2022版高考生物一轮复习第10单元生物技术与工程大概念升华课选择性必修概念3学案新人教版

发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品

学业要求1　结合生活或生产实例，举例说出发酵工程及相关技术的基本原理(生命观念)。

【通关训练】

1．(2020·江苏卷)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告，他的做法错误的是(　　)

A．选择新鲜的葡萄略加冲洗，除去枝梗后榨汁

B．将玻璃瓶用酒精消毒后，装满葡萄汁

C．酒精发酵期间，根据发酵进程适时拧松瓶盖放气

D．酒精发酵后去除瓶盖，盖一层纱布，再进行醋酸发酵

B　解析：新鲜葡萄应先清洗后去枝梗，A正确；将玻璃瓶用酒精消毒后，将葡萄汁装入玻璃瓶，要留大约1/3的空间，B错误；酒精发酵期间有CO2产生，需根据发酵进程适时拧松瓶盖放气，C正确；用于果醋发酵的醋酸菌为好氧细菌，需在氧气充足的环境中进行醋酸发酵，D正确。

2．我们知道乳酸菌发酵可以酿制酸奶，酸奶可以使用蔗糖、奶粉、蛋白粉等原料进行制作。下列相关叙述不正确的是(　　)

A．蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关

B．酸奶出现明显气泡说明有杂菌污染

C．乳酸菌是异养厌氧菌

D．只有奶粉为乳酸发酵提供氮源

D　解析：蔗糖是乳酸菌的碳源，乳酸菌分解蔗糖产生乳酸，所以蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关，A正确；酸奶是乳酸发酵的产物，不会有气体产生，如果发酵时出现明显的气泡，说明有其他微生物存在，B正确；乳酸菌是异养厌氧菌，在无氧条件下将葡萄糖分解成乳酸，C正确；题中所给的蛋白粉等也可以为乳酸发酵提供氮源，D错误。

3．(多选)下列有关发酵工程的表述，不正确的是(　　)

A．发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者可以利用微生物来进行发酵

B．发酵工程的产品主要包括微生物的代谢产物、酶及菌体本身

C．在发酵过程中发酵条件变化，会影响微生物的生长繁殖，但不会影响微生物的代谢途径

D．发酵工程生产的单细胞蛋白是从微生物菌体细胞中提取出来的

ACD　解析：发酵工程是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。发酵工程与传统发酵技术都是利用微生物来进行发酵，发酵工程比传统发酵技术拓宽了领域，增加了一些手段和产品范围，例如抗生素、氨基酸、酶的生产等，A项错误。在发酵过程中发酵条件变化，不仅会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径，C项错误。以淀粉和纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体，即为单细胞蛋白，D项错误。

【概念升华】

1．考查范畴：发酵工程的产物→参与微生物的种类与细胞代谢的类型→影响因素

2．生物学视角：结构与功能观(结构决定功能)

3．思维链条

以发酵工程产物果酒→酵母菌→温度影响细胞代谢为例

学业要求2　针对人类生产或生活的某一需求，在发酵工程中选取恰当的技术和方法，尝试提出初步的工程学构想，进行简单的设计和制作(生命观念、科学探究)。

【通关训练】

4．(2020·山东烟台模拟)蓝莓酒和蓝莓醋被称为“液体黄金”“口服化妆品”等。下图是以鲜蓝莓为原料天然发酵制作蓝莓酒和蓝莓醋的过程简图。下列叙述错误的是(　　)

A．去除蓝莓枝梗应在冲洗之后，目的是防止杂菌污染

B．过程③在氧气、糖源充足条件下可直接发酵为蓝莓醋

C．在过程④时，榨出的蓝莓汁需经过高压蒸汽灭菌后才能密闭发酵

D．过程⑤中酒精可作为醋酸菌的碳源和能源

C　解析：榨汁前需将新鲜的蓝莓进行冲洗，然后除去枝梗，以避免除去枝梗时引起蓝莓破损，增加被杂菌污染的机会，A正确；过程③是果醋发酵，所用的微生物是醋酸菌，醋酸菌在氧气、糖源充足条件下可直接发酵为蓝莓醋，B正确；过程④果酒制作的菌种来源于蓝莓皮上野生的酵母菌，所以蓝莓汁不能经过高压蒸汽灭菌，C错误；在缺少糖源时，醋酸菌可以把酒精转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸，即酒精可作为醋酸菌的碳源和能源，D正确。

5．(2021·山东临沂模拟)大肠杆菌是人和动物的肠道寄生菌，在一定条件下会引起胃肠道等局部组织感染。检验乳制品中大肠杆菌数目是否符合卫生标准，常用滤膜法测定，其操作流程如图。大肠杆菌的代谢产物能与伊红—亚甲蓝(EMB培养基的指示剂)反应，菌落呈深紫色。下列对实验操作的分析，错误的是(　　)

A．测定前，滤杯、滤膜和滤瓶均可用干热灭菌法灭菌处理

B．过滤操作要在酒精灯火焰旁进行，防止杂菌污染

C．将过滤完的滤膜紧贴在EMB培养基上，完成大肠杆菌的接种操作

D．EMB培养基属于选择培养基，只有大肠杆菌能正常生长并形成深紫色菌落

D　解析：大肠杆菌的代谢产物能与伊红—亚甲蓝(EMB培养基的指示剂)反应，菌落呈深紫色，因此可以制备EMB培养基来鉴别大肠杆菌。在实验室进行微生物培养时都需要进行严格的无菌操作，尽量减少杂菌的污染。干热灭菌法适用于对滤杯、滤膜和滤瓶进行灭菌，A正确；在酒精灯火焰附近操作可以减少空气中的杂菌污染，B正确；由于过滤完后细菌黏附在滤膜上，将滤膜紧贴在EMB培养基上可以将黏附的菌种接种在培养基上，C正确；EMB培养基属于鉴别培养基，没有选择作用，D错误。

6．下图为某种微生物体内合成氨基酸的途径。在发酵工程中利用该种微生物来生产大量氨基酸甲，可以采取的措施是(　　)

A．增加酶①浓度

B．在高温、高压下发酵

C．对该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶②的菌种

D．对该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶③的菌种

D　解析：由题意可知，当氨基酸甲和乙都过量时，会抑制中间产物的生成速率，而当氨基酸乙含量不过量时，抑制酶活性的作用被解除，合成代谢迅速恢复。因此要提高氨基酸甲的产量，应除去酶③以除去其催化产物对中间产物生成速率的抑制，这需要对该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶③的菌种。

【概念升华】

1．考查范畴：初步的工程学构想、简单的设计和制作→发酵工程技术和方法→生产、生活中的需求

2．生物学视角：结构与功能观(结构与功能相适应)

3．思维链条

以啤酒的工业化生产→发酵工程的基本环节→设计发酵工程生产啤酒的流程为例