2022-2023學(xué)年新教材高中生物 第1章 發(fā)酵工程本章整合課件 新人教版選擇性必修3

1、第1章發(fā)酵工程本 章 整 合章末解題釋疑解惑直擊高考真題體驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建素養(yǎng)展示網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建素養(yǎng)展示章末解題釋疑解惑 1解析：(1)答案：篩選出能降解化合物A的細(xì)菌選擇(2)答案：低增多(3)答案：稀釋涂布平板培養(yǎng)液中目的菌的種群數(shù)量在開始一段時(shí)間范圍內(nèi)，由于營(yíng)養(yǎng)充分、空間充裕，種群數(shù)量類似于“J”形增長(zhǎng)，隨著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，種群增長(zhǎng)速率逐漸下降，最終會(huì)達(dá)到K值，繼續(xù)培養(yǎng)，由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏、有害代謝物積累、pH改變等，種群數(shù)量將會(huì)下降。(4)答案：將目的菌用于環(huán)境保護(hù)實(shí)踐之前，還要對(duì)目的菌進(jìn)行研究，檢測(cè)其是否會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的代謝物；當(dāng)使用大量目的菌時(shí)會(huì)不會(huì)使目的菌成為優(yōu)勢(shì)菌群，對(duì)其他微生物的生存構(gòu)成

2、威脅，從而打破微生物菌群的平衡等。(5)答案：可以利用基因工程的方法，將能降解化合物A的基因?qū)胧荏w菌中來(lái)實(shí)現(xiàn)。但在使用之前要檢驗(yàn)其安全性。2解析：(1)答案：不同意。對(duì)一個(gè)冰激凌進(jìn)行檢測(cè)，沒有遵循實(shí)驗(yàn)的平行重復(fù)原則，實(shí)驗(yàn)誤差可能會(huì)很大。有必要。若不進(jìn)行梯度稀釋，可能會(huì)由于菌體數(shù)量過多，兩個(gè)或多個(gè)細(xì)菌連在一起當(dāng)作一個(gè)菌落計(jì)數(shù)，從而使計(jì)數(shù)結(jié)果偏低。需要設(shè)計(jì)對(duì)照組，需要設(shè)計(jì)未接種的培養(yǎng)基作為空白對(duì)照，來(lái)檢測(cè)培養(yǎng)基滅菌是否徹底。(2)答案：B(3)答案：說明冰激凌中除了大腸桿菌外，還有其他細(xì)菌等微生物的污染。若以菌落數(shù)代表樣品中的大腸桿菌數(shù)量，則統(tǒng)計(jì)結(jié)果比實(shí)際值偏小，因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)菌連在一起時(shí)，

3、平板上觀察到的只是一個(gè)菌落。(4)答案：如果大腸桿菌含量超標(biāo)，應(yīng)該向衛(wèi)生檢疫部門反映，停止售賣該種冰激凌，同時(shí)檢測(cè)是冰激凌生產(chǎn)過程中大腸桿菌污染超標(biāo)，還是水源中大腸桿菌污染超標(biāo)。若是前者，冰激凌生產(chǎn)廠家應(yīng)停止生產(chǎn)，進(jìn)行設(shè)備滅菌等，直到達(dá)標(biāo)；若是后者，應(yīng)找到水源所在處，進(jìn)行水源污染治理。直擊高考真題體驗(yàn)1(2020江蘇卷)某同學(xué)在線提交了在家用帶蓋玻璃瓶制作果酒和果醋的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，他的做法錯(cuò)誤的是()A選擇新鮮的葡萄略加沖洗，除去枝梗后榨汁B將玻璃瓶用酒精消毒后，裝滿葡萄汁C酒精發(fā)酵期間，根據(jù)發(fā)酵進(jìn)程適時(shí)擰松瓶蓋放氣D酒精發(fā)酵后去除瓶蓋，蓋一層紗布，再進(jìn)行醋酸發(fā)酵B解析：制作果酒時(shí)，應(yīng)選擇新鮮的葡

4、萄略加沖洗后再去除枝梗榨汁，避免除去枝梗時(shí)引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機(jī)會(huì)，A項(xiàng)正確。制作果酒過程中會(huì)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，因此，玻璃瓶用酒精消毒后裝入葡萄汁時(shí)不能裝滿，應(yīng)該留有1/3的空間，B項(xiàng)錯(cuò)誤。酒精發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，要適時(shí)擰松瓶蓋放氣，C項(xiàng)正確。酒精發(fā)酵后再進(jìn)行醋酸發(fā)酵，醋酸發(fā)酵需要有氧環(huán)境，所以要去除瓶蓋，蓋一層紗布是為了防止空氣中灰塵等的污染，D項(xiàng)正確。B解析：溫度降低后，培養(yǎng)基易凝固，因此倒平板后要及時(shí)輕輕晃動(dòng)，以保持均一性，A項(xiàng)錯(cuò)誤。由題圖可見，隨著劃線次數(shù)增多，細(xì)菌密度減小，區(qū)開始出現(xiàn)單菌落，應(yīng)從區(qū)挑取單菌落，B項(xiàng)正確。菌落是由單個(gè)微生物細(xì)胞或多個(gè)同種細(xì)胞繁殖到一定程度

5、后形成的，能得到單菌落即可以達(dá)到菌種純化的目的，C項(xiàng)錯(cuò)誤。剛果紅與纖維素形成紅色復(fù)合物，菌落周圍的纖維素被降解后紅色消失，出現(xiàn)透明圈，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3(2021全國(guó)乙卷)工業(yè)上所說的發(fā)酵是指微生物在有氧或無(wú)氧條件下通過分解與合成代謝將某些原料物質(zhì)轉(zhuǎn)化為特定產(chǎn)品的過程。利用微生物發(fā)酵制作醬油在我國(guó)具有悠久的歷史。某企業(yè)通過發(fā)酵制作醬油的流程示意圖如下。回答下列問題：(1)米曲霉發(fā)酵過程中，加入大豆、小麥和麥麩可以為米曲霉的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，大豆中的_可為米曲霉的生長(zhǎng)提供氮源，小麥中的淀粉可為米曲霉的生長(zhǎng)提供_。(2)米曲霉發(fā)酵過程的主要目的是使米曲霉充分生長(zhǎng)繁殖，大量分泌制作醬油過程所需的酶類，這些

6、酶中的_、_能分別將發(fā)酵池中的蛋白質(zhì)和脂肪分解成易于吸收、風(fēng)味獨(dú)特的成分，如將蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和_。米曲霉發(fā)酵過程需要提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、通入空氣并攪拌，由此可以判斷米曲霉屬于_(填“自養(yǎng)厭氧”“異養(yǎng)厭氧”或“異養(yǎng)好氧”)微生物。蛋白質(zhì)碳源蛋白酶脂肪酶氨基酸異養(yǎng)好氧(3)在發(fā)酵池發(fā)酵階段添加的乳酸菌屬于_(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在無(wú)氧條件下分解葡萄糖的產(chǎn)物是_。在該階段抑制雜菌污染和繁殖是保證醬油質(zhì)量的重要因素，據(jù)圖分析該階段中可以抑制雜菌生長(zhǎng)的物質(zhì)是_ _ (答出1點(diǎn)即可)。原核生物酒精和二氧化碳酒精、乳酸、食鹽解析：(1)大豆中含有豐富的蛋白質(zhì)，可為微生物的生長(zhǎng)繁殖提

7、供氮源。小麥中的淀粉可以為微生物的生長(zhǎng)繁殖提供碳源。(2)米曲霉在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的蛋白酶能將蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和氨基酸，產(chǎn)生的脂肪酶能將脂肪分解為甘油和脂肪酸，使發(fā)酵的產(chǎn)物具有獨(dú)特的風(fēng)味。米曲霉發(fā)酵時(shí)需要利用現(xiàn)有的有機(jī)物且需要氧氣，說明其代謝類型是異養(yǎng)好氧型。(3)乳酸菌沒有核膜包被的細(xì)胞核，屬于原核生物。酵母菌屬于兼性厭氧型微生物，既可以進(jìn)行有氧呼吸，也可以進(jìn)行無(wú)氧呼吸，無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物是酒精和二氧化碳。在發(fā)酵池中酵母菌產(chǎn)生的酒精能抑制雜菌的生長(zhǎng)，乳酸菌產(chǎn)生的乳酸使發(fā)酵液呈酸性也能抑制雜菌的生長(zhǎng)，同時(shí)往發(fā)酵池中添加的食鹽也能抑制雜菌的生長(zhǎng)。4(2021廣東卷)中國(guó)科學(xué)家運(yùn)用合成生物學(xué)方法構(gòu)

8、建了一株嗜鹽單胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的廢棄液，含較多蔗糖)為原料，在實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵生產(chǎn)PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整體利用價(jià)值。工藝流程如圖?；卮鹣铝袉栴}：(1)為提高菌株H對(duì)蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液體培養(yǎng)基中將蔗糖作為_，并不斷提高其濃度，經(jīng)多次傳代培養(yǎng)(指培養(yǎng)一段時(shí)間后，將部分培養(yǎng)物轉(zhuǎn)入新配的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng))以獲得目標(biāo)菌株。培養(yǎng)過程中定期取樣并用_的方法進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)，評(píng)估菌株增殖狀況。此外，選育優(yōu)良菌株的方法還有_ _等。(答出兩種方法即可)唯一碳源血細(xì)胞計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)誘變育種、基因工程育種(2)基于菌株H嗜鹽、酸堿耐受能力強(qiáng)等特性，研究人員設(shè)計(jì)了一種不需要滅菌的發(fā)

9、酵系統(tǒng)，其培養(yǎng)基鹽濃度設(shè)為60 g/L，pH為10，菌株H可正常持續(xù)發(fā)酵60 d以上。該系統(tǒng)不需要滅菌的原因是_ _。(答出兩點(diǎn)即可)鹽濃度為60 g/L的條件下，其他雜菌因失水過多而死亡；pH為10的條件下，其他雜菌的酶變性失活，生長(zhǎng)繁殖受抑制(3)研究人員在工廠進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，在適宜的營(yíng)養(yǎng)物濃度、溫度、pH條件下發(fā)酵，結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵液中菌株H細(xì)胞增殖和PHA產(chǎn)量均未達(dá)到預(yù)期，并產(chǎn)生了少量乙醇等物質(zhì)，說明發(fā)酵條件中_ 可能是高密度培養(yǎng)的限制因素。(4)菌株H還能通過分解餐廚垃圾(主要含蛋白質(zhì)、淀粉、油脂等)來(lái)生產(chǎn)PHA，說明其能分泌_。氧氣(O2或溶解氧)蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等解析：(1)根據(jù)

10、題意分析，該實(shí)驗(yàn)的目的是提高菌株H對(duì)蔗糖的耐受能力和利用效率，結(jié)合微生物的代謝需求，其液體培養(yǎng)基應(yīng)該以蔗糖作為唯一碳源 。并不斷提高其濃度，經(jīng)多次傳代培養(yǎng)(指培養(yǎng)一段時(shí)間后，將部分培養(yǎng)物轉(zhuǎn)入新配的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng))以獲得目標(biāo)菌株。培養(yǎng)過程中定期取樣并用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)的方法進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)，評(píng)估菌株增殖狀況。 此外，選育優(yōu)良菌株的方法還有誘變育種、基因工程育種等。(2)已知，菌株H具有嗜鹽、酸堿耐受能力強(qiáng)等特性，因此當(dāng)培養(yǎng)基鹽濃度為60 g/L，pH為10時(shí)，菌株H可正常持續(xù)發(fā)酵60 d以上，而鹽濃度為60 g/L的條件下，其他雜菌因失水過多而死亡；pH為10的條件下，其他雜菌的酶變性失活，生長(zhǎng)繁

11、殖受抑制，故該系統(tǒng)不需要滅菌。(3)分析題意，擴(kuò)大培養(yǎng)時(shí)，營(yíng)養(yǎng)物濃度、溫度、pH等條件下適宜，而發(fā)酵液中菌株H細(xì)胞增殖和PHA產(chǎn)量均未達(dá)到預(yù)期，并產(chǎn)生了少量乙醇等物質(zhì)，說明發(fā)酵條件中氧氣不足，使菌種進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乙醇，即氧氣(O2或溶解氧)是限制高密度培養(yǎng)的重要因素。(4)根據(jù)酶的專一性可知，菌株H之所以能通過分解主要含蛋白質(zhì)、淀粉、油脂等的餐廚垃圾來(lái)生產(chǎn)PHA，是因?yàn)槠淠芊置诘鞍酌?、淀粉酶、脂肪酶等?(2021湖南卷)大熊貓是我國(guó)特有的珍稀野生動(dòng)物，每只成年大熊貓每日進(jìn)食竹子量可達(dá)1238 kg。大熊貓可利用竹子中8%的纖維素和27%的半纖維素。研究人員從大熊貓糞便和土壤中篩選纖維素分解

12、菌。回答下列問題：(1)纖維素酶是一種復(fù)合酶，一般認(rèn)為它至少包括三種組分，即_。為篩選纖維素分解菌，將大熊貓新鮮糞便樣品稀釋液接種至以_為唯一碳源的固體培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，該培養(yǎng)基從功能上分類屬于_培養(yǎng)基。C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶纖維素選擇(2)配制的培養(yǎng)基必須進(jìn)行滅菌處理，目的是_ _。檢測(cè)固體培養(yǎng)基滅菌效果的常用方法是_。(3)簡(jiǎn)要寫出測(cè)定大熊貓新鮮糞便中纖維素分解菌活菌數(shù)的實(shí)驗(yàn)思路_。為了殺死培養(yǎng)基中的所有微生物(微生物和芽孢、孢子)不接種培養(yǎng)(或空白培養(yǎng))將大熊貓新鮮糞便樣液稀釋適當(dāng)倍數(shù)后，取0.1 mL涂布到若干個(gè)平板(每個(gè)稀釋度至少涂布三個(gè)平板)，對(duì)菌落數(shù)在30300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)

13、，則可根據(jù)公式推測(cè)大熊貓新鮮糞便中纖維素分解菌活菌數(shù)(4)為高效降解農(nóng)業(yè)秸稈廢棄物，研究人員利用從土壤中篩選獲得的3株纖維素分解菌，在37 條件下進(jìn)行玉米秸稈降解實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表所示。在該條件下纖維素酶活力最高的是菌株_，理由是_ _。菌株秸稈總重(g)秸稈殘重(g)秸稈失重(%)纖維素降解率(%)A2.001.5124.5016.14B2.001.5323.5014.92C2.001.4229.0023.32C接種C菌株后秸稈失重最多，纖維素降解率最大解析：(1)纖維素酶是一種復(fù)合酶，一般認(rèn)為它至少包括三種組分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶，前兩種酶使纖維素分解成纖維二糖，第三種酶將纖維二糖分

14、解成葡萄糖。在用纖維素作為唯一碳源的培養(yǎng)基中，纖維素分解菌能夠很好地生長(zhǎng)，其他微生物則不能生長(zhǎng)。為篩選纖維素分解菌，將大熊貓新鮮糞便樣品稀釋液接種至以纖維素為唯一碳源的固體培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)；培養(yǎng)基從功能上分類可分為選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基，故該培養(yǎng)基從功能上分類屬于選擇培養(yǎng)基。(2)配制的培養(yǎng)基常用高壓蒸汽滅菌，即將培養(yǎng)基置于壓力100 kPa、溫度121 條件下維持1530分鐘，目的是為了殺死培養(yǎng)基中的所有微生物(微生物和芽孢、孢子)。為檢測(cè)滅菌效果可對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行空白培養(yǎng)，即將未接種的培養(yǎng)基在適宜條件下培養(yǎng)一段時(shí)間，若在適宜條件下培養(yǎng)無(wú)菌落出現(xiàn)，說明培養(yǎng)基滅菌徹底，否則說明培養(yǎng)基滅菌不徹底。(3)為測(cè)定大熊貓新鮮糞便中纖維素分解菌活菌數(shù)，常采用稀釋涂布平板法，在適宜的條件下對(duì)大熊貓新鮮糞便中纖維素分解菌進(jìn)