【考点9】微生物与发酵工程

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【考点9】微生物与发酵工程

1. （2010·四川高考·T1）与酵母菌相比，硝化细菌具有的特点是

A. 无线粒体，只能通过无氧呼吸获得能量

B. 无固氮酶，只能以含氮有机物作为氮源

C. 无细胞核，只能通过出芽生殖方式繁殖后代

D. 无染色体，只能在DNA水平产生可遗传变异 

【命题立意】本题以酵母菌和硝化细菌为实例，比较了真核生物和原核生物在结构和功能上的区别，意在考查考生的分析推断能力。

【思路点拨】决定生物代谢类型的是酶，而不是细胞器。只要含有无氧呼吸相关的酶，就能进行无氧呼吸，含有有氧呼吸所需的酶，就能通过有氧呼吸获得能量。

【规范解答】选D。硝化细菌是原核生物，虽无线粒体，但仍可在细胞膜内侧进行有氧呼吸，A错误；硝化细菌无固氮酶，但可以将氨气氧化为亚根离子和根离子，并从该过程中获得能量。这里的氨气是硝化细菌的无机氮源，B错误；硝化细菌无细胞核，其增殖方式是二，C错误；硝化细菌无染色体，不可能产生染色体变异，只能在DNA水平产生可遗传变异，D正确。

2.（2010·全国卷Ⅰ·T34）下列是与微生物培养有关的问题，请回答：

⑴某细菌固体培养基的组成成分是KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4、葡萄糖、尿素、琼脂和蒸馏水，其中凝固剂是         ，碳源是        ，氮源是          。已知只有能合成脲酶的细菌才能在该培养基上生长，故该培养基属于         培养基。按照化学成分分类，该培养基属于         培养基。从同化作用类型看，用该培养的细菌属于           。 

⑵将少量细菌接种到一定体积的液体培养基中，适宜条件下培养，定时取样测定菌体数目，以时间为横坐标，以菌体数目的对数为纵坐标，可以得到细菌的          曲线。该曲线中以菌体数目的对数作为纵坐标的原因是                                       。实验室中，为了获得形态和生理特征一致的菌体，一般应在                 期取材；在生产中，常收集培养至                        期的细菌用于次生代谢产物的提取。

【命题立意】本题以培养基的化学成分和微生物生长曲线为信息载体，综合考查微生物的营养和生长，属于考纲综合运用层次。

【思路点拨】合成培养基→各成分有特定的比例：天然培养基→各成分无特定比例（其他多种物质都有特定比例，即便只有一种天然成分，也是天然培养基）

【规范解答】⑴固体/半固体培养基常用的凝固剂是琼脂。该培养基上只有能合成脲酶的细菌才能生长，其他细菌受到抑制不能生长。这种培养基是选择培养基。该培养基除凝固剂琼脂外，其他化学成分都是由已知明确的化学物质配成，没有天然物质配成，属于合成培养基。培养基中的碳源是有机碳源，不是无机碳源，判断该细菌不能自己合成有机物，是异养型的。

⑵将少量细菌接种到一定体积的液体培养基中，适宜条件下培养，定时取样测定菌体数目，以时间为横坐标，以菌体数目的对数为纵坐标，就可以得到反映细菌生长规律的曲线，这种曲线叫做生长曲线。培养中的细菌以二进行增殖，细菌数目以等比数列的形式增加，一个细菌繁殖n代，可以产生2的n次方个细菌。因此以菌体数目的对数作为纵坐标便于反映细菌群体的生长规律。若直接以菌体数目为纵坐标,会因细菌数目大，变化率高，不利于作图。对数期的细菌代谢旺盛，个体的形态和生理特性比较稳定，常作为实验的菌种和科研的材料；稳定期细菌数量达到最高峰，细胞内大量积累代谢产物，特别是次级代谢产物。

【参】

（1）琼脂    葡萄糖    尿素     选择     合成    异养型

（2）生长    培养中的细菌以指数形式增殖，取对数便于反映细菌群体的生长规律（其他合理答案也给分）  对数    稳定 

3、（2010·全国卷Ⅱ·T34）某种细菌体内某氨基酸（x）的生物合成途径如图：

 这种细菌的野生型能在基本培养基（满足野生型细菌生长的简单培养基）上生长，而由该种细菌野生型得到的两种突变型（甲、乙）都不能在基本培养基上生长；在基本培养基上若添加中间产物2，则甲、乙都能生长；若添加中间产物l，则乙能生长而甲不能生长。在基本培养基上添加少量X，甲能积累中间产物l，而乙不能积累。请回答：

（1）根据上述资料可推论：甲中酶____的功能丧失；乙中酶______的功能都正常。由野生型产生甲、乙这两种突变型的原因是野生型的_____（同一、不同）菌体中的不同______发生了突变，从而导致不同酶的功能丧失，如果想在基本培养基上添加少量的X来生产中间产物l，则应选用_____（野生型、甲、乙）。

(2)将甲、乙混合接种于基本培养基上能长出少量菌落，再将这些菌落单个挑出分别接种在基本培养基上都不能生长。上述混合培养时乙首先行成菌落，其原因是_____⑦__________.

(3)在发酵过程中，菌体中X含量过高时，其后成速率下降。若要保持其合成速率，可采取的措施是改变菌体细胞膜的_______   ⑧____.使X排出菌体外。

【命题立意】本题以微生物的代谢和调节为基础,主要考查考生的分析判断能力。

【思路点拨】（1）加中间产物2→不能正常生长→酶c不能合成→控制酶c合成的基因突变；

（2）加中间产物1→不能正常生长→酶b或酶c不能合成→控制酶b或酶c合成的基因突变。再加中间产物2→正常生长→酶c能合成，而酶b不能合成→控制酶b合成的基因突变；……

【规范解答】（1）①根据题意，“在基本培养基若添加中间产物2，则甲、乙都能生长”，说明甲、乙的突变都不会导致酶c的缺失；②“若添加中间产物1，则乙能生长而甲不能生长”，说明乙突变导致酶a缺失，甲的突变导致酶b缺失；③“在培养基上添加少量的 X,甲能积累中间产物1，而乙不能积累”，更加证明②的判断正确。产生甲、乙两种突变型的原因是野生型的不同菌体产生突变，导致不同酶的功能丧失；根据（1）③可知，如果向在基本培养基上添加少量的X来生产中间产物1，则应选用甲类型的突变菌。

（2）由于乙的突变是导致酶a缺失，而甲的突变是导致酶b缺失，所以二者混合培养，乙首先利用中间产物1，而形成菌落，而甲需等到中间产物2形成后才可完成新陈代谢，所以乙先形成菌落。

(3)发酵过程中，为提高发酵产物的产量，常采用改变菌体细胞膜透性的方法，使代谢产物排出菌体外。

【参】

（1）b   a   c  不同   基因   甲  

（2）甲产生的中间产物1供给乙，保证自身生长产生菌落（其他合理答案叶给分）  

（3）通透性

【类题拓展】

一般来讲，代谢产物的产生必然是某种酶调节的结果，而某种酶的合成又受相应基因的控制。某种代谢物不能合成，必然是控制代谢物合成的相应酶不能合成，而实质是控制酶合成的相应基因发生了突变，或是不能表达，或是能表达，但对这种代谢不起作用，属于一种无效表达。

4、（2010·重庆高考·T31（Ｉ）炭疽病是由炭疽杆菌引起的一种人畜共患传染病，炭疽杆菌两端截平、呈竹节状排列，菌落呈卷发状，对炭疽病疑似患者，可根据噬菌体的宿主专一性，通过实验确诊。

（1）细菌培养：采集疑似患者的样本，分离培养，获得可疑菌落。

（2）细菌鉴定：实验流程如题31图I所示

①对配制的液体培养基等需采取＿＿＿＿＿＿方法灭菌；实验所用液体培养基的碳源为＿＿＿＿（填“无机碳”或“有机碳”）。

②挑选可疑菌落制片后，用＿＿＿＿＿＿＿＿观察，可看到呈竹节状排列的杆菌。

③接种可疑菌后，35℃培养24小时，液体培养基变浑浊，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿，对照组试管中应加入＿＿＿＿，与实验组同时培养6小时后，若实验组液体培养基的浑浊度比对照组＿＿＿＿（填“高”或“低”），则可明确疑似患者被炭疽杆菌感染；反之则排除。

④对排除的疑似患者及易感人群，可接种炭疽杆菌疫苗，刺激机体产生相应抗体。与产生抗体相关的细胞除T细胞、B细胞外，还有＿＿＿＿。

【命题立意】本题以实验为载体，通过对微生物的培养及观察，考查考生对实验过程的理解及基础知识的运用能力。

【思路点拨】噬菌体大量增殖→宿主细胞裂解→液体培养基变澄清→液体培养基浑浊度降低。

【规范解答】（2）①对液体培养基常采用高压蒸汽（98kpa蒸汽）灭菌法。炭疽杆菌是异养型细菌，因此培养基中需添加有机碳源。②细菌是单细胞生物，需在显微镜下观察，因此要制片观察。③液体培养基中接种可疑菌落后，由于细菌大量繁殖，使液体培养基变浑浊。由图中实验流程可知，实验组加入了生理盐水配制的澄清噬菌体液，对照组应加入等量生理盐水。噬菌体大量增殖能引起宿主细胞裂解，因此培养液中若有炭疽杆菌，则会因噬菌体的加入而大量裂解，使液体培养基重新变澄清，所以其浑浊度会比对照组低。④抗体是体液免疫中的效应物质，在体液免疫中，抗原经过吞噬细胞吞噬、处理后呈递给T细胞，进而由T细胞呈递给B细胞，引起B细胞增殖分化形成效应B细胞，效应B细胞产生抗体。

【参】

（2）①高压蒸汽（98kpa蒸汽）  有机碳 ②显微镜 

③细菌大量繁殖  等量生理盐水   低 ④吞噬细胞、效应B细胞