發(fā)酵工程及其應(yīng)用練習(xí)一、選擇題1．下列關(guān)于發(fā)酵工程的說法，錯(cuò)誤的是()A．發(fā)酵工程的產(chǎn)品是指微生物的代謝產(chǎn)物或菌體本身B．可通過人工誘變選育新品種C．單細(xì)胞蛋白是微生物的分泌蛋白D．利用基因工程、發(fā)酵工程的方法可以在大腸桿菌及酵母菌細(xì)胞內(nèi)獲得干擾素2．傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和現(xiàn)代發(fā)酵工程都是利用各種微生物的代謝來實(shí)現(xiàn)相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)的，下列微生物在發(fā)酵生產(chǎn)產(chǎn)品的過程中，一定需要提供空氣或氧氣的是()①酵母菌②醋酸菌③乳酸菌④毛霉⑤谷氨酸棒狀桿菌A．④⑤B．①②④⑤C．①②③D．②④⑤3．下列有關(guān)發(fā)酵工程應(yīng)用的說法錯(cuò)誤的是()A．發(fā)酵工程可以生產(chǎn)醬油、泡菜等傳統(tǒng)發(fā)酵食品B．檸檬酸、乳酸、谷氨酸鈉等食品添加劑可以通過發(fā)酵工程生產(chǎn)C．發(fā)酵工程可以生產(chǎn)多種藥物，但是不能生產(chǎn)疫苗D．發(fā)酵工程生產(chǎn)的單細(xì)胞蛋白可制作成微生物飼料4．下列選項(xiàng)中有關(guān)發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)的敘述，不合理的是()A．由于工業(yè)發(fā)酵罐所需接入的菌種總體積一般都比較大，所以，在發(fā)酵之前還需要對菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)B．在菌種確定之前，要先制備好培養(yǎng)基C．發(fā)酵工程中所用的菌種大多是單一菌種D．如果發(fā)酵產(chǎn)品是代謝物，可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛?、分離和純化措施來獲得產(chǎn)品5．現(xiàn)代化釀醋工藝離不開對高產(chǎn)菌株的選擇，欲探究菌株a是否為高產(chǎn)類型，實(shí)驗(yàn)設(shè)定的自變量和無關(guān)變量分別是()A．菌株a和普通菌株；醋酸的產(chǎn)量B．醋酸的產(chǎn)量；菌株a和普通菌株C．菌株a和普通菌株；發(fā)酵底物、溫度、pH等D．是否提供氧氣；發(fā)酵底物、溫度、pH等6．能影響發(fā)酵過程中溫度變化的因素是()①微生物分解有機(jī)物釋放的能量②機(jī)械攪拌③發(fā)酵罐散熱及水分蒸發(fā)④從發(fā)酵液中取樣檢測A．①② B．①②④C．①③④D．①②③7．發(fā)酵工程的第一個(gè)重要工作是選擇優(yōu)良的單一純種。消滅雜菌、獲得純種的方法不包括()A．根據(jù)微生物遺傳組成的差異，在培養(yǎng)基中加入不同比例的核酸B．根據(jù)微生物缺乏生長因子的種類，在培養(yǎng)基中增減不同的生長因子C．根據(jù)微生物對碳源需要的差別，使用含不同碳源的培養(yǎng)基D．根據(jù)微生物對抗菌素敏感性的差異，在培養(yǎng)基中加入不同的抗菌素8.發(fā)酵工程在工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用，其生產(chǎn)流程如圖所示。結(jié)合賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)實(shí)際，下列說法錯(cuò)誤的是()A．①為誘變育種，②為提取、分離和純化等B．賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)過程中為使產(chǎn)物源源不斷地產(chǎn)生，可采用連續(xù)培養(yǎng)的發(fā)酵方式C．由于賴氨酸或谷氨酸的發(fā)酵菌種為好氧菌，在生產(chǎn)過程中常需增加通氧量D．人工控制微生物代謝的唯一措施是控制生產(chǎn)過程中的各種條件9．下圖為利用發(fā)酵工程制作醬油的流程圖，其中米曲霉發(fā)酵過程的主要目的是使米曲霉充分生長繁殖，大量分泌制作醬油所需的蛋白酶、脂肪酶等，該過程需要提供營養(yǎng)物質(zhì)、通入空氣。下列相關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A．米曲霉發(fā)酵過程中，大豆中蛋白質(zhì)可為米曲霉的生長提供氮源B．米曲霉分泌的酶可將大分子有機(jī)物水解為小分子有機(jī)物C．發(fā)酵池發(fā)酵階段應(yīng)密封進(jìn)行，酵母菌與米曲霉對氧氣需求相同D．發(fā)酵池中兩種主要微生物產(chǎn)生的酒精、乳酸可以抑制雜菌生長10．發(fā)酵工程在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)和農(nóng)牧業(yè)等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在發(fā)酵過程中，發(fā)酵條件的控制至關(guān)重要，下列關(guān)于發(fā)酵條件的控制的敘述，不正確的是()A．環(huán)境條件不僅會影響微生物的生長繁殖，而且會影響微生物代謝物的形成，因此發(fā)酵過程要嚴(yán)格控制發(fā)酵條件B．發(fā)酵過程中微生物代謝產(chǎn)熱和機(jī)械攪拌產(chǎn)熱，會使發(fā)酵溫度升高，因此要及時(shí)調(diào)節(jié)發(fā)酵罐溫度C．培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的利用和代謝物的積累，可能會導(dǎo)致發(fā)酵液pH發(fā)生改變，如工業(yè)釀酒會導(dǎo)致pH上升D．現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵對發(fā)酵條件的監(jiān)測和控制是通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，有利于使發(fā)酵過程處于最佳狀態(tài)二、非選擇題11．如圖甲所示為一發(fā)酵裝置，據(jù)此回答：(1)在發(fā)酵過程中，發(fā)現(xiàn)放料口所排出的培養(yǎng)基中，微生物細(xì)胞形態(tài)多樣，這時(shí)，微生物生長處于下降階段，添加培養(yǎng)基的速度應(yīng)該______________。在圖乙的坐標(biāo)系中畫出添加培養(yǎng)基后的微生物生長變化曲線。(2)若該培養(yǎng)裝置pH檢測及控制裝置出現(xiàn)故障，可采取的應(yīng)急措施是________________，pH發(fā)生變化的原因是__________________________________。(3)冷卻水的進(jìn)口是____，無菌空氣的進(jìn)口是____。(4)若此裝置用于酒精發(fā)酵和谷氨酸發(fā)酵，在發(fā)酵過程中，技術(shù)上的關(guān)鍵區(qū)別是__________________。(5)若培養(yǎng)過程中進(jìn)料和放料速度未變，但有效產(chǎn)物減少。如果是酒精發(fā)酵應(yīng)該檢查________________，如果是谷氨酸發(fā)酵可能的原因是__________________________。(6)圖甲中5的作用是________________________________________________________________________________________________________________________。若此裝置損壞，對于無氧發(fā)酵，產(chǎn)量將________________________。(7)若進(jìn)料和放料速度都加快，微生物細(xì)胞的變化是______________，代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量將____________。12．某研究小組設(shè)計(jì)了一個(gè)利用作物秸稈生產(chǎn)燃料乙醇的小型實(shí)驗(yàn)，其主要步驟是：先將粉碎的作物秸稈堆放在底部有小孔的托盤中，噴水浸潤、接種菌T，培養(yǎng)一段時(shí)間后，再用清水淋洗秸稈堆(清水淋洗時(shí)菌T不會流失)，在裝有淋洗液的瓶中接種酵母菌，進(jìn)行乙醇發(fā)酵(酒精發(fā)酵)，實(shí)驗(yàn)流程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。(1)在粉碎的秸稈中接種菌T，培養(yǎng)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)菌T能夠?qū)⒔斩捴械睦w維素大量分解，其原因是________________。(2)采用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母菌，可以用淋洗液為原料制備培養(yǎng)基，培養(yǎng)基中還需要加入氮源等營養(yǎng)成分，氮源的主要作用是__________________________________________(答出1點(diǎn)即可)。通常，可采用高壓蒸汽滅菌法對培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌。在使用該方法時(shí)，為了達(dá)到良好的滅菌效果，需要注意的事項(xiàng)有__________________________________________________________________________________________________________(答出2點(diǎn)即可)。(3)將酵母菌接種到滅菌后的培養(yǎng)基中，擰緊瓶蓋，置于適宜溫度下培養(yǎng)、發(fā)酵。擰緊瓶蓋的主要目的是_______________________________________________________。但是在酵母菌發(fā)酵過程中，還需適時(shí)擰松瓶蓋，原因是____________________________________。發(fā)酵液中的乙醇可用__________________________________________溶液檢測。(4)本實(shí)驗(yàn)收集的淋洗液中的________可以作為酵母菌生產(chǎn)乙醇的原料。與以糧食為原料發(fā)酵生產(chǎn)乙醇相比，本實(shí)驗(yàn)中乙醇生產(chǎn)方式的優(yōu)點(diǎn)是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。13.谷氨酸棒狀桿菌可用于微生物發(fā)酵工程生產(chǎn)谷氨酸，從而制取谷氨酸鈉(味精)。如圖為谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑，通過發(fā)酵工程可以大量生產(chǎn)谷氨酸。回答下列問題：(1)與酵母菌相比，谷氨酸棒狀桿菌在結(jié)構(gòu)上的顯著特點(diǎn)是____________________；谷氨酸發(fā)酵的培養(yǎng)基成分有豆餅水解液、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、生物素等，從物理性質(zhì)看，該培養(yǎng)基屬于__________培養(yǎng)基。(2)測定谷氨酸棒狀桿菌數(shù)目可采用的計(jì)數(shù)方法有顯微鏡直接計(jì)數(shù)法和____________________，前者計(jì)數(shù)的結(jié)果比后者計(jì)數(shù)的結(jié)果值偏______(填“大”或“小”)，原因是________________________________________________________________________。(3)由圖可知，谷氨酸棒狀桿菌體內(nèi)若積累了較多的谷氨酸，則會抑制谷氨酸脫氫酶的活性，微生物這種對自身代謝速率的調(diào)節(jié)方式是________________。(4)谷氨酸棒狀桿菌在發(fā)酵過程中要不斷地通入無菌空氣，并通過攪拌使空氣形成細(xì)小的氣泡，迅速溶解在培養(yǎng)液中，當(dāng)培養(yǎng)基中碳氮比為4∶1時(shí)，菌體大量繁殖而產(chǎn)生的谷氨酸少；當(dāng)碳氮比為3∶1時(shí)，菌體繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增。在無氧條件下，谷氨酸棒狀桿菌代謝產(chǎn)物是乳酸或琥珀酸。由此說明谷氨酸棒狀桿菌的代謝類型是______________________，由上述探究可知，通過發(fā)酵得到大量谷氨酸的發(fā)酵思路是________________________________________________________________________。答案：1．C單細(xì)胞蛋白是指發(fā)酵獲得的大量微生物菌體，不屬于分泌蛋白，C錯(cuò)誤。2．D釀酒是利用酵母菌在無氧條件下進(jìn)行酒精發(fā)酵的原理，發(fā)酵過程不需要提供空氣或氧氣；醋酸菌是好氧菌，在氧氣充足條件下進(jìn)行乙酸發(fā)酵，故需要提供空氣或氧氣；乳酸菌為厭氧菌，無氧條件下生成乳酸，不需要提供空氣或氧氣；毛霉為需氧型真核生物，發(fā)酵過程需要提供空氣或氧氣；谷氨酸棒狀桿菌為需氧菌，在生產(chǎn)谷氨酸過程中要不斷充入空氣，D正確。3．C科學(xué)家利用基因工程將病原體基因轉(zhuǎn)入微生物細(xì)胞，通過發(fā)酵工程可以生產(chǎn)疫苗，C錯(cuò)誤。4．B培養(yǎng)基要在菌種確定之后，再選擇原料制備，而且，在生產(chǎn)實(shí)踐中，培養(yǎng)基的配方要經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)才能確定。5．C由題意“欲探究菌株a是否為高產(chǎn)類型”可知，自變量是菌株a和普通菌株，因變量是醋酸的產(chǎn)量，無關(guān)變量是發(fā)酵底物、溫度、pH等，C正確。6．D微生物分解有機(jī)物釋放的能量、機(jī)械攪拌產(chǎn)生的一部分能量、發(fā)酵罐散熱及水分蒸發(fā)帶走一部分熱量，都會影響發(fā)酵過程中溫度的變化；從發(fā)酵液中取樣檢測只是使發(fā)酵液數(shù)量減少，一般不會使發(fā)酵溫度發(fā)生變化。7．A根據(jù)微生物遺傳組成的差異，在培養(yǎng)基中加入不同比例的核酸(DNA和RNA)，不會直接影響到微生物自身的遺傳組成，即使被微生物利用，也是被分解為核苷酸后利用，所以培養(yǎng)基中加入不同比例的核酸，不會對微生物起選擇作用；不同的微生物需要不同的生長因子，根據(jù)需要可以在培養(yǎng)基中增減相應(yīng)的生長因子進(jìn)行微生物的分離；根據(jù)微生物對碳源需要的差別，培養(yǎng)不同微生物使用含不同碳源的培養(yǎng)基，例如培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物，在培養(yǎng)基中不需加入碳源；根據(jù)微生物對抗菌素敏感性的差異，在培養(yǎng)基中加入不同的抗菌素可以對微生物起到選擇作用，例如培養(yǎng)真菌時(shí)，可以在培養(yǎng)基中加入青霉素來抑制細(xì)菌的生長。8.D由題意分析可知，圖中①為誘變育種，②為提取、分離和純化等，A正確；為了提高代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量，可采用連續(xù)培養(yǎng)的發(fā)酵方式，B正確；由于賴氨酸或谷氨酸的發(fā)酵菌種為好氧菌，因此在生產(chǎn)過程中常需增加通氧量，C正確；人工控制微生物代謝的措施包括改變微生物的遺傳特性、控制生產(chǎn)過程中的各種條件(即發(fā)酵條件)等，D錯(cuò)誤。9．C大豆中的蛋白質(zhì)含有N，可為米曲霉的生長提供氮源，A正確；米曲霉發(fā)酵過程的主要目的是使米曲霉充分生長繁殖，大量分泌制作醬油過程所需的酶類，這些酶中的蛋白酶、脂肪酶能分別將發(fā)酵池中的蛋白質(zhì)和脂肪分解成易于吸收、風(fēng)味獨(dú)特的成分，如將蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和氨基酸，B正確；米曲霉發(fā)酵過程需要提供營養(yǎng)物質(zhì)、通入空氣，由此可以判斷米曲霉屬于異養(yǎng)需氧型生物，而酵母菌屬于兼性厭氧型生物，C錯(cuò)誤；發(fā)酵池中兩種主要微生物(酵母菌、乳酸菌)產(chǎn)生的酒精、乳酸會營造酸性環(huán)境，可以抑制雜菌生長，D正確。10．C環(huán)境條件不僅會影響微生物的生長繁殖，而且會影響微生物代謝物的形成，因此發(fā)酵過程要嚴(yán)格控制發(fā)酵條件，A正確；發(fā)酵過程中微生物代謝產(chǎn)熱和機(jī)械攪拌產(chǎn)熱，會使發(fā)酵溫度升高，因此要及時(shí)調(diào)節(jié)發(fā)酵罐溫度，B正確；釀酒過程中不僅會產(chǎn)生酒精，還會產(chǎn)生大量的二氧化碳，因此利用酵母菌釀酒的過程中，發(fā)酵液的pH會下降，C錯(cuò)誤；現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵對發(fā)酵條件的監(jiān)測和控制是通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，有利于使發(fā)酵過程處于最佳狀態(tài)，D正確。11．(1)加快如圖所示(基本呈現(xiàn)增長至穩(wěn)定)(2)添加緩沖液代謝產(chǎn)物的積累或酸堿物質(zhì)的消耗不均等(3)43(4)無菌空氣是否輸送(5)通氣量溶氧量降低和pH降低(6)使無菌空氣形成細(xì)小的氣泡，增加溶氧量；使菌種與培養(yǎng)液充分接觸基本不受影響(7)進(jìn)入高速繁殖狀態(tài)下降12．(1)菌T可以分泌纖維素酶(2)用于合成蛋白質(zhì)、核酸等含氮物質(zhì)待滅菌的物品不宜放置過擠；密閉滅菌前必須將鍋內(nèi)的冷空氣充分排出；滅菌完畢后，不可立即打開排氣閥，待壓力表的壓力降到零時(shí)，才能打開；錐形瓶與試管口不要與桶壁接觸，以免冷凝水淋濕包裹瓶口的牛皮紙而透入棉塞(3)創(chuàng)造無氧環(huán)境，利于酒精的產(chǎn)生酒精發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2會導(dǎo)致瓶內(nèi)壓強(qiáng)升高，及時(shí)排出CO2可以防止發(fā)酵瓶破裂酸性重鉻酸鉀(4)葡萄糖提高了能量利用率、減少了對環(huán)境的污染、保障糧食安全解析：(1)纖維素的分解需要纖維素酶的催化，菌T可以分泌纖維素酶來催化秸稈中的纖維素大量分解。(2)氮源主要用于菌T細(xì)胞中蛋白質(zhì)、核酸等含氮物質(zhì)的合成。高壓蒸汽滅菌注意事項(xiàng)參見答案。(3)在無氧條件下，酵母菌才能進(jìn)行酒精發(fā)酵，則擰緊瓶蓋的主要目的是創(chuàng)造無氧環(huán)境，利于酒精的產(chǎn)生。酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精的過程中，會不斷產(chǎn)生CO2，要適時(shí)擰松瓶蓋放出CO2，以免發(fā)酵瓶破裂。在酸性條件下，橙色的重鉻酸鉀溶液可與乙醇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成灰綠色。(4)菌T可分泌纖維素酶，纖維素酶可以催化纖維素分解成葡萄糖，則本實(shí)驗(yàn)收集的淋洗液中的葡萄