第1章 第3节 发酵工程及其应用-【精讲精练】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程知能达标训练（人教版）

[基础达标练] 1．发酵工程由一系列工艺环节构成，下列不属于发酵罐内发酵这一环节的是(　　) A．随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等 B．及时添加必需的营养成分 C．严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件 D．对选育的菌种进行扩大培养 解析　对选育的菌种进行扩大培养，属于接种前的技术环节，不属于发酵罐内发酵这一环节。 答案　D 2．(2025·潍坊统考)发酵工程的一项关键措施是灭菌，下列关于灭菌的叙述正确的是(　　) A．培养基和发酵设备等均需要严格灭菌 B．灭菌是杀死培养基中的一切细菌和真菌 C．通入无菌空气可以达到灭菌的目的 D．pH调到7左右灭菌效果最好 解析　灭菌不仅仅是对培养基灭菌，发酵设备等均需严格灭菌处理，A正确；对培养基的灭菌是杀死培养基中的一切微生物，B错误；为防止杂菌污染，通入的空气也要经灭菌处理，但不是通入无菌空气就可以达到灭菌的效果，C错误；灭菌效果与pH无直接关系，D错误。 答案　A 3．发酵工程的第一个重要工作是选择优良的单一纯种。消灭杂菌，获得纯种的方法不包括(　　) A．根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸 B．根据微生物缺乏生长因子的种类，在培养基中增减不同的生长因子 C．根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基 D．根据微生物对抗生素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗生素 解析　根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸(DNA和RNA)，它不会直接影响到微生物自身的遗传组成，即使被微生物利用，也是被分解为核苷酸后利用，所以培养基中加入不同比例的核酸，不会对微生物起选择作用，A符合题意；不同的微生物需要不同的生长因子，根据目的菌的需要在培养基中加入相应的生长因子进行分离，B不符合题意；根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基，例如培养自养型目的菌，在培养基中不需加入有机碳源，C不符合题意；培养真菌时可以在培养基中加入青霉素来抑制细菌的生长，D不符合题意。 答案　A 4．(2025·江苏南通期中)啤酒的工业化生产主要流程为发芽→焙烤→碾磨→糖化→蒸煮(同时加啤酒花)→发酵→消毒→终止，发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。下列叙述错误的是(　　) A．大麦种子发芽有利于释放淀粉酶 B．利用高温焙烤使种子胚失活，并对种子进行灭菌 C．主发酵阶段主要完成酵母菌的繁殖以及大部分糖的分解和代谢 D．加入的啤酒花具有调节啤酒风味、抑制杂菌的作用 解析　大麦种子萌发过程中，受细胞分裂素、赤霉素等激素的影响，可促进淀粉酶的形成，A正确；焙烤可以杀死大麦种子的胚，但其温度还达不到灭菌所需的温度，B错误；啤酒发酵的过程分为主发酵和后发酵两个阶段，酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成，C正确；啤酒花不仅赋予啤酒特有的苦味和芳香，还具有天然的防腐剂特性，可以帮助抑制杂菌的生长，保持啤酒的稳定性，D正确。 答案　B 5．青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产，关于该生产过程，下列说法错误的是(　　) A．发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖 B．可用深层通气液体发酵技术提高产量 C．选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中 D．青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌 解析　青霉菌处于葡萄糖浓度不足的环境中会通过分泌青霉素杀死细菌；提供相同含量的碳源，葡萄糖溶液单位体积中溶质微粒较多，会导致细胞失水，发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，乳糖是二糖，可被水解为半乳糖和葡萄糖，是青霉菌生长的最佳碳源，可以被青霉菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利条件，A正确；青霉菌的代谢类型为异养需氧型，可用深层通气液体发酵技术提高产量，B正确；选育出的高产青霉素菌株经扩大培养纯化后，才可接种到发酵罐中进行工业化生产，C正确；为了防止细菌、其他真菌等微生物的污染，获得纯净的青霉素，发酵罐仍需严格灭菌，D错误。 答案　D 6．(2025·南阳市五中期末)下列关于发酵过程的叙述，错误的是(　　) A．对培养基灭菌是发酵生产中的一个很重要的环节 B．随时检测影响发酵过程的各种环境条件，并予以控制，才能保证发酵的正常进行 C．在发酵过程中，要严格控制温度、pH、溶氧量、通气量与转速等发酵条件，否则会影响菌种代谢物的形成 D．发酵产品的分离方法是相同的 解析　发酵过程中一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降，因此培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌处理，A正确；发酵过程中，由于微生物代谢过程中产生的热量和代谢产物的积累，发酵环境不断变化，需随时检测影响发酵过程的各种环境条件(如温度、pH、溶氧量、通气量与转速等)，并予以控制，以保证发酵的正常进行，否则不仅会影响微生物的生长繁殖，还会影响微生物代谢物的形成，B、C正确；不同的发酵产品其分离方法各不相同，如果发酵的产品是微生物细胞本身，在发酵之后采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，而如果发酵产品是代谢物，则需根据产物的性质通过蒸馏、萃取或离子交换等措施提取、分离和纯化，D错误。 答案　D 7．如图所示为面包霉体内合成氨基酸的途径，若在发酵工程中利用面包霉来大量合成氨基酸A，应采取的最佳措施是(　　) A．改变面包霉的细胞膜通透性 B．进行高温高压的发酵 C．对面包霉进行诱变处理，选育出不能合成酶③的新菌种 D．对面包霉进行诱变处理，选育出不能合成酶①的新菌种 解析　改变面包霉的细胞膜通透性，这样氨基酸A和B都可以及时排出，进而解除对中间产物的抑制作用，提高氨基酸A和B的产生量，A错误；高温高压不利于面包霉的代谢活动，B错误；面包霉被诱变成不能合成酶③的新菌种，这样中间产物只能通过酶②催化为氨基酸A，可以大量生产氨基酸A，C正确；面包霉被诱变成不能合成酶①的新菌种，这样底物不能生成种间产物，进而不能生成氨基酸A和B，D错误。 答案　C 8．(2025·德州高二期中)发酵工程涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。下列叙述正确的是(　　) A．环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成 B．为了避免杂菌污染，发酵所需的菌种和培养基都必须经过严格的灭菌处理 C．通过发酵工程可从微生物细胞中提取单细胞蛋白 D．性状优良的菌种无法从自然界中筛选出来，只能通过诱变育种或杂交育种获得 解析　发酵过程需要适宜的温度和pH，所以环境条件的变化会对微生物的生长繁殖和发酵产品产生一定的影响，A正确；发酵所需的菌种不能灭菌，B错误；单细胞蛋白本身就是一种微生物，并不是一种微生物细胞的提取物，C错误；杂交育种的原理是基因重组，性状优良的菌种无法进行杂交育种，D错误。 答案　A [素能提升练] 9．(多选)(2024·菏泽高二期末)与传统发酵技术相比，发酵工程的产品种类更加丰富，产量和质量明显提高。下列有关说法正确的是(　　) A．发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵 B．发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身 C．发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种 D．通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白 解析　发酵工程与传统发酵技术都需要利用微生物来进行发酵，A错误；单细胞蛋白是指利用发酵工程获得的大量的微生物菌体，D错误。 答案　BC 10．(多选)果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产相比，共同点有(　　) A．都利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理 B．都需要一定的有氧环境供发酵菌种繁殖 C．发酵前都需要对原料进行灭菌 D．发酵结束后都必须进行消毒以延长保存期 解析　果酒的家庭制作和啤酒的工业化生产所用的菌种都是酵母菌，都利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理，A正确；发酵初期提供一定的有氧环境，有利于酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，增加酵母菌数量以提高发酵效率，B正确；果酒的家庭制作利用的是附着在水果果皮上的野生酵母菌，因此发酵前不能对原料进行灭菌，C错误；发酵结束后家庭制作的果酒不需要再进行消毒，D错误。 答案　AB 11．发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如下图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际，回答相关问题： (1)图中①表示的育种方法是________________________________________________。 (2)人工控制微生物代谢的措施包括________和________。 (3)在生产过程中，常需增加通氧量，据此判断赖氨酸或谷氨酸发酵菌种为________细菌。 (4)当发酵生产的产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用________等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。产品是代谢物时，可根据产物的性质采取适当的________和纯化措施来获得产品。 解析　(1)基因工程、细胞工程和诱变育种是发酵工程中菌种的来源。(2)人工控制微生物代谢的措施包括两个方面：一方面是改变微生物的遗传特性，另一方面是控制微生物的生长繁殖条件。(3)在生产过程中，常需增加通氧量，据此判断赖氨酸或谷氨酸发酵菌种为好氧细菌。(4)当发酵生产的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。 答案　(1)诱变育种　(2)改变微生物遗传特性　控制生产过程中的各种条件　(3)好氧　(4)过滤、沉淀　提取、分离 12．(2025·济宁期末)谷氨酸棒状杆菌可用于微生物发酵工程生产谷氨酸，从而制取谷氨酸钠(味精)。下图为谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径，通过发酵工程可以大量生产谷氨酸。回答下列问题： (1)与酵母菌相比，谷氨酸棒状杆菌在结构上的主要特点是______________________ __________________________________________________； 谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁、生物素等，从物理状态看，该培养基属于________培养基。 (2)测定谷氨酸棒状杆菌数目可采用的计数方法有显微镜直接计数法和________，前者计数的结果比后者计数的结果值更________(填“大”或“小”)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)由图可知，谷氨酸棒状杆菌体内若积累了较多的谷氨酸，则会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，微生物这种对自身代谢速率的调节方式是___________________________________。 (4)谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中要严格控制发酵液的pH。在中性和弱碱性条件下会积累________；在酸性条件下则容易形成________和________。 解析　(1)谷氨酸棒状杆菌属于细菌，而酵母菌属于真菌，所以谷氨酸棒状杆菌在结构上的主要特点是无以核膜为界限的细胞核。因谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆等，没有琼脂等凝固剂，所以从物理状态看，该培养基属于液体培养基。(2)测定谷氨酸棒状杆菌数目可采用显微镜直接计数法和稀释涂布平板法。由于显微镜直接计数法是死菌和活菌一起计数，而稀释涂布平板法只计数活菌，且可能有多个菌体形成一个菌落，因此显微镜直接计数法的结果比稀释涂布平板法计数的结果大。(3)据图分析，当谷氨酸棒状杆菌体内若积累了较多的谷氨酸时，会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，导致合成谷氨酸的速率下降，这种对自身代谢速率的调节方式是负反馈调节。(4)谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中要严格控制发酵液的pH。在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N­乙酰谷氨酰胺。 答案　(1)无以核膜为界限的细胞核　液体 (2)稀释涂布平板法　大　前者死活菌体一起计数，后者只计数活菌数，且可能有多个菌体形成同一个菌落　(3)负反馈调节　(4)谷氨酸　谷氨酰胺　N­乙酰谷氨酰胺 学科网（北京）股份有限公司 $