高考新教材（中）生物選擇性必修三同步學(xué)習(xí)第1章第3節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用含答案及解析

第3節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.掌握發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)。2.理解發(fā)酵工程在農(nóng)業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)及其他工業(yè)生產(chǎn)上有重要的應(yīng)用價(jià)值。1．發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)2．發(fā)酵罐3．發(fā)酵工程的應(yīng)用(1)在食品工業(yè)上的應(yīng)用①生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品a．以________為主要原料，利用產(chǎn)生______的霉菌生產(chǎn)醬油。b．以谷物或________等為原料，利用釀酒酵母發(fā)酵生產(chǎn)各種酒類(lèi)。②生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑食品添加劑不僅可以增加食品的________，改善食品的________、色澤和品質(zhì)，有時(shí)還可以延長(zhǎng)食品的________。a．檸檬酸可以通過(guò)________的發(fā)酵制得。b．由________________發(fā)酵可以得到谷氨酸，谷氨酸經(jīng)過(guò)一系列處理就能制成味精。③生產(chǎn)酶制劑常用酶制劑有α-淀粉酶、________、果膠酶、________和脂肪酶等。目前，已有50多種酶制劑成功用于食品的直接生產(chǎn)、改進(jìn)________、簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程、改善產(chǎn)品的________和口味、延長(zhǎng)食品儲(chǔ)存期和提高產(chǎn)品______等方面。(2)在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用①發(fā)酵工程可以生產(chǎn)抗生素、__________、激素和__________________等。②基因工程、________工程等的廣泛應(yīng)用給發(fā)酵工程制藥領(lǐng)域的發(fā)展注入了強(qiáng)勁動(dòng)力。③應(yīng)用實(shí)例a．生長(zhǎng)激素釋放抑制激素最初從________中提取，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，利用經(jīng)過(guò)________改造的微生物進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，產(chǎn)量大幅提升，價(jià)格降為原來(lái)的幾百分之一。b．將乙型肝炎病毒的抗原基因轉(zhuǎn)入________，再通過(guò)發(fā)酵生產(chǎn)乙型肝炎疫苗。c．未來(lái)甚至還可能用微生物來(lái)生產(chǎn)過(guò)去只能從植物中分離提取的________、___________等化合物。(3)在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用①生產(chǎn)微生物肥料a．作用：利用微生物在代謝過(guò)程中產(chǎn)生的________、__________________等來(lái)增進(jìn)土壤肥力，改良土壤________，促進(jìn)植株生長(zhǎng)。有的微生物肥料還可以抑制土壤中____________的生長(zhǎng)，從而減少病害的發(fā)生。b．類(lèi)型：常見(jiàn)的有________肥和__________肥等。②生產(chǎn)微生物農(nóng)藥a．原理：微生物農(nóng)藥利用微生物或________來(lái)防治病蟲(chóng)害。b．實(shí)例：蘇云金桿菌可以用來(lái)防治____多種農(nóng)林蟲(chóng)害；利用________可以防治玉米螟、松毛蟲(chóng)等蟲(chóng)害；一種放線菌產(chǎn)生的抗生素——________可以用于防治水稻枯紋病。③生產(chǎn)微生物飼料a．單細(xì)胞蛋白：以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液等為原料，通過(guò)發(fā)酵獲得了大量的微生物________。b．在青貯飼料中添加乳酸菌，可以提高飼料的品質(zhì)，使飼料________，動(dòng)物食用后還能提高_(dá)_______。(4)在其他方面的應(yīng)用①利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、__________等能源物質(zhì)。②極端微生物的利用，如________、________可以用來(lái)生產(chǎn)洗滌劑，________有助于提高熱敏性產(chǎn)品的產(chǎn)量。判斷正誤(1)發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)是對(duì)微生物細(xì)胞本身或其代謝物進(jìn)行分離、提純()(2)谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)在酸性條件下容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺()(3)現(xiàn)代發(fā)酵工程中所用的菌種大多是復(fù)合菌種以提高生產(chǎn)效率()(4)發(fā)酵工程生產(chǎn)條件溫和、原料來(lái)源豐富，但廢棄物對(duì)環(huán)境污染很大，不易處理()(5)生產(chǎn)檸檬酸需要篩選產(chǎn)酸量高的乳酸菌()任務(wù)：發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析及應(yīng)用1．微生物菌種資源豐富，選擇發(fā)酵工程用的菌種時(shí)需要考慮的因素：能在低成本的_________上生長(zhǎng)，且大量高效地合成產(chǎn)物；發(fā)酵條件如____________、____________、____________等易控制；遺傳性能穩(wěn)定；抗噬菌體及雜菌污染能力強(qiáng)等。2．怎樣對(duì)發(fā)酵條件進(jìn)行調(diào)控以滿足微生物的生長(zhǎng)需要？3．在產(chǎn)物分離和提純方面，發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比有哪些改進(jìn)之處？4．在進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)，排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液等能直接排放到外界環(huán)境中嗎？為什么？5．與傳統(tǒng)的手工發(fā)酵相比，在啤酒的工廠化生產(chǎn)中，哪些工程手段使啤酒的產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高？1.(2023·安徽安慶高二期末)發(fā)酵工程在工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用，其生產(chǎn)流程如圖所示。結(jié)合賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)實(shí)際，下列說(shuō)法不正確的是()A．①為誘變育種，②為萃取(或蒸餾或離子交換等)B．賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)過(guò)程中為使產(chǎn)物源源不斷地產(chǎn)生，可采用連續(xù)培養(yǎng)的發(fā)酵方式C．由于賴氨酸或谷氨酸的發(fā)酵菌種為好氧菌，在生產(chǎn)過(guò)程中常需增加通氧量D．人工控制微生物代謝的唯一措施是控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種條件2．下列有關(guān)發(fā)酵工程的敘述，正確的是()A．單細(xì)胞蛋白就是從人工培養(yǎng)的微生物菌體中提取的蛋白質(zhì)B．可通過(guò)誘變育種、基因工程等方法選育出性狀優(yōu)良的菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)C．發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)最大的區(qū)別是前者可以用微生物進(jìn)行發(fā)酵D．通常所指的發(fā)酵條件包括溫度、溶解氧、pH和酶的控制等

第3節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用教材梳理1．誘變育種基因工程品質(zhì)溶解氧監(jiān)測(cè)控制反饋產(chǎn)物濃度溶解氧過(guò)濾干燥純化2．溫度進(jìn)入口排氣管排出口空氣3．(1)③β-淀粉酶氨基肽酶生產(chǎn)工藝品質(zhì)產(chǎn)量(2)①氨基酸免疫調(diào)節(jié)劑②蛋白質(zhì)③a.羊腦基因b．酵母菌c．紫杉醇青蒿素前體(3)①a.有機(jī)酸生物活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)病原微生物b．根瘤菌固氮菌②a.其代謝物b．80白僵菌井岡霉素③a.菌體b．保鮮免疫力(4)①乙烯②嗜熱菌嗜鹽菌嗜低溫菌判斷正誤(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×解析(1)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)。(3)發(fā)酵工程中所用的菌種大多是單一菌種。(4)發(fā)酵工程生產(chǎn)條件溫和、原料來(lái)源豐富，且廢棄物對(duì)環(huán)境污染小，容易處理。(5)生產(chǎn)檸檬酸需要篩選產(chǎn)酸量高的黑曲霉，而不是乳酸菌。核心探討任務(wù)1．培養(yǎng)基溫度pH溶解氧2．在發(fā)酵過(guò)程中，要隨時(shí)取樣檢測(cè)培養(yǎng)液中的微生物數(shù)目、產(chǎn)物濃度等，以了解發(fā)酵進(jìn)程。及時(shí)添加必需的營(yíng)養(yǎng)組分，以滿足菌種的營(yíng)養(yǎng)需要。同時(shí)，要嚴(yán)格控制溫度、pH和溶解氧等發(fā)酵條件。3．傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)獲得的產(chǎn)物一般不是單一組分，而是成分復(fù)雜的混合物，很多時(shí)候不會(huì)再對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分離和提純處理。在發(fā)酵工程中，如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身，可在發(fā)酵結(jié)束之后，采用過(guò)濾、沉淀等方法將菌體從發(fā)酵液中分離出來(lái)。如果產(chǎn)品是代謝物，可采用蒸餾、萃取、離子交換等方法進(jìn)行提取。4．不能；因?yàn)榘l(fā)酵過(guò)程可能產(chǎn)生一些有害物質(zhì)，會(huì)污染環(huán)境。5．菌種的選育、對(duì)原材料的處理、發(fā)酵過(guò)程的控制、產(chǎn)品的消毒等，都有助于提高啤酒的產(chǎn)量和品質(zhì)。典題應(yīng)用1．D[人工控制微生物代謝的措施包括改變微生物的遺傳特性、控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種條件(即發(fā)酵條件)等，D錯(cuò)誤。]2．B[單細(xì)胞蛋白是指利用淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液等