2025年高考生物一轮复习（新人教新高考）第十单元生物技术与工程复习讲义（教师版）

第56课时传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用课标要求1.利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜。2.利用酵母菌、醋酸菌分别制作果酒和果醋。考情分析1.传统发酵技术及实例2023·山东·T122022·江苏·T162021·全国乙·T372020·全国Ⅲ·T372.发酵工程的原理及应用2023·山东·T202022·湖北·T132022·山东·T20考点一传统发酵技术的应用1．发酵与传统发酵技术(1)发酵①概念：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原理：不同的微生物具有产生不同代谢物的能力，利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。(2)传统发酵技术2．传统发酵食品的制作(1)腐乳的制作①原理：蛋白质eq\o(→,\s\up7(蛋白酶))小分子的肽和氨基酸。②腐乳制作过程中参与的微生物：多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。(2)泡菜的制作①菌种的种类和来源常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌。菌种来源：植物体表面天然的乳酸菌。②乳酸菌发酵制作泡菜的原理：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C3H6O3(乳酸)＋能量。③制作泡菜的方法步骤(3)果酒和果醋的制作①原理和条件项目制作果酒制作果醋发酵菌种酵母菌醋酸菌代谢类型异养兼性厌氧型异养需氧型发酵过程有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：C6H12O6＋6H2O＋6O2eq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量；无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH＋2CO2＋能量O2、糖源充足时：C6H12O6＋2O2eq\o(→,\s\up7(酶))2CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量；O2充足、缺少糖源时：C2H5OH＋O2eq\o(→,\s\up7(酶))CH3COOH＋H2O＋能量对氧的需求前期需氧，后期不需氧一直需氧产物检测闻气味、品尝、酸性条件下的重铬酸钾(橙色→灰绿色)酸碱指示剂(pH试纸)、闻气味、品尝②果酒和果醋的制作步骤及目的判断正误(1)豆腐中的蛋白质被蛋白酶全部分解成了氨基酸(×)提示毛霉分泌的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸。(2)泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件(×)提示参与泡菜制作的乳酸菌是厌氧菌，因此泡菜的制作全过程都要保持无氧条件。(3)酵母菌通过有氧呼吸可以大量繁殖，通过无氧呼吸可以产生酒精(√)(4)当缺乏糖源和氧气时，醋酸菌将乙醇转化为乙醛，进而转化成乙酸(×)提示醋酸菌是好氧细菌，氧气缺乏时，会引起醋酸菌死亡，当氧气充足、缺少糖源时，醋酸菌将乙醇转化为乙醛，进而转化成乙酸。(5)在利用葡萄发酵产生果酒的后期，加入醋酸菌即可产生乙酸(×)提示在利用葡萄发酵产生果酒的后期，需要打开发酵装置的充气口并适当提高温度，才能进行果醋发酵。1．黄酒是世界上最古老的酒类之一，源于我国，且唯我国有之，与啤酒、葡萄酒并称世界三大古酒。古遗六法中描述道：“黍米必齐，曲孽必时，水泉必香，陶器必良，湛炽必洁，火剂必得”。曲蘖主要指酒曲，湛炽是指浸泡和蒸煮，回答下列问题：(1)“陶器必良”和“火剂必得”的目的是什么？提示控制发酵过程的氧气和温度等条件。(2)黄酒发酵过程中，不需要对黍米和陶器装置进行严格灭菌，却可以防止其他杂菌对发酵产生影响，为什么？提示在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制(且发酵产生的酒精对其他杂菌也有毒害作用)。(3)“陈储”是指将榨出的黄酒放入储酒罐内存放待用，陈储要特别注意密封，为什么？提示若是密封不好，醋酸菌容易将酒精转化为醋酸，使黄酒变酸(合理即可)。(4)黄酒的酒精度数一般为15度左右，酒精度数无法继续提高可能的原因是什么？提示酒精浓度升高导致酵母菌活性下降。2．试从材料的选择处理及发酵条件的控制等方面分析传统发酵的相关问题：(1)腐乳与豆腐相比，所含有机物的种类和能量有哪些变化？为什么？提示腐乳中有机物的种类增加了，所含的能量却减少了。因为豆腐中的蛋白质被分解成了小分子的肽和氨基酸。(2)制作泡菜时配制的盐水为什么要先煮沸，再冷却使用？提示煮沸的原因：一是为了杀死盐水中的杂菌，二是为了排出溶解的氧气；冷却是防止温度过高杀死发酵所需要的乳酸菌。(3)制作葡萄酒的过程中，每隔12h左右拧松瓶盖一次，目的是什么？能否打开瓶盖？为什么？提示拧松瓶盖的目的是放出CO2，防止发酵瓶内因气压过大而爆裂。不能打开瓶盖，因为要避免杂菌污染发酵液。(4)醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，都需要打开通气阀，请说明其原因。提示醋酸菌是好氧细菌，在发酵过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡。考向一泡菜的制作1．(2023·山东，12)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再倒入坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是()A．①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死B．②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌C．③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入D．④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低答案C解析盐水煮沸是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响，A错误；盐水浸没全部菜料是为了制造无氧环境，有利于乳酸菌的无氧呼吸，B错误；盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水是为了隔绝空气、防止杂菌污染等，C正确；腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少，D错误。归纳提升在用质量分数为5%的食盐水制作泡菜时，在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见曲线图：据图可知，发酵过程中，亚硝酸盐的含量先增加后下降至相对稳定，10天后食用比较合适。因为此时亚硝酸盐含量低。2．(2023·徐州高三二模)下列关于泡菜和酸奶制作的叙述，正确的是()A．制作泡菜和酸奶时加入适量的糖会使发酵效果更好B．泡菜发酵的温度略高于酸奶发酵的温度C．泡菜食材和牛奶需要经过消毒再进行接种D．制作泡菜和酸奶的主要菌种分别为真核生物和原核生物答案A解析糖类是生物的主要能源物质，加入糖有利于微生物的生长繁殖，则制作泡菜和酸奶时加入适量的糖会使发酵效果更好，A正确；泡菜发酵与酸奶发酵的主要菌种都是乳酸菌(原核生物)，则发酵温度应该一致，B、D错误；制作泡菜时，利用了食材中自带的菌种，所以不能消毒，牛奶需要消毒，C错误。考向二果酒果醋的制作3．(2021·江苏，14)某同学选用新鲜成熟的葡萄制作果酒和果醋，下列相关叙述正确的是()A．果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器B．果酒发酵时，用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色沉淀逐日增多C．果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时D．果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深答案A解析酒精发酵是利用酵母菌的无氧呼吸，果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器，影响酒精发酵，A正确；果酒发酵时，发酵液中的葡萄糖不断被消耗，因此用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色沉淀逐日减少，B错误；若以酒精为底物进行醋酸发酵，酒精与氧气发生反应产生醋酸和水，几乎没有气泡产生，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时；若以葡萄糖为底物进行醋酸发酵，发酵液产生的气泡量与果酒发酵时相当，C错误；重铬酸钾用于检测酒精，不能用于测定醋酸含量，D错误。4．(2022·湖北，10)关于白酒、啤酒和果酒的生产，下列叙述错误的是()A．在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气B．白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程C．葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质，也存在于线粒体D．生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌答案C解析在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气，让酵母菌大量繁殖，再进行酒精发酵，A正确；白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程，如发酵初期酵母菌大量繁殖，B正确；葡萄糖转化为乙醇的过程发生在细胞质基质中，所需的酶存在于细胞质基质中，不存在于线粒体，C错误；生产白酒一般使用高粱，啤酒一般使用麦芽，果酒则使用对应的水果，但在发酵过程中都主要依赖酵母菌产生酒精，D正确。考点二发酵工程及其应用1．发酵工程的概念(1)基本概念：发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。(2)主要内容：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。2．发酵工程的基本环节选育菌种eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①从自然界中筛选,②通过诱变育种或基因工程育种获得))↓扩大培养：增加菌种数量↓配制培养基：在菌种确定后选择原料，反复试验确定培养基配方↓灭菌：培养基和发酵设备都必须严格灭菌↓接种：无菌操作↓发酵罐内发酵发酵工程的中心环节eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①了解发酵进程：随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等,②及时添加必需的营养组分,③严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件))↓分离、提纯产物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①发酵产品是微生物细胞本身：在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥,②发酵产品是代谢物：根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品))↓获得产品3．啤酒的工业化生产流程(1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的提醒啤酒发酵的发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成。(2)“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别4．发酵工程的特点5．发酵工程的应用(1)在食品工业上的应用①生产传统的发酵产品。②生产各种各样的食品添加剂。③生产酶制剂。(2)在医药工业上的应用①获得具有某种药物生产能力的微生物。②直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。③利用基因工程，将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物可以作为疫苗使用。(3)在农牧业上的应用：生产微生物肥料、农药和饲料。(4)在其他方面的应用①利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。②极端微生物的应用：嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。判断正误(1)与家庭传统发酵一样，发酵工程所用的菌种绝大多数是混合菌种(×)提示发酵工程所用的菌种绝大多数是单一菌种。(2)在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌酶将青霉素分解掉(√)(3)谷氨酸的发酵生产中，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酰胺；在酸性条件下则容易形成谷氨酸和N－乙酰谷氨酰胺(×)提示谷氨酸的发酵生产中，酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺；在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸。(4)单细胞蛋白是通过发酵产生的大量微生物分泌蛋白(×)提示单细胞蛋白是微生物菌体。(5)发酵工程一般用半固体培养基(×)提示发酵工程应用于生产实践一般用液体培养基，可以连续培养，提高产量。我国是世界上啤酒的生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，阅读教材“啤酒的工业化生产流程”，思考回答下列问题：(1)制麦过程需促使大麦种子萌发，发芽大麦合成大量淀粉酶直接促进糖化，淀粉糖化后啤酒酵母才能充分发酵，为什么？提示酵母菌不能直接利用淀粉做碳源。(2)大麦发芽会消耗部分储存的有机物，影响产量，提高了生产成本，如何解决以上问题？提示用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶。(3)与传统的手工发酵相比，在啤酒的工业化生产流程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？提示接种单一高质量纯种、严格的消毒灭菌措施、培养基营养物质协调、严格的发酵条件控制等，都使啤酒的产量和质量明显提高。考向三发酵工程及其应用5．啤酒生产的简要流程如图所示，制麦时用赤霉素溶液浸泡大麦种子，糖化主要将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子。下列说法错误的是()A．在整个发酵过程中，要始终保持严格的无菌、厌氧环境B．用赤霉素溶液浸泡大麦种子，目的是促进α-淀粉酶合成C．在接种酵母菌前进行冷却处理，是为了避免杀死酵母菌种D．包装后放置的啤酒变酸且产生表面菌膜，一般可从菌膜中分离得到醋酸菌答案A解析酵母菌是兼性厌氧微生物，在整个发酵过程中，要先通气使酵母菌大量繁殖，然后保持严格的无菌、厌氧环境，使其无氧呼吸进行发酵，A项错误。6．(2022·湖北，13)废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产中的废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。下列叙述正确的是()A．该生产过程中一定有气体生成B．微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料C．该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质D．沼气池废料和果糖生产中的废水在加入反应器之前需要灭菌处理答案A解析据图可知，该生产过程中有酿酒酵母参与，酵母菌细胞呼吸会产生CO2，故该生产过程中一定有气体生成，A正确；糖类是主要的能源物质，微生物生长所需碳源主要来源于果糖生产中的废水，B错误；分析图示可知，该技术中有连续搅拌反应器的过程，该操作可以增加微生物与营养物质的接触面积，此外也可增大溶解氧的含量，故推测该生产工艺利用微生物有氧发酵技术生产蛋白质，C错误；沼气生产利用的是厌氧微生物，在连续搅拌反应器中，厌氧微生物会被抑制，因此沼气池废料不需要灭菌，D错误。1．(选择性必修3P5)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．(选择性必修3P7)醋酸发酵的反应式：O2、糖源充足时：C6H12O6＋2O2eq\o(→,\s\up7(酶))2CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量；O2充足、缺少糖源时：C2H5OH＋O2eq\o(→,\s\up7(酶))CH3COOH＋H2O＋能量。3．(选择性必修3P7)制作葡萄酒时，要将温度控制在18～30℃的原因是温度是影响酵母菌生长的重要因素。酿酒酵母的最适生长温度为28℃。制作葡萄醋时，要将温度控制在30～35℃的原因是醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。4．(选择性必修3P7)在制作果酒的过程中，避免发酵液污染需要从发酵制作的过程全面考虑。例如，榨汁机、发酵瓶要清洗干净，装入葡萄汁后，盖好瓶盖；每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖等。5．(选择性必修3P8)某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加些“陈泡菜水”，目的是增加乳酸菌的数量。某同学制作出的泡菜“咸而不酸”，造成这个结果最可能的原因是加盐太多，盐浓度过高，杀死了乳酸菌等微生物。6．(选择性必修3P27)单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体。7．果酒和果醋改进装置及其分析8．(2022·湖南，21节选)某黄酒酿制工艺流程如图所示，图中加入的菌种a是酵母菌，工艺b是消毒(填“消毒”或“灭菌”)，采用工艺b的目的是杀死黄酒中的大多数微生物，并延长其保存期。9．(2023·新课标，35节选)若实验获得一种具有良好固氮能力的根瘤菌，可通过发酵工程获得大量根瘤菌，用于生产根瘤菌肥。根瘤菌肥是一种微生物肥料，在农业生产中使用微生物肥料的作用是促进植株生长，增加作物产量；能够减少化肥的使用，改良土壤，减少污染，保护生态环境(至少答出2点)。课时精练一、选择题1．(2024·南通高三调研)在家庭制作泡菜过程中，充分利用各种微生物生存条件和代谢特点达到积累乳酸菌、抑制其他微生物生长的目的。下列关于发酵过程的叙述，正确的是()A．为了避免杂菌污染，泡菜坛需严格灭菌处理，盐水需煮沸冷却待用B．晾干的新鲜蔬菜可以装满泡菜坛，因为乳酸菌无氧呼吸仅产生乳酸，没有气体生成C．乳酸菌产生的乳酸既可以抑制其他微生物生长繁殖，也会抑制自身生长繁殖D．因亚硝酸盐会随着发酵时间的延长越积越多，为了自身健康，应尽量少食用泡菜答案C解析泡菜坛需进行消毒，盐水需煮沸冷却待用，A错误；将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满，B错误；亚硝酸盐会随着发酵时间的延长先增多后减少，可选择适当腌制时间的泡菜适量食用，D错误。2．(2024·苏州高三期中)在《诗经·邶风·谷风》中有“我有旨蓄，亦以御冬”的记载，“旨蓄”就是储藏的美味食品，也就是今天腌制的酸菜、泡菜。下列叙述正确的是()A．制作泡菜时腌制时间过长会引起细菌大量繁殖B．条件适宜时，蔬菜中的糖分解成醋酸降低溶液pHC．发酵坛表面可能出现一层由乳酸菌繁殖形成的白膜D．通过向泡菜坛坛盖边沿的水槽注水，可保持发酵所需的环境答案D解析制作泡菜时腌制时间过短会引起细菌大量繁殖，A错误；条件适宜时，乳酸菌可将蔬菜中的糖分解成乳酸降低溶液pH，B错误；乳酸菌是厌氧细菌，发酵坛表面含有氧气，乳酸菌不能繁殖，出现的白膜一般是酵母菌繁殖所致，C错误。3．下列关于制作传统发酵食品的叙述，错误的是()A．制作腐乳利用了毛霉等微生物产生的蛋白酶B．发酵温度过低可能会导致泡菜“咸而不酸”C．制作果酒时，需每隔一定时间打开瓶盖放气D．制作果醋时，醋酸菌能以乙醇作为碳源和能源答案C解析泡菜“咸而不酸”可能是食盐浓度过高、发酵温度过低(抑制乳酸菌产生乳酸)所致，B正确；果酒发酵时会产生二氧化碳气体，需适时拧松(不是打开)瓶盖放气，C错误；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，该过程中醋酸菌能以乙醇作为碳源和能源，D正确。4．(2021·湖北，3)中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确的是()A．泡菜制作过程中，酵母菌将葡萄糖分解成乳酸B．馒头制作过程中，酵母菌进行呼吸作用产生CO2C．米酒制作过程中，将容器密封可以促进酵母菌生长D．酸奶制作过程中，后期低温处理可产生大量乳酸杆菌答案B解析泡菜制作过程中，主要是乳酸菌将葡萄糖分解形成乳酸，A错误；酵母菌在有氧条件下可以大量繁殖，在密封也就是无氧条件下产生酒精，C错误；酸奶制作过程中，后期低温处理时大部分乳酸杆菌已死亡，不会大量繁殖，D错误。5．(2021·辽宁，8)利用菠萝蜜制作果醋的大致流程为：先在灭菌的果肉匀浆中接种酵母菌，发酵6天后，再接入活化的醋酸杆菌，发酵5天。下列有关叙述错误的是()A．乙醇既是醋酸发酵的底物，又可以抑制杂菌繁殖B．酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖C．酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同D．接入醋酸杆菌后，应适当升高发酵温度答案B解析当缺少糖源时，醋酸杆菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为乙酸，同时乙醇还可以抑制杂菌繁殖，A正确；酵母菌一般以出芽的方式繁殖，醋酸杆菌以二分裂的方式进行增殖，B错误；酵母菌发酵过程中先通气使其大量繁殖，再密闭发酵产生乙醇；醋酸杆菌为好氧细菌，需持续通入无菌氧气，C正确；酿酒酵母的最适生长温度约为28℃，多数醋酸杆菌的最适生长温度为30～35℃，D正确。6．传说杜康的儿子杜杼在一次酿酒时发酵过头，等到第21天开缸时发现酒液变酸却香气扑鼻，酸甜可口。于是杜杼把“廿一日”加“酉”凑成“醋”字，这就是杜杼造醋的故事。下列有关传统发酵技术的叙述，正确的是()A．葡萄果皮上有野生酵母菌和醋酸菌，葡萄酒制好后直接通入无菌空气即可制醋B．酿酒时糖未耗尽，酵母菌发酵也会停止，原因可能是pH降低和酒精含量增多C．杜杼酿酒反成醋可能是由发酵装置密封不严导致酵母菌有氧呼吸大量增殖引起D．醋酸菌在O2和糖源匮乏时，可直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸答案B解析酿酒酵母的最适生长温度约为28℃，酵母菌是兼性厌氧微生物，多数醋酸菌的最适生长温度为30～35℃，醋酸菌是好氧细菌，葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可以直接通入无菌空气，同时还需适当提高发酵温度才能制醋，A错误；醋酸菌是好氧细菌，杜杼酿酒反成醋是由发酵装置密封不严导致醋酸菌有氧呼吸大量增殖引起，C错误；醋酸菌在O2充足但糖源匮乏时，可直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸，D错误。7．(2024·福州高三月考)图甲、图乙为生物学实验常用的装置示意图，其均可作为发酵装置。下列说法正确的是()A．如果用甲装置制备果酒，可定时加入酸性重铬酸钾观察灰绿色是否出现B．若用甲装置制备果酒，需放在30～35℃的环境中发酵C．若用乙装置制备果酒并将d管连通装有澄清石灰水的锥形瓶，石灰水变浑浊的同时会有酒精产生D．利用乙装置制备果醋时，可从c处放少量液体进行pH检测了解发酵进程答案D解析果酒的制作原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，鉴定酒精时，应从甲瓶中定时取少许培养液，加入酸性重铬酸钾溶液，观察颜色变化来判断有无酒精产生，A错误；酵母菌最适宜生长繁殖的温度范围是18～30℃，若用甲装置制备果酒，需放在18～30℃的环境中发酵，B错误；若用乙装置制备果酒并将d管连通装有澄清石灰水的锥形瓶，开始时酵母菌进行有氧呼吸，不能产生酒精，但会产生二氧化碳，石灰水变浑浊的同时没有酒精产生，C错误。8．关于谷氨酸的工厂化生产，下列说法错误的是()A．与传统发酵技术相比，工厂化生产谷氨酸所用的大多是单一菌种B．发酵罐内的发酵是工厂化生产谷氨酸的中心环节，需严格控制发酵条件C．发酵过程中，中性或弱碱性的条件有利于谷氨酸的积累D．发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法进行分离和干燥，即可得到产品答案D解析如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品；如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品，谷氨酸属于代谢物，D错误。9．(2022·山东，14)青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产，关于该生产过程，下列说法错误的是()A．发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖B．可用深层通气液体发酵技术提高产量C．选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中D．青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌答案D解析青霉菌处于葡萄糖浓度不足的环境中会通过分泌青霉素杀死细菌；提供相同含量的碳源，葡萄糖溶液单位体积中溶质微粒较多，会导致细胞失水，发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，乳糖是二糖，可被水解为半乳糖和葡萄糖，是青霉菌生长的最佳碳源，可以被青霉菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利条件，A正确；青霉菌的代谢类型为异养需氧型，可用深层通气液体发酵技术提高产量，B正确；选育出的高产青霉素菌株经扩大培养纯化后，才可接种到发酵罐中进行工业化生产，C正确；为了防止细菌、其他真菌等微生物的污染，获得纯净的青霉素，发酵罐仍需严格灭菌，D错误。10．下列关于发酵工程的叙述，错误的是()A．培养基和发酵设备都必须经过严格灭菌，发酵过程中适时补充灭菌的培养液和空气B．发酵过程中的环境条件既会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物代谢产物的形成C．发酵产品包括微生物菌体本身或代谢物，可通过过滤、离心、蒸馏等方法纯化D．通过酵母菌发酵，获得大量菌体，从中提取单细胞蛋白作为动物饲料或食品添加剂答案D解析单细胞蛋白就是微生物菌体，所以不需要从获得的菌体中提取，D错误。11．(2023·南京高三联考)啤酒发酵依赖于发酵工程，产品质检可应用“电子舌”，“电子舌”可根据不同滋味信号传感器呈现的响应值对啤酒风味进行评价。如图为用“电子舌”对发酵液L1、L2、L3的检测结果，下列相关叙述正确的是()A．啤酒主要经酵母菌和乳酸菌发酵制成B．装置密闭发酵过程中，酒精浓度会先上升后下降C．发酵的温度和发酵的时间随啤酒品种和口味要求的不同而有所差异D．发酵液L1和L3口味相近，而L2涩味较重答案C解析啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌无氧呼吸将糖类分解为酒精而制成的，A错误；装置密闭发酵过程中，随着发酵的进行，酵母活细胞数量和酒精浓度逐渐增大，而在发酵后期酵母菌数量逐渐减少，使得酒精浓度趋于稳定，B错误；由题图可知，L1和L2两种发酵液在味觉雷达图中的分布情况差不多，说明这两种发酵液的口味相近，而L3涩味较重，D错误。12．(2022·山东，20改编)啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法错误的是()A．用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶B．焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌C．糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵D．通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期答案B解析赤霉素能促进种子的萌发，据此可推测若用赤霉素处理大麦，可诱导α-淀粉酶相关基因的表达，促进α-淀粉酶的合成，进而使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶，A正确；焙烤可以杀死大麦种子的胚，但不使淀粉酶失活，没有进行灭菌，B错误；糖浆经蒸煮(产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌)、冷却后再接种酵母菌进行发酵，防止高温杀死菌种，C正确；转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期，属于转基因技术在微生物领域的应用，D正确。13.青霉菌产生的青霉素是人类发现的第一种抗生素。青霉素发酵过程中，总会产生头孢霉素。青霉菌产生青霉素的代谢途径如图所示。下列关于青霉素工业化生产的叙述，错误的是()A．将血红蛋白基因转入青霉菌中有可能提高菌体对氧的吸收和利用率B．发酵过程中，环境条件变化会影响微生物的生长繁殖和代谢过程C．菌种选育时，敲除青霉菌株中控制酶B合成的基因可使其只产青霉素D．进行主发酵前一次性加足所需的营养组分以利于工业化生产答案D解析在发酵过程中，要随时取样检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分，以满足菌种的营养需要。同时，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件，D错误。14．(2024·镇江高三模拟)下列对发酵工程及其应用的叙述，错误的是()A．发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身B．啤酒的工业化生产过程中，酒精的产生积累主要在后发酵阶段完成C．利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物肥料可以促进植株生长D．生产柠檬酸需要筛选产酸量高的黑曲霉答案B解析啤酒发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都是在主发酵阶段完成，即酒精的产生积累主要在主发酵阶段完成，B错误。二、非选择题15．(2021·重庆，25改编)人类很早就能制作果酒，并用果酒进一步发酵生产果醋。(1)人们利用水果及附着在果皮上的菌，在条件下酿造果酒，酵母菌酿酒的同时还会产生，所以传统发酵时需要；再利用醋酸菌在条件下，将酒精转化成醋酸酿得果醋。(2)先酿制果酒再生产果醋的优势有(多选，填编号)。①先酿制果酒，发酵液能抑制杂菌的生长，有利于提高果醋的产率②酿制果酒时形成的醋酸菌膜，有利于提高果醋的产率③果酒有利于溶出水果中的风味物质并保留在果醋中(3)果酒中的酒精含量对果醋的醋酸产率会产生一定的影响。某技术组配制发酵液研究了初始酒精浓度对醋酸含量的影响，结果见图。据图可知，醋酸发酵的最适初始酒精浓度是；酒精浓度为10%时醋酸含量最低，此时，若要尽快提高醋酸含量，可采取的措施有(填写两个方面)。答案(1)酵母18～30℃、无氧CO2(定期拧松瓶盖)排出二氧化碳30～35℃、有氧(2)①③(3)6%适当降低初始酒精浓度、适当增大菌种接种量

第57课时微生物的培养技术与应用课标要求1.通过配制培养基、灭菌、接种和培养等实验操作获得纯化的酵母菌菌落。2.分离土壤中分解尿素的细菌，并进行计数。考情分析1.微生物的基本培养技术2023·全国乙·T372022·天津·T32021·天津·T12.微生物的选择培养和计数2023·山东·T152023·广东·T102023·北京·T162022·全国甲·T372022·全国乙·T372022·广东·T212021·江苏·T18考点一微生物的基本培养技术1．培养基的配制(1)培养基的概念、用途和类型①概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。②用途：用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。③培养基的种类(按物理性质分)培养基种类培养基特点作用固体培养基加凝固剂，如琼脂微生物的分离与鉴定，活菌计数，保藏菌种半固体培养基容器放倒不致流出，剧烈震动则破散观察微生物的运动、分类鉴定液体培养基不加凝固剂常用于工业生产、微生物的扩大培养(2)培养基的配方①主要营养物质：水、碳源、氮源、无机盐。②其他条件：pH、特殊营养物质和氧气。如表：

微生物乳酸杆菌霉菌细菌厌氧微生物特殊需求添加维生素一般pH调至酸性一般pH调至中性或弱碱性无氧2.无菌技术(1)目的：获得纯净的微生物培养物。(2)关键：防止杂菌污染。(3)消毒与灭菌的比较项目消毒灭菌作用强度较为温和的理化因素强烈的理化因素作用程度杀死物体表面或内部一部分微生物杀死物体内外所有的微生物芽孢和孢子一般不能杀灭能杀灭适用对象实验操作的空间、操作者的衣着和双手微生物培养的器皿、接种用具和培养基等常用方法煮沸消毒法、巴氏消毒法等湿热灭菌法、干热灭菌法、灼烧灭菌法等(4)注意事项①实验操作时，应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触。②为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在超净工作台上并在酒精灯火焰附近进行。3．微生物的纯培养概念辨析4．纯培养的过程(以酵母菌为例)：包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤。(1)制备培养基倒平板注意事项：a.温度：50℃左右；b.操作：在酒精灯火焰附近；c.冷凝后平板倒置。提醒平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，将平板倒置，既可以防止皿盖上的水珠落入培养基，又可以避免培养基中的水分过快挥发。(2)接种和分离酵母菌①平板划线法的原理：通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。经数次划线后培养，可以分离得到单菌落。②平板划线法的操作步骤(3)培养酵母菌将接种后的平板和一个未接种的平板倒置，放入28℃左右的恒温培养箱中培养24～48h。判断正误(1)培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，有时还需要加入一些特殊的物质(√)(2)倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上(×)提示倒平板时，用拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将锥形瓶中的培养基(10～20mL)倒入培养皿，立即盖上培养皿的皿盖，不能打开皿盖。(3)为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落(×)提示接种环灼烧灭菌后，应冷却后再挑取菌落，以免高温杀死菌种。(4)对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和灭菌(×)提示对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒。发酵生产啤酒的过程中，杂菌产生的微量副产物是啤酒“上头”的原因之一，可采用平板划线法对酵母菌进行纯化。如图是平板划线操作的示意图，据图回答下列问题：(1)用图中字母和箭头表示平板划线操作的正确步骤：d→b→f→a→e→c→h→g。(2)在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什么？提示需要；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。(3)在第二次以及其后的划线操作时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？提示划线后，线条末端菌种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，最终能得到由单个微生物繁殖而来的菌落。(4)接种结束后，为什么要将一个未接种的培养基和一个已接种的培养基放在一起培养，未接种的培养基表面如果有菌落生长，说明了什么？提示培养未接种的培养基的作用是对照，未接种的培养基经过培养后无菌落生长，说明培养基的制备是成功的；若有菌落生长，说明培养基灭菌不彻底，或培养基被污染了，需要重新制备。考向一微生物的基本培养技术1．(2022·湖北，4)灭菌、消毒、无菌操作是生物学实验中常见的操作。下列叙述正确的是()A．动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行B．微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染C．为防止蛋白质变性，不能用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌D．可用湿热灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌答案D解析动、植物细胞DNA的提取不需要在无菌条件下进行，A错误；动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染，保证无菌环境，但微生物的培养不能加入抗生素，因为抗生素会杀死某些微生物，B错误；一般用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌，防止杂菌污染，C错误。2．(2020·江苏，19)为纯化菌种，在鉴别培养基上划线接种纤维素降解细菌，培养结果如图所示。下列叙述正确的是()A．倒平板后需间歇晃动，以保证表面平整B．图中Ⅰ、Ⅱ区的细菌数量均太多，应从Ⅲ区挑取单菌落C．该实验结果因单菌落太多，不能达到菌种纯化的目的D．菌落周围的纤维素被降解后，可被刚果红染成红色答案B解析温度降低后，培养基易凝固，因此倒平板后要及时轻轻晃动，以保持均一性，A错误；由题图可知，随着划线次数增多，细菌密度逐渐减小，Ⅲ区开始出现单菌落，应从Ⅲ区挑取单菌落，B正确；菌落是由单个微生物细胞或多个同种细胞繁殖到一定程度后形成的，能得到单菌落即可以达到菌种纯化的目的，C错误；刚果红能与纤维素形成红色复合物，菌落周围的纤维素被降解后红色消失，出现透明圈，D错误。

考点二微生物的选择培养和计数1．区分选择培养基与鉴别培养基种类特点用途举例选择培养基允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长从众多微生物中分离所需的微生物以尿素为唯一氮源的培养基分离得到尿素分解菌鉴别培养基根据微生物的代谢特点在培养基中加入某种指示剂或化学药品，进而产生特定的颜色或其他变化鉴别不同种类的微生物用伊红—亚甲蓝培养基鉴别大肠杆菌提醒常见选择培养基举例：(1)缺少氮源的培养基可以筛选能利用大气中N2的微生物。(2)含青霉素的培养基可淘汰细菌，筛选出真菌。(3)无有机碳源的培养基可筛选出自养微生物。2．微生物的选择培养和数量测定(1)稀释涂布平板法步骤①系列稀释操作：该操作常用在将细胞接种到培养基之前，通过液体稀释的方法分散细胞，随着稀释程度的增大，单位体积中的微生物细胞数量减少，细胞得以分散。操作步骤：②涂布平板操作步骤(2)微生物的数量测定方法①显微镜直接计数法提醒显微镜直接计数法本身不能区分细菌的死活，但是通过一定的辅助处理，可以实现活菌计数，如在计数前用台盼蓝染液进行染色，可以通过统计无色细胞的个数来对活菌进行计数。②间接计数法——活菌计数法(即稀释涂布平板法)a．原理：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，就能推测出样品中大约含有多少活菌。b．计数原则：为了保证结果准确，一般选择菌落数为30～300的平板进行计数。c．误差分析：用此种方法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目低(填“高”或“低”)，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。3．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的实验操作(1)实验原理(2)实验流程(3)实验结果分析与评价判断正误(1)利用稀释涂布平板法统计菌落数目时，统计的菌落数就是活菌的实际数(×)提示当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的是一个菌落，故稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。(2)统计菌落数目时为保证结果准确，一般选择菌落数目最多的平板进行统计(×)提示统计菌落数目时为保证结果准确，在同一稀释度下，应至少对3个平板进行重复计数，然后求出平均值。(3)利用稀释涂布平板法和平板划线法均可实现细菌的分离和计数(×)提示利用稀释涂布平板法和平板划线法均可实现细菌的分离，但平板划线法不能用于微生物的计数。(4)利用显微镜直接计数法统计的细菌数量就是活菌的数量(×)提示显微镜直接计数法不能区分细菌的死活，因此统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和。在发酵生产啤酒过程中，要随时检测培养液中的酵母菌数量、产物浓度等，以了解发酵进程。甲、乙、丙三位同学用稀释涂布平板法测定同一培养液的酵母菌数。在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下三种统计结果。(1)甲同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230，该同学的统计结果是否真实可靠？为什么？提示不可靠；为增加实验的说服力与准确性，应设置重复实验，在同一稀释度下至少涂布3个平板，统计结果后计算平均值。(2)乙同学在该浓度下涂布了3个平板，统计的菌落数分别为21、212、256，该同学将21舍去，然后取平均值。该同学对实验结果的处理是否合理？为什么？提示不合理；微生物计数时，如果实验中出现重复实验的结果差别很大的情况，应分析实验过程中可能的影响因素，找出差异的原因，而不能简单地将结果舍弃后进行计数。(3)在稀释涂布平板法中，为何需至少涂布3个平板？提示作为重复实验，统计时取平均值，以减少偶然因素对实验结果的影响，增强实验结果的说服力。(4)为什么要选取菌落数目稳定时的记录作为结果？提示尽量缩小统计的菌落数与实际活菌数的差值，因为繁殖慢的菌体开始看不出明显的菌落特征。(5)丙同学在稀释倍数为106的培养基中测得平板上菌落数的平均值为234个(涂布平板时所用稀释液的体积为0.1mL)，那么稀释倍数为106的试管中细菌的浓度是2.34×103个/mL。每克样品中的细菌数是2.34×109个。归纳总结考向二目标微生物的筛选与鉴定3.(2023·广东，10)研究者拟从堆肥中取样并筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌。根据堆肥温度变化曲线(如图)和选择培养基筛选原理来判断，下列最可能筛选到目标菌的条件组合是()A．a点时取样、尿素氮源培养基B．b点时取样、角蛋白氮源培养基C．b点时取样、蛋白胨氮源培养基D．c点时取样、角蛋白氮源培养基答案D解析研究目的是筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌，因此目标菌既要耐高温，又要能够高效降解角蛋白，所以应在c点时取样，并且用角蛋白氮源培养基进行选择培养，D符合题意。4．(2022·江苏，3)下列是某同学分离高产脲酶菌的实验设计，不合理的是()A．选择农田或公园土壤作为样品分离目的菌株B．在选择培养基中需添加尿素作为唯一氮源C．适当稀释样品是为了在平板上形成单菌落D．可分解酚红指示剂使其褪色的菌株是产脲酶菌答案D解析农田或公园土壤中含有较多的产脲酶的微生物，A正确；为了筛选可分解尿素的细菌，配制的培养基应选择尿素作为唯一氮源，能合成脲酶的微生物在该培养基上能生长，B正确；当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，C正确；在细菌分解尿素的化学反应中，细菌合成的脲酶将尿素分解成氨，氨会使培养基的pH升高，酚红指示剂将变红，因此在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，能对分离的菌种做进一步鉴定，D错误。考向三微生物的分离与计数5．(2024·湖北高三调研)研究者从温泉中筛选出能高效产生耐高温淀粉酶的嗜热细菌的过程如图1所示。将得到的嗜热细菌悬液转接到特定固体培养基上培养，得到若干菌落后用碘液作显色处理，结果如图2所示。下列说法错误的是()A．过程①②一般都取1mL菌液转移B．试管甲、乙都通过无菌水稀释C．图2中周围不显蓝色的菌落含有所需菌种D．过程①②属于稀释涂布平板法，能对分离得到的微生物进行计数答案A解析过程①为稀释过程，一般都取1mL菌液转移，过程②为涂布平板过程，一般取0.1mL菌液进行涂布，A错误；图2中周围不显蓝色的菌落产生的淀粉酶可以在高温下分解淀粉，所以周围不显蓝色的菌落含有所需菌种，C正确。6．(2020·江苏，31)产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株，科研人员开展了相关研究。请回答下列问题：(1)常规微生物实验中，下列物品及其灭菌方法错误的是________(填编号)。编号①②③④物品培养基接种环培养皿涂布器灭菌方法高压蒸汽火焰灼烧干热臭氧(2)称取1.0g某土壤样品，转入99mL无菌水中，制备成菌悬液，经__________后，获得细胞密度不同的菌悬液。分别取0.1mL菌悬液涂布在固体培养基上，其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌落，则该样本中每克土壤约含酵母菌________个。(3)为了进一步提高酵母菌产酶能力，对分离所得的菌株，采用射线辐照进行____________育种。将辐照处理后的酵母菌涂布在以______为唯一碳源的固体培养基上，培养一段时间后，按照菌落直径大小进行初筛，选择直径______的菌落，纯化后获得A、B两突变菌株。(4)在处理含油废水的同时，可获得单细胞蛋白，实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能，进行了培养研究，结果如图。据图分析，应选择菌株________进行后续相关研究，理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)④(2)等比稀释4.6×105(或460000)(3)诱变脂肪较大(4)B该菌株增殖速度快，单细胞蛋白产量高；降解脂肪能力强，净化效果好解析(2)利用稀释涂布平板法统计活菌数目时，需要将制备的菌悬液进行等比稀释，以获得细胞密度不同的菌悬液，一般来说，菌落数为30～300的平板最适于计数。0.1mL菌悬液中含有46个酵母菌落，则1mL菌悬液中含有460个酵母菌落；1.0g土壤样品首先稀释100倍，然后稀释10倍，共稀释了1000倍，因此样本中每克土壤约含酵母菌460×1000＝4.6×105(个)。(3)采用射线辐照引起酵母菌基因突变，此种方法属于诱变育种。检查诱变酵母菌产脂肪酶的能力，需要把酵母菌接种到以脂肪为唯一碳源的培养基上，按照产生菌落直径大小进行初步筛选，直径大的说明产酶能力强，利用的脂肪(碳源)多，直径小的说明产酶能力弱，利用的脂肪(碳源)少。(4)通过分析题图可知，相同时间内，菌株B细胞密度大，说明该菌株增殖速度快，单细胞蛋白产量高；相同时间内，菌株B利用的脂肪多，脂肪剩余量少，说明该菌株降解脂肪的能力强，净化效果好。1．(选择性必修3P10)培养基的化学成分包括水、无机盐、碳源、氮源等。2．(选择性必修3P11)无菌技术的选择：对于一些不耐高温的液体，如牛奶，可使用巴氏消毒法；用氯气消毒水源；培养基一般采用湿热灭菌法进行灭菌；培养皿可以采用干热灭菌法灭菌；接种环可以采用灼烧灭菌法灭菌。3．(选择性必修3P13)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，以便得到单菌落。划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。4．(选择性必修3P16)选择培养基是指在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。5．(选择性必修3P19)检测培养物中是否有杂菌污染的方法是同时培养灭菌后的未接种的培养基，观察是否有菌落产生。判断选择培养基是否起到筛选作用的方法是配制牛肉膏蛋白胨培养基作为对照，观察选择培养基上的菌落数是否远少于牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数目。6．(2023·新课标，35节选)从豆科植物的根瘤中分离根瘤菌进行培养，可以获得纯培养物，此实验中的纯培养物是由根瘤菌繁殖形成的单菌落。7．(2021·广东，21节选)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60d以上。该系统不需要灭菌的原因是盐浓度为60_g/L的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡；pH为10的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制(答出两点即可)。8．(2023·全国乙，37节选)在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，其原因是菌T能够分泌纤维素酶。9．(2022·河北，23节选)枯草芽孢杆菌为好氧微生物，液体培养时应采用摇床震荡(填“静置”或“摇床震荡”)培养。培养过程中抽样检测活菌数量时，应采用稀释涂布平板法(填“稀释涂布平板法”或“显微镜直接计数法”)，其原因是用稀释涂布平板法在培养基上看到的每一个菌落都来自一个活细胞，而显微镜直接计数法会将死亡的枯草芽孢杆菌也计算在内。10．(2022·全国乙，37节选)若以制糖废液作为碳源，为进一步确定生产S的最适碳源浓度，某同学进行了相关实验。请简要写出实验思路：设计一系列不同浓度的制糖废液分别培养菌株C，测定不同浓度制糖废液中S产量，寻找S产量最大的碳源浓度，确定最适碳源浓度。课时精练一、选择题1．(2024·重庆高三联考)熔喷布的主要成分是聚丙烯，会对环境造成污染。某科研小组从土壤中分离到一种能分解聚丙烯的细菌。下列说法正确的是()A．配制固体培养基时，需要在无菌的环境中进行B．制备培养基时需要先将培养基的pH调节至中性或弱碱性C．从土壤中分离能分解聚丙烯的细菌，可采用平板划线法进行分离与计数D．纯化培养时，在培养皿皿盖做标记后倒置在恒温培养箱中静置培养答案B解析配制固体培养基时，不需要在无菌的环境中进行，因为培养基配制好之后会进行灭菌，A错误；平板划线法只能对微生物进行分离，不能计数，C错误；纯化培养时，在培养皿皿底做标记后倒置在恒温培养箱中静置培养，这样方便观察，D错误。2．(2023·淮安高三模拟)如图为实验室中酵母菌纯培养过程的部分操作步骤，下列说法正确的是()A．微生物的纯培养物就是指不含代谢废物的微生物培养物B．步骤①中，用手触摸估计培养基冷却至室温后开始倒平板C．步骤①使用的培养基制备过程是先调pH再灭菌D．③到④过程中，每次划线后都需要灼烧接种环并蘸取菌液答案C解析由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物，A错误；步骤①中，用手触摸估计培养基冷却至50℃左右时，开始倒平板，B错误；③到④过程中，每次划线后对接种环进行灼烧处理，是为了杀死接种环上残留的菌种，使划线时接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端，不需要重新蘸取菌液，D错误。3．(2021·山东，14)解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色。将不能直接吸收脂肪的甲、乙两种菌分别等量接种在醇溶青琼脂平板上培养。甲菌菌落周围呈现深蓝色，乙菌菌落周围不变色，下列说法错误的是()A．甲菌属于解脂菌B．实验中所用培养基以脂肪为唯一碳源C．可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比D．该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力答案B解析乙菌菌落周围没有出现深蓝色，说明乙菌不能产生脂肪酶，不能利用脂肪为其供能，但乙菌可以在培养基上生存，说明该培养基不是以脂肪为唯一碳源，B错误。4．(2023·山东，15)平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是()A．不含氮源的平板不能用于微生物培养B．平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒C．接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃D．利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物答案D解析不含氮源的平板可用于固氮菌的培养，A错误；平板涂布时涂布器使用前必须先浸在酒精中，然后在火焰上灼烧灭菌，这种操作属于灭菌，B错误；使用后的培养基即使未长出菌落也要在丢弃前进行灭菌处理，不能直接丢弃，以免污染环境，C错误；脲酶可以催化尿素分解，在以尿素为唯一氮源的平板上，能合成脲酶的微生物可以分解尿素进行生长繁殖，D正确。5．(2024·咸阳高三调研)为加速我国北方冬春季秸秆原位还田的腐化过程，研究人员以冻牛粪为材料筛选出耐低温(10℃)的纤维素降解菌。下列相关叙述正确的是()A．选用冻牛粪为材料与其富含纤维素及含耐低温微生物有关B．初筛菌种前，要利用固体培养基在37℃条件下扩大培养目标菌种C．用于筛选的培养基是加入刚果红染料的牛肉膏蛋白胨培养基D．应选择菌落直径与周围透明圈直径比值大的菌落进行纯化答案A解析筛选耐低温的纤维素降解菌需要到其所生活的环境中寻找，冻牛粪中富含纤维素和耐低温微生物，所以选用冻牛粪为材料可筛选出耐低温的纤维素降解菌，A正确；初筛菌种前，要利用液体培养基在10℃条件下扩大培养目标菌种，B错误；用于筛选的培养基是以纤维素为唯一碳源的固体培养基，加入刚果红染料起鉴别作用，C错误；菌落直径与透明圈直径比值越小，分解纤维素的能力越强，应选择菌落直径与周围透明圈直径比值小的菌落进行纯化，D错误。6．(2024·湖北宜荆荆恩四市高三联考)营养缺陷型菌株是突变后某些酶被破坏，导致代谢过程中某些合成反应不能进行的菌株。如图是科研人员利用影印法(用无菌绒布轻盖在已长好菌落的原培养基上，然后不转动任何角度，“复印”至新的培养基上)初检某种氨基酸缺陷型菌株的过程。下列相关说法错误的是()A．①过程接种方法为稀释涂布平板法，接种后的培养皿不能立即进行倒置培养B．进行②过程的顺序是先将丝绒布“复印”至完全培养基上，再“复印”至基本培养基上C．氨基酸缺陷型菌株应从基本培养基上没有、完全培养基上对应位置有的菌落中挑选D．统计菌落种类和数量时要每隔一定时间观察统计一次，直到各类菌落数目稳定为止答案B解析进行②过程培养时，为了防止将完全培养基中特定营养成分带入基本培养基，应先将丝绒布“复印”至基本培养基上，再“复印”至完全培养基上，B错误。7．(2024·长春高三调研)研究人员拟从土壤样品中分离出高效降解甲醇的酵母菌并进行大量培养，操作流程如下。下列相关叙述错误的是()A．为保证无菌操作，接种环使用前必须灼烧灭菌B．平板浇注分离法适宜于厌氧型或兼性厌氧型的微生物的分离和计数C．挑取菌落时，应挑取多个菌落，分别测定酵母菌细胞中甲醇的含量D．为了获得甲醇耐受酵母菌，可通过逐步提高培养基中甲醇的浓度来实现答案C解析挑取菌落时，应挑取多个菌落，分别测定培养液中甲醇的含量，C错误。8．(2024·武汉高三检测)空气细菌总数测定主要有自然沉降法和撞击法。自然沉降法是让空气中的细菌自然降至琼脂平板表面，撞击法是将一定量空气以较高的流速喷射撞击到琼脂平板上，空气中的细菌即留滞在琼脂表面。关于自然沉降法和撞击法，下列分析错误的是()A．用于检测空气中细菌总数时都需对不同方位和高度的空气进行采样B．撞击法对洁净空气中细菌总数的测定比自然沉降法更准确C．两种方法均可使用无选择性的牛肉膏蛋白胨培养基D．用两种方法取样后在琼脂平板上形成的菌落均为单菌落答案D解析由于上述两种方法都是对空气中细菌总数进行测定，在琼脂平板上形成的菌落有多种，不一定都是单菌落，D错误。9．为筛选出可高效抑制番茄枯萎病菌(一类真菌)的土壤芽孢杆菌菌株，科研人员从土壤中采集、分离、筛选芽孢杆菌菌株作为待测菌株，并采用平板对峙培养法观察各待测菌株的抑菌能力。如图为研究过程示意图，下列叙述错误的是()A．过程①常利用移液器取0.1mL菌液涂布平板B．过程②可根据芽孢杆菌菌落的形态、颜色进行挑选C．若甲、乙、丙三个平板的平均菌落数为12个，则10g土样中芽孢杆菌约有1.2×109个D．实验筛选出的菌株仍需进行大田种植试验以检测防治效果答案C解析若甲、乙、丙三个平板的平均菌落数为12个，平均菌落数是12个不符合30～300的菌落计数要求，C错误。二、非选择题10．大熊猫是我国特有的珍稀野生动物，每只成年大熊猫每日进食竹子量可达12～38kg。大熊猫可利用竹子中8%的纤维素和27%的半纤维素。研究人员从大熊猫粪便和土壤中筛选纤维素分解菌。请回答下列问题：(1)纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。为筛选纤维素分解菌，将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以__________为唯一碳源的固体培养基上进行培养，该培养基从功能上分类属于________培养基。(2)配制的培养基必须进行灭菌处理，目的是________________________________________________________________________________________________________________________。检测固体培养基灭菌效果的常用方法是____________________________________________。(3)为高效降解农业秸秆废弃物，研究人员利用从土壤中筛选获得的3株纤维素分解菌，在37℃条件下进行玉米秸秆降解实验，结果如表所示。在该条件下纤维素酶活力最高的是菌株________，理由是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。菌株秸秆总重(g)秸秆残重(g)秸秆失重(%)纤维素降解率(%)A2.001.5124.5016.14B2.001.5323.5014.92C2.001.4229.0023.32答案(1)纤维素选择(2)杀死培养基中的所有微生物(微生物和芽孢、孢子)不接种培养(或空白培养)(3)C接种C菌株后秸秆失重最多，纤维素降解率最大解析(1)在用纤维素作为唯一碳源的培养基中，纤维素分解菌能够很好地生长，其他微生物则不能生长。为筛选纤维素分解菌，将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以纤维素为唯一碳源的固体培养基上进行培养；培养基从功能上分类可分为选择培养基和鉴别培养基，故该培养基从功能上分类属于选择培养基。(2)为检测灭菌效果可对培养基进行空白培养，即将未接种的培养基在适宜条件下培养一段时间，若在适宜条件下培养基中无菌落出现，说明培养基灭菌彻底，否则说明培养基灭菌不彻底。(3)测定酶活力时可以用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的生成量来表示。由表格可知，在适宜的条件下，C菌株在相同的温度和时间下，秸秆失重最多，纤维素降解率最大，说明该菌株的纤维素分解菌产生的纤维素酶活力最大。11．(2024·南京高三调研)生物兴趣小组试图探究牛和山羊的瘤胃中的微生物对尿素是否有分解作用，设计了以下实验，并成功筛选到能降解尿素的细菌(目的菌)。培养基成分如表所示，实验步骤如图所示。请分析回答问题：KH2PO41.4gNa2HPO42.1gMgSO4·7H2O0.2g葡萄糖10g尿素1g琼脂15g溶解后蒸馏水定容到1000mL(1)本实验所使用的培养基按功能来分应为______培养基，原理是____________________。(2)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有___________________________________________________________________________________________。(3)实验是否需要振荡培养来提高溶氧量：______(填“是”或“否”)，原因是____________。转为固体培养时，常采用__________________________法接种，获得单菌落后继续筛选。(4)若在稀释倍数为105的三个培养基中，菌落数分别是156、174、183，则每克内容物中尿素分解菌的数目为__________个。(5)为证明分离得到的细菌是否可以分解尿素，可在培养基中加入________指示剂，看指示剂是否______________。(6)为进一步确定取自瘤胃中液体的适当稀释倍数，将接种的培养皿放置在37℃恒温培养箱中培养24～48h，观察并统计具有红色环带的菌落数，结果见表，其中合理的稀释倍数为__________。稀释倍数103104105106107菌落数>5003672483618答案(1)选择只有能合成脲酶的细菌才能分解尿素，才能在该培养基上生长(2)为细菌生长提供无机盐、作为缓冲剂维持细胞生长过程中pH的稳定(3)否瘤胃中的微生物多为厌氧菌，接触空气后会死亡平板划线法或稀释涂布平板(4)1.71×108(5)酚红变红(6)106或10512．菌落总数可作为判定食品被污染程度的标志，也可以用于观察细菌在食品中繁殖的动态，以便对送检样品进行卫生学评估提供证据。下图是某样品培养简化流程图，请分析回答下列问题：(1)该营养琼脂培养基配制过程中，其基本步骤包括按照培养基配方准确计算、称量、溶化、调节pH、____________________法灭菌等。然后将培养基放入47℃水浴锅保温，选择此温度的理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)实验过程中须将样品剪碎并使用均质器10000r·min－1处理1min，其目的是__________________________________。从水浴锅取出营养琼脂培养基倒平板适量，稍冷却后移液0.2mL样品于培养皿进行涂布，涂布时可______________，使涂布更均匀。(3)本实验用菌落计数的原理是基于__________________________________，运用这种方法统计的结果往往较实际值偏________。具体培养结果如下表。选取菌落数30～300的培养皿作为菌落总数的测定标准。当只有一个稀释浓度的平均菌落数符合此范围，以该培养皿菌落数×稀释倍数报告。当有两个浓度菌落值在30～300之间，报告结果由二者菌落数比值决定，若比值不大于2，则取平均数，且菌落数大于100取两位有效数字，两位之后的数值四舍五入；若比值大于2，则报告稀释度较低(稀释次数越多，稀释度越高)的培养皿菌落数。请填写例次3中“？”处的菌落总数为________。例次不同稀释度平均菌落数两稀释度菌落数之比菌落总数/[CFU/mL(g)]10－110－210－31136516420—1640022760295461.63800032890271602.2？(4)利用鲜奶进行工业生产酸奶时，不能使用______污染的鲜奶为原料，否则会使乳酸菌生长受到限制；利用________法可以除去鲜奶中的白细胞、杂菌和其他肉眼可见的异物，取其上清液用于发酵制酸奶。(5)密封良好的泡菜坛内有时会长一层白膜，这些白膜是____________(填“乳酸菌”或“酵母菌”)繁殖产生的。在泡菜腌制过程中坛、蔬菜等均未进行严格灭菌，而在发酵过程中一般不会出现其他杂菌大量繁殖，其原因是________(填序号)。①发酵的原料中缺乏杂菌生长需要的各种营养物质②发酵过程的温度不适合杂菌的生长③乳酸菌产生较多乳酸，许多好氧菌被杀死④在自然界中乳酸菌占优势答案(1)高压蒸汽灭菌(湿热灭菌)保证培养基处于溶化状态(在凝固之前接种且不致将培养物烫死)(2)尽量使样品中的微生物细胞分散转动培养皿(3)一个菌落代表一个活菌小27100(4)抗生素离心(5)酵母菌③解析(1)配制培养基时应按照培养基配方准确称量各组分，将其溶解、定容后，调节培养基的pH，并进行高压蒸汽灭菌；然后将培养基放入47℃水浴锅保温，用手触摸不烫手以便于操作，并能保证培养基处于溶化状态，且在凝固之前接种不致将培养物烫死。(2)实验过程中要将样品剪碎并使用均质器10000r·min－1处理1min，尽量使样品中的微生物细胞分散；为了使涂布更均匀，涂布时可转动培养皿。(3)根据题意可知，例次3应选取稀释度为10－2的菌落数报告，则例次3菌落总数为271×100＝27100。(4)抗生素污染会使乳酸菌生长受到限制，因此不能使用抗生素污染的鲜奶为原料生产酸奶，原料乳中可能含有细胞类物质(如上皮细胞的白细胞等)，其中一些是牛乳中固有的，也有一些是挤奶过程中牛乳受污染而带进牛奶的，为了保证产品获得良好的最终质量，酸乳制作中第一步就是要除去这些污染物质，常利用特别设计的离心机进行离心除去牛乳中的白细胞和其他肉眼可见的异物。(5)泡菜发酵利用的菌种是乳酸菌，在发酵过程中，乳酸菌产生的乳酸及无氧环境不利于其他杂菌的生长，所以发酵过程中一般不用严格灭菌，泡菜坛内表面会长出一层白膜，这些白膜是酵母菌繁殖产生的。

第58课时植物细胞工程课标要求1.阐明植物组织培养的原理和过程。2.概述植物体细胞杂交的原理和过程。3.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率。考情分析1.植物组织培养技术2022·辽宁·T142021·江苏·T52020·天津·T152.植物体细胞杂交技术2023·广东·T122023·江苏·T132023·浙江1月选考·T242021·福建·T112020·北京·T132020·山东·T133.植物细胞工程的应用2023·山东·T14考点一植物组织培养技术1．细胞工程的概念2．植物细胞的全能性定义细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能原因生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的全套基因体现利用植物的一片花瓣、一粒花粉，甚至一个细胞，都可以繁殖出新的植株未表现及原因在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性eq\o(→,\s\up7(原因))在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达表现条件离体、营养物质、激素、适宜的温度和pH3.植物组织培养技术(1)概念：将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。(2)理论基础：植物细胞的全能性。(3)基本过程①脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞，进而形成愈伤组织的过程。②愈伤组织：脱分化产生的不定形的薄壁组织团块。③再分化：愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。(4)探究实践——菊花的组织培养(5)植物激素在植物组织培养中的作用生长素/细胞分裂素植物细胞的发育方向高有利于根的分化、抑制芽的形成低有利于芽的分化，抑制根的形成适中促进愈伤组织的生长判断正误(1)实验中除外植体需要灭菌外，使用的培养基和所有的器械也都要灭菌(×)提示外植体需要消毒处理，不能灭菌处理。(2)愈伤组织是外植体经脱分化和再分化后形成的(×)提示愈伤组织是外植体经脱分化过程形成的。(3)无论脱分化还是再分化，过程中均需提供光照(×)提示在脱分化阶段一般需要避光处理，再分化阶段需要光照处理。(4)植物组织培养过程中生长素和细胞分裂素的比例始终不变(×)提示植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向，植物组织培养过程中应根据需要调整生长素和细胞分裂素的比例。(5)同一株绿色开花植物不同部位的细胞经组织培养获得的植株基因型都是相同的(×)提示同一株绿色开花植物体细胞和生殖细胞(花粉)经组织培养获得的植株基因型不同。(6)植物组织培养中，培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压(√)长春新碱(VCR)是夹竹桃科植物长春花中提取出的一种生物碱，具有高抗肿瘤活性。如图是科研人员利用长春花的叶柄或嫩叶作为外植体得到再生植株的方法，分析并回答下列问题：(1)选用叶柄或嫩叶作为外植体，其原因是什么？提示叶柄或嫩叶分化程度低，全能性高，容易诱导形成愈伤组织，进而培养成完整植株。(2