2025届高三生物一轮复习课件第一章 发酵工程

发酵工程 S z L w h 珠珠的电脑 (珠) - 练习∙反馈 1.(2023·全国乙卷)某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产燃料乙醇的小型实验。其主要步骤是：先将粉碎的作物秸秆堆放在底部有小孔的托盘中，喷水浸润、接种菌T，培养一段时间后，再用清水淋洗秸秆堆(清水淋洗时菌T不会流失)，在装有淋洗液的瓶中接种酵母菌，进行乙醇发酵(酒精发酵)。实验流程如图所示。回答下列问题： S z L w h 练习∙反馈 (1)在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，其原因是_______________________。 (2)采用液体培养基培养酵母菌，可以用淋洗液为原料制备培养基，培养基中还需要加入氮源等营养成分，氮源的主要作用是________________________________ ______________________(答出1点即可)。通常，可采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。在使用该方法时，为了达到良好的灭菌效果，需要注意的事项有________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出2点即可)。 菌T能够分泌纤维素酶 为合成微生物细胞结构提供原料(如 核酸、蛋白质、磷脂) 水煮沸以排尽冷空气；②灭菌时，一般在压力为100 kPa，温度为121 ℃的条件下，维持15～30 min；③待灭菌物品放置不宜过紧；④灭菌后应等锅内压力完全降下来再打开锅盖 ①锅内 S z L w h 练习∙反馈 (3)将酵母菌接种到灭菌后的培养基中，拧紧瓶盖，置于适宜温度下培养、发酵。拧紧瓶盖的主要目的是________________。但是在酵母菌发酵过程中，还需适时拧松瓶盖，原因是________________。发酵液中的乙醇可用__________________溶液检测。 (4)本实验收集的淋洗液中的__________可以作为酵母菌生产乙醇的原料。与以粮食为原料发酵生产乙醇相比，本实验中乙醇生产方式的优点是________________ __________________________________________________________。 保证无氧环境 排出二氧化碳 酸性的重铬酸钾 葡萄糖 能废物利用，清洁环保、不污染环境、生产成本低、原料来源广 减少粮食消耗且 S z L w h 练习∙反馈 2.(2021·广东卷)中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如下图。请回答下列问题： S z L w h 练习∙反馈 (1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为____________，并不断提高其浓度，经多次传代培养(指培养一段时间后，将部分培养物转入新配制的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用_____________的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。此外，选育优良菌株的方法还有__________________________等(答出两种方法即可)。 (2)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60 g·L-1，pH为10，菌株H可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌的原因是____________________________________________ _________________________________________________________(答出两点即可)。 唯一碳源 诱变育种、基因工程育种 在盐浓度为60_g·L-1的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡； 稀释涂布平板 pH为10的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制 S z L w h 练习∙反馈 (3)研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵，结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中____________________可能是高密度培养的限制因素。 (4)菌株H还能通过分解餐厨垃圾(主要含蛋白质、淀粉、油脂等)来生产PHA，说明其能分泌____________________________。 氧气(O2或溶解氧) 蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等 S z L w h 练习∙反馈 3.(2022·广东卷)研究深海独特的生态环境对于开发海洋资源具有重要意义。近期在“科学号”考察船对南中国海科考中，中国科学家采集了某海域1 146 m深海冷泉附近沉积物样品，分离、鉴定得到新的微生物菌株并进一步研究了其生物学特性。回答下列问题： (1)研究者先制备富集培养基，然后采用________________法灭菌，冷却后再接入沉积物样品，28 ℃厌氧培养一段时间后，获得了含拟杆菌的混合培养物，为了获得纯种培养，除了稀释涂布平板法，还可采用____________法。据图分析，拟杆菌新菌株在以__________为碳源时生长状况最好。 高压蒸汽灭菌 平板划线 纤维素 S z L w h 练习∙反馈 (2)研究发现，将采集的样品置于各种培养基中培养，仍有很多微生物不能被分离筛选出来，推测其原因可能是____________________________________________ ___________________________________________(答一点即可)。 (3)藻类细胞解体后的难降解多糖物质，通常会聚集形成碎屑沉降到深海底部。从生态系统组成成分的角度考虑，拟杆菌对深海生态系统碳循环的作用可能是____________________________________________________________________________________________________________。 (4)深海冷泉环境特殊，推测此环境下生存的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶，除具有酶的一般共性外，其特性可能还有__________。 某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物质才能 拟杆菌作为分解者，将沉降到深海底部的难降解多糖物质分解为无机物，归还到无机环境中，有利于碳循环的顺利进行 耐低温 生存(或需要在深海冷泉的特定环境中才能存活) S z L w h 练习∙反馈 4.（1）厨房中的厨余垃圾多为湿垃圾，湿垃圾处理的有效方法之一是用微生物对其进行降解。如图表示筛选高效降解淀粉菌种的过程。配制培养基后需进行灭菌处理，常用的灭菌方法是 　　　　　　　　　　　⁠。培养基中加入的碳源是 　　⁠。据图，菌落①与菌落②周围产生了透明圈，产生透明圈的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　。 湿热灭菌（高压蒸汽灭菌法）　 淀粉　 淀粉遇碘液显蓝色，产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解，形成透明圈 S z L w h 练习∙反馈 （2）某公司研发的一种培养大肠杆菌的培养基配方为蛋白胨10克、葡萄糖5克、蔗糖5克、KH2PO42克、显色剂（伊红—亚甲蓝）0.2克、琼脂12克，将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 mL。根据用途划分，该培养基属于 　 　⁠培养基，若要分离能分解尿素的细菌，需对培养基作出的两项调整是  。 鉴别　 将蛋白胨换为尿素，伊红—亚甲蓝换成酚红 （3）对同一浓度的脲酶生产菌稀释液，分别用血细胞计数板计数和稀释涂布平板法计数，若不存在实验错误操作，则前者的数量多于后者，其原因是  　　　　　　　　　　　　　　 　　　⁠。 前者产脲酶菌是分散的或活菌和死菌一起计数，后者存在两个或多个产脲酶菌形成一个菌落的情况或只计数活菌 S z L w h 练习∙反馈 5.(2022·全国甲卷)某同学从被石油污染的土壤中分离得到A和B两株可以降解石油的细菌，在此基础上采用平板培养法比较二者降解石油的能力，并分析两个菌株的其他生理功能。 实验所用的培养基成分如下。 培养基Ⅰ：K2HPO4，MgSO4，NH4NO3，石油。 培养基Ⅱ：K2HPO4，MgSO4，石油。 操作步骤： ①将A、B菌株分别接种在两瓶液体培养基Ⅰ中培养，得到A、B菌液； ②液体培养基Ⅰ、Ⅱ中添加琼脂，分别制成平板Ⅰ、Ⅱ，并按图中所示在平板上打甲、乙两孔。 回答下列问题： S z L w h 练习∙反馈 (1)实验所用培养基中作为碳源的成分是________。培养基中NH4NO3的作用是为菌株的生长提供氮源，氮源在菌体内可以参与合成________________(答出2种即可)等生物大分子。 (2)步骤①中，在资源和空间不受限制的阶段，若最初接种N0个A细菌，繁殖n代后细菌的数量是__________。 (3)为了比较A、B降解石油的能力，某同学利用步骤②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ进行实验，结果如表所示(“＋”表示有透明圈，“＋”越多表示透明圈越大，“－”表示无透明圈)，推测该同学的实验思路是____________________________________ __________________________________________________________________________________________________________。 菌株 透明圈大小 平板Ⅰ 平板Ⅱ A ＋＋＋ ＋＋ B ＋＋ － (4)现有一贫氮且被石油污染的土壤，根据上表所示实验结果，治理石油污染应选用的菌株是_____，理由是_____________________________________。 石油 核酸和蛋白质 N0×2n 取Ⅰ、Ⅱ平板，在甲孔注入适量的A菌液，在乙孔 A A菌株在无氮源的情况下可以分解石油 注入等体积的B菌液；在适宜条件下培养一段时间后，观察A、B两种菌是否能产生 透明圈并测量透明圈的大小 S z L w h 湿热灭菌法 尿素 稀释涂布平板法 平板划线法 碳源、氮源、水和无机盐 课堂∙小结 S z L w h 传统发酵技术和发酵工程属于中频考点。考查点主要包括 利用传统发酵技术制作泡菜、果酒和果醋 利用发酵工程进行啤酒制作 发酵工程在食品工业、医药工业和农牧业等领域中的应用等。 试题情境多联系生活、生产实践，指导应用性较强。 命题规律 S z L w h 练习∙反馈 1、（2023·山东高考）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（　　） 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 C 冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响 盐水需要浸没全部菜料，造成无氧环境，有利于乳酸菌无氧呼吸 隔绝空气、防止杂菌污染 亚硝酸盐的含量先增多后减少 S z L w h 练习∙反馈 2、（2022·湖北高考）废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。下列叙述正确的是（　　） A.该生产过程中，一定有气体生成 B.微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料 C.该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质 D.沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理 A 连续搅拌反应器是为了使菌体进行有氧呼吸，快速生长繁殖 主要来源于沼气池废料和果糖生产废水中的含碳有机物 该生产工艺利用微生物有氧发酵技术生产蛋白质 在连续搅拌反应器中厌氧微生物的生命活动会被抑制，因此沼气池废料无需灭菌 S z L w h 一、传统发酵技术 1．比较三种传统发酵食品的制作 当糖源充足时：醋酸菌将葡萄糖→乙酸； 当糖源缺少时：醋酸菌将乙醇→乙醛→乙酸。 2C2H5OH＋2CO2＋能量 C6H12O6 酶 2C3H6O3＋能量 C6H12O6 酶 S z L w h 一、传统发酵技术 （1）果酒、果醋、泡菜制作过程中发酵液pH均呈下降趋势，但原因不同。 （2）传统发酵过程中一般不需要严格灭菌，目标菌种的快速建立以及发酵形成的环境条件会抑制杂菌的生长繁殖。 （3）传统发酵一般为混合菌种发酵，品质不一，现代工业发酵一般为单一菌种发酵，品质较高。 温馨提示 S z L w h 2.制作果酒、果醋的装置图解法 （1）各部位的作用 ①充气口：在醋酸发酵时连接充气泵进行充气。 ②排气口：排出酒精发酵时产生的CO2。 ③与排气口相连的长而弯曲的胶管：防止空气中微生物的污染。 （2）该装置的使用方法 使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接充气泵，输入氧气。 一、传统发酵技术 S z L w h 3.泡菜腌制过程中，乳酸菌、pH和亚硝酸盐的变化 一、传统发酵技术 氧化 维生素C、E和酚类物质 亚硝胺 硝酸盐 亚硝酸盐 还原 细菌等微生物 (硝酸还原菌产生硝酸还原酶) 化学致癌因子 盐的作用 盐浓度过低 盐浓度过高 冷却的目的 调味，抑制微生物生长 杂菌大量繁殖 口味不佳 防止影响乳酸菌的生命活动 S z L w h 1.发酵工程的基本环节 二、发酵工程 S z L w h 发芽 1 2 焙烤 3 碾磨 4 糖化 蒸煮 5 6 发酵 7 消毒 8 终止 主发酵 后发酵 酵母菌繁殖，大部分糖分解和代谢物生成。 在低温、密闭的环境下储存一段时间，形成澄清、成熟的啤酒。 二、发酵工程 S z L w h 大麦种子发芽，释放淀粉酶 淀粉分解，形成糖浆 酵母菌将糖转化为酒精和二氧化碳 二、发酵工程 S z L w h 练习∙反馈 题型01 传统发酵技术的应用 1.在制作发酵食品的学生实践中，控制发酵条件至关重要。下列相关叙述正确的有 (　　) A.泡菜发酵后期,尽管乳酸菌占优势,但仍有产气菌繁殖,需开盖放气 B.制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3,制作泡菜的盐水要淹没全部菜料 C.葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌,制作好葡萄酒后,可直接通入无菌空气制作葡萄醋 D.果酒与果醋发酵时温度宜控制在18~25 ℃,泡菜发酵时温度宜控制在30~35 ℃ B S z L w h 练习∙反馈 题型02 发酵工程及应用 1. 关于白酒、啤酒和果酒的生产,下列叙述错误的是 (　　) A.在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气 B.白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程 C.葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质,也存在于线粒体 D.生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同,但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌 C S z L w h 练习∙反馈 题型02 发酵工程及应用 2.啤酒的工业化生产中,大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法不正确的是 (　　) A.用赤霉素处理大麦,可使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶 B.焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌 C.糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵 D.通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成,缩短啤酒的发酵周期 B S z L w h 微生物的培养技术与应用、微生物的分离和计数是高频考点。试题情境常涉及生活、生产实践和环境治理，又渗透科学实验与探究。 考查点主要包括 无菌技术 培养基的配制 微生物的接种方法 微生物的培养 利用选择培养基筛选目的菌株并进行鉴定等。 命题规律 S z L w h 练习∙反馈 D 1、（2023·山东）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 不含氮源的平板可用于固氮菌的培养 必须灭菌 在丢弃前进行灭菌处理，不能直接丢弃，以免污染环境 脲酶可以催化尿素分解 S z L w h 练习∙反馈 2、（2022·湖北高考）灭菌、消毒、无菌操作是生物学实验中常见的操作。下列叙述正确的是（　　） D A.动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行 B.微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染 C.为防止蛋白质变性，不能用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌 D.可用湿热灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌 不需要在无菌条件下进行 微生物如细菌的培养基中不能添加抗生素 高温变性的蛋白质仍可作为微生物的氮源 可以采用湿热灭菌法进行灭菌，也可以采用干热灭菌法进行灭菌 S z L w h 三、培养基制备与微生物纯化技术 1.微生物培养中的无菌操作技术 （1）生物消毒法是指利用生物或其代谢产物除去环境中的部分微生物的方法。 （2）消毒、灭菌后，要注意避免已处理的材料用具与周围物品接触而造成污染。 温馨提示： S z L w h 三、培养基制备与微生物纯化技术 2.培养基制备与微生物纯化技术 S z L w h 三、培养基制备与微生物纯化技术 （1）为了确定培养基的灭菌是否合格，微生物实验一般会设置空白对照：随机取若干灭菌后的空白平板培养基在适宜条件下培养一段时间，观察培养基上是否有菌落生成。 （2）观察菌落需用固体培养基，因此培养基要添加凝固剂，如琼脂。 （3）倒平板的温度一般在50℃左右较为适宜，温度过高会烫手，温度过低培养基又会凝固。 温馨提示 S z L w h 三、培养基制备与微生物纯化技术 （1）筛选： 用选择培养基进行培养（如以尿素为唯一氮源的培养基，以纤维素为唯一氮源的培养基） （2）鉴定： 在选择培养基中加入指示剂（如酚红、刚果红等），通过颜色的反应进行判断。 （3）计数： 稀释涂布平板法只能统计活菌数，显微计数法无法分辨活菌和死菌，因此显微计数法计数值往往大于稀释涂布平板法 S z L w h 三、培养基制备与微生物纯化技术 S z L w h 练习∙反馈 题型01 微生物的培养、分离与计数 1、灭菌、消毒、无菌操作是生物学实验中常见的操作。下列叙述正确的是 (　　) A.动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行 B.微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染 C.为防止蛋白质变性,不能用高压蒸汽灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌 D.可用高压蒸汽灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌 D S z L w h 练习∙反馈 题型01 微生物的培养、分离与计数 2、为探究校内植物园土壤中的细菌种类,某兴趣小组采集园内土壤样本并开展相关实验。下列有关叙述错误的是(　　) A.采样时应随机采集植物园中多个不同地点的土壤样本 B.培养细菌时，可选用牛肉膏蛋白胨固体培养基 C.土壤溶液稀释倍数越低，越容易得到单菌落 D.鉴定细菌种类时，除形态学鉴定外，还可借助生物化学的方法 C S z L w h 本章∙小结 S z L w h 谢谢观看! 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