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微生物和发酵工程重点习题讲解分析
.1.不同的微生物 有各自的代谢特点, 人们常根据此来分离、 鉴别微生物 种类。某实验室有两个菌种, 分别是胱氨酸依赖型细菌( 无胱氨酸不能 生长) , 甲基营养 细菌只能利用甲醇、 甲烷作碳源, 但试管上标签脱落, 请根据它们的代谢特点设计实验方案鉴别两管细菌, 同时, 证明胱氨酸是胱氨酸依赖型细菌必须的营养物质, 甲醇或甲烷是甲基营养细菌必须的营养物质, 并对实验结果作出分析:
第一步: 在两个菌种的试管上分别标上A、 B
请补充以下步骤。
结果分析:
解析: 本题要求设计实验方案鉴别两管细菌, 同时, 证明胱氨酸是胱氨酸依赖型细菌必须的营养物质, 甲醇或甲烷是甲基营养细菌必须的营养物质, 并对实验结果作出分析。
明确实验目的后, 再构思实验步骤。因为要证明胱氨酸是胱氨酸依赖型细菌必须的营养物质, 甲醇或甲烷是甲基营养细菌必须的营养物质; 因此必须设计对照实验。对照实验必须遵循的原则有: 对照原则, 等量原则, 单因子变量原则, 可重复可操作原则等。而对照的方法有: 空白对照, 条件对照, 相互对照, 自身对照等。本实验可设置”既不加胱氨酸又不加甲醇或甲烷”的空白对照组, 分别与”只加胱氨酸”．”只加甲醇或甲烷”的实验组形成对照, 从而得出结论。
实验方案的设计要考虑全面, 一些重要的步骤不能省略, 如微生物培养时, ”灭菌”就是非常重要的步骤, 因为接种前不进行灭菌, 将得不到任何实验结果。
本实验方案的设计容易出错, 一是实验步骤的顺序错了, 如写成先接种再配培养基。二是对培养基的表述不正确, 写成只加胱氨酸, 只加甲醇或甲烷, 不要其它的营养物质。三是未写上”灭菌”, ”在适宜条件下培养”等关键性步骤。
参考答案:
第二步: 配制不含胱氨酸和甲基营养( 甲醇和甲烷) , 但含有微生物所需的各种其它营养物质的普通培养基, 分装到6支试管中, 标上1．2．3．4．5．6, 在1和2中加胱氨酸, 3和4中加甲醇或甲烷, 5和6中都不加, 调节适宜的PH值, 一起灭菌。
第二步: 将A管菌接种于1．3．5号试管中, B管菌接种于2．4．6号试管中, 适宜条件下培养数天。
结果分析: 因为1．3．5试管中, 只有1号管加有胱氨酸, 只有3号管加有甲醇或甲烷。因此, 若只有1上有细菌生长, 则A管菌为胱氨酸依赖型细菌; 若只有3号上有细菌生长, 则A管菌为甲基营养细菌。
同理, 2．4．6试管中, 只有2号管加有胱氨酸, 只有4号管加有甲醇或甲烷。因此, 若只有2上有细菌生长, 则B管菌为胱氨酸依赖型细菌; 若只有4号上有细菌生长, 则B管菌为甲基营养细菌
2.某同学在做微生物 实验时, 不小心把圆褐固氮菌和酵母菌混在一起, 请你设计一个实验。
实验目的: 分离得到纯度较高的圆褐固氮菌和酵母菌。
（1） 实验原理:
（2） 材料用具:
（3） 方法步骤:
① 配制A、 B两种培养基: 用于培养圆褐固氮菌的A培养基特点是 , 用于培养酵母菌B培养基特点添加了
② 调节培养基的PH值为 ; B培养基的PH值为
③ 灭菌: 在高压蒸汽灭菌前, 必须要将灭菌锅中
④ 搁置面: 搁置的长度不超过试管的
⑤ 接种: 分别 向A、 B培养基中接种混和菌
⑥ 培养。
⑦ 生物用的圆褐固氮菌制成菌剂, 施到土壤中, 能够提高农作物的产量, 这是由于
解析: 圆褐固氮菌能够进行生物固氮, 能够在无氮培养基上生长; 酵母菌能够在含有青霉素养的培养基上生长。
无氮培养基, 青霉素的培养基, 6.0~7.0,
3.根据各类微生物 的形态绘声结构特点和新陈代谢类型, 利用选择培养基, 结合显微镜镜检以及菌落特征, 能够把混杂地一起的大肠杆菌、 硝化细菌、 乳酸菌、 酵母菌、 金黄色葡萄球菌、 圆褐固氮菌分离开来, 下面是分离筛选的方法步骤, 请根据各个步骤的条件, 填写空格中的内容。首先配制一系列不同性质的固体培养基, 然后进行灭菌。再将上述微生物的混和液分别接种到各种培养基上进行培养。首先配制一系列的不同的固体培养基若干, 然后进行灭菌, 再把不同的菌种接种到不同的培养基上进行鉴别:
第一步:
第二步:
第三步:
第四步:
答案: 第一步: 用无氮培养基分别培养5种菌, 能生长并繁殖形成菌落的是圆褐固氮菌 第二步: 用加青霉素的培养基分别培养余下的4种菌, 能生长并繁殖形成菌落的是青霉菌 第三步: 用加高浓度NaCl的培养基分别培养余下的三种菌, 能生长并繁殖形成菌落的是金黄色葡萄球菌 第四步: 用加伊红—美蓝的培养基分别培养余下的二种菌, 菌落颜色呈深紫色并带有金属光泽是大肠杆菌 ( 以上步骤的顺序可交换, 另外也能够根据菌落的颜色或代谢类型来鉴别)
.4.请填写出下列培育方法
（1） 经过花药离体培养再用秋水仙素加倍得到 烟草新品种的方法
（2） 用60CO辐射谷氨酸棒状杆菌, 选育出合成谷氨酸的新菌种, 所用的方法
（3） 用小麦和黑麦培育八倍体小黑麦的方法
（4） 将白菜与甘蓝的体细胞用酶处理, 再用聚乙二醇使其融合, 经过组织培养获得新的植物品种, 这种方法是
（5） 将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花受精卵中, 培育出的抗 虫棉的方法
（6） 生产”人工种子”采用的方法是
（7） 最近国外市场上出现的一种高蛋白、 低脂脂的真菌蛋白食品, 其获得的方法是
答案: 单倍体育种, 诱变育种, 多倍体育种, 植物细胞工程, 基因工程, 组织培养技术, 发酵工程
5.设计一个实验证明胱氨酸是必须从外界添加的肠膜状乳杆菌所需的生长因子。( 6分)
答案: 第一步: 配制不含胱氨酸但含有微生物所需的各种其它营养物质的普通培养基, 分装到两组培养皿中, 标上A．B, 在A组培养基中加胱氨酸, B组培养基不加, 调节适宜的PH值, 一起灭菌。
第二步: 将肠膜状乳杆菌接种于A．B两组培养基中, 适宜条件下培养数天。
结果分析: 若A组培养基内有肠膜状乳杆菌生长, 而B组培养基内无肠膜状乳杆菌生长, 则可证明胱氨酸是必须从外界添加的肠膜状乳杆菌所需的生长因子
6.农药能不能被土壤中微生物分解呢? 对此, 科学家进行了实验。她们选取几种有代表性的土壤, 将土壤混合均匀, 并等量地分装在一些相同的容器中。容器分成A、 B两组, 具体做法如下:

组别
灭菌处理
喷施等量药物
温箱中培养
检测敌草隆分解情况
A
高压灭菌
”敌草隆”
6周
分解10%
B
不灭菌
”敌草隆”
6周
分解50%

( 1) A组敌草隆只分解10%的原因是? ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
B组敌草隆分解50%的原因是? ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
( 2) 温箱培养的作用是? ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
( 3) 实验结论是? ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
答案: ( 1) 经高压灭菌后, A组土壤中的微生物已死亡, 因此, ”敌草隆”的分解少。 B组不灭菌, 土壤中有大量微生物能分解敌草隆, 因此”敌草隆”分解多。 ( 2) 为微生物提供适宜的温度, 使微生物快速生长繁殖, 更快地分解敌草隆。 ( 3) 土壤中存在分解”敌草隆”的微生物。( 土壤中存在能分解”敌草隆”的微生物
7.下图表示酵母菌细胞的结构模式和生长曲线图, 据图回答下列问题:
( 1) 酵母菌细胞结构的最外层是＿＿＿＿＿, 图中的4结构名称是＿＿＿＿＿, 图中的酵母菌正在进行＿＿＿＿＿生殖。
( 2) 用＿＿＿＿＿染料使染色体着色, 发现某种酵母菌的细胞核中含有17条染色体, 该酵母菌是＿＿＿＿＿倍体。
( 3) 酵母菌菌落一般会散发出一股悦人的酒香味, 相关的反应式是＿＿＿＿＿＿＿＿。
( 4) 为知道发酵罐中酵母菌的生长状况, 常要取样统计分析, 判断取样先后顺序的主要依据是＿＿＿＿＿。图中生长曲线中FG段下降的主要原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
答案: ( 1) 细胞壁, 液泡, 出芽。 ( 2) 碱性, 单 ( 3) C6H12O6－酶→C2H5OH+2CO2+能量 ( 4) PH值的大小。发酵时间长, 罐中营养物质供应不足, 有害代谢产物的积累。
8.人工种植蘑菇是一项具有很高实用价值的农业技术, 请结合一些具体的生产环节和一些相关问题分析回答: ( 6分)
( 1) 蘑菇培养基( 菌床) 中要加入大量的有机质。原因是＿＿＿＿＿。
( 2) 菌床在接种前要进行灭菌处理, 否则很容易长出大量的霉菌。霉菌和蘑菇的关系一般为＿＿＿＿＿。
( 3) 种蘑菇所用菌种一般是亲代蘑菇产生的一些褐色粉末, 每粒粉末实际上是一个＿＿＿＿＿。这种生殖方式在生物界属于＿＿＿＿＿生殖。
( 4) 在自然生态系统中蘑菇属于＿＿＿＿＿者。
( 5) 蘑菇的细胞与细菌细胞差别很大, 主要是＿＿＿＿＿。
答案: ( 1) 蘑菇是异养型生物 ( 2) 竞争 ( 3) 孢子 孢子生殖( 无性生殖) ( 4) 分解者 ( 5) 蘑菇细胞有成形的细胞核而细菌细胞无成形的细胞核
9.已知大肠杆菌生长的最适PH值在6到8之间, 请设计一个实验, 测出大肠杆菌生长的最适PH值具体是多少?
答案: 第一步: 配制适宜的培养基, 分装到5个培养皿中, 用缓冲液分别调PH值为6．0．6．5．7．0．7．5．8．0, 分别标号A．B．C．D．E; 灭菌冷却后, 无菌条件下接种等量大肠杆菌。
第二步: 37℃恒温箱中培养24小时。
第三步: 观察在不同PH的培养基上大肠杆菌的生长情况。
结果分析: 大肠杆菌生长最好的培养基的PH值, 就是它的最适PH值。
10.某酒厂以大米为主原料, 利用酵母菌发酵生产酒精度不低于12度的米酒, 其主要工艺流程如下:
糖化――→发酵――→后加工( 勾兑．贮运等)
试就生产过程回答下列问题:
( 1) 糖化阶段主要包括蒸煮大米及加入”糖化酶”等, ”糖化酶”应包括的主要酶类有＿＿＿＿＿＿＿＿＿, 糖化酶使( 大米中) 淀粉发生的主要变化是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
( 2) 发酵阶段主要在5立方米的发酵罐中进行, 主要工艺为: 加料( 糖化后的米浆) ――→接种菌种( 主要为酵母菌) ――→通气培养――→密封发酵。
①接种后通气培养的主要目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿, 此时酵母菌主要以＿＿＿＿＿迅速繁殖。在接种时常加入尿素或其它氮肥, 其目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
②”密封”的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
( 3) 在酿酒业中, 为了保持酒的风味不变, 应让酵母菌进行＿＿＿＿＿, 这是利用了＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿, 为了研制新酒, 应让酵母菌进行＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿, 这是利用了＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
答案: ( 1) 淀粉酶和麦芽糖酶 淀粉→麦芽糖→葡萄糖 ( 2) ①使酵母菌呼吸作用旺盛能量充分而迅速繁殖 出芽方式 提供菌种生长所需的N元素 ②造成缺氧环境, 利用酵母菌发酵 ( 3) 无性生殖, 无性生殖能够保持亲本性状的稳定性; 有性生殖, 有性生殖后代具有较大的变异性
11.阅读下列短文, 并回答问题:
19 , 发生了世界范围的大流感, 当年死亡人数约4000万。现在已从19 大流感受害者的组织样本中提取了该流感病毒的RNA, 并经实验分析确定其由8个基因组成, 碱基总数为a, 其中G的数量为b。据此推测:
( 1) 构成该流感病毒遗传物质的含氮碱基有哪几种? ( 分别写出名称和英文简写) ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。你能根据题目条件推出这些碱基间的比例关系吗? 为什么? ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
( 2) 根据中心法则分析, 该病毒遗传信息的传递过程与人体不同的步骤可能有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
( 3) 20世纪30年代, 科学家们发现19 大流感幸存者体内存在完全能够阻断猪流感病毒毒力的抗体, 而19 后出生的人体内却没有这种抗体。这表明＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
( 4) 若我们接种了该种流感病毒研制的疫苗, 是否就能够预防现今的流行性感冒? 为什么? ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
答案: ( 1) 胞嘧啶( C) 、 鸟嘌呤G、 腺嘌呤A、 尿嘧啶U
不能, 因为RNA是单链, 碱基间没有配对关系
( 2) RNA复制和RNA逆转录
( 3) 引发人类流感和猪流感的病毒可能是同一种, 幸存者体内因感染过流感病毒, 故产生抗体, 后出生的人因没有感染过该种病毒, 故没有这种抗体
( 4) 不一定, 因为引起流行性感冒的病毒具有较强的变异性, 该流感病毒的抗体对现今的病毒不一定起作用
12.下图是利用微生物进行发酵的过程示意图, 请据图回答:
A
调PH值 灭菌、 冷却、 控制条件 －－→微生物菌体
原料―――→配制培养基―――→发酵罐――――――――――→ B
――→代谢产物
扩大培养 接种
选育菌种―――――→菌种

( 1) 所配制的培养基从物理性质划分, 一般是＿＿＿＿＿培养基, 利用这种培养基发酵的优点是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
从化学性质划分, 属于＿＿＿＿＿培养基。利用这种培养基发酵的优点是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
( 2) 对发酵罐及培养基常见的灭菌方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿, 灭菌的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。要等到冷却后才接种是为了＿＿＿＿＿。所控制的条件主要有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
( 3) 可能会改变发酵液中pH值的原因有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。可能改变发酵罐温度的原因有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
( 4) 常见的选育菌种的方法有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
( 5) 分离纯化微生物菌体的方法A有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。分离纯化微生物代谢产物的方法B有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（1） 若上图表示利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸的过程, 则温度最好控制在＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。pH值控制在＿＿＿＿＿, 当pH呈酸性时, 发酵产物是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。当氧气供应不足时, 发酵产物是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
答案( 1) 液体培养基, 液体培养基能使营养物质在发酵过程中得到充分利用, 还能为菌体提供更大的生存空间, 有利于生产过程中培养条件的控制和产物的提取。天然培养基, 既能满足菌体的营养需求, 又能降低成本, 还能减少对环境的污染。 ( 2) 高压蒸汽灭菌; 除去杂菌, 避免与发酵所用菌种形成竞争, 得不到发酵产品。避免菌种在高温环境中死亡。温度、 溶氧、 PH值、 转速、 通气量等。 ( 3) 营养物质的消耗．代谢产物的积累等, 呼吸作用产生的热量, 搅拌器的搅拌等。 ( 4) 基因工程．细胞工程．诱变育种。( 5) 过滤．沉淀等, 蒸馏．萃取．离子交换等。 ( 6) 30℃至37℃, 7至8, 乙酰谷氨酰胺, 乳酸或琥珀酸
13.根据”学习细菌培养的基本技术”的实验, 回答下列问题:
( 1) 该实验分五步进行, 即: ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
( 2) 灭菌是指杀死一定环境中微生物的＿＿＿＿＿, 该实验中用＿＿＿＿＿法对培养基及其装置进行灭菌, 对接种针用＿＿＿＿＿灭菌, 双手用＿＿＿＿＿灭菌。
( 3) 培养基分装时, 培养基的高度约为＿＿＿＿＿, 搁置斜面时, 培养基形成的长度应＿＿＿＿＿。
（4） 接种时, 点燃酒精灯的作用是＿＿＿＿＿, 接种操作必须在＿＿＿＿＿旁进行。
答案( 1) 配制培养基→灭菌→搁置斜面→接种→培养 ( 2) 细胞, 芽孢和孢子, 高压蒸汽, 火焰灼烧, 酒精 ( 3) 试管高度的1/5, 不超过试管总长的一半。 ( 4) 空气中存在大量的微生物, 而酒精灯的火焰旁能形成一个无菌的区域, 在这是里操作, 能够避免杂菌污染。火焰
14.阅读下列短文, 并回答问题:
炭疽热是由炭疽芽孢杆菌引起的, 它可引起动物组织水肿, 粘膜出血, 造成动物死亡。法国著名科学家巴斯德在研究牲口炭疽病时进行了如下实验: 把实验绵羊用毒性已削弱的炭疽芽孢杆菌制剂注射, 这些绵羊感染后没有发病。四天后, 对实验绵羊注射毒性极强的炭疽芽孢杆菌制剂, 经过一段时间后, 实验绵羊全部正常生活。本实验的结论是: 实验绵羊获得了免疫力。请回答以下问题:
( 1) 从结构上分析, 炭疽杆菌属于＿＿＿＿＿生物, 在生态系统中的成分是＿＿＿＿＿。
( 2) 实验绵羊在第二次注射炭疽芽孢杆菌后没有发病, 其原理是绵羊体内产生了相应的抗体, 从而获得免疫力, 这属于＿＿＿＿＿免疫。毒性极强的炭疽芽孢杆菌进入绵羊体内作为抗原起作用, 使其体内产生了具有免疫力的物质, 请写出所有与该物质产生有关的细胞名称＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
( 3) 我们认为仅用该实验过程还不足以严密论证以上结论, 请在上述实验的基础上补充相应的实验设计原则、 步骤、 预测结果。
实验设计原则: ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿,
操作步骤: ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿,
预测结果: ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
答案( 1) 原核 消费者
( 2) 体液 吞噬细胞．T细胞．B细胞．效应B细胞
( 3) 实验原则: 对照原则 步骤: 将未免疫的绵羊同时注射毒性极强的炭疽芽孢杆菌
结果: 未免疫的绵羊全部死亡