高中生物选择性必修3：第1章 第3节 发酵工程及其应用

第3节发酵工程及其应用课后篇巩固提升基础巩固1.用发酵工程生产的产品,如果是菌体,进行分离、提纯时可采用的方法是()A.蒸馏、过滤 B.过滤、沉淀C.萃取、离子交换 D.沉淀、萃取答案B解析对于发酵工程生产的产品,如果是菌体,通常采用过滤、沉淀的方法;如果是代谢物,通常采用蒸馏、过滤、萃取或离子交换等措施。2.严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键。通常所指的发酵条件不包括()A.温度控制 B.溶解氧控制C.pH控制 D.酶浓度控制答案D解析通常所指的发酵条件包括温度、pH和溶解氧等。酶是催化反应的物质,不属于发酵条件。3.下列关于菌种选育的叙述,不正确的是()A.自然选育的菌种不经过人工处理B.诱变育种原理的基础是基因突变C.通过有性杂交可形成工程细胞D.采用基因工程的方法可构建工程菌答案C解析性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来,也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。有性杂交不属于菌种的选育方法,C项错误。4.用发酵工程生产单细胞蛋白被认为是人类新的食物来源,为解决粮食问题开辟了新途径,具有广阔的发展前景。这种蛋白是()A.微生物菌体B.微生物代谢产物C.微生物合成物质D.发酵液答案A解析发酵工程生产的单细胞蛋白其实就是微生物菌体,经过加工可以生产高蛋白食品。5.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。下列相关表述,不正确的是()A.发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵B.发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物及菌体本身C.在发酵工程的发酵环节中,发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖,也会影响微生物的代谢途径D.通过发酵工程可以利用微生物生产单细胞蛋白答案A解析不论是发酵工程还是传统发酵技术,都可以利用微生物进行发酵,只不过传统发酵技术利用的是自然菌种。6.酵母菌培养过程中的生长曲线如图所示,a、b、c、d分别表示不同的生长时期,其中适于作为生产用菌种的时期是()A.a B.b C.c D.d答案B解析常作为生产菌种和科研材料的细菌群体,应该是代谢旺盛、个体形态和生理特性比较稳定的时期,曲线b时期菌体代谢最旺盛,生理特性比较稳定,是生产用菌种的最佳时期。7.下列关于发酵工程的说法,错误的是()A.发酵工程的产品是指微生物的代谢物和菌体本身B.通过人工诱变选育新品种C.培养基、发酵设备和菌种必须经过严格的灭菌D.环境条件的变化,不仅会影响菌种的生长繁殖,而且会影响菌体代谢物的形成答案C解析发酵工程的产品是指微生物细胞本身或其代谢物,A项正确;发酵工程中,选育菌种通常是指从自然界中分离出特定的微生物,再从中筛选出具有产生特定产物能力的菌种,如果这样的菌种仍不能满足生产要求,就要进行诱变育种或基因工程育种等,以得到高产的菌种,B项正确;发酵工程中所用菌种大多是单一菌种,因此,培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌,但菌种不能灭菌,否则整个发酵过程将无法进行,C项错误;发酵过程中,要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件,这是因为环境条件的变化,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,D项正确。8.发酵工程在现代生物工程中的地位越来越重要。下列有关发酵过程的叙述,错误的是()A.首先要对发酵设备和培养基严格灭菌B.要随时取样,检测培养液的微生物数目、产物浓度等,以了解发酵进程C.在发酵过程中不需要向装置中再添加必需的营养组分D.要严格控制温度、pH、溶解氧等发醇条件答案C解析发酵前,要对发酵设备和培养基严格灭菌,防止杂菌的污染,A项正确;发酵过程中要随时取样,检测培养液的微生物数目、产物浓度等,以了解发酵进程,B项正确;随着发酵的进行,必需的营养组分减少,因此在发酵过程中需要向装置中再添加必需的营养组分,C项错误;发酵过程中要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件,D项正确。9.紫外线具有杀菌和诱变功能。用相同剂量、不同波长的紫外线处理两组等量的酵母菌,结果见下表。紫外线波长/nm存活率/%突变数/个2606050~1002801000~1据表推断,在选育优良菌种时,应采用的紫外线波长及依据是()A.260nm,酵母菌存活率较低B.260nm,酵母菌突变数多C.280nm,酵母菌存活率高D.280nm,酵母菌突变数少答案B解析由表格可知,紫外线波长为280nm时,酵母菌的存活率虽然高达100%,但是0~1个的突变数不利于菌种的选育;紫外线波长为260nm时,酵母菌的存活率虽然只有60%,但是50~100个的突变数可以提供丰富的变异材料,有利于菌种的选育。10.下列有关发酵工程的叙述中,正确的是()A.发酵工程采用连续培养的方法以最大限度地获得人类所需的产品B.发酵所用的菌种多是通过杂交育种的方式获得C.发酵工程就是利用微生物的无氧呼吸生产人类所需的产品D.发酵工程与基因工程和细胞工程无关答案A解析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,A项正确;很多微生物是原核生物,不能通过杂交育种获得菌种,发酵所用的菌种多是通过人工诱变的方式获得,B项错误;发酵工程就是利用微生物的有氧呼吸或无氧呼吸生产人类所需的产品,C项错误;发酵工程与基因工程和细胞工程密切相关,D项错误。11.蔗糖、奶粉和经蛋白酶水解后的玉米胚芽液按一定比例混合,经乳酸菌发酵可生产新型酸奶。下列相关叙述不正确的是()A.蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关B.酸奶出现明显气泡说明有杂菌污染C.乳酸菌是异养厌氧菌D.只有奶粉为乳酸发酵提供氮源答案D解析蔗糖是乳酸菌的碳源,乳酸菌分解蔗糖产生乳酸,所以蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关,A项正确;酸奶是乳酸发酵的产物,不应有气体产生,如果发酵时出现明显的气泡,说明肯定有其他的微生物存在,B项正确;乳酸菌是异养厌氧菌,在无氧条件下将葡萄糖分解成乳酸,C项正确;经过蛋白酶水解后的玉米胚芽液也可以提供氮源,D项错误。12.现代工业生产中往往采用规范的流程进行发酵生产以提高生产效率,如图是发酵工程生产产品的流程图。据图回答下列问题。(1)在啤酒生产中,使用①改造的啤酒酵母,可以加速发酵过程,缩短生产周期,①是;高产青霉素菌种是通过②培育的,②是;③是细胞工程。

(2)④表示,⑤表示。

(3)整个过程的中心阶段是发酵,在此阶段需要随时取样、检测等,以了解发酵进程,还要及时添加,同时严格控制

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(4)若发酵所得产品是单细胞蛋白,则⑥是往往采用的方法进行提取。

答案(1)基因工程诱变育种(2)接种灭菌(3)必需的营养组分温度、pH和溶解氧等发酵条件(4)过滤、沉淀解析(1)啤酒生产中,使用基因工程改造的啤酒酵母,可以加速发酵过程,缩短生产周期;高产青霉菌菌种的产生是诱变育种的结果。(2)根据发酵流程可以判断④⑤分别是接种和灭菌。(3)在发酵过程中随微生物的代谢过程的进行,微生物、发酵产物的量以及发酵液的各种理化性质随时都在发生变化,因此要不断进行检测,随时添加必需的营养组分,同时严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件,以便得到较多的发酵产品。(4)单细胞蛋白就是指微生物菌体,往往采取过滤、沉淀的方法提取。能力提升13.(多选)以下属于发酵的是()A.利用青霉菌生产青霉素B.缺氧时人的组织细胞产生乳酸C.利用酵母菌获得酒精D.利用乳酸菌生产乳酸答案ACD解析发酵是微生物进行的代谢活动,如青霉菌、酵母菌、乳酸菌等微生物。人不属于微生物,人的无氧呼吸不属于发酵。14.(多选)下列关于青霉素生产的叙述,正确的是()A.用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再经筛选的方法可选育高产菌种B.青霉素是青霉菌生长过程中产生抑制其他微生物生长的代谢物C.发酵罐接种后必须进行灭菌处理D.青霉菌生长达到稳定时,活菌数不再增加,青霉菌产量下降答案AB解析培育高产菌种可以采用诱变育种的方法,即用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌,然后进行筛选,可选育出高产菌种,A项正确;青霉素是青霉菌生长过程中产生的代谢物,能抑制其他微生物的生长,B项正确;发酵罐应该在接种前灭菌,接种后灭菌会把接种的菌株杀死,C项错误;青霉菌生长达到稳定时,活菌数不再增加,这时若适时补充营养物质,可以提高代谢物产量,D项错误。15.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,请据图回答下列问题。(1)向发酵罐中注入少量氨水的目的是

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(2)制造真菌蛋白时,要向发酵罐中通入空气,由此可知,发酵罐中的真菌的异化作用类型是。

(3)向发酵罐中加入的一切物品都需要消毒,从生态学的角度进行分析,其原因是。

(4)从自然界中分离的真菌菌种,当用于制造真菌蛋白时,蛋白质的产量很低。要获得更多的真菌蛋白,培育优良的真菌菌种可采用的方法。

(5)在下列4种物质中,可以用来作为青霉菌培养的主要能源物质的是()A.脂肪 B.葡萄糖C.蛋白质 D.生长因子答案(1)为真菌提供合成蛋白质所需的氮源,调节pH(2)需氧型(3)避免杂菌与真菌竞争而降低真菌蛋白的产量(4)诱变育种(5)B解析(1)氨水呈碱性,既能调节发酵液的pH,也能为真菌提供氮源。(2)向发酵罐内通入空气就是为了提供氧气,说明发酵真菌为需氧型。(3)发酵过程中混入的杂菌会和发酵菌竞争营养物质,从而影响发酵的进行。(4)菌体本身能产生蛋白质,要想得到产生蛋白质更多的菌种,可以采用诱变育种的方法。(5)糖类物质是生物主要的能源物质。16.下图表示制造啤酒的过程,据此回答下列问题。(1)为什么要把原料放进沸水中混合?。

(2)为什么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:

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(4)研究者发现温度的变化对气体产量有影响,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20103025403550206087028011000(5)请解释这条曲线为什么是这样的形状。

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答案(1)对原料进行消毒,防止杂菌污染(2)避免酵母菌受热失活(3)C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量;C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量(4)纵坐标标注气体体积及其数值,作下图:(5)微生物代谢过程中需要酶的参与,酶的活性受温度的影响。在一定温度范围内,酶的活性随温度的升高而增强,表中40℃是酶作用的最适温度,当温度超过40℃,酶的活性随之下降,高温使酶失活解析(1)把原料放进沸水中混合是为了对原料进行消毒,杀死原料中的杂菌。(2)等到混合物冷却后才加酵母菌是为了防止高温杀死酵母菌。(3)酵母菌早期进行有氧呼吸,快速繁殖,以增加酵母菌的数量,有氧呼吸的反应式:C6H12O