2025届高考生物基础复习：发酵工程

第十一章 生物技术与工程 2025年高考生物专项复习 第1节 发酵工程 目录 传统发酵技术的应用 壹 微生物的基本培养技术 贰 微生物的选择培养和计数 叁 发酵工程及其应用 肆 2 传统发酵技术的应用 壹 3 教材知识萃取 4 1.发酵与传统发酵技术 （1）发酵：指人们利用 <m></m> ________，在适宜的条件下，将原料通过 <m></m> __________ ____转化为人类所需要的产物的过程。 微生物 微生物的代谢 （2）传统发酵技术 （3）腐乳的制作 ①经过微生物的发酵,豆腐中的蛋白质被分解成 <m></m> ____________________,味道鲜美, 易于消化吸收,而腐乳本身又便于保存。 ②参与豆腐发酵的微生物有酵母、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的微生物是 <m></m> ___ ___。 小分子的肽和氨基酸 毛霉 2.传统发酵食品的制作 （1）制作泡菜 ①泡菜的制作流程 ②泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化情况分析 项目 时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐 发酵 初期 少（有氧气，乳酸 菌活动受到抑制） 少 增加（硝酸盐 还原菌作用） 发酵 中期 <m></m> ______（乳酸抑 制其他菌活动） 积累增多， <m></m> 下降 下降（硝酸盐还原菌受抑 制，部分亚硝酸盐被分解） 发酵 后期 减少（乳酸积累， <m></m> 下降，抑制其活动） <m></m> _______________ ________，直至稳定 下降至相对稳定（硝酸盐还 原菌被完全抑制） 最多 继续增多， <m></m> 继续下降 项目 时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐 含量 变化 曲线 _________________________________________ _______________________________________ _______________________________________ 续表 （2）制作果酒和果醋 ①果酒、果醋制作的比较 项目 果酒制作 果醋制作 发 酵 菌 种 种类 酵母菌 醋酸菌 结构 特点 有以核膜为界限的细胞核,有多 种细胞器 无以核膜为界限的细胞核,只有核糖体一 种细胞器 代谢 类型 异养 <m></m> __________型 异养 <m></m> ______型 原理 氧气充足时,酵母菌进行有氧呼 吸,大量繁殖；无氧条件下,酵母 菌进行无氧呼吸,产生酒精 氧气、糖源都充足时,醋酸菌将糖分解成 “乙酸（醋酸）”；氧气充足,缺少糖源时, <m></m> ________直接将乙醇转化为乙醛， 再将乙醛转化为“乙酸（醋酸）” 兼性厌氧 需氧 醋酸菌 项目 果酒制作 果醋制作 发 酵 菌 种 反应 简式 <m> </m> <m> </m> <m> </m> <m> </m> 续表 项目 果酒制作 果醋制作 发 酵 条 件 温度 <m></m> <m></m> 时间 10～12天 7～8天 氧气 <m></m> ____________________ 一直需要充足氧气 <m></m> 酸性 酸性 续表 前期需氧，后期无氧 项目 果酒制作 果醋制作 结果检测 酒精与酸性的重铬酸钾溶液反 应呈现灰绿色 反应液 <m></m> 下降 制作流程 ___________________________________________________________________________________ 联系 醋酸发酵可以在酒精发酵的基础上进行,酒精发酵为醋酸发酵提供原料 续表 ②果酒、果醋制作成功的关键分析 a.材料的选择与处理。选择新鲜的葡萄,榨汁前先冲洗,后去枝梗,以防杂菌污染。 b.防止发酵液被污染。榨汁机要清洗干净并晾干；发酵瓶要洗净,并用体积分数为 <m></m> 的酒精消毒;装入葡萄汁后要封闭充气口。 c.在将葡萄汁装入发酵瓶时,要留约 <m></m> 的空间,目的是先让酵母菌进行有氧呼吸,快速繁殖,耗尽 <m></m> 后再进行酒精发酵；防止发酵过程中产生的大量 <m></m> 造成发酵液溢出。 情境应用 1.某同学根据所学知识以新鲜白葡萄为原料制作葡萄酒。 （1）为防止杂菌污染,他将葡萄反复冲洗干净后榨汁进行发酵,结果他制作的葡萄酒酒精含量低于其他同学的,其原因可能是什么？ 提示 反复冲洗葡萄导致果皮表面的野生酵母菌菌种流失,相同时间内产生的酒精少。 （2）在制作果酒的过程中，除了酵母菌，是否还有其他微生物生长？它们会对果酒发酵产生影响吗？ 提示 制作果酒的过程中，除酵母菌之外，还会有其他杂菌生长，它们会在酒精发酵过程中污染发酵液，影响发酵产物的纯度。 （3）在家庭制作葡萄酒的过程中，不需要严格的消毒过程也能完成发酵，原因是什么？ 提示 在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。 （4）若该同学所用的葡萄汁因灭菌不彻底而含有醋酸菌，在不改变发酵条件的情况下，他能否将“酒变醋”，为什么？ 提示 不能。因为醋酸菌需要在有氧且温度为 <m></m> 条件下才能将乙醇转化为 醋酸，而此时发酵瓶中的条件是无氧且温度为 <m></m> 。 2.如图为果酒和果醋的发酵装置，请分析装置中 <m></m> 、 <m></m> 、 <m></m> 分别代表 什么？作用又是什么？ 提示 图中 <m></m> 为充气口:醋酸发酵时，用来充入氧气（无菌空气）。 <m></m> 为排气口:在酒精发酵时排出的是酒精发酵产生的 <m></m> ,在醋酸发酵 时排出的是剩余的空气和醋酸菌代谢产生的 <m></m> 。 <m></m> 为出料口:便于 取样检测,及时监测发酵进行的情况。 1.如何保证制作泡菜时的无氧环境，以利于乳酸菌的代谢和泡菜的制作？ 提示 ①选择的泡菜坛密封性要好；②加入蔬菜后要注入煮沸后冷却的盐水，使盐水没过全部蔬菜；③盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。 2.为什么泡菜坛只能装八成满？ 提示 在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的酵母菌等较为活跃，它们可进行发酵， 发酵产物中有较多的 <m></m> ，如果泡菜坛装得太满，发酵液可能会溢出。另外，泡菜 坛装得太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。泡菜 坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。 3.用盐过多时，制作的泡菜会“咸而不酸”，原因是什么？ 提示 盐水浓度过高，抑制了乳酸菌发酵。 深度思考 4.醋酸菌进行醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，都需要打开通气阀，请说明原因。 提示 醋酸菌是一种好氧细菌，在发酵过程中始终需要氧气，如果缺乏氧气，则会引起醋酸菌的死亡。 1.[链接人教版选必3 P5~P6正文，2021湖北卷]中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确 的是( ) B A.泡菜制作过程中，酵母菌将葡萄糖分解成乳酸 B.馒头制作过程中，酵母菌进行呼吸作用产生 C.米酒制作过程中，将容器密封可以促进酵母菌生长 D.酸奶制作过程中，后期低温处理可产生大量乳酸杆菌 【解析】在泡菜制作过程中，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸，A项错误；在馒头制作过程中，酵母菌进行细胞呼吸产 生 ，从而使馒头变得松软，B项正确；在米酒制作过程中，将容器密封的目的是让酵母菌进行无氧呼吸产生酒 精，将容器密封不利于酵母菌生长，C项错误；在酸奶制作过程中，后期低温处理的目的是抑制微生物的生长，延 长保质期，D项错误。 教材素材变式 21 2.[链接人教版选必3 P6探究·实践，2023山东卷]以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再 倒入坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；④检测泡菜中亚硝酸盐的含 量。下列说法正确的是( ) C A.①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死 B.②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌 C.③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入 D.④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低 【解析】制作泡菜时利用的是乳酸菌，而不是醋酸杆菌，①主要是为了防止菜料表面的乳酸菌死亡，A错误；盐水浸没菜料的主要目的是创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，B错误；盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水可以阻止空气进入坛中，但是发酵过程中产生的气体可以排出，C正确；泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量先升高后降低，D错误。 22 3.[人教版选必3 P8概念检测T1变式]油炸臭豆腐是我国一些地方的风味小吃。制作时需要将豆腐浸入含有乳酸菌、 芽孢杆菌等微生物的卤汁中发酵。下列相关表述正确的是( ) D A.卤汁中的乳酸菌和芽孢杆菌不存在竞争关系 B.乳酸菌发酵产生了乳酸和 C.腐乳的制作也是利用了乳酸菌和芽孢杆菌的发酵 D.微生物发酵产生了不同的代谢物使臭豆腐具有特殊的味道 【解析】乳酸菌和芽孢杆菌生活在同一环境下会相互竞争营养物质和空间等，因此二者存在竞争关系，A错误。乳 酸菌发酵产生乳酸，不会产生 ，B错误。制作腐乳时，多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等， 其中起主要作用的是毛霉，C错误。经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质等被分解产生了不同的代谢物，使臭豆腐 具有特殊的味道，D正确。 23 微生物的基本培养技术 贰 24 教材知识萃取 25 1.培养基的配制 2.无菌技术 （1）含义：在培养微生物的操作中，所有防止 <m></m> __________的方法。 （2）消毒和灭菌的比较 项目 消毒 灭菌 相同点 目的 防止杂菌污染 原理 使蛋白质变性来抑制微生物的生命活动或杀死微生物 不同点 条件 较为 <m></m> __________________ 或生物等方法 强烈的理化方法 结果 仅杀死物体表面或内部的一部 分微生物 杀死物体内外所有的微生 物，包括 <m></m> ______和孢子 杂菌污染 温和的物理、化学 芽孢 项目 消毒 灭菌 不同点 方法 ①煮沸消毒法：一般物品,如家 庭餐具等生活用品； ②巴氏消毒法：一些不耐高温 的液体,如牛奶； ③化学药物消毒法：用酒精擦 拭双手、用氯气消毒水源等； ④紫外线消毒法：接种室、接 种箱、超净工作台 ①湿热灭菌：培养基及容器 等; ②干热灭菌：玻璃器皿、金 属用具等； ③灼烧灭菌：接种工具、其 他金属用具等 续表 &2& [选必3 P10“相关信息”]生物消毒法是指利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物的方法。 （1）概念：由 <m></m> __________繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物，获得纯培养 物的过程就是纯培养。 （2）单菌落获得的接种方法： <m></m> ____________、稀释涂布平板法。 单一个体 平板划线法 3.微生物的纯培养 （3）酵母菌的纯培养 深度思考 1.结合构成细胞的元素和化合物的知识，分析培养基中加入的碳源、氮源、水和无机盐的作用。 提示 培养基中碳源、氮源、水和无机盐的作用如表： 项目 作用 碳源 主要构成细胞物质和一些代谢产物,为异养菌提供能源 氮源 主要合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢物 水 不仅是优良的溶剂、参与生化反应，也可以维持大分子结构的稳定 无机盐 是细胞的组成成分、生理调节物质以及某些化能自养菌的能源物质等 2.为了防止杂菌污染,是否可以在培养液中加入抗生素?说明理由。 提示 是否可以加抗生素需要根据培养物的类型来判断。若培养的是细菌，则不能加抗生素，因为抗生素不但杀灭杂菌,也会杀灭要培养的细菌。若培养的是真菌，则可加抗生素。 3.某同学在纯化土壤中的细菌时,发现培养基上的菌落连成了一片,可能的原因是什么?应当怎样操作才可避免此种现象? 提示 可能的原因是菌液浓度过高或划线时在划下一区域前未将接种环灼烧灭菌。采取的措施是增大稀释倍数或每次划新区域前先将接种环灼烧灭菌。 4.在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板不能用来培养微生物，原因是什么？ 提示 空气中的微生物可能在皿盖和皿底之间的培养基上滋生，造成污染。 5.平板划线时最后一次划线为何不能与第一次划线相连？ 提示 最后一次划线已经将菌液稀释到较低浓度，如果与第一次划线相连，则增加了菌种数目，达不到纯化的效果。 6.平板划线时每次接种前后灼烧接种环的目的相同吗？若有不同请说明。 提示 不相同，每次灼烧的目的见表。 项目 目的 第一次划线前灼烧 避免接种环上可能存在的微生物污染培养物 中间每次划线前灼烧 杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种，使每次划线的 菌种均来自上次划线的末端 划线结束后灼烧 杀死接种环上残留的菌种，避免菌种污染环境和感染操作 者 1.[链接人教版选必3 P11资料卡、P18探究·实践，2023山东卷]平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是 ( ) D A.不含氮源的平板不能用于微生物培养 B.平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒 C.接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃 D.利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物 【解析】不含氮源的平板可用于筛选可以固氮的微生物，A错误。平板涂布时涂布器使用前必须进行灭菌，B错误。接种后未长出菌落的培养基中也可能含有微生物，需进行灭菌，再丢弃，C错误。能分解尿素的微生物（能合成脲酶）能够在以尿素为唯一氮源的培养基上正常生长和繁殖，故D正确。 教材素材变式 35 结果 常用方法 应用范围 消毒 杀死物体表面或内部的部 分微生物 煮沸消毒法 日常用品 巴氏消毒法 不耐高温的液体 化学药剂消毒法 用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等 紫外线消毒法 接种室、接种箱或超净工作台等 灭菌 杀死物体内外所有的微生 物，包括芽孢和孢子 灼烧灭菌法 微生物的接种工具等 干热灭菌法 玻璃器皿、金属用具等 湿热灭菌法 培养基等 归纳总结 36 2.[链接人教版选必3 P12~P13探究·实践]如图表示纯化和培养 细菌的部 分操作步骤，下列相关叙述正确的是( ) C A.对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行灭菌处理 B.步骤①倒完平板后应立即将其倒过来放置 C.步骤②的目的是使接种物逐渐稀释，培养后出现单个菌落 D.步骤③划线结束后在培养皿盖上做好标注 37 【解析】对实验操作的空间、操作者的衣着和手需要进行清洁和消毒处理，而非灭菌，A错误。 38 3.[人教版选必3 P14拓展应用T2变式]某生物兴趣小组将从葡萄皮上成功分离来 的野生酵母菌分别接种于3个盛有等量同种液体培养基的锥形瓶中，并放置在 摇床上培养，摇床转速分别为、和 。培养时间 与酵母菌种群密度的关系如图所示。下列分析错误的是( ) D A.在配制培养基过程中需要加入青霉素，其目的是抑制杂菌的生长 B.在计数时，观察到酵母菌出现抱团现象，可能是酵母菌混合不均造成的 C.从图中数据可以得出，在一定转速范围内，摇床转速越高，酵母菌繁殖的总量越多 D.培养 后，锥形瓶中酵母菌的种群密度不再增加的限制因素是培养液中的溶氧量 39 【解析】酵母菌对青霉素不敏感，而细菌、放线菌等对青霉素敏感，所以培养基中加入青霉素可以抑制杂菌的生 长，A正确。抱团现象可能是酵母菌混合不均造成的，因此取样前应将锥形瓶中的培养液充分振荡摇匀，B正确。 摇床转速越高，提供的氧气越充足，从图中可看出，在题述转速范围内，摇床转速越高，酵母菌繁殖的总量越多， C正确。培养 后，锥形瓶中酵母菌的种群密度不再增加的限制因素是培养液中的营养物质有限，以及代谢产物 的积累等，D错误。 40 4.[链接人教版选必3 P11正文，2023新课标卷节选]从豆科植物的根瘤中分离根瘤菌进行培养,可以获得纯培养物， 此实验中的纯培养物是____________________________________。 由一个根瘤菌繁殖所获得的根瘤菌群体 41 微生物的选择培养和计数 叁 42 教材知识萃取 43 1.微生物的选择培养——稀释涂布平板法的操作步骤 （1）系列稀释操作：该操作常用在将细胞接种到培养基之前，通过 <m></m> __________ 的方法分散细胞，随着稀释程度的增大，单位体积中的微生物细胞数量 <m></m> ______， 细胞得以分散。 液体稀释 减少 操作步骤： （2）涂布平板操作 项 目 间接计数法（稀释涂布平板法） 直接计数法（显微计数法） 原 理 当样品的 <m></m> ______________时,培养基表面生长 的一个 <m></m> ________,来源于样品稀释液中的一个 活菌,通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品 中大约含有多少活菌 利用特定的 <m></m> __________ ________________,在显微 镜下观察计数一定体积的样 品中微生物的数量 公 式 每克样品中的菌株数 <m></m> ,其中 <m></m> 代表 某一稀释度下平板上生长的平均菌落数, <m></m> 代表 涂布平板时所用的稀释液的体积 <m></m> , <m></m> 代表稀 释倍数 每毫升原液中所含微生物数 =每小格平均微生物数 <m></m> 稀释倍数 稀释度足够高 单菌落 细菌计数板或血细胞计数板 2.微生物的数量测定——两种计数方法的比较 项 目 间接计数法（稀释涂布平板法） 直接计数法（显微计数法） 缺 点 当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的 只是一个菌落 不能区分死菌与活菌 结 果 与实际值相比 <m></m> ______ 与实际值相比 <m></m> ______ 偏小 偏大 续表 3.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 &6& [选必3 P18“探究·实践”]本活动初步筛选了能分解尿素的细菌，进一步借助生物化学的方法来鉴定所分离的菌种：分解尿素的细菌合成的脲酶可以将尿素分解成氨，氨会使培养基的碱性增强，在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，可确定该细菌能够分解尿素。 深度思考 1.请从主要步骤、接种工具、菌种获取等方面比较分析平板划线法和稀释涂布平板法。 提示 平板划线法和稀释涂布平板法的比较如表： 项目 平板划线法 稀释涂布平板法 主要步骤 接种环在固体培养基表面连续划 线 系列稀释操作和涂布平板操作 接种工具 接种环 涂布器 菌体获取 在具有显著的菌落特征的区域挑 取菌体 从适宜稀释度的平板上的菌落中 挑取菌体 项目 平板划线法 稀释涂布平板法 优点 可以观察菌落特征、分离混合菌 落 可以计数、观察菌落特征、分离 混合菌落 缺点 不能计数 操作复杂，平板不干燥效果不 好，容易蔓延 共同点 都要用固体培养基；都需进行无菌操作；都会在培养基表面形成单菌 落；都可用于观察菌落特征 续表 2.在进行菌落计数时为什么要选择菌落数为30~300的平板？能否只选择一个菌落数为30~300的平板进行计数？ 提示 因为若平板中的菌落数小于30，说明稀释倍数太大,会造成误差；若平板中的菌落数大于300，则菌落的生长受到抑制,并且难以区分各个菌落，也不能准确计数,会造成误差。不能。根据实验的重复性原则，为排除偶然因素对实验结果的影响，同一稀释度的菌液涂布后至少要选择三个平板进行计数。 4.为什么稀释涂布平板法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目低？ 提示 因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。 3.利用稀释涂布平板法纯化分解尿素的细菌时,经培养后发现培养基上出现多种菌落,可能的原因有哪些? 提示 出现杂菌污染的可能原因:培养基制备过程中被杂菌污染;接种过程中,无菌操作不符合要求;系列稀释时,无菌操作不符合要求等。 变式1 微生物的数量测定 1.[链接人教版选必3 P18正文、相关信息]下列有关稀释涂布平板法和细菌计数板计数法的叙述，正确的是( ) D A.两种方法对活菌进行计数时均用到显微镜 B.细菌计数板比血细胞计数板薄，常用于酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数 C.用这两种方法计数时，均利用固体培养基培养微生物 D.用稀释涂布平板法统计活菌数目时应选择菌落数为 的平板进行计数 【解析】稀释涂布平板法通过统计平板上的菌落数来推测样品中所含活菌数，不需要使用显微镜，细菌计数板计 数法要用到显微镜，A错误。血细胞计数板比细菌计数板厚，常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数， B错误。用稀释涂布平板法计数时用固体培养基培养微生物，用细菌计数板计数时利用液体培养基培养微生物，C 错误。稀释涂布平板法可以将待计数的菌液经过稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落，为 保证结果准确，常选择菌落数为 的平板进行计数，D正确。 教材素材变式 54 归纳总结 微生物的计数方法 （1）显微镜直接计数法：利用特定的细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下观察、计数，然后计算一定体积的样品中微生物的数量，统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和。 （2）稀释涂布平板法：通过统计平板上的菌落数目，推测样品中的活菌数。 55 2.[链接人教版选必3 P17图1-7]某兴趣小组按如图方法对没有加工的 鲜奶进行细菌检测。有关叙述正确的是( ) C A.鲜奶常采用湿热灭菌法进行灭菌 B.若培养基需要调节 ，应该在灭菌后培养基凝固前进行 C.若3个培养皿中的菌落数分别为35、33、34，则 鲜奶中的细菌 数为 个 D.对鲜奶中细菌进行计数时，常采用稀释涂布平板法，用该方法统计 的结果往往比实际值偏高 【解析】常采用巴氏消毒法对鲜奶进行消毒，这种消毒方法可以杀死鲜奶中的绝大多数微生物,并且不破坏鲜奶的 营养成分，A错误；若培养基需要调节，应该在灭菌前进行，B错误；从图中可以看出,涂布时吸取 稀释液, 稀释倍数为倍，若3个培养皿中的菌落数分别为35、33、34，则 鲜奶中的细菌数为 （个），C正确；使用稀释涂布平板法对微生物进行计数时，统计的结 果往往比实际值偏小，原因是当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，D错误。 56 变式2 微生物的选择培养 3.[人教版选必3 P20概念检测T1变式]研究人员用无机盐、琼脂和石油配制的培养基从被石油污染的土壤中筛选出 一种高效石油降解菌。下列相关叙述错误的是( ) D A.这种培养基是一种选择培养基 B.所用培养基应该以石油为唯一碳源 C.高效石油降解菌可以降解土壤中的石油，修复土壤 D.高效石油降解菌在未被石油污染的土壤中含量较高 【解析】要分离获得能降解石油的菌株，需要在选择培养基中筛选，且该培养基应以石油作为唯一碳源，A、B正确。高效石油降解菌可以降解土壤中的石油，修复土壤，C正确。相对于未被污染的土壤，被石油污染的土壤中高效石油降解菌含量更高，D错误。 57 4.[人教版选必3 P20拓展应用T1变式]牛和山羊等反刍动物具有特殊的器官——瘤胃。瘤胃中高度缺氧，但生活着 许多种微生物，其中有许多细菌能利用尿素中的氮元素。为了获得能高效分解尿素的细菌，科研人员利用瘤胃内 容物进行了如图1所示的实验，图2是采用两种不同的方法进行④步骤并培养后得到的结果。判断下列说法错误的 是( ) B A.实验过程中所用培养基需要添加有机物且以尿素作为唯一的氮源 B.培养过程中锥形瓶瓶口应用橡胶塞密闭，过程③应选择残余尿 素浓度最高的培养瓶中的微生物进一步接种 C.图2中A表示的是用平板划线法接种培养后得到的结果，接种时 甲、 乙、丙三个区域划线的操作顺序为甲 乙 丙 D.图2中B表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果，根 据结果推测接种时可能涂布不均匀 58 【解析】要从瘤胃中获得能高效分解尿素的细菌，所用培养基应以尿素作为唯一氮源，这样才能起到筛选作用，A 正确。因为瘤胃中高度缺氧，所以在培养候选菌时应该提供无氧环境，故锥形瓶瓶口应用橡胶塞密闭；过程③应 选择残余尿素浓度最低（【提醒】残余尿素浓度低说明培养瓶中的微生物分解尿素的能力强。）的培养瓶中的微 生物进一步接种，B错误。据图可知，图2中A所用的接种方法是平板划线法，接种时甲、乙、丙三个区域划线的 操作顺序为甲 乙 丙，C正确。据图可知，图2中B平板上出现菌落聚集的现象，说明接种时可能没有涂布均匀， D正确。 59 5.[链接人教版选必3 P18探究·实践]（多选）如图是研究人员从红 棕壤中筛选高效分解尿素的细菌的过程示意图，有关叙述错误的是 ( ) AC A.在配制步骤②、③的培养基时，都应添加琼脂 B.步骤③纯化分解尿素的细菌的原理是将聚集的细菌分散，可以获得单细胞菌落 C.步骤③采用稀释涂布平板法接种，并需向牛肉膏蛋白胨培养基中加入尿素 D.步骤④挑取③中不同的菌落分别接种，可通过比较溶液 的变化大小来比较细菌分解尿素的能力 【解析】步骤②所用培养基是液体培养基，不需要添加琼脂，A错误；步骤③为筛选、纯化分解尿素的细菌，所用 培养基应以尿素为唯一氮源，不能用牛肉膏蛋白胨培养基（【注意】牛肉膏和蛋白胨均可提供氮源。），C错误； 步骤④鉴定细菌分解尿素的能力时，挑取③中不同的菌落分别接种，分解尿素能力强的细菌，会产生更多 ，使 溶液变高，所以可通过比较溶液 的变化大小来比较细菌分解尿素的能力，D正确。 60 6.[链接北师大版选必3 P11寻找证据阅读]土壤中含有丰富的磷资源，其中只有 左右能被植物吸收利用，其他以 无机磷酸盐固体形式存在。解磷细菌可以溶解磷酸盐固体，提高土壤肥力，促进农作物的生长。科研工作者通过 分离、培养解磷细菌制备颗粒状的菌肥，应用到农业生产中。请回答下列问题： （1）欲从土壤中分离解磷细菌，首先需要配制培养基。其次，取少量土壤，在以________为唯一磷源的液体培养 基中进行富集培养。 磷酸盐 【解题思路】该实验的目的是分离解磷细菌，所以需要在以磷酸盐为唯一磷源的液体培养基中进行富集培养。 （2）为了纯化细菌，通常先用__________________________法进行培养基灭菌。接种时，滴加到培养基表面的菌 液量不宜过多的原因是____________________________________________________________。 高压蒸汽灭菌（湿热灭菌） 避免菌体堆积，影响分离效果（防止培养基表面的菌液出现积液） 【解题思路】对培养基进行灭菌时应采用高压蒸汽灭菌法（湿热灭菌法）；为了避免菌体堆积，影响分离效果或防止培养基表面的菌液出现积液，滴加到培养基表面的菌液量不宜过多。 61 （3）当发酵液中的解磷细菌浓度达到个/ 时，发酵结束，分装制成菌肥。产品出库时需采用__________ _____法进行活菌计数，取发酵液涂布时应稀释_____倍（填“”“”或“ ”）。 稀释涂布平板 【解题思路】应选择菌落数为 个的平板进行计数，根据菌落数目 ，可知应该稀释 倍。 （4）农田中施用菌肥比施用化肥更具有的优势在于 __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ （答出一点即可）。 【解题思路】农田中施用菌肥比施用化肥更具有的优势在于：菌肥中的微生物可以在土壤中生长繁殖，作用时间长；长期使用微生物菌肥不会造成土壤中化肥残留与土壤板结；菌肥中的微生物可以将土壤中农作物不能利用的营养元素转变为可利用的形式，保障农作物的生长。 菌肥中的微生物可生长繁殖，作用时间长；施用菌肥不会造成有害物质在土壤中残留；施用菌肥不会造成土壤中化肥残留和土壤板结；菌肥中的微生物可以将土壤中农作物不能利用的营养元素转变为可利用的形式（答出一点即可） 62 7.[人教版选必3 P20拓展应用T2变式]热纤梭菌是一种能够分解纤维素并产生乙醇的厌氧细菌，在农林废弃物的转化利用中具有应用价值。已知刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不与水解后的纤维二糖、葡萄糖等发生这种反应。为了筛选能高效降解纤维素的热纤梭菌，研究者进行了如图一所示的研究。回答下列问题： （1）欲从牛粪中分离出能分解纤维素的热纤梭菌，应从牛粪堆的______（填“表层”或“深层”）取样，原因是 _________________________________________________________________________________。 深层 热纤梭菌是厌氧细菌，牛粪堆深层的缺氧环境更适宜其生存，其在牛粪堆深层处数量较多 【解题思路】据“热纤梭菌是一种能够分解纤维素并产生乙醇的厌氧细菌”可知，热纤梭菌是厌氧细菌，欲从牛粪中分离出能分解纤维素的热纤梭菌，应从牛粪堆的深层取样，因为牛粪堆深层的缺氧环境更适宜其生存，其在牛粪堆深层处数量较多。 63 （2）乙培养基中含有纤维素和刚果红，其中纤维素的作用是________________。若观察到乙培养基中有如图二所 示的4个菌落，应从___（填数字）号菌落中挑取单菌落进一步培养，原因是_________________________________ ________________________________________。 提供碳源和能源 2 2号透明圈直径与菌落直径的比值最大（2号菌落直径与透明圈直径的比值最小） 【解题思路】纤维素属于多糖，元素组成为C、、 三种，故培养基中的纤维素可以提供碳源和能源；据“刚果红是 一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不与水解后的纤维二糖、葡萄糖等发生这种反应” 可知，热纤梭菌可以利用培养基中的纤维素，从而出现以菌落为中心的透明圈，且透明圈越大，说明热纤梭菌降解纤 维素的能力越强，因为2号透明圈直径与菌落直径的比值最大，故应从2号菌落中挑取单菌落进一步培养。 64 （3）将菌液接种到乙培养基上的方法是________________，该方法统计的菌落数往往比活菌的实际数目少，原因 是________________________________________________________。 稀释涂布平板法 当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落 【解题思路】将菌液接种到乙培养基上的方法是稀释涂布平板法，该方法统计的菌落数往往比活菌的实际数目少，原因是当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。 （4）在培养该微生物时，除了提供适宜的温度、 等条件外，还要提供______条件。 无氧 【解题思路】热纤梭菌是厌氧细菌，在培养该微生物时，除了提供适宜的温度、 等条件外，还要提供无氧条件。 65 发酵工程及其应用 肆 66 教材知识萃取 67 1.发酵工程的基本环节 2.发酵工程的特点 3.发酵工程的应用 领域 具体应用 食品工业 生产传统的发酵产品，如酱油、酒类等 生产各种各样的 <m></m> ____________，如柠檬酸、谷氨酸钠等 生产 <m></m> ________，如淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等 医药工业 采用基因工程的方法获得具有 <m></m> __________生产能力的微生物 直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品 利用基因工程，将病原体的 <m></m> __________________基因转入适当的微 生物细胞，获得的表达产物可以作为疫苗使用 食品添加剂 酶制剂 某种药物 某个或某几个抗原 领域 具体应用 农牧业 生产微生物肥料，如根瘤菌肥、固氮菌肥等 生产微生物 <m></m> ______，如利用苏云金杆菌防治多种农林虫害、利用白 僵菌防治玉米螟和松毛虫等虫害 生产微生物饲料，如单细胞蛋白等 其他方面 解决资源短缺和环境污染问题，如利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等 能源物质 对极端微生物的利用，如利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂 续表 农药 第四章 情境应用 引起全球新型冠状病毒感染大流行的元凶是新型冠状病毒，利用发酵工程相关知识，如何大量生产新型冠状病毒疫苗？ 提示 可将新型冠状病毒的部分抗原基因转入某种微生物细胞，再通过发酵工程大量生产新型冠状病毒疫苗。 深度思考 1.微生物菌种资源丰富,选择发酵工程用的菌种时需要考虑哪些因素? 提示 菌种应该对营养物质、培养条件要求较低，菌种不易变异等。 2.为什么不能用含有抗生素的牛奶发酵成酸奶? 提示 抗生素能够杀死乳酸菌或抑制乳酸菌的生长,因此不能用含有抗生素的牛奶发酵成酸奶。 3.微生物农药防治农林病虫害的原理是什么？ 提示 微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的。 4.在进行发酵生产时,排出的气体和废弃培养液等不能直接排放到外界环境中的原因是什么？ 提示 发酵过程中产生的气体和废弃培养液可能对人和生物有害或会对环境造成污染，需经过相应的净化设备,达到国家排放要求后才能排放到外界环境中。 变式1 发酵工程在食品工业上的应用 1.[链接人教版选必3 P24思考·讨论]传统的啤酒发酵流程为：定型麦汁（适宜的发酵液） 添加酵母 前发酵 （有氧条件） 主发酵（分为高泡期、低泡期） 后发酵 贮酒等阶段。下列说法错误的是( ) C A.定型麦汁前大麦种子需要发芽与糖化处理 B.加大酵母菌菌种的接种量可缩短发酵时间 C.前发酵期葡萄糖的消耗速率大于高泡期 D.在高泡期酵母菌进行无氧呼吸产生酒精 【解析】定型麦汁前大麦种子需要发芽（释放淀粉酶）与糖化（淀粉分解,形成糖浆），A正确；加大酵母菌菌种的接种量，可能会使发酵进程加快，发酵时间缩短，B正确；前发酵期，酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，高泡期酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，单位时间内，酵母菌在前发酵期消耗葡萄糖的量小于在高泡期消耗葡萄糖的量，C错误。 教材素材变式 76 变式2 发酵工程在农牧业上的应用 2.[链接人教版选必3 P27正文，2023新课标卷节选]若实验获得一种具有良好固氮能力的根瘤菌，可通过发酵工程 获得大量根瘤菌，用于生产根瘤菌肥。根瘤菌肥是一种微生物肥料,在农业生产中使用微生物肥料的作用是_______ ______________________（答出2点即可）。 增进土壤肥力，改良土壤结构 77 变式3 发酵工程在医药工业上的应用 3.[链接人教版选必3 P22从社会中来]发酵工程在医药上的应用非常广泛，其中青霉素的发现和产业化生产进一步推动了发酵工程在医药领域的应用和发展。青霉素是产黄青霉菌在有氧条件下产生的一种非常重要的抗菌药物，生产青霉素的主要流程如图所示。 78 （1）图示生产青霉素的发酵过程中，对产黄青霉菌进行分离纯化采用了______________法，其可以用来计数的原 理为________________________________________________________________________________。 在制备该培养基时，除了添加必要的营养成分外，还需要将 调至____性。 稀释涂布平板 当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌 酸 【解题思路】图示生产青霉素的发酵过程中，根据平板中菌落的分布可知，对产黄青霉菌进行分离纯化采用了稀 释涂布平板法，该方法还可以用来计数，因为该接种方法中当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌 落，来源于样品稀释液中的一个活菌，因此可根据菌落数推测出样品中的活菌数。在制备该培养基时，除了添加 必要的营养成分外，还需要将 调至酸性，因为霉菌适宜在酸性条件下生存。 79 （2）分离得到菌种后摇瓶培养的目的是________________________________________________________________ _______（至少答2点）。 提高培养液中溶解氧；使产黄青霉菌充分接触营养物质，提高营养物质利用率 【解题思路】分离得到菌种后，需要进行摇瓶培养，这是因为产黄青霉菌是需氧型微生物，而摇瓶培养能提高培养液中的溶解氧，也可使产黄青霉菌充分接触营养物质，提高营养物质利用率，从而达到高产的目的。 80 （3）发酵过程中，为了解某时刻产黄青霉菌的数量，将稀释 倍的菌液接种于培养基上，得到的三个平 板中菌落数量分别为68、76和78，则每毫升菌液中产黄青霉菌数量为__________个。待完全发酵结束后，采用 ____________等方法将菌体分离。 过滤、沉淀 【解题思路】发酵过程中，为了解某时刻产黄青霉菌的数量，将稀释 倍的菌液接种于培养基上，得到的 三个平板中菌落数量分别为68、76和78，则每毫升菌液中产黄青霉菌数量为 （个）。待完全发酵结束后，可采用过滤、沉淀等方法将菌体分离。 81 （4）若“纯粹分离”的平板上混入了一些乳酸菌，请依据其代谢类型设计一个简单实验区分乳酸菌和产黄青霉菌， 写出实验思路和预期结果。 实验思路：__________________________________________________。 预期结果：____________________________________________________________。 将平板置于无氧环境中继续培养，观察菌落大小的变化 平板上能继续生长的菌落为乳酸菌，不能继续生长的为产黄青霉菌 【解题思路】若“纯粹分离”的平板上混入了一些乳酸菌，乳酸菌是厌氧微生物，而产黄青霉菌为需氧型微生物，据此可将两者区分开。相应的实验设计思路为将平板置于无氧环境中继续培养，观察菌落大小的变化。由于乳酸菌适宜在无氧条件下生存，故平板上能继续生长的菌落为乳酸菌，不能继续生长的为产黄青霉菌。 82 谢谢 $$