第1章 发酵工程 单元综合提升-【金版新学案】2024-2025学年高中生物选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 多选）

单元综合提升 1．腐乳的制作需要多种微生物的参与，起主要作用的是曲霉。(×) 2．泡菜制作中选材装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装满。(×) 3．酵母菌通过有氧呼吸可以大量繁殖，通过无氧呼吸可以产生酒精。(√) 4．由于醋酸菌对氧气的含量相当敏感，所以在醋酸发酵过程中要始终通入氧气。(√) 5．在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌酶将青霉素分解掉。(√) 6．谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酰胺；在酸性条件下则容易形成谷氨酸和N-乙酰谷氨酰胺。(×) 7．单细胞蛋白是通过发酵产生的大量微生物分泌蛋白。(×) 8．培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，有时还需要加入一些特殊的物质。(√) 9．倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上。(×) 10．消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害。(√) 11．利用稀释涂布平板法统计菌落数目时，统计的菌落数就是活菌的实际数。(×) 12．利用稀释涂布平板法和平板划线法均可实现细菌的分离和计数。(×) 学生用书第32页 1．果酒制作与果醋制作的比较 针对练1.(2024·江苏南通一模)某同学制作果酒、果醋的步骤如下：①将发酵瓶等清洗干净后用酒精消毒；②清洗葡萄并榨汁装入发酵瓶；③将温度控制在18～30 ℃发酵12 d；④打开瓶盖，盖上一层纱布再发酵8 d。下列说法错误的是(　　) A．①可杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子 B．②葡萄需先用清水冲洗后去枝梗，避免杂菌污染 C．③每隔一段时间拧松瓶盖一次，及时放气 D．④需要调高温度至30～35 ℃，该过程几乎不产生气体 答案：A 解析：①过程将发酵瓶等清洗干净后用酒精消毒，防止污染，但不能杀死物体内外所有的微生物，A错误；材料处理时选用新鲜葡萄先用清水冲洗1～2次，再除去枝梗和腐烂的籽粒，避免杂菌污染，B正确；将温度控制在18～30 ℃进行果酒发酵，并需适时拧松瓶盖放气，C正确；果醋发酵菌种是醋酸菌，为好氧型细菌，最适温度为30～35 ℃，④需要调高温度至30～35 ℃，该过程几乎不产生气体，D正确。 针对练2.(2024·山东临沂高三期末)人们在酿造果醋时，往往要先酿造果酒，其原因不包括(　　) A．果酒发酵液能抑制杂菌的生长，有利于提高果醋的产率 B．醋酸菌能以果酒中的乙醇为底物来产生乙酸 C．果酒有利于溶解水果中的风味物质并保留在果醋中 D．酿制果酒和果醋时的最适发酵温度接近，均为30～35 ℃ 答案：D 解析：果酒发酵产生的酒精能抑制杂菌的生长，有利于提高果醋的产率，A正确；缺少糖源时，醋酸菌能将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸(醋酸)，B正确；果酒有利于溶解水果中的风味物质并保留在果醋中，增加果醋风味，C正确；酿制果酒和果醋时的最适发酵温度不同，前者为18～30 ℃，后者为30～35 ℃，D错误。 2．发酵工程的基本环节 针对练3.(2024·安徽池州高三期末)黑曲霉是一种丝状真菌，其代谢产物广泛应用于食品加工等领域。食品工业以红薯粉为原料经黑曲霉发酵获得柠檬酸，如图为生产柠檬酸的简要流程图。下列叙述错误的是(　　) A．优良菌种可以从自然界中筛选出来，也可通过诱变育种或基因工程育种获得 B．据图分析黑曲霉的代谢类型是需氧型，培养过程1使用平板划线法进行接种 学生用书第33页 C.α-淀粉酶将红薯中的淀粉水解产生葡萄糖提供碳源，蛋白胨提供氮源和维生素等 D．因为发酵罐内接种的是黑曲霉纯培养物，所以培养基C和发酵罐不需要严格灭菌 答案：D 解析：发酵工程中的优良菌种可以从自然界中筛选出来，也可通过诱变育种或基因工程育种获得，A正确。培养过程2是振荡培养，且柠檬酸发酵时需搅拌，故黑曲霉的代谢类型为需氧型。培养过程1使用平板划线法接种，B正确。发酵工业中要配制培养基，图中是利用红薯来制备。α-淀粉酶是将红薯中的淀粉水解产生葡萄糖，为黑曲霉发酵提供碳源，蛋白胨可以提供氮源和维生素等，C正确。虽然发酵罐内接种的是黑曲霉纯培养物，发酵工业中一旦有杂菌污染，可能导致产量下降，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌，D错误。 针对练4.(2024·辽宁本溪高三开学考试)食品工业是微生物发酵应用最早最广泛的领域，工业上常用微生物发酵产物生产味精，发酵部分流程如下，下列说法正确的是(　　) A．第①步碾磨前需对大米和酿造器具预先进行消毒 B．直接对微生物培养液沉淀过滤来生产②所需的酶制剂 C．第③步发酵产谷氨酸过程中需发酵液pH值维持在中性和弱碱性 D．第③步向发酵罐中补充尿素的主要目的是补充发酵液中的碳源 答案：C 解析：工业生产谷氨酸需要对酿造器具灭菌，A错误；酶制剂属于细胞代谢产物，需要提取分离纯化培养液来获取酶制剂，B错误；谷氨酸棒状杆菌在中性和弱碱性才能产谷氨酸，C正确；发酵液中已有大量糖，补充尿素的主要目的是补充氮源，D错误。 3．微生物常见纯化方法的比较 针对练5.(2024·江苏淮安高三开学考试)产油脂酶酵母可用于处理含油废水。为筛选产油脂酶酵母菌株，科研人员开展了相关研究，流程如下图所示。下列叙述错误的是(　　) A．①过程为富集培养，可增加产油脂酶酵母菌株的数量 B．②过程要用无菌水，Ⅱ号培养基采用的接种方法是平板划线法 C．培养后，Ⅰ号培养基上出现的菌落是均匀分布的 D．制备Ⅰ号培养基时，将培养基分装于锥形瓶后进行高压蒸汽灭菌，灭菌后适时进行倒平板操作 答案：C 解析：图中①过程为富集培养，目的是增加产油脂酶酵母菌株的数量，以便筛选获得产油脂酶酵母菌株，A正确；②过程进行的是依次等比稀释，需要使用无菌水进行稀释，Ⅱ号培养基采用的接种方法是平板划线法，B正确；Ⅰ号培养基需要配制以油脂为唯一碳源的选择培养基，只有能产油脂酶的酵母菌能生存，因此出现的菌落不是均匀分布的，C错误；培养基要进行高压蒸汽灭菌，制备Ⅰ号培养基时，将培养基分装于锥形瓶后进行高压蒸汽灭菌，灭菌后适时进行倒平板操作，D正确。 针对练6.(2024·巴蜀中学高三期末)为了分离和纯化高效分解石油的细菌，科研人员利用被石油污染过的土壤进行下图A所示的实验。同学甲进行步骤④的操作，其中一个平板经培养后的菌落分布如图B所示。同学乙也按照同学甲的接种方法进行了步骤④的操作：将1 mL样品稀释100倍，在5个培养基平板上分别接入0.1 mL稀释液，培养一段时间后，平板上长出的细菌菌落数分别为13、156、462、178和191。在接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间，无菌落产生。下列叙述正确的是(　　) A．乙同学计算得出每升样品中的活菌数约为3.3×108个 B．步骤③与步骤②中培养基成分的最大区别是步骤③的培养基中石油是唯一碳源 学生用书第34页 C.步骤④甲同学出现图B结果可能的操作失误是样品的稀释程度太低导致 D．步骤⑤后取样测定石油含量的目的是筛选出能分解石油的细菌 答案：B 解析：乙同学实验平板上长出的细菌菌落数分别为13、156、462、178和191，数据之间差值过大，应分析误差产生的原因，重新进行实验，不能用这些数值去计算，A错误；该实验的目的是为了分离和纯化高效分解石油的细菌，因此步骤③是以石油为唯一碳源的选择培养基，与步骤②中培养基成分相比，最大的区别是石油是唯一碳源，B正确；步骤④甲同学出现图B结果是菌落分布不均匀，可能的操作失误是用涂布器涂布平板时涂布不均导致，C错误；步骤⑤后取样测定石油含量的目的是筛选出能高效分解石油的细菌，D错误。 4．区分选择培养基与鉴别培养基 种类 特点 用途 举例 选择培养基 允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长 从众多微生物中分 离所需的微生物 加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌 鉴别培养基 根据微生物的代谢特点在培养基中加入某种指示剂或化学药品，进而产生特定的颜色或其他变化 鉴别不同种类的微生物 用伊红—亚甲蓝培养基鉴别大肠杆菌 针对练7.下列关于微生物的选择培养的叙述，错误的是(　　) A．用纤维素作为唯一碳源的选择培养基分离获得纤维素分解菌 B．用尿素作为唯一氮源的选择培养基分离获得尿素分解菌 C．用缺少有机碳源的选择培养基分离获得自养型微生物 D．用含有青霉素的选择培养基分离获得酵母菌和细菌 答案：D 解析：筛选纤维素分解菌需以纤维素作为唯一的碳源，A正确。筛选尿素分解菌需以尿素作为唯一氮源，B正确。自养型微生物可以自身合成有机物，比如一些微生物可以利用光合作用，利用大气中的二氧化碳合成有机物，对于这类微生物的培养，培养基中可以不加有机碳源，利用空气中的二氧化碳即可。故用缺少有机碳源的选择培养基分离获得自养型微生物，C正确。青霉素是一种抗生素，抑制细菌的生长和增殖，对真核细胞不起作用，酵母菌可以在含有青霉素的选择培养基分离出来，细菌不可分离出来，D错误。 针对练8.刚果红可与纤维素反应形成红色复合物，但不能与纤维素水解产物发生反应。在富含纤维素的培养基中加入刚果红，再接种土壤浸出液，准备从土壤中筛选高效降解纤维素的细菌。下图表为平板上部分菌落周围出现透明圈的情况，下列说法错误的是(　　) 菌种 菌落甲 菌落乙 菌落丙 菌落丁 菌落直径：C(mm) 5.8 4.1 7.4 3.1 透明圈直径：H(mm) 8.4 7.6 9.1 8.0 H/C 1.4 1.9 1.2 2.6 A.培养基需要进行灭菌处理，土壤浸出液不需要 B．图示操作过程所用的接种工具为接种环 C．培养基的pH需调至中性或弱碱性 D．图中菌落丁分解纤维素的能力最强 答案：B 解析：培养基需要进行高压蒸汽灭菌处理，土壤浸出液含有目的菌种，若进行灭菌处理会杀死菌种，导致实验失败，A正确；图示培养基出现较为均匀分布的菌落，使用的接种工具是涂布器，B错误；微生物培养时应具有适宜的pH，细菌所需的pH是中性或弱碱性，C正确；据表格可知，菌落丁H/C最大，说明其分解纤维素的能力最强，D正确。 1．(2024·湖北卷)制醋、制饴、制酒是我国传统发酵技术。醋酸菌属于好氧型原核生物，常用于食用醋的发酵。下列叙述错误的是(　　) A．食用醋的酸味主要来源于乙酸 B．醋酸菌不适宜在无氧条件下生存 C．醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶 D．葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内 答案：D 解析：食用醋的酸味主要来自醋酸，醋酸学名乙酸，A正确；醋酸菌是好氧型细菌，不适宜在无氧条件下生存，B正确；在制醋时，缺少糖源的情况下，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为乙酸，因此醋酸菌体内含有催化乙醇氧化成乙酸的酶，C正确；醋酸菌属于原核生物，没有以核膜为界限的细胞核和众多细胞器，因此没有线粒体，D错误。 2．(2024·山东卷)在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是(　　) A．相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢 B．发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量 C．发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长 D．发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品 答案：D 解析：在氧气充足的条件下，黑曲霉可以利用糖类发酵产生柠檬酸，在相同菌体密度下，菌球体越大，越不容易获得氧气，柠檬酸产生速率越慢，A正确。由题目所给信息“菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制”可推出，发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量，B正确。大部分细菌适合在中性或弱碱性环境中生存，发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长，C正确。如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。柠檬酸属于代谢物，D错误。 学生用书第35页 3.(2023·辽宁卷)细菌气溶胶是由悬浮于大气或附着于颗粒物表面的细菌形成的。利用空气微生物采样器对某市人员密集型公共场所采样并检测细菌气溶胶的浓度(菌落数/m3)。下列叙述错误的是(　　) A．采样前需对空气微生物采样器进行无菌处理 B．细菌气溶胶样品恒温培养时需将平板倒置 C．同一稀释度下至少对3个平板计数并取平均值 D．稀释涂布平板法检测的细菌气溶胶浓度比实际值高 答案：D 解析：为防止杂菌感染，接种前需要对培养基、培养皿、微生物采样器进行灭菌，对操作者双手进行消毒，A正确；纯化培养时，为防止污染培养基和水分蒸发，培养皿应倒置放在恒温培养箱内培养，B正确；微生物计数时在同一稀释度下，应至少需要对3个菌落数目在30～300的平板进行计数，以确保实验的准确性，C正确；使用稀释涂布平板法对微生物计数，数值往往偏小，原因是两个或多个细胞连在一起时，在平板上只能观察到一个菌落，D错误。 4．(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(　　) 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 答案：D 解析：不含氮源的平板可用于固氮菌的培养，A错误；平板涂布时涂布器使用前必须浸在酒精中，然后在火焰上灼烧灭菌，这种操作属于灭菌，不属于消毒，B错误；使用后的培养基即使未长出菌落也要在丢弃前进行灭菌处理，不能直接丢弃，以免污染环境，C错误；脲酶可以催化尿素分解，在以尿素为唯一氮源的平板上，能合成脲酶的微生物可以分解尿素获得氮源而进行生长繁殖，但是不能合成脲酶的微生物因缺乏氮源而无法生长，因此以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物，D正确。 5．(2023·北京卷)自然界中不同微生物之间存在着复杂的相互作用。有些细菌具有溶菌特性，能够破坏其他细菌的结构使细胞内容物释出。科学家试图从某湖泊水样中分离出有溶菌特性的细菌。 (1)用于分离细菌的固体培养基包含水、葡萄糖、蛋白胨和琼脂等成分，其中蛋白胨主要为细菌提供______________和维生素等。 (2)A菌通常被用作溶菌对象。研究者将含有一定浓度A菌的少量培养基倾倒在固体培养平板上，凝固形成薄层。培养一段时间后，薄层变浑浊(如图)，表明_____________________。 (3)为分离出具有溶菌作用的细菌，需要合适的菌落密度，因此应将含菌量较高的湖泊水样________后，依次分别涂布于不同的浑浊薄层上。培养一段时间后，能溶解A菌的菌落周围会出现________。采用这种方法，研究者分离、培养并鉴定出P菌。 (4)为探究P菌溶解破坏A菌的方式，请提出一个假设，该假设能用以下材料和设备加以验证(主要实验材料和设备：P菌、A菌、培养基、圆形滤纸小片、离心机和细菌培养箱)________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)氮源、碳源　(2)A菌能在培养平板中生长繁殖　(3)稀释　溶菌圈　(4)假设P菌通过分泌某种化学物质使A菌溶解破裂 解析：(1)蛋白胨主要为细菌提供氮源、碳源和维生素等。(2)将含有一定浓度A菌的少量培养基倾倒在固体培养平板上，凝固形成薄层。培养一段时间后，薄层变浑浊，表明A菌能在培养平板中生长繁殖。(3)将含菌量较高的湖泊水样稀释后，依次分别涂布于不同的浑浊薄层上。培养一段时间后，能溶解A菌的菌落周围会出现溶菌圈。(4)根据实验材料和设备，圆形滤纸小片可用于吸收某种物质，离心机可用于分离菌体和细菌分泌物，为探究P菌溶解破坏A菌的方式，可假设P菌通过分泌某种化学物质使A菌溶解破裂。 6．(2024·全国甲卷)合理使用消毒液有助于减少传染病的传播。某同学比较了3款消毒液A、B、C杀灭细菌的效果，结果如图所示。回答下列问题。 (1)该同学采用显微镜直接计数法和菌落计数法分别测定同一样品的细菌数量，发现测得的细菌数量前者大于后者，其原因是___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)该同学从100 mL细菌原液中取1 mL加入无菌水中得到10 mL稀释菌液，再从稀释菌液中取200 μL涂布平板，菌落计数的结果为100，据此推算细菌原液中细菌浓度为________个·mL-1。 (3)菌落计数过程中，涂布器应先在酒精灯上灼烧，冷却后再涂布。灼烧的目的是 ________________________________________________________________________， 冷却的目的是_______________________________________________________。 (4)据图可知杀菌效果最好的消毒液是________，判断依据是__________________ ______________________________________________________。(答出两点即可) (5)鉴别培养基可用于反映消毒液杀灭大肠杆菌的效果。大肠杆菌在伊红美蓝培养基上生长的菌落呈________色。 答案：(1)用菌落计数法计数时，只有活菌被统计，且两个或多个细胞可能连在一起形成一个菌落；用显微镜直接计数法计数时，不能区分死菌和活菌，统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和　(2)5×103 (3)灭菌，以防止杂菌污染　避免杀死菌种　(4)A　活细菌减少量最大且减少得最快　(5)黑 解析：(1)用菌落计数法计数时，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，故活菌统计值比实际值小；用显微镜直接计数法计数时，不能区分死菌和活菌，故测定的细菌数量往往大于实际的活菌数，因此使用显微镜直接计数法计数的结果比菌落计数法计数的结果大。(2)100个菌落代表100个活菌，其来自200 μL(0.2 mL)稀释液，推出1 mL稀释液中大约有500个活菌，稀释液由细菌原液稀释10倍获得，进而推出细菌原液中细菌浓度为5×103个·mL-1。(3)将涂布器放在火焰上灼烧的目的是灭菌，以防止杂菌污染；涂布器冷却后再进行涂布的目的是以免高温杀死菌种。(4)由曲线图可以直接看出，用消毒液A处理后活细菌减少量最大且活细菌减少得最快，说明消毒液A杀菌效果最好。(5)在伊红美蓝培养基上培养大肠杆菌，大肠杆菌菌落呈黑色。 学科网（北京）股份有限公司 $$