高考生物一轮复习选择性必修3第1章发酵工程课件

这是一份高考生物一轮复习选择性必修3第1章发酵工程课件，共60页。PPT课件主要包含了微生物，微生物的代谢，不同代谢物，乳酸菌，醋酸菌，酵母菌，异养兼性厌氧型，附着在新鲜水果果皮，～30，～35等内容，欢迎下载使用。

考点一 传统发酵技术的应用
(1)概念：人们利用________，在__________的条件下，将原料通过_________________转化为人类所需要的产物的过程。(2)应用：不同的微生物具有产生_________________的能力，
利用它们就可生产出人们所需要的多种产物。
3.尝试制作传统发酵食品——泡菜。
(1)菌种来源：附着在蔬菜上的________。(2)制作原理：在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。反应式：______________________________。
(3)泡菜制作的实验设计及操作。
(4)泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化情况
营造“无氧环境”的三项措施(1)选择的泡菜坛要密封性好。(2)加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料。(3)盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。
4.尝试制作传统发酵食品——果酒和果醋。
(2)果酒制作与果醋制作的比较。
果酒和果醋改进装置及其分析
装置的使用：使用该装置制作果酒时，应该关闭充气口；制
作果醋时，应将充气口连接充气泵，输入空气。
果酒、果醋制作时防止杂菌污染的措施
(1)榨汁机要洗净并晾干，发酵瓶要清洗干净并用体积分数为
(2)清洗葡萄时要先冲洗后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引
起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。
(3)装入葡萄汁后要封闭发酵装置的充气口。
(4)发酵瓶的排气管用曲颈管而不用直管。若用简易的发酵装置，每隔一定时间排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖。(5)在家庭制作葡萄酒的过程中，不需要严格的消毒过程也能完成发酵，原因是在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。
考点二 微生物的培养技术及应用
(1)概念：人们按照微生物对__________的不同需求，配制出
供其__________的营养基质。
(2)营养成分：一般都含有水、________、________、无机盐四类营养物质，另外还需要满足微生物生长对________、特殊营
养物质以及______的需求。
(3)培养基的种类、特点及用途分析。
(4)培养基营养成分的含义、作用、主要来源分析。
除了上述主要营养物质外，还需要满足微生物生长对 pH、特殊营养物质以及氧气的需求。如在培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加维生素；在培养霉菌时，需要将培养基调至酸性；在培养细菌时，需要将培养基调至中性或弱碱性；在培养厌氧微生物时，需要提供无氧的条件。
2.无菌技术。(1)消毒是指使用较为____________的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部________________。(2)灭菌则是指使用______________的理化方法杀死物体内外________________，包括芽孢和孢子。
(3)消毒与灭菌的比较。
　　 物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子
(1)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是在达到消毒目的的同时，营养
(2)选择无菌技术的原则：一要考虑无菌技术的效果，灭菌的效果比消毒要好；二要考虑操作对象的承受能力，活体生物材料、操作者的手等只能采用消毒，而不能用灭菌。
①做好消毒和灭菌工作后，要注意避免已经灭菌处理的材料用具与______________接触。②为了避免周围环境中微生物的污染，接下来的许多操作都应在超净工作台上并在_____________附近进行。
3.微生物的纯培养。(1)概念辨析。(2)纯培养的步骤。
配制培养基、灭菌、接种、________和培养等。
4.酵母菌的纯培养。(1)制备培养基。
(1)倒平板操作中，平板冷凝后，要将平板倒置，其主要原因是防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上(污染培养基和破坏菌落)和防止培养基水分过快蒸发。(2)在接种前随机取若干个灭菌后的未接种的平板，先行培养了一段时间，这样做的目的是检测培养基平板灭菌是否合格。
①概念：通过_________在固体培养基表面___________的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。
b.灼烧接种环，待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死
c.第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。
d.划线时最后一区不要与第一区相连，原因是最后一次划线已经将酵母菌稀释成单个细胞，如果与第一次划线相连，则增加了酵母菌数目，得不到纯化的效果。
e.划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。
考点三 微生物的选择培养和计数
(1)自然界中目的菌株筛选的依据：根据它对__________的要求，到相应的环境中去寻找。(2)实验室中微生物筛选的原理：人为提供有利于_________生长的条件(包括营养、温度、pH 等)，同时____________其他微
(3)选择培养基：在微生物学中，允许特定种类的微生物生长，同时____________其他种类微生物生长的培养基。
2.微生物的选择培养。(1)方法：________________。
①取样。②取 10 g 土样加入 90 mL 无菌水中摇匀。然后依次____稀释。
③取 0.1 mL 菌液，滴加到________表面。
④将________浸在盛有酒精的烧杯中。
⑤将涂布器在火焰上灼烧，待________________________
⑥用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿，使涂布______。
待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板____________，放入____________的恒温培养箱中培养 1～2 d。在涂布有合适浓度菌液的平板上就可以观察到分离的单菌落。
(4)稀释涂布平板法计数的注意事项。
①为了保证结果准确，一般选择菌落数在__________的平板进行计数。②要设置对照实验，且一定要涂布至少____个平板作为重复
组，才能增强实验的说服力与准确性。
③计数时机：每隔 24 h 统计一次菌落数目，选取菌落数目______时的记录作为结果，这样可以防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目。
当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是
④用此种方法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目____。这是因为____________________________________________________________。因此，统计结果一般用__________而不是用活菌
3.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的实验操作。
(3)统计细菌数目的方法。
②间接计数法——活菌计数法。
a.原理：当样品的_________足够高时，培养基表面生长的一个________，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的________，就能推测出样品中大约含有多少活菌。b.当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌
落，因此统计结果可能偏____。
(4)实验结果分析与评价。
4.平板划线法和稀释涂布平板法的区别。
考点四 发酵工程及其应用1.发酵工程。概念：利用微生物的___________，通过现代工程技术，规模
化生产对人类有用的产品。
2.发酵工程基本环节分析。
(1)特点：发酵工程生产条件______、原料来源丰富且价格低廉、产物______、废弃物对环境的污染____和容易处理等。(2)在食品工业上的应用：①生产传统的发酵产品。②生产各
种各样的食品添加剂。③生产酶制剂。
(3)在医药工业上的应用：青霉素的发现和产业化生产推动了发酵工程在医药领域的应用和发展。发酵工程已扩展到其他抗生素、多种氨基酸、激素和免疫调节剂等的生产领域。
(4)在农牧业上的应用：①生产微生物肥料。②生产微生物农
药。③生产微生物饲料。
(5)在其他方面的应用：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，
作出了越来越大的贡献。
【基础测评】1.易错诊断(1)泡菜发酵后期，尽管乳酸菌占优势，但仍有产气菌繁殖，
(2)培养微生物的试剂和器具都要进行高压蒸汽灭菌。(
(3)巴氏消毒法能杀死牛奶中所有微生物，且不破坏牛奶的营
(4)为防止蛋白质变性，不能用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培
(5)发酵工程中培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√
2.苏轼的《超然台记》中提到“撷园蔬，取池鱼，酿秫(谷物)酒，瀹(煮)脱粟而食之，曰：‘乐哉游乎！’”下列有关利用秫酿
造酒的叙述，正确的是(
A.秫酿造酒前要对酿酒器具和秫进行严格灭菌处理B.秫酿造酒的酿酒酵母的最适生长温度为 30～35 ℃C.秫酿造酒后期密封不严会促进醋酸菌发酵产生醋酸D.秫酿造酒过程中全程要制造无氧环境答案：C
3.聚羟基脂肪酸酯(PHA)是嗜盐菌合成的一种胞内聚酯，可用于制造“绿色塑料”。从某咸水湖中获得高产 PHA 菌种的流程是：①取样→②接种→③培养→④取单菌落培养→⑥检测 PHA 产量获
得目标菌。下列叙述错误的是(
A.②可用稀释涂布平板法接种到含 PHA 较高的选择培养基上B.②所用培养基应加入琼脂以便挑取单菌落C.③④要将培养皿倒置放入恒温箱D.培养基用过后要灭菌处理答案：A
4.如图表示啤酒工业化生产的简要流程。下列说法错误的是
A.直接利用基因工程菌发酵生产的淀粉酶可省略制麦环节B.发酵开始前，对于发酵罐以及各种连接管道都需要进行彻
C.主发酵结束后，发酵液还要在低温、密闭的环境下储存一
D.小规模酿造的“精酿”啤酒不添加食品添加剂，比“工业”
考向 1 传统发酵技术的应用
[典例 1](2021 年全国乙卷)工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。
(1)米曲霉发酵过程中，加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质，大豆中的_____________可为米曲霉的生长提供氮源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供______________。
(2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的________、_______能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分解为小分子的肽和__________。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌，由此可以判断米曲霉属于__________(填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。
(3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于______________(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是__________。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是__________(答出 1 点即可)。
解析：(1)大豆中含有丰富的蛋白质，可为微生物的生长繁殖提供氮源。小麦中的淀粉可以为微生物的生长繁殖提供碳源。(2)米曲霉在发酵过程中产生的蛋白酶能将蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸，产生的脂肪酶能将脂肪分解为甘油和脂肪酸，使发酵的产物具有独特的风味。米曲霉发酵时需要利用现有的有机物和需要氧气，说明其代谢类型是异养好氧型。(3)乳酸菌没有核膜包被的细胞核，属于原核生物。酵母菌属于兼性厌氧型微生物，既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳。在发酵池中酵母菌产生的酒精能抑制杂菌的生长，乳酸菌产生的乳酸使发酵液呈酸性也能抑制杂菌的生长，同时往发酵池中添加的食盐也能抑制杂菌的生长。
答案：(1)蛋白质　碳源
(2)蛋白酶　脂肪酶　氨基酸　异养好氧
(3)原核生物 　酒精和二氧化碳 酒精、乳酸、食盐(答一个
【考向集训】1.(2023 年山东高考)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的 4 个处理：①沸盐水冷却后再倒入坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；④检测泡菜中亚硝
酸盐的含量。下列说法正确的是(
A.①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死B.②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌C.③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入D.④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低
解析：沸盐水冷却后再倒入坛中主要是为了防止乳酸菌被杀死，A 错误。盐水需要浸没全部菜料主要目的是创造无氧的环境，有利于乳酸菌的发酵，B 错误。盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水目的是使气体只能从泡菜坛排出而不能进入，保证坛内处于无氧环境，C 正确。泡菜腌制过程中，亚硝酸盐含量先升高，后降低，D 错误。
2.(2023 年广东河源一模)泡菜是指为了长时间存放、在低浓度食盐溶液中腌制，并经过严格流程制作的蔬菜加工品。在腌制过程中由于微生物的作用会产生乳酸，同时也会生成亚硝酸盐。亚硝酸盐是世界卫生组织公布的主要致癌物质之一。芥菜是制作泡菜的常用的蔬菜之一，某研究小组探究了不同食盐浓度对芥菜中亚硝酸盐含量的影响。根据实验步骤和结果，分析并回答下列问题。
(1)本实验探究的问题是：_______________________________
____________________。
(2)该实验的自变量是__________。实验步骤 2 中“尽量将菜体压实，盐水没过芥菜，既要加盖，还要用水来封口”的原理是___________________________。实验步骤 3 中的“①”代表的数值应该是______，这样做是为了_____________________。(3)据实验结果可知______组的食盐溶液腌制芥菜较为健康，
且在第______天后食用较好。
(4)酸菜发酵主要利用乳酸菌，它以______方式快速繁殖。与白菜叶肉细胞相比，乳酸菌的细胞中没有______________(填结构名称)，只能利用现成的有机物生活。除了泡菜，利用乳酸菌发酵制成的食品还有______________(写一种)。
解析：(1)某研究小组为了探究不同食盐浓度对芥菜中亚硝酸盐含量的影响，设置了对照实验，所以本实验探究的问题是，不同食盐浓度对芥菜制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的影响。(2)该实验的自变量是食盐浓度。用芥菜制作泡菜要用到乳酸菌，乳酸菌是厌氧菌，所以实验步骤 2 中“尽量将菜体压实，盐水没过芥菜，既要加盖，还要用水来封口”的原理是创造无氧环境，利于乳酸菌的发酵。对照实验遵循单一变量原则，在一组对照实验中，只有一个条件不同，其他条件必须相同，确保实验结果的变化只与
所探究的变量有关，而与其他无关。所以实验步骤 3 中的“①”代表的数值应该是 28 ℃，这样做是为了控制单一变量。(3)据实验结果可知，A 组的食盐溶液腌制芥菜，芥菜中亚硝酸盐含量较低，所以较为健康，且在第 4 天后，芥菜中亚硝酸盐含量明显减少，这时候食用较好。(4)酸菜发酵主要利用乳酸菌，乳酸菌属于细菌，它以分裂方式快速繁殖。与白菜叶肉细胞(含有叶绿体的植物细胞)相比，乳酸菌的细胞中没有叶绿体，进行异养生活，只能利用现成的有机物生活。除了泡菜，利用乳酸菌发酵制成的食品还有酸奶等。
答案：(1)不同食盐浓度对芥菜中亚硝酸盐含量的影响(2)食盐浓度　创造无氧环境，利于乳酸菌的发酵 28 ℃控制单一变量
(4)分裂　叶绿体　酸奶(合理即可)
考向 2 无菌技术及微生物的培养
[典例 2](2023 年广东韶关南雄中学月考)大肠杆菌是国际上公认的卫生监测指示菌，用于指示食品、饮用水等是否直接或间接受到了粪便的污染。少数微生物能分解乳糖，有些只产酸(酸性物质)，有些只产气，而大肠杆菌既能产酸又能产气，且产生的酸性物质能与伊红美蓝反应而呈现黑色。某小组为检测某水体中大肠杆菌的污染状况，选用了如下两种培养基。回答下列问题。
(1) 从物理性质上看，两种培养基的类型_________( 填“相同”或“不同”)。在乳糖蛋白胨培养基中，为微生物的生长提供氮源的物质有__________________；NaCl 除了提供无机盐外，还具有_______________________作用。
(2)乳糖蛋白胨培养基进行灭菌时，不选用 121 ℃高压灭菌15 min 的方法，而是选用 115 ℃灭菌 20 min，推测可能的原因是________________________________。
(3)某小组取两支含乳糖蛋白胨培养基的试管 A 和 B，A 管中加入 1 mL 待测水样，B 管不作处理，然后都放入培养箱中培养 24 h。已知溴甲酚紫在酸性时呈黄色，碱性时(pH 高于 6.8)呈紫色。若出现____________时，则提示水样可能被大肠杆菌污染。(4)该小组为估算大肠杆菌的数目，吸取0.1 mL自来水水样直接涂布到三个伊红美蓝平板培养基上进行培养，分别统计三个平板上的菌落数从而估算出每毫升水样中含有的大肠杆菌数目。有同学指出该小组的实验方案不合理，其原因是__________________________________________(答两点)。
(5)已知自来水公司归水务部门管理，如果实验结果显示，自来水中大肠杆菌含量超标了。接下来该小组应该做什么？______
________________________________________________________
_______________________________________________________。
物的生长提供氮源；NaCl除了提供无机盐外，Na＋还具有维持细
解析：(1)从物理性质上看，两种培养基的类型不同，乳糖蛋白胨培养基是液体培养基，伊红美蓝培养基是固体培养基。在乳糖蛋白胨培养基中，蛋白胨、牛肉膏含有丰富的蛋白质，为微生
胞渗透压作用。(2)乳糖蛋白胨培养基进行灭菌时，不选用 121 ℃高压灭菌 15 min 的方法，而是选用 115 ℃灭菌 20 min，推测可能的原因是培养基中有不耐高温(121 ℃)的物质，如乳糖蛋白胨培养基的成分中含有乳糖，121 ℃灭菌会使乳糖降解、碳化。(3)某小组取两支含乳糖蛋白胨培养基的试管 A 和 B，A 管中加入1 mL待
测水样，B 管不作处理，然后都放入培养箱中培养 24 h。已知溴甲酚紫在酸性时呈黄色，碱性时(pH 高于 6.8)呈紫色，大肠杆菌既能产酸又能产气，若 A 管呈黄色并产气，B 管呈紫色不产气，则提示水样可能被大肠杆菌污染。(4)大肠杆菌产生的酸性物质能与伊红美蓝反应而呈现黑色，因此统计时应该统计平板上呈现黑色的菌落，同时还缺少不接种的空白对照，未排除其他因素的干扰。(5)对于检测结果，若发现自来水中大肠杆菌含量超标了，这和居民用水安全问题有关，需要告知水务管理部门，对自来水的水质进行专业鉴定和净化处理。
答案：(1)不同　蛋白胨、牛肉膏　维持细胞渗透压(2)培养基中有不耐高温(121 ℃)的物质
(3)A 管呈黄色并产气，B 管呈紫色不产气
(4)应统计平板上呈现黑色的菌落；缺少不接种的空白对照(5)告知水务管理部门，对自来水的水质进行专业鉴定和净
【考向集训】3.(2023 年山东高考)平板接种常用在微生物培养中。下列说法
A.不含氮源的平板不能用于微生物培养B.平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒C.接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃D.利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物
解析：不含有氮源的平板可用来培养利用空气中氮气的微生物，A 错误。平板涂布时涂布器使用前必须进行灭菌处理，以防止外来杂菌的污染，B 错误。接种后未长出菌落的培养基，也可能有少量微生物，所以不能直接丢弃，C 错误。以尿素为唯一氮源的平板上，若微生物可以产生脲酶，则可以利用脲酶分解尿素氨而获得氮源生长，其他不能产生脲酶的微生物则不能生长，可以把合成脲酶的微生物分离出来，D 正确。
4.(2022 年海南高考)为探究校内植物园土壤中的细菌种类，某兴趣小组采集园内土壤样本并开展相关实验。下列有关叙述错误
A.采样时应随机采集植物园中多个不同地点的土壤样本B.培养细菌时，可选用牛肉膏蛋白胨固体培养基C.土壤溶液稀释倍数越低，越容易得到单菌落D.鉴定细菌种类时，除形态学鉴定外，还可借助生物化学的方法
解析：采集植物园中土壤样本的原则之一是要随机采样，A正确。牛肉膏蛋白胨固体培养基中含有细菌生长所需的碳源、氮源、水、无机盐等，可用于细菌的培养，B 正确。土壤溶液稀释倍数足够高时，才能将聚集的细菌分散开，有助于在培养基表面形成单菌落，C 错误。不同种类细菌的理化特性一般不同，鉴定细菌种类时，除根据菌落特征进行形态学鉴定，还可以借助生物化学的方法进行鉴定，D 正确。
考向 3 选择培养基成分及配制方法
[典例 3](2023 年全国乙卷)某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产燃料乙醇的小型实验。其主要步骤是：先将粉碎的作物秸秆堆放在底部有小孔的托盘中，喷水浸润、接种菌 T，培养一段时间后，再用清水淋洗秸秆堆(清水淋洗时菌 T 不会流失)，在装有淋洗液的瓶中接种酵母菌，进行乙醇发酵(酒精发酵)。实验流程如图所示。
(1)在粉碎的秸秆中接种菌 T，培养一段时间后发现菌 T 能够将秸秆中的纤维素大量分解，其原因是___________________________________________。
(2)采用液体培养基培养酵母菌，可以用淋洗液为原料制备培养基，培养基中还需要加入氮源等营养成分，氮源的主要作用是______________________(答出 1 点即可)。通常，可采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。在使用该方法时，为了达到良好的灭菌效果，需要注意的事项有____________________________(答出2 点即可)。
(3)将酵母菌接种到灭菌后的培养基中，拧紧瓶盖，置于适宜温度下培养、发酵。拧紧瓶盖的主要目的是__________________。但是在酵母菌发酵过程中，还需适时拧松瓶盖，原因是_______________________________。发酵液中的乙醇可用___________溶液检测。
(4)本实验收集的淋洗液中的____________可以作为酵母菌生产乙醇的原料。与以粮食为原料发酵生产乙醇相比，本实验中乙醇生产方式的优点是___________________________________。
解析：(1)在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，说明菌T 能分泌纤维素酶，将纤维素分解生成葡萄糖。(2)氮源进入细胞后，可参与合成含氮化合物，其中的生物大分子有蛋白质和核酸。通常可采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。在使用该方法时，为了达到良好的灭菌效果，需要注意的事项有：①灭菌物品不要放得太挤；②冷空气完全排尽后，开始加压；③压力表压力降为零时，再打开排气阀，打开盖子；④同时旋转相对的两个螺栓，使螺栓松紧一致等。
(3)拧紧瓶盖的主要目的是，制造无氧环境，使酵母菌进行酒精发酵，同时保证密闭环境，防止杂菌进入。拧松的目的是排出酵母菌无氧呼吸产生的二氧化碳，不完全打开的目的是防止杂菌污染，发酵液中的乙醇可用酸性的重铬酸钾溶液检测。(4)本实验收集的淋洗液中的葡萄糖可以作为酵母菌生产乙醇的原料。作物秸秆生产燃料乙醇，可以节约粮食，降低生产成本，同时保护环境。
答案：(1)菌T能分泌纤维素酶，将纤维素分解生成葡萄糖
(2)参与合成含氮化合物(蛋白质和核酸)
能放得太挤；把锅内的水加热煮沸，彻底排出灭菌锅内的冷空气
(3)制造无氧环境，使酵母菌进行酒精发酵
(4)葡萄糖 可以节约粮食，降低生产成本，同时保护环境
5.(2023 年北京高考)自然界中不同微生物之间存在着复杂的相互作用。有些细菌具有溶菌特性，能够破坏其他细菌的结构使细胞内容物释出。科学家试图从某湖泊水样中分离出有溶菌特性的细菌。
(1)用于分离细菌的固体培养基包含水、葡萄糖、蛋白胨和琼脂等成分，其中蛋白胨主要为细菌提供__________和维生素等。
(2)A 菌通常被用做溶菌对象。研究者将含有一定浓度 A 菌的少量培养基倾倒在固体培养平板上，凝固形成薄层。培养一段时间后，薄层变浑浊(如图)，表明______________________。
(3)为分离出具有溶菌作用的细菌，需要合适的菌落密度，因此应将含菌量较高的湖泊水样__________后，依次分别涂布于不同的浑浊薄层上。培养一段时间后，能溶解 A 菌的菌落周围会出现__________。采用这种方法，研究者分离、培养并鉴定出 P 菌。(4)为探究 P 菌溶解破坏 A 菌的方式，请提出一个假设，该假设能用以下材料和设备加以验证(主要实验材料和设备：P 菌、A菌、培养基、圆形滤纸小片、离心机和细菌培养箱)________________________________________________________________。
解析：(1)蛋白胨主要为细菌提供氮源、碳源和维生素等。
(2)将含有一定浓度 A 菌的少量培养基倾倒在固体培养平板上，凝固形成薄层。培养一段时间后，薄层变浑浊，表明 A 菌能在培养平板中生长繁殖。(3)将含菌量较高的湖泊水样稀释后，依次分别涂布于不同的浑浊薄层上。培养一段时间后，能溶解 A 菌的菌落周围会出现溶菌圈。(4)根据以下实验材料和设备加以验证，圆形滤纸小片可用于吸收某种物质，离心机可用于分离菌体和细菌分泌物，为探究 P 菌溶解破坏 A 菌的方式，可假设 P 菌通过分泌某种化学物质使 A 菌溶解破裂。
答案：(1)氮源、碳源
(2)A 菌能在培养平板中生长繁殖(3)稀释　溶菌圈
(4)假设 P 菌通过分泌某种化学物质使 A 菌溶解破裂
考向 4 微生物的分离、培养与计数
[典例 4](2022 年广东高考)研究深海独特的生态环境对于开发海洋资源具有重要意义。近期在“科学号”考察船对中国南海科考中，中国科学家采集了某海域 1 146 米深海冷泉附近沉积物样品，分离、鉴定得到新的微生物菌株并进一步研究了其生物学特性。
(1)研究者先制备富集培养基，然后采用________法灭菌，冷却后再接入沉积物样品，28 ℃厌氧培养一段时间后，获得了含拟杆菌的混合培养物，为了获得纯种培养物，除了稀释涂布平板法，还可采用________法。据图分析，拟杆菌新菌株在以________为碳源时生长状况最好。
(2)研究发现，将采集的样品置于各种培养基中培养，仍有很多微生物不能被分离筛选出来，推测其原因可能是____________
________________________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________ 。(答一点即可)
(3)藻类细胞解体后的难降解多糖物质，通常会聚集形成碎屑沉降到深海底部。从生态系统组成成分的角度考虑，拟杆菌对深海生态系统碳循环的作用可能是___________________________________________________________________________________。(4)深海冷泉环境特殊，推测此环境下生存的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶，除具有酶的一般共性外，其特性可能还有____________________。
解析：(1)培养基通常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。可以采用稀释涂布平板法或平板划线法，将单个微生物分散在固体培养基上，经过培养得到单菌落，从而获得纯净培养物。分析图可知，在以纤维素为碳源的培养基中，细胞数量最多，可推知拟杆菌新菌株在以纤维素为碳源时生长状况最好。(2)深海冷泉中可能存在某些微生物，只有利用冷泉中的特有物质才能生存(或需要在深海冷泉的特定环境中才能存活)，故将采集的样品置于各种培养基中
培养，仍可能有很多微生物不能被分离筛选出来。(3)拟杆菌为异养生物，作为该生态系统的分解者，能将沉降到深海底部的难降解多糖物质分解为无机物，归还到无机环境中，有利于碳循环的顺利进行。(4)深海冷泉温度较低，故生活在其中的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶，应具有耐低温的特性，才能高效降解多糖，保证拟杆菌的正常生命活动所需。
答案：(1)高压蒸汽灭菌　平板划线　纤维素
(2)某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物质才能生存(或
需要在深海冷泉的特定环境中才能存活)
(3)拟杆菌作为分解者，将沉降到深海底部的难降解多糖物质
分解为无机物，有利于深海系统物质循环的顺利进行
6.(2022 年广东佛山南海中学模拟)益生菌是一类食用后可以到达肠道并能在肠道内发挥调节功能的活菌。市售的益生菌产品质量参差不齐，某益生菌品牌宣传其产品活菌数不少 107 个·g-1。某研究小组尝试检测该品牌益生菌中的活菌含量是否达到宣传标准，实验步骤如下：制备培养基→调 pH→灭菌→倒平板→梯度稀释样品→接种→培养→计数。请回答以下问题。
(1)实验室常用的培养细菌的培养基为牛肉膏蛋白胨培养基，根据上述操作可知该培养基从物理性质来说属于________ 培养基，该培养基中的 NaCl 能为微生物提供的主要营养是________。(2)若将上述步骤改为先灭菌后调 pH，可能的后果是_______
(3)研究小组先将 1 g 益生菌粉加入 9 mL________中，混匀，让菌粉充分溶解，然后进行系列梯度稀释操作，得到稀释104、105、106 倍的样品。分别取每个稀释度样品 0.1 mL 接种到 3 个平板上，在适宜条件下培养一段时间后，对平板上的菌落数进行统计，结果如表。
应选择上述稀释度为 105 倍的平板的菌落数作为统计结果，原因是_________________________________________，计算出每克益生菌粉中活菌数量为________个。
(4)研究小组认为上述实验结果并未能充分证实该益生菌粉中活菌数量是否达标，你认为该实验还需要改进的地方是________
________________。(答出一点即可)
解析：(1)实验室常用的培养细菌的培养基为牛肉膏蛋白胨培养基，根据上述操作可知该实验需要利用稀释涂布平板法对微生物进行分离和计数，所以该培养基需要添加凝固剂琼脂，从物理性质来说属于固体培养基。该培养基中的 NaCl 能为微生物提供的主要营养是无机盐。(2)制备培养基后先调 pH 后灭菌，这样可以避免调 pH 时有杂菌混入，若将上述步骤改为先灭菌后调 pH，可能的后果是在调 pH 的过程中造成杂菌污染，影响实验结果的准确性。(3)为避免杂菌污染，要先将 1 g 益生菌粉加入 9 mL 无菌水中，稀释 10 倍，再逐步进行梯度稀释。选择表中稀释度为 105 倍的平板的菌落数作为统计结果，原因是该稀释度下平板中形成的菌落
数均在 30～300 个之间，符合实验室微生物计数标准。要计算该品牌益生菌粉每克含活菌的数量，可用公式 C/V×M(C 为平均菌落数，V是接种的稀释液的体积，M是稀释倍数)，计算过程如下：每克益生菌粉中的活菌数＝(56＋48＋64)÷3÷0.1×105＝5.6×107(个)。(4)研究小组的计算结果与该益生菌品牌宣传其产品活菌数不少于 107 个·g-1 相吻合，但该实验的操作规范性还有需要改进的地方，如该实验还需要设置空白对照组，即将灭过菌的培养基不接种微生物，放在恒温培养箱中培养，观察空白培养基上是否出现菌落，以检测培养基灭菌是否合格，从而排除杂菌干扰。
答案：(1)固体　无机盐(2)容易造成杂菌污染，影响实验结果的准确性
该稀释度下平板中形成的菌落数均在 30～300 个
之间 5.6×107(4)该实验还需要设置空白对照组，从而排除杂菌干扰
7.(2023 年广东高考)研究者拟从堆肥中取样并筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌。根据堆肥温度变化曲线(如图)和选择培养基筛选原理来判断，下列最可能筛选到目标菌
A.a 点时取样、尿素氮源培养基B.b 点时取样、角蛋白氮源培养基C.b 点时取样、蛋白胨氮源培养基D.c 点时取样、角蛋白氮源培养基
解析：研究目的是筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌，因此既要耐高温，又要能够高效降解角蛋白，所以在 c 点取样，并且用角蛋白氮源培养基进行选择培养。
考向 5 发酵工程及其应用
[典例 5](2021 年广东高考)中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌 H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室发酵生产 PHA 等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。
(1)为提高菌株 H 对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为__________，并不断提高其浓度，经多次传代培养(指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用____________________________的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。此外，选育优良菌株的方法还有______________________________等。(答出两种方法即可)
(2)基于菌株 H 嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为 60 g/L，pH为 10，菌株 H 可正常持续发酵 60 d 以上。该系统不需要灭菌的原因是___________________________________________________________________________________________________________。(答出两点即可)
(3)研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH 条件下发酵，结果发现发酵液中菌株 H 细胞增殖和 PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中__________可能是高密度培养的限制因素。
(4)菌株 H 还能通过分解餐厨垃圾(主要含蛋白质、淀粉、油脂等)来生产 PHA，说明其能分泌________________________。
解析：(1)根据题意，该实验的目的是提高菌株 H 对蔗糖的耐受能力和利用效率，结合微生物的代谢需求，其液体培养基应该以蔗糖作为唯一碳源 。并不断提高其浓度，经多次传代培养(指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用血细胞计数板计数的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。 此外，选育优良菌株的方法还有诱变育种、基因工程育种等。(2)已知，菌株 H 具有嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，因此当培养基盐浓度为 60 g/L，pH 为 10时，菌株 H 可正常持续发酵 60 d 以上，而盐浓度为 60 g/L 的条件
下，其他杂菌因失水过多而死亡；pH 为 10 的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制，故该系统不需要灭菌。(3)分析题意，扩大培养时，营养物浓度、温度、pH 等条件下适宜，而发酵液中菌株 H 细胞增殖和 PHA 产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中氧气不足，使菌种进行无氧呼吸产生乙醇，即氧气(O2 或溶解氧)是限制高密度培养的重要因素。(4)根据酶的专一性可知，菌株 H 之所以能通过分解主要含蛋白质、淀粉、油脂等的餐厨垃圾来生产 PHA，说明其能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。
程育种(2)盐浓度为 60 g/L 的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡；pH 为 10 的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受到抑制(3)氧气(O2 或溶解氧)(4)蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等
8.(2022 年广东汕头模拟)科研人员尝试利用紫外线诱变的方法获得青霉素高产菌株。某研究小组对诱变处理得到突变菌 S(需氧型)进行分离纯化、扩大培养、发酵培养，并对青霉素生产效能进行测定。回答下列问题。
(1)对诱变处理得到的突变菌 S 制成较稀浓度的悬液，其目的是在培养时获得______，然后将活化的突变菌接种到液体培养基中，并置于在摇床上进行振荡培养，其中振荡操作的目的是：
(2)菌种的扩大培养和发酵培养涉及不同的代谢过程，生产中这两个过程中的温度要求是不同的，其原因是________________________________________________________________________。发酵过程中再添加的麸质发酵料需保持松散状态，其目的是____________________________________________________________。除温度、氧气等因素外，培养基的___________________________
(答出 1 点即可)也是影响突变菌 S 发酵产率的重要因素。
(3)发酵培养过程中菌液浓度及青霉素浓度变化如图所示。发酵至约________h 时，青霉素浓度增长速率最快。在培养基成分和理化因素均适宜的条件下，影响发酵最终产量的因素有________
__________________________________________(答出 2 点即可)。
解析：(1)对诱变处理得到的突变菌 S 制成较稀浓度的悬液，其目的是在培养时获得单菌落，便于纯化培养和计数，然后将活化的突变菌接种到液体培养基中，并置于在摇床上进行振荡培养，这里振荡操作是为了增加培养液中溶解氧含量，使菌种和营养物质充分接触，从而有利于菌种的生长。(2)菌种的扩大培养和发酵培养涉及不同的代谢过程，生产中这两个过程中的温度要求是不同的，这是因为突变菌 S 生长繁殖和青霉素合成代谢所需酶的最适温度不同，因此为了达到不同的目的需要设置不同的温度培养。
发酵过程中再添加的麸质发酵料需保持松散状态，是为了增加通气性，保证青霉菌代谢的需要。除温度、氧气等因素外，培养基的 pH、成分、杂菌污染情况也是影响突变菌 S 发酵产率的重要因素。(3)结合图示可知，发酵至约 75 h 左右时，青霉素浓度增长速率最快，因此为了获得青霉素的高产，可将培养时间控制在 75 h左右。在培养基成分和理化因素均适宜的条件下，影响发酵最终产量的因素有菌液浓度、 菌体合成青霉素的能力、发酵时间等。