高三生物二輪復(fù)習(xí)主題突破：發(fā)酵工程

主題突破發(fā)酵工程【主干梳理】1．理清“3”種傳統(tǒng)食品的制作技術(shù)2．培養(yǎng)基制備與微生物純化技術(shù)特別提醒(1)為了確定培養(yǎng)基的滅菌是否合格，微生物實(shí)驗(yàn)一般會(huì)設(shè)置空白對(duì)照：隨機(jī)取若干滅菌后的空白平板培養(yǎng)基在適宜條件下培養(yǎng)一段時(shí)間，觀察培養(yǎng)基上是否有菌落生成。(2)觀察菌落需用固體培養(yǎng)基，因此培養(yǎng)基要添加凝固劑，如瓊脂。(3)倒平板的溫度一般在50℃左右較為適宜，溫度過(guò)高會(huì)燙手，溫度過(guò)低培養(yǎng)基又會(huì)凝固。3．微生物分離與計(jì)數(shù)的實(shí)例【高考真題】1．(2021·江蘇，14)某同學(xué)選用新鮮成熟的葡萄制作果酒和果醋，下列相關(guān)敘述正確的是()A．果酒發(fā)酵時(shí)，每日放氣需迅速，避免空氣回流入發(fā)酵容器B．果酒發(fā)酵時(shí)，用斐林試劑檢測(cè)葡萄汁中還原糖含量變化，磚紅色沉淀逐日增多C．果醋發(fā)酵時(shí)，發(fā)酵液產(chǎn)生的氣泡量明顯少于果酒發(fā)酵時(shí)D．果醋發(fā)酵時(shí)，用重鉻酸鉀測(cè)定醋酸含量變化時(shí)，溶液灰綠色逐日加深2．(2022·山東，20改編)啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)中，大麥經(jīng)發(fā)芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、發(fā)酵、消毒等工序后，最終過(guò)濾、調(diào)節(jié)、分裝。下列說(shuō)法不正確的是()A．用赤霉素處理大麥，可使大麥種子無(wú)須發(fā)芽就能產(chǎn)生α-淀粉酶B．焙烤是為了利用高溫殺死大麥種子胚并進(jìn)行滅菌C．糖漿經(jīng)蒸煮、冷卻后需接種酵母菌進(jìn)行發(fā)酵D．通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)可減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的發(fā)酵周期思維延伸——判斷與填充(1)某同學(xué)在家用帶蓋玻璃瓶制作果酒和果醋時(shí)，將玻璃瓶用酒精消毒后，裝滿葡萄汁，待酒精發(fā)酵后去除瓶蓋，蓋一層紗布，再進(jìn)行醋酸發(fā)酵(2020·江蘇，18)()(2)利用乳酸菌制作酸奶過(guò)程中，先通氣培養(yǎng)，后密封發(fā)酵(2019·江蘇，9)()(3)果醋制作過(guò)程中發(fā)酵液pH逐漸降低，果酒制作過(guò)程中情況相反(2019·江蘇，9)()(4)利用發(fā)酵罐進(jìn)行葡萄酒主發(fā)酵過(guò)程中可以通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)酵過(guò)程中殘余糖的濃度來(lái)決定何時(shí)終止發(fā)酵(2018·江蘇，16)()(5)(2020·全國(guó)Ⅲ，37節(jié)選)制作果酒需要________，這一過(guò)程中也需要O2，O2的作用是________________________________。(6)(2018·全國(guó)Ⅲ，37節(jié)選)制作面包時(shí)，為使面包松軟通常要在面粉中添加一定量的酵母菌，酵母菌引起面包松軟的原因是________________________________________________。(7)(2021·重慶，25節(jié)選)先釀制果酒再生產(chǎn)果醋的優(yōu)勢(shì)有________(填編號(hào))。①先釀制果酒，發(fā)酵液能抑制雜菌的生長(zhǎng)，有利于提高果醋的產(chǎn)率②釀制果酒時(shí)形成的醋酸菌膜，有利于提高果醋的產(chǎn)率③果酒有利于溶出水果中的風(fēng)味物質(zhì)并保留在果醋中3．(2020·江蘇，31)產(chǎn)脂肪酶酵母可用于含油廢水處理。為篩選產(chǎn)脂肪酶酵母菌株，科研人員開(kāi)展了相關(guān)研究。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)常規(guī)微生物實(shí)驗(yàn)中，下列物品及其滅菌方法錯(cuò)誤的是________(填編號(hào))。編號(hào)①②③④物品培養(yǎng)基接種環(huán)培養(yǎng)皿涂布器滅菌方法高壓蒸汽火焰灼燒干熱臭氧(2)稱取1.0g某土壤樣品，轉(zhuǎn)入99mL無(wú)菌水中，制備成菌懸液，經(jīng)__________后，獲得細(xì)胞密度不同的菌懸液。分別取0.1mL菌懸液涂布在固體培養(yǎng)基上，其中10倍稀釋的菌懸液培養(yǎng)后平均長(zhǎng)出了46個(gè)酵母菌落，則該樣本中每克土壤約含酵母菌________個(gè)。(3)為了進(jìn)一步提高酵母菌產(chǎn)酶能力，對(duì)分離所得的菌株，采用射線輻照進(jìn)行______________育種。將輻照處理后的酵母菌涂布在以__________為唯一碳源的固體培養(yǎng)基上，培養(yǎng)一段時(shí)間后，按照菌落直徑大小進(jìn)行初篩，選擇直徑___________的菌落，純化后獲得A、B兩突變菌株。(4)在處理含油廢水的同時(shí)，可獲得單細(xì)胞蛋白，實(shí)現(xiàn)污染物資源化。為評(píng)價(jià)A、B兩菌株的相關(guān)性能，進(jìn)行了培養(yǎng)研究，結(jié)果如圖。據(jù)圖分析，應(yīng)選擇菌株________進(jìn)行后續(xù)相關(guān)研究，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。4．(2022·全國(guó)甲，37)某同學(xué)從被石油污染的土壤中分離得到A和B兩株可以降解石油的細(xì)菌，在此基礎(chǔ)上采用平板培養(yǎng)法比較二者降解石油的能力，并分析兩個(gè)菌株的其他生理功能。實(shí)驗(yàn)所用的培養(yǎng)基成分如下：培養(yǎng)基Ⅰ：K2HPO4、MgSO4、NH4NO3、石油。培養(yǎng)基Ⅱ：K2HPO4、MgSO4、石油。操作步驟：①將A、B菌株分別接種在兩瓶液體培養(yǎng)基Ⅰ中培養(yǎng)，得到A、B菌液；②液體培養(yǎng)基Ⅰ、Ⅱ中添加瓊脂，分別制成平板Ⅰ、Ⅱ，并按圖中所示在平板上打甲、乙兩孔?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)所用培養(yǎng)基中作為碳源的成分是________。培養(yǎng)基中NH4NO3的作用是為菌株的生長(zhǎng)提供氮源，氮源在菌體內(nèi)可以參與合成____________________(答出2種即可)等生物大分子。(2)步驟①中，在資源和空間不受限制的階段，若最初接種N0個(gè)A細(xì)菌，繁殖n代后細(xì)菌的數(shù)量是__________。(3)為了比較A、B降解石油的能力，某同學(xué)利用步驟②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表所示(“＋”表示有透明圈，“＋”越多表示透明圈越大，“－”表示無(wú)透明圈)，推測(cè)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)思路是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。菌株透明圈大小平板Ⅰ平板ⅡA＋＋＋＋＋B＋＋－(4)現(xiàn)有一貧氮且被石油污染的土壤，根據(jù)上表所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，治理石油污染應(yīng)選用的菌株是__________，理由是______________________________________________________________________________________________________________________________。思維延伸——判斷與填充(1)配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)根據(jù)微生物的種類(lèi)調(diào)整培養(yǎng)基的pH(2020·浙江7月選考，19)()(2)可使用平板劃線法統(tǒng)計(jì)活細(xì)菌總數(shù)(2020·天津，19)()(3)為純化菌種，在鑒別培養(yǎng)基上劃線接種纖維素降解細(xì)菌，培養(yǎng)結(jié)果如圖所示。圖中Ⅰ、Ⅱ區(qū)的細(xì)菌數(shù)量均太多，應(yīng)從Ⅲ區(qū)挑取單菌落(2020·江蘇，19)()(4)接種后的培養(yǎng)皿要倒置，以防培養(yǎng)基污染(2019·江蘇，12)()(5)為提高一株石油降解菌的凈化能力，將菌涂布于石油為唯一碳源的固體培養(yǎng)基上，以致死率為90%的輻照劑量誘變處理，涂布用的菌濃度應(yīng)控制在30～300個(gè)/mL(2021·江蘇，18)()(6)人體皮膚表面存在著多種微生物，某同學(xué)擬從中分離出葡萄球菌，用取樣后的棉拭子在固體培養(yǎng)基上涂布(2021·北京，12)()(7)解脂菌能利用分泌的脂肪酶將脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸會(huì)使醇溶青瓊脂平板變?yōu)樯钏{(lán)色。將不能直接吸收脂肪的甲、乙兩種菌分別等量接種在醇溶青瓊脂平板上培養(yǎng)。甲菌菌落周?chē)尸F(xiàn)深藍(lán)色，乙菌菌落周?chē)蛔兩瑢?shí)驗(yàn)中所用培養(yǎng)基以脂肪為唯一碳源(2021·山東，14)()(8)(2019·全國(guó)Ⅰ,37節(jié)選)將土壤懸浮液接種在培養(yǎng)基[氯化鈉(5g/L)，硝酸銨(3g/L)，其他無(wú)機(jī)鹽(適量)，X(15g/L)]上，篩選土壤中能高效降解X的細(xì)菌(僅含有C、H兩種元素)。培養(yǎng)一段時(shí)間后，不能降解X的細(xì)菌比例會(huì)________，其原因是__________________________________________________________________________________________________________?！绢}目訓(xùn)練】題組一傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用1．(2022·江蘇高三二模)下列關(guān)于泡菜、面包、酸奶等發(fā)酵食品的敘述，正確的是()A．泡菜壇內(nèi)的白色菌膜與果酒表面的菌膜中所含菌種相同B．制作面包和饅頭都用到酵母菌，酵母菌產(chǎn)生的酒精與食品松軟有關(guān)C．若出現(xiàn)泡菜發(fā)酸、面包長(zhǎng)霉、酸奶脹袋等情況，則都不能再食用D．若制作的泡菜咸而不酸，可能的原因是加入食鹽過(guò)多，抑制了乳酸菌發(fā)酵2．米酒、酸奶、泡菜等都屬于傳統(tǒng)發(fā)酵制品，下列相關(guān)敘述正確的是()A．制作米酒時(shí)添加“酵頭”的目的是接種釀酒酵母B．米酒發(fā)酵液中冒出的“氣泡”都來(lái)源于酵母菌無(wú)氧呼吸C．酸奶和泡菜制作中均需要及時(shí)通氧，保證乳酸菌的有氧呼吸D．為降低雜菌污染，發(fā)酵前需要對(duì)器具、原料等進(jìn)行滅菌題組二微生物的培養(yǎng)、分離與計(jì)數(shù)3．(2022·江蘇如皋中學(xué)高三二模)為了檢測(cè)冰淇淋中的大腸桿菌含量是否超標(biāo)。下列有關(guān)做法正確的是()A．配制培養(yǎng)基，高壓蒸汽滅菌后，調(diào)節(jié)pH到弱堿性B．將冰淇淋溶化后，進(jìn)行梯度稀釋?zhuān)儆闷桨鍎澗€法進(jìn)行接種C．置于37℃恒溫箱中培養(yǎng)12h，統(tǒng)計(jì)培養(yǎng)基中長(zhǎng)出來(lái)的菌落數(shù)D．該實(shí)驗(yàn)應(yīng)設(shè)置未接種樣品的空白對(duì)照，以檢測(cè)培養(yǎng)基是否被污染4．為了解病原微生物對(duì)四種抗生素的敏感程度，某研究小組進(jìn)行了相關(guān)藥敏實(shí)驗(yàn)，圖1為部分實(shí)驗(yàn)器材。將四個(gè)大小相同的分別含有相同濃度抗生素Ⅰ～Ⅳ的紙片分別貼在長(zhǎng)滿測(cè)試菌的平板上，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2。下列相關(guān)敘述正確的是()A．為獲得長(zhǎng)滿測(cè)試菌的平板，需要使用圖1中的器材①②③B．圖2中Ⅱ形成的抑菌圈較小，可能是病原微生物對(duì)藥物較敏感C．圖2抑菌圈中的菌落可能是在抗生素Ⅳ作用下產(chǎn)生了突變株D．不同抗生素在平板上的擴(kuò)散速度不同會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果5．一次性口罩的主要成分為聚丙烯纖維(PP)，某科研團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備從土壤中篩選出高效降解一次性口罩的細(xì)菌。下列操作正確的是()A．培養(yǎng)基中應(yīng)以PP作為唯一碳源B．挖取的土壤和裝土壤的紙袋都無(wú)需滅菌C．只能使用平板劃線法進(jìn)行接種D．培養(yǎng)時(shí)恒溫箱的溫度控制在50℃參考答案高考真題1．C2．B[赤霉素能促進(jìn)種子的萌發(fā)，據(jù)此可推測(cè)若用赤霉素處理大麥，可誘導(dǎo)α-淀粉酶相關(guān)基因的表達(dá)，促進(jìn)α-淀粉酶的合成，進(jìn)而使大麥種子無(wú)須發(fā)芽就能產(chǎn)生α-淀粉酶，A正確；焙烤可以殺死大麥種子的胚，但不使淀粉酶失活，沒(méi)有進(jìn)行滅菌，B錯(cuò)誤；糖漿經(jīng)蒸煮(產(chǎn)生風(fēng)味組分、終止酶的進(jìn)一步作用，并對(duì)糖漿滅菌)、冷卻后再接種酵母菌進(jìn)行發(fā)酵，防止高溫殺死菌種，C正確；轉(zhuǎn)基因技術(shù)已被用來(lái)減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的發(fā)酵周期，屬于轉(zhuǎn)基因技術(shù)在微生物領(lǐng)域的應(yīng)用，D正確。]思維延伸(1)×(2)×(3)×(4)√(5)酵母菌促進(jìn)有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖(6)酵母菌分解葡萄糖會(huì)產(chǎn)生CO2，CO2使面包松軟(7)①③3．(1)④(2)梯度稀釋4.6×105(或460000)(3)誘變脂肪較大(4)B該菌株增殖速度快，單細(xì)胞蛋白產(chǎn)量高；降解脂肪能力強(qiáng)，凈化效果好解析(2)利用稀釋涂布平板法統(tǒng)計(jì)活菌數(shù)目時(shí)，需要將制備的菌懸液進(jìn)行梯度稀釋?zhuān)垣@得細(xì)胞密度不同的菌懸液，一般來(lái)說(shuō)，菌落數(shù)在30～300個(gè)的平板最適于計(jì)數(shù)。0.1mL菌懸液中含有46個(gè)酵母菌落，則1mL菌懸液中含有460個(gè)酵母菌落；1.0g土壤樣品首先稀釋100倍，然后稀釋10倍，共稀釋了1000倍，因此樣本中每克土壤約含酵母菌460×1000＝4.6×105(個(gè))。(3)采用射線輻照引起酵母菌基因突變，此種方法屬于誘變育種。檢查誘變酵母菌產(chǎn)脂肪酶的能力，需要把酵母菌接種到以脂肪為唯一碳源的培養(yǎng)基上，按照產(chǎn)生菌落直徑大小進(jìn)行初步篩選，直徑大的說(shuō)明產(chǎn)酶能力強(qiáng)，利用的脂肪(碳源)多，直徑小的說(shuō)明產(chǎn)酶能力弱，利用的脂肪(碳源)少。(4)通過(guò)分析題圖可知，相同時(shí)間內(nèi)，菌株B細(xì)胞密度大，說(shuō)明該菌株增殖速度快，單細(xì)胞蛋白產(chǎn)量高；相同時(shí)間內(nèi)，菌株B利用的脂肪多，脂肪剩余量少，說(shuō)明該菌株降解脂肪的能力強(qiáng)，凈化效果好。4．(1)石油DNA、RNA、蛋白質(zhì)(2)N0·2n(3)在無(wú)菌條件下，將等量等濃度的A菌液和B菌液分別接種到平板Ⅰ的甲和乙兩孔處，平板Ⅱ也進(jìn)行同樣的操作，在相同且適宜條件下培養(yǎng)一段時(shí)間，比較兩個(gè)平板的兩孔處的透明圈大小并作記錄，根據(jù)透明圈大降解能力強(qiáng)，透明圈小降解能力弱，進(jìn)而比較A、B降解石油的能力(4)AA菌株降解石油的能力高于B菌株，并且在沒(méi)有添加氮源的培養(yǎng)基中也能生長(zhǎng)解析(1)培養(yǎng)基的成分有碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽和水等，從組成培養(yǎng)基的物質(zhì)所含化學(xué)元素可知，作為碳源的成分是石油。生物大分子DNA、RNA、蛋白質(zhì)都含有氮元素，故氮源在菌體內(nèi)可以參與合成這些物質(zhì)。(2)由題意“資源和空間不受限制”可知，細(xì)菌呈“J”形曲線增長(zhǎng)，由于DNA的半保留復(fù)制，細(xì)菌每繁殖一代就是上一代的2倍，根據(jù)公式Nt＝N0·λt，λ＝2，繁殖n代后細(xì)菌的數(shù)量是N0·2n。(3)分析表格數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在平板Ⅰ上，A菌株降解石油的能力高于B菌株；在平板Ⅱ上，A菌株仍然能降解石油，而B(niǎo)菌株不能降解。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的單一變量和對(duì)照原則，推測(cè)該同學(xué)的思路：在無(wú)菌條件下，將等量等濃度的A菌液和B菌液分別接種到平板Ⅰ的甲和乙兩孔處，平板Ⅱ也進(jìn)行同樣的操作，在相同且適宜條件下培養(yǎng)一段時(shí)間，比較兩個(gè)平板的兩孔處的透明圈大小并作記錄，根據(jù)透明圈大降解能力強(qiáng)，透明圈小降解能力弱，進(jìn)而比較A、B降解石油的能力。(4)由表格數(shù)據(jù)可知，在平板Ⅱ(無(wú)氮源的培養(yǎng)基)上，A菌株仍然能降解石油，而B(niǎo)菌株不能降解，所以要治理貧氮且被石油污染的土壤，應(yīng)該選用A菌株，因?yàn)锳菌株降解石油的能力高于B菌株，并且在沒(méi)有添加氮源的培養(yǎng)基中也能生長(zhǎng)。思維延伸(1)√(2)×(3)√(4)√(5)×(6)×(7)×(8)下降不能降解X的細(xì)