高中生物利用生物净化原理治理环境污染综合题

在家庭装修过程中会产生甲醛、酚类等对人体有害的物质。甲醛和酚类可以当作一些微生物生长的碳源，经微生物代谢分解后变成无毒物质或形成二氧化碳和水。某研究小组研究人员从土壤中筛选获得了只能降解利用苯酚的细菌菌株，筛选的主要步骤如下图所示，请回答下列问题：

（1）在培养该细菌的培养基中必须含有水、碳源、       和         。该实验所用的培养基从功能上属于            培养基。②中应加入             作为碳源，②中不同浓度碳源的培养基           （会/不会）影响细菌的数量。
（2）从②到③进行微生物接种的最常用方法是               和              。④中微生物不生长，其作用是             。采用固体平板培养细菌时进行倒置培养的原因是                       。
（3）若在该实验中统计菌落数目时得到4个平板，数目分别为21、213、257、27 8，则应计数为        ，该方法往往比活菌的实际数目        （高/低）。

谷氨酸是生物体内一种重要的有机小分子，谷氨酸钠是它的钠盐，是味精等调味品的主要成分。目前利用微生物发酵生产的氨基酸中，谷氨酸是产量最大的种类之一。

（1）谷氨酸的R基为-CH₂-CH₂-COOH，其结构式为                        。
（2）如果在蛋白质合成过程中，携带谷氨酸的tRNA如图1所示，可知谷氨酸的密码子为         。
（3）我国微生物发酵工程生产谷氨酸常用的菌种有谷氨酸棒状杆菌和黄色短杆菌，下列生物中与这些菌种在结构上存在明显区别的是                 。

A．噬菌体	B．人类免疫缺陷病毒（HIV）	C．禽流感病毒
D．肺炎双球菌 E．酵母菌 F．硝化细菌 G．乳酸菌

（4）谷氨酸发酵的培养基成分，主要有葡萄糖、氨水、磷酸盐、生物素等，发酵装置如图2所示。可以判断谷氨酸棒状杆菌的新陈代谢类型是            。某厂用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，结果代谢产物中出现了大量的乳酸，从发酵条件看，其原因很可能是                。
（5）谷氨酸发酵生产过程中，需要添加氨水，它不仅是细菌生长所需的           ，而且还有调节培养液           的作用，所以应该分次加入。
（6）某厂的发酵液曾不慎被噬菌体污染，菌群死亡殆尽，但人们却侥幸从中获得了少数可抵抗噬菌体的新菌种，细菌这种新性状的产生来自于           。

临床使用抗生素前,有时需要做细菌耐药实验。实验时,首先要从病人身上获取少量样本,然后按照一定的实验步骤操作,以确定某致病菌对不同抗生素的敏感性。回答下列问题:
(1)为了从样本中获取致病菌单菌落,可用   法或   法将样本接种于固体培养基表面,经过选择培养、鉴别等步骤获得。
(2)取该单菌落适当稀释,用   法接种于固体培养基表面,在37 ℃培养箱中培养24 h,使其均匀生长,布满平板。
(3)为了检测该致病菌对于抗生素的敏感性,将分别含有A、B、C、D四种抗生素的滤纸片均匀置于该平板上的不同位置,培养一段时间后,含A的滤纸片周围出现透明圈,说明该致病菌对抗生素A   ;含B的滤纸片周围没有出现透明圈,说明该致病菌对抗生素B   ;含C的滤纸片周围的透明圈比含A的小,说明                                                        ;                  
含D的滤纸片周围的透明圈也比含A的小,且透明圈中出现了一个菌落,在排除杂菌污染的情况下,此菌落很可能是抗生素D的   。
(4)根据上述实验结果,为达到抗菌目的,最好选用抗生素   。

右图示谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径，通过发酵工程可以大量生产谷氨酸。谷氨酸的钠盐就是我们食用的味精。

（1）谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁、生物素等，这其中作为生长因子的是         。
（2）培养液配制完成后投放到发酵罐中，在接入菌种前还应          。
（3）由右图可知，谷氨酸棒状杆菌体内若积累了较多的谷氨酸，则会抑制谷氨酸脱氢酶的
活性，微生物这种对自身代谢速率的调节称为         。基于上述原理，在谷氨酸发酵生产中若想提高谷氨酸产量，可设法                                     。
（4）谷氨酸发酵过程需要严格控制温度、pH、溶氧、通气量等，若溶氧不足，生成的代谢产物就会是                            。

食品卫生是关系千万人健康和生命的大事，为检测某食品厂乳制品中总菌量和大肠杆菌量是否超标，常采用微生物培养的方法，请回答下列问题：
(1)应配制哪种物理性质的培养基？________，在接种之前，一般对培养基采取________方法灭菌，灭菌后才能保证培养得到的菌落全部来自待测样品。培养基中是否应该加入全部五大类营养要素？________，为什么？__________________________________
________________________________________________________________________。
(2)培养基制备好以后，应该将一定量的________的稀释液接种到培养基上，并将接种好的培养基在________________等条件下培养。
(3)待培养一定时间后，对________________进行计数，以得出总菌量的数据，若要得到大肠杆菌量的数据，应该在配制培养基时向培养基中加入________________试剂。

回答下列有关微生物实验室培养的问题：
（1）根据状态不同可以将培养基分为                和                ；
（2）培养基的成分一般都含有水、           、            、            
（3）实验室常用的灭菌方法有                   、                  和                  。

法国科学家巴斯德发现导致葡萄酒变质的根源是发酵物中混入了杂菌。请回答下列关于微生物的分离、培养等一些问题。
（1）研究和应用微生物的前提是：                       。
（2）微生物的培养基配制一般都含有水、            和无机盐，在主要营养物质的基础上还要满足微生物生长对                 以及氧气的要求。
（3）微生物的消毒和灭菌：在菊花组织培养中，对外植体常用酒精和       进行消毒。在微生物培养中，对培养基常用      方法进行灭菌。对于空气中的细菌可用紫外线杀灭，其原因是紫外线能使蛋白质变性，还能         。
（4）微生物的应用：在葡萄酒的自然发酵过程中，运用吸附在葡萄皮上的野生酵母菌发酵产生酒精，请写出该过程的化学反应式：                   。
（5）微生物的接种：微生物接种的方法很多，最常用的是      和        。
（6）微生物的计数：根据培养基上出现的菌落数目和稀释倍数计算得出细菌数目往往比实际的数目低，原因是                      。

（1）PCR是一种DNA体外扩增技术。1988年，PCR仪问世，并被广泛应用于基因扩增和DNA序列测定。右图是PCR技术示意图，请回答下列问题：

①引物是此过程中必须加入的物质，从化学本质上说，引物是一小段            。
②将双链DNA      ，使之变性，从而导致        。
③引物延伸需提供                 作为原料。
（2）现已有近20个国家正在进行细菌堆浸治金。全世界铜的总产量中约有15%是用细菌堆浸生产的。治铜用的菌种主要是氧化亚铁硫杆菌，这种菌种能氧化辉铜矿(Cu₂S)等各种硫化矿获得能量，并产生硫酸和硫酸铁，这两种化合物可作用于辉铜矿(Cu₂S)，把矿中的铜以硫酸铜形式溶解出来，再用铁置换出铜，生成的硫酸亚铁又可被细菌作为营养物氧化成硫酸铁，如此往复循环，最后从溶液中获取铜。研究人员已初步分离、筛选到能高效产铜的该菌种，实验大体步骤如下图所示，请分析回答问题

①分离这种菌种，可在培养基中加入化合物      ，此种培养基属于       。
②筛选高产菌种时，接种到           培养基（按物理性质划分）进行培养，筛选高产菌种的方案                                                    。
③将获得的高产菌种进行进一步纯化培养时，一般用固体培养基，常采用         方法进行接种。
④实验结束时，使用过的培养基应进行灭菌处理才能倒掉，操作时采用              
灭菌方法，这样做的目的是                  。

尿素是一种重要的农业肥料，需经细菌的分解才能更好地被植物利用。生活在土壤中的微生物种类和数量繁多，下列是从土壤中分离分解尿素细菌的有关问题，请分析回答：

(1)上图是利用________法进行微生物接种，把聚集的菌种逐步________到培养基的表面。除此方法外，常用的微生物接种方法还有________________(写一种)。
(2)如果要对培养的菌落进行纯化，在培养基上划线操作中，操作的第一步及每次划线之前都要灼烧接种环，目的是对接种环进行________，灼烧的接种环冷    却后才能接种的原因是____________________________________________________________________。
(3)下面是两种培养基的配方：
表1：A培养基配方

KH2PO4	Na2HPO4	MgSO4·7H2O	葡萄糖	尿素	琼脂	H2O
1.4 g	2.1 g	0.2 g	10.0 g	1.0 g	15.0 g	1 000 mL

表2：B培养基配方

纤维素粉	NaNO3	Na2HPO4·7H2O	KH2PO4	MgSO4·7H2O	KCl	酵母浸膏	H2O
5 g	1 g	1.2 g	0.9 g	0.5 g	0.5 g	0.5 g	1 000 mL

①配制培养基的操作步骤________(用字母顺序回答)。
a．倒平板　     b．计算　       c．溶化　       d．称量　       e．灭菌
②通常培养基采用________________法灭菌，在制备固体培养基的倒平板操作时，平板冷凝后，应将平板倒置，目的是____________________________。
③如果要分离土壤中能分解尿素的细菌，应选择上述________(A、B)配方的培养基，在该培养基中加入________指示剂，可初步鉴定出该种细菌能否分解尿素。
④据B培养基的成分，所培养微生物的同化作用类型是________。

阅读资料，完成后面的问题。
资料一：单细胞蛋白（ single cell protein，SCP）是指通过培养大量细菌、酵母、真菌或藻类，从中提取出的蛋白质或生物菌体，可直接作为一种人和动物的蛋白来源添加到人类食品和动物饲料中。
资料二：对柑橘果实加工后剩下的新鲜皮渣处理成为许多加工厂亟需解决的问题，柑橘皮渣含大量果胶、纤维素和半纤维素，并且可能作为一种发酵基质。
资料三：有科学家设想可以柑橘皮渣为原料，筛选合适的微生物和提供适宜发酵条件，生产单细胞蛋白质来作为动物饲料使用。
（1）单细胞蛋白可直接作为蛋白质来源添加到动物饲料的原因是蛋白质是细胞__    （干重，鲜重）中含量最高的物质。
（2）柑橘皮渣中的纤维素可以为微生物的培养提供        。
（3）我们分别使用四种类型的酵母进行发酵，并测定发酵前后的粗蛋白和真蛋白含量得到下表：

注：CP:粗蛋白，TP：真蛋白。
从表中来看，有3种酵母均可显著提高发酵产物的粗蛋白质和真蛋白质含量，从粗蛋白质提高程度看，以     （填单株酵母菌株编号）效果最好，但以真蛋白质来看，则以        最好。
（4）进一步研究表明，使用酵母和霉菌混合发酵的效果更好，其原因可能是混合发酵时，霉菌产生的      酶和        酶可以分解发酵原料中细胞壁成分，其分解产物除了可以保障自身生长外，还可促进酵母生长。
（5）以下为研究发酵条件的部分实验，在这三组实验中，自变量为____       ，无关变量是          。

如图表示大肠杆菌细胞中组成核糖体的蛋白质（简称RP）的合成及调控过程。RP基因操纵元是控制核糖体蛋白质合成的DNA分子片段，RBS是核糖体结合位。请回答下列问题：

（1）RP基因操纵元的基本组成单位是______________；①过程发生的场所是______________。
（2）过程②合成的RP1的多肽有一段氨基酸序列为“﹣丝氨酸﹣组氨酸﹣谷氨酸﹣”，转运丝氨酸、组氨酸和谷氨酸的tRNA上的相应碱基序列分别为AGA、GUG、CUU，则决定该氨基酸序列的基因的碱基序列为__________。
（3）核糖体主要由______________等物质构成，图中核糖体沿着mRNA的移动依次合成的有关物质是______________等（用图中所示物质表示），当细胞中缺乏rRNA时，RP1与RBS结合，导致RBS被封闭，引起的后果是______________，通过这种调节机制可以避免______________。
（4）大肠杆菌细胞中的RNA，其功能有______________ （多选）。
A．作为遗传物质  B．传递遗传信息    C．转运氨基酸    D．构成核糖体

炭疽病是由炭疽杆菌引起的一种人畜共患传染病，炭疽杆菌两端截平、呈竹节状排列，菌落呈卷发状。对炭疽病疑似患者，可根据噬菌体的宿主专一性，通过实验确诊。
(1)细菌培养：采集疑似患者的样本，分离培养，获得可疑菌落。
(2)细菌鉴定：实验流程如下图所示

①对配制的液体培养基需采取               方法灭菌；实验所用液体培养基的碳源为             (填“无机碳”或“有机碳”)。在提供主要营养物质的基础上，培养基还需要满足炭疽杆菌生长对      、     以及特殊营养物质的要求。
②挑选可疑菌落制片后，用            观察，可看到呈竹节状排列的杆菌。
③接种可疑菌后，35℃培养24小时，液体培养基变浑浊，原因是                ，对照组试管中应加入                ，与实验组同时培养6小时后，若实验组液体培养基的        比对照组低，则可明确疑似患者被炭疽杆菌感染；反之则排除。
④对排除的疑似患者及易感人群，可接种炭疽杆菌疫苗，刺激机体产生相应抗体。与产生抗体相关的细胞除T细胞、B细胞外，还有            、          。

[生物——选修1：生物技术实践]（16分，每空2分）有些细菌可分解原油，从而消除由原油泄漏造成的土壤污染。某同学欲从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株。回答问题：
（1）在筛选过程中，应将土壤样品稀释液接种于以    为唯一碳源的固体培养基上，从功能上讲，该培养基属于   培养基。
（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  。
（3）为了筛选出高效菌株，可比较单菌落周围分解圈的大小，分解圈大说明该菌株的降解能力   。
（4）通常情况下，在微生物培养过程中，实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、        和      。无菌技术要求实验操作应在酒精灯 附近进行，以避免周围环境中微生物的污染。

为了检测饮用水中是否会有某种细菌，配制如右培养基进行培养：

（1）该培养基所含有的碳源有___________。
（2）该细菌在同化作用上的代谢类型是___________型。
（3）该培养基可用来鉴别哪种细菌______________。

A．霉菌

B．酵母菌

C．大肠杆菌

D．乳酸菌

(4)酵母菌与醋酸杆菌在结构上的最大区别是后者　　  　　　　　　　　。
（5）用反应式表示出制酒过程中发生的主要化学变化及后期在温度升高、通入O2后的变化：      　　　　　　　　，　　   　　　　　　　　；
（6）某生物兴趣小组为了“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”，按如下左图装置进行了实验，并使用如下图所示的血球计数板对培养液中的酵母菌进行计数。请分析回答：

a.实验的最初阶段，由于温度等条件适宜，营养物质充足，没有敌害和竞争，酵母菌的种群数量呈         增长。
b.在上图所示的计数室中，如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当采取的措施是　　　　　　　　　　　。
c．微生物接种的方法最常用的是　　　　　　　和　　　　　　　。接种的目的是：使聚集在一起的微生物分散成　　　　细胞，从而能在培养基表面形成　　　　的菌落，以便于纯化菌种。

生物柴油是一种可再生的清洁能源，其应用在一定程度上能够减缓人类对化石燃料的消耗，科学家发现，在微生物M产生的脂肪酶作用下，植物油与甲醇反应能够合成生物柴油（如下图）。

（1）用于生产生物柴油的植物油不易发挥，宜选用____  _、____  _方法从油料作物中提取。
（2）筛选产脂肪酶的微生物M的固体培养基的组成成分有KH₂PO₄、Na₂HPO₄、MgSO₄、尿素、琼脂和蒸馏水，其中凝固剂是         ，氮源是      ，另外还应加入            作为碳源。
（3）测定培养液中微生物数量，可选用_____法直接计数；为降低生物柴油生产技术，可利用______技术使脂肪酶能够重复使用。