Question

7．啤酒是我们日常生活中最常见的饮料之一．在啤酒生产过程中，发酵是重要环节．生产过程大致如下：将经过灭菌的麦芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐．初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，酒精浓度渐渐上升，泡沫不断增多．当糖度下降到一定程度后，结束发酵．最后分别输出有形物质和啤酒．根据上述过程，回答以下问题：
（1）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：制备选择培养基．在基本培养基的基础上，注意添加高浓度蔗糖（葡萄糖）和调低pH值，加琼脂后灭菌，制成固体平板．
步骤3：将紫外照射后的菌液稀释涂布平板．
步骤4：根据是否能在选择培养基上生长筛选出突变菌．
（2）酿酒过程中，经检测活菌数量适宜但却不产生酒精，应采取的措施是隔绝空气．
（3）为研究发酵罐中酵母菌的生长状况，常要取样统计分析，并测定pH值，判断取样先后顺序的主要依据是pH值的大小，pH值越小取样时间越靠后．
（4）小麦脱粒以后还有大量的麦秆，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，原因是其缺乏相应分解酶系（或缺乏纤维素酶和半纤维素酶）．请提出解决该问题的方法：在酵母菌中转入分解酶系相关基因；利用酶或微生物分解麦秆；利用物理和化学方法分解麦秆；将酵母菌与其他能分解麦秆的微生物混合发酵．

Answer 1

分析 1、自然界中目的菌株的筛选
①依据：根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找．
②实例：PCR技术过程中用到的耐高温的Taq DNA聚合酶，就是从热泉中筛选出来的Taq细菌中提取出来的．
2、实验室中目的菌株的筛选
①原理：人为提供有利于目的菌株生长的条件（包括营养、温度．pH等），同时抑制或阻止其他微生物生长．
培养基选择分解尿素的微生物的原理：培养基的氮源为尿素，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，以尿素作为氮源．缺乏脲酶的微生物由于不能分解尿素，缺乏氮源而不能生长发育繁殖，而受到抑制，所以用此培养基就能够选择出分解尿素的微生物
②方法：能合成脲酶的细菌才能分解尿素．配制以尿素为唯一氮源的培养基，能够生长的细菌就是能分解尿素的细菌．

解答 解：（1）筛选耐高糖和耐酸特性的酵母菌，则应添加高浓度蔗糖（葡萄糖），调低pH，加琼脂后形成固体培养基，灭菌，制成固体平板．
（2）酵母菌是兼性厌氧性生物，在酿酒过程中，经检测活菌数量适宜但却不产生酒精，应采取的措施是隔绝空气．
（3）为研究发酵罐中酵母菌的生长状况可通过pH值的大小来判定，酵母菌喜欢偏酸的环境，故一般情况下pH值越小取样时间越靠后．
（4）由于酵母菌缺乏分解纤维素和半纤维素的酶系，所以酵母菌无法直接利用蔗渣废弃物中的成分，为了解决这一问题，可以在酵母菌中转人分解酶系相关基因；利用酶或微生物分解蔗渣；利用物理和化学方法分解蔗渣；将酵母菌与其他能分解蔗渣的微生物混合发酵．
故答案为：
（1）添加高浓度蔗糖（葡萄糖）      调低pH值
（2）隔绝空气  
（3）pH值的大小，pH值越小取样时间越靠后
（4）缺乏相应分解酶系（或缺乏纤维素酶和半纤维素酶）      在酵母菌中转入分解酶系相关基因；利用酶或微生物分解麦秆；利用物理和化学方法分解麦秆；将酵母菌与其他能分解麦秆的微生物混合发酵

点评 本题综合考查考生对生物技术实践模块中的特殊微生物的筛选及应用、酶的应用以及PCR技术的基本操作和应用等内容的掌握；理论联系实际，针对生物学问题进行初步研究，设计实验路线，对实验结果和现象进行正确的分析与判断，综合运用所学知识解决实际问题的能力．