備考2022高考生物高效學(xué)習(xí)方案考點(diǎn)專項(xiàng)-2-22發(fā)酵工程簡(jiǎn)介-新人教版

備考2022高效學(xué)習(xí)方案生物考點(diǎn)專項(xiàng)1．列舉應(yīng)用發(fā)酵工程的生產(chǎn)實(shí)例。2．簡(jiǎn)述發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容。3．舉例說出發(fā)酵工程的應(yīng)用。一、生產(chǎn)實(shí)例用微生物生產(chǎn)谷氨酸，制造味精二、概念與內(nèi)容發(fā)酵工程圖示：三、應(yīng)用常用菌種名稱代謝類型谷氨酸棒狀桿菌異養(yǎng)需氧型黃色短桿菌異養(yǎng)需氧型培養(yǎng)基的配制類型成分按物理性質(zhì)：液體培養(yǎng)基按化學(xué)成分：天然培養(yǎng)基碳源：豆餅水解液、玉米漿氮源：尿素、豆餅水解液生長(zhǎng)因子：生物素滅菌培養(yǎng)基、發(fā)酵設(shè)備必須嚴(yán)格滅菌擴(kuò)大培養(yǎng)選育優(yōu)良菌種、屢次擴(kuò)大培養(yǎng)達(dá)一定數(shù)量接種在無菌條件下把菌種參加培養(yǎng)基發(fā)酵過程(1)不斷通入無菌空氣(2)攪拌，既能加速氧的溶解，又能使菌種與培養(yǎng)液充分接觸，提高原料的利用率(3)連續(xù)培養(yǎng)：CN＝31(4)嚴(yán)格控制溫度、pH等，當(dāng)pH呈酸性時(shí)，會(huì)產(chǎn)生乙酰谷氨酰胺；當(dāng)溶氧缺乏時(shí)，會(huì)生成乳酸或琥珀酸別離提純蒸餾、萃取、離子交換法等提取谷氨酸生產(chǎn)過程

說明①谷氨酸發(fā)酵所用的培養(yǎng)基既是液體培養(yǎng)基又是天然培養(yǎng)基。液體培養(yǎng)基能使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)在發(fā)酵過程中得到充分的利用，還能為菌體提供更大的生存空間，同時(shí)也有利于生產(chǎn)過程中培養(yǎng)條件的控制以及產(chǎn)物的提取等。天然培養(yǎng)基那么既能滿足菌體的營(yíng)養(yǎng)需求，又能降低生產(chǎn)本錢，還能減少對(duì)環(huán)境的污染。其中，碳源是豆餅水解液和玉米漿；氮源是尿素和豆餅水解液；生長(zhǎng)因子是生物素。②攪拌的作用：一是使空氣形成細(xì)小的氣泡，迅速溶解在培養(yǎng)液中(稱溶氧)；二是使菌種與培養(yǎng)液充分接觸，提高原料的利用率。③發(fā)酵過程中溫度上升的原因：一是攪拌器機(jī)械攪拌產(chǎn)熱；二是菌體自身代謝產(chǎn)熱。深化拓展1．發(fā)酵的含義：狹義上的發(fā)酵是指微生物的無氧呼吸，而廣義上的發(fā)酵那么包括有氧發(fā)酵(如氨基酸發(fā)酵)和厭氧發(fā)酵(如酒精發(fā)酵)。2．發(fā)酵的分類分類依據(jù)種類培養(yǎng)基狀態(tài)固體發(fā)酵、液體發(fā)酵等產(chǎn)物不同抗生素發(fā)酵、維生素發(fā)酵、氨基酸發(fā)酵等對(duì)氧的需求厭氧發(fā)酵、需氧發(fā)酵【例4】(2022·全國(guó)Ⅰ理綜，6分)以下關(guān)于通過發(fā)酵工程生產(chǎn)谷氨酸的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是 ()A．發(fā)酵時(shí)需不斷通入無菌空氣，否那么會(huì)積累乳酸B．發(fā)酵時(shí)常采用的培養(yǎng)基為液體天然培養(yǎng)基C．從自然界別離的野生型菌株可直接用于生產(chǎn)D．當(dāng)菌體生長(zhǎng)進(jìn)入穩(wěn)定期時(shí)，補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物可提高谷氨酸產(chǎn)量[解析]此題考查發(fā)酵工程的相關(guān)知識(shí)。從自然界中獲得的菌種需要經(jīng)過篩選和適當(dāng)?shù)奶幚聿拍軕?yīng)用于發(fā)酵工程，C錯(cuò)誤。在穩(wěn)定期，補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)排除有害代謝產(chǎn)物可實(shí)現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)，從而提高產(chǎn)量，D正確。[答案]C如圖為谷氨酸發(fā)酵裝置圖。發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)示意圖(1)圖中3、6處是發(fā)酵罐夾層中水的進(jìn)出口，水在發(fā)酵罐夾層流出的作用是________________________。(2)谷氨酸發(fā)酵液的pH應(yīng)控制在7～8范圍內(nèi)，隨著代謝產(chǎn)物的積累，發(fā)酵液pH變化趨勢(shì)是____________，控制方法是____________。發(fā)酵過程中，假設(shè)谷氨酸積累過量，會(huì)抑制____________的活性，導(dǎo)致合成途徑中斷，這種代謝調(diào)節(jié)方式稱為____________調(diào)節(jié)。(3)如果在4處通入空氣，谷氨酸產(chǎn)量會(huì)____________，原因是______________________。解析：谷氨酸是味精的主要成分，工業(yè)上常用谷氨酸棒狀桿菌通過發(fā)酵而獲得。在發(fā)酵過程中要控制好溫度、pH和溶氧，其中溫度調(diào)節(jié)主要依靠循環(huán)水，pH調(diào)節(jié)那么可通過加酸或加堿的方法(本過程中因谷氨酸呈酸性可加堿，如加氨水進(jìn)行調(diào)節(jié))。谷氨酸棒狀桿菌是好氧菌，在發(fā)酵過程中需要不斷通入無菌空氣，增加發(fā)酵液中的溶氧，假設(shè)通入不經(jīng)處理的空氣，空氣中的雜菌就會(huì)與谷氨酸棒狀桿菌產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)，或分解、吸收谷氨酸。谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵的溫度是30℃～37℃，可通過發(fā)酵罐3、6的循環(huán)水來調(diào)節(jié)。谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵的pH是7～8，pH的變化趨勢(shì)是下降，因此需要加堿(氨水)來中和。發(fā)酵過程中，要及時(shí)移走發(fā)酵產(chǎn)物，否那么谷氨酸大量積累會(huì)抑制谷氨酸脫氫酶的活性，這種調(diào)節(jié)方式稱為酶活性的調(diào)節(jié)。答案：(1)冷卻(降溫或使溫度控制在30℃～37℃)(2)下降加堿(氨水)谷氨酸脫氫酶酶活性的(反響、負(fù)反響)(3)下降混入雜菌產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)，分解或吸收谷氨酸方法技巧：獲得純潔培養(yǎng)物的無菌操作重要技術(shù)環(huán)節(jié)歸納：獲得純潔培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止外來雜菌的入侵。無菌技術(shù)圍繞著如何防止雜菌的污染展開，主要包括以下幾個(gè)方面。(1)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的空間、操作者的衣著和手進(jìn)行清潔和消毒。(2)對(duì)用于微生物培養(yǎng)的器皿、接種用具和培養(yǎng)基等進(jìn)行滅菌。(3)為防止周圍環(huán)境中微生物的污染，實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)在酒精燈火焰附近進(jìn)行。(4)實(shí)驗(yàn)操作時(shí)應(yīng)防止已經(jīng)滅菌處理的材料用具與周圍的物品相接觸。1.菌種的選育常用選育方法包括自然界選種、誘變育種、細(xì)胞工程、基因工程等。比擬如下：育種類型原理方法優(yōu)缺點(diǎn)誘變育種基因突變物理或化學(xué)因素來處理生物能大幅度改進(jìn)某些性狀，操作簡(jiǎn)便，但也具有很大的盲目性基因工程基因重組將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，構(gòu)建工程細(xì)胞或工程菌能定向改變微生物的遺傳性狀，但操作過程復(fù)雜，要求高細(xì)胞工程原生質(zhì)體融合等體細(xì)胞雜交等能克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙，定向改變遺傳性狀2.發(fā)酵工程中的滅菌與接種滅菌是指使用強(qiáng)烈的理化因素殺死發(fā)酵設(shè)備和培養(yǎng)基中的所有微生物(包括芽孢、孢子等微生物休眠體)，使整個(gè)發(fā)酵罐中沒有任何生物，給將要參加的生產(chǎn)菌種準(zhǔn)備一個(gè)非常“干凈〞的環(huán)境。接種是指在沒有任何其他微生物的條件下加人生產(chǎn)菌種。發(fā)酵罐中只有純潔的生產(chǎn)菌種，才能保證發(fā)酵產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量。滅菌與接種的區(qū)別在于：滅的是雜菌，接的是發(fā)酵菌種，并且滅菌在前，接種在后。如果接種之前不滅菌或滅菌不徹底，混入了其他微生物，即污染雜菌，那么，雜菌會(huì)在發(fā)酵罐中大量繁殖，與生產(chǎn)菌種形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。這將造成發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)量和純度下降，甚至得不到產(chǎn)品。例如在青霉素的發(fā)酵生產(chǎn)過程中污染了某些雜菌，這些雜菌會(huì)分泌青霉素酶，將形成的青霉素分解掉。3．嚴(yán)格控制發(fā)酵條件發(fā)酵條件的改變及培養(yǎng)基成分比例不協(xié)調(diào)，均會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量下降，甚至不能得到正常產(chǎn)物，如谷氨酸發(fā)酵時(shí)溶氧缺乏會(huì)得到乳酸或琥珀酸，pH呈酸性時(shí)會(huì)得到乙酰谷氨酰胺，由于谷氨酸棒狀桿菌和黃色短桿菌均為好氧菌，故需滿足其對(duì)氧的需求，具體分析如下：4．生產(chǎn)菌種為什么要擴(kuò)大培養(yǎng)后才接種在發(fā)酵工程的生產(chǎn)中，要考慮縮短生產(chǎn)時(shí)間并提高產(chǎn)量。如果把1支試管中的優(yōu)良菌種接種到1個(gè)數(shù)萬升的發(fā)酵罐中，接種量無疑太小。發(fā)酵罐中菌群生長(zhǎng)的調(diào)整期、對(duì)數(shù)期時(shí)間將大大延長(zhǎng)，不利于提高發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)量。但是，假設(shè)在對(duì)發(fā)酵罐接種之前便將這支試管的優(yōu)良菌種進(jìn)行屢次擴(kuò)大培養(yǎng)，使其菌種數(shù)量擴(kuò)大數(shù)千倍甚至數(shù)萬倍，那么，接種到發(fā)酵罐后，就可大大縮短在發(fā)酵罐中的培養(yǎng)時(shí)間，從而提高發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)量。5．發(fā)酵過程中熱量的來源與散失(1)熱量來源：攪拌器攪拌產(chǎn)熱，微生物代謝產(chǎn)熱。(2)熱量散失：發(fā)酵罐壁散熱，冷卻水散熱。6．?dāng)嚢杵鞯淖饔?1)能增加培養(yǎng)液中的溶氧。(2)能促使培養(yǎng)液與菌種充分接觸，提高原料的利用率。7．發(fā)酵工程的流程簡(jiǎn)圖特別提示區(qū)分消毒與滅菌消毒是指使用較為溫和的物理或化學(xué)方法僅殺死物體外表或內(nèi)部一局部對(duì)人體有害的微生物(不包括芽孢和孢子)。滅菌那么是指使用強(qiáng)烈的理化因素殺死物體內(nèi)外所有的微生物(包括芽孢和孢子)。發(fā)酵工程中培養(yǎng)基必須經(jīng)過滅菌處理?！纠?】(2022·杭州四中教育集團(tuán)月考)如下圖為發(fā)酵工程生產(chǎn)產(chǎn)品的流程圖，據(jù)圖分析，以下表達(dá)錯(cuò)誤的選項(xiàng)是 ()A．圖中①②③可以表示菌種選育的三種方式：基因重組、誘變育種、細(xì)胞工程B．在流程圖中④是指接種，⑤是指滅菌，即殺死或消滅一定環(huán)境中所有微生物的過程C．發(fā)酵工程的中心階段是發(fā)酵過程，該過程要嚴(yán)格控制發(fā)酵條件D．假設(shè)⑥是單細(xì)胞蛋白，那么⑦的別離提純要采用蒸餾、萃取、離子交換等方法[解析]菌種選育的三種方式分別為誘變育種、基因工程和細(xì)胞工程。[答案]A (2022·海淀區(qū)期中)黑曲霉發(fā)酵可以產(chǎn)生木聚糖酶，該酶可以將木聚糖(植物細(xì)胞壁的主要成分之一)降解為木糖。木聚糖酶是一種很有應(yīng)用價(jià)值的發(fā)酵產(chǎn)品，如圖表示生產(chǎn)該酶的連續(xù)發(fā)酵設(shè)置。(1)根據(jù)物理性質(zhì)，該發(fā)酵過程使用的培養(yǎng)基屬于______________。根據(jù)工藝流程可知，黑曲霉的新陳代謝類型屬于______________型。(2)從加料口輸入的培養(yǎng)基必須經(jīng)過嚴(yán)格的______________處理。根據(jù)圖示可知，發(fā)酵過程需要嚴(yán)格控制________________________與攪拌速度等條件。(3)在大規(guī)模的發(fā)酵生產(chǎn)中，需要將選育出的優(yōu)良菌種經(jīng)過屢次的______________，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定數(shù)量后再接種。接種的菌種最好處于生長(zhǎng)的______________期。(4)此工藝流程(連續(xù)培養(yǎng))以一定的速度不斷添加新的培養(yǎng)基，同時(shí)又以同樣的速度放出老的培養(yǎng)基，可大大提高生產(chǎn)效率，道理在于。答案：(1)液體培養(yǎng)基異養(yǎng)需氧(2)滅菌溫度、pH、溶氧、通氣量(答出3點(diǎn)即可)(3)擴(kuò)大培養(yǎng)對(duì)數(shù)(4)①保證微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求；②排出局部有害代謝產(chǎn)物；③使微生物保持較長(zhǎng)時(shí)間的高速生長(zhǎng)1．發(fā)酵工程的代謝產(chǎn)物別離提純的方法包括()①過濾②沉淀③蒸餾④萃?、蓦x子交換A．①③⑤B．②④⑤C．③④⑤ D．②③④解析：別離提純是制備發(fā)酵產(chǎn)品不可缺少的階段。產(chǎn)品不同，別離提純的方法一般不同。如果是菌體，可采用過濾、沉淀等方法將菌體從培養(yǎng)液中別離出來，如果是代謝產(chǎn)物，可采用蒸餾、萃取、離子交換等方法進(jìn)行提取。答案：C2．生物學(xué)家將大腸桿菌的質(zhì)粒取出，連接上人生長(zhǎng)激素的基因以后，重新置于大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，然后用這種帶有人生長(zhǎng)激素基因的大腸桿菌進(jìn)行發(fā)酵，該處理過程在發(fā)酵工程中屬于 ()A．菌種選育 B．?dāng)U大培養(yǎng)C．接種 D．誘變育種解析：題中所述應(yīng)視作用基因工程方法培育菌種，這應(yīng)屬于發(fā)酵工程中的“菌種選育〞步驟。答案：A3．與縮短調(diào)整期長(zhǎng)短有關(guān)的因素中，最全的一組是 ()①用與菌種相同的培養(yǎng)基②用營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基③用穩(wěn)定期獲得的菌種④用對(duì)數(shù)期獲得的菌種⑤接種時(shí)間提前⑥接種量加大⑦接種量減少⑧接種種類加大A．①③⑤⑦ B．②③⑤⑦C．①④⑥ D．②④⑤⑥⑧解析：此題考查調(diào)整期的有關(guān)知識(shí)，剛剛接種到培養(yǎng)基上的細(xì)菌，對(duì)新環(huán)境有一個(gè)短暫的調(diào)整或適應(yīng)過程，因此，一般不立即開始分裂繁殖，這段時(shí)間稱為調(diào)整期。這時(shí)細(xì)菌的代謝活潑，體積增長(zhǎng)較快，大量合成細(xì)胞分裂所需的酶類、ATP及其他細(xì)胞成分。調(diào)整期是由于菌種生活環(huán)境的改變，適應(yīng)新的生活環(huán)境的結(jié)果，主要是由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的改變，需要經(jīng)過誘導(dǎo)酶的合成，所以要縮短調(diào)整期，應(yīng)盡量采用與菌種相同的培養(yǎng)基，采用代謝旺盛的對(duì)數(shù)期細(xì)菌作為菌種，或者加大接種量，利用不同個(gè)體適應(yīng)能力的差異來縮短調(diào)整期。答案：C4．以下有關(guān)谷氨酸棒狀桿菌的生長(zhǎng)和谷氨酸發(fā)酵的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是 ()A．組成酶是維持菌體根本生活的必要條件B．菌體能合成各種生長(zhǎng)因子，不需要從外界補(bǔ)充C．發(fā)酵液呈酸性時(shí)，就會(huì)生成乙酰谷氨酰胺D．細(xì)胞膜透性的改變，可解除代謝產(chǎn)物對(duì)有關(guān)酶活性的抑制解析：考查谷氨酸棒狀桿菌的生長(zhǎng)及谷氨酸發(fā)酵的問題。生物體內(nèi)的化學(xué)反響都需要酶的催化。組成酶是維持菌體根本生活的必要條件。谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵過程中，需要不斷地補(bǔ)充生長(zhǎng)因子。當(dāng)發(fā)酵液呈酸性時(shí)，會(huì)產(chǎn)生乙酰谷氨酰胺；當(dāng)溶氧缺乏時(shí)，生成的代謝產(chǎn)物就會(huì)是乳酸或琥珀酸。細(xì)胞膜透性的改變可解除代謝產(chǎn)物對(duì)有關(guān)酶活性的抑制。答案：B5．以下不需要利用發(fā)酵工程的是()A．生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料B．通過生物技術(shù)培育可移植的皮膚C．利用工程菌生產(chǎn)胰島素D．工廠化生產(chǎn)青霉素解析：考查發(fā)酵工程的應(yīng)用。生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料、利用工程菌生產(chǎn)胰島素、工廠化生產(chǎn)青霉素必須利用發(fā)酵工程，通過生物技術(shù)培育可移植的皮膚是利用動(dòng)物細(xì)胞工程。答案：B6．谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)過程中，控制好發(fā)酵的條件是十分重要的，以下處理不正確的選項(xiàng)是 ()A．從控制磷脂合成或使細(xì)胞膜受損入手，提高谷氨酸棒狀桿菌細(xì)胞膜的透性，有利于提高谷氨酸的合成速度B．谷氨酸棒狀桿菌屬于好氧型細(xì)菌，發(fā)酵過程中應(yīng)通入無菌空氣并攪拌，以提高培養(yǎng)液中的溶氧量C．控制碳氮比例為3∶1，既有利于谷氨酸棒狀桿菌的大量繁殖又有利于谷氨酸的大量合成D．在發(fā)酵過程中控制好溫度、有利于谷氨酸高效持久地大量合成解析：碳氮比例為3∶1時(shí)，谷氨酸棒狀桿菌大量合成谷氨酸；但當(dāng)碳氮比例為4∶1時(shí)，谷氮酸棒狀桿菌大量繁殖產(chǎn)生谷氨酸少。答案：C7．發(fā)酵工程的第一個(gè)重要工作是從混雜的微生物群體中選擇優(yōu)良的單一純種，獲得純種的方法不包括()①根據(jù)微生物對(duì)碳源需要的差異，使用含不同碳源的培養(yǎng)基②根據(jù)微生物缺乏生長(zhǎng)因子的種類，在培養(yǎng)基中增減不同的生長(zhǎng)因子③利用高溫高壓消滅不需要的雜菌④根據(jù)微生物對(duì)抗生素敏感性的差異，在培養(yǎng)基中參加不同的抗生素⑤根據(jù)微生物遺傳組成的差異，在培養(yǎng)基中參加不同的生長(zhǎng)因子A．④⑤ B．①②③④C．③⑤ D．③④⑤解析：微生物需要的三大主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是碳源、氮源、生長(zhǎng)因子，生長(zhǎng)因子是酶和核酸的組成成分，是微生物生長(zhǎng)不可缺少的微量有機(jī)物；整個(gè)發(fā)酵過程是不能混入其他微生物的，所以培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備必須經(jīng)過嚴(yán)格滅菌，高溫高壓雖可以滅雜菌，但也容易殺滅菌種；在培養(yǎng)基中參加不同的抗菌素，可抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。答案：C8．如圖是發(fā)酵工程生產(chǎn)產(chǎn)品的流程簡(jiǎn)圖，請(qǐng)據(jù)圖分析答復(fù)：(1)從自然界中直接獲得的菌種，產(chǎn)量一般都比擬低，不能滿足人們對(duì)各種發(fā)酵產(chǎn)品的需求?，F(xiàn)在，生物學(xué)家一般通過①________、②________、③________三種方法獲得符合人們要求的生產(chǎn)用菌種。(2)在啤酒生產(chǎn)過程中，向接種酵母菌的麥芽汁充氧，目的是__________________________________。而產(chǎn)物酒精是酵母菌在________過程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物。(3)利用谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)味精的過程中，發(fā)酵罐中的培養(yǎng)基通常用豆餅的水解液、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、氧化鉀、硫酸鎂、生物素等配制而成的培養(yǎng)液，并且發(fā)酵過程中要不斷地通入無菌空氣，說明谷氨酸棒狀桿菌的新陳代謝類型是____________。谷氨酸棒狀桿菌代謝產(chǎn)物谷氨酸合成過量時(shí)，會(huì)抑制谷氨酸脫氫酶的活性，就會(huì)影響谷氨酸的進(jìn)一步生產(chǎn)，為了使谷氨酸能迅速地排放到細(xì)胞外，常用的方法是____________。(4)發(fā)酵工程用于食品工業(yè)，除產(chǎn)生傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品外，還為解決糧食短缺開辟了新的途徑，如通過發(fā)酵獲得____________。(5)在發(fā)酵過程中，培養(yǎng)液中pH發(fā)生變化的主要原因是__________________________________。調(diào)節(jié)和控制培養(yǎng)液中pH的方法是參加____________，或在發(fā)酵過程加____________。解析：發(fā)酵工程在食品工業(yè)上的應(yīng)用十分廣泛，生產(chǎn)了如啤酒等傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品和各種各樣的食品添加劑，而單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)為解決糧食短缺開辟了新的途徑。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用和微生物代謝產(chǎn)物的積累使培養(yǎng)基的pH發(fā)生改變，因此要在培養(yǎng)基中參加緩沖劑或發(fā)酵過程中加酸或堿來調(diào)節(jié)和控制pH。答案：(1)誘變育種(或人工誘變)基因工程細(xì)胞工程(2)使酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，迅速繁殖無氧呼吸(3)異養(yǎng)需氧型改變細(xì)胞膜的透性(4)單細(xì)胞蛋白(5)培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)成分的利用和代謝產(chǎn)物的積累緩沖劑酸或堿●教學(xué)建議1．將知識(shí)歸納總結(jié)形成一些知識(shí)體系，結(jié)合菌種的選育，可總結(jié)歸納生物的育種和繁殖方法(誘變育種、雜交育種、單倍體育體、多倍體育種、基因工程育種、組織培養(yǎng)等)。結(jié)合發(fā)酵工程的目的，研究微生物的代謝調(diào)控過程；結(jié)合化學(xué)的蒸餾、萃取等方法復(fù)習(xí)微生物發(fā)酵產(chǎn)品的別離提純。2．結(jié)合生活生產(chǎn)實(shí)際加深理解、穩(wěn)固知識(shí)。例：乙肝疫苗的制備、味精的生產(chǎn)過程、啤酒的生產(chǎn)過程，醬油、食醋的生產(chǎn)過程等?！駛溆眠x題1．(2022·全國(guó)Ⅰ理綜，6分)通過發(fā)酵罐發(fā)酵可大規(guī)模生產(chǎn)谷氨酸，生產(chǎn)中常用的菌種是好氧的谷氨酸棒狀桿菌。下面有關(guān)谷氨酸發(fā)酵過程的表達(dá)，正確的選項(xiàng)是()A．溶氧充足時(shí)，發(fā)酵液中有乳酸的累積B．發(fā)酵液中碳源和氮源比例的變化不影響谷氨酸的產(chǎn)量C．菌體中谷氨酸的排出，有利于谷氨酸的合成和產(chǎn)量的提高D．發(fā)酵液pH呈堿性時(shí)，有利于谷氨酸棒狀桿菌生成乙酰谷氨酰胺解析：谷氨酸棒狀桿菌在溶氧充足時(shí)不會(huì)產(chǎn)生乳酸，故A錯(cuò)誤。當(dāng)發(fā)酵液中的碳源與氮源之比為4∶時(shí)，菌體大量繁殖而產(chǎn)生的谷氨酸少，為3∶1時(shí)谷氨酸大量生成，菌體繁殖受抑制，故B錯(cuò)誤。谷氨酸是初級(jí)代謝產(chǎn)物，只分布于細(xì)胞內(nèi)，當(dāng)人為改變細(xì)胞膜的通透性后，解除了反響中的反響抑制，有利于提高產(chǎn)量，故C正確。答案：C2．(2022·上海，2分)人們采用玉米經(jīng)酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)酒精來替代汽油。假設(shè)每噸玉米可轉(zhuǎn)化為m噸葡萄糖，現(xiàn)要生產(chǎn)46噸酒精，理論上需要玉米(原子量：C—12H—1O—16) ()解析：根據(jù)酵母菌無氧呼吸將葡萄糖分解成酒精和二氧化碳的方程式可知：每消耗180噸的葡萄糖會(huì)產(chǎn)生92噸的酒精，故要生產(chǎn)46噸的酒精，需要消耗的葡萄糖為90噸。由于每噸玉米可轉(zhuǎn)化為m噸葡萄糖，故要產(chǎn)生90噸葡萄糖需消耗的玉米為(90/m)噸。答案：B3．(2022·北京理綜，18分)發(fā)酵法生產(chǎn)酒精后的廢液(pH＝4.3)含有大量有機(jī)物，可用于培養(yǎng)、獲得白地霉菌體，生產(chǎn)高蛋白飼料。培養(yǎng)、制取白地霉菌體的實(shí)驗(yàn)過程示意圖如下。請(qǐng)據(jù)圖分析答復(fù)以下問題：(1)實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)白地霉的培養(yǎng)基是____________。培養(yǎng)基定量分裝前，先調(diào)節(jié)____________，分裝后用棉塞封瓶口，最后____________處理。(2)圖中①過程稱為____________，從甲到丁的培養(yǎng)過程是為了____________。白地霉的代謝類型為____________。(3)為確定菌體產(chǎn)量，圖中②操作之前，應(yīng)先稱量____________的質(zhì)量。過濾后需反復(fù)烘干稱量，直至____________。所獲菌體干重等于____________。解析：從圖解中可以看出，培養(yǎng)白地霉菌用的是廢液上清液；培養(yǎng)基配制完成后，要進(jìn)行pH調(diào)整、滅菌，然后進(jìn)行接種；由于白地霉要用廢液上清液(其中含有有機(jī)物)，可以確定它的同化作用類型屬于異養(yǎng)型，在培養(yǎng)過程中要進(jìn)行振蕩，說明它需要空氣(氧氣)，異化作用類型屬于需氧型；在進(jìn)行微生物稱量時(shí)，首先要對(duì)濾紙進(jìn)行稱重，含有微生物的液紙要反復(fù)烘干，盡量除盡水分，最后用含有微生物的濾紙總質(zhì)量減去濾紙質(zhì)量，差值就是菌體的干重。答案：(1)廢液上清液pH滅菌(2)接種擴(kuò)大培養(yǎng)異養(yǎng)需氧型(3)濾紙恒重(質(zhì)量根本不變)恒重時(shí)的質(zhì)量與濾紙質(zhì)量之差(答案合理即可)4．(2022·江蘇，7分)發(fā)酵工程在工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用，其生產(chǎn)流程如下圖。結(jié)合賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)實(shí)際，答復(fù)相關(guān)問題。(1)人工控制微生物代謝的措施包括__________和__________。目前采用①__________已經(jīng)選育出不能合成高絲氨酸脫氫酶的__________新菌種。(2)在發(fā)酵過程中，產(chǎn)物源源不斷地產(chǎn)生。這說明賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)采用了__________的發(fā)酵方法。在生產(chǎn)過程中，由于賴氨酸或谷氨酸的發(fā)酵菌種為__________，常需增加通氧量。當(dāng)發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)品是代謝產(chǎn)物時(shí)，還要采用__________等別離提純的方法進(jìn)行提取。解析：此題考查發(fā)酵工程的內(nèi)容。(1)問答案來自于教材，黃色短桿菌既能產(chǎn)生谷氨酸又能產(chǎn)生賴氨酸，但最后一空因題目問題不是太明確，可能不易答出“黃色短桿菌〞。(2)問的第2空答復(fù)時(shí)要注意結(jié)合前后文字，判斷出需答復(fù)的是菌種對(duì)氧的需求情況。答案：(1)改變微生物遺傳特性控制生產(chǎn)過程中的各種條件誘變育種黃色短桿菌(2)連續(xù)培養(yǎng)好氧菌萃取(或蒸餾或離子交換等)●資料卡片菌種的選育根據(jù)微生物遺傳變異的特點(diǎn)，人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中已經(jīng)實(shí)驗(yàn)出一套行之有效的微生物育種方法。主要包括自然選育、誘變育種、細(xì)胞工程、基因工程等。下面著重介