2022年高考生物專題復習提分發(fā)酵工程簡介

第24講發(fā)酵工程簡介1．菌種：谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌等，代謝類型均為____________型。

2．培養(yǎng)基：

____________培養(yǎng)基。由豆餅水解液、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、氧化鉀、硫酸鎂、生物素等配制而成。

3．培養(yǎng)方式：____________。

4．培養(yǎng)條件控制：溫度____________、pH________、攪拌通氣培養(yǎng)28～32小時。

5．分離提純：提取出的谷氨酸用________中和后，過濾、濃縮、離心分離而成第24講│考點整合考點整合?考點一谷氨酸發(fā)酵異養(yǎng)需氧液體、天然連續(xù)培養(yǎng)30℃～37℃7～8Na2CO31．發(fā)酵工程的概念采用________________手段，利用微生物的某些特定功能，為________________生產有用的產品，或直接把__________應用于工業(yè)生產過程的一種新技術。?考點二發(fā)酵工程的概念和內容現代工程技術人類微生物第24講│考點整合2．一般流程

(1)菌種的選育

①自然界中選種。

②誘變育種、細胞工程育種、基因工程育種等方法得到優(yōu)良菌種。

(2)配制培養(yǎng)基：根據培養(yǎng)基的配制原則配制培養(yǎng)基。

(3)滅菌：對培養(yǎng)基和發(fā)酵設備進行嚴格滅菌。

(4)擴大培養(yǎng)和接種。第24講│考點整合(5)發(fā)酵過程①隨時取樣檢測培養(yǎng)液中的細菌數目、產物濃度等。②及時添加必要的培養(yǎng)基組分以滿足菌種的營養(yǎng)需求。③嚴格控制溫度、pH、溶氧、通氣量與轉速等發(fā)酵條件。(6)分離提純①菌體本身：采用過濾、沉淀等方法。②代謝產物：采用蒸餾、萃取、離子交換等方法。第24講│考點整合要點探究?探究點一基因操作工具的簡述育種類型原理方法優(yōu)缺點誘變育種基因突變物理化學生物方法誘變能大幅改良某些性狀，操作簡便，但盲目性大基因工程育種基因重組將目的基因導入受體細胞，構建工程細胞或工程菌定向改變生物的遺傳組成，但操作復雜，要求高細胞工程育種細胞膜的流動性植物體細胞雜交、動物細胞融合能克服遠緣雜交不親和的障礙第24講│要點探究

自然界選種和誘變育種常用于生產微生物自身能直接合成的產物，如青霉素、谷氨酸等，基因工程育種和細胞工程育種一般用于微生物自身不能合成的產物，如人的胰島素、干擾素等易錯易混點第24講│要點探究

例1下列關于菌種選育的各種敘述正確的是(

)

①誘變育種的原理是基因突變，菌種所產生的變異是定向的②通過基因突變處理的菌種所發(fā)生的變異是不定向的③基因工程利用的原理是基因重組，它可以定向改變微生物的特性④細胞工程最突出的優(yōu)點是不僅能定向改變遺傳性狀，還能克服遠源雜交不親合的障礙⑤利用基因工程和基因突變所選育的菌種又叫“工程菌”

A．①②③

B．②③④

C．③④⑤

D．②③⑤第24講│要點探究B

[解析]誘變育種是基因突變，變異是不定向的，“工程菌”是指用于發(fā)酵工程生產發(fā)酵產品的菌種。

[點評]自然界分離得到的菌種很少直接用于發(fā)酵工程，往往需要通過“改造”，才能成為“工程菌”，而改造的方法包括誘變育種、基因工程育種、細胞工程育種。掌握這三種育種方式的原理、優(yōu)缺點是解答本題的關鍵。第24講│要點探究

從自然界分離的菌種，產量一般都比較低，要想獲得生產用的菌種，下列不可取的方法是(

)A．雜交育種

B．基因工程

C．細胞工程

D．誘變育種變式題第24講│要點探究A

[解析]從自然界分離的菌種，最初用誘變育種的方法。誘變育種就是用紫外線、激光、化學誘變劑等處理菌種，使菌種發(fā)生突變，再從中篩選出符合要求的優(yōu)良菌種；隨著生物技術的發(fā)展，人們開始用細胞工程、基因工程等方法，構建工程細胞和工程菌，再用它們進行發(fā)酵，就能生產出一般微生物所不能生產的產品。由于微生物的生殖一般為無性生殖，所以雜交育種是不可取的。第24講│要點探究1．菌種的選育

(1)原因：自然菌種產量一般都比較低，不能滿足工業(yè)上的需要，因此要獲得能在種類、產量和質量等方面符合人們要求的產品，必須進行菌種選育。

(2)選育方法：誘變育種、基因工程、細胞工程。

2．培養(yǎng)基的配制

遵循配制原則

①根據不同菌種，選擇不同材料配制；

②營養(yǎng)要協(xié)調，以利于產物的合成；

③既要滿足需要，又要降低成本。在生產實踐中，培養(yǎng)基的配方要經過反復試驗才能確定。?探究點二發(fā)酵工程的基本內容第24講│要點探究3．滅菌

(1)原因：一旦被雜菌污染，將導致產量大大下降，甚至得不到產品。(例：青霉素的生產過程中若污染了雜菌，這些雜菌會分泌青霉素酶，將形成的青霉素分解掉。)(2)方法：高溫、高壓。

(3)要求：殺死所有雜菌的菌體、芽孢和孢子。

4．擴大培養(yǎng)和接種

(1)擴大培養(yǎng)：即將對數期的菌體分開，分別培養(yǎng)，促進菌體快速繁殖，短時間得到大量菌體。

(2)接種：要特別注意防止雜菌污染。

5．發(fā)酵過程

(1)隨時取樣檢測培養(yǎng)液中的細菌數目、產物濃度等，從而了解發(fā)酵進程。

(2)及時添加必需的培養(yǎng)基成分，以滿足菌體的營養(yǎng)需要。

第24講│要點探究(3)嚴格控制發(fā)酵條件影響因素影響原因最適條件不適宜因素的結果環(huán)境因素溫度影響蛋白質和核酸的結構

25℃～37℃低時反應速度降低，高時蛋白質和核酸的結構發(fā)生不可逆破壞pH影響酶活性和膜的穩(wěn)定性細菌6.5～7.5真菌5.0～6.0放線菌7.5～8.5酶或膜的穩(wěn)定性破壞，代謝受阻氧氣影響微生物呼吸或生存隨微生物種類不同而不同嚴格厭氧型微生物，有氧時會死亡；兼性厭氧型微生物有氧時有氧呼吸，無氧時無氧呼吸第24講│要點探究影響因素影響原因最適條件不適宜因素的結果環(huán)境因素營養(yǎng)素(如生長因子、C/N比)影響代謝，如是否能生長、生存，代謝產物的生成隨微生物種類不同而不同缺乏生長因子不能生長或生長緩慢；影響谷氨酸棒狀桿菌生長速度的是碳氮比，當碳氮比為4∶1時，菌體大量繁殖，而碳氮比為3∶1時，則繁殖減慢，產谷氨酸增多遺傳因素,從根本上控制酶或蛋白質合成，決定微生物的代謝第24講│要點探究6.分離提純(1)菌體本身：采用過濾、沉淀等方法。(2)代謝產物：采用蒸餾、萃取、離子交換等方法。第24講│要點探究易錯易混點(1)滅菌：殺滅所有雜菌的菌體、芽孢和孢子，培養(yǎng)基和發(fā)酵裝置都要滅菌，通入的空氣、加入培養(yǎng)基的所有物質都要滅菌。

(2)單細胞蛋白指菌體本身，而非某種蛋白質，可用做飼料或食品添加劑。

(3)發(fā)酵和發(fā)酵工程：發(fā)酵是個過程，是通過微生物培養(yǎng)，大量生產各種代謝產物的過程。發(fā)酵工程是一種生物技術，采用現代工程技術手段，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。第24講│要點探究

例2下列關于谷氨酸發(fā)酵工程的敘述，錯誤的是(

)A．發(fā)酵時需要不斷地通入無菌空氣，否則會積累乳酸

B．采用連續(xù)培養(yǎng)的方法可以提高谷氨酸的產量

C．從自然界分離的天然菌株可直接用于生產

D．發(fā)酵過程中攪拌的目的是增加培養(yǎng)基的溶氧量，還能使菌種與培養(yǎng)液充分接觸第24講│要點探究C

[解析]發(fā)酵工程生產谷氨酸，溶氧不足，會產生乳酸或琥珀酸；谷氨酸發(fā)酵過程中，添加培養(yǎng)液可以延長穩(wěn)定期，增加谷氨酸的產量；從自然界分離的野生型菌株，產量一般都比較低，不能滿足工業(yè)上的需要，通常都要用人工誘變的方法處理，使菌種產生突變，再從中篩選出符合要求的優(yōu)良菌種，才能用于生產；當菌體生長進入穩(wěn)定期時，要及時補充營養(yǎng)物以滿足菌體的營養(yǎng)需求以提高谷氨酸的產量。故C不正確。

[點評]有關谷氨酸發(fā)酵過程中的還有幾個?？键c是：(1)碳源∶氮源＝4∶1時，菌體大量繁殖，碳源∶氮源＝3∶1時，大量生成谷氨酸；(2)pH呈酸性時，生成乙酰谷氨酰胺；(3)溶氧不足時，產生乳酸或琥珀酸。第24講│要點探究?探究點三基因分離定律的實質及細胞學基礎主要技術基本原理應用基因工程①基因拼接②DNA重組技術應用分子遺傳學原理在分子水平上定向改造生物遺傳特性①工程菌——生產高質量、低成本的藥品(如胰島素、干擾素)；②轉基因動物：如超級小鼠、超級魚等；③轉基因植物：如抗蟲棉；④超級細菌——分解石油，凈化環(huán)境細胞工程①細胞培養(yǎng)②細胞融合③細胞重組④單克隆抗體制備(雜交瘤技術)在細胞或細胞器水平上改造細胞遺傳結構，從而改變生物遺傳特性①人工種子(植物組織培養(yǎng)方法獲得)；②番茄—馬鈴薯(植物體細胞雜交培育形成)；③試管牛(胚胎移植技術)；④單克隆抗體(雜交瘤細胞技術獲得)；⑤克隆動物(核移植技術獲得)，如克隆牛、克隆羊等第24講│要點探究主要技術基本原理應用基因工程①基因拼接②DNA重組技術應用分子遺傳學原理在分子水平上定向改造生物遺傳特性①工程菌——生產高質量、低成本的藥品(如胰島素、干擾素)；②轉基因動物：如超級小鼠、超級魚等；③轉基因植物：如抗蟲棉；④超級細菌——分解石油，凈化環(huán)境細胞工程①細胞培養(yǎng)②細胞融合③細胞重組④單克隆抗體制備(雜交瘤技術)在細胞或細胞器水平上改造細胞遺傳結構，從而改變生物遺傳特性①人工種子(植物組織培養(yǎng)方法獲得)；②番茄—馬鈴薯(植物體細胞雜交培育形成)；③試管牛(胚胎移植技術)；④單克隆抗體(雜交瘤細胞技術獲得)；⑤克隆動物(核移植技術獲得)，如克隆牛、克隆羊等第24講│要點探究主要技術基本原理應用發(fā)酵工程①菌種選育②細胞大規(guī)模培養(yǎng)③生產有活性的誘導菌體及產物的收獲利用活細胞(微生物)特別是用經DNA重組技術改造過的微生物,完成生化反應,使其生產出更多的產物(需氧發(fā)酵或厭氧發(fā)酵)①生產藥品，如抗生素、維生素、動物激素、藥用氨基酸(肌苷)等；②生產傳統(tǒng)的發(fā)酵產品，如啤酒、果酒、食醋等；③生產食品添加劑，如果味劑、鮮味劑(谷氨酸)、色素、甜味劑；④單細胞蛋白——通過發(fā)酵獲得的大量微生物菌體相互聯系人們按照自己的愿望改造物種，采用基因工程或細胞工程的方法，得到基因工程和細胞工程的研究成果，目前大多需要通過發(fā)酵工程來實現產業(yè)化第24講│要點探究

例3下列有關生物工程知識的敘述，正確的是(

)

①研究大腸桿菌群體生長規(guī)律的實驗過程中，不需要隨時添加緩沖液調節(jié)pH②若想通過植物細胞培養(yǎng)的方法來生產紫草素，需由愈傷組織分化為植物體③用放射性同位素、熒光分子等標記的DNA分子作為探針可進行基因診斷④在動物細胞培養(yǎng)中，50代以后的細胞稱為細胞株⑤質粒的復制既能在自身細胞