1.3发酵工程及其应用教学设计-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

课题

第1章 第3节 发酵工程及其应用（1-2个课时）

时间

教材分析

第3节《发酵工程及其应用》介绍了发酵工程一般包舌菌种的选育、扩大培养、培养基的配制和灭菌、接种、发酵、产品的分离和提纯等环节，在此基础上介绍了发酵工程在食品工业、医药工业及其他工农业生产上的应用，引导学生理解发酵工程在医药、食品及工农业生产上的重要的应用价值。本节内容是在第1、2节两节的基础上发展起来的，也是基因工程的必要辅助技术。

本章内容是原人教版专题一和专题二的合并，合并后，知识、技能和素养的要求并没有大的变化，只是内容上更加紧凑，知识点间的联系更符合学生的认知习惯。

学情分析

教学目标

1.概述发酵工程及其基本环节。(生命观念，科学思维)

2.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品。(科学思维)

3.举例说明发酵工程在农业，医药工业，食品工业及其他工业生产上有重要的应用价值。(科学思维，社会责任)

教学重难点

1.教学重点

发酵工程的基本环节、发酵工程的应用。

2.教学难点

发酵工程的基本环节。

教学内容及流程

学习任务

教学过程

备注

新课

【教师讲述】青霉素是世界上第一个应用于临床的

导入——从社会中来

抗生素。早期科学家只能从青霉菌中提取少量，价格贵如金。随着高产菌种的选育、发酵技术的发展等，青霉素步入了产业化生产的道路。如今，一瓶规格 160 万单位青霉素注射剂的价格只要 1 元左右。那么，在工业上，青霉素究竟是怎样产生的呢？

发酵工程的基本环节

【教师讲述】

1. 发酵工程定义：发酵工程指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。它涉及菌种的选育和培养，产物的分离和提纯等方面。

【教师讲述】步骤一：菌种的选育

1.选育依据：若生产的是微生物直接合成的产物（如青霉素、谷氨酸等），则可从自然界中先分离出相应菌种，再用物理或化学的方法诱变育种，从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种（常规菌）。若生产的是微生物不能合成的产物，可用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，以构建工程细胞或工程菌，从而达到生产相应产品目的（工程菌）。

2.选育途径：性状优良菌种可从自然界筛选，也可通过诱变育种或基因工程育种获得。

让学生自主构建流程图有利于他们对发酵工程的基本环节形成一个整体认识，帮助他们发展工程思维。

步骤二：扩大培养

1.原因：工业发酵罐体积大 (几十到几百立方米)，接种菌种总体积大 (几立方米到几十立方米)，所以发酵前需对菌种多次扩大培养。

2.目的：增加菌种数量，缩短生产周期。

3.方法：将培养到生长速度最快时期的菌体分开，再进行培养。

步骤三：培养基的配置

1.前提：在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。生产实践中，培养基配方要经过反复实验才能确定。

2.要求

① 根据不同的菌种，选择不同的材料配制培养基。

② 培养基应满足微生物在碳源、氮源、生长因子、水、无机盐等方面的营养要求，并为微生物提供适宜的 pH，以利于产物的合成。

③ 应尽量降低生产成本，以得到更高的经济效益。

3.类型：发酵工程一般使用液体培养基。

步骤四：灭菌

1.严格灭菌的原因：发酵工程所用大多为单一菌种，杂菌将与菌种形成竞争关系，对发酵过程造成不良影响，有杂菌污染会影响产量，因此培养基和设备需严格灭菌。

2.实例

① 在谷氨酸发酵过程中混入放线菌，则放线菌分泌的抗生素会使大量的谷氨酸棒状杆菌死亡。

② 在青霉素生产过程中混入杂菌，这些杂菌会分