还剩16页未读，
继续阅读
所属成套资源：高考生物三轮冲刺考前提分练习 （含解析）
成套系列资料，整套一键下载
高考生物三轮冲刺考前提分练习专题09 生物技术与实践（含解析）
展开
专题09 生物技术与实践
1．（2020•合肥二模）酸奶及果汁的生产过程中常用到生物技术，请回答有关问题：
（1）酸奶是以牛奶为原料，经过消毒、添加有益菌发酵后，再冷却灌装的一种营养保健品。生产过程中把温度控制在80℃将鲜牛奶煮15min，采用的是_______方法，不仅能有效地消毒，而且使牛奶中营养成分不被破坏。起发酵作用的微生物主要是_______，发酵中牛奶相当于其培养基，就环境因素来说，不仅温度要适宜且还需要创造_______环境。
（2）某种果汁生产过程中，如用果胶酶处理可显著增加产量，其主要原因是果胶酶水解果胶使___________。
（3）人们通常从腐烂的水果上分离产果胶酶的微生物，其依据是______________。为了获得高产果胶酶微生物的单菌落，通常采用的分离方法是_______。
（4）为了提高果胶酶的稳定性和处理的连续性，可采用_______技术处理果胶酶，如常用的吸附法。
【答案】（1）巴氏消毒 乳酸菌 厌氧（或无氧）
（2）植物细胞壁及胞间层瓦解，使榨取果汁变得更容易，从而提高出汁量（产量）
（3）腐烂的水果中含产果胶酶的微生物较多 稀释涂布平板法（或平板划线法）
（4）固定化酶
【解析】（1）牛奶是不耐高温的液体，在70~75℃煮30 min或在80℃煮15min，可以杀死牛奶中的微生物，并且使牛奶中的营养成分不被破坏，这种方法称为巴氏消毒法。制作酸奶的过程中，主要原理是乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸，故要提供适宜的温度和无氧环境。
（2）果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使细胞间变得松散，使榨取果汁变得更容易，也使果汁变得澄清。
（3）腐烂的水果中含大量果胶，产果胶酶的微生物分布较多，故通常从腐烂的水果上分离产果胶酶的微生物；微生物培养中，常用稀释涂布平板法（或平板划线法）分离微生物，可获得纯净的单菌落。
（4）利用固定化酶技术将果胶酶固定在不溶于水的载体上，可提高果胶酶的稳定性，并能反复利用。
2．（2020•四川省绵阳南山中学高三三模）草莓是时令水果，可以制作成草莓汁、草莓酒和草莓醋三种产品，且深受大众喜爱。某企业进行相关的制作实验，如下图所示。
（1）生产草莓酒、草莓醋常用的菌种分别是____________。
（2）检测草莓酒、草莓醋的制作是否成功，均可用____________这两种最简易方法来初步判断。
（3）生产中先打开阀门1，目的是让固定化柱1中填充的石英砂，通过____________方式将酶固定化。固定化柱2中选择固定化酶还是固定化细胞更有利生产？________________________，请从酶的角度说明原因？________________________。
（4）工业生产上述三种产品时，固定化柱1、2、3中需要防止外来杂菌的是____________（填写编号），如果固定化柱3中固定的是优良菌种，且流入的草莓酒质量很好，但是生产的草莓醋产量和质量不够高，排除温度和PH以外的原因可能是________________________（写三点）。
【答案】（1）酵母菌、醋酸菌
（2）嗅味、品尝
（3）物理吸附 选用固定化细胞 因为固定化细胞可以固定一系列酶，而固定化酶只能固定一种酶
（4）1、2、3 固定化醋酸菌数目较少，氧气量不够，流速控制不好，有杂菌侵入
【解析】（1）生产草莓酒常用的菌种是酵母菌，生产草莓醋常用的菌种是醋酸菌。
（2）草莓酒有酒味，草莓醋有酸味，因此，检测草莓酒、草莓醋的制作是否成功，均可用嗅味、品尝这两种最简易方法来初步判断。
（3）固定化柱1中填充的石英砂可通过物理吸附的方式将酶固定化。因为固定化细胞可以固定一系列酶，而固定化酶只能固定一种酶，所以固定化柱2中选择固定化细胞更有利于生产。
（4）果汁、果酒和果醋的制作过程中都需要防止杂菌的污染，因此，工业生产上述三种产品时，固定化柱 1、2、3 中需要防止外来杂菌的是1、2、3，如果固定化柱3中固定的是优良菌种，且流入的草莓酒质量很好，但是生产的草莓醋产量和质量不够高，排除温度和 PH 以外的原因可能是固定化醋酸菌数目较少，氧气量不够，流速控制不好，有杂菌侵入等因素造成的。
3．（2020•江西省高三一模）肠出血性大肠杆菌是能导致人体患病的为数不多的几种大肠杆菌中的一种，人体感染该种大肠杆菌后的主要症状是出血性腹泻，感染严重者可出现溶血性尿毒综合征（HUS），危及生命。该大肠杆菌在血平板（培养基中添加适量血液）上生长时，可破坏菌落周围的红细胞，使其褪色，从而形成透明圈。下图为从被肠出血性大肠杆菌污染的食物中分离和提纯该大肠杆菌的操作流程示意图。请回答下列相关问题：
（1）肉汤培养基可为培养的微生物提供的营养成分包括_____________。
（2）以上操作中在血平板上的接种方法是________；第一次接种操作前和整个接种操作结束后均需要对接种工具进行灼烧灭菌，其目的分别是____________和_____________。
（3）为了进一步研究该大肠杆菌的抗原性，常利用_________法分离其蛋白质，若甲蛋白质比乙蛋白质后洗脱出来，则相对分子质量较大的是_______。在装填凝胶柱时，不得有气泡产生，是因为____________。
【答案】（1）碳源、氮源、水、无机盐等
（2）平板划线法 杀死接种环上的微生物避免污染培养基（灭菌） 避免污染环境和感染操作者
（3）凝胶色谱 乙蛋白质 气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱顺序，降低分离效果
【解析】（1）肉汤培养基中含有蛋白质，所以可以提供氮源和碳源，又含有水分和无机盐，所以提供的营养物质为碳源、氮源、水和无机盐。
（2）据图可知，分离纯化大肠杆菌的方法为平板划线法。第一次接种操作前灼烧接种工具是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养基；划线结束后灼烧是杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。
（3）凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。由分析可知，乙蛋白质先洗脱出来，所以乙的相对分子质量较大。色谱柱内不能有气泡存在，一旦发现气泡，必须重装，因为气泡会在色谱柱内形成无效的空隙，使本该进入凝胶内部的分子从这些空隙通过，搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。
4．（2020•四川省高三二模）圆褐固氮菌能将大气中的氮气转化为氨供自身利用，是异养需氧型的原核生物。某同学利用稀释涂布平板法从土壤中分离获得圆褐固氮菌。回答下列问题。
（1）根据菌落的__________等特征，进行反复分离、纯化可以分离得到纯化菌种。分离、纯化圆褐固氮菌时不能隔绝空气，其原因是___________（答出两点）。
（2）某同学计划统计土壤样液中圆褐固氮菌的总数，他选用10-4、10-5、10-6稀释倍数进行涂布，每个稀释倍数下都设置了3个培养皿。从无菌操作的角度分析，该同学还应设置的一组对照组是________，其目的是__________。在10-4浓度下一个培养基表面发现圆褐固氮菌菌落呈黄褐色，而有一个菌落半边呈白色，半边呈黄褐色。出现上述现象的可能原因是______________。
（3）若用固定化酶技术固定圆褐固氮菌产生的固氮酶，和一般酶制剂相比，其优点是______；将冷却后的海藻酸钠溶液与圆褐固氮菌菌液进行混合，通过注射器滴入CaCl2溶液中，这种技术称为_________。
【答案】（1）颜色、形状、大小 圆褐固氮菌是好氧细菌需要氧气，且还需要空气中的氮气作为氮源
（2）设置一个接种等量无菌水（或未接种）的空白培养基 判断实验操作过程中是否被杂菌污染 有一个杂菌和一个圆褐固氮菌连在一起（一个圆褐固氮菌分裂为两个后，一个子代细菌发生了基因突变），形成了一个菌落
（3）酶既能与反应物接触又能与产物分离，固定在载体上的酶还可以被反复利用 固定化细胞
【解析】（1）菌落的特征包括颜色、形状、大小等。圆褐固氮菌为需氧型生物，能自身固氮，需要空气中的氮气作为氮源，故培养圆褐固氮菌时不能隔绝空气。
（2）为了证明实验操作过程中是否被杂菌污染，应该设置空白对照组，即在空白培养基接种等量无菌水，然后在相同且适宜的条件下培养，观察是否有菌落产生。一个菌落半边呈白色，半边呈黄褐色，原因可能为有一个杂菌和一个圆褐固氮菌连在一起形成了一个菌落或者一个圆褐固氮菌分裂为两个后，一个子代细菌发生了基因突变。
（3）和一般酶制剂相比，用固定化酶技术固定圆褐固氮菌产生的固氮酶，可以重复利用，且酶既能与反应物接触又能与产物分离，利于产物的纯化。海藻酸钠用作包埋的载体，海藻酸钠溶液与圆褐固氮菌菌液混合后通过注射器滴入CaCl2溶液中形成凝胶珠，这种技术叫做固定化细胞技术。
5．（2020•河南省高三二模）微生物食品检测是通过微生物检验，判断食品加工环境及食品卫生情况，能够对食品被细菌汚染的程度作出正确的评价，为各项卫生管理工作提供依据，目前受到高度关注。请回答下列问题。
方法一：微生物培养法
（1）培养细菌最常用到牛肉膏蛋白胨培养基，其中蛋白胨的作用是_____________________________。
（2）对食品中具有生命活性的微生物进行检测，看其数量是否超标，通常采用的接种方法是__________。培养一段时间后，通过对菌落_________________的观察也可初步确定待检样本中的微生物种类。
（3）用上述方法计算每克样品中菌株数的公式为（C/V）×M，其中C代表______________。 若培养结果中，有的菌落连成一片，最可能的原因是______________________________________（答出一点即可）。
方法二：特殊物质检测法
（4）将待测样品的微生物接种在含有14C标记的葡萄糖的培养液中，培养一段时间，通过测定生物代谢所产_______________________（填一种气体）的放射性强度，间接推测待测样品中微生物的数量。但该方法只适用于部分食品中微生物的检测，理由是____________________________________________。
【答案】（1）提供碳源、氮源、维生素
（2）稀释涂布平板法 形状、颜色、大小、隆起程度等
（3）某个稀释度下平板上生长的平均菌落数 接种的菌液浓度过高
（4）CO2 有的微生物不利用葡萄糖；有的微生物氧化分解葡萄糖的同时不产生气体等
【解析】（1）牛肉膏蛋白胨培养基，其中蛋白胨的作用是提供碳源、氮源、维生素。
（2）若要对微生物进行计数，一般选择的接种方法为稀释涂布平板法；待长出菌落以后，一般通过菌落的形状、颜色、大小、隆起程度等特征进行初步辨认。
（3）用稀释涂布平板法进行计数时，常常需要数出平板上长出的菌落数，一般一个菌落表示一个活细胞，再比上滴加到平板的体积后乘稀释倍数，所以C表示的是某个稀释度下平板上生长的平均菌落数；若平板上菌落连成一片，没有分散成单个菌落，很可能是因为接种的菌液浓度过高。
（4）微生物以葡萄糖为代谢底物，分解葡萄糖释放二氧化碳，因此可以通过测定生物代谢所产生的二氧化碳的放射性强度，间接推测待测样品中微生物的数量；但对于不利用葡萄糖的微生物，或者分解葡萄糖后不产生二氧化碳的微生物是无法用该方法检测的。
6．（2020•湖南省长郡中学高三月考）格瓦斯是一种广泛流传于东欧的低度酒精饮料。制作过程：①将发酵面包制成的面包液、糖化液装入发酵罐，加入保加利亚乳酸菌、酵母菌进行发酵；②发酵液经过严格的过滤；③过滤液经5～8s迅速升温到127℃进行高温杀菌，冷却后即可饮用。
回答下列问题：
（1）面包液、糖化液可为微生物的生长提供___________以及水和无机盐等营养物质。①过程装入发酵罐的发酵液、糖化液一般可不进行灭菌处理，原因是在___________的发酵液中，酵母菌、乳酸菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。过程③中瞬时高温灭菌的优点是_________________________________。
（2）酵母菌产生酒精的能力差异较大，其产酒精能力与其耐受酒精的能力有关。若想从发酵液中分离得到产酒精能力比较强的酵母菌，可采用________________法接种，向培养基中添加________________进行筛选。将筛选出的酵母菌置于液体培养基中培养，其目的是______________________。
（3）若将筛选出的酵母细胞进行固定化，多采用______________________（填方法），此种方法的优点是______________________（至少写出两点）。
【答案】（1）碳源、氮源 缺氧、呈酸性 既能杀死微生物，又能使营养成分不被破坏
（2）稀释涂布平板 较高浓度的酒精 增加酵母菌的浓度（或扩大培养）
（3）包埋法 成本低、操作更容易、对酶活性的影响更小、可以催化一系列反应、容易回收
【解析】（1）面包液、糖化液主要成分为糖类，所以面包液、糖化液可为微生物的生长提供碳源、氮源、水和无机盐等营养物质。乳酸菌发酵环境为无氧条件，并且在发酵过程中产生乳酸，所以，在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌、乳酸菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。过程③中瞬时高温灭菌的优点是：既能杀死微生物，又能使营养成分不被破坏。
（2）利用选择培养基，从发酵液中分离得到产酒精能力比较强的酵母菌，可采用稀释涂布平板法接种，向培养基中添加较高浓度的酒精进行筛选。将筛选出的酵母菌置于液体培养基中培养，以增加酵母菌的浓度（或扩大培养）。
（3）若将筛选出的酵母细胞进行固定化，多采用包埋法，此种方法的优点是：成本低、操作更容易、对酶活性的影响更小、可以催化一系列反应、容易回收。
7．（2020•湖北省高三月考）戴口罩、勤洗手是预防新型冠状病毒（COVID--19）的有效措施。某公司在防疫期间推出一款新型免洗洗手凝胶。为衡量该凝胶的清洗效果，研究人员检测了凝胶洗手前后，手部细菌的含量。凝胶洗手前的检测流程见下图。回答下列问题：
（1）在进行实验前需要配置培养基，培养基指的是________________________。各种培养基的具体配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源、____________。如果培养乳酸杆菌，还需要在培养基中添加________。
（2）为统计洗手前手部细菌的数量，应选择的接种方法是____________（填“稀释涂布平板法”或“平板划线法”）。利用该方法统计活菌数量的原理是________________________。
（3）根据上图所示的步骤得出的实验结果可信度较低，为了提高实验结果的可信度，请给出两点建议：____________________。
（4）培养一段时间后可根据__________（至少填两项）等菌落特征初步判断培养基上菌种的类型。为了计算洗手前手部单位面积的细菌数量，除上图所给的信息外，还需要知道____________________。
【答案】（1）人们按照微生物对营养物质的需求不同，配制出供其生长繁殖的营养基质 无机盐 维生素
（2）稀释涂布平板法 当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，通过统计平板上的菌落数，就可以推测出样品中大约含有多少活菌
（3）①同一稀释度下涂布三个平板，取三个平板上菌落数的平均值 ②设置一组未接种的空白培养基，排除杂菌污染对实验结果造成的干扰
（4）菌落的大小、形状（隆起程度和颜色） 稀释倍数和涂布平板时所取的稀释液体积
【解析】（1）培养基指人们按照微生物对营养物质的需求不同，配制出供其生长繁殖的营养基质。一般培养基中均含有碳源、氮源、水和无机盐，在培养乳酸杆菌时还需要额外添加维生素。
（2）平板划线无法得知稀释倍数，因此不能用于活菌计数。稀释涂布平板法用于活菌计数的原理是当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就可以推测出样品中大约含有多少活菌。
（3）实验设计需要遵循对照原则和平行重复原则，因此需要的改进措施有：①同一种稀释度下涂布三个平板，取三个平板上菌落数的平均值；②设置一组未接种的空白培养基，排除杂菌污染对实验结果造成的干扰。
（4）菌落的特征包含菌落的大小、性状、颜色和隆起程度。洗手前手部单位面积的细菌数量=（平板上的菌落数÷涂布时取样的体积×稀释倍数×10ml）÷取样的面积，因此，除图中所给信息外，还需要知道稀释倍数和涂布平板时所取的稀释液体积。
8．（2020•宁夏回族自治区高三二模）红细胞含有大量血红蛋白，我们可以选用猪、牛、羊的血液进行实验，来提取和分离血红蛋白。根据材料回答下列问题：
（1）以哺乳动物的红细胞为实验材料的原因：________________。
（2）提取血细胞时，首先进行红细胞的洗涤，洗涤次数、离心速度与离心时间十分重要。洗涤次数过少，________；离心速度________和时间________会使血细胞等一同沉淀。
（3）蛋白质分离方法中常用凝胶色谱法，该方法是根据________分离蛋白质。
（4）同学甲利用琼脂糖凝胶电泳技术，将得到的蛋白质进行分离，在电泳过程中，影响蛋白质迁移速度的因素包括蛋白质分子的________、________以及分子本身的大小等。
【答案】（1）成熟的哺乳动物红细胞没有细胞核和细胞器
（2）无法除去血浆蛋白 过高 过长
（3）相对分子质量的大小
（4）分子带电性质的差异 分子的形状
【解析】（1）因为成熟的哺乳动物红细胞没有细胞核和细胞器，为了获得纯度较高的血红蛋白，经常选用哺乳动物的红细胞为实验材料来提取血红蛋白。
（2）提取血细胞时，首先进行红细胞的洗涤，洗涤次数、离心速度与离心时间十分重要。洗涤次数过少，获得的血红蛋白质中会有较多的血浆蛋白；离心速度过高和时间过长会使血细胞等一同沉淀，达不到分离的效果。
（3）由分析可知蛋白质分离方法中常用凝胶色谱法，该方法的原理是根据相对分子质量的大小来分离蛋白质的。
（4）同学甲利用琼脂糖凝胶电泳技术，将得到的蛋白质进行分离，在电泳过程中，蛋白质分子的分子因为带电性质的差异、分子的形状以及分子本身的大小等不同而产生不同的迁移速度，从而实现了蛋白质的分离。
9．（2020•江西省南昌二中高三月考）柑橘果实色、香、味兼优，既可鲜食，也可加工成果汁、果酒、果醋等各种食品。柑橘类的果皮中富含柑橘精油，无色透明，具有诱人的橘香味，是天然香料精油中的一大类，在食品以及化妆品行业具有广泛的应用价值。请回答下列相关问题。
Ⅰ．柑橘精油提取
（1） 为了避免原料发生焦糊、有效成分水解等问题，橘皮精油的提取一般采用__________法。
（2） 提取橘皮精油首先要用浸泡原料，这是因为石灰水能够破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高____________________。
（3） 初步得到橘皮精油后，还要分别加入0.25%的小苏打和5%的硫酸钠，并调节pH至7～8 ，这样处理的目的是______________________________。
Ⅱ．柑橘果酒和果醋制作
（1）发酵罐1和发酵罐2 中的微生物在结构上的主要区别是前者___________________。
（2）发酵罐1 过程完成后，可以用_________________检测发酵产物中是否有酒精产生。若要进一步检测所得果酒中酵母菌的密度，可采用____________________法。
（3）某同学尝试用罐头瓶制作果酒，在培养过程中，每隔12h 左右将瓶盖拧松一次，此后再拧紧，这样做的主要目的______________________________。
【答案】Ⅰ．（1）压榨
（2）出油率
（3）使橘皮油易与水分离
Ⅱ．（1）有核膜包围的细胞核（有成形的细胞核）
（2）酸性重铬酸钾 稀释涂布平板法
（3）一是放掉发酵产生的CO2；二是避免氧气进入或杂菌污染
【解析】Ⅰ．（（1）由于橘皮精油的有效成分在水蒸气蒸馏过程中会发生部分水解，同时水中蒸馏会导致原料焦糊问题，因此一般采用压榨法提取橘皮精油。
（2）提取橘皮精油时，为了提高出油率，首先将橘皮干燥去水，然后用石灰水浸泡，石灰水的作用是：破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。
（3）初步得到橘皮精油后，还要分别加入0.25%的小苏打和5%的硫酸钠，并调节pH至7～8，其主要目的是使橘皮油易与水分离。
Ⅱ．（（1）发酵罐1用于制作果酒，其发酵菌种为酵母菌，酵母菌为真核生物；发酵罐2用于制作果醋，其发酵菌种为醋酸菌，醋酸菌为原核生物。可见，发酵罐1和发酵罐2 中的微生物在结构上的主要区别是前者有核膜包围的细胞核（有成形的细胞核）。
（2）酸性重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色，据此可用酸性重铬酸钾检测发酵罐1的发酵产物中是否有酒精产生。若要进一步检测所得果酒中酵母菌的密度，可采用稀释涂布平板法。
（3）制作果酒过程中，每隔12h 左右将瓶盖拧松一次，此后再拧紧，这样做的主要目的有：一是放掉发酵产生的CO2；二是避免氧气进入或杂菌污染。
10．（2020•云南省高三月考）几丁质是构成植物病原真菌和昆虫外骨骼的组分，高等动植物和人类体内不含几丁质。某些微生物能合成几丁质酶（胞外酶），将几丁质降解为N-乙酰氨基葡萄糖。科研人员通过微生物培养获得几丁质酶，用于生物防治。回答下列问题。
（l）几丁质酶用于植物病虫害防治的优势是________________。
（2）欲筛选几丁质酶高产菌株，应在培养基中加入几丁质，为微生物提供__________。菌株接种前对培养基灭菌，杀死培养基内外_____________。菌株筛选成功后，可将培养的菌液与灭菌后的________混合，在-20℃长期保存。
（3）将筛选出的菌株接种到培养基中，30℃恒温振荡培养至几丁质降解完全，得到几丁质酶发酵液，将其离心，保留_______________（填“上清液”或“沉淀”），获得粗酶样品；在胶体几丁质固体培养基上打孔，将粗酶样品加入孔内，恒温静置8h，根据透明圈的大小可判断_________________________。
（4）通过SDS －___________法进行几丁质酶样品纯度检测，加入SDS的目的是________________。
【答案】（1）无毒、无污染
（2）碳源、氮源 所有的微生物，包括芽孢和孢子 甘油
（3）上清液 几丁质酶活力的高低
（4）聚丙烯酰胺凝胶电泳 使蛋白质发生完全变性；消除净电荷对迁移率的影响
【解析】（1）几丁质酶的本质是蛋白质，其作用主要是降解几丁质，而几丁质是构成植物病原真菌和昆虫外骨骼的组分，且高等动植物和人类体内不含几丁质，几丁质酶用于植物病虫害防治的优势是无污染。
（2）培养微生物的培养基必不可少的条件是碳源、氮源、无机盐、水、适宜pH以及温度等。要筛选几丁质酶高产菌株，应在培养基中加入几丁质作为微生物营养来源，几丁质为N-乙酰葡糖胺通过β-1，4-糖苷键连接聚合而成的多糖，为其提供碳源和氮源。微生物的接种过程需要严格无菌操作，防止菌株受到污染，在菌株接种前应对培养基灭菌，杀死培养基内外所有微生物，包括芽孢和孢子。污染菌液的长期保存应隔绝空气，防止受到其他污染，通常在菌株筛选成功后，将培养的菌液与灭菌的甘油混合，在-20℃长期保存。
（3）将几丁质发酵液离心，重的菌株沉淀在底部，而粗酶样品分布于上清液；通过观察固体培养基上是否产生透明圈来确定菌株是否具有降解几丁质的酶活性，而透明圈的大小指几丁质酶活力的高低。
（4）几丁质酶的本质是蛋白质，蛋白质样品纯度检测采用的方法是SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法。蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率取决于它所带净电荷的多少以及分子大小等因素，为了消除净电荷对迁移率的影响，可以在凝胶中加入SDS。
11．（2020•湖北省高三一模）用下图所示的发酵装置（甲）制作果酒和果醋，在消毒后的锥形瓶中装入新鲜的葡萄汁后封闭通气口，进行自然发酵。发酵初期将温度控制在18～25℃，可见溶液中有大量气泡产生；中期可以闻到酒香；后期接种醋酸杆菌，适当升高温度并通气，酒香逐渐变成醋香。分析并回答下列问题：
（1）发酵开始时封闭通气口的原因是________________________。与醋酸杆菌相比较，酵母菌在细胞结构上最大的特点是____________________________________。
（2）接种醋酸杆菌，需升高温度到____________℃，并且需要通气，这是因为____________。
（3）图乙中能表示整个发酵过程培养液pH变化的曲线是________________________。
（4）研究发现通过重离子束辐射处理啤酒酵母能获得呼吸缺陷型酵母菌菌种，在生产中可用来提高果酒的产量。
①将经过重离子束辐射处理后的酵母菌接种到含有TTC（一种显色剂）培养基中，在此培养基中呼吸正常的酵母菌菌落呈红色，呼吸缺陷型酵母菌菌落呈白色。此培养基从用途上划分，属于____________________；
②选育出的菌种需经多次____________后才能接种到发酵罐中进行工业生产；
③与呼吸正常的酵母菌相比较，呼吸缺陷型酵母菌细胞内的丙酮酸可大量转化为酒精，说明其细胞代谢过程中____________被阻断，因此在啤酒工业生产中具有较高的经济价值。
【答案】（1）有利于酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵 有以核膜为界限的细胞核
（2）30～35℃ 醋酸杆菌为好氧型细菌
（3）②
（4）鉴别培养基 扩大培养 有氧呼吸第二、第三阶段
【解析】（1）由分析可知，酵母菌进行酒精发酵的条件是无氧环境，故实验中封闭通气口的目的是有利于酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵。醋酸杆菌属于原核生物，酵母菌是单细胞真菌，属于真核生物，据此可知，与醋酸菌相比，酵母菌在细胞结构上最大的特点是有以核膜为界限的细胞核。
（2）进行醋酸发酵的菌种为醋酸杆菌，由分析可知，醋酸杆菌为好氧细菌，且适宜在30～35℃条件下生长，因此，在进行醋酸发酵时，需要将温度控制在30~35℃，且需要通入无菌空气。
（3）在酒精发酵过程中，由于二氧化碳不断产生并溶于发酵液中，故发酵液的pH下降；随着醋酸发酵的进行，发酵液中的酒精转变成醋酸，使得pH继续下降，因此，在整个发酵过程中pH是一直处于下降状态的，图乙中②曲线的变化趋势能表示整个发酵过程培养液pH的变化。
（4）研究发现通过重离子束辐射处理啤酒酵母能获得呼吸缺陷型酵母菌菌种，在生产中可用来提高果酒的产量。
①结合题意可知，经过重离子束辐射处理后的酵母菌可能发生了突变，成为呼吸缺陷型酵母菌，为了鉴定经过处理后的酵母菌是否发生突变，可根据其生理特性，将该菌种表现为接种到含有TTC（一种显色剂）培养基中，在此培养基中呼吸正常的酵母菌菌落呈红色，呼吸缺陷型酵母菌菌落呈白色，据此可以将发生突变的酵母菌与正常的酵母菌鉴别开来，所以，该培养基从用途上划分属于鉴别培养基；
②选育出的菌种需经多次扩大培养后达到一定数量后才能进行工业生产接种到发酵罐中；
③与呼吸正常的酵母菌相比较，呼吸缺陷型酵母菌细胞内的丙酮酸可大量转化为酒精，说明突变型酵母菌有氧呼吸第二、第三阶段被阻断，是丙酮酸更多的转变成酒精，从而提高酒精的产量，因此在啤酒工业生产中具有较高的经济价值。
12．（2020•辽宁省高三一模）枯草杆菌广泛分布于士壤及腐败的有机物中，某工厂为生产耐高温的淀粉酶，开展了枯草杆菌菌株的筛选、酶的固定化分析研究，其流程如图所示：
（1）配制培养基：该培养基应以____________为唯一碳源。
（2）取土样加入盛有无菌水的三角瓶中，常压加热至水沸腾后维持20分钟，其目的是____________。取出三角瓶置于37℃条件下培养24小时，液面产生黄白色皮膜，用接种环挑取菌膜，用_______法接种到平板上，于37℃恒温箱中培养24小时，取出观察，若淀粉被水解，菌落周围会产生_______，选择优良的菌株进行扩大培养。
（3）在建立和优化淀粉酶固定化酶柱连续生产工艺研究中，通常要分析汁液中各种成分的浓度和所用酶的活性，然后主要优化各固定化酶反应器中的_________（答出2点即可）、反应pH和酶反应时间等因素。其中，酶反应时间可通过_______来调节。
（4）工业生产中，对淀粉酶需求量很大，目前较好的解决办法是将淀粉酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，具体是以海藻酸钠为“网格”载体，戊二醛为交联剂，即采用___________和交联法两种方法将酶固定化，以实现____________，从而减少对淀粉酶的需求。
【答案】（1）淀粉
（2）筛选出耐高温菌株 平板划线 透明圈
（3）固定化酶的量、反应液温度 控制反应器液体流速
（4）包埋 重复利用
【解析】（1）由题“生产耐高温的淀粉酶”可知，该培养基应以淀粉为唯一碳源。
（2）因筛选的是耐高温的淀粉酶，土壤加入无菌水后加热至水沸腾维持20分钟以筛选出耐高温菌株。筛选菌株用平板划线法接种，恒温培养后观察，菌落周围产生透明圈，说明淀粉酶被水解。
（3）影响酶活性的因素有温度、pH和酶浓度等，在建立和优化淀粉酶固定化酶柱连续生产工艺研究中，主要优化各固定化酶反应器中的固定化酶的量、反应液温度、反应pH和酶反应时间等因素。酶反应时间可通过控制反应器液体流速调节。
（4）以海藻酸钠为“网格”载体为包埋法，可以实现酶的重复利用，从而减少对淀粉酶的需求。
13．（2020•四川省高三二模）禾本科植物小麦是我国重要的粮食作物。在小麦的深加工过程中，以其麦芽为原料制取的胚芽油，富含维生素E、亚油酸等高营养活性物质；以其种子秸秆为原料制取的葡萄糖，经加工可制得酒、醋等产品。下图是利用小麦为原料制备农产品的流程图（图中数字代表过程），请回答问题：
（1）预处理的小麦胚芽经低温萃取可得胚芽油，萃取过程中应采用_________加热，萃取的效率主要取决于________。
（2）流程①中需要使用纤维素分解菌，可用________法通过是否产生_________来筛选纤维素分解菌，在筛选之前进行选择培养的目的是___________，以确保能够从样品中分离到目的菌。
（3）流程②接种酵母菌前可用平板划线法或__________法对酵母菌进行纯化，流程③接种醋酸杆菌后需要改变的条件有________。
【答案】（1）水浴 萃取剂的性质和使用量
（2）刚果红染色 透明圈 增加纤维素分解菌的数量
（3）稀释涂布平板 升高温度并通入氧气
【解析】（1）萃取过程中应采用水浴加热，萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量。
（2）流程①中筛选纤维素分解菌，可用刚果红染色法通过是否产生透明圈来筛选。为了确保能够从样品中分离到目的菌，在筛选之前进行选择培养的目的是增加纤维素分解菌的数量。
（3）流程②接种酵母菌前可用平板划线法或稀释涂布平板法对酵母菌进行纯化。依据流程③接种醋酸杆菌目的可知，接种后需要改变的条件有升高温度并通入氧气。
14．（2020•成都七中嘉祥外国语学校高三二模）材料一：玫瑰精油是玫瑰基本的药用成分。它能刺激和协调人的免疫系统和神经系统，同时具有改善内分泌腺的分泌，去除器官硬化，修复损伤细胞等功能。
材料二：据《本草纲目》记载，中药材陈皮（即晒干的橘皮）可用于脘腹胀痛、恶心呕吐的治疗。
材料三：番茄红素是一种类胡萝卜素，具有很强的抗氧化能力，在生活和生产中具有重要的应用价值。作为一种天然色素，它主要存在于茄科植物番茄（西红柿）的成熟果实中。人们可以从番茄果实中提取番茄红素。
回答下列问题：
（1）玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是玫瑰油具有______的性质。蒸馏时收集的蒸馏液不是纯的玫瑰精油，原因是_____________。
（2）橘皮除可晒干制药外，还可用于提取橘皮精油，提取前需要将橘皮放在_________中浸泡至少10小时，这样做的主要目的是______，整个提取过程需要过滤_______次。
（3）从番茄中提取番茄红素常用萃取法，提取的效率主要取决于提取剂的_________；提取过程应采用_________加热，以防止有机溶剂燃烧、爆炸；在加热瓶口还要加_______装置，以防止加热时有机溶剂挥发。
【答案】（1）易挥发，难溶于水，化学性质稳定，易溶于有机溶剂 玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来
（2）石灰水 破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率 两
（3）性质和使用量 水浴 冷凝回流
【解析】（1）玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是玫瑰精油具有易挥发、难溶于水、化学性质稳定、易溶于有机溶剂的性质。蒸馏时收集的蒸馏液不是纯的玫瑰精油，原因是玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来。
（2）橘皮除可晒干制药外，还可用于提取橘皮精油，提取前需要将橘皮放在石灰水中浸泡至少10小时，这样做的主要目的是破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率，整个提取过程需过滤两次。
（3）从番茄中提取番茄红素常用萃取法，提取的效率主要取决于提取剂的性质和使用量；提取过程应采用水浴加热，以防止有机溶剂燃烧、爆炸；在加热瓶口还要安装冷凝回流装置，以防止加热时有机溶剂挥发。
15．（2020•黑龙江省哈尔滨三中高三月考）根据下面装置图，回答有关问题：
（1） 玫瑰精油是制作高级香水的主要成分，通常采用装置甲即____________法提取。________（填“能”或“不能”）采用此法从薄荷叶中提取薄荷油，理由是_____________。
（2） 装置乙常用于果酒、果醋的制作，在果酒制作时起作用的微生物是________，它与果醋制作的微生物相比，不同的结构特点是________________。如果该装置用于制作酸奶，对该装置如何处理？________________。
（3）装置丙表示的方法为________，在加热的瓶口安装了回流冷凝装置，其作用是__________________。要想取得好的效果，必须保证原料颗粒小，温度高，时间长，目的是让提取的物质________。
【答案】（1）水蒸气蒸馏（水中蒸馏） 能 因薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似，都具有易挥发、难溶于水等性质
（2）酵母菌 具有成形的细胞核（有核膜） 关闭进气口和排气口
（3）萃取法 防止加热时有机溶剂（萃取剂）的挥发 充分溶解
【解析】（1）装置甲为蒸馏装置，表示的是植物芳香油提取中的水蒸气蒸馏法，利用此方法是依据提取物具有化学性质温稳定、易挥发、难溶于水，能随水一同蒸馏出来等性质。
（2）在果酒制作时起作用的微生物是酵母菌，果醋制作时起作用的微生物是醋酸杆菌，前者为真核细胞，与原核细胞最大的区别是具有成形的细胞核。制作酸奶利用的是乳酸菌，不消耗且不产生气体，所以该装置中的进气口和排气口都应关闭。
（3）装置丙是萃取装置，所以其表示的方法为萃取法，装置的瓶口安装了回流冷凝装置的作用是防止加热时有机溶剂（萃取剂）的挥发。萃取法要求原料颗粒小，温度高，时间长，目的是可以让萃取物充分溶解。
16．（2020•辽宁省高三开学考试）某研究小组研究了果胶酶添加对蓝莓出汁率的影响实验。回答下列问题。
（1）为了筛选出能分泌较多果胶酶的微生物，一般需用_________的培养基进行选择培养。首先通过单菌落分离，获得需要的菌株；然后将其___________，并进行特性鉴定，筛选得到高产菌株。该过程所用培养基对于酸碱度的要求是_____________。
（2）市售蓝莓汁（含葡萄糖）在制作过程中要进行灭菌，为防止葡萄糖分解碳化，要用 500g/cm2压力（90℃以上），灭菌30分钟。该小组在获得蓝莓汁后，欲进一步制作蓝莓酒。若发酵瓶内三天后还看不到气泡冒出，则必须___________，使发酵作用尽快发生。
（3）在适宜的温度和pH下，研究小组利用一定量的蓝莓汁和适宜浓度的果胶酶溶液探究果胶酶的最适用量，实验结果如图所示。写出该实验失误可能的原因及改进方法分别是 _________、__________。
（4）工业生产中，有时会采用不溶于水的介质对果胶酶进行_________处理，使酶在一定空间范围内发挥作用。与传统使用果胶酶相比，该处理的优点是__________（答出两点即可）。
【答案】（1）以果胶为唯一碳源 扩大培养 中性偏酸
（2）加入更多的酵母
（3）果胶酶用量不合理 减少果胶酶的用量
（4）固定化 可重复使用、可回收；便于产物分离；提高产品纯度等
【解析】（1）为了筛选出能分泌较多果胶酶的微生物，一般需用果胶为唯一的碳源的培养基进行选择培养。首先通过单菌落分离，获得需要的菌株；然后将其扩大培养，并进行特性鉴定，筛选得到高产菌株。该过程所用培养基对于酸碱度的要求是中性偏酸。
（2）市售蓝莓汁（含葡萄糖）在制作过程中要进行灭菌，主要是防止微生物将葡萄糖分解碳化。该小组在获得蓝莓汁后，欲进一步制作蓝莓酒。若发酵瓶内三天后还看不到气泡冒出，则必须加入更多酵母菌，使发酵作用尽快发生。
（3）根据以上分析可知，果胶酶浓度对果汁体积没有影响，说明果胶酶用量不合理，应该减少用量，如稀释果胶酶溶液后再一次进行实验。
（4）工业生产中，有时会采用不溶于水的介质对果胶酶进行固定化处理，使酶在一定空间范围内发挥作用。与传统使用果胶酶相比，该处理的优点是可重复使用、可回收；便于产物分离；提高产品纯度等。
17．（2020•四川省高三二模）回答下列有关微生物应用的问题。
（1）利用酵母菌发酵生产果酒时，为尽快得到更多果酒，首先要将淀粉类原料糖化为葡萄糖，在这个过程中，除需要添加相应酶制剂外，还需要控制温度，原因是酶_________。若从反应液中提取出酵母菌进行培养，应将酵母菌接种在______（填“牛肉膏蛋白胨”“伊红美蓝”或“麦芽汁琼脂”）培养基中，置于适宜条件下培养。
（2）利用酵母菌发酵产生的果酒进一步发酵得到果醋时，除需要加入醋酸菌外，还需要调整的两个环境条件是______。给予适宜的条件，即使没有经过严格的灭菌过程，也能够获得果酒、果醋，这是因为___________。
（3）利用毛霉腌制腐乳时，要随着豆腐层的加高而增加盐的用量，原因是________；卤汤中酒精的含量应控制在12%左右，原因是___________。
（4）在泡菜的腌制过程中，要注意控制腌制的条件，如_____等 （答出3点即可），若条件不适，容易造成细菌的大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。
【答案】（1）在最适温度条件下催化能力最强 麦芽汁琼脂
（2）通入氧气、温度为30~35°C 酵母菌、醋酸菌的发酵产物会抑制其他微生物的生长
（3）盐可抑制微生物生长，越接近瓶口，杂菌污染的可能性越大 酒精含量过高，腐乳成熟时间延长；酒精含量过低，不足以抑制微生物生长，豆腐腐败
（4）腌制的时间、温度和食盐用量
【解析】（1）由酶的特性可知，酶催化化学反应需要适宜的温度，且在最适温度时酶的催化能力最强。伊红美兰为鉴别培养基，不适合酵母菌的培养，培养酵母菌用麦芽汁琼脂培养基，因为它碳氮比高于牛肉膏蛋白胨培养基，而且麦芽汁含糖高更适合酵母菌的繁殖。
（2）醋酸发酵属于有氧发酵，需要通入氧气，醋酸菌的最适生长温度为30~35°C。酵母菌无氧发酵产生的酒精和醋酸菌的发酵产生的醋酸均能抑制其他微生物的生长。
（3）越接近瓶口杂菌污染的可能性越大，因此要随着豆腐层的加高增加盐的用量，在接近瓶口的表面盐要铺厚一些，以有效防止杂菌污染。酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系，一般控制在12%左右，酒精含量越高，对蛋白酶的抑制作用也越大，使腐乳成熟期延长；酒精含量过低，蛋白酶的活性高，加快蛋白质的水解，杂菌繁殖快，豆腐易腐败，难以成块。
（4）泡菜腌制过程中，要控制腌制时间、温度和食盐的用量，温度过高、食盐用量不足10%、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。
18．（2019•全国高三专题练习）回答与泡菜腌制和亚硝酸盐测定有关的问题。
（1）制作泡菜时，为缩短发酵周期，腌制前可加入乳酸菌。取少量酸奶，用无菌蒸馏水稀释后，再用____________蘸取少量的稀释液，在MRS乳酸菌专用培养基的平板上划线，以获得乳酸菌单菌落。下图所示的划线分离操作，正确的是_____________。
（2）泡菜腌制过程中，会产生有机酸、醇类和亚硝酸盐，其中醇类是由___________进行厌氧呼吸产生。亚硝酸盐对人体有害，为测定泡菜中亚硝酸盐含量，从泡菜中提取亚硝酸盐，与____________发生重氮化反应，再与N-l-萘基乙二胺偶联，形成紫红色产物。然后用光程为1cm的___________，在550nm光波下测定光密度值，与由已知浓度梯度亚硝酸钠制作的__________比对，计算样品中亚硝酸盐的含量。
（3）已知乳酸菌中的亚硝酸还原酶能降解亚硝酸盐。在一定的腌制时间内，随着腌制时间的延长，泡菜中亚硝酸盐含量逐渐降低，是由于在厌氧和___________环境下亚硝酸盐被亚硝酸还原酶降解。
【答案】（1）接种环 B
（2）假丝酵母 对氨基苯磺酸 比色杯 标准曲线
（3）酸性
【解析】（1）平板上划线的工具为接种环．如图所示的划线分离操作，A图很难得到由单个细胞发育而来的菌落，A错误；B图划线从上次划线末端开始，容易得到由单个细胞发育而来的菌落，B正确；C图划线没有从上次划线的末端开始，接种环上没有菌种，不能得到由单个细胞发育而来的菌落，C错误；D图划线不是从上次划线末端开始，不容易得到由单个细胞发育而来的菌落，D错误。
（2）泡菜腌制过程中醇类是由假丝酵母进行厌氧呼吸产生。亚硝酸盐对人体有害，为测定泡菜中亚硝酸盐含量，从泡菜中提取要硝酸盐，与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，再与 N-1-萘基乙二胺偶联，形成紫红色产物；然后用光程为1cm的比色杯，在550nm 光波下测定光密度值，与由一直浓度梯度亚硝酸钠制作的标准曲线比对，计算样品中亚硝酸盐的含量。
（3）已知乳酸菌中的亚硝酸还原酶能降解亚硝酸盐，在一定的腌制时间内，随着腌制时间的延长，泡菜中亚硝酸盐含量逐渐降低，是由于在厌氧和酸性环境下亚硝酸盐被亚硝酸还原酶降解。
19．（2019•内蒙古自治区高三一模）结合有关生物技术实践的知识，回答下列问题：
（1）工业上常用高产三孢布拉霉菌生产胡萝卜素，为获得该菌株的高产性状，可采用紫外线照射，其目的是__________________。为了筛选高产菌株，需选用_____________（填“固体”、“液体”或“半固体”）培养基，并在接种前，用_________法对培养基进行灭菌，以避免杂菌污染。
（2）用上述霉菌生产的胡萝卜素可用___________法鉴定。
（3）有一种细菌，它无需阳光，只要存在空气即可生存。若要长期保存该菌种，常采用_____法。果酒、果醋、腐乳和泡菜制作过程中使用的微生物与该细菌在细胞结构上相似的有________和_______。
【答案】（1）诱导其发生基因突变 固体 高压蒸汽灭菌
（2）纸层析
（3）甘油管藏 醋酸杆菌（或“醋酸菌”） 乳酸菌
【解析】（1）工业上常用高产三孢布拉霉菌生产胡萝卜素，为获得该菌株的高产性状，可采用紫外线照射，其目的是诱导其发生基因突变。为了筛选高产菌株，需选用固体培养基，并在接种前，用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌，以避免杂菌污染。
（2）用上述霉菌生产的胡萝卜素可用纸层析法鉴定。
（3）若要长期保存该菌种，常采用甘油管藏法。该细菌为原核生物，生产果酒的菌种主要是酵母菌，为真核生物，生产果醋的菌种主要为醋酸杆菌，为原核生物，生产腐乳的菌种主要是毛霉，为真核生物，生产泡菜的菌种主要是乳酸菌，为原核生物，所以果酒、果醋、腐乳、泡菜制作过程中使用的微生物与该细菌在细胞结构上相似的有醋酸杆菌和乳酸菌。
20．（2020•吉林省高三月考）研究发现细胞色素P450是动物体内一种重要的药物代谢酶，其对某些药物发挥作用或解除药物毒性具有重要作用。科研人员从菊科植物艾草中提取艾草精油，用于研究艾草精油对小鼠体内细胞色素P450基因表达的影响，以便开展有关药物临床运用试验。实验内容如下：
实验1：提取艾草精油
将艾草叶粉碎成粉末与蒸馏水按1：20于圆底烧瓶中浸泡，加热回流提取2次，每次1h，收集到艾草精油。
实验2：检测各组细胞色素P450含量将健康成年小鼠随机分为对照组和实验组，对照组小鼠灌胃一定量的0.1%的吐温（增溶剂），实验组小鼠做X处理，每组每日各处理2次。连续处理3日后，取小鼠肝脏组织，测定细胞色素P450含量。
请分析回答：
（1）实验1中提取艾草精油的方法是____________，采用此方法的理由有____________。艾草精油出油率的计算公式是____________。
（2）实验2中实验组“X”处理为____________。科研人员根据蛋白质的相对分子质量大小从样品细胞中分离细胞色素P450，可采用的方法是____________，样品中先分离出来的蛋白质的相对分子质量应该____________（填较小或较大）；若要对分离到的细胞色素P450进行分子量测定，常用的方法是____________。
（3）若实验2的结果表明，艾草精油对细胞色素P450表达量具有明显的抑制作用，可推测艾草精油____________（填能或不能）与以细胞色素P450为主要代谢酶的药物同时使用。
【答案】（1）水中蒸馏（水蒸气蒸馏） 精油化学性质稳定､有较强挥发性 精油质量/原料质量
（2）灌胃等量的0.1%吐温和艾草精油混合液 凝胶色谱法 较大 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳
（3）不能
【解析】（1）实验1中提取艾草精油的方法是水蒸气蒸馏法，采用此方法的理由是艾草精油化学性质稳定、有较强挥发性｡艾草精油出油率的计算公式是精油质量/原料质量｡
（2）根据实验的单一变量原则，实验2中实验组“X”处理为灌胃等量的0.1%吐温和艾草精油混合液｡根据蛋白质的相对分子质量大小从样品细胞中分离细胞色素P450，可采用的方法是凝胶色谱法，样品中先分离出来的蛋白质的相对分子质量应该较大；若要对分离到的细胞色素P450进行分子量测定，常用的方法是SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳｡
（3）若实验2的结果表明，艾草精油对细胞色素P450表达量具有明显的抑制作用，可推测艾草精油不能与以细胞色素P450为主要代谢酶的药物同时使用。
专题09 生物技术与实践
1．（2020•合肥二模）酸奶及果汁的生产过程中常用到生物技术，请回答有关问题：
（1）酸奶是以牛奶为原料，经过消毒、添加有益菌发酵后，再冷却灌装的一种营养保健品。生产过程中把温度控制在80℃将鲜牛奶煮15min，采用的是_______方法，不仅能有效地消毒，而且使牛奶中营养成分不被破坏。起发酵作用的微生物主要是_______，发酵中牛奶相当于其培养基，就环境因素来说，不仅温度要适宜且还需要创造_______环境。
（2）某种果汁生产过程中，如用果胶酶处理可显著增加产量，其主要原因是果胶酶水解果胶使___________。
（3）人们通常从腐烂的水果上分离产果胶酶的微生物，其依据是______________。为了获得高产果胶酶微生物的单菌落，通常采用的分离方法是_______。
（4）为了提高果胶酶的稳定性和处理的连续性，可采用_______技术处理果胶酶，如常用的吸附法。
【答案】（1）巴氏消毒 乳酸菌 厌氧（或无氧）
（2）植物细胞壁及胞间层瓦解，使榨取果汁变得更容易，从而提高出汁量（产量）
（3）腐烂的水果中含产果胶酶的微生物较多 稀释涂布平板法（或平板划线法）
（4）固定化酶
【解析】（1）牛奶是不耐高温的液体，在70~75℃煮30 min或在80℃煮15min，可以杀死牛奶中的微生物，并且使牛奶中的营养成分不被破坏，这种方法称为巴氏消毒法。制作酸奶的过程中，主要原理是乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸，故要提供适宜的温度和无氧环境。
（2）果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使细胞间变得松散，使榨取果汁变得更容易，也使果汁变得澄清。
（3）腐烂的水果中含大量果胶，产果胶酶的微生物分布较多，故通常从腐烂的水果上分离产果胶酶的微生物；微生物培养中，常用稀释涂布平板法（或平板划线法）分离微生物，可获得纯净的单菌落。
（4）利用固定化酶技术将果胶酶固定在不溶于水的载体上，可提高果胶酶的稳定性，并能反复利用。
2．（2020•四川省绵阳南山中学高三三模）草莓是时令水果，可以制作成草莓汁、草莓酒和草莓醋三种产品，且深受大众喜爱。某企业进行相关的制作实验，如下图所示。
（1）生产草莓酒、草莓醋常用的菌种分别是____________。
（2）检测草莓酒、草莓醋的制作是否成功，均可用____________这两种最简易方法来初步判断。
（3）生产中先打开阀门1，目的是让固定化柱1中填充的石英砂，通过____________方式将酶固定化。固定化柱2中选择固定化酶还是固定化细胞更有利生产？________________________，请从酶的角度说明原因？________________________。
（4）工业生产上述三种产品时，固定化柱1、2、3中需要防止外来杂菌的是____________（填写编号），如果固定化柱3中固定的是优良菌种，且流入的草莓酒质量很好，但是生产的草莓醋产量和质量不够高，排除温度和PH以外的原因可能是________________________（写三点）。
【答案】（1）酵母菌、醋酸菌
（2）嗅味、品尝
（3）物理吸附 选用固定化细胞 因为固定化细胞可以固定一系列酶，而固定化酶只能固定一种酶
（4）1、2、3 固定化醋酸菌数目较少，氧气量不够，流速控制不好，有杂菌侵入
【解析】（1）生产草莓酒常用的菌种是酵母菌，生产草莓醋常用的菌种是醋酸菌。
（2）草莓酒有酒味，草莓醋有酸味，因此，检测草莓酒、草莓醋的制作是否成功，均可用嗅味、品尝这两种最简易方法来初步判断。
（3）固定化柱1中填充的石英砂可通过物理吸附的方式将酶固定化。因为固定化细胞可以固定一系列酶，而固定化酶只能固定一种酶，所以固定化柱2中选择固定化细胞更有利于生产。
（4）果汁、果酒和果醋的制作过程中都需要防止杂菌的污染，因此，工业生产上述三种产品时，固定化柱 1、2、3 中需要防止外来杂菌的是1、2、3，如果固定化柱3中固定的是优良菌种，且流入的草莓酒质量很好，但是生产的草莓醋产量和质量不够高，排除温度和 PH 以外的原因可能是固定化醋酸菌数目较少，氧气量不够，流速控制不好，有杂菌侵入等因素造成的。
3．（2020•江西省高三一模）肠出血性大肠杆菌是能导致人体患病的为数不多的几种大肠杆菌中的一种，人体感染该种大肠杆菌后的主要症状是出血性腹泻，感染严重者可出现溶血性尿毒综合征（HUS），危及生命。该大肠杆菌在血平板（培养基中添加适量血液）上生长时，可破坏菌落周围的红细胞，使其褪色，从而形成透明圈。下图为从被肠出血性大肠杆菌污染的食物中分离和提纯该大肠杆菌的操作流程示意图。请回答下列相关问题：
（1）肉汤培养基可为培养的微生物提供的营养成分包括_____________。
（2）以上操作中在血平板上的接种方法是________；第一次接种操作前和整个接种操作结束后均需要对接种工具进行灼烧灭菌，其目的分别是____________和_____________。
（3）为了进一步研究该大肠杆菌的抗原性，常利用_________法分离其蛋白质，若甲蛋白质比乙蛋白质后洗脱出来，则相对分子质量较大的是_______。在装填凝胶柱时，不得有气泡产生，是因为____________。
【答案】（1）碳源、氮源、水、无机盐等
（2）平板划线法 杀死接种环上的微生物避免污染培养基（灭菌） 避免污染环境和感染操作者
（3）凝胶色谱 乙蛋白质 气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱顺序，降低分离效果
【解析】（1）肉汤培养基中含有蛋白质，所以可以提供氮源和碳源，又含有水分和无机盐，所以提供的营养物质为碳源、氮源、水和无机盐。
（2）据图可知，分离纯化大肠杆菌的方法为平板划线法。第一次接种操作前灼烧接种工具是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养基；划线结束后灼烧是杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。
（3）凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。由分析可知，乙蛋白质先洗脱出来，所以乙的相对分子质量较大。色谱柱内不能有气泡存在，一旦发现气泡，必须重装，因为气泡会在色谱柱内形成无效的空隙，使本该进入凝胶内部的分子从这些空隙通过，搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。
4．（2020•四川省高三二模）圆褐固氮菌能将大气中的氮气转化为氨供自身利用，是异养需氧型的原核生物。某同学利用稀释涂布平板法从土壤中分离获得圆褐固氮菌。回答下列问题。
（1）根据菌落的__________等特征，进行反复分离、纯化可以分离得到纯化菌种。分离、纯化圆褐固氮菌时不能隔绝空气，其原因是___________（答出两点）。
（2）某同学计划统计土壤样液中圆褐固氮菌的总数，他选用10-4、10-5、10-6稀释倍数进行涂布，每个稀释倍数下都设置了3个培养皿。从无菌操作的角度分析，该同学还应设置的一组对照组是________，其目的是__________。在10-4浓度下一个培养基表面发现圆褐固氮菌菌落呈黄褐色，而有一个菌落半边呈白色，半边呈黄褐色。出现上述现象的可能原因是______________。
（3）若用固定化酶技术固定圆褐固氮菌产生的固氮酶，和一般酶制剂相比，其优点是______；将冷却后的海藻酸钠溶液与圆褐固氮菌菌液进行混合，通过注射器滴入CaCl2溶液中，这种技术称为_________。
【答案】（1）颜色、形状、大小 圆褐固氮菌是好氧细菌需要氧气，且还需要空气中的氮气作为氮源
（2）设置一个接种等量无菌水（或未接种）的空白培养基 判断实验操作过程中是否被杂菌污染 有一个杂菌和一个圆褐固氮菌连在一起（一个圆褐固氮菌分裂为两个后，一个子代细菌发生了基因突变），形成了一个菌落
（3）酶既能与反应物接触又能与产物分离，固定在载体上的酶还可以被反复利用 固定化细胞
【解析】（1）菌落的特征包括颜色、形状、大小等。圆褐固氮菌为需氧型生物，能自身固氮，需要空气中的氮气作为氮源，故培养圆褐固氮菌时不能隔绝空气。
（2）为了证明实验操作过程中是否被杂菌污染，应该设置空白对照组，即在空白培养基接种等量无菌水，然后在相同且适宜的条件下培养，观察是否有菌落产生。一个菌落半边呈白色，半边呈黄褐色，原因可能为有一个杂菌和一个圆褐固氮菌连在一起形成了一个菌落或者一个圆褐固氮菌分裂为两个后，一个子代细菌发生了基因突变。
（3）和一般酶制剂相比，用固定化酶技术固定圆褐固氮菌产生的固氮酶，可以重复利用，且酶既能与反应物接触又能与产物分离，利于产物的纯化。海藻酸钠用作包埋的载体，海藻酸钠溶液与圆褐固氮菌菌液混合后通过注射器滴入CaCl2溶液中形成凝胶珠，这种技术叫做固定化细胞技术。
5．（2020•河南省高三二模）微生物食品检测是通过微生物检验，判断食品加工环境及食品卫生情况，能够对食品被细菌汚染的程度作出正确的评价，为各项卫生管理工作提供依据，目前受到高度关注。请回答下列问题。
方法一：微生物培养法
（1）培养细菌最常用到牛肉膏蛋白胨培养基，其中蛋白胨的作用是_____________________________。
（2）对食品中具有生命活性的微生物进行检测，看其数量是否超标，通常采用的接种方法是__________。培养一段时间后，通过对菌落_________________的观察也可初步确定待检样本中的微生物种类。
（3）用上述方法计算每克样品中菌株数的公式为（C/V）×M，其中C代表______________。 若培养结果中，有的菌落连成一片，最可能的原因是______________________________________（答出一点即可）。
方法二：特殊物质检测法
（4）将待测样品的微生物接种在含有14C标记的葡萄糖的培养液中，培养一段时间，通过测定生物代谢所产_______________________（填一种气体）的放射性强度，间接推测待测样品中微生物的数量。但该方法只适用于部分食品中微生物的检测，理由是____________________________________________。
【答案】（1）提供碳源、氮源、维生素
（2）稀释涂布平板法 形状、颜色、大小、隆起程度等
（3）某个稀释度下平板上生长的平均菌落数 接种的菌液浓度过高
（4）CO2 有的微生物不利用葡萄糖；有的微生物氧化分解葡萄糖的同时不产生气体等
【解析】（1）牛肉膏蛋白胨培养基，其中蛋白胨的作用是提供碳源、氮源、维生素。
（2）若要对微生物进行计数，一般选择的接种方法为稀释涂布平板法；待长出菌落以后，一般通过菌落的形状、颜色、大小、隆起程度等特征进行初步辨认。
（3）用稀释涂布平板法进行计数时，常常需要数出平板上长出的菌落数，一般一个菌落表示一个活细胞，再比上滴加到平板的体积后乘稀释倍数，所以C表示的是某个稀释度下平板上生长的平均菌落数；若平板上菌落连成一片，没有分散成单个菌落，很可能是因为接种的菌液浓度过高。
（4）微生物以葡萄糖为代谢底物，分解葡萄糖释放二氧化碳，因此可以通过测定生物代谢所产生的二氧化碳的放射性强度，间接推测待测样品中微生物的数量；但对于不利用葡萄糖的微生物，或者分解葡萄糖后不产生二氧化碳的微生物是无法用该方法检测的。
6．（2020•湖南省长郡中学高三月考）格瓦斯是一种广泛流传于东欧的低度酒精饮料。制作过程：①将发酵面包制成的面包液、糖化液装入发酵罐，加入保加利亚乳酸菌、酵母菌进行发酵；②发酵液经过严格的过滤；③过滤液经5～8s迅速升温到127℃进行高温杀菌，冷却后即可饮用。
回答下列问题：
（1）面包液、糖化液可为微生物的生长提供___________以及水和无机盐等营养物质。①过程装入发酵罐的发酵液、糖化液一般可不进行灭菌处理，原因是在___________的发酵液中，酵母菌、乳酸菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。过程③中瞬时高温灭菌的优点是_________________________________。
（2）酵母菌产生酒精的能力差异较大，其产酒精能力与其耐受酒精的能力有关。若想从发酵液中分离得到产酒精能力比较强的酵母菌，可采用________________法接种，向培养基中添加________________进行筛选。将筛选出的酵母菌置于液体培养基中培养，其目的是______________________。
（3）若将筛选出的酵母细胞进行固定化，多采用______________________（填方法），此种方法的优点是______________________（至少写出两点）。
【答案】（1）碳源、氮源 缺氧、呈酸性 既能杀死微生物，又能使营养成分不被破坏
（2）稀释涂布平板 较高浓度的酒精 增加酵母菌的浓度（或扩大培养）
（3）包埋法 成本低、操作更容易、对酶活性的影响更小、可以催化一系列反应、容易回收
【解析】（1）面包液、糖化液主要成分为糖类，所以面包液、糖化液可为微生物的生长提供碳源、氮源、水和无机盐等营养物质。乳酸菌发酵环境为无氧条件，并且在发酵过程中产生乳酸，所以，在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌、乳酸菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。过程③中瞬时高温灭菌的优点是：既能杀死微生物，又能使营养成分不被破坏。
（2）利用选择培养基，从发酵液中分离得到产酒精能力比较强的酵母菌，可采用稀释涂布平板法接种，向培养基中添加较高浓度的酒精进行筛选。将筛选出的酵母菌置于液体培养基中培养，以增加酵母菌的浓度（或扩大培养）。
（3）若将筛选出的酵母细胞进行固定化，多采用包埋法，此种方法的优点是：成本低、操作更容易、对酶活性的影响更小、可以催化一系列反应、容易回收。
7．（2020•湖北省高三月考）戴口罩、勤洗手是预防新型冠状病毒（COVID--19）的有效措施。某公司在防疫期间推出一款新型免洗洗手凝胶。为衡量该凝胶的清洗效果，研究人员检测了凝胶洗手前后，手部细菌的含量。凝胶洗手前的检测流程见下图。回答下列问题：
（1）在进行实验前需要配置培养基，培养基指的是________________________。各种培养基的具体配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源、____________。如果培养乳酸杆菌，还需要在培养基中添加________。
（2）为统计洗手前手部细菌的数量，应选择的接种方法是____________（填“稀释涂布平板法”或“平板划线法”）。利用该方法统计活菌数量的原理是________________________。
（3）根据上图所示的步骤得出的实验结果可信度较低，为了提高实验结果的可信度，请给出两点建议：____________________。
（4）培养一段时间后可根据__________（至少填两项）等菌落特征初步判断培养基上菌种的类型。为了计算洗手前手部单位面积的细菌数量，除上图所给的信息外，还需要知道____________________。
【答案】（1）人们按照微生物对营养物质的需求不同，配制出供其生长繁殖的营养基质 无机盐 维生素
（2）稀释涂布平板法 当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，通过统计平板上的菌落数，就可以推测出样品中大约含有多少活菌
（3）①同一稀释度下涂布三个平板，取三个平板上菌落数的平均值 ②设置一组未接种的空白培养基，排除杂菌污染对实验结果造成的干扰
（4）菌落的大小、形状（隆起程度和颜色） 稀释倍数和涂布平板时所取的稀释液体积
【解析】（1）培养基指人们按照微生物对营养物质的需求不同，配制出供其生长繁殖的营养基质。一般培养基中均含有碳源、氮源、水和无机盐，在培养乳酸杆菌时还需要额外添加维生素。
（2）平板划线无法得知稀释倍数，因此不能用于活菌计数。稀释涂布平板法用于活菌计数的原理是当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就可以推测出样品中大约含有多少活菌。
（3）实验设计需要遵循对照原则和平行重复原则，因此需要的改进措施有：①同一种稀释度下涂布三个平板，取三个平板上菌落数的平均值；②设置一组未接种的空白培养基，排除杂菌污染对实验结果造成的干扰。
（4）菌落的特征包含菌落的大小、性状、颜色和隆起程度。洗手前手部单位面积的细菌数量=（平板上的菌落数÷涂布时取样的体积×稀释倍数×10ml）÷取样的面积，因此，除图中所给信息外，还需要知道稀释倍数和涂布平板时所取的稀释液体积。
8．（2020•宁夏回族自治区高三二模）红细胞含有大量血红蛋白，我们可以选用猪、牛、羊的血液进行实验，来提取和分离血红蛋白。根据材料回答下列问题：
（1）以哺乳动物的红细胞为实验材料的原因：________________。
（2）提取血细胞时，首先进行红细胞的洗涤，洗涤次数、离心速度与离心时间十分重要。洗涤次数过少，________；离心速度________和时间________会使血细胞等一同沉淀。
（3）蛋白质分离方法中常用凝胶色谱法，该方法是根据________分离蛋白质。
（4）同学甲利用琼脂糖凝胶电泳技术，将得到的蛋白质进行分离，在电泳过程中，影响蛋白质迁移速度的因素包括蛋白质分子的________、________以及分子本身的大小等。
【答案】（1）成熟的哺乳动物红细胞没有细胞核和细胞器
（2）无法除去血浆蛋白 过高 过长
（3）相对分子质量的大小
（4）分子带电性质的差异 分子的形状
【解析】（1）因为成熟的哺乳动物红细胞没有细胞核和细胞器，为了获得纯度较高的血红蛋白，经常选用哺乳动物的红细胞为实验材料来提取血红蛋白。
（2）提取血细胞时，首先进行红细胞的洗涤，洗涤次数、离心速度与离心时间十分重要。洗涤次数过少，获得的血红蛋白质中会有较多的血浆蛋白；离心速度过高和时间过长会使血细胞等一同沉淀，达不到分离的效果。
（3）由分析可知蛋白质分离方法中常用凝胶色谱法，该方法的原理是根据相对分子质量的大小来分离蛋白质的。
（4）同学甲利用琼脂糖凝胶电泳技术，将得到的蛋白质进行分离，在电泳过程中，蛋白质分子的分子因为带电性质的差异、分子的形状以及分子本身的大小等不同而产生不同的迁移速度，从而实现了蛋白质的分离。
9．（2020•江西省南昌二中高三月考）柑橘果实色、香、味兼优，既可鲜食，也可加工成果汁、果酒、果醋等各种食品。柑橘类的果皮中富含柑橘精油，无色透明，具有诱人的橘香味，是天然香料精油中的一大类，在食品以及化妆品行业具有广泛的应用价值。请回答下列相关问题。
Ⅰ．柑橘精油提取
（1） 为了避免原料发生焦糊、有效成分水解等问题，橘皮精油的提取一般采用__________法。
（2） 提取橘皮精油首先要用浸泡原料，这是因为石灰水能够破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高____________________。
（3） 初步得到橘皮精油后，还要分别加入0.25%的小苏打和5%的硫酸钠，并调节pH至7～8 ，这样处理的目的是______________________________。
Ⅱ．柑橘果酒和果醋制作
（1）发酵罐1和发酵罐2 中的微生物在结构上的主要区别是前者___________________。
（2）发酵罐1 过程完成后，可以用_________________检测发酵产物中是否有酒精产生。若要进一步检测所得果酒中酵母菌的密度，可采用____________________法。
（3）某同学尝试用罐头瓶制作果酒，在培养过程中，每隔12h 左右将瓶盖拧松一次，此后再拧紧，这样做的主要目的______________________________。
【答案】Ⅰ．（1）压榨
（2）出油率
（3）使橘皮油易与水分离
Ⅱ．（1）有核膜包围的细胞核（有成形的细胞核）
（2）酸性重铬酸钾 稀释涂布平板法
（3）一是放掉发酵产生的CO2；二是避免氧气进入或杂菌污染
【解析】Ⅰ．（（1）由于橘皮精油的有效成分在水蒸气蒸馏过程中会发生部分水解，同时水中蒸馏会导致原料焦糊问题，因此一般采用压榨法提取橘皮精油。
（2）提取橘皮精油时，为了提高出油率，首先将橘皮干燥去水，然后用石灰水浸泡，石灰水的作用是：破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。
（3）初步得到橘皮精油后，还要分别加入0.25%的小苏打和5%的硫酸钠，并调节pH至7～8，其主要目的是使橘皮油易与水分离。
Ⅱ．（（1）发酵罐1用于制作果酒，其发酵菌种为酵母菌，酵母菌为真核生物；发酵罐2用于制作果醋，其发酵菌种为醋酸菌，醋酸菌为原核生物。可见，发酵罐1和发酵罐2 中的微生物在结构上的主要区别是前者有核膜包围的细胞核（有成形的细胞核）。
（2）酸性重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色，据此可用酸性重铬酸钾检测发酵罐1的发酵产物中是否有酒精产生。若要进一步检测所得果酒中酵母菌的密度，可采用稀释涂布平板法。
（3）制作果酒过程中，每隔12h 左右将瓶盖拧松一次，此后再拧紧，这样做的主要目的有：一是放掉发酵产生的CO2；二是避免氧气进入或杂菌污染。
10．（2020•云南省高三月考）几丁质是构成植物病原真菌和昆虫外骨骼的组分，高等动植物和人类体内不含几丁质。某些微生物能合成几丁质酶（胞外酶），将几丁质降解为N-乙酰氨基葡萄糖。科研人员通过微生物培养获得几丁质酶，用于生物防治。回答下列问题。
（l）几丁质酶用于植物病虫害防治的优势是________________。
（2）欲筛选几丁质酶高产菌株，应在培养基中加入几丁质，为微生物提供__________。菌株接种前对培养基灭菌，杀死培养基内外_____________。菌株筛选成功后，可将培养的菌液与灭菌后的________混合，在-20℃长期保存。
（3）将筛选出的菌株接种到培养基中，30℃恒温振荡培养至几丁质降解完全，得到几丁质酶发酵液，将其离心，保留_______________（填“上清液”或“沉淀”），获得粗酶样品；在胶体几丁质固体培养基上打孔，将粗酶样品加入孔内，恒温静置8h，根据透明圈的大小可判断_________________________。
（4）通过SDS －___________法进行几丁质酶样品纯度检测，加入SDS的目的是________________。
【答案】（1）无毒、无污染
（2）碳源、氮源 所有的微生物，包括芽孢和孢子 甘油
（3）上清液 几丁质酶活力的高低
（4）聚丙烯酰胺凝胶电泳 使蛋白质发生完全变性；消除净电荷对迁移率的影响
【解析】（1）几丁质酶的本质是蛋白质，其作用主要是降解几丁质，而几丁质是构成植物病原真菌和昆虫外骨骼的组分，且高等动植物和人类体内不含几丁质，几丁质酶用于植物病虫害防治的优势是无污染。
（2）培养微生物的培养基必不可少的条件是碳源、氮源、无机盐、水、适宜pH以及温度等。要筛选几丁质酶高产菌株，应在培养基中加入几丁质作为微生物营养来源，几丁质为N-乙酰葡糖胺通过β-1，4-糖苷键连接聚合而成的多糖，为其提供碳源和氮源。微生物的接种过程需要严格无菌操作，防止菌株受到污染，在菌株接种前应对培养基灭菌，杀死培养基内外所有微生物，包括芽孢和孢子。污染菌液的长期保存应隔绝空气，防止受到其他污染，通常在菌株筛选成功后，将培养的菌液与灭菌的甘油混合，在-20℃长期保存。
（3）将几丁质发酵液离心，重的菌株沉淀在底部，而粗酶样品分布于上清液；通过观察固体培养基上是否产生透明圈来确定菌株是否具有降解几丁质的酶活性，而透明圈的大小指几丁质酶活力的高低。
（4）几丁质酶的本质是蛋白质，蛋白质样品纯度检测采用的方法是SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法。蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率取决于它所带净电荷的多少以及分子大小等因素，为了消除净电荷对迁移率的影响，可以在凝胶中加入SDS。
11．（2020•湖北省高三一模）用下图所示的发酵装置（甲）制作果酒和果醋，在消毒后的锥形瓶中装入新鲜的葡萄汁后封闭通气口，进行自然发酵。发酵初期将温度控制在18～25℃，可见溶液中有大量气泡产生；中期可以闻到酒香；后期接种醋酸杆菌，适当升高温度并通气，酒香逐渐变成醋香。分析并回答下列问题：
（1）发酵开始时封闭通气口的原因是________________________。与醋酸杆菌相比较，酵母菌在细胞结构上最大的特点是____________________________________。
（2）接种醋酸杆菌，需升高温度到____________℃，并且需要通气，这是因为____________。
（3）图乙中能表示整个发酵过程培养液pH变化的曲线是________________________。
（4）研究发现通过重离子束辐射处理啤酒酵母能获得呼吸缺陷型酵母菌菌种，在生产中可用来提高果酒的产量。
①将经过重离子束辐射处理后的酵母菌接种到含有TTC（一种显色剂）培养基中，在此培养基中呼吸正常的酵母菌菌落呈红色，呼吸缺陷型酵母菌菌落呈白色。此培养基从用途上划分，属于____________________；
②选育出的菌种需经多次____________后才能接种到发酵罐中进行工业生产；
③与呼吸正常的酵母菌相比较，呼吸缺陷型酵母菌细胞内的丙酮酸可大量转化为酒精，说明其细胞代谢过程中____________被阻断，因此在啤酒工业生产中具有较高的经济价值。
【答案】（1）有利于酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵 有以核膜为界限的细胞核
（2）30～35℃ 醋酸杆菌为好氧型细菌
（3）②
（4）鉴别培养基 扩大培养 有氧呼吸第二、第三阶段
【解析】（1）由分析可知，酵母菌进行酒精发酵的条件是无氧环境，故实验中封闭通气口的目的是有利于酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵。醋酸杆菌属于原核生物，酵母菌是单细胞真菌，属于真核生物，据此可知，与醋酸菌相比，酵母菌在细胞结构上最大的特点是有以核膜为界限的细胞核。
（2）进行醋酸发酵的菌种为醋酸杆菌，由分析可知，醋酸杆菌为好氧细菌，且适宜在30～35℃条件下生长，因此，在进行醋酸发酵时，需要将温度控制在30~35℃，且需要通入无菌空气。
（3）在酒精发酵过程中，由于二氧化碳不断产生并溶于发酵液中，故发酵液的pH下降；随着醋酸发酵的进行，发酵液中的酒精转变成醋酸，使得pH继续下降，因此，在整个发酵过程中pH是一直处于下降状态的，图乙中②曲线的变化趋势能表示整个发酵过程培养液pH的变化。
（4）研究发现通过重离子束辐射处理啤酒酵母能获得呼吸缺陷型酵母菌菌种，在生产中可用来提高果酒的产量。
①结合题意可知，经过重离子束辐射处理后的酵母菌可能发生了突变，成为呼吸缺陷型酵母菌，为了鉴定经过处理后的酵母菌是否发生突变，可根据其生理特性，将该菌种表现为接种到含有TTC（一种显色剂）培养基中，在此培养基中呼吸正常的酵母菌菌落呈红色，呼吸缺陷型酵母菌菌落呈白色，据此可以将发生突变的酵母菌与正常的酵母菌鉴别开来，所以，该培养基从用途上划分属于鉴别培养基；
②选育出的菌种需经多次扩大培养后达到一定数量后才能进行工业生产接种到发酵罐中；
③与呼吸正常的酵母菌相比较，呼吸缺陷型酵母菌细胞内的丙酮酸可大量转化为酒精，说明突变型酵母菌有氧呼吸第二、第三阶段被阻断，是丙酮酸更多的转变成酒精，从而提高酒精的产量，因此在啤酒工业生产中具有较高的经济价值。
12．（2020•辽宁省高三一模）枯草杆菌广泛分布于士壤及腐败的有机物中，某工厂为生产耐高温的淀粉酶，开展了枯草杆菌菌株的筛选、酶的固定化分析研究，其流程如图所示：
（1）配制培养基：该培养基应以____________为唯一碳源。
（2）取土样加入盛有无菌水的三角瓶中，常压加热至水沸腾后维持20分钟，其目的是____________。取出三角瓶置于37℃条件下培养24小时，液面产生黄白色皮膜，用接种环挑取菌膜，用_______法接种到平板上，于37℃恒温箱中培养24小时，取出观察，若淀粉被水解，菌落周围会产生_______，选择优良的菌株进行扩大培养。
（3）在建立和优化淀粉酶固定化酶柱连续生产工艺研究中，通常要分析汁液中各种成分的浓度和所用酶的活性，然后主要优化各固定化酶反应器中的_________（答出2点即可）、反应pH和酶反应时间等因素。其中，酶反应时间可通过_______来调节。
（4）工业生产中，对淀粉酶需求量很大，目前较好的解决办法是将淀粉酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，具体是以海藻酸钠为“网格”载体，戊二醛为交联剂，即采用___________和交联法两种方法将酶固定化，以实现____________，从而减少对淀粉酶的需求。
【答案】（1）淀粉
（2）筛选出耐高温菌株 平板划线 透明圈
（3）固定化酶的量、反应液温度 控制反应器液体流速
（4）包埋 重复利用
【解析】（1）由题“生产耐高温的淀粉酶”可知，该培养基应以淀粉为唯一碳源。
（2）因筛选的是耐高温的淀粉酶，土壤加入无菌水后加热至水沸腾维持20分钟以筛选出耐高温菌株。筛选菌株用平板划线法接种，恒温培养后观察，菌落周围产生透明圈，说明淀粉酶被水解。
（3）影响酶活性的因素有温度、pH和酶浓度等，在建立和优化淀粉酶固定化酶柱连续生产工艺研究中，主要优化各固定化酶反应器中的固定化酶的量、反应液温度、反应pH和酶反应时间等因素。酶反应时间可通过控制反应器液体流速调节。
（4）以海藻酸钠为“网格”载体为包埋法，可以实现酶的重复利用，从而减少对淀粉酶的需求。
13．（2020•四川省高三二模）禾本科植物小麦是我国重要的粮食作物。在小麦的深加工过程中，以其麦芽为原料制取的胚芽油，富含维生素E、亚油酸等高营养活性物质；以其种子秸秆为原料制取的葡萄糖，经加工可制得酒、醋等产品。下图是利用小麦为原料制备农产品的流程图（图中数字代表过程），请回答问题：
（1）预处理的小麦胚芽经低温萃取可得胚芽油，萃取过程中应采用_________加热，萃取的效率主要取决于________。
（2）流程①中需要使用纤维素分解菌，可用________法通过是否产生_________来筛选纤维素分解菌，在筛选之前进行选择培养的目的是___________，以确保能够从样品中分离到目的菌。
（3）流程②接种酵母菌前可用平板划线法或__________法对酵母菌进行纯化，流程③接种醋酸杆菌后需要改变的条件有________。
【答案】（1）水浴 萃取剂的性质和使用量
（2）刚果红染色 透明圈 增加纤维素分解菌的数量
（3）稀释涂布平板 升高温度并通入氧气
【解析】（1）萃取过程中应采用水浴加热，萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量。
（2）流程①中筛选纤维素分解菌，可用刚果红染色法通过是否产生透明圈来筛选。为了确保能够从样品中分离到目的菌，在筛选之前进行选择培养的目的是增加纤维素分解菌的数量。
（3）流程②接种酵母菌前可用平板划线法或稀释涂布平板法对酵母菌进行纯化。依据流程③接种醋酸杆菌目的可知，接种后需要改变的条件有升高温度并通入氧气。
14．（2020•成都七中嘉祥外国语学校高三二模）材料一：玫瑰精油是玫瑰基本的药用成分。它能刺激和协调人的免疫系统和神经系统，同时具有改善内分泌腺的分泌，去除器官硬化，修复损伤细胞等功能。
材料二：据《本草纲目》记载，中药材陈皮（即晒干的橘皮）可用于脘腹胀痛、恶心呕吐的治疗。
材料三：番茄红素是一种类胡萝卜素，具有很强的抗氧化能力，在生活和生产中具有重要的应用价值。作为一种天然色素，它主要存在于茄科植物番茄（西红柿）的成熟果实中。人们可以从番茄果实中提取番茄红素。
回答下列问题：
（1）玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是玫瑰油具有______的性质。蒸馏时收集的蒸馏液不是纯的玫瑰精油，原因是_____________。
（2）橘皮除可晒干制药外，还可用于提取橘皮精油，提取前需要将橘皮放在_________中浸泡至少10小时，这样做的主要目的是______，整个提取过程需要过滤_______次。
（3）从番茄中提取番茄红素常用萃取法，提取的效率主要取决于提取剂的_________；提取过程应采用_________加热，以防止有机溶剂燃烧、爆炸；在加热瓶口还要加_______装置，以防止加热时有机溶剂挥发。
【答案】（1）易挥发，难溶于水，化学性质稳定，易溶于有机溶剂 玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来
（2）石灰水 破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率 两
（3）性质和使用量 水浴 冷凝回流
【解析】（1）玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是玫瑰精油具有易挥发、难溶于水、化学性质稳定、易溶于有机溶剂的性质。蒸馏时收集的蒸馏液不是纯的玫瑰精油，原因是玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来。
（2）橘皮除可晒干制药外，还可用于提取橘皮精油，提取前需要将橘皮放在石灰水中浸泡至少10小时，这样做的主要目的是破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率，整个提取过程需过滤两次。
（3）从番茄中提取番茄红素常用萃取法，提取的效率主要取决于提取剂的性质和使用量；提取过程应采用水浴加热，以防止有机溶剂燃烧、爆炸；在加热瓶口还要安装冷凝回流装置，以防止加热时有机溶剂挥发。
15．（2020•黑龙江省哈尔滨三中高三月考）根据下面装置图，回答有关问题：
（1） 玫瑰精油是制作高级香水的主要成分，通常采用装置甲即____________法提取。________（填“能”或“不能”）采用此法从薄荷叶中提取薄荷油，理由是_____________。
（2） 装置乙常用于果酒、果醋的制作，在果酒制作时起作用的微生物是________，它与果醋制作的微生物相比，不同的结构特点是________________。如果该装置用于制作酸奶，对该装置如何处理？________________。
（3）装置丙表示的方法为________，在加热的瓶口安装了回流冷凝装置，其作用是__________________。要想取得好的效果，必须保证原料颗粒小，温度高，时间长，目的是让提取的物质________。
【答案】（1）水蒸气蒸馏（水中蒸馏） 能 因薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似，都具有易挥发、难溶于水等性质
（2）酵母菌 具有成形的细胞核（有核膜） 关闭进气口和排气口
（3）萃取法 防止加热时有机溶剂（萃取剂）的挥发 充分溶解
【解析】（1）装置甲为蒸馏装置，表示的是植物芳香油提取中的水蒸气蒸馏法，利用此方法是依据提取物具有化学性质温稳定、易挥发、难溶于水，能随水一同蒸馏出来等性质。
（2）在果酒制作时起作用的微生物是酵母菌，果醋制作时起作用的微生物是醋酸杆菌，前者为真核细胞，与原核细胞最大的区别是具有成形的细胞核。制作酸奶利用的是乳酸菌，不消耗且不产生气体，所以该装置中的进气口和排气口都应关闭。
（3）装置丙是萃取装置，所以其表示的方法为萃取法，装置的瓶口安装了回流冷凝装置的作用是防止加热时有机溶剂（萃取剂）的挥发。萃取法要求原料颗粒小，温度高，时间长，目的是可以让萃取物充分溶解。
16．（2020•辽宁省高三开学考试）某研究小组研究了果胶酶添加对蓝莓出汁率的影响实验。回答下列问题。
（1）为了筛选出能分泌较多果胶酶的微生物，一般需用_________的培养基进行选择培养。首先通过单菌落分离，获得需要的菌株；然后将其___________，并进行特性鉴定，筛选得到高产菌株。该过程所用培养基对于酸碱度的要求是_____________。
（2）市售蓝莓汁（含葡萄糖）在制作过程中要进行灭菌，为防止葡萄糖分解碳化，要用 500g/cm2压力（90℃以上），灭菌30分钟。该小组在获得蓝莓汁后，欲进一步制作蓝莓酒。若发酵瓶内三天后还看不到气泡冒出，则必须___________，使发酵作用尽快发生。
（3）在适宜的温度和pH下，研究小组利用一定量的蓝莓汁和适宜浓度的果胶酶溶液探究果胶酶的最适用量，实验结果如图所示。写出该实验失误可能的原因及改进方法分别是 _________、__________。
（4）工业生产中，有时会采用不溶于水的介质对果胶酶进行_________处理，使酶在一定空间范围内发挥作用。与传统使用果胶酶相比，该处理的优点是__________（答出两点即可）。
【答案】（1）以果胶为唯一碳源 扩大培养 中性偏酸
（2）加入更多的酵母
（3）果胶酶用量不合理 减少果胶酶的用量
（4）固定化 可重复使用、可回收；便于产物分离；提高产品纯度等
【解析】（1）为了筛选出能分泌较多果胶酶的微生物，一般需用果胶为唯一的碳源的培养基进行选择培养。首先通过单菌落分离，获得需要的菌株；然后将其扩大培养，并进行特性鉴定，筛选得到高产菌株。该过程所用培养基对于酸碱度的要求是中性偏酸。
（2）市售蓝莓汁（含葡萄糖）在制作过程中要进行灭菌，主要是防止微生物将葡萄糖分解碳化。该小组在获得蓝莓汁后，欲进一步制作蓝莓酒。若发酵瓶内三天后还看不到气泡冒出，则必须加入更多酵母菌，使发酵作用尽快发生。
（3）根据以上分析可知，果胶酶浓度对果汁体积没有影响，说明果胶酶用量不合理，应该减少用量，如稀释果胶酶溶液后再一次进行实验。
（4）工业生产中，有时会采用不溶于水的介质对果胶酶进行固定化处理，使酶在一定空间范围内发挥作用。与传统使用果胶酶相比，该处理的优点是可重复使用、可回收；便于产物分离；提高产品纯度等。
17．（2020•四川省高三二模）回答下列有关微生物应用的问题。
（1）利用酵母菌发酵生产果酒时，为尽快得到更多果酒，首先要将淀粉类原料糖化为葡萄糖，在这个过程中，除需要添加相应酶制剂外，还需要控制温度，原因是酶_________。若从反应液中提取出酵母菌进行培养，应将酵母菌接种在______（填“牛肉膏蛋白胨”“伊红美蓝”或“麦芽汁琼脂”）培养基中，置于适宜条件下培养。
（2）利用酵母菌发酵产生的果酒进一步发酵得到果醋时，除需要加入醋酸菌外，还需要调整的两个环境条件是______。给予适宜的条件，即使没有经过严格的灭菌过程，也能够获得果酒、果醋，这是因为___________。
（3）利用毛霉腌制腐乳时，要随着豆腐层的加高而增加盐的用量，原因是________；卤汤中酒精的含量应控制在12%左右，原因是___________。
（4）在泡菜的腌制过程中，要注意控制腌制的条件，如_____等 （答出3点即可），若条件不适，容易造成细菌的大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。
【答案】（1）在最适温度条件下催化能力最强 麦芽汁琼脂
（2）通入氧气、温度为30~35°C 酵母菌、醋酸菌的发酵产物会抑制其他微生物的生长
（3）盐可抑制微生物生长，越接近瓶口，杂菌污染的可能性越大 酒精含量过高，腐乳成熟时间延长；酒精含量过低，不足以抑制微生物生长，豆腐腐败
（4）腌制的时间、温度和食盐用量
【解析】（1）由酶的特性可知，酶催化化学反应需要适宜的温度，且在最适温度时酶的催化能力最强。伊红美兰为鉴别培养基，不适合酵母菌的培养，培养酵母菌用麦芽汁琼脂培养基，因为它碳氮比高于牛肉膏蛋白胨培养基，而且麦芽汁含糖高更适合酵母菌的繁殖。
（2）醋酸发酵属于有氧发酵，需要通入氧气，醋酸菌的最适生长温度为30~35°C。酵母菌无氧发酵产生的酒精和醋酸菌的发酵产生的醋酸均能抑制其他微生物的生长。
（3）越接近瓶口杂菌污染的可能性越大，因此要随着豆腐层的加高增加盐的用量，在接近瓶口的表面盐要铺厚一些，以有效防止杂菌污染。酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系，一般控制在12%左右，酒精含量越高，对蛋白酶的抑制作用也越大，使腐乳成熟期延长；酒精含量过低，蛋白酶的活性高，加快蛋白质的水解，杂菌繁殖快，豆腐易腐败，难以成块。
（4）泡菜腌制过程中，要控制腌制时间、温度和食盐的用量，温度过高、食盐用量不足10%、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。
18．（2019•全国高三专题练习）回答与泡菜腌制和亚硝酸盐测定有关的问题。
（1）制作泡菜时，为缩短发酵周期，腌制前可加入乳酸菌。取少量酸奶，用无菌蒸馏水稀释后，再用____________蘸取少量的稀释液，在MRS乳酸菌专用培养基的平板上划线，以获得乳酸菌单菌落。下图所示的划线分离操作，正确的是_____________。
（2）泡菜腌制过程中，会产生有机酸、醇类和亚硝酸盐，其中醇类是由___________进行厌氧呼吸产生。亚硝酸盐对人体有害，为测定泡菜中亚硝酸盐含量，从泡菜中提取亚硝酸盐，与____________发生重氮化反应，再与N-l-萘基乙二胺偶联，形成紫红色产物。然后用光程为1cm的___________，在550nm光波下测定光密度值，与由已知浓度梯度亚硝酸钠制作的__________比对，计算样品中亚硝酸盐的含量。
（3）已知乳酸菌中的亚硝酸还原酶能降解亚硝酸盐。在一定的腌制时间内，随着腌制时间的延长，泡菜中亚硝酸盐含量逐渐降低，是由于在厌氧和___________环境下亚硝酸盐被亚硝酸还原酶降解。
【答案】（1）接种环 B
（2）假丝酵母 对氨基苯磺酸 比色杯 标准曲线
（3）酸性
【解析】（1）平板上划线的工具为接种环．如图所示的划线分离操作，A图很难得到由单个细胞发育而来的菌落，A错误；B图划线从上次划线末端开始，容易得到由单个细胞发育而来的菌落，B正确；C图划线没有从上次划线的末端开始，接种环上没有菌种，不能得到由单个细胞发育而来的菌落，C错误；D图划线不是从上次划线末端开始，不容易得到由单个细胞发育而来的菌落，D错误。
（2）泡菜腌制过程中醇类是由假丝酵母进行厌氧呼吸产生。亚硝酸盐对人体有害，为测定泡菜中亚硝酸盐含量，从泡菜中提取要硝酸盐，与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，再与 N-1-萘基乙二胺偶联，形成紫红色产物；然后用光程为1cm的比色杯，在550nm 光波下测定光密度值，与由一直浓度梯度亚硝酸钠制作的标准曲线比对，计算样品中亚硝酸盐的含量。
（3）已知乳酸菌中的亚硝酸还原酶能降解亚硝酸盐，在一定的腌制时间内，随着腌制时间的延长，泡菜中亚硝酸盐含量逐渐降低，是由于在厌氧和酸性环境下亚硝酸盐被亚硝酸还原酶降解。
19．（2019•内蒙古自治区高三一模）结合有关生物技术实践的知识，回答下列问题：
（1）工业上常用高产三孢布拉霉菌生产胡萝卜素，为获得该菌株的高产性状，可采用紫外线照射，其目的是__________________。为了筛选高产菌株，需选用_____________（填“固体”、“液体”或“半固体”）培养基，并在接种前，用_________法对培养基进行灭菌，以避免杂菌污染。
（2）用上述霉菌生产的胡萝卜素可用___________法鉴定。
（3）有一种细菌，它无需阳光，只要存在空气即可生存。若要长期保存该菌种，常采用_____法。果酒、果醋、腐乳和泡菜制作过程中使用的微生物与该细菌在细胞结构上相似的有________和_______。
【答案】（1）诱导其发生基因突变 固体 高压蒸汽灭菌
（2）纸层析
（3）甘油管藏 醋酸杆菌（或“醋酸菌”） 乳酸菌
【解析】（1）工业上常用高产三孢布拉霉菌生产胡萝卜素，为获得该菌株的高产性状，可采用紫外线照射，其目的是诱导其发生基因突变。为了筛选高产菌株，需选用固体培养基，并在接种前，用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌，以避免杂菌污染。
（2）用上述霉菌生产的胡萝卜素可用纸层析法鉴定。
（3）若要长期保存该菌种，常采用甘油管藏法。该细菌为原核生物，生产果酒的菌种主要是酵母菌，为真核生物，生产果醋的菌种主要为醋酸杆菌，为原核生物，生产腐乳的菌种主要是毛霉，为真核生物，生产泡菜的菌种主要是乳酸菌，为原核生物，所以果酒、果醋、腐乳、泡菜制作过程中使用的微生物与该细菌在细胞结构上相似的有醋酸杆菌和乳酸菌。
20．（2020•吉林省高三月考）研究发现细胞色素P450是动物体内一种重要的药物代谢酶，其对某些药物发挥作用或解除药物毒性具有重要作用。科研人员从菊科植物艾草中提取艾草精油，用于研究艾草精油对小鼠体内细胞色素P450基因表达的影响，以便开展有关药物临床运用试验。实验内容如下：
实验1：提取艾草精油
将艾草叶粉碎成粉末与蒸馏水按1：20于圆底烧瓶中浸泡，加热回流提取2次，每次1h，收集到艾草精油。
实验2：检测各组细胞色素P450含量将健康成年小鼠随机分为对照组和实验组，对照组小鼠灌胃一定量的0.1%的吐温（增溶剂），实验组小鼠做X处理，每组每日各处理2次。连续处理3日后，取小鼠肝脏组织，测定细胞色素P450含量。
请分析回答：
（1）实验1中提取艾草精油的方法是____________，采用此方法的理由有____________。艾草精油出油率的计算公式是____________。
（2）实验2中实验组“X”处理为____________。科研人员根据蛋白质的相对分子质量大小从样品细胞中分离细胞色素P450，可采用的方法是____________，样品中先分离出来的蛋白质的相对分子质量应该____________（填较小或较大）；若要对分离到的细胞色素P450进行分子量测定，常用的方法是____________。
（3）若实验2的结果表明，艾草精油对细胞色素P450表达量具有明显的抑制作用，可推测艾草精油____________（填能或不能）与以细胞色素P450为主要代谢酶的药物同时使用。
【答案】（1）水中蒸馏（水蒸气蒸馏） 精油化学性质稳定､有较强挥发性 精油质量/原料质量
（2）灌胃等量的0.1%吐温和艾草精油混合液 凝胶色谱法 较大 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳
（3）不能
【解析】（1）实验1中提取艾草精油的方法是水蒸气蒸馏法，采用此方法的理由是艾草精油化学性质稳定、有较强挥发性｡艾草精油出油率的计算公式是精油质量/原料质量｡
（2）根据实验的单一变量原则，实验2中实验组“X”处理为灌胃等量的0.1%吐温和艾草精油混合液｡根据蛋白质的相对分子质量大小从样品细胞中分离细胞色素P450，可采用的方法是凝胶色谱法，样品中先分离出来的蛋白质的相对分子质量应该较大；若要对分离到的细胞色素P450进行分子量测定，常用的方法是SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳｡
（3）若实验2的结果表明，艾草精油对细胞色素P450表达量具有明显的抑制作用，可推测艾草精油不能与以细胞色素P450为主要代谢酶的药物同时使用。
相关资料
更多
