2023高中生物第1章發(fā)酵工程章末整合提升新人教版選擇性必修3

第1章發(fā)酵工程章末整合提升生物術(shù)語第1節(jié)發(fā)酵、傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)、腐乳、泡菜、果酒、果醋、毛霉、酵母菌、曲霉、乳酸菌、乳酸鏈球菌、乳酸桿菌、醋酸菌、菌種第2節(jié)培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基、固體培養(yǎng)基、選擇培養(yǎng)基、瓊脂、菌落、氮源、碳源、特殊營養(yǎng)物質(zhì)、無菌技術(shù)、消毒、滅菌、芽孢、孢子、煮沸消毒、巴氏消毒、濕熱滅菌、干熱滅菌、灼燒滅菌、純培養(yǎng)物、純培養(yǎng)、超凈工作臺、酒精燈火焰附近、接種、平板劃線法、稀釋涂布平板法、高壓蒸汽滅菌鍋、干熱滅菌箱、倒平板、接種環(huán)第3節(jié)選育菌種、擴(kuò)大培養(yǎng)、產(chǎn)品分離、產(chǎn)品提純、主發(fā)酵、后發(fā)酵、焙烤、碾磨、糖化、黑曲霉、谷氨酸棒狀桿菌、酶制劑、生長激素釋放抑制激素、單細(xì)胞蛋白、嗜熱菌、嗜鹽菌答題語言第1節(jié)1.發(fā)酵是指人們利用微生物,在適宜的條件下,將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程2.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)直接利用原材料中天然存在的微生物,或利用前一次發(fā)酵保存下來的面團(tuán)、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物進(jìn)行發(fā)酵、制作食品3.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的特點(diǎn)是以混合菌種的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主,通常是家庭式或作坊式的4.制作傳統(tǒng)泡菜是利用植物體表面天然的乳酸菌來進(jìn)行發(fā)酵的5.配制鹽水時,加熱煮沸的目的一是去除水中的O2,二是殺滅雜菌6.發(fā)酵過程中,泡菜壇壇蓋邊沿的水槽中應(yīng)注滿水,并及時補(bǔ)充為發(fā)酵提供無氧條件答題語言第1節(jié)7.影響泡菜腌制質(zhì)量的外界因素主要有溫度、食鹽用量、腌制時間等8.制果酒時,應(yīng)該先沖洗葡萄,再去除枝梗和腐爛的籽粒,以避免引起葡萄破損,增加被雜菌污染的機(jī)會9.將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶中時,要留有大約1/3的空間,目的是先讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸快速繁殖,耗盡O2后再進(jìn)行酒精發(fā)酵;同時可防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液溢出10.果酒發(fā)酵過程中,每隔12h左右需要將瓶蓋擰松一次,目的是釋放酒精發(fā)酵產(chǎn)生的CO2,防止爆瓶或發(fā)酵液溢出;不能打開瓶蓋主要是為了防止空氣進(jìn)入發(fā)酵瓶,以保持發(fā)酵瓶內(nèi)的無氧環(huán)境11.果酒制作過程中,發(fā)酵后取樣,可通過嗅味和品嘗進(jìn)行初步鑒定12.進(jìn)行葡萄醋的發(fā)酵時,蓋上一層紗布的目的是減少空氣中塵土等的污染13.果醋制作過程中,首先通過觀察菌膜的形成、嗅味和品嘗進(jìn)行初步鑒定,再通過檢測和比較乙酸發(fā)酵前后的pH做進(jìn)一步的鑒定。此外,還可以通過在顯微鏡下觀察發(fā)酵液中是否有醋酸菌,并統(tǒng)計(jì)其數(shù)量做進(jìn)一步鑒定第2節(jié)1.培養(yǎng)基的用途是培養(yǎng)、分離、鑒定、保存微生物或積累其代謝物2.各種培養(yǎng)基一般都含有水、氮源、碳源和無機(jī)鹽等營養(yǎng)物質(zhì)3.培養(yǎng)基需要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及O2的需求4.獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止雜菌污染5.消毒是指使用較為溫和的物理、化學(xué)或生物等方法殺死物體表面或內(nèi)部一部分微生物6.滅菌是指使用強(qiáng)烈的理化方法殺死物體內(nèi)外所有的微生物,包括芽孢和孢子7.培養(yǎng)過程中,將一個未接種的平板同時進(jìn)行培養(yǎng)的目的是檢測平板是否被雜菌污染8.培養(yǎng)基滅菌后,需要冷卻到50℃左右時,才能用來倒平板9.培養(yǎng)基冷卻凝固后,將培養(yǎng)皿倒過來放置,既可以使培養(yǎng)基表面的水分更好地?fù)]發(fā),又可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基,造成污染10.平板劃線操作的第一步灼燒接種環(huán)是為了避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物;每次劃線前灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線結(jié)束后,接種環(huán)上殘留的菌種,使下一次劃線時,接種環(huán)上的菌種直接來源于上次劃線的末端,從而通過劃線次數(shù)的增加,使每次劃線時菌種的數(shù)目逐漸減少,以便得到菌落。劃線結(jié)束后灼燒接種環(huán),能及時殺死接種環(huán)上殘留的菌種,避免污染環(huán)境和感染操作者11.在灼燒接種環(huán)之后,等其冷卻后再進(jìn)行劃線的原因是以免接種環(huán)溫度太高,殺死菌種12.平板劃線時,在做第二次以及其后的劃線操作時,應(yīng)從上一次劃線的末端開始,原因是劃線后,線條末端細(xì)菌的數(shù)目比線條起始處要少,每次從上一次劃線的末端開始,能使菌種的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐步減少,最終能得到由單個細(xì)胞繁殖而來的菌落13.微生物的篩選原理:人為提供有利于目的菌生長的條件(包括營養(yǎng)、溫度和pH等),同時抑制或阻止其他微生物的生長14.對土壤中分解尿素的細(xì)菌選擇培養(yǎng)的思路:對土樣進(jìn)行充分稀釋,再將菌液涂布到制備好的選擇培養(yǎng)基上15.當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時,培養(yǎng)基表面生長的一個單菌落,來源于樣品稀釋液中的一個活菌。通過統(tǒng)計(jì)平板上的菌落數(shù),就能推測出樣品大約含有多少活菌16.用稀釋涂布平板法統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)往往比活菌的實(shí)際數(shù)目少,這是因?yàn)楫?dāng)兩個或多個細(xì)胞連在一起時,平板上觀察到的只是一個菌落17.顯微鏡直接計(jì)數(shù)法是指用特定的細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血細(xì)胞計(jì)數(shù)板,在顯微鏡下觀察、計(jì)數(shù),然后計(jì)算一定體積的樣品中微生物的數(shù)量答題語言第3節(jié)1.發(fā)酵工程是指在嚴(yán)格控制的環(huán)境條件下大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品的工程2.發(fā)酵工程的前提是微生物純培養(yǎng)技術(shù)的建立、密閉式發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)成功3.發(fā)酵工程一般包括菌種的選育,擴(kuò)大培養(yǎng),培養(yǎng)基的配制、滅菌,接種,發(fā)酵,產(chǎn)品的分離、提純等方面4.由于工業(yè)發(fā)酵罐的體積一般很大,需要接種大量菌種,因此發(fā)酵之前需要對菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)5.發(fā)酵工程中所用的菌種大多是單一菌種,一旦有雜菌污染,可能導(dǎo)致產(chǎn)量大大下降6.環(huán)境條件不僅會影響微生物的生長繁殖,而且會影響微生物代謝物的形成7.現(xiàn)代發(fā)酵工程使用的大型發(fā)酵罐均有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),能對發(fā)酵過程中的溫度、pH、溶解氧、罐壓、通氣量、攪拌、泡沫和營養(yǎng)等進(jìn)行監(jiān)測和控制;還可以進(jìn)行反饋控制,使發(fā)酵全過程處于最佳狀態(tài)8.在進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)時,排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液等不能直接排放到外界環(huán)境中,以防止對環(huán)境造成污染9.發(fā)酵工程生產(chǎn)條件溫和、原料來源豐富且價格低廉、產(chǎn)物專一、廢棄物對環(huán)境的污染小且容易處理10.發(fā)酵工程在食品工業(yè)上的應(yīng)用主要有生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品、各種各樣的食品添加劑、酶制劑11.發(fā)酵工程在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用主要是生產(chǎn)微生物肥料、微生物農(nóng)藥、微生物飼料發(fā)展路徑1嘗試運(yùn)用傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)制作發(fā)酵食品。問題情境1.下圖甲是果酒和果醋發(fā)酵的裝置示意圖,乙是果酒和果醋制作過程中發(fā)生的物質(zhì)變化。下列有關(guān)敘述正確的是 ()甲乙A.裝置甲可先用于果醋的制作,后用于果酒的制作B.用裝置甲制作果酒時,要加入適量的酵母菌,且一直關(guān)緊閥bC.酵母菌是嗜熱菌,所以果酒發(fā)酵所需的最適溫度高于果醋發(fā)酵D.圖乙中過程③和④都需要O2的參與,但反應(yīng)場所不同解析:因?yàn)榇姿峋衫镁凭a(chǎn)乙酸,但酵母菌不能利用乙酸生產(chǎn)酒精,故裝置甲可先用于果酒的制作,后用于果醋的制作。裝置甲中,閥b控制排氣,閥a控制進(jìn)氣,制作果酒時應(yīng)關(guān)閉閥a以創(chuàng)造缺氧環(huán)境,適時短暫打開閥b可以排出產(chǎn)生的CO2。醋酸菌是嗜熱菌,果醋發(fā)酵所需的最適溫度高于果酒發(fā)酵時的溫度。圖乙中過程③表示有氧呼吸的第二和第三階段,需要O2的參與,反應(yīng)場所在線粒體;過程④表示果醋發(fā)酵,由于醋酸菌是嗜氧菌,因此該過程也需要O2的參與,但醋酸菌是原核生物,沒有線粒體,故③和④過程的反應(yīng)場所不同。答案:D素養(yǎng)闡釋傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)是指直接利用原材料中天然存在的微生物,或利用前一次發(fā)酵保存下來的面團(tuán)、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物進(jìn)行發(fā)酵、制作食品的技術(shù)。果酒、果醋是傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)重要的產(chǎn)品,通過學(xué)習(xí)應(yīng)學(xué)會運(yùn)用傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)制作發(fā)酵食品。發(fā)展路徑2認(rèn)同發(fā)酵工程是在傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,它實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵食品、藥物等的工業(yè)化生產(chǎn),極大地改善了人們的生活。問題情境2.谷氨酸棒狀桿菌可用于微生物發(fā)酵工程生產(chǎn)谷氨酸,從而制取谷氨酸鈉(味精)。下圖表示谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑,通過發(fā)酵工程可以大量生產(chǎn)谷氨酸。請據(jù)圖回答下列問題。(1)與酵母菌相比,谷氨酸棒狀桿菌在結(jié)構(gòu)上的顯著特點(diǎn)是;谷氨酸發(fā)酵的培養(yǎng)基成分有豆餅水解液、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、生物素等,從物理性質(zhì)看,該培養(yǎng)基屬于培養(yǎng)基。

(2)發(fā)酵過程中要測定谷氨酸棒狀桿菌的數(shù)量,可采用的計(jì)數(shù)方法有顯微鏡直接計(jì)數(shù)法和,前者計(jì)數(shù)的結(jié)果比后者計(jì)數(shù)的結(jié)果值更(填“大”或“小”),原因是。

(3)由圖可知,谷氨酸棒狀桿菌體內(nèi)若積累了較多的谷氨酸,則會抑制谷氨酸脫氫酶的活性,微生物這種對自身代謝速率的調(diào)節(jié)方式是。

(4)谷氨酸棒狀桿菌在發(fā)酵過程中要不斷地通入無菌空氣,并通過攪拌使空氣形成細(xì)小的氣泡,迅速溶解在培養(yǎng)液中。當(dāng)培養(yǎng)基中碳氮比為4∶1時,菌體大量繁殖而產(chǎn)生的谷氨酸少;當(dāng)碳氮比為3∶1時,菌體繁殖受抑制,但谷氨酸的合成量大增。在無氧條件下,谷氨酸棒狀桿菌代謝產(chǎn)物是乳酸或琥珀酸。由此說明谷氨酸棒狀桿菌的代謝類型是。由上述探究可知,通過發(fā)酵得到大量谷氨酸的發(fā)酵思路是

。

解析:(1)谷氨酸棒狀桿菌屬于細(xì)菌,酵母菌屬于真菌,與之相比,谷氨酸棒狀桿菌在結(jié)構(gòu)上的顯著特點(diǎn)是無核膜包被的細(xì)胞核。谷氨酸發(fā)酵的培養(yǎng)基成分有豆餅水解液、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、生物素等,從物理性質(zhì)看,該培養(yǎng)基屬于液體培養(yǎng)基。(2)測定谷氨酸棒狀桿菌的數(shù)量可采用顯微鏡直接計(jì)數(shù)法和稀釋涂布平板法。由于顯微鏡直接計(jì)數(shù)法中死菌和活菌一起計(jì)數(shù),而稀釋涂布平板法只計(jì)數(shù)活菌,且可能有多個細(xì)胞形成同一個菌落,因此顯微鏡直接計(jì)數(shù)法計(jì)數(shù)的結(jié)果比稀釋涂布平板法計(jì)數(shù)的結(jié)果值更大。(3)據(jù)圖分析,當(dāng)谷氨酸過量時,會抑制谷氨酸脫氫酶的活性,導(dǎo)致谷氨酸脫氫酶的活性下降,從而使谷氨酸含量下降,這種對自身代謝速率的調(diào)節(jié)方式是負(fù)反饋調(diào)節(jié)。(4)谷氨酸棒狀桿菌的代謝類型是異養(yǎng)兼性厭氧型。當(dāng)培養(yǎng)基中碳氮比為4∶1時,菌體大量繁殖而產(chǎn)生的谷氨酸少;當(dāng)碳氮比為3∶1時,菌體繁殖受抑制,但谷氨酸的合成量大增,因此通過發(fā)酵得到大量谷氨酸的思路是不斷向發(fā)酵液中通入無菌空氣,在碳氮比為4∶1的發(fā)酵液中培養(yǎng)一段時間,使菌種大量繁殖,后將培養(yǎng)液的碳氮比改為3∶1(或改變細(xì)胞膜的通透性,使谷氨酸迅速排放到細(xì)胞外)。答案:(1)無核膜包被的細(xì)胞核液體(2)稀釋涂布平板法大前者死菌和活菌一起計(jì)數(shù),后者只計(jì)數(shù)活菌,且可能有多個細(xì)胞形成同一個菌落(3)負(fù)反饋調(diào)節(jié)(4)異養(yǎng)兼性厭氧型不斷向發(fā)酵液中通入無菌空氣,在碳氮比為4∶1的發(fā)酵液中培養(yǎng)一段時間,使菌種大量繁殖,后將培養(yǎng)液的碳氮比改為3∶1(或改變細(xì)胞膜的通透性,使谷氨酸迅速排放到細(xì)胞外)素養(yǎng)