第1章 第3节 发酵工程及其应用-【新课程能力培养】2025-2026学年高中生物选择必修3 生物技术与工程练习手册（人教版）

第1章发酵工程。 第3节 发酵工程及其应用 基础练习 知识点一发酵工程的基本环节 C.②⑤⑦③①⑥④ 1.发酵工程中关于菌种的选育操作错误的是 D.⑥⑤⑦②④③① A.从自然界中筛选菌种 知识点口发酵工程的应用 B.通过诱变育种 5.下列不属于发酵工程在应用领域的特点是 C.通过有性杂交育种 ( ) D.采用基因工程育种 A.成本低 B.污染小 2.发酵工程灭菌的目的是( C.产量高 D.产物多样化 A.杀死细菌 6.下列不属于发酵工程在农牧业上的应用的 B.杀死真菌 是() C.杀死所有微生物 A.生产微生物肥料 D.加大氨源、碳源的比例 B.生产微生物农药 3.分离、提纯产物是制取发酵产品不可缺少 C.生产微生物饲料 的环节。产物不同，分离、提纯的方法也 D.生产微生物饮料 不同，对产物的代谢物常采用的措施是 7.单细胞蛋白是指() ( A.单个植物细胞培养得到的高纯度蛋白质 ①过滤②沉淀 ③提取④分离 ⑤纯化 B.通过发酵获得的大量微生物菌体 A.①③④ B.①②③ C.单个细菌细胞分泌的蛋白质 C.②③④ D.③④⑤ D.单个动物细胞培养得到的高纯度蛋白质 4.发酵工程的正确操作过程是( 8.以下属于酶制剂的应用的是()》 ①发酵②培养基的配制 ③灭菌 ④产 ①改进生产工艺②简化生产过程③改 品的分离与提纯⑤菌种的选育 ⑥接 善产品品质和口味④延长食品储存期 种⑦扩大培养 ⑤提高产品产量⑥增加动物免疫力 A.①③④⑤⑦②⑥ A.②③④⑤⑥ B.①②③④⑥ B.⑤⑦②③⑥①④ C.①②3④⑤ D.①②③⑤⑥ 练 N 高中生物学选择性必修3（人教版） 提升练) 一、不定项选择题 C.生产食品酸度调节剂，如柠檬酸可以通 1.下列物质或设备需要灭菌的是( 过黑曲霉的发酵制得 A.培养基 B.发酵设备 D.生产酶制剂，少数酶制剂由动植物生 C.发酵液 D.菌种 产，绝大多数通过发酵工程生产 2.现代发酵工程使用的大型发酵罐具有计算 二、非选择题 机控制系统，能对发酵过程的一些指标进： 6.回答下列发酵工程的相关问题： 行监测和控制，下列指标可监测的是( (1)配制好的培养基必须经过灭菌，灭菌 A.菌体大小 B.pH 是指杀死物体内外所有的微生物，包 C.溶解氧 D.温度 括 和 。常用的方法 3.下列关于发酵工程的说法错误的是( 是 d A.发酵产品是微生物细胞本身时，可采 (2)发酵过程的产物有两类，一类是代谢 用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥 物，另一类是微生物细胞本身。产品 B.谷氨酸的发酵生产在中性和弱碱性条 不同，分离、提纯的方法也不同，对 件下容易形成谷氨酰胺 于前者，可根据产物的 采取 C.发酵产品是代谢物，可根据产物的性 适当的提取、分离和纯化措施来获得 质采取适当的提取、分离和纯化措施 产品；对于后者常用 获得产品 等方法将菌体分离和 D.生产柠檬酸需要筛选产酸量高的黑曲霉 (3)微生物在生命科学研究实践中有着广 4.传统发酵技术和现代发酵工程都是利用各 泛的用途，如针对“人类健康三大杀 种微生物的代谢来实现相关产品的生产 手”之一的糖尿病的治疗往往需要大 的，下列微生物在发酵生产产品过程中需 量胰岛素，但是人体胰岛素含量很 要提供空气或氧气的是() 低，所以在其生产中，一般通过基因 A.酵母菌B.醋酸菌 C.乳酸菌 工程手段，将人工合成的胰岛素基因 D.毛霉 E.谷氨酸棒状杆菌 通过载体导入大肠杆菌细胞中，然后 5.下列关于发酵工程在食品工业上应用的叙 通过发酵工程快速生产大量的胰岛 述，正确的是（) 素，下列有关叙述不正确的是 A.生产传统发酵产品，如利用产生蛋白酶 (填字母)。 的霉菌酿造酱油 A.快速生产的原因可能是大肠杆菌 B.生产各种各样的食品添加剂，可以改 作为微生物，体积小，相对面积 善食品的口味但不能增加食品的营养 大，物质交换速度快，代谢速率 8 第1章发酵工程。 快，生产胰岛素速度也快 ① B.快速生产的原因可能是大肠杆菌 冷冻干燥孢子→琼脂斜面→米孢子 作为原核生物可以边转录边翻译 葡萄糖等补料 培养基制备 ② C.快速生产的原因可能是大肠杆菌 发酵罐← 种子罐1和2 在繁殖时为无性生殖，繁殖速度 无菌空气 快，短时间内可以培养出大量有 产生胰岛素能力的菌种 据图回答下列问题： D.大肠杆菌发酵生产的胰岛素无须 (1)目前发酵生产中常用的高产青霉素菌种 加工，可以直接应用于临床治疗 是通过 方法选育的。据图可 糖尿病 以判断青霉菌的代谢类型是 7.青霉素作为治疗细菌感染的药物，是20 生殖方式为 世纪医学上的重大发现，是抗生素工业的 (2)配制培养基时需要将其调节至 首要产品。[注：冷冻千燥孢子：在极低 (填“酸性”“碱性”或“中性”)。 温度(-70℃左右)、真空千燥状态下保 种子罐2又叫繁殖罐，可推测②属于 藏的菌种。米孢子：生长在小米或大米培 发酵工程中的 阶段。发酵罐 养基上的孢子] 接种 (填“前”或“后”)， 必须进行灭菌处理。 练 93.ABD【解析】实验结束后应将金黄色葡萄球菌杀 死，以免使人致病，接种环应灼烧灭菌，A正确；带菌 的培养基要高压蒸汽灭菌后才能倒掉，以免污染环境， B正确；带菌培养基经煮沸不一定完全能杀灭金黄色葡 萄球菌的孢子和芽孢，所以需要灭菌，不能加热后倒 掉，C错误；接种后双手须用肥皂洗净，再用70%的酒 精棉球擦拭，D正确。 4.BDE【解析】自生固氮菌是以N2为氮源、以土 壤基质中的有机物为碳源和能源的细菌，所以要将其与 其他细菌分开，所用的特制培养基中不需另加氮源。细 菌对抗生素敏感，所以为了使自生固氮菌正常生活，不 能加人抗生素。B、D、E正确。 5.ABD【解析】在涂布前，应将涂布器在火焰上灼 烧，待酒精燃尽，涂布器冷却后，用涂布器将菌液均匀 涂布在培养基的表面，涂布结束后，应对涂布器进行灼 烧灭菌，以防污染环境和感染操作者，C错误。 6.BD【解析】分离土壤中微生物时，需要对培养 基灭菌，但不能对土壤样品进行灭菌，A错误：由于 土壤中各类微生物的数量不同，在进行分离和计数时， 就需要按照不同的稀释度分别进行涂布，测定土壤中 细菌的数量一般选择10、105、10°倍的稀释液，B正 确；测定土壤样品中的细菌数目常用稀释涂布平板法， 平板划线法不能用于计数，C错误；统计菌落数目时， 当样品的稀释度足够高时，一个活菌会形成一个菌落， D正确。 7.(1)乳糖、蔗糖、牛肉音主要用于构成微生物 的细胞物质和一些代谢产物(2)蛋白胨主要用于 合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物(3)水、无 机盐（或KHPO4)(4)异养(5）细菌【解析】培 养微生物需碳源、氮源、水和无机盐等营养物质。由该 培养基的pH为7.2，呈弱碱性，可判断该培养基可用来 培养细菌。 8.(1)目的菌选择(2)尿素葡萄糖为目 的菌提供氧气(3)稀释涂布平板（或平板划线） (4)①②③ 【解析】(1)培养基中加入尿素作为唯一氮源能 够筛选出能分解尿素的细菌，此培养基属于选择培 养基。(2)尿素为目的菌提供氮源，葡萄糖为目的菌 提供碳源。振荡培养可为培养的目的菌提供必需的 氧气。 >"第3节发酵工程及其应用 基础练习 1.C【解析】发酵工程中使用的性状优良的菌种可 以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工 参考答案与解析。 程育种获得。C错误。 2.C【解析】灭菌是使用强烈的理化方法杀死物体 内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。C正确。 3.D【解析】发酵工程的代谢产物可根据产物的性 质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得。D正确。 4.B【解析】结合分析可知，发酵工程一般步骤包 括菌种的选育，培养基的配制、灭菌，扩大培养，接种 和发酵，产品的分离、提纯等。B正确。 5.D 6.D 7.B 8.C【解析】酶制剂的应用领域遍布食品（面粉深 加工、面包烘烤业、果品加工业等)、饲料、纺织、造 纸、皮革、医药、洗涤剂、环境保护以及能源开发等 方面，主要用于催化生产过程中的各类化学反应，有 催化效率高、高度专一性、作用条件温和、降低能耗 及减少化学污染等特点，酶制剂来源于生物，一般来 说较为安全，可按生产所需适量使用，但不能提高动物 免疫力，⑥不正确。C正确。 提升练习 1.ABC【解析】培养基需用高压蒸汽灭菌法进行灭 菌，A正确；发酵设备也需要灭菌，防止外来杂菌污 染，B正确；发酵液只提供相应的营养物质，也需要灭 菌，C正确；菌种不能进行灭菌，因为灭菌的同时也会 把菌种破坏，D错误。 2.BCD 3.B【解析】谷氨酸的发酵生产在中性和弱碱性条 件下会积累谷氨酸，在酸性条件下容易形成谷氨酰胺和 N-乙酰谷氨酰胺。B错误。 4.BDE【解析】酵母菌进行酒精发酵时需要无氧条 件，A错误；醋酸菌是好氧菌，B正确；乳酸菌是厌氧 菌，C错误；毛霉是好氧的真菌，D正确；谷氨酸棒状 杆菌是好氧菌，E正确。 5.ACD【解析】生产食品添加剂，既可以改善食品 的口味，又能增加食品的营养，B错误。 6.(1)孢子芽孢湿热灭菌(2)性质过滤 沉淀干燥(3)D 7.(1)诱变育种（人工诱变）异养需氧型孢子 生殖(2)酸性扩大培养前 【解析】(1)青霉素高产菌株是通过诱变育种获得 的，原理是基因突变。青霉菌是需氧型生物，不能自己 制造有机物，故代谢类型为异养需氧型。由图可知，青 霉菌的生殖方式为孢子生殖。(2)培养霉菌时需要将 培养基调至酸性。发酵工程包括菌种的选育、培养基的 配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵、产品的分离和提 39 高中生物学选择性必修3（人教版） 纯等，种子罐又叫繁殖罐，推测②属于发酵工程中的扩 大培养阶段。为了避免杂菌污染，发酵罐接种前需要进 行灭菌处理。 >m感知高考1 1.(1)A【解析】酒精发酵是利用酵母菌的无氧呼 吸，属于放能反应，A错误；酒精发酵是利用酵母菌的 无氧呼吸，需要的是无氧条件，B正确：醋酸发酵利用 的是醋酸菌的有氧呼吸，属于放能反应，C正确；醋酸 发酵利用的是醋酸菌的有氧呼吸，需要的是有氧条件， D正确。 (2)D【解析】加酶榨汁环节加入果胶酶，破坏其 细胞壁，有利于提高柿子汁产量，A正确；酒精发酵前 可以对柿子汁进行杀菌，再接种酵母菌，以利于酒精发 酵，B正确；若柿子酒的酒精度过高，应稀释后再用于 醋酸发酵，避免浓度过高影响醋酸菌的生命活动，C正 确；用不同品种和成熟度的柿子酿造的柿子醋风味不相 同，D错误。 2.CD【解析】某些香蕉植株组织中存在的内生菌 可防治香蕉枯萎病，故在大量感染香蕉枯萎病的香蕉种 植园内，从未感病植株上采集样品，A错误；获得纯净 的微生物培养物的关键是防止杂菌污染，将采集的样品 充分消毒后，用无菌水冲洗，收集冲洗液进行无菌检 测，B错误；题图可知，样品研磨后进行了稀释涂布， 可将无菌检测合格的样品研磨，经稀释涂布平板法分离 得到内生菌的单菌落，C正确；题图抗性检测可知，判 断内生菌的抗性效果需设置对照组和实验组，对照组不 接种内生菌得到病原菌菌斑，实验组接种内生菌得到病 原菌菌斑，然后比较对照组和实验组的菌斑大小，实验 组病原菌菌斑越小表明内生菌抗性效果越好，D正确。 故选C、D。 3.B【解析】根据题意，脲酶被去除镍后失去活性， 说明镍是组成脲酶的重要元素，A正确；脲酶催化尿素 水解的机理为降低化学反应所需的活化能，镍作为脲酶 的重要组成元素，应该与降低尿素水解反应的活化能有 关，B错误；产脲酶细菌可利用NH,CI里的氮源进行代 谢活动，因此产脲酶细菌可在以HC为唯一氮源的培 养基生长繁殖，C正确；产脲酶细菌能利用脲酶催化尿 素分解产生NH3,NH可作为细菌生长的氮源，不能产 脲酶的细菌则无法分解尿素获得氮源，因此以尿素为 唯一氮源的培养基可用于筛选产脲酶细菌，D正确。 40 4.D【解析】黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需 要充足的氧，相同菌体密度下，菌球体越大越不利于菌 体与氧气接触，柠檬酸产生速率越慢，A正确；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，发酵中期添加一定量的硫酸铵，提高铵离子浓 度，可提高柠檬酸产量，B正确；发酵过程中pH下降 导致细菌生命活动所必需的酶失活，可抑制大部分细菌 的生长，C正确；发酵结束后，将过滤所得的固体物质 进行分离、纯化、浓缩、干燥等一系列操作后才能获得 柠檬酸产品，D错误。 5.A【解析】添加少量色氨酸，突变体菌株可以生 长，色氨酸合成途径的中间产物积累后可排出胞外， 进入培养基后，通过扩散，从而给其他突变型提供代 谢原料，帮助其长出明显的菌落。tpX、tpY和trpZ 分别为相应酶的编码基因突变的色氨酸依赖型突变体， 据图可知，tpX的接种线两头均出现明显菌落，即 tpX由于缺乏酶X而不能合成的中间产物，可由tpY 和tpZ提供，完成自身色氨酸的合成，故酶X在色氨 酸合成途径中应最靠前，反之由于酶Z缺乏，中间产 物无法靠其他两种突变体提供，pZ无法合成色氨酸， 故两侧均没有出现明显的菌落，以此推理，3种酶在该 合成途径中的作用顺序为X→Y→Z。 6.(1)酒精（或CHOH)ATP(2)无氧取 样，无氧培养(3)不能，因为没有“接触O2后，酵 母菌内源H,O2浓度上升”的证据(4)过氧化氢酶 (或HO2酶) 【解析】(1)酵母菌在密闭发酵罐中进行无氧呼 吸，会产生酒精(CH,OH)和CO2。有氧培养时，酵母 菌进行有氧呼吸，有机物被彻底氧化分解，产生大量能 量，而无氧呼吸中有机物不能彻底分解，只产生少量能 量，故有氧培养时酵母菌增殖速度明显快于无氧培养。 (2)由图甲结果可知，无氧/无氧条件下，菌落数最多， 因此有利于保留占比很低菌种的采集条件是无氧/无氧。 (3)依据图乙结果可知，随着H,O2浓度的持续上升， 酵母菌存活率下降（酵母菌受损程度加深），但不能证 明酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的HO2浓度会 持续上升，因为没有“接触O2后，酵母菌内源H,O2浓 度上升”的证据。(4)过氧化氢酶能催化H,O2分解出 现明显气泡，因此实验结果说明，酵母菌可通过产生过 氧化氢酶来抵抗H,O2的伤害。