第1章 4 第3节 发酵工程及其应用 课后达标检测（课件PPT）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版）

该高中生物学课件聚焦发酵工程核心知识，涵盖菌种选育、发酵条件控制、产品类型及应用实例，通过对比传统发酵与现代发酵工程，衔接微生物代谢的已有知识，构建从基础原理到技术应用的学习支架。 其亮点在于结合青霉素生产、啤酒发酵等真实案例，通过选择题和非选择题引导学生分析发酵条件对产物的影响，培养科学思维与探究实践能力。解析部分强化生命观念中的物质与能量观，学生能提升解决实际问题的能力，教师可借助案例丰富教学，提高课堂效率。

课后达标检测 1 一、选择题 1．下列有关发酵工程的叙述，正确的是(　　) A.单细胞蛋白是从人工培养的微生物菌体中提取的蛋白质 B.可通过诱变育种、基因工程育种等方法选育出性状优良的菌种进行扩大培养 C.发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者可以用微生物进行发酵 D.通常所指的发酵条件包括温度、溶解氧、pH和酶等的控制 √ 4 5 6 7 8 1 9 10 12 11 2 3 课后达标检测 13 解析：单细胞蛋白是通过发酵获得的微生物菌体，A错误； 传统发酵技术和现代发酵工程都是利用各种微生物的代谢来实现相关产品的生产，C错误； 通常所指的发酵条件包括温度、溶解氧、pH等的控制，D错误。 4 5 6 7 8 1 9 10 12 11 2 3 课后达标检测 13 2．下列关于微生物发酵过程的说法，正确的是(　　) A.菌种选育是发酵工程的中心环节 B.只要不断地向发酵罐中通入液体培养基，就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、溶解氧与转速等发酵条件，否则会影响菌种代谢物的形成 D.在谷氨酸发酵过程中，当pH呈酸性时，生成的代谢物就会是乳酸或琥珀酸 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 解析：发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，A错误； 发酵过程中应随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，同时应对发酵过程中的一些条件进行控制才能保证发酵的正常进行，B错误； 微生物发酵过程中要严格控制温度、pH、溶解氧与转速等发酵条件，因为环境条件的变化不仅会影响菌种的生长和繁殖，还会影响代谢物的形成，C正确； 在谷氨酸发酵的过程中，当pH呈酸性时，会形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 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。下列叙述错误的是(　　) A.传统发酵技术多是混合菌种发酵，发酵工程一般为纯种发酵 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.发酵工程通常可以采用连续培养的方法以最大限度地获得人类所需的产品 解析：单细胞蛋白是指以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体，B错误。 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 4．下图表示发酵罐中各种因素对谷氨酸棒状杆菌发酵产生谷氨酸的影响，其中错误的是(　　) √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 解析：温度可以通过影响酶的活性来改变谷氨酸的产生速率，在最适温度时谷氨酸的产生速率最大，高于或低于最适温度时都会使酶的活性降低(甚至丧失)；同理，pH对谷氨酸产生速率的影响也是如此，A、D正确。 谷氨酸棒状杆菌是好氧细菌，在一定范围内，随着溶解氧含量的增加，该菌生长繁殖的速率加快，谷氨酸的产生速率增加，但当溶解氧含量增加到一定值时，由于受其他条件(如酶的数量与活性等)的限制，谷氨酸的产生速率不能继续增加而达到最大产生速率，B正确。 谷氨酸产生速率随时间的变化在最初阶段可能不断加快，当活菌数目达到最多(稳定期)时，其产生总量会继续增加，但产生速率不再有明显加快的现象，C错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 5．(2025·湖北武汉高二期末)青霉素是青霉菌分泌的一种抗生素。随着高产菌种的选育，发酵技术的发展，青霉素已经步入产业化生产的道路。下列叙述错误的是(　　) A.经过不断诱变、筛选获得生产用高产青霉菌株 B.发酵工程所用培养基和设备必须严格控制无菌 C.发酵过程中要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度、溶解氧等 D.用过滤、沉淀等方法将青霉菌体分离、干燥即可获得青霉素 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 解析：高产青霉菌株是通过诱变育种获得的，A正确； 发酵工程所用培养基和设备必须严格控制无菌，避免杂菌污染，B正确； 发酵过程中要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度、溶解氧等，以保证发酵过程的顺利进行，C正确； 青霉素是细胞代谢物，采取适当的提取、分离和纯化措施来获得，用过滤、沉淀等方法将青霉菌体分离、干燥获得的是微生物细胞本身，D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 6．(2025·湖北普通高中联盟高二期中)随着人们对发酵原理的认识，微生物纯培养技术的建立以及密封式发酵罐的成功设计，人们能够在严格控制的环境条件下大规模生产发酵产品，发酵工程正在也将持续影响人们的生活和生产实践。下列有关发酵工程的说法正确的是(　　) A.在发酵罐中接种菌种量越高，其K值越大 B.单细胞蛋白是指单一微生物菌体中的蛋白质 C.啤酒发酵过程中大部分糖的分解和代谢物的生成在主发酵阶段完成 D.发酵工程的中心环节是灭菌 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 解析：K值表示环境容纳量，发酵罐内菌种的K值与空间大小、营养物质有关，与接种量无关，A错误； 许多国家以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体，即单细胞蛋白，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，主发酵结束后在低温、密闭环境下储存一段时间进行后发酵，C正确； 发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 7．(2025·江苏南通高二期中)下列关于发酵工程的说法，错误的是(　　) A.发酵工程中应控制pH，酸性条件有利于谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸 B.“精酿”啤酒发酵完成后，不进行过滤和消毒处理，保质期比较短 C.黑曲霉可作为酿制酱油、生产柠檬酸的菌种 D.利用乳酸菌在青贮饲料中乳酸发酵产生有机酸而实现饲料保鲜 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 解析：谷氨酸棒状杆菌在中性或弱碱性条件下能够有效地进行代谢，产生谷氨酸，A错误； “精酿”啤酒发酵时间长、产量低、价格高，一般不添加食品添加剂、不进行过滤和消毒处理，不耐保存，所以保质期更短，B正确； 黑曲霉可用于酱油、柠檬酸、凝乳酶的工业生产，C正确； 青贮饲料中乳酸菌通过无氧发酵产生乳酸，降低环境pH至3.5～4.2，从而抑制腐败菌生长，实现饲料保鲜，D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 8．(2025·江苏常州高二期中)关于发酵工程及其应用，下列叙述正确的是(　　) A.利用发酵工程生产的根瘤菌肥，常作为微生物农药用于促进植物生长 B.啤酒的工业化生产过程中，酒精的产生和积累主要在后发酵阶段完成 C.用单细胞蛋白制成的微生物饲料，需通过发酵工程从微生物细胞中提取 D.利用放线菌产生的井冈霉素防治水稻纹枯病，也是生物防治的有效手段 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 解析：利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物肥料，能通过固氮提高土壤肥力从而促进植物的生长，A错误； 啤酒的工业化生产过程中，酒精的产生和积累主要在主发酵阶段完成，B错误； 单细胞蛋白是指通过发酵获得的大量的微生物菌体，可直接作为微生物饲料，不需要从微生物细胞中提取，C错误； 利用放线菌产生的井冈霉素防治水稻纹枯病，利用了生物之间的关系进行防治，属于生物防治的有效手段，D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 9．(2025·山东德州高二月考)红茶菌是一种传统的活菌饮料，由酵母菌、醋酸菌和乳酸菌在液体培养基(主要含蔗糖和茶水)中发酵产生。研究表明将上述3种菌按一定的配比，在总接种量为5%、初始pH为5.5、装液量为60%左右、温度为30 ℃的条件下，发酵5天效果最好。下列有关叙述错误的是 (　　) A.红茶菌的整个制作过程中发酵装置要严格进行密封 B.随着发酵的进行，菌液的pH下降会抑制菌种的生长 C.初期温度和pH的控制有利于提高菌体内酶促反应速率 D.装液量为60%左右可防止发酵过程中发酵液从发酵装置中溢出 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 解析：酵母菌属于兼性厌氧菌，醋酸菌属于好氧细菌，乳酸菌属于厌氧细菌，活菌饮料由上述3种菌共同发酵产生，因此发酵的整个过程不能严格密封处理，A错误； 随着发酵的进行，3种菌分别产生二氧化碳和酒精、乙酸、乳酸，使菌液的pH下降，pH过低会抑制菌种生长，B正确； 初期温度和pH的控制使酶活性较高，有利于提高菌体内酶促反应速率，C正确； 由于酵母菌发酵会产生二氧化碳，因此装液时不能装满，留有一定的空间可防止发酵过程中发酵液从发酵装置中溢出，D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 10．(2025·山东济南高二期中)啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的。酵母菌在最适pH条件下进行乙醇发酵，不产生甘油和乙酸；如果环境pH大于8，它的发酵产物除乙醇外，还会有甘油和乙酸。下列叙述错误的是(　　) A.发酵的温度和发酵的时间随啤酒品种和口味要求的不同而有所差异 B.啤酒的工业化生产中，先进行糖化分解淀粉，再焙烤杀死种子，否则淀粉酶会失活 C.在发酵过程中，必须对pH进行控制，同时可根据不同目的，进行变pH发酵，从而控制产物和生产效率 D.对发酵后的啤酒进行消毒，杀死其中的大多数微生物，以延长啤酒保质期 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 解析：发酵的温度和发酵的时间随啤酒品种和口味要求的不同而有所差异，A正确； 啤酒的工业化生产中，焙烤后才进行糖化，焙烤可以杀死大麦种子的胚但不使淀粉酶失活，而后淀粉酶将淀粉分解成葡萄糖，作为底物用于产生酒精，B错误； 由题干可知，在发酵过程中，可根据不同目的，进行变pH发酵，从而控制产物和生产效率，C正确； 消毒能杀死大多数微生物，对发酵后的啤酒进行消毒，可以延长啤酒保质期，D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 11．(2025·广东佛山S6联盟高二期中)透明质酸(HA)是关节滑液的主要成分，若HA长链被分解为短链，则关节软骨容易磨损而引发骨关节炎。科研人员通过改造谷氨酸棒状杆菌获得三种工程菌，对它们产生的HA进行检测，结果如下图所示，下列说法错误的是(　　) 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 A.对培养基进行灭菌和菌株的扩大培养均需在接种前完成 B.发酵工业中应选择产生HA分子量小且产量较高的菌株作为工程菌 C.发酵生产中需定期测定发酵液的pH、溶氧量、底物消耗及HA生成情况 D.把新鲜培养基加入发酵系统中的同时将含HA的发酵液移出有利于工业化生产 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 解析：对培养基进行灭菌可以防止杂菌造成污染，为了获得更多的菌种，接种前需要将菌种多次扩大培养，所以对培养基进行灭菌和菌株的扩大培养均需在接种前完成，A正确； 由题意可知，应选择产生HA分子量较大，且产量较高的菌株作为工程菌，B错误； 菌株的生长需要特定的温度和pH等条件，所以发酵过程中需要及时检测温度、pH、溶氧量、底物消耗及HA生成情况，C正确； 由于产物的积累可能会抑制产物的进一步生成，因此把新鲜培养基加入发酵系统中的同时将含HA的发酵液移出有利于工业化生产，D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 二、非选择题 12．(2025·江苏镇江高二检测)青霉素是一种常用的抗生素，其工业化生产流程如下图所示。请据图回答下列问题： 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 (1)培育青霉素高产菌株的育种方法是_____________，过程①②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)过程④常用的方法是________________。 诱变育种 扩大培养 快速增加菌种的数量 残留在培养基中的化学药物会抑制青霉菌的生长繁殖 过滤、沉淀 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 13 13．(2025·河北衡水高二期中)聚羟基脂肪酸酯(PHA)是某些细菌以蔗糖为原料合成的一种胞内聚酯，具有类似于合成塑料的物化特性及合成塑料所不具备的生物可降解性。下图为PHA的生产工艺流程。回答下列问题： (1)培养基A中含有的糖为__________，其存在于__________(填“动物”或“植物”)细胞中。 解析：生产PHA首先需要筛选产PHA的细菌，根据题干可知该细菌以蔗糖为原料合成PHA，因此，在培养基A中需要添加蔗糖，蔗糖存在于植物细胞中。 蔗糖 植物 4 5 6 7 8 9 10 12 13 11 2 3 1 课后达标检测 (2)从功能上分析，A属于______________培养基，在该培养基上其他杂菌可能由于盐浓度过高导致________________而死亡。 解析：其他不能利用蔗糖的微生物在该培养基上不能繁殖，因此A属于选择培养基；在该培养基上其他杂菌可能由于盐浓度过高导致细胞失水过多而死亡。 选择 (细胞)失水过多 4 5 6 7 8 9 10 12 13 11 2 3 1 课后达标检测 (3)在发酵过程中，要随时检测培养液中的______________________和__________________，以了解发酵进程。同时还要严格控制______________、pH和溶解氧等发酵条件，原因是_________________________________________________________________。 解析：在发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量和产物浓度，以了解发酵进程。同时还要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件，因为发酵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。 微生物数量 产物浓度 温度 发酵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 4 5 6 7 8 9 10 12 13 11 2 3 1 课后达标检测 (4)发酵结束后，可采取______________________等措施来获得PHA产品。 解析：PHA是胞内代谢物，可以根据其性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。 提取、分离、纯化 4 5 6 7 8 9 10 12 13 11 2 3 1 课后达标检测 $