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)量在開始一段時間范圍內(nèi)，由于營養(yǎng)充分、空間充裕，種群數(shù)量類似于“J”形增長，隨著營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，種群增長速率逐漸下降，最終會達(dá)到K值，繼續(xù)培養(yǎng)，由于營養(yǎng)物質(zhì)缺乏、有害代謝物積累、pH改變等，種群數(shù)量將會下降。(4)答案：將目的菌用于環(huán)境保護(hù)實踐之前，還要對目的菌進(jìn)行研究，檢測其是否會產(chǎn)生對環(huán)境有害的代謝物；當(dāng)使用大量目的菌時會不會使目的菌成為優(yōu)勢菌群，對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菌中來實現(xiàn)。但在使用之前要檢驗其安全性。2解析：(1)答案：不同意。對一個冰激凌進(jìn)行檢測，沒有遵循實驗的平行重復(fù)原則，實驗誤差可能會很大。有必要。若不進(jìn)行梯度稀釋，可能會由于菌體數(shù)量過多，兩個或多個細(xì)菌連在一起當(dāng)作一個菌落計數(shù)，從而使計數(shù)結(jié)果偏低。需要設(shè)計對照組，需要設(shè)計未接種的培養(yǎng)基作為空白對照，來檢測培養(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)計結(jié)果比實際值偏小，因為當(dāng)兩個或多個細(xì)菌連在一起時，

3、平板上觀察到的只是一個菌落。(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，同時檢測是冰激凌生產(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驗報告，他的做法錯誤的是()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，應(yīng)選擇新鮮的葡

4、萄略加沖洗后再去除枝梗榨汁，避免除去枝梗時引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機會，A項正確。制作果酒過程中會產(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不能裝滿，應(yīng)該留有1/3的空間，B項錯誤。酒精發(fā)酵過程中會產(chǎn)生二氧化碳，要適時擰松瓶蓋放氣，C項正確。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輕輕晃動，以保持均一性，A項錯誤。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項正確。菌落是由單個微生物細(xì)胞或多個同種細(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項錯誤。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項錯誤。3(2021全國乙卷)工業(yè)上所說的發(fā)酵是指微生物在有氧或無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?；卮鹣铝袉栴}：(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提供營養(yǎng)物質(zhì)，大豆中的_可為米曲霉的生長提供氮源，小麥中的淀粉可為米曲霉的生長提供_。(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的物質(zhì)是_ _ (答出1點即可)。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)，可為微生物的生長繁殖提

7、供氮源。小麥中的淀粉可以為微生物的生長繁殖提供碳源。(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)物具有獨特的風(fēng)味。米曲霉發(fā)酵時需要利用現(xiàn)有的有機物且需要氧氣，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)行無氧呼吸，無氧呼吸的產(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，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，同時往發(fā)酵池中添加的食鹽也能抑制雜菌的生長。4(2021廣東卷)中國科學(xué)家運用合成生物學(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，在實驗室發(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值。工藝流程如圖?；卮鹣铝袉栴}：(1)為提高菌株H對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)行菌落計數(shù)，評估菌株增殖狀況。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)胞計數(shù)板計數(shù)誘變育種、基因工程育種(2)基于菌株H嗜鹽、酸堿耐受能力強等特性，研究人員設(shè)計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，該實驗的目的是提高菌株H對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)胞計數(shù)板計數(shù)的方法進(jìn)行菌落計數(shù)，評估菌株增殖狀況。 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、酸堿耐受能力強等特性，因此當(dāng)培養(yǎng)基鹽濃度為60 g/L，pH為10時，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，營養(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生產(chǎn)PHA，是因為其能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。5(2021湖南卷)大熊貓是我國特有的珍稀野生動物，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_ _。檢測固體培養(yǎng)基滅菌效果的常用方法是_。(3)簡要寫出測定大熊貓新鮮糞便中纖維素分解菌活菌數(shù)的實驗思路_。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涂布到若干個平板(每個稀釋度至少涂布三個平板)，對菌落數(shù)在30300的平板進(jìn)行計數(shù)

13、，則可根據(jù)公式推測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)行玉米秸稈降解實驗，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，其他微生物則不能生長。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)。為檢測滅菌效果可對培養(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)一段時間，若在適宜條件下培養(yǎng)無菌落出現(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，在適宜的條件下對大熊貓新鮮糞便中纖維素分解菌進(jìn)