高中生物北师大版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第四节 发酵工程的过程与原理达标测试

第四节　发酵工程的过程与原理

1.发酵过程中不需要控制的是(　　)。　

A.培养基类型　　　

B.搅拌器转速

C.发酵液体积 

D.发酵液pH

答案:A

2.在发酵过程的控制中,对发酵过程影响不大的是(　　)。

A.温度 

B.搅拌功率

C.pH 

D.溶解氧浓度

答案:B

3.微生物开始产生初级代谢产物和产生次级代谢产物的最佳时期分别是(　　)。

A.对数生长期、稳定期

B.迟缓期、稳定期

C.稳定期、稳定期

D.迟缓期、对数生长期

答案:B

解析:初级代谢产物产生于微生物生长全过程,生长、繁殖和代谢最旺盛的时期是对数生长期,因此,微生物开始产生初级代谢产物的时期是迟缓期。次级代谢产物在稳定期大量合成,因此,微生物产生次级代谢产物的最佳时期是稳定期。

4.图1-4-1是某种微生物体内某一物质代谢过程的示意图。下列有关酶活性调节的叙述,错误的是(　　)。　

图1-4-1

A.丁物质既是酶③催化生成的产物,又是酶③的反馈抑制物

B.戊物质通过与酶④结合导致酶④结构变化而使其活性下降

C.当丁物质和戊物质中任意一种过量时,酶①的活性都将受到抑制

D.若此代谢途径的终产物不断排出菌体外,则可消除丙物质对酶①的抑制作用

答案:C

解析:微生物代谢的调节主要有两种形式:酶合成的调节和酶活性的调节。酶活性的调节是微生物通过改变已有酶的催化活性来调节代谢速率。酶活性发生改变的主要原因是代谢过程中产生的物质与酶结合,致使酶的结构产生变化,但这种变化是可逆的,当代谢产物与酶脱离时,酶结构便会复原,又恢复原有的活性,A、B、D三项正确。当丁物质和戊物质中任意一种过量时,不一定会导致丙物质积累,以抑制酶①的活性,C项错误。

5.(不定项选择题)发酵工程的环节包括高产菌株的获得、培养基配制和无菌控制、种子液的扩大培养和产物的合成、分离和提取。下列关于发酵工程的叙述,错误的是(　　)。

A.发酵工程具有条件温和、产物单一、纯种发酵等特点

B.发酵工程的产物包括微生物的代谢产物和菌体

C.通常所指的发酵条件包括温度、溶解氧浓度、pH 和酶的控制

D.发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者可以用微生物进行发酵

答案:CD

解析:发酵工程具有条件温和、产物单一、纯种发酵、污染小等特点,A项正确。发酵工程的产物包括微生物的代谢产物和菌体,B项正确。通常所指的发酵条件包括温度、溶解氧浓度、pH、培养基浓度等,不包括酶的控制,C项错误。传统发酵技术和现代发酵工程都是利用各种微生物的代谢来生产相关产品的,D项错误。

6.(不定项选择题)精氨酸营养缺陷型谷氨酸棒杆菌缺乏将鸟氨酸转化为精氨酸的酶,不能在缺少精氨酸的培养基上生长,但可作为鸟氨酸发酵的优良菌种。图1-4-2为野生型谷氨酸棒杆菌经诱变获得精氨酸营养缺陷型谷氨酸棒杆菌并进行筛选的过程示意图,过程②将紫外线照射处理的菌液接种在某培养基上,培养至菌落不再增加时,平板上的菌落如图1-4-2中甲所示。过程③向培养基中添加某种物质,继续培养,得到图1-4-2中乙所示的平板。下列相关叙述正确的是(　　)。　

图1-4-2

A.紫外线照射可导致谷氨酸棒杆菌发生染色体变异

B.图乙中菌落B为精氨酸营养缺陷型谷氨酸棒杆菌

C.过程③向培养基中添加的某种物质是鸟氨酸

D.过程②所用培养基是一种选择培养基

答案:BD

解析:谷氨酸棒杆菌是原核生物,没有染色体,紫外线照射只能导致谷氨酸棒杆菌发生基因突变,A项错误。与图甲平板相比,图乙平板上菌落多,说明过程③往培养基中添加的某种物质是精氨酸,新出现的菌落为精氨酸营养缺陷型谷氨酸棒杆菌,B项正确,C项错误。图甲平板上只有野生型菌株,因此该培养基是一种选择培养基,D项正确。

7.酱油及酱类酿造调味品起源于我国,迄今已有3 000多年的历史。酱油成分复杂,除食盐外,还有多种氨基酸、糖类、有机酸、色素及香料等。酿造酱油最常用的方法是低盐固态发酵,其原料包括豆粕(大豆提取豆油后得到的一种副产品)、小麦粉、麸皮,此外还会加入食盐和水。发酵过程接种的微生物主要是曲霉、酵母菌和乳酸菌,其中曲霉中的米曲霉能够分泌蛋白酶、肽酶、淀粉酶、谷氨酸胺酶、果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶等,因而常被用于酿制酱油。下列叙述错误的是(　　)。

A.豆粕、小麦粉和麸皮等原料中,为微生物提供氮源的主要是豆粕

B.酱油的鲜味来自氨基酸,氨基酸是在米曲霉分泌的蛋白酶、肽酶等酶的催化下水解原料中的蛋白质而产生的

C.米曲霉产生的果胶酶和纤维素酶可以破坏植物细胞的细胞壁,有利于原料中的蛋白质和淀粉等充分水解

D.现代发酵工程采用优质的霉菌代替自然发酵中利用的霉菌,发酵过程无需翻酱及其他替代措施

答案:D

解析:酱油生产过程中,题述原料中为微生物提供氮源的主要是豆粕,因为豆粕含蛋白质丰富,A项正确。曲霉中的米曲霉能够分泌蛋白酶、肽酶等,在米曲霉分泌的蛋白酶、肽酶等酶的催化下,原料中的蛋白质水解产生的氨基酸尤其是谷氨酸增加了酱油的鲜味,B项正确。植物细胞壁的主要成分是果胶和纤维素,米曲霉产生的果胶酶和纤维素酶可以破坏植物细胞的细胞壁,有利于原料中的蛋白质和淀粉等与蛋白酶、肽酶及淀粉酶充分接触而水解,C项正确。霉菌是好氧微生物,传统发酵中翻酱的主要目的是使酱醅与空气充分接触,满足霉菌对氧气的需求,采用发酵工程也要满足霉菌对氧气的需求,D项错误。

8.青霉素作为治疗细菌感染的药物,是20世纪医学上的重大发现,是抗生素工业的首要产品。图1-4-3是青霉素生产的部分示意图。下列叙述错误的是(　　)。　

图1-4-3

注冷冻干燥孢子是在极低温度、真空干燥状态下保藏的菌种,米孢子是生长在小米或大米培养基上的孢子。

A.目前发酵生产中常用的高产青霉素菌种是通过诱变育种选育的

B.在生产和科研中,青霉素在对数生长期积累最多,故生产中常用连续培养的方法延长此时期

C.种子罐又叫繁殖罐,可推测②属于发酵工程中的种子液的扩大培养阶段

D.发酵罐接种前,必须进行灭菌处理

答案:B

解析:青霉素高产菌株是通过诱变育种获得的,原理是基因突变,A项正确。青霉素为次级代谢产物,在稳定期大量合成,因此,在进行工艺控制时要尽可能延长稳定期,以合成更多的青霉素,B项错误。发酵工程包括高产菌株的获得、培养基配制和无菌控制、种子液的扩大培养和产物的合成、分离和提取,种子罐又叫繁殖罐,推测②属于发酵工程中的种子液的扩大培养阶段,C项正确。为了避免杂菌污染,发酵罐接种前需要进行灭菌处理,D项正确。

9.蓝纹奶酪是成熟过程中内部生长蓝绿霉菌的一类奶酪的总称,又称为青纹奶酪。回答下列问题。

(1)蓝纹奶酪的原材料为牛奶,常使用的消毒方法为　　　　　　　　。 

(2)蓝纹奶酪制作所用的初级发酵剂为乳酸菌,初级发酵过程中不需要严格灭菌,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。发酵过程并不需要定时拧松瓶盖,原因是　　　　　　　　。 

(3)蓝纹奶酪制作过程中会向奶酪内接种二级发酵剂类地青霉,接种后需给奶酪穿刺扎孔,原因是　　　　　　　　　　　　　。类地青霉产生的蛋白酶可将奶酪中的蛋白质分解成　　　　　　　　,可增添奶酪的风味。 

(4)蓝纹奶酪的制作属于传统发酵,与现代发酵工程相比缺少产物的分离和提取环节。现代发酵工程产物的分离和提取过程中,常用的固液分离方法是　　　　　　　,常用的精提方法是　　　　　　。 

答案:(1)巴氏消毒

(2)缺氧和较低pH的环境可以抑制其他杂菌的生长繁殖　乳酸菌无氧呼吸产物是乳酸,没有气体生成

(3)类地青霉生长繁殖需要氧气　小分子肽和氨基酸

(4)过滤和离心　结晶和层析

10.植物乳杆菌属于乳酸菌的一种,在繁殖过程中可分泌一类具有抑菌活性的蛋白质,此种蛋白质称为细菌素,可作为良好的食品防腐剂。现有两种高产细菌素的菌株,菌株A产细菌素的能力强于菌株B,但菌株A细胞中的细菌素合成途径中缺少两个重要的调控基因plnC和plnD,而菌株B细胞中具有这两个基因。研究人员按图1-4-4所示流程对菌株A和B进行改良,获得了更高产细菌素的新型菌株C。请回答下列问题。

图1-4-4

(1)采用发酵工程技术生产细菌素主要包括四个环节,上图表示的环节是　　　　　　　　　　　　　。 

(2)从细胞结构的角度分析,植物乳杆菌属于　　　　　生物,其进行合成细菌素等生命活动所需的能量由　　　　　呼吸提供。 

(3)为鉴定融合菌株是否为A、B融合菌株,需要进行相关检测。下列检测方法和结果,最能说明融合菌株是A、B融合菌株的是　　　　　　(填字母)。 

A.在电子显微镜下观察并测量菌体长度,发现融合菌株明显长于菌株A或菌株B

B.提取融合菌株的基因组DNA进行基因测序,发现其中已含有基因plnC和plnD

C.提取融合菌株的mRNA进行核酸分子杂交检测,发现其已转录基因plnC和plnD的mRNA

D.提取融合菌株的蛋白质进行抗原-抗体检测,发现其中含有菌株A、B的特征蛋白

(4)实验发现,植物乳杆菌对柠檬色葡萄球菌的抑菌效果最好,研究人员选择柠檬色葡萄球菌作为指示菌进行抑菌实验,来比较菌株A、B、C的产细菌素能力。实验步骤如下。

①在固体平板上涂布　　　　　　　　　　　; 

②分别在平板的不同位置接种　　　　　　　　　　　作为实验组;对照组的处理是　　　　　　　　　　; 

③培养一段时间后,观察并比较抑菌圈的大小。

预期结果为 　　　　　　　。 

(5)抗生素是由微生物产生的具有较强抑菌杀菌效果的小分子有机物。请结合所学知识及相关信息,分析将细菌素而非抗生素用作食品防腐剂的优势:  　　 　　　。 

答案:(1)高产菌株的获得

(2)原核　无氧

(3)D

(4)柠檬色葡萄球菌菌液　A、B、C菌液的上清液(蘸取A、B、C菌液的滤纸片)　接种等量无菌水(蘸取无菌水的滤纸片)　抑菌圈从大到小依次为C、A、B,对照组无抑菌圈

(5)无毒、无副作用、无残留、少污染