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微生物的生长与发酵工程简介
时间35分钟 班级________ 姓名________
1．(2011·黄冈中学月考)认识和掌握微生物的生长曲线，具有重要意义。下列有关描述中错误的是( )
A．生产上常常用对数期的细菌作为菌种
B．在稳定期中适当补充营养物质，有利于提高产量
C．连续培养延长了培养周期，从而提高产量
D．调整期细菌的代谢活跃，体积增长快
解析：连续培养有助于延长稳定期，缩短培养周期，提高代谢产物的产量。
答案：C
2．如图是某细菌体内生产食品香料的代谢途径，下列相关叙述，不正确的是( )
A．当物质G和食品香料物质中任意一种过量时，酶①的活性不会受到抑制
B．若要大量合成食品香料，可对该菌进行诱变处理，选育出不能合成酶③的菌种
C．若此代谢途径的终产物不断排出菌体外，不能消除对酶①的抑制作用
D．图中三种酶都具有专一性
解析：从图中可以看出，只有当物质G和食品香料物质同时过量的时候，才能抑制酶①的活性，因此其中任意一种过量时，不会抑制酶①的活性；若此代谢途径的终产物不断排出菌体外，不会造成积累过量，则能消除对酶①活性的抑制。
答案：C
3．(2009·四川理综)下列关于几种微生物的营养代谢和生长繁殖的描述，正确的是( )
A．根瘤菌通过生物固氮，制造了含氮养料和含碳有机物
B．接种到培养基上的青霉菌，进入对数期能大量积累青霉素
C．培养液中溶氧量的变化，会影响酵母菌的生长繁殖和代谢途径
D．用32P标记的噬菌体感染细菌，在新形成的噬菌体中都能检测到32P
解析：根瘤菌通过生物固氮合成氨，其所需的有机物由共生的豆科植物提供；青霉素属于青霉菌的次级代谢产物，大量产生青霉素应该是在稳定期；酵母菌属于兼性厌氧型生物，故溶氧量的变化会影响酵母菌的生长繁殖和代谢途径；用32P标记的噬菌体感染细菌，根据DNA半保留复制方式判断，在新形成的噬菌体中只有少量噬菌体中能检测到32P。
答案：C
4．(2011·豫南九校联考)将10 mL酵母菌与培养液的混合液放在适宜的温度下培养，并于不同时间内等量均匀取样4次，分别测定样品中酵母菌的数量和pH，结果如下表所示：
样品
酵母菌数量(个/mm3)
pH
1
1210
4.8
2
820
5.4
3
1210
3.7
4
1000
5.0
根据此表分析，下列判断正确的有( )
①培养过程中酵母菌始终是出生率>死亡率
②样品的取样先后次序为2、4、1、3
③对酵母菌而言，10 mL该培养液的环境容纳量可能为1.21×107个
④若进行第5次均匀取样，10 mL样品中的酵母菌数量有可能低于1.21×107个
A．一项 B．二项
C．三项 D．四项
解析：根据pH的变化趋势将取样顺序进行排列是解答本题的关键。由于酵母菌的代谢活动消耗营养物质，不断产生CO2等代谢产物，使培养液的pH不断下降，因此正确的取样顺序为2、4、1、3。从图中数据分析可见，酵母菌数量的最大值为1210个/mm3，说明10 mL该培养液的环境容纳量为1.21×107。继续培养，随着环境条件的进一步恶化，种群生长进入衰亡期，此时死亡率>出生率，种群数量将不断下降，所以继续取样，酵母菌的种群数量有可能低于1.21×107个/mm3。
答案：C
5．下列有关微生物群体生长曲线的说法中不正确的是( )
A．调整期是大量合成细胞分裂所需酶的时期
B．微生物的初级代谢产物只在对数期产生
C．调整期、对数期和稳定期共同构成了菌体的“S”型生长曲线
D．衰亡期是微生物与无机环境斗争最剧烈的阶段
解析：初级代谢产物可以在微生物生长的任意一个时期合成，次级代谢产物主要是在稳定期大量合成和积累。微生物生长到稳定期时数量达到最大，与之前的几个时期共同构成了菌体的“S”型生长曲线。
答案：B
6．有一种能生产食品香料的细菌，其生长速率、代谢产物的产量与培养液中的温度、pH、溶氧量等关系如图所示，则在发酵罐中生产该食品香料时，应控制的培养条件是( )
A．通入无菌空气并快速搅拌
B．将温度始终控制在30°C
C．加缓冲液，控制pH始终在4.3
D．发酵过程中发酵罐应严格密封
解析：由于这种微生物的生长速率与代谢产物的产量都随着溶解氧浓度的增加而下降，因此在发酵过程中不应通入无菌空气，应该将发酵罐严格密封。由于微生物的生长速率与代谢产物的产量所需的最适温度和pH不同，因此，应根据需求进行调整。
答案：D
7．下列有关发酵工程的叙述中，正确的是( )
A．发酵工程生产用菌种是对自然界分离的菌种进行定向改造后获得的
B．发酵工程生产的单细胞蛋白是从微生物菌体细胞中提取出来的
C．利用发酵工程可以生产某些种类的单克隆抗体和淋巴因子
D．利用发酵工程生产微生物的代谢产物可以用蒸馏、过滤、沉淀等方法提取
解析：发酵工程生产用菌种的培育有多种方法，人工诱变育种是一种重要的方法，但是这种方法不能定向地改造微生物；单细胞蛋白指的是菌体本身；微生物的代谢产物不用过滤沉淀的方法提取。
答案：C
8．如下图表示发酵罐中各种因素对谷氨酸棒状杆菌发酵产生谷氨酸的影响，其中不正确的是( )
解析：本题考查影响发酵工程的因素的相关知识，熟知发酵所用微生物的代谢类型、影响微生物新陈代谢的主要因素及影响的机理，是解题的关键。在最适温度和最适pH时，酶的活性最高，谷氨酸产生速率最大，高于或低于该值都会使酶活性降低，谷氨酸产生速率下降。谷氨酸棒状杆菌是好氧菌，在一定范围内随着溶氧量的增加，谷氨酸(初级代谢产物)的产生速率也随着该菌生长繁殖速率的加快而增加，当溶氧量增大到一定值时，由于受其他条件(如酶的数量与活性等)的限制，谷氨酸产生速率不可能继续增加。随时间的推移，谷氨酸的产生速率在最初阶段可能不断加快，当活菌数目达到最多(稳定期)时，谷氨酸产生总量会继续增加，但产生速率则不再加快。
答案：C
9．谷氨酸发酵生产的过程中，控制好发酵的条件是十分重要的，下列处理中不正确的是( )
A．从控制磷脂合成或使细胞膜受损入手，提高谷氨酸棒状杆菌细胞膜的通透性，有利于提高谷氨酸的合成速度
B．谷氨酸棒状杆菌属于好氧型细菌，发酵过程中应进行通气和搅拌，以提高培养液中的溶氧量
C．控制碳氮比例31，既有利于谷氨酸棒状杆菌的大量繁殖，又有利于谷氨酸的大量合成
D．在发酵过程中控制好温度，有利于谷氨酸高效持久地大量合成
解析：从控制磷脂合成或使细胞膜受损入手，提高谷氨酸棒状杆菌细胞膜的通透性，使谷氨酸迅速排到细胞外面，从而解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的抑制作用，有利于提高谷氨酸的合成速度。谷氨酸生产过程中，当培养基中碳氮比例41时，菌体大量繁殖而谷氨酸产生少，培养基中碳氮比例为31时，菌体繁殖受抑制，但谷氨酸合成量大增。
答案：C
10．下列不属于发酵工程应用的是( )
A．生产抗生素、维生素、药用氨基酸等
B．生产啤酒、果酒和食醋等
C．用于化验诊断和水质检测
D．生产各种各样的食品添加剂
解析：本题主要考查发酵工程在生产实践中的应用。发酵工程的应用主要体现在医药、食品或食品添加剂等的制备上，化验诊断和水质检测属于基因工程的应用。
答案：C
11．发酵工程的一项关键措施是灭菌，关于灭菌的叙述正确的是( )
A．培养基和发酵设备均需要严格灭菌
B．灭菌就是杀死培养基中的一切细菌
C．通入无菌空气可以达到灭菌的目的
D．pH调到2左右灭菌效果最好
解析：灭菌不仅是杀死培养基中和发酵设备上的一切细菌，还要包括它们的芽孢及孢子。通入无菌空气是为了避免进入杂菌造成污染，并没有灭菌的作用。不同微生物所能适应的pH范围是不同的，灭菌效果最好的pH不一定是2左右。
答案：A
12．工业上利用谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸，为避免产物在菌体内大量积累，应采用的措施是( )
A．加大葡萄糖的投放量
B．加大菌种的密度
C．改变菌体细胞膜通透性
D．改变培养基碳源和氮源的比例
解析：谷氨酸大量积累时，会抑制有关酶的活性，引起产物的产量下降。生产上可通过改变菌体细胞膜的通透性，增大谷氨酸的排出量，这样就不会引起产物的大量积累。
答案：C
13．关于发酵过程的说法，不正确的是( )
A．发酵过程是发酵工程的中心阶段
B．随时检测影响发酵过程的各种环境条件，并予以控制，才能保持发酵的正常进行
C．在发酵过程中，要严格控制温度、pH、溶氧量、通气量与转速等发酵条件，否则会影响菌种代谢物的形成
D．在谷氨酸发酵过程中，当pH呈酸性时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸
解析：发酵工程包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。其中发酵过程是发酵工程的中心阶段；发酵过程中应随时检测培养液中的细菌数目、产物浓度等，同时还应对发酵过程中的一些条件进行控制。在谷氨酸发酵的过程中，当pH呈酸性时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺；当溶氧不足时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸。
答案：D
14．(2011·衡水中学调研)有关微生物和发酵工程的叙述中，全部正确的一项是( )
①在发酵工程中要对培养基、发酵设备等进行严格灭菌
②超过最适温度后，由于细菌细胞内核酸和蛋白质发生不可逆的破坏，其生长速率急剧下降
③当碳源与氮源的比例为31时，会得到大量的谷氨酸棒状杆菌
④毒素、色素是微生物在代谢过程中产生的次级代谢产物，只分布在细胞外
A．①②④ B．③④
C．①② D．①②④
解析：本题主要考查微生物的代谢和发酵工程中的灭菌、条件控制等相关知识。当碳源与氮源的比例为31时，有利于谷氨酸的生产；毒素、色素等次级代谢产物，在不同的微生物中可能积累，也可能排到环境中。
答案：C
15．下列有关温度对发酵过程的影响，不正确的是( )
A．温度过高，发酵周期缩短，产量降低
B．温度不影响生物合成的途径
C．温度能影响菌种对营养物质的吸收
D．菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同
解析：解答此题需要从以下几方面入手：第一，发酵过程需要适宜的温度，如果温度过高，酶很快失活，菌体衰老，发酵周期就会缩短，产量也会降低；第二，温度能影响生物合成的途径，这是因为生物体内不同的合成过程需要的酶的种类不同，不同种酶的最适温度有差异；第三，菌种吸收营养物质一部分是通过主动运输来完成的，需呼吸作用提供能量，这与温度有关；第四，菌体内用于催化生长繁殖和代谢产物生成的酶不同，因此所需的最适温度不一定相同。
答案：B
16．回答下列微生物和发酵工程的有关问题：
(1)图1为某细菌合成某种氨基酸的代谢调节示意图(甲、乙、丙、丁表示物质)。
①氨基酸属于微生物的________代谢产物，可以作为异养型微生物的________________________________(至少答出两点)等营养要素。
②从微生物代谢的调节来看，酶Ⅰ是________酶。氨基酸在细胞中积累过多，会抑制酶Ⅱ的活性，这种调节方式与①相比有________________的特点。
(2)下表是某微生物培养基的成分。请根据此表回答下列问题：
编号
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
成分
S
(NH4)2SO4
K2HPO4
MgSO4
FeSO4
CaCl2
H2O
含量
10 g
0.4 g
4.0 g
9.25 g
0.5 g
0.5 g
100 mL
①如果用此培养基鉴别饮用水是否含有大肠杆菌，其成分中除添加琼脂外还应添加________________。
②目前通过发酵工程可以生产治疗糖尿病的胰岛素。图2表示含有人胰岛素基因的大肠杆菌的生长曲线，其中BC段表示的是________期，其中AC段大肠杆菌种群数量变化的曲线近似呈________型；大肠杆菌代谢产物(胰岛素)积累的时期相当于曲线的________段，在生产中可采用________的方法延长该期的时间，提高产量。当细胞出现多种形态，甚至畸形时，大肠杆菌群体生长进入到图中的________段。利用基因工程合成胰岛素的过程中，大肠杆菌和酵母菌均可作为受体细胞，但利用________合成的胰岛素不能以分泌物的形式获得。
解析：本题综合考查了微生物的营养、代谢及其调节的知识。氨基酸属于微生物的初级代谢产物，可为异养微生物提供碳源、氮源，还可作为某些微生物的生长因子。酶Ⅰ是在物质甲的诱导下合成的，因此属于诱导酶。酶Ⅱ的调节方式属于酶活性的调节，与酶合成的调节方式相比有快速、精细的特点。由于大肠杆菌属于异养型生物，而题目所给的表格中不含有机物，因此需要添加有机碳源。大肠杆菌的一些代谢产物能与伊红—美蓝结合，使菌落呈深紫色。图2曲线中的AB段为调整期，BD段为对数期，DE段为稳定期，EF段为衰亡期。由于高尔基体与分泌物的形式有关，大肠杆菌中没有高尔基体，因此其合成的胰岛素不能以分泌物的形式获得。
答案：(1)①初级 碳源、氮源、生长因子(需答对两点) ②诱导 快速、精细 (2)①含碳有机物和(伊红—美蓝)指示剂 ②对数 “J” DE 连续培养 EF 大肠杆菌
17．如图为利用谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵罐，回答下列问题：
(1)配制适合谷氨酸棒状杆菌的培养基，调整________，然后对培养基进行________处理并装入发酵罐，将上述谷氨酸棒状杆菌接种于发酵罐发酵。
(2)经检测若发现放料口排出的旧培养基中微生物细胞形态多样，甚至出现畸形，则此时微生物的生长处于________期，加料口[ ]添加新培养基的速度应该适当________。
(3)若该装置现阶段发酵的目的是扩大培养谷氨酸棒状杆菌菌种，则应尽可能延长________期，采取的主要措施为：加料口加料、放料口放料的速度都________，通入的无菌空气成分中应________，搅拌的速度适当________。
(4)影响发酵过程中温度变化的因素是________________________________________________________________________。
(5)发酵过程中pH变化的原因是________________________________________________________________________。
(6)搅拌器搅拌的作用是________________________________。
(7)发酵完毕后，从培养基中________并________谷氨酸。
答案：(1)pH 灭菌 (2)衰亡 1 加快 (3)对数 加快 有充足的氧 加快 (4)微生物代谢、机械搅拌、罐壁散热、水分蒸发、冷却水循环等 (5)营养物质的消耗、代谢产物的积累 (6)增加溶氧；使菌种与培养基充分接触，提高原料利用率 (7)提取 提纯
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用心 爱心 专心
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