2019-2020年高三生物第一輪復習 5、微生物與發(fā)酵工程3、發(fā)酵工程簡介教案 新人教版選修教學目的1 發(fā)酵工程的概念和內容（A：知道）。2 發(fā)酵工程在醫(yī)藥工業(yè)和食品工業(yè)中的應用（A：知道）。重點和難點1 教學重點發(fā)酵工程的概念和內容。2 教學難點在發(fā)酵過程中，如何保證菌種生長和代謝的正常進行。教學過程【板書】 實例：谷氨酸發(fā)酵 發(fā)酵工程的概念 菌種選育發(fā)酵工程 培養(yǎng)基的配制 發(fā)酵工程 滅菌 的內容 擴大培養(yǎng)和接種 發(fā)酵過程產品的分離和純化 在醫(yī)藥工業(yè)方面的應用 發(fā)酵工程的應用 在食品工業(yè)方面的應用【注解】一、實例：谷氨酸發(fā)酵（一） 獲取菌種：谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌（二） 配制培養(yǎng)液：五種因子（三） 滅菌：高壓蒸汽滅菌（四） 接種：無菌條件下加入菌種（五） 發(fā)酵：在發(fā)酵罐中進行，其中的關鍵步驟是“溶氧”。通入無菌空氣并不斷攪拌（六） 分離提取產物二、發(fā)酵工程的概念（一）概念：采用現(xiàn)代工程技術手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產有用的產品，或直接把微生物應用于工業(yè)生產過程的一種新技術。（二）發(fā)酵工程的內容1 菌種選育：自然分離、人工誘變、基因工程、細胞工程2 培養(yǎng)基的配制：物質種類、比例、適宜的PH3 滅菌：去除雜菌，主要殺滅培養(yǎng)基中和發(fā)酵設備中的雜菌4 擴大培養(yǎng)和接種：菌種多次培養(yǎng)達到一定數(shù)量5 發(fā)酵過程：控制各種條件生產發(fā)酵產品 菌體：用過濾、沉淀等方法6 產品的分離和純化代謝產物：用蒸餾、萃取、離子交換等方法 在醫(yī)藥工業(yè)方面：生產藥品和基因工程藥品三、發(fā)酵工程的應用 在食品工業(yè)方面：生產傳統(tǒng)發(fā)酵產品、食品添加劑、單細胞蛋白（菌體）等【同類題庫】發(fā)酵工程的概念和內容（A：知道）工業(yè)上利用谷氨酸棒狀桿菌大量積累谷氨酸，應采用（C）A加大葡萄糖的投放量 B加大菌種的密度C改變菌體細胞膜通透性 D改變培養(yǎng)基碳源和氮源的比例發(fā)酵是指（D）A微生物的呼吸過程 B一種微生物的繁殖過程 C微生物的新陳代謝 D微生物產生代謝產物和菌體的過程暴露在空氣中，下列哪種微生物不能生存（D）A酵母菌 B真菌 C放線菌 D產甲烷桿菌發(fā)酵過程中，用一定的轉速攪拌，除能使菌種和發(fā)酵液充分接觸提高原料利用率外，還能增加（D）A放料速度 B冷卻水循環(huán) C進料速度 D溶解氧關于菌種的選育不正確的是（C）A自然選育的菌種不經過人工處理 B誘變育種的原理是基因突變C通過有性雜交可以形成工程細胞 D采用基因工程的方法可構建工程菌有關谷氨酸發(fā)酵的敘述中，正確的是（B）A發(fā)酵中要不斷通入空氣（無菌） B培養(yǎng)條件不當將得不到所需要的產品C攪拌的唯一目的是使空氣成為小泡 D冷卻水可以使酶的活性下降谷氨酸發(fā)酵過程中，如果環(huán)境條件控制不當，則可能使代謝產物成為乳酸，那么乳酸是下列哪種條件下的產物（D）APH值過小 BPH值過大 C溶氧過多 D溶氧不足當谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵生產谷氨酸時，發(fā)現(xiàn)產物中出現(xiàn)了谷氨酰胺，則應當加入（C）A新培養(yǎng)基 B緩沖液 C碳酸氫鈉 D鹽酸在谷氨酸發(fā)酵過程中，必須不斷地調整培養(yǎng)液的PH值，原因是（B）谷氨酸發(fā)酵的最適PH值是70-80 在發(fā)酵過程中，培養(yǎng)液的PH值會發(fā)生變化當PH呈酸性時，谷氨酸的產量會下降 不調節(jié)PH值，培養(yǎng)液中生成的谷氨酸會變成其他物質A B C D谷氨酸棒狀桿菌生產谷氨酸的培養(yǎng)基中，五大類營養(yǎng)要素物質不可缺少。但其中哪種物質要保持適量狀態(tài)，若缺乏，則菌體生長十分緩慢，若過量，則為乳酸發(fā)酵（C）A碳源 B氮源 C生長因子 D水和無機鹽（生長因子過多，會使菌體生長過快，消耗大量氧氣，從而導致無氧呼吸）對谷氨酸發(fā)酵的敘述正確的是（D）A菌體是異氧厭氧型微生物 B培養(yǎng)基屬于液態(tài)的合成培養(yǎng)基C谷氨酸的形成與攪拌速度無關 D產物可用離子交換法提取關于菌種的選育不正確的是（C）A自然選育的菌種不經過人工處理 B誘變育種原理的基礎是基因突變C通過有性雜交可形成工程細胞 D采用基因工程的方法可構建工程菌發(fā)酵工程滅菌的目的（C）A滅殺細菌 B殺死雜菌 C殺滅所有微生物 D加大氮源、碳源的比例能影響發(fā)酵過程中溫度變化的因素是（D）A微生物分解有機物釋放的能量 B機械攪拌 C發(fā)酵罐散熱及水分蒸發(fā) DA、B、C都對在發(fā)酵中有關氧的利用正確的是（B）A微生物可直接利用空氣中的氧 B微生物只能利用發(fā)酵液中溶解氧 C溫度升高，發(fā)酵液中溶解氧增多 D需向發(fā)酵液中連續(xù)補充空氣并不斷的攪拌大量生產酵母菌時，不正確的措施是（A）A隔絕空氣 B在對數(shù)期獲得菌種C過濾沉淀進行分離 D使菌體生長長期處于穩(wěn)定期配制好的培養(yǎng)基必須經過滅菌，滅菌是指殺死一定環(huán)境中所有微生物的 、 和 。常用的方法是 。發(fā)酵過程的產物有兩類，一類是代謝產物，另一類是菌體本身。產品不同，分離提純的方法也不同，對于前者，常用的方法有 、 、 等；對于后者，常用的方法是 、 。細胞、孢子、芽孢 高壓蒸汽滅菌 蒸餾、萃取、離子交換 過濾沉淀下圖是發(fā)酵裝置，請據(jù)圖回答：（1）在培養(yǎng)過程中，發(fā)現(xiàn)放料口所排出的培養(yǎng)基中，微生物形態(tài)多樣，這時，微生物生長處于 期，添加培養(yǎng)基的速度應該 ，請在以下坐標中畫出添加培養(yǎng)后微生物的生長曲線。（2）若該裝置的PH檢測裝置出了問題，可以采用的應急措施是 ，PH發(fā)生變化的原因是 。（3）若此時發(fā)現(xiàn)溫度過高，應該啟用的有 和 ，溫度升高的原因可能是 。（4）若此裝置用于酒精發(fā)酵和谷氨酸發(fā)酵，則關鍵步驟是 。（5）若培養(yǎng)過程中，進料和放料速度不變，但有效產物減少，如果是酒精發(fā)酵應該檢查 若是谷氨酸發(fā)酵則應檢查 。（1）衰亡；加快；圖見右（2）添加緩沖液；營養(yǎng)物質的消耗和代謝產物的積累（酸堿物質的增減不均衡）（3）4冷卻水入口；5攪拌器產熱（代謝產熱、機械產熱）大于散熱（冷卻水散熱、罐體散熱）（4）控制3無菌空氣的加入，因為酒精發(fā)酵是厭氧發(fā)酵，谷氨酸發(fā)酵是需氧發(fā)酵（5）通氣量溶氧量降低；PH改變如右圖是發(fā)酵工程生產產品的流程簡圖，據(jù)圖回答： 從自然界中分離的菌種（1）能生產人生長激素的工程菌是通過培養(yǎng)的， 原料是 ；高產青霉素菌種是通過培養(yǎng)的， 是 是 。 培養(yǎng)基配制（2）表示 ，表示 。 生產用菌種（3）整個過程的中心階段是發(fā)酵，在此階段需隨 時取樣檢測 等，以了解發(fā)酵進程，還要及 擴大培養(yǎng)時添加 ，同時嚴格控制 。 發(fā)酵罐內 （4）若是單細胞蛋白的話，是 。氨基 發(fā)酵酸、維生素屬的 產物。 分離 提純（1）基因工程；誘變育種；細胞工程（2）接種；滅菌（3）菌體數(shù)量和產物濃度；培養(yǎng)基；發(fā)酵條件（4）微生物 菌體；初級代謝發(fā)酵工程在醫(yī)藥工業(yè)和食品工業(yè)中的應用（A：知道）應用發(fā)酵工程生產的產品不包括（D）A初級代謝產物 B次級代謝產物 C單細胞蛋白質 D目的基因下列敘述正確的是（D）A谷氨酸棒狀桿菌生產谷氨酸時，培養(yǎng)基為固體培養(yǎng)基B發(fā)酵過程中攪拌的目的是使菌種與培養(yǎng)液充分接觸，提高原料的利用率，與溶氧無關C若PH值呈酸性，谷氨酸發(fā)酵中產物不是谷氨酸，而是乳酸與琥珀酸D若發(fā)酵工程的產物是微生物菌體，則通常不用蒸餾、萃取或離子交換等方法以下不屬于發(fā)酵工程應用的是（D）A生產抗生素、維生素、動物激素、胰島素、重組乙肝疫苗等B生產啤酒、食醋等傳統(tǒng)產品，酸味劑、鮮味劑、色素、甜味劑等食添加劑C生產用作飼料或食品添加劑的單細胞蛋白質D獲取用于生產單克隆抗體的雜交瘤細胞單細胞蛋白是指（D）A單個植物細胞培養(yǎng)得到的高純度蛋白質 B單個動物細胞培養(yǎng)得到的高純度蛋白質C單個細菌細胞分泌的蛋白質 D通過發(fā)酵獲得大量微生物菌體發(fā)酵工程應用于食品工業(yè)，除生產傳統(tǒng)的發(fā)酵產品外，還可產生哪類物質為解決糧食短缺開辟了新的途徑（D）A啤酒 B食品添加劑 C維生素 D單細胞蛋白質分離提純是制取發(fā)酵產品不可缺少的階段，產品不同分離提純的方法也不同，對代謝產物不能采用的提取方法是（C）A蒸餾 B萃取 C過濾 D離子交換【學科內綜合】下列對右邊坐標曲線的描述正確的是（D）表示酵母菌種群在對數(shù)期的生長速率隨時間(t)的變化表示工業(yè)乳酸發(fā)酵時，乳酸生成量與時間之間的關系表示生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性與恢復力穩(wěn)定性之間的關系由南極一赤道一北極的各群落中物種多樣性的變化趨勢A B C D將細菌放在固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)，它會繁殖并形成菌落(如下圖甲)。某實驗小組想檢測兩種抗生素的殺菌作用，下列哪組實驗方案最合適?（C）基因工程培養(yǎng)的“工程菌”通過發(fā)酵工程生產的產品有（B）石油 人生長激素 紫草素 聚乙二醇 胰島素 重組乙肝疫苗A B C D基因工程培育的“工程菌”通過發(fā)酵過程生產的產品有（B）石油 人生長激素 紫草素 聚乙二醇 胰島素 重組乙肝疫苗A B C D發(fā)酵工程中培育優(yōu)良品種的方法有多種，其中能定向培育新品種的方法是（C）人工誘變 基因移植 細胞雜交A B C D在啤酒生產過程中，發(fā)酵是重要環(huán)節(jié)。生產過程大致如下：將經過滅菌的麥芽汁流氧,接入啤酒酵母菌菌種后輸入發(fā)酵罐.初期,酵母菌迅速繁殖,糖度下降,產生白色泡沫,溶解氧漸漸耗盡.隨后,酵母菌繁殖速度迅速下降,糖度加速降低,酒精濃度漸漸上升,泡沫不斷增多.當糖濃度下降一定程度后,結束發(fā)酵.最后分別輸出有形物質和新啤酒根據(jù)上述過程,請回答:（1）該過程表明啤酒酵母菌異化作用的特點是（2）初期，酵母菌迅速繁殖的主要方式是 人造蛋白食品是現(xiàn)代微生物工程的杰作之一，食用真菌蛋白是人造蛋白的一種，真菌蛋白的制造過程如下圖所示，請據(jù)圖回答下列問題：（1）往發(fā)酵罐中注入少量氨水的目的是 。（2）添加的糖被真菌利用，轉化成真菌蛋白，必須經過的生理過程是 。（3）從自然界分離出的真菌菌種，用于制造真菌蛋白時，真菌蛋白的產量低，要獲得較多真菌蛋白，培育優(yōu)良菌種可采用 、 等方法。（4）利用微生物工程制造出真菌蛋白，常作家畜（如豬）的飼料添加劑，豬食用這些添加劑可加速肥育的原因是 ，這些添加劑在豬體內的代謝產物有 。（1）滿足真菌所需的氮源（2）轉氨基作用（3）誘變育種、基因工程、細胞工程（三選二）（4）豬食用后，真菌蛋白被分解成氨基酸，經脫氨基作用，生成的不含氮部分轉變成脂肪；CO2、H2O、尿素右圖是發(fā)酵工程的流程圖，據(jù)圖回答：(1)在配制培養(yǎng)基時，要注意各種營養(yǎng)的比例。假如利用谷氨酸棒狀桿菌來生產谷氨酸，則在擴大培養(yǎng)階段的碳氮比是 ，在發(fā)酵罐內發(fā)酵時的碳氮比是 。(2)培養(yǎng)基配制好后，一定要滅掉培養(yǎng)基中的 ，其目的是防止 ，防止 。(3)假如用黃色短桿菌來生產賴氨酸，可用來提高發(fā)酵的產量。代表的菌種選育方法為 ，選育出不能合成 酶的菌種。生產的賴氨酸是此微生物的 級代謝產物。(4)在發(fā)酵罐中發(fā)酵時，若要提高發(fā)酵罐中的溶氧量，可采用的措施是調整 。調整 。(5)若是單細胞蛋白，則代表的發(fā)酵產品是 。(1)41 31 (2)微生物(雜菌)的細胞、芽孢、孢子 雜菌與所需微生物間發(fā)生競爭 雜菌分解代謝產物 (3)誘變育種 高絲氨酸脫氫 初 (4)通入的無菌空氣量 發(fā)酵罐中攪拌器的轉速 (5)微生物菌體(10分)盡管微生物發(fā)酵有各種各樣的產物，但通常它們的生產能力小而且單一，不能勝任大批量的工業(yè)生產，于是科學家們想方設法使它們的“功力”增長幾十倍到上百倍。以生產維生素C為例：科學家找到兩種微生物草生歐文氏菌和棒狀桿菌，它們共同作用時，可以通過發(fā)酵產生Vc，它們生產Vc的過程好像接力賽一樣，先由草生歐文氏菌將原料發(fā)酵成一種中間產物，隨后再由棒狀桿菌完成后半段工作。科學家將棒狀桿菌的有關遺傳物質轉入草生歐文氏菌體內，與它的DNA相連接，經過改造后的新型歐文氏菌成了發(fā)酵工程的主角。(1)從變異的來源看，該種新型歐文氏菌的變異類型屬于 ，該種新型歐文氏菌與原來的歐文氏菌在結構上的主要區(qū)別是 ，功能上的主要區(qū)別是 。(2)生產中將新型歐文氏菌接種到發(fā)酵罐內，必須先進行 ，選取 期的新型歐文氏菌接種為最佳。(3)從生態(tài)學角度考慮限制對數(shù)期菌體進一步發(fā)展的主要的生物因素為 。造成衰亡期菌體數(shù)目減少的非生物因因素有 。(4)從發(fā)酵工程的菌種來源看，人工改造菌種的方法還有 和 。(5)微生物發(fā)酵工程的前景非常廣闊，是因為微生物的代謝異常旺盛，產物生成迅速。微生物的代謝異常旺盛的原因是 。(10分)(1)基因重組 含有棒狀桿菌的遺傳物質 能獨立合成Vc (2)擴大培養(yǎng) 對數(shù) (3)種內斗爭 pH值、代謝產物、營養(yǎng)物質(答出兩點既可) (4)人工誘變 細胞工程 (5)表面積與體積之比大，物質交換迅速