第1章 第3节 发酵工程及其应用-【成才之路·练案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步新课程学习指导(人教版)

释，②正确；平板划线法不能计算出菌液中的活菌数，稀释涂 布平板法可计算菌液中的活菌数，二者都可纯化微生物，③正 确；如果划线操作不规范，平板划线的最后划线区域不一定会 出现单菌落，④错误 8.(1)纤维素选择 (2)高压蒸汽杀死培养基中的所有微生物将未接种的培 养基进行培养 (3)稀释适当倍数0.1三30~300 (4)C接种C菌株后秸秆失重最多，纤维素降解率最大 【解析】(1)为筛选纤维素分解菌，将大熊猫新鲜粪便样品 稀释液接种至以纤维素为唯一碳源的固体培养基上进行培 养，该培养基从功能上分类属于选择培养基。(2)配制的培养 基常用高压蒸汽灭菌，目的是杀死培养基中的所有微生物。 为检测灭菌效果可将未接种的培养基在适宜条件下培养一段 时间，若在适宜条件下培养无菌落出现，说明培养基灭菌彻 底，否则说明培养基灭菌不彻底。(3)为测定大熊猫新鲜粪便 中纤维素分解菌活菌数，常采用稀释涂布平板法，将大熊猫新 鲜粪便样液稀释适当倍数后，取0.1L涂布到若干个平板 每个稀释度至少涂布三个平板，对菌落数在30~300的平板 进行计数，则可根据公式推测大熊猫新鲜粪便中纤维素分解 菌活菌数。(4)测定酶活力时可以用单位时间内、单位体积中 反应物的减少量或产物的增加量来表示。由表格可知，在适 宜的条件下，C菌株在相同的温度和时间下，秸秆失重最多 纤维素降解率最大，说明该纤维素分解菌株产生的纤维素酶 活力最大。 练案[4] 学业考达标练 1.B传统发酵技术利用的是原材料中含有的菌种，发酵工程利 用的是经过筛选或培育的菌种，B符合题意。 2.D通常所指的发酵条件包括温度、pH、溶解氧、通气与转速 等，酶是自身调节物质，不属于发酵条件，故选D。 3.B焙烤发芽的大麦种子时杀死了大麦种子胚，但不能使淀粉 酶丧失活性，B错误。 4.D发酵工程是运用微生物的功能进行生产的，生产条件温 和，即是在严格控制发酵条件下进行的，D错误。 5.B发酵工程的基本环节一般包括菌种的选育，扩大培养，培 养基的配制、灭菌，接种，发酵产物的分离、提纯等方面，A正 确：发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，B错误；基因工程 育种、诱变育种均能获得优良性状的菌种，C正确；如果产品 是菌体，可采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出 来，D正确 6.C主发酵结束后，发酵液还不适合饮用：后发酵需要在低温 密闭条件下进行一段时间才能形成澄清、成熟的啤酒，发酵的 温度和发酵的时间随啤酒品种的口味要求的不同而有所差 异，C错误 7.B选择新鲜的葡萄，榨汁前先用清水冲洗，再除去枝梗和腐 烂的籽粒，沥干后榨汁，A正确：花青素是存在于葡萄细胞液 泡中的色素，不是酵母菌发酵产生的，B错误：酒精发酵温度 应控制在18~30℃，酒精发酵会产生C0,,故需适时拧松瓶 盖放气，C正确；使用紫色葡萄和带盖玻璃瓶等依次制作葡萄 酒和葡萄醋，该实验先进行酒精发酵再进行果醋发酵，酒精发 酵过程中产生C02,而果醋发酵过程中，醋酸菌以酒精为底物 产生醋酸，不产生气体，故葡萄醋发酵产生的气泡明显少于葡 萄酒发酵，D正确。 2 8.(1)淀粉酶 (2)分解淀粉，形成糖浆 (3)终止酶的进一步作用、对糖浆灭菌 (4)隔绝空气酵母菌种群数量、酒精含量等 (5)熟啤生啤未经过滤、消毒的生啤中含有较多的微生物 和固体物，这些物质中可能含有引起过敏反应的过敏原 【解析】(1)过程①的目的有两个，一是破坏细胞结构释放 出淀粉酶，从而增加可溶性糖的含量；二是杀死胚，从而减少 可溶性糖的消耗。(2)过程②的目的是分解淀粉，形成糖浆。 (3)啤酒花可使啤酒具有独特的苦味和香气，并具有防腐和澄 清麦芽汁的作用。过程③的作用有终止酶的进一步作用、对 糖浆灭菌等。(4)过程④控制的气体条件是隔绝空气。该过 程可通过检测酵母菌种群数量、酒精含量等来了解发酵进程。 (5)未经过程⑤分装的啤酒称为“生啤”，经过程⑤分装并且 过滤、消毒、调制后的啤酒为“熟啤”。保质期较长的是熟啤， 更容易引起部分人发生肠道过敏反应的是生啤，原因是未经 过滤、消毒的生啤中含有较多的微生物和固体物，这些物质中 可能含有引起过敏反应的过敏原。 选择考提升练 1.B发酵工程的基本环节中，第一个环节是菌种的选育，最后 一个环节是产物的分离与提纯，B正确。 2.C生产抗生素、维生素、药用氨基酸等为发酵工程在医药工 业上的应用：生产啤酒、果酒和食醋等，以及生产各种各样的 食品添加剂，都是发酵工程在食品工业上的应用；化学检测和 水质监测不属于发酵工程的应用。 3.C发酵工程的内容一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基 的配制、灭菌，接种，发酵，产物的分离、提纯等方面，发酵工程 的中心环节是发酵罐内发酵，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，而并非微生物的代谢物，B 错误；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正确；在发酵工程的发酵环节中，发酵条件不仅影响微 生物的生长繁殖，也会通过影响酶的活性影响微生物的代谢 途径，D错误。 4.D由题干图可知，DHA油脂的产量随着发酵进程逐渐增加， 生物量也随着发酵进程逐渐增加，它们的变化呈正相关，A正 确：由题干图可知，生物量与DA油脂的产量呈正相关，温度 和溶解氧影响微生物的生长繁殖，进而影响DHA油脂的产 量，B正确：发酵液中葡萄糖被微生物吸收用于呼吸作用产生 能量，供其合成DHA油脂，C正确；DHA油脂是一种不饱和脂 肪酸，含C、日、O不含N,所以在12~60h,DHA油脂的合成对 碳源的需求高，D错误。 5.C乙型肝炎疫苗可用发酵工程的方法生产，这种方法生产的 乙型肝炎疫苗的优点是酵母菌繁殖快，代谢旺盛，单位时间内 的产量高，C错误。 6.D糖化主要是将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子的过 程，因此大麦发芽释放的淀粉酶可参与糖化过程，A正确；破 碎过程有利于大麦中淀粉酶的释放，从而使淀粉酶与淀粉充 分接触，促进淀粉分解，提升反应速率，B正确：蒸煮过程中淀 粉酶的活性丧失，因此蒸煮过程可以终止淀粉酶的进一步作 用，并对糖浆灭菌，C正确；在缺氧、酸性的发酵液中，酵母菌 可以生长繁殖，但随着无氧呼吸过程中酒精含量的增多，酵母 菌的生长受到抑制，因此酵母菌发酵过程未必待糖分消耗完 全后才会终止，D错误。 7.B果酒发酵的适宜温度为18~30℃，因此夏季生产果酒时， 常需对罐体进行降温处理，A正确；乙醇是酵母菌无氧呼吸的 产物，因此发酵过程中不需要通入空气，B错误：发酵过程中 42 酵母菌无氧呼吸产生了二氧化碳，但是没有消耗氧气，因此发 酵罐中的气压不会低于大气压，C正确；葡萄酒发酵的原料是 糖类，因此可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何 时终止发酵，D正确。 8.(1)诱变育种扩大培养快速增加菌种的数量 (2)残留在培养基中的化学药物会抑制青霉菌的生长繁殖 (3)温度、pH、溶解氧、罐压、营养物质微生物数量、产物 浓度 (4)过滤、沉淀 【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、H、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。 练案[5] 学业考达标练 1.D植物的体细胞具有发育成完整个体所必需的全部基因，即 植物细胞的全能性，是植物组织培养的理论基础之一，A、C正 确：高度分化的细胞只有处于离体状态且有适宜的生长条件 时才有可能表现出全能性，B正确；从一粒玉米种子长成一棵 植株是自然生长过程，不能体现植物细胞的全能性，D错误。 2.C形成愈伤组织需要在消毒、灭菌条件下进行，因为只有在 消毒、灭菌条件下，才能保证培养出的组织、细胞避免感染，否 则培养基内将长出许多微生物，与离体细胞争夺营养与生存 空间，使其不能形成愈伤组织。由于此阶段形成的是愈伤组 织，并没有形成具有根、茎、叶的植物体，因此不需要光照。 3.C高度分化的植物细胞处于离体状态时，在一定的营养物质 和外界条件下才能表现全能性。 4.D幼嫩组织细胞的分化程度较成熟组织细胞的低，因此幼嫩 组织较成熟组织易培养成功，A正确：植物组织培养时需要用 体积分数为70%的酒精和质量分数为5%左右的次氯酸钠溶 液对离体幼茎进行消毒，B正确：植物组织培养需要适宜的温 度环境，C正确：生长素与细胞分裂素的含量之比较高时，有 利于根的形成，D错误。 5.C植物体细胞杂交不需要考虑亲本间是否存在生殖隔离。 6.D植物细胞有细胞壁，细胞壁阻碍细胞的杂交，由于植物细 胞壁的成分主要是纤维素和果胶，根据酶的专一性原理，在进 行体细胞杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞 壁，获得具有活力的原生质体，A错误；愈伤组织是由已分化 的细胞经过脱分化，即失去其特有的结构和功能，转变成未分 化的细胞，进而形成不定形的薄壁组织团块，B错误：杂种细 胞的染色体数不一定是原细胞染色体数的2倍，一般为两亲 本细胞染色体数之和，C错误；生物体中基因的作用是相互 的，且基因控制相关性状，“番茄一马铃薯”杂种植株未表现 出亲本的所有性状与基因无法有序表达有关，D正确。 7.D液泡中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等，其中的色素是 指水溶性色素，如花青素，A正确：适当增加培养物转移至新 鲜培养基的频率可减少氧化剂的浓度，从而减少褐变，B正 确；根据题干信息“在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细 胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程 2 称为褐变”可知，在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐 变，C正确：宜选用蓝莓幼嫩叶片为材料制备外植体，因为幼 嫩的植物组织分生能力强，且褐变程度低，D错误。 8.（1)纤维素酶果胶酶 (2)电融合法、离心法杂种细胞再生出新的细胞壁 (3)存在生殖隔离能够打破生殖隔离，实现远缘杂交育种， 培育植物新品种 【解析】(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，根据 酶的专一性原理，可采用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。 (2)诱导原生质体融合的方法包括：物理法（电融合法、离心 法等)和化学法（聚乙二醇融合法、高Ca2+一高pH融合法 等)；原生质体融合完成的标志是杂种细胞再生出新的细胞 壁。(3)通常情况下，由于白菜和甘蓝之间存在生殖隔离，因 此白莱和甘蓝有性杂交是不能成功的；植物体细胞杂交技术 和传统杂交技术相比，其优点是能够打破生殖隔离，实现远缘 杂交育种，培育植物新品种。 选择考提升练 1.C对不耐高温的植物激素除菌时无法用高压蒸汽灭菌法，可 以用滤膜过滤除菌，再添加到已灭菌的培养基中，A正确：接 种室和超净工作台等，可用紫外线进行消毒，镊子、剪刀等金 属器具可灼烧灭菌，B正确：植物组织培养中的外植体用体积 分数为70%的酒精和质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液进 行消毒，外植体取出后，在无菌水中清洗了消毒液后才能接种 到培养基中，C错误：玻璃培养皿常采用干热灭菌法灭菌，D 正确。 2.A移栽前应先将培养瓶的封口膜打开，让试管苗在培养箱内 生长几日，A错误：移栽的基质可以是消过毒的蛭石或者珍珠 岩，等幼苗长壮后再移栽到土壤中，B正确；移栽时需用流水 清洗根部的培养基，C正确：最后幼苗需移植到消过毒的新环 境下生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中，D正确。 3.B利用外植体得到根与芽或完整植株的过程一般需要添加 生长素和细胞分裂素等植物激素，A正确；由题干可知，器官 发生的两种途径都需要利用外植体诱导得到根与芽或完整植 株，而不能在母体植物上直接完成，B错误：器官发生途径过 程中通过诱导外植体经细胞分裂、分化得到，这一过程中存在 基因选择性表达，C正确：器官发生的原理是植物细胞的全能 性，植物细胞具有全能性的原因是高度分化的细胞的细胞核 中具有该物种的全套遗传信息，D正确。 4.B植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，①过程用纤维素 酶和果胶酶去除植物细胞壁，A错误；人工诱导原生质体融合 的方法包括物理法（电融合法、离心法）、化学法（聚乙二醇融 合法)等，B正确；③表示脱分化、④表示再分化，培养的目的 不一样，培养基的成分有差别，例如③与④中植物激素的浓度 和比例不同，C错误：获得的耐盐植株由于基因表达的调控， 不一定能表现出双亲全部优良性状，D错误。 5.B植物体细胞杂交能克服远缘杂交不亲和的障碍，亲缘关系 远近不影响该技术实施，不需要考虑，A错误；栽培品种（二倍 体)与野生型（二倍体）体细胞杂交，融合细胞含有两个物种 的染色体组，可获得异源四倍体，B正确：由杂种细胞→杂种 植株，该过程的原理是植物细胞的全能性，C错误；两种植物 杂交后得到的F,表现为不可育，不能产生正常的配子，因而 不能利用单倍体育种的操作手段较快获得所需植株，D错误。 6.C目标品系M和目标品系N都为四倍体，染色体组数相同， A正确；目标品系M和目标品系N都为四倍体，二者的体细 胞内的核DNA数相同，B正确；根据题意分析，目标品系M的 基因组成为AAaaBBbb(F,为AaBb时加倍)；而目标品系N的练案[4] 第1章 第3节 学业考达标练 一、选择题 1.下列有关发酵工程的菌种的说法，错误的是 A.发酵工程的菌种可以从自然界中筛选出来 B.发酵工程可以利用原材料中含有的菌种 C.发酵工程的菌种可以来自基因工程 D.发酵工程的菌种可以来自诱变育种 2.严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关 键，直接关系到是否能得到质量高、产量多的 理想产物，通常所指的发酵条件不包括 ( A.温度控制 B.溶解氧控制 C.pH控制 D.酶的控制 3.下列有关啤酒生产流程的说法，错误的是 A.让大麦种子发芽的目的是释放淀粉酶 B.焙烤发芽的大麦种子时，淀粉酶丧失活性 C.糖化的目的是让淀粉分解 D.蒸煮时终止了酶的作用，并对糖浆进行 灭菌 4.下列选项中不属于发酵工程特点的是（) A.原料来源丰富，价格低 B.产物专一，产量高 C.废弃物对环境污染小，容易处理 D.生产条件需要高温高压 5.下列有关发酵工程基本环节的叙述，错误的是 A.发酵工程的主要环节包括选育菌种，扩大 培养，配制培养基，灭菌，接种，发酵罐内发 酵以及分离、提纯产物 B.扩大培养是发酵工程的中心环节 1 发酵工程及其应用 C.性状优良的菌种可以通过基因工程育种或 诱变育种获得 D.对于获得的产品菌种，可以采用过滤、沉淀 等方法将菌体分离和干燥 6.下列有关啤酒的工业化生产的叙述，错误的是 () A.啤酒生产的主要原料是大麦 B.啤酒生产的发酵过程包括主发酵阶段和后 发酵阶段 C.主发酵在低温、密闭条件下进行，发酵液澄 清、成熟可以饮用 D.发酵的温度和时间会影响啤酒的口味 7.下列关于使用紫色葡萄和带盖玻璃瓶等依次 制作葡萄酒和葡萄醋的叙述，错误的是 A.选择新鲜的葡萄，用清水冲洗，再除去枝梗 和腐烂的籽粒，沥干后榨汁 B.酵母菌发酵产生的花青素使发酵液的颜色 逐渐加深 C.酒精发酵温度应控制在18~30℃，并适时 拧松瓶盖放气 D.葡萄醋发酵产生的气泡明显少于葡萄酒 发酵 二、非选择题 8.如图为某啤酒厂的生产工艺流程，请回答下列 问题。 啤酒花 糖浆 ②糖化 过滤一 旋 啤酒酵母 过滤 5成熟 ④发酵 (1)过程①的目的有两个，一是破坏细胞结构 释放出 ,从而增加可溶性糖的含 量；二是杀死胚，从而减少可溶性糖的 消耗。 (2)过程②的目的是 (3)啤酒花可使啤酒具有独特的苦味和香气， 并具有防腐和澄清麦芽汁的作用。过程 ③的作用有 (至少答出2点)。 (4)过程④控制的气体条件是 该过程可通过检测 来了解发酵进程。 (5)未经过程⑤分装的啤酒称为“生啤”或“鲜 啤”，经过程⑤并且过滤、消毒、调制后的 啤酒为“熟啤”。你认为保质期较长的是 (填“生啤”或“熟啤”)，更容易 引起部分人发生肠道过敏反应的是 (填“生啤”或“熟啤”)，原因是 选择考提升练 一、选择题 1.发酵工程的正确操作过程是 ①发酵②培养基的配制③灭菌④产物 的分离与提纯⑤菌种的选育⑥扩大培养 和接种 A.①③④⑤②⑥ B.⑤②③⑥①④ C.②⑤③①⑥④ D.⑥⑤②④③① 2.下列不属于发酵工程的应用的是 ( A.生产抗生素、维生素、药用氨基酸等 B.生产啤酒、果酒和食醋等 C.化学检测和水质监测 D.生产各种各样的食品添加剂 3.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。下列相关叙述 正确的是 () A.发酵工程的中心环节是菌种的选育和扩大 培养 B.通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单 细胞蛋白 C.发酵工程的产品主要包括微生物的代谢 物、酶及菌体本身 D.发酵过程中，条件变化会影响微生物的生 长繁殖，但不会影响微生物的代谢途径 4.利用某种微生物发酵生产DHA油脂，可获取 DHA(一种不饱和脂肪酸)。如图为发酵过程 中物质含量变化曲线。下列叙述错误的是 ( 80 葡萄糖 1250 生物量 200 150 蛋白胨 DHA油脂 10m誉 20 0裙 01224.364860728496 0 发酵时间h) 注：生物量为每升发酵液中的细胞干重(g·L)》 A.DHA油脂的产量与生物量呈正相关 B.温度和溶解氧的变化能影响DHA油脂的 产量 C.葡萄糖代谢可为DHA油脂的合成提供能量 D.12~60h,DHA油脂的合成对氮源的需求 比碳源高 5.下列有关发酵工程应用的说法，错误的是 A.发酵工程可以生产酱油、泡菜等传统发酵 食品 B.柠檬酸、乳酸等食品添加剂可以通过发酵 工程生产 C.发酵工程可以生产多种药物，但是不能生 产疫苗 D.发酵工程生产的单细胞蛋白可以制成微生 物饲料 6.我国是世界啤酒生产和消费大国。啤酒是以 大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，如图是 “精酿”啤酒生产流程示意图。下列说法错误 的是 酵母菌种 活化 大麦→发芽 +破碎糖化→煮沸：→接种→发酵过滤包装 制麦 糖化 发酵 A.大麦发芽释放的淀粉酶可参与糖化过程 B.碾磨有利于淀粉酶与淀粉充分接触，提升 反应速率 C.蒸煮过程可以终止淀粉酶的进一步作用， 并对糖浆灭菌 D.当发酵液中的糖分消耗完全后，酵母菌的 发酵才会终止 7.某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主 发酵过程的研究，下列叙述错误的是（) 阀门少 进气口 力表 吴出气口 搅拌桨 H排料阀 A.夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温 处理 16g B.乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的 进气量不宜太大 C.正常发酵过程中罐内的压力不会低于大 气压 D.可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来 决定何时终止发酵 二、非选择题 8.青霉素是一种常用的抗生素，其工业化生产流 程如图所示。 青霉菌菌种9级种子继2一级种子健]接种 配制培养基③灭菌发酵罐 内发酵 ④ 菌种 一发酵液 青霉素 请回答下列问题： (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