高考生物经典易错题会诊与命题角度预测角度系列-发酵工程简介

高考生物经典易错题会诊与命题角度预测角度系列-发酵工程简

介

?发酵工程的概念和内容与应用发酵工程的生产实例 ?发酵工程的应用

?发酵工程与微生物营养、代谢、生长等知识的综合应用 ?发酵工程与生物新陈代谢、生态学等知识的综合应用 经典易错题会诊

命题角度1发酵工程的概念和内容与应用发酵工程的生产实例

1、用谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的，过程中，以下表达正确的选项是 ①各个生长时期的长短是固定的，无法人为缩短生长周期②对数期是采样留种的最正确时期③在稳定期补充营养物质能够提高产量④调整期是收获代谢产物的最正确时期

A、①②B②③C、③④D、①④ [考场错解]A或C

[专家把脉]对谷氨酸发酵过程理解不透彻，不能将所学知识灵活地应用于实际当中。连续培养可缩短培养周期，在稳定期，活菌数目达到最高峰，细胞内大量积存代谢产物，如今是收获代谢产物的最正确时期。对数期的细菌代谢旺盛，常作为生产用的菌种。 [对症下药]B专家会诊

结合课本中发酵罐的结构示意图，理解发酵工程的实例——谷氨酸发酵，在此基础上总结动身酵工程的一般概念，掌握发酵工程的具体内容，包括培养基的选育、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程、产品的分离与提纯等步骤。 考场思维训练

1有三个盛放葡萄糖液的密封玻璃瓶，一瓶混有酵母菌，一瓶混有乳酸菌。一瓶只有葡萄糖，以下表达正确的足 A、有气泡的瓶子确信混有酵母菌 B发热的瓶子确信混有乳酸菌

C、只盛放葡萄糖液的瓶子能量会增加 D、混有乳酸菌的瓶子物质种类会减少

答案：A解析：酵母菌无氧呼吸的产物是酒精和CO2，乳酸菌无氧呼吸的产物是乳酸。

2在用微生物发酵法生产味精的过程中，要对发酵罐 A、严格密封

B、不断通人二氧化碳 C、先通风，后密封 D、不断通入无菌空气

答案：D解析：谷氨酸棒状杆菌为好氧菌。 命题角度2发酵工程的应用

1、下图表示制造啤酒的过程，据此回答以下问题：

(1)什么原因要把原料放进沸水中混合?

(2)什么原因要在混合物冷却后才把酵母菌加进去?

(3)请写出酵母菌所进行的生理过程的化学反应方程式：

(4)研究者发明温度的变化对气体产量有妨碍，并在不同温度下测定气体的产量(如下表)。请在方格纸上，用表中数据，设计完成曲线图。 温度气体体积 温度气体体积 (℃) [㎜(℃) [mm3·(10min)?1] 3?1·(10min)] 20 40 60 80 10 35 8 1 30 50 70 100 25 20 2 0 (5)请解释这条曲线什么原因是如此的形状?。 [考场错解](1)除原料中的细菌(2)幸免高温妨碍酶的活性

酶2C2H5OH?2CO2(4)图中未注明横坐标、(3)C6H12C6???纵坐标的含义，曲线一直上

升或一直下降(5)微生物代谢过程中需要酶的参与，而酶受温度妨碍

[专家把脉]对发酵工程中涉及的微生物营养、代谢、种群特点掌握不清晰，或者不能将所学知识应用于生产实际。

酵母菌发酵形成酒精和二氧化碳，原料放入沸水中混合是杀灭细菌、消毒；等到混合物冷却后才加酵母菌是幸免酵母菌失活；发酵罐加盖子、是为了满足无氧呼吸的条件；曲线图的绘制以温度为横坐标，以气体体积为纵坐标。

[对症下药](1)杀灭细菌、消毒(2)幸免酵母菌受热失活

酶6CO2?12H2O?能量 (3)C6H12O6?6H2O?6O2???酶C6H12O6???2C2H5OH?2CO2?能量(4)纵坐标标注气体体积及其数值，作下图；

(5)该酶的催化作用受温度的妨碍。在一定温度范围内。酶活性随温度的升

高而增强、40℃是酶作用的最适温度，当温度超过40℃，酶的活性随之下降，高温使酶失活 考场思维训训练

1下图是发酵工程生产产品的流程简图，据图回答：

(1)能生产人生长激素的工程菌是通过①培养的，①是；高产青毒素菌种是通过②培育的，②是。③是。 (2)④表示；⑤表示。

(3)整个过程的中心阶段是发酵，在此阶段需随时取样，检测

等。以了解发酵过程，还要及时添加，同时严格操纵 。

(4)假设⑥是单细胞蛋白的话。⑥是。氨基酸、维生素属⑦的产物。

答案：(1)基因工程诱变育种细胞工程(2)接种灭菌(3)细菌数目和产物浓度培养基发酵条件(溶氧、温度、pH、通气量、转速)(4)微生物菌体初级代谢。 探究开放题预测

预测角度1发酵工程与微生物营养、代谢、生长等知识的综合应用

1、目前微生物差不多在许多领域得到广泛应用，形成了大规模的发酵工程，为人类创造出了巨大的财富。

(1)自然界细菌变异的要紧来源有。图甲表示利用某种好氧细菌生产人生长激素的发酵工程流程图，欲获得该菌种首先要通过方法获得目的基因，通过技术获得工程菌。

(2)选择好的菌种进行扩大培养后，应选用期的菌种接种到发酵罐内的培养液中，缘故是 。

(3)该发酵过程的产物属于代谢产物，一般在期大量合成，为了尽可能多地提取人的生长激素，采纳图乙的方法。图中1、2所表示的物质分别是、，图中3表示流出物，其中包括的物质有： 。

(4)在发酵过程中发酵罐需要冷却系统冷却的缘故是：。 [解题思路]细菌因为没有染色体，不能进行有性生殖，变异来源要紧有基因突变，能够通过基因工程的方法使细菌获得特定的基因，从而获得特定的产物。菌种扩大培养是采纳对数期的细菌作菌种，而获得的发酵产物属于次级代谢产物。 [解答](1)基因突变人工合成基因基因工程 (2)对数细菌代谢旺盛，形态和生理特征稳定

(3)次级稳定新奇培养液无菌空气人的生长激素(代谢产物，老的培养基，菌体等均可)

(4)微生物代谢旺盛，产生大量热量

预测角度2发酵工程与生物新陈代谢、生态学等知识的综合应用

1、人造蛋白食品的生产可利用现代微生物发酵工程技术，食用真菌蛋白是人造蛋白的一种。下面为真菌蛋白的制造过程的图解，请据下图回答以下问题：

(1)以下关于“单细胞蛋白”的表达正确的选项是 A、是从微生物细胞中提取的蛋白质 B、通过发酵生产的微生物菌体 C、单细胞蛋白不能作为人类食品 D、是微生物细胞分泌的抗生素

(2)由图中向发酵罐里加入的物质看，真菌的代谢方式为型。发酵过程中活菌数目达到最多的时期是在期。

(3)向发酵罐里添加少量氨水的目的是。

(4)添加的糖可被真菌利用、转化形成真菌蛋白必须通过的生理过程是。真菌蛋白常作为家畜(猪)的饲料添加剂，猪在食用这些添加剂后能被加速育肥的缘故是。

(5)以下关于对“微生物连续培养优点”的表达，不正确的选项是 A、及时补充微生物所需的营养物质，提高产量 B、有利于微生物尽快将代谢产物释放到培养基中 C、能消除不利于微生物生长的一些环境因素 D、提高了设备的利用率

(6)下面关于“温度对发酵过程的妨碍”不正确的表达是 A、温度过高，发酵周期缩短，产量下降 B、温度可不能妨碍生物合成的途径 C、温度能妨碍菌种对营养物质的吸收

D、菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同 (7)通常所说的“微生物”，包括病毒、放线菌和细菌还包括真菌，如等。 [解题思路]从图中看，发酵罐需加入糖和灭菌空气可知真菌的代谢类型为异养需氧型。发酵过程中加氨水，一方面是调节pH使环境符合真菌的生存环境，另一方面提供氮源满足真菌营养的需要。由糖类转化为氨基酸，必须与含氮部分结合，即氨基转换作用过程。而蛋白质饲料育肥，是蛋白质经动物消化吸收后，经脱氨基作用，其不含氮部分转化为脂肪。 [解答](1)B

(2)异养需氧、稳定

(3)调节pH、提供氮源防止杂菌与真菌间的竞争

(4)氨基转换作用蛋白质(消化吸收后、经脱氨基不含氮部分)可转化为脂肪 (5)B (6)B

(7)霉菌(青霉、根霉、曲霉)、酵母菌(答一项即可) 考点高分解题综合训练

1发酵工程的第一个重要工作是选择优良的单一纯种、消灭杂种。获得纯种的方法不包括

A、依照微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基 B、依照微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸

C、依照微生物缺乏生长因子的种类，在培养基中增减不同的生长因子 D、依照微生物对抗菌素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗菌素

答案：B解析：每种生物的遗传物质在正常条件下是稳定的，培养基中核酸不能改变生物原有的遗传组成。

2谷氨酸发酵生产过程中，操纵好发酵条件是十分重要的，以下关于谷氨酸发酵过程中的处理正确的选项是 A、从操纵磷脂合成或使细胞膜受损人手，提高谷氨酸棒状杆菌细胞膜的通透性，有利于捉高谷氨酸的合成速度

B、谷氨酸发酵属于无氧发酵，发酵过程中不需要通气和搅拌

C、操纵碳、氮比例为3：1，既有利于谷氨酸棒状杆菌的大量繁殖，又有利于谷氨酸的大量合成

D、在发酵过程中应保持pH在5、0～6、0的恒定范围，以利于谷氨酸高效持久的大量合成

答案：A解析：在谷氨酸生产过程中，能够采取一定的手段改变细胞膜的透性，使谷氨酸能迅速排放到细胞膜外面，解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的抑制作用，提高谷氨酸的产量。谷氨酸发酵是需氧发酵，应采取措施提高溶氧量。C：N为3：

1时，谷氨酸合成量增大，菌体繁殖受抑制。真菌的适宜pH为5、0～6、0，细菌发酵的适宜pH为7～8。

3家庭制作泡菜并无刻意的灭菌环节，在发酵过程中，乳酸菌产生的乳酸能够抑制其他微生物的生长。当环境中的乳酸积存到一定浓度时，又会抑制乳酸菌自身的增殖。下面对这些现象的描述不正确的选项是

A、在乳酸菌的调整期和对数期，种内关系要紧表现为互助

B、进入乳酸菌增长的稳定期，由于次级代谢产物的积存，种内斗争趋于激烈 C、密闭的发酵环境使乳酸菌在调整期和对数期的种间斗争中占据优势 D、进入稳定期，泡菜坛内各种生物的抵抗力稳定性维持在较高的水平 答案：D解析：乳酸菌在发酵初期共同抑制其他微生物的生长，表现为种内互助；同时在种间斗争中占据优势；当它们大量繁殖后，因空间等条件的限制，表现为种内斗争。

4在一一般的锥形瓶中，加入含有酵母菌和葡萄糖的溶液，然后将瓶口封闭，在下图有关坐标图中，正确的选项是 A、①②③B、①③④C、②③④D、①②④

答案：B解析：在有限的培养基环境小，酵母菌可不能呈“J”形增长。 5谷氨酸棒状杆菌扩大培养时，培养基应该 A、C：N为4：1B、C：N为3：1

C、隔绝空气D、加大氮源，碳源的比例

答案：A解析：关于谷氨酸棒状杆菌来说。繁殖速度快慢的妨碍因素是碳氮化。当碳氮比为3：1时，菌体繁殖速度受到抑制，大量产生谷氨酸；当碳氮比为4：1时，菌体大量繁殖，合成谷氨酸减少，谷氨酸棒状杆菌是需氧型微生物，不能隔绝空气。

6发酵罐发酵的过程中，使温度升高的热量来源于

①冷却水供应不足②微生物代谢旺盛

③培养基不新奇④搅拌⑤放料口排出产物 A、①②③④⑤B、②③④ C、①④D、②④

答案：D解析：冷却水带走热量可不能使温度升高，排除A、C；微生物代谢旺盛呼吸作用产生了大量能量，且大部分转变成了热能；搅拌通过摩擦产生了热能；培养基的新奇程度及放料口排出产物妨碍代谢速度，但与热量的产生无直截了当关系。

7谷氨酸发酵生产中，必须不断地调整pH，缘故是

①谷氨酸发酵的最适pH为7、0～8、0②在发酵过程中，溶液的pH会发生变化

③当pH呈酸性时，谷氨酸的产量会下降④不调整pH，培养液中生成的谷氨酸会转变成其他物质 A、①②③B、①②③④ C、①②D、①④

答案：B解析：发酵过程中，环境条件的改变，不仅会妨碍菌种的生长繁殖，而且会妨碍菌种代谢产物的形成。例如，当pH是酸性时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺

8假设不进行扩大培养，直截了当接种将导致 A、对数期提早出现B、调整期延长

C、代谢产物减少D、稳定期缩短

答案：B解析：扩大培养的目的是让菌体在短时间内快速繁殖，假设直截了当接种那么菌种数目不足，会延长调整期以便合成细胞分裂有关的物质。

9发酵工程中选育优良品种的方法有多种，其中能定向培育新品种的方法是

①人工诱变②基因移植③细胞杂交④杂交育种 A、①②B、②③C、③④D、①④

答案：B解析：人工诱变不定向，杂交育种的原理是基因重组，变异也是不定向的。基因移植，细胞杂交(细胞融合)，可定向改良品种。

10发酵工程是指采纳现代工程技术，利用微生物给人类生产有用的产品；回答以下有关发酵工程的问题：

(1)要高产、高质，首先是菌种的选育；目前最常用的育种方法是 A、杂交育种B、人工诱变育种 C、单倍体育种D、多倍体育种

(2)发酵罐一般都有搅拌器，但在利用乳酸菌生产乳酸时不用，这是因为。 (3)单细胞蛋白是市场上较受欢迎的发酵产品，它利用的是微生物的。

(4)不同的微生物有各自的代谢特点，人们常据此来分离、鉴别微生物种类，某实验室有二个菌种，分别可能是胱氨酸依赖型细菌(无胱氨酸不能生长)，甲基营养细菌(只能利用甲醇、甲烷作碳源)，但试管上标签脱落，请依照它们的代谢特点设计实验方案加以鉴定。 实验步骤：

第一步：在二个菌种的试管上分别标上A、B。 以下步骤是： ① ②

结果分析： ① ②

答案：(1)B(2)乳酸菌是厌氧微生物(3)菌体(4)步骤：①配制不含胱氨酸和甲基营养的一般培养基分装到6支试管中，标上1、2、3、4、5、6；在1和2中加胱氨酸，3和4中加甲基营养，5和6中都不加，一起灭菌。②将A菌种接种于1、3、5号试管中，B菌种接种于2、4、6号试管中，适宜条件下培养数天。结果：①1、3、5试管中，只有1上生长，那么A菌种为胱氨酸依赖型，假设只有3上生长，那么A为甲基营养型②2、4、6试管中，假设只有2上生长，那么B菌种为胱氨酸依赖型，假设只有4上生长，那么B为甲基营养型。解析：结合题意，一类细菌无胱氨酸不能生长，另一类只能利用甲醇、甲烷作碳源，那么分离这两种细菌，需制备两种培养基。

11某酒厂以大米为要紧原料用酵母菌生产酒精度数不低于12度的米酒，其要紧工艺流程为：糖化→发酵→后加工(勾兑、贮运)。发酵过程要紧是在5m3的发酵罐中进行，其要紧工艺为：原料→接种菌种→通气培养→密封发酵。请分析并回答以下问题：

(1)糖化阶段要紧包括蒸煮大米和加入“糖化酶”等。“糖化酶”使(大米中)淀粉发生的要紧变化是。

(2)在发酵工艺中，接种菌种时常加尿素或其他肥料，其目的是。

(3)图①的横坐标代表氧分压，纵坐标代表相对值。图中能够表示酵母菌无氧

呼吸产生CO2变化的曲线和能够表示酵母菌有氧呼吸消耗糖的速度变化的曲线依次是。

(4)在图②中，用曲线表示在发酵阶段酵母菌种群个体数量变化的情况。 (5)在培养过程中，酵母菌所进行的呼吸作用的反应式为。

淀粉酶麦芽糖酶答案：(1)淀粉??发育???麦芽糖??????葡萄糖(2)供给酵母菌进行生长、

和繁殖等生命活动所必需的氮源或无机盐。(3)A、C(4)图略(5)

C6H12O6?6H2O?6O2???6CO2?12H2O?酶能量

C6H12O6???2C2H5OH酶(酒

精)?2CO2?能量解析：考查了微生物代谢、生长、培养等多方面知识，要求能对所学知识综合应用。

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