高中生物发酵与食品生产试题

十九世纪中期，法国科学家巴斯德证明食品发酵是由于微生物的作用。如今，形形色色的发酵食品在食品业中占有重要的地位。
(1)人们喜爱的美味食品——腐乳就是我国独特的传统发酵食品。
①腐乳是用豆腐发酵制成的，多种微生物参与发酵，其中起主要作用的是________。
②在腐乳的制作过程中，从微生物培养的角度来看，豆腐应该是________。
③腐乳制作的原理是___________________________________。
(2)下面是家庭酿酒的具体操作过程：先将米煮熟，待冷却至30℃时，加一定量的“酒药”与米饭混匀后置于一瓷坛内(其他容器也可)，在中间要挖一个洞，加盖并简单密封后置于适当的地方保温(18～25℃左右)12 h即成。现请你根据上述过程回答以下问题：
①先将米煮一煮的目的是________________________________________；要冷却后再加“酒药”的原因是______________________________________________________。
②在米饭中央挖一个洞的目的是__________________________________________。
③家庭酿造米酒过程中，总会发现坛内总是先“来水”后“来酒”。先“来水”的原因是__________________；后“来酒”的原因是____________________________，“来酒”过程的生化反应式可表示为________________________。

某生物兴趣小组在学习了DNA的粗提取和鉴定实验后，尝试开展RNA的粗提取和鉴定实验。通过查阅资料，制订了以下的实验方案：
【实验课题】酵母RNA的提取和鉴定
【实验目的】1．从酵母中提取RNA；2．鉴定RNA。
【实验原理】微生物是工业上大量生产RNA的原料，其中以酵母尤为理想，因为酵母核酸中主要是RNA，DNA很少，菌体易收集，RNA易分离。RNA不溶于乙醇和无水乙醚。利用稀碱法（稀碱能使细胞壁溶解）或高盐法（高浓度的盐改变细胞膜的通透性）来释放RNA。RNA水解液（加硫酸、加热）+苔黑酚-FeCl₃试剂加热直到沸腾1分钟，会呈现墨绿色。
【实验材料】干酵母粉、离心机、烧杯、试管、玻璃棒等；0.2%氢氧化钠、95%乙醇、无水乙醚、乙酸、10%硫酸溶液、苔黑酚-FeCl₃试剂等。
【实验步骤】
①称6克干酵母
②加0.2%氢氧化钠45mL，沸水加热20分钟，搅拌，后加乙酸7滴
③离心10分钟后取上清液
④边搅拌边缓慢加95%乙醇并静置10分钟
⑤离心后先用95%乙醇洗两次，再用无水乙醚洗两次
⑥获得RNA粗制品
⑦RNA鉴定
请根据实验方案，思考并回答下列问题：
（1）酵母菌细胞中含有RNA的结构有     。酵母菌也是便于用来研究细胞呼吸不同方式的好材料，理由是     。
（2）实验步骤⑤中，离心后取     用乙醇、无水乙醚进行洗涤。
（3）RNA提取过程要注意温度的控制，在20～70℃的温度范围内停留的时间不能太长，其原因是     ，
（4）稀碱法提取RNA须在沸水浴中进行的目的，一是     ，二是     ，以便获得更多更纯净的RNA。
（5）若用花椰菜来提取DNA，可用       瓦解细胞膜，然后充分研磨，实验中研磨速度要     。

(15分，每空1分)完成下列传统发酵技术中的相关问题：
Ⅰ.(5分)下图是果酒和果醋制作的实验流程和发酵装置图，请据图示分析回答下列问题。

(1)请将图1中的实验流程补充完整。
(2)图2中的充气口在    　时关闭，在     　时连接充气泵，并不断向内泵入无菌空(氧)气。
(3)排气口在果酒发酵时排出的气体是由　   　产生的二氧化碳(CO₂)。
(4)葡萄酒呈现红色的原因是红色葡萄皮中的色素溶解在发酵液中，重铬酸钾在酸性条件下与酒精的颜色反应为　  　色。
Ⅱ.(5分)下图为腐乳制作的流程示意图，请据图分析回答下列问题。

(1)现代科学研究表明，许多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是    。
(2)传统的制作过程中，豆腐块上生长的“霉”来自　      　。而现代的腐乳生产是在严格的无菌条件下，将优良的菌种接种在豆腐上，这样可以　       　，保证产品的质量。
(3)卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的，卤汤中的酒可以选用料酒、黄酒、米酒、高粱酒等，含量一般控制在12%左右。加酒的作用：一是可以　        ；二是能使腐乳具有　       　。
Ⅲ.(5分)下图是泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图，请据图分析回答下列问题。

(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜或其他原料，原因是　         　。
(2)制备泡菜的盐水中清水与盐的质量比约为　   　，盐水煮沸的目的是     　，冷却后再使用的目的是　                       　。
(3)泡菜的制作方法不当，很容易造成泡菜变质，甚至发霉变味，发霉主要与　  有关。

[生物——选修1：生物技术实验]
无菌操作是微生物接种技术的关键；传统发酵技术和微生物分离、纯化、应用过程及植物组织培养和动物细胞培养过程中，均要无菌操作。回答下列相关问题：
（1）消毒和灭菌是两个不同的概念，灭菌是指彻底杀灭微生物使其永远丧失生长繁殖的能力。消毒仅指杀死一部分对人体有害的病原菌而对被消毒的物体基本无害。下列哪些事物适用于消毒处理                 。
①皮肤　 ②饮用水　 ③牛奶　 ④注射器　  ⑤培养皿　 ⑥接种环　 ⑦培养基　
⑧果汁　 ⑨酱油　   ⑩手术刀

A．①②③⑧⑨

B．④⑤⑥⑦⑩

C．①②③④⑤⑥⑧

D．以上全部

（2）配制培养基时各种成分在溶化后分装前必须进行          ，接种前要进行             ，在整个微生物的分离和培养中，一定要注意在无菌条件下进行。
（3）在微生物的实验室培养中，获得纯净培养物的关键是____                          。右图是利用               法进行大肠杆菌接种，把聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。为达到这一目的，操作上应注意：

①每次划线前要                  ；
②冷却后从上一区划线末端开始划；
③首尾区         。
（4）培养大肠杆菌时，在接种前需要检测培养基是否被污染。对固体培养基应采用的检测方法是                                                       ，观察培养基上是否有菌落产生。
（5）利用培养基不仅可以分离培养大肠杆菌，也可以进行植物组织培养。与大肠杆菌培养明显不同的是，用于组织培养的培养基中还需要加入               。
（6）有位同学在家制作泡菜时，为避免杂菌污染而向泡菜坛中加入了青霉素，结果发酵失败，原因可能是                                                  。

请根据下列植物不同有效成分提取操作流程图，回答问题：


（1）在玫瑰精油的提取中，经过水蒸气蒸馏，获得的①是         ；过程②是          ，目的是除去固体Na₂SO₄。
(2)新鲜的柑橘皮中含有大量的           和水分，如果直接压榨，出油率较低。为了提高出油率，需要将柑橘皮干燥去水，并进行③过程是            ，其作用是    。
(3)在进行④过程时，为了                            ，还要分别加入相当于橘皮质量0.25％的NaHCO₃和5%的Na₂SO₄，并调节pH至       。
(4)在进行⑤过程时，可以先用          ，以除去固体物和残渣，然后        进一步除去质量较小的残留固体物，再用            或吸管将上层的橘皮精油分离出来。
(5)下图为植物芳香油提取中的水蒸气蒸馏装置，请指出该实验装置的2处不妥之处：

①                                      
②                                      

如图表示花药培养及单倍体育种的大致过程，据图回答下列问题：

(1)外植体的消毒：选取花蕾，放入体积分数为70﹪的      中消毒30s， 取出后在无菌水中清洗。吸干表面水分，放入质量分数为0.1﹪的     中消毒2-4min。取出后，在无菌水中清洗，其目的是           。
(2)过程②是花药在MS培养基所提供的特定条件下脱分化，发生多次细胞分裂，形成________________，此过程进行细胞分裂的方式是_______________________。
(3)过程③是诱导再分化出芽和根，最后长成植株，长成的植株(不考虑核与核之间融合)是________植株，该生殖方式为              。其特点是植株弱小，高度不育，生产上无推广应用的价值，若要使其结子结果，可在移栽后在幼苗茎尖滴加适宜浓度的B物质，通常用到的B物质是________。若该植物的体细胞的基因为AaDD,则经过该育种方法获得的植株的基因型为                      。(2分)
（4）过程②与过程③所用培养基有差异，主要是________的差异。通过②过程产生的细胞与枝条韧皮部细胞形态结构          （相同/不同），其根本原因是         。
（5）该实验操作成功的关键是             ，所以要对外植体、超净工作台等消毒，对                        等灭菌，实验操作过程都要在     旁进行。

通过植物组织培养技术可以快速繁殖、生产药物及培育无病毒的植株等。下图是植物组织培养的过程，请回答相关问题。

(1)图中A表示蓝莓组织培养的                     过程。如果要用此方法，在对外植体细胞进行接种前，需要进行制备              、外植体消毒这两项工作。在外植体消毒中，要用适当浓度的                  溶液进行表面消毒
(2)离体的植物器官、组织或细胞能够被培养成新的植物体的说明了                 。植物组织培养技术所用的培养基中                提供植物细胞生活所必需的无机盐；________提供碳源，同时能够维持细胞的渗透压。
(3)若要进行兰花无病毒植株的培育，首先选择兰花的                 作为外植体，其原因是                    。研究人员研究了茎尖外植体大小对苗的成活率和脱毒率的影响，实验结果如图所示：实验结果表明，茎尖越小，                               ，因此脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为          mm。

请根据下图回答有关制作果酒和果醋的问题：

（1）酵母菌是理想的酒精发酵菌种，图1可产生CO₂的场所有              （填标号），产生酒精的场所是          （填标号）。
（2）图2表示制作果酒和果醋的简易装置，制作过程中需要适时拧松瓶盖，但不能完全打开，其目的是                                                     ；
接种醋酸菌后，当酒香变成醋香时，反应式是：                                             
（3）血球计数板是酵母菌计数的常用工具。某类型血球计数板规格为1mm×1mm其计数室以双线等分成25个中方格，图3表示一个中方格。假设盖玻片下的培养液厚度为0.1mm，计数的5个中方格内的酵母菌总数为120个，则1mL培养液中有酵母菌约     个。
（4）若要进行醋酸发酵，则需要对甲装置进行的操作是                   。酒精发酵时一般将温度控制在       度。
（5）某实验室用两种方式进行酵母菌发酵葡萄糖生产酒精。甲发酵罐中保留一定量的氧气，乙发酵罐中没有氧气，其余条件相同且适宜。实验过程中每小时测定一次两发酵罐中
氧气和酒精的物质的量，记录数据并绘成如下图所示坐标图。乙发酵罐在第        小时无氧呼吸速率最快，实验结束时甲、乙两发酵罐中产生的二氧化碳量之比为           。

（6）在工业生产中可通过重离子束处理酵母菌获得有氧呼吸缺陷型酵母菌菌种来提高酿酒过程中果酒的产量：利用重离子束处理酵母菌选育菌种的方法，称为          育种。经过重离子束处理后的酵母菌接种到含有TTG（一种显色剂）的培养基中，在此培养基中呼吸正常的酵母菌菌落呈红色，有氧呼吸缺陷型的酵母菌菌落呈白色，此培养基从用途上划分属于          培养基。有氧呼吸缺陷型酵母菌细胞内的丙酮酸大量转化为酒精，说明其细胞呼吸过程中                    阶段被阻断，因此在果酒生产中具有更大的经济价值。

下图是从酵母菌获取某植物需要的某种酶基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题：

（1）图中cDNA文库           基因组文库（填“大于”、“等于”或者“小于”）。
（2）①过程提取的DNA需要       的切割，B过程是                。
（3）为在短时间内大量获得目的基因，可用            扩增的方法，其原理是                ,在此过程中需要用到的一种特殊的耐高温的酶是           。
（4）目的基因获取之后，需要进行                                  ，其组成必须有                           以及标记基因等。此步骤是基因工程的核心。
（5）将该目的基因导入某双子叶植物细胞，常采用的方法是         ，可以用             技术从分子水平进行检测是否成功表达。
（6）如果要想使该酶活性更强或具有更强的耐受性，需要通过          工程。

(15分)【生物选修1——生物技术实践】
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）右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            。

请回答下列有关细胞和分子生物学技术的问题：
（1）DNA粗提取的实验原理是：DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，在     mol/L的NaCl溶液中的最低；鉴定DNA所用的试剂是    ，沸水浴加热呈      色；实验中使用酒精的目的是          ；实验过程中两次用到蒸馏水，第一次目的是使成熟的鸡血红细胞涨破释放出DNA，第二次目的是               。
（2）PCR技术的中文全称是                   ，在操作过程中需要添加引物，它的化学本质是         。反应过程中控制不同温度的意义是不同的： 90℃以上时        ，双链DNA解聚为单链；50℃左右时        ，引物与两条单链DNA结合； 72℃左右时延伸，Taq DNA聚合酶有最大活性，使DNA新链沿着        方向延伸。
（3）血红蛋白的提取和分离试验中，分离纯化常用的方法有凝胶色谱法和电泳法，前者的原理是                       ，后者的原理是                       ，在血红蛋白的整个提取过程中，不断用磷酸缓冲液处理的目的是                       。

某校两个生物兴趣小组的同学打算用车前草和酵母菌完成一些高中生物实验，有些问题需要你的帮助。

（1）甲组选用车前草作材料进行如下实验：
①取其叶片进行《观察植物细胞的质壁分离和复原》的实验时，取叶片的下表皮细胞（不含叶绿体），在盖玻片的一侧滴入含有伊红（植物细胞不吸收的红色染料）的0.3m/mL的庶糖溶液，则在显微镜下观察到原生质体内外的颜色分别是         。若将叶片的下表皮细胞依次浸于蒸馏水0.3g/mL蔗糖和0.7g/Mlkno₃溶液中，观察其原生质体的体积随时间的变化，结果如图1所示，则A、B、C三条曲线中表示细胞在蒸馏水中和在0.7g/Mlkno₃溶液中的依次是                 。
②利用其完成《用显微镜观察多种多样的细胞》实验时，用10×的目镜和10×的物镜，在视野直径范围内看到一列相连的20个细胞，如果目镜不变，改用40×的物镜所看到的这列细胞的个数是             。（2）乙组选用酵母菌作材料进行如下实验：
①用附着于葡萄皮上的野生酵母菌制作果酒时，需要适时拧松瓶盖，但不能完全打开，其目的是             ，实际操作中发现随着发酵时间的推移拧松瓶盖间隔时间延长，其原因是                         。
②用其进行《探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化》实验，设计三组实验，定期对三组培养液中的酵母进行计数，绘制图2，分析三组实验产生不同现象的原因可能是     不同。
③用其进行《酵母细胞的固定化技术》实验，绘制图3（注：酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量）。图示曲线表明浓度为            的海藻酸钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶海力较低原因是               。

红细胞含有大量血红蛋白,红细胞的机能主要是由血红蛋白完成的。我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验,来提取和分离血红蛋白,请回答下列有关问题:
(1)分离蛋白质分子的一种常用方法是凝胶色谱法,也叫做       ,是根据      分离蛋白质的有效方法。
(2)血红蛋白提取和分离的程序可分为   、   、   和纯度鉴定。
(3)洗涤红细胞的目的是   ,以利于后续步骤的分离强化。采集的血样要及时分离红细胞,分离时采用低速短时间   ,然后用胶头吸管吸出上层透明的   ,将下层暗红色的红细胞液体倒入烧杯,再加入   洗涤,如此重复,直至上清液中没有黄色。
(4)将洗涤好的红细胞倒入烧杯中,加入   和  充分搅拌,红细胞破裂,释放出血红蛋白。

细菌蛋白质在极端环境条件下可通过肽链之间的二硫键维持稳定。已知不同的多肽产物可因分子量不同而以电泳方式分离。下列左图是一个分析细菌蛋白的电泳结果图，“-”代表没加还原剂，“+”代表加有还原剂，还原剂可打断二硫键，“M”代表已知分子量的蛋白质，右侧数字代表蛋白质或多肽的相对分子量。根据左侧结果，下列哪个图案最能代表该细菌原本的多肽结构（注意：“一”代表二硫键）

下图表示制造啤酒的过程方法。据图分析，回答下列问题：

（1）酵母菌是        生物，通过无氧呼吸可分解               ，产生的终产物是               和               。
（2）把原料放入沸水中混合的原因是_____________________。
（3）在混合物冷却后才把酵母加进去，是因为_________________________；假如冷却时不慎使温度骤降到0℃，当温度逐渐回升到25℃时，酵母是否还具有活性？                            。原因是_________________________________________________。