- 生物科学与工业
- 共102题
抗生素作为治疗细菌感染的药物,其高效性和巨大的经济价值使抗生素工业经久不衰。其中青霉素的发现和应用具有划时代的意义。
(1)青霉菌发酵产生青霉素。青霉菌的新陈代谢类型是_________,青霉素是青霉菌的________代谢产物。
(2)在生产和科研中,常选用处于_________期的青霉菌作为菌种或研究材料,因为此时的青霉菌代谢旺盛,__________和__________比较稳定。
(3)对青霉菌菌体生长情况的测定:取一定体积的发酵液,经离心分离、反复洗涤后,__________,再计算发酵罐中菌体的总重量。
正确答案
(1)异养需氧型 次级
(2)对数 个体的形态 生理特性
(3)称菌体的湿重(称烘干后的重量)
现在大力提倡无纸化办公,但是每年仍然不可避免地产生大量的废纸,其主要成分是木质纤维,人类正努力将其转化为一种新的资源——乙醇。下图是工业上利用微生物由纤维素生产乙醇的基本工作流程,请回答相关问题:
(1)①环节所需要的微生物在自然界中大多分布在_____________的环境中。将从土壤中获得的微生物培养在以___________为唯一碳源、并加入__________的培养基上筛选,选择周围有_______的菌落。
(2)如上所述的筛选中获得了三个菌落,对它们分别培养,并完成环节②,且三种等量酶液中酶蛋白浓度相同,则你认为三种酶液的活性______________(填“一定相同”“不一定相同”或“一定不同”),可以通过对____________进行定量测定来验证。
(3)生产中可以满足④环节的常见菌种是________,为了确保获得产物乙醇,⑤环节要注意_________,④所示的操作过程要注意避免______________。
正确答案
(1)富含纤雏素(其他答案合理即可,如落叶较多等) 纤维素 刚果红 透明圈
(2)不一定相同 纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖
(3)酵母菌 发酵装置密闭(或保证无氧条件等) 杂菌污染
酵母菌等微生物在人类的日常生活中发挥着越来越大的作用。请回答下列问题:
(1)利用酵母菌将葡萄汁发酵后是否有酒精产生,可以用重铬酸钾来检验。在酸性条件下,重铬酸钾与酒精反应呈现_____色。在发酵过程中,随着酒精度的提高,发酵液逐渐呈现深红色,原因是__________。
(2)为了提高葡萄酒品质可以在葡萄汁中加入人工培养的酵母菌,可利用_______培养基来分离获得较为纯净的酵母菌种。
(3)具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种的原因是_________。对野生酵母菌进行诱变可筛选出具有耐高糖和耐酸性的高产突变菌株,利用_________技术可大量获得突变菌所携带的特殊基因。
(4)在酵母菌的纯化培养中,培养基上会出现一些分别由一个酵母菌繁殖而成的________。为了能反复利用,需要将纯化后并经过繁殖培育得到的酵母菌与海藻酸钠溶液混合制成“凝胶珠”,这是使用_______技术来固定酵母细胞。
正确答案
(1)灰绿 红葡萄皮的色素进入发酵液
(2)选择
(3)高糖环境会使杂菌细胞失水发生质壁分离,酵母菌发酵产生的CO2使发酵液pH降低抑制杂茵的繁殖 PCR
(4)菌落 固定化细胞
谷氨酸是生物体内的一种重要有机小分子。谷氨酸钠是它的一种钠盐,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。请回答:
(1)与其他生物相比较,微生物代谢非常旺盛,其原因是_______________。
(2)我国微生物发酵工程生产谷氨酸常用的菌种有北京棒状杆菌、谷氨酸棒状杆菌和黄色短杆菌等,下列生物与这些菌种在结构上存在明显区别的有__________。
A.噬菌体 B.人类免疫缺陷病毒(HIV) C.乳酸菌 D.肺炎双球菌 E.酵母菌
(3)利用如图所示的装置进行谷氨酸发酵生产,有助于延长稳定期\提高产量,这种微生物培养的方法叫_______________________。
(4)为了测定培养液中细菌的数目,将500个红细胞与5毫升该培养液混匀,然后制片观察,进行随机统计结果如下。该5毫升培养液共含有细菌___________个。
正确答案
(1)微生物个体较小,相对表面积大,物质交换速率快
(2)A、B、E
(3)阶段连续培养法
(4)2500
(选做题)发酵工程在工业生产上得到广泛应用,其生产流程如下图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际,回答相关问题。
(1)人工控制微生物代谢的措施包括________和________。目前采用①________已经选育出不能合成高丝氨酸脱氢酶的_________新菌种。
(2)在发酵过程中,产物源源不断地产生。这说明赖氨酸或谷氨酸的生产采用了_________的发酵方式。在生产过程中,由于赖氨酸或谷氨酸的发酵菌种为_________,常需增加通氧量。当发酵生产的产品是代谢产物时,还要采用②_______等分离提纯的方法进行提取。
正确答案
(1)改变微生物遗传特性 控制生产过程中的各种条件 诱变育种 黄色短杆菌
(2)连续培养 好氧菌 萃取(或蒸馏或离子交换等)
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。目前谷氨酸生产最常用的方法是利用微生物发酵。
(1)谷氨酸的R基为—CH2—CH2—COOH,其结构式为________________。
(2)上图中甲图表示蛋白质生物合成过程中携带谷氨酸的一种转移RNA,与该谷氨酸对应的DNA片段的碱基顺序为______________。
(3)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,发酵装置如图中乙图所示。由此可以判断谷氨酸棒状杆菌的新陈代谢类型是_____________。如果谷氨酸发酵过程中产生了大量的乳酸,从生产流程分析,其原因很可能是__________________。
(4)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________,而且起到调节培养液________的作用,所以应该分次加入。
(5)某厂的发酵液因被噬菌体污染,菌群死亡殆尽。而人们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_____________。
(6)用图中的发酵装置进行谷氨酸发酵可以大大提高生产效率,试阐述其中的两个原因______________。
正确答案
(1)
(2)
(3)异养、需氧型 通气量不足
(4)氮源 pH
(5)基因突变(或突变)
(6)①.保证微生物对营养物质的需求 ②.排出部分代谢产物 ③.使微生物保持较长时间的快速生长
阅读下列材料,回答问题:
材料一 2004年11月俄罗斯科学院理论与实验生物物理研究所的科研人员,在分析了老鼠单细胞胚胎细胞核移植前后钾离子浓度变化后发现,针对卵细胞进行的任何外在行为,必将破坏它的生物化学平衡,导致胚胎细胞正常发育进程的改变。因此,对卵细胞的任何行为不可能不留下痕迹。有关专家指出,这一实验成果有助于解释大量克隆动物出现不正常的原因。细胞核移植是现代生物技术中常见的现象:克隆、细胞核与细胞质相互作用、人工授精等,都要对卵细胞施加外在作用。这种外在行为是否影响未来胚胎细胞的发育与生长?
材料二 在当代,医生几乎都能在所有人类器官和组织上施行移植手术。但就科学技术而言,器官移植中的排斥反应仍是最为头痛的事,如果把“克隆人”的器官提供给“原版人”,做器官移植之用,则绝对没有排斥反应之虑,因为二者基因相配,组织也相配。问题是,利用“克隆人”作为器官供体合不合乎人道?是否合法?经济是否合算?克隆技术还可用来大量繁殖有价值的基因,例如,在医学方面,人们正是通过“克隆”技术生产出治疗糖尿病的胰岛素,使侏儒症患者重新长高的生长激素和抗多种病毒感染的干扰素等。
(1)根据材料一,可得出大量克隆动物出现不正常的原因可能是______。
(2)尽管克隆动物在实际生活中还没有实际用途,但克隆技术在医学上却有巨大潜力,表现在_______。
(3)克隆技术作为现代生物技术和试管婴儿技术相比较,前者属于_______生殖,后者属于______生殖。
(4)器官移植中排斥反应仍是最为头痛的事,原因是_______。
(5)除了通过克隆技术生产人的胰岛素、生长激素和能抗多种病毒感染的干扰素外,还可以采用_______方法生产。
(6)英国罗斯林研究所的一项研究显示,利用克隆技术根本无法培育出完全相同的个体,究其原因,除了发育过程中的环境因素的影响外,还可能有________等原因(至少写出两个)。
正确答案
(1)对卵细胞进行的外在行为,破坏了它的生物化学平衡,导致胚胎细胞正常发育进程改变
(2)生产胰岛素、生长激素、干扰素
(3)无性 有性
(4)免疫系统的识别和清除
(5)基因工程或发酵工程
(6)细胞分裂中可能发生基因突变、受卵细胞细胞质中遗传物质的影响
(附加题)“葡萄美酒夜光杯,欲饮琵琶马上催”,这句诗反映了我国古代就有利用微生物发酵技术生产葡萄酒的历史。利用不同微生物的发酵作用制作食品已经普及到现代食品工业的很多领域。根据下列材料分析回答有关问题:
材料一:苹果醋是现代社会出现的一种新兴的保健养生饮料,以苹果为原料发酵生产而成,苹果醋的大规模生产使果农的农产品有了更广阔的销路并且还提高了经济效益。
材料二:生产植物能源产品酒精来替代汽油是新能源开发的趋势。利用微生物发酵技术把植物体内的淀粉、纤维素等发酵生产酒精,可以解决全球能源危机。
(1)将苹果榨汁后,在一系列酶的作用下,把果汁中的多糖分解为葡萄糖,然后葡萄糖在______菌作用下,将葡萄糖转化成乙醇。
(2)向经过酒精发酵后的果汁中加入醋酸菌,并且通入充足的_________,在醋酸菌的作用下把乙醇氧化为醋酸。
(3)在发酵过程中防止发酵液被污染的方法有:____________。
(4)利用纤维素发酵生产酒精技术的关键是要分离培育出能分解纤维素的微生物,从众多的微生物中筛选纤维素分解菌的方法是__________,所使用的培养基是_______(固体/液体)培养基,培养基的唯一碳源是__________________。
(5)能高效分解纤维素的纤维素酶是一种复合酶,至少包括三种组分_______、_______和葡萄糖苷酶,葡萄糖苷酶的作用是把纤维二糖分解成葡萄糖。
(6)在微生物发酵过程中,往往要进行微生物的培养,在培养过程中,要对培养皿等玻璃器皿进行灭菌,常用________灭菌法。
正确答案
(1)酵母
(2)无菌空气
(3)榨汁机要清洗干净,并晾干;发酵瓶要清洗干净,用体积分数为70%的酒精消毒
(4)刚果红染色法 固体 纤维素
(5)C1酶 Cx酶
(6)干热
有些微生物含有纤维素酶,通过对这些微生物的研究和应用,使人们能够利用秸秆等废弃物生产酒精,用纤维素酶处理服装面料等。纤维素酶可以通过微生物进行发酵生产,为了提高酶的产量,请你设计一个实验,利用诱变育种的方法,获得产生纤维素酶较多的菌株。
(1)写出实验步骤:
①.______________________________;
②.制备含有纤维素的固体培养基若干;
③.______________________________;
④.一段时间后,取培养基___________,观察记录菌落周围透明圈的大小情况。
(2)预期实验结果及结论。
正确答案
(1)①.将培养好的生产菌株分成两组,一组用一定剂量的诱变剂处理,另一组不处理,作为对照 ③.把诱变组的大量菌株接种到多个含有纤维素的固体培养基上,同时接种对照组(未处理的菌株)。把它们置于相同的条件下培养 ④.用刚果红染色
(2)①.诱变组中有些菌落周围的透明圈与对照组相比较大,说明诱变育种获得了高纤维素酶产量的菌种。
②.诱变组中有些菌落周围的透明圈与对照组相同,说明诱变育种没有菌株发生变化。
③.诱变组中有些菌落周围的透明圈与对照组相比较小,说明诱变育种获得了低纤维素酶产量的菌种。
下图为谷氨酸发酵装置图。
(1)图中3,6处是发酵罐夹层中水的进出口,水在发酵罐夹层流动的作用是__________。
(2)谷氨酸发酵液的pH应控制在7~8范围内,随着代谢产物的积累,发酵液pH变化趋势是________,控制办法是________。发酵过程中,若谷氨酸积累过量,会抑制________的活性,导致合成途径中断,这种代谢调节方式称为_______调节。
(3)如果在4处通入空气,谷氨酸产量会_________,原因是________。
正确答案
(1)冷却(降温或使温度控制在30℃~37℃)
(2)下降 加碱(氨水) 谷氨酸脱氢酶 酶活性(反馈,负反馈)
(3)下降 混入杂菌产生竞争,分解或吸收谷氨酸
微生物在人们的生活生产中无处不在,为人们生活增添了诸多乐趣。
(1)很多家庭都会酿酒。
①.酿酒时先将米煮熟的主要目的是_____________。
②.冷却到30℃后才能加酒药的原因是______________。
③.如果时常开坛盖舀酒,不久酒就会变酸,其原因是_________________。
(2)中国的臭豆腐驰名中外,历史悠久。臭豆腐外观青色,“闻着臭,吃着香”。在臭豆腐的制备过程中,常用的微生物主要是________,在此过程中,豆腐相当于微生物生长的___________。
(3)在腌制泡菜的过程中,起主要作用的微生物是_________,用水封坛的作用是__________;欲检测泡菜在腌制过程中产生的亚硝酸盐含量,硬用检测试剂后颜色的变化是___________。
(4)为获得一种能高效降解农药的细菌(目的菌)往培养基中加入某种化合物,将初步筛选得到的目的菌转至固体培养基上,常采用的接种方法是____;获得菌落后继续筛选,接种过程中接种环常采用____灭菌;实验结束后,使用过的培养基应该进行________处理后才能倒掉,这样做是为了________,常用灭菌方法是__________________。
正确答案
(1)①.杀灭其他杂菌,使淀粉发生一定程度的水解 ②.太高的温度会抑制甚至杀死酵母菌 ③.醋酸菌在有氧条件下,将酒精氧化为醋酸
(2)毛霉等 培养基
(3)乳酸菌 制造缺氧环境 出现玫瑰红色
(4)平板划线法 灼烧 灭菌 防止造成环境污染 高压蒸汽灭菌
阅读下列材料,回答问题:
材料一:俄罗斯科学院理论与实验生物物理研究所的科研人员,在分析了老鼠单细胞胚胎细胞核移植前后钾离子浓度的变化后发现,针对卵细胞进行的任何外在行为,必将破坏它的生物化学平衡,导致胚胎细胞正常发育进程的改变。因此,专家指出,这一实验成果有助于解释大量克隆动物出现不正常的原因。细胞核移植是现代生物技术中常见的现象:克隆、细胞核与细胞质相互作用、人工授精等,都要对卵细胞施加外在的作用。这种外在行为是否影响未来胚胎细胞的发育与成长?
材料二:在当代,医生几乎都能在所有人类器官和组织上实行移植手术。但就科学技术而言,器官移植中的排斥反应仍是最为头疼的事,如果把“克隆人”的器官提供给“原版人”作器官移植之用,则绝对没有排斥反应之虑,因为二者基因相配,组织也相配。问题是,利用“克隆人”作为器官供体合不合乎人道?是否合法?经济是否合算?克隆技术还可以用来大量繁殖有价值的基因,例如,在医学方面,人们正是通过“克隆”技术生产出治疗糖尿病的胰岛素,使侏儒症患者重新长高的生长激素和抗多种病毒感染的干扰素等。
(1)根据材料一,可得出大量克隆动物出现不正常的原因可能是______。
(2)尽管克隆动物在实际生活中还没有实际用途,但克隆技术在医学上却有巨大潜力,表现在_______。
(3)克隆技术作为现代生物技术和试管婴儿技术相比较,前者属于_______生殖,后者属于______生殖。
(4)器官移植中排斥反应仍是最为头痛的事,原因是_______。
(5)除了通过克隆技术生产人的胰岛素、生长激素和能抗多种病毒感染的干扰素外,还可以采用_______方法生产。
(6)英国罗斯林研究所的一项研究显示,利用克隆技术根本无法培育出完全相同的个体,究其原因,除了发育过程中的环境因素的影响外,还可能有________等原因(至少写出两个)。
正确答案
(1)对卵细胞进行的外在行为,破坏了它的生物化学平衡,导致胚胎细胞正常发育进程改变
(2)生产胰岛素、生长激素、干扰素
(3)无性 有性
(4)免疫系统的识别和清除
(5)基因工程或发酵工程
(6)细胞分裂中可能发生基因突变、受卵细胞细胞质中遗传物质的影响
请回答下面的问题。
(1)下图为某细菌在生长曲线及A、B两种代谢产物积累曲线。请据图回答问题:
①.A产物合成始于细菌生长曲线的___________期,属于________代谢产物。
②.B产物的积累量在细菌生长曲线的___________期最大。
(2)绝大多数微生物最适生长温度为25~37℃。为了探究培养温度对谷氨酸棒状杆菌代谢产物(谷氨酸)合成量的影响,设计如下实验。在实验中有4处错误,分别标以①、②、③、④,请依次分析错误原因。
第一步:设定培养温度为。
第二步:将菌种接种到灭菌后的液体培养基中,分别在设业的温度条件下。
第三步:定时取样,分别测定谷氨酸合成量,记录结果并绘制曲线。
实验结果预测及结论:若在30℃培养条件下,谷氨酸合成量最大,则认为,30℃为该细菌合成谷氨酸的最适培养温度。
①.____________。②.______________。③._____________。④.______________。
正确答案
(1)①.对数 次级 ②.稳定
(2)①.温度设定范围过窄 ②.谷氨酸棒状杆菌是好氧细菌,不应密闭培养 ③.从调整期至衰亡期均有谷氨酸的合成,故取样时期有遗漏 ④.实验结果有局限性,合成谷氨酸的最适培养温度有可能高于30℃
谷氨酸是生物体内的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R基为—CH2—CH2—COOH,则谷氨酸的分子式为__________。
(2)谷氨酸发酵的培养基成分,主要有葡萄糖、氨水、磷酸盐、生物素等等,发酵装置如下图所示,可以判断此生物的新陈代谢类型为__________型。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,其原因很可能是__________。
(3)谷氨酸发酵生产过程中,需要添加氨水,试分析添加氨水的作用可能是什么?
①._______________;②.__________________。
(4)某厂的发酵液曾不慎被噬菌体污染,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___________。要使优良菌种用于大规模生产,须选用____________期的菌种进行扩大培养。
(5)当谷氨酸的合成过量时,就会__________谷氨酸脱氢酶的活性;从而导致合成途径中断,当谷氨酸因消耗而浓度下降时,抑制作用就被解除,该合成反应又重新开始,这种调节方式叫______________。
正确答案
(1)C5H9O4N
(2)异养需氧 溶氧不足
(3)调节pH 满足微生物所需氮源
(4)基因突变 对数期
(5)抑制 酶的活性调节
天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类,用作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转入酿酒酵母菌,获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。请回答下列问题:
(1)将淀粉酶基因切割下来所用的工具是________,用________将淀粉酶基因与载体拼接成新的DNA分子,下一步将该DNA分子_________,以完成工程菌的构建。
(2)若要鉴定淀粉酶基因是否插入酿酒酵母菌,可采用的检测方法是________;若要鉴定淀粉酶基因是否翻译成淀粉酶,可采用_______检测;将该工程菌接种在含淀粉的固体平板培养基上,培养一定时间后,加入碘液,工程菌周围出现透明圈。请解释该现象发生的原因。__________________________。
(3)如何进一步鉴定不同的转基因工程菌菌株利用淀粉能力的大小?
(4)微生物在基因工程领域中有哪些重要作用?
正确答案
(1)限制性核酸内切酶 DNA连接酶 导入酿酒酵母菌
(2)DNA分子杂交 抗原-抗体杂交或淀粉酶活性 该工程菌产生的淀粉酶可分泌至培养基,水解淀粉后的区域,遇碘不再变蓝色,产生透明圈。
(3)测定相同培养条件下不同工程菌菌株的淀粉酶活性或酒精产量。
(4)①.工具酶主要来自微生物;②.最重要的目的基因供体库之一;③.目的基因的载体之一;④.作为受体细胞;⑤.提供用于发酵的工程菌。
扫码查看完整答案与解析