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非选择题-解答题 适中0.65 引用2 组卷146
随着塑料产业的发展及塑料制品的广泛使用和消耗,“白色污染”日益严重。合成塑料作为一种非天然的石油基塑料,由于其分子量过大且疏水而难以通过生物膜,因此很难被微生物降解。近年来,研究人员在从土壤中分离聚乙烯(PE)降解菌方面有了较为积极的成果,后又发现某些昆虫的肠道内也存在PE降解细菌,为PE的生物降解提供了一种新途径。
(1)现欲从昆虫的肠道中分离能够高效降解塑料的微生物菌株,其研究思路如下图所示。

选择培养步骤中为达到扩大培养的目的,所使用的培养基为______培养基;同时应加入PE作为唯一碳源,目的是________________________。划线纯化操作时,第二次及以后的划线总是从上一次划线的末端开始的原因是________________________
(2)某研究团队从食塑料蜡虫肠道中分离出能够降解PE的两种细菌(YT1和YP1),将其分别在PE薄膜培养液中培养,培养液中细胞数量变化以及PE失重率(PE重量损失变化比率)变化如下图所示。

其中对照组的培养基加入______;实验组两种细菌种群数量变化呈______增长,分解PE的能力比较强的是______细菌。
(3)除降解塑料的微生物菌株的分离提纯应用外,开发新的塑料替代品也是解决“白色污染”的重要途径。羟基脂肪酸酯(PHA)是由嗜盐细菌合成的一种胞内聚酯,它具有类似于合成塑料的理化特性,且废弃后易被生物降解,可用于制造无污染的“绿色塑料”。由于嗜盐细菌能够在高pH、高NaCl浓度下正常生长,研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统,该系统不需灭菌的关键设置是______,其原因是________________________。研究人员在工厂进行扩大培养,在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵,结果发现发酵液中菌株细胞增殖和pHA产量均未达到预期,并产生了少量乙醇等物质,说明发酵条件中______可能是高密度培养的限制因素。
22-23高二下·山东泰安·期中
知识点:实验与探究综合微生物的接种方法其他微生物的分离与计数 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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聚羟基脂肪酸酯(PHA)是由嗜盐单胞菌合成的一种胞内聚酯,可作为该菌的储能物质,也可作为家畜的饲料来源,同时它具有类似于合成塑料的理化特性,且废弃后对环境无害并易被生物降解,有广阔的应用前景。海洋中生活着大量嗜盐单胞菌,但从海水中获取的嗜盐单胞菌易被海洋中数量巨大的噬菌体侵染,因不能用于工业生产。新疆的艾丁湖湖水盐浓度高达200g/L,此地酷热干燥,科学家从中找到了可能用来生产PHA的菌种野生型LS21。LS21菌种生产PHA需要用到脂肪酸、丁酸等成本较高的底物。科研人员重构了菌种的底物代谢途径,可用廉价糖类甚至餐余垃圾直接合成PHA,并通过一定技术手段调控代谢途径,实现PHA产量的优化,如上图所示。在发酵系统中,LS21菌种对氧气利用率很低,发酵后期随着细胞密度的上升,鼓入的空气更加难以满足细胞对氧气的需求。科研人员通过基因工程手段给其配备血红蛋白,提高菌种对氧气的利用率,降低能耗的同时也提高了底物转化率。对微生物细胞形态的改造也可提高PHA合成。例如,过表达SulA基因可以阻遏细胞的正常分裂,使得细胞变成狭长的线形,增大的胞内空间使PHA积累量提高27%;敲除细胞骨架蛋白基因MreB,并在低拷贝质粒上弱表达MreB,可以减弱细胞壁强度,当胞内有PHA积累时则撑大了细胞体积,从而增加PHA的积累空间。菌体的增大使其可以通过自然沉降而分离,进而降低了提取PHA的成本。当菌种达到一定密度后,会引发群体效应(QS),菌群释放AHLs(信号分子)与相应受体蛋白结合,影响PHA合成相关基因的表达,降低PHA产量。
   
(1)从文中信息推测,LS21菌种的代谢类型是______________。艾丁湖中找到的野生型LS21不会被海水中的噬菌体所侵染,从细胞成分和结构角度分析原因______________
(2)科学家采用稀释涂布平板法对LS21菌种进行接种和计数,以评估菌株增殖状况。若某次取样中,对菌液稀释了105倍后,在每个平板上涂布菌液的体积为0.1mL,平板上的平均菌落数为220个,则菌液中LS21菌的细胞数为______________个/mL。
(3)结合本文信息:写出“改造后目标菌种”的筛选指标__________________________(至少写出3个);推测细胞骨架的功能是______________
(4)研究人员在工厂进行扩大培养,在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵,结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期,并产生了少量乙醇等物质,说明发酵条件中___________________________可能是高密度培养的限制因素。
(5)菌株H还能通过分解餐厨垃圾(主要含蛋白质、淀粉、油脂等)来生产PHA,说明其能分泌_________________________________
(6)PHA目前的商业生产价格为每千克2.2-5.0欧元,而聚丙烯塑料的价格仅为每千克1.0欧元。请提出两种可能继续降低成本的设想_________________________
2023年9月,第19届亚运会在杭州举行。“绿色”是杭州亚运会的办赛理念之一,“无废亚运”则是“绿色”的重要内涵。“无废”并非无固体废物产生,而是对固体废物进行减量化、无害化和资源化处理。目前利用微生物技术降解固废是最环保、经济的做法。请回答相关问题:
(1)堆肥处理就是利用微生物将城市垃圾中易于生物降解的有机组分转化为腐殖质肥料、沼气或其他转化产品(如饲料蛋白、乙醇、乙酸或糖类等)。该处理过程遵循生态工程中的____原理。
(2)塑料垃圾由于分子量过大而难以通过生物膜被微生物降解。研究发现某些昆虫肠道微生物中存在能够降解聚乙烯(PE)的菌株。现欲从昆虫肠道中筛选能够降解PE的菌株,过程如下图所示,回答相关问题:

①该过程中,选择培养的目的是____
②划线纯化过程中,接种环在固体培养基的表面连续划线的目的是____。为保证每次划线都从上次划线末端的微生物浓度开始,每次划线前都要对接种环进行____
③为了证明所筛选的菌株具有降解能力,在恒温培养时,除了将接种有目的菌株的平板进行培养外,还需要将接种____的空白平板一同进行培养。
④某研究团队从昆虫肠道中筛选出能够降解PE的两种细菌(YT1和YP1),将其分别在加入PE薄膜的培养液中培养,培养液中细胞数目变化及PE失重率变化如下图:

据图可知,两种细菌中降解PE能力较强的是____,理由是____

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