2023高考生物二轮专题复习与测试专题强化练十五发酵工程，共11页。
专题强化练(十五) 发酵工程
1．(2022·广东模拟预测)许多国家以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体——单细胞蛋白。单细胞蛋白含有丰富的蛋白质、糖类、脂质和维生素等物质，可以制成饲料，使家畜、家禽增重快，提高产奶、产蛋量，也可以作为食品添加剂。某兴趣小组通过实验分离出能分解纤维素的微生物。请回答下列相关问题：
(1)实验小组尝试从收割后的小麦田里分离出分解纤维素的微生物，应该配制以________为唯一碳源的培养基。配制的培养基用________法灭菌，灭菌的作用是_____________________。
(2)灭菌的培养基需要倒平板操作，冷凝后平板需倒置的目的是________________________。
(3)若要对培养的细菌计数，则需要用________法进行接种，当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的是单菌落，运用这种方法统计的结果往往比实际值偏小，理由是________________________________________________________________________。
(4)能够分解纤维素的微生物体内能够合成纤维素酶，纤维素酶包括_________________，若需要检测分离的微生物中是否含有目的菌株，应在培养基中加入________染液。
解析：(1)在以纤维素为唯一碳源的培养基中，纤维素分解菌能够很好地生长，其他微生物则不能生长。常用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌处理，灭菌的作用是杀死培养基中的所有微生物，包括芽孢和孢子。(2)平板倒置的目的是防止皿盖上的冷凝水落入培养基造成培养基污染、避免培养基中的水分过快蒸发。(3)用稀释涂布平板法对接种的细菌进行计数，运用这种方法统计的结果往往比实际值偏小，原因是当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。(4)纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶。刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，刚果红－纤维素的复合物不能形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。
答案：(1)纤维素 高压蒸汽灭菌 杀死培养基中的所有微生物，包括芽孢和孢子
(2)防止皿盖上的冷凝水落入培养基造成培养基污染、避免培养基中的水分过快蒸发
(3)稀释涂布平板 当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落
(4)C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶 刚果红
2．(2022·广东模拟预测)科研人员尝试利用紫外线诱变的方法获得青霉素高产菌株。某研究小组对诱变处理得到突变菌S(需氧型)进行分离纯化、扩大培养、发酵培养，并对青霉素生产效能进行测定。回答下列问题：
(1)对诱变处理得到的突变菌S制成较稀浓度的悬液，其目的是在培养时获得________，然后将活化的突变菌接种到液体培养基中，并置于在摇床上进行振荡培养，其中振荡操作的目的是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)菌种的扩大培养和发酵培养涉及不同的代谢过程，生产中这两个过程中的温度要求是不同的，其原因是____________________________________。发酵过程中再添加的麸质发酵料需保持松散状态，其目的是________。除温度、氧气等因素外，培养基的_______________(答出1点即可)也是影响突变菌S发酵产率的重要因素。
(3)发酵培养过程中菌液浓度及青霉素浓度变化如图所示。发酵至约________h时，青霉素浓度增长速率最快。在培养基成分和理化因素均适宜的条件下，影响发酵最终产量的因素有____________________________(答出2点即可)。
解析：(1)对诱变处理得到的突变菌S制成较稀浓度的悬液，其目的是在培养时获得单菌落，便于纯化培养和计数，然后将活化的突变菌接种到液体培养基中，并置于在摇床上进行振荡培养，这里振荡操作是为了增加培养液中溶解氧含量，使菌种和营养物质充分接触，从而有利于菌种的生长。(2)菌种的扩大培养和发酵培养涉及不同的代谢过程，生产中这两个过程中的温度要求是不同的，这是因为突变菌S生长繁殖和青霉素合成代谢所需酶的最适温度不同，因此为了达到不同的目的需要设置不同的温度培养。发酵过程中再添加的麸质发酵料需保持松散状态，是为了增加通气性，保证青霉菌代谢的需要。除温度、氧气等因素外，培养基的pH、成分、杂菌污染情况也是影响突变菌S发酵产率的重要因素。 (3)结合图示可知，发酵至约75 h左右时，青霉素浓度增长速率最快，因此为了获得青霉素的高产，可将培养时间控制在75 h左右。在培养基成分和理化因素均适宜的条件下，影响发酵最终产量的因素有菌液浓度、 菌体合成青霉素的能力、发酵时间等。
答案：(1)单菌落 增加培养液中溶解氧含量；使菌种和营养物质更好接触
(2)突变菌S生长繁殖和青霉素合成代谢所需酶的最适温度不同 增加通气性 pH、成分、杂菌污染情况
(3)75(50～75 h之间均可) 菌液浓度、 菌体合成青霉素的能力(其他合理答案也可)
3．(2022·广东模拟预测)网络中有位四川姑娘发布了一系列生活视频，视频中的她酿制果酒果醋、腌制泡菜腊肉、手工造纸、养蚕丝、染布、蜀绣、再到制作各种家居物件……，田园牧歌式的生活获得了网友们的热评和点赞。回答下列问题：
(1)果酒酿造过程中，起主要作用的微生物是酵母菌，酵母菌的异化作用类型是________，发酵产生的果酒在醋酸菌的作用下会进一步转变为醋酸，与酒精发酵的条件相比，醋酸发酵需要____________________________________(答出2点)
(2)工业上生产酒精可采用________法固定酵母细胞，细胞固定化技术的优点是____________________________________(答出2点)。
(3)若要测定果酒发酵液中的酵母菌密度，进行下图所示操作。
将发酵液用________法接种到培养基，一段时间后，培养基A、B、C中菌落数分别为36、40、35，表明1 L发酵液中的酵母菌数量约为________个，统计结果比酵母菌的实际数目偏________(大或小)。
解析：(1)酵母菌是兼性厌氧型生物，既能有氧呼吸也能无氧呼吸；醋酸菌为好氧菌，适宜的温度比酵母菌高，因此需持续通氧、更高的培养温度(30～35 ℃)。(2)包埋法可以用来固定微生物；固定化微生物(细胞)更容易与产物分离，且可重复利用。(3)稀释涂布平板常用来对微生物进行计数；0.1 mL中含有(36＋40＋35)÷3＝111÷3＝37个，则1 mL中含有370个，图中的1 mL发酵液被稀释了105倍，因此原发酵液1 mL中含有3.7×107个，1 L发酵液中的酵母菌数量约为3.7×1010个；由于常有几个细菌靠的比较近，表现为一个菌落，因此统计结果比酵母菌的实际数目偏小。
答案：(1)兼性厌氧 持续通氧、更高的培养温度(30～35 ℃)
(2)包埋 便于产物的分离，固定化的细胞可重复利用
(3)稀释涂布平板 3.7×1010 小
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________________________________________________________________________。
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 ℃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
5．(2023·河南模拟预测)低密度聚乙烯(LDPE)因具有延展性等优点而广泛应用于保鲜膜，塑料膜等制造业，而LDPE(呈乳白色)不易被降解，对环境造成了极大的污染，通过微生物降解LDPE是绿色环保的新途径。以下为筛选LDPE降解菌(LDPE17菌株)的过程。回答下列问题：
(1)首先从塑料膜埋藏地采集样品，将样品加入无菌水中振荡，静置，取上清液用以__________为唯一碳源的液体培养基进行富集培养，富集培养的目的是_____________________________。用涂布器将菌液接种到固体培养基上，30 ℃培养3d。对所用的培养皿、锥形瓶等玻璃制品常采用__________法进行灭菌。
(2)培养后，挑取有透明圈的菌落在选择培养基上进行连续划线分离，直至得到纯培养菌株—LDPE17菌株，即为初筛菌株，连续划线时需要注意_______________________________(答两点)。如何判断选择培养基是否具有筛选作用，简要写出实验思路并预期实验结果和结论：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在去除氮源的LDPE17菌株富集培养基中，分别添加蛋白胨、牛肉膏、(NH4)2SO4、NH4Cl、(NH4)2HPO4，每种氮源做三个平行实验，培养48 h，测定各实验组中LDPE 的浓度。该实验探究的目的是__________________，该实验的无关变量有_______________________(答2个)。
(4)欲将获得的LDPE17菌株进行长期保存，常采用的方法是______________________。
解析：(1)为了筛选LDPE降解菌(LDPE17菌株)应以LDPE(低密度聚乙烯)为唯一碳源的液体培养基进行富集培养，富集培养是为了增加目的菌的浓度，以确保能从样品中分离得到所需的微生物。耐高温的，需要保持干燥的物品，如玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等，可以采用这种方法灭菌，所以实验中对所用的培养皿、锥形瓶等玻璃制品应采用干热灭菌法进行灭菌。(2)划线的要求，划线时，不能把接种环深入到培养基中进行接种，只能在培养基表面进行划线操作，连续划线时需要注意不能划破培养基；划线应该从上一区末端划线；划线前后要灼烧接种环；最后一区的划线不能与第一区相连等。为了判断选择培养基是否具有筛选作用，应该在选择培养基和完全培养基上分别接种等量的相应浓度的菌液，观察菌落的生长情况来判断。实验思路：应在选择培养基和完全培养基上分别接种等量的相应浓度的菌液，在相同且适宜条件下培养。预期实验结果及结论：若选择培养基上长出的菌落数量明显少于完全培养基上的菌落，则证明该培养基具有筛选作用。(3)在去除氮源的LDPE17菌株富集培养基中，分别添加蛋白胨、牛肉膏、(NH4)2SO4、NH4Cl、(NH4)2HPO4，即每组的氮源不同，实验的自变量是不同的氮源，所以该实验探究的目的是探究不同氮源对LDPE17菌株生长繁殖的影响。该实验中除了氮源不同，其他的条件应该相同且适宜，所以无关变量有每种氮源的含氮量、培养温度、培养时间等。(4)对分离出的细菌进行长期保存，常采用甘油管藏法。
答案：(1)LDPE(低密度聚乙烯) 增加目的菌的浓度，以确保能从样品中分离得到所需的微生物 干热灭菌
(2)不能划破培养基；从上一区末端划线；划线前后要灼烧接种环；最后一区的划线不能与第一区相连等 实验思路：应在选择培养基和完全培养基上分别接种等量的相应浓度的菌液，在相同且适宜条件下培养；预期实验结果及结论：若选择培养基上长出的菌落数量明显少于完全培养基上的菌落，则证明该培养基具有筛选作用
(3)探究不同氮源对LDPE17菌株生长繁殖的影响 每种氮源的含氮量、培养温度、培养时间
(4)甘油管藏法
6．(2022·河北石家庄模拟预测)苎麻的蛋白质含量高，年生物产量大，是畜牧业植物蛋白质饲料的重要来源。但苎麻含有大量木质纤维素，动物消化吸收困难。黑曲霉为真菌，在发酵过程中能产生纤维素酶、木质素降解酶等多种酶。为探究黑曲霉菌液对青贮料(苎麻与麦麸)进行混合发酵后营养成分、木质纤维素降解效果的影响，并寻求黑曲霉菌液最佳添加量。科研人员做了如下实验并得到相关结果：
项目
对照CK
处理Ⅰ
处理Ⅱ
处理Ⅲ
处理Ⅳ
可溶性碳水化合物含量%
3.14
3.38
3.38
3.25
3.21
中性洗涤纤维含量%
41.95
37.49
34.47
34.42
34.85
酸性洗涤纤维含量%
22.38
18.90
17.78
17.83
17.84
酸性洗涤木质素含量%
16.85
15.04
14.48
14.92
14.56
注：CK：每千克青贮料中添加200 mL无菌水；
处理Ⅰ：每千克青贮料中添加50 mL黑曲霉菌液＋150 mL无菌水；
处理Ⅱ：每千克青贮料中添加100 mL黑曲霉菌液＋100 mL无菌水；
处理Ⅲ：每千克青贮料中添加150 mL黑曲霉菌液＋50 mL无菌水；
处理Ⅳ：每千克青贮料中添加200 mL黑曲霉菌液。
回答下列问题：
(1)纤维素酶可以把植物细胞壁的纤维素分解为____________，从而降低青贮料中纤维素的含量。
(2)黑曲霉的PDA液体产酶培养基组成为：麸皮，豆粉饼，(NH4)2SO4，KH2PO4，MgSO4·7H2O；培养时需要通气振荡，由此可知黑曲霉的代谢类型为____________；豆粉饼可提供黑曲霉生长所需的______________；若要分离高产纤维素酶的黑曲霉菌落，上述培养基中还需要添加__________，且在培养基灭菌前将pH调至____________(填“酸性”、“中性”、或“微碱性”)。
(3)研究结果表明添加黑曲霉菌液可以有效改良青贮料的品质，理由是_____________
________________________________________________________________________；
其中黑曲霉菌液最佳添加量为每千克青贮料中添加______________ mL黑曲霉菌液。
(4)上述实验中所用黑曲霉菌液浓度的计数方法为：用多层纱布过滤黑曲霉培养液得到孢子悬浮液，取1 mL用无菌水逐级稀释10倍，稀释4次，取0.1 mL稀释液滴加至血球计数板计数，统计得到计数板中平均孢子数为56.8个，则黑曲霉培养液中孢子浓度为____________个· mL－1。
解析：(1)纤维素酶是一种复合酶，C1酶、Cx酶把纤维素分解成纤维二糖，葡萄糖苷酶把纤维二糖分解成葡萄糖。(2)由黑曲霉的PDA液体产酶培养基组成中含有麸皮和豆粉饼可知黑曲霉同化类型为异养型；由培养时需要通气振荡可知黑曲霉的异化作用为需氧型，因此代谢类型为异养需氧型。豆粉饼可提供黑曲霉生长所需的氮源和碳源。若要分离高产纤维素酶的黑曲霉菌落则需要固体培养基，需要在上述液体培养基中添加琼脂。黑曲霉属于霉菌，培养霉菌的培养基需要将pH调至酸性。(3)由表中信息可知，与对照组(不添加黑曲霉菌液)相比，添加黑曲霉菌液的处理组青贮料的可溶性碳水化合物含量均上升，纤维素和木质素的含量均下降，说明添加黑曲霉菌液可以分解纤维素和木质素，改良青贮料的品质。综合考虑可溶性碳水化合物含量、中性洗涤纤维含量、酸性洗涤纤维含量、酸性洗涤木质素含量的变化，相比其它3组，处理Ⅱ组可溶性碳水化合物含量最高，该条件下中性洗涤纤维含量、酸性洗涤纤维含量、酸性洗涤木质素的总量最低(3种物质数量之和)，因此处理Ⅱ组为处理的最佳方案，由表中注解可知处理Ⅱ组的方案为每千克青贮料中添加100 mL黑曲霉菌液。(4)由题干信息中的计数方法可知：0.1 mL稀释液滴加至血球计数板计数，统计得到计数板中平均孢子数为56.8个，则1 mL稀释液中孢子数目为568个，由于每 mL孢子原液已经稀释了104倍，因此黑曲霉培养液中孢子浓度为568×104个· mL－1，即5.68×106个· mL－1。
答案：(1)纤维二糖和葡萄糖
(2)异养需氧(型) 氮源和碳源 琼脂 酸性
(3)与对照组相比，添加黑曲霉菌液的处理组青贮料的可溶性碳水化合物含量均上升，纤维素和木质素的含量均下降 100
(4)5.68×106
7．(2022·上海虹口二模)人误食被金黄色葡萄球菌污染的食物后，可能出现腹泻、呕吐等症状。研究者尝试用蜻蜓肠道共生菌的代谢产物开发新型抑菌药物，部分实验步骤如图所示，图中数字编号代表实验步骤。
(1)金黄色葡萄球菌可通过被污染的食物进入人体，这种传播方式属于__________。
A．空气传播 B．媒介物传播
C．病媒传播 D．接触传播
(2)培养蜻蜓肠道共生菌的培养基配方如表所示。据表中信息和所学知识判断，马铃薯为共生菌生长提供的营养成分包括__________。
马铃薯
葡萄糖
琼脂
水
200.0 g
20.0 g
20.0 g
1 000 mL
A．碳源 B．氮源
C．无机盐 D．生长因子
(3)为避免杂菌污染，图中实验操作应采用的正确方法是__________。
A．步骤①用自来水浸泡蜻蜓
B．步骤②在超净工作台上操作
C．步骤③加入蒸馏水研磨蜻蜓肠道
D．实验器材需要高压灭菌
(4)接种培养一段时间，培养基上共出现42种蜻蜓肠道共生菌。简述从个体水平和分子水平区分这些菌株的方法______________________________________________________
________________________________________________________________________。
研究者分离出蜻蜓肠道菌株A，提取其代谢产物并用丙酮定容制成“药液”。欲比较“药液”与庆大霉素(用无菌水配制的抗菌素溶液)对金黄色葡萄球菌的抑菌效果，请在下列横线处填写简要的实验步骤，完成实验方案(所有实验均在无菌环境操作)。
(5)实验主要步骤如下：
①将________均匀涂布在图中所示的平板培养基上；
②用无菌镊子将分别浸过A、B、C液和无菌水的圆纸片沥干后均匀置于上述培养基表面。A、B、C液分别为___________________________________________________________；
③在恒温培养箱培养一段时间后，检测“因变量”的方法是____________________；
④为使实验结果更准确的做法是____________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)病原体通过无生命的媒介物传播属于媒介传播，因此金黄色葡萄球菌可通过被污染的食物进入人体，这种传播方式属于媒介物传播。故选B。(2)马铃薯中含有糖类、蛋白质、少量脂肪和矿物质等物质，如表所示的培养基中，马铃薯可为共生菌生长提供碳源、 氮源、 无机盐、生长因子。(3)自然水中有杂菌，步骤①应该用无菌水浸泡蜻蜓，A错误；超净工作台是一种提供局部无尘无菌工作环境的单向流型空气净化设备，为防止杂菌污染，步骤②在超净工作台上操作，B正确；步骤③加入无菌水研磨蜻蜓肠道，C错误；为防止杂菌污染，实验器材需要高压灭菌，D正确。(4)在个体水平上，不同菌落的形状、大小、颜色、边缘、表面状况等不同，可用肉眼进行形态学鉴定，观察菌落的形状、大小、颜色、边缘、表面状况等(或制成临时装片，在显微镜下观察细菌的形态)，以区分鉴定菌株；在分子水平上，不同菌株的遗传信息不同，可提取菌体的DNA进行测序，来鉴定菌株。(5)欲比较“药液”与庆大霉素(用无菌水配制的抗菌素溶液)对金黄色葡萄球菌的抑菌效果，则实验的自变量为抑菌液的种类，因变量为抑菌效果，具体的实验步骤为：将稀释的金黄色葡萄球菌“菌液”均匀涂布在图中所示的平板培养基上；用无菌镊子将分别浸过丙酮溶液、相同浓度的药液和庆大霉素和无菌水的圆纸片沥干后均匀置于上述培养基表面；因变量为抑菌效果，金黄色葡萄球菌若受到抑菌液的抑制，则圆纸片周围会出现清晰区，因此可用直尺测量每个圆纸片周围清晰区的宽度，并记录，从而检测因变量；为使实验结果更准确，应遵循实验的平行重复原则，重复上述实验步骤多次，并对各组测量的数据求平均值。
答案：(1)B
(2)ABCD
(3)BD
(4)个体水平：可用肉眼进行形态学鉴定，观察菌落的形状、大小、颜色、边缘、表面状况等(或制成临时装片，在显微镜下观察细菌的形态)，以区分鉴定菌株；
分子水平：提取菌体的DNA进行测序，来鉴定菌株
(5)稀释的金黄色葡萄球菌“菌液” 丙酮溶液、相同浓度的药液和庆大霉素 用直尺测量每个圆纸片周围清晰区的宽度，并记录 重复上述实验步骤多次，并对各组测量的数据求平均值
8．(2022·广东茂名二模)研究人员在某造纸厂附近土壤采样筛选出菌株H，以玉米芯(玉米棒脱粒后的剩余部分，含较多的木聚糖)为原料，在实验室发酵生产木寡糖等高附加值低聚糖，以期提高玉米的整体利用价值。
(1)生产实践中，常在碱性的条件下高温处理玉米芯以提取木聚糖。为筛选出能耐高温耐碱性的木聚糖分解菌H，首先制备以木聚糖为____________的固体培养基，调节培养基pH＝10.0，然后将土壤加入含有____________的锥形瓶中稀释，用____________法将菌种稀释液接种到培养基，在50 ℃环境中培养以获得单菌落。
(2)基于菌株H的特性，研究人员设计了如上图所示的发酵设备，该设备的控制系统需感应____________等理化性质的变化，以保证良好的发酵环境。
(3)该设备以一定的速度在加料口不断添加新的培养基，同时又以同样速度在出料口放出旧的培养基，可大大提高生产效率，原因是__________________________________________
__________________________________________________________________(答出2点即可)。
(4)该设备处理玉米芯与将玉米芯进行焚烧处理相比，优点是____________(答出2点即可)。
解析：(1)因为要筛选木聚糖分解菌，因此应该选择以木聚糖为唯一碳源的固体培养基；因为培养基和器具在前面都已经灭菌，因此稀释的时候应该用无菌水稀释；因为前面已经稀释，所以此处应该用稀释涂布平板法。(2)由于筛选到的是耐高温耐碱性的木聚糖分解菌。为了让该分解菌分解效率较高，因此要控制温度和pH。而木聚糖分解菌是好氧菌(由图中知道该设备需要通入无菌空气)，因此需要感应氧气的变化。(3)不断添加新的培养基可以保证微生物对营养物质的需求；放出旧的培养基可以防止代谢废物对菌株的影响。
(4)由于充分利用了玉米芯，变废为宝可以提高资源利用率，相比燃烧可以减少污染。然后由于将反应局限在一个容器中进行处理，可以减少占有土地资源。
答案：(1)唯一碳源 无菌水 稀释涂布平板
(2)温度、pH、O2浓度
(3)①保证微生物对营养物质的需求；②防止代谢产物对菌株H发酵的影响
(4)减少污染，减少占有土地资源，提高资源利用率
9．(2022·广东深圳二模)米诺环素(分子式：C23H27N3O7)是一种四环素类抗生素，应用于人类疾病治疗和畜禽养殖。由于进入人体或动物体内不能完全被吸收，造成其在环境中残留。某研究人员在自然水域中筛选和分离得到了一种米诺环素高效降解菌DM13，并展开相关研究。下表是研究过程中使用的培养基种类及配方，回答下列问题。
培养基种类
配方
BP培养基
蛋白胨5.0 g、牛肉膏3.0 g、氯化钠5.0 g，蒸馏水定容至1 000 mL
BPA培养基
蛋白胨5.0 g、牛肉膏3.0 g、氯化钠5.0 g、琼脂25.0 g，蒸馏水定容至1 000 mL
MM培养基
MgSO4·7H2O 0.15 g、FeSO4·7H2O 0.01 g、CaCl2 0.02 g、KH2PO4 1 g、Na2HPO4 1 g、NH4NO3 1 g、葡萄糖0.5 g，蒸馏水定容至1 000 mL
(1)分离微生物前，可通过选择培养来增加米诺环素降解菌的浓度，需在BP培养基中添加一定浓度的________，该物质同时提供微生物生长需要的________。
(2)选择培养得到的微生物样品先稀释，再涂布到________(BP/BPA/MM)培养基的平板进行培养。如果水样中降解米诺环素的微生物数量较少，为了避免分离筛选失败，可采取的措施是________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________(回答1点)。
(3)为了测定菌株DM13在自然水体中降解米诺环素的效果，在锥形瓶中用自然水体配制四种不同初始浓度的米诺环素溶液，进行实验。①8 h处理后，在米诺环素溶液初始浓度100 μg/L的水体中，空白对照测得的米诺环素溶液浓度41.8 μg/L，加入菌株DM13测得的浓度24.3 μg/L，相较空白对照组，米诺环素降解菌的降解率为_________________________。
②为了测定菌株DM13的实际降解效果，可选择表中的MM培养基替换自然水体，这样做的目的是__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析： (1)分离微生物前，可通过选择培养来增加米诺环素降解菌的浓度，需在BP培养基中添加一定浓度的米诺环素溶液，以提供选择培养的条件，该物质中含有碳元素和氮元素，因而可同时提供微生物生长需要的碳源和氮源。(2)选择培养得到的微生物样品先稀释，再涂布到BPA培养基的平板进行培养，因为该培养基是固体培养基，且其中含有微生物生长所需的碳源和氮源。如果水样中降解米诺环素的微生物数量较少，因而可能导致实验失败，为了避免分离筛选失败，可把各种稀释倍数的溶液都涂布到平板进行培养、增加重复平板的数量，从而可分离得到相应的单菌落。(3)本实验的目的是测定菌株DM13在自然水体中降解米诺环素的效果，因而设计在锥形瓶中用自然水体配制四种不同初始浓度的米诺环素溶液，进行实验。①8 h处理后，在米诺环素溶液初始浓度100 μg/L的水体中，空白对照测得的米诺环素溶液浓度41.8 μg/L，加入菌株DM13测得的浓度24.3 μg/L，相较空白对照组，米诺环素降解菌的降解率为[(100－24.3)－(100－41.8)]/41.8≈41.9%。②为了测定菌株DM13的实际降解效果，可选择表中的MM培养基替换自然水体，这样做的目的可排除自然水体中其他微生物的影响。
答案：(1)米诺环素溶液 碳源、氮源
(2)BPA 把各种稀释倍数的溶液都涂布到平板进行培养、增加重复平板的数量
(3)41.9%([(100－24.3)－(100－41.8)]/41.8) 排除自然水体中其他微生物的影响
专题强化练(十五) 发酵工程
1．(2022·广东模拟预测)许多国家以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体——单细胞蛋白。单细胞蛋白含有丰富的蛋白质、糖类、脂质和维生素等物质，可以制成饲料，使家畜、家禽增重快，提高产奶、产蛋量，也可以作为食品添加剂。某兴趣小组通过实验分离出能分解纤维素的微生物。请回答下列相关问题：
(1)实验小组尝试从收割后的小麦田里分离出分解纤维素的微生物，应该配制以________为唯一碳源的培养基。配制的培养基用________法灭菌，灭菌的作用是_____________________。
(2)灭菌的培养基需要倒平板操作，冷凝后平板需倒置的目的是________________________。
(3)若要对培养的细菌计数，则需要用________法进行接种，当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的是单菌落，运用这种方法统计的结果往往比实际值偏小，理由是________________________________________________________________________。
(4)能够分解纤维素的微生物体内能够合成纤维素酶，纤维素酶包括_________________，若需要检测分离的微生物中是否含有目的菌株，应在培养基中加入________染液。
解析：(1)在以纤维素为唯一碳源的培养基中，纤维素分解菌能够很好地生长，其他微生物则不能生长。常用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌处理，灭菌的作用是杀死培养基中的所有微生物，包括芽孢和孢子。(2)平板倒置的目的是防止皿盖上的冷凝水落入培养基造成培养基污染、避免培养基中的水分过快蒸发。(3)用稀释涂布平板法对接种的细菌进行计数，运用这种方法统计的结果往往比实际值偏小，原因是当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。(4)纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶。刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，刚果红－纤维素的复合物不能形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。
答案：(1)纤维素 高压蒸汽灭菌 杀死培养基中的所有微生物，包括芽孢和孢子
(2)防止皿盖上的冷凝水落入培养基造成培养基污染、避免培养基中的水分过快蒸发
(3)稀释涂布平板 当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落
(4)C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶 刚果红
2．(2022·广东模拟预测)科研人员尝试利用紫外线诱变的方法获得青霉素高产菌株。某研究小组对诱变处理得到突变菌S(需氧型)进行分离纯化、扩大培养、发酵培养，并对青霉素生产效能进行测定。回答下列问题：
(1)对诱变处理得到的突变菌S制成较稀浓度的悬液，其目的是在培养时获得________，然后将活化的突变菌接种到液体培养基中，并置于在摇床上进行振荡培养，其中振荡操作的目的是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)菌种的扩大培养和发酵培养涉及不同的代谢过程，生产中这两个过程中的温度要求是不同的，其原因是____________________________________。发酵过程中再添加的麸质发酵料需保持松散状态，其目的是________。除温度、氧气等因素外，培养基的_______________(答出1点即可)也是影响突变菌S发酵产率的重要因素。
(3)发酵培养过程中菌液浓度及青霉素浓度变化如图所示。发酵至约________h时，青霉素浓度增长速率最快。在培养基成分和理化因素均适宜的条件下，影响发酵最终产量的因素有____________________________(答出2点即可)。
解析：(1)对诱变处理得到的突变菌S制成较稀浓度的悬液，其目的是在培养时获得单菌落，便于纯化培养和计数，然后将活化的突变菌接种到液体培养基中，并置于在摇床上进行振荡培养，这里振荡操作是为了增加培养液中溶解氧含量，使菌种和营养物质充分接触，从而有利于菌种的生长。(2)菌种的扩大培养和发酵培养涉及不同的代谢过程，生产中这两个过程中的温度要求是不同的，这是因为突变菌S生长繁殖和青霉素合成代谢所需酶的最适温度不同，因此为了达到不同的目的需要设置不同的温度培养。发酵过程中再添加的麸质发酵料需保持松散状态，是为了增加通气性，保证青霉菌代谢的需要。除温度、氧气等因素外，培养基的pH、成分、杂菌污染情况也是影响突变菌S发酵产率的重要因素。 (3)结合图示可知，发酵至约75 h左右时，青霉素浓度增长速率最快，因此为了获得青霉素的高产，可将培养时间控制在75 h左右。在培养基成分和理化因素均适宜的条件下，影响发酵最终产量的因素有菌液浓度、 菌体合成青霉素的能力、发酵时间等。
答案：(1)单菌落 增加培养液中溶解氧含量；使菌种和营养物质更好接触
(2)突变菌S生长繁殖和青霉素合成代谢所需酶的最适温度不同 增加通气性 pH、成分、杂菌污染情况
(3)75(50～75 h之间均可) 菌液浓度、 菌体合成青霉素的能力(其他合理答案也可)
3．(2022·广东模拟预测)网络中有位四川姑娘发布了一系列生活视频，视频中的她酿制果酒果醋、腌制泡菜腊肉、手工造纸、养蚕丝、染布、蜀绣、再到制作各种家居物件……，田园牧歌式的生活获得了网友们的热评和点赞。回答下列问题：
(1)果酒酿造过程中，起主要作用的微生物是酵母菌，酵母菌的异化作用类型是________，发酵产生的果酒在醋酸菌的作用下会进一步转变为醋酸，与酒精发酵的条件相比，醋酸发酵需要____________________________________(答出2点)
(2)工业上生产酒精可采用________法固定酵母细胞，细胞固定化技术的优点是____________________________________(答出2点)。
(3)若要测定果酒发酵液中的酵母菌密度，进行下图所示操作。
将发酵液用________法接种到培养基，一段时间后，培养基A、B、C中菌落数分别为36、40、35，表明1 L发酵液中的酵母菌数量约为________个，统计结果比酵母菌的实际数目偏________(大或小)。
解析：(1)酵母菌是兼性厌氧型生物，既能有氧呼吸也能无氧呼吸；醋酸菌为好氧菌，适宜的温度比酵母菌高，因此需持续通氧、更高的培养温度(30～35 ℃)。(2)包埋法可以用来固定微生物；固定化微生物(细胞)更容易与产物分离，且可重复利用。(3)稀释涂布平板常用来对微生物进行计数；0.1 mL中含有(36＋40＋35)÷3＝111÷3＝37个，则1 mL中含有370个，图中的1 mL发酵液被稀释了105倍，因此原发酵液1 mL中含有3.7×107个，1 L发酵液中的酵母菌数量约为3.7×1010个；由于常有几个细菌靠的比较近，表现为一个菌落，因此统计结果比酵母菌的实际数目偏小。
答案：(1)兼性厌氧 持续通氧、更高的培养温度(30～35 ℃)
(2)包埋 便于产物的分离，固定化的细胞可重复利用
(3)稀释涂布平板 3.7×1010 小
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________________________________________________________________________。
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 ℃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
5．(2023·河南模拟预测)低密度聚乙烯(LDPE)因具有延展性等优点而广泛应用于保鲜膜，塑料膜等制造业，而LDPE(呈乳白色)不易被降解，对环境造成了极大的污染，通过微生物降解LDPE是绿色环保的新途径。以下为筛选LDPE降解菌(LDPE17菌株)的过程。回答下列问题：
(1)首先从塑料膜埋藏地采集样品，将样品加入无菌水中振荡，静置，取上清液用以__________为唯一碳源的液体培养基进行富集培养，富集培养的目的是_____________________________。用涂布器将菌液接种到固体培养基上，30 ℃培养3d。对所用的培养皿、锥形瓶等玻璃制品常采用__________法进行灭菌。
(2)培养后，挑取有透明圈的菌落在选择培养基上进行连续划线分离，直至得到纯培养菌株—LDPE17菌株，即为初筛菌株，连续划线时需要注意_______________________________(答两点)。如何判断选择培养基是否具有筛选作用，简要写出实验思路并预期实验结果和结论：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在去除氮源的LDPE17菌株富集培养基中，分别添加蛋白胨、牛肉膏、(NH4)2SO4、NH4Cl、(NH4)2HPO4，每种氮源做三个平行实验，培养48 h，测定各实验组中LDPE 的浓度。该实验探究的目的是__________________，该实验的无关变量有_______________________(答2个)。
(4)欲将获得的LDPE17菌株进行长期保存，常采用的方法是______________________。
解析：(1)为了筛选LDPE降解菌(LDPE17菌株)应以LDPE(低密度聚乙烯)为唯一碳源的液体培养基进行富集培养，富集培养是为了增加目的菌的浓度，以确保能从样品中分离得到所需的微生物。耐高温的，需要保持干燥的物品，如玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等，可以采用这种方法灭菌，所以实验中对所用的培养皿、锥形瓶等玻璃制品应采用干热灭菌法进行灭菌。(2)划线的要求，划线时，不能把接种环深入到培养基中进行接种，只能在培养基表面进行划线操作，连续划线时需要注意不能划破培养基；划线应该从上一区末端划线；划线前后要灼烧接种环；最后一区的划线不能与第一区相连等。为了判断选择培养基是否具有筛选作用，应该在选择培养基和完全培养基上分别接种等量的相应浓度的菌液，观察菌落的生长情况来判断。实验思路：应在选择培养基和完全培养基上分别接种等量的相应浓度的菌液，在相同且适宜条件下培养。预期实验结果及结论：若选择培养基上长出的菌落数量明显少于完全培养基上的菌落，则证明该培养基具有筛选作用。(3)在去除氮源的LDPE17菌株富集培养基中，分别添加蛋白胨、牛肉膏、(NH4)2SO4、NH4Cl、(NH4)2HPO4，即每组的氮源不同，实验的自变量是不同的氮源，所以该实验探究的目的是探究不同氮源对LDPE17菌株生长繁殖的影响。该实验中除了氮源不同，其他的条件应该相同且适宜，所以无关变量有每种氮源的含氮量、培养温度、培养时间等。(4)对分离出的细菌进行长期保存，常采用甘油管藏法。
答案：(1)LDPE(低密度聚乙烯) 增加目的菌的浓度，以确保能从样品中分离得到所需的微生物 干热灭菌
(2)不能划破培养基；从上一区末端划线；划线前后要灼烧接种环；最后一区的划线不能与第一区相连等 实验思路：应在选择培养基和完全培养基上分别接种等量的相应浓度的菌液，在相同且适宜条件下培养；预期实验结果及结论：若选择培养基上长出的菌落数量明显少于完全培养基上的菌落，则证明该培养基具有筛选作用
(3)探究不同氮源对LDPE17菌株生长繁殖的影响 每种氮源的含氮量、培养温度、培养时间
(4)甘油管藏法
6．(2022·河北石家庄模拟预测)苎麻的蛋白质含量高，年生物产量大，是畜牧业植物蛋白质饲料的重要来源。但苎麻含有大量木质纤维素，动物消化吸收困难。黑曲霉为真菌，在发酵过程中能产生纤维素酶、木质素降解酶等多种酶。为探究黑曲霉菌液对青贮料(苎麻与麦麸)进行混合发酵后营养成分、木质纤维素降解效果的影响，并寻求黑曲霉菌液最佳添加量。科研人员做了如下实验并得到相关结果：
项目
对照CK
处理Ⅰ
处理Ⅱ
处理Ⅲ
处理Ⅳ
可溶性碳水化合物含量%
3.14
3.38
3.38
3.25
3.21
中性洗涤纤维含量%
41.95
37.49
34.47
34.42
34.85
酸性洗涤纤维含量%
22.38
18.90
17.78
17.83
17.84
酸性洗涤木质素含量%
16.85
15.04
14.48
14.92
14.56
注：CK：每千克青贮料中添加200 mL无菌水；
处理Ⅰ：每千克青贮料中添加50 mL黑曲霉菌液＋150 mL无菌水；
处理Ⅱ：每千克青贮料中添加100 mL黑曲霉菌液＋100 mL无菌水；
处理Ⅲ：每千克青贮料中添加150 mL黑曲霉菌液＋50 mL无菌水；
处理Ⅳ：每千克青贮料中添加200 mL黑曲霉菌液。
回答下列问题：
(1)纤维素酶可以把植物细胞壁的纤维素分解为____________，从而降低青贮料中纤维素的含量。
(2)黑曲霉的PDA液体产酶培养基组成为：麸皮，豆粉饼，(NH4)2SO4，KH2PO4，MgSO4·7H2O；培养时需要通气振荡，由此可知黑曲霉的代谢类型为____________；豆粉饼可提供黑曲霉生长所需的______________；若要分离高产纤维素酶的黑曲霉菌落，上述培养基中还需要添加__________，且在培养基灭菌前将pH调至____________(填“酸性”、“中性”、或“微碱性”)。
(3)研究结果表明添加黑曲霉菌液可以有效改良青贮料的品质，理由是_____________
________________________________________________________________________；
其中黑曲霉菌液最佳添加量为每千克青贮料中添加______________ mL黑曲霉菌液。
(4)上述实验中所用黑曲霉菌液浓度的计数方法为：用多层纱布过滤黑曲霉培养液得到孢子悬浮液，取1 mL用无菌水逐级稀释10倍，稀释4次，取0.1 mL稀释液滴加至血球计数板计数，统计得到计数板中平均孢子数为56.8个，则黑曲霉培养液中孢子浓度为____________个· mL－1。
解析：(1)纤维素酶是一种复合酶，C1酶、Cx酶把纤维素分解成纤维二糖，葡萄糖苷酶把纤维二糖分解成葡萄糖。(2)由黑曲霉的PDA液体产酶培养基组成中含有麸皮和豆粉饼可知黑曲霉同化类型为异养型；由培养时需要通气振荡可知黑曲霉的异化作用为需氧型，因此代谢类型为异养需氧型。豆粉饼可提供黑曲霉生长所需的氮源和碳源。若要分离高产纤维素酶的黑曲霉菌落则需要固体培养基，需要在上述液体培养基中添加琼脂。黑曲霉属于霉菌，培养霉菌的培养基需要将pH调至酸性。(3)由表中信息可知，与对照组(不添加黑曲霉菌液)相比，添加黑曲霉菌液的处理组青贮料的可溶性碳水化合物含量均上升，纤维素和木质素的含量均下降，说明添加黑曲霉菌液可以分解纤维素和木质素，改良青贮料的品质。综合考虑可溶性碳水化合物含量、中性洗涤纤维含量、酸性洗涤纤维含量、酸性洗涤木质素含量的变化，相比其它3组，处理Ⅱ组可溶性碳水化合物含量最高，该条件下中性洗涤纤维含量、酸性洗涤纤维含量、酸性洗涤木质素的总量最低(3种物质数量之和)，因此处理Ⅱ组为处理的最佳方案，由表中注解可知处理Ⅱ组的方案为每千克青贮料中添加100 mL黑曲霉菌液。(4)由题干信息中的计数方法可知：0.1 mL稀释液滴加至血球计数板计数，统计得到计数板中平均孢子数为56.8个，则1 mL稀释液中孢子数目为568个，由于每 mL孢子原液已经稀释了104倍，因此黑曲霉培养液中孢子浓度为568×104个· mL－1，即5.68×106个· mL－1。
答案：(1)纤维二糖和葡萄糖
(2)异养需氧(型) 氮源和碳源 琼脂 酸性
(3)与对照组相比，添加黑曲霉菌液的处理组青贮料的可溶性碳水化合物含量均上升，纤维素和木质素的含量均下降 100
(4)5.68×106
7．(2022·上海虹口二模)人误食被金黄色葡萄球菌污染的食物后，可能出现腹泻、呕吐等症状。研究者尝试用蜻蜓肠道共生菌的代谢产物开发新型抑菌药物，部分实验步骤如图所示，图中数字编号代表实验步骤。
(1)金黄色葡萄球菌可通过被污染的食物进入人体，这种传播方式属于__________。
A．空气传播 B．媒介物传播
C．病媒传播 D．接触传播
(2)培养蜻蜓肠道共生菌的培养基配方如表所示。据表中信息和所学知识判断，马铃薯为共生菌生长提供的营养成分包括__________。
马铃薯
葡萄糖
琼脂
水
200.0 g
20.0 g
20.0 g
1 000 mL
A．碳源 B．氮源
C．无机盐 D．生长因子
(3)为避免杂菌污染，图中实验操作应采用的正确方法是__________。
A．步骤①用自来水浸泡蜻蜓
B．步骤②在超净工作台上操作
C．步骤③加入蒸馏水研磨蜻蜓肠道
D．实验器材需要高压灭菌
(4)接种培养一段时间，培养基上共出现42种蜻蜓肠道共生菌。简述从个体水平和分子水平区分这些菌株的方法______________________________________________________
________________________________________________________________________。
研究者分离出蜻蜓肠道菌株A，提取其代谢产物并用丙酮定容制成“药液”。欲比较“药液”与庆大霉素(用无菌水配制的抗菌素溶液)对金黄色葡萄球菌的抑菌效果，请在下列横线处填写简要的实验步骤，完成实验方案(所有实验均在无菌环境操作)。
(5)实验主要步骤如下：
①将________均匀涂布在图中所示的平板培养基上；
②用无菌镊子将分别浸过A、B、C液和无菌水的圆纸片沥干后均匀置于上述培养基表面。A、B、C液分别为___________________________________________________________；
③在恒温培养箱培养一段时间后，检测“因变量”的方法是____________________；
④为使实验结果更准确的做法是____________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)病原体通过无生命的媒介物传播属于媒介传播，因此金黄色葡萄球菌可通过被污染的食物进入人体，这种传播方式属于媒介物传播。故选B。(2)马铃薯中含有糖类、蛋白质、少量脂肪和矿物质等物质，如表所示的培养基中，马铃薯可为共生菌生长提供碳源、 氮源、 无机盐、生长因子。(3)自然水中有杂菌，步骤①应该用无菌水浸泡蜻蜓，A错误；超净工作台是一种提供局部无尘无菌工作环境的单向流型空气净化设备，为防止杂菌污染，步骤②在超净工作台上操作，B正确；步骤③加入无菌水研磨蜻蜓肠道，C错误；为防止杂菌污染，实验器材需要高压灭菌，D正确。(4)在个体水平上，不同菌落的形状、大小、颜色、边缘、表面状况等不同，可用肉眼进行形态学鉴定，观察菌落的形状、大小、颜色、边缘、表面状况等(或制成临时装片，在显微镜下观察细菌的形态)，以区分鉴定菌株；在分子水平上，不同菌株的遗传信息不同，可提取菌体的DNA进行测序，来鉴定菌株。(5)欲比较“药液”与庆大霉素(用无菌水配制的抗菌素溶液)对金黄色葡萄球菌的抑菌效果，则实验的自变量为抑菌液的种类，因变量为抑菌效果，具体的实验步骤为：将稀释的金黄色葡萄球菌“菌液”均匀涂布在图中所示的平板培养基上；用无菌镊子将分别浸过丙酮溶液、相同浓度的药液和庆大霉素和无菌水的圆纸片沥干后均匀置于上述培养基表面；因变量为抑菌效果，金黄色葡萄球菌若受到抑菌液的抑制，则圆纸片周围会出现清晰区，因此可用直尺测量每个圆纸片周围清晰区的宽度，并记录，从而检测因变量；为使实验结果更准确，应遵循实验的平行重复原则，重复上述实验步骤多次，并对各组测量的数据求平均值。
答案：(1)B
(2)ABCD
(3)BD
(4)个体水平：可用肉眼进行形态学鉴定，观察菌落的形状、大小、颜色、边缘、表面状况等(或制成临时装片，在显微镜下观察细菌的形态)，以区分鉴定菌株；
分子水平：提取菌体的DNA进行测序，来鉴定菌株
(5)稀释的金黄色葡萄球菌“菌液” 丙酮溶液、相同浓度的药液和庆大霉素 用直尺测量每个圆纸片周围清晰区的宽度，并记录 重复上述实验步骤多次，并对各组测量的数据求平均值
8．(2022·广东茂名二模)研究人员在某造纸厂附近土壤采样筛选出菌株H，以玉米芯(玉米棒脱粒后的剩余部分，含较多的木聚糖)为原料，在实验室发酵生产木寡糖等高附加值低聚糖，以期提高玉米的整体利用价值。
(1)生产实践中，常在碱性的条件下高温处理玉米芯以提取木聚糖。为筛选出能耐高温耐碱性的木聚糖分解菌H，首先制备以木聚糖为____________的固体培养基，调节培养基pH＝10.0，然后将土壤加入含有____________的锥形瓶中稀释，用____________法将菌种稀释液接种到培养基，在50 ℃环境中培养以获得单菌落。
(2)基于菌株H的特性，研究人员设计了如上图所示的发酵设备，该设备的控制系统需感应____________等理化性质的变化，以保证良好的发酵环境。
(3)该设备以一定的速度在加料口不断添加新的培养基，同时又以同样速度在出料口放出旧的培养基，可大大提高生产效率，原因是__________________________________________
__________________________________________________________________(答出2点即可)。
(4)该设备处理玉米芯与将玉米芯进行焚烧处理相比，优点是____________(答出2点即可)。
解析：(1)因为要筛选木聚糖分解菌，因此应该选择以木聚糖为唯一碳源的固体培养基；因为培养基和器具在前面都已经灭菌，因此稀释的时候应该用无菌水稀释；因为前面已经稀释，所以此处应该用稀释涂布平板法。(2)由于筛选到的是耐高温耐碱性的木聚糖分解菌。为了让该分解菌分解效率较高，因此要控制温度和pH。而木聚糖分解菌是好氧菌(由图中知道该设备需要通入无菌空气)，因此需要感应氧气的变化。(3)不断添加新的培养基可以保证微生物对营养物质的需求；放出旧的培养基可以防止代谢废物对菌株的影响。
(4)由于充分利用了玉米芯，变废为宝可以提高资源利用率，相比燃烧可以减少污染。然后由于将反应局限在一个容器中进行处理，可以减少占有土地资源。
答案：(1)唯一碳源 无菌水 稀释涂布平板
(2)温度、pH、O2浓度
(3)①保证微生物对营养物质的需求；②防止代谢产物对菌株H发酵的影响
(4)减少污染，减少占有土地资源，提高资源利用率
9．(2022·广东深圳二模)米诺环素(分子式：C23H27N3O7)是一种四环素类抗生素，应用于人类疾病治疗和畜禽养殖。由于进入人体或动物体内不能完全被吸收，造成其在环境中残留。某研究人员在自然水域中筛选和分离得到了一种米诺环素高效降解菌DM13，并展开相关研究。下表是研究过程中使用的培养基种类及配方，回答下列问题。
培养基种类
配方
BP培养基
蛋白胨5.0 g、牛肉膏3.0 g、氯化钠5.0 g，蒸馏水定容至1 000 mL
BPA培养基
蛋白胨5.0 g、牛肉膏3.0 g、氯化钠5.0 g、琼脂25.0 g，蒸馏水定容至1 000 mL
MM培养基
MgSO4·7H2O 0.15 g、FeSO4·7H2O 0.01 g、CaCl2 0.02 g、KH2PO4 1 g、Na2HPO4 1 g、NH4NO3 1 g、葡萄糖0.5 g，蒸馏水定容至1 000 mL
(1)分离微生物前，可通过选择培养来增加米诺环素降解菌的浓度，需在BP培养基中添加一定浓度的________，该物质同时提供微生物生长需要的________。
(2)选择培养得到的微生物样品先稀释，再涂布到________(BP/BPA/MM)培养基的平板进行培养。如果水样中降解米诺环素的微生物数量较少，为了避免分离筛选失败，可采取的措施是________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________(回答1点)。
(3)为了测定菌株DM13在自然水体中降解米诺环素的效果，在锥形瓶中用自然水体配制四种不同初始浓度的米诺环素溶液，进行实验。①8 h处理后，在米诺环素溶液初始浓度100 μg/L的水体中，空白对照测得的米诺环素溶液浓度41.8 μg/L，加入菌株DM13测得的浓度24.3 μg/L，相较空白对照组，米诺环素降解菌的降解率为_________________________。
②为了测定菌株DM13的实际降解效果，可选择表中的MM培养基替换自然水体，这样做的目的是__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析： (1)分离微生物前，可通过选择培养来增加米诺环素降解菌的浓度，需在BP培养基中添加一定浓度的米诺环素溶液，以提供选择培养的条件，该物质中含有碳元素和氮元素，因而可同时提供微生物生长需要的碳源和氮源。(2)选择培养得到的微生物样品先稀释，再涂布到BPA培养基的平板进行培养，因为该培养基是固体培养基，且其中含有微生物生长所需的碳源和氮源。如果水样中降解米诺环素的微生物数量较少，因而可能导致实验失败，为了避免分离筛选失败，可把各种稀释倍数的溶液都涂布到平板进行培养、增加重复平板的数量，从而可分离得到相应的单菌落。(3)本实验的目的是测定菌株DM13在自然水体中降解米诺环素的效果，因而设计在锥形瓶中用自然水体配制四种不同初始浓度的米诺环素溶液，进行实验。①8 h处理后，在米诺环素溶液初始浓度100 μg/L的水体中，空白对照测得的米诺环素溶液浓度41.8 μg/L，加入菌株DM13测得的浓度24.3 μg/L，相较空白对照组，米诺环素降解菌的降解率为[(100－24.3)－(100－41.8)]/41.8≈41.9%。②为了测定菌株DM13的实际降解效果，可选择表中的MM培养基替换自然水体，这样做的目的可排除自然水体中其他微生物的影响。
答案：(1)米诺环素溶液 碳源、氮源
(2)BPA 把各种稀释倍数的溶液都涂布到平板进行培养、增加重复平板的数量
(3)41.9%([(100－24.3)－(100－41.8)]/41.8) 排除自然水体中其他微生物的影响
相关试卷
2024届高考生物二轮专题复习与测试专题九生物技术与工程第15讲发酵工程考点二传统发酵技术的应用与发酵工程的基本环节： 这是一份2024届高考生物二轮专题复习与测试专题九生物技术与工程第15讲发酵工程考点二传统发酵技术的应用与发酵工程的基本环节，共4页。试卷主要包含了明确发酵工程的基本环节等内容，欢迎下载使用。
2024届高考生物二轮专题复习与测试专题强化练十五发酵工程： 这是一份2024届高考生物二轮专题复习与测试专题强化练十五发酵工程，共11页。试卷主要包含了单选题，综合题等内容，欢迎下载使用。
2024届高考生物二轮专题复习与测试专题强化练十六细胞工程及生物技术的安全性与伦理问题： 这是一份2024届高考生物二轮专题复习与测试专题强化练十六细胞工程及生物技术的安全性与伦理问题，共11页。试卷主要包含了单选题，综合题等内容，欢迎下载使用。
