压轴题06 发酵工程和生物工程-2023年高考生物压轴题专项训练（全国通用）

压轴题06 发酵工程和生物工程 考向一：结合基因工程对发酵工程和微生物的培养进行综合考查，体现社会责任和科学思维的考查 考向二：结合基因工程考查植物细胞工程、动物细胞工程或胚胎工程，考查生命观念和社会责任 发酵工程 一、发酵与传统发酵技术 1、泡菜的制作 ①乳酸菌（原核生物） 代谢特点：厌氧细菌，在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸，反应简式： C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量 ②泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量变化的分析 项目 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐 初期 少(有氧气，乳酸菌活动受抑制) 少 增加(硝酸盐还原菌的作用) 中期 最多(乳酸抑制其他菌活动) 增多，pH下降 下降(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解) 后期 减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制自身活动) 继续增多，pH继续下降 下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制) 变化 曲线 2、果酒制作—酵母菌（真核生物） 代谢特点：单细胞真菌，兼性厌氧微生物，能以多种糖类作为营养物质和能量的来源，酿酒酵母最适生长温度约为28℃。在无氧条件下能进行酒精发酵，反应简式为： C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量。 ②发酵产物的检测 酒精的检测：酸性条件下，与重铬酸钾反应产生灰绿色。 二氧化碳的检测：二氧化碳可以使澄清的石灰水变浑浊。二氧化碳可以使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝色变成绿色再变成黄色。 3、果醋制作—醋酸菌（原核生物） 代谢特点：好氧细菌，当O2、糖源都充足时能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸，最适生长温度约为28℃左右，（酒精发酵时一般30～35℃）。反应简式为： C6H12O6＋2O2 2CH3COOH(乙酸)＋2H2O＋2CO2＋能量； 当缺少糖源时则将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，反应简式为： C2H5OH＋O2CH3COOH(乙酸)＋H2O＋能量。 4、腐乳的制作 ①原理：经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸。脂肪被脂肪酶分解成甘油和脂肪酸。 ②参与发酵的微生物：酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。毛霉是一种丝状真菌，其繁殖方式为孢子生殖，代谢类型是异养需氧型。 ③毛霉的代谢特点：异养需氧型。适宜温度偏低(15～18 ℃ )。单细胞，丝状真菌，生长迅速，具有发达的白色菌丝。 二、微生物的基本培养技术 1、培养基的种类 液体培养基：不含凝固剂（如琼脂）、呈液体状态的培养基 固体培养基：呈固体状态的培养基（加入凝固剂，如琼脂）。 2、培养基的营养组成 各种培养基的配方不同，一般都含有水、碳源（提供碳元素的物质）、氮源（提供氮元素的物质）和无机盐等营养物质，此外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。例如：牛肉膏蛋白胨培养基 组分 含量 提供的主要营养 牛肉膏 5g 碳源、磷酸盐和维生素等 蛋白胨 10g 氮涛和维生素等 NaCl 5g 无机盐 H2O 定容至1000ml 水 微生物 乳酸杆菌 霉菌 细菌 厌氧微生物 特殊条件 添加维生素 pH调至酸性 pH调至中性或弱碱性 无氧 3、微生物的纯培养 （1）菌落：分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体。 （2）纯培养方法：平板划线法和稀释涂布平板法。 （3）纯培养的原理：将单个微生物分散在固体培养基上，之后经培养得到的单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物(单菌落)。 注意：每次划线前灼烧接种环的目的是什么？ 第1次划线前灼烧的目的：杀死接种环上原有的微生物，防止外来微生物干扰。 2~5次划线前灼烧的目的：杀死上次划线后残留在接种环上的菌种，使下次划线的菌种直接来自上次划线末端，使每次划线菌种数目减少，达到分离菌种的目的。 接种结束后灼烧的目的：杀死接种环上残存的菌种，避免污染环境或感染操作者。 4、实验室中微生物的筛选原理：人为提供有利于目的菌生长的条件(包括营养、温度和pH等)，同时抑制或阻止其他微生物的生长。 三、发酵工程的基本环节 1、发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等方面。 2、发酵罐内发酵：发酵工程的中心环节。在发酵过程中，①要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程。②要及时添加必需的营养组分，③要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。 现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制；还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。 基因工程 1、基因工程的基本操作程序 细胞工程和胚胎工程 1、植物细胞工程