2023高中生物第1章发酵工程章末整合提升新人教版选择性必修3

第1章发酵工程章末整合提升生物术语第1节发酵、传统发酵技术、腐乳、泡菜、果酒、果醋、毛霉、酵母菌、曲霉、乳酸菌、乳酸链球菌、乳酸杆菌、醋酸菌、菌种第2节培养基、液体培养基、固体培养基、选择培养基、琼脂、菌落、氮源、碳源、特殊营养物质、无菌技术、消毒、灭菌、芽孢、孢子、煮沸消毒、巴氏消毒、湿热灭菌、干热灭菌、灼烧灭菌、纯培养物、纯培养、超净工作台、酒精灯火焰附近、接种、平板划线法、稀释涂布平板法、高压蒸汽灭菌锅、干热灭菌箱、倒平板、接种环第3节选育菌种、扩大培养、产品分离、产品提纯、主发酵、后发酵、焙烤、碾磨、糖化、黑曲霉、谷氨酸棒状杆菌、酶制剂、生长激素释放抑制激素、单细胞蛋白、嗜热菌、嗜盐菌答题语言第1节1.发酵是指人们利用微生物,在适宜的条件下,将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程2.传统发酵技术直接利用原材料中天然存在的微生物,或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品3.传统发酵技术的特点是以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主,通常是家庭式或作坊式的4.制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的5.配制盐水时,加热煮沸的目的一是去除水中的O2,二是杀灭杂菌6.发酵过程中,泡菜坛坛盖边沿的水槽中应注满水,并及时补充为发酵提供无氧条件答题语言第1节7.影响泡菜腌制质量的外界因素主要有温度、食盐用量、腌制时间等8.制果酒时,应该先冲洗葡萄,再去除枝梗和腐烂的籽粒,以避免引起葡萄破损,增加被杂菌污染的机会9.将葡萄汁装入发酵瓶中时,要留有大约1/3的空间,目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖,耗尽O2后再进行酒精发酵;同时可防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出10.果酒发酵过程中,每隔12h左右需要将瓶盖拧松一次,目的是释放酒精发酵产生的CO2,防止爆瓶或发酵液溢出;不能打开瓶盖主要是为了防止空气进入发酵瓶,以保持发酵瓶内的无氧环境11.果酒制作过程中,发酵后取样,可通过嗅味和品尝进行初步鉴定12.进行葡萄醋的发酵时,盖上一层纱布的目的是减少空气中尘土等的污染13.果醋制作过程中,首先通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定,再通过检测和比较乙酸发酵前后的pH做进一步的鉴定。此外,还可以通过在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌,并统计其数量做进一步鉴定第2节1.培养基的用途是培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物2.各种培养基一般都含有水、氮源、碳源和无机盐等营养物质3.培养基需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求4.获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染5.消毒是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物6.灭菌是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子7.培养过程中,将一个未接种的平板同时进行培养的目的是检测平板是否被杂菌污染8.培养基灭菌后,需要冷却到50℃左右时,才能用来倒平板9.培养基冷却凝固后,将培养皿倒过来放置,既可以使培养基表面的水分更好地挥发,又可以防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染10.平板划线操作的第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物;每次划线前灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后,接种环上残留的菌种,使下一次划线时,接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端,从而通过划线次数的增加,使每次划线时菌种的数目逐渐减少,以便得到菌落。划线结束后灼烧接种环,能及时杀死接种环上残留的菌种,避免污染环境和感染操作者11.在灼烧接种环之后,等其冷却后再进行划线的原因是以免接种环温度太高,杀死菌种12.平板划线时,在做第二次以及其后的划线操作时,应从上一次划线的末端开始,原因是划线后,线条末端细菌的数目比线条起始处要少,每次从上一次划线的末端开始,能使菌种的数目随着划线次数的增加而逐步减少,最终能得到由单个细胞繁殖而来的菌落13.微生物的筛选原理:人为提供有利于目的菌生长的条件(包括营养、温度和pH等),同时抑制或阻止其他微生物的生长14.对土壤中分解尿素的细菌选择培养的思路:对土样进行充分稀释,再将菌液涂布到制备好的选择培养基上15.当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品大约含有多少活菌16.用稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目少,这是因为当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落17.显微镜直接计数法是指用特定的细菌计数板或血细胞计数板,在显微镜下观察、计数,然后计算一定体积的样品中微生物的数量答题语言第3节1.发酵工程是指在严格控制的环境条件下大规模生产发酵产品的工程2.发酵工程的前提是微生物纯培养技术的建立、密闭式发酵罐的设计成功3.发酵工程一般包括菌种的选育,扩大培养,培养基的配制、灭菌,接种,发酵,产品的分离、提纯等方面4.由于工业发酵罐的体积一般很大,需要接种大量菌种,因此发酵之前需要对菌种进行扩大培养5.发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种,一旦有杂菌污染,可能导致产量大大下降6.环境条件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7.现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统,能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制;还可以进行反馈控制,使发酵全过程处于最佳状态8.在进行发酵生产时,排出的气体和废弃培养液等不能直接排放到外界环境中,以防止对环境造成污染9.发酵工程生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小且容易处理10.发酵工程在食品工业上的应用主要有生产传统的发酵产品、各种各样的食品添加剂、酶制剂11.发酵工程在农牧业上的应用主要是生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料发展路径1尝试运用传统发酵技术制作发酵食品。问题情境1.下图甲是果酒和果醋发酵的装置示意图,乙是果酒和果醋制作过程中发生的物质变化。下列有关叙述正确的是 ()甲乙A.装置甲可先用于果醋的制作,后用于果酒的制作B.用装置甲制作果酒时,要加入适量的酵母菌,且一直关紧阀bC.酵母菌是嗜热菌,所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵D.图乙中过程③和④都需要O2的参与,但反应场所不同解析:因为醋酸菌可利用酒精生产乙酸,但酵母菌不能利用乙酸生产酒精,故装置甲可先用于果酒的制作,后用于果醋的制作。装置甲中,阀b控制排气,阀a控制进气,制作果酒时应关闭阀a以创造缺氧环境,适时短暂打开阀b可以排出产生的CO2。醋酸菌是嗜热菌,果醋发酵所需的最适温度高于果酒发酵时的温度。图乙中过程③表示有氧呼吸的第二和第三阶段,需要O2的参与,反应场所在线粒体;过程④表示果醋发酵,由于醋酸菌是嗜氧菌,因此该过程也需要O2的参与,但醋酸菌是原核生物,没有线粒体,故③和④过程的反应场所不同。答案:D素养阐释传统发酵技术是指直接利用原材料中天然存在的微生物,或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。果酒、果醋是传统发酵技术重要的产品,通过学习应学会运用传统发酵技术制作发酵食品。发展路径2认同发酵工程是在传统发酵技术的基础上发展起来的,它实现了发酵食品、药物等的工业化生产,极大地改善了人们的生活。问题情境2.谷氨酸棒状杆菌可用于微生物发酵工程生产谷氨酸,从而制取谷氨酸钠(味精)。下图表示谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径,通过发酵工程可以大量生产谷氨酸。请据图回答下列问题。(1)与酵母菌相比,谷氨酸棒状杆菌在结构上的显著特点是;谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁、生物素等,从物理性质看,该培养基属于培养基。

(2)发酵过程中要测定谷氨酸棒状杆菌的数量,可采用的计数方法有显微镜直接计数法和,前者计数的结果比后者计数的结果值更(填“大”或“小”),原因是。

(3)由图可知,谷氨酸棒状杆菌体内若积累了较多的谷氨酸,则会抑制谷氨酸脱氢酶的活性,微生物这种对自身代谢速率的调节方式是。

(4)谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中要不断地通入无菌空气,并通过搅拌使空气形成细小的气泡,迅速溶解在培养液中。当培养基中碳氮比为4∶1时,菌体大量繁殖而产生的谷氨酸少;当碳氮比为3∶1时,菌体繁殖受抑制,但谷氨酸的合成量大增。在无氧条件下,谷氨酸棒状杆菌代谢产物是乳酸或琥珀酸。由此说明谷氨酸棒状杆菌的代谢类型是。由上述探究可知,通过发酵得到大量谷氨酸的发酵思路是

。

解析:(1)谷氨酸棒状杆菌属于细菌,酵母菌属于真菌,与之相比,谷氨酸棒状杆菌在结构上的显著特点是无核膜包被的细胞核。谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁、生物素等,从物理性质看,该培养基属于液体培养基。(2)测定谷氨酸棒状杆菌的数量可采用显微镜直接计数法和稀释涂布平板法。由于显微镜直接计数法中死菌和活菌一起计数,而稀释涂布平板法只计数活菌,且可能有多个细胞形成同一个菌落,因此显微镜直接计数法计数的结果比稀释涂布平板法计数的结果值更大。(3)据图分析,当谷氨酸过量时,会抑制谷氨酸脱氢酶的活性,导致谷氨酸脱氢酶的活性下降,从而使谷氨酸含量下降,这种对自身代谢速率的调节方式是负反馈调节。(4)谷氨酸棒状杆菌的代谢类型是异养兼性厌氧型。当培养基中碳氮比为4∶1时,菌体大量繁殖而产生的谷氨酸少;当碳氮比为3∶1时,菌体繁殖受抑制,但谷氨酸的合成量大增,因此通过发酵得到大量谷氨酸的思路是不断向发酵液中通入无菌空气,在碳氮比为4∶1的发酵液中培养一段时间,使菌种大量繁殖,后将培养液的碳氮比改为3∶1(或改变细胞膜的通透性,使谷氨酸迅速排放到细胞外)。答案:(1)无核膜包被的细胞核液体(2)稀释涂布平板法大前者死菌和活菌一起计数,后者只计数活菌,且可能有多个细胞形成同一个菌落(3)负反馈调节(4)异养兼性厌氧型不断向发酵液中通入无菌空气,在碳氮比为4∶1的发酵液中培养一段时间,使菌种大量繁殖,后将培养液的碳氮比改为3∶1(或改变细胞膜的通透性,使谷氨酸迅速排放到细胞外)素养