高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 发酵工程及其应用课后测评

第3节　发酵工程及其应用

基础巩固

1.发酵工业对于食品、药品等行业都具有重要的价值。下列不属于发酵的是(　　)

A.利用需氧型青霉菌生产青霉素

B.缺氧时,人的组织细胞产生乳酸

C.利用酵母菌的无氧呼吸获得酒精

D.利用黑曲霉生产柠檬酸

答案:B

解析:发酵是指人们利用微生物,在适宜的条件下,将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。B项没有微生物参与,不属于发酵。

2.用发酵工程生产的产品,如果是菌体,则进行分离提纯时可采用的方法是(　　)

A.蒸馏、过滤　　　　　

B.过滤、沉淀

C.萃取、离心 

D.沉淀、萃取

答案:B

3.下列产品不属于微生物代谢产物的是(　　)

A.味精 

B.啤酒

C.豆浆 

D.人生长激素

答案:C

4.谷氨酸的发酵过程是其发酵工程的中心环节。下列有关发酵罐的监测装置作用及目的的叙述,错误的是(　　)

A.检测培养液中的细菌数目、产物浓度、代谢产物类型等

B.监控pH并及时添加碱性物质或氨水以提高产量

C.监控溶解氧、温度、通气量和转速等条件,以免影响其代谢途径和产量

D.此过程需要控制无氧和恒温条件以利于谷氨酸棒状杆菌和谷氨酸的生成

答案:D

解析:发酵罐的监测装置,可以方便检测培养液中的细菌数目、产物浓度、代谢产物类型等,以了解发酵进程,A项正确。在谷氨酸发酵过程中,随着谷氨酸的不断生成,发酵液的pH不断减小,对谷氨酸的生成产生抑制,为了维持发酵的最佳条件,要监控pH并及时添加碱性物质或氨水以维持pH稳定,提高谷氨酸的产量,B项正确。谷氨酸发酵过程需要严格控制温度、pH、溶解氧、通气量等,以免影响其代谢途径和产量,例如溶解氧不足,生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸,C项正确。谷氨酸棒状杆菌是一种异养需氧细菌,扩大培养应在有氧条件下进行,有利于谷氨酸棒状杆菌和谷氨酸的生成,D项错误。

5.在发酵过程中培养基的pH常常发生变化,因此配制培养基时应该(　　)

A.加酸 

B.加碱

C.加缓冲液 

D.调pH

答案:C

6.下列关于发酵工程的说法,错误的是(　　)

A.发酵工程的产品是指微生物的代谢物和菌体本身

B.在发酵之前需要对菌种进行扩大培养

C.培养基、发酵设备和菌种必须经过严格的灭菌

D.环境条件的变化,不仅会影响菌种的生长繁殖,而且会影响菌体代谢物的形成

答案:C

7.下列有关发酵工程应用的叙述,错误的是(　　)

A.人们可以利用嗜低温菌提高热敏性产品的产量

B.利用白僵菌防治玉米螟是利用微生物的代谢物防治病虫害的实例

C.借助基因工程和发酵工程,可以利用微生物生产生长激素释放抑制激素,治疗肢端肥大症

D.将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌,再通过发酵生产乙型肝炎疫苗

答案:B

8.与传统发酵技术相比,发酵工程的产品种类更加丰富,产量和质量明显提高。下列有关叙述错误的是(　　)

A.发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵

B.发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身

C.在发酵工程的发酵环节中,发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖,也会影响微生物的代谢途径

D.通过发酵工程可以利用微生物生产单细胞蛋白

答案:A

解析:不论是发酵工程还是传统发酵技术,都是利用微生物进行发酵。

9.酒精的生产已经有几千年的历史,现在仍然是发酵工程应用的一个重要方面。利用酵母菌发酵生产酒精时,投放的适宜原料和产生酒精阶段要控制的必要条件分别是(　　)

A.玉米粉和有氧

B.大豆粉和有氧

C.玉米粉和无氧

D.大豆粉和无氧

答案:C

解析:酵母菌是一种兼性厌氧微生物。在有氧条件下,进行有氧呼吸,分解糖类等有机物生成二氧化碳和水;在无氧条件下,进行无氧呼吸,分解糖类等有机物生成酒精和二氧化碳。因此,在酵母菌产生酒精的过程中,必须控制无氧条件和提供含糖类较多的营养物质。

10.现代工业生产中往往采用规范的流程进行发酵生产以提高生产效率。下图是发酵工程生产产品的流程图。请据图回答下列问题。

(1)能生产人生长激素的工程菌是通过①培养的,①是　　　　　　　　　　　;高产青蒿素菌种是通过②培育的,②是　　　　　　。 

(2)④表示　　　　　　　　,⑤表示　　　　　　　　　　　　。 

(3)整个过程的中心阶段是发酵,在此阶段需要随时取样、检测等,以了解发酵进程,还要及时添加　　　　　　　　,同时严格控制　　　　　　　　　　　　等发酵条件。 

(4)若发酵所得产品是单细胞蛋白,则往往采用　　　　　　　　　　　　的方法进行提取。 

答案:(1)基因工程育种　诱变育种

(2)接种　灭菌

(3)必需的营养组分　温度、pH和溶解氧

(4)过滤、沉淀

11.人造蛋白食品的生产可利用现代微生物发酵工程技术,食用真菌蛋白是人造蛋白的一种。下图为真菌蛋白的制造过程图解,请据图回答问题。

(1)向发酵罐中注入少量氨水的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)制造真菌蛋白时,要向发酵罐中通入空气,由此可知,发酵罐中的真菌的异化作用类型是　　　　　　　　　。 

(3)向发酵罐中加入的一切物品都需要消毒,从生态学的角度进行分析,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)从自然界中分离的真菌菌种,当用于制造真菌蛋白时,蛋白质的产量很低。要获得更多的真菌蛋白,培育优良的真菌菌种可采用　　　　的方法。 

(5)在下列4种物质中,可以用作培养青霉菌的主要能源物质的是　　　　。 

A.脂肪 B.葡萄糖

C.蛋白质 D.氨基酸

答案:(1)为真菌提供合成蛋白质所需的氮源,调节pH

(2)需氧型

(3)避免杂菌与真菌竞争而降低真菌蛋白的产量

(4)人工诱变

(5)B

解析:(1)氨水呈碱性,能调节发酵液的pH,还能为真菌提供氮源。(2)向发酵罐内通入空气就是为了提供氧气,说明发酵罐中的真菌为需氧型微生物。(3)发酵过程中混入的杂菌会和发酵菌竞争营养物质,从而影响发酵的进行。(4)菌体本身能产生蛋白质,要想得到产生蛋白质更多的菌种,可以采用人工诱变的方法。(5)糖类是生物主要的能源物质。

能力提升

1.紫外线具有杀菌和诱变功能。用相同剂量、不同波长的紫外线处理两组等量的酵母菌,结果见下表。

据表推断,在选育优良菌种时,应采用的紫外线波长及依据分别是(　　)

A.260 nm,酵母菌存活率较低

B.260 nm,酵母菌突变数较多

C.280 nm,酵母菌存活率较高

D.280 nm,酵母菌突变数较少

答案:B

解析:由题表可知,当紫外线波长为280nm时,酵母菌的存活率虽然高达100%,但是只有0~1个发生突变,不利于菌种选育;当紫外线波长为260nm时,酵母菌的存活率虽然只有60%,但是有50~100个发生突变,可以提供丰富的变异材料,有利于菌种的选育。

2.酵母菌培养过程中的生长曲线如下图所示,a、b、c、d分别表示不同的生长时期,其中适于作为生产用菌种的时期是(　　)

A.a B.b

C.c D.d

答案:B

解析:常作为生产菌种和科研材料的细菌群体,应该是代谢旺盛、个体形态和生理特性比较稳定的时期。曲线中的b时期菌体代谢最旺盛,生理特性比较稳定,是生产用菌种的最佳时期。

3.(不定项选择题)传统发酵技术是我国文化中的精髓,是我国人民智慧的结晶。下列有关说法错误的是(　　)

A.利用发酵技术,在鲜奶中加入乳酸菌可制成乳酸制品

B.制作泡菜的坛子加水密封隔绝空气是为了抑制乳酸菌繁殖

C.白酒的酿造过程中利用了霉菌和酵母菌两种微生物的发酵作用

D.将做好的发酵食品冷藏于地窖中,其目的是促进微生物代谢物的累积

答案:BD

解析:制酸奶要用到乳酸菌,乳酸菌发酵产生乳酸,使得酸奶有一种特殊的酸味,所以在鲜奶中加入乳酸菌可制成乳酸制品,A项正确。制作泡菜的坛子加水密封隔绝空气是为了抑制需氧型微生物繁殖,B项错误。白酒的酿造过程中利用了酵母菌的发酵作用,同时利用了霉菌产生的淀粉酶将淀粉糖化,C项正确。地窖中温度低,能抑制细菌、真菌等微生物的生长和繁殖,使其繁殖速度慢,数量少,不能充分分解食物,达到保鲜的目的,所以将做好的发酵食品冷藏于地窖中是为了抑制微生物的生长,D项错误。

4.(不定项选择题)有关发酵过程中氧的利用,下列叙述错误的是(　　)

A.微生物可直接利用空气中的氧气

B.微生物只能利用发酵液中的溶解氧

C.温度升高,发酵液中溶解氧增多

D.需向发酵液中连续补充空气并不断地搅拌

答案:ACD

5.(不定项选择题)下列关于青霉素生产的叙述,正确的是(　　)

A.采用先用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再筛选的方法可选育高产菌种

B.青霉素是青霉菌生长过程中产生的抑制细菌生长的代谢物

C.发酵罐接种后必须进行灭菌处理

D.在青霉菌的生长达到稳定时,活菌数不再增加,青霉菌产量下降

答案:AB

解析:发酵罐应该在接种前灭菌,接种后灭菌会把接种的菌株杀死。青霉菌生长达到稳定时,活菌数不再增加,抗生素等代谢物逐渐增多,这时若适当补充营养物质,可以提高代谢物的产量。

6.传说中,醋最早是由“酒圣”杜康之子发明的。杜康的儿子墨塔在一次酿酒时发酵过头,直至第21天开缸时,发现酒液已变酸但香气扑鼻,且酸甜可口,于是墨塔便把“廿一日”加一“酉”字,给这种酸水起名为“醋”。下列叙述错误的是(　　)

A.酒发酵初期通入氧气的目的是促进酵母菌进行有氧呼吸,使其大量增殖

B.酒精是在酵母菌细胞的线粒体中产生的,可用酸性重铬酸钾溶液检测

C.墨塔酿酒反成醋的原因可能是发酵装置密封不严或发酵装置没有清洗干净

D.酿酒时糖类未耗尽,酵母菌的发酵也会停止原因可能是pH降低和酒精含量增多

答案:B

解析:酵母菌是兼性厌氧微生物,所以发酵初期通入氧气的目的是促进酵母菌进行有氧呼吸,大量增殖,A项正确。酒精是酵母菌无氧呼吸的产物,在酵母菌细胞的细胞质基质中产生,可以用酸性重铬酸钾溶液检测酒精的产生,B项错误。酒变酸是醋酸菌发酵的结果,墨塔酿酒反成醋的原因可能是发酵装置密封不严,发酵装置没有清洗干净,导致醋酸菌混入发酵液中,C项正确。在酿酒的过程中,糖类即使未耗尽,酵母菌的发酵过程也会停止,原因可能是pH降低和酒精含量增多,对发酵起抑制作用,D项正确。

7.(1)人们不会在热泉中发现活着的嗜冷海藻,但可以在冷水环境中分离出嗜热微生物。请根据酶的特性分析产生这种现象的原因。

(2)淀粉酶可以通过微生物发酵生产。为了提高酶的产量请设计一个实验,利用诱变育种方法,获得产生淀粉酶较多的菌株。

①写出主要实验步骤。

②根据诱发突变率低和诱发突变具有不定向性的特点预期实验结果。(提示:生产菌株在含有淀粉的固体培养基上,随着其生长可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉,在菌落周围形成透明圈)

答案:(1)嗜冷海藻体内的酶在高温环境中,因分子结构被破坏而失去活性,海藻很快死亡。而嗜热微生物体内的酶在低温环境中,只是活性降低,但结构没有被破坏,温度合适时又可以恢复活性。

(2)第一步,将培养好的生产菌株分为两组,一组用一定剂量的诱变剂处理,另一组不处理作对照。

第二步,制备含淀粉的固体培养基。

第三步,把诱变组的大量菌株接种于多个含淀粉的固体培养基上,同时接种对照组,相同条件下培养。

第四步,比较两组菌株菌落周围透明圈的大小,选出透明圈变大的菌株。

A.由于诱发突变率低,诱变组中绝大多数菌落周围的透明圈大小与对照组相同。B.由于诱发突变的不定向性,诱变组中极少数菌落周围的透明圈与对照组相比变大或变小。

8.下图表示制作啤酒的过程,请据图回答下列问题。

(1)把原料放进沸水中是为了　　　　　　　　　　。 

(2)为什么要在混合物冷却后才将酵母菌加进去?

(3)请写出酵母菌所进行的生理过程的化学反应式:                                 　。 

(4)研究者发现温度的变化对气体产量有影响,并在不同温度下测定气体的产量(如下表所示)。请在方格纸上,根据表中数据大致画出气体体积与温度的关系。

答案:(1)消毒　(2)避免高温杀死酵母菌。

(3)C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量,C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量

(4)