高中生物利用生物净化原理治理环境污染综合题

下图是黄色短杆菌合成赖氨酸途径的示意图，请回答下列问题：

（1）图中黄色短杆菌利用            合成赖氨酸、苏氨酸和               。
（2）当              和                           都积累过量时，就会抑制天冬氨酸激酶的活性，该过程属于         的调节。
（3）赖氨酸是人和动物的             氨基酸，利用黄色短杆菌大量生产赖氨酸就必须抑制         形成。
（4）科学家对黄色短杆菌进行             处理，选育出不能合成              的菌种，提高了赖氨酸的产量，该过程属于                    。
（5）黄色短杆菌合成的赖氨酸是              代谢产物，它合成后的存在部位是           。

请利用所给的含有大肠杆菌生长所需各种营养成分的培养基（分别含³²P标记的核苷酸和³⁵S标记的氨基酸）、大肠杆菌菌液、T₂噬菌体进行实验，证明DNA是遗传物质。实验过程如下。
步骤一：分别取等量含³²P标记的核苷酸和含³⁵S标记的氨基酸的培养基装入两个相同培
养皿中，并分别编号为甲、乙；
步骤二：在两个培养皿中接入          ，在适宜条件下培养一段时间；
步骤三：放入               ，培养一段时间，分别获得            和            标记的噬菌体；
步骤四：用上述噬菌体分别侵染                大肠杆菌，经短时间保温后，用搅拌器
搅拌、放人离心管内离心；
步骤五：检测放射性同位素存在的主要位置。
预测实验结果：

（1）在甲培养皿中获得的噬菌体侵染大肠杆菌，搅拌、离心后结果如        图。
（2）在乙培养皿中获得的噬菌体侵染大肠杆菌，搅拌、离心后结果如        图。
实验结论：           

下图表示在三个密闭装置中培养某种细菌的实验，在控制条件下培养一段时间后，分析培养液中淀粉酶的活性。请回答：



（1）在该细菌酶合成的调节中，淀粉酶属于                                   酶，合成此酶需要的细胞内、外条件分别是              和               。
（2）经过诱变处理，在无淀粉条件下培养该菌，也从培养液中检测出了高活性淀粉酶，将诱变后得到的菌悬液适当稀释后，转接于同时含有葡萄糖和淀粉作碳源的固体培养基上培养，得到若干菌落后用碘液作显色处理，看到如图所示情况，这说明                       菌落是突变菌。此变异应该发生在控制淀粉酶合成的基因结构的                         （填“编码区”或“非编码区”）。
（3）下图为某细菌合成某种氨基酸的代谢调节示意图（甲、乙、丙、丁表示物质）：
从微生物代谢的调节来看，酶Ⅰ是             酶。该种氨基酸在细胞中积累过多，会抑制酶Ⅱ的活性，这种调节方式与①相比有          的特点。

酵母菌生长的最适宜温度在20～30 ℃之间，能在pH为3～7.5的范围内生长，在氧气充足的环境中主要以出芽生殖的方式快速增殖，大约每1.5～2 h增殖一代。某研究性学习小组据此进行了如下探究实验，实验操作步骤如下：
第一步：配制无菌马铃薯葡萄糖培养液，活化酵母菌液。
第二步：利用相同的多套装置，按下表步骤操作。
第三步：用血球计数板计数装置中起始的酵母菌数目，做好记录。
第四步：将各装置放在其他条件相同且适宜的条件下培养。
第五步：连续7天，每天随机抽时间取样计数，做好记录。

装置编号	A	B	C	D
装置容器内的溶液	无菌马铃薯葡萄糖培养液/mL	10	10	5	5
无菌水/mL	—	—	5	5
活化酵母菌液/mL	0.1	0.1	0.1	0.1
温度（℃）	10	25	10	25

回答下列问题：
（1）酵母菌与大肠杆菌相比，在结构上的主要区别是酵母菌具有 ▲  。
（2）该研究性学习小组所进行的探究课题是 ▲  。
（3）改正实验操作步骤中的一处错误 ▲  。
（4）某同学第5天在使用血球计数板计数时的做法如下……：
①振荡摇匀试管中的培养液，取1 mL并适当稀释(稀释样液的无菌水中加入了几滴台盼蓝染液)。
②先将 ▲  放在计数室上，用吸管吸取稀释后的培养液滴于其边缘，让培养液自行渗入，多余培养液 ▲  ，制作好临时装片。
③显微镜下观察计数：在观察计数时只计算 ▲  (被、不被)染成蓝色的酵母菌。
（5）如所使用的血球计数板有16个中方格，每1中方格中有25个小方格，每1个小方格的容积为0.1 mm3(1 mL＝1000 mm3)。请推导出1 mL培养液中酵母菌细胞的计算公式：酵母细胞个数/mL＝     ▲     。
（6）推测4套装置中酵母菌种群数量的变化规律，判断下列有关说法错误的是（ ▲ ）
A．4个装置内的种群初始阶段都经历了“J”型增长
B．4个装置内的种群数量同时达到K值
C．装置A内种群数量的K值与装置B的不同
D．装置D内的种群数量先于装置B开始下降

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，请你设计实验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：配制培养基所需要的各种原料、无菌操作箱、接种环等。
（3）简述主要步骤：
①制备两种培养基，一种是                     培养基；另一种是                培养基。分别分成两份，依次标上A、a、B、b备用。
②分别向A、B培养基中接种混合菌。
③接种后，放在恒温箱中培养3~4 d。
④分别从A、B培养基的菌落中挑取生长良好的菌，分别接种到a、b培养基中。
⑤接种后，把a、b培养基再放入恒温箱中培养3~4 d。
（4）实验结果：在a、b培养基上获得的分别是            、                  。
（5）回答问题：
步骤④、⑤的目的是                                             。

利用微生物分解淀粉生产糖浆具广阔的应用前景。某同学为了从长期种植马铃薯的土壤中分离出能够高效分解淀粉的细菌，进行了如下实验。
(1)实验步骤：
①配制以           为碳源的固体培养基，为了使培养基凝固成固体，应该向培养基中加入的物质是               。
②将土壤样品接种到已灭菌的培养基上，在恒温培养箱中培养一段时间后，培养基上出现            。
③将接种针用                    法灭菌后，从②中的培养基上挑取一定量细菌，接种入            （固体、半固体、液体）培养基，在恒温摇床上培养24h，使细菌大量繁殖。
(2)上述所有倒平板和接种操作，都应在超净台上                       附近进行。
(3)上述实验步骤中，从用途看，①所用培养基属于                       培养基，如果在培养基中加入碘，则该含有碘的培养基从功能上属于                      培养基。

某小组同学为了调查湖水中细菌的污染情况而进行了实验。实验包括制备培养基、灭菌、接种及培养、菌落观察与计数。请回答与此实验相关的问题：
（1）培养基中含有的蛋白胨、淀粉分别为细菌培养提供了              和                    。除此之外，培养基还必须含有的基本成分是                  和                 。
（2）对培养基进行灭菌，应该采用的方法是                                。
（3）为了尽快观察到细菌培养的实验结果，应将接种了湖水样品的平板置于                中培养，培养的温度设定在37℃。要使该实验所得结果可靠，还应该同时在另一平板上接种             作为对照进行实验
（4）培养20小时后，观察到平板上有形态和颜色不同的菌落，这说明湖水样品中有               种细菌。一般说来，菌落总数越多，湖水遭受细菌污染的程度越         。
（5）如果提高培养基中NaCl的浓度，可以用于筛选耐              细菌，这种培养基被称为            。

【生物——选修1生物技术实践】
Ⅰ.某细菌固体培养基的组成成分是KH₂PO₄、Na₂HPO₄、MgSO₄、葡萄糖、尿素、琼脂
和蒸馏水，其中凝固剂是__________，碳源是__________，氮源是__________。已知只有能合成脲酶的细菌才能在该培养基上生长，故该培养基属于__________培养基。从同化作用类型看，用该培养基培养的细菌属于__________。统计样品中活菌的数目常用           法来统计，为了保证结果准确，一般选择菌落数在        的平板进行计数。统计的菌落数往往比活菌的实际数目         。
Ⅱ.植物芳香油的提取方法有蒸馏、         和         等。具体采用哪
种方法要根据           来决定。用蒸馏方法提取玫瑰精油时，为了提高产品的品质，需要           和           。提取橘皮精油的过程中用石灰水浸泡干燥去水的柑橘皮，目的是            。将提取的胡萝卜素粗品进行鉴定的方法是           。

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。

果粒生产在中国尚属起步阶段。果粒除了可直接食用外还可作为配料加入酸奶、冰淇淋、果冻等食品中。果粒的硬度、形状直接影响着最终产品的质量。如酸奶果粒必须符合以下质量标准：①果粒含量高；②相同的果粒分布和正确的黏稠度。但大部分果粒经高温处理或机械泵出后成型果粒量少，且果粒硬度不够，这势必会影响下一步的生产。果胶酯酶作为一种新型加工助剂，可将果粒的组织结构损坏减到最小，最大限度地提高成型果粒的含量。根据以上内容完成下列问题：
(1)工业上用针尾曲霉生产果胶酯酶属　　　　　工程。
(2)果胶酶作为一种果粒加工助剂，它能将果胶分解成可溶性的　　　　　，由于酶的__________特性可知组成果粒的另一部分　　　　　不会被分解。
(3)在果粒制作时按2 mL酶/kg水果的量加入酶制剂，加热至40～45 ℃缓慢搅拌处理10～15分钟。最后加热到90～92 ℃再冷却罐装。在此过程中按“2 mL酶/kg水果”的量加入酶的意义在于：________________________________________________________________；在40～45 ℃温度下搅拌处理的原因是　　　　　　　　　；最后升温到90～92 ℃再冷却装罐的目的是　　　。
(4)果粒产品与果汁产品在成分上的主要区别在于　　　　　　　　　　　　　　　　。