高中生物选修章节与单元练习第5章3发酵工程简介

第5章第3节发酵工程简介
一、选择题
1.黄色短杆菌能利用天冬氨酸合成苏氨酸和赖氨酸，人体细胞则能利用天冬氨酸合成谷
氨酸，这两个生理过程都
A．需要相同的酶催化B．要求pH为6.5
C．经过氨基转换作用D．有尿素生成
2.关于谷氨酸棒状杆菌的说法不正确的是
A．原核生物B．异养型C．需氧型D．次级代谢产物主要是味精
3.用于谷氨酸发酵的培养基需添加的生长因子是
A．氨基酸B．碱基C．核苷酸D．生物素
4.某药厂用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，结果代谢产物没有谷氨酸而产生乳酸及琥
珀酸，其原因是
A．温度控制不适 B．通气量过多 C．pH呈酸性 D．溶氧不足
5.培养谷氨酸棒状杆菌的培养基，灭菌常采用的方法是
A．高压蒸汽灭菌法B．火焰灼烧灭菌法
C．75%酒精灭菌法D．高温灭菌法
6.谷氨酸发酵产生了乳酸，此时应该
A．加碱B．加酸C．隔绝空气D．通气
7.右图为酵母菌细胞结构模式图，下列与发酵有关的叙述中，错
误的是
A．发酵过程中，营养物质可自由通过[4]结构
B．[1]的形成与细胞核的存在有密切关系
C．发酵时，处于稳定期的细胞，细胞核的代谢活跃
D．生产酒精时，葡萄糖进入[3]的方式是主动运输
8.能影响发酵过程中温度变化的因素是
A．微生物分解有机物释放的能量B．机械搅拌
C．发酵罐散热及水分蒸发D．A．B．C都对
9.下列有关发酵工程的说法，正确的是
A．青霉素是抗生素，在青霉素生产过程中不需严格灭菌
B．单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的
C．谷氨酸棒状杆菌要在隔绝空气的条件下发酵才能得到谷氨酸
D．在菌种选育的过程中可以利用人工诱变、细胞工程和基因工程等手段
10.一般情况下，利用酵母菌发酵生产酒精时，投放的适宜原料和在产生酒精阶段需要的
必要条件分别是
A．玉米粉和无氧B．玉米粉和有氧
C．大豆粉和无氧D．大豆粉和有氧
11.下列有关发酵工程的叙述中，正确的是
A．发酵工程采用连续培养的方法以最大限度地获得人类所需的产品
B．发酵所用的菌种可以通过杂交育种的方式获得
C．发酵工程就是利用微生物的无氧呼吸生产人类所需的产品
D．发酵工程与基因工程、细胞工程密切相关而与酶工程无关
12.人们把食品分为绿色食品、蓝色食品、白色食品等。

绿色植物通过光合作用转化的食
品叫绿色食品，海洋提供的食品叫蓝色食品，通过微生物发酵制得的食品叫白色食品。

下面属于白色食品的是
A．味精B．面粉C．海带D．菜油
13.用发酵工程生产的单细胞蛋白可作食品添加剂，甚至制成“人造肉”供人们直接食用。

这种单细胞蛋白是
A．单个植物细胞培养得到的高纯度蛋白质
B．单个动物细胞培养得到的高纯度蛋白质
C．通过发酵获得的大量微生物菌体
D．单个细菌细胞合成分泌的蛋白质
14.下列说法正确的是
A．发酵罐中微生物的生长繁殖与代谢产物的形成都与pH有关
B．单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的
C．谷氨酸棒状杆菌要在隔绝空气的条件下发酵才能得到谷氨酸
D．人工诱变、细胞工程、基因工程等都对微生物进行定向改造
15.下列关于生物工程中酶的作用的叙述，错误的是
A．纤维素酶可用于植物体细胞杂交
B．胰蛋白酶可用于动物细胞培养
C．限制酶只用于提取目的基因
D．DNA连接酶只用于DNA拼接重组
16.下列设想中，从生物技术的原理看，无法实现的是
A．用基因工程技术获得SARS疫苗
B．用细胞工程技术制备抗HIV的抗体
C．用发酵工程技术制造能分解各种塑料废弃物的超级“工程菌”
D．用细胞工程技术快速育成大量红豆杉苗
17.下列方法中，属于培育作物新品种的生物工程技术的是
①诱变育种②DNA重组技术③杂交育种④细胞工程⑤酶工程
A．①③B．②④C．④⑤D．②③
18.下面对生物工程的应用成果说法正确的是
①用白血病患者细胞中分离出的癌基因制备DNA探针可检测肝炎
②鸡蛋白基因可在大肠杆菌或酵母菌中表达出卵清蛋白
③单抗上连接抗癌药物可制成定向消灭癌细胞的“生物导弹”
⑤用发酵工程可获得大量微生物的代谢产物即单细胞蛋白
A．①②B．③④C．②③D．①④
19.发酵工程的第一个重要工作是选择优良的单一纯种。

消灭杂菌，获得纯种的措施中，
不需要的是
A．根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基
B．根据微生物缺乏生长因子的种类，在培养基中增减不同的生长因子
C．根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸
D．根据微生物对抗菌素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗菌素
20.下列生物工程、生物及结构与其产物对应不正确的是：
A．基因工程→抗虫棉→毒性蛋白
B．发酵工程→大肠杆茵→人生长激素
C．细胞工程→效应B淋巴细胞→单克隆抗体
D．基因工程→大肠杆菌→人胰岛素
二、简答题
21.生产谷氨酸等食品添加剂离不开发酵工程。

请就谷氨酸发酵回答下列问题。

(1)谷氨酸棒状杆菌的同化类型属于_____________________。

(2)若从自然界分离得到的样品中含有谷氨酸棒状杆菌、圆褐固氮菌、金黄色葡萄球菌、
酵母菌等，现欲筛选出酵母菌，则简便的方案是
_______________________________。

(3)一定容积的培养液中进行谷氨酸发酵，C/N比为3∶1时，活菌数可保持最大；pH
呈酸性时，发酵产物是乙酰谷氨酰胺。

这些事实说明
_____________________________________________________________。

(4)为测定谷氨酸棒状杆菌生长所需的最适pH，某同学设计了下列实验步骤。

配制适宜培养基，分装到5个锥形瓶中；
用缓冲液分别调pH为0、5、0、5、0，分别标号Ⅰ、Ⅱ，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ；
将每瓶培养基等量分装到3支试管中，加棉塞并包扎，每捆试管外挂上相应标签；
在酒精灯上加热煮沸l0分钟灭菌后冷却；
无菌条件下接种等量菌种；
37℃恒温箱中培养24h；
测定每管中谷氨酸的产量；
记量、统计并分析结果。

上述步骤中有3个明显科学性错误，请在相应文字下画线标记，并按序改正如下：
①______________________________________________；
②______________________________________________；
③______________________________________________。

B．试列出实验结果的数据统计表格(含标题)。

C．若按改正后的步骤实验，请将预期结果用曲线图表示走势。

22.下面是一培养液的配方表：
(1)照该表配制的营养液适合于
A．组织培养B．酵母菌培养
C．动物细胞培养D．无土栽培
(2)如果要通过发酵工程培养谷氨酸棒状杆菌来生产味精，上表配方中至少要加入
____________，原因是__________________。

(3)下面是谷氨酸棒状杆菌体内的某些代谢途径：
通过该途径可以体现出呼吸作用的意义是：①_____________________，②
___________________________。

当培养基的C/N比为4∶1时，谷氨酸棒状杆菌生长迅速，而不积累谷氨酸。

那么此时它的体内是否还合成谷氨酸？合成的话是用于________________________。

(4)培养谷氨酸棒状杆菌时，应先将培养液的PH调至__________________，是否再
加入缓冲物质？为什么？
__________________________________________________________。

(5)如果筛选出谷氨酸棒状杆菌的某一突变类型，问该性状的遗传是否遵循孟德尔定
律？说明理由：________________________________。

(6)画出谷氨酸棒状杆菌的谷氨酸脱氢酶基因结构示意图。

23.尽管微生物发酵有各种各样的产物，但通常它们的生产能力小而且单一，不能胜任大
批量的工业生产，于是，科学家们想方设法使它们的“功力”增长几十倍到上百倍，从而成为本领高强的“高级工人”。

第一种方法是用人工办法让微生物的DNA发生突变。

比如在DNA分子的长链中插入或删除碱基，或者把某一碱基换成另外一种。

然后在这些动过“小手术”的菌种中筛选出符合我们要求的，能增加产量的个体。

第二种方法叫“原生质融合法”。

这是将两种具有不同发酵本领的微生物细胞放在一起进行处理，溶解掉细胞壁，让它们的原生质相互融合。

等到重新长出细胞壁后，一种新的微生物就诞生了。

它可以同时具有两种微生物的发酵能力，也可能产生新的本领。

第三种方法是通过直接转移遗传物质DNA，制备出有超强能力的发酵微生物。

以下是一个发酵生产维生素C(简称V C)的例子：科学家找到两种微生物——草生欧文氏菌和棒状杆菌。

当它们共同作用时，可以通过发酵而产生V C，后来人们发现，这两种菌在生产V C的过程中好像接力赛一样，各自先后承担一段任务：先由草生欧文氏菌将原料发酵成一种中间产物，随后再由棒状杆菌把体内与完成后半段工作有关的遗传物质移入到草生欧文氏菌体内，与它的DNA相连接。

经过这种人工改造后培育出的微生物被称作“工程菌”，是发酵工程的主角。

⑴微生物是对所有形体____________，结构__________的低等生物的统称。

⑵酿酒过程中最重要的微生物是_______________，它的代谢类型是
_____________。

即
____________________________________________________________________ _____。

因此，其繁殖必须在密封发酵______________(之前、之后)进行。

⑶发酵工程的第一种方法从遗传学角度看，属于哪一类型的变异？这类变异有何特
点？
⑷第二种方法从遗传学角度看属于哪一类型的变异？所诞生的新型微生物其后代具有
什么特点？
⑸第三种方法所应用的技术是_______________技术。

经过改造后的草生欧文氏菌再
繁殖，其后代能够________________________________。

24.真菌蛋白制造过程的图解如下图所示。

请根据图回答下列问题：
(1)往发酵罐内注入少量氨水的目的是_____________________。

(2)制造真菌蛋白时要向罐内注入无菌空气，由此可以推知发酵罐中真菌的新陈代射的
类型是_______________________________________。

(3)往发酵罐内添加的一切物品都要经过消毒，从生态学角度分析，这样做的目的是
__________________________________________________________________。

(4)从自然界中分离得到的菌种，用于制造真菌蛋白时产量较低。

欲获得较多的真菌蛋
白，培育优良的真菌菌种可采用______和________的方法。

(5)猪食用了以真菌蛋白作添加剂的饲料后，可加速育肥的原因是
__________________________________________________________。

25.谷氨酸是生物体内一种重要的有机小分子，谷氨酸钠是它的钠盐，是味精等调味品的
主要成分。

目前利用微生物发酵生产的氨基酸中，谷氨酸是产量最大的种类之一。

(1)谷氨酸的R基为—CH2—CH2—COOH，其结构式为_____________。

(2)如果在蛋白质合成过程中，携带谷氨酸的转运RNA如右图所示，
可知谷氨酸的密码子为______________。

(3)我国微生物发酵工程生产谷氨酸常用的菌种有北京棒状杆菌、谷
氨酸棒状杆菌和黄色短杆菌等，下列生物中与这些菌种在结构上存
在明显区别的有_____________。

A．噬菌体B．人类免疫缺陷病毒(HIV)
C．禽流感病毒D．肺炎双球菌
E．酵母菌G．硝化细菌H．乳酸菌
(4)谷氨酸发酵的培养基成分，主要有葡萄糖、氨水、磷酸盐、生物
素等，发酵装置如图15所示，可以判断谷氨酸棒状杆菌的新陈代谢类型是
______________型。

某厂用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，结果代谢产物中出现了大量的乳酸，其原因很可能是______________。

(5)谷氨酸发酵生产过程中，需要添加氨水，它不仅是细菌生长所需的____________，
而且起到调节培养液_____________的作用，所以应该分次加入。

(6)某厂的发酵液曾不慎被噬菌体污染，菌群死亡殆尽，但人们却侥幸从中获得了少数
可抵抗噬菌体的新菌种，细菌这种新性状的产生来自于________________。

(7)上图所示连续培养的方法，以一定的速度不断添加新的培养基，同时又以同样的速
度放出旧的培养基，此工艺流程可以大大提高生产效率，试阐述其原因
____________________________________________________________________ ______。

26.探究酸碱度对酵母菌酒精发酵酶促反应每速度的影响
实验用具：烧杯、注射器4支，凡士林、干酵母粉、蔗糖、配制好的pH分别为5、6、
7、8的缓冲液。

实验步骤：①用开水配制10％蔗糖溶液100mL，冷却到室温(26℃)后，加入4克干酵母粉，10min后…．”依次完成步骤②③④⑤，观察并记录。

实验记录：产生2mL气体体积量(以针筒推柄上升的mL数为产气量，见图
所需要的时间如下表：
(1)完成实验步骤：
②_______________________________________________________
③_______________________________________________________
④_______________________________________________________
⑤_______________________________________________________
(2)实验结论：_____________________________________________
(3)回答问题：
①实验过程中为什么要等到蔗糖溶液冷却后再加入酵母粉？
_______________________________________________________
②用凡士林的目的是
_______________________________________________________。

参考答案
一、选择题
1．C 2．D 3．D 4．D 5．A 6．D 7．C 8．D 9．D 10．A
11．A 12．A 13．C 14．A 15．C 16．C 17．B 18．C 19．C 20．C
二、简答题
21．答案：(1)异养(2)在培养基中加入青霉素(或无氧条件下培养等) (3)环境条件的变化，不仅影响菌种的生长繁殖，而且会影响菌种代谢产物的形成(4)A．0、5、0、
5、0//在酒精灯上加热煮沸10分钟//测定每管中谷氨酸的产量
改正：①5、0、5、0、5 ②在98 Kpa下高压蒸气灭菌20分钟(答高压蒸汽灭菌即给分) ③测定菌体的细胞数目或测重量后再计算出细胞总重量
B．不同pH值下谷氨酸棒状杆菌的数量(或细胞总重量)统计表
C．(略)
22．答案：(1)D (2)有机碳源谷氨酸棒状杆菌为异养生物(3)①为生物体的生命活动提供能量②为合成其他有机物提供原料合成自身蛋白质(4)7.5 不用，因配方表中已有(5)不遵循，因其是原核生物，不进行有性生殖(减数分裂、基因不成对都可) (6)如下图)
23．答案：⑴微小；简单⑵酵母菌；异养需氧兼厌氧型；有氧条件下，进行有氧呼吸，繁殖；缺氧条件下进行无氧呼吸；之前；⑶基因突变；突变率低，不定向，能大幅度改良某些性状；⑷基因重组；具有两种微生物的遗传特点；⑸转基因；独立完成发酵生产V C
24．答案：(1)为真菌提供氮元素
(2)异养需氧型
(3)避免其他微生物与该生产菌竞争而降低真菌蛋白产量
(4)人工诱变基因工程
(5)真菌蛋白被分解成氨基酸，经脱氨基作用形成的不含氮部分可转变成脂肪
25．答案：(1)注：仅写分子式不给分。

(2)GAG
(3)ABCE(答案不全不得分)
(4)异养、需氧(答案不全不得分)通气量不足
(5)氮源pH
(6)基因突变(或突变)(注：其它答案不给分)
(7)①保证微生物对营养物质的需求②排出部分代谢产物③使微生物保持较长时间
的快速生长。

（注：答出两点即可）。

26．答案：(1)②取四支注射器分别标号ABCD
③分别抽取2ml含酵母的蔗糖液
④ABCD对应抽取PH为5、6、7、8的缓冲液，并用凡士林涂抹在针头以及有关地方
⑤观察并记录承筒推筒上升到2ml所需的时间
(2)PH 为7时，酵母菌的发酵速度最快，过高或过低的PH都会影响酵母菌中酶的活性，影响发酵速度。

(3)①防止酵母菌被高温杀死以及防止酶的活性失活。

②略。