《2015-2016學(xué)年高中生物 第三章 第1節(jié) 微生物發(fā)酵及其應(yīng)用導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2015-2016學(xué)年高中生物 第三章 第1節(jié) 微生物發(fā)酵及其應(yīng)用導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修2（4頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第1節(jié)微生物發(fā)酵及其應(yīng)用1說出微生物發(fā)酵生產(chǎn)的基本過程。2舉例說出微生物發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關(guān)系。3參與有關(guān)微生物發(fā)酵的調(diào)查活動(dòng)。4通過發(fā)酵工程發(fā)展的歷史，體驗(yàn)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)三者間的緊密聯(lián)系和互動(dòng)。一、發(fā)酵工程史話11857年，法國(guó)微生物學(xué)家巴斯德通過實(shí)驗(yàn)證明，酒精發(fā)酵是由活的_引起的。21897年，德國(guó)的畢希納進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了_在酵母發(fā)酵中的作用。320世紀(jì)30年代傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)的新產(chǎn)品：酒精、乳酸、_、丙酮、丁醇、檸檬酸、_和_等。420世紀(jì)40年代大規(guī)模生產(chǎn)_、鏈霉素、金霉素、土霉素等，抗生素工業(yè)興起。520世紀(jì)50年代起：_發(fā)酵工業(yè)、酶制劑工業(yè)、多糖和維生素發(fā)酵工業(yè)相繼誕生。620世紀(jì)70

2、年代以后：有特殊生產(chǎn)能力的基因工程菌發(fā)酵產(chǎn)生_、_等。二、發(fā)酵生產(chǎn)過程探秘1發(fā)酵：是利用_在適宜的條件下，將原料經(jīng)過特定的_轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。2原理：不同的微生物具有產(chǎn)生不同_的能力。例如：谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵可以生產(chǎn)_；黃色短桿菌發(fā)酵可以生產(chǎn)_。3發(fā)酵過程（1）選育菌種：可采用自然界選種、_育種、_育種等。（2）配制培養(yǎng)基：根據(jù)微生物的營(yíng)養(yǎng)需要提供_、氮源、_、無(wú)機(jī)鹽和水。（3）滅菌：培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備均需嚴(yán)格滅菌。（4）擴(kuò)大培養(yǎng)和接種：大規(guī)模生產(chǎn)中需要使_達(dá)到一定數(shù)量；將菌種接種到培養(yǎng)基上，接種時(shí)防止雜菌污染。（5）發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵：要隨時(shí)檢測(cè)發(fā)酵進(jìn)程，要及時(shí)滿足_需求，還要嚴(yán)格控制_

3、、pH、_等發(fā)酵條件。（6）分離、提純產(chǎn)物：如果產(chǎn)品是菌體，可采用_、沉淀等方法；如果產(chǎn)品是_，可采用提取、_和純化措施來獲得產(chǎn)品。思考：什么是單細(xì)胞蛋白？三、發(fā)酵與食品生產(chǎn)1生產(chǎn)日常食品：如饅頭、面包、腐乳、泡菜、葡萄酒等。2生產(chǎn)食品添加劑：如味精、醋、醬油等調(diào)味劑，各種食品營(yíng)養(yǎng)增強(qiáng)劑，食品防腐劑，食品色素。答案：一、1.酵母2酶3面包酵母淀粉酶蛋白酶4青霉素5氨基酸6胰島素生長(zhǎng)激素二、1.微生物代謝途徑2代謝產(chǎn)物味精賴氨酸3（1）誘變基因工程（2）碳源生長(zhǎng)因子（4）菌種（5）營(yíng)養(yǎng)溫度溶解氧（6）過濾代謝產(chǎn)物分離思考：?jiǎn)渭?xì)胞蛋白是微生物菌體本身?？捎米黠暳?，也可用作食品添加劑，還可制成人造肉

4、直接食用。發(fā)酵生產(chǎn)過程中，有哪些因素會(huì)影響發(fā)酵效果？1菌種直接從自然界分離得到的微生物不一定具有生產(chǎn)特定產(chǎn)物的能力，需要在實(shí)驗(yàn)室里對(duì)幾百株、數(shù)千株微生物進(jìn)行篩選。即使得到了產(chǎn)生特定產(chǎn)物能力的菌株，其生產(chǎn)能力和性能也不一定能夠滿足生產(chǎn)的需要，還需要經(jīng)過誘變選育得到高產(chǎn)、性能優(yōu)良的菌種。即使利用基因工程構(gòu)建的具有特殊生產(chǎn)能力的工程菌，也還要對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)研究，全面了解產(chǎn)生產(chǎn)物的規(guī)律、影響菌株產(chǎn)生產(chǎn)物的各種因素和它們之間的關(guān)系以及控制的辦法，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證和擴(kuò)大規(guī)模驗(yàn)證，才能夠用于生產(chǎn)。在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)上有了優(yōu)良的生產(chǎn)菌種還不夠，必須通過適當(dāng)?shù)拇胧┨峁┳銐蛄康姆N子。2發(fā)酵培養(yǎng)基現(xiàn)在大規(guī)模工業(yè)發(fā)酵產(chǎn)品

5、的生產(chǎn)，多采用液體培養(yǎng)基進(jìn)行深層發(fā)酵。使用的培養(yǎng)基必須滿足微生物細(xì)胞生長(zhǎng)、繁殖的需要，因?yàn)闆]有大量的細(xì)胞就不可能產(chǎn)生大量的產(chǎn)物；但是細(xì)胞的過分生長(zhǎng)會(huì)消耗大量的營(yíng)養(yǎng)物，有時(shí)又會(huì)影響細(xì)胞的生產(chǎn)能力，會(huì)使產(chǎn)物的產(chǎn)量和產(chǎn)率下降。使用的培養(yǎng)基還必須有利于微生物大量合成產(chǎn)物。因此，培養(yǎng)基的組成十分關(guān)鍵。3純種發(fā)酵與滅菌現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)絕大多數(shù)采用純種發(fā)酵，可以保證高產(chǎn)及生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。污染是發(fā)酵工業(yè)的大敵，它會(huì)使發(fā)酵失敗，造成巨大損失。因此，滅菌和無(wú)菌操作成為發(fā)酵工業(yè)的重要環(huán)節(jié)。4溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響溫度主要是通過影響微生物細(xì)胞內(nèi)生物大分子的活性來影響微生物的生命活動(dòng)。一方面，隨著溫度的升高，細(xì)胞

6、內(nèi)的酶反應(yīng)速度加快；另一方面，隨著溫度的進(jìn)一步增高，生物活性物質(zhì)（蛋白質(zhì)、核酸等）發(fā)生變性，細(xì)胞功能下降，甚至死亡。所以，每種微生物都有其最適生長(zhǎng)溫度。5pH對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響培養(yǎng)基的pH對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響主要是引起細(xì)胞膜電荷變化，以及影響營(yíng)養(yǎng)物離子化程度，從而影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的吸收；pH也會(huì)影響生物活性，如酶的活性。6溶解氧的影響工業(yè)上大部分為好氧發(fā)酵，如抗生素、氨基酸、維生素、多糖、有機(jī)酸（細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)乳酸例外）等發(fā)酵均需要往發(fā)酵液中通入無(wú)菌空氣，以滿足微生物生長(zhǎng)代謝過程對(duì)氧的需求；而酒精、丙酮、丁醇和乳酸的細(xì)菌發(fā)酵為厭氧發(fā)酵，發(fā)酵過程不需要氧。微生物在不同發(fā)酵階段，因其生長(zhǎng)、代謝水平的

7、變化，對(duì)氧的需求量也有變化，因此，控制發(fā)酵液的溶氧可以達(dá)到提高生產(chǎn)水平的目的。發(fā)酵液中溶解氧的濃度可以通過控制通氣量、罐壓、攪拌速度等進(jìn)行控制。發(fā)酵過程對(duì)周圍環(huán)境的物理和化學(xué)條件十分敏感，任何一種微生物發(fā)酵均需要適當(dāng)?shù)臏囟?、pH、溶解氧、營(yíng)養(yǎng)物等，保證最適的發(fā)酵條件是發(fā)酵成功并獲得高產(chǎn)產(chǎn)品的關(guān)鍵。題型一 發(fā)酵工程史話【例1】 1857年，法國(guó)微生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了發(fā)酵原理后才逐步形成了發(fā)酵工程，這位微生物學(xué)家是（）。A巴斯德B拉馬克C列文虎克 D科赫解析：1857年法國(guó)微生物學(xué)家巴斯德通過實(shí)驗(yàn)證明酒精是由活的酵母引起的，發(fā)現(xiàn)了發(fā)酵的原理；法國(guó)博物學(xué)家拉馬克是歷史上第一個(gè)提出比較完整的進(jìn)化學(xué)說的人，其

8、主要觀點(diǎn)是“用進(jìn)廢退”；17世紀(jì)后葉，荷蘭生物學(xué)家列文虎克制成簡(jiǎn)單的顯微鏡，發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌；科赫是德國(guó)細(xì)菌學(xué)家，細(xì)菌學(xué)的奠基人，因發(fā)現(xiàn)結(jié)核菌和結(jié)核菌素，獲1905年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。答案：A題型二 發(fā)酵過程應(yīng)控制的條件【例2】 發(fā)酵罐發(fā)酵過程中，使溫度升高的熱量來源于（）。冷卻水供應(yīng)不足微生物代謝培養(yǎng)基不新鮮攪拌放料口排出產(chǎn)物ABC D解析：題目要求找出使發(fā)酵罐溫度升高的熱量來源，其來源有兩個(gè)：一是微生物代謝產(chǎn)生的（呼吸作用）熱量；二是攪拌器不斷地?cái)嚢璁a(chǎn)生的熱量。散熱的途徑主要是用冷卻水冷卻。答案：D反思領(lǐng)悟：微生物的呼吸作用產(chǎn)生微生物生命活動(dòng)所必需的能量ATP，同時(shí)也釋放了大量的熱能，使發(fā)酵

9、罐溫度升高，再就是攪拌器不斷地?cái)嚢枘Σ辽鸁?。發(fā)酵過程應(yīng)該控制溫度、pH、溶解氧、罐壓、通氣量、攪拌、泡沫和營(yíng)養(yǎng)等條件。題型三 發(fā)酵工程的產(chǎn)品【例3】 下列不需要利用發(fā)酵工程的是（）。A生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料B通過生物技術(shù)培育可移植的皮膚C利用工程菌生產(chǎn)胰島素D工廠化生產(chǎn)青霉素解析：生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白是利用發(fā)酵工程生產(chǎn)微生物菌體本身的過程。利用工程菌生產(chǎn)胰島素和工廠化生產(chǎn)青霉素是利用發(fā)酵工程。通過生物技術(shù)培育可移植的皮膚是利用細(xì)胞工程的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生可移植的皮膚。答案：B反思領(lǐng)悟：發(fā)酵工程應(yīng)用已非常廣泛，現(xiàn)代發(fā)酵工程不但生產(chǎn)酒精類飲料、醋酸等，還生產(chǎn)胰島素、干擾素、生長(zhǎng)激素、抗生素和疫苗等多種醫(yī)療保健

10、藥物。1下列關(guān)于發(fā)酵工程經(jīng)歷階段的描述，正確的是（）。A早期積累階段中期發(fā)酵工業(yè)階段現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)階段創(chuàng)新發(fā)酵工業(yè)階段B原始發(fā)展階段現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)階段創(chuàng)新發(fā)酵工業(yè)階段生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)階段C原始發(fā)展階段傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)階段現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)階段生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)階段D原始發(fā)展階段傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)階段現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)階段基因技術(shù)產(chǎn)業(yè)階段2下列不能用于菌種選育的是（）。A人工誘變B自然選育C基因工程育種 D雜交育種3發(fā)酵工程的中心階段是（）。A菌種的選育 B擴(kuò)大培養(yǎng)的接種C發(fā)酵過程 D分離提純4下列關(guān)于溫度對(duì)發(fā)酵過程的影響的敘述，不正確的是（）。A溫度過高，發(fā)酵周期縮短，產(chǎn)量降低B溫度不影響生物合成的途徑C溫度能影響菌種對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

11、的吸收D菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成所需的最適溫度不一定相同5用蔗糖、奶粉和經(jīng)蛋白酶水解后的玉米胚芽液通過乳酸菌發(fā)酵可生產(chǎn)新型酸奶，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）。A蔗糖消耗量與乳酸生成量呈正相關(guān)B酸奶出現(xiàn)明顯氣泡說明有雜菌污染C應(yīng)選擇處于對(duì)數(shù)期的乳酸菌接種D只有奶粉為乳酸菌發(fā)酵提供氮源答案：1C發(fā)酵工程經(jīng)歷了原始發(fā)展階段傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)階段現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)階段生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)階段四個(gè)階段。2D菌種選育包括人工誘變、自然選育、基因工程育種等，雜交育種適用于有性生殖的生物。3C4B發(fā)酵過程需要適宜的溫度，如果溫度過高，酶很快失活，菌體衰老，發(fā)酵周期就會(huì)縮短，產(chǎn)量也會(huì)降低；溫度能影響生物合成的途徑，這是因?yàn)樯锖铣蛇^程需要酶，不同酶的活性與溫度有關(guān)；菌種吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，多數(shù)是主動(dòng)運(yùn)輸，需要呼吸作用提供能量，這與溫度有關(guān)；菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成需體內(nèi)旺盛的代謝作基礎(chǔ)，而用于生長(zhǎng)繁殖和代謝產(chǎn)物生成的酶不同，因此所需的最適宜的溫度也不一定相同。5D4