(2020-2022)三年高考生物真题分类汇编:发酵工程.pdf
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1、2020-2022三年高考生物真题分类汇编1 3 发酵工程2022年真题一、单选题1.(2022.山东)青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时,会通过分泌青霉素杀死细菌,以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产,关于该生产过程,下列说法错误的是()A.发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖B.可用深层通气液体发酵技术提高产量C.选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中D.青霉素具有杀菌作用,因此发酵罐不需严格灭菌【答案】D【解析】培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等四类营养物质。配制培养基时除了满足基本的营养条件外,还需满足微生物生长对特殊营养物质、pH、Ch的要求。【详解】A、
2、青霉菌处于葡萄糖浓度不足的环境中会通过分泌青霉素杀死细菌;提供相同含量的碳源,葡萄糖溶液单位体积中溶质微粒较多,会导致细胞失水,发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖,乳糖是二糖,可被水解为半乳糖和葡萄糖,是青霉菌生长的最佳碳源,可以被青霉菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利条件,A 正确:B、青霉菌的代谢类型为异养需氧型,可用深层通气液体发酵技术提高产量,B 正确;C、选育出的高产青霉素菌株经扩大培养纯化后,才可接种到发酵罐中进行工业化生产,C 正确;D、为了防止细菌、其他真菌等微生物的污染,获得纯净的青霉素,发酵罐仍需严格灭菌,D 错误。2.(2022 山 东)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验,下列说法
3、错误的是()A.过滤液沉淀过程在4冰箱中进行是为了防止DNA降解B.离心研磨液是为了加速DNA的沉淀C.在一定温度下,DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色D.粗提取的DNA中可能含有蛋白质【答案】B【解析】DNA的粗提取与鉴定的实验原理是:DNA的溶解性,DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的氯化钠溶液中的溶解度不同,利用这一特点可以选择适当浓度的盐溶液可以将D N A溶解或析出,从而达到分离的目的;D N A不容易酒精溶液,细胞中的某些蛋白质可以溶解于酒精,利用这一原理可以将蛋白质和D N A进一步分离;在沸水浴的条件下D N A遇二苯胺会呈现蓝色。【详解】A、低温时D N A酶的活性较低,过滤液沉淀过
4、程在4 c冰箱中进行是为了防止D N A降解,A正确;B、离心研磨液是为了使细胞碎片沉淀,B错误;C、在沸水浴条件下,D N A遇二苯胺试剂呈现蓝色,C正确;D、细胞中的某些蛋白质可以溶解于酒精,可能有蛋白质不溶于酒精,在95%的冷酒精中与DNA一块儿析出,故粗提取的D N A中可能含有蛋白质,D正确。3.(2022.湖南.)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象,部分解折叠后可被正常碱性蛋白醐特异性识别并降解(自溶)失活。此外,加热也能使碱性蛋白醐失活,如图所示。下列叙述错误的是()天然状态 部分解折叠 完全解折叠A.碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活B.加热导致碱性蛋白酶构象改
5、变是不可逆的C.添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果D.添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量,减少环境污染【答案】B【解析】碱性蛋白酶能使蛋白质水解成可溶于水的多肽和氨基酸。衣物上附着的血渍、汗渍、奶渍、酱油渍等污物,都会在碱性蛋白前的作用下,结构松弛、膨胀解体,起到去污的效果。【详解】A、由题“部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活”可知,碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活,A正确;B、由图可知,加热导致碱性蛋白酶由天然状态变为部分解折叠,部分解折叠的碱性蛋白酶降温后可恢复到天然状态,因此加热导致碱性蛋白酶构象改变是可逆的,B错误;C、碱性蛋白酶受到其他成分的影响
6、而改变构象,而且加热也能使碱性蛋白酶失活,会降低碱性蛋白酶的洗涤剂去污效果,添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果,C正确;D、酶具有高效性,碱性蛋白酶能使蛋白质水解成多肽和氨基酸,具有很强的分解蛋白质的能力,可有效地清除汗渍、奶渍、酱油渍等污渍,添加碱性蛋白前可降低洗涤剂使用量,减少环境污染,D 正确。4.(2022年 1 月浙江)用果胶酶处理草莓,可以得到比较澄清的草莓汁;而利用稀盐酸处理草莓可以制得糊状的草莓酱。果胶酶和盐酸催化果胶水解的不同点在于()A.两者催化果胶水解得到的产物片段长度不同B.两者催化果胶水解得到的单糖不同C.两者催化果胶主链水解断裂的化学键不同D.酶催化需要
7、最适温度,盐酸水解果胶不需要最适温度【答案】A【解析】酶和无机催化剂的不同点:酶降低化学反应活化能的效果更显著。酶和无机催化剂的相同点:都能降低化学反应的活化能,加速化学反应的进行;都不能为化学反应提供能量;都不能改变化学反应的平衡点;在化学反应前后质和量都不变。【详解】A、用果胶酶处理草莓,可以得到比较澄清的草莓汁;而利用稀盐酸处理草莓可以制得糊状的草莓酱,说明两者催化果胶水解得到的产物片段长度不同,A 正确;BC、盐酸属于无机催化剂,与果胶酶催化果胶主链水解断裂的化学键、催化果胶水解得到的单糖是相同的,BC错误;D、无论是酶和盐酸催化化学反应,反应的过程中温度达到最适的话,可以让反应更加充
8、分,但可能酶的效果比盐酸更好,D 错误。二、多选题5.(2022.山东.)啤酒的工业化生产中,大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后,最终过滤、调节、分装。下列说法正确的是()A.用赤霉素处理大麦,可使大麦种子无须发芽就能产生a-淀粉酶B.焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌C.糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵D.通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成,缩短啤酒的发酵周期【答案】ACD【解析】果酒的制作离不开酵母菌,酵母菌是异养兼性厌氧微生物,在有氧条件下,酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖,把糖分解成二氧化碳和水;在无氧条件下,酵母菌能进行酒精发酵。故果酒的制作原理是
9、酵母菌无氧呼吸产生酒精。【详解】A、赤霉素能促进种子的萌发,据此可推测若用赤霉素处理大麦,可诱导a-淀粉酶相关基因的表达,促进a-淀粉酶的合成,进而使大麦种子无须发芽就能产生a-淀粉酶,A 正确;B、焙烤可以杀死大麦种子的胚,但不使淀粉酶失活,没有进行灭菌,B错误;C、糖浆经蒸煮(产生风味组分、终止酶的进一步作用,并对糖浆灭菌)、冷却后再接种酵母菌进行发酵,防止高温杀死菌种,C正确;D、转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成,缩短啤酒的发酵周期,属于转基因技术在微生物领域的应用,D正确。三、非选择题6.(2022全国甲卷)某同学从被石油污染的土壤中分离得到A和B两株可以降解石油的细菌,在此
10、基础上采用平板培养法比较二者降解石油的能力,并分析两个菌株的其他生理功能。实验所用的培养基成分如下。培养基 I:K 2 H p M g S O4,NH4NO3,石油。培养基n:K2HPO4,MgSO4,石油。操作步骤:将A、B菌株分别接种在两瓶液体培养基I中培养,得 到A、B菌液;液体培养基I、II中添加琼脂,分别制成平板I、H,并按图中所示在平板上打甲、乙两孔。回答下列问题。(1)实验所用培养基中作为碳源的成分是 o培养基中NH4NO3的作用是为菌株的生长提供氮源,氮源在菌体内可以参与合成_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (答 出2种即可)等生物大分子。(2)步骤中,在资源
11、和空间不受限制的阶段,若最初接种No个A细菌,繁 殖n代后细菌的数量是(3)为了比较A、B降解石油的能力,某同学利用步骤所得到的平板I、II进行实验,结果如表所 示(“+”表示有透明圈,+”越多表示透明圈越大,“-”表示无透明圈),推测该同学的实验思路是(4)现有一贫氮且被石油污染的土壤,根据上表所示实验结果,治理石油污染应选用的菌株是,理由是【答案】(1)石油 DNA、RNA、蛋白质(2)No*2n(3)在无菌条件下,将等量等浓度的A菌液和B菌液分别接种到平板I的甲和乙两孔处,平板H也进行同样的操作,在相同且适宜条件下培养一段时间,比较两个平板的两孔处的透明圈大小并作记录,根据透明圈大降解能
12、力强,透明圈小降解能力弱,进而比较A、B降解石油的能力(4)A A菌株降解石油的能力高于B菌株,并且在没有添加氮源的培养基中也能生长【解析】培养基对微生物具有选择作用。配置培养基时根据某一种或某一类微生物的特殊营养要求,加入某些物质或除去某些营养物质,抑制其他微生物的生长,也可以根据某些微生物对一些物理、化学因素的抗性,在培养基中加入某种化学物质,从而筛选出待定的微生物。这种培养基叫做选择培养基。(1)培养基的成分有碳源、氮源、无机盐和水等,从组成培养基的物质所含化学元素可知,作为碳源的成分是石油。生物大分子DNA、RNA、蛋白质都含有N元素,故氮源在菌体内可以参与合成这些物质。(2)由题意“
13、资源和空间不受限制 可知,细菌的增殖呈J型曲线增长,由于D N A的半保留复制,细菌每繁殖一代就是上一代的2倍,根据公式Nk No,九=2,繁殖n代后细菌的数量是No2,(3)分析表格数据可知,实验的结果是: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菌株不能降解,根据实验的单一变量和对照原则,推测该同学的思路是:在无菌条件下,将等量等浓度的A菌液和B菌液分别接种到平板I的甲和乙两孔处,平板II也进行同样的操作,在相同且适宜条件下培养一段时间,比较两个平板的两孔处的透明圈大小并作记录,根据透明圈大降解能力强,透明圈小降解能力弱,进而比较A、B降解石油的能
14、力。(4)由表格数据可知,在平板H(无氮源的培养基)上,A菌株仍然能降解石油,而B菌株不能降解,所以要治理贫氮且被石油污染的土壤,应该选用A菌株,因为A菌株降解石油的能力高于B菌株,并且在没有添加氮源的培养基中也能生长。7.(2022 全国乙卷)化合物S被广泛应用于医药、食品和化工工业、用菌株C可生产S,S的产量与菌株C培养所利用的碳源关系密切。为此,某小组通过实验比较不同碳源对菌体生长和S产量的影响,结果见表。回答下列问题。(1)通常在实验室培养微生物时,需要对所需的玻璃器皿进行灭菌,灭 菌 的 方 法 有 (答出2碳源细胞干重(g/L)S产 量(g/L)葡萄糖3.120.15淀粉0.010
15、.00制糖废液2.300.18点即可)。(2)由实验结果可知,菌株C生 长 的 最 适 碳 源 是;用菌株C生产S的 最 适 碳 源 是。菌株C的生长除需要碳源外,还需要(答出2点即可)等营养物质。(3)由实验结果可知,碳源为淀粉时菌株C不能生长,其原因是。(4)若以制糖废液作为碳源,为进一步确定生产S的最适碳源浓度,某同学进行了相关实验。请简要写出实验思路:o(5)利用制糖废液生产S可以实现废物利用,其意义是(答出1点即可).【答案】(1)高压蒸汽灭菌、干热灭菌(2)葡 萄 糖 制 糖 废 液 氮 源、无机盐、水缺少淀粉酶(4)分别配制一系列不同浓度梯度的以制糖废液为唯一碳源的培养基,培养菌
16、株C,其他条件相同且适宜,一段时间后,测定并比较不同浓度制糖废液中的S的产量,S产量最高时对应的制糖废液浓度即为生产S的最适碳源浓度(5)减少污染、节省原料、降低生产成本【解析】1、实验室常用的灭菌方法:(1)灼烧灭菌:将微生物的接种工具,如接种环、接种针或其他金属工具,直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧,可以迅速彻底地灭菌;(2)干热灭菌:能耐高温的,需要保持干燥的物品,如玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等,可以采用这种方法灭菌;(3)高压蒸汽灭菌:将灭菌物品放置在盛有适量水的高压蒸汽灭菌锅内,为达到良好的灭菌效果,一般在压力为lOOkPa,温度为121c的条件下,维 持1530min。2、
17、培养基的营养构成:各种培养基的具体配方不同,但一般都含有水、碳源、氮源和无机盐;不同培养基还要满足不同微生物对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。(1)通常在实验室培养微生物时,为防止实验用的玻璃器皿等物品中原有的微生物污染培养物,需要使用强烈的理化因素杀死物体内外一切微生物的细胞、芽抱和抱子,即对所需的玻璃器皿进行灭菌,玻璃器皿常用的灭菌的方法有干热灭菌、高压蒸汽灭菌等。(2)由实验结果可知,与以制糖废液为碳源相比,以葡萄糖为碳源时菌株C的细胞干重最大,说明最适于菌株C生长的碳源是葡萄糖;而以制糖废液为碳源时,用菌株C生产S的产量高于以葡萄糖为碳源时的产量,说明最适于生产S的碳源是制糖废液。微
18、生物的生长一般都需要水、碳源、氮源和无机盐,还需要满足微生物生长对pH、氧气以及特殊营养物质的要求,故菌株C的生长除需要碳源外,还需要氮源、无机盐、水等营养物质。(3)分析题图表格可以看出在以淀粉为碳源的培养基中,菌株C不能生长,原因可能是菌株C中缺少分解淀粉的酶,不能利用淀粉。(4)要测定生产S的最适制糖废液为碳源的浓度,实验自变量为制糖废液的浓度,可分别配制一系列不同浓度梯度的以制糖废液为唯一碳源的培养基,培养菌株C,其他条件相同且适宜,一段时间后,测定并比较不同浓度制糖废液中的S的产量,S产量最高时对应的制糖废液浓度,即 为 生 产S的最适碳源浓度。(5)利 用 制 糖废 液 生 产S可
19、以实验废物利用,既有利于减少污染、节省原料,又能降低生产成本。8.(2 0 2 2湖南)黄酒源于中国,与啤酒、葡萄酒并称世界三大发酵酒。发酵酒的酿造过程中除了产生乙醇外,也 产 生 不 利 于 人 体 健 康 的氨基甲酸乙酯(E C)。EC主要由尿素与乙醇反应形成,各国 对 酒 中 的EC含量有严格的限量标准。回答下列问题:(1)某黄酒酿制工艺流程如图所示,图中加入的菌利 a是.,工 艺b是.(填“消毒”或“灭菌”),采 用 工 艺b的目的是.米浆水 a|原料|T浸 泡 旧 蒸 煮 卜 候 石|T灭 活 由 发 酵M压榨|-T一 酒 糟|成品H b H灌装 陈 贮 卜 干 回*H 4 ,(2)
20、以尿素为唯一氮源的培养基中加入指 示 剂,根据颜色变化,可以初步鉴定分解尿素的细 菌。尿素分解菌产生的服酶可用于降解黄酒中的尿素,版酶固定化后稳定性和利用效率提高,固定化方法有(答出两种即可)。(3)研究人员利用版酶基因构建基因工程菌L,在不同条件下分批发酵生产腺酶,结果如图所示。推测.是 决 定 工 程 菌L高版酶活力的关键因素,理由是.0.62.84OzLLSs3、?07充妲龌若Hd添钟.O.5.O.5.O.5OZ66.5.5.44(EPOIX)-R照海堂。胭酶活力r-培 养pH培 养 时 间(h)培 养 时 间(h)(4)某公司开发了一种新的黄酒产品,发 现EC含量超标。简要写出利用微生
21、物降低该黄酒中EC含量的思路 0【答 案】(1)酵母菌 灭菌杀死黄酒中全部的微生物及芽抱、抱 子,防止成品酒变酸或腐败变质(2)酚红指示剂 化学结合法、包埋法、物理吸附法(3)p H 两图中胭酶活力随时间变化的曲线基本一致,而 维 持p H在6.5不 变 与pH从6.5降为4.5相比较而言,酸活力值始终要高(4)方案一:配置一种选择培养基,筛 选 出 产 生EC降解酶的细菌,从细菌中分离得到EC降解酶,纯 化 的EC降解酶进行固定化操作后,加入该黄酒中。方案二:配置一种选择培养基,筛选出产生版酶的细菌,从细菌中分离得到胭酶,纯化的版酶进行固定化操作后,在黄酒工艺流程的发酵环节中加入。【解 析】
22、由于细菌分解在尿素的过程中合成版酶,胭酶将尿素分解成氨,会使培养基碱性增强,p H升高,所以可以用检测pH 的变化的方法来判断尿素是否被分解,可在培养基中加入酚红指示剂,尿素被分解后产生氨,p H 升高,指示剂变红。(1)制造果酒利用的是酵母菌的无氧呼吸,加入的菌种a 是酵母菌。过滤能除去啤酒中部分微生物,工艺b是灭菌,灭菌能杀死啤酒中全部微生物,,包括芽泡和抱子,防止杂菌污染,延长其保存期。黄酒酿造好后须经煎酒(灭菌)后灌坛贮存,贮存一定时间后,经过滤,灌瓶压盖、灭菌、包装。(2)由于细菌分解尿素的过程中合成胭酶,服酶将尿素分解成氨,会使培养基碱性增强,p H 升高,所以可以用检测pH 的变
23、化的方法来判断尿素是否被分解,故在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂可以鉴别尿素分解菌。固定化酶实质上是将相应酶固定在不溶于水的载体上,实现酶的反复利用,并提高酶稳定性,酶的各项特性(如高效性、专一性和作用条件的温和性)依然保持。固定化酶的方法包括化学结合法、包埋法、物理吸附法等。(3)对比两坐标曲线,两图中版醐活力随时间变化的曲线基本一致,说明培养时间不是决定因素;而维持p H 在 6.5 不变与p H 从 6.5 降为4.5 相比较而言,酶活力值始终要高,说明p H 为 6.5 时,有利于酶结构的稳定,故 p H 是决定工程菌L 高胭酶活力的关键因素。(4)从坐标图形看,利用版酶消除
24、其前体物质尿素可降低该黄酒中E C 含量。配置一种选择培养基,筛选出产生E C 降解醐的细菌,从细菌中分离得到E C 降解酶,纯化的E C 降解醐进行固定化操作后,加入该黄酒中。或者配置一种选择培养基,筛选出产生胭酶的细菌,从细菌中分离得到胭酶,纯化的胭酶进行固定化操作后,在黄酒工艺流程的发酵环节中加入。9.(2 0 2 2 广东)研究深海独特的生态环境对于开发海洋资源具有重要意义。近期在“科学号”考察船对中国南海科考中,中国科学家采集了某海域1 1 4 6 米深海冷泉附近沉积物样品,分离、鉴定得到新的微生物菌株并进一步研究了其生物学特性。suf。一)辕僵里(1)研究者先制备富集培养基,然后采
25、用 法灭菌,冷却后再接入沉积物样品,2 8 厌氧培养一段时间后,获得了含拟杆菌的混合培养物,为了获得纯种培养物,除了稀释涂布平板法,还可采用 法。据图分析,拟杆菌新菌株在以 为碳源时生长状况最好。(2)研究发现,将采集的样品置于各种培养基中培养,仍有很多微生物不能被分离筛选出来,推测其原因可能是。(答一点即可)(3)藻类细胞解体后的难降解多糖物质,通常会聚集形成碎屑沉降到深海底部。从生态系统组成成分的角度考虑,拟 杆 菌 对 深 海 生 态 系 统 碳 循 环 的 作 用 可 能 是。(4)深海冷泉环境特殊,推测此环境下生存的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶,除具有酶的一般共性外,其特性可能还有。
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