1.3 发酵工程及其应用(课件PPT)-【赢在微点·轻松课堂】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版，多选）

高中生物学 选择性必修3 赢在微点 轻松课堂 生物学 第1章 发酵工程 第3节　发酵工程及其应用 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 —— —— 稳健启程•新知初步构建 课前•自主预习 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 —— —— 跟随名师·探究核心考点 课堂•合作探究 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 —— —— 沙场点兵·放飞激情梦想 随堂•达标自测 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂•合作探究 课前•自主预习 第3节　发酵工程及其应用 随堂•达标自测 轻松课堂 高中生物学 选择性必修3 第 ‹#› 页 赢在字里行间 课程目标 核心素养 1.概述发酵工程的基本环节。 2.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能,工业化生产人类所需产品。 3.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上具有重要的应用价值。 科学思维　结合发酵工程的流程,简述各基本环节的内容。 社会责任　通过归纳发酵工程在食品、医药、农牧、环保等各方面的应用,概述发酵工程在生产上的重要价值。 知|识|梳|理 一、发酵工程的基本环节 二、发酵工程的应用 1.发酵工程的特点:__________温和、原料来源丰富且价格低廉、__________、废弃物对环境的污染小和__________等特点。 2.在食品工业上的应用。[连线] 生产条件 产物专一 容易处理 3.在医药工业上的应用:生产抗生素、多种氨基酸、__________和______________等。 4.在农牧业上的应用。[连线] 激素 免疫调节剂 5.在其他方面的应用。 (1)解决资源短缺与环境污染问题具有重要意义。 (2)一些极端微生物已应用于生产实践。 (3)助力解决粮食、环境、健康和能源等方面重大问题上,做出越来越大的贡献。 √ √ 自|主|检|测 判断对错(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)性状优良的菌种可以从自然界中筛选,也可以通过诱变育种获得。 ( ) (2)发酵罐内的发酵过程是发酵工程的中心环节。 ( ) (3)如果发酵产品是微生物本身,可以采用提取、分离等措施获得产品。 ( ) (4)食品工业是微生物最早开发和应用的领域。 ( ) (5)有些微生物肥料可以抑制土壤微生物中病原微生物的生长,减少病害发生。 ( ) (6)利用嗜热菌、嗜盐菌可以生产洗涤剂。 ( ) × √ √ √ 知识点一　发酵工程的基本环节及发酵罐的使用 1.发酵工程的基本环节。 2.发酵罐的使用。 (1)发酵罐示意图。 (2)各结构的主要功能。 装置编号 主要用途 A1、A2、A3 控制培养物以一定速度进入、流出发酵罐,实现连续培养 A4 控制溶解氧(无菌、根据微生物代谢类型调控) B1、B2、B3、 B4、B5 通过肉眼观察、仪器检测等监控发酵条件以及发酵进程,B2处抽取样本进行进一步监测 C1、C2 通过控制冷水流速调节罐温 C3 调节罐压 D1、D2 电机带动叶轮转动进行搅拌,使微生物与发酵液混合均匀,加快氧气的溶解以及散热 【典例1】　青霉素是一种常用的抗生素,其工业化生产流程如图所示。 残留在培养基中的化学药物会抑制青 霉菌的生长繁殖 温度、pH、溶解氧、罐压、营养物质 微生物数量、产物浓度 过滤、沉淀 回答下列问题: (1)培育青霉素高产菌株的育种方法是__________,过程①、②属于发酵工程的__________环节,其主要目的是___________________。  (2)过程③不能用化学药物进行灭菌处理,原因是___________________________________ _______________________。  (3)发酵过程中必须严格控制好__________________________________(至少答出3点)等发酵条件,使发酵全过程处于最佳状态;同时定期检测_________________________(至少答出2点)等,以了解发酵进程。  (4)过程④常用的方法是____________。  诱变育种 扩大培养 快速增加菌种的数量 解析　(1)青霉素高产菌株是通过诱发基因突变并筛选得到的。由于发酵工程用的菌种数量庞大,因此,在接种前需进行扩大培养,以获得足够多的菌种。(2)灭菌所用化学药物对各种微生物均有一定的杀灭能力,残留在培养基中的药物也会抑制接种的青霉菌的生长繁殖。(3)发酵过程中必须严格控制好温度、pH、溶解氧、罐压、营养物质等发酵条件,使发酵全过程处于最佳状态;同时定期检测微生物数量、产物浓度等,以了解发酵进程,实施终止发酵或更换发酵液。(4)发酵完成后,如果产品是菌种,则需要采用过滤、沉淀等方法获得细胞。 【微变式】　发酵工程是指采用现代工程技术手段,利用微生物的某些特定功能,为人类生产产品。常用谷氨酸棒状杆菌(好氧细菌)在如图所示的发酵罐中发酵来大量生产味精。下列叙述正确的是 (　　) A.谷氨酸棒状杆菌菌种可从自然界筛选,也可通过诱变育种、杂交育种或者基因工程育种获得 B.为了保证发酵产品的产量和品质,培养基及发酵罐需严格灭菌 C.在发酵过程中,通过加料口取样,随时检测产物浓度和微生物数量等 D.发酵过程中需通入无菌空气,并搅拌使培养液与菌种充分接触后关闭通气口 答案与解析 解析　谷氨酸棒状杆菌属于原核生物,不能进行有性生殖,无法通过杂交育种获得,A项错误;在发酵过程中,应通过放料口取样,随时检测产物浓度和微生物数量等,C项错误;谷氨酸棒状杆菌属于好氧细菌,在发酵过程中要不断通入无菌空气,不能关闭通气口,D项错误。 答案　B 知识点二　发酵工程的应用 应用 领域 应用成果 实例 在食品工 业上的应 用 ①生产传统发酵产品 酱油、啤酒等 ②生产食品添加剂 增味剂、增稠剂、防腐剂等 ③生产酶制剂 α⁃淀粉酶、β⁃淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶、脂肪酶等 在医药工 业上的应 用 ①将动植物目的基因转移至微生物中,获得具有某种药物生产能力的微生物,通过发酵技术获得所需药物 生产胰岛素、干扰素、青霉素等 ②将菌种直接改造,通过发酵技术获得药物 生产生长激素释放抑制激素 ③将病原体的抗原基因转入适当的微生物细胞中,获得表达产物即可作为疫苗使用 生产乙肝疫苗 在农牧业 上的应用 ①生产微生物肥料 生产根瘤菌肥、固氮菌肥等 ②生产微生物农药 用苏云金杆菌防治农林害虫;用白僵菌防治玉米螟、松毛虫等;井冈霉素可防治水稻纹枯病 ③生产微生物饲料 单细胞蛋白作为食品添加剂;单细胞蛋白制成生物饲料,使家畜、家禽增重快,产奶或产蛋量提高;青贮饲料中添加乳酸菌,提高饲料品质,使饲料保鲜,同时提高动物免疫力 在其他方 面的应用 ①解决资源短缺与环境污染问题 利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质 ②一些极端微生物的应用 利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂;嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量 【典例2】　发酵工程广泛应用于多个行业,下列有关叙述错误的是 (　　) A.黑曲霉可作为酿制酱油、生产柠檬酸的菌种 B.啤酒酿制终止后,可得到啤酒、单细胞蛋白等产品 C.用纤维废料发酵得到酒精,可减少环境污染、减缓能源短缺问题 D.用液体培养基可大规模生产流感病毒减毒疫苗 答案与解析 解析　黑曲霉产生的蛋白酶可将大豆中的蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸,进一步加工为酱油,柠檬酸可通过黑曲霉发酵获得,A项正确;啤酒酿制终止后,可通过过滤、沉淀等手段获得酵母细胞(单细胞蛋白),将滤液加工后得到啤酒,B项正确;纤维废料分解得到葡萄糖,其经过发酵得到酒精,既减少了环境污染,又减缓了能源短缺问题,C项正确;流感病毒减毒疫苗是流感病毒经过减毒处理得到的,需用特定的动物细胞进行培养,病毒不能独立地在液体培养基中生长繁殖,D项错误。 答案　D 【微变式】　关于单细胞蛋白的叙述正确的是 (　　) A.是从微生物细胞中提取的蛋白质 B.通过发酵生产的微生物菌体 C.是微生物细胞分泌的抗生素 D.单细胞蛋白不能作为食品添加剂 答案与解析 解析　单细胞蛋白是利用淀粉或纤维素的水解液,制糖工业的废液等原料,通过发酵获得大量的微生物菌体,即为单细胞蛋白;不是特指微生物的某种蛋白质或抗生素;用酵母菌等生产的单细胞蛋白可作为食品添加剂;故B项正确,A、C、D三项错误。 答案　B 网络构建　知识构建　把握核心脉络 1.下列不需要利用发酵工程的是 (　　) A.生产单细胞蛋白饲料 B.通过生物技术培育可移植的皮肤 C.利用工程菌生产胰岛素 D.工厂化生产青霉素 答案与解析 解析　皮肤的培育利用的是动物细胞的培养,单细胞蛋白、胰岛素和青霉素的生产都要利用发酵工程。 答案　B 2.下列对发酵工程内容的叙述,错误的是 (　　) A.用诱变育种、基因工程等方法选育出性状优良的菌种并进行扩大培养 B.配制培养基是发酵工程的中心环节 C.发酵过程中必须严格地检测并控制发酵条件 D.用适当的方法分离提纯产物并严格地进行质量检查 答案与解析 解析　发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节,B项错误。 答案　B 3.随着生物技术的快速发展,发酵工程为人类提供了越来越多的产品,生产啤酒、酸奶、味精、乙型肝炎疫苗的常用菌种分别是 (　　) A.酵母菌、醋酸杆菌、枯草杆菌、大肠杆菌 B.青霉菌、乳酸菌、黄色短杆菌、肺炎双球菌 C.酵母菌、乳酸菌、谷氨酸棒状杆菌、酵母菌 D.谷氨酸棒状杆菌、酵母菌、放线菌、大肠杆菌 答案与解析 解析　生产啤酒所用菌种为酵母菌,生产酸奶所用菌种为乳酸菌,生产味精所用菌种为谷氨酸棒状杆菌,生产乙型肝炎疫苗所用菌种为酵母菌,C项正确,A、B、D三项错误。 答案　C 4.(多选)下列哪些是发酵过程中要完成的 (　　) A.随时取样检测培养液中的细菌数目、产物浓度 B.不断添加菌种 C.及时添加必需的培养液成分 D.严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等条件 答案与解析 解析　发酵过程中只在最初添加一次菌种,中途需随时取样检测培养液中的细菌数目、产物浓度,以便了解发酵进程。同时还应严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等条件,并及时添加必需的培养液成分以延长稳定期,增加产量。 答案　ACD 5.如图为通过谷氨酸棒状杆菌(一种好氧细菌)发酵获得谷氨酸的装置图。 谷氨酰胺和N⁃乙酰谷氨酰胺 过滤、沉淀 使微生物与发酵液混合均匀,加快氧气的溶解以及散热 (1)图中3、6处是发酵罐夹层中水的进口和出口,水在发酵罐夹层流动的作用是_______________。  (2)谷氨酸发酵过程中,当培养液呈_______________时,会积累谷氨酸;当培养液呈__________时,易形成__________________________。  (3)如果发酵产品是微生物细胞本身,可在发酵结束之后,采用______________(填“过滤、沉淀”或“蒸馏、萃取”)等方法获得产品。  (4)图中5的作用是_______________________________________________________。  冷却(或降温) 中性或弱碱性　 酸性　 解析　(1)由于微生物的呼吸作用以及搅拌等都能产生大量的热,使发酵液温度升高,为防止温度过高降低酶的活性,采取水在发酵罐表层中流动的措施而达到冷却降温的效果。(2)谷氨酸发酵过程中,当培养液呈中性或弱碱性时,会积累谷氨酸;当培养液呈酸性时,易形成谷氨酰胺和N⁃乙酰谷氨酰胺。(3)如果发酵产品是微生物细胞本身,可采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥,即可得到产品。(4)谷氨酸棒状杆菌为好氧细菌,在4处需要通入空气,图中5(搅拌叶轮)的作用是使微生物与发酵液混合均匀,加快氧气的溶解以及散热。 $$