四川省成都市高考生物一輪復(fù)習(xí) 選修部分 第五章第三節(jié)發(fā)酵工程簡介課件

《四川省成都市高考生物一輪復(fù)習(xí) 選修部分 第五章第三節(jié)發(fā)酵工程簡介課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《四川省成都市高考生物一輪復(fù)習(xí) 選修部分 第五章第三節(jié)發(fā)酵工程簡介課件（61頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、谷氨酸棒狀桿菌谷氨酸棒狀桿菌液體液體天然天然碳源碳源氮源氮源生長因子生長因子無機鹽無機鹽3 3滅菌：滅菌： 和發(fā)酵設(shè)備都必須嚴(yán)格滅菌。和發(fā)酵設(shè)備都必須嚴(yán)格滅菌。4 4擴大培養(yǎng)與接種：擴大培養(yǎng)與接種：目的是增大菌種量，縮短目的是增大菌種量，縮短 期，培期，培 養(yǎng)基中養(yǎng)基中C CN N 。5.5.發(fā)酵過程發(fā)酵過程(1)(1)不斷通入不斷通入 。(2)(2)攪拌：既能加速氧的溶解，又能使菌種與培養(yǎng)液攪拌：既能加速氧的溶解，又能使菌種與培養(yǎng)液 ，提高原料的利用率。，提高原料的利用率。(3)(3)連續(xù)培養(yǎng)：連續(xù)培養(yǎng)：C CN N 。(4)(4)嚴(yán)格控制溫度、嚴(yán)格控制溫度、pHpH等。當(dāng)?shù)?。?dāng) 時，會產(chǎn)生

2、乙酰谷氨時，會產(chǎn)生乙酰谷氨 酰胺；當(dāng)酰胺；當(dāng) 時，會生成乳酸或琥珀酸。時，會生成乳酸或琥珀酸。培養(yǎng)基培養(yǎng)基調(diào)整調(diào)整4 1無菌空氣無菌空氣充分接觸充分接觸3 1pH呈酸性呈酸性溶氧不足溶氧不足二、發(fā)酵工程的環(huán)節(jié)二、發(fā)酵工程的環(huán)節(jié)1 1在微生物發(fā)酵過程中，接種前都要進行擴大培養(yǎng)。下列在微生物發(fā)酵過程中，接種前都要進行擴大培養(yǎng)。下列 有關(guān)擴大培養(yǎng)的敘述，錯誤的是有關(guān)擴大培養(yǎng)的敘述，錯誤的是 ( () ) A A如果接種前不進行擴大培養(yǎng)，會使調(diào)整期延長如果接種前不進行擴大培養(yǎng)，會使調(diào)整期延長 B B釀酒過程中，通入無菌空氣的目的是擴大培養(yǎng)釀酒過程中，通入無菌空氣的目的是擴大培養(yǎng) C C在谷氨酸生產(chǎn)中，

3、可用在谷氨酸生產(chǎn)中，可用C C、N N比為比為4 41 1的培養(yǎng)基對菌的培養(yǎng)基對菌 種進行擴大培養(yǎng)種進行擴大培養(yǎng) D D擴大培養(yǎng)可提高發(fā)酵罐中營養(yǎng)物質(zhì)的利用率，從而擴大培養(yǎng)可提高發(fā)酵罐中營養(yǎng)物質(zhì)的利用率，從而 提高產(chǎn)量提高產(chǎn)量解析：解析：擴大培養(yǎng)的目的是增加發(fā)酵罐中菌體的數(shù)量，盡快擴大培養(yǎng)的目的是增加發(fā)酵罐中菌體的數(shù)量，盡快達到達到K K值，通過縮短調(diào)整期來縮短培養(yǎng)周期，提高設(shè)備的值，通過縮短調(diào)整期來縮短培養(yǎng)周期，提高設(shè)備的利用率；如果不進行擴大培養(yǎng)就直接接種，發(fā)酵罐中的菌利用率；如果不進行擴大培養(yǎng)就直接接種，發(fā)酵罐中的菌體數(shù)量很少，將使調(diào)整期延長；釀酒過程中，常采用控制體數(shù)量很少，將使調(diào)整期

4、延長；釀酒過程中，常采用控制溶氧的方法來進行擴大培養(yǎng)溶氧的方法來進行擴大培養(yǎng)( (通入無菌空氣通入無菌空氣) )和酒精發(fā)酵和酒精發(fā)酵( (隔絕空氣隔絕空氣) )；在谷氨酸生產(chǎn)中，常采用控制；在谷氨酸生產(chǎn)中，常采用控制C C、N N比來進行比來進行擴大培養(yǎng)擴大培養(yǎng)(41)(41)和谷氨酸生產(chǎn)和谷氨酸生產(chǎn)(31)(31)。答案：答案： D D2 2酵母菌發(fā)酵過程中，當(dāng)菌體形成一定的群體生長優(yōu)勢后，酵母菌發(fā)酵過程中，當(dāng)菌體形成一定的群體生長優(yōu)勢后， 一般不用刻意消滅雜菌，因為一般不用刻意消滅雜菌，因為 ( () ) A A雜菌與酵母菌是互利共生的雜菌與酵母菌是互利共生的 B B雜菌與酵母菌代謝產(chǎn)物相

5、同雜菌與酵母菌代謝產(chǎn)物相同 C C雜菌一般不能在有乳酸的環(huán)境中生存雜菌一般不能在有乳酸的環(huán)境中生存 D D雜菌一般不能在有酒精的環(huán)境中生存雜菌一般不能在有酒精的環(huán)境中生存解析：解析：酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生酒精，酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生酒精， 形成一種特定的環(huán)境，其他雜形成一種特定的環(huán)境，其他雜菌一般不能生存。菌一般不能生存。答案：答案： D D3 3如圖表示發(fā)酵罐中各種因素對谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵產(chǎn)生谷如圖表示發(fā)酵罐中各種因素對谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵產(chǎn)生谷 氨酸的影響，其中不正確的是氨酸的影響，其中不正確的是 ( () ). .解析：解析：在最適溫度和最適在最適溫度和最適pHpH時，酶的活性最高，谷氨酸產(chǎn)生速時，酶的活

6、性最高，谷氨酸產(chǎn)生速率最大，高于或低于該值都會使酶活性降低，谷氨酸產(chǎn)生速率率最大，高于或低于該值都會使酶活性降低，谷氨酸產(chǎn)生速率下降。谷氨酸棒狀桿菌是好氧菌，在一定范圍內(nèi)隨著溶氧量的下降。谷氨酸棒狀桿菌是好氧菌，在一定范圍內(nèi)隨著溶氧量的增加，谷氨酸增加，谷氨酸( (初級代謝產(chǎn)物初級代謝產(chǎn)物) )的產(chǎn)生速率會隨著該菌生長繁殖的產(chǎn)生速率會隨著該菌生長繁殖速率的加快而增加，當(dāng)溶氧量增大到一定值時，由于受其他條速率的加快而增加，當(dāng)溶氧量增大到一定值時，由于受其他條件件( (如酶的數(shù)量與活性等如酶的數(shù)量與活性等) )的限制，谷氨酸產(chǎn)生速率不可能繼續(xù)的限制，谷氨酸產(chǎn)生速率不可能繼續(xù)增加。隨時間的推移，谷氨

7、酸的產(chǎn)生速率在最初階段可能不斷增加。隨時間的推移，谷氨酸的產(chǎn)生速率在最初階段可能不斷加快，當(dāng)活菌數(shù)目達到最多加快，當(dāng)活菌數(shù)目達到最多( (穩(wěn)定期穩(wěn)定期) )時，谷氨酸產(chǎn)生總量會繼時，谷氨酸產(chǎn)生總量會繼續(xù)增加，但產(chǎn)生速率則不再加快。續(xù)增加，但產(chǎn)生速率則不再加快。答案：答案： C C4 4應(yīng)用發(fā)酵工程生產(chǎn)的產(chǎn)品不包括應(yīng)用發(fā)酵工程生產(chǎn)的產(chǎn)品不包括 ( () ) A A目的基因目的基因B B次級代謝產(chǎn)物次級代謝產(chǎn)物 C C單細(xì)胞蛋白單細(xì)胞蛋白 D D初級代謝產(chǎn)物初級代謝產(chǎn)物答案：答案： A A解析：解析：目的基因可用于發(fā)酵工程中目的基因可用于發(fā)酵工程中“工程菌工程菌”的改造，的改造，不是發(fā)酵產(chǎn)品。不是

8、發(fā)酵產(chǎn)品。5 5如圖為谷氨酸發(fā)酵裝置圖。如圖為谷氨酸發(fā)酵裝置圖。 (1) (1)圖中圖中3 3、6 6處是發(fā)酵罐夾層中水處是發(fā)酵罐夾層中水 的進出口，水在發(fā)酵罐夾層流動的作的進出口，水在發(fā)酵罐夾層流動的作 用是用是_。 (2) (2)谷氨酸發(fā)酵液的谷氨酸發(fā)酵液的pHpH應(yīng)控制在應(yīng)控制在7 78 8 范圍內(nèi)，隨著代謝產(chǎn)物的積累，發(fā)酵范圍內(nèi)，隨著代謝產(chǎn)物的積累，發(fā)酵 液液pHpH變化趨勢是變化趨勢是_，控制辦法，控制辦法 是是_。發(fā)酵過程中，若谷氨酸。發(fā)酵過程中，若谷氨酸積累過量，會抑制積累過量，會抑制_的活性，導(dǎo)致合成途徑中斷，的活性，導(dǎo)致合成途徑中斷，這種代謝調(diào)節(jié)方式稱為這種代謝調(diào)節(jié)方式稱為_

9、調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。(3)(3)如果在如果在4 4處通入自然空氣，谷氨酸產(chǎn)量會處通入自然空氣，谷氨酸產(chǎn)量會_，原因是原因是_。解析：解析：在發(fā)酵過程中要控制好溫度、在發(fā)酵過程中要控制好溫度、pHpH和溶氧，其中溫度調(diào)和溶氧，其中溫度調(diào)節(jié)主要依靠循環(huán)水；節(jié)主要依靠循環(huán)水；pHpH則可通過加酸或加堿的方法來調(diào)節(jié)。則可通過加酸或加堿的方法來調(diào)節(jié)。谷氨酸棒狀桿菌是好氧菌，在發(fā)酵過程中需要不斷通入無菌谷氨酸棒狀桿菌是好氧菌，在發(fā)酵過程中需要不斷通入無菌空氣，增加發(fā)酵液中的溶氧，若通入不經(jīng)處理的空氣，空氣空氣，增加發(fā)酵液中的溶氧，若通入不經(jīng)處理的空氣，空氣中的雜菌就會與谷氨酸棒狀桿菌產(chǎn)生競爭，或分解、吸收谷中的雜

10、菌就會與谷氨酸棒狀桿菌產(chǎn)生競爭，或分解、吸收谷氨酸。氨酸。答案：答案： (1)(1)冷卻冷卻( (降溫或使溫度控制在降溫或使溫度控制在303037)37)(2)(2)下降加堿下降加堿( (氨水氨水) )谷氨酸脫氫酶酶活性的谷氨酸脫氫酶酶活性的( (反饋、負(fù)反饋、負(fù)反饋反饋) )(3)(3)下降混入雜菌產(chǎn)生競爭，分解或吸收谷氨酸下降混入雜菌產(chǎn)生競爭，分解或吸收谷氨酸考點一考點一發(fā)酵工程的生產(chǎn)實例發(fā)酵工程的生產(chǎn)實例谷氨酸發(fā)酵谷氨酸發(fā)酵命命題題解解讀讀 谷氨酸發(fā)酵常作為發(fā)酵工程的典范，題目多以谷氨酸發(fā)酵常作為發(fā)酵工程的典范，題目多以選擇或非選擇題形式就參與發(fā)酵的菌種、培養(yǎng)基性選擇或非選擇題形式就參與

11、發(fā)酵的菌種、培養(yǎng)基性質(zhì)、成分、培養(yǎng)條件改變對發(fā)酵產(chǎn)品的影響等內(nèi)容質(zhì)、成分、培養(yǎng)條件改變對發(fā)酵產(chǎn)品的影響等內(nèi)容展開全面考查。展開全面考查。 示例示例11 谷氨酸是生物體內(nèi)一種重要的有機小分子，谷谷氨酸是生物體內(nèi)一種重要的有機小分子，谷氨酸鈉是它的鈉鹽，是味精等調(diào)味品的主要成分，目前我氨酸鈉是它的鈉鹽，是味精等調(diào)味品的主要成分，目前我們可以利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸。們可以利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸。(1)(1)常用的谷氨酸生產(chǎn)菌種除了谷氨酸棒狀桿菌外，還有常用的谷氨酸生產(chǎn)菌種除了谷氨酸棒狀桿菌外，還有 黃色短桿菌。這些菌種在基因結(jié)構(gòu)上的主要特點是黃色短桿菌。這些菌種在基因結(jié)構(gòu)上的主要特點是 _ _。

12、(2)(2)如果在蛋白質(zhì)合成過程中，攜帶谷氨酸的轉(zhuǎn)運如果在蛋白質(zhì)合成過程中，攜帶谷氨酸的轉(zhuǎn)運 RNA RNA如右圖所示，那么對應(yīng)基因的堿基序列是如右圖所示，那么對應(yīng)基因的堿基序列是 _ _。(3)(3)在配置谷氨酸發(fā)酵的培養(yǎng)基時，加入的成分有在配置谷氨酸發(fā)酵的培養(yǎng)基時，加入的成分有 氨水、磷酸鹽、鉀鹽、硫酸鎂等，裝置如下圖氨水、磷酸鹽、鉀鹽、硫酸鎂等，裝置如下圖 所示。為了保證谷氨酸棒狀桿菌正常發(fā)酵，還所示。為了保證谷氨酸棒狀桿菌正常發(fā)酵，還 應(yīng)該在發(fā)酵罐中加入五種營養(yǎng)要素中的生物素和應(yīng)該在發(fā)酵罐中加入五種營養(yǎng)要素中的生物素和 _ _。 利用連續(xù)培養(yǎng)工藝流程可以大大提高生產(chǎn)效率，試闡述其利用連

13、續(xù)培養(yǎng)工藝流程可以大大提高生產(chǎn)效率，試闡述其 原因：原因：_ _ _ _ _。(4)(4)某廠的發(fā)酵液曾不慎被噬菌體污染，菌群大量死亡，但人某廠的發(fā)酵液曾不慎被噬菌體污染，菌群大量死亡，但人 們卻僥幸從中獲得了少數(shù)可抵抗噬菌體的新菌種，這種新們卻僥幸從中獲得了少數(shù)可抵抗噬菌體的新菌種，這種新 性狀的產(chǎn)生來源于性狀的產(chǎn)生來源于_。 解析解析 (1)(1)谷氨酸棒狀桿菌為原核生物，其基因結(jié)構(gòu)中編谷氨酸棒狀桿菌為原核生物，其基因結(jié)構(gòu)中編碼區(qū)是連續(xù)的。碼區(qū)是連續(xù)的。(2)(2)若反密碼子為若反密碼子為CUCCUC則密碼子為則密碼子為GAGGAG，基因為，基因為CTCCTCGAGGAG。(3)(3)連續(xù)

14、培養(yǎng)可縮短培養(yǎng)周期，延長穩(wěn)定期等。連續(xù)培養(yǎng)可縮短培養(yǎng)周期，延長穩(wěn)定期等。(4)(4)原核生物的變異為基因突變。原核生物的變異為基因突變。 答案答案 (1)(1)編碼區(qū)是連續(xù)的、不間隔的編碼區(qū)是連續(xù)的、不間隔的(2)CTC(2)CTCGAGGAG(3)(3)有機碳源保證微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的需求；排出部分有有機碳源保證微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的需求；排出部分有害代謝產(chǎn)物；使微生物保持較長時間的高速生長；縮短培養(yǎng)害代謝產(chǎn)物；使微生物保持較長時間的高速生長；縮短培養(yǎng)周期；延長穩(wěn)定期周期；延長穩(wěn)定期(4)(4)基因突變基因突變影響發(fā)酵過程的因素影響發(fā)酵過程的因素控制因素控制因素作用機理作用機理控制方法控制方法溫度

15、溫度影響酶的活性影響酶的活性影響生物合成途徑影響生物合成途徑影響培養(yǎng)基的理化性質(zhì)影響培養(yǎng)基的理化性質(zhì)以及菌種對營養(yǎng)物質(zhì)的分以及菌種對營養(yǎng)物質(zhì)的分解吸收解吸收影響微生物生長影響微生物生長通過控制產(chǎn)熱與通過控制產(chǎn)熱與散熱的平衡來控散熱的平衡來控制培養(yǎng)基的溫度制培養(yǎng)基的溫度控制因素控制因素作用機理作用機理控制方法控制方法溶解氧溶解氧促進需氧型微生物的呼吸作促進需氧型微生物的呼吸作用用抑制厭氧型微生物代謝抑制厭氧型微生物代謝通過通氣量和攪通過通氣量和攪拌速度來控制拌速度來控制pH影響酶的活性影響酶的活性影響細(xì)胞膜的帶電情況，導(dǎo)影響細(xì)胞膜的帶電情況，導(dǎo)致細(xì)胞膜透性改變從而影響對致細(xì)胞膜透性改變從而影響對

16、營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和產(chǎn)物的排出營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和產(chǎn)物的排出影響培養(yǎng)基營養(yǎng)物質(zhì)的分解影響培養(yǎng)基營養(yǎng)物質(zhì)的分解加入緩沖溶液，加入緩沖溶液，補加氨水、尿素、補加氨水、尿素、NH4HCO3等來等來控制控制pH泡沫泡沫占據(jù)發(fā)酵罐的空間占據(jù)發(fā)酵罐的空間影響通氣攪拌影響通氣攪拌導(dǎo)致代謝異常導(dǎo)致代謝異常安裝消泡沫擋板安裝消泡沫擋板或用消泡沫劑或用消泡沫劑1 1在谷氨酸生產(chǎn)過程中，必須不斷地調(diào)整培養(yǎng)液的在谷氨酸生產(chǎn)過程中，必須不斷地調(diào)整培養(yǎng)液的pHpH，原，原 因是因是 ( () ) 谷氨酸發(fā)酵的最適谷氨酸發(fā)酵的最適pHpH為為7.07.08.08.0 在發(fā)酵過程中，溶液在發(fā)酵過程中，溶液pHpH會發(fā)生變化會發(fā)生變化

17、 當(dāng)當(dāng)pHpH呈酸性時，谷氨酸的產(chǎn)量會下降呈酸性時，谷氨酸的產(chǎn)量會下降 不調(diào)節(jié)不調(diào)節(jié)pHpH，培養(yǎng)液中生成的谷氨酸會轉(zhuǎn)變成其他物質(zhì)，培養(yǎng)液中生成的谷氨酸會轉(zhuǎn)變成其他物質(zhì) A A B B C C D D解析：解析：谷氨酸發(fā)酵過程會改變發(fā)酵環(huán)境的谷氨酸發(fā)酵過程會改變發(fā)酵環(huán)境的pHpH，即培養(yǎng)基的原，即培養(yǎng)基的原始始pHpH在發(fā)酵過程中會發(fā)生改變。在發(fā)酵過程中會發(fā)生改變。pHpH的改變又會影響發(fā)酵過程的改變又會影響發(fā)酵過程的進行及產(chǎn)物的生成等。的進行及產(chǎn)物的生成等。答案：答案： B B2 2用谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)谷氨酸，用谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)谷氨酸， 據(jù)圖分析，在第據(jù)圖分析，在第、第、第階段階段 提供的

18、適宜條件分別是提供的適宜條件分別是( () )C/NC/N為為3131C/NC/N為為4141通入無菌空氣密閉不通氣通入無菌空氣密閉不通氣A A和和 B B和和C C和和 D D和和解析：解析：圖中三個階段分別是調(diào)整期、對數(shù)期和穩(wěn)定期；在谷圖中三個階段分別是調(diào)整期、對數(shù)期和穩(wěn)定期；在谷氨酸生產(chǎn)中，當(dāng)氨酸生產(chǎn)中，當(dāng)C/NC/N比例為比例為4 41 1時，菌體大量繁殖而產(chǎn)生谷氨時，菌體大量繁殖而產(chǎn)生谷氨酸少；當(dāng)酸少；當(dāng)C/NC/N比例為比例為3 31 1時，菌體繁殖受抑制而谷氨酸大量合時，菌體繁殖受抑制而谷氨酸大量合成。谷氨酸棒狀桿菌是需氧型的，但通入的空氣必須是無菌成。谷氨酸棒狀桿菌是需氧型的，

19、但通入的空氣必須是無菌空氣。空氣。答案：答案： A考點二考點二發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容命命題題解解讀讀本考點內(nèi)容與人們的日常生活聯(lián)系密切，高考本考點內(nèi)容與人們的日常生活聯(lián)系密切，高考命題很可能會從一些生產(chǎn)實例，如抗生素命題很可能會從一些生產(chǎn)實例，如抗生素(如青霉素如青霉素)的生產(chǎn)、乙肝疫苗的制備、味精生產(chǎn)、啤酒生產(chǎn)過程的生產(chǎn)、乙肝疫苗的制備、味精生產(chǎn)、啤酒生產(chǎn)過程等引入，對發(fā)酵工程與食品工業(yè)、醫(yī)藥保健、基因工等引入，對發(fā)酵工程與食品工業(yè)、醫(yī)藥保健、基因工程等諸多行業(yè)所涉及的理論知識聯(lián)系起來進行多個層程等諸多行業(yè)所涉及的理論知識聯(lián)系起來進行多個層次、不同角度的全面考查。次、不同角

20、度的全面考查。 示例示例22下圖下圖A A為細(xì)菌的生長曲線圖，圖為細(xì)菌的生長曲線圖，圖B B為發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)示為發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)示意圖，如果用來獲得單細(xì)胞蛋白，請據(jù)圖分析，下列敘述正意圖，如果用來獲得單細(xì)胞蛋白，請據(jù)圖分析，下列敘述正確的是確的是 ( () )A A谷氨酸屬于初級代謝產(chǎn)物，產(chǎn)生于圖谷氨酸屬于初級代謝產(chǎn)物，產(chǎn)生于圖A A的的1 1、2 2、3 3和和4 4時時B B在發(fā)酵過程中，取樣得知細(xì)菌形態(tài)各異，此時谷氨酸棒在發(fā)酵過程中，取樣得知細(xì)菌形態(tài)各異，此時谷氨酸棒 狀桿菌正處于圖狀桿菌正處于圖A A中中3 3時期時期C C圖圖B B的通入冷卻水，目的是降低發(fā)酵罐的溫度，降低酶的通入冷卻水，目的

21、是降低發(fā)酵罐的溫度，降低酶 的活性的活性D D從圖從圖B B放出的物質(zhì)中，采用過濾、沉淀的方法，從培養(yǎng)放出的物質(zhì)中，采用過濾、沉淀的方法，從培養(yǎng) 液中分離出發(fā)酵產(chǎn)品液中分離出發(fā)酵產(chǎn)品 解析解析 圖圖A A中中1 1為調(diào)整期、為調(diào)整期、2 2為對數(shù)期、為對數(shù)期、3 3為穩(wěn)定期、為穩(wěn)定期、4 4為衰亡期；谷氨酸屬于初級代謝產(chǎn)物，產(chǎn)生于細(xì)菌的整為衰亡期；谷氨酸屬于初級代謝產(chǎn)物，產(chǎn)生于細(xì)菌的整個生命過程中；衰亡期的菌體出現(xiàn)多種形態(tài)。冷卻水的個生命過程中；衰亡期的菌體出現(xiàn)多種形態(tài)。冷卻水的作用是降低發(fā)酵罐的溫度，保持酶的活性。圖作用是降低發(fā)酵罐的溫度，保持酶的活性。圖B B中為冷中為冷卻水的出口，并不是

22、發(fā)酵罐的放料口。卻水的出口，并不是發(fā)酵罐的放料口。 答案答案 A A1 1發(fā)酵過程中熱量的來源與散失發(fā)酵過程中熱量的來源與散失(1)(1)熱量來源：攪拌器攪拌產(chǎn)熱；微生物代謝產(chǎn)熱。熱量來源：攪拌器攪拌產(chǎn)熱；微生物代謝產(chǎn)熱。(2)(2)熱量散失：發(fā)酵罐壁散熱；冷卻水散熱。熱量散失：發(fā)酵罐壁散熱；冷卻水散熱。2 2攪拌器的作用攪拌器的作用(1)(1)能增加培養(yǎng)液中的溶氧。能增加培養(yǎng)液中的溶氧。(2)(2)能促使培養(yǎng)液與菌種充分接觸，提高原料的利用率。能促使培養(yǎng)液與菌種充分接觸，提高原料的利用率。3 3下列對發(fā)酵工程內(nèi)容的敘述，錯誤的是下列對發(fā)酵工程內(nèi)容的敘述，錯誤的是 ( () ) A A用誘變育

23、種、細(xì)胞工程、基因工程等方法選育出用誘變育種、細(xì)胞工程、基因工程等方法選育出 性狀優(yōu)良的工程菌并進行擴大培養(yǎng)性狀優(yōu)良的工程菌并進行擴大培養(yǎng) B B根據(jù)工程菌所需的營養(yǎng)精確地配制出合成培養(yǎng)基根據(jù)工程菌所需的營養(yǎng)精確地配制出合成培養(yǎng)基 并進行嚴(yán)格地滅菌處理并進行嚴(yán)格地滅菌處理 C C發(fā)酵過程中必須嚴(yán)格地檢測并控制發(fā)酵條件發(fā)酵過程中必須嚴(yán)格地檢測并控制發(fā)酵條件 D D用適當(dāng)?shù)姆椒ǚ蛛x提純產(chǎn)品并嚴(yán)格地進行質(zhì)量檢查用適當(dāng)?shù)姆椒ǚ蛛x提純產(chǎn)品并嚴(yán)格地進行質(zhì)量檢查解析：解析：發(fā)酵工程中所用的培養(yǎng)基一般是天然培養(yǎng)基，成分發(fā)酵工程中所用的培養(yǎng)基一般是天然培養(yǎng)基，成分不確定。不確定。答案：答案： B B4 4分離提

24、純是制取發(fā)酵產(chǎn)品不可缺少的過程，產(chǎn)品不同，分離提純是制取發(fā)酵產(chǎn)品不可缺少的過程，產(chǎn)品不同， 分離提純的方法也不同。對微生物代謝產(chǎn)物常用的提取分離提純的方法也不同。對微生物代謝產(chǎn)物常用的提取 方法是方法是 ( () ) 蒸餾萃取過濾離子交換沉淀蒸餾萃取過濾離子交換沉淀 A A B B C C D D解析：解析：對產(chǎn)品為菌體本身的提取方法是過濾和沉淀等，而對產(chǎn)品為菌體本身的提取方法是過濾和沉淀等，而對產(chǎn)品為微生物代謝產(chǎn)物的提取方法則是蒸餾、萃取、離對產(chǎn)品為微生物代謝產(chǎn)物的提取方法則是蒸餾、萃取、離子交換等。子交換等。答案：答案： B B 示例示例 味精是家庭不可缺少的調(diào)味品，它的主要成分谷氨味精是

25、家庭不可缺少的調(diào)味品，它的主要成分谷氨酸鈉，是將谷氨酸用碳酸鈉中和而成。目前主要利用谷氨酸酸鈉，是將谷氨酸用碳酸鈉中和而成。目前主要利用谷氨酸棒狀桿菌來生產(chǎn)谷氨酸。如圖表示某容器中培養(yǎng)的谷氨酸棒棒狀桿菌來生產(chǎn)谷氨酸。如圖表示某容器中培養(yǎng)的谷氨酸棒狀桿菌的生長曲線。狀桿菌的生長曲線。請回答：請回答：(1)(1)谷氨酸棒狀桿菌的新陳代謝類型是谷氨酸棒狀桿菌的新陳代謝類型是_。(2)(2)為了測定培養(yǎng)液中細(xì)菌的數(shù)目，將為了測定培養(yǎng)液中細(xì)菌的數(shù)目，將500500個紅細(xì)胞與個紅細(xì)胞與5 5 mLmL 該培養(yǎng)液混合均勻，然后制片觀察，進行隨機統(tǒng)計，結(jié)該培養(yǎng)液混合均勻，然后制片觀察，進行隨機統(tǒng)計，結(jié) 果如下

26、：果如下：視野視野1視野視野2視野視野3視野視野4紅細(xì)胞數(shù)紅細(xì)胞數(shù)20182220細(xì)菌個數(shù)細(xì)菌個數(shù)1039710595該該5 5 mLmL培養(yǎng)液中共含有細(xì)菌數(shù)約培養(yǎng)液中共含有細(xì)菌數(shù)約_個。個。(3)(3)當(dāng)培養(yǎng)基中的碳源和氮源之比為當(dāng)培養(yǎng)基中的碳源和氮源之比為4141時，有利于延長圖時，有利于延長圖 中的中的_段。如果想推遲段。如果想推遲d de e段的出現(xiàn)，可以采用段的出現(xiàn)，可以采用 _ _的方法。的方法。(4)(4)對照圖對照圖A A，在圖，在圖B B繪出表示谷氨酸棒狀桿菌生長速率變化繪出表示谷氨酸棒狀桿菌生長速率變化 的曲線。的曲線。(5)(5)當(dāng)培養(yǎng)基中當(dāng)培養(yǎng)基中_下降時，發(fā)酵罐中有乳

27、酸或琥珀酸下降時，發(fā)酵罐中有乳酸或琥珀酸 出現(xiàn)。出現(xiàn)。(6)(6)為測定谷氨酸棒狀桿菌生長所需的最適為測定谷氨酸棒狀桿菌生長所需的最適pHpH，某同學(xué)設(shè)計，某同學(xué)設(shè)計 了下列實驗步驟。了下列實驗步驟。 配制適宜培養(yǎng)基，分裝到配制適宜培養(yǎng)基，分裝到5 5個錐形瓶中，并編號個錐形瓶中，并編號、 、；用緩沖液分別調(diào)；用緩沖液分別調(diào)pHpH為為4.04.0、4.54.5、5.05.0、5.55.5、 6.0 6.0；將每瓶培養(yǎng)基等量分裝到；將每瓶培養(yǎng)基等量分裝到3 3支試管中，加棉塞并包支試管中，加棉塞并包 扎，每捆試管外掛上相應(yīng)標(biāo)簽；在酒精燈上加熱煮沸扎，每捆試管外掛上相應(yīng)標(biāo)簽；在酒精燈上加熱煮沸1

28、0 10 min min滅菌后冷卻；無菌條件下接種等量菌種；滅菌后冷卻；無菌條件下接種等量菌種；3737恒溫恒溫 箱中培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2424小時；測定每管中谷氨酸的產(chǎn)量；計量、統(tǒng)小時；測定每管中谷氨酸的產(chǎn)量；計量、統(tǒng) 計并分析結(jié)果。計并分析結(jié)果。A A上述步驟中有上述步驟中有3 3個明顯科學(xué)性錯誤，請改正之：個明顯科學(xué)性錯誤，請改正之：_；_；_。B B試列出實驗結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計表格試列出實驗結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計表格( (含標(biāo)題含標(biāo)題) )。 答案答案 (1)(1)異養(yǎng)需氧型異養(yǎng)需氧型(2)2500(2)2500(3)b(3)bc c連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)(4)(4)如圖如圖(5)(5)溶氧溶氧(6)A.(6

29、)A.pHpH為為6.56.5、7.07.0、7.57.5、8.08.0、8.58.5( (在在98 98 kPakPa下下) )高壓蒸氣滅菌高壓蒸氣滅菌(20 min)(20 min)測定菌體的細(xì)胞數(shù)目測定菌體的細(xì)胞數(shù)目( (或測重量后再計算出細(xì)胞總重量或測重量后再計算出細(xì)胞總重量) )B B標(biāo)題名稱：不同標(biāo)題名稱：不同pHpH下谷氨酸棒狀桿菌的數(shù)量下谷氨酸棒狀桿菌的數(shù)量( (或細(xì)胞總重或細(xì)胞總重量量) )統(tǒng)計表統(tǒng)計表組別組別編號編號123123123123123菌體菌體數(shù)量數(shù)量平均平均值值實驗方案評價型試題解題的一般思路實驗方案評價型試題解題的一般思路1 1(2010(2010上海高考上海

30、高考) )圖中圖中a a表示基因工表示基因工 程，程，c c表示發(fā)酵工程，表示發(fā)酵工程，d d表示克隆技術(shù)，表示克隆技術(shù)， 則則e e和和b b分別表示分別表示 ( () )A A胚胎移植和細(xì)胞培養(yǎng)胚胎移植和細(xì)胞培養(yǎng)B B顯微注射技術(shù)和細(xì)胞培養(yǎng)顯微注射技術(shù)和細(xì)胞培養(yǎng)C C細(xì)胞培養(yǎng)和花粉離體培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)和花粉離體培養(yǎng)D D顯微注射技術(shù)和藥粉離體培養(yǎng)顯微注射技術(shù)和藥粉離體培養(yǎng)解析：解析：圖中的圖中的e e應(yīng)是與應(yīng)是與a a、b b、c c、d d生物工程都相關(guān)的技術(shù)，生物工程都相關(guān)的技術(shù)，因發(fā)酵工程中不會涉及胚胎移植和顯微注射技術(shù)因發(fā)酵工程中不會涉及胚胎移植和顯微注射技術(shù)( (目的基目的基因?qū)雱?/p>

31、物細(xì)胞常用方法因?qū)雱游锛?xì)胞常用方法) )。答案：答案： C C2 2(2009(2009全國卷全國卷)下列關(guān)于通過發(fā)酵工程生產(chǎn)谷氨酸的下列關(guān)于通過發(fā)酵工程生產(chǎn)谷氨酸的 敘述，錯誤的是敘述，錯誤的是 ( () ) A A發(fā)酵時需不斷通入無菌空氣，否則會積累乳酸發(fā)酵時需不斷通入無菌空氣，否則會積累乳酸 B B發(fā)酵時常采用的培養(yǎng)基為液體天然培養(yǎng)基發(fā)酵時常采用的培養(yǎng)基為液體天然培養(yǎng)基 C C從自然界分離的野生型菌株可直接用于生產(chǎn)從自然界分離的野生型菌株可直接用于生產(chǎn) D D當(dāng)菌體生長進入穩(wěn)定期時，補充營養(yǎng)物可提高當(dāng)菌體生長進入穩(wěn)定期時，補充營養(yǎng)物可提高 谷氨酸產(chǎn)量谷氨酸產(chǎn)量解析：解析：從自然界分離的

32、野生菌株，因其產(chǎn)量低而不能直接用從自然界分離的野生菌株，因其產(chǎn)量低而不能直接用于工業(yè)生產(chǎn)，故需通過誘變、基因工程、細(xì)胞工程等手段選于工業(yè)生產(chǎn)，故需通過誘變、基因工程、細(xì)胞工程等手段選育出生產(chǎn)用菌種。谷氨酸棒狀桿菌是好氧菌，發(fā)酵時需不斷育出生產(chǎn)用菌種。谷氨酸棒狀桿菌是好氧菌，發(fā)酵時需不斷通入無菌空氣，以防止谷氨酸棒狀桿菌無氧呼吸產(chǎn)生乳酸或通入無菌空氣，以防止谷氨酸棒狀桿菌無氧呼吸產(chǎn)生乳酸或琥珀酸。工業(yè)生產(chǎn)常用液體天然培養(yǎng)基，當(dāng)菌體生長進入穩(wěn)琥珀酸。工業(yè)生產(chǎn)常用液體天然培養(yǎng)基，當(dāng)菌體生長進入穩(wěn)定期，營養(yǎng)物質(zhì)相對不足，補充營養(yǎng)物質(zhì)可提高谷氨酸產(chǎn)量。定期，營養(yǎng)物質(zhì)相對不足，補充營養(yǎng)物質(zhì)可提高谷氨酸產(chǎn)量

33、。答案：答案： C C3 3(2007(2007全國卷全國卷)通過發(fā)酵罐發(fā)酵可大規(guī)模生產(chǎn)谷氨酸，通過發(fā)酵罐發(fā)酵可大規(guī)模生產(chǎn)谷氨酸， 生產(chǎn)中常用的菌種是好氧的谷氨酸棒狀桿菌。下面有關(guān)生產(chǎn)中常用的菌種是好氧的谷氨酸棒狀桿菌。下面有關(guān) 谷氨酸發(fā)酵過程的敘述，正確的是谷氨酸發(fā)酵過程的敘述，正確的是 ( () ) A A溶氧充足時，發(fā)酵液中有乳酸的累積溶氧充足時，發(fā)酵液中有乳酸的累積 B B發(fā)酵液中碳源和氮源比例的變化不影響谷氨酸的產(chǎn)量發(fā)酵液中碳源和氮源比例的變化不影響谷氨酸的產(chǎn)量 C C菌體中谷氨酸的排出，有利于谷氨酸的合成和產(chǎn)量的菌體中谷氨酸的排出，有利于谷氨酸的合成和產(chǎn)量的 提高提高 D D發(fā)酵液

34、發(fā)酵液pHpH呈堿性時，有利于谷氨酸棒狀桿菌生成乙酰呈堿性時，有利于谷氨酸棒狀桿菌生成乙酰 谷氨酰胺谷氨酰胺解析：解析：發(fā)酵過程要嚴(yán)格控制各種發(fā)酵條件。如果谷氨酸發(fā)酵發(fā)酵過程要嚴(yán)格控制各種發(fā)酵條件。如果谷氨酸發(fā)酵過程中，溶氧不足時就會積累乳酸和琥珀酸；如果當(dāng)培養(yǎng)基過程中，溶氧不足時就會積累乳酸和琥珀酸；如果當(dāng)培養(yǎng)基中中CNCN4141時，菌體大量繁殖而谷氨酸的產(chǎn)量減少，當(dāng)時，菌體大量繁殖而谷氨酸的產(chǎn)量減少，當(dāng)CNCN3131時，菌體的繁殖受到抑制，但是谷氨酸的合成量時，菌體的繁殖受到抑制，但是谷氨酸的合成量大大增加；當(dāng)發(fā)酵液大大增加；當(dāng)發(fā)酵液pHpH值呈酸性時，谷氨酸棒狀桿菌就會生值呈酸性時，

35、谷氨酸棒狀桿菌就會生成乙酰谷氨酰胺。菌體中谷氨酸的合成過量時，就會抑制谷成乙酰谷氨酰胺。菌體中谷氨酸的合成過量時，就會抑制谷氨酸脫氫酶的活性，從而導(dǎo)致合成途徑中斷，但是當(dāng)谷氨酸氨酸脫氫酶的活性，從而導(dǎo)致合成途徑中斷，但是當(dāng)谷氨酸的含量降低時，抑制作用就會解除，合成反應(yīng)重新啟動，所的含量降低時，抑制作用就會解除，合成反應(yīng)重新啟動，所以菌體中谷氨酸的排出，有利于谷氨酸的合成和產(chǎn)量的提高。以菌體中谷氨酸的排出，有利于谷氨酸的合成和產(chǎn)量的提高。答案：答案： C C4 4(2007(2007江蘇高考江蘇高考) )發(fā)酵工程在工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用，發(fā)酵工程在工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用， 其生產(chǎn)流程如下圖所示。

36、結(jié)合賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)實際，其生產(chǎn)流程如下圖所示。結(jié)合賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)實際， 回答相關(guān)問題。回答相關(guān)問題。(1)(1)人工控制微生物代謝的措施包括人工控制微生物代謝的措施包括_和和_。目前采用。目前采用_已經(jīng)選育出不能已經(jīng)選育出不能合成高絲氨酸脫氫酶的合成高絲氨酸脫氫酶的_新菌種。新菌種。(2)(2)在發(fā)酵過程中，產(chǎn)物源源不斷地產(chǎn)生。這說明賴氨酸或在發(fā)酵過程中，產(chǎn)物源源不斷地產(chǎn)生。這說明賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)采用了谷氨酸的生產(chǎn)采用了_的發(fā)酵方式。在生產(chǎn)過程中，的發(fā)酵方式。在生產(chǎn)過程中，由于賴氨酸或谷氨酸的發(fā)酵菌種為由于賴氨酸或谷氨酸的發(fā)酵菌種為_，常需增加，常需增加通氧量。當(dāng)發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)品

37、是代謝產(chǎn)物時，還要采用通氧量。當(dāng)發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)品是代謝產(chǎn)物時，還要采用_等分離提純的方法進行提取。等分離提純的方法進行提取。解析：解析： (1) (1)人工控制微生物代謝的措施包括改變微生物遺傳人工控制微生物代謝的措施包括改變微生物遺傳特性、控制生產(chǎn)過程中的各種條件特性、控制生產(chǎn)過程中的各種條件( (即發(fā)酵條件即發(fā)酵條件) )等。從圖示等。從圖示可看出除用細(xì)胞工程、基因工程構(gòu)建工程菌外，還可采用誘可看出除用細(xì)胞工程、基因工程構(gòu)建工程菌外，還可采用誘變育種，選育出不能合成高絲氨酸脫氫酶的黃色短桿菌新菌變育種，選育出不能合成高絲氨酸脫氫酶的黃色短桿菌新菌種。種。(2)(2)在發(fā)酵過程中，使微生物保持

38、較長時間的高速生長，產(chǎn)在發(fā)酵過程中，使微生物保持較長時間的高速生長，產(chǎn)物源源不斷地產(chǎn)生，說明采用了連續(xù)培養(yǎng)的發(fā)酵方式，即以物源源不斷地產(chǎn)生，說明采用了連續(xù)培養(yǎng)的發(fā)酵方式，即以一定的速度不斷地添加新的培養(yǎng)基，同時又以同樣的速度不一定的速度不斷地添加新的培養(yǎng)基，同時又以同樣的速度不斷地放出老的培養(yǎng)基。發(fā)酵過程中，需增加通氧量的菌種一斷地放出老的培養(yǎng)基。發(fā)酵過程中，需增加通氧量的菌種一定是好氧菌。產(chǎn)品是代謝產(chǎn)物，可采用蒸餾、萃取、離子交定是好氧菌。產(chǎn)品是代謝產(chǎn)物，可采用蒸餾、萃取、離子交換等分離提純的方法進行提取，如果產(chǎn)品是菌體，則可采用換等分離提純的方法進行提取，如果產(chǎn)品是菌體，則可采用過濾、沉淀等分離提純的方法將菌體從培養(yǎng)液中分離出來。過濾、沉淀等分離提純的方法將菌體從培養(yǎng)液中分離出來。答案：答案： (1)(1)改變微生物遺傳特性控制生產(chǎn)過程中的各改變微生物遺傳特性控制生產(chǎn)過程中的各種條件誘變育種黃色短桿菌種條件誘變育種黃色短桿菌(2)(2)連續(xù)培養(yǎng)好氧菌萃取連續(xù)培養(yǎng)好氧菌萃取( (或蒸餾或離子交換等或蒸餾或離子交換等) )