第1章 发酵工程 章末总结-【成才之路·学案】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)

040 章末总结 构建网络 素养提升 传 选育菌种 毛霉等：制作阴乳 扩大培养 乳酸菌：制作泡菜 配制培养基 拉 酵母菌：制作果酒 基本环节 灭菌 酷酸菌：制作果醋」 的应 接种 发 发酵 发酵 种类 分离、提纯产物 培养基 营养构成 及 获得产品 消毒 程 无菌技术 生 灭菌 用 食品工业 的 平板划线法 培 医药工业 接种 应用 柿释涂布平板法 技 农牧业 术及 其他方面 纯培养 应 杨韩涂布平板法方法 用 显微镜直接计数法 计数 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 体验真题直击高考 命题趋势：从近几年全国各地的高考试题来看，发酵工程专题以来自生产生活实际的实例为情 境，考查微生物的培养及应用、传统发酵技术、发酵工程与应用。试题侧重学生对科学探究和科学 思维及利用所学知识解决实际问题能力的考查。 1.(2025·河南卷)食醋和黄酒是我国传统的日常调味品，均通过发酵技术生产。下列叙述错误的 是 () A.醋酸的发酵是好氧发酵，而酒精的发酵是厌氧发酵 B.以谷物为原料酿造食醋和黄酒时，伴有pH下降和气体产生 C.食醋和黄酒发酵过程中，微生物繁殖越快发酵产物产率越高 D.使用天然混合菌种发酵往往会造成传统发酵食品的品质不一 2.(2025·浙江1月卷)传统发酵技术为我们提供了多种食品、饮料及调味品。下列叙述错误的是 () A.泡菜的风味由乳酸菌的种类决定 B.用果酒发酵制作果醋的主要菌种是醋酸菌 047 C.家庭酿制米酒的过程既有需氧呼吸又有厌氧呼吸 D.传统发酵通常是利用多种微生物进行的混合发酵 3.(2025·四川卷)微塑料由塑料废弃物风化形成，难以降解，会危害生态环境和人体健康。有人分 离到X和Y两种微塑料降解菌，将总菌量相同的X、Y、X+Y(X:Y=1:1)分别接种于含有等量 微塑料的蛋白胨液体培养基中，培养一段时间后测定微塑料的残留率（残留率=剩余量/添加量 ×100%),结果如下图。下列叙述正确的是 () 75 未接菌 A.用平板划线法能测定X菌组中的活菌数 B.Y菌组微塑料残留率较高，故菌浓度也高 C.混合菌种对微塑料的降解能力高于单一菌种 D.能在该培养基中生长繁殖的微生物都能降解微塑料 4.(2025·湖南卷)采集果园土壤进行微生物分离或计数。下列叙述正确的是 A.稀释涂布平板法和平板划线法都能用于尿素分解菌的分离和计数 B.完成平板划线后，培养时需增加一个未接种的平板作为对照 C.土壤中分离得到的醋酸菌能在无氧条件下将葡萄糖分解成乙酸 D.用于筛选尿素分解菌的培养基含有蛋白胨、尿素和无机盐等营养物质 5.(2024·吉林卷改编)某些香蕉植株组织中存在的内生菌可防治香蕉枯萎病，其筛选流程及抗性 检测如图。下列操作错误的是 ( 内生菌菌液划线 样品采集→样品消毒→无菌检测→样品研磨 病原菌菌斑 抗性检测←获得纯培养物←稀释涂布 抗性检测 A.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 B.将采集的样品充分消毒后，用蒸馏水冲洗，收集冲洗液进行无菌检测 C.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 D.判断内生菌的抗性效果需比较有无接种内生菌的平板上的病原菌菌斑大小 042 6.(2025·山西卷)我国是世界上最大的柠檬酸生产国。利用黑曲霉通过深层通气液体发酵技术生 产柠檬酸，流程如下图。下列叙述错误的是 ( 淀粉水解糖→灭菌 选育菌种→扩大培养→接种→发酵罐内发酵→分离、提纯产物 无菌空气 A.淀粉水解糖为发酵提供碳源和能源 B.扩大培养可提供足量的黑曲霉菌种 C.培养基、发酵罐和空气的灭菌方法相同 D.通气、搅拌有利于溶解氧增加和柠檬酸积累 7.(2025·辽宁卷)科研人员通过稀释涂布平板法筛选出高耐受且降解金霉素(C22H2ClN20g)能力 强的菌株，旨在解决金霉素过量使用所导致的环境污染问题。下列叙述错误的是 () A.以金霉素为唯一碳源可制备选择培养基 B.逐步提高培养基中金霉素的浓度有助于获得高耐受的菌株 C.配制选择培养基时，需确保pH满足实验要求 D.用接种环将菌液均匀地涂布在培养基表面 8.(2025·山东卷)深海淤泥中含有某种能降解纤维素的细菌。探究不同压强下，该细菌在以纤维 素或淀粉为唯一碳源的培养基上的生长情况。其他条件相同且适宜，实验处理及结果如表所示。 下列说法正确的是 ( 组别 压强 纤维素 淀粉 菌落 ① 常压 - + ② 常压 ③ 高压 ④ 高压 + 注：“+”表示有；“-”表示无 A.可用平板划线法对该菌计数 B.制备培养基的过程中，应先倒平板再进行高压蒸汽灭菌 C.由②④组可知，在以纤维素为唯一碳源的培养基上，该菌可在常压下生长 D.由③④组可知，高压下该菌不能在以淀粉为唯一碳源的培养基上生长 素养等级测评 请同学们认真完成考案（一）行定向改造，以获取性状优良的菌种，C正确：单细胞蛋白就 是微生物菌体，无需将菌体破碎后提取，D错误。 变式训练 1.D青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中会通过分泌青霉素 杀死细菌，因此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毒素分泌的有利条件，A正 确；青毒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 必须严格灭菌，D错误。 任务二 合作探究 1提示：①②③。生产单细胞蛋白饲料、利用工程菌生产胰岛 素、工厂化生产青霉素均需要利用发酵工程技术。 2.提示：酱油、各种酒类、柠檬酸和谷氨酸的发酵生产利用的微 生物分别是霉菌（如黑曲霉）、酿酒酵母、黑曲霉和谷氨酸棒 状杆菌。 3.提示：菌种的选育、对原材料的处理、发酵过程的控制、产品的 消毒等，都有助于提高啤酒的产量和品质。 4.提示：乙醇可通过粮食发酵制得，是可再生能源，推广使用乙 醇汽油可以节省石油资源：乙醇燃烧生成二氧化碳和水，能减 少汽车尾气的污染等 典例剖析 例：B题意显示，将两种菌放在含有钙荧光白（细胞壁组装抑 制剂)的培养基上培养，发现菌株M形成菌落的能力明显高 于野生菌株，据此推测，菌株M絮凝能力较高的原因可能是 细胞壁组装能力高于野生菌株，A正确：含有钙荧光白的培 养基中需要添加无机盐以调节渗透压，同时也需添加琼脂， 因为菌落是在固体培养基上长出的，B错误；获取目标菌株 的方法有基因工程育种、诱变育种和从自然界中筛选获得， 题中的菌株M是通过基因工程育种的方法获得的，C正确； 酒精发酵时选用菌株M可节约成本，因为菌株M具有较高 絮凝能力，因此在发酵结束时细胞和产物更易分离，D正确。 变式训练 2.B赤霉素能促进种子的萌发，据此可推测若用赤霉素处理大 麦，可诱导《-淀粉酶相关基因的表达，促进α-淀粉酶的合 成，进而使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶，A正确； 焙烤可以杀死大麦种子的胚，但不使淀粉酶失活，没有进行灭 菌，B错误；糖浆经蒸煮（产生风味组分、终止酶的进一步作 用，并对糖浆灭菌)、冷却后再接种酵母菌进行发酵，防止高温 杀死菌种，C正确；转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰 的生成，缩短啤酒的发酵周期，属于转基因技术在微生物领域 的应用，D正确。 课堂达标巩固训练 1.D微生物饲料利用的是微生物的菌体，而不是微生物的代 谢物。 2.B糯米“蒸熟”与大米“蒸煮”的目的均有利于灭菌和糖化过 程，A正确：题干图中制酒用到了酒曲，酒曲含有霉菌、酵母 菌、乳酸菌，霉菌属于真菌，其为需氧型，该过程毒菌产生的淀 粉酶有利于将糯米中的淀粉分解，其中的乳酸菌进行的是无 21 氧呼吸，酵母菌主要进行无氧呼吸从而完成酿酒的过程，醋酸 发酵过程中主要利用了醋酸杆菌的有氧呼吸进行醋酸发酵，B 错误：醋酸发酵过程中利用了醋酸菌的有氧呼吸，在发酵过程 中经常翻动发酵物，有利于散热，可控制发酵温度和改善通气 状况，C正确：啤酒酿造流程中利用的原理是酵母菌的无氧呼 吸产生酒精的过程，若适当增加溶解氧有利于酵母菌有氧呼 吸产生更多的能量满足酵母菌自身增殖的需要，因而可缩短 发酵时间，D正确。 3.(1)面粉0，浓度、温度 (2)耐盐淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶 (3)各菌种的比例搅拌通气、剪碎垃圾 (4)用于作物施肥更高效 【解析】(1)微生物培养基一般都含有水、碳源、氨源和无机 盐等营养物质，碳复比(C/N)过高或者过低都不利于微生物 发酵。某厨余垃圾中蛋白质占比较大，为了提高发酵效率，需 要增加碳源的比例，可以在上料时加入一定量的面粉。微生 物培养基还要满足微生物生长对温度、H、特殊营养物质以 及02的要求，该设备的控制系统需要感应O2浓度、温度等理 化条件的变化，以保证微生物良好的发酵环境。(2)微生物能 分解淀粉、蛋白质、脂肪等物质，是因为微生物能（合成）分泌 淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等。由于厨余垃圾具有高含水率、高 有机质（淀粉、脂肪和蛋白质等）和高盐分的“三高”属性，所 以该设备中投放的混合菌种需要具有耐高温和耐盐的特性， 从而能更好地适应设备中的环境，更快降解厨余垃圾。(3)餐 厅食堂和农贸市场产生的厨余垃圾在成分上有较大差异，可 通过调整各菌种的比例，使设备都能达到较理想的降解效果。 若利用筒易发酵桶处理厨余垃圾，若不考虑升温和菌种投放 措施，可通过搅拌通气、剪碎垃圾的做法提高降解效果。(4) 厨余垃圾经该设备处理后的残渣可用于给作物施肥，微生物 分解后提供二氧化碳和无机盐，以实现就地资源化利用。除 此优点外，使用该设备处理比直接填埋厨余垃圾更高效。 章末总结 体验真题直击高考 .C醋酸发酵的微生物是醋酸菌，其新陈代谢类型是异养需氧 型故醋酸发酵是好氧发酵，而酒精发酵的微生物是酵母菌， 需要无氧呼吸产生酒精，故是厌氧发酵，A正确；以谷物为原 料酿造食醋和黄酒时，产物中的醋酸、二氧化碳等会使pH下 降，B正确；黄酒发酵过程中，酵母菌繁殖在有氧条件下，产酒 精要在无氧条件下，繁殖越快则发酵产物酒精产率越低，C错 误：传统发酵食品所用的是自然菌种，没有进行严格中的灭 菌，以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，往往会造成传 统发酵食品的品质不一，D正确。 A泡菜的风味由原料、发酵菌种类、发酵环境等因素共同决 定，A错误；用果酒发酵制作果醋的主要菌种是醋酸菌，醋酸 菌是好氧型微生物，B正确：家庭酿制米酒主要用的是酵母 菌，在酿制米酒的过程中，首先让酵母菌在有氧的环境中进行 增殖，然后在无氧的环境中进行发酵，C正确：传统发酵食品 所用的是自然菌种，没有进行严格的灭菌，以混合菌种的固体 发酵及半固体发酵为主，D正确。 ,C平板划线法主要用于微生物的分离和纯化，不能用于测定 微生物的数量，测定活菌数常用稀释涂布平板法，A错误：Y 菌组微塑料残留率较高，说明Y菌对微塑料的降解能力相对 较弱，而不是菌浓度高，微塑料残留率与菌对微塑料的降解能 力有关，而非直接与菌浓度相关，B错误；由题图可知，X+Y 混合菌种组的微塑料残留率低于X菌组和Y菌组，说明混合 菌种对微塑料的降解能力高于单一菌种，C正确；该培养基中 含有蛋白胨，能在该培养基中生长繁殖的微生物可能利用蛋 白胨作为碳源和氮源等，但不一定都能降解微塑料，D错误。 4.B稀释涂布平板法可通过菌落数进行计数，而平板划线法仅 用于分离纯化菌种，无法计数，A错误：平板划线法操作后需 设置未接种的平板作为空白对照，以验证培养基灭菌是否彻 底，B正确；醋酸菌为严格好氧菌，其代谢需氧气，无氧条件下 无法将葡萄糖转化为乙酸，C错误；筛选尿素分解菌的培养基 应以尿素为唯一氮源，若含蛋白胨（含其他氮源），则无法筛选 目标菌，D错误。 5.B题干信息：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正确：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；由题图可知，样品研磨后进 行了稀释涂布，可见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。 6.C淀粉水解形成的糖类可以作为黑曲霉生存所需的碳源，氧 化分解可以为黑曲霉提供能源，A正确：通过液体培养基的扩 大培养，可以为后续的发酵罐内发酵提供足量的黑曲霉菌种 B正确；空气一般用过滤除菌的方式，培养基一般用高压蒸汽 灭菌的方式，发酵罐可以用高温灭菌的方式等，因此它们的灭 菌方法不相同，C错误；已知利用黑曲霉通过深层通气液体发 酵技术生产柠檬酸，说明通气、搅拌有利于溶解氧增加，有利 于发酵产物柠檬酸的积累，D正确。 7.D以金霉素为唯一碳源的选择培养基，仅允许能利用金霉素 的微生物生长（其他无法利用金霉素的微生物被抑制），符合 选择培养基的设计原理，A正确；逐步提高金霉素浓度可模拟 环境胁迫，筛选出耐受性更强的菌株（类似“驯化”过程），B 正确：培养基的H需根据目标微生物的生长需求调整（如细 菌通常中性偏碱，真菌偏酸性)，是配制培养基的基本要求，C 正确：稀释涂布平板法需用涂布器将菌液均匀涂布在培养基 表面，而接种环用于平板划线法（分离单菌落），用接种环涂 布无法保证菌液均匀，D错误。 8.D平板划线法是用来分离和纯化微生物，获得单个菌落的技 术，而不能用于微生物的计数。稀释涂布平板法可用于微生 物的计数，A错误：制备培养基的过程中，应先灭菌再倒平板， B错误：组②为常压+纤维素，结果无菌落，而组④为高压+ 纤维素，结果有菌落，这个对比恰好说明，在以纤维素为碳源 的条件下，该菌不能在常压下生长，而能在高压下生长，C错 误：③④组形成了一个对照实验，变量是碳源。实验结果表 明，在高压条件下，该细菌可以利用纤维素生长（组④），但不 能利用淀粉生长（组③），D正确。 第2章细胞工程 第1节植物细胞工程 第1课时植物细胞工程的基本技术 必备知识自主梳理 一、1.(1)细胞器细胞组织水平(2)植物细胞动物细胞 2.(1)产生完整生物体分化成其他各种细胞(2)选择性 地表达 3.离体人工配制的培养基完整植株 4.（1)①结构和功能②愈伤组织芽、根等器官③生长 素细胞分裂素(2)酒精次氯酸钠溶液酒精灯火焰 诱导愈伤组织培养箱愈伤组织诱导生芽诱导生 根蛭石或珍珠岩 微思考 提示：三种培养基成分的不同主要是生长素和细胞分裂素的 比例不同。 二、1.不同来源杂种细胞新植物体 2.原生质体融合细胞壁脱分化再分化(1)纤维素酶 和果胶酶(2)①电融合离心②聚乙二醇(PEG)高 Ca2+一高pH 3.生殖隔离 自我检测 1.×具有某种生物全部遗传信息的细胞在离体的情况下才能 表现出全能性 2.V 3.×对外植体要进行消毒处理。 4.×植物组织培养过程中，脱分化过程一般是要求避光培 养的。 5.×由于植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以去除 细胞壁应使用纤维素酶和果胶酶，获得原生质体。 6.V 7.×原生质体融合的原理是细胞膜的流动性。 8.V 合作探究能力提升 任务 合作探究 1.提示：外植体屁分化愈伤组织秀分化芽、根等一试管苗 酬化移栽，完整植株。 2.提示：避免杂菌与培养物竞争营养，且有些杂菌会危害培养物 的生长。 3.提示：应含有：因为此时外植体不能进行光合作用制造有机 物，需要依赖于环境中的有机物才能生存，同时，蔗糖还能更 好的维持渗透压的相对稳定。 4.提示：是在一定的激素和营养等条件的诱导下启动的。 5.提示：后续培养过程中，给予适当时间和强度的光照的目的是 诱导叶绿素的形成，进一步形成叶绿体进行光合作用。 典例剖析 例：A外植体一般只消毒，不进行灭菌处理，以保持外植体的 活性，B错误；①是脱分化过程，月季花药的脱分化过程不需 要光照且应避光培养，当愈伤组织再分化形成芽和叶时才需 要适当时间和强度的光照，C错误；菊花根尖组织中含有控 19