题目内容
甘蔗是一种高光效的植物,单位面积产量很高,目前已成为燃料酒精生产的重要原料。与化石燃料相比,酒精燃料可以再生,而且二氧化碳排放量少,符合低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济模式。
(1)利用甘蔗生产燃料酒精的一般工艺流程为:甘蔗-榨汁(蔗糖)-酵母发酵—蒸馏-成品(燃料酒精)-蔗渣由微生物分解再利用。具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种,对野生酵母菌进行诱变后通过筛选可以得到具有这些特性的突变菌,诱变及筛选过程如下:
步骤1:野生菌液体培养一段时间后接受紫外线照射诱变处理。
步骤2:根据筛选要求制备选择培养基时要注意 和 。加琼脂后灭菌,制成固体培养基。为防止培养皿出现冷凝水影响菌落生长,需将培养皿 。
步骤3:将紫外照射后的菌液稀释,涂布在固定培养基的表面。
步骤4:根据 筛选出突变菌。
由上述步骤筛选出的酵母菌与野生酵母菌相比,具有 的特点。
(2)利用获得的突变菌和蔗汁进行酒精发酵实验,除了将培养基灭菌、保持空间洁净外,发酵过程中防止外来杂菌入侵可行的方法还有(列举一种) 。
(3)酵母菌不能分解蔗渣,因其不含有能够分解蔗渣的 酶。若从土壤中分离具有这种酶的微生物,所需要培养基中的碳源为___________,如果要生产这种酶,那么就将所培养的该种微生物进行工业化发酵,然后将其产生的这种酶进行 ,上述过程中通过控制 和 来保持酶的活力。为了使酶回收和再利用,可以采取 技术。
(1)添加高浓度蔗糖(葡萄糖)(2分) 调低pH(2分) 倒置
是否能在选择培养基上生长 耐高糖和耐酸的特性
(2)①利用突变菌的耐酸特性,降低培养基的pH,达到抑菌的目的
②在培养基中添加一些抑制物如特殊的抗生素,达到抑菌目的
(3)纤维素 纤维素 分离纯化 温度 pH 固定化
【解析】(1)根据题意分析,酒精发酵的理想菌种具有耐高糖和耐酸特性,则筛选该菌种的选择培养基需要添加高浓度蔗糖、调低pH。固体培养基的平板冷却凝固后还需要倒置,防止培养皿内壁上出现的冷凝水污染培养基。提供高糖和酸性的筛选环境,获得单菌落能生长,代表该菌落具有耐高糖和耐酸的特性。
(2)防止杂菌污染的方法:①利用突变菌的耐酸特性,降低培养基的pH值,达到抑菌的目的;②利用突变菌的耐高糖特性,通过高渗环境达到抑菌目的;③保持厌氧环境,达到抑菌目的;④在培养基中添加一些抑制物如特殊的抗生素,达到抑菌目的。
(3)蔗渣的主要成分是纤维素,酵母菌缺乏纤维素酶,则不能分解蔗渣。如选择培养基中仅以纤维素作为碳源,可分离出具有纤维素酶的微生物。微生物可以产生多种酶,可根据蛋白质的不同特性的差异,经过分离纯化,获得纤维素酶。固定化酶的优点:使得酶既能与反应物接触,又能与产物分离;同时还可被反复利用。
考点:本题“甘蔗”为素材,综合考查培养基、无菌技术、纤维素酶、蛋白质的分离、酶的固定化等相关知识,意在考查考生的识记能力、分析能力和理解应用能力。
为了实现燃料供应来源多样化,如今,发展长期替代化石燃料的产品,如燃料酒精、生物柴油、沼气等的计划已经被列入我国未来10年的发展规划之中。
广东省是我国甘蔗主产区之一。甘蔗是一种高光效的植物(C4植物),单位面积产量很高,种植面积日益扩大,目前已成为南方地区燃料酒精生产的重要原料。利用甘蔗生产燃料酒精的一般工艺流程为:甘蔗→榨汁(蔗糖)→酵母发酵→蒸馏→成品(燃料酒精)。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)若要用甘蔗外植体为材料进行甘蔗大规模快速繁殖,请在下表中填出操作步骤第三步的名称。
| 第一步 | 第二步 | 第三步 | 第四步 | 第五步 | 第六步 | |
| 主要操作步骤 | 配置培养基 | 外植体消毒 | 培养 | 移栽 | 栽培 |
(2)若上述过程是在中学生物组培实验室里进行的,则第三步需要使用酒精(包括酒精灯)。酒精(及酒精灯)在此的两个主要用途是:_____________________、______________________。(各2分)
(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,对野生酵母菌进行诱变后,通过筛选可以得到具有这些特性的突变菌,诱变及筛选过程如下:
步骤1:将野生菌液体培养一段时间后,接受紫外线照射诱变处理。
步骤2:制备选择培养基。在配置基本培养基的基础上,还要额外添加________________,并将pH值________,然后添加琼脂,在进行灭菌处理后,制成固体平板。
步骤3:将经过紫外线照射后的菌液稀释,并涂布平板划线。
步骤4:筛选突变菌:挑选____________________菌落,即为耐高糖、耐酸特性的酵母菌。
(4)当第四步结束后,获得了大量幼苗。在此过程中,外植体通过脱分化产生________,然后通过调整植物激素比例,进行__________,形成具有芽和根的幼苗。
(5)甘蔗榨汁以后还有大量的蔗渣废弃物,主要成分为木质素、纤维素和半纤维素,但是酵母菌无法直接利用,原因是它们__________________。请提出解决该问题的方法。(列举两种生物分解方法)_____________________、____________________。(各2分)
(6)突变菌往往带有一些特殊的基因。在获得这些基因的过程中,PCR技术相当重要。PCR扩增反应中加入DNA聚合酶的作用是:从引物的3′'端开始催化__________________。
(7)PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比,主要有两点不同,分别是:_____________________和________________________。