高中生物发酵与食品生产综合题

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。

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

 
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                   。

常见的酿酒酵母只能利用葡萄糖而不能利用木糖，自然界中一些酵母菌能分解木糖产生酒精但对酒精的耐受能力较差。下面是利用木糖发酵产生酒精的酿酒酵母培育的过程，请分析回答下列问题：
（1）将自然界中采集到的葡萄带回实验室，用___________将葡萄皮上的微生物冲洗到无菌的三角瓶中，瓶中液体经适当稀释后，接种于_____________培养基上，适宜条件下培养，获得各种菌落。
（2）将培养基上的酵母菌菌株转接到以木糖作为唯一碳源的培养基中，无氧条件下培养一周后，有些酵母菌死亡，说明这些酵母菌                                           。从存活的酵母菌提取DNA，并用PCR技术大量扩增目的基因。
（3）将目的基因连接到一种穿梭质粒（可以在大肠杆菌中复制和在酿酒酵母中表达的质粒）上。该质粒具有两种标记基因，即氨苄青霉素抗性基因和尿嘧啶合成酶基因。大肠杆菌被该质粒转化后，应接种于含         的培养基上进行筛选。将质粒导入酵母菌时，由于氨苄青霉素不能抑制酵母菌繁殖，应选择缺乏                        能力的酿酒酵母作为受体菌。
（4）对转基因酿酒酵母发酵能力进行测试，结果如图所示。

据图分析，将转基因酿酒酵母接种在_____________________为碳源的培养基中进行发酵能力测试，最初培养基中的___________被快速消耗，随着发酵继续进行，酿酒酵母能够______________________________________________，说明所需菌株培育成功。

玫瑰在人们生活中具有多种用途。某同学进行玫瑰的组织培养和玫瑰精油的提取实验，请回答：
（1）在进行玫瑰组织培养时，可以选取生长旺盛的嫩枝做             ，并要进行         处理。
（2）玫瑰组织培养接种操作前，用体积分数为70%的       将工作台擦拭一遍。接种后，还要经过          、         和栽培才能得到开花的玫瑰。
（3）某同学用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油，简便易行的是        （水中/水上/水气）蒸馏的方法。蒸馏过程中需要监控蒸汽温度和时间，原因是                                         。
（4）收集的乳浊液水油分层，需向其中加入           。要除去分液得到的油层中的水分，需向其中加入无水          。

下图是月季花药离体培养产生花粉植株的两种途径，请据图回答有关问题：

（1）选用的材料合适与否是成功诱导出花粉植株的重要因素，一般来说选用单核期的花粉可提高成功率，原因是         。上图中花药经脱分化产生胚状体还是愈伤组织主要取决于培养基中           。
（2）基因型为AaBb（两对基因自由组合）的二倍体月季，用它的花药进行离体培养，在获得由花粉发育成的单倍体植株的同时，也得到一些二倍体植株。可能的原因是                  。对花药离体培养过程中得到的幼胚，用0.2%—0.4%的秋水仙素进行处理，得到了许多染色体数目增加一倍的植株。其中，两对性状均为显性的基因型是           。

分）葡萄发酵可产生葡萄酒，如图是甲、乙、丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中，在温度等适宜的条件下进行发酵，如图所示。发酵过程中，每隔一段时间均需排气一次。

据图分析，甲和丙同学的操作有误，其中甲同学的错误是        ；丙同学的错误是                  ，上述发酵过程结束后，甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是          、          、          。

请回答下列有关生物技术方面的问题。
（1）果酒是人们喜爱的健康饮品。果酒是酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵而产生的，其反应式为                                  ；酒精的产生与否可用               来进行检测。
（2）牛肉膏蛋白胨培养基是微生物培养中常用的培养基，其中的蛋白胨为微生物的生长提供了                等营养物质。人类饮用水的安全与人体健康关系密切，欲将所取的南河水样品进行大肠杆菌的分离与计数，可用                法来完成。在用平板划线法接种时，在第二次及以后的划线操作时，总是从                开始划线，原因是                                                                     。
（3）植物组织培养基同样需要防止杂菌污染，为检验制备的培养基是否感染杂菌，可采取的方法是将______的培养基在适宜条件下培养，观察有无菌落生长
（4）若提取分离的是血红蛋白，则需要洗涤红细胞。若红细胞的洗涤次数过少，将无法除去            。血红蛋白的提取和分离的实验步骤包括样品处理、                   、纯度鉴定。
（5）胡萝卜素是重要的药物和食品添加剂，在胡萝卜素的萃取中，所用的有机萃取溶剂应该具有较高的            ，以便胡萝卜素能充分溶解其中。对萃取的胡萝卜素样品和标准样品进行点样层析时，如果出现                          现象，则说明胡萝卜素提取成功。

泡菜是人们日常生活中比较喜欢的一种食品，但是泡菜中却含有亚硝酸盐。当人体摄入的亚硝酸盐总量达到0．3g—0．5g时，会引起中毒；达到3g时，会引起死亡。我国卫生标准规定，亚硝酸盐的残留量在酱菜中不得超过20mg/Kg。膳食中的绝大部分亚硝酸盐在人体内以“过客”的形式随尿液排出，只有在特定的条件下，才会转变成致癌物质——亚硝胺。针对泡菜在发酵过程中会产生亚硝酸盐的事实，某中学生物活动小组设计实验，探究不同食盐浓度和发酵时间对亚硝酸盐含量变化的影响。
（1）请补充实验设计的空缺内容：
①制作泡菜的原理：                                         。
②测量指标及方法：亚硝酸盐与某些化学物质发生反应后形成          色染料。先使泡菜样品及一系列已知浓度的亚硝酸盐溶液分别与化学物质发生显色反应，然后通过          颜色，可以估测出泡菜液样中亚硝酸盐的含量。
③确定浓度梯度：经过查找资料和初步实验，发现当食盐浓度为3%以下时，制作的泡菜溶液发生腐败，而当食盐浓度在8%以上时，制作的泡菜又容易成为咸腌菜。因此，分别设计了3%、5%、7%的食盐浓度梯度来制作泡菜。
④选择实验材料：红萝卜和白萝卜，哪种更适合于用做实验材料？      ，理由是                。
⑤制作泡菜：将实验材料分成3组制作泡菜，除了实验材料的重量相同外，还要保证每组泡菜的                         相同。
（2）下图是该生物活动小组记录的三种食盐浓度的泡菜中亚硝酸盐含量与发酵天数的关系图。根据此图实验结果，请你给出制作泡菜的最佳指导意见            。

利用紫外线诱变选育高产β-胡萝卜素的三孢布拉霉负菌（单细胞真菌），未突变菌不能在含有浓度为10^－5M的β一紫罗酮的培养基上生长，菌体随β-胡萝卜素含量增加从黄色加深至橙红色。下图为选育及提取获得β-胡萝卜素的操作流程．

（1）培养基中的葡萄糖为菌体生长提供    ；为选出高产突变菌种，还应在培养基中添加       。
（2）进行③过程时，应选取             色的菌落接种至液体培养基。为筛选纯化β一胡萝卜素产量高的菌种，采取重复        （填图甲中数字）过程．
（3）在干燥过程中，应控制好温度和      ，以防止胡萝卜素分解。在萃取时，应选择与水  （混溶／不混溶）的萃取剂，应该避免明火加热，而采用        。在浓缩前需要进行         （处理）以除去萃取液中的         。实验提取到的胡萝卜素粗品可以通过       进行鉴定。

生物技术已在生产、生活中得到广泛应用，给人们带来了很好的经济效益，大大提高了人们的生活水平。请回答下列问题：
（1）利用微生物发酵可以获得果酒、果醋。在果酒基础上酿制果醋的过程中，除需接种醋酸菌外，还必须保持                 条件。
（2）从生物体内提取出来的酶，将其分离提纯的最简便方法是         。其原理是利用蛋白质分子的大小、形状和        的不同，产生不同的迁移速率来进行分离。
（3）从自然界中获得的微生物必须经过        才能应用乎工业生产。果汁生产中常用的果胶酶广泛存在于植物果实和微生物中，工业上通常采用             等微生物发酵来生产果胶酶。
（4）从胡萝卜中提取胡萝卜索，常用          作为溶剂，原因是          。
（5）水蒸气蒸馏法          （填“适合”或“不适合”）胡萝卜素的提取，原因是             ，用这种方法提取胡萝卜素的主要步骤是：粉碎、干燥         、过滤、浓缩。

（每空1分，共10分）螺旋藻是一种多细胞蓝藻，其蛋白质含量高，营养丰富均衡，被称为“人类明天最理想的保健食品”。

（1）与多数微生物的实验室培养不同，在螺旋藻的液体培养基中可以不添加         类营养物质。
（2）目前，基因工程改良螺旋藻尚存在困难，原因之一是其基因图谱未完全构建，螺旋藻的基因主要存在于            （细胞结构）中；原因之二是没有合适的工具酶，即限制酶和            。
(3)在用凝胶色谱法分离纯化螺旋藻中的某些蛋白质时，其原理是根据相对分子质量的大小分离蛋白质。右图是用凝胶色谱法分离藻蓝蛋白粗品的洗脱曲线（横轴表示将某成分洗脱出来所需的洗脱液体积，纵轴表示该组分在某光下的吸收光度值）。实验中常用到的洗脱液是              ，分析曲线可得，分离得到的这5种蛋白质中，相对分子质量最小的是                （序号）。
(4)螺旋藻含有丰富的胡萝卜素，提取螺旋藻中的胡萝卜素的实验流程如下图：

在干燥过程中，应控制好温度和        ，防止胡萝卜素分解。在萃取时，应选择与水       （混溶／不混溶）的萃取剂，应该避免明火加热而采用            。在浓缩前需要进行          。实验提取到的胡萝卜素粗品可以通过                  进行鉴定。

果醋有消除疲劳和减肥等功效，该饮料深受广大女士的喜爱。某果酒厂的果酒滞销，计划将生产的部分果酒“转变”为果醋。研究人员设置了如图所示的装置：
 
（1）果酒和果醋的制作分别利用了            （填微生物名称）。果酒制作时温度应控制在________，果醋制作时温度应控制在_________。
（2）由果酒转变成果醋的制作过程中，需要改变的环境条件是___________________。
（3）乙瓶为发酵瓶，你认为甲、丙两个装置瓶中，盛有果酒和果醋的装置瓶分别是_______。在装置瓶乙中，发酵菌先将乙醇变为________，最后变为醋酸。
（4）可以用________来检验生产出的果醋中是否含有酒精。在________条件下，该物质与酒精反应使溶液呈________色。

近年来，纪录片《舌尖上的中国》引发全民关注美食的热潮，其中多次讲述了利用不同微生物的发酵作用制作的美味食品。请分析回答下列问题：
（1）在果醋制作时，运用醋酸菌在供应______和糖源充足时，将糖分解成醋酸；在糖源不充足时，也可以利用酒精生成醋酸，请写出该过程的化学反应式：______。
（2）腐乳制作的流程是：让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制。用盐腌制时，应注意控制________；配制卤汤时，要使卤汤中酒的含量控制在________%左右。
（3）制作泡菜的原理是____________________________________________。蔬菜在腌制过程中，会产生亚硝酸盐。在____________________条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生________________反应后，与N—1—萘基乙二胺盐酸盐结合形成__________色染料。

(15分)请回答下列与生物技术实践相关的问题：
（1）利用纤维素解决能源问题的关键是高性能纤维素酶的获取。科学家利用培养基从土壤中筛选出能分解纤维素的细菌，这类细菌经过大量培养后可以从中提取纤维素酶。
①土壤中富含各种微生物，将土壤浸出液接种到特定培养基上，可得到能分解纤维素的细菌，实验室中获取纯净菌种常用的接种方法有________和__________。
②虽然各种培养基的具体配方不同，但一般都含有水、__________________________。
（2）某年我国某地由于柑橘大实蝇的危害，橘农遭受到了很大的损失，当地政府想尽一切办法帮助橘农尽量减少损失。某橘农发现自家有一株橘树具有抗虫性状，欲利用组织培养技术大量繁殖，对组织培养的选材非常关键，植物材料的选择直接关系到实验的成败。若用花药进行离体培养则应选择花粉发育至______期的花药培养成功率最高。确定花粉发育时期最常用的方法有______法，某些植物的花粉不易着色，需采用___________法。
（3）突变菌往往带有一些特殊的基因，在获得这些基因的过程中，PCR技术相当重要。PCR扩增反应中加入引物的作用是_________________________。

(10分,每空2分)请回答有关胡萝卜素提取的内容：
（1）工业上可以用微生物的发酵来获得一胡萝卜素。
①培养微生物的培养基中，营养物质主要有                                 。
②在石油醚、醋酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这五种有机溶剂中，最适宜用于萃取胡萝卜素的是________      _。
（2）胡萝卜素提取的效率主要取决于_________ 和_________ 。
（3）可以用         法对提取的胡萝卜素粗品进行鉴定。

下面是某同学制作果酒、果醋的实验流程示意图。

（1）发酵罐1和发酵罐2中的微生物在结构上的主要区别是前者____           ，要保证酒精发酵和醋酸发酵的正常进行，除了满足适宜的温度、pH等条件外，还需做到                             。
（2）判断发酵罐1中优势菌种的数量最简单的实验方法是                  ，通过此种方法统计获得的优势菌种的数量往往           （大于、小于）发酵罐1优势菌种活菌的实际数量。
（3）下图表示纯化菌种的操作过程，过程一是                方法，过程二是                    方法，欲从发酵罐2中分离出优势菌种并进行计数应选用过程                           。

（4）分离并获得菌种后，若需长期保存，应使用                    法。