广西2022年高考生物全程复习8.2微生物的代谢、生长和发酵工程简介课时提能演练（含解析）(45分钟100分)一、选择题（共10小题，每小题5分，共50分）1.发酵工业常利用酵母菌发酵获得酒精，那么酒精是酵母菌的()A.有氧呼吸产物、初级代谢产物B.无氧呼吸产物、初级代谢产物C.有氧呼吸产物、次级代谢产物D.无氧呼吸产物、次级代谢产物2.（易错题）下列关于初级代谢产物和次级代谢产物的比较中，正确的是()A.初级代谢产物只是在微生物生长初期产生，次级代谢产物是在微生物生长到一定阶段才产生B.初级代谢产物和次级代谢产物两者都自始至终产生C.初级代谢产物始终产生，次级代谢产物只是在微生物生长到一定的阶段才产生D.初级代谢产物和次级代谢产物两者都是微生物生长和繁殖所需要的3.为研究微生物群体生长规律，常将少量的某种细菌接种到培养基中，取样测定培养基里的细菌数目，以时间为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标，得到生长曲线图。对培养基的要求是()A.恒定容积的半固体培养基B.任意容积的液体培养基C.恒定容积的液体培养基D.任意容积的半固体培养基4.在用葡萄糖和乳糖作碳源的培养基上培养大肠杆菌，大肠杆菌的生长曲线(a～e表示生长时期)以及培养液中葡萄糖和乳糖的含量变化曲线如图所示。有关叙述不正确的是()-9-\nA.a、c期菌体代谢活跃，体积增长较快B.b、d期细胞数目以等比数列的形式增加C.葡萄糖和乳糖为大肠杆菌提供碳源，不提供能源D.生长曲线的各时期都有酶活性的调节5.下列有关发酵过程的叙述，不正确的是()A.青霉素生产过程中如果污染了杂菌，这些杂菌会分泌青霉素酶，影响青霉素的产量B.谷氨酸发酵过程中，当pH过低时，会生成乙酰谷氨酰胺C.培养基C∶N=4∶1时，谷氨酸棒状杆菌会大量繁殖而产生的谷氨酸少D.在用酵母菌生产酒的过程中，以酒精浓度测定酵母菌的生长状况6.（预测题）如图表示某种细菌(野生型)细胞内发生的从X→Y的物质转化反应，此过程的代谢产物均是细菌生活所必需的，E1～E4分别表示四种酶。野生菌的物质X来自于环境。该种细菌的突变型Ⅰ～Ⅳ分别缺乏E1～E4，下列分别配制的培养这些细菌的培养基不合理的是()A.野生型细菌的培养基需含有物质XB.突变型Ⅰ需要添加物质A，培养基无需含有XC.突变型Ⅱ需要添加物质B，培养基需含有XD.突变型Ⅲ仅需添加物质C，突变型Ⅳ仅需添加物质Y7.（2022·万州模拟）与高等动植物相比，微生物的代谢速率较高，下列解释正确的是()①微生物个体体积小，表面积与体积比值大，与外界物质交换迅速-9-\n②微生物的异化作用始终大于同化作用，释放出的能量较多③微生物的代谢类型多，其代谢受环境影响比较小④微生物体内的酶合成与酶活性的调节，减少了代谢产物的积累，加速了物质的交换A.①③B.②④C.②③D.①④8.如图为某种微生物体内合成氨基酸的途径，在发酵工程中利用该种微生物来大量生产氨基酸甲，可以采取的措施是()A.增加酶①浓度B.在高温、高压下发酵C.对该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶②的菌种D.对该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶③的菌种9.下列有关谷氨酸棒状杆菌的生长和谷氨酸发酵的叙述，错误的是()A.组成酶是维持菌体基本生活的必要条件B.菌体能合成各种生长因子，不需要从外界补充C.发酵液pH呈酸性时，就会生成乙酰谷氨酰胺10.（2022·雅安模拟）青霉素是人类使用最普遍的抗生素之一，但部分人群对青霉素过敏，因此医生在给病人注射青霉素之前，需要做皮肤试验。下列有关青霉素的说法不正确的是()A.青霉素是青霉菌的次级代谢产物B.向基本培养基中加入适量青霉素，可从细菌、放线菌和酵母菌中选择培养酵母菌C.青霉素分布在消化道和呼吸道黏膜、血液中某些细胞的表面时，会使人产生过敏反应D.为获得高产青霉素菌株，可采取人工诱变的方法二、非选择题(共3小题，共50分)11.（20分）(2022·全国高考)下列是与微生物培养有关的问题，请回答：(1)某细菌固体培养基的组成成分是KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4-9-\n、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。按照化学成分分类，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________。(2)将少量细菌接种到一定体积的液体培养基中，适宜条件下培养，定时取样测定菌体数目，以时间为横坐标，以菌体数目的对数为纵坐标，可以得到细菌的________曲线。该曲线中以菌体数目的对数作为纵坐标的原因是________。实验室中，为了获得形态和生理特性一致的菌体，一般应在________期取材；在生产中，常收集培养至________期的细菌用于次级代谢产物的提取。12.（9分）赖氨酸是一种人和高等动物的必需氨基酸，在食品、医药和畜牧业上的需要量很大。如图表示黄色短杆菌合成赖氨酸的途径。根据图解，结合所学知识回答下列问题：(1)当苏氨酸、赖氨酸共同过量时，会抑制天冬氨酸激酶的________，这种调节方式称为________，这种调节方式在________、________的合成代谢中十分普遍。与酶合成的调节相比较，其具有的特点是________。(2)为达到让黄色短杆菌大量积累赖氨酸的目的，应该采取的措施是________。(3)赖氨酸称为人体“必需氨基酸”，这是因为________。(4)赖氨酸属于微生物的________代谢产物，它合成后的存在部位是________。13.（21分）如图为某细菌的生长曲线和合成某种氨基酸的代谢调节示意图，请据图回答：-9-\n（1）针对该菌的生长曲线，下列措施符合生产实际的是()A.细菌的个体生长规律为发酵工程提供相关依据B.“DE”时期菌体多样化，不适合获取菌种C.“CD”时期的长短与培养基体积的大小无关D.如果在“AB”时期混入青霉菌，则“CD”阶段的值更高（2）如果在“BC”时期加入适合细菌生存但营养成分不同的培养基，细菌可能出现的变化是()A.分裂速度减慢，甚至几乎停止分裂B.分裂速度加快，代谢活动加强C.出现芽孢，可以产生大量次级代谢产物D.代谢活跃，物质合成速度加快（3）若这种菌为致病菌，传染性最强的是［］________期。（4）若该菌为益生菌，并利用其生产氨基酸，当氨基酸大量积累时，如图，这时菌体生长处于［］________期，工业生产中，延长该时期采取的措施是________。（5）氨基酸属于该菌的________代谢产物，可以作为异养型微生物的________等营养要素。（6）从该细菌的代谢调节来看，酶Ⅰ是________酶，因为只有环境中存在________的情况下才合成酶Ⅰ。氨基酸在细菌中积累过多，会抑制酶Ⅱ的活性，这种调节方式是________的调节，该调节方式与①相比有________的特点。（7）完成过程③还需要________等条件。（8）如果大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、硝化细菌、圆褐固氮菌混杂在一起，可采用不同方法加以分离筛选，如用不含有机碳源的选择培养基可筛选出________；用________培养基可筛选出圆褐固氮菌；用加入了________的选择培养基可筛选出金黄色葡萄球菌；利用________培养基培养混合菌，菌落呈深紫色并带有金属光泽的是大肠杆菌。-9-\n答案解析1.【解析】选D。酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸，但只有无氧呼吸才产生酒精。初级代谢产物是指微生物通过代谢所产生的自身生长和繁殖所必需的物质。次级代谢产物是指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质，所以，酒精是次级代谢产物。2.【解析】选C。本题考查微生物的代谢产物。微生物的代谢产物包括初级代谢产物和次级代谢产物，初级代谢产物是微生物整个生命历程中始终产生的自身生长和繁殖所必需的物质；次级代谢产物是微生物生长到一定阶段才产生的，对该微生物无明显生理功能，或并非其生长和繁殖所必需的物质。3.【解析】选C。测定微生物群体生长规律，即描述微生物群体从开始生长到死亡的动态变化过程，所以要求：①容积要恒定，液体培养基；②要便于测定微生物的生长。4.【解析】选C。从种群生长曲线上可以看出，a、c期是大肠杆菌处于生长的调整期，菌体代谢活跃，体积增长较快；b、d期是大肠杆菌处于生长的对数期，细胞数目以等比数列的形式增加；葡萄糖和乳糖既为大肠杆菌提供碳源，也提供能源；酶合成调节和酶活性调节在菌体生长的各时期中是同时存在、密切配合、协调起作用的。【方法技巧】在微生物群体生长曲线中(1)细胞体积增长最快的时期——调整期；(2)细胞增殖最快的时期——对数期(此期菌体特征最稳定、适于接种)；(3)种群数量最多的时期——稳定期；(4)细胞形态最多的时期——衰亡期。5.【解析】选D。在用酵母菌生产酒的过程中，不是以酒精浓度测定酵母菌的生长状况，而是以单位体积中酵母菌的数量来反映其生长状况。6.【解析】选D。根据题中的信息可知，此过程的代谢产物都是细菌生活所必需的，即A、B、C、Y都是细菌生活所必需的。由于野生型细菌无突变基因，所以其培养基只需含有物质X；细菌的突变型Ⅰ由于E1缺乏，因此不能由X合成A，所以其培养基中需要添加A，无需添加X；细菌的突变型Ⅱ由于E2缺乏，因此不能由A合成B，所以其培养基需添加物质B和X。同理可以分析得出，培养细菌的突变型Ⅲ的培养基需添加物质C和X；培养细菌的突变型Ⅳ的培养基需添加物质Y和X。-9-\n7.【解析】选D。微生物的代谢过程中由于个体体积较小，表面积与体积的比值较大，又是单细胞，与外界可以直接进行物质交换，所以交换的速度较快；微生物个体生长阶段同化作用大于异化作用；微生物个体小，结构简单，其代谢易受外界环境的影响。微生物体内的酶调节作用非常高效，加速了物质的代谢。8.【解析】选D。根据题干中所给的条件，利用某种微生物来大量生产氨基酸甲，而某种微生物在某代谢过程中能同时合成两种氨基酸，根据题目的条件，这两种氨基酸需同时过量时才能对酶①产生抑制作用。提高氨基酸的产量必须减小其对酶①的抑制作用。只要有一种氨基酸不过量，对酶①就没有抑制作用。所以只要想办法将酶①抑制去掉，或通过诱变育种、基因工程的手段，使控制合成酶③的基因发生改变，不能正常合成酶③，就不能合成氨基酸乙，也就不会对酶①产生抑制了。9.【解析】选B。组成酶的合成不受环境条件的限制，而是微生物细胞内一直存在的酶，是维持菌体基本生活的必要条件；谷氨酸棒状杆菌属于异养微生物，有些生长因子菌体自身不能合成，需从外界补充；谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中若发酵液的pH呈酸性，其产物就是乙酰谷氨酰胺；若细胞膜的通透性增强，可把代谢产物释放出来，这样就解除了对有关酶活性的抑制。【方法技巧】谷氨酸发酵过程中的注意事项（1）培养基的选择：在满足微生物的营养需求的基础上，应尽量降低生产成本，以得到更高的经济效益。（2）扩大培养是将培养到对数期的菌体分开，分别进行培养，以促使菌体数量快速增加，能在短时间内得到大量菌体。（3）发酵液pH呈酸性时，谷氨酸转化为乙酰谷氨酰胺是发生在谷氨酸棒状杆菌细胞内；菌体中谷氨酸的排出有利于提高产量的原因是解除了代谢产物对谷氨酸脱氢酶活性的抑制。10.【解析】选C。青霉素是半抗原(是能与对应抗体结合出现抗原-抗体反应，又不能单独激发人或动物体产生抗体的抗原)。半抗原一旦与纯蛋白结合，就构成该蛋白质的一个抗原决定簇，能够引起免疫反应，青霉素和蛋白结合后会使机体产生抗体，产生的抗体分布在消化道和呼吸道黏膜、血液中某些细胞的表面，这些抗体再次接触抗原的时候，就能够引起过敏反应。11.【解析】-9-\n(1)在细菌固体培养基组成成分中，凝固剂是琼脂，碳源是葡萄糖，氮源是尿素；由于只有能合成脲酶的细菌才能在该培养基上生长，从培养基用途上看，该培养基应属于选择培养基；按照培养基的化学成分划分，该培养基应属于合成培养基；由于该细菌利用有机物(葡萄糖)作碳源，故从同化作用类型看，该细菌属于异养型。(2)细菌的生长曲线，反映了细菌群体从开始生长到死亡的动态变化过程，可以分为四个主要时期。其中对数期个体形态和生理特性比较稳定，常作为生产菌种。稳定期菌体内大量积累代谢产物，特别是次级代谢产物(产品)，常作为产品收集提取阶段。在绘制细菌生长曲线时，采用菌体数目的对数而未采用菌体实际数作为纵坐标的原因，则是因为前者更方便于用数学方式绘制生长曲线，反映细菌群体的生长规律。答案：(1)琼脂葡萄糖尿素选择合成异养型(2)生长培养中的细菌以指数形式增殖，取对数便于反映细菌群体的生长规律(其他合理答案也可)对数稳定12.【解析】（1）根据图解分析可知，黄色短杆菌能利用天冬氨酸合成赖氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸。当苏氨酸和赖氨酸共同过量时，会抑制天冬氨酸激酶的活性，使细胞难以积累赖氨酸；而赖氨酸单独过量就不会出现这种情况，这种调节方式叫做酶活性的调节。与酶合成的调节相比较，酶活性的调节是一种快速、精细的调节方式。这种调节方式在核苷酸、维生素的合成代谢中十分普遍。（2）在生产过程中，可通过对黄色短杆菌进行诱变处理，选育出不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种，使苏氨酸不能合成，从而达到让黄色短杆菌大量积累赖氨酸的目的。（3）人体的氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸，赖氨酸属于必需氨基酸，这是因为赖氨酸不能在人体的细胞内合成，只能从食物中获得。（4）赖氨酸属于微生物的初级代谢产物，它合成后存在于细胞内。答案：(1)活性酶活性的调节核苷酸维生素快速、精细(2)对黄色短杆菌进行诱变处理，选育出不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种(3)赖氨酸不能在人和动物体的细胞内合成，只能从食物中获得(4)初级细胞内13.【解题指南】1.考查实质：本题考查微生物的生长规律及代谢的调节。2.解题关键：在解答问题时应注意微生物在生长的不同阶段中的数目变化、产物的生成等一些规律的变化；同时掌握好微生物代谢调节方式包括酶合成的调节和酶活性的调节，注意它们的区别与联系。【解析】（1）图中AB、BC、CD、DE阶段分别是调整期、对数期、稳定期和衰亡期，衰亡期细菌会出现多种形态，甚至畸形，不适合作菌种；稳定期的长短与营养物质的多少有关，因此与培养基体积的大小有关，培养基体积大所含营养物质就多；若在调整期混入青霉菌后，青霉菌产生的青霉素会抑制细菌的繁殖；对数期的增长可看做“J”型增长，针对以上分析，根据细菌的群体生长规律可为发酵工程提供相关的依据。-9-\n（2）若在对数期加入适合细菌生存但营养成分不同的培养基，则细菌需对新环境适应、调整，此时细菌分裂速度会减慢，甚至几乎停止分裂，代谢活跃，合成酶、ATP等速度加快。但不会大量产生次级代谢产物。（3）若这种菌为致病菌，传染性最强的是稳定期，因为此时期细胞内会积累大量的次级代谢产物，如一些毒素，增加了传染性、致病性。（4）细胞内有大量代谢产物积累时应处于稳定期，若想提高代谢产物的产量，工业生产上通常采取的措施是进行连续培养。（5）氨基酸属于微生物的初级代谢产物，可作为异养微生物的碳源、氮源及生长因子。（6）图中甲物质可诱导酶Ⅰ的合成，故酶Ⅰ应属于诱导酶，而酶Ⅱ活性受氨基酸产物的反馈调节，应属于酶活性的调节。（7）图示中③过程为翻译，该过程完成还需转移RNA、酶、ATP、氨基酸、核糖体等。（8）不含有机碳源的选择培养基可筛选出自养型微生物；不含氮源的选择培养基可筛选出自生固氮微生物；用加入了高浓度食盐的选择培养基可筛选出金黄色葡萄球菌；伊红—美蓝可鉴别大肠杆菌。答案：（1）B（2）A、D（3）［CD］稳定（4）［CD］稳定连续培养（5）初级碳源、氮源、生长因子（6）诱导甲酶活性快速、精细（7）转移RNA、氨基酸、酶、ATP、核糖体（8）硝化细菌无氮高浓度食盐伊红—美蓝-9-
