考点精讲14 发酵工程(作业).docx
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1、17发酵工程1. (2020年山东省高考生物试卷(新高考)20)野生型大肠杆菌可以在基本培养基上生长, 发生基因突变产生的氨基酸依赖型菌株需要在基本培养基上补充相应氨基酸才能生长。将甲 硫氨酸依赖型菌株M和苏氨酸依赖型菌株N单独接种在基本培养基上时,均不会产生菌落。 某同学实验过程中发现,将M、N菌株混合培养一段时间,充分稀释后再涂布到基本培养 基上,培养后出现许多由单个细菌形成的菌落,将这些菌落分别接种到基本培养基上,培养 后均有菌落出现。该同学对这些菌落出现原因的分析,不合理的是()A.操作过程中出现杂菌污染B. M、N菌株互为对方提供所缺失的氨基酸C.混合培养过程中,菌株获得了对方的遗传
2、物质D.混合培养过程中,菌株中已突变的基因再次发生突变【答案】B【解析】【分析】本题以大肠杆菌营养缺陷型为材料进行相关实验探究为情境,考查考生综合运用所学知识分 析实验结果的能力。【详解】A.操作过程当中出现杂菌污染,基本培养基上生长的为杂菌,A合理;B.若M、N菌株互为对方提供所缺失的氨基酸形成的菌落,需要MN混合在一起才能生存, 而该菌落来自于单个细菌形成的菌落,单个细菌不可能混合培养的细菌。B项不合理。CM、N菌株混合培养后在基本培养基上可以生存。推测可能是混合培养过程当中,菌株间 发生了基因交流,获得了对方的遗传物质,C合理;D.基因突变是不定向的,在混合培养过程中,菌株当中已突变的基
3、因也可能再次发生突变得 到可在基本培养基上生存的野生型大肠杆菌,D合理。故选Bo【点睛】两种营养缺陷型的大肠杆菌混合培养细菌可以通过相互“接合”(即有性生殖)而实现基因交 流。2. (2020年浙江省高考生物试卷(7月选考) 19)下列关于微生物培养及利用的叙述,错9.(2020年全国统一高考生物试卷(新课标H)37)研究人员从海底微生物中分离到一种在低温下有催化活性的a-淀粉酶A3,并对其进行了研究。回答下列问题:(1)在以淀粉为底物测定A3酶活性时,既可检测淀粉的减少,检测应采用的试剂是,也可采用斐林试剂检测 的增加。(2)在A3的分离过程中可采用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其纯度,通常会在凝胶
4、中添加SDS,SDS的作用是和 o(3)本实验中,研究人员在确定A3的最适pH时使用了三种组分不同的缓冲系统,结果如图所示。某同学据图判断,缓冲系统的组分对酶活性有影响,其判断依据是o兴一、量足叠矣n.(4)在制备A3的固定化酶时,一般不宜采用包埋法,原因是(答出1点即可)。【答案】(1)碘液 还原糖(或答:葡萄糖)(2)消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响使蛋白质发生变性(3)在pH相同时,不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性不同(4)酹分子体积小,容易从包埋材料中漏出【解析】【分析】SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳原理:在离子强度低时,主要以单体形式存在的SDS可以与蛋白 质结合,生成蛋白质-SDS
5、复合物。由于SDS带有大量负电荷,复合物所带的负电荷远远超 过蛋白质原有的负电荷,这使得不同蛋白质间电荷的差异被掩盖。而SDS-蛋白质复合物形 状都呈椭圆棒形,棒的长度与蛋白质亚基分子量有关,所以在SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳中 蛋白只存在分子大小的差别,利用这一点可将不同的蛋白质分开(分子筛效应),因此SDS-PAGE常用于检测蛋白质亚基的分子量及鉴定纯度。【详解】(1)测定酶活性时,可以通过检测反应物的减少或生成物的增加来反映酶活性,所以可以 用碘液检测淀粉的减少,也可用斐林试剂检测还原糖(或葡萄糖)的增加。(2)鉴定蛋白质纯度常用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳法,凝胶中加入SDS可以消除蛋白质所带
6、净电荷对迁移率的影响,并使蛋白质发生变性。(3)分析题中曲线可知,在pH相同时,不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性不同, 可推测缓冲系统的组分对酶活性有影响。(4)由于酶分子体积小,容易从包埋材料中漏出,所以固定化酶时,一般不采用包埋法。【点睛】本题比较基础,考查蛋白质的提取和分离、固定化酶技术等相关知识,对于此类试题,需要 考生注意的细节较多,如实验的原理、实验采用的试剂及试剂的作用、实验操作步骤等,考 生在平时的学习过程中应注意积累。10. (2020年全国统一高考生物试卷(新课标IIIL37)水果可以用来加工制作果汁、果酒 和果醋等。回答下列问题:(1)制作果汁时,可以使用果胶酶、纤维
7、素酶等提高水果的出汁率和澄清度。果胶酶是分 解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、 (答出2种即可)。纤维素酶可 以分解植物 (填细胞膜或细胞壁)中的纤维素。(2)用果胶酶处理果泥时,为了提高出汁率,需要控制反应的温度,原因是(3)现有甲乙丙三种不同来源的果胶酶,某同学拟在果泥用量、温度、pH等所有条件都相同的前提下比较这三种酶的活性。通常,酶活性的高低可用 来表示。(4)获得的果汁(如苹果汁)可以用来制作果酒或者果醋,制作果酒需要菌,这一过程中也需要。2, 02的作用是o制作果醋需要醋酸菌,醋酸菌属于 (填好氧或厌氧)细菌。【答案】(1)果胶分解酶、果胶酯酶细胞壁(2)温度对果胶酶活性
8、有影响,在最适温度下酶活性最高,出汁率最高(3)在一定条件下,单位时间内、单位体积中反应物的消耗量或者产物的增加量(4)酵母促进有氧呼吸,使酵母菌大量繁殖好氧【解析】【分析】1、果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物,不溶于水,在果汁加工中,果胶不 仅会影响出汁率,还会使果汁混浊。果胶酶能分解果胶,使榨取果汁变得更容易,也使得浑 浊的果汁变得澄清。果胶酶是分解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解 酶和果胶酯酶等。2、果酒的制作离不开酵母菌。酵母菌是兼性厌氧微生物,在有氧条件下,酵母菌进行有氧 呼吸,大量繁殖。在无氧条件下,酵母菌能进行酒精发酵。3、醋酸菌是一种好氧细菌,只有
9、当氧气充足时才能进行旺盛的生理活动。当氧气、糖源都 充足时,醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸;当缺少糖源时,醋酸菌将乙醇变为乙醛,再将 乙醛变为醋酸。【详解】(1)由分析可知,果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。植物细胞壁 由纤维素和果胶构成,故可用纤维素酶分解细胞壁。(2)酶发挥催化作用需要适宜的温度和pH条件,在最适温度下,果胶酶的活性最高,出 汁率最高。(3)酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力,酶活性的高低可以用在一定条件下,单位 时间内、单位体积中反应物的消耗量或者产物的增加量来表示。(4)由分析可知,果酒的制作离不开酵母菌,在初期通入氧气,可以促进酵母菌的有氧呼 吸,
10、使其大量繁殖;醋酸菌是一种好氧细菌。【点睛】本题考查果酒、果醋的制作和果胶酶的相关内容,要求考生识记制作果酒、果醋的原理,掌 握果汁生产中果胶酶的作用,并结合题干信息解题。阅读下列材料,回答下列小题。甜瓣子是豆瓣酱的重要成分,风味受蚕豆蛋白分解产生的氨基酸影响,也受发酵过程中不同 微生物的多种代谢产物影响。其生产工艺如下图所示。某研究团队对加盐水后的发酵阶段的传统工艺(盐度15%,温度37 ,发酵30天)进行 了改良,改良后甜瓣子风味得以提升。新工艺参数如下表所示。时期时段(天)盐度()温度()前期0-12612中期1216637后期163015375 0 5 0 577.S 65.两种工艺的
11、结果比较见下图。发酵时间(d)发酵时间M)发酵时间(d)9. (2020年天津高考生物试卷 9)下列关于本研究的实验方法与原理的描述,错误的是( )A.发酵开始阶段的微生物主要来源于制曲过程的积累B.蚕豆瓣可提供微生物生长繁殖所需的碳源和氮源C.温度与盐度都影响微生物的生长繁殖D.定期取样,使用平板划线法统计活细菌总数10. (2020年天津高考生物试卷 10)下列对实验结果的分析,错误的是()A.新工艺中期活霉菌总数下降由温度升高导致8. 新工艺后期活细菌总数下降由温度、盐度均升高导致C.新工艺中期氨基酸产生速率较前期末加快,是因为温度升高提高了蛋白酶活性D.新工艺中甜瓣子风味提升,与前、中
12、期活微生物总数高和氨基酸终产量高均有关【答案】9. D10. B【解析】【分析】1、微生物常见的接种的方法:平板划线法:将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板,接种,划线,在恒温箱里培养。 在线的开始部分,微生物往往连在一起生长,随着线的延伸,菌数逐渐减少,最后可能形成 单个菌落。稀释涂布平板法:将待分离的菌液经过大量稀释后,均匀涂布在培养皿表面,经培养后可 形成单个菌落。2、新工艺前期至中期,盐度不变,温度升高,中期至后期,温度保持不变,盐度增加;传 统工艺中盐度和温度一直不变。分析两种工艺的结果,新工艺在前期和中期,活霉菌总数和 活细菌总数均高于传统工艺,且最终的氨基酸态氮含量高于传统工艺。
13、9.A、制曲过程中会有微生物的积累,是发酵开始阶段微生物的主要来源,A正确;B、蚕豆瓣中有很多有机物,可以提供微生物生长繁殖所需的碳源和氮源,B正确;C、观察新工艺各个时期的活霉菌总数和活细菌总数的变化,从前期到中期,盐度不变温度 升高,活霉菌总数下降,说明温度影响微生物的生长繁殖;从中期到后期,盐度升高温度不 变,活细菌总数下降,说明盐度影响微生物的生长繁殖,C正确;D、平板划线法不能用来计数,统计活细菌总数要用稀释涂布平板法,D错误。故选D。10.A、分析新工艺的参数和结果,从前期到中期,盐度不变,温度升高,活霉菌总数下降,说 明中期活霉菌总数下降是由温度升高导致,A正确;B、新工艺从中期
14、到后期,盐度升高,温度不变,活细菌总数下降,说明活细菌总数下降是 由盐度升高导致的,B错误;C、新工艺从前期到中期,盐度不变,温度升高,因此,中期氨基酸产生速率较前期末加快 是由于温度升高提高了蛋白酶的活性,C正确;D、比较两种工艺的结果,新工艺前、中期活微生物总数和氨基酸终产量都比传统工艺高, 因此,新工艺中甜瓣子风味有所提升,D正确。故选Bo12. (2020年浙江省高考生物试卷(7月选考) 29)回答下列(一)小题:(一)回答与柑橘加工与再利用有关的问题:(1)柑橘果实经挤压获得果汁后,需用果胶酶处理,主要目的是提高果汁的。为确定果胶酶的处理效果,对分别加入不同浓度果胶酶的果汁样品,可采
15、用3种方法进行实 验:取各处理样品,添加相同体积的,沉淀生成量较少的处理效果好。对不 同处理进行离心,用比色计对上清液进行测定,0D值 的处理效果好。对不同处理进行,记录相同体积果汁通过的时间,时间较短的处理效果好。(2)加工后的柑橘残渣含有抑菌作用的香精油及较多的果胶等。为筛选生长不被香精油抑 制且能高效利用果胶的细菌,从腐烂残渣中分离得到若干菌株,分别用无菌水配制成,再均匀涂布在LB固体培养基上。配制适宜浓度的香精油,浸润大小适宜并已 的圆形滤纸片若干,再贴在上述培养基上。培养一段时间后,测量滤纸片周围抑 制菌体生长形成的透明圈的直径大小。从直径的菌株中取菌接种到含有适量果胶的液体培养基试
16、管中培养,若有果胶酶产生,摇晃试管并观察,与接种前相比,液体培养基 的 下降。【答案】(一)(1)澄清度 95%乙醇 较小 抽滤(2)细菌悬液灭菌较小粘性【详解】(一)(1)由于植物细胞壁和植物细胞间果胶的存在时,果汁的澄清度受到一定的影响,因 此可以加入果胶酶使果胶降解为可溶性的半乳糖醛酸,提高果汁的澄清度。判断果胶酶的处 理效果,可采用三种方法,看果胶的剩余量,果胶不溶于乙醇,加入95%的乙醇,沉淀 量少的即果胶的剩余量少,处理效果好,进行离心处理,取上清液测0D值,0D值越小, 说明降解越充分,果胶酶的处理效果越好,对不同处理进行抽滤,记录相同体积果汁的通 过时间,固形物含量越少,时间越
17、短,处理效果越好。(2)为筛选不被香精油抑制旦能高效利用果胶的细菌,需从腐烂残渣中分离菌株,用无菌 水配制成细菌悬液,再涂布在LB固体培养基上待筛选。由于目标是筛选不被香精油抑制的 细菌,因此还需准备香精油,并将其制作成滤纸片贴在培养基上,香精油需灭菌处理。观察 滤纸片周围的抑菌圈,直径越小说明该菌株越不易被香精油抑制,因而成为初步待选的菌株。 再进一步接种到含果胶的液体培养基中培养,果胶使植物细胞粘连,若果胶被降解,则液体 培养基的粘性下降。13. (2020年江苏省高考生物试卷 31)产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪 酶酵母菌株,科研人员开展了相关研究。请回答下列问题:(1)常
18、规微生物实验中,下列物品及其灭菌方法错误的是 (填编号)。 编号物品培养基接种环的皿涂布器灭菌方法高压蒸汽火焰灼烧干执1)、臭氧(2)称取1. 0g某土壤样品,转入99mL无菌水中,制备成菌悬液,经后,获得细胞密度不同的菌悬液。分别取0.1mL菌悬液涂布在固体培养基上,其中10倍稀释的 菌悬液培养后平均长出了 46个酵母菌落,则该样本中每克土壤约含酵母菌个。(3)为了进一步提高酵母菌产酶能力,对分离所得的菌株,采用射线辐照进行育种。将辐照处理后的酵母菌涂布在以 为唯一碳源的固体培养基上,培养一段时间后,按照菌落直径大小进行初筛,选择直径的菌落,纯化后获得A、B两突变菌株。(4)在处理含油废水的
19、同时,可获得单细胞蛋白,实现污染物资源化。为评价A、B两菌 株的相关性能,进行了培养研究,结果如图。据图分析,应选择菌株 进行后续相关研究,理由是o培养时间【答案】(1)(2)梯度稀释 4.6x105(或 460000)(3)诱变 脂肪(或油脂) 较大(4) B该菌株增殖速度快,单细胞蛋白产量高;降解脂肪能力强,净化效果好【解析】【分析】灭菌指用强烈的物理或化学方法杀灭所有微生物,包括致病的和非致病的,以及细菌的芽胞.常用灭菌方法:灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌法。高压蒸汽灭菌适用于对一般培养基和玻璃器皿的灭菌,干热灭菌适用于空玻璃器皿的灭菌,微生物接种时的金属接种工具 和试管口可以用灼烧灭
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