高中生物利用生物净化原理治理环境污染试题

农作物收获后，燃烧秸秆会造成大气污染，如何回收利用是我国面临的一个重要问题。某同学设计从土壤中分离纤维素分解菌→分解秸秆，获得糖液→发酵生产乙醇，从而实现再次利用，请回答以下问题：
（1）将从土壤中获得的微生物培养在以__________为碳源，并在加入__________的培养基上筛选周围有________的菌落。
（2）纯化菌种时，为了得到单菌落，常采用的接种方法有两种，即          和         。采用固体平板培养细菌时，需要倒置培养，其原因是______________。
（3）发酵阶段需要的菌种是__________，在产生乙醇时要控制的必要条件是__________。

【生物—选修 生物技术实践】高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉中筛选了高效产生高温淀粉酶的嗜热菌，其筛选过程如下图所示。

（1）从用途上来说，Ⅰ号培养基属于          培养基，仅以淀粉作为        源；从物理状态上来说，Ⅱ号培养基属于固体培养基，配制时一般加入          作为凝固剂。
（2）进行①过程的目的是        ；②过程所使用的接种方法是                法。
（3）Ⅰ、Ⅱ号培养基配制和灭菌时，灭菌与调节pH的先后顺序是            ；一般对配制的培养基采用         法灭菌。
（4）部分嗜热菌在Ⅰ号培养基上生长时可释放             分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈；应挑出透明圈        （大或小）的菌落，接种到Ⅱ号培养基。

每生物兴趣小组为了探究土壤中的微生物对尿素是否有分解作用，设计了以下实验，并成功筛选到能高效降解尿素的细菌（目的菌）．培养基成分如下表所示，实验步骤表格所示．请分析回答问题：

KH2PO4	1.4g
Na2HPO4	2.1g
MgSO4•7H2O	0.2g
葡萄糖	1g
尿素	10g
琼脂	15g
将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000mL

（1）简述土壤中可分解尿素的细菌的鉴定方法及原理：在以尿素为唯一氮源的培养基中加入    指示剂，细菌合成的    将尿素分解为     ，pH升高，使指示剂变为红色．
（2）培养基中加入尿素的目的是筛选目的菌，这种培养基属于    培养基．
（3）“目的菌”生长所需的氮源和碳源分别来自培养基中的    和    ，实验中需要振荡培养，原因是     ．
（4）图1是利用     法进行微生物接种，把聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面．通常还可以       方法分离到一个细胞繁殖形成的菌落
（5）关于图1的操作方法和结果，叙述正确的是     ．
A．操作时要将接种环放在火焰上灼烧灭菌
B．划线操作须在火焰旁进行
C．多次划线后培养才可以分离到一个细胞繁殖形成的菌落
D．在1、2、3、4、5区域中划线前后都要对接种环灭菌

为研究大肠杆菌乳糖代谢过程中lAc基因表达的调控机制，科研人员做了相关实验。

（1）在加入乳糖和去掉乳糖条件下，检测培养的大肠杆菌细胞中lAc mRNA和β-半乳糖苷酶的含量，得到下图所示结果。
①乳糖属于糖类中的_________糖，细胞内的β-半乳糖苷酶可将乳糖分解为半乳糖和葡萄糖。
②据图可知，加入乳糖时，lAc基因启动_________。去掉乳糖后，lAc mRNA含量立即下降，推测其原因是_________，同时β-半乳糖苷酶含量在一定时间内维持稳定，其原因是β-半乳糖苷酶_________。
（2）为了证实乳糖的作用是诱导新的β-半乳糖苷酶合成而不是将细胞内已存在的酶前体转化为有活性的酶，科研人员将大肠杆菌放入含³⁵S标记的氨基酸但无乳糖的培养基中繁殖多代，之后将这些细菌转移到_________培养基中培养，加入乳糖后，分离、检测新合成的β-半乳糖苷酶，若这些酶_________放射性，则证明是诱导合成的。
（3）科研人员发现一种lAc基因突变型大肠杆菌能产生β-半乳糖苷酶，但不能在以乳糖为碳源的培养基中生长。他们在野生型和突变型细菌培养基中添加放射性标记的乳糖，发现野生型在乳糖诱导后会摄取乳糖，而突变型菌几乎不能。据此推测乳糖还能够诱导野生型菌产生某种蛋白X，蛋白X的功能是_________。
（4）由上述实验推测，只有当乳糖存在时，______酶与lAc基因的启动子结合，诱导lAc基因表达，从而诱导_______的合成。这种机制使微生物在有底物存在时才合成相关酶，从而减少了细胞内_______的浪费。

下列有关微生物培养的叙述，正确的是（   ）

A．培养前均需要对培养基进行高压蒸汽灭菌

B．均要确保培养基中含有所需的全部营养物质

C．平板划线法和稀释涂布法均可用于鉴定菌种

D．均需要放在恒温培养箱中通入氧气培养

植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。刚果红（CR溶液）可以与纤维素形成红色复合物,但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。用含有CR的培养基培养纤维素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的透明圈 。
为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落，某同学设计了如下培养基（成分见下表）：注：“+”表示有，“－”表示无。

	酵母膏	无机盐	纤维素粉	琼脂	CR溶液	水
培养基	+	+	+	-	+	+

（1）据表判断，培养基      （“能”或“不能”）用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是         ；配制培养基时，在各种成分都熔化后灭菌前，要进行的是         。实验结束后，使用过的培养基应该进行灭菌处理才能倒掉，这样做的目的是          。
（2）在样品稀释和涂布平板步骤中,下列选项不需要的是            (多选)。
A．酒精灯
B．培养皿
C．显微镜
D．无菌水
E．无菌滴管
F．接种环
G．玻璃刮铲
（3）有同学在刚果红培养基平板上,筛到了几株有透明降解圈的菌落如左下图。 图中降解纤维素能力最强的菌株是          。

（4）教师用筛选到的纤维素酶高产菌株J1和J4,在不同温度条件进行纤维素分解发酵,测得发酵液中酶活性的结果见右下图,推测菌株           更适合夏季分解植物桔杆,理由是             。

在25℃的实验条件下可顺利完成的是（   ）

A．光合色素的提取与分离

B．用班氏试剂鉴定还原糖

C．PCR技术生产目的基因

D．制备用于微生物培养的固体培养基

运用所学知识回答下列与生物技术实践相关的问题。

（1）自古酒就与人类生活息息相关。在上图所示两发酵瓶中装入等量的葡萄汁，其中装置_______更适用于果酒制作，果酒制作中发酵旺盛期_______产量很大，需进行定期排气。果酒发酵是否成功可用重铬酸钾对发酵产物________进行检验确认。
（2）对于植物有效成分的提取，适用于玫瑰油、薄荷油等化学性质稳定、难溶于水、挥发性强的芳香油的提取方法为______________，在提取过程中，加入___________可吸收精油中残留的水分。
（3）微生物培养时，如果想分离出金黄色葡萄球菌，可在培养基中加入________；后期进行菌落统计时，除了显微镜直接计数法，还可用________法培养细菌进行间接活菌计数。
（4）植物组织培养的培养基中添加了________等无机营养，为植物细胞生活提供了必需的无机盐。

某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用，对土壤处理情况见下表。与此有关的叙述不正确的是

	1组	2组	3组	4组
土壤处理	灭菌	不灭菌	灭菌	不灭菌
	湿润	湿润	较干燥	较干燥

A．探究的问题是不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用
B．该实验的自变量为土壤是否经灭菌处理，实验中的对照组是1和3
C．为了控制实验中的无关变量，作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理
D．预期结果是1、3组的落叶不被分解，2、4组的落叶被不同程度地分解

人工瘤胃模仿了牛羊等反刍动物的胃,可用来发酵处理秸秆,提高秸秆的利用价值。为了增强发酵效果,研究人员从牛胃中筛选纤维素酶高产菌株,并对其降解纤维素能力进行了研究。
（1）在样品稀释和涂布平板步骤中,下列选项不需要的是（    ）(多选)。

A．酒精灯

B．培养皿

C．显微镜

D．无菌水 E．接种环

（2）在涂布平板时,滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多的原因是_________。
刚果红(CR溶液)可以与纤维素形成红色复合物,不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。下表是两种培养基的配方，“+”表示有，“-”表示无。

（3）据表判断，培养基甲能否用于分离和鉴别纤维素分解菌？回答并说明理由_________；培养基乙能否用于分离和鉴别纤维素分解菌？回答并说明理由_____________。
（4）研究人员在刚果红培养基平板上,筛到了几株有透明降解圈的菌落(如图)。 图中降解圈大小与纤维素酶的________有关。 图中降解纤维素能力最强的菌株是（    ）。

（5）研究人员用筛选到的纤维素酶高产菌株 A和 B，在不同温度和 pH 条件下进行发酵测得发酵液中酶活性（U·g^-1protein）的结果如下图,推测菌株（    ）更适合用于人工瘤胃发酵，理由是__________。

脲酶能够将尿素分解为氨和C0₂，其活性位点上含有两个镍离子，在大豆、刀豆种子中含量较高，土壤中的某些细菌也能够分泌脲酶。实验室从土壤中分离得到了能够分解尿素的细菌M，并分别研究了培养液中Ni²⁺、Mn²⁺和尿素浓度对细菌M脲酶产量的影响（说明：研究某一项时其他条件相同且适宜），结果如下表。下列说法正确的是

A．所有脲酶都在核糖体上合成且在内质网上加工使其与镍结合才具有活性

B．实验表明培养液中Ni^2+和Mn^2+对脲酶的影响为低浓度促进，高浓度抑制

C．细菌M合成脲酶需要尿素诱导，尿素的最适诱导浓度在0．4%-0．8%之间

D．凝胶色谱法分离脲酶时，脲酶比其他小分子蛋白质在凝胶柱中移动更慢

[生物——选修1：生物技术实验]
无菌操作是微生物接种技术的关键；传统发酵技术和微生物分离、纯化、应用过程及植物组织培养和动物细胞培养过程中，均要无菌操作。回答下列相关问题：
（1）消毒和灭菌是两个不同的概念，灭菌是指彻底杀灭微生物使其永远丧失生长繁殖的能力。消毒仅指杀死一部分对人体有害的病原菌而对被消毒的物体基本无害。下列哪些事物适用于消毒处理            。
①皮肤     ②饮用水   ③牛奶     ④注射器    
⑤培养皿   ⑥接种环   ⑦培养基
⑧果汁     ⑨酱油     ⑩手术刀

A．①②③⑧⑨

B．④⑤⑥⑦⑩

C．①②③④⑤⑥⑧

D．以上全部

（2）在微生物的实验室培养中，获得纯净培养物的关键是            。上图是利用      法进行大肠杆菌接种，把聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。为达到这一目的，操作上应注意：
① 每次划线前要             ；
② 冷却后从上一区划线        开始划；
③ 首尾区          。
（3）培养大肠杆菌时，在接种前需要检测培养基是否被污染。对固体培养基应采用的检测方法是           ，观察培养基上是否有菌落产生。
（4）有位同学在家制作泡菜时，为避免杂菌污染而向泡菜坛中加入了青霉素，结果发酵失败，原因可能是            。

关于土壤微生物的叙述，错误的是（ ）

A．土壤微生物参与生态系统的物质循环

B．土壤微生物可作为生态系统的分解者

C．秸秆经土壤微生物分解后可被农作物再利用

D．土壤中的硝化细菌是异养生物，因而不属于生产者

［生物—选修1：生物技术实践1］
利用农作物秸秆等纤维质原料生产的乙醇，经加工可制成燃料乙醇。图23为生产燃料乙醇的简要流程图，请据图回答：

（l）微生物A能分泌纤维素酶，其中的葡萄糖苷酶可将_______分解成葡萄糖。
（2）微生物生长繁殖所需的主要营养物质有碳源、水、__________四类，欲从土壤中分离获取微生物A，应采用以纤维素为唯一碳源的培养基，其原因是______。
（3）图中②过程常用的微生物是__________，此时其细胞呼吸类型是__________。
（4）若要测定培养液中微生物B的菌体数，可在显微镜下用__________计数板直接计数；若要测定其活菌数量，可选用        法进行计数。某同学用0．1 mL稀释液在稀释倍数为10⁶的平板中测得菌落数的平均值为126，则每毫升样品中的细菌数是__________个。

【生物——选修1:生物技术实践】
植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。回答下列问题:
（1）分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由3种组分组成的复合酶，其中的葡萄糖苷酶可将___________分解成___________。
（2）在含纤维素的培养基中加入刚果红（CR）时，CR可与纤维素形成________色复合物。用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的___________。
（3）为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落，某同学设计了甲、乙两种培养基（成分见下表）：

注：“+”表示有，“－”表示无。
据表判断，培养基甲________ （填“能”或“不能”）用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是________；培养基乙________ （填“能”或“不能”）用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是________；