高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 发酵工程及其应用学案设计

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 发酵工程及其应用学案设计，共11页。学案主要包含了学习目标，重点难点，任务驱动一，任务驱动二，讲练结合等内容，欢迎下载使用。

【学习目标】
1.能够说出发酵工程的基本环节
2.能够说出发酵工程在食品、医药、农牧业等方面的应用
【重点难点】
阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品
【探究案】
【任务驱动一】
请根据发酵工程的基本环节和发酵罐的结构,思考回答下列问题。
发酵罐示意图
1.微生物菌种资源丰富,选择发酵工程用的菌种时需要考虑哪些因素?
2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要?
3.在进行发酵生产时,排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗?为什么?
【任务驱动二】
发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域,在助力解决粮食、环境、健康和能源等方面的重大问题上,做出了越来越大的贡献。请思考回答以下问题。
利用微生物将纤维素发酵产生乙醇,和汽油按一定比例混合后形成乙醇汽油,请描述一下乙醇汽油的优点。
请列举一下发酵工程在环境保护方面的其他应用。
3.请列举一下发酵工程在其他行业中的应用。
【讲练结合】
1．下列对发酵工程内容的叙述，正确的是（ ）
A．单细胞蛋白就是从人工培养的微生物菌体中提取的蛋白质
B．用诱变育种、细胞工程、基因工程等方法选育出性状优良的工程菌并进行扩大培养
C．根据工程菌所需的营养精确地配制出合成培养基并进行严格地灭菌处理
D．人工控制微生物代谢的唯一措施是控制生产过程中的各种条件
2．为了改善食品品质和色、香、味及防腐与加工工艺的需要，人们在食品中加入一些化学合成或天然物质，这类物质被称为食品添加剂，下列有关叙述错误的是（ ）
A．许多食品添加剂可以通过发酵工程生产，如柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得
B．食品工业中，常用的着色剂有胡萝卜素，红曲黄色素等
C．食品工业中，用来延长食品保质期的乳酸链球菌素、溶菌酶可通过发酵工程生产
D．食品添加剂不能增加食品的营养
3．下列不属于发酵工程的应用的是（ ）
A．生产抗生素、维生素、药用氨基酸等B．生产啤酒、果酒和食醋等
C．化学检测和水质监测D．生产各种各样的食品添加剂
4．培养过程中不希望培养液pH发生变化时，应该（ ）
A．加酸B．加碱C．加缓冲液D．加无机盐
5．发酵过程的灭菌范围不包括（ ）
A．操作人员B．培养基
C．发酵设备D．发酵工程提供的空气
6．关于菌种的选育不正确的是（ ）
A．自然选育菌种费时且盲目性大
B．诱变育种原理的基础是基因突变
C．生产柠檬酸需要筛选产酸量高的酵母，在啤酒生产中，使用基因工程改造的啤酒酵母，可以加速发酵过程，缩短生产周期
D．采用基因工程的方法可构建工程菌
7．现在市场上流行一种“精酿”啤酒，它的制作工艺与普通啤酒有所不同，下列有关“精酿”啤酒和普通啤酒的叙述，不正确的是（ ）
A．“精酿”啤酒的原料和普通啤酒不同，“精酿”啤酒只使用麦芽、啤酒花、酵母菌和水，普通啤酒除了麦芽、啤酒花、酵母菌和水以外，还有玉米等物质
B．“精酿”啤酒由于原料主要是麦芽，麦芽汁的浓度较高，口味较为浓郁
C．“精酿”啤酒不添加食品添加剂，虽然产量低，价格高，但它也有一定的市场
D．“精酿”啤酒和普通啤酒样可以直接放心饮用
8．下面是有关啤酒的工业化生产的流程。下列有关叙述不正确是（ ）
发芽→焙烤→碾磨→糖化→蒸煮→发酵→消毒→终止
A．啤酒的发酵过程包括主发酵和后发酵两个阶段
B．发芽的过程中大麦会产生淀粉酶，便于将大麦中的淀粉分解为葡萄糖进行酒精发酵
C．发酵的过程就是酵母菌进行有氧呼吸的过程
D．消毒的目的是杀死啤酒中的大多数微生物，以延长它的保存期
9．现代发酵工程常常利用计算机系统对发酵过程中的各种指标进行检测和控制，关于发酵过程中发酵条件的描述，不正确的是（ ）
A．发酵过程中，由于微生物代谢产生的热量和搅拌叶轮搅拌产生的热量达到一定的数值时，可以通过温度传感器和控制装置感受并控制冷水从进水口进入
B．冷水从发酵罐的下方进入从上方流出的目的是使冷却更充分
C．在发酵过程中可能需要通过营养物质加入口加入酸或碱来调节发酵液的pH
D．培养液要一次性全部加入，在发酵过程中不能重新加入
10．苯酚是工业生产排放的有毒污染物质，自然界中存在着降解苯酚的微生物。某工厂产生的废水中含有苯酚，为了降解废水中的苯酚，研究人员从土壤中筛选获得了只能降解利用苯酚的细菌菌株，筛选的主要步骤如下图所示,①为土壤样品。下列相关叙述错误的是（ ）
A．使用平板划线法可以在⑥上获得单个菌落
B．如果要测定②中活细菌数量,常采用稀释涂布平板法
C．图中②培养目的菌株的选择培养基中应加入苯酚作为碳源
D．涂布平板法在③培养皿中长出的菌落数一定等于最初的活菌数
11．关于发酵过程产物检验的说法，正确的是（ ）
A．果汁发酵是否产生酒精，可用NaOH来检验
B．检验醋酸产生的简单易行的方法是品尝或用pH试纸鉴定
C．在用比色法测定亚硝酸盐含量时，可以不必配制标准显色液
D．测定果酒、果醋的产生和亚硝酸盐的含量均可用品尝法
12．通过发酵罐发酵可大规模生产谷氨酸，生产中常用的菌种是好氧的谷氨酸棒状杆菌。下面有关谷氨酸发酵过程的叙述，正确的是
A．溶氧充足时，发酵液中有乳酸的积累
B．发酵液中碳源和氮源比例的变化不影响谷氨酸的产量
C．菌体中谷氨酸的排出，有利于谷氨酸的合成和产量的提高
D．发酵液PH值呈碱性时，有利于谷氨酸棒状杆菌生成乙酰谷氨酰胺
13．图甲为豆瓣酱中甜瓣子的生产工艺图，图乙为腐乳制作的实验流程图。请回答下列问题：
（1）图甲中酿制甜瓣子利用的微生物主要是曲霉，获得蚕豆瓣时，要选择______的蚕豆，洗净后浸泡，后蒸煮至软而不烂。在制曲之前常向蚕豆瓣中添加一定量的淀粉，目的是为菌种提供______。发酵过程中，上层的酱发酵效果好于下层，因而常需要将下层的酱翻至上层，说明参与发酵的菌种属于______（填“需氧型”或“厌氧型”）。
（2）图乙中，将豆腐块放在自然条件下即可长出毛霉，主要是因为______。配制卤汤时，通常会加入一定量的酒，加酒的作用有______，加入的______也具有相似的作用。
（3）用蚕豆和豆腐等原材料制作甜瓣子和豆腐乳是因为其中富含蛋白质，在曲霉、毛霉中的蛋白酶和脂肪酶的作用下，蛋白质被分解为______，脂肪被分解为______，易于消化吸收。
14．阅读下列关于能源、环境和农业生产方面的材料，回答相关问题：
材料Ⅰ：随着能源和环境问题日益严峻，利用纤维素酶降解秸秆生产燃料乙醇，对缓解全球能源危机有着重大意义。科研人员开展筛选、诱变及选育高产纤维素酶菌株的相关研究，过程如下图。请回答：
（1）从物理状态来看CMC平板属于________培养基。富集培养后的菌种常采用__________法接种于CMC平板，培养一段时间后，可根据________初步鉴定并挑取产纤维素酶菌株XZ33。
（2）诱变选育高产纤维素酶的菌株时，通过向培养基中加入刚果红染液筛选出______________与菌落直径比大的菌落。
（3）图是筛选获得菌株UV－C16过程中60C－γ辐照剂量与致死率和正突变率(符合生产需要的突变菌数占诱变后活菌数的比例)的关系。实验结果表明，用60C－γ射线诱变处理时合适的辐照剂量为________。
材料Ⅱ：尿素是一种重要的农业氮肥、但尿素并不能直接被农作物吸收，只有当土壤中的细菌将尿素分解成氨之后，才能被植物利用。某课题小组从土壤中分离能够分解尿素的细菌并进行计数的过程如下图1所示，图2是乙中的培养基配方。
（4）图2所示培养基为微生物的生长提供碳源和氮源的分别是____________________。图1中甲培养基与乙培养基的成分相比，唯一的区别是甲中培养基无琼脂。在涂平板前需要对甲中的菌液进行稀释，如何确定样品的稀释操作是否成功？_____________________。
（5）甲、乙培养基都是选择培养基，如何确定该培养基能够对土壤中微生物起到筛选作用？_______________________________________________________________________________。
（6）统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，除了上述的活菌计数法外，____________也是测定微生物数量的常用方法。
15．为提高作物产量，种植业往往使用大量的氮素化肥，既增加了生产成本，又易造成环境污染。自生固氮菌营独立生活，为改变这种现状带来了希望。某科研小组利用下面的培养基尝试从土壤中分离固氮能力强的自生固氮菌，以便生产菌肥替代传统化肥。清回答下列问题：
培养基配方表：
（1）配制培养基时，按配方表称量、溶化、定容后需经_______法灭菌后再倒平板。此培养基能分离自生固氮菌的原因是______________。
（2）为分离纯化自生固氨菌及观察自生固氮菌的菌落特征，需将土样经_________后，用灭菌后的____________（填接种工具名称）采用________ 将菌液接种到平板上培养。
（3）已知固氮酶的化学本质为蛋白质，不同的蛋白质在不同浓度的盐溶液中溶解度不同。为检测分离得到的自生固氮菌的固氮酶活性。可将固氮菌细胞破碎后采用________法分离出固氮酶，该方法的优点是_____________________。
（4）研究发现，土壤中碳含量降低，碳氮比低于40：1时，固氮菌的固氮作用迅速停止。因此纯化后制作的优良菌肥最好与_________（填“ 氮肥”“磷肥”“钾肥”或“有机肥”）配合施用。
评卷人
得分
二、综合题
成分
葡萄糖
KH2PO4
MgSO4
NaCl
CuSO4
CaCO3
琼脂
蒸馏水
用量
10g
0．2g
0．2g
0．2g
0．2g
5g
3．5g
IL
参考答案
1．B
2．D
3．C
4．C
5．A
6．C
7．D
8．C
9．D
10．D
11．B
12．C
13．颗粒饱满、新鲜无霉变 碳源（和能源） 需氧型 空气中含有毛霉孢子 抑制微生物的生长，使腐乳具有独特的香味 香辛料 小分子的肽和氨基酸 甘油和脂肪酸
14．固体 稀释涂布平板法 菌落的特征 透明圈直径 0.6KGy 葡萄糖、尿素 稀释涂布后能得到菌落数目在30-300的平板（则说明稀释操作比较成功） 将土壤稀释液接种到牛肉膏蛋白胨培养基后生成的菌落数目明显大于选择培养基上菌落的数目（则说明该培养基能够对土壤中微生物起到筛选作用） 显微镜直接计数
15．高压蒸汽灭菌 该培养基无氮源，只有固氮菌才能在此培养基上生长 梯度稀释 接种环（涂布器） 平板划线法（稀释涂布平板法） 盐析 既能分离出固氮酶，又不会破坏固氮酶的结构而保持其活性 有机肥