第1章 发酵工程 章末整合提升-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步辅导与测试(人教版)

第1章发酵工程 2.发酵工程的正确操作过程是 ) 尿素的细菌。尿素分解菌产生的脲酶可用于降 ①发酵②培养基的配制③灭菌④产品的分： 解黄酒中的尿素，脲酶固定化后稳定性和利用效 离与提纯⑤菌种的选育⑥扩大培养⑦接种 率提高，固定化方法有 A.⑤②⑥⑦①③④B.⑤⑥②③⑦①④ (答出两种即可)。 C.②⑤③⑦①⑥④ D.⑦⑥⑤②③①④ (3)研究人员利用脲酶基因构建基因工程菌L, 3.(2022·湖南高考)黄酒源于中国，与啤酒、葡萄 在不同条件下分批发酵生产脲酶，结果如图所 酒并称世界三大发酵酒。发酵酒的酿造过程中 示。推测 是决定工程菌L高脲酶 除了产生乙醇外，也产生不利于人体健康的氨基： 活力的关键因素，理由是 甲酸乙酯(EC)。EC主要由尿素与乙醇反应形 成，各国对酒中的EC含量有严格的限量标准。： o-脲酶活力士培养pH 回答下列问题： 2.0 17.0 56.0 17.0 (1)某黄酒酿制工艺流程如图所示，图中加入的 色1.6 000oo65 5.0446,5 4.0 6.0 菌种a是 ,工艺b是 (填“消 5.5张 5.5 R0 5.0 52.0 5.0 毒”或“灭菌”)，采用工艺b的目的是 45 1.0 00246810 4.0 024681012 培养时间/h 赏 培养时间/h +米浆水 (4)某公司开发了一种新的黄酒产品，发现EC含 原料浸泡蒸煮糖化一灭活发酵压榨 酒糟 量超标。简要写出利用微生物降低该黄酒中EC 成品b灌装勾兑陈贮煎酒过滤 含量的思路 (2)以尿素为唯一氮源的培养基中加入 指示剂，根据颜色变化，可以初步鉴定分解 温馨提示 请做课时分层检测（四） 章末整合提升 种的选育和培养、产物的分离和提纯等环节。 …。形成生物大概念 ：2.获得微生物纯培养物是发酵工程的重要基础，它 一、系统整合·理清大概念知识关联 通过纯培养来实现。进行纯培养时，人们需要按 (一)本章重要概念 照微生物对营养物质的不同需求配制培养基；还 发酵工程利用微生物的特定功能生产对人类有用： 需要防止杂菌污染，无菌技术围绕这一点展开， 的产品 主要包括消毒和灭菌。 1.发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将！3.获得微生物纯培养物的常用方法有平板划线法 原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产： 和稀释涂布平板法。有时，还需要借助选择培养 物的过程。人们可以通过传统发酵技术或发酵： 基才能有目的的分离某种微生物。 工程来进行发酵生产。传统发酵以混合菌种的固：4.发酵工程在农业、食品工业、医药工业及其他工 体发酵和半固体发酵为主。发酵工程一般包括菌： 业生产上有重要的应用价值。 (二)本章知识网络 稀释涂布显微镜直 平板法 接计数法 营养 平板划 稀释涂布 土壤中分解尿素的 种类 构成消毒灭菌线法 平板法 方法 细菌的分离与计数 培养基 无菌技术 接种 纯培养 计数 微生物的培养技术及应用 ·选育菌种 毛霉等：制作腐乳 -扩大培养 乳酸菌：制作泡菜 传统发 发酵 发酵工程 基本 配制培养基 酵技术 酵母菌：制作果酒 工程 及其应用 环节 的应用 灭菌 应用 醋酸菌：制作果醋 接种。 食品工业 医药工业 农牧业 其他方面 一发酵 分离、提纯产物 获得产品 25 生物学选择性必修3 二、长句作答·应用大概念分析问题 :平板倒置在丝绒的印章上，轻轻印一下；再把此印 1.牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒章在另一个含有选择培养基的平板上轻轻印一下， 法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是 经培养后，选择培养基平板上长出的菌落与母平板 上的菌落位置对应，比较影印平板与母平板上菌落 2某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时，若压力达到设：生长情况，即可从相应位置的母平板上选出待测的 定要求，而锅内并没有达到相应温度，最可能的 突变型菌落。 原因是 营养缺陷型菌株就是在人工诱变或自发突变 后，微生物细胞代谢调节机制中的某些酶被破坏， 3.在制备固体培养基倒平板操作后，将平板倒置，使代谢过程中某些合成反应不能进行的菌株。这 这样做的目的是 种菌株能积累正常菌株不能积累的某些代谢中间 4.如图为平板划线法操作示意图，图 1 ② 产物，为工业生产提供大量的原料产物。下图是实 中的③更易获得单菌落，判断依据 验人员利用影印法初检氨基酸缺陷型菌株的过程。 是 甲 灭菌的丝绒布 菌落B 揭起丝绒布 → 28℃ 2 巴感一○+回基本培养基 经诱变待测丝绒布 S© 处理的培养皿吸附菌体 5.平板划线法不能用于测定活菌的数目的原因 菌液 完全培养基菌落A 是 [串知设计] (1)图中基本培养基与完全培养基存在差异的成 6.在葡萄酒制作过程中出现葡萄酒变酸现象，其原 、 分是 。 根据用途分类，图中基本培养 因可能是 基属于 培养基。 (2)进行过程②培养前，应先将丝绒布转印至 课题串知融会通 (填“基本”或“完全”)培养基上，原 …0 0 因是 课题探究 影印培养法与微生物的筛选 影印培养法，是使在一系列培养皿的相同位置 上能出现相同菌落的一种接种培养方法。目前已 (3)利用影印法培养的优点是不同培养基中同种 广泛应用于营养缺陷型微生物的筛选以及抗药性： 菌株的接种位置相同，所以，挑取 菌株筛选等研究工作中。具体过程是：将待测的浓： (填“菌落A”或“菌落B”)即为所需的氨基酸缺陷 缩菌悬液涂在合适的平板上，等其长好后作为母平： 型菌株。 板（每平板上的菌落控制在50~300个）；用一小块 (4)鉴定菌落种类的重要依据是 灭菌的丝绒固定在直径较平板略小的圆柱形木块 上，构成印章（即接种工具）；然后把长有菌落的母 温馨提示 古人学问无遗力，少壮工夫老始成。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 请做章末检测卷（一） 26酸发酵过程中，当谷氨酸合成量过多时，就会抑制谷氯酸脱氢酶的！2.(I)提示1表示用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞：b表示诱导融 活性，从而使谷氨酸的合成过程中断，因此需要及时地排出谷氯酸，！ 合后得到的杂种细胞：c表示培养后得到的具有耐盐性状的幼芽： 才可以解徐此抑制作用，有利于谷氨酸的合成和产量的提高，C错！ d表示要将植株种在高盐环境中进行选择。 误：谷氨酸发酵过程中，当发酵液的H为酸性时，谷氨酸棒状杆菌 (2)植物组织培养脱分化再分化(3)杂种细胞再生出细胞璧壁 易形成谷氨酰胺和N一乙酰谷氯酰胺，D错误。] 关键能力·合作探究 2B[发酵工程的基本操作过程为菌种的选育、扩大培养、培养基的！提能点（一） 配制、灭萌、接种、发酵、产品的分离与提纯。 ；情景导引 3.解析(1)制造果酒利用的是酵母菌的无氧呼吸，加入的菌种a是 (I)提示形成层细胞由于分裂旺盛，全能性高，容易诱导形成愈伤 酵母菌。工艺b是消毒，消毒能杀死黄酒中部分微生物，防止杂菌 组织，其他部分如叶、花全能性低，不易培养成小植株。 污染，延长其保存期。(2)由于细菌分解尿素的过程中合成脲酶，脲 (2)提示细胞分裂素和生长素。 酶将尿素分解成氨，会使培养基碱性增强，pH升高，所以可以用检 (3)提示植物组织培养是在细胞有丝分裂和细胞分化的基础上实 测pH的变化的方法来判断尿素是否被分解，故在以尿素为唯一氮 现的，此过程并没有生殖细胞的产生，所以是无性繁殖。 源的培养基中加入酚红指示剂可以鉴别尿素分解菌。固定化酶的 (4)提示培养物一旦受到微生物的污染，这些微生物会和外植体 方法包括化学结合法、包埋法、物理吸附法等。(3)对比两坐标曲 争夺培养基中的营养物质，并且产生大昼对外植体有害的物质，导 线，随着培养时间延长，两图形中脲酶活力先增加后保持相对稳定， 致外植体死亡。 两者变化曲线基本一致，所以培养时间不是决定工程菌L高脲酶活！核心归纳 力的关键因素。左图中当pH从6.5左右降为4.5左右时，酶活力！典例解析过程③发生再分化，其实质是基因的选择性表达，A错 逐渐升高至1.6左右并保持相对稳定，右图中当pH稳定在6.5左 误：过程②为脱分化，应根据要求使用适宜的培养基，在避光的环境 右时，脲酶活力可以达到5.0左右并保持不变，故pH是决定工程菌 中进行，否则不能形成愈伤组织，B正确：对过程①获取的根组织块 L高脲酶活力的关键因素。(4)从坐标图形看，利用脲酶消除其前 (外植体)应做消毒处理，C正确：植物组织培养的理论基础是植物 体物质尿素可降低该黄酒中E℃含量。该实验的实验思路为：将分 细胞的全能性，D正确。 解尿素的细菌，扩大培养后经过酸性培养基的初筛后，在添加酚红 答案A 指示剂的培养基上进行复筛，挑选日标菌株接种到发酵环节，使尿！跟踪训练 素被分解，EC不能形成，从而降低EC含量。 11.D[植物细胞表现全能性的条件：①离体的器官、组织或细胞和适 答案(1)酵母菌消毒杀死啤酒中部分微生物，防止杂菌污染， 宜的外界条件：②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素。植物 延长其保存期(2)酚红化学结合法、包埋法（或物理吸附法） 细胞经组织培养形成植物体，包括脱分化和再分化两个重要的过 (3)H随着培养时间延长，两图形中脲酶活力变化曲线基本 程，在这两个过程中细胞都是通过有丝分裂方式进行增殖的。] 致，当pH从6.5左右降为4.5左右时，脲酶活力逐渐升高，达到2.A[外植体一般只消毒，不进行灭蓝处理，以保持外植体的活性，B 1.6左右后保持相对稳定，当pH保持在6.5时，脲酶活力会随培养： 错误：①过程是脱分化过程，月季花药的脱分化过程不需要光照且 时间逐渐升高至5.0左右(4)在发酵环节加入尿素分解菌，使尿 应避光培养，当愈伤组织分化出芽和叶时才需要光照，C错误：菊花 素被分解，EC不能形成，从而降低EC含量 根尖组织中含有控制叶绿体形成的基因，在培养过程中，基因的选 章末综合提升 择性表达会使培养成的新植株叶片呈绿色，D错误。] 形成生物大概念 !提能点（二） 1.提示在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少 :情景导引 2.提示未将锅内冷空气排尽 (1)提示细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。植物细胞的全 3.提示防止培养皿盖上凝结的水珠落入培养基造成污染：防止培养： 能性。 基中水分过快挥发 (2)提示3种(AA,BB、AB)。AB。 4.提示每次划线的菌种都来自上一次划线的未端，最后一次划线结 (3)提示杂种细胞再生出细胞壁。培有出杂种植株。 束时更容易获得单菌落 (4)提示有四个染色体组。是四倍体。 5.提示由于在所划的线中，一般只有最后一次划线的末端才会形成 :核心归纳 只由一个细菌形成的菌落，而其他一些菌落往往由两个细菌或多个典例解析(1)由于细胞壁对细胞有支持和保护作用，所以制备原 细菌繁殖而成，而在计数时一个菌落对应着一个细菌，这样在划线} 生质体的过程不能在清水中进行，以防止原生质体吸水涨破。 所得的平板中，菌落数目远低于活菌的实际数值，所以不能用平板！ (2)原生质体融合过程体现了细胞膜具有流动性的结构特点。 划线法测定活菌数目 (3)由于玉米(2N=20)和水稻(2M=24)均为二倍体植物，所以图中 6.提示发酵液中混有乳酸菌，发酵产生乳酸：也可能是发酵容器密！ 融合的杂种细胞中含有4个染色体组，该杂种细胞含有44条染色 闭不严，导致醋酸菌生长繁殖，产生乙酸 体，所以培育形成的植株的精原细胞在减数分裂过程中能产生22个 课题串知融会通 四分体。(4)③过程为杂种细胞再生出细胞壁，不需要在光下进行， ⑤过程中愈伤组织分化的方向与培养基中植物激素的种类和比例 串知设计 (1)氨基酸选择(2)基本防止将特定营养成分从完全培养基 有关。 带入基本培养基(3)菌落A(4)菌落的大小、形状、颜色和表面 答案(1)原生质体吸水涨破(2)具有流动性 情况等 (3)422(4)不需要植物激素的种类和比例 跟踪训练 第2章细胞工程 ·1.D:「植物细胞壁的主要成分是纤雏素和果胶，根据酶的专一性原 第1节植物细胞工程 理，利用纤维素酶和果胶酶可以除去植物细胞壁，获得具有活力的 原生质体，A正确：诱导原生质体融合可用化学诱导剂PEG或高 第1课时植物细胞工程的基本技术 Ca2+一高pH等，B正确：形成的融合细胞经植物组织培养，脱分化 必备知识·自主梳理 形成愈伤组织，再分化之后形成植株，C正确：甲、乙都是二倍体，体 知识梳理 细胞杂交得到的是四倍体，D错误。」 (一)1，细胞器组织细胞、组织、器官、个体2，(1)完整生物体 :2.D[菌种的细胞壁的成分不是纤雏素和果胶，故不能用纤雏素酶和 其他各种细胞(2)时间和空间选择性地表达 果胶酶去除细胞壁，A错误：过程b产生的两两融合的细胞类型有3 (二)1.植物器官、组织或细胞完整植株2.全能性3.已经分化 种，分别为M细胞和M细胞融合、N细胞和N细胞融合、M细胞和 未分化薄壁组织团块芽、根4.无菌水次氯酸钠 N细胞融合，但如果两个以上细胞间的融合会导致多于3种类型，B 0.5~1cm愈伤组织生芽生根生长 错误；：过程℃需要培养基X中不含组氨酸和色氨酸，这样才能筛选 (三)1，原生质体融合细胞壁愈伤组织(1)纤维素酶和果胶酶 出杂种融合菌，C错误：从培养基X中分离出的道种P对两种氯基 (2)电融合离心聚乙二醇(PEG)高Ca+一高pH2.不同i 酸均不依賴，D正确。] 来源杂种细胞新植物体3.远缘杂交 :提升·核心素养 自查自纠 、 应用体验 (1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)× :1.C[利用植物的幼撇的芽或茎进行桩物组织培养技术可以培育脱 教材边角 毒苗，但不能获得抗病毒的新品种，A错误：单倍体育种先利用植物 1.②③④① 组织培养技术（如花药离体培养等）诱导产生单倍体植株，再通过某 177