2019-2020年高三生物二輪復(fù)習(xí) 發(fā)酵工程教案 人教版.doc

《2019-2020年高三生物二輪復(fù)習(xí) 發(fā)酵工程教案 人教版.doc》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《2019-2020年高三生物二輪復(fù)習(xí) 發(fā)酵工程教案 人教版.doc（12頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

2019-2020年高三生物二輪復(fù)習(xí) 發(fā)酵工程教案 人教版 【本章知識(shí)框架】 【疑難精講】 1．發(fā)酵工程中誘變育種產(chǎn)生高產(chǎn)突變菌株的基本環(huán)節(jié) 2．發(fā)酵生產(chǎn)中微生物培養(yǎng)裝置 （1）固體培養(yǎng) ①好氧菌的曲法培養(yǎng)：其中通風(fēng)曲是機(jī)械化程度和生產(chǎn)效率較高的現(xiàn)代化制曲設(shè)備。我國(guó)的醬油廠一般都用此法制曲。 ②厭氧菌的堆積培養(yǎng)法：在白酒的生產(chǎn)中，用大型深層地窖進(jìn)行堆積式的固體發(fā)酵。 （2）液體發(fā)酵 ①好氧菌的培養(yǎng)——發(fā)酵罐 利用發(fā)酵罐作深層液體培養(yǎng)，這種培養(yǎng)方法是近代發(fā)酵工業(yè)中最典型的培養(yǎng)方法。它的發(fā)明在微生物培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中具有革命性意義。發(fā)酵罐的主要應(yīng)用是要為微生物提供豐富而均勻的養(yǎng)料、良好的通氣和攪拌，適宜的溫度和酸堿度，并能確保防止雜菌的污染。為此，除了罐體有合理的結(jié)構(gòu)外，還要有一套必要的附屬裝置，例：培養(yǎng)基配制系統(tǒng)、蒸汽滅菌系統(tǒng)、空氣壓縮和過(guò)濾系統(tǒng)，以及發(fā)酵產(chǎn)物的后處理系統(tǒng)等。 ②厭氧菌大規(guī)模的液體培養(yǎng)裝置——發(fā)酵罐 發(fā)酵罐用于厭氧菌發(fā)酵，可省略通氣、攪拌裝置，簡(jiǎn)化工藝過(guò)程，還能大大節(jié)約能源的消耗。其體積可明顯大于有通氣、攪拌裝置的發(fā)酵罐，從而提高了生產(chǎn)效率。 3．溫度控制與發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)量 由于微生物的生命活動(dòng)是由一系列生物化學(xué)反應(yīng)組成的，而這些反應(yīng)受溫度的影響極為明顯。任何微生物的生長(zhǎng)溫度總有最低生產(chǎn)溫度、最適生產(chǎn)溫度和最高生產(chǎn)溫度，也就是說(shuō)，最適生長(zhǎng)溫度并不等于生長(zhǎng)量最高時(shí)的培養(yǎng)溫度，也不等于發(fā)酵速度最高時(shí)的培養(yǎng)溫度或累積代謝產(chǎn)物量最高時(shí)的培養(yǎng)溫度，更不等于累積某一代謝產(chǎn)物量最高時(shí)的培養(yǎng)溫度。對(duì)不同的生理過(guò)程、代謝過(guò)程各有其相應(yīng)最適溫度的研究，有著重要的實(shí)踐意義。例如：國(guó)外在產(chǎn)黃青霉165小時(shí)的青霉素發(fā)酵過(guò)程中，運(yùn)用了有關(guān)規(guī)律，即根據(jù)不同生理代謝過(guò)程的溫度特點(diǎn)分四段控制其培養(yǎng)溫度，即0小時(shí)5小時(shí)40小時(shí)125小時(shí)165小時(shí)。結(jié)果，青霉素的產(chǎn)量比自始至終進(jìn)行30℃恒溫培養(yǎng)的對(duì)照提高了14.7%。 4．發(fā)酵過(guò)程中pH的變化及調(diào)整 微生物在其生命活動(dòng)過(guò)程中，會(huì)改變外界環(huán)境的pH，即培養(yǎng)基的原始pH在培養(yǎng)微生物過(guò)程中時(shí)時(shí)發(fā)生改變 培養(yǎng)基中成分與pH變化有關(guān)，C：N高的培養(yǎng)基，經(jīng)培養(yǎng)后pH常會(huì)下降，C：N低的培養(yǎng)基經(jīng)培養(yǎng)后，pH會(huì)明顯上升。培養(yǎng)基內(nèi)的pH在培養(yǎng)微生物的過(guò)程中會(huì)發(fā)生變化，對(duì)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，往往不利，因此要及時(shí)調(diào)整培養(yǎng)基中pH。 5．通過(guò)控制細(xì)胞膜的滲透性解除反饋調(diào)節(jié) 微生物的細(xì)胞膜對(duì)于細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的運(yùn)輸具有高度選擇性。細(xì)胞內(nèi)的代謝產(chǎn)物常常以很高的濃度積累著，并自然地通過(guò)反饋限制了它們的進(jìn)一步合成。采取生理學(xué)或遺傳學(xué)方法，可以改變細(xì)胞膜透性使細(xì)胞內(nèi)的代謝產(chǎn)物迅速滲漏到細(xì)胞外。 （1）通過(guò)生理學(xué)手段控制細(xì)胞膜的滲透性 在谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中，生物素的濃度對(duì)谷氨酸的積累有著明顯的影響。只有把生物素的濃度控制在亞適量的情況下，才能分泌大量的谷氨酸，控制生物素的含量就可以改變細(xì)胞膜的成分，進(jìn)而改變膜的透性和影響谷氨酸的分泌。 當(dāng)培養(yǎng)液內(nèi)生物素含量很高時(shí)，只要添加適量的青霉素也有提高谷氨酸產(chǎn)量的效果。其原因是青霉素可抑制細(xì)菌細(xì)胞壁的形成，造成細(xì)胞壁的缺損。這種細(xì)胞的細(xì)胞膜在細(xì)胞膨壓的作用下，有利于代謝產(chǎn)物的外滲，并因此降低了谷氨酸的反饋抑制和提高了產(chǎn)量。 （2）通過(guò)細(xì)胞膜缺損突變而控制其滲透性 通過(guò)誘變育種選育的不能合成油酸的谷氨酸產(chǎn)生菌的菌株，在限量添加油酸的培養(yǎng)基中，也能因?yàn)榧?xì)胞膜發(fā)生滲漏而提高谷氨酸的產(chǎn)量。這種菌株因其不能合成油酸而使細(xì)胞膜缺損。 【學(xué)法指導(dǎo)】 本部分可安排2～3課時(shí)完成 1．利用對(duì)比方法比較生物工程的關(guān)系 生物工程 工程酶 主要操作對(duì)象 工程目的 與其他工程的關(guān)系 基因工程 限制性?xún)?nèi)切酶DNA連接酶 基因及動(dòng)物細(xì)胞、植物細(xì)胞、微生物細(xì)胞 改造物種 通過(guò)細(xì)胞工程、發(fā)酵工程使目的基因得以表達(dá) 細(xì)胞工程 纖維素酶、果膠酶、蛋白酶等 動(dòng)物細(xì)胞、植物細(xì)胞、微生物細(xì)胞 改造物種 可以為發(fā)酵工程提供菌種，使基因工程得以實(shí)現(xiàn) 發(fā)酵工程 微生物 獲得菌體及代謝產(chǎn)物 為工程提供酶的來(lái)源 酶工程 微生物 獲得酶制劑或固定化酶 為其他生物工程提供酶制劑 2．將知識(shí)歸納總結(jié)形成一些知識(shí)體系，結(jié)合菌種的選育，可總結(jié)歸納生物的育種和繁殖方法（誘變育種、雜交育種、單倍體育種、多倍體育種、基因工程育種、組織培養(yǎng)等）；結(jié)合發(fā)酵工程的目的，研究微生物的代謝調(diào)控過(guò)程；結(jié)合化學(xué)的蒸餾、萃取等方法復(fù)習(xí)微生物發(fā)酵產(chǎn)品的分離提純。 3．結(jié)合生活生產(chǎn)實(shí)際加深理解、鞏固知識(shí)。 例：乙肝疫苗的制備、味精的生產(chǎn)過(guò)程、啤酒的生產(chǎn)過(guò)程、醬油、食醋的生產(chǎn)過(guò)程等。 【典型例題精講】 ［例1］（xx年廣東綜合卷）利用酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)，投放的適宜原料和在產(chǎn)生酒精階段要控制的條件分別是 A．玉米粉和有氧 B．大豆粉和有氧 C．玉米粉和無(wú)氧 D．大豆粉和無(wú)氧 【解析】 大豆粉的主要成分是蛋白質(zhì)；而玉米粉的主要成分是糖類(lèi)、淀粉；酵母菌屬兼性厭氧型微生物在無(wú)氧條件下分解糖類(lèi)產(chǎn)生酒精。 【答案】 C ［例2］用大腸桿菌生產(chǎn)胰島素應(yīng)用的生物工程的組合是 ①基因工程 ②細(xì)胞工程 ③發(fā)酵工程 ④酶工程 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 【解析】 一個(gè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中，通常是由幾個(gè)工程彼此合作來(lái)完成的。用大腸桿菌生產(chǎn)胰島素直接是發(fā)酵工程；而把人的胰島素基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌，是由基因工程完成的；而基因工程所用的工具酶，來(lái)自酶工程。 【答案】 C ［例3］黃色短桿菌合成賴(lài)氨酸的途徑見(jiàn)下圖（ ），要增加賴(lài)氨酸的產(chǎn)量，本質(zhì)上必須 A．增加天冬氨酸 B．增加天冬氨酸激酶 C．降低（消除）高絲氨酸脫氫酶 D．減少蘇氨酸 【解析】 從黃色短桿菌合成賴(lài)氨酸的途徑可以看出：蘇氨酸和賴(lài)氨酸都積累時(shí)，就抑制天冬氨酸激酶的活性，使細(xì)胞內(nèi)難以積累賴(lài)氨酸；而賴(lài)氨酸單獨(dú)過(guò)量就不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。由此可見(jiàn)，要想利用黃色短桿菌生產(chǎn)賴(lài)氨酸，就必須抑制蘇氨酸的合成。而消除或降低高絲氨酸脫氫酶可以實(shí)現(xiàn)這一目的。 【答案】 C ［例4］谷氨酸除用于制造味精外還可用于治療神經(jīng)衰弱及配制營(yíng)養(yǎng)注射液，應(yīng)用前景廣闊。光明制醋廠轉(zhuǎn)產(chǎn)用谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸，結(jié)果代謝產(chǎn)物沒(méi)有谷氨酸而產(chǎn)生乳酸及琥珀酸，其原因是 A．溫度控制不適 B．通氣量過(guò)多 C．pH呈酸性 D．溶氧不足 【解析】 谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵產(chǎn)生谷氨酸，受溫度、pH、溶氧、通氣量與轉(zhuǎn)速等發(fā)酵條件的限制。當(dāng)溶氧不足時(shí)，生成的代謝產(chǎn)物就會(huì)是乳酸或琥珀酸。 【答案】 D ［例5］下圖是O2濃度（或分壓）對(duì)不同微生物生長(zhǎng)的影響。哪條曲線(xiàn)代表好氧菌 A．① B．② C．③ D．都是 【解析】 好氧菌必須有O2的條件下才能生長(zhǎng)，兼性厭氧菌在有氧或無(wú)氧條件下均能生長(zhǎng)，但有氧條件下生長(zhǎng)的更好。O2對(duì)厭氧菌有強(qiáng)烈抑制作用，即使短期接觸空氣，也會(huì)抑制其生長(zhǎng)甚至致死。 【答案】 C 【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】 一、選擇題 1．賴(lài)氨酸是一種人和動(dòng)物必需的氨基酸，在利用黃色短桿菌生產(chǎn)賴(lài)氨酸的過(guò)程中，科學(xué)家培育出一種能大量積累賴(lài)氨酸的菌種，這種新菌種的選育方法是通過(guò) A．基因工程 B．細(xì)胞工程 C．誘變育種 D．雜交育種 【解析】 基因工程和細(xì)胞工程，都可用來(lái)構(gòu)建工程細(xì)胞或工程菌，再用它們進(jìn)行發(fā)酵，能產(chǎn)生一般微生物所不能生產(chǎn)的產(chǎn)品。但是科學(xué)家培育的這種能大量積累賴(lài)氨酸的菌種是由于它不能合成高絲氨酸脫氫酶，從而不能合成高絲氨酸，也不能產(chǎn)生蘇氨酸和甲硫氨酸，就可在適當(dāng)條件下大量積累賴(lài)氨酸。這種缺乏高絲氨酸脫氫酶的菌株是通過(guò)人工誘變產(chǎn)生的，叫誘變育種。雜交育種是由兩個(gè)親本雜交產(chǎn)生，可排除此項(xiàng)。 【答案】 C 2．微生物連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)是 ①培養(yǎng)基利用更充分 ②微生物可長(zhǎng)期高速生長(zhǎng) ③縮短了培養(yǎng)周期 ④提高了設(shè)備利用率 ⑤便于自動(dòng)化管理 A．①②③ B．②③④ C．③④⑤ D．②③⑤ 【解析】 連續(xù)培養(yǎng)是通過(guò)認(rèn)識(shí)穩(wěn)定期到來(lái)的原因，并采取相應(yīng)的有效措施而實(shí)施的。一方面以一定速度連續(xù)流進(jìn)新鮮培養(yǎng)基，并立即攪拌均勻；另一方面，以同樣的流速不斷流出培養(yǎng)基，這樣，培養(yǎng)基就達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，其中的微生物可長(zhǎng)期保持在指數(shù)期的平衡生長(zhǎng)狀態(tài)和穩(wěn)定的生長(zhǎng)速率上。連續(xù)培養(yǎng)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐上，就是連續(xù)發(fā)酵。有許多優(yōu)點(diǎn)①高效，它簡(jiǎn)化了裝料、滅菌、出料、清洗發(fā)酵罐等許多單元操作，減少了非生產(chǎn)時(shí)間和提高了設(shè)備利用率。②縮短調(diào)整期，使培養(yǎng)周期縮短。 【答案】 C 3．以下不屬于發(fā)酵的是 A．利用需氧型青霉菌生產(chǎn)青霉素 B．缺氧時(shí)人的組織細(xì)胞產(chǎn)生乳酸 C．利用酵母菌的無(wú)氧呼吸獲得酒精 D．利用乳酸菌制作泡菜 【解析】 解答該題首先要理解發(fā)酵的概念。發(fā)酵是指在生產(chǎn)實(shí)際中，人們通過(guò)微生物的培養(yǎng)，大量生產(chǎn)各種代謝產(chǎn)物的過(guò)程。這里有3個(gè)要點(diǎn)，一是用于生產(chǎn)，二是培養(yǎng)微生物，三是生產(chǎn)代謝產(chǎn)物。根據(jù)概念可知，生產(chǎn)代謝產(chǎn)物青霉素有一個(gè)培養(yǎng)青霉素的過(guò)程；生產(chǎn)酒精有一個(gè)培養(yǎng)酵母菌的過(guò)程；制作泡菜實(shí)質(zhì)是培養(yǎng)乳酸菌，使其利用菜中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)生產(chǎn)代謝產(chǎn)物乳酸的過(guò)程。因此，A、C、D都符合發(fā)酵的概念。而B(niǎo)項(xiàng)中雖有代謝產(chǎn)物乳酸，但不是微生物所為，也不存在培養(yǎng)微生物的過(guò)程，更不是用于生產(chǎn)，因此不屬于發(fā)酵。 【答案】 B 4．用發(fā)酵工程生產(chǎn)的產(chǎn)品，如果是菌體，則進(jìn)行分離提純時(shí)可采用的方法是 A．蒸餾、過(guò)濾 B．過(guò)濾、沉淀 C．萃取、離子交換 D．沉淀、萃取 【解析】 發(fā)酵工程生產(chǎn)的產(chǎn)品有兩類(lèi)：一類(lèi)是代謝產(chǎn)物，另一類(lèi)是菌體本身。產(chǎn)品不同，分離提純的方法一般不同。如果產(chǎn)品是菌體，可采用過(guò)濾，沉淀等方法將菌體從培養(yǎng)液中分離出來(lái)；如果產(chǎn)品是代謝產(chǎn)物，可用萃取、蒸餾、離子交換等方法進(jìn)行提取。 【答案】 B 5．科學(xué)家用青霉素?；秆芯砍隽税逼S青霉素，利用固定化青霉素酰化酶反應(yīng)器進(jìn)行生產(chǎn)，除嚴(yán)格控制溫度和pH外，還必須嚴(yán)格要求的條件是 A．高壓 B．無(wú)菌 C．?dāng)嚢? D．光照 【解析】 發(fā)酵生產(chǎn)要求一些發(fā)酵條件，要嚴(yán)格控制溫度、pH、溶氧、通氣量等，但是發(fā)酵生產(chǎn)，首先要有優(yōu)良的菌種，并且要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的滅菌，一旦污染雜菌，將導(dǎo)致產(chǎn)量大大下降，甚至得不到產(chǎn)品。青霉素生產(chǎn)過(guò)程中如果污染了雜菌，這些雜菌就會(huì)分泌青霉素酶，將形成的青霉素分解掉。因此培養(yǎng)基、發(fā)酵設(shè)備都必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的滅菌。 【答案】 B 6．以下發(fā)酵產(chǎn)品中不屬于微生物代謝產(chǎn)物的是 A．味精 B．啤酒 C．“人造肉” D．人生長(zhǎng)激素 【解析】 味精的主要成分是谷氨酸，谷氨酸是谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌等，在發(fā)酵罐中發(fā)酵后生成的，將谷氨酸從培養(yǎng)液中提取出來(lái)，用適量碳酸鈉溶液中和后，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、濃縮、離心、分離等，便制成味精。啤酒的主要成分酒精，通過(guò)酒精發(fā)酵，然后配制而成。 人生長(zhǎng)激素可通過(guò)基因工程構(gòu)建的帶有人生長(zhǎng)激素基因的工程菌進(jìn)行發(fā)酵，就能制得大量的人生長(zhǎng)激素。通過(guò)發(fā)酵獲得的微生物體，叫單細(xì)胞蛋白。單細(xì)胞蛋白可以制成“人造肉”，供人們直接利用，所以“人造肉”是微生物體，而不是微生物代謝產(chǎn)物。 【答案】 C 7．若不進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，直接接種將導(dǎo)致 A．對(duì)數(shù)期提前出現(xiàn) B．調(diào)整期延長(zhǎng) C．代謝產(chǎn)物減少 D．穩(wěn)定期縮短 【答案】 B 8．生物學(xué)家將大腸桿菌的質(zhì)粒取出，連接上人生長(zhǎng)激素基因以后，重新置入大腸桿菌的細(xì)胞內(nèi)，然后用這種帶有生長(zhǎng)激素基因的大腸桿菌進(jìn)行發(fā)酵。該處理過(guò)程在發(fā)酵中屬 A．菌種選育 B．?dāng)U大培養(yǎng) C．接種 D．誘變育種 【解析】 發(fā)酵工程的首要內(nèi)容是菌種的選育。菌種的獲得途徑很多，其中利用細(xì)胞工程等方法構(gòu)建的工程細(xì)胞或工程菌，再用它們發(fā)酵，就能生產(chǎn)出一般微生物不能生產(chǎn)的產(chǎn)品；誘變育種是通過(guò)人工誘發(fā)基因突變而產(chǎn)生菌種的方法，也是菌種選育的方法之一，但不合題意。擴(kuò)大培育和接種是在選好菌種后發(fā)酵工程的一些內(nèi)容。 【答案】 A 9．能為發(fā)酵工程提供菌種的是 A．植物體細(xì)胞雜交 B．動(dòng)物細(xì)胞雜交 C．目的基因轉(zhuǎn)移 D．聚乙二醇處理大腸桿菌 【解析】 發(fā)酵工程是采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類(lèi)生產(chǎn)有用的東西。適用范圍是微生物，不適用于動(dòng)植物細(xì)胞。排除A、B。聚乙二醇作為細(xì)胞融合技術(shù)的誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)融合。經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)融合得到雜種細(xì)胞。排除D。而目的基因轉(zhuǎn)移是將目的基因引入受體細(xì)胞，形成工程細(xì)胞或工程菌，這是基因工程構(gòu)建新菌種的方法。 【答案】 C 10．培養(yǎng)基在計(jì)量、溶化后，首先要做的是 A．調(diào)整pH B．分裝 C．滅菌 D．?dāng)R置斜面 【解析】 培養(yǎng)基的配制步驟：稱(chēng)量——溶化——調(diào)pH——分裝。 【答案】 A 11．下列敘述正確的是 A．環(huán)境條件中只有溫度、pH的變化影響微生物的代謝途徑 B．發(fā)酵罐中代謝產(chǎn)物的形成與攪拌速度有關(guān) C．單細(xì)胞蛋白是從微生物細(xì)胞中提取出來(lái)的 D．菌種擴(kuò)大培養(yǎng)的目的是使菌種優(yōu)化 【解析】 影響微生物代謝及生長(zhǎng)途徑的環(huán)境條件很多，除了溫度、pH外，還有氧，排除A項(xiàng)。發(fā)酵過(guò)程的攪拌速度能增加溶氧和原料的利用率。單細(xì)胞蛋白是發(fā)酵獲得的微生物菌體，不是微生物細(xì)胞中的成分，排除C項(xiàng)。菌種擴(kuò)大培養(yǎng)的目的是為了大規(guī)模的發(fā)酵生產(chǎn)所需，在擴(kuò)大培養(yǎng)過(guò)程中，培養(yǎng)代數(shù)越多，菌種越退化，排除D項(xiàng)。 【答案】 B 12．谷氨酸發(fā)酵產(chǎn)生了乳酸，此時(shí)應(yīng)該 A．加酸 B．加堿 C．通風(fēng) D．隔絕空氣 【解析】 谷氨酸發(fā)酵產(chǎn)生乳酸是由于缺氧。 【答案】 C 13．利用酵母菌發(fā)酵，生產(chǎn)啤酒，培養(yǎng)基的最適pH應(yīng)調(diào)至　　利用大腸桿菌在發(fā)酵罐中生產(chǎn)胰島素，培養(yǎng)基的最適pH應(yīng)調(diào)至 A．6.5～7.5 B．5.0～6.0 C．6.0～7.0 D．7.5～8.5 【答案】 B A 14．谷氨酸棒狀桿菌擴(kuò)大培養(yǎng)時(shí)，培養(yǎng)基應(yīng)該 A．C∶N為4∶1 B．C∶N為3∶1 C．隔絕空氣 D．加大氮源、碳源的比例 【解析】 擴(kuò)大培養(yǎng)是發(fā)酵工程的一個(gè)重要步驟，它的目的是給接種準(zhǔn)備足夠的菌種，以縮短微生物生長(zhǎng)的調(diào)整期，縮短培養(yǎng)周期。那么，在什么條件下菌體繁殖速度快？是否與生產(chǎn)的培養(yǎng)條件相同？可以說(shuō)，在不同條件下，菌體的繁殖速度是不同的。比如，酵母菌在有氧的條件下，比無(wú)氧條件下繁殖速度快，因?yàn)檫@時(shí)能量的利用率高。而對(duì)于谷氨酸棒狀桿菌來(lái)說(shuō)，繁殖速度快慢的影響因素是碳氮比。在碳氮比為3∶1時(shí)菌體繁殖速度受到抑制，大量產(chǎn)生谷氨酸，而碳氮比為4∶1時(shí)，菌體大量繁殖，合成谷氨酸減少。對(duì)于空氣，谷氨酸棒狀桿菌是需氧型微生物，不是兼性厭氧型微生物，所以不能隔絕空氣。至于D選項(xiàng)的加大碳氮比例，由于沒(méi)有原比例和加大后的比例，此說(shuō)法是十分不明確的。 【答案】 A 15．谷氨酸棒狀桿菌的代謝類(lèi)型屬于 A．異養(yǎng)需氧型 B．異養(yǎng)厭氧型 C．自養(yǎng)需氧型 D．自養(yǎng)厭氧型 【答案】 A 16．下面對(duì)發(fā)酵工程中滅菌的理解中，不正確的是 A．防止雜菌污染 B．滅菌就是殺死培養(yǎng)基中一切細(xì)菌 C．培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備都必須消毒 D．滅菌必須在接種前 【解析】 滅菌是微生物發(fā)酵過(guò)程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。A說(shuō)的是滅菌的目的，因?yàn)榘l(fā)酵所用的菌種大多是單一的純種，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程不能混入其他微生物（雜菌），所以是正確的；B是錯(cuò)誤的，因?yàn)闇缇哪康氖欠乐闺s菌污染，但實(shí)際操作過(guò)程中不可能只消滅雜菌，而是消滅全部微生物。C是正確的，因?yàn)榘l(fā)酵有關(guān)的設(shè)備和物質(zhì)都要滅菌；發(fā)酵所用的微生物是滅菌后專(zhuān)門(mén)接種的。D也是正確的，滅菌必須在接種前，如果接種后再滅菌就會(huì)把所接菌種也殺死。 【答案】 B 17．生產(chǎn)單克隆抗體要用到的生物工程是 ①基因工程 ②細(xì)胞工程 ③發(fā)酵工程 ④酶工程 A．①②③④ B．②③④ C．①②④ D．①③④ 【解析】 單克隆抗體是由雜交瘤細(xì)胞在體外大規(guī)模培養(yǎng)或注射到小鼠腹腔內(nèi)從培養(yǎng)液中或小鼠腹水中提取出來(lái)的。首先用細(xì)胞工程將B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合篩選出雜交瘤細(xì)胞，然后用發(fā)酵工程和酶工程進(jìn)行體外大規(guī)模培養(yǎng)。 【答案】 B 18．固定化酶的優(yōu)點(diǎn)是 A．有利于增加酶的活性 B．有利于產(chǎn)物的純化 C．有利于提高反應(yīng)速度 D．有利于酶的發(fā)揮作用 【解析】 固定化酶制作的目的是降低生產(chǎn)成本。一是能夠順利從發(fā)酵產(chǎn)物中把酶分離出來(lái)，二是能夠使酶反復(fù)使用。從題目中可以看出，答案B是正確的。酶的固定化，對(duì)酶的活性、酶作用的發(fā)揮、反應(yīng)速度的提高，并沒(méi)有多少作用。酶的活性、酶作用的發(fā)揮，與環(huán)境條件密切相關(guān)，如溫度、pH等；反應(yīng)速度與底物的濃度、溫度、pH等條件都有關(guān)系。在底物濃度升高時(shí)，反應(yīng)速度將提高，溫度、pH適宜時(shí)，反應(yīng)速度最快。 【答案】 B 19．研究認(rèn)為，用固定化酶技術(shù)處理污染是很有前途的。如將從大腸桿菌中得到的磷酸三脂酶固定到尼龍膜上制成制劑，可用于降解殘留在土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥。與用微生物降解相比，其作用不需要適宜的 A．溫度 B．pH C．水分 D．營(yíng)養(yǎng) 【解析】 磷酸三脂酶是蛋白質(zhì)，受溫度、pH的影響，水是一種良好的溶劑，大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)都在水中進(jìn)行。作為生物催化劑具有高效性和專(zhuān)一性，固定化酶可反復(fù)利用，不需要適宜的營(yíng)養(yǎng)。 【答案】 D 20．與血糖快速測(cè)試儀原理相同的酶的應(yīng)用是 A．多酚氧化酶?jìng)鞲衅? B．尿激酶 C．氨芐青霉素的生產(chǎn) D．尿糖試紙 【解析】 血糖快速測(cè)試儀實(shí)際上是利用由固定化酶制成的一種傳感器——酶?jìng)鞲衅?。A多酚氧化酶?jìng)鞲衅髋c其原理相同，而尿糖試紙是將葡萄糖氧化酶過(guò)氧化酶和無(wú)色化合物固定在紙條上制成的測(cè)試含量的酶試紙。氨芐青霉素的生產(chǎn)是利用發(fā)酵工程生產(chǎn)的。 【答案】 A 二、非選擇題 21．生物工程包括細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、基因工程。 （1）將雞的DNA分子的某個(gè)片段整合小鼠的DNA分子中，屬于_________________。 （2）將抗藥菌的某個(gè)基因引入細(xì)胞內(nèi)，屬于_________________。 （3）將鼠的骨髓瘤細(xì)胞與經(jīng)過(guò)免疫的脾細(xì)胞融合成雜交瘤細(xì)胞，屬于______________。 【解析】 根據(jù)各自的概念及特點(diǎn)判斷。 【答案】 （1）基因工程 （2）基因工程 （3）細(xì)胞工程 22．以下是發(fā)酵工程生產(chǎn)產(chǎn)品的流程圖。據(jù)圖回答： （1）能生產(chǎn)人生長(zhǎng)激素的工程菌是通過(guò)①培養(yǎng)的，①是_________；高產(chǎn)青霉素菌是通過(guò)②培育的，②是_________，③是_________。 （2）④表示_________，⑤表示_________。 （3）整個(gè)過(guò)程的中心階段是發(fā)酵，在此階段需要隨時(shí)取樣、檢測(cè)_________等，以了解發(fā)酵進(jìn)程，還要及時(shí)添加_________，同時(shí)嚴(yán)格控制_________。 （4）若⑥是單細(xì)胞蛋白的話(huà)，⑦是_________。氨基酸、維生素屬⑦中的_________產(chǎn)物。 【解析】 復(fù)習(xí)理解發(fā)酵工程的內(nèi)容（菌種的培育、培養(yǎng)基的配制滅菌、擴(kuò)大培育和接種、發(fā)酵過(guò)程和產(chǎn)品的分離提純等）。發(fā)酵工程是連續(xù)培育微生物，所以要滿(mǎn)足連續(xù)培育的條件 【答案】 （1）基因工程 誘變育種 細(xì)胞工程（2）接種 滅菌 （3）細(xì)菌數(shù)目和產(chǎn)物濃度　培養(yǎng)基 發(fā)酵條件（溶氧、溫度、pH、通氣量、轉(zhuǎn)速） （4）微生物菌體 初級(jí)代謝 23．人造蛋白食品是現(xiàn)代微生物工程的杰作之一，食用真菌蛋白是人造蛋白的一種。真菌蛋白的制造過(guò)程如下圖所示。請(qǐng)根據(jù)圖解回答下列問(wèn)題： （1）往發(fā)酵罐注入少量氨水的目的是______________________________________。 （2）制造真菌蛋白時(shí)，要向發(fā)酵罐內(nèi)注入空氣，由此可以推知發(fā)酵罐中真菌的異化作用類(lèi)型是_________型。 （3）往發(fā)酵罐內(nèi)添加一些物品都要經(jīng)過(guò)消毒，從生態(tài)學(xué)的角度分析，其原因是________。 （4）添加的糖被真菌利用，轉(zhuǎn)化成真菌蛋白，必須經(jīng)過(guò)的生理過(guò)程是________________。 （5）從自然界分離出的真菌菌種，用于制造真菌蛋白時(shí)，真菌蛋白的產(chǎn)量較低。要獲得較多的真菌蛋白，培育優(yōu)質(zhì)的真菌菌種可采用_________________方法。 （6）利用微生物工程方法制造出的真菌蛋白，常作為家畜（如豬）的飼料添加劑。豬食用這些添加劑后，可加速育肥的原因是_____________________________，這些添加劑在豬體內(nèi)的代謝產(chǎn)物有_________________。 【解析】 本題結(jié)合生物工程綜合考查微生物營(yíng)養(yǎng)、蛋白質(zhì)代謝、種間關(guān)系和育種知識(shí) 【答案】 （1）滿(mǎn)足真菌所需氮源 （2）需氧或兼性厭氧 （3）防止雜菌與真菌之間的競(jìng)爭(zhēng) （4）氨基轉(zhuǎn)換作用、脫水縮合等 （5）誘變育種（或基因工程育種均可） （6）真菌蛋白被分解成的氨基酸，經(jīng)脫氨基作用形成的不含氮部分可轉(zhuǎn)變成脂肪 CO2、H2O、尿素 【資料補(bǔ)充】 1．現(xiàn)代生物技術(shù)概述 自然界中真正能冠以“鋼嘴鐵牙”之美稱(chēng)的生物恐怕要算是微生物了。它具有作用于金屬的能力，或者將金屬吞噬化為己有，或者使金屬分解變?yōu)樗?，真可謂神通廣大。工業(yè)上可利用微生物從礦石中浸提金屬，也可以利用微生物處理廢液和稀溶液回收有價(jià)值的貴重金屬。例如，對(duì)含有1 ppm的鈷、鎳、鈾等貴重金屬的廢水，可用微生物來(lái)回收，同時(shí)還可以利用微生物大軍，從大洋中采集鎂、鎳、鈷、金、銀等貴重金屬。 在能源方面，微生物技術(shù)也大有用場(chǎng)。例如可以用微生物方法生產(chǎn)氫氣和甲烷氣體燃料。微生物產(chǎn)氫有兩種方法：一是利用細(xì)菌從糖或有機(jī)酸以及氨基酸等生產(chǎn)氫氣；二是利用光合成或光分解細(xì)菌，在供給太陽(yáng)能的情況下產(chǎn)生氫氣。甲烷氣則是沼氣發(fā)酵的產(chǎn)物。 微生物在現(xiàn)代生物技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用是很廣泛的，發(fā)酵工程所提供的“低物原料”主要是常用的淀粉、糖蜜、纖維素等有機(jī)物，以及一些無(wú)機(jī)化學(xué)藥品，就能生產(chǎn)出“提供所需的各種產(chǎn)品”。主要有醫(yī)藥、食物、化工原料、能源等。例如，如今的20種氨基酸都可以用發(fā)酵的方法生產(chǎn)。在深入研究微生物代謝途徑的基礎(chǔ)上，通過(guò)微生物進(jìn)行人工誘變得出適合于生產(chǎn)的突變類(lèi)型。 基因工程、細(xì)胞工程等生物工程技術(shù)的發(fā)展，使微生物工程獲得更大的發(fā)展，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：①作為外源基因的載體?？勺鳛檩d體或提供載體結(jié)構(gòu)的微生物非常多，其中較為重要的有大腸桿菌及酵母菌等。②作為基因工程的宿主菌。利用微生物作為宿主菌進(jìn)行外源基因克隆表達(dá)從而生產(chǎn)藥物、疫苗獲得了豐碩的成果。③作為基因操作工具酶的供體。基因操作過(guò)程，涉及出一系列有關(guān)酶類(lèi)的催化反應(yīng)。這些功能各異的酶類(lèi)有的像“手術(shù)刀”專(zhuān)司切割，有的像“縫紉針”專(zhuān)負(fù)連接，有的則像“復(fù)印機(jī)”行使復(fù)制之責(zé)。能夠提供這些酶的生物則是微生物。④作為微生物的有益菌和病原生物，可利用基因工程改造微生物菌株，如提高固氮能力。⑤為人類(lèi)基因工程計(jì)劃提供“模式生物”如用大腸桿菌的基因組織進(jìn)行分析，驗(yàn)證工作的過(guò)程。⑥用于污水的凈化處理。為提高污水凈化效率，人們應(yīng)用生物工程的方法培養(yǎng)出具有新的特殊功能的微生物，如“超級(jí)菌”不僅能把60%的烴降解，而且在幾小時(shí)內(nèi)就可達(dá)到至少自然菌種要用一年時(shí)間才能凈化的效果。 就酶工程而言，目前的關(guān)鍵問(wèn)題在于如何設(shè)計(jì)生產(chǎn)超自然的優(yōu)質(zhì)酶。而絕大多數(shù)酶都是由基因控制合成的，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和化學(xué)理論的進(jìn)步，為酶的化學(xué)修飾及遺傳修飾提供了大量的實(shí)驗(yàn)依據(jù)及數(shù)據(jù)，有助于解決關(guān)于酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，促進(jìn)酶遺傳設(shè)計(jì)開(kāi)展，開(kāi)創(chuàng)了從分子水平根據(jù)遺傳設(shè)計(jì)理論制造超自然生物機(jī)器的新時(shí)代。 總之，生物技術(shù)以生物為研究對(duì)象，通過(guò)加工生物和生物加工來(lái)為人類(lèi)服務(wù)，通過(guò)該技術(shù)的各支領(lǐng)域——基因工程等相互合作，伴隨著物理學(xué)、化學(xué)、信息技術(shù)的發(fā)展，將更加優(yōu)化環(huán)境，造福包括人類(lèi)在內(nèi)的所有生物。 請(qǐng)?jiān)倬C合上面材料解決如下的問(wèn)題： （1）試分類(lèi)說(shuō)明微生物在各領(lǐng)域中的作用。 （2）通過(guò)發(fā)酵工程分析微生物在營(yíng)養(yǎng)上的需求、代謝產(chǎn)物的應(yīng)用。 （3）綜合具體事例分析生物工程各領(lǐng)域之間的密切聯(lián)系。 （4）聯(lián)系實(shí)際說(shuō)明生物工程在當(dāng)今自然科學(xué)中的地位，為此你在該領(lǐng)域準(zhǔn)備做點(diǎn)什么？ 2．相關(guān)網(wǎng)（頁(yè)）站 （1）三九健康網(wǎng)： 999.cn/public/childrenhealth/xx02/70553xx0215.htm （2）高中生物資源索引： http:/61.131.36.125/index/ （3）生物科技在線(xiàn)：轉(zhuǎn)基因食品： http:/monsanto.cn/statute/safety/food_safety.htm 【知識(shí)拓展】 1．采集不同環(huán)境（如土壤、水體、空氣）中的樣本進(jìn)行檢測(cè)，利用所學(xué)的生物學(xué)知識(shí)，取樣、制片、染色、觀察識(shí)別不同的微生物的形態(tài)。根據(jù)表Ⅰ—Ⅲ會(huì)得出什么結(jié)論? 表Ⅰ 農(nóng)田上層15厘米處微生物的生物量 微生物種類(lèi) 生物量 細(xì)菌 160 放線(xiàn)菌 160 真菌 200 原生動(dòng)物 38 表Ⅱ 某地區(qū)河流細(xì)菌總數(shù)和形態(tài)分布 上游 中游 下游 數(shù)量多，形態(tài)少 數(shù)量較多，形態(tài)較多 數(shù)量較多，形態(tài)多 表Ⅲ 不同地區(qū)空氣菌落數(shù) 地區(qū) 菌落數(shù) A 1～2 B 30以下 C 75～150 D 300以下 E 300以上 （1）從以上材料可得出什么結(jié)論？ （2）表Ⅱ中該地區(qū)為什么上游細(xì)菌數(shù)量多，形態(tài)少；而下游數(shù)量較多，形態(tài)多？ （3）分析微生物與環(huán)境、人類(lèi)的關(guān)系。 （4）應(yīng)用微生物知識(shí)，如何測(cè)定某一公共場(chǎng)所中細(xì)菌總數(shù)？ 2．閱讀有關(guān)“食品的保存”的資料，分析幾種食品保存的方法。利用微生物生理特性，找出它們利用的共同特點(diǎn)。理解微生物的營(yíng)養(yǎng)、代謝及生長(zhǎng)條件。 3．根據(jù)社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，利用電視、廣播、報(bào)刊、網(wǎng)絡(luò)信息及調(diào)查訪(fǎng)問(wèn)等措施調(diào)查生物工程制品在社會(huì)生活中的應(yīng)用情況，并就下列制品進(jìn)行分類(lèi)并說(shuō)明它們的主要用途。 ①轉(zhuǎn)基因作物 ②轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 ③單克隆抗體 ④乙肝疫苗 ⑤馬鈴薯脫毒型種薯⑥青霉素 ⑦氨芐青霉素 ⑧尿糖試紙